JP6903927B2 - 光波長変換組成物、光波長変換部材、光波長変換シート、バックライト装置、および画像表示装置 - Google Patents
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Description
光波長変換組成物は、入射する光のうち一部の光の波長を他の波長に変換し、入射した光の他の一部および波長変換された光を出射させるための組成物である。光波長変換組成物は、量子ドットと、分子内に1以上の重合性官能基を有し、かつ水酸基を有さない重合性化合物(以下、この重合性化合物を「特定の重合性化合物」と称する。)とを含む。光波長変換組成物は、光波長変換組成物を硬化させて、硬化物である光波長変換部材の状態で使用することが可能である。本明細書において、「光波長変換部材」とは、実質的に光波長変換組成物の硬化物からなる部材である。ここで、上記「実質的に」とは、光波長変換部材が光波長変換組成物の硬化物以外に若干他の物質等を含んでいてもよいことを意味する。なお、光波長変換部材は光波長変換組成物の硬化物のみからなる部材であってもよい。光波長変換部材を形成する場合には、光波長変換組成物は、重合開始剤をさらに含んでいてもよい。光波長変換組成物は、光散乱性粒子をさらに含んでいることが好ましく、また添加剤や溶剤を含んでいてもよい。
量子ドットは、量子閉じ込め効果(quantum confinement effect)を有するナノサイズの半導体粒子である。量子ドットの粒子径および平均粒子径は、例えば、1nm以上20nm以下となっている。量子ドットは、励起源から光を吸収してエネルギー励起状態に達すると、量子ドットのエネルギーバンドギャップに該当するエネルギーを放出する。よって、量子ドットの粒子径又は物質の組成を調節すると、エネルギーバンドギャップを調節することができ、様々なレベルの波長帯のエネルギーを得ることができる。とりわけ、量子ドットは、狭い波長帯で強い蛍光を発生することができる。
上記特定の重合性化合物(硬化性化合物)は、分子内に1以上の重合性官能基を有し、かつ水酸基を有さない化合物である。上記特定の重合性化合物としては、水分や酸素の透過を抑制可能な安定した架橋構造を得る観点から、分子内に2以上の重合性官能基を有することが好ましい。上記特定の重合性化合物としては、例えば、分子内に1以上の電離放射線重合性官能基を有し、かつ水酸基を有さない電離放射線重合性化合物(以下、この電離放射線重合性化合物を「特定の電離放射線重合性化合物」と称する。)や分子内に1以上の熱重合性官能基を有し、かつ水酸基を有さない熱重合性化合物(以下、この熱重合性化合物を「特定の熱重合性化合物」と称する。)が挙げられる。
上記特定の電離放射線重合性化合物は、分子内に1以上の電離放射線重合性官能基を有し、かつ水酸基を有さない化合物である。電離放射線重合性官能基としては、例えば、(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基やエポキシ基が挙げられる。エチレン性不飽和基の中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。なお、「(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」の両方を含む意味である。本明細書における電離放射線としては、可視光線、並びに紫外線、X線、電子線、α線、β線、およびγ線が挙げられる。
上記特定の熱重合性化合物は、分子内に1以上の熱重合性官能基を有し、かつ水酸基を有さない化合物である。熱重合性官能基としては、例えば、エポキシ基やオキセタニル基等の環状エーテル基、ビニルエーテル基等が挙げられる。環状エーテル基やビニルエーテル基等の中でも、エポキシ基が好ましい。
重合開始剤は、光または熱により分解されて、ラジカルやイオン種を発生させて重合性化合物の重合(架橋)を開始または進行させる成分である。重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤(例えば、光ラジカル重合開始剤、熱ラジカル重合開始剤)、カチオン重合開始剤(光カチオン重合開始剤、熱カチオン重合開始剤)、またはこれらの混合物が挙げられる。
光散乱性粒子は、光波長変換部材に進入した光を散乱させることによって光の進行方向を変化させる作用を有する粒子である。
添加剤としては、特に限定されないが、量子ドットの酸化や劣化を抑制する化合物が好ましい。量子ドットの酸化や劣化を抑制する化合物としては、フェノール系化合物、アミン系化合物、硫黄系化合物、リン系化合物、ヒドラジン系化合物、アミド系化合物、およびヒンダードアミン系化合物等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性を向上させる観点から、添加剤として硫黄系化合物やリン系化合物を加えることが好ましい。添加剤は、電離放射線重合性官能基や熱重合性官能基等の重合性官能基を有していてもよい。
溶剤としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール等のアルコ−ル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、トルエン、シクロヘキサン等が挙げられる。
