KR20170092936A - 파장 변환 입자 복합체 및 이를 포함하는 광학 필름용 조성물 - Google Patents

파장 변환 입자 복합체 및 이를 포함하는 광학 필름용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 출원은 파장 변환 입자 복합체, 광학 필름용 조성물 및 광학 필름, 조명 장치 및 디스플레이 장치에 대한 것이다.
본 출원은, 외부 요인에 의한 파장 변환 효율 감소를 최소화 하면서, 산란 효과 등을 극대화하여 파장 변환 효율 증대를 도모할 수 있는 파장 변환 입자 복합체 및 이를 포함하는 광학 필름용 조성물에 대한 것이다.

Description

파장 변환 입자 복합체 및 이를 포함하는 광학 필름용 조성물 {WAVELENGTH-CONVERSION PARTICLE COMPLEX AND COMPOSITION COMPRISING IT}
본 출원은 파장 변환 입자 복합체, 이를 포함하는 광학 필름용 조성물, 광학 필름 및 이의 용도에 대한 것이다.
조명 장치는 다양한 용도에 사용되고 있다. 조명 장치는, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display), TV, 컴퓨터, 모바일폰, 스마트폰, 개인 휴대정보 단말기(PDA), 게이밍 장치, 전자 리딩 (reading) 장치 또는 디지털 카메라 등과 같은 디스플레이의 BLU(Backlight Unit)로 사용될 수 있다. 조명 장치는 그 외에도, 실내 또는 실외 조명, 무대 조명, 장식 조명, 액센트 조명 또는 박물관 조명 등에 사용될 수 있고, 이 외에도 원예학이나, 생물학에서 필요한 특별한 파장 조명 등에 사용될 수 있다.
대표적인 조명 장치로는, 예를 들면, LCD의 BLU 등으로 사용되는 것으로서 청색 LED(Light Emitting Diode)와 YAG(Yttrium aluminium garnet)와 같은 형광체를 조합시켜 백색광을 내는 장치가 있다.
또한, 최근에는 입자의 크기에 따라 방출하는 빛의 색상이 달라지는 파장 변환 입자, 예컨대 양자점(Quantum-dot)을 이용하여, 백색광을 내는 조명장치에 관련된 연구가 꾸준히 진행되고 있다.
특히 양자점 자체의 발광 효율을 증대시키기 위한 연구 등이 활발히 수행되고 있다.
한국공개특허공보 제2011-0048397호 한국공개특허공보 제2011-0038191호
본 출원은 파장 변환 입자의 표면에 산란제와 안정제를 동시에 결합시킴으로써, 산란 효과에 따른 파장 변환 효율 증가를 극대화함과 더불어 산소 및 수분 등의 외부 요인에 의한 발광 효율 감소를 방지할 수 있는 광학 필름용 파장 변환 입자 복합체 및 이를 포함하는 광학 필름용 조성물을 제공한다.
본 출원은 또한, 발광 효율 등의 광 특성이 우수한 광학 필름 및 이의 용도를 제공한다.
본 출원은 상기 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로써, 파장 변환 입자; 및 상기 파장 변환 입자의 표면에 결합된 안정제 및 산란제를 포함하는 파장 변환 입자 복합체에 대한 것이다.
하나의 예시에서, 상기 안정제는 티올계 리간드이며, 상기 산란제는 아염 염, 구체적으로 아연 아세테이트(zinc acetate), 아연 스테아레이트(zinc stearate), 아연 설페이트(zinc sulfate), 아연 클로라이드(zinc chloride), 아연 플루오라이드(zinc fluoride), 아연 아이오다이드(zinc iodide), 아연 브로마이드(zinc bromide), 아연 클로레이트(zinc chlorate) 및 아연 나이트레이트(zinc nitrate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 일 수 있다.
본 출원은 또한, 고분자 수지 또는 라디칼 중합성 화합물; 파장 변환 입자; 산란제; 및 안정제를 포함하는 광학 필름용 조성물에 대한 것이다. 상기 산란제 및 안정제는 상기 파장 변환 입자의 표면에 결합하여 파장 변환 입자 복합체를 형성할 수 있다.
본 출원은 또한, 파장 변환 입자; 및 파장 변환 입자의 표면에 결합된 안정제 및 산란제를 포함하는 파장 변환 입자 복합체를 가지는 파장 변환층을 포함하는 광학 필름에 대한 것이다.
본 출원은 또한, 상기 광학 필름을 포함하는 조명 장치 및 디스플레이 장치에 대한 것이다.
본 출원은, 산란 효과에 따른 파장 변환 효율 증가를 극대화함과 더불어 산소 및 수분 등의 외부 요인에 의한 발광 효율 감소를 방지할 수 있는 광학 필름용 파장 변환 입자 복합체 및 이를 포함하는 광학 필름용 조성물을 제공한다.
본 출원은 또한, 발광 효율 등의 광 특성이 우수한 광학 필름 및 이의 용도, 예를 들면 조명 장치 또는 디스플레이 장치를 제공한다.
도 1은 예시적인 광학 필름의 모식도이다.
도 2 및 3은 예시적인 조명 장치의 모식도이다.
도 4는 실시예 2에 따른 파장 변환층의 사진을 도시한 것이다.
도 5 내지 7은 실시예 및 비교예에 따른 광학 필름의 발광 효율을 평가한 결과를 도시한 것이다.
이하 본 출원에 대해서 실시예 및 도면을 통해 보다 상세히 설명하겠지만, 본 출원의 요지에 국한된 실시예에 지나지 않는다. 한편 본 출원은 이하의 실시예에서 제시하는 공정조건에 제한되는 것이 아니며, 본 출원의 목적을 달성하기에 필요한 조건의 범위 안에서 임의로 선택할 수 있음은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 출원은 파장 변환 입자 복합체 및 이를 포함하는 광학 필름용 조성물에 대한 것이다.
본 출원의 파장 변환 입자 복합체는, 파장 변환 입자; 및 상기 파장 변환 입자의 표면에 결합된 안정제 및 산란제를 포함한다.
본 출원의 파장 변환 입자 복합체는, 그 표면에 안정제 및 산란제를 동시에 포함하여 파장 변환 효율 향상을 도모할 수 있고, 파장 변환 입자의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 파장 변환 입자 복합체를 파장 변환 입자를 포함한다.
본 출원에서 용어 「파장 변환 입자」는, 어느 한 파장의 광을 흡수하여, 동일하거나 상이한 파장의 광을 방출할 수 있도록 형성된 나노 입자를 의미한다.
본 출원에서 용어「나노 입자」는, 나노 수준의 치수(dimension)를 가지는 입자로서, 예를 들면, 평균 입경이 약 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 60 nm 이하, 50 nm 이하, 40 nm 이하, 30 nm 이하, 20 nm 이하 또는 약 15 nm 이하인 입자를 의미할 수 있다. 상기 나노입자의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 구상이거나, 타원체, 다각형 또는 무정형 등을 포함할 수 있다.
파장 변환 입자는, 소정 파장의 광을 흡수하여 그와 동일하거나 다른 파장의 광을 방출할 수 있는 입자일 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환 입자는 420 내지 490 nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광을 흡수하여 490 내지 580 nm 범위 내의 어느 한 파장의 광을 방출하는 제 1 파장 변환 입자(이하, 녹색 입자라 칭할 수 있다.) 이거나, 또는 420 내지 490 nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광을 흡수하여 580 내지 780 nm 범위 내의 어느 한 파장의 광을 방출하는 제 2 파장 변환 입자(이하, 적색 입자라 칭할 수 있다.)일 수 있다.
예를 들어, 백색광을 방출할 수 있는 파장 변환층을 가지는 광학 필름을 얻기 위하여 상기 적색 입자 및/또는 녹색 입자가 적정 비율로 함께 조성물에 포함되어 있을 수 있다.
파장 변환 입자로는 이러한 작용을 나타내는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 입자의 대표적인 예로는, 소위 양자점(Quantum Dot)으로 호칭되는 나노 구조물이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서는 편의상 파장 변환 입자로 호칭하나, 상기 파장 변환 입자는 입자 형태일 수도 있고, 예를 들면, 나노와이어, 나노로드, 나노튜브, 분기된 나노구조, 나노테트라포드(nanotetrapods), 트라이포드(tripods) 또는 바이포드(bipods) 등의 형태일 수 있으며, 이러한 형태도 본 출원에서 규정하는 파장 변환 입자에 포함될 수 있다.
본 출원에서 용어 「나노 구조물」에는 약 500 nm 미만, 약 200 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 약 20 nm 미만 또는 약 10 nm 미만의 치수를 가지는 적어도 하나의 영역 또는 특성 치수를 가지는 유사한 구조들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 영역 또는 특성 치수들은 그 구조의 가장 작은 축을 따라서 존재할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 나노 구조물은, 예를 들면, 실질적으로 결정질이거나, 실질적으로 단결정질, 다결정질 또는 비정질이거나, 상기의 조합일 수 있다.
