JP6822044B2 - 量子ドットシート、バックライト及び液晶表示装置 - Google Patents

量子ドットシート、バックライト及び液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、量子ドットシート、バックライト及び液晶表示装置に関する。
液晶ディスプレイバックライト及び照明装置等の高発光効率化、高演色化に向けた開発が進んでいる。近年、このような発光装置を実現するため、一次光を生じる光源(青色光を放出する青色LED等)と、半導体微粒子からなる量子ドット蛍光体(以下、「量子ドット」と称す)とを組み合わせた発光装置の開発が行われている。
量子ドットは、例えば、CdSeであるコアとCdSであるシェルにより構成される半導体微粒子と、シェルの周辺を覆うリガンドにより構成されるナノサイズの化合物半導体微粒子である。量子ドットは、その粒子径が化合物半導体の励起子のボーア半径よりも小さいため、量子閉じ込め効果が現れる。そのため、量子ドットの発光効率は、従来用いられている希土類イオンを賦活剤とする蛍光体(希土類蛍光体)よりも高く、90%以上の高発光効率を実現することができる。
また、量子ドットの発光波長は、このように量子化された化合物半導体微粒子のバンドギャップエネルギーにより決まるため、量子ドットの粒子径を変化させることで任意の発光波長、すなわち任意の発光スペクトルを得ることができる。これらの量子ドットを青色LED等と組み合わせることで、高発光効率で高演色性のバックライトを実現することが可能とされている(例えば、特許文献1〜3参照)。
量子ドットをバックライト装置に組み込む方式としては、光源中に量子ドットを組み込むオンチップ方式、量子ドットを収容した透明チューブを光源と導光板との間に配置するオンエッジ方式、および導光板の出光側や光源上に量子ドットを含むシート(量子ドットシート)を配置するオンサーフェス方式が知られている。
しかしながら、オンチップ方式においては、光源中に量子ドットを組み込むので、量子ドットが高温に晒されてしまい、量子ドットの変換効率が劣る。また、オンエッジ方式においては、量子ドットを収容した透明チューブを光源と導光板との間に配置するので、バックライト装置のサイズが大きくなってしまう。特に、モバイル機器においては、バックライト装置の小型化が要求されるので、オンエッジ方式では対応することが難しい。
一方、オンサーフェス方式においては、上記の問題がなく、また従来から用いられてきたバックライト装置を利用することも可能である。このようなことから、現在、オンサーフェス方式で量子ドットをバックライト装置に組み込むことが検討されている。
国際公開第2012/132239号 特開2015−18131号公報 特開2015−28139号公報
しかし、量子ドットシートを用いたオンサーフェス型のバックライトは、エッジ領域が白色にならず色味を帯びてしまう場合があった。
本発明は、上記問題に鑑み、エッジ領域の色味を改善した量子ドットシート、バックライト及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく本発明は、以下の[1]〜[3]の量子ドットシート、バックライト及び液晶表示装置を提供する。
[1]一次光を吸収して二次光を放出する量子ドット及びバインダー樹脂を含む量子ドット含有層の一方の面に光透過性基材(i)、他方の面に光透過性基材(ii)を有する積層体(A)と、前記積層体(A)の厚み方向側の端面の少なくとも一部に形成された封止部(B)とを有してなり、前記封止部(B)は、前記端面を基準として前記積層体(A)側とは反対側に凸となる曲面形状を有する、量子ドットシート。
[2]一次光を放出する少なくとも1つの光源と、前記光源に隣接して配置され、導光又は拡散のための光学板と、前記光学板の光出射側に配置された量子ドットシートとを備えたバックライトにおいて、前記量子ドットシートが上記[1]に記載の量子ドットシートであるバックライト。
[3]バックライト及び液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトが上記[2]に記載のバックライトである液晶表示装置。
本発明の量子ドットシート、バックライト及び液晶表示装置は、エッジ領域の色味を改善することができる。
本発明の量子ドットシートの一実施形態を示す部分断面図である。 本発明の量子ドットシートを構成する積層体(A)の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の量子ドットシートの他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明の量子ドットシートの他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明の量子ドットシートの他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明の量子ドットシートの他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明の量子ドットシートの他の実施形態を示す部分断面図である。 積層体(A)の一実施形態を示す断面図である。 積層体(A)の他の実施形態を示す断面図である。 本発明のバックライトの一実施形態を示す断面図である。 本発明のバックライトの他の実施形態を示す断面図である。 本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す断面図である。 比較例4の量子ドットシートを示す部分断面図である。
以下、本発明の実施形態を説明する。
[量子ドットシート]
本発明の量子ドットシートは、一次光を吸収して二次光を放出する量子ドット及びバインダー樹脂を含む量子ドット含有層の一方の面に光透過性基材(i)、他方の面に光透過性基材(ii)を有する積層体(A)と、前記積層体(A)の厚み方向側の端面の少なくとも一部に形成された封止部(B)とを有してなり、前記封止部(B)は、前記端面を基準として前記量子ドット含有層とは反対側に凸となる曲面形状を有するものである。
図1は、本発明の量子ドットシート100の実施の形態を示す部分断面図である。図1の量子ドットシート100は、量子ドット含有層10の一方の面に光透過性基材(i)21、他方の面に光透過性基材(ii)22を有する積層体(A)60の厚み方向側の端面63の少なくとも一部に形成された封止部(B)90を有している。
<封止部(B)>
封止部(B)は、積層体(A)の厚み方向側の端面の少なくとも一部に形成され、該端面を基準として積層体(A)側とは反対側に凸となる曲面形状を有している。
本発明では、封止部(B)を有することにより、量子ドットシートのエッジ領域の色味を改善することができる。以下、封止部(B)を有することにより、該効果を生じる理由を説明する。
まず、エッジ領域の色味の問題が生じる原因について説明する。
量子ドットから放出される二次光は360度に均等に拡散する。一方、一次光は指向性を有し拡散方向が均一ではない。また、一次光のうち、量子ドットに吸収されずに透過する光も、指向性を有し拡散方向が均一ではない。
したがって、量子ドットシートに一次光を入射した場合、透過する光のうち、二次光は均等拡散である一方、一次光は指向性を有することになる。そして、均等拡散である二次光は高角度まで多くの割合の光が拡散し、量子ドットシートの厚み方向側の端面から光が漏れやすい一方で、一次光は高角度の拡散光の割合が少なく、端面から光が漏れにくい。このため、量子ドットシートの端面(エッジ領域)は一次光の割合が多くなり、一次光の色味を帯びることになる(一次光が青色の場合は青味を帯びる)。
ここで、積層体(A)の厚み方向側の端面に封止部(B)を有すると、該端面から漏れた一次光の一部は、封止部(B)の凸状の曲面で全反射して積層体(A)側に戻る。そして、戻った一次光は量子ドットに吸収され、量子ドットから二次光が放出される。さらに、該端面から漏れた二次光の一部も、封止部(B)の凸状の曲面で全反射して積層体(A)側に戻る。
つまり、積層体(A)の厚み方向側の端面に封止部(B)を有する場合、封止部(B)を有さない場合に比べて、量子ドットシートの端面(エッジ領域)の一次光の割合を減少させ、二次光の割合を増やすことができる。このため、封止部(B)を有することにより、エッジ領域が一次光の色味を帯びることを抑制できる。
なお、積層体(A)の厚み方向側の端面に封止部を形成した場合であっても、該封止部が端面を基準として積層体(A)側とは反対側に凸となる曲面形状を有さない場合には、上記の全反射の作用を殆ど受けられないため、エッジ領域の色味の問題を解消できない。
また、封止部(B)は曲面形状であるため、封止部(B)に負荷がかかった際に負荷を分散しやすく、局所的に大きな負荷がかかることを抑制しやすくできる。したがって、封止部(B)を曲面形状とすることにより、量子ドットシートの断裁時、量子ドットシートの輸送時等に、封止部(B)の破損や剥離を抑制しやすくできる。
封止部(B)が形成される箇所である「積層体(A)60の厚み方向側の端面63」とは、積層体(A)60の厚み方向に略平行である面のことをいう。積層体(A)が一般的な四角柱構造であれば、積層体(A)には4つの端面63が存在する。図1では、図中の矢印に沿った面が端面63であり、図2では斜線部の面が端面63に該当する。
以下、「積層体(A)の厚み方向側の端面」のことを「積層体(A)の端面」と称する場合がある。
封止部(B)は、積層体(A)の端面の少なくとも一部に形成されていればよい。
積層体(A)の端面の少なくとも一部に封止部(B)を有する構成としては、例えば、(i)図3(a)のように、封止部(B)が積層体(A)の任意の端面の全面を覆わない構成、(ii)図3(b)のように、複数存在する積層体(A)の端面のうちの任意の端面に封止部(B)を形成し、他の端面に封止部(B)を形成しない構成、(iii)前記構成(i)及び(ii)を組み合わせた構成、が挙げられる。
バックライトには種々の構成があり、バックライトの構成の違いにより、バックライトから放出される一次光の出射角分布が異なり、一次光の指向性の傾向は異なる。このため、バックライトの構成の違いにより、量子ドットシートの端面(エッジ領域)の色味は異なる傾向にある。より具体的には、量子ドットシートには複数の端面(エッジ領域)が存在するが、バックライトの構成によっては、色味の問題が顕著に現れる端面と、色味の問題が生じにくい端面とが混在することになる。このため、色味の問題が顕著に現れる端面に封止部(B)を形成することが好ましい。エッジライト型バックライトの場合、光源側の端面(エッジ領域)で色味の問題が生じやすい傾向にあるため、エッジライト型バックライトの光源側に位置する端面に封止部(B)を形成することが好ましい。
