KR20160097143A - 색변환 필름 및 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

색변환 필름 및 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 Download PDF

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KR20160097143A
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Abstract

본 명세서에 기재된 발명은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층; 및 상기 제1 층의 적어도 일면에 구비되고, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트의 경화물을 포함하는 제2 층을 포함하는 색변환 필름과 이의 제조방법, 상기 색변환 필름을 형성하기 위한 적층체, 상기 제2 층 형성용 조성물 또는 시트에 관한 것이다.

Description

색변환 필름 및 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 {COLOR CONVERSION FILM AND METHOD FOR PREPARING THE SAME AND BACK LIGHT UNIT COMPRISING THE SAME}
본 출원은 색변환 필름 및 이의 제조방법과, 상기 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
TV의 대면적화와 함께 고화질화, 슬림화, 고기능화가 이루어지고 있다. 고성능, 고화질의 OLED TV는 여전히 가격 경쟁력이 문제점이며, 이에 따라 아직 본격적인 시장은 열리지 않고 있다. 따라서, LCD로 OLED의 장점을 유사하게 확보하려는 노력이 계속 되고 있다.
상기 노력의 하나로서, 최근 양자점 관련 기술 및 시제품이 많이 구현되고 있다. 그러나, 카드뮴 계열의 양자점은 사용 제한 등의 안전성 문제가 있으므로, 상대적으로 안전성 이슈가 없는 카드뮴이 없는 양자점을 적용한 백라이트 제조에 관심이 모이고 있다.
본 출원은 컬 특성이 개선되고 안정적인 물성을 갖는 색변환 필름, 이의 제조방법 및 상기 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태는
수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층; 및
상기 제1 층의 적어도 일면에 구비되고, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트의 경화물을 포함하는 제2 층을 포함하는 색변환 필름을 제공한다. 본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 층이 접착 또는 점착층, 보호층 또는 배리어층이다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는
수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층; 및
상기 제1층의 적어도 일면에 구비되고, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트를 포함하는 제3 층을 포함하는 색변환 필름 형성용 적층체를 제공한다. 상기 제3 층은 경화에 의하여 전술한 제2 층으로 형성된다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 색변환 필름의 유기 형광체 함유층에 접하는 층 형성용 조성물 또는 시트를 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는
수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층을 준비하는 단계;
상기 제1층의 적어도 일면에 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물을 코팅하거나, 상기 제1 층의 적어도 일면에 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm인 시트를 라미네이션 하는 단계; 및
상기 조성물 또는 시트를 경화하여 제2 층을 형성하는 단계
를 포함하는 색변환 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 실시상태에 있어서, 상기 제1 층은 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 상에 코팅하는 단계; 및 상기 기재 상에 코팅된 수지 용액을 건조하는 단계를 포함하는 방법, 또는 유기 형광체를 수지와 함께 압출하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 명세서에 기재된 실시상태들에 따르면, 유기 형광체를 포함하는 제1 층의 적어도 일면에 접하는 제2 층을 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트를 이용하여 형성함으로써 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 경화되는 도중에 유기 형광체에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 제2 층은 기재와 제1 층 사이의 CTE(coefficient of thermal expansion) 차이에 의하여 발생하는 컬을 방지하거나, 필름의 핸들링 과정에서 발생할 수 있는 스크레치로부터 보호할 수 있다. 또한, 상기 제2 층이 배리어 기능을 갖는 경우에는 색변환 필름에 배리어 특성을 부여할 수도 있고, 상기 제2 층이 접착 또는 점착 특성을 갖는 경우에는 추가의 다른 층을 접착 또는 접착시킬 수 있는 기능을 부여할 수 있다.
도 1은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 색변환 필름의 내구성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 색변환 필름을 백라이트에 적용한 모식도이다.
