KR101915352B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 기재된 발명은 450nm 파장을 포함하는 광을 발광하는 발광 램프 및 상기 램프의 내부 또는 표면 중 적어도 일부에 구비되고, 450nm 파장을 포함하는 광 조사시 510~560nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 무기 형광체를 포함하는 광원; 및 유기 형광체를 포함하고, 상기 발광 램프 또는 상기 무기 형광체로부터 방출되는 광 조사시 610~660nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 {BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 출원은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 출원은 2015년 1월 31일에 한국 특허청에 제출된 특허출원 제10-2015-0015706의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
TV의 대면적화와 함께 고화질화, 슬림화, 고기능화가 이루어지고 있다. 고성능, 고화질의 OLED TV는 여전히 가격 경쟁력이 문제점이며, 이에 따라 아직 본격적인 시장은 열리지 않고 있다. 따라서, LCD로 OLED의 장점을 유사하게 확보하려는 노력이 계속 되고 있다.
상기 노력의 하나로서, 최근 양자점 관련 기술 및 시제품이 많이 구현되고 있다. 그러나, 카드뮴 계열의 양자점은 사용 제한 등의 안전성 문제가 있으므로, 상대적으로 안전성 이슈가 없는 카드뮴이 없는 양자점을 적용한 백라이트 제조에 관심이 모이고 있다.
본 출원은 색재현율이 우수한 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태는
450nm 파장을 포함하는 광을 발광하는 발광 램프 및 상기 램프의 내부 또는 표면 중 적어도 일부에 구비되고, 450nm 파장을 포함하는 광 조사시 510~560nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 무기 형광체를 포함하는 광원; 및
유기 형광체를 포함하고, 상기 발광 램프 또는 상기 무기 형광체로부터 방출되는 광 조사시 610~660 nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 색변환 필름
을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 실시상태들의 백라이트 유닛에 전원 인가시 광원으로부터 방출되는 광의 청색광과 녹색광의 광자(photon) 수 비가 55:45~30:70 범위 내이다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 유기 형광체는 필름 상태에서의 최대 발광 파장이 610 내지 660 nm의 범위 내에 있고, 필름 상태에서의 발광 피크의 반치폭이 70 nm 이하이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 전술한 백라이트 유닛의 상기 광원과 상기 색변환 필름 사이에는 도광판이 구비된다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 백라이트 유닛의 색변환 필름은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 상기 광원으로부터 방출된 빛을 흡수하여 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 색변환 필름이다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서에 기재된 실시상태들에 따른 백라이트 유닛은 청색 발광 램프를 사용하는 광원에 녹색 무기 형광체를 포함시키고, 색변환 필름에 적색 유기 형광체를 포함시킴으로써, 광원과 한 장의 색변환 필름으로 색재현율이 우수한 백색을 구현할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 백라이트 유닛의 구조의 모식도이다.
도 2 내지 도 8은 각각 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 및 2에서 측정한 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 9는 본 출원의 일 실시상태에 따른 디스플레이 장치의 구조를 예시한 모식도이다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 백라이트 유닛은 450nm 파장을 포함하는 광을 발광하는 발광 램프 및 상기 램프의 내부 또는 표면 중 적어도 일부에 구비되고, 450nm 파장을 포함하는 광 조사시 510~560nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 무기 형광체를 포함하는 광원; 및 유기 형광체를 포함하고, 상기 발광 램프 또는 상기 무기 형광체로부터 방출되는 광 조사시 610~660 nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다. 상기 발광 램프는 청색 발광 램프이고, 상기 무기 형광체는 녹색 무기 형광체이며, 상기 유기 형광체는 적색 유기 형광체로 언급될 수 있다. 상기 색변환 필름의 최대 발광 파장은 상기 유기 형광체의 종류 또는 필름을 구성하는 매트릭스 수지의 종류에 따라 결정될 수 있다. 상기 색변환 필름의 최대 발광 파장은 바람직하게는 610~650 nm 내에 있다.
