WO2019116715A1 - 光学部材および導光システム - Google Patents

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WO2019116715A1
WO2019116715A1 PCT/JP2018/038408 JP2018038408W WO2019116715A1 WO 2019116715 A1 WO2019116715 A1 WO 2019116715A1 JP 2018038408 W JP2018038408 W JP 2018038408W WO 2019116715 A1 WO2019116715 A1 WO 2019116715A1
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light
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恒三 中村
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日東電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical member and a light guide system.
  • a backlight unit can be mentioned as one of the members incorporated into the liquid crystal display device.
  • the irradiation method has been changed from the direct method to the edge light method.
  • the edge light method it is difficult to make the thickness of the light source (typically, an LED lamp) thinner than in the present situation.
  • Further thinning of the light source may cause a problem of reduction in luminance due to a decrease in light utilization efficiency, and further thinning of a member such as a light guide plate may cause a problem of reduction in uniformity of light emitted from the member .
  • the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to make it possible to further reduce the thickness, and to emit light with high luminance and excellent color reproducibility and uniformity.
  • An optical member and a light guide system that can realize the
  • the optical member of the present invention comprises: a light guide plate having a first main surface and a second main surface; and ultraviolet light disposed in the vicinity of one end of the first main surface of the light guide plate and incident from the opposite side of the light guide plate And a wavelength conversion layer for converting the wavelength of light in the blue region and guiding it to the light guide plate; and a first reflection plate disposed on the side of the light guide plate on the side where the wavelength conversion layer is disposed.
  • the optical member further includes a second reflection plate disposed on a second major surface of the light guide plate.
  • the optical member further includes a light diffusion layer on a portion of the first main surface of the light guide plate where the wavelength conversion layer is not disposed.
  • the optical member further includes a first prism sheet on the side of the light diffusion layer opposite to the light guide plate. In one embodiment, the optical member further includes a second prism sheet on the side of the first prism sheet opposite to the light diffusion layer. In one embodiment, the light guide plate has a thickness of 300 ⁇ m or less. In one embodiment, the optical member is foldable.
  • a light guiding system is provided. This light guide system has the above-mentioned optical member; and a light source provided on the opposite side of the wavelength conversion layer of the optical member to the light guide plate, for emitting light in the ultraviolet to blue region. In one embodiment, the light guide plate has a thickness of 300 ⁇ m or less, and the light source has a thickness of 200 ⁇ m or less. In one embodiment, the light guiding system is foldable.
  • the thickness can be further reduced by adopting a configuration in which light is incident from the normal direction near the end of the light guide plate and the incident light propagates in the horizontal direction inside the light guide plate,
  • Optical member A-1 Overall Configuration of Optical Member
  • an optical member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the ratio of length, width, and thickness in the drawings is different from actual.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view explaining an optical member according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic perspective view thereof.
  • the optical member 100 in the illustrated example has a light guide plate 10, a wavelength conversion layer 20, a first reflection plate, and a second reflection plate 32.
  • the second reflecting plate 32 may be omitted according to the purpose.
  • the light guide plate 10 has a first major surface 12A and a second major surface 12B.
  • the wavelength conversion layer 20 is disposed in the vicinity of one end (in the illustrated example, on the left side of the sheet of the drawing) of the first main surface 12A of the light guide plate 10.
  • the wavelength conversion layer 20 converts the wavelength of light in the ultraviolet to blue region incident from a light source (described later) on the opposite side (in the illustrated example, above the normal direction) of the light guide plate 10 and guides it to the light guide plate 10.
  • the wavelength conversion layer 20 can typically convert incident light from a light source into white light.
  • the half value width of light wavelength-converted by the wavelength conversion layer and guided to the light guide plate is preferably less than 50 nm, more preferably less than 40 nm, and still more preferably less than 30 nm.
  • the lower limit of the half width may be, for example, 10 nm. If the half width is in such a range, excellent color reproducibility can be realized.
  • the wavelength conversion layer 20 is disposed such that its end is aligned with (the same as) the end of the light guide plate, but the wavelength conversion layer 20 has its end at the end of the light guide plate It may be arranged to be inside a predetermined distance from the part. More specifically, the predetermined distance may vary depending on the size of the optical member. The predetermined distance may be, for example, 0 cm (the end of the wavelength conversion layer and the end of the light guide plate are aligned as shown in FIG. 1) to 10 cm, and preferably 0 cm to 5 cm.
  • the first reflection plate 31 is disposed on the side of the light guide plate 10 on which the wavelength conversion layer 20 is disposed (in the illustrated example, on the left side of the drawing sheet).
  • the second reflection plate 32 is an optional member provided according to the purpose.
  • the second reflection plate 32 may be disposed on the second major surface 12 B of the light guide plate 10.
  • the second reflection plate 32 may be disposed on the entire surface of the second major surface 12B of the light guide plate 10, or may be disposed on at least a part of the second major surface 12B.
  • the second reflection plate 32 is preferably disposed on the entire surface of the second major surface 12B as illustrated.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an optical member according to another embodiment of the present invention.
  • the optical member 101 of the present embodiment further includes a light diffusion layer 40 in a portion where the wavelength conversion layer 20 of the first main surface 12A of the light guide plate 10 is not disposed.
  • the optical member 101 of the present embodiment may further have a first prism sheet 51 on the opposite side of the light diffusion layer 40 to the light guide plate 10 as shown in the example shown in FIG.
  • a second prism sheet 52 may be further provided on the side opposite to the light diffusion layer 40.
  • the optical member 101 of the present embodiment may further have another light diffusion layer (not shown) on the opposite side of the second prism sheet 52 to the first prism sheet 51.
  • Optical members according to embodiments of the present invention are preferably foldable.
  • foldable means that when the optical member is bent with a curvature radius of 20 mm, it does not lose its optical function due to breakage or breakage.
  • the optical member according to the embodiment of the present invention preferably has a bendable radius of curvature of 20 mm or less.
  • the bendable radius of curvature is more preferably 15 mm or less, still more preferably 10 mm or less, and particularly preferably 5 mm or less.
  • Each component of the optical member may be laminated or fixed via any appropriate adhesive layer (for example, an adhesive layer, an adhesive layer: not shown) unless otherwise specified.
  • the light guide plate the wavelength conversion layer, the reflection plate, the light diffusion layer, and the prism sheet which constitute the optical member according to the embodiment of the present invention will be described.
  • the light guide plate 10 guides light incident from the wavelength conversion layer 20 horizontally in the light guide plate 10 while receiving a reflection action or the like, and gradually emits a light emitting surface (in the illustrated example, It is a member which emits from 1 principal surface 12A).
  • Any appropriate light guide plate may be used as the light guide plate.
  • a light guide plate in which a lens pattern is formed on the second main surface, and a light guide plate in which a prism shape or the like is formed on the first main surface and / or the second main surface are used.
  • a light guide plate in which a prism shape is formed on the first main surface and the second main surface is used.
  • the ridge line direction of the prism shape formed on the second main surface and the prism shape formed on the first main surface are orthogonal to each other.
  • the details of the specific configuration of the light guide plate are described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2013-190778, 2013-190779, and 2014-235397. The descriptions of these publications are incorporated herein by reference.
  • any appropriate material may be adopted as long as it has desired light transmittance and as long as the resulting optical member can be made foldable.
  • the constituent material include thermoplastic resin, reactive resin (for example, ionizing radiation curable resin), and glass.
  • thermoplastic resin include acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), styrene resins, polycarbonate (PC) resins, polyethylene terephthalate (PET) resins, and resins containing one or more as a main component such as acrylonitrile.
  • a reactive resin ionizing radiation curable resin of an epoxy acrylate type or urethane acrylate type is mentioned, for example.
  • the light guide plate may be integrally formed by extruding the above-mentioned constituent material, and a prism shape or the like is formed on the first main surface and / or the second main surface of the sheet made of the above-mentioned constituent material It is also good.
  • the thickness of the light guide plate may preferably be set so that the resulting optical member can be bent.
  • the thickness of the light guide plate is typically 2000 ⁇ m or less, preferably 300 ⁇ m or less, and more preferably 50 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • the light source can be disposed at a predetermined position on the surface of the light guide plate by combining the predetermined light guide plate, the wavelength conversion layer, and the reflection plate.
  • the thickness of the light source is not a dominant factor in determining the total thickness of the optical member. Therefore, if the thickness of the light guide plate is in the above range (preferably 300 ⁇ m or less), further thinning of the optical member can be realized, and preferably the optical member can be bent.
  • the wavelength converting layer typically comprises a matrix and wavelength converting material dispersed in the matrix.
