CN107207640A - 聚合性组合物、波长转换部件、背光单元及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于波长转换部件时亮度较高且能够抑制外周区域的亮度下降的聚合性组合物、波长转换部件、背光单元及液晶显示装置。所述聚合性组合物含有表面配位有配体的量子点、聚合性化合物及分散剂,其中,配体为具有碳原子数为6以上的饱和烃链及配位性基团的分子,聚合性化合物的LogP值为3.0以下,分散剂在分子中具有非极性部位及极性部位,非极性部位为选自碳原子数为6以上的饱和烃链、芳香族环及饱和脂肪族环中的至少1种。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制作含有量子点的波长转换层的聚合性组合物、波长转换部件、背光单元及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置(LiquidCrystalDisplay(LCD),以下记载为LCD。)等平板显示器作为耗电量较小、节省空间的图像显示装置,其用途逐年扩展。液晶显示装置至由少背光和液晶单元构成,通常还包含背光侧偏振片、视觉辨认侧偏振片等部件。
近年来,以提高LCD的颜色再现性为目的,在背光单元的波长转换部件具备含有量子点(也称作Quantum Dot或QD。)作为发光材料的波长转换层的结构受到瞩目(参考专利文献1)。波长转换部件为转换从光源射入的光的波长并作为白色光而射出的部件,在含有量子点作为发光材料的波长转换层中,能够利用发光特性不同的2种或3种量子点被从光源射入的光激发而发出的荧光来实现白色光。
基于量子点的荧光为高亮度,而且半宽度较小,因此使用了量子点的LCD的颜色再现性优异。通过使用了这种量子点的三波长光源化技术的发展,LCD的颜色再现区域的NTSC(National Television System Committee:国家电视系统委员会)比由72%扩大到100%。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2013-544018号公报
专利文献2:日本特表2012-525467号公报
专利文献3:日本特开2008-285753号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
如上所述,作为含有量子点的波长转换部件的优点之一,可以举出能够得到高亮度的白色光这点。但是,具有含有量子点的波长转换部件的液晶显示装置中,判明了有时发生在显示面的外周区域内亮度下降的现象。这种局部性的亮度不均匀会导致液晶显示装置的显示面上所显示的图像品质下降,因此要求对其进行改善。
本发明人等对显示面的外周区域内的亮度下降的原因重复进行了研究的结果,认为其原因在于以下几点。
量子点存在接触氧时因光氧化反应而发光效率下降的问题。关于这一点,专利文献1中提出有为了保护量子点免受氧等的影响,在含有量子点的薄膜(波长转换层)上层叠阻挡层。
另一方面,在将波长转换部件加工成产品时,从片状的波长转换部件卷状物中以产品尺寸切出波长转换部件(例如,通过冲切机进行冲切)。但是,如此切出的产品中,由于在端面不存在阻挡层,因此担心因来自端面的氧的侵入而导致量子点的发光效率下降。本发明人等认为由来自上述端面或与相邻层之间的界面端部的氧的侵入引起量子点的发光效率下降,是上述显示面的外周区域内的亮度下降的原因。
因此,本发明人等认为,为了抑制由来自上述端面或与相邻层之间的界面端部的氧的侵入引起量子点的发光效率下降,希望降低波长转换层其本身的透氧率,并进一步重复进行了研究。
这种波长转换层能够形成为含有量子点及聚合性化合物的聚合性组合物的固化层。本发明人等认为通过使用LogP值为3.0以下的化合物作为聚合性化合物,能够降低波长转换层其本身的透氧率。认为这是由于,与作为非极性分子的氧相比,LogP值为3.0以下的化合物可以说是极性较高的化合物,由含有较多该化合物的聚合性组合物形成的波长转换层缺乏与氧的相容性,氧难以侵入。
但是,若在LogP值为3.0以下的化合物中加入被配体配位的量子点,则分散稳定性明显变差,可知有时会产生量子点的凝聚及沉降。量子点的配体一般具有碳原子数为6以上的饱和烃链,由于该部分朝向量子点的外侧,因此量子点的表面成疏水性的情况较多。因此,认为对于LogP值较低的亲水性的聚合性化合物,分散稳定性较差。
为了提高量子点对基质的分散稳定性,例如专利文献2中提出有将配体更换成与基质成分的亲和性良好的化合物的方法。另外,记载有可以在基质中含有具有与配体共价键合的基团的交联剂。并且,专利文献3中公开有利用互不相同的两种表面活性剂将纳米晶粒的表面进行置换。但是,已知配体的更换一般导致量子点的发光效率下降(例如,记载于日本特表2011-514879号公报。),在实现高亮度的显示装置方面并不优选。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种能够改善量子点对具有亲水性的聚合性化合物的分散稳定性、能够得到亮度较高且外周区域内的亮度下降得到抑制的显示装置的聚合性组合物。
并且,本发明的目的在于提供一种亮度较高且外周区域内的亮度下降得到抑制的波长转换部件、背光单元及液晶显示装置。
用于解决技术课题的手段
本发明的聚合性组合物,其含有表面配位有配体的量子点、聚合性化合物及分散剂的聚合性组合物,其中,
配体为具有碳原子数为6以上的饱和烃链及配位性基团的分子,
聚合性化合物的LogP值为3.0以下,
分散剂在分子中具有非极性部位及极性部位,非极性部位为选自碳原子数为6以上的饱和烃链、芳香族环及饱和脂肪族环中的至少1种。
量子点优选为选自在600nm~680nm的波长范围具有发光中心波长的量子点、在520nm~560nm的波长范围具有发光中心波长的量子点及在430nm~480n m的波长范围具有发光中心波长的量子点中的至少一种。
配体优选被分散剂覆盖。
在此,“覆盖”是指分散剂的非极性部位进入配体与配体之间,含有配体的量子点与分散剂缠结,分散剂的极性部位相对于量子点位于配体的外侧的状态。
配位性基团优选为氨基、膦基或氧化膦基。
极性部位优选为选自铵离子、酸酐、羟基、氨基、巯基、羧基、醛基、磷酸基(phosphate group)、磺基、羰基、醚键、酯键、酰胺键及环氧乙烷链中的至少1种。
聚合性化合物优选为选自具有环氧基的化合物及(甲基)丙烯酸酯化合物中的至少一种。
聚合性化合物优选为脂环式环氧化合物。
聚合性化合物优选为单官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
本发明的聚合性组合物还可以含有光聚合引发剂。
本发明的波长转换部件优选具有使本发明的聚合性组合物固化而成的波长转换层。
波长转换层优选为通过光照射使聚合性组合物固化而成。
本发明的波长转换部件优选还具有透氧率为1.00cm3/(m2·day·atm)以下的阻挡膜,波长转换层的2个主表面的至少一个与阻挡膜接触。
