KR101958655B1 - 광학 필름용 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 광학 필름, 그 제조 방법, 조명 장치 및 디스플레이 장치에 대한 것이다. 본 출원은, 우수한 색순도와 효율을 가지고, 칼라 특성이 뛰어난 조명 장치를 제공할 수 있는 광학 필름을 제공할 수 있다. 본 출원의 광학 필름은 상기와 같은 우수한 특성이 장기간 안정적으로 유지될 수 있다. 본 출원의 광학 필름은, 다양한 조명 장치는 물론 광전지 애플리케이션, 광 필터
Description
본 출원은 광학 필름용 조성물, 광학 필름, 이를 포함하는 조명 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
조명 장치는 다양한 용도에 사용되고 있다. 조명 장치는, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display), TV, 컴퓨터, 모바일폰, 스마트폰, 개인 휴대정보 단말기(PDA), 게이밍 장치, 전자 리딩 (reading) 장치 또는 디지털 카메라 등과 같은 디스플레이의 BLU(Backlight Unit)로 사용될 수 있다. 조명 장치는 그 외에도, 실내 또는 실외 조명, 무대 조명, 장식 조명, 액센트 조명 또는 박물관 조명 등에 사용될 수 있고, 이 외에도 원예학이나, 생물학에서 필요한 특별한 파장 조명 등에 사용될 수 있다.
대표적인 조명 장치로는, 예를 들면, LCD의 BLU 등으로 사용되는 것으로서 청색 LED(Light Emitting Diode)와 YAG(Yttrium aluminium garnet)와 같은 형광체를 조합시켜 백색광을 내는 장치가 있다.
또한, 최근에는 입자의 크기에 따라 방출하는 빛의 색상이 달라지는 파장 변환 입자, 예컨대 양자점(Quantum-dot)을 이용하여, 백색광을 내는 조명장치에 관련된 연구가 꾸준히 진행되고 있다.
본 출원은 친수성 영역과 소수성 영역의 경계를 명확히 하여, 각 영역에 포함되어 있는 물질, 예를 들면 파장 변환 입자 등의 이동을 방지하여, 궁극적으로 장시간을 구동하더라도 높은 발광 효율을 유지할 수 있는 광학 필름용 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름을 제공한다.
본 출원은, 또한 상기 광학 필름을 포함하여 광 특성이 우수한 조명 장치 및 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원은 상기 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로써, 친수성 중합성 화합물; 중합 후에 상기 친수성 중합성 화합물과 상분리 되는 소수성 중합성 화합물; 파장 변환 입자; 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함하는 광학 필름용 조성물에 관한 것이다.
하나의 예시에서, 본 출원의 양친매성 입자는 550nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.0 내지 2.0의 범위 내에 있는 것일 수 있다.
하나의 예시에서, 양친매성 입자의 경화성 작용기는 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기 일 수 있다.
하나의 예시에서, 양친매성 입자는 코어부 및 상기 코어부를 둘러쌓는 셀부를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환 입자는 420nm 내지 490nm의 범위 내의 광을 흡수하여 490nm 내지 580nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 1 파장 변환 입자 및/또는 420nm 내지 490nm 범위 내의 광을 흡수하여 580nm 내지 780nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 2 파장 변환 입자를 포함할 수 있다.
본 출원은 또한, 제 1 영역; 상기 제 1 영역과 상분리 되고, 파장 변환 입자를 포함하는 제 2 영역; 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계에 위치하고 상호 결합되어 있는 양친매성 입자를 가지는 발광층을 포함하는 광학 필름에 관한 것이다.
하나의 예시에서, 양친매성 입자의 상호 결합은 양친매성 입자에 포함되는 경화성 작용기의 라디칼 중합에 의해 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 영역은 파장 변환 입자를 포함하고, 파장 변환 입자의 전체 중량을 기준으로 상기 제 1 영역에 포함되어 있는 파장 변환 입자의 중량 비율이 10%이하 일 수 있다.
본 출원은 또한, 파장 변환 입자 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 혼합물과 혼합하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조방법에 관한 것이다.
본 출원에 따른 광학 필름의 제조방법은, 또한, 개시제를 추가로 포함하고, 광을 조사하여 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자의 상호 결합을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 출원은 또한, 광원 및 상기 광학 필름을 포함하고, 상기 광원과 광학 필름은 상기 광원으로부터의 광이 상기 광학 필름으로 입사될 수 있도록 배치되어 있는 조명 장치에 대한 것이다.
본 출원은 또한, 상기 조명 장치를 포함하는 디스플레이 장치에 대한 것이다.
본 출원은 광학 필름의 친수성 영역과 소수성 영역의 경계를 보다 명확히 하여, 각 계면에 포함되어 있는 물질, 예를 들면 파장 변환 입자 등의 이동을 방지함으로써, 장시간 구동에도 높은 발광 효율을 달성할 수 있는 광학 필름용 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름을 제공할 수 있다.
본 출원은, 또한 상기 광학 필름을 포함하고 우수한 광 특성을 가지는 조명 장치 및 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 출원의 발광층의 내부를 간략히 표현한 모식도이다.
도 2는 예시적인 광학 필름의 모식도이다.
도 3 및 4는 예시적인 조명 장치의 모식도이다.
도 5는 본 출원에 따른 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함하는 발광층의 소수성 영역에 대한 SEM 사진이다.
도 2는 예시적인 광학 필름의 모식도이다.
도 3 및 4는 예시적인 조명 장치의 모식도이다.
도 5는 본 출원에 따른 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함하는 발광층의 소수성 영역에 대한 SEM 사진이다.
이하 본 출원에 대해서 실시예를 통해 보다 상세히 설명하겠지만, 본 출원의 요지에 국한된 실시예에 지나지 않는다. 한편, 본 출원은 이하의 실시예에서 제시하는 공정조건에 제한되는 것이 아니며, 본 출원의 목적을 달성하기에 필요한 조건의 범위 안에서 임의로 선택할 수 있음은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 출원은 친수성 중합성 화합물; 중합 후에 상기 친수성 중합성 화합물과 상분리되는 소수성 중합성 화합물; 파장 변환 입자; 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함하는 광학 필름용 조성물에 관한 것이다.
본 출원의 용어 「광학 필름」은 다양한 용도로 광학 장치에 사용되는 필름을 의미할 수 있다. 예를 들면 상기 광학 필름은, 소정 파장의 광을 흡수하여 상기 흡수한 광과 동일하거나 상이한 파장의 광을 방출할 수 있도록 형성된 필름을 의미할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 친수성 중합성 화합물과 상기 친수성 중합성 화합물과 중합 후에 상분리 되는 소수성 중합성 화합물을 포함하고, 파장 변환 입자를 상기 친수성 중합성 화합물이 중합되어 형성된 영역 또는 상기 소수성 중합성 화합물이 중합되어 형성된 영역에 위치시킴으로써, 파장 변환 입자가 존재하는 영역에 개시제나 가교제 등과 같은 상기 파장 변환 입자의 물성에 악영향을 미칠 수 있는 다른 요인들을 보다 효과적으로 제어하여 내구성이 우수한 광학 필름을 제공하도록 할 수 있다.
또한, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 상기 친수성 영역 및 소수성 영역의 경계에 위치할 수 있는 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함함으로써, 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물에 의해 형성되는 친수성 및 소수성 영역의 경계를 보다 명확히 할 수 있다. 따라서, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 상기 각 영역에 위치하는 물질, 예를 들면 파장 변환 입자 등의 이동을 제어할 수 있고, 궁극적으로 장시간 구동에도 우수한 발광 효율을 나타내는 광학 필름을 제공할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 친수성 중합성 화합물 및 중합 후에 상기 친수성 중합성 화합물과 상분리 되는 소수성 중합성 화합물을 포함할 수 있다.
본 출원에서 상기 친수성 중합성 화합물과 소수성 중합성 화합물의 친수성 및 소수성의 구분의 기준은, 예를 들면, 상기 양 화합물이 서로 상대적으로 친수성 또는 소수성이면서 서로 혼합되었을 때에 상분리 되어 있는 영역을 형성할 수 있을 정도라면 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서 상기 친수성과 소수성의 구분은 소위 용해도 파라미터(solubility parameter)에 의해 수행될 수 있다.
본 출원에서 용해도 파라미터는 해당 친수성 또는 소수성 중합성 화합물의 중합에 의해 형성되는 단독 폴리머(homopolymer)의 용해도 파라미터를 의미하고, 이를 통해 해당 화합물의 친수성 및 소수성의 정도를 파악할 수 있다. 용해도 파라미터를 구하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지된 방식에 따를 수 있다. 예를 들면, 상기 파라미터는 당업계에서 소위 HSP (Hansen solubility parameter)로 공지된 방식에 따라서 계산하거나 구해질 수 있다.
특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 출원에서 소수성 중합성 화합물은 상기 용해도 파라미터가 약 10 미만인 라디칼 중합성의 화합물을 의미할 수 있고, 친수성 중합성 화합물은 상기 파라미터가 약 10 이상인 라디칼 중합성의 화합물을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 친수성 중합성 화합물은 하기 화학식 1의 화합물; 하기 화학식 2의 화합물; 하기 화학식 3의 화합물; 하기 화학식 4의 화합물; 질소 함유 라디칼 중합성 화합물; 및 (메타)아크릴산 또는 그의 염을 포함하는 라디칼 중합성 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
화학식 1 내지 4에서, Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
U는 각각 독립적으로 알킬렌기이며, A는 각각 독립적으로 히드록시기가 치환될 수 있는 알킬렌기이고, Z는 수소, 알콕시기, 에폭시기 또는 1가의 탄화수소기이며, X는 히드록시기 또는 시아노기이고,
m 및 n은 임의의 수, 예를 들어 양의 정수일 수 있다.