  • Matrix Any appropriate material can be used as a material constituting the matrix (hereinafter also referred to as a matrix material). Such materials include resins, organic oxides, and inorganic oxides.
  • the matrix material preferably has low oxygen permeability and moisture permeability, has high light and chemical stability, has a predetermined refractive index, has excellent transparency, and / or has And have excellent dispersibility to the wavelength conversion material.
  • the matrix may be practically composed of a resin film or an adhesive.
  • the resin film matrix is a resin film
  • any appropriate resin can be used as the resin constituting the resin film.
  • the resin may be a thermoplastic resin, may be a thermosetting resin, or may be an active energy ray curable resin.
  • the active energy ray-curable resin include electron beam-curable resins, ultraviolet-curable resins, and visible light-curable resins.
  • the resin include epoxy, (meth) acrylate (eg, methyl methacrylate, butyl acrylate), norbornene, polyethylene, poly (vinyl butyral), poly (vinyl acetate), polyurea, polyurethane, aminosilicone (AMS), Polyphenylmethylsiloxane, polyphenylalkylsiloxane, polydiphenylsiloxane, polydialkylsiloxane, silsesquioxane, fluorosilicone, vinyl and hydride substituted silicones, styrenic polymers (eg polystyrene, aminopolystyrene (APS), poly ( Acrylonitrile ethylene styrene) (AES)), polymers cross-linked with difunctional monomers (for example, divinylbenzene), polyester-based polymers (for example, polyethylene terephtalate) Rate), cellulosic polymers (e.g., triacety
  • thermosetting resin or an ultraviolet curable resin, more preferably a thermosetting resin.
  • any appropriate pressure-sensitive adhesive can be used as the pressure-sensitive adhesive.
  • the pressure-sensitive adhesive preferably has transparency and optical isotropy.
  • Specific examples of the pressure-sensitive adhesive include rubber-based pressure-sensitive adhesives, acrylic pressure-sensitive adhesives, silicone-based pressure-sensitive adhesives, epoxy-based pressure-sensitive adhesives, and cellulose-based pressure-sensitive adhesives.
  • it is a rubber-based pressure-sensitive adhesive or an acrylic pressure-sensitive adhesive.
  • the wavelength conversion material can control the wavelength conversion characteristics of the wavelength conversion layer.
  • the wavelength conversion material may be, for example, a quantum dot or a phosphor.
  • the content of the wavelength conversion material (total content when using two or more types) in the wavelength conversion layer is preferably preferably 100 parts by weight of the matrix material (typically, resin or adhesive solid content).
  • the amount is 0.01 to 50 parts by weight, more preferably 0.01 to 30 parts by weight. If the content of the wavelength conversion material is in such a range, a liquid crystal display device excellent in the hue balance of all RGB can be realized.
  • Quantum dot The emission center wavelength of the quantum dot can be adjusted by the material and / or composition of the quantum dot, particle size, shape and the like.
  • the quantum dots can be composed of any suitable material.
  • the quantum dots may preferably be composed of an inorganic material, more preferably an inorganic conductor material or an inorganic semiconductor material.
  • the semiconductor material includes, for example, semiconductors of II-VI, III-V, IV-VI, and IV groups.
  • Specific examples include Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C (including diamond), P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, ZnO, ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, CdSeZn, CdTe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeS, SnSe, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si 3 N 4, Ge 3 N 4, Al 2 O 3, (Al, Ga, In) 2 (S, Se, Te) 3, Al 2 CO is mentioned.
  • the quantum dots may include p-type dopants or n-type dopants.
  • the quantum dot may have a core-shell structure.
  • any suitable functional layer single layer or plural layers may be formed around the shell depending on the purpose, and the surface of the shell may be subjected to surface treatment and / or chemical modification. Good.
  • any appropriate shape may be adopted as the shape of the quantum dot depending on the purpose. Specific examples thereof include a spherical shape, a scale shape, a plate shape, an oval spherical shape, and an indeterminate shape.
  • the size of the quantum dot may be any suitable size depending on the desired emission wavelength.
  • the size of the quantum dot is preferably 1 nm to 10 nm, more preferably 2 nm to 8 nm. If the size of the quantum dot is in such a range, each of green and red exhibits sharp emission, and high color rendering can be realized. For example, green light can emit light with a quantum dot size of about 7 nm, and red light can emit light with a size of about 3 nm.
  • the size of the quantum dot is an average particle diameter when the quantum dot is, for example, a spherical shape, and is a dimension along the minimum axis in the shape when the shape is any other shape.
  • quantum dots The details of the quantum dots are described, for example, in JP-A-2012-169271, JP-A-2015-102857, JP-A-2015-65158, JP-A-2013-544018, and JP-A-2010-53397. The descriptions of these publications are incorporated herein by reference.
  • a quantum dot may use a commercial item.
  • A-3-2-2 Phosphor Any suitable phosphor capable of emitting light of a desired color depending on the purpose can be used as the phosphor. Specific examples include red phosphors and green phosphors.
  • red phosphors include complex fluoride phosphors activated with Mn 4 + .
  • a complex fluoride phosphor contains at least one coordination center (for example, M described below), is surrounded by fluoride ions acting as a ligand, and, if necessary, a counter ion (for example, A A coordination compound whose charge is compensated by Specific examples thereof include A 2 [MF 5 ]: Mn 4+ , A 3 [MF 6 ]: Mn 4+ , Zn 2 [MF 7 ]: Mn 4+ , A [In 2 F 7 ]: Mn 4+ , A 2 [ M'F 6]: Mn 4+, E [M'F 6]: Mn 4+, A 3 [ZrF 7]: Mn 4+, Ba 0.65 Zr 0.35 F 2.70: Mn 4+ and the like.
  • A is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 or a combination thereof.
  • M is Al, Ga, In or a combination thereof.
  • M ' is Ge, Si, Sn, Ti, Zr or a combination thereof.
  • E is Mg, Ca, Sr, Ba, Zn or a combination thereof.
  • a complex fluoride phosphor having a coordination number of 6 at the coordination center is preferred. The details of such a red phosphor are described, for example, in JP-A-2015-84327. The description of the publication is incorporated herein by reference in its entirety.
  • green phosphors include compounds containing a solid solution of sialon having a ⁇ -type Si 3 N 4 crystal structure as a main component.
  • such treatment is performed to reduce the amount of oxygen contained in the sialon crystal to a specific amount (for example, 0.8% by mass) or less.
  • a green phosphor that emits sharp light with a narrow peak width can be obtained.
  • the details of such a green phosphor are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-28814. The description of the publication is incorporated herein by reference in its entirety.
  • the wavelength conversion layer may be a single layer or may have a laminated structure.
  • each layer can include wavelength conversion materials that typically have different emission characteristics.
  • the thickness of the wavelength conversion layer (the total thickness if having a laminated structure) is preferably 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, and more preferably 100 ⁇ m to 400 ⁇ m. If the thickness of the wavelength conversion layer is in such a range, the conversion efficiency and the durability can be excellent.
  • the thickness of each layer when the wavelength conversion layer has a laminated structure is preferably 1 ⁇ m to 300 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m to 250 ⁇ m. If the thickness of the wavelength conversion layer is in such a range, it can contribute to further thinning of the obtained optical member, and preferably the optical member can be bent.
  • the water vapor transmission rate (water vapor transmission rate) in terms of a thickness of 50 ⁇ m of the wavelength conversion layer is preferably 100 g / m 2 ⁇ day or less, more preferably 80 g / m 2 ⁇ day or less.
  • the water vapor transmission rate can be measured by the measurement method based on JIS K7129 in the atmosphere at 40 ° C. and 90% RH.
  • the wavelength conversion layer preferably has a barrier function against oxygen and / or water vapor.
  • “having a barrier function” means controlling the amount of transmission of oxygen and / or water vapor entering the wavelength conversion layer to substantially block the wavelength conversion material therefrom.
  • the wavelength conversion layer can exhibit a barrier function by providing the wavelength conversion material itself with a three-dimensional structure such as a core-shell type or a tetrapod type. Also, the wavelength conversion layer can exhibit a barrier function by appropriately selecting the matrix material.
  • the wavelength conversion layer may further contain any appropriate additive depending on the purpose.
  • the additive include a light diffusion material, a material that imparts anisotropy to light, and a material that polarizes light.
  • Specific examples of the light diffusion material include fine particles composed of an acrylic resin, a silicone resin, a styrene resin, or a copolymer resin thereof.
  • Specific examples of the material that imparts anisotropy to light and / or the material that polarizes light include elliptical spherical fine particles, core-shell type fine particles, and stacked fine particles that have different birefringence in the major axis and the minor axis.
