KR101956994B1

KR101956994B1 - 파장변환 조성물, 이를 포함하는 색변환 시트 및 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR101956994B1
Application number: KR1020160169771A
Authority: KR
Inventors: 진상우; 이지훈; 권진우; 최주희
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2019-03-11
Anticipated expiration: 2036-12-13
Also published as: KR20180068129A

Abstract

본 발명은 복수개의 유기 형광체가 분산되어 있는 바인더 수지를 포함하며, 상기 바인더 수지는 지방족 다가 알코올과 지방족 또는 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지 1종 이상을 포함하는 파장변환 조성물을 제공한다.

Description

파장변환 조성물, 이를 포함하는 색변환 시트 및 백라이트 유닛{WAVELENGTH CONVERTING COMPOSITION, COLOR CHANGE SHEET AND BACKLIGHT UNIT INCLUDING THE SAME}

본 발명은 파장변환 조성물, 이를 포함하는 색변환 시트 및 백라이트 유닛에 관한 것이다.

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

특히, 액정 표시 장치의 고화질을 구현함에 있어 최근 양자점(quantum dot) 기술이 많이 적용되고 있다. 양자점 기술은 나노 무기입자의 크기 조절만으로 다양한 색깔을 구현할 수 있다는 장점을 가지고 있고, UV와 같은 광에도 안정성이 우수하다는 장점을 가지고 있다.

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

이에 최근 들어 카드뮴계 나노 무기입자를 포함하지 않고도 높은 색재현율과 우수한 휘도 특성의 구현이 가능한 유기 형광체의 개발이 많이 이루어지고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 환경적으로 안전한 유기 형광체를 적용하는 동시에 특정 바인더 수지를 적용하여 높은 색재현율의 구현이 가능하면서 휘도 특성을 향상시킬수 있는 파장변환 조성물, 이를 포함하는 색변환 시트 및 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 유기 형광체가 분산되어 있는 바인더 수지를 포함하며, 상기 바인더 수지는 지방족 다가 알코올과 지방족 또는 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지 1종 이상을 포함하는 파장변환 조성물을 제공한다.

상기 바인더 수지는 산가(acid value)가 0~15mgKOH/g일 수 있다.

상기 바인더 수지는 수산기가가 0~30mgKOH/g일 수 있다

상기 바인더 수지의 유리전이온도는 0~120℃일 수 있다.

상기 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 유기 형광체는 상기 바인더 수지 100중량부 대비 0.0001~10중량부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파장변환 조성물을 포함하는 파장변환층, 및 상기 파장변환층의 적어도 일면에 위치하는 기재필름을 포함하며, 상기 파장변환 조성물은 복수개의 유기 형광체가 분산되어 있는 바인더 수지를 포함하며, 상기 바인더 수지는 지방족 다가 알코올과 지방족 또는 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지 1종 이상을 포함하는 색변환 시트를 제공한다.

상기 파장변환층은 1~150㎛의 두께 범위를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 광원, 상기 광원에 이격되게 설치되어 상기 광원으로부터 입사된 광을 백색광으로 변환시키는 색변환 시트, 상기 광원과 상기 색변환 시트 사이에 위치하는 도광판, 및 상기 도광판 아래에 위치하는 반사판을 포함하며, 상기 색변환 시트는 파장변환 조성물을 포함하는 파장변환층, 및 상기 파장변환층의 적어도 일면에 위치하는 기재필름을 포함하며, 상기 파장변환 조성물은 복수개의 유기 형광체가 분산되어 있는 바인더 수지를 포함하며, 상기 바인더 수지는 지방족 다가 알코올과 지방족 또는 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지 1종 이상을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 색변환 시트 및 백라이트 유닛에 유기 형광체 및 유기 형광체의 안정성을 높일 수 있는 바인더 수지를 적용함으로써 유기 형광체의 신뢰성을 향상시키는 동시에 높은 색재현율의 구현 및 휘도 특성의 향상이 가능하다.

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

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 파장변환 조성물에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파장변환 조성물은 복수개의 유기 형광체 및 바인더 수지를 포함하고, 복수개의 유기 형광체는 바인더 수지에 분산되어 있다.