본 출원에서 용어 「알킬기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 용어 「알킬렌기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬렌기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 용어 「에폭시기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 3개의 고리 구성 원자를 가지는 고리형 에테르(cyclic ether) 또는 상기 고리형 에테르를 포함하는 화합물 또는 그로부터 유도된 1가 잔기를 의미할 수 있다. 에폭시기로는 글리시딜기, 에폭시알킬기, 글리시독시알킬기 또는 지환식 에폭시기 등이 예시될 수 있다. 상기에서 지환식 에폭시기는, 지방족 탄화수소 고리 구조를 포함하고, 상기 지방족 탄화수소 고리를 형성하고 있는 2개의 탄소 원자가 또한 에폭시기를 형성하고 있는 구조를 포함하는 화합물로부터 유래되는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 지환식 에폭시기로는, 6개 내지 12개의 탄소 원자를 가지는 지환식 에폭시기가 예시될 수 있고, 예를 들면, 3,4-에폭시시클로헥실에틸기 등이 예시될 수 있다.
본 출원에서 용어 「알콕시기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알콕시기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 용어 「1가의 탄화수소기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소와 수소로 이루어진 화합물 또는 그러한 화합물의 유도체로부터 유도되는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 예를 들면, 1가 탄화수소기는, 1개 내지 25개의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 1가 탄화수소기로는, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아릴기 등이 예시될 수 있다.
본 출원에서 상기 알킬기, 알콕시기, 알킬렌기, 에폭시기 또는 1가의 탄화수소기에 임의적으로 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 히드록시기, 염소 또는 불소 등의 할로겐, 글리시딜기, 에폭시알킬기, 글리시독시알킬기 또는 지환식 에폭시기 등의 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 티올기 또는 1가 탄화수소기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
화학식 1, 2 및 4에서 m 및 n은 임의의 수이며, 예를 들면, 각각 독립적으로 1 내지 20, 1 내지 16 또는 1 내지 12의 범위 내의 수일 수 있다.
상기에서 질소 함유 라디칼 중합성 화합물로는, 예를 들면, 아미드기-함유 라디칼 중합성 화합물, 아미노기-함유 라디칼 중합성 화합물, 이미드기-함유 라디칼 중합성 화합물 또는 사이아노기-함유 라디칼 중합성 화합물 등을 사용할 수 있다. 상기에서 아미드기-함유 라디칼 중합성 화합물로서는, 예를 들면 (메타)아크릴아미드 또는 N,N-디메틸 (메타)아크릴아미드, N,N-디에틸 (메타)아크릴아미드, N-아이소프로필 (메타)아크릴아미드, N-메틸올 (메타)아크릴아미드, 다이아세톤 (메타)아크릴아미드, N-비닐아세토아미드, N,N'-메틸렌비스(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐 또는 (메트)아크릴로일모폴린 등이 예시될 수 있고, 아미노기-함유 라디칼 중합성 화합물로서는, 아미노에틸(메트)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트 또는 N,N-디메틸아미노프로필(메트)아크릴레이트 등이 예시될 수 있으며, 이미드기-함유 라디칼 중합성 화합물로서는, N-아이소프로필말레이미드, N-사이클로헥실말레이미드 또는 이타콘이미드 등이 예시될 수 있고, 사이아노기-함유 라디칼 중합성 화합물로서는, 아크릴로나이트릴 또는 메타크릴로나이트릴 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, (메타)아크릴 산의 염(salt)으로서, 예를 들면 상기와 리튬, 나트륨, 및 칼륨을 비롯한 알칼리 금속과의 염 또는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨을 비롯한 알칼리 토금속과의 염 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서 상기 소수성 중합성 화합물은 하기 화학식 5의 화합물, 하기 화학식 6의 화합물 및 하기 화학식 7의 화합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물일 수 있다.
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
화학식 5 내지 7에서, Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기일 수 있다.
화학식 5 및 7에서 U는 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기 또는 아릴렌기일 수 있다. 화학식 6에서, U는 알케닐렌기, 알키닐렌기 또는 아릴렌기일 수 있다. 화학식 5에서, B는 탄소수 5 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 지환식 탄화수소기일 수 있다. 화학식 7에서, Y는 산소 원자 또는 황 원자이며, X는 산소 원자, 황 원자 또는 알킬렌기이고, Ar은 아릴기이며, n은 임의의 수, 예를 들면 양의 정수이다.
본 출원에서 용어 「알케닐렌기 또는 알키닐렌기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐렌기 또는 알키닐렌기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐렌기 또는 알키닐렌기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알케닐렌기 또는 알키닐렌기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 용어 「아릴렌기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 벤젠 또는 2개 이상의 벤젠이 축합 또는 결합된 구조를 포함하는 화합물 또는 그 유도체로부터 유래하는 2가 잔기를 의미할 수 있다. 아릴렌기는, 예를 들면, 벤젠, 나프탈렌 또는 플루오렌(fluorene) 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
본 출원에서 용어 「아릴기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 벤젠 고리 또는 2개 이상의 벤젠 고리가 축합 또는 결합된 구조를 포함하는 화합물 또는 그 유도체로부터 유래하는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 아릴기는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 25, 탄소수 6 내지 21, 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있다.
본 출원에서 상기 알케닐렌기, 알키닐렌기, 아릴렌기 또는 아릴기에 임의적으로 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 히드록시기, 염소 또는 불소 등의 할로겐, 알킬기 또는 아릴옥시기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 화학식 5의 Q는 수소 또는 알킬기이고, B는 탄소수 5 이상의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기 또는 지환식 탄화수소기일 수 있다.
상기, 화학식 5에서 B는 탄소수 5 이상, 탄소수 7 이상 또는 탄소수 9 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기일 수 있다. 이와 같이 상대적으로 장쇄의 알킬기를 포함하는 화합물은 상대적으로 비극성의 화합물로 알려져 있다. 상기 직쇄 또는 분지쇄 알킬기의 탄소수의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 알킬기는, 탄소수 20 이하의 알킬기일 수 있다.
화학식 5에서 B는 다른 예시에서, 지환식 탄화수소기 예를 들면, 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 6 내지 12의 지환식 탄화수소기일 수 있고, 그러한 탄화수소기의 예로는 사이클로헥실기 또는 이소보르닐기 등이 예시될 수 있다. 이와 같이 지환식 탄화수소기를 가지는 화합물은, 상대적으로 비극성의 화합물로 알려져 있다.
하나의 예시에서, 화학식 6의 Q는 수소 또는 알킬기이고, U는 알케닐렌기, 알키닐렌기 또는 아릴렌기 일 수 있다.
하나의 예시에서, 화학식 7에서 Q는 수소 또는 알킬기이고, U는 알킬렌기이며, Y는 탄소 원자, 산소 원자 또는 황 원자이며, X는 산소 원자, 황 원자 또는 알킬렌기이고, Ar은 아릴기이며, n은 임의의 수, 예를 들면 1 내지 20, 1 내지 16 또는 1 내지 12의 범위 내의 양의 정수일 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물을 적정 함량으로 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 상기 친수성 중합성 화합물 100 중량부 및 10 중량부 내지 100 중량부의 소수성 중합성 화합물을 포함할 수 있다.
다른 예시에서, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 친수성 중합성 화합물 50 내지 95 중량부 및 소수성 중합성 화합물 5 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 또는 반대로, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 친수성 중합성 화합물 50 내지 95 중량부 및 소수성 중합성 화합물 5 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
본 출원에서 용어 「중량부」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 각 성분간의 중량비율을 의미한다.
상기와 같은 비율로 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물을 광학 필름용 조성물에 포함시킬 경우, 상기 광학 필름용 조성물이 중합되었을 때, 각 영역을 구분할 수 있을 정도의 상분리 구조가 달성할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 필름용 조성물이 후술하는 방법에 의해 중합되는 경우 친수성 영역 및 소수성 영역이 형성될 수 있다. 상기 친수성 영역 및 소수성 영역은 전술한 바와 같이, 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 중합에 의해 형성되는 영역을 의미할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 파장 변환 입자를 포함할 수 있다.
본 출원의 용어 「파장 변환 입자」는 소정 파장의 광을 흡수하여 상기 흡수한 광과 동일하거나 다른 파장의 광을 방출할 수 있도록 형성된 입자를 의미한다.
파장 변환 입자의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 구상이거나, 타원체, 다각형 또는 무정형 등을 포함할 수 있다.
파장 변환 입자가 구상일 경우, 예를 들면 평균 입경이 약 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 60 nm 이하, 50 nm 이하, 40 nm 이하, 30 nm 이하, 20 nm 이하 또는 약 15 nm 이하일 수 있으며, 입자의 크기는 방출하고자 하는 파장의 광에 따라 상이할 수 있다.
예를 들면, 파장 변환 입자는 420 내지 490 nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광을 흡수하여 490 내지 580 nm 범위 내의 어느 한 파장의 광을 방출할 수 있는 입자(이하, 녹색 입자라 칭할 수 있다.) 및/또는 450 내지 490 nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광을 흡수하여 580 내지 780 nm 범위 내의 어느 한 파장의 광을 방출할 수 있는 입자(이하, 적색 입자라 칭할 수 있다.)일 수 있다.