図1に示される光波長変換シート10は、入射する光のうち一部の光の波長を他の波長に変換し、入射した光の他の一部および波長変換された光を出射させるシートである。図1に示される光波長変換シート10は、層状の光波長変換部材11と、光波長変換部材11の両面に設けられた光透過性基材12、13と、光透過性基材12、13における光波長変換部材11側の面とは反対側に設けられた光拡散層14、15とを備えている。光波長変換シート10においては、光拡散層14、15の表面が光波長変換シート10の表面10A、10Bを構成している。光波長変換シート10は、光透過性基材12、13を備えているが、バリア層を備えていないので、光透過性基材およびバリア層からなるバリア部材を備えていない。なお、光波長変換シート10は、光拡散層14/光透過性基材12/光波長変換部材11/光透過性基材13/光拡散層15の構造となっているが、光波長変換部材を有していれば、光波長変換シートの構造は特に限定されない。
内部ヘイズ値>外部ヘイズ値
光波長変換部材は、光波長変換組成物の硬化物であるが、この場合の光波長変換組成物は量子ドットおよび上記特定の重合性化合物を含むものである。本実施形態の光波長変換部材11は層状となっているが、光波長変換部材の形状は層状でなくともよい。すなわち、光波長変換部材を用いる箇所等によって、適宜、光波長変換部材の形状を変えることができる。
特定のバインダ樹脂16は、上記特定の重合性化合物の重合体を含む。上記特定の重合性化合物の欄で説明したので、ここでは省略する。
光透過性基材12、13の厚みは、特に限定されないが、10μm以上300μm以下であることが好ましい。光透過性基材12、13の厚みが、10μm未満であると、光波長変換シートのアッセンブリ、取扱い時における皺や折れが発生するおそれがあり、また300μmを超えると、ディスプレイの軽量化および薄膜化に適さないおそれがある。光透過性基材12、13の厚みのより好ましい下限は50μm以上、より好ましい上限は200μm以下である。
光拡散層14、15は、表面に凹凸形状を有しており、この凹凸形状によって光波長変換シート10に入射する光および出射する光を拡散させることができる。光拡散層14、15を設けることにより、光波長変換シート10における光波長変換効率をより高めることができる。光拡散層14、15は、光散乱性粒子とバインダ樹脂とを含んでいる。
光拡散層14、15中の光散乱性粒子は、主に、光拡散層14、15の表面に凹凸形状を形成するとともに光散乱性機能を発揮するためのものである。
バインダ樹脂としては、重合性化合物の硬化物を用いることができる。重合性化合物としては、光波長変換組成物に含まれる重合性化合物と同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略するものとする。
光波長変換シートは、図3に示されるように、光波長変換部材11のみ(単層構造)の光波長変換シート20であってもよい。また、光波長変換シートは、図4に示されるように、光波長変換部材11と、光波長変換部材11を支持する光透過性基材31とを備える光波長変換シート30であってもよい。光透過性基材31を備えることにより、光波長変換シート20より光波長変換シートの強度を高めることができる。
光波長変換シート30の光透過性基材31としては、光透過性基材12、13と同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略するものとする。
光波長変換シートは、図5および図6に示されるように、光波長変換部材11と、光波長変換部材11の少なくとも一方の面側に配置され、かつ光波長変換部材11と一体化された光学部材41とを備える光波長変換シート40であってもよい。
本明細書において、「光学部材」とは、光学的特性(例えば、偏光性、光屈折性、光散乱性、光反射性、光透過性、光吸収性、光回折性、旋光性など)を有する部材を意味し、光学的特性を有するシート(フィルム)状ないし板状の部材であれば、特に限定されない。光学部材としては、レンズシート、導光板および光拡散板等の光学板、ならびに反射型偏光分離シート、偏光板等が挙げられる。なお、光学部材シートが、光波長変換シートの両面側に設けられている場合には、光学部材はそれぞれ別の光学的特性を有する光学部材であってもよい。本実施形態においては、光学部材がレンズシートである例について説明する。
光波長変換シートは、図7に示されるように、光波長変換部材11と、光波長変換部材11の両面を覆うオーバーコート層51、52とを備える光波長変換シート50であってもよい。本実施形態においては、光波長変換部材11の両面にオーバーコート層51、52が形成されているが、オーバーコート層は光波長変換部材の少なくとも一方の面に形成されていれば、光波長変換部材11の両面に形成されていなくともよい。なお、光波長変換部材の一方の面のみにオーバーコート層が設けられている場合、光波長変換部材の他方の面には光透過性基材が設けられていてもよい。
オーバーコート層51、52は、光波長変換部材11の表面を覆い、かつ塗工によって形成された樹脂からなる層である。オーバーコート層51、52上に光拡散層等の他の層が形成されていてもよい。
光波長変換シートは、図8に示されるような光波長変換シート60であってもよい。この場合、光波長変換シート60の水蒸気透過率や酸素透過率は、上述した範囲内になくてよい。