도 1에 상기 실시상태에 따른 백라이트 유닛 구조의 모식도를 나타내었다. 도 1에 따른 백라이트 유닛의 광원은 청색 칩을 포함하는 청색 발광 램프와, 녹색 무기 형광체를 포함한다. 도 1에 따르면, 상기 광원과 상기 색변환 필름 사이에 도광판이 구비되고, 도광판의 측면에 광원이 위치하는 엣지형 광원이 도시되어 있다. 또한, 도광판의 후면에 반사판이 구비되어 있다. 그러나, 본 발명의 범위가 도 1에 의하여 한정되는 것은 아니고, 직하형 광원에 적용될 수도 있으며, 광원이 2개 이상 구비될 수도 있다. 도 1에 따른 색변환 필름은 기재 상에 구비되어 있다. 상기 기재는 색변환 필름의 제조시 지지체의 역할을 할 수도 있고, 그 재료에 따라 배리어 필름의 역할을 할 수도 있다. 도 1에 따른 색변환 필름은 적색 유기 형광체와 광확산 입자를 포함한다. 광확산 입자는 필수적인 것은 아니지만, 색변환 필름이 광확산 입자를 포함하는 경우 별도의 필름 없이도 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 실시상태들의 백라이트 유닛에 전원 인가시 광원으로부터 방출되는 광의 청색광과 녹색광의 광자(photon) 수 비가 55:45~30:70 범위 내이다. 청색광과 녹색광의 광자 수의 비가 위의 범위에 포함되는 경우, 백색 색좌표를 용이하게 맞출 수 있다. 상기 청색광은 최대 발광 파장이 400 nm 내지 500 nm 파장 범위 내임을 의미하고, 녹색광은 최대 발광 파장이 500 nm 내지 600 nm 파장 범위 내임을 의미한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 적색 유기 형광체는 필름 상태에서의 최대 발광 파장이 610 내지 660 nm의 범위 내에 있고, 필름 상태에서의 발광 피크의 반치폭이 70 nm 이하이다. 일반적으로 반치폭이 큰 무기 형광체와 달리, 상기와 같이 반치폭이 70 nm 이하인 적색 유기 형광체를 사용함으로써 색재현율을 더욱 높일 수 있다. 이와 같은 적색 유기 형광체로는 피로메텐 금속착제 계열이 바람직하다.
상기 광원에 포함되는 청색 발광 램프는 청색 LED일 수 있다.
상기 광원에 포함되는 녹색 무기 형광체는 예컨대 램프의 내면 또는 외면에 코팅, 램프 내에 첨가 등의 방법으로 램프에 포함될 수 있다.
상기 녹색 무기 형광체의 사용량은 청색 광의 세기, 녹색 무기 형광체의 종류, 적색 유기 형광체의 종류 등에 따라 결정될 수 있다.
상기 녹색 무기 형광체로는 SiAlON 계열, Gallium nitride, Silicon carbide, Zinc selenide, GaAlAsP 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 색변환 필름은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 상기 광원으로부터 방출된 빛을 흡수하여 적색 광을 방출하는 적색 유기 형광체를 포함하는 색변환 필름이다.
상기 적색 유기 형광체로는 필름 상태에서의 최대 발광 파장이 610 내지 660 nm의 범위 내에 있고, 필름상태에서의 발광 피크의 반치폭이 70 nm 이하인 적색 유기 형광체가 사용될 수 있다. 필름 상태에서의 최대 발광 파장이 상기 범위 내이고, 필름 상태에서의 발광 피크의 반치폭이 70 nm 이하로 작은 경우, 높은 색재현율을 구현할 수 있다. 상기 적색 유기 형광체의 발광 피크의 반치폭은 작을수록 좋다.
본 명세서에 있어서, 상기 반치폭은 상기 유기 형광체로부터 발광한 빛의 최대 발광 피크에서 최대 높이의 절반일 때의 발광 피크의 폭을 의미한다. 본 명세서에서의 발광 피크의 반치폭은 필름 상태에서 측정될 수 있다. 여기서, "필름 상태"라는 것은 용액 상태가 아니고, 상기 유기 형광체 단독으로 또는 반치폭을 측정하는데 영향을 미치지 않는 다른 성분과 혼합하여 필름 형태로 제조한 상태를 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 적색 유기 형광체로는 피로메텐 금속 착체 계열, 로다민(Rhodamine) 계열, DCM 계열, 페릴렌디이미드(Perylenedimide) 계열의 형광체가 사용될 수 있다.
