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KR20120067167A - 색변환 발광시트 및 이의 제조 방법 - Google Patents

색변환 발광시트 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20120067167A
KR20120067167A KR1020100128621A KR20100128621A KR20120067167A KR 20120067167 A KR20120067167 A KR 20120067167A KR 1020100128621 A KR1020100128621 A KR 1020100128621A KR 20100128621 A KR20100128621 A KR 20100128621A KR 20120067167 A KR20120067167 A KR 20120067167A
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KR
South Korea
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light emitting
color conversion
conversion light
sheet
protective layer
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김재경
나대석
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한국과학기술연구원
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Publication date
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Abstract

일면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트; 상기 광학시트의 타면에 형성된 전도성막; 상기 전도성막의 상면에 형성되고, 바인더 수지 및 색변환 발광물질을 함유하는 나노섬유 및 나노비드의 혼합물을 포함하는 색변환 발광층; 및 상기 색변환 발광층의 상면에 형성되고, 유기 고분자 보호층 및 무기 박막 보호층의 적층구조를 갖는 보호층을 포함하는 색변환 발광시트 및 이의 제조 방법이 제시된다.

Description

색변환 발광시트 및 이의 제조 방법{Color conversion luminescent sheet and the fabrication method thereof}
본 발명은 색변환 발광시트 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원으로부터 발광된 빛을 흡수하여 다른 파장의 빛으로 변환시켜 컬러광을 발광하거나 또는 백색광을 발광하는 색변환 발광시트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 한국과학기술연구원이 교육과학기술연구부의 국가연구개발사업인 '21세기 프론티어연구개발사업 나노소재기술개발사업단'의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다 [과제고유번호: 2010K000345, 연구과제명: 고효율 광방출용 나노소재 기술, 연구기간: 2010.04.01 - 2011. 03.31].
빛을 제공하거나 물체를 조명하기 위한 다양한 종류의 조명등이 이용되고 있다. 그러나 대부분 사용되고 있는 조명은 전기 에너지를 광 에너지로 변화시켜 빛을 제공하는 방법을 사용하고, 현재 백열전구, 수은등 및 형광등이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 상기 광원은 소비전력이 크고 수명이 짧기 때문에 자주 교체해야 하는 단점을 가지고 있다.
또한, 환경문제에 대한 중요성의 인식이 커지면서, 발암 물질인 수은을 사용하는 형광등과 수은등은 환경을 위협하는 규제물질에 포함될 수 있고, 넓은 설치 공간이 필요하고 설치 방법이 까다로울 뿐만 아니라 색조절이 어렵고, 점광원 및 선광원의 특성을 지니고 있어 다양한 분야로의 적용이 매우 제한적이라는 문제점이 있다.
최근에 기존 조명장치의 문제점을 해결하기 위하여 여러 종류의 대체 광원이 개발되고 있다. 그 중에 대표적인 것이 LED(Light Emitting Diode)와 OLED(Organic Light Emitting Diode)의 광원을 이용한 조명이다. 상기 광원들은 인체에 무해하고 수명이 길며 환경적인 부분에서도 제제를 받지 않고, 또한 LCD 백라이트, 실내등을 비롯하여 다양한 광원으로 활용이 가능하다.
그러나 백색 LED와 백색 OLED는 제조공정이 복잡하고 제조비용이 비싸기 때문에 그 사용이 매우 제한적이다. 최근에 많이 사용되고 있는 LED조명의 경우에는 청색 LED를 백색 면광원으로 구현하기 위하여 도광판을 이용하여 제작을 하고 있으나, 가격이 비싸고, 구동 시 높은 열이 발생하여 완전한 면발광을 구현하기 힘든 문제가 발생하고 있다. 백색 OLED의 경우 면광원이라는 장점과 넓은 색좌표를 지녀 인체의 시각에 적당한 광원으로서 각광을 받고 있지만, 이 역시 재료 개발과 수명에 대한 문제점을 안고 있다.
종래의 색변환 발광시트의 제조에서는 용액 내에 발광체의 균일한 분산 및 혼합을 위해 초음파 분산법, 기계적 분산법(스터러, 호모게나이저 등 사용), 정전기적 분산법(분산제, 전하조절제, 계면활성제 등 사용) 등의 방법이 이용되고 있으나 일시적인 분산 및 혼합만이 가능할 뿐이었다. 또한, 분산 및 혼합이 가능하더라도 스핀 캐스팅법, 스크린 프린팅법, 바코팅법, 닥터블레이드법 등을 이용한 시트 제작시 밀도와 표면 에너지의 차이, 용매의 국부적인 휘발 등에 의해 불균일한 막이 형성되고, 그로 인해 최종적으로 제조되는 발광시트의 국부적인 두께 차이로 휘도 및 색좌표의 불균일이 심하여 상용화의 문제점으로 대두되고 있다. 뿐만 아니라, 상기의 불균일한 막 형성으로 조성비에 의한 백색 및 컬러 광원의 색좌표 재현성이 낮아 색조절이 용이하지 못하며, 내열성이 낮아 고온에서 쉽게 변형되는 성질이 있어 그 적용에 한계가 있었다. 또한 색을 변환 시켜주는 색변환 물질의 효율이 낮아 광효율이 많이 낮아지는 문제점이 있으며, 소자에 적용하기가 쉽지 않다는 단점을 안고 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 측면은 광원에서 발광된 빛을 다른 파장의 빛으로 변환시켜 컬러 광을 발광하거나 또는 백색광을 구현할 수 있으며, 광확산, 내열성, 취성에 대한 내구성 및 내습성에 강한 색변환 발광시트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 색변환 발광시트의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 색변환 발광 시트를 포함하는 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은
하면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트;
상기 광학시트의 상면에 형성된 전도성막; 및
상기 전도성막의 상면에 형성되고, 바인더 수지 및 색변환 발광물질을 함유하는 나노섬유 및 나노비드의 혼합물을 포함하는 색변환 발광층을 포함하는 색변환 발광시트를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은
일면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트의 타면에 전도성막을 형성하는 단계;
상기 전도성막의 상면에 바인더 수지, 색변환 발광물질 및 용매를 혼합하여 제조된 색변환 발광 조성물을 방사하여 나노섬유 및 나노비드의 혼합물층을 형성하는 단계; 및
상기 나노섬유 및 나노비드의 혼합물층을 열압착하여 색변환 발광층을 형성하는 단계를 포함하는 색변환 발광시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 색변환 발광 시트를 포함하는 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자외선 광원, 청색 광원 및 여러 단일 파장의 광원의 일부를 투과, 흡수시켜 백색광과 컬러광 중 3가지 색인 청색, 적색, 녹색 모두, 이들 중 2가지 색 등으로 변환시키는 색변환 발광물질의 조합을 이용함으로써 휘도 및 색좌표 조절이 쉽고 재현성이 우수한 색변환 발광시트를 용이하게 제공할 수 있다. 또한 일면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트를 이용하여 광 확산 효과를 나타냄으로서, 광원에서 나오는 광의 효율을 극대화할 수 있으며, 색변환 발광층의 상면에 보호층을 형성하여 색변환 발광층 내의 유기물층을 수분과 산소로부터 효과적으로 보호함으로써 색변환 발광시트의 안정성 및 신롸성을 확보에 크게 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 발광시트의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 마이크로 렌즈면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 전기방사 장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 발광층의 표면을 관찰한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 발광시트의 광발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 발광시트의 색좌표를 나타내는 도면이다.
