WO2019146940A1 - 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치 - Google Patents

색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2019146940A1
WO2019146940A1 PCT/KR2019/000468 KR2019000468W WO2019146940A1 WO 2019146940 A1 WO2019146940 A1 WO 2019146940A1 KR 2019000468 W KR2019000468 W KR 2019000468W WO 2019146940 A1 WO2019146940 A1 WO 2019146940A1
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solvent
color conversion
resin matrix
acetate
film
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PCT/KR2019/000468
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김승하
신동목
권인혜
김지호
이정용
김지은
김선형
김경훈
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주식회사 엘지화학
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Definitions

  • the present application relates to a color conversion film, a backlight unit including the same, and a display device.
  • Inorganic phosphors, organic phosphors, nanocrystals, etc. which are used as light emitting materials for displays, have a property of emitting light by external energy stimulation and are used as various display devices and light emitting sensors.
  • the backlight unit of the liquid crystal display device using the conventional cold cathode fluorescent lamp has a problem that luminance uniformity and color purity decrease as the size of the liquid crystal display device increases.
  • the backlight unit using a three-wavelength LED as a light source has high color purity, There is a problem that it is expensive.
  • the surface area is increased due to the small size, and thus surface defects are easily generated, and the surface oxidation by oxygen or the like lowers the luminous efficiency and the lifetime.
  • This light discoloration phenomenon is a phenomenon that occurs when the organic phosphor comes into contact with oxygen and moisture. As the solvent remaining during the drying of the film during the formation of the color conversion film becomes higher, the light discoloration phenomenon occurs more frequently. Therefore, it is necessary to select a solvent capable of minimizing the solvent residue during film formation, but it is not preferable to evaluate the durability after actual film formation because it takes a long time.
  • the present specification provides a color conversion film, a backlight unit including the same, and a display device.
  • One embodiment of the present disclosure relates to a substrate film; And a color conversion layer provided on the base film,
  • the color conversion layer comprises a solvent; Resin matrix; And an organic fluorescent material
  • the solvent has a diffusion coefficient of 1 x 10 -6 cm 2 / sec to 6 x 10 -6 cm 2 / sec,
  • a mixing energy between the solvent and the resin matrix is less than 0 kcal / mol.
  • the solvent has a diffusion coefficient of 1 x 10 -6 cm 2 / sec to 6 x 10 -6 cm 2 / sec,
  • a mixing energy between the solvent and the resin matrix is less than 0 kcal / mol.
  • the color conversion film according to the embodiments described herein can measure the solvent diffusion coefficient capable of evaluating the compatibility between the solvent and the resin matrix and the mobility of the solvent molecules to determine a solvent that is predicted to have a small residual solvent amount, So that the durability of the color conversion film is excellent.
  • FIG. 1 is a schematic view of a color conversion film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the structure of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a result of measurement of residual solvent amount of the solvent according to one embodiment of the present invention.
  • One embodiment of the present disclosure relates to a substrate film; And a color conversion layer provided on the base film,
  • the solvent has a diffusion coefficient of 1 x 10 -6 cm 2 / sec to 6 x 10 -6 cm 2 / sec,
  • the mixing energy between the solvent and the resin matrix is less than 0 kcal / mol.
  • FIG. 1 shows a color conversion film according to an embodiment of the present invention. Specifically, the color conversion film on which the color conversion layer 20 is coated on the base film 10 is shown.
  • the mixing energy between the solvent and the resin matrix can be obtained by the following equation (1).
  • ⁇ ⁇ is said mixing energy between the solvent and the resin matrix
  • ⁇ binder is the chemical potential (chemical potential) in the resin matrix
  • ⁇ solvated is a resin chemical potential (chemical potential) of the matrix it was dissolved in the solvent to be.
  • the value of DELTA mu is less than 0, which indicates a more stable state when the dissolved resin matrix is a resin matrix solid, indicating that the resin matrix is well dissolved in the solvent.
  • the value of DELTA mu exceeds 0, the dissolved resin matrix shows a more unstable state when the resin matrix is solid, and the resin matrix is not dissolved well in the solvent.
  • the mixing energy value between the solvent and the resin matrix is less than 0 kcal / mol.
  • the compatibility between the solvent and the resin matrix can be analyzed through the mixing energy between the solvent and the resin matrix. Specifically, the compatibility between the solvent and the resin matrix can be calculated by the following equation (2).
  • x is the mole fraction of the solubility of the resin matrix
  • mu binder is the chemical potential of the resin matrix
  • mu solvated is the chemical potential of the resin matrix dissolved in the solvent
  • max (0, ⁇ G fus ) represents the energy value (latent heat) for the solid polymer to dissolve.
  • the content of the solvent is 0.0001 part by weight to 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the color conversion layer.
  • the solvent contained in the color conversion layer represents the amount of residual solvent. That is, in one embodiment of the present invention, the amount of residual solvent in the color conversion film is 0.0001 part by weight to 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the color conversion layer.
  • the amount of the solvent is measured at 150 ° C under 1 atm. Specifically, the amount of the solvent was determined by applying a solution containing a solvent and a resin matrix onto a PET substrate by spin coating, heating the resultant at 150 ° C. and 1 atm for 1 hour using a purge and trap apparatus, chromatography-mass spectrometer) instrument
  • the content of the solvent contained in the color conversion layer satisfies the above-described range. That is, when the residual solvent amount satisfies the above-described range, the durability of the color conversion film is improved.
  • the solvent is selected from the group consisting of dimethylformamide, N, N-dimethyl acetamide, methyl acetate, ethyl acetate
  • the organic solvent is selected from the group consisting of nitromethane, nitroethane, chloroform, dioxolane, tetrahydrofuran, 4-vinylpyridine, 2-nitro- -1-butanol, diethylamine, toluene, acetonitrile, dioxane, N, N-dimethylpropanamide, tetramethylurea Nitrobenzene, pyridine,?
  • the solvent is selected from the group consisting of dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, methyl acetate, ethyl acetate, nitromethane, nitroethane, chloroform, dioxolane, tetrahydrofuran, -Butanol, diethylamine, toluene, acetonitrile, dioxane, pyridine, 2-methylpyridine, 1,2-dimethoxyethane, 3-methyl-2-oxazolidinone, At least one of isopropyl acetate, benzonitrile, butyl acetate, 1-methylindole, 2-methylquinoline, N-pentyl acetate, indene, propionitrile and butyronitrile.
  • the resin matrix is selected from the group consisting of ethylene vinyl acetate, polymethyl methacrylate, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer, And a polyacrylate.
  • the resin matrix comprises a styrene-acrylonitrile copolymer.
  • the color conversion film includes an organic phosphor.
  • the organic phosphor may be at least one of a green phosphor and a red phosphor.