즉, 파장 변환 입자는 420nm 내지 490nm의 범위 내의 광을 흡수하여 490nm 내지 580nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 1 파장 변환 입자 및/또는 420nm 내지 490nm 범위 내의 광을 흡수하여 580nm 내지 780nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 2 파장 변환 입자를 포함할 수 있다. 상기에서 제 1 파장 변환 입자는 전술한 녹색 입자일 수 있고, 제 2 파장 변환 입자는 전술한 적색 입자일 수 있다.
예를 들어, 백색광을 방출할 수 있는 광학 필름을 얻기 위하여 상기 적색 입자와 녹색 입자가 적정 비율로 광학 필름용 조성물에 포함되어 있을 수 있다.
파장 변환 입자로는 이러한 작용을 나타내는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 입자의 대표적인 예로는, 소위 양자점(Quantum Dot)으로 호칭되는 나노 구조물이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용될 수 있는 양자점은 임의의 적합한 재료, 예를 들면, 무기 재료로서, 무기 전도 또는 반전도 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 적합한 반도체 재료로는 II-VI족, III-V족, IV-VI족 및 IV족 반도체들이 예시될 수 있다. 구체적으로는, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C(다이아몬드 포함), P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdSeZn, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, (Al, Ga, In)2 (S, Se, Te)3, Al2CO 및 2개 이상의 상기 반도체들의 적합한 조합들이 예시될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
양자점은 코어-셀 구조(core-shell structure)를 가질 수 있다. 코어-셀 구조(core-shell structure)는 양자점의 중심 부분을 뜻하는 코어부와 상기 코어부를 둘러쌓고 있는 셀부를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 코어-셀 구조(core-shell sturucture)의 양자점(코어/셀)은, CdSe/ZnS, InP/ZnS, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdTe/CdS 또는 CdTe/ZnS 등이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 파장 변환입자는 유기소재로 이루어진 고분자 입자일 수 있다. 상기 유기소재로 이루어진 고분자 입자의 종류 및 크기 등은 예를 들면 대한민국 공개특허공보 2014-0137676호 등이 개시되어 있는 공지의 것이 제한 없이 이용될 수 있다.
파장 변환 입자는 공지된 임의의 방식으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 미국특허 제6,225,198호, 미국공개특허 제2002-0066401호, 미국 특허 제6,207,229호, 미국특허 제6,322,901호, 미국특허 제6,949,206호, 미국특허 제7,572,393호, 미국특허 제7,267,865호, 미국특허 제7,374,807호 또는 미국특허 제6,861,155호 등에 양자점 등의 형성 방법이 공지되어 있으며, 상기 외에도 다양한 공지의 방식들이 본 출원에 적용될 수 있다.
파장 변환 입자의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않고, 목적하는 광 방출 특성을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
파장 변환 입자는 하나 이상의 리간드 또는 배리어를 포함할 수 있도록 표면이 개질 된 것 일 수 있다. 상기 리간드 또는 배리어는, 파장 변환 입자의 안정성을 향상시키고, 고온, 고강도, 외부 가스 또는 수분 등을 포함하는 유해한 외부 조건들로부터 파장 변환 입자를 보호하는 것에 유리할 수 있으며, 파장 변환 입자의 친수성 또는 소수성 특성을 부여하는 역할을 할 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환 입자는 리간드로 표면이 개질 된 것일 수 있다.
전술한 바와 같이, 파장 변환 입자의 표면 개질을 통해 형성된 리간드는 파장 변환 입자의 표면에 적합한 특성을 나타낼 수 있게 하는 역할을 하는 것으로써, 그 형성 방법은 공지이며, 이와 같은 방식은 본 출원에서 제한 없이 적용될 수 있다. 이러한 재료 내지는 방법들은, 예를 들면, 미국공개특허 제2008-0281010호, 미국공개특허 제2008-0237540호, 미국공개특허 제2010-0110728호, 미국공개특허 제2008-0118755호, 미국특허 제7,645,397호, 미국특허 제7,374,807호, 미국특허 제6,949,206호, 미국특허 제7,572,393호 또는 미국특허 제7,267,875호 등에 개시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하나의 예시에서 상기 리간드는, 아민기를 갖는 분자(oleylamine, triethylamine, hexylamine, naphtylamine 등) 혹은 고분자, 카복실기를 갖는 분자(oleic acid 등) 혹은 고분자, 티올기를 갖는 분자(butanethiol, hexanethiol, dodecanethiol 등) 혹은 고분자, 피리딘기를 갖는 분자(pyridine 등) 혹은 고분자, 포스핀기를 갖는 분자(triphenylphosphine 등), 산화포스핀기를 갖는 분자(trioctylphosphine oxide 등), 카보닐기를 갖는 분자(alkyl ketone 등), 벤젠고리를 갖는 분자(benzene, styrene 등) 혹은 고분자, 히드록시기를 갖는 분자(butanol, hexanol 등) 혹은 고분자 또는 설폰기를 갖는 분자(Sulfonic acid 등) 혹은 고분자 등에 의해 형성될 수 있다.
파장 변환 입자는 본 출원의 광학 필름용 조성물이 중합되어 형성된 친수성 영역 또는 소수성 영역에 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환 입자는 본 출원의 광학 필름용 조성물이 중합되어 형성된 소수성 영역에 포함되고, 친수성 영역에는 실질적으로 포함되지 않을 수 있다.
본 출원에서 파장 변환 입자가 실질적으로 포함되어 있지 않다는 것은, 예를 들면, 광학 필름용 조성물에 포함되는 파장 변환 입자의 전체 중량을 기준으로 해당 영역에 포함되어 있는 파장 변환 입자의 중량 비율이 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하 또는 0.1% 이하인 경우를 의미할 수 있다.
이와 같이 상분리된 2개의 영역을 형성하고, 파장 변환 입자를 상기 2개의 영역 중에서 어느 한 영역, 예를 들면 소수성 영역에만 포함시키는 경우, 상기 광학 필름용 조성물로부터 형성된 필름화에 적합한 물성을 확보할 수 있고, 후술하는 광학 필름의 배리어층과 같은 다른 층과의 밀착성 확보가 유리하며, 광학 필름의 형성 시에 파장 변환 입자가 존재하는 영역에 개시제나 가교제 등과 같은 상기 나노입자의 물성에 악영향을 미칠 수 있는 다른 요인들을 보다 효과적으로 제어하여 내구성이 우수한 필름을 형성할 수 있다.
파장 변환 입자의 광학 필름용 조성물 내 비율은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 목적하는 광 특성 등을 고려하여 적정 범위로 선택될 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환 입자는 광학 필름용 조성물 고형분 전체 중량 대비 0.05 중량% 내지 20 중량%의 범위로 광학 필름용 조성물에 포함될 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함할 수 있다.
본 출원에서 용어 「양친매성 입자」는, 친수성 및 소수성의 성질을 모두 포함하고 있는 입자를 의미할 수 있으며, 예를 들면, 소위 업계에서 계면 활성제로 칭하는 것들을 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「경화성 작용기」는 광 또는 열 등에 의해 라디칼 중합반응이 수행되어 경화반응을 진행시킬 수 있는 작용기를 의미할 수 있다.
경화성 작용기를 포함하는 양친매성 나노 입자는 광학 필름용 조성물의 중합에 의해 형성되는 친수성 영역 및 소수성 영역의 계면에 위치하여, 각 영역의 안정성을 증대시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 양친매성 입자에 포함되는 경화성 작용기는 광 또는 열에 의해 라디칼 중합 반응을 수행함으로써, 양친매성 입자의 상호 결합을 도모할 수 있고, 광학 필름 내 친수성 영역 및 소수성 영역의 계면 안정성을 더욱 증대시킬 수 있다.
경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자는 전술한 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 중합에 의해 형성되는 친수성 영역 및 소수성 영역과 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 따라서, 상기 양친매성 입자에 의한 광의 산란 또는 확산에 의해, 예를 들면, 백색광의 생성 효율이 보다 증가될 수도 있다.
경화성 작용기를 포함하는 양친매성 나노입자의 굴절률은 광학 필름 내 친수성 영역 및 소수성 영역의 굴절률을 고려하여 적절히 설정될 수 있고. 예를 들면, 1.0 내지 2.0의 범위 내에 있을 수 있다. 본 출원에서 용어 굴절률은 특별히 달리 규정하지 않는 한, 약 550 nm의 파장의 광에 대하여 측정한 값이다.
하나의 예시에서 양친매성 입자는, 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸고 있는 셀부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 셀부는 양친매성 화합물을 포함할 수 있다.
상기에서 양친매성 화합물이란, 친수성 부위와 소수성 부위를 동시에 포함하는 화합물이다. 예를 들어, 코어부가 소수성을 띄는 경우에 상기 셀부의 양친매성 입자의 소수 부위는 코어를 향하고, 친수 부위는 외부로 배치되어 전체적으로 양친매성 입자가 형성될 수 있으며, 반대로 코어부가 친수성인 경우에는 셀부의 양친매성 입자의 친수 부위는 코어를 향하고, 소수 부위는 외부로 배치되어 전체적으로 양친매성 입자가 형성될 수 있다.
상기에서 코어부는, 예를 들면, 약 10 nm 내지 1,000 nm 범위 내의 평균 입경을 가질 수 있으나, 이는 목적에 따라서 변경될 수 있는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 코어부로는, 예를 들면, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Mn 또는 Zn 등의 금속 입자, SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, NiO, CuO, MnO2 ,MgO, SrO 또는 CaO 등의 산화물 입자 또는 PMMA(polymethacrylate) 또는 PS(polystyrene) 등의 고분자로 되는 입자를 사용할 수 있다.
