KR20140143060A - 유기 형광체를 포함하는 광학필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

유기 형광체를 포함하는 광학필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 Download PDF

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KR20140143060A
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Abstract

본 발명은 투명기재; 및 상기 투명기재 상에 배열된 복수 개의 프리즘;을 포함하고, 상기 투명기재와 상기 프리즘 중 하나 이상은 유기 형광체를 포함하며, 청색 LED광원 조사시, 청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.9 이하이고, 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비 (I(λB)/I(λG))가 10 이하인 광학필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 본 발명의 광학필름은 청색 LED 또는 황색 기반 무기 형광체를 포함하는 백색 LED광원 기반에서 연색성이 우수한 백색광을 구현할 수 있고, 색재현율이 우수하며, 광원의 효율을 증대시킬 수 있다.

Description

유기 형광체를 포함하는 광학필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 {OPTICAL FIRM COMPRISING ORGANIC PHOSPHOR AND BACK LIGHT UNIT USING THE SAME}
본 발명은 유기 형광체를 포함하는 광학필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
최근 고출력 백색 LED가 차세대 광원으로서 급부상하고 있다. 이는 EU의 RoHS에 의해 수은 등 6개의 중금속을 포함한 물질이 유럽에서 수입이 규제되며, 앞으로는 유럽에서 형광등과 같이 수은(水銀)이 들어가는 광원의 사용을 규제하기로 잠정 협의를 한 바가 있기 때문이다. 따라서 무(無)수은 광원의 필요성이 커지고 있으며, 수은을 사용하지 않는 여러 대체 광원 중 LED 광원이 가장 현실적으로 접근할 수 있는 광원으로 생각되고 있다.
현재 연구되고 있는 백색광 구현 방법은 크게 청색 기반 LED와 황색 형광체를 이용하는 방법과 청색 기반 LED와 녹색, 적색 형광체를 이용하는 방법으로 나눌 수 있다.
LED를 이용하여 백색을 구현하는 최초의 방식은 청색 기반 LED 위에 황색 형광체를 도포하는 방식으로, 1997년 일본의 니치아사가 GaN 박막으로 제조된 청색 LED 칩 위에 Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce) 형광체를 결합하여 개발하였다. 백색 LED의 광도 또는 광속은 형광체의 발광 피크가 시각 민감도 곡선에서 최대값을 가지는 555nm 기준으로 반치폭이 넓을수록 유리하다. 따라서 555nm의 중심파장을 가지며 broad한 발광 스펙트럼을 나타내는 Ce을 activator로 가지는 YAG:Ce계열의 형광체를 사용했기 때문에 매우 높은 효율(lm/W)을 가진다. 또한 이 방법은 제조 단가가 저렴하여 현재 상용화된 백색 LED는 대부분 이와 같은 방식을 사용하고 있다. 하지만 이 방식은 적색 영역 빛의 결핍으로 인해 연색지수(CRI, color rendering index)에 있어 많은 개선이 필요하다.
본 발명의 목적은 청색 LED 또는 백색 LED 광원에서 백색광 구현이 우수한 광학필름을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 연색성이 우수한 백색광을 발현할 수 있는 광학필름을 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 색재현율이 우수한 백색광을 나타낼 수 있는 광학필름을 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광원의 효율을 증대시킬 수 있는 광학필름을 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 유기 형광체를 포함하는 광학필름이 구비된 백라이트 유닛을 제공하기 위함이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 투명기재; 및 상기 투명기재 상에 배열된 복수 개의 프리즘;을 포함하고, 상기 투명기재와 상기 프리즘 중 하나 이상은 유기 형광체를 포함하며, 청색 LED광원 조사시, 청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.9 이하이고, 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비(I(λB)/I(λG))가 10 이하인 광학필름에 관한 것이다.
상기 광학필름은 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 적색 발광 파장(λR)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λR)의 비(I(λB)/I(λR))가 15.0 이하일 수 있다.
상기 광학필름은 청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.7 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 투명기재; 및 상기 투명기재 상에 배열된 복수 개의 프리즘;을 포함하고, 상기 투명기재와 상기 프리즘 중 하나 이상은 유기 형광체를 포함하며, 백색 LED 광원 조사시, 청색 발광 파장(λB)에서 상대 발광 피크 강도가 0.8 이하이고, 녹색 발광 파장(λG)에서 상대 발광 피크 강도가 1.05 이상이고, 적색 발광 파장(λR)에서 상대 발광 피크 강도가 1.1 이상일 수 있다.
상기 광학필름은 색좌표(CIE1931)상 색재현율이 70.0% 이상일 수 있다.
상기 유기 형광체는 상기 광학필름 중 0.001 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체를 포함하는 광학필름.
상기 녹색 유기 형광체는 쿠마린계 유도체이고, 상기 적색 유기 형광체는 피란계 유도체일 수 있다.
상기 쿠마린계 유도체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이며, 상기 피란계 유도체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 백색 LED 광원은 무기 형광체로서 YAG를 포함할 수 있다.
