KR20100013453A - 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트 - Google Patents

프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트 Download PDF

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Abstract

프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트가 개시된다. 본 발명에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트는 공정성을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 부품 원가도 낮출 수 있는 효과가 있다.
프리즘, 백라이트 유닛, 광여기, 원가.

Description

프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트{PLF-Prism}
본 발명은 광여기 시트에 관한 것으로, 특히 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트에 관한 것이다.
본 발명은 광여기 프리즘 시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광여기 시트에 프리즘 기능층을 포함하는 광여기 프리즘 시트에 관한 것이다.
종래의 BLU는 구조는 백색 LED, 도광판, 반사시트, 확산시트, 프리즘시트(수평), 프리즘시트(수직) 또는 청색 LED, 도광판, 반사시트, 광여기시트, 프리즘시트(수평), 프리즘시트(수직)로 구성되어 있다.
종래의 BLU 구조는 많은 광학 부품을 사용하여 원가절감이나 소형화에 문제가 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 시트가 광여기 프리즘 시트로서 광여기 프리즘 시트는 종래에 확산시트가 수행하던 입사된 빛의 분산 기능 외에도 모체에 형광체를 포함하여 색변환이 함께 가능해 질 뿐만 아니라, 빛을 모아주는 프리즘 기능 을 같이 가지고 있다.
본 발명은 광여기 필름(PLF)에 프리즘 기능을 넣어 보다 광효율을 높이는데 그 목적이 있다.
본 발명은 기존 광여기 필름에 프리즘 기능을 첨가 시켜 광의 출사를 더욱 높이기 위한 것이다.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 광여기 시트에 프리즘 기능층을 포함하는 광여기 프리즘 시트가 제공된다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면, BLU 생산시 광여기 시트 + 프리즘시트(수평) + 프리즘시트(수직) 대신에 광여기프리즘 + 프리즘시트(수직)로 대체 가능함으로 공정성을 단 축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 부품 원가도 낮출 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 층별 구성도이다.
형광체를 포함하여 적어도 하나 이상의 파장을 갖는 광원으로부터 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 상기 발광된 빛의 파장과는 다른 파장의 빛을 발광하고 상기 광원에서 발광된 빛의 나머지 부분을 투과하도록 하며 더불어 상기 투과 및 발광된 빛을 집광시켜주는 광여기 프리즘시트를 있어서, 상기 광여기 프리즘시트는 적어도 일면에 프리즘 기능층을 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광여기 시트가 제공된다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 형광체를 포함하여 적어도 하나 이상의 파장을 갖는 광원으로부터 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 상기 발광된 빛의 파장과는 다른 파장의 빛을 발광하고 상기 광원에서 발광된 빛의 나머지 부분을 투과하도록 하며 상기 투과 및 발광된 빛을 집광시켜주는 광여기 프리즘시트에 있어서, 상기 광여기 프리즘 시트는 적어도 일면에 다른 시트와의 접촉면을 최소화하기 위한 굴곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광여기 프리즘 시트가 제공된다.
본 발명의 광여기 프리즘 시트의 모체로 사용되는 실리콘 수지의 바람직한 특성은 광투과도가 85% 이상이고, 점도가 3000cps 이상이며 150℃ 이하에서 경화되는 특성을 가질 수 있다.
실리콘수지는 HO(Me)2SiO(Me2SiO)n(Me)2SiOH 및 Me3SiO(MeHSiO)nSiMe3을 기본 구조로 갖는 수지에 첨가제 RSi(OR')n, R'=alkyl or acetyl(=> C=OR) 및 R2Sn(OC=OR')2가 소량 첨가된 수지나, CH2=CH(Me)2SiO(Me2SiO)nSi(Me)2CH=CH2 및 Me3SiO(MeHSiO)nSiMe3을 기본 구조로 갖는 수지에 첨가제 [CH2=CH(Me)2SiOSi(Me)2CH=CH2]nPt 이 소량 첨가된 것을 기본으로 하는 수지일 수 있다.
형광체는 광여기 작용을 수행하며 바람직하게는 무기 형광체일 수 있다.
상기 무기 형광체는 바람직하게는 가넷계(Gd) 물질에 3YAl5O12 (YAG)에 세륨(cerium)을 도핑(doping)한 형광체로 구성될 수 있다.
보다 상세하게는 황색 형광체는 YAG, TAG계(Tb3Al5O12) 및 Silicate계(Sr2SiO4:<56> Eu)의 물질 중 하나일 수 있으며, 황색 형광체 (Y1-x-yGdxCey)3Al5O12 (YAG:Gd,Ce), (Y1-xCex)3Al5O12 (YAG:Ce), (Y1-xCex)3(Al1-yGay)5O12(YAG:Ga,Ce), (Y1-x-yGdxCey)3(Al5-zGaz)5O12(YAG:Gd,Ga,Ce), (Gd1- xCex)SC2Al3O12 (GSAG)로 나타낼 수 있다.
가넷계(garnet composition)에 의존하는 Ce3+ 발광은 광효율의 감소없이 녹색 (~ 540 nm; YAG:Ga,Ce)에서 적색(~ 600 nm; YAG:Gd,Ce)까지 다양하게 발광시킬 수 있다.
심적색을 발광시키기 위한 적색 형광체는 CaS:Eu, SrS:Eu 및 SrB4O7:Sm 중 하나일 수 있으며, 대표적인 무기적색형광체는 SrB4O7:Sm2+ 일 수 있으며, Sm2+는 주로 적색의 파장을 나타내는데 기여한다.
심적색 무기 형광체는 600 nm 이하의 가시광 영역 전체를 흡수하여 심적색 즉, 650 nm 이상의 파장을 갖고 발광을 한다.
녹색을 발광시키기 위한 대표적인 무기 녹색형광체는 SrG2aS4:Eu2+ 일 수 있다. 녹색 무기 형광체는 500 nm 이하의 광을 흡수하여 535 nm의 주파장을 방출한다.
청색을 발광시키기 위한 대표적인 무기 형광체는 BaM2gAl16O27:Eu2+ 일 수 있다. 청색 무기 형광체는 430 nm 이하의 광을 흡수하여 450 nm의 주 파장을 방출한다.
