(57)【要約】  本発明の蛍光フィルムは、半導体微粒子を分散保持する透明樹脂層において、半導体微粒子は、粒子径によって異なる励起蛍光スペクトルを有する量子ドット蛍光体であり、透明樹脂層は、水溶性または水分散性の材料からなることを特徴とする。これにより、半導体微粒子を高密度で均一に分散させることが可能となり、薄膜においても均一性が高く、高輝度で高効率・高演色性を有する蛍光フィルムを提供することができる。
2012132239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体微粒子と、
前記半導体微粒子を透明樹脂内に分散保持する透明樹脂層とを備え、
前記半導体微粒子は、粒子径によって異なる励起蛍光スペクトルを有する量子ドット蛍光体であり、
前記透明樹脂は、水溶性または水分散性の材料である
蛍光フィルム。
【請求項２】
前記半導体微粒子は、少なくとも３層以上の層構造を有しており、最外層は疎水性層である
請求項１に記載の蛍光フィルム。
【請求項３】
前記透明樹脂は、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂またはエポキシ系樹脂である
請求項１または２に記載の蛍光フィルム。
【請求項４】
前記透明樹脂は、透明導電性フィルム上に形成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蛍光フィルム。
【請求項５】
前記透明樹脂は、酸素バリア性を有する透明無機化合物によって少なくとも片面が被覆されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蛍光フィルム。
【請求項６】
前記透明樹脂は、金属薄膜上に形成されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の蛍光フィルム。
【請求項７】
前記半導体微粒子を含まない透明樹脂層と前記半導体微粒子を分散保持する蛍光樹脂層とから構成され、ひとつの前記透明樹脂層に少なくとも１つ以上の前記蛍光体樹脂層が設けられており、前記透明樹脂層は前記蛍光体樹脂層の片面または両面を被覆している
請求項１〜６のいずれか１項に記載の蛍光フィルム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項の蛍光フィルムで構成される
表示フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源を用いた表示装置または照明装置に用いる蛍光フィルムおよび表示フィルムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型で省電力なＬＥＤ光源を用いたディスプレイデバイスや照明装置の開発が盛んに行われている。そこには、高輝度白色ＬＥＤの高効率化および高演色性化を実現するための取り組みもある。白色ＬＥＤは青色ＬＥＤ光源と緑色蛍光体または黄色蛍光体との組み合わせが一般的であり、高効率および高演色性の実現のために発光特性やエネルギー変換効率の優れた蛍光体が求められる。白色ＬＥＤに用いられている一般的な蛍光体は、希土類イオンを付活剤とした結晶微粒子であり、化学的に安定なものが多い。しかし、これらの蛍光体の光吸収効率は希土類の濃度に比例する一方で、濃度が高すぎると濃度消光によって発光効率の低下が生じる。そのため、８０％以上の高い量子効率を実現するのが困難であるという課題がある。【０００３】
それに対して、バンド端光吸収やバンド端光吸収発光を直接利用することで高い量子効率を実現する半導体蛍光微粒子が多数提案されている。特に量子ドット蛍光体と呼ばれる直径が数ｎｍから数十ｎｍの微粒子が、希土類を含まない新しい蛍光体材料として期待されている。量子ドット蛍光体は、量子サイズ効果によって同一材料の微粒子でも粒子径を制御することで、可視光線領域において所望の波長帯の蛍光スペクトルを得ることができる。また、量子ドット蛍光体は、バンド端による光吸収および蛍光であるため、９０％程度の高い外部量子効率を示す。これらのことから、高効率・高演色性を有する白色ＬＥＤを提供することができると期待される。【０００４】
しかし、量子ドット蛍光体は粒子径が小さく、量子ドット蛍光体の体積に対する表面積の割合が大きくなる。そのため、量子ドット蛍光体は化学的安定性の低いものが多く、特にＩＩＩ−Ｖ、ＩＩ−ＶＩ半導体量子ドットなどは酸素や水の存在下での使用により、急激な発光効率の低下を引き起こすことが大きな課題である。【０００５】