상기 프리즘은 밑변의 길이가 25㎛ 내지 60㎛이고, 높이가 12.5 내지 30㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 유기 형광체를 포함하는 광학필름 및 LED 광원을 구비하고, 상기 광학필름은 청색 LED광원 조사시, 청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.9 이하이고, 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비 (I(λB)/I(λG))가 10 이하이며, 상기 LED 광원은 청색 LED 칩 및 상기 청색 LED 칩을 밀봉하는 봉지재를 포함하는 청색 LED 광원인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
상기 LED 광원은 무기 형광체를 더 포함하는 백색 LED 광원이고, 청색 발광 파장(λB)에서 상대 발광 피크 강도가 0.8 이하이고, 녹색 발광 파장(λG)에서 상대 발광 피크 강도가 1.05 이상이고, 적색 발광 파장(λR)에서 상대 발광 피크 강도가 1.1 이상일 수 있다.
상기 유기 형광체는 상기 광학필름 중 0.001 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체를 포함할 수 있다.
상기 녹색 유기 형광체는 쿠마린계 유도체이고, 상기 적색 유기 형광체는 피란계 유도체일 수 있다.
상기 광학필름은 1매 이상으로 조합될 수 있다.
상기 광학필름 상부에는 확산필름이 구비되고, 상기 광학필름 하부에는 도광판이 구비되고, 상기 도광판 하부에는 반사판이 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 광학필름은 청색 LED 또는 백색 LED 광원 기반에서 연색성이 우수한 백색광을 구현할 수 있고, 색재현율이 우수하며, 광원의 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 액정표시장치의 측면 단면도이다.
도 3 (a)는 제1 광학필름과 프리즘 산의 배열 방향이 동일한 제2 광학필름이 더 구비된 광학필름의 사시도이고, 도 3 (b)는 본 발명의 광학필름 상층에 마이크로 렌즈 패턴을 갖는 제2 광학필름이 더 구비된 광학필름의 사시도이다.
도 4 (a)는 LED 광원으로서 청색 LED의 단면도이며, 도 4 (b)는 백색 LED의 단면도이다.
도 5는 실시예에서 사용한 녹색 유기 형광체(A1)와 적색 유기 형광체(A2)의 흡수파장과 발광파장에서의 피크를 나타낸 것이다.
도 6 (a) 내지 (d)는 비교예 1 및 실시예 1-3의 색좌표를 각각 도시한 것이다
도 7은 청색 LED 광원을 사용시 유기 형광체를 포함하지 않는 비교예 1의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
도 8은 비교예 1 대비 실시예 1의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
도 9는 비교예 1 대비 실시예 2의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
도 10은 비교예 1 대비 실시예 3의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
도 11은 백색 LED 광원을 사용시 유기 형광체를 포함하지 않는 비교예 2의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
도 12는 비교예 2 대비 실시예 4의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
도 13은 비교예 2 대비 실시예 5의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
도 14는 비교예 2 대비 실시예 6의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
광학필름
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 광학필름의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1을 참고하면, 광학필름(100)은 기재필름(100a) 및 상기 기재필름 상에 배열된 복수 개의 프리즘 산(100b)을 포함한다. 기재필름(100a)와 프리즘 산(100b) 중 하나 이상은 하기에서 기술되는 유기 형광체를 포함하며, 청색 LED 광원 또는 백색 LED 광원 사용시 화이트 밸런스가 우수한 백색광을 나타낼 수 있다. 이하, 본 명세서에서 청색 LED는 청색 LED는 청색 LED 칩만으로 발광하며 기타 무기 형광체를 포함하지 않는 백라이트 유닛의 광원을 의미한다. 또한, 백색 LED는 백색광을 발광하는 광원으로 구체적으로 청색 LED 칩과 황색 기반 무기형광체를 포함하는 광원을 의미한다.
형광체 중 무기 형광체 또는 인광 물질은 광원 예를 들면 LED 램프의 광에서 R,G,B 중 특정 영역만을 흡수할 수 있다. 따라서, 광원 효율을 높이기 위해서는 R,G,B 각각에 대한 파장 흡수를 보완하기 위해 복수 개의 무기 형광체를 사용해야 한다. 그러나, 무기 형광체를 수지에 복수 개 포함시킬 경우 분산성, 색좌표 균일성에 문제가 있을 수 있다. 반면에, 유기 형광체는 단독으로 사용하더라도 R, G, B에 대한 파장 흡수 보완 효과를 나타낼 수 있는 이점이 있다.
일 구체예로서, 유기 형광체는 2종의 유기 형광체로서 녹색 유기 형광체와 적색 유기 형광체를 포함할 수 있다.
상기 녹색 유기 형광체는 청색 영역 또는 자외선 파장 영역의 에너지를 흡수하고 녹색 영역의 에너지를 발광하는 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 녹색 유기 형광체는 흡수 파장이 240 내지 380nm 또는 410 내지 490nm이고, 발광 파장은 510 내지 580nm가 될 수 있다. 흡수 파장과 발광 파장은 低농도(통상 샘플 기준으로 0.02g/100ml 샘플)로 THF, CH2Cl2, 또는 이들의 혼합 용매에서 측정된 것이다.
