CN106716236A - 背光单元、液晶显示装置及波长转换部件 - Google Patents
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Abstract
本发明的一方式涉及一种背光单元、液晶显示装置及波长转换部件,所述背光单元包括:光源,射出发光中心波长λnm的光;及波长转换部件,位于从光源射出的光的光路上,波长转换部件包括:波长转换层,包含被激发光激发并发出荧光的荧光体;及光散射层,在基体中包含颗粒大小为0.1μm以上的颗粒,波长转换层的平均折射率n1与光散射层的基体的平均折射率n2之间满足n1<n2的关系,且光散射层在波长λnm中的吸光率为8.0%以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种背光单元、液晶显示装置及波长转换部件。
背景技术
液晶显示装置(以下,也称作LCD(Liquid Crystal Display))等平板显示器作为耗电量小且节省空间的图像显示装置,其用途逐年扩大。液晶显示装置至少由背光单元和液晶单元构成。
作为背光单元,将白色LED(Light-Emitting Diode)等白色光源作为光源而包含的背光单元被广泛使用。相对于此,近年来,提出有由代替白色光源而从例如蓝色LED光源发出的光和来自波长转换部件的发光来体现白色光的新的背光单元,所述波长转换部件包含由从光源射出的光激发并发出荧光的荧光体,且作为与光源分离的部件而配置(参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2013-544018号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,在专利文献1中提出有为了使与包含荧光体的层(波长转换层)不同的部分具有散射光的功能而配置颗粒(专利文献1中记载为散射颗粒。)(例如参考专利文献1的0162、0163段落)。本发明人等进行了如下预测并研究:使与这种波长转换层不同的部分具有散射光的功能,这将关系到使入射于波长转换层的激发光量或从波长转换层射出并入射于液晶单元的光量增加,由此能够提高液晶显示装置的亮度。经研究结果明确了通过设置上述部分而相比于不存在该部分的情况可以提高亮度,然而,若能够实现进一步提高亮度,则可以期待通过液晶显示装置显示高亮度的鲜明的图像、根据为实现一定亮度而减少荧光体的使用量的低成本化、根据波长转换层的薄层化的背光单元的薄型化。
由此,本发明的目的在于在具备包含波长转换部件的背光单元的液晶显示装置中实现进一步提高亮度。
用于解决技术课题的手段
本发明的一方式为一种背光单元,其包括:光源,射出发光中心波长λnm的光;及波长转换部件,位于从光源射出的光的光路上,
波长转换部件包括:波长转换层,包含被激发光激发并发出荧光的荧光体;及光散射层,在基体中包含颗粒大小为0.1μm以上的颗粒,
波长转换层的平均折射率n1与光散射层的基体的平均折射率n2之间满足n1<n2的关系,且
光散射层在波长λnm中的吸光率为8.0%以下。
上述颗粒的颗粒大小设为,通过扫描式电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope;SEM)来观察光散射层的剖面,并随机抽取的20个颗粒的颗粒大小的算术平均。具体而言,以5000倍的倍率摄影光散射层的剖面之后,测定在所得到的图像中随机抽取的20个颗粒的一次粒径。关于非球形状的颗粒,求出长轴的长度和短轴的长度的平均值,将其作为一次粒径而采用。由此,将关于随机抽取的20个颗粒所求出的一次粒径的算术平均设为上述颗粒的颗粒大小。另外,后述实施例所示的颗粒大小是作为扫描式电子显微镜而使用Hita chi High-Tech Co.,Ltd.制造的S-3400N来测定的值。
并且,光散射层的基体是指除去光散射层的颗粒大小为0.1μm以上的颗粒的部分。光散射层中的光散射是由层内的光学不均匀性所带来的。至于颗粒大小充分小的颗粒,即使包含有该颗粒,层的光学均匀性也不会大幅降低,相对于此,颗粒大小为0.1μm以上的颗粒使得层在光学角度上不均匀,因此是能够带来光散射的颗粒。以下,将颗粒大小为0.1μm以上的颗粒称作光散射颗粒。而且,将包含光散射颗粒的层设为本发明中的光散射层。光散射层的基体的平均折射率n2是关于从光散射层形成用材料除去光散射颗粒而制作的测定用基体所求出的值。另外,光散射层的基体组成能够通过红外光谱、NMR(Nuclear MagneticResonance)测定、将光散射层的基体溶解于可溶解的任意的溶剂中所得到溶液的气相色谱法测定等公知的组成分析法而求出。
本发明中的平均折射率是指面内的慢轴方向的折射率nx、与慢轴方向正交的方向即面内的快轴方向的折射率ny、与慢轴方向及快轴方向正交的方向的折射率nz的平均值。
折射率nx及ny能够通过公知的折射率测定装置而测定。作为折射率测定装置的一例,可以举出ATAGO CO.,LTD.制造的多波长阿贝折射仪DR-M2。另一方面,折射率nz能够由层的厚度、面内方向的延迟、折射率nx及ny的值如同后述进行计算。
另一方面,关于无慢轴的情况,将面内方向的折射率、厚度方向的折射率、与面内方向及厚度方向正交的方向的折射率的平均值设为平均折射率。该情况下,各方向的平均折射率能够通过公知的折射率测定装置例如上述ATAGO CO.,LTD.制造的多波长阿贝折射仪DR-M2而求出。
并且,通过使用了积分球的光学系统而求出光散射层在波长λnm中的吸光率。通过使用积分球,入射光在试样中透射多次,因此也可以进行少量的吸收量的定量。例如作为测定装置能够使用可实施使用了积分球的绝对发光量子产率测定法的市售的装置。作为一例,可以举出Hamamatsu Photonics K.K.制造的绝对PL(光致发光)量子产率测定装置(C9920-02),在后述实施例中使用了该测定装置。
一方式中,光散射层比波长转换层更靠近射出侧(即,配置于液晶显示装置的状态下,在液晶单元侧)而被配置。
一方式中,荧光体为量子点。
一方式中,光散射层的基体的平均折射率n2在1.45~2.00的范围,其中,满足n1<n2。
一方式中,波长转换层的平均折射率n1在1.43~1.60的范围,其中,满足n1<n2。
一方式中,波长转换层和光散射层隔着阻隔膜而层叠。
一方式中,阻隔膜至少包含无机层。
一方式中,无机层为包含选自由硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物及铝氧化物构成的组中的至少一种物质的组的无机层。
一方式中,在阻隔膜上,从波长转换层侧向光散射层侧,依次相邻地配置有无机层、有机层及基材薄膜。在此,“相邻”是指不隔着其它层而直接接触。
一方式中,上述波长λnm在蓝色光的波长频带上。
本发明的另一方式涉及一种液晶显示装置,其包含上述背光单元及液晶单元。
本发明的另一方式涉及一种波长转换部件,其包括:
波长转换层,包含被激发光激发并发出荧光的荧光体;及光散射层,在基体中包含颗粒大小为0.1μm以上的颗粒,
波长转换层的平均折射率n1与光散射层的基体的平均折射率n2之间满足n1<n2的关系,
且光散射层在波长450nm中的吸光率为8.0%以下。
发明效果
根据本发明,能够提供可以显示高亮度图像的液晶显示装置。另外,根据本发明,能够提供可以提供这种液晶显示装置的波长转换部件及背光单元。
附图说明
图1(a)、图1(b)是包含波长转换部件的背光单元的一例的说明图。
图2表示波长转换部件的层结构的具体例。
图3是波长转换部件的制造装置的一例的概略结构图。
图4是图3所示的制造装置的局部放大图。
图5表示液晶显示装置的一例。
具体实施方式
以下说明是根据本发明的代表性实施方式而完成的,但本发明并不限定于这种实施方式。另外,在本发明及本说明书中使用“~”来表示的数值范围是指将记载于“~”前后的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
在本发明及本说明书中,峰的“半值宽度”是指峰高度1/2上的峰的宽度。并且,将在430~480nm的波长频带上具有发光中心波长的光称为蓝色光,将在520~560nm的波长频带上具有发光中心波长的光称为绿色光,将在600~680nm的波长频带上具有发光中心波长的光称为红色光。紫外光是指在300nm~430nm的波长频带上具有发光中心波长的光。而且,将作为单一峰值的光而射出蓝色光的光源称作蓝色光源,将作为单一峰值的光而射出紫外光的光源称作紫外光源。在此,发出单一峰值的光是指在发射光谱中仅存在一个将发光中心波长作为吸收极大值的峰值,而不是如同白色光源那样出现两个以上的峰值。
[背光单元、波长转换部件]
本发明的背光单元包含射出发光中心波长λnm的光的光源、及位于从光源射出的光的光路上的波长转换部件,波长转换部件包括:波长转换层,包含被激发光激发并发出荧光的荧光体;及光散射层,在基体中包含颗粒大小为0.1μm以上的颗粒,波长转换层的平均折射率n1与光散射层的基体的平均折射率n2之间满足n1<n2的关系,且光散射层在波长λnm中的吸光率为8.0%以下。
本发明人等为了实现前面所述的目的而重复进行深入研究的结果发现了本发明的背光单元。以下,关于这一点进一步进行说明。
如上所述,本发明人等认为,使与波长转换层不同的部分具有散射光的功能是用于提高亮度的有效的方式。因此,上述背光单元具有光散射层。本发明人等推测,能够通过光散射层来提高亮度的理由在于,能够实现(1)提高波长转换层中的荧光体的发光效率、及(2)使荧光体发出的荧光有效地从背光单元射出中的一方或双方。详细内容如下。
光散射层能够配置于波长转换层的射出侧及光源侧中的至少一方。配置于射出侧的光散射层能够使从波长转换层射出的光向各个方向散射。通常,来自光源的射出光(以下,也记为“来自光源的光”。)的一部分在波长转换层中被吸收于荧光体并使荧光体激发,而另一部分通过波长转换层并从波长转换层射出。使如此射出的来自光源的光再次入射于波长转换层,这将关系到通过增加入射于波长转换层的激发光的光量而提高荧光体的发光效率。关于这一点,认为如上所述配置于波长转换层的射出侧的光散射层使从波长转换层射出的来自光源的光散射并改变前进方向的朝向,从而能够发挥使其一部分返回到波长转换层侧的作用。可以推测如此返回到波长转换层的来自光源的光在波长转换层中使荧光体激发,由此能够增加通过荧光体所发出的光量。并且,配置于波长转换层的光源侧的光散射层也能够发挥使在背光单元中可配置于波长转换层的射出侧的棱镜片等反射性部件反射的来自光源的光中透射波长转换层的光再次返回到波长转换层侧的作用,由此可推测能够通过荧光体来增加发光量。
并且,荧光体通常以各向同性的方式发出荧光,因此在波长转换层的层内发出的荧光(以下,也记为“来自波长转换层的光”。)的一部分在折射率界面产生全反射,因此不会向射出侧导出,而导致在波长转换部件的内部进行波导。可以认为配置于波长转换层的射出侧或光源侧的光散射层能够发挥通过改变重复该全反射的波导光的前进方向而向波长转换部件的外部导出的作用。而且,由此可以推测能够增加从背光单元射出的来自波长转换层的光的光量。