バリア部材61、62は、水分や酸素の透過を抑制して、量子ドット17を水分や酸素から保護するための部材である。ここで、本明細書における「バリア部材」とは、部材単体で、40℃、相対湿度90%での水蒸気透過率が0.1g/(m2・24h)未満となり、かつ23℃、相対湿度90%での酸素透過率が0.1cm3/(m2・24h・atm)未満となる部材を意味するものとする。バリア部材には、単層構造のフィルムのみならず、多層構造のフィルムも含まれる。光波長変換部材11を挟持する状態でバリア部材61、62を設置することで、より量子ドット17の耐久性を向上させることができる。図8に示されるバリア部材61、62は、光透過性基材12、13と、光透過性基材12、13における光波長変換部材11側に設けられ、かつ水分や酸素の透過を抑制する機能を有するバリア層63、64とを備えている。
バリア層63、64は、水分や酸素の透過を抑制する機能を有する蒸着層から構成されている。蒸着層は、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長(PVD)法や化学気相成長(CVD)法等の蒸着法で形成された層である。蒸着層は、バリア性を高めることができるという利点を有する。
光波長変換シート10は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、図示しないが、光透過性基材12の一方の面に、光散乱性粒子および重合性化合物を含む光拡散層用組成物を塗布し、乾燥させて、光拡散層用組成物の塗膜を形成する。また、同様に、光透過性基材13の一方の面に、光拡散層用組成物の塗膜を形成する。
図11に示される画像表示装置70は、バックライト装置80と、バックライト装置80の出光側に配置された表示パネル120とを備えている。画像表示装置70は、画像を表示する表示面70Aを有している。図11に示される画像表示装置70においては、表示パネル120の表面が表示面70Aとなっている。
図11に示される表示パネル120は、液晶表示パネルであり、入光側に配置された偏光板101と、出光側に配置された偏光板122と、偏光板121と偏光板122との間に配置された液晶セル103とを備えている。偏光板121、122は、入射した光を直交する二つの直線偏光成分(S偏光およびP偏光)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、P偏光)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、S偏光)を吸収する機能を有している。
図11に示されるバックライト装置80は、エッジライト型のバックライト装置として構成され、光源90と、光源90の側方に配置された導光板としての光学板95と、光学板95の出光側に配置された光波長変換シート10と、光波長変換シート10の出光側に配置されたレンズシート100と、レンズシート100の出光側に配置されたレンズシート105と、レンズシート105の出光側に配置された反射型偏光分離シート110と、光学板95の出光側とは反対側に配置された反射シート115とを備えている。バックライト装置80は、光学板95、レンズシート100、105、反射型偏光分離シート110、反射シート115を備えているが、これらのシート等は備えられていなくともよい。本明細書において、「出光側」とは、各部材においてバックライト装置から出射する方向に向かう光が出射される側を意味する。
光源90は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状の発光ダイオード(LED)や白熱電球等の発光体を備えている。本実施の形態において、光源90は、光学板95の後述する入光面95C側に、線状に並べて配置された多数の点状発光体、具体的には、多数の発光ダイオード(LED)によって、構成されている。
導光板としての光学板95は、平面視形状が四角形形状に形成されている。光学板95は、表示パネル120側の一方の主面によって構成された出光面95Aと、出光面95Aに対向するもう一方の主面からなる裏面95Bと、出光面95Aおよび裏面95Bの間を延びる側面とを有している。側面のうちの光源90側の側面が、光源90からの光を受ける入光面75Cとなっている。入光面95Cから光学板95内に入射した光は、入光面95Cと、入光面95Cと対向する反対面とを結ぶ方向(導光方向)に光学板内を導光され、出光面95Aから出射される。
レンズシート100、105は、入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させる機能を有する。本実施形態においては、図13に示されるように、入射角度が大きい光L3の進行方向を変化させて出光側から出射させて、正面方向の輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)とともに、入射角度が小さい光L4を反射させて、光波長変換シート10側に戻す機能(再帰反射機能)を有している。レンズシート100、105は、光透過性基材101と、光透過性基材101の一方の面に設けられたレンズ層102とを備えている。
光透過性基材101は、光透過性基材12、13と同様のものであるので、ここでは説明を省略するものとする。
レンズ層102は、図12および図13に示されるように、シート状の本体部103、および本体部103の出光側に並べて配置された複数の単位レンズ104を備えている。
