KR20150019843A - Led용 실리콘 패드 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED용 실리콘 패드 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED램프와 도광판 사이게 개재되며, 실리콘 및 형광체 분말로 이루어져 LED램프로부터 도광판으로 전달되는 빛의 손실을 개선하는 LED용 실리콘 패드 조성물에 관한 것이다.
상기 LED용 실리콘 패드가 적용된 BLU(Back Light Unit)는 외부 광효율이 10%이상 향상되는 효과를 나타낸다.

Description

LED용 실리콘 패드 조성물 {SILICONE PAD COMPOSITION FOR LED}
본 발명은 LED용 실리콘 패드 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED램프와 도광판 사이게 개재되며, LED램프로부터 도광판으로 전달되는 빛의 손실을 개선하는 LED용 실리콘 패드 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 LED램프용 실리콘 패드 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED램프와 도광판 사이게 개재되며, LED램프로부터 도광판으로 전달되는 빛의 손실을 개선하는 LED용 실리콘 패드 조성물에 관한 것이다.
BLU(Back Light Unit)는 평면 TV의 액정 뒷면에서 빛을 내는 부품으로 초기에는 광원으로 CCFL(냉음극 형광램프)를 사용하였으나, 발열문제, 전기소모량 및 수명 등의 이유로 최근에는 LED램프가 주로 사용되고 있다.
일반적으로 BLU는 광원인 LED램프와 도광판 사이가 이격되는 구조를 이루는데, LED램프로부터 발생한 빛이 도광판으로 전달되기 전에 이격된 공간을 거쳐서 전달된다.
상기와 같은 종래에 BLU의 경우 도광판이 폴리카보네이트 재질로 이루어지며, 폴리카보네이트의 굴절률은 1.5인데 반해 이격된 공간의 굴절률은 1.0으로 이격된 공간부와 폴리카보네이트로 이루어지는 도광판 사이의 굴절률 차이로 인해 빛의 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같은 굴절률의 차이로 인해 발생하는 빛손실에 의해 BLU의 휘도 및 발광효율이 낮아질 뿐만 아니라, 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 LED램프와 도광판 사이게 개재되며, LED램프로부터 도광판으로 전달되는 빛의 손실을 개선하여, BLU의 휘도, 발광효율 및 수명을 향상시키는 LED용 실리콘 패드 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 실리콘 및 형광체 분말로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED용 실리콘 패드 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 LED용 실리콘 패드 조성물은 실리콘 100 중량부 및 형광체 분말 0.1 내지 10 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 형광체 분말은 금속염수용액을 고분자 물질에 함침하고, 1000 내지 1200℃온도로 가열한 후에, 분쇄하여 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 금속염수용액은 이트륨(Y), 알루미늄(Al), 가돌리움(Gd), 갈륨(Ga), 터비움(Tb), 프라세오디뮴(Pr) 및 세륨(Ce)으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 고분자 물질은 레이온, 아세테이트, 셀룰로오즈, 목재, 펄프 및 셀로판으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 형광체 분말은 (Y1 -x-yGdxMy)3(Al1-zGaz)5O12(M은 Ce, Tb, Pr 중에서 1종이상이고, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5, 0.005≤z≤0.1)로 표시되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 형광체 분말은 입도가 60 내지 1000 나노미터이며, 비표면적이 1.3 내지 22 m2/g인 것으로 한다.
본 발명에 따른 LED용 실리콘 패드 조성물은 LED램프와 도광판 사이게 개재되어 LED램프로부터 도광판으로 전달되는 빛의 손실을 개선하고, BLU의 휘도, 발광효율 및 수명을 향상시키는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 LED용 실리콘 패드 조성물이 적용된 BLU를 나타낸 분해사이도이다.
