JP6448782B2 - 量子ドット含有組成物、波長変換部材、バックライトユニット、および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、表面にリガンドが結合したナノ粒子が開示されている。このリガンドは、X−Sp−Zの式で表され、Xは第1級アミン基、2級アミン基、および尿素等であり、Spは、電荷移動させることが可能なスペーサ基であり、Zはナノ粒子に特定の化学反応性を与える反応性基である。反応性基として、チオール基、およびカルボキシル基等が記載されている。
また、本発明は、熱による輝度低下が抑制された波長変換部材、バックライトユニット、および液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
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および上限値として含む範囲を意味する。また、本明細書において、ピークの「半値幅」とは、ピーク高さ1/2でのピークの幅のことを言う。また、430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有する光を青色光と呼び、520〜560nmの波長帯域に発光中心波長を有する光を緑色光と呼び、600〜680nmの波長帯域に発光中心波長を有する光を赤色光と呼ぶ。また、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方、または両方を意味する。
以下、量子ドット含有組成物の詳細について説明する。
量子ドットは、励起光により励起されて蛍光を発光する半導体ナノ粒子である。量子ドット含有組成物は、量子ドットとして発光特性の異なる二種以上の量子ドットを含有してもよい。励起光として青色光を用いた場合には、量子ドット含有組成物は、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、および青色光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を含有することができる。
また、励起光として紫外光を用いた場合は、量子ドット含有組成物は、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、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、および紫外光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を含有することができる。
本発明の量子ドット含有組成物は、量子ドットと、量子ドットの表面に配位する配位性基を有する配位子とを含み、配位子が下記一般式Iで表されるものである。
本発明においては、特に沖津俊直氏提案の計算式(接着,38巻,6号,10ページ,1994年)によって求められる溶解度パラメータに従うことで所望の効果を得ることができ、本発明における溶解度パラメータ(SP値)とは、この計算式により算出された値を示す。
以下、これらのモノマーの好ましい例について説明する。
ビニルエステル類の例としては、ビニルアセテート、ビニルクロロアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルメトキシアセテート、および安息香酸ビニルなどが挙げられる。
マレイン酸ジエステル類の例としては、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、およびマレイン酸ジブチルなどが挙げられる。
フマル酸ジエステル類の例としては、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、およびフマル酸ジブチルなどが挙げられる。
イタコン酸ジエステル類の例としては、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、およびイタコン酸ジブチルなどが挙げられる。
オレフィン類の例としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられる。
マレイミド類の例としては、マレイミド、ブチルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイミドなどが挙げられる。
LおよびX1は、上記一般式AのLおよびX1と同義である。
本発明の量子ドット含有組成物における配位子は、公知の合成法によって合成することができる。例えば、特開2007−277514号公報に記載の方法によって合成することができる。
本発明の量子ドット含有組成物は、重合性化合物を含んでもよい。重合性化合物は、エポキシ基およびオキセタニル基からなる群から選択される官能基を少なくとも1つ有する化合物(以下、略してエポキシ化合物等と記載する場合がある。)であることが好ましい。以下に具体例を挙げる。
−エポキシ化合物等−
エポキシ基およびオキセタニル基からなる群から選択される官能基を少なくとも1つ有する化合物としては、例えば、脂肪族環状エポキシ化合物、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの脂肪族多価アルコールに1種または2種以上のアルキレンオキサイドを付加することにより得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル類;脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステル類;高級脂肪酸のグリシジルエステル類;エポキシシクロアルカンを含む化合物等が本発明に好適に用いられる。
