KR101973498B1 - 파장 변환 부재 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

파장 변환 부재 및 이를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다. 파장 변환 부재는 파장 변환층, 파장 변환층의 일면 상에 배치된 제1 배리어층, 및 파장 변환층의 타면 상에 배치된 제2 배리어층을 포함하되, 제1 배리어층은 제1 내측 배리어 필름 및 제1 외측 배리어 필름을 포함하고, 제1 내측 배리어 필름은 제1 외측 배리어 필름보다 파장 변환층에 가깝게 배치되고, 제1 내측 배리어 필름의 수분 투과율은 제1 외측 배리어 필름의 수분 투과율보다 작다.

Description

파장 변환 부재 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{Wavelength converting member and display device including the same}
본 발명은 파장 변환 부재 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛 등에 적용되는 파장 변환 부재 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입해 상하 유리판 전극에 전원을 인가하여 각 화소에 액정 분자배열이 변화함으로써 영상을 표시하는 장치이다. 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Tube; CRT), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP) 등과는 달리 액정 표시 장치에 의한 표시는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보 표시면에 균일하게 조사되는 백라이트 어셈블리를 장착한다.
액정 표시 패널은 액정의 배향 방향에 따라 투과율이 달라지는데, 정면으로 나오는 빛과 측면으로 나오는 빛이 각각 통과하는 액정의 배향 방향이 상이하므로, 정면과 측면에서 색좌표의 차이가 발생한다.
또한, 액정 표시 패널은 통상 백색광을 제공하는 광원을 이용하며, 컬러 필터를 이용하여 원하는 색상만을 투과시켜 색상을 표시한다. 그러나, 광원이 제공하는 백색광의 스펙트럼이 샤프하지 못한 경우, 컬러 필터를 투과하는 파장이 명확하게 구분되지 않아 색재현성이 불량해질 수 있다.
위와 같은 색재현성을 개선하기 위해 양자점과 같은 파장 변환 물질을 이용하여 특정 파장의 빛을 변환하여 샤프한 스펙트럼을 구현하려는 시도가 이루어지고 있다. 파장 변환 물질은 기본적으로 수분에 취약한데, 이를 수분으로부터 보호하기 위해서는 매우 고가의 배리어 필름을 사용하여야 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파장 변환 입자의 열화를 효과적으로 방지할 수 있는 파장 변환 부재를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 파장 변환 입자의 열화를 효과적으로 방지된 디스플레이 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 변환 부재는 파장 변환층, 상기 파장 변환층의 일면 상에 배치된 제1 배리어층, 및 상기 파장 변환층의 타면 상에 배치된 제2 배리어층을 포함하되, 상기 제1 배리어층은 제1 내측 배리어 필름 및 제1 외측 배리어 필름을 포함하고, 상기 제1 내측 배리어 필름은 상기 제1 외측 배리어 필름보다 상기 파장 변환층에 가깝게 배치되고, 상기 제1 내측 배리어 필름의 수분 투과율은 상기 제1 외측 배리어 필름의 수분 투과율보다 작다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 광원, 상기 광원의 광 경로 상에 배치된 상기한 바와 같은 파장 변환 부재, 및 상기 파장 변환 부재 상부에 배치된 표시 패널을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 파장 변환 부재 및 디스플레이 장치에 의하면, 우수한 색재현율을 나타내면서도 외부 수분에 의한 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 실시예들에 따른 파장 변환 부재 및 디스플레이 장치에 의하면, 다양한 광학 기능층들이 복합화됨으로써, 다양한 광 특성을 구현하고, 기계적 강도가 우수해지며, 취급이 간편해질 뿐만 아니라, 파장 변환 입자의 열화를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 변환 부재의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 배리어 필름의 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파장 변환층의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어인 "~시트", "~필름", "~판" 등은 서로 동일한 의미로 혼용될 수 있다. 또한, 본 명세서의 용어인 광학 부재는 광학 시트, 광학 필름, 광학판, 광학 필름 패키지 등을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 변환 부재의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 변환 부재(1)는 파장 변환층(10), 파장 변환층(10)의 일면 상에 배치된 제1 배리어층(21) 및 파장 변환층(10)의 타면 상에 배치된 제2 배리어층(22)을 포함한다. 또한, 파장 변환 부재(1)는 제2 배리어층(22) 상에 배치된 제1 확산층(40)을 더 포함할 수 있다.
파장 변환층(10)은 입사된 적어도 일부의 빛의 파장을 변환한다. 파장 변환층(10)은 바인더층(110)과 바인더층(110) 내에 분산된 파장 변환 입자(121, 122)를 포함한다. 파장 변환층(10)은 파장 변환 입자 외에 바인더층(110)에 분산된 산란 입자(130)를 더 포함할 수 있다.
바인더층(110)은 입자가 분산되는 매질로서, 일반적으로 바인더로 지칭될 수 있는 다양한 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 다만, 그에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 파장 변환 입자(121, 122) 및/또는 산란 입자(130)를 분산 배치시킬 수 있는 매질이면 그 명칭, 추가적인 다른 기능, 구성 물질 등에 상관없이 바인더층(110)으로 지칭될 수 있다.
파장 변환 입자(121, 122)는 입사된 빛의 파장을 변환하는 입자로, 예를 들어 양자점(Quantum dot: QD), 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있다. 파장 변환 입자(121, 122)의 일예인 양자점에 대해 상세히 설명하면, 양자점은 수 나노미터 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성된다. 양자점은 크기가 매우 작기 때문에 양자 구속(quantum confinement) 효과가 나타난다. 양자 구속 효과는 물체가 나노 크기 이하로 작아지는 경우 그 물체의 에너지 밴드 갭(band gap)이 커지는 현상을 말한다. 이에 따라, 양자점에 밴드 갭보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 양자점은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 방출된 파장의 광은 밴드 갭에 해당되는 값을 갖는다. 양자점은 그 크기와 조성 등을 조절하면 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다.
