KR20220126965A - 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트는 제1 유기형광체 및 산란체가 매트릭스 수지 내에 분산된 제1 파장변환층, 제1 파장변환층의 일면에 위치하는 버퍼층, 버퍼층 상에 위치하고, 제2 유기형광체가 매트릭스 수지 내에 분산된 제2 파장변환층, 제1 파장변환층 상에 위치하는 제1 배리어 필름 및 제2 파장변환층 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함하는 색변환 시트에 관한 것으로, 환경적으로 안전한 유기형광체를 적용하면서도 색재현율과 휘도 특성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 환경에서의 색변화가 적고 신뢰성이 우수하다.

Description

색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{COLOR CONVERSION SHEET AND BACKLIGHT UNIT COMPRISING SAME}

본 발명은 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 구체적으로 색변화가 적고 신뢰성이 우수한 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD, liquid crystal display)는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 디스플레이 장치이다. 따라서, 액정표시장치는 그 배면에 빛을 출사시키는 백라이트 유닛(BLU, backlight unit)이 위치한다.

특히, 액정표시장치의 고화질을 구현함에 있어 최근 양자점 기술이 많이 적용되고 있다. 이러한 양자점 기술은 나노 무기입자의 크기 조절만으로 다양한 색깔을 구현할 수 있다는 장점을 가지고 있고, UV와 같은 광에도 안정성이 우수하다는 장점을 가지고 있다.

그러나, 기존 카드뮴(Cd)계 나노 무기입자의 경우 환경적으로 문제가 된다는 점과 나노 무기입자가 수분에 취약하여 배리어 필름과 함께 사용되어야 하기 때문에 가격 경쟁력이 떨어지는 단점을 가지고 있다.

따라서, 최근 들어 카드뮴계 나노 무기입자를 포함하지 않고도 높은 색재현율과 우수한 휘도 특성을 구현할 수 있는 유기형광체의 개발이 많이 이루어지고 있다. 그러나 유기형광체는 외부의 산소 및 수분과 접촉 시 이들과 반응하여 열화가 진행됨에 따른 광내구성 저하 문제가 있어, 이를 해결할 수 있는 기술 개발이 절실한 실정이다.

한국 공개특허공보 제2000-0011622호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 종래의 요구사항에 부응하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 환경적으로 안전한 유기형광체를 적용하면서도 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, 제1 유기형광체 및 산란체가 매트릭스 수지 내에 분산된 제1 파장변환층, 제1 파장변환층의 일면에 위치하는 버퍼층, 버퍼층 상에 위치하고, 제2 유기형광체가 매트릭스 수지 내에 분산된 제2 파장변환층, 제1 파장변환층 상에 위치하는 제1 배리어 필름 및 제2 파장변환층 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함하는 색변환 시트에 의해 달성된다.

여기서, 제1 유기형광체는 적색 유기형광체로서 매트릭스 수지 100중량부에 대해 0.0001~5중량부를 포함하고, 산란체는 매트릭스 수지 100중량부에 대해 1.31 내지 2.78중량부를 포함하며, 제2 유기형광체는 녹색 유기형광체로서 매트릭스 수지 100중량부에 대해 0.001~10중량부를 포함하는 것일 수 있다.

바람직하게는, 매트릭스 수지는 에스터계, 올레핀계, 아크릴계, 에테르계, 우레탄계, 카보네이트계, 및 이미드계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.

바람직하게는, 제1 파장변환층 또는 제2 파장변환층의 표면조도 Ra(중심선 평균거칠기)는 0.001~0.007이고, Rt(최대 거칠기)는 0.01~0.08이며, Rz(10점 평균거칠기)는 0.01~0.07이고, Rq(제곱 평균거칠기)는 0.001~0.008일 수 있다.

바람직하게는, 제1 배리어 필름은 휘도보상필름과 휘도보상필름의 일면에 위치하며, 바인더 수지 및 돌기형성입자를 포함하는 돌기형성층과 휘도보상필름의 타면에 접착제층에 의해 접착되며, 제1 파장변환층과 접촉하는 배리어층을 포함하는 것일 수 있다.

바람직하게는, 제2 배리어 필름은 기재 필름과 기재 필름의 일면에 위치하며, 바인더 수지 및 돌기형성입자를 포함하는 돌기형성층과 기재 필름의 타면에 접착제층에 의해 접착되며, 제2 파장변환층과 접촉하는 배리어층을 포함하는 것일 수 있다.

바람직하게는, 기재필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리이미드(polyimide) 중 적어도 어느 하나의 고분자 필름일 수 있다.

바람직하게는, 배리어층과 제1 파장변환층 또는 제2 파장변환층 사이의 접착력은 800gf/25mm 이상이고, 버퍼층과 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층 사이의 접착력은 500gf/25mm 이상일 수 있다.