도 2는 본 발명에 따른 LED용 실리콘 패드 조성물이 적용된 BLU를 나타낸 평면도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 LED용 실리콘 패드 조성물(11)은 LED램프(10)와 도광판(30) 사이게 개재되어 LED램프(10)로부터 도광판(30)으로 전달되는 빛의 손실을 개선하는 역할을 하는데, 실리콘 및 형광체 분말로 이루어지며, 실리콘 100 중량부 및 형광체 분말 0.1 내지 0.5 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 실리콘은 100 중량부가 함유되며, 투명도와 탄성이 우수하면서도, 내열성, 내한성, 내후성, 내유성, 내약품성, 내방사선성, 난연성, 도전성 등이 우수한 특성을 나타내어, 본 발명에 따른 LED용 실리콘 패드 조성물(11)에 적용되었을 때, LED램프(10)로부터 전달된 빛을 BLU의 도광판(30)으로 전달하는 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 쉽게 파손되지 않고, 내후성이 내열성, 내한성, 내후성, 난연성 등과 같은 물성이 우수하여 사용수명이 긴 LED용 실리콘 패드 조성물(11)을 제공한다.
상기 형광체분말은 0.1 내지 10 중량부가 함유되며, LED램프(10)로부터 상기 LED용 실리콘 패드 조성물(11)로 유입되는 빛의 품질은 저하시키지 않으면서 휘도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 형광체 분말은 금속염수용액을 고분자 물질에 함침하고, 1000 내지 1200℃온도로 가열한 후에, 분쇄하여 제조되는데, 상기 금속염수용액은 이트륨(Y), 알루미늄(Al), 가돌리움(Gd), 갈륨(Ga), 터비움(Tb), 프라세오디뮴(Pr) 및 세륨(Ce)으로 이루어지며, 상기 고분자 물질은 레이온, 아세테이트, 셀룰로오즈, 목재, 펄프 및 셀로판으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
더욱 상세하게는, 상기 형광체 분말은 (Y1 -x- yGdxMy)3(Al1 - zGaz)5O12(M은 Ce, Tb, Pr 중에서 1종이상이고, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5, 0.005≤z≤0.1)로 표시되며, 입도가 60 내지 1000 나노미터이고, 비표면적이 1.3 내지 22 m2/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고분자물질은 상기 금속염수용액을 잘 흡수하는 특성이 있는 레이온, 아세테트, 셀룰로오즈, 목재, 펄프 등이 바람직하고, 미세한 조직상의 고분자물질로는 셀로판, 목재 등의 미세 셀 구조를 가진 고분자를 사용하는 것이 바람직하데, 이 중에서 셀룰로오즈가 특히 좋으며, 무정형 셀룰로오즈의 메트릭스 중에 유지되어 있는 셀룰로오즈의 작은 미세한 결정(40 내지 250Å) 내에 금속염수용액이 흡수되고 이것을 건조하게 되면 무정형의 미세한 분말이 형성되고 후에 열처리를 하면 결정형의 미분말을 얻을 수 있다.
상기 고분자물질의 표면에 과량의 금속염수용액이 있으면 건조 후에 고분자물질의 표면에 결정이 석출되거나 큰덩어리의 염이 형성되어 균일한 크기의 분말을 얻을 수 없게 되므로 원심분리기나 롤러에 의한 압축수단 등으로 여분의 금속염수용액을 제거하는 것이 바람직하다.
이때, 상기의 형광체 분말을 제조하는 과정에서는 상기 금속염수용액 모두를 고분자물질에 함침하는 것이 바람직하나, 함침되는 금속염수용액과 고분자물질은 1:1의 중량부 비율로 혼합되는 것이 바람직하며, 금속염수용액을 고분자물질에 함침하는 과정에서 진공처리를 하게 되면 고분자물질 내의 미세한 결정 속으로 상기 금속염수용액이 잘 스며들게 되어 수율을 향상시킬 수 있다.
상기 형과체 분말을 제조하는 과정을 보다 상세하게 설명하면, 금속염수용액이 함침된 고분자물질을 80 내지 120℃의 온도에서 4시간 이상 열풍건조하고 100 내지 200℃/h의 속도로 400℃까지 승온하여 고분자물질을 제거하는데, 이때 금속염의 일부는 탄화되며, 탄화가 진행된 고분자물질을 1000 내지 1200℃의 온도로 가열하여 산화시키면 매우 약하게 응집된 산화분말을 얻게 된다.
상기와 같은 과정을 통해 얻어진 산화분말을 볼밀, 제트밀 및 프레너터리밀 등으로 분쇄하여 입도가 60 내지 1000 나노미터이며, 비표면적이 1.3 내지 22 m2/g 되는 균일한 형광체분말을 얻을 수 있다.
