KR20190062301A - 색변환 필름을 포함하는 조명 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 유연 기판; 상기 유연 기판 상에 구비된 마이크로 LED 광원 어레이; 및 상기 마이크로 LED 광원 어레이 상에 적층된 색변환 필름을 포함하는 조명 모듈로서, 상기 색변환 필름은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산된 유기 형광체를 포함하고, 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때 발광 피크의 반치폭이 50nm 이하이고, 600nm 내지 660nm 범위 내의 최대 발광 파장을 갖고, 상기 수지 매트릭스는 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도를 가진 열가소성 수지를 포함하는 것인 조명 모듈에 관한 것이다.
Description
본 출원은 2017년 11월 28일에 한국 특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0160676호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 색변환 필름을 포함하는 조명 모듈에 관한 것이다.
기존의 차량용 램프는 고효율의 LED가 주로 사용되어 왔으나, 칩 사이즈가 수 mm 이상이고 단단한 기판을 사용하기 때문에 LED 램프의 디자인이 제한적이었고, 이에 따라 램프 모듈의 디자인도 제한을 받게 되었다. 또한, 기존의 무기 형광체를 기반으로 하는 LED는 발광 스펙트럼이 매우 넓기 때문에 색순도 (color purity)가 떨어져서 선명한 색상의 표현과 색상 조절이 어렵다는 단점이 있다. 유기 형광체를 기반으로 하는 OLED는 색순도 및 유연성 측면에서 장점을 갖지만, 내구성 및 대량 생산 측면에서 차량용 램프로써의 활용에 한계를 지니고 있다.
본 명세서는 색변환 필름을 포함하는 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 유연 기판; 상기 유연 기판 상에 구비된 마이크로 LED 광원 어레이; 및 상기 마이크로 LED 광원 어레이 상에 적층된 색변환 필름을 포함하는 조명 모듈로서, 상기 색변환 필름은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산된 유기 형광체를 포함하고, 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때 발광 피크의 반치폭이 50nm 이하이고, 600nm 내지 660nm 범위 내의 최대 발광 파장을 갖고, 상기 수지 매트릭스는 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도를 가진 열가소성 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지는 알파메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴(Alpha Methyl Styrene-Styrene-Acrylonitrile), 사이클릭올레핀 코폴리머(Cyclic Olefin Copolymer), 페닐메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴(Phenyl Methyl Styrene-Styrene-Acrylonitrile, PMI-SAN), 스타이렌 말레산 무수물(Styrene maleic anhydride), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(Cellulose Acetate Propionate, CAP), 폴리(4-tert-부틸스타이렌)(Poly(4-tert-butylstyrene), PTBS), 폴리(메틸페닐)실란(Poly(methylphenyl)silane, PMPS), 폴리(4-비닐피리딘)(Poly(4-vinylpyridine), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(Poly(methyl methacrylate), PMMA) 및 폴리(바닐린 메타크릴레이트)(Poly(vanillin methacrylate), PVMA) 중 하나 이상을 포함하는 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 색변환 필름은 110℃의 조건 하에서 초기 휘도의 90% 이상을 1,000 시간 이상을 유지하는 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 색변환 필름은 광확산 입자를 추가로 포함하는 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때 발광 피크의 반치폭이 40nm 이하이고, 620nm 내지 660nm 범위 내의 최대 발광 파장을 갖는 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 450nm 파장을 포함하는 광은 최대 발광 파장이 450nm이고, 반치폭이 40nm 이하이며, 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 청색 광인 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 유기 형광체는 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때, 510nm 내지 560nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 제1 형광체, 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때, 600nm 내지 660nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 제2 형광체 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 유기 형광체는 피로메텐 붕소 착체 계열의 유기형광체인 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광원은 청색광을 방출하는 청색 발광다이오드인 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 유연 기판은 박막 유리, 금속 박막, 플라스틱 기판 또는 플라스틱 필름인 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 조명 모듈은 530nm 내지 630nm 범위에서 컷온(Cut-on) 파장을 갖는 컬터 필터를 추가로 포함하는 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 조명 모듈은 수지 매트릭스용 재료로 