KR102022398B1 - 색변환 필름 및 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 명세서에 기재된 발명은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 색변환층; 상기 색변환층의 적어도 일면에 구비된 점착 또는 접착 층; 및 상기 점착 또는 접착 층의 상기 색변환층에 대향하는 면의 반대면에 부착된 집광패턴층을 포함하는 색변환 필름과 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

Description

색변환 필름 및 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 {COLOR CONVERSION FILM AND METHOD FOR PREPARING THE SAME AND BACK LIGHT UNIT COMPRISING THE SAME}

본 출원은 색변환 필름 및 이의 제조방법과, 상기 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

TV의 대면적화와 함께 고화질화, 슬림화, 고기능화가 이루어지고 있다. 고성능, 고화질의 OLED TV는 여전히 가격 경쟁력이 문제점이며, 이에 따라 아직 본격적인 시장은 열리지 않고 있다. 따라서, LCD로 OLED의 장점을 유사하게 확보하려는 노력이 계속 되고 있다.

상기 노력의 하나로서, 최근 양자점 관련 기술 및 시제품이 많이 구현되고 있다. 그러나, 카드뮴 계열의 양자점은 사용 제한 등의 안전성 문제가 있으므로, 상대적으로 안전성 이슈가 없는 카드뮴이 없는 양자점을 적용한 백라이트 제조에 관심이 모이고 있다.

본 출원은 색변환 필름, 이의 제조방법 및 상기 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

본 출원의 일 실시상태는

수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 색변환층;

상기 색변환층의 적어도 일면에 구비된 점착 또는 접착 층; 및

상기 점착 또는 접착 층의 상기 색변환층에 대향하는 면의 반대면에 부착된 집광패턴층을 포함하는 색변환 필름을 제공한다.

본 출원의 또 하나의 실시상태는

수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 색변환층을 준비하는 단계; 및

상기 색변환층의 적어도 일면에 점착 또는 접착 층과 집광패턴층을 동시에 또는 순차적으로 라미네이션 하는 단계; 또는 상기 색변환층의 적어도 일면에 점착 또는 접착 층과 투명 기재를 동시에 또는 순차적으로 라미네이션한 후, 상기 투명 기재 위에 집광패턴을 형성하는 단계

를 포함하는 색변환 필름의 제조방법을 제공한다.

본 출원의 또 하나의 실시상태는 상기 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

본 명세서에 기재된 실시상태들에 따르면, 색변환 필름은 색변환층의 적어도 일면에 집광패턴층이 점착 또는 접착 층을 통하여 직접 부착되어 있는 것으로서, 집광패턴 일체형의 구조를 갖는다. 따라서, 종래의 색변환 필름과 별도의 집광시트를 구비하는 경우에 비하여 상대적으로 공정회수가 감소하고 제조원가가 감소되는 장점이 있다.

도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 색변환 필름의 적층 구조를 예시한 것이다.
도 2는 종래기술에 따른 백라이트 유닛의 분해도를 예시한 것이다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태에 따라 색변환 필름 상에 집광 패턴을 형성하는 공정을 예시한 것이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 필름의 휘도 특성을 비교한 것이다.
도 5는 도 4의 실험결과를 측정하기 위한 백라이트 구조를 예시한 것이다.
도 6은 실시예 2, 3 및 비교예 2에서 제조된 필름의 휘도 특성을 비교한 것이다.

본 출원의 일 실시상태에 따른 색변환 필름은 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 색변환층; 상기 색변환층의 적어도 일면에 구비된 점착 또는 접착 층; 및 상기 점착 또는 접착 층의 상기 색변환층에 대향하는 면의 반대면에 부착된 집광패턴층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1에 본 출원의 일 실시상태에 따른 색변환 필름의 적층 구조를 예시한 것이다. 도 1에 따르면, 집광패턴층이 투명 기재 및 투명 기재 상에 구비된 집광패턴을 포함하는 구조이지만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다. 투명 기재의 일면을 변형하여 집광패턴을 형성한 일체형 구조일 수도 있다. 상기 투명 기재는 배리어 필름으로 대체될 수 있다.

