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KR101691340B1 - 양자 도트 보호 필름, 그것을 사용한 양자 도트 필름 및 백라이트 유닛 - Google Patents

양자 도트 보호 필름, 그것을 사용한 양자 도트 필름 및 백라이트 유닛 Download PDF

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KR101691340B1
KR101691340B1 KR1020167012497A KR20167012497A KR101691340B1 KR 101691340 B1 KR101691340 B1 KR 101691340B1 KR 1020167012497 A KR1020167012497 A KR 1020167012497A KR 20167012497 A KR20167012497 A KR 20167012497A KR 101691340 B1 KR101691340 B1 KR 101691340B1
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KR
South Korea
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film
layer
quantum dot
silica
protective film
Prior art date
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KR1020167012497A
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KR20160098185A (ko
Inventor
츠카사 기타하라
오사무 도키노야
다케시 니시카와
Original Assignee
도판 인사츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

제 1 양자 도트 보호 필름은, 실리카 증착층을 포함하는 제 1 배리어 필름과 제 1 확산층을 구비한다. 실리카 증착층의 O/Si 비가 원자비로 1.7 이상 2.0 이하이고, 실리카 증착층의 굴절률이 1.5 이상 1.7 이하이고, 파장 450 ㎚, 파장 540 ㎚ 및 파장 620 ㎚ 의 모든 파장에서의 제 1 양자 도트 보호 필름의 반사율이 10 ％ 이상 20 ％ 이하이고, 투과율이 80 ％ 이상 95 ％ 이하이다.

Description

양자 도트 보호 필름, 그것을 사용한 양자 도트 필름 및 백라이트 유닛{QUANTUM DOT PROTECTIVE FILM, QUANTUM DOT FILM USING SAME, AND BACKLIGHT UNIT}
본 발명은, 양자 도트 보호 필름, 그것을 사용한 양자 도트 필름 및 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정 디스플레이는, 전압의 인가에 의해 액정의 배향 상태를 제어하고, 영역 마다 광을 투과 또는 차단함으로써 화상 등을 표시하는 표시 장치이다. 이 액정 디스플레이의 광원으로는, 액정 디스플레이의 배면에 형성된 백라이트가 이용된다. 백라이트에는, 종래, 냉음극관이 사용되고 있는데, 최근에는 장수명, 발색 양호성 등의 이유에서, 냉음극관 대신에 LED (발광 다이오드) 가 사용되고 있다.
그런데, 최근, 양자 도트를 사용한 나노 사이즈의 형광체가 제품화되고 있다. 양자 도트란, 발광성을 갖는 반도체 나노 입자로, 반도체 나노 입자의 직경의 범위는 1 ∼ 20 ㎚ 정도이다. 양자 도트는, 폭넓은 여기 스펙트럼을 나타내고, 또 높은 양자 효율을 가지므로, LED 파장 변환용 형광체로서 사용된다. 또한, 양자 도트의 도트 사이즈 혹은 반도체 재료의 종류를 변경하는 것만으로, 양자 도트의 발광 파장을 가시역 전체에 걸쳐서 완전하게 조정할 수 있다는 이점이 있다. 그 때문에, 양자 도트는, 사실상 모든 색, 특히 조명 업계에서 강하게 요망되고 있는 따뜻한 백색을 만들어 낼 가능성을 가지고 있다고 말할 수 있다. 이에 더하여, 적색, 녹색 및 청색의 발광 파장에 대응하는 3 종류의 양자 도트가 조합되면, 연색 평가수가 상이한 백색광이 얻어진다. 이와 같이, 양자 도트에 의한 백라이트를 사용한 액정 디스플레이는, 종래보다 두께나 소비 전력, 비용, 제조 프로세스를 늘리지 않고, 색조를 향상시켜, 사람이 식별할 수 있는 색의 대부분을 표현 가능하게 한다.
백색 LED 를 사용한 백라이트는, 소정의 발광 스펙트럼을 가지는 형광체 (양자 도트 등) 를 필름 내에 확산시키고, 그 표면을 배리어 필름으로 봉지하고, 경우에 따라서는 에지부도 봉지한 파장 변환 시트를, LED 광원 및 도광판과 조합한 구성을 갖는다. 배리어 필름은, 플라스틱 필름 등의 기재의 표면에 증착 등에 의해 박막을 형성하여, 수분이나 기체의 투과를 방지하는 필름이다. 배리어 필름에는, 배리어성 이외에, 흠집이나 주름과 같은 외관 불량의 억제나 투명성 등이 요구된다. 예를 들어 특허문헌 1 에는, 형광체의 열화를 억제하기 위해, 형광체를 배리어 필름 사이에 둔 구조를 갖는 백라이트가 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 2011-13567호
종래의 배리어 필름은, 식품이나 의료품 등의 포장 재료나 전자 디바이스 등의 패키지 재료로서 사용되어 온 필름이다. 이 때문에, 종래의 배리어 필름에 의해, 양자 도트층을 봉지한 디스플레이가 제작되면, 배리어 필름의 배리어성이 부족하므로, 양자 도트층 내로의 수증기의 침입 등에 의해 양자 도트층의 특성이 유지되기 어려운 경우가 있었다. 이 때문에, 이 양자 도트층을 포함하는 백라이트 유닛에서는, 높은 휘도를 유지할 수 없고, 또, 백라이트 유닛이 디스플레이에 적용되면, 디스플레이에 색의 불균일 등에 의한 색조 변화 및 흑점 등의 색재현 불량이 발생하여 외관이 떨어지는 경우가 있었다.
본 발명은, 배리어성이 우수하고, 백라이트를 구성한 경우에 장기간에 걸쳐서 높은 휘도를 얻을 수 있고, 또한 디스플레이를 구성한 경우에 장기간에 걸쳐서 우수한 외관을 얻을 수 있는 양자 도트 보호 필름 및 이 양자 도트 보호 필름을 포함하는 양자 도트 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 높은 휘도와 디스플레이 적용시의 우수한 외관을 얻을 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관련된 양자 도트 보호 필름은, 실리카 증착층을 포함하는 배리어 필름과 확산층을 구비하는 양자 도트 보호 필름으로서, 실리카 증착층에 함유되는 산소와 규소의 O/Si 비가 원자비로 1.7 이상 2.0 이하이고, 실리카 증착층의 굴절률이 1.5 이상 1.7 이하이고, 파장 450 ㎚, 파장 540 ㎚ 및 파장 620 ㎚ 의 모든 파장에 있어서, 양자 도트 보호 필름의 반사율이 10 ％ 이상 20 ％ 이하이고, 또한 투과율이 80 ％ 이상 95 ％ 이하이다.
이 양자 도트 보호 필름에 의하면, O/Si 비가 원자비로 1.7 이상이므로, 실리카 증착층 내의 Si-Si 결합의 비율이 낮게 억제되고 유색의 금속이 적어져, 실리카 증착층의 투과율이 향상된다. 또, O/Si 비가 원자비로 2.0 이하이므로, 증착막의 성장이 조밀해져, 실리카 증착층이 배리어성이 우수하다. 이 양자 도트 보호 필름은, 수증기 등의 침입을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 이 양자 도트 보호 필름을 갖는 양자 도트 필름을 포함하는 백라이트 유닛이 제작되면, 그 백라이트 유닛은, 장기간에 걸쳐서 높은 휘도를 유지하고, 또, 디스플레이 적용시의 색 불균일 및 흑점 등의 발생을 억제하여 우수한 외관을 유지한다. 또, 실리카 증착층의 굴절률이 1.5 이상 1.7 이하이고, 양자 도트 보호 필름의 반사율이 10 ％ 이상 20 ％ 이하이고, 또한 투과율이 80 ％ 이상 95 ％ 이하이다. 이 때문에, 이 양자 도트 보호 필름은, 필름 내에서의 광학 간섭을 저감시키고, 또, 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킨다.