이하, 발명의 일 구현예에 따른 색변환 발광시트 및 이의 제조 방법에 대해 구체적으로 설명하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하려는 의도가 아니다.
본 발명의 색변환 발광시트는 광원으로부터 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 상기 발광된 빛의 파장과는 다른 파장의 빛으로 발광하고, 발광된 빛의 나머지 부분은 투과시켜서 백색 또는 원하는 다른 색의 빛으로 색변환 발광시키는 원리를 이용한다.
본 발명에서 색변환 발광시트는 광원의 파장을 변환시키며 광 효율을 극대화시키고 광의 균일도를 향상시키는 발광층을 의미한다.
상기 색변환 발광시트의 색변환 발광물질은 광원에서 빛이 시트에 조사되면 청색 여기물질을 거친 광은 청색광의 파장을, 적색 여기물질을 거친 광은 적색광의 파장을, 녹색 여기물질을 거친 광은 녹색광의 파장을 나타내고, 여기 되지 못한 빛은 본 광원의 빛을 그대로 투과시켜, 각각의 파장과 세기가 적합하게 조합될 때 백색 및 다양한 컬러광이 구현된다.
이하에서는 본 발명의 색변환 발광시트에 관하여 도면을 참고로 보다 상세하게 설명한다.
도 1에 의하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 색변환 발광시트는 하면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트(10); 상기 광학시트(10)의 상면에 형성된 전도성막(20); 및 상기 전도성막(20)의 상면에 형성된 색변환 발광층(30)로 이루어지고, 상기 색변환 발광층(30)은 나노비드(31) 및 나노섬유(32)를 포함한다.
상기 광학시트의 요철 구조는 삼각형, 다각형(사각형, 육각형 등), 반원형 또는 반타원형인 기둥형태, 사면체, 원뿔 및 마이크로렌즈 형태 중에서 선택된 형상의 단면을 가질 수 있다.
상기 요철 구조는 벌집형, 직육각형을 포함한 육각형, 다이아몬드 형태의 마름모, 직사각형, 삼각형의 형태로 배열될 수 있다.
또한, 상기 마이크로렌즈는 평면-볼록 렌즈로 형성될 수 있으며, 상기 마이크로렌즈의 형상은 방향에 따라 광 출사각을 다르게 제어 할 수 있게 하기 위하여 수평과 수직의 곡률이 다른 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 광학시트 일면에 형성되는 마이크로렌즈는 이들 간의 간격이 거의 없는, 즉 채움율이 100%에 가까움으로서 광원에서 발광되어 색변환 발광시트를 통해 나가는 광의 효율을 극대화 할 수 있다. 이때, 광 특성을 결정하는 마이크로렌즈의 단면 형상은 용도에 따라 구면 또는 비구면이 될 수 있다.
또한, 상기 마이크로렌즈의 광출사각의 범위는 렌즈 평면의 법선에 대하여 횡축으로 좌우 출사각은 30도 이상으로, 종축으로 상하 출사각은 10도 이상으로 형성된 것이 바람직하다. 이때, 광출사각은 정면 이득(gain) 값을 기준으로 절반을 얻는 각도를 말한다.
상기 마이크로렌즈 형태는 2 내지 150㎛, 바람직하게는 3 내지 100㎛, 더 바람직하게는 4 내지 80㎛의 높이를 가지고, 2 내지 150㎛, 바람직하게는 3 내지 100 ㎛, 더 바람직하게는 4 내지 80㎛의 곡면반경을 가질 수 있다.
상기 마이크로렌즈 형태의 높이 및 곡면반경의 범위를 만족하게 되면, 외관상 광학시트면의 투명성이 개선되고, 광간섭이 줄어지게 되어 무아레(moire) 현상이 없어지고 광투과성이 더 향상될 수 있다.
상기 광학시트로는 요철 구조가 형성될 수 있으며 우수한 광투과성을 나타내는 고분자라면 제한없이 사용될 수 있으며, 비제한적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌나플탈레이트 (PEN), 폴리스타이렌(PS) 및 폴리에틸렌설폰(PES)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자를 포함한다.
상기 광학시트의 두께는 100 내지 500㎛, 바람직하게는 120 내지 400㎛, 더 바람직하게는 150 내지 300㎛일 수 있다. 이때, 상기 광학시트의 두께가 이러한 범위를 만족하는 경우, 광투과 효율이 개선될 수 있고, 형태 안정성을 유지할 수 있다.