由此,本发明人等认为光散射层有助于根据上述(1)、(2)来提高亮度。
然而,作为在与波长转换层不同的部分配置光散射颗粒的方式,也可以考虑如专利文献1的图29~31所示仅使颗粒分散的情况,但为了根据从波长转换层的射出侧表面的整个面射出的光来赋予均等的散射效果,优选作为将光散射颗粒包含于基体中的部件(光散射层)而进行配置。然而,在此,在光散射层的基体的折射率n2小于波长转换层的折射率n1的情况(n1>n2)下,在光散射层与波长转换层接触的情况下,在这些两层的界面导致产生全反射,并导致阻碍光入射于光散射层,并且,在光散射层与波长转换层之间存在基材等具有不同的折射率的层的情况下,在波长转换层与光散射层之间存在多个的、折射率不同的两层的界面中的至少一个界面导致产生全反射,并导致阻碍光入射于光散射层。由此,本发明人等为了抑制全反射而设置了满足n1<n2的关系的光散射层。
而且,本发明人等为了上述(1)(提高波长转换层中的荧光体的发光效率),将光散射层设为在来自光源的光的发光中心波长λnm中的吸光率为8.0%以下,以降低因由光散射层来吸收激发光(来自光源的光)而引起的损失。
根据以上根据本发明人等进行深入研究的结果而发现的组合上述背光单元的液晶显示装置,能够得到高亮度的图像。
然而,以上是包括根据本发明人等的推测的内容,对本发明不作任何限定。
另外,作为适合于将蓝色光源用作光源的背光单元的波长转换部件,根据本发明还提供如下波长转换部件,其包括:波长转换层,包含被激发光激发并发出荧光的荧光体;及光散射层,在基体中包含颗粒大小为0.1μm以上的颗粒,波长转换层的平均折射率n1与光散射层的基体的平均折射率n2之间满足n1<n2的关系,且光散射层在波长450nm中的吸光率为8.0%以下。另外,波长450nm作为蓝色光源的中心发光波长的代表值而示出,其并非有意将本发明中的蓝色光源的中心发光波长限定为450nm。
以下,关于上述背光单元及波长转换部件,进一步详细地进行说明。
<光散射层在波长λnm中的吸光率>
如上所述,上述波长转换部件具备在光源的发光中心波长λnm中的吸光率为8.0%以下的光散射层而作为光散射层,以减少来自光源的光损失。上述吸光率优选为7.0%以下,更优选为5.0%以下,进一步优选为3.0%以下,进一步优选为2.5%以下,更进一步优选为2.0%以下。上述吸光率例如为0.01%以上,但越低越优选,因此对下限无特别的限定。另外,上述吸光率的测定方法如上所述。
背光单元中所包含的光源为蓝色光源的情况下,波长λnm在蓝色光的波长频带上。并且,在光源为紫外光源的情况下,波长λnm在紫外光的波长频带上。光散射层的基体的上述吸光率能够根据例如为了形成光散射层所使用的组合物的配方进行控制。
<平均折射率n1、n2>
并且,由前面所述的理由,在上述波长转换部件中,波长转换层的平均折射率n1和光散射层的基体的平均折射率n2满足n1<n2的关系。作为一例,例如,若将n1与n2的差分设为Δn=n2-n1,则Δn可以是0.001以上,也可以是0.010以上。然而,若为n1<n2,则能够有效地抑制前面所述的全反射,因此只要满足n1<n2的关系,则Δn不受限定。
光散射层的基体的平均折射率n2只要满足n1<n2的关系即可。例如n2在1.45~2.00的范围,优选在1.48~1.85的范围,更优选在1.50~1.80的范围。
另一方面,波长转换层的平均折射率n1例如在1.43~1.60的范围,但只要满足n1<n2即可,并不限定于上述范围。
以上n1、n2能够根据为了形成波长转换层所使用的组合物、及为了形成光散射层所使用的组合物的配方进行调整。
另外,如上所述,平均折射率是面内的慢轴方向的折射率nx、与慢轴方向正交的方向即面内的快轴方向的折射率ny、与慢轴方向及快轴方向正交的方向的折射率nz的平均值。慢轴由公知的相位差测定装置来进行判断。作为相位差测定装置,能够使用例如OjiScientific Instruments Co.,Ltd.制造的相位差测定装置KOBRA CCD系列、KOBRA 21ADH或WR系列。如上所述,nx、ny能够通过公知的折射率测定装置来进行测定。
另一方面,折射率nz可以由面内方向的延迟Re、层厚、nx及ny来求出。面内方向的延迟Re是通过使用公知的相位差测定装置使波长λnm的光相对于层的表面向法线方向入射而测定的延迟。在本发明中,作为波长λnm而采用589nm。当选择测定波长λnm时,能够以手动方式更换波长选择薄膜,或者用程序等来更换测定值而进行测定。另外,折射率也指相对于波长589nm的光的折射率。
由面内方向的延迟Re、层厚d、面内的慢轴方向的折射率nx及面内的快轴方向的折射率ny的值,能够计算与面内的慢轴方向及快轴方向正交的方向上的折射率nz。另外,层厚能够根据光学显微镜、扫描式电子显微镜(SEM)等显微镜的剖面观察而求出。
[数学式1]
式(1)
上述Re(θ)表示从测定对象层的法线方向倾斜θ°角度的方向上的延迟值。从而,面内方向的延迟为θ=0°。
并且,在本发明及本说明书中,关于正交等与角度有关的记载包括本发明所属的技术领域中可容许的误差范围。例如是指在小于精确角度±10°的范围内,与精确角度的误差优选为5°以下,更优选为3°以下。
<波长转换部件的结构、配置例>
波长转换部件只要具有将入射光的至少一部分波长进行转换而射出与入射光的波长不同波长的光的功能即可。波长转换部件的形状无特别限定,可以是片状、棒状等任意的形状。波长转换部件可以作为液晶显示装置的背光单元的构成部分而使用。
图1是包含波长转换部件的背光单元1的一例的说明图。在图1中,背光单元1具备光源1A和用来作为表面光源的导光板1B。图1(a)所示的例子中,波长转换部件配置于从导光板射出的光的路径上。另一方面,图1(b)所示的例子中,波长转换部件配置于导光板与光源之间。而且,图1(a)所示的例子中,从导光板1B射出的光入射于波长转换部件1C。
图1(a)所示的例子中,从配置于导光板1B的边缘部的光源1A射出的光2为蓝色光,从导光板1B的液晶单元(未图示)侧的表面朝向液晶单元射出。在配置于从导光板1B射出的光(蓝色光2)的路径上的波长转换部件1C中,至少包含由蓝色光2激发并发出红色光4的量子点(A)、及由蓝色光2激发并发出绿色光3的量子点(B)。由此,从背光单元1射出被激发的绿色光3和红色光4、以及透射波长转换部件1C的蓝色光2。如此能够通过发出红色光、绿色光及蓝色光而体现白色光。
图1(b)所示的例子,除了波长转换部件和导光板的配置不同以外,与图1(a)所示的方式相同。在图1(b)所示的例子中,从波长转换部件1C射出被激发的绿色光3和红色光4、以及透射波长转换部件1C的蓝色光2,并入射于导光板,可实现表面光源。
<光散射层>
(光散射颗粒)
光散射层为在基体中包含光散射颗粒的层。光散射颗粒的颗粒大小为0.1μm以上,从散射效果的观点考虑,优选0.5~15.0μm的范围,更优选0.7~12.0μm的范围。
并且,为了进一步提高亮度,或者调整相对于视角的亮度的分布,可以混合使用颗粒大小不同的两种以上的光散射颗粒。若将颗粒大小较大的颗粒称作大粒径颗粒,将颗粒大小比大粒径颗粒小的颗粒称作小粒径颗粒,则从赋予外部散射性及赋予抗牛顿环性能的观点考虑,优选大粒径颗粒的颗粒大小在5.0μm~15.0μm的范围,更优选在6.0μm~12.0μm的范围。并且,从赋予内部散射性的观点考虑,小粒径颗粒的颗粒大小优选在0.5μm~5.0μm的范围,更优选在0.7μm~3.0μm的范围。
作为光散射颗粒,可以是有机颗粒,也可以是无机颗粒,也可以是有机无机复合颗粒。例如作为有机颗粒能够使用合成树脂颗粒。作为具体例,可以举出硅树脂颗粒、丙烯酸树脂颗粒(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、尼龙树脂颗粒、苯乙烯树脂颗粒、聚乙烯颗粒、聚氨酯树脂颗粒及苯代三聚氰胺颗粒等,从具有合适的折射率的颗粒的易获得性的观点考虑,优选硅树脂颗粒及丙烯酸树脂颗粒。并且,也可以使用具有中空结构的颗粒。
从散射效果的观点考虑,优选光散射颗粒与光散射层的基体的折射率差较大。由这个观点考虑,光散射颗粒与基体的折射率差Δn优选为0.02以上,更优选为0.10以上,进一步优选为0.20以上。光散射颗粒的折射率例如在1.40~1.45的范围,优选在1.42~1.45的范围。在此,折射率也指所述平均折射率。另外,以下所述的“折射率”也相同。
从光散射层的光散射性的观点及光散射层的脆性的观点考虑,光散射颗粒在光散射层中以体积分数优选被包含10体积%(vol%)~70vol%,更优选被包含20vol%~60vol%。
(光散射层的基体)
光散射层的形成方法无特别的限定,但从生产率等的观点考虑,优选形成光散射层而作为包含光散射颗粒及聚合性化合物的聚合性组合物(固化性组合物)的固化层。作为上述聚合性化合物,只要考虑到以满足n1<n2的方式形成波长转换层的材料的折射率,从通过市售品或公知的方法来合成的聚合性化合物中选择合适的聚合性化合物进行使用即可。作为优选的聚合性化合物,可以举出例如在末端及侧链中的至少一方具有乙烯性不饱和键的化合物、和/或在末端及侧链中的至少一方具有环氧基或氧杂环丁烷基的化合物,更优选在末端及侧链中的至少一方具有乙烯性不饱和键的化合物。作为在末端及侧链中的至少一方具有乙烯性不饱和键的化合物的具体例,可以举出(甲基)丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺类化合物、苯乙烯类化合物、马来酸酐等,优选(甲基)丙烯酸酯类化合物,更优选丙烯酸酯类化合物。作为(甲基)丙烯酸酯类化合物,优选(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯或聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧基(甲基)丙烯酸酯等。作为苯乙烯类化合物,优选苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、4-羟基苯乙烯及4-羧基苯乙烯等。
另外,在本发明及本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”是以丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的一方或双方的含义使用,“(甲基)丙烯酸”是以丙烯酸和甲基丙烯酸中的一方或双方含义使用。“(甲基)丙烯酰”等也相同。
在(甲基)丙烯酸酯类化合物中,作为用于进一步降低在光源的发光中心波长λnm中的光散射层的吸光率而优选使用的化合物,可以举出多元醇和多官能(甲基)丙烯酸的酯即2官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯。
作为2官能(甲基)丙烯酸酯,可以举出新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基氧乙基(甲基)丙烯酸酯、二环戊基二(甲基)丙烯酸酯等作为优选例。