なお、封止部(B)90は、図4に示すように、積層体(A)60の端面に対して、積層体(A)60の厚み方向側、及び積層体(A)60側にはみ出して形成されていてもよい。
封止部(B)は、エッジ領域の色味をより抑制する観点、及び量子ドットの劣化抑制の観点から、積層体(A)の端面の実質的全領域に形成されていることが好ましい。実質的全領域とは、積層体(A)の端面の全面積の90%以上をいい、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上、さらに好ましくは100%である。
封止部(B)曲面形状は、本発明の効果を阻害しない範囲で、マクロ的な曲面形状であるものであってもよい。例えば、封止部(B)の表面が微細な凹凸形状を有する場合、ミクロ的には非曲面形状を有することになるが、マクロ的には曲面(擬似的な曲面)であるといえる。
封止部(B)は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した際の封止部(B)の断面形状が、下記条件(1)を満たすことが好ましい。
<条件(1)>
封止部(B)の断面形状の外枠を構成する線のうち、積層体(A)の厚み方向側の端面により形成される線と重複する線を線L、線Lの積層体(A)側とは反対側に位置して上記曲面形状を形成する弧状の線を曲線Mとする。曲線M上の任意の点Oから線Lに対して垂線を引いた際に、該垂線の長さの最大値を断面形状の高さhとする。さらに、線Lの長さをdとした際に、0.20≦h/d≦0.80の関係を満たす。
上述したように、封止部(B)は、積層体(A)の端面を基準として積層体(A)側とは反対側に凸となる曲面形状を有する。条件(1)を満たす場合、該曲面形状が円の弧に近くなることを意味する。このため、条件(1)を満たす場合、積層体(A)の端面から漏れた一次光及び二次光が全反射して積層体(A)側に戻りやすくなり、エッジ領域が一次光の色味を帯びることを抑制しやすくできる。また、条件(1)を満たす場合、封止部(B)への負荷を分散しやすなり、封止部(B)の破損や剥離を抑制しやすくできる。
条件(1)は、0.30≦h/d≦0.70を満たすことがより好ましく、0.40≦h/d≦0.60を満たすことがさらに好ましい。
図5は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ前記積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した断面図に、条件(1)の算出に必要となる線L、曲線M、曲線M上の任意の点O、断面形状の高さh、線Lの長さd等の情報を記入したものである。図5の構成では、積層体(A)の端面から形成される線と、線Lとが完全に重複している(積層体(A)の端面から形成される線の長さと、線Lの長さdとが等しい。)。また、図5の構成では、曲線Mは線Lの両端を結んで弧状に形成されている。
なお、図3のように積層体(A)の端面の厚み方向の一部に封止部(B)有する構成の場合、積層体(A)の端面から形成される線の一部分に線Lが重複している(積層体(A)の端面から形成される線の長さよりも、線Lの長さdが短い。)。また、図4のように、積層体(A)の端面に対して、封止部(B)が積層体(A)の厚み方向側にはみ出して形成される場合、曲線Mは線Lの延長線の両端を結んで弧状に形成されている。
条件(1)等において、「封止部(B)の断面形状の外枠を構成する線」とは、言い換えると封止部(B)の断面形状の外周であり、図1の太線を示す。
封止部(B)は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した際の封止部(B)の断面形状が、下記条件(2)を満たすことが好ましい。
<条件(2)>
封止部(B)の断面形状の外枠を構成する線のうち、積層体(A)の厚み方向側の端面により形成される線と重複する線を線L、線Lの積層体(A)側とは反対側に位置して上記曲面形状を形成する弧状の線を曲線Mとする。線Lの中点をNとする。曲線M上の任意の点をOとし、中点Nと任意の点Oとを結ぶ直線を直線Pとする。線Lに対する直線Pの傾きをQとする。傾きQが5度から175度まで5度ずつ変化するように、任意の点Oを曲線Mに沿って移動させ、各傾きでの直線Pの長さrを算出する。35箇所の長さrの平均長さをrave、長さrの最小値をrmin、長さrの最大値をrmaxとした際に、rmin/raveが0.40以上であり、rmax/raveが1.60以下、の関係を満たす。
上述したように、封止部(B)は、積層体(A)の端面を基準として積層体(A)側とは反対側に凸となる曲面形状を有する。条件(2)を満たす場合、該曲面形状が円の弧とほぼ等しくなることを意味する。このため、条件(2)を満たす場合、積層体(A)の端面から漏れた一次光及び二次光が全反射して積層体(A)側に戻りやすくなり、エッジ領域が一次光の色味を帯びることを抑制しやすくできる。また、条件(2)を満たす場合、封止部(B)への負荷を分散しやすなり、封止部(B)の破損や剥離を抑制しやすくできる。
条件(2)において、rmin/raveは、0.60以上であることがより好ましく、0.80以上であることがさらに好ましい。また、条件(2)において、rmax/raveは、1.40以下であることがより好ましく、1.20以下であることがさらに好ましい。
図6(a)は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した断面図に、条件(2)の算出に必要となる線L、線Lの中点をN、曲線Mを記入した図であり、図6(b)は、図6(a)から封止部90を抜き出し、条件(2)の算出に必要となる曲線M上の任意の点O、中点Nと任意の点Oとを結ぶ直線P、線Lに対する直線Pの傾きQ等の情報を記入したものである。
封止部(B)は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した際の封止部(B)の断面形状が、下記条件(3)を満たすことが好ましい。
<条件(3)>
封止部(B)の断面形状の外枠を構成する線のうち、積層体(A)の厚み方向側の端面により形成される線と重複する線を線L、線Lの積層体(A)側とは反対側に位置して上記曲面形状を形成する弧状の線を曲線Mとする。曲線M上の任意の点をOとする。封止部(B)の断面形状の外枠を構成する線のうち、量子ドット含有層の厚み方向側の端面により形成される線をS、線Sの光透過性基材(i)側の端部をS、線Sの光透過性基材(ii)側の端部をSとする。Sと任意の点Oとを結ぶ直線の長さをSO、Sと任意の点Oとを結ぶ直線の長さをSOとする。線Lの光透過性基材(i)側の端部をL、線Lの光透過性基材(ii)側の端部をLとする。LとSとを結ぶ直線の長さをL、LとSとを結ぶ直線の長さをLとした際に、SOが常にL以上であり、SOが常にL以上である関係を満たす。
量子ドット含有層中の量子ドットは湿度や酸素に弱い。量子ドット含有層の両側の面に光透過性基材やその他の層が積層されている場合、これらの部材により、湿度及び酸素が進入しにくくなる。つまり、LとSとを結ぶ直線の長さであるL、及びLとSとを結ぶ直線の長さであるLは、量子ドット含有層の厚み方向と垂直方向の面の耐湿性、耐酸素性のレベルを示している。また、湿度や酸素は量子ドット含有層の厚み方向側の面からも侵入するが、該面からの湿度及び酸素の進入は、封止部(B)によって抑制できる。そして、SO及びSOは、量子ドット含有層の厚み方向側の面の耐湿性、耐酸素性のレベルを示す。
つまり、SOが常にL以上であり、SOが常にL以上である関係を満たす(条件(3)を満たす)ことは、量子ドット含有層の厚み方向側の面の耐湿性、耐酸素性のレベルが、量子ドット含有層の厚み方向と垂直方向側の面の耐湿性、耐酸素性のレベルと同等以上の傾向となることを示している。したがって、条件(3)を満たすことにより、量子ドット含有層の厚み方向側の端面付近(エッジ領域)の量子ドットが他の箇所よりも先に劣化することを抑制し、経時的にエッジ領域が徐々に一次光の色味を帯びることを抑制できる。
図7は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した断面図に、条件(3)の算出に必要となる曲線M上の任意の点をO、線Sの光透過性基材(i)側の端部S、線Sの光透過性基材(ii)側の端部S、線Lの光透過性基材(i)側の端部L、及び線Lの光透過性基材(ii)側の端部L等の情報を記入したものである。
封止部(B)は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した際の封止部(B)の断面形状が、下記条件(4)を満たすことが好ましい。
<条件(4)>
上記曲線M上の任意の点Oから上記線Lに対して垂線を引き、該垂線の長さの最大値を断面形状の高さhとした際に、60μm≦h≦240μmの関係を満たす。
断面形状の高さhを60μm以上とすることにより、量子ドット含有層の厚み方向側の面からの湿度、酸素の進入を抑制し、量子ドット含有層の厚み方向側の端面付近(エッジ領域)の量子ドットが劣化することを抑制しやすくできる。また、断面形状の高さhを240μm以下とすることにより、封止部(B)の破損や剥離を抑制しやすくできる。
条件(4)は、70μm≦h≦200μmの関係を満たすことがより好ましく、80μm≦h≦180μmの関係を満たすことがさらに好ましい。
封止部(B)は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向に切断した際の封止部(B)の断面形状が、下記条件(5)を満たすことが好ましい。
<条件(5)>
積層体(A)の厚み方向側の端面により形成される線の長さをD、上記線Lの長さをdとした際に、0.8≦d/D≦1.0の関係を満たす。
d/Dを0.8以上とすることにより、量子ドット含有層の厚み方向側の面からの湿度、酸素の進入を抑制し、量子ドット含有層の厚み方向側の端面付近(エッジ領域)の量子ドットが劣化することを抑制しやすくできる。
条件(5)は、0.9≦d/D≦1.0の関係を満たすことがより好ましく、d/D=1.0であることがさらに好ましい。
条件(1)〜(5)は、量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した際の断面を、走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて撮影した画像を元に算出できる。なお、STEMの加速電圧は10kv〜30kV、倍率は100〜7000倍とすることが好ましい。