  • the type, the number, the blending amount and the like of the additive may be appropriately set depending on the purpose.
  • the wavelength conversion layer can be formed, for example, by applying a liquid composition containing a matrix material, a wavelength conversion material, and, if necessary, an additive.
  • a liquid composition containing a matrix material, a wavelength conversion material, and, if necessary, an additive For example, when the matrix material is a resin, the wavelength conversion layer applies a liquid composition containing the matrix material, the wavelength conversion material, and, if necessary, additives, a solvent and a polymerization initiator to any appropriate support. And then drying and / or curing.
  • the solvent and the polymerization initiator can be appropriately set depending on the type of matrix material (resin) used.
  • a coating method any appropriate coating method can be used. Specific examples include curtain coating, dip coating, spin coating, print coating, spray coating, slot coating, roll coating, slide coating, blade coating, gravure coating, and wire bar.
  • the curing conditions may be appropriately set depending on the type of matrix material (resin) used, the composition of the composition, and the like.
  • a wavelength conversion material used to a matrix material
  • the wavelength conversion layer may be formed on the barrier layer.
  • the wavelength conversion layer formed on the support can be transferred to another component (typically, a light guide plate) of the optical member.
  • A-4. Reflecting Plate The same description is applied to the first reflecting plate 31 and the second reflecting plate 32. Therefore, the first reflecting plate 31 and the second reflecting plate 32 will be collectively described unless it is necessary to distinguish them. Hereinafter, the first reflector and the second reflector will be collectively referred to simply as a reflector unless they need to be distinguished.
  • the reflector may be a specular reflector or a diffuse reflector.
  • the reflective plate include vapor deposition in which aluminum, silver or the like is deposited on a substrate such as a resin sheet with high reflectance (for example, an acrylic plate), a thin metal plate such as aluminum or stainless steel or a metal foil, or a resin film such as polyester. Examples thereof include a laminate of a sheet, a base material such as a resin film such as polyester, and a metal foil such as aluminum, and a resin film in which a void is formed inside.
  • the reflectance of the reflector is preferably 90% or more, more preferably 92% or more, and still more preferably 95% or more.
  • the thickness of the reflector (in particular, the second reflector) can preferably be set so that the resulting optical member can be bent.
  • the thickness of the second reflecting plate is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the light source can be disposed at a predetermined position on the surface of the light guide plate by combining the predetermined light guide plate, the wavelength conversion layer, and the reflection plate. As a result, the thickness of the light source is not a dominant factor in determining the total thickness of the optical member. Therefore, if the thickness of the second reflection plate is in the above range, further thinning of the optical member can be realized, and preferably the optical member can be bent.
  • the thickness of the first reflection plate is a thickness in a direction perpendicular to the surface having the reflection function (specifically, the horizontal direction, that is, the left-right direction of the drawing sheet). Therefore, the thickness of the first reflector is not substantially an important factor for thinning the optical member.
  • the thickness of the first reflector may be similar to the thickness of the second reflector.
  • the light diffusion layer 40 may be a diffusion plate having a fine uneven structure on the surface, or may be a light diffusion element including a matrix and light diffusing fine particles dispersed in the matrix, or the matrix May be a light diffusion adhesive composed of an adhesive.
  • the light diffusion performance of the light diffusion layer can be represented by, for example, a haze value and / or a light diffusion half angle.
  • the haze value of the light diffusion layer is preferably 50% to 95%, more preferably 60% to 95%, and still more preferably 70% to 95%. By setting the haze value in the above range, desired diffusion performance can be obtained, and the occurrence of moire can be favorably suppressed.
  • the light diffusion half angle of the light diffusion layer is preferably 5 ° to 50 °, more preferably 10 ° to 30 °.
  • the light diffusion performance of the light diffusion layer is, for example, the fine uneven structure of the surface, the constituent material of the matrix (adhesive in the case of the light diffusion adhesive), the constituent material of the light diffusion fine particles, the volume average particle diameter and the compounding amount It can control by adjusting.
  • the total light transmittance of the light diffusion layer is preferably 75% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 85% or more.
  • the thickness of the light diffusion layer can be appropriately adjusted according to the configuration, the diffusion performance, the bendability of the obtained optical member, and the like.
  • the thickness of the light diffusion layer is preferably 5 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the first and second prism sheets 51 and 52 have the same description, and therefore, they will be collectively described unless they need to be described separately.
  • the first and second prism sheets are collectively referred to simply as a prism sheet, unless it is necessary to distinguish them.
  • the prism sheet typically has a base portion and a prism portion.
  • the prism sheet is a method generally used for liquid crystal display devices by totally reflecting the light emitted from the light guide plate 10 inside the prism portion. It is led to the polarizing plate as light having the maximum intensity in the linear direction.
  • the base portion may be omitted depending on the purpose and the configuration of the prism sheet. For example, when the layer adjacent to the base material side of the prism sheet can function as a support member, the base material may be omitted.
  • the thickness of the prism sheet is preferably 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the thickness of the first prism sheet and the thickness of the second prism sheet may be the same or different. If the thickness of the prism sheet is in such a range, it can contribute to further thinning of the obtained optical member, and preferably the optical member can be bent.
  • the prism sheet (substantially, the prism portion) is typically configured by arranging a plurality of columnar unit prisms that are convex on the side opposite to the base portion.
  • the unit prism has a columnar shape, and the longitudinal direction (ridge direction) thereof is configured to be substantially orthogonal to or substantially parallel to the transmission axis of the polarizing plate in the liquid crystal display device.
  • the prism sheet is disposed so that the unit prism is on the opposite side to the light diffusion layer 40, but the unit prism may be disposed on the light diffusion layer 40 side.
  • the unit prism may have a triangular cross-sectional shape in a cross section parallel to the arrangement direction and parallel to the thickness direction, and other shapes (for example, a plurality of slopes of one or both triangles have different inclination angles) (A shape having a flat surface).
  • the triangular shape may be a shape (for example, an irregular triangle) which is asymmetric with respect to a straight line passing through the vertex of the unit prism and orthogonal to the sheet surface, and a shape which is symmetrical with respect to the straight line (for example It may be an equilateral triangle).
  • the apexes of the unit prisms may be in the form of chamfered curved surfaces, or may be cut so as to have flat ends and have a trapezoidal cross section.
  • the detailed shape of the unit prism can be appropriately set according to the purpose.
  • a unit prism the configuration described in JP-A-11-84111 can be adopted.
  • the heights of the unit prisms may be the same for all unit prisms or may have different heights. If the unitary prisms have different heights, in one embodiment, the unitary prisms have two heights. For example, high and low unit prisms may be alternately arranged, and high (or low) high unit prisms may be arranged every three, four, five, etc. Well, they may be randomly arranged according to the purpose, or may be randomly arranged. In another embodiment, the unit prisms have more than two heights.
  • the substrate portion and the prism portion may be integrally formed by extruding a single material, or the like, on the film for the substrate portion.
  • the prism portion may be shaped.
  • the thickness of the base portion is preferably 25 ⁇ m to 150 ⁇ m. With such a thickness, the handleability and the strength can be excellent.
  • any appropriate material can be adopted as the material constituting the base portion, depending on the purpose and the configuration of the prism sheet.
  • (meth) acrylic resins such as cellulose triacetate (TAC) and polymethyl methacrylate (PMMA)
  • PC polycarbonate
  • the film is preferably an unstretched film.
  • the same material as the material for forming the prism portion in the case of forming the prism portion on the base portion film can be used as the material.
  • a material for forming a prism portion for example, epoxy acrylate type or urethane acrylate type reactive resin (for example, ionizing radiation curable resin) may be mentioned.
  • a light transmitting thermoplastic resin such as a polyester resin such as PC or PET, an acrylic resin such as PMMA or MS, or an annular polyolefin can be used.
  • the substrate portion is preferably substantially optically isotropic.
  • substantially optically isotropic means that the retardation value is small enough not to substantially affect the optical characteristics of the liquid crystal display.
  • the in-plane retardation Re of the base portion is preferably 20 nm or less, and more preferably 10 nm or less.
  • the in-plane retardation Re is an in-plane retardation value measured with light of wavelength 590 nm at 23 ° C.
  • nx is the refractive index in the direction in which the refractive index is maximized in the plane of the optical member (that is, in the direction of the slow axis), and ny is the direction perpendicular to the slow axis in the plane (that is, the phase advance)
  • Axial refractive index, and d is the thickness (nm) of the optical member.