상기 전도성막은 무기 산화물과 같은 무기계 전도성 물질 또는 전도성 고분자와 같은 유기계 전도성 물질 등을 광학시트 상에 코팅함으로써 형성될 수 있으며, 구체적으로 상기 전도성막은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(F-doped SnO2), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 탄소나노튜브, 그라펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 폴리티오펜 으로 이루어진 군으로부터 선택된 전도성 물질을 포함할 수 있다.
상기 전도성막의 상면에 형성되는 색변환 발광층은 바인더 수지 및 색변환 발광물질을 함유하는 나노섬유 및 나노비드의 혼합물을 포함한다.
즉, 색변환 발광층은 바인더 수지, 색변환 발광물질 및 용매를 포함하는 색변환 발광 조성물을 전도성막의 상면에 방사하여서 얻어지는 나노섬유 및 나노비드의 혼합물층을 열압착하여 제조될 수 있다.
상기 바인더 수지로는 폴리우레탄(PU), 폴리에테르우레탄, 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌(PS), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐카바졸(PVK), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드 공중합체 및 폴리아마이드로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 색변환 발광물질로는 무기형광물질, 유기형광물질, 유기발광고분자, 인광물질, 양자점, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 이때, 상기 무기형광물질로는 청색, 녹색, 적색, 오렌지색 파장 및 다양한 파장을 나타낼 수 있는 것으로서 예를 들면 금속산화물계(YAG:Ce+3), 실케이트계 (Ca3Sc2Si3012:Ce), 금속설파이드계 및 금속나이트라이드 등이 있고, 유기형광물질로는 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1일)디페닐(DPVBi), 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늉(III)(Alq3) 및 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(줄로리딘-4-일-비닐-4H-피탄(DCM2)등이 있으며, 유기발광고분자로는 폴리 4,4'-디페닐린 디페닐비닐린(PDPV), 폴리 p-페닐린(PPP), 폴리플루오렌(PF), 폴리사이오펜 등이 있고, 인광물질로는 금속 착체로서 백금(Pt), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 유러퓸(Eu), 바나듐(V) 등과 같은 이온 등이 유기물과 결합된 PtOEP,Ir(PPy)3, Ir(ThPy)2acac, 및 Eu(TTFA)3Phen 등이 있고, 양자점으로는 카드뮴 셀레나이드(CdSe), 카드뮴 설파이드(CdS), 아연 셀레나이드(ZnSe), 아연 설파이드(ZnS), 아연 옥사이드(ZnO) 등의 복합체를 포함한다.
상기 색변환 발광물질이 2종 이상 사용되는 경우 이들 각각의 함량비를 통해서 색좌표가 제어될 수 있다. 예를 들면, 색변환 발광물질로 청색 발광 고분자, 녹색 파장 양자점 및 오렌지색 파장 양자점을 사용하는 경우 이들의 바람직한 질량비는 1:0.1:0.1 내지 1:10:10이고, 더욱 바람직하게는 1:0.6:0.6 내지 1:5:5이다. 상기 질량비가 이러한 조건을 만족하는 경우에 에너지 갭이 큰 물질로부터 작은 물질로의 에너지 전달이 조절되어 발광되는 색좌표를 조절할 수 있다.
상기 색변환 발광물질의 함량은 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 15 중량부, 더 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부이다. 이때, 상기 색변환 발광물질의 함량이 이러한 범위를 만족하는 경우 광여기 및 확산이 충분히 이루어져 색변환 발광층의 전체 휘도가 증가하고, 발광물질간 에너지 전달 조절 효과가 보다 잘 나타날 수 있다.
상기 색변환 발광층의 두께는 0.5 내지 200㎛, 바람직하게는 1 내지 150㎛, 더 바람직하게는 10 내지 100㎛일 수 있다. 이때, 상기 색변환 발광층의 두께가 이러한 범위를 만족하는 경우, 광원에서 나오는 빛을 충분히 흡수하여 발광층 내 에서의 에너지 불완전 전달을 할 수 있어 색좌표를 조절할 수 있다.
상기 색변환 발광층의 상면에 보호층이 더 형성될 수 있고, 이때 상기 보호층은 기판, 유기 고분자 보호층 및 무기 박막 보호층의 적층구조를 갖는다. 상기 보호층은 색변환 발광층에 대한 산소와 수분의 투과를 효과적으로 차단하여 색변환 발광시트의 안정성 및 신뢰성을 확보하는 역할을 할 수 있다.
상기 기판은 플라스틱 기판 또는 유리 기판일 수 있으며, 상기 플라스틱 기판으로는 디스플레이용 기판으로서 범용적으로 사용되어온 플라스틱 기판이라면 특별한 제약을 요하지 아니하고 모두 적용이 가능하다. 특히, 그 비제한적인 예로는 비정질이고 내열성 및 내화학성이 우수한 고분자 필름으로서, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 등의 고분자 필름을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에테르설폰 필름의 경우, 투명도가 우수한 장점이 있다. 이때, 상기 기판의 두께는 100 내지 1,000㎛, 바람직하게는 150 내지 500㎛이다. 상기 기판의 두께가 이러한 범위를 만족하는 경우 디스플레이에서 요구하는 광투과도인 90% 이상을 확보할 수 있다.
상기 유기 고분자 보호층은 광경화성 고분자의 경화물을 포함하고, 상기 광경화성 고분자로는 광(UV)에 의해 경화될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드 수지 및 폴리에틸렌 수지로 구성된 군으로부터 선택된 고분자를 포함한다.
상기 유기 고분자 보호층의 두께는 0.1 내지 10㎛, 바람직하게는 0.3 내지 7㎛, 더 바람직하게는 0.5 내지 5㎛이다. 상기 유기 고분자 보호층의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우 색변환 발광층의 표면 거칠기를 완화시키면서 산소 및 수분의 차단 특성이 우수한 무기 박막 보호층의 적층을 용이하게 할 수 있다.
