TW201542976A - 光轉換構件及光轉換構件之製造方法以及包含光轉換構件之背光單元及液晶顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供一種光取出效率高的光轉換構件,其係包含量子點的光轉換構件。
本發明之解決手段為一種光轉換構件,其具有:包含至少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點之光轉換層,與I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。更且,此光轉換構件之製造方法以及包含此光轉換構件之
背光單元及液晶顯示裝置。
Description
本發明係關於光轉換構件(亦稱為波長轉換構件),詳細而言,係關於光取出效率高之光轉換構件,其係包含量子點之光轉換構件。
再者,本發明亦關於此光轉換構件之製造方法、包含此光轉換構件之背光單元、及包含此背光單元之液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置(以下亦稱為LCD)等之平面面板顯示器係消耗電力小,作為省空間的圖像顯示裝置,其用途係逐年擴大。液晶顯示裝置係至少由背光與液晶胞所構成,通常更包含背光側偏光板、視覺辨認側偏光板等之構件。
於平面面板顯示器市場中,作為LCD性能改善,進行色再現性之提高。關於此點,近年來作為發光材料,量子點(Quantum Dot,QD,亦稱為量子點)係受
到注目(參照專利文獻1)。例如,若自背光將激發光入射於包含量子點的光轉換構件,則激發量子點而發出螢光。此處,藉由使用具有不同發光特性的量子點,可發出紅色光、綠色光、藍色光(紅色為R,綠色為G,藍色為B時,RGB)之亮線光,而具體實現白色光。尤其,最近使用藍色發光二極體作為光源,利用發出紅色光及綠色光作為螢光的量子點而得到白色光之技術係有許多的提案。由於量子點所產生的螢光係發光輪廓的半值寬小,故所得之白色光為高亮度,而且色再現性優異。藉由使用這樣的量子點之3波長光源化技術之進行,色再現範圍係從現行的TV規格(FHD,NTSC(National Television System Committee,(美國)國家電視系統委員會)比72%擴大到100%。
如上述,量子點係藉由色再現性提高而能改善LCD的性能之有用材料。然而,現狀由於量子點並非便宜的流通材料,使用量子點的液晶顯示裝置有成為高價的傾向。因此,為了液晶顯示裝置的低成本化,希望應減低量子點的使用量,且提高其發光效率。
此處,作為使用量子點之光轉換構件,已知片型、棒型等複數之構成,但從量子點的安定性之觀點而言,較宜使用片型(參照專利文獻1)。於片型的光轉換構件中,由於基質中的量子點係發光而在與空氣的界面發生全反射,無法將一部分的光(重複全反射的導波模式)取出至外部。因此,於提高片型的光轉換構件之發光效率時,除了提高發光體的發光強度,重要的還有避免
重複全反射的導波模式而提高光取出效率。
關於提高使用量子點的片狀光轉換構件之光取出效率之方法,專利文獻1中記載使球狀粒子分散於光轉換層中而使各向同性地光散射之方法;在光轉換層之上給予將分散有球狀粒子的各向同性(isotropy)光散射層,而使各向同性地光散射之方法(參照第2圖);賦予能光散射的表面結構之方法等之各式各樣的方法。
[專利文獻1]US2012/0113672A1
然而,本發明者們檢討專利文獻1中記載之方法,結果得知光取出效率的改善係不充分,有進一步提高光取出效率之需要。
又,作為提高光取出效率之方法,除了使用量子點的片狀光轉換構件之技術領域,還進行各式各樣的檢討。特別地,同樣地於有機EL(電致發光)元件領域中,多有僅提高2、3%光取出效率而操作大為成功者,因此進行檢討。然而,近年來實際狀態為提高光取出效率之方法係在各技術領域中停滯。
本發明所欲解決的問題在於提供光取出效率高的光轉換構件,其係包含量子點的光轉換構件。
本發明者們為了解決上述問題,重複專心致力的檢討,結果發現若如專利文獻1般使粒子分散,使來自量子點的螢光進行光散射,則在可將重複全反射的導波模式之光的一部分以朝光轉換構件的前方(視覺辨認側)之散射而取出的同時,有取出的光之一部分係會散射至後方,散射至後方(與視覺辨認側為相反側)的光在被取出之前於基質中傳播的距離(=有效光路長度)變長之新問題。於包含量子點的光轉換構件之領域中,螢光的有效光路長度之增大,係造成量子點所生成的螢光之再吸收的增大,光取出效率降低。
本發明者們為了提供光取出效率高的光轉換構件,其係包含量子點的光轉換構件,為了解決上述光散射所伴隨的有效光路長度之增大的新問題,重複專心致力的檢討。結果,發現藉由將光轉換構件的法線方向與自光轉換構件的法線方向起特定的極角之方位的透射光強度之比為特定範圍之各向異性光散射層,使用於包含量子點的光轉換構件,可提高包含量子點的光轉換構件之光取出效率,而完成本發明。
解決上述問題用的具體手段之本發明係如以下。
[1]一種光轉換構件,其具有:包含至少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點之光轉換層,與I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層
之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
[2]如[1]記載之光轉換構件,其中光轉換層係至少包括包含發出綠色光的量子點之層與包含發出紅色光的量子點之層的積層體,包含發出紅色光的量子點之層、包含發出綠色光的量子點之層、各向異性光散射層較佳為依此順序積層。
[3]如[1]記載之光轉換構件,其較佳為光轉換層為包含發出綠色光的量子點與發出紅色光的量子點之層。
[4]如[1]至[3]中任一項記載之光轉換構件,其較佳為各向異性光散射層係藉由自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位的光照射,使包含光硬化性化合物的組成物硬化而成。
[5]如[1]至[3]中任一項記載之光轉換構件,其較佳為各向異性光散射層係藉由光照射,使包含聚合性液晶化合物的組成物硬化而成。
[6]一種光轉換構件,其具有I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層,各向異性光散射層包含至少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層
之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
[7]如[6]記載之光轉換構件,其較佳為作為量子點係包含至少發出綠色光的量子點及發出紅色光的量子點。
[8]如[6]或[7]記載之光轉換構件,其較佳為各向異性光散射層係藉由自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位的光照射,使包含光硬化性化合物的組成物硬化而成之層。
[9]如[1]至[8]中任一項記載之光轉換構件,其較佳為各向異性光散射層之I(0°)/I(40°)為5以上;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
[10]如[1]至[9]中任一項記載之光轉換構件,其較佳為各向異性光散射層之I(0°)/I(40°)為15以上;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各
向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
[11]一種背光單元,其包含:如[1]至[10]中任一項記載之光轉換構件,與光源。
[12]一種液晶顯示裝置,其包含如[11]記載之背光單元。
[13]如[1]至[10]中任一項記載之光轉換構件之製造方法,其包含藉由對於硬化性化合物光照射之光硬化而形成各向異性光散射層之步驟。
[14]如[13]記載之光轉換構件之製造方法,其較佳為藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟係對於包含光硬化性化合物的組成物,自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位,進行光照射之步驟。
[15]如[13]記載之光轉換構件之製造方法,其中藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟,較佳係對於包含聚合性液晶化合物的組成物,進行光照射之步驟。
依據本發明,可提供光取出效率高的光轉換構件,其係包含量子點的光轉換構件。再者,可提供包含此光轉換構件之背光單元及液晶顯示裝置。
1‧‧‧光轉換層
2‧‧‧各向同性光散射層
3‧‧‧各向異性光散射層
4‧‧‧包含量子點的各向異性光散射層
5‧‧‧發出紅色光的量子點
6‧‧‧發出綠色光的量子點
7‧‧‧包含發出紅色光的量子點之層
8‧‧‧包含發出綠色光的量子點之層
10‧‧‧光轉換構件
α‧‧‧半值寬
θ‧‧‧傾斜角
I‧‧‧相對光透射強度
Ia‧‧‧光透射強度(絕對光透射強度)
A‧‧‧光透射強度成為最小之方位
B‧‧‧光透射強度不是最小之方位
21‧‧‧I(0°)/I(40°)為3且半值寬為90°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係
22‧‧‧I(0°)/I(40°)為3且半值寬為70°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係
23‧‧‧I(0°)/I(40°)為3且半值寬為50°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係
24‧‧‧I(0°)/I(40°)為3且半值寬為50°的各向
異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係
25‧‧‧I(0°)/I(40°)為10且半值寬為50°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係
29‧‧‧亮度測定用的光源
30‧‧‧亮度計
31‧‧‧背光單元
31A‧‧‧光源
31B‧‧‧導光板
31C‧‧‧光轉換構件
32‧‧‧藍色光
33‧‧‧綠色光
34‧‧‧紅色光
35A、35B‧‧‧阻隔薄膜(阻隔層)
第1圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之一例。
第2圖係顯示使用各向同性光散射層之比較用的光轉換構件之一例。
第3圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之一例。
第4圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之一例。
第5圖係顯示對於本發明之範圍外的各向同性光散射層的入射面,自法線方向(垂直方向)所入射的光之透過擴散光的配光分布之一例。
第6圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之各向異性光散射層的透射光強度輪廓之一例。
第7圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之各向異性光散射層的透射光強度輪廓之另一例。
第8圖係顯示本發明所用的光強度測定系統之概略圖。
第9圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之一例。
第10圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之一例。
第11圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之一例。
第12圖係顯示本發明之一態樣的光轉換構件之一例。
第13圖係顯示本發明之一態樣的背光單元之一例。
第14圖之第14(a)圖係表示對於本發明之一態樣的光轉換構件之各向異性光散射層,光強度測定之方位角,第14(b)圖係第14(a)圖所示之方位角的透射光強度輪廓之一例。
以下,說明本發明的光轉換構件、光轉換
構件之製造方法、背光單元及液晶顯示裝置。
以下記載之構成要件的說明,係以本發明的代表性實施態樣或具體例為基礎而進行者,但本發明不受如此的實施態樣或具體例所限定。再者,本說明書中使用「~」所表示的數值範圍,係意指包含「~」之前後所記載的數值作為下限值及上限值之範圍。
又,於本發明及本說明書中,所謂的波峰或輪廓之「半值寬」,係指在波峰或輪廓的高度1/2之波峰的寬度。又,將在400~500nm的波長區段,較佳為在430~480nm的波長區段具有發光中心波長之光稱為藍色光,將在500~600nm的波長區段具有發光中心波長之光稱為綠色光,將在600~680nm的波長區段具有發光中心波長之光稱為紅色光。
[光轉換構件]
本發明之第1態樣的光轉換構件具有:包含至少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點之光轉換層,與I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
本發明之第2態樣的光轉換構件係具有I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層,各向異性光散射層包含至
少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
以下,亦有彙總本發明之第1態樣的光轉換構件及本發明之第2態樣的光轉換構件,稱為本發明之光轉換構件。