상기 집광패턴층에 포함되는 집광패턴은 광을 집광할 수 있는 구조라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 집광패턴은 삼각 단면의 프리즘(Prism), 피라미드 형태의 프리즘, 사각뿔, 삼각기둥, 곡면 형태의 렌즈; 또는 규칙적 또는 비규칙적으로 형성되는 원형 또는 타원형 렌티큘라 렌즈일 수 있다.

종래기술에 따른 백라이트 유닛의 분해도를 도 2에 나타내었다. 일반적으로, 색변환 필름의 일면측에 2장의 프리즘 시트를 배치한다. 프리즘 시트와 같은 집광 시트는 색변환 필름으로부터 넓게 방사되어 나오는 빛을 집광시켜 백라이트의 휘도를 향상시키고, 시야각에 따른 휘도 편차를 줄이는 역할을 한다.

일반적인 프리즘 시트는 PET 필름과 같은 투명 기재 및 그 위에 구비된 프리즘 구조를 포함한다. 한편, 색변환 필름은 투명 기재, 상기 투명 기재 상에 구비되고, 수지 매트릭스 및 유기 형광체를 포함하는 색변환층, 및 상기 색변환층에 접착제층을 이용하여 부착된 보호필름 또는 배리어 필름이 구비된다.

그러나, 본 발명에서는 색변환층 상에 점착 또는 접착 층을 이용하여, 보호필름 또는 배리어 필름 대신, 프리즘 시트와 같은 집광패턴층이 부착된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상기 집광패턴층이 재료에 따라 보호필름 또는 배리어 필름의 역할을 하는 동시에 집광시트의 역할을 할 수 있다. 이에 의하여, 2종의 필름의 기능을 1종의 필름을 통하여 구현함으로써, 제조 공정상의 편의성과 함께 공정 회수 감소를 구현할 수 있다.

또한, 종래와 같이 색변환 필름과 집광 시트를 별도로 적층하는 경우 색변환 필름의 커버 필름과 집광 시트의 투명 기재가 중복되어 적용되어 있는 반면, 본 발명에 따르면 1장의 필름이 색변환 필름의 커버 필름과 집광 시트의 투명 기재의 역할을 함으로써 백라이트 유닛의 두께를 감소시킬 수 있다.

본 명세서에 있어서, 점착 또는 접착 층의 재료 및 두께로는 당기술분야에 알려져 있는 기술 중에서 선택될 수 있다. 비캐리어형(Non carrier type)의 아크릴계 접착 필름을 사용하는 것이 가장 바람직하나, 경우에 따라 캐리어형(carrier type)을 사용할 수도 있다. 또한 에폭시 경화형의 접착제를 적용하는 것도 무방하다. 점착 또는 접착 층의 두께는 25μm~100μm 내외가 가장 바람직하다.

본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 색변환 필름은 적어도 일면에 보호필름 또는 배리어 필름을 더 포함한다. 이 실시상태에 따르면, 필요에 따라 보호필름 또는 배리어 필름을 부착하기 위하여 점착층 또는 접착층을 이용할 수 있다. 보호필름 및 배리어 필름으로는 당기술분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 상기 유기 형광체는 450 nm에서 발광 피크를 가지고 반치폭이 40 nm 이하이며 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 광 조사시 광을 방출할 수 있다. 여기서, 방출되는 광은 500 nm 내지 560 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 녹색 광 또는 600 nm 내지 780 nm의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 적색 광 또는 이들의 혼합일 수 있다.

본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 형광체는 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 적색 광을 방출하는 유기 형광체, 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 방출하는 유기 형광체, 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 청색 광, 녹색 광 및 적색 광은 당기술분야에 알려져 있는 정의가 사용될 수 있으며, 예컨대 청색 광은 400 nm 내지 500 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이고, 녹색 광은 500 nm 내지 560 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이며, 적색 광은 600 nm 내지 780 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이다. 본 명세서에 있어서, 녹색 형광체는 청색 광의 적어도 일부를 흡수하여 녹색 광을 방출하고, 적색 형광체는 청색 광 또는 녹색 광의 적어도 일부를 흡수하여 적색 광을 방출한다. 예컨대, 적색 형광체는 청색 광 뿐만 아니라 500~600nm 사이의 파장의 광을 흡수할 수도 있다.

