KR20120002890A - 발광 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 양자점을 포함하는 발광층을 제품에 형성된 무늬에 맞게 배치함으로써, 평상시에는 투명한 발광층을 통해 무늬가 보이다가 특정 파장이 양자점에 조사되면, 양자점이 이에 반응해서 발광해 무늬에 겹쳐 빛나도록 해서 장식 효과를 높인 기술을 제공한다.

Description

발광 유닛{Lighting Unit}

본 발명은 양자점(Quantum dot)을 이용한 발광 유닛에 관한 것이다.

요즘 들어와, 가전제품을 선택함에 있어 소비자들은 그 가전제품의 기능뿐만 아니라, 제품의 디자인을 선택의 우선 기준으로 삼고 있다. 이같은 소비자의 요구에 부응해서, 대부분 백색이던 냉장고, 세탁기, 에어컨, 오븐 등 각종 가전제품에 무늬를 넣거나, 화려한 색깔을 입혀 출시하고 있다.

대표적인 예로, 포토 에칭 기술을 이용해서 금속 표면이나 유리 표면에 유명 화가의 작품을 각인해서 장식 효과를 극대화하고 있다.

본 발명은 이 같은 배경에서 창안된 것으로, 평상시에는 보이지 않다가 빛에 반응해 발광함으로써 무늬가 보이도록 해 장식 효과를 극대화하는데 있다.

이 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에서는 제1 기판과, 상기 제1 기판 위에 형성되며, 빛에 반응해서 발광하는 소자가 포함된 발광층이 도안을 이루고 있는 발광 유닛을 제공한다.

상기 발광소자는 II족 화합물 반도체, III족 화합물 반도체, V족 화합물 반도체, VI족 화합물 반도체 중에서도 적어도 2종의 반도체가 결합된 양자점(quantumn dot)일 수 있다.

상기 양자점은, 코어부가 CdSe, InGaP, InP 중 적어도 하나를 포함하고, 껍질부는 ZnS, CuZnS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 기판과 상기 발광층은 투명하고, 상기 발광층은 투과율이 70% 이상 85% 이하일 수 있다. 이 경우, 상기 양자점은 상기 발광층에 0.5(wt%) ∼ 2.5(wt%) 포함되어 있다.

그리고, 상기 발광층은 서로 다른 색상의 빛을 내는 적어도 2 이상의 양자점이 각각 포함된 제1 및 제2 발광층을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 양자점은 가시광과 자외선의 경계 영역인 430(mm) ∼ 450(nm) 파장의 빛에 반응해서 발광함으로써, 사람으로부터 유해한 빛을 차단할 수 있다.

그리고, 발광유닛은 상기 발광층을 덮고 있으며, 상기 발광층이 보이지 않도록 하는 블랙층이 더 형성될 수 있다.

그리고, 발광 유닛은 상기 제1 기판과 마주하며, 상기 도안과 짝을 이루는 패턴이 형성되어 있는 제2 기판을 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 패턴은 상기 제2 기판의 표면에 그루브를 형성해서 만들어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도안을 따라 양자점이 포함된 발광층이 유리 기판에 형성됨으로써, 빛이 조사되기 전에는 보이지 않다가 특정 파장대의 빛이 조사되면, 양자점이 이에 반응해서 발광함으로써, 도안이 나타내게 된다. 따라서, 무늬와 겹쳐지게 발광층을 형성한 경우에는, 양자점이 투명하기 때문에, 빛이 없어도 무늬가 보이다가, 빛이 조사되면 무늬와 겹쳐져 도안이 색을 띄면서 보여짐으로 장식 효과를 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발광 유닛을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 양자점을 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 블랙층이 더 형성된 발광 유닛을 설명하는 도면이다.
도 5는 꽃무늬가 그려진 냉장고의 도어 부분을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 발광층의 패턴을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6과 다른 형태의 발광층을 설명하는 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 발광층의 패턴을 보여주는 도면이다.
도 10은 광원부가 더 형성된 것을 설명하는 도면이다.
도 11은 발광층에서 빛의 이동 경로를 설명하는 도면이다.
도 12는 발광유닛이 적용된 텔레비젼을 보여주는 도면이다.
도 13은 도 12의 XIII-XIII 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 14는 발광층의 패턴을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 개략적으로 설명하는 도면이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2에서, 본 실시예의 발광 유닛(100)은 기판(10)과 발광층(20)을 포함한다.