상기의 양자 도트 보호 필름에서는, 배리어 필름은, 폴리에스테르 필름의 적어도 편면 상에, 밀착층, 실리카 증착층 및 복합 피막층이 이 순서로 적층된 구조를 갖고, 복합 피막층은, 수용성 고분자, 금속 알콕사이드, 금속 알콕사이드의 가수분해물 및 실란 커플링제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하는 층인 것이 바람직하다. 이 양자 도트 보호 필름에 의하면, 배리어성을 갖는 복합 피막층이 추가로 형성되므로, 수증기 배리어성 등이 유효하게 양화된다.
상기의 양자 도트 보호 필름에서는, 폴리에스테르 필름이, 중량 평균 분자량이 6만 이상인 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름인 것이 바람직하다. 이 양자 도트 보호 필름에 의하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (PET 필름) 의 말단 카르복실기의 농도가 저하되므로, 반응점이 감소되고, PET 필름의 내가수분해 성능이 향상된다. 이 때문에, PET 필름의 높은 배리어성이 유지된다.
상기의 양자 도트 보호 필름에서는, 배리어 필름은, 실리카 증착층과 복합 피막층이 교대로 2 층씩 이상 적층된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 양자 도트 보호 필름에 의하면, 실리카 증착층과 복합 피막층이 교대로 2 층씩 이상 적층되므로, 가스 배리어성이 더욱 향상되고, 양자 도트를 사용한 형광체의 성능을 최대한으로 발휘시키는 것이 가능해져, 결과적으로 고효율 또한 고정밀, 장수명의 디스플레이가 얻어진다.
상기의 양자 도트 보호 필름에서는, 배리어 필름을 2 개 이상 구비하는 것이 바람직하다. 이 양자 도트 보호 필름에 의하면, 복수의 배리어 필름이 형성되므로, 배리어성이 더욱 향상된다.
본 발명의 일 형태에 관련된 양자 도트 필름은, 형광체를 포함하는 양자 도트층과 상기의 양자 도트 보호 필름을 구비하는 것이 바람직하다. 이 양자 도트 필름에 의하면, 형광체를 포함하는 양자 도트층에 의해, 폭넓은 여기 스펙트럼과 높은 양자 효율이 제공된다. 이 양자 도트 필름은, 우수한 배리어성을 갖는 양자 도트 보호 필름을 가지므로, 장기간에 걸쳐서 높은 양자 효율 등 양호한 광학 특성을 유지할 수 있다.
상기의 양자 도트 필름에서는, 확산층, 배리어 필름, 양자 도트층, 배리어 필름 및 확산층이 이 순서로 적층되는 것이 바람직하다. 이 백라이트에 의하면, 양자 도트층의 양측에 확산층 및 배리어 필름이 형성되므로, 양자 도트층이 충분히 봉지되고, 또 양측의 확산층에 의해 광의 확산성이 양 방향에 확보된다.
상기의 백라이트 유닛에서는, LED 광원과, 도광판과, 도광판 상에 설치된 상기의 양자 도트 필름을 구비하는 것이 바람직하다. 이 백라이트 유닛에 의하면, 장기간에 걸쳐서 높은 휘도와 디스플레이 적용시의 우수한 외관이 얻어진다.
본 발명에 의하면, 배리어성이 우수하고, 백라이트를 구성한 경우에 장기간에 걸쳐서 높은 휘도를 얻을 수 있고, 또한 디스플레이를 구성한 경우에 장기간에 걸쳐서 우수한 외관을 얻을 수 있는 양자 도트 보호 필름 및 이 양자 도트 보호 필름을 포함하는 양자 도트 필름이 제공된다. 또한 본 발명에 의하면, 높은 휘도와 디스플레이 적용시의 우수한 외관을 얻을 수 있는 백라이트 유닛이 제공된다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 제 1 양자 도트 보호 필름의 모식 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 백라이트 유닛의 모식 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 제 1 양자 도트 필름의 모식 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 제 3 양자 도트 보호 필름의 모식 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중, 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 또, 상하 좌우 등의 위치 관계는, 특별히 언급하지 않는 한 도면에 나타내는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시의 비율에 한정되는 것은 아니다.
(양자 도트 보호 필름)
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 제 1 양자 도트 보호 필름의 모식 단면도이다. 제 1 양자 도트 보호 필름 (양자 도트 보호 필름) (1) 은, 제 1 배리어 필름 (배리어 필름) (10), 제 1 확산 필름 (20) 및 접착제층 (30) 을 구비한다. 접착제층 (30) 은, 제 1 배리어 필름 (10) 과 제 1 확산 필름 (20) 사이에 위치하고, 접착제층 (30) 을 개재하여, 제 1 배리어 필름 (10) 과 제 1 확산 필름 (20) 이 첩합 (貼合) 된다.
제 1 배리어 필름 (10) 은, 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 을 포함하는 기재, 제 1 밀착층 (밀착층) (12), 제 1 실리카 증착층 (실리카 증착층) (13), 제 1 복합 피막층 (복합 피막층) (14), 제 2 실리카 증착층 (15) 및 제 2 복합 피막층 (16) 을 구비한다. 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 을 포함하는 기재 상에, 제 1 밀착층 (12), 제 1 실리카 증착층 (13), 제 1 복합 피막층 (14), 제 2 실리카 증착층 (15) 및 제 2 복합 피막층 (16) 이 이 순서로 형성된다. 제 2 복합 피막층 (16) 은, 접착제층 (30) 에 접착된다.
제 1 확산 필름 (20) 은, 제 2 폴리에스테르 필름 (21) 을 포함하는 기재와 제 1 확산층 (22) 을 구비하고, 제 1 확산층 (22) 은, 제 2 폴리에스테르 필름 (21) 을 포함하는 기재 상에 형성된다. 제 2 폴리에스테르 필름 (21) 에서는, 제 1 확산층 (22) 과 접하는 면과는 반대측의 면이 접착제층 (30) 에 접착된다.
(제 1 배리어 필름)
＜제 1 폴리에스테르 필름＞
본 발명에서 사용되는 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN) 등으로 이루어지는 폴리에스테르 필름 등일 수 있다. 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 으로는, 특히, 2 축 방향으로 임의로 연신된 2 축 연신 폴리에스테르 필름인 것이 바람직하다. 2 축 연신 폴리에스테르 필름은, 치수 안정성, 내열성 및 투명성이 우수하다.
제 1 폴리에스테르 필름 (11) 의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 3 ㎛ ∼ 200 ㎛ 의 범위인 것이 바람직하고, 6 ㎛ ∼ 50 ㎛ 의 범위인 것이 보다 바람직하다. 이 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 의 두께는, 제 1 밀착층 (12), 제 1 실리카 증착층 (13), 제 1 복합 피막층 (14), 제 2 실리카 증착층 (15) 및 제 2 복합 피막층 (16) 이 적층될 때의 가공성을 고려한 값이다. 또한, 각 층의 적층에 있어서는, 각 층의 밀착성을 향상시키기 위해서, 예를 들어 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 오존 처리 및 글로 방전 처리 그 밖의 전처리가 임의로 실시된다.