在此,透氧率是指在测定温度23℃、相对湿度90%RH的条件下的测定值。另外,1.00cm3/(m2·day·atm)换算成SI单位系,则为1.14×10-1fm/(s·Pa)。
本发明的波长转换部件优选具有2个阻挡膜,波长转换层的2个主表面分别与阻挡膜接触。
本发明的背光单元至少具备本发明的波长转换部件及光源。
本发明的液晶显示装置至少具备本发明的背光单元及液晶单元。
发明效果
本发明的聚合性组合物为含有表面配位有配体的量子点、聚合性化合物及分散剂的聚合性组合物,配体为具有碳原子数为6以上的饱和烃链及配位性基团的分子,聚合性化合物的LogP值为3.0以下,分散剂在分子中具有非极性部位及极性部位,非极性部位为选自碳原子数为6以上的饱和烃链、芳香族环及饱和脂肪族环中的至少1种。根据这种结构,通过分散剂在分子中具有非极性部位及极性部位,能够使表面被疏水性的饱和烃链覆盖的量子点良好地分散于LogP值为3.0以下的亲水性的聚合性化合物中。
附图说明
图1是表示作为本发明的一实施方式的波长转换部件的剖面示意图。
图2是表示波长转换部件的制造装置的一例的概略结构图。
图3是图2所示的制造装置的局部放大图。
图4是具备作为本发明的一实施方式的波长转换部件的背光单元的概略结构剖视图。
图5是具备本发明所涉及的一实施方式的背光单元的液晶显示装置的概略结构剖视图。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的实施方式进行说明。以下说明有时是基于本发明的代表性实施方式而进行的,但本发明并不限定于这种实施方式。
另外,本说明书中,用“~”表示的数值范围是指将“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。。并且,本说明书中,峰的“半宽度”是指峰高度1/2处的峰的宽度。并且,(甲基)丙烯酰基是指丙烯酰基及甲基丙烯酰基中的一方或两方。并且,将在430~480nm的波长范围具有发光中心波长的光称作蓝色光,将在520~560nm的波长范围具有发光中心波长的光称作绿色光,将在600~680nm的波长范围具有发光中心波长的光称作红色光。
[聚合性组合物]
本发明的聚合性组合物是含有表面配位有配体的量子点、聚合性化合物及分散剂的聚合性组合物,配体为具有碳原子数为6以上的饱和烃链及配位性基团的分子,聚合性化合物的LogP值为3.0以下,分散剂在分子中具有非极性部位及极性部位,非极性部位为选自碳原子数为6以上的饱和烃链、芳香族环及饱和脂肪族环中的至少1种。
以下,对本发明的聚合性组合物的详细内容进行说明。
(量子点)
作为量子点,从提高耐久性的观点考虑,优选芯-壳型的半导体纳米粒子。作为芯,能够使用II-VI族半导体纳米粒子、III-V族半导体纳米粒子及多元体系半导体纳米粒子等。具体而言,可以举出CdSe、CdTe、CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、InP、InAs、InGaP、CuInS2等,但并不限定于这些。其中,从以高效率发出可见光的观点考虑,优选CdSe、CdTe、InP、InGaP、CuInS2。作为壳,能够使用CdS、ZnS、ZnO、GaAs及这些复合体,但并不限定于这些。
聚合性组合物含有选自在600nm~680nm的波长范围具有发光中心波长的量子点、在520nm~560nm的波长范围具有发光中心波长的量子点及在430nm~480nm的波长范围具有发光中心波长的量子点中的至少一种。
量子点被激发光激发而发出荧光。聚合性组合物中,作为量子点,能够含有发光特性不同的两种以上的量子点,本实施方式中,当使用蓝色光作为激发光时,量子点为被蓝色光LB激发而发出荧光(红色光)LR的量子点、被蓝色光LB激发而发出荧光(绿色光)LG的量子点。并且,当使用紫外光作为激发光时,聚合性组合物还能够含有被紫外光LUV激发而发出荧光(红色光)LR的量子点、被紫外光LUV激发而发出荧光(绿色光)LG的量子点、被紫外光LUV激发而发出荧光(蓝色光)LB的量子点。
(配体及配位性基团)
量子点在表面上配位有配体。作为配体,能够使用在分子中具有碳原子数为6以上的饱和烃链及配位性基团的分子。作为配位性基团的例子,可以举出氨基、羧基、巯基、膦基及氧化膦基等,但从提高量子点的发光效率的观点考虑,优选氨基、膦基及氧化膦基。作为配体,具体而言,可以举出己胺、癸胺、十六胺、十八胺、油胺、豆肉蔻胺、月桂胺、三辛基膦、三辛基氧膦、油酸、硬脂酸、1-辛硫醇等,但并不限定于这些。其中,从提高量子点的发光效率的观点考虑,优选己胺、癸胺、十六胺、十八胺等伯胺、或三辛基氧膦。
配位有配体的量子点例如能够通过J.Am.Chem.SoC.,115,pp8706-8715(1993)或J.Phys.Chem.,101,pp9463-9475(1997)中所记载的方法进行合成。并且,也能够适当地使用市售品。
配位有配体的量子点可以以粒子的状态添加到聚合性组合物中,也可以以分散于溶剂中的分散液的状态进行添加。从抑制量子点的粒子凝聚的观点考虑,优选以分散液的状态添加。在此所使用的溶剂并没有特别限定。量子点相对于聚合性组合物的总量100质量份,例如能够添加0.01~10质量份,更优选0.05质量份~5质量份。
(分散剂)
配体优选被分散剂覆盖。分散剂为在分子中具有非极性部位及极性部位的化合物。
非极性部位为选自碳原子数为6以上的饱和烃链、芳香族环及饱和脂肪族环中的至少1种。作为碳原子数为6以上的芳香族环,优选苯环。并且,作为碳原子数为6以上的饱和脂肪族环,优选环己烷环。其中,更优选饱和烃链。饱和烃链是指烷基或亚烷基。并且,烷基及亚烷基可以是直链,也可以是支链。
极性部位优选为选自铵离子、酸酐、羟基、氨基、巯基、羧基、醛基、磷酸基、磺基、羰基、醚键、酯键、酰胺键及环氧乙烷链中的至少1种。其中,优选羟基、氨基、羧基、酯键、酰胺键及环氧乙烷链。环氧乙烷链是指环氧乙烷的至少1个氢原子被饱和碳氢链取代的结构。
氨基是指-NH2、-NHR11及-NR11R12。R11及R12分别优选为碳原子数6以上的烷基,碳原子数更优选6以上且30以下,进一步优选6以上且18以下。
作为分散剂,优选下述通式A所表示的化合物。
[化学式1]
Rma为包含非极性部位和极性部位的基团,作为非极性部位,优选碳原子数6以上的烷基或亚烷基。作为极性部位,优选酰胺键。Rma更优选-C(=O)NHR1。R1优选为碳原子数6以上的烷基,碳原子数更优选6以上且30以下,进一步优选6以上且18以下。
Zna及Zpa分别为包含极性部位的基团。极性部位优选为选自铵离子、酸酐、羟基、氨基、巯基、羧基、醛基、磷酸基、磺基、羰基、醚键、酯键、酰胺键及环氧乙烷链中的至少1种。其中,更优选羧基、酯键及环氧乙烷链。
并且,Zna及Zpa的优选组合是Zna为含有选自羧基及羟基中的至少1种的基团,且Zpa为含有选自酯键及环氧乙烷链中的至少1种的基团。
