JP2023041604A - 量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールを提供する。【解決手段】量子ドット複合材は、硬化性ポリマー及び硬化性ポリマーに分散する量子ドット粒子を含む。硬化性ポリマーの総重量を１００重量％として、硬化性ポリマーは、単官能アクリルモノマー５～３０重量％と、多官能アクリルモノマー１０～４０重量％と、チオール化合物１５～４０重量％と、光開始剤１～５重量％と、アリルモノマー５～２５重量％と、散乱粒子３～３０重量％と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールに関し、特に、バリア層が更に設置される必要がない、量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールに関する。
ディスプレイの表示品質の要求が高まるにつれ、高彩度と低厚みの両方を備えたディスプレイの開発が徐々に主流となっている。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と比較して、量子ドットは発光効率が比較的高く、色域が広く、色純度が高いため、関連する技術の分野において、視聴者により良い視聴体験を提供するために、技術者は、量子ドット材料を用いて光学フィルムを製造し、且つ光学フィルムをディスプレイバックライトとして用いる研究を行っている。
しかし、量子ドット材料は湿気や酸素に耐性がないため、量子ドット材料を含む量子ドットフィルムが空気や湿気に接触すると、量子ドット材料が劣化しやすく、発光効率に影響を与える。現在市販の光学フィルムは、量子ドットに対する外部環境の湿気や酸素による影響を回避するように、光学フィルムにバリア層が設置されることで、ディスプレイの安定性を向上させ、耐用年数を延長させる。
例えば、一部の従来の光学フィルムｎ１において、図５に示すように、外部環境の湿気及び酸素と量子ドット層１’とが接触しないように、量子ドット層１’と第１ベース層２との間に、並びに量子ドット層１’と第２ベース層３との間に、バリア層Ｂが設置される。他部の従来の光学フィルムｎ１において、図６に示すように、バリア層Ｂは、第１ベース層２及び第２ベース層３に設置され、即ち、光学フィルムｎ１の最外側にバリア層Ｂが設置されることで、湿気及び酸素をバリアする効果を果たせる。
バリア層は、光学フィルムの湿気や酸素に対するバリア性を向上させることができるが、高いバリア率のバリアフィルムを使用すると、全体的なコストとプロセスの困難さが増加し、製品の全体的な厚さを減らすことも困難になる。以上の理由から、量子ドットフィルムを用いたディスプレイ製品の市場価格は依然として比較的高く、広く使われていない。従いまして、量子ドットフィルムの組成を改善して、量子ドットフィルム自身による湿気と酸素の遮断能力を改善して、上記の欠点を克服する方法は、依然としてこの事業にとって解決しよとする重要な問題の１つである。
本発明が解決しようとする技術の課題は、従来技術の不足に対し、量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールを提供する。
上記の技術的課題を解決するために、本発明が採用する一つの技術的手段は、量子ドット複合材を提供することである。量子ドット複合材は、硬化性ポリマー及び硬化性ポリマーに分散する量子ドット粒子を含む。硬化性ポリマーの総重量を１００重量％として、硬化性ポリマーは、単官能アクリルモノマー５～３０重量％と、多官能アクリルモノマー１０～４０重量％と、チオール化合物１５～４０重量％と、光開始剤１～５重量％と、アリルモノマー５～２５重量％と、散乱粒子３～３０重量％と、を含む。
一つの実施形態において、量子ドット粒子の量子ドット複合材での濃度は、０．１～５重量％である。
一つの実施形態において、チオール化合物の添加重量は、量子ドット粒子の添加重量の１５～５０倍である。
一つの実施形態において、量子ドット粒子の表面に配位基を有し、配位基は、オレイン酸、アルキルホスフィン、アルキルホスフィンオキシド、アルキルアミン、アルキルカルボン酸、アルキルチオール及びアルキルホスホン酸からなる群から選択される。
一つの実施形態において、チオール化合物は、２，２’－（エチレンジオキシ）ジエタンチオール、２，２’－チオジエタンチオール、トリメチロールプロパントリス（３－メルカプトプロピオナート）、ポリエチレングリコールジチオール、ペンタエリスリトールテトラ（３－メルカプトプロピオナート）、エチレングリコールビス（メルカプトアセテート）、２－メルカプトプロピオン酸エチル、ペンタエリスリトールテトラキス（３－メルカプトブチラート）、１，３，５－トリス［（３－メルカプトブタノイルオキシ）エチル］－１，３，５－トリアジン－２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）－トリオン及び１，４－ブタンジオールビス（３－メルカプトブチレート）からなる群から選択される。
一つの実施形態において、チオール化合物は、一級チオール化合物及び二級チオール化合物を含み、一級チオール化合物：二級チオール化合物の含有比は、１：３～３：１である。
