KR102359605B1 - 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명층, 투명층의 일면에 위치하며, 제1 유기 형광체 및 확산 입자가 제1 수지 매트릭스에 분산된 제 1 파장변환층 및 투명층의 타면에 위치하며 제2 유기 형광체가 제2 수지 매트릭스에 분산된 제 2 파장변환층을 포함하고, 전체 영역에서 휘도 차이(△Lv)가 5% 이하이고, 색좌표 평균값과의 최대 편차(△uv)가 0.005 이하로 균일한 색변환 시트에 관한 것이다.

Description

색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{COLOR CHANGE SHEET AND BACKLIGHT UNIT COMPRISING THE SAME}
본 발명은 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 색변화가 적고 신뢰성이 우수한 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
과거 브라운관 형태의 디스플레이에서 발전하여, 현재에 대부분의 디스플레이 장치는 액정 표시 장치의 형태를 가진다. 특히, TV, 스마트폰 및 모니터와 같은 대표적인 디스플레이 장치들은 대부분 액정 표시 장치가 사용되고 있다. 이러한 액정 표시 장치(LCD, liquid crystal display)는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 디스플레이 장치이다. 따라서, 액정 표시 장치는 반드시 그 배면에 빛을 출사시키는 백라이트 유닛(BLU, backlight unit)이 위치하여, 빛을 조사함으로써 디스플레이로 동작한다.
특히, 이와 같은 액정 표시 장치의 고화질을 구현하기 위한 방법 중 하나로 최근 양자점(quantum dot) 기술이 연구 및 적용되고 있다. 양자점 기술은 나노 무기입자의 크기 조절만으로 다양한 색깔을 구현할 수 있다는 장점을 가지고 있고, UV와 같은 광에도 안정성이 우수하다는 장점을 가지고 있다.
하지만, 기존 카드뮴(Cd)계 나노 무기입자의 경우 1급 발암물질로 분류되어 인체에 유해하고 환경적으로 문제가 될 뿐 아니라, 나노 무기입자가 수분에 취약하여 수분으로부터 보호하기 위한 배리어 필름과 함께 사용되어야 하기 때문에 가격 경쟁력이 떨어지는 단점을 가지고 있다.
이에 최근 들어 카드뮴계 나노 무기입자를 포함하지 않고도 높은 색재현율과 우수한 휘도 특성의 구현이 가능한 유기 형광체의 개발이 많이 이루어지고 있는 실정이다.
그러나, 유기 형광체는 외부의 산소 및 수분과 접촉할 경우 이와 반응하여 열화가 발생하고, 이에 따라 색변환 시트의 각 부분에서의 휘도가 달라지거나 열화가 발생할 수 있다는 문제가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2012-0067167호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로, 본 발명의 목적은 종래의 카드뮴계 나노 무기입자를 대신하여 유기 형광체를 적용하여 환경적으로 안전하면서, 색재현율과 휘도 특성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 환경에서의 색변화가 적고 신뢰성이 우수한 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 투명층, 투명층의 일면에 위치하며, 제1 유기 형광체 및 확산 입자가 제1 수지 매트릭스에 분산된 제 1 파장변환층 및 투명층의 타면에 위치하며 제2 유기 형광체가 제2 수지 매트릭스에 분산된 제 2 파장변환층을 포함하고, 시트 전체 영역에서 휘도 차이(△Lv)가 5% 이하이고, 색좌표 평균값과의 최대 편차(△uv)가 0.005 이하로 균일한 색변환 시트에 의해 달성된다.
바람직하게는, 색변환 시트는 하기 수학식 1을 만족하는 것일 수 있다.
(수학식 1)
0.3 ≤ DP/PL ≤ 1
DP: 확산 입자 크기
PL: 제1 유기 형광체 발광 파장
바람직하게는, 제1 파장변환층은 제1 수지 매트릭스 100 중량부에 대해 확산 입자 2 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 파장변환층은 제1 수지 매트릭스 100 중량부에 대해 제1 유기 형광체 0.001 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제2 파장변환층은 제2 수지 매트릭스 100 중량부에 대해 상기 제2 유기 형광체 0.0001 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 수지 매트릭스 및 제2 수지 매트릭스를 형성하는 수지는 폴리에스터(polyester), 변성 폴리에스터(modified polyester), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리사이클로올레핀(polycycleolefin), 폴리(메틸)메타아크릴레이트(poly(methyl)methacrylate), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide) 및 이들의 블록공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 수지 매트릭스 및 제2 수지 매트릭스를 형성하는 수지는 수평균 분자량(Mn)이 1,000 내지 50,000g/mol 또는 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 내지 2,000,000g/mol일 수 있다.
바람직하게는, 제1 수지 매트릭스 및 제2 수지 매트릭스를 형성하는 수지의 산가(acid value)는 0 내지 20 mgKOH/g이고, 수산기가(hydroxyl value)는 0 내지 30 mgKOH/g일 수 있다.
바람직하게는, 제1 유기 형광체는 녹색 유기 형광체이고, 제2 유기 형광체는 적색 유기 형광체일 수 있다.
바람직하게는, 확산 입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아 중에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.
바람직하게는, 투명층은 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층 중에서 빛이 방출되는 위치의 파장변환층보다 큰 굴절율을 가지는 것일 수 있다.
바람직하게는, 투명층의 두께는 0.1 내지 200㎛일 수 있다.
바람직하게는, 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층의 두께는 1 내지 150㎛일 수 있다.
바람직하게는, 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층의 외부와 접하는 적어도 일면에 기재층이 위치할 수 있다.
바람직하게는, 기재층은 투명하고 가요성이 있는 고분자 필름일 수 있다.
또한 상기 목적은, 상술한 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛에 의해 달성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 따르면, 색변환 시트에 유기 형광체를 적용하여 환경적으로 안전하면서, 색재현율과 휘도 특성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 환경에서의 색변화가 적고 전체 영역에서 균일한 휘도를 가져 신뢰성이 우수한 등의 효과가 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛의 구성도이다.