作为3官能以上的(甲基)丙烯酸酯,可以举出ECH(环氧氯丙烷)改性甘油三(甲基)丙烯酸酯、EO(环氧乙烷)改性甘油三(甲基)丙烯酸酯、PO(环氧丙烷)改性甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、EO改性磷酸三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、PO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五(甲基)丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四(甲基)丙烯酸酯等。
从提高光散射层的硬度及与相邻的层或部件的密接性的观点考虑,(甲基)丙烯酸酯类化合物优选并用下述(1)和(2)。
(1)选自包括(甲基)丙烯酸酯之间被碳原子数为5以上且9以下的烷基连接的2官能(甲基)丙烯酸酯、及(甲基)丙烯酸酯之间被环氧烷连接的2官能或3官能以上的(甲基)丙烯酸酯的组的至少一种(甲基)丙烯酸酯;
(2)不包含环氧烷的3官能以上的(甲基)丙烯酸酯的至少一种。
作为氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,可以举出通过使TDI(甲苯二异氰酸酯)、MDI(二甲苯烷二异氰酸酯)、HDI(六亚甲基二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、HMDI(六亚甲基二异氰酸酯)等二异氰酸酯;聚(环氧丙烷)二醇、聚(四亚甲基氧化物)二醇、乙氧基化双酚A、乙氧基化双酚S螺环二醇、己内酯改性二醇、碳酸酯二醇等多元醇;及2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、缩水甘油二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等羟基丙烯酸酯反应而得到的(聚氨酯)甲基丙烯酸酯。作为具体例,可以举出日本特开2002-265650号公报、日本特开2002-355936号公报、日本特开2002-067238号公报等中所记载的多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。并且,作为其它具体例,可以举出TDI和丙烯酸羟乙酯的加成物、IPDI和丙烯酸羟乙酯的加成物、HDI和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)的加成物、使制作TDI和PETA的加成物而残留的异氰酸酯和十二烷氧基丙烯酸羟丙酯反应的化合物、6,6尼龙和TDI的加成物、季戊四醇和TDI及丙烯酸羟乙酯的加成物等。其中,为了进一步降低在光源的发光中心波长λnm中的光散射层的吸光率,优选通过具有羟基的化合物和脂肪族异氰酸酯的缩合而生成的(聚氨酯)甲基丙烯酸酯。
并且,在长期使用波长转换部件之后,也为了将在光源的发光中心波长λnm中的光散射层的吸光率保持为较低,优选并用选自氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、苯酚类化合物、亚磷酸三酯化合物、硫类化合物、受阻胺类化合物中的至少一种。若在长期使用波长转换部件之后也能够将在光源的发光中心波长λnm中的光散射层的吸光率保持为较低,则会抑制由长期使用引起的亮度的降低(即,耐久性的提高),因此优选。
作为苯酚类化合物,可以举出例如2,6-二叔丁基-对甲酚、2,6-二苯基-4-十八烷氧基苯酚、硬脂基(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯、二硬脂基(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)磷酸酯、硫代二甘醇二〔(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、1,6-六亚甲基双〔(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、1,6-六亚甲基双〔(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酰胺〕、4,4’-硫代双(6-叔丁基-间甲酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、双〔3,3-双(4-羟基-3-叔丁基苯基)丁酸〕乙二醇酯、4,4’-亚丁基双(6-叔丁基-间甲酚)、2,2’-亚乙基双(4,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚乙基双(4-仲丁基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、双〔2-叔丁基-4-甲基-6-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苄基)苯基〕对苯二甲酸酯、1,3,5-三(2,6-二甲基-3-羟基-4-叔丁基苄基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2,4,6-三甲苯、1,3,5-三〔(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基乙基〕异氰脲酸酯、四〔亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯〕甲烷、2-叔丁基-4-甲基-6-(2-丙烯酰氧基-3-叔丁基-5-甲基苄基)苯酚、3,9-双〔1,1-二甲基-2-{(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}乙基〕-2,4,8,10-四氧杂螺〔5.5〕十一烷、四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)甲烷、三甘醇双〔(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯〕、2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯等。
作为亚磷酸三酯化合物,可以举出例如三苯基亚磷酸酯、三壬基苯基亚磷酸酯、三甲酚亚磷酸酯、三(2-乙基己基)亚磷酸酯、十三亚磷酸酯、三月桂基亚磷酸酯、三(十三烷基)亚磷酸酯、三油基亚磷酸酯、二苯基单(2-乙基己基)亚磷酸酯、二苯基单癸基亚磷酸酯、二苯基单(十三烷基)亚磷酸酯、三月桂基三硫代亚磷酸酯、四苯基二丙二醇二亚磷酸酯、四苯基四(十三烷基)季戊四醇四亚磷酸酯、四(C12~C15烷基)-4,4’-异亚丙基二苯基亚磷酸酯、双(十三烷基)季戊四醇二亚磷酸酯和双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的混合物、双(癸基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(十三烷基)季戊四醇二亚磷酸酯、三硬脂基亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、氢化双酚A·季戊四醇亚磷酸酯聚合物、氢化双酚A·苯基亚磷酸酯聚合物、2,2’-亚甲基双(4,6-二-叔丁基苯基)-2-乙基己基亚磷酸酯、双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二-叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、6-叔丁基-4-[3-(2,4,8,10-四-叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂亚膦酸酯-6-基氧基)丙基]-邻甲酚等。
作为硫类化合物,可以举出例如硫代二丙酸二月桂酯、肉豆蔻基、二硬脂基等二烷基硫代二丙酸酯类及季戊四醇四(β-十二烷基巯基丙酸酯)等多元醇的β-烷基巯基丙酸酯类。
并且,作为受阻胺类化合物,可以举出例如2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基苯甲酸、N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)十二烷基琥珀酰亚胺、1-〔(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基乙基〕-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-2-丁基-2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)丙二酸酯、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁烷四羧酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)丁烷四羧酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)·二(十三烷基)丁烷四羧酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)·二(十三烷基)丁烷四羧酸酯、3,9-双〔1,1-二甲基-2-{三(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶氧基羰基氧基)丁基羰基氧基}乙基〕-2,4,8,10-四氧杂螺〔5.5〕十一烷、3,9-双〔1,1-二甲基-2-{三(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶氧基羰基氧基)丁基羰基氧基}乙基〕-2,4,8,10-四氧杂螺〔5.5〕十一烷、1,5,8,12-四〔4,6-双{N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基氨基}-1,3,5-三嗪-2-基〕-1,5,8,12-四氮杂十二烷、1-(2-羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇/琥珀酸二甲基缩合物、2-叔辛基氨基-4,6-二氯均三嗪/N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺缩合物、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亚甲基二胺/二溴乙烷缩合物等。
