JP2018091967A - 波長変換シート及びそれに用いられるバリアフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境での酸素バリアの低下が少なく、酸素による量子ドットの劣化による蛍光強度の低下を防止し、かつ、波長変換シートの製造段階におけるバリアフィルムの取扱いによるバリア層に傷や割れの発生を軽減し、バリア層に傷や割れの発生に起因する蛍光体層の欠陥を抑制することのできる波長変換シート用のバリアフィルム及びそれを用いた波長変換シートを提供する。【解決手段】表示装置のバックライト光源に用いられる波長変換シート１であって、量子ドットを用いた蛍光体層１１の両表面側にバリアフィルム１２がそれぞれ配置されており、それぞれのバリアフィルム１２は、蛍光体層１１側から、少なくとも第１基材フィルム１２４と、バリア層１２２と、第２基材フィルム１２１と、がこの順に積層されており、第１基材フィルム１２４の厚みが８μｍ以上５０μｍ以下であって、第２基材フィルム１２１の厚みが５０μｍ超２００μｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、主に表示装置のバックライト光源に用いられる波長変換シートに関する。

近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴って、液晶表示装置の需要が増加している。又、最近においては家庭用の液晶テレビの普及率も高まっており、スマートフォン、タブレット端末も広く普及しつつあることから、益々液晶表示装置の市場は拡大する状況にある。

このような液晶表示装置は、一般的に、カラーフィルタ、対向基板、これらに挟持された液晶層を有する液晶セル部を有し、更に、バックライト部とよばれる光源を有するものである。

又、最近では、量子ドットの技術を用いたバックライト部の開発も進められている。量子ドットとは、半導体のナノメートルサイズの微粒子をいう。又、量子ドットは、電子や励起子がナノメートルサイズの小さな結晶内に閉じ込められる量子閉じ込め効果（量子サイズ効果）により、発光波長の可視領域全体に渡って調整することができる。量子ドットは、狭い波長帯で強い蛍光を発生することができるため、表示装置が色純度の優れた三原色の光で照明することができるようになる。そのため、量子ドットを用いたバックライトによって、優れた色再現性を有する表示装置とすることができる。

この表示装置のバックライト光源に用いられる波長変換シートは、半導体のナノメートルサイズの微粒子を樹脂の層に分散させた蛍光体層と、蛍光体層の劣化を抑制するために、蛍光体層の両表面に、バリアフィルムを積層させ、ＬＥＤ光源と組み合わせた構成を有する。

例えば、蛍光体が含有される蛍光体層にバリアフィルムを積層した波長変換シートであって、バリアフィルムが所定のポリエチレンテレフタレートフィルムの片面にバリア層を積層した波長変換シート及びそれを用いたバックライトユニットが開発されている（特許文献１）。バリア性及び透明性に優れたバリアフィルムを使用した波長変換シートであることで、より自然に近い鮮やかな色彩に、かつ色調の優れた表示装置を提供することができる。

ＷＯ２０１５／０３７７３３

波長変換シートは空気中の酸素と遮断されることが必要である。例えば、波長変換シートに硫化物量子ドットが使用された場合、空気中の酸素によって量子ドット粒子表面のＳ（硫黄）が光酸化され、それに伴い非輻射再結合中心となる欠陥が発生することで蛍光強度が低下する。特に、波長変換シートを高温環境下に晒した場合には、上記のメカニズムによって光酸化の速度が上昇し、蛍光強度が更に劣化する。

波長変換シートの量子ドット粒子表面から空気中の酸素を遮断するために、量子ドットを用いた蛍光体層の両表面側にバリアフィルムがそれぞれ配置された波長変換シートを挙げることができる。波長変換シート用のバリアフィルムとしては、例えば、樹脂等からなる基材層と、有機被覆層及び／又は無機酸化物薄膜層からなるバリア層とが積層された積層バリアフィルムを挙げることができる。

しかしながら、バリア層がバリアフィルムの最外面に積層された場合、バリアフィルムをロールする等の取扱いにより、基材層とバリア層とが接触し、バリア層に傷や割れが発生する場合がある。バリアフィルムのバリア層に傷や割れが発生した場合には、バリア層に傷や割れから水蒸気又は酸素が透過し、波長変換シートの歩留りの低下や波長変換シートの蛍光体層に欠陥が生じる原因になり得る。

特に、波長変換シートを高温環境下に晒した場合には、上記のメカニズムによって蛍光強度が更に低下する。又、高温環境下においては、バリアフィルム自体の酸素透過率が上昇する。よって、波長変換シートを高温環境下に晒した場合には、蛍光強度の劣化が更に進行することとなる。

そのため、バリアフィルム製造後の波長変換シートの製造段階におけるバリアフィルムの取扱いによるバリア層に傷や割れの発生を軽減し、且つ、波長変換シートを高温環境下に晒した場合であっても、蛍光体層の欠陥の発生を抑制することのできる波長変換シート用のバリアフィルム及びそれを用いた波長変換シートの開発が強く求められていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高温環境下に晒した場合であっても、酸素バリア性の低下が少なく、また、波長変換シートの製造段階におけるバリアフィルムの取扱いによるバリア層に傷や割れの発生を軽減し、バリア層に傷や割れの発生に起因する蛍光体層の欠陥の発生を抑制することのできる波長変換シート用のバリアフィルム及びそれを用いた波長変換シートを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねたところ、第１基材フィルムと、バリア層と、第２基材フィルムと、がこの順に積層され、蛍光体層に積層される各基材フィルムの厚みが最適化されたバリアフィルムを備えた波長変換シートであれば上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１） 表示装置のバックライト光源に用いられる波長変換シートであって、量子ドットを用いた蛍光体層の両表面側にバリアフィルムがそれぞれ配置されており、それぞれの前記バリアフィルムは、前記蛍光体層側から、少なくとも第１基材フィルムと、バリア層と、第２基材フィルムと、がこの順に積層されており、前記第１基材フィルムの厚みは８μｍ以上５０μｍ以下であって、前記第２基材フィルムの厚みは５０μｍ超２００μｍ以下である、波長変換シート。