제 1 폴리에스테르 필름 (11) 으로서 산가 (수지 1 g 을 중화하는 데에 필요한 수산화칼륨의 mg 수) 가 25 mgKOH/g 이하인 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 여기서, 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 의 산가가 25 mgKOH/g 을 초과하면, 특히 고온 고습 환경하에서의 기재 안정성이 저해되고, 배리어성의 저하가 일어나기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 산가가 25 mgKOH/g 이하이면, 기재 안정성이 증가하고, 고온 고습 환경하에서도 배리어성이 저하되지 않고 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한, 산가의 측정 방법으로는, 커트한 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 을 칭량하고, 예를 들어 크레졸에 가열 용해 후 냉각, 그 후 수산화칼륨에탄올 용액 등으로 적정 (滴定) 하여 산가를 정량할 수 있다. 지시약으로는, 예를 들어 페놀프탈레인 용액을 사용할 수 있다 (JIS K 0070 참조).
제 1 폴리에스테르 필름 (11) 은, 예를 들어 60 ℃/90 ％RH 및 85 ℃/85 ％RH 등의 가혹한 환경하에서의 디스플레이 기능의 가속 열화 시험에 있어서 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 의 배리어성이 안정적으로 발현되기 때문에, 내가수분해 성능이 우수한 것이 바람직하다. 내가수분해 성능이 우수하기 위해서, 예를 들어 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 으로서의 PET 필름에서는, 중량 평균 분자량으로서 6만 이상인 것이 바람직하다. PET 필름은, 그 중량 평균 분자량이 6만 미만에서는, 통상적으로 가수분해를 일으키기 쉬워지므로, PET 필름의 배리어성이 쉽게 열화된다. PET 필름에서는, 내가수분해 성능이 우수하기 위해서, 말단 카르복실기의 농도가 25 당량/106 g 이하로까지 감소하는 것이 바람직하다. 말단 카르복실기의 농도가 25 당량/106 g 이하로까지 감소하면 반응점이 줄어들므로, PET 필름의 내가수분해 성능이 향상된다. 폴리에스테르 중의 말단 카르복실기의 농도는, 문헌 (ANALYTICAL CHEMISTRY 제 26 권, 1614 페이지) 에 기재된 방법에 의해 측정될 수 있다. 중량 평균 분자량은, 상온 GPC 분석과 같은 방법에 의해 측정된다.
PET 필름은, 광 투과성과 평활성이 우수한 필름인 것이 바람직하다. 이를 위해, PET 필름의 광 투과성이 향상되는 데에는, PET 필름에 사용되는 활제를 저감시키는 것이 바람직하다. 또, PET 필름에 대해 제 1 실리카 증착층이 적층될 때에, 제 1 실리카 증착층에 균열 등이 발생하지 않고, 또, 제 1 실리카 증착층이 균일한 박막이 되도록 하기 위해서, PET 필름의 중심선 표면 조도 (Ra) 는 30 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 중심선 표면 조도 (Ra) 가 30 ㎚ 이하이면, PET 필름은 우수한 평활성을 갖고 있다고 말할 수 있다. PET 필름의 표면 조도는, JIS B 0601 에 준한 방법으로 측정될 수 있다.
＜제 1 밀착층＞
제 1 폴리에스테르 필름 (11) 상에 제 1 밀착층 (12) 이 형성된다. 제 1 밀착층 (12) 은, 제 1 실리카 증착층과의 밀착을 얻기 위해서 적절히 형성된다. 제 1 밀착층 (12) 은, 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 의 연신시에 도포되는 인 라인 방식 및 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 이 제막된 후의 오프 라인에서 도포되는 오프 라인 방식 중 어느 하나의 방법 혹은 인 라인 방식 및 오프 라인 방식의 쌍방에 의해 형성될 수 있다. 제 1 밀착층 (12) 으로는, 특별히 한정되지 않지만, 인 라인 방식에 의한 제 1 밀착층 (12) 을 형성하기 위한 밀착층용 조성물은, 예를 들어 아크릴 재료나 우레탄 재료일 수 있다. 오프 라인에 의한 제 1 밀착층 (12) 을 형성하기 위한 밀착층용 조성물은, 예를 들어 아크릴폴리올 등의 수산기를 가지는 화합물과 이소시아네이트기를 가지는 이소시아네이트 화합물의 2 액 반응 복합물일 수 있다. 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 에서는, 그 편면뿐만 아니라 양면에, 제 1 밀착층 (12) 이 형성되어도 된다.
＜제 1 실리카 증착층 및 제 2 실리카 증착층＞
제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 은, 배리어성을 발현하는 층이다. 증착층으로서 배리어성을 발현하는 무기 화합물로는, 예를 들어 산화알루미늄, 산화규소, 산화주석, 산화마그네슘, 산화아연 혹은 그들의 혼합물 등이 있고, 본 실시형태에서는, 산화규소를 함유하는 실리카 증착층이 선택된다. 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 은, 60 ℃/90 ％RH 및 85 ℃/85 ％RH 등의 가혹한 환경하에서의 디스플레이 기능의 가속 열화 시험에서의 내습성을 갖고 있다. 실리카 증착층은, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 기상 성장법 (CVD) 등과 같은 방법에 의해 제작된다.
제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 을 구성하는 산소 및 규소의 O/Si 비는, 모두 원자비로 1.7 이상 2.0 이하인 것이 바람직하다. O/Si 비가 원자비로 1.7 미만이면, 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 내의 Si-Si 결합의 비율이 많아져 유색의 금속을 많이 포함하므로, 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 투과율이 저하된다. 또, O/Si 비가 원자비로 2.0 을 초과하면, 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 은 배리어 성능을 발현하지 않는다. 디스플레이 용도에 바람직한 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 O/Si 비로는, 원자비로 1.85 ∼ 2.0 인 것이 보다 바람직하다.
실리카 증착층의 O/Si 비는, 예를 들어 X 선 광전자 분광법 (XPS) 에 의해 측정된다. XPS 측정 장치로는, 구체적으로는, 예를 들어 X 선 광전자 분광 분석 장치 (닛폰 전자 주식회사 제조 JPS-90MXV) 일 수 있다. X 선원에는, 비단색화 MgKα (1253.6 eV) 가 사용되고, X 선 출력값은, 예를 들어 100 W (10 ㎸-10 ㎃) 일 수 있다. O/Si 비를 구하기 위한 정량 분석에는, 예를 들어 O 의 1s 궤도에 대해 2.28 의 상대 감도 인자, Si 의 2p 궤도에 대해 0.9 의 상대 감도 인자가 사용된다.
제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 과 접하는 제 1 복합 피막층 (14) 등의 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 을 구성하는 유기층 (제 1 복합 피막층 (14), 제 2 복합 피막층 (16)) 의 굴절률은, 바람직하게는 1.5 ∼ 1.7 이다. 이 때문에, 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 내에서의 광학 간섭을 방지하기 위해서, 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 굴절률은, 1.5 이상 1.7 이하이다. 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 굴절률로는, 배리어성에 더하여 디스플레이 용도를 위해서, 투명성의 점에서, 보다 바람직하게는 1.6 ∼ 1.65 이다. 또한, 실리카 증착층의 굴절률의 측정시에는, 물리 기상 성장 (PVD) 법에 의해 PET 필름 상에 굴절률이 상이한 몇 개의 실리카 증착막이 형성된다. 실리카 증착층의 굴절률은, 실리카 증착층의 두께와 광 간섭에 의해 생긴 투과율 곡선으로부터 산출된다.