본 실시예에 적용될 수 있는 양자점은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, -Ⅵ족 화합물, -Ⅴ족 화합물, -Ⅵ족 화합물, -Ⅴ족 화합물, -Ⅵ족 화합물, -Ⅲ-족 화합물, -Ⅳ-족 화합물 및 -Ⅳ-족 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
양자점은 코어(Core) 및 코어를 오버 코팅하는 쉘(Shell)을 포함하는 것일 수 있다. 코어는 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, Ca, Se, In, P, Fe, Pt, Ni, Co, Al, Ag, Au, Cu, FePt, Fe2O3, Fe3O4, Si, 및 Ge 중 적어도 하나일 수 있다. 쉘은 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaSe, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbS, PbSe 및 PbTe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
파장 변환 입자(121, 122)는 입사광을 서로 다른 파장으로 변환하는 복수의 파장 변환 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 입자는 특정 파장의 입사광을 제1 파장으로 변환하여 방출하는 제1 파장 변환 입자(121)와 제2 파장으로 변환하여 방출하는 제2 파장 변환 입자(122)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 입사광은 블루 파장의 빛이고, 상기 제1 파장은 그린 파장이고, 상기 제2 파장은 레드 파장일 수 있다. 예를 들어, 상기 블루 파장은 420 내지 470nm에서 피크를 갖는 파장이고, 상기 그린 파장은 520nm 내지 570nm에서 피크를 갖는 파장이고, 상기 레드 파장은 620nm 내지 670nm에서 피크를 갖는 파장일 수 있다. 그러나, 블루, 그린, 레드 파장이 위 예시에 제한되는 것은 아니며, 본 기술분야에서 블루, 그린, 레드로 인식될 수 있는 파장 범위를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기 예시적인 실시예에서, 파장 변환층(10)에 입사된 블루광은 파장 변환층(10)을 통과하면서 일부가 제1 파장 변환 입자(121)에 입사하여 그린 파장으로 변환되어 방출되고, 다른 일부가 제2 파장 변환 입자(122)에 입사하여 레드 파장으로 변환되어 방출되며, 나머지 일부는 제1 및 제2 파장 변환 입자(121, 122)에 입사되지 않고 그대로 출사될 수 있다. 따라서, 파장 변환층(10)을 통과한 빛은 블루 파장의 빛, 그린 파장의 빛, 및 레드 파장의 빛을 모두 포함하게 된다. 방출되는 서로 다른 파장의 빛들의 비율을 적절하게 조절하면 백색광 또는 다른 색의 출사광을 표시할 수 있다. 파장 변환층(10)에 변환된 빛들은 좁은 범위의 특정 파장 내에 집중되고, 좁은 반치폭을 갖는 샤프한 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 이와 같은 스펙트럼의 빛을 컬러 필터로 필터링하여 색상을 구현할 경우, 색재현성이 개선될 수 있다.
방출되는 빛의 비율은 제1 파장 변환 입자(121)의 함량과 제2 파장 변환 입자(122)의 함량비에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 변환 입자(121)의 함량이 상대적으로 많으면 제1 파장의 빛이 더 많이 방출되고, 제2 파장 변환 입자(122)의 함량이 상대적으로 많으면 제2 파장의 빛이 더 많이 방출된다. 예시적인 실시예에서, 그린 파장에 관계된 제1 파장 변환 입자(121)와 레드 파장에 관계된 제2 파장 변환 입자(122)의 함량비는 5:1 내지 14:1일 수 있고, 나아가 8:1 내지 12:1의 범위 내에 있을 수 있다.
상기 예시적인 실시예와는 달리, 입사광이 자외선광이고 이를 각각 블루, 그린, 레드 파장으로 변환하는 3 종류의 파장 변환 입자가 파장 변환층(10) 내에 배치되어 백색광을 출사할 수도 있다.
파장 변환층(10)은 산란 입자(130)를 더 포함할 수 있다. 산란 입자(130)는 비양자점 입자로서, 파장 변환 기능이 없는 입자일 수 있다. 산란 입자(130)는 입사된 빛을 산란시켜 더 많은 입사광이 파장 변환 입자 측으로 입사될 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 산란 입자(130)는 파장별 빛의 출사각을 균일하게 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로 설명하면 일부의 입사광이 파장 변환 입자에 입사된 후 파장이 변환되어 방출될 때, 그 방출 방향은 무작위인 산란 특성을 갖는다. 만약, 파장 변환층(10) 내에 산란 입자(130)가 없다면, 파장 변환 입자(121, 122) 충돌 후 방출하는 그린, 레드 파장은 산란 방출 특성을 갖지만, 파장 변환 입자의 충돌 없이 방출하는 블루 파장은 산란 방출 특성을 갖지 않아 출사 각도에 따라 블루/그린/레드 파장의 방출량이 상이해질 것이다. 산란 입자(130)는 파장 변환 입자(121, 122)에 충돌하지 않고 방출되는 블루 파장에 대해서도 산란 방출 특성을 부여함으로써, 파장별 빛의 출사각을 유사하게 조절시킬 수 있다.
파장 변환 효율과 산란 방출 특성 등을 효과적으로 발휘하기 위해 산란 입자(130)의 함량은 제1 및 제2 파장 변환 입자(121, 122)의 함량(총합)보다 크거나 같은 것이 좋다. 그러나, 산란 입자(130)의 함량이 너무 많으면 파장 변환층(10)의 투과율을 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 산란 입자(130)의 함량이 제1 및 제2 파장 변환 입자(121, 122)의 함량의 6배를 초과할 경우, 입사된 블루 파장의 빛이 과도하게 산란되어 블루 파장의 투과율이 저하되고, 상대적으로 그린 및 레드 파장이 강한 빛이 출사되어 백라이트 유닛으로 적용하기 부적절하다. 이와 같은 관점에서, 산란 입자(130)의 함량은 제1 및 제2 파장 변환 입자(121, 122)의 함량 이상 제1 및 제2 파장 변환 입자(121, 122)의 함량 이상 6배 이하의 범위를 가질 수 있다.
산란 입자(130)는 파장 변환 입자(121, 122)보다 크기가 클 수 있다. 예를 들어, 산란 입자(130)는 파장 변환 입자(121, 122)의 4배 내지 20배 정도의 크기를 가질 수 있다. 산란 입자(130)로는 SiO2, TiO2 등이 사용될 수 있다. SiO2의 경우 0.1㎛ 내지 20㎛의 크기를 가질 수 있고, 일 실시예에서 1.5㎛ 내지 3.5㎛크기의 SiO2가 사용될 수 있다. TiO2의 경우 0.05㎛ 내지 5㎛의 크기를 가질 수 있고, 일 실시예에서 0.19㎛ 내지 0.48㎛의 TiO2가 사용될 수 있다.