상기 적색 형광체로서 피로메텐 금속 착체 계열로는 하기 화학식 1의 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016010897499-pat00001
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 m가의 금속으로서, 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; 또는 히드록시기, 알킬기 또는 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1는 하기 구조식들로 표시될 수 있다.
Figure 112016010897499-pat00002
Figure 112016010897499-pat00003
상기 적색 형광체로서 로다민 계열로는 하기 화학식 2의 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016010897499-pat00004
상기 화학식 2에 있어서, R은 서로 같거나 상이하고, 수소; 중수소; COO-; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기이다. 상기 R이 추가로 치환되는 경우, 치환기는 중수소, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 아릴옥시기일 수 있다.
상기 적색 형광체로서 DCM 계열로는 하기 화학식 3의 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112016010897499-pat00005
상기 화학식 3에 있어서, R은 서로 같거나 상이하고, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기이다. 상기 R이 추가로 치환되는 경우, 치환기는 중수소, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 아릴옥시기일 수 있다.
상기 적색 형광체로서 페릴렌디이미드 계열로는 하기 화학식 4 또는 5의 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112016010897499-pat00006
상기 화학식 4에 있어서, R은 서로 같거나 상이하고, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기이다. 상기 R이 추가로 치환되는 경우, 치환기는 중수소, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 아릴옥시기일 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112016010897499-pat00007
전술한 로다민(Rhodamine) 계열, DCM 계열, 페릴렌디이미드(Perylenedimide) 계열은 필름 상태에서의 반치폭이 80nm 내외이다.
상기 색변환 필름 중의 적색 유기 형광체는 수지 매트릭스 100 중량부를 기준으로 0.001 내지 2 중량부의 범위 내로 존재할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 청색 광, 녹색 광 및 적색 광은 당기술분야에 알려져 있는 정의가 사용될 수 있으며, 예컨대 청색 광은 400 nm 내지 500 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이고, 녹색 광은 500 nm 내지 560 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이며, 적색 광은 600 nm 내지 780 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이다. 본 명세서에 있어서, 녹색 형광체는 청색 광의 적어도 일부를 흡수하여 녹색 광을 방출하고, 적색 형광체는 청색 광 또는 녹색 광의 적어도 일부를 흡수하여 적색 광을 방출한다. 예컨대, 적색 형광체는 청색 광 뿐만 아니라 500~600nm 사이의 파장의 광을 흡수할 수도 있다. 필요에 따라 녹색 광과 적색 광 파장 사이의 황색 광을 발광하는 형광체도 추가로 사용될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 실시상태들의 백라이트 유닛에 전원 인가시 광원으로부터 방출되는 광의 청색 광과 녹색 광의 광자(photon) 수 비가 55:45~30:70 범위 내이다. 광원으로부터 방출되는 광에 있어서, 청색 광과 녹색 광의 광자 수의 비가 위의 범위에 포함되는 경우, 백색 색좌표를 용이하게 맞출 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 광원으로부터 나오는 광 중 청색광과 녹색광의 광자 수 비는 50:50~30:70 범위 내일 수 있다.
상기 적색 유기 형광체는 필름 상태에서의 최대 발광 파장이 610 내지 660 nm의 범위 내에 있고, 필름 상태에서의 발광 피크의 반치폭이 70 nm 이하인 것을 특징으로 하며, 이를 만족하기 위해서는 피로메텐 금속착제가 바람직하다.
특히 피로메텐 금속착제를 사용할 경우 광원에서 나오는 녹색광의 반치폭을 감소시키는 효과가 있다.
상기 수지 매트릭스의 재료는 열가소성 고분자 또는 열경화성 고분자인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 수지 매트릭스의 재료로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리(메트)아크릴계, 폴리카보네이트계(PC), 폴리스티렌계(PS), 폴리아릴렌계(PAR), 폴리우레탄계(TPU), 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN), 폴리비닐리덴플루오라이드계(PVDF), 개질된 폴리비닐리덴플루오라이드계(modified-PVDF) 등이 사용될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 실시상태에 따른 색변환 필름이 추가로 광확산 입자를 포함한다. 휘도를 향상시키기 위하여 종래에 사용되는 광확산 필름 대신 광확산 입자를 색변환 필름 내부에 분산시킴으로서, 별도의 광학산 필름을 사용하는 것에 비하여, 부착 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 더 높은 휘도를 나타낼 수 있다.