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도를 갖는 열가소성 수지를 사용함으로써, 고온에서의 안정성과 우수한 색순도를 구현할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조한 색변환 필름의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 2에서 제조한 색변환 필름의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 1에서 제조한 색변환 필름의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1, 실시예 2, 비교예 2 내지 4에 따른 색변환 필름의 휘도 유지율을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 2에서 제조한 색변환 필름의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 1에서 제조한 색변환 필름의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1, 실시예 2, 비교예 2 내지 4에 따른 색변환 필름의 휘도 유지율을 나타낸 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서, "상"은 하나의 층 위에 물리적으로 접하여 위치하는 것만을 의미하는 것이 아니라, 위치상 위에 위치하는 것을 의미한다. 즉, 어느 하나의 층 상에 위치하는 층은 사이에 다른 층이 있을 수도 있다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 명시한 유리전이온도는 DSC (Differential scanning calorimetry)를 이용해 측정한 유리전이온도를 의미한다. 구체적으로, 상기 DSC (Differential scanning calorimetry)를 이용한 유리전이온도 측정방법은 ISO 11357-1, 11357-2 및 11357-3에 따르는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 조명 모듈은 유연 기판; 상기 유연 기판 상에 구비된 마이크로 LED 광원 어레이; 및 상기 마이크로 LED 광원 어레이 상에 적층된 색변환 필름을 포함하고, 상기 색변환 필름은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산된 유기 형광체를 포함하며, 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때 발광 피크의 반치폭이 50nm 이하이고, 600nm 내지 660nm 범위 내의 최대 발광 파장을 갖고, 상기 수지 매트릭스는 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도를 가진 열가소성 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지는 알파메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴(Alpha Methyl Styrene-Styrene-Acrylonitrile), 사이클릭올레핀 코폴리머(Cyclic Olefin Copolymer), 페닐메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴(Phenyl Methyl Styrene-Styrene-Acrylonitrile, PMI-SAN), 스타이렌 말레산 무수물(Styrene maleic anhydride), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(Cellulose Acetate Propionate, CAP), 폴리(4-tert-부틸스타이렌)(Poly(4-tert-butylstyrene), PTBS), 폴리(메틸페닐)실란(Poly(methylphenyl)silane, PMPS), 폴리(4-비닐피리딘)(Poly(4-vinylpyridine), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(Poly(methyl methacrylate), PMMA) 및 폴리(바닐린 메타크릴레이트)(Poly(vanillin methacrylate), PVMA) 중 하나 이상을 포함한다.
광원으로 쓰이는 마이크로 LED는 표면 온도가 100℃ 이상이기 때문에, 상기 광원으로부터 방출되는 광이 색변환 필름에 조사되는 과정에 있어 색변환층의 고온에서의 안정성이 요구된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 조명 모듈은 상기 수지 매트릭스 내에 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도를 가진 열가소성 수지를 포함함으로써, 우수한 내열성을 가지므로 고온 및 장시간의 보관 조건 하에서도 색변환 필름의 휘도의 변화가 매우 적을 수 있다.
특히, 열가소성 수지로 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도 범위를 만족하지 않는 폴리카보네이트를 사용하는 경우, 고온 조건에서 라디칼이 생성됨에 따라 색변환 필름의 휘도 감소에 영향을 미칠 수 있다.
도 4에 수지 매트릭스 내에 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도를 가진 열가소성 수지를 포함하여 제조된 색변환 필름의 경우(실시예 1 및 2), 그렇지 않은 경우(비교예 2 내지 4)보다 우수한 내열성을 보여줄 수 있는 실험 결과를 나타내었다.
상기 열가소성 수지로 알파메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴을 사용하는 경우, 상기 알파메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴은 열가소성 수지 100 중량% 대비 알파메틸스타이렌이 65.7 중량%, 스타이렌이 6.3 중량%, 아크릴로니트릴이 28 중량%일 수 있다.
상기 수지 매트릭스는 열가소성 수지만으로 이루어질 수도 있고, 필요에 따라 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서 첨가제가 첨가될 수도 있다.
상기 수지 매트릭스는 10,000g/mol 내지 140,000g/mol의 중량평균분자량을 갖는 것이 바람직하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따른 색변환 필름은 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때 발광 피크의 반치폭이 40nm 이하이고, 620nm 내지 660nm 범위 내의 최대 발광 파장을 갖는다.