상기 녹색 유기 형광체로는 쿠마린계 유도체를 사용할 수 있다. 구체적으로, 2,3,6,7-Tetrahydro-1,1,7,7,-tetramethyl-1H,5H,11H-10-(2-benzothiazolyl)quinolizino[9,9a,1gh] coumarin (제품명 C545T), 3-(2'-benzothiazolyl)-7-N,N-diethylamino coumarin (coumarin 6) 등을 사용할 수 있으며, 예를 들어 하기 화학식 1로 표시되는 화합물(3-(6-methylbenzo[d]thiazol-2-yl)-7-(pentan-3-yl)-2H-chromen-2-one)을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 적색 유기 형광체는 청색 영역 또는 자외선 파장 영역의 에너지를 흡수하고 적색 영역의 에너지를 발광하는 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 적색 유기 형광체는 흡수 파장이 240 내지 380nm 또는 410 내지 490nm이고, 발광 파장은 590 내지 660nm가 될 수 있다. 흡수 파장과 발광 파장은 低농도(통상 샘플 기준으로 0.02g/100ml 샘플)로 THF, CH2Cl2, 또는 이들의 혼합 용매에서 측정된 것이다.
상기 적색 유기 형광체는 피란계 유도체를 사용할 수 있다. 구체적으로 DCM1 (4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(para-dimethylaminostyryl)-4H-pyran), DCM2 (4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(julolidine-4-yl-vinyl)-4H-pyran), DCJT (4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(1,1,7,7-tetramethyl julolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DCJTB (4-(dicyanomethylene)-2-tertiary butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyl julolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DCJTI (4-(dicyanomethylene)-2-isopropyl-6-(1,1,7,7-tetramethyl julolidyl-9-enyl)-4H-pyran 등을 사용할 수 있으며, 예를 들어 하기 화학식 2로 표시되는 화합물(2-(2-(4-methoxystyryl)-6-methyl-4H-pyran-4-ylidene)malononitrile)을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00004
상기와 같이 녹색 유기 형광체와 적색 유기 형광체를 포함하는 광학필름은 청색 LED 광원 또는 백색 LED광원을 적용시 광학필름을 통과하는 투과광이 적, 녹, 청의 색의 3원색을 조합함으로써 연색성이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.
상기 유기 형광체는 자외선 경화형 불포화 작용기를 포함할 수 있다. 자외선 경화형 불포화 작용기는 비닐기 등이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 자외선 경화형 불포화 작용기 포함시 하기 자외선 경화형 불포화 화합물과 경화 반응을 수행함으로써, 휘도 향상 효과와 함께 광학필름의 강도와 내구성을 개선할 수 있다.
상기 유기 형광체는 광학필름 중 0.001 내지 0.5 중량%, 구체적으로 0.001 내지 0.1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 휘도 상승 및 연색성이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.
상기 유기 형광체는 녹색 유기 형광체와 적색 유기 형광체를 1 : 0.8 내지 1 : 12의 중량비, 구체적으로 1: 0.5 내지 1:1.5의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 범위에서 우수한 색재현율을 나타낼 수 있다.
프리즘 산은 상기 유기 형광체를 포함하는 수지 조성물의 경화물이 될 수 있다. 상기 수지 조성물은 자외선 경화형 불포화 화합물, 개시제 등을 더 포함할 수 있다. 특히, 자외선 경화형 불포화 화합물서 플루오렌 유도체 불포화 수지와 페녹시벤질 (메타)아크릴레이트, 페닐페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 에톡시레이티드 티오디페닐 디(메타)아크릴레이트, 페닐티오에틸 (메타)아크릴레이트 단량체 또는 이들의 올리고머를 포함함으로써, 투명기재와의 접착력을 높이고, 프리즘 산의 표면 경도를 향상시킬 수 있다. 프리즘 산에 있어서 광원으로부터 멀어질수록 발광물질의 농도는 증가할 수 있다.
상기 투명기재는 투명 재질의 수지 필름으로서, 유리, 투명 합성수지 등이 사용될 수 있다. 일반적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 재질 등을 포함하는 투명 합성수지를 사용할 수 있다. 상기 투명기재의 두께는 30㎛ 내지 300㎛가 될 수 있다.
상기 프리즘 산은 밑변의 길이가 25 ㎛ 내지 60㎛ 이고, 높이가 12.5 내지 30㎛일 수 있다. 상기 범위의 프리즘 산은 휘도 등의 특성이 우수한 반면, 모아레(moire) 등의 문제가 없다. 상기 투명기재와 프리즘 산은 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학필름은 백라이트 유닛에서 청색 LED 적용시 추가적인 녹색 또는 적색 광원 없이도 백색광의 구현이 가능하며, 백색 LED적용시 백색광의 연색성을 개선할 수 있다.