（２） それぞれの前記バリア層が、有機被覆層及び／又は無機酸化物層で構成される、１又は複数の層である、（１）に記載の波長変換シート。

（３）（１）又は（２）に記載の波長変換シートを備えたバックライト光源を用いた表示装置。

（４）表示装置のバックライト光源に用いられる波長変換シートを構成し、量子ドットを用いた蛍光体層の両表面側に配置されるバリアフィルムであって、第１基材フィルムと、バリア層と、第２基材フィルムと、がこの順に積層されており、前記第１基材フィルムの厚みは８μｍ以上５０μｍ以下であって、前記第２基材フィルムの厚みは５０μｍ超２００μｍ以下である、バリアフィルム。

本発明の波長変換シートは、高温環境下に晒した場合であっても、酸素バリア性の低下が少なく、量子ドットの劣化による蛍光強度の低下を防止することができる波長変換シートである。また、波長変換シートの製造工程におけるバリアフィルムのバリア層の傷や割れの発生を軽減し、バリア層に傷や割れの発生に起因する蛍光体層の欠陥を抑制することのできる波長変換シートである。

本発明の一実施形態の波長変換シートを模式的に表した断面図である。 本発明の一実施形態のバリアフィルムを模式的に表した断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜波長変換シート＞
本実施形態の波長変換シート１は、図１に示すように、蛍光体１１２と封止樹脂１１１とが含有される蛍光体層１１と、蛍光体層１１の両表面に配置されるバリアフィルム１２と、が積層された表示装置のバックライト光源に用いられる波長変換シートである。蛍光体層１１の両表面に、バリアフィルム１２を積層させることにより、バリア性に優れる波長変換シートとすることができる。尚、本明細書において蛍光体層の両表面側とは、波長変換シート１をバックライト光源として用いた場合に、光源が配置されている側（入光面側）と、バックライト光源が配置されている側から反対側（出光面側）と、の両方の表面側であることを意味する。

そして、バリアフィルム１２は、図２に示すように、第１基材フィルム１２４と、バリア層１２２と、第２基材フィルム１２１と、がこの順に積層される。バリアフィルム１２のバリア層１２２が最外面に配置されるような構成とはせずに、バリア層１２２が第１基材フィルム１２４と第２基材フィルム１２１とに挟持されるような構成とすることにより、波長変換シートの製造段階におけるバリアフィルムの取扱いによってバリア層に傷や割れの発生を抑制することができる。

又、本実施形態の波長変換シート１は、バリア層１２２が第１基材フィルム１２４と第２基材フィルム１２１とに挟持されるような構成であって、波長変換シートの最表面に配置される第２基材フィルム１２１の厚さが第１基材フィルムの厚さより厚い、５０μｍ超の厚さである。波長変換シートの最表面に配置される第２基材フィルム１２１の厚さがこのような厚さであることにより、高温環境下における酸素バリア性を向上させることができる。

更に、本実施形態の波長変換シート１に関するバリアフィルムは、第１基材フィルムと、バリア層と、第２基材フィルムと、がこの順に積層されており、バリア層がバリアフィルムの最表面に配置されることはない。そのため、バリアフィルム製造後にバリアフィルム１２を巻き取り、バリアフィルム１２を巻き取った状態で流通、運搬することも容易であり、バリアフィルム１２のハンドリング性は高い。尚、第２基材フィルム１２１の厚さが２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下であることにより、波長変換シート可撓性が向上し、表示装置のバックライト光源と貼り合せる際のハンドリング性が向上する。

又、バリア層１２２と蛍光体層１１とが直接密着しない本実施形態の波長変換シート１であれば、仮にバリア層１２２に傷や割れ等の欠陥が発生したとしても、バリア層１２２と蛍光体層１１との間に第１基材フィルム１２４が積層されていることにより、バリア層１２２の欠陥から通過した酸素や水蒸気が第１基材フィルム１２４内の平面内に拡散される。そのため、バリア層１２２の欠陥から通過した酸素や水蒸気は、蛍光体層１１の表面の一点にのみ集中せずに、蛍光体層１１の表面にある程度分散されて到達することとなる。そのため、蛍光体層１１の劣化を分散させ、目立たなくすることができるという効果をも有する。

更に、本実施形態の波長変換シート１の蛍光体層の側に配置される第１基材フィルム１２４は、膜厚が８μｍ以上５０μｍ以下と調整されている。蛍光体層１１の側に配置される第１基材フィルム１２４の膜厚を調整することにより、第１基材フィルム１２４のバリア性を向上させ、又、仮にバリア層１２２に傷や割れ等の欠陥が発生したとしても、バリア層１２２の欠陥から通過した酸素や水蒸気が蛍光体層１１の表面にある程度分散されて到達し蛍光体層１１の劣化を分散させ目立たなくするという効果をより効果的に奏する波長変換シートとすることができる。

