KR20110048588A

KR20110048588A - 변환 필름 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110048588A
Application number: KR1020117007653A
Authority: KR
Inventors: 안드레아 마이어-리흐터; 에카르트 폴틴; 토마스 베르네르트; 빌프리트 헤데리흐; 토마스 바그너
Original assignee: 바이엘 머티리얼사이언스 아게
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2009-08-22
Publication date: 2011-05-11
Also published as: EP2332184A1; WO2010025849A1; JP2012502455A; US20110217530A1; WO2010025849A8; CN102203963A; EP2161763A1; TW201022598A

Abstract

본 발명은 발광 소자용 변환 필름에 관한 것이고, 상기 필름은 변환 안료를 함유한다. 또한 본 발명은 상기 변환 필름의 제조 방법, 이의 용도 및 상기 변환 필름이 장착된 발광 소자에 관한 것이다.

Description

변환 필름 및 이의 제조 방법 {CONVERSION FILM AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 발광 소자용 변환 안료를 함유하는 변환 필름, 상기 변환 필름의 제조 방법, 이의 용도 및 상기 변환 필름이 장착된 발광 소자에 관한 것이다.

인간 환경을 조명하는 데 (주변 조명)에 사용하기 위해, 백색광이 자연광과 가장 유사하기 때문에 광 산업은 특히 백색광을 생성하는 광원에 대해 관심을 기울이고 있다.

상기 모든 LED 뿐만 아니라 전계발광 램프 (전계발광 램프, EL 램프)는, 이들의 낮은 전력 소모 및 이들의 긴 수명으로 인해 최근에 점점 더 많은 관심을 받게 되었고 인기있게 되었다.

그러나, 이들 광원은 이들이 단지 단색광, 즉 단지 하나의 광색을 가지는 광을 방출한다는 단점을 가진다. LED의 경우에, 이는 특히 광색인 청색, 녹색, 황색, 주황색, 적색, 자색 또는 단색 UV 광, 즉 UV LED이며, 전계발광 램프의 경우에는 이는 특히 광색인 청색, 녹색 또는 주황색이다.

상기 단점을 극복하기 위해, 예를 들어 LED 기재 백색 광원은 청색, 녹색 및 적색 LED를 조합하여 제조된다.

별법으로, 단색 발광 소자와 함께, 유기 또는 무기 변환 안료를 사용하여 백색광을 생성한다. 이를 위해, 상기 발광 소자는 변환 안료로 코팅된다. 상기 방법은 LED 및 EL 램프 모두에 사용될 수 있다.

이어서, 상기 광원의 백색광의 색 (광 온도)은 변환 안료, 이의 농도 및 발광 소자의 복사선의 고유의 파장에 따라 달라진다. 방출된 광의 균질성은 발광 소자에서의 변환 안료의 분포의 균일성에 의해 결정된다.

따라서, 예를 들어 변환 안료는 예를 들어 LED의 청색광의 일부를 흡수하고 보다 긴 파장의 황색광을 방출할 수 있다. 잔류 청색광 및 색층에 의해 생성된 황색광의 가산적 색 혼합물은 관찰자에게 백색광을 제공한다. 원칙적으로, 방출된 광의 색 좌표는, CIE 1931 표준 색도 다이아그램에서 청색 LED의 색 좌표와 변환 안료의 색 좌표 사이의 선 상에 설정될 수 있다. 사용되는 UV LED 및 청색 LED는 240 내지 510 ㎚, 바람직하게는 460 내지 475 ㎚의 범위, 특히 바람직하게는 464 ㎚에서 방출 최대값을 가진다.

예를 들어 LED의 청색광을 백색광으로 변환하기 위해, US-A-2007/0291196에는 광을 편광시킬 수 있고 또한 변환 특성을 가지는 코팅된 시트가 제안되어 있다. 그러나 다양한 층은 점착층, 예를 들어 감압 점착제(PSA; pressure sensitive adhesive)의 층이고, 이는 상기 시트가 복잡하게 제조되게 하고 비교적 두꺼운 시트를 초래한다. 다른 방법에서, 상기 변환 안료는 예를 들어 에폭시 수지 또는 실리콘과 함께 분산액에 첨가되고, 예를 들어 드리핑(dripping), 분무, 취입 또는 아토마이징(atomisation)에 의해 발광 소자, 바람직하게는 LED 상에 도포되어, 상기 분산액은 발광 소자 상에 변환 안료를 함유하는 층을 형성한다. WO-A-97/50 132, WO-A-01/65 613 및 US-A-2005/0062140에는 이러한 방법의 예가 개시되어 있다. 분산액 중 상기 변환 안료의 불균일한 불균질 분포는 상기 분산 방법으로 인한 것이고, 이에 따라 생성되는 층의 것은 변환된 광의 불균질 방출을 초래한다. 육안은 특히 백색광의 색차에 민감하므로, 가능한 한 단 하나의 광색 (광 온도)을 가지는 것을 수득하기 위해 발광 소자를 분류(비닝(binning))할 필요가 있다. 상기 후속 분류 공정은 매우 자원-집약적인데, 이는 각각의 개별 발광 소자가 측정되어야 하고 상응하게 클러스터(cluster)를 이루어야 하기 때문이다.

EP-A-1 643 567에는 상기 문제점이 언급되어 있고, 변환층 (변환기층, 즉 변환 안료를 함유하는 층)을 신중하게 구조화하여 관측각에서 생성되는 색 좌표의 의존도를 설정하는 발광 다이오드 칩이 발광 소자로서 제공된다. 상기 변환층은 특히 바람직하게는 스크린 프린팅에 의해 도포되고 구조화된다. 상기 변환층이 반도체층 시퀀스의 주 표면 상에 직접적으로, 즉 발광 다이오드 칩 상에 직접적으로 도포된다는 점에 주목해야 한다. 상기 반도체층 시퀀스의 주 표면은 다수의 발광 다이오드 칩을 위한 웨이퍼의 형태로, 또는 이미 다이싱된(diced) 발광 다이오드 칩의 형태로 제공될 수 있다.