藉由此等之構成,本發明之光轉換構件係包含量子點的光轉換構件,光取出效率高。藉由在光轉換構件之出射側,設置特定的各向異性光散射層,可提高光取出效率。本發明之光轉換構件係將在光轉換構件的法線方向,即對於垂直於界面的光為透明,且在超過某一閾值的角度為霧濁層(各向異性光散射層),應用於量子點片。若使閾值在全反射角度成為大體一致的40°,則全反射角度以上的入射角之光係被散射,實現導波模式光的取出,另一方面,由於全反射角度以內之光係穿透而可將有效光路長度抑制為短,光取出效率升高。再者,空氣界面的全反射角度係藉由各向異性光散射層或包含至少1種類以上的量子點之光轉換層中,作為黏結劑等而使用的樹脂之折射率與空氣之折射率所決定。一般地,若將折射率N的樹脂膜與空氣之界面的全反射角作為θ1,則θ1成為:θ1=arcsin(1/N)。
例如,在來自折射率1.6之PET薄膜的情形,全反射角為39[deg]。
<構成>
本發明之光轉換構件係可如第3圖所示,為光轉換層1與各向異性光散射層3之積層體的第1態樣之光轉換構件10,也可如第1圖所示,為具有包含量子點的各向異性光散射層4之第2態樣的光轉換構件10。
(第1態樣的光轉換構件)
本發明之第1態樣的光轉換構件具有:包含至少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點之光轉換層,與I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
本發明之第1態樣的光轉換構件係在光轉換層之構成沒有特別的限制,可為單層,也可為2層以上之層(例如包含量子點之層)的積層體。光轉換層為2層以上之層的積層體時,2個層可互相直接連接而配置,2個層也可隔著接著劑或黏著層而配置。
光轉換層為2層以上之層的積層體時,如第12圖所示,光轉換層係至少包括包含發出綠色光的量子點6之層、與包含發出紅色光的量子點5之層的積層體,包含發出紅
色光的量子點之層7、包含發出綠色光的量子點之層8、各向異性光散射層2係依此順序積層者,從後述之使量子點偏向存在於光轉換層之中而得到提高發光效率的效果之觀點而言較佳。
光轉換層為單層時,本發明之第1態樣的光轉換構件較佳為:光轉換層係包含發出綠色光的量子點與發出紅色光的量子點之層。此時亦如後述,較佳為使各量子點偏向存在於光轉換層之中,而得到提高發光效率之效果。
本發明之第1態樣的光轉換構件,較佳為藉由將以下之製造方法作為各向異性光散射層之製造方法而形成。
本發明之第1態樣的光轉換構件,較佳為各向異性光散射層為藉由自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位的光照射,使包含光硬化性化合物的組成物硬化而成。關於如此的各向異性光散射層之製造方法的詳細,於後述本發明的光轉換構件之製造方法中,藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟,係記載於以下之情況:(i)對於包含光硬化性化合物的組成物,從自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位,進行光照射之步驟。
本發明之第1態樣的光轉換構件,較佳為各向異性光散射層亦為藉由光照射,使包含聚合性液晶化合物的組成物硬化而成。關於如此的各向異性光散射層之製造方法的詳細,於後述本發明的光轉換構件之製造
方法中,藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟,係記載於以下之情況:(ii)藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟,係對於包含聚合性液晶化合物的組成物,進行光照射之步驟。
(第2態樣的光轉換構件)
本發明之第2態樣的光轉換構件係具有I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層,各向異性光散射層包含至少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
本發明之第2態樣的光轉換構件,較佳為在包含量子點的各向異性光散射層中,作為量子點,至少包含發出綠色光的量子點及發出紅色光的量子點。此時亦如後述,較佳為藉由於包含量子點的各向異性光散射層之中,使各量子點偏向存在,而得到提高發光效率之效果。
本發明之第2態樣的光轉換構件係在各向異性光散射層之製造方法沒有特別的限制,但例如以各向異性光散射層為藉由以下之製造方法來形成為較佳。
本發明之第2態樣的光轉換構件,較佳為各向異性光散射層為藉由自各向異性光散射層的表面之法線方向起
超過0°且60°以下之方位的光照射,使包含光硬化性化合物的組成物硬化而成之層。關於如此的各向異性光散射層之製造方法的詳細,於後述本發明的光轉換構件之製造方法中,藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟,係記載於以下之情況:(i)對於包含光硬化性化合物的組成物,自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位,進行光照射之步驟。
<各向異性光散射層>
本發明之光轉換構件包含各向異性光散射層。
本發明之光轉換構件係各向異性光散射層的I(0°)/I(40°)為3以上,從光取出效率變高的觀點而言,較佳為5以上,更佳為15以上。惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
本發明之光轉換構件,從光取出效率變高之觀點而言,各向異性光散射層的透射光強度輪廓之半值寬較佳為45°以下,更佳為40°以下,特佳為35°以下。
此處,所謂各向異性光散射層的透射光強度輪廓之半值寬,係意指在各向異性光散射層的透射光強度輪廓中,將自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強
度作為1時,自透射光強度成為0.5的傾斜角之最大值減掉透射光強度成為0.5的傾斜角之最小值後的值。
另一方面,透射光強度輪廓的半值寬之下限值並沒有特別的限制,但例如可為5°以上。
於本發明中,各向異性光擴散層之厚度係可藉由調整分配器所造成的障壁之高度、UV對光聚合性組成物的照射角度或強度,而使I(0°)/I(40°)成為3以上。
第5圖係顯示對於自本發明之範圍外的各向同性光散射層的入射面之法線方向(垂直方向)所入射的光之透過擴散光的配光分布之一例。各向同性光散射層係如第5圖,以直線穿透方向(角度0°)作為軸,顯示每增加傾斜角度就光強度單調減少之山型的配光分布。於第5圖的透射光強度輪廓中,α所示的寬度為半值寬。
另一方面,各向異性(anisotropy)散射層具有方位角依賴性。本說明書中,各向異性光散射層的傾斜角θ為0°以外時之透射光強度輪廓,係將θ以0°以外之值(例如40°)固定的各向異性散射層樣品之透射光強度成為最小值的方位角,以每1°使各向異性散射層樣品旋轉來搜查而決定後,在所決定的透射光強度成為最小值之方位角中測定的透射光強度輪廓。例如,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層的透射光強度。
於第14(a)圖及第14(b)圖中,顯示對於透射光強度成
為最小值的方位係A的各向異性散射層樣品,光透射強度為最小的方位A與光透射強度不是最小的方位B之透射光強度輪廓。於第14(b)圖中,顯示θ為0°時的透射光強度I係相同的絕對值,於θ為0°以外之值(例如40°)中,透射光強度係在方位A取得最小值。雖然在第14(a)圖及第14(b)圖中未圖示,但第14(a)圖及第14(b)圖中所示之透射光強度成為最小值的方位是方位A的各向異性散射層樣品,當與方位B或方位A以外的其他方位之透射光強度輪廓比較時,在θ為0°以外之值(例如40°),透射光強度亦在方位A取得最小值。
再者,θ為0°時的透射光強度I,由於不論各向異性散射層的方位為何,係成為相同值,故於本發明中假定I(0°)的測定時之方位為與I(40°)相同方位。
於第6圖及第7圖中,顯示本發明之光轉換構件的各向異性光散射層的透射光強度輪廓之一例。
於第6圖中,描繪:顯示I(0°)/I(40°)為3且半值寬為90°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係的曲線圖21,與顯示I(0°)/I(40°)為3且半值寬為70°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係的曲線圖22,與顯示I(0°)/I(40°)為3且半值寬為50°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係的曲線圖23。
由第6圖,可理解以下者。
半值寬變小者係對應於:散射性高的區域自更低極角側開始者。
於第7圖中,描繪:顯示I(0°)/I(40°)為3且半值寬為50°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係的曲線圖24,與顯示I(0°)/I(40°)為10且半值寬為50°的各向異性光散射層之傾斜角θ與相對光強度I之關係的曲線圖25。
由第7圖,可理解以下者。
I(0°)/I(40°)變大者係對應於:高極角區域的散射性對於正面相對地變高者。
各向異性光散射層係可具有單層結構,也可具有積層結構。於各向異性光散射層之單側(觀察面側或背面側)或兩側(觀察面側及背面側),亦可積層透明基體。通常,由於透明基體之存在係不改變配光分布,故在各向異性光散射層的單面或兩面上包含透明基體的積層體(以下,亦稱為各向異性擴散片),係顯示與各向異性光散射層相同的配光分布。
為了構件全體的薄型化及以高透過率來射出入射光,各向異性光散射層之厚度(於積層結構時為總厚,惟不包括透明基體)係愈薄愈佳。基於此點,光擴散層之厚度較佳為500μm以下,更佳為200μm以下。另一方面,從藉由設置各向異性光散射層,而更有效果地控制各色光的配光分布之觀點而言,各向異性光散射層之厚度較佳為20μm以上,更佳為40μm以上。
作為上述透明基體,較佳為透明性高者。具體地,上述透明基體的全光線透過率(JIS K7361-1)較佳為80%以上,更佳為85%以上,尤佳為90%以上。作為
上述透明基體,可舉出透明的塑膠薄膜或玻璃板等,於薄型性、輕量性、耐衝撃性及生產性優異之點,較佳為塑膠薄膜。作為上述塑膠薄膜之材料,可舉出聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、三乙醯纖維素(TAC)、聚碳酸酯(PC)、聚芳酯、聚醯亞胺(PI)、芳香族聚醯胺、聚碸(PS)、聚醚碸(PES)、賽璐玢、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、環烯烴樹脂等。於塑膠薄膜之中,從透明性、膜強度、生產性之點而言,特佳為PET、PEN或環烯烴樹脂。作為上述塑膠薄膜之形態,可舉出將上述材料單獨或混合而薄膜化者所構成之形態,將上述薄膜化者積層所成之形態等。若考慮用途或生產性,則上述透明基體之厚度較佳為1μm~5mm,更佳為10~500μm,尤佳為10~50μm。
各向異性光散射層之擴散特性係不能單義地表示,但例如可使用直線透射光量作為擴散特性之指標。再者,所謂的直線透射光量,係使指定光量的平行光線入射時,在與入射方向相同方向所出射的平行光線之光量。作為上述直線透射光量之測定方法,例如,可藉由在接受來自光源的直進光之位置上固定受光部(例如,變角光度計),在光源與受光部之間配置試驗片,以某旋轉軸作為中心使試驗片旋轉,而在與出射側表面的面內的旋轉軸呈垂直的方位(測定方位)中變更入射角,測定直線透射光量。上述測定方位係可藉由改變旋轉軸方向而適宜變更。因此,依照此方法,可測定各種方向的直線透射光量。
<光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層(量子點之存在態樣)>
同時利用發光特性不同的複數之量子點時,例如可在相同層中均勻混合複數之量子點,也可在各自之層中個別地混合而形成獨立之層。從得到充分的激發光透過率之觀點而言,光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層之一層的厚度較佳為300μm以下,從得到充分的螢光之觀點而言,較佳為1μm以上。更佳為10~250μm之範圍。
光轉換層為量子點片時,作為如此的量子點片,並沒有特別的限制,可使用眾所周知者。如此的量子點片,例如記載於特開2012-169271號公報、SID’12 DIGEST p.895、特表2010-532005號公報等中,此等文獻之內容係併入本發明中。又,作為如此的量子點片,可使用市售的量子點片,例如QDEF(Quantum Dot Enhancement Film,NANOSYS公司製)。
於光轉換層為使量子點材料分散後延伸而成的熱塑性薄膜時,作為如此的熱塑性薄膜,並沒有特別的限制,可使用眾所周知者。如此的熱塑性薄膜,例如係記載於特開2001-174636號公報、特開2001-174809號公報等中,此等文獻之內容係併入本發明中。
於光轉換層為使量子點材料分散之接著層時,作為如此的接著層,並沒有特別的限制,可使用使特開2012-169271號公報、SID’12 DIGEST p.895、特開2001-174636號公報、特開2001-174809號公報、特表
2010-532005號公報等中記載之量子點材料等分散於眾所周知的接著層中者。