또한, 상기 셀부의 양친매성 화합물로는, Triton X-114(CAS No.: 9036-19-5), Triton X-100(CAS No.: 92046-34-9), Brij-58(CAS No.: 9004-95-9), 옥틸 글루코사이드(octyl glucoside, CAS No.: 29836-26-8), 옥틸티오글루코사이드(octylthio glucoside, CAS No.: 85618-21-9), 데카에틸렌글리콜 모노데실 에테르(decaethylene glycol monododecyl ether, CAS No.: 9002-92-0), N-데카노일-N-메틸글루카민(N-decanoyl-N-methylglucamine, CAS No.: 85261-20-7), 데실 말토피라노사이드(decyl maltopyranoside, CAS No.: 82494-09-5), N-도데실 말토사이드(N-dodecyl maltoside, CAS No.: 69227-93-6), 노나에틸렌글리콜 모노데실 에테르(nonaethylene glycol monododecyl ether, CAS No.: 3055-99-0), N-노나노일-N-메틸글루카민(N-nonanoyl-N-methylglucamine, CAS No.: 85261-19-4), 옥타에틸렌글리콜 모노도데실 에테르(octaethylene glycol monododecyl ether, CAS No.: 3055-98-9), 스판20(Span20, CAS No.: 1338-39-2), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, CAS No.: 9003-39-8) 또는 Synperonic F108(PEO-b-PPO-b-PEO, CAS No.: 9003-11-06) 등을 사용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
양친매성 입자는 경화성 작용기를 포함할 수 있다. 하나의 예시에서 양친매성 입자의 경화성 작용기는 전술한 셀부에 포함될 수 있다.
양친매성 입자에 포함되는 경화성 작용기는, 양친매성 입자의 상호 결합을 도모하기 위한 라디칼 중합 반응을 수행할 수 있는 작용기이면 제한이 없으며, 예를 들면 지방족 불포화 결합을 포함하는 작용기일 수 있다.
구체적인 예시에서, 양친매성 입자에 포함되는 경화성 작용기는 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 광학 필름용 조성물 내에 양친매성 나노입자의 비율은, 예를 들면 광학 필름용 조성물 고형분 전체 중량 대비 1 중량% 내지 10 중량%의 범위일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상분리 구조의 안정성 및 발광 효율의 향상 측면을 고려하여 상기 범위는 적절히 수정될 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 중합을 위해 라디칼 개시제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 라디칼 개시제는 양친매성 화합물에 포함되어 있는 경화성 작용기의 경화 반응을 개시하는 역할을 수행할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물에 포함되는 라디칼 개시제의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 개시제로는, 열의 인가 또는 광의 조사에 의해 중합 반응을 유도할 수 있도록 라디칼을 생성할 수 있는 라디칼 열 개시제 또는 광 개시제를 이용할 수 있다.
열개시제로는, 예를 들면, 2,2-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴(V-65, Wako(제)), 2,2-아조비스이소부티로니트릴(V-60, Wako(제)) 또는 2,2-아조비스-2-메틸부티로니트릴(V-59, Wako(제))와 같은 아조계 개시제; 디프로필 퍼옥시디카보네이트(Peroyl NPP, NOF(제)), 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl IPP, NOF(제)), 비스-4-부틸시클로헥실 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl TCP, NOF(제)), 디에톡시에틸 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl EEP, NOF(제)), 디에톡시헥실 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl OPP, NOF(제)), 헥실 퍼옥시 디카보네이트(Perhexyl ND, NOF(제)), 디메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl MBP, NOF(제)), 비스(3-메톡시-3-메톡시부틸)퍼옥시 디카보네이트(Peroyl SOP, NOF(제)), 헥실 퍼옥시 피발레이트(Perhexyl PV, NOF(제)), 아밀 퍼옥시 피발레이트(Luperox 546M75, Atofina(제)), 부틸 퍼옥시 피발레이트(Perbutyl, NOF(제)) 또는 트리메틸헥사노일 퍼옥사이드(Peroyl 355, NOF(제))와 같은 퍼옥시에스테르 화합물; 디메틸 하이드록시부틸 퍼옥사네오데카노에이트(Luperox 610M75, Atofina(제)), 아밀 퍼옥시 네오데카노에이트(Luperox 546M75, Atofina(제)) 또는 부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(Luperox 10M75, Atofina(제))와 같은 퍼옥시 디카보네이트 화합물; 3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥시드 또는 디벤조일 퍼옥시드와 같은 아실 퍼옥시드; 케톤 퍼옥시드; 디알킬 퍼옥시드; 퍼옥시 케탈; 또는 히드로퍼ㄹ옥시드 등과 같은 퍼옥시드 개시제 등의 일종 또는 이종 이상을 사용할 수 있다.
광개시제로는, 벤조인계, 히드록시 케톤계, 아미노케톤계 또는 포스핀 옥시드계 광개시제 등이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 n-부틸에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아미노 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4’-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티오잔톤(thioxanthone), 2-에틸티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 2,4-디메틸티오잔톤, 2,4-디에틸티오잔톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논 디메틸케탈, p-디메틸아미노 안식향산 에스테르, 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판논] 및 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥시드 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 상기 개시제 중에 친수성 또는 소수성 성분에 높은 용해도를 나타내는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물 내 개시제의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 개시제는 광학 필름용 조성물 전체 중량 대비 0.1 중량% 내지 15 중량%의 범위로 광학 필름용 조성물에 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은, 또한 필름화 물성 등을 고려하여, 필요하다면 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 가교제로는, 예를 들면, 라디칼 중합성기를 2개 이상 가지는 화합물을 사용할 수 있다.
가교제로 사용될 수 있는 화합물로는, 다관능성 아크릴레이트가 예시될 수 있다. 상기 다관능성 아크릴레이트는, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다.
다관능성 아크릴레이트로는, 예를 들면, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트(neopentylglycol adipate) 디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산(hydroxyl puivalic acid) 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(dicyclopentanyl) 디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 디(메타)아크릴레이트, 디(메타)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트, 알릴(allyl)화 시클로헥실 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올(메타)아크릴레이트, 디메틸롤 디시클로펜탄 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 헥사히드로프탈산 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸프로판 디(메타)아크릴레이트, 아다만탄(adamantane) 디(메타)아크릴레이트 또는 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌(fluorine) 등과 같은 2관능성 아크릴레이트; 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3 관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트 또는 트리스(메타)아크릴록시에틸이소시아누레이트 등의 3관능형 아크릴레이트; 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트 또는 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능형 아크릴레이트; 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능형 아크릴레이트; 및 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트(ex. 이소시아네이트 단량체 및 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트의 반응물) 등의 6관능형 아크릴레이트 등을 사용할 수 있다. 또한, 다관능성 아크릴레이트로는, 업계에서 소위 광경화성 올리고머로 호칭되는 화합물로서, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 또는 폴리에테르 아크릴레이트 등도 사용할 수 있다. 상기와 같은 화합물 중에서 적절한 종류를 일종 또는 이종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
가교제로는, 상기 다관능성 아크릴레이트와 같이 라디칼 반응에 의해 가교 구조를 구현할 수 있는 성분은 물론 필요하다면, 공지의 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 또는 금속 킬레이트 가교제 등과 같이 열경화 반응에 의해 가교 구조를 구현할 수 있는 성분도 사용할 수 있다.
가교제는 예를 들면, 본 출원의 광학 필름용 조성물 전체 중량 대비 10 중량% 내지 50 중량%의 범위로 광학 필름용 조성물에 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 필름의 물성 등을 고려하여 상기 범위는 변경될 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 전술한 성분 이외에 추가적으로 다른 성분을 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 항산화성 물질 또는 산란 입자 등을 추가로 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 항산화성 물질을 포함할 수 있다.
본 출원의 용어 「항산화성 물질」은 광학 필름용 조성물이 중합되어 형성된 친수성 영역 및 소수성 영역 등의 주변 매질과 상이한 굴절률을 가지고, 또한 적절한 크기를 가진 것으로써, 산소와 반응하여 산화물을 생성할 수 있는 모든 종류의 입자 형태 또는 분자 형태의 물질을 의미할 수 있다.
즉, 항산화성 물질은 파장 변환 입자의 산소에 의한 발광 효율 감소를 방지하기 위해 채택한 구성으로써, 상기 목적을 달성할 수 있는 정도의 것이면 그 모양, 크기 및 종류 등은 제한이 없다.
항산화성 물질은 입자 형태로써, 구형, 타원형, 다면체 또는 무정형과 같은 형상을 가질 수 있으나, 상기 형태는 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 항산화성 물질은 파장 변환 입자의 산소에 의한 발광 효율 감소를 방지하기 위한 역할을 수행하는 것이므로, 파장 변환 입자가 포함되어 있는 영역에 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 항산화성 물질은 소수성 영역에 포함되고, 친수성 영역에는 실질적으로 포함되지 않을 수 있다. 상기 실질적으로 포함되지 않는다는 것은 광학 필름용 조성물에 포함되어 있는 전체 항산화성 물질 대비 해당 영역에 포함되어 있는 항산화성 입자의 중량 비율이 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7 % 이하, 6% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하 1% 이하, 0.5% 이하 또는 0.1% 이하인 경우를 의미할 수 있다.
