WO2020101298A1 - 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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WO2020101298A1
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solid phase
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신동목
김나리
김지호
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    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side

Definitions

  • This specification relates to a color conversion film, a backlight unit including the same, and a display device.
  • the color conversion film has a problem that durability is deteriorated due to accelerated degradation due to heat, oxygen, and the like along with light. Therefore, there has been a demand for material selection and structure improvement that can reduce their influence.
  • the color conversion film is forced to be exposed to heat such as backlight generated during driving of the display, it is essential to improve heat resistance.
  • the present specification provides a color conversion film, a backlight unit including the same, and a display device.
  • One embodiment of the present specification is a base film; And a color conversion functional layer provided on the base film, wherein the color conversion functional layer includes a solid phase change material, and the solid phase change material includes a polyalcohol-based material, a cellulose-based polymer, and a polyurethane-based polymer. It provides at least one color conversion film selected from the group.
  • Another exemplary embodiment of the present specification includes preparing a base film; And forming a color conversion functional layer comprising a solid phase change material on the base film, wherein the solid phase change material is selected from the group comprising polyalcohol-based materials, cellulose-based polymers, and polyurethane-based polymers. It provides a method for producing a color conversion film that is at least one.
  • Another exemplary embodiment of the present specification provides a backlight unit including the color conversion film described above.
  • Another exemplary embodiment of the present specification provides a display device including the above-described backlight unit.
  • the color conversion film prevents heat from being absorbed into the color conversion layer by absorbing heat generated by the phase change of the phase change material in the color conversion film while driving the display, thereby converting color. Deterioration of the film is reduced.
  • the volume change due to the phase change is small, and it maintains the solid phase without being liquefied even above the phase change temperature, so it is easy to apply the product in the form of a film.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a color conversion film according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams illustrating the structure of a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a structure of a display device according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • FIG. 5 is a graph showing a luminance spectrum of a color conversion film and a comparative example film according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • FIG. 6 is a graph evaluating the repeatable driving durability of color conversion films manufactured according to Examples and Comparative Examples according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • One embodiment of the present specification is a base film; And a color conversion functional layer provided on the base film, wherein the color conversion functional layer includes a solid phase change material, and the solid phase change material includes a polyalcohol-based material, a cellulose-based polymer, and a polyurethane-based polymer. It provides at least one color conversion film selected from the group.
  • the base film may function as a support when manufacturing the color conversion film.
  • the base film is transparent, and if it can function as a support, its type and thickness are not limited, 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 can be replaced with a barrier film.
  • the color conversion functional layer is a single color conversion layer; Alternatively, a color conversion layer and a phase conversion layer may be included. Further, the solid phase change material may be included in the color conversion layer or the phase conversion layer. When the solid phase change material is included in the color conversion layer, the color conversion functional layer may be composed of a single layer, and when the solid phase change material is included in the phase conversion layer, the color conversion functional layer may be composed of a plurality of layers. have. When the solid phase change material is included in the color conversion layer, the process may be simplified compared to the solid phase change material included in the phase conversion layer.
  • the content of the solid phase change material may be 10 to 80 parts by weight compared to 100 parts by weight of the color conversion functional layer. Further, according to an exemplary embodiment of the present specification, the content of the solid phase change material may be 10 to 80 parts by weight compared to 100 parts by weight of the color conversion layer. Further, according to an exemplary embodiment of the present specification, the content of the solid phase change material may be 10 to 80 parts by weight compared to 100 parts by weight of the phase conversion layer. If the content is less than 10 parts by weight, the heat absorption capacity of the layer is poor and the durability improvement effect is weak, and when the content is more than 80 parts by weight, the processability may be deteriorated due to the low viscosity of the coating solution.
  • the color conversion functional layer further includes a resin
  • the content of the solid phase change material may be 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less compared to 100 parts by weight of the resin. Specifically, 5 parts by weight or more, 10 parts by weight or more, 15 parts by weight or more, 20 parts by weight or more, 25 parts by weight or more, 30 parts by weight or more, 35 parts by weight or more, 40 parts by weight or more, 45 parts by weight or more, or 50 It may be more than parts by weight, 95 parts by weight or less, 90 parts by weight or less, 85 parts by weight or less, 80 parts by weight or less, 75 parts by weight or less, or 70 parts by weight or less.
  • the phase change material absorbs heat by causing a phase change within a certain temperature range, and heat transfer to the color conversion layer can be prevented through the heat absorption.
  • the solid phase change material may have a solid-solid phase transition at 30 ° C to 80 ° C.
  • the stabilization effect due to heat absorption in the driving temperature range of the color conversion film may not be large, and when a phase change occurs at a temperature higher than 80 ° C , The heat-absorption ability of the phase-change material is deteriorated, and a lot of heat is transferred to the color conversion layer, which may deteriorate.
  • the material causing the solid-solid phase change has a small volume change according to the phase change compared to the solid-liquid phase change material, and maintains a solid phase without liquefaction even above a phase change temperature, so it can be easily applied to a film-type product. have.
  • the polyalcohol-based material is not particularly limited, but glycerine, pentaerythritol, pentaglycerine, neopentylglycol, and trishydroxymethyl It may be at least one selected from the group containing aminomethane (tris (hydroxymethyl) aminomethane) and 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol (2-amino-2-methyl-1,3-propanediol) have.
  • the cellulose-based polymer is not particularly limited, but cellulose diacetate (CDA), carboxymethyl cellulose (CMC), cellulose acetate (CAC) ) And cellulose ether (CET) may be at least one selected from the group.
  • CDA cellulose diacetate
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • CAC cellulose acetate
  • CET cellulose ether
  • a protective film may be further included on the phase conversion layer.
  • FIG. 1 shows a color conversion film according to an exemplary embodiment of the present specification. Specifically, a color conversion film coated with a color conversion functional layer 20 on the base film 10 was shown.
  • the color conversion functional layer includes an organic fluorescent dye
  • the organic fluorescent dye is a bodypi-based, acridine-based, xanthene-based, arylmethane-based, coumarin-based, polycyclic aromatic hydrocarbon-based, Polycyclic heteroaromatic, perylene, pyrrole, and pyrene derivatives.
  • the organic fluorescent dye includes one or two of the aforementioned materials. More specifically, the organic fluorescent dye is a body blood-based organic fluorescent dye.
