JP6628056B2 - 光変換素子及びそれを含むディスプレイ装置 - Google Patents

光変換素子及びそれを含むディスプレイ装置 Download PDF

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Description

本発明は光変換素子及びディスプレイ装置に関する。本出願は２０１５年１月３１日に韓国特許庁に提出された特許出願第１０−２０１５−００１５７０３の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
一般に、蛍光体は、外部から光や電気等の形態でエネルギーを吸収して固有な波長の光を出す発光物質であって、蛍光体を構成する成分及び発光機構に応じて無機蛍光体、有機蛍光染料、ナノ結晶蛍光体等に区分することができる。
近年、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あって、蛍光体の発光特性に応じて出射された光の明るさと色純度、色再現性等を大幅に向上させることができる。
無機蛍光体は、硫化物、酸化物、窒化物等の母体と活性剤イオンとから構成され、物理的、化学的安定性に優れ、高い色純度を再現することができるため、高品質のディスプレイ装置に応用することができるが、蛍光体が非常に高価で発光効率が低く、特に４００ｎｍ以上の近紫外線または青色領域において励起して発光する蛍光体の開発が制限的であるという短所がある。
数ナノメートル大きさの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、粒子の大きさに応じて蛍光波長が異なり、粒子の大きさが小さくなるほど短い波長の光を出し、大きさを調節して所望の波長の可視光線領域を全て表現することができる。また、ナノ結晶蛍光体は、一般の有機染料に比べて、吸光係数が１００〜１０００倍大きく、量子効率も高いので非常に強い蛍光を発生させ、特に伝導帯の基底振動状態から価電子帯の基底振動状態への転移のみを観察するため、蛍光波長がほぼ単色光を示す。しかし、原材料が高価であるために価格競争力を確保し難く、特に熱や酸素等に脆弱であるという短所がある。
それに対し、有機蛍光染料は、無機蛍光体に比べて、発光スペクトルが様々で、量子効率に優れ、特に安価という長所があるため、光変換素子として活用する価値が充分である。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さを高めるためには濃度を高めなければならず、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と知られている。
本発明の実施態様は、有機蛍光染料を含む、耐久性及び変換効率に優れた光変換素子及びそれを含むディスプレイ装置を提供する。
本発明の一実施態様は、光源、及び前記光源の一面に備えられた光変換フィルムを含み、前記光変換フィルムは１種以上の有機蛍光染料を含む第１光変換フィルム、及び前記第１光変換フィルムより光源に近く配置され、１種以上の有機蛍光染料を含む第２光変換フィルムを含み、光源からの光照射時に第２光変換フィルムの最大発光波長が第１光変換フィルムの最大発光波長より短いことを特徴とする光変換素子を提供する。このように前記第１及び第２光変換フィルムは、光源から出た光を互いに異なる波長の光に変換することによって、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光源から入射した光を白色光に変換して出射することができる。
本出願のまた一つの実施態様によれば、前記実施態様において、前記第１光変換フィルムの光源に対向する面、または前記第２光変換フィルムの第１光変換フィルムに対向する面の反対面に備えられた透明基板をさらに含むことができる。
本発明のまた一つの実施態様によれば、前記光変換素子において、前記透明基板がバリアーフィルムであるか、前記第１または第２光変換フィルムの少なくとも一面に備えられたバリアーフィルムをさらに含む。バリアーフィルムは、前記第１または第２光変換フィルムを外部の水分または酸素から遮断するバリアー層を含む。
前記バリアー層としては、水分または酸素を遮断できる層であれば特に限定されずに当技術分野で周知のものを用いることができる。例えば、前記バリアーフィルムとしては、水分及び酸素のうち少なくとも一つの透過度が１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ以下のバリアー層を含む。例えば、前記バリアー層は、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、及びイオン性金属酸化物を含むことができる。前記バリアーフィルムは、バッファ層としてゾル−ゲル系、アクリル系、エポキシ系及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むこともできる。前記光変換フィルムの一面に備えられた前述した透明基板が前記バッファ層の役割をすることもできる。
