JP2017040730A - 光波長変換部材用バリアフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】優れた酸素遮断性及び水蒸気遮断性を有し、色ムラを抑制した光波長変換部材用バリアフィルムを提供する。
【解決手段】複屈折を有する基材フィルム上にバリア層を有する第１のフィルムと複屈折を有する第２のフィルムとの間に中間層を有し、該第１のフィルムにおける該バリア層とは反対側と該中間層とが接し、該中間層と該第２のフィルムとが接する光波長変換部材用バリアフィルム。
【選択図】図１

Description

本発明は、優れた酸素遮断性及び水蒸気遮断性を有し、色ムラを抑制した光波長変換部材用バリアフィルムに関する。

液晶表示装置は、携帯電話やノートパソコンをはじめ、テレビ、モニター、カーナビゲーション等に使用され、広く普及しているが、近年では、液晶表示装置の省電力化、薄型化、色再現性向上が強く求められている。

液晶表示装置には、光源としてバックライトが組み込まれており、そこから発せられた光は、赤色、緑色、青色の各色を透過するフィルターを通して３色の色の光を使ってフルカラー表示される。しかしながら、赤色、緑色、青色の各色のスペクトルがブロードであるために、赤色、緑色、青色の各色だけでなく、これらの中間色の光もフィルターを透過してしまい、色再現性が低下する原因となっている。そこで、赤色、緑色、青色の各色のＬＥＤを使用したＬＥＤアレイを使用してシャープな色を得る方法が知られているが、この方法では３色のＬＥＤを使用するため、製造コストがかかったり、各ＬＥＤの劣化速度が異なるために使用時間に伴って色再現性が低下したりする課題がある。色再現性を向上させる別の方法としては、青色ＬＥＤを一次光源として、この光の一部を、赤色や緑色に波長変換する方法が挙げられる。特に、数ｎｍから数十ｎｍの半導体微粒子である量子ドットは、シャープな波長スペクトルに変換でき、エネルギーロスが少ない蛍光体として注目されており、この量子ドットを樹脂中に分散させた光波長変換層を含む波長変換シートが提案されている（特許文献１、２）。

特開２０１５−５７６４０号公報 特表２０１３−５４４０１８号公報

量子ドットは、シャープな波長スペクトルに変換でき、また、エネルギーロスが小さいために省電力に寄与する材料として注目されている。しかしながら、酸素や水蒸気、熱で劣化する性質があるため、量子ドットの劣化に伴って色純度が低下するという課題があった。そこで、波長変換シート中の量子ドットの劣化を防止するために、量子ドットを含む光波長変換層に、水蒸気や酸素を透過させないバリア層を設ける方法が考えられている。しかしながら、光波長変換層に直接バリア層を設けようとすると、バリア層を設ける際の熱で量子ドットが劣化する課題があった。また、光波長変換層にバリアフィルムを貼り合わせてバリア性を向上させる場合、バリアフィルムの基材が複屈折を有していると色ムラが発生しやすいという課題があった。

本発明は、これらの問題点に鑑み、優れた酸素遮断性及び水蒸気遮断性を有し、色ムラを抑制した光波長変換部材用バリアフィルムに関するものである。

本発明の光波長変換部材用バリアフィルムは、複屈折を有する基材フィルム上にバリア層を有する第１のフィルムと複屈折を有する第２のフィルムとの間に中間層を有し、該第１のフィルムにおける該バリア層とは反対側と該中間層とが接し、該中間層と該第２のフィルムとが接することを特徴とする。

すなわち、本発明の光波長変換部材用バリアフィルムは、第２のフィルム、中間層、基材フィルムおよびバリア層をこの順に有することが好ましい。

本発明によれば、優れた酸素遮断性及び水蒸気遮断性で量子ドットの劣化を抑制し、かつ、色ムラを抑制することができる。さらには、第２のフィルムに光拡散層を配置することで光取り出し性を向上させることができる。

本発明の光波長変換部材用バリアフィルムの構成の一例を示す概略図である。 本発明の光拡散層を有する光波長変換部材用バリアフィルムの構成の一例を示す概略図である。 本発明の光波長変換部材用バリアフィルムを用いた光波長変換部材を示す概略図である。

以下、図面等を参照しながら、本発明の光波長変換部材用バリアフィルムについて、さらに詳しく説明する。

本発明の光波長変換部材用バリアフィルムは、複屈折を有する基材フィルム上にバリア層を有する第１のフィルムと複屈折を有する第２のフィルムとの間に中間層を有し、該第１のフィルムにおける該バリア層とは反対側と該中間層とが接し、該中間層と該第２のフィルムとが接することを特徴とする。

すなわち、本発明の光波長変換部材用バリアフィルムは、第２のフィルム、中間層、基材フィルムおよびバリア層をこの順に有することが好ましい（なお、ここで、基材フィルムとバリア層を合わせて第１のフィルムという。以下同様）。