重合性化合物は、脂環式エポキシ化合物であってもよい。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。先に記載した通り、脂環式エポキシ化合物は、脂肪族エポキシ化合物と比べて光照射による硬化性が良好である。光硬化性に優れる重合性化合物を用いることは、生産性を向上させることに加え、光照射側と非照射側とで均一な物性を有する層を形成できる点でも有利である。これにより、波長変換層のカールの抑制や均一な品質の波長変換部材の提供も可能となる。なおエポキシ化合物は、一般に、光硬化時の硬化収縮が少ない傾向もある。この点は、変形が少なく平滑な波長変換層を形成する上で有利である。
重合性化合物は、アクリル化合物であってもよい。単官能又は多官能(メタ)アクリレートモノマーが好ましく、重合性を有していれば、モノマーのプレポリマーやポリマーであってもよい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの一方、または両方を意味する。
3官能の(メタ)アクリレートモノマーとしては、ECH変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、EO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、およびPO変性グリセロールトリ(メタ)アクリレートを挙げることができる。
量子ドット含有組成物は、重合開始剤として、公知の光ラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤を含んでいてもよい。光重合開始剤としては、BASF社から市販されているイルガキュア(Irgacure(登録商標))シリーズでは、例えば、イルガキュア290、イルガキュア651、イルガキュア754、イルガキュア184、イルガキュア2959、イルガキュア907、イルガキュア369、イルガキュア379、イルガキュア819などが挙げられる。また、ダロキュア(Darocure(登録商標))シリーズでは、例えば、ダロキュアTPO、ダロキュア1173などが挙げられる。また、ランベルティ(Lamberti)社から市販されているエザキュア(Esacure(登録商標))シリーズでは、例えば、エザキュアTZM、エザキュアTZT、エザキュアKTO46などが挙げられる。その他、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤を含んでいてもよい。例えば、特開2013−043382号公報の段落0037、特開2011−159924号公報の段落0040〜0042を参照できる。
本発明の量子ドット含有組成物は、ポリマーを含んでもよい。ポリマーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリエーテル、およびポリスチレンを挙げることができる。また、ポリマーは水溶性であってもよい。水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、またはその共重合体を挙げることができる。ポリビニルアルコールの共重合体としては、エチレンービニルアルコール共重合体、ブテンジオールービニルアルコール共重合体等を挙げることができる。波長変換層への酸素の浸透を抑制し、量子ドットの酸化を防止する観点からは、水溶性ポリマーを含むことが好ましい。市販の水溶性ポリビニルアルコールとしては、株式会社クラレ製のポバール(登録商標)を挙げることができる。
本発明の量子ドット含有組成物は、必要に応じて溶媒を含んでもよい。溶媒には、有機溶媒または水−アルコール系溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン、トルエン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)等が挙げられる。水−アルコール系溶媒としては、水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、またはイソプロピルアルコール等が挙げられる。
この場合に使用される溶媒の種類及び添加量は、特に限定されない。添加量は、重合性組成物の粘度を最適化する観点から、量子ドット含有組成物100質量部中、50〜95質量部とすることが好ましい。
本発明の量子ドット含有組成物は、粘度調整剤、シランカップリング剤を含有してもよい。
量子ドット含有組成物は、必要に応じて粘度調整剤を含んでもよい。粘度調整剤を添加することによって、それらを所望の粘度に調整することが可能である。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ってもよい。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、量子ドット含有組成物は、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、量子ドット含有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。
組成物は、さらに、シランカップリング剤を含んでもよい。シランカップリング剤を含む重合性組成物から形成される波長変換層は、シランカップリング剤により隣接する層との密着性が強固なものとなるため、より一層優れた耐光性を示すことができる。これは主に、波長変換層に含まれるシランカップリング剤が、加水分解反応や縮合反応により、隣接する層の表面やその層の構成成分と共有結合を形成することによるものである。このとき、隣接する層として後述の無機層を設けることも好ましい。また、シランカップリング剤がラジカル重合性基等の反応性官能基を有する場合、波長変換層を構成するモノマー成分と架橋構造を形成することも、波長変換層と隣接する層との密着性向上に寄与し得る。なお本明細書において、波長変換層に含まれるシランカップリング剤とは、上記のような反応後の形態のシランカップリング剤も含む意味である。