도 3은 참고예 1 및 2에서 제조된 필름의 내구성 측정 결과를 나타낸 것이다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 색변환 필름은
수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층; 및
상기 제1 층의 적어도 일면에 구비되고, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트의 경화물을 포함하는 제2 층
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 있어서, 상기 유기 형광체는 450 nm에서 발광 피크를 가지고 반치폭이 40 nm 이하이며 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 광 조사시 광을 방출할 수 있다. 여기서, 방출되는 광은 500 nm 내지 560 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 녹색 광 또는 600 nm 내지 780 nm의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 적색 광 또는 이들의 혼합일 수 있다.
상기 제2 층은 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트의 경화에 의하여 형성되기 때문에 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 경화시에 발생하는 라디칼에 의하여 유기 형광체가 받는 악영향을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물은 경화 후 남아 있는 잔여 라디칼이 유기 형광체와 반응하여 광특성을 하락시킬 수 있다. 그러나, 상기 실시상태에 따르면, 상기 제2 층 형성용 조성물 또는 시트로서 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 매우 소량이거나 아예 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물을 포함하지 않기 때문에, 라디칼 성분에 의한 유기 형광체의 광특성 하락을 방지할 수 있고, 고온 및/또는 고습 조건에서도 내구성을 확보할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 라디칼 중합성 화합물은 단량체일 수도 있고, 중합체일 수 있으며, 단량체와 중합체를 모두 포함할 수도 있다.
일 예에 따르면, 상기 제2 층, 즉 유기 형광체 함유층에 접하는 층 형성용 조성물 또는 시트 중의 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하, 바람직하게는 300 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 100 ppm 이하, 또는 0 ppm이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 제2 층, 즉 유기 형광체 함유층에 접하는 층 중의 잔여 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물은 100 ppm 이하, 바람직하게는 0 ppm이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 제2 층, 즉 유기 형광체 함유층에 접하는 층 형성용 조성물 또는 시트는 양이온성 중합용 조성물로 이루어진다. 상기 양이온성 중합용 조성물 또는 시트는 양이온성 개시제를 포함한다. 양이온성 개시제 이외의 성분은 양이온성 중합용 조성물에 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 양이온성 중합용 조성물 또는 시트에는 중합성 모노머 및 필요에 따라 바인더 수지, 용매, 첨가제 등이 추가로 사용될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 양이온성 중합용 조성물 또는 시트는 수지, 양이온성 광개시제(Cationic photo initiator) 및 점착부여제를 포함할 수 있다. 상기 수지로는 고무(rubber)계 수지가 사용될 수 있다. 상기 양이온성 광 중합 개시제의 함량은 필요에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 수지 100 중량부 대비 30-100 중량부로 포함될 수 있다. 상기 점착부여제는 수지 100 중량부 대비 30-40 중량부로 포함될 수 있다. 필요에 따라 당기술분야에 알려져 있는 첨가제가 더 첨가될 수 있다. 본 발명의 실시상태에 따른 양이온성 중합성 조성물 또는 시트는 UV 조사시 추가적으로 라디칼을 발생시키는 물질을 포함하지 않는다.
일 예에 따르면 상기 양이온성 중합용 조성물 또는 시트는 양이온성 접착제 또는 접착시트일 수 있으며, 이는 양이온 중합 반응을 통해 경화되는 화합물을 주 성분으로 하는 접착제 또는 접착시를 말한다.
예컨대, 상기 양이온성 접착제는, 조성물 100 중량부를 기준으로, (1) 양이온 중합성 화합물, 예컨대 에폭시 화합물 5 내지 90 중량부; 및 (2) 양이온성 광 중합 개시제 0.5 내지 20 중량부를 포함하며, 필요에 따라 (3) 점도를 유지하거나 ?팅성(wetting)을 향상시키기 위한 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또 하나의 예로서, 상기 양이온성 접착시트는 (1) 양이온 중합성 화합물, 예컨대 에폭시 화합물, (2) 접착제 수지, (3) 반응성 수지, 및 (4) 양이온성 광 중합 개시제를 포함할 수 있다.