在上述稳定剂中,优选苯酚类化合物或受阻胺类化合物,更优选苯酚类化合物。光散射层中的稳定剂的含量在光散射层的基体100质量份中优选为0.02~10质量份,更优选为0.05~5质量份,进一步优选为0.1~3质量份。可以并用两种以上的多种稳定剂,在进行并用的情况下,能够将各个稳定剂的含量设为上述范围。在光散射层的固化性、与相邻的层或部件的密接性、在长期使用波长转换部件之后也能够将在光源的发光中心波长λnm中的光散射层的吸光率保持为较低的观点考虑,优选稳定剂的含量在述范围。
并且,作为丙烯酸酯类化合物,也优选使用具有芴骨架的化合物。作为这种化合物的具体例,可以举出在WO2013/047524A1中所记载的由式(2)表示的化合物。
另外,为了调整基体的折射率,能够将颗粒大小比光散射颗粒小的颗粒用作折射率调整颗粒。折射率调整颗粒的颗粒大小小于0.1μm。
作为折射率调整颗粒,可以举出例如金刚石、氧化钛、氧化锆、氧化铅、碳酸铅、氧化锌、硫化锌、氧化锑、氧化硅及氧化铝等颗粒。其中,从蓝色光或紫外光的吸收少的观点考虑,优选氧化锆或氧化硅颗粒,从能够以少量调整折射率的方面考虑,优选氧化锆颗粒。折射率调整颗粒只要使用可以调整折射率的量即可,光散射层中的含量无特别的限定。
另外,在用于形成光散射层的聚合性组合物中,能够以任意的量添加聚合引发剂、表面活性剂等一种以上公知的添加剂,或者一种以上用于粘度调整等的溶剂。作为添加剂和溶剂,可以不受任何限制地使用公知的添加剂和溶剂。
通过调整以上各种成分的种类或添加量,能够控制光散射层的基体的折射率n2及光散射层在波长λnm中的吸光率。
(光散射层的配置位置、厚度、形成方法)
光散射层在波长转换部件中可以设置于比波长转换层更靠近射出侧,也可以设置于光源侧,可以设置于任一方,也可以设置于两方。并且,光散射层也可以作为与波长转换层直接接触的层而设置,也可以隔着一层以上的其它层而与波长转换层进行层叠。作为这种其它层,可以举出例如后述阻隔膜中所包含的有机层、无机层及基材薄膜。图2中示出波长转换层的层结构的具体例。在图2中,上方为射出侧,下方为光源侧,符号10、10a、10b表示光散射层,符号11a、11b表示阻隔膜,符号12表示波长转换层。另外,为了简化而未示出阻隔膜的层结构,但如同后所述阻隔膜可以是两层以上的层叠结构,优选为层叠结构。另外,图2是仅为了例示层结构而示出的图,各层的厚度或厚度的比率对本发明不作任何限定,并且一层以上的未图示的层可以包含于波长转换部件中。从进一步提高亮度的观点考虑,在波长转换部件中,至少在比波长转换层更靠近射出侧优选配置光散射层。
光散射层的厚度能够以任意的厚度进行设定,作为一例可以设为1~20μm。从同时实现光散射层的光散射性和薄型化的观点考虑,优选在1~10μm的范围,更优选在1~5μm的范围。
从提高从背光单元发出的光的面内均匀性的观点考虑,理想的是光散射层的雾度较高,优选雾度为50%以上,更优选为70%以上,进一步优选为80%以上。
并且,光散射层可以作为与后面详述的阻隔膜相邻的层而包含于波长转换部件中。该情况下,光散射层与阻隔膜的层叠体的雾度也优选在上述范围。
光散射层及光散射层与阻隔膜的层叠体的雾度设为根据JIS K 7136测定的值。作为测定装置的一例,可以举出NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES Co.,LTD.制造的雾度计NDH2000。
从提高从背光单元发出的光的面内均匀性的观点及提高亮度的观点考虑,光散射层的总透光率优选为50%以上,更优选为70%以上。光散射层的总透光率设为根据JIS K7136测定的值。作为测定装置的一例,可以举出NIPPON DE NSHOKU INDUSTRIES Co.,LTD.制造的雾度计NDH2000。
例如,将上述聚合性组合物涂布于合适的基材上,根据需要使其干燥并去除溶剂,之后,通过光照射、加热等使其聚合固化,从而能够形成光散射层。例如,作为基材可以使用已形成有波长转换层的基材,或者在形成光散射层之后形成波长转换层的基材。由此,经由基材或者在基材上能够得到具有波长转换层和光散射层的波长转换部件。作为涂布方法,可以举出关于波长转换层的形成进行后述的各种公知的涂布方法。并且,固化条件根据所使用的聚合性化合物的种类或聚合性组合物的组成而可以适当地设定。
<波长转换层>
(荧光体)
波长转换层至少包含荧光体。波长转换层的形状无特别的限定,可以是片状、棒状等任意的形状。
公知的荧光体中有:荧光体(A),在600nm~680nm范围的波长频带上具有发光中心波长;荧光体(B),在520nm~560nm范围的波长频带上具有发光中心波长;及荧光体(C),在400nm~500nm的波长频带上具有发光中心波长。荧光体(A)被激发光激发并发出红色光,荧光体(B)发出绿色光,荧光体(C)发出蓝色光。例如若使蓝色光作为激发光而入射于包含荧光体(A)和荧光体(B)的波长转换层,则如图1所示能够通过由荧光体(A)发出的红色光、由荧光体(B)发出的绿色光及透射波长转换层的蓝色光来体现白色光。或者使紫外光作为激发光入射于包含荧光体(A)、(B)及(C)的波长转换层,由此能够通过由荧光体(A)发出的红色光、由荧光体(B)发出的绿色光及由荧光体(C)发出的蓝色光来体现白色光。
荧光体的一方式为量子点。尤其在波长转换层中所包含的荧光体为量子点的情况下,为了以更少的荧光体(量子点)含量从背光单元中获得白色而在波长转换层中进行充分光量的波长转换,以更多的光通过波长转换层的方式优选设计背光单元。随之通过光散射层的光量增加,因此通过减少光散射层中的损失(吸光)而有亮度的提高变得更显著的倾向。
量子点可以举出根据量子限制效应来获取离散的能级的荧光体即量子点(Quantum Dot、QD)。量子点所发出的荧光的半值宽度与基于其它荧光体的荧光相比较小,因此从颜色再现性优异的方面考虑,通过利用量子点的发光而获得的白色光优选为荧光体。量子点所发出的荧光的半值宽度优选为100nm以下,更优选为80nm以下,进一步优选为50nm以下,进一步优选为45nm以下,进一步优选为40nm以下。
关于量子点,在上述所记载的基础上,还可以参考例如日本特开2012-169271号公报0060~0066段落,但并不限定于其中所记载的内容。作为量子点,可以不受任何限制地使用市售品。通常,量子点的发光波长能够由颗粒的组成、大小、组成及大小来进行调整。
并且,作为荧光体,也可以举出陶瓷荧光体。作为陶瓷荧光体,可以举出例如在钇-铝-石榴石(YAG)等无机晶体、金属氧化物或金属硫化物中添加作为活化剂的金属元素的陶瓷荧光体。作为具体例,可以举出以下陶瓷荧光体。以下,在“:”后面作为阳离子进行标记的金属种类为作为活化剂所添加的金属元素。被铈活化的钇-铝-石榴石(YAG:Ce3+)类荧光体(YAG类荧光体)、(Ca、Sr、Ba)2SiO4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、α-SiAlON:Eu2+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、(Ca、Sr、Ba)S:Eu2+、(Ca、Sr、Ba)2Si5N8:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+等。并且,例如YAG类荧光体中钇(Y)的一部分或全部可以被选自包括Lu、Sc、La、Gd及Sm的组的至少一个元素取代,并且铝(Al)的一部分或全部可以被Ga及In中的至少一方或双方所取代。另外,YAG类荧光体通过改变组成而能够调整荧光体的发光波长。例如通过用Gd来取代YAG类荧光体的Y的一部分或全部而能够将发光波长位移到长波长侧。并且,通过增加Gd的取代量而发光波长位移到长波长侧。并且,例如通过用Ga来取代YAG类荧光体的Al的一部分而能够将发光波长位移到短波长侧。即,该情况下,能够设为发出蓝色较强的黄色(绿色)光的荧光体。关于其它陶瓷荧光体,也能够通过调整组成来调整发光波长。
量子点、陶瓷荧光体等荧光体可以以颗粒的状态添加于波长转换层形成用聚合性组合物(含有荧光体的聚合性组合物)中,也可以以分散于溶剂中的分散液的状态进行添加。从抑制荧光体的颗粒凝聚的观点考虑,优选以分散液的状态进行添加。在此所使用的溶剂无特别的限定。荧光体相对于聚合性组合物的总量100质量份可以添加例如0.01~10质量份程度。
(波长转换层的制作方法)
以上所记载的荧光体在波长转换层中通常包含于基体中。基体通常为通过光照射、热固化等使聚合性组合物聚合的聚合物(有机基体)。波长转换部件的形状无特别的限定。例如波长转换层可以直接包含于背光单元,也可以作为与后述阻隔膜等一层以上的其它层的层叠体(波长转换部件)包含于上述背光单元。具体而言,将包含荧光体的聚合性组合物(固化性组合物)涂布于合适的基材上,接着,通过光照射等而实施固化处理,由此能够得到波长转换层。
在聚合性组合物的制备中所使用的聚合性化合物无特别的限定。聚合性化合物可以使用一种,也可以混合使用两种以上。在聚合性组合物总量中所占的所有聚合性化合物的含量优选设为10~99.99质量%程度。作为优选的聚合性化合物的一例,从固化后的固化被膜的透明性、密接性等观点考虑,可以举出单官能或多官能(甲基)丙烯酸酯单体、其聚合物、预聚物等单官能或多官能(甲基)丙烯酸酯类化合物。
作为单官能(甲基)丙烯酸酯单体,可以举出丙烯酸及甲基丙烯酸、它们的衍生物,更详细而言,可以举出在分子内具有一个(甲基)丙烯酸的聚合性不饱和键((甲基)丙烯酰基)的单体。关于这些具体例,可以参考WO2012/077807A1的0022段落。
也可以并用在一个分子内具有一个上述(甲基)丙烯酸的聚合性不饱和键((甲基)丙烯酰基)的单体和在分子内具有两个以上(甲基)丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯单体。关于其详细内容,可以参考WO2012/077807A1的0024段落。并且,作为多官能(甲基)丙烯酸酯类化合物,也可以使用日本特开2013-043382号公报0023~0036段落中所记载的化合物。另外,也可以使用日本专利第5129458号说明书0014~0017段落中所记载的由通式(4)~(6)表示的含有烷基链的(甲基)丙烯酸酯单体。
从涂膜强度的观点考虑,多官能(甲基)丙烯酸酯单体的使用量相对于聚合性组合物中所包含的聚合性化合物的总量100质量份优选为5质量份以上,从抑制组合物的胶凝化的观点考虑,优选设为95质量份以下。并且,从相同的观点考虑,单官能(甲基)丙烯酸酯单体的使用量相对于聚合性组合物中所包含的聚合性化合物的总量100质量份优选设为5质量份以上且95质量份以下。
作为优选的聚合性化合物,也可以举出具有环氧基、氧杂环丁基等可以开环聚合的环状醚基等环状基的化合物。更优选的这种化合物可以举出具有环氧基的化合物(环氧化合物)。关于环氧化合物,可以参考日本特开2011-159924号公报0029~0033段落。