一例として、前記バリアーフィルムは、基材の一面または両面に備えられた有無機ハイブリッドコーティング層、無機物層、及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ることができる。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、酸化チタニウム、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、場合によっては適切な添加剤、溶媒、重合触媒等を含むことができる。
前記第１または第２光変換フィルムとバリアーフィルムの積層構造は、バリアーフィルム上に光変換フィルム形成用組成物を塗布するか、粘着剤または接着剤によって光変換フィルムとバリアーフィルムを付着することにより形成されることができる。前記組成物の塗布後、必要により、硬化または乾燥が行われることができる。バリアーフィルムがバッファ層及びバリアー層を含む場合、前記第１または第２光変換フィルムとバリアーフィルムの積層構造においては、前記第１または第２光変換フィルムが前記バリアーフィルム中のバリアー層と接するように配置されることができる。
一例によれば、前記第１または第２光変換フィルムと前記透明基板との間にバリアーフィルムが備えられることができる。前記透明基板は前記バリアーフィルムのバッファ層の役割をすることもできる。透明基板上に備えられたバリアーフィルム上に光変換フィルム形成用組成物を塗布することによって、透明基板、バリアーフィルム及び第１または第２光変換フィルムが積層された構造を形成することができる。前記透明基板は前記バリアーフィルムのバッファ層の役割をすることもできる。この場合、透明基板、バリアー層及び第１または第２光変換フィルムが積層された構造に形成されることができる。
また一つの例によれば、前記第１または第２光変換フィルムの前記透明基板に対向する面の反対面にバリアーフィルムが備えられることができる。この場合、第１または第２光変換フィルムとバリアーフィルムとの間に粘着剤または接着剤層を形成することによって、第１または第２光変換フィルムとバリアーフィルムを付着することができる。前記バリアーフィルムがバリアー層及びバッファ層として透明基板を含むことができる。この場合、第１または第２光変換フィルム、粘着剤または接着剤層、バリアー層及び透明基板が積層された構造に形成されることができる。
また一つの例によれば、前記第１光変換フィルム及び前記第２光変換フィルムは、各々互いに対向する面の反対面に各々備えられたバリアーフィルムを含むことができる。光変換フィルムの両面に形成された各々のバリアーフィルムの構造は、前記光変換フィルムの各面に備えられたバリアーフィルムに関する説明が適用されることができる。
本出願のまた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を第１または第２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を含む高分子媒質の中に分散されることができる。光拡散粒子を含む第１または第２光変換フィルムは、光変換だけでなく蛍光拡散ができるものであって、第１または第２光変換蛍光拡散フィルムと称することができる。本明細書においては、光拡散粒子を含む光変換フィルムは光変換蛍光拡散フィルムとして言及される。
前記光拡散粒子は、第１または第２光変換フィルムの光変換効率を高めるためのものであって、ＴｉＯ２、シリカナノ粒子を含むことができるが、当技術分野で周知の材料を１種または２種以上混合して用いることができる。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、高分子媒質の重量に対して０．５〜５重量％で用いられることができる。
前記第１または第２光変換蛍光拡散フィルムの少なくとも一面にバリアーフィルムが備えられることができる。例えば、バリアーフィルム上に光変換蛍光拡散フィルム形成用組成物を塗布して光変換蛍光拡散フィルムを形成することができる。また、前記第１または第２光変換蛍光拡散フィルム上に接着剤または接着剤層を用いて別途のバリアーフィルムを付着することができる。バリアーフィルムに関する説明は、前述した第１または第２光変換フィルムで説明した内容が適用されることができる。