一つの実施形態において、単官能アクリルモノマーは、ジシクロペンタジエニルメタクリレート、トリエチレングリコールエチルエーテルメタクリレート、アルコキシル化アクリル酸ラウリル、イソボロニルメタクリレート、メタクリル酸ラウリル、ステアリルメタクリレート、アクリル酸ラウリル、イソボロニルアクリレート、アクリル酸トリデシル、カプロラクトンアクリレート、アクリル酸オクチルフェノール及びアルコキシル化アクリレートからなる群から選択される。
一つの実施形態において、多官能アクリルモノマーは、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及びエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレートからなる群から選択される。
一つの実施形態において、アリルモノマーは、テレフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル、炭酸ジアリル、シュウ酸ジアリル及びイソフタル酸ジアリルからなる群から選択される。
上記の技術的課題を解決するために、本発明が採用する一つの技術的手段は、量子ドット複合材を硬化して形成された量子ドット層と、第１ベース層と、第２ベース層と、を備え、量子ドット層が第１ベース層と第２ベース層との間にある、光学フィルムを提供する。量子ドット複合材は、硬化性ポリマー及び硬化性ポリマーに分散する量子ドット粒子を含む。硬化性ポリマーの総重量を１００重量％として、硬化性ポリマーは、単官能アクリルモノマー５～３０重量％と、多官能アクリルモノマー１０～４０重量％と、チオール化合物１５～４０重量％と、光開始剤１～５重量％と、アリルモノマー５～２５重量％と、散乱粒子３～３０重量％と、を含む。
一つの実施形態において、第１ベース層及び第２ベース層は、ポリエチレンテレフタレートで形成されると共に、第１ベース層及び第２ベース層の厚みはいずれも、２０～１２０μｍである。
一つの実施形態において、量子ドット層の厚みは、３０～１３０μｍである。
一つの実施形態において、光学フィルムは、バリア層を含まない。
上記の技術的課題を解決するために、本発明が採用するもう一つの技術的手段は、入光側及び出光側を有するライトガイドユニットと、入光側に投射される光束を生成するための少なくとも１つの発光ユニットと、ライトガイドユニットの入光側に設置され且つライトガイドユニットと少なくとも１つの発光ユニットとの間にある光学フィルムと、を備える、バックライトモジュールを提供する。光学フィルムは、量子ドット複合材を硬化して形成された量子ドット層と、第１ベース層と、第２ベース層と、を備え、量子ドット層が第１ベース層と第２ベース層との間にある。量子ドット複合材は、硬化性ポリマー及び硬化性ポリマーに分散する量子ドット粒子を含む。硬化性ポリマーの総重量を１００重量％として、硬化性ポリマーは、単官能アクリルモノマー５～３０重量％と、多官能アクリルモノマー１０～４０重量％と、チオール化合物１５～４０重量％と、光開始剤１～５重量％と、アリルモノマー５～２５重量％と、散乱粒子３～３０重量％と、を含む。
本発明の有利な効果として、本発明に係る量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールは、「単官能アクリルモノマー５～３０重量％」、「多官能アクリルモノマー１０～４０重量％」、「チオール化合物１５～４０重量％」、「光開始剤１～５重量％」、「アリルモノマー５～２５重量％」及び「散乱粒子３～３０重量％」といった技術特徴により、量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールの水・酸素バリア性を向上することができる。
本発明の一つの実施形態に係る量子ドット複合材の部分断面図である。 本発明の一つの実施形態に係る光学フィルムの部分断面図である。 本発明のもう一つの実施形態に係る光学フィルムの部分断面図である。 本発明に係るバックライトモジュールの模式図である。 従来技術での一つの光学フィルムの側面断面模式図である。 従来技術でのもう一つの光学フィルムの側面断面模式図である。
本発明の特徴及び技術内容がより一層分かるように、以下の本発明に関する詳細な説明と添付図面を参照されたい。しかし、提供される添付図面は参考と説明のために提供するものに過ぎず、本発明の請求の範囲を制限するためのものではない。
以下、所定の具体的な実施態様によって「量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュール」を説明し、当業者は、本明細書に開示された内容に基づいて本発明の利点と効果を理解することができる。本発明は、他の異なる具体的な実施態様によって実行または適用でき、本明細書における各細部についても、異なる観点と用途に基づいて、本発明の構想から逸脱しない限り、各種の修正と変更を行うことができる。また、事前に説明するように、本発明の添付図面は、簡単な模式的説明であり、実際のサイズに基づいて描かれたものではない。以下の実施形態に基づいて本発明に係る技術内容を更に詳細に説明するが、開示される内容によって本発明の保護範囲を制限することはない。また、本明細書において使用される「または」という用語は、実際の状況に応じて、関連して挙げられる項目におけるいずれか１つまたは複数の組み合わせを含むことがある。
