JP6926309B1 - バリアフィルム、並びに、これを用いた波長変換シート、バックライト及び液晶表示装置 - Google Patents
バリアフィルム、並びに、これを用いた波長変換シート、バックライト及び液晶表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
このような液晶表示装置は、一般的に、カラーフィルタ、液晶セル及びバックライトを有する構成からなり、液晶セル内の液晶層のシャッター機能により光の強弱をコントロールし、カラーフィルタにより各画素の色をR、G、Bの三原色に分けて表示することにより、画像を表示するものである。
通常のバックライトの光源として使用されるLEDは、青色LEDと、YAG系黄色蛍光体とを組み合わせてなる白色LEDとよばれるものを用いている。かかる白色LEDは、発光波長のスペクトル分布がブロードであり、疑似白色とよばれている。
量子ドットを用いたバックライトの基本構成は、一次光を生じる光源(青色光を放出する青色LED等)と、量子ドットとを組み合わせたものである。
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と青色LED等とを組み合わせたバックライトは、高発光効率で高い色純度を実現することが可能とされている(例えば、特許文献1〜2参照)。
特許文献3及び4には、基材、無機酸化物層及び有機被覆層を有するバリアフィルムによって量子ドット含有層を保護してなる波長変換シートが提案されている。
そして、本発明者らはさらに鋭意研究した結果、バックライトの一次光の中心波長を考慮して、バリアフィルムを構成する有機被覆層の屈折率及び厚みを特定の関係とすることにより、バリアフィルムを適用した波長変換シート等の色味の変化を抑制できることを見出した。
[1]光透過性基材上に、無機酸化物層A、有機被覆層B、無機酸化物層C、及び有機被覆層Dをこの順に有してなり、
前記光透過性基材、前記無機酸化物層A、前記有機被覆層B、前記無機酸化物層C、及び前記有機被覆層Dの屈折率を、それぞれ、n0、nA、nB、nC、及びnDと定義し、
前記光透過性基材、前記無機酸化物層A、前記有機被覆層B、前記無機酸化物層C、及び前記有機被覆層Dの厚みを、それぞれ、t0、tA、tB、tC、及びtDと定義した際に、
nA及びnCがnB及びnDよりも大きく、かつ、
前記無機酸化物層Aと前記有機被覆層Bとの界面の反射率が、前記光透過性基材と前記無機酸化物層Aとの界面の反射率よりも大きく、さらに、
下記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは2〜13の整数)の範囲を示す、
液晶表示装置のバックライト光源の波長変換シート用のバリアフィルム。
(式1)
d1=nB×tB/112.5nm+nD×tD/112.5nm
[2]前記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す、[1]に記載のバリアフィルム。
[3]前記式1で示されるd1が、x〜x+0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す、[1]に記載のバリアフィルム。
前記プライマー層Eの屈折率をnEと定義し、前記プライマー層Eの厚みをtEと定義した際に、
下記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは4〜27の整数)の範囲を示す、
[1]に記載のバリアフィルム。
(式2)
d2=nB×tB/112.5nm+nD×tD/112.5nm+nE×tE/112.5nm
[5]前記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す、[4]に記載のバリアフィルム。
[6]前記式2で示されるd2が、y〜y+0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す、[4]に記載のバリアフィルム
[7]nE/nDが0.95〜1.05である、[4]〜[6]の何れかに記載のバリアフィルム。
[8]tEが70nm〜1000nmである、[4]〜[7]の何れかに記載のバリアフィルム。
[10]tB及びtDが、それぞれ70nm〜480nmである、[1]〜[9]の何れかに記載のバリアフィルム。
[11]t0が5μm以上である、[1]〜[10]の何れかに記載のバリアフィルム。
[12]前記無機酸化物層A及び前記無機酸化物層Cが酸化アルミニウムを含む[1]〜[11]の何れかに記載のバリアフィルム。
[13]前記有機被覆層B及び前記有機被覆層Dがポリビニルアルコールを含む、[1]〜[12]の何れかに記載のバリアフィルム。
[15]前記バリアフィルムの前記量子ドット含有層と接する層が前記有機被覆層Dであり、前記量子ドット含有層の屈折率をnZと定義した際に、下記(i−1)を満たす、[14]に記載の波長変換シート。
(i−1)nD>nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す。
[16]前記バリアフィルムの前記量子ドット含有層と接する層が前記プライマー層Eであり、前記量子ドット含有層の屈折率をnZと定義した際に、下記(ii−1)を満たす、[14]に記載の波長変換シート。
(ii−1)nE>nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す。
[18]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[17]に記載のバックライトである液晶表示装置。
なお、本明細書において、「AA〜BB」との表記は、AA以上BB以下であることを意味する。
また、本明細書において、各層の屈折率は、波長632.8nmにおける屈折率を意味するものとする。各層の屈折率は、例えば、反射光度計により測定した反射スペクトルと、フレネル係数を用いた多層薄膜の光学モデルから算出した反射スペクトルとのフィッティングにより算出することができる。
本発明のバリアフィルムは、
光透過性基材上に、無機酸化物層A、有機被覆層B、無機酸化物層C、及び有機被覆層Dをこの順に有してなり、
前記光透過性基材、前記無機酸化物層A、前記有機被覆層B、前記無機酸化物層C、及び前記有機被覆層Dの屈折率を、それぞれ、n0、nA、nB、nC、及びnDと定義し、
前記光透過性基材、前記無機酸化物層A、前記有機被覆層B、前記無機酸化物層C、及び前記有機被覆層Dの厚みを、それぞれ、t0、tA、tB、tC、及びtDと定義した際に、
nA及びnCがnB及びnDよりも大きく、かつ、
前記無機酸化物層Aと前記有機被覆層Bとの界面の反射率が、前記光透過性基材と前記無機酸化物層Aとの界面の反射率よりも大きく、さらに、
下記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは2〜13の整数)の範囲を示し、
液晶表示装置のバックライト光源の波長変換シートに用いられるものである。
(式1)
d1=nB×tB/112.5nm+nD×tD/112.5nm
光透過性基材としては、波長変換シートに適用した際に波長変換シートの機能を害することのない樹脂フィルムであれば、特に制限されない。
光透過性基材としては、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)等から選ばれる1種以上の樹脂から形成されてなる樹脂フィルムが挙げられる。
これらの樹脂フィルムの中でも、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フィルム(例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム)が好ましい。
上記の反射率の大小関係を満たしやすくするため、nAとnBとの差の絶対値が、n0とnAとの差の絶対値よりも大きくなるように、光透過性基材を選定することが好ましい。
なお、nAとnBとの差の絶対値(ΔnAB)と、n0とnAとの差の絶対値(Δn0A)との差(ΔnAB−Δn0A)は、0.05以上であることが好ましく、0.07以上であることがより好ましい。また、当該差(ΔnAB−Δn0A)の上限は特に限定されないが、0.20以下であることが好ましく、0.15以下であることが好ましく、0.12以下であることがさらに好ましい。
R(%)=100×(n1−n2)2/(n1+n2)2 (式i)
また、光透過性基材の厚みt0は、薄膜化及び端部からの水蒸気及び酸素の侵入を抑制しやすくする観点から、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることがより好ましく、50μm以下であることがより好ましく、25μm以下であることがより好ましい。