本出願のまた一つの実施態様によれば、前記光変換素子は、前記透明基板の前記第１または第２光変換フィルムに対向する面の反対面に備えられた光抽出板をさらに含むことができる。前記透明基板はバリアーフィルムであってもよい。前記光抽出板と前記透明基板は粘着剤または接着剤によって付着されることができる。例えば、前記透明基板の前記第１または第２光変換フィルムに対向する面の反対面に備えられた粘着剤または接着剤層によって前記光抽出板と前記透明基板が積層されることができる。
本出願のまた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第１及び第２光変換フィルムを介して変換して出射される光を抽出する光抽出板をさらに含むことができる。例えば、第１または第２光変換フィルムが備えられたバリアーフィルムまたは透明基板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ことができる。前記光抽出板は、前述した光拡散粒子の代わりに含まれてもよく、必要により、光拡散粒子を含むと共に含まれてもよい。
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、内部に屈折率が互いに異なる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及びバインダーを含む組成物をコーティングし、乾燥または硬化をすることにより製造されることができる。必要な場合、前記散乱粒子及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ることもできる。また一つの例として、前記光抽出層は、透明基材にマイクロエンボシングを通じて凹凸構造を形成することにより製造されることができる。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ることもできる。
本発明の実施態様によれば、近紫外線〜可視光線領域から選択される波長を含む光源から入射した光が有機蛍光染料を含む光変換フィルムを介して特定波長（色）の光に変換されることによって色純度を向上させることができる。また、少なくとも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介して、単一色相のＬＥＤ光源から入射した光を白色光に変換することによって、白色光の色再現性及び色純度を向上させることができる。特に、光源に相対的に近く配置された第２光変換フィルムに比べて、光源に相対的に遠く配置された第１光変換フィルムの最大発光波長がより長いため、光源から放出された光のうち一部だけでなく、第２光変換フィルムによって変換された光の一部が第１光変換フィルムによって再び光変換されるため、光変換効率をより一層高めることができ、それにより、第１及び第２光変換フィルムを全て通過した光の輝度を高めることができる。また、バリアーフィルムの間に光変換フィルムを形成させることによって外部の水分や酸素がフィルム内部に浸透するのを効果的に遮断することができるため、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（量子効率）等のような光特性が相変わらず維持されることができ、よって、使用寿命が増加し、白色光の輝度及び色座標が一定に維持されることができる。
本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 本出願の実施態様による光変換素子の積層構造を例示したものである。 実施例１の光変換素子の分光スペクトルを示すものである。 実施例１の光変換素子の分光スペクトルから得たｗｈｉｔｅ色座標値をＣＩＥ １９７６座標に示したもの（三角）と３Ｍ社のＱＤＥＦフィルムのｗｈｉｔｅ色座標値（丸）と比較したものである。 実施例２の光変換素子の分光スペクトルを示すものである。 実施例２の光変換素子の分光スペクトルから得たｗｈｉｔｅ色座標値をＣＩＥ １９７６座標に示した結果である。 比較例１の光変換素子の分光スペクトルを示すものである。 比較例１の光変換素子の分光スペクトルから得たｗｈｉｔｅ色座標値をＣＩＥ １９７６座標に示した結果である。
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。