そこで、蛍光体微粒子を無機被膜で被覆し、高い信頼性を実現する技術が開示されている（例えば特許文献１）。具体的には、図１２に示すように、耐酸素性や耐湿性を有するアルミナやシリコン酸化膜などの無機薄膜３を用いて１個または複数個の蛍光体微粒子２を被覆（保護）したカプセル１にすることで、長時間動作における光酸化反応による劣化を抑制することが可能となる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８８０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、カプセル１が内包する蛍光体微粒子２の数やカプセル１の大きさの制御が困難であり、蛍光体微粒子２を内包するカプセル１の径は数ミクロンから数百ミクロンとばらつきが大きくなる。そのため、これらの蛍光体をシリコーン樹脂などへ含有させた場合、沈降現象によって下部に蛍光体が堆積し、分散が不均一化するといった問題が発生する。その結果、蛍光体の濃度にばらつきが発生し、発光ムラの原因となる。【０００８】
また、量子ドット蛍光体をカプセル内包することなく、耐酸素性や耐湿性の高いエポキシ樹脂やアクリル樹脂に直接混合し、熱硬化させて作製する方法が公知である。しかし、この公知の方法は、量子ドット蛍光体をエポキシ樹脂やアクリル樹脂に混合させるだけの技術であり、量子ドット蛍光体の分散が不十分であるばかりでなく、均一な膜厚を有するフィルムを実現することは困難である。【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、高い信頼性と高均一性を両立した高効率・高演色性の蛍光フィルムおよび蛍光フィルムを搭載した表示フィルムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態における蛍光フィルムは、半導体微粒子と、前記半導体微粒子を透明樹脂内に分散保持する透明樹脂層とを備え、前記半導体微粒子は、粒子径によって異なる励起蛍光スペクトルを有する量子ドット蛍光体であり、前記透明樹脂は、水溶性または水分散性の材料である。【００１１】
ここで、半導体微粒子は、少なくとも３層以上の層構造を有しており、最外層は疎水性層であるとしてもよい。【００１２】
この構成によれば、半導体微粒子が水溶性樹脂の主鎖骨格に疎水性相互作用により捕捉されやすくなるため、高密度で高均一に半導体微粒子を分散保持できることから、光ムラのない高効率・高演色性の蛍光フィルムを提供できる。【００１３】
また、透明樹脂は、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂またはエポキシ系樹脂であるとしてもよい。【００１４】
この構成によれば、半導体微粒子を分散させる樹脂に耐酸素性および耐湿性に優れたフッ素系樹脂またはエポキシ系樹脂を用いることで、半導体微粒子の光酸化反応を防ぐことができることから、高効率・高演色性でかつ高信頼性の蛍光フィルムを実現できる。また、透明度の高いアクリル樹脂を用いることで、高輝度・高高率な蛍光を発する蛍光フィルムを実現できる。【００１５】
また、前記透明樹脂は、透明導電性フィルム上に形成されているとしてもよい。【００１６】
この構成よれば、導電性透明樹脂などのフレキシブル基板上に半導体微粒子を含有した樹脂を形成することで、表面および裏面から励起光を入射でき、機械的強度が強い曲がる蛍光フィルムを実現できる。【００１７】
また、前記透明樹脂は、酸素バリア性を有する透明無機化合物によって少なくとも片面が被覆されているとしてもよい。【００１８】
この構成によれば、長時間動作においても半導体微粒子の光酸化反応を抑制することができることから、高効率・高演色性でかつ高信頼性の蛍光フィルムを実現できる。【００１９】
また、前記透明樹脂は、金属薄膜上に形成されていることを特徴とするとしてもよい。【００２０】
この構成によれば、樹脂中に分散した蛍光体からの全方位蛍光を金属面で反射することができることから、高輝度の蛍光フィルムを実現できる。【００２１】
他の構成として、本発明の一形態における蛍光フィルムは、粒子径によって異なるに励起蛍光スペクトルを有する半導体微粒子と前記半導体微粒子を分散保持する透明樹脂層から構成され、前記透明樹脂は水溶性または水分散性の材料であり、前記半導体微粒子と透明樹脂の混合溶液から生成する。【００２２】
この構成によれば、量子ドット蛍光体を溶液中で水溶性樹脂に分散させてから樹脂層を形成するため、高密度で高均一に半導体微粒子を樹脂層に分散保持させることが可能であることから、光ムラの無い高効率・高演色性の蛍光フィルムを実現できる。【００２３】
