JP6706982B2 - 面状照明装置 - Google Patents
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Description
量子ドットを用いる波長変換フィルムは、一例として、樹脂等からなるマトリックス中に、量子ドットを分散してなる量子ドット層を、樹脂フィルム等の支持体で挟持してなる構成を有する。
周知のように、LEDが出射する光は、拡散光である。そのため、LEDが出射した光を全て波長変換フィルムに入射させるためには、波長変換フィルムのサイズやLEDが出射する光の広がり角(発散角)を考慮して、LEDと波長変換フィルムとを、近接して配置する必要が有る。
また、LEDと波長変換フィルムとを近接しない場合でも、LEDの出力、波長変換フィルムに入射する光の輝度、量子ドット層の形成材料によっては、同様の量子ドット層の劣化が生じ、波長変換フィルムの耐久性が不十分になるという問題が生じる。
バックライト用フィルムは、波長変換層および波長変換層を挟むガスバリアフィルムを有する波長変換フィルムと、
波長変換フィルムの一方の主面に少なくとも1つ設けられる反射層と、を有し、
反射層は、光源と対面して、光源と波長変換フィルムとの間に位置しており、
反射層は、光軸が反射層の面方向の中心に一致して配置された光源から出射される光を反射することにより、光源から出射され、波長変換フィルムに入射される光を低減し、
反射層の膜厚分布が±5%以下であることを特徴とする面状照明装置を提供する。
また、本発明は、バックライト用フィルムと、バックライト用フィルムに光を入射する、少なくとも1つの光源を有する直下型の面状照明装置であって、
バックライト用フィルムは、波長変換層および波長変換層を挟むガスバリアフィルムを有する波長変換フィルムと、
波長変換フィルムの一方の主面に少なくとも1つ設けられる反射層と、
波長変換フィルムを支持する支持体と、を有し、
反射層は、光源と対面して、光源と波長変換フィルムとの間に位置しており、
反射層の膜厚分布が±5%以下であり、
波長変換フィルムを、支持体の面方向に離間して、複数、有し、個々の波長変換フィルム毎に反射層が少なくとも1つ設けられることを特徴とする面状照明装置を提供する。
また、反射層の厚さが10μm以上であるのが好ましい。
また、波長変換フィルムの大きさが1000mm2以下であるのが好ましい。
また、反射層は、420〜490nmの波長域の光を50〜90%、反射するのが好ましい。
さらに、反射層の面積が、波長変換フィルムの面積に対して1〜30%であるのが好ましい。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
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、『(メタ)アクリレート』とは、アクリレートとメタクリレートとの少なくとも一方、または、いずれかの意味で用いるものとする。『(メタ)アクリロイル』等も同様である。
面状照明装置10は、液晶表示装置のバックライトユニット等に用いられる、直下型の面状照明装置であって、底板12aを有する筐体12と、筐体12の底板12aに配置される光源14と、本発明のバックライト用フィルム16とを有する。
以下の説明では、『液晶表示装置』を『LCD』ともいう。なお、『LCD』とは『Liquid Crystal Display』の略である。
また、面状照明装置10は、LCDのバックライトユニットなどに利用されるものである。そのため、一般的な使用形態では、面状照明装置10の図中上方には、光拡散板、稜線を直交して配置される2枚のプリズムシートなど、公知のバックライトユニットが有する公知の各種の部材が配置され、さらに、その上に、偏光子および液晶セル等を有する液晶パネル等が配置される。
筐体12は、LCDのバックライトユニットを構成する面状照明装置に利用される、公知の筐体である。
また、筐体12は、好ましい態様として、少なくとも光源14の設置面となる底面は、鏡面、金属反射面および拡散反射面等から選択される光反射面となっている。好ましくは、筐体12の内面全面が、光反射面となっている。
バックライト用フィルム16は、支持体20と、波長変換フィルム24と、反射層26とを有して構成される。
支持体20は、波長変換フィルム24を支持可能で、かつ、光源14から光を入射されることで波長変換フィルム24が出射する光、および、光源14が出射した光が透過可能であれば、各種のシート状物(フィルム状物、板状物)が利用可能である。
具体的には、支持体20としては、白色ポリエチレンテレフタレート(PET)、PET、ポリエチレンナフタレート(PEN)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリカーボネート(PC)、および、ナイロン等から選択される1以上の樹脂材料からなる樹脂フィルム、ガラス板等が例示される。
なお、本発明において、特に説明がない場合には、『面方向』とは支持体20の面方向を示す。また、本発明において、主面とは、シート状物(フィルム、板状物)の最大面を示す。この際において、シート状物には積層体も含む。
さらに、面状照明装置10では、1枚の波長変換フィルム24に対して、1個の光源14が設けられる。
図示例のバックライト用フィルム16は、好ましい態様として、全面を波長変換フィルムとするのではなく、支持体20に、小型の波長変換フィルム24を離間して二次元的に配列することにより、波長変換フィルム24(量子ドットフィルム(QD(Quantum Dot)フィルム)の使用量を減らして、かつ、コストダウンも図っている。この点に関しては、後に詳述する。
なお、本発明において、支持体20に支持される波長変換フィルム24の配列は、図示例の正方格子状に限定はされない。例えば、波長変換フィルム24を、千鳥格子状、斜方格子状および六角格子状のいずれかで二次元的に配列してもよい。
いずれにしても、バックライト用フィルム16から出射する光の輝度を全面的に均一にし易い等の点で、波長変換フィルム24は、等間隔かつ規則的に配列するのが好ましい。
一例として、光学透明接着剤(OCA(Optical Clear Adhesive))、光学透明テープおよび光学透明両面テープのいずれかなどの貼着手段によって、波長変換フィルム24を支持体20に貼着すればよい。あるいは、透明な治具等を用いて、波長変換フィルム24を支持体20に保持してもよい。
図3に、波長変換フィルム24の構成を概念的に示す。なお、図3は、波長変換フィルム24を、図1と同じ方向から見た図である。図3に示すように、波長変換フィルム24は、波長変換層30と、波長変換層30を挟持して支持するガスバリアフィルム32とを有する。
例えば、光源14が出射した青色光が波長変換層30に入射すると、波長変換層30は、内部に含有する蛍光体の効果により、この青色光の少なくとも一部を赤色光あるいは緑色光に波長変換して出射する。
なお、蛍光層が発現する波長変換の機能は、青色光を赤色光あるいは緑色光に波長変換する構成に限定はされず、入射光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換するものであればよい。