本出願の一実施態様による光変換素子は、光源、及び前記光源の一面に備えられた光変換フィルムを含み、前記光変換フィルムは１種以上の有機蛍光染料を含む第１光変換フィルム、及び前記第１光変換フィルムより光源に近く配置され、１種以上の有機蛍光染料を含む第２光変換フィルムを含み、光源からの光照射時に第２光変換フィルムの最大発光波長が第１光変換フィルムの最大発光波長より短いことを特徴とする。図１に本出願の一実施態様による光変換素子の積層構造を例示した。図１によれば、光源の一面に光変換フィルムが備えられ、光変換フィルムは、透明基板、及び前記透明基板上に備えられた、１種以上の有機蛍光染料を含む第１光変換フィルム及び第２光変換フィルムを含む。図１によれば、透明基板が第２光変換フィルムと接して図示されているが、透明基板は第１光変換フィルムに接して配置されてもよい。前記透明基板はＰＥＴ等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い。図１によれば、第１光変換フィルムと第２光変換フィルムが接して配置されたものとして図示されているが、これらの間には必要により粘着剤層または接着剤層が備えられてもよい。
前記光変換素子の第１または第２光変換フィルムは、１種以上の有機蛍光染料と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さらに含むことができる。光拡散粒子を含む第１または第２光変換フィルムは第１または第２光変換蛍光拡散フィルムと称する。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、これらに限定されるものではない。光拡散粒子を含む第１または第２光変換フィルムを含む光変換素子の構造を図２に例示した。
前記光変換素子は、第１または第２光変換フィルムに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の代わりに光抽出板を含むことができる。前記光変換素子は、前記透明基板と、前記透明基板の一面に備えられた、１種以上の有機蛍光染料を含む第１及び第２光変換フィルム、及び前記透明基板の他面に形成された粘着剤／接着剤層によって積層された光抽出板を含むことができ、光抽出板を含む構造を図３に例示した。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あって、当技術分野で周知のものであれば特に制限されない。図３には透明基板と光抽出板が第２光変換フィルムに接して配置されているが、必要により、透明基板と光抽出板が第１光変換フィルムに接して配置されてもよい。例えば、光源上に、第２光変換フィルム、第１光変換フィルム、透明基板、粘着剤層（または接着剤層）及び光抽出板が順次積層されることができる。
前記光変換フィルム及び／又は光変換蛍光拡散フィルムは、近紫外線〜可視光線領域から選択される波長（色）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する。例えば、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することができる。ここで、前記光変換フィルム及び／又は光変換蛍光拡散フィルムは、優れた色純度及び色再現性を実現できる有機蛍光染料を含むことができる。有機蛍光染料は、既存の量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ、ＱＤ）に比べて高い量子効率を有し、所望の発光波長の調節が容易であり、優れた色再現率を達成できる発光線幅を有し、且つ、安価という長所がある。
前記有機蛍光染料としては、近紫外線〜可視光線領域から選択される光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を出射する染料が用いられることができる。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及び／又は最大発光波長が６００〜６６０ｎｍの間に存在する赤色発光蛍光染料が各々１種以上または同時に用いられることができる。特に制限されるものではないが、有機蛍光染料としてはアクリジン系、キサンテン系、アリールメタン系、クマリン系、多環芳香族炭化水素系、多環ヘテロ芳香族系、ペリレン系、ピロール系、ピレン系誘導体等が好ましい。以上の物質は有機蛍光染料の一例であって、この以外にも様々な有機蛍光染料が用いられることができ、これらに限定されるものではない。好ましくは、有機蛍光染料としては、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であるものが用いられることができる。
本明細書において、半値幅は、外部光源から吸収した光を他の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いて最大高さの半分である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における発光ピークの半値幅とは、溶液状態ではなく、前記有機蛍光染料の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成分と混合してフィルム形態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。より好ましくは、極性溶媒に溶解される全ての蛍光染料が可能であり、カチオン性、アニオン性、中性染料に区分するのではないが、カチオン性またはアニオン性有機蛍光染料がより好ましい。