상기 450nm 파장을 포함하는 광은 최대 발광 파장이 450nm이고, 반치폭이 40nm 이하이며, 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 청색 광을 사용한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 색변환 필름은 유기 형광체를 사용하기 때문에, 카드뮴, 인듐, 아연 등의 양자점에 적용되거나, Eu, Sr 등 무기계 형광체에 사용되는 중금속들을 사용하지 않기 때문에 환경 안전성이 개선될 수 있다. 또한, 양자점은 공기나 수분에 의한 산화에 취약하기 때문에 공정이 복잡하고 어려운 문제가 있고, 무기계 유기 형광체는 발광 효율이 상대적으로 낮고 입자의 분쇄 및 분산 조건이 까다로운 반면, 상기 실시상태에서는 전술한 유기 형광체를 사용하기 때문에 공기나 수분에 대한 안정성이 우수하고 필름 제조 공정이 단순화 될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 형광체는 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때, 510nm 내지 560nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 제1 형광체, 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때, 600nm 내지 660nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 제2 형광체 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 형광체로는 피로메텐 붕소 착체 계열의 유기 형광체가 사용될 수 있다.
일 예에 따르면, 하기 화학식 1의 유기 형광체를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에 있어서,
X1 및 X2는 불소기, 알콕시기 또는 시아노기이고,
R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 알킬기, 알콕시기, 시클로알킬기, 카르복실기 치환 알킬기, 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴기, -COOR 또는 -COOR 치환 알킬기이고, 여기서 R은 알킬기이며,
R5 및 R6은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 시아노기, 니트로기, 알킬기, 카르복실기 치환 알킬기, -SO3Na, 또는 아릴알키닐로 치환 또는 비치환된 아릴기이며, R1과 R5는 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성할 수 있고, R4와 R6은 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성할 수 있으며,
R7은 수소; 알킬기; 할로알킬기; 또는 할로겐기, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 알킬아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 불소기, 염소기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 카르복실기 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, -COOR, 또는 -COOR 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, 여기서 R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 염소기, 메틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 카르복실기 치환 에틸기, 메톡시기, 페닐기, 메톡시기 치환 페닐기 또는 -COOR 치환 메틸기이고, 여기서 R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R5 및 R6은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 시아노기, 니트로기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 카르복실기 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 -SO3Na이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R5 및 R6은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 시아노기, 니트로기, 에틸기, 카르복실기 치환 에틸기 또는 -SO3Na이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R7은 수소; 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R7은 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 페닐, 메틸페닐, 디메틸페닐, 트리메틸페닐, 나프틸, 바이페닐 치환 나프틸, 디메틸플루오렌 치환 나프틸, 터페닐 치환 디메틸페닐, 메톡시페닐, 또는 디메톡시페닐이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 구조식들로 표시될 수 있다.
상기 구조식 중 Ar은 치환 또는 비치환된 아릴기이다. 예컨대 Ar은 알킬기 또는 알콕시기로 치환된 아릴기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 형광체로는 피로메텐 붕소 착체 계열의 유기 형광체가 사용될 수 있다.
일 예에 따르면, 하기 화학식 2의 유기 형광체를 사용할 수 있다.
[화학식 2]
R11, R12 및 L은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 아랄킬기, 알킬아릴기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 머캅토기, 알콕시기, 알콕시아릴기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 할로아릴기, 헤테로고리기, 할로겐, 할로알킬기, 할로알케닐기, 할로알키닐기, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기 또는 실록사닐기이거나, 인접한 치환기와 연결되어 치환 또는 비치환된 방향족 또는 지방족의 탄화수소 또는 헤테로 고리를 형성하고,
M은 붕소, 베릴륨, 마그네슘, 크롬, 철, 니켈, 구리, 아연 또는 백금이고,
Ar1 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 알킬기; 할로알킬기; 알킬아릴기; 아민기; 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴알케닐기; 치환 또는 비치환된 헤태로고리기; 또는 히드록시기, 알킬기 또는 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 구조식들로 표시될 수 있다.
상기에서 예시한 유기 형광체는 용액 상태에서 발광 피크의 반치폭이 40 nm 이하이고, 필름 상태에서의 발광 피크의 반치폭은 50nm 내외이다.
상기 유기 형광체의 함량은 색변환 필름 전체 100%를 기준으로 0.005 중량% 내지 5 중량%일 수 있다.
전술한 실시상태에 따른 색변환 필름은 두께가 2 마이크로미터 내지 200 마이크로미터일 수 있다. 특히, 상기 색변환 필름은 두께가 2 마이크로미터 내지 20 마이크로미터의 얇은 두께에서도 높은 휘도를 나타낼 수 있다. 이는 단위 부피 상에 포함되는 형광체 분자의 함량이 양자점에 비하여 높기 때문이다.