上述聚合性组合物可以包含作为聚合引发剂的公知的自由基聚合引发剂或阳离子聚合引发剂。关于聚合引发剂,可以参考例如日本特开2013-043382号公报0037段落、日本特开2011-159924号公报0040~0042段落。聚合引发剂优选为聚合性组合物中所包含的聚合性化合物总量的0.1摩尔%以上,更优选为0.5~5摩尔%。
波长转换层只要是包含以上所记载的成分以及可以任意添加的公知的添加剂的层,则形成方法无特别的限定。将同时或依次混合以上所进行说明的成分以及根据需要所添加的一种以上公知的添加剂而制备的组合物涂布于合适的基材上之后,实施光照射、加热等聚合处理,使其聚合固化,由此能够形成在基体中包含荧光体的波长转换层。添加剂的使用量无特别的限定,而可以适当地进行设定。并且,为了组合物的粘度等,根据需要可以添加溶剂。该情况下所使用的溶剂的种类及添加量无特别的限定。例如作为溶剂可以使用一种有机溶剂,或者混合使用两种以上。
将上述聚合性组合物涂布于合适的基材上,并根据需要使其干燥并去除溶剂,之后通过光照射等使其聚合固化,从而能够得到波长转换层。作为涂布方法,可以举出帘式涂布法、浸涂法、旋涂法、印刷涂布法、喷涂法、狭缝涂布法、辊涂法、滑动涂布法、刮刀涂布法、凹版涂布法、线棒涂布法等公知的涂布方法。并且,固化条件根据所使用的聚合性化合物的种类和聚合性组合物的组成而能够适当地进行设定。
上述聚合性组合物的聚合处理可以通过任意的方法进行,作为一种方法,能够以将聚合性组合物夹持于两片基材之间的状态进行。参考附图,以下对包含这种聚合处理的波长转换部件的制造工序的一方式进行说明。然而,本发明并不限定于下述方式。
图3是波长转换部件的制造装置100的一例的概略结构图,图4是图3所示的制造装置的局部放大图。使用图3、图4所示的制造装置100的波长转换部件的制造工序至少包括:对连续输送的第一基材(以下,也记为“第一薄膜”。)的表面,涂布含有荧光体的聚合性组合物并形成涂膜的工序;在涂膜上,将连续输送的第二基材(以下,也记为“第二薄膜”。)进行层压(重合),用第一薄膜和第二薄膜来夹持涂膜的工序;及在用第一薄膜和第二薄膜夹持涂膜的状态下,将第一薄膜及第二薄膜中的任意薄膜卷绕于支撑辊,一边连续输送,一边进行光照射,使涂膜聚合固化,从而形成波长转换层(固化层)的工序。作为第一基材、第二基材中的任一方使用对氧气或水分具有阻隔性的阻隔膜,由此能够得到单面由阻隔膜来保护的波长转换部件。并且,作为第一基材及第二基材分别使用阻隔膜,由此能够得到波长转换层的两面由阻隔膜来保护的波长转换部件。并且,通过使用层叠光散射层的阻隔膜而能够得到具有波长转换层、阻隔膜及光散射层的波长转换部件。在阻隔膜的一面设置光散射层,在另一面设置波长转换层,但从通过阻隔膜来保护波长转换层的观点考虑是优选的。或者,可以通过对层叠波长转换层之后的阻隔膜涂布光散射层形成用聚合性组合物实施聚合处理而形成光散射层。
更详细而言,首先,第一薄膜10从未图示的输送机向涂布部20被连续输送。例如第一薄膜10从输送机以1~50m/分钟的输送速度从输送机被送出。但并不限定于该输送速度。在送出时,例如第一薄膜10上被施加20~150N/m的拉力,优选被施加30~100N/m的拉力。
在涂布部20中,连续输送的第一薄膜10的表面被涂布含有荧光体的聚合性组合物(以下,也记为“涂布液”。),形成涂膜22(参考图4)。在涂布部20中,设置有例如模涂机24和对置配置于模涂机24的支撑辊26。将与第一薄膜10的形成有涂膜22的表面相反的表面卷绕于支撑辊26,从而涂布液从模涂机24的吐出口涂布于被连续输送的第一薄膜10的表面,形成涂膜22。在此,涂膜22是指涂布于第一薄膜10上的聚合处理前的涂布液。
在本实施的方式中,作为涂布装置而示出应用挤压涂布法的模涂机24,但并不限定于此。可以使用应用例如帘式涂布法、挤压涂布法、棒涂法或辊涂法等各种方法的涂布装置。
通过涂布部20并在其上形成有涂膜22的第一薄膜10被连续输送到层压部30。在层压部30中,连续输送的第二薄膜50层压于涂膜22上,涂膜22被第一薄膜10和第二薄膜50夹持。
在层压部30中设置有层压辊32和包围层压辊32的加热腔室34。加热腔室34中设置有用于使第一薄膜10通过的开口部36、以及用于使第二薄膜50通过的开口部38。
在对置于层压辊32的位置配置有支撑辊62。形成有涂膜22的第一薄膜10的与涂膜22的形成面相反的表面卷绕于支撑辊62,并向层压位置P被连续输送。层压位置P是指第二薄膜50与涂膜22开始接触的位置。优选第一薄膜10在到达层压位置P之前卷绕于支撑辊62。这是因为假设在第一薄膜10上产生褶皱的情况下,也能够由支撑辊62矫正并去除褶皱直至到达层压位置P。从而,优选第一薄膜10卷绕于支撑辊62的位置(接触位置)到层压位置P的距离L1较长,例如优选为30mm以上,其上限值通常由支撑辊62的直径和迹线来决定。
在本实施方式中,通过在聚合处理部60中使用的支撑辊62和层压辊32来进行第二薄膜50的层压。即,在聚合处理部60中使用的支撑辊62作为在层压部30中使用的辊而被兼用。但并不限定于上述方式,也可以在层压部30中与支撑辊62分开设置层压用辊,以免兼用支撑辊62。
通过在层压部30中使用在聚合处理部60中使用的支撑辊62而能够减少辊的个数。并且,支撑辊62也可以作为对第一薄膜10的加热辊而使用。
从未图示的输送机送出的第二薄膜50卷绕于层压辊32,在层压辊32与支撑辊62之间被连续输送。第二薄膜50在层压位置P层压于在第一薄膜10上形成的涂膜22上。由此,涂膜22被第一薄膜10和第二薄膜50夹持。层压是指将第二薄膜50重合并层叠于涂膜22上。
层压辊32与支撑辊62的距离L2优选为第一薄膜10、使涂膜22聚合固化的波长转换层(固化层)28及第二薄膜50的总厚度值以上。并且,优选L2为在第一薄膜10、涂膜22及第二薄膜50的总厚度上加上5mm的长度以下。通过将距离L2设为在总厚度上加上5mm的长度以下,能够防止气泡侵入到第二薄膜50与涂膜22之间。在此,层压辊32与支撑辊62的距离L2是指层压辊32的外周面与支撑辊62的外周面的最短距离。
层压辊32和支撑辊62的旋转精度,以径向振动计为0.05mm以下,优选为0.01mm以下。径向振动越小,能够使涂膜22的厚度分布越小。
并且,为了抑制由第一薄膜10和第二薄膜50来夹持涂膜22之后的热变形,聚合处理部60的支撑辊62的温度与第一薄膜10的温度之差、以及支撑辊62的温度与第二薄膜50的温度之差优选为30℃以下,更优选为15℃以下,最优选为相同。
为了减小与支撑辊62的温度之差而设置有加热腔室34的情况下,优选在加热腔室34内加热第一薄膜10及第二薄膜50。例如在加热腔室34中,由未图示的热风产生装置来供给热风,能够加热第一薄膜10及第二薄膜50。
第一薄膜10卷绕于被调整温度的支撑辊62,由此通过支撑辊62可以加热第一薄膜10。
另一方面,关于第二薄膜50,通过将层压辊32设为加热辊,能够用层压辊32来加热第二薄膜50。
然而,加热腔室34及加热辊不是必须的,可以根据需要而设置。
接着,在涂膜22被第一薄膜10和第二薄膜50夹持的状态下连续输送到聚合处理部60。在附图所示方式中,聚合处理部60中的聚合处理是通过光照射而进行的,但涂布液中所包含的聚合性化合物通过加热而聚合的情况下,可以通过暖风的喷吹等加热而进行聚合处理。
在对置于支撑辊62的位置设置有光照射装置64。在支撑辊62与光照射装置64之间,夹持涂膜22的第一薄膜10和第二薄膜50被连续输送。由光照射装置所照射的光只要根据涂布液中所包含的光聚合性化合物的种类来决定即可,作为一例,可以举出紫外线。作为产生紫外线的光源,例如可以使用低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、碳弧灯、金属卤化物灯及氙气灯等。光照射量只要设定在可进行涂膜的聚合固化的范围即可,例如作为一例可以将100~10000mJ/cm2照射量的紫外线朝向涂膜22进行照射。
在聚合处理部60中,在由第一薄膜10和第二薄膜50夹持涂膜22的状态下,将第一薄膜10卷绕于支撑辊62,一边连续输送,一边从光照射装置64进行光照射,使涂膜22固化而能够形成波长转换层(固化层)28。
在本实施方式中,将第一薄膜10侧卷绕于支撑辊62而连续输送,但也可以将第二薄膜50卷绕于支撑辊62而连续输送。
卷绕于支撑辊62是指第一薄膜10及第二薄膜50中的任意薄膜以某一包角与支撑辊62的表面接触的状态。从而,在连续输送期间,第一薄膜10及第二薄膜50与支撑辊62的旋转同步移动。只要至少在照射紫外线的期间卷绕于支撑辊62即可。
支撑辊62具备圆柱状形状的主体和配置于主体的两端部的旋转轴。支撑辊62的主体具有例如φ200~1000mm的直径。关于支撑辊62的直径φ没有限制。若考虑卷曲变形、设备成本及旋转精度,则优选直径φ300~500mm。通过在支撑辊62的主体上安装温度调节器而能够调整支撑辊62的温度。
支撑辊62的温度可以考虑光照射时的发热、涂膜22的固化效率、第一薄膜10和第二薄膜50在支撑辊62上产生的褶皱变形来决定。支撑辊62优选设定在例如10~95℃的温度范围,更优选为15~85℃。在此,关于辊的温度是指辊的表面温度。
层压位置P与光照射装置64的距离L3例如可以设为30mm以上。
涂膜22通过光照射而成为固化层28,制造出包括第一薄膜10、固化层28及第二薄膜50的波长转换部件70。波长转换部件70通过剥离辊80而从支撑辊62剥离。波长转换部件70连续输送到未图示的卷取机,接着,波长转换部件70通过卷取机而卷取成卷状。
以上,关于波长转换部件的制造工序的一方式进行了说明,但本发明并不限定于上述方式。例如,也可以将包含荧光体的聚合性组合物涂布于基材上,无需在其上进一步层压基材,而是在根据需要进行干燥处理之后,通过实施聚合处理而制作波长转换层(固化层)。也可以在所制作的波长转换层上,通过公知的方法来层叠一层以上的其它层。
波长转换层的厚度优选为1~500μm的范围,更优选为10~250μm的范围,进一步优选为30~150μm范围。若厚度为1μm以上,则可以得到优异的波长转换效果而优选。并且,若厚度为500μm以下,则在组装到背光单元的情况下,能够使背光单元较变薄而优选。
<支撑体>
波长转换部件为了提高强度、成膜的容易性等而可以具有支撑体。支撑体可以作为与波长转换层相邻的层而被包含,也可以作为后述阻隔膜的基材薄膜而被包含。在波长转换部件中,支撑体可以以后述无机层及支撑体的顺序而被包含,也可以以波长转换层、后述无机层、后述有机层及支撑体的顺序而被包含。也可以在有机层与无机层之间、两层的有机层之间、或者两层的无机层之间配置支撑体。并且在波长转换部件中可以包含一个或两个以上的支撑体,波长转换部件可以具有按支撑体、波长转换层、支撑体的顺序层叠的结构。作为支撑体,优选相对于可见光为透明的透明支撑体。在此,相对于可见光为透明是指可见光区域中的透光率为80%以上,优选为85%以上。作为透明的尺度而使用的透光率,可以利用JIS-K7105中所记载的方法,即利用积分球式透光率测定装置来测定总透光率及散射光量,并能够通过从总透光率减去扩散透過率而算出。关于支撑体,可以参考日本特开2007-290369号公报0046~0052段落、日本特开2005-096108号公报0040~0055段落。从阻气性、耐冲击性等观点考虑,支撑体的厚度优选在10μm~500μm的范围内,其中,优选在15~400μm的范围内,尤其优选在20~300μm的范围内。