また、透明樹脂層は、電着工程によって導電性基板上に形成されるとしてもよい。【００２４】
この構成によれば、イオン性樹脂が溶液中に分散した半導体微粒子を基板上へ電気的に泳動させることができ、高密度で高均一に半導体微粒子を樹脂層に分散保持させることが可能であることから、光ムラの無い高効率・高演色性の蛍光フィルムを実現できる。【００２５】
また、半導体微粒子を含まない透明樹脂層と前記半導体微粒子を分散保持する蛍光樹脂層とから構成され、ひとつの透明樹脂層に少なくとも１つ以上の蛍光体樹脂層が設けられており、前記透明樹脂層は蛍光体樹脂層の片面または両面を被覆しているとしてもよい。【００２６】
この構成によれば、所望の形状に蛍光体層を２次元面に配置することで、所望の形状の領域を発光させることが可能となることから、高効率な表示フィルムを実現できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、高い信頼性と高均一性を両立した高効率・高演色性の蛍光フィルムおよび蛍光フィルムを搭載した表示フィルムを実現することができる。【００２８】
より具体的には、本発明に係る半導体微粒子と透明樹脂からなる蛍光フィルムは、酸素バリア性および耐湿性に優れた水溶性の樹脂溶剤に半導体微粒子（量子ドット蛍光体）を分散させることで樹脂層を形成した後、基板を除去するものである。これにより、半導体微粒子を高密度で均一に分散させることが可能となり、薄膜においても高信頼性で高効率・高演色性を有する蛍光フィルムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に係る蛍光フィルムの概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明に係る蛍光フィルムの概略図である。
【図２】図２は、本発明に係るエポキシ樹脂の水溶性化を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明に係る量子ドット蛍光体が樹脂に捕捉される様子を模式的に示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る量子ドット蛍光体の断面構成の概略図である。
【図５】図５は、本発明に係る蛍光フィルムの断面構成の概略図である。
【図６】図６は、本発明に係る電着法の概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程を示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程を示す断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明に係る蛍光フィルムの断面構成の概略図である。
【図９】図９は、本発明に係る蛍光フィルムの断面構成の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る蛍光フィルムの断面構成の概略図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程断面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程断面図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、本発明に係る蛍光フィルム形成の工程断面図である。
【図１２】図１２は、本発明に係る従来の蛍光体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蛍光フィルムについて説明する。
【００３１】
図１Ａおよびお図１Ｂは、本発明に係る蛍光フィルムの概略図である。具体的には、図１Ａおよび図１Ｂには、高い信頼性と高分散性を両立した量子ドット蛍光体のフィルム(以下、蛍光フィルムと記載)の概略が示されている。蛍光フィルム１０は、酸素バリア性および耐湿性を有する透明樹脂からなる。特に、本実施の形態では、エポキシ系樹脂を用いた。エポキシ系樹脂は、シリコーン樹脂に比べると酸素透過性が２桁から３桁ほど低い材料であり、アミン化することで水溶性化または水分散性化が容易な樹脂の一つである。また、エポキシ系樹脂以外にもフッ素系樹脂も高い酸素バリア性および高い耐湿性を有しており、量子ドット蛍光体の光酸化反応の抑制することが可能である。
【００３２】
蛍光フィルム１０は膜厚が３０μｍ以下の単一フィルムであり、柔軟性に優れ曲げることが可能である。蛍光フィルム１０は、例えば図１Ｂに示すように、樹脂層１１に半導体微粒子である量子ドット蛍光体１２が均一に分散している。