本発明に係る量子ドット複合材は、湿気及び酸素に対して良好なバリア性を有するため、量子ドットの湿気や酸素との接触による劣化を回避することができる。従いまして、量子ドット複合材を光学フィルムに応用する時に、量子ドット複合材を硬化して形成された量子ドット層は同様に、湿気及び酸素に対して良好なバリア性を有するため、光学フィルムは、他のバリア層が設置されなくても、量子ドットを保護する効果を果たせる。
［第一実施形態］
図１に示すように、本発明に係る量子ドット複合材１は、硬化性ポリマー１０及び硬化性ポリマー１０に分散する量子ドット粒子１１を含む。量子ドット複合材１は、湿気及び酸素に対して良好なバリア性を有する。
量子ドット粒子１１の量子ドット複合材１での濃度は、０．１～５重量％（ｗｔ％）である。一つの実施形態において、量子ドット粒子１１の量子ドット複合材１での濃度は、０．２～４重量％であり、好ましくは、０．３～３重量％である。
量子ドット粒子１１は、赤色量子ドット、緑色量子ドット、青色量子ドット及びそれらの任意の組み合わせを含む。また、量子ドット粒子１１は、単層構造の量子ドット、又はコアシェル構造の量子ドットであってもよい。以下にての説明は、量子ドット粒子１１の１つの例を説明するためのものであるが、本発明はこれに制限されるものではない。
量子ドット粒子１１がコアシェル構造である場合、量子ドットは、コア及びコアを覆うシェルを含む構造を有する。量子ドット粒子１１のコア及びシェルはいずれも、II－VI族（Ｇｒｏｕｐ II－VI）、II－V族、（Ｇｒｏｕｐ II－V）、III－VI族（Ｇｒｏｕｐ III－VI）、III－V族（Ｇｒｏｕｐ III－V）、IV－VI族（Ｇｒｏｕｐ IV－VI）、II－IV－VI族（Ｇｒｏｕｐ II－IV－VI）又はII－IV－V族（Ｇｒｏｕｐ II－IV－V）複合材料であってもよい。なかでも、「族」との用語とは、周期表における族である。
例えば、量子ドット粒子１１のコア／シェルの材料として、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）／硫化亜鉛（ＺｎＳ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）／硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）／硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）／硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）／硫化カドミウム（ＣｄＳ）又はテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）／硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含んでもよい。
一つの実施形態において、量子ドット粒子１１の間の安定性を維持するために、量子ドット粒子１１の表面に配位基を形成する。具体的に、配位基は、オレイン酸、アルキルホスフィン、アルキルホスフィンオキシド、アルキルアミン、アルキルカルボン酸、アルキルチオール及びアルキルホスホン酸からなる群から選択されるが、本発明はこれに制限されるものではない。
本発明において、硬化性ポリマー１０の組成及び配合比を改良することにより、硬化した硬化性ポリマー１０の緻密さを向上させることができる。このように、硬化した硬化性ポリマー１０は、湿気及び酸素に対してより優れたバリア性を有した上で、ある程度の物理特性を維持することができる。
詳しく説明すると、硬化性ポリマー１０の総重量を１００重量％として、硬化性ポリマー１０は、単官能アクリルモノマー５～３０重量％と、多官能アクリルモノマー１０～４０重量％と、チオール化合物１５～４０重量％と、光開始剤１～５重量％と、アリルモノマー５～２５重量％と、散乱粒子３～３０重量％と、を含む。
単官能アクリルモノマー及び多官能アクリルモノマーはいずれも、官能基を含有する小分子である。単官能アクリルモノマーは、１分子あたりに１つの重合可能な官能基を有する。多官能基アクリルモノマーは、１分子あたりに複数の重合可能な官能基を有する。
多官能アクリルモノマーに比べると、単官能アクリルモノマーは、低い硬化速度と、低い架橋密度、及び低い粘度などの特性を有する。このため、単官能アクリルモノマーの配合比が高いほど、硬化した量子ドット複合材１の体積収縮率が少ないと共に、架橋密度（ｃｒｏｓｓｌｉｎｋ ｄｅｎｓｉｔｙ）が低くなる。しかしながら、単官能アクリルモノマーの量子ドット粒子１１の分散性を向上させることができる。
それに対し、多官能アクリルモノマーは、量子ドット複合材１により速い硬化速度及びより高い粘度を与える。多官能アクリルモノマーの配合比が高いほど、硬化した量子ドット複合材１の架橋密度を向上させることができるが、体積収縮率も大きくなると共に、硬度が相対的に高くなる。また、多官能アクリルモノマーは、量子ドット複合材１の粘度を向上させることができるが、多官能アクリルモノマーの配合比が高いほど、量子ドット粒子１１の硬化性ポリマー１０での分散性が低減することはある。