本実施形態の波長変換シート１は、蛍光体層近傍に配置される第１基材フィルムの厚みが８μｍ以上５０μｍ以下であり、蛍光体層から比較的遠傍に配置される第２基材フィルムの厚みを５０μｍ超２００μｍ以下である構成である。第１基材フィルムの厚みが上記範囲であることにより、第１基材フィルムの側面から通過する酸素や水蒸気の量を軽減することができる。又、第２基材フィルムの厚みを第１基材フィルムの厚みよりも厚くすることにより、バリアフィルムとしてのバリア性を向上するとともに、接着時のシワやたるみの発生を軽減できる程度の剛性を有するバリアフィルムとすることができる。第１基材フィルムと、バリア層と、第２基材フィルムと、がこの順に積層されており、第１基材フィルムの厚さと第２基材フィルムの厚さが最適化することにより、上記の効果を全て有する波長変換シートとすることができる。そのような本実施形態の波長変換シート１は、従来には無い新規の波長変換シートである。

尚、本実施形態の波長変換シート１は、図１に示すように、バリア層１２２と第２基材フィルム１２１との間に接着剤層１２３が積層されていてもよい。接着剤層１２３が積層されることにより、第２基材フィルム１２１をバリアフィルムに接着剤層１２３を介して積層させることができる。尚、本発明の波長変換シートにおいて、第２基材フィルムを積層するための接着剤層は必須ではなく、例えば、熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂に架橋剤等を含有させた樹脂により形成された樹脂層を積層することにより第２基材フィルム１２１をバリアフィルムに樹脂層を介して積層させてもよい。更に、熱可塑性樹脂を溶融させ、溶融した熱可塑性樹脂を押し出して積層する押し出しラミネートにより接着する方法であってもよい。

次に本実施形態に関するバリアフィルム１２及び蛍光体層１１についてそれぞれ説明する。

［バリアフィルム］
本実施形態の波長変換シートにおいて、バリアフィルム１２とは、図１に示すように蛍光体層１１の両表面側に配置されるフィルムである。蛍光体層１１の両表面に、バリアフィルム１２を積層させることにより、バリア性に優れる波長変換シートとすることができる。

バリアフィルム１２は、蛍光体層１１側から、第１基材フィルム１２４と、バリア層１２２と、第２基材フィルム１２１と、がこの順に積層された積層フィルムである。又、バリア層１２２と第２基材フィルム１２１との間に接着剤層１２３が積層されている。以下、本実施形態に関するバリアフィルムの各構成について各々説明する。

（基材フィルム）
第１基材フィルム１２４及び第２基材フィルム１２１に用いることのできる材質は、波長変換シートの機能を害することのない材質であれば特に制限はされず、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、非晶ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、液晶ポリマー等の樹脂を挙げることができる。波長変換シートの機能を害することのない透明性と耐熱性等の観点からポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であることが好ましい。尚、第１基材フィルム１２４及び第２基材フィルム１２１の材質は同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。

尚、本実施形態に関する第１基材フィルム１２４及び第２基材フィルム１２１を形成する基材フィルムは、それぞれが単層からなるフィルムに限定されるものではなく、第１基材フィルム１２４及び第２基材フィルム１２１のそれぞれが複数のフィルムを接着剤層等を介して積層されたフィルムであってもよい。尚、接着剤層は後述するバリア層１２２と第２基材フィルム１２１との間の接着剤層１２３を構成する接着剤と同様の接着剤を使用することができる。

第１基材フィルム１２４の厚みは、８μｍ以上５０μｍ以下であり、８μｍ以上２５μｍ未満であることが好ましく、８μｍ以上２０μｍ以下であることが更に好ましい。第１基材フィルム１２４の厚みが８μｍ以上であることにより、第１基材フィルム１２４のバリア性を向上させることができる。又、仮にバリア層１２２に傷や割れ等の欠陥が発生したとしても、バリア層１２２の欠陥から通過した酸素や水蒸気が蛍光体層１１の表面にある程度分散されて到達し蛍光体層１１の劣化を目立たなくするという効果をより効果的に奏する波長変換シートとすることができる。第１基材フィルム１２４の厚みが５０μｍ以下であることにより、第１基材フィルム１２４の側面から通過する酸素や水蒸気を軽減することができる。

第２基材フィルム１２１の厚みは、５０μｍ超２００μｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。第２基材フィルム１２１の厚みを５０μｍより厚くし、バリア層１２２を挟んで第１基材フィルム１２４と積層したので、高温環境下における酸素バリア性を向上させることができる。また、第２基材フィルム１２１の厚みが５０μｍより厚いことにより、接着時のシワやたるみの発生を軽減できる。第２基材フィルム１２１の厚みが２００μｍ以下であることにより、波長変換シートの可撓性が向上し、表示装置のバックライト光源と貼り合せる際のハンドリング性が向上する。

本実施形態に関する第１基材フィルム１２４及び第２基材フィルム１２１は、バックライト光源からの光が遮られることを回避するために、ＪＩＳ Ｋ ７３６１に基づき測定される全光線透過率が高いことが好ましい。具体的には、本実施形態に関する第１基材フィルム１２４及び第２基材フィルム１２１は、ＪＩＳ Ｋ ７３６１に基づき測定される全光線透過率が８５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。