蛍光層に含有される蛍光体の種類には限定はなく、求められる波長変換の性能等に応じて、種々の公知の蛍光体を適宜選択すればよい。
このような蛍光体の例として、例えば有機蛍光染料および有機蛍光顔料の他、リン酸塩やアルミン酸塩、金属酸化物等に希土類イオンをドープした蛍光体、金属硫化物や金属窒化物等の半導体性の物質に賦活性のイオンをドープした蛍光体、量子ドットとして知られる量子閉じ込め効果を利用した蛍光体等が例示される。中でも、発光スペクトル幅が狭く、ディスプレイに用いた場合の色再現性に優れた光源が実現でき、かつ、発光量子効率に優れる量子ドットは、本発明では好適に用いられる。
すなわち、本発明において、波長変換層30としては、量子ドットを樹脂等のマトリックスに分散してなる量子ドット層が、好適に用いられる。また、波長変換フィルム24において、好ましい態様として、波長変換層30は量子ドット層である。
2種以上の量子ドットを併用する場合には、発光光の波長が異なる2種以上の量子ドットを使用してもよい。
例えば、量子ドット(A)と量子ドット(B)とを含む量子ドット層に励起光として青色光を入射させると、量子ドット(A)により発光される赤色光、量子ドット(B)により発光される緑色光、および、量子ドット層を透過した青色光により、白色光を具現化することができる。または、量子ドット(A)、(B)、および(C)を含む量子ドット層に励起光として紫外光を入射させることにより、量子ドット(A)により発光される赤色光、量子ドット(B)により発光される緑色光、および量子ドット(C)により発光される青色光により、白色光を具現化することができる。
ここで、マトリックスは、量子ドット層に用いられる公知のものが各種利用可能であるが、少なくとも2種以上の重合性化合物を含む重合性組成物を硬化させたものが好ましい。なお、少なくとも2種以上併用する重合性化合物の重合性基は、同一であっても異なっていてもよく、好ましくは、この少なくとも2種の化合物は少なくとも1つ以上の共通の重合性基を有することが好ましい。
重合性基の種類は、特に限定されないが、好ましくは、(メタ)アクリレート基、ビニル基またはエポキシ基、オキセタニル基であり、より好ましくは、(メタ)アクリレート基であり、さらに好ましくは、アクリレート基である。
具体的には、例えば、以下の第1の重合性化合物と第2の重合性化合物とを含む態様をとることができる。
第1の重合性化合物は、単官能(メタ)アクリレートモノマー、ならびに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1つ有するモノマーである。
脂肪族単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル基の炭素数が1〜30であるアルキル(メタ)アクリレート;
ブトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル基の炭素数が2〜30であるアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;
N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の(モノアルキルまたはジアルキル)アミノアルキル基の総炭素数が1〜20であるアミノアルキル(メタ)アクリレート;
ジエチレングリコールエチルエーテルの(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールブチルエーテルの(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノメチルエーテルの(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノメチルエーテルの(メタ)アクリレート、オクタエチレングリコールのモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールのモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールのモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ヘプタプロピレングリコールのモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールのモノエチルエーテル(メタ)アクリレート等のアルキレン鎖の炭素数が1〜10で末端アルキルエーテルの炭素数が1〜10のポリアルキレングリコールアルキルエーテルの(メタ)アクリレート;
ヘキサエチレングリコールフェニルエーテルの(メタ)アクリレート等のアルキレン鎖の炭素数が1〜30で末端アリールエーテルの炭素数が6〜20のポリアルキレングリコールアリールエーテルの(メタ)アクリレート;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、メチレンオキシド付加シクロデカトリエン(メタ)アクリレート等の脂環構造を有する総炭素数4〜30の(メタ)アクリレート;ヘプタデカフロロデシル(メタ)アクリレート等の総炭素数4〜30のフッ素化アルキル(メタ)アクリレート;
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールのモノ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクタプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、グリセロールのモノ(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレート;
グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有する(メタ)アクリレート;
テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクタプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のアルキレン鎖の炭素数が1〜30のポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン等の(メタ)アクリルアミド; などが挙げられる。
芳香族単官能アクリレートモノマーとしては、ベンジル(メタ)アクリレート等のアラルキル基の炭素数が7〜20であるアラルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
また、第1の重合性化合物のなかでも、アルキル基の炭素数が4〜30である脂肪族または芳香族アルキル(メタ)アクリレートが好ましく、更には、n−オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、メチレンオキシド付加シクロデカトリエン(メタ)アクリレートが好ましい。これにより、量子ドットの分散性が向上するからである。量子ドットの分散性が向上するほど、波長変換層から出射面に直行する光量が増えるため、正面輝度および正面コントラストの向上に有効である。
