KR102503060B1 - 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 기재층, 기재층의 상면에 적층되며 수지 매트릭스 및 유기 형광체를 포함하는 파장변환층 및 기재층의 하면에 적층되며 선택적 파장 흡수 입자를 포함하는 선택적 투과층을 포함하고, 선택적 투과층은 광원에서 조사되는 파장 중 380 내지 420nm의 파장을 20 내지 100% 흡수하고, 420 내지 500nm의 파장을 80% 이상 투과시키는 구성을 가진다.

Description

색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{COLOR CONVERSION 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, 현재 대부분의 디스플레이 장치는 액정 표시 장치(LCD, liquid crystal display)의 형태를 가진다. 특히, TV, 스마트폰 및 모니터와 같은 대표적인 디스플레이 장치들은 대부분 액정 표시 장치가 사용되고 있다. 이러한 액정 표시 장치는 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 위치하고, 이로부터 조사된 빛에 의해 디스플레이가 작동한다.
특히, 이와 같은 액정 표시 장치에서 고화질을 구현하기 위한 방법 중 하나로 최근 양자점(quantum dot) 기술의 개발이 활발하게 진행되어 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/또는 수분과 접촉할 경우 이와 반응하여 열화가 발생하고, 이에 따라 색변환 시트의 각 부분에서의 휘도가 달라지거나 열화가 발생할 수 있다는 문제가 있다. 예컨대, 한국 공개특허공보 제10-2012-0067167호는 색변환 시트의 광확산, 내열성, 취성에 대한 내구성 및 내습성을 개선하기 위한 발명을 기재하고 있으나, 상기 특허는 단순히 2가지 색 등으로 변환시키는 색변환 발광물질의 조합을 이용한 것일 뿐, 발광물질 자체의 열화 문제는 해결하지 못하고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2012-0067167호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유기 형광체를 적용하여 환경적으로 안전하면서, 색재현율과 휘도 특성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 환경에서의 색변화가 적고 신뢰성이 우수한 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 기재층, 기재층의 상면에 적층되며 수지 매트릭스 및 유기 형광체를 포함하는 파장변환층 및 기재층의 하면에 적층되며 선택적 파장 흡수 입자를 포함하는 선택적 투과층을 포함하는 색변환 시트에 의해 달성된다.
바람직하게는, 선택적 투과층은 광원에서 조사되는 파장 중 380 내지 420nm의 파장을 20 내지 100% 흡수하고, 420 내지 500nm의 파장을 80% 이상 투과시키는 것일 수 있다.
바람직하게는, 선택적 파장 흡수 입자는 그라파이트 및 그래핀 중에서 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 색변환 시트는 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 적층한 후 600시간 사용 후의 색좌표 최대 편차(Δuv)가 0.01 이하인 것일 수 있다.
바람직하게는, 색변환 시트는 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 적층한 후 600시간 사용 후의 휘도 변화량(ΔLv)이 110% 이하인 것일 수 있다.
바람직하게는, 선택적 투과층은 선택적 파장 흡수 입자 및 수지 매트릭스를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 선택적 투과층은 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 선택적 파장 흡수 입자 0.15 내지 0.3 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 선택적 투과층의 수지 매트릭스는 페녹시 수지, 폴리비닐알콜, 폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene chloride, PVDC), 에틸렌비닐알콜(Ethylene vinyl alcohol, EVOH), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(Polychlorotrifluoroethylene, PCTFE) 및 다이메틸 아세트아미드(dimethylacetamide, DMAC) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 파장변환층의 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 것일 수 있다.
바람직하게는, 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 파장변환층의 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 것일 수 있다.
바람직하게는, 파장변환층의 수지 매트릭스를 형성하는 수지의 산가(acid value)는 0 내지 20 mgKOH/g이고, 수산기가(hydroxyl value)는 0 내지 30 mgKOH/g인 것일 수 있다.
바람직하게는, 파장변환층은 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 녹색 유기 형광체 0.5 내지 5 중량부 및 적색 유기 형광체 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 파장변환층은 투명층, 투명층의 일면에 위치하며 녹색 유기 형광체가 제1 수지 매트릭스에 분산된 제 1 파장변환층 및 투명층의 타면에 위치하며 적색 유기 형광체가 제2 수지 매트릭스에 분산된 제 2 파장변환층을 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 제1 파장변환층은 제1 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 녹색 유기 형광체 0.5 내지 5 중량부를 포함하고, 제2 파장변환층은 제2 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 적색 유기 형광체 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 투명층의 두께는 0.1 내지 200㎛인 것일 수 있다.