광확산 입자로는 수지 매트릭스와 굴절율이 높은 입자가 사용될 수 있으며, 예컨대 TiO2, 실리카, 보로실리케이트, 알루미나, 사파이어, 공기 또는 다른 가스, 공기- 또는 가스-충진된 중공 비드들 또는 입자들(예컨대, 공기/가스-충진된 유리 또는 폴리머); 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴, 메틸 메타크릴레이트, 스티렌, 멜라민 수지, 포름알데히드 수지, 또는 멜라민 및 포름알데히드 수지를 비롯한 폴리머 입자들, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함한다.
상기 광확산 입자의 입경은 0.1 마이크로미터 내지 5 마이크로미터의 범위내일 수 있다. 광확산 입자의 함량은 필요에 따라 정해질 수 있으며, 예컨대 수지 매트릭스 고형분 100 중량부 대비 약 1 내지 30 중량부 범위내일 수 있다.
전술한 실시상태에 따른 색변환 필름은 두께가 2 내지 200 마이크로미터, 예컨대 2 내지 100 마이크로미터일 수 있다. 특히, 상기 색변환 필름은 두께가 2 내지 20 마이크로미터의 얇은 두께에서도 높은 휘도를 나타낼 수 있다. 이는 단위 부피 상에 포함되는 적색 유기 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 실시상태에 따른 색변환 필름은 적어도 일면에 구비된 보호필름 또는 배리어 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 보호필름 또는 배리어 필름을 상기 색변환 필름에 부착하기 위한 추가의 점착 또는 점착층이 구비될 수 있다.
전술한 색변환 필름은 적색 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 위에 코팅하고 건조하거나, 전술한 적색 유기 형광체를 수지와 함께 압출하여 필름화함으로써 제조될 수 있다.
상기 수지 용액 중에는 적색 유기 형광체가 용해되어 있기 때문에 적색 유기 형광체가 용액 중에 균질하게 분포하게 된다. 이는 별도의 분산공정을 필요로 하는 양자점 필름의 제조공정과는 상이하다.
상기 수지 용액에는 광확산 입자 및 필요한 경우 상기 광확산 입자를 분산시키기 위한 분산제가 더 포함될 수 있다.
상기 적색 유기 형광체가 용해된 수지 용액은 용액 중에 전술한 적색 유기 형광체와 수지가 녹아있는 상태라면 그 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.
일 예에 따르면, 상기 적색 유기 형광체가 용해된 수지 용액은 적색 유기 형광체를 용매에 녹여 제1 용액을 준비하고, 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 적색 유기 형광체와 수지를 동시에 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 적색 유기 형광체를 녹이고 이어서 수지를 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 수지를 녹이고 이어서 적색 유기 형광체를 첨가하여 녹이는 방법 등이 사용될 수 있다.
상기 용액 중에 포함되어 있는 수지로는 전술한 수지 매트릭스 재료, 이 수지 매트릭스 수지로 경화가능한 모노머, 또는 이들의 혼합이 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 수지 매트릭스 수지로 경화가능한 모노머로는 (메트)아크릴계 모노머가 있으며, 이는 UV 경화에 의하여 수지 매트릭스 재료로 형성될 수 있다. 이와 같이 경화가능한 모노머를 사용하는 경우, 필요에 따라 경화에 필요한 개시제가 더 첨가될 수 있다.
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(에틸에세테이트), 부틸아세테이트, DMF(디메틸포름아미드), 시클로헥사논(cyclohexanone), 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 적색 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 적색 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 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 형광체를 포함하는 색변환 필름을 얻을 수 있다.
상기 용액 중에 포함되는 수지로서 상기 수지 매트릭스 수지로 경화가능한 모노머를 사용하는 경우, 상기 건조 전에 또는 건조와 동시에 경화, 예컨대 UV 경화를 수행할 수 있다.