通过改变ma、na及pa的比率,能够调整疏水性及亲水性的平衡,由此,能够改善对聚合性化合物的分散稳定性。具体而言,优选ma:(na+pa)=1:9~9:1,更优选5:5~9:1。并且,pa可以为0。
作为化合物A,例如可以举出下述化合物A1、A3、A4。
[化学式2]
ma及na的比率优选ma:na=5:5~9:1。R1为选自碳原子数为6以上的饱和烃链、芳香族环及饱和脂肪族环中的至少1种,更优选饱和烃链。作为饱和烃链,优选为碳原子数6以上的烷基,更优选碳原子数6以上且30以下的烷基,进一步优选碳原子数6以上且18以下的烷基。
化合物A还可以具有能够与聚合性化合物聚合的官能团。例如,当使用环氧树脂作为聚合性化合物时,还优选具有缩水甘油基。具体而言,作为例子,可以举出下述化合物A2。
[化学式3]
ma、na及pa的比率优选ma:(na+pa)=5:5~9:1,且优选na:pa=1:9~9:1。R1的含义与上述化合物A1中的R1的含义相同,优选范围也相同。
另外,作为分散剂的具体例,还可以举出下述化合物B1。
[化学式4]
mb及nb的比率优选mb:nb=5:5~9:1。R1的含义与上述化合物A1中的R1的含义相同,优选范围也相同。
另外,作为分散剂的具体例,还可以举出化合物C。
[化学式5]
另外,作为分散剂的具体例,还可以举出化合物D。
[化学式6]
n及m的比率优选1:5~1:20。
另外,作为分散剂的具体例,还可以举出化合物E。
[化学式7]
从良好地涂覆配位有配体的量子点的观点考虑,分散剂的重均分子量Mw优选500以上且20000以下,更优选1000以上且5000以下。
在此,重均分子量Mw是指将通过凝胶渗透色谱(GPC)测出的测定值换算为聚苯乙烯而求出的重均分子量。设为使用HLC-8120(TOSOH CORPORATION制)作为GPC装置,使用TSKgel Multipore XL-M(TOSOH CORPORATION制,7.8mmID(内径)×30.0cm)作为柱,并使用四氢呋喃(THF)作为洗脱液而测定出的值。
(聚合性化合物)
聚合性化合物的LogP值为3.0以下。LogP值优选为2.5以下,更优选为2.0以下。LogP值优选为0.5以上,但也可以小于0.5。若LogP值为0.5以上,则具有容易使量子点分散于含有聚合性化合物的聚合性组合物中的倾向,因此优选。
LogP值为亲水性的指标,该值越小,意味着极性越高。另一方面,氧为非极性分子。LogP值为3.0以下的化合物的极性高于氧的极性,因此认为由含有较多该化合物的(具体而言,相对于组合物总量100质量份,含有70质量份以上)聚合性组合物形成的波长转换层缺乏与氧的相容性,氧难以侵入。本发明人等推测,这如前面所记载那样有助于抑制由来自切出之后的波长转换层的端面或与相邻层的界面端部的氧的侵入引起的量子点的发光效率下降。
本发明及本说明书中,LogP值是指1-辛醇/水的分配系数的对数值。LogP值能够使用片段法、原子接近法(atom approachmethod)等,通过计算而计算出。本说明书中所记载的LogP值为根据化合物的结构,使用Cambridge Soft Corporation制ChembiodrawUltra12.0计算的LogP值。
作为聚合性化合物,能够使用LogP值为3.0以下的具有环氧基的化合物、及(甲基)丙烯酸酯化合物等。其中,LogP值为3.0以下的单官能(甲基)丙烯酸酯化合物、或LogP值为3.0以下的脂环式环氧化合物能够抑制固化时的收缩,因此优选。另外,从减小波长转换层的透氧率且提高固化性的观点考虑,尤其优选LogP值为3.0以下的脂环式环氧化合物。
-单官能(甲基)丙烯酸酯化合物-
作为能够用作聚合性化合物的单官能(甲基)丙烯酸酯化合物,可以举出丙烯酸及甲基丙烯酸、它们的衍生物,更详细而言,可以举出在分子内具有1个(甲基)丙烯酸的聚合性不饱和键((甲基)丙烯酰基)的单体。作为它们的具体例,举出以下化合物,但本发明并不限定于此。具体而言,可以举出(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、1,4-环己烷二甲醇单丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、具有金刚烷骨架的(甲基)丙烯酸酯衍生物等。另外,上述(甲基)丙烯酸是表示丙烯酸及甲基丙烯酸中的一方或两方。并且,(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的一方或两方。
-脂环式环氧化合物-
聚合性化合物可以是脂环式环氧化合物。脂环式环氧化合物具有至少1个脂环式环氧基。在此,脂环式环氧基是指具有环氧环与饱和烃环的稠环的1价取代基,优选为具有环氧环与环烷环的稠环的1价取代基。作为更优选的脂环式环氧化合物,可以举出在1个分子中具有1个以上由环氧环和环己烷环缩环而成的下述结构的脂环式环氧化合物。脂环式环氧化合物可以仅为一种,也可以是结构不同的两种以上。另外,以下,与脂环式环氧化合物有关的含量是指,当使用结构不同的两种以上的脂环式环氧化合物时它们的合计含量。对于其他成分,使用结构不同的两种以上时,这点也是相同的。与脂肪族环氧化合物相比,脂环式环氧化合物基于光照射的固化性良好。在提高生产率、以及能够在光照射侧和非照射侧形成具有均匀的物理性能的层的观点上,使用光固化性优异的聚合性化合物也是有利的。由此,还能够抑制波长转换层的卷曲、提供均匀品质的波长转换部件。另外,一般而言,环氧化合物还具有光固化时的固化收缩较少的倾向。这点在形成变形较少且平滑的波长转换层方面有利。
[化学式8]
在1个分子中可以包含2个以上上述结构,优选在1个分子中包含1个或2个。并且,上述结构可以具有1个以上的取代基。作为取代基,可以举出烷基、羟基、烷氧基、卤原子、氰基、氨基、硝基、酰基及羧基等。作为烷基,例如可以举出碳原子数1~6的烷基。作为烷氧基,例如可以举出碳原子数1~6的烷氧基。作为卤原子,例如可以举出氟原子、氯原子及溴原子。
作为能够用作聚合性化合物的脂环式环氧化合物,可以举出CELLOXIDE(注册商标)8000、CELLOXIDE(注册商标)2021P及CELLOXIDE(注册商标)2000(以上为DaicelCorporation制)等,但并不限定于这些。其中,从LogP值较低、进一步减小波长转换层的透氧率的观点考虑,尤其优选CELLOXIDE2021P。
[化学式9]
聚合性化合物的含量相对于聚合性组合物总量,优选为50质量份以上。更优选为70质量份以上且99质量份以下,进一步优选为85质量份以上且98质量份以下。
(光聚合引发剂)