光透過性樹脂
封止部(B)は、光透過性樹脂を含むことが好ましい。
光透過性樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂組成物の硬化物、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物が挙げられる。これらの中でも、封止部(B)の強度を向上して破損を防ぐ観点から、熱硬化性樹脂組成物の硬化物、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物が好ましく、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物がより好ましい。
封止部(B)は、光透過性樹脂の単独で形成してもよいが、後述する粒子、蛍光体等を含有してもよい。封止部(B)を構成する全固形分に対する光透過性樹脂の割合は、50〜100質量%であることが好ましく、60〜99質量%であることがより好ましく、75〜99質量%であることがさらに好ましい。
熱硬化性樹脂組成物は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む組成物であり、加熱により、硬化する樹脂組成物である。
熱硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂組成物には、これら硬化性樹脂に、必要に応じて硬化剤が添加される。
電離放射線硬化性樹脂組成物は、電離放射線硬化性官能基を有する化合物(以下、「電離放射線硬化性化合物」ともいう)を含む組成物である。電離放射線硬化性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和結合基、及びエポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリロイル基」は、メタクリロイル基及びアクリロイル基を指し、「(メタ)アクリレート」は、メタクリレート及びアクリレートを指す。また、本明細書において、「電離放射線」は、電磁波又は荷電粒子線のうち、分子を重合あるいは架橋し得るエネルギー量子を有するものを意味し、通常、紫外線(UV)又は電子線(EB)が用いられるが、その他、X線、γ線などの電磁波、α線、イオン線などの荷電粒子線も使用可能である。
電離放射線硬化性化合物が紫外線硬化性化合物である場合には、電離放射線硬化性組成物は、光重合開始剤や光重合促進剤等の添加剤を含むことが好ましい。
光透過性樹脂は、屈折率が1.49以上であることが好ましく、1.52以上であることがより好ましい。光透過性樹脂の屈折率を1.49以上とすることにより、封止部(B)の曲面において一次光及び二次光を全反射しやすくできるとともに、封止部(B)の曲面において一次光及び二次光の反射率を高くすることができる。つまり、光透過性樹脂の屈折率を1.49以上とすることにより、積層体(A)の端面から漏れた一次光及び二次光が積層体(A)側に戻りやすくなり、エッジ領域が一次光の色味を帯びることを抑制しやすくできる。
なお、本発明において、屈折率は波長450nmの光によるものとする。光透過性樹脂の屈折率はアッベ法で測定することができる。
光透過性樹脂は、量子ドットの劣化を抑制する観点から、水蒸気透過率が100g/m/day以下であることが好ましく、30g/m/day以下であることがより好ましい。
光透過性樹脂の水蒸気透過率は、光透過性樹脂100質量%からなる厚み100μmのサンプルを作製し、該サンプルを用いて、JIS Z 0208:1976のカップ法に準拠して、恒温恒湿装置の温湿度条件を条件B(40℃、90%RH)として測定することができる。
水蒸気透過率が100g/m/day以下の樹脂は、有機ELの封止用樹脂を用いることができる。一般的に、不飽和結合の数や、水酸基の数が少ない樹脂は水蒸気透過率が低い傾向にある。
粒子
封止部(B)中には、光透過性樹脂に加え、粒子を含んでいてもよい。
なお、封止部(B)中の粒子は、後述する蛍光体を含まない概念である。すなわち、封止部(B)中の粒子は、光を吸収することで電子が励起し、それが基底状態に戻る際に余分なエネルギーを電磁波として放出するものは含まない。
粒子は、以下(a)〜(c)から選ばれる何れか一以上の粒子であることが好ましい。
(a)中空粒子
(b)金属粒子または金属コーティング粒子
(c)光透過性樹脂の屈折率をn、粒子の屈折率をnとした場合、1.10≦n/nの関係を満たす粒子。
上記(a)〜(c)の粒子は、反射率が高いため、積層体(A)の端面から漏れた一次光及び二次光を積層体(A)側に戻しやすくすることができ、エッジ領域が一次光の色味を帯びることを抑制しやすくできる。
上記(a)〜(c)の粒子の中でも、反射率が高く、粒子自体の色味を抑制できる(a)中空粒子が好適である。
(a)の中空粒子としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂(ポリウレタン)、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、ナイロン樹脂(ポリアミド樹脂)、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ無水マレイン酸樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の樹脂から形成される樹脂中空ビーズ;ガラス等の無機化合物から形成される無機中空ビーズが挙げられる。
(b)の金属粒子としては、アルミニウム、金、銀、銅等の金属から形成される粒子が挙げられる。金属コーティング粒子は、汎用の樹脂粒子、無機粒子の表面を前述の金属でコーティングしたものが挙げられる。
(c)の粒子としては、汎用の樹脂粒子、無機粒子の中で、1.10≦n/nの関係を満たすものを用いることができる。1.1≦n/nの関係を満たす粒子は、光透過性樹脂の種類により異なるため一概には言えないが、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の高屈折率粒子は前記関係を満たしやすい。(c)の粒子は、1.15≦n/nの関係を満たすことがより好ましく、1.18≦n/nの関係を満たすことがさらに好ましい。
また、量子ドットの劣化を抑制する観点から、粒子は、水蒸気透過率や酸素透過率が低いものが好ましい。水蒸気透過率や酸素透過率が低い粒子としては、アルミナ、シリカ等が挙げられる。
粒子の平均粒子径は、0.3〜20μmであることが好ましく、1〜10μmであることがより好ましい。
封止部(B)中の粒子の平均粒子径は、以下の(1)〜(3)の作業により算出できる。
(1)光学顕微鏡にて封止部(B)の透過観察画像を撮像する。倍率は500〜2000倍が好ましい。
(2)観察画像から任意の10個の粒子を抽出し、個々の粒子の粒子径を算出する。粒子径は、粒子の断面を任意の平行な2本の直線で挟んだとき、該2本の直線間距離が最大となるような2本の直線の組み合わせにおける直線間距離として測定される。
(3)同じサンプルの別画面の観察画像において同様の作業を5回行って、合計50個分の粒子径の数平均から得られる値を粒子の平均粒子径とする。
後述する「蛍光体の平均粒子径」及び「量子ドット含有層の内部拡散粒子の平均粒子径」も、上記作業にならって算出できる。
封止部(B)中に光透過性樹脂及び粒子を含む場合、光透過性樹脂と粒子との質量比は、99.9:0.1〜60:40であることが好ましく、99:1〜80:20であることがより好ましい。
蛍光体
封止部(B)中には、光透過性樹脂に加え、蛍光体を含んでいてもよい。
なお、封止部(B)中の蛍光体は、平均粒子径が0.1μm以上のものをいう。後述する量子ドットは、化合物半導体の励起子のボーア半径以下の大きさ(一概には言えないが、平均粒子径が20nm以下)である。つまり、蛍光体と量子ドットとは、粒子径の違いで区別でき、さらに、粒子径の違いに基づく発光の違い(発光効率、発光波長幅)により区別できる。
封止部(B)中の蛍光体は、上述のように量子ドットよりも平均粒子径が遥かに大きいため、蛍光体と量子ドットとが同量である場合、蛍光体の表面積は量子ドットの表面積よりも遥かに小さくなる。このため、蛍光体は、量子ドットよりも湿度や酸素への耐性があり、封止部(B)中でも経時的に劣化しにくい。
粒子の平均粒子径は、0.1〜30μmであることが好ましく、1〜10μmであることがより好ましい。
蛍光体は、1種の蛍光体を単独で用いてもよいし、2種以上の蛍光体を用いてもよい。
また、蛍光体は、1種の蛍光体単独の発光色又は2種以上の蛍光体の発光の合成色が、一次光のピーク波長の補色となるものであることが好ましい。一次光のピーク波長の補色が人間に視認可能である蛍光体を用いることにより、量子ドットシートのエッジ領域が一次光の色味を帯びることを抑制しやすくできる。なお、一次光のピーク波長の補色となる波長がカラーフィルターの吸収波長と重複する場合、1種の蛍光体の発光により該補色となる波長を発光させると、蛍光体による効力が大幅に低下する。このため、一次光のピーク波長の補色となる波長がカラーフィルターの吸収波長と重複する場合、2種以上の蛍光体の発光の合成により、人間が該補色を視認可能となるように構成することが好ましい。
補色とは混合すると白色になる色であり、CIE色度図の白色点を通る両側にある色同士が補色の関係になる。
蛍光体としては、硫化物系蛍光体、酸化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、フッ化物系蛍光体、YAG系蛍光体、サイアロン系蛍光体等が挙げられる。
硫化物系蛍光体としては、CaS:Eu、SrS:Eu、SrGa:Eu、CaGa:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)Ga:Eu、(Sr,Ca,Ba)S:Eu、YS:Eu、LaS:Eu、GdS:Eu等が挙げられる。酸化物系蛍光体としては、(Ba,Sr)SiO:Eu、(Ba,Sr)SiO:Eu、TbAl12:Ce、CaScSi12:Ce等が挙げられる。窒化物系蛍光体としては、CaSi:Eu、SrSi:Eu、BaSi:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si:Eu、Ca(Al,Si)12(O,N)16:Eu(0<x≦1.5)、CaSi:Eu、SrSi:Eu、BaSi:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si:Eu、CaAlSi:Eu、CaSiN:Eu、CaAlSiN:Eu等が挙げられる。フッ化物系蛍光体としては、KTiF:Mn4+、BaTiF:Mn4+、NaTiF:Mn4+、KZrF:Mn4+、KSiF:Mn4+等が挙げられる。YAG系蛍光体としては、(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ce等が挙げられる。サイアロン系蛍光体としては、Lu(Si,Al)12(O,N)16:Eu等が挙げられる。
