(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種以上のイオン性高分子および１種以上の非イオン性高分子を含む高分子媒質中に１種以上の水溶性有機蛍光染料が分散した光変換フィルムであって、
前記水溶性有機蛍光染料は、半値幅（ＦＷＨＭ）が６０ｎｍ以下、
かつ、モル吸光係数（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）が５０，０００〜１５０，０００Ｍ−１ｃｍ−１である光変換フィルム。
【請求項２】
前記イオン性高分子は、
ポリエチレンイミン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）を含み、
前記イオン性高分子は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１，３００〜２５，０００であり、
前記光変換フィルムは、前記イオン性高分子の間に網状構造を形成するものである、
請求項１に記載の光変換フィルム。
【請求項３】
前記光変換フィルムは、
最大発光波長が５００〜５５０ｎｍの間に存在する緑色発光蛍光染料、
および最大発光波長が６００〜６６０ｎｍの間に存在する赤色発光蛍光染料のうちの少なくとも１つを１種または２種以上含むものである、
請求項１または２に記載の光変換フィルム。
【請求項４】
前記非イオン性高分子は、
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびポリアリルアミン（ＰＡＡ）のうちの少なくとも１つを含むものである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光変換フィルム。
【請求項５】
前記イオン性高分子は、
前記非イオン性高分子の重量対比５０〜１，０００％含まれるものである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光変換フィルム。
【請求項６】
前記高分子媒質は、
イオン性高分子を含むバインダー樹脂、重合性モノマー、および重合性開始剤を含む組成物の硬化物を含むものである、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光変換フィルム。
【請求項７】
前記重合性モノマーは、
前記イオン性高分子の重量対比１０〜３０％含まれるものである、
請求項６に記載の光変換フィルム。
【請求項８】
前記光変換フィルムは、
前記高分子媒質中に分散した光拡散粒子をさらに含むものである、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光変換フィルム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光変換フィルムと、
前記光変換フィルムのうちの少なくとも１つの少なくとも一面に備えられたバリアフィルムとを含む光変換素子。
【請求項１０】
前記光変換フィルムの両面にバリアフィルムが備えられ、
一面に備えられたバリアフィルムは、光変換フィルム形成用組成物をバリアフィルム上に塗布して光変換フィルムを形成することにより積層されたものであり、
他面に備えられたバリアフィルムは、光変換フィルムの接着能を用いて光変換フィルム上にバリアフィルムを付着させることにより積層されたものである、
請求項９に記載の光変換素子。
【請求項１１】
前記バリアフィルムは、
水分や酸素透過度が１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ以下である、
請求項９または１０に記載の光変換素子。
【請求項１２】
前記バリアフィルムは、
透明基板と、
前記透明基板上に備えられたバリア層とを含むものである、
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光変換素子。
【請求項１３】
前記光変換素子は、
光変換フィルムを２層以上含むものである、
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の光変換素子。
【請求項１４】
２層以上の前記光変換フィルムは、
入射した光を互いに異なる波長の光に変換する有機蛍光染料を含むものである、
請求項１３に記載の光変換素子。
【請求項１５】
２層以上の前記光変換フィルムは、
光源から遠くなるほど長い発光波長を有するように配置されたものである、
請求項１３または１４に記載の光変換素子。
【請求項１６】
前記光変換素子は、
前記バリアフィルムのうちの少なくとも１つの前記光変換フィルムに対向する面の反対面に、粘着層または接着層を介して付着した光抽出板をさらに含む、
請求項９〜１５のいずれか１項に記載の光変換素子。
【請求項１７】
請求項９〜１６のいずれか１項に記載の光変換素子を含むバックライトユニット。
【請求項１８】