양이온성 광 중합 개시제는 활성 에너지 선의 조사에 의해 양이온(cation) 종이나 루이스산을 만들어내는 화합물로서, 예를 들면 방향족 디아조늄염, 방향족 요오드 알루미늄염이나 방향족 설포늄염과 같은 오늄염, 철-아렌 착제 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 층이 접착 또는 점착층, 보호층 또는 배리어층이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 층이 접착 또는 점착층이다. 이 접착 또는 점착층은 라디칼 경화성 성분이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트에 의하여 형성된 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 디스플레이용 접착 또는 점착 소재가 사용될 수 있다. 보통 접착 또는 점착 소재는 증기압을 견뎌낼 만큼 응집력을 높이는 것이 중요하기 때문에 응집력을 높이기 위하여 경화도를 향상시키는 방법이 이용된다. 예컨대, 접착 또는 점착 소재를 부착하고 후 처리를 통하여 중합을 수행한다. 상기 후 처리에서 라디칼 중합을 하는 경우 중합 과정에서 직접 유기 형광체에 영향을 미칠 수도 있고, 접착 또는 접착 소재가 특정 조건에서 변형되어 유기 형광체에 영향을 미칠 수도 있다. 그러나, 상기 실시상태에 따르면, 상기 접착 또는 점착층을 라디칼 경화성 성분이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트에 의하여 형성함으로써, 상기와 같은 유기 형광체에의 영향을 최소화하거나 아예 없도록 할 수 있다.
상기 제2 층이 접착 또는 점착층인 경우, 상기 제2 층의 상기 제1 층에 접하는 면에 대향하는 면에는 보호필름 또는 배리어 필름이 부착될 수 있다. 보호필름 및 배리어 필름으로는 당기술분야에 알려져 있는 것들이 사용될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태에 있어서, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트를 경화하기 전의 상태인 적층체로서,
수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층; 및
상기 제1 층의 적어도 일면에 구비되고, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트를 포함하는 제3 층을 포함하는 색변환 필름 형성용 적층체를 제공한다. 상기 제3 층은 경화에 의하여 전술한 제2 층으로 형성된다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 색변환 필름의 유기 형광체 함유층에 접하는 층 형성용 조성물 또는 시트를 제공한다. 이 조성물 또는 시트의 성분은 전술한 바와 같다. 상기 시트는 상기 조성물이 시트의 형태로 성형된 것을 의미한다. 예컨대, 전술한 제2 층이 접착 또는 점착층인 경우, 상기 시트는 라디칼 경화성 성분이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 디스플레이용 접착 또는 점착층 형성용 시트가 사용될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 색변환 필름은 광 조사시 발광 파장의 반치폭이 60 nm 이하이다. 상기 반치폭은 상기 필름으로부터 발광한 빛의 최대 발광 피크에서 최대 높이의 절반일 때의 발광 피크의 폭을 의미한다. 본 명세서에서의 발광 피크의 반치폭은 필름 상태에서 측정될 수 있다. 상기 반치폭 형성시 필름에 조사되는 광은 450 nm에서 발광 피크를 가지고 반치폭이 40 nm 이하이며 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 광일 수 있다. 상기 발광 피크의 반치폭은 상기 색변환 필름 내에 포함되는 유기 형광체, 수지 매트릭스 또는 그외 첨가제와 같은 성분들의 종류나 조성에 의하여 결정될 수 있다. 상기 색변환 필름의 발광 피크의 반치폭은 작을수록 색재현율 향상에 유리하다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 형광체는 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 적색 광을 방출하는 유기 형광체, 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 방출하는 유기 형광체, 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 청색 광, 녹색 광 및 적색 광은 당기술분야에 알려져 있는 정의가 사용될 수 있으며, 예컨대 청색 광은 400 nm 내지 500 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이고, 녹색 광은 500 nm 내지 560 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이며, 적색 광은 600 nm 내지 780 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이다. 본 명세서에 있어서, 녹색 형광체는 청색 광의 적어도 일부를 흡수하여 녹색 광을 방출하고, 적색 형광체는 청색 광 또는 녹색 광의 적어도 일부를 흡수하여 적색 광을 방출한다. 예컨대, 적색 형광체는 청색 광 뿐만 아니라 500~600nm 사이의 파장의 광을 흡수할 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 형광체로는 피로메텐 금속 착체 구조를 포함하는 유기 형광체가 사용될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 유기 형광체로서 하기 화학식 1의 유기 형광체를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에 있어서,