  • the color conversion film may include both a green phosphor and a red phosphor.
  • the color conversion film may include only a red phosphor.
  • the present invention is not limited to this, and even when a light source that emits blue light is used, the color conversion film may include only a red light emitting compound. Conversely, even when a light source that emits blue light is used, the color conversion film may include only a green light emitting compound.
  • blue light is light having a wavelength selected from a wavelength of 400 nm to 480 nm
  • green light is light having a wavelength selected from a wavelength of 500 nm to 560 nm.
  • a green phosphor absorbs at least a part of blue light to emit green light
  • a red phosphor absorbs at least a part of blue light or at least a part of green light to emit red light.
  • the red phosphor may absorb blue light as well as light having a wavelength between 500 nm and 600 nm.
  • the content of the organic fluorescent material is 0.005 wt% to 5 wt% based on the total weight of the color conversion layer.
  • the organic phosphor is not limited as long as it is an organic phosphor used in the art.
  • it may be any one or more of a bipiper system, an acridine system, a xanthene system, an arylmethane system, a coumarin system, a polycyclic aromatic hydrocarbon system, a polycyclic heteroaromatic system, a perylene system, a pyrrole system, a cyanine system and a pyrene system.
  • the organic fluorescent material may be a bipyrator or a cyanine dye.
  • at least one of Abberior Dyes and SureLight Dyes may be used, but is not limited thereto.
  • the color conversion film comprises a base film; And a color conversion layer provided on the base film.
  • the color conversion layer has a thickness of 1 ⁇ ⁇ to 7 ⁇ ⁇ .
  • the base film may function as a support in the production of the color conversion film.
  • the base film is not limited to the material and thickness as long as it is transparent and can function as a support, and those known in the art can be used.
  • transparent means that the visible light transmittance is 70% or more.
  • a PET film may be used as the base film. If necessary, the base film may be replaced with a barrier film.
  • the barrier film may include a protective coating layer comprising an organic or inorganic hybrid coating layer provided on one side or both sides of the base film, an inorganic layer, and inorganic nanoparticles surface-modified with an organic silane.
  • the inorganic layer may comprise a metal oxide or nitride.
  • the inorganic nanoparticles may be nanoparticles of alumina, silica, zinc oxide, antimony oxide, titanium oxide, or zirconium oxide.
  • the organic-inorganic hybrid coating layer may be formed by curing a coating composition in a sol state including an organosilane by heat or UV.
  • the coating solution composition in the sol state may be optionally mixed with an organosilane, Polymerization catalysts and the like.
  • an adhesive layer or an adhesive layer may be provided on one surface of the color conversion film.
  • an adhesive layer or an adhesive layer may be provided on one side of the color conversion layer on which the base film is not provided.
  • the component constituting the adhesive or adhesive layer can be used without limitation as long as it is a material used in the art.
  • the color conversion layer may further include light diffusion particles. By including the light-diffusing particles, higher luminance can be exhibited.
  • particles having a refractive index higher than that of the resin matrix may be used, for example, TiO 2 ; Silica; Borosilicate; Alumina; Sapphire; Hollow beads or particles (e.g., glass or polymer filled with air / gas) filled with air or other gas; Polymer particles including polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, acryl, methyl methacrylate, styrene, melamine resin, formaldehyde resin, or melamine and formaldehyde resin; Or any suitable combination thereof.
  • the particle size of the light-diffusing particles is 0.1 ⁇ to 5 ⁇ , for example, 0.3 ⁇ to 1 ⁇ .
  • the content of the light-diffusing particles can be determined as needed, and can be, for example, in the range of about 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin matrix.
  • the color conversion film can be produced by coating a solution on which a fluorescent material and a resin matrix are dissolved on a base film and drying the base film.
  • the resin matrix and the organic fluorescent substance are dissolved in the resin solution, the resin matrix and the organic fluorescent substance are homogeneously distributed in the solution. This is different from the manufacturing process of a quantum dot film requiring a separate dispersion process.
  • the solution is not particularly limited as long as the resin matrix and the organic phosphor are dissolved in the solution.
  • the solution is prepared by preparing a first solution by dissolving a resin matrix in a first solvent, dissolving the organic phosphor in a second solvent to prepare a second solution, and mixing the first solution and the second solution . ≪ / RTI > When the first solution and the second solution are mixed, it is preferable to mix them homogeneously.
  • the present invention is not limited to this, and a method of dissolving a resin matrix and an organic fluorescent material in a solvent at the same time, a method of dissolving a resin matrix in a solvent and then dissolving the organic fluorescent substance by adding an organic fluorescent substance, a method of dissolving an organic fluorescent substance in a solvent, Etc. may be used. Even when different kinds of solvents are used for the first solution and the second solution, it is preferable that these solvents have compatibility so that they can be mixed with each other.
  • the step of coating the solution on the base film is not limited to a method used in the art, and for example, a roll-to-roll process can be used.
  • the process may be performed by loosening the base film from the roll on which the base film is wound, coating the solution on one surface of the base film, drying, and then winding the base film again on a roll.
  • the viscosity can be determined within the range of 200 cps to 2,000 cps.
  • a die coater may be used, and various bar coating methods such as a comma coater, a reverse comma coater, and the like may be used.
  • the drying may be performed at a temperature ranging from 120 ° C to 170 ° C for 5 minutes to 15 minutes.
  • the solvent has a diffusion coefficient of 1 x 10 -6 cm 2 / sec to 6 x 10 -6 cm 2 / sec,
  • a mixing energy between the solvent and the resin matrix is less than 0 kcal / mol.
  • the solvent, the resin matrix and the organic fluorescent material are the same as those described above in the color conversion film.
  • the backlight unit may have a backlight unit configuration known in the art, except that it includes the color conversion film described above.
  • 2 and 3 illustrate the structure of a backlight unit according to an embodiment of the present invention.
  • a color conversion film according to the above-described embodiments is provided between the light guide plate and the reflection plate.
  • a color conversion film according to the above-described embodiments is provided on the opposite side of the surface of the light guide plate opposite to the reflection plate.
  • 2 and 3 illustrate a configuration including a light source and a reflector surrounding the light source, but the present invention is not limited to such a structure and may be modified in accordance with a backlight unit structure known in the art.
  • the light source may be a direct-type as well as a side-chain type, and the reflection plate or the reflection layer may be omitted or replaced with another structure if necessary.
  • the display device includes a display module and a backlight unit.
  • FIG. 4 illustrates the structure of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • a color conversion film according to the above-described embodiments is provided on the side opposite to the reflective plate of the light guide plate, and a display module is provided on the color conversion film.