제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 두께는 5 ㎚ ∼ 300 ㎚ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 두께가 5 ㎚ 미만이면, 균일한 막을 얻기 어렵고, 또, 가스 배리어재로서의 기능을 충분히 하기 어렵다. 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 두께가 300 ㎚ 를 초과하면, 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 에 플렉시빌리티를 유지시키는 것이 어렵고, 또, 증착막의 성막 후에, 절곡 및 인장 등의 외적 요인에 의해 증착막에 균열이 쉽게 발생한다. 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 두께는, 인 라인 제막에 의한 생산성을 고려하면, 보다 바람직하게는 10 ∼ 50 ㎚ 의 범위 내이다.
제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 을 형성하는 방법으로는, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 및 플라즈마 기상 성장법 (CVD) 등의 어느 것이어도 된다. 진공 증착법에 필요한 가열 수단으로는, 전자선 가열 방식, 저항 가열 방식 및 유도 가열 방식 중 어느 하나의 방식을 사용할 수 있다. 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 광 투과성을 높이기 위해서, 예를 들어 산소 등의 각종 가스 등이 취입되는 반응 증착법이 사용되어도 된다.
＜제 1 복합 피막층 및 제 2 복합 피막층＞
제 1 복합 피막층 (14) 및 제 2 복합 피막층 (16) 은, 가스 배리어성을 가진 피막층으로, 코팅제를 사용하여 형성된다. 코팅제는, 예를 들어 수용성 고분자, 금속 알콕사이드, 금속 알콕사이드의 가수분해물 및 실란 커플링제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 수용액 혹은 물/알코올 혼합 용액을 주제로 한다.
코팅제는, 구체적으로는, 예를 들어 수용성 고분자의 수용액 혹은 물/알코올 혼합 용액에, 금속 알콕사이드, 금속 알콕사이드의 가수분해물 및 실란 커플링제가 직접 혼합되어 만들어진다. 혹은 코팅제는, 예를 들어 수용성 고분자의 수용액 혹은 물/알코올 혼합 용액에, 미리 가수분해 등 처리가 실시된 금속 알콕사이드와 실란 커플링제가 혼합되어 만들어진다. 코팅제의 용액은, 제 1 밀착층 (12) 상에 코팅 후, 가열 건조됨으로써 제 1 복합 피막층 (14) 및 제 2 복합 피막층 (16) 을 형성한다. 또, 코팅제의 용액은, 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 상에, 각각 코팅 후, 가열 건조됨으로써 제 1 복합 피막층 (14) 및 제 2 복합 피막층 (16) 을 형성한다.
코팅제에 사용되는 수용성 고분자로는, 예를 들어 수산기 함유 고분자 화합물을 들 수 있다. 수산기 함유 고분자 화합물은, 예를 들어 폴리비닐알코올 (PVA), 폴리비닐피롤리돈, 전분, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 및 알긴산나트륨 등일 수 있다. 코팅제로는, PVA 가 특히 바람직하다. PVA 로 만들어진 복합 피막층은, 가스 배리어성이 우수하다.
금속 알콕사이드는, 일반식, M(OR)n (M：Si, Ti, Al, Zr 등의 금속, R：CH3, C2H5 등의 알킬기, n：M 의 가수에 대응하는 수) 으로 나타내는 화합물이다. 금속 알콕사이드로는, 구체적으로, 예를 들어 테트라에톡시실란〔Si(OC2H5)4〕및 트리이소프로폭시알루미늄〔Al(O-2'-C3H7)3〕등이 있다. 금속 알콕사이드로는, 테트라에톡시실란 및 트리이소프로폭시알루미늄이 특히 바람직하다. 테트라에톡시실란 및 트리이소프로폭시알루미늄은, 가수분해 후, 수계 용매 중에 있어서 비교적 안정적이다.
실란 커플링제는, 일반식, R1 mSi(OR2)4-m (R1：유기 관능기, R2：CH3, C2H5 등의 알킬기, m：1 ∼ 3 의 정수) 으로 나타내는 화합물이다. 실란 커플링제로는, 구체적으로, 예를 들어 에틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-클로로프로필메틸디메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, 글리시드옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 γ-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란 등의 실란 커플링제 등일 수 있다. 실란 커플링제의 용액 중에는, 가스 배리어성을 저해하지 않는 범위에서, 이소시아네이트 화합물, 혹은 분산제, 안정화제, 점도 조정제 및 착색제 등의 공지된 첨가제가 필요에 따라 첨가되는 것도 가능하다.
코팅제의 도포 방법으로는, 예를 들어 딥핑법, 롤 코팅법, 스크린 인쇄법, 스프레이법 및 그라비아 인쇄법 등의 종래 공지된 방법이 사용된다. 건조 후의 제 1 복합 피막층 (14) 및 제 2 복합 피막층 (16) 의 두께는, 바람직하게는 0.01 ∼ 50 ㎛ 이며, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 10 ㎛ 이다. 건조 후의 복합 피막층의 두께가 0.01 ㎛ 미만인 경우에는, 균일한 도막이 얻어지지 않으므로, 충분한 가스 배리어성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또, 건조 후의 복합 피막층의 두께가 50 ㎛ 를 초과하는 경우에는, 복합 피막층에 크랙이 발생하기 쉬워진다.
＜접착제층＞
제 1 배리어 필름 (10) 과 제 1 확산 필름 (20) 을 첩합하기 위해서, 접착제층 (30) 이 사용된다. 접착제층 (30) 의 재료로는, 예를 들어 아크릴계 재료 혹은 폴리에스테르계 재료 등을 포함하는 접착제 및 점착제일 수 있다. 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 의 두께를 얇게 하기 위해서, 접착제층 (30) 의 두께는 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
(제 1 확산 필름)
＜제 2 폴리에스테르 필름＞
제 2 폴리에스테르 필름 (21) 을 포함하는 기재는, 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 을 포함하는 기재와 마찬가지로, 예를 들어 PET 및 PEN 등의 폴리에스테르 필름 등일 수 있다. 제 2 폴리에스테르 필름 (21) 은, 특히, 2 축 방향으로 임의로 연신된 2 축 연신 폴리에스테르 필름인 것이 바람직하다. 2 축 연신 폴리에스테르 필름은, 치수 안정성, 내열성 및 광 투과성이 우수하다. 제 2 폴리에스테르 필름 (21) 에 사용되는 PET 필름도, 광 투과성과 평활성이 우수한 필름인 것이 바람직하다.
＜제 1 확산층＞
제 1 확산층 (22) 에서는, 그 표면에 요철 형상이 형성되어, 광의 확산성이 부여되어 있다. 또, 간섭 무늬 (무아레) 방지 기능 및 반사 방지 기능 등도 부여되어 있다. 제 1 확산층 (22) 에서는, 예를 들어 입자 등을 분산시킨 유기층을 피막하는 방법 및 피막 후의 유기층에 엠보싱 가공을 추가로 실시하는 방법 등에 의해, 요철 형상이 형성된다. 입자 등을 분산시킨 유기층을 피막하는 방법에서는, 예를 들어 미립자가 유기층의 표면으로부터 미립자의 일부가 노출되도록 매립된다. 그로써, 제 1 확산층 (22) 의 표면에는 미세한 요철이 생겨, 제 1 확산층 (22) 에 있어서 뉴턴링의 발생이 방지된다.
유기층은, 예를 들어 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴우레탄계 수지, 폴리에스테르아크릴레이트계 수지, 폴리우레탄아크릴레이트계 수지, 에폭시아크릴레이트계 수지 및 우레탄계 수지 등의 고분자 수지를 함유하는 층일 수 있다.