전술한 실시상태에 따른 색변환 필름은 일면에 기재가 구비될 수 있다. 이 기재는 상기 색변환 필름의 제조시 지지체로서의 기능을 할 수 있다. 기재의 종류로는 특별히 한정되지 않으며, 투명하고, 상기 지지체로서의 기능을 할 수 있는 것이라면 그 재질이나 두께에 한정되지 않는다. 여기서 투명이란, 가시광선 투과율이 70% 이상인 것을 의미한다. 예컨대 상기 기재로는 PET 필름이 사용될 수 있다.
전술한 색변환 필름은 전술한 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 위에 코팅하고 건조하거나, 전술한 유기 형광체를 열가소성 수지와 함께 압출하여 필름화함으로써 제조될 수 있다.
상기 수지 용액 중에는 전술한 유기 형광체가 용해되어 있기 때문에 유기 형광체가 용액 중에 균질하게 분포하게 된다. 이는 별도의 분산공정을 필요로 하는 양자점 필름의 제조공정과는 상이하다.
상기 수지 용액에는 필요에 따라 첨가제가 첨가될 수 있으며, 예컨대 실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나 분말과 같은 광확산 입자가 첨가될 수 있다.
상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액은 용액 중에 전술한 유기 형광체와 열가소성 수지가 녹아있는 상태라면 그 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.
일 예에 따르면, 상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액은 유기 형광체를 용매에 녹여 제1 용액을 준비하고, 열가소성 수지를 용매에 녹여 제2 용액을 준비하고, 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합할 때, 균질하게 섞는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 용매에 유기 형광체와 열가소성 수지를 동시에 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 유기 형광체를 녹이고 이어서 열가소성 수지를 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 열가소성 수지를 녹이고 이어서 유기 형광체를 첨가하여 녹이는 방법 등이 사용될 수 있다.
상기 용액 중에 포함되는 유기 형광체는 전술한 바와 같다.
상기 용매로는 특별히 한정되지 않으며, 상기 코팅 공정에 악영향을 미치지 않으면서 추후 건조에 의하여 제거될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 용매의 비제한적인 예로는 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 클로로포름, 각종 알코올계 용매, MEK(메틸에틸케톤), MIBK(메틸이소부틸케톤), EA(에틸아세테이트), 부틸아세테이트, 사이클로헥사논 (cyclohexanone), PGMEA(프로필렌글리콜 메틸에틸아세테이트), 다이옥산(dioxane), DMF(디메틸포름아마이드), DMAc(디메틸아세트아미드), DMSO(디메틸술폭사이드), NMP(N-메틸-피롤리돈) 등이 사용될 수 있으며, 1 종 또는 2 종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 제1 용액과 제2 용액을 사용하는 경우, 이들 각각의 용액에 포함되는 용매는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 상기 제1 용액과 상기 제2 용액에 서로 상이한 종류의 용매가 사용되는 경우에도, 이들 용매는 서로 혼합될 수 있도록 상용성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 상에 코팅하는 공정은 롤투롤 공정을 이용할 수 있다. 예컨대, 기재가 권취된 롤로부터 기재를 푼 후, 상기 기재의 일면에 상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 코팅하고, 건조한 후, 이를 다시 롤에 권취하는 공정으로 수행될 수 있다. 롤투롤 공정을 이용하는 경우, 상기 수지 용액의 점도를 상기 공정이 가능한 범위로 결정하는 것이 바람직하며, 예컨대 200 cps 내지 2,000 cps 범위 내에서 결정할 수 있다.
상기 코팅 방법으로는 공지된 다양한 방식을 이용할 수 있으며, 예컨대 다이(die) 코터가 사용될 수도 있고, 콤마(comma) 코터, 역콤마(reverse comma) 코터 등 다양한 바 코팅 방식이 사용될 수도 있다.