請求項１７に記載のバックライトユニットを含むディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変換フィルムおよびこれを含む光変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、蛍光体は、外部から光や電気などの形態でエネルギーを吸収して固有の波長の光を発する発光物質で、蛍光体を構成する成分および発光機構によって、無機蛍光体、有機蛍光染料、ナノ結晶蛍光体などに区分することができる。
【０００３】
最近、このような蛍光体を活用して光源のスペクトルを修正しようとする努力が多様に試みられている。これは、光源から出る光の特定波長の一部を蛍光体が吸収し、それを可視光線領域にあるより長い波長の光に変換して出射させるもので、蛍光体の発光特性によって、出射された光の明るさと色純度、色再現性などを大きく向上させることができる。
【０００４】
無機蛍光体は、硫化物、酸化物、窒化物などの母体と活性剤のイオンから構成され、物理的、化学的安定性に優れ、高い色純度を再現可能で、高品質のディスプレイ装置に応用できるが、蛍光体の価格が非常に高くて発光効率が低く、特に、４００ｎｍ以上の近紫外線または青色領域で励起され、発光する蛍光体の開発が制限的であるという欠点がある。
【０００５】
数ナノメートルサイズのＩＩ−ＩＶ族またはＩＩＩ−Ｖ族半導体粒子からなるナノ結晶蛍光体は、有機蛍光染料とは異なり、粒子の大きさによって蛍光波長が異なるが、粒子の大きさが小くなるほど短い波長の光を発し、大きさを調節して所望の波長の可視光線領域をすべて表現することができる。また、ナノ結晶蛍光体は、一般的な有機染料に比べて吸光係数が１００〜１０００倍大きくて量子効率も高いので、非常に強い蛍光を発生させ、特に、伝導帯の底振動状態から価電子帯の底振動状態への遷移のみを観察するため、蛍光波長がほぼ単色光を呈する。しかし、高い原材料価格によって価格競争力を確保しにくく、特に、熱や酸素などに弱いという欠点がある。
【０００６】
それに対し、有機蛍光染料は、無機蛍光体に比べて発光スペクトルが多様で量子効率に優れ、特に、価格が安価であるという利点があり、光変換素子として活用する価値が十分である。しかし、有機蛍光染料を通過する光の変換効率と変換された光の強度を高めるためには濃度を高めなければならないが、この場合、濃度による消光現象が避けられず、特に、熱や光に対する安定性が低下することが知られている。そのため、有機蛍光染料を含む光変換フィルム上に粘・接着剤を塗布し、バリアフィルムを積層することで安定性を向上させようとするが、粘・接着素材によってフィルムの光特性が低下するなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国出願公開公報第２０００−００１１６２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施態様は、粘・接着剤を用いなくてもフィルムの有する接着能によってバリアフィルムとの付着が可能な、したがって、高温多湿の条件でもフィルムの光特性が安定して維持される、耐熱・耐湿性が大きく向上した光変換フィルムおよびこれを含む光変換素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施態様は、１種以上のイオン性高分子を含む高分子媒質中に１種以上の有機蛍光染料が分散した光変換フィルムを提供する。
【００１０】
前記高分子媒質は、前記イオン性高分子の他に、非イオン性高分子をさらに含んでもよい。本明細書では、イオン性高分子、またはイオン性高分子と非イオン性高分子をバインダー樹脂として言及することができる。前記バインダー樹脂は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが使用できる。一例によれば、前記高分子媒質は、イオン性高分子を含むバインダー樹脂に加えて、必要に応じて、重合性モノマー、重合性開始剤を含む組成物の硬化物を含むことができる。
【００１１】
本出願のもう一つの実施態様は、１種以上のイオン性高分子を含む高分子媒質中に１種以上の有機蛍光染料が分散した１つ以上の光変換フィルムと、前記光変換フィルムのうちの少なくとも１つの少なくとも一面に備えられたバリアフィルムとを含む光変換素子を提供する。
【００１２】
前記光変換フィルムは、前記光変換フィルム形成用組成物をバリアフィルム上に塗布することにより製造される。また、前記光変換フィルム上にバリアフィルムを積層することができる。前記光変換フィルムは、前記イオン性高分子が提供する接着能によって、バリアフィルムの一面が粘・接着剤の補助なくても前記光変換フィルム上に積層される。
【００１３】