그러나, 도포하고자 하는 구조의 작은, 예를 들어 18 μm의 크기로 인해, 상기 방법은, 구조가 스크린 프린팅과 동시에 도포되는 경우에 부정확하므로, 상기 언급한 비닝이 여전히 필요하다. 정확도를 높이기 위해, 상기 구조는 스크린 프린팅 후에, 예를 들어 리소그래피로 도포될 수 있다. 이어서 상기 비닝 동안 더 적은 부적격품(rejects)이 수득될 것이다. 그러나, 추가의 방법 단계가 필요하고, 이는 상기 방법을 보다 복잡하게 하고 보다 비용이 많이 들게 한다

따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술의 단점을 극복하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 변환된 광의 불균질 방출을 막는, 즉 변환된 광의 균질한 방출을 보장하는 발광 소자를 제공하는 것이다. 상기 변환층의 구조화는 더 이상 필요치 않도록 의도된다. 상기 소자는 바람직하게는 얇아야 하고, 표준화된 방법에 의해 재현가능하게 간단하게 제조가능해야하며, 사용되는 변환 안료 및 관련된 광색 (광 온도)의 관점에서 개별화가능해야 한다. 예를 들어 절단 또는 스탬핑(stamping)에 의한 소자의 트리밍(trimming)은 후속 제작 단계에 의한 적용에 따라 쉽게 가능해야 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.

특히, 상기 목적은 변환 안료를 함유하고 균질한 변환 특성을 가지는 변환 필름에 의해 달성된다. 이는 변환층(들)의 전체 층 표면에 걸친, 상기 변환 필름의 변환층 및/또는 변환층들에서의 변환 안료의 균질한 분포에 의해 달성된다.

본 발명은 발광 소자용 변환 필름을 제공한다. 상기 변환 필름은 기재 A 및 변환 안료를 포함하는 하나 이상의 변환층(들) B, 바람직하게는 1개, 2개, 3개 또는 4개의 변환층(들) B1, B2, B3, B4를 함유한다.

본 발명에 따르면, 변환 필름은 바람직하게는 또한 광-산란 특성을 가지고, 이에 따라 산란 필름으로 사용된다.

산란 필름은 광의 굴절에 의해 입사광선의 방향을 편향시켜, 나타나는 광(emerging light)이 상당히 산란적으로, 즉 모든 방향으로 균일하게 방출될 수 있는 필름을 의미하는 것으로 의도된다. 상기 능력은 예를 들어 기재의 조도에 의해 또는 산란 안료에 의해 달성될 수 있다. 상기 산란 안료는 기재 또는 기재상에 도포된 임의의 층에 혼입되거나 이에 도포될 수 있다. 본 발명의 범주에서, 상기 변환 안료는 또한 산란 안료로도 사용될 수 있다.

본 발명의 범주에서 변환층은 변환 안료를 함유하는 층을 의미하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범주에서 변환 안료는 또한 2개 이상의 상이한 변환 안료의 혼합물을 의미하는 것으로 의도된다. 상기 변환 안료는 추가의 산란 안료를 함유할 수 있다.

본 발명의 범주에서 균질성은 변환 필름 상에 프린팅된 변환 안료를 가지는 변환 필름의 전체 범위에 걸쳐 변환 특성이 동일한 것을 의미한다. 변환 특성은 발광 소자의 광 파장에 대한 투과율 및 변환된 광 파장에 대한 방사율(emissivity)을 의미하는 것으로 의도된다. 상기 변환 특성은, 스펙트럼 카메라 (예를 들어 테크노 팀(Techno Team)으로부터의 LMK 98-4)를 사용하여 발광 소자의 스펙트럼 방출 특성 (파장의 함수로서의 강도)을 기록하고, 이를 도포된 변환 필름에 의한 색 좌표에 관한 스펙트럼 다이아그램과 비교함으로써 결정된다. 별법으로, 디지털 사진 (색-보정 카메라에 의함)은 강도(휘도) 및 색 좌표에 대하여 평가될 수 있다.

본 발명의 범주에서 균질한 변환 특성은 특히 크기가 0.005 내지 0.05 ㎟, 바람직하게는 0.01 내지 0.02 ㎟인 한 측정 지점에서 동일한 크기를 가지는 임의의 다른 측정 지점까지의 변환 필름의 변환층(들)에서의 변환 특성의 차이가 CIE 1931 색 공간에서 색 좌표 x 및 y에 대하여 Δx = 0.2 이하 및 Δy = 0.2 이하, 바람직하게는 Δx = 0.035 이하 및 Δy = 0.035 이하, 보다 특히 바람직하게는 Δx = 0.025 이하 및 Δy = 0.025 이하, 보다 특히 바람직하게는 Δx = 0.017 이하 및 Δy = 0.017 이하인 것을 의미하는 것으로 의도된다.

상기 언급한 특성을 본 발명에 따라 바람직하게는, 변환 안료가 그 위에 프린팅된 변환 필름의 영역 중 프린팅된 영역의 외부 가장자리로부터 적어도 약 5 내지 10 mm 떨어져 있는 프린팅된 변환 필름의 영역, 즉 프린팅된 변환 필름의 내부 영역에 적용하고, 또한 전체 마감된 변환 필름에 적용하는데, 이는 상기 프린팅된 변환 필름의 내부 영역에 제조-관련 뷸균질성이 제거되고 상기 마감된 변환 필름이 예를 들어 상기 내부 영역으로부터 절단 또는 스탬핑되기 때문이다.