파장 변환층(10)의 입사측에 해당하는 일면 상(도면에서 하부)에는 제1 배리어층(21)이 배치되고, 파장 변환층(10)의 출사측에 해당하는 타면 상(도면에서 상부)에는 제2 배리어층(22)이 배치된다. 제1 배리어층(21)과 제2 배리어층(22)은 각각 접합층(21c, 22c)에 의해 접합된 복수의 배리어 필름(21a, 21b, 22a, 22b)을 포함할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 제1 배리어층(21)은 상대적으로 파장 변환층(10)에 가깝게 배치되는 제1 내측 배리어 필름(21a)과 상대적으로 파장 변환층(10)에 멀리 배치되는 제1 외측 배리어 필름(21b)을 포함한다. 제1 내측 배리어 필름(21a)과 제1 외측 배리어 필름(21b)은 평행하게 배치된다. 구체적으로, 제1 내측 배리어 필름(21a)의 금속 산화물층(도 2의 '231', '232' 참조)과 제1 외측 배리어 필름(21b)의 금속 산화물층(도 2의 '231', '232' 참조)이 상호 평행하도록 배치될 수 있다. 제1 내측 배리어 필름(21a)과 제1 외측 배리어 필름(21b)은 그 사이에 개재된 제1 접합층(21c)에 의해 상호 결합될 수 있다.
또한, 제2 배리어층(22)은 상대적으로 파장 변환층(10)에 가깝게 배치되는 제2 내측 배리어 필름(22a)과 상대적으로 파장 변환층(10)에 멀리 배치되는 제2 외측 배리어 필름(22b)을 포함한다. 제2 내측 배리어 필름(22a)과 제2 외측 배리어 필름(22b)은 평행하게 배치된다. 구체적으로, 제2 내측 배리어 필름(22a)의 금속 산화물층(도 2의 '231', '232' 참조)과 제2 외측 배리어 필름(22b)의 금속 산화물층(도 2의 '231', '232' 참조)이 상호 평행하도록 배치될 수 있다. 제2 내측 배리어 필름(22a)과 제2 외측 배리어 필름(22b)은 그 사이에 개재된 제2 접합층(22c)에 의해 상호 결합될 수 있다.
제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a)과 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)은 파장 변환층(10)으로 외부의 수분이 침투되지 않도록 낮은 수분 투과율(WVTR(Water Vapor Transmission Rate), g/m2/day)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어 필름들(21a, 21b, 22a, 22b)은 수분 투과율(예컨대, ASTM F 1249 방식에 의해 38의 온도 및 90%의 상대습도 조건에서 측정)은 10-1 내지 10-4 g/m2/day의 수분 투과율을 가질 수 있다.
제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a)의 수분 투과율은 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)의 수분 투과율보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)과 제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a)의 수분 투과율의 비는 1보다 크고 10,000 이하일 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)의 수분 투과율은 약 10-1 g/m2/day이고, 제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a)의 수분 투과율은 약 10-2 g/m2/day일 수 있다. 이 경우 제1 배리어층(21)의 전체 수분 투과율은 약 10-3g/m2/day가 될 수 있다. 본 실시예의 경우 이처럼 상대적으로 낮은 수분 투과율을 갖는 배리어 필름이 내측에 배치됨으로써, 외부로부터 파장 변환 부재(1)의 수직 방향으로 파장 변환층(10)에 침투하는 수분을 최종적으로 막을 수 있어 파장 변환 입자(121, 122)들의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 외부 측면으로부터 수평 방향으로 이동하는 수분에 대해서도 낮은 수분 투과율을 갖는 내측 배리어 필름(21a, 22a)이 파장 변환층(10)에 근접 배치되어 있기 때문에 침투를 효과적으로 방지할 수 있다. 일반적으로 배리어 필름은 수분 투과율이 낮을수록 고가인데, 수분 투과율이 상대적으로 높아 저가인 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)을 외측에 배치하여 수분의 1차 침투를 막고, 수분 투과율이 상대적으로 낮아 고가인 제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a)을 내측에 배치하여 최종적인 침투를 막음으로써 파장 변환층(10)의 열화를 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 상대적으로 저렴한 비용으로 효과적인 배리어 기능을 수행할 수 있다.
상이한 수분 투과율을 갖는 복수의 배리어 필름을 사용한 경우와 고스펙의 단일 배리어 필름을 사용한 경우에 대하여 고온고습(60℃, 90%RH) 환경에서 시간 경과에 따른 수분 투과율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 도시하였다. 하기 표 1에서 샘플 1에서는 내측 배리어 필름으로 10-2 g/m2/day의 수분 투과율을 갖는 필름을 사용하고 외측 배리어 필름으로 10-1 g/m2/day의 수분 투과율을 갖는 필름을 사용하였고, 샘플 2에서는 샘플 1과는 반대로 내측 배리어 필름으로 10-1 g/m2/day의 수분 투과율을 갖는 필름을 사용하고 외측 배리어 필름으로 10-2 g/m2/day의 수분 투과율을 갖는 필름을 사용하였고, 샘플 3에서는 10-3 g/m2/day의 수분 투과율을 갖는 단일 필름을 사용하였다.
No Barrier film 100hrs 290hrs 500hrs 800hrs 1000hrs 결과
내측 외측 수분투과율 가격
1 10-2 10-1 -5.1% -8.7% -10.1% -10.5% -10.9% 매우우수 저가
2 10-1 10-2 -9.2% -16.1% -19.2% -19.7% -21.3% 기준미달 저가
3 10-3 　 -5.1% -8.6% -9.6% -9.4% -10.3% 매우우수 매우높음
상기 표 1을 참조하면, 샘플 1이 샘플 2에 비해 수분 투과율이 월등히 우수함을 확인할 수 있다. 샘플 1과 샘플 3은 비슷한 수분 투과율을 나타냈지만 샘플 1의 경우 가격이 훨씬 저가여서 저렴한 비용으로 매우 높은 수준의 수분 투과율을 달성할 수 있음을 확인할 수 있다.
뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)의 표면에는 백코팅층(50)과 제1 확산층(40)이 형성될 수 있는데, 제조 과정에서 백코팅층(50)과 제1 확산층(40)에 불량이 발생하더라도 폐기 대상은 상대적으로 저렴한 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)에 한정되며, 고가의 제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a)의 손실을 방지할 수 있다.
제1 및 제2 접합층(22c)은 각각 접착층, 점착층, 또는 수지층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 접합층(22c)은 각각 실리콘계, 우레탄계, 실리콘-우레탄 하이브리드 구조의 SU폴리머, 아크릴계, 이소시아네이트계, 폴리비닐알코올계, 젤라틴계, 비닐계, 라텍스계, 폴리에스테르계, 수계 폴리에스테르계 등으로 분류되는 고분자 물질을 함유할 수 있다.