説明すべきことは、量子ドット粒子１１の硬化性ポリマー１０での分散性が不良である場合、励起された量子ドット粒子１１による励起光の波長半値幅が広くなると共に、量子ドット粒子１１の光変換効率が悪くて、輝度が低いため、実際応用の要求を満たすことは困難である。
それによって、本発明における実施形態において、硬化した量子ドット複合材１はより高い緻密さを有すると共に、量子ドット粒子１１の硬化性ポリマー１０での分散性を考量し、更に、硬化した量子ドット複合材１の体積収縮率、硬度及び脆性が高すぎることを回避することができる。
上述したように、単官能基アクリルは、量子ドット粒子１１の分散性を向上させることができる。しかしながら、単官能基アクリルの比率が高すぎると、硬化した硬化性ポリマー１０の緻密さが低くなり、湿気及び酸素に対してバリア性が低くなると共に、重合速度が低すぎることがある。従いまして、本発明の実施形態において、単官能アクリルモノマーの重量％と多官能アクリルモノマーの重量％との比は、０．１５～０．７５である。
一つの好ましい実施形態において、単官能アクリルモノマーの重量％と多官能アクリルモノマーの重量％との比は、０．２～０．６２である。一つのより好ましい実施形態において、単官能アクリルモノマーの重量％と多官能アクリルモノマーの重量％との比は、０．２５～０．５５である。それによって、硬化性ポリマー１０では、量子ドット粒子１１がより優れた分散性を有すると共に、硬化した硬化性ポリマー１０の水・酸素バリア性を向上させることができる。
一つの実施形態において、単官能アクリルモノマーの硬化性ポリマー１０での含有量は、７．５～２５重量％であり、好ましくは、８～２０重量％であり、より好ましくは、１０～１５重量％である。
一つの実施形態において、多官能アクリルモノマーの硬化性ポリマー１０での含有量は、１５～２５重量％である。
一つの実施形態において、単官能アクリルモノマーは、ジシクロペンタジエニルメタクリレート、トリエチレングリコールエチルエーテルメタクリレート、アルコキシル化アクリル酸ラウリル、イソボロニルメタクリレート、メタクリル酸ラウリル、ステアリルメタクリレート、アクリル酸ラウリル、イソボロニルアクリレート、アクリル酸トリデシル、カプロラクトンアクリレート、アクリル酸オクチルフェノール及びアルコキシル化アクリレートからなる群から選択されるが、本発明はこれに制限されるものではない。
また、一つの実施形態において、多官能アクリルモノマーは、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及びエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレートからなる群から選択されるが、本発明はこれに制限されるものではない。
説明すべきことは、多官能アクリルモノマーの重量％を向上させることにより、硬化した硬化性ポリマー１０の密度を向上させることができるが、硬化した硬化性ポリマ－１０が比較的に脆くて柔軟性を有しないため、その後の加工にとって不利となる。従いまして、本発明において、硬化性ポリマー１０は、チオール化合物を含み、チオール化合物の添加により、硬化した量子ドット複合材１がより高い密度を有した上で、柔軟性及び靭性も有する。
硬化性ポリマー１０において、チオール化合物の含有量が１５重量％未満であると、硬化した量子ドット複合材１が比較的に硬くなる。一方、チオール化合物の硬化性ポリマー１０での含有量が４０重量％を超えると、硬化した量子ドット複合材１が柔らかすぎて、組み立て性に影響する。従いまして、チオール化合物の硬化性ポリマー１０での含有量は、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％又は４０重量％であってもよい。
なお、チオール化合物の添加により、量子ドット粒子１１の配位基と硬化性ポリマーとの間の相容性を向上させ、それによって、量子ドット粒子１１が、硬化性ポリマー１０で完全に覆い、量子ドット複合材１の水・酸素バリア性を向上させることができる。
従いまして、本発明において、量子ドット粒子１１と硬化性ポリマー１０との間の相容性を向上するために、チオール化合物の添加重量が量子ドット粒子１１の添加重量の１５～５０倍となるように制御する。例えば、チオール化合物の添加重量と量子ドット粒子１１の添加重量との比は、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５又は５０であってもよい。
本発明において、チオール化合物は、一級チオール化合物、二級チオール化合物又はそれらの組み合わせであっても良い。チオール化合物が一級チオール化合物及び二級チオール化合物を同時に含む時に、一級チオール化合物：二級チオール化合物の含有比は、１：３～３：１である。