また、無機酸化物層Aに遠い側の第2の樹脂フィルムの厚みは、5μm〜150μmであることが好ましく、8μm〜100μmであることがより好ましく、10μm〜50μmがさらに好ましい。第2の樹脂フィルムが前記厚みであると、バリアフィルムのハンドリング性及び剛性のバランスを良好にしやすくできる。
2枚の樹脂フィルムで光透過性基材を構成する場合、2枚の樹脂フィルムを接着層を介して貼り合わせてから、無機酸化物層A等を形成してもよいし、第1の樹脂フィルム上に無機酸化物層A等を形成した後、第1の樹脂フィルムの無機酸化物層A等とは反対側の面に接着層を介して第2の樹脂フィルムを貼り合わせてもよい。接着層の厚みは3μm〜100μmであることが好ましく、3μm〜50μmであることがより好ましく、4μm〜8μmが更に好ましい。接着層は、厚みが薄すぎると塗工不良が発生する場合があり、厚みが厚すぎると硬化不足となる場合がある。
本発明のバリアフィルムは、無機酸化物層として、無機酸化物層A及び無機酸化物層Cを有する。このように、2層の無機酸化物層を有することにより、バリアフィルムの酸素及び水蒸気に対するバリア性を良好にして、量子ドットの劣化を抑制しやすくできる。また、1層の無機酸化物層でバリア性を良好にしようとすると、無機酸化物層の厚みが厚くなり、無機酸化物層にクラックが生じやすくなるため、バリア性を長期に渡って良好にすることが難しくなる。しかし、2層の無機酸化物層とすることにより、それぞれの無機酸化物層の厚みが厚くなることを抑制し、クラックを生じにくくし、バリア性を長期に渡って良好にしやすくできる。
なお、無機酸化物層の厚みを薄くしてもクラックやピンホールが生じる場合はある。しかし、2層の無機酸化物層のそれぞれにクラックやピンホールが生じたとしても、クラックやピンホールの位置が面方向で一致しない限り、積層体として所定のバリア性を担保することができる。すなわち、2層の無機酸化物層とすることにより、無機酸化物層にクラックやピンホールが生じた場合であっても所定のバリア性を担保しやすい点で好ましい。
屈折率の大きい無機酸化物層は、バリア性が良好な傾向がある。このため、無機酸化物層A及び無機酸化物層Cとして、nA及びnCがnB及びnDよりも大きいものを用いることにより、バリアフィルムのバリア性を良好にして、量子ドットの劣化を抑制しやすくできる。また、無機酸化物層A及び無機酸化物層Cとして、nA及びnCがnB及びnDよりも大きいものを用いることにより、無機酸化物層の厚みを薄くしても所定のバリア性を付与しやすくなるため、バリアフィルムの分光透過スペクトルの波形にほとんど影響を及ぼさないレベルまで無機酸化物層を薄膜化しやすくできる。
nA及びnCを上記範囲とすることにより、無機酸化物層A及び無機酸化物層Cのバリア性及び透明性を良好にしやすく、かつ、「無機酸化物層Aと有機被覆層Bとの界面の反射率が、光透過性基材と無機酸化物層Aとの界面の反射率よりも大きい」という条件を満たしやすくできる。
また、tA及びtCは、それぞれ、上限が25nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましく、15nm以下であることがより好ましく、12nm以下であることがより好ましく、10nm以下であることがより好ましい。tA及びtCを25nm以下とすることにより、無機酸化物層A及び無機酸化物層Cに傷及びクラックが発生することを抑制しやすくできる。また、tA及びtCを薄くするほど、無機酸化物層A及び無機酸化物層Cがバリアフィルムの分光透過スペクトルの波形に及ぼす影響を無視できるレベルまで軽減しやすくできる(分光透過スペクトルの波形の観点からは、無機酸化物層A及び無機酸化物層Cの厚みは、好ましくは12nm以下であり、より好ましくは10nm以下である。)。
本発明のバリアフィルムは、有機被覆層として、有機被覆層B及び有機被覆層Dを有する。無機酸化物層と併用して有機被覆層を有することにより、バリアフィルムのバリア性を良好にして、量子ドットの劣化を抑制しやすくできる。また、有機被覆層は無機酸化物層に比べて可撓性が良好であるため、有機被覆層B及び有機被覆層Dにより、無機酸化物層A及び無機酸化物層Cに傷及びクラックが発生することを抑制しやすくできる。
金属アルコキシドは、M(OR)nの一般式で表される化合物である。式中、Mは、Si、Ti、Al及びZr等の金属を示し、Rは、メチル基及びエチル基等のアルキル基を示す。金属アルコキシドの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン及びイソプロポキシアルミニウム等が挙げられる。
また、tB及びtDは、それぞれ、上限が480nm以下であることが好ましく、400nm以下であることがより好ましく、300nm以下であることがさらに好ましい。tB及びtDを480nm以下とすることにより、バリアフィルムを薄膜化することができるとともに、有機被覆層B及び有機被覆層Dの過度な膨潤を抑制し、式1及び式2を満たす際の効果をより発揮しやすくできる。また、tB及びtDが厚すぎると、有機被覆層を塗布し、乾燥する際に生じる応力が大きくなり、当該応力によって無機酸化物層にクラックが生じ、バリア性が低下ことがある。このため、tB及びtDを480nm以下とすることにより、初期のバリア性を良好にしやすくできる。
本発明のバリアフィルムは、nA及びnCがnB及びnDよりも大きく、かつ、
前記無機酸化物層Aと前記有機被覆層Bとの界面の反射率が、前記光透過性基材と前記無機酸化物層Aとの界面の反射率よりも大きく、さらに、
下記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは2〜13の整数)の範囲を示すことを要する。
(式1)
d1=nB×tB/112.5nm+nD×tD/112.5nm
また、上記式1で示されるd1に関して、「x」は、3〜12の整数であることが好ましく、9〜11の整数であることがより好ましい。
図3に示すように、バリアフィルム(100a、100b)は、量子ドット含有層(50)の両側に配置され、波長変換シート(200)の構成部材として用いられる。そして、波長変換シートを含むバックライトにおいて、バックライトの一次光源から射出する光(一般的に、波長450nmを中心とする青色光)は、波長変換シート(200)の下側のバリアフィルム(100b)の光透過性基材(10)に入射する。
図3の波長変換シート(200)の下側のバリアフィルム(100b)の光透過性基材(10)に一次光源の光が入射した場合、当該光の大部分は、光透過性基材(10)、無機酸化物層A(21)、有機被覆層B(31)、無機酸化物層C(22)、及び有機被覆層D(32)を透過して、量子ドット含有層(50)に到達する。
そして、量子ドット含有層(50)に到達した一次光源の光のうち量子ドットに衝突した光は、一次光源とは別の波長の光(以下、当該光のことをL2と称する。)に変換され、上側のバリアフィルム(100a)の有機被覆層D(32)に入射する。L2は、例えば、緑色光及び赤色光が挙げられる。一方、量子ドット含有層(50)に到達した一次光源の光のうち量子ドットに衝突しなかった光は、一次光源の波長の光(以下、当該光のことをL1と称する。)のまま上側のバリアフィルム(100a)の有機被覆層D(32)に入射する。L1は、例えば、青色光が挙げられる。
そして、上側のバリアフィルム(100a)に入射した光(L1及びL2)の大部分は、有機被覆層D(32)、無機酸化物層C(22)、有機被覆層B(31)、無機酸化物層A(21)、及び光透過性基材(10)を透過して、波長変換シート(200)よりも視認者側に配置される部材(例えば、プリズムシート等の輝度向上シート)に向かう。
バリアフィルムを含む波長変換シートを適用した液晶表示装置の色味は、L1とL2とのバランスにより成立している。よって、当該液晶表示装置の色味が経時的に変化する理由は、L1とL2とのバランスが変化するためであると考えられる。
本発明者らは、さらに鋭意研究した結果、上側のバリアフィルム100aのL1の透過率の変化(≒上側のバリアフィルムから出射するL1の光量の変化)と、量子ドットの劣化によるL2の光量の変化の相乗作用により、バリアフィルムを含む波長変換シートを適用した液晶表示装置の色味が変化していることを見出した。
そして、本発明者らは、上側のバリアフィルム100aのL1の透過率(≒上側のバリアフィルム100aから出射するL1の光量)が経時的に変化する主たる原因が、湿度による有機被覆層B及び有機被覆層Dの膨潤であることを見出した。