作为光聚合引发剂,在由BASF公司市售的Irgacure(注册商标)系列中,例如可以举出Irgacure 290、Irgacure 651、Irgacure 754、Irgacure 184、Irgacure 2959、Irgacure 907、Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure 819等。并且,在Darocure(注册商标)系列中,例如可以举出Darocure TPO、Darocure 1173等。并且,在由Lamberti公司市售的Esacure(注册商标)系列中,例如可以举出Esacure TZM、Esacure TZT、Esacure KTO46等。此外,可以含有公知的自由基聚合引发剂或阳离子聚合引发剂。例如,可以参考日本特开2013-043382号公报的0037段、日本特开2011-159924号公报的0040~0042段。
光聚合引发剂的含量相对于聚合性组合物100质量份,优选0.1~10质量份,更优选0.2~8质量份,进一步优选0.2~5质量份。
(其他添加剂)
本发明的聚合性组合物可以含有粘度调节剂、溶剂、硅烷偶联剂等。
-粘度调节剂-
聚合性组合物根据需要可以含有粘度调节剂。通过添加粘度调节剂,能够将它们调整为所希望的粘度。粘度调节剂优选为粒径为5nm~300nm的填料。并且,粘度调节剂可以是触变剂。另外,本发明及本说明书中,触变性是指在液态组合物中相对于剪切速度的增加而减小粘性的性质,触变剂是指具有通过将其含于液态组合物中而对组合物赋予触变性的功能的材料。作为触变剂的具体例,可以举出气相二氧化硅(Fumed silica)、氧化铝、氮化硅、二氧化钛、碳酸钙、氧化锌、滑石、云母、长石、高岭石(高岭土粘土)、叶蜡石(蜡石粘土)、绢云母(sericite)、膨润土、蒙皂石·蛭石类(蒙脱石、贝得石、绿脱石、皂石等)、有机膨润土、有机蒙皂石等。
-溶剂-
聚合性组合物根据需要可以含有溶剂。溶剂中可以优选使用有机溶剂。有机溶剂的例子可以举出酰胺(例子,N,N-二甲基甲酰胺)、亚砜(例子,二甲基亚砜)、杂环化合物(例子,吡啶)、烃(例子,苯、己烷、甲苯)、卤代烷(例子,氯仿、二氯甲烷)、酯(例子,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯)、酮(例子,丙酮、甲乙酮)、醚(例子,四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷)等。
此时所使用的溶剂的种类及添加量并没有特别限定。添加量从使聚合性组合物的粘度变得最佳的观点考虑,相对于聚合性组合物100质量份,优选设为50~500质量份。
-硅烷偶联剂-
组合物还能够含有硅烷偶联剂。由含有硅烷偶联剂的聚合性组合物形成的波长转换层通过硅烷偶联剂而成为与相邻层的粘附性牢固的层,因此能够显示更优异的耐候性。这主要是由于,波长转换层中所含的硅烷偶联剂通过水解反应或缩合反应而与相邻层的表面或该层的构成成分形成共价键。此时,还优选设置后述的无机层作为相邻层。并且,当硅烷偶联剂具有自由基聚合性基团等反应性官能团时,与构成波长转换层的单体成分形成交联结构,这也能有助于提高波长转换层与相邻层的粘附性。另外,本说明书中,波长转换层中所含的硅烷偶联剂是以还包含如上所述的反应后的形态的硅烷偶联剂的含义来使用的。
作为硅烷偶联剂,能够无任何限制地使用公知的硅烷偶联剂。作为从粘附性的观点考虑优选的硅烷偶联剂,可以举出日本特开2013-43382号公报中所记载的通式(1)所表示的硅烷偶联剂。关于详细内容,可以参考日本特开2013-43382号公报的0011~0016段的记载。硅烷偶联剂等添加剂的使用量并没有特别限定,能够适当地设定。
聚合性组合物的制备方法并没有特别限制,只要通过一般的聚合性组合物的制备步骤实施即可。
接着,参考附图对作为本发明的一实施方式的波长转换部件及具备该波长转换部件的背光单元进行说明。图1是本实施方式的波长转换部件的概略结构剖视图。
[波长转换部件]
如图1所示,本实施方式的波长转换部件1D具备使聚合性组合物固化而成的波长转换层30及配置于波长转换层30的两个主表面的阻挡膜10、20。在此,“主表面”是指将波长转换部件用于后述的液晶显示装置时配置于视觉辨认侧或背光侧的波长转换层的表面(前表面、背面)。关于其他层或部件的主表面也相同。阻挡膜10、20分别从波长转换层30侧分别具备阻挡层12、22、及支撑体11、21。以下,对波长转换层30、阻挡膜10、20、支撑体11、21、及阻挡层12、22的详细内容进行说明。
(波长转换层)
如图1所示,波长转换层30是被蓝色光LB激发而发出荧光(红色光)LR的量子点30A及被蓝色光LB激发而发出荧光(绿色光)LG的量子点30B分散于有机基质30P中而成。另外,图1中,为了容易视觉辨认而将量子点30A、30B记载得较大,但实际上例如相对于波长转换层30的厚度50~100μm,量子点的直径为2~7nm的范围。
在量子点30A、30B的表面配位有配体。波长转换层30是通过光照射或热使本发明的聚合性组合物固化而成,所述聚合性组合物含有配位有配体的量子点30A、30B及聚合性化合物。波长转换层为通过光照射固化而成的层时,能够形成具有生产率及均匀的物理性质的层,因此更优选。有机基质30P是聚合性化合物固化而成的。
波长转换层30的厚度优选为1~500μm的范围,更优选为10~250μm的范围,进一步优选为30~150μm的范围。若厚度为1μm以上,则能够得到较高的波长转换效果,因此优选。并且,若厚度为500μm以下,则组装于背光单元时能够使背光单元变薄,因此优选。
上述实施方式中,对使用蓝色光作为光源的方式进行了说明,但波长转换层30也可以是被紫外光LUV激发而发出荧光(红色光)LR的量子点30A、被紫外光LUV激发而发出荧光(绿色光)LG的量子点30B、及被紫外光LUV激发而发出荧光(蓝色光)LB的量子点30C(未图示)分散于有机基质30P中而成。波长转换层的形状并没有特别限定,能够设为任意的形状。
(阻挡膜)
阻挡膜10、20为具有阻挡氧的阻气功能的薄膜。本实施方式中,在支撑体11、21上分别具备阻挡层12、22。通过支撑体11、21的存在,波长转换部件1D的强度得到提高,且能够容易将各层进行制膜。
另外,本实施方式中,示出了阻挡层12、22被支撑体11、21支撑而成的阻挡膜10、20,但阻挡层12、22也可以不被支撑体11、21支撑。并且,本实施方式中,示出了阻挡层12、22以相邻的方式具备于波长转换层30的两个主表面的波长转换部件,但支撑体11、21充分具有阻挡性时,也可以仅由支撑体11、21形成阻挡层。
并且,阻挡膜10、20优选如本实施方式那样在波长转换部件中包含2个的方式,但也可以是仅包含1个的方式。
阻挡膜10、20优选可见光区域内的总光线透射率为80%以上,更优选为90%以上。可见光区域是指380~780nm的波长区域,总光线透射率是指遍及可见光区域的透光率的平均值。
阻挡膜10、20的透氧率优选为1.00cm3/(m2·day·atm)以下。在此,上述透氧率是在测定温度23℃、相对湿度90%的条件下使用氧气透过率测定装置(商品名“OX-TRAN 2/20”,MOCON Inc.制)测定出的值。阻挡膜10、20的透氧率更优选为0.10cm3/(m2·day·atm)以下,进一步优选为0.01cm3/(m2·day·atm)以下。