なお、蛍光体材料の記載において、符号「:」の前の記述は母体を示し、後の記述は付活剤を示す。
封止部(B)中に光透過性樹脂及び蛍光体を含む場合、光透過性樹脂と蛍光体との質量比は、90:10〜99.95:0.05であることが好ましく、90:10〜99.9:0.1であることがより好ましい。
封止部(B)は、例えば、以下の方法により形成することができる。
<封止部(B)の形成方法>
(1)封止部(B)を構成する材料を混合してなる「封止部(B)形成用組成物」を調製する工程。
(2)積層体(A)の厚み方向側の端面に向けて、液体定量吐出装置(ディスペンサ)により該組成物を吐出する工程。
(3)必要に応じて該組成物を乾燥、硬化する工程。
封止部(B)形成用組成物の20℃の粘度は、0.1〜100Pa・sであることが好ましく、0.4〜10Pa・sであることがより好ましく、0.6〜8Pa・sであることがさらに好ましい。封止部(B)形成用組成物の粘度を前記範囲とすることにより、該組成物の液垂れを抑制しつつ、該組成物に表面張力が適度に作用して、封止部(B)の形状を上述した実施形態の範囲内としやすくできる。
封止部(B)形成用組成物の粘度は、樹脂の分子量、粒子又は蛍光体の含有量、溶剤の含有割合等により調整できる。
封止部(B)形成用組成物は、封止部(B)の形状を上述した実施形態の範囲内としやすくする観点から、ディスペンサのノズルから吐出した後に速やかに乾燥、硬化することが好ましい。このため、ディスペンサは、乾燥手段及び/又は硬化手段を併設していることが好ましい。
封止部(B)形成用組成物を速やかに乾燥する観点、及び該組成物の粘度を上記範囲とする観点からは、封止部(B)形成用組成物は溶剤の含有量を極力抑制することが好ましい。具体的には、封止部(B)形成用組成物中の溶剤の含有量は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。また、乾燥工程を不要とする観点からは、封止部(B)形成用組成物は溶剤を含有しないことが好ましい。溶剤の含有量を抑制するために、封止部(B)形成用組成物は電離放射線硬化性化合物を含むことが好ましい。
封止部(B)形成用組成物を速やかに硬化する観点からは、封止部(B)形成用組成物は、電離放射線硬化性化合物を含むことが好ましい。
また、封止部(B)は、封止部(B)に対応する空洞を有する型を作製し、該型を積層体(A)の端面に設置し、該空洞内に封止部(B)形成用組成物を流し込み、必要に応じて該組成物を乾燥、硬化することによっても形成することができる。なお、積層体(A)の端面の全領域に該型を設置する場合、該型の少なくとも一部には注入口を有することが好ましい。
<積層体(A)>
積層体(A)は、一次光を吸収して二次光を放出する量子ドット及びバインダー樹脂を含む量子ドット含有層の一方の面に光透過性基材(i)、他方の面に光透過性基材(ii)を有する。
量子ドット含有層
量子ドット含有層は、一次光を吸収して二次光を放出する量子ドット及びバインダー樹脂を含むものである。
量子ドットとしては、青に相当する波長の一次光を吸収して赤に相当する波長の二次光を放出する第1量子ドット、及び青に相当する波長の一次光を吸収して緑に相当する波長の二次光を放出する第2量子ドットの少なくとも一種を含むことが好ましく、前記第1量子ドット及び前記第2量子ドットの両方を含むことがより好ましい。
青に相当する波長の一次光は、ピーク波長が380〜480nmの範囲であることが好ましく、ピーク波長が450nmであることがより好ましい。また、緑に相当する波長の二次光は、ピーク波長が495〜570nmの範囲であることが好ましく、ピーク波長が528nmであることがより好ましい。赤に相当する波長の二次光は、ピーク波長が620〜750nmの範囲であることが好ましく、ピーク波長が637nmであることがより好ましい。
量子ドット(第1量子ドット及び第2量子ドット)について、以下に説明する。
量子ドット(Quantum dot)は、半導体のナノメートルサイズの微粒子で、電子や励起子がナノメートルサイズの小さな結晶内に閉じ込められる量子閉じ込め効果(量子サイズ効果)により、特異的な光学的、電気的性質を示し、半導体ナノ粒子とか、半導体ナノ結晶とも呼ばれるものである。
量子ドットは、半導体のナノメートルサイズの微粒子であり、量子閉じ込め効果(量子サイズ効果)を生じる材料であれば特に限定されない。例えば、既に述べたような、自らの粒子径によって発光色が規制される半導体微粒子と、ドーパントを有する半導体微粒子がある。本発明における量子ドットとしては、自らの粒子径によって発光色が規制される半導体微粒子及びドーパントを有する半導体微粒子のいずれも用いることができ、共に優れた色純度を得ることができる。
なお、上述したように、量子ドットは、粒子径や、粒子径の違いに基づく発光の違い(発光効率、発光波長幅)により、上記蛍光体とは明確に区別されるものである。
量子ドットは、その粒子径により発光色を異にするものであり、例えば、CdSeからなるコアのみから構成される量子ドットの場合、粒子径が2.3nm、3.0nm、3.8nm、4.6nmの時の蛍光スペクトルのピーク波長は、528nm、570nm、592nm、637nmである。つまり、ピーク波長637nmの二次光を放出する量子ドットの粒子径は4.6nmであり、ピーク波長528nmの二次光を放出する量子ドットの粒子径は2.3nmである。
なお、量子ドット含有層中に、赤に相当する波長の二次光を放出する量子ドット、及び緑に相当する波長の二次光を放出する量子ドット以外の量子ドットを含有してもよい。
量子ドットの含有量は、量子ドット含有層の厚み、バックライトにおける光のリサイクル率、目的とする色味等に応じて適宜調整する。量子ドット含有層の厚みが後述する範囲であれば、量子ドット含有層のバインダー樹脂100質量部に対して、量子ドットの含有量は、0.01〜1.0質量部程度である。
量子ドットのコアとなる材料として具体的には、MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe及びHgTeのようなII−VI族半導体化合物、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaAs、GaP、GaN、GaSb、InN、InAs、InP、InSb、TiN、TiP、TiAs及びTiSbのようなIII−V族半導体化合物、Si、Ge及びPbのようなIV族半導体等の半導体化合物又は半導体を含有する半導体結晶を例示できる。また、InGaPのような3元素以上を含んだ半導体化合物を含む半導体結晶を用いることもできる。
さらに、ドーパントを有する半導体微粒子からなる量子ドットとしては、上記半導体化合物に、Eu3+、Tb3+、Ag、Cuのような希土類金属のカチオン又は遷移金属のカチオンをドープしてなる半導体結晶を用いることもできる。
量子ドットのコアとなる材料としては、作製の容易性、可視域での発光を得られる粒子径の制御性、蛍光量子収率の観点から、CdS、CdSe、CdTe、InP、InGaP等の半導体結晶が好適である。
量子ドットは、1種の半導体化合物からなるものであっても、2種以上の半導体化合物からなるものであってもよく、例えば、半導体化合物からなるコアと、該コアと異なる半導体化合物からなるシェルとを有するコアシェル型構造を有していてもよい。
コアシェル型の量子ドットを用いる場合にシェルを構成する半導体としては、励起子がコアに閉じ込められるように、コアを形成する半導体化合物よりもバンドギャップの高い材料を用いることで、量子ドットの発光効率を高めることができる。
このようなバンドギャップの大小関係を有するコアシェル構造(コア/シェル)としては、例えば、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、CdTe/CdS、InP/ZnS、Gap/ZnS、Si/ZnS、InN/GaN、InP/CdSSe、InP/ZnSeTe、InGaP/ZnSe、InGaP/ZnS、Si/AlP、InP/ZnSTe、InGaP/ZnSTe、InGaP/ZnSSe等が挙げられる。
量子ドットのサイズは、所望の波長の光が得られるように、量子ドットを構成する材料によって適宜制御すればよい。量子ドットは粒子径が小さくなるに従い、エネルギーバンドギャップが大きくなる。すなわち、結晶サイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へとシフトする。そのため、量子ドットのサイズを変化させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長全域にわたって、その発光波長を調節することができる。
一般的には、量子ドットの平均粒子径は20nm以下であり、好ましくは0.5〜20nmであり、より好ましくは1〜10nmである。
量子ドットの形状は特に限定されず、例えば、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。量子ドットの粒子径は、粒子ドットが球状でない場合、同体積を有する真球状の値とすることができる。
量子ドットは、樹脂で被覆されているものであってもよい。樹脂で被覆され量子ドットは、量子ドット含有層のバインダー樹脂の屈折率をnと、量子ドットを被覆する樹脂(被覆樹脂)の屈折率をnとした際に、n/nが1.02以上又は0.98以下の関係を満たすことが好ましい。樹脂で被覆された量子ドットは、量子ドットの耐久性を向上することができる。また、バインダー樹脂の屈折率と被覆樹脂の屈折率とが前記関係を満たすことにより、樹脂で被覆された量子ドットが後述する内部拡散粒子の作用を兼ねることができる。
量子ドットの粒子径、形状、分散状態等の情報については、透過型電子顕微鏡(TEM)により得ることができる。また、量子ドットの結晶構造、粒子径については、X線結晶回折(XRD)により得ることができる。さらには、紫外−可視(UV−Vis)吸収スペクトルによって、量子ドットの粒子径、表面に関する情報を得ることもできる。
バインダー樹脂