본 실시예의 경우, 파장 변환층(10)의 일면과 타면 상에 배치되는 제1 배리어층(21)과 제2 배리어층(22)이 모두 2개의 배리어 필름을 포함하므로, 파장 변환층(10)을 기준으로 대체적으로 상하 대칭적인 구조를 갖는다. 따라서, 상하 방향 스트레스가 상쇄되어 휨불량 등이 방지될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 배리어층(21)과 제2 배리어층(22) 중 어느 하나는 복수의 배리어 필름을 포함하고 다른 하나는 단일 배리어 필름으로 이루어질 수도 있다.
제2 배리어층(22) 상에는 제1 확산층(40)이 배치될 수 있다. 제1 확산층(40)은 하면으로부터 입사되는 빛을 표면 전반에 고르게 분산시키는 역할을 수행하며, 비스듬한 각도로 입사되는 빛을 화면에 수직하는 방향으로 세우는 기능을 수행함으로써 휘도를 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 확산층(40)의 헤이즈값은 휘도를 결정하는 인자가 되며, 색재현율에 대해서도 상기 헤이즈값에 따라 상승 효과를 나타내는 등 일부 영향을 줄 수 있다. 제1 확산층(40)의 헤이즈값이 휘도와 색재현율에 미치는 영향을 확인하기 위해 광특성을 평가하였다. 도 1에 도시된 구조를 가지면서 제1 확산층(40)이 서로 다른 헤이즈값을 갖는 다양한 샘플 및 비교예로서 제1 확산층(40)을 형성하지 않은 샘플을 제작한 후, 휘도와 색재현율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다. 하기 표 2는 산란 입자로서 SiO2를 사용한 결과이고, 표 3은 산란 입자로서 TiO2를 사용한 것이다.
Haze 값 산란입자 휘도(nit) 색재현율 휘도 증감율 색재현율 증감율
0% SiO2 429.4 103.5%
10% SiO2 427.9 103.6% 99.7% 100.1%
20% SiO2 428.7 103.6% 99.8% 100.1%
30% SiO2 427.9 103.8% 99.7% 100.3%
40% SiO2 427.2 103.7% 99.5% 100.2%
45% SiO2 428.7 103.8% 99.8% 100.3%
50% SiO2 429.4 103.7% 100.0% 100.2%
55% SiO2 427.9 103.9% 99.7% 100.4%
60% SiO2 428.7 103.8% 99.8% 100.3%
65% SiO2 427.9 103.9% 99.7% 100.4%
70% SiO2 433.1 104.0% 100.9% 100.5%
75% SiO2 435.3 104.5% 101.4% 100.9%
80% SiO2 445.7 104.3% 103.8% 100.8%
85% SiO2 452.4 104.6% 105.3% 101.0%
90% SiO2 469.4 104.9% 109.3% 101.3%
95% SiO2 476.0 105.1% 110.9% 101.5%
97% SiO2 473.1 105.2% 110.2% 101.6%
Haze 값 산란입자 휘도(nit) 색재현율 휘도 증감율 색재현율 증감율
0% TiO2 423.6 103.5% 　 　
10% TiO2 423.5 103.4% 100.0% 99.9%
20% TiO2 423.6 103.4% 100.0% 99.9%
30% TiO2 422.9 103.5% 99.8% 100.0%
40% TiO2 423.6 103.5% 100.0% 100.0%
45% TiO2 424.1 103.5% 100.1% 100.0%
50% TiO2 423.8 103.5% 100.0% 100.0%
55% TiO2 423.6 103.5% 100.0% 100.0%
60% TiO2 422.7 103.4% 99.8% 99.9%
65% TiO2 423.4 103.4% 100.0% 99.9%
70% TiO2 423.6 103.5% 100.0% 100.0%
75% TiO2 423.8 103.5% 100.0% 100.0%
80% TiO2 425.2 103.5% 100.4% 100.0%
85% TiO2 432.2 103.5% 102.0% 100.0%
90% TiO2 432.8 103.7% 102.2% 100.2%
95% TiO2 432.8 103.7% 102.2% 100.2%
97% TiO2 432.8 103.7% 102.2% 100.2%
상기 표 2 및 표 3을 참조하면, 헤이즈가 70%보다 낮을 경우에는 휘도가 마이너스 증가율을 나타내지만, 헤이즈가 70% 이상일 경우 휘도 뿐만 아니라 색재현율이 유의미하게 증가함을 확인할 수 있다. 아울러, 산란 입자로서 TiO2를 사용한 경우가 SiO2를 사용한 경우에 비해 기본적인 색재현율은 높지만 헤이즈 증가에 따른 휘도의 증가는 미미한 것으로 확인된다. 반면, SiO2를 사용하는 경우는 TiO2에 비해 기본적인 휘도가 높고, 헤이즈 증가에 따른 휘도 및 색재현율 증가가 더 우수한 것으로 확인되었다.
상기 실험 결과로부터 제1 확산층(40)은 70% 이상의 헤이즈를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90% 이상일 수 있다.
제1 확산층(40)은 복수개의 요부와 철부들을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1 확산층(40)은 수지층 및 그 내에 분산 배치된 유기 비드나 무기 비드를 포함할 수 있다. 또한, 제1 확산층(40)은 비드를 포함하면서 표면에 요철이 형성되어 있을 수 있다. 제1 확산층(40)의 헤이즈는 요철의 밀도, 비드의 굴절률이나 분포율 등에 의해 제어될 수 있다. 그 밖에 70% 이상의 헤이즈를 갖는 다양한 형상과 배치의 제1 확산층(40)이 적용될 수 있다.
제1 확산층(40)은 제2 배리어층(22)의 상면에 직접 코팅되어 형성될 수 있다.
제1 배리어층(21)의 하부에는 백코팅층(50)이 배치될 수 있다. 백코팅층(50)은 복수의 비드를 포함하는 수지층을 경화시켜 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 백코팅층(50)은 소정의 표면 거칠기를 갖는 엠보 패턴으로 형성될 수도 있다. 백코팅층(50)은 실질적인 광투과율 저하를 야기하지 않을 정도의 헤이즈값을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 백코팅층(50)의 헤이즈값은 제1 확산층(40)의 헤이즈값보다 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 백코팅층(50)은 3 내지 10%의 헤이즈값을 가질 수 있다.
이하, 상술한 배리어 필름의 구체적인 구조에 대해 더욱 상세히 설명한다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 배리어 필름의 단면도들이다. 도 2는 금속 산화물층(231)이 투명 기재(210)의 일면 상에만 형성된 경우를 예시한다. 도 2에서는 투명 기재(210)의 하면에 금속 산화물층(231)이 형성된 경우가 도시되어 있지만, 상하가 뒤바껴 투명 기재(210)의 상면에 금속 산화물층이 형성될 수도 있다. 도 3은 금속 산화물층(231, 232)이 투명 기재(210)의 일면 및 타면에 모두 형성된 경우를 예시한다.