例えば、一級チオール化合物は、２，２’－（エチレンジオキシ）ジエタンチオール、２，２’－チオジエタンチオール、トリメチロールプロパントリス（３－メルカプトプロピオナート）、ポリエチレングリコールジチオール、ペンタエリスリトールテトラ（３‐メルカプトプロピオナート）及びエチレングリコールビス（メルカプトアセテート）からなる群から選択されてもよい。二級チオール化合物は、２－メルカプトプロピオン酸エチル、ペンタエリスリトールテトラキス（３－メルカプトブチラート）、１，３，５－トリス［（３－メルカプトブタノイルオキシ）エチル］－１，３，５－トリアジン－２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）－トリオン及び１，４－ブタンジオールビス（３－メルカプトブチレート）からなる群から選択されてもよいが、本発明はこれに制限されるものではない。
本発明において、光開始剤は、光エネルギー（例えば、紫外線）を吸収して励起されて、フリーラジカル、カチオン又はアニオンが生成されて、重合反応を起こす、という役割を果たせる。一つの実施形態において、光開始剤として、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（１－ｈｙｄｒｏｘｙｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｐｈｅｎｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）、ベンゾイルイソプロパノール（ｂｅｎｚｏｙｌ ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）、トリブロモメチルフェニルスルホン（ｔｒｉｂｒｏｍｏｍｅｔｈｙｌ ｐｈｅｎｙｌ ｓｕｌｆｏｎｅ）、及びジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ｄｉｐｈｅｎｙｌ（２，４，６－ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｏｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ ｏｘｉｄｅ）からなる群から選択されてもよいが、本発明はこれに制限されるものではない。
本発明において、アリルモノマーの添加により、硬化性ポリマー１０と量子ドット粒子１１との相容性を向上させると共に、量子ドット複合材１の粘度が高すぎることを回避することができる。また、量子ドット複合材１の極性は、チオール化合物の添加により向上され、アリルモノマーの添加により、量子ドット複合材１の極性が過度に向上されることを回避することができる。例えば、アリルモノマーは、テレフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル、炭酸ジアリル、シュウ酸ジアリル及びイソフタル酸ジアリルからなる群から選択されるが、本発明はこれに制限されるものではない。
本発明において、散乱粒子は、量子ドットで生成された光線を散乱させることができ、それによって、量子ドット複合材１を光学フィルムの製造に応用する時に、光学フィルムは、均一な光線を生成することができる。説明すべきことは、散乱粒子の含有量が３重量％未満であると、量子ドット複合材１のヘイズ値が足りなくなる。散乱粒子の含有量が３０重量％を超えると、量子ドット粒子１１の分散性に悪影響を与える。
散乱粒子は、サイズが０．５～２０μｍの微粒子であってもよいと共に、微粒子の材料は、アクリル、二酸化ケイ素、二酸化ゲルマニウム、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム（III）及びポリスチレンからなる群から選択されてもよい。前記サイズとは、平均粒子径であると共に、周知の粒度分布計で測定することができる。
説明すべきことは、硬化性ポリマー１０は、抑制剤を更に含んでもよい。抑制剤の添加により、量子ドット複合材１の硬化時間を調整することができるため、操作性が向上する。抑制剤を添加しない場合、硬化性ポリマー１０が量子ドット粒子と均一に混合する前に硬化して、品質が良好な量子ドット材料を得られないことがある。抑制剤の硬化性ポリマー１０での含有量は、０．０５～２重量％である。
図２に示すように、本発明に係る光学フィルムｍ１は、量子ドット層１’と、第１ベース層２と、第２ベース層３と、を備える。本実施形態において、光学フィルムｍ１は、量子ドット層１’と、第１ベース層２と、第２ベース層３と、を備えると共に、量子ドット層１’は、第１ベース層２と第２ベース層３との間にある。換言すると、量子ドット層１’は、第１表面１ａ及び反対側である第２表面１ｂを有する。第１ベース層２は、第１表面１ａに接し、第２ベース層３は、第２表面１ｂに接する。
量子ドット層１’は、前記量子ドット複合材１を硬化して形成されてもよい。量子ドット複合材１の詳細な成分については、ここで重複に説明しない。詳しく説明すると、第１ベース層２に量子ドット複合材１を形成し、次に、量子ドット複合材１を第２ベース層３で覆うことにより、積層構造を形成する。一つの実施形態において、量子ドット層１’の厚みは、３０～１３０μｍである。
次に、硬化工程を行うことにより、積層構造における量子ドット複合材１を硬化させて量子ドット層１’を形成する。更に説明すると、硬化工程において、積層構造に紫外光を直接に照射して、量子ドット複合材１を量子ドット層１’になるように硬化させることができる。それによって、量子ドット層１’は、硬化性ポリマー１０を硬化して得た硬化したポリマー１０’及びポリマー１０’に分散する量子ドット粒子１１を含む。