또, 유기층은, 예를 들어 열 가소성 수지, 열 경화성 수지, 자외선 경화형 수지 등의 고분자 수지를 함유하는 층일 수 있다.
열 가소성 수지로는, 아세틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 아세틸부틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체, 아세트산비닐 및 그 공중합체, 염화비닐 및 그 공중합체, 염화비닐리덴 및 그 공중합체 등의 비닐계 수지, 폴리비닐포르말, 폴리비닐부티랄 등의 아세탈 수지, 아크릴 수지 및 그 공중합체, 메타아크릴 수지 및 그 공중합체 등의 아크릴계 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 선상 폴리에스테르 수지, 불소 수지, 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있다.
열 경화성 수지로는, 페놀 수지, 우레아멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있다.
자외선 경화형 수지로는, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트 등의 광 중합성 프리폴리머를 들 수 있다. 또, 자외선 경화형 수지를, 상기의 광 중합성 프리폴리머를 주성분으로 하고, 희석제로서 단관능이나 다관능의 모노머를 사용하여 구성할 수도 있다.
유기층의 두께 (막두께) 는, 0.1 ∼ 20 ㎛ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 0.3 ∼ 10 ㎛ 의 범위 내로 하는 것이 특히 바람직하다. 여기서, 유기층의 막두께가 0.1 ㎛ 미만이면, 막두께가 지나치게 얇기 때문에 균일한 막이 얻어지지 않는 경우나, 광학적 기능을 충분히 할 수 없는 경우가 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 막두께가 20 ㎛ 를 초과하는 경우에는, 제 1 확산층 (22) 의 표면에 미립자가 표출되지 않아, 요철 부여 효과가 얻어지지 않을 우려가 있고, 또, 투명성의 저하나 조금이라도 박막화라는 디스플레이의 트랜드와의 부정합과 같은 이유에서 바람직하지 않다.
유기층에 분산되는 입자는, 예를 들어 실리카, 클레이, 탤크, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 규산알루미늄, 산화티탄, 합성 제올라이트, 알루미나, 스멕타이트 및 지르코니아 등의 무기 미립자일 수 있다. 또, 유기층에 분산되는 입자는, 예를 들어 스티렌 수지, 우레탄 수지, 벤조구아나민 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 사불화에틸렌 수지, 폴리에틸렌 수지 및 에폭시 수지 등으로 이루어지는 유기 미립자 등일 수 있다. 이들 중, 어느 1 종류만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 사용해도 된다.
미립자의 평균 1 차 입경은, 0.5 ∼ 30 ㎛ 인 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 레이저 회절법에 의해 평균 1 차 입경을 측정할 수 있다. 미립자의 평균 입경이 0.5 ㎛ 미만이면, 제 1 확산층 (22) 의 표면으로의 요철의 부여 효과가 얻어지지 않기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 평균 입경이 30 ㎛ 를 초과하면, 유기층의 막두께보다 상당히 큰 입자를 사용하게 되어, 광선 투과율의 저하를 초래한다는 문제가 있기 때문에 바람직하지 않다. 이에 반하여, 평균 입경이 상기 범위 내이면, 높은 광선 투과율을 유지한 채로, 표면에 요철 형상을 부여할 수 있다.
또한, 도 1 의 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 으로는, 그 반사율이, 청색 영역의 파장 450 ㎚, 녹색 영역의 파장 540 ㎚, 적색 영역의 파장 620 ㎚ 의 각각에 있어서, 10 ％ 이상 20 ％ 이하인 것이 바람직하다. 반사율은, 제 1 배리어 필름 (10) 에 의한 광학 간섭과 상관이 있다. 반사율이 각 파장에 있어서 20 ％ 를 초과하면, 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 이 도광판 (도 2 를 참조) 상에 확산 시트로서 사용된 경우라도, 광학 간섭에 의한 색 불균일이 크게 나타나 외관 불량이 발생한다. 반사율이 각 파장에 있어서 10 ％ 미만에서는, 제 1 배리어 필름 (10) 중의 제 1 실리카 증착층 (13) 및 제 2 실리카 증착층 (15) 의 O/Si 비와 굴절률이 상기 서술한 바람직한 값의 범위로부터 일탈하므로, 제 1 배리어 필름 (10) 의 배리어성이 발현되지 않을 가능성이 있다.
또, 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 의 투과율은 청색의 450 ㎚ 파장, 녹색의 540 ㎚ 파장, 적색의 620 ㎚ 파장의 각각에 있어서 80 ％ 이상 95 ％ 이하인 것이 바람직하다. 80 ％ 미만의 투과율은, 그 투과율이 낮고 양자 도트층의 광 변환 효율을 저하시키므로 바람직하지 않다.
(백라이트 유닛)
도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 백라이트 유닛의 모식 단면도이다. 백라이트 유닛 (40) 은, 제 1 양자 도트 필름 (2), LED 광원 (41) 및 도광판 (42) 을 구비한다. 제 1 양자 도트 필름 (2) 은, 양자 도트층 (3) 을 포함한다 (도 3 을 참조). 도광판 (42) 은, 제 1 측면 (42A) 및 제 1 측면 (42A) 에 직교 또는 교차하는 제 2 측면 (42B) 을 갖고, LED 광원 (41) 은, 도광판 (42) 의 제 1 측면 (42A) 의 근처에 설치된다. LED 광원 (41) 은, 예를 들어 하나 또는 복수의 LED 소자를 포함한다. LED 소자의 발광색은, 청색, 자색, 또는 자색보다 저파장일 수 있다. LED 광원 (41) 은, 도광판 (42) 의 제 1 측면 (42A) 을 향하여 LED 광 (L1) 을 출사한다. 이 LED 광 (L1) 은, 도광판 (42) 을 거쳐, 제 2 측면 (42B) 에서 제 1 양자 도트 필름 (2) 을 향하여 조사된다. 제 1 양자 도트 필름 (2) 에서는, LED 광 (L1) 의 조사를 받아, 양자 도트층 (3) 이 백색광 (L2) 을 발생시킨다. 예를 들어 제 1 양자 도트 필름 (2) 의 근처에 액정 패널이 형성되면, 백색광 (L2) 은, 그 액정 패널에 제공된다.
(제 1 양자 도트 필름)
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 제 1 양자 도트 필름의 모식 단면도이다. 제 1 양자 도트 필름 (2) 은, 양자 도트층 (3) 을 구비하고, 제 1 양자 도트 필름 (2) 은, 양자 도트층 (3) 을 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 및 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 과 동일한 방법에 의해 제작되는 제 2 양자 도트 보호 필름 (4) 에 의해 사이에 두는 구조를 갖고 있다. 제 2 양자 도트 보호 필름 (4) 은, 제 2 배리어 필름 (51), 제 2 확산 필름 (52) 및 제 2 접착제층 (53) 을 구비한다. 제 2 접착제층 (53) 은, 제 2 배리어 필름 (51) 과 제 2 확산 필름 (52) 사이에 위치하고, 제 2 접착제층 (53) 을 개재하여, 제 2 배리어 필름 (51) 과 제 2 확산 필름 (52) 이 첩합된다. 이 제 1 양자 도트 필름 (2) 의 구조에 의해, 양자 도트층 (3) 에 배리어성이 부여된다. 양자 도트층 (3) 은, 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 의 제 1 배리어 필름 (10) 및 제 2 양자 도트 보호 필름 (4) 의 제 2 배리어 필름 (51) 과 첩합된다.