また、本発明の光波長変換部材用バリアフィルムは、光拡散層、第２のフィルム、中間層、基材フィルムおよびバリア層をこの順に有することがより好ましい。

各構成要件については以下に詳細を説明する。

［複屈折を有する基材フィルム］
本発明にかかる第１のフィルムにおける複屈折を有する基材フィルム（以下単に「基材フィルム」ということもある）および第２のフィルムは、複屈折を有するものであれば特に限定されない。複屈折とは、異方性媒体に光が入射すると、屈折波が常光線と異常光線の２つの偏光波に分かれる現象のことである。この２つの偏光波の位相差をレターデーションと呼び、この値に依存して光干渉色が生じることが知られている。従って、複屈折を有するフィルムを光学用途に使用すると色ムラが生じる場合があるため、本願発明は複屈折を有するフィルムを複数枚使用することでこの色ムラを抑制することに成功したものである。本願発明のかかる複屈折を有するフィルムは、下記式で示されるレターデーション（Ｒｅ）が５ｎｍ以上であることが好ましい。

Ｒｅ＝Δｎ・ｄ （１）
（ただし式（１）で、Δｎは、波長λ＝５９０ｎｍにおけるフィルム面内方向の複屈折であり、ｄはフィルムの厚み（ｎｍ）である。）
Ｒｅが５ｎｍ未満であると、複屈折の影響が小さく、積層による色ムラが発生する場合がある。

第１のフィルムにおける基材フィルムおよび第２のフィルムは、波長変換した光を透過して放出する必要があるため、光透過性が高いものが好ましく、全光線透過率が９０％以上であるものが好ましい。

第１のフィルムにおける基材フィルムおよび第２のフィルムの具体例としては、例えばポリエステルフィルムであり、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどに代表されるポリアルキレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどに代表されるポリアルキレンナフタレート、コポリアルキレンアリレートなどが挙げられる。基材フィルムは、未延伸フィルムであってもよいが、耐熱性と厚み制御の観点から、延伸フィルムが好ましく、二軸延伸フィルムが特に好ましい。

第１のフィルムにおける基材フィルムの厚みは、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上３０μｍ以下がより好ましい。５μｍよりも薄いと、基材フィルムが加工において熱負けしたり、フィルムのコシがないためにハンドリングが低下したりする場合がある。５０μｍよりも厚いと、基材フィルム上にバリア層を形成するための加工速度を上げることが難しかったり、１バッチの生産量が少なくなったりしてコスト高の原因となる場合がある。

第２のフィルムの厚みは、３０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上１２５μｍ以下であることがより好ましい。厚さが３０μｍより薄い場合、バリアフィルムが薄くなり、ハンドリング性が低下する場合がある。３００μｍより厚い場合、剛性が高くなって光波長変換シートと貼り合わせづらくなり、光波長変換フィルムとする際に剥離する場合がある。

さらに、第１のフィルムにおける基材フィルムと第２のフィルムの厚みの差は２５μｍ以上であることが好ましい。第１のフィルムにおける基材フィルムと第２のフィルムの厚みの差が２５μｍより小さいと、第１のフィルムにおける基材フィルムと第２のフィルムの両者の剛性が同等になり、貼り合わせづらくなる場合がある。

光波長変換部材用バリアフィルム全体の厚みは、３５μｍ以上３５０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。３５μｍよりも薄いと、バリアフィルムのコシがなく、ハンドリングが低下する場合がある。３５０μｍより厚いと、バリアフィルムの剛性が高くなって光波長変換シートと貼り合わせづらくなる場合がある。

なお、第１のフィルムにおける基材フィルム表面や第２のフィルム表面は、密着性を良くするために、コロナ処理、イオンボンバードメント処理、溶剤処理、粗面化処理、および、有機物または無機物あるいはそれらの混合物で構成されるアンカーコート層の形成などの前処理が施されてもよい。また、後述するバリア層や、光拡散層の反対面には、フィルムの巻き取り時のすべり性向上や、摩擦の低減を目的として、有機物や無機物、あるいはこれらの混合物のコーティング層が設けられてもよい。

［バリア層］
本発明にかかる第１のフィルムにおけるバリア層は、特に限定されず、無機化合物を含む層（以下、「無機化合物層」ということもある）でもよく、有機層でもよいが、基材フィルムの少なくとも１面に、無機化合物層を有することが好ましく、無機化合物層に有機層をさらに積層してもよい。かかる無機化合物層と有機層はそれぞれ１層ずつを重ねたものであっても、複数が積層されたものであってもよい。

本発明における光波長変換部材用バリアフィルムの水蒸気透過率は０．５ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下が好ましく、より好ましくは０．４ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下、酸素透過率は０．５ｃｍ^３／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ以下である。水蒸気透過率が０．５ｇ／ｍ^２／ｄａｙより大きかったり、酸素透過率が０．５ｃｍ^３／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍより大きかったりすると、後述する光波長変換シートに水蒸気や酸素が到達して光波長変換物質が劣化し、発光波長が変化して色再現性が低下したり、光強度が低下したりする場合がある。