ポリマー１０’がより緻密であるため、より優れた水・酸素バリア性を有し、第１ベース層２及び第２ベース層３の材料は、水・酸素バリア性が高い材料を使用する必要がない。例えば、第１ベース層２及び第２ベース層３の材料はポリエステルであってもよい。ポリエステルの具体例として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリアリレートを含み、好ましくはポリエチレンテレフタレートである。また、第１ベース層２及び第２ベース層３の厚みはそれぞれ、２０～１２５μｍである。
即ち、本発明の実施形態に係る量子ドット複合材１を硬化して形成された量子ドット層１’は既に、良好な水・酸素バリア性を有する。従いまして、光学フィルムｍ１は、他のコストの高い水・酸素バリア層を設置する必要がなく、光学フィルムｍ１全体のコスト及びプロセスの困難さを低減することができる。その上、光学フィルムｍ１の全体厚みを低減することができる。一つの実施形態において、光学フィルムｍ１の総厚みは、９０～３８０ｎｍである。
図３に示すように、本発明に係るもう１つの光学フィルムｍ１は、量子ドット層１’と、第１ベース層２と、第２ベース層３と、第１粘着防止塗布層４と、第２粘着防止塗布層５と、を備える。量子ドット層１’は、第１ベース層２と第２ベース層３との間にある。第１粘着防止塗布層４は、第１ベース層２に形成される。第２粘着防止塗布層５は、第２ベース層３に形成される。
第１粘着防止塗布層４及び第２粘着防止塗布層５の設置により、光学フィルムｍ１が製造又は運搬において粘着することを回避することができる。第１粘着防止塗布層４及び第２粘着防止塗布層５のそれぞれは、樹脂及び固体粒子を含む。第１粘着防止塗布層４及び第２粘着防止塗布層の厚みは、３～１０μｍである。
図４に示すように、本発明において、バックライトモジュールＭを提供する。バックライトモジュールＭは、光学フィルムｍ１、ライトガイドユニットｍ２及び発光ユニットｍ３を含む。光学フィルムｍ１は、ライトガイドユニットｍ２と発光ユニットｍ３との間にある。
本実施形態において、光学フィルムｍ１は、第２ベース層３を介してライトガイドユニットｍ２に接する。詳しく説明すると、光学フィルムｍ１は、もう１つの光学接着剤層ｍ４を介して、ライトガイドユニットｍ２に固定される。量子ドット層１’、第１ベース層２及び第２ベース層３の材料については、上記の説明と同様であるので、ここでその説明を省略する。
ライトガイドユニットｍ２は、ライトガイド板、反射シート、拡散シート、プリズムシート、偏光シートの中の少なくとも１つを含んでもよいが、本発明はこれに制限されるものではない。ライトガイドユニットｍ２は、入光側Ｓ１及び反対側の出光側Ｓ２を有する。光学フィルムｍ１は、ライトガイドユニットｍ２の入光側Ｓ２に設置される。
発光ユニットｍ３は、ライトガイドユニットｍ２に投射される光束Ｌを生成するためのものである。本実施形態において、発光ユニットｍ３は、複数個の発光素子ｍ３１を含むと共に、複数個の発光素子ｍ３１でアレイを配列した上で、ライトガイドユニットｍ２の入光側Ｓ２で対応的に設置される。
本実施形態において、光学フィルムｍ１として、図２に示す光学フィルムｍ１を使用してもよい。光学フィルムｍ１は、量子ドット層１’と、第１ベース層２と、第２ベース層３とを備えると共に、量子ドット層１’は、第１ベース層２と第２ベース層３との間にある。換言すると、量子ドット層１’は、第１表面１ａ及び反対側である第２表面１ｂを有する。第１ベース層２は、第１表面１ａに接する。第２ベース層３は、第２表面１ｂに接する。本実施形態において、光学フィルムｍ１は、第２ベース層３を介してライトガイドユニットｍ２に接する。詳しく説明すると、光学フィルムｍ１は、もう１つの光学接着剤層ｍ４を介して、ライトガイドユニットｍ２の入光側Ｓ２に固定されてもよい。量子ドット層１’、第１ベース層２及び第２ベース層３の材料については、上記の説明と同様であるので、ここでその説明を省略する。
説明すべきことは、発光ユニットｍ３で生成された光束Ｌは、量子ドット層１’に入射した後に、一部の光束Ｌは、量子ドット層１’における量子ドット粒子１１を励起させて、波長が光束Ｌと異なる励起ビームが生成される。即ち、発光ユニットｍ３で生成された光束Ｌが量子ドット層１’を通過した後に、混合光束（光束及び励起ビームを含む）が生成され、混合光束が、入光側Ｓ２からライトガイドユニットｍ２に入射する。
なお、本発明の実施形態の量子ドット層１’は、良好な水・酸素バリア性を有するため、コストの高い水・酸素バリア層を更に使用して量子ドット層１’を保護する必要がないので、光学フィルムｍ１のコストを低減するだけでなく、光学フィルムｍ１の全体の厚みを低減することができる。本発明の実施形態に係る光学フィルムｍ１をディスプレイのバックライトモジュールＭに応用する時に、バックライトモジュールＭの厚みを更に低減することができる。
本発明に係る量子ドット複合材１、光学フィルムｍ１及びバックライトモジュールＭの優れた特性を証明するために、表１に示した成分に基づいて、実施例１～３及び比較例１、２の量子ドット複合材１を製造した。更に、量子ドット複合材１を用いて、図３に示すような光学フィルムｍ１を製造し、光学フィルムｍ１の各パラメータは、以下の通りである。次に、光学フィルムｍ１とライトガイドユニットｍ２と発光ユニットｍ３とを組み立てた後に、バックライトモジュールＭに対して輝度及び水と酸素の耐候性の測定を行う。測定の結果は、表１に示すとおりである。