일 실시상태에 따르면, 상기 색변환 필름은 광 조사시 발광 파장의 반치폭이 60 nm 이하이다. 상기 반치폭은 상기 필름으로부터 발광한 빛의 최대 발광 피크에서 최대 높이의 절반일 때의 발광 피크의 폭을 의미한다. 본 명세서에서의 발광 피크의 반치폭은 필름 상태에서 측정될 수 있다. 상기 반치폭 형성시 필름에 조사되는 광은 450 nm에서 발광 피크를 가지고 반치폭이 40 nm 이하이며 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 광일 수 있다. 상기 발광 피크의 반치폭은 상기 색변환 필름 내에 포함되는 유기 형광체, 수지 매트릭스 또는 그외 첨가제와 같은 성분들의 종류나 조성에 의하여 결정될 수 있다. 상기 색변환 필름의 발광 피크의 반치폭은 작을수록 색재현율 향상에 유리하다.

본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 형광체로는 피로메텐 금속 착체 구조를 포함하는 유기 형광체가 사용될 수 있다.

일 예에 따르면, 상기 유기 형광체로서 하기 화학식 1의 유기 형광체를 사용할 수 있다.

[화학식 1]

화학식 1에 있어서,

X₁ 및 X₂는 불소기 또는 알콕시기이고,

R₁ 내지 R₄는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 알킬기, 알콕시기, 카르복실기 치환 알킬기, 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴기, -COOR 또는 -COOR 치환 알킬기이고, 여기서 R은 알킬기이며,

R₅ 및 R₆은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 시아노기, 니트로기, 알킬기, 카르복실기 치환 알킬기, -SO₃Na, 또는 아릴알키닐로 치환 또는 비치환된 아릴기이며,R₁과 R₅는 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성할 수 있고, R₄와 R₆은 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성할 수 있으며,

R₇은 수소; 알킬기; 할로알킬기; 또는 할로겐기, 알킬기, 알콕시기, 아릴기 또는 알킬아릴기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.

일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R₁ 내지 R₄는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 불소기, 염소기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 카르복실산 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, -COOR, 또는 -COOR 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, 여기서 R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.

또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R₁ 내지 R₄는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 염소기, 메틸기, 카르복실기 치환 에틸기, 메톡시기, 페닐기, 메톡시기 치환 페닐기 또는 -COOR 치환 메틸기이고, 여기서 R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.

일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R₅ 및 R₆은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 니트로기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 카르복실기 치환 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 -SO₃Na이다.

일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R₅ 및 R₆은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 니트로기, 에틸기, 카르복실기 치환 에틸기 또는 -SO₃Na이다.

일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R₇은 수소; 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.

일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 R₇은 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 페닐, 메틸페닐, 디메틸페닐, 트리메틸페닐, 나프틸, 바이페닐 치환 나프틸, 디메틸플루오렌 치환 나프틸, 터페닐 치환 디메틸페닐, 메톡시페닐, 또는 디메톡시페닐이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 구조식들로 표시될 수 있다.

상기 구조식 중 Ar은 치환 또는 비치환된 아릴기이다. 예컨대 Ar은 알킬기 또는 알콕시기로 치환된 아릴기일 수 있다.

예컨대 하기 구조식의 화합물이 사용될 수 있다. 하기 구조식의 화합물은 용액 상태에서 490 nm에서 최대 흡수 파장을 갖고 520 nm에서 최대 발광 피크를 갖는다.

다만, 상기 구조식에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 형광체가 사용될 수 있다.

또 하나의 예에 따르면, 상기 유기 형광체로서, 용액 상태에서 560-620 nm에서 최대 흡수 파장을 갖고 600-650 nm에서 발광 피크를 갖는 형광체가 사용될 수 있다. 예컨대 하기 화학식 2의 화합물이 사용될 수 있다.