유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 바인더 수지는 지방족 다가 알코올과 지방족 또는 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지 1종 이상을 포함할 수 있다.

여기서, 지방족 다가 알코올은 수산기를 2개 이상 가지고, 탄소수가 2~10개의 지방족 화합물로서, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로판 디올, 부탄 디올, 네오펜틸 글리콜 및 트리메틸올 프로판 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

바인더 수지의 지방족 다가산은 카르복실산기를 2개 이상 가지고, 탄소수가 2~12개의 지방족 화합물로서, 예를 들어, 말론산, 석신산, 아디프산 및 세바스산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 바인더 수지의 방향족 다가산은 카르복실산기를 2개 이상 가지고, 방향족 고리의 수가 1~4개인 방향족 화합물로서, 예를 들어, 아이소프탈산, 프탈산, 테레프탈산 및 사이클로헥실디카르복시산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 파장변환 조성물의 바인더 수지는 유기 형광체를 고정시켜주는 동시에 수분이나 산소에 노출이 되는 것을 방지하여, 바인더 수지 내에 분산되어 있는 유기 형광체의 분해를 방지하는 역할을 한다.

일반적으로, 색변환 시트에 적용되는 파장변환 조성물의 바인더 수지로 적용되는 아크릴 수지나 에폭시 수지는 이들 수지 내에 존재하는 수산기, 카르복실산기 등의 작용기가 바인더 수지 내에 분산되어 있는 유기 형광체의 분해를 가속화시켜 유기 형광체의 신뢰성을 저하시킬 수 있다.

이에, 본 실시예에 따른 바인더 수지의 산가(acid value)는 0~15mgKOH/g일 수 있다.

바인더 수지의 수산기가(hydroxyl value)는 0~30mgKOH/g일 수 있고, 바람직하게는 0~20mgKOH/g일 수 있다.

또한, 바인더 수지의 유리전이온도는 0~120℃일 수 있고, 바람직하게는 20~120℃, 더욱 바람직하게는 40~120℃일 수 있다.

이는 바인더 수지의 유리전이온도가 0℃ 이상의 범위에서 복수의 유기 형광체들의 응집(aggregation) 및 이로 인한 광 특성 저하를 방지할 수 있기 때문이다.

본 실시예에 따른 바인더 수지는 필요에 따라 수지의 화학적 가교화를 위한 가교제를 더 포함할 수 있다.

가교제는 이소시아네이트계(isocyanate), 아민계(amine), 산무수물계(anhydride), 티올계(thiol), 에폭시계(epoxy) 가교제 등을 사용할 수 있다.

본 실시예에 따른 파장변환 조성물은 필요에 따라 무기 산화물을 더 포함할 수 있는데, 무기 산화물은 실리카, 알루미나, 티타니아 및 지르코니아 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 무기 산화물은 광 확산 물질로 작용할 수 있다.

바인더 수지에 분산되어 있는 유기 형광체는 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체(예를 들어, 2-(벤조티아졸-2-일)-9,10-디페닐안트라센이나 5,6,11,12-테트라페닐나프타센 등), 푸란, 피롤, 티오펜, 실롤, 9-실라플루오렌, 9,9'-스피로비실라플루오렌, 벤조티오펜, 벤조푸란, 인돌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 이미다조피리딘, 페난트롤린, 피리딘, 피라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 피롤로피리딘, 티옥산텐 등의 헤테로 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체, 보란 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 4,4'-비스(2-(4-디페닐아미노페닐)에테닐)비페닐, 4,4'-비스(N-(스틸벤-4-일)-N-페닐아미노)스틸벤 등의 아미노스티릴 유도체, 방향족 아세틸렌 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 스틸벤 유도체, 알다진 유도체, 피로메텐 유도체, 디케토피롤로[3,4-c]피롤 유도체, 2,3,5,6-1H,4H-테트라히드로-9-(2'-벤조티아졸릴)퀴노리지노[9,9a,1-gh]쿠마린 등의 쿠마린 유도체, 이미다졸, 티아졸, 티아디아졸, 카르바졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸 등의 아졸 유도체 및 그 금속 착체 및 N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디페닐-1,1'-디아민으로 대표되는 방향족 아민 유도체 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유기 형광체로서 녹색 유기 형광체는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하고, 적색 유기 형광체는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

유기 형광체는 바인더 수지 100중량부 대비 0.0001~10중량부를 포함할 수 있다.