オキセタニル基を1つ有する単官能オキセタン化合物の例としては、上述した単官能エポキシ化合物のエポキシ基を適宜オキセタン基に置換したものが利用できる。また、このようなオキセタン環を有する化合物については、特開2003−341217号公報、特開2004−91556号公報に記載されたオキセタン化合物のうち、単官能のものを適宜選択することもできる。
第2の重合性化合物は、多官能(メタ)アクリレートモノマー、ならびに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分子内に2つ以上有するモノマーである。
重合性組成物は、必要に応じて粘度調節剤を含んでいてもよい。粘度調節剤は、粒径が5〜300nmであるフィラーが好ましい。また、粘度調節剤はチキソトロピー性を付与するためのチキソトロピー剤であるのも好ましい。なお、本発明において、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。
重合性組成物の粘度がせん断速度500s-1の時に3〜50mPa・sが好ましく、せん断速度1s-1の時に100mPa・s以上が好ましい理由は、以下の通りである。
以下の説明では、重合性組成物が塗布されるガスバリアフィルム32を第1基材、第1基材に塗布された重合性組成物に貼着される、もう一枚のガスバリアフィルム32を第2基材とも言う。
前述のせん断速度500s-1とは、第1基材に塗布される重合性組成物に加わるせん断速度の代表値であり、せん断速度1s-1とは重合性組成物に第2基材を貼り合せる直前に重合性組成物に加わるせん断速度の代表値である。なお、せん断速度1s-1とはあくまでも代表値に過ぎない。第1基材に塗布された重合性組成物の上に第2基材を貼り合せる際に、第1基材と第2基材を同速度で搬送しつつ貼り合せるのであれば重合性組成物に加わるせん断速度はほぼ0s-1であり、実製造工程において重合性組成物に加わるせん断速度が1s-1に限定されるものではない。他方、せん断速度500s-1も同様に代表値に過ぎず、実製造工程において重合性組成物に加わるせん断速度が500s-1に限定されるものではない。
そして均一な塗布および貼り合せの観点から、重合性組成物の粘度を、第1基材に重合性組成物を塗布する際に重合性組成物に加わるせん断速度の代表値500s-1の時に3〜50mPa・sであり、第1基材に塗布された重合性組成物上に第2基材を貼り合せる直前に重合性組成物に加わるせん断速度の代表値1s-1の時に100mPa・s以上であるように調節することが好ましい。
波長変換層30となる重合性組成物は、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。
これらの化合物を含むことにより塗布性を向上させることができる。
波長変換層30となる重合性組成物は、必要に応じてヒンダードアミン化合物を含んでいても良い。
ヒンダードアミン化合物としては、例えば、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルベンゾエート、N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ドデシルコハク酸イミド、1−[(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル]−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−ブチル−2−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロネート、N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン、テトラ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブタンテトラカルボキシレート、テトラ(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)ブタンテトラカルボキシレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)ブタンテトラカルボキシレート、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−{トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシカルボニルオキシ)ブチルカルボニルオキシ}エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−{トリス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルオキシカルボニルオキシ)ブチルカルボニルオキシ}エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、1,5,8,12−テトラキス[4,6−ビス{N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミノ}−1,3,5−トリアジン−2−イル]−1,5,8,12−テトラアザドデカン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノール/コハク酸ジメチル縮合物、2−第三オクチルアミノ−4,6−ジクロロ−s−トリアジン/N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン縮合物、N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサメチレンジアミン/ジブロモエタン縮合物、ビス(1-ウンデカノキシー2,2,6,6−テトラメチルピペリジンー4−イル)カルボネート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、等が挙げられる。
ヒンダードアミン化合物を添加することにより、波長変換層30が高照度の光で着色することを抑止することができる。
図示例においては、波長変換層30が量子ドット層であるので、マトリックスとなる樹脂は、量子ドット層の全量100質量部に対して、90〜99.9質量部が好ましく、92〜99質量部がより好ましい。
図示例においては、波長変換層30が量子ドット層であるので、取り扱い性および発光特性の点で、波長変換層30の厚さは、5〜200μmが好ましく、10〜150μmがより好ましい。
なお、波長変換層30の厚さは平均厚さを意図している。平均厚さは波長変換層30の任意の10点以上の厚さを測定して、それらを算術平均して求める。
バリアフィルム32は、支持基板の表面に、酸素等が透過しないガスバリア層を形成してなる、公知のガスバリアフィルムである。本発明においては、波長変換層30を2枚のバリアフィルム32で挟持することにより、波長変換層30の主面からの酸素や水分が侵入することを防止して、酸素や水分による波長変換層30の劣化を防止している。
酸素透過度ならびに水蒸気透過度が低い、すなわち、ガスバリア性が高いバリアフィルム32を用いることで、波長変換層30への酸素および水分の浸入を防止して波長変換層30の劣化をより好適に防止することができる。