먼저, 기판(10)은 유리와 같은 투명한 재질과, 알루미늄과 같은 금속의 재질을 모두 포함한다.

그리고, 발광층(20)은 기판(10) 위에 형성되며, 특정 파장에 반응해서 빛을 내는 발광 소자(21)가 포함되어 있다. 이 발광층(20)은 일정한 도안을 이루고 있을 수 있으며, 도 1에서는 발광층(20)이 꽃무늬로 형성된 예를 보여주고 있다. 도안 자체도, 꽃의 외곽선만을 형상화하고 있을 수 있으며, 외곽선 뿐만 아니라 꽃잎 하나 하나를 형상화하고 있을 수 있다.

그리고, 발광 소자(21)는 바람직한 한 형태로 양자점(quantum dot)을 사용할 수 있다. 도 3은 양자점의 구성을 개략적으로 설명한다.

도 3에서, 양자점은 코어부(50)와 서로 다른 구성을 가지는 적어도 2층의 껍질부(51, 52)를 포함한다. 코어부(50)는 약 2∼10(nm) 사이즈의 중심체이고, 껍질부(51, 52)는 코어부(50)의 표면에 형성된다.

이 양자점은 II족 화합물 반도체, III족 화합물 반도체, V족 화합물 반도체, VI족 화합물 반도체 중에서도 적어도 2종의 반도체가 결합된 형태를 이룬다. 예로써, 코어부(50)는 CdSe, InGaP, InP를 포함할 수 있고, Cd는 중금속이기 때문에 InGaP, InP가 바람직하게 사용될 수 있다. 그리고, 껍질부(51, 52)는 ZnS, CuZnS를 포함할 수 있다. 이처럼 구성되는 양자점은 나노 사이즈이기 때문에, 눈에 보이지 않는다. 따라서, 발광층(20)의 구성 성분을 투명한 재료로 선택하는 경우, 발광층(20) 자체를 투명하게 만들 수 있다.

예로써, 양자점은 레진을 주성분으로 하는 잉크액에 잘 분산시킨 다음에, 이 잉크액을 기판(10)에 스크린 인쇄후 건조함으로써 발광층(20)이 형성될 수 있고, 레진을 투명한 재료로 선택한 경우에 발광층(20)은 투명하게 만들어진다.

이 경우, 양자점은 파우더 형태로 잉크액에 분산하는 것보다, 양자점(예: InP/ZnS): 2∼5%, hexane: 20∼30%, Toluene: 60 ∼80%을 포함하는 용액으로 제조해서 잉크액에 분산하게 되면, 단위 면적당 양자점이 일정하게 잘 분산될 수 있다. 그리고, 잉크액을 구성하는 레진은 Pigment: 0~40%, Synthetic resin: 30~60%, Diethlenegrycol mono ethyletheracetate 10~20%, Aromatic Hydrocarbon: 10~20%

3-Methoxy-3-Methylbuthyl Acetate: 0~10%을 포함하는 경우에, 위 용액과 잘 융화될 수 있다.

한편, 양자점은 잉크액에 0.5∼2.5(wt%) 포함되는 것이 바람직한데, 0.5(wt%) 이하가 되면, 빛의 투과도가 85% 이상으로 좋아지지만 원하는 색순도가 나오지 않고, 2.5(wt%) 이상이 되면, 색순도는 좋으나 빛의 투과도가 70% 이하로 떨어져 발광층(20)이 투명하게 보이지 않는 문제가 있다.

한편, 양자점에서 나오는 빛의 파장은 양자점의 사이즈에 따라서 조절이 됨으로 가시광 영역의 모든 색상을 표현할 수 가 있다.