  • the organic fluorescent dye has a molecular absorption coefficient of 50,000M -1 cm -1 to 150,000M -1 cm -1 .
  • Another exemplary embodiment of the present specification includes preparing a base film; And forming a color conversion functional layer comprising a solid phase change material on the base film, wherein the solid phase change material is selected from the group comprising polyalcohol-based materials, cellulose-based polymers, and polyurethane-based polymers. It provides a method for producing a color conversion film that is at least one.
  • the forming of the color conversion functional layer may include preparing a resin solution in which a resin, a solvent, a solid phase change material, and an organic fluorescent dye are mixed; Coating the resin solution on the base film to form a color conversion functional layer including a solid phase change material; And drying the color conversion functional layer including the solid phase change material formed on the base film.
  • the forming of the color conversion functional layer may include: forming a color conversion layer on the base film; And forming a phase conversion layer including the solid phase change material on the color conversion layer.
  • preparing a base film Preparing a resin solution in which a resin, a solvent, a solid phase change material, and an organic fluorescent dye are mixed; Coating the resin solution on the base film to form a color conversion functional layer including a solid phase change material; And drying the color conversion functional layer including the solid phase change material formed on the base film.
  • preparing a base film Preparing a resin solution in which a resin, a solvent, and an organic fluorescent dye are mixed; Forming a color conversion layer by coating the resin solution on the base film; Drying the color conversion layer coated on the base film; Forming a phase change layer by coating a phase change solution containing a solid phase change material and a solvent on the dried color conversion layer; And a step of drying the phase conversion layer.
  • preparing a first base film and a second base film Preparing a resin solution in which a resin, a solvent, and an organic fluorescent dye are mixed; Forming a color conversion layer by coating the resin solution on the first base film; Drying the color conversion layer coated on the first base film; Preparing a phase change solution in which a resin, a solvent, and a solid phase change material are mixed; Forming a phase change layer by coating the phase change solution on the second base film; Drying the phase conversion layer coated on the second base film; And providing an adhesive film between the color conversion layer and the phase conversion layer to laminate the color conversion film.
  • the step of preparing the base film may be prepared by extruding or coating the base film, or by purchasing the prepared base film.
  • the base film of the first base film and the second base film is the same as the contents described above, and the manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present specification includes separate base films to prepare a color conversion layer and a phase conversion layer, respectively. It can be extruded through an adhesive film.
  • the adhesive film is for sticking two layers and is not particularly limited in its kind.
  • the resin includes both a thermoplastic resin and a thermosetting resin, and is not particularly limited in its kind, but is poly (meth) acrylic, such as polymethyl methacrylate (PMMA), poly Carbonate (PC), polystyrene (PS), polyethylene, polyethylene glycol, polyarylene (PAR), polyurethane (TPU), styrene-acrylonitrile (SAN), polyvinylidene fluoride (PVDF) ), A modified polyvinylidene fluoride system (modified-PVDF) or the like can be used.
  • poly (meth) acrylic such as polymethyl methacrylate (PMMA), poly Carbonate (PC), polystyrene (PS), polyethylene, polyethylene glycol, polyarylene (PAR), polyurethane (TPU), styrene-acrylonitrile (SAN), polyvinylidene fluoride (PVDF) ), A modified polyvinylidene fluoride system (modified-PVDF) or the like can be
  • the resin may exhibit transparent properties.
  • transparent means that the visible light transmittance is 75% or more.
  • the organic fluorescent dye absorbs light selected from the visible region in the near-ultraviolet rays, and a dye that emits light having a different wavelength from the absorbed light may be used.
  • the thickness of the base film is 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. More specifically, it may be 10 ⁇ m to 90 ⁇ m, and preferably 20 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the organic fluorescent dye is present in a form dispersed in the resin.
  • the content of the organic fluorescent dye is 0.005 parts by weight to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin.
  • the color conversion film according to the above-described embodiment further includes light-diffusing particles.
  • particles having a higher refractive index than the resin may be used, such as TiO 2 , silica, borosilicate, alumina, sapphire, air or other gases, air- or gas-filled hollow beads or particles (eg , Air / gas-filled glass or polymer); Polymer particles including polystyrene, polycarbonate, polymethylmethacrylate, acrylic, methyl methacrylate, styrene, melamine resin, formaldehyde resin, or melamine and formaldehyde resin; Or combinations thereof.
  • the particle size of the light-diffusing particles may be 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the content of the light-diffusing particles may be determined as needed, and the content of the light-diffusing particles may be about 1 to 30 parts by weight compared to 100 parts by weight of the resin solids.
  • the The thickness of the color conversion film is 2 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the color conversion film may exhibit high luminance even at a thin thickness of 2 ⁇ m to 20 ⁇ m. This is because the content of the phosphor molecules contained on the unit volume is higher than that of the quantum dots.
  • a 5 ⁇ m thick color conversion film having an organic fluorescent dye content of 0.5 wt% compared to a resin solid content may exhibit a high luminance of 4000 nits or more based on the luminance of 600 nits of a blue backlight unit (blue BLU).
  • the color conversion film is a base film; And a color conversion layer provided on the base film.
  • the base film may be replaced with a barrier film, or the barrier film may be provided on one side or both sides of the base film.
  • the barrier film is not particularly limited as long as it is a film capable of blocking moisture or oxygen, and those known in the art can be used.
  • the barrier film includes a barrier layer having a transmittance of at least one of moisture and oxygen of 10 -1 cc / m 2 / day or less.
  • the barrier layer may include aluminum oxide or nitride that imparts moisture or oxygen barrier properties, and ionic metal oxide.
  • the barrier film may further include a buffer layer made of at least one selected from sol-gel, acrylic, epoxy, and urethane-based coating liquid compositions.
  • the barrier film may include an organic / inorganic hybrid coating layer provided on one or both surfaces of the base film, an inorganic material layer, and a protective coating layer including inorganic nanoparticles surface-modified with an organosilane.
  • the inorganic material layer may be formed of metal oxide or nitride.
  • the inorganic nanoparticles may be nanoparticles of alumina, silica, zinc oxide, antimony oxide, titanium oxide, and zirconium oxide.
  • the organic-inorganic hybrid coating layer may be formed by curing a sol-based coating composition containing an organosilane by heat or UV, and the sol-based coating solution composition is combined with an organosilane, and in some cases an appropriate additive, solvent, Polymerization catalysts, and the like.
  • an adhesive or adhesive layer may be provided on one surface of the color conversion film.