  • the structure of the display device is not limited thereto, and the structure thereof is not particularly limited as long as it includes the above-described backlight unit as a component. If necessary, an additional film may be further provided between the display module and the backlight unit, for example, a light diffusion film, a light condensing film, a brightness enhancement film, and the like.
  • the display device is not particularly limited, and may be, for example, a TV, a computer monitor, a notebook, or a cellular phone.
  • the diffusion coefficient was measured for 35 kinds of solvents.
  • the molecules to be used for the calculation were arbitrarily set to 80 wt% of a styrene-acrylonitrile (SAN) resin and 20 wt% of a solvent, and then subjected to a molecular dynamics program (GROMACS , LAMMPS, FORCITE) to stabilize the structure.
  • Stabilization of the structure means that the physical properties (density, viscosity, etc.) of the polymer are stabilized without changing according to a certain pressure.
  • the diffusion coefficient of the solvent was analyzed by averaging the results except for 10% from the starting point and 10% from the starting point.
  • the mixing energy was obtained by the following equation (1).
  • ⁇ ⁇ is said mixing energy between the solvent and the resin matrix
  • ⁇ binder is the chemical potential (chemical potential) in the resin matrix
  • ⁇ solvated is a resin chemical potential (chemical potential) of the matrix it was dissolved in the solvent to be.
  • a first mixed solution prepared by dissolving 30 wt% of styrene-acrylonitrile resin in butyl acetate was applied to the PET substrate through spin coating. After that, the residue was heated with a purge and trap apparatus at 150 ° C and 1 atm for 1 hour, and then the amount of residual solvent was measured by GC-MS (Gas chromatography-mass spectrometer).
  • Example 3-1 The same procedure as in Experimental Example 3-1 was repeated except that in Example 3-1, a solution of butyl acetate and DMAc in a mass ratio of 5: 1 was used instead of butyl acetate as a solvent, and a third mixed solution in which a resin matrix was dissolved was used The amount of residual solvent was measured.
  • the residual solvent amounts of Experimental Examples 3-5 to 3-7 show that the amount of the residual solvent decreases as the content of pyridine having a relatively larger diffusion coefficient in the mixed solvent is higher than that of butyl acetate.
  • An eighth mixed solution obtained by dissolving 0.5 wt% of organic fluorescent substance (Abberior Dyes) and 30 wt% of styrene-acrylonitrile resin in butyl acetate was bar coated on a PET substrate having a thickness of 50 mu m and dried in an oven at 150 DEG C for 5 minutes A color conversion film was prepared. At this time, the thickness of the coated color conversion layer was 4 ⁇ to 6 ⁇ . After the prepared color conversion film was stored for 1000 hours, the difference in the amount of change in blue photon and green photon from the reference film was measured at 60 ° C using a spectroradiometer. In the drying step, the reference film was completely dried to use a film free of residual solvent.
  • Photon change amounts were measured in the same manner as in Experimental Example 4-1 except that a solution in which ethyl acetate and pyridine were mixed in a mass ratio of 1: 2 instead of butyl acetate as the solvent in Experimental Example 4-1 was used.
  • the amount of change of Photon measured in Experimental Examples 4-1 to 4-3 is shown in FIG. In Fig. 8, sample is a value measured in each experimental example, and ref is a value measured by a reference film.
  • the large absolute value of sample-ref in FIG. 8 means that the amount of photon change is large, which means that the amount of photons emitted from the color conversion film increases. As the amount of photons emitted increases, the amount of photons capable of absorbing the color of the light source in the color conversion film decreases, and the durability of the color conversion film deteriorates. That is, the large absolute value of sample-ref in Fig. 8 means that the durability of the color conversion film is deteriorated.

Abstract

본 명세서는 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
본 출원은 2018년 1월 23일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0008216호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 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, LED로 OLED의 장점을 유사하게 확보하려는 노력이 계속 되고 있다.
디스플이용 발광재료로서 사용되는 무기형광체, 유기 형광체, 나노결정 등은 외부의 에너지 자극 의해 발광하는 성질을 가지는 재료로 다양한 표시 장치 및 발광센서로 사용되고 있다.
종래의 냉음극 형광램프를 사용하던 액정 디스플레이 장치의 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 장치의 크기가 증가함에 따라 휘도 균일성과 색순도가 감소하는 문제점이 있으며, 삼파장 LED를 광원으로 하는 백라이트 유닛은 색순도는 높으나 가격이 비싸다는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 청색의 LED 빛을 백색광으로 전환하여 빛을 내보내는 백색 LED가 개발되고 있으나, 색순도 및 색재현성이 낮다는 문제점으로 인하여 나노결정 등을 광전환 물질로 사용하려는 노력이 시도되고 있다.
그러나, 나노결정을 광전환 물질로 사용할 경우, 작은 크기로 인해 표면적이 늘어나게 되고, 이에 따라 표면 결함이 생기기 쉬울 뿐만 아니라 산소 등에 의한 표면 산화로 발광 효율이 떨어지고 수명이 감소하는 등의 문제점이 있다.
한편, 유기 형광체의 경우, 다양한 발광 파장과 제조원가 개선 등의 장점에도 불구하고 광퇴색(photobleching) 현상으로 인하여 형광 물질의 내구성이 저하된다는 문제점이 있다.
이러한 광퇴색 현상은 유기 형광체가 산소 및 수분에 접촉하게 되면 나타나는 현상으로, 색변환 필름 형성시 필름을 건조하는 동안 잔류하는 용매가 높을수록 광퇴색 현상이 많이 발생하게 된다. 따라서, 필름 형성 중 용매 잔류랑을 최소화 할 수 있는 용매를 선택하는 것이 필요하나, 실제 필름 형성 후 내구성을 평가하게 되면 장시간이 소요되므로 바람직하지 않다.
따라서, 내구성 좋은 색변환 필름을 제조하기 위하여, 용매 확산 계수 등을 이용하여 평가된 용매 분자의 이동도를 통해 잔류 용매를 예측하고, 이를 근거로 용매를 선택하는 과정이 필요하다.
본 명세서는 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 구비된 색변환층을 포함하는 색변환 필름에 있어서,
상기 색변환층은 용매; 수지 매트릭스; 및 유기 형광체를 포함하고,
상기 용매는 확산 계수가 1x10-6cm2/sec 내지 6x10-6cm2/sec이며,
상기 용매와 수지 매트릭스간의 혼합 에너지(mixing energy)는 0kcal/mol 미만인 것인 색변환 필름을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 용매; 수지 매트릭스; 및 유기 형광체를 포함하고,
상기 용매는 확산 계수가 1x10-6cm2/sec 내지 6x10-6cm2/sec이고,
상기 용매와 수지 매트릭스간의 혼합 에너지(mixing energy)는 0kcal/mol 미만인 것인 색변환 필름용 조성물을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 상기 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 상기 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서에 기재된 실시상태들에 따른 색변환 필름은, 용매와 수지 메트릭스간의 상용성 및 용매 분자의 이동도를 평가할 수 있는 용매 확산 계수를 측정하여, 잔류 용매량이 적을 것이라 예측된 용매를 색변환 필름에 적용하므로, 색변환 필름의 내구성이 우수하다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 색변환 필름의 모식도이다.
