JP2016143562A - 波長変換部材及びそれを備えたバックライトユニット、液晶表示装置、波長変換部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】量子ドット30A,Bが有機マトリクス30P中に分散されて含まれてなる波長変換層30と、波長変換層30に隣接して備えられてなる介在層12bと、介在層12bの波長変換層30と反対側に隣接して備えられてなる、窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素を主成分とするバリア層12aとを備えてなり、有機マトリクス30Pは、少なくとも脂環式エポキシ化合物を含む硬化性組成物が硬化されたものであり、介在層12bは、窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合してなる化学構造Aと、有機マトリクス30Pと結合してなる化学構造Bとを含む。
【選択図】図2
Description
本発明はまた、耐光性に優れ、輝度の長期信頼性の高い液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、耐光性に優れ、且つ、液晶表示装置に組み込んだ際に高い輝度耐久性を得ることが可能な波長変換部材の製造方法を提供することを目的とするものである。
励起光により励起されて蛍光を発光する少なくとも1種の量子ドットが、有機マトリクス中に分散されて含有されてなる波長変換層と、
波長変換層の少なくとも一方の主面に隣接して備えられてなる介在層と、
介在層の波長変換層と反対側の主面に隣接して備えられてなる、窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素を主成分とするバリア層とを備えてなり、
有機マトリクスは、少なくとも脂環式エポキシ化合物を含む硬化性組成物が硬化されたものであり、
介在層は、バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合してなる化学構造Aと、有機マトリクスと結合してなる化学構造Bとを含む。
本明細書において、「窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素を主成分とするバリア層」とは、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、または、窒化ケイ素及び酸窒化ケイ素の混合物を、90質量%以上の割合で含有するバリア層を意味することとする。
また、本明細書において、「隣接している」とは、直接接している態様を意味する。
バリア層は、窒化ケイ素を主成分とすることが好ましい。
化学構造Bは、介在層に化学構造Dを介して結合されて含まれていてもよいし、介在層とは結合せずに、化学構造Bを有する密着剤として含まれていてもよい。
本明細書において、密着剤とは、介在層の原料液中に含まれる化合物、並びに、介在層中に、化学構造A及び/または化学構造Bを有してバリア層や波長変換層の有機マトリクスと結合されて含まれる部分構造の双方の意味で用いるものとする。
バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と共有結合してなる化学構造Aとしては、バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素とシロキサン結合してなる構造が好ましい。
バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と水素結合してなる化学構造Aとしては、バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と、アミノ基,メルカプト基,又はウレタン構造のうち少なくとも1つに基づく水素結合により結合してなる構造が好ましい。
有機マトリクスと共有結合してなる化学構造Bとしては、有機マトリクスと、アミノ基,メルカプト基,又はエポキシ基のうち少なくとも1つに基づく共有結合により結合してなる構造が好ましい。
有機マトリクスと水素結合してなる化学構造Bとしては、有機マトリクスと、アミノ基,カルボキシル基,又はヒドロキシ基のうち少なくとも1つに基づく水素結合により結合してなる構造が好ましい。
面状光源上に備えられてなる上記本発明の波長変換部材と、
波長変換部材を挟んで面状光源と対向配置される再帰反射性部材と、
面状光源を挟んで波長変換部材と対向配置される反射板とを備えたバックライトユニットであって、
波長変換部材は、面状光源から出射された一次光の少なくとも一部を励起光として、蛍光を発光し、蛍光からなる二次光を含む光を少なくとも出射するものである。
バックライトユニットの再帰反射性部材側に対向配置された液晶ユニットとを備えてなる。
波長変換層の少なくとも一方の主面に隣接して備えられてなる介在層と、
介在層の波長変換層と反対側の主面に隣接して備えられてなる、窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素を主成分とするバリア層とを備えてなる波長変換部材の製造方法であって、
基材上にバリア層を形成する工程と、