【００３３】
以上のように、本発明の蛍光フィルムは、フィルム自身が酸素バリア性・耐湿性を有する樹脂によって構成されており、蛍光体の光酸化等の劣化を抑制することが可能となる。
【００３４】
次に、蛍光フィルムの詳細を製造方法にそって説明する。本発明に係る蛍光フィルムの作製は、蛍光体微粒子の分散工程、樹脂層形成工程、フィルム化工程の主に３つの工程を必要とする。以下工程ごとに説明を行う。
【００３５】
本発明に係る透明の樹脂層１１は、水溶性または水分散性の樹脂溶剤から形成されることを特徴としている。水溶性樹脂は水溶液中で樹脂分子骨格の一部がイオン化または電気的極性を有しており、樹脂分子の極性箇所やイオン化領域が水和によって安定化するため水に溶解または分散してエマルジョン化することができる。
【００３６】
図２は、本発明に係る実施の形態１で用いたエポキシ樹脂の水溶性化過程を示す図である。図２の（ａ）〜図２の（ｃ）に示すように、エポキシ樹脂の末端をアミン化し、酸で中和することでイオン化することができる。なお、本発明では酢酸を用いた場合を例に説明している。
【００３７】
図３は、量子ドット蛍光体の樹脂による捕捉を模式的に示す図である。図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、この酸イオン２５によって中和した樹脂溶液２０に半導体微粒子２１を加えることで、アミン化した陽イオン部位２２を有するエポキシ樹脂溶剤分子の主鎖２３は半導体微粒子２１である量子ドット蛍光体２４を捕捉する。それにより、半導体微粒子２１が均一に溶液中に分散する。このとき、この半導体微粒子２１が大きいと樹脂の主鎖に十分に補足されず沈降・沈殿が生じる。例えば、市販の希土類蛍光体や特許文献１で開示されたカプセル型蛍光体の粒子径は１μｍ〜１００μｍである。つまり、樹脂分子の大きさよりもはるかに大きく、１つの希土類蛍光体微粒子を捕捉するのに多くの樹脂分子が必要となる。そのため、分散濃度の低下や水溶性樹脂中での沈降現象が起こり、輝度ムラや発光ムラが発生してしまう。
【００３８】
一方、量子ドット蛍光体２４は１ｎｍ〜２０ｎｍ程度であり水溶性樹脂分子と同等、またはそれ以下のサイズである。そのため、樹脂溶液へ均一にかつ高濃度で分散させることが可能となる。本実施の形態で用いた半導体微粒子２１は、ＩｎＰを核とする直径１ｎｍから１０ｎｍ程度の量子ドット蛍光体２４であるが、蛍光体の材料は水に溶解しなければよく、ＩｎＰ以外にも公知のカドミウム系の量子ドット蛍光体やカルコゲナイド系微粒子を用いても良い。
【００３９】
ここで、量子ドット蛍光体の多くは、発光効率の向上や信頼性向上を目的としたコア−シェル構造と呼ばれる２層または３層構造を有しているが、水溶性樹脂溶剤へ効率良く分散をさせるためには、量子ドットの最外層の化学的特性が重要となる。図３の（ｂ）で示すように、水溶性樹脂や水分散性樹脂は樹脂骨格の末端がイオン化または極性官能基化している一方で、分子骨格はアルキル主鎖のような炭化水素から構成されほとんど極性を有していない。これは水との相互作用が小さく疎水性基として振舞うことを意味しており、量子ドット蛍光体が水溶性樹脂の主鎖に捕捉されるためには、蛍光体微粒子の最外層は無極性や極性の弱い配位子や層から構成されることが必要となる。この構成によって量子ドット蛍光体は疎水性相互作用により樹脂主鎖に捕捉される。
【００４０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図４を用いて説明する。
【００４１】
図４は、本発明の量子ドット蛍光体の断面構成図である。実施の形態２で用いた量子ドット蛍光体は、３層構造である。ここで、コア２９は、ＩｎＰであり、その外側にＺｎＳから成るシェル層３０を有している。最外層は、オクタン系の炭化水素を配位子として結合させたリガンド層３１を設けている。最外層に疎水性の強い炭化水素からなるリガンド層３１を設けることで、水溶液中で効率良く量子ドット蛍光体が樹脂分子の主鎖に捕捉される。その結果、高濃度で高均一に量子ドットをエマルジョン化させることが可能となる。
【００４２】
この量子ドット蛍光体は、コア直径が小さいため、コア／シェル／リガンドの多層構造を有していても約１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、量子ドット蛍光体の大きさが樹脂溶液への分散に影響を与えることはない。なお、シェル層３０やリガンド層３１は、水によって分解されない材料構成であれば、特に限定されるものではない。