바람직하게는, 배리어층과 상기 제1 파장변환층 또는 상기 제2 파장변환층 사이의 접착력은 상기 접착제층과 상기 제1 파장변환층 및 상기 제2 파장변환층 사이의 접착력 대비 1 내지 2.5배일 수 있다.

바람직하게는, 산란체 및 상기 돌기형성입자는 아크릴 입자, 스티렌 입자, 실리콘 입자, 실리카 입자, 알루미나 입자, 티타니아 입자 및 지르코니아 입자 중 적어도 어느 하나의 입자일 수 있다.

바람직하게는, 산란체 및 상기 돌기형성입자는 구형, 입방체형, 방추형, 원통형, 막대형 및 부정형 중 적어도 어느 하나의 형태일 수 있다.

바람직하게는, 돌기형성입자의 평균 입경은 3㎛ 내지 6㎛인 것일 수 있다.

바람직하게는, 바인더 수지 100중량부에 대해 상기 돌기형성입자 5 내지 20중량부를 포함하는 것일 수 있다.

바람직하게는, 제1 배리어 필름과 제1 배리어 필름 일면에 제1 파장변환층이 형성되었을 때 헤이즈는 35 내지 50%이고, 투과율이 65% 이상일 수 있다.

바람직하게는, 제2 배리어 필름과 제2 배리어 필름 일면에 제2 파장변환층이 형성되었을 때 헤이즈는 5 내지 20%이고, 투과율이 70% 이상일 수 있다.

또한, 상기 목적은, 광원, 광원에 이격되게 설치되어 광원으로부터 입사된 광을 백색광으로 변환시키는 색변환 시트, 광원과 색변환 시트 사이에 위치하는 도광판 및 도광판 아래에 위치하는 반사판을 포함하되, 색변환 시트는 상술한 내용에 따른 색변환 시트인, 백라이트 유닛에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 색변환 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 따르면, 환경적으로 안전한 유기형광체를 적용하면서도 색재현율과 휘도 특성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 환경에서의 색변화가 적고 신뢰성이 우수한 등의 효과가 있다.

특히, 본 발명에서는 파장변환층 상에 배리어 필름을 구성하여 외부로부터 침투하는 수분 및 공기와 기타 요인에 의한 오염 및 변질을 방지하여 높은 신뢰성을 확보할 수 있으며, 휘도보상필름이 배리어 필름에 사용되어 휘도 개선을 가능하게 한다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛의 구성도이다.

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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트(200)는 제1 유기형광체 및 산란체가 매트릭스 수지 내에 분산된 제1 파장변환층(40), 제1 파장변환층(40)의 일면에 위치하는 버퍼층(60), 버퍼층(60) 상에 위치하고 제2 유기형광체가 매트릭스 수지 내에 분산된 제2 파장변환층(50)을 포함하고, 제1 파장변환층(40) 및 제2 파장변환층(50) 상에 위치하는 배리어 필름(101, 102)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 배리어 필름(101)은 제1 파장변환층(40) 상에 위치하고, 제2 배리어 필름(102)은 제2 파장변환층(50) 상에 위치한다.

일 실시예에서, 제1 유기형광체는 적색 유기형광체이고, 제2 유기형광체는 녹색 유기형광체일 수 있다. 적색 유기형광체는 청색광 또는 녹색광을 흡수하여 적색광을 방출할 수 있고, 녹색 유기형광체는 청색광 또는 적색광을 흡수하여 녹색광을 방출할 수 있어, 파장변환층은 청색광을 백색광으로 변환하여 방출할 수 있다.

이 중 녹색 유기형광체는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.

[화학식 1]

또한, 적색 유기형광체는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

[화학식 2]

이러한 적색 유기 형광체 및 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, 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 금속 착체 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 유기형광체는 매트릭스 수지 100중량부에 대해 0.0001~5중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.0001~1중량부를 포함할 수 있다.

또한, 녹색 유기형광체는 매트릭스 수지 100중량부에 대해 0.001~10중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.001~5중량부를 포함할 수 있다.

이는 유기형광체를 상기 중량부 미만으로 포함할 경우 색변환 필름을 통해 원하는 색상으로의 색변환 효과가 미비할 수 있고, 상기 중량부를 초과하여 포함할 경우 유기형광체의 응집과 같은 상호 작용으로 인해 소광 현상이 발생할 수 있기 때문이다.

일 실시예에서, 제1 파장변환층(40) 및 제2 파장변환층(50)의 매트릭스 수지는 에스터계(ester), 올레핀계(olefin), 아크릴계(acryl), 에테르계(ether), 우레탄계(urethane), 카보네이트계(carbonate) 및 이미드계(imide) 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 폴리에스터(polyester), 변성 폴리에스터(modified polyester), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리사이클로올레핀(polycyclo-olefin), 폴리(메틸)메타아크릴레이트(poly(methyl)methacrylate), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate) 및 폴리이미드(polyimide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이들의 블록공중합체 형태를 포함할 수도 있다.