한편, 상기의 고분자물질을 연소시킬 때 습도가 높은 미결정체 금속염이 산화되는 경우에는 결정생성 속도보다 결정 성장 속도가 크게 되는바 이를 이용하여 입자의 크기를 조절할 수 있다. 또한 열처리 온도와 금속염 수용액의 농도를 변화시켜서 입자의 크기를 조절할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명에서는 금속염 수용성을 간단히 혼합하여 고분자물질에 함침시키는 공정으로 쉽게 조성이 균일한 미결정 분말을 제조할 수 있고, 이러한 과정을 통해 제조되는 형광체 분말은 일반식으로 (Y1 -x- yGdxMy)3(Al1 - zGaz)5O12로 표시되는데, 여기서 M은 Ce, Tb, Pr 중에서 1종이상이고, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5, 0.005≤z≤0.1이다. x가 0.5를 초과하면 휘도의 저하가 발생하고, y가 0.5를 초과하면 Ga의 분리가 증가하여 휘도가 저하된다. z가 0.005미만이면 활성제로서의 기능할 발휘하지 못하므로 형광체가 될 수 없고, z가 0.1을 초과하면 활성제의 농도가 증가하여 소광현상에 따른 휘도저하가 발생하는 문제점이 있다. 상기 형광체는 특히 황색 발광을 하며 청색 다이오드와 조합하여 백색광을 낼 수도 있다.
상기와 같은 특성을 갖는 형광체 분말의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 본 발명에 따른 LED용 실리콘 패드 조성물(11)의 휘도향상 효과가 미미하며, 형광체 분말의 함량이 0.5 중량부를 초과하게 되면, LED용 실리콘 패드 조성물(11)의 투명도를 저하시켜, 휘도가 저하된다.
상기와 같은 특성을 나타내는 LED용 실리콘 패드 조성물(11)이 적용된 BLU는 도광판(30)의 굴절률과 유사한 굴절률을 나타내는 LED용 실리콘 패드 조성물(11)이적용되어, LED램프(10)로부터 전달된 빛의 외부 광효율을 10%이상 향상시키는 효과를 나타내며, BLU의 휘도, 발광효율 및 수명을 향상시키는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 상기의 LED용 실리콘 패드 조성물은 1.3 내지 1.8의 굴절율 가지며, 80 내지 99%의 투과율을 나타낸다.
10 ; LED램프
11 ; LED용 실리콘 패드 조성물
20 ; 반사판
30 ; 도광판
40 ; 확산판
50 ; 수평프리즘시트
60 ; 수직프리즘시트
70 ; 보호시트

Claims (7)

  1. LED램프와 도광판 사이게 개재되어 LED램프로부터 도광판으로 전달되는 빛의 손실을 개선하는 LED용 실리콘 패드 조성물에 있어서,
    상기 LED용 실리콘 패드 조성물은 실리콘 및 형광체 분말로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED용 실리콘 패드 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED용 실리콘 패드 조성물은 실리콘 100 중량부 및 형광체 분말 0.1 내지 10 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED용 실리콘 패드 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 형광체 분말은 금속염수용액을 고분자 물질에 함침하고, 1000 내지 1200℃온도로 가열한 후에, 분쇄하여 제조되는 것을 특징으로 하는 LED용 실리콘 패드 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 금속염수용액은 이트륨(Y), 알루미늄(Al), 가돌리움(Gd), 갈륨(Ga), 터비움(Tb), 프라세오디뮴(Pr) 및 세륨(Ce)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED용 실리콘 패드 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 고분자 물질은 레이온, 아세테이트, 셀룰로오즈, 목재, 펄프 및 셀로판으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED용 실리콘 패드 조성물.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 형광체 분말은 (Y1 -x- yGdxMy)3(Al1 - zGaz)5O12(M은 Ce, Tb, Pr 중에서 1종이상이고, 0<x≤0.5, 0<y≤0.5, 0.005≤z≤0.1)로 표시되는 것을 특징으로 하는 LED용 실리콘 패드 조성물.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 형광체 분말은 입도가 60 내지 1000 나노미터이며, 비표면적이 1.3 내지 22 m2/g인 것을 특징으로 하는 LED용 실리콘 패드 조성물.
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