바람직하게는, 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층의 두께는 1 내지 150㎛인 것일 수 있다.
바람직하게는, 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층의 외부와 접하는 적어도 일면에 다른 기재층이 위치하는 것일 수 있다.
또한, 상기 목적은, 상술한 내용에 따른 색변환 시트를 포함하는, 백라이트 유닛에 의해 달성된다.
본 발명의 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 신뢰성이 우수한 등의 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 따르면, 선택적 파장 흡수 입자를 포함하는 선택적 투과층을 통해 조사되는 광원에서 소정의 파장 범위를 흡수하여 색변환 시트의 유기 형광체의 열화를 방지할 수 있는 등의 효과가 있다. 특히, 본 발명은 녹색 형광체가 파란색에 해당하는 파장(410~490nm) 중에서 실제 460~530nm 파장 범위를 흡수하여 녹색 파장으로 발광하는 과정에서 실질적으로 440nm 이하 파장은 녹색 발광에 거의 사용되지 않는 점에 착안하여, 선택적 투과층이 380~420nm 파장을 흡수하면서 동시에 420~500nm 파장은 투과시킴으로써 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체의 열화를 방지할 수 있는 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 다른 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛의 구성도이다.
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 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 기재층(100), 파장변환층(200) 및 선택적 투과층(300)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 기재층(100)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(100)의 구성 성분은 이에 한정되지 않고, 다양한 고분자 필름이 적용될 수 있다. 또한, 기재층(100)은 확산 시트, 프리즘 시트 등의 광학 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가진 시트가 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 파장변환층(200)은 기재층(100)의 상면에 적층되며, 수지 매트릭스 및 수지 매트릭스에 분산된 유기 형광체를 포함할 수 있다. 파장변환층(200)에 포함된 유기 형광체는 광원으로부터 조사된 광원의 파장을 변환시킨다. 이때, 파장변환층(200)에 포함된 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체 중에서 어느 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
또한, 파장변환층(200)을 구성하는 수지 매트릭스는 유기 형광체를 고정시켜 주는 동시에 수분이나 산소에 노출되는 것을 방지함으로써, 수지 매트릭스 내에 분산되어 있는 유기 형광체의 분해를 방지하는 기능을 한다. 이때, 수지 매트릭스를 형성하는 수지는 에스터계(ester), 올레핀계(olefin), 아크릴계(acryl), 에테르계(ether), 우레탄계(urethane), 카보네이트계(carbonate) 및 이미드계(imide) 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 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 것이 바람직하다. 수지 매트릭스를 형성하는 수지의 수평균 분자량이 1,000g/mol 미만 또는 중량 평균 분자량이 50,000g/mol 미만인 경우 수지 매트릭스의 끈적임이 발생하여 색변환 시트를 롤 형태로 권취 시 필름의 권취 상태 불량이 발생할 수 있으며, 또한 수평균 분자량이 50,000g/mol 초과 또는 중량 평균 분자량이 2,000,000g/mol을 초과하는 경우 수지 매트릭스가 용매에 대한 용해성이 불량하여 파장변환층 형성이 어려울 수 있기 때문이다.
또한, 수지 매트릭스를 형성하는 수지의 산가(acid value)는 0 내지 20mgKOH/g인 것이 바람직하다. 또한, 수지 매트릭스를 형성하는 수지의 수산기가(hydroxyl value)는 0 내지 30mgKOH/g인 것이 바람직하고, 0 내지 20mgKOH/g인 것이 더욱 바람직하다. 이는 일반적으로 색변환 시트에 포함된 파장변환층의 수지 매트릭스로 적용될 수 있는 에스터계(ester), 올레핀계(olefin), 아크릴계(acryl), 에테르계(ether), 우레탄계(urethane), 카보네이트계(carbonate) 및 이미드계(imide) 수지 등의 수지 내에 존재하는 수산기나 카르복실산기 등의 작용기가 수지 매트릭스 내에 분산되어 있는 유기 형광체의 분해를 가속화시켜 유기 형광체의 신뢰성을 저하시킬 수 있기 때문에 수지 매트릭스를 형성하는 수지의 산가 및 수산기가는 상기 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 수지 매트릭스로서 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 2~10개의 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, 탄소수 2~12개의 지방족 화합물로서, 예를 들어, 말론산, 석신산, 아디프산 및 세바스산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 방향족 다가산은 카르복실산기를 2개 이상 가지고 방향족 고리의 수가 1~4개인 방향족 화합물로서, 예를 들어 이소프탈산, 프탈산, 테레프탈산 및 사이클로헥실디카르복실산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 수지 매트릭스는 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 것이 바람직하다.