본 출원에서 사용될 수 있는 양자점 또는 다른 나노입자들은 임의의 적합한 재료, 예를 들면, 무기 재료로서, 무기 전도 또는 반전도 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 적합한 반도체 재료로는 II-VI족, III-V족, IV-VI족, I-III-VI족 및 IV족 반도체들이 예시될 수 있다. 구체적으로는, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C(다이아몬드 포함), P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdSeZn, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, (Al, Ga, In)2 (S, Se, Te)3, Al2CO, CuInS2, CuInSe2, CuInSxSe2 -x 및 2개 이상의 상기 반도체들의 적합한 조합들이 예시될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
하나의 예시에서 반도체 나노결정 또는 다른 나노구조는 p-형 도펀트 또는 n-형 도펀트 등과 같은 도펀트를 포함할 수도 있다. 본 출원에서 사용될 수 있는 나노입자는 또한 II-VI 또는 III-V 반도체들을 포함할 수 있다. II-VI 또는 III-V 반도체 나노결정들 및 나노구조들의 예로는, Zn, Cd 및 Hg 등과 같은 주기율표 II족 원소와 S, Se, Te, Po 등과 같은 주기표 VI족 원소와의 임의의 조합; 및 B, Al, Ga, In, 및 Tl 등과 같은 III족 원소와 N, P, As, Sb 및 Bi 등과 같은 V족 원소와의 임의의 조합이 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예시에서 적합한 무기 나노구조들은 금속 나노구조들을 포함하고, 적합한 금속으로는 Ru, Pd, Pt, Ni, W, Ta, Co, Mo, Ir, Re, Rh, Hf, Nb, Au, Ag, Ti, Sn, Zn, Fe 또는 FePt 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
파장 변환 입자, 예를 들면, 양자점은 코어-셀 구조(core-shell structure)를 가질 수 있다. 코어-셀 구조의 파장 변환 입자를 형성할 수 있는 예시적인 재료에는 Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C (다이아몬드 포함), P, Co, Au, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdSeZn, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, (Al, Ga, In)2 (S, Se, Te)3, Al2CO 및 2개 이상의 이런 재료들의 임의의 조합들이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 적용 가능한 예시적인 코어-셀 파장 변환 입자(코어/셀)에는 CdSe/ZnS, InP/ZnS, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdTe/CdS 또는 CdTe/ZnS 등이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 파장 변환 입자는, 예를 들면 리간드나 배리어 등에 의해 표면이 개질 된 것일 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환 입자는 X-Y-Z 형태의 리간드로 표면이 개질 될 수 있는데, 여기서 X는 파장 변환 입자와 직접 결합 가능한 부위이고, Y는 주변 매질과의 용해 특성을 확보하기 위해 친수성 또는 소수성을 띄는 부위이며, Z는 안정제나 산란제 등과 결합할 수 있도록 안정제나 산란제의 특정 부위와 결합 가능한 구조를 가지는 것이거나, 또는 안정제나 산란제와 치환될 수 있는 구조를 가지는 것일 수 있다.
또한, 파장 변환 입자가 코어/쉘 구조를 가질 경우, 쉘 부위는 산란제 및 안정제와 결합가능 하도록 형성된 것일 수 있다. 즉, 파장 변환 입자가 코어/쉘 구조를 가질 경우, 쉘 부위는 안정제와 치환될 수 있는 리간드를 가지거나, 안정제와 결합할 수 있는 리간드를 가지는 것일 수 있다.
또한, 파장 변환입자는 유기소재로 이루어진 고분자 입자일 수 있다.
상기 유기소재로 이루어진 고분자 입자의 종류 및 크기 등은 예를 들면 대한민국 공개특허공보 2014-0137676호 등이 개시되어 있는 공지의 것이 제한 없이 이용될 수 있다.
파장 변환 입자는 공지된 임의의 방식으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 미국특허 제6,225,198호, 미국공개특허 제2002-0066401호, 미국 특허 제6,207,229호, 미국특허 제6,322,901호, 미국특허 제6,949,206호, 미국특허 제7,572,393호, 미국특허 제7,267,865호, 미국특허 제7,374,807호 또는 미국특허 제6,861,155호 등에 양자점 등의 형성 방법이 공지되어 있으며, 상기 외에도 다양한 공지의 방식들이 본 출원에 적용될 수 있다.
파장 변환 입자의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않고, 목적하는 광 방출 특성을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
상기 파장 변환 입자는 표면에 안정제 및 산란제가 결합되어 있다.
파장 변환 입자의 표면에 결합되어 있는 안정제는, 예를 들면 티올계 리간드 일 수 있다.
상기 파장 변환 입자 표면에 결합된 티올계 리간드는 파장 변환 입자 표면에 정공 트랩(electron-hole trap)을 제거하여 파장 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 티올계 리간드는, 예를 들면 알칸 티올 또는 아릴 티올 등 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 전술한 목적을 달성할 수 있는 공지의 티올계 리간드가 제한 없이 포함될 수 있다.
구체적인 예시에서, 상기 알칸 티올은, 부탄 티올, 헥산 티올 또는 도데칸 티올 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적인 예시에서, 상기 아릴 티올은 티오 페놀, 1,3-벤조티아졸-2-티올, 퓨린-6-티올, 피리딘-2-티올, 또는 피리미딘-2-티올 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 티올계 리간드가 파장 변환 입자의 표면에 결합되는 방식은, 예를 들면 파장 변환 입자와 티올계 리간드를 연결할 수 있는 연결기(Linker)를 파장 변환 입자의 표면에 결합시키고, 상기 연결기(Linker)를 매개로 파장 변환 입자와 티올계 리간드를 결합시킬 수 있다. 연결기(Linker)와 티올계 리간드과 결합은, 예를 들면 수소 결합 또는 소수성 상호 작용 등에 의한 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니고, 공지의 다양한 화학적 또는 물리적 요인에 의한 결합을 모두 포함할 수 있다.
다른 예시에서, 티올계 리간드가 파장 변환 입자의 표면에 결합되는 방식은 파장 변환 입자에 티올계 리간드와 치환 가능한 리간드를 결합 시킨 후, 상기 리간드를 티올계 리간드와 치환하는 방식 등을 이용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
파장 변환 입자 복합체는 또한, 파장 변환 입자의 표면에 결합된 산란제를 포함한다.
이와 같이, 산란제를 파장 변환 입자와 결합시키는 경우, 산란제에 의한 산란 효과, 구체적으로 산란제에 의해 산란된 광이 파장 변환 입자와 접촉하는 횟수를 증대시킬 수 있으며, 또한 파장 변환 입자의 정공 트랩(electron-hole trap)을 제거하여 파장 변환 효율을 증대시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 산란제는 후술하는 광학 필름용 조성물의 중합에 의해 형성되는 친수성 영역 또는 소수성 영역 등 주변 매질과의 굴절률 차이 절대값이 0.2 이상 또는 0.4 이상일 수 있다. 상기 굴절률의 차이의 절대값의 상한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 약 0.8 이하 또는 약 0.7 이하일 수 있다. 이러한 굴절률 차이에 기인하여, 산란 효과 및 이에 의해 유도되는 파장 변환 효율 증가를 도모할 수 있다.
파장 변환 입자에 결합되는 산란제는 전술한 물성을 가지는 것으로써, 예를 들면 아염 염 일 수 있다.
구체적인 예시에서, 아염 염은 아연 아세테이트(zinc acetate), 아연 스테아레이트(zinc stearate), 아연 설페이트(zinc sulfate), 아연 클로라이드(zinc chloride), 아연 플루오라이드(zinc fluoride), 아연 아이오다이드(zinc iodide), 아연 브로마이드(zinc bromide), 아연 클로레이트(zinc chlorate) 및 아연 나이트레이트(zinc nitrate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 또한, 상기 파장 변환 입자 복합체를 포함하는 광학 필름용 조성물에 대한 것이다.
본 출원의 용어 「광학 필름」은 다양한 용도로 광학 장치에 사용되는 필름을 의미할 수 있다. 예를 들면 상기 광학 필름은, 소정 파장의 광을 흡수하여 상기 흡수한 광과 동일하거나 상이한 파장의 광을 방출할 수 있도록 형성된 필름을 의미할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 파장 변환 입자와 산란제 및 안정제를 동시에 포함하고, 상기 산란제 및 안정제가 상기 파장 변환 입자의 표면에 결합되어 복합체를 형성한 상태로 조성물에 포함되기 때문에, 내구성 및 파장 변환 효율이 우수한 광학 필름을 제공할 수 있다.