도 2 및 도 3에서 설명하는 배리어 필름(201, 202)은 각각 도 1의 제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a), 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)으로 적용될 수 있다. 제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a), 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)이 모두 도 2의 배리어 필름(201)으로 이루어지거나, 도 3의 배리어 필름(202)으로 이루어질 수 있지만, 각 구성요소별로 도 2 또는 도 3의 배리어 필름(201, 202)이 조합되어 적용될 수 있다.
도 2에 예시적으로 도시된 배리어 필름(201)은 투명 기재(210) 및 투명 기재(210)의 일면에 형성된 제1 앵커 프라이머층(221), 제1 앵커 프라이머층(221) 상에 형성된 제1 금속 산화물층(231) 및 제1 금속 산화물층(231) 상에 형성된 제1 탑 프라이머층(241)을 포함한다.
도 3에 예시적으로 도시된 배리어 필름(202)은 투명 기재(210) 일면 상에 순차 적층된 제1 앵커 프라이머층(221), 제1 금속 산화물층(231) 및 제1 탑 프라이머층(241) 이외에도, 투명 기재(210)의 타면에 순차 적층된 제2 앵커 프라이머층(222), 제2 금속 산화물층(232) 및 제2 탑 프라이머층(242)을 더 포함한다. 도 3의 배리어 필름(202)은 투명 기재(210)의 양면에 금속 산화물층(231, 232)을 구비하기 때문에 도 2의 배리어 필름(201)보다 금속 산화물층 두께를 얇게 만들더라도 수분 투과율을 더욱 현저히 낮출 수 있다. 따라서, 제조원가가 절감될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 투명 기재(210)는 광학 필름에 통상적으로 적용되는 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 투명 기재(210)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리술폰(PSF), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP) 및 시클로올레핀 코폴리머(COC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 앵커 프라이머층(221, 222)은 투명 기재(210)와 금속 산화물층(231, 232) 간의 결합력을 높인다. 제1 및 제2 앵커 프라이머층(221, 222)은 일반적으로 투명 기재(210) 상에 코팅되는 프라이머층 뿐만 아니라, 접착제, 점착제 등의 물질을 포함한다. 제1 및 제2 앵커 프라이머층(221, 222)은 생략될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 금속 산화물층(231, 232)이 투명 기재(210)의 표면에 증착이나 코팅 등의 방법으로 직접 형성되거나, 투명 기재(210) 자체에 코로나 처리 등을 하여 직접 형성될 수 있다.
제1 및 제2 금속 산화물층(231, 232)은 SiO2, Al2O3, 또는 ZnO를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 금속 산화물층(231, 232)은 배리어 필름(201, 202)에 수분 투과를 저지하는 기능을 부여한다. 배리어 필름(201, 202)의 수분 투과율은 제1 및 제2 금속 산화물층(231, 232)의 구성 물질과 두께에 따라 달라질 수 있다. 또한, 도 2의 실시예와 같이 투명 기재(210)의 일면에만 금속 산화물층(231)이 형성되는지 아니면 도 3의 실시예와 같이 투명 기재(210)의 양면에 금속 산화물층(231, 232)이 형성되는지에 따라서도 수분 투과율이 달라질 수 있다.
투명 기재(210)의 양면에 금속 산화물층(231, 232)이 형성된 도 3의 실시예를 예로 하면, 상대적으로 낮은 수분 투과율을 갖는 내측 배리어 필름들은 SiO2, Al2O3, ZnO 등의 물질로 이루어진 제1 및 제2 금속 산화물층(231, 232)을 갖되, 각 금속 산화물층의 두께는 200nm 이하일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 100nm일 수 있다. 상대적으로 높은 수분 투과율을 갖는 외측 배리어 필름들은 SiO2, Al2O3, ZnO 등의 물질로 이루어진 제1 및 제2 금속 산화물층(231, 232)을 갖되, 각 금속 산화물층의 두께는 내측 배리어 필름의 경우보다 작을 수 있으며, 구체적인 두께는 예를 들어 100nm 이하일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 50nm일 수 있다.
다른 예로, 내측 배리어 필름은 투명 기재(210)의 양면에 금속 산화물층(231, 232)이 형성된 도 3의 실시예가 적용되는 반면, 외측 배리어 필름은 투명 기재(210)의 일면에만 금속 산화물층(231)이 형성된 도 2의 실시예가 적용될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)에서 금속 산화물층이 형성되는 면은 공히 투명 기재(210)에서 파장 변환층(10)을 향하는 면(내측면)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 예로, 내측 배리어 필름과 외측 배리어 필름이 모두 투명 기재(210)의 일면에만 금속 산화물층(231)이 형성된 도 2의 실시예가 적용될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 내측 배리어 필름(21a, 22a)과 제1 및 제2 외측 배리어 필름(21b, 22b)에서 금속 산화물층이 형성되는 면(내측면)은 공히 투명 기재(210)에서 파장 변환층(10)을 향하는 면(내측면)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 및 제2 탑 프라이머층(241, 242)은 제1 및 제2 금속 산화물층(231, 232) 상에 형성되어 다른 구조물, 예를 들어 인접 배치되는 파장 변환층(10), 제1 및 제2 접합층(21c, 22c), 제1 확산층(40), 백코팅층(50) 등과의 결합력을 높인다. 제1 및 제2 탑 프라이머층(241, 242)은 일반적으로 사용되는 프라이머층 뿐만 아니라, 접착제, 점착제 등의 물질을 포함한다. 인접 배치되는 구조물이 접착제 등으로 이루어져 이미 소정의 결합력을 갖고 있는 경우 제1 및 제2 탑 프라이머층(241, 242)은 생략될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파장 변환층의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 변환층(11)은 바인더층이 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112)을 포함하는 점에서 도 1의 파장 변환층(10)과 차이가 있다.
제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112)의 패턴면은 상호 대향하여 접하며 맞물리는 상보적인 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 바인더 패턴층(111)은 프리즘 형상을 갖고, 제2 바인더 패턴층(112)은 제1 바인더 패턴층(111)에 상보적인 역프리즘 형상을 가질 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 제1 바인더 패턴층(111)의 패턴면은 단면이 원의 일부나 타원의 일부인 렌티큘러 형상일 수도 있고, 기타 다양한 형상으로 변형 가능하다. 이 경우, 제2 바인더 패턴층(112)의 패턴면은 그에 상보적인 형상이 됨은 앞서 설명한 바와 같다.