無機化合物層に使用できる無機化合物としては、例えば金属酸化物、金属窒化物等が挙げられる。金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化錫、酸化インジウム合金、酸化珪素、酸化窒化珪素等及びそれらの混合酸化物、金属窒化物としては窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化珪素等が例示できる。この中でも蒸着フィルムの加工コストやガスバリア性能等の面から、酸化アルミニウム、酸化珪素および酸化窒化珪素が好ましい。これらの無機化合物層の製膜方法は特に制限がなく、たとえば蒸着やスパッタリング等の公知の方法により行えばよい。

無機化合物層の好ましい厚みは５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。無機化合物層の厚みが５ｎｍより薄いと、バリア性が十分に得られない場合があり、４００ｎｍより厚いと光透過性が低下したり、膜形成後の残留応力が大きくクラックが発生しやすくなったりする場合がある。

有機層は、ポリビニルアルコールなどバリア性に優れる有機化合物を用いて形成する他、無機化合物層に発生するピンホールやクラック等の欠陥を補い、無機化合物層のバリア性をさらに向上させるものであってもよい。有機層の好ましい一例としては、不飽和ニトリル（ａ）と、水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）とを含む主剤と、イソシアネート基を有する化合物で構成される硬化剤（ｃ）との混合物を用いて形成されるものが挙げられる。さらに好ましくは、主剤は、不飽和ニトリル（ａ）と、水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）と、不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群から選択される１つ以上の不飽和化合物（ｄ）との少なくとも３成分を単量体とする共重合体で構成される。

有機層は、構造中でポリマー鎖同士が強く凝集するほどバリア性が高くなるため好ましい。そこで主剤に用いられる不飽和ニトリル（ａ）としては、大きく分極した官能基を有するアクリロニトリルが好ましい。不飽和ニトリルの配合量は、有機層全体１００質量％に対して１０〜３０質量％が好ましく、より好ましくは１０〜２５質量％である。不飽和ニトリル（ａ）の配合量が、３０質量％よりも多い場合には主剤の有機溶剤に対する溶解性が低下するため、重合時の分子量増加を妨げるだけでなく塗料化が困難になる場合がある。さらには塗膜の造膜性、透明性も低下するなど実用的ではなくなる場合がある。逆に１０質量部よりも少ない場合にはバリア層のガスバリア性向上効果が不十分となる場合がある。

有機層の主剤に用いられる水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）は、ポリマー鎖同士を強く凝集させ、無機化合物層と強く密着させる機能がある。水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）としては、例えば２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート、２−ヒドロキシビニルエーテル、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート等の不飽和化合物の単量体が挙げられる。これらの水酸基を有する不飽和化合物は単独で、または２種類以上組み合わせて選択することができる。これらの水酸基を有する不飽和化合物のうち、２−ヒドロキシエチルアクリレートまたは２−ヒドロキシエチルメタクリレートが、良好な重合安定性が得られること、イソシアネート基との反応性が良好なことから好ましく、２−ヒドロキシエチルメタクリレートが特に好ましい。水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）の配合量は、有機層全体１００質量％に対して好ましくは３０〜７０質量％であり、より好ましくは５０〜７０質量％である。水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）の配合量が、３０質量％よりも少ない場合には水酸基に由来する樹脂鎖間の凝集力が十分に働かず、バリア性が不十分になる場合がある。一方、水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）の配合量が、７０質量％よりも多い場合には、主剤中に水酸基数が増加するため硬化剤配合量も増やす必要があり、同時に硬化剤中のイソシアネート基が未反応で残存し易くなり、ブロッキング等の問題を発生する要因となる場合がある。さらに、前述の（ａ）、後述の（ｃ）の含有比率が減少するため、ガスバリア性向上効果が小さくなったり、塗膜の造膜性が低下したりする場合がある。

不飽和ニトリル（ａ）と水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）との質量比率としては、（ａ）：（ｂ）が１０：７０〜３０：３０であることが好ましい。さらに好ましくは、２０：５０〜３０：５０である。

本発明において、主剤に好ましく用いられる不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群から選択される少なくとも１つの不飽和化合物（ｄ）は、不飽和カルボン酸エステルとして、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート等が挙げられる。また、不飽和カルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸等が挙げられる。その他の単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ブタジエン、エチレン、酢酸ビニル等が挙げられる。これらのうち、好ましいのは、不飽和カルボン酸エステルである。不飽和カルボン酸エステルのうちメチルメタクリレート、メチルアクリレートが特に好ましく、メチルメタクリレートがさらに好ましい。

（ｄ）の配合量は、有機層全体１００質量％に対して３〜６０質量％が好ましく、５〜４０質量％がより好ましい。（ｄ）の配合量が６０質量％よりも多い場合には主剤中に占める不飽和ニトリル（ａ）及び水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）の相対量が減少し、ガスバリア性が十分に発現しない場合や、架橋構造の不足に伴う塗膜強度や熱水処理耐性が不足する場合がある。

不飽和ニトリル（ａ）と水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）と不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群から選択される少なくとも１つの不飽和化合物（ｄ）の質量比率としては、（ａ）＋（ｂ）：（ｄ）＝４０：６０〜９７：３であることが好ましい。さらに好ましくは、（ａ）＋（ｂ）：（ｄ）＝６０：４０〜８０：２０である。