또한, 수지 매트릭스는 필요에 따라 수지 매트릭스의 화학적 가교화를 위한 가교제를 더 포함할 수 있다. 가교제는 이소시아네이트계(isocyanate), 아민계(amine), 산무수물계(anhydride), 티올계(thiol), 에폭시계(epoxy) 가교제 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 가교제가 포함될 수 있다.
또한, 파장변환층(100)은 수지 매트릭스에 분산되어 있는 유기 형광체를 포함하며, 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체 중에서 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 파장변환층(100)은 하나의 파장변환층(100)이 녹색 유기 형광체 또는 적색 유기 형광체 중에서 어느 하나의 유기 형광체만을 포함하는 구조를 가지거나 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체를 동시에 포함하는 구조를 가질 수 있으며, 녹색 유기 형광체를 포함하는 파장변환층과 적색 유기 형광체를 포함하는 파장변환층을 분리하여 서로 다른 두 개의 파장변환층을 구비하는 구조를 가질 수도 있다.
녹색 유기 형광체는 청색광을 흡수하여 녹색광을 방출한다. 이와 같은 녹색 유기 형광체는 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 형광체는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.
(화학식 1)
Figure 112021021354855-pat00001
일 실시예에서, 녹색 유기 형광체는 수지 매트릭스의 고형분 100 중량부에 대해 0.5 내지 5중량부 포함하는 것이 바람직하며, 1 내지 2 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 녹색 유기 형광체를 0.5 중량부 미만으로 포함할 경우 색변환 시트를 통해 원하는 색상으로의 색변환 효과가 미비할 수 있고, 5 중량부를 초과하여 포함할 경우 녹색 유기 형광체의 응집과 같은 상호 작용으로 인해 소광 현상이 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 적색 유기 형광체는 청색광 또는 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출할 수 있다. 적색 유기 형광체는 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 형광체는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.
(화학식 2)
Figure 112021021354855-pat00002
일 실시예에서, 적색 유기 형광체는 수지 매트릭스의 고형분 100 중량부에 대해 0.1 내지 1중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 0.2 내지 0.8 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 적색 유기 형광체를 0.1 중량부 미만으로 포함할 경우 색변환 시트를 통해 원하는 색상으로의 색변환 효과가 미비할 수 있고, 1 중량부를 초과하여 포함할 경우 적색 유기 형광체의 응집과 같은 상호 작용으로 인해 소광 현상이 발생할 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 선택적 투과층(300)은 기재층(100)의 하면 또는 파장변환층(200)이 위치하는 면의 반대면에 적층되고, 선택적 투과층(300)은 선택적 파장 흡수 입자 및 수지 매트릭스를 포함한다.
상술한 파장변환층(200)은 유기 형광체를 통해 조사된 광원의 파장을 변환하여 색상을 변환시킨다. 여기서, 녹색 유기 형광체는 파란색에 해당하는 파장인 410 내지 490nm의 파장 중에서 실제로는 460 내지 530nm의 파장을 흡수하여 녹색 파장을 발광하고, 이때 440nm 이하의 파장은 녹색 발광에 거의 사용되지 않는다. 이와 같이, 녹색 발광에 사용되지 않는 파장은 실질적으로 녹색 유기 형광체의 발광에는 도움이 되지 않는 반면에, 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체에 지속적을 강한 에너지를 주어 유기 형광체를 열화시키고 광 신뢰성에 악영향을 준다. 따라서, 본 발명에서는 선택적 투과층(300)을 통해 상술한 바와 같이 녹색 파장 발광에 사용되지 않는 파장을 선택적으로 흡수함으로써 실질적으로 파장 변환에는 영향을 주지 않으면서 유기 형광체가 열화되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