【００４３】
リガンド層３１は、樹脂溶剤との疎水性相互作用が大きいものが好ましいためアルキル主鎖をもつ分子が良い。一方で、樹脂溶剤との分散性を高める上では、分子量が小さいほうが好ましい。具体的には、室温で液体として存在することができることが必要であるため、炭素数が１５個以下でなければならない。
【００４４】
また、量子ドット蛍光体は先述の通り、粒子径で蛍光波長が変化する特徴を有する蛍光体である。そのため、白色蛍光を与える蛍光フィルムを作製するためには、赤の蛍光を与える粒子径をもつ量子ドットと、緑の蛍光を与える粒子径をもつ量子ドットの両方を含有する樹脂層を作製すればよい。
【００４５】
本実施の形態に係るＩｎＰ系の量子ドット蛍光体の粒子径は緑色蛍光体の場合で約５ｎｍ〜８ｎｍ程度であり、赤色蛍光体の場合が最も粒子径が大きくなり１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度である。
【００４６】
よって、量子ドット蛍光体であれば、赤色蛍光体も緑色蛍光体もそれより小さい青色蛍光体においても、粒子サイズの観点から言えば、可視光線領域に蛍光を与えるすべての量子ドット蛍光体が樹脂溶液への分散が可能となる。よって、複数の粒子径を有する（蛍光波長の異なる）量子ドット蛍光体を樹脂溶液中に混合することで所望の発光色を得ることができる。
【００４７】
図５は、白色蛍光フィルムの断面概略図である。この白色蛍光フィルムは、青色ＬＥＤによる光励起を想定しており、樹脂フィルム３２には、粒子径の小さい緑色量子ドット蛍光体３３と、赤色量子ドット蛍光体３４が共存および分散した状態となる。
【００４８】
次に、上記の量子ドット蛍光体を分散させた樹脂溶液から樹脂層を形成する工程を説明する。水溶性樹脂の塗膜工程には、噴霧法や電着法といった複数の工法がある。
【００４９】
噴霧法は、微粒子を捕獲した樹脂溶剤を霧状のスプレーで被塗物に塗布する方法であり、被塗物の濡れ性が良いものであれば、どんなものにでも樹脂塗膜を形成することが可能である。ただし、スプレーによる均一な塗布は困難であり、樹脂塗膜の膜厚にばらつきが発生する。また、複雑な形状の被塗物に対しては、影ができることで塗装できない領域が発生することもある。
【００５０】
一方、電着法は、樹脂溶液に浸した被塗物に電圧を印加し、量子ドット蛍光体を捕捉したイオン性樹脂溶剤を電気泳動および電気化学反応によって、被塗物表面に被膜形成を行う方法である。電着法では、電気化学反応によって被膜を形成するため、均一な膜厚の樹脂層形成が可能であり、被塗物が複雑な表面形状を有していても均一に塗膜ができる。ただし、電気化学反応を原理としているため、導電性被塗物でなければ電着法による樹脂層形成はできない。
【００５１】
本発明に係る蛍光樹脂層は、カチオン電着法を用いて形成した。図６は、電着工程の概略図である。図６に示すように、エポキシ系の樹脂溶液２０に量子ドット蛍光体である半導体微粒子２１を分散させたエポキシ系の樹脂溶液２０に被塗物２８と対向電極であるアノード電極２６を浸す。エポキシ系樹脂はアミン化（陽イオン化）しており、被塗物２８をカソードにすることで電着膜２７が被塗物上に成膜される。一方、樹脂溶液２０の樹脂溶剤が酸系であれば、被塗物２８はアノードとなりアニオン型電着法となる。これらの方法で得られた樹脂塗膜は、乾燥工程および硬化工程を経て最終形成される。
【００５２】
次に、図７Ａ〜図７Ｅを用いてフィルム化の工程について説明する。図７Ａ〜図７Ｅは、電着法によって形成した量子ドット蛍光体の分散エポキシ樹脂層を下地の基板から剥離する工程を示す図である。本実施の形態では、電着被塗物としてアルミ箔４０を用いた。アルミ箔４０の片側をレジスト４１で保護した後（図７Ｂ）、アルミ箔４０の表面に蛍光体層４２を電着で成膜することで、アルミ箔４０の片側のみ樹脂層が形成される（図７Ｃ）。ここで、裏面の保護方法は、電着工程によって通電されなければよく、レジスト以外にも絶縁フィルムを貼り付けるだけでもよい。その後、塩酸によってアルミ箔４０を除去することで蛍光フィルムを得ることができる。
【００５３】
なお、電着によって形成したエポキシ樹脂層は酸やアルカリに対して強い耐性を有しており、下地が銅などのように塩酸で溶解しない場合は硫酸や硝酸を用いてもかまわない。エポキシ樹脂に限らず後述するアクリル樹脂やフッ素系樹脂においても同様の工程で蛍光フィルムを得ることができる。
【００５４】