X1 및 X2는 불소기 또는 알콕시기이고,
R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 알킬기, 알콕시기, 카르복실기 치환 알킬기, 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴기, -COOR 또는 -COOR 치환 알킬기이고, 여기서 R은 알킬기이며,
R5 및 R6은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 시아노기, 니트로기, 알킬기, 카르복실기 치환 알킬기, -SO3Na, 또는 아릴알키닐로 치환 또는 비치환된 아릴기이며,R1과 R5는 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성할 수 있고, R4와 R6은 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성할 수 있으며,
R7은 수소; 알킬기; 할로알킬기; 또는 할로겐기, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 알킬아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 불소기, 염소기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 카르복실산 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, -COOR, 또는 -COOR 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, 여기서 R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 염소기, 메틸기, 카르복실기 치환 에틸기, 메톡시기, 페닐기, 메톡시기 치환 페닐기 또는 -COOR 치환 메틸기이고, 여기서 R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R5 및 R6은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 니트로기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 카르복실기 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 -SO3Na이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R5 및 R6은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 니트로기, 에틸기, 카르복실기 치환 에틸기 또는 -SO3Na이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R7은 수소; 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R7은 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 페닐, 메틸페닐, 디메틸페닐, 트리메틸페닐, 나프틸, 바이페닐 치환 나프틸, 디메틸플루오렌 치환 나프틸, 터페닐 치환 디메틸페닐, 메톡시페닐, 또는 디메톡시페닐이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 구조식들로 표시될 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 구조식 중 Ar은 치환 또는 비치환된 아릴기이다. 예컨대 Ar은 알킬기 또는 알콕시기로 치환된 아릴기일 수 있다.
예컨대 하기 구조식의 화합물이 사용될 수 있다. 하기 구조식의 화합물은 용액 상태에서 490 nm에서 최대 흡수 파장을 갖고 520 nm에서 최대 발광 피크를 갖는다.
Figure pat00006
다만, 상기 구조식에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 형광체가 사용될 수 있다.
또 하나의 예에 따르면, 상기 유기 형광체로서, 용액 상태에서 560-620 nm에서 최대 흡수 파장을 갖고 600-650 nm에서 발광 피크를 갖는 형광체가 사용될 수 있다. 예컨대 하기 화학식 2의 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00007
R11, R12 및 L은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 아랄킬기, 알킬아릴기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 머캅토기, 알콕시기, 알콕시아릴기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 할로아릴기, 헤테로고리기, 할로겐, 할로알킬기, 할로알케닐기, 할로알키닐기, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기 또는 실록사닐기이거나, 인접한 치환기와 연결되어 치환 또는 비치환된 방향족 또는 지방족의 탄화수소 또는 헤테로 고리를 형성하고,
M은 m가의 금속으로서, 붕소, 베릴륨, 마그네슘, 크롬, 철, 니켈, 구리, 아연 또는 백금이고,
Ar1 내지 Ar5는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 알킬기; 할로알킬기; 알킬아릴기; 아민기; 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴알케닐기; 또는 히드록시기, 알킬기 또는 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 구조식들로 표시될 수 있다.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
상기에서 예시한 형광체는 용액 상태에서 발광 피크의 반치폭이 40 nm 이하이고, 필름 상태에서의 발광 피크의 반치폭은 50nm 내외이다.