상기 코팅 이후에 건조 공정을 수행한다. 건조 공정은 용매를 제거하기에 필요한 조건으로 수행할 수 있다. 예컨대, 기재가 코팅 공정시 진행하는 방향으로, 코터에 인접하여 위치한 오븐에서 용매가 충분히 날아갈 조건으로 건조하여, 기재 위에 원하는 두께 및 농도의 유기 형광체를 포함하는 색변환 필름을 얻을 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광원은, 특별히 한정이 있는 것은 아니나 청색광을 방출하는 청색 발광다이오드일 수 있다. 또한, 상기 실시상태에 있어서 상기 색변환 필름은 청색 발광다이오드로부터 입사된 광의 일부를 흡수하여 높은 효율로써 색순도가 높은 녹색이나 적색, 또는 녹색과 적색으로 전환하여 출사시킬 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 유연 기판은 특별히 한정이 있는 것은 아니나, 바람직하게는 박막 유리, 금속 박막, 플라스틱 기판 또는 플라스틱 필름일 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 조명 모듈은 530 nm 내지 630 nm 범위에서 컷온(Cut-on) 파장을 갖는 컬터 필터를 추가로 포함하는 것인 조명 모듈을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 컬러필터는 고분자 수지 매트릭스와 흡광 화합물을 이용하여, 제조될 수 있다. 이때 상기 흡광 화합물은 유기 안료, 무기 안료 및 염료 등에서 자유롭게 선택이 가능하다. 상기 흡광 화합물이 용해된 수지 용액을 기판상에 도포하여 코팅막을 형성하고, 상기 코팅막을 노광, 현상 및 경화를 함으로써 컬러필터를 형성할 수 있다.
상기 도포 방법으로는 특별히 제한되지는 않지만 스프레이법, 롤 코팅법, 스핀 코팅법 등을 사용할 수 있으며, 일반적으로 스핀 코팅법을 널리 사용한다. 또한, 도포막을 형성한 후 경우에 따라서 감압 하에 잔류 용매를 일부 제거할 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1>
하기 구조식의 녹색 형광체와 Toray사의 적색 형광체(TRRD125)를 몰비 9:1로 용매 다이메틸포름아마이드(DMF)에 녹여 제1 용액을 제조하였다.
열가소성 수지로, 120℃의 유리전이온도를 가지는 알파메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴을 용매 다이메틸포름아마이드(DMF)에 녹여 제2 용액을 제조하였다.
상기 열가소성 수지 100 중량부 대비 상기 녹색 형광체 및 적색 형광체의 함량이 3.29 중량부, TiO2 입자가 40 중량부가 되도록 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하였다. 혼합된 용액을 PET 기판에 코팅한 후 건조하여 색변환 필름을 제조하였다.
제조된 색변환 필름의 발광 스펙트럼을 분광방사휘도계(TOPCON 사 SR series)로 측정하였다. 구체적으로, 제조된 색변환 필름을 청색 LED 광원 모듈(최대 발광 파장 450nm)과 광확산판을 포함하는 케이스의 광확산판의 일 면에 적층하고, 상기 색변환 필름 상에 530nm 내지 630nm 범위에서 컷온(Cut-on) 파장을 갖는 컬러 필터를 적층한 후 필름의 발광 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 따르면, 제조한 색변환 필름의 적색 발광은 최대 발광 파장이 626nm, 반치폭이 38nm이며, 색순도는 99.7% 로 매우 선명한 발광을 구현할 수 있었다.
<
실시예
2>
열가소성 수지로 138℃의 유리전이온도를 가지는 사이클릭올레핀 코폴리머(COC)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 색변환 필름을 제조하였다. 제조된 색변환 필름의 발광 스펙트럼을 실시예 1과 같은 방법으로 측정하고 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 따르면, 제조된 색변환 필름의 적색 발광은 최대 발광 파장이 620nm, 반치폭은 36nm 이며, 색순도는 99.6% 로써, 실시예 1 대비 동등 수준의 광 특성을 나타내었다.
<
비교예
1>
녹색 형광체와 적색 형광체 대신에 무기 형광체인 CaAlSiN3:Eu2 +를 사용하여 제1 용액을 만들고, 열가소성 수지로 102℃의 유리전이온도를 가지는 폴리스타이렌(PS)을 사용하여 제2 용액을 제조하였다. 상기 열가소성 수지 대비 상기 무기 형광체를 3.3 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
제조된 색변환 필름의 발광 스펙트럼을 실시예 1과 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 따르면, 제조한 색변환 필름의 적색 발광은 최대 발광 파장이 648nm, 반치폭이 86nm 이며, 색순도는 99.4% 로써, 실시예 1 대비 색순도와 반치폭이 열위로 나타났다. 하기 표 1에 실시예 1 및 비교예 1에 따른 색변환 필름의 광특성을 나타내었다.