항산화성 물질은, 상기 목적하는 산소와의 반응성을 유지하고 광학 필름용 조성물의 중합에 의해 형성된 발광층을 가지는 광학 필름의 광 특성을 향상 시킬 수 있을 정도의 비율로 광학 필름용 조성물 내에 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 항산화성 물질은 광학 필름용 조성물 고형분 전체 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 1 중량% 또는 0.1중량% 내지 0.5 중량%의 범위로 광학 필름용 조성물에 포함될 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은, 또한 산란 입자를 포함할 수 있다. 발
본 출원의 광학 필름용 조성물에 포함되는 산란 입자는, 상기 파장 변환 입자로 광이 도입될 확률을 조절하여 광학 필름의 광 특성을 보다 개선하는 역할을 할 수 있다.
본 출원에서 용어 「산란 입자」는, 주변 매질, 예를 들면, 상기 제 1 또는 제 2 영역과는 상이한 굴절률을 가지고, 또한 적절한 크기를 가져서 입사되는 광을 산란, 굴절 또는 확산시킬 수 있는 모든 종류의 입자를 의미할 수 있다.
예를 들면, 산란 입자는, 주변 매질, 예를 들면, 친수성 영역 및/또는 소수성 영역 비해 낮거나 높은 굴절률을 가질 수 있고, 상기 친수성 영역 및/또는 소수성 영역과의 굴절률의 차이의 절대값이 0.2 이상 또는 0.4 이상인 입자일 수 있다. 상기 굴절률의 차이의 절대값의 상한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 약 0.8 이하 또는 약 0.7 이하일 수 있다.
산란 입자는, 예를 들면, 평균 입경이 100 nm 이상, 100 nm 초과, 100 nm 내지 20,000 nm, 100 nm 내지 15,000 nm, 100 nm 내지 10,000 nm, 100 nm 내지 5,000 nm, 100 nm 내지 1,000 nm 또는 100 nm 내지 500 nm 정도일 수 있다.
산란 입자는, 구형, 타원형, 다면체 또는 무정형과 같은 형상을 가질 수 있으나, 상기 형태는 특별히 제한되는 것은 아니다.
산란 입자로는, 예를 들면, 폴리스티렌 또는 그 유도체, 아크릴 수지 또는 그 유도체, 실리콘 수지 또는 그 유도체, 또는 노볼락 수지 또는 그 유도체 등과 같은 유기 재료, 또는 실리카, 알루미나, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄과 같은 무기 재료를 포함하는 입자가 예시될 수 있다. 산란 입자는, 상기 재료 중에 어느 하나의 재료만을 포함하거나, 상기 중 2종 이상의 재료를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 산란 입자로 중공 실리카(hollow silica) 등과 같은 중공 입자 또는 코어-셀 구조의 입자도 사용할 수 있다.
이러한 산란 입자의 광학 필름용 조성물 내에서의 비율은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 광학 필름용 조성물의 중합으로 형성된 발광층을 가지는 광학 필름의 광 특성을 향상시킬 수 있을 정도의 양으로 광학 필름용 조성물에 포함될 수 있다.
산란 입자는, 예를 들면 광학 필름용 조성물의 중합에 의해 형성된 상기 친수성 영역 또는 소수성 영역 중 어느 한 영역이 포함될 수 있다.
하나의 예시에서 산란 입자는, 소수성 영역에만 포함되고 친수성 영역에는 실질적으로 포함되지 않을 수 있다. 전술한 바와 같이 해당 입자를 실질적으로 포함하지 않는 영역으로서, 그 산란 입자의 전체 중량을 기준으로 그 영역에 포함되어 있는 산란 입자의 중량 비율이 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하, 4% 이하, 2% 이하, 1% 이하 또는 0.5% 이하인 경우를 의미할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은, 전술한 성분 외에도 산소 제거제(oxygen scavenger), 라디칼 제거제 또는 산화 방지제(antioxidant) 등과 같은 첨가제를 필요한 양으로 추가로 포함할 수도 있다.
본 출원은, 또한 광학 필름에 관한 것이다. 본 출원의 광학 필름은 친수성 영역 및 소수성 영역을 포함하는 상분리 구조를 가지고, 상기 소수성 영역에 파장 변환 입자를 포함하는 발광층을 가질 수 있다.
또한, 본 출원의 광학 필름은 친수성 영역 및 소수성 영역의 경계에 위치하고 상호 결합되어 있는 양친매성 입자를 포함하는 발광층을 가질 수 있다.
즉, 본 출원은 제 1 영역; 상기 제 1 영역과 상분리 되고, 파장 변환 입자를 포함하는 제 2 영역; 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계에 위치하고 상호 결합되어 있는 양친매성 입자를 가지는 발광층을 포함하는 광학 필름에 관한 것이다.
본 출원의 광학 필름은 상분리된 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 발광층을 가진다. 또한, 제 2 영역은 파장 변환 입자를 포함한다. 더욱이 제 1 영역 및 제 2 영역의 경계에는 양친매성 입자가 상호 결합되어 있는 상태로 위치할 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 본 출원의 발광층(100)은 제 1 영역(200) 및 상기 제 1 영역(200)과 상분리 되고, 파장 변환 입자(301) 를 포함하는 제 2 영역(300)을 포함하며, 상기 제 1 영역(200) 및 제 2 영역(300)의 경계에 위치하고 상호 결합되어 있는 양친매성 입자(302)를 포함할 수 있다.
본 출원에서 용어「발광층」은, 광원으로부터의 광을 흡수하여, 상기 광원으로부터의 광과 동일하거나 상이한 파장의 광을 방출할 수 있도록 형성된 층을 의미한다.
본 출원은 광학 필름에 제 1 영역 및 제 1 영역과 상분리 되고, 파장 변환 입자를 포함하는 제 2 영역을 포함함으로써, 파장 변환 입자가 존재하는 영역에 개시제나 가교제 등과 같은 상기 파장 변환 입자의 물성에 악영향을 미칠 수 있는 다른 요인들을 보다 효과적으로 제어하여 내구성이 우수한 광학 필름을 형성할 수 있다.
본 출원은, 또한 제 1 영역 및 제 2 영역의 경계에 상호 결합되어 있는 양친매성 입자를 포함함으로써, 제 1 영역과 제 2 영역의 경계를 보다 명확히 구분할 수 있고, 각 영역에 존재하는 물질들의 이동을 제어하여, 장시간 구동에도 발광 효율이 우수한 광학 필름을 제공할 수 있다.
본 출원에서 파장 변환 입자가 어느 영역에 실질적으로 포함되어 있지 않다는 것은, 예를 들면, 발광층에 포함되어 있는 파장 변환 입자의 전체 중량을 기준으로 해당 영역에 포함되어 있는 파장 변환 입자의 중량 비율이 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하 또는 0.1% 이하인 경우를 의미할 수 있다.
발광층은 제 1 영역 및 제 1 영역과 상분리 되어 있는 제 2 영역을포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 「상분리 되어 있는 영역」들은, 예를 들면 상대적으로 소수성인 영역과 상대적으로 친수성인 영역과 같이, 서로 섞이지 않는 2개의 영역들에 의해 형성된 영역으로서 서로 분리되어 있다는 점을 확인할 수 있는 상태로 형성되어 있는 영역들을 의미한다.
하나의 예시에서, 발광층의 상기 제 1 영역과 제 2 영역 중에서 제 1 영역은 친수성 영역이고, 제 2 영역은 소수성 영역일 수 있다. 본 출원에서 제 1 및 제 2 영역을 구분하는 친수성과 소수성은 서로 상대적인 개념이고, 친수성과 소수성의 절대적인 기준은 상기 발광층 내에서 상기 두 개의 영역이 서로 구분되어 있는 것이 확인될 수 있을 정도이면 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 영역과 제 2 영역은 발광층 내에 두개의 영역이 구분되어 있는 것을 확인할 수 있을 정도의 군집을 형성하며 무작위적으로 분포되어 있을 수 있다.
발광층 내에서 친수성인 제 1 영역과 소수성인 제 2 영역의 비율은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 비율은 발광층에 포함시키고자 하는 파장 변환 입자의 비율, 배리어층 등의 다른 층과의 부착성 또는 필름화를 위해 요구되는 물성 등을 고려하여 선택할 수 있다.
예를 들면, 발광층은, 상기 제 1 영역 100 중량부 및 10 중량부 내지 100 중량부의 제 2 영역을 포함할 수 있다. 다른 예시에서 발광층은, 제 1 영역 50 내지 95 중량부 및 제 2 영역 5 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 또는 반대로 발광층은, 제 2 영역 50 내지 95 중량부 및 제 1 영역 5 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
상기에서 제 1 및 제 2 영역의 중량은 각 영역을 형성하는 성분 또는 그 영역에 포함되는 모든 성분의 중량의 합계 또는 각 영역을 형성하는 중합성 화합물의 중량을 의미할 수 있다.
발광층은 전술한 광학 필름용 조성물을 중합시켜 형성할 수 있다. 구체적으로, 발광층은 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 혼합물을 중합시켜 형성할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 중량은 친수성 중합성 화합물과 소수성 중합성 화합물의 중량을 의미할 수 있다.
또한, 발광층은 친수성 중합성 화합물을 포함하는 조성물과 소수성 중합성 화합물을 포함하는 조성물을 각각 제조하여 혼합한 후, 중합시켜 형성할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 각 영역의 중량은 친수성 중합성 화합물을 포함하는 조성물(이하, “친수성 중합성 조성물”이라 함) 또는 소수성 중합성 화합물을 포함하는 조성물((이하, “소수성 중합성 조성물”이라 함)을 의미할 수 있다.