上述光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層,較佳為含有在600nm~680nm之範圍的波長區段具有發光中心波長之量子點(A)、與在比量子點(A)更短波長區段具有發光中心波長的一種以上之量子點(Z)。而且於上述光轉換層中,量子點(A)較佳為對於量子點(Z),在激發光入射側相對地偏向存在。此處,於光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層之中,量子點(A)係對於量子點(Z),在激發光入射側相對地偏向存在,係指將光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層在對於入射光呈垂直的任意之面,分割成入射側區域與出射側區域之2個區域時,存在於入射側區域內的量子點(A)之存在比率係比量子點(Z)(亦有僅一種者,也可二種以上)之存在於入射側區域內的存在比率更多。更詳細地,量子點(A)在入射側區域存在A1個,在出射側區域存在A2個,量子點(Z)在入射側區域中存在Z1個,在出射側區域中存在Z2個時,入射側區域之量子點(A)相對於光轉換層中所含有的全部量子點(A)(A1+A2)之存在比率[A1/(A1+A2)]係大於入射側區域的量子點(Z)相對於光轉換層中所含有的全部量子點(Z1+Z2)之存在比率[Z1/(Z1+Z2)],即指滿足以下之式(1)。
A1/(A1+A2)>Z1/(Z1+Z2)...(1)
關於光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層中的量子點之偏向存在,可將光轉換層或包含量
子點的各向異性光散射層在任意處切斷,使用偏光顯微鏡觀察其截面,計測量子點之個數,用以下之式算出而測定。
將與光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層的激發光入射側表面及出射側表面呈垂直的方向作為x軸。將沿著x軸的光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層之厚度作為L,x=0係定義為激發光入射側表面,x=L係定義為出射側。將量子點(A)的規格化數密度分布作為ΦA(x),將量子點(Z)的規格化數密度分布作為ΦZ(x)。
即,
係成立。
作為表示量子點(A)、(Z)的偏向存在性之指標,定義以下式表示的Φ。
Φ=1時,量子點(A)係不具有與量子點(Z)混合的區域,偏向存在於入射側,另一方面,Φ=0時,量子點(A)係不具有與量子點(Z)混合的區域,表示偏向存在於出射側。
又,量子點(A)及量子點(Z)混合而均勻分散時,成為Φ=0.5。
從量子點的發光效率之觀點而言,Φ較佳為大於0.5,Φ更佳為大於0.7,Φ尤佳為大於0.8,Φ尤更佳為大於0.95。
如上述,於光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層之中,由於使量子點(A)對於量子點(Z),
相對地偏向存在於激發光入射側,而可防止發出紅色光的量子點之量子點(A)吸收量子點(Z)所激發發出的螢光。藉此,可提高包含量子點的光轉換構件之發光效率。
以下,更詳細說明上述光轉換構件。
較佳為包含上述光轉換構件作為液晶顯示裝置的背光單元之構成構件。
第13圖係本發明的一態樣之包含片狀光轉換構件的背光單元31之一例的說明圖。第13圖中,背光單元31具備光源31A與作為面光源用的導光板31B。於第13圖所示之例中,光轉換構件係配置於自導光板所出射的光之路徑上。
而且於第13圖所示之例中,自導光板31B所出射的光係入射至光轉換構件31C。於第13圖所示之例中,自導光板31B之邊緣部所配置的光源31A所出射之光32係藍色光,自導光板31B之液晶胞(未圖示)側之面朝向液晶胞出射。於自導光板31B所出射的光(藍色光32)之路徑上所配置的光轉換構件31C中,較佳為至少包含發出經由藍色光32所激發的紅色光34之量子點(A)、與發出經由藍色光32所激發的綠色光33之量子點(B)。如此地,自背光單元31,係出射所激發的綠色光33及紅色光34以及穿透光轉換構件31C的藍色光32。如此地藉由使發出RGB的亮線光,可具體實現白色光。
光轉換構件具有:包含發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點之光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層。作為其他任意的構成構件,亦可包
含阻隔薄膜(亦稱阻隔層)等。詳細係如後述。
光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層,較佳為含有在600nm~680nm之範圍的波長區段具有發光中心波長之量子點(A),與在比量子點(A)更短波長區段具有發光中心波長的一種以上之量子點(Z)。量子點(A)係可接受激發光而發出紅色光。另一方面,量子點(Z)較佳為包含在500nm~600nm之範圍的波長區段具有發光中心波長之量子點(B)。此量子點(B)係可接受激發光而發出綠色光。如此地,對於具有包含發出紅色光的量子點與發出綠色光的量子點之光轉換層的光轉換構件,例如藉由使藍色光入射,而如上述,可得到能發出RGB的亮線光之光轉換構件。然而,如先前所記載,於如此的光轉換構件中,量子點(A)會吸收量子點(Z)所發出的光,而難以實現高的發光效率。對於此,於本發明之一態樣的光轉換構件中,在光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層中,量子點(A)較佳為對於量子點(Z),相對地偏向存在於激發光入射側。與此相反地,於量子點(Z)比量子點(A)更相對地偏向存在於激發光入射側的光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層之中,所入射的光係被量子點(Z)所優先地吸收,量子點(Z)係發出螢光。由於發出紅色光的量子點(A)之吸光光譜係在比紅色光更短波長側變寬,量子點(Z)所發出的螢光會被量子點(A)所吸收。相對於此,於上述本發明之一態樣的光轉換構件中,入射於光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層的光,由於被量子點(A)所優先地吸光,故首先量子
點(A)發光。由量子點(A)所發出的紅色光,由於不被在比量子點(Z)更短波長區段具有發光中心波長的量子點(B)所吸收,或其吸收量少,故可以高效率利用由量子點(A)所發出的光。
再者,量子點(Z)係可僅為一種的量子點,也可為二種以上的量子點。例如作為量子點(Z),亦可包含在比量子點(B)更短波長區段具有發光中心波長的量子點,較佳為在400nm~500nm的波長區段具有發光中心波長的量子點(C)。
量子點(C)係激發而發出藍色光之量子點。例如作為光源,使用發出300~430nm的紫外光之光源時,藉由在光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層中包含量子點(A)、(B)連同量子點(C),藉由量子點(A)發出的紅色光、量子點(B)發出的綠色光及量子點(C)發出的藍色光,而發出RGB的亮線光,可具體實現白色光。此時,基於前述之理由,於光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層之中,量子點(B)係較佳為對於量子點(C),相對地偏向存在於激發光入射側。
在600~680nm之範圍的波長區段具有發光中心波長的量子點(A),較佳為在比量子點(A)更短波長區段具有發光中心波長的一種以上之量子點(Z)的發光波長之吸光度,為相對於激發光波長的吸光度為小者。
以在440~470nm之範圍的波長區段具有發光中心波長的藍色光源之光來激發在600~680nm之範圍的波長區段具有發光中心波長的紅色之量子點及在520~550nm之
範圍的波長區段具有發光中心波長的綠色之量子點時,紅色之量子點在530nm的吸光度A(530)與在450nm的吸光度A(450)之比,A(450)/A(530),較佳為3以上,更佳為5以上,尤佳為10以上。A(450)/A(530)之值愈大,則愈抑制紅的量子點所致的綠發光的吸收,有助於膜的光利用效率提高。
以下,說明光轉換層或包含量子點的各向異性光散射層之中的量子點(A)之偏向存在的具體態樣。於本說明書的說明圖面中,圖中之下方為入射側,上方為出射側。
第12圖係本發明之一態樣的光轉換構件之說明圖。於光轉換層之中,量子點(A)係對於在比量子點(A)更短波長區段具有發光中心波長的量子點,相對地偏向存在於激發光入射側。
於光轉換構件之一態樣中,較佳為在光轉換層中,僅包含量子點(A)作為量子點的第一量子點層、與僅包含量子點(B)作為量子點的第二量子點層為直接鄰接而積層。如此的量子點層,係可藉由使量子點分散於樹脂材料中而製作。如此地,可得到量子點含於至少包含黏結劑樹脂的基質材中之量子點層。量子點層之形狀係沒有特別的限定,可為片狀、棒狀等之任意形狀,但片狀者係容易享受本發明之效果而較佳。
作為量子點,從提高耐久性之觀點而言,較佳為芯殼型的半導體奈米粒子。作為芯,可使用II-VI族半導體奈米粒子、III-V族半導體奈米粒子及多元系半
導體奈米粒子等。具體地,可舉出CdSe、CdTe、CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、InP、InAs、InGaP、CuInS2等,但不受此等所限定。其中,從以高效率發出可見光之觀點而言,較佳為CdSe、CdTe、InP、InGaP、CuInS2。作為殼,可使用CdS、ZnS、ZnO、GaAs及此等之複合體,但不受此等所限定。
關於量子點,例如可參照特開2012-169271號公報段落0060~0066,惟不受其中記載者所限定。作為量子點,可毫無限制地使用市售品。量子點的發光波長通常可藉由粒子的組成、尺寸來調整。
片狀的量子點層較佳為藉由塗布法來製作。具體地,藉由將包含量子點的聚合性組成物(硬化性組成物)塗布於基材上等,其次藉由光照射等施予硬化處理,可得到片狀的量子點層。又,藉由依順序塗布組成、量子點濃度、或組成及量子點濃度不同的聚合性組成物,進行硬化,而可積層二層以上的量子點層。或者,藉由將以不同的濃度包含同種的量子點之二種以上的聚合性組成物,依自高濃度者至低濃度之順序,或以其相反之順序來塗布,亦可製作量子點的濃度為連續或階段性變化之量子點層。塗布係可藉由同時多層塗布(於下層未乾燥時塗布上層)來進行,也可藉由逐次多層塗布(於下層的乾燥後,較佳為在硬化後,塗布上層)來進行。藉由逐次多層塗布,由於不發生層間的混合,故為了得到僅包含一種的量子點之量子點層,較佳為進行逐次多層塗布。另一方面,藉由積層包含同種的量子點之濃度不同
的二種以上之聚合性組成物來得到量子點的濃度為連續地變化之量子點層時,亦較佳為同時多層塗布、逐次多層塗布。
用於聚合性組成物之製作的聚合性化合物係沒有特別的限定。惟,於形成包含量子點的各向異性散射層時,較佳為以上述之包含量子點的各向異性光散射層之製造方法來製造。
從硬化後的硬化被膜之透明性、密接性等之觀點而言,較佳為單官能或多官能(甲基)丙烯酸酯單體等之(甲基)丙烯酸酯化合物、或其聚合物、預聚物等。再者,於本發明及本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」之記載係以丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的至少任一者之意思使用。「(甲基)丙烯醯基」等亦同樣。
作為單官能(甲基)丙烯酸酯單體,可舉出丙烯酸及甲基丙烯酸、彼等之衍生物,更詳細地為(甲基)丙烯酸之在分子內具有1個聚合性不飽和鍵((甲基)丙烯醯基)的單體。關於彼等之具體例,可參照WO2012/077807A1段落0022。
亦可併用上述(甲基)丙烯酸之在分子內具有1個聚合性不飽和鍵((甲基)丙烯醯基)的單體,連同在分子內具有2個以上的(甲基)丙烯醯基之多官能(甲基)丙烯酸酯單體。關於其之詳細,可參照WO2012/077807A1段落0024。又,作為多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,亦可使用特開2013-043382號公報段落0023~0036中記載者。再者,也可使用日本發明專利第5129458號說明書段落
0014~0017中記載的通式(4)~(6)表示之含有烷基鏈的(甲基)丙烯酸酯單體。
多官能(甲基)丙烯酸酯單體之使用量,相對於聚合性組成物中所含有的聚合性化合物之全量100質量份,從塗膜強度之觀點而言,較佳為5質量份以上,從組成物的凝膠化抑制之觀點而言,較佳為95質量份以下。
上述聚合性組成物係可包含眾所周知的自由基起始劑作為聚合起始劑。關於聚合起始劑,例如可參照特開2013-043382號公報段落0037。聚合起始劑較佳為聚合性組成物中所含有的聚合性化合物之總量的0.1莫耳%以上,更佳為0.5~2莫耳%。
量子點係可以粒子之狀態添加於上述聚合性組成物中,也可以分散於溶劑中之分散液的狀態添加。從抑制量子點的粒子凝聚之觀點而言,較佳為以分散液的狀態添加者。此處所使用的溶劑係沒有特別的限定。相對於組成物之總量100質量份,量子點例如係添加0.1~10質量份左右。
將以上說明之包含量子點的聚合性組成物塗布於適當的支撐體(較佳為透明,例如可舉出前述的透明基體,於本發明之光轉換構件中可包含,也可去除)上,乾燥而去除溶劑,而且在其後,藉由光照射等使聚合硬化,可得到量子點層。作為塗布方法,可舉出簾幕塗布法、浸漬塗布法、旋轉塗布法、印刷塗布法、噴灑塗布法、縫槽塗布法、輥塗布法、滑板塗布法、刮板塗
布法、凹版塗布法、線棒法等之眾所周知的塗布方法。又,硬化條件係可按照所使用的聚合性化合物之種類或聚合性組成物之組成,適宜設定。
從得到充分的激發光透過率之觀點而言,光轉換層之總厚較佳為500μm以下,從得到充分的螢光之觀點而言,較佳為1μm以上。更佳為10~100μm之範圍。又,於光轉換層包含複數的量子點層或量子點混合層時,一層之膜厚較佳為1~300μm之範圍,更佳為3~50μm之範圍。
於光轉換構件之另一態樣中,較佳為在光轉換層中,僅包含量子點(A)作為量子點的第一量子點層、與僅包含量子點(B)作為量子點的第二量子點層,為隔著包含量子點(A)與量子點(B)的量子點混合層來積層。於量子點混合層中,可使量子點(A)與量子點(B)均勻分散,也可使量子點(A)對於量子點(B),偏向存在於入射側。從發光效率的進一步提高之觀點而言,後者之態樣較佳。