양자 도트층 (3) 은, 양자 도트 화합물과, 예를 들어 아크릴이나 에폭시와 같은 감광성 수지 등의 양자 도트층용 혼합물로 형성된다. 양자 도트층 (3) 의 형성에 있어서, 양자 도트층용 혼합물은 제 1 배리어 필름 (10) 및 제 2 배리어 필름 (51) 상에 도포된다. 양자 도트층용 혼합물에 UV 조사가 이루어지면, 양자 도트층용 혼합물에 함유되는 감광성 수지가 경화된다. 이로써, 양자 도트층 (3) 이 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 및 제 2 양자 도트 보호 필름 (4) 사이에 있는 제 1 양자 도트 필름 (2) 이 형성된다. 또한, 양자 도트층용 혼합물에는, 예를 들어 열 경화성 수지 혹은 화학 경화성의 수지 등이 추가로 함유되어도 되고, 양자 도트층용 혼합물에는, UV 경화의 후에, 예를 들어 열 경화가 실시되어도 된다.
양자 도트층 (3) 에서는, 양자 도트 화합물을 함유하는 형광체가 2 종류 사용되고, 예를 들어 2 종류의 형광체가, 서로 혼합되어 감광성 수지 등에 봉지된다. 혹은 양자 도트층 (3) 에서는, 1 종류의 형광체가 봉지된 형광체층과 별도의 1 종류의 형광체가 봉지된 형광체층이 2 층 적층된다. 1 종류의 형광체의 여기 파장은, 거의 동일하고, 그 여기 파장은 LED 광원 (41) 의 파장에 의해 결정된다. 2 종류의 형광체의 형광색은 서로 상이하고, 2 종류의 형광체는, 예를 들어 적색 및 녹색의 형광색을 갖는다. 형광체의 형광의 파장 및 LED 광원 (41) 의 파장은, 액정 모듈의 픽셀에 있어서의 컬러 필터의 분광 특성에 기초하여 선택된다. 형광체에 있어서의 형광의 피크 파장으로는, 예를 들어 적색 영역이 610 ㎚ 이고, 녹색 영역이 550 ㎚ 일 수 있다.
양자 도트층 (3) 에서는, 예를 들어 발광하는 코어와, 코어를 피막하는 보호막의 쉘에 의해 구성되는 코어·쉘 구조를 갖는다. 코어는, 예를 들어 셀렌화 카드뮴 (CdSe) 을 함유할 수 있고, 또, 쉘은, 황화아연 (ZnS) 을 함유할 수 있다. 예를 들어 CdSe 코어와 ZnS 쉘을 포함하는 양자 도트에서는, CdSe 입자의 표면 결함이, 밴드 갭이 큰 ZnS 에 의해 피막되므로, 양자 도트의 양자 수율이 향상된다. 형광체는, 코어가 2 개의 쉘에 의해 이중으로 피막된 구조를 가져도 된다. 이중으로 피막된 코어·쉘 구조는, 예를 들어 코어가 CdSe 를 함유하고, 2 개의 쉘은, 각각 셀렌화아연 (ZnSe) 및 ZnS 를 따로 따로 함유할 수 있다.
제 1 양자 도트 필름 (2) 은, 도광판 (42) 과 예를 들어 액정 패널과의 사이에 형성되므로, 플라스틱 필름끼리가 적층됨으로써 일어나는 뉴턴링 등의 문제를 피하기 위해서, 제 1 양자 도트 필름 (2) 의 양단에는, 예를 들어 확산층이 형성된다. 양자 도트층 (3) 의 두께는, 예를 들어 수십 ㎛ ∼ 수백 ㎛ 이다.
제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 에 있어서, 제 1 실리카 증착층 (13) 과 제 1 복합 피막층이 적층되고, 제 2 실리카 증착층 (15) 과 제 2 복합 피막층이 적층되어 있으면, 가스 배리어성이 향상된다. 즉, 제 1 배리어 필름에서는, 실리카 증착층과 복합 피막층이 교대로 2 층씩 이상 적층된 구조를 가지면, 양자 도트를 사용한 형광체의 성능이 최대한으로 발휘되는 것이 가능해져, 결과적으로 고효율이고 또한 고정밀, 장수명의 디스플레이가 얻어진다.
(제 3 양자 도트 보호 필름)
도 4 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 제 3 양자 도트 보호 필름의 모식 단면도이다. 제 3 양자 도트 보호 필름 (5) 은, 제 1 배리어 필름 (10), 제 3 배리어 필름 (60), 접착제층 (30) 및 제 2 확산층 (31) 을 구비한다. 접착제층 (30) 은, 제 1 배리어 필름 (10) 과 제 3 배리어 필름 (60) 사이에 위치하고, 제 1 배리어 필름 (10) 과 제 3 배리어 필름 (60) 을 첩합한다. 제 2 확산층 (31) 은, 제 3 배리어 필름 (60) 에 있어서, 제 3 배리어 필름 (60) 이 접착제층 (30) 과 접하는 면과는 반대측의 면 상에 형성된다. 제 3 양자 도트 보호 필름 (5) 은, 제 2 확산층 (31) 을 구비함으로써, 광의 확산성을 갖고 있다.
제 1 배리어 필름 (10) 은, 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 을 포함하는 기재, 제 1 밀착층 (12), 제 1 실리카 증착층 (13), 제 1 복합 피막층 (14), 제 2 실리카 증착층 (15) 및 제 2 복합 피막층 (16) 을 구비한다. 제 1 폴리에스테르 필름 (11) 을 포함하는 기재 상에, 제 1 밀착층 (12), 제 1 실리카 증착층 (13), 제 1 복합 피막층 (14), 제 2 실리카 증착층 (15) 및 제 2 복합 피막층 (16) 이 이 순서로 형성된다. 제 2 복합 피막층 (16) 은, 접착제층 (30) 에 접착된다.
제 3 배리어 필름 (60) 은, 제 2 폴리에스테르 필름 (61) 을 포함하는 기재, 제 2 밀착층 (62), 제 3 실리카 증착층 (63), 제 3 복합 피막층 (64), 제 4 실리카 증착층 (65) 및 제 4 복합 피막층 (66) 을 구비한다. 제 2 폴리에스테르 필름 (61) 을 포함하는 기재 상에, 제 2 밀착층 (62), 제 3 실리카 증착층 (63), 제 3 복합 피막층 (64), 제 4 실리카 증착층 (65) 및 제 4 복합 피막층 (66) 이 이 순서로 형성된다. 제 4 복합 피막층 (66) 은, 접착제층 (30) 에 접착된다.
또한, 제 1 양자 도트 보호 필름 (1) 및 제 2 양자 도트 보호 필름 (4) 대신에, 제 3 양자 도트 보호 필름 (5) 및 제 3 양자 도트 보호 필름과 동일한 제 4 양자 도트 보호 필름을 사용하면, 제 1 양자 도트 필름 (2) 과 동일한 방법에 의해 제 2 양자 도트 필름이 제작될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 설명하지만, 본 발명은 하기 예에 제한되지 않는다.