  • an adhesive or adhesive layer may be provided on one surface of the color conversion layer without the base film.
  • the component constituting the adhesive or adhesive layer may be used without limitation as long as it is a material used in the art.
  • the color conversion layer comprising the steps of coating the resin solution in which the resin, solvent and organic fluorescent dye is dissolved on a base film; First drying the resin solution coated on the base film; And additionally secondary drying after the primary drying of the resin solution coated on the base film, or by extruding an organic fluorescent material with a resin.
  • the organic fluorescent dye Since the above-described organic fluorescent dye is dissolved in the resin solution, the organic fluorescent dye is homogeneously distributed in the solution. This is different from the manufacturing process of the quantum dot film that requires a separate dispersion process.
  • the solvent is dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, pyridine, 2-methylpyridine, 4-methylpyridine, butyl acetate, n-propyl acetate, ethyl acetate, xylene, toluene , Cyclohexanone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, or a combination thereof. More specifically, the solvent may be used alone or by mixing two of the aforementioned solvents.
  • the manufacturing method of the resin solution in which the organic fluorescent dye is dissolved is not particularly limited as long as the aforementioned organic fluorescent dye and the resin are dissolved in the solution.
  • the resin solution in which the organic fluorescent dye is dissolved is prepared by dissolving the organic fluorescent dye in a solvent to prepare a first solution, and dissolving the resin in a solvent to prepare a second solution, and the first solution and the second solution. It can be prepared by a method of mixing. When mixing the first solution and the second solution, it is preferable to mix homogeneously.
  • the present invention is not limited thereto, and a method of simultaneously dissolving an organic fluorescent dye and the resin in a solvent, dissolving the organic fluorescent dye in a solvent, and then dissolving the resin by adding the resin, dissolving the resin in a solvent, and then adding an organic fluorescent dye Therefore, a melting method or the like can be used.
  • the solid phase change material may be mixed in the color conversion layer, or may be provided as a separate phase conversion layer.
  • the solid phase change material and the organic fluorescent dye contained in the solution are as described above.
  • thermoplastic resin-curable monomer instead of the resin contained in the solution, a thermoplastic resin-curable monomer or a mixture of a thermoplastic resin and a thermoplastic resin-curable monomer may be used.
  • a monomer that can be cured with the thermoplastic resin is a (meth) acrylic monomer, which can be formed of a resin matrix material by UV curing.
  • an initiator necessary for curing may be further added as necessary.
  • the solvent contained in each of these solutions may be the same or different. Even when different types 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.
  • curing may be performed before or simultaneously with drying, such as UV curing.
  • the organic fluorescent dye When the organic fluorescent dye is extruded with a resin to form a film, an extrusion method known in the art may be used.
  • the organic fluorescent dye may be made of polycarbonate (PC), poly (meth) acrylic, or styrene-acrylic.
  • a color conversion layer can be produced by extruding a resin such as a nitrile-based (SAN) together.
  • an adhesive or adhesive layer may be formed on the color conversion layer manufactured as described above.
  • the adhesive or adhesive layer may be formed by applying a composition for forming an adhesive or adhesive layer, followed by polymerization or curing, or may be formed by attaching an adhesive or adhesive sheet on the color conversion layer.
  • the adhesive or adhesive sheet may be polymerized or cured after adhesion with the color conversion layer, but may also be polymerized or cured prior to attachment, if necessary.
  • UV curing may be used as the curing furnace. Curing conditions may be determined according to the composition and composition ratio of the composition.
  • the light-diffusing particles may be dispersed in the adhesive or adhesive layer by dispersing the light-diffusing particles in the composition for forming the adhesive or adhesive layer.
  • the light-diffusing particles may be directly dispersed in the composition for forming an adhesive or adhesive layer, and the dispersion of the light-diffusing particles dispersed in a separate solvent is mixed with the composition for forming an adhesive or adhesive layer to increase the degree of dispersion of the light-diffusing particles Can be.
  • a sonicator or shaker may be used to disperse the light-diffusing particles in a solvent.
  • An exemplary embodiment of the present specification has an effect of improving heat wrinkle generation of a film, which is a problem that may occur when the primary drying is performed for a long time by performing the secondary drying rather than the primary drying for a long time.
  • the backlight unit may have a backlight unit configuration known in the art except that the color conversion film is included.
  • 2 and 3 illustrate the structure of a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • a color conversion film according to the above-described embodiments is provided between the light guide plate and the reflector.
  • the color conversion film according to the above-described embodiments is provided on the opposite side of the surface of the light guide plate that faces the reflective plate.
  • 2 and 3 illustrate a configuration including a light source and a reflector surrounding the light source, but is not limited to such a structure, and may be modified according to a structure of a backlight unit known in the art.
  • a direct light type as well as a side chain type may be used as the light source, and the reflector or the reflective layer may be omitted or replaced with other configurations as necessary.
  • the display device includes a display module and a backlight unit.
  • 4 illustrates the structure of a display device according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • the color conversion film according to the above-described embodiments is provided on the opposite surface of the light guide plate opposite to the reflector, and a display module is provided on the color conversion film.
  • the structure of the display device is not limited to this, and the structure is not particularly limited as long as it includes the above-described backlight unit as a component.
  • an additional film such as a light diffusion film, a light collecting film, and a brightness enhancing film, may be further provided between the display module and the backlight unit.
  • the display device is not particularly limited, and may be, for example, a TV, a computer monitor, a laptop, or a mobile phone.
  • the green phosphor and the red phosphor of the following structural formula were dissolved in solvent xylene at a molar ratio of 50: 1 to prepare a first solution.
  • a second solution was prepared by dissolving a thermoplastic resin (PMMA) in a solvent xylene
  • a third solution was prepared by dissolving a solid phase change material (neopentylglycol, NPG) in a solvent ethyl acetate (Ethyl acetate).
  • NPG solvent ethyl acetate
  • the first solution and the second solution so that the content of the green and red phosphors is 0.45 parts by weight, the content of the solid phase change material is 70 parts by weight, and TiO 2 particles are 10 parts by weight compared to 100 parts by weight of the thermoplastic resin
  • the 3 solutions were mixed homogeneously. This solution was coated on a PET substrate and dried to prepare a color conversion film. At this time, TiO 2 particles may be added to any one of the first to third solutions to be mixed, or 4 solutions including TiO 2 particles may be prepared, or TiO 2 particles may be added when mixing the first to third solutions. have.