於光轉換構件之其它一態樣中,較佳為光轉換層係量子點(A)與量子點(B)之量子點混合層,量子點(A)對於量子點(B),偏向存在於入射側。如此的量子點混合層例如可如前述地獲得。
於光轉換構件之另一態樣中,較佳為光轉換層為將僅包含量子點(A)作為量子點的第一量子點層、與僅包含量子點(B)作為量子點的第二量子點層,直接鄰接而積層,更且包含第三量子點層作為與第二量子點層直接鄰接的層,該第三量子點層僅包含比量子點(B)
更短波長區段,在400nm~500nm的波長區段具有發光中心波長的量子點(C)作為量子點。此態樣的光轉換構件,例如藉由使用在300nm~430nm的波長區段具有發光中心波長的光源(UV光源)作為光源,而自第一量子點層發出紅色光、自第二量子點層發出綠色光、自第三的量子點層發出藍色光,可具體實現白色光。
第9圖所示的光轉換構件係在光轉換層1之兩面設有阻隔薄膜35A、35B。再者,於第9圖所示的光轉換構件中,作為與出射側阻隔薄膜35B直接鄰接之層,設置各向異性光散射層3。
於第10圖所示的光轉換構件中,對於光轉換層1與各向異性光散射層3之積層體,分別在光轉換層1之入射側設置入射側阻隔薄膜35A,在各向異性光散射層3之出射側設置出射側阻隔薄膜35B。
於第11圖所示的光轉換構件中,於包含量子點的各向異性光散射層4之兩面,設置阻隔薄膜35A、35B。
阻隔薄膜較佳為具有阻氧性的薄膜,可達成防止因氧所致的量子點隨著時間經過之劣化而量子效率(發光效率)降低之任務。更詳細地,可抑制因激發光所致的量子點之光氧化反應。從得到長期的高量子效率之觀點而言,作為阻隔薄膜,較佳為使用透氧率小於1.0cm3/(m2.day)之薄膜。如此的阻隔薄膜係可為有機層、無機層、或有機層與無機層之二層以上的積層薄膜。其詳細係如後述。再者,於第9圖、第10圖及第11圖中,顯示在光轉換層之入射側、出射側各自具有阻隔薄膜之構成,但
阻隔薄膜係可僅配置在入射側,也可僅配置在出射側。從更長期間良好地維持量子效率之觀點而言,較佳為在光轉換層之入射側及出射側這兩側,配置阻隔薄膜。
如此地,藉由組合光散射層與阻隔薄膜,可長期間維持更高的發光效率。
於光轉換構件之又一態樣中,較佳為在光轉換層之兩面,設置阻隔薄膜,在出射側的阻隔薄膜之更出射側設置各向異性光散射層。又,在入射側的阻隔薄膜之入射面側,或在出射側的阻隔薄膜與各向異性光散射層之間,較佳為分別設置光反射層。於光轉換構件中設置光反射層者係在提高光利用效率上有效。光反射層較佳為膽固醇層,詳細係如後述。
以上,根據圖面來說明本發明之一態樣的光轉換構件之具體態樣,惟本發明不受此等具體態樣所限定,當然各種的變形亦包含於本發明中。又,在上述中作為直接鄰接之層所說明的層間,當然亦可配置接著層等之任意層。
<阻隔薄膜>
其次,說明上述的阻隔薄膜。
阻隔薄膜之透氧率較佳係如前述,為1.0cm3/(m2.day)以下,更佳為0.5cm3/(m2.day)以下,尤佳為0.1cm3/(m2.day)以下,尤更佳0.05cm3/(m2.day)以下,尤特佳為0.001cm3/(m2.day)以下。
另一方面,阻隔薄膜的水蒸氣透過率為0.5g/(m2.day)以下,其中0.1g/(m2.day)以下,特別0.05g/(m2.day)
以下為較佳。藉由使用透氧率低的阻隔薄膜,可抑制氧所致的量子點之劣化,可長時間維持發光效率。
此處,上述透氧度係在23℃的測定溫度、90%的相對濕度之條件下,使用氧氣透過率測定裝置(MOCON公司製,OX-TRAN 2/20:商品名)所測定之值。上述水蒸氣透過率係在37.8℃的測定溫度、100%的相對濕度之條件下,使用水蒸氣透過率測定裝置(MOCON公司製,PERMATRAN-W 3/31:商品名)所測定之值。
阻隔薄膜係可為有機或無機的單層,也可為二層以上的積層結構。例如,藉由在基材上形成二層以上的有機或無機層,可得到阻隔薄膜。作為阻隔薄膜之層構成,例如可舉出自光轉換層側朝向外側,基材/無機層/有機層依此順序積層之構成、基材/無機層/有機層/無機層依此順序積層之構成等,但積層順序係沒有特別的限定。
作為阻隔薄膜之基材,較佳為對於可見光透明者,更佳為前述之透明基體。此處所謂對於可見光透明,係指在可見光範圍中的光線透過率為80%以上,較佳為85%以上。作為透明之尺度所用的光線透過率係可使用JIS-K7105中記載之方法,即是使用積分球式光線透過率測定裝置來測定全光線透過率及散射光量,自全光線透過率減去擴散透過率而算出。關於基材,可參照特開2007-290369號公報段落0046~0052、特開2005-096108號公報段落0040~0055。從耐衝撃性、阻隔薄膜之製造時的處理等之觀點而言,基材之厚度為
10μm~500μm之範圍內,其中10~200μm之範圍內,特別20~100μm之範圍內為較佳。
關於無機層,可參照特開2007-290369號公報段落0043~0045、特開2005-096108號公報段落0064~0068。無機層之膜厚係10nm~500nm,其中10nm~300nm,特別10nm~150nm之範圍內為較佳。藉由無機層之膜厚為上述範圍內,可一邊實現良好的阻氣性,一邊抑制阻隔薄膜的反射,可抑制全光線透過率降低。其中,無機層較佳為氧化矽膜、氧氮化矽膜或氧化氮化矽膜。由於此等之膜與有機膜的密接性良好,可實現更良好的阻氣性。
關於有機層,可參照特開2007-290369號公報段落0020~0042、特開2005-096108號公報段落0074~0105。再者,有機層較佳為包含卡多(cardo)聚合物。藉此,有機層與鄰接層或基材的密接性,尤其與無機層亦密接性良好,可實現更優異的阻氣性。關於卡多聚合物的詳細,可參照上述特開2005-096108號公報段落0085~0095。有機層之膜厚較佳為0.05μm~10μm之範圍內,其中更佳為0.5~10μm之範圍內。當有機層係藉由濕式塗布法形成時,有機層之膜厚係0.5~10μm之範圍內,其中1μm~5μm之範圍內為較佳。又,藉由乾式塗布形成時,係0.05μm~5μm之範圍內,其中0.05μm~1μm之範圍內為較佳。由於藉由濕式塗布法或乾式塗布法所形成的有機層之膜厚為上述範圍內,可使與無機層的密接性成為更良好。
關於阻隔薄膜的其他細節,可參照上述特開2007-290369號公報、特開2005-096108號公報,更且US2012/0113672A1之記載。
於一態樣中,在阻隔薄膜上,亦可於空氣界面積層單層(由1層所構成)的光學薄膜。作為如此的光學薄膜,較佳為在波長535nm的光學薄膜之折射率n(535)比阻隔薄膜中與光學薄膜直接鄰接的層之折射率nu(535)更低折射率的低折射率層。藉由將如此的光學薄膜鄰接配置於阻隔薄膜,可達成進一步的亮度提高及色再現性之提高。在波長535nm的光學薄膜之折射率n(535)較佳為1.20~1.51,更佳為1.30~1.46,尤佳為1.40~1.46。
再者,此光學薄膜之厚度d較佳為0.5~2μm,更佳為0.7~1.5μm。作為光學薄膜之構成成分,可使用眾所周知者。例如,能使用適合作為可構成阻隔薄膜之有機層的材料者等。
積層有上述光學薄膜的阻隔薄膜,亦可以光學薄膜面出現在空氣界面側之方式與光轉換層積層,也可為其相反之構成。
(光反射層)
光反射層係如上述較佳為膽固醇層。作為將用於光反射層之態樣的膽固醇液晶相予以固定所成之光反射層的製造方法,並沒有特別的限制。例如,可使用特開平1-133003號公報、日本發明專利3416302號、日本發明專利3363565號、特開平8-271731號公報中記載之方法,此等公報之內容係併入本發明中。
於上述膽固醇液晶層的重疊之際,宜以右旋轉的圓偏光與左旋轉的圓偏光反射之組合使用。具體地,將右扭曲的膽固醇液晶與左扭曲的膽固醇液晶予以積層所得。藉此,可反射全部的偏光,可提高反射的效率。
作為膽固醇液晶,可使用適宜者,並沒有特別的限定。基於液晶層的重疊效率或薄膜化等之點,液晶聚合物的使用係有利。又,雙折射愈大的膽固醇液晶分子,選擇反射的波長範圍愈廣而較佳。
作為上述液晶聚合物,例如可使用聚酯等的主鏈型液晶聚合物、包含丙烯酸主鏈或甲基丙烯酸主鏈、矽氧烷主鏈等之側鏈型液晶聚合物、含有低分子對掌劑的向列液晶聚合物、對掌成分導入的液晶聚合物、向列系與膽固醇系的混合液晶聚合物等之適宜者。從操作性等之點而言,玻璃轉移溫度較佳為30~150℃。
膽固醇液晶層之形成,係可藉由在偏光分離板上視需要地隔著聚醯亞胺或聚乙烯醇、SiO的斜方蒸鍍層等之適宜配向膜而直接塗布之方式;在包含透明薄膜等之液晶聚合物的配向溫度下不變質的支撐體上,視需要地隔著配向膜而塗布之方式等的適宜方式來進行。作為支撐體,例如可使用前述之透明基材,從防止偏光的狀態變化之點等而言,可較宜使用相位差儘可能地小者。又,亦可採用隔著配向膜的膽固醇液晶層之重疊方式等。
再者,液晶聚合物之塗布,係可藉由將溶
劑所致之溶液或加熱所致之熔融液等之液狀物者,以輥塗布方式或凹版印刷方式、旋轉塗布方式等之適宜方式來展開的方法等而進行。從選擇反射性、配向紊亂或透過率降低的防止等之點而言,所形成的膽固醇液晶層之厚度較佳為0.5~100μm。
又,於光反射層中亦可使用介電體多層膜。作為使用薄膜的介電體多層膜之製造方法,並沒有特別的限制,例如可參考日本發明專利3187821號、日本發明專利3704364號、日本發明專利4037835號、日本發明專利4091978號、日本發明專利3709402號、日本發明專利4860729號、日本發明專利3448626號等中記載之方法來製造,此等公報之內容係併入本發明中。再者,介電體多層膜亦稱為介電體多層反射偏光板或交替多層膜的雙折射干渉偏光鏡。此等之介電體多層膜係可藉由調整膜厚及折射率而選擇地反射波長,於本態樣中可較宜使用。又,此等之薄膜由於折射率各向異性,而僅反射特定方向的偏光之情況多,故於該情況下,若使此等之薄膜正交而使用2片,則可反射全部的偏光而較佳。此外,亦能以使折射率不同的無機膜積層蒸鍍之結構,使用等方體材料來成為介電體多層膜,此係在Yeh著「Optical Waves in Layered Media」(WILLEY Interscience公司)中有記載。
上述介電體多層膜較佳為膜厚薄者,膜厚較佳為5~100μm之範圍,更佳為10~50μm之範圍,尤佳為5~20μm之範圍。
[光轉換構件之製造方法]
本發明之光轉換構件之製造方法,包含藉由對於硬化性化合物進行光照射之光硬化來形成各向異性光散射層之步驟。
於本發明之光轉換構件之製造方法中,較佳為藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟係(i)對於包含光硬化性化合物的組成物,從自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位,進行光照射之步驟;或(ii)藉由光硬化來形成前述各向異性光散射層之步驟,係對於包含聚合性液晶化合物的組成物,進行光照射之步驟。
首先,於藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟係(i)對於包含光硬化性化合物的組成物,從自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位,進行光照射之步驟的情況,說明構成各向異性光散射層的黏結劑樹脂等之各種成分及各向異性光散射層之製作方法。
上述各向異性光散射層較佳為對於包含光硬化性化合物的組成物,從自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位來光照射,使硬化而形成。藉此,可簡便地製造上述之具有各向異性光散射特性的各向異性光散射層,較佳為在全部的方位顯示各向異性光散射特性的各向異性光散射層。再者,使用上述組成物硬化而成的各向異性光散射層,若以顯微鏡觀察截面,則例如有看見在斜方向延伸存在的結構之情
況。此時,於各向異性光散射層之內部,判斷形成有多數的折射率與周邊區域稍微不同的微小之棒狀硬化區域。判斷由於此微小的棒狀硬化區域係對於入射光的角度顯示不同的散射特性,而展現各向異性光散射特性。
作為上述包含光硬化性化合物的組成物之形態,可舉出:(A)光聚合性化合物單獨之形態,(B)複數混合光聚合性化合物而包含之形態,(C)混合單獨或複數的光聚合性化合物與不具有光聚合性的高分子樹脂而包含之形態等。
判斷藉由上述(A)~(C)之形態,於如上述藉由光照射而在各向異性光散射層中,形成與周邊區域折射率不同的微米級之細微結構(棒狀硬化區域),結果可展現上述直線透射光量之入射角依賴性。
因此,上述(A)及(C)之形態中之單獨的光聚合性化合物,較佳為在光聚合的前後折射率變化大者。又,作為上述(B)及(C)之形態中之複數的光聚合性化合物,較佳為硬化後的折射率不同之組合。再者,作為上述(C)之形態中之光聚合性化合物與不具有光聚合性的高分子樹脂,較佳為各自之硬化後的折射率不同之組合。而且,從進一步減低色調的視角依賴性之觀點而言,上述折射率變化及折射率之差係較佳為0.01以上,更佳為0.05以上,尤佳為0.10以上。
再者,上述光硬化性化合物係較佳為包含具有自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基之聚合物、
寡聚物或單體之光聚合性化合物(自由基聚合性化合物或陽離子聚合性化合物)與光起始劑,具有藉由照射紫外線及/或可見光線而聚合硬化之性質者。
上述自由基聚合性化合物係主要在分子中含有1個以上的不飽和雙鍵者,具體地例如可舉出以環氧丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚矽氧丙烯酸酯等之名稱所稱的丙烯酸寡聚物、與丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸異降酯、丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸2-全氟辛基乙酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、環氧乙烷(EO)改性三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、新戊四醇四丙烯酸酯、二新戊四醇六丙烯酸酯等之丙烯酸酯單體。