[화학식 2]

R₁₁, R₁₂ 및 L은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 아랄킬기, 알킬아릴기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 머캅토기, 알콕시기, 알콕시아릴기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 할로아릴기, 헤테로고리기, 할로겐, 할로알킬기, 할로알케닐기, 할로알키닐기, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기 또는 실록사닐기이거나, 인접한 치환기와 연결되어 치환 또는 비치환된 방향족 또는 지방족의 탄화수소 또는 헤테로 고리를 형성하고,

M은 m가의 금속으로서, 붕소, 베릴륨, 마그네슘, 크롬, 철, 니켈, 구리, 아연 또는 백금이고,

Ar₁ 내지 Ar₅는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 알킬기; 할로알킬기; 알킬아릴기; 아민기; 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴알케닐기; 또는 히드록시기, 알킬기 또는 알콕시기로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.

일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 구조식들로 표시될 수 있다.

상기에서 예시한 형광체는 용액 상태에서 발광 피크의 반치폭이 40 nm 이하이고, 필름 상태에서의 발광 피크의 반치폭은 50nm 내외이다.

상기 유기 형광체의 함량은 수지 매트릭스 100 중량부를 기준으로 0.005 중량부 내지 2 중량부일 수 있다.

상기 수지 매트릭스의 재료는 열가소성 고분자 또는 열경화성 고분자인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 수지 매트릭스의 재료로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리(메트)아크릴계, 폴리카보네이트계(PC), 폴리스티렌계(PS), 폴리아릴렌계(PAR), 폴리우레탄계(TPU), 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN), 폴리비닐리덴플루오라이드계(PVDF), 개질된 폴리비닐리덴플루오라이드계(modified-PVDF) 등이 사용될 수 있다. UV 경화형 수지에 비하여 열가소성 또는 열경화성 고분자는 UV 경화과정에서 나오게 되는 UV 에너지를 사용하지 않고, 유기 형광체를 공격할 수 있는 라디칼 또는 양이온을 가지고 있지 않으므로, UV 에너지 또는 라디칼이나 양이온에 의한 광특성 저하를 방지할 수 있다.

전술한 실시상태에 따른 색변환 필름은 두께가 2 내지 200 마이크로미터일 수 있다. 특히, 상기 색변환 필름은 두께가 2 내지 20 마이크로미터의 얇은 두께에서도 높은 휘도를 나타낼 수 있다. 이는 단위 부피 상에 포함되는 형광체 분자의 함량이 양자점에 비하여 높기 때문이다. 예컨대, 유기 형광체의 함량이 0.5wt% 가 적용된 5 마이크로미터 두께의 색변환 필름은 청색 백라이트 유닛(blue BLU) 600 nit 의 휘도를 기준으로 4000 nit 이상의 높은 휘도를 보일 수 있다.

전술한 실시상태에 따른 색변환 필름은 일면에 기재가 구비될 수 있다. 이 기재는 상기 색변환 필름의 제조시 지지체로서의 기능을 할 수 있다. 기재의 종류로는 특별히 한정되지 않으며, 투명하고, 상기 지지체로서의 기능을 할 수 있는 것이라면 그 재질이나 두께에 한정되지 않는다. 여기서 투명이란, 가시광선 투과율이 70% 이상인 것을 의미한다. 예컨대 상기 기재로는 PET 필름이 사용될 수 있다.

본 출원의 또 하나의 실시상태에 따른 색변환 필름의 제조방법은

수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 색변환층을 준비하는 단계; 및

상기 색변환층의 적어도 일면에 점착 또는 접착 층과 집광패턴층을 동시에 또는 순차적으로 라미네이션 하는 단계; 또는 상기 색변환층의 적어도 일면에 점착 또는 접착 층과 투명 기재를 동시에 또는 순차적으로 라미네이션한 후, 상기 투명 기재 위에 집광패턴을 형성하는 단계

를 포함한다.

상기 색변환층은 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 상에 코팅하는 단계; 및 상기 기재 상에 코팅된 수지 용액을 건조하는 단계를 포함하는 방법, 또는 유기 형광체를 수지와 함께 압출하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.

상기 수지 용액 중에는 전술한 유기 형광체가 용해되어 있기 때문에 유기 형광체가 용액 중에 균질하게 분포하게 된다. 이는 별도의 분산공정을 필요로 하는 양자점 필름의 제조공정과는 상이하다.