제 1 영역은 예를 들면, 친수성 중합성 화합물의 중합물 일 수 있다. 따라서, 제 1 영역은 친수성 중합성 화합물의 중합 단위를 포함할 수 있다. 상기 친수성 중합성 화합물의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 전술한 조성물에 포함되는 친수성 중합성 화합물, 예를 들면 화학식 1 내지 4의 화합물; 질소 함유 라디칼 중합성 화합물; 또는 (메타)아크릴산 또는 (메타)아크릴산의 염을 포함하는 라디칼 중합성 화합물; 등이 이용될 수 있다.
제 2 영역은 예를 들면, 소수성 중합성 화합물의 중합물 일 수 있다. 따라서, 제 2 영역은 소수성 중합성 화합물의 중합 단위를 포함할 수 있다. 상기 소수성 라디칼 중합성 화합물의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 전술한 조성물에 포함되는 소수성 중합성 화합물, 예를 들면 화학식 5 내지 7의 화합물이 이용될 수 있다.
상기 제 1 영역 및 제 2 영역을 형성하는 방법은 예를 들면, 전술한 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물을 포함하는 조성물 적절하 혼합한 후, 중합 시키는 것으로부터 형성될 수 있다.
또한, 친수성 중합성 조성물 및 소수성 중합성 조성물을 개별적으로 제조하고, 이를 혼합한 후 중합 시키는 것으로부터 형성될 수도 있다.
본 출원의 광학 필름에 포함되는 파장 변환 입자는 제 1 영역 또는 제 2 영역에 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환 입자는 발광층의 제 2 영역에 포함되고, 제 1 영역에 실질적으로 포함되지 않을 수 있다. 상기 실질적으로 포함되어 있지 않다는 것은, 발광층에 포함되는 파장 변환 입자의 전체 중량 대비 제 1 영역에 포함되는 파장 변환 입자가 10 중량 %이하인 것을 의미할 수 있다.
즉, 본 출원의 광학 필름의 제 1 영역은 파장 변환 입자를 포함할 수 있고, 파장 변환 입자의 전체 중량을 기준으로 상기 제 1 영역에 포함되어 있는 파장 변환 입자의 중량 비율이 10%이하, 9% 이하, 8% 이하, 7 % 이하, 6% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하 1% 이하, 0.5% 이하 또는 0.1% 이하일 수 있다.
상기 파장 변환 입자의 종류 및 모양 등은 전술한 조성물에 포함되는 파장 변환 입자의 모든 내용이 포함될 수 있다.
파장 변환 입자는 예를 들면, 제 2 영역에 포함되고, 제 1 영역에 실질적으로 포함되지 않기 위해 적절한 표면 개질 처리 등을 수행한 코어/쉘(core/shell) 구조일 수 있다.
본 출원의 발광층은 녹색 입자와 적색 입자를 동시에 포함할 수 있다. 상기 녹색 입자 및 적색 입자는 발광층의 제 2 영역에 포함되고, 제 1 영역에는 실질적으로 포함되지 않을 수 있다.
하나의 예시에서, 녹색 입자와 적색 입자는 제 2 영역 내에서 각자의 영역을 형성한 상태로 군집을 이루며 포함되어 있을 수 있다.
즉, 본 출원의 제 2 영역은 420nm 내지 490nm의 범위 내의 광을 흡수하여 490nm 내지 580nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 1 파장 변환 입자를 포함하는 A 영역 및/또는 420nm 내지 490nm 범위 내의 광을 흡수하여 580nm 내지 780nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 2 파장 변환 입자를 포함하는 B영역을 포함할 수 있다. 상기 제 1 파장 변환 입자는 전술한 녹색입자를 의미할 수 있고, 상기 제 2 파장 변환 입자는 전술한 적색입자를 의미할 수 있다.
구체적으로, 본 출원의 제 2 영역의 A 영역에는 제 1 파장 변환 입자를 포함하고, 제 2 파장 변환 입자를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 제 2 영역의 B 영역에는 제 2 파장 변환 입자를 포함하고, 제 1 파장 변환 입자를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 상기 실질적으로 포함하지 않는 다는 것은, 예를 들면 A 영역에 존재하는 전체 파장 변환 입자 대비 A 영역에 제 1 파장 변환 입자를 제외한 파장 변환 입자가 10 중량% 이하의 비율로 포함되어 있는 상태를 의미할 수 있다.
파장 변환 입자의 발광층 내에서의 비율은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 목적하는 광 특성 등을 고려하여 적정 범위로 선택될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 파장 변환 입자는 제 1 영역 및 제 2 영역의 전체 중량 또는 발광층의 전체 고형분 중량 대비 0.05 중량% 내지 20 중량%의 범위로 발광층에 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 광학 필름은 상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 계면에 상호 결합되어 있는 양친매성 입자를 포함할 수 있다.
광학 필름에 포함되는 양친매성 입자는, 전술한 광학 필름용 조성물에 포함되는 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자의 모든 내용을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 양친매성 입자의 상호 결합은, 양친매성 입자에 포함되는 경화성 작용기의 라디칼 중합에 의해 형성된 것 일 수 있으며, 구체적인 라디칼 중합의 방법은 후술한다.
제 1 영역 및 제 2 영역의 경계에 상호 결합되어 있는 양친매성 입자를 통해, 예를 들면 제 2 영역에 있는 파장 변환 입자가 제 1 영역으로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 장시간 구동에도 발광 효율이 우수한 광학 필름을 제공할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 제 1 및 제 2 영역의 경계에 위치하는 상호 결합된 양친매성 입자는, 상기 제 1 및 제 2 영역과는 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 이와 같이 제 1 영역 및 제 2 영역과 상이한 굴절률을 가진 양친매성 입자가 제 1 및 제 2 영역의 경계에 위치하게 되면, 상기 나노입자에 의한 광의 산란 또는 확산에 의해, 예를 들면, 백색광의 생성 효율이 보다 증가할 수 있다.
양친매성 입자와 제 1 및 제 2 영역의 굴절률의 차이의 정도는 목적하는 광의 산란 내지는 확산 효과를 고려하여 적정 범위로 설정될 수 있으며, 그 구체적인 범위는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 양친매성 입자와 상기 제 1 영역간의 굴절률의 차이의 절대값 및 양친매성 입자와 상기 제 2 영역간의 굴절률의 차이의 절대값은 각각 0.01 내지 1.5 또는 0.05 내지 0.5의 범위 내에 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 광학 필름은, 상기 발광층 상에 배리어 층을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 광학 필름은 발광층의 일면 또는 양면에 배리어 층을 더 포함할 수 있다.
이러한 배리어층은, 고온 조건이나 산소 및 수분 등과 같은 유해한 외부 요인이 존재하는 조건으로부터 발광층을 보호할 수 있다.
도 2는, 하나의 예시적인 광학 필름(400)으로서, 발광층(100)과 그 양측에 배치된 배리어층(500)을 포함하는 구조를 나타내고 있다. 배리어층은, 예를 들면 소수성이면서 광에 노출되어도 황변 등이 유발되지 않는 안정성이 좋은 소재로 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 발광층과 상기 배리어층과의 계면에서의 광의 손실 등을 줄이기 위하여 상기 배리어층은 상기 발광층과 전체적으로 유사한 범위의 굴절률을 가질 수 있도록 선택될 수 있다.
배리어층은, 예를 들면, 고체의 재료이거나, 혹은 경화된 액체, 겔, 또는 폴리머일 수 있고, 용도에 따라서 가요성이거나 비가요성의 재료로부터 선택될 수 있다. 배리어층을 형성하는 재료의 종류는 특별히 제한되지 않고, 유리, 폴리머, 산화물 또는 질화물 등을 포함하는 공지의 재료로부터 선택될 수 있다. 배리어층은, 예를 들면, 유리; PET(poly(ethylene terephtalate)) 등과 같은 폴리머; 또는 실리콘, 티타늄 또는 알루미늄 등의 산화물이나 질화물 등이나 상기 중 2종 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
배리어층은, 도 2에 예시적으로 나타낸 바와 같이 발광층의 양 표면에 존재하거나, 혹은 그 어느 한 표면에만 존재할 수 있다. 또한, 광학 필름은, 양 표면은 물론 측면에도 배리어층이 존재하여, 발광층이 전체적으로 배리어층에 의해 밀봉되어 있는 구조를 가질 수 있다.
본 출원은 또한, 광학 필름의 제조방법에 관한 것이다.
하나의 예시에서, 본 출원은 파장 변환 입자 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 혼합물과 혼합하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조방법에 관한 것이다.
본 출원에 따른 광학 필름의 제조방법의 상기 파장 변환 입자는 친수성 또는 소수성의 특성을 나타낼 수 있도록 리간드로 표면 개질 된 것일 수 있다.
본 출원의 제조방법은, 또한 상기 파장 변환 입자 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 혼합물과 혼합 한 후, 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 광학 필름의 제조방법은, 또한 친수성 중합성 조성물 및 소수성 중합성 조성물을 혼합하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 친수성 중합성 조성물은 친수성 중합성 화합물 및 개시제 등을 포함하는 조성물로써, 중합 후 친수성 영역, 예를 들면 전술한 제 1 영역을 형성할 수 있는 조성물을 의미할 수 있다.