(支撑体)
在波长转换部件1D中,波长转换层30的至少一个主表面被支撑体11或21支撑。波长转换层30优选如本实施方式那样被支撑体11及21支撑波长转换层30的表背的主表面。
从波长转换部件的耐冲击性等的观点考虑,支撑体11、21的平均膜厚优选为10μm以上且500μm以下,更优选为20μm以上且400μm以下,优选为30μm以上且300μm以下。如降低波长转换层30中所含的量子点30A、30B的浓度的情况、或减小波长转换层30的厚度的情况那样,增加光的逆反射的方式中,优选波长450nm的光的吸收率更低,因此从抑制亮度下降的观点考虑,支撑体11、21的平均膜厚优选为40μm以下,进一步优选为25μm以下。
为了进一步降低波长转换层30中所含的量子点30A、30B的浓度,或者进一步减小波长转换层30的厚度,需要为了维持LCD的显示颜色而在后述的背光单元的逆反射性部件设置多片棱镜片等设置增加光的逆反射的机构来进一步增加激发光通过波长转换层的次数。因此,支撑体优选为相对于可见光为透明的透明支撑体。
在此,相对于可见光为透明是指可见光区域中的光线透射率为80%以上,优选为85%以上。用作透明尺度的光线透射率能够通过使用JIS-K7105中所记载的方法即积分球式光线透射率测定装置测定总光线透射率及散射光量并由总光线透射率减去扩散透射率而计算出。关于支撑体,可以参考日本特开2007-290369号公报的0046~0052段、日本特开2005-096108号公报的0040~0055段。
并且,支撑体11、21在波长589nm下的面内延迟Re(589)优选为1000nm以下。更优选为500nm,进一步优选为200nm以下。
在制作出波长转换部件1D之后,检查有无异物或缺陷时,通过将2片偏振片配置于消光位,并在其之间插入波长转换部件进行观察,容易发现异物或缺陷。若支撑体的Re(589)在上述范围,则在使用偏振片进行检查时,更容易发现异物或缺陷,因此优选。
在此,Re(589)通过在KOBRA-21ADH或KOBRA WR(Oji Scientific Inst rumentsCo.,Ltd.制)中使波长589nm的光沿薄膜法线方向射入而进行测定。每当选择测定波长λnm时,能够手动更换波长选择滤波器或者利用程序等转换测定值来进行测定。
作为支撑体11、21,优选具有对氧及水分的阻挡性的支撑体。作为这种支撑体,可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、包括具有环状烯烃结构的聚合物的薄膜及聚苯乙烯薄膜等作为优选例。
(阻挡层)
阻挡层12、22从支撑体11、21侧依次分别具备有机层12a、22a及无机层12b、22b。有机层12a、22a也可以设置于无机层12b、22b与波长转换层30之间。
阻挡层12、22通过成膜于支撑体11、21的表面而形成。因此,由支撑体11、21和设置于其之上的阻挡层12、22构成阻挡膜10、20。当设置阻挡层12、22时,优选支撑体具有较高的耐热性。在波长转换部件1D中,与波长转换层30相邻的阻挡膜10、20中的层可以是无机层,也可以是有机层,并没有特别限定。
阻挡层12、22由多个层构成时能够进一步提高阻挡性,因此从提高耐候性的观点考虑优选,但层数越增加,具有波长转换部件的透光率越下降的倾向,因此优选考虑良好的透光率和阻挡性而进行设计。
-无机层-
无机层是指以无机材料为主成分的层,优选无机材料占据50质量%以上、进一步占据80质量%以上、尤其占据90质量%以上的层,最优选仅由无机材料形成的层。作为适合于阻挡层12、22的无机层12b、22b并没有特别限定,能够使用金属、无机氧化物、氮化物、氧化氮化物等各种无机化合物。作为构成无机材料的元素,优选硅、铝、镁、钛、锡、铟及铈,也可以含有这些中的一种或两种以上。作为无机化合物的具体例,可以举出氧化硅、氧化氮化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化锡、氧化铟合金、氮化硅、氮化铝、氮化钛。并且,作为无机层,可以设置金属膜,例如铝膜、银膜、锡膜、铬膜、镍膜、钛膜。
在上述材料中,尤其优选含有硅氧化物、硅氮化物、硅氧化氮化物、硅碳化物或铝氧化物的无机层。包括这些材料的无机层与有机层的粘附性良好,因此即使在无机层中存在针孔的情况下,有机层也能够有效地填补针孔,能够进一步提高阻挡性。
并且,从抑制阻挡层中的光吸收的观点考虑,最优选氮化硅。
作为无机层的形成方法并没有特别限定,例如能够使用能够使成膜材料蒸发或飞散并使其堆积在被蒸镀面的各种成膜方法。
作为无机层的形成方法的例子,可以举出加热无机氧化物、无机氮化物、无机氧化氮化物、金属等无机材料而蒸镀的真空蒸镀法;将无机材料用作原料,通过导入氧气使其氧化而进行蒸镀的氧化反应蒸镀法;将无机材料用作靶原料,通过导入氩气、氧气进行溅射而蒸镀的溅射法;通过由等离子枪产生的等离子束进行加热而蒸镀于无机材料的离子镀法等物理气相沉积法(Physical VaporDeposition法,PVD法);当将氧化硅的蒸镀膜进行成膜时,将有机硅化合物作为原料的等离子体化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition,CVD法);等等。
无机层的厚度为1nm~500nm即可,优选为5nm~300nm,尤其,更优选为10nm~150nm。这是因为,通过相邻的无机层的膜厚在上述范围内,能够实现良好的阻挡性,同时能够抑制无机层中的光吸收,从而能够提供透光率更高的波长转换部件。
-有机层-
有机层是以有机材料为主成分的层,是有机材料优选占据50质量%以上、进一步优选占据80质量%以上、尤其优选占据90质量%以上的层。作为有机层,可以参考日本特开2007-290369号公报的0020~0042段、日本特开2005-096108号公报的0074~0105段。另外,有机层优选含有卡多聚合物。这是因为,由此有机层与相邻层的粘附性,尤其与无机层的粘附性变得良好,能够实现更优异的阻挡性。关于卡多聚合物的详细内容,可以参考上述日本特开2005-096108号公报的0085~0095段。有机层的膜厚优选在0.05μm~10μm的范围内,其中,优选在0.5~10μm的范围内。当通过湿涂法形成有机层时,有机层的膜厚在0.5~10μm的范围内,其中,优选在1μm~5μm的范围内。并且,当通过干涂法形成时,在0.05μm~5μm的范围内,其中,优选在0.05μm~1μm的范围内。这是因为,通过由湿涂法或干涂法形成的有机层的膜厚在上述范围内,能够使与无机层的粘附性变得更良好。
关于无机层及有机层的其他的详细内容,可以参考上述日本特开2007-290369号公报、日本特开2005-096108号公报、以及US2012/0113672A1的记载。
在波长转换部件1D中,波长转换层、无机层、有机层、支撑体可以依次层叠,也可以在无机层与有机层之间、在两层有机层之间、或两层无机层之间配置支撑体而层叠。