상기 특성의 달성은 임의의 특정한 또는 복잡한 제작 방법을 필요로 하지 않고, 이는 EP-A-1 643 567에 따라 웨이퍼 또는 개별 발광 다이오드 칩을 코팅하는 데에 필수적일 수 있다. 변환 필름의 외부 가장자리에서 5에서 10 mm까지의 부적격품은, 치수가 0.01 ㎡ 내지 1 ㎡이고, 바람직하게는 100 mm와 대략 동일하고/하거나 적어도 100 mm 이상인 필름 가장자리 길이를 가지는 프링팅된 필름 영역에 대해 무시가능한 손실만을 수반하고, 상기 손실은 상기 프린팅된 필름의 영역이 보다 큰 경우에 그에 따라 줄어든다. 또한 현장에서(in situ) 또는 다른 명세서에서 이용가능한 제작 방법에 따라서, 상기 프린팅된 필름의 영역은 보다 더 크게 또는 보다 더 작게 선택될 수 있고, 가장자리 효과에 근거하여 일반적으로 보다 큰 영역이 바람직하다. EP-A-1 643 567에 따르는 방법에서, 외부 가장자리에서 5에서 10 mm를 제외하는 것은 웨이퍼의 경우에 경제적으로 실행 불가능할 수 있고, 발광 다이오드 칩의 경우에 불가능할 수 있다.

프린팅된 변환 필름 및 마감된 변환 필름의 내부 영역의 변환 특성은 마찬가지로 바람직하게는 발광 소자에 의해 방출된 복사선이 본질적으로 변환 필름의 큰 표면을 수직으로 치는(strike) 조건에 적용되고, 수직으로부터의 편차는 30°미만, 바람직하게는 15°미만, 특히 바람직하게는 7.5°미만이어야 한다.

본 발명의 범주에서 마감된 변환 필름은 단색광을 백색광으로 변환하기 위해 장착될 수 있는 발광 소자를 가지는 변환 필름, 즉 트리밍을 포함하여 제조 완료후의 변환 필름을 의미하는 것으로 의도된다. 트리밍을 위해, 상기 변환 필름은 절단 또는 스탬핑과 같은 방법에 의해, 기계적으로, 열적으로, 도구, 레이저, 액체, 압축 기체 등에 의해 처리될 수 있다.

본 발명의 범주에서, 트리밍 전에 수득된 변환 필름은 프린팅된 변환 필름으로 지칭된다.

프린팅된 변환 필름 및 마감된 변환 필름의 특성이 동일한 경우에만, 용어 변환 필름이 이들 둘 다에 사용될 수 있다.

본 발명의 범주에서 용어 "발광 소자"는:

- 발광 반도체 소자, 바람직하게는 LED, OLED, PLED;

- 전계발광 소자, 바람직하게는 무기 및/또는 유기 두꺼운-필름 및/또는 얇은-필름 소자

를 의미하는 것으로 의도된다.

변환 필름의 변환층은 바람직하게는 기재 상에의 도포 방법에 의해, 예를 들어 스크린 프린팅, 플렉소그라피(flexographic) 프린팅 또는 그라비어(gravure) 프린팅과 같은 프린팅 방법에 의해, 또는 필름 캐스팅(casting) 또는 캐스팅-스프레딩(spreading) 방법에 의해 제조된다. 이들 중에서, 상기 변환층은 바람직하게는 스크린 프린팅 방법에 의해, 보다 바람직하게는 플랫베드(flatbed) 및 회전 스크린 프린팅에 의해 제조된다. 특히 프린팅 방법, 보다 특히 스크린 프린팅 방법에 의해, 표준화되고 재현가능성이 우수하며 균질한 층이 통상적인 기계로 쉽게 제조될 수 있다. 상기 프린팅된 변환 필름은 예를 들어 반마감된 생성물로 수득될 수 있고, 기술적으로 실현가능한 모든 크기로 시트-웨어(ware) 또는 롤-웨어의 형태로 추가의 트리밍에 사용될 수 있다.

기술적으로 실현가능한 한, 변환 필름의 추가의 층, 특히 반투명 색층이 도포 방법에 의해 제조될 수도 있다.

도포 방법에 의한 프린팅된 변환 필름의 제조 동안 변환 안료로 코팅되고 이에 따라 상기 프린팅된 변환 필름의 영역인 기재의 영역은, 마감된 변환 필름, 즉 트리밍 후의 변환 필름의 영역보다 큰 멀티플(multiple)이다. 상기 변환 필름이 바람직하게는 완전히 편평하므로, 상기 변환 안료의 균질한 분포와 관련된 에지(edge) 효과가 상기 마감된 변환 필름에서는 발생하지 않는다. 이는 특히, 상기 마감된 변환 필름이 상기 프린팅된 필름의 내부 영역으로부터 취해지는, 예를 들어 절단되거나 스탬핑되는 경우에 적용된다. 상기 마감된 변환 필름 및 상기 프린팅된 변환 필름의 내부 영역 모두에 대해, 균질한 변환 특성이 수득되기 때문에, 상기 변환 안료의 균질한 분포 및 일정한 층 두께가 실현된다.

본 발명에 따르는 변환 필름은 발광 소자를 분류할 필요가 없는데, 이는 변환 안료가 변환층에 균일하게 분포되기 때문이다. 상기 안료는 상기 층에서 응집되지 않는다. 평균적으로, 마감된 변환 필름 상의 모든 위치에서 동일한 농도의 안료가 존재하여, 본 발명에 따르는 변환 필름이 장착된 모든 발광 소자는 동일한 광색 (광 온도)을 가진다. 선행 기술 방법에 따르는 변환 안료를 함유하는 층이 장착된 발광 소자의 경우에, 이는 보장되지 않는다.