支撑体也可以作为后述的阻隔膜的基材而使用。并且,支撑体也可以使用于上述第一薄膜及第二薄膜中的任一方或双方。当第一薄膜及第二薄膜双方中使用支撑体时,所使用的支撑体可以相同,也可以不同。
<阻隔膜>
波长转换部件优选包含阻隔膜。阻隔膜是具有阻断氧气的阻气功能的薄膜。阻隔膜也优选具有阻断水蒸气的功能。
阻隔膜优选作为与波长转换层直接接触的层而包含于波长转换部件。并且,也可以在波长转换部件中包含一个或两个以上阻隔膜。波长转换部件优选具有按阻隔膜、波长转换层、阻隔膜的顺序层叠的结构。
在波长转换部件中,波长转换层可以将阻隔膜作为基材而形成。并且,阻隔膜也可以使用上述第一薄膜及第二薄膜中的任一方或双方。当第一薄膜及第二薄膜的双方为阻隔膜时,作为第一薄膜及第二薄膜而使用的阻隔膜可以相同,也可以不同。
作为阻隔膜,可以是公知的任意的阻隔膜,例如也可以是以下进行说明的阻隔膜。
阻隔膜通常只要至少包含无机层即可,可以是基材薄膜及包含无机层的薄膜。关于基材薄膜,可以参考上述支撑体的记载。阻隔膜可以包含阻隔层叠体,该阻隔层叠体在基材薄膜上至少包含一层上述无机层和至少一层有机层。如此层叠几层则可以进一步提高阻隔性而优选。另一方面,所层叠的层的个数越增加,波长转换部件的透光率越有降低的倾向,因此期待在可维持良好的透光率的范围内增加层叠数。具体而言,阻隔膜在可见光区域中的总透光率优选为80%以上、且透氧率优选为1.00cm3/(m2·day·atm)以下。在此,上述透氧率是在测定温度23℃、相对湿度90%的条件下,使用透氧率测定装置(MOCON INC.制作的OX-TRAN 2/20:商品名称)来测定的值。并且,可见光区域是指380~780nm的波长区域,总透光率是指可见光区域的透光率的平均值。
阻隔膜的透氧率更优选为0.10cm3/(m2·day·atm)以下,进一步优选为0.01cm3/(m2·day·atm)以下。可见光区域中的总透光率更优选为90%以上。透氧率越低越优选,可见光区域中的总透光率越高越优选。
(无机层)
“无机层”是将无机材料作为主要成分的层,优选为仅由无机材料形成的层。相当于此,有机层是将有机材料作为主要成分的层,是指优选有机材料为占50质量%以上的层,进一步优选80质量%以上的层,尤其优选90质量%以上的层。
构成无机层的无机材料无特别限定,可以使用例如金属,或者无机氧化物、氮化物、氧化氮化物等各种无机化合物。作为构成无机材料的元素,优选硅、铝、镁、钛、锡、铟及铈,这些元素可以包含一种或两种以上。作为无机化合物的具体例,可以举出硅氧化物、硅碳化物、硅氧氮化物、镁氧化物、钛氧化物、锡氧化物、氧化铟合金、铝氧化物、硅氮化物、铝氮化物及钛氮化物。并且,作为无机层,可以设置金属膜,例如铝膜、银膜、锡膜、铬膜、镍膜及钛膜。
上述材料中,尤其优选硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物及铝氧化物。这是因为包括这些材料的无机层与有机层的密接性良好,因此可以进一步提高阻隔性。
作为无机层的形成方法无特别限定,可以利用例如能够使成膜材料蒸发或者飞散,并能够堆积于被蒸镀面的各种成膜方法。
作为无机层的形成方法的例子,可以举出物理气相沉积法(Physical Vap orDeposition法)和等离子体化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition法)等,所述物理气相沉积法包括:真空蒸镀法,将无机氧化物、无机氮化物、无机氧化氮化物、金属等无机材料进行加热而使其蒸镀;氧化反应蒸镀法,将无机材料用作原料,并通过导入氧气而使其氧化并蒸镀;溅射法,将无机材料用作靶原料,导入氩气及氧气,并通过进行溅射而使其蒸镀;及离子镀法,通过在等离子体枪中产生的等离子体束来加热无机材料而使其蒸镀;等,所述等离子体化学气相沉积法在形成氧化硅的蒸镀膜的情况下,将有机硅化合物作为原料。只要将支撑体、基材薄膜、波长转换层及有机层等作为基板,在其表面进行蒸镀即可。
无机层的厚度只要为1nm~500nm即可,优选为5nm~300nm,尤其优选为10nm~150nm。这是因为相邻无机层的膜厚在上述范围内,因此能够提供可实现良好的阻隔性且抑制无机层中的反射,且透光率更高的波长转换部件。
在波长转换部件中,优选波长转换层的至少一个主表面直接与无机层接触。也优选无机层直接与波长转换层的两个主表面接触。在此,“主表面”是指在使用波长转换部件时配置于识别侧或背光侧的波长转换层的表面(正面、背面)。关于其它层或部件的主表面也相同。并且,可以通过公知的粘结层来贴合无机层与有机层之间、两层无机层之间、或者两层有机层之间。从提高透光率的观点考虑,粘结层越少越优选,更优选不存在粘结层。一方式中,优选无机层与有机层直接接触。
(有机层)
关于有机层,可以参考日本特开2007-290369号公报0020~0042段落、日本特开2005-096108号公报0074~0105段落。另外,有机层优选包含卡多聚合物(cardo polymer)。这是因为由此有机层与相邻的层的密接性变得良好,尤其与无机层的密接性也变得良好,能够实现进一步优异的阻气性。关于卡多聚合物的详细内容,可以参考上述日本特开2005-096108号公报0085~0095段落。有机层的膜厚优选在0.05μm~10μm的范围内,其中,优选在0.5~10μm的范围内。在有机层根据湿式涂布法形成的情况下,有机层的膜厚在0.5~10μm的范围内,其中,优选在1μm~5μm的范围内。并且,在根据干式涂布法形成的情况下,有机层的膜厚在0.05μm~5μm的范围内,其中,优选在0.05μm~1μm的范围内。这是因为根据湿式涂布法或干式涂布法形成的有机层的膜厚在上述范围内,因此能够使与无机层的密接性变得更好。
关于无机层、有机层的其它详细内容,可以参考上述日本特开2007-290369号公报、日本特开2005-096108号公报及US2012/0113672A1的记载。
关于可包含于阻隔膜中的上述各层及基材薄膜的折射率,例如无机层的折射率在1.60~1.82,有机层的折射率在1.42~1.62,基材薄膜的折射率在1.45~1.65的范围,但无特别的限定。并且,这些折射率与波长转换层的折射率n1、光散射层的折射率n2的大小关系无关。可以与n1、n2相同,也可以不同,可以较大,也可以较小。从抑制与相邻的层的界面上的反射的观点考虑,优选与相邻的层的折射率差较小,例如与相邻的层折射率差优选小于5.00,更优选小于3.00。这一点在包含除了阻隔膜以外的其它层的情况下也相同。
[背光单元]
波长转换部件可以作为背光单元的构成部件而使用。背光单元至少包括波长转换部件和光源。
(背光单元的发光波长)
从实现高亮度且较高的颜色再现性的观点考虑,作为背光单元,优选使用被进行多波长光源化的背光单元。例如优选发出:蓝色光,在430~480nm的波长频带上具有发光中心波长,并具有半值宽度为100nm以下的发光强度的峰;绿色光,在520~560nm的波长频带上具有发光中心波长,并具有半值宽度为100nm以下的发光强度的峰;及红色光,在600~680nm的波长频带上具有发光中心波长,并具有半值宽度为100nm以下的发光强度的峰。
从进一步提高亮度及颜色再现性的观点考虑,背光单元发出的蓝色光的波长频带更优选为440~475nm。
从相同的观点考虑,背光单元发出的绿色光的波长频带更优选为520~545nm。
并且,从相同的观点考虑,背光单元发出的红色光的波长频带更优选为610~640nm。
并且,从相同的观点考虑,背光单元发出的蓝色光、绿色光及红色光的各发光强度的半值宽度优选均为80nm以下,更优选为50nm以下,进一步优选为40nm以下,进一步优选为30nm以下。其中,尤其优选蓝色光的发光强度的半值宽度为25nm以下。
背光单元至少包括上述波长转换部件和光源。一方式中,作为光源,能够使用发出在430nm~480nm的波长频带上具有发光中心波长的蓝色光的光源(蓝色光源),例如发出蓝色光的蓝色发光二极管。在使用发出蓝色光的光源的情况下,在波长转换层中优选至少包含由激发光激发且发出红色光的荧光体、发出绿色光的荧光体。由此,能够通过从光源发出且透射波长转换部件的蓝色光和从波长转换部件发出的红色光及绿色光来体现白色光。
或者,在另一方式中,作为光源,可以使用发出在300nm~430nm的波长频带上具有发光中心波长的紫外光的光源(紫外光源),例如紫外线发光二极管。该情况下,在波长转换层中优选包含发出红色光的荧光体及发出绿色光的荧光体,并包含由激发光激发且发出蓝色光的荧光体。由此,能够通过从波长转换部件发出的红色光、绿色光及蓝色光来体现白色光。
并且,在其它方式中,也能够使用激光光源来代替发光二极管。
(背光单元的结构)
背光单元可以是例如将导光板或反射板等作为构成部件的侧光方式的背光单元。图1中示出侧光方式的背光单元的例子。作为导光板,可以不受任何限制地使用公知的导光板。然而,背光单元也可以是直下型方式。
并且,背光单元也可以在光源的后部具备反射性部件。作为这种反射部件无特别的限制,也可以使用公知的反射性部件,记载于日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利4091978号及日本专利3448626号等,这些公报的内容引用于本发明中。
背光单元也优选还具备公知的扩散板或扩散片、棱镜片(例如Sumitomo 3MLimited制造的BEF系列等)、导光器。关于其它部件也记载于日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利4091978号、日本专利3448626号等,这些公报的内容引用于本发明中。
[液晶显示装置]
上述背光单元能够应用于液晶显示装置。液晶显示装置只要设为至少包括上述背光单元和液晶单元的结构即可。
(液晶显示装置的结构)
关于液晶单元的驱动模式无特别的限制,可以利用扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、垂直取向(VA)、面内切换(IPS)、光学补偿弯曲(OCB)等各种模式。液晶单元优选为VA模式、OCB模式、IPS模式或TN模式,但并不限定于这些模式。作为VA模式的液晶显示装置的结构,可以举出日本特开2008-262161号公报的图3所示的结构而作为一例。然而,对液晶显示装置的具体的结构无特别的限制,可以采用公知的结构。
在液晶显示装置的一实施方式中,具有在对置的至少一方设置有电极的基板之间夹持液晶层的液晶单元,该液晶单元构成为配置于两个偏振片之间。液晶显示装置具备在上下基板之间封入液晶的液晶单元,通过施加电压而使液晶的取向状态发生变化,从而进行图像的显示。另外,根据需要,具有偏振片保护膜或进行光学补偿的光学补偿部件、粘结层等附带的功能层。并且,可以配置滤色器基板、薄层晶体管基板、透镜薄膜、扩散片、硬涂层、防反射层、低反射层、防眩层等,并且(或者取而代之),可以配置前向散射层、底漆层、防静电层、下涂层等表面层。