  • the same green and red fluorescent agent as in Example 1 was dissolved in solvent xylene at a molar ratio of 50: 1 to prepare a first solution.
  • a second solution was prepared by dissolving a thermoplastic resin (PMMA) in a solvent xylene.
  • the first solution and the second solution were mixed homogeneously so that the content of the green and red phosphors was 0.45 parts by weight and TiO 2 particles were 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
  • the solution was coated on a PET substrate and dried to form a color conversion layer. At this time, TiO 2 particles are added to any one of the first to second solutions to be mixed, or a fourth solution including TiO 2 particles is prepared, or TiO 2 particles are added when mixing the first to second solutions. You can.
  • a color conversion film was prepared by laminating after providing an adhesive film between the PET substrates on which the color conversion layer and the phase conversion layer were respectively formed.
  • Example 2 The same green and red phosphors as in Example 1 were dissolved in solvent xylene at a molar ratio of 50: 1 to prepare a first solution.
  • a second solution was prepared by dissolving a thermoplastic resin (PMMA) in a solvent xylene.
  • the first solution and the second solution were mixed homogeneously so that the content of the green and red phosphors was 0.45 parts by weight and TiO 2 particles were 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
  • This solution was coated on a PET substrate and dried to prepare a color conversion layer. At this time, TiO 2 particles are added to any one of the first to second solutions to be mixed, or a fourth solution including TiO 2 particles is prepared, or TiO 2 particles are added when mixing the first to second solutions. You can.
  • a third solution was prepared by dissolving a solid phase change material (cellulose diacetate-polyethylene glycol complex, CDA-PEG composite, 70 parts by weight compared to 100 parts by weight of the thermoplastic resin of the color conversion layer) in acetone.
  • the solution was coated on a separate PET substrate and dried to prepare a phase change layer.
  • a color conversion film was prepared by laminating after providing an adhesive film between the PET substrates on which the color conversion layer and the phase conversion layer were respectively formed.
  • a color conversion film without a phase change material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the solid phase change material was not used.
  • the emission spectrum of the color conversion film prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 was measured with a spectroradiometer (TOPCON SR series). Specifically, the prepared color conversion film is laminated on one side of the light guide plate of the backlight unit including the LED blue backlight (maximum emission wavelength 450 nm) and the light guide plate, and the film after laminating the prism sheet and DBEF film on the color conversion film The luminance spectrum of was measured and the results are shown in FIG. 5. In addition, the results of measuring the brightness and quantum efficiency (QY) of the color conversion film are shown in Table 1 below. According to FIG. 5 and Table 1, it can be seen that even when the phase change material is added to the color conversion film, the optical properties are not significantly reduced.
  • QY quantum efficiency
  • the prepared color conversion film is laminated on one surface of a light guide plate of a backlight unit including a LED blue backlight (maximum emission wavelength 450 nm) and a light guide plate, and a prism sheet, a DBEF film, and a reflection plate are laminated on the color conversion film. did.
  • the stacked structure was placed on a hot plate, heated to 60 ° C., and the backlight was driven for 24 hours, and then room temperature cooling and backlight blocking were repeated for 10 cycles.
  • the emission spectrum of the color conversion film was measured with a spectroradiometer to analyze changes in optical properties, and the results are shown in FIG. 6 and Table 2 below. According to FIG. 7 and Table 2, as the content of the phase change material increases, it can be seen that the optical properties are improved after driving.

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 발명은 2018년 11월 12일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2018-0138423의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 TV 등 LCD 디스플레이의 색역(color gamut) 개선을 위해 다양한 소재를 이용한 색변환필름의 개발이 이루어져 왔다.
일반적으로 색변환필름은 빛과 함께 열, 산소 등에 의해 열화(degradation)가 가속되어 내구성이 저하되는 문제가 있다. 때문에, 이들의 영향을 줄일 수 있는 소재의 선택과 구조 개선이 요구되어 왔다.
특히, 색변환필름은 디스플레이 구동 중 발생하는 백라이트 등의 열에 노출될 수밖에 없기 때문에 내열 특성의 향상이 필수적이다.
종래에는 형광체의 작용기 치환과 고내열성 수지 도입 등을 통해 열안정성을 향상하는 방안들이 시도되었으나, 열이 색변환층에 전달되는 것 자체는 막을 수 없어서 내열성 향상이 제한적이었다. 따라서, 열에 의한 필름의 열화를 막을 수 있는 새로운 기술이 요구된다.
본 명세서는 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 구비된 색변환 기능층을 포함하고, 상기 색변환 기능층은 고체 상변화 소재를 포함하며, 상기 고체 상변화 소재는 폴리알콜계 물질, 셀룰로오스계 고분자 및 폴리우레탄계 고분자를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인 색변환 필름을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 기재 필름을 준비하는 단계; 및 상기 기재 필름 상에 고체 상변화 소재를 포함하는 색변환 기능층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 고체 상변화 소재는 폴리알콜계 물질, 셀룰로오스계 고분자 및 폴리우레탄계 고분자를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인 색변환 필름의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 전술한 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 전술한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 색변환 필름은 디스플레이 구동 중 발생하는 열이 색변환필름 내의 상변화 소재의 상변화에 따른 열의 흡수 작용에 의해 열이 색변환층으로 흡수되는 것을 방지하여, 색변환필름의 열화가 감소된다.
이 때, 고체 상변화 소재를 사용함으로써, 상변화에 따른 부피 변화가 작고, 상변화 온도 이상에서도 액화되지 않고 고체상을 유지하므로, 필름 형태의 제품 적용이 용이하다.
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 색변환 필름과 비교예 필름의 휘도 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 실시예 및 비교예에 따라 제조된 색변환필름의 반복 구동 내구성을 평가한 그래프이다.