まず、L1は、上側のバリアフィルム100aを透過するまでに6つの界面を通過する。6つの界面は、量子ドット含有層と有機被覆層Dとの界面(界面1)、有機被覆層Dと無機酸化物層Cとの界面(界面2)、無機酸化物層Cと有機被覆層Bとの界面(界面3)、有機被覆層Bと無機酸化物層Aとの界面(界面4)、無機酸化物層Aと光透過性基材との界面(界面5)、光透過性基材と空気との界面(界面6)である。
量子ドット含有層の屈折率nZは、通常は有機被覆層Dの屈折率nDよりも小さい。したがって、界面1の反射は、通常は固定端反射である。L1の透過率(%)は、概ね、「100(%)−反射率(%)」である。そして、L1の反射率は、界面1の反射と、他の界面の反射との干渉を考慮する必要がある。具体的には、界面1の反射が他の界面の反射との干渉によって減少する場合には、L1の透過率は高くなり、逆に、界面1の反射が他の界面の反射との干渉によって増加する場合には、L1の透過率は低くなる。
本発明では、nA及びnCがnB及びnDよりも大きいことを必須要件としている。よって、界面2の反射は固定端反射、界面3の反射は自由端反射、界面4の反射は固定端反射である。nA及びnCがnB及びnDよりも大きい場合、無機酸化物層の厚みが薄くてもバリア性が良好になるため、通常、無機酸化物層の厚みを薄く設計する。このため、界面2の固定端反射における光学距離と、界面3の自由端反射における光学距離とは略同一とみなすことができる。さらに、通常、nA≒nCかつnB≒nDであるため、界面2及び界面3の反射率は略同一である。よって、界面2の固定端反射と、界面3の自由端反射とは互いに打ち消し合い、界面1の固定端反射に影響を与えないとみなすことができる。
また、通常の設計では、光透過性基材の屈折率n0より、無機酸化物層Aの屈折率nAの方が高くなる。よって、界面5の反射は自由端反射である。上述したように、nA及びnCがnB及びnDよりも大きい場合、通常、無機酸化物層の厚みを薄く設計するため、界面4の固定端反射における光学距離と、界面5の自由端反射における光学距離とは略同一とみなすことができる。さらに、本発明では、無機酸化物層Aと有機被覆層Bとの界面(界面4)の反射率が、光透過性基材と無機酸化物層Aとの界面(界面5)の反射率よりも大きいことを必須要件としている。よって、界面1の固定端反射に影響を与える反射としては、界面5は考慮せず、界面4を考慮すればよいといえる。
最後に、界面6の反射を検討する。通常、光透過性基材の厚みは光の波長よりも十分に厚く設計される。よって、界面6の反射は、いわゆる薄膜干渉として無視できる反射である。
以上のことから、界面1の反射(通常は固定端反射)に干渉する反射として考慮すべき主たる反射は、界面4の固定端反射ということになる。
2×nB×tB+2×nD×tD=λ/2 (式x−1)
nB×tB+nD×tD=λ/4 (式x−2)
式x−2より、界面1及び界面4の反射が何れも固定端反射であることを前提とした場合には、「nB×tB+nD×tD」=「λ/4」を満たす際に、波長λの透過率が最も高くなるといえる。また、分光透過率には周期性があるため、界面1及び界面4の反射が何れも固定端反射であることを前提とした場合には、「nB×tB+nD×tD」が「λ/4」の奇数倍の時にも、波長λの透過率が最も高くなるといえる。そして、「nB×tB+nD×tD」が「λ/4」の何倍となるかは、式x−2の左辺を右辺で割ることにより算出できる。
量子ドットを用いたバックライトの一次光の中心波長は概ね450nmである。λを450nmとすると、式x−2の「λ/4」は「112.5nm」である。
すなわち、本発明の式1は、「nB×tB+nD×tD」が、「112.5nm(λ/4)」の何倍であるかを表した式である。
そして、界面1及び界面4の反射が何れも固定端反射であることを前提とした場合には、式1のd1が2x+1(xは0以上の整数)の場合、波長450nmの光の透過率が最も高くなり、式1のd1が2x(xは1以上の整数)の場合、波長450nmの光の透過率が最も低くなる。言い換えると、界面1及び界面4の反射が何れも固定端反射であることを前提とした場合には、式1のd1が奇数の場合、波長450nmの光の透過率がピークを示し、式1のd1が偶数の場合、波長450nmの光の透過率がボトムを示す。波長450nmの光は、上述したL1とみなすことができる。
この場合、自由端反射である界面1の反射に干渉する反射として考慮すべき主たる反射は、界面4の固定端反射であることには変わりがない。そして、この場合、式1のd1が2x+1(xは0以上の整数)の場合、波長450nmの透過率が最も低くなり、式1のd1が2x(xは1以上の整数)の場合、波長450nmの透過率が最も高くなる。
このように、バリアフィルムの分光透過スペクトルの波形が450nm近傍にピーク又はボトムを有することにより、高湿環境下に晒された際の色味の変化の抑制を抑制することができる。かかる効果を生じる理由は以下のように考えられる。
まず、バリアフィルムが高湿環境下に晒されると、バリアフィルムの有機被覆層が膨潤する。そして、有機被覆層が膨潤すると、有機被覆層の厚みが増すため、バリアフィルムの分光透過率の波形がシフト(主として長波長側にシフト)する。そして、バリアフィルムの分光透過率は、ピーク又はボトム近傍では変化が小さいものの、ピーク又はボトムを外れた領域では変化が大きくなる傾向がある。よって、バリアフィルムの波長450nmの透過率をピーク近傍又はボトム近傍とすることにより有機被覆層が膨潤して分光透過スペクトルの波形がシフトした際の、450nmの透過率の変化を抑制することができると考えられる。量子ドットを用いたバックライトの一次光の中心波長は概ね450nmであるから、バリアフィルムの450nmの透過率の変化を抑制することは、量子ドット含有層(50)に到達した一次光源の光のうち量子ドットに衝突しなかった光(L1)の透過率の変化を抑制し、量子ドットを用いたバックライトの色味の変化を抑制できることになると考えられる。
なお、L2(緑及び赤)の波長領域は、L1(青)に比べて分光透過スペクトルの波形の周期が長くなるため、有機被覆層の膨潤による影響は受けにくい。
d1の値が整数であっても、0又は1の場合は、有機被覆層B及びDの厚みが薄いことを意味する。この場合、バリア性が十分でなくなるため、量子ドット自体の劣化により色味が変化してしまう。
また、d1の値が14近傍を超える場合は、有機被覆層B及びDの厚みが厚いことを意味する。この場合、有機被覆層の膨潤が過度になり、有機被覆層の厚みが大きく変化するため、色味の変化を抑制できない。また、d1の値が14近傍を超える場合、分光透過率の波形の周期が短くなり、色味の変化を抑制しにくくなる。
本発明のバリアフィルムは、式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことが好ましく、x±0.07(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、x±0.05(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、x±0.03(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、x±0.01(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましい。
い。
よって、界面1の反射が固定端反射であることを前提とすれば、好適な実施形態1Aのように、式1で示されるd1を奇数近傍の値とすることにより、量子ドット含有層(50)に到達した一次光源の光のうち量子ドットに衝突しなかった光(L1)の透過率を高くできる点で好ましい。
また、好適な実施形態1Aにおいて、式1で示されるd1における「x」は、3〜11の奇数の整数であることが好ましく、9〜11の奇数の整数であることがより好ましい。
また、本発明のバリアフィルムは、式1で示されるd1が、x〜x+0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことが好ましく、x〜x+0.07(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、x〜x+0.05(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、x〜x+0.03(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、x〜x+0.01(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましい。
い。
一方、量子ドットで変換される光(L2)は、量子ドットの劣化により徐々に光量が低下する。