バリア層の表面に、
窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合しうる密着剤及び有機マトリクスと結合しうる密着剤を含む介在層の原料液、または、
窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合し、且つ、有機マトリクスと結合しうる密着剤を含む介在層の原料液
を塗布して介在層の原料液の塗膜を形成する工程と、
塗膜を硬化させて介在層を形成する工程と、
介在層の表面に、量子ドットと、脂環式エポキシ化合物を含む量子ドット含有硬化性組成物を塗布して硬化性組成物の塗膜を形成する工程と、
塗膜を光硬化または熱硬化させる硬化工程を有する。
本明細書において、酸素透過率は、測定温度23℃、相対湿度90%の条件下で、酸素ガス透過率測定装置(MOCON社製、OX−TRAN 2/20:商品名)を用いて測定した値である。本明細書において、酸素透過率の単位は、[cm3/(m2・day・atm)]を使用している。酸素透過率1.0cm3/(m2・day・atm)は、SI単位系では酸素透過率1.14×10−1fm/(s・Pa)に相当する。
本明細書の図面において、視認しやすくするために各部の縮尺を適宜変更して示してある。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
面状光源1Cを挟んで波長変換部材1Dと対向配置される反射板2Aとを備えており、波長変換部材1Dは、面状光源1Cから出射された一次光LBの少なくとも一部を励起光として、蛍光を発光し、この蛍光からなる二次光(LG,LR)及び波長変換部材1Dを透過した一次光LBを出射するものである。
波長変換部材1Dの形状は特に限定されるものではなく、シート状、バー状等の任意の形状であることができる。
波長変換部材1Dは、励起光(LB)により励起されて蛍光(LG,LR)を発光する量子ドット30A,30Bが、有機マトリクス30P中に分散されて含まれてなる波長変換層30と、波長変換層30の少なくとも一方の主面に隣接して備えられてなる介在層12b、22bと、介在層12b、22bの波長変換層30と反対側の主面(表面)に隣接して備えられてなる、窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素を主成分とするバリア層12a,22aを備えてなり、有機マトリクス30Pは、少なくとも脂環式エポキシ化合物を含む硬化性組成物が硬化されたものであり、
介在層12b、22bは、バリア層12a,22aの主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合してなる化学構造Aと、有機マトリクス30Pと結合してなる化学構造Bとを含んでいる(図2)。
また、図3Dに示される第五態様は、第四態様において、1分子(ポリマーやオリゴマーの場合も含む)の密着剤40ABにより、化学構造Aと化学構造Bの両方を形成することが可能な態様である。
また、バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と水素結合してなる化学構造Aとしては、バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と、アミノ基,メルカプト基,又はウレタン構造のうち少なくとも1つに基づく水素結合により結合してなる構造が好ましい。
有機マトリクス30Pと水素結合してなる化学構造Bとしては、有機マトリクス30Pと、アミノ基,カルボキシル基,又はヒドロキシ基のうち少なくとも1つに基づく水素結合により結合してなる構造が好ましい。
化学構造A、及び/または、化学構造Bを形成しうる密着剤40の具体例については、後記する硬化性組成物の説明において詳述する。
以下に、波長変換部材1Dの各構成要素について説明し、次いで、波長変換部材の製造方法について説明する。
波長変換層30は、有機マトリックス30P中に青色光LBにより励起されて蛍光(赤色光)LRを発光する量子ドット30Aと、青色光LBにより励起されて蛍光(緑色光)LGを発光する量子ドット30Bが分散されてなる。
量子ドット含有硬化性組成物は、量子ドット30A,30B、(第四態様のみ密着剤40b)、及び、硬化して有機マトリックス30Pとなる、脂環式エポキシ化合物を含む硬化性化合物を含んでいる。量子ドット含有硬化性組成物は、上記以外に、重合開始剤等の他の成分を含むことができる。
量子ドットは発光特性の異なる二種以上の量子ドットを含むことができ、本実施形態において、量子ドットは、青色光LBにより励起されて蛍光(赤色光)LRを発光する量子ドット30Aと、青色光LBにより励起されて蛍光(緑色光)LGを発光する量子ドット30Bである。また、紫外光LUVにより励起されて蛍光(赤色光)LRを発光する量子ドット30Aと、紫外光LUVにより励起されて蛍光(緑色光)LGを発光する量子ドット30Bと、紫外光LUVにより励起されて蛍光(青色光)LBを発光する量子ドット30Cを含むこともできる。
量子ドット含有硬化性組成物に含まれ、硬化して有機マトリクス30Pとなる硬化性化合物は、脂環式エポキシ化合物を30質量%以上含んでいれば特に制限されない。酸素バリア性の観点から、硬化性化合物は、脂環式エポキシ化合物を50質量%以上含むことが好ましく、80質量%以上含むことがより好ましく、不純物を除き100質量%含むことが更に好ましい。