量子ドット含有層のバインダー樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂組成物の硬化物、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物が挙げられる。これらの中でも、耐久性の観点から、熱硬化性樹脂組成物の硬化物、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物が好ましく、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化物がより好ましい。
熱硬化性樹脂組成物は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む組成物であり、加熱により、硬化する樹脂組成物である。
熱硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂組成物には、これら硬化性樹脂に、必要に応じて硬化剤が添加される。
電離放射線硬化性樹脂組成物は、電離放射線硬化性官能基を有する化合物(以下、「電離放射線硬化性化合物」ともいう)を含む組成物である。電離放射線硬化性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和結合基、及びエポキシ基、オキセタニル基等が挙げられ、その中でもエチレン性不飽和結合基が好ましい。また、エチレン性不飽和結合基の中でも(メタ)アクリロイル基が好ましい。以下、(メタ)アクリロイル基を有する電離放射線硬化性化合物を(メタ)アクリレート系化合物と称する。
電離放射線硬化性化合物は、上記官能基を1つのみ有する単官能の電離放射線硬化性化合物であってもよく、上記官能基を2つ以上有する多官能の電離放射線硬化性化合物であってもよく、これらの混合物であってもよい。
また、電離放射線硬化性化合物は、モノマーであってもよく、オリゴマーであってもよく、低分子量のポリマーであってもよく、これらの混合物であってもよい。
電離放射線硬化性化合物の中でも単官能モノマーは、重合収縮を抑制して量子ドットシートの平面性を良好にし得るとともに、量子ドット含有層の密着性を向上して量子ドットシートの初期段階及び経時的な機能低下を抑制する点で好適である。特に、量子ドット含有層の厚みが厚い場合、単官能モノマーを用いた場合の前記効果が顕著となる。
また、単官能モノマーを用いて量子ドット含有層の密着性が向上すると、接着剤層を介することなく、量子ドット含有層と、量子ドット含有層の上下に位置する部材(例えば、光透過性基材(i)、光透過性基材(ii))とを密着させることが可能となる。つまり、単官能モノマーを用いて量子ドット含有層の密着性を向上させることにより、量子ドットシートの構成を、量子ドット含有層を中心として厚み方向に上下対称の構成としやすくできる。また、接着剤層を介することなく、量子ドット含有層と、量子ドット含有層の上下に位置する部材(例えば、光透過性基材(i)、光透過性基材(ii))とを密着させることにより、量子ドットの耐湿性及び耐酸素性を向上することができる。
全電離放射線硬化性化合物中における単官能モノマーの割合は40質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、90質量%以上であることがよりさらに好ましく、100質量%であることが最も好ましい。
また、量子ドットは湿度に弱いことから、電離放射線硬化性化合物としては、分子中に水酸基を有さないものを主成分として用いることが好ましい。具体的には、全電離放射線硬化性化合物に対する分子中に水酸基を有さない電離放射線硬化性化合物の割合が80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。
分子中に水酸基を含まない電離放射線硬化性化合物としては、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート系化合物、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート系化合物等が挙げられる。
また、電離放射線硬化性化合物は、疎水性を高めて量子ドットの耐湿性を向上する観点から、総炭素数が8以上であることが好ましい。耐湿性に加えて量子ドット含有層の密着性を考慮すると、電離放射線硬化性化合物の総炭素数は、8〜20であることがより好ましい。例えば、総炭素数が8〜20の単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
また、電離放射線硬化性化合物の分子量は、100〜2000であることが好ましく、120〜1000であることがより好ましく、150〜500であることがさらに好ましい。電離放射線硬化性化合物の分子量が100以上であると、製造時の液垂れを防止しやすくすることができ、分子量が2000以下であると、量子ドット含有層を他の層と貼り合わせる際の圧力で量子ドット含有層の厚みを均一化しやすくできる。
電離放射線硬化性化合物として単官能モノマーを用いる場合、製造時の液垂れ防止、量子ドット含有層の厚みの均一化、及び量子ドット含有層の密着性の観点から、単官能モノマーの分子量は、100〜500であることが好ましく、120〜400であることがより好ましく、150〜250であることがさらに好ましい。
電離放射線硬化性化合物が紫外線硬化性化合物である場合には、電離放射線硬化性組成物は、光重合開始剤や光重合促進剤等の添加剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベンゾエート、α−アシルオキシムエステル、チオキサンソン類等から選ばれる1種以上が挙げられる。
これら光重合開始剤は、融点が20℃以下であることが好ましい。融点が20℃以下の場合、製造時に上記の電離放射線硬化性化合物に添加する際に、室温下で容易に溶解させることができるためである。
また、光重合促進剤は、硬化時の空気による重合阻害を軽減させ硬化速度を速めることができるものであり、例えば、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル等から選ばれる1種以上が挙げられる。
内部拡散粒子
量子ドット含有層中には、内部拡散粒子を含んでいてもよい。内部拡散粒子を含有することにより、一次光を均等拡散に近づけることができ、量子ドットシートのエッジ領域が一次光の色味を帯びることを抑制しやすくできる。
内部拡散粒子は、有機粒子及び無機粒子の何れも用いることができる。有機粒子としては、ポリメチルメタクリレート、アクリル−スチレン共重合体、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ベンゾグアナミン−メラミン−ホルムアルデヒド縮合物、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂及びポリエステル等からなる粒子が挙げられる。無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア及びチタニア等からなる微粒子が挙げられる。
内部拡散粒子の形状は、球形、円盤状、ラグビーボール状、不定形等の形状が挙げられる。
また、内部拡散粒子は、中空粒子、多孔質粒子及び中実粒子の何れであってもよい。
また、内部拡散粒子は、バインダー樹脂の屈折率をn、内部拡散粒子の屈折率をnとした際に、n/nが1.02以上又は0.98以下となるものを用いることが好ましい。n/nは、バインダー樹脂と内部拡散粒子との相対屈折率であり、n/nを1.02以上又は0.98以下とすることにより、一次光を均等拡散に近づけることができる。また、n/nを1.02以上又は0.98以下とすることにより、一次光が量子ドットに衝突する確率が上がり、量子ドットの使用量を少なくすることができる。
/nは、強い拡散性、偏光板の光漏れの抑制、及び正面輝度のバランスの観点から、1.10以上又は0.95以下であることがより好ましく、又は1.15以上又は0.90以下であることが更に好ましい。
内部拡散粒子の屈折率はベッケ法、バインダー樹脂の屈折率はアッベ法で測定することができる。
内部拡散粒子の含有量は、バインダー樹脂100質量部に対して、1〜40質量部であることが好ましく、3〜30質量部であることがより好ましい。内部拡散粒子の含有量を前記範囲とすることにより、高角度まで光を拡散する一方で、偏光板の光漏れ及び正面輝度の低下を抑制できる。
内部拡散粒子の平均粒子径は、含有量当たりの粒子数を増やして拡散の均一性を図る観点から、10μm以下であることが好ましく、3μm以下であることがより好ましい。なお、内部拡散粒子の平均粒子径の下限は、0.1μm程度である。
量子ドット含有層の厚みは、10〜200μmであることが好ましく、20〜150μmであることがより好ましく、30〜130μmであることがさらに好ましい。量子ドット含有層の厚みがこの範囲であれば、表示装置の軽量化および薄膜化に適しており、また、量子ドット含有層の厚みの振れ(製造公差)による色ムラを抑制できる。
量子ドット含有層は、接着剤層を介することなく量子ドット含有層の上下に位置する層に密着してなることが好ましい。かかる構成とすることにより、量子ドットシートの構成を、量子ドット含有層を中心として厚み方向に上下対称の構成としやすくできるとともに、量子ドットの耐湿性及び耐酸素性を向上しやすくできる。
量子ドット含有層の上下に位置する層は、量子ドットの耐湿性及び耐酸素性を向上する観点から、光透過性基材又はバリア層であることが好ましい。
積層体(A)は、図8及び図9に示すように、量子ドット含有層を中心として厚み方向に上下対称の層構成とすることが好ましい。かかる構成をとることで、積層体(A)の平面性を良好にでき、量子ドットシートの面内の輝度の均一性を良好にすることができる。また、かかる構成をとることで、積層体(A)に存在する複数の界面(例えば、量子ドット含有層と光透過性基材との界面)のうちの特定の界面に歪みが集中することを防止でき、界面剥離を抑制しやすくできる。
なお、厚み方向に上下対称の層構成とは、上下で層の数、層の種類が同一であるとともに、各層の厚みが略同一であることをいう。厚みが略同一と言えるためには、対象の関係にある上下の層の厚みの比が0.95〜1.05の範囲であることが好ましく、0.97〜1.03の範囲であることがより好ましい。
各層の厚みは、例えば、走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて撮影した断面の画像から20箇所の厚みを測定し、20箇所の値の平均値から算出できる。STEMの加速電圧は10kv〜30kV、倍率は100〜7000倍とすることが好ましい。なお、厚みがナノオーダーの場合は、STEMの倍率は5万〜30万倍とすることが好ましい。