よって、好適な実施形態1Bでは、量子ドットの劣化によってL2の光量が低下し、かつ、L1の透過率も減少するため、L1及びL2のバランスが崩れにくくなり、色味の変化をより抑制できる点で好ましい。
また、好適な実施形態1Bにおいて、式1で示されるd1における「x」は、3〜11の奇数の整数であることが好ましく、9〜11の奇数の整数であることがより好ましい。
本発明のバリアフィルムは、前記有機被覆層Dの前記無機酸化物層Cとは反対側にプライマー層Eを有していてもよい。当該位置にプライマー層を有することにより、バリアフィルムと量子ドット含有層との密着性を良好にし得る点で好ましい。
プライマー層は、有機被覆層Dの無機酸化物層Cとは反対側であって、有機被覆層Dと接する位置に配置することが好ましい。また、プライマー層は、バリアフィルムの最外層に配置することが好ましい。
本発明のバリアフィルムは、前記有機被覆層Dの前記無機酸化物層Cとは反対側にプライマー層Eを有し、前記プライマー層Eの屈折率をnEと定義し、前記プライマー層Eの厚みをtEと定義した際に、下記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは4〜27の整数)の範囲を示すことが好ましい。
(式2)
d2=nB×tB/112.5nm+nD×tD/112.5nm+nE×tE/112.5nm
また、上記式2で示されるd2に関して、「y」は、5〜20の整数であることが好ましく、9〜15の整数であることがより好ましく、11〜13の整数であることがさらに好ましい。
有機被覆層Dの無機酸化物層Cとは反対側にプライマー層Eを有する場合、L1は、上側のバリアフィルム100aを透過するまでに7つの界面を通過する。7つの界面は、量子ドット含有層とプライマー層Eとの界面(界面1−1)、プライマー層Eと有機被覆層Dとの界面(界面1−2)、有機被覆層Dと無機酸化物層Cとの界面(界面2)、無機酸化物層Cと有機被覆層Bとの界面(界面3)、有機被覆層Bと無機酸化物層Aとの界面(界面4)、無機酸化物層Aと光透過性基材との界面(界面5)、光透過性基材と空気との界面(界面6)である。
量子ドット含有層の屈折率nZは、通常はプライマー層Eの屈折率nEよりも小さい。したがって、界面1−1の反射は、通常は固定端反射である。
界面1−1の反射(通常は固定端反射)と、界面1−2、2〜6の反射との干渉を検討するにあたり、界面1−2、2〜6の反射の性質を検討する必要がある。
界面1−2の反射は、固定端反射の場合と自由端反射の場合とが考えられる。ここで、通常、界面1−2の反射率を低くするために、プライマー層Eの屈折率nEと、有機被覆層Dの屈折率nDとは、屈折率差を小さく設計される。よって、反射率の小さい界面1−2の反射は無視することができる。
界面2の反射と、界面3の反射とは、プライマー層Eを有さない場合と同様に、互いに打ち消し合い、界面1−1の固定端反射に影響を与えないとみなすことができる。
界面4の反射と、界面5の反射との関係も、プライマー層Eを有さない場合と同様である。界面6の反射は、いわゆる薄膜干渉として無視できる反射である。
よって、界面1−1の反射(通常は固定端反射)の反射に干渉する反射として考慮すべき主たる反射は、界面4の固定端反射ということになる。そして、界面4の固定端反射の光学距離としては、プライマー層の光学距離(nE×tE)を考慮する必要がある。
2×nB×tB+2×nD×tD+2×nE×tE=λ/2 (式y−1)
nB×tB+nD×tD+nE×tE=λ/4 (式y−2)
式y−2より、界面1−1及び界面4の反射が何れも固定端反射であることを前提とした場合には、「nB×tB+nD×tD+nE×tE」=「λ/4」を満たす際に、波長λの透過率が最も高くなるといえる。また、分光透過率には周期性があるため、界面1−1及び界面4の反射が何れも固定端反射であることを前提とした場合には、「nB×tB+nD×tD+nE×tE」が「λ/4」の奇数倍の時にも、波長λの透過率が最も高くなるといえる。そして、「nB×tB+nD×tD+nE×tE」が「λ/4」の何倍となるかは、式y−2の左辺を右辺で割ることにより算出できる。
量子ドットを用いたバックライトの一次光の中心波長は概ね450nmである。λを450nmとすると、式y−2の「λ/4」は「112.5nm」である。
すなわち、式2は、「nB×tB+nD×tD+nE×tE」が、「112.5nm(λ/4)」の何倍であるかを表した式である。
そして、界面1−1及び界面4の反射が何れも固定端反射であることを前提とした場合には、式2のd2が2y+1(yは0以上の整数)の場合、波長450nmの光の透過率が最も高くなり、式2のd2が2y(yは1以上の整数)の場合、波長450nmの光の透過率が最も低くなる。波長450nmの光は、上述したL1とみなすことができる。
この場合、自由端反射である界面1−1の反射に干渉する反射として考慮すべき主たる反射は、界面4の固定端反射であることには変わりがない。そして、この場合、式2のd2が2y+1(yは0以上の整数)の場合、波長450nmの透過率が最も低くなり、式2のd2が2y(yは1以上の整数)の場合、波長450nmの透過率が最も高くなる。
d2の値が整数であっても、0〜3の場合は、有機被覆層B、有機被覆層D及びプライマー層Eの厚みが薄くなり、バリア性及び量子ドット含有層との密着性が低下する場合があるため好ましくない。
また、d2の値が27近傍を超える場合は、有機被覆層の膨潤が過度になる場合がある点、バリアフィルムが厚膜化する場合がある点において好ましくない。また、d2の値が27近傍を超える場合、分光透過率の波形の周期が短くなり、色味の変化を抑制しにくくなる。
本発明のバリアフィルムは、式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことが好ましく、y±0.07(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、y±0.05(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、y±0.03(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、y±0.01(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましい。
い。
よって、界面1−1の反射が固定端反射であることを前提とすれば、好適な実施形態2Aのように、式2で示されるd2を奇数近傍の値とすることにより、量子ドット含有層(50)に到達した一次光源の光のうち量子ドットに衝突しなかった光(L1)の透過率を高くできる点で好ましい。
また、好適な実施形態2Aにおいて、式2で示されるd2における「y」は、5〜19の奇数の整数であることが好ましく、9〜15の奇数の整数であることがより好ましく、11〜13の奇数の整数であることがさらに好ましい。
また、本発明のバリアフィルムは、式2で示されるd2が、y〜y+0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことが好ましく、y〜y+0.07(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、y〜y+0.05(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、y〜y+0.03(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましく、y〜y+0.01(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示すことがより好ましい。
一方、量子ドットで変換される光(L2)は、量子ドットの劣化により徐々に光量が低下する。
よって、好適な実施形態2Bでは、量子ドットの劣化によってL2の光量が低下し、かつ、L1の透過率も減少するため、L1及びL2のバランスが崩れにくくなり、色味の変化をより抑制できる点で好ましい。
また、好適な実施形態2Bにおいて、式2で示されるd2における「y」は、5〜19の奇数の整数であることが好ましく、9〜15の奇数の整数であることがより好ましく、11〜13の奇数の整数であることがさらに好ましい。
プライマー層Eは、ポリウレタン系樹脂組成物等の樹脂成分を含むことが好ましい。ポリウレタン系樹脂は、量子ドット含有層との密着性を良好にしやすく、かつ、量子ドット含有層を電離放射線硬化あるいは熱硬化させる際に生じる応力を緩和し、該応力が無機酸化物層及び有機被覆層に伝わりにくくする役割を果たす。さらに、プライマー層Eは、プライマー層Eの伸長度を向上してバリアフィルムを構成する層(特に無機酸化物層)にクラックが生じることを抑制しやすくできる。