한편, 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112)의 패턴면의 반대면은 평탄하며 서로 평행할 수 있다. 이 경우, 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112)의 적층 상태의 두께는 균일할 수 있다. 확립된 프리즘이나 렌티큘러 제조 공정을 이용하여 제1 바인더 패턴층(111)을 형성하고 그 위에 코팅 등을 이용하여 상보적인 제2 바인더 패턴층(112)을 형성하면 손쉽게 바인더층의 전체 두께를 균일하게 제어할 수 있다. 바인더층의 전체 두께가 균일할수록 광 품질이 개선될 수 있다.
제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112)의 구조, 수치, 제조 방법 등에 대한 더욱 구체적인 내용이 대한민국 공개특허 제2016-0031616호에 개시되어 있으며, 상기 특허에 개시된 내용은 본 명세서에 충분히 개시된 것처럼 원용되어 통합됩다.
제1 및 제2 파장 변환 입자(121, 122)와 산란 입자(130)는 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112)에 다양한 방법으로 분산 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 파장 변환 입자(121, 122)와 산란 입자(130)가 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112)에 각각 균일하게 분산 배치될 수 있다.
다른 예로, 제1 및 제2 파장 변환 입자(121, 122)와 산란 입자(130)가 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112) 중 어느 하나에만 분산 배치되고, 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112) 중 다른 하나에는 배치되지 않을 수 있다.
또 다른 예로, 제1 파장 변환 입자(121)는 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112) 중 어느 하나에만 분산 배치되고, 제2 파장 변환 입자(122)는 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112) 중 다른 하나에만 분산 배치될 수 있다. 이 경우, 산란 입자(130)는 제1 바인더 패턴층(111)에만 분산 배치되거나, 제2 바인더 패턴층(112)에만 분산 배치되거나, 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112) 모두에 분산 배치될 수 있다.
또 다른 예로, 제1 파장 변환 입자(121)와 제2 파장 변환 입자(122)는 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112) 중 어느 하나에만 분산 배치되고, 산란 입자(130)는 제1 바인더 패턴층(111)과 제2 바인더 패턴층(112) 중 다른 하나에만 분산 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 변환 부재(2)는 제2 배리어층(22')에서 제2 외측 배리어 필름(22b) 대신 반사 편광 필름(23)이 배치된 점이 도 1의 실시예와 상이한 점이다.
더욱 구체적으로 설명하면, 반사 편광 필름(23)은 특정 편광은 투과시키고, 다른 특정 편광은 반사시키는 필름으로, 그 투과율은 가시광 파장대인 380nm 내지 780nm 전체에 걸쳐서 40~60%일 수 있다. 반사 편광 필름(23)은 액정 표시 패널의 편광판을 통과하지 못하고 흡수될 편광의 빛을 반사해 리사이클시킴으로써, 광 효율을 개선시키는 역할을 한다.
반사 편광 필름(23)은 고굴절층과 저굴절층이 연신되어 교대 적층되는 다층형 반사 편광 필름(23) 또는 연신형 반사 편광 필름(23)일 수 있다. 또한, 반사 편광 필름(23)은 제1 폴리머층 내에 상이한 굴절율의 복수개의 제2 폴리머를 갖는 폴리머 분산형이나, 상기 제2 폴리머 대신에 섬유를 갖는 폴리머형 반사 편광 필름(23)이거나, 복수의 미세나노패턴을 구비하는 와이어 그리드형 반사 편광 필름(23)일 수도 있다.
반사 편광 필름(23)이 다층형 반사 편광 필름인 경우를 예로 하여 설명하면, 반사 편광 필름(23)은 교대 적층된 복수의 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)을 포함할 수 있다. 제1 굴절층(23a)은 PEN층일 수 있고, 제2 굴절층(23b)은 COPEN층일 수 있다.
제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)은 제1 방향을 따라서는 굴절률이 상이하고, 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라서는 굴절률이 동일할 수 있다. 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)의 제2 방향 굴절률은 실질적으로 동일하므로, 제2 방향으로 진동하는 선편광은 반사 편광 필름(23)을 투과한다. 반면, 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)의 제1 방향 굴절률은 서로 상이하기 때문에, 제1 방향으로 진동하는 빛은 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)의 계면에서 반사될 수 있다.
제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b) 계면에서의 반사 효율은 해당 파장 및 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b) 두께와 상관 관계가 있다. 해당 파장에 대해 최대 반사 효율을 갖는 각층의 두께가 있는데, 파장이 길수록 최대 반사 효율을 나타내는 각층 두께도 증가한다. 따라서, 가시광 전체 파장 범위에서 우수한 반사 효율을 갖기 위하여 반사 편광 필름(23)은 다양한 두께의 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)을 구비하게 된다. 예를 들어, 반사 편광 필름(23)은 블루 파장에 최대 반사 효율을 갖는 제1 두께의 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)들, 그린 파장에 최대 반사 효율을 갖는 제1 두께보다 큰 제2 두께의 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)들 및 레드 파장에 최대 반사 효율을 갖는 제2 두께보다 큰 제3 두께의 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)들을 포함한다.
반사 편광 필름(23)에서 제1 굴절층(23a)과 제2 굴절층(23b)의 적층 회수는 수십 내지 수백층이거나, 그 이상일 수도 있다. 반사 편광 필름(23)이 이처럼 다층 구조를 갖기 때문에 수분 이동 경로가 현저히 길어져서 수분 투과율을 줄일 수 있다. 따라서, 제2 외측 배리어 필름(22b)을 생략하더라도 파장 변환층(10)의 열화를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파장 변환 부재의 단면도이다. 도 6은 파장 변환층 상에 다른 광학 기능층들이 복합화된 경우를 예시한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 변환 부재(3)는 도 1의 파장 변환 부재(1) 상부에 순차적으로 배치된 제1 결합층(31), 제1 프리즘 시트(60), 제2 결합층(32), 제2 프리즘 시트(70), 제3 결합층(33), 반사 편광 필름(80), 및 제2 확산층(90)을 더 포함한다.
제1 프리즘 시트(60)는 제1 결합층(31)을 통해 하부의 제1 확산층(40)과 결합한다. 제1 확산층(40)의 확산 기능을 희석시키지 않으려면, 제1 확산층(40)의 철부는 제1 결합층(31) 내부로 부분적으로 침투하지만, 요부는 제1 결합층(31) 표면과 이격되어 그 사이에 에어갭이 정의되는 것이 바람직하다.