前記バリアフィルムは、外部の水分および／または酸素の侵入を遮断することができ、水分や酸素のうちの少なくとも１つの透過度が１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ以下になってもよい。前記バリアフィルムは、透明基板と、前記透明基板の一面に形成されたバリア層とを含むことができる。前記バリア層としては、水分または酸素を遮断可能な層であれば特に限定はなく、当技術分野で知られているものを使用することができる。例えば、前記バリア層は、水分または酸素遮断性を付与するアルミニウム酸化物または窒化物、およびイオン性金属酸化物を含むことができる。前記バリア層は、バッファ層として、ゾル−ゲル系、アクリル系、エポキシ系、およびウレタン系コーティング液組成物の中から選択された１種以上からなるバッファ層をさらに含んでもよい。一例として、前記バリアフィルムは、基材の一面または両面に、有無機ハイブリッドコーティング層、無機物層、および有機シランで表面改質された無機ナノ粒子を含む保護コーティング層を含むことができる。ここで、無機物層は、金属酸化物または窒化物からなってもよい。前記無機ナノ粒子は、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウムのナノ粒子であってもよい。前記有無機ハイブリッドコーティング層は、有機シランを含むゾル状態のコーティング組成物を熱またはＵＶによって硬化させて形成することができ、前記ゾル状態のコーティング溶液組成物は、有機シランと共に、場合によって、適切な添加剤、溶媒、重合触媒などを含むことができる。
【００１４】
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光変換素子は、光変換フィルムを２層以上含むことができる。複数の光変換フィルムが光源から入射した光をそれぞれ異なる波長（色）の光に変換することができ、この場合、光変換素子は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源から入射した光を白色光に転換して出射することができる。
【００１５】
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光変換フィルムは、光源から入射した光を光変換フィルムの内部で拡散させる光拡散粒子を含むことができる。前記光拡散粒子は、１種以上の有機蛍光染料および１種以上のイオン性高分子を含む高分子媒質中に分散する。光拡散粒子を含む光変換フィルムは、光変換だけでなく、蛍光拡散が可能なものであって、光変換蛍光拡散フィルムともいえる。前記光拡散粒子は、光変換フィルムの光変換効率を高めるためのもので、ＴｉＯ２、シリカナノ粒子を含むことができるが、当技術分野で知られている材料が１種または２種以上混合して使用できる。前記光拡散粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以下であってもよい。前記光拡散粒子は、高分子媒質の重量対比０．５〜５重量％使用できる。
【００１６】
本出願のもう一つの実施態様によれば、前記光変換素子は、光源から入射した光が前記光変換フィルムを介して変換されて出射される光を抽出する光抽出板をさらに含んでもよい。例えば、光変換フィルムが備えられたバリアフィルムの他面に形成された粘着剤・接着剤層が、光抽出板の一面と積層される。前記光抽出板は、光の抽出効率を向上させるために、表面または内部に散乱構造を有するか、内部に屈折率が異なる２種以上の物質を含むことができる。例えば、前記光抽出層は、透明基板上に散乱粒子およびバインダーを含む組成物をコーティングし、乾燥または硬化することにより製造される。必要な場合、前記散乱粒子およびバインダーを含むコーティング層上に平坦化層がさらに備えられてもよい。もう一つの例として、前記光抽出層は、透明基材にマイクロエンボスによって凹凸構造を形成することにより製造される。必要な場合、前記凹凸構造上に平坦化層がさらに備えられてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施態様によれば、イオン性高分子の硬化反応によって提供される、光変換フィルム自体の接着能によってバリアフィルムとの接着に優れ、外部の水分や酸素がフィルム／蛍光拡散フィルムの内部に侵入することを効果的に遮断することができる。それにより、光変換フィルムに入射した光が特定波長（色）に変換される時、発光波長、ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）、そして変換効率などのような光特性が変化なく維持できるため、使用寿命が大きく伸びる。したがって、２種以上の、発光波長が異なる、例えば、緑色と赤色の有機蛍光染料を含む光変換フィルムを用いる場合、単一色のＬＥＤ光源から入射した光を白色光に変換する時、白色光の輝度および色座標が一定に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本出願の実施態様に係る光変換素子の積層構造を例示するものである。
【図２】本出願の実施態様に係る光変換素子の積層構造を例示するものである。
【図３】本出願の実施態様に係る光変換素子の積層構造を例示するものである。
【図４】本出願の実施態様に係る光変換素子の積層構造を例示するものである。
【図５】本出願の実施態様に係る光変換素子の積層構造を例示するものである。