도 2 및 3은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 백라이트 유닛의 구조를 예시한 모식도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 디스플레이 장치의 구조를 예시한 모식도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 용매들의 확산 계수 분석 결과이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 용매들의 혼합 에너지 측정 결과이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 용매들의 잔류 용매량 측정 결과이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 색변환 필름의 내구성 측정결과이다.
10: 기재 필름
20: 색변환층
이하, 본 명세서를 상세히 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 구비된 색변환층을 포함하는 색변환 필름에 있어서,
상기 색변환층은 용매; 수지 매트릭스; 및 유기 형광체를 포함하고,
상기 용매는 확산 계수가 1x10-6cm2/sec 내지 6x10-6cm2/sec이며,
상기 용매와 수지 매트릭스간의 혼합 에너지(mixing energy)는 0kcal/mol 미만인 색변환 필름을 제공한다.
도 1에는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 색변환 필름을 나타내었다. 구체적으로, 기재 필름(10) 상에 색변환층(20)이 코팅된 색변환 필름을 나타내었다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 확산 계수는 특정 온도 및 압력 조건 하에서, NpT 앙상블을 적용하여 분석할 수 있다. 이때, 분자동역학을 실행하기 위한 프로그램은 GROMACS, LAMMPS, FORCITE 등 일반적으로 사용할 수 있는 프로그램을 사용할 수 있다. 예컨대, 150℃, 1기압 조건 하에서, 스티렌-아크릴로니트릴 수지 매트릭스에 대한 용매의 확산 계수를 NpT 앙상블을 적용하여 분석할 수 있다.
용매의 확산 계수가 1x10-6cm2/sec 내지 6x10-6cm2/sec를 만족할 경우, 용매 분자의 이동도가 높기 때문에, 건조 후 필름에 포함된 잔류 용매량이 최소화되는 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매와 수지 매트릭스 간의 혼합 에너지는 하기 식 (1)을 통해 구할 수 있다.
식 (1):
Figure PCTKR2019000468-appb-I000001
상기 식 (1)에 있어서, △μ는 용매와 수지 매트릭스 간의 혼합 에너지며, μbinder는 수지 매트릭스의 화학 포텐셜(chemical potential)이고, μsolvated는 용매에 용해된 수지 매트릭스의 화학 포텐셜(chemical potential)이다.
상기 화학 포텐셜 값은 COSMO-RS 이론을 적용하여, 상용프로그램(COSMOtherX)을 사용하여 계산 가능하다.
상기 식 (1)에 있어서, △μ 값이 0 미만인 것은, 용해된 수지 매트릭스가 수지 매트릭스 고형분일 때 보다 안정한 상태를 나타내는 것으로, 수지 매트릭스가 용매에 잘 용해되는 상태를 나타낸다. 반면에, △μ 값이 0 초과인 것은, 용해된 수지 매트릭스가 수지 매트릭스 고형분일 때 보다 불안정한 상태를 나타내는 것으로, 수지 매트릭스가 용매에 잘 용해되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매와 수지 매트릭스간의 혼합에너지 값은 0kcal/mol 미만이다. 혼합 에너지 값은 낮을수록 바람직하며, 그 하한은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 -20kcal/mol 이상 일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매와 수지 매트릭스간의 혼합 에너지를 통하여, 용매와 수지 매트릭스간의 상용성을 분석할 수 있다. 구체적으로, 상기 용매와 수지 매트릭스간의 상용성은 하기 식 (2)를 통해 계산 가능하다.
식 (2):
Figure PCTKR2019000468-appb-I000002
상기 식 (2)에 있어서, x는 수지 매트릭스의 용해도의 몰분율이며, μbinder는 수지 매트릭스의 화학 포텐셜(chemical potential)이고, μsolvated는 용매에 용해된 수지 매트릭스의 화학 포텐셜(chemical potential)이며, max(0, △Gfus)는 고체인 고분자가 용해되는데 나오는 에너지값(잠열)을 나타낸다.
즉, 상기 용매와 수지 매트릭스 간의 혼합 에너지 값이 낮을수록, 용매와 수지 매트릭스간의 상용성이 높아, 수지 매트릭스가 용매에 잘 용해되며, 건조 후 잔류 용매량이 적은 효과를 나타낸다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매의 함량은 상기 색변환층 100 중량부를 기준으로 0.0001 중량부 내지 0.1 중량부이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환층에 포함된 용매는 잔류 용매량을 나타낸다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환 필름의 잔류 용매량은 색변환층 100 중량부를 기준으로 0.0001 중량부 내지 0.1 중량부이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매량은 150℃, 1기압 조건 하에서 측정하였다. 구체적으로, 상기 용매량은 용매 및 수지 매트릭스를 포함하는 용액을 PET기재 상에 스핀 코팅을 통해 도포한 후, purge & trap 장비로 150℃, 1기압에서 1시간 동안 가열한 후 GC-MS(Gas chromatography-Mass spectrometer) 장비를 통해 측정하였다
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환층에 포함된 용매의 함량이 전술한 범위를 만족할 경우. 즉, 잔류 용매량이 전술한 범위를 만족할 경우, 색변환 필름의 내구성이 향상되는 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N,N-디메틸아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide), 메틸아세테이트(methyl acetate), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 니트로메탄(nitromethane), 니트로에탄(nitroethane), 클로로포름(chloroform), 디옥솔란(dioxolane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 4-비닐피리딘(4-vinylpyridine), 2-니트로-1-부탄올(2-nitro-1-butanol), 디에틸아민(diethylamine), 톨루엔(toluene), 아세토니트릴(acetonitrile), 다이옥세인(dioxane), N,N-디메틸프로판아미드(N,N-dimethylpropanamide), 테트라메틸우레아(tetramethylurea), 니트로벤젠(nitrobenzene), 피리딘(pyridine), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 2-메틸피리딘(2-methylpyridine), 1,2-디메톡시에탄(1,2-dimethoxyethane), 3-메틸-2-옥사졸리디논(3-methyl-2-oxazolidinone), 4-메틸피리딘(4-methylpyridine), 시클로헥사논(cyclohexanone), 2-메틸피라진(2-methylpyrazine), 1,2-디아미노에탄(1,2-diaminoethane), 1-메틸이미다졸(1-methylimidazole), 티아졸(thiazole), N-프로필아세테이트(N-propyl acetate), 4,6-디메틸피리미딘(4,6-dimethylpyrimidine), 이소프로필아세테이트(isopropyl acetate), 피리미딘(pyrimidine), 아닐린(aniline), 3-피리딘카복스알데하이드(3-pyridinecarboxaldehyde), 2-디메틸아미노에탄올(2-dimethylaminoethanol), 질산이소부틸(isobutyl nitrite), 2,4-디메틸피리딘(2,4-dimethylpyridine), 아세트산(acetic acid), 메틸페닐아세테이트(methylphenyl acetate), 벤조니트릴(benzonitrile), 1,4-부탄디아민(1,4-butanediamine), 부틸아세테이트(butyl acetate), 벤질알코올(benzyl alcohol), 1-메틸인돌(1-methylindole), N,N-디에틸-m-톨루아미드(N,N-diethyl-m-toluamide), 2-메틸퀴놀린(2-methylquinoline), N-펜틸아세테이트(N-pentyl acetate), 1-인다놀(1-indanol), 에톡시벤젠(ethoxybenzene), 1-메틸나프탈렌(1-methylnaphthalene), 2-부톡시에탄올(2-butoxyethanol), 1,4-디메틸벤젠(1,4-dimethylbenzene), 1,2-디메틸나프탈렌(1,2-dimethylnaphthalene), 1-부탄올(1-butanol), 인덴(indene), 3-페녹시톨루엔(3-phenoxytoluene), 3-펜탄올(3-pentanol), 프로피온니트릴(propionitrile) 및 부틸론니트릴(butyronitrile) 중 적어도 하나를 포함한다.