[실시예 1]
(제 1 배리어 필름의 제작)
중량 평균 분자량 6만의 PET 를 사용하여 형성된 두께 16 ㎛ 의 PET 필름의 기재의 편면에, 밀착층용 조성물을 도공하고, 두께 0.1 ㎛ 의 제 1 밀착층을 적층하였다. 다음으로, 제 1 밀착층 상에, 제 1 실리카 증착층을 그 두께가 30 ㎚ 가 되도록 물리 증착법에 의해 적층하였다. 제 1 실리카 증착층 상에, 코팅제를 함유하는 복합 피막층용 조성물을 사용한 웨트 코팅법에 의해 두께 1 ㎛ 의 제 1 복합 피막층을 형성하였다. 또한, 제 1 복합 피막층 상에, 제 2 실리카 증착층을 그 두께가 30 ㎚ 가 되도록 적층하였다. 계속해서, 제 2 실리카 증착층 상에, 복합 피막 조성물을 사용한 웨트 코팅법에 의해 두께 1 ㎛ 의 제 2 복합 피막층을 형성하고, 제 1 배리어 필름을 제작하였다. 제 1 실리카 증착층 및 제 2 실리카 증착층에 있어서의 O/Si 비는 원자비로 1.8 로 하고, 굴절률은 1.61 로 하였다.
밀착층용 조성물은, 아크릴폴리올과 톨릴렌디이소시아네이트의 아세트산에틸 용액으로 하였다. 아크릴폴리올의 OH 기와 톨릴렌디이소시아네이트의 NCO 기는 서로 등량으로 하였다. 아세트산에틸 용액에 있어서의 아크릴폴리올과 톨릴렌디이소시아네이트를 합한 고형분의 농도는 5 질량％ 로 하였다.
복합 피막층용 조성물의 제작에 있어서는, 테트라에톡시실란 10.4 g 을 0.1 N (규정 농도) 의 염산 89.6 g 에 첨가하고, 이 염산 용액을 30 분간 교반하고, 테트라에톡시실란을 가수분해하였다. 가수분해 후의 고형분의 농도는, SiO2 환산으로 3 질량％ 로 하였다. 테트라에톡시실란의 가수분해 용액과 폴리비닐알코올의 3 질량％ 수용액을 혼합하여 복합 피막층용 조성물로 하였다. 테트라에톡시실란의 가수분해 용액과 폴리비닐알코올의 배합비는, 질량％ 환산으로 50 대 50 으로 하였다.
제 1 및 제 2 실리카 증착층의 형성에 있어서는, 그 형성 전에, 증착하는 재료의 종류 등의 증착 조건을 변경하여 바람직한 증착 조건을 결정하였다. 실리카 증착층의 O/Si 비는, X 선 광전자 분광 분석 장치 (닛폰 전자 주식회사 제조, JPS-90MXV) 를 사용하여 조사하였다. X 선원은 비단색화 MgKα (1253.6 eV) 를 사용하고, X 선 출력 100 W (10 ㎸-10 ㎃) 로 측정하였다. 실리카 증착층의 O/Si 비를 구하기 위한 정량 분석은, 각각 O 1s 에서 2.28, Si 2p 에서 0.9 의 상대 감도 인자를 사용하여 실시하였다. 실리카 증착층의 굴절률은, 실리카 증착층의 두께와 광 간섭에 의해 생긴 투과율 곡선의 피크의 파장을 이용하여 시뮬레이션에 의해 산출하였다.
(제 1 확산 필름의 형성)
두께 50 ㎛ 의 PET 필름 기재 상에, 입자경 3 ㎛ 의 올레핀계 입자가 우레탄 바인더 중에 분산된 확산층을, 그 두께가 5 ㎛ 가 되도록 도공하였다. 이로써, 헤이즈치 60 ％ (JIS K 7136) 의 제 1 확산 필름을 얻었다.
(제 1 양자 도트 보호 필름의 제작)
제 1 배리어 필름의 제 2 복합 피막층과, 제 2 폴리에스테르 필름의 확산층과 접하는 면과는 반대측의 면을, 접착제층에 의해 접착시켜, 제 1 양자 도트 보호 필름을 제작하였다. 2 액 경화형의 우레탄 접착제에 의해 접착제층을 제작하였다. 접착 후의 접착제층의 두께는 5 ㎛ 였다.
(제 1 양자 도트 필름의 제작)
CdSe/ZnS 의 코어·쉘 구조를 가지는 형광체를 이하의 방법으로 얻었다. 먼저, 옥타데센에, 옥틸아민 및 아세트산카드뮴을 첨가한 용액과, 트리옥틸포스핀에 셀렌을 용해시킨 용액을 질량비 1：1 로 혼합하고, 가열한 마이크로 유로를 통과시켜, 핵미립자로서의 CdSe 미립자 용액을 얻었다. 계속해서, CdSe 미립자 용액과, [(CH3)2NCSS]2Zn 을 트리옥틸포스핀에 용해시킨 용액을 질량비로 1：1 이 되도록 혼합하고, 가열된 마이크로 유로를 통과시켜, CdSe/ZnS 구조의 형광체를 얻었다. 얻어진 형광체를 감광성 수지 (에폭시 수지) 에 혼합하고, 양자 도트층용 혼합물을 얻었다. 계속해서, 제 1 양자 도트 보호 필름의 제 1 배리어 필름 상에 양자 도트층용 혼합물을 도포하고, 이 양자 도트층용 혼합물이 도포된 제 1 배리어 필름의 면과, 제 1 양자 도트 보호 필름과 동일한 방법으로 제작한 제 2 양자 도트 보호 필름의 제 2 배리어 필름의 면을 맞추도록 하여, 제 1 양자 도트 보호 필름에 제 2 양자 도트 보호 필름을 적층하였다. 양자 도트층용 혼합물에 UV 조사를 실시하고, 양자 도트층용 혼합물에 함유되는 감광성 수지를 경화시켰다. 이로써, 양자 도트층이 제 1 및 제 2 양자 도트 보호 필름 사이에 있는 제 1 양자 도트 필름을 형성하였다.
(백라이트 유닛의 제작)
얻어진 양자 도트 필름에, LED 광원과 도광판을 조합하여, 백라이트 유닛을 제작하였다.
[실시예 2]
실시예 1 과 동일한 공정에 의해 제 1 배리어 필름과 제 3 배리어 필름을 제작하였다. 실시예 2 에서는, 접착제층을 개재하여, 제 1 배리어 필름과 제 3 배리어 필름을 첩합하였다. 제 3 배리어 필름의 PET 필름 상에, 입자경 3 ㎛ 의 올레핀계 입자가 우레탄 바인더 중에 분산된 확산층을, 그 두께가 5 ㎛ 가 되도록 도공하였다. 헤이즈치 60 ％ (JIS K 7136) 의 제 3 양자 도트 보호 필름을 얻었다. 제 3 양자 도트 보호 필름을 2 개 사용하여, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 제 2 양자 도트 필름을 얻었다.
[비교예 1]
SiO 증착 재료의 O/Si 비를 변경하여, 물리 증착의 조건을 조정함으로써, 실리카 증착층의 O/Si 비를 원자비로 1.4, 굴절률을 1.75 로 하여, 제 1 및 제 2 실리카 증착층을 제작하였다. 실리카 증착층의 O/Si 비와 굴절률의 값 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 제 1 양자 도트 필름을 얻었다.
[비교예 2]
SiO 증착 재료의 O/Si 비를 변경하여, 물리 증착의 조건을 조정함으로써, 실리카 증착층의 O/Si 비를 원자비로 2.1, 굴절률을 1.42 로 하여, 제 1 및 제 2 실리카 증착층을 제작하였다. 실리카 증착층의 O/Si 비와 굴절률의 값 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 제 1 양자 도트 필름을 얻었다.
＜양자 도트 보호 필름 및 백라이트 유닛의 평가＞
표 1 은, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2 에 있어서 제작한 양자 도트 보호 필름의 반사율 및 투과율의 평가 결과를 나타내는 표이다.