(凹凸赋予层)
阻挡膜10优选在与波长转换层30侧的面相反一侧的面具备赋予凹凸结构的凹凸赋予层13。若阻挡膜10具有凹凸赋予层13,则能够改善阻挡膜的粘连性、光滑性,因此优选。凹凸赋予层优选为含有粒子的层。作为粒子,可以举出二氧化硅、氧化铝、氧化金属等无机粒子、或交联高分子粒子等有机粒子等。并且,凹凸赋予层优选设置于阻挡膜的与波长转换层相反一侧的表面,但也可以设置于两面。
为了将量子点的荧光高效地取出至外部,波长转换部件1D能够具有光散射功能。光散射功能可以设定在波长转换层30内部,也可以另设具有光散射功能的层作为光散射层。光散射层可以设置于阻挡层22的波长转换层30侧的面,也可以设置于支撑体的与波长转换层相反一侧的面。当设置上述凹凸赋予层时,优选将凹凸赋予层设为能够与光散射层兼用的层。
<波长转换部件的制造方法>
接着,对在波长转换层30的两面具有阻挡膜10、20的方式的波长转换部件1D的制造方法的一例进行说明,所述阻挡膜10、20在支撑体11、21上具备阻挡层12、22。
本实施方式中,波长转换层30能够通过将制备出的聚合性组合物涂布于阻挡膜10、20的表面之后利用光照射或加热使其固化而形成。作为涂布方法,可以举出帘式涂布法、浸涂法、旋涂法、印刷涂布法、喷涂法、狭缝涂布法、辊涂法、滑动涂布法、刮刀涂布法、凹版涂布法、绕线棒涂布法等公知的涂布方法。
固化条件能够根据所使用的聚合性化合物的种类或聚合性组合物的组成适当地设定。并且,当聚合性组合物为含有溶剂的组合物时,在进行固化之前,可以为了除去溶剂而实施干燥处理。
聚合性组合物的固化可以在将聚合性组合物夹持于2片支撑体之间的状态下进行。以下,参考图2及图3对包括固化处理的波长转换部件的制造工序的一方式进行说明。但是,本发明并不限定于下述方式。
图2是波长转换部件1D的制造装置的一例的概略结构图,图3是图2所示的制造装置的局部放大图。
本实施方式的制造装置具备:未图示的送出机;涂布部120,在第一阻挡膜10(以下,也称为“第一薄膜10”。)上涂布聚合性组合物而形成涂膜30M;层合部130,在涂膜30M上贴合第二阻挡膜20(以下,也称为“第二薄膜20”。)而由第一阻挡膜10和第二阻挡膜20夹持涂膜30M;固化部160,将涂膜30M进行固化;及未图示的卷取机。
使用图2及图3所示的制造装置的波长转换部件的制造工序至少包括如下工序:在连续搬送的第一阻挡膜10的表面涂布聚合性组合物而形成涂膜的工序;在涂膜之上层合(重合)连续搬送的第二阻挡膜20,并由第一薄膜10和第二薄膜20夹持涂膜的工序;及以由第一薄膜10和第二薄膜20夹持涂膜的状态,将第一薄膜10和第二薄膜20中的任一个卷绕于支撑辊,连续搬送的同时进行光照射而使涂膜聚合固化,从而形成波长转换层(固化层)的工序。本实施方式中,第一薄膜10、第二薄膜20双方使用具有对氧或水分的阻挡性的阻挡膜。通过设为这种方式,能够得到波长转换层的两面被阻挡膜保护的波长转换部件1D。也可以设为单面被阻挡膜保护的波长转换部件,在该情况下,优选将阻挡膜侧设为靠近外部气体的一侧而进行使用。
更详细而言,首先,从未图示的送出机,将第一薄膜10连续搬送至涂布部120。从送出机例如以1~50m/分钟的搬送速度送出第一薄膜10。但是,并不限定于该搬送速度。送出时,例如对第一薄膜10施加20~150N/m的张力,优选30~100N/m的张力。
涂布部120中,在连续搬送的第一薄膜10的表面涂布聚合性组合物(以下,也记载为“涂布液”。)而形成涂膜30M(参考图3)。涂布部120中,例如设置有模涂机124和与模涂机124对置配置的支撑辊126。将第一薄膜10的与形成涂膜30M的表面相反的表面卷绕于支撑辊126,并从模涂机124的吐出口将涂布液涂布于连续搬送的第一薄膜10的表面而形成涂膜30M。在此,涂膜30M是指涂布于第一薄膜10上的固化前的聚合性组合物。
本实施方式中,作为涂布部120中的涂布装置,示出了适用了挤出涂布法的模涂机124,但并不限定于此。例如,也能够使用适用了帘式涂布法、棒式涂布法或辊涂法等各种方法的涂布装置。
通过涂布部120并在其之上形成有涂膜30M的第一薄膜10连续搬送至层合部130。层合部130中,在涂膜30M之上层合连续搬送的第二薄膜20,并由第一薄膜10和第二薄膜20夹持涂膜30M。
层合部130设置有层合辊132和包围层合辊132的加热腔室134。加热腔室134设置有用于使第一薄膜10通过的开口部136及用于使第二薄膜20通过的开口部138。
在与层合辊132对置的位置上配置有支撑辊162。形成有涂膜30M的第一薄膜10的与涂膜30M的形成面相反的表面卷绕于支撑辊162,并连续搬送至层合位置P。层合位置P是指第二薄膜20和涂膜30M开始接触的位置。第一薄膜10优选在到达层合位置P之前卷绕于支撑辊162。这是因为,即使在第一薄膜10上产生褶皱的情况下,褶皱在到达层合位置P之前能够通过支撑辊162得以矫正而被除去。因此,第一薄膜10卷绕于支撑辊162的位置(接触位置)与层合位置P之间的距离L1优选较长,例如优选30mm以上,其上限值通常由支撑辊162的直径和通过路线(passline)来确定。
本实施方式中,通过固化部160中使用的支撑辊162和层合辊132进行第二薄膜20的层合。即,将固化部160中使用的支撑辊162作为层合部130中使用的辊而兼用。但是,并不限定于上述方式,也可以在层合部130设置与支撑辊162不同的层合用的辊而不兼用支撑辊162。
通过在层合部130中使用固化部160中使用的支撑辊162,能够减少辊的数量。并且,支撑辊162还能够用作对第一薄膜10的加热辊。
从未图示的送出机送出的第二薄膜20卷绕于层合辊132,并在层合辊132与支撑辊162之间被连续搬送。第二薄膜20在层合位置P层合在形成于第一薄膜10的涂膜30M之上。由此,由第一薄膜10和第二薄膜20夹持涂膜30M。层合是指将第二薄膜20重合并层叠于涂膜30M之上。
层合辊132与支撑辊162的距离L2优选为第一薄膜10、使涂膜30M聚合固化而成的波长转换层(固化层)30及第二薄膜20的合计厚度的值以上。并且,L2优选为第一薄膜10、涂膜30M及第二薄膜20的合计厚度加上5mm的长度以下。通过将距离L2设为合计厚度加上5mm的长度以下,能够防止泡沫侵入到第二薄膜20与涂膜30M之间。在此,层合辊132与支撑辊162的距离L2是指层合辊132的外周面与支撑辊162的外周面的最短距离。
层合辊132和支撑辊162的旋转精确度以径向振摆计为0.05mm以下,优选为0.01mm以下。径向振摆越小,越能够减小涂膜30M的厚度分布。
并且,为了抑制由第一薄膜10和第二薄膜20夹持涂膜30M之后的热变形,固化部160的支撑辊162的温度与第一薄膜10的温度之差、及支撑辊162的温度与第二薄膜20的温度之差优选为30℃以下,更优选为15℃以下,最优选相同。
为了减小与支撑辊162的温度之差而设置加热腔室134时,优选在加热腔室134内对第一薄膜10及第二薄膜20进行加热。例如,能够通过未图示的热风产生装置将热风供给至加热腔室134而对第一薄膜10及第二薄膜20进行加热。