［表面処理層］
本実施形態に関する第１基材フィルム１２４の一方のバリア層１２２側の表面には、後述するバリア層１２２との密接着性等を向上させるために、必要に応じて、バリア層の積層前に予め、所望の表面処理層を設けてもよい（図示せず）。表面処理層としては、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロ−放電処理、化学薬品等を用いて処理する酸化処理、その他等の前処理を任意に施し、例えば、コロナ処理層、オゾン処理層、プラズマ処理層、酸化処理層、その他等を形成して設けることができる。

上記の表面前処理は、各種の樹脂のフィルムないしシートと後述するバリア層との密接着性等を改善するための方法として実施するものであるが、上記の密接着性を改善する方法として、その他、例えば、各種の樹脂のフィルムないしシートの表面に、予め、プライマーコート剤層、アンダーコ−ト剤層、アンカーコート剤層、接着剤からなる層、あるいは、蒸着アンカーコート剤層等を任意に形成して、表面処理層とすることもできる。

表面処理層に用いられる樹脂組成物としては、例えば、ポリエステル系樹脂、イソシアネート樹脂、ポリアミド系樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂あるいはその共重合体ないし変性樹脂、セルロ−ス系樹脂、その他等をビヒクルの主成分とする樹脂組成物を１又は２種以上併せて使用することができる。そして、これらの樹脂組成物を含有するコート剤を、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、デップコート、スプレイコート等の公知の方法により、第１基材フィルム１２４の表面にコーティングし、溶剤等を乾燥除去することにより表面処理層を形成することができる。コート剤の塗布量は特に限定されるものではないが、０．１ｇ／ｍ^２以上５．０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。

（プライマー層）
第１基材フィルム１２４の他方の蛍光体層１１側の表面には、後述する蛍光体層１１との密接着性等を向上させるために、必要に応じて、蛍光体層の積層前に予め、所望のプライマー層を設けてもよい（図示せず）。プライマー層は、ポリウレタン系樹脂を含む樹脂から形成されるのが好ましく、更に、プライマー層は、シランカップリング剤と、充填材と、を含むことが好ましい。

ポリウレタン系樹脂としては、具体的には、例えば、多官能イソシアネートとヒドロキシル基含有化合物との反応により得られるポリマー、具体的には、例えば、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアナート等の芳香族ポリイソシアナ−ト、あるいは、ヘキサメチレンジイソシアナート、キシリレンジイソシアナート等の脂肪族ポリイソシアナート等の多官能イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオール等のヒドロキシル基含有化合物との反応により得られる一液ないし二液型ポリウレタン系樹脂を使用することができる。本実施形態において、上記のようなポリウレタン系樹脂を使用することにより、プライマー層の伸長度を向上させ、例えば、ラミネート加工、あるいは、製袋加工等の後加工適性を向上させ、波長変換シートの製造段階におけるバリアフィルムの取扱いによってバリア層の傷や割れの発生を抑制するものである。

プライマー層中には、上記のポリウレタン系樹脂組成物をプライマー層全量中４０質量％以上含有することが好ましく、７０質量％以上含有することがより好ましい。７０質量％以上であると、プライマー層の伸長度向上とバリア層のクラック発生を更に防止することができることから好ましい。

シランカップリング剤としては、二元反応性を有する有機官能性シランモノマー類を使用することができ、例えば、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ビス（β−ヒドロキシエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルシリコ−ンの水溶液等の１種ないしそれ以上を使用することができる。

シランカップリング剤は、その分子の一端にある官能基、通常、クロロ、アルコキシ、又は、アセトキシ基等が加水分解し、シラノール基（ＳｉＯＨ）を形成し、これが、第１基材フィルム１２４の表面上及び蛍光体層の表面上にシランカップリング剤が共有結合等で修飾され、強固な結合を形成する。

プライマー層中には、上記のシランカップリング剤をプライマー層全量中１質量％以上３０質量％以下含有することが好ましく、３質量％以上２０質量％以下含有することがより好ましい。３質量％以上であると、バリア層とプライマー層とあるいはプライマー層と蛍光体層との密着性が向上する点で好ましい。２０質量％以下であるとプライマー層の伸長度向上によるバリア層のクラックを防止できる点で好ましい。

本実施形態に関するポリウレタン系樹脂に含まれる充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナホワイト、シリカ、タルク、ガラスフリット、樹脂粉末、その他等のものを使用することができる。これは、プライマー剤の粘度等を調整し、そのコ−ティング適性等を高めるものである。

プライマー層中には、上記の充填剤をプライマー層全量中０．５質量％以上３０質量％以下含有することが好ましく、１質量％以上１０質量％以下含有することがより好ましい。１質量％以上であると、プライマー層のコーティング性の向上と、波長変換シート用バリアフィルムあるいは波長変換シート用バリアフィルムを巻き取り形態にした時のプライマー層と対抗する基材とのブロッキングを防止する点で好ましく、１０質量％以下であると、波長変換シート用バリアフィルムのヘイズを抑える点で好ましい。

プライマー層中には、更に、必要に応じて、安定剤、硬化剤、架橋剤、滑剤、紫外線吸収剤、その他等の添加剤を任意に添加し、溶媒、希釈剤等を加えて充分に混合してプライマー剤を調整する。

本実施形態に関するプライマー剤を、例えば、ロ−ルコート、グラビアコート、ナイフコート、デップコート、スプレイコート、その他のコーティング法で有機被覆層又は無機酸化物薄膜層の表面上にコーティングし、しかる後コーティング膜を乾燥させて溶媒、希釈剤等を除去して、本実施形態に関するプライマー層を形成することができる。なお、本実施形態において、プライマー層の膜厚としては、例えば、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。