なお、酸素透過度は、一例として、APIMS法(大気圧イオン化質量分析法)による測定装置(日本エイピーアイ社製)を用いて、温度25℃、相対湿度60%RHの条件下で測定すればよい。水蒸気透過度は、一例として、温度40℃、相対湿度90%RHの条件下でモコン法によって測定した。また、水蒸気透過度が、モコン法の測定限界を超えた場合には、同じ条件下でカルシウム腐食法(特開2005−283561号公報に記載される方法)によって測定すればよい。
バリアフィルム32の厚さを5μm以上とすることで、2つのバリアフィルム32の間に波長変換層30を形成する際に、波長変換層30の厚さを均一にできる等の点で好ましい。また、バリアフィルム32の厚さを100μm以下とすることで、波長変換層30を含む波長変換フィルム24全体の厚さを薄くできる等の点で好ましい。
また、バリアフィルム32は、剛直なシート状であってもよいし、フレキシブルなフィルム状であってもよい。さらに、バリアフィルム32また、巻回が可能な長尺状であってもよいし、予め所定の寸法に切り分けられた枚葉状であってもよい。
好適なバリアフィルム32として、支持基板と、支持基板の表面に、ガスバリア層として、無機層と、この無機層の下地(形成面)となる有機層との組み合わせを、1組以上、形成してなる、有機無機積層型のガスバリアフィルムが好適に用いられる。
一例として、支持基板の一方の表面に有機層を有し、有機層の表面に、有機層を下地層として無機層を有する、無機層と下地有機層との組み合わせを1組有する、有機無機積層型のガスバリアフィルムが例示される。
別の例として、支持基板の一方の表面に有機層を有し、有機層の表面に、有機層を下地層として無機層を有し、この無機層の上に2層目の有機層を有し、2層目の有機層を下地層として2層目の無機層を有する、無機層と下地有機層との組み合わせを2組有する、有機無機積層型のガスバリアフィルムが例示される。
あるいは、無機層と下地有機層との組み合わせを3組以上有する、有機無機積層型のガスバリアフィルムも利用可能である。基本的に、無機層と下地有機層との組み合わせが多い程、ガスバリアフィルムが厚くなる反面、高いガスバリア性が得られる。
以下の説明では『有機無機積層型のガスバリアフィルム』を『積層型バリアフィルム』とも言う。
波長変換フィルム24のバリアフィルム32として積層型バリアフィルムを利用する際には、いずれの層構成であっても、最上層すなわち支持基板と逆側の最表層を無機層として、無機層を内側すなわち波長変換層30側にするのが好ましい。すなわち、波長変換フィルム24のバリアフィルム32として積層型バリアフィルムを利用する際には、無機層を波長変換層30に接触した状態として、バリアフィルム32で波長変換層30を挟持するのが好ましい。これにより、有機層の端面から酸素等が侵入して波長変換層30に侵入することを、より好適に防止できる。
中でも、薄手化や軽量化が容易である、フレキシブル化に好適である等の点で、各種のプラスチック(高分子材料/樹脂材料)からなるフィルムが好適に利用される。
具体的には、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリトニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、透明ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)、シクロオレフィン・コポリマー(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、および、トリアセチルセルロース(TAC)からなる樹脂フィルムが、好適に例示される。
なお、支持基板は、このようなプラスチックフィルムの表面に、反射防止や位相差制御、光取り出し効率向上等の機能が付与されていてもよい。
なお、積層型バリアフィルムにおいては、前述のように最上層を無機層として、無機層側を波長変換層30に向けるのが好ましい。しかしながら、積層型バリアフィルムでは、必要に応じて、最上層に、無機層を保護するための有機層を有してもよい。あるいは、積層型バリアフィルムは、必要に応じて、最上層に、波長変換層30との密着性を確保するための有機層を有してもよい。この密着性を確保するための有機層も、無機層の保護層として作用してもよい。
有機層は、公知の積層型バリアフィルムで有機層として用いられているものが、各種、利用可能である。例えば、有機層は、有機化合物を主成分とする膜で、基本的に、モノマーおよび/またはオリゴマを、架橋して形成されるものが利用できる。
積層型バリアフィルムは、無機層の下地となる有機層を有することにより、支持基板の表面の凹凸や、表面に付着している異物等を包埋して、無機層の成膜面を適正にできる。その結果、成膜面の全面に、隙間無く、割れやヒビ等の無い適正な無機層を成膜できる。これにより、酸素透過度が1×10-2cc/(m2・day・atm)以下、および、水蒸気透過度が1×10-3g/(m2・day)以下となるような、高いガスバリア性能を得ることができる。
これにより、積層型バリアフィルムにおいて、無機層が適正にガスバリア性能を発現して、水分や酸素による波長変換層30の劣化を、好適に防止できる。
具体的には、ポリエステル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、セルロースアシレート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、脂環式ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、フルオレン環変性ポリエステル、アクリロイル化合物、などの熱可塑性樹脂、あるいはポリシロキサン、その他の有機ケイ素化合物の膜が好適に例示される。これらは、複数を併用してもよい。
中でも特に、上記強度に加え、屈折率が低い、透明性が高く光学特性に優れる等の点で、アクリレートおよび/またはメタクリレートのモノマーあるいはオリゴマの重合体を主成分とする、ガラス転移温度が120℃以上のアクリル樹脂やメタクリル樹脂は、有機層として好適に例示される。その中でも特に、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(DPGDA)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)などの、2官能以上、特に3官能以上のアクリレートおよび/またはメタクリレートのモノマーやオリゴマの重合体を主成分とする、アクリル樹脂やメタクリル樹脂は、好適に例示される。また、これらのアクリル樹脂やメタクリル樹脂を、複数、用いるのも好ましい。
有機層を、このようなアクリル樹脂やメタクリル樹脂で形成することにより、骨格がしっかりした下地の上に無機層を成膜できるので、より緻密でガスバリア性が高い無機層を成膜できる。
有機層の厚さを1μm以上とすることにより、より好適に無機層の成膜面を適正にして、割れやヒビ等の無い適正な無機層を、成膜面の全面に渡って成膜できる。