<부호의 설명>
10: 기재 필름
20: 색변환 기능층
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 구비된 색변환 기능층을 포함하고, 상기 색변환 기능층은 고체 상변화 소재를 포함하며, 상기 고체 상변화 소재는 폴리알콜계 물질, 셀룰로오스계 고분자 및 폴리우레탄계 고분자를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인 색변환 필름을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름은 상기 색변환 필름의 제조시 지지체로서의 기능을 할 수 있다. 상기 기재 필름은, 투명하고, 지지체로서의 기능을 할 수 있는 것이라면 그 종류나 두께가 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.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 색변환 기능층은 단독의 색변환층; 또는 색변환층과 상변환층을 포함할 수 있다. 또한, 고체 상변화 소재는 색변환층 또는 상변환층에 포함될 수 있다. 고체 상변화 소재가 색변환층에 포함되는 경우에는 색변환 기능층은 단층으로 구성될 수 있으며, 고체 상변화 소재가 상변환층에 포함되는 경우에는 색변환 기능층은 복수의 층으로 구성될 수 있다. 고체 상변화 소재가 색변환층에 포함되는 경우에는 고체 상변화 소재가 상변환층에 포함되는 것에 비해서 공정이 단순해지는 효과가 있을 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체 상변화 소재의 함량은 상기 색변환 기능층 100 중량부 대비 10 내지 80 중량부일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체 상변화 소재의 함량은 상기 색변환층 100 중량부 대비 10 내지 80 중량부일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체 상변화 소재의 함량은 상기 상변환층 100 중량부 대비 10 내지 80 중량부일 수 있다. 10 중량부 미만의 함량을 투입할 경우, 해당 층의 열 흡수 능력이 떨어져 내구성 향상 효과가 미약하며, 80 중량부 초과의 함량을 투입할 경우, 코팅액의 점도가 낮아서 공정성이 떨어질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 색변환 기능층은 수지를 더 포함하며, 상기 고체 상변화 소재의 함량은 상기 수지 100 중량부 대비 5 중량부 이상 100 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 15 중량부 이상, 20 중량부 이상, 25 중량부 이상, 30 중량부 이상, 35 중량부 이상, 40 중량부 이상, 45 중량부 이상, 또는 50 중량부 이상일 수 있으며, 95 중량부 이하, 90 중량부 이하, 85 중량부 이하, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 또는 70 중량부 이하일 수 있다.
상기 상변화 소재는 일정 온도 범위 내에서 상변화를 일으킴으로 인해서 열을 흡수하고, 이러한 열 흡수를 통해서 색변환층에 열이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 고체 상변화 소재는 30℃ 내지 80℃에서 고체-고체 상변화 (Solid-solid phase transition)가 일어날 수 있다. 30℃ 보다 낮은 온도에서 상변화가 일어나는 경우, 쉽게 상변화가 일어남에 따라서 색변환필름의 구동 온도 범위에서 열 흡수에 의한 안정화 효과가 크지 않을 수 있으며, 80℃ 보다 높은 온도에서 상변화를 일으키는 경우, 상변화 소재의 열 흡수 능력이 떨어져, 색변환층으로 많은 열이 전달되어 열화 될 수 있다.
상기 고체-고체 상변화를 일으키는 소재는 고체-액체 상변화 소재에 비해 상변화에 따른 부피 변화가 작고, 상변화 온도 이상에서도 액화되지 않고 고체상을 유지하므로, 필름 형태의 제품에 적용이 용이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리알콜계 물질은 특별히 한정이 있는 것은 아니나, 글리세린(glycerine), 펜타에리스리톨(pentaerythritol), 펜타글리세린(pentaglycerine), 네오펜틸글리콜(neopentylglycol), 트리스하이드록시메틸아미노메탄(tris(hydroxymethyl)aminomethane) 및 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-methyl-1,3-propanediol)을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 셀룰로오스계 고분자는 특별히 한정이 있는 것은 아니나, 셀룰로오스 디아세테이트(cellulose diacetate, CDA), 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate, CAC) 및 셀룰로오스 에테르(cellulose ether, CET)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 상변환층 상에 보호필름을 추가로 더 포함할 수 있다.
도 1에는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 색변환 필름을 나타내었다. 구체적으로, 기재 필름(10) 상에 색변환 기능층(20)이 코팅된 색변환 필름을 나타내었다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환 기능층은 유기형광염료를 포함하며, 상기 유기형광염료는 보디피계, 아크리딘계, 크산텐계, 아릴메테인계, 쿠마린계, 폴리시클릭 방향족 탄화수소계, 폴리시클릭 헤테로 방향족계, 페릴렌계, 피롤계 및 피렌계 유도체 중 어느 하나 이상을 포함한다. 구체적으로, 상기 유기형광염료는 전술한 물질들 중 하나 또는 2종을 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 유기형광염료는 보디피계 유기형광염료를 사용한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기형광염료는 몰흡광계수(molecular absorption coefficient)가 50,000M-1cm-1 내지 150,000M-1cm-1 이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 기재 필름을 준비하는 단계; 및 상기 기재 필름 상에 고체 상변화 소재를 포함하는 색변환 기능층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 고체 상변화 소재는 폴리알콜계 물질, 셀룰로오스계 고분자 및 폴리우레탄계 고분자를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인 색변환 필름의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에서, 상기 색변환 기능층을 형성하는 단계는, 수지, 용매, 고체 상변화 소재 및 유기형광염료가 혼합된 수지 용액을 준비하는 단계; 상기 수지 용액을 상기 기재 필름 상에 코팅하여 고체 상변화 소재를 포함한 색변환 기능층을 형성하는 단계; 및 상기 기재 필름 상에 형성된 상기 고체 상변화 소재를 포함한 색변환 기능층을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에서, 상기 색변환 기능층을 형성하는 단계는, 상기 기재 필름 상에 색변환층을 형성하는 단계; 및 상기 색변환층 상에 상기 고체 상변화 소재를 포함하는 상변환층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 기재 필름을 준비하는 단계; 수지, 용매, 고체 상변화 소재 및 유기형광염료가 혼합된 수지 용액을 준비하는 단계; 상기 수지 용액을 상기 기재 필름 상에 코팅하여 고체 상변화 소재를 포함한 색변환 기능층을 형성하는 단계; 및 상기 기재 필름 상에 형성된 상기 고체 상변화 소재를 포함한 색변환 기능층을 건조하는 단계를 포함하는 것인 색변환 필름의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는, 기재 필름을 준비하는 단계; 수지, 용매 및 유기형광염료가 혼합된 수지 용액을 준비하는 단계; 상기 수지 용액을 상기 기재 필름 상에 코팅하여 색변환층을 형성하는 단계; 상기 기재 필름 상에 코팅된 상기 색변환층을 건조하는 단계; 상기 건조된 색변환층 상에 고체 상변화 소재 및 용매를 포함하는 상변화 용액을 코팅하여 상변환층을 형성하는 단계; 및 상기 상변환층을 건조하는 단계를 포함하는 것인 색변환 필름의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는, 제1 기재 필름과 제2 기재 필름을 준비하는 단계; 수지, 용매 및 유기형광염료가 혼합된 수지 용액을 준비하는 단계; 상기 수지 용액을 상기 제1 기재 필름 상에 코팅하여 색변환층을 형성하는 단계; 상기 제1 기재 필름 상에 코팅된 상기 색변환층을 건조하는 단계; 수지, 용매 및 고체 상변화 소재가 혼합된 상변화 용액을 준비하는 단계; 상기 상변화 용액을 상기 제2 기재 필름 상에 코팅하여 상변환층을 형성하는 단계; 상기 제2 기재 필름 상에 코팅된 상기 상변환층을 건조하는 단계; 및 상기 색변환층과 상기 상변환층 사이에 점착필름을 구비하여 라미네이션 하는 단계를 포함하는 것인 색변환 필름의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에서, 기재 필름을 준비하는 단계는 기재 필름을 압출 또는 코팅하여 제조하거나, 제조된 기재 필름을 구입하여 준비할 수 있다.