상기 유기 형광체의 함량은 수지 매트릭스 100 중량부를 기준으로 0.005 중량부 내지 2 중량부일 수 있다.
상기 수지 매트릭스의 재료는 열가소성 고분자 또는 열경화성 고분자인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 수지 매트릭스의 재료로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리(메트)아크릴계, 폴리카보네이트계(PC), 폴리스티렌계(PS), 폴리아릴렌계(PAR), 폴리우레탄계(TPU), 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN), 폴리비닐리덴플루오라이드계(PVDF), 개질된 폴리비닐리덴플루오라이드계(modified-PVDF) 등이 사용될 수 있다.
전술한 실시상태에 따른 제1 층은 두께가 2 내지 200 마이크로미터일 수 있다. 특히, 상기 제1 층은 두께가 2 내지 20 마이크로미터의 얇은 두께에서도 높은 휘도를 나타낼 수 있다. 이는 단위 부피 상에 포함되는 형광체 분자의 함량이 양자점에 비하여 높기 때문이다. 예컨대, 유기 형광체의 함량이 0.5wt% 가 적용된 5 마이크로미터 두께의 색변환 필름은 청색 백라이트 유닛(blue BLU) 600 nit 의 휘도를 기준으로 4000 nit 이상의 높은 휘도를 보일 수 있다.
전술한 실시상태에 따른 색변환 필름은 일면에 기재가 구비될 수 있다. 이 기재는 상기 색변환 필름의 제조시 지지체로서의 기능을 할 수 있다. 이 기재는 상기 제1 층의 제2 층에 대향하는 면의 반대면측에 구비된다. 기재의 종류로는 특별히 한정되지 않으며, 투명하고, 상기 지지체로서의 기능을 할 수 있는 것이라면 그 재질이나 두께에 한정되지 않는다. 여기서 투명이란, 가시광선 투과율이 70% 이상인 것을 의미한다. 예컨대 상기 기재로는 PET 필름이 사용될 수 있다.
상기 제1 층은 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 상에 코팅하는 단계; 및 상기 기재 상에 코팅된 수지 용액을 건조하는 단계를 포함하는 방법, 또는 유기 형광체를 수지와 함께 압출하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
상기 수지 용액 중에는 전술한 유기 형광체가 용해되어 있기 때문에 유기 형광체가 용액 중에 균질하게 분포하게 된다. 이는 별도의 분산공정을 필요로 하는 양자점 필름의 제조공정과는 상이하다.
상기 수지 용액에는 필요에 따라 첨가제가 첨가될 수 있으며, 예컨대 실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나 분말과 같은 광확산제가 첨가될 수 있다. 또한, 광확산 입자의 안정적인 분산을 위하여 분산제가 추가로 첨가될 수도 있다.
상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액은 용액 중에 전술한 유기 형광체와 수지가 녹아있는 상태라면 그 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.
일 예에 따르면, 상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액은 유기 형광체를 용매에 녹여 제1 용액을 준비하고, 수지를 용매에 녹여 제2 용액을 준비하고, 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합할 때, 균질하게 섞는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 용매에 유기 형광체와 수지를 동시에 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 유기 형광체를 녹이고 이어서 수지를 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 수지를 녹이고 이어서 유기 형광체를 첨가하여 녹이는 방법 등이 사용될 수 있다.
상기 용액 중에 포함되는 유기 형광체는 전술한 바와 같다.
상기 용액 중에 포함되어 있는 수지로는 전술한 수지 매트릭스 재료, 이 수지 매트릭스 수지로 경화가능한 모노머, 또는 이들의 혼합이 사용될 수 있다.