상기 소수성 중합성 조성물은 소수성 중합성 화합물 및 개시제 등을 포함하는 조성물로써, 중합 후 소수성 영역, 예를 들면 전술한 제 2 영역을 형성할 수 있는 조성물을 의미할 수 있다.
또한, 친수성 중합성 조성물 또는 소수성 중합성 조성물에는 파장 변환 입자 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 소수성 중합성 조성물에는 파장 변환 입자 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함할 수 있다.
상기와 같은 방법에 의하면은 경화 과정, 구체적으로 중합하는 과정에서 상분리가 일어나고, 전술한 형태의 상분리된 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 발광층이 형성될 수 있다. 또한, 중합하는 과정에서 제 1 영역 또는 제 2 영역에는 파장 변환 입자 포함되며, 제 1 영역 및 제 2 영역의 경계에 위치한 양친매성 입자에 포함되는 경화성 작용기의 라디칼 중합반응이 수행되어, 양친매성 입자의 상호 결합이 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 광학 필름의 제조방법은 파장 변환 입자 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 혼합물과 혼합한 후, 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자의 상호 결합을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 양친매성 입자의 상호 결합은, 예를 들면 광 또는 열에 의해 라디칼화 된 개시제가 양친매성 입자에 포함되어 있는 경화성 작용기의 라디칼 중합을 유도함으로써, 수행되는 것일 수 있다.
본 출원의 광학 필름의 제조방법에 따라 형성된 제 2 영역은, 예를 들면 각각 서로 다른 파장 변환 입자를 포함하는 A 영역 및/또는 B영역을 포함할 수 있다.
A 영역 및/또는 B 영역을 포함하는 제 2 영역을 가지는 발광층을 얻기 위해서는, 예를 들면 녹색 입자 및/또는 적색 입자와 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 혼합물과 혼합한 후, 경화 시키는 방식을 사용하여 형성할 수 있다.
다른 예시에서, A 영역 및/또는 B 영역을 포함하는 제 2 영역을 가지는 발광층을 얻기 위해서는 소수성 중합성 조성물을 별도로 2종 제조하는 방식, 예를 들면 하나의 소수성 중합성 조성물에는 녹색입자를 포함하게 하고, 다른 하나의 소수성 중합성 조성물에는 적색입자를 포함하게 한 후, 양자를 다시 혼합하여 중합시키는 방식을 사용할 수도 있다. 여기서 녹색 입자를 포함하는 소수성 중합성 조성물을 제 1 소수성 중합성 조성물이라 하고, 적색 입자를 포함하는 소수성 중합성 조성물을 제 2 소수성 중합성 조성물이라 할 수 있다. 즉, 상기 소수성 중합성 조성물은 420nm 내지 490nm의 범위 내의 광을 흡수하여 490nm 내지 580nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 1 파장 변환 입자를 포함하는 제 1 소수성 중합성 조성물 및 420nm 내지 490nm 범위 내의 광을 흡수하여 580nm 내지 780nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 2 파장 변환 입자를 포함하는 제 2 소수성 중합성 조성물의 혼합물일 수 있다.
본 출원의 광학 필름의 제조방법은, 또한 상기 각기 서로 다른 2종의 소수성 중합성 조성물을 친수성 중합성 조성물과 각각 혼합한 후, 다시 양자를 혼합하여 제조할 수 있다.
예를 들면, 녹색입자를 포함하는 제 1 소수성 중합성 조성물에 친수성 중합성 조성물을 혼합하여 혼합물 A를 제조하고, 적색 입자를 포함하는 제 2소수성 중합성 조성물에 친수성 중합성 조성물을 혼합하여 혼합물 B를 제조한 후, 양자를 다시 혼합하여 중합시키는 방식을 사용할 수 있다. 상기 각 혼합물의 친수성 또는 소수성의 정도는 특별히 제한되지 않고, 상기 조성물이 혼합되었을 때에 전술한 상분리 구조를 형성할 수 있을 정도일 수 있다.
본 출원에 따른 광학 필름의 제조방법은 상기 혼합물을 혼합한 후, 경화 시키는 단계를 거치면은, 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 상분리 구조를 가지고, 제 1 영역 또는 제 2 영역에 파장 변환 입자를 포함하는 발광층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 경화과정에서, 양친매성 입자의 경화성 작용기가 라디칼 중합되어, 제 1 영역 및 제 2 영역의 경계에 양친매성 입자가 상호 결합되어 있는 상태가 될 수 있다.
상기 발광층을 형성하는 방법은 예를 들면, 상기 혼합물을 공지의 코팅 방식으로 적절한 기재상에 코팅하여 층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기와 같은 방식으로 형성된 층을 경화시키는 방식도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 각 조성물에 포함되어 있는 개시제가 활성화 될 수 있을 정도의 적정 범위의 열을 인가하거나, 혹은 자외선 등과 같은 전자기파를 인가하는 방식으로 수행할 수 있다.
본 출원의 광학 필름의 제조방법은 필요하다면, 상기 단계를 통해 발광층을 형성한 후에 배리어층을 형성하는 단계를 추가로 수행하거나, 혹은 상기 중합 공정을 배리어층에 인접한 상태로 수행할 수도 있다.
본 출원은 또한 조명 장치에 대한 것이다. 예시적인 조명 장치는, 광원과 상기 광학 필름을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 조명 장치에서의 광원과 광학 필름은, 상기 광원에서 조사된 광이 상기 광학 필름으로 입사할 수 있도록 배치될 수 있다. 광원으로부터 조사된 광이 상기 광학 필름으로 입사하면, 입사된 광 중에서 일부는 상기 광학 필름 내의 파장 변환 입자에 흡수되지 않고 그대로 방출되고, 다른 일부는 상기 파장 변환 입자에 흡수된 후에 다른 파장의 광으로 방출될 수 있다.
하나의 예시에서, 발광층에 전술한 적색 및 녹색 입자를 적정량 포함시키고, 광원이 청색광을 방출하도록 조절하면, 광학 필름에서는 백색광이 방출될 수 있다.
본 출원의 조명 장치에 포함되는 광원의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 목적하는 광의 종류를 고려하여 적절한 종류가 선택될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 광원은 청색 광원이고, 예를 들면, 450 내지 490 nm의 범위 내의 파장의 광을 방출할 수 있는 광원일 수 있다.
도 3 및 4는, 상기와 같이 광원과 광학 필름을 포함하는 조명 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3 및 4에 나타난 바와 같이 조명 장치에서 광원과 광학 필름은 상기 광원에서 조사된 광이 상기 광학 필름으로 입사될 수 있도록 배치될 수 있다.
도 3에서는 광원(600)이 광학 필름(400)의 하부에 배치되어 있고, 이에 따라 상부 방향으로 광원(600)으로부터 조사된 광은 상기 광학 필름(400)으로 입사될 수 있다.
도 4는, 광원(600)이 광학 필름(400)의 측면에 배치된 경우이다. 필수적인 것은 아니지만, 상기와 같이 광원(600)이 광학 필름(400)의 측면에 배치되는 경우에는, 도광판(Light Guiding Plate)(700)이나 반사판(800)과 같이 광원(600)으로부터의 광이 보다 효율적으로 광학 필름(400)에 입사될 수 있도록 하는 다른 수단이 포함될 수도 있다.
도 3 및 4에 나타난 예시는 본 출원의 조명 장치의 하나의 예시이며, 이 외에도 조명 장치는 공지된 다양한 형태를 가질 수 있고, 이를 위해 공지의 다양한 구성을 추가로 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 출원의 조명 장치는 다양한 용도에 사용될 수 있다. 본 출원의 조명 장치가 적용될 수 있는 대표적인 용도에는 디스플레이 장치가 있다. 예를 들면, 상기 조명 장치는 LCD(Liquid Crystal Display) 등과 같은 디스플레이 장치의 BLU(Backlight Unit)로서 사용될 수 있다.
이 외에도 상기 조명 장치는, 컴퓨터, 모바일폰, 스마트폰, 개인 휴대정보 단말기(PDA), 게이밍 장치, 전자 리딩 (reading) 장치 또는 디지털 카메라 등과 같은 디스플레이 장치의 BLU(Backlight Unit), 실내 또는 실외 조명, 무대 조명, 장식 조명, 액센트 조명 또는 박물관 조명 등에 사용될 수 있고, 이 외에도 원예학이나, 생물학에서 필요한 특별한 파장 조명 등에 사용될 수 있으나, 상기 조명 장치가 적용될 수 있는 용도가 상기에 제한되는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원의 광학 필름 등을 구체적으로 설명하지만, 상기 광학 필름 등의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실시예
1.
PEGDA(poly(ethyleneglycol) diacrylate, CAS No.: 26570-48-9), LA(lauryl acrylate, CAS No.: 2156-97-0), 비스플루오렌 디아크릴레이트(BD, bisfluorene diacrylate, CAS No.: 161182-73-6), 녹색 입자(Quantum Dot 입자), 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자 (표면 개질된 SiO2 나노입자: Nissan chemical industry社) 및 SiO2 나노 입자를 9:1:1:0.1:1:0.05(PEGDA:LA:BD:녹색입자:경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자:SiO2 나노입자)의 중량 비율로 혼합하였다. 이어서 라디칼 개시제로서 Irgacure2959와 Irgacure907를 각각 농도가 약 1중량%가 되도록 혼합하고, 6시간 정도 교반하여 혼합물을 제조였다. 일정 간격으로 이격 배치된 2장의 배리어 필름(i-component)의 사이에 상기 혼합물을 약 100 ㎛의 두께로 위치시키고, 자외선을 조사하여 라디칼 중합을 유도하여 경화시켜 발광층을 형성하였다. 실시예 1에 따른 발광층의 현미경(SEM) 사진이 도 5에 도시되어 있다.