作為上述陽離子聚合性化合物,可使用在分子中含有1個以上的環氧基、乙烯醚基及/或氧雜環丁烷基之化合物。作為上述在分子中含有環氧基之化合物,可舉出雙酚A、氫化雙酚A、雙酚F、雙酚AD、雙酚S、四甲基雙酚A、四甲基雙酚F、四氯雙酚A、四溴雙酚A等之雙酚類的二環氧丙基醚類,苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆、溴化苯酚酚醛清漆、鄰甲酚酚醛清漆等之酚醛清漆樹脂的聚環氧丙基醚類,乙二醇、丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、雙酚A的環氧乙烷(EO)加成物等之伸烷二醇類的二環氧丙基醚類、六氫苯二甲酸之環氧丙酯、二聚酸的二環氧丙酯等之環氧丙酯類等。再者,
亦可使用3,4-環氧基環己烷甲基-3’,4’-環氧基環己基羧酸酯等之脂環式環氧化合物、1,4-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁烷基甲氧基)甲基]苯、3-乙基-3-(羥基甲基)-氧雜環丁烷等之氧雜環丁烷化合物、二乙二醇二乙烯醚、三羥甲基丙烷三乙烯醚等之乙烯醚化合物等。
於此等之中,上述光聚合性化合物較佳為自由基聚合性化合物,更佳為丙烯酸酯寡聚物或丙烯酸酯單體。
惟,上述光聚合性化合物係不限定於上述者。又,為了產生充分的折射率的差,於上述光聚合性化合物中為了謀求低折射率化,亦可導入氟原子(F),為了謀求高折射率化,亦可導入硫原子(S)、溴原子(Br)、各種金屬原子。又,為了謀求上述各向異性擴散層的高折射率化,將於包含氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)、氧化錫(SnOx)等之高折射率的金屬氧化物之超微粒子的表面導入有丙烯酸基或環氧基等的光聚合性官能基之機能性超微粒子添加到光聚合性化合物中亦有效。
作為可使上述自由基聚合性化合物聚合之光起始劑,例如可舉出二苯基酮、2,4-二乙基噻噸酮、苯甲醯基異丙基醚、2,2-二乙氧基苯乙酮、苄基二甲基縮酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-啉丙酮-1、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙-1-酮、雙(環戊二烯基)-雙(2,6-二氟-3-(吡咯-1-基)鈦、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉苯基)-丁酮-1,2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物等。
可使上述陽離子聚合性化合物聚合之光起始劑,係因光照射而產生酸,藉由此產生的酸可使上述陽離子聚合性化合物進行聚合之化合物,一般較宜使用鎓鹽、茂金屬錯合物。作為鎓鹽,使用重氮鎓鹽、鋶鹽、碘鎓鹽、鏻鹽、硒鹽等,於此等之相對離子中,使用四氟硼酸離子(BF4 -)、六氟磷酸離子(PF6 -)、六氟砷酸離子(AsF6 -)、六氟銻酸離子(SbF6 -)等之陰離子。作為陽離子聚合性化合物之光起始劑,可舉出三苯基鋶六氟銻酸鹽、三苯基鋶六氟磷酸鹽、(4-甲氧基苯基)苯基碘鎓六氟銻酸鹽、雙(4-三級丁基苯基)碘鎓六氟磷酸鹽、(η5-異丙基苯)(η5-環戊二烯基)鐵(II)六氟磷酸鹽等。
相對於100質量份的光聚合性化合物,上述光起始劑較佳為以0.01質量份以上10質量份以下摻合。上述光起始劑若少於0.01質量份,則有光硬化性降低之虞,若超過10質量份,則有僅表面硬化而內部的硬化性降低之虞。相對於100質量份的光聚合性化合物,上述光起始劑更佳為以0.1質量份以上7質量份以下摻合,尤佳為以0.1質量份以上5質量份以下摻合。
作為上述(C)之形態中之不具有光聚合性的高分子樹脂,可舉出丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、纖維素系樹脂、醋酸乙烯酯系樹脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯縮丁醛樹脂等。此等之高分子樹脂較佳為在光聚合之前,與光聚合性化合物有充分的相溶性,為了確保如此的相溶性,亦可使用各種有機溶劑或
可塑劑等。再者,使用丙烯酸酯作為光聚合性化合物時,從相溶性之觀點而言,高分子樹脂較佳為選自丙烯酸樹脂之中。而且,上述「丙烯酸」係以表示丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸及甲基丙烯酸之意思使用,關於丙烯酸酯亦同樣。
使上述組成物硬化之方法係沒有特別的限定,例如可舉出將上述組成物以片狀設置於基體上,對其從自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位來照射平行光線(紫外線等)之方法。藉此,可形成在平行光線的照射方向中平行地延伸存在之複數的棒狀硬化區域之集合體。
光照射的方位較佳為自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位,更佳為自各向異性光散射層的表面之法線方向起5~50°之方位,特佳為自各向異性光散射層的表面之法線方向起15~45°之方位。
作為將上述組成物以片狀設置於基體上之手法,可使用通常的塗布方式(塗覆)或印刷方式。具體地,可使用空氣刮刀塗布、棒塗布、刮板塗布、刀塗布、逆輥塗布、傳料輥塗布、凹版輥塗布、吻輥塗布、澆鑄塗布、噴灑塗布、縫槽孔口塗布、簾幕塗布、擋板(dam)塗布、浸漬塗布、口模塗布等之塗布方式,或凹版印刷等之凹版印刷、網版印刷等之孔版印刷等的印刷方式。又,於上述組成物的黏度低時,亦可使用在基體之周圍設置指定高度的結構物,在該結構物所包圍的區域上塗布液狀組成物之方法。
作為為了照射上述平行光線(紫外線等)而使用的光源,通常使用短弧的紫外線燈,具體地可使用高壓水銀燈、低壓水銀燈、金屬鹵化物燈、氙燈等。作為為了自指定的方向來照射平行光線(紫外線等)而使用的裝置,並沒有特別的限定,從可在一定面積照射均勻的強度之平行紫外線者,且可自市售裝置之中選擇之觀點而言,較佳為使用光阻曝光用之曝光裝置。再者,於形成尺寸小之各向異性光散射層時,亦可使用以紫外線點光源作為點光源,自充分遠離的距離來照射之方法。
對於上述組成物成為片狀者進行照射的平行光線,必須包含可將光聚合性化合物聚合硬化之波長,通常使用以水銀燈的365nm作為中心之波長的光線。使用此波長帶的光線來形成各向異性光散射層時,照度較佳為0.01mW/cm2以上100mW/cm2以下。由於照度若小於0.01mW/cm2,則在硬化需要長時間,生產效率有變差之虞,若超過100mW/cm2,則有光聚合性化合物之硬化過快而不發生結構形成,無法展現所欲的各向異性光散射特性之虞。上述照度更佳為0.1mW/cm2以上20mW/cm2以下。
亦可使用以本發明的光轉換構件之製造方法的範圍外之方法所製造的各向異性散射層,例如亦可使用利用如以下所示的2種類的非相溶性樹脂之方法等之眾所周知的光轉換構件之製造方法,形成各向異性散射層。作為上述各向異性光散射層,亦較佳為使用至少2種類的非相溶性樹脂,使至少在薄膜的表層部存在的以
棒狀單向排列之島相的海-島結構形成於薄膜中而成之層。
此時,所使用的樹脂係單質且可見光的透過率為80%以上之透明性樹脂,作為透明性樹脂,可舉出低密度聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、降烯樹脂等之烯烴系樹脂;6尼龍、66尼龍等之聚醯胺樹脂;聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等之聚酯樹脂;聚甲基丙烯酸亞甲酯等之丙烯酸樹脂;聚苯乙烯、聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等之苯乙烯系樹脂;聚碳酸酯樹脂等。再者於本發明中,所謂的「可見光」,係指380nm~780nm的波長區段之光。
作為較佳例,自此等透明性樹脂之中,選擇相分離結構為海-島結構的非相溶性樹脂之組合而使用。於上述透明性樹脂之中,作為相分離結構為海-島結構的非相溶性樹脂之組合,有烯烴系樹脂與聚酯樹脂、烯烴系樹脂與聚醯胺樹脂、烯烴系樹脂與聚碳酸酯、苯乙烯系樹脂與聚碳酸酯等許多之組合。較佳可為苯乙烯系樹脂超過50質量%者,更佳為60質量%以上者。
再者,亦較佳為自此等非相溶性樹脂的組合之中更縮小範圍,選擇在成形為薄膜時形成以棒狀單向排列的島相之樹脂的組合而使用。作為自非相溶性的原料樹脂而成形為薄膜時,形成以棒狀單向排列的島相之方法,有於非相溶性樹脂之組合中,選擇熔點最高的樹脂,預先加工成棒狀,混合於剩餘的樹脂中而成為原
料樹脂,於使用擠壓機等將原料樹脂熔融成形等之方法而成形為薄膜時,藉由將擠壓機等之熔融成形溫度設定在比已加工成棒狀的樹脂之熔點更低的溫度,成形為薄膜,而保持著已成形為棒狀的樹脂之形狀,將薄膜成形,然後藉由將薄膜予以單向延伸,而製作在薄膜中已單向配向的棒狀之島相的方法。
作為其他方法,可舉出於將混合有非相溶性樹脂的原料樹脂,使用擠壓機來熔融混煉,自片模等擠出成板狀後,使樹脂冷卻固化而成形薄膜時,在自擠壓機所擠出的樹脂被冷卻之過程中相分離,於薄膜中的一個樹脂作為大致球狀的島相而形成後,在樹脂全體完全地冷卻固化之前的期間,藉由以夾輥等夾住薄膜,進行單向拉伸,使薄膜中的島相變形成為棒狀,同時使在拉伸方向中配向之方法,或於將已熔融的樹脂自擠壓機擠出至細管或模頭的狹縫部時,藉由對於樹脂施加大的剪切力而使流動,而使島相變形成為棒狀,同時使在流動方向中配向之方法等。
其次,針對藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟為:(ii)藉由光硬化來形成各向異性光散射層之步驟,係對於包含聚合性液晶化合物的組成物,進行光照射之步驟的情況進行說明。
各向異性光散射層,係在任意的支撐體(例如可舉出前述的透明基體,可包含於本發明之光轉換構件中,也可去除)或其他的機能層等之任意的下層(可包含於本發明之光轉換構件,也可去除)上適用液晶化合物,
使液晶化合物間之間距p較佳為成為0.35~3μm的重複圖案朝向各向異性光散射層之表面,在至少一方向中形成,具體地,重複圖案具有相對於各向異性光散射層的表面之法線方向而言較佳為在30~60°之方向形成的液晶化合物層。又,液晶化合物層之厚度t較佳為0.17~10μm。
液晶化合物間之間距p較佳為0.35~3μm,更佳為1.0~2.5μm,特佳為1.5~2.5μm。
液晶化合物層之厚度t較佳為0.17~10μm,更佳為1.0~2.5μm。
液晶化合物之折射率no較佳為1.4~1.7,更佳為1.45~1.65。折射率ne較佳為1.4~1.7,更佳為1.5~1.65。
折射率ne與折射率no之差(折射率差)較佳為0.045以上,更佳為0.05以上。
作為液晶化合物,一般根據其形狀,可分類為棒狀液晶化合物與圓盤狀液晶化合物。再者,各自有低分子與高分子類型。所謂的高分子,一般指聚合度為100以上者(高分子物理.相轉移動力學,土井正男著,2頁,岩波書店,1992)。於本發明中,亦可使用任一種的液晶化合物。
以下說明,作為使用液晶化合物的各向異性光散射層之(1)的態樣而使用圓盤狀(碟狀)液晶化合物之態樣、作為使用液晶化合物的各向異性光散射層之(2)的態樣而使用棒狀液晶化合物之態樣。再者,棒狀液晶化合物亦稱為RLC,圓盤狀液晶化合物亦稱為DLC。
<使用液晶化合物的各向異性光散射層之
(1)的態樣>
使用液晶化合物的各向異性光散射層之(1)的態樣,係使用圓盤狀液晶化合物作為液晶化合物之態樣。
於圓盤狀液晶化合物之例中,包含C.Destrade等人之研究報告,Mol.Cryst.71卷,111頁(1981年)中記載之苯衍生物;C.Destrade等人之研究報告,Mol.Cryst.122卷,141頁(1985年)、Physics lett,A,78卷,82頁(1990)中記載之三茚并苯衍生物;B.Kohne等人之研究報告,Angew.Chem.96卷,70頁(1984年)中記載之環己烷衍生物及J.M.Lehn等人之研究報告,J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhang等人之研究報告,J.Am.Chem.Soc.116卷,2655頁(1994年)中記載之氮冠(azacrown)系或苯基乙炔系大環。
液晶化合物亦較佳為具有聚合條件不同的2種類以上之反應性基。此時,藉由選擇條件而使複數種類的反應性基之僅一部分種類聚合,可製作一種包含具有未反應的反應性基之高分子的層。作為所用的聚合條件,可為聚合固定化所用的電離放射線之波長範圍,所用的聚合機構亦可不同,但較佳為能藉由所用的起始劑之種類來控制之自由基性的反應基與陽離子性的反應基之組合。自由基性的反應性基為丙烯酸基及/或甲基丙烯酸基,而且陽離子性基為乙烯醚基、氧雜環丁烷基及/或環氧基之組合係容易控制反應性而特佳。
(具有聚合性基的圓盤狀液晶化合物)
就可使用作為利用液晶化合物的各向異性光散射層
之主原料的圓盤狀液晶化合物而言,係如前述較佳為具有聚合性基的化合物。
作為圓盤狀液晶化合物,較佳為下述通式(I)所示的化合物。
通式(I):D(-L-E-Q)n
式中,D係圓盤狀芯,L係二價連結基,E係二價芳香族環或雜環,Q係聚合性基,n表示3~12之整數。
圓盤狀芯(D)較佳為苯環、萘環、聯三伸苯環、蒽醌環、三茚并苯環、吡啶環、嘧啶環、三環,特佳為苯環、聯三伸苯環、吡啶環、嘧啶環、三環。
L較佳為選自包含*-O-CO-、*-CO-O-、*-CH=CH-、*-C≡C-及此等之組合之群組的二價連結基,特佳為包含至少一個以上的*-CH=CH-或*-C≡C-之任一者的二價連結基。此處,*表示與通式(I)中之D結合之位置。