また、対称の関係にある層同士は組成も略同一であることが好ましい。組成が略同一と言えるためには、層の構成成分の90質量%以上が同一であることが好ましく、95質量%以上が同一であることがより好ましく、99質量%以上が同一であることがさらに好ましい。
積層体(A)は、量子ドット含有層、光透過性基材(i)及び光透過性基材(ii)の3層構成であってもよいが、図9のように、その他の層を有していてもよい。その他の層としては、光透過性基材(i)及び光透過性基材(ii)以外の光透過性基材、バリア層、光拡散層、接着剤層等が挙げられる。なお、その他の層を有する場合においても、積層体(A)は、量子ドット含有層を中心として厚み方向に上下対称の層構成とすることが好ましい。
光透過性基材
積層体(A)70は、図8及び図9に示すように、量子ドット含有層10の一方の面に光透過性基材(i)21、他方の面に光透過性基材(ii)22を有する。図8及び図9に示すように、量子ドット含有層10と接することが好ましい。また、図9に示すように、積層体(A)は、透過性基材(i)21及び光透過性基材(ii)22の量子ドット含有層とは反対側に、その他の光透過性基材を有していてもよい。
光透過性基材は特に制限されないが、耐熱性を有し、平滑性、コシ、機械的強度に優れたものであることが好ましい。このような透明基材としては、ポリエステル、トリアセチルセルロース(TAC)、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、アクリル、ポリカーボネート、ポリウレタン及び非晶質オレフィン(Cyclo−Olefin−Polymer:COP)等のプラスチックフィルムが挙げられる。
上記の中でも、機械的強度、寸法安定性及び耐熱性の観点からは、延伸加工、特に二軸延伸加工されたポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート)が好ましい。
光透過性基材の厚みは、機械的強度、コシ及び薄膜化のバランスの観点から、10〜200μmが好ましく、20〜150μmがより好ましく、30〜100μmがさらに好ましい。
光透過性基材の表面には、接着性向上のために、コロナ放電処理、酸化処理等の物理的な処理の他、アンカー剤又はプライマーと呼ばれる塗料の塗布を予め行ってもよい。
バリア層
バリア層は、量子ドットの耐湿性及び耐酸素性を向上する役割を有する。
バリア層は、光透過性基材(i)、光透過性基材(ii)あるいはその他の光透過性基材上に形成することが好ましい。
バリア層としては、無機物又は無機酸化物からなる層であることが好ましく、無機物もしくは無機酸化物の蒸着膜、無機アルコキシドの加水分解膜が挙げられる。耐湿性及び耐酸素性の観点からは、バリア層は、無機物もしくは無機酸化物の蒸着膜であることが好ましい。
バリア層は、公知の無機物、無機酸化物及び無機アルコキシド等を用いて、公知の方法により形成することができ、その組成及び形成方法は特に限定されない。バリア層は、単層でもよく、2層以上有してもよい。バリア層を2層以上有する場合、それぞれが、同一の組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。
蒸着膜の材料は、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、スズ(Sn)、ナトリウム(Na)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)等の無機物、または、これらの酸化物等、さらにはこれらに有機物が配合されたものが挙げられる。
加水分解膜の材料である無機アルコキシドは、金属アルコキシドともよばれるものであり、テトラアルコキシシラン等のケイ素アルコキシド、チタンアルコキシド、アルミニウムアルコキシド等が挙げられる。
バリア層の厚みは、耐湿性、耐酸素性、ひび割れ抑制及び光透過性のバランスの観点から、5〜1000nmであることが好ましく、10〜700nmであることがより好ましく、10〜500nmであることがさらに好ましい。バリア層が蒸着膜の場合、バリア層の厚みは、5〜30nmであることが好ましく、7〜25nmであることがより好ましく、10〜20nmであることがさらに好ましい。
バリア層としての蒸着膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法及びイオンプレ−ティング法等の物理気相成長法(PVD法)、あるいは、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法及び光化学気相成長法等の化学気相成長法(CVD法)等が挙げられる。
接着剤層
積層体(A)を構成する各層を積層するため、各層の間に接着剤層を介在させてもよい。例えば、図9では、光透過性基材(i)21とバリア層30との間、光透過性基材(ii)22とバリア層30との間等に接着剤層50を有している。
接着剤層は、汎用の感圧型接着剤(粘着剤)、熱硬化型接着剤、電離放射線硬化型接着剤から形成することができる。
接着剤層の厚みは、接着力及び薄膜化の観点から、0.5〜20μmであることが好ましく、1〜10μmであることがより好ましい。
積層体(A)の総厚みは特に限定されないが、100〜700μm程度である。
積層体(A)の製造方法
積層体(A)が、量子ドット含有層、光透過性基材(i)及び光透過性基材(ii)の3層構成の場合、光透過性基材(i)の一方の面に、一次光を吸収して二次光を放出する量子ドット及びバインダー樹脂成分を含む量子ドット含有層塗布液を塗布し、量子ドット含有層を形成した後、量子ドット含有層上に光透過性基材(ii)を貼り合わせることにより、積層体(A)を製造できる。
積層体(A)が、量子ドット含有層、光透過性基材(i)、光透過性基材(ii)及びその他の層を有し、厚み方向に上下対称構造の場合、以下の工程(a)〜(c)により製造することが好ましい。
(a)光透過性基材(i)及びその他の層を積層し、積層体a1を得るとともに、光透過性基材(ii)及びその他の層を積層し、積層体a2を得る工程。
(b)積層体a1及び積層体a2の何れか一方の積層体の一方の面に、一次光を吸収して二次光を放出する量子ドット及びバインダー樹脂成分を含む量子ドット含有層塗布液を塗布し、量子ドット含有層を形成する工程。
(c)工程(b)で量子ドット含有層を形成していない積層体と、工程(b)で量子ドット含有層を形成した積層体の量子ドット含有層側の面とを、量子ドット含有層を中心として厚み方向に上下対称の層構成となるように貼り合わせる工程。
工程(a)で作製する積層体a1と積層体a2とは、層の数が同一であり、対称となる層の厚み及び組成が略同一のものである。
工程(b)のバインダー樹脂成分は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂組成物の硬化物、及び電離放射線硬化性樹脂組成物の何れか、あるいはこれらの混合物を用いることができる。
工程(c)において、工程(b)で量子ドット含有層を形成していない積層体と、工程(b)で量子ドット含有層を形成した積層体の量子ドット含有層側の面とを貼り合わせる際は、図9のように、量子ドット含有層を中心として厚み方向に上下対称の構成とする観点から、接着剤層を介することなく貼り合わせることが好ましい。
工程(b)のバインダー樹脂成分が電離放射線硬化性樹脂組成物である場合、工程(c)で接着剤層を介することなく2つの積層体を貼り合わせるためには、以下の手法を採用することが好ましい。
第一に、電離放射線硬化性樹脂組成物が単官能モノマーを含むことが好ましい。
第二に、工程(b)で量子ドット含有層を形成する際に、電離放射線を照射しないか、電離放射線の照射量を抑制して電離放射線硬化性樹脂組成物に未硬化の部分を残しておき、工程(c)の後に電離放射線を照射して、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化を進行させることが好ましい。
第一の手法及び第二の手法を組み合わせると、工程(c)において接着剤層を介することなく2つの積層体を貼り合わせる作業性がより向上する点で好ましい。
透過率
積層体(A)のJIS K7361−1:1997の全光線透過率は特に限定されないが、通常は40%以上程度である。
[バックライト]
本発明のバックライトは、一次光を放出する少なくとも1つの光源と、前記光源に隣接して配置され、導光又は拡散のための光学板と、前記光学板の光出射側に配置された量子ドットシートとを備えたバックライトにおいて、前記量子ドットシートが上述した本発明の量子ドットシートであるものである。
本発明のバックライトとしては、一例として、図10に示すようなエッジライト型のバックライト、あるいは、図11に示すような直下型のバックライトを採用することができる。
図10のエッジライト型のバックライトに用いられる光学板120は、光源110で放出された一次光を導光するための光学部材であり、いわゆる導光板である。導光板は、例えば、少なくとも一つの面を光入射面とし、これと略直交する一方の面を光出射面とするように成形された略平板状の形状からなる。
エッジライト型のバックライトでは、少なくとも、光源110が位置する側の端面に封止部(B)が形成されていることが好ましい。
導光板は、主としてポリメチルメタクリレート等の高透明な樹脂から選ばれるマトリックス樹脂からなる。導光板は、必要に応じてマトリックス樹脂と屈折率の異なる樹脂粒子が添加されていてもよい。導光板の各面は、一様な平面ではなく複雑な表面形状をしているものであってもよく、ドットパターン等が設けられていてもよい。
図11の直下型のバックライトに用いられる光学板120は、光源110のパターンを見えにくくするための光拡散性を有する光学部材(光拡散材)である。光拡散材としては、例えば、厚み1〜3mm程度の乳白色の樹脂板が挙げられる。
エッジライト型及び直下型のバックライトには、上述した光源、光学板及び量子ドットシートの他に、目的に応じて、反射板、光拡散フィルム、プリズムシート、輝度上昇フィルム(BEF)及び反射型偏光フィルム(DBEF)等から選ばれる一種以上の部材を備えていてもよい。反射板は、光学板の光出射面側と反対側に配置される。光拡散フィルム、プリズムシート、輝度上昇フィルム及び反射型偏光フィルムは、光学板の光出射面側に配置される。反射板、光拡散フィルム、プリズムシート、輝度上昇フィルム及び反射型偏光フィルム等から選ばれる一種以上の部材を備える構成とすることで、正面輝度、視野角等のバランスに優れたバックライトとすることができる。