상기 광학 필름용 조성물은 고분자 수지 또는 제 1 라디칼 중합성 화합물; 파장 변환 입자; 산란제 및 안정제를 포함한다.
상기 고분자 수지 또는 제 1 라디칼 중합성 화합물은, 상기 조성물로부터 형성되는 파장 변환층을 형성하기 위한 주재(Main component)로써, 파장 변환 입자 및 산란제와 안정제가 결합되어 있는 복합체와 혼합성 및 입자 분산성 등을 고려하여 적절한 종류가 선택될 수 있다.
하나의 예시에서, 고분자 수지는 용해도 파라미터가 10 (cal/cm3)1/2 미만인 것일 수 있다.
이와 같이 용해도 파라미터가 10(cal/cm3)1/2 미만인 수지를 소수성 고분자 수지라 할 수 있다. 용해도 파라미터를 구하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지된 방식에 따를 수 있다. 예를 들면, 상기 파라미터는 당업계에서 소위 HSP(Hansen solubility parameter)로 공지된 방식에 따라서 계산하거나 구해질 수 있다.
고분자 수지로써, 소수성 고분자 수지를 사용할 경우, 파장 변환 입자 및 그 복합체의 분산성 등을 적절히 확보할 수 있고, 목적하는 파장 변환 효율을 달성하는데 효과적일 수 있다.
고분자 수지의 종류는 전술한 용해도 파라미터 범위를 가지는 것으로써, 예를 들면 아크릴계, 실리콘계, 탄화수소 고분자 또는 우레탄계 수지 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 고분자 수지는 폴리부타디엔, 폴리이소부틸렌, 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌, 폴리(1-데센), 폴리스티렌, 1-옥타데센, 1-노나데센, 시스-2-메틸-옥타데센, 1-헵타데센, 1-헥사데센, 1-펜타데센, 1-테트라데센, 1-트리데센, 1-운데센 또는 1-도데센 등의 탄화 수소 고분자 일 수 있다. 이와 같이 탄화 수소 고분자를 소수성 고분자 수지로 이용할 경우, 파장 입자의 분산성 및 고온 고습 조건에서의 안정성 등을 효과적으로 확보할 수 있다.
광학 필름용 조성물은, 제 1 라디칼 중합성 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제 1 라디칼 중합성 화합물은 파장 변환층의 주재로써, 중합성 단량체, 올리고머 또는 고분자 일 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 라디칼 중합성 화합물은 단일 고분자의 용해도 파라미터가 10(cal/cm3)1/2 미만일 수 있다. 즉, 제 1 라디칼 중합성 화합물은, 소수성 중합성 화합물일 수 있다. 이와 같이 소수성 중합성 화합물이 중합되어 파장 변환층을 형성할 경우, 파장 변환 입자 및 그 복합체에 대한 분산성 및 안정성을 도모할 수 있다. 다른 예시에서, 제 1 라디칼 중합성 화합물의 용해도 파라미터는, 3 (cal/cm3)1/2 이상, 4 (cal/cm3)1/2 이상 또는 약 5 (cal/cm3)1/2 이상일 수 있다.
제 1 라디칼 중합성 화합물은, 전술한 용해도 파라미터 범위를 만족하는 것으로써, 예를 들면 하기 하기 화학식 1의 화합물, 하기 화학식 2의 화합물 및 하기 화학식 3의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
화학식 1 내지 3에서, Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
U는 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기 또는 아릴렌기이며, B는 탄소수 5 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 지환식 탄화수소기이고, Y는 산소 원자 또는 황 원자이며, X는 산소 원자, 황 원자 또는 알킬렌기이고, Ar은 아릴기이며, n은 임의의 수이다.
본 출원에서 용어 「알킬기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 용어 「알킬렌기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알킬렌기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 용어 「알케닐렌기」 또는 「알키닐렌기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐렌기 또는 알키닐렌기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐렌기 또는 알키닐렌기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알케닐렌기 또는 알키닐렌기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 용어 「아릴렌기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 벤젠 또는 2개 이상의 벤젠이 축합 또는 결합된 구조를 포함하는 화합물 또는 그 유도체로부터 유래하는 2가 잔기를 의미할 수 있다. 아릴렌기는, 예를 들면, 벤젠, 나프탈렌 또는 플루오렌(fluorene) 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
본 출원에서 용어 「아릴기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 벤젠 고리 또는 2개 이상의 벤젠 고리가 축합 또는 결합된 구조를 포함하는 화합물 또는 그 유도체로부터 유래하는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 아릴기의 범위에는 통상적으로 아릴기로 호칭되는 관능기는 물론 소위 아르알킬기(aralkyl group) 또는 아릴알킬기 등도 포함될 수 있다. 아릴기는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 25, 탄소수 6 내지 21, 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있다. 아릴기로는, 페닐기, 페녹시기, 페녹시페닐기, 페녹시벤질기, 디클로로페닐, 클로로페닐, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 벤질기, 톨릴기, 크실릴기(xylyl group) 또는 나프틸기 등이 예시될 수 있다. 또한, 상기 아릴기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 상기 알킬기, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 아릴렌기 또는 아릴기에 임의적으로 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 히드록시기, 염소 또는 불소 등의 할로겐, 알킬기 또는 아릴옥시기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 화학식 1의 Q는 수소 또는 알킬기이고, B는 탄소수 5 이상의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기 또는 지환식 탄화수소기일 수 있다.
상기, 화학식 1에서 B는 탄소수 5 이상, 탄소수 7 이상 또는 탄소수 9 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기일 수 있다. 이와 같이 상대적으로 장쇄의 알킬기를 포함하는 화합물은 상대적으로 비극성의 화합물로 알려져 있다. 상기 직쇄 또는 분지쇄 알킬기의 탄소수의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 알킬기는, 탄소수 20 이하의 알킬기일 수 있다.
화학식 1에서 B는 다른 예시에서, 지환식 탄화수소기 예를 들면, 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 6 내지 12의 지환식 탄화수소기일 수 있고, 그러한 탄화수소기의 예로는 사이클로헥실기 또는 이소보르닐기 등이 예시될 수 있다. 이와 같이 지환식 탄화수소기를 가지는 화합물은, 상대적으로 비극성의 화합물로 알려져 있다.
하나의 예시에서, 화학식 2의 Q는 수소 또는 알킬기이고, U는 알케닐렌기, 알키닐렌기 또는 아릴렌기 일 수 있다.
하나의 예시에서, 화학식 3에서 Q는 수소 또는 알킬기이고, U는 알킬렌기이며, Y는 탄소 원자, 산소 원자 또는 황 원자이며, X는 산소 원자, 황 원자 또는 알킬렌기이고, Ar은 아릴기이며, n은 임의의 수, 예를 들면 1 내지 20, 1 내지 16 또는 1 내지 12의 범위 내의 양의 정수일 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 또한, 제 1 라디칼 중합성 화합물과 중합 후, 상 분리되는 제 2 라디칼 중합성 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
이와 같이 중합 후 상 분리되는 두 화합물을 포함하는 조성물로부터 광학 필름을 형성하고, 상기 두 화합물 중 어느 한 화합물이 중합되어 형성되는 영역에만 파장 변환 입자를 위치시키는 경우, 파장 변환 입자가 존재하는 영역에 개시제나 가교제 등과 같은 상기 파장 변환 입자의 물성에 악영향을 미칠 수 있는 다른 요인들을 보다 효과적으로 제어하여 내구성이 우수한 광학 필름을 제공할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 필름용 조성물은, 중합 후에 친수성 영역 및 상기 친수성 영역과 상 분리되는 소수성 영역을 형성할 수 있으며, 상기 영역들은 각각 제 2 라디칼 중합성 화합물 및 제 1 라디칼 중합성 화합물에 의해 형성된 영역일 수 있다.
이하, 제 1 라디칼 중합성 화합물이 중합되어 형성된 영역을 소수성 영역 또는 에멀젼 영역이라 할 수 있고, 제 2 라디칼 중합성 화합물이 중합되어 형성된 영역은 친수성 영역 또는 매트릭스라 할 수 있다.
구체적으로, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 제 1 라디칼 중합성 화합물과 더불어, 상기 제 1 라디칼 중합성 화합물과 중합 후에 상 분리되는 제 2 라디칼 중합성 화합물을 포함할 수 있다.
상기 용어 「상분리 된다」는 것은, 광학 필름용 조성물이 후술하는 중합 공정 등을 거쳐 파장 변환층을 형성할 경우, 상기 파장 변환층 내에 상 분리 되어 있는 영역들, 예를 들면, 상대적으로 소수성인 영역 및 상대적으로 친수성인 영역과 같이 서로 섞이지 않는 2개의 영역들이 서로 분리되어 있다는 점을 확인할 수 있는 상태가 된다는 것을 의미한다.