具体的に、多官能イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネ−ト、あるいは、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。
また、ヒドロキシル基含有化合物としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリアクリレートポリオールなどが挙げられる。本発明においては、蛍光体層との密着性、及び、耐久性の観点から、ポリエステルポリウレタンポリオールが特に好ましい。ポリエステルポリウレタンポリオールは、例えば特開2001−288408号公報、特開2003−26996号公報に記載の方法により製造することができる。
なお、プライマー層Eの伸長性を良好とするとともに、プライマー層Eのクラック発生を抑制するために、シランカップリング剤の含有量は、プライマー層Eの全量基準で、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。
《水蒸気透過度》
バリアフィルムは、JIS K7129−2:2019による水蒸気透過度の値が、0.20g/m2・day以下であることが好ましく、0.15g/m2・day以下であることがより好ましい。なお、水蒸気透過度を測定する際の温度及び湿度の条件は、40℃、90%RHとする。また、水蒸気透過度の測定前に、測定用のサンプルを温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気に30分以上晒すものとする。
水蒸気透過度は、例えば、MOCON社製の水蒸気透過度測定装置(商品名:PERMATRAN)にて測定できる。
バリアフィルムは、JIS K7126−2:2006による酸素透過度の値が、0.5cc/m2・day・atm以下であることが好ましい。なお、酸素透過度を測定する際の温度及び湿度の条件は、23℃、90%RHとする。また、酸素透過度の測定前に、測定用のサンプルを温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気に30分以上晒すものとする。
酸素透過度は、例えば、MOCON社製の酸素透過度測定装置(商品名:OX−TRAN)にて測定できる(モコン法)。
バリアフィルムは、L*a*b*表色系のb*値が1.0以下であることが好ましく、−1.5〜0.8であることがより好ましい。なお、b*値は透過のb*値である。また、b*値を測定する際の光入射面は光透過性基材とは反対側の面とする。
L*a*b*表色系は、1976年に国際照明委員会(CIE)により規格化されたL*a*b*表色系に基づくものであり、JIS Z8781−4:2013において採用されている。
バリアフィルムは、JIS K7361−1:1997の全光線透過率が80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、87%以上であることがさらに好ましい。なお、全光線透過率を測定する際の光入射面は光透過性基材とは反対側の面とする。
本発明のバリアフィルムの積層構成としては、例えば、下記(1)及び(2)が挙げられる。下記(1)及び(2)において、「/」は層の界面を意味する。
(1)光透過性基材/無機酸化物層A/有機被覆層B/無機酸化物層C/有機被覆層D
(2)光透過性基材/無機酸化物層A/有機被覆層B/無機酸化物層C/有機被覆層D/プライマー層E
なお、バリアフィルムの積層構成として、下記(3)の構成も考えられる。しかし、下記(3)の積層構成は、上記(1)及び(2)に比べて界面の数が多いため光学特性の点で不利であり、また、総厚も増加してしまう。このため、上記(1)及び(2)の積層構成が好ましい。
(3)第一の光透過性基材/無機酸化物層A/有機被覆層B/無機酸化物層C/有機被覆層D/第二の光透過性基材/プライマー層
バリアフィルムは、光透過性基材上に、無機酸化物層A、有機被覆層B、無機酸化物層C、及び有機被覆層Dをこの順に形成することにより、製造することができる。バリアフィルムがプライマー層Eを有する場合、有機被覆層D上にプライマー層Eを形成すればよい。
無機酸化物層A及び無機酸化物層Cは、上述したように、真空蒸着法等の物理気相成長法、あるいは、プラズマ化学気相成長法等の化学気相成長法等により形成することができる。
有機被覆層B、有機被覆層D及びプライマー層Eは、各層を構成する組成物を溶解ないしは分散させた塗布液を塗布、乾燥し、必要に応じて硬化することにより形成することができる。
本発明の波長変換シートは、量子ドットを含む量子ドット含有層と、前記量子ドット含有層の両側に積層されてなるバリアフィルムを有する波長変換シートであって、前記バリアフィルムとして、上述した本発明のバリアフィルムの光透過性基材とは反対側の面が前記量子ドット含有層側を向くように積層してなるものである。
量子ドット含有層は、量子ドット及びバインダー樹脂を含む。
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。量子ドットとしては、自らの粒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が挙げられる。
量子ドットは、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を含むことが好ましい。なお、量子ドットは、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。
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。
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。
一般的には、量子ドットの粒径(直径)は0.5nm〜20nmの範囲であることが好ましく、特に1nm〜10nmの範囲であることが好ましい。なお、量子ドットのサイズ分布が狭いほど、より鮮明な発光色を得ることができる。
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。
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。
なお、本明細書において「(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ものである。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。
アルキレンオキシ基としては、例えば、炭素数が2〜4のアルキレンオキシ基が好ましく、炭素数が2又は3のアルキレンオキシ基がより好ましく、炭素数が2のアルキレンオキシ基がさらに好ましい。
多官能(メタ)アクリレート系化合物がアルキレンオキシ基を有する場合、一分子中のアルキレンオキシ基の数は、2個〜30個であることが好ましく、2個〜20個であることがより好ましく、3個〜10個であることがさらに好ましく、3個〜5個であることがよりさらに好ましい。
アルキレンオキシ基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物としては、中でも、エトキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート及びプロポキシ化エトキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレートが好ましく、エトキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレートがより好ましい。
チオール化合物は、R−SHで表される単位(Rは有機基)を一つ以上有する化合物である。本明細書において、R−SHで表される単位を一つ有する化合物を単官能チオール化合物、該単位を二つ以上有する化合物を多官能チオール化合物と称する。
なお、下記の反応は単官能チオール化合物と、一つのラジカル重合性官能基を有する化合物との反応例である。多官能チオール化合物と、二以上のラジカル重合性官能基を有する化合物との反応物はデンドリマー構造を形成しやすいと考えられる。そして、デンドリマー構造を形成した場合、量子ドット含有層の柔軟性が増し、量子ドット含有層自体が優れた応力緩和性を発揮しやすくなると考えられる。ラジカル重合性官能基としては、(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含有基が挙げられる。
