KR100721127B1 - Light source using dichroic color filter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이색성 칼라 필터를 이용한 평면 광원장치에 관한 것으로서, 하단에 위치되는 광원과, 상단에 위치되는 광여기 확산시트와, 상기 광원과 광여기 확산시트의 사이에 배치되어 상기 광여기 확산시트에 의해 후방으로 반사되는 빛을 다시 전방으로 반사시켜 반사로 인해 소실되는 빛을 최소화하여 높은 휘도를 얻는 이색성 칼라 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a planar light source device using a dichroic color filter, comprising: a light source positioned at a lower end, a light excitation diffusion sheet positioned at an upper end, and a light excitation diffusion sheet disposed between the light source and the light excitation diffusion sheet. It is characterized in that it comprises a dichroic color filter that reflects the light reflected back by the front again to minimize the light lost due to the reflection to obtain a high luminance.
본 발명에 따라 이색성 칼라필터를 이용하면 광 증폭은 물론 광원의 색순도 또한 향상시키는 기능을 수행하여, 형광체의 사용량을 감소시켜 제품의 단가를 줄이는 역할을 하고 청색광원 뿐만 아니라 적색 및 녹색광원에 대해서도 색순도 및 광 증폭을 기대할 수 있는 장점이 있다.The use of a dichroic color filter according to the present invention serves to improve the color purity of the light source as well as the light amplification, thereby reducing the amount of phosphors used to reduce the unit cost of the product, as well as red and green light sources. Color purity and light amplification can be expected.
평면 광원, 이색성 칼라 필터, 광 여기 확산시트 Planar Light Source, Dichroic Color Filter, Optical Excitation Diffusion Sheet
Description
도 1a은 종래의 평면 광원장치를 나타낸 도면Figure 1a is a view showing a conventional planar light source device
도 1b는 본 발명에 따른 이색성 칼라필터를 이용한 평면 광원장치를 나타낸 도면Figure 1b is a view showing a planar light source device using a dichroic color filter according to the present invention
도 2는 본 발명에 의한 이색 칼라필터를 나타낸 도면2 is a view showing a dichroic color filter according to the present invention;
도 3은 본 발명의 의한 시뮬레이션에 의해 얻어진 스펙트럼3 is a spectrum obtained by the simulation of the present invention
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 광원 20: 광여기 확산 시트 10: light source 20: light excited diffusion sheet
100: 이색성 칼라필터 101: 굴절율이 높은 물질 100: dichroic color filter 101: high refractive index material
102: 굴절율이 낮은 물질 102: low refractive index material
본 발명은 이색성 칼라 필터를 이용한 평면 광원장치에 관한 것으로서, 특히, 이색성 칼라 필터를 광원과 광 여기 확산시트의 사이에 배치시킴으로서 광 여기 확산시트로 인해 뒤로 반사되는 빛을 다시 앞으로 반사시켜 반사로 인해 손실 되는 빛을 최소화하여 높은 휘도를 얻을 수 있도록 한 이색성 칼라 필터를 이용한 평면 광원장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar light source device using a dichroic color filter. In particular, a dichroic color filter is disposed between a light source and a light excitation diffusion sheet, thereby reflecting light reflected back by the light excitation diffusion sheet to the front and reflecting it again. The present invention relates to a planar light source device using a dichroic color filter which minimizes light lost due to high luminance.
일반적으로, 광원으로서 무기LED, 유기LED, CCFL, EEFL, CNT 등이 이용되는데 예를 들면, 무기 발광 다이오드의 경우는 백색 빛을 내는 형광체가 코팅된 갈륨나이트라이드(GaN) 청색 LED를 많이 사용하지만, 통상적으로 면광원과 점광원 모든 부분에서 사용가능하다.Generally, inorganic LEDs, organic LEDs, CCFLs, EEFLs, and CNTs are used as light sources. For example, in the case of inorganic light emitting diodes, gallium nitride (GaN) blue LEDs coated with phosphors emitting white light are often used. In general, it can be used in all parts of the surface light source and point light source.