表１における各パラメータの測定方法は、以下の通りである。
接着性：テンションメータでこう光学フィルムの接着性を測定する。測定する際に、量子ドット層が第１ベース層と第２ベース層との間に挟んでから、引き離すテストを行う。
収縮性：８５℃のオーブンで光学フィルムを半時間焼いた後に、その収縮の状態を観察する。光学フィルムの反り度は、０．２ｃｍ以上である時に、「反り有り」で表示する。光学フィルムの反り度は、０．２ｃｍ未満である時に、「反りなし」で表示する。
輝度：輝度計（品番：ＳＲ－３ＡＲである分光光度計）を用いてブルー光源（１２Ｗ）、色座標（ｘ＝０．１５５， ｙ＝０．０２６）、主波長４５０ｎｍ、及び半値全幅２０ｎｍなどの条件で励起・生成された混合光束の輝度を測定する。
水と酸素の耐候性：バックライトモジュールを環境試験箱に入れて、６５℃、相対湿度９５％の条件で、強度１０００ｃｄ／ｍ２のブルーライトで照射して、バックライトモジュールで生成した混合光束の減衰率が１０％になるまでにかかる時間を記録する。
Figure 2023041604000002
表１の結果によると、本発明において、量子ドット複合材の組成を制御することにより、量子ドット粒子が硬化性ポリマーで緊密的に包まれ、良好な水・酸素バリア性を果たせる。量子ドット複合材をバックライトモジュールに応用する時に、仮に高温多湿（６５℃、９５％ＲＨ）な環境でも、より優れた水・酸素バリア性を果たせる。
物理特性について、実施例１、２に係る光学フィルムは、良好な接着性を有し、テンションメータで測定を行う場合、量子ドット層、第１ベース層及び第２ベース層を分けることができなく、最後に光学フィルムが破れた。即ち、硬化性ポリマーが１５～２５重量％のアリルモノマーを含む場合、光学フィルムは、より優れた接着性を有する。
また、実施例１、３に係る光学フィルムは、適切な収縮性を有するため、高温多湿な環境でも、本来の構造形状を維持することができる。このように、光学フィルムの光学特性は、高温多湿な環境によって悪影響を与えない。即ち、硬化性ポリマーが１５～４０重量％のチオール化合物を含む場合、光学フィルムは、適切な収縮性を有し、反りが生じない。
［実施形態による有利な効果］
本発明の有利な効果として、本発明に係る量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールは、「単官能アクリルモノマー５～３０重量％」、「多官能アクリルモノマー１０～４０重量％」、「チオール化合物１５～４０重量％」、「光開始剤１～５重量％」、「アリルモノマー５～２５重量％」及び「散乱粒子３～３０重量％」といった技術特徴により、量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールの水・酸素バリア性を向上することができる。
更に説明すると、「チオール化合物の添加重量は、量子ドット粒子の添加重量の１５～５０倍である」といった技術特徴により、量子ドット複合材、光学フィルム及びバックライトモジュールの水・酸素バリア性を向上することができる。
更に説明すると、「アリルモノマーは、テレフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル、炭酸ジアリル、シュウ酸ジアリル及びイソフタル酸ジアリルからなる群から選択される」といった技術特徴により、本発明の硬化性ポリマー１０と量子ドット１１との間の相容性を向上させ、且つ量子ドット複合材１の粘度や極性が高すぎなる問題を回避することができる。
以上に開示された内容は、ただ本発明の好ましい実行可能な実施態様であり、本発明の請求の範囲はこれに制限されない。そのため、本発明の明細書及び図面内容を利用して成される全ての等価な技術変更は、いずれも本発明の請求の範囲に含まれる。
Ｍ…バックライトモジュール
ｍ１…光学フィルム
１…量子ドット複合材
１０…硬化性ポリマー
１１…量子ドット粒子
１’…量子ドット層
１ａ…第１表面
１ｂ…第２表面
１０’…ポリマー
２…第１ベース層
３…第２ベース層
４…第１粘着防止塗布層
５…第２粘着防止塗布層
ｍ２…ライトガイドユニット
Ｓ１…出光側
Ｓ２…入光側
ｍ３…発光ユニット
ｍ３１…発光素子
Ｌ…光束
ｍ４…光学接着剤層
Ｂ…バリア層
ｎ１…従来の光学フィルム

Claims (14)

  1. 硬化性ポリマー及び前記硬化性ポリマーに分散する量子ドット粒子を含む量子ドット複合材であって、前記硬化性ポリマーの総重量を１００重量％として、前記硬化性ポリマーは、
    単官能アクリルモノマー５～３０重量％と、
    多官能アクリルモノマー１０～４０重量％と、
    チオール化合物１５～４０重量％と、
    光開始剤１～５重量％と、
    アリルモノマー５～２５重量％と、
    散乱粒子３～３０重量％と、を含む、ことを特徴とする量子ドット複合材。
  2. 前記量子ドット粒子の前記量子ドット複合材での濃度は、０．１～５重量％である、請求項１に記載の量子ドット複合材。