有機層を硬化させるための硬化剤（ｃ）としては、イソシアネート基を有する化合物で構成される硬化剤が好ましい。イソシアネート基を有する化合物としては、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。使用できる芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、ｍ−又はｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、４，４’−、２，４’−又は２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−又は２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート等が例示できる。使用できる芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、１，３−又は１，４−キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、１，３−又は１，４−テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等が例示できる。使用できる脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−シクロヘキサンジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（イソホロンジイソシアネート；ＩＰＤＩ）、４，４’−、２，４’−又は２，２’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、メチル−２，４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−２，６−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−又は１，４−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン（水添ＸＤＩ）等が例示できる。使用できる脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ペンタメチレンジイソシアネート、１，２−プロピレンジイソシアネート、１，２−、２，３−又は１，３−ブチレンジイソシアネート、２，４，４−又は２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が例示できる。これらの有機ジイソシアネートのウレタン変性体、アロファネート変性体、ウレア変性体、ビウレット変性体、ウレトジオン変性体、ウレトイミン変性体、イソシアヌレート変性体、カルボジイミド変性体等が挙げられる。なお、これらは、単品でも混合物でもよい。

さらに、上記例示したイソシアネート化合物と水酸基を有する化合物等との部分縮合物や各種誘導体の１種またはこれらの２種以上を用いてもよい。例えば、各種低分子量のジオールからオリゴマーまで幅広いジオール類や必要に応じて３官能以上のポリオール類との部分縮合物等が挙げられる。

本発明において、有機層を構成する主剤と硬化剤との配合比は特に制限されるものではないが、硬化剤が少なすぎると主剤との間で生じる架橋反応が不十分なものとなり、塗膜が硬化不良を起こすだけでなく塗膜強度が十分発現せずに熱水処理耐性、基材フィルムとの密着性等も不足する場合がある。また硬化剤の配合量が多すぎる場合にはブロッキングを生じる原因となるだけでなく、余剰のイソシアネート化合物が他の層に移行するなどして後加工等において不都合を生じる場合がある。

なお、有機層には、無機化合物層と有機層との密着力を向上させるために、２つ以上のカルボン酸基または１つ以上の無水カルボン酸基を有する化合物や、シランカップリング剤を添加してもよい。

有機層の厚みは、好ましくは０．１μｍ以上３．０μｍ以下、より好ましくは０．２μｍ以上２．０μｍ以下である。厚みが０．１μｍ未満であると、ガスバリア性が不十分であったり、コーティングの際に膜切れやハジキといった欠点が発生しやすくなったりする場合がある。一方、３．０μｍより厚いと、得られた膜の応力によってフィルムがカールする場合がある。

本発明において、バリア層の上に、さらにオーバーコート層を設けてもよい。オーバーコート層は、バリア層の保護や、光波長変換シートとの接着性等の目的で設けることが好ましい。オーバーコート層は、例えば、ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸、エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂及びそれらの金属架橋物等のプラスチック材料により形成される。厚さは目的に応じて適宜決められるが、一般的には０．０５μｍ以上２００μｍ以下である。

本発明において、バリア層には、その特性を損なわない限りにおいて、熱安定剤、酸化防止剤、強化剤、顔料、劣化防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、離型剤、潤剤などを添加してもよい。

［中間層］
本発明の光波長変換部材用バリアフィルムは、第１のフィルムと第２のフィルムとの間に中間層を有する。中間層は、第１のフィルムと第２のフィルムとを一体化させるための粘着層または接着層を含む。粘着層を形成する材料としては、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニルなどが挙げられ、接着層の材料としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ポリイソプレン、ポリ−１，２−ブタジエン等の（ジ）エン類等が挙げられる。また、粘着性を有する樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂などの樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、あるいは２種以上の共重合体もしくは混合物としたものを用いてもよい。中でもアクリル系樹脂は、耐水性、耐熱性、耐光性等の信頼性に優れ、接着力、透明性が良いため好ましい。

中間層は、一方の面が第１のフィルムにおける該バリア層とは反対側と接し、もう一方の面が該第２のフィルムと接する。第１のフィルムのバリア層の反対側と中間層が接することで、光波長変換部材を構成する際、光波長変換シートとバリア層が近接し、効率良く光波長変換シートを酸素や水蒸気から保護することができる。さらに、第２のフィルムに後述の光拡散層が存在する場合、中間層は第２のフィルムの光拡散層とは反対の面と接することが好ましい。光波長変換部材を透過して放出される光が、空気層との界面で全反射されて取り出し効率が低下することを解消する目的で光拡散層を設ける場合、光拡散層と中間層とが接すると、光拡散機能が十分に機能しない場合がある。

中間層は粒子を含んでいてもよい。中間層が粒子を含む場合、粒子と中間層を構成する粒子以外の材料との屈折率差によって光拡散機能を付与したり、中間層の膜強度を向上させることができたりするためである。