하나의 예시에서, 상기 제 2 라디칼 중합성 화합물은 단일 고분자의 용해도 파라미터가 10 (cal/cm3)1/2 이상인 것 일 수 있다. 상기 제 2 라디칼 중합성 화합물의 용해도 파라미터는 다른 예시에서 약 11 (cal/cm3)1/2 이상, 12 (cal/cm3)1/2 이상, 13 (cal/cm3)1/2 이상, 14 (cal/cm3)1/2 이상 또는 15 (cal/cm3)1/2 이상일 수 있다. 상기 라디칼 중합성 화합물의 용해도 파라미터는 다른 예시에서 약 40 (cal/cm3)1/2 이하, 약 35 (cal/cm3)1/2 이하 또는 약 30 (cal/cm3)1/2 이하일 수 있다.
구체적인 예시에서, 상기 제 2 라디칼 중합성 화합물은, 하기 화학식 4의 화합물; 하기 화학식 5의 화합물; 하기 화학식 6의 화합물; 하기 화학식 7의 화합물; 질소 함유 라디칼 중합성 화합물; 및 (메타)아크릴산 또는 그의 염을 포함하는 라디칼 중합성 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00004
[화학식 5]
Figure pat00005
[화학식 6]
Figure pat00006
[화학식 7]
Figure pat00007
화학식 4 내지 7에서 Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고, U는 각각 독립적으로 알킬렌기이며, A는 각각 독립적으로 히드록시기가 치환될 수 있는 알킬렌기이고, Z는 수소, 알콕시기, 에폭시기 또는 1가의 탄화수소기이며, X는 히드록시기 또는 시아노기이고, m 및 n은 임의의 수이다.
본 출원에서 용어 「에폭시기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 3개의 고리 구성 원자를 가지는 고리형 에테르(cyclic ether) 또는 상기 고리형 에테르를 포함하는 화합물 또는 그로부터 유도된 1가 잔기를 의미할 수 있다. 에폭시기로는 글리시딜기, 에폭시알킬기, 글리시독시알킬기 또는 지환식 에폭시기 등이 예시될 수 있다. 상기에서 지환식 에폭시기는, 지방족 탄화수소 고리 구조를 포함하고, 상기 지방족 탄화수소 고리를 형성하고 있는 2개의 탄소 원자가 또한 에폭시기를 형성하고 있는 구조를 포함하는 화합물로부터 유래되는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 지환식 에폭시기로는, 6개 내지 12개의 탄소 원자를 가지는 지환식 에폭시기가 예시될 수 있고, 예를 들면, 3,4-에폭시시클로헥실에틸기 등이 예시될 수 있다.
본 출원에서 용어 「알콕시기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 또한, 상기 알콕시기는 임의적으로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
본 출원에서 용어 「1가의 탄화수소기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소와 수소로 이루어진 화합물 또는 그러한 화합물의 유도체로부터 유도되는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 예를 들면, 1가 탄화수소기는, 1개 내지 25개의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 1가 탄화수소기로는, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아릴기 등이 예시될 수 있다.
본 출원에서 상기 에폭시기, 알콕시기 또는 1가의 탄화수소기에 임의적으로 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 히드록시기; 염소 또는 불소 등의 할로겐; 글리시딜기, 에폭시알킬기, 글리시독시알킬기 또는 지환식 에폭시기 등의 에폭시기; 아크릴로일기; 메타크릴로일기; 이소시아네이트기; 티올기; 아릴옥시기; 또는 1가 탄화수소기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 화학식 4, 5 및 7에서 m 및 n은 임의의 수이며, 예를 들면, 각각 독립적으로 1 내지 20, 1 내지 16 또는 1 내지 12의 범위 내의 수일 수 있다.
상기에서 질소 함유 라디칼 중합성 화합물로는, 예를 들면, 아미드기-함유 라디칼 중합성 화합물, 아미노기-함유 라디칼 중합성 화합물, 이미드기-함유 라디칼 중합성 화합물 또는 사이아노기-함유 라디칼 중합성 화합물 등을 사용할 수 있다. 상기에서 아미드기-함유 라디칼 중합성 화합물로서는, 예를 들면 (메타)아크릴아미드 또는 N,N-디메틸 (메타)아크릴아미드, N,N-디에틸 (메타)아크릴아미드, N-아이소프로필 (메타)아크릴아미드, N-메틸올 (메타)아크릴아미드, 다이아세톤 (메타)아크릴아미드, N-비닐아세토아미드, N,N'-메틸렌비스(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐 또는 (메트)아크릴로일모폴린 등이 예시될 수 있고, 아미노기-함유 라디칼 중합성 화합물로서는, 아미노에틸(메트)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트 또는 N,N-디메틸아미노프로필(메트)아크릴레이트 등이 예시될 수 있으며, 이미드기-함유 라디칼 중합성 화합물로서는, N-아이소프로필말레이미드, N-사이클로헥실말레이미드 또는 이타콘이미드 등이 예시될 수 있고, 사이아노기-함유 라디칼 중합성 화합물로서는, 아크릴로나이트릴 또는 메타크릴로나이트릴 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, (메타)아크릴 산의 염(salt)으로서, 예를 들면 (메타)아크릴산과 리튬, 나트륨, 및 칼륨을 비롯한 알칼리 금속과의 염; 또는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨을 비롯한 알칼리 토금속과의 염 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 라디칼 중합성 화합물 및 제 2 라디칼 중합성 화합물은 중합 후, 각각 파장 변환층의 에멀젼 영역 및 매트릭스를 형성할 수 있다.
광학 필름의 적절한 상 분리 구조의 구현을 위해 제 1 라디칼 중합성 화합물 및 제 2 라디칼 중합성 화합물의 용해도 파라미터 차이는 제어될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 제 1 라디칼 중합성 화합물 및 제 2 라디칼 중합성 화합물의 용해도 파라미터의 차이는 5 (cal/cm3)1/2 이상, 6 (cal/cm3)1/2 이상, 7 (cal/cm3)1/2 이상 또는 약 8 (cal/cm3)1/2 이상일 수 있다. 상기 차이는 용해도 파라미터 중 큰 값에서 작은 값을 뺀 수치이다. 상기 차이의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 용해도 파라미터의 차이가 클수록 보다 적절한 상 분리 구조가 형성될 수 있다. 상기 차이의 상한은, 예를 들면, 30 (cal/cm3)1/2 이하, 25 (cal/cm3)1/2 이하 또는 약 20 (cal/cm3)1/2 이하일 수 있다.
상기 제 1 라디칼 중합성 화합물과 제 2 라디칼 중합성 화합물을 파장 변환 입자와 함께 조성물에 포함시킬 경우, 이러한 조성물로부터 형성된 파장 변환층은 중합 후 상 분리 되어 각자의 영역을 형성하고 있고, 파장 변환 입자는 제 1 라디칼 중합성 화합물에 의해 형성된 영역 또는 제 2 라디칼 중합성 화합물에 의해 형성된 영역에 위치하여, 파장 변환 입자의 목적하는 분산성 및 안정성을 도모할 수 있다.
조성물 내에 상기 제 1 라디칼 중합성 화합물 및 제 2 라디칼 중합성 화합물의 비율은, 특별히 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 광학 필름용 조성물은 제 1 라디칼 중합성 화합물 100 중량부 대비 100 중량부 내지 1,000 중량부의 제 2 라디칼 중합성 화합물을 포함할 수 있다.
다른 예시에서, 광학 필름용 조성물은 제 1 라디칼 중합성 화합물 5 내지 50 중량부 및 제 2 라디칼 중합성 화합물 50 내지 95 중량부를 포함하거나, 또는 제 1 라디칼 중합성 화합물 50 내지 95 중량부 및 제 2 라디칼 중합성 화합물 5 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 중량부는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 성분간의 중량 비율을 의미한다.
조성물에 포함되는 파장 변환 입자, 산란제 및 안정제는 전술한 복합체에서 언급한 것이 제한 없이 포함될 수 있으며, 이러한 파장 변환 입자, 산란제 및 안정제는 복합체를 형성할 수 있다.
하나의 예시에서, 산란제 및 안정제는 파장 변환 입자의 표면에 결합되어 파장 변환 복합체를 형성한 상태로 조성물에 포함될 수 있다.
이러한 파장 변환 입자는, 본 출원의 광학 필름용 조성물이 중합되어 형성된 친수성 영역 또는 소수성 영역에 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환 입자는 본 출원의 광학 필름용 조성물이 중합되어 형성된 소수성 영역에 포함되고, 친수성 영역에는 실질적으로 포함되지 않을 수 있다.
본 출원에서 파장 변환 입자가 실질적으로 포함되어 있지 않다는 것은, 예를 들면, 광학 필름용 조성물에 포함되는 파장 변환 입자의 전체 중량을 기준으로 해당 영역에 포함되어 있는 파장 변환 입자의 중량 비율이 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하 또는 0.1% 이하인 경우를 의미할 수 있다.