  3. 前記チオール化合物の添加重量は、前記量子ドット粒子の添加重量の１５～５０倍である、請求項１に記載の量子ドット複合材。
  4. 前記量子ドット粒子の表面に配位基を有し、前記配位基は、オレイン酸、アルキルホスフィン、アルキルホスフィンオキシド、アルキルアミン、アルキルカルボン酸、アルキルチオール及びアルキルホスホン酸からなる群から選択される、請求項１に記載の量子ドット複合材。
  5. 前記チオール化合物は、２，２’－（エチレンジオキシ）ジエタンチオール、２，２’－チオジエタンチオール、トリメチロールプロパントリス（３－メルカプトプロピオナート）、ポリエチレングリコールジチオール、ペンタエリスリトールテトラ（３‐メルカプトプロピオナート）、エチレングリコールビス（メルカプトアセテート）、２－メルカプトプロピオン酸エチル、ペンタエリスリトールテトラキス（３－メルカプトブチラート）、１，３，５－トリス［（３－メルカプトブタノイルオキシ）エチル］－１，３，５－トリアジン－２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）－トリオン及び１，４－ブタンジオールビス（３－メルカプトブチレート）からなる群から選択される、請求項１に記載の量子ドット複合材。
  6. 前記チオール化合物は、一級チオール化合物及び二級チオール化合物を含み、
    前記一級チオール化合物：前記二級チオール化合物の含有比は、１：３～３：１である、請求項１に記載の量子ドット複合材。
  7. 前記単官能アクリルモノマーは、ジシクロペンタジエニルメタクリレート、トリエチレングリコールエチルエーテルメタクリレート、アルコキシル化アクリル酸ラウリル、イソボロニルメタクリレート、メタクリル酸ラウリル、ステアリルメタクリレート、アクリル酸ラウリル、イソボロニルアクリレート、アクリル酸トリデシル、カプロラクトンアクリレート、アクリル酸オクチルフェノール及びアルコキシル化アクリレートからなる群から選択される、請求項１に記載の量子ドット複合材。
  8. 前記多官能アクリルモノマーは、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及びエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレートからなる群から選択される、請求項１に記載の量子ドット複合材。
  9. 前記アリルモノマーは、テレフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル、炭酸ジアリル、シュウ酸ジアリル及びイソフタル酸ジアリルからなる群から選択される、請求項１に記載の量子ドット複合材。
  10. 量子ドット複合材を硬化して形成された量子ドット層と、第１ベース層と、第２ベース層と、を備え、前記量子ドット層が前記第１ベース層と前記第２ベース層との間にある、光学フィルムであって、
    前記量子ドット複合材は、硬化性ポリマー及び前記硬化性ポリマーに分散する量子ドット粒子を含み、前記硬化性ポリマーの総重量を１００重量％として、前記硬化性ポリマーは、
    単官能アクリルモノマー５～３０重量％と、
    多官能アクリルモノマー１０～４０重量％と、
    チオール化合物１５～４０重量％と、
    光開始剤１～５重量％と、
    アリルモノマー５～２５重量％と、
    散乱粒子３～３０重量％と、を含む、ことを特徴とする光学フィルム。
  11. 前記第１ベース層及び前記第２ベース層は、ポリエチレンテレフタレートで形成されると共に、前記第１ベース層及び前記第２ベース層の厚みはいずれも、２０～１２０μｍである、請求項１０に記載の光学フィルム。
  12. 前記量子ドット層の厚みは、３０～１３０μｍである、請求項１０に記載の光学フィルム。
  13. バリア層を含まない、請求項１０に記載の光学フィルム。
  14. 入光側及び出光側を有するライトガイドユニットと、
    前記入光側に投射される光束を生成するための少なくとも１つの発光ユニットと、
    前記ライトガイドユニットの前記入光側に設置され且つ前記ライトガイドユニットと少なくとも１つの前記発光ユニットとの間にある光学フィルムと、を備える、バックライトモジュールであって、
    前記光学フィルムは、
    量子ドット複合材を硬化して形成され、且つ第１表面及び第２表面を有する、量子ドット層と、
    前記量子ドット層の前記第１表面に接する第１ベース層と、
    前記量子ドット層の前記第２表面に接し、且つ前記ライトガイドユニットに接する前記第２ベース層と、を備え、
    前記量子ドット複合材は、硬化性ポリマー及び前記硬化性ポリマーに分散する量子ドット粒子を含み、前記量子ドット複合材の総重量を１００重量％として、前記硬化性ポリマーは、
    単官能アクリルモノマー５～３０重量％と、
    多官能アクリルモノマー１０～４０重量％と、
    チオール化合物１５～４０重量％と、
    光開始剤１～５重量％と、
    アリルモノマー５～２５重量％と、
    散乱粒子３～３０重量％と、を含む、ことを特徴とするバックライトモジュール。
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