上記光硬化性化合物は、重合性化合物として、脂環式エポキシ化合物を少なくとも含む。脂環式エポキシ化合物は、一種のみであってもよく、構造の異なる二種以上であってもよい。なお以下において、脂環式エポキシ化合物に関する含有量とは、構造の異なる二種以上の脂環式エポキシ化合物を用いる場合には、これらの合計含有量をいうものとする。この点は、他の成分についても、構造の異なる二種以上を用いる場合には同様とする。
硬化性化合物は、脂環式エポキシ化合物の一種以上に加えて、他の重合性化合物(硬化性化合物)の一種以上を含んでもよい。他の重合性化合物としては、単官能(メタ)アクリレート化合物、多官能(メタ)アクリレート化合物等の(メタ)アクリレート化合物、オキシラン化合物、オキセタン化合物が好ましい。ここで、本発明および本明細書において、(メタ)アクリレート化合物または(メタ)アクリレートとは、(メタ)アクリロイル基を1分子中に1つ以上含む化合物をいうものとし、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基とメタリロイル基の一方または両方を示すために用いるものとする。
硬化性組成物に含まれる密着剤40bとしては、硬化性組成物を硬化して波長変換層30を形成した際に、介在層12bに含まれる密着剤40Bと結合可能な化合物であることが好ましい。かかる密着剤の好適な例としては、波長変換層30内の密着剤40Bと重合、あるいは共重合可能なモノマー成分が好ましい。例えば、後記実施例6に示されるように、硬化性組成物中に含まれる密着剤40b、及び、波長変換層30を形成する硬化性組成物に含まれる密着剤40B共に、グリシジルメタクリレートとすることにより、波長変換層30と介在層12bとを結合してなるポリグリシジルメタクリレートが形成される。
密着剤の添加量は適宜設定可能であり、密着性改良効果が充分得られる範囲内で少ない方が好ましい。具体的には、波長変換層全体の0.1質量%以上10%以下が好ましく、0.5%以上8%以下がさらに好ましく、1%以上5%以下が特に好ましい。
量子ドット含有硬化性組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤としては、量子ドット含有硬化性組成物に含まれる硬化性化合物の種類に応じて好適な重合開始剤を用いることが好ましく、光重合開始剤であることが好ましい。光重合開始剤は、露光により分解してラジカル、酸などの開始種を発生させることができる化合物であり、この開始種により重合性化合物の重合反応を開始、促進させることができる化合物である。
硬化性組成物は、必要に応じて粘度調整剤を含んでいてもよい。粘度調整剤は、粒径が5nm〜300nmであるフィラーであることが好ましい。また、粘度調整剤はチキソ
トロピー剤であることも好ましい。なお本発明および本明細書中、チキソトロピー性とは、液状組成物において、せん断速度の増加に対して粘性を減じる性質を指し、チキソトロピー剤とは、それを液状組成物に含ませることによって、組成物にチキソトロピー性を付与する機能を有する素材のことを指す。チキソトロピー剤の具体例としては、ヒュームドシリカ、アルミナ、窒化珪素、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、タルク、雲母、長石、カオリナイト(カオリンクレー)、パイロフィライト(ろう石クレー)、セリサイト(絹雲母)、ベントナイト、スメクタイト・バーミキュライト類(モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイトなど)、有機ベントナイト、有機スメクタイト等が挙げられる。
一態様では、硬化性組成物は、粘度がせん断速度500s-1の時に3〜100mPa・sであり、せん断速度1s-1の時に300mPa・s以上であることが好ましい。このように粘度調整するために、チキソトロピー剤を用いることが好ましい。また、硬化性組成物の粘度がせん断速度500s-1の時に3〜100mPa・sであり、せん断速度1s-1の時に300mPa・s以上であることが好ましい理由は、以下の通りである。
上記硬化性組成物は、必要に応じて溶媒を含んでいてもよい。この場合に使用される溶媒の種類および添加量は、特に限定されない。例えば溶媒として、有機溶媒を一種または二種以上混合して用いることができる。
上記硬化性組成物は、必要に応じてその他の機能性添加剤を含んでいてもよい。例えば、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、ラジカルスカベンジャー、水分ゲッター剤、酸素ゲッター剤、UV吸収剤、可視光吸収剤、IR吸収剤等、蛍光体の分散を補助するための分散助剤、可塑剤、脆性改良剤、帯電防止剤、防汚剤、フィラー、波長変換層としての酸素透過率を低減させる酸素透過率低減剤、屈折率調整剤、光散乱剤等などである。
バリアフィルム10,20は、水分及び/又は酸素の透過を抑制する機能を有するフィルムであり、本実施形態では、基材11,21上にバリア層12a,22aをそれぞれ備えた構成を有している。かかる態様では、基材の存在により、波長変換部材1Dの強度が向上され、且つ、容易に製膜を実施することができる。