また、有機層の厚さを5μm以下とすることにより、有機層が厚すぎることに起因する、有機層のクラックや、積層型バリアフィルムのカール等の問題の発生を、好適に防止することができる。
以上の点を考慮すると、有機層の厚さは、1〜3μmとするのが、より好ましい。
また、積層型バリアフィルムが有機層を複数有する場合には、各有機層の形成材料は、同じでも異なってもよい。しかしながら、生産性等の点からは、全ての有機層を、同じ材料で形成するのが好ましい。
また、有機層の下層となる無機層との密着性を向上するために、有機層は、シランカップリング剤を含有するのが好ましい。
具体的には、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化インジウムスズ(ITO)などの金属酸化物; 窒化アルミニウムなどの金属窒化物; 炭化アルミニウムなどの金属炭化物; 酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、酸化窒化炭化ケイ素などのケイ素酸化物; 窒化ケイ素、窒化炭化ケイ素などのケイ素窒化物; 炭化ケイ素等のケイ素炭化物; これらの水素化物; これら2種以上の混合物; および、これらの水素含有物等の、無機化合物からなる膜が、好適に例示される。なお、本発明においては、ケイ素も金属と見なす。
特に、透明性が高く、かつ、優れたガスバリア性を発現できる点で、ケイ素酸化物、ケイ素窒化物、ケイ素酸窒化物およびケイ素酸化物等のケイ素化合物からなる膜は、好適に例示される。その中でも特に、窒化ケイ素からなる膜は、より優れたガスバリア性に加え、透明性も高く、好適に例示される。
無機層の厚さを10nm以上とすることにより、十分なガスバリア性能を安定して発現する無機層が形成できる。また、無機層は、一般的に脆く、厚過ぎると、割れやヒビ、剥がれ等を生じる可能性が有るが、無機層の厚さを200nm以下とすることにより、割れが発生することを防止できる。
また、このような点を考慮すると、無機層の厚さは、10〜100nmが好ましく、15〜75nmがより好ましい。
なお、積層型バリアフィルムが複数の無機層を有する場合には、各無機層の厚さは、同じでも異なってもよい。
具体的には、図示例のように、支持体20の面方向に離間して複数の波長変換フィルム24を有するバックライト用フィルム16では、波長変換フィルム24は、面積が1000mm2以下であるのが好ましい。
波長変換フィルム24の面積を1000mm2以下とすることにより、複数の小型の波長変換フィルム24を離間して用いることによる、波長変換フィルム24の使用量の低減効果を好適に得られる点で好ましい。
本発明者らの検討によれば、支持体20の面積に対する波長変換フィルム24の合計面積を20%以下とすることにより、波長変換フィルム24の使用量を十分に低減できる点で好ましい。
一例として、長方形、円形、三角形および六角形のいずれかの形状が挙げられる。
中でも、波長変換フィルム24の面積に対する、光源14からの入射光(ビームスポット)の面積率を大きくできる点で、正方形は好適に利用される。
すなわち、波長変換フィルム24の好ましい厚さは、基本的に、前述の波長変換層30の好ましい厚さ、および、バリアフィルム32の好ましい厚さに対応する厚さである。
波長変換フィルム24が光拡散層を有することにより、波長変換層30に入射する励起光量や、波長変換層30から出射される光量を増加させることにつながり、これにより面状照明装置10、すなわち、面状照明装置10を利用するLCD等の輝度を向上できる。
一例として、樹脂等のバインダー(マトリックス)に、光拡散剤を分散してなる光拡散層が例示される。この際において、バインダーは、各種の樹脂等、バインダーに光拡散剤を分散してなる光拡散層に利用されている各種のものが利用可能である。また、光拡散剤も、各種の無機粒子等、バインダーに光拡散剤を分散してなる光拡散層に利用されている各種のものが利用可能である。すなわち、この光拡散層において、バインダーの屈折率n1と光拡散剤の屈折率n2とが、n1>n2の関係を満たすものであれば、バインダーおよび光拡散剤は、公知の各種の材料が利用可能である。
これにより、後述する反射層26の膜厚分布を好適に±5%以下にできる。
端面封止層としては、メッキ層などの金属層、酸化硅素層および/または窒化硅素層などの無機化合物層、エポキシ樹脂やポリビニルアルコール樹脂等の樹脂材料からなる樹脂層等、酸素や水分等の透過を阻害するガスバリア性を有する材料からなる層が、各種、利用可能である。また、端面封止層は、下地金属層とメッキ層とからなる構成や、下層(波長変換フィルム24側)のポリビニルアルコール層と上層のエポキシ樹脂層とを有する構成など、多層構成であってもよい。
また、面状照明装置10では、1枚の波長変換フィルム24に対して、1個の光源14が設けられる。図示例においては、好ましい態様として、光源14は、面方向には、光軸を円形の反射層26の中心に一致して配置される。
バックライト用フィルム16は、このような構成を有することにより、面状照明装置10に要求される光の出射性能を十分に確保しつつ、波長変換フィルム24(波長変換層30(量子ドット層))の使用量を大幅に低減して、かつ、コストダウンも図っている。
蛍光体を用いる波長変換フィルム24に光(励起光)を入射する光源14としては、LED(Light Emitting Diode)が好適に用いられる。周知のように、LEDからの出射光は拡散光であり、光の広がり角は、一般的に、60°程度である。
そのため、小型の波長変換フィルム24に、光源14が出射した光を全て入射するためには、波長変換フィルム24と光源14とを近接する必要がある。
特に、図示例の波長変換フィルム24は、波長変換層30が量子ドットを用いる量子ドット層であるため、光源14として青色LEDが用いられる。周知のように、青色光は波長が短いためにエネルギーが強い。さらに、LEDは光の指向性が高くピーク輝度が高いことに加え、発熱量も多いため、波長変換層30を構成する樹脂等が劣化し易い。
そのため、光源14と波長変換フィルム24とを、近接して配置すると、経時と共に波長変換層30が劣化して所定の光を出射できなくなり、すなわち、波長変換フィルムの耐久性が不十分になってしまうという問題が生じる。
さらに、反射層26は、好ましい態様として、波長変換フィルム24の中央に設けられる。前述のように、波長変換フィルム24は正方形、反射層26は円形であるので、波長変換フィルム24と反射層26とは、正方形の中心と円の中心とを一致して配置される。
特に、光源14が出射する光の強度(ビームスポットの光強度分布)は、光軸中心部が最も強く、周辺に向かって低減するため、反射層26の中心と光源14の光軸とを一致して配置することで、波長変換フィルム24の劣化を、好適に防止できる。
そのため、図1および図2に示すように、波長変換フィルム24を離間して二次元的に配列しても、LCDの液晶表示パネルに入射する光は、面方向にほぼ均一にできる。
すなわち、反射層26による光の反射率は、反射層26の厚さに影響される。そのため、反射層26に厚さにムラが有ると、反射層26を通過して波長変換フィルム24に入射する光に、面方向の光量ムラを生じてしまう。その結果、波長変換フィルム24が出射する光が面方向で輝度ムラを有してしまい、これに起因して、波長変換フィルム24が出射する光に、反射層26に厚さムラに起因する面方向の色ムラが生じてしまう。