一例によれば、第１光変換フィルムは最大発光波長が６００〜６６０ｎｍの間に存在する赤色発光蛍光染料を含み、第２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を含む。その結果、単一色相のＬＥＤ光源から吸収した光が複数の光変換フィルムまたは光変換蛍光拡散フィルムを通過して白色光に変換される。
前記光変換フィルム及び／又は光変換蛍光拡散フィルムとしては、前記有機蛍光染料及び／又は光拡散粒子が分散したポリマーフィルムであってもよい。例えば、前記光変換フィルムは、前記有機蛍光染料及びバインダー樹脂、そして、必要により、重合性モノマー、重合開始剤を含む組成物の硬化物を含むことができる。前記バインダー樹脂としては光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が用いられることができ、水溶性高分子を用いることが好ましい。バインダー樹脂は１種のみ用いられてもよいが、２種以上が共に用いられてもよい。
前記光変換フィルム及び／又は光変換蛍光拡散フィルムは、バリアー層が含まれたバリアーフィルム上に形成されることができる（図４及び図５）。図４及び図５において、透明基板はバリアー層のバッファ層の役割をすることができる。必要により、追加のバッファ層が備えられてもよく、透明基板が省略されてもよい。図４及び図５にはバリアー層及び透明基板が第２光変換フィルムに接して配置された構造が図示されているが、必要により、バリアー層及び透明基板が第１光変換フィルムに接して配置されてもよい。例えば、光源上に、第２光変換フィルム、第１光変換フィルム、バリアー層及び透明基板が積層された構造を有することができ、ここで、透明基板は省略されてもよい。
また、前記光変換フィルム及び／又は光変換蛍光拡散フィルム上には、粘着剤／接着剤層によってバリアー層を含む別途のバリアーフィルムと積層されることができる（図６及び図７）。図６及び図７において、透明基板はバリアー層のバッファ層の役割をすることができる。必要により、追加のバッファ層が備えられてもよく、透明基板が省略されてもよい。
図４〜図７に示されたような前記バリアー層は、外部の水分及び酸素がフィルムの内部に浸透するのを遮断する役割をする。有機蛍光染料を含む光変換フィルムが常温以上の高温で光源から光を受けて他の波長（色）の光に変換する時、フィルムの内部に浸透して存在する酸素や水分と反応して前記フィルムの波長、ＦＷＨＭ、変換効率等が時間が経過するにつれて変わるものである。そこで、本発明の実施態様では、フィルムの光特性変化を防止するために、前記光変換フィルムの一面または両面にバリアーフィルムが積層されている。一例によれば、前記第１光変換フィルム及び前記第２光変換フィルムは、各々互いに対向する面の反対面に各々備えられたバリアーフィルムを含むことができる。
前記バリアー層の酸素及び水分の透過度は、例えば、各々１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ以下であることができる。これは、バリアーフィルムの一例として言及したものであって、前記バリアー層の酸素及び水分透過度はこれとは異なる値を有することもできる。
前記光変換フィルムは、光変換フィルムの変換効率を高めるために光拡散粒子の代わりに光抽出板を含むことができる。そこで、前記光変換フィルムは、前記透明基板と、前記透明基板上に塗布された１種以上の有機蛍光染料を含む第１及び第２光変換フィルム、及び前記透明基板の他面に形成された粘着剤／接着剤層によって積層された光抽出板を含むことができる（図８）。また、前記光変換フィルム上には、粘着剤層または接着剤層によってバリアー層を含む別途のバリアーフィルムと積層されることができる（図９）。図８及び図９において、透明基板はバリアー層のバッファ層の役割をすることができる。
一方、図１０及び図１１に示すように、前記第１光変換フィルムまたは第１光変換蛍光拡散フィルムと前記第２光変換フィルムまたは第２光変換蛍光拡散フィルムとは互いに離れて配置されてもよく、互いに接して配置されてもよい。
例えば、光変換フィルムまたは光変換蛍光拡散フィルムの間には他のフィルムが介在してもよい。または、第１光変換フィルムまたは第１光変換蛍光拡散フィルム上に備えられた粘着剤層または接着剤層によって第２光変換フィルムまたは第２光変換蛍光拡散フィルムと積層して配置されてもよい。