또한, 파장변환층의 매트릭스 수지는 필요에 따라 수지의 화학적 가교화를 위한 가교제를 더 포함할 수 있다. 이때, 가교제로 이소시아네이트계(isocyanate), 아민계(amine), 산무수물계(anhydride), 티올계(thiol), 에폭시계(epoxy) 가교제 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 가교제가 적용될 수 있다.

또한, 파장변환층의 매트릭스 수지는 유리전이온도(Tg)가 0℃ 이상일 수 있고, 바람직하게는 20℃ 이상일 수 있다. 이는, 매트릭스 수지의 유리전이온도가 0℃ 이상의 범위에서 유기형광체들의 응집(aggregation)과 이로 인한 광 특성 저하를 방지할 수 있기 때문이다.

일 실시예에서, 버퍼층(60)과 접촉하는 면에서의 제1 파장변환층(40) 또는 제2 파장변환층(50)의 표면조도 Ra(중심선 평균거칠기)는 0.001~0.007이고, Rt(최대 거칠기)는 0.01~0.08이며, Rz(10점 평균거칠기)는 0.01~0.07이고, Rq(제곱 평균거칠기)는 0.001~0.008인 것이 바람직하다.

또한, 제1 파장변환층(40) 및 제2 파장변환층(50)의 두께는 1~150㎛일 수 있고, 바람직하게는 5~100㎛일 수 있다.

일반적으로 사용되고 있는 색변환 시트의 경우 녹색 유기형광체와 적색 유기형광체가 한 층으로 구성된 매트릭스 수지에 함께 분산되어 있거나, 녹색 유기형광체를 포함하고 있는 매트릭스 수지 층과 적색 유기형광체를 포함하고 있는 매트릭스 수지 층이 서로 맞닿게 되어 복수의 층을 이루고 있다.

일반적으로, 고온, 고습의 환경에서는 파장변환층에 포함되어 있는 유기형광체가 확산되어 나올 수 있다. 특히, 파장변환층 형성 시에는 상대적으로 녹색 유기형광체가 적색 유기형광체보다 많은 양이 포함되어 있어 녹색 유기형광체가 더욱 많이 확산될 수 있고, 이 때 적색 유기형광체가 확산된 녹색 유기형광체와의 간격을 보상해줄 수 있어야 한다.

이 때, 녹색 유기형광체에서 발생하는 녹색광은 대부분 적색 유기형광체에 흡수되지만 일부 흡수되지 않은 녹색광은 인접하여 위치하는 유기형광체의 분해를 가속화하기도 한다.

따라서 녹색 유기형광체와 적색 유기형광체가 한 층으로 구성된 매트릭스 수지에 함께 포함될 경우 녹색 유기형광체 및 적색 유기형광체 간의 거리가 상대적으로 가까워져, 녹색 유기형광체에서 발생한 녹색광에 의해 적색 유기형광체의 열화가 발생할 수 있으며, 궁극적으로 색변환 시트에 의해 변환될 수 있는 백색광의 신뢰도가 저하될 수 있다.

또한, 녹색 유기형광체를 포함하고 있는 매트릭스 수지 층과 적색 유기형광체를 포함하고 있는 매트릭스 수지 층이 서로 접촉되어 복수의 층을 이루고 있는 경우에는, 시간이 지남에 따라 각 층의 계면에 존재하는 녹색 또는 적색 유기형광체가 타 층의 계면으로 확산될 수 있고, 이로 인한 적색 유기형광체의 열화가 발생할 수 있어 여전히 백색광의 신뢰도가 저하될 수 있다.

이에 본 발명의 실시예에 따른 색변환 시트(200)는 적색 유기형광체를 포함하는 제1 파장변환층(40) 및 녹색 유기형광체를 포함하는 제2 파장변환층(50) 사이에 버퍼층(60)을 배치하는 형태로 제1, 2 파장변환층을 완벽히 분리시켜 녹색 유기형광체 및 적색 유기형광체 간의 일정 거리를 유지시켜 줌으로서, 확산에 의한 적색 유기형광체의 열화를 효과적으로 방지할 수 있으며, 제 1파장변환층(40)에 인접한 제1 배리어 필름(101)에 포함되는 휘도보상필름(12)에 따라 색변환 시트에 의해 방출되는 백색광의 신뢰도 저하를 방지할 수 있다.

일 실시예에서, 버퍼층(60)은 가시광선 투과율이 70% 이상인 열가소성 수지, 열경화성 수지일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제1 파장변환층(40) 및 제2 파장변환층(50) 내에 있는 유기형광체의 확산을 방지하거나 서로 다른 파장변환층 수지와 혼합되는 것을 방지할 수 있고 점착성을 가진다면 어떤 고분자 물질도 적용이 가능하다.