本実施形態の波長変換部材1Dは、図1に示すように、量子ドット含有組成物を硬化させてなる波長変換層30と波長変換層30の両主面に配置されたバリアフィルム10,20とを備える。ここで、「主表面」とは、波長変換部材を、後述する表示装置に用いた場合の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。バリアフィルム10,20は、それぞれ、波長変換層30側から、それぞれバリア層12,22、および支持体11,21を備える。以下、波長変換層30、バリアフィルム10,20、支持体11,21、およびバリア層12,22の詳細について説明する。
波長変換層30は、図1に示すように、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、および青色光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。なお、図1において量子ドット30A,30Bは、視認しやすくするために大きく記載してあるが、実際は、例えば、波長変換層30の厚み50〜100μmに対し、量子ドットの直径は2〜7nmの範囲である。
量子ドット30A,30Bの表面には、本発明の配位子が配位している。波長変換層30は、本発明の配位子が配位した量子ドット30A,30Bと重合性化合物と重合開始剤とを含む量子ドット含有組成物を、光照射によって硬化させてなるものである。
有機マトリックス30Pは、重合性化合物が光照射または熱によって硬化されてなる。
バリアフィルム10,20は、酸素を遮断するガスバリア機能を有するフィルムである。本実施形態では、支持体11,21上にバリア層12,22をそれぞれ備える。支持体11,21の存在により、波長変換部材1Dの強度が向上され、且つ、容易に各層を製膜することができる。
なお、本実施形態では、バリア層12,22が支持体11,21により支持されてなるバリアフィルム10,20について示したが、バリア層12,22は支持体11,21に支持されていなくてもよい。また、本実施形態では、波長変換層30の両主面にバリア層12,22が隣接して備えられている波長変換部材について示したが、支持体11,21がバリア性を充分有している場合は、支持体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支持体11又は21によって支持されている。波長変換層30は、本実施形態のように、波長変換層30の表裏の主表面を支持体11及び21によって支持されていることが好ましい。
ここで可視光に対して透明とは、可視光領域における光線透過率が、80%以上、好ましくは85%以上であることをいう。透明の尺度として用いられる光線透過率は、JIS−K7105に記載された方法、すなわち積分球式光線透過率測定装置を用いて全光線透過率及び散乱光量を測定し、全光線透過率から拡散透過率を引いて算出することができる。支持体については、特開2007−290369号公報の段落0046〜0052、特開2005−096108号公報の段落0040〜0055を参照できる。
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。支持体の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KOBRA 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。
バリア層12,22は、支持体11,21側から順に、それぞれ有機層12a,22aと、無機層12b,22bと、を備えてなる。有機層12a,22aは、無機層12b,22bと波長変換層30との間に設けられていてもよい。
無機層とは、無機材料を主成分とする層であり、無機材料が50質量%以上、さらには80質量%以上、特に90質量%以上を占める層が好ましく、無機材料のみから形成される層が最も好ましい。バリア層12,22に好適な無機層12b,22bとしては、特に限定されず、金属、無機酸化物、窒化物、酸化窒化物等の各種無機化合物を用いることができる。無機材料を構成する元素としては、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、チタン、スズ、インジウム及びセリウムが好ましく、これらを一種又は二種以上含んでいてもよい。無機化合物の具体例としては、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム合金、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタンを挙げることができる。また、無機層として、金属膜、例えば、アルミニウム膜、銀膜、錫膜、クロム膜、ニッケル膜、チタン膜を設けてもよい。
また、バリア層における光の吸収を抑制する観点からは、窒化ケイ素がもっとも好ましい。
有機層とは、有機材料を主成分とする層であって、好ましくは有機材料が50質量%以上、さらには80質量%以上、特に90質量%以上を占める層である。有機層としては、特開2007−290369号公報の段落0020〜0042、特開2005−096108号公報の段落0074〜0105を参照できる。なお有機層は、カルドポリマーを含むことが好ましい。これにより、有機層と隣接する層との密着性、特に、無機層とも密着性が良好になり、より一層優れたバリア性を実現することができるからである。カルドポリマーの詳細については、上記特開2005−096108号公報の段落0085〜0095を参照できる。有機層の膜厚は、0.05μm〜10μmの範囲内であることが好ましく、中でも0.5〜10μmの範囲内であることが好ましい。有機層がウェットコーティング法により形成される場合には、有機層の膜厚は、0.5〜10μmの範囲内、中でも1μm〜5μmの範囲内であることが好ましい。また、ドライコーティング法により形成される場合には、0.05μm〜5μmの範囲内、中でも0.05μm〜1μmの範囲内であることが好ましい。ウェットコーティング法又はドライコーティング法により形成される有機層の膜厚が上述した範囲内であることにより、無機層との密着性をより良好なものとすることができるからである。