中間層に含まれる粒子の形状は、例えば、星状、葉状や円盤状のような扁平状、菱形状、直方状、針状、金平糖状、不定形状のような非球形状、また球状（必ずしも真球だけを意味するのではなく、粒子の断面形状が円形、楕円形、ほぼ円形、ほぼ楕円形等など曲面で囲まれているものを意味する）等が挙げられる。また、それら形状の粒子が多孔質、無孔質、中空質であっても良く、さらに異なる粒子形状を有する粒子を混合してもよいが、透過光の散乱が均一に起こる球状が好ましい。また、中間層に含まれる粒子の材質は、有機系化合物、無機系化合物のいずれでもよく特に限定されるものではない。さらに異なる材質の粒子を混合して用いてもよい。

中間層に含有される粒子の材質として有機系化合物が好ましく、そのような有機系化合物としては、高融点である架橋高分子成分を主体とする樹脂が好ましく、例えばポリエステル樹脂、ベンゾグアナミンのようなポリアミド系樹脂粒子、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、あるいは２種以上の共重合体もしくは混合物としたものを用いてもよい。

中間層に含有される粒子の材質として無機系化合物を適用する場合に用いられる無機系化合物としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、リン酸カルシウム、シリカ、アルミナ、マイカ、雲母チタン、タルク、クレー、カオリン、フッ化リチウム、フッ化カルシウム等が挙げられる。

中間層に含有される粒子の平均粒子径は、０．１μｍ以上１００．０μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以上５０．０μｍ以下がより好ましく、さらに好ましくは１．０μｍ以上３０．０μｍ以下である。平均粒子径が０．１μｍより小さいと、粒子を含有した効果が発揮され難くなり、光拡散性が低下する場合がある。一方、平均粒子径が１００．０μｍより大きくなると、外観が低下する場合がある。ここでいう粒子径とは、数平均粒子径であり、粒子径の数平均値をいうものとする。

中間層に含有される粒子の含有量は、１〜７０質量％が好ましく、１〜５０質量％がより好ましく、１〜４０質量％が好ましく、より好ましくは１〜２０質量％である。粒子の含有量が１質量％未満であると粒子を含有した効果が発揮され難くなり、光拡散性が変化しない場合がある。一方、粒子の含有量が７０質量％を超えると、表面に凹凸が生じることでフィルム同士の貼り合わせが難しくなったり、粘着力が低下して剥離を生じ易くなったりすることで、耐久性が損なわれる場合がある。ここでいう粒子の含有量とは、中間層全体を１００質量％としたときの粒子の含有量である。

中間層を形成する樹脂と粒子の屈折率差は、０．０５〜０．５が好ましく、より好ましくは０．０５〜０．３である。屈折率の差が０．０５より小さいと、光拡散性が得られない場合があり、屈折率の差が０．５よりも大きくなると、内部拡散が大きすぎて全光線透過率が低下し、結果として取り出し効率が低下してしまう場合がある。また、中間層はさらに、硬化剤、架橋剤等の添加剤を含むことができる。

中間層の厚みは特に制限されないが、好ましくは０．３μｍ以上７０μｍ以下である。厚みが０．３μｍより薄い場合はフィルム同士の貼り合わせが難しくなる場合があり、７０μｍより厚い場合はバリアフィルム全体の厚みが厚くなって表示装置の薄型化に反する場合がある。

［光拡散層］
第２のフィルムには、光拡散層を付与することができる。光拡散層は、バリアフィルムを透過する光の取り出し効率を向上させるためのものであり、構成は特に限定されないが、例えば、第２のフィルムの中間層と接する面の反対面に備えられた、粒子を含む光拡散層や、凹凸形状を有する光拡散層が好ましい。

粒子を含む光拡散層は、樹脂と粒子を含み、その樹脂は特に限定されないが、有機成分を主体とする樹脂が好ましく、例えばポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、フッ素系樹脂などを挙げることができる。ここで、有機成分を主体とする樹脂とは、樹脂中に有機成分が６０質量％以上含む樹脂をいい、有機成分が８０質量％以上含む樹脂であればより好ましい（以下、同様の定義とする）。これらの樹脂は単独で用いてもよく、あるいは２種以上の共重合体もしくは混合物としたものを用いてもよい。中でもポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂もしくはメタクリル樹脂が耐熱性、外観、粒子分散性が優れる点から好ましく使用される。

光拡散層に含まれる粒子の形状は、中間層に含まれる粒子の形状と同様の群から選択できるが、特に球状であることが好ましい。粒子形状が球状であることにより、取り出される光の角度がより正面方向に集中しやすく、正面方向が明るい表示装置とすることができる。

光拡散層に用いる粒子の平均粒子径は、０．３μｍ以上１００．０μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以上５０．０μｍ以下がより好ましく、さらに好ましくは１．０μｍ以上３０．０μｍ以下である。平均粒子径が０．３μｍより小さいと、粒子により光拡散層に設けられる凹凸による光学挙動が波長により変化するため、色ずれが発生する可能性がある。一方、粒子の平均粒子径が１００．０μｍより大きいと、外観が低下する場合がある。また、光拡散層に用いる粒子の粒子径は、光拡散層表面に粒子による凹凸を設けやすいため、光拡散層の平均厚みよりも大きいことが好ましい。ここでいう粒子径とは、数平均粒子径であり、粒子径の数平均値をいうものとする。