유기 발광 소자(OLED)의 경우는 미국특허 제 5,294,870 호에 청색 유기 발광 소자와 녹색, 노란색 및 적색 형광 물질로 구성된 두 개의 서브픽셀(subpixel)로 구성된 광원이 제안되었다. 상기 유기 발광 소자는 청색 유기 발광 소자에서 발광하는 청색이 투과되는 서브픽셀과 상기 청색 유기 발광 소자의 청색 발광을 이용하여 색 변환을 일으키는 녹색, 노란색 및 적색 형광 물질로 구성된 두 개의 서브픽셀을 이용하여 청색, 녹색, 적색을 발광하는 것이다.In the case of an organic light emitting diode (OLED), a light source consisting of a blue organic light emitting diode and two subpixels composed of green, yellow, and red fluorescent materials has been proposed in US Pat. No. 5,294,870. The organic light emitting diode uses two subpixels composed of subpixels through which blue light emitted from the blue organic light emitting diode is transmitted and green, yellow, and red fluorescent materials which cause color conversion by using blue light emission of the blue organic light emitting diode. It emits blue, green and red light.
또 다른 예로는 각각 청색, 녹색, 적색을 발광하는 세 개의 발광층으로 구성되고, 세 개의 발광층을 이용하여 백색 발광을 내는 유기 발광 소자(OLED)가 제안되기도 했다. (Junji Kido et al., "Multilayer White Light-Emitting Organic Electroluminescent Device", 267 Science 1332-1334, 1995 참조) 그러나, 상기 제안된 유기 발광 소자는 세 개의 발광층이 시간 변화에 따라 각각 다르게 퇴화되어 시간에 따라 색이 변화되는 문제점을 가지고 있으며, 발광하는 빛이 균일하지 못한 문제점도 가지고 있다.As another example, an organic light emitting diode (OLED) including three light emitting layers emitting blue, green, and red light, respectively, and emitting white light using three light emitting layers has been proposed. (See Junji Kido et al., "Multilayer White Light-Emitting Organic Electroluminescent Device", 267 Science 1332-1334, 1995.) However, in the proposed organic light emitting device, the three light emitting layers deteriorate differently with time, There is a problem that the color is changed accordingly, there is also a problem that the light emitted is not uniform.
상기 유기 발광 소자의 문제점들을 해결하기 위한 광원이 제안되기도 했다. 미국특허 제 6,700,322 호에 따르면, 균일한 빛을 낼 수 있고, 시간에 따라 색의 변화가 없게 하기 위하여 제 1 파장을 가진 유기 발광 소자와 상기 유기 발광 소자에서 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 제 2 파장을 발광하는 무기형광 여기 발광층으로 구성된 광원을 제안하였다. 상기 광 여기 발광층은 확산 물질 및 무기 형광체로 구성되어 있으며, 상기 제 1 파장을 가진 유기 발광 소자의 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 제 2 파장의 빛을 발광하고, 상기 유기 발광 소자의 발광된 빛의 나머지 부분을 투과시키는 역할을 한다. 다시 말하면, 상기 제 1 파장을 가진 유기 발광 소자의 발광된 빛이 광 여기 발광층에서 발광된 빛과 혼합되어 새로운 파장의 빛을 발광하는 것이다.A light source for solving the problems of the organic light emitting device has also been proposed. According to US Pat. No. 6,700,322, the organic light emitting device having a first wavelength and a portion of the light emitted from the organic light emitting device absorb a portion of the organic light emitting device having a first wavelength so as to emit uniform light and to have no color change over time. A light source composed of an inorganic fluorescence excitation light emitting layer emitting a wavelength is proposed. The photoexcitation light emitting layer includes a diffusion material and an inorganic phosphor, absorbs a portion of the light emitted by the organic light emitting device having the first wavelength to emit light of the second wavelength, and emits light of the organic light emitting device. It serves to transmit the rest of the. In other words, the emitted light of the organic light emitting element having the first wavelength is mixed with the light emitted from the photoexcited emission layer to emit light of a new wavelength.
상기 기존 특허에서 제안된 광원은 광 여기 발광층 내의 형광체를 여기시키는 여기원으로 청색 유기 발광 소자를 사용하였다. 다시 말하면, 상기 특허에서 사용된 무기 형광체의 흡수영역은 400 ~ 500 nm로, 무기 형광체를 여기시키기 위하여 400 ~ 500 nm의 발광영역을 가진 청색 유기 발광 소자를 필요로 하는 것이다. 그러나, 하늘색(sky blue) 계의 청색 유기 발광 소자는 소자 자체의 효율이 좋은 장점을 가지고 있지만, 파장의 상대적으로 낮은 에너지로 인하여 무기 형광체를 여기시키는 광 여기율 및 안정성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.The light source proposed in the existing patent uses a blue organic light emitting element as an excitation source for exciting the phosphor in the photoexcitation light emitting layer. In other words, the absorption region of the inorganic phosphor used in the patent is 400 to 500 nm, and a blue organic light emitting device having a light emitting region of 400 to 500 nm is required to excite the inorganic phosphor. However, the sky blue-based blue organic light emitting device has the advantage of good efficiency of the device itself, but has a disadvantage in that the light excitation rate and stability to excite the inorganic phosphor due to the relatively low energy of the wavelength is poor.