제1 프리즘 시트(60)는 제1 기재(61)와 제1 기재(61) 상에 배치된 제1 프리즘 패턴층(62)을 포함한다. 제2 프리즘 시트(70)는 제2 기재(71)와 제2 기재(71) 상에 배치된 제2 프리즘 패턴층(72)을 포함한다. 제1 프리즘 패턴층(62)의 프리즘 패턴은 제1 방향으로 연장되고, 제2 프리즘 패턴층(72)의 프리즘 패턴은 제2 방향으로 연장될 수 있다. 도면에서는 제1 방향과 제2 방향이 수직인 경우를 예시하였지만, 제1 방향과 제2 방향은 동일할 수 있고, 예각의 교차각을 가질 수도 있다.
제1 프리즘 시트(60)와 제2 프리즘 시트(70)는 제2 결합층(32)에 의해 결합된다. 제2 결합층(32)은 제2 기재(71)의 하면에 배치되며, 제1 프리즘 패턴층(62)의 산부가 부분적으로 제2 결합층(32) 내에 침투하여 결합한다. 제1 프리즘 패턴층(62)과 제2 결합층(32) 사이에는 에어갭이 정의된다.
상술한 제1 프리즘 시트(60)와 제2 프리즘 시트(70)는 다른 형태의 광학 시트, 예컨대 렌티큘러 시트, 마이크로 렌즈, 피라미트 패턴 시트 등으로 대체될 수 있다.
제2 프리즘 시트(70) 상부에는 반사 편광 필름(80)이 배치되고, 제3 결합층(33)을 통해 상호 결합된다. 제3 결합층(33)은 반사 편광 필름(80)의 하면에 배치되며, 제2 프리즘 패턴층(72)의 산부가 부분적으로 제3 결합층(33) 내에 침투하여 결합한다. 제2 프리즘 패턴층(72)과 제3 결합층(33) 사이에는 에어갭이 정의된다. 반사 편광 필름(80)은 도 5에서 설명한 반사 편광 필름(23)과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
반사 편광 필름(80) 상부에는 제2 확산층(90)이 배치된다. 제2 확산층(90)은 반사 편광 필름(80)의 상면 상에 직접 코팅되어 형성될 수 있다. 제2 확산층(90)은 제1 확산층(40)과 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있다. 제2 확산층(90)은 70% 이상의 헤이즈를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90% 이상일 수 있다.
제1 내지 제3 결합층(31, 32, 33)은 결합성 물질층, 예컨대, 접착층, 점착층, 또는 수지층으로 이루어질 수 있다. 상기 접착층을 구성하는 물질의 예로는 실리콘계, 우레탄계, 실리콘-우레탄 하이브리드 구조의 SU폴리머, 아크릴계, 이소시아네이트계, 폴리비닐알코올계, 젤라틴계, 비닐계, 라텍스계, 폴리에스테르계, 수계 폴리에스테르계 등으로 분류되는 고분자 물질을 함유하는 고투명 접착제를 들 수 있다. 상기 수지층의 예로는 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 포함하는 고분자 수지를 들 수 있다. 구체적으로, 불포화 지방산 에스테르, 방향족 비닐 화합물, 불포화 지방산과 그 유도체, 불포화 이염기산과 그 유도체, 메타크릴로나이트릴과 같은 비닐시아나이드 화합물 등으로 이루어질 수 있다.
제3 결합층(33)은 내부에 복수개의 산란 입자를 더 포함할 수 있다. 상기 산란 입자는 상기 제3 결합층(33)과 상이한 굴절율을 갖는 입자일 수 있으며, 예를 들면 아크릴 입자, 중공 입자일 수 있다.
도 6의 실시예에서, 일부의 구성은 생략될 수 있다. 예를 들어, 제1 프리즘 시트(60) 및/또는 제2 프리즘 시트(70) 중 적어도 하나가 생략될 수 있다. 또, 반사 편광 필름(80)과 제2 확산층(90)이 생략될 수도 있다. 이 경우, 해당하는 결합층 또한 생략될 것임은 자명하다.
본 실시예와 같이 파장 변환층(10)의 상부에 다른 광학 기능층이 복합화 및 일체화되는 경우, 단일한 부재로 다양한 광 특성을 구현하고, 기계적 강도가 우수해지며, 취급이 간편해질 뿐만 아니라, 파장 변환 부재(3)의 두께가 두꺼워짐에 따라 파장 변환층(10) 측으로 수분이 침투하는 것이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다. 따라서, 광 특성이 개선될 수 있다.
이하, 상술한 바와 같은 파장 변환 부재를 채용하는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다. 도 7은 도 6의 파장 변환 부재(3)가 에지형 백라이트 어셈블리에 채용된 액정 표시 장치를 예시한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(700)는 백라이트 어셈블리(400), 및 표시 패널(500)를 포함한다.
백라이트 어셈블리(400)는 광원(410), 광원(410)으로부터 출사된 빛을 가이드하는 도광판(415), 도광판(415)의 하측에 배치된 반사 필름(420), 및 도광판(415)의 상측에 배치된 파장 변환 부재(3)를 포함한다.
광원(410)은 도광판(415)의 양 사이드에 배치된다. 광원(410)은 예를 들어 블루 파장의 빛을 방출하는 LED(Light Eimitting Diode)일 수 있다. 다른 실시예에서, 광원(410)은 도광판(415)의 일측에만 배치될 수도 있다.
도광판(415)은 광원(410)으로부터 출사된 빛을 내부 전반사를 통해 이동시키다가 도광판(415) 하면에 형성된 산란패턴 등을 통해 상측으로 출사시킨다. 도광판(415)의 아래에는 반사 필름(420)이 배치되어, 도광판(415)으로부터 아래로 출사된 빛을 상부로 반사한다.
파장 변환 부재(3)는 광원(410)으로부터 출사된 빛의 광 경로 상인 도광판(415)의 상부에 배치된다. 파장 변환 부재(3)에 대해서는 앞서 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다. 파장 변환 부재(3)의 위 또는 아래에는 다른 광학 시트들이 더 배치될 수도 있다. 예를 들어, 입사된 빛을 확산시키는 확산 필름, 입사된 빛을 집광하는 프리즘 시트, 마이크로 렌즈 및/또는 보호 필름을 더 설치할 수 있다.
광원(410), 도광판(415), 반사 필름(415), 및 파장 변환 부재(3)는 바텀 샤시(440)에 의해 수납될 수 있다.