또한 버퍼층(60)은 제1 파장변환층(40) 및 제2 파장변환층(50) 대비 저표면에너지를 갖는 것이 바람직하다다. 이때, 버퍼층(60)과 제1 파장변환층(40) 및 제2 파장변환층(50)과의 표면에너지 차이는 6mN/m 이상일 수 있다. 이때, 표면에너지 차이는 6mN/m 미만인 경우 유기 형광체의 확산을 방지하는 효과가 미비할 수 있기 때문이다. 이를 위해 버퍼층(60)은 수지의 표면에너지를 낮추기 위해 소수성 첨가제를 포함할 수 있고, 소수성 첨가제는 실리콘 또는 불소 원소를 포함하는 단분자, 올리고머 및 수지 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

또한, 버퍼층(60)의 두께는 0.1~30㎛인 것이 바람직하다. 이때, 버퍼층(60)의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우 온도에 따른 유기 형광체의 확산방지 기능이 저하되어 유기형광체 확산에 따라 발생할 수 있는 색변화에 대한 제어가 어려울 뿐만 아니라 파장변환층과의 점착력이 저하될 수 있으며, 반면에 버퍼층(60)의 두께가 30㎛를 초과하는 경우 빛의 투과 효율을 저해할 수 있고 버퍼층 내에 잔류하고 있는 다양한 용매에 의해 유기형광체의 열화가 발생할 수 있기 때문이다.

일 실시예에서, 제1 배리어 필름(101)은 휘도보상필름(12), 휘도보상필름(12)의 일면에 위치하며 바인더 수지 및 돌기형성입자를 포함하는 돌기형성층(10), 휘도보상필름(12)의 타면에 접착제층(11)에 의해 접착되며 제1 파장변환층(40)과 접촉하는 배리어층(30)을 포함할 수 있다. 이때, 배리어층(30)은 무기물층과 유기물층이 순차적으로 이루어져 있으며, 이들 중 유기물층이 파장변환층과 접하게 된다.

또한, 제2 배리어 필름(102)은 기재필름(20), 기재필름(20)의 일면에 위치하며, 바인더 수지 및 돌기형성입자를 포함하는 돌기형성층(10), 기재필름(20)의 타면에 접착제층(11)에 의해 접착되며 제2 파장변환층(50)과 접촉하는 배리어층(30)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 배리어 필름(102)의 배리어층(30)은 무기물층과 유기물층이 순차적으로 이루어져 있으며, 이들 중 유기물층이 파장변환층과 접하게 된다.

일 실시예에서, 기재필름(20)은 투명하고 가요성이 있는 고분자 필름일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphtalate), 폴리아릴레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리이미드(polyimide) 등의 고분자 필름일 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 다양한 고분자 필름이 적용될 수 있다.

일 실시예에서, 돌기형성층(10)에 포함되는 돌기형성입자는 색변환 시트 하부에 위치하는 도광판의 갈림을 방지하는 동시에 색변환 시트의 취급성을 용이하게 할 수 있다. 이때 돌기형성입자는 표면에 돌기를 형성하기 위해, 돌기형성입자의 평균 입경은 수지 코팅 두께보다 큰 것이 바람직하다. 돌기형성입자의 평균 입경은 3㎛ 내지 6㎛일 수 있다.

일 실시예에서, 바인더 수지 100중량부에 대해 돌기형성입자 5 내지 20중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 돌기형성입자의 함량이 5중량부 미만이면 갈림방지 기능이 구현되지 않는 단점이 있고 20중량부를 초과하면 입자들이 뭉쳐지는 한 단점이 있기 때문이다.

또한, 돌기형성입자는 매트릭스 수지에의 분산을 용이하게 하기 위해 실란커플링제, 폴리올, 알킬올아민, 티타네이트 커플링제와 같은 유기 화합물로 표면 처리된 것 일 수 있다.

또한, 돌기형성입자는 구형, 입방체형, 방추형, 원통형, 막대형, 부정형 등 다양한 형태일 수 있으나, 바람직하게는 도광판 갈림 방지 기능을 효과적으로 구현할 수 있으며 색변환 시트의 취급성을 용이하게 하기 위해 구형 입자를 사용할 수 있다.