광 여기율 및 안정성을 높이기 위해서는 상대적으로 높은 파장 에너지를 가진 심청색 유기 발광 소자가 필요하나, 청색 발광 물질은 큰 에너지 밴드갭(band gap)을 가지고 있기 때문에, 물질의 합성이 쉽지가 않고, 유기 발광 물질의 특성상 발광 스펙트럼의 폭(band width)이 넓기 때문에 심청색을 내기가 어려운 문제점이 있다. 또한 심청색으로 갈수록 유기 발광 소자의 효율이 떨어지는 문제점도 가지고 있다. 또한 상기 광 여기 발광층에 의해 일부 반사되어 효율을 떨어트리는 요인이 된다.In order to increase the optical excitation rate and stability, a deep blue organic light emitting device having a relatively high wavelength energy is required, but since the blue light emitting material has a large energy band gap, it is not easy to synthesize the material. Due to the nature of the light emitting material, it is difficult to produce deep blue because the width of the emission spectrum is wide. In addition, there is a problem that the efficiency of the organic light emitting device is lowered toward the deep blue. In addition, the light is partially reflected by the photoexcited light emitting layer, which causes a decrease in efficiency.
따라서, 상기 서술한 문제점을 해결하기 위해 높은 발광 효율 및 안정성을 가지면서 고 여기에 필수적인 심청색을 낼 수 있는 유기 발광 소자의 개발이나 광 여기 발광층에 의해 반사되는 빛을 줄이는 것이 요구되었다. Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, development of the organic light emitting element which can have the deep blue color which is essential for high excitation while having high luminous efficiency and stability, or reducing the light reflected by the photoexcitation light emitting layer was calculated | required.
즉, 종래의 경우처럼 도 1a와 같은 광원구조에서는 광원으로부터 발광되어 광여기 발광층에 의해 반사되는 빛의 손실을 줄일 수가 없는 문제점이 있었다.That is, in the light source structure of FIG. 1A as in the conventional case, there is a problem in that the loss of light emitted from the light source and reflected by the light-excited light emitting layer cannot be reduced.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제시된 것으로서, 광원과 광 여기 확산시트 중간에서 굴절률의 차이에 의해 발생되는 반사로 인한 광량의 손실을 최소화 시키면서 후방으로 반사된 빛을 다시 전방으로 반사시켜 광 효율 및 색순도를 증가시킬 수 있도록 한 이색성 칼라 필터를 이용한 평면 광원장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, while minimizing the loss of light due to reflection caused by the difference in refractive index between the light source and the light excitation diffuser sheet reflects the light reflected back to the front again to improve the light efficiency And a planar light source device using a dichroic color filter capable of increasing color purity.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 본 발명은 하단에 위치되는 광원과, 상단에 위치되는 광여기 확산시트와, 상기 광원과 광여기 확산시트의 중간에 배치되어 상기 광여기 확산시트에 의해 후방으로 반사되는 빛을 다시 전방으로 반사시켜 반사로 인해 소실되는 빛을 최소화하여 높은 휘도를 얻는 단파장 투과필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.As a technical idea for achieving the above object, the present invention is disposed in the middle of the light source and the light excitation diffusion sheet positioned at the bottom, the light excitation diffusion sheet and the light excitation diffusion sheet located at the top by the optical excitation diffusion sheet It is characterized in that it comprises a short wavelength transmission filter which reflects the light reflected back to the front again to minimize the light lost due to reflection to obtain a high luminance.
또한, 상기 이색성 칼라 필터는, 굴절율이 큰 물질과 작은 물질이 교대로 적층되는 다층구조로 형성되며 TiO2 /SiO2가 7층 가량 적층되는 것을 특징으로 한다.The dichroic color filter may be formed in a multilayer structure in which materials having a large refractive index and materials are alternately stacked, and about seven layers of TiO 2 / SiO 2 are laminated.
또한, 상기 이색성 칼라 필터는, LED, OLED, CCFL, EEFL, CNT 등의 단색 광원에서 발광된 빛은 모두 통과시키고 다른 파장대의 빛은 반사시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the dichroic color filter is characterized by passing all the light emitted from a monochromatic light source, such as LED, OLED, CCFL, EEFL, CNT, and reflects light of different wavelengths.
또한, 상기 광원은 청색광원, 적색광원 또는 녹색광원 중 어느 하나로 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the light source is characterized in that it is provided with any one of a blue light source, a red light source or a green light source.