反射型偏光分離シート110は、レンズシート105から出射される光のうち、第1の直線偏光成分(例えば、P偏光)のみを透過し、かつ第1の直線偏光成分と直交する第2の直線偏光成分(例えば、S偏光)を吸収せずに反射する機能を有する。反射型偏光分離シート110で反射された第2の直線偏光成分は再度反射され、偏光が解消された状態(第1の直線偏光成分と第2の直線偏光成分とを両方含んだ状態)で、再度、反射型偏光分離シート110に入射する。よって、反射型偏光分離シート110は再度入射する光のうち第1の直線偏光成分を透過し、第1の直線偏光成分と直交する第2の直線偏光成分は再度反射される。以下、同上の過程を繰り返す事により、レンズシート105から出光した光の70〜80%程度が第1の直線偏光成分となった光源光として出光される。したがって、反射型偏光分離シート110の第1の直線偏光成分(透過軸成分)の偏光方向と表示パネル120の偏光板121の透過軸方向とを一致させることにより、バックライト装置80からの出射光は全て表示パネル120で画像形成に利用可能となる。したがって、光源90から投入される光エネルギーが同じであっても、反射型偏光分離シート110を未配置の場合に比べて、より高輝度の画像形成が可能となり、又光源90のエネルギー利用効率も向上する。とりわけ、反射型偏光分離シート110で反射された光は、光波長変換シート10で波長変換が行われ得る。したがって、反射型偏光分離シート110を配置することによって、光波長変換シート10の波長変換効率がさらに上昇させることができる。したがって、更なる光の利用効率の改善を期待することができる。
反射シート115は、光学板95の裏面95Bから漏れ出した光を反射して、再び光学板90内に入射させる機能を有する。反射シート115は、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜(例えば金属薄膜)を表面層として含んだシート等から、構成され得る。反射シート115での反射は、正反射(鏡面反射)でもよく、拡散反射でもよい。反射シート115での反射が拡散反射の場合には、当該拡散反射は、等方性拡散反射であってもよいし、異方性拡散反射であってもよい。
光波長変換シート10を組み込むバックライト装置は、図14に示されるような直下型のバックライト装置であってもよい。図14に示されるバックライト装置130は、光源90と、光源90の光を受け、かつ光拡散板として機能する光学板131と、光学板131の出光側に配置された光波長変換シート10、光波長変換シート10の出光側に配置されたレンズシート100と、レンズシート100の出光側に配置されたレンズシート105と、レンズシート105の出光側に配置された反射型偏光分離シート110とを備えている。本実施形態においては、光源90は、光学板131の側方ではなく、光学板131の直下に配置されている。図14において、図11と同じ符号が付されている部材は、図11で示した部材と同じものであるので、説明を省略するものとする。なお、バックライト装置130においては、反射シート115は備えられていない。
光拡散板としての光学板131は、平面視形状が四角形形状に形成されている。光学板131は、光源95側の一方の主面によって構成された入光面131Aと、光波長変換シート10側の他方の主面によって構成された出光面131Bとを有している。入光面131Aから光学板131内に入射した光は、光学板131内で拡散され、出光面131Bから出射される。
光学板131中の光拡散性粒子としては、拡散板として一般的に用いられる光拡散性粒子が挙げられる。
図11に示されるバックライト装置80は、光波長変換シート10を備えているが、光波長変換部材を備えていれば、バックライト装置の構造は、特に限定されない。例えば、バックライト装置は、図15に示されるように、光波長変換シート10および光源90の代わりに、光源150を備えるバックライト装置140であってもよい。光源150は、図16に示されるように、基板151と、基板151上に配置された開口部152Aを有する反射部材152と、基板151上かつ反射部材152の開口部152A内に配置された発光ダイオード等の発光体153と、発光体153を覆うように反射部材152の開口部152Aに充填された光波長変換部材154とを備えている。光波長変換部材154は、光波長変換部材11と形状および配置箇所が異なるだけで、光波長変換部材154の構成や物性は光波長変換部材11と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。光波長変換部材154は反射部材152の開口部152A内に上記光波長変換組成物を充填し、硬化させることによって形成することが可能である。なお、光波長変換部材154を有する光源150を用いる場合には、光波長変換部材154は発光体153を覆うように配置されていれば、構造は特に限定されない。
バックライト装置は、図17に示されるバックライト装置160であってもよい。具体的には、図17に示されるバックライト装置160は、光波長変換シート10の代わりに、光源90と光学板95との間に配置された層状の光波長変換部材170を備えている。図17に示される光波長変換部材170は光学板95の入光面95Cに設けられている。光波長変換部材170は、光波長変換部材11と配置箇所が異なるだけで、光波長変換部材170の構成や物性は光波長変換部材11と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。光波長変換部材170は光学板95の入光面95Cに上記の光波長変換組成物を塗布し、硬化させることによって形成することが可能である。
まず、下記に示す組成となるように各成分を配合して、光波長変換組成物を得た。
(光波長変換組成物1)
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(製品名「A−DCP」、新中村化学工業株式会社製):79.4質量部