일 실시예에서, 휘도보상필름(12)은 접착제층(11)을 사용하여 일면에 배리어층(30)과 접합된다. 이와 같은 휘도보상필름(12)은 통과하는 적색과 녹색 파장, 즉 광원으로부터 조사되는 적색과 녹색 파장을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 휘도보상필름은 비금속성 필름이기 때문에 Blue BLU의 빛이 통과하는데 영향을 미치지 않기 때문에 성능을 저하시키지 않는다. 즉, 휘도보상필름(12)을 포함하는 제1 배리어 필름(101)은 광원이 조사되는 방향에 위치하여, 광원이 조사되면 제 2파장변환층(50)의 녹색 유기형광체가 반응하여 이 파장변환층의 위와 아래의 양 방향으로 녹색 파장을 방출하고, 녹색 파장에 반응하는 제1 파장변환층(40)의 적색 유기형광체는 이 파장변환층의 위와 아래의 양 방향으로 적색 파장을 방출하게 되는데 이때 아래로 향하는 적색 파장과 녹색 파장을 반사하게 된다. 이러한 휘도보상필름(12)은 일예로 일본 Toray사의 '피카서스'(PICASUS)를 사용할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 파장변환층(40)에 포함되는 산란체는 산란입자일 수 있고, 광원에서 방출되는 청색광과 녹색 유기형광체에서 방출하는 녹색광뿐만 아니라 적색 유기형광체에서 방출하는 적색광을 산란시켜 광의 불균일성을 최소화할 뿐만 아니라 휘도를 향상시키는 기능을 한다. 이러한 산란체는 매트릭스 수지 100중량부에 대해 1.31 내지 2.78중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 이때 산란체의 함량이 위 범위를 벗어날 경우 당업계에서 일반적으로 요구되는 백색 좌표를 벗어나는 문제가 있다.

일 실시예에서, 돌기형성입자 및 산란입자는 아크릴, 스티렌, 실리콘 입자 등의 유기 입자나 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 등의 무기 입자가 사용될 수 있고, 매트릭스 수지에 산란입자의 분산성을 높이기 위해 실란 커플링제, 폴리올, 알킬올아민, 티타네이트 커플링제 등의 유기 화합물로 표면이 처리되어 있을 수 있다.

또한 산란입자는 구형, 입방체형, 방추형, 원통형, 막대형, 부정형 등 다양한 형태일 수 있으나, 바람직하게는 구형 입자를 사용할 경우 광을 더욱 효과적으로 산란시켜 휘도를 향상시킬 수 있다.

일 실시예에서, 배리어층(30)과 제1 파장변환층(40) 또는 제2 파장변환층(50) 사이의 접착력은 800gf/25mm 이상이고, 버퍼층(60)과 제1 파장변환층(40) 및 제2 파장변환층(50) 사이의 접착력은 500gf/25mm 이상일 수 있다. 이는 접착력이 500gf/25mm 미만인 경우 색변환 시트(200) 타발 시 제1 파장변환층(40) 또는 제2 파장변환층(50) 사이에서 들뜸 현상이 발생하여 고정이 어려울 수 있기 때문이다.

바람직하게는, 기재필름(20)과 배리어층(30)의 접착력(또는 휘도보상필름(12)과 배리어층(30)의 접착력)은 버퍼층(60)과 제1 파장변환층(40) 및 제2 파장변환층(50) 사이의 버퍼층의 점착력 대비 1 내지 2.5배일 수 있다. 이때, 접착력이 1:1 미만이면 필름 가공(타발) 시 들뜸현상과 같은 사이가 벌어지는 현상이 발생할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 배리어 필름(101)과 제1 배리어 필름 일면에 제1 파장변환층(40)이 형성되었을 때 헤이즈는 35 내지 50%이고, 투과율이 65% 이상인 것이 바람직하다. 이때, 헤이즈가 35% 미만이거나 50% 초과인 경우 백색 범위를 벗어날 수 있다.

일 실시예에서, 제2 배리어 필름(102)과 제2 배리어 필름 일면에 제2 파장변환층(50)이 형성되었을 때 헤이즈는 5 내지 20%이고, 투과율이 70% 이상인 것이 바람직하다. 이때, 헤이즈가 5% 미만이거나 20%이상이면 백색 범위를 벗어날 수 있다.

다음으로, 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(900)은 광원(700), 광원(700)으로부터 방출된 광을 반사시켜 광효율을 높일 수 있는 반사판(500), 반사판(500) 상부에 위치하며 광원으로부터 광을 고르게 펼쳐주는 기능을 하는 도광판(300) 및 도광판(300) 상부에 위치하는 색변환 시트(200)를 포함할 수 있다.

도 2에서는 편의상 에지형 광원(700)을 도시하였으나, 광원(700)은 측쇄형 또는 직하형 등 다양한 형태로 적용될 수 있다.

또한, 색변환 시트(200)는 앞서 도 1에 나타낸 실시예에서 설명한 것과 동일한 색변환 시트가 적용되는 바, 중복되는 설명은 생략한다.

또한, 색변환 시트(200)의 상부에는 적어도 하나 이상의 광학 시트, 예를 들어 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도향상필름(DBEF) 등을 더 포함할 수 있다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

[실시예 1]

상술한 화학식 1 및 화학식 2로 표현되는 녹색 유기형광체 및 적색 유기형광체를 각각 메틸에틸케톤 용매에 녹여 2종의 녹색 유기형광체 용액 및 적색 유기형광체 용액을 제조하였다.