이하, 본 발명에 의한 이색성 칼라필터와 광 여기 확산시트를 사용한 광원장치에 대한 바람직한 실시예를 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시될 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of a light source device using a dichroic color filter and a light excitation diffusion sheet according to the present invention will be described. However, the following examples are presented to aid the understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
먼저, 도 2는 본 발명에 의한 이색성 칼라 필터의 구조를 간단히 나타낸 것이다.First, Figure 2 briefly shows the structure of the dichroic color filter according to the present invention.
상기 이색성 칼라 필터(100)는 투과율이 좋으면서 굴절률이 낮은 층(102)으로 된 SiO2(이산화 규소) 박막과 그 위에 굴절률이 높은 층(101)으로 된 TiO2(이산화 티타늄) 박막이 교대로 적층되는 구조로서, 이러한 박막들이 스퍼터에 의해 연속적으로 적층되며, 이 과정을 반복적으로 실행하면서 다층 박막을 형성하게 된다. The
예컨데 TiO2 /SiO2가 7층 가량 적층되는 것이 바람직하다.For example, it is preferable to stack about seven layers of TiO 2 / SiO 2 .
이러한 다층의 구성은 투과, 반사, 및 흡수율의 조절에 따라 박막의 구조, 두께 및 재료를 달리하여 선정된다.Such a multilayer structure is selected by varying the structure, thickness, and material of the thin film according to the control of transmission, reflection, and absorption rate.
상기 이색성 칼라 필터(100)는 굴절률이나 반사율을 변화시킬 수 있는 물질중 적어도 하나가 포함되게 구성되며, 상기 이색성 칼라 필터(100)는 상기 광 여기 확산시트(20)에서 발광된 빛의 모두를 반사시키며, 광 여기 확산시트(20)로 전달한다.The
즉, 광 여기 확산시트(20)에 의해 반사되는 일부 빛을 다시 광 여기 확산 시트(20)측으로 반사시켜 반사되는 발광된 빛의 손실을 최소화하게 된다. That is, some of the light reflected by the light
참고적으로, 도 3은 이색성 칼라 필터를 적용하여 얻은 스펙트럼을 나타낸 것으로서, 본 스펙트럼에 따르면 이색성 칼라필터에 의해 백색광에 대해서 520nm이하의 빛과 620nm이상의 빛을 걸러주는 역할을 한다.For reference, FIG. 3 shows a spectrum obtained by applying a dichroic color filter. According to this spectrum, the dichroic color filter filters out light of 520 nm or less and light of 620 nm or more for white light.
한편, 도 1b와 같이 상기와 같은 이색성 칼라필터를 광원(10)과 광여기 확산시트 (20) 사이에 배치하여 적용한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, referring to FIG. 1B, an embodiment in which the dichroic color filter as described above is disposed between the
이색성 칼라 필터(100)는 일종의 단파장 투과 필터로서, 특정 파장의 빛은 통과시키고 그 이외의 파장은 반사시키는 역할을 한다. 이러한 이색성 칼라필터(100)를 광원(10)과 광여기 확산 시트(20)의 사이에 배치시킴으로써 광여기 확산 시트(20)로 인해 후방으로 반사되는 빛을 다시 전방으로 반사시켜 반사로 인해 손실되는 빛을 최소화할 수 있게 된다. The
즉, 상기 이색성 칼라 필터(100)는, LED, OLED, CCFL, EEFL, CNT 드의 단색 광원에서 발광된 빛은 모두 통과시키고 다른 파장대의 빛을 반사시키게 된다.That is, the
그리고, 상기 광원(10)은 청색광원, 적색광원 또는 녹색광원 중 어느 하나로 구비할 수 있다. The
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
위와 같이, 본 발명은 이색성 칼라필터(100)를 광원(10)과 광 여기 확산시트(20)의 사이에 배치시킴으로서, 상기 광 여기 확산시트(20)로 인해 후방으로 반사되는 빛을 다시 전방으로 반사시켜 반사로 인해 손실되는 빛을 최소화하여 높은 휘도를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the
또한, 상기 이색성 칼라 필터(100)를 이용하면 광 증폭은 물론 광원의 색순도 또한 향상시키는 기능을 수행하여, 형광체의 사용량을 감소시킴으로서 제품의 단가를 줄이는 역할도 한다. In addition, when the
또한, 상기 이색성 칼라 필터(100)는 청색광원 뿐만 아니라 적색 및 녹색광원에 대해서도 색순도 및 광 증폭을 기대할 수 있다. In addition, the
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