상기 용매로는 특별히 한정되지 않으며, 상기 코팅 공정에 악영향을 미치지 않으면서 추후 건조에 의하여 제거될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 용매의 비제한적인 예로는 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 클로로포름, 각종 알코올계 용매, MEK(메틸에틸케톤), MIBK(메틸이소부틸케톤), EA(에틸에세테이트), 부틸아세테이트, 사이클로헥사논 (cyclohexanone), PGMEA(프로필렌글리콜 메틸에틸아세테이트), 다이옥산(dioxane), DMF(디메틸포름아미드), DMAc(디메틸아세트아미드), DMSO(디메틸술폭사이드), NMP(N-메틸-피롤리돈) 등이 사용될 수 있으며, 1 종 또는 2 종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 사용하는 경우, 이들 각각의 용액에 포함되는 용매는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 상기 제1 용액과 상기 제2 용액에 서로 상이한 종류의 용매가 사용되는 경우에도, 이들 용매는 서로 혼합될 수 있도록 상용성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 상에 코팅하는 공정은 롤투롤 공정을 이용할 수 있다. 예컨대, 기재가 권취된 롤로부터 기재를 푼 후, 상기 기재의 일면에 상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 코팅하고, 건조한 후, 이를 다시 롤에 권취하는 공정으로 수행될 수 있다. 롤투롤 공정을 이용하는 경우, 상기 수지 용액의 점도를 상기 공정이 가능한 범위로 결정하는 것이 바람직하며, 예컨대 200 내지 2,000 cps 범위 내에서 결정할 수 있다.
상기 코팅 방법으로는 공지된 다양한 방식을 이용할 수 있으며, 예컨대 다이(die) 코터가 사용될 수도 있고, 콤마(comma) 코터, 역콤마(reverse comma) 코터 등 다양한 바 코팅 방식이 사용될 수도 있다.
상기 코팅 이후에 건조 공정을 수행한다. 건조 공정은 용매를 제거하기에 필요한 조건으로 수행할 수 있다. 예컨대, 기재가 코팅 공정시 진행하는 방향으로, 코터에 인접하여 위치한 오븐에서 용매가 충분히 날아갈 조건으로 건조하여, 기재 위에 원하는 두께 및 농도의 형광체를 포함하는 제1 층을 얻을 수 있다.
상기 용액 중에 포함되는 수지로서 상기 수지 매트릭스 수지로 경화가능한 모노머를 사용하는 경우, 상기 건조 전에 또는 건조와 동시에 경화, 예컨대 UV 경화를 수행할 수 있다.
유기 형광체를 수지와 함께 압출하여 필름화하는 경우에는 당기술분야에 알려져 있는 압출 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, 유기 형광체를 폴리카보네이트계(PC), 폴리(메트)아크릴계, 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN)와 같은 수지를 함께 압출함으로써 제1 층을 제조할 수 있다.
이어서, 상기 제1 층의 적어도 일면에 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물을 코팅하거나, 상기 제1 층의 적어도 일면에 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 시트를 라미네이션하는 단계; 및 상기 조성물 또는 시트를 경화하여 제2 층을 형성하는 공정을 수행할 수 있다. 상기 조성물을 코팅하는 단계에서는 전술한 제1 층 형성과 관련하여 설명한 다양한 코팅 방법이 사용될 수 있다. 상기 경화로는 UV 경화가 사용될 수 있다. 경화 조건은 상기 조성물 또는 시트에 성분 및 조성비에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 상기 조성물 또는 시트를 경화하기 위하여 UV 경화를 수행할 수 있다. 