본 발명에서 형광체의 발광파장이 약 410 내지 490nm인 파장대역은 청색 발광 파장(λB)으로, 약 510 내지 580nm의 파장대역은 녹색 발광 파장(λG)으로, 약 590 내지 660nm의 파장대역은 적색 발광 파장(λR)으로 정의하기로 한다.
또한, 상대 발광 피크 강도는 LED 광원의 발광 피크 강도로 정규화된 파라미터로서, LED 광원의 발광 피크 강도에 대한 형광체를 포함하는 광학필름의 발광 피크 강도를 상대적으로 나타낸 값을 의미한다. 즉, 동일한 광원 조건에서, 형광체를 포함하지 않는 광학필름을 통과한 투과광의 상기 λB, λG, 또는 λR에서 각각 발현되는 최대 피크 강도(intensity)인 I(λB), I(λG) 또는 I(λR) 대비 형광체를 포함하는 광학필름의 투과광의 I'(λB), I'(λG) 또는 I'(λR) 의 상대적인 비(I/I')로 정의하기로 한다.
여기서는 상기 '피크 강도'는 '피크 높이'를 의미한다. 즉, 그래프 상에서 실제 측정한 최대 피크 높이를 상대 비교하여 상대 발광 피크 강도를 구할 수 있다.
일 구체예로서, 상기 광학필름은 광원이 청색 LED인 경우, 청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.9 이하이고, 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비 (I(λB)/I(λG))가 10 이하일 수 있다.
일 구체예로서, 상기 광학필름은 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 적색 발광 파장(λR)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λR)의 비 (I(λB)/I(λR))가 15.0 이하일 수 있다. 이때, 청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도는 0.7 이하일 수 있으며, 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비 (I(λB)/I(λG))는 6 이하일 수 있다.
일 구체예로서, 상기 광학필름은 청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.5 이하이고, 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비 (I(λB)/I(λG))가 2 이하일 수 있으며, 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 적색 발광 파장(λR)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λR)의 비 (I(λB)/I(λR))가 3 이하일 수 있다.
일 구체예로서, 상기 광학필름은 광원이 백색 LED인 경우, 청색 발광 파장(λB)에서 상대 발광 피크 강도가 0.8 이하이고, 녹색 발광 파장(λG)에서 상대 발광 피크 강도가 1.05 이상이고, 적색 발광 파장(λR)에서 상대 발광 피크 강도가 1.1 이상일 수 있다.
또한, 일 구체에에서, 광원이 백색 LED인 경우, 청색 발광 파장(λB)에서 상대 발광 피크 강도가 0.7 이하이고, 녹색 발광 파장(λG)에서 상대 발광 피크 강도가 1.1 이상이고, 적색 발광 파장(λR)에서 상대 발광 피크 강도가 1.2 이상일 수 있다.
일 구체예로서, 상기 광학필름은 광원이 백색 LED인 경우, 청색 발광 파장(λB)에서 상대 발광 피크 강도가 0.7 이하이고, 녹색 발광 파장(λG)에서 상대 발광 피크 강도가 1.3 이상이고, 적색 발광 파장(λR)에서 상대 발광 피크 강도가 1.3 이상일 수 있다.
상기 백색 LED는 무기 형광체로서 YAG, TAG, CaS, ZnO, ZnS 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 YAG를 사용할 수 있다.
상기 광학필름은 광학 수지 조성물을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 일 구체예에서 (a) 광학 수지 조성물을 몰드 인각롤에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; (b) 상기 코팅층에 기재필름의 일면을 접촉시키는 단계; (c) 상기 기재필름에 자외선을 조사하여 상기 코팅층을 경화시키는 단계; 및 (d) 상기 기재필름에 접착되고 경화된 코팅층을 상기 몰드 인각롤로부터 분리시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 광학 수지 조성물은 유기 형광체, 자외선 경화형 불포화 화합물 및 개시제를 포함할 수 있다.
유기 형광체는 상술한 바와 같으며 하기 자외선 경화형 불포화 화합물 100 중량부에 대해 0.001 내지 0.5 중량부, 구체적으로 0.001 내지 0.1중량부, 보다 구체적으로, 0.01 내지 0.1 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 색 좌표의 변화없이(x : ±0/1000, y : ±30/1000) 충분한 발광 효과에 따른 휘도 향상 효과 및 연색성이 우수한 백색광을 나타낼 수 있다.
유기 형광체는 고형분 기준으로 조성물 100 중량부 중 0.001 내지 0.5 중량부, 바람직하게는 0.001 내지 0.1 중량부, 더 바람직하게는 0.005 내지 0.1 중량부로 포함될 수 있다.
자외선 경화형 불포화 화합물은 독립적인 단독 성분일 수도 있고, 상기 유기 형광체와 화학적으로 결합한 복합 성분이 될 수도 있다.
자외선 경화형 불포화 화합물은 굴절률이 1.61 이하, 바람직하게는 1.52 내지 1.605가 될 수 있다.