  • the photoelastic coefficient of the substrate portion is preferably ⁇ 10 ⁇ 10 ⁇ 12 m 2 / N to 10 ⁇ 10 ⁇ 12 m 2 / N, more preferably ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 12 m 2 / N It is 5 ⁇ 10 ⁇ 12 m 2 / N, and more preferably ⁇ 3 ⁇ 10 ⁇ 12 m 2 / N to 3 ⁇ 10 ⁇ 12 m 2 / N.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a light guiding system according to one embodiment of the present invention.
  • the light guide system 300 of the illustrated example is provided on the opposite side to the light guide plate 10 of the optical conversion member 20 of the optical member described in the item A (in the illustrated example, the optical member 100 illustrated in FIG. And a light source 200 for emitting light in the ultraviolet to blue region.
  • optical member The details of the optical member are as described in Section A above.
  • the light source 200 emits light in the ultraviolet to blue region as described above.
  • the light source can typically be comprised of an LED lamp.
  • the light source can be disposed at a predetermined position on the surface of the light guide plate by combining the predetermined light guide plate, the wavelength conversion layer, and the reflection plate.
  • the thickness of the light source is not a dominant factor in determining the total thickness of the optical member. Therefore, if the thickness of the light guide plate is in the above range, further thinning of the optical member can be realized, and preferably the optical member can be bent. Further, by using a light source emitting light in the ultraviolet to blue region in combination with the wavelength conversion layer, it is possible to realize emitted light excellent in color reproducibility and uniformity.
  • the thickness of the light source is preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or less, and still more preferably 100 ⁇ m or less.
  • the practical lower limit of the thickness of the light source is, for example, 50 ⁇ m.
  • the light guide system according to the embodiment of the present invention can be further thinned, and can be bent by setting the light guide plate or the like to a predetermined thickness (for example, setting the thickness of the light guide plate to 300 ⁇ m or less)
  • a predetermined thickness for example, setting the thickness of the light guide plate to 300 ⁇ m or less
  • the light guiding system preferably has a total thickness of 800 ⁇ m or less, more preferably 300 ⁇ m to 600 ⁇ m.
  • the “total thickness” of the light guide system refers to the total thickness of the light guide plate, the wavelength conversion layer, the second reflection plate (if present) and the light source.
  • Example 1 Light guide plate and wavelength conversion layer
  • a commercially available television manufactured by Samsung, trade name "UN65JS9000FXZA” was disassembled, and the light guide plate and the wavelength conversion sheet were taken out from the backlight member. These were respectively used as a light guide plate and a wavelength conversion layer.
  • the thickness of the light guide plate was 2000 ⁇ m, and the thickness of the wavelength conversion layer was 300 ⁇ m.
  • reflector A commercially available reflector (manufactured by Nakai Kogyo Co., Ltd., product name “Kirala Flex”) was used as the first reflector and the second reflector.
  • the thickness of the reflector was 50 ⁇ m.
  • Light diffusion layer and prism sheet A commercially available tablet terminal (manufactured by APPLE, trade name "i-pad 2") is disassembled, and a diffusion layer and a prism sheet (upper diffusion layer, upper prism sheet, lower prism sheet and lower prism sheet in order from the viewing side) included in the backlight side A total of four lower diffusion layers were taken out. These were used as a light diffusion layer and a prism sheet in the same arrangement as the tablet terminal.
  • the thickness of the upper light diffusion layer was 80 ⁇ m
  • the thickness of the upper prism sheet was 150 ⁇ m
  • the thickness of the lower prism sheet was 90 ⁇ m
  • the thickness of the lower light diffusion layer was 60 ⁇ m.
  • a blue LED tape 12V (manufactured by GVB market) was used. The thickness of this tape was 100 ⁇ m.
  • a wavelength conversion layer was attached to the end of one surface of the above light guide plate. Furthermore, a second reflection plate was attached to the entire surface of the other surface of the light guide plate, and a first reflection plate was attached to the side surface of the light guide plate on which the wavelength conversion layer was provided. Next, the light diffusion layer, the prism sheet, the prism sheet, and the light diffusion layer were laminated in this order on the light guide plate on the one surface of the light guide plate where the wavelength conversion layer was not provided. Thus, an optical member further having a light diffusion layer on the top of the prism sheet of the optical member shown in FIG. 3 was produced. Further, a light source was disposed on the upper side of the wavelength conversion layer to produce a light guide system. The obtained light guide system was subjected to the following evaluations (1) and (2). The results are shown in Table 1.
  • Example 2 An optical member and a light guide system were produced in the same manner as in Example 1 except that the second reflection plate was not provided. The obtained light guide system was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 An optical member and a light guide system were produced in the same manner as in Example 1 except that the first reflection plate was not provided and the second reflection plate was not provided. The obtained light guide system was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 2 Example except that the wavelength conversion layer was not provided, the first reflection plate was not provided, and the second reflection plate was provided only in the portion corresponding to the laminated portion of the light diffusion layer and the prism sheet
  • An optical member and a light guide system were produced in the same manner as in No. 1.
  • the obtained light guide system was subjected to the same evaluation as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Luminance A conoscope manufactured by AUTRONIC MELCHERS CO., LTD. Is installed above the light diffusion layer portion of the light guide system obtained in the example and the comparative example, and the light source is driven at 12 V-90 mA. After the measurement, luminance (unit: Lx) was measured every 1 ° in all directions. With the result of the light guiding system of Comparative Example 2 as a reference (reference value: 100), the luminance was determined as a ratio to the reference value. (2) Uniformity of emitted light After driving the light source of the light guide system obtained in the example and the comparative example at 12 V-90 mA, the uniformity is visually observed from above (front direction), and the following criteria are used. evaluated.
  • uniform light was emitted over the entire surface of the light guide plate (excluding the wavelength conversion layer portion)
  • there was a portion that was not properly guided and there was a nonuniform portion in the emitted light
  • Color of emitted light After driving the light source of the light guide system obtained in the example and the comparative example at 12 V-90 mA, the color of the emitted light was observed visually from above (front direction) and evaluated according to the following criteria.
  • The color of the light source was properly converted to the desired color
  • The color of the light source was almost unchanged
  • the optical member and the light guide system of the present invention can be suitably used for a liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device using such an optical member is a portable information terminal (PDA), a mobile phone, a clock, a digital camera, a portable device such as a portable game machine, a personal computer monitor, a notebook computer, an OA device such as a copier, video Cameras, LCD TVs, household electrical appliances such as microwave ovens, back monitors, monitors for car navigation systems, automotive devices such as car audio systems, display devices such as information monitors for commercial stores, security devices such as surveillance monitors, It can be used for various applications such as nursing care and medical equipment such as a nursing care monitor and medical monitoring.