형광체의 크기는 바람직하게는 5~30㎛일 수 있다. 형광체의 크기는 너무 작아지면 광여기 효율이 낮아지고, 너무 커지면 광투과도 및 박막의 균일도를 낮아지는 문제점이 있다.
광확산제는 빛을 균일하게 산란하여 빛을 확산하는 기능을 한다.
광확산제는 바람직하게는 고분자 화합물 또는 무기 화합물일 수 있다.
고분자 화합물은 아크릴수지, 스틸렌수지, 실리콘 수지 등의 유기 투명 고분자 화합물과 합성실리카, 글래스비드, 다이아몬드 등의 무기 투명 무기 화합물일 수 있다.
또한 무기 화합물은 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황산바륨(BASO4), 탄산칼슘(CaSO4),탄산마그네슘(MgCO3), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 클레이 등의 무기 산화물일 수 있다.
광확산제의 크기 및 농도는 광원으로부터 입사한 빛의 산란 정도를 결정하는 요인이며, 크기가 너무 작으면 광확산 효율이 떨어지고, 농도가 너무 높으면 광투과율을 저하시킨다.
본 발명에 이용되는 광확산제의 경우 산화실리콘(Si2O))을 기준으로 바람직하게는 크기는 3~20㎛일 수 있으며, 농도는 1~15%일 수 있다.
또한 형광체 그리고/또는 광확산제를 혼합하여 이를 다른 기능을 수행하는 시트의 재질인 수지상에 도포하여 형성된 박막의 광여기 시트일 수 있다.
이러한 광여기층을 투명한 필름 (PET) 또는 얼룩방지 층이 있는 필름(Matt-PET)에 광여기층을 도포하고 상기 광여기 층 상면에 투명하면서 접착성이 있는 층을 도포한다.
상기 투명하면서 접착성을 가지고 있는 overcoating 층은 투명한 실리콘과 같은 것으로 이루어져 있으며, 일정한 굴절률을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 접착성 있는 overcoating 층은 광여기 층과 프리즘 층과 합지하기 위한 필요한 층이다. 그러나, 광여기층에 적절한 접착성이 있으면 그 층을 생략해도 상 관이 없다.
상기 베이스 필름에 광여기 층, overcoating층 등이 있는 시료와 프리즘 시트를 라미네이트를 이용하여 합지한다. 이렇게 합지를 하면 overcoating층에 있는 접착층이 광여기층과 프리즘시트를 접착하게 해 주어 1장으로 만들 수 있는 특징을 가진다.
상기와 같은 방법으로 해서 여러가지 광여기 프리즘 시트 시료를 제작하여 광특성을 아래와 같이 살펴보았다. 아래 No는 도 2의 좌측 도면부터 순서대로 매칭된다.
No. 광여기 프리즘 구조 휘도 색좌표 x 색좌표 y
Ref.1 Blue LED + LGP+ 확산시트+프리즘시트 2장 683 0.1421 0.0461
1 PET/PL층/overcoating층/Prism(정방향) 2227 0.3185 0.3331
2 PET/PL층/overcoating층/Prism(역방향) 2256 0.3322 0.3646
3 Matt-PET/PL층/overcoating층/Prism(정방향) 2066 0.3381 0.3668
4 Prism(역방향)/overcoating층/PL층/Matt-PET 2354 0.3176 0.3385
상기 표를 보듯이 청색 LED와 광여기 프리즘 시트를 사용한 결과 광 휘도는 약 344 % 증가하였다.
3번과 4번은 동일한 광여기프리즘시트입니다. 단지 180도 회전시켜서 측정한 값이다. 동일한 필름을 회전시켜서 측정할 때 결과가 다른 것은 광의 이동경로가 다르기 때문이다. 광이 아래부터 입사를 하게 되며, 3번의 경우, 얼룩 방지층(확산효과가 있음) -> PET 필름 -> PL 필름(광여기) -> overcoating 층 -> 프리즘 층(광 집광의 효과가 있음)과 같은 순서로 광이 입사된다. 4번의 경우, 역프리즘층 -> overcoating 층 -> PL 필름(광여기) -> PET 층 -> 얼룩 방지층(확산효과가 있음)과 같은 순서로 광이 입사된다.
종래의 프리즘 시트는 단순히 광을 집광하는 것에 한정 되지만, 본 발명의 광여기 프리즘 시트는 청색광을 광여기층에 의해 백색광으로 광 변환하면서 동시에 프리즘 기능층을 이용하여 집광할 수 있는 구조입니다. 즉, 광여기하여 광 변환 및 집광하는 것이 본 발명의 핵심입니다. 또한, 종래의 프리즘 시트는 반듯이 확산시트를 사용해야 하나, 본 발명의 광여기 프리즘 시트는 확산 기능을 광여기 층 (또는 얼룩방지층)에서 수행합니다. 따라서 광여기 프리즘 시트는 확산 기능, 광여기 및 광 변환 기능, 광 집광 기능을 수행하는 것을 특징으로 합니다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 포함된 프리즘을 도시한 도면이다. 본 발명에 사용되는 프리즘의 형태는 도 3에 도시된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 삼각형 모양보다는 약간 라운드진 프리즘 형태가 효율이 좋고, 구형 모양이 제일 좋은 결과를 보이고 있다. 하지만 현재 사용되는 대부분의 프리즘 시트는 삼각형 모양이며, 본 발명의 프리즘 시트는 삼각형 모양이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 그래프를 도시한 도면이다. 도 5는 Blue LED와 광여기 프리즘 시트에 대한 그래프이며, 여기서는 도 2의 No1, 4에 대한 그래프가 도시된다. 도 2의 No2, 3도 이와 유사한 결과값을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트가 적용되는 백라이트 유닛을 도시한 도면이다. 청색 빛이 광여기 프리즘 시트를 통해 백색으로 됨과 동시에 빛을 집광하는 기능을 가지고 있다. 본 실시예에 따르면, 광학시트의 수량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 타 시트와의 접촉면을 도시한 도면이다. 좌측 도면은 면에 굴곡을 줘서 면과 면사이의 접촉을 최소화하여 얼룩을 방지(wet 현상 방지)하며, 우측 도면에서 얼룩방지층은 일반적인 sheet에 확산 비드 등을 coating 하여 얼룩을 방지한다.
본 발명의 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 층별 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 다양한 층별 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 포함된 프리즘을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 그래프를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트가 적용되는 백라이트 유닛을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 기능을 가진 광여기 프리즘 시트의 타 시트와의 접촉면을 도시한 도면.