バリアフィルム10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13を備えていることが好ましい。バリアフィルム10が凹凸付与層13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。凹凸付与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、凹凸付与層、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。
次に、波長変換層30の両面に、支持体11,21上にバリア層12,22を備えたバリアフィルム10,20を有する態様の波長変換部材1Dの製造方法の一例を説明する。
本実施形態において、波長変換層30は、調製した量子ドット含有組成物をバリアフィルム10,20の表面に塗布した後に光照射、又は加熱により硬化させ、形成することができる。塗布方法としてはカーテンコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、印刷コーティング法、スプレーコーティング法、スロットコーティング法、ロールコーティング法、スライドコーティング法、ブレードコーティング法、グラビアコーティング法、ワイヤーバー法等の公知の塗布方法が挙げられる。
本実施態様の製造装置は、図示しない送出機と、第一のバリアフィルム10上に量子ドット含有組成物を塗布して塗膜30Mを形成する塗布部120と、塗膜30M上に第二のバリアフィルム20を貼り合わせて、塗膜30Mを第一のバリアフィルム10と第二のバリアフィルム20とで挟持するラミネート部130と、塗膜30Mを硬化する硬化部160と、図示しない巻き取り機とを備える。
次に、本発明の波長変換部材を備えたバックライトユニットについて説明する。図4は、バックライトユニットを示す概略構成断面図である。
図4に示されるように、本発明の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(緑色光LG,赤色光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。LG、LR、およびLBにより、再帰反射性部材2Bの表面から白色光Lwを出射する。
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。
さらなる輝度および色再現性の向上の観点から、バックライトユニットが発光する青色光の波長帯域は、440〜460nmであることがより好ましい。
同様の観点から、バックライトユニットが発光する緑色光の波長帯域は、520〜545nm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、610〜640nmであることがより好ましい。
バックライトユニットの構成としては、図4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。
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。
また他の態様では、発光ダイオードに替えてレーザー光源を使用することもできる。
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5に、本発明の液晶表示装置の概略構成断面図を示す。
図5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2における再帰反射性部材2B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。液晶セルユニット3は、液晶セル31を偏光板32と33とで挟持した構成であり、偏光板32,33は、それぞれ、偏光子322、332の両主面を偏光板保護フィルム321と323、331と333で保護された構成としている。
支持体としてポリエチレンテレフタレート(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)を用いて、支持体の片面側に以下の手順で有機層および無機層を順次形成した。
トリメチロールプロパントリアクリレート(製品名「TMPTA」、ダイセル・オルネクス(株)製)および光重合開始剤(商品名「ESACURE(登録商標) KTO46」、ランベルティ社製、)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にて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、紫外線硬化にて硬化させ、巻き取った。支持体上に形成された有機層の厚さは、1μmであった。
次に、ロールトウロールのCVD装置を用いて、有機層の表面に無機層(窒化ケイ素層)を形成した。原料ガスとして、シランガス(流量160sccm)、アンモニアガス(流量370sccm)、水素ガス(流量590sccm)、および窒素ガス(流量240sccm)を用いた。電源として、周波数13.56MHzの高周波電源を用いた。製膜圧力は40Pa、到達膜厚は50nmであった。このようにして支持体上に形成された有機層の表面に無機層が積層されたバリアフィルム10を作製した。