なお、本実施形態ではバリア層12a,22aが基材11,21により支持されてなるバリアフィルム10,20が、波長変換層30の両主面にバリア層12a,22aが隣接して備えられている波長変換部材について示してあるが、バリア層12a,22aは基材11,21に支持されていなくてもよく、また、基材11,21がバリア性を充分有している場合は、基材11,21のみでバリア層を形成してもよい。
波長変換部材1Dにおいて、波長変換層30は、少なくとも一方の主表面が基材11又は21によって支持されている。ここで「主表面」とは、波長変換部材使用時に視認側又はバックライト側に配置される波長変換層の表面(おもて面、裏面)をいう。他の層や部材についての主表面も、同様である。
波長変換層30は、本実施形態のように、波長変換層30の表裏の主表面を基材11及び21によって支持されていることが好ましい。
波長変換部材1Dを作製した後、異物や欠陥の有無を検査する際、2枚の偏光板を消光位に配置し、その間に波長変換部材を差し込んで観察することで、異物や欠陥を見つけやすい。基材のRe(589)が上記範囲であると、偏光板を用いた検査の際に、異物や欠陥をより見つけやすくなるため、好ましい。
ここで、Re(589)はKOBRA 21ADH、又はWR(王子計測機器(株)製)において、波長589nmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルタをマニュアルで交換するか、又は測定値をプログラム等で変換して測定することができる。
基材11,21は、波長変換層30側の面に接して形成されてなるバリア層12a,22aをそれぞれ備えてなる。既に述べたように、バリア層12a,22aは、窒化ケイ素及び/または酸窒化ケイ素を主成分とする無機層である。バリア層12a,22aは、窒化ケイ素を主成分とすることが好ましい。
バリア層の形成方法の例としては、真空蒸着法,酸化反応蒸着法,スパッタリング法,イオンプレーティング法等の物理気相成長法(Physical VaporDeposition法、PVD法)や、化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法、CVD法)等が挙げられる。
既に述べたように、介在層12b(22b)は、バリア層12a(22a)の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合してなる化学構造Aと、有機マトリクス30Pと結合してなる化学構造Bとを、マトリクス12P中に含んでいる(図2,図3A〜D)。
(メタ)アクリレート系化合物として具体的には、例えば特開2013−43382号公報の段落0024〜0036、または特開2013−43384号公報の段落0036〜0048に記載の化合物を用いることができる。
塗膜の硬化は、成膜後直ちに実施してもよいし、半硬化(ハーフキュア)膜とした段階で、半硬化膜上に波長変換層を形成してから、波長変換層の硬化時に最終的な硬化を実施してもよい。
密着剤40A,40B,40ABが形成する化学構造A〜Dについては既に述べたとおりである。以下では、上記した化学構造A〜Dを与える密着剤の具体例について説明する。
密着剤40Aは、図2,図3A,Bに示される、バリア層12a,22aの主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合して化学構造Aを形成してなる密着剤(または、化学構造Aを形成しうる密着剤)である。既に述べたように、バリア層12a,22aの主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と共有結合してなる化学構造Aとして好適な化学構造としては、シロキサン結合してなる構造が挙げられる。窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素とシロキサン結合を形成しうる化合物(密着剤40A)としては、シランカップリング剤と一般に称されるアルコキシシラン化合物が挙げられる。
密着剤40Bは、図2,図3A,Bに示される、波長変換層30の有機マトリクス30Pと結合して化学構造Bを形成してなる密着剤(または、化学構造Bを形成しうる密着剤)である。既に述べたように、波長変換層30の有機マトリクス30Pと共有結合してなる化学構造Bとしては、脂環式エポキシ化合物由来の有機マトリクス30Pの化学構造と結合してなる構造が好ましく、有機マトリクス30Pと、アミノ基,メルカプト基,又はエポキシ基のうち少なくとも1つに基づく共有結合により結合してなる構造がより好ましい。化学構造Bは、脂環式エポキシ化合物由来の有機マトリクス30Pの化学構造と結合してなる構造であることが好ましい。
密着剤40ABは、図3C,Dに示される、バリア層12a,22aの主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合してなる化学構造Aと、波長変換層30の有機マトリクス30Pと結合してなる化学構造Bを両方有する密着剤(または、化学構造A及び化学構造Bを形成しうる密着剤)である。化学構造A及び化学構造Bの好適な態様、及び化学構造A及び化学構造Bを形成しうる密着剤の化学構造についても上記密着剤40A及び40Bの項目において述べたとおりである。