구체적으로, 상기 용매는 디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 니트로메탄, 니트로에탄, 클로로포름, 디옥솔란, 테트라하이드로퓨란, 4-비닐피리딘, 2-니트로-1-부탄올, 디에틸아민, 톨루엔, 아세토니트릴, 다이옥세인, N,N-디메틸프로판아미드, 테트라메틸우레아, 니트로벤젠, 피리딘, γ-부티로락톤, 2-메틸피리딘, 1,2-디메톡시에탄, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 4-메틸피리딘, 2-메틸피라진, 1,2-디아미노에탄, 1-메틸이미다졸, 티아졸, N-프로필아세테이트, 4,6-디메틸피리미딘, 이소프로필아세테이트, 피리미딘, 아닐린, 3-피리딘카복스알데하이드, 2-디메틸아미노에탄올, 질산이소부틸, 2,4-디메틸피리딘, 아세트산, 메틸페닐아세테이트, 벤조니트릴, 1,4-부탄디아민, 부틸아세테이트, 벤질알코올, 1-메틸인돌, N,N-디에틸-m-톨루아미드, 2-메틸퀴놀린 N-펜틸아세테이트, 1-인다놀, 에톡시벤젠, 1-메틸나프탈렌, 2-부톡시에탄올, 1,4-디메틸벤젠, 1,2-디메틸나프탈렌, 1-부탄올, 인덴, 3-페녹시톨루엔, 3-펜탄올, 프로피온니트릴 및 부틸론니트릴 중 적어도 하나를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 용매는 디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 니트로메탄, 니트로에탄, 클로로포름, 디옥솔란, 테트라하이드로퓨란, 4-비닐피리딘, 2-니트로-1-부탄올, 디에틸아민, 톨루엔, 아세토니트릴, 다이옥세인, 피리딘, 2-메틸피리딘, 1,2-디메톡시에탄, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 4-메틸피리딘, N-프로필 아세테이트, 이소프로필아세테이트, 벤조니트릴, 부틸아세테이트, 1-메틸인돌, 2-메틸퀴놀린, N-펜틸아세테이트, 인덴, 프로피온니트릴 및 부틸론니트릴 중 적어도 하나를 포함한다.
본 명세서 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 1종이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 혼합하여 사용될 수도 있다. 구체적으로, 상기 용매는 1종 또는 2종이 사용될 수 있다. 상기 용매가 2종이 사용될 경우, 각각의 용매는 1:1 내지 1:10의 부피비로 혼합하여 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수지 매트릭스는 에틸렌비닐아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체 및 폴리아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함한다. 구체적으로, 상기 수지 매트릭스는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 전술한 수지 매트릭스와 전술한 용매를 함께 사용할 경우, 내구성이 향상된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환 필름은 유기 형광체를 포함한다. 상기 유기 형광체는, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 적어도 하나일 수 있다. 예컨대, 청색 광을 발광하는 광원을 사용하는 경우에는 상기 색변환 필름은 녹색 형광체와 적색 형광체가 모두 포함할 수 있다. 또한, 청색 광과 녹색 광을 발광하는 광원을 사용하는 경우에는 상기 색변환 필름은 적색 형광체만 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 청색 광을 발광하는 광원을 사용하는 경우에도, 상기 색변환 필름은 적색 발광 화합물만을 포함할 수 있다. 반대로, 청색 광을 발광하는 광원을 사용하는 경우에도, 상기 색변환 필름은 녹색 발광 화합물만을 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 청색 광 및 녹색 광은 당기술분야에 알려져 있는 정의가 사용될 수 있다. 예컨대, 청색 광은 400nm 내지 480nm의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이고, 녹색 광은 500nm 내지 560nm의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이다.
본 명세서에 있어서, 녹색 형광체는 청색 광의 적어도 일부를 흡수하여 녹색 광을 방출하고, 적색 형광체는 청색 광의 적어도 일부 또는 녹색 광의 적어도 일부를 흡수하여 적색 광을 방출한다. 예컨대, 적색 형광체는 청색 광뿐만 아니라 500nm 내지 600nm 사이의 파장의 광을 흡수할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 형광체의 함량은 색변환층 전체 중량을 기준으로 0.005wt% 내지 5wt%이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 형광체는 당업계에서 사용하는 유기 형광체라면 제한없이 사용 가능하다. 예컨대, 보디피계, 아크리딘계, 크산텐계, 아릴메테인계, 쿠마린계, 폴리시클릭 방향족 탄화수소계, 폴리시클릭 헤테로 방향족계, 페릴렌계, 피롤계, 시아닌계 및 피렌계 유도체 중 어느 하나 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 형광체는 보디피계 또는 시아닌계일 수 있다. 예컨대, Abberior Dyes 및 SureLight Dyes 중 적어도 하나가 사용될 수 있으나, 이에만 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 색변환 필름은 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 구비된 색변환층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환층은 두께가 1μm 내지 7μm이다.
상기 기재 필름은 상기 색변환 필름의 제조시 지지체로서의 기능을 할 수 있다. 기재 필름으로는 투명하고, 지지체로서의 기능을 할 수 있는 것이라면 그 재질이나 두께에 한정되지 않고 당기술분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있다. 여기서 투명이란, 가시광선 투과율이 70% 이상인 것을 의미한다. 예컨대, 상기 기재 필름으로는 PET 필름이 사용될 수 있다. 필요한 경우, 상기 기재 필름은 배리어 필름으로 대체될 수 있다.