也可以通过将第一薄膜10卷绕于经温度调整的支撑辊162而通过支撑辊162对第一薄膜10进行加热。
另一方面,对于第二薄膜20,能够通过将层合辊132设为加热辊而由层合辊132对第二薄膜20进行加热。但是,加热腔室134及加热辊并不是必需的,可以根据需要进行设置。
接着,以由第一薄膜10和第二薄膜20夹持涂膜30M的状态连续搬送至固化部160。附图所示的方式中,固化部160中的固化通过光照射进行,但聚合性组合物中所含的聚合性化合物通过加热而聚合时,能够通过暖风的喷吹等加热而进行固化。
在支撑辊162和与支撑辊162对置的位置设置有光照射装置164。在支撑辊162与光照射装置164之间连续搬送夹持了涂膜30M的第一薄膜10和第二薄膜20。通过光照射装置照射的光根据聚合性组合物中所含的光聚合性化合物的种类确定即可,作为一例可以举出紫外线。在此,紫外线是指波长280~400nm的光。作为产生紫外线的光源,例如能够使用低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、碳弧灯、金属卤化物灯、氙气灯等。光照射量设定于能够进行涂膜的聚合固化的范围即可,例如作为一例,能够朝向涂膜30M照射100~10000mJ/cm2的照射量的紫外线。
固化部160中,能够以由第一薄膜10和第二薄膜20夹持涂膜30M的状态,将第一薄膜10卷绕于支撑辊162,连续搬送的同时,从光照射装置164进行光照射,使涂膜30M固化而形成波长转换层30。
本实施方式中,将第一薄膜10侧卷绕于支撑辊162进行了连续搬送,但也能够将第二薄膜20卷绕于支撑辊162进行连续搬送。
卷绕于支撑辊162是指第一薄膜10及第二薄膜20中的任一个以某一包角与支撑辊162的表面接触的状态。因此,在连续搬送期间,第一薄膜10及第二薄膜20同步于支撑辊162的旋转而移动。至少在照射紫外线期间卷绕于支撑辊162即可。
支撑辊162具备圆柱状形状的主体及配置于主体的两端部的旋转轴。支撑辊162的主体例如具有φ200~1000mm的直径。对于支撑辊162的直径φ并没有特别限制。若考虑层叠膜的卷曲变形、设备成本及旋转精确度,则优选为直径φ300~500mm。通过在支撑辊162的主体安装温度调节器,能够调整支撑辊162的温度。
支撑辊162的温度能够考虑光照射时的发热、涂膜30M的固化效率及第一薄膜10和第二薄膜20在支撑辊162上的褶皱变形的产生而确定。支撑辊162例如优选设定于10~95℃的温度范围,更优选为15~85℃。在此,与辊有关的温度是指辊的表面温度。
层合位置P与光照射装置164的距离L3例如能够设为30mm以上。
通过光照射,涂膜30M被固化而成为波长转换层30,从而制造包含第一薄膜10、波长转换层30及第二薄膜20的波长转换部件1D。波长转换部件1D通过剥离辊180从支撑辊162剥离。波长转换部件1D连续搬送至未图示的卷取机,接着,波长转换部件1D通过卷取机被卷取成卷状。
[背光单元]
接着,对具备本发明的波长转换部件的背光单元进行说明。图4是表示背光单元的概略结构剖视图。
如图4所示,本发明的背光单元2具备:面状光源1C,包括射出一次光(蓝色光LB)的光源1A和引导从光源1A射出的一次光并射出的导光板1B;波长转换部件1D,具备于面状光源1C上;逆反射性部件2B,隔着波长转换部件1D而与面状光源1C对置配置;及反射板2A,隔着面状光源1C而与波长转换部件1D对置配置,波长转换部件1D将从面状光源1C射出的一次光LB的至少一部分作为激发光而发出荧光,并射出包括该荧光的二次光(绿色光LG,红色光LR)及透射了波长转换部件1D的一次光LB。通过LG、LR及LB,从逆反射性部件2B的表面射出白色光LW。
波长转换部件1D的形状并没有特别限定,可以是片状、棒状等任意的形状。
图4中,从波长转换部件1D射出的LB、LG及LR射入逆反射性部件2B,射入的各光在逆反射性部件2B与反射板2A之间重复反射而通过多次波长转换部件1D。其结果,波长转换部件1D中,足够量的激发光(蓝色光LB)被发出红色光LR的量子点30A、发出绿色光LG的量子点30B吸收,发出所需量的荧光(绿色光LG,红色光LR),从而从逆反射性部件2B实现白色光LW并射出。
当使用紫外光作为激发光时,使紫外光作为激发光射入含有图1中的量子点30A、30B及未图示的30C的波长转换层30,由此能够通过由量子点30A发出的红色光、由量子点30B发出的绿色光及由量子点30C发出的蓝色光来实现白色光。
从实现高亮度且较高的颜色再现性的观点考虑,作为背光单元,优选使用多波长光源化的背光单元。例如,优选发出在430~480nm的波长范围具有发光中心波长且具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰值的蓝色光、在520~560nm的波长范围具有发光中心波长且具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰值的绿色光、及在600~680nm的波长范围具有发光中心波长且具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰值的红色光。
从进一步提高亮度及颜色再现性的观点考虑,背光单元发出的蓝色光的波长范围更优选为440~460nm。
从同样的观点考虑,背光单元发出的绿色光的波长范围更优选为520~545nm。
并且,从同样的观点考虑,背光单元发出的红色光的波长范围更优选为610~640nm。
并且,从同样的观点考虑,背光单元发出的蓝色光、绿色光及红色光的各发光强度的半宽度均优选为80nm以下,更优选为50nm以下,进一步优选为40nm以下,更进一步优选为30nm以下。在这些之中,尤其优选蓝色光的各发光强度的半宽度为25nm以下。
作为光源1A,可以举出发出在430nm~480nm的波长范围具有发光中心波长的蓝色光的光源、或发出紫外光的光源。作为光源1A,能够使用发光二极管或激光光源等。
如图4所示,面状光源1C可以是包括光源1A和引导从光源1A射出的一次光并射出的导光板1B的光源,也可以是光源1A以与波长转换部件1D平行的平面状排列配置,且代替导光板1B而具备扩散板的光源。前一个光源一般被称作边缘照明方式,后一个光源一般被称作直下型方式。
作为背光单元的结构,图4中,对将导光板或反射板等作为构成部件的边缘照明方式进行了说明,但也可以是直下型方式。作为导光板,能够无任何限制地使用公知的导光板。
另外,本实施方式中,以使用面状光源作为光源的情况为例子进行了说明,但作为光源,也能够使用除面状光源以外的光源。
当使用发出蓝色光的光源时,波长转换层中优选至少含有被激发光激发而发出红色光的量子点30A、发出绿色光的量子点30B。由此,能够通过从光源发出且透射了波长转换部件的蓝色光和从波长转换部件发出的红色光及绿色光来实现白色光。