실시예
2.
PEGDA(poly(ethyleneglycol) diacrylate, CAS No.: 26570-48-9), LA(lauryl acrylate, CAS No.: 2156-97-0), 비스플루오렌 디아크릴레이트(BD, bisfluorene diacrylate, CAS No.: 161182-73-6), 녹색 입자(Quantum Dot 입자), 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자 (표면 개질된 SiO2 나노입자: Nissan chemical industry社) 및 SiO2 나노 입자를 9:1:1:0.1:1:0.05(PEGDA: LA:BD:녹색입자: 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자:SiO2 나노입자)의 중량 비율로 혼합하였다. 이어서 라디칼 개시제로서 Irgacure2959와 Irgacure907를 각각 농도가 약 1중량%가 되도록 혼합하고, 6시간 정도 교반하여 라디칼 중합성 혼합물 A를 제조였다. 상기 녹색 입자 대신 적색 입자(Quantum Dot 입자)를 혼합한 것을 제외하고는, 동일하게 라디칼 중합성 혼합물 B를 제조하였다(혼합 비율 = 9:1:1:0.1:1:0.05(PEGDA: LA:BD:적색입자: 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자:SiO2 나노입자)). 이어서 혼합물 A와 혼합물 B를 동일 중량 비율로 혼합한 후에 약 1 시간 정도 교반하였다. 일정 간격으로 이격 배치된 2장의 배리어 필름(i-component)의 사이에 상기 혼합된 조성물을 약 100 ㎛의 두께로 위치시키고, 자외선을 조사하여 라디칼 중합을 유도하여 경화시켜 발광층을 형성하였다.
비교예
1.
경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자 대신에 계면 활성제(폴리비닐리덴피롤리돈)을 동량 배합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 발광층을 형성하였다.
실험예 - 구동
시간에 따른 발광 효율 감소 평과 결과
실시예 1 및 2와 비교예에 따른 발광 필름의 구동 시간(단위 : hr, 60C 온도조건)에 따른 발광 효율을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
구체적으로, 실시예 1 및 2에 따른 발광 필름의 경우, 구동시간이 60시간이 지난 후에도 30% 이상의 발광효율을 보이는 반면, 비교예에 따른 발광 필름의 경우 60시간이 지난 후에는 약 26 %정도의 발광 효율을 나타내어, 본 출원에 따른 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 이용하여 발광층의 각 영역의 계면을 보다 명확히 구분하는 경우 구동 시간에 따른 발광 효율의 감소가 우수함을 확인할 수 있었다.
| 구동 시간(단위 hr, 60℃온도조건) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
| 발광 효율(%) | 실시예1 | 33.5 | 33 | 32.8 | 32 | 31.4 | 31.1 |
| 실시예2 | 33.8 | 33.2 | 33 | 32.6 | 31.9 | 31.6 | |
| 비교예1 | 33.7 | 32.2 | 31.1 | 30.2 | 29.1 | 26.3 | |
100: 발광층
200 : 제 1 영역
300 : 제 2 영역
301 : 파장 변환 입자
302 : 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자
400 : 광학 필름
500 : 배리어층
600 : 광원
700 : 도광판
800 : 반사판
200 : 제 1 영역
300 : 제 2 영역
301 : 파장 변환 입자
302 : 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자
400 : 광학 필름
500 : 배리어층
600 : 광원
700 : 도광판
800 : 반사판
Claims (20)
- 친수성 중합성 화합물; 중합 후에 상기 친수성 중합성 화합물과 상분리 되는 소수성 중합성 화합물; 파장 변환 입자; 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 포함하는 광학 필름용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 양친매성 입자는 550nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.0 내지 2.0의 범위 내에 있는 광학 필름용 조성물.
- 제 2항에 있어서, 양친매성 입자의 함량은 조성물 고형분 전체 중량 대비 1 내지 10 중량%의 범위 내에 있는 광학 필름용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 양친매성 입자의 경화성 작용기는 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기인 광학 필름용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 친수성 중합성 화합물 100 중량부 및 소수성 중합성 화합물 10 중량부 내지 100 중량부를 포함하는 광학 필름용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 양친매성 입자는 코어부 및 상기 코어부를 둘러쌓는 셀부를 포함하는 광학 필름용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 친수성 중합성 화합물은 하기 화학식 1의 화합물; 하기 화학식 2의 화합물; 하기 화학식 3의 화합물; 하기 화학식 4의 화합물; 질소 함유 라디칼 중합성 화합물; 및 (메타)아크릴산 또는 그의 염을 포함하는 라디칼 중합성 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 광학 필름용 조성물:
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
화학식 1 내지 4에서,
Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
U는 각각 독립적으로 알킬렌기이며,
A는 각각 독립적으로 히드록시기가 치환될 수 있는 알킬렌기이고,
Z는 수소, 알콕시기, 에폭시기 또는 1가의 탄화수소기이며,
X는 히드록시기 또는 시아노기이고,
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 20의 범위 내의 수이다. - 제 1항에 있어서, 소수성 중합성 화합물은 하기 화학식 5의 화합물, 하기 화학식 6의 화합물 및 하기 화학식 7의 화합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 화합물인 광학 필름용 조성물:
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
화학식 5 내지 7에서, Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
화학식 5에서, B는 탄소수 5 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 지환식 탄화수소기이며,
화학식 5 및 7에서, U는 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기 또는 아릴렌기이며,
화학식 6에서, U는 알케닐렌기, 알키닐렌기, 또는 아릴렌기이고,
화학식 7에서, Y는 산소 원자 또는 황 원자이며, X는 산소 원자, 황 원자 또는 알킬렌기이고, Ar은 아릴기이며, n은 1 내지 20의 범위 내의 수이다. - 제 1항에 있어서, 파장 변환 입자는 420nm 내지 490nm의 범위 내의 광을 흡수하여 490nm 내지 580nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 1 파장 변환 입자 및 420nm 내지 490nm 범위 내의 광을 흡수하여 580nm 내지 780nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 2 파장 변환 입자로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 광학 필름용 조성물.
- 제 1 영역; 상기 제 1 영역과 상분리 되고, 파장 변환 입자를 포함하는 제 2 영역; 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 경계에 위치하고 상호 결합되어 있는 양친매성 입자들을 가지는 발광층을 포함하는 광학 필름.
- 제 10항에 있어서, 양친매성 입자들의 상호 결합은 상기 양친매성 입자에 포함되는 경화성 작용기의 라디칼 중합에 의해 형성되는 광학 필름.
- 제 10항에 있어서, 제 1 영역은 하기 화학식 1의 화합물; 하기 화학식 2의 화합물; 하기 화학식 3의 화합물; 하기 화학식 4의 화합물; 질소 함유 라디칼 중합성 화합물; 및 (메타)아크릴산 또는 그의 염을 포함하는 라디칼 중합성 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물의 중합단위를 포함하는 광학필름:
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
화학식 1 내지 4에서,
Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
U는 각각 독립적으로 알킬렌기이며,
A는 각각 독립적으로 히드록시기가 치환될 수 있는 알킬렌기이고,
Z는 수소, 알콕시기, 에폭시기 또는 1가의 탄화수소기이며,
X는 히드록시기 또는 시아노기이고,
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 20의 범위 내의 수이다. - 제 10 항에 있어서, 제 2 영역은 하기 화학식 5의 화합물, 하기 화학식 6의 화합물 및 하기 화학식 7의 화합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물의 중합단위를 포함하는 광학필름:
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
화학식 5 내지 7에서, Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
화학식 5에서, B는 탄소수 5 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 지환식 탄화수소기이며,
화학식 5 및 7에서, U는 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기 또는 아릴렌기이며,
화학식 6에서, U는 알케닐렌기, 알키닐렌기 또는 아릴렌기이고,
화학식 7에서, Y는 산소 원자 또는 황 원자이며, X는 산소 원자, 황 원자 또는 알킬렌기이고, Ar은 아릴기이며, n은 1 내지 20의 범위 내의 수이다. - 제 10항에 있어서, 발광층 상에 배리어 층을 추가로 포함하는 광학 필름.
- 제 10 항에 있어서, 제 2 영역은 420nm 내지 490nm의 범위 내의 광을 흡수하여 490nm 내지 580nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 1 파장 변환 입자를 포함하는 A 영역 및 420nm 내지 490nm 범위 내의 광을 흡수하여 580nm 내지 780nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 2 파장 변환 입자를 포함하는 B영역으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 영역을 포함하는 광학 필름.
- 파장 변환 입자 및 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자를 친수성 중합성 화합물 및 소수성 중합성 화합물의 혼합물과 혼합하는 단계를 포함하는 제 10 항의 광학 필름의 제조방법.
- 제 16항에 있어서, 개시제를 추가로 포함하고, 광을 조사하여 경화성 작용기를 포함하는 양친매성 입자의 상호 결합을 수행하는 단계를 더 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
- 광원 및 제 10 항의 광학 필름을 포함하고, 상기 광원과 광학 필름은, 상기 광원으로부터의 광이 상기 광학 필름으로 입사될 수 있도록 배치되어 있는 조명 장치.
- 제 18항에 있어서, 광원은 420 nm 내지 490nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광을 방출할 수 있는 조명 장치.
- 제 19 항의 조명장치를 포함하는 디스플레이 장치.
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