이를 위해, 선택적 투과층(300)은 조사되는 광원에서 선택적 파장 흡수 입자(310)를 통해 380 내지 420nm의 파장을 20 내지 100% 흡수하고, 420 내지 500nm의 파장을 80% 이상 투과시킨다. 380 내지 420nm의 파장이 20% 미만 흡수될 경우 유기 형광체의 열화를 방지할 수 없으며, 420 내지 500nm의 파장이 80% 미만 투과될 경우 색변환 시트의 휘도 및 색좌표가 저하된다. 이때, 조사되는 광원은 청색광인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 선택적 투과층(300)에 분산된 선택적 파장 흡수 입자(310)는 퀀텀닷(quantum dot) 형태를 가지는 것이 바람직하며, 그라파이트 및 그래핀 중에서 선택적 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 선택적 투과층(300)은 선택적 파장 흡수 입자인 그라파이트 또는 그래핀 옥사이드 수용액을 물리·화학적으로 잘게 부수어 나온 조각들 중 양자점을 분류해 사용하는 탑 다운 방식을 통해 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 선택적 투과층(300)을 구성하는 수지 매트릭스는 페녹시 수지, 폴리비닐알콜, 폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene chloride, PVDC), 에틸렌비닐알콜(Ethylene vinyl alcohol, EVOH), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(Polychlorotrifluoroethylene, PCTFE) 및 다이메틸 아세트아미드(dimethylacetamide, DMAC) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 선택적 투과층(300)은 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 선택적 파장 흡수 입자 0.15 내지 0.3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 선택적 파장 흡수 입자가 0.15 중량부 미만인 경우 380 내지 420nm 범위의 빛을 흡수하는 데 충분하지 않고, 0.3 중량부 초과인 경우 420 내지 500nm 범위의 투과되는 빛의 양이 적어져 광 효율이 감소하는 문제를 가진다.
일 실시예에서, 선택적 투과층(300)의 두께는 1 내지 5㎛ 인 것이 바람직하다. 선택적 투과층의 두께가 1㎛ 미만인 경우 코팅면을 충분히 덮지 못하여 선택적 투과층에 균열이 발생하는 문제가 있으며, 5㎛ 초과인 경우에도 경화과정에서 마찬가지로 균열이 발생하는 문제를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 적층한 후 600 시간 사용 후의 색좌표 최대 편차(Δuv)가 0.01 이하인 것이 바람직하다. 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 적층한 후 600 시간 사용한 것은 실제 백라이트 유닛의 환경에서 600 시간의 오랜 시간 사용한 것으로, 본 발명에서는 선택적 투과층(300)을 통해 380 내지 420nm의 파장을 20 내지 100% 흡수하고, 420 내지 500nm의 파장을 80% 이상 투과시킴으로써 유기 형광체의 열화를 방지하여 색좌표 최대 편차를 0.01 이하로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 적층한 후 600 시간 사용 후의 휘도 변화량(△Lv)이 110% 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 선택적 투과층을 통해 유기 형광체의 열화를 방지하여 600시간의 장시간 사용후에도 휘도 변화가 적은 기술적 효과를 달성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 시트는 파장변환층(200)이 투명층(230)의 일면에 녹색 유기 형광체(211)를 포함하는 제1 파장변환층(210)이 적층되고, 투명층(230)의 타면에 적색 유기 형광체(221)를 포함하는 제2 파장변환층(220)이 적층된 구조를 가지며, 제1 파장변환층(210), 투명층(230) 및 제2 파장변환층(220)이 적층된 파장변환층(200)의 하면에 제1 기재층(110)이 적층되며, 제1 기재층(110)의 하면에 선택적 투과층(300)이 적층될 수 있다. 또한, 필요에 따라 파장변환층(200) 중 제2 파장변환층(220)의 상면에 제2 기재층(120)이 추가로 적층될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 시트(도 2)는 파장변환층(200)에서 제1 파장변환층(210)이 투명층(230) 하면에 위치하고 제2 파장변환층(220)이 투명층(230) 상면에 위치한 것으로 기재되어 있으나, 제1 파장변환층(210) 및 제2 파장변환층(220)의 상하 위치는 도 2와 같이 한정되는 것이 아니며 색변환 시트의 목적 및 용도에 따라 제1 파장변환층(210) 및 제2 파장변환층(220)의 상하 위치는 서로 바뀔 수 있다.
도 2에 따른 색변환 시트의 일례에서, 제1 파장변환층(210)은 투명층(230)의 일면에 위치하고 제1 수지 매트릭스(212) 내에 녹색 유기 형광체(211)가 분산된 구조를 가지며, 제2 파장변환층(220)은 투명층(230)의 타면에 위치하고 제2 수지 매트릭스(222) 내에 적색 유기 형광체(221)가 분산된 구조를 가진다. 이때, 제1 및 제2 유기 형광체(211, 221)와 제1 및 제2 수지 매트릭스(221, 222)는 상술한 도 1의 구성과 동일하다.