상기 무기 박막 보호층은 2종 이상의 무기물을 증착함으로써 형성되며, 이러한 무기물로는 금속 및 비금속의 산화물, 질화물, 불화물 등에서 선택될 수 있으며, 구체적으로는 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 마그네슘 산화물, 인듐 산화물 및 마그네슘 불화물로 구성된 군으로부터 선택되는 2종 이상이 포함될 수 있다.
상기 무기 박막 보호층의 두께는 10nm 내지 1㎛이다. 상기 무기 박막 보호층의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우 유기 고분자 보호층의 미세구멍, 그레인 경계, 틈과 같은 결함으로 인행 형성될 수 있는 수분 및 산소 투과 통로를 차단할 수 있고, 보다 근원적인 수분과 산소의 투과를 차단할 수 있다.
상기 보호층의 기판 하면에 접착층을 부가하고, 이를 매개로 색변환 발광층의 상면에 접착함으로써 색변환 발광시트에 보호층을 구비하게 할 수 있다.
상기 접착층은 광, 열, 수분 또는 산소에 의해 접착특성을 나타내는 수지라면 제한 없이 사용하여 도포 등의 방법으로 형성될 수 있다. 상기 접착층의 두께는 1㎛ 내지 5cm, 바람직하게는 1 내지 10 ㎛이고, 상기 접착층의 두께가 이러한 범위를 만족하는 경우 광투과 효율을 유지하면서 색변환 발광시트에 보호층을 내구성있게 부착시킬 수 있다.
상기 광학시트와 전도성막 사이에 보호층을 더 포함할 수 있다. 이는 본 발명의 일 측면에 따른 색변환 발광시트에 있어서 색변환 발광층의 상면 쪽 뿐만 아니라, 색변환 발광층의 하면, 즉 전도성막 쪽으로 유입되는 수분이나 산소를 차단하여 보다 안정된 색변환 발광시트를 구현하기 위함이다.
또한, 상기 색변환 발광시트를 최종적으로 광원, 예를 들면 자외선, 청색 및 단일 파장의 광원을 방출하는 유기발광소자(OLED)와 무기발광소자(LED)를 포함하는 발광소자 또는 램프 등에 부착된다. 이때, 색변환 발광시트의 수분 및 산소에 대한 열화를 막기 위해 부착이 용이하도록 상기 보호층의 상면에 형성된 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
일면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트의 타면에 전도성막을 형성하는 단계;
상기 전도성막의 상면에 바인더 수지, 색변환 발광물질 및 용매를 혼합하여 제조된 색변환 발광 조성물을 방사하여 나노섬유 및 나노비드의 혼합물층을 형성하는 단계; 및
상기 나노섬유 및 나노비드의 혼합물층을 열압착하여 색변환 발광층을 형성하는 단계를 포함하는 색변환 발광시트의 제조방법이 제공된다.
상기 전도성막을 형성하는 단계는 전도성막의 원료로 사용되는 전도성 물질의 종류에 따라 달라질 수 있다. 즉, 전도성 물질이 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(F-doped SnO2), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 탄소나노튜브, 그라펜 등과 같은 무기계 전도성 물질인 경우에는 전자선 증착기, 스퍼터(sputter), 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD), 화학적 기상 증착법(chemiacl vapor deposition, CVD), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등을 이용하고, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜과 같은 유기계 전도성 물질인 경우에는 스핀 코팅법, 스크린 프린팅법, 바코팅법, 잉크젯법, 딥핑법 등을 이용하여 전도성막을 형성할 수 있다.
이후, 상기 전도성막의 상면에 바인더 수지, 색변환 발광물질 및 용매를 혼합하여 제조된 색변환 발광 조성물을 방사하여 나노섬유 층을 형성하게 된다.
상기 바인더 수지로는 폴리우레탄(PU), 폴리에테르우레탄, 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌(PS), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐카바졸(PVK), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드 공중합체 및 폴리아마이드로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 색변환 발광물질로는 무기형광물질, 유기형광물질, 유기발광고분자, 인광물질, 양자점, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 이때, 상기 무기형광물질로는 예를 들면 금속산화물계(YAG:Ce+3), 실케이트계 (Ca3Sc2Si3012:Ce), 금속설파이드계 및 금속나이트라이드 등이 있고, 유기형광물질로는 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1일)디페닐(DPVBi), 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늉(III)(Alq3) 및 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(줄로리딘-4-일-비닐-4H-피탄(DCM2) 등이 있으며, 유기발광고분자로는 폴리 4,4'-디페닐린 디페닐비닐린(PDPV), 폴리 p-페닐린(PPP), 폴리플루오렌(PF) 및 폴리사이오펜 등이 있고, 인광물질로는 금속 착체로서 백금(Pt), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 유러퓸(Eu), 바나듐(V) 등과 같은 이온 등이 유기물과 결합된 PtOEP, Ir(PPy)3, Ir(ThPy)2acac, 및 Eu(TTFA)3Phen 등이 있고, 양자점으로는 카드뮴 셀레나이드(CdSe), 카드뮴 설파이드(CdS), 아연 셀레나이드(ZnSe), 아연 설파이드(ZnS), 아연 옥사이드(ZnO) 등의 복합체를 포함한다.
상기 색변환 발광물질의 함량은 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 20 중량부, 더 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부이다. 이때, 상기 색변환 발광물질의 함량이 이러한 범위를 만족하는 경우 광여기 및 확산이 충분히 이루어져 색변환 발광층의 전체 휘도가 증가하고, 발광물질간 에너지 전달 조절 효과가 보다 잘 나타날 수 있다.