상기 배리어 필름으로는 수분 또는 산소를 차단할 수 있는 필름이라면 특별히 한정되지 않고 당기술분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 배리어 필름으로는 수분 및 산소 중 적어도 하나의 투과도가 10-1 cc/m2/day 이하인 배리어층을 포함한다. 예컨대, 상기 배리어 층은 수분 또는 산소 차단성을 부여하는 알루미늄 산화물 또는 질화물, 및 이온성 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 배리어필름은 버퍼층으로서 졸-겔계, 아크릴계, 에폭시계 및 우레탄계 코팅액 조성물 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 버퍼층을 더 포함할 수도 있다.
일 예로서, 상기 배리어 필름은 기재 필름의 일면 또는 양면에 구비된 유무기 하이브리드 코팅층, 무기물층 및 유기실란으로 표면개질된 무기 나노입자를 포함하는 보호코팅층을 포함할 수 있다. 여기서 무기물층은 금속 산화물 또는 질화물로 이루어질 수 있다. 상기 무기 나노입자는 알루미나, 실리카, 산화아연, 산화안티모늄, 산화티타늄, 산화지르코늄의 나노입자일 수 있다. 상기 유무기 하이브리드 코팅층은 유기실란을 포함하는 졸 상태의 코팅 조성물을 열 또는 UV에 의해 경화시켜 형성할 수 있으며, 상기 졸 상태의 코팅 용액 조성물은 유기실란과 함께, 경우에 따라 적절한 첨가제, 용매, 중합 촉매 등을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환 필름의 일면에 점착 또는 접착 층이 구비되어 있을 수 있다. 구체적으로, 기재 필름이 구비되지 않은 색변환층의 일면에 점착 또는 접착 층이 구비될 수 있다. 상기 점착 또는 접착 층을 구성하는 성분은 당업계에서 사용되는 물질이라면 제한 없이 사용 가능하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환층이 추가로 광확산 입자를 포함할 수 있다. 상기 광확산 입자를 포함함으로써, 더 높은 휘도를 나타낼 수 있다.
광확산 입자로는 수지 매트릭스보다 굴절율이 높은 입자가 사용될 수 있으며, 예컨대 TiO2; 실리카; 보로실리케이트; 알루미나; 사파이어; 공기 또는 다른 가스가 충진된 중공 비드들 또는 입자들(예컨대, 공기/가스가 충진된 유리 또는 폴리머); 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴, 메틸 메타크릴레이트, 스티렌, 멜라민 수지, 포름알데히드 수지, 또는 멜라민 및 포름알데히드 수지를 비롯한 폴리머 입자들; 또는 이들의 임의의 적합한 조합이 사용될 수 있다.
상기 광확산 입자의 입경은 0.1μm 내지 5μm, 예컨대 0.3μm 내지 1μm이다. 광확산 입자의 함량은 필요에 따라 정해질 수 있으며, 예컨대 수지 매트릭스 100 중량부를 기준으로 약 1 중량부 내지 30 중량부 범위내일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환 필름은 유기 형광체 및 수지 매트릭스가 용해된 용액을 기재 필름 상에 코팅하고 건조함으로써 제조될 수 있다.
상기 수지 용액 중에는 전술한 수지 매트릭스 및 유기 형광체가 용해되어 있기 때문에, 수지 매트릭스 및 유기 형광체가 용액 중에 균질하게 분포하게 된다. 이는 별도의 분산공정을 필요로 하는 양자점 필름의 제조공정과는 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용액은 용액 중에 전술한 수지 매트릭스 및 유기 형광체가 녹아있는 상태라면 그 제조방법이 특별히 한정되지 않는다.
일 예에 따르면, 상기 용액은 수지 매트릭스를 제1 용매에 녹여 제1 용액을 준비하고, 유기 형광체를 제2 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 수지 매트릭스와 유기 형광체를 동시에 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 수지 매트릭스를 녹이고 이어서 유기 형광체를 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 유기 형광체를 녹이고 이어서 수지 매트릭스를 첨가하여 녹이는 방법 등이 사용될 수 있다. 상기 제1 용액과 상기 제2 용액에 서로 상이한 종류의 용매가 사용되는 경우에도, 이들 용매는 서로 혼합될 수 있도록 상용성을 갖는 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용액을 기재 필름 상에 코팅하는 공정은 당업계에서 사용되는 방법이라면 한정되지 않으며, 예컨대, 롤투롤 공정을 이용할 수 있다. 일 예로, 기재 필름이 권취된 롤로부터 기재 필름을 푼 후, 상기 기재 필름의 일면에 상기 용액을 코팅하고, 건조한 후, 이를 다시 롤에 권취하는 공정으로 수행될 수 있다. 롤투롤 공정을 이용하는 경우, 상기 용액의 점도를 상기 공정이 가능한 범위로 결정하는 것이 바람직하며, 예컨대 200cps 내지 2,000cps 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.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 이후에 건조 공정을 수행한다. 건조 공정은 용매를 제거하기에 필요한 조건으로 수행할 수 있다. 예컨대, 기재 필름을 코팅 공정시 진행하는 방향으로, 코터에 인접하여 위치한 오븐에서 용매가 충분히 날아갈 조건으로 건조하여, 기재 필름 상에 원하는 두께 및 농도의 수지 매트릭스 및 유기 형광체를 포함하는 색변환층을 얻을 수 있다. 이때, 상기 건조된 색변환층 내 잔류 용매량은 최소가 되는 것이 바람직하며, 전술한 확산 계수 측정 및 잔류 용매량 예측에 따른 용매를 선정함에 따라, 제조된 색변환 필름의 내구성이 향상될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 건조는 120℃ 내지 170℃의 온도 범위에서 5분 내지 15분 수행될 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 용매; 수지 매트릭스; 및 유기 형광체를 포함하고,
상기 용매는 확산 계수가 1x10-6cm2/sec 내지 6x10-6cm2/sec이고,
상기 용매와 수지 매트릭스간의 혼합 에너지(mixing energy)는 0kcal/mol 미만인 것인 색변환 필름용 조성물을 제공한다.