【図６】実施例１および２で製造された光変換素子の構造を示すものである。
【図７】比較例１および２で製造された光変換素子の構造を示すものである。
【図８】実施例１および２と比較例１および２で製造された光変換素子の耐久性の測定結果を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施例により本明細書に記載の実施態様を例示する。しかし、以下の実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、発明の範囲を限定するためのものではない。
【００２０】
＜実施例１＞
水２０ｇに、重量平均分子量（Ｍｗ）が８５，０００〜１２４，０００、かつ、ケン化度が８７％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）１ｇを１５０℃の温度で完全に溶解し、冷やした溶液に、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０，０００のポリエチレンイミン（ＰＥＩ）４ｇとエピクロロヒドリン（ｅｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ）をＰＥＩの重量対比１５％添加して常温で溶解した後、前記組成物に、緑色蛍光染料のピラニン（ｐｙｒａｎｉｎｅ）を前記組成物の高分子の重量（ＰＶＡおよびＰＥＩの重量の和）対比０．３％を追加してフィルム形成用組成物を製造した。前記方法で作られたフィルム形成用組成物を、バリア層が形成されたバリアフィルム上にワイヤーバー（ｗｉｒｅ  ｂａｒ）で塗布し、１００℃の乾燥オーブンにて５分間熱風乾燥させながら熱硬化を誘導した後、前記フィルム上に別のバリアフィルムをラミネートした。最後に、バリアフィルムの一面に光抽出フィルムを積層して、図６のような構造の緑色光変換素子を完成した。
【００２１】
＜実施例２＞
水２０ｇに、重量平均分子量（Ｍｗ）が６５，０００のポリアリルアミン（ＰＡＡ）１ｇと重量平均分子量（Ｍｗ）が１０，０００のポリエチレンイミン（ＰＥＩ）４ｇ、エピクロロヒドリン（ｅｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ）をＰＥＩの重量対比１５％添加して常温で溶解した後、前記組成物に、緑色蛍光染料のピラニン（ｐｙｒａｎｉｎｅ）を前記組成物の高分子の重量（ＰＡＡおよびＰＥＩの重量の和）対比０．３％を追加してフィルム形成用組成物を製造した。前記方法で作られたフィルム形成用組成物を、バリア層が形成されたバリアフィルム上にワイヤーバー（ｗｉｒｅ  ｂａｒ）で塗布し、１００℃の乾燥オーブンにて５分間熱風乾燥させながら熱硬化を誘導した後、前記フィルム上に別のバリアフィルムをラミネートした。最後に、バリアフィルムの一面に光抽出フィルムを積層して、図６のような構造の緑色光変換素子を完成した。
【００２２】
＜比較例１＞
水２０ｇに、重量平均分子量（Ｍｗ）が８５，０００〜１２４，０００、かつ、ケン化度が８７％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）５ｇを１５０℃の温度で完全に溶解し、冷やした溶液に、緑色蛍光染料のピラニン（ｐｙｒａｎｉｎｅ）を前記ＰＶＡの重量対比０．３％追加してフィルム組成物溶液を製造した。実施例１と同様の方法でバリアフィルム上に塗布し、別のバリアフィルムをラミネートしたが、付着が不可能であった。そのため、ＰＥＴフィルム上に前記フィルム形成用組成物を塗布し、別のＰＥＴフィルムを裏当てした後、粘着剤のあるバリアフィルムを用いて前記フィルムの両側にバリアフィルムを積層して、図７のような構造の緑色光変換素子を完成した。
【００２３】
＜比較例２＞
水２０ｇに、重量平均分子量（Ｍｗ）が６５，０００のポリアリルアミン（ＰＡＡ）５ｇを常温で完全に溶解し、緑色蛍光染料のピラニン（ｐｙｒａｎｉｎｅ）を前記ＰＡＡの重量対比０．３％追加してフィルム形成用組成物を製造した。実施例１と同様の方法でバリアフィルム上に塗布し、別のバリアフィルムをラミネートしたが、付着が不可能であった。そのため、ＰＥＴフィルム上に前記フィルム組成物溶液を塗布し、別のＰＥＴフィルムを裏当てした後、粘着剤のあるバリアフィルムを用いて前記フィルムの両側にバリアフィルムを積層して、図７のような構造の緑色光変換素子を完成した。
【００２４】
接着力およびそれによるバリアフィルムの酸素や水分遮断効果を確認するために、前記光変換素子を８５℃の温度と８５％の湿度が維持される恒温恒湿器に入れて、時間の経過によるフィルムの輝度値の変化を観察した。観察結果を図８に示した。
【００２５】
上述のように、本発明により提供される光変換フィルムの組成物によってフィルムをバリアフィルム上に形成し、別のバリアフィルムを積層した場合、高温多湿の環境でも蛍光特性が安定して維持されることを確認することができた。
【００２６】
＜実験例＞