光拡散層に用いる粒子の含有率は、２０〜８０質量％であることが好ましく、３０〜８０質量％がより好ましく、４０〜８０質量％がさらに好ましい。前記含有率が２０％未満であると、表面に形成される凹凸が十分ではなく、粒子を添加した効果が十分に得られない場合がある。一方、８０％を超えると外観が低下する場合がある。ここでいう粒子の含有率とは、光拡散層を構成する物質の総質量に対する、粒子の質量の割合である。

光拡散層の厚みは特に制限されないが、０．３μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上２０μｍ以下がより好ましく、３μｍ以上１０μｍ以下が最も好ましい。厚みが０．３μｍより小さい場合は外観が低下し、３０μｍより大きい場合は経済性に劣る場合がある。また、含有する粒子によって表層に凹凸がある場合に、光が散乱して正面輝度が向上する。そのため、光拡散層の厚みは含有する粒子の粒子径の数分の１程度が好ましい。

また粒子を含む光拡散層を設ける方法については特に限定されず、グラビアコート、ロールコート、ダイコート、スピンコート、リバースコート、バーコート、スクリーンコート、ブレードコート、エアーナイフコートおよびディッピングなどの各種塗布方法を用いることができる。また、基材として用いられるフィルムの製造時に塗布してもよく、基材として用いられるフィルムを製膜後巻き取った後に別のプロセスで塗布してもよい。

凹凸形状を有する光拡散層は、インプリントやエッチング、自己組織化によるパターニング等既知の方法を使用することができる。パターニング形状は、規則的な配置であってもランダムな配置であってもよい。

［光波長変換シート］
光波長変換シートは、光源からの光をより波長の長い光に変換して放出するシートである。光波長変換シートは、光の波長を変換するための蛍光顔料や蛍光染料、蛍光物質を含むことが好ましく、該蛍光物質は好ましくは量子ドットである。量子ドットは波長変換効率が高く、放出される光のスペクトルの半値幅も狭いため、色再現性を良好に保つことができ、ディスプレイ用途では特に好適に用いられる。量子ドットは、例えば直径が数ｎｍから数十ｎｍの蛍光微粒子であり、粒子径によって放出する光の波長が変化する特徴を有する。量子ドットは、任意の好適な材料、好ましくは無機材料、より好ましくは無機導体または半導体材料から生成される。例えば、ＩＩ−ＩＶ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族、およびＩＶ族の半導体を含む任意の種類の半導体が含まれるが、特に制限されず、公知のものを使用することができる。

光波長変換シートは、蛍光物質を分散させるためのバインダーを含むことが好ましい。バインダーは光源からの光と、光変換されて放出される光を透過できる材料が好ましく用いられる。例えば、好適なバインダーとして、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等、各種ポリマー樹脂が挙げられるがこれらに限定されるものではない。

なお、これらの光波長変換シートに含む蛍光物質は１種類のみであっても、２種類以上であってもよい。

［光波長変換部材］
本願発明にかかる光波長変換部材用バリアフィルムは、光波長変換部材に用いることができる。すなわち、本発明の光波長変換部材は光波長変換シートと光波長変換部材用バリアフィルムとを有することが好ましい。光波長変換部材は、光源からの光によって励起されて光源からの光を光源からの波長とは異なる別波長の光に波長変換して光を放出するものであり、上述の光波長変換シートを含む。

光波長変換部材に用いる光波長変換シートが量子ドットを含む場合、量子ドットが水蒸気や酸素によって劣化して放出される光の波長が変化したり、強度が低くなったりする場合がある。そこで、水蒸気や酸素による光波長変換シートの劣化を防止するために、光波長変換部材は、バリアフィルム／光波長変換シート／バリアフィルムの順に積層されたものであることが好ましい。さらには光波長変換シートを保護するために、バリアフィルムのバリア層が光波長変換シートと近接する側に積層されることが好ましい。

［バックライトユニット］
このようにして得られた光波長変換部材は、バックライトユニットに用いることができる。バックライトユニットは少なくとも一次光源と光波長変換部材を有する。一次光源は、光波長変換部材の波長変換に利用できる波長であれば特に制限はないが、例えば、好ましい一様態としては、一次光源として青色ＬＥＤを用い、青色の光を赤色と緑色に変換する光波長変換シートを有する光波長変換部材を用いるものを例示できる。

以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。

（１）基材フィルムおよび第２のフィルムのレターデーションの測定
基材フィルムおよび第２のフィルムのレターデーションは、自動複屈折計（新王子製紙株式会社製ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）を用いて測定した。