光散乱粒子として、シリコーン樹脂粒子(商品名「トスパール120」、モメンティブ社製、平均粒子サイズ2.0μm)150gおよびポリメチルメタクリレート(PMMA)粒子 (積水化学社製テクポリマー、平均粒子サイズ8μm)40gをメチルイソブチルケトン(MIBK)550gでまず1時間ほど攪拌し、分散させて分散液を得た。得られた分散液に、アクリレート系化合物(大阪有機合成社製Viscoat700HV)50g、アクリレート系化合物(商品名「8BR500」、大成ファインケミカル社製)40gを加え、さらに攪拌した。光重合開始剤(商品名「イルガキュア(登録商標)819」、BASF社製)1.5gおよびフッ素系界面活性剤(商品名「FC4430」、3M社製)0.5gをさらに添加して塗布液(光散乱層形成用重合性組成物)を作製した。
上記のバリアフィルム10のPETフィルム表面が塗布面になるように、上記塗布液をダイコーターにて塗布した。湿潤(Wet)塗布量を送液ポンプで調整し、塗布量25cc/m2で塗布を行った(乾燥膜で12μm程度になるように厚みを調整した)。60℃の乾燥ゾーンを3分間で通過させた後に30℃に調整したバックアップロールに巻き付け600mJ/cm2の紫外線で硬化した後に巻き取った。こうして、光散乱層が積層されたバリアフィルム11を得た。
−マット層形成用重合性組成物の調製−
マット層の凹凸を形成する粒子として、シリコーン樹脂粒子(商品名「トスパール2000b」、モメンティブ社製、平均粒子サイズ6.0μm)190gをメチルエチルケトン(MEK)4700gでまず1時間ほど攪拌し、分散させて分散液を得た。得られた分散液に、アクリレート系化合物(商品名「A−DPH」、新中村化学工業)430g、アクリレート系化合物(商品名「8BR930」、大成ファインケミカル社製)800gを加え、さらに攪拌した。光重合開始剤(商品名「イルガキュア(登録商標)184」、BASF社製)40gを添加して塗布液を作製した。
上記のバリアフィルム10のPETフィルム表面が塗布面になるように、上記塗布液をダイコーターにて塗布した。湿潤(Wet)塗布量を送液ポンプで調整し、塗布量10cc/m2で塗布を行った。80℃の乾燥ゾーンを3分間で通過させた後に30℃に調整したバックアップロールに巻き付け600mJ/cm2の紫外線で硬化した後に巻き取った。硬化後に形成されたマット層の厚さは3〜6μ程度であり、最大断面高さRt(JIS B0601に基づいて測定した。)が1〜3μm程度の表面粗さを有していた。こうして、凹凸層が積層されたバリアフィルム12を得た。
下記の量子ドット含有組成物1を窒素雰囲気下にて調製し、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過した後、30分間減圧乾燥して塗布液として用いた。
量子ドット1のトルエン分散液(発光極大:535nm) 20質量部
量子ドット2のトルエン分散液(発光極大:630nm) 2質量部
CEL2021P 90質量部
配位子LG1 7質量部
重合開始剤(Irgacure290,BASF社製) 2.3質量部
配位子にそれぞれLG2およびLG3を用いた以外は、実施例1と同様に作製した。
配位子にLG4を用い、量子ドット1のトルエン分散液として、発光波長530nmの緑色量子ドット分散液であるNN−ラボズ社製INP530−25を用い、量子ドット2のトルエン分散液として、発光波長620nmの赤色量子ドット分散液であるNN−ラボズ社製INP620−25を用いた以外は、実施例1と同様に作製した。
ここで、NNラボズ社製INP530−25およびINP620−25は、いずれもコアとしてInP、シェルとしてZnS、及び配位子としてオレイ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た。
配位子に8質量部のLG5を用い、重合性化合物にラウリルメタクリレート(商品名「ライトエステルL」、共栄社化学(株)製)を用い、重合開始剤に1.3質量部のIrgacure819を用い、表6に記載の配合量にて配合した以外は、実施例1と同様に作製した。
配位子にそれぞれLG6〜LG9を用いた以外は、実施例1と同様に作製した。
下記の量子ドット含有組成物10を窒素雰囲気下にて調製し、窒素雰囲気下で20時間放置した。
量子ドット1のトルエン分散液(発光極大:535nm) 20質量部
量子ドット2のトルエン分散液(発光極大:630nm) 2質量部
配位子LG10 7質量部
水 100質量部
配位子にC−1〜C−5を用いた以外は、実施例1と同様に作製した。
上述した手順で作製したバリアフィルム11を第一のフィルム、およびバリアフィルム12を第二のフィルムとして使用し、図2および図3を参照して説明した製造工程により、波長変換部材を得た。具体的には、第一のフィルムとしてバリアフィルム11を用意し、1m/分、60N/mの張力で連続搬送しながら、無機層面側に上記で調製した量子ドット含有組成物1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、塗膜が形成された第一のフィルムをバックアップローラに巻きかけ、塗膜の上に第二のフィルムを無機層面側が塗膜に接する向きでラミネートし、バリアフィルム11、およびバリアフィルム12で塗膜を挟持した状態で連続搬送しながら、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形成した。紫外線の照射量は2000mJ/cm2であった。また、図3におけるL1は50mm、L2は1mm、L3は50mmであった。
上述した手順で作製したバリアフィルム11の無機層面側に、実施例10の塗布液を厚み350μmで塗布し、窒素雰囲気下、40℃で5時間乾燥させた。こうして得られた波長変換層の厚みは50μmであった。その後、波長変換層の上にエポキシ系接着剤(商品名「ロックタイトE−30CL」、ヘンケルジャパン(株)製)を厚み10μm以下で塗布し、バリアフィルム12を無機層面側が波長変換層に接するように貼り合わせ、室温にて3時間静置し、実施例10の波長変換部材を作製した。