本明細書の一実施態様に係る光変換フィルムの接着力を実験するために、ＡＳＴＭ規格に基づいて、ナイフで光変換フィルム上にラミネートされたバリアフィルムの表面に１ｍｍ間隔で碁盤のような線状にクロスカット（ｃｒｏｓｓ−ｃｕｔ）した後、その上にセロハンテープを貼り付けて、それを剥がす時に接着しているかどうかを判断して、下記表１に示した。Ｏは完全に接着している場合を、Ｘは碁盤目の間が部分的に剥離されているか、または完全に剥離されている場合を示すものである。
【００２７】
【表１】
0006562477.tif 000002
【００２８】
前記表１から明らかなように、本明細書の一実施態様に係る光変換フィルムは、イオン性高分子が含まれていない比較例に比べて、接着性において所望の効果を得ることができた。
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の実施態様をより詳細に説明する。
【００３０】
本出願の一実施態様に係る光変換フィルムは、１種以上のイオン性高分子を含む高分子媒質中に１種以上の有機蛍光染料が分散していることを特徴とする。
【００３１】
本明細書に記載の実施態様に係る光変換フィルムは、近紫外線から可視光線領域の中から選択される波長の光を含む光源から入射した光を特定波長（色）の光に変換させる役割を果たす。また、前記光変換フィルムは、ＬＥＤ光源から入射した光を白色光に変換して出射させる役割を果たす。
【００３２】
ここで、前記光変換フィルムは、優れた色純度および色再現性を実現可能な有機蛍光染料を含むことができる。前記有機蛍光染料は、近紫外線から可視光線領域の中から選択される波長の光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を出射する染料が使用できる。例えば、前記有機蛍光染料としては、最大発光波長が５００〜５５０ｎｍの間に存在する緑色発光蛍光染料、および／または最大発光波長６００〜６６０ｎｍの間に存在する赤色発光蛍光染料がそれぞれ１種または２種以上同時に使用できる。
【００３３】
前記有機蛍光染料としては特に制限を設けるわけではないが、アクリジン系、キサンテン系、アリールメタン系、クマリン系、ポリサイクリック芳香族炭化水素系、ポリサイクリックヘテロ芳香族系、ペリレン系、ピロール系、ピレン系誘導体などが好ましい。以上の物質は有機蛍光染料の一例であり、その他にも多様な有機蛍光染料が使用できる。好ましくは、有機蛍光染料のフィルム状態での半値幅（ＦＷＨＭ）が６０ｎｍ以下であり、モル吸光係数（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）が５０，０００〜１５０，０００Ｍ−１ｃｍ−１の有機蛍光染料が使用可能であり、これに限定するものではない。本明細書において、半値幅は、外部光源から吸収した光を異なる波長の光に変換して発光する時、発光した光の最大発光ピークにおける最大高さの半分の時の発光ピークの幅を意味する。本明細書において、半値幅はフィルム状態で測定される。有機蛍光染料のフィルム状態での発光ピークの半値幅とは、溶液状態ではなく、前記有機蛍光染料単独でまたは半値幅を測定するのに影響を及ぼさない他の成分と混合してフィルム状に製造した状態で光を照射して測定したものを意味する。さらに好ましくは、極性溶媒に溶解するすべての蛍光染料が可能であり、陽イオン性、陰イオン性、中性染料に区分するわけではないが、陽イオン性または陰イオン性有機蛍光染料がより好ましい。
【００３４】
前記光変換フィルムは、前記有機蛍光染料および、必要な場合、光拡散粒子が分散した１種以上のイオン性高分子を含むポリマーフィルムになってもよい。例えば、前記光変換フィルムは、前記有機蛍光染料および／または光拡散粒子、１種以上のイオン性高分子を含むバインダー樹脂、そして、必要に応じて、重合性モノマー、重合性開始剤を含む組成物の硬化物を含むことができる。
【００３５】
前記バインダー樹脂は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが使用可能であり、水溶性高分子を使用することが好ましい。バインダー樹脂は、１種のみが使用されてもよいが、２種以上が共に使用されてもよい。
【００３６】
本発明において、イオン性高分子は、高分子鎖にイオン結合を含んでいる場合を指すことができる。また、単量体内にイオン性溶質と結合している多量の官能基を有している場合を指すことができ、電解質高分子ということもできる。
【００３７】
イオン性高分子は、水に解離した時、陰イオンや陽イオン性質を示す高分子をいう。陽イオン性高分子の例としては、官能基としてアミン基を有する高分子があり、これは、水に溶かした時、周辺の水素と結合して正電荷を呈する性質を有する。陰イオン性高分子の官能基は、カルボキシル基（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｇｒｏｕｐ）、リン酸基（ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  ｇｒｏｕｐ）、またはケイ酸基（ｓｉｌｉｃｉｃ  ｇｒｏｕｐ）がある。