（バリア層）
バリア層は、バリアフィルムにバリア性を付与する層であり、一般にポリビニルアルコール等の水溶性高分子等を含むコーティング剤を塗布して形成される有機被覆層、及び／又は、無機酸化物を蒸着することにより形成される無機酸化物薄膜層である。図２に示した本実施形態に関するバリア層は、有機被覆層と無機酸化物薄膜層とが積層された複数の層からなる層である。尚、本発明に関するバリア層は、有機被覆層と無機酸化物薄膜層とが積層された複数の層に限定されるものではなく、有機被覆層と無機酸化物薄膜層がそれぞれ単層であってもよく、又は有機被覆層と無機酸化物薄膜層とが交互に２層以上積層されるような層であってもよい。又、図２に示したバリアフィルム１２のように、有機被覆層が無機酸化物薄膜層と密着して積層されることにより有機被覆層よりも内層に積層される無機酸化物薄膜層に傷や割れの発生を軽減することができる。

有機被覆層１２１ａは、後工程での二次的な各種損傷を防止すると共に、バリアフィルムに高いバリア性を付与する層である。有機被覆層は、例えば水溶性高分子と、１種以上の金属アルコキシド及び加水分解物、水溶液若しくは水／アルコール混合溶液と、を含むコーティング液を塗布して形成される。有機被覆層１２１ａは、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド、金属アルコキシド加水分解物及び金属アルコキシド重合物からなる群より選択される少なくとも１種を成分として含有していることが好ましい。有機被覆層１２１ａに用いられる水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、及びデンプン等が挙げられるが、特にポリビニルアルコールを用いた場合に、有機被覆層１２１ａのガスバリア性が最も優れたものとなる。

有機被覆層１２１ａの膜厚は、特に限定されるものではないが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。有機被覆層１２１ａの膜厚が１００ｎｍ以上であることにより、バリアフィルムに十分なバリア性を付与することができる。有機被覆層１２１ａの膜厚が５００ｎｍ以下であることにより、透明性に優れ、波長変換シートの特性を低下させることがなくなる。

無機酸化物薄膜層１２１ｂは、有機被覆層１２１ａと同様にバリアフィルムに高いバリア性を付与する層である。無機酸化物薄膜層１２１ｂは、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム又はこれらの混合物からなる層を例示することができる。バリアフィルムに十分なバリア性を付与することができるという観点及びバリアフィルムの生産性の観点から、酸化アルミニウム又は酸化珪素を含むことが好ましい。

無機酸化物薄膜層１２１ｂを形成する方法は、無機酸化物を蒸着することにより形成する方法を挙げることができる。

無機酸化物薄膜層１２１ｂの膜厚は、特に限定されるものではないが、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。無機酸化物薄膜層１２１ｂの膜厚が１０ｎｍ以上であることにより、無機酸化物薄膜層が均一となり、バリアフィルムに十分なバリア性を付与することができる。無機酸化物薄膜層１２１ｂの膜厚が５００ｎｍ以下であることにより、無機酸化物薄膜層１２１ｂに十分に可撓性を付与することができるようになり、無機酸化物薄膜層１２１ｂに傷や割れが発生する危険性を軽減することができる。

本実施形態に関するバリア層１２２は、バックライト光源からの光が遮られることを回避するために、ＪＩＳ Ｋ ７３６１に基づき測定される全光線透過率が高いことが好ましい。具体的には、本実施形態に関するバリアフィルム１２は、ＪＩＳ Ｋ ７３６１に基づき測定される全光線透過率が８５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。なお、全光線透過率は、ＰＥＴ１２μｍフィルム上にバリア層を形成した際の測定値である。

（接着剤層）
本実施形態の波長変換シート１は、図１に示すように、バリア層１２２と第２基材フィルム１２１との間に接着剤層１２３が積層されている。接着剤層１２３を構成する接着剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、アクリル酸のエチル、ブチル、２−エチルヘキシルエステル等のホモポリマ−、あるいは、これらとメタクリル酸メチル、アクリロニトリル、スチレン等との共重合体等からなるポリアクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレ−ト系接着剤、エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸エチル、アクリル酸、メタクリル酸等のモノマ−との共重合体等からなるエチレン共重合体系接着剤、セルロ−ス系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、尿素樹脂又はメラミン樹脂等からなるアミノ樹脂系接着剤、フェノ−ル樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型（メタ）アクリル系接着剤、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム等からなるゴム系接着剤、シリコ−ン系接着剤、アルカリ金属シリケ−ト、低融点ガラス等からなる無機系接着剤等を使用することができる。

接着剤層１２３を構成する接着剤の組成系は、水性型、溶液型、エマルジョン型、分散型等のいずれの組成物形態でもよく、又、その性状は、フィルム・シ−ト状、粉末状、固形状等のいずれの形態でもよく、更に、接着機構については、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれの形態でもよいものである。

接着剤層１２３を構成する接着剤は、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、デップコート、スプレイコート、その他のコーティング法、あるいは、印刷法等によって施すことができ、そのコーティング量としては、０．１ｇ／ｍ^２以上１０ｇ／ｍ^２以下（乾燥状態）が望ましい。

尚、本発明の波長変換シートにおいて、バリア層に第２基材フィルムを積層するための層（バリア層と第２基材フィルムとの間に積層される層）は、接着剤層に限定されない。例えば、熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂に架橋剤等を含有させた樹脂により形成された樹脂層を積層することにより第２基材フィルム１２１をバリアフィルムに樹脂層を介して積層させてもよい。更に、ＥＶＡ、アイオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂を溶融させ、溶融した熱可塑性樹脂を押し出して積層する押し出しラミネートにより接着する方法であってもよい。