상기 용매로는 물, 아세톤, 에탄올, 메탄올, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸술폭사이드, 에틸아세트산, 테트라하이드로퓨란(THF), 디클로로메탄, 트라이플루오르에틸렌, 트리클로로에틸렌과 같은 극성 용매 및 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 시클로헥산, 클로로포름, 테트라클로로에틸렌(PCE), 사염화탄소, 케로신과 같은 비극성 용매 중 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 색변환 발광물질로 유기계 물질이 사용되는 경우에는 이들은 비극성 용매에서 용해성이 좋고, 이후 색변환 발광 조성물을 방사함에 있어서는 극성 용매를 사용하는 것이 효과적인 섬유상을 얻을 수 있다는 점에서 유리할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 이러한 극성 용매 및 비극성 용매의 유리한 점을 적절하게 반영하기 위하여, 상기 용매로서 극성 용매 및 비극성 용매를 모두 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 극성 용매 및 비극성 용매의 중량비는 2 대 98 내지 60 대 40, 바람직하게는 5 대 95 내지 50 대 50, 더 바람직하게는 10 대 90 내지 40대 60이다.
상기 극성 용매 및 비극성 용매의 중량비가 상기 범위를 만족하는 경우에는, 비극성 용매가 과량으로 포함됨으로써 소정의 섬도를 갖는 섬유가 방사되지 않고 구형의 비드만이 형성되는 문제를 방지할 수 있고, 또한 극성 용매가 과량으로 포함됨으로써 색변활 발광물질이 균일하게 용해되지 않아 색변환 발광 조성물의 방사자체가 원활하지 않게 되는 문제를 방지할 수 있으며, 나노섬유와 나노비드가 모두 혼합된 형태의 색변환 발광층을 얻을 수 있고, 비드상이 함께 형성됨으로서 광산란 효과를 증가 시킬 수 있다.
상기 용매의 함량은 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 200 내지 10,000 중량부, 바람직하게는 300 내지 3,000 중량부, 더 바람직하게는 400 내지 2,000 중량부이다.
이때, 상기 용매의 함량이 이러한 범위를 만족하는 경우, 색변환 발광 조성물의 제조가 용이하고, 방사에 적합한 점도가 조절될 수 있으며, 효과적인 섬유상을 얻을 수 있다.
상기 방사는 전기방사(electro-spinning), 멜트 블로운(melt-blown), 일렉트로 블로운(electro-blown), 플레쉬 방사(flash spinning) 또는 정전 멜트 블로운(electrostatic melt-blown) 방법에 의해 수행될 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기 전도성막의 면저항은 10 내지 2,000Ω/sq, 바람직하게는 10 내지 1000Ω/sq, 바람직하게는 10 내지 500Ω/sq이다. 이때 상기 전도성막의 면저항이 이러한 범위를 만족하는 경우, 균일한 색변환층을 제조할 수 있다.
이때 나노섬유는 10 내지 10,000nm, 바람직하게는 30 내지 4,000nm, 더 바람직하게는 50 내지 2,000nm의 평균직경을 가지고, 상기 나노비드는 30 내지 10,000nm, 바람직하게는 40 내지 4,000nm, 더 바람직하게는 50 내지 2,000nm의 평균직경을 가질 수 있다.
상기 나노섬유 및 나노비드의 평균직경이 이러한 범위를 만족하지 않는 경우, 섬유와 비드안에 단일 발광물질의 직경이 너무 크게 되면 발광물질의 농도가 낮아져서 발광세기가 작아질 수 있고 2종 이상의 발광물질인 경우 전술한 겨우도 발생할 수 있을 뿐 아니라 발광물질간의 거리가 멀어져서 에너지 전달이 원활하게 이루어지지 않아서 색조절과 발광세기 향상을 기대할 수 없다.
상기 열압착은 상기 바인더 수지의 유리전이온도(Tg) 이상에서 용융온도(Tm) 이하 범위의 온도에서 수행될 수 있고, 예를 들면 25℃ 내지 150℃, 바람직하게는 30 내지 120℃, 더 바람직하게는 40 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이때, 열압착 시간은 30초 내지 10분간, 바람직하게는 1분 내지 5분이고, 열압착률은 100 ㎠당 0.1 내지 20톤, 바람직하게는 1 내지 10톤이다.
상기 열압착의 온도, 시간, 열압착률이 이러한 범위를 만족하는 경우, 색변환 발광층의 두께 및 기공도가 적절하게 제어되어 광원에서 나오는 빛을 충분히 흡수하여 투과할 수 있으며, 개선된 휘도와 소정의 색좌표를 갖는 빛을 발광할 수 있다.
또한 상기 색변환 발광층 상면에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보호층은 기판의 상에 광경화성 고분자를 도포하고, 상기 도포된 광경화성 고분자를 경화시켜 유기 고분자 보호층을 형성하며, 이후 상기 형성된 유기 고분자 보호층 상면에 2종 이상의 무기물을 증착하여 무기 박막 보호층을 형성함으로써 제조될 수 있다.
이후 상기 기판의 하면에 접착층을 부가한 후에, 상기 접착층을 매개로 상기 색변환 발광층 상면에 보호층을 형성할 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 광경화성 고분자의 도포는 당 분야에 공지된 통상적인 방법, 예를 들면 스핀 코팅법, 스크린 프린팅법, 바코팅법, 잉크젯법, 딥핑법 등에 따라 수행될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서는 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 기판 상에 구현된 유기 전자소자, 또는 플라스틱 기판의 전면 또는 전/후면을 덮을 정도로 광경화성 고분자를 도포한다. 이때 광경화성 고분자는 통상적인 두께로 도포되는데, 예를 들면 0.1 내지 10 ㎛가 바람직하다.
본 발명에 사용하기에 적합한 광경화성 고분자로는 광(UV)에 의해 경화될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 그 대표적인 예로 에폭시계 수지(epoxy resin), 아크릴계 수지(acrlyate resin), 열경화성 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 등을 사용할 수 있다.
이후, 기판 상면에 도포된 광경화성 고분자를 단파장의 자외선/오존(UV/O3) 조사로 경화시켜 유기 고분자 보호층을 형성한다.