バリアフィルム10,20は、波長変換層30側の面と反対側の面に、凹凸構造を付与する凹凸付与層(マット層)13を備えていることが好ましい。バリアフィルムがマット層を有していると、バリアフィルムのブロッキング性、滑り性を改良することができるため、好ましい。マット層は粒子を含有する層であることが好ましい。粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化金属等の無機粒子、あるいは架橋高分子粒子等の有機粒子等が挙げられる。また、マット層は、バリアフィルムの波長変換層とは反対側の表面に設けられることが好ましいが、両面に設けられていてもよい。
波長変換部材1Dは、量子ドットの蛍光を効率よく外部に取り出すために光散乱機能を有することができる。光散乱機能は、波長変換層30内部に設けてもよいし、光散乱層として光散乱機能を有する層を別途設けてもよい。
また、基材の波長変換層とは反対側の面に光散乱層を設けてもよい。上記マット層を設ける場合は、マット層を、凹凸付与層と光散乱層とを兼用できる層とすることが好ましい。
バリア層12a,22aの表面に、
窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合しうる密着剤及び有機マトリクス30Pと結合しうる密着剤を含む介在層12bの原料液、または、
窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合し、且つ、有機マトリクス30Pと結合しうる密着剤を含む介在層12bの原料液
を塗布して介在層12bの原料液の塗膜を形成する工程と、
塗膜を硬化させて介在層12bを形成する工程と、
介在層12bの表面に、量子ドットと、脂環式エポキシ化合物を含む量子ドット含有硬化性組成物を塗布して硬化性組成物の塗膜30Mを形成する工程と、
塗膜30Mを光硬化または熱硬化させる硬化工程を有する本発明の波長変換部材の製造方法により製造することができる。
なお、介在層の硬化方法は、介在層の組成に応じて適宜選択することができ、光硬化、熱硬化、風乾等が挙げられる。
既に述べたように、図1に示されるバックライトユニット2は、一次光(青色光LB)を出射する光源1Aと光源1Aから出射された一次光を導光させて出射させる導光板1Bとからなる面状光源1Cと、面状光源1C上に備えられてなる波長変換部材1Dと、波長変換部材1Dを挟んで面状光源1Cと対向配置される再帰反射性部材2Bと、面状光源1Cを挟んで波長変換部材1Dと対向配置される反射板2Aとを備えており、波長変換部材1Dは、面状光源1Cから出射された一次光LBの少なくとも一部を励起光として、蛍光を発光し、この蛍光からなる二次光(LG,LR)及び励起光とならなかった一次光LBを出射するものである。
同様の観点から、バックライトユニット2が発光する緑色光の波長帯域は、520nm以上560nm以下であることが好ましく、520nm以上545nm以下であることがより好ましい。
また、同様の観点から、バックライトユニットが発光する赤色光の波長帯域は、600nm以上680nm以下であることが好ましく、610nm以上640nm以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態では、光源として面状光源を用いた場合を例に説明したが、光源としては面状光源以外の光源も使用することができる。
バックライトユニットの構成としては、図1では、導光板や反射板などを構成部材とするエッジライト方式について説明したが、直下型方式であっても構わない。導光板としては、公知のものを何ら制限なく使用することができる。
上述のバックライトユニット2は液晶表示装置に応用することができる。図6に示されるように、液晶表示装置4は上記実施形態のバックライトユニット2とバックライトユニットの再帰反射性部材側に対向配置された液晶セルユニット3とを備えてなる。
(高バリア性フィルムの作製)
ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、東洋紡社製、商品名:コスモシャイン(登録商標)A4300、厚さ50μm)基材の片面側に以下の手順でバリア層を形成した。
まず、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA、ダイセルサイテック社製)及び光重合開始剤(ランベルティ社製、ESACURE(登録商標) KTO46)を用意し、質量比率として95:5となるように秤量し、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度15%の塗布液とした。この塗布液を、ダイコーターを用いてロールトウロールで上記PETフィルム上に塗布し、50℃の乾燥ゾーンを3分間通過させた。その後、窒素雰囲気下で紫外線を照射(積算照射量約600mJ/cm2)し、UV硬化で硬化させ、巻き取った。上記PETフィルム基材上に形成された有機バリア層の厚さは、1μmであった。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、東洋紡社製、商品名:コスモシャインA4300、厚さ50μm)を用意し、低バリア性フィルムとした。バリア層等の形成処理は行わなかった。このフィルムの酸素透過率は、測定温度23℃、90%RHの条件下で、20cm3/(m2・day・atm)であった。