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Abstract

さらなる薄型化が可能であり、かつ、高輝度で、色再現性および均一性に優れた出射光を実現し得る光学部材および導光システムが提供される。本発明の光学部材は、第1主面および第2主面を有する導光板と;導光板の第1主面の一方の端部近傍に配置され、導光板の反対側から入射する紫外~青色領域の光の波長を変換して導光板に導く波長変換層と;導光板の波長変換層が配置された側の側面に配置された第1の反射板と;を有する。

Description

光学部材および導光システム
 本発明は、光学部材および導光システムに関する。
 近年、画像表示装置として、液晶表示装置の普及には目覚ましいものがある。近年、液晶表示装置の薄型化・フレキシブル化に対する要望が高まっており、液晶表示装置に組み込まれる各部材についても、薄型化・フレキシブル化が強く要望されている。液晶表示装置に組み込まれる部材の1つとしてバックライトユニットが挙げられる。これまで、バックライトユニットの薄型化として、照射方式が直下方式からエッジライト方式へと変更されてきた。しかし、エッジライト方式においては、光源(代表的には、LEDランプ)の厚みを現状よりさらに薄型化することは困難である。光源のさらなる薄型化は、光利用効率の低下による輝度の低下という問題が生じ得、導光板等の部材のさらなる薄型化は、当該部材から出射される光の均一性の低下という問題が生じ得る。
特開2017-1250号公報
 本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、さらなる薄型化が可能であり、かつ、高輝度で、色再現性および均一性に優れた出射光を実現し得る光学部材および導光システムを提供することにある。
 本発明の光学部材は、第1主面および第2主面を有する導光板と;該導光板の第1主面の一方の端部近傍に配置され、該導光板の反対側から入射する紫外~青色領域の光の波長を変換して該導光板に導く波長変換層と;該導光板の該波長変換層が配置された側の側面に配置された第1の反射板と;を有する。
 1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記導光板の第2主面に配置された第2の反射板をさらに有する。
 1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記導光板の第1主面の上記波長変換層が配置されていない部分に、光拡散層をさらに有する。
 1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記光拡散層の上記導光板と反対側に、第1のプリズムシートをさらに有する。
 1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記第1のプリズムシートの上記光拡散層と反対側に、第2のプリズムシートをさらに有する。
 1つの実施形態においては、上記導光板の厚みは300μm以下である。
 1つの実施形態においては、上記光学部材は折り曲げ可能である。
 本発明の別の局面によれば、導光システムが提供される。この導光システムは、上記の光学部材と;該光学部材の前記波長変換層の前記導光板と反対側に設けられた、紫外~青色領域の光を出射する光源と;を有する。
 1つの実施形態においては、上記導光板の厚みは300μm以下であり、上記光源の厚みは200μm以下である。
 1つの実施形態においては、上記導光システムは折り曲げ可能である。
 本発明によれば、導光板の端部近傍において法線方向から光を入射し、当該入射光が導光板内部を水平方向に伝播する構成を採用することにより、さらなる薄型化が可能であり、かつ、高輝度で、色再現性および均一性に優れた出射光を実現し得る光学部材および導光システムを実現することができる。
本発明の1つの実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 図1の光学部材の概略斜視図である。 本発明の別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 本発明の1つの実施形態による導光システムを説明する概略断面図である。
A.光学部材
A-1.光学部材の全体構成
 以下、図面を参照して本発明の実施形態による光学部材を説明する。なお、見やすくするために、図面における、縦、横および厚みの比率は実際とは異なっている。
 図1は本発明の1つの実施形態による光学部材を説明する概略断面図であり、図2はその概略斜視図である。図示例の光学部材100は、導光板10と波長変換層20と第1の反射板と第2の反射板32とを有する。第2の反射板32は目的等に応じて省略されてもよい。導光板10は、第1主面12Aおよび第2主面12Bを有する。波長変換層20は、導光板10の第1主面12Aの一方の(図示例では、図面の紙面の左側の)端部近傍に配置されている。波長変換層20は、導光板10の反対側(図示例では、法線方向上方)の光源(後述)から入射する紫外~青色領域の光の波長を変換して導光板10に導く。波長変換層20は、代表的には、光源からの入射光を白色光に変換し得る。波長変換層で波長変換され導光板に導かれる光の半値幅は、好ましくは50nm未満であり、より好ましくは40nm未満であり、さらに好ましくは30nm未満である。半値幅の下限は、例えば10nmであり得る。半値幅がこのような範囲であれば、優れた色再現性を実現することができる。図示例では波長変換層20は、その端部が導光板の端部と揃うように(面一となるように)配置されているが、波長変換層20は、その端部が導光板の端部から所定の距離内側となるように配置されてもよい。より具体的には、当該所定の距離は、光学部材のサイズに応じて変化し得る。当該所定の距離は、例えば0cm(図1のように波長変換層の端部と導光板の端部とが揃う)~10cmであり得、好ましくは0cm~5cmであり得る。
 第1の反射板31は、導光板10の波長変換層20が配置された側の(図示例では、図面の紙面の左側の)側面に配置されている。第2の反射板32は、上記のとおり、目的に応じて設けられる任意部材である。第2の反射板32は、導光板10の第2主面12Bに配置され得る。第2の反射板32は、導光板10の第2主面12Bの全面に配置されてもよく、第2主面12Bの少なくとも一部に配置されてもよい。第2の反射板32は、好ましくは図示例のように、第2主面12Bの全面に配置されている。
 図3は、本発明の別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。本実施形態の光学部材101は、導光板10の第1主面12Aの波長変換層20が配置されていない部分に、光拡散層40をさらに有する。本実施形態の光学部材101は、図示例のように、光拡散層40の導光板10と反対側に、第1のプリズムシート51をさらに有していてもよく、第1のプリズムシート51の光拡散層40と反対側に、第2のプリズムシート52をさらに有していてもよい。本実施形態の光学部材101は、第2のプリズムシート52の第1のプリズムシート51と反対側に、別の光拡散層(図示せず)をさらに有していてもよい。
 本発明の実施形態による光学部材は、好ましくは折り曲げ可能である。本明細書において「折り曲げ可能」とは、光学部材を曲率半径20mmで折り曲げたときに、割れたり破損により光学機能を消失したりしないことをいう。言い換えると、本発明の実施形態による光学部材は、折り曲げ可能な曲率半径が好ましくは20mm以下である。折り曲げ可能な曲率半径は、より好ましくは15mm以下であり、さらに好ましくは10mm以下であり、特に好ましくは5mm以下である。
 光学部材の各構成要素は、特に明記していない場合には、任意の適切な接着層(例えば、接着剤層、粘着剤層:図示せず)を介して積層または固着され得る。
 上記の実施形態は適宜組み合わせてもよく、上記の実施形態における構成要素に当業界で自明の改変を加えてもよい。さらに、各構成要素を光学的に等価な構成に置き換えてもよい。
 以下、本発明の実施形態による光学部材を構成する導光板、波長変換層、反射板、光拡散層およびプリズムシートについて説明する。
A-2.導光板
 導光板10は、波長変換層20から入射した光を、導光板10内で反射作用等を受けながら水平方向に導光し、その導光過程で、徐々に出光面(図示例では第1主面12A)から出射する部材である。導光板としては、任意の適切な導光板が用いられ得る。例えば、第2主面にレンズパターンが形成された導光板、第1主面および/または第2主面にプリズム形状等が形成された導光板が用いられる。好ましくは、第1主面および第2主面にプリズム形状が形成された導光板が用いられる。該導光板において、第2主面に形成されたプリズム形状と、第1主面に形成されたプリズム形状とは、その稜線方向が直交することが好ましい。導光板の具体的な構成の詳細については、例えば、特開2013-190778号公報、特開2013-190779号公報および特開2014-235397号公報に記載されている。これらの公報の記載は、本明細書に参考として援用される。
 導光板の構成材料としては、所望の透光性を有する限りおよび得られる光学部材を折り曲げ可能とすることができる限りにおいて、任意の適切な材料が採用され得る。構成材料の具体例としては、熱可塑性樹脂、反応性樹脂(例えば、電離放射線硬化性樹脂)、ガラスが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする樹脂が挙げられる。反応性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート系またはウレタンアクリレート系の電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。
 導光板は、上記構成材料を押出成形することにより一体的に成形してもよく、上記構成材料で構成されたシートの第1主面および/または第2主面にプリズム形状等を形成してもよい。
 導光板の厚みは、好ましくは、得られる光学部材が折り曲げ可能となるように設定され得る。具体的には、導光板の厚みは、代表的には2000μm以下であり、好ましくは300μm以下であり、より好ましくは50μm~250μmである。本発明の実施形態によれば、所定の導光板と波長変換層と反射板とを組み合わせることにより、光源を導光板表面の所定の位置に配置させることができる。その結果、光源の厚みが光学部材の総厚みを決定する支配的要因とはならない。したがって、導光板の厚みが上記の範囲(好ましくは300μm以下)であれば、光学部材のさらなる薄型化を実現でき、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。