상기 자외선/오존 경화공정은 세부적으로 예비경화 → 자외선/오존 조사 → 열경화로 구성되는데, 먼저 앞서 도포된 광경화성 고분자를 핫플레이트 또는 오븐을 이용하여 70 내지 90℃에서 2 내지 5분간 예비경화를 시키면서 아크릴계 수지 등의 광경화성 고분자에 함유된 첨가물 또는 불순물을 서서히 제거한다.
상기와 같이 1차적으로 경화된 광경화성 고분자에 자외선/오존을 조사하여 광경화 공정을 수행한다. 구체적으로, 자외선/오존 조사에 의한 광경화 과정은 170 내지 200 ㎚ 파장의 광원을 1 내지 7분간 조사하면 산소(O2) 분자가 원자 상태로 분해되고 이렇게 생성된 산소 원자에 240 내지 260 ㎚ 파장의 광원을 1 내지 7분간 조사하여 오존을 생성시키면서 이루어진다. 이때 경화에 직접적인 영향을 미치는 주된 광원의 파장대는 240 내지 260㎚이고 조사된 광원의 에너지는 2,400 내지 3,000mJ/㎠이다. 마지막으로, 광경화성 고분자를 오븐을 이용하여 100 내지 120℃에서 1 내지 2시간 동안 열경화를 수행하여 유기 고분자 보호층을 형성한다. 상기와 같은 자외선/오존 경화공정은 자외선만을 이용한 경화공정에 비해 경화도를 증가시킬 수 있고 계면간의 접착력을 증가시켜 보호층으로서의 기능을 대폭 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 핫플레이트를 이용하여 80℃의 저온에서 3분간 예비경화를 시킨 후 184.9㎚ 파장의 광원을 5분간 조사하여 산소(O2) 분자를 분해시켜 산소 원자를 생성시키고 이렇게 생성된 산소 원자로부터 오존이 생성되도록 253.7㎚ 파장의 광원을 5분간 조사하여 자외선/오존 경화를 수행한다. 이때 경화에 영향을 미치는 주된 광원의 파장은 오존 생성 파장인 253.7㎚이고 조사된 광원의 에너지는 2,800mJ/㎠이다. 자외선/오존 경화 후 마지막으로 오븐을 이용하여 120℃에서 2 시간 동안 열경화를 수행한다.
다음으로, 상기 형성된 유기 고분자 보호층 위에 2종 이상의 무기물을 증착하여 무기 박막 보호층을 형성한다.
자외선/오존 경화공정에 의해 색변환 발광층의 상면에 형성된 유기 고분자 보호층 위에 전자선 증착기, 스퍼터, 물리적 기상 증착법(PVD), 화학적 기상 증착법(CVD), 원자층 증착법(ALD) 등을 이용하여 2종 이상의 무기물이 혼합된 나노 복합물질을 증착하여 무기 박막 보호층을 형성함으로써 유/무기 복합 박막 보호층을 제조한다. 이때 무기 박막 보호층은 통상적인 두께로 증착되는데, 예를 들면 0.1 내지 0.5 ㎛가 바람직하다.
상기 무기 박막 보호층에 사용되는 무기물은 금속 및 비금속의 산화물, 질화물, 불화물 등에서 선택될 수 있으며, 구체적으로는 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 마그네슘 산화물, 인듐 산화물, 및 마그네슘 불화물로 구성된 군으로부터 선택되는 2종 이상이 포함될 수 있다.
이때 형성된 무기 박막 보호층은 앞서 형성된 유기 고분자 보호층의 미세구멍(pinhole), 그레인 경계(grain boundary), 틈(crack)과 같은 결함으로 인해 형성될 수 있는 수분 및 산소 투과 통로를 차단함으로써 이들에 대한 저항 특성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 형성된 유기 고분자 보호층과 무기 박막 보호층을 반복적으로 형성하여 1쌍 이상의 유기 고분자 보호층과 무기 박막 보호층을 반복적으로 포함하는 다층 적층구조의 유/무기 복합 박막 보호층을 형성할 수 있다.
또한, 유기 고분자 보호층을 형성하기 전에 무기 박막 보호층을 형성하고, 그 위에 유기 고분자 보호층을 증착하여 무/유기 복합 보호층을 형성할 수도 있고, 이러한 순서로 형성된 1쌍 이상의 무기 박막 보호층과 유기 고분자 보호층이 반복적으로 적층된 다층 적층구조의 무/유기 복합 보호층을 형성할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 유/무기 복합 박막 보호층은 유기 고분자 보호층과 무기 박막 보호층의 상하 적층관계가 뒤바뀌거나 1쌍의 유기 고분자 보호층과 무기 박막 보호층이 다수 개의 층으로 적층되는 구조를 가질 수 있으며, 이들은 모두 수분 및 산소 투과를 효과적으로 차단할 수 있다.
본 발명에 따른 유/무기 복합 박막 보호층의 제조방법은 다음과 같은 특징을 갖는다.
첫째, 자외선/오존 경화방식을 이용하여 기존의 자외선 경화방식에 비해 수분과 산소 투과를 효과적으로 차단할 수 있는 고분자 박막의 유기 고분자 보호층을 형성한다. 자외선/오존 경화방식은 유기 고분자 보호층의 표면 에너지를 향상시키고 친수성화를 유도하여 상부 보호층과의 접착력을 향상시킨다. 또한 유기 전자소자 상에 전면적인 보호층의 형성뿐만 아니라 해당 소자의 면적 이상의 전면적인 보호층 및 반복적인 보호층의 형성도 가능케 하여 대면적 유기전계 발광소자의 수직방향 및/또는 수평방향으로 침투할 수 있는 수분과 산소의 투과 경로를 효과적으로 차단함으로써 소자의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 자외선/오존 경화방식에 의해 극표면이 친수성화된 유기 고분자 보호층은 수분에 대한 흡습특성을 지녀 잔존하고 있는 수분을 표면에 흡착함으로써 수분에 의한 소자 손상을 최소화할 수 있다.