제조된 2종의 유기형광체 용액을 각각 폴리에스터 수지(ARAKAWA, 2624A)에 혼합한 후 점도가 150cps가 되도록 메틸에틸케톤을 추가한 후, 150rpm으로 30분간 교반하여 2종의 파장변환층 조성물을 제조하였다. 이때, 녹색 유기형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부 기준 0.095중량부가 되도록 하고, 적색 유기형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부 기준 0.003중량부가 되도록 하며, 산란체 입자로 PMMA(Poly methyl methacrylate)(MICROPEAL EX, 세키스이 화학社) 1.7 중량부를 혼합하였다.

다음으로, 12㎛ 두께를 가지는 증착필름(DNP, IB-PET-PXB)의 무기층 상부에 다관능기 아크릴레이트(DSM-AGI제품, AGISYNTM2884) 62.5중량%, 인산(메타)아크릴레이트(SK CYTEC제품, HS-100) 25중량% 및 실란 커플링제(Shin-Etsu 제품, KBM-403) 12.5%로 이루어진 수지 조성물의 고형분 100중량부에 대하여, 광중합 개시제 (Ciba Specialty Chmicals 제품, I-184) 3중량부를 첨가하여 메틸에틸케톤과 프로필렌글리콜모노에틸테르간 2:1의 중량비로 혼합된 혼합 용제에 희석하고 교반하여, 전체 고형분 농도가 40중량% 함유되도록 제조된 조성물을 코팅한 후 120℃에서 2분 동안 건조한 다음, 고압의 수은 자외선 램프(Metal Lamp)의 적선 광량이 300mJ/㎠ 조건으로 조사하고 광경화 후 두께 1㎛의 유기물 코팅층(OC)을 형성하였다.

이후, 증착필름의 유기물 코팅층(OC) 상에 적색 유기형광체를 포함하는 파장변환층 조성물을 바 코팅한 후, 130℃에서 2분간 건조하여 15㎛ 두께의 제1 파장변환층을 형성하였다.

다음으로, 폴리우레탄 접착제 주제(아톰텍, K-960, 고형분 41%) 100 중량부에 이소시아네이트 경화제(아톰텍, CLA) 8중량부를 혼합하여 30분간 교반 후 1시간 방치하여 접착제 조성물을 제조한 후 제조된 접착제 조성물을 75㎛ 두께의 휘도보상필름(PICASUS, TORAY社)의 일면에 Applicator을 이용하여 두께 10㎛로 도포한 후 120℃에서 2분 건조시켜 접착제층을 형성한 후, 접착제층 상부에 상기 증착필름의 무기층이 접착제층과 반대방향으로 향하도록 하여 증착필름을 합지한다.

다음으로, 상기 휘도보상필름의 다른 면(접착제층이 코팅된 면의 다른 면)에 우레탄 수지(RS2200, 애경화학) 100중량부에 평균 입경 5㎛의 아크릴 입자를 5중량부가 되도록 혼합한 후, 3~4㎛ 코팅 후 80도로 30s, UV Hg Lamp에서 300mJ로 경화하여 돌기형성층을 위치시켜 제1 배리어 필름을 형성한다.

다음으로, 75㎛ 두께의 폴리에스테르 기재 필름(TAK, XG7PH2)을 휘도보상필름 대신 사용한 것을 제외하고는 상술한 제1 배리어 필름의 제조과정과 동일하게 제2 배리어 필름을 형성한다. 또한 제2 배리어 필름의 유기물 코팅층 상에 녹색 유기형광체를 포함하는 파장변환층 조성물을 바 코팅한 후, 130℃에서 2분간 건조하여 15㎛ 두께의 제2 파장변환층을 형성한다.

다음으로, 위와 같이 제조된 제1 파장변환층 상부에 두께 10㎛인 버퍼층을 도포하고, 제 2 파장변환층이 서로 마주보도록 롤라미네이트(GMP, EXCELAM II-355Q)를 이용하여 색변환 시트를 제조한다. 이때 버퍼층은 실리콘계 수지(DOW, DC7663) 100중량부에 대하여 톨루엔 50중량부를 투입하고 2시간 교반 후 백금촉매(DOW, SYL-OFF 4000 CATALYST) 0.5중량부를 첨가하여 추가로 30분간 교반하여 제조된 점착층 조성물을 바코팅한 후 120℃에서 2분 동안 건조시켜 형성한다.

[실시예 2]

적색 유기 형광체에 혼합되는 산란체를 폴리에스터 수지의 고형분 100 중량부를 기준으로 2.78중량부가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 색변환 시트를 제조하였다.

[실시예 3]

적색 유기 형광체에 혼합되는 산란체를 폴리에스터 수지의 고형분 100 중량부를 기준으로 1.31중량부가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 색변환 시트를 제조하였다.