【００３８】
陽イオン性高分子や陰イオン性高分子のように、イオン性高分子は適切な反応性モノマーまたは重合開始剤を添加すると、ポリビニルアルコールまたはポリアリルアミンのような非イオン性高分子との反応だけでなく、イオン性高分子間の反応により網状構造を有するフィルムが形成される。これにより、バリアフィルムとの接着能が付与される。
【００３９】
追加的に、イオン性高分子は、有機蛍光染料の安定化に寄与することができる。例えば、陰イオン性蛍光染料を使用する場合、陽イオン性高分子を添加すると、互いに対をなしてイオン結合を形成するため、有機蛍光染料が高分子媒質内で蛍光特性を発現可能な安定した状態を維持させる役割を果たす。
【００４０】
イオン性高分子としては特に限定されないが、ポリアクリルアミド（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリケイ酸（ｐｏｌｙ（ｓｉｌｉｃｉｃ  ａｃｉｄ））、ポリリン酸（ｐｏｌｙ（ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  ａｃｉｄ））、ポリ［３−（ビニルオキシ）プロパン−１−スルホン酸（ｐｏｌｙ［３−（ｖｉｎｙｌｏｘｙ）ｐｒｏｐａｎｅ−１−ｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）］）、ポリエチレンリン酸（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  ａｃｉｄ））、ポリマレイン酸（ｐｏｌｙ（ｍａｌｅｉｃ  ａｃｉｄ））、ポリ（２−メタクリロイルオキシエタン−１−スルホン酸）（ｐｏｌｙ（２−ｍｅｔｈａｃｒｙｌｏｙｌｏｘｙｅｔｈａｎｅ−１−ｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリ（３−メタクリロイルオキシプロパン−１−スルホン酸）（ｐｏｌｙ（３−ｍｅｔｈａｃｒｙｌｏｙｌｏｘｙｐｒｏｐａｎｅ−１−ｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリエチレンイミン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅｓ）、ポリアミドアミン（ｐｏｌｙａｍｉｄｅａｍｉｎｅ）、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ｐｏｌｙｄｉａｌｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリ（４−ビニルベンジルトリメチルアンモニウム塩）（ｐｏｌｙ（４−ｖｉｎｙｌｂｅｎｚｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｓａｌｔ））、ポリ［（ジメチルイミノ）トリメチレン（ジメチルイミノ）ヘキサメチレンジブロミド］（ｐｏｌｙ［（ｄｉｍｅｔｈｙｌｉｍｉｎｏ）ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ（ｄｉｍｅｔｈｙｌｉｍｉｎｏ）ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｂｒｏｍｉｄｅ］）、ポリ（２−ビニルピペリジン塩）（ｐｏｌｙ（２−ｖｉｎｙｌｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅ  ｓａｌｔ））、ポリ（４−ビニルピペリジン塩）（ｐｏｌｙ（４−ｖｉｎｙｌｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅ  ｓａｌｔ））、ポリビニルアミン塩（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｍｉｎｅ  ｓａｌｔ））、ポリ（２−ビニルピリジン）（ｐｏｌｙ（２−ｖｉｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ））とノルマルアルキル（クォータナリー）（Ｎ−ａｌｋｙｌ（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ））誘導体などが使用可能であり、これらに限定されるものではない。
【００４１】
非イオン性高分子としては、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ））、ポリアリルアミン（ｐｏｌｙａｌｌｙａｍｉｎｅ）などが使用可能であり、これらに限定されるものではない。ポリアリルアミンとしては、ポリアリルアミン（ＰＡＡ）またはポリアリルアミンヒドロクロライド（ＰＡＨ）が使用できる。
【００４２】