[표 1]
<
비교예
2>
열가소성 수지로, 101℃의 유리전이온도를 가지는 스타이렌-아크릴로니트릴(SAN)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<
비교예
3>
열가소성 수지로 비교예 1에서 사용된 폴리스타이렌(PS)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<비교예 4>
열가소성 수지로 149℃의 유리전이 온도를 가지는 폴리카보네이트(PC)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
실시예 1, 실시예 2, 비교예 2 내지 4에서 제조된 색변환 필름을 110°C 오븐에서 1000시간 동안 보관 후 휘도의 변화를 관찰하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 따르면, 실시예 1과 실시예 2에 따른 색변환 필름은 1000시간 이후에도 초기 휘도의 90% 이상 수준을 유지하지만, 비교예 2 내지 4에 따른 색변환 필름은 1000시간 이후 초기 휘도 대비 각각 53.8%, 76.5%, 84.1% 수준의 휘도를 나타내었다.
상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 2 내지 4에 나타난 바와 같이, 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도를 가진 열가소성 수지를 포함하여 색변환 필름을 제조하는 경우, 고온에서의 안정성을 갖고 높은 휘도와 우수한 색순도를 구현할 수 있다.
Claims (10)
- 유연 기판;
상기 유연 기판 상에 구비된 마이크로 LED 광원 어레이; 및
상기 마이크로 LED 광원 어레이 상에 적층된 색변환 필름을 포함하는 조명 모듈로서,
상기 색변환 필름은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산된 유기 형광체를 포함하고,
450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때 발광 피크의 반치폭이 50nm 이하이고, 600nm 내지 660nm 범위 내의 최대 발광 파장을 갖고,
상기 수지 매트릭스는 110℃ 이상 145℃ 이하의 유리전이온도를 가진 열가소성 수지를 포함하고,
상기 열가소성 수지는 알파메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴(Alpha Methyl Styrene-Styrene-Acrylonitrile), 사이클릭올레핀 코폴리머(Cyclic Olefin Copolymer), 페닐메틸스타이렌-스타이렌-아크릴로니트릴(Phenyl Methyl Styrene-Styrene-Acrylonitrile, PMI-SAN), 스타이렌 말레산 무수물(Styrene maleic anhydride), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(Cellulose Acetate Propionate, CAP), 폴리(4-tert-부틸스타이렌)(Poly(4-tert-butylstyrene), PTBS), 폴리(메틸페닐)실란(Poly(methylphenyl)silane, PMPS), 폴리(4-비닐피리딘)(Poly(4-vinylpyridine), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(Poly(methyl methacrylate), PMMA) 및 폴리(바닐린 메타크릴레이트)(Poly(vanillin methacrylate), PVMA) 중 하나 이상을 포함하는 것인 것인 조명 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 색변환 필름은 110℃의 조건 하에서 초기 휘도의 90% 이상을 1,000 시간 이상을 유지하는 것인 조명 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 색변환 필름은 광확산 입자를 추가로 포함하는 것인 조명 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 색변환 필은 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때 발광 피크의 반치폭이 40nm 이하이고, 620nm 내지 660nm 범위 내의 최대 발광 파장을 가지며, 99% 이상의 색순도를 갖는 것인 조명 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 450nm 파장을 포함하는 광은 최대 발광 파장이 450nm이고, 반치폭이 40nm 이하이며, 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 청색 광인 것인 조명 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기 형광체는 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때, 510nm 내지 560nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 제1 형광체, 450nm 파장을 포함하는 광을 조사하였을 때, 600nm 내지 660nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 제2 형광체 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 것인 조명 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기 형광체는 피로메텐 붕소 착체 계열의 유기형광체인 것인 조명 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 광원은 청색광을 방출하는 청색 발광다이오드인 것인 조명 모듈. - 청구항 1에 있어서, 상기 유연 기판은 박막 유리, 금속 박막, 플라스틱 기판 또는 플라스틱 필름인 것인 조명 모듈.
- 청구항 1에 있어서,
상기 조명 모듈은 530nm 내지 630nm 범위에서 컷온(Cut-on) 파장을 갖는 컬러 필터를 추가로 포함하는 것인 조명 모듈.
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| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X601 | Decision of rejection after re-examination |