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。
量子ドット含有層の屈折率nZは、概ねバインダー樹脂の屈折率に支配される。量子ドット含有層は、量子ドットの含有量は少なく、また、内部拡散剤が入っていたとしても、内部拡散剤は粒子径が光の波長よりも大きく、層の屈折率には影響しないためである。
バリアフィルムの量子ドット含有層と接する層が有機被覆層Dである場合、例えば、下記の(i−1)〜(i−4)の実施形態が挙げられる。なお、nZは量子ドット含有層の屈折率を意味する。
(i−2)nD>nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは2〜12の偶数の整数)の範囲を示す。
(i−3)nD<nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す。
(i−4)nD<nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは2〜12の偶数の整数)の範囲を示す。
なお、(i−1)〜(i−4)において、「x±0.10」は、x±0.07であることがより好ましく、x±0.05であることがより好ましく、x±0.03であることがより好ましく、x±0.01であることがより好ましい。
また、(i−1)及び(i−3)において、式1で示されるd1における「x」は、3〜11の奇数の整数であることが好ましく、9〜11の奇数の整数であることがより好ましい。
また、(i−2)及び(i−4)において、式1で示されるd1における「x」は、4〜12の偶数の整数であることが好ましく、10〜12の偶数の整数であることがより好ましい。
(i−1A)nD>nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x〜x+0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す。
(i−2A)nD>nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x−0.10〜x(但し、xは2〜12の偶数の整数)の範囲を示す。
(i−3A)nD<nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x−0.10〜x(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す。
(i−4A)nD<nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x〜x+0.10(但し、xは2〜12の偶数の整数)の範囲を示す。
(i−1A)〜(i−4A)の実施形態の中でも、バリアフィルムの分光透過スペクトルの波形が450nm近傍にピークを有するようにする観点から、(i−1A)及び(i−4A)が好ましく、屈折率の大小関係を満たしやすくする観点からは、(i−1A)がより好ましい。
また、(i−2A)及び(i−3A)において、「x−0.10〜x」は、x−0.07〜xであることがより好ましく、x−0.05〜xであることがより好ましく、x−0.03〜xであることがより好ましく、x−0.01〜xであることがより好ましい。
また、(i−1A)及び(i−3A)において、式1で示されるd1における「x」は、3〜11の奇数の整数であることが好ましく、9〜11の奇数の整数であることがより好ましい。
また、(i−2A)及び(i−4A)において、式1で示されるd1における「x」は、4〜12の偶数の整数であることが好ましく、10〜12の偶数の整数であることがより好ましい。
バリアフィルムの量子ドット含有層と接する層がプライマー層Eである場合、例えば、下記の(ii−1)〜(ii−4)の実施形態が挙げられる。なお、nZは量子ドット含有層の屈折率を意味する。
(ii−2)nE>nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは4〜26の偶数の整数)の範囲を示す。
(ii−3)nE<nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す。
(ii−4)nE<nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは4〜26の偶数の整数)の範囲を示す。
なお、(ii−1)〜(ii−4)において、「y±0.10」は、y±0.07であることがより好ましく、y±0.05であることがより好ましく、y±0.03であることがより好ましく、y±0.01であることがより好ましい。
また、(ii−1)及び(ii−3)において、式2で示されるd2における「y」は、5〜19の奇数の整数であることが好ましく、9〜15の奇数の整数であることがより好ましく、11〜13の奇数の整数であることがさらに好ましい。
また、(ii−2)及び(ii−4)において、式2で示されるd2における「y」は、6〜20の偶数の整数であることが好ましく、10〜16の偶数の整数であることがより好ましく、12〜14の偶数の整数であることがさらに好ましい。
(ii−1A)nE>nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y〜y+0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す。
(ii−2A)nE>nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y−0.10〜y(但し、yは4〜26の偶数の整数)の範囲を示す。
(ii−3A)nE<nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y−0.10〜y(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す。
(ii−4A)nE<nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y〜y+0.10(但し、yは4〜26の偶数の整数)の範囲を示す。
(ii−1A)〜(ii−4A)の実施形態の中でも、バリアフィルムの分光透過スペクトルの波形が450nm近傍にピークを有するようにする観点から、(ii−1A)及び(ii−4A)が好ましく、屈折率の大小関係を満たしやすくする観点からは、(ii−1A)がより好ましい。
また、(ii−2A)及び(ii−3A)において、「y−0.10〜y」は、y−0.07〜yであることがより好ましく、y−0.05〜yであることがより好ましく、y−0.03〜yであることがより好ましく、y−0.01〜yであることがより好ましい。
また、(ii−1A)及び(ii−3A)において、式2で示されるd2における「y」は、5〜19の奇数の整数であることが好ましく、9〜15の奇数の整数であることがより好ましく、11〜13の奇数の整数であることがさらに好ましい。
また、(ii−2A)及び(ii−4A)において、式2で示されるd2における「y」は、6〜20の偶数の整数であることが好ましく、10〜16の偶数の整数であることがより好ましく、12〜14の偶数の整数であることがさらに好ましい。
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波長変換シートとを備えたバックライトにおいて、前記波長変換シートが上述した本発明の波長変換シートであるものである。
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。
光源210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210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。
高温高湿試験:60℃90%RHの雰囲気に1000時間晒す試験
なお、高温高湿試験後のx値及びy値は、高温高湿試験の環境から測定用サンプルを取り出した後、速やかに、温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気で測定するものとする。
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。
実施例及び比較例のバリアフィルム又は波長変換シートに関して、下記の測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