・多官能ポリエステルアクリレート(製品名「M−9050」、東亞合成株式会社製):20.0質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(製品名「A−DCP」、新中村化学工業株式会社製):74.4質量部
・多官能ポリエステルアクリレート(製品名「M−9050」、東亞合成株式会社製):15.0質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・アルミナ粒子(光散乱性粒子、製品名「DAM−03」、電気化学工業社製、平均粒子径4μm):10質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(製品名「A−DCP」、新中村化学工業社製):99.0質量部
・多官能ポリエステルアクリレート(製品名「M−9050」、東亞合成社製):0.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(製品名「A−DCP」、新中村化学工業社製):55.4質量部
・多官能ポリエステルアクリレート(製品名「M−9050」、東亞合成社製):44.0質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・イソボロニルアクリレート(製品名「A−IB」、新中村化学工業社製):79.4質量部
・多官能ポリエステルアクリレート(製品名「M−9050」、東亞合成社製):20.0質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート(製品名「M−313」、新中村化学工業社製):59.4質量部
・多官能ポリエステルアクリレート(製品名「M−9050」、東亞合成社製):40.0質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(製品名「jER828」、三菱化学社製):70質量部
・テトラエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)(製品名「EGMP−4」、SC有機化学社製):29.6質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(製品名「jER828」、三菱化学社製):65質量部
・テトラエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)(製品名「EGMP−4」、SC有機化学社製):24.6質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・アルミナ粒子(光散乱性粒子、製品名「DAM−03」、電気化学工業社製、平均粒子径4μm):10質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(製品名「jER828」、三菱化学社製):90質量部
・テトラエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)(製品名「EGMP−4」、SC有機化学社製):9.6質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(製品名「jER828」、三菱化学社製):55質量部
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(製品名「OXT−101」、東亞合成社製):44.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・水添エポキシ樹脂(製品名「jER YX8000」、三菱化学社製):70質量部
・テトラエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)(製品名「EGMP−4」、SC有機化学社製):29.6質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(製品名「サントートST−3000」、新日鉄住金化学社製):70質量部
・テトラエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)(製品名「EGMP−4」、SC有機化学社製):29.6質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):70質量部
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(製品名「A−DCP」、新中村化学工業社製):29.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):70質量部
・イソボロニルアクリレート(製品名「A−IB」、新中村化学工業社製):29.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):70質量部
・イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート(製品名「M−313」、新中村化学工業社製):29.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・ラジカル重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):0.2質量部