도 3은 비교예 7 내지 9에서 제조한 색변환 시트의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트(10)는 제1 파장변환층(22), 제2 파장변환층(20) 및 투명층(24)을 포함한다. 제1 파장변환층(22)은 투명층(24)의 일면에 위치하며, 제1 유기 형광체(15) 및 확산 입자(16)가 제1 수지 매트릭스(19a) 내에 분산된 형태를 가진다. 그리고 제2 파장변환층(20)은 투명층(24)의 타면(제1 파장변환층이 형성된 면의 반대면)에 위치하며, 제2 유기 형광체(13)가 제2 수지 매트릭스(19b)에 분산된 형태를 가진다. 이때, 제1 유기 형광체(15) 및 제2 유기 형광체(13)는 서로 다른 색상의 유기 형광체인 것이 바람직하며, 도 1에서는 제1 유기 형광체(15)를 녹색 유기 형광체로, 제2 유기 형광체(13)를 적색 유기 형광체로 도시하였으며, 이하에서는 제1 유기 형광체(15)를 녹색 유기 형광체(15)로, 제2 유기 형광체(13)를 적색 유기 형광체(13)로 각각 표현할 수 있다.
이와 같이, 확산 입자(16)를 반드시 녹색 유기 형광체(15)와 함께 사용하는 것을 한정하는 것은 아니며, 확신 입자(16)를 적색 유기 형광체(13)와 함께 사용할 수 있다. 다만, 색변환 시트의 광 신뢰성을 높이기 위해 확산 입자(16)를 녹색 유기 형광체(15)와 함께 사용하는 것이 바람직하다. 이는 확산 입자(16)와 적색 유기 형광체(13) 사이의 거리를 최대한 떨어뜨림으로써 적색 유기 형광체(13)가 확산 효과를 덜 받게 하기 위한 것이다.
일 실시예에서, 투명층(24)은 제1 파장변환층(22) 및 제2 파장변환층(20) 사이에 위치하여 제1 파장변환층(22) 및 제2 파장변환층(20) 사이의 거리(간격)를 유지시켜 준다.
투명층(24)은 투명하면서 가요성이 있는 고분자 필름으로, 가시광선 투과율이 70% 이상인 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 UV 경화성 수지 등을 포함할 수 있다. 다만, 투명층(24)을 형성하는 수지는 이에 한정되지 않으며, 제1 파장변환층(22) 및 제2 파장변환층(20) 사이에서 서로 다른 파장변환층에 위치하는 유기 형광체(15, 13), 확신입자(16), 수지 매트릭스(19a, 19b)가 서로 혼합되거나 다른 층으로 확산되는 것을 막아줄 수 있는 어떤 고분자 물질도 적용 가능하다.
바람직하게는, 투명층(24)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리아크릴 레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리이미드(polyimide) 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 고분자 필름일 수 있다.
일 실시예에서, 투명층(24)의 두께는 0.1 내지 200㎛인 것이 바람직하며, 1 내지 50㎛의 두께인 것이 더욱 바람직하다. 이는 투명층(24)의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우 온도에 따른 유기형광체(13, 15)나 수지 매트릭스(19a, 19b)의 확산 또는 혼합에 따라 발생할 수 있는 색변화의 제어가 어렵고, 200㎛ 초과인 경우 빛의 투과가 저해될 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 제1 파장변환층(22)은 투명층(24)의 하부 면(도 1에 따라 편의상 하부 면이라 한다)에 위치하며, 제1 수지 매트릭스(19a)에 분산되어 있는 제1 유기 형광체(15, 녹색 유기 형광체) 및 확산 입자(16)를 포함한다.
제1 수지 매트릭스(19a)는 제1 유기 형광체(15)를 고정시켜 주는 동시에 수분이나 산소에 노출되는 것을 방지함으로써, 제1 수지 매트릭스(19a)에 분산되어 있는 제1 유기 형광체(15)의 분해를 방지하는 역할을 한다.
일 실시예에서, 제1 수지 매트릭스(19a)를 형성하는 수지는 수평균 분자량(Mn)이 1,000 내지 50,000g/mol 또는 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 내지 2,000,000g/mol인 것이 바람직하다. 이는 제1 수지 매트릭스(19a)를 형성하는 수지의 수평균 분자량이 1,000g/mol 미만 또는 중량 평균 분자량이 50,000g/mol 미만인 경우 제1 수지 매트릭스(19a)의 끈적임이 발생하여 색변환 시트(10)를 롤 형태로 권취 시 필름의 권취 상태를 불량하게 만들 수 있으며, 수평균 분자량이 50,000g/mol 초과 또는 중량 평균 분자량이 2,000,000g/mol 초과인 경우 제1 수지 매트릭스(19a)의 용매에 대한 용해성이 불량하여 제1 파장변환층(22)을 형성하는데 어려울 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 제1 수지 매트릭스(19a)를 형성하는 수지의 산가(acid value)는 0 내지 20mgKOH/g인 것이 바람직하다. 또한, 제1 수지 매트릭스(19a)를 형성하는 수지의 수산기가(hydroxyl value)는 0 내지 30mgKOH/g인 것이 바람직하고, 0 내지 20mgKOH/g인 것이 더욱 바람직하다. 이들 수치 범위를 벗어날 경우 수지 매트릭스 내에 존재하는 수산기나 카르복실산기 등의 작용기가 수지 매트릭스 내에 분산되어 있는 유기 형광체의 분해를 가속화시켜 유기 형광체의 신뢰성을 저하시킬 수 있기 때문에 제1 수지 매트릭스(19a)를 형성하는 수지의 산가 및 수산기가는 위 범위로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 색변환 시트에 포함된 파장변환층의 수지 매트릭스로 적용될 수 있는 수지는 에스터계(ester), 올레핀계(olefin), 아크릴계(acryl), 에테르계(ether), 우레탄계(urethane), 카보네이트계(carbonate) 및 이미드계(imide) 수지가 있다.