この反射層26の厚さムラに起因する、波長変換フィルム24が出射する光の色ムラは、面状照明装置の上方に拡散板やプリズムシートが配置されていても、十分に補正することができない。その結果、液晶パネルに入射するバックライト光に面方向の色ムラを生じてしまい、LCDによる表示画像に色ムラが生じてしまう。
そのため、本発明のバックライト用フィルム16は、波長変換フィルム24が、反射層26の膜厚ムラに起因する色ムラを有さない(色ムラが極めて少ない)光を出射できる。その結果、本発明のバックライト用フィルム16を用いることにより、液晶パネルに面方向の色ムラの無いバックライト光を入射することができ、LCDが色ムラの無い高画質な画像を表示できる。
また、波長変換フィルム24が出射する光の色ムラを小さくできるという点で、反射層26の膜厚分布は、±3%以下が好ましい。
本発明において、膜厚分布は、反射層の膜厚を全面的に測定して平均膜厚を算出し、平均膜厚と最大膜厚との差を平均膜厚で除したもの、および、平均膜厚と最小膜厚との差を平均膜厚で除したものから、膜厚分布を定義すればよい。
なお、反射層26の膜厚は、接触式膜厚計あるいは二次元レーザー変位計を用いて測定すればよい。
前述のように、光源14は、青色光を出射する青色LEDが好適に利用される。この点を考慮すると、反射層26は、420〜490nmの波長域の光(青色光)を、50〜90%反射するのが好ましく、70〜80%反射するのがより好ましい。すなわち、反射層26は、青色光の透過率が10〜50%であるのが好ましい。
反射層26による青色光の反射率を50%以上とすることにより、波長変換層30の劣化を好適に防止できる点で好ましい。
反射層26による青色光の反射率を90%以下とすることにより、十分な光(励起光)を波長変換層30に入射できる点で好ましい。また、反射層26による青色光の反射率が高い程、反射層26の膜厚ムラに起因する波長変換フィルム24の出射光の色ムラが生じ易くなる。これに対して、反射層26による青色光の反射率を90%以下、特に80%以下とすることにより、反射層26の膜厚ムラに起因する波長変換フィルム24の出射光の色ムラを抑制できる。
なお、本発明者らの検討によれば、反射層26の厚さは10μm以上が好ましい。反射層26の厚さを10μm以上とすることにより、光や熱に起因する波長変換層30の劣化を好適に防止できる点で好ましい。
ここで、本発明者らの検討によれば、反射層26の面積は、波長変換フィルム24の面積に対して、1〜30%であるのが好ましく、5〜10%であるのがより好ましい。
反射層26の面積を波長変換フィルム24の面積に対して1%以上とすることにより、光や熱に起因する波長変換層30の劣化を好適に防止できる点で好ましい。 反射層26の面積を波長変換フィルム24の面積に対して30%以下とすることにより、十分な光を波長変換層30に入射できる点で好ましい。
また、反射層26を楕円形や長方形にした場合には、1つの反射層26に複数の光源からの光を入射させてもよい。
さらに、図示例のように、バックライト用フィルムが複数の反射層26を有する場合には、円形と正方形等、形状の異なる反射層が混在してもよい。
但し、本発明者らの検討によれば、図示例のように、複数の波長変換フィルム24を離間して有するバックライト用フィルムでは、1枚の波長変換フィルム24に、1個の反射層26を設け、1個の光源14を対応させる方が、波長変換フィルムの使用量低減の点で有利であると考えられる。
従って、反射層26は、拡散板などの拡散反射による反射層でも、積層膜などの干渉反射による反射層でも、金属膜などの鏡面反射による反射層でもよい。これらの反射層26は、公知の方法で形成すればよい。
好ましい重合性化合物としては、例えば、エチレン性不飽和結合を末端および側鎖の少なくとも一方に有する化合物、および/または、エポキシ基もしくはオキセタン基を末端および側鎖の少なくとも一方に有する化合物を挙げることができ、特に、エチレン性不飽和結合を末端および側鎖の少なくとも一方に有する化合物がより好ましい。エチレン性不飽和結合を末端および側鎖の少なくとも一方に有する化合物の具体例としては、(メタ)アクリレート系化合物、アクリルアミド系化合物、スチレン系化合物、無水マレイン酸等が挙げられ、(メタ)アクリレート系化合物が好ましく、アクリレート系化合物がより好ましい。(メタ)アクリレート系化合物としては、(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートやポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等が好ましい。スチレン系化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、4−ヒドロキシスチレン、4−カルボキシスチレン等が好ましい。
また、アクリレート系化合物としてフルオレン骨格を有する化合物を用いることも好ましい。そのような化合物の具体例としては、WO2013/047524A1に記載の式(2)で表される化合物が挙げられる。
また、バインダーの好ましい一例として、アクリルポリマを主鎖とし、側鎖に末端がアクリロイル基のウレタンポリマおよび末端がアクリロイル基のウレタンオリゴマの少なくとも一方を有する、分子量が10000〜3000000で、二重結合当量が500g/mol以上であるグラフト共重合体を用いて形成されるバインダーが例示される。このようなグラフト共重合体は、例えば大成ファインケミカル社製の紫外線硬化型ウレタンアクリルポリマ(アクリット8BRシリーズ)等の市販品を用いてもよい。
一例として、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などの金属酸化物や、硫酸バリウムなどのその他の金属化合物からなる粒子等が好適に例示される。
中でも、分散性および光反射性の点で、酸化チタン、酸化亜鉛は好適に利用され、その中でも、酸化チタンは好適に利用される。
なお、反射層26を形成するための塗料には、必要に応じて、粘度調整剤、界面活性剤等を添加してもよい。
反射層26は、塗料を波長変換フィルム24に、直接、塗布して形成してもよく、あるいは、何らかの基材に塗料を塗布して反射層26を形成した後、基材から反射層26を剥離して、OCAや光学透明両面テープ等を用いて、反射層26を波長変換フィルム24に貼着してもよい。
また、一例として、反射層26を形成するための塗料を塗布する際の塗布条件や印刷条件の調節によって、反射層26の膜厚分布を調節できる。例えば、反射層26の形成にディスペンサーやインクジェットを用いる場合には、塗料の塗布量(微小打滴数など)、塗料の吐出距離、塗料の塗布パターンなどの塗布条件を調節することで、反射層26の膜厚分布を調節できる。
光源14は、波長変換フィルム24(波長変換層30)によって波長変換される波長を有する光を出射するものであれば、公知の点光源が、各種、利用可能である。