また、得られた蛍光フィルムの膜厚は１０μｍ〜３０μｍであった。エポキシ樹脂の酸素透過性は、シリコーン樹脂と比較して酸素バリア性が高く、耐湿性にも優れている。したがって、電着法によって量子ドット蛍光体をエポキシ樹脂内に分散保持させることで、酸素や水との反応を抑制できることから、高信頼性で高効率および高演色性の蛍光フィルムを提供することができる。
【００５５】
（実施の形態３）
実施の形態３ではフッ素系樹脂を用いる場合の例を説明する。これは、エポキシ系樹脂は高温で長時間さらされると樹脂分子の分解や重合が進行し、黄色に変色してくるといった劣化がみられるからである。また、このような透明度の減少は蛍光体の発光効率を低下させるだけでなく、色バランスの崩れが発生することがある。そこで、実施の形態３では、劣化しても透明度が失われない樹脂としてフッ素系の電着樹脂膜を用いる。
【００５６】
フッ素系樹脂はフッ素を含むオレフィンが重合した樹脂の総称であり、本実施の形態に係わるフッ素系樹脂はポリテトタフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含み、耐熱性・耐湿性・耐酸化性に優れた化学的に安定な樹脂である。
【００５７】
したがって、この構成であれば、透明度を失うことなく高い信頼性を有する蛍光フィルムを提供することが可能となる。
【００５８】
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４では、電着樹脂層としてアクリル樹脂を用いる場合の例を説明する。
【００５９】
アクリル樹脂は電着樹脂の中で最も透明度の高い樹脂であり、耐候性、耐酸素性および耐湿性も高い。アクリル樹脂溶剤もエポキシと同様に分子末端をアミン化またはカルボン酸化することで容易に水溶性化することができることから、量子ドット蛍光体の分散含有には適した溶剤といえる。軟化温度が９０℃程度であるため、高温環境での使用には向かないものの、化学的に安定な状態で量子ドット蛍光体の分散保持することができることから、高効率・高演色性を有する蛍光フィルムを提供することができる。
【００６０】
（実施の形態５）
実施の形態１、３および４では単一膜の蛍光フィルムの形成方法について説明した。上記のように電着で作製する単一膜の蛍光フィルムは１０μｍ〜３０μｍであり、薄く柔軟性に飛んだ膜であるが、薄すぎて破れるといったデメリットもある。よって実施の形態５は、蛍光フィルムの機械的強度を高めるものの例を説明する。
【００６１】
図８は、実施の形態５に係る蛍光フィルムの断面構成の概略図である。具体的には、透明プラスチックシート５０の上に導電性ポリマー５１を積層し、導電性ポリマーを電極として量子ドット蛍光体を含有した樹脂層５２を形成している。電着工程の乾燥・硬化工程において１８０℃程度の温度にさらされるため、透明プラスチックシート５０は耐熱性が必須である。本実施の形態では、この透明プラスチックシート５０に透明ポリイミドシートを用いた。透明ポリイミドは、可視光線の透過率が高く３００℃近い耐熱性を有しているため、電着工程による劣化が生じない。この透明ポリイミドシート上に塗布する導電性ポリマーとしてポリチオフェン系導電性ポリマーを塗布した。
【００６２】
なお、透明プラスチックシート５０と同様に透明導電性ポリマーも多数の種類がすでに実用化されており、耐熱性に優れたものであれば、特にポリチオフェン系に限ったものではない。導電性ポリマー膜に接点を取り、電着によって量子ドット蛍光体を分散含有した樹脂層を形成することが可能となる。
【００６３】
本実施の形態では、最上部層が蛍光樹脂層であるが、蛍光樹脂層の更に上部に透明樹脂を塗布してもかまわない。この構成であれば、基板除去工程を必要とせず両面から励起・蛍光が得られる蛍光フィルムを提供できる。さらに、単一蛍光フィルムに比べて機械的強度も強くなることから、高い信頼性を有する蛍光フィルムを提供することができる。
【００６４】
（実施の形態６）
実施の形態１、３および４では単一膜の蛍光フィルムの形成方法について説明した。上記のように電着で作製する単一膜の蛍光フィルムは１０μｍ〜３０μｍであり、薄く柔軟性に飛んだ膜であるが、薄すぎて破れるといったデメリットもある。よって、実施の形態６では、蛍光フィルムの機械的強度を高めるものであって実施の形態５と異なるものの例を説明する。
【００６５】
実施の形態５に係る蛍光フィルムの断面構成の概略図は図８と同じである。具体的には、透明プラスチックシート５０の上に導電性ポリマー５１を積層し、導電性ポリマーを電極として量子ドット蛍光体を含有した樹脂層５２を形成している。電着工程の乾燥・硬化工程において１８０℃程度の温度にさらされるため、透明プラスチックシート５０は耐熱性が必須である。