下記の配合比にて、量子ドット含有硬化性組成物を調製し、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過した後30分間減圧乾燥して、各例の塗布液を調製した。下記において、発光極大波長535nmの量子ドット分散液1として、NN−ラボズ社製CZ520−100を用い、また、発光極大波長630nmの量子ドット分散液2として、NN−ラボズ社製CZ620−100を用いた。これらはいずれもコアとしてCdSe、シェルとしてZnS、及び配位子としてオクタデシルアミンを用いた量子ドットであり、ト
ルエンに3重量%の濃度で分散されている。また、硬化性化合物は表1に記載の各例の化合物とした。
(実施例1)
―バリアフィルムの作製―
ウレタンアクリレート樹脂(大成ファインケミカル社製 アクリット8BR500)と光重合開始剤(チバケミカル社製、Irgacure184)と、密着剤(密着剤40A:トリメトキシシリルプロピルメタクリレートと密着剤40B:グリシジルメタクリレート(以下、GMAと略称にて記載する)との質量比50:50混合物)とを質量比率として94:5:1となるように秤量し、メチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度15%のバリア被覆層(介在層)形成用塗布液を調製した。かかる塗布液を、上記高バリア性フィルムのバリア層の表面にダイコーターを用いてロールトウロールで塗布し、100℃の乾燥ゾーンを3分間通過させてバリア被覆層(介在層)を形成した後巻き取り、実施例1のバリアフィルム1を作製した。支持体上に形成されたバリア被覆層の厚さは、1μmであった。
次に、バリアフィルム1を、1m/分、60N/mの張力で連続搬送しながら、バリア被覆層面上に、調製した量子ドット含有重合性組成物をダイコーターにて塗布し、50μmの厚さの塗膜を形成した。次いで、塗膜の形成されたバリアフィルム1をバックアップローラに巻きかけ、塗膜の上に、別のバリアフィルム1をバリア被覆層面が塗膜に接する向きでラミネートし、バリアフィルム1で塗膜を挟持した状態で連続搬送しながら、100℃の加熱ゾーンを3分間通過させた。その後、160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、紫外線を照射して硬化させ、量子ドットを含有する波長変換層を硬化させて波長変換部材を作製した。紫外線の照射量は2000mJ/cm2であった。
バリア被覆層形成用塗布液において、密着剤40Aをウレタンアクリレート(共栄社化学製、UA306H)とした以外は実施例1と同様にして波長変換部材を作製した。
バリア被覆層形成用塗布液において、密着剤として、密着剤40A及び密着剤40Bを用いずに、表1に記載の密着剤40AB:リン酸2―(メタクリロイルオキシ)エチルを用いた以外は実施例1と同様にして波長変換部材を作製した。
バリア被覆層形成用塗布液において、密着剤ABをジメチルアミノエチルアクリレートとした以外は実施例3と同様にして、実施例4の波長変換部材を作製した。
バリア被覆層形成用塗布液において、密着剤ABを3−アミノプロピルトリメトキシシランとし、更に、バリア被覆層の厚さを30nmとした以外は実施例3と同様にして、実施例5の波長変換部材を作製した。
量子ドット含有重合性組成物に、バリア被覆層形成用塗布液に含まれる密着剤40BであるGMAを5質量部配合した以外は実施例1と同様にして実施例6の波長変換部材を作製した。なお、量子ドット含有組成物において、密着剤の添加にあたり、硬化性化合物の配合量を90質量部とした。
量子ドット含有重合性組成物において、硬化性組成物として、脂環式エポキシ化合物Iの代わりに脂環式エポキシ化合物IIを用いた以外は実施例1と同様にして、実施例7の波長変換部材を作製した。
バリア被覆層を設けずに、高バリア性フィルムをそのままバリアフィルムとして利用し、更に、量子ドット含有重合性組成物において、硬化性組成物として、脂環式エポキシ化合物Iの代わりに脂肪族エポキシ化合物(ナガセケムテックス製、デナコールEX216L)を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例1の波長変換部材を作製した。
量子ドット含有重合性組成物において、硬化性組成物として、脂環式エポキシ化合物Iの代わりに脂肪族エポキシ化合物(ナガセケムテックス製、デナコールEX216L)を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例2の波長変換部材を作製した。
バリア被覆層を設けずに、高バリア性フィルムをそのままバリアフィルムとして利用した以外は実施例1と同様にして、比較例3の波長変換部材を作製した。