자외선 경화형 불포화 화합물은 단관능 또는 다관능 자외선 경화형 모노머 또는 그의 올리고머를 포함할 수 있다. 이로써 소프트 몰드 또는 니켈이 도금된 금속 몰드의 인각롤과의 이형성이 향상되고, 경화 후 상온 또는 고온/고습에서 투명기재필름과의 접착력이 향상되고, 프리즘 형상의 표면 경도를 향상시킬 수 있다.
자외선 경화형 불포화 화합물은 단관능 또는 다관능의 (메타)아크릴레이트계 올리고머, 단관능 또는 다관능의 (메타)아크릴레이트계 모노머, 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다.
일 구체예로서, 자외선 경화형 불포화 화합물은 상기 (메타)아크릴레이트계 올리고머 100 중량부, 및 상기 (메타)아크릴레이트계 모노머 또는 이로부터 형성된 올리고머 30 내지 100 중량부, 바람직하게는 50 내지 100 중량부로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 공정에 적합한 1000cPs이하의 점도 특성을 갖고, 굴절율 저하가 방지되고, 고분자 주쇄의 유연성이 확보되어 필름 제조 후 크랙 발생을 방지할 수 있다.
자외선 경화형 불포화 화합물은 고형분 기준으로 조성물 100 중량부 중 90 내지 99 중량부, 바람직하게는 95 내지 98 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 휘도 상승효과가 있을 수 있다.
개시제는 광학필름용 수지 조성물을 경화시켜 광학필름을 제조하게 한다. 개시제는 광중합 개시제, 라디칼 개시제 등을 사용한다. 상기 개시제로는 프로파논계, 케톤계, 포스핀옥사이드계, 포르메이트계, 포스페이트계 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
개시제는 자외선 경화형 불포화 화합물 100 중량부에 대해 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부, 더 바람직하게는 2 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 범위 내에서, 광반응성이 높아 광학필름의 기계적 강도가 저하되지 않고 잔량의 개시제가 남아 광학 특성이 저하되는 것을 막을 수 있다.
개시제는 조성물 100 중량부 중 0.5 내지 9.5 중량부, 바람직하게는 1 내지 4 중량부로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 충분한 광반응성에 의한 프리즘의 기계적 특성이 확보되고, 광학필름의 황변성 등 광학적 특성 저하가 방지될 수 있다.
백라이트 유닛
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 액정표시장치의 측면 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 액정표시장치는 기본적으로 구조물 전체에 작용하는 힘의 균형을 유지시키는 메인 서포트(main support, 102), 메인 서포트(102)의 내부에 적층되는 액정패널(110), 백라이트 유닛(150)이 수납되는 하부 커버(bottom cover, 114), 메인 서포트(102)의 일측면과 하부 커버(114)의 일측면을 감싸는 상부 커버(top cover, 116)를 포함할 수 있다.
액정패널(110)은 컬러필터가 형성되어 있는 상부 기판(110a), 스위칭 소자들이 형성되어 있는 하부 기판(110b), 및 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재되어 있는 액정들이 액티브 매트릭스(active matrix) 형태로 배열되며, 액정들 각각의 굴절률이 영상 신호에 따라 변화됨으로써 영상 신호에 해당하는 화상이 표시될 수 있다.
또한, 액정패널(110)의 전면 및 후면에는 상부 및 하부 편광판(122, 124)이 각각 설치되고, 상부 및 하부 편광판(122, 124)은 액정들에 의해 표시되는 화상의 시야각을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
메인 서포트(102)는 내부의 측벽면이 계단형 단턱면으로 성형될 수 있고, 내부에는 상부 기판(110a)과 하부 기판(110b)을 포함하는 액정패널(110), 상부 및 하부 편광판(122, 124)이 수납될 수 있다.
백라이트 유닛(150)은 반사판(104), 도광판(106), 광학필름(112), 광원(118) 및 광원 하우징(123)을 포함할 수 있다.
반사판(104)은 도광판(106) 하부에 부착되며, 광원(118)으로부터 발생하는 광을 도광판(106)쪽으로 안내하는 역할을 하며, 광원(118)로부터 발생되는 광의 손실을 방지할 수 있다.
도광판(106)은 광원(118)으로부터 입사된 광을 면광원으로 변환하여 액정패널(110)로 안내할 수 있다.
광학필름(112)은 도광판(106) 상부에 부착되며, 반사판(104)과 도광판(106)의 표면으로부터 입사되는 광이 액정패널(110) 전체에 확산되어 균일하게 조사될 수 있도록 한다.
광학필름(112)은 상술한 녹색 및 적색 유기 형광체를 포함하는 광학필름이며, 1매 이상으로 조합되어 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 광학필름의 상부 또는 하부에 추가적으로 광학필름이 더 구비될 수 있다.