エッジライト型及び直下型のバックライトにおいて、光源110は、一次光を放出する発光体であり、青に相当する波長の一次光を放出する発光体を用いることが好ましい。青に相当する波長の一次光は、ピーク波長が380〜480nmの範囲であることが好ましく、ピーク波長が450nmであることがより好ましい。光源110としては、バックライトを設置する装置が単純化及び小型化できるという観点から、LED光源であることが好ましく、青色単色のLED光源であることがより好ましい。光源110は、少なくとも1つであり、十分な一次光を放出するという観点から、複数個であることが好ましい。
なお、量子ドットシートの量子ドット含有層中に、第1量子ドット及び第2量子ドットの一方のみを含有する場合、青に相当する波長の一次光を放出する発光体からなる一次光源に加えて、補助光源を有することが好ましい。具体的には、量子ドット含有層中に第1量子ドットのみを含有する場合には、緑色に相当する波長の光を放出する発光体を補助光源として用いることが好ましい。また、量子ドット含有層中に第2量子ドットのみを含有する場合には、赤色に相当する波長の光を放出する発光体を補助光源として用いることが好ましい。
本発明のバックライトは、上述した本発明の量子ドットシートを用いていることから、バックライトのエッジ領域の色味、及び色味の角度依存性を改善することができる。
[液晶表示装置]
本発明の液晶表示装置は、バックライト及び液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトが上述した本発明のバックライトであるものである。
図12は、本発明の液晶表示装置の実施の形態を示す断面図である。図5の液晶表示装置300は、バックライト200と、液晶パネル210とを備えている。また、バックライト200及び液晶パネル210は、ホルダ220に組み込まれて固定されている。
液晶パネルは、偏光板(図示せず)及びカラーフィルター(図示せず)等を備える。液晶パネルは、特に限定されず、一般的に液晶表示装置の液晶パネルとして公知のものを用いることができる。例えば、液晶層の上下をガラス板で挟んだ一般的な構造を有する液晶パネル、具体的には、TN、STN、VA、IPS及びOCB等の表示方式のものを用いることができる。
偏光板は、所望の偏光特性を備えるものであれば特に限定されず、一般的に液晶表示装置の偏光板として公知のものを用いることができる。具体的には、例えば、ポリビニルアルコールフィルムが延伸されてなり、ヨウ素を含有する偏光板が好適に用いられる。
カラーフィルターとしては、特に限定されず、例えば、一般的に液晶表示装置のカラーフィルターとして公知のものを用いることができる。カラーフィルターは、通常、赤色、緑色及び青色の各色の透明着色パターンから構成され、それら各透明着色パターンは、着色剤が溶解又は分散、好ましくは顔料微粒子が分散された樹脂組成物から構成される。
カラーフィルターの形成方法は、所定の色に着色したインキ組成物を調整して、着色パターン毎に印刷することによって形成する方法や、所定の色の着色剤を含有した塗料タイプの感光性樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィ法によって形成する方法が挙げられる。
液晶表示装置の表示画像は、バックライトから照射された白色光がカラーフィルターを透過することでカラー表示される。液晶表示装置は、量子ドットによるバックライトのスペクトルと適合するカラーフィルターを用いることで、明るさと効率に優れ、非常に鮮明な色を生成するディスプレイを実現することができる。
液晶パネルは、カラーフィルター上に任意の層が単層又は複層形成された構成であってもよい。上記任意の層としては特に限定されず、例えば、タッチパネル用センサー層、ハードコート層、帯電防止層、低屈折率層、高屈折率層、防眩層、防汚層、反射防止層、高誘電体層、電磁波遮蔽層、接着剤層等が挙げられる。
本発明の液晶表示装置は、上述した本発明のバックライトを用いていることから、表示画像のエッジ領域の色味、及び色味の角度依存性を改善することができる。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、「部」及び「%」は特に断りのない限り質量基準とする。また、屈折率は特に断りのない限り波長450nmの屈折率とする。
1.量子ドットシートの物性測定及び評価
以下のように、実施例及び比較例の量子ドットシート及びバックライトの物性測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
1−1.封止部(B)の断面形状
下記「4」で作製した量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ前記積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した際の断面を、走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて撮影した画像を元に、条件(1)〜(5)のパラメータ(h/d、rmin/rave、rmax/rave、h、及びd/D)を算出した。なお、STEMの加速電圧は2kv、倍率は500倍とした。
なお、比較例1は封止部(B)を有さず、比較例2〜4は封止部(B)が曲面形状ではないため、封止部(B)の断面形状は測定していない。
1−2.エッジ領域の色味
下記「4」で作製した実施例1〜5及び比較例1〜4のバックライトを点灯し、点灯直後のバックライトのエッジ領域の色味(青味)を目視で評価した。青味が全く気にならないものを1点、青味が若干気になるものを2点、青味がひどく気になるものを3点とする評価基準で、20人の被験者が評価を行い、平均点を算出した。平均点が1.50点以下のものを「AA」、平均点が1.50点超2.00点以下のものを「A」、平均点が2.00点超2.50点未満のものを「B」、平均点が2.5点以上のものを「C」とした。
なお、比較例3のものはアルミテープにより端部が遮光されてしまうため、「−」とした。
1−3.量子ドットの劣化抑制
下記「4」で作製した実施例1〜5及び比較例1のバックライトを点灯し、所定の時間を経過ごとに量子ドットの劣化抑制の度合いを評価した。具体的には、点灯直後のバックライトの写真と、所定時間経過後のバックライトの写真とを対比し、2つの写真の色味の違いが全く気にならないものを1点、色味の違いが若干気になるものを2点、色味の違いがひどく気になるものを3点とする評価基準で、20人の被験者が評価を行い、平均点を算出した。平均点が1.50点以下のものを「AA」、平均点が1.50点超2.00点以下のものを「A」、平均点が2.00点超2.50点未満のものを「B」、平均点が2.5点以上のものを「C」とした。
2.量子ドットの作製
技術文献「Journal of American Chemical Society.2007,129,15432−15433」に記載されている方法を参照し、蛍光スペクトルのピーク波長が637nmのInP/ZnSコアシェル型量子ドット(量子ドットA)、及び蛍光スペクトルのピーク波長が528nmのInP/ZnSコアシェル型量子ドット(量子ドットB)を作製した。
3.積層体(A)の作製
厚み12μmの二軸延伸PETフィルムの一方の面上に、PVD法にて厚みSiOを蒸着し、膜厚20nmの無機バリア層を形成し、バリアフィルムを得た。次いで、厚み50μmの二軸延伸PETフィルムの一方の面上に、下記処方の光拡散層塗布液を乾燥後の厚みが3μmとなるように塗布、乾燥した後、紫外線照射して光拡散層を形成し、光拡散フィルムを得た。次いで、光拡散フィルムと、バリアフィルムと、厚み50μmの二軸延伸PETフィルムとを、前記の順番で厚み3μmの接着剤層を介して積層し、積層体a1を得た(図9参照)。バリアフィルムと光拡散フィルムとは、両者の二軸延伸PETフィルム側の面が対向するようにして貼り合わせた。次いで、上記と同様の作業により積層体b1を得た。
次いで、積層体a1の二軸延伸PETフィルム側の面に、下記処方の量子ドット含有層塗布液を乾燥後の厚みが100μmとなるように塗布、乾燥し、電離放射線未照射の量子ドット含有層を形成した。
次いで、電離放射線未照射の量子ドット含有層と、積層体b1の二軸延伸PETフィルム側の面とを対向させて貼り合わせ、積層体a1の光拡散層側から紫外線を照射して、電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化を進行させ、積層体(A)を得た。
<光拡散層塗布液a1>
・ペンタエリスリトールトリアクリレート 30部
(日本化薬社製、KAYARAD−PET−30)
・ウレタンアクリレート 70部
(日本合成化学社製、UV1700B)
・光重合開始剤 5部
(BASF社製、イルガキュア184)
・シリコーン系レベリング剤 0.1部
(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、TSF4460)
・ウレタン樹脂系拡散粒子 5部
(平均粒子径3μm)
・希釈溶剤 500部
<量子ドット含有層塗布液b1>
・イソノニルアクリレート 100部
(単官能モノマー、屈折率1.45)
・光重合開始剤 5部
(BASF社製、イルガキュア184)
・量子ドットA 0.2部
・量子ドットB 0.2部
・内部散乱粒子 20部
(真球状アルミナ、平均粒子径1.5μm、屈折率1.76)
・希釈溶剤 5部
3.量子ドットシートの作製(封止部(B)の形成)
[実施例1]
積層体(A)を、縦7cm、横12cmの大きさに断裁した。武蔵エンジニアリング社製のディスペンサ(製品名:SHOT MINI 100S)の移動ノズルに紫外線光源を併設して、紫外線光源付きのディスペンサAを作製した。ディスペンサAのタンクに、下記処方の封止部(B)形成組成物1(該組成物1の20℃の粘度:0.6Pa・s)を充填し、タンク内の温度を20℃として、ディスペンサAのノズルを2cm/sの速度で移動させながら断裁後の積層体(A)の厚み方向の端面の全領域に該組成物吐出し、吐出直後に併設した紫外線光源から紫外線を照射して該組成物を硬化させ、封止部(B)を形成し、実施例1の量子ドットシートを得た。
なお、後述するバックライトの光源である青色LEDのピーク波長は450nmであり、該青色LEDのピーク波長の補色の波長は約569nmである。封止部(B)形成組成物1の蛍光体混合物は、赤色発光蛍光体(SrSiAlON13:Eu)の発光及び緑色発光蛍光体(SrSi13Al21:Eu)の発光の合成色により、前記補色を人間に視認させ得るものである。したがって、封止部(B)形成組成物1の蛍光体混合物は、「2種以上の蛍光体の発光の合成色が、一次光のピーク波長の補色となる蛍光体」に相当する。