実施例及び比較例のバリアフィルムに関して、JIS K7129−2:2019による水蒸気透過度の値を測定した。測定装置は、MOCON社製の商品名「PERMATRAN」を用いた。水蒸気透過度を測定する際の温度及び湿度の条件は、40℃、90%RHとした。また、水蒸気透過度の測定前に、測定用のサンプルを温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気に30分以上晒した。このようにして測定された水蒸気透過度は、初期段階の水蒸気透過度を意味する。水蒸気透過度が0.20g/m2・day以下であるものが合格レベルである。
実施例及び比較例のバリアフィルムに関して、全光線透過率を測定した。光入射面は、光透過性基材とは反対側の面とした。測定装置は、ヘイズメーター(HM−150、村上色彩技術研究所製)を用いた。全光線透過率が85%以上のものが合格レベルである。
なお、全光線透過率は、温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気で測定した。また、測定前にサンプルを前記雰囲気に30分以上晒した。このようにして測定された全光線透過率は、初期段階の全光線透過率を意味する。
実施例及び比較例のバリアフィルムに関して、L*a*b*表色系のb*値(透過のb*値)を測定した。光入射面は、光透過性基材とは反対側の面とした。測定装置は日本分光社製の分光光度計(商品名:V670)を用いた。b*値が1.0以下のものが合格レベルである。
なお、b*値は、温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気で測定した。また、測定前にサンプルを前記雰囲気に30分以上晒した。このようにして測定されたb*値は、初期段階のb*値を意味する。
実施例1及び比較例1のバリアフィルムに関して、光透過性基材とは反対側の面を光入射面として、波長380〜780nmの分光透過率を測定した(測定波長間隔;1nm)。測定装置は日本分光社製の分光光度計(商品名:V670)を用い、付属ユニット等として下記のものを用いた。
・付属ユニット;積分球ユニット(日本分光株式会社製、品番:ISN−723)
・光源;重水素ランプ(190〜350nm)、ハロゲンランプ(330〜2700nm)
・測定スポット径:2〜20mm
実施例1のバリアフィルムの分光透過率を図7、比較例1のバリアフィルムの分光透過率を図8に示す。また、参考例として、実施例1のバリアフィルムからプライマー層を除いたバリアフィルムの分光透過率を図9、比較例1のバリアフィルムからプライマー層を除いたバリアフィルムの分光透過率を図10に示す。なお、図7〜図10は、横軸が波長(単位は「nm」)、縦軸が透過率(「%」)である。
なお、分光透過率は、温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気で測定した。また、測定前にサンプルを前記雰囲気に30分以上晒した。このようにして測定された分光透過率は、初期段階の分光透過率を意味する。
<測定用の直下型バックライトの準備>
直下型バックライトを備える市販の液晶テレビ(VIZIO社製、PQ65−F1)を分解し、直下型バックライトを取り出した。当該直下型バックライトには、光源として発光中心波長が450nm、半値全幅が20nmの直下型の青色LEDが搭載されており、当該光源の光出射側には、光拡散板、量子ドット含有層を含む波長変換シート、プリズムシート及び反射偏光板(輝度向上フィルム、スリーエム社製、DBEF(登録商標))が、この順に配置されている。また、光源の光出射側と反対側には、反射シートが備えられている。
当該直下型バックライト中の波長変換シートを、実施例及び比較例の波長変換シートに変更し、「初期段階のx値及びy値測定用の直下型バックライト」を得た。なお、実施例及び比較例の波長変換シートは、直下型バックライトに組み込む前に、温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気に30分以上晒した。
また、当該直下型バックライト中の波長変換シートを、高温高湿試験(60℃90%RHの雰囲気に1000時間晒す試験)を実施した実施例及び比較例の波長変換シートに変更し、「高温高湿試験後のx値及びy値測定用の直下型バックライト」を得た。高温高湿試験を実施した実施例及び比較例の波長変換シートを直下型バックライトに組み込む作業は、温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHの雰囲気において速やかに行った。
そして、当該測定用の直下型バックライトに関して、以下の測定環境下で測定を実施した。
<初期段階のx値及びy値>
初期段階のx値及びy値測定用の直下型バックライトを点灯し、暗室環境下において、500mm離れた正面方向から、国際照明委員会(CIE)のYxy表色系のx値及びy値を測定した。測定雰囲気は、温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHとした。また、測定前にサンプルを前記雰囲気に30分以上晒した。測定装置はトプコンテクノハウス社製の分光放射計(商品名:SR−3AR)を用いた。
<高温高湿試験後のx値及びy値>
高温高湿試験後のx値及びy値測定用の直下型バックライトを点灯し、暗室環境下において、500mm離れた正面方向から、国際照明委員会(CIE)のYxy表色系のx値及びy値を測定した。測定雰囲気は温度23℃±5℃、湿度40〜65%RHとした。測定装置はトプコンテクノハウス社製の分光放射計(商品名:SR−3AR)を用いた。
<Δx、Δy>
初期段階のx値と高温高湿試験後のx値との差(Δx)、及び、初期段階のy値と高温高湿試験後のy値との差(Δy)を算出した。Δx及びΔyが何れも0.020以下であるものが合格レベルである。
酸素濃度が300ppm以下となるように窒素パージしたグローブボックス内において、量子ドット及びアミノ変性シリコーンを下記に示す組成比で混合し、90℃で湯煎しながら、マグネチックスターラーにて4時間攪拌した。その後、孔径0.2μmのポリプロピレン性フィルタでろ過して、CdSe/ZnSコアシェル型量子ドット分散液を得た。
・量子ドット 0.9質量部
(発光ピーク:540nm、製造番号:748056、シグマアルドリッチ社製)
・量子ドット 0.9質量部
(発光ピーク:630nm、製造番号:790206、シグマアルドリッチ社製)
・アミノ変性シリコーン 99質量部
(Genesee社製、品番:GP-344、粘度:670mPa・s)
[実施例1]
二軸延伸PETフィルム(屈折率n0:1.636、厚みt0:12μm)の一方の面上に、真空蒸着法により酸化アルミニウムを蒸着し、無機酸化物層A(屈折率nA:1.77、厚みtA:8nm)を形成した。
次いで、無機酸化物層A上に、下記の有機被覆層形成用塗布液をグラビア印刷により塗布し、180℃で60秒間加熱処理し、有機被覆層B(屈折率nB:1.55、厚みtB:251nm)を形成した。
次いで、有機被覆層B上に、真空蒸着法により酸化アルミニウムを蒸着し、無機酸化物層C(屈折率nC:1.77、厚みtC:8nm)を形成した。
次いで、無機酸化物層C上に、下記の有機被覆層形成用塗布液をグラビア印刷により塗布し、180℃で60秒間加熱処理し、有機被覆層D(屈折率nD:1.55、厚みtD:251nm)を形成した。
次いで、有機被覆層D上に、下記のプライマー層形成用塗布液をグラビア印刷により塗布し、80℃で60秒間加熱処理し、プライマー層E(屈折率nE:1.575、厚みtE:143nm)を形成し、実施例1のバリアフィルムを得た。なお、同一構成のバリアフィルムを2つ作製した。
水、イソプロピルアルコ―ル及び0.5N塩酸を混合した溶液(pH2.2)に、テトラエトキシシランを10℃になるように冷却しながら混合させて、溶液Aを調整した。別途、ケン化価99%以上のポリビニルアルコール、イソプロピルアルコールを混合した溶液Bを調整した。溶液Aと溶液Bとを混合し、有機被覆層形成用塗布液(固形分:5質量%)を調整した。有機被覆層形成用塗布液中において、テトラエトキシシランとポリビニルアルコールとの質量比は29:4である。
・ポリエステルポリウレタンポリオール 50質量部
(水酸基価:62mgKOH/g、固形分20質量%)
・シランカップリング剤 1質量部
(3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン)
・シリカフィラー 1質量部
(平均粒径5μm)
・硬化剤 1質量部
(1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、固形分35%)
・溶剤 50質量部
(メチルエチルケトン)