・ビスフェノールF型エポキシ樹脂(製品名「jER YL983U」、三菱化学社製):99.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・ビスフェノールF型エポキシ樹脂(製品名「jER YL983U」、三菱化学社製):70質量部
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(製品名「jER828」、三菱化学社製):29.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・ビスフェノールF型エポキシ樹脂(製品名「jER YL983U」、三菱化学社製):70質量部
・水添エポキシ樹脂(製品名「jER YX8000」、三菱化学社製):29.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
・ビスフェノールF型エポキシ樹脂(製品名「jER YL983U」、三菱化学社製):70質量部
・水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(製品名「サントートST−3000」、新日鉄住金化学社製):29.4質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径3.3nm):0.2質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒径5.2nm):0.2質量部
・カチオン重合開始剤(ベンジルメチルp−メトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート、製品名「サンエイド SI−45」、三新化学工業社製):0.2質量部
下記に示す組成となるように各成分を配合して、オーバーコート層用組成物を得た。
(オーバーコート層用組成物1)
・アクリル酸亜鉛(製品名「ZN−DA」日本触媒社製):30質量部
・メタノール:70質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184、BASFジャパン社製):1質量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(製品名「アロニックス(登録商標)M−403」、東亞合成社製):30質量部
・メタノール:70質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184、BASFジャパン社製):1質量部
下記に示す組成となるように各成分を配合して、光拡散層用組成物1を得た。
(光拡散層用組成物1)
・ペンタエリスリトールトリアクリレート:99質量部
・光散乱性粒子(架橋ポリスチレン樹脂ビーズ、製品名「SBX−4」、積水化成品工業株式会社製、平均粒子径4μm):158質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184、BASFジャパン社製):1質量部
・溶剤(メチルイソブチルケトン:シクロヘキサノン=1:1(質量比)):170質量部
大きさ7インチおよび厚みが50μmの光透過性基材としての2枚のポリエチレンテレフタレート(PET)基材(製品名「ルミラーT60」、東レ社製)の片面にそれぞれ上記光拡散層用組成物を、塗布し、塗膜を形成した。次いで、形成した塗膜に対して、80℃の乾燥空気を30秒間流通させて乾燥させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させた。その後、紫外線を積算光量が500mJ/cm2になるように照射して塗膜を硬化させることにより膜厚が10μmの光拡散層を形成し、光拡散層付きPET基材を形成した。
実施例2〜6においては、光波長変換組成物1の代わりに表1に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
実施例7〜12においては、光波長変換組成物1の代わりに表1に示される各光波長変換組成物を用い、かつ100℃で5時間加熱して、塗膜を硬化させたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)基材(製品名「ルミラーT60」、東レ社製)の一方の面に光波長変換組成物1を塗布し、80℃で乾燥させて、塗膜を形成した。そして、紫外線を積算光量が500mJ/cm2になるように照射して塗膜を硬化させた。最後に、PET基材を剥離し、実施例13に係る膜厚が100μmの光波長変換部材のみからなる光波長変換シートを得た。
実施例14においては、光波長変換組成物1の代わりに光波長変換組成物7を用い、かつ100℃で5時間加熱して、塗膜を硬化させたこと以外は、実施例13と同様にして、光波長変換シートを作製した。
実施例14で作製した光波長変換シート(光波長変換部材)の一方の面に、オーバーコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。そして、紫外線を積算光量が500mJ/cm2になるように照射して塗膜を硬化させて、膜厚5μmのオーバーコート層を得た。次いで、同様に、光波長変換部材の他方の面に、オーバーコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。そして、紫外線を積算光量が500mJ/cm2になるように照射して塗膜を硬化させて、膜厚5μmのオーバーコート層を得た。これにより、光波長変換部材と、光波長変換部材の両面に形成されたオーバーコート層とからなる光波長変換シートを得た。