적색 유기 형광체를 수지와 함께 압출하여 필름화하는 경우에는 당기술분야에 알려져 있는 압출 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, 적색 유기 형광체를 폴리카보네이트계(PC), 폴리(메트)아크릴계, 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN)와 같은 수지를 함께 압출함으로써 색변환 필름을 제조할 수 있다.
상기 광원 또는 도광판과 상기 색변환 필름 사이에는 필요에 따라 접착 또는 점착 필름이 구비될 수 있다.
필요에 따라, 상기 광원의 주변에는 반사판이 구비될 수 있다. 또한, 도광판의 상기 색변환 필름에 대향하는 면에 반대면에는 반사층이 구비될 수 있다.
전술한 백라이트 유닛은 필요에 따라 추가의 필름, 예컨대 광확산 필름, 집광 필름, 휘도 향상 필름(DBEF) 등이 더 추가로 구비될 수 있다. 상기 집광 필름으로는 프리즘 필름이 사용될 수 있으며, 예컨대 서로 수직으로 배치된 프리즘 필름 2장이 사용될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치가 적용된다. 이 디스플레이 장치로는 전술한 백라이트 유닛을 구성요소로 포함하는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 디스플레이 장치는 디스플레이 모듈 및 백라이트 유닛을 포함한다. 도 9에 디스플레이 장치의 구조를 예시하였다. 그러나, 이에만 한정된 것은 아니고, 디스플레이 모듈과 백라이트 유닛 사이에 필요한 경우 추가의 필름, 예컨대 광확산 필름, 집광 필름, 휘도 향상 필름 등이 더 추가로 구비될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정할 것을 의도한 것은 아니다.
실시예 1
하기 구조식의 적색 유기 형광체를 사용하여 적색 색변환 필름을 제조하였다.
Figure 112016010897499-pat00008
DMF에 열가소성 수지(SAN)을 녹이고 수지 고형분 대비 0.15wt% 의 적색 유기 형광체와 10% TiO2 입자를 첨가하여 코팅액을 제조하고 균질하게 혼합하였다. 이 용액을 PET 기재에 코팅한 후 건조하여 색변환 필름을 제조하였다. 이렇게 제조한 적색 색변환 필름을 β-SiAlON 계열의 녹색 무기 형광체(MW540H)와 청색 LED 칩을 포함하는 광원(청색광 광자 수: 녹색광 광자 수= 45:55)에 대고 스펙트럼을 측정하였으며 백색광이 나왔다. 녹색 무기 형광체의 함량 조절을 통해 청색광 광자 수: 녹색광 광자수의 비를 조절하였으며, 이 때 사용한 함량은 봉지재 고형분 대비 10wt%이다. 제조한 색변환 필름의 최대 발광 파장은 615nm이며, 반치폭은 49nm이었다. 실시예 1에서 제조된 필름의 스펙트럼을 도 2에 나타내었다. 도 2에서 가로축은 파장(nm)이고 세로축은 radiance를 나타낸다.
실시예 2
하기 구조식의 적색 유기 형광체를 사용하고, 녹색 무기 형광체의 함량이 16wt% 이며, 광원의 청색광 광자 수:녹색광 광자 수=38:62인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 실시예 2에서 제조된 필름의 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. 제조한 색변환 필름의 최대 발광 파장은 622nm이며, 반치폭은 62nm이었다.
Figure 112016010897499-pat00009
실시예 3
Toray사의 TRR170 형광체를 사용하고, 녹색 무기 형광체의 함량이 21wt%이며, 광원의 청색광 광자 수: 녹색광 광자 수=30:70인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 실시예 3에서 제조된 색변환 필름의 스펙트럼을 도 4에 나타내었다. 제조한 색변환 필름의 최대 발광 파장은 640nm이며, 반치폭은 49nm이었다.
실시예 4
Toray사의 TRR170 형광체를 사용하고, 녹색 무기 형광체(MW535)의 함량이 5wt%이며, 광원의 청색광 광자 수: 녹색광 광자 수=60:40인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 실시예 4에서 제조된 색변환 필름의 스펙트럼을 도 5에 나타내었다. 제조한 색변환 필름의 최대 발광 파장은 642nm이며, 반치폭은 50nm이었다.