즉, 투명기재; 및 상기 투명기재 상에 배열된 프리즘 산을 포함하고, 상기 투명기재 및 상기 프리즘 산 중 하나 이상은 유기 형광체를 포함하는 광학필름을 제1 광학필름이라 할 때, 제1 광학필름과 동일한 필름으로서 프리즘 산의 배열 방향이 동일하거나 또는 수직 방향인 제2 광학필름이 더 구비될 수 있다. 도 3 (a)는 제1 광학필름(112a)과 프리즘 산의 배열 방향이 동일한 제2 광학필름(112b)이 더 구비된 광학필름을 도시한 것이다.
또한, 상기 제1 광학필름의 상부 또는 하부에는 프리즘, 렌티큘러 렌즈, 마이크로 렌즈, 엠보 형상 중 하나 이상의 광학패턴을 포함하는 제2 광학필름이 더 구비될 수 있다. 도 3 (b)는 상기 제1 광학필름(112a) 상층에 마이크로 렌즈 패턴을 갖는 제2 광학필름(112c)이 구비된 조합일 수 있다.
광원(118)은 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 액정패널(110)에 광을 조사하며, 연성회로기판(120) 상에 적어도 하나가 일렬로 배치된 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 포함할 수 있다.
여기서, 광원(118)이 연성회로기판(120) 상에 배치되는 것에 대해 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 광원(118)이 메탈기판 상에 배치되는 것도 가능하다.
광원 하우징(123)은 광원(118)을 감싸고 있으며 반사판(104)이 아래로 처지는 것을 방지하기 위해 광원 하우징(123)으로부터 돌출되어 반사판(104)을 지지하는 반사판 지지부(122a)를 포함한다.
상부 커버(116)는 직각으로 절곡된 평면부와 측면부를 가지는 사각띠 형태로 제작되며, 메인 서포트(102)와 하부 커버(114)의 일측면을 감싸게 된다.
하부 커버(114)는 메탈 재질로 형성되며, 액정패널(110), 메인 서포트(102) 및 백라이트 유닛(150)을 수납하며, 상부 커버(116)와 체결될 수 있다.
본 발명에서 광원(118)으로는 청색 LED 또는 황색 기반의 무기 형광체를 포함하는 백색 LED를 사용할 수 있다.
도 4 (a)는 LED 광원으로서 청색 LED를, 도 4 (b)는 백색 LED를 각각 나타낸 것이다.
도 4 (a)를 참고하면, 청색 LED(10)는 청색 LED 칩(10a)과 이를 감싸고 있는 봉지재(10b)를 포함할 수 있다. 도 4 (b)를 참고하면, 백색 LED(20)는 청색 LED 칩(20a), 이를 감싸고 있는 봉지재(20b), 및 형광체(20c)를 포함할 수 있다. 상기 형광체(20c)는 YAG, TAG, CaS, ZnO, ZnS 등의 무기 형광체를 사용할 수 있으며, 봉지재(20b)와 함께 밀봉되어 LED 칩을 봉지할 수 있다.
일 구체예로서, 청색 LED가 구비된 백라이트 유닛은 광학필름을 통과한 출사광의 청색 발광 파장에서 측정한 상대 발광 피크 강도가 0.9 이하이고, 청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비 (I(λB)/I(λG))가 10 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 구체예로서, 황색 기반의 무기 형광체를 포함하는 백색 LED가 구비된 백라이트 유닛은 광학필름을 통과한 출사광의 청색 발광 파장에서 측정한 상대 발광 피크 강도가 0.8 이하일 수 있고, 녹색 발광 파장에서 측정한 상대 발광 피크 강도가 1.05 이상일 수 있으며, 적색 발광 파장에서 측정한 상대 발광 피크 강도가 1.1 이상일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(A) 유기 형광체:
(A1) 녹색 유기 형광체는 상기 화학식 1로 표시되는 쿠마린계 유도체를 사용하였다. 흡수파장과 발광파장에서의 피크는 도 5에 나타내었다.
(흡수파장(Abs): 469nm(in CH2Cl2), 발광파장(PL): 554nm(in CH2Cl2))
(A2) 적색 유기 형광체는 상기 화학식 2로 표시되는 피란 유도체를 사용하였다. 흡수파장과 발광파장에서의 피크는 도 5에 나타내었다.
(흡수파장(Abs): 428nm(in CH2Cl2), 발광파장(PL): 619nm(in CH2Cl2))
(B) 자외선 경화형 불포화 화합물:
(B1) 플루오렌계 유도체 불포화 수지(BPF-022, 한농화성, 굴절률: 1.601)
(B21) 페녹시벤질 아크릴레이트(굴절률: 1.56)
(B22) 페닐페녹시에틸 아크릴레이트(굴절률:1.54)
(C) 개시제:
(C1) Irgcure 184
(C2) Iragacure TPO
실시예 1 - 3 및 비교예 1
하기 표 1의 조성을 갖는 광학필름용 수지 조성물을 하기의 광학필름 제조방법에 따라 제조하였으며, 하기 측정방법에 따라 물성 측정 후 결과 값을 하기 표 2 에 나타내었다. 하기 표 1에서 유기 형광체(A)와 개시제(C)는 자외선 경화형 불포화 화합물 100 중량부를 기준으로 측정된 함량이다.