実施例16においては、オーバーコート層用組成物1の代わりにオーバーコート層用組成物2を用いたこと以外は、実施例15と同様にして、光波長変換シートを作製した。
実施例17においては、光波長変換組成物1の代わりに光波長変換組成物7を用い、かつ100℃で5時間加熱して、塗膜を硬化させたこと以外は、実施例15と同様にして、光波長変換シートを作製した。
厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)基材(製品名「ルミラーT60」、東レ社製)の一方の面にウレタンアクリレートを含むプリズム層用組成物を均一に塗布して、プリズム層用組成物の塗膜を形成し、プリズムシート用積層体を形成した。そして、所望の単位プリズムの形状に対し逆形状の凹部を有し、かつ回転する成形用型にレンズ層用組成物の塗膜が成形用型側となるようにプリズムシート用積層体を走行速度20m/分で供給して成形用型によってプリズム層用組成物の塗膜に単位プリズムの形状を賦形するとともに、PET基材を介してプリズム層用組成物の塗膜に紫外線等の光を照射して、プリズム層用組成物の塗膜を硬化させた。最後に、硬化させたプリズム層用組成物の塗膜をPET基材と共に成形用型から剥離して、PET基材の一方の面にプリズム層が形成されたプリズムシートを得た。プリズム層は、シート状の本体部と、この本体部上に並べて配置され、かつ各々が配列方向と交差する方向に延びており、頂角が90°であり、幅が47μmであり、高さが30μmである複数の三角柱状の単位プリズムを有していた。
実施例19においては、光波長変換組成物1の代わりに光波長変換組成物7を用い、かつ100℃で5時間加熱して、塗膜を硬化させたこと以外は、実施例18と同様にして、光波長変換シートを作製した。
まず、2枚のバリア部材を次のような方法で作製した。高周波スパッタリング装置において、電極に周波数13.56MHz、電力5kWの高周波電力を印加することにより、チャンバー内で放電を生じさせて、大きさ7インチおよび厚みが50μmの光透過性基材としてのポリエチレンテレフタレート(PET)基材(製品名「ルミラーT60」、東レ社製)の片面にターゲット物質(シリカ)からなる、厚みが50nmであり、かつ屈折率が1.46であるシリカ蒸着層を形成した。これにより、PET基材の一方の面にシリカ蒸着層が形成されたバリア部材を2枚形成した。
実施例21においては、光波長変換組成物1の代わりに光波長変換組成物7を用い、かつ100℃で5時間加熱して、塗膜を硬化させたこと以外は、実施例20と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例1〜4においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例5〜8においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例7と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例9、10においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例13と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例11、12においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例14と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例13、14においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例15と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例15、16においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例17と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例17、18においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例18と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例19、20においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例19と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例21、22においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例20と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例23、24においては、光波長変換組成物1の代わりに表2に示される各光波長変換組成物を用いたこと以外は、実施例21と同様にして、光波長変換シートを作製した。