셋째, 자외선/오존 경화방식에 의해 제조된 유기 고분자 보호층은 고밀도 경화효과(highly crosslinking effect)를 기대할 수 있어 수직 방향으로 침투할 수 있는 수분과 산소의 투과 경로를 차단하여 투습 및 투산소 특성을 효과적으로 저하시킬 수 있다.
넷째, 상기와 같이 제조된 유기 고분자 보호층에 두 가지 이상의 무기물이 혼합된 나노 복합물질을 이용하여 무기물 혼합 보호층을 적층함으로써 수분과 산소의 투과를 효과적으로 차단할 수 있는 유/무기 복합 박막 보호층을 제조할 수 있다.
상기한 바와 같은 특성을 갖는 본 발명의 유/무기 복합 박막 보호층은 외부로부터의 산소와 수분의 투과를 효과적으로 차단하여 발광소자의 안전성 및 신뢰성을 확보하고 색변환 발광층의 가스 배리어 특성을 향상시키는데 매우 유용하게 사용될 수 있다.
상기 전도성막을 형성하기 전에 상기 광학시트의 상면에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이는 전술한 바와 같이, 색변환 발광층의 상면 쪽 뿐만 아니라, 색변환 발광층의 하면, 즉 전도성막 쪽으로 유입되는 수분이나 산소를 차단하여 보다 안정된 색변환 발광시트를 구현하기 위함이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 보호층의 상면에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 접착층은 광, 열, 수분 또는 산소에 의해 접착특성을 나타내는 수지, 예를 들어 아크릴레이트계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지 등을 사용하여 스핀 코팅법, 스크린 프린팅법, 바코팅법, 잉크젯법, 딥핑법 등의 통상의 도포 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 색변환 발광시트를 포함하는 발광 소자가 제공된다.
즉, 상기 색변환 발광시트가 자외선, 청색 및 단일 파장을 방출하는 광원, 예를 들면 유기발광소자(OLED)와 무기발광소자(LED) 또는 램프 등에 일체형으로 부착된 발광 소자가 제공된다.
이러한 색변환 발광시트를 포함하는 발광 소자는 광원에서 색변환 발광시트로 조사된 빛을 색변환 발광시트내의 색변환 발광물질의 종류에 따라 청색광, 적색광, 녹색광의 파장으로 변환시키고, 또한 일부 그대로 투과시켜서 각각의 파장과 세기가 적합하게 조합된 결과, 백색 및 다양한 컬러광을 제공할 수 있게 된다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명하지만 이러한 실시예는 본 발명을 좀 더 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 제시하는 것은 아니며, 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서 정해질 것이다.
실시예 1
마이크로렌즈 시트(제품명: UTE12-7B, 제조사:미래나노텍)의 후면에 전도성 물질로 ITO를 이용하여 스퍼터링의 방법으로 전도성막을 형성하였다. 도 2에서는 사용된 마이크로렌즈 시트의 렌즈면을 나타내었다.
이후, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, Mw 1,000,000, Aldrich사) 0.4g을 톨루엔 6ml 및 디메틸포름아미드 2ml의 혼합 용매에 첨가하고 상온에서 충분히 용해시켜 바인더 수지 용액을 제조하였다. 색변환 발광물질로서 녹색양자점(CeSe/ZnS) (제조사:나노스퀘어)과 적색양자점을 7:3의 중량비로 0.09g을 상기 바인더 수지 용액에 첨가하고 마그네틱 바로 상온에서 충분히 혼합하여 용해시킨 후 초음파 발생기로 1시간 동안 분산시켜 색변환 발광 조성물을 제조하였다. 상기 색변환 발광 조성물을 앞서 얻어진 광학시트 후면의 전도성막 상에 전기방사(electrospinning)하여 폴리메틸메타크릴레이트/색변환 발광물질의 나노섬유 및 나노비드의 복합층을 형성하였다.
상기 전기방사는 도 3에 나타낸 바와 같은 전기방사 장치를 이용하였으며, 전도성막(5㎝×5㎝ 크기)을 접지 수신부(grounded receiver)로 하고, 토출 속도를 조절할 수 있는 펌프가 부착된 금속 니들을 양극으로 하여, 두 전극 간에 15 KV의 전압을 인가하였다. 이때 전도성막의 면저항은 20Ω/sq이고, 팁(tip) 사이의 거리는 10 ㎝로 하였다. 방사액의 토출 속도를 20㎕/분으로 조절하여 총 토출량이 1,000㎕가 될 때까지 전기방사하여, 전도성막 위에 3㎛ 두께의 폴리메틸메타크릴레이트/색변환 발광물질의 나노섬유 및 나노비드의 복합층을 형성시켰고 50℃에서 10분간 100㎠ 당 2톤의 압착률로 압착시켜 1㎛ 두께의 색변환 발광층을 형성함으로써 색변환 발광시트를 제조하였다. 이와 같이 구현된 색변환 발광층의 표면을 관찰하여 도 4에 나타내었다.
실시예 1에서 제조된 색변환 발광시트에 470nm의 파장으로 여기시켰을 때의 광발광 스펙트럼을 분석하여 도 5에 나타내었다. 그 결과 약 550nm 및 610nm에서 두개의 피크를 확인할 수 있었고, 이때의 색좌표는 (0.515,0.482)로 확인되었다.
또한, 실시예 1에서 제조된 색변환 발광시트에 470nm의 청색광원을 발광하는 청색 유기발광소자를 적용하였을 때의 색좌표를 도 6에 나타내었다. 일반적으로 조명 및 광원에서 허용되는 백색의 범위는 도면에서처럼 넓게 허용된다. 실시예 1의 색변환 발광시트가 적용된 청색 유기발광소자는 (0.30, 0.34)의 색좌표를 백색 발광을 나타내었다.