バリア被覆層形成用塗布液として、密着剤成分を含まず、ウレタンアクリレート樹脂(大成ファインケミカル社製 アクリット8BR500)と光重合開始剤(チバケミカル社製、Irgacure(登録商標)184)とを質量比率として95:5にて含有してなる塗布液を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例4の波長変換部材を作製した。
バリア被覆層形成用塗布液において、トリメトキシシリルプロピルメタクリレートを添加しなかった以外は実施例1と同様にして波長変換部材を作製した。このとき、実施例1のトリメトキシシリルプロピルメタクリレートに相当する質量分はウレタンアクリレート樹脂(大成ファインケミカル社製 アクリット8BR500)に代替した。
バリア被覆層形成用塗布液において、GMAを添加しなかった以外は実施例1と同様にして波長変換部材を作製した。このとき、実施例1のGMAに相当する質量分はウレタンアクリレート樹脂(大成ファインケミカル社製 アクリット8BR500)に代替した。
上記高バリア性フィルムの代わりに、上記低バリア性フィルムを用いた以外は実施例1と同様にして波長変換部材を作製した。
以下に示す評価項目について、各例の波長変換部材の評価を行った。評価結果は表1に示してある。
実施例、比較例で用いた波長変換層のマトリクス材のみを基材上に膜厚100μmの暑さで塗工し、基材を剥離して単膜を得た。得られた単膜の酸素透過率を、測定温度23℃、相対湿度90%の条件下で、酸素ガス透過率測定装置(MOCON社製、OX−TRAN 2/20:商品名)を用いて測定した。その結果を元に以下の基準で、波長変換部材の酸素バリア性を評価した。
A:10.00cm3/(m2・day・atm)以下
B:10.00cm3/(m2・day・atm)超100.0cm3/(m2・day・atm)以下
C:100.0cm3/(m2・day・atm)超
実施例、比較例で作製した波長変換部材を、3cm四方の正方形に切り出した。25℃60%RHに保たれた部屋で、市販の青色光源(OPTEX−FA株式会社製、OPSM−H150X142B)上に各例の波長変換部材を置き、波長変換部材に対して青色光を100時間連続で照射した。
連続照射後の波長変換部材の端部の波長変換部材の端部領域を観察した。波長変換部材の端部界面から中心方向に向かって、発光挙動の失われた、あるいは発光が減衰した領域の境界面までの距離をdとし、評価値とした。
評価基準
d≦0.1mm未満:A (Excellent)
0.1mm<d≦0.5mm:B (Good)
0.5mm<d:C (No Good)
市販のタブレット端末(Amazon社製、Kindle(登録商標) Fire HDX 7”)を分解し、バックライトユニットを取り出した。取り出したバックライトユニットの導光板上に矩形に切り出した各例の波長変換部材を置き、その上に表面凹凸パターンの向きが直交した2枚のプリズムシートを重ね置いた。青色光源から発し、波長変換部材及び2枚のプリズムシートを透過した光の輝度を、導光板の面に対して垂直方向740mmの位置に設置した輝度計(SR3、TOPCON社製)で測定した。なお測定は、波長変換部材の隅から内側5mmの位置を測定し、4隅での測定の平均値(Y0)を評価値とした。
連続照射後の波長変換部材の4隅の輝度(Y1)を、連続照射前の輝度の評価と同様の方法で測定し、下式記載の連続照射前の輝度との変化率(ΔY)を取って輝度劣化の指標とした。結果を表1に示す。
ΔY=(Y0−Y1)÷Y0×100
評価基準
ΔY<20 :A (Excellent)
20≦ΔY≦30 :B (Good)
30<ΔY :C (No Good)
各例の波長変換部材に対して、JIS Z 0237に記載の方法により、180°引き剥がし粘着力を測定した。測定結果に対し、以下に記載の評価基準で、各例の密着性を評価した。得られた結果を表1に示す。
180°引き剥がし粘着力が
2.015N/10mm以上 :A (Excellent)
0.5N/10mm以上、2.015N/10mm未満 :B (Good)
0.5N/10mm未満 :C (No Good)
1D 波長変換部材
2 バックライトユニット
2A 反射板
2B 再帰反射性部材
3 液晶セルユニット
4 液晶表示装置
10,20 バリアフィルム
11,21 基材
12a,22a バリア層
12b,22b バリア被覆層(介在層)
13 凹凸付与層(マット層、光拡散層)
30 波長変換層
30A,30B 量子ドット
30P 有機マトリックス
40A 化学構造Aを有する密着剤
40B 化学構造Bを有する密着剤
40AB 化学構造A及びBを有する密着剤
LB 励起光(一次光、青色光)
LR 赤色光(二次光、蛍光)
LG 緑色光(二次光、蛍光)
Claims (18)
- 励起光により励起されて蛍光を発光する少なくとも1種の量子ドットが、有機マトリクス中に分散されて含有されてなる波長変換層と、
該波長変換層の少なくとも一方の主面に隣接して備えられてなる介在層と、
該介在層の前記波長変換層と反対側の主面に隣接して備えられてなる、窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素を主成分とするバリア層とを備えてなり、
前記有機マトリクスは、少なくとも脂環式エポキシ化合物を含む硬化性組成物が硬化されたものであり、