E係作為芳香族環,較佳為苯環及萘環,特佳為苯環。作為雜環,較佳為吡啶環及嘧啶環,特佳為吡啶環。H特佳為芳香族環。
聚合性基Q的聚合反應較佳為加成聚合(包含開環聚合)或縮合聚合。換言之,聚合性基較佳為能加成聚合反應或縮合聚合反應之官能基。其中,較佳為(甲基)丙烯酸酯基、環氧基。
通式(I)所示的圓盤狀液晶化合物特佳為下述通式(II)所示的圓盤狀液晶。
式中,L、E、Q係與通式(I)中的L、E、Q各自同義,較佳的範圍亦同樣。
如後述之通式(I)、(II)及(IV)所示,在分子內具有複數個芳香環之圓盤狀液晶化合物,由於在與作為配向控制劑而使用的吡啶鎓化合物或咪唑鎓化合物等鎓鹽之間發生分子間π-π相互作用,可實現垂直配向。特別地,例如,於通式(II)中,L係包含至少一個以上的*-CH=CH-或*-C≡C-之任一者的二價連結基時,及於通式(IV)中,複數個的芳香環及雜環係經單鍵所連結時,由於藉由此連結基來強地約束鍵的自由旋轉,而保持分子之直線性,故提高液晶性,同時引起更強的分子間π-π相互作用,可實現安定的垂直配向。
作為圓盤狀液晶化合物,較佳為下述通式(IV)所示的化合物。
通式(IV)
式中,Y11、Y12及Y13各自獨立地表示可經取代之次甲基或氮原子;L1、L2及L3各自獨立地表示單鍵或二價的連結基;H1、H2及H3各自獨立地表示通式(I-A)或(I-B)之基;R1、R2及R3各自獨立地表示下述通式(I-R);
通式(I-A)中,YA1及YA2各自獨立地表示次甲基或氮原子;XA表示氧原子、硫原子、亞甲基或亞胺基;*表示與上述通式(IV)中的L1~L3側結合之位置;**表示與上述通式(IV)中的R1~R3側結合之位置;
通式(I-B)中,YB1及YB2各自獨立地表示次甲基或氮原子;XB表示氧原子、硫原子、亞甲基或亞胺基;*表示與上述通式(IV)中的L1~L3側結合之位置;**表示與上述通式(IV)中的R1~R3側結合之位置;
通式(I-R)*-(-L21-Q2)n1-L22-L23-Q1
通式(I-R)中,*表示與通式(IV)中的H1~H3側結合之位置;L21表示單鍵或二價連結基;Q2表示具有至少1種類的環狀結構之二價基(環狀基);n1表示0~4之整數;L22表示**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-S-、**-NH-、**-SO2-、**-CH2-、**-CH=CH-或**-C≡C-;L23表示選自包含-O-、-S-、-C(=O)-、-SO2-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-及-C≡C-以及此等之組合之群組的二價連結基;Q1表示聚合性基或氫原子。
關於通式(IV)所示之3取代苯系圓盤狀液晶化合物的各符號之較佳範圍及通式(IV)的化合物之具體例,可參照特開2010-244038號公報之段落[0013]~[0077]記載。惟,本發明中可使用的圓盤狀液晶化合物係不限定於通式(IV)的3取代苯系圓盤狀液晶化合物。
作為聯三伸苯化合物,可舉出特開2007-108732號公報的段落[0062]~[0067]記載之化合物等,但本發明係不受此等所限定。
使用液晶化合物的各向異性光散射層中所含有的圓盤狀液晶化合物之指向矢,係相對於各向異性光散射層之薄膜面,自法線方向起以±30~±40°之角度θ傾斜,而且傾斜角度的絕對值係相同,正負為不同的配向圖案,即+的角度之配向圖案及與+的角度相同之-的角
度之配向圖案交替地重複者為較佳。
指向矢的傾斜角度(傾斜角)係可如以下地測定。
以切片機對於薄膜面,在垂直方向中切削,用偏光顯微鏡觀察測定截面之方法,自藉由KOBRA 21ADH或WR能測定的Re(λ)、Rth(λ)、遲相軸,亦可測出指向矢角度。
(藉由KOBRA的傾斜角之測定)
於已使液晶性化合物配向的光學各向異性層中,係難以直接且正確地測定光學各向異性層的一軸傾斜之傾斜角(將液晶性化合物中之物理性對象軸與光學各向異性層之界面所成的角度作為傾斜角)θ。因此,於本說明書中,θ係用以下之手法算出。本手法雖然不是正確地表現本發明之實際的配向狀態,但係有效作為表示光學薄膜所具有的一部分之光學特性的相對關係之手段。
具體的算出法係如下述。
(程序1)於各層的傾斜角沿著光學各向異性層的厚度方向以一次函數單調地變化之面內,使測定光對於光學各向異性層的入射角發生變化,以3個以上的測定角來測定遲滯值。為了簡便地測定及計算,較佳為將對於光學各向異性層之法線方向作為0°,以-40°、0°、+40°之3個測定角來測定遲滯值。如此的測定係可用KOBRA-21ADH及KOBRA-WR(王子計測器(股)製)、透射型的橢圓偏振計AEP-100(島津製作所(股)製)、M150及M520(日本分光(股)製)、ABR10A(UNIOPT(股)製)進行。
(程序2)於上述的模型中,將各層的尋常光之折射率作為no,將異常光之折射率作為ne(ne各自在全部的層中為相同值,no亦同樣),及將多層體全體之厚度作為d。再者,於各層的傾斜方向與該層的一軸之光軸方向成為一致的假定下,以光學各向異性層的遲滯值之角度依賴性的計算與測定值成一致之方式,將光學各向異性層的傾斜角θ作為變數,進行適配(fitting),算出θ。
此處,no及ne係可使用文獻值、型錄值等之已知的值。值為未知時,亦可使用阿貝折射計來測定。光學各向異性層之厚度係可藉由光學干渉膜厚計、掃描型電子顯微鏡之截面照片等來測定數值。
於(1)的態樣之使用液晶化合物的各向異性光散射層中,除了液晶化合物,還併用配向控制劑、不均防止劑、不沾防止劑、聚合起始劑、聚合性單體、可塑劑、界面活性劑、聚合性單體等,可提高塗布膜的均勻性、膜的強度、液晶分子的配向性等。較佳為與液晶性分子有相溶性,可給予液晶性分子的傾斜角之變化,或不阻礙配向。具體地,較佳為特開2002-296423號、特開2001-330725號、特開2000-155216號等中記載者。
((1)的態樣之配向膜)
於(1)的態樣中,為了使液晶化合物成為均勻配向之狀態,較佳為在支撐體等的下層與使用液晶化合物的各向異性光散射層之間配置配向膜。作為配向膜,可為摩擦配向膜、光配向膜之任一者,但較佳為使用光配向膜。
光配向膜係指藉由光照射而展現配向管制
力的配向膜。作為光配向膜所用之光配向材料,較佳為具有光反應性基的光配向性聚合物。此處所謂的「光反應性基」,例如係意味藉由來自單一方向的光之照射,在官能基的化學結構或具有該官能基的分子之配向狀態引起變化,藉此可使在配向膜表面上所配置的液晶化合物之分子於指定方向中配向之官能基。具體地,可舉出偶氮苯衍生物、桂皮酸衍生物、查耳酮衍生物、二苯乙烯類、苯乙烯基吡啶衍生物、α-亞肼基-β-酮酯類、香豆素衍生物、亞苄基酞醯亞胺啶類、視黃酸衍生物、螺吡喃類、螺類、蒽衍生物、二苯基酮衍生物、聚醯亞胺等。其中,較佳為香豆素衍生物、苯乙烯基吡啶衍生物、偶氮苯衍生物、桂皮酸衍生物、查耳酮衍生物,更佳為偶氮苯衍生物、桂皮酸衍生物、查耳酮衍生物。
光配向材料係可為低分子化合物或高分子。作為前述高分子之種類係可為「修訂 高分子合成之化學」(大津隆行著,發行:股份有限公司化學同人,1968)1~4頁中記載之聚合物種類的任一者,例如可舉出聚烯烴類、聚酯類、聚醯胺類、聚醯亞胺類、聚胺基甲酸酯類、聚碳酸酯類、聚碸類、聚碳酸酯類、聚醚類、聚縮醛類、聚酮類、聚苯醚類、聚苯硫類、聚芳酯類、四氟乙烯(PTFE)類、聚偏二氟乙烯類、纖維素衍生物等。較佳為聚烯烴類
作為光配向材料,在多數的文獻等中有記載。於本發明之配向膜,例如可舉出特開2006-285197號公報、特開2007-76839號公報、特開2007-138138號公報
、特開2007-94071號公報、特開2007-121721號公報、特開2007-140465號公報、特開2007-156439號公報、特開2007-133184號公報、特開2009-109831號公報、日本發明專利第3883848號、日本發明專利第4151746號中記載的偶氮化合物、特開2002-229039號公報中記載的芳香族酯化合物、特開2002-265541號公報、特開2002-317013號公報中記載的具有光配向性單元之馬來醯亞胺及/或烯基取代納狄醯亞胺(nadimide)化合物、日本發明專利第4205195號、日本發明專利第4205198號中記載的光交聯性矽烷衍生物、特表2003-520878號公報、特表2004-529220號公報、日本發明專利第4162850號中記載的光交聯性聚醯亞胺、聚醯胺或酯作為較佳例。更佳為偶氮化合物、光交聯性聚醯亞胺、聚醯胺或酯。
(使用液晶化合物的各向異性光散射層之形成)
使用液晶化合物的各向異性光散射層,係可將包含至少一種的液晶化合物之組成物,例如調製成為塗布液,將此塗布液塗布於配向膜之表面而形成,塗布法係沒有特別的限制。
(1)的態樣之使用液晶化合物的各向異性光散射層之形成方法的一例,係可藉由圖案曝光,使光配向膜展現互相不同的配向能力,形成圖案光配向膜而形成。
藉由隔著條紋狀的光罩,自層面的法線起順時針方向的指定角度方向,將非偏光曝光後,自反時針方向的指定角度方向(較佳為與順時針方向的指定角度相同之
角度),將非偏光曝光,可形成具有在順時針方向的指定角度配向之區域與在反時針方向的指定角度配向區域的圖案光配向膜。
照射於光配向膜的非偏光較佳為紫外線。照射能量較佳在20mJ/cm2~50J/cm2之範圍,更佳在20~5000mJ/cm2之範圍,尤佳在100~800mJ/cm2之範圍。
用於非偏光照射的光源,可舉出通常使用的光源,例如鎢燈、鹵素燈、氙燈、氙閃光燈、水銀燈、水銀氙燈、碳弧燈等之燈;各種的雷射(例如,半導體雷射、氦氖雷射、氬離子雷射、氦鎘雷射、YAG雷射);發光二極體、陰極射線管等。
於此圖案光配向膜上,塗布使用液晶化合物的各向異性光散射層用之塗布液,若使液晶化合物配向,則液晶化合物係沿著各圖案的配向控制能力之方向進行配向。藉由光照射將其狀態固定,可形成使用液晶化合物的各向異性光散射層。
液晶性分子之聚合用的光照射,較佳為使用紫外線。照射能量較佳在20mJ/cm2~50J/cm2之範圍,更佳在20~5000mJ/cm2之範圍,尤更佳在100~800mJ/cm2之範圍。又,為了促進光聚合反應,亦可在加熱條件下實施光照射。
<使用液晶化合物的各向異性光散射層之(2)的態樣>
(2)的態樣係使用棒狀液晶化合物作為液晶化合物之態樣。
(2)的態樣係:使用液晶化合物的各向異性光散射層為在每間距p形成有凹凸部,棒狀液晶化合物以凹凸狀形成圖案之圖案液晶化合物層12A所成之態樣。藉由如此的態樣,光變容易散射。再者,於使用液晶化合物的各向異性光散射層之(2)的態樣中,液晶化合物層之厚度係為由棒狀液晶化合物所形成的凹凸部之凸部的高度。
作為棒狀液晶化合物,較宜使用甲亞胺類、氧化偶氮類、氰基聯苯類、氰基苯酯類、苯甲酸酯類、環己烷羧酸苯酯類、氰基苯基環己烷類、氰基取代苯基嘧啶類、烷氧基取代苯基嘧啶類、苯基二烷類、二苯基乙炔類及烯基環己基苄腈類。不僅如以上的低分子液晶性分子,亦可使用高分子液晶性分子。上述高分子液晶化合物係低分子的具有反應性基之棒狀液晶化合物所聚合的高分子化合物。作為特佳使用之上述低分子的具有反應性基之棒狀液晶化合物,係下述通式(X)所示的棒狀液晶化合物。
通式(X):Q1-L1-A1-L3-M-L4-A2-L2-Q2
式中,Q1及Q2各自獨立地係反應性基,L1、L2、L3及L4各自獨立地表示單鍵或二價連結基。A1及A2各自獨立地表示碳原子數2~20的間隔基。M表示液晶基(mesogen group)。
作為棒狀液晶化合物,例如可舉出特表平11-513019號公報或特開2007-279688號公報中記載的化合物等,惟本發明不受此等所限定。
通式(X)所示的化合物係可用特表平
11-513019號公報(WO97/00600)中記載的方法來合成。
棒狀液晶化合物的指向矢之傾斜角度θ較佳為在±10°以內配向,更佳為在±8°以內配向,尤佳為在±5°以內配向,特佳為0°。
於形成使用前述液晶化合物的各向異性光散射層之塗布液中,為了使指向矢的角度成為0°(使垂直配向),較佳為添加能促進液晶之配向的添加劑(配向控制劑),於此添加劑之例中,包含特開2009-223001號公報之[0055]~[0063]中記載的化合物、特開2008-026730號公報之[0023]~[0088]中記載的化合物。又,亦較佳為添加下述的配向控制劑。
n=2~10
於(2)的態樣之使用液晶化合物的各向異性光散射層中,除了液晶化合物,還可併用配向控制劑、不均防止劑、不沾防止劑、聚合起始劑、聚合性單體、可塑劑、界面活性劑、聚合性單體等,提高塗布膜的均勻性、膜的強度、液晶分子的配向性等。較佳為與液晶性分子有相溶性,可給予液晶性分子的傾斜角之變化,
或不阻礙配向。具體地,較佳為特開2002-296423號、特開2001-330725號、特開2000-155216號等所記載者。
((2)的態樣之配向膜)
於(2)的態樣中,為了使液晶化合物為均勻配向之狀態,較佳為在支撐體等的下層與使用液晶化合物的各向異性光散射層之間配置配向膜。作為配向膜,可為摩擦配向膜、光配向膜之任一者,但較佳為摩擦配向膜。
作為摩擦配向膜,可使用與後述之光學各向異性層所具有的配向膜同樣者。
又,配向膜係可含有光酸產生劑。所謂的光酸產生劑,係因紫外線等之光照射而分解產生酸性化合物之化合物。此光酸產生劑若因光照射而分解產生酸性化合物,則在配向膜的配向控制能力發生變化。此處所言的配向控制能力之變化,係可界定為配向膜單獨的配向控制能力之變化,也可界定為經由配向膜與在其上所配置的光學各向異性層形成用組成物中所含有的添加劑等所達成的配向控制能力之變化,又亦可界定為此等之組合。
於本發明可使用的光酸產生劑之例中,包含Prog.Polym.Sci.,23卷,1485頁(1998年)中記載的化合物。作為光酸產生劑,特佳為使用吡啶鎓鹽、碘鎓鹽及鋶鹽。
(使用液晶化合物的各向異性光散射層之形成)