（蛍光体層）
本実施形態の波長変換シートにおいて、蛍光体層１１とは、バックライト光源から発せられた光の発光波長を調整するための層である。蛍光体層１１には、量子ドットからなる１種又は２種以上の蛍光体が含有される。

蛍光体１１０を形成する量子ドットは、量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ）を有する所定のサイズの半導体粒子である。量子ドットは、励起源から光を吸収してエネルギー励起状態に達すると、量子ドットのエネルギーバンドギャップに該当するエネルギーを放出する。量子ドットのサイズ又は物質の組成を調節すると、エネルギーバンドギャップを調節することができ、様々なレベルの波長帯のエネルギーを得ることができる。とりわけ、量子ドットは、狭い波長帯で強い蛍光を発生することができる。このため、表示装置が色純度の優れた三原色の光で照明することができるようになることで、優れた色再現性を有する表示装置とすることができる。

蛍光体は、発光部としてのコアが保護層（シェル）により被覆されたものである。コアには、例えばセレン化カドニウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドニウム（ＣｄＴｅ）、硫化カドニウム（ＣｄＳ）を使用することができる。保護層には硫化亜鉛（ＺｎＳ）を使用することができる。

蛍光体層１１は、蛍光体１１０が含有された封止樹脂１１１を積層することで形成することができる。例えば、蛍光体１１０と封止樹脂１１１とが含有された混合液を基材層の表面に塗布し、硬化することにより形成することができる。封止樹脂１１１は、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル−ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、イソシアヌレート（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、（メタ）アクリレート樹脂等のアクリル樹脂の光重合樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、又はＥＶＡ、アイオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂に架橋剤等を含有させた樹脂を挙げることができる。蛍光体層と基材層との密着性の観点からアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂からなる群より選ばれた少なくとも１以上の樹脂を含むことが好ましい。又、これらを単独で使用してもよいし、若しくは１つ以上を混合して使用してもよい。また密着性を高めるための密着層を形成してもよい。

＜波長変換シートの製造方法＞
本実施形態の波長変換シートの製造方法は、例えば、第１基材フィルムの一方の表面にバリア層を積層するバリア層積層工程と、第１基材フィルムのバリア層の表面に接着剤層を介して第２基材フィルムを積層する積層工程と、一対のバリアフィルムを蛍光体層を介して積層し、波長変換シートを製造する蛍光体層積層工程と、を含む波長変換シートの製造方法を挙げることができる。

［バリア層積層工程］
バリア層積層工程では、第１基材フィルムの一方の表面にバリア層として有機被覆層、及び／又は、無機酸化物薄膜層を積層する。有機被覆層は、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子等を含むコーティング剤を塗布、硬化して形成することができる。コーティング剤を塗布する方法は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、デップコート、スプレイコート、その他のコーティング法の塗布方式を挙げることができる。無機酸化物薄膜層は、無機酸化物を蒸着することにより形成することができる。無機酸化物を蒸着する方法は、ＣＶＤ、ＰＶＤなどの真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の物理的蒸着法を挙げることができる。尚、基材フィルムの一方の表面に予め、プライマーコート剤層、アンダーコート剤層、アンカーコート剤層、接着剤からなる層、あるいは、蒸着アンカーコート剤層等を任意に形成して、表面処理層とすることもできる。

尚、この段階での、基材フィルムとバリア層とを積層した段階におけるバリア性としては、ＪＩＳ Ｋ−７１２６による酸素透過度の値が、０．５ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下（２３℃、９０％ＲＨ）であることが好ましい。又、ＪＩＳ Ｋ−７１２９ Ｂ法による水蒸気透過度の値が、０．５ｇ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下（４０℃、９０％ＲＨ）であることが好ましい。酸素透過度は、例えば、ＭＯＣＯＮ社製 酸素透過率測定装置 ＯＸ−ＴＲＡＮにて測定できる（モコン法）。又、水蒸気バリア性は、例えば、ＭＯＣＯＮ社製 水蒸気透過率測定装置 ＰＥＲＭＡＴＲＡＮにて測定できる。

［第２基材フィルム積層工程］
第２基材フィルム積層工程では、第１基材フィルムのバリア層の表面に接着剤層を介して第２基材フィルムを積層し、バリアフィルムを製造する。接着剤を塗布する方法は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、デップコート、スプレイコート、その他のコーティング法、あるいは、印刷法等によって施すことができる。

［蛍光体層積層工程］
蛍光体層積層工程は、一対のプライマー層付バリアフィルムのうち１のバリアフィルムのプライマー層の表面に蛍光体１１０と封止樹脂１１１とが含有された混合液（インク）を塗布し、他のプライマー層付バリアフィルムのプライマー層の積層側の面と混合液（インク）の塗布面とを接触させ、硬化させる工程である。蛍光体層積層工程を経ることによって、図１の実施形態のような波長変換シートを製造することができる（プライマー層図示せず）。

＜表示装置＞
波長変換シートを用いることにより、バックライト光源の発光波長の可視領域全体に渡って調整可能である。そのため、色純度の優れた三原色の光で照明することが可能となり、優れた色再現性を有する表示装置とすることができる。更に、本実施形態の波長変換シートを用いることにより、高温環境下に晒した場合においても、酸素バリアの低下が防げるので、蛍光強度の低下が起きにくい。