예컨대 HEA와 같은 수지와 양이온성 광개시제를 포함하는 양이온성 접착 또는 점착 조성물을 제1 층 상에 코팅한 후 UV 경화하거나, 접착 또는 점착 시트를 전술한 제1 층과 라미네이션한 후 UV 경화할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다. 상기 백라이트 유닛은 상기 색변환 필름을 포함하는 것을 제외하고는 당기술분야에 알려져 있는 백라이트 유닛 구성을 가질 수 있다. 도 2에 일 예에 따른 백라이트 유닛 구조의 모식도를 나타내었다. 도 2에 따른 백라이트 유닛은 측쇄형 광원(청색), 광원을 둘러싸는 반사판(녹색), 상기 광원으로부터 직접 발광하거나, 상기 반사판에서 반사된 빛을 유도하는 도광판(살구색), 상기 도광판의 일면에 구비된 반사층(하늘색), 및 상기 도광판의 상기 반사층에 대향하는 면의 반대면에 구비된 색변환 필름(흰색)을 포함한다. 도 2에서 회색으로 표시된 부분은 도광판의 광분산 패턴이다. 도광판 내부로 유입된 광은 반사, 전반사, 굴절, 투과 등의 광학적 과정의 반복으로 불균일한 광분포를 가지는데, 이를 균일한 밝기로 유도하기 위하여 2차원 적인 광분산 패턴을 이용할 수 있다. 상기 광분산 패턴은 도광판 내부로 유입된 빛을 산란시켜 균일한 밝기로 유도할 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위가 도 2에 의하여 한정되는 것은 아니며, 광원은 측쇄형 뿐만 아니라 직하형이 사용될 수도 있으며, 반사판이나 반사층은 필요에 따라 생략되거나 다른 구성으로 대체될 수도 있으며, 필요에 따라 추가의 필름, 예컨대 광확산 필름, 집광 필름, 휘도 향상 필름 등이 더 추가로 구비될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정할 것을 의도한 것은 아니다.
실시예 1
하기 구조식의 형광체를 용매 DMF(dimethylforamide)에 녹여 제1 용액을 제조하였다.
Figure pat00011
열가소성 수지 SAN(스티렌-아크릴로니트릴계 수지)를 용매 DMF에 녹여 제2 용액을 제조하였다. 상기 SAN 100 중량부를 기준으로 상기 형광체의 ?t량이 0.2 중량부가 되도록 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하였으며, 혼합된 용액 중 고형분 함량이 25 중량%이었고, 점도는 약 400-1000 cP이었다. 여기에 광확산 물질로서 약 400 nm 입경의 TiO2 입자를 색변환 필름 전체에 대하여 3중량%로 포함되도록 첨가하고 균질하게 혼합하였다. 이 용액을 PET 기재에 코팅한 후 건조하여 제1 층을 제조하였다.
상기 제1 층에 고무계 접착제, 단량체 및 양이온계 개시제를 포함하는 점착 시트를 라미네이션하고, 그 위에 배리어 필름을 부착한 후 UV를 조사하여 경화시킨 후 24시간 aging 시켰다.
60℃ 구동조건, 즉 60℃에서 최대 발광 파장이 440-460 nm인 청색 LED 백라이트로부터 방출되는 광을 도광판을 이용하여 필름 전체에 광조사한 조건하에서 내구성을 측정하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
비교예 1
실시예 1과 같은 방식으로 제조한 제1 층에 HEA(hydroxyl ethyl acrylate) 및 라디칼 광개시제를 포함하는 용액을 도포한 후 배리어 필름을 부착한 후 UV 조사하였다.
비교예 1에서 제조된 색변환 필름을 실시예 1과 같은 방법으로 내구성을 측정하였다.
비교예 1에서 제조된 색변환 필름은 60℃구동조건, 즉 60℃에서 최대 발광 파장이 440-460 nm인 청색 LED 백라이트로부터 방출되는 광을 도광판을 이용하여 필름 전체에 광조사한 조건에서 관찰 시 광특성이 하락하는 것을 확인하였다. 도 1에서는 실시예 1의 데이터를 기준(reference)으로 하여, 비교예 1의 시간에 따른 휘도 데이터를 normalized하였다. 또한, HEA 및 광개시제 용액을 상기 제1 층에 도포한 후 1시간 이상이 경과하였을 때, 상기 용액이 제1 층의 수지 내로 확산되어 광특성 하락이 더 커지는 것을 확인하였다.