또한, 제1 파장변환층(210) 및 제2 파장변환층(220)의 두께는 1 내지 150㎛인 것이 바람직하며, 5 내지 100㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이는 제1 파장변환층(210) 및 제2 파장변환층(220)의 두께가 1㎛ 미만인 경우 코팅면이 너무 얇아 필름에 코팅되지 않은 면이 발생할 수 있고, 150㎛ 초과인 경우 파장변환층에 포함된 용매를 모두 증발시키기 어려운 문제를 가진다. 파장변환층에 포함된 용매는 색변환 시트의 광신뢰성 성능에 영향을 주므로 최대한 제거되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제1 파장변환층(210) 및 제2 파장변환층(220)이 투명층(230)의 양면에 각각 위치함으로써, 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 시트는 청색광을 백색광으로 변환하여 방출할 수 있다.
일 실시예에서, 투명층(230)은 제1 파장변환층(210) 및 제2 파장변환층(220) 사이에 배치되어 제1 파장변환층(210) 및 제2 파장변환층(220) 사이의 거리(간격)를 유지시켜 준다.
이러한 투명층(230)은 투명하면서 가요성이 있는 고분자 필름으로, 가시광선 투과율이 70% 이상인 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 UV 경화성 수지 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 투명층(230)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리아크릴 레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리이미드(polyimide) 중에서 선택되는 적어도 하나의 고분자 필름인 것이 바람직하다. 다만, 투명층(230)을 형성하는 수지는 이에 한정되지 않으며, 제1 파장변환층(210) 및 제2 파장변환층(220) 사이에서 서로 다른 파장변환층에 위치하는 유기 형광체(211, 221) 및 수지 매트릭스(212, 222)가 서로 혼합되거나 다른 층으로 확산되는 것을 막아줄 수 있는 어떤 고분자 물질도 적용 가능하다.
또한, 투명층(230)의 두께는 0.1 내지 200㎛인 것이 바람직하며, 1 내지 50 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이는 투명층(230)의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우 온도에 따른 유기형광체(211, 221)나 수지 매트릭스(212, 222)의 확산 또는 혼합에 따라 발생할 수 있는 색변화의 제어가 어렵고, 200㎛ 초과인 경우 빛의 투과가 저해될 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 투명층(230)과 제1 및 제2 파장변환층(210, 220) 사이의 점착력은 각각 50gf/inch 이상인 것이 바람직하다. 이는 점착력이 50gf/inch 미만인 경우 색변환 시트의 적층 구조의 고정이 어려울 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 색변환 시트의 제1 및 제2 파장변환층(210, 220)과 투명층(230)은 서로 상이한 굴절율을 가지는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 입사광에 대해 최종적으로 빛이 방출되는 위치의 파장변환층(광원과 가장 먼 거리의 파장변환층)은 투명층(230) 보다 굴절율이 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 입사광에 대해 최종 방출되는 빛이 제1 파장변환층(210)을 통해 나오는 경우 투명층(230)의 굴절율이 제1 파장변환층(210)의 굴절율보다 크고, 반대로 입사광에 대해 최종 방출되는 빛이 제2 파장변환층(220)을 통해 나오는 경우 투명층(230)의 굴절율이 제2 파장변환층(220)의 굴절율보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 시트에서 투명층(230)의 굴절율은 제1 또는 제2 파장변환층(210, 220)의 굴절율보다 클 수 있다. 이는 투명층(230)의 빛 반사율을 높여 최종적으로 색변환된 빛을 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있기 때문이다.