상기 수지 용액에는 필요에 따라 첨가제가 첨가될 수 있으며, 예컨대 실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나 분말과 같은 광확산제가 첨가될 수 있다. 또한, 광확산 입자의 안정적인 분산을 위하여 분산제가 추가로 첨가될 수도 있다.

상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액은 용액 중에 전술한 유기 형광체와 수지가 녹아있는 상태라면 그 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.

일 예에 따르면, 상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액은 유기 형광체를 용매에 녹여 제1 용액을 준비하고, 수지를 용매에 녹여 제2 용액을 준비하고, 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합할 때, 균질하게 섞는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 용매에 유기 형광체와 수지를 동시에 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 유기 형광체를 녹이고 이어서 수지를 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 수지를 녹이고 이어서 유기 형광체를 첨가하여 녹이는 방법 등이 사용될 수 있다.

상기 용액 중에 포함되는 유기 형광체는 전술한 바와 같다.

상기 용액 중에 포함되어 있는 수지로는 전술한 수지 매트릭스 재료, 이 수지 매트릭스 수지로 경화가능한 모노머, 또는 이들의 혼합이 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 수지 매트릭스 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 용매로는 특별히 한정되지 않으며, 상기 코팅 공정에 악영향을 미치지 않으면서 추후 건조에 의하여 제거될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 용매의 비제한적인 예로는 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 클로로포름, 각종 알코올계 용매, MEK(메틸에틸케톤), MIBK(메틸이소부틸케톤), EA(에틸에세테이트), 부틸아세테이트, 사이클로헥사논 (cyclohexanone), PGMEA(프로필렌글리콜 메틸에틸아세테이트), 다이옥산(dioxane), DMF(디메틸포름아미드), DMAc(디메틸아세트아미드), DMSO(디메틸술폭사이드), NMP(N-메틸-피롤리돈) 등이 사용될 수 있으며, 1 종 또는 2 종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 사용하는 경우, 이들 각각의 용액에 포함되는 용매는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 상기 제1 용액과 상기 제2 용액에 서로 상이한 종류의 용매가 사용되는 경우에도, 이들 용매는 서로 혼합될 수 있도록 상용성을 갖는 것이 바람직하다.

상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 기재 상에 코팅하는 공정은 롤투롤 공정을 이용할 수 있다. 예컨대, 기재가 권취된 롤로부터 기재를 푼 후, 상기 기재의 일면에 상기 유기 형광체가 용해된 수지 용액을 코팅하고, 건조한 후, 이를 다시 롤에 권취하는 공정으로 수행될 수 있다. 롤투롤 공정을 이용하는 경우, 상기 수지 용액의 점도를 상기 공정이 가능한 범위로 결정하는 것이 바람직하며, 예컨대 200 내지 2,000 cps 범위 내에서 결정할 수 있다.

상기 코팅 방법으로는 공지된 다양한 방식을 이용할 수 있으며, 예컨대 다이(die) 코터가 사용될 수도 있고, 콤마(comma) 코터, 역콤마(reverse comma) 코터 등 다양한 바 코팅 방식이 사용될 수도 있다.

상기 코팅 이후에 건조 공정을 수행한다. 건조 공정은 용매를 제거하기에 필요한 조건으로 수행할 수 있다. 예컨대, 기재가 코팅 공정시 진행하는 방향으로, 코터에 인접하여 위치한 오븐에서 용매가 충분히 날아갈 조건으로 건조하여, 기재 위에 원하는 두께 및 농도의 형광체를 포함하는 색변환층을 얻을 수 있다.

상기 용액 중에 포함되는 수지로서 상기 수지 매트릭스 수지로 경화가능한 모노머를 사용하는 경우, 상기 건조 전에 또는 건조와 동시에 경화, 예컨대 UV 경화를 수행할 수 있다.

유기 형광체를 수지와 함께 압출하여 필름화하는 경우에는 당기술분야에 알려져 있는 압출 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, 유기 형광체를 폴리카보네이트계(PC), 폴리(메트)아크릴계, 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN)와 같은 수지를 함께 압출함으로써 색변환층을 제조할 수 있다.