一例によれば、本明細書の実施態様に係る光変換フィルム製造用組成物は、有機蛍光染料、必要に応じて、光拡散粒子、バインダー樹脂、重合性モノマー、および重合性開始剤を含み、前記バインダー樹脂は、イオン性高分子および非イオン性高分子を含む。前記イオン性高分子は、前記非イオン性高分子の重量対比５０〜１，０００％使用できる。前記重合性モノマーは、前記イオン性高分子の重量対比１０〜３０％使用できる。有機蛍光染料は、前記非イオン性高分子の重量対比０．００１〜５％使用できる。前記重合性開始剤は、必要に応じて量が決定され、全体組成物の固形分重量対比０．０１〜２０重量％使用できる。前記光変換フィルム製造用組成物は、必要に応じて溶媒をさらに含んでもよいし、例えば、イオン性高分子を含むバインダー樹脂が水溶性の場合、溶媒として水を使用することができる。前記光変換フィルム製造用組成物は、組成物全体溶液中の固形分含有量が１０〜４０重量％となるように、溶媒、例えば、水に溶解して使用されることが好ましい。
【００４３】
前記ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアリルアミン（ＰＡＡ）のような非イオン性高分子は、光変換フィルム形成用組成物を形成する主な材料になり得、残りの成分の含有量は、前記ポリビニルアルコールまたはポリアリルアミンの重量を基準として測定できる。前記ポリビニルアルコールは、重量平均分子量（Ｍｗ）が８５，０００〜１４６，０００のポリビニルアルコールであって、９６％以下に加水分解されたものが好ましい。前記ポリアリルアミンは、重量平均分子量（Ｍｗ）が５８，０００〜９００，０００であることが好ましい。
【００４４】
本明細書において、イオン性高分子は、架橋反応を起こすことにより、前記非イオン性高分子と共に、本発明の実施態様に係る光変換フィルムに接着能を提供する重要な成分である。前記イオン性高分子は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１，３００〜２５，０００であることが好ましい。このような分子量範囲を有するイオン性高分子は、イオン性高分子の間に網状構造を形成して接着能を付与するのに有利であり、有機蛍光染料がイオン性基に吸着して安定化される効果も達成することができる。分子量が大きすぎる場合には、フィルムを製造するのに問題がある。前記イオン性高分子は、非イオン性高分子の重量対比５０〜１，０００％、好ましくは１００〜６００％含まれることが好ましい。万一、前記イオン性高分子が非イオン性高分子の重量の１００％未満で含まれる場合には、バリアフィルムとフィルムとの間の接着が不良でバリアフィルムが剥離される問題が発生し得る。逆に、前記イオン性高分子が非イオン性高分子の重量対比６００％を超える場合、塗布性が低下する問題が発生し得る。
【００４５】
非イオン性高分子とイオン性高分子との架橋反応を誘導し接着性を増大させるために、重合性モノマーが含まれることが好ましい。前記重合性モノマーは、前記イオン性高分子の重量対比１０〜３０％、好ましくは１５〜２５％含まれることが好ましい。万一、前記重合性モノマーがイオン性高分子の重量対比１％未満で含まれる場合、バリアフィルムとの付着能が低下する問題が発生し得る。逆に、前記重合性モノマーがイオン性高分子の重量対比３０％を超えて含まれると、常温でも硬化反応が進行して光変換フィルム形成用組成物の安定性および塗布性が著しく減少する問題が発生し得る。最も好ましい重合性モノマーの含有量は、イオン性高分子の重量対比２０％である。前記重合性モノマーとしては、グリシジル（ｇｌｙｃｉｄｙｌ）類がより好ましく、これによって限定するものではないが、アルデヒド（ａｌｄｅｈｙｄｅ）類、ジアルデヒド（ｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ）類、イソシアネート（ｉｓｏｃｙｎａｔｅ）類、アルコール（ａｌｃｏｈｏｌ）類などが使用できる。
【００４６】
図１は、本出願の一実施態様に係る光変換素子を示すものであって、光変換フィルムの両側に透明基板およびバリア層を含むバリアフィルムが備えられる。この時、バリアフィルムのバリア層が前記光変換フィルムに接して配置される。
【００４７】
図１による光変換素子は、透明基板およびバリア層を含むバリアフィルム上に、光変換フィルム用組成物、例えば、１種以上の有機蛍光染料、必要に応じて、光拡散粒子、１種以上のイオン性高分子を含むバインダー樹脂、重合性モノマー、および重合性開始剤を含む組成物を塗布し、これを必要に応じて硬化または乾燥させて光変換フィルムを製造した後、前記光変換フィルム上に透明基板およびバリア層を含むバリアフィルムを積層することにより形成される。この時、光変換フィルムとバリアフィルムの積層は、前記イオン性高分子の存在によって、別の粘着剤や接着剤の補助なしに行われる。前記組成物の塗布後に硬化を行う場合、硬化方法および条件は、イオン性高分子を含むバインダー樹脂や他の成分の種類によって決定される。前記透明基板は、ＰＥＴなどのような樹脂を含むことができるが、これに限定されるものではなく、当技術分野で知られている透明プラスチックフィルムまたは基板が使用できる。図１には、光変換フィルムが１層と示されているが、必要に応じて２層以上の光変換フィルムが積層されてもよい。