리간드(53)는 pyridune, mercapto alcohol, thiol, phosphine과 같은 유기물을 포함할 수 있으며, 합성후 불안정한 양자점을 안정화시킴과 동시에 양자점이 잉크액에 잘 분산될 수 있도록 한다.

도 4는 기판(10) 위에 형성된 발광층(20)을 덮고 있으며, 이 발광층(20)을 보이지 않도록 하는 블랙층(30)이 더 형성된 경우를 보여준다. 이 블랙층(30)은 검은색 안료를 포함하고 있어서, 그 자체로 검은색을 나타낸다.

한편, 발광층(20)은 발광 소자(21)를 제외하고 나머지 구성성분들은 투명하다. 또한 발광 소자(21)의 사이즈 역시 나노 스케일이기 때문에, 빛이 발광층을 투과하므로, 발광층(20) 자체는 투명하다. 이와 비교해서, 블랙층(30)은 빛이 투과하지 않아 불투명하며, 발광층(20)보다 상대적으로 두껍기 때문에 기판(10)과 블랙층(30) 사이에 발광층(20)이 보이지 않도록 한다.

이처럼, 발광층(20)은 눈에 보이지 않고 있다가, 특정 파장대의 빛을 받게 되면 발광해서 색순도가 높은 색깔의 빛을 내게 된다. 한편, 이 빛은 발광층(20)이 꽃을 형상화하고 있어, 꽃으로 나타나게 된다.

이하, 상술한 본 발명의 발광 유닛이 가전 제품인 냉장고와 텔레비젼에 적용된 실시예를 설명한다.

도 5는 꽃무늬가 그려진 냉장고의 도어 부분을 보여주고 있으며, 도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 절단한 단면도이다.

도면들에 도시된 바처럼, 냉장고의 도어(200)는 꽃무늬(201)가 형성되어 있는 제1 기판(210)과 이와 마주하게 설치되는 제2 기판((220)을 포함해서 구성된다.

제1 기판(210)은 알루미늄과 같은 금속 재질이거나, 강화 플라스틱과 같은 재질일 수 도 있다. 금속 재질인 경우에, 꽃무늬(210)는 포토에칭 기술을 이용해서 제1 기판(210)의 일부를 표면 식각해 그루브(groove)(211)를 형성함으로써 꽃무늬(201)가 만들어진다.

그리고, 제2 기판(210)은 제1 기판(210)에 만들어져 있는 꽃무늬가 보이도록 투명한 재질, 예를 들면 강화 유리, 투명한 강화 플라스틱과 같은 것으로 만들어지며, 제품의 외관을 빛나게 함으로써 장식 효과를 높인다.

제2 기판(220)이 제1 기판(210)과 마주하는 면(220a)으로는 상술한 바처럼 발광 소자(221a)를 포함하는 발광층(221)이 형성된다. 이 발광층은 발광 소자가 분산되어 있는 잉크액을 스크린 인쇄함으로써 형성된다.

한편, 도 7은 발광층(221)이 형성된 패턴을 보여준다. 이 발광층(221)은 제1 기판(210)에 형성된 꽃무늬(210)와 마주하는 위치로 제2 기판(210)에 형성된다. 도 7에서는 제1 기판(210)에 형성된 꽃무늬(210)의 꽃잎에 맞춰 형성된 발광층을 보여준다.

제1 꽃잎(201a)은 꽃무늬(210)의 첫번째 꽃잎과 동일한 패턴으로 만들어져 위에서 볼때, 둘이 겹쳐 보인다. 그리고, 제2 꽃잎(201b) 내지 제5 꽃잎(201e)도 제1 꽃잎(201a)과 마찬가지로 꽃무늬(210) 각각의 꽃잎에 맞춰 형성이 되고, 위치한다. 결과적으로,발광층(221)은 도 7에서 예시하는 바처럼 제1 기판(210)에 형성되어 있는 꽃무늬와 동일한 무늬로 만들어져, 꽃무늬(210)와 발광층(221)이 겹쳐져 보인다.