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 다른 실시예에 따른 색변환 시트는 녹색 유기 형광체(211)를 포함하는 제1 파장변환층(210) 및 적색 유기 형광체(221)를 포함하는 제2 파장변환층(220)의 사이에 투명층(230)을 배치하는 형태로 제1, 2 파장변환층(210, 220)을 완벽히 분리시켜 녹색 유기 형광체(211) 및 적색 유기 형광체(221) 간의 일정 거리를 유지시켜 줌으로서, 적색 유기 형광체(221)의 발광 효율을 일정하게 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 색변환 시트에 의해 방출되는 백색광의 색좌표 및 신뢰도 저하를 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 색변환 시트는 투명층(230)을 배치함으로써, 제1, 2 파장변환층(210, 220)에 포함되어 있는 녹색 및 적색 유기 형광체(211, 221)와 수지 매트릭스(212, 222)가 서로 확산 또는 혼합되는 것을 방지하여, 고온 및 고습 환경에서도 높은 색균일성 및 균일한 휘도를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 색변환 시트는 파장변환층(200)이 녹색 유기 형광체(211) 및 적색 유기 형광체(221)를 함께 포함할 수 있다. 도 3과 같은 경우, 녹색 유기 형광체(211) 및 적색 유기 형광체(221)를 함께 포함하는 파장변환층(200)이 제1 기재층(110)의 상면에 적층되고, 제1 기재층(110)의 하면에 선택적 파장 흡수 입자(310)를 포함하는 선택적 투과층(300)을 적층하여 색변환 시트를 구성할 수 있다. 또한, 필요에 따라 파장변환층(200)의 외표면(기재층과 접촉하지 않는 면)에 제2 기재층(120)을 더 구비할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트를 포함하는 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 시트는 상술한 도 1 내지 도 3의 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 선택적 투과층을 통해 광원에서 조사되는 파장 중에서 380 내지 420nm의 파장은 20 내지 100% 흡수하고, 420 내지 500nm의 파장은 80% 이상 투과시키는 구조를 통해 색변환 시트의 파장변환층에 구비된 유기형광체가 파장 변환에 사용하지 않는 파장 범위를 차단하여, 유기형광체의 열화를 방지하여 백라이트 유닛의 휘도 및 색편차 저하를 방지할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 설명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
단계 1: 파장변환층 형성
화학식 1 및 화학식 2에 따른 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체를 초산에틸에 각각 녹여 2종의 유기 형광체 용액을 제조하였다.
제조된 녹색 유기 형광체 용액에 아크릴계 수지(삼원, AT-2100)를 혼합하고 점도가 150cps가 되도록 초산에틸을 추가한 후, 150rpm으로 30분간 교반하여 제1 파장변환층 조성물을 제조하였다. 이 때, 녹색 유기 형광체는 아크릴계 수지의 고형분 100중량부에 대해 1.57중량부가 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 0.33 중량부가 되도록 하였다.
다음으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(TAK, XG7PL2)의 상면에 제1 파장변환층 조성물을 바 코팅한 후, 170℃에서 4분간 건조하여 20㎛ 두께의 제1 파장변환층을 형성하였다. 또한, 다른 확산 필름(TAK, TDF12F)의 확산층 반대면에 제2 파장변환층 조성물을 바 코팅한 후, 170℃에서 4분간 건조하여 6㎛ 두께의 제2 파장변환층을 형성하였다.
다음으로, 실리콘계 수지(DOW, DC7663) 100 중량부에 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 투명층 조성물을 제2 파장변환층 상부에 바코팅한 후 170℃에서 2분간 건조시켜, 30㎛ 두께의 투명층(점착층)을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 제1 파장변환층 및 투명층을 서로 접촉되도록 적층시킨 후, 롤라미네이트(GMP, EXCELAM Ⅱ-355Q)를 이용하여 색변환 시트를 제조하였다.
단계 2: 선택적 투과층 형성
4mg/ml의 그래핀 옥사이드 수용액을 과량의 아스코르브산과 30분간 혼합한다. 이후, 60℃에서 6시간 동안 휘젓지 않고 놓아둔 다음, 가라앉은 부분은 버리고, 상등액을 취하여 13,000 rpm에서 30분 동안 원심분리 해준다. 다음으로 12시간 동안 5 kDa(키로달톤) 분리막을 사용한 5리터 Milli-Q 정제수를 이용한 투석을 통하여 그래핀 퀀텀닷 입자를 정제한다.
다음으로 PVDC(Polyvinylidene chloride)를 DMAC(N,N-dimethylacetamide) 용매에 첨가(DMAC 100 중량부 대비 PVDC 15 중량부)하고, 80℃에서 완전히 용해시킨 후 용해된 PVDC와 DMAC 용액 100중량부 대비 그래핀 퀀텀닷 분산 용액을 0.3 중량부 첨가하고, 12시간 동안 교반하면서 그래핀 퀀텀닷 혼합 용액을 제조하였다. 다음으로, 그래핀 퀀텀닷 혼합 용액을 단계 1에서 합지된 시트의 제1 파장변환층이 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 반대 면에 바 코팅하고, 90℃에서 3시간 동안 건조하여, 선택적 투과층이 3㎛ 두께로 형성된 색변환 시트를 제조하였다. 이때 선택적 투과층은 수지 매트릭스 고형분 100중량부 대비 그래핀 퀀텀닷 입자 2.3 중량부이다.