실시예 4 - 6 및 비교예 2
광원이 백색 LED인 것을 제외하고는 실시예 1-3 및 비교예 1과 동일한 광학필름을 각각 사용하여 하기 측정방법에 따라 물성 측정 후 결과 값을 하기 표 3에 나타내었다.
비교예 1
(Ref.)		 실시예 1
 실시예 2
 실시예 3
A1 - 0.01 0.05 0.1
A2 - 0.01 0.05 0.1
B1 50 50 50 50
B21 20 20 20 20
B22 30 30 30 30
C1 1 1 1 1
C2 3 3 3 3
광학필름 제조
상기 제조한 광학필름용 수지 조성물을 프리즘 층이 인각된 금속 몰드에 도포하고, 투명기재 PET필름(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)의 일면을 상기 금속 몰드에 도포된 코팅면과 접촉시킨 상태에서, 190~400㎚ 파장의 자외선을 무전극형 자외선 조사 장치(600W/inch)에 D타입 벌브 (Type-D bulb) 장착하여 250-500 mJ/㎠의 에너지로 조사)하여 코팅된 조성물을 경화시켰다. 투명기재 필름에 접착되어 경화된 코팅층을 금속 몰드로부터 분리시킴으로써, 투명기재 필름의 일면에 프리즘 층이 형성된 광학필름을 제조하였다. 광학필름 층의 높이는 35~40㎛가 되도록 하였다.
물성 측정 방법
(1) 색재현율(NTSC(%)) : 색재현율이란 액정표시장치를 포함한 표시장치가 표현할 수 있는 색의 범위를 말하며, 이는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 상태의 색좌표와 휘도를 각각 측정하고, 이를 바탕으로 삼원색(3 Primary Colors)에 대하여 색재현율(Color Reproduction)을 구할 수 있다.
색좌표(CIE 1931)는 통상적으로 색을 측정한 다음 각각을 구별하기 위하여 표시하는 과학적인 양이며, 적색(700nm), 녹색(546.1nm), 청색(435.8nm)의 좌표값을 CIE가 1931년 지정한 좌표계 위에 표시한 것이다.
도 6 (a) 내지 (d)는 비교예 1 및 실시예 1-3에서 BLU를 통과하여 나온 빛의 색좌표를 각각 도시한 것으로, 도 6을 참고하면, 색좌표 상에 결정된 적(R), 녹(G), 청색(B) 각각의 색좌표를 연결하면 삼각형의 면적을 산출할 수 있고, 색재현율은 위의 면적을 NTSC(국제 TV 표준위원회) 색좌표의 면적과 비교하여 산출할 수 있다.
즉, 색재현율은 NTSC의 색좌표 면적의 값을 100으로 가정했을 때의 상대적인 면적의 비로써 나타낸 것이다.
(2) 상대 발광 피크 강도 : 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 프리즘 시트를 포함하는 190BT03 BLU(삼성전자)를 통과하여 나온 빛에 대해 분광측색계(CS-2000, 일본 TOPCON사)로 발광피크(arbituary unit)를 각각 측정하였다. 이 때, 백색 LED의 경우는 190BT03 BLU의 광원(청색 LED 칩의 봉지재가 YAG를 포함)을 그대로 사용하였고, 청색 LED의 경우 상기 백색 LED 광원을 제거하고 동일한 청색 LED 칩을 배열하고 YAG를 포함하지 않는 광원을 사용하였다. 상기 190BT03 BLU(삼성전자)는 도광판 상에 diffuser(신화 SD734) 및 상기 실시예 및 비교예의 프리즘 시트가 적층된 구조이다.
도 7은 광원으로 청색 LED 광원을 사용시 유기 형광체를 포함하지 않는 비교예 1의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이고, 도 8 내지 10은 비교예 1 대비 실시예 1-3의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
도 11은 광원으로 무기 형광체로서 YAG를 포함하는 백색 LED를 사용시 유기 형광체를 포함하지 않는 비교예 2의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이고, 도 12 내지 도 14는 비교예 2 대비 실시예 4-6의 광학필름의 발광 피크 강도를 나타낸 것이다.