상기 조성물에 있어서, 용매, 수지 매트릭스 및 유기 형광체는 색변환 필름에서 전술한 바와 동일하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 전술한 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다. 상기 백라이트 유닛은 전술한 색변환 필름을 포함하는 것을 제외하고는 당기술분야에 알려져 있는 백라이트 유닛 구성을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3에는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 백라이트 유닛의 구조를 예시하였다. 도 2에 따르면, 도광판과 반사판 사이에 전술한 실시상태들에 따른 색변환 필름이 구비된다. 도 3에 따르면, 도광판의 반사판에 대항하는 면의 반대면에 전술한 실시상태들에 따른 색변환 필름이 구비된다. 도 2 및 3에는 광원과 광원을 둘러싸는 반사판을 포함하는 구성을 예시하였으나, 이와 같은 구조에 한정되는 것은 아니며, 당기술분야에 알려져 있는 백라이트 유닛 구조에 따라 변형될 수 있다. 또한, 광원은 측쇄형 뿐만 아니라 직하형이 사용될 수도 있으며, 반사판이나 반사층은 필요에 따라 생략되거나 다른 구성으로 대체될 수도 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 전술한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 예컨대, 상기 디스플레이 장치는 디스플레이 모듈 및 백라이트 유닛을 포함한다.
도 4에는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 디스플레이 장치의 구조를 예시하였다. 도 4에 따르면, 도광판의 반사판에 대항하는 면의 반대면에 전술한 실시상태들에 따른 색변환 필름이 구비되고, 색변환 필름의 상부에 디스플레이 모듈이 구비된다. 그러나, 디스플레이 장치의 구조는 이에만 한정되는 것은 아니고, 전술한 백라이트 유닛을 구성요소로 포함하는 것이라면 그 구조가 특별히 한정되지 않는다. 필요에 따라, 디스플레이 모듈과 백라이트 유닛 사이에 추가의 필름, 예컨대 광확산 필름, 집광 필름, 휘도 향상 필름 등이 더 구비될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, TV, 컴퓨터의 모니터, 노트북, 휴대폰일 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실험예 1. 확산 계수의 측정
용매 35종에 대하여 확산 계수를 측정하였다.
상기 용매들의 확산 계수 측정을 위하여, 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 수지 80 wt%, 용매 20wt%로 계산에 사용될 분자들을 임의로 배치한 후 150℃ 1기압 조건의 NPT 앙상블 방법으로 분자동역학 프로그램(GROMACS, LAMMPS, FORCITE)을 이용하여 구조를 안정화하였다. 구조를 안정화한다는 것은 일정한 압력에 따라 고분자 물성(밀도, 점도 등)이 변화하지 않고 안정화되었다는 것을 의미한다. 구조가 안정화된 후 같은 조건에서 20분 동안 분석한 결과를 시작점에서부터 10%, 끝나는 지점에서 10%를 제외한 결과를 평균하여 용매의 확산 계수를 분석하였다.
상기 측정된 확산 계수 분석 결과를 하기 표 1 및 도 5에 나타내었다.
Figure PCTKR2019000468-appb-T000001
실험예 2. 혼합 에너지의 측정
SAN 수지 매트릭스와 각각의 용매간의 혼합 에너지를 측정하여 하기 표 2 및 도 6에 나타내었다.
혼합 에너지는 하기 식 (1)을 통해 구했다.
식 (1):
Figure PCTKR2019000468-appb-I000003
상기 식 (1)에 있어서, △μ는 용매와 수지 매트릭스 간의 혼합 에너지며, μbinder는 수지 매트릭스의 화학 포텐셜(chemical potential)이고, μsolvated는 용매에 용해된 수지 매트릭스의 화학 포텐셜(chemical potential)이다.
Figure PCTKR2019000468-appb-T000002
실험예 3-1. 잔류 용매량 측정
스티렌-아크릴로니트릴 수지 30wt%를 부틸아세테이트에 용해시킨 제1 혼합 용액을 PET 기재 상에 스핀 코팅을 통해 도포하였다. 그 후, purge & trap 장비로 150℃, 1기압에서 1시간 동안 가열한 후 GC-MS(Gas chromatography-Mass spectrometer) 장비를 통해 잔류 용매량을 측정하였다.
실험예 3-2.
상기 실험예 3-1에서 용매로 부틸아세테이트 대신 부틸아세테이트와 N,N-디메틸아세트아미드(DMAc)를 9:1 질량비로 혼합한 용액에 수지 매트릭스를 용해시킨 제2 혼합 용액을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 잔류 용매량을 측정하였다.
실험예 3-3.
상기 실험예 3-1에서 용매로 부틸아세테이트 대신 부틸아세테이트와 DMAc를 5:1 질량비로 혼합한 용액에 수지 매트릭스를 용해시킨 제3 혼합 용액을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 잔류 용매량을 측정하였다.
실험예 3-4.
상기 실험예 3-1에서 용매로 부틸아세테이트 대신 부틸아세테이트와 DMAc를 3:1 질량비로 혼합한 용액에 수지 매트릭스를 용해시킨 제4 혼합 용액을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 잔류 용매량을 측정하였다.
실험예 3-5.
상기 실험예 3-1에서 용매로 부틸아세테이트 대신 부틸아세테이트와 피리딘를 5:1 질량비로 혼합한 용액에 수지 매트릭스를 용해시킨 제5 혼합 용액을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 잔류 용매량을 측정하였다.
실험예 3-6.
상기 실험예 3-1에서 용매로 부틸아세테이트 대신 부틸아세테이트와 피리딘를 1:1 질량비로 혼합한 용액에 수지 매트릭스를 용해시킨 제6 혼합 용액을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 잔류 용매량을 측정하였다.
실험예 3-7.
상기 실험예 3-1에서 용매로 부틸아세테이트 대신 부틸아세테이트와 피리딘를 1:5 질량비로 혼합한 용액에 수지 매트릭스를 용해시킨 제7 혼합 용액을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3-1과 동일한 방법으로 잔류 용매량을 측정하였다.
상기 실험예 3-1 내지 3-7에서 측정된 잔류 용매량을 도 7에 나타내었다.
실험예 3-1 내지 실험예 3-4의 잔류 용매량을 보면, 혼합 용매 내에서 확산 계수가 높으며 비점이 낮은 부틸아세테이트(비점: 124℃)보다 확산 계수가 상대적으로 작으며 비점이 높은 디메틸아세트아미드(비점: 165℃)의 함량이 증가할수록, 부틸아세테이트의 잔류 용매량은 줄여주지만 디메틸아세트아미드의 잔류 용매량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 디메틸아세트아미드가 확산 계수는 낮지만 고비점 용매로 부틸아세테이트의 확산을 도와줌으로써 나타나는 현상이다. 한편, 실험예 3-1에서 3-4로 갈수록 확산 계수가 상대적으로 작은 디메틸아세트아미드의 함량이 증가함에 따라, 전체적인 잔류 용매량은 증가하여 내구성이 저하되는 것을 확인할 수 있다.
실험예 3-5 내지 실험예 3-7의 잔류 용매량을 보면, 혼합 용매 내에 부틸아세테이트보다 확산 계수가 상대적으로 큰 피리딘의 함량이 증가할수록, 잔류 용매량이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
실험예 4-1.