이어서, 상기 색변환층의 적어도 일면에 점착 또는 접착 층과 집광패턴층을 동시에 또는 순차적으로 라미네이션 하는 단계; 또는 상기 색변환층의 적어도 일면에 점착 또는 접착 층과 투명 기재를 동시에 또는 순차적으로 라미네이션한 후, 상기 투명 기재 위에 집광패턴을 형성하는 단계를 수행할 수 있다.

일 예에 따르면, 상기 투명 기재 위에 집광 패턴을 형성하는 단계는 상기 투명 기재 상에 자외선 경화형 수지를 도포하고, 표면 요철을 갖는 마스터 롤을 이용하여 상기 도포된 자외선 경화형 수지 상에 요철을 형성하고 자외선 경화함으로써 집광패턴을 형성할 수 있다. 집광패턴 형성 공정을 도 3에 예시하였다. 필요에 따라 일면 또는 양면에 보호필름을 추가로 형성할 수 있다.

본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다. 상기 백라이트 유닛은 상기 색변환 필름을 포함하는 것을 제외하고는 당기술분야에 알려져 있는 백라이트 유닛 구성을 가질 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 측쇄형 광원(도 2의 청색), 광원을 둘러싸는 반사판(도 2의 녹색), 상기 광원으로부터 직접 발광하거나, 상기 반사판에서 반사된 빛을 유도하는 도광판(도 2의 살구색), 상기 도광판의 일면에 구비된 반사층(도 2의 하늘색), 및 상기 도광판의 상기 반사층에 대향하는 면의 반대면에 구비된 색변환 필름(도 2의 흰색)을 포함한다. 도 2에서 회색으로 표시된 부분은 도광판의 광분산 패턴이다. 도광판 내부로 유입된 광은 반사, 전반사, 굴절, 투과 등의 광학적 과정의 반복으로 불균일한 광분포를 가지는데, 이를 균일한 밝기로 유도하기 위하여 2차원 적인 광분산 패턴을 이용할 수 있다. 상기 광분산 패턴은 도광판 내부로 유입된 빛을 산란시켜 균일한 밝기로 유도할 수 있다. 그러나, 상기 설명들에 의하여 한정되는 것은 아니며, 광원은 측쇄형 뿐만 아니라 직하형이 사용될 수도 있으며, 반사판이나 반사층은 필요에 따라 생략되거나 다른 구성으로 대체될 수도 있으며, 필요에 따라 추가의 필름, 예컨대 광확산 필름, 집광 필름, 휘도 향상 필름 등이 더 추가로 구비될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.

실시예 1

하기 구조식의 녹색 유기 형광체 및 하기 구조식의 적색 유기 형광체를 용매 DMF에 녹여 제1 용액을 제조하였다.

녹색 유기 형광체 적색 유기 형광체

열가소성 수지 SAN(스티렌-아크릴로니트릴계)를 용매 DMF에 녹여 제2 용액을 제조하였다.

상기 SAN 100 중량부를 기준으로 상기 유기 형광체의 양이 0.5 중량부가 되도록 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하고, 여기에 TiO₂를 첨가하고 균질하게 혼합하였다. 혼합된 용액의 고형분 함량은 20 중량%이었고, 점도가 200 cps이었다. 이 용액을 PET 기재에 코팅한 후 건조하여 백색 색변환 필름을 제조하였다.

아크릴 수지로 제조된 삼각 단면 형태(피치 25 마이크로미터, 높이 12.5 마이크로미터)의 프리즘 시트 뒷면에 색변환 필름을 라미네이션(NCF 형 아크릴계 접착제로 진행함, 점착층 두께 25 마이크로미터)한 후 도광판(도 5의 노란색) 위에 위치시켰다. 이 때, 프리즘 시트의 프리즘의 길이 방향이 도 5의 엣지형 광원(파란색)의 길이 방향(y-방향)에 평행하도록 배치하였다. 이어서, 엣지형 광원의 길이방향에 수직인 방향 (x-축 방향)으로의 시야각에 따른 휘도 변화값 측정한 결과를 도 4에 나타내었다.