A-3.波長変換層
 波長変換層は、代表的には、マトリックスと該マトリックス中に分散された波長変換材料とを含む。
A-3-1.マトリックス
 マトリックスを構成する材料(以下、マトリックス材料とも称する)としては、任意の適切な材料を用いることができる。このような材料としては、樹脂、有機酸化物、無機酸化物が挙げられる。マトリックス材料は、好ましくは、低い酸素透過性および透湿性を有し、高い光安定性および化学的安定性を有し、所定の屈折率を有し、優れた透明性を有し、および/または、波長変換材料に対して優れた分散性を有する。マトリックスは、実用的には、樹脂フィルムまたは粘着剤で構成され得る。
A-3-1-1.樹脂フィルム
 マトリックスが樹脂フィルムである場合、樹脂フィルムを構成する樹脂としては、任意の適切な樹脂を用いることができる。具体的には、樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよく、活性エネルギー線硬化性樹脂であってもよい。活性エネルギー線硬化性樹脂としては、電子線硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光線硬化型樹脂が挙げられる。樹脂の具体例としては、エポキシ、(メタ)アクリレート(例えば、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート)、ノルボルネン、ポリエチレン、ポリ(ビニルブチラール)、ポリ(ビニルアセテート)、ポリ尿素、ポリウレタン、アミノシリコーン(AMS)、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン、シルセスキオキサン、フッ化シリコーン、ビニルおよび水素化物置換シリコーン、スチレン系ポリマー(例えば、ポリスチレン、アミノポリスチレン(APS)、ポリ(アクリルニトリルエチレンスチレン)(AES))、二官能性モノマーと架橋したポリマー(例えば、ジビニルベンゼン)、ポリエステル系ポリマー(例えば、ポリエチレンテレフタレート)、セルロース系ポリマー(例えば、トリアセチルセルロース)、塩化ビニル系ポリマー、アミド系ポリマー、イミド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、エポキシ系ポリマー、シリコーン系ポリマー、アクリルウレタン系ポリマーが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、組み合わせて(例えば、ブレンド、共重合)用いてもよい。これらの樹脂は膜を形成後に延伸、加熱、加圧といった処理を施してもよい。好ましくは、熱硬化性樹脂または紫外線硬化型樹脂であり、より好ましくは熱硬化性樹脂である。
A-3-1-2.粘着剤
 マトリックスが粘着剤である場合、粘着剤としては、任意の適切な粘着剤を用いることができる。粘着剤は、好ましくは、透明性および光学的等方性を有する。粘着剤の具体例としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、エポキシ系粘着剤、セルロース系粘着剤が挙げられる。好ましくは、ゴム系粘着剤またはアクリル系粘着剤である。
A-3-2.波長変換材料
 波長変換材料は、波長変換層の波長変換特性を制御し得る。波長変換材料は、例えば量子ドットであってもよく蛍光体であってもよい。
 波長変換層における波長変換材料の含有量(2種以上を用いる場合には合計の含有量)は、マトリックス材料(代表的には、樹脂または粘着剤固形分)100重量部に対して、好ましくは0.01重量部~50重量部、より好ましくは0.01重量部~30重量部である。波長変換材料の含有量がこのような範囲であれば、RGBすべての色相バランスに優れた液晶表示装置を実現することができる。
A-3-2-1.量子ドット
 量子ドットの発光中心波長は、量子ドットの材料および/または組成、粒子サイズ、形状等により調整することができる。
 量子ドットは、任意の適切な材料で構成され得る。量子ドットは、好ましくは無機材料、より好ましくは無機導体材料または無機半導体材料で構成され得る。半導体材料としては、例えば、II-VI族、III-V族、IV-VI族、およびIV族の半導体が挙げられる。具体例としては、Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(ダイアモンドを含む)、P、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdSeZn、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、BeS、BeSe、BeTe、MgS、MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、Si、Ge、Al、(Al、Ga、In)(S、Se、Te)、AlCOが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。量子ドットは、p型ドーパントまたはn型ドーパントを含んでいてもよい。また、量子ドットはコアシェル構造を有していてもよい。当該コアシェル構造においては、シェルの周囲に目的に応じて任意の適切な機能層(単一層または複数層)が形成されていてもよく、シェル表面に表面処理および/または化学修飾がなされていてもよい。
 量子ドットの形状としては、目的に応じて任意の適切な形状が採用され得る。具体例としては、真球状、燐片状、板状、楕円球状、不定形が挙げられる。
 量子ドットのサイズは、所望の発光波長に応じて任意の適切なサイズが採用され得る。量子ドットのサイズは、好ましくは1nm~10nmであり、より好ましくは2nm~8nmである。量子ドットのサイズがこのような範囲であれば、緑色および赤色のそれぞれがシャープな発光を示し、高演色性を実現することができる。例えば、緑色光は量子ドットのサイズが7nm程度で発光し得、赤色光は3nm程度で発光し得る。なお、量子ドットのサイズは、量子ドットが例えば真球状である場合には平均粒径であり、それ以外の形状である場合には当該形状における最小軸に沿った寸法である。
 量子ドットの詳細は、例えば、特開2012-169271号公報、特開2015-102857号公報、特開2015-65158号公報、特表2013-544018号公報、特表2010-533976号公報に記載されており、これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。量子ドットは、市販品を用いてもよい。
A-3-2-2.蛍光体
 蛍光体としては、目的に応じて所望の色の光を発光し得る任意の適切な蛍光体を用いることができる。具体例としては、赤色蛍光体、緑色蛍光体が挙げられる。
 赤色蛍光体としては、例えば、Mn4+で活性化された複合フッ化物蛍光体が挙げられる。複合フッ化物蛍光体とは、少なくとも一つの配位中心(例えば、後述のM)を含有し、配位子として作用するフッ化物イオンに囲まれ、必要に応じて対イオン(例えば、後述のA)により電荷を補償される配位化合物をいう。その具体例としては、A[MF]:Mn4+、A[MF]:Mn4+、Zn[MF]:Mn4+、A[In]:Mn4+、A[M´F]:Mn4+、E[M´F]:Mn4+、A[ZrF]:Mn4+、Ba0.65Zr0.352.70:Mn4+が挙げられる。ここで、Aは、Li、Na、K、Rb、Cs、NHまたはその組み合わせである。Mは、Al、Ga、Inまたはその組み合わせである。M´は、Ge、Si、Sn、Ti、Zrまたはその組み合わせである。Eは、Mg、Ca、Sr、Ba、Znまたはその組み合わせである。配位中心における配位数が6である複合フッ化物蛍光体が好ましい。このような赤色蛍光体の詳細は、例えば特開2015-84327号公報に記載されている。当該公報の記載は、その全体が参考として本明細書に援用される。
 緑色蛍光体としては、例えば、β型Si結晶構造を有するサイアロンの固溶体を主成分として含む化合物が挙げられる。好ましくは、このようなサイアロン結晶中に含まれる酸素量を特定量(例えば、0.8質量%)以下とするような処理が行われる。このような処理を行うことにより、ピーク幅が狭い、シャープな光を発光する緑色蛍光体が得られ得る。このような緑色蛍光体の詳細は、例えば特開2013-28814号公報に記載されている。当該公報の記載は、その全体が参考として本明細書に援用される。
 波長変換層は、単一層であってもよく、積層構造を有していてもよい。波長変換層が積層構造を有する場合には、それぞれの層は、代表的には異なる発光特性を有する波長変換材料を含み得る。
 波長変換層の厚み(積層構造を有する場合には、その総厚み)は、好ましくは1μm~500μmであり、より好ましくは100μm~400μmである。波長変換層の厚みがこのような範囲であれば、変換効率および耐久性に優れ得る。波長変換層が積層構造を有する場合の各層の厚みは、好ましくは1μm~300μmであり、より好ましくは10μm~250μmである。波長変換層の厚みがこのような範囲であれば、得られる光学部材のさらなる薄型化に貢献することができ、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。
 波長変換層の厚み50μm換算の水蒸気透過率(透湿度)は、好ましくは100g/m・day以下であり、より好ましくは80g/m・day以下である。水蒸気透過率は、40℃、90%RHの雰囲気下において、JIS K7129に準拠した測定法によって測定され得る。
A-3-3.バリア機能
 マトリックスが樹脂フィルムまたは粘着剤のいずれの場合であっても、波長変換層は、好ましくは、酸素および/または水蒸気に対してバリア機能を有する。本明細書において「バリア機能を有する」とは、波長変換層に侵入する酸素および/または水蒸気の透過量を制御して波長変換材料をこれらから実質的に遮断することを意味する。波長変換層は、波長変換材料自体に例えばコアシェル型、テトラポッド型のような立体的構造を付与することによりバリア機能を発現し得る。また、波長変換層は、マトリックス材料を適切に選択することによりバリア機能を発現し得る。
A-3-4.その他
 波長変換層は、目的に応じて任意の適切な添加材をさらに含んでいてもよい。添加材としては、例えば、光拡散材料、光に異方性を付与する材料、光を偏光化する材料が挙げられる。光拡散材料の具体例としては、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、またはこれらの共重合系樹脂で構成される微粒子が挙げられる。光に異方性を付与する材料および/または光を偏光化する材料の具体例としては、長軸と短軸で複屈折が異なる楕円球状微粒子、コアシェル型微粒子、積層型微粒子が挙げられる。添加剤の種類、数、配合量等は、目的に応じて適切に設定され得る。