中でも、前述のようにLED(発光ダイオード)は光源14として好適に例示される。また、前述のように、波長変換フィルム24の波長変換層30は、好ましい例として、量子ドットを樹脂等のマトリックスに分散してなる量子ドット層である。そのため、光源14としては、青色の光を出射する青色LEDは特に好適に用いられ、中でも特に、ピーク波長が450nm±50nmの青色LEDは好適に用いられる。
また、ピーク波長、照度のプロファイルおよび半値全幅などの光源14の発光特性にも、特に限定はなく、面状照明装置10の大きさ、光源14と波長変換フィルム24との距離、波長変換層30の特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
しかしながら、面状照明装置10において、面方向における光源14と反射層26との位置関係は、これに限定はされず、少なくとも、光源14の光軸が、面方向において反射層26内に位置すればよい。
これにより、波長変換フィルム24を有効に使用でき、かつ、光源14が照射した光を、無駄なく効率よく利用できる。
すなわち、筐体12の内面は、好ましくは光反射面になっているので、反射層26によって反射された光は、筐体12の内面で反射されて、波長変換フィルム24に入射する。また、前述のように、面状照明装置10の上には、通常、拡散板やプリズムシートが配置されるので、筐体12の内面で反射された光が、バックライト用フィルム16(支持体20)の波長変換フィルム24以外の領域に入射しても、プリズムシート等によって再帰反射され、再度、筐体12に入射して、筐体12の内面で反射される。
そのため、本発明のバックライト用フィルム16を用いる面状照明装置10では、光源14が出射した光を、無駄なく、非常に高い効率で利用できる。
一例として、本発明のバックライト用フィルムは、図4に概念的に示す面状照明装置38のように、筐体12の開放面の全面を閉塞する大型の波長変換フィルム24Lに、1個の反射層26を設けた構成でもよい。この際には、面状照明装置38は、例えば、1個の反射層26に対応して、1個の光源14を有してもよく、あるいは、1個の反射層26に対応して、複数の光源14を設けてもよい。
あるいは、本発明のバックライト用フィルムは、図5に概念的に示す面状照明装置40ように、同様に筐体12の開放面の全面を閉塞する大型の波長変換フィルム24Lに、複数(図示例では3個)の反射層26を設けた構成でもよい。この際には、面状照明装置40は、例えば、1個の反射層26に対して、1個の光源14を有する。
すなわち、図4および後述する図5に示す例では、1枚の波長変換フィルム24Lによって、本発明のバックライト用フィルムが構成される。言い換えれば、本発明のバックライト用フィルムは、支持体を有さず、波長変換フィルムおよび反射層のみで構成されるものでもよい。さらに、反射層26を設けた1枚の波長変換フィルム24からなる本発明のバックライト用フィルムを、図1に示すような支持体20で支持してもよい。
この際には、光源と、導光板の光入射面との間に、光源と反射層とを対応させて、本発明のバックライト用フィルムを配置すればよい。
<バリアフィルム32の作製>
支持基板として、PETフィルム(東洋紡社製、コスモシャインA4300、厚さ50μm)を用意した。なお、このPETフィルムは、両面に易接着層を有するものである。
この支持基板の片面側に、以下の手順でバリア層を形成した。
この塗布液を、ダイコーターを用いてロール・トゥ・ロールによって支持基板に塗布し、50℃の乾燥ゾーンを通過させた。乾燥ゾーンにおける滞在時間は3分であった。その後、窒素雰囲気下で紫外線を照射(積算照射量約600mJ/cm2)することで、乾燥した塗料を硬化して、有機層を形成し、巻き取った。支持基板に形成された有機層の厚さは、1μmであった。
以下の説明では、『ロール・トゥ・ロール』を『RtoR』とも言う。
原料ガスは、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。電源は、周波数13.56MHzの高周波電源を用いた。成膜圧力は40Pa、到達膜厚は50nmとした。
このようにして、バリアフィルム32として、PETフィルムからなる支持基板の表面に有機層を有し、有機層の上に無機層を有する、前述の積層型バリアフィルム(有機無機積層型のガスバリアフィルム)を作製した。バリアフィルム32は、2枚作製した。
下記の量子ドット含有重合性組成物を調製し、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過した後、30分間減圧乾燥した。
下記において、発光極大波長535nmの量子ドット1のトルエン分散液として、NN−ラボズ社製のCZ520−100を用いた。また、発光極大波長630nmの量子ドット2のトルエン分散液として、NN−ラボズ社製のCZ620−100を用いた。
これらはいずれもコアとしてCdSeを、シェルとしてZnSを、配位子としてオクタデシルアミンを、それぞれ用いた量子ドットであり、トルエンに3質量%の濃度で分散されている。
量子ドット1のトルエン分散液(発光極大:535nm) 10質量部
量子ドット2のトルエン分散液(発光極大:630nm) 1質量部
ラウリルメタクリレート 40質量部
2官能メタクリレート4G(新中村化学工業社製) 20質量部
3官能アクリレートTMPTA(ダイセルサイテック社製) 20質量部
ウレタンアクリレートUA−160TM(新中村工業社製) 10質量部
シランカップリング剤KBM−5103(信越化学工業社製) 10質量部
光重合開始剤イルガキュア819(BASF社製) 1質量部
次いで、塗膜を形成したバリアフィルム32をバックアップローラに巻きかけ、塗膜の上に、もう1枚のバリアフィルム32を、無機層が塗膜に接する向きでラミネートし、2枚のバリアフィルム32で塗膜を挟持した状態で連続搬送しながら、100℃の加熱ゾーンを通過させた。乾燥ゾーンの滞在時間は3分であった。
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、紫外線を照射して塗膜を硬化させ、波長変換層30(量子ドット層)を2枚のバリアフィルム32で挟持した、長尺な波長変換フィルムを作製した。なお、紫外線の照射量は2000mJ/cm2とした。
ポリメチルメタクリレート(三菱レイヨン社製、ダイヤナールBR−88、重量平均分子量=130万g/mol)0.31gを、メチルエチルケトン4.18gの溶媒に入れ、12時間攪拌し溶解させた。
ポリメチルメタクリレートを溶解した溶液に、アクリレート系化合物(大成ファインケミカル社製、8BR500(ウレタン(メタ)アクリレート))を2.12g、粒径0.25μmの酸化チタン(石原工業社製、CR−97)を0.4g、メチルエチルケトンを2.0g、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルを1.0g、投入して、1時間攪拌して、反射層26を形成するための塗料を調製した。
作成した長尺な波長変換フィルムを、トムソン打ち抜き刃によって切断して、25×25mmの波長変換フィルム24を作製した。
作製した波長変換フィルム24の一面(一方のバリアフィルム32の支持基板)に、ディスペンサ−(武蔵エンジニアリング社製、AeroJet)によって、調製した反射層26を形成するための塗料を塗布した。次いで、塗料を70℃で10分間、乾燥させて、各波長変換フィルム24の一面に、反射層26を形成して、バックライト用フィルムを作製した。