이와 같이 상 분리된 2 개의 영역을 형성하고, 파장 변환 입자를 상기 2개의 영역 중에서 어느 한 영역, 예를 들면 소수성 영역에만 포함시키는 경우, 상기 광학 필름용 조성물로부터 형성된 필름화에 적합한 물성을 확보할 수 있고, 후술하는 광학 필름의 배리어층과 같은 다른 층과의 밀착성 확보가 유리하며, 광학 필름의 형성 시에 파장 변환 입자가 존재하는 영역에 개시제나 가교제 등과 같은 상기 파장 변환 입자의 물성에 악영향을 미칠 수 있는 다른 요인들을 보다 효과적으로 제어하여 내구성이 우수한 필름을 형성할 수 있다.
파장 변환 입자의 광학 필름용 조성물 내 비율은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 목적하는 광 특성 등을 고려하여 적정 범위로 선택될 수 있다.
파장 변환 입자는, 예를 들면 조성물의 고형분 100 중량부 대비 0.05 내지 20 중량부, 0.05 내지 15 중량부, 0.1 내지 15 중량부 또는 0.5 내지 15 중량부의 비율로 조성물에 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
광학 필름용 조성물은 산란제 및 안정제를 소정 비율로 포함한다.
하나의 예시에서 산란제 또는 안정제는, 조성물의 고형분 100 중량부 대비 0.05 내지 15 중량부의 범위 내로 조성물에 포함될 수 있다. 다른 예시에서, 산란제 또는 안정제는 조성물의 고형분 100 중량부 대비 0.05 내지 15 중량부, 0.1 내지 15 중량부 또는 0.5 내지 15 중량부의 비율로 조성물에 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 라디칼 중합성 화합물의 중합을 위해 라디칼 개시제를 포함할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물에 포함되는 라디칼 개시제의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 개시제로는, 열의 인가 또는 광의 조사에 의해 중합 반응을 유도할 수 있도록 라디칼을 생성할 수 있는 라디칼 열 개시제 또는 광 개시제를 이용할 수 있다.
열 개시제로는, 예를 들면, 2,2-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴(V-65, Wako(제)), 2,2-아조비스이소부티로니트릴(V-60, Wako(제)) 또는 2,2-아조비스-2-메틸부티로니트릴(V-59, Wako(제))와 같은 아조계 개시제; 디프로필 퍼옥시디카보네이트(Peroyl NPP, NOF(제)), 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl IPP, NOF(제)), 비스-4-부틸시클로헥실 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl TCP, NOF(제)), 디에톡시에틸 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl EEP, NOF(제)), 디에톡시헥실 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl OPP, NOF(제)), 헥실 퍼옥시 디카보네이트(Perhexyl ND, NOF(제)), 디메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl MBP, NOF(제)), 비스(3-메톡시-3-메톡시부틸)퍼옥시 디카보네이트(Peroyl SOP, NOF(제)), 헥실 퍼옥시 피발레이트(Perhexyl PV, NOF(제)), 아밀 퍼옥시 피발레이트(Luperox 546M75, Atofina(제)), 부틸 퍼옥시 피발레이트(Perbutyl, NOF(제)) 또는 트리메틸헥사노일 퍼옥사이드(Peroyl 355, NOF(제))와 같은 퍼옥시에스테르 화합물; 디메틸 하이드록시부틸 퍼옥사네오데카노에이트(Luperox 610M75, Atofina(제)), 아밀 퍼옥시 네오데카노에이트(Luperox 546M75, Atofina(제)) 또는 부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(Luperox 10M75, Atofina(제))와 같은 퍼옥시 디카보네이트 화합물; 3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥시드 또는 디벤조일 퍼옥시드와 같은 아실 퍼옥시드; 케톤 퍼옥시드; 디알킬 퍼옥시드; 퍼옥시 케탈; 또는 하이드로퍼옥시드 등과 같은 퍼옥시드 개시제 등의 일종 또는 이종 이상을 사용할 수 있다.
광 개시제로는, 벤조인계, 히드록시 케톤계, 아미노케톤계 또는 포스핀 옥시드계 광개시제 등이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 n-부틸에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아미노 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4’-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티오잔톤(thioxanthone), 2-에틸티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 2,4-디메틸티오잔톤, 2,4-디에틸티오잔톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논 디메틸케탈, p-디메틸아미노 안식향산 에스테르, 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판논] 및 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥시드 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 상기 개시제 중에 친수성 또는 소수성 성분에 높은 용해도를 나타내는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물 내 개시제의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 개시제는 광학 필름용 조성물 전체 중량 대비 0.1 중량% 내지 15 중량%의 범위로 광학 필름용 조성물에 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은, 또한 필름화 물성 등을 고려하여, 필요하다면 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 가교제로는, 예를 들면, 라디칼 중합성기를 2개 이상 가지는 화합물을 사용할 수 있다.
가교제로 사용될 수 있는 화합물로는, 다관능성 아크릴레이트가 예시될 수 있다. 상기 다관능성 아크릴레이트는, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다.
다관능성 아크릴레이트로는, 예를 들면, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트(neopentylglycol adipate) 디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산(hydroxyl puivalic acid) 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(dicyclopentanyl) 디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 디(메타)아크릴레이트, 디(메타)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트, 알릴(allyl)화 시클로헥실 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올(메타)아크릴레이트, 디메틸롤 디시클로펜탄 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 헥사히드로프탈산 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸프로판 디(메타)아크릴레이트, 아다만탄(adamantane) 디(메타)아크릴레이트 또는 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌(fluorine) 등과 같은 2관능성 아크릴레이트; 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3 관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트 또는 트리스(메타)아크릴록시에틸이소시아누레이트 등의 3관능형 아크릴레이트; 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트 또는 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능형 아크릴레이트; 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능형 아크릴레이트; 및 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트(ex. 이소시아네이트 단량체 및 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트의 반응물) 등의 6관능형 아크릴레이트 등을 사용할 수 있다. 또한, 다관능성 아크릴레이트로는, 업계에서 소위 광경화성 올리고머로 호칭되는 화합물로서, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 또는 폴리에테르 아크릴레이트 등도 사용할 수 있다. 상기와 같은 화합물 중에서 적절한 종류를 일종 또는 이종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
가교제로는, 상기 다관능성 아크릴레이트와 같이 라디칼 반응에 의해 가교 구조를 구현할 수 있는 성분은 물론 필요하다면, 공지의 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 또는 금속 킬레이트 가교제 등과 같이 열경화 반응에 의해 가교 구조를 구현할 수 있는 성분도 사용할 수 있다.
가교제는 예를 들면, 본 출원의 광학 필름용 조성물 전체 중량 대비 10 중량% 내지 50 중량%의 범위로 광학 필름용 조성물에 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 필름의 물성 등을 고려하여 상기 범위는 변경될 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물은 전술한 성분 이외에 추가적으로 다른 성분을 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 산화 방지제(antioxidant), 또는 양친매성 나노 입자 등을 추가로 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 필름용 조성물은 양친매성 나노 입자를 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 「양친매성 나노 입자」는, 친수성 및 소수성의 성질을 모두 포함하고 있는 나노 디멘젼(dimension)의 입자를 의미할 수 있으며, 예를 들면, 소위 업계에서 계면 활성제로 칭하는 것들을 의미할 수 있다.
양친매성 나노 입자는 광학 필름용 조성물의 중합에 의해 형성되는 친수성 영역 및 소수성 영역의 계면에 위치하여, 각 영역의 안정성을 증대시키는 역할을 할 수 있다.
양친매성 나노 입자는 전술한 친수성 영역 및 소수성 영역과 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 따라서, 상기 양친매성 나노입자에 의한 광의 산란 또는 확산에 의해, 예를 들면, 백색광의 생성 효율이 보다 증가될 수 있다.
양친매성 나노 입자의 굴절률은 예를 들면, 상기 나노입자와 상기 친수성 영역의 굴절률의 차이의 절대값 및 상기 나노입자와 상기 소수성 영역의 굴절률의 차이의 절대값은 각각 0.01 내지 1.5 또는 0.05 내지 0.5의 범위 내에 있을 수 있다.
양친매성 나노 입자의 굴절률은 상기 범위를 만족한다면, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 1.0 내지 2.0의 범위 내에 있을 수 있다. 본 출원에서 용어 굴절률은 특별히 달리 규정하지 않는 한, 약 550 nm의 파장의 광에 대하여 측정한 값이다.