유기 형광체(Abberior Dyes) 0.5wt% 및 스티렌-아크릴로니트릴 수지 30wt%를 부틸아세테이트에 용해시킨 제8 혼합 용액을 50μm 두께의 PET기재 상에 바코팅한 후, 150℃ 오븐에서 5분 동안 건조하여 색변환 필름을 제조하였다. 이때, 코팅된 색변환층의 두께는 4μm 내지 6μm이었다. 제조된 색변환 필름을 1000시간 보관한 후, 60℃에서 분광방사휘도계 장비를 사용하여 기준 필름과의 청색 광자(Blue Photon) 및 녹색 광자(Green Photon) 변화량 차이를 측정하였다. 상기 기준 필름은 건조 단계에서, 완전히 건조하여 잔류 용매가 없는 필름을 사용하였다.
실험예 4-2
상기 실험예 4-1에서 용매로 부틸아세테이트 대신 피리딘을 사용한 것을 제외하고는 실험예 4-1과 동일한 방법으로 각각의 Photon 변화량을 측정하였다.
실험예 4-3
상기 실험예 4-1에서 용매로 부틸아세테이트 대신 에틸아세테이트와 피리딘을 1:2 질량비로 혼합한 용액을 사용한 것을 제외하고는 실험예 4-1과 동일한 방법으로 각각의 Photon 변화량을 측정하였다.
상기 실험예 4-1 내지 4-3에서 측정된 Photon의 변화량을 도 8에 나타내었다. 도 8에서 sample은 각 실험예에서 측정된 값이고, ref는 기준 필름으로 측정된 값이다. 도 8에서 sample-ref의 절대값이 크다는 것은 광자량의 변화량이 크다는 것으로, 색변환 필름에서 방출되는 광자량이 많아지는 것을 의미한다. 방출되는 광자량이 많아질수록 색변환 필름 내 광원의 색을 흡수할 수 있는 광자의 양이 줄어들고, 색변환 필름의 내구성이 나빠진다. 즉, 도 8에 있어서 sample-ref의 절대값이 크다는 것은, 색변환 필름의 내구성이 나빠지는 것을 의미한다.
도 8로부터, 확산 계수가 상대적으로 작은 부틸아세테이트를 사용한 경우(실험예 4-1), 확산 계수가 상대적으로 큰 피리딘을 사용한 경우(실험예 4-2)에 비하여 Photon의 변화량이 큰 것을 확인할 수 있다. 또한, 피리딘보다 확산 계수가 상대적으로 작은 에틸아세테이트를 피리딘에 혼합하여 사용한 경우(실험예 4-3) 피리딘을 단독으로 사용한 경우에 비하여 Blue Photon 변화량이 큰 것을 확인할 수 있다. 이로부터, 확산 계수가 상대적으로 클수록, 잔류 용매량이 적어져 내구성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 구비된 색변환층을 포함하는 색변환 필름에 있어서,
    상기 색변환층은 용매; 수지 매트릭스; 및 유기 형광체를 포함하고,
    상기 용매는 확산 계수가 1x10-6cm2/sec 내지 6x10-6cm2/sec이며,
    상기 용매와 수지 매트릭스간의 혼합 에너지(mixing energy)는 0kcal/mol 미만인 것인 색변환 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매의 함량은 상기 색변환층 100 중량부를 기준으로 0.0001 중량부 내지 0.1 중량부인 것인 색변환 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N,N-디메틸아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide), 메틸아세테이트(methyl acetate), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 니트로메탄(nitromethane), 니트로에탄(nitroethane), 클로로포름(chloroform), 디옥솔란(dioxolane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 4-비닐피리딘(4-vinylpyridine), 2-니트로-1-부탄올(2-nitro-1-butanol), 디에틸아민(diethylamine), 톨루엔(toluene), 아세토니트릴(acetonitrile), 다이옥세인(dioxane), N,N-디메틸프로판아미드(N,N-dimethylpropanamide), 테트라메틸우레아(tetramethylurea), 니트로벤젠(nitrobenzene), 피리딘(pyridine), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 2-메틸피리딘(2-methylpyridine), 1,2-디메톡시에탄(1,2-dimethoxyethane), 3-메틸-2-옥사졸리디논(3-methyl-2-oxazolidinone), 4-메틸피리딘(4-methylpyridine), 시클로헥사논(cyclohexanone), 2-메틸피라진(2-methylpyrazine), 1,2-디아미노에탄(1,2-diaminoethane), 1-메틸이미다졸(1-methylimidazole), 티아졸(thiazole), N-프로필아세테이트(N-propyl acetate), 4,6-디메틸피리미딘(4,6-dimethylpyrimidine), 이소프로필아세테이트(isopropyl acetate), 피리미딘(pyrimidine), 아닐린(aniline), 3-피리딘카복스알데하이드(3-pyridinecarboxaldehyde), 2-디메틸아미노에탄올(2-dimethylaminoethanol), 질산이소부틸(isobutyl nitrite), 2,4-디메틸피리딘(2,4-dimethylpyridine), 아세트산(acetic acid), 메틸페닐아세테이트(methylphenyl acetate), 벤조니트릴(benzonitrile), 1,4-부탄디아민(1,4-butanediamine), 부틸아세테이트(butyl acetate), 벤질알코올(benzyl alcohol), 1-메틸인돌(1-methylindole), N,N-디에틸-m-톨루아미드(N,N-diethyl-m-toluamide), 2-메틸퀴놀린(2-methylquinoline), N-펜틸아세테이트(N-pentyl acetate), 1-인다놀(1-indanol), 에톡시벤젠(ethoxybenzene), 1-메틸나프탈렌(1-methylnaphthalene), 2-부톡시에탄올(2-butoxyethanol), 1,4-디메틸벤젠(1,4-dimethylbenzene), 1,2-디메틸나프탈렌(1,2-dimethylnaphthalene), 1-부탄올(1-butanol), 인덴(indene), 3-페녹시톨루엔(3-phenoxytoluene), 3-펜탄올(3-pentanol), 프로피온니트릴(propionitrile) 및 부틸론니트릴(butyronitrile) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 색변환 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 매트릭스는 에틸렌비닐아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체 및 폴리아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함하는 것인 색변환 필름.
  5. 용매; 수지 매트릭스; 및 유기 형광체를 포함하고,
    상기 용매는 확산 계수가 1x10-6cm2/sec 내지 6x10-6cm2/sec이고,
    상기 용매와 수지 매트릭스간의 혼합 에너지(mixing energy)는 0kcal/mol 미만인 것인 색변환 필름용 조성물.
  6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 따른 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛.
  7. 청구항 6에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치.
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