[실시예 2]
선택적 투과층에서 수지 매트릭스 100중량 대비 그래핀 퀀텀닷 입자를 0.15 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 색변환 시트를 제조하였다.
[실시예 3]
선택적 투과층에서 수지 매트릭스 100중량 대비 그래핀 퀀텀닷 입자를 0.3 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예]
[비교예 1]
실시예 1의 단계 2의 선택적 투과층 형성을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 2]
선택적 투과층에서 수지 매트릭스 100중량 대비 그래핀 퀀텀닷 입자를 0.1 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 색변환 시트를 제조하였다.
[비교예 3]
선택적 투과층에서 수지 매트릭스 100중량 대비 그래핀 퀀텀닷 입자를 0.5 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 색변환 시트를 제조하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 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, 실시예 및 비교예에 따른 색변환 시트의 상면에 프리즘 시트를 추가로 적층하였다. 이때 색변환 시트의 휘도(L) 및 색좌표 (x, y) 값을 분광방사휘도계(KONICA MINOLTA, CA-S20W)를 이용하여 측정하고, 100시간(hr) 간격으로 시간 경과에 따라 측정하여 휘도 변화값(△Lv), 색좌표 변화값 (△x, △y) 및 색좌표 최대 편차(Δuv)를 비교하였다.
(2) 흡광도 측정
자외선-가시광선 영역에서의 투과율 변화를 측정하기 위하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(TAK, XG7PL2)에 선택적 투과층을 코팅하고 열경화시켜 코팅 도막을 제조한 뒤, UV-Visible Spectrometer (UV-3600, Shimadzu)를 사용하여 300~800nm 파장의 범위에서 흡수율 및 투과율을 측정하였다.
　 　 100hr 300hr 400hr 500hr 600hr
실시예 1 △Lv 107% 109% 110% 109% 109%
△x 0.0026 0.0011 0.0009 0.0007 0.0001
△y 0.0075 0.007 0.0074 0.0075 0.0072
△uv 0.0079 0.0071 0.0075 0.0075 0.0072
실시예 2 △Lv 107% 109% 110% 110% 110%
△x 0.0028 0.0018 0.0020 0.0022 0.0016
△y 0.0078 0.0068 0.0068 0.0075 0.0069
△uv 0.0083 0.0070 0.0071 0.0078 0.0071
실시예 3 △Lv 107% 108% 109% 109% 108%
△x 0.0020 -0.0005 -0.0012 -0.001 -0.0024
△y 0.0036 0.0003 -0.0007 -0.0004 -0.0019
△uv 0.0041 0.0006 0.0014 0.0011 0.0031
비교예 1 △Lv 108% 111% 113% 113% 114%
△x 0.0036 0.0024 0.0021 0.0018 0.0015
△y 0.0087 0.011 0.0124 0.0134 0.014
△uv 0.0094 0.0113 0.0126 0.0135 0.0141
비교예 2 △Lv 111% 113% 113% 112% 112%
△x 0.0059 0.0046 0.0041 0.0041 0.0031
△y 0.0135 0.0116 0.0108 0.0104 0.0098
△uv 0.0147 0.0125 0.0116 0.0112 0.0103
비교예 3 △Lv 101% 104% 104% 104% 104%
△x -0.0047 -0.0075 -0.0095 -0.0136 -0.0155
△y 0.0034 0.0061 0.0044 0.0024 0.0014
△uv 0.0058 0.0097 0.0105 0.0138 0.0156
실시예1 비교예1
380~420nm
흡수율(%)		 20 ~ 60 0 ~ 10
420~500nm
투과율(%)		 80 ~ 100 90 ~ 100
표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 투과층이 형성된 색변환 시트인 실시예 1 내지 3은 모두 600시간 동안 휘도 변화량(△Lv)이 110% 이하이고, 색좌표 최대 편차(△uv)가 0.01 이하인 것을 확인할 수 있다.
반면에, 선택적 투과층이 없거나 충분히 형성되지 않은 비교예 1 및 2는 600시간 동안 휘도 변화량(△Lv)이 110%를 초과하고, 색좌표 최대 편차(△uv) 또한 0.01을 초과한 것을 확인할 수 있다.