본 발명에 따르는 프린팅된 변환 필름 및 마감된 변환 필름 모두에 대한 품질 검사는 인-라인(in-line) 및 오프-라인(off-line) 모두로 경제적으로 실행가능하다. 최종 색 온도는 변환 안료의 유형, 변환층의 충전 인자, 변환층의 두께, 도포되는 층의 수, 및 발광 소자의 고유의 방출 파장에 의해 결정된다. 상기 색 온도는 상기 방법의 완료 후에 확인되고, 동일한 방법 조건하에 재현가능하다.

발광 소자의 데이 디자인(day design)이 자유롭게 선택될 수 있도록, 변환 필름 상에 프린팅된 변환층을 가지는 변환 필름에 반투명 색층이 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 변환층은 황색이어서 발광 소자로서 청색 LED의 경우에 백색광을 생성할 수 있거나, 변환층은 다른 색을 가져서 예를 들어 LED의 3개의 주요 색 (적색, 청색 및 녹색)에 의해 임의의 색을 생성할 수 있다. 본 발명에 따르면, 반투명성은 입사광의 20% 초과, 바람직하게는 30% 초과, 특히 바람직하게는 40% 초과의 광학적 투과도를 의미하는 것으로 의도된다. 반투명 색층의 색은 임의로 선택될 수 있다. 반투명 잉크는 선행 기술 및 당업자에게 알려져 있고, 예를 들어 프뢸 카게(Proell KG)로부터의 잉크가 있다. 상기 코팅은 상기 변환층 상에, 또는 상기 변환층으로부터 반대쪽으로 향하는 기재 A의 면에 도포될 수 있다. 가능한 한, 발광 소자로부터 봤을 때 반투명 색층을 상기 변환층 아래에 놓을 필요가 있다.

그러나, 반투명 색층은 또한 별도의 필름 상에 도포될 수 있다. 산란 특성을 가질 수도 있는 상기 필름은 이어서 발광 소자로부터 반대쪽으로 향하는 변환 필름의 면 상에 도포될 수 있다. 이는 예를 들어 결합제층, 예를 들어 점착층 또는 라미네이팅가능 (점착성)층에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 수행될 수 있다. 그러나 결합제층은 또한 제거될 수 있다. 특히, 상기 결합제층 또는 감압 점착제(PSA)인 점착제의 사용을 피하는 것이 가능하다. 이는 상기 변환 필름의 제조를 단순화할 것이다. 이는 바람직하게는, 도포 방법에 의해, 바람직하게는 프린팅 방법에 의해, 보다 바람직하게는 스크린 프린팅 방법에 의해 본 발명에 따라 실시되는 변환 필름의 제조에 의해 가능하다. 이어서 변환층 상의 반투명 색층이 제거될 수 있다. 그러나, 별법으로, 반투명 색층을 포함하는 필름은 또한 변환 필름에 걸쳐 도포될 수 있으므로 상기 두 필름 사이에 기체, 바람직하게는 공기가 존재한다. 이는 상기 변환층이 반투명 색층을 통해 거의 보일 수 없다는 이점을 가진다. 상기 변환 필름 상의 반투명 색층은 또한 상기 경우에 제거될 수 있다.

본 발명에 따르는 변환 필름은 기재 A 및 하나 이상의 변환층 B, 바람직하게는 1개, 2개, 3개 또는 4개의 변환층 B1, B2, B3 또는 B4를 포함한다.

임의로는, 변환 필름은 또한 하기 층: 하나 이상의 보호층(들) C, 바람직하게는 1개, 2개, 3개 또는 4개의 보호층 C1, C2, C3 또는 C4, 임의로는 하나 이상의 반투명 층(들) D, 바람직하게는 1개, 2개, 3개 또는 4개의 반투명 색층 D1, D2, D3 또는 D4, 임의로는 하나 이상의 그래픽층(들) E, 바람직하게는 1개 또는 2개의 그래픽층 E1, E2를 함유할 수 있다. 임의로는, 상기 층 중 하나 이상은 하나 이상의 내부층(들), 바람직하게는 하나 이상의 결합제층(들)에 의해 상기 층의 다른 하나 이상 및/또는 기재 A 및/또는 커버 필름에 연결될 수 있다. 이미 상기에 개시된 바와 같이, 본 발명에 따라 바람직하게는, 결합제층은 도포 방법에 의한 변환 필름의 제조에 의해, 바람직하게는 프린팅 방법, 보다 바람직하게는 스크린 프린팅 방법에 의한 제조에 의해 제거될 수 있다. 특히, 감압 점착제(PSA)인 결합제층(들)의 사용을 피할 수 있다. 이는 상기 변환 필름의 제조를 단순화할 것이다.

변환 필름은 바람직하게는 하기 구조를 가진다:

실시양태 I

ㆍ 발광 소자로부터 반대쪽으로 향하는 면에서, 변환 필름이:

1) 기재 A;

2) 그 위에 하나 이상의 변환층 B;

3) 임의로는 그 위에 하나 이상의 반투명 색층 D;

4) 임의로는 그 위에 하나 이상의 보호층 C 및/또는 커버 필름

으로 구성되고; 발광 소자 쪽을 향하는 면에서, 상기 기재 A가 임의로는 하나 이상의 보호층 C 및/또는 커버 필름을 포함하는 것인 구조;

또는

실시양태 II

ㆍ 발광 소자 쪽으로 향하는 면에서, 변환 필름이:

1) 기재 A;

2) 임의로는 그 위에 몇몇 반투명 색층인 반투명 색층 D;

3) 그 위에 하나 이상의 변환층 B;

으로 구성되고; 발광 소자로부터 반대쪽으로 향하는 면에서, 상기 기재 A가 하기 구조:

6) 임의로는 하나 이상의 반투명 색층 D;

7) 임의로는 그 위에 하나 이상의 보호층 C 및/또는 커버 필름

을 가지는 것인 구조;

또는

실시양태 III

ㆍ 발광 소자 쪽으로 향하는 면에서, 변환 필름이:

1) 기재 A;

2) 임의로는 그 위에 하나 이상의 반투명 색층 D;

4) 그 위에 하나 이상의 변환층 B;

5) 임의로는 그 위에 하나 이상의 보호층 C 및/또는 커버 필름

으로 구성되고; 발광 소자로부터 반대쪽으로 향하는 면에서, 상기 기재 A가 임의로는 하나 이상의 보호층 C 및/또는 커버 필름을 포함하는 것인 구조.