상기 제1 기재 필름과 제2 기재 필름의 기재 필름은 상기 기재한 내용과 동일하며, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 제조방법은 별도의 기재 필름을 구비하여 각각 색변환층 및 상변환층을 마련하여 점착필름을 통해 압출 성형할 수 있다. 상기 점착필름은 두 층을 점착시키 위한 것으로 그 종류에 있어서 특별히 한정이 있는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수지는 열가소성 수지 및 열경화성 수지를 모두 포함하고, 그 종류에 있어서 특별히 한정이 있는 것은 아니나, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리(메트)아크릴계, 폴리카보네이트계(PC), 폴리스티렌계(PS), 폴리에틸렌계, 폴리에틸렌글리콜계, 폴리아릴렌계(PAR), 폴리우레탄계(TPU), 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN), 폴리비닐리덴플루오라이드계(PVDF), 개질된 폴리비닐리덴플루오라이드계(modified-PVDF) 등이 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수지는 투명한 특성을 나타낼 수 있다. 여기서 투명이란, 가시광선 투과율이 75% 이상인 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기형광염료는 근자외선에서 가시광선 영역에서 선택되는 빛을 흡수하여, 흡수한 빛과 다른 파장의 빛을 출사하는 염료가 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름의 두께는 1㎛ 내지 100㎛이다. 보다 구체적으로 10㎛ 내지 90㎛일 수 있고, 바람직하게는 20㎛ 내지 80㎛이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기형광염료는 상기 수지 내에 분산된 형태로 존재한다.
상기 유기형광염료의 함량은 상기 수지 100 중량부를 기준으로 0.005 중량부 내지 2 중량부이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 전술한 실시상태에 따른 색변환 필름은 추가로 광확산 입자를 포함한다. 휘도를 향상시키기 위하여 종래에 사용되는 광확산 필름 대신 광확산 입자를 색변환 필름 내부에 분산시킴으로서, 별도의 광학산 필름을 사용하는 것에 비하여, 부착 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 더 높은 휘도를 나타낼 수 있다.
광확산 입자로는 상기 수지보다 굴절율이 높은 입자가 사용될 수 있으며, 예컨대 TiO2, 실리카, 보로실리케이트, 알루미나, 사파이어, 공기 또는 다른 가스, 공기- 또는 가스-충진된 중공 비드들 또는 입자들(예컨대, 공기/가스-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 조합을 포함한다.
상기 광확산 입자의 입경은 0.1μm 내지 5μm일 수 있다. 광확산 입자의 함량은 필요에 따라 정해질 수 있으며, 상기 광확산 입자의 함량은 상기 수지 고형분 100 중량부 대비 약 1 중량부 내지 30 중량부일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환 필름의 두께는 2㎛ 내지 200㎛이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 색변환 필름은 2㎛ 내지 20㎛의 얇은 두께에서도 높은 휘도를 나타낼 수 있다. 이는 단위 부피 상에 포함되는 형광체 분자의 함량이 양자점에 비하여 높기 때문이다. 예컨대, 유기형광염료의 함량이 수지 고형분 대비 0.5wt%가 적용된 5㎛ 두께의 색변환 필름은 청색 백라이트 유닛(blue BLU) 600nit의 휘도를 기준으로 4000nit 이상의 높은 휘도를 보일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 색변환 필름은 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 구비된 색변환층을 포함한다.
필요한 경우, 상기 기재 필름은 배리어 필름으로 대체되거나, 배리어 필름이 기재 필름의 일면 또는 양면에 구비될 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 배리어 필름은 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 표면 개질된 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.
전술한 색변환 필름에 있어서, 상기 색변환층은 상기 수지, 용매 및 유기형광염료가 용해된 수지 용액을 기재 필름 상에 코팅하는 단계; 상기 기재 필름 상에 코팅된 상기 수지 용액을 1차 건조하는 단계; 및 상기 기재 필름 상에 코팅된 상기 수지 용액을 1차 건조하는 단계 이후 추가적으로 2차 건조하는 단계를 포함하는 방법, 또는 유기 형광 물질을 수지와 함께 압출하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
상기 수지 용액 중에는 전술한 유기형광염료가 용해되어 있기 때문에 유기형광염료가 용액 중에 균질하게 분포하게 된다. 이는 별도의 분산공정을 필요로 하는 양자점 필름의 제조공정과는 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 피리딘, 2-메틸피리딘, 4-메틸피리딘, 부틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 에틸 아세테이트, 크실렌, 톨루엔, 시클로헥사논, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 또는 이들의 조합일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용매는 전술한 용매들을 단독으로 또는 2종간 혼합하여 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기형광염료가 용해된 수지 용액은 용액 중에 전술한 유기형광염료와 수지가 녹아있는 상태라면 그 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.
일 예에 따르면, 상기 유기형광염료가 용해된 수지 용액은 유기형광염료를 용매에 녹여 제1 용액을 준비하고, 상기 수지를 용매에 녹여 제2 용액을 준비하고, 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합할 때, 균질하게 섞는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 용매에 유기형광염료와 상기 수지를 동시에 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 유기형광염료를 녹이고 이어서 상기 수지를 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 상기 수지를 녹이고 이어서 유기형광염료를 첨가하여 녹이는 방법 등이 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체 상변화 소재는 색변환층에 혼합될 수도 있고, 별도의 상변환층으로 마련될 수 있다.