도 8은 도 7과 다르게 꽃잎의 윤곽을 따라서 발광층(223)이 형성된 경우를 보여준다. 그리고, 도 9는 이에 맞춰 형성된 발광층(223)의 패턴을 보여준다.

도 8에서, 제1 기판(210)으로는 포토에칭 기술을 이용해서 제1 기판(210)의 일부를 표면 식각해 그루브(211)를 형성함으로써 꽃무늬(201)가 만들어진다.

그리고, 제2 기판(220)으로는 제1 기판(210)과 마주하는 면(220a)으로 상술한 바처럼 발광 소자(223a)를 포함하는 발광층(223)이 형성된다. 이 발광층은 발광 소자가 분산되어 있는 잉크액을 스크린 인쇄함으로써 형성된다. 이때, 발광층(223)은 상술한 바와 다르게, 꽃잎의 윤곽을 따라 만들어져 있다.

도 9는 발광층(221)이 형성된 패턴을 보여준다. 제1 꽃잎(223a)은 꽃무늬(201)의 첫번째 꽃잎에 맞춰져 있는데, 첫번째 꽃의 윤곽을 따라 형성됨으로써 띠를 이루고 있다. 그리고, 제2 꽃잎(223b) 내지 제5 꽃잎(223e)도 제1 꽃잎(223a)과 마찬가지로 꽃무늬(210) 각각 꽃잎의 윤곽을 따라 형성이 되고, 위치한다. 이에 따라, 발광층(221)이 꽃무늬(210)의 각 꽃잎을 감싸게 보인다.

이처럼, 제1 기판(210)에 형성된 꽃무늬(210)에 맞춰 형성된 발광층(221)은 특정 파장에 반응해서 발광한다.

빛이 발광층에 조사되기 전에는, 빛이 투명한 발광층(221, 223)을 투과함으로써 제2 기판(210)에 형성된 꽃무늬(210)가 보여진다.

그리고, 빛이 발광층(221)에 조사되는 경우에, 발광층(221)이 꽃무늬(201)에 겹쳐져 있기 때문에 꽃무늬(2010에 색깔이 입혀져 보인다. 따라서, 빛이 조사되기 전에는 그림처럼 보이던 꽃이 빛이 조사됨에 따라서 천연색의 살아 있는 꽃처럼 보임으로써 장식 효과를 증대할 수 있다.

이와 비교해서, 꽃의 윤곽을 따라서 만들어진 발광층(221)의 경우, 빛이 조사되면, 각 꽃잎의 윤곽을 따라 빛이 나기 때문에, 마치 꽃잎 하나 하나를 포장한 것처럼 보여, 이 역시 장식 효과를 증대할 수 있다.

한편, 상술한 발광층(221)에 포함된 발광 소자(221a, 223a)의 발광 색깔을 꽃잎마다 다르게 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 제1 꽃잎과 제2 꽃잎을 이루고 있는 발광층에 포함되어 있는 발광 소자는 발광하는 색깔이 서로 다르다.

한편, 도 10은 광원부(240)를 더 포함하는 경우를 보여준다.

도 10에서, 발광 소자가 양자점으로 구성되는 경우, 자외선 영역과 가시과 영역의 경계에 해당하는 430(mm) ∼ 450(nm) 파장의 빛에 반응해서 발광하기 때문에, 실내에서 사용되는 가전제품에 본 발명이 적용된 경우 빛에 반응하지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려해서, 광원부(240)를 더 포함할 수 있다.

광원부(240)는 바람직하게 발광 다이오드로 구성될 수 있고, 이 경우 발광 당이오드(240)는 발광층(221)과 수평하게 위치해서, 동일 평면에 놓이는 것이 바람직하다.