예시적인 실시양태는 도 1 내지 4에서 찾을 수 있다.

그래픽층(들)은 바람직하게는 발광 소자로부터 반대쪽으로 향하는 변환층(들)의 면 상에 도포된다.

바람직하게는, 기재 A는 두께가 10 내지 2000 μm, 바람직하게는 70 μm 내지 500 μm, 특히 바람직하게는 100 μm 내지 375 μm, 보다 특히 바람직하게는 125 μm 내지 275 μm인 필름이다.

바람직하게는, 기재 A는 두께가 500 μm 내지 10,000 μm, 바람직하게는 750 μm 내지 6000 μm, 특히 바람직하게는 2000 μm 내지 5000 μm인 플레이트이다.

기재 A는 유리, 예를 들어 유리 패인(pane) 또는 유리 렌즈, 또는 세라믹 패널 또는 세라믹 렌즈, 또는 바람직하게는 중합체 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 셀룰로스 트리아세테이트 (CTA), 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리우레탄 (PU), 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 폴리아미드 (PA), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 셀룰로스 니트레이트 및/또는 상기 언급한 중합체 2개 이상의 단량체의 공중합체 및/또는 상기 중합체 2개 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 바람직하게는 필름 또는 플레이트로 형성된 중합체 물질로 본질적으로 또는 전체적으로 이루어진다. 상기 물질, 즉 유리, 세라믹 또는 중합체 물질의 투명도는 50%, 바람직하게는 70%, 특히 바람직하게는 90% 미만이어서는 안된다. 즉 기재 A의 투명도는 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상이다. 언급한 것 이외에, 임의의 다른 충분히 투명한 물질이 마찬가지로 적합하다.

변환 필름이 3차원적으로 성형되도록 의도되는 경우에, 상기 기재는 바람직하게는 1종 이상의 냉간연신성(cold-stretchable) 필름 물질로부터 제조되어야 한다. 따라서 이소탁틱 고압 성형은 기재의 연화점 미만의 방법 온도에서 가능하다. 적합한 냉간연신성 필름 물질은 예를 들어 EP-A 0 371 425에 언급되어 있다. 열가소성 및 열경화성 둘 다의, 적어도 부분적으로 투명한 냉간연신성 필름 물질을 사용할 수 있다. 실온 및 작업 온도에서 복원력(restoring capacity)을 조금 나타내거나 전혀 나타내지 않는 냉간연신성 필름 물질을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 바람직한 필름 물질은 폴리카르보네이트, 바람직하게는 비스페놀 A 기재 폴리카르보네이트, 예를 들어 바이엘 머티리얼사이언스 아게(Bayer MaterialScience AG)에 의해 판매되는 명칭인 마크로폴(Makrofol, 등록상표), 폴리에스테르, 특히 방향족 폴리에스테르, 예를 들어 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 예를 들어 PA 6 또는 PA 6,6 유형, 고강도 "아라미드 필름", 폴리이미드 (PI), 예를 들어 폴리(디페닐 옥시드 피로멜리트이미드) 기재 필름, 폴리아릴레이트 (PAR), 유기 열가소성 셀룰로스 에스테르, 특히 이들의 아세테이트, 프로피오네이트 및 아세토부티레이트 및 폴리플루오로히드로카본, 특히 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체로 이루어지는 군 중 하나 이상의 물질로부터 선택되고, 이들은 투명한 형태로 이용가능하다. 바람직한 필름 물질은 폴리카르보네이트, 바람직하게는 비스페놀 A 기재 폴리카르보네이트, 예를 들어 바이엘 머티리얼사이언스 아게에 의해 판매되는 명칭인 마크로폴(등록상표), 폴리에스테르, 특히 방향족 폴리에스테르, 예를 들어 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 및 폴리아미드, 폴리(디페닐 옥시드 피로멜리트이미드) 기재 필름으로부터 선택된다. 필름 물질로서 비스페놀 A 기재 폴리카르보네이트, 특히 바이엘 머티리얼사이언스 아게로부터의 명칭인 베이폴(Bayfol, 등록상표) CR(폴리카르보네이트/폴리부틸렌 테레프탈레이트 필름), 마크로폴(등록상표) TP 또는 마크로폴(등록상표) DE를 사용하는 것이 보다 특히 바람직할 수 있다.

본 발명의 범주에서 기재 A는 EP-A-1 643 567에 개시된 바와 같이, 반도체층 시퀀스 또는 이의 주 표면을 의미하는 것으로 명확히 의도되지 않는다.

유기 안료 및 무기 안료 모두는 변환 안료로서 적합하다. 유기 안료로서, 예를 들어 소위 주광 안료, 예컨대 스와다(Swada)의 T 시리즈 또는 FTX 시리즈 또는 신로이히(Sinloihi)의 주광 안료, 예를 들어 FZ-2000 시리즈, FZ-5000 시리즈, FZ-6000 시리즈, FZ-3040 시리즈, FA-40 시리즈, FA-200 시리즈, FA-000 시리즈, FM-100, FX-300 또는 SB-10을 사용하는 것이 가능하다.