<封止部(B)形成組成物1>
・電離放射線硬化性化合物 100部
(積水化学工業社製、商品名:フォトレックA−704)
(水蒸気透過率80g/m/day、屈折率1.49)
・蛍光体混合物 1部
(赤色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体の混合物、平均粒子径5μm)
・粒子 20部
(真球状アルミナ、平均粒子径1.5μm、屈折率1.76)
[実施例2]
封止部(B)形成組成物1の電離放射線硬化性化合物(積水化学工業社製、商品名:フォトレックA−704)を、同社商品名の粘度が異なるタイプに変更し、封止部(B)形成組成物2(該組成物2の20℃の粘度:0.3Pa・s)に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の量子ドットシートを得た。
[実施例3]
封止部(B)形成組成物1の電離放射線硬化性化合物(積水化学工業社製、商品名:フォトレックA−704)を、同社商品名の粘度が異なるタイプに変更し、封止部(B)形成組成物3(該組成物3の20℃の粘度:0.5Pa・s)に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例3の量子ドットシートを得た。
[実施例4]
封止部(B)形成組成物1の電離放射線硬化性化合物(積水化学工業社製、商品名:フォトレックA−704)を、同社商品名の粘度が異なるタイプに変更し、封止部(B)形成組成物4(該組成物3の20℃の粘度:6.0Pa・s)に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例4の量子ドットシートを得た。
[実施例5]
封止部(B)形成組成物1の電離放射線硬化性化合物(積水化学工業社製、商品名:フォトレックA−704)を、同社商品名の粘度が異なるタイプに変更し、封止部(B)形成組成物5(該組成物5の20℃の粘度:18.0Pa・s)に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例5の量子ドットシートを得た。
[比較例1]
積層体(A)を、縦7cm、横12cmの大きさに断裁したものを比較例1の量子ドットシートとした。
[比較例2]
積層体(A)を、縦7cm、横12cmの大きさに断裁した。断裁後の積層体(A)の厚み方向の端面の全領域を厚み100μmの塩化ビニリデン製のテープで封止して、比較例2の量子ドットシートを得た。
[比較例3]
積層体(A)を、縦7cm、横12cmの大きさに断裁した。断裁後の積層体(A)の厚み方向の端面の全領域を厚み100μmのアルミニウム製のテープで封止して、比較例3の量子ドットシートを得た。
[比較例4]
積層体(A)を、縦7cm、横12cmの大きさに断裁した。断裁後の積層体(A)の厚み方向の4つの端面のうちの1つの端面を、封止部形成組成物6(封止部形成組成物1の温度を30℃としたもの。30℃の粘度:0.1Pa・s)に浸漬し、引き上げた後に紫外線を照射して該組成物を硬化させた。残りの3つの端面についても同様の作業を行い、断裁後の積層体(A)の厚み方向の端面の全領域に封止部を形成し、比較例4の量子ドットシートを得た。図13は、比較例4の封止部の断面形状のイメージ図である。
4.バックライト及び液晶表示装置の作製
光源に青色LED(ピーク波長450nm)を用いている市販の液晶表示装置(対角7インチ。短辺側の一方の側に光源が設置)を分解し、バックライトを取り出した。バックライトはエッジライト型であり、導光板の下方に反射板、導光板の上方に光拡散フィルム、プリズムシート2枚を有するものであった。なお、2枚のプリズムシートは、下側のものと上側のものとでストライプラインが直交するものであった。
上記バックライトから光拡散フィルムを取り除き、導光板とプリズムシートとの間に、実施例1〜5及び比較例1〜4の量子ドット含有シートを配置して、実施例1〜5及び比較例1〜4のバックライトを得た。
次いで、分解した液晶表示装置のバックライトが設置されていた箇所に、実施例1〜5及び比較例1〜4のバックライトを戻し、実施例1〜5及び比較例1〜4の液晶表示装置を得た。
表1の結果から、実施例1〜5の量子ドットシート、バックライト及び液晶表示装置は、は、エッジ領域の色味を改善できることが確認できる。また、実施例1〜5の量子ドットシート、バックライト及び液晶表示装置は、量子ドットの劣化を抑制できることも確認できる。なお、表中には記載していないが、実施例1〜5の量子ドットシートを箱に入れた状態で左右に振動させて封止部(B)に負荷をかけた試験を行っても、封止部(B)は、容易に破損、剥離しないものであった。
一方、比較例1の量子ドットシートは封止部を有さず、比較例2及び4の量子ドットシートは封止部が曲面形状ではないため、実施例に比べてエッジ領域の色味を改善できないことが確認できる。なお、比較例3の量子ドットシートは封止部がアルミニウム製のテープであるため、封止した領域がバックライトの有効面積から除外されてしまい、ベゼルの領域を大きくせざるを得ないものであった。
10:量子ドット含有層
21:光透過性基材(i)
22:光透過性基材(ii)
23、24、25、26:その他の光透過性基材
30:バリア層
30a:バリアフィルム
40:光拡散層
40a:光拡散フィルム
50:接着剤層
60:積層体(A)
61:積層体a1
62:積層体a2
63:積層体(A)の厚み方向側の端面
90:封止部(B)
100:量子ドットシート
110:光源
120:光学板
130:反射板
140:プリズムシート
200:バックライト
210:液晶パネル
220:ホルダ
300:液晶表示装置

Claims (9)

  1. 一次光を吸収して二次光を放出する量子ドット及びバインダー樹脂を含む量子ドット含有層の一方の面に光透過性基材(i)、他方の面に光透過性基材(ii)を有する積層体(A)と、前記積層体(A)の厚み方向側の端面の少なくとも一部に形成された封止部(B)とを有してなり、前記封止部(B)は、前記端面を基準として前記積層体(A)側とは反対側に凸となる曲面形状を有し、さらに前記封止部(B)は、1種又は2種以上の蛍光体を含み、前記蛍光体は、1種の蛍光体単独の発光色又は2種以上の蛍光体の発光の合成色が、一次光のピーク波長の補色となる、量子ドットシート。
  2. 前記量子ドットシートを厚み方向と平行な方向かつ前記積層体(A)の厚み方向側の端面に垂直に切断した際の前記封止部(B)の断面形状が、下記条件(1)を満たす請求項1に記載の量子ドットシート。
    <条件(1)>
    前記断面形状の外枠を構成する線のうち、前記積層体(A)の厚み方向側の端面により形成される線と重複する線を線L、前記線Lの前記積層体(A)側とは反対側に位置して前記曲面形状を形成する弧状の線を曲線Mとする。前記曲線M上の任意の点Oから前記線Lに対して垂線を引いた際に、該垂線の長さの最大値を前記断面形状の高さhとする。さらに、前記線Lの長さをdとした際に、0.20≦h/d≦0.80の関係を満たす。
  3. 前記封止部(B)の厚み方向の断面形状が下記条件(2)を満たす請求項1又は2に記載の量子ドットシート。
    <条件(2)>
    前記断面形状の外枠を構成する線のうち、前記積層体(A)の厚み方向側の端面により形成される線と重複する線を線L、前記線Lの前記積層体(A)側とは反対側に位置して前記曲面形状を形成する弧状の線を曲線Mとする。前記線Lの中点をNとする。前記曲線M上の任意の点をOとし、前記中点Nと前記任意の点Oとを結ぶ直線を直線Pとする。前記線Lに対する前記直線Pの傾きをQとする。前記傾きQが5度から175度まで5度ずつ変化するように、前記任意の点Oを前記曲線Mに沿って移動させ、各傾きでの前記直線Pの長さrを算出する。35箇所の長さrの平均長さをrave、長さrの最小値をrmin、長さrの最大値をrmaxとした際に、rmin/raveが0.40以上であり、rmax/raveが1.60以下の関係を満たす。
  4. 前記封止部(B)の厚み方向の断面形状が下記条件(3)を満たす請求項1〜3の何れか1項に記載の量子ドットシート。
    <条件(3)>
    前記断面形状の外枠を構成する線のうち、前記積層体(A)の厚み方向側の端面により形成される線と重複する線を線L、前記線Lの前記積層体(A)側とは反対側に位置して前記曲面形状を形成する弧状の線を曲線Mとする。前記曲線M上の任意の点をOとする。前記断面形状の外枠を構成する線のうち、前記量子ドット含有層の厚み方向側の端面により形成される線をS、前記線Sの光透過性基材(i)側の端部をS、前記線Sの光透過性基材(ii)側の端部をSとする。前記Sと前記任意の点Oとを結ぶ直線の長さをSO、前記Sと前記任意の点Oとを結ぶ直線の長さをSOとする。前記線Lの光透過性基材(i)側の端部をL、前記線Lの光透過性基材(ii)側の端部をLとする。前記Lと前記Sとを結ぶ直線の長さをL、前記Lと前記Sとを結ぶ直線の長さをLとした際に、SOが常にL以上であり、SOが常にL以上である関係を満たす。
  5. 前記封止部(B)は光透過性樹脂を含み、前記光透過性樹脂の屈折率が1.49以上である請求項1〜4の何れか1項に記載の量子ドットシート。
  6. 前記封止部(B)は、光透過性樹脂と粒子とを含み、前記粒子として、以下(a)〜(c)から選ばれる何れか一以上の粒子を含む請求項1〜5の何れか1項に記載の量子ドットシート。
    (a)中空粒子
    (b)金属粒子または金属コーティング粒子
    (c)光透過性樹脂の屈折率をn、粒子の屈折率をnとした場合、1.10≦n/nの関係を満たす粒子。
  7. 前記積層体(A)の厚み方向側の端面の実質的全領域に前記封止部(B)が形成されてなる請求項1〜に記載の量子ドットシート。
  8. 一次光を放出する少なくとも1つの光源と、前記光源に隣接して配置され、導光又は拡散のための光学板と、前記光学板の光出射側に配置された量子ドットシートとを備えたバックライトにおいて、前記量子ドットシートが請求項1〜の何れか1項に記載の量子ドットシートであるバックライト。
  9. バックライト及び液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトが請求項に記載のバックライトである液晶表示装置。
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