【００６６】
本実施の形態では、この透明プラスチックシート５０に透明ポリイミドシートを用いた。透明ポリイミドは、可視光線の透過率が高く３００℃近い耐熱性を有しているため、電着工程による劣化が生じない。この透明ポリイミドシート上に塗布する導電性ポリマーとしてポリチオフェン系導電性ポリマーを塗布した。
【００６７】
なお、透明プラスチックシート５０と同様に透明導電性ポリマーも多数の種類がすでに実用化されており、耐熱性に優れたものであれば、特にポリチオフェン系に限ったものではない。導電性ポリマー膜に接点を取り、電着によって量子ドット蛍光体を分散含有した樹脂層を形成することが可能となる。
【００６８】
本実施の形態では、最上部層が蛍光樹脂層であるが、蛍光樹脂層の更に上部に透明樹脂を塗布してもかまわない。この構成であれば、基板除去工程を必要とせず両面から励起・蛍光が得られる蛍光フィルムを提供できる。さらに、単一蛍光フィルムに比べて機械的強度も強くなることから、高い信頼性を有する蛍光フィルムを提供することができる。
【００６９】
（実施の形態７）
量子ドット蛍光体を分散保持するエポキシ樹脂やフッ素系樹脂は高い酸素バリア性や耐湿性を有している。しかし、それらの膜厚は３０μｍ以下と薄いため、温度の上昇に伴って酸素や水の透過性が増加する。そこで、更に耐酸素性および耐湿性を高めるため、蛍光フィルムの上部に透明無機材料を被膜する場合の例を説明する。
【００７０】
図９は、透明無機被膜がなされた単一膜蛍光フィルムの断面構成の概略図である。具体的には、蛍光フィルム６０の上部に無機薄膜６１が成膜されている。
【００７１】
本実施の形態に係る無機薄膜６１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とした。蛍光フィルムへの無機薄膜６１の成膜は、スパッタ法を用いて行った。樹脂は高エネルギーのプラズマや高温によって変質するため、低エネルギーで室温成膜が可能な手法が必須である。そこで、低ダメージスパッタ法としてエレクトロンサイクロトロン共鳴スパッタ法（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ：ＥＣＲスパッタ）を用いた。この工法はプラズマ室と成膜室が分離されており、直接高エネルギーのプラズマに基板がさらされないことが特徴である。
【００７２】
なお、無機薄膜６１は低エネルギーの成膜方法であれば特に限定されるものではなく、室温成膜が可能なパルスレーザ堆積法や電子ビーム蒸着法などの工法でも良い。アルミナは高い酸素バリア性および耐湿性を有しているため、より高い信頼性を有する蛍光フィルムを提供できる。アルミナ以外にも透明なものであれば窒化物や酸窒化物でもかまわない。
【００７３】
また、このような無機薄膜６１の成膜は単一膜の蛍光フィルム上に限ったものではなく、実施の形態４や６に記載した導電性フィルム上の蛍光体樹脂層や金属基板上の蛍光体樹脂層の上に成膜してもよい。
【００７４】
（実施の形態８）
実施の形態１ではアルミ箔の除去によって蛍光フィルムを作製した。その結果、励起光を片面から入射させた場合でも蛍光は両面に放射されるため、観視者から見た蛍光強度はフィルム片側分となり、約１／２の損失となる。そこで、反射率の高い導電性基板上に蛍光樹脂層を形成することで、樹脂層から放射される蛍光が基板表面で反射されるため、高輝度な蛍光フィルムを提供することが可能となる。
【００７５】
本実施の形態では光沢Ａｇメッキを銅薄膜上に行い、その上部に量子ドット蛍光体を含有するエポキシ系樹脂層を電着によって形成した。電着層を成長させる金属膜は高反射率または高光沢の金属箔であれば問題ない。例えばＡｇ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｐｔなどでもよい。また、金属膜は単体である必要はなく、絶縁基板上の金属膜上に蛍光樹脂層を電着してもかまわない。例えばポリイミドのような耐熱性の高い絶縁フィルム上に、無電解めっき法でＡｇ層を形成し、電着によって蛍光体層をＡｇ上に成長させることで、高い機械的強度を保持した反射型蛍光フィルムを提供することが可能となる。このような構成であれば、蛍光体層側よりＬＥＤまたは半導体レーザ等で励起光を照射することで、高輝度の蛍光が実現できる。
【００７６】
（実施の形態９）
電着を用いた樹脂形成方法は、導電性領域のみに蛍光体樹脂層を形成することが可能である。その場合の例を実施の形態９として説明する。
【００７７】