무기 안료용 물질로서, 석류석(garnets) 또는 옥시니트라이드, 예를 들어 Ce로 도핑된 (Y, Gd, Lu, Tb)₃(Al, Ga)₅O₁₂, Eu로 도핑된 (Ca, Sr, Ba)₂SiO₄, Ce로 도핑된 YSiO₂N, Ce로 도핑된 Y₂Si₃O₃N₄, Ce로 도핑된 Gd₂Si₃O₃N₄, Ce로 도핑된 (Y, Gd, Tb, Lu)₃Al_5-xSi_xO_12-xN_x, Eu로 도핑된 BaMgAl₁₀O₁₇, Eu로 도핑된 SrAl₂O₄, Eu로 도핑된 Sr₄Al₁₄O₂₅, Eu로 도핑된 (Ca, Sr, Ba)Si₂N₂O₂, Eu로 도핑된 SrSiAl₂O₃N₂, Eu로 도핑된 (Ca, Sr, Ba)₂Si₂N₈, Eu로 도핑된 CaAlSiN₃; 각각의 경우에 개별적으로 또는 Ce, Eu, Mn, Cr 및/또는 Bi와 같은 하나 이상의 활성화제와의 혼합물로서의, 붕소, 알루미늄, 갈륨, 인듐 및 탈륨의 몰리브데이트, 텅스테이트, 바나데이트, 니트라이드 및/또는 옥시드를 사용하는 것이 가능하다.

변환 필름이 다수의 변환층을 포함하는 경우, 다양한 층은 또한 상이한 변환 안료를 함유할 수 있고, 또한 이들 모두가 동일한 변환 안료를 함유하는 것도 가능하다.

변환층의 두께, 또는 변환층의 두께의 합은 1 내지 300 μm, 바람직하게는 20 내지 200 μm, 특히 바람직하게는 50 내지 100 μm이고, 개별 층의 두께는 바람직하게는 1 μm 이상이다. 개별 층은 단일 도포 공정, 특히 프린팅 공정, 또는 다수의 프린팅 공정으로 도포될 수 있다. 동일한 변환 특성에 대해, 변환층(들) 중 변환 안료의 보다 높은 충전 인자의 경우, 변환층의 두께 또는 변환층의 두께의 합이 보다 낮은 충전 인자의 경우에서보다 작게 유지될 수 있다.

예를 들어, 변환층 제조용 프린팅 페이스트 중 변환 안료의 40 중량%의 충전 인자에 의해, 변환층의 두께는 바람직하게는 약 75 내지 95 μm이어서, 예를 들어 464 nm의 파장에서 복사선을 가지는 LED의 청색광이 관찰자에게 백색광으로 변환될 것이다.

변환층용 상기 프린팅 페이스트를 제조하기 위해, 예를 들어 폴리우레탄 기재의 코팅 원료, 특히 바이엘 머티리얼사이언스 아게로부터의 데스모두르(Desmodur, 등록상표) 및/또는 데스모펜(Desmophen, 등록상표) 뿐만 아니라 베이히두르(Bayhydur, 등록상표) 및 베이히드롤(Bayhydrol, 등록상표)이 사용될 것이다. 또한 예를 들어 프뢸(Proell) (노리판(Noriphan, 등록상표) HTR 093, 합성 수지 기재 코팅), 마라부(Marabu), 코트 스크린(Coates Screen), 듀폰(DuPont) 등 (3M 스코트크칼(Scotchcal, 등록상표) 및 스코트클라이트(Scotchlite, 등록상표))과 같은 회사로부터 마감된 비착색 스크린 프린팅 페이스트를 사용하는 것이 가능하다. 이들 코팅, 페이스트 또는 원료 제제는 1 내지 99 중량%, 바람직하게는 10 내지 80 중량%, 특히 바람직하게는 20 내지 77 중량%, 보다 특히 바람직하게는 35 내지 72 중량%의 상기 기재한 변환 안료로 충전된다. 스크린 프린팅을 위한 정확한 점도로 설정하기 위해, 상기 페이스트는 적합한 용매, 예를 들어 물, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 1-메톡시-2-프로필 아세테이트, 톨루엔, 크실렌, 솔베쏘(Solvesso) 100, 쉘졸(Shellsol) A, 프뢸로부터의 노리판(등록상표) HTR 097 (에틸 3-에톡시프로피오네이트 기재 용매/억제제) 또는 이들 용매의 2개 이상의 혼합물로 희석될 수 있다. 1-성분 또는 바람직하게는 2-성분 폴리우레탄 시스템, 예를 들어 바이엘 머티리얼사이언스 아게로부터의 결합제 (예를 들어 데스모두르(등록상표) 및/또는 데스모펜(등록상표)) 또는 폴리비닐 부티랄 기재 결합제, 예를 들어 쿠라레이 유럽 게엠베하(Kuraray Europe GmbH)에 의해 모비탈(Mowital, 등록상표)로 판매되는 물질, 또는 폴리메틸 메타크릴레이트 기재 결합제가 결합제로서 사용될 수 있고, 또한, 유동 조절제 및 레올로지(rheological) 첨가제와 같은 첨가제가 페이스트에 첨가되어 특성을 개선할 수 있다.

예를 들어, 스크린 프린팅 방법에 의해 변환층을 제조하기 위한 제제는 로이히트스토프베르케 브라이툰겐(Leuchtstoffwerke Breitungen)으로부터의 Eu로 도핑된 (Ca, Sr, Ba)₂SiO₄인 변환 안료 40.2 중량%, 프뢸로부터의 노리판(등록상표) HTR 093 45.9 중량% 및 프뢸로부터의 노리판(등록상표) HTR 097 13.9 중량%를 함유한다. 본 발명에 따르는 다른 제제는 예를 들어 로이히트스토프베르케 브라이툰겐으로부터의 Eu로 도핑된 (Ca, Sr, Ba)₂SiO₄인 변환 안료 39.2 중량%, 프뢸로부터의 노리판(등록상표) HTR 093 44.8 중량% 및 프뢸로부터의 노리판(등록상표) HTR 097 16.0 중량%를 함유한다.