또한, 제1 수지 매트릭스(19a)로서 사용될 수 있는 수지 중 하나인 에스터계 수지는 지방족 다가 알코올 및 지방족이나 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지를 포함할 수 있다.
여기서, 지방족 다가 알코올은 수산기를 2개 이상 가지고, 탄소수가 2 내지 10개인 지방족 화합물로서, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 프로판 디올, 부탄 디올, 네오펜틸 글리콜 및 트리메틸올 프로판 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
지방족 다가산은 카르복실산기를 2개 이상 가지고, 탄소수가 2 내지 12개인 지방족 화합물로서, 예를 들어, 말론산, 석신산, 아디프산 및 세바스산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
방향족 다가산은 카르복실산기를 2개 이상 가지고 방향족 고리의 수가 1 내지 4개인 방향족 화합물로서, 예를들어 이소프탈산, 프탈산, 테레프탈산 및 사이클로헥실디카르복실산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이러한 제1 수지 매트릭스(19a)는 폴리에스터(polyester), 변성 폴리에스터(modified polyester), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리사이클로올레핀(polycycleolefin), 폴리(메틸)메타아크릴레이트(poly(methyl)methacrylate), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide) 및 이들의 블록공중합체 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 제1 수지 매트릭스(19a)는 필요에 따라 제1 수지 매트릭스(19a)의 화학적 가교화를 위한 가교제를 더 포함할 수 있다. 가교제로는 이소시아네이트계(isocyanate), 아민계(amine), 산무수물계(anhydride), 티올계(thiol) 및 에폭시계(epoxy) 가교제 중에서 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 가교제가 포함될 수 있다.
또한, 제1 파장변환층(22)의 제1 수지 매트릭스(19a)에 분산되어 있는 녹색 유기 형광체(15)는 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출할 수 있다. 녹색 유기 형광체(15)는 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체(예를 들어, 2-(벤조티아졸-2-일)-9,10-디페닐안트라센이나 5,6,11,12-테트라페닐나프타센 등), 푸란, 피롤, 티오펜, 실롤, 9-실라플루오렌, 9,9'-스피로비실라플루오렌, 벤조티오펜, 벤조푸란, 인돌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 이미다조피리딘, 페난트롤린, 피리딘, 피라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 피롤로피리딘, 티옥산텐 등의 헤테로 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체, 보란 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 4,4'-비스(2-(4-디페닐아미노페닐)에테닐)비페닐, 4,4'-비스(N-(스틸벤-4-일)-N-페닐아미노)스틸벤 등의 아미노스티릴 유도체, 방향족 아세틸렌 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 스틸벤 유도체, 알다진 유도체, 피로메텐유도체, 디케토피롤로[3,4-c]피롤 유도체, 2,3,5,6-1H,4H-테트라히드로-9-(2'-벤조티아졸릴)퀴노리지노[9,9a,1-gh]쿠마린 등의 쿠마린 유도체, 이미다졸, 티아졸, 티아디아졸, 카르바졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸 등의 아졸 유도체 및 그 금속착체 및 N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디페닐-1,1'-디아민으로 대표되는 방향족 아민 유도체 등을 포함할 수 있다.
또한, 녹색 유기 형광체(15)는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
(화학식 1)
Figure 112020038719587-pat00001
녹색 유기 형광체(15)는 제1 수지 매트릭스(19a)의 고형분 100중량부에 대해 0.001 내지 10중량부 포함하는 것이 바람직하며, 0.001 내지 1중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 녹색 유기 형광체(15)를 0.001 중량부 미만으로 포함할 경우 색변환 시트(10)를 통해 원하는 색상으로의 색변환 효과가 미미할 수 있고, 10 중량부를 초과하여 포함할 경우 녹색 유기 형광체(15)의 응집과 같은 상호 작용으로 인해 소광 현상이 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 제1 파장변환층(22)에 제1 유기 형광체(15, 녹색 유기 형광체)와 함께 포함되는 확산 입자(16)는 제1 수지 매트릭스의 고형분 100 중량부에 대해 2 내지 60 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 확산 입자가 2 중량부 미만인 경우 확산 입자가 색변환 시트 면적 전체에 전반적으로 분산되지 못하여 표면에 얼룩이 발생하며, 60 중량부 초과인 경우 과량의 확산 입자가 돌출되어 시트의 균일성이 확보되지 않아 색 편차가 커지게 된다.
일 실시예에서, 확산 입자(16)는 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아 중에서 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 제1 파장변환층(22)에 포함된 제1 유기 형광체(15) 및 확산 입자(16)는 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
(수학식 1)
0.3 ≤ DP/PL ≤ 1
여기서, DP는 확산 입자(16)의 크기(평균 입경)를 나타내며, PL은 제1 유기 형광체(15)의 발광 파장을 나타낸다. 이때, 제1 유기 형광체(15) 및 확산 입자(16) 사이의 관계식인 수학식 1의 값이 0.3 미만인 경우 입자 크기가 나노 크기로 매우 작아 분산이 어려울 뿐 아니라 LED 파장보다 크기가 작아 확산 효과가 크지 않아 광효율 향상이 되지 않으며, 수학식 1의 값이 1 초과인 경우 LED 파장보다 크기가 너무 커 확산이 아닌 LED 파장을 흡수하여 광 효율 향상이 크지 않고, 시트 상에 확산 입자가 돌출된 부분이 발생한다.
일 실시예에서, 제1 수지 매트릭스(19a)에 분산된 녹색 유기 형광체(15)를 포함하는 제1 파장변환층(22)의 두께는 1 내지 150㎛인 것이 바람직하며, 5 내지 100㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이는 제1 파장변환층(22)의 두께가 1㎛ 미만인 경우 평균 입경이 0.3~0.5㎛인 확산 입자가 포함될 경우 이와 같은 크기의 확산 입자가 파장변환층 외부로 돌출될 수 있으며, 150㎛ 초과인 경우 파장변환층에 포함된 용매를 모두 증발시키기 어려운 문제를 가진다. 파장변환층에 포함된 용매는 색변환 시트의 광신뢰성 성능에 영향을 주므로 최대한 제거되는 것이 바람직하다.