하나의 예시에서 양친매성 나노 입자는, 나노 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸고 있는 양친매성 화합물을 포함하는 셀부를 포함할 수 있다. 상기에서 양친매성 화합물이란, 친수성 부위와 소수성 부위를 동시에 포함하는 화합물이다. 예를 들어, 코어부가 소수성을 띄는 경우에 상기 양친매성 나노입자의 셀부의 소수 부위는 코어를 향하고, 친수 부위는 외부로 배치되어 전체적으로 양친매성 나노입자가 형성될 수 있으며, 반대로 코어부가 친수성인 경우에는 양친매성 나노입자의 셀부의 친수 부위는 코어를 향하고, 소수 부위는 외부로 배치되어 전체적으로 양친매성 나노입자가 형성될 수 있다.
본 출원의 광학 필름용 조성물 내에 양친매성 나노 입자의 비율은, 예를 들면 광학 필름용 조성물 고형분 전체 중량 대비 1 중량% 내지 10 중량%의 범위일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상분리 구조의 안정성 및 발광 효율의 향상 측면을 고려하여 상기 범위는 적절히 수정될 수 있다.
본 출원은, 또한 광학 필름에 관한 것이다.
본 출원의 광학 필름은 파장 변환층을 포함한다. 또한, 상기 파장 변환층은 전술한 파장 변환 입자; 및 상기 파장 변환 입자의 표면에 결합된 안정제 및 산란제를 포함하는 파장 변환 입자 복합체를 가진다.
이러한 광학 필름은, 예를 들면 고온 고습 조건에서도 산소나 수분 등 외부 요인에 의한 파장 변환 효율 감소가 적으며, 파장 변환 입자에 결합된 안정제 및 산란제에 의해 파장 변환 입자의 정공 트랩(electron hole trap)을 제거하여 우수한 파장 변환 효율을 도모할 수 있다.
하나의 예시에서, 광학 필름에 포함되는 파장 변환층은 파장 변환 입자; 및 상기 파장 변환 입자의 표면에 결합된 안정제 및 산란제를 포함한다.
상기 파장 변환층은, 전술한 광학 필름용 조성물로부터 형성될 수 있는데, 광학 필름용 조성물이 제 1 라디칼 중합성 화합물뿐만 아니라, 제 2 라디칼 중합성 화합물을 추가로 포함하는 경우, 파장 변환층은 상 분리 구조가 구현될 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환층은 서로 상 분리되어 있는 두 영역들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 상 분리 되어 있는 두 영역 중 어느 한 영역에 파장 변환 입자 복합체를 포함할 수 있다.
구체적으로 파장 변환층은, 친수성 영역과 소수성 영역이 서로 상 분리되어 각자의 영역을 형성한 상태로 존재할 수 있으며, 상기 소수성 영역에 복합체를 포함할 수 있다.
본 출원의 광학 필름에 포함되는 파장 변환층은, 예를 들면 에멀젼 형태의 층일 수 있다.
본 출원에서 용어 「에멀젼 형태의 층」은, 서로 섞이지 않는 2개 이상의 상(phase)(예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 영역) 중 어느 한 영역은, 층 내에서 연속적인 상(continuous phase)을 형성하고 있고, 다른 하나의 영역은 상기 연속적인 상 내에 분산되어 분산상(dispersed phase)을 이루고 있는 형태의 층을 의미할 수 있다. 상기에서 연속상(continuous phase) 및 분산상(dispersed phase)은, 각각 고상, 반고상 또는 액상일 수 있고, 서로 동일한 상이거나, 다른 상일 수 있다. 통상적으로 에멀젼은 서로 섞이지 않는 2개 이상의 액상에 대하여 주로 사용되는 용어이지만, 본 출원에서의 용어 에멀젼은 반드시 2개 이상의 액상에 의해서 형성된 에멀젼만 의미하는 것은 아니다.
하나의 예시에서 상기 파장 변환층은 상기 연속상(continuous phase)을 형성하고 있는 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에 분산되어 있는 분산상(dispersed phase)인 에멀젼 영역을 포함할 수 있고, 파장 변환 입자 복합체는 상기 매트릭스 또는 에멀젼 영역에 위치할 수 있다.
파장 변환 입자 복합체를 파장 변환층의 매트릭스 또는 에멀젼 영역에 위치시킴으로써, 파장 변환 효율 및 내구성을 증대시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 파장 변환 입자 복합체는 광학 필름의 파장 변환층 내 에멀젼 영역에 포함될 수 있다.
상기 에멀젼 영역에 포함되는 파장 변환 입자 복합체는, 예를 들면 파장 변환층에 포함되는 전체 파장 변환 입자 복합체 대비 90 중량% 이상, 91 중량% 이상, 92 중량% 이상, 93 중량% 이상, 94 중량% 이상, 95 중량% 이상, 96 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99 중량% 이상, 99.5 중량% 이상 또는 99.9 중량% 이상일 수 있다.
파장 변환층 내에서 상 분리된 2개의 영역을 형성하고, 상기 2개의 영역 중에서 어느 한 영역, 구체적으로 에멀젼 영역에만 상기 파장 변환 입자 복합체를 실질적으로 위치시키면, 필름화에 적합한 물성을 확보할 수 있고, 후술하는 배리어층과 같은 다른 층과 상기 파장 변환층 간의 밀착성의 확보가 유리하며, 광학 필름의 형성 시에 파장 변환 입자가 존재하는 영역에 개시제나 가교제 등과 같이 파장 변환 입자의 물성에 악영향을 미칠 수 있는 다른 요인들을 보다 효과적으로 제어하여 내구성이 우수한 필름을 형성할 수 있다.
파장 변환 입자 복합체를 구성하는 파장 변환 입자, 산란제 및 안정제의 구체적인 종류 및 물성은 전술한 바와 같다.
하나의 예시에서, 산란제와 매트릭스 또는 에멀젼 영역과의 굴절률 차이의 절대값은 0.2 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 산란제와 매트릭스 또는 에멀젼 영역과의 굴절률 차이의 절대값은 0.4 이상일 수 있다. 상기 굴절률의 차이의 절대값의 상한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 약 0.8 이하 또는 약 0.7 이하일 수 있다.
광학 필름의 파장 변환층에 포함되는 매트릭스 또는 에멀젼 영역은 전술한 제 1 라디칼 중합성 화합물 또는 제 2 라디칼 중합성 화합물의 중합에 의해 형성된 것일 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환층에 포함되는 매트릭스 및 에멀젼 영역 중 어느 하나는 제 1 라디칼 중합성 화합물의 중합 단위를 포함하고, 다른 하나는 제 2 라디칼 중합성 화합물의 중합 단위를 포함할 수 있다.
광학 필름의 파장 변환층에 포함되는 매트릭스는 연속 상으로써, 예를 들면 제 2 라디칼 중합성 화합물의 중합에 의해 형성된 것일 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환층에 포함되는 매트릭스는 전술한 화학식 4 내지 7의 화합물; 질소 함유 라디칼 중합성 화합물; 및 (메타)아크릴산 또는 그의 염을 포함하는 라디칼 중합성 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 한 화합물의 중합 단위를 포함할 수 있다.
광학 필름의 파장 변환층에 포함되는 에멀젼 영역은, 연속상인 매트릭스 내에 분산되어 있는 것으로써, 예를 들면 입자 형태일 수 있다.
하나의 예시에서, 에멀젼 영역은 평균 직경이 1 ㎛ 내지 200㎛ 범위 내에 있는 입자 형태일 수 있다. 다른 예시에서, 에멀젼 영역은 평균 직경이 약 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내 또는 약 50㎛ 내지 200㎛의 범위 내에 있는 입자 형태일 수 있다. 상기 입자 형태의 크기는, 상기 매트릭스 및 에멀젼 영역을 형성하는 재료의 비율을 조절하거나, 혹은 계면 활성제 등의 사용을 통해 제어할 수 있다.
이러한 에멀젼 영역은, 예를 들면 전술한 제 1 라디칼 중합성 화합물의 중합에 의해 형성된 것일 수 있다.
에멀젼 영역은, 예를 들면 파장 변환 입자 복합체를 포함할 수 있는데, 상기 에멀젼 영역 내에 포함되는 파장 변환 입자 복합체의 파장 변환 입자는 전술한 녹색 입자 및/또는 적색 입자일 수 있다.
하나의 예시에서, 에멀젼 영역 내 파장 변환 입자는 녹색 입자 및 적색 입자를 동시에 포함할 수 있는데, 이 경우 각 입자들은 에멀젼 영역 내의 서로 상이한 영역에 위치할 수 있다.
구체적으로, 에멀젼 영역은 420nm 내지 490nm의 범위 내의 광을 흡수하여 490nm 내지 580nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 1 파장 변환 입자를 포함하는 A 영역 및/또는 420nm 내지 490nm 범위 내의 광을 흡수하여 580nm 내지 780nm의 범위 내의 광을 방출할 수 있는 제 2 파장 변환 입자를 포함하는 B 영역을 포함할 수 있다.