上記記実施例および比較例に係る光波長変換シートの光波長変換部材の表面の水に対する接触角を測定した。具体的には、実施例13、14、18、19および比較例9〜12、17〜20に係る光波長変換シートにおいては、光波長変換部材の少なくとも一方の表面が露出しているので、露出している光波長変換部材の表面において、JIS R3257:1999に記載の静滴法に従って25℃での水に対する接触角を、顕微鏡式接触角計(製品名「CA−QIシリーズ」、協和界面科学社製)を用いて、測定した。なお、接触角の測定は5回を行い、測定値の最大値、最小値を除いた5つの測定値の平均値を、光波長変換部材の接触角とした。
上記実施例および比較例に係る光波長変換シートにおいて、水蒸気透過率および酸素透過率をそれぞれ測定した。光波長変換シートの水蒸気透過率は、JIS K7129:2008に準拠して、水蒸気透過率測定装置(製品名「PERMATRAN−W3/31」、MOCON社製)を用いて、40℃、相対湿度90%の条件下で測定した。また、光波長変換シートの酸素透過率は、JIS K7126:2006に準拠して、酸素ガス透過率測定装置(製品名「OX−TRAN 2/21」、MOCON社製)を用いて23℃、相対湿度90%の条件下で測定した。水蒸気透過率および酸素透過率は、それぞれ3回測定して得られた値の平均値とした。
上記実施例および比較例に係る光波長変換シートにおいて、光波長変換シートを60℃、相対湿度90%の無光環境下に500時間放置する耐湿熱性試験を行い、光波長変換シートにおける耐湿熱性試験前の輝度に対する耐湿熱性試験後における輝度の維持率を調べた。具体的には、まず、Kindle Fire(登録商標)HDX7のバックライト装置を用意し、耐湿熱性試験前の光波長変換シートをこのバックライト装置に組み込んだ。このバックライト装置は、発光ピーク波長が450nmの青色発光ダイオード、導光板、第1のプリズムシート、および第2のプリズムシートをこの順に備えているものであった。
A=C/B×100
上記実施例および上記比較例に係る耐湿熱性試験後の光波長変換シートを組み込んだ上記のバックライト装置を用いて、バックライト装置における発光時の発光面に点状の輝度欠点が存在するかを目視で観察し、評価した。評価基準は以下の通りとした。
○:点状の輝度欠点が確認されなかった。
△:点状の輝度欠点が数点確認された。
×:点状の輝度欠点が多数確認された。
実施例および比較例に係る耐湿熱性試験後の光波長変換シートを組み込んだ上記のバックライト装置を用いて、バックライト装置における発光時の発光面における輝度分布を、光波長変換シートの厚み方向から、2D色彩輝度計(製品名「UA−200」、トプコンテクノハウス社製)を用いて、測定した。そして、測定した発光面の輝度分布から、発光面の中央部の輝度に対して輝度が80%となる発光面の位置(輝度80%位置)を求め、発光面における輝度80%位置に最も近い端から輝度80%位置までの最短距離を求めた。そして、この最短距離をランダムに20箇所について求め、この20箇所の最短距離の平均値を、光波長変換シートの周縁部の劣化幅とした。
11、154、170…光波長変換部材
16…バインダ樹脂
17…量子ドット
18…光散乱性粒子
19…塗膜
70…画像表示装置
80、130、140、160…バックライト装置
120…表示パネル
Claims (13)
- 光波長変換組成物であって、
量子ドットと、分子内に1以上の重合性官能基を有し、かつ水酸基を有しない重合性化合物とを含み、
前記重合性化合物の含有量が、前記光波長変換組成物の固形分全質量に対し50質量%以上99.9質量%以下であり、
前記重合性化合物の重量平均分子量が、250以上2000以下であり、
前記重合性化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である、光波長変換組成物。
- 前記重合性化合物が、2以上の重合性官能基を有する、請求項1に記載の光波長変換組成物。
- 重合開始剤をさらに含む、請求項1に記載の光波長変換組成物。
- 前記量子ドットが、第1の半導体化合物からなるコアと、前記コアを覆い、かつ前記第1の半導体化合物と異なる第2の半導体化合物からなるシェルと、前記シェルの表面に結合したリガンドとを含む、請求項1に記載の光波長変換組成物。
- 光散乱性粒子をさらに含む、請求項1に記載の光波長変換組成物。
- 請求項1に記載の光波長変換組成物の硬化物からなる、光波長変換部材。
- 前記光波長変換部材の一方の表面の水に対する接触角が90°以上である、請求項6に記載の光波長変換部材。
- 光波長変換シートであって、
請求項6または7に記載の光波長変換部材を備え、かつ前記光波長変換部材が層状に形成されている、光波長変換シート。 - 前記光波長変換部材の少なくとも一方の面側に配置され、かつ前記光波長変換部材と一体化された光学部材をさらに備える、請求項8に記載の光波長変換シート。
- 前記光波長変換シートにおける40℃、相対湿度90%での水蒸気透過率が0.1g/(m2・24h)以上であることを特徴とする、請求項8に記載の光波長変換シート。
- 前記光波長変換シートにおける23℃、相対湿度90%での酸素透過率が0.1cm3/(m2・24h・atm)以上であることを特徴とする、請求項8に記載の光波長変換シート。
- 光源と、
前記光源からの光を受ける請求項6または7に記載の光波長変換部材あるいは請求項8に記載の光波長変換シートと
を備える、バックライト装置。 - 請求項12に記載のバックライト装置と、
前記バックライト装置の出光側に配置された表示パネルと
を備える、画像表示装置。
Priority Applications (1)
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