다음으로, 투명층(24)의 상부 면에 형성된 제2 파장변환층(20)은 제2 수지 매트릭스(19b)에 분산되어 있는 적색 유기 형광체(13)를 포함한다. 즉, 투명층(24)은 제1 파장변환층(22) 및 제2 파장변환층(20) 사이에 위치한다.
여기서, 제2 수지 매트릭스(19b)는 상술한 제1 수지 매트릭스(19a)와 동일할 것일 수 있는 바, 중복되는 설명은 생략한다.
제2 파장변환층(20)의 제2 수지 매트릭스(19b)에 분산되어 있는 적색 유기 형광체(13)는 청색광 또는 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출한다.
적색 유기 형광체(13)는 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체(예를 들어, 2-(벤조티아졸-2-일)-9,10-디페닐안트라센이나 5,6,11,12-테트라페닐나프타센 등), 푸란, 피롤, 티오펜, 실롤, 9-실라플루오렌, 9,9'-스피로비실라플루오렌, 벤조티오펜, 벤조푸란, 인돌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 이미다조피리딘, 페난트롤린, 피리딘, 피라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 피롤로피리딘, 티옥산텐 등의 헤테로 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체, 보란 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 4,4'-비스(2-(4-디페닐아미노페닐)에테닐)비페닐, 4,4'-비스(N-(스틸벤-4-일)-N-페닐아미노)스틸벤 등의 아미노스티릴 유도체, 방향족 아세틸렌 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 스틸벤 유도체, 알다진 유도체, 피로메텐 유도체, 디케토피롤로[3,4-c]피롤 유도체, 2,3,5,6-1H,4H-테트라히드로-9-(2'-벤조티아졸릴)퀴노리지노[9,9a,1-gh]쿠마린 등의 쿠마린 유도체, 이미다졸, 티아졸, 티아디아졸, 카르바졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸 등의 아졸 유도체 및 그 금속착체 및 N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디페닐-1,1'-디아민으로 대표되는 방향족 아민 유도체 등을 포함할 수 있다.
또한, 적색 유기 형광체(13)는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
(화학식 2)
Figure 112020038719587-pat00002
일 실시예에서, 적색 유기 형광체(13)는 제2 수지 매트릭스(19b)의 고형분 100 중량부에 대해 0.0001 내지 5 중량부 포함하는 것이 바람직하며, 0.0001 내지 1중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 적색 유기 형광체(13)를 0.0001 중량부 미만으로 포함할 경우 색변환 시트(10)를 통한 원하는 색상으로의 색변환 효과가 미미할 수 있고, 5 중량부를 초과하여 포함할 경우 적색 유기 형광체(13)의 응집과 같은 상호 작용으로 인해 소광 현상이 발생할 수 있기 때문이다.
제2 수지 매트릭스(19b)에 분산된 적색 유기 형광체(13)를 포함하는 제2 파장변환층(20)의 두께는 1 내지 150㎛인 것이 바람직하며, 1 내지 100㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이는 제2 파장변환층(20)에 확산 입자를 사용할 때 제2 파장변환층(20)의 두께가 1㎛ 미만인 경우 평균 입경이 0.3 내지 0.5㎛인 확산 입자가 포함될 경우 이와 같은 크기의 확산 입자가 파장변환층 외부로 돌출될 수 있으며, 150㎛ 초과인 경우 파장변환층에 포함된 용매를 모두 증발시키기 어려운 문제가 발생한다. 파장변환층에 포함된 용매는 색변환 시트의 광신뢰성 성능에 영향을 주므로 최대한 제거되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 투명층(24)의 양면에 각각 배치되며, 제1 수지 매트릭스(19a)에 분산되어 있는 녹색 유기 형광체(15)를 포함하는 제1 파장변환층(22) 및 제2 수지 매트릭스(19b)에 분산되어 있는 적색 유기 형광체(13)를 포함하는 제2 파장변환층(20)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 색변환 시트(10)는 광원으로부터 조사되는 청색광을 백색광으로 변환하여 방출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 색변환 시트(10)의 투명층(24)과 파장변환층(22, 20) 사이의 점착력은 50gf/inch 이상인 것이 바람직하다. 이는 점착력이 50gf/inch 미만인 경우 색변환 시트(10)의 적층 구조의 고정이 어려울 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 본 발명의 실시예에 따른 색변환 시트(10)의 파장변환층(22, 20)과 투명층(24)은 서로 상이한 굴절율을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 입사광에 대해 최종적으로 빛이 방출되는 위치의 파장변환층은 투명층(24) 보다 굴절율이 작다. 예를 들어 입사광에 대해 최종 방출되는 빛이 제2 파장변환층(20)을 통해 나오는 경우 투명층(24)의 굴절율이 제2 파장변환층(20)의 굴절율보다 크고, 반대로 입사광에 대해 최종 방출되는 빛이 제1 파장변환층(22)을 통해 나오는 경우 투명층(24)의 굴절율이 제1 파장변환층(22)보다 크다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 색변환 시트(10)의 투명층(24)의 굴절율은 파장변환층(22, 20)의 굴절율보다 클 수 있다. 이는 투명층(24)의 빛 반사율을 높여 최종적으로 색변환된 빛을 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 시트 전체 영역에서 휘도 차이(△Lv=측정Lv/기준Lv)가 5% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 시트 전체 영역에서 색좌표 평균값과의 최대 편차(△uv: △x=측정x-기준x, △y=측정y-기준y)가 0.005 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 발명에서는 색변환 시트의 전체 영역에서 휘도 차이 및 색좌표 평균값과의 최대 편차가 매우 적어 균일한 성능의 색변환 시트를 백라이트 유닛에 제공할 수 있다.