以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。

＜バリアフィルムの製造＞
［試験例１］
第１基材フィルムの表面にバリア層を積層した。具体的には、１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの１の表面に酸化珪素をＣＶＤ真空蒸着させることにより無機酸化物薄膜層を３０ｎｍ積層した。そして、その無機酸化物薄膜層の表面に、テトラエトキシランとポリビニルアルコール等を含むコーティング剤を塗布し、硬化させることにより有機被覆層を２００ｎｍ積層して、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの１の表面に無機酸化物薄膜層と有機被覆層からなるバリア層を形成した。

その後、バリア層側（有機被覆層）の表面に接着剤層と第２基材フィルムを積層した。具体的には、２液硬化型のポリウレタン系ラミネート用接着剤をグラビアロールコート法により、バリア層（有機被覆層）の表面にコーティングして、厚さ４．０ｇ／ｍ^２（乾燥状態）の接着剤層を形成した。次に、接着剤層の表面に第２基材フィルムとして７５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを重ね合わせ、ドライラミネート積層することにより、試験例１のバリアフィルム（層構成が、第１基材フィルム／バリア層／接着剤層／第２基材フィルムの順（「第１基材フィルム」と、「バリア層」と、「接着剤層」と、「第２基材フィルム」と、がこの順に積層されていることを意味し、以下、バリアフィルムや波長変換シートの層構成を「／」を用いてこのように表記する。））製造した。尚、試験例１のバリアフィルムは、ロール状の１０００ｍｍ×２００ｍｍのバリアフィルムであり、ロール状にした際には第１基材フィルムと第２基材フィルムとが接触する。

［試験例２］
第２基材フィルムとして１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用したこと以外、試験例１と同様に試験例２のバリアフィルム（層構成が、第１基材フィルム／バリア層／接着剤層／第２基材フィルムの順）を製造した。尚、試験例２のバリアフィルムは、ロール状の１０００ｍｍ×２００ｍｍのバリアフィルムであり、ロール状にした際に第１基材フィルムと第２基材フィルムとが接触する。

［試験例３］
第２基材として１５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用したこと以外、試験例１と同様に試験例３のバリアフィルム（層構成が、第１基材フィルム／バリア層／接着剤層／第２基材フィルムの順）を製造した。尚、試験例３のバリアフィルムは、ロール状の１０００ｍｍ×２００ｍｍのバリアフィルムであり、ロール状にした際に第１基材フィルムと第２基材フィルムとが接触する。

［試験例４］
第１基材フィルムの表面にバリア層を積層した。具体的には、１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの１の表面に酸化珪素をＣＶＤ真空蒸着させることにより無機酸化物薄膜層を３０ｎｍ積層した。そして、その無機酸化物薄膜層の表面に、テトラエトキシランとポリビニルアルコール等を含むコーティング剤を塗布し、硬化させることにより有機被覆層を２００ｎｍ積層して、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの１の表面に無機酸化物薄膜層と有機被覆層からなるバリア層を形成した。

その後、バリア層側（有機被覆層）の反対側（ＰＥＴ側）の表面に接着剤層と第２基材フィルムを積層した。具体的には、２液硬化型のポリウレタン系ラミネート用接着剤をグラビアロールコート法により、バリア層側（有機被覆層）の反対側（ＰＥＴ側）の表面にコーティングして厚さ４．０ｇ／ｍ^２（乾燥状態）の接着剤層を形成した。次に、接着剤層の表面に第２基材フィルムとして５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、を重ね合わせ、ドライラミネート積層することにより、試験例４のバリアフィルム（層構成が、第２基材フィルム／接着剤層／第１基材フィルム／バリア層の順）を製造した。尚、試験例４のバリアフィルムはロール状の１０００ｍｍ×２００ｍｍのバリアフィルムであり、ロール状にした際に第２基材フィルムとバリア層とが接触する。

［試験例５］
第１基材フィルムとして７５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用したこと以外、試験例２と同様に試験例５のバリアフィルム（層構成が、第１基材フィルム／バリア層／接着剤層／第２基材フィルムの順）を製造した。尚、試験例５のバリアフィルムは、ロール状の１０００ｍｍ×２００ｍｍのバリアフィルムであり、ロール状にした際に第１基材フィルムと第２基材フィルムとが接触する。

そして、上記の試験例１、２、３、５のバリア層が積層されたバリアフィルムの第１基材側の表面にポリウレタン系樹脂組成物をコーティングし、次いで、１２０℃で２０秒間乾燥して、ポリウレタン系樹脂組成物によるプライマー層を５００ｎｍ積層し、プライマー層付きのバリアフィルムを製造した。また、試験例４については、バリア層側の表面に同様のポリウレタン系樹脂組成物をコーティングすることによりプライマー層を積層した。

＜バリアフィルムの酸素透過率測定試験＞
試験例１〜５のバリアフィルム（プライマー層付きのバリアフィルム）について、酸素バリアの酸素透過率を測定した。具体的には、室温高湿環境（２３℃９０％ＲＴ、表１中「２３℃９０％」と表記）及び高温（８０℃、表１中「８０℃」と表記）環境において各バリアフィルムの酸素透過率を測定した。尚、酸素透過率の測定は、ＭＯＣＯＮ社製 酸素透過率測定装置 ＯＸ−ＴＲＡＮにて測定を行った（モコン法）。酸素透過率の測定結果を表１に示す。