また、前記第１及び第２光変換フィルムは、光変換フィルムの変換効率を高めるために、光拡散粒子の代わりに光抽出板を含むことができる。図１０に光抽出板の積層構造を例示した。
図１〜１１には各々光変換フィルムまたは光変換蛍光拡散フィルムを２枚ずつ含む構造が図示されているが、必要により、３枚以上のフィルムを含むこともできる。
一例によれば、本明細書の実施態様による光変換フィルム製造用組成物は有機蛍光染料、必要により、光拡散粒子、バインダー樹脂、重合性モノマー及び重合性開始剤を含む。前記重合性モノマーは、前記バインダー樹脂の重量に対して１０〜３０％で用いられることができる。有機蛍光染料は、前記バインダー樹脂の重量に対して０．００１〜５％で用いられることができる。前記重合性開始剤は、必要によって量が決定され、全体組成物の固形分の重量に対して０．０１〜２０重量％で用いられることができる。前記光変換フィルム製造用組成物は必要により溶媒をさらに含むことができ、例えば、バインダー樹脂が水溶性である場合、溶媒として水を用いることができる。前記光変換フィルム製造用組成物は、組成物の全体溶液中の固形分の含量が１０〜４０重量％になるように溶媒、例えば、水に溶解して用いることが好ましい。
バインダー樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ））、ポリアリルアミン（ｐｏｌｙａｌｌｙｌａｍｉｎｅ）等が用いられることができ、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リド（ＰＡＨ）が用いられることができるが、これらのみに限定されるものではない。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として、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。
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、これらに限定されるものではないが、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）類等が用いられることができる。
光変換フィルムを形成するために、前記組成物を透明基板上に塗布した後、必要により硬化または乾燥を行うことができる。前記組成物の塗布後に硬化を行う場合、硬化方法及び条件はバインダー樹脂や他成分の種類に応じて決定されることができる。
前記透明基板はＰＥＴ等のような樹脂を含むことができるが、これに限定されず、当技術分野で周知の透明プラスチックフィルムまたは基板が用いられることができる。
一例によれば、前記光源はエッジ型光源であり、光源と光変換フィルムとの間に備えられた導光板をさらに含むことができる。導光板はエッジ型光源から受けた光を拡散させる役割をする。また一つの例として、前記光源は直下型光源である。
本出願のまた一つの実施態様は、前述した実施態様によ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いては当技術分野で周知の構成を有することができる。例えば、前記光源または導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、前記光変換フィルムの光源または導光板に対向する面の反対側には集光シート、輝度向上シート等がさらに備えられてもよい。
本出願のまた一つの実施態様は、前記光変換素子または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、前記光変換素子として前述した本出願の実施態様によるものを用いることを除いては、当技術分野で周知の構成を有することができる。例えば、光変換素子または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、薄膜トランジスタ及びカラーフィルターを含む液晶モジュールであってもよい。
以下、実施例を通じて本明細書に記載された実施態様を例示する。但し、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。
実施例１
全体溶液の重量に対して１０重量％のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）が水に溶けられているＰＶＡ溶液に、ＰＶＡ １００重量部に対して各々０．３重量部のピレン系緑色蛍光染料であるピラニンと３重量部のチタニウムオキシド系光拡散剤を添加し攪拌して組成物を製造し、この組成物をプラスチック基材上に乾燥後の厚さが１０マイクロメータになるように塗布した後、１００℃の乾燥オーブンで１０分間熱風乾燥して緑色光変換フィルムを製造した。