[비교예]

[비교예 1]

제1 배리어 필름 및 제2 배리어 필름을 사용하는 대신 기재필름만을 사용한 것을 제외한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 색변환 시트를 제조하였다.

[비교예 2]

제1 파장변환층 및 제2 파장변환층 사이에 버퍼층을 포함시키지 않고 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층이 직접 맞닿도록 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 색변환 시트를 제조하였다.

[비교예 3]

적색 유기형광체와 녹색 유기형광체를 하나의 매트릭스 수지 내에 함께 분산시켜 단일 파장변환층을 형성하고 배리어 필름을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 색변환 시트를 제조하였다.

[비교예 4]

적색 유기형광체에 혼합되는 산란체를 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부 기준 3.5중량부가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 색변환 시트를 제조하였다.

[비교예 5]

적색 유기형광체에 혼합되는 산란체를 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부 기준 0.9중량부가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 색변환 시트를 제조하였다.

[비교예 6]

제1 배리어 필름에 휘도보상필름(PICASUS) 대신 폴리에스테르 기재 필름(TAK, XG7PH2)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 색변환 시트를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에 따른 색변환 시트를 사용하여 하기 실험예를 통해 물리적 특성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[실험예 1: 휘도 및 색좌표 변화 측정]

실시예 및 비교예의 색변환 시트에 대해 초기 휘도(L) 및 색좌표(x, y) 값을 측정한 후, 고온고습 환경(85℃, 85% 상대습도)에서의 500시간 경과에 따른 색좌표 변화(Δx, Δy) 및 휘도 변화(ΔLv)를 분광방사휘도계(KONICA MINOLTA, CA-S20W)를 이용하여 측정하였다.

이 때, 색변환 시트는 450nm 파장의 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 색변환 시트를 적층하고, 색변환 시트의 상면에 프리즘 시트를 추가로 적층한 후 실험을 수행하였다.

[실험예 2: 헤이즈 측정]

실시예 및 비교예의 색변환 시트에 대해 헤이즈 측정기(NDH-2000, Nippon Denshoku 제조)를 이용하여 헤이즈를 측정하였다.

	Lo (초기값) nit	△L (%)	△x (측정값-초기값)	△y (측정값-초기값)	헤이즈 (%)
실시예 1	4,162	100.9	-0.0011	-0.0013	39.2
실시예 2	4,203	101.4	-0.0018	+0.0010	52.2
실시예 3	4,103	99.4	-0.0013	-0.0011	30.1
비교예 1	4,070	104.3	-0.0061	-0.0069	37.8
비교예 2	3,931	90.3	-0.0052	-0.0058	39.1
비교예 3	3,930	107.2	-0.0073	-0.071	38.4
비교예 4	3,830	99.2	+0.0012	+0.0023	58.9
비교예 5	3,780	98.5	+0.0017	-0.0026	23.4
비교예 6	3,008	101.1	-0.0015	-0.0011	38.6

위 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1과 같이 본 발명에 따른 배리어 필름을 사용하지 않고 기재필름만 사용하는 경우와 비교예 2 및 3과 같이 점착제층을 생략하여 제1 파장변환층 및 제2 파장변환층이 직접 맞닿거나 하나의 파장변환층 내에 녹색 유기 형광체와 적색 유기 형광체가 혼합된 색변환 시트의 경우 휘도 및 색좌표의 변화가 큰 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 4와 같이 파장변환층의 헤이즈가 높거나 낮게 형성된 경우 휘도나 색좌표의 변화는 실시예 1과 유사하지만, 백색 범위를 벗어나 색좌표가 형성되는 문제가 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 휘도보상필름을 제외한 비교예 6의 경우 고온 고습의 환경에서 휘도 및 색좌표 변화가 크지 않지만, 초기 휘도 값이 낮을 것을 확인할 수 있다.

이에 반해, 녹색 유기 형광체와 적색 유기형광체를 각각 별도의 파장변환층으로 분리하고, 두 파장변환층을 버퍼층을 이용하여 이격시킨 구성을 가지며, 배리어 필름과 휘도 보상필름이 적용된 색변환 시트의 경우 고온 고습의 환경에서도 색좌표 변화와 휘도 변화가 적은 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 색변환 시트에 유기형광체를 적용하는 동시에 배리어 필름을 기재로, 접착제층을 추가로 형성하여 환경적으로 안전하고, 수분에 대한 안정성, 색재현율, 휘도 특성 및 다양한 환경에서의 안정성이 우수하다.