【００４８】
前記バリア層の酸素および水分の透過度は、例えば、それぞれ１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ以下になってもよい。これはバリアフィルムの一例として言及したものであり、前記バリア層の酸素および水分透過度は、これと異なる値を有してもよい。
【００４９】
図２による光変換素子において、光変換フィルムが１種以上の光拡散粒子を含む光変換蛍光拡散フィルムである。すなわち、図２に含まれる光変換フィルムは、１種以上の有機蛍光染料、１種以上の光拡散粒子、および１種以上のイオン性高分子を含む高分子媒質を含む。前記光拡散粒子は、光源から入射した光を光変換フィルムの内部で拡散させる役割を果たす。ここで、光拡散粒子は、ＴｉＯ２またはシリカ粒子を含むことができるが、これに限定されるものではない。その他の透明基板およびバリア層を含むバリアフィルム、有機蛍光染料、高分子媒質などについては上述の説明が適用可能である。
【００５０】
図３による光変換素子は、光抽出板を追加的に含む。具体的には、光変換フィルムの両面に透明基板およびバリア層を含むバリアフィルムが積層された構造において、いずれか１つのバリアフィルムの前記光変換フィルムに対向する面の反対面に粘着層または接着層が備えられ、これに光抽出板が付着する。前記光抽出板は、光変換フィルムの変換効率を高めるためのもので、当技術分野で知られているものであれば特に制限を設けない。
【００５１】
一方、図４は、複数の光変換フィルムが順次に配置された光変換素子の構造を例示する。具体的には、前記光変換素子は、前記透明基板、および前記透明基板上に形成されたバリア層を含むバリアフィルムと、前記バリアフィルム上に塗布された第１有機蛍光染料、および必要な場合に光拡散粒子が１種以上のイオン性高分子を含む高分子媒質中に分散した第１光変換フィルムと、前記第１光変換フィルム上に同様の方法で設けられた第２有機蛍光染料、および必要な場合に光拡散粒子が１種以上のイオン性高分子を含む高分子媒質中に分散した第２光変換フィルムとを含む。図４に示されているように、前記第１光変換フィルム上に前記第２光変換フィルムが直接積層されて配置され、この場合、イオン性高分子の存在によって、粘着剤または接着剤の補助を必要としない。ただし、本発明の範囲が図４に限定されるものではなく、前記第１光変換フィルムと前記第２光変換フィルムとが互いに離れて配置されてもよい。この場合、前記第１光変換フィルムと前記第２光変換フィルムとの間には、他の追加のフィルムが備えられる。また、図４には、２枚の光変換フィルムを含む構造が例示されているが、必要に応じて３枚以上の光変換フィルムが積層されてもよい。
【００５２】
図４のように、複数の光変換フィルムを含む光変換素子も、図３と同じく、粘着層または接着層を介して付着した光抽出板をさらに含んでもよいし、この構造を図５に例示した。このように光抽出板をさらに含むことにより、光変換フィルムの変換効率をさらに高めることができる。
【００５３】
一例によれば、複数の光変換フィルムは、例えば、光源から遠くなるほど長い発光波長を有するように配置されるが、例えば、第１および第２光変換フィルムはそれぞれ、赤色および緑色光変換フィルムになってもよい。その結果、単一色のＬＥＤ光源から吸収した光が複数の光変換フィルムを通過しながら白色光に変換される。前記複数の光変換フィルムの配置は例示的なものに過ぎず、各光変換フィルムの変換効率を高めるための配置および／または構造は、当技術分野で知られているものであれば特に制限を設けない。
【００５４】
本出願のもう一つの実施態様は、上述の実施態様に係る光変換素子を含むバックライトユニットを提供する。バックライトユニットは、光変換素子を除けば、当技術分野で知られている構成を有することができる。例えば、バックライトユニットは、エッジ型光源と、前記エッジ型光源から受けた光を拡散させる塗光板と、前記塗光板の一面に備えられた光変換素子とを含むことができる。もう一つの例として、バックライトユニットは、直下型光源と、前記直下型光源の一面に備えられた光変換素子とを含むことができる。前記塗光板の光変換素子に対向する面の反対面には反射板が備えられてもよく、前記光変換素子の光源または塗光板に対向する面の反対側には集光シート、輝度向上シートなどが追加的に備えられてもよい。
【００５５】
本出願のもう一つの実施態様は、前記バックライトユニットを含むディスプレイ装置を提供する。ディスプレイ装置は、前記バックライトユニット内に含まれる光変換素子を除けば、当技術分野で知られている構成を有することができる。例えば、バックライトユニットの一面に備えられたディスプレイモジュールを含むことができる。前記ディスプレイモジュールは、薄膜トランジスタおよびカラーフィルタを含む液晶モジュールであってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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