종래에 일반적으로 사용되고 있는 색변환 시트의 경우 녹색 유기 형광체와 적색 유기 형광체가 한 층으로 구성된 수지 매트릭스에 함께 분산되어 있거나, 녹색 유기 형광체를 포함하고 있는 수지 매트릭스 층과 적색 유기 형광체를 포함하고 있는 수지 매트릭스 층이 서로 접촉되어 복수의 층을 이루고 있다. 이 때, 적색 유기 형광체는 녹색 유기 형광체와의 거리가 가까울수록 녹색광 흡수가 용이하여 적색광 발광 효율이 증가될 수 있어, 같은 함량의 유기 형광체를 포함하는 색변환 시트에서도 이들 유기 형광체들의 거리를 조절함에 따라 다양한 백색광의 구현이 가능할 수 있다. 여기서, 녹색 유기 형광체와 적색 유기 형광체가 한 층으로 구성된 수지 매트릭스에 함께 포함될 경우 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체 간의 거리가 상대적으로 가까운 상태에서 주변 환경, 예를 들어 고온 또는 고습 환경에 영향을 받아 서로 간의 거리가 상대적으로 크게 변할 수 있으며, 이는 적색 유기 형광체의 발광 효율을 변화시켜 궁극적으로 색변환 시트에 의해 변환될 수 있는 백색광의 색좌표를 변화시키거나 신뢰도를 저하시킬 수 있다.
한편, 녹색 유기 형광체를 포함하고 있는 수지 매트릭스 층과 적색 유기 형광체를 포함하고 있는 수지 매트릭스 층이 서로 접촉되어 복수의 층을 이루고 있는 경우에는, 시간이 지남에 따라 각 층의 계면에 존재하는 녹색 또는 적색 유기 형광체가 타 층의 계면으로 확산될 수 있고, 이로 인해 적색 유기 형광체와 녹색 유기 형광체와의 거리가 가까워져 적색 유기 형광체의 발광 효율이 변화되어 백색광의 색좌표를 변화시키거나 신뢰도를 저하시킬 수 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트(10)는 녹색 유기 형광체(15)를 포함하는 제1 파장변환층(22) 및 적색 유기 형광체(13)를 포함하는 제2 파장변환층(20)의 사이에 투명층(24)을 배치하는 형태로 제1 및 2 파장변환층(22, 20)을 완벽히 분리시켜 녹색 유기 형광체(15) 및 적색 유기 형광체(13) 간의 일정 거리를 유지시켜 줌으로서, 적색 유기 형광체(13)의 발광 효율을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 색변환 시트(10)에 의해 방출되는 백색광의 색좌표 및 신뢰도 저하를 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 색변환 시트(10)는 투명층(24)을 배치함으로서, 제1, 2 파장변환층(22, 20)에 포함되어 있는 녹색 및 적색 유기 형광체(15, 13)와 수지 매트릭스(19a, 19b)가 서로 확산 또는 혼합되는 것을 방지하여, 고온 및 고습 환경에서도 높은 색균일성 및 균일한 휘도를 구현할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 파장변환층(22) 및 제2 파장변환층(20)의 외부와 접하는 적어도 일면에는 필요에 따라 기재층(17a, 17b)을 더 포함할 수 있다.
기재층(17a, 17b)은 투명하고 가요성이 있는 고분자 필름일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphtalate), 폴리아릴레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리이미드(polyimide) 중에서 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 다만, 기재층(17a, 17b)의 구성 성분은 이에 한정되지 않고, 다양한 고분자 필름이 적용될 수 있다. 또한, 기재층(17a, 17b)은 확산 시트, 프리즘 시트 등의 광학 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가진 시트가 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(90)은 광원(70), 광원(70)으로부터 방출된 광을 반사시켜 광효율을 높일 수 있는 반사판(50), 반사판(50) 상부에 위치하며 광원(70)으로부터 방출되는 광을 고르게 펼쳐주는 역할을 하는 도광판(30) 및 도광판(30) 상부에 위치하는 색변환 시트(10)를 포함할 수 있다.
색변환 시트(10)는 앞서 도 1 및 도 2에서 나타낸 실시예에서 설명한 것과 동일한 색변환 시트가 적용되는 바, 중복되는 설명은 생략한다.
또한, 색변환 시트(10)의 상부에는 적어도 하나 이상의 광학 시트, 예를 들어 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도향상필름(DBEF) 등을 더 포함할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
상기 화학식 1 및 화학식 2에 따른 녹색 유기 형광체(발광 파장 범위: 500nm ≤ PL ≤ 600nm) 및 적색 유기 형광체를 초산에틸에 각각 녹여 2종의 유기 형광체 용액을 제조하였다.
제조된 녹색 유기 형광체 용액에 입자 크기 0.2 내지 0.5㎛의 확산 입자인 알루미나(덴카, ASFP-20) 및 아크릴계 수지(삼원, AT-2100)를 혼합하고 점도가 150cps가 되도록 초산에틸을 추가한 후, 150rpm으로 30분간 교반하여 제1 파장변환층 조성물을 제조하였다. 이때, 녹색 유기 형광체는 아크릴계 수지의 고형분 100 중량부에 대해 0.41중량부, 확산 입자는 60 중량부가 되도록 하였다.
또한, 제조된 적색 유기 형광체 용액을 폴리에스터 칩(TOYOBO, Vylon630)을 테트라하이드로퓨란에 녹인 폴리에스터 수지에 혼합하고 점도가 150cps가 되도록 초산에틸을 추가한 후, 150rpm으로 30분간 교반하여 제2 파장변환층 조성물을 제조하였다. 이 때, 적색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.12중량부가 되도록 하였다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(TAK, PL2)의 상면에 제1 파장변환층 조성물을 바 코팅한 후, 170℃에서 4분간 건조하여 20㎛ 두께의 제1 파장변환층을 형성하였다. 또한, 다른 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(TAK, PL2)의 상면에 제2 파장변환층 조성물을 바 코팅한 후, 170℃에서 4분간 건조하여 20㎛ 두께의 제2 파장변환층을 형성하였다.