특히, 선택적 투과층이 존재하지 않는 비교예 1은 380~420nm의 흡수율이 20%에 미치지 못하여, 유기 형광체의 열화를 방지하지 못하는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 3의 경우 과량의 선택적 투과 입자를 포함하므로 빛의 투과도가 전체적으로 낮아져 시간이 경과할수록 △x가 크게 하락하며, 색좌표 최대 편차(△uv)가 크게 변화하여, 색뒤틀림이 심해질 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 380 내지 420nm 파장 범위를 20 내지 100% 흡수하고, 420 내지 500nm 파장 범위를 80% 이상 투과시키는 선택적 투과층을 통해 색변환 시트의 광신뢰성이 향상된 것을 알 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
30: 도광판
50: 반사판
70: 광원
90: 백라이트 유닛
100: 기재층
110: 제1 기재층
120: 제2 기재층
200: 파장변환층
210: 제1 파장변환층
211: 녹색 유기 형광체
212: 제1 수지 매트릭스
220: 제2 파장변환층
221: 적색 유기 형광체
222: 제2 수지 매트릭스
230: 투명층
300: 선택적 투과층
310: 선택적 파장 흡수 입자

Claims (19)

  1. 기재층;
    상기 기재층의 상면에 적층되며, 수지 매트릭스 및 유기 형광체를 포함하는 파장변환층;
    상기 기재층의 하면에 적층되며, 선택적 파장 흡수 입자를 포함하는 선택적 투과층;
    을 포함하며,
    상기 선택적 투과층은 광원에서 조사되는 파장 중 380 내지 420nm의 파장을 20 내지 100% 흡수하고, 420 내지 500nm의 파장을 80% 이상 투과시키는, 색변환 시트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 파장 흡수 입자는 그라파이트 및 그래핀 중에서 적어도 하나를 포함하는, 색변환 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 색변환 시트는 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 적층한 후 600시간 사용 후 색좌표 최대 편차(Δuv)가 0.01 이하인, 색변환 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 색변환 시트는 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 적층한 후 600시간 사용 후 휘도 변화량(ΔLv)이 110% 이하인, 색변환 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 투과층은 상기 선택적 파장 흡수 입자 및 수지 매트릭스를 포함하는, 색변환 시트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 선택적 투과층은 상기 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 상기 선택적 파장 흡수 입자 0.15 내지 0.3 중량부를 포함하는, 색변환 시트.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 선택적 투과층의 수지 매트릭스는 페녹시 수지, 폴리비닐알콜, 폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene chloride, PVDC), 에틸렌비닐알콜(Ethylene vinyl alcohol, EVOH), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(Polychlorotrifluoroethylene, PCTFE) 및 다이메틸 아세트아미드(dimethylacetamide, DMAC) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는, 색변환 시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환층의 수지 매트릭스는 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 하나를 포함하는, 색변환 시트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체 중 적어도 하나를 포함하는, 색변환 시트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환층의 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.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환층의 수지 매트릭스를 형성하는 수지의 산가(acid value)는 0 내지 20 mgKOH/g이고, 수산기가(hydroxyl value)는 0 내지 30 mgKOH/g인, 색변환 시트.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 파장변환층은 상기 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 상기 녹색 유기 형광체 0.5 내지 5 중량부 및 상기 적색 유기 형광체 0.1 내지 1 중량부를 포함하는, 색변환 시트.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환층은,
    투명층;
    상기 투명층의 일면에 위치하며, 녹색 유기 형광체가 제1 수지 매트릭스에 분산된 제 1 파장변환층; 및
    상기 투명층의 타면에 위치하며, 적색 유기 형광체가 제2 수지 매트릭스에 분산된 제 2 파장변환층;
    을 포함하는, 색변환 시트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 파장변환층은 상기 제1 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 상기 녹색 유기 형광체 0.5 내지 5 중량부를 포함하고,
    상기 제2 파장변환층은 상기 제2 수지 매트릭스 고형분 100 중량부에 대해 상기 적색 유기 형광체 0.1 내지 1 중량부를 포함하는, 색변환 시트.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 투명층의 두께는 0.1 내지 200㎛인, 색변환 시트.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 파장변환층 및 상기 제2 파장변환층의 두께는 1 내지 150㎛인, 색변환 시트.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층의 외부와 접하는 적어도 일면에 다른 기재층이 위치하는, 색변환 시트.
  19. 제1항 및 제3항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 색변환 시트를 포함하는, 백라이트 유닛.
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