(2)的態樣之使用液晶化合物的各向異性光散射層之形成方法的一例,係使摩擦配向膜中含有光酸產生劑,藉由圖案曝光使展現互相不同的配向能力,形成圖案
配向膜之態樣。
隔著條紋狀的光罩,將摩擦配向膜予以圖案曝光,形成光酸產生劑分解而產生酸性化合物的區域(曝光部)與未產生的區域(未曝光部)。
照射於配向膜的照射光較佳為紫外線。照射能量較佳在20mJ/cm2~50J/cm2之範圍,更佳在20~5000mJ/cm2之範圍,尤佳在100~800mJ/cm2之範圍。
用於光照射的光源,可舉出通常使用的光源,例如鎢燈、鹵素燈、氙燈、氙閃光燈、水銀燈、水銀氙燈、碳弧燈等之燈;各種的雷射(例如,半導體雷射、氦氖雷射、氬離子雷射、氦鎘雷射、YAG雷射);發光二極體、陰極射線管等。
[背光單元]
本發明之背光單元至少包含上述的光轉換構件與光源。光轉換構件之詳細係如先前記載。
(背光單元之發光波長)
為了藉由3波長光源實現高亮度且高色再現性,背光單元較佳為發出:在400~500nm的波長區段具有發光中心波長,具有半值寬為100nm以下的發光強度之波峰的藍色光,與在500~600nm的波長區段具有發光中心波長,具有半值寬為100nm以下的發光強度之波峰的綠色光,與在600~680nm的波長區段具有發光中心波長,具有半值寬為100nm以下的發光強度之波峰的紅色光。
從亮度及色再現性的進一步提高之觀點而言,背光
單元所發出之藍色光的波長區段較佳為430~480nm,更佳為440~460nm。
從同樣之觀點而言,背光單元所發出之綠色光的波長區段較佳為500~550nm,更佳為510~540nm。
又,從同樣之觀點而言,背光單元所發出之紅色光的波長區段較佳為600~650nm,更佳為610~640nm。
又,從同樣之觀點而言,背光單元所發出的藍色光、綠色光及紅色光之各發光強度的半值寬較佳為皆80nm以下,更佳為50nm以下,尤佳為45nm以下,尤更佳為40nm以下。於此等之中,藍色光之各發光強度的半值寬特佳為30nm以下。
背光單元至少包含上述光轉換構件連同光源。於一態樣中,作為光源,可使用發出在430nm~480nm的波長區段具有發光中心波長之藍色光者,例如發出藍色光的藍色發光二極體。使用發出藍色光的光源時,於光轉換層中,較佳為至少包含發出經由激發光所激發的紅色光之量子點(A)與發出綠色光之量子點(B)。因此,藉由自光源發出而穿透光轉換構件的藍色光、與自光轉換構件發出的紅色光及綠色光,可具體實現白色光。
或者於另一態樣中,作為光源,可使用發出在300nm~430nm的波長區段具有發光中心波長的紫外光者,例如紫外光發光二極體。此時,於光轉換層中,較佳為包含量子點(A)、(B)連同發出經由激發光所激發的藍色光之量子點(C)。因此,藉由自光轉換構件發出的紅色光、綠色光及藍色光,可具體實現白色光。
<背光單元之構成>
作為背光單元之構成,可為以導光板或反射板等作為構成構件的邊緣光方式。第13圖中顯示邊緣光方式的背光單元之例,但本發明之一態樣的背光單元亦可為正下方型方式。作為導光板,可毫無限制地使用眾所周知者。
又,背光單元係於光源之後部亦可具備反射構件。作為如此的反射構件,並沒有特別的限制,可使用眾所周知者,在日本發明專利3416302號、日本發明專利3363565號、日本發明專利4091978號、日本發明專利3448626號等中有記載,此等公報之內容係併入本發明中。
背光單元亦較佳為具有使藍色光中比460nm更短波長之光選擇地透過之藍色用波長選擇濾光片。
又,背光單元亦較佳為具有使紅色光中比630nm更長波長之光選擇地透過之紅色用波長選擇濾光片。
如此的藍色用波長選擇濾光片或紅色用波長選擇濾光片係記載於特開2008-52067號公報等中,此等公報之內容係併入本發明中。
背光單元亦較佳為另外具備眾所周知的擴散板或擴散片、稜鏡片(例如,住友3M公司製BEF系列等)、導光器。關於其他的構件,亦在日本發明專利3416302號、日本發明專利3363565號、日本發明專利4091978號、日本發明專利3448626號等中有記載,此等公報之內容
係併入本發明中。
[液晶顯示裝置]
本發明之液晶顯示裝置至少包含上述之背光單元與液晶胞。
<液晶顯示裝置之構成>
液晶胞的驅動模式係沒有特別的限制,可利用扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、垂直配向(VA)、面內切換(IPS)、光學補償彎曲晶胞(OCB)等之各種模式。液晶胞較佳為VA模式、OCB模式、IPS模式或TN模式,惟不受此等所限定。作為VA模式的液晶顯示裝置之構成,可舉出特開2008-262161號公報之第2圖所示的構成作為一例。惟,液晶顯示裝置的具體構成係沒有特別的限制,可使用眾所周知之構成。
於液晶顯示裝置之一實施形態中,在對向的至少一方設有電極的基板間,具有已夾持液晶層的液晶胞,該液晶胞配置於2片的偏光板之間而構成。液晶顯示裝置具備在上下基板間封入有液晶的液晶胞,藉由電壓施加使液晶的配向狀態變化而進行圖像的顯示。再者,視需要具有偏光板保護膜或進行光學補償的光學補償構件、接著層等之附屬的機能層。又,亦可配置彩色濾光片基板、薄層電晶體基板、透鏡薄膜、擴散片、硬塗層、防反射層、低反射層、防眩層等,連同(或代替其)正向散射層、底漆層、抗靜電層、底塗層等之表面層。
液晶顯示裝置較佳為在液晶胞的背光側之面上具有背光側偏光板。背光側偏光板係在背光側偏光
鏡的背光側之表面上亦可包含偏光板保護薄膜,也可不含,但較佳為包含。
背光側偏光板較佳為以2片的偏光板保護薄膜夾住偏光鏡之構成。
於本說明書中,將對於偏光鏡接近液晶胞之側的偏光板保護薄膜稱為內側偏光板保護薄膜,將對於偏光鏡遠離液晶胞之側的偏光板保護薄膜稱為外側偏光板保護薄膜。
背光側偏光板亦可具有相位差薄膜液作為液晶胞側之內側偏光板保護薄膜。作為如此的相位差薄膜,可使用眾所周知的醯化纖維素薄膜等。
液晶顯示裝置較佳為在與液晶胞之背光側之面為相反側的面上,具有顯示側偏光板。顯示側偏光板較佳為以2片的偏光板保護薄膜夾住偏光鏡之構成。
關於構成本發明之一態樣的液晶顯示裝置之液晶胞、偏光板、偏光板保護薄膜等,可毫無限制地使用以眾所周知之方法所製作之市售品。又,於各層之間,當然亦可設置接著層等之眾所周知的中間層。
(彩色濾光片)
使用在500nm以下的波長區段具有發光中心波長的光源時,作為RGB畫素形成方法,可使用眾所周知的各種方法。例如,亦可於玻璃基板上,使用光罩及光阻,形成所欲的黑色矩陣及R、G、B之畫素圖案,而且也可使用R、G、B的畫素用著色印墨,於指定寬度的黑色矩陣及隔著n個由比前述黑色矩陣的寬度還寬的黑色矩陣
所劃分的區域內(凸部所包圍的凹部),使用噴墨方式的印刷裝置,以成為所欲濃度的方式,進行印墨組成物的吐出,製作包含R、G、B的圖案之彩色濾光片。於圖像著色後,亦可藉由烘烤等,使各畫素及黑色矩陣完全地硬化。
彩色濾光片的較佳特性係記載於特開2008-083611號公報等中,該公報之內容係併入本發明中。
例如,顯示綠色的彩色濾光片中之最大透過率的一半之透過率的波長,較佳為一方為590nm以上610nm以下,另一方為470nm以上500nm以下。又,顯示綠色的彩色濾光片中最大透過率之一半的透過率之波長,較佳為一方為590nm以上600nm以下。再者,顯示綠色的彩色濾光片中之最大透過率較佳為80%以上。顯示綠色的彩色濾光片中最大透過率的波長較佳為530nm以上560nm以下。
於顯示綠色的彩色濾光片中,在發光波峰的波長之透過率較佳為最大透過率的10%以下。
顯示紅色的彩色濾光片,在580nm以上590nm以下的透過率較佳為最大透過率的10%以下。
作為彩色濾光片用顏料,可毫無限制地使用眾所周知者。再者,現在一般使用顏料,但只要是可控制分光,可確保製程安定性、可靠性的色素,則亦可為染料所造成的彩色濾光片。
(黑色矩陣)
於液晶顯示裝置中,較佳為在各畫素之間配置黑色矩陣。作為形成黑條紋的材料,可舉出使用鉻等的金屬
之濺鍍膜者、組合有感光性樹脂與黑色著色劑等的遮光性感光性組成物等。作為黑色著色劑之具體例,可舉出碳黑、鈦碳、氧化鐵、氧化鈦、石墨等,其中較佳為碳黑。
(薄層電晶體)
液晶顯示裝置亦可進一步具有含有薄層電晶體(以下亦稱TFT)的TFT基板。薄層電晶體較佳為具有載體濃度小於1×1014/cm3的氧化物半導體層。關於薄層電晶體的較佳態樣,在特開2011-141522號公報有記載,該公報之內容係併入本發明中。
以上說明的本發明之一態樣的液晶顯示裝置,係藉由具有量子點發光效率高的光轉換構件,而不大量地使用高價的量子點,可實現高亮度且高色再現性。
以下舉出實施例來更具體說明本發明。以下之實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理程序等,只要不脫離本發明之宗旨,則可適宜地變更。因此,本發明之範圍不應受以下所示的具體例所限定地解釋。
[實施例101~103]
[各向異性光散射薄膜之製作方法:藉由丙烯酸酯的光硬化來製作各向異性光散射層]
1.各向異性光散射薄膜11之製作
<各向異性光散射薄膜11之製作>
首先,於厚度75μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄
膜(商品名:Cosmoshine(註冊商標),型號:A4300,東洋紡績公司製)上,使用間隙經調整成0.2mm的刮刀,塗布下述組成的光聚合性組成物1(各向異性擴散層用塗布液)後,以另一PET薄膜(厚度75μm)被覆。所使用的PET薄膜之平均折射率為1.60。
《光聚合性組成物1之組成》
丙烯酸2-(全氟辛基)-乙酯:50質量份
1,9-壬二醇二丙烯酸酯:50質量份
2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮:4質量份
其次,對於經PET薄膜夾住上下兩面的厚度200μm(0.2mm)之液膜,自UV點光源(商品名:L2859-01,HAMAMATSU PHOTONICS公司製)之落射用照射單元,從傾斜40度方向來照射30mW/cm2的照射強度之紫外線1分鐘,得到各向異性光散射薄膜11。各向異性光散射薄膜11的各向異性擴散層之膜厚係與上述液膜的厚度相同地為200μm。
<各向異性光散射薄膜12之製作>
除了使用分配器所形成的隔牆之高度為100μm(0.1mm)以外,與各向異性光散射薄膜11同樣地,得到各向異性光散射薄膜12。因此,各向異性光散射薄膜12的各向異性光散射層之膜厚係與隔牆的高度相同地為100μm。關於以下之各向異性光散射薄膜,亦同樣。
<各向異性光散射薄膜13之製作>
除了UV光的照射角度為45度以外,與各向異性光散射薄膜11同樣地,得到各向異性光散射薄膜13。
2.各向異性擴散片之光擴散特性評價
使用變角光度計(商品名:自動變角光度計GP-5,村上色彩技術研究所製),在接受來自光源的直進光之位置上固定受光部,於光源與受光部之間的樣品托架上,安裝各向異性光散射薄膜,作為第8圖中記載的光強度測定系統。首先,對於各向異性光散射薄膜之薄膜面,自法線方向來照射光,測定其透射光之光強度,將此作為I(0°)。其次,將樣品對於光軸的傾斜角度(對應於第8圖之θ)固定在40°後,使樣品旋轉,測定透射光強度的方位角依賴性。將此時的透射光強度之最小值,即將透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層的透射光強度作為I(40°)。自I(0°)及I(40°)求得I(0°)/I(40°)。
3.無阻隔層的光轉換構件之製作
作為量子點波長轉換要素,使用Sigma Aldrich公司販售的Nanoco Technologies公司製量子點「Lumidot(註冊商標)」,於藍色發光二極體的光入射時,形成進行中心波長530nm、半值寬40nm的綠色光之螢光發光及中心波長610nm、半值寬40nm的紅色光之螢光發光的量子點片。
將所得之量子點片作為光轉換層1。
使用丙烯酸系接著劑,自入射側朝向出射側,依量子點片、接著劑、各向異性光散射薄膜之順序,貼合量子點片(光轉換層1)與上述1.所製作的各向異性光散射薄膜11~13。將所得之光轉換構件作為實施例101~103的光轉換構件。
[實施例105及106]
4.阻隔層薄膜之製作
<附阻隔層的各向異性光散射薄膜1之製作>
調製以下之光聚合性組成物2(阻隔層塗布液)而作為塗布液,將此塗布液,使用線棒以線棒(# 6)塗布於上述1,所製作的各向異性光散射薄膜11之光出射側表面,於氧濃度0.1%以下的氮沖洗下,使用160W/cm的空氣冷卻金屬鹵化物燈(Eye Graphics(股)製),藉由照射350mW/cm2的照度、500mJ/cm2的照射量之紫外線,而形成膜厚約500nm的有機層。
《光聚合性組成物2之組成》
磷酸酯丙烯酸酯(日本化藥(股)製KAYAMER PM-21):10質量份
共榮社化學(股)製Light Acrylate BEPG-A:90質量份
光聚合起始劑[BASF製IRGACURE907]:6質量份
於此有機層上,將包含矽氧化物的無機層予以成膜。無機層的成膜係使用濺鍍裝置,靶使用Si,放電氣體使用氬,反應氣體使用氧。無機層膜厚為50nm,得到阻隔層薄膜1。
5.附阻隔層的光轉換構件之製作
使用阻隔薄膜1,使用丙烯酸系接著劑,自入射側朝向出射側,依阻隔薄膜、接著劑、量子點片、接著劑、附阻隔層的各向異性光散射薄膜之順序貼合。再者,附阻隔層的各向異性光散射薄膜,係使阻隔層面朝向量子
點片側貼合。將所得之光轉換構件作為實施例105之光轉換構件。而且,關於實施例105之光轉換構件,在後述之表1或表2中省略光取出效率的數據,但光取出效率係比後述之比較例104更提高。
與上述構成不同,自入射側朝向出射側,依阻隔薄膜、接著劑、量子點片、接著劑、各向異性光散射片、接著劑、阻隔薄膜之順序貼合。將所得之光轉換構件作為實施例106之光轉換構件。而且,關於實施例106之光轉換構件,在後述之表1或表2中省略光取出效率的數據,但光取出效率係比後述之比較例104更提高。
[比較例104]
[使用各向同性光散射薄膜之例]