실시예 2

프리즘 피치 50 마이크로미터 높이 25 마이크로미터를 적용하는 것을 제외하고는 실시예 1와 동일하게 실시하였다. x축 방향 각도에 따른 휘도 변화값을 도 6에 나타내었다.

실시예 3

점착층 두께를 50 마이크로미터로 적용하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다. x축 방향 각도에 따른 휘도 변화값을 도 6에 나타내었다.

비교예 1

프리즘 시트와 색변환 필름을 라미네이션 하지 않고, 실시예 1에서 제조된 백색 색변환 필름과 프리즘 시트를 점착제 또는 접착제 없이 단순히 적층(stack)한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, x축 방향 각도에 따른 휘도 변화값을 도 4에 나타내었다.

도 4의 세로축은 휘도(nit)를 나타내고, 가로축은 시야각(°)을 나타낸다.

비교예 2

프리즘 피치 50 마이크로미터, 높이 25 마이크로미터를 적용하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다. x축 방향 각도에 따른 휘도 변화값을 도 6에 나타내었다.

도 4 및 도 6에 나타난 바와 같이, 정면 ±15도 이내의 시야각에서는 에어갭(Air gap)이 있는 상태에서 적층을 한 제품의 휘도가 높으나, ±15도 초과하는 시야각에서는 프리즘 시트와 색변환 필름을 라미네이션한 제품의 휘도가 더 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 모든 방향에 대한 광자(photon)의 발광량을 고려해서 실시예와 비교예의 Qy 를 계산한 결과 실시예와 비교예 모두에서 Qy 0.95 이상의 높은 값을 보였다.

한편, 비교예 1 및 2에 있어서, 종래의 색변환 필름과 같이 백색 색변환 필름의 상면에 접착제층을 이용하여 PET 필름을 적층할 후, 다시 프리즘 시트를 적층하는 경우에는 휘도 및 양자효율(Qy)가 더더욱 감소될 것임은 명백하다.

Claims (5)

1. 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 2종 이상의 유기 형광체를 포함하는 색변환층;
   상기 색변환층의 적어도 일면에 구비된 점착 또는 접착 층; 및
   상기 점착 또는 접착 층의 상기 색변환층에 대향하는 면의 반대면에 부착된 집광패턴층을 포함하고,
   상기 수지 매트릭스의 재료는 폴리카보네이트계(PC), 폴리스티렌계(PS), 폴리아릴렌계(PAR), 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN), 폴리비닐리덴플루오라이드계(PVDF) 또는 개질된 폴리비닐리덴플루오라이드계(modified-PVDF)이며,
   상기 유기 형광체는 하기 구조식 중에서 선택되고,
   상기 점착 또는 접착 층의 재료는 비캐리어형의 점착필름이며,
   상기 점착 또는 접착 층의 두께는 25μm~100μm인 것인 색변환 필름:
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   상기 구조식 중 Ar은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 집광패턴층은 투명 기재 및 투명 기재 상에 구비된 집광패턴을 포함하거나, 적어도 일면이 변형되어 집광패턴이 형성된 투명 기재를 포함하는 것인 색변환 필름.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 집광 패턴은 삼각 단면의 프리즘(Prism), 피라미드 형태의 프리즘, 사각뿔, 삼각기둥, 곡면 형태의 렌즈; 또는 규칙적 또는 비규칙적으로 형성되는 원형 또는 타원형 렌티큘라 렌즈인 것인 색변환 필름.
4. 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 분산되고, 청색 또는 녹색 광을 흡수하여 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출하는 유기 형광체를 포함하는 색변환층을 준비하는 단계; 및
   상기 색변환층의 적어도 일면에 점착 또는 접착 층과 집광패턴층을 동시에 또는 순차적으로 라미네이션 하는 단계; 또는 상기 색변환층의 적어도 일면에 점착 또는 접착 층과 투명 기재를 동시에 또는 순차적으로 라미네이션한 후, 상기 투명 기재 위에 집광패턴을 형성하는 단계
   를 포함하는 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 색변환 필름의 제조방법.
5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 색변환 필름을 포함하는 백라이트 유닛.

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