본 발명에 따르면, UV-건조 코팅 시스템은 또한 변환층을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 100%의 용매-함유 또는 수성인 UV-경화성(setting) 폴리우레탄 코팅이 사용될 수 있다. 이들은 이들이 가요성이고 이에 따라 후속적으로 성형되어야 하는 부품에 특히 적합하다는 이점을 가진다.

본 발명은 또한 본 발명에 따르는 변환 필름을 제조하는 방법을 제공한다. 이미 언급한 바와 같이, 상기 변환 필름은 알려진 도포 방법에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는 프린팅 방법, 특히 스크린 프린팅에 의해 제조된다. 통상적인 분산 방법과 비교하여, 프린팅 방법은 표준화되고 재현가능하다.

상기 방법은 바람직하게는 하기 단계를 포함한다:

(1) 바람직하게는 시트로서 또는 롤로부터 기재 A를 제공하는 단계;

(2) 페이스트 중에 분산된 변환 안료를 바람직하게는 스크린 프린팅 방법에 의해 도포하여 변환층 B를 제조하는 단계;

(3) 상기 변환층을 상기 기재 A 상에서 건조 및/또는 중합 및/또는 가교 결합시키는 단계.

예를 들어 스크린 프린팅의 경우, 스크린 등급이 43 트레드(threads)/cm인 스크린이 사용될 수 있다. 다른 사용가능한 스크린 등급은 20 내지 120 트레드/cm, 특히 25, 36, 68, 77, 90, 120 트레드/cm이다.

단계 (1), (2) 및 (3)은 바람직하게는 상기 순서로 연속적으로 실시된다.

상기 언급한 단계 (2) 또는 상기 언급한 단계 (3), 또는 단계 (2) 및 (3)은 각각 1회, 2회, 3회 또는 그 이상 개별적으로 및/또는 교대로 반복될 수 있고, 단계 (2)의 첫번째 실시는 단계 (1) 이후이다.

변환 필름이 장착된 발광 소자의 색 좌표를 설정하기 위해, 개별 변환층에 대해 프린팅된 층의 수 및/또는 변환층의 수를 선택하는 것이 가능하다. 따라서, 개별 변환층에 대해 단지 하나의 층을 프린팅할 수 있거나, 습윤 상태 또는 서로 위에 스며드는 웨트 인 웨트(wet in wet) 상태의 2개, 3개, 4개 또는 5개의 프린팅된 층 (즉 시퀀스)이 가능하다. 개별층 내의 변환 안료의 충전 인자는 동일하거나, 하나 이상의 다른 층의 충전 인자와 상이할 수 있다. 이는 색 좌표를 정확하게 설정하는 것을 가능하게 한다.

변환 필름이 함유할 수 있는 추가의 층은 선행 기술에 따르는 임의의 방법에 의해 도포될 수 있고, 지금까지 바람직하게 사용된 스크린 프린팅 방법은 기술적으로 실현가능하고 가능하다.

프린팅된 변환 필름의 제작 이후에, 마감된 변환 필름은 이로부터 트리밍에 의해, 바람직하게는 내부 영역으로부터 본 발명에 따라 수득될 수 있다. 기술적 제조에서의 상기 마감된 변환 필름의 면적은 1 내지 100 ㎟, 바람직하게는 2 내지 50 ㎟, 특히 바람직하게는 4 내지 25 ㎟이고, 트리밍 방법 및 목적하는 적용 분야에 따라 변환 필름을 보다 크게 그리고 보다 작게 절단하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 상기 마감된 변환 필름은 광의 빔 경로에서 발광 소자 상에 또는 발광 소자에 걸쳐 임의로 도포될 수 있다. 따라서, 변환 필름으로 하나의 소형 LED를 커버하거나 LED 배열을 가지는 전체 표면 또는 심지어는 큰-면적의 EL 램프를 커버하는 것이 가능하다.

또한, 다층 구조가 바람직하거나 필요한 경우에, 발광 소자에 하나 이상의 변환층을 가지는 하나 초과의 변환 필름을 장착할 수 있다.

본 발명의 별법의 실시양태에서, 기재 A는 변환층(들) 및 임의로는 내부층(들), 반투명 색층(들), 보호층(들), 보호 필름(들)으로부터 선택된 하나의 층 또는 몇몇의 층의 도포 후에 제거될 수 있다. 상기 별법의 실시양태에서, 상기 기재 A의 투명도가 50% 이상일 필요가 없고, 이는 쉽게 훨씬 더 낮을 수 있다. 이어서 상기 변환 필름은 상기 도포된 층(들)에 의해 형성된다. 이어서 이들 층(들)은 상기 기재 A의 기능(들) (예를 들어 기재 A의 실시/지지 및/또는 임의의 산란 작용)을 한다. 본 발명의 범주에서, 상기 층(들)은 원래의 기재 A의 제거 후에 상기 별법의 실시양태의 변환 필름을 나타낸다. 따라서, 적합한 물질에 의해, 상기 변환 필름은 예를 들어 변환층으로만 이루어질 수 있고, 이는 기재 A의 기능 및 변환층 B의 기능 둘 다를 한다. 바람직하게는, 상기 기재 A는 건조, 중합 및/또는 가교결합의 단계 (3) 중 하나 이후에, 보다 바람직하게는 마지막 단계 (3) 이후에 제거된다. 상기 별법의 실시양태에 의해 수득가능한 상기 변환 필름은 추가로 처리될 수 있고 동일한 방식으로 상기 개시한 본 발명에 따르는 변환 필름으로서 사용될 수 있다.

또한 본 발명은 본 발명에 따르는 변환 필름의, 발광 소자, 특히 발광 반도체 소자, 바람직하게는 LED (발광 장치, 발광 소자), OLED (유기 발광 장치, 유기 발광 소자), PLED (중합체 발광 장치, 중합체 발광 소자) 및 전계발광 소자, 바람직하게는 무기 및/또는 유기의 두꺼운-필름 및/또는 얇은-필름 소자를 장착하기 위한 용도를 제공한다.