除了於光轉換構件之製作時,代替各向異性光散射薄膜11,使用住友化學製「Sumipex RM400」作為各向同性光散射薄膜以外,用與上述實施例1~3同樣之要領,積層各向同性光散射薄膜與光轉換層1,製作光轉換構件104。「Sumipex RM400」之配光分布係如第5圖所示,為片之法線方向成為極大的單調山形之分布。
將所得之光轉換構件104作為比較例104之光轉換構件。
[實施例107]
各向異性光散射薄膜17之製作方法:藉由液晶塗布來製作各向異性光散射層
<各向異性光散射薄膜17之製作>
《附圖案配向膜的透明支撐體A之製作》
調製下述的圖案配向膜用組成物後,以孔徑0.2μm的聚丙烯製過濾器來過濾,製作圖案配向膜用塗布液。用14號棒,將此塗布液塗布於三乙醯纖維素薄膜(TAC-TD80UL,富士軟片(股)製)之表面,於100℃使乾燥1分鐘。其次,以條紋與運送方向呈平行之方式,將條紋光罩配置在配向膜上,於空氣下使用365nm的照度50mW/cm2之空氣冷卻金屬鹵化物燈(Eye Graphics(股)製)來照射紫外線2秒鐘,分解光酸產生劑而產生酸性化合物,形成配向膜。此時,使用透過部的條紋寬度1μm、遮蔽部的條紋寬度1μm之條紋光罩,進行曝光。於光罩曝光後,以對於薄膜的運送方向成為45度的角度,以1000rpm進行1次來回摩擦處理。再者,圖案配向膜之膜厚為0.5μm。
《圖案配向膜用組成物》
光酸產生劑(S-5)
《各向異性光散射薄膜17之製作》
調製下述的液晶化合物層用組成物後,以孔徑0.2μm的聚丙烯製過濾器來過濾,作為塗布液使用。用3號棒,將此塗布液塗布於附圖案配向膜的三乙醯纖維素薄膜(TAC-TD80UL,富士軟片(股)製)上,於105℃的膜面溫度下乾燥2分鐘而成為液晶相狀態後,冷卻至75℃為止,於空氣下使用160W/cm2的空氣冷卻金屬鹵化物燈(Eye Graphics(股)製)來照射紫外線,將其配向狀態固定化,進行各向異性光散射薄膜17之製作。
棒狀液晶化合物LC242
《形狀之評價》
藉由VertScan2.0(菱化系統(股)製),分析所形成的各向異性光散射薄膜17之曝光部及未曝光部的形狀,結果曝光部的液晶化合物層係厚度0.17μm、間距1.6μm,未曝光部係厚度大致0μm。
《光學性能之評價》
其次,使用KOBRA-21ADH(王子計測器(股)製),依照本案說明書[0127](藉由KOBRA的傾斜角之測定)中記載的方法,分別測定液晶化合物層中的棒狀液晶化合物之配向狀態、遲相軸之方向及Re、Rth。Re(550)為0nm,Rth(550)為9nm,於2種的垂直配向劑之存在下,藉由在圖案配向膜上使棒狀液晶化合物配向,可理解已得到於曝光部中棒狀液晶化合物係對於配向膜面呈垂直配向(指向矢的傾斜度0°)之圖案液晶化合物層。
<光轉換構件之製作>
使用丙烯酸系接著劑,將所得之各向異性光散射薄膜17貼合於光轉換層1,而得到實施例107之光轉換構件。
[實施例108]
《附圖案配向膜的透明支撐體之製作》
使用下述所示的光交聯性聚合物。以甲醇使市售的聚桂皮酸乙烯酯(Aldrich Chemical製)再沈澱2次。在側鏈具有桂皮醯基的聚甲基丙烯酸酯,係藉由將正丙基-2-(4-甲基丙烯醯氧基苯基)乙炔基-羧酸酯(M0CinPr)的甲基丙烯酸酯單體予以自由基聚合而準備。此單體的自由基聚合係藉由如以下之方法,在10質量%溶液中進行
R係正丙基(-C3H8)。
將以下者溶解於10mL的乾燥苯中,置入安瓿內,重複凍結與解凍,進行脫氣。
單體 1.0g
聚合起始劑(偶氮雙異丁腈) 10mg
為了分離聚合物,蓋住安瓿,在60℃保持
10小時後,將所得之溶液注入甲醇中,發生在甲醇中的再沈澱。藉由重複此,而純化聚合物。最後將聚合物在真空中於室溫下放置6小時以上,而乾燥。聚合物之熱特性係以示差掃描熱量計(DSC200精工電子製)測定,結果為加熱速度±10℃/分鐘。
《圖案光配向膜之形成》
於三乙醯纖維素薄膜(TAC-TD80UL,富士軟片(股)製)上,旋轉塗布單氯苯與二氯甲烷以1比1所混合成的1.5質量%溶液,得到厚度約60nm之光交聯性聚合物的薄膜。隔著1.6μm間距且具有0.8μm的開口之條紋狀的光罩,自對於透明支撐體的法線方向傾斜+40°方向,照射波長313nm的非偏光。然後,將光罩在與條紋的長度方向呈垂直方向中挪移0.8μm,自對於透明支撐體的法線方向傾斜-40°方向,照射313nm的波長之非偏光。313nm的光係藉由使150W Hg-Xe燈(San-ei Electric Mfg.Co.,UV Supercure-230S)之出射光通過在NaOH中溶解有K2CrO4的溶解型濾波器與帶通濾波器(東芝製,UV-D35)而發生。
《液晶化合物層之形成》
接著,將包含0.5質量%的光起始劑且20質量%的已溶解於4-甲基-2-戊酮溶液中的前述可聚合之下述圓盤狀液晶化合物溶液,旋轉塗布於經光照射的薄膜上,藉由加熱此而使與圓盤狀向列相發生變化,使DLC分子配向後,以引起圓盤狀液晶(DLC)分子的光聚合之方式,照射UV光。
將如此所得之附液晶化合物層的支撐體作為各向異
性光散射薄膜18。
《特性之評價》
用切片機(LEICA製),在對於薄膜面呈垂直方向,切削各向異性光散射薄膜18,以偏光顯微鏡觀察截面。當對於薄膜面法線傾斜±40°的方向係與偏光顯微鏡的正交尼科耳(crossed Nicol)偏光板之軸一致時,0.8μm寬度的暗部係以1.6μm間距出現,其厚度約2.65μm。由此可知對於薄膜面法線方向,在±40°方向所配向的液晶化合物層係2.65μm的厚度、1.6μm的間距。
<具有各向異性光散射層與光轉換層的光轉換構件之製作>
使用丙烯酸系接著劑,將所得之各向異性光散射薄膜18貼合於光轉換層1,而得到實施例108之光轉換構件。
[比較例201]
作為量子點波長轉換要素,使用Sigma Aldrich公司販售的Nanoco Technologies公司製量子點「Lumidot(註冊商標)」及苯乙烯粒子(SX-350HMR,粒徑3.5μm,總研化學製),當藍色發光二極體的光入射時,形成進行中心
波長530nm、半值寬40nm的綠色之螢光發光及中心波長610nm、半值寬40nm的紅色之螢光發光的各向同性光散射量子點片。
將所得之各向同性光散射量子點片作為比較例201之光轉換構件。
[實施例202]
[加有量子點的各向異性光散射薄膜之製作]
除了於光聚合性組成物1中,加有發出紅光的量子點及發出綠光的量子點(Sigma Aldrich公司販售的Nanoco Technologies公司製量子點「Lumidot」)以外,與各向異性光散射薄膜11同樣地,得到各向異性光散射薄膜22。
將所得之包含量子點的各向異性光散射薄膜202作為實施例202之光轉換構件。
[實施例203]
除了於實施例202中,將UV光的照射角度變更為45度以外,與光散射薄膜3之製造方法同樣地,得到光散射薄膜23。
將所得之包含量子點的各向異性光散射薄膜23作為實施例203之光轉換構件。
[實施例204及205]
除了於實施例202中,將膜厚變更為300μm及400μm以外,與光散射薄膜3之製造方法同樣地,得到光散射薄膜24、25。
將所得之包含量子點的各向異性光散射薄膜24、25分別作為實施例204、205之光轉換構件。
[實施例206]
除了將塗布光聚合性組成物1的基材變更為阻隔薄膜1以外,與實施例204同樣地,得到光散射薄膜26。將所得之包含量子點的各向異性光散射薄膜26作為實施例206之光轉換構件。
[評價]
(I(0°)/I(40°))
關於實施例202~206及比較例201之光轉換構件的各向異性光散射,以測向器(goniometer)測定I(0°)及I(40°),將其值之比I(0°)/I(40°)作為評價值。
下述表1或表2中記載所得之結果。
(光取出效率之增量)
對於各實施例及比較例之光轉換構件,用以下之方法測定光取出效率。
於市售的藍色的面光源(發光光譜的中心波長:465nm)上設置光轉換構件,用視野角測定機(EzContrast,ELDIM公司製)測定出射光,將在各方位角及各極角的亮度值之積分值作為光轉換構件之亮度值。
於以所得之結果為基礎的各實施例中,求得下述表1或表2中記載的對各比較例的亮度之增量,將此作為光轉換構件的光取出效率之增量。
下述表1或表2中記載所得之結果。
由上述表1或表2可知,本發明之光轉換構件係光取出效率高。
另一方面,I(0°)/I(40°)低於本發明所規定的下限值之比較例104及比較例201之光轉換構件係光取出效率低。
[實施例301~303、比較例304、實施例305~308]
於實施例101~103、比較例104、實施例105~108中,代替光轉換層1,使用Sigma Aldrich公司販售的Nanoco Technologies公司製量子點「Lumidot(註冊商標)」,分別製作當藍色發光二極體之光入射時,發出中心波長530nm、半值寬40nm的綠色光之量子點片及發出中心波長610nm、半值寬40nm的紅色光之螢光發光的量子點片,使用以丙烯酸系接著劑積層有彼等之量子點積層薄膜(光轉換層2),分別製造各光轉換構件。將所得之光轉換構件作為實施例301~303、比較例304、實施例305~308之光轉換構件。
與比較例304相比,使用光轉換層2的各實施例301~303及實施例305~308之光轉換構件,亦光取出效率優異,係與實施例101~103、比較例104、實施例105~108同樣之傾向。
本發明係在液晶顯示裝置之製造領域中有用。
1‧‧‧光轉換層
3‧‧‧各向異性光散射層
10‧‧‧光轉換構件
Claims (15)
- 一種光轉換構件,其具有:包含至少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點之光轉換層,與I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層;惟,I(0°)表示自各向異性光散射層的表面之法線方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於各向異性光散射層入射光時的各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之各向異性光散射層之透射光強度。
- 如請求項1之光轉換構件,其中該光轉換層係包含發出綠色光的量子點與發出紅色光的量子點之層。
- 如請求項1之光轉換構件,其中該光轉換層係至少包括包含發出綠色光的量子點之層與包含發出紅色光的量子點之層的積層體,該包含發出紅色光的量子點之層、該包含發出綠色光的量子點之層、該各向異性光散射層係依此順序積層。
- 如請求項1之光轉換構件,其中該各向異性光散射層,係藉由自該各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位的光照射,使包含光硬化性化合物的組成物硬化而成。
- 如請求項1之光轉換構件,其中該各向異性光散射層係 藉由光照射,使包含聚合性液晶化合物的組成物硬化而成。
- 一種光轉換構件,其具有I(0°)/I(40°)為3以上之各向異性光散射層,該各向異性光散射層包含至少1種類以上之發出經由入射的激發光所激發之螢光的量子點;惟,I(0°)表示自該各向異性光散射層的表面之法線方向對於該各向異性光散射層入射光時的該各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於該各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於該各向異性光散射層入射光時的該各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之該各向異性光散射層之透射光強度。
- 如請求項6之光轉換構件,其中作為該量子點,至少包含發出綠色光的量子點及發出紅色光的量子點。
- 如請求項6之光轉換構件,其中該各向異性光散射層,係藉由自各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位的光照射,使包含光硬化性化合物的組成物硬化而成之層。
- 如請求項1或6之光轉換構件,其中該各向異性光散射層之I(0°)/I(40°)為5以上;惟,I(0°)表示自該各向異性光散射層的表面之法線方向對於該各向異性光散射層入射光時的該各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於該各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於 該各向異性光散射層入射光時的該各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之該各向異性光散射層之透射光強度。
- 如請求項1或6之光轉換構件,其中該各向異性光散射層之I(0°)/I(40°)為20以上;惟,I(0°)表示自該各向異性光散射層的表面之法線方向對於該各向異性光散射層入射光時的該各向異性光散射層之透射光強度,I(40°)表示相對於該各向異性光散射層的表面之法線方向自傾斜角40°方向對於該各向異性光散射層入射光時的該各向異性光散射層之透射光強度成為最小值的方位之該各向異性光散射層之透射光強度。
- 一種背光單元,其包含:如請求項1或6之光轉換構件,與光源。
- 一種液晶顯示裝置,其包含如請求項11之背光單元。
- 一種如請求項1或6之光轉換構件之製造方法,其包含藉由對於硬化性化合物光照射之光硬化來形成該各向異性光散射層之步驟。
- 如請求項13之光轉換構件之製造方法,其中該藉由光硬化來形成該各向異性光散射層之步驟,係對於包含光硬化性化合物的組成物,自該各向異性光散射層的表面之法線方向起超過0°且60°以下之方位,進行光照射之步驟。
- 如請求項13之光轉換構件之製造方法,其中該藉由光 硬化來形成該各向異性光散射層之步驟,係對於包含聚合性液晶化合物的組成物,進行光照射之步驟。
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