（２）バリア性の評価
水蒸気透過率は、温度４０℃、湿度９０％ＲＨの条件で、米国モコン（ＭＯＣＯＮ）社製の水蒸気透過率透過率測定装置（機種名“パ−マトラン”（登録商標）Ｗ３／３１）を使用してＪＩＳ Ｋ７１２９（２０００年版）に記載のＢ法（赤外センサー法）に基づいて測定した。

酸素透過率は、温度２３℃、湿度０％ＲＨの条件で、米国モコン（ＭＯＣＯＮ）社製の酸素透過率測定装置（機種名“オキシトラン”（登録商標）（ＯＸＴＲＡＮ２／２０））を使用して、ＪＩＳ Ｋ７１２６（２０００年版）に記載のＢ法（等圧法）に基づいて測定した。

水蒸気透過率、酸素透過率のそれぞれの値から以下のようにランク付けした。

Ａ：水蒸気透過率 ０．５ｇ／ｍ^２／ｄａｙ未満かつ酸素透過率 ０．５ｃｍ^３／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ未満
Ｂ：水蒸気透過率が０．５ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以上、および／または酸素透過率 ０．５ｃｍ^３／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ以上。

（３）光波長変換部材の作製
特開２０１３−５４４０１８号公報を参考にして、青色ＬＥＤの一次光によって赤色と緑色の光に変換する光波長変換シートを得た。得られた光波長変換シートの両面それぞれに１枚ずつ光波長変換部材用バリアフィルムを、バリア層が光波長変換シートと接するように、貼り合わせた。なお、光波長変換シートの両面に貼り合わせるフィルムのうち一方をＡ面、もう一方をＢ面とした。

（４）色ムラの評価
青色光を発する面発光体を、後述する光波長変換部材を配置した後に３０分間点灯させ、５人での感応評価を実施した。全面が均一な色に見える場合を良好、色ムラが見える場合を不良として、良好が３人以上のとき、評価Ａ、不良が３人以上のとき評価Ｂとした。

なお、面発光体の構成は以下の通りである。
サイズ：７インチ
一次光源：波長４５５ｎｍの青色ＬＥＤ
部材構成：反射フィルム／拡散板／光波長変換部材／プリズムシート２枚。

（５）光取り出し性の評価
色ムラ評価と同様に部材を配置した面発光体を３０分間点灯させた後、コニカミノルタセンシング株式会社製２次元色彩輝度計ＣＡ−２００を用いて面発光体正面方向の輝度を測定し、以下の基準で光取り出し性を評価した。

Ｓ：正面輝度が７，４００ｃｄ／ｍ^２以上
Ａ：正面輝度が７，３５０ｃｄ／ｍ^２以上７，４００ｃｄ／ｍ^２未満
Ｂ：正面輝度が７，２５０ｃｄ／ｍ^２以上７，３５０ｃｄ／ｍ^２未満
Ｃ：正面輝度が７，２５０ｃｄ／ｍ^２未満。

［実施例１］
第１のフィルムの基材フィルムとして、厚さ１２μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レフィルム加工株式会社製“ルミラー”（登録商標）Ｐ６０）を使用し、その表面に無機化合物層と、有機層を設けてバリア層とした。

無機化合物層は、真空蒸着機を用いて、酸化アルミニウムを厚さ１５ｎｍになるように蒸着した。

有機層に使用する共重合樹脂は、不飽和ニトリル（ａ）としてアクリロニトリルを、水酸基を有する不飽和化合物（ｂ）として２−ヒドロキシエチルメタクリレートを、不飽和カルボン酸エステル、スチレン、不飽和カルボン酸、不飽和炭化水素及びビニルエステルからなる群から選択される１つ以上の不飽和化合物（ｄ）としてメチルメタクリレートを用い、これらを、質量比率で（ａ）／（ｂ）／（ｄ）＝２０／５０／３０で混合して共重合させて主剤とした。得られた主剤を固形分濃度が３０質量％になるように、酢酸プロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びｎ−プロピルアルコールの混合溶剤に溶解させて共重合樹脂を得た。得られた共重合樹脂を１０．０質量部、大日本インキ化学工業株式会社製イソシアネート硬化剤ディックドライＸ−７５ ２．５質量部、メチルエチルケトン ２０．１質量部を３０分間撹拌して固形分濃度１５質量％有機層用コーティング液を得た。このコーティング液を酸化アルミ蒸着層上に塗布した。１４０℃で３０秒間乾燥させて厚さ０．８μｍの有機層を形成してバリア層とし、第１のフィルムを得た。

第２のフィルムとして、厚さ５０μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製“ルミラー”（登録商標）Ｕ３４）を用いた。

中間層は、アクリル系粘着剤ＴＤ４３Ａ（巴川製紙所製）を用い、第１のフィルムのバリア層が中間層と反対面になるようにして第１のフィルム／中間層／第２のフィルムの順になるように貼合し、光波長変換部材用バリアフィルムａを得た。