图5中表示本发明的一方式所涉及的液晶显示装置的一例。图5所示的液晶显示装置51在液晶单元21的背光侧的表面具有背光侧偏振片14。背光侧偏振片14在背光侧偏振器12的背光侧的表面可以包含或不包含偏振片保护膜11,但优选包括。
背光侧偏振片14的结构优选为偏振器12被两张偏振片保护膜11及偏振片保护膜13夹持。
在本说明书中,将相对于偏振器靠近液晶单元的一侧的偏振片保护膜称作内侧偏振片保护膜,将相对于偏振器远离液晶单元的一侧的偏振片保护膜称作外侧偏振片保护膜。图5所示例中,偏振片保护膜13为内侧偏振片保护膜,偏振片保护膜11为外侧偏振片保护膜。
背光侧偏振片可以具有相位差薄膜而作为液晶单元侧的内侧偏振片保护膜。作为这种相位差薄膜,可以使用公知的纤维素酰化物薄膜等。
液晶显示装置51在液晶单元21的背光侧的表面的相反侧的表面具有显示侧偏振片44。显示侧偏振片44的结构为偏振器42被两张偏振片保护膜41及偏振片保护膜43夹持。偏振片保护膜43为内侧偏振片保护膜,偏振片保护膜41为外侧偏振片保护膜。
关于液晶显示装置51具有的背光单元1,如上所述。
关于构成液晶显示装置的液晶单元、偏振片、偏振片保护膜等无特别限定,可以不受任何限制地使用以公知的方法制作的或市售品。并且,在各层之间,当然也可以设置粘结层等公知的中间层。
实施例
以下,根据实施例,对本发明进一步具体地进行说明。以下实施例中示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等,只要不脱离本发明的宗旨便可以适当地进行变更。从而,本发明的范围不应由以下所示的具体例被限定地解释。
<波长转换部件的制作>
(阻隔膜11的制作)
作为支撑体而使用聚对苯二甲酸乙二酯薄膜(PET薄膜、TOYOBO CO.,LTD.制造,商品名称:COSMOSHINE(注册商标)A4300,厚度50μm),在支撑体的单面侧,按以下顺序依次形成了有机层及无机层。
准备三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX LTD.制造的TMPTA)及光聚合引发剂(Lamberti Co.,Ltd.制造的ESACURE KTO46),以质量比成为95:5的方式进行称取,使这些物质溶解于甲乙酮,设为固形分浓度15%的涂布液。使用模涂机,以卷对卷方式将该涂布液涂布于上述PET薄膜上,并使其经3分钟通过50℃的干燥区。之后,在氮气氛下,照射(累计照射量大约600mJ/cm2)紫外线,以紫外线固化的方式使其固化并卷取。在支撑体上形成的第一有机层的厚度为1μm。
接着,使用卷对卷CVD(Chemical Vapor Deposition)装置,在上述有机层的表面形成了无机层(氮化硅层)。作为原料气体,使用了硅烷气体(流量160sccm)、氨气(流量370sccm)、氢气(流量590sccm)及氮气(流量240s ccm)。作为电源使用了频率为13.56MHz的高频电源。制膜压力为40Pa,达到膜厚为50nm。
如此制作出在形成于支撑体上的第一有机层的表面层叠有无机层的阻隔膜11。
(光散射层付阻隔膜(层叠膜13)的制作)
在阻隔膜11的无机层表面贴合保护膜(Sun A.Kaken Co.,Ltd.制造的PAC2-30-T)进行保护之后,在背面的PET薄膜表面,按以下方法形成光散射层。
-光散射层形成用聚合性组合物的制备-
作为光散射颗粒,将硅树脂颗粒(Momentive Performance Materials In c.制造的TOSPEARL120、颗粒大小2.0μm)150g及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒(SEKISUI CHEMICALCO.,LTD.制造的泰格聚合物(Techpolymer)、颗粒大小8μm)40g,用甲基异丁基酮(MIBK)550g首先搅拌大约1小时,使其分散而得到分散液。
在所得到的分散液中添加丙烯酸酯类化合物(Osaka Synthetic ChemicalLaboratories,Inc.制造的Viscoat700HV)50g、丙烯酸酯类化合物(TAISEI FINE CHEMICALCO.,LTD.制造的8BR500(氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯))40g,进而进行了搅拌。还添加光聚合引发剂(BASF Corporation制造的IRGACU RE(注册商标)819)1.5g及氟类表面活性剂(3M公司制造的FC4430)0.5g而制作出涂布液(光散射层形成用聚合性组合物)。
-光散射层形成用聚合性组合物的涂布及固化-
以上述阻隔膜11的PET薄膜表面成为涂布面的方式配置送出,输送至模涂布机进行了涂布。用送液泵来调整湿润(Wet)涂布量,以涂布量25cm3/m2进行了涂布(用干燥膜以成为12μm左右的方式调整了厚度)。在60℃的干燥区通过3分钟之后卷绕于调整为30℃的支撑辊,在用600mJ/cm2的紫外线进行固化之后进行了卷取。由此得到阻隔膜11与光散射层的层叠膜13。
将所得到的层叠膜13的雾度,使用NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES Co.,LT D.制造的雾度计NDH2000根据JIS K 7136来测定的结果为90%。
(实施例1的波长转换部件的制作)
制备下述含有量子点的聚合性组合物A,在孔径为0.2μm的聚丙烯制过滤器中进行过滤之后,经30分钟进行减压干燥而用作涂布液。以下甲苯分散液中的量子点浓度为1质量%。
作为在实施例1中使用的量子点1的甲苯分散液,使用了发光最大波长为535nm的量子点的分散液(NN-LABS,LLC.制造的CZ520-100)。并且,作为量子点2的甲苯分散液,使用了发光最大波长为630nm的量子点的分散液(NN-L ABS,LLC.制造的CZ620-100)。这些分散液中所包含的量子点均为使用CdSe作为核部、使用ZnS作为壳部、以及使用十八胺作为配体的量子点,以3质量%的浓度分散于甲苯。
将按上述顺序制作的层叠薄膜13作为第一薄膜而使用,将阻隔膜11作为第二薄膜而使用,通过参考图3及图4进行说明的制造工序而得到波长转换部件。具体而言,作为第一薄膜而准备层叠薄膜13,以1m/分钟、60N/m的拉力一边连续输送,一边在无机层面上用模涂机涂布上述所制备的含量子点的聚合性组合物A,形成了50μm厚度的涂膜。接着,将形成有涂膜的第一薄膜(层叠薄膜13)卷绕于支撑辊,将第二薄膜(阻隔膜11)以无机层面接触涂膜的朝向层压于涂膜,用第一薄膜及第二薄膜来夹持涂膜的状态下,一边连续输送,一边使其经3分钟通过100℃的加热区。之后,使用160W/cm的气冷金属卤化物灯(EYE GRAPHICS CO.,LTD.制造)照射紫外线而使其固化,形成了含有量子点的波长转换层。紫外线的照射量为2000mJ/cm2。并且,L1为50mm,L2为1mm,L3为50mm。
通过上述紫外线的照射使涂膜固化并形成固化层(波长转换层),制造出波长转换部件。波长转换部件的固化层的厚度大约为50μm。由此得到实施例1的波长转换部件,该波长转换部件在波长转换层的两个表面上分别具有层叠膜13、阻隔膜11,且波长转换层的两个主表面与两个薄膜的无机层直接接触,且一个表面上形成有光散射层。
(实施例2的波长转换部件的制作)
在光散射层形成用聚合性组合物中添加作为包含折射率调整颗粒的分散液的氧化锆分散液(Nippon Shokubai Co.,Ltd.制造的AX-ZP)50g、以及用干燥膜以成为6μm左右的方式调整厚度并涂布光散射层形成用聚合性组合物,除了这一点以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
将实施例2的波长转换部件中所包含的层叠膜(阻隔膜11与光散射层的层叠膜)的雾度,以与实施例1相同的方式测定的结果为95%。
(实施例3的波长转换部件的制作)
作为添加于光散射层形成用聚合性组合物中的聚合性化合物,使用了含有芴骨架的丙烯酸酯类化合物(OSAKA GAS CO.,LTD.制造的Oguzoru EA200)70g来代替丙烯酸酯类化合物(Osaka Synthetic Chemical Laboratories,Inc.制造的Viscoat700HV)50g、丙烯酸酯类化合物(TAISEI FINE CHEMICAL CO.,LT D.制造的8BR500)40g、以及用干燥膜以成为8μm左右的方式调整厚度并涂布光散射层形成用聚合性组合物,除了这一点以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
将实施例3的波长转换部件中所包含的层叠膜(阻隔膜11与光散射层的层叠膜)的雾度,以与实施例1相同的方式测定的结果为95%。
(实施例4的波长转换部件的制作)
使用聚四氟乙烯(PTFE)颗粒(Polysciences,Inc.制造的Microdispers-3000,颗粒大小3.0μm)150g来代替硅树脂颗粒(Momentive Performance M aterials Inc.制造的TOSPEARL120,颗粒大小2.0μm)150g、以及用干燥膜以成为8μm左右的方式调整厚度并涂布光散射层形成用聚合性组合物,除了这一点以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
将实施例4的波长转换部件中所包含的层叠膜(阻隔膜11与光散射层的层叠膜)的雾度,以与实施例1相同的方式测定的结果为95%。
(比较例1的波长转换部件的制作)
在光散射层形成用聚合性组合物中添加作为折射率调整颗粒的TiO2(TAYC ACORPORATION制造的HTD760)20g、以及用干燥膜以成为6μm左右的方式调整厚度并涂布光散射层形成用聚合性组合物,除了这一点以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
将比较例1的波长转换部件中所包含的层叠膜(阻隔膜11与光散射层的层叠膜)的雾度,以与实施例1相同的方式测定的结果为98%。
(比较例2的波长转换部件的制作)
使用苯乙烯树脂颗粒(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制造的S X-130,颗粒大小1.3μm)150g来代替硅树脂颗粒(Momentive Performance Materials Inc.制造的TOSPEARL120,颗粒大小2.0μm)150g、以及作为添加于光散射层形成用聚合性组合物中的聚合性化合物而使用DPHA(二季戊四醇六丙烯酸酯,Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造的A-DPH)90g来代替丙烯酸酯类化合物(Osaka Synthetic Chemical Laboratories,Inc.制造的Viscoa t700HV)50g、丙烯酸酯类化合物(TAISEI FINE CHEMICAL CO.,LTD.制造的8B R500)40g、以及用干燥膜以成为8μm左右的方式调整厚度并涂布光散射层形成用聚合性组合物,除了这一点以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