이와 같이, 에멀젼 영역 내에 녹색 입자 및 적색 입자와 같이 2종의 파장 변환 입자가 포함되는 경우, 각 입자가 위치하는 영역을 조절함으로써, 각 입자 사이에 발생할 수 있는 상호 작용을 최소화하여, 색 순도 등을 높일 수 있다.
파장 변환층 내에서 매트릭스 및 에멀젼 영역의 비율은. 예를 들면, 파장 변환층에 포함시키고자 하는 파장 변환 입자의 비율, 배리어층 등의 다른 층과의 부착성, 상분리 구조인 에멀젼 구조의 생성 효율 또는 필름화를 위해 요구되는 물성 등을 고려하여 선택할 수 있다. 예를 들면, 파장 변환층은, 매트릭스 100 중량부 대비 5 내지 40 중량부의 에멀젼 영역을 포함할 수 있다. 상기 에멀젼 영역의 비율은 매트릭스 100 중량부 대비 10 중량부 이상 또는 15 중량부 이상일 수 있다. 상기 에멀젼 영역의 비율은 상기 매트릭스 100 중량부 대비 35 중량부 이하일 수 있다. 상기에서 매트릭스 및 에멀젼 영역의 중량의 비율은, 각 영역 자체의 중량의 비율이거나, 그 영역에 포함되는 모든 성분의 중량의 합계 또는 주성분의 비율 또는 상기 각 영역을 형성하기 위하여 사용하는 재료의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본 출원의 광학 필름은, 상기 파장 변환층 상에 배리어 층을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 광학 필름은 발광층의 일면 또는 양면에 배리어 층을 포함할 수 있다.
이러한 배리어층은, 고온 조건이나 산소 및 수분 등과 같은 유해한 외부 요인이 존재하는 조건으로부터 발광층을 보호할 수 있다.
도 1은, 하나의 예시적인 광학 필름(200)으로서, 파장 변환층(100)과 그 양측에 배치된 배리어층(300)을 포함하는 구조를 나타내고 있다. 배리어층은, 예를 들면 소수성이면서 광에 노출되어도 황변 등이 유발되지 않는 안정성이 좋은 소재로 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환층과 상기 배리어층과의 계면에서의 광의 손실 등을 줄이기 위하여 상기 배리어층은 상기 파장 변환층과 전체적으로 유사한 범위의 굴절률을 가질 수 있도록 선택될 수 있다.
배리어층은, 예를 들면, 고체의 재료이거나, 혹은 경화된 액체, 겔, 또는 폴리머일 수 있고, 용도에 따라서 가요성이거나 비가요성의 재료로부터 선택될 수 있다. 배리어층을 형성하는 재료의 종류는 특별히 제한되지 않고, 유리, 폴리머, 산화물 또는 질화물 등을 포함하는 공지의 재료로부터 선택될 수 있다. 배리어층은, 예를 들면, 유리; PET(poly(ethylene terephtalate)) 등과 같은 폴리머; 또는 실리콘, 티타늄 또는 알루미늄 등의 산화물이나 질화물 등이나 상기 중 2종 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
배리어층은, 도 1에 예시적으로 나타낸 바와 같이 파장 변환층의 양 표면에 존재하거나, 혹은 그 어느 한 표면에만 존재할 수 있다. 또한, 광학 필름은, 양 표면은 물론 측면에도 배리어층이 존재하여, 파장 변환층이 전체적으로 배리어층에 의해 밀봉되어 있는 구조를 가질 수 있다.
본 출원은 또한 조명 장치에 대한 것이다. 예시적인 조명 장치는, 광원과 상기 광학 필름을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 조명 장치에서의 광원과 광학 필름은, 상기 광원에서 조사된 광이 상기 광학 필름으로 입사할 수 있도록 배치될 수 있다. 광원으로부터 조사된 광이 상기 광학 필름으로 입사하면, 입사된 광 중에서 일부는 상기 광학 필름 내의 파장 변환 입자에 흡수되지 않고 그대로 방출되고, 다른 일부는 상기 파장 변환 입자에 흡수된 후에 다른 파장의 광으로 방출될 수 있다. 이에 따라 상기 광원에서 방출되는 광의 파장과 상기 파장 변환 입자가 방출하는 광의 파장을 조절하여 광학 필름으로부터 방출되는 광의 색 순도 또는 칼라 등을 조절할 수 있고, 발광 효율이 증대된 광학 필름을 제공할 수 있다.
하나의 예시에서, 파장 변환층에 전술한 적색 및 녹색 입자를 적정량 포함시키고, 광원이 청색광을 방출하도록 조절하면, 광학 필름에서는 백색광이 방출될 수 있다.
본 출원의 조명 장치에 포함되는 광원의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 목적하는 광의 종류를 고려하여 적절한 종류가 선택될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 광원은 청색 광원이고, 예를 들면, 420 내지 490 nm의 범위 내의 파장의 광을 방출할 수 있는 광원일 수 있다.
도 2 및 3은, 상기와 같이 광원과 광학 필름을 포함하는 조명 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2 및 3에 나타난 바와 같이 조명 장치에서 광원과 광학 필름은 상기 광원에서 조사된 광이 상기 광학 필름으로 입사될 수 있도록 배치될 수 있다.
도 2에서는 광원(400)이 광학 필름(200)의 하부에 배치되어 있고, 이에 따라 상부 방향으로 광원(400)으로부터 조사된 광은 상기 광학 필름(200)으로 입사될 수 있다.
도 3은, 광원(400)이 광학 필름(200)의 측면에 배치된 경우이다. 필수적인 것은 아니지만, 상기와 같이 광원(400)이 광학 필름(200)의 측면에 배치되는 경우에는, 도광판(Light Guiding Plate)(500)이나 반사판(600)과 같이 광원(400)으로부터의 광이 보다 효율적으로 광학 필름(200)에 입사될 수 있도록 하는 다른 수단이 포함될 수도 있다.
도 2 및 3에 나타난 예시는 본 출원의 조명 장치의 하나의 예시이며, 이 외에도 조명 장치는 공지된 다양한 형태를 가질 수 있고, 이를 위해 공지의 다양한 구성을 추가로 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 출원의 조명 장치는 다양한 용도에 사용될 수 있다. 본 출원의 조명 장치가 적용될 수 있는 대표적인 용도에는 디스플레이 장치가 있다. 예를 들면, 상기 조명 장치는 LCD(Liquid Crystal Display) 등과 같은 디스플레이 장치의 BLU(Backlight Unit)로서 사용될 수 있다.
이 외에도 상기 조명 장치는, 컴퓨터, 모바일폰, 스마트폰, 개인 휴대정보 단말기(PDA), 게이밍 장치, 전자 리딩 (reading) 장치 또는 디지털 카메라 등과 같은 디스플레이 장치의 BLU(Backlight Unit), 실내 또는 실외 조명, 무대 조명, 장식 조명, 액센트 조명 또는 박물관 조명 등에 사용될 수 있고, 이 외에도 원예학이나, 생물학에서 필요한 특별한 파장 조명 등에 사용될 수 있으나, 상기 조명 장치가 적용될 수 있는 용도가 상기에 제한되는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원의 광학 필름 등을 구체적으로 설명하지만, 상기 광학 필름 등의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
광학 필름용 조성물(A1)의 제조
LA(lauryl acrylate, CAS No.: 2156-97-0, 용해도 파라미터(HSP): 약 8 (cal/cm3)1/2), 비스플루오렌 디아크릴레이트(BD, bisfluorene diacrylate, CAS No.: 161182-73-6, 용해도 파라미터(HSP): 약 8 내지 9 (cal/cm3)1/2), TMPTA(trimethylolpropane triacylate, CAS No.: 15625-89-5), 녹색 입자(Quantum Dot) 입자, 산란제(zinc acetate) 및 안정제(butanethiol)를 10:1:0.1:0.05:0.1:0.1 (LA:BD:TMPTA:녹색입자:산란제:안정제)의 비율로 혼합하였다. 이어서, 라디칼 개시제로서 Irgacure2959와 Irgacure907를 각각 농도가 약 1중량%가 되도록 혼합하고, 6시간 정도 교반하여 광학 필름용 조성물(A1)을 제조하였다.
광학 필름의 제조
일정 간격으로 이격 배치된 2장의 배리어 필름(i-component)의 사이에 상기 조성물(A1)을 약 100 ㎛의 두께로 위치시키고, 자외선을 조사하여 라디칼 중합을 유도하여 경화시켜 파장 변환층을 형성하였다.