前記介在層は、前記バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合してなる化学構造Aと、前記有機マトリクスと結合してなる化学構造Bとを含む波長変換部材。 - 前記介在層が、有機層中に前記化学構造Aと前記化学構造Bとを含んでなる請求項1記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Aが、前記介在層に化学構造Cを介して結合されて含まれてなる請求項1または2記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Bが、前記介在層に化学構造Dを介して結合されて含まれてなる請求項1〜3いずれか1項記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Aを有する密着剤と、前記化学構造Bを有する密着剤が、前記介在層中に含まれてなる請求項1または2記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Aは、前記バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と共有結合してなる構造である請求項1〜5いずれか1項記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Aは、前記バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と水素結合してなる構造である請求項1〜5いずれか1項記載の波長変換部材。
- 前記化合構造Aは、前記バリア層の主成分である窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素とシロキサン結合してなる構造である請求項6記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Aは、アミノ基,メルカプト基,又はウレタン構造のうち少なくとも1つに基づく水素結合を有する請求項7記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Bは、前記有機マトリクスと共有結合してなる構造である請求項1〜9いずれか1項記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Bは、前記有機マトリクスと水素結合してなる構造である請求項1〜9いずれか1項記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Bは、アミノ基,メルカプト基,又はエポキシ基のうち少なくとも1つに基づく共有結合を有する請求項10記載の波長変換部材。
- 前記化学構造Bが、アミノ基,カルボキシル基,又はヒドロキシ基のうち少なくとも1つに基づく水素結合を有する請求項11記載の波長変換部材。
- 前記バリア層が、窒化ケイ素を主成分とする請求項1〜13いずれか1項記載の波長変換部材。
- 前記脂環式エポキシ化合物が、下記式で表されるものである請求項1〜14いずれか1項記載の波長変換部材。
- 一次光を出射する面状光源と、
該面状光源上に備えられてなる請求項1〜15いずれか1項記載の波長変換部材と、
該波長変換部材を挟んで前記面状光源と対向配置される再帰反射性部材と、
前記面状光源を挟んで前記波長変換部材と対向配置される反射板とを備えたバックライトユニットであって、
前記波長変換部材は、前記面状光源から出射された前記一次光の少なくとも一部を前記励起光として、前記蛍光を発光し、該蛍光からなる二次光を含む光を少なくとも出射するものであるバックライトユニット。 - 請求項16に記載のバックライトユニットと、
該バックライトユニットの前記再帰反射性部材側に対向配置された液晶ユニットとを備えてなる液晶表示装置。 - 励起光により励起されて蛍光を発光する少なくとも1種の量子ドットが、有機マトリクス中に分散されて含まれてなる波長変換層と、
該波長変換層の少なくとも一方の主面に隣接して備えられてなる介在層と、
該介在層の前記波長変換層と反対側の主面に隣接して備えられてなる、窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素を主成分とするバリア層とを備えてなる波長変換部材の製造方法であって、
基材上に前記バリア層を形成する工程と、
該バリア層の表面に、
窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合しうる密着剤及び前記有機マトリクスと結合しうる密着剤を含む前記介在層の原料液、または、
窒化ケイ素及び/又は酸窒化ケイ素と結合し、且つ、前記有機マトリクスと結合しうる密着剤を含む前記介在層の原料液
を塗布して該原料液の塗膜を形成する工程と、
該塗膜を硬化させて前記介在層を形成する工程と、
該介在層の表面に、前記量子ドットと、脂環式エポキシ化合物を含む量子ドット含有硬化性組成物を塗布して該硬化性組成物の塗膜を形成する工程と、
該塗膜を光硬化または熱硬化させる硬化工程を有する波長変換部材の製造方法。
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