 波長変換層は、例えば、マトリックス材料と波長変換材料と必要に応じて添加材とを含む液状組成物を塗布することにより形成され得る。例えばマトリックス材料が樹脂である場合には、波長変換層は、マトリックス材料と波長変換材料と必要に応じて添加材、溶媒および重合開始剤とを含む液状組成物を任意の適切な支持体に塗布し、次いで乾燥および/または硬化させることにより形成され得る。溶媒および重合開始剤は、使用するマトリックス材料(樹脂)の種類に応じて適切に設定され得る。塗布方法としては、任意の適切な塗布方法を用いることができる。具体例としては、カーテンコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、印刷コーティング法、スプレーコーティング法、スロットコーティング法、ロールコーティング法、スライドコーティング法、ブレードコーティング法、グラビアコーティング法、ワイヤーバー法が挙げられる。硬化条件は、使用するマトリックス材料(樹脂)の種類および組成物の組成等に応じて適切に設定され得る。なお、波長変換材料をマトリックス材料に添加する際には、粒子の状態で添加してもよく、溶媒に分散した分散液の状態で添加してもよい。波長変換層は、バリア層上に形成されてもよい。
 支持体に形成された波長変換層は、光学部材の他の構成要素(代表的には、導光板)に転写され得る。
A-4.反射板
 第1の反射板31および第2の反射板32については、同様の説明が適用されるので、区別して記載する必要がある場合を除きまとめて説明する。以下、区別する必要がある場合を除き、第1の反射板および第2の反射板をまとめて単に反射板と称する。
 反射板としては、任意の適切な構成が採用され得る。例えば、反射板は、鏡面反射板であってもよく拡散反射板であってもよい。反射板の具体例としては、反射率の高い樹脂シート(例えば、アクリル板)、アルミニウム、ステンレス等の金属薄板または金属箔、ポリエステル等の樹脂フィルム等の基材にアルミニウム、銀等を蒸着した蒸着シート、ポリエステル等の樹脂フィルム等の基材とアルミニウム等の金属箔との積層体、内部に空孔(ボイド)が形成された樹脂フィルムが挙げられる。
 反射板の反射率は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは92%以上であり、さらに好ましくは95%以上である。
 反射板(特に、第2の反射板)の厚みは、好ましくは、得られる光学部材が折り曲げ可能となるように設定され得る。具体的には、第2の反射板の厚みは、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは30μm~70μmである。本発明の実施形態によれば、所定の導光板と波長変換層と反射板とを組み合わせることにより、光源を導光板表面の所定の位置に配置させることができる。その結果、光源の厚みが光学部材の総厚みを決定する支配的要因とはならない。したがって、第2の反射板の厚みが上記の範囲であれば、光学部材のさらなる薄型化を実現でき、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。なお、第1の反射板の厚みは、反射機能を有する面に垂直な方向(具体的には、水平方向、すなわち図面の紙面の左右方向)の厚みである。したがって、第1の反射板の厚みは、実質的には、光学部材の薄型化に対する重要な因子とはならない。第1の反射板の厚みは、第2の反射板の厚みと同様であり得る。
A-5.光拡散層
 光拡散層40としては、任意の適切な構成が採用され得る。具体的には、光拡散層は、表面に微細凹凸構造を有する拡散板であってもよく、マトリクスと当該マトリクス中に分散した光拡散性微粒子とを含む光拡散素子であってもよく、マトリクスが粘着剤で構成されている光拡散粘着剤であってもよい。
  光拡散層の光拡散性能は、例えば、ヘイズ値および/または光拡散半値角で表すことができる。光拡散層のヘイズ値は、好ましくは50%~95%であり、より好ましくは60%~95%であり、さらに好ましくは70%~95%である。ヘイズ値を上記範囲にすることで、所望の拡散性能が得られ、モアレの発生を良好に抑制することができる。光拡散層の光拡散半値角は、好ましくは5°~50°であり、より好ましくは10°~30°である。光拡散層の光拡散性能は、表面の微細凹凸構造、マトリクス(光拡散粘着剤の場合は粘着剤)の構成材料、ならびに、光拡散性微粒子の構成材料、体積平均粒子径および配合量等を調整することにより制御することができる。
  光拡散層の全光線透過率は、好ましくは75%以上であり、より好ましくは80%以上であり、さらに好ましくは85%以上である。
  光拡散層の厚みは、構成、拡散性能、得られる光学部材の折り曲げ性等に応じて適切に調整することができる。光拡散層の厚みは、好ましくは5μm~200μmである。
 光拡散素子および光拡散粘着剤の詳細は、例えば、特開2012-83741号公報、特開2012-83742号公報、特開2012-83743号公報、特開2012-83744号公報、特開2013-235259号公報、特開2014-224964号公報に記載されている。これらの公報の記載は、本明細書に参考として援用される。表面凹凸型の拡散板は、当業界で周知である。
A-6.プリズムシート
 第1のプリズムシート51および第2のプリズムシート52については、同様の説明が適用されるので、区別して記載する必要がある場合を除きまとめて説明する。以下、区別する必要がある場合を除き、第1のプリズムシートおよび第2のプリズムシートをまとめて単にプリズムシートと称する。
 プリズムシートは、代表的には、基材部とプリズム部とを有する。プリズムシートは、本発明の光学部材が液晶表示装置のバックライト側に配置された場合に、導光板10から出射された光を、プリズム部内部での全反射等によって、液晶表示装置の略法線方向に最大強度を有する光として偏光板に導く。基材部は、目的およびプリズムシートの構成に応じて省略されてもよい。例えば、プリズムシートの基材部側に隣接する層が支持部材として機能し得る場合には、基材部は省略され得る。
 プリズムシートの厚みは、好ましくは50μm~200μmである。第1のプリズムシートの厚みと第2のプリズムシートの厚みとは、同一であってもよく異なっていてもよい。プリズムシートの厚みがこのような範囲であれば、得られる光学部材のさらなる薄型化に貢献することができ、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。
A-6-1.プリズム部
 プリズムシート(実質的には、プリズム部)は、代表的には、基材部と反対側に凸となる柱状の単位プリズムが複数配列されて構成されている。好ましくは、単位プリズムは柱状であり、その長手方向(稜線方向)は、液晶表示装置において偏光板の透過軸に対して略直交方向または略平行方向となるよう構成される。図示例では、プリズムシートは、単位プリズムが光拡散層40と反対側になるよう配置されているが、単位プリズムが光拡散層40側となるように配置されてもよい。
 単位プリズムの形状は、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切な構成が採用され得る。単位プリズムは、その配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面において、その断面形状が、三角形状であってもよく、その他の形状(例えば、三角形の一方または両方の斜面が傾斜角の異なる複数の平坦面を有する形状)であってもよい。三角形状としては、単位プリズムの頂点を通りシート面に直交する直線に対して非対称である形状(例えば、不等辺三角形)であってもよく、当該直線に対して対称である形状(例えば、二等辺三角形)であってもよい。さらに、単位プリズムの頂点は、面取りされた曲面状となっていてもよく、先端が平坦面となるようにカットされて断面台形状となっていてもよい。単位プリズムの詳細な形状は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、単位プリズムとして、特開平11-84111号公報に記載の構成が採用され得る。
 単位プリズムの高さは、すべての単位プリズムが同一であってもよく、異なる高さを有していてもよい。単位プリズムが異なる高さを有する場合、1つの実施形態においては、単位プリズムは2つの高さを有する。例えば、高さが高い単位プリズムと低い単位プリズムとが交互に配置されてもよく、高さが高い(または低い)単位プリズムが3つおき、4つおき、5つおき等に配置されてもよく、目的に応じて不規則的に配置されてもよく、まったくランダムに配置されてもよい。別の実施形態においては、単位プリズムは3つ以上の高さを有する。
A-6-2.基材部
 プリズムシートに基材部を設ける場合には、単一の材料を押出し成型等することにより基材部とプリズム部とを一体的に形成してもよく、基材部用フィルム上にプリズム部を賦形してもよい。基材部の厚みは、好ましくは25μm~150μmである。このような厚みであれば、取扱い性および強度が優れ得る。
 基材部を構成する材料としては、目的およびプリズムシートの構成に応じて任意の適切な材料を採用することができる。基材部用フィルム上にプリズム部を賦形する場合には、基材部用フィルムの具体例としては、三酢酸セルロース(TAC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)等の(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂により形成されたフィルムが挙げられる。当該フィルムは好ましくは未延伸フィルムである。
 単一材料で基材部とプリズム部とを一体形成する場合、当該材料として、基材部用フィルム上にプリズム部を賦形する場合のプリズム部形成用材料と同様の材料を用いることができる。プリズム部形成用材料としては、例えば、エポキシアクリレート系やウレタンアクリレート系の反応性樹脂(例えば、電離放射線硬化性樹脂)が挙げられる。一体構成のプリズムシートを形成する場合には、PC、PET等のポリエステル樹脂、PMMA、MS等のアクリル系樹脂、環状ポリオレフィン等の光透過性の熱可塑性樹脂を用いることができる。