도 11은 광원부(240)의 위치에 따른 빛의 이동 경로를 보여준다. 도 11의 (A)에서, 광원부(240)가 발광층(20)의 바로 위에 위치한 경우를 보여준다. 이에 따르면, 빛은 얇은 두께로 만들어져 있는 발광층(20)에 바로 조사된다. 따라서, 발광층(20)을 투과하는 빛의 이동 경로가 짧아 발광 소자(21)에 충분한 에너지를 전달하지 못해 발광이 잘 안될 수 있다.

이와 비교해서, (B)처럼 광원부(240)가 발광층(21)과 수평으로 위치하는 경우에, 빛은 발광층(21)에 수평하게 입사됨으로써 이동 경로가 (A)의 경우보다 상대적으로 길다. 이에 따라서, 발광소자(21)에 충분한 빛이 조사되면서 발광을 일으킬 수 있다.

도 12는 텔레비젼의 베젤(besel)(310)에 본 발명이 적용된 실시예를 보여준다. 주지하는 바처럼 텔레비젼은 화상이 표시되는 디스플레이(305) 가장자리를 감싸면서 베젤(310)이 위치한다.

본 실시예에서, 베젤(310)은 투명한 소재의 플라스틱, 유리 등으로 구성될 수 있다. 그리고, 그 내부면(310a)으로는 상술한 발광소자(320a)가 포함된 발광층(320)이 형성된다. 이 발광층(320)은 발광소자가 분산된 잉크액을 스크린 인쇄함으로써 형성된다.

이 발광층(320)은 도 14에서 예시하는 바처럼, 도안을 가지고 있는데, 본 실시예에서는 "LG"라는 회사 상호와 로고를 포함하는 것으로 설명한다.

그리고, 그 위로 블랙층(330)이 더 형성되어 있다. 이 블랙층(33)은 검은색 안료를 포함하고 있어서 검은색을 띤다. 이와 비교해서, 발광층(320)은 투명하고, 블랙층(330)보다 상대적으로 얇기 때문에, 외부에서 보이지 않아 아무런 표시가 없는 베젤(310)로 보인다.

그러나, 빛이 발광층(320)에 조사되는 경우에, 이 빛에 감광해서 발광 소자(320a가 발광해 이미지가 나타나게 됨으로써, 텔레비젼의 장식 효과를 극대화할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

1. 제1 기판과,
   상기 제1 기판 위에 형성되며, 빛에 반응해서 발광하는 소자가 포함된 발광층이 도안을 이루고 있는 발광 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발광소자는 II족 화합물 반도체, III족 화합물 반도체, V족 화합물 반도체, VI족 화합물 반도체 중에서도 적어도 2종의 반도체가 결합된 양자점(quantumn dot)인 발광 유닛.
3. 제2항에 있어서,
   상기 양자점은, 코어부가 CdSe, InGaP, InP 중 적어도 하나를 포함하고, 껍질부는 ZnS, CuZnS 중 적어도 하나를 포함하는 발광 유닛.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 기판과 상기 발광층은 투명하고, 상기 발광층은 투과율이 70% 이상 85% 이하인 발광 유닛.
5. 제4항에 있어서,
   상기 양자점은 상기 발광층에 0.5(wt%) ∼ 2.5(wt%) 포함되어 있는 발광 유닛.
6. 제2항에 있어서,
   상기 발광층은 서로 다른 색상의 빛을 내는 적어도 2 이상의 양자점이 각각 포함된 제1 및 제2 발광층을 포함하는 발광 유닛.
7. 제2항에 있어서,
   상기 양자점은 가시광과 자외선의 경계 영역인 430(mm) ∼ 450(nm) 파장의 빛에 반응해서 발광하는 발광 유닛.
8. 제1항에 있어서,
   상기 발광층을 덮고 있으며, 상기 발광층이 보이지 않도록 하는 블랙층이 더 형성되어 있는 발광 유닛.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 기판과 마주하며, 상기 도안과 짝을 이루는 패턴이 형성되어 있는 제2 기판을 더 포함하는 발광 유닛.
10. 제9항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 제2 기판의 표면에 그루브를 형성해서 만들어진 발광 유닛.

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