다음으로, 실리콘계 수지(DOW, DC7663) 100중량부에 대하여 톨루엔 50 중량부를 투입한 후, 2시간 교반하였다. 이 후, 백금촉매(DOW, SYL-OFF 4000 CATALYST) 0.5 중량부를 첨가하여 추가로 30분간 교반하여 투명층 조성물을 제조하였다. 위와 같이 제조한 점착제 조성물을 제2 파장변환층 상부에 바코팅한 후 170℃에서 2분간 건조시켜, 30㎛ 두께의 투명층(첩착층)을 제조하였다.
위와 같이 제조된 제1 파장변환층 및 투명층을 서로 접촉되도록 적층시킨 후, 롤라미네이트(GMP, EXCELAM Ⅱ-355Q)를 이용하여 색변환 시트를 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1에서 제조된 녹색 유기 형광체 용액과 적색 유기 형광체 용액을, 각각 따로 폴리에스터 칩(TOYOBO, Vylon630)을 디메톡시에탄에 녹인 폴리에스터 수지에 혼합하고 점도가 150cps가 되도록 초산에틸을 추가한 후, 150rpm으로 30분간 교반하여 제1 및 제2 파장변환층 조성물을 각각 제조하였다. 제조된 제1 파장변환층 조성물에 입자 크기 0.2 내지 0.5㎛의 확산 입자인 알루미나(덴카, ASFP-20)를 혼합하였다. 이때, 녹색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.34중량부가 되도록 하였고, 적색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.07중량부가 되도록 하였다. 확산 입자는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 40중량부가 되도록 하였다. 이외에는 실시예 1과 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.
[실시예 3]
확산 입자가 폴리에스터 수지의 고형분 100 중량부에 대해 2 중량부가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 1]
확산 입자 첨가를 생략하고, 녹색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.5중량부가 되도록 하였고, 적색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.005중량부가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 2]
실시예 1에서 제조된 녹색 유기 형광체 용액과 적색 유기 형광체 용액을, 각각 따로 폴리에스터 칩(TOYOBO, Vylon630)을 디메톡시에탄에 녹인 폴리에스터 수지에 혼합하고 점도가 150cps가 되도록 초산에틸을 추가한 후, 150rpm으로 30분간 교반하여 제1,2 파장변환층 조성물을 각각 제조하였다. 이 때, 녹색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.32중량부가 되도록 하였고, 적색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.03중량부가 되도록 하였다.
제1 파장변환층 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(TAK, PL2) 상면에 바 코팅한 후, 170℃에서 4분간 건조하여 20㎛ 두께의 제1 파장변환층을 형성하였다. 또한, 제2 파장변환층 조성물을 확산 필름(TAK, TDF12C)의 확산층 반대면에 바 코팅한 후, 170℃에서 4분간 건조하여 20㎛ 두께의 제2 파장변환층을 형성하였다.
다음으로, 실리콘계 수지(DOW, DC7663) 100중량부에 대하여 톨루엔 50 중량부를 투입한 후, 2시간 교반하였다. 이후, 백금촉매(DOW, SYL-OFF 4000 CATALYST) 0.5 중량부를 첨가하여 추가로 30분간 교반하여 투명층 조성물을 제조하였다. 위와 같이 제조한 점착제 조성물을 제2 파장변환층 상부에 바코팅한 후 170℃에서 2분간 건조시켜, 30㎛ 두께의 투명층을 제조하였다.
위와 같이 제조된 제1 파장변환층 및 투명층을 서로 접촉되도록 적층시킨 후, 롤라미네이트(GMP, EXCELAM Ⅱ-355Q)를 이용하여 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 3]
입자 크기가 0.005 내지 0.05㎛인 확산 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 4]
입자 크기가 1 내지 5㎛인 확산 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 5]
확산 입자가 폴리에스터 수지의 고형분 100 중량부에 대해 1 중량부가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 6]
확산 입자가 폴리에스터 수지의 고형분 100 중량부에 대해 61 중량부가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 7]
실시예 1에서 제조된 녹색 유기 형광체 용액을 폴리에스터 칩(TOYOBO, Vylon630)을 디메톡시에탄에 녹인 폴리에스터 수지에 혼합하고 점도가 150cps가 되도록 초산에틸을 추가한 후, 150rpm으로 30분간 교반하여 제1 파장변환층 조성물을 제조하였다. 제조된 제1 파장변환층 조성물에 입자 크기 0.2 내지 0.5㎛의 확산 입자인 알루미나(덴카, ASFP-20)를 혼합하였다. 이 때, 녹색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.34중량부가 되도록 하였고, 확산 입자는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 40중량부가 되도록 하였다.
또한, 제2 파장변환층을 형성하는 대신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(TAK, PL2)을 사용하여 상면에 투명층을 형성하였으며, 이외에는 실시예 1과 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 8]
입자 크기 1 내지 5㎛의 확산 입자인 알루미나(덴카, DAW-03)을 사용하였으며, 녹색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.5중량부가 되도록 하였고, 확산 입자는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 40중량부가 되도록 한 것을 제외하고는 비교예 7과 동일한 방법으로 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 9]
입자 크기 3 내지 7㎛의 확산 입자인 알루미나(덴카, DAW-05)을 사용하였으며, 녹색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 0.5중량부가 되도록 하였고, 확산 입자는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부에 대해 40중량부가 되도록 한 것을 제외하고는 비교예 7과 동일한 방법으로 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 10]
확산 입자 사용을 생략하였으며, 녹색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100 중량부에 대해 0.5 중량부가 되도록 한 것을 제외하고는 비교예 8과 동일한 방법으로 색변환 시트를 제조하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 10에서 제조된 색변환 시트에 대하여, 하기 실험예를 통해 물성을 평가하여, 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타냈다.
[실험예]
(1) 휘도 및 색좌표 변화 측정
450nm 파장의 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 색변환 시트를 적층하고, 색변환 시트의 상면에 프리즘 시트를 추가로 적층하였다. 그리고 색변환 시트에 무작위로 5개의 지점을 선택하여 휘도(L) 및 색좌표 (x, y) 값을 분광방사휘도계(KONICA MINOLTA, CA-S20W)를 이용하여 측정한 후, 평균값 및 최대편차(△uv)를 비교하였다.