将比较例2的波长转换部件中所包含的层叠膜(阻隔膜11与光散射层的层叠膜)的雾度,以与实施例1相同的方式测定的结果为95%。
<评价方法>
(平均折射率n1、n2的测定)
波长转换层的折射率测定用样品通过以下方法而制作。
除了将第一薄膜及第二薄膜变更为PET薄膜(TOYOBO CO.,LTD.制造:A4300)以外,以与上述相同的方式制作出波长转换部件。所得到的波长转换部件的固化层的厚度为150μm。通过从所得到的波长转换部件剥离双面的PET薄膜而得到波长转换层的单膜,将其用作折射率测定用波长转换层而测定了平均折射率n1。
光散射层的基体的折射率测定用样品通过以下方法而制作。
除了不添加光散射颗粒以外,以与上述相同的方式制作出聚合性组合物。将所制作的聚合性组合物,以与各实施例、比较例中的光散射层的形成相同的方式涂布于PET薄膜(TOYOBO CO.,LTD.制造:A4100)表面,同样使其固化之后,通过剥离PET薄膜而得到厚度为12μm的单膜的固化层,将其作为折射率测定用光散射层的基体而测定了平均折射率n2。
关于所制作的折射率测定用波长转换层及折射率测定用光散射层的基体,使用ATAGO CO.,LTD.制造的多波长阿贝折射仪DR-M2求出面内的慢轴方向的折射率nx及快轴方向的折射率ny。另外,由这些值和通过所述方法测定的面内方向的延迟Re及层厚算出如上所述的折射率nz,作为nx、ny及nz的平均值而求出平均折射率n1、n2。
另外,将薄膜剖面进行切削,并使用扫描式电子显微镜(SEM;Hitachi H igh-TechCo.,Ltd.制造的S-3400N)测定了上述层厚。
(光散射层的蓝色光吸光率测定)
将在各实施例、比较例中制作的层叠膜(带光散射层的阻隔膜)13剪切为2cm角之后,配置于Hamamatsu Photonics K.K.制造的绝对PL量子产率测定装置(C9920-02)的积分球内,使蓝色光入射并测定了在波长450nm中的检测光强度I,所述蓝色光在后述亮度测定中所使用的市售的平板终端(Amazon.co m,Inc.制造,Kindle Fire HDX 7”)具备的蓝色光源的发光中心波长即波长450nm上具有发光中心波长。同样关于将薄膜未配置于积分球内的空白,也测定在波长450nm中的透光强度I0,由下式算出层叠膜13的蓝色光吸光率A1。
(式)A1=(I0-I)/I0
同样地,测定未形成有光散射层的阻隔膜11的蓝色光吸光率A2,并由下式求出与层叠膜13的蓝色光吸光率A1的差分,由此算出光散射层单层的蓝色光吸光率A。
(式)A=A2-A1
(亮度的测定)
将背光单元中具备蓝色光源的市售的平板终端(Amazon.com,Inc.制造,K indleFire HDX 7”)进行分解而取出背光单元,在导光板上放置以矩形切断的各实施例、比较例的波长转换部件,其上以表面凹凸图案的方向正交的方式重叠放置从Kindle Fire HDX 7”取出的两个棱镜片。点亮背光单元,利用自背光单元的表面在垂直方向740mm的距离设置的亮度计(TOPCON CORPORATION制造的SR3)测定了亮度。若所测定的亮度为15300cd/m2以上,则能够判定组装有该背光单元的液晶显示装置可以显示高亮度的图像。
将以上结果示于表1中。
[表1]
由表1所示结果,能够确认在实施例1~4中亮度的提高。
(实施例5的波长转换部件的制作)
在光散射层形成用聚合性组合物中添加3,9-双〔1,1-二甲基-2-{(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}乙基〕-2,4,8,10-四氧杂螺〔5.5〕十一烷(Sumitomo ChemicalCo.,Ltd.制造的Sumilizer GA-80)0.45g,除了这一点以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
将实施例5的波长转换部件中所包含的层叠膜(阻隔膜11与光散射层的层叠膜)的雾度,以与实施例1相同的方式测定的结果为91%。
(实施例6的波长转换部件的制作)
在光散射层形成用聚合性组合物中添加四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)甲烷(BASF Corporation制造的IRGANOX 1010)0.45g,除了这一点以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
将实施例6的波长转换部件中所包含的层叠膜(阻隔膜11与光散射层的层叠膜)的雾度,以与实施例1相同的方式测定的结果为86%。
(实施例7的波长转换部件的制作)
作为添加于光散射层形成用聚合性组合物中的聚合性化合物,使用了三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.制造的LIGHT AC RYLATE TMP-A)50g、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造的ATM-35E)30g、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.制造的LIGHTACRYLATE 1,9ND-A)10g,来代替丙烯酸酯类化合物(Osaka Synthetic ChemicalLaboratories,Inc.制造的Viscoat700HV)50g、丙烯酸酯类化合物(TAISEI FINE CHEMICALCO.,LTD.制造的8BR500)40g,除了这一点以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
将实施例7的波长转换部件中所包含的层叠膜(阻隔膜11与光散射层的层叠膜)的雾度,以与实施例1相同的方式测定的结果为84%。
关于实施例5~7的波长转换部件,以与实施例1相同的方式进行了各种评价。关于蓝色光吸光率及亮度,进行了通过与实施例1相同的方法的测定(以下,记为“耐久试验前测定”。)及下述耐久试验后测定。关于实施例1的波长转换部件,也进行了耐久试验后测定。
(耐久试验后测定)
将波长转换部件静放于85℃的环境下150小时,对此后的蓝色光吸光率及亮度,以与耐久试验前测定相同的方法进行了测定。
将以上结果示于表2中。
[表2]
由表2所示的结果,可以确认在实施例5~7实现了与实施例1相等的亮度的提高,进而,与实施例1相比耐久性提高。
产业上的可利用性
本发明在液晶显示装置的制造领域中是有用的。
Claims (19)
1.一种背光单元,其包括:光源,射出发光中心波长为λnm的光;及波长转换部件,位于从该光源射出的光的光路上,其中,
所述波长转换部件包括:波长转换层,包含被激发光激发并发出荧光的荧光体;及光散射层,在基体中包含颗粒大小为0.1μm以上的颗粒,
所述波长转换层的平均折射率n1与所述光散射层的基体的平均折射率n2之间满足n1<n2的关系,且
所述光散射层在波长λnm中的吸光率为8.0%以下。
2.根据权利要求1所述的背光单元,其中,
所述光散射层被配置在比所述波长转换层更靠近射出侧。
3.根据权利要求1或2所述的背光单元,其中,
所述荧光体为量子点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的背光单元,其中,
所述光散射层的基体的平均折射率n2在1.45~2.00的范围,其中,满足n1<n2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的背光单元,其中,
所述波长转换层的平均折射率n1在1.43~1.60的范围,其中,满足n1<n2。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的背光单元,其中,
所述波长转换层和光散射层隔着阻隔膜而层叠。
7.根据权利要求6所述的背光单元,其中,
所述阻隔膜至少包含无机层。
8.根据权利要求7所述的背光单元,其中,
所述无机层为包含选自由硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物及铝氧化物构成的组中的至少一种物质的无机层。
9.根据权利要求7或8所述的背光单元,其中,
在所述阻隔膜中,从波长转换层侧向光散射层侧,依次相邻地配置有无机层、有机层及基材薄膜。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的背光单元,其中,
波长λnm在蓝色光的波长频带中。
11.一种液晶显示装置,其包含权利要求1至10中任一项所述的背光单元、及液晶单元。
12.一种波长转换部件,其包括:波长转换层,包含被激发光激发并发出荧光的荧光体;及光散射层,在基体中包含颗粒大小为0.1μm以上的颗粒,
所述波长转换层的平均折射率n1与所述光散射层的基体的平均折射率n2之间满足n1<n2的关系,
所述光散射层在波长450nm中的吸光率为8.0%以下。
13.根据权利要求12所述的波长转换部件,其中,
所述荧光体为量子点。
14.根据权利要求12或13所述的波长转换部件,其中,
所述光散射层的基体的平均折射率n2在1.45~2.00的范围,其中,满足n1<n2。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的波长转换部件,其中,
所述波长转换层的平均折射率n1在1.43~1.60的范围,其中,满足n1<n2。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的波长转换部件,其中,
所述波长转换层与光散射层隔着阻隔膜而层叠。
17.根据权利要求16所述的波长转换部件,其中,
所述阻隔膜至少包含无机层。
18.根据权利要求17所述的波长转换部件,其中,
所述无机层为包含选自由硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物及铝氧化物构成的组中的至少一种物质的无机层。
19.根据权利要求17或18所述的波长转换部件,其中,
在所述阻隔膜中,从波长转换层侧向光散射层侧,依次相邻地配置有无机层、有机层及基材薄膜。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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