표시 패널(500)은 액정 표시 패널일 수 있다. 구체적으로 표시 패널(500)은 제1 표시판(511), 제2 표시판(512) 및 그 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함하며, 제1 표시판(511) 및 제2 표시판(512)의 표면에 각각 부착된 편광판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제1 표시판(511)에 부착된 편광판의 투과축은 파장 변환 부재(3)의 반사 편광 필름(80)의 투과축과 일치할 수 있다.
디스플레이 장치(700)는 표시 패널(500)의 테두리를 덮으며, 표시 패널(500) 및 백라이트 어셈블리(400)의 측면을 감싸는 탑 샤시(600)를 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다. 도 8은 도 6의 파장 변환 부재(3)가 직하형 백라이트 어셈블리에 채용된 액정 표시 장치를 예시한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(701)는 백라이트 어셈블리(401), 및 표시 패널(500)를 포함한다.
표시 패널(500)과 탑 샤시(600)는 도 7의 실시예와 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
백라이트 어셈블리(701)는 수납 용기(441), 수납 용기(441)에 수납된 적어도 하나의 광원(411), 수납 용기(441)에 수납되고 적어도 하나의 광원(411) 발광측 상부에 배치된 파장 변환 부재(3)를 포함한다.
파장 변환 부재(3) 하부에는 지지판(416)이 더 배치될 수 있다. 지지판(416)은 확산판, 확산 플레이트 등과 같은 별도의 차폐층 또는 차폐 구조물이거나 광확산층이 결합된 복합시트일 수 있다.
수납 용기(441)는 적어도 하나의 광원(411)과 파장 변환 부재(3)를 수납한다. 수납 용기(441)는 실질적인 직사각형 형상으로 형성된 바닥면, 및 바닥면의 각 변에 수직으로 형성된 측벽을 포함할 수 있다. 수납 용기(441)의 측벽에는 파장 변환 부재(3)가 안착되는 안착단이 마련될 수 있다. 수납 용기(441)의 측벽은 안착단으로부터 상측으로 일부 연장되었다가 하측으로 절곡될 수 있다.
수납 용기(441)의 바닥면에는 반사 시트(421)가 배치될 수 있다. 또한, 수납 용기(441)의 바닥면에는 시트 지지돌기(450)가 배치될 수 있다. 시트 지지돌기(450)는 파장 변환 부재(3) 및/또는 지지판(450)이 볼록하게 휘어지거나 쳐지는 것을 방지하는 역할을 한다.
수납 용기(441)의 바닥면 상에는 적어도 하나의 광원(411)이 배치될 수 있다. 광원(411)은 예를 들어 블루 파장의 빛을 방출하는 LED(Light Eimitting Diode)일 수 있다.
복수의 광원(411)은 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 광원(411)이 점광원인 LED인 경우, 각 LED는 행열 방향으로 일정한 배열 규칙에 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 각 LED가 행열 방향으로 등간격으로 배열될 수도 있고, 3행으로 배열되되, 1행에는 5개, 2행에는 7개, 3행에는 6개 등과 같이 각 행별로 개수가 상이하게 배열될 수 있다. 그러나, 본 발명이 상기 예시된 배열에 제한되지 않음은 물론이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 파장 변환 부재
10: 파장 변환층
21: 제1 배리어층
22: 제2 배리어층
40: 제1 확산층
50: 백코팅층

Claims (14)

  1. 파장 변환층;
    상기 파장 변환층의 일면 상에 배치된 제1 배리어층; 및
    상기 파장 변환층의 타면 상에 배치된 제2 배리어층을 포함하되,
    상기 제1 배리어층은 제1 내측 배리어 필름 및 제1 외측 배리어 필름을 포함하고,
    상기 제1 내측 배리어 필름은 상기 제1 외측 배리어 필름보다 상기 파장 변환층에 가깝게 배치되고,
    상기 제1 내측 배리어 필름의 수분 투과율은 상기 제1 외측 배리어 필름의 수분 투과율보다 작은 파장 변환 부재.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 외측 배리어 필름과 상기 제1 내측 배리어 필름의 수분 투과율의 비는 1보다 크고 10,000 이하인 파장 변환 부재.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내측 배리어 필름 및 상기 제1 외측 배리어 필름의 수분 투과율은 10-1 내지 10-4 g/m2/day인 파장 변환 부재.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내측 배리어 필름과 상기 제1 외측 배리어 필름은 각각 투명 기재 및 상기 투명 기재에서 상기 파장 변환층을 향하는 일면에 형성된 금속 산화물층을 포함하는 파장 변환 부재.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내측 배리어 필름과 상기 제1 외측 배리어 필름은 각각 투명 기재 및 상기 투명 기재의 양면에 형성된 금속 산화물층을 포함하는 파장 변환 부재.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배리어층은 제2 내측 배리어 필름 및 제2 외측 배리어 필름을 포함하고,
    상기 제2 내측 배리어 필름은 상기 제2 외측 배리어 필름보다 상기 파장 변환층에 가깝게 배치되고,
    상기 제2 내측 배리어 필름의 수분 투과율은 상기 제2 외측 배리어 필름의 수분 투과율보다 작은 파장 변환 부재.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배리어층은 제2 내측 배리어 필름 및 반사 편광 필름을 포함하고,
    상기 제2 내측 배리어 필름은 상기 반사 편광 필름보다 상기 파장 변환층에 가깝게 배치되는 파장 변환 부재.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내측 배리어 필름과 상기 제1 외측 배리어 필름은 접합층에 의해 결합되어 있는 파장 변환 부재.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배리어층 상에 배치된 확산층을 더 포함하는 파장 변환 부재.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 확산층 상에 배치되고 상기 확산층과 결합되어 일체화된 제1 광학 기능층; 및
    상기 제1 광학 기능층 상에 배치되고, 상기 제1 광학 기능층과 결합되어 일체화된 제2 광학 기능층을 더 포함하는 파장 변환 부재.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 확산층과 상기 제1 광학 기능층은 결합층에 의해 결합되고,
    상기 확산층과 상기 제1 광학 기능층 사이에 에어갭이 정의되는 파장 변환 부재.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 광학 기능층은 프리즘 패턴층을 포함하고,
    상기 제2 광학 기능층은 반사 편광 필름을 포함하는 파장 변환 부재.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 파장 변환층은 바인더층, 상기 바인더층에 분산 배치된 복수의 파장 변환 입자 및 상기 바인더층에 분산 배치된 산란 입자를 포함하는 파장 변환 부재.
  14. 광원;
    상기 광원의 광 경로 상에 배치된 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 파장 변환 부재; 및
    상기 파장 변환 부재 상부에 배치된 표시 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
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