참고예 1
수지 매트릭스 및 Force4社의 PA530A1 무기형광체를 포함하는 색변환층(수지 100 중량부를 기준으로 무기 형광체 30 중량부)에 고무계 접착제, 단량체 및 양이온계 개시제를 포함하는 점착 시트를 라미네이션하고, 그 위에 배리어 필름을 부착한 후 UV를 조사하여 경화시킨 후 24시간 에이징(aging) 시켰다.
60℃ 구동조건, 즉 60℃에서 최대 발광 파장이 440-460 nm인 청색 LED 백라이트로부터 방출되는 광을 도광판을 이용하여 필름 전체에 광조사한 조건하에서 내구성을 측정하였다. 측정 결과를 도 3에 나타내었다.
참고예 2
참고예 1과 같은 방식으로 제조한 제1 층에 HEA(hydroxyl ethyl acrylate) 및 라디칼 광개시제를 포함하는 용액을 도포한 후 배리어 필름을 부착한 후 UV 조사하였다. 참고예 1과 같은 방법으로 내구성을 측정하고, 결과를 도 3에 나타내었다.
상기 참고예 1 및 2에 기재한 바와 같이, 유기 형광체가 아닌 무기 형광체를 포함하는 색변환 필름 상에 라디칼 경화 재료를 이용하여 층을 형성한 경우(참고예 2)와 그렇지 않은 경우(참고예 1)에 성능의 차이가 없었다. 그러나, 전술한 실시예 및 비교예에 기재한 바와 같이, 유기 형광체를 포함하는 색변환 필름 상에서는 라디칼 경화 재료를 이용하여 층을 형성한 경우(비교예 1)에 비하여, 라디칼 경화 재료를 이용하지 않은 경우(실시예 1)에 현저히 우수한 효과를 나타내었다.

Claims (14)

  1. 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층; 및
    상기 제1 층의 적어도 일면에 구비되고, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트의 경화물을 포함하는 제2 층을 포함하는 색변환 필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 색변환 필름은 상기 제1 층의 상기 제2 층에 대향하는 면에 반대되는 면에 구비된 기재를 더 포함하는 것인 색변환 필름.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 층이 접착 또는 점착층인 것인 색변환 필름.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제2 층의 상기 제1 층과 접하는 면에 대향하는 면에 구비된 보호필름 또는 배리어 필름을 더 포함하는 색변환 필름.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트는 양이온성 중합용 조성물로 이루어진 것인 색변환 필름.
  6. 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층; 및
    상기 제1 층의 적어도 일면에 구비되고, 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트를 포함하는 제3 층을 포함하는 색변환 필름 형성용 적층체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물 또는 시트는 양이온성 중합용 조성물로 이루어진 것인 색변환 필름 형성용 적층체.
  8. 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 색변환 필름의 유기 형광체 함유층에 접하는 층 형성용 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 조성물은 양이온성 중합용 조성물로 이루어진 것인 색변환 필름의 유기 형광체 함유층에 접하는 층 형성용 조성물.
  10. 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 색변환 필름의 유기 형광체 함유층에 접하는 층 형성용 시트.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 시트는 양이온성 중합용 조성물로 이루어진 것인 색변환 필름의 유기 형광체 함유층에 접하는 층 형성용 시트.
  12. 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 제1 층을 준비하는 단계;
    상기 제1 층의 적어도 일면에 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 조성물을 코팅하거나, 상기 제1 층의 적어도 일면에 라디칼 개시제 또는 라디칼 중합성 화합물이 포함되어 있지 않거나 500 ppm 이하인 시트를 라미네이션 하는 단계; 및
    상기 조성물 또는 시트를 경화하여 제2 층을 형성하는 단계
    를 포함하는 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 색변환 필름의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 층을 준비하는 단계는 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 상에 코팅하는 단계; 및 상기 기재 상에 코팅된 수지 용액을 건조하는 단계를 포함하는 방법, 또는 유기 형광체를 수지와 함께 압출하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 수행되는 것인 색변환 필름의 제조방법.
  14. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛.
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