(2) 시트 외관 확인
실시예 및 비교예에서 파장변환층 조성물을 코팅하고 건조한 후 투명층을 형성하기 이전에 시트를 육안으로 관찰하여 외관 상태를 평가하였다. 즉, 녹색 유기 형광체를 포함하는 제1 파장변환층 조성물이 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(TAK, PL2)의 상면에 바 코팅된 후, 170℃에서 4분간 건조하여 형성된 상태에서 시트의 외관 상태를 평가하였다. 이때, 육안으로 입자나 얼룩이 보이지 않을 경우 "O", 응집된 입자가 보이거나 표면 얼룩이 나타날 경우 "X"로 표기하였다.
　 　 평균값 1 2 3 4 5 △uv
실시예 1 L 4549.2 4530 4551 4570 4553 4542 0.00241
x 0.2454 0.244 0.245 0.247 0.246 0.245
y 0.2002 0.199 0.200 0.202 0.201 0.199
실시예 2 L 3926.2 3911 3940 3887 3939 3954 0.00384
x 0.2366 0.235 0.235 0.238 0.239 0.236
y 0.1990 0.197 0.198 0.199 0.202 0.199
실시예 3 L 2659.0 2660.5 2659.5 2666.7 2648.2 2660 0.00184
X 0.2068 0.206 0.208 0.206 0.208 0.206
y 0.1156 0.115 0.117 0.115 0.116 0.115
비교예 1 L 3720.2 3710 3701 3704 3731 3755 0.00510
x 0.2128 0.213 0.211 0.213 0.212 0.215
y 0.1634 0.163 0.160 0.163 0.163 0.168
비교예 2 L 3948.4 3812 4058 3945 4067 3860 0.00699
x 0.2666 0.265 0.268 0.267 0.268 0.265
y 0.2478 0.241 0.254 0.248 0.252 0.244
비교예 3 L 1481.2 1450.9 1475.9 1501.4 1522.2 1455.4 0.0254
X 0.2086 0.204 0.234 0.201 0.200 0.204
y 0.0796 0.082 0.08 0.078 0.076 0.082
비교예 4 L 2955.3 2950.3 2938.2 3016.1 2849 3005.1 0.00537
X 0.2196 0.217 0.221 0.220 0.218 0.222
y 0.1532 0.149 0.154 0.156 0.149 0.158
비교예 5 L 2452.5 2437.5 2465.2 2470.4 2425.5 2463.7 0.00241
X 0.1998 0.199 0.201 0.200 0.198 0.201
y 0.1026 0.101 0.104 0.103 0.101 0.104
비교예 6 L 3756.7 3738.7 3792.5 3757.5 3667.7 3827 0.00680
X 0.2342 0.232 0.238 0.232 0.232 0.237
Y 0.1928 0.191 0.197 0.189 0.188 0.199
확산
입자
(㎛)		 수지
(중량부)		 확산 입자
(중량부)		 녹색 유기
형광체
(중량부)		 적색 유기
형광체
(중량부)		 PL
(nm) 		DP/PL
실시예
1		 0.2~0.5 100 60 0.41 0.12 500~600 0.33~1
실시예
2		 0.2~0.5 100 40 0.34 0.07 500~600 0.33~1
실시예
3		 0.2~0.5 100 2 0.41 0.12 500~600 0.33~1
비교예
1		 - 100 - 0.5 0.005 500~600 -
비교예
2		 - 100 - 0.32 0.03 500~600 -
비교예
3		 0.005~0.05 100 60 0.41 0.12 500~600 0.0083~0.1
비교예
4		 1~5 100 60 0.41 0.12 500~600 1.67~10
비교예
5		 0.2~0.5 100 1 0.41 0.12 500~600 0.33~1
비교예
6		 0.2~0.5 100 61 0.41 0.12 500~600 0.33~1
비교예
7		 0.2~0.5 100 40 0.34 - 500~600 0.33~1
비교예
8		 1~5 100 40 0.5 - 500~600 1.67~10
비교예
9		 3~7 100 40 0.5 - 500~600 5~14
비교예
10		 - 100 - 0.5 - 500~600 -
확산 입자
(㎛)		 수지
(중량부)		 확산 입자
(중량부)		 녹색 유기
형광체
(중량부)		 적색 유기
형광체
(중량부)		 DP/PL 시트
외관
실시예 1 0.2~0.5 100 60 0.41 0.12 0.33~1 O
실시예 2 0.2~0.5 100 40 0.34 0.07 0.33~1 O
실시예 3 0.2~0.5 100 2 0.41 0.12 0.33~1 O
비교예 4 1~5 100 60 0.41 0.12 1.67~10 X
(응집 입자 돌출)
비교예 5 0.2~0.5 100 1 0.41 0.12 0.33~1 X
(시트 표면 얼룩)
비교예 6 0.2~0.5 100 61 0.41 0.12 0.33~1 X
(응집 입자 돌출)
표 1 내지 표 3에 나타난 바와 같이, 녹색 유기 형광체층에 확산 입자를 적용하였으며, 수학식 1의 범위에 해당하는 확산 입자를 사용한 실시예 1 내지 3은 임의의 점에서의 색좌표와 평균값과의 차이인 최대 편차(△uv)가 0.005이하로 색좌표가 균일하게 나타나며 휘도 차이(△Lv)가 5% 이하이고, 색 변환 시트의 표면 형상에 이상이 없는 것을 확인할 수 있다.