［実施例２］
第１のフィルムはバリアフィルムａと同様に準備した。

第２のフィルムの基材フィルムとして、厚さ５０μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製“ルミラー”（登録商標）Ｕ３４）を用い、以下の方法で光拡散層を設けた。アクリル樹脂“アクリディック”（登録商標）Ａ−１６５（ＤＩＣ株式会社製）９．０ｇとトルエン１５．０ｇ、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子“ＴＥＣＨＰＯＬＹＭＥＲ”（登録商標）ＭＢＸシリーズ、ＭＢＸ−５（積水化成品工業株式会社製数平均粒子径５．０μｍ）６．０ｇを混合して光拡散用コーティング液を調製した。第２のフィルムの基材フィルムの一面に光拡散用コーティング液を塗布後、１２０℃で１分間加熱乾燥させて厚さ５μｍの光拡散層を設けた。

中間層は、アクリル系粘着剤ＴＤ４３Ａ（巴川製紙所製）を用い、第１のフィルムのバリア層が中間層と反対面になるようにし、また、第２のフィルムの光拡散層が中間層と反対面になるようにして第１のフィルム／中間層／第２のフィルムの順になるように貼合し、光波長変換部材用バリアフィルムｂを得た。

［実施例３］
第１のフィルムおよび第２のフィルムはバリアフィルムａと同じものを使用した。

中間層は、アクリル系粘着剤ＳＫダイン８１１Ｌ（総研化学社製）１００．０ｇ、イソシアネート系硬化剤Ｄ−９０（総研化学社製）１．５ｇ、エポキシ粒子“トレパール”（登録商標）ＥＰ−Ｂ（東レ株式会社製、数平均粒子径５．５μｍ）２．９ｇを混合して塗剤を調製したものを使用した。第２のフィルムの片面に上記塗剤を厚さ２０μｍになるように塗布した後、１００℃で２分間乾燥させて中間層を形成した。その後、第１のフィルムと貼り合わせてバリアフィルムｃを得た。

［実施例４］
中間層はバリアフィルムｃと同じものを使用したこと以外はバリアフィルムｂと同様にしてバリアフィルムｄを得た。

［比較例１］
バリアフィルムａの第１のフィルムをバリアフィルムｅとした。

［比較例２］
第１のフィルムはバリアフィルムａの第１のフィルムと同じものを使用した。第２のフィルムとして、厚さ６０μｍのトリアセチルセルロースフィルム（コニカミノルタ社製 ４ＵＡ）を用いた。

中間層は、アクリル系粘着剤ＴＤ４３Ａ（巴川製紙所製）を用い、第１のフィルムのバリア層が中間層と反対面になるようにして第１のフィルム／中間層／第２のフィルムの順になるように貼合し、光波長変換部材用バリアフィルムｆを得た。

［比較例３］
厚さ１２μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レフィルム加工株式会社製“ルミラー”（登録商標）Ｐ６０）を第１のフィルムとした以外はバリアフィルムａと同様にしてフィルムｇを得た。

［実施例１’］
光波長変換シートのＡ、Ｂ両面ともにバリアフィルムａを貼り合わせて光波長変換部材を得た。

［実施例２’］
光波長変換シートのＡ面にバリアフィルムａ、Ｂ面にバリアフィルムｂを貼り合わせて光波長変換部材を得た。なお、バリアフィルムｂは、第１のフィルムのバリア層が光波長変換シートに接するように貼り合わせた。

［実施例３’］
光波長変換シートのＡ、Ｂ両面ともにバリアフィルムｃを貼り合わせて光波長変換部材を得た。

［実施例４’］
光波長変換シートのＡ面にバリアフィルムａ、Ｂ面にバリアフィルムｄを貼り合わせて光波長変換部材を得た。なお、バリアフィルムｄは、第１のフィルムのバリア層が光波長変換シートに接するように貼り合わせた。

［比較例１’］
光波長変換シートのＡ、Ｂ両面ともにバリアフィルムｅを貼り合わせて光波長変換部材を得た。

［比較例２’］
光波長変換シートのＡ、Ｂ両面ともにバリアフィルムｆを貼り合わせて光波長変換部材を得た。

［比較例３’］
光波長変換シートのＡ、Ｂ両面ともにフィルムｇを貼り合わせて光波長変換部材を得た。

１．バリアフィルム
２．第１のフィルム
３．第１のフィルムにおける基材フィルム
４．バリア層
５．第２のフィルム
６．中間層
７．光拡散層
８．光波長変換シート

Claims (5)

1. 複屈折を有する基材フィルム上にバリア層を有する第１のフィルムと複屈折を有する第２のフィルムとの間に中間層を有し、該第１のフィルムにおける該バリア層とは反対側と該中間層とが接し、該中間層と該第２のフィルムとが接する光波長変換部材用バリアフィルム。
2. 前記第２のフィルムが、前記中間層と接する側とは反対側に光拡散層を有する請求項１に記載の光波長変換部材用バリアフィルム。
3. 前記中間層が粒子を含む請求項１または２に記載の光波長変換部材用バリアフィルム。
4. 光波長変換シートと請求項１〜３のいずれかに記載の光波長変換部材用バリアフィルムとを有する光波長変換部材。
5. 請求項４に記載の光波長変換部材と一次光源とを有するバックライトユニット。

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