 基材部は、好ましくは、実質的に光学的に等方性を有する。本明細書において「実質的に光学的に等方性を有する」とは、位相差値が液晶表示装置の光学特性に実質的に影響を与えない程度に小さいことをいう。例えば、基材部の面内位相差Reは、好ましくは20nm以下であり、より好ましくは10nm以下である。なお、面内位相差Reは、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値である。面内位相差Reは、Re=(nx-ny)×dで表される。ここで、nxは光学部材の面内において屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、nyは当該面内で遅相軸に垂直な方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、dは光学部材の厚み(nm)である。
 さらに、基材部の光弾性係数は、好ましくは-10×10-12/N~10×10-12/Nであり、より好ましくは-5×10-12/N~5×10-12/Nであり、さらに好ましくは-3×10-12/N~3×10-12/Nである。
B.導光システム
 本発明の別の局面によれば、導光システムが提供される。図4は、本発明の1つの実施形態による導光システムを説明する概略断面図である。図示例の導光システム300は、上記A項に記載の光学部材(図示例では、図1に記載の光学部材100)と;光学部材の波長変換層20の導光板10と反対側に設けられた、紫外~青色領域の光を出射する光源200と;を有する。
 光学部材の詳細については、上記A項で説明したとおりである。
 光源200は、上記のとおり、紫外~青色領域の光を出射する。光源は、代表的には、LEDランプで構成され得る。上記のとおり、本発明の実施形態によれば、所定の導光板と波長変換層と反射板とを組み合わせることにより、光源を導光板表面の所定の位置に配置させることができる。その結果、光源の厚みが光学部材の総厚みを決定する支配的要因とはならない。したがって、導光板の厚みが上記の範囲であれば、光学部材のさらなる薄型化を実現でき、好ましくは光学部材を折り曲げ可能とすることができる。さらに、紫外~青色領域の光を出射する光源と波長変換層とを組み合わせて用いることにより、色再現性および均一性に優れた出射光を実現することができる。
 光源の厚みは、好ましくは200μm以下であり、より好ましくは150μm以下であり、さらに好ましくは100μm以下である。光源の厚みの実用的な下限は、例えば50μmである。上記のとおり、所定の導光板と波長変換層と反射板とを組み合わせることにより、導光板の端部近傍において法線方向から光を入射し、当該入射光が導光板内部を水平方向に伝播する構成を実現することができる。その結果、光源を導光板端部ではなく、導光板表面の所定の位置(導光板の上方)に配置することができる。これにより、光源の取り付け上の制約が排除され、光源の厚みを上記のように非常に薄くすることができる。したがって、本発明の実施形態による導光システムはさらなる薄型化が可能であり、導光板等を所定の厚みとすることにより(例えば、導光板の厚みを300μm以下とすることにより)、折り曲げ可能な導光システムを実現することができる。
 本発明の実施形態による導光システムは、その総厚みが、好ましくは800μm以下であり、より好ましくは300μm~600μmである。なお、導光システムの「総厚み」とは、導光板と波長変換層と第2の反射板(存在する場合)と光源との合計厚みをいう。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。
<実施例1>
(導光板および波長変換層)
 市販のテレビ(Samsung社製、商品名「UN65JS9000FXZA」)を分解し、バックライト部材から導光板および波長変換シートを取り出した。これらをそれぞれ、導光板および波長変換層として用いた。導光板の厚みは2000μmであり、波長変換層の厚みは300μmであった。
(反射板)
 市販の反射板(中井工業社製、製品名「キララフレックス」)を、第1の反射板および第2の反射板として用いた。反射板の厚みは50μmであった。
(光拡散層およびプリズムシート)
 市販のタブレット端末(APPLE社製、商品名「i-pad2」)を分解し、バックライト側に含まれる拡散層およびプリズムシート(視認側から順に上側拡散層、上側プリズムシート、下側プリズムシートおよび下側拡散層の合計4枚)を取り出した。これらを上記タブレット端末と同様の配置で光拡散層およびプリズムシートとして用いた。上側光拡散層の厚みは80μmであり、上側プリズムシートの厚みは150μmであり、下側プリズムシートの厚みは90μmであり、下側光拡散層の厚みは60μmであった。
(光源)
 青色LEDテープ12V(合同会社ぶーぶーマーケット製)を用いた。このテープの厚みは100μmであった。
(光学部材および導光システムの作製)
 上記の導光板の一方の表面の端部に波長変換層を貼り合わせた。さらに、当該導光板の他方の表面全面に第2の反射板を貼り合わせ、および、当該導光板の波長変換層が設けられた側の側面に第1の反射板を貼り合わせた。次いで、導光板の上記一方の表面の波長変換層が設けられていない部分に、上記の光拡散層、プリズムシート、プリズムシートおよび光拡散層をこの順に積層した。このようにして、図3に示す光学部材のプリズムシートの上部に光拡散層をさらに有する光学部材を作製した。さらに、波長変換層の上部に光源を配置し、導光システムを作製した。得られた導光システムを下記(1)および(2)の評価に供した。結果を表1に示す。
<実施例2>
 第2の反射板を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして、光学部材および導光システムを作製した。得られた導光システムを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例1>
 第1の反射板を設けなかったこと、および、第2の反射板を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして、光学部材および導光システムを作製した。得られた導光システムを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
<比較例2>
 波長変換層を設けなかったこと、第1の反射板を設けなかったこと、および、第2の反射板を光拡散層およびプリズムシートの積層部分に対応する部分のみに設けたこと以外は実施例1と同様にして、光学部材および導光システムを作製した。得られた導光システムを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(1)輝度
 実施例および比較例で得られた導光システムの光拡散層部分の上方に所定の間隔をあけてコノスコープ(AUTRONIC MELCHERS株式会社製)を設置し、光源を12V-90mAで駆動させた後、全方位において1°おきに輝度(単位:Lx)を測定した。比較例2の導光システムの結果を基準(基準値:100)として、当該基準値に対する比として輝度を求めた。
(2)出射光の均一性
 実施例および比較例で得られた導光システムの光源を12V-90mAで駆動させた後、上方(正面方向)から目視により均一性を観察し、以下の基準で評価した。
   ○:導光板の全面(波長変換層部分は除く)にわたって均一な光が出射されていた
   ×:適切に導光されていない部分があり、出射光に不均一な部分があった
(3)出射光の色
 実施例および比較例で得られた導光システムの光源を12V-90mAで駆動させた後、上方(正面方向)から目視により出射光の色を観察し、以下の基準で評価した。
   ○:光源の色が所望の色に適切に変換されていた
   ×:光源の色がほとんどそのままの状態であった
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<評価>
 表1から明らかなように、本発明の実施例によれば、比較例に比べて顕著に高輝度の導光システムを実現することができる。さらに、実施例の導光システムは、出射光の均一性および色にも優れていることがわかる。加えて、実施例の導光システムは、導光板の厚みを薄くしても上記の優れた特性を維持できるので、折り曲げ可能な構成とすることもできることを確認した。
 本発明の光学部材および導光システムは、液晶表示装置に好適に用いられ得る。このような光学部材を用いた液晶表示装置は、携帯情報端末(PDA),携帯電話,時計,デジタルカメラ,携帯ゲーム機などの携帯機器、パソコンモニター,ノートパソコン,コピー機などのOA機器、ビデオカメラ,液晶テレビ,電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター,カーナビゲーションシステム用モニター,カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニターなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター,医療用モニターなどの介護・医療機器などの各種用途に用いることができる。
 10  導光板
 20  波長変換層
 31  第1の反射板
 32  第2の反射板
100  光学部材
101  光学部材
200  光源
300  導光システム
 

Claims (10)

  1.  第1主面および第2主面を有する導光板と;
     該導光板の第1主面の一方の端部近傍に配置され、該導光板の反対側から入射する紫外~青色領域の光の波長を変換して該導光板に導く波長変換層と;
     該導光板の該波長変換層が配置された側の側面に配置された第1の反射板と;
     を有する、光学部材。
  2.  前記導光板の第2主面に配置された第2の反射板をさらに有する、請求項1に記載の光学部材。
  3.  前記導光板の第1主面の前記波長変換層が配置されていない部分に、光拡散層をさらに有する、請求項1または2に記載の光学部材。
  4.  前記光拡散層の前記導光板と反対側に、第1のプリズムシートをさらに有する、請求項3に記載の光学部材。
  5.  前記第1のプリズムシートの前記光拡散層と反対側に、第2のプリズムシートをさらに有する、請求項4に記載の光学部材。
  6.  前記導光板の厚みが300μm以下である、請求項1から5のいずれかに記載の光学部材。
  7.  折り曲げ可能である、請求項6に記載の光学部材。
  8.  請求項1から7のいずれかに記載の光学部材と;
     該光学部材の前記波長変換層の前記導光板と反対側に設けられた、紫外~青色領域の光を出射する光源と;
     を有する、導光システム。
  9.  前記導光板の厚みが300μm以下であり、前記光源の厚みが200μm以下である、請求項8に記載の導光システム。
  10.  折り曲げ可能である、請求項9に記載の導光システム。
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