［蛍光体層を形成する混合液（インク）の製造］
蛍光体層の形成に用いられる蛍光体と封止樹脂とが含有された混合液（インク）を製造した。具体的には、コアがセレン化カドニウム（ＣｄＳｅ）、シェルが硫化亜鉛（ＺｎＳ）からなる蛍光体（平均粒径３〜５ｎｍの量子ドット）に、封止樹脂（ウレタンアクリレート系樹脂）を封止樹脂１００質量部に対して蛍光体が１質量部となるように混合して蛍光体層を形成する混合液（インク）を製造した。

［波長変換シートの製造］
上記の試験例１〜５のプライマー層付きのバリアフィルム及び混合液（インク）を用いて実施例及び比較例の波長変換シートを製造した。具体的には、上記の試験例１、２、３、５については、バリアフィルムの第１基材フィルム側の表面に積層されているプライマー層の表面に、上記の試験例４については、バリア層の表面に積層されているプライマー層の表面に、蛍光体層を形成する混合液（インク）を塗布し、膜厚が１００μｍとなるように蛍光体層を積層した。

ついで、上記試験例１〜５のプライマー層付きのバリアフィルムに積層された蛍光体層に、別途用意した同様の試験例１〜５の他のプライマー層付きのバリアフィルムを、他のプライマー層付きのバリアフィルムのプライマー層と蛍光体層が密着するように積層し、蛍光体層の両表面側にバリアフィルムがそれぞれ配置された実施例及び比較例の波長変換シートを製造した。

その後にＵＶ照射により、蛍光層を硬化させ蛍光層の両面にバリアフィルムをラミネートすることにより、実施例及び比較例の波長変換シートを製造した。

実施例１〜３と比較例２の波長変換シートの層構成は、第２基材フィルム／接着剤層／バリア層／第１基材フィルム／プライマー層／蛍光層／プライマー層／第１基材フィルム／バリア層／接着剤層／第２基材フィルム、であり、比較例１の層構成は、第２基材フィルム／接着剤層／第１基材フィルム／バリア層／プライマー層／蛍光層／プライマー層／バリア層／第１基材フィルム／接着剤層／第２基材フィルム、である。

＜環境試験後の蛍光体層の劣化確認試験＞
実施例及び比較例の波長変換シートについて、環境試験後の蛍光体層の劣化確認試験を行った。具体的には、実施例及び比較例の波長変換シートを６０℃、湿度９０％及び８０℃湿度０％の環境試験にそれぞれ５００時間放置し、５００時間放置後の実施例及び比較例の波長変換シートを青色ＬＥＤパネルの上に配置し、目視にて蛍光体層の劣化の確認を行った。評価結果を表２に示す。

表２より、第１基材フィルムと、バリア層と、第２基材フィルムと、がこの順に積層され、蛍光体層に積層第１基材フィルムの厚みが８μｍ以上５０μｍ以下であって、第２基材フィルムの厚みが５０μｍ超１５０μｍ以下であるバリアフィルムを備えた波長変換シートは、局所的に数ｍｍサイズの点欠陥、輝度の低下あるいは波長変換シートの外周状に渡って欠陥が発生していない。よって、実施例１〜３の波長変換シートは、バリア層に傷や割れの発生を抑制することができ、かつ、酸素による量子ドットの劣化による蛍光強度の低下を防止することができる波長変換シートであることが分かる。

一方、比較例１の波長変換シートは、環境試験後において、局所的に数ｍｍサイズの点欠陥が多数見られた。これは、試験例４のバリアフィルムの製造後にロール状にした際に第２基材フィルムとバリア層とが接触したため、バリア層が部分的に劣化し、蛍光強度が低下したためと考えられる。

又、比較例２の波長変換シートは、環境試験後において、波長変換シートの外周状に渡って欠陥が見られた。これは、第１基材フィルムが５０μｍを超える膜厚となっており、第１基材フィルムの側面から酸素や水蒸気が通過し、波長変換シートの側面近傍の外周部分の蛍光強度が低下したためと考えられる。

１ 波長変換シート
１１ 蛍光体層
１１１ 封止樹脂
１１２ 蛍光体
１２ バリアフィルム
１２１ 第２基材フィルム
１２２ バリア層
１２２ａ 有機被覆層
１２２ｂ 無機酸化物薄膜層
１２３ 接着剤層
１２４ 第１基材フィルム

Claims (4)

1. 表示装置のバックライト光源に用いられる波長変換シートであって、
   量子ドットを用いた蛍光体層の両表面側にバリアフィルムがそれぞれ配置されており、
   それぞれの前記バリアフィルムは、前記蛍光体層側から、少なくとも第１基材フィルムと、バリア層と、第２基材フィルムと、がこの順に積層されており、
   前記第１基材フィルムの厚みは８μｍ以上５０μｍ以下であって、前記第２基材フィルムの厚みは５０μｍ超２００μｍ以下である、波長変換シート。
2. それぞれの前記バリア層が、有機被覆層及び／又は無機酸化物層で構成される、１又は複数の層である、請求項１に記載の波長変換シート。
3. 請求項１又は２に記載の波長変換シートを備えたバックライト光源を用いた表示装置。
4. 表示装置のバックライト光源に用いられる波長変換シートを構成し、量子ドットを用いた蛍光体層の両表面側に配置されるバリアフィルムであって、
   第１基材フィルムと、バリア層と、第２基材フィルムと、がこの順に積層されており、
   前記第１基材フィルムの厚みは８μｍ以上５０μｍ以下であって、前記第２基材フィルムの厚みは５０μｍ超１５０μｍ以下である、バリアフィルム。
   
   

Images