실시예 2
광학 필름용 조성물(A2)의 제조
PEGDA(poly(ethyleneglycol) diacrylate, CAS No.: 26570-48-9, 용해도 파라미터(HSP): 약 18 (cal/cm3)1/2), LA(lauryl acrylate, CAS No.: 2156-97-0, 용해도 파라미터(HSP): 약 8 (cal/cm3)1/2), 비스플루오렌 디아크릴레이트(BD, bisfluorene diacrylate, CAS No.: 161182-73-6, 용해도 파라미터(HSP): 약 8 내지 9 (cal/cmcm3)1/2), 녹색 입자(Quantum Dot 입자), 계면활성제(polyvinylpyrrolidone), 산란제(zinc acetate) 및 안정제(butanethiol)를 9:1:1:0.1:0.05:0.1:0.1(PEGDA: LA:BD:녹색입자:계면활성제:산란제:안정제)의 중량 비율로 혼합하였다. 이어서 라디칼 개시제로서 Irgacure2959와 Irgacure907를 각각 농도가 약 1 중량%가 되도록 혼합하고, 6시간 정도 교반하여 광학 필름용 조성물(A2)을 제조하였다.
광학 필름의 제조
일정 간격으로 이격 배치된 2장의 배리어 필름(i-component)의 사이에 상기 조성물(A2)을 약 100 ㎛의 두께로 위치시키고, 자외선을 조사하여 라디칼 중합을 유도하여 경화시켜 파장 변환층을 형성하였다. 도 4는 상기와 같은 방식으로 형성된 파장 변환층의 사진이다.
비교예 1.
LA(lauryl acrylate, CAS No.: 2156-97-0, 용해도 파라미터(HSP): 약 8 (cal/cm3)1/2), 비스플루오렌 디아크릴레이트(BD, bisfluorene diacrylate, CAS No.: 161182-73-6, 용해도 파라미터(HSP): 약 8 내지 9 (cal/cm3)1/2), TMPTA(trimethylolpropane triacylate, CAS No.: 15625-89-5), 녹색 입자(Quantum Dot) 입자를 10:1:0.1:0.05(LA:BD:TMPTA:녹색입자)의 중량 비율로 혼합하여 제조된 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예와 동일하게 파장 변환층을 제조 하였다.
시험예 1
블루 영역의 광을 방출하는 광원의 광 방출측에 60℃ 온도 하에서 실시예 1 및 2와 비교예 1에서 제조된 광학 필름을 위치시키고, 약 24 시간 동안 광원에서 방출되는 광을 입사시켰다. 그 후, 발광 스펙트럼을 통해 발광 파장대의 광량이 감소되는 정도(손상 정도)를 확인하였다. 도 5및 6은 실시예 1 및 2에 대한 관찰 결과이고, 손상 정도(발광효율의 감소된 정도)가 각각 22%, 4% 정도였다. 도 7은 비교예 1에 대한 관찰 결과이고, 손상 정도(발광효율의 감소된 정도)가 약 40% 정도였다.
100: 파장 변환층
200 : 광학 필름
300 : 배리어층
400 : 광원
500 : 도광판
600 : 반사층

Claims (25)

  1. 파장 변환 입자; 및
    상기 파장 변환 입자의 표면에 결합된 안정제 및 산란제를 포함하는 파장 변환 입자 복합체.
  2. 제 1항에 있어서,
    파장 변환 입자는 양자점 또는 고분자 입자인 파장 변환 입자 복합체.
  3. 제 2항에 있어서,
    양자점은 코어/쉘 구조를 가지는 파장 변환 입자 복합체.
  4. 제 1항에 있어서,
    안정제 및 산란제는 파장 변환 입자의 서로 다른 표면에 결합되는 파장 변환 입자 복합체.
  5. 제 1항에 있어서,
    안정제는 티올계 리간드인 파장 변환 입자 복합체.
  6. 제 5항에 있어서,
    티올계 리간드는 알칸 티올 또는 아릴 티올인 파장 변환 입자 복합체.
  7. 제 1항에 있어서,
    산란제는 아연 염인 파장 변환 입자 복합체.
  8. 제 7항에 있어서,
    아연 염은 아연 아세테이트(zinc acetate), 아연 스테아레이트(zinc stearate), 아연 설페이트(zinc sulfate), 아연 클로라이드(zinc chloride), 아연 플루오라이드(zinc fluoride), 아연 아이오다이드(zinc iodide), 아연 브로마이드(zinc bromide), 아연 클로레이트(zinc chlorate) 및 아연 나이트레이트(zinc nitrate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 파장 변환 입자 복합체.
  9. 고분자 수지 또는 제 1 라디칼 중합성 화합물;
    파장 변환 입자;
    산란제; 및
    안정제를 포함하는 광학 필름용 조성물.
  10. 제 9항에 있어서,
    산란제 및 안정제는 상기 파장 변환 입자의 표면에 결합하여 파장 변환 입자 복합체를 형성하는 광학 필름용 조성물.
  11. 제 9항에 있어서,
    산란제와 안정제는 단일 파장 변환 입자의 서로 다른 표면에 결합하는 광학 필름용 조성물.
  12. 제 9항에 있어서,
    파장 변환 입자는 양자점 또는 고분자 입자인 광학 필름용 조성물.
  13. 제 9항에 있어서,
    안정제는 티올계 리간드인 광학 필름용 조성물.
  14. 제 13항에 있어서,
    티올계 리간드는 알칸 티올 또는 아릴 티올인 광학 필름용 조성물.
  15. 제 9항에 있어서,
    산란제는 아연 염인 광학 필름용 조성물.
  16. 제 15항에 있어서,
    아연 염은 아연 아세테이트(zinc acetate), 아연 스테아레이트(zinc stearate), 아연 설페이트(zinc sulfate), 아연 클로라이드(zinc chloride), 아연 플루오라이드(zinc fluoride), 아연 아이오다이드(zinc iodide), 아연 브로마이드(zinc bromide), 아연 클로레이트(zinc chlorate) 및 아연 나이트레이트(zinc nitrate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 광학 필름용 조성물.
  17. 제 9항에 있어서,
    제 1 라디칼 중합성 화합물은 단일 고분자의 용해도 파라미터가 10(cal/cm3)1/2 미만인 광학 필름용 조성물.
  18. 제 17항에 있어서,
    제 1 라디칼 중합성 화합물은 하기 화학식 1의 화합물, 하기 화학식 2의 화합물 및 하기 화학식 3의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 광학 필름용 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    [화학식 2]
    Figure pat00009

    [화학식 3]
    Figure pat00010

    화학식 1 내지 3에서,
    Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
    U는 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기 또는 아릴렌기이며,
    B는 탄소수 5 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 지환식 탄화수소기이고,
    Y는 산소 원자 또는 황 원자이며,
    X는 산소 원자, 황 원자 또는 알킬렌기이고,
    Ar은 아릴기이며,
    n은 임의의 수이다.
  19. 제 9항에 있어서,
    제 1 라디칼 중합성 화합물과 중합 후 상 분리되는 제 2 라디칼 중합성 화합물을 추가로 포함하는 광학 필름용 조성물.
  20. 제 19항에 있어서,
    제 2 라디칼 중합성 화합물은 하기 화학식 4의 화합물; 하기 화학식 5의 화합물; 하기 화학식 6의 화합물; 하기 화학식 7의 화합물; 질소 함유 라디칼 중합성 화합물; 및 (메타)아크릴산 또는 그의 염을 포함하는 라디칼 중합성 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 광학 필름용 조성물:
    [화학식 4]
    Figure pat00011

    [화학식 5]
    Figure pat00012

    [화학식 6]

    [화학식 7]
    Figure pat00014

    화학식 4 내지 7에서 Q는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고,
    U는 각각 독립적으로 알킬렌기이며,
    A는 각각 독립적으로 히드록시기가 치환될 수 있는 알킬렌기이고,
    Z는 수소, 알콕시기, 에폭시기 또는 1가의 탄화수소기이며,
    X는 히드록시기 또는 시아노기이고,
    m 및 n은 임의의 수이다.
  21. 파장 변환 입자; 및 상기 파장 변환 입자의 표면에 결합된 안정제 및 산란제를 포함하는 파장 변환 입자 복합체를 가지는 파장 변환층을 포함하는 광학 필름.
  22. 제 21항에 있어서,
    파장 변환층은 연속상인 매트릭스; 및 상기 매트릭스 내에 분산되어 있는 에멀젼 영역을 포함하고, 상기 파장 변환 입자 복합체는 상기 매트릭스 또는 에멀젼 영역에 위치하는 광학 필름.
  23. 제 22항에 있어서,
    에멀젼 영역에 위치하는 파장 변환 입자 복합체는 파장 변환층 전체에 존재하는 파장 변환 입자 복합체 대비 90 중량% 이상인 광학 필름.
  24. 제 21항의 광학 필름을 포함하는 조명 장치.
  25. 제 24항의 조명 장치를 포함하는 디스플레이 장치.
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