Claims (7)

  1. 형광체를 포함하여 적어도 하나 이상의 파장을 갖는 광원으로부터 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 상기 발광된 빛의 파장과는 다른 파장의 빛을 발광하고, 상기 광원에서 발광된 빛의 나머지 부분을 투과하도록 하며, 광확산제도 포함하여 상기 광원으로부터 발광된 빛을 확산하며, 상기 투과 및 확산된 빛을 모아주는 프리즘기능을 가지는 광여기 프리즘시트에 있어서,
    상기 광여기 프리즘 시트는 적어도 일면에 광여기층과 프리즘 층을 포함하는 것을 특징으로 광여기 프리즘시트.
  2. 형광체를 포함하여 적어도 하나 이상의 파장을 갖는 광원으로부터 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 상기 발광된 빛의 파장과는 다른 파장의 빛을 발광하고, 상기 광원에서 발광된 빛의 나머지 부분을 투과하도록 하며, 광확산제도 포함하며, 상기 투과 및 확산되는 빛을 모아주는 프리즘 층을 포함하는 광여기 프리즘 시트에 있어서,
    상기 광여기 프리즘시트는 적어도 일면에 다른 시트와의 접촉면을 최소화하기 위한 굴곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광여기 프리즘 시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광여기 프리즘 시트는 적어도 다른 일면에 다른 시트와의 접촉면을 최소화하기 위한 얼룩 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광여기 프리즘 시트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광여기층과 프리즘 층 사이에 굴절률을 매칭하면서 동시에 접착성을 가진 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광여기 프리즘 시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접착층의 투과율은 80%이상인 것을 특징으로 하는 광여기 프리즘 시트.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프리즘 층은 산 모양이 삼각형, 원형, 원뿔형 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 광여기 프리즘 시트.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광여기 층에 프리즘 층을 거꾸로 합지하는 것을 특징으로 하는 광여기 프리즘 시트.
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