반면에, 확산 입자를 사용하지 않은 비교예 1은 최대 편차(△uv)가 0.005를 초과하여 색좌표가 균일하지 않아 색변환 시트의 균일성이 확보되지 않는 것을 알 수 있으며, 또한 확산필름을 적용한 비교예 2의 경우에도 마찬가지로 최대 편차(△uv)가 0.005를 초과하여 색좌표가 균일하지 않아 색변환 시트의 균일성이 확보되지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 수학식 1의 범위 미만에 해당하는 확산 입자를 사용한 비교예 3은 최대편차(△uv) 범위에 해당되지 않고, 모두 LED 파장대와 다른 크기의 입자를 사용하여 광 확산 효과가 미미한 문제를 가진다. 또한, 수학식 1의 범위 초과에 해당하는 확산 입자를 사용한 비교예 4는 최대 편차(△uv) 범위에 해당되지 않고, 모두 LED 파장대와 다른 크기의 입자를 사용하여 광 확산 효과가 미미한 문제를 가지며, 표면 입자 돌출 문제를 가지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 확산 입자가 부족한 비교예 5는 확산 입자 함량이 거의 포함되지 않아 부족한 함량으로 표면 얼룩 발생하는 문제를 가지는 것을 확인할 수 있으며, 확산 입자가 과도한 비교예 6은 분산되지 않은 입자의 뭉침으로 표면에 돌출된 부분이 보여 최대 편차(△uv) 값이 범위에서 벗어나 색변환 시트의 균일성이 확보되지 않으며 표면 입자 돌출 문제를 가지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 7 내지 9는 녹색 유기 형광체를 포함하는 제1 파장변환층만을 형성한 것으로, 수학식 1 범위를 만족하는 비교예 7과 수학식 1 범위를 만족하지 않은 비교예 8 및 9를 비교하면, 비교예 8 및 9의 경우 확산 입자의 크기로 인하여 녹색 유기 형광체의 광효율을 증가시키는데 한계가 있다. 그리고 수학식 1 범위를 만족하는 확산 입자를 사용한 비교예 7은 도 3에 도시된 바와 같이, 비교예 8 및 9보다 확산 입자가 적은 양이 포함되어도 더 높은 녹색 파장 피크가 나타난 것을 확인할 수 있다. 따라서, 녹색 유기 형광체의 광효율을 효과적으로 증가시키기 위해, 수학식 1 범위의 확산 입자를 사용하여야 함을 간접적으로 확인할 수 있다.
또한, 비교예 7 내지 9와 비교예 10을 비교하면, 확산 입자를 적용한 녹색 유기 형광체층(비교예 7 내지 9)은 확산 입자가 없을 경우(비교예 10) 대비 30 내지 50% 휘도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트 및 백라이트 유닛에 따르면, 색변환 시트에 유기 형광체를 적용함으로써 환경적으로 안전하면서도 색재현율과 휘도 특성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 환경에서 색변화가 적고 신뢰성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 색변환 시트
13: 적색(제2) 유기 형광체
15: 녹색(제1) 유기 형광체
16: 확산 입자
17: 기재층
19a: 제1 수지 매트릭스
19b: 제2 수지 매트릭스
20: 제2 파장변환층
22: 제1 파장변환층
24: 투명층
30: 도광판
50: 반사판
70: 광원
90: 백라이트 유닛

Claims (16)

  1. 투명층;
    상기 투명층의 일면에 위치하며, 제1 유기 형광체 및 확산 입자가 제1 수지 매트릭스에 분산된 제 1 파장변환층; 및
    상기 투명층의 타면에 위치하며, 제2 유기 형광체가 제2 수지 매트릭스에 분산된 제 2 파장변환층;
    을 포함하고,
    시트 전체 영역에서 휘도 차이(△Lv)가 5% 이하이고, 색좌표 평균값과의 최대 편차(△uv)가 0.005 이하로 균일하며,
    상기 제1 파장변환층은 상기 제1 수지 매트릭스 100 중량부에 대해 상기 확산 입자 2 내지 60 중량부를 포함하는, 색변환 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 색변환 시트는 하기 수학식 1을 만족하는, 색변환 시트.
    (수학식 1)
    0.3 ≤ DP/PL ≤ 1.0
    DP: 확산 입자 크기 [nm]
    PL: 제1 유기 형광체 발광 파장 [nm]
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장변환층은 상기 제1 수지 매트릭스 100 중량부에 대해 상기 제1 유기 형광체 0.001 내지 10 중량부를 포함하는, 색변환 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 파장변환층은 상기 제2 수지 매트릭스 100 중량부에 대해 상기 제2 유기 형광체 0.0001 내지 5 중량부를 포함하는, 색변환 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수지 매트릭스 및 상기 제2 수지 매트릭스를 형성하는 수지는 폴리에스터(polyester), 변성 폴리에스터(modified polyester), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리사이클로올레핀(polycycleolefin), 폴리(메틸)메타아크릴레이트(poly(methyl)methacrylate), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide) 및 이들의 블록공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 색변환 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수지 매트릭스 및 상기 제2 수지 매트릭스를 형성하는 수지는 수평균 분자량(Mn)이 1,000 내지 50,000g/mol 또는 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 내지 2,000,000g/mol인, 색변환 시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수지 매트릭스 및 상기 제2 수지 매트릭스를 형성하는 수지의 산가(acid value)는 0 내지 20 mgKOH/g이고, 수산기가(hydroxyl value)는 0 내지 30 mgKOH/g인, 색변환 시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유기 형광체는 녹색 유기 형광체이고, 상기 제2 유기 형광체는 적색 유기 형광체인, 색변환 시트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 확산 입자는 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 티타니아 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는, 색변환 시트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 투명층은 상기 제1 파장변환층 및 상기 제2 파장변환층 중에서 빛이 방출되는 위치의 파장변환층보다 큰 굴절율을 가지는, 색변환 시트.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 투명층의 두께는 0.1 내지 200㎛인, 색변환 시트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장변환층 및 상기 제2 파장변환층의 두께는 1 내지 150㎛인, 색변환 시트.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층의 외부와 접하는 적어도 일면에 기재층이 위치하는, 색변환 시트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기재층은 투명하고 가요성이 있는 고분자 필름인, 색변환 시트.
  16. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 색변환 시트를 포함하는, 백라이트 유닛.
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