次いで、積層体Aの電離放射線未照射の量子ドット含有層側の面と、他方のバリアフィルムのプライマー層側の面とが対向するように積層した後、紫外線を照射して、量子ドット含有層の電離放射線硬化性樹脂組成物の硬化を進行させ、実施例1の波長変換シートを得た。量子ドット含有層の厚みは100μm、屈折率は1.48である。
・多官能アクリレート系化合物 58.11質量部
(エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート;新中村化学工業社の商品名「ABE−300」)
・多官能チオール化合物 38.74質量部
(ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート);SC有機化学社の商品名「PEMP」)
・光重合開始剤 0.5質量部
(IGM Resins B.V.社の商品名「Omnirad TPO H」)
・上記「2」で作製した量子ドット分散液 1.61質量部
・酢酸 0.79質量部
・酸化チタン 0.25質量部
(Chemours社の商品名「タイピュア R−706」;粒子径0.36μm)
有機被覆層B、有機被覆層D及びプライマー層Eの厚みを表1の値に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜12のバリアフィルム及び波長変換シートを得た。
有機被覆層B、有機被覆層D及びプライマー層Eの厚みを表1の値に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1〜3のバリアフィルム及び波長変換シートを得た。
有機被覆層B上にプライマー層Eを形成し、無機酸化物層C及び有機被覆層Dを形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、比較例4のバリアフィルム及び波長変換シートを得た。
無機酸化物層A及び無機酸化物層Cを酸化ケイ素の蒸着膜(屈折率:1.457)に変更し、有機被覆層B、有機被覆層D及びプライマー層Eの厚みを表1の値に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例5のバリアフィルム及び波長変換シートを得た。
一方、比較例のバリアフィルムは、波長変換シートに適用した際に、色味の変化を抑制できないことが確認できる。比較例1のバリアフィルムは、式1で示されるd1及び式2で示されるd2が、整数の近傍から遠い値を示すため、色味の変化を抑制できないものであった。比較例2のバリアフィルムは、d1及びd2が奇数の整数の近傍であるが、d1及びd2の値が2未満である(≒有機被覆層B及びD等の厚みが薄すぎる)ため、バリア性が劣り、色味の変化を抑制できないものであった。比較例3のバリアフィルムは、d1及びd2が偶数の整数の近傍であるが、d1及びd2の値が13を超える(≒有機被覆層B及びD等の厚みが厚すぎる)ため、高湿環境下で有機被覆層B及びDが過度に膨潤し、色味の変化を抑制できないものであった。比較例4のバリアフィルムは、無機酸化物層が1層のみであるため、バリア性が劣り、色味の変化を抑制できないものであった。比較例5のバリアフィルムは、無機酸化物層が厚み30nmシリカの層である。シリカはアルミナと同等のバリア特性を得るためには、厚みを厚くする必要があるが、比較例5のバリアフィルムはシリカの層の厚みが30nmと厚いため、バリア性は十分である。しかし、厚みの厚いシリカのために初期段階のb*値が高いものであった。また、比較例5のバリアフィルムは、有機被覆層及びプライマー層の組成及び厚みが実施例3と同一であるが、無機酸化物層が厚みの厚いシリカの層であるため、バリアフィルムの分光透過スペクトルの波形にシリカの無機酸化物層が影響を及ぼし、実施例3に比べて色味の変化を抑制できないものであった。
また、図7と図8との比較から、式2で示されるd2を奇数の整数の近傍とすることにより、バリアフィルムの分光透過率が450nm近傍でピークを示すようにし得ることが確認できる。また、図9と図10との比較から、式1で示されるd1を奇数の整数の近傍とすることにより、バリアフィルムの分光透過率が450nm近傍でピークを示すようにし得ることが確認できる。
21:無機酸化物層A
22:無機酸化物層C
31:有機被覆層B
32:有機被覆層D
40:プライマー層
50:量子ドット含有層
100:バリアフィルム
100a:バリアフィルム
100b:バリアフィルム
200:波長変換シート
210:光源
220:光学板
221:導光板
222:拡散板
230:反射板
240:プリズムシート
300:バックライト
301:エッジライト型バックライト
302:直下型バックライト
Claims (11)
- 光透過性基材上に、無機酸化物層A、有機被覆層B、無機酸化物層C、及び有機被覆層Dをこの順に有してなり、
前記光透過性基材、前記無機酸化物層A、前記有機被覆層B、前記無機酸化物層C、及び前記有機被覆層Dの屈折率を、それぞれ、n0、nA、nB、nC、及びnDと定義し、
前記光透過性基材、前記無機酸化物層A、前記有機被覆層B、前記無機酸化物層C、及び前記有機被覆層Dの厚みを、それぞれ、t0、tA、tB、tC、及びtDと定義した際に、
nA及びnCがnB及びnDよりも大きく、かつ、
前記無機酸化物層Aと前記有機被覆層Bとの界面の反射率が、前記光透過性基材と前記無機酸化物層Aとの界面の反射率よりも大きく、さらに、
下記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは2〜13の整数)の範囲を示す、
液晶表示装置のバックライト光源の波長変換シート用のバリアフィルム。
(式1)
d1=nB×tB/112.5nm+nD×tD/112.5nm - 前記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す、請求項1に記載のバリアフィルム。
- 前記式1で示されるd1が、x〜x+0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す、請求項1に記載のバリアフィルム。
- 前記有機被覆層Dの前記無機酸化物層Cとは反対側にプライマー層Eを有し、
前記プライマー層Eの屈折率をnEと定義し、前記プライマー層Eの厚みをtEと定義した際に、
下記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは4〜27の整数)の範囲を示す、
請求項1に記載のバリアフィルム。
(式2)
d2=nB×tB/112.5nm+nD×tD/112.5nm+nE×tE/112.5nm - 前記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す、請求項4に記載のバリアフィルム。
- 前記式2で示されるd2が、y〜y+0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す、請求項4に記載のバリアフィルム
- 量子ドットを含む量子ドット含有層と、前記量子ドット含有層の両側に積層されてなるバリアフィルムを有する波長変換シートであって、前記バリアフィルムとして、請求項1〜6の何れかに記載のバリアフィルムの光透過性基材とは反対側の面が前記量子ドット含有層側を向くように積層してなる、波長変換シート。
- 前記バリアフィルムが請求項1〜3の何れかに記載のバリアフィルムであり、前記バリアフィルムの前記量子ドット含有層と接する層が前記有機被覆層Dであり、前記量子ドット含有層の屈折率をnZと定義した際に、下記(i−1)を満たす、請求項7に記載の波長変換シート。
(i−1)nD>nZであり、かつ、前記式1で示されるd1が、x±0.10(但し、xは3〜13の奇数の整数)の範囲を示す。 - 前記バリアフィルムが請求項4〜6の何れかに記載のバリアフィルムであり、前記バリアフィルムの前記量子ドット含有層と接する層が前記プライマー層Eであり、前記量子ドット含有層の屈折率をnZと定義した際に、下記(ii−1)を満たす、請求項7に記載の波長変換シート
(ii−1)nE>nZであり、かつ、前記式2で示されるd2が、y±0.10(但し、yは5〜27の奇数の整数)の範囲を示す。 - 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波長変換シートとを備えたバックライトにおいて、前記波長変換シートが請求項7〜9の何れかに記載の波長変換シートであるバックライト。
- 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10に記載のバックライトである液晶表示装置。
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