표 2 는, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2 에 있어서 제작한 양자 도트 보호 필름의 수증기 투과도 및 백라이트 유닛의 휘도 및 외관의 평가 결과를 나타내는 표이다.
표 1 및 표 2 에 있어서, 제 1 양자 도트 보호 필름을 사용한 실시예 및 비교예에 대하여, 양자 도트 보호 필름의 구성을 제 1 로 표기하였다. 표 1 및 표 2 에 있어서, 제 3 양자 도트 보호 필름을 사용한 실시예에 대하여, 양자 도트 보호 필름의 구성을 제 3 으로 표기하였다.
Figure 112016045281764-pct00001
Figure 112016045281764-pct00002
양자 도트 보호 필름의 반사율 및 투과율은, 분광 광도계 (상품명：SHIMAZU UV-2450) 를 사용하여, 파장 450 ㎚, 540 ㎚ 및 620 ㎚ 에 있어서 측정하였다. 측정에 있어서는, 양자 도트 보호 필름의 확산층과는 반대측의 면에서 측정 광을 조사하였다. 양자 도트 보호 필름의 수증기 투과도 (g/㎡·day) 는, 수증기 투과도 측정 장치 (Modern Control 사 제조의 Permatran 3/33) 를 사용하여, 40 ℃/90 ％RH 분위기하에서 측정하였다.
백라이트 유닛의 휘도의 측정 및 외관의 평가는, 60 ℃/90 ％RH 분위기하에서의 1,000 시간 보존 실험의 전후에서 실시되었다. 표 2 에 있어서, 초기란, 보존 실험 전을 나타내고, 보존 후란, 보존 실험 후를 나타낸다. 백라이트 유닛의 휘도는, 휘도계 (코니카 미놀타사 제조의 LS-100) 를 사용하여 측정되었다. 백라이트 유닛의 외관은, 백라이트 유닛으로서의 디스플레이 용도에 견딜 수 있는 외관을 갖는 경우에 「A」로 평가하고, 디스플레이에 색의 불균일 등에 의한 색조 변화가 보이고 흑점 등의 색재현 불량이 있는 경우에 「B」로 평가하였다. 표 2 에 있어서, 「-」는 평가 불요를 나타낸다.
표 2 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2 의 배리어 필름을 사용한 백라이트 유닛에서는, 양자 도트 디스플레이의 특장인 고휘도가 초기에 구비되는 데다가, 60 ℃/90 ％RH 분위기의 가혹한 보존 실험 후에 있어서도, 고휘도가 유지되는 것이 확인되었다. 배리어 필름의 배리어성이 가혹한 환경하에서도 유지되는 것이 나타났다. 배리어성이 낮으면, 가혹한 환경하에 놓여진 후의 백라이트의 휘도는 저하된다.
비교예 1 에서는, 실리카 증착층의 굴절률이 높으므로, 양자 도트 보호 필름의 반사율이 높고, 동시에 투과율이 낮다. 투과율이 낮으면, 휘도는 낮고, 외관도 불투명해지므로, 디스플레이 용도로서의 사양을 만족하기 어렵다. 비교예 2 는, 실리카 증착층의 반사율이 낮으므로, 양자 도트 보호 필름의 투명성 (광 투과성) 이 높다. 그 한편으로, 비교예 2 에서는, 실리카 증착층의 O/Si 비가 원자비로 2.0 을 초과하므로, 배리어성이 충분히 발현되지 않고, 휘도가 단기간에 손실되는 것이 확인되었다. 비교예 2 의 백라이트 유닛은, 디스플레이 용도로서의 신뢰성이 부족한 것이 나타났다.
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 배리어성이 우수하고, 백라이트를 구성한 경우에 장기간에 걸쳐서 높은 휘도를 얻을 수 있고, 또한 디스플레이를 구성한 경우에 장기간에 걸쳐서 우수한 외관을 얻을 수 있는 양자 도트 보호 필름 및 이 양자 도트 보호 필름을 포함하는 양자 도트 필름이 제공된다. 또한 본 발명에 의하면, 높은 휘도와 디스플레이 적용시의 우수한 외관을 얻을 수 있는 백라이트 유닛이 제공된다.
1 : 제 1 양자 도트 보호 필름,
2 : 제 1 양자 도트 필름,
3 : 양자 도트층,
4 : 제 2 양자 도트 보호 필름,
5 : 제 3 양자 도트 보호 필름,
10 : 제 1 배리어 필름 (배리어 필름),
11 : 제 1 폴리에스테르 필름,
12 : 제 1 밀착층 (밀착층),
13 : 제 1 실리카 증착층 (실리카 증착층),
14 : 제 1 복합 피막층,
15 : 제 2 실리카 증착층,
16 : 제 2 복합 피막층,
20 : 제 1 확산 필름,
21 : 제 2 폴리에스테르 필름,
22 : 제 1 확산층,
30 : 접착제층,
31 : 제 2 확산층,
40 : 백라이트 유닛,
42 : 도광판,
51 : 제 2 배리어 필름,
52 : 제 2 확산 필름,
53 : 제 2 접착제층,
60 : 제 3 배리어 필름,
61 : 제 2 폴리에스테르 필름,
62 : 제 2 밀착층,
63 : 제 3 실리카 증착층,
64 : 제 3 복합 피막층,
65 : 제 4 실리카 증착층,
66 : 제 4 복합 피막층,
L1 : LED 광,
L2 : 백색광.

Claims (7)

  1. 실리카 증착층을 포함하는 배리어 필름과 확산층을 구비하는 양자 도트 보호 필름으로서,
    상기 실리카 증착층에 함유되는 산소와 규소의 O/Si 비가 원자비로 1.8 이상 2.0 이하이고,
    상기 실리카 증착층의 굴절률이 1.5 이상 1.7 이하이고,
    파장 450 ㎚, 파장 540 ㎚ 및 파장 620 ㎚ 의 모든 파장에 있어서, 상기 양자 도트 보호 필름의 반사율이 10 ％ 이상 20 ％ 이하이고, 또한 투과율이 80 ％ 이상 95 ％ 이하인, 양자 도트 보호 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어 필름은, 폴리에스테르 필름의 적어도 편면 상에, 밀착층, 상기 실리카 증착층 및 복합 피막층이 이 순서로 적층된 구조를 갖고,
    상기 복합 피막층은, 수용성 고분자, 금속 알콕사이드, 금속 알콕사이드의 가수분해물 및 실란 커플링제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하는 층인, 양자 도트 보호 필름.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름이, 중량 평균 분자량이 6만 이상인 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름인, 양자 도트 보호 필름.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 배리어 필름은, 상기 실리카 증착층과 상기 복합 피막층이 교대로 2 층씩 이상 적층된 구조를 갖는, 양자 도트 보호 필름.
  5. 형광체를 포함하는 양자 도트층과, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 양자 도트 보호 필름을 구비하는, 양자 도트 필름.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 확산층, 상기 배리어 필름, 상기 양자 도트층, 상기 배리어 필름 및 상기 확산층이 이 순서로 적층되는, 양자 도트 필름.
  7. LED 광원과, 도광판과, 상기 도광판 상에 설치된 제 5 항에 기재된 양자 도트 필름을 구비하는, 백라이트 유닛.
KR1020167012497A 2014-10-16 2015-07-16 양자 도트 보호 필름, 그것을 사용한 양자 도트 필름 및 백라이트 유닛 Active KR101691340B1 (ko)

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JP2014211857 2014-10-16
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