또한 본 발명은 발광 소자에 본 발명에 따르는 하나 이상의 변환 필름이 장착되고, 바람직하게는 이로 커버되는 것을 특징으로 하는, 발광 소자를 함유하는 장치를 제공한다. 본 발명에 따르는 변환 필름이 장착된 상기 발광 소자에 추가적으로 반투명 색층을 포함하는 필름이 장착될 수 있고 또한 분산 특성을 가질 수 있다.

본 발명의 범주에서, "커버되다"는 적용을 위해 사용되는 광이 변환 필름을 통과하여 빛을 발하는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 상기 광은 이에 따라 완전히 또는 부분적으로 색 변환된다. 상기 변환 필름은 투명한 점착제에 의해 발광 소자상에 직접적으로 결합될 수 있거나, 또는 점착제 결합, 마개 막음(plugging) 또는 다른 기계적 조임 방법에 의해 상기 발광 소자를 함유하는 패키지상에 도포될 수 있거나, 적합하게는 상기 발광 소자가 위치하는 프린팅된 회로판 또는 가요성 전도체 트랙 상에 도포될 수 있다.

특히 3차원적으로 성형된 변환 필름의 경우에, 이는 발광 소자의 패키지 상에 스크류잉(screwed)될 수 있다.

발광 소자 및 변환 필름 사이에, 하나 이상의 실질적으로 투명한 점착층, 추가의 필름층 또는 공기가 존재할 수 있다.

최종 색 온도는 변환 안료의 유형, 변환층(들)의 수 및 두께, 2차원 또는 3차원적으로 구성된 변환 필름의 기하학적 형태, 및 발광 소자의 고유의 방출 파장에 의해 결정된다. 상기 색 온도는 상기 발광 소자에 본 발명에 따르는 상기 변환 필름, 임의로는 반투명 색층을 포함하는 필름이 장착된 후에 결정되고, 이와 동일한 방법 조건하에 재현가능하다.

1 기재 A
2 내부층(들)
3 변환층 B
4 반투명 색층 D
5 보호층 C
6 보호 필름
7 발광 소자
8 관찰자

Claims

기재가 유리 또는 세라믹, 또는 중합체 물질로 본질적으로 또는 전체적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 기재 A 및 변환 안료를 포함하는 하나 이상의 변환층(들) B을 함유하는 발광 소자용 변환 필름.
제1항에 있어서, 기재 A의 투명도가 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상인 것을 특징으로 하는 변환 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 중합체 물질이 중합체 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 셀룰로스 트리아세테이트 (CTA), 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리우레탄 (PU), 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 폴리아미드 (PA), 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리이미드 (PI), 폴리아크릴레이트 (PAR), 셀룰로스 니트레이트, 셀룰로스 에스테르, 폴리플루오로히드로카본 및/또는 상기 언급한 중합체 2개 이상의 단량체의 공중합체 및/또는 상기 중합체 2개 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 변환 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 변환 필름이 변환층(들) B 이외에 하나 이상의 보호층 C 및/또는 커버 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환 필름.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 변환 필름이 하나 이상의 변환층(들) B 이외에 하나 이상의 반투명 색층 D 및/또는 하나 이상의 그래픽층 E을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환 필름.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 기재 A가 두께가 10 μm 내지 2000 μm, 바람직하게는 70 μm 내지 500 μm, 특히 바람직하게는 100 μm 내지 375 μm, 보다 특히 바람직하게는 125 μm 내지 275 μm인 필름인 것을 특징으로 하는 변환 필름.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 기재 A가 두께가 500 μm 내지 10,000 μm, 바람직하게는 750 μm 내지 6000 μm, 특히 바람직하게는 2000 μm 내지 5000 μm인 플레이트인 것을 특징으로 하는 변환 필름.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 변환층의 두께, 또는 변환층의 두께의 합이 1 내지 300 μm, 바람직하게는 20 내지 200 μm, 특히 바람직하게는 50 내지 100 μm이고, 개별 층의 두께는 바람직하게는 1 μm 이상인 것을 특징으로 하는 변환 필름.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 발광 소자가 발광 반도체 소자, 바람직하게는 LED, OLED, PLED 또는 전계발광 소자인 것을 특징으로 하는 변환 필름.
변환층(들)이 도포 방법에 의해, 바람직하게는 프린팅 방법에 의해, 특히 바람직하게는 스크린 프린팅 방법에 의해 기재 A 상에 도포되는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따르는 변환 필름의 제조 방법.
제10항에 있어서,
(1) 기재 A를 제공하는 단계;
(2) 변환 안료를 도포 방법에 의해, 바람직하게는 프린팅 방법에 의해, 특히 바람직하게는 스크린 프린팅 방법에 의해 도포하여, 변환층 B을 제조하는 단계;
(3) 상기 변환층 B로 코팅된 상기 기재 A를 건조 및/또는 중합 및/또는 가교결합시키는 단계를 포함하고,
여기서 단계 (2) 또는 단계 (3) 또는 단계 (2) 및 (3)는 각각 1회, 2회, 3회 또는 그 이상 개별적으로 및/또는 교대로 반복될 수 있고, 단계 (2)의 첫번째 실시는 단계 (1) 이후인 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 기재 A가 건조, 중합 및/또는 가교결합 단계 (3) 중 하나 이후에, 바람직하게는 마지막 단계 (3) 이후에 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항 또는 제11항의 방법에 따라 수득가능한 변환 필름.
제1항 내지 제9항 및 제13항 중 어느 한 항에 따르는 변환 필름의 발광 소자에 장착하기 위한 용도.
발광 소자가 제1항 내지 제9항 및 제13항 중 어느 한 항에 따르는 하나 이상의 변환 필름에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는, 발광 소자를 함유하는 장치.