反射層26は、直径8.6mmの円形で、中心を波長変換フィルム24の中心と一致して形成した。反射層26の厚さは、15μmとした。
その結果、反射層26の膜厚分布は、±4.8%であった。
反射層26の形成において、ディスペンサーによる塗布条件を変更した以外は、実施例1と同様にしてバックライト用フィルムを作製した。
実施例1と同様に、波長変換フィルム24の反射層26の膜厚分布を測定した。その結果、反射層26の膜厚分布は±2.3%であった。
反射層26を有さない以外は、実施例1と同様にしてバックライト用フィルムを作製した。
反射層26の形成において、ディスペンサーによる塗布条件を変更した以外は、実施例1と同様にしてバックライト用フィルムを作製した。
実施例1と同様に、波長変換フィルム24の反射層26の膜厚分布を測定した。その結果、反射層26の膜厚分布は、±5.3%であった。
<面状照明装置の作製>
筐体12として、100×100mmの開口面を、1面、有する、内面が鏡面の矩形の筐体を用意した。
一方、作製したバックライト用フィルムを、100×100mmの平板に貼着した。この平板は、1面が鏡面であり、バックライト用フィルムは、鏡面側に貼着した。なお、平板は、バックライト用フィルムの貼着位置のみ、透明になっている。また、バックライト用フィルム貼着は、OCA(スリーエム社製、8172CL)によって行った。
筐体12の底面に、開放面をバックライト用フィルムを貼着した平板で閉塞した際に、反射層26の中心と光軸とが一致するように、光源14を固定した。光源14は、青色LED(日亜化学社製、NSPB346KS、ピーク波長450nm、半値全幅55nm)を用いた。
次いで、筐体12の開放面を、バックライト用フィルムを貼着した平板で閉塞して、面状照明装置を作製した。筐体12の閉塞は、バックライト用フィルムを内面側に向けて行った。
なお、光源14と波長変換フィルム24との距離は、波長変換フィルム24の表面において、光源14が出射した青色光の広がりの径が20mmとなるように設定した。
そのまま、1000時間、面状照明装置10を点灯して、同様に輝度を測定して、試験後輝度L1とした。
初期輝度L0および試験後輝度L1から、下記式によって耐久性[%]を評価した。
耐久性[%]=(L1/L0)×100
その結果は、
実施例1の耐久性は86%、
実施例2の耐久性は86%、
比較例1の耐久性は8%、
比較例2の耐久性は86%、であった。
市販のタブレット端末(Amazon社製、Kindle 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作製したバックライト用フィルムを置き、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。
バックライトユニットの青色光源から発し、バックライト用フィルムおよび2枚のプリズムシートを透過した光の『CIE(国際照明委員会)1931色度座標xy』におけるy値を測定した。測定は、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(TOPCON社製、SR3)を用いて行った。なお測定は、反射層の直径方向に沿って1mm間隔で測定した。
測定したy値の最大値から最小値を引いた値をΔyとして、以下の評価基準で色ムラを評価した。
評価基準
Δy<0.004 : 優秀
0.004≦Δy<0.012 : 良好
0.012≦Δy : 不可
その結果、
実施例1の輝度分布は良好、
実施例2の輝度分布は優秀、
比較例1の輝度分布は不可、
比較例2の輝度分布は不可、であった。
これに対し、反射層26を有さない比較例1のバックライト用フィルムは、近接した青色LEDの光および熱によって波長変換層30が劣化してしまったと考えられ、初期輝度L0に対して、耐久性の試験後輝度L1が大幅に低下している。さらに、反射層26を有さない比較例1のバックライト用フィルムは、光および熱によって波長変換層30が劣化してしまったため、出射光の色ムラも大きかった。
また、反射層26を有するものの、反射層26の膜厚分布が±5%を超える比較例2のバックライト用フィルムは、出射光に大きな色ムラを生じてしまった。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
12 筐体
12a 底板
14 光源
16 バックライト用フィルム
20 支持体
24,24L 波長変換フィルム
26 反射層
30 波長変換層
32 (ガス)バリアフィルム
Claims (7)
- バックライト用フィルムと、前記バックライト用フィルムに光を入射する、少なくとも1つの光源を有する直下型の面状照明装置であって、
前記バックライト用フィルムは、波長変換層および前記波長変換層を挟むガスバリアフィルムを有する波長変換フィルムと、
前記波長変換フィルムの一方の主面に少なくとも1つ設けられる反射層と、を有し、
前記反射層は、前記光源と対面して、前記光源と前記波長変換フィルムとの間に位置しており、
前記反射層は、光軸が前記反射層の面方向の中心に一致して配置された前記光源から出射される光を反射することにより、前記光源から出射され、前記波長変換フィルムに入射される光を低減し、
前記反射層の膜厚分布が±5%以下であることを特徴とする面状照明装置。 - 前記バックライト用フィルムは、前記波長変換フィルムを支持する支持体を有し、
前記波長変換フィルムを、前記支持体の面方向に離間して、複数、有し、個々の前記波長変換フィルム毎に前記反射層が少なくとも1つ設けられる請求項1に記載の面状照明装置。 - バックライト用フィルムと、前記バックライト用フィルムに光を入射する、少なくとも1つの光源を有する直下型の面状照明装置であって、
前記バックライト用フィルムは、波長変換層および前記波長変換層を挟むガスバリアフィルムを有する波長変換フィルムと、
前記波長変換フィルムの一方の主面に少なくとも1つ設けられる反射層と、
前記波長変換フィルムを支持する支持体と、を有し、
前記反射層は、前記光源と対面して、前記光源と前記波長変換フィルムとの間に位置しており、
前記反射層の膜厚分布が±5%以下であり、
前記波長変換フィルムを、前記支持体の面方向に離間して、複数、有し、個々の前記波長変換フィルム毎に前記反射層が少なくとも1つ設けられることを特徴とする面状照明装置。 - 前記反射層の厚さが10μm以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の面状照明装置。
- 前記波長変換フィルムの大きさが1000mm2以下である請求項2〜4のいずれか1項に記載の面状照明装置。
- 前記反射層は、420〜490nmの波長域の光を50〜90%、反射する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の面状照明装置。
- 前記反射層の面積が、前記波長変換フィルムの面積に対して1〜30%である請求項1〜6のいずれか1項に記載の面状照明装置。
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