이는 유기 형광체를 0.0001중량부 미만으로 포함할 경우 색변환 효과가 미비할 수 있고, 10중량부를 초과하여 포함할 경우 유기 형광체의 응집과 같은 상호 작용으로 인해 소광 현상이 발생할 수 있기 때문이다.

다음으로, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트(color change sheet)에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트의 단면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 시트(10)는 파장변환 조성물을 포함하는 파장변환층(20) 및 파장변환층(20)의 적어도 일면에 위치하는 기재필름(22)을 포함한다.

파장변환층(20)을 구성하는 파장변환 조성물은 앞서 설명한 파장변환 조성물과 동일한 파장변환 조성물이 적용되는 바, 중복되는 설명은 생략한다.

기재필름(22)은 투명하고 가요성이 있는 고분자 필름일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphtalate), 폴리아릴레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리이미드(polyimide) 등의 고분자 필름일 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 다양한 고분자 필름이 적용될 수 있다.

또한, 기재필름(22)은 확산 시트, 프리즘 시트 등의 광학 필름일 수 있으며, 1~150㎛의 두께 범위로 형성될 수 있고, 바람직하게는 5~100㎛의 두께 범위로 형성될 수 있다.

다음으로, 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(backlight unit)에 대해서 설명한다.

도 2는 도 1의 색변환 시트를 포함하는 백라이트 유닛의 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(90)은 광원(70), 광원(70)으로부터 방출된 광을 반사시켜 광효율을 높일 수 있는 반사판(50), 반사판(50) 상부에 위치하는 도광판(30) 및 도광판(30) 상부에 위치하는 색변환 시트(10)를 포함할 수 있다.

광원(70)은 측쇄형 또는 직하형 등 다양한 형태로 적용될 수 있다.

색변환 시트(10)는 앞서 도 1에 나타낸 실시예에서 설명한 것과 동일한 색변환 시트가 적용되는 바, 중복되는 설명은 생략한다.

또한, 색변환 시트(10)의 상부에는 적어도 하나 이상의 광학 시트, 예를 들어 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도향상필름(DBEF) 등을 더 포함할 수 있다.

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

실시예 1

하기 화학식 1 및 화학식 2에 따른 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체를 메틸에틸케톤에 각각 녹여 2종의 유기 형광체 용액을 제조하였다.

[화학식 1]

[화학식 2]

제조된 2종의 유기 형광체 용액을 각각 산가 12mgKOH/g, 수산기가 5mgKOH/g인 폴리에스터 수지(ARAKAWA, 2624A)에 혼합한 후 점도가 150cps가 되도록 메틸에틸케톤을 추가한 후, 150rpm으로 30분간 교반하여 파장변환 조성물을 제조하였다.

이 때, 녹색 유기 형광체는 폴리에스터 고형분 100중량부 기준 0.75중량부가 되도록 하였으며, 적색 유기 형광체는 폴리에스터 수지의 고형분 100중량부 기준 0.015중량부가 되도록 하였다.

파장변환 조성물을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름(TAK, PL2) 상면에 바코팅한 후, 120℃에서 2분동안 건조시켜, 20㎛ 두께의 파장변환층을 가지는 색변환 시트를 제조하였다.

실시예 2

바인더 수지로 산가 3mgKOH/g이하, 수산기가가 2~6mgKOH/g인 폴리에스터 수지(SK 케미칼, Es-120)를 메틸에틸케톤에 녹인 폴리에스터 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.

실시예 3

바인더 수지로 산가가 2mgKOH/g이하, 수산기가가 5mgKOH/g인 폴리에스터(TOYOBO, Vylon630)를 메틸에틸케톤에 녹인 폴리에스터 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.

제조된 색변환 시트에 추가로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름(TAK, PL2)의 일면이 접촉되도록 적층시킨 후, 롤라미네이트(GMP, EXCELAM II-355Q)를 이용하여 파장변환층의 양면에 PET필름이 위치하는 색변환 시트를 제조하였다.