図１０は、所望の形状を有する蛍光フィルムの断面構成の概略図である。導電性領域のみに蛍光電着層７０を形成し、シリコーン樹脂７１で覆った後、基板を除去することで可能となる。蛍光体樹脂のパターニングの一例について、図１１Ａ〜図１１Ｅを用いて説明する。
【００７８】
図１１Ａ〜図１１Ｅは、本発明に係わる蛍光フィルム形成の工程を示す断面図である。すなわち、例えば透明絶縁性基板である基板１０１上に導電性膜１０２を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチング用いる方法やリフトオフ法によって所望のパターンを形成する（図１１Ｂ）。その後、導電性膜に通電することでパターニングした導電性膜上のみ蛍光電着層１０３を形成する（図１１Ｃ）ことが可能となる。
【００７９】
ここで、本実施の形態７は、両面研磨したガラス基板（基板１０１）上に透明電極であるＩＴＯ（導電性膜１０２）をスパッタ法によって成膜した。ＩＴＯ（導電性膜１０２）上にレジストを塗布しフォトリソグラフィーによって所望のパターンを現像形成した。このパターンレジストをマスクにＩＴＯをエッチングすることで、導電性領域をパターニングすることができる。
【００８０】
なお、図１１Ｃに示す状態でもかまわないが、さらに上部から保護用として透明のシリコーン樹脂１０４で前面を覆う（図１１Ｄ）こととで、より耐久性の高い蛍光フィルムを提供することができる。
【００８１】
なお、基板１０１に透明絶縁基板を用いるのではなく、アルミなどの金属基板を用いて、電着形成をさせない領域のみレジスト等で絶縁被覆し、蛍光体電着塗装を行うことで所望のパターンを有する蛍光体樹脂層を作製することもできる。この場合、透明のシリコーン樹脂で全面を被覆し、酸で下地の金属基板を除去することで図１１Ｅに示す構造が作製できる。この構成によって、高い耐久性と信頼性を有する蛍光フィルムおよび表示フィルムを提供することができる。
【００８２】
以上、蛍光フィルムおよび表示フィルムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明にかかる蛍光体フィルムおよび表示フィルムは、均一性が高く、高効率で高演色性を有し、光源を用いた表示装置または照明装置などに使用される蛍光体フィルムおよび表示フィルムとして有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１  カプセル
２  蛍光体微粒子
３、６１  無機薄膜
１０、６０  蛍光フィルム
１１、５２  樹脂層
１２、２４  量子ドット蛍光体
２０  樹脂溶液
２１  半導体微粒子
２２  陽イオン部位
２３  主鎖
２５  酸イオン
２６  アノード電極
２７  電着膜
２８  被塗物
２９  コア
３０  シェル層
３１  リガンド層
３２  樹脂フィルム
３３  緑色量子ドット蛍光体
３４  赤色量子ドット蛍光体
４０  アルミ箔
４１  レジスト
４２  蛍光体層
５０  透明プラスチックシート
５１  導電性ポリマー
７０、１０３  蛍光電着層
７１、１０４  シリコーン樹脂
１０１  基板
１０２  導電性膜
【図１Ａ】
2012132239.tif 000003
【図１Ｂ】
2012132239.tif 000004
【図２】
2012132239.tif 000005
【図３】
2012132239.tif 000006
【図４】
2012132239.tif 000007
【図５】
2012132239.tif 000008
【図６】
2012132239.tif 000009
【図７Ａ】
2012132239.tif 000010
【図７Ｂ】
2012132239.tif 000011
【図７Ｃ】
2012132239.tif 000012
【図７Ｄ】
2012132239.tif 000013
【図７Ｅ】
2012132239.tif 000014
【図８】
2012132239.tif 000015
【図９】
2012132239.tif 000016
【図１０】
2012132239.tif 000017
【図１１Ａ】
2012132239.tif 000018
【図１１Ｂ】
2012132239.tif 000019
【図１１Ｃ】
2012132239.tif 000020
【図１１Ｄ】
2012132239.tif 000021
【図１１Ｅ】
2012132239.tif 000022
【図１２】
2012132239.tif 000023
【国際調査報告】
2012132239.tif 000024
2012132239.tif 000025
2012132239.tif 000026
2012132239.tif 000027