비교예 1 (Ref.) 실시예 1 실시예 2 실시예 3
x y x y x y x Y
청색
LED		 W 0.1522 0.0532 0.276 0.2888 0.2765 0.2794 0.2756 0.2769
R 　- -　 0.6299 0.3422 0.6506 0.3432 0.6582 0.3487
G 　- -　 0.3074 0.6863 0.2956 0.6872 0.2969 0.6682
B 0.1522 0.0532 0.1322 0.0591 0.1483 0.054 0.1532 0.0542
NTSC
(%)		 - 76.2 73.4 72.2
비교예 2 (Ref.) 실시예 4 실시예 5 실시예 6
x y x y x y x y
백색
LED		 W 0.2757 0.2906 0.2961 0.3298 0.3097 0.3632 0.2898 0.3765
R 0.6335 0.3363 0.6394 0.3389 0.6424 0.3406 0.6385 0.3415
G 0.3059 0.6054 0.3079 0.6082 0.3066 0.6134 0.2892 0.6258
B 0.1517 0.0589 0.1497 0.0731 0.1478 0.0891 0.1463 0.0989
NTSC
(%) 		67.6 70.1 72.3 75.3
도 7 내지 14를 참고하면, 실시예 1 내지 3은 광원으로 청색 LED 광원이 구비된 백라이트 유닛에서 광원 구동시, 광학필름을 통과한 출사광의 청색 발광 파장에서 측정된 상대 발광 피크 강도는 0.9 이하인 것을 알 수 있으며, 백색 LED 광원이 구비된 백라이트 유닛에서는 광원 구동시, 광학필름을 통과한 출사광의 청색 발광 파장에서 측정한 상대 발광 피크 강도가 0.8 이하이고, 녹색 발광 파장에서 측정한 상대 발광 피크 강도가 1.05 이상이며, 적색 발광 파장에서 측정한 상대 발광 피크 강도가 1.1 이상인 것을 알 수 있다.
또한, 상기 표 2 및 3의 결과값과 도 6의 색좌표로부터, 상기 상대 발광 피크 범위를 만족하는 실시예 1-6의 광학필름은 유기 형광체를 포함하지 않는 비교예 1-2의 광학필름 대비 색재현율 및 연색성이 우수한 백색광을 발현하는 것을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (20)

  1. 투명기재; 및
    상기 투명기재 상에 배열된 복수 개의 프리즘;을 포함하고,
    상기 투명기재와 상기 프리즘 중 하나 이상은 유기 형광체를 포함하며,
    청색 LED광원 조사시,
    청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.9 이하이고,
    청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비 (I(λB)/I(λG))가 10 이하인 광학필름.
  2. 제1항에 있어서,
    청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 적색 발광 파장(λR)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λR)의 비 (I(λB)/I(λR))가 15.0 이하인 광학필름.
  3. 제2항에 있어서,
    청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.7 이하인 광학필름.
  4. 투명기재; 및
    상기 투명기재 상에 배열된 복수 개의 프리즘;을 포함하고,
    상기 투명기재와 상기 프리즘 중 하나 이상은 유기 형광체를 포함하며,
    백색 LED 광원 조사시,
    청색 발광 파장(λB)에서 상대 발광 피크 강도가 0.8 이하이고,
    녹색 발광 파장(λG)에서 상대 발광 피크 강도가 1.05 이상이고,
    적색 발광 파장(λR)에서 상대 발광 피크 강도가 1.1 이상인 광학 필름.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 투과광의 색좌표(CIE1931)상 색재현율이 70.0% 이상인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 유기 형광체는 상기 광학필름 중 0.001 내지 0.5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 광학필름.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체를 포함하는 광학필름.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 녹색 유기 형광체는 쿠마린계 유도체이고,
    상기 적색 유기 형광체는 피란계 유도체인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 쿠마린계 유도체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이며,
    상기 피란계 유도체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 광학필름:
    [화학식 1]
    Figure pat00005

    [화학식 2]
    Figure pat00006
  10. 제4항에 있어서,
    상기 백색 LED 광원은 무기 형광체로서 YAG를 포함하는 광학필름.
  11. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 프리즘은 밑변의 길이가 25㎛ 내지 60㎛이고, 높이가 12.5 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  12. 유기 형광체를 포함하는 광학필름 및 LED 광원을 구비하고,
    상기 광학필름은 청색 LED광원 조사시,
    청색 발광 파장(λB)에서의 상대 발광 피크 강도가 0.9 이하이고,
    청색 발광 파장(λB)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λB)와 녹색 발광 파장(λG)에서의 최대 발광 피크 강도 I(λG)의 비 (I(λB)/I(λG))가 10 이하이며,
    상기 LED 광원은 청색 LED 칩 및 상기 청색 LED 칩을 밀봉하는 봉지재를 포함하는 청색 LED 광원인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 LED 광원은 무기 형광체를 더 포함하는 백색 LED 광원이고,
    청색 발광 파장(λB)에서 상대 발광 피크 강도가 0.8 이하이고,
    녹색 발광 파장(λG)에서 상대 발광 피크 강도가 1.05 이상이고,
    적색 발광 파장(λR)에서 상대 발광 피크 강도가 1.1 이상인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 유기 형광체는 상기 광학필름 중 0.001 내지 0.5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체를 포함하는 백라이트 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 녹색 유기 형광체는 쿠마린계 유도체이고,
    상기 적색 유기 형광체는 피란계 유도체인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 무기 형광체는 YAG를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 광학필름은 1매 이상으로 조합되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 광학필름 상부에는 확산필름이 구비되고,
    상기 광학필름 하부에는 도광판이 구비되고,
    상기 도광판 하부에는 반사판이 구비된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치.
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