비교예 1

바인더 수지로 산가가 20mgKOH/g이고 수산기가가 130mgKOH/g인 아크릴 수지(ARAKAWA, DA103)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 통해 색변환 시트를 제조하였다.

실험예

실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 450nm 파장의 청색 LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 상면에 색변환 시트를 적층하고, 색변환 시트의 상면에 확산필름과 프리즘 시트를 추가로 적층한 후 시간 경과에 따른 휘도 변화(△L)를 분광방사휘도계(KONICA MINOLTA, CA-S20W)를 이용하여 측정하였으며, 측정 결과를 표 1에 나타내었다.

		광원 조사 시간
		0hr	50hr	100hr
실시예 1	△L (측정값/초기값)	100%	104.3%	104.5%
실시예 2	△L (측정값/초기값)	100%	105.2%	105.3%
실시예 3	△L (측정값/초기값)	100%	104.8%	105.0%
비교예 1	△L (측정값/초기값)	100%	96.2%	93.1%

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1과 같이 산가 또는 수산기가가 높은 아크릴 수지를 적용한 색변환 시트의 경우 휘도가 지속적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

이에 반해, 산가 또는 수산기가가 적은 폴리에스터 수지가 적용된 색변환 시트의 경우 휘도 변화가 적은 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 색변환 시트 및 백라이트 유닛에 유기 형광체 및 유기 형광체의 안정성을 높일 수 있는 바인더 수지를 적용함으로써 유기 형광체의 신뢰성을 향상시키는 동시에 높은 색재현율의 구현 및 휘도 특성의 향상이 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 색변환 시트 20: 파장변환층
22: 기재필름 90: 백라이트 유닛
70: 광원 30: 도광판
50: 반사판

Claims

복수개의 유기 형광체가 분산되어 있는 바인더 수지를 포함하며,
상기 바인더 수지는 지방족 다가 알코올과 지방족 또는 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지 1종 이상을 포함하고,
상기 에스터계 수지는 산가(acid value)가 0~15mgKOH/g이고, 수산기가가 0~30mgKOH/g인 파장변환 조성물.
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제1항에서,
상기 바인더 수지의 유리전이온도는 0~120℃인 파장변환 조성물.
제1항에서,
상기 유기 형광체는 녹색 유기 형광체 및 적색 유기 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 파장변환 조성물.
제5항에서,
상기 유기 형광체는 상기 바인더 수지 100중량부 대비 0.0001~10중량부를 포함하는 파장변환 조성물.
파장변환 조성물을 포함하는 파장변환층, 및
상기 파장변환층의 적어도 일면에 위치하는 기재필름을 포함하며,
상기 파장변환 조성물은 복수개의 유기 형광체가 분산되어 있는 바인더 수지를 포함하며,
상기 바인더 수지는 지방족 다가 알코올과 지방족 또는 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지 1종 이상을 포함하고,
상기 에스터계 수지는 산가(acid value)가 0~15mgKOH/g이고, 수산기가가 0~30mgKOH/g인 색변환 시트.
삭제
제7항에서,
상기 파장변환층은 1~150㎛의 두께 범위를 갖는 색변환 시트.
광원,
상기 광원에 이격되게 설치되어 상기 광원으로부터 입사된 광을 백색광으로 변환시키는 색변환 시트,
상기 광원과 상기 색변환 시트 사이에 위치하는 도광판, 및
상기 도광판 아래에 위치하는 반사판을 포함하며,
상기 색변환 시트는 파장변환 조성물을 포함하는 파장변환층, 및 상기 파장변환층의 적어도 일면에 위치하는 기재필름을 포함하며,
상기 파장변환 조성물은 복수개의 유기 형광체가 분산되어 있는 바인더 수지를 포함하며,
상기 바인더 수지는 지방족 다가 알코올과 지방족 또는 방향족 다가산으로부터 중합된 에스터계 수지 1종 이상을 포함하고,
상기 에스터계 수지는 산가(acid value)가 0~15mgKOH/g이고, 수산기가가 0~30mgKOH/g인 백라이트 유닛
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