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: 돌기형성층
11: 접착제층
12: 휘도보상필름
20: 기재필름
30: 배리어층
40: 제1 파장변환층
50: 제2 파장변환층
60: 버퍼층
101: 제1 배리어 필름
102: 제2 배리어 필름
100: 배리어 필름
200: 색변환시트
300: 도광판
500: 반사판
700: 광원
900: 백라이트 유닛

Claims (16)

1. 제1 유기형광체 및 산란체가 매트릭스 수지 내에 분산된 제1 파장변환층;
   상기 제1 파장변환층의 일면에 위치하는 버퍼층;
   상기 버퍼층 상에 위치하고, 제2 유기형광체가 매트릭스 수지 내에 분산된 제2 파장변환층;
   상기 제1 파장변환층 상에 위치하는 제1 배리어 필름; 및
   상기 제2 파장변환층 상에 위치하는 제2 배리어 필름; 을 포함하는, 색변환 시트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 유기형광체는 적색 유기형광체로서 상기 매트릭스 수지 100중량부에 대해 0.0001~5중량부를 포함하고, 상기 산란체는 상기 매트릭스 수지 100중량부에 대해 1.31 내지 2.78중량부를 포함하며,
   상기 제2 유기형광체는 녹색 유기형광체로서 상기 매트릭스 수지 100중량부에 대해 0.001~10중량부를 포함하는, 색변환 시트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 매트릭스 수지는 에스터계, 올레핀계, 아크릴계, 에테르계, 우레탄계, 카보네이트계, 및 이미드계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 색변환 시트.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 파장변환층 또는 제2 파장변환층의 표면조도 Ra(중심선 평균거칠기)는 0.001~0.007이고, Rt(최대 거칠기)는 0.01~0.08이며, Rz(10점 평균거칠기)는 0.01~0.07이고, Rq(제곱 평균거칠기)는 0.001~0.008인, 색변환 시트.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 배리어 필름은,
   휘도보상필름과,
   상기 휘도보상필름의 일면에 위치하며, 바인더 수지 및 돌기형성입자를 포함하는 돌기형성층과,
   상기 휘도보상필름의 타면에 접착제층에 의해 접착되며, 상기 제1 파장변환층과 접촉하는 배리어층을 포함하는, 색변환 시트.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 배리어 필름은,
   기재 필름과,
   상기 기재 필름의 일면에 위치하며, 바인더 수지 및 돌기형성입자를 포함하는 돌기형성층과,
   상기 기재 필름의 타면에 접착제층에 의해 접착되며, 상기 제2 파장변환층과 접촉하는 배리어층을 포함하는, 색변환 시트.
7. 제6항에 있어서,
   상기 기재필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리이미드(polyimide) 중 적어도 어느 하나의 고분자 필름인, 색변환 시트.
8. 제6항에 있어서,
   상기 배리어층과 상기 제1 파장변환층 또는 상기 제2 파장변환층 사이의 접착력은 800gf/25mm 이상이고,
   상기 버퍼층과 상기 제1 파장변환층 및 상기 제2 파장변환층 사이의 접착력은 500gf/25mm 이상인, 색변환 시트.
9. 제6항에 있어서,
   상기 배리어층과 상기 제1 파장변환층 또는 상기 제2 파장변환층 사이의 접착력은 상기 접착제층과 상기 제1 파장변환층 및 상기 제2 파장변환층 사이의 접착력 대비 1 내지 2.5배인, 색변환 시트.
10. 제6항에 있어서,
    상기 산란체 및 상기 돌기형성입자는 아크릴 입자, 스티렌 입자, 실리콘 입자, 실리카 입자, 알루미나 입자, 티타니아 입자 및 지르코니아 입자 중 적어도 어느 하나의 입자인, 색변환 시트.
11. 제6항에 있어서,
    상기 산란체 및 상기 돌기형성입자는 구형, 입방체형, 방추형, 원통형, 막대형 및 부정형 중 적어도 어느 하나의 형태인, 색변환 시트.
12. 제6항에 있어서,
    상기 돌기형성입자의 평균 입경은 3㎛ 내지 6㎛인, 색변환 시트.
13. 제6항에 있어서,
    상기 바인더 수지 100중량부에 대해 상기 돌기형성입자 5 내지 20중량부를 포함하는, 색변환 시트.
14. 제6항에 있어서,
    상기 제1 배리어 필름과 상기 제1 배리어 필름 일면에 제1 파장변환층이 형성되었을 때 헤이즈는 35 내지 50%이고, 투과율이 65% 이상인, 색변환 시트.
15. 제6항에 있어서,
    상기 제2 배리어 필름과 상기 제2 배리어 필름 일면에 제2 파장변환층이 형성되었을 때 헤이즈는 5 내지 20%이고, 투과율이 70% 이상인, 색변환 시트.
16. 광원;
    상기 광원에 이격되게 설치되어 상기 광원으로부터 입사된 광을 백색광으로 변환시키는 색변환 시트;
    상기 광원과 상기 색변환 시트 사이에 위치하는 도광판; 및
    상기 도광판 아래에 위치하는 반사판을 포함하되,
    상기 색변환 시트는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 색변환 시트인, 백라이트 유닛.

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