상기 용액 중에 포함되는 고체 상변화 소재 및 유기형광염료는 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용액 중에 포함되어 있는 상기 수지 대신 열가소성 수지로 경화가능한 모노머 또는 열가소성 수지와 열가소성 수지로 경화가능한 모노머의 혼합이 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 열가소성 수지로 경화가능한 모노머로는 (메트)아크릴계 모노머가 있으며, 이는 UV 경화에 의하여 수지 매트릭스 재료로 형성될 수 있다. 이와 같이 경화가능한 모노머를 사용하는 경우, 필요에 따라 경화에 필요한 개시제가 더 첨가될 수 있다.
상기 제1 용액과 제2 용액을 사용하는 경우, 이들 각각의 용액에 포함되는 용매는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 상기 제1 용액과 상기 제2 용액에 서로 상이한 종류의 용매가 사용되는 경우에도, 이들 용매는 서로 혼합될 수 있도록 상용성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 용액 중에 포함되는 용매의 종류는 전술한 바와 같다
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용액 중에 포함되는 수지로서 상기 열가소성 수지로 경화가능한 모노머를 사용하는 경우, 상기 건조 전에 또는 건조와 동시에 경화, 예컨대 UV 경화를 수행할 수 있다.
유기형광염료를 수지와 함께 압출하여 필름화하는 경우에는 당기술분야에 알려져 있는 압출 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, 유기형광염료를 폴리카보네이트계(PC), 폴리(메트)아크릴계, 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN)와 같은 수지를 함께 압출함으로써 색변환층을 제조할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기와 같이 제조된 색변환층 상에 점착 또는 접착 층을 형성할 수 있다. 점착 또는 접착 층은 점착 또는 접착 층 형성용 조성물을 도포한 후, 중합 또는 경화함으로써 형성될 수도 있고, 상기 색변환층 상에 점착 또는 접착 시트를 부착하는 방식으로 형성될 수도 있다. 상기 점착 또는 접착 시트는 색변환층과 부착 후에 중합 또는 경화될 수도 있으나, 필요에 따라 부착 전에 중합 또는 경화될 수도 있다. 상기 경화로는 UV 경화가 사용될 수 있다. 경화 조건은 상기 조성물의 성분 및 조성비에 따라 결정될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 점착 또는 접착 층 형성용 조성물에 광확산 입자를 분산시킴으로써, 점착 또는 접착 층 내에 광확산 입자를 분산시킬 수 있다. 이때, 광확산 입자를 직접 점착 또는 접착 층 형성용 조성물에 분산시킬 수도 있고, 광확산 입자를 별도의 용매에 분산시킨 분산액을 점착 또는 접착 층 형성용 조성물과 혼합함으로써 광확산 입자의 분산도를 높일 수 있다. 필요한 경우, 광확산 입자를 용매 중에 분산하기 위하여 소니케이터(sonicator)나 셰이커(shaker)를 이용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 1차 건조를 장시간 진행하는 것이 아닌 2차 건조를 진행함으로써, 1차 건조를 장시간 진행하였을 때 발생할 수 있는 문제점인 필름의 열주름 생성이 개선되는 효과가 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 전술한 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다. 상기 백라이트 유닛은 상기 색변환 필름을 포함하는 것을 제외하고는 당기술분야에 알려져 있는 백라이트 유닛 구성을 가질 수 있다.
도 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 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1>
하기 구조식의 녹색 형광체와 적색 형광체를 몰비 50:1로 용매 자일렌(Xylene)에 녹여 제1 용액을 제조하였다.
<녹색 형광체>
Figure PCTKR2019015236-appb-I000001
<적색 형광체>
Figure PCTKR2019015236-appb-I000002
또한, 열가소성 수지(PMMA)를 용매 자일렌에 녹여 제2 용액을 제조하였고, 고체 상변화 소재 (neopentylglycol, NPG) 를 용매 에틸아세테이트(Ethyl acetate)에 녹여 제3 용액을 제조하였다. 상기 열가소성 수지 100 중량부 대비 상기 녹색 및 적색 형광체의 함량이 0.45 중량부, 상기 고체 상변화 소재의 함량이 각각 70 중량부, TiO2 입자가 10 중량부가 되도록 상기 제1 용액과 제2 용액, 제3 용액을 균질하게 혼합하였다. 이 용액을 PET 기재에 코팅한 후 건조하여 색변환필름을 제조하였다. 이때, TiO2 입자는 상기 제1 내지 제3 용액 중 어느 하나에 추가하여 혼합하거나, TiO2 입자를 포함하는 4 용액을 제조하거나, 제1 내지 제3 용액의 혼합시 TiO2 입자를 투입할 수 있다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 녹색, 적색 형광제를 몰비 50:1로 용매 자일렌(Xylene)에 녹여 제1 용액을 제조하였다. 열가소성 수지(PMMA)를 용매 자일렌에 녹여 제2 용액을 제조하였다. 상기 열가소성 수지 100 중량부 대비 상기 녹색 및 적색 형광체의 함량이 0.45 중량부, TiO2 입자가 10 중량부가 되도록 상기 제1 용액과 제2 용액을 균질하게 혼합하였다. 이 용액을 PET 기재에 코팅한 후 건조하여 색변환층을 형성하였다. 이때, TiO2 입자는 상기 제1 내지 제2 용액 중 어느 하나에 추가하여 혼합하거나, TiO2 입자를 포함하는 제4 용액을 제조하거나, 제1 내지 제2 용액의 혼합시 TiO2 입자를 투입할 수 있다.
상기 고체 상변화 소재(NPG, 수지 100 중량부 대비 70 중량부)과 수지 (PMMA) 를 용매 에틸아세테이트에 녹여 제3 용액을 제조하고, 이 용액을 별도의 PET 기재에 코팅한 후 건조하여 상변환층을 제조하였다. 상기 색변환층과 상변환층이 각각 형성된 PET 기재들 사이에 점착필름을 구비한 후 라미네이션 하여 색변환필름을 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 1과 동일한 녹색, 적색 형광체를 몰비 50:1로 용매 자일렌(Xylene)에 녹여 제1 용액을 제조하였다. 열가소성 수지(PMMA)를 용매 자일렌에 녹여 제2 용액을 제조하였다. 상기 열가소성 수지 100 중량부 대비 상기 녹색 및 적색 형광체의 함량이 0.45 중량부, TiO2 입자가 10 중량부가 되도록 상기 제1 용액과 제2 용액을 균질하게 혼합하였다. 이 용액을 PET 기재에 코팅한 후 건조하여 색변환층을 제조하였다. 이때, TiO2 입자는 상기 제1 내지 제2 용액 중 어느 하나에 추가하여 혼합하거나, TiO2 입자를 포함하는 제4 용액을 제조하거나, 제1 내지 제2 용액의 혼합시 TiO2 입자를 투입할 수 있다.