同様の方法により、ＰＶＡ １００重量部に対して０．１重量部のスルホローダミン１０１とチタニウムオキシド系光拡散剤を添加し攪拌して作られた組成物を前記緑色光変換フィルム上に乾燥後の厚さが１０マイクロメータになるように塗布した後、１００℃の乾燥オーブンで１０分間熱風乾燥して白色光変換フィルムを製造した。
前記で製造された光変換素子は、緑色光変換フィルムが青色光源に近接するように配置した後、ＰＲ−７０５スペクトルスキャンを用いて図１２の分光スペクトルを得た。前記光変換素子の分光スペクトルから得たｗｈｉｔｅ色座標値をＣＩＥ １９７６座標に示したもの（三角）と３Ｍ社のＱＤＥＦフィルムのｗｈｉｔｅ色座標値（丸）と比較した結果を図１３に示す。
実施例２
全体溶液の重量に対して２５重量％のＳＡＮ（スチレン−アクリロニトリル共重合体）がトルエンに溶けられているＳＡＮ溶液に、ＳＡＮ １００重量部に対して各々０．５重量部のピロール系緑色蛍光染料であるボディピー（ＢＯＤＩＰＹ）と３重量部のチタニウムオキシド系光拡散剤を添加し攪拌して組成物を製造し、この組成物をプラスチック基材上に乾燥後の厚さが１０マイクロメータになるように塗布した後、１４０℃の乾燥オーブンで１５分間熱風乾燥して緑色光変換フィルムを製造した。
同様の方法により、ＳＡＮ １００重量部に対して各々０．０３重量部のピロール系赤色蛍光染料であるボディピーと３重量部のチタニウムオキシド系光拡散剤を添加し攪拌して作られた組成物を前記緑色光変換フィルム上に乾燥後の厚さが１０マイクロメータになるように塗布した後、１４０℃の乾燥オーブンで１５分間熱風乾燥して白色光変換フィルムを製造した。
前記で製造された光変換素子は、緑色光変換フィルムが青色光源に近接するように配置した後、ＰＲ−７０５スペクトルスキャンを用いて図１４の分光スペクトルを得た。
前記光変換素子の分光スペクトルから得たｗｈｉｔｅ色座標値をＣＩＥ １９７６座標に示した結果を図１５に示す。
比較例１
前記実施例２と同様の組成と方法を利用するが、赤色蛍光染料組成物をプラスチック基材上に先に塗布して赤色光変換フィルムを製作し、前記赤色光変換フィルム上に緑色蛍光染料を塗布して白色光変換素子を製造した後、赤色光変換フィルムが青色光源に近接するように配置した後、ＰＲ−７０５スペクトルスキャンを用いて図１６の分光スペクトルを得た。前記光変換素子の分光スペクトルから得たｗｈｉｔｅ色座標値ＣＩＥ １９７６座標に示した結果を図１７に示す。
同様の組成を用いた前記実施例２と比較例１を比較すれば、相対的に波長の短い緑色光変換フィルムが光源と近い時の光変換効率が８２％であって、相対的に波長の長い赤色光変換フィルムが光源と近い時の光変換効率７１％より高いことを確認した。

Claims (6)

  1. 光源、及び光源の一面に備えられた光変換フィルムを含み、前記光変換フィルムは１種以上の有機蛍光染料を含む第１光変換フィルム、及び前記第１光変換フィルムより光源に近く配置され、１種以上の有機蛍光染料を含む第２光変換フィルムを含み、光源からの光照射時の第２光変換フィルムの最大発光波長が第１光変換フィルムの最大発光波長より短く、
    前記第１光変換フィルム及び前記第２光変換フィルムが各々互いに対向する面の反対面に各々備えられたバリアーフィルム、
    前記各々備えられたバリアーフィルムが各々互いに対向する面の反対面に各々備えられた透明基板、及び、
    光源側の前記透明基板の前記光変換フィルムに対向する面の反対面に備えられた光抽出板をさらに含み、
    前記バリアーフィルムは、水分及び酸素のうち少なくとも一つの透過度が１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ以下のバリアー層を含む、
    光変換素子。
  2. 前記第２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を含み、前記第１光変換フィルムは最大発光波長６００〜６６０ｎｍの間に存在する赤色発光蛍光染料を含む、請求項１に記載の光変換素子。
  3. 前記有機蛍光染料は、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である、請求項１に記載の 光変換素子。
  4. 前記第１または前記第２光変換フィルムは光拡散粒子をさらに含む、請求項１に記載の光変換素子。
  5. 請求項１から４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。
  6. 請求項５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。
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