실시예 5
Toray사의 TRR170 형광체를 사용하고, 녹색 무기 형광체의 함량이 22%이며, 광원의 청색광 광자 수: 녹색광 광자 수=26:74인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 실시예 5에서 제조된 색변환 필름의 스펙트럼을 도 6에 나타내었다. 제조한 색변환 필름의 최대 발광 파장은 640nm이며, 반치폭은 50nm이었다.
비교예 1
아크릴계 UV 수지에 유기 형광체 대신 적색 무기 형광체(RE306N, 반치폭 93nm) 50wt%, TiO2 입자를 10wt% 첨가하여 코팅액을 제조하고 균질하게 혼합하였다. 이 용액을 PET 기재에 코팅한 후 UV 경화하여 색변환 필름을 제조하였다. 실시예 1과 동일한 광원(청색광 광자 수: 녹색광 광자 수=45:55)에서 스펙트럼을 측정하였으며, 도 7에 나타내었다. 적색 무기 형광체는 유기 형광체 대비 녹색광의 흡수율이 낮기 때문에 광원의 녹색 광자 수 비율이 낮아야 백색광 구현이 가능하다.
실시예에서 제조한 백라이트 유닛의 Wx/Wy, 색재현율(%, s-RGB 기준)을 적색 무기 형광체를 적용한 백라이트 유닛(비교예 1)과 YAG 형광체를 포함하는 백색 LED 광원을 포함하고 적색 색변환 필름을 포함하지 않는 백라이트 유닛(비교예 2)과 비교하여 하기 표 1에 나타내었다. YAG 형광체를 포함하는 백색 LED 광원을 포함하는 백라이트 유닛의 발광 스펙트럼은 도 8에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2
광원의
광자수 비(B:G)		 45:55 38:62 30:70 60:40 26:74 45:55 W-LED
Wx/Wy 0.30/0.28 0.30/0.32 0.31/0.29 0.22/0.21 0.34/0.35 0.31/0.38 0.31/0.33
색재현율
(%, s-RGB기준)		 125% 122% 137% 146% 127% 113% 106%
상기 표 1에 따르면 유기 형광체를 적용한 실시예에서는 비교예에 비하여 우수한 색재현율을 나타내었으며, 특히 광원의 광자수비가 55:45-30:70의 범위 내일 때 백라이트 유닛의 Wx/Wy를 목표 색좌표에 맞출 수 있었다.

Claims (9)

  1. 450nm 파장을 포함하는 광을 발광하는 발광 램프 및 상기 램프의 내부 또는 표면 중 적어도 일부에 구비되고, 450nm 파장을 포함하는 광 조사시 510~560nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 무기 형광체를 포함하는 광원; 및
    녹색광의 적어도 일부를 흡수하여 적색광을 방출하고 필름 상태에서의 최대 발광 파장이 610 내지 660 nm의 범위 내에 있고, 필름 상태에서의 발광 피크의 반치폭이 70 nm 이하인 적색 유기 형광체를 포함하고, 상기 발광 램프 또는 상기 무기 형광체로부터 방출되는 광 조사시 610~660nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 갖는 색변환 필름을 포함하는 디스플레이 장치용 백라이트 유닛이고,
    상기 디스플레이 장치용 백라이트 유닛에 전원 인가시 광원으로부터 방출되는 광의 청색광과 녹색광의 광자(photon) 수 비가 50:50~30:70 범위 내인 것인 디스플레이 장치용 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 광원과 상기 색변환 필름 사이에는 도광판이 구비된 것인 디스플레이 장치용 백라이트 유닛.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 색변환 필름의 상기 광원에 대향하는 면의 반대면에 구비된, 광확산 필름, 집광 필름 및 휘도 향상 필름 중 적어도 하나를 더 포함하는 디스플레이 장치용 백라이트 유닛.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 광원의 상기 색변환 필름에 대향하는 면의 반대면에 구비된 반사판을 더 포함하는 디스플레이 장치용 백라이트 유닛.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 색변환 필름은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산된, 상기 적색 유기 형광체를 포함하는 것인 디스플레이 장치용 백라이트 유닛.
  9. 청구항 1에 따른 디스플레이 장치용 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치.
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