비교예 1
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)(제조사:SKC)의 후면에 전도성 물질로 ITO 를 이용하여 스퍼터링의 방법으로 전도성막을 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 색변환 발광시트를 제조하였다. 그리고 PET 상면에 실시예 1에서 사용한 마이크로렌즈를 부착하였다.
비교예 2
ITO 유리기판(제조사:삼성코닝 정밀유리, 20Ω/sq)을 이용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 색변환 발광시트를 제조하였다. 그리고 색변환층 위에 실시예1에서 사용한 마이크로렌즈를 부착하였다.
<색변환 발광시트의 평가>
실시예 1, 비교예 1, 및 비교예 2에서 제조된 색변환 발광시트의 발광세기를 Luminance Meter LS-110(MINOLTA)를 이용하여 측정하였다.
실시예 1의 색변환 발광시트는 800cd/m2의 발광세기를 나타내었고, 비교예 1의 색변환 발광시트에서 마이크로렌즈를 부착하지 않았을 경우에는 500cd/m2, 마이크로렌즈를 부착한 경우에는 630cd/m2을 나타내었다. 그리고 비교예 2의 색변환 발광시트에서 마이크로렌즈를 부착하지 않았을 경우에는 510cd/m2, 마이크로렌즈를 부착한 경우에는 640cd/m2을 나타내었다. 이때, 밑광원으로 사용한 청색광원(발광파장 470nm)의 발광세기는 300cd/m2이었다.
따라서, 상기 색변환 발광시트의 발광세기 평가 결과를 참조하면, 일면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트에 직접 전도성막이 형성된 실시예 1의 색변환 발광시트가 비교예 1 및 2에 비하여 광원에서 나오는 광의 효율을 극대화할 수 있음을 알 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 마이크로렌즈 시트
20: 전도성막
30: 색변환 발광층
31: 나노비드
32: 나노섬유

Claims (23)

  1. 하면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트;
    상기 광학시트의 상면에 형성된 전도성막; 및
    상기 전도성막의 상면에 형성되고, 바인더 수지 및 색변환 발광물질을 함유하는 나노섬유 및 나노비드의 혼합물을 포함하는 색변환 발광층을 포함하는 색변환 발광시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요철 구조가 삼각형, 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥형태, 사면체, 원뿔 및 마이크로렌즈 형태 중에서 선택된 형상의 단면을 갖는 색변환 발광시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 형태가 2 내지 150㎛의 높이 및 2 내지 150㎛의 곡면반경을 가지는 색변환 발광시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학시트가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌나플탈레이트 (PEN), 폴리스타이렌(PS) 및 폴리에틸렌설폰(PES)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 색변환 발광시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학시트의 두께가 100 내지 500㎛인 색변환 발광시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도성막이 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(F-doped SnO2), ATO(Antimony Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide), 탄소나노튜브, 그라펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 폴리티오펜으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 전도성 물질을 포함하는 색변환 발광시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 색변환 발광물질이 무기형광물질, 유기형광물질, 유기발광고분자, 인광물질, 양자점, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 색변환 발광시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 색변환 발광층의 두께가 0.5 내지 200 ㎛인 색변환 발광시트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 색변환 발광층의 상면에, 기판, 유기 고분자 보호층 및 무기 박막 보호층의 적층구조를 갖는 보호층을 더 포함하는 색변환 발광시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기 고분자 보호층이 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리이미드, 및 폴리에틸렌으로 구성된 군으로부터 선택된 광경화성 고분자의 경화물을 포함하는 색변환 발광시트.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 무기 박막 보호층이 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 마그네슘 산화물, 인듐 산화물, 및 마그네슘 불화물로 구성된 군으로부터 선택되는 2종 이상의 무기물을 포함하는 색변환 발광시트.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 유기 고분자 보호층의 두께가 0.1 내지 10㎛이고, 상기 무기 박막 보호층의 두께가 10nm 내지 1㎛인 색변환 발광시트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광학시트와 전도성막 사이에 보호층을 더 포함하는 색변환 발광시트.
  14. 일면에 복수의 요철구조가 형성된 광학시트의 타면에 전도성막을 형성하는 단계;
    상기 전도성막의 상면에 바인더 수지, 색변환 발광물질 및 용매를 혼합하여 제조된 색변환 발광 조성물을 방사하여 나노섬유 및 나노비드의 혼합물층을 형성하는 단계; 및
    상기 나노섬유 및 나노비드의 혼합물층을 열압착하여 색변환 발광층을 형성하는 단계를 포함하는 색변환 발광시트의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 색변환 발광 조성물이 바인더 수지 100 중량부, 색변환 발광물질 0.01 내지 20 중량부, 용매 200 내지 10,000 중량부를 포함하는 색변환 발광시트의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 용매가 극성 용매 및 비극성 용매를 포함하고, 상기 극성 용매 및 비극성 용매의 중량비가 2 대 98 내지 60 대 40인 색변환 발광시트의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 전도성막의 면저항이 10 내지 2,000ohm/sq인 색변환 발광시트의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 방사가 전기방사(electro-spinning), 멜트 블로운(melt-blown), 일렉트로 블로운(electro-blown), 플레쉬 방사(flash spinning) 또는 정전 멜트 블로운(electrostatic melt-blown) 방법에 의해 수행되는 색변환 발광시트의 제조방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 나노섬유가 10 내지 10,000nm의 직경을 가지고, 상기 나노비드가 30 내지 10,000nm의 직경을 가지는 색변환 발광시트의 제조방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 열압착이 25 내지 150℃의 온도에서 수행되는 색변환 발광시트의 제조방법.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 색변환 발광층 상면에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 색변환 발광시트의 제조방법.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 전도성막을 형성하기 전에 상기 광학시트의 상면에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 색변환 발광시트의 제조방법.
  23. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 색변환 발광 시트를 포함하는 발광 소자.
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