고체 상변화 소재 (셀룰로오스 디아세테이트-폴리에틸텐글리콜 복합체, CDA-PEG composite, 색변환층의 열가소성 수지 100 중량부 대비 70 중량부)를 용매 아세톤에 녹여 제3 용액을 제조하였다. 이 용액을 별도의 PET 기재에 코팅한 후 건조하여 상변환층을 제조하였다. 상기 색변환층과 상변환층이 각각 형성된 PET 기재들 사이에 점착필름을 구비한 후 라미네이션 하여 색변환필름을 제조하였다.
<비교예 1>
상기 고체 상변화 소재를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하여 상변화 소재를 사용하지 않은 색변환필름을 제조하였다.
실시예 1과 비교예 1에 따라 제조된 색변환필름의 발광 스펙트럼을 분광방사휘도계(TOPCON 사 SR series)로 측정하였다. 구체적으로, 제조된 색변환필름을 LED 청색 백라이트(최대 발광 파장 450 nm)와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판의 일 면에 적층하고, 색변환필름 상에 프리즘 시트와 DBEF 필름을 적층한 후 필름의 휘도 스펙트럼을 측정하였으며 그 결과를 도 5에 나타내었다. 또한, 색변환필름의 휘도(brightness) 및 양자효율(QY)을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도 5와 표 1에 따르면, 상변화 소재를 색변환필름에 투입하더라도 광특성이 크게 저하되지 않음을 확인할 수 있다.
비교예 1 실시예 1
상대휘도 100% 88.9%
양자효율 0.95 0.84
실시예 및 비교예 1에 따라 제조된 색변환필름의 반복 구동 내구성을 평가하였다. 구체적으로는, 제조된 색변환필름을 LED 청색 백라이트(최대 발광 파장 450 nm)와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판의 일 면에 적층하고, 색변환필름 상에 프리즘 시트와 DBEF 필름, 반사판을 적층했다. 디스플레이의 구동에 따른 열 발생 상황을 모사하기 위해 상기 적층 구조를 핫플레이트 위에 놓고, 60℃로 가열 및 백라이트를 24시간 구동하고, 이후 24시간 상온 냉각 및 백라이트 차단을 10 사이클 동안 반복했다. 각 사이클 이후 색변환필름의 발광 스펙트럼을 분광방사휘도계로 측정하여 광특성의 변화를 분석하였으며, 그 결과를 도 6과 하기 표 2에 나타내었다. 도 7과 표 2에 따르면, 상변화 소재의 함량이 증가함에 따라, 구동 이후 광특성이 향상됨을 확인할 수 있다.
10회 반복 구동 이후 광특성 초기 대비 휘도%
실시예 1 97.9%
실시예 2 97.1%
실시예 3 95.7%
비교예 1 93.5%

Claims (14)

  1. 기재 필름; 및
    상기 기재 필름 상에 구비된 색변환 기능층을 포함하고,
    상기 색변환 기능층은 고체 상변화 소재를 포함하며,
    상기 고체 상변화 소재는 폴리알콜계 물질, 셀룰로오스계 고분자 및 폴리우레탄계 고분자를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인 색변환 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고체 상변화 소재는 30℃ 내지 80℃에서 고체-고체 상변화(Solid-solid phase transition)가 일어나는 것인 색변환 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고체 상변화 소재의 함량은 상기 색변환 기능층 100 중량부 대비 10 내지 80 중량부인 것인 색변환 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리알콜계 물질은 글리세린(glycerine), 펜타에리스리톨(pentaerythritol), 펜타글리세린(pentaglycerine), 네오펜틸글리콜(neopentylglycol), 트리스하이드록시메틸아미노메탄(tris(hydroxymethyl)aminomethane) 및 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-methyl-1,3-propanediol)을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인 색변환 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀룰로오스계 고분자는 셀룰로오스 디아세테이트(cellulose diacetate, CDA), 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate, CAC) 및 셀룰로오스 에테르(cellulose ether, CET)를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인 색변환 필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 색변환 기능층은 상기 고체 상변화 소재를 포함하는 색변환층을 포함하는 것인 색변환 필름.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 색변환 기능층은 색변환층 및 상변환층을 포함하며,
    상기 상변환층은 상기 고체 상변화 소재를 포함하는 것인 색변환 필름.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 기능성 색변환층 상에 보호필름을 추가로 더 포함하는 것인 색변환 필름.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 색변환 기능층은 유기형광염료를 포함하며,
    상기 유기형광염료는 보디피계, 아크리딘계, 크산텐계, 아릴메테인계, 쿠마린계, 폴리시클릭 방향족 탄화수소계, 폴리시클릭 헤테로 방향족계, 페릴렌계, 피롤계 및 피렌계 유도체 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 색변환 필름.
  10. 기재 필름을 준비하는 단계; 및
    상기 기재 필름 상에 고체 상변화 소재를 포함하는 색변환 기능층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 고체 상변화 소재는 폴리알콜계 물질, 셀룰로오스계 고분자 및 폴리우레탄계 고분자를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인 색변환 필름의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 색변환 기능층을 형성하는 단계는,
    수지, 용매, 고체 상변화 소재 및 유기형광염료가 혼합된 수지 용액을 준비하는 단계;
    상기 수지 용액을 상기 기재 필름 상에 코팅하여 고체 상변화 소재를 포함한 색변환 기능층을 형성하는 단계; 및
    상기 기재 필름 상에 형성된 상기 고체 상변화 소재를 포함한 색변환 기능층을 건조하는 단계를 포함하는 것인 색변환 필름의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 색변환 기능층을 형성하는 단계는,
    상기 기재 필름 상에 색변환층을 형성하는 단계; 및
    상기 색변환층 상에 상기 고체 상변화 소재를 포함하는 상변환층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 색변환 필름의 제조방법.
  13. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛.
  14. 청구항 13에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치.
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