表6に示した組成物を塗布液として用いた以外は、実施例1と同様にして波長変換部材を作製した。
バックライトユニットに青色光源を備える市販のタブレット端末(商品名「Kindle(登録商標)Fire HDX 7」、Amazon社製、以下、単にKindle Fire HDX 7と記載する場合がある。)を分解し、バックライトユニットを取り出した。バックライトユニットに組み込まれていた波長変換フィルムQDEF(Quantum Dot Enhancement Film)に代えて矩形に切り出した実施例または比較例の波長変換部材を組み込んだ。このようにして液晶表示装置を作製した。作製した液晶表示装置を点灯させ、全面が白表示になるようにし、導光板の面に対して垂直方向520mmの位置に設置した輝度計(商品名「SR3」、TOPCON社製)にて測定した。そして輝度Yを下記評価基準に基づいて評価した。測定結果を表6に示す。
作成した波長変換部材を、ヤマト科学株式会社製精密恒温器DF411を用い、85℃で1000時間加熱した。その後、上記と同様にしてKindle Fire HDX 7に組み込み、輝度を測定した。
耐熱性を、下記評価基準に基づいて評価した。測定結果を表6に示す。
<評価基準>
A:加熱後の輝度の低下が15%未満
B:加熱後の輝度の低下が15%以上30%未満
C:加熱後の輝度の低下が30%以上50%未満
D:加熱後の輝度の低下が50%以上
CEL2021P(セロキサイド2021P):脂環式エポキシモノマー,株式会社ダイセル製
ライトエステルL:ラウリルメタクリレート,共栄社化学(株)製
PVA117H:ポリビニルアルコール,株式会社クラレ製
Irg290:Irgacure290,光酸発生剤,BASF社製
Irg819:Irgacure819,光ラジカル発生剤,BASF社製
1B 導光板
1C 面状光源
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 支持体
12,22バリア層
12a,22a 有機層
12b,22b 無機層
13 凹凸付与層(マット層)
30 波長変換層
30A,30B 量子ドット
30P 有機マトリックス
31 液晶セル
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)
LW 白色光
Claims (11)
- 量子ドットと、該量子ドットの表面に配位する配位性基を有する配位子とを含み、該配位子が下記一般式IIで表される量子ドット含有組成物。
一般式II中、Lはアミノ基、カルボキシ基、メルカプト基、ホスフィン基及びホスフィンオキシド基から選ばれた配位性基であって、a個のLは同一であっても異なっていてもよく、X 1 は、1から40個までの炭素原子、0個から8個までの窒素原子、0個から20個までの酸素原子、1個から80個までの水素原子、および0個から5個までの硫黄原子から成り立つ(a+1)価の有機連結基であり、Zは、下記(1)〜(23)で表される構造式から選択される基であり、Y 1 は、重合度が3以上であって、ポリアクリレート骨格、ポリメタクリレート骨格、ポリアクリルアミド骨格、ポリメタクリルアミド骨格、ポリエステル骨格、ポリウレタン骨格、ポリウレア骨格、ポリアミド骨格、ポリエーテル骨格、およびポリスチレン骨格から選ばれる少なくとも1種の骨格を含む高分子鎖を有する基であり、R 1 は、置換基を有してもよいアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を含む基であり、Sは硫黄原子である。nおよびmは、各々独立に1以上の数であり、lは0以上の数であり、n+m+lは3以上の整数である。aは1以上の整数である。ただし、前記配位性基は分子中に少なくとも2つ含む。
上記(1)〜(23)で表される構造式において、*は結合位置を表す。 - 少なくとも1つのポリマー、および少なくとも1つの溶媒をさらに含む請求項1に記載の量子ドット含有組成物。
- 前記ポリマーが、水溶性ポリマーである請求項2に記載の量子ドット含有組成物。
- 前記水溶性ポリマーが、ポリビニルアルコール、またはエチレン−ビニルアルコール共重合体である請求項3に記載の量子ドット含有組成物。
- 前記量子ドットは、600nm〜680nmの波長帯域に発光中心波長を有する量子ドット、520nm〜560nmの波長帯域に発光中心波長を有する量子ドット、および430nm〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有する量子ドットから選択される少なくとも一種である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の量子ドット含有組成物。
- 重合性化合物をさらに含む請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の量子ドット含有組成物。
- 請求項6に記載の量子ドット含有組成物を硬化させてなる波長変換層を有する波長変換部材。
- さらに、酸素透過度が1.00cm3/(m2・day・atm)以下であるバリアフィルムを有し、前記波長変換層の2つの主表面の少なくとも一方が、前記バリアフィルムに接している請求項7に記載の波長変換部材。
- 前記バリアフィルムを2つ有し、前記波長変換層の2つの主表面が、それぞれ前記バリアフィルムに接している請求項8に記載の波長変換部材。
- 少なくとも請求項7〜請求項9のいずれか1項に記載の波長変換部材と光源とを備えるバックライトユニット。
- 少なくとも請求項10に記載のバックライトユニットと液晶セルとを備える液晶表示装置。
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