或者,在其他方式中,作为光源,能够使用发出在300nm~430nm的波长范围具有发光中心波长的紫外光的光源(紫外光源)例如紫外线发光二极管。此时,波长转换层中优选与量子点30A、30B一同含有被激发光激发而发出蓝色光的量子点30C。由此,能够通过从波长转换部件发出的红色光、绿色光及蓝色光来实现白色光。
并且,在其他方式中,也可以代替发光二极管而使用激光光源。
并且,作为反射板2A并没有特别限制,能够使用公知的反射板,其记载于日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利4091978号、日本专利3448626号等,这些公报的内容被引入本发明中。
逆反射性部件2B可以由公知的扩散板或扩散片、棱镜片(例如,Sumitomo 3MLimited制BEF系列等)、反射型偏振膜(例如,Sumitomo 3M Limited制DBEF系列等)等构成。关于逆反射性部件2B的结构,记载于日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利4091978号、日本专利3448626号等中,这些公报的内容被引入本发明中。
[液晶显示装置]
上述背光单元2能够应用于液晶显示装置。图5中示出本发明的液晶显示装置的概略结构剖视图。
如图5所示,液晶显示装置4具备上述实施方式的背光单元2和与背光单元2中的逆反射性部件2B侧对置配置的液晶单元单位(liquid crystal cellunit)3。液晶单元单位3为由偏振片32和33夹持液晶单元31的结构,偏振片32、33分别成为偏振器322、332的两个主表面被偏振片保护膜321和323、331和333保护的结构。
对于构成液晶显示装置4的液晶单元31、偏振片32、33及其构成要件没有特别限定,能够无任何限制地使用利用公知的方法制作的要件或市售品。并且,当然也能够在各层之间设置粘接层等公知的中间层。
对于液晶单元31的驱动模式并没有特别限制,能够利用扭转向列(TN)、超扭转向列(STN)、垂直取向(VA)、面内切换(IPS)、光学补偿弯曲排列(OCB)单元等各种模式。液晶单元优选为VA模式、OCB模式、IPS模式、或TN模式,但并不限定于这些。作为VA模式的液晶显示装置的结构,可以举出日本特开2008-262161号公报的图2所示的结构作为一例。但是,对液晶显示装置的具体结构并没有特别限制,能够采用公知的结构。
液晶显示装置4根据需要还具有进行光学补偿的光学补偿部件、粘接层等附带的功能层。并且,可以配置有滤色器基板、薄层晶体管基板、透镜膜、扩散片、硬涂层、防反射层、低反射层、防眩层等以及或代替此的前方散射层、底漆层、抗静电层、底涂层等表面层。
背光侧的偏振片32可以具有相位差膜作为液晶单元31侧的偏振片保护膜323。作为这种相位差膜,能够使用公知的纤维素酰化物膜等。
背光单元2及液晶显示装置4由于具备上述本发明的聚合反应率较高且固化性良好的波长转换层,因此成为高亮度的背光单元及液晶显示装置。
实施例
以下,根据实施例对本发明进一步进行具体的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的宗旨,则能够适当地进行变更。因此,本发明的范围不应通过以下所示的具体例进行限定性的解释。
(阻挡膜10的制作)
使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜(TOYOBO CO.,LTD.制,商品名“Cosmoshine(注册商标)A4300”,厚度50μm)作为支撑体,通过以下步骤在支撑体的单面侧依次形成了有机层及无机层。
准备三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(DAICEL-ALLNEX LTD.制TMPTA)及光聚合引发剂(LAMBERTI公司制,ESACURE KTO46),称取以质量比率计成为95:5的量,使它们溶解于甲乙酮中,制成固体成分浓度15%的涂布液。使用模涂机,将该涂布液以辊至辊方式涂布于上述PET薄膜上,并使其在50℃的干燥区通过3分钟。然后,在氮气气氛下照射紫外线(积算照射量约600mJ/cm2),通过UV固化使其固化并进行了卷取。形成于支撑体上的有机层的厚度为1μm。
接着,使用辊至辊的CVD(ChemicalVaporDeposition)装置,在上述有机层的表面形成了无机层(氮化硅层)。作为原料气体,使用了硅烷气体(流量160sccm)、氨气(流量370sccm)、氢气(流量590sccm)及氮气(流量240sccm)。作为电源,使用了频率13.56MHz的高频电源。制膜压力为40Pa,达到膜厚为50nm。
如此,制作出在形成于支撑体上的有机层的表面层叠有无机层的阻挡膜10。
(表面处理阻挡膜的制作)
制备下述组成的含硅烷偶联剂的组合物,用作表面处理用组合物(表面处理用涂布液)。使用模涂机,将该表面处理用组合物以辊至辊方式以2ml/m2的涂布量涂布于阻挡膜10的无机层上,并使其在120℃的干燥区通过3分钟。如此制作出无机层表面经硅烷偶联剂进行了表面处理的表面处理阻挡膜。
(表面处理用组合物)
表面处理用组合物以以下材料和配合比进行制备。
异丙醇/乙醇/乙酸/水/Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制KBM-5103(含硅烷偶联剂的溶液)=14/14/2/20/50(质量比)
(实施例1中使用的聚合性组合物1的制备)
关于实施例1中使用的量子点,作为发光波长535nm的绿色量子点分散液G1,使用了NN-LABS,LLC制CZ520-100。并且,作为发光波长630nm的红色量子点分散液R1,使用了NN-LABS,LLC制CZ620-100。它们都是芯使用了CdSe、壳使用了ZnS及配体使用了十八胺的量子点,以3重量%的浓度分散于甲苯中。
混合20质量份的量子点分散液G1、2质量份的量子点分散液R1、80质量份的氯仿及作为分散剂的5质量份的下述化合物A11,使用涡旋振荡器搅拌了1小时。接着,混合90质量份的CELLOXIDE 2021P(Daicel Corporation制CEL2021P)作为聚合性化合物,利用涡旋振荡器搅拌1小时,然后静置了24小时。一连串作业是在干燥氮气气氛下进行的。
[化学式10]
ma及na的比率大致为8:2。
利用孔径0.2μm的聚丙烯制过滤器过滤上述中得到的分散液之后,使用蒸发器加热至50℃的同时进行减压,去除了甲苯及氯仿。接着,添加了3质量份BASF公司制光聚合引发剂Irgacure 290。如此,得到了实施例1中使用的聚合性组合物1。所得到的聚合性组合物1为与100质量份相当的量。将该设为100质量份的聚合性组合物在表1中记载为调整后的涂布液,以下记载为涂布液1。
-聚合性组合物1(实施例1中使用)-
量子点分散液G1(发光极大:535nm) 20质量份
量子点分散液R1(发光极大:630nm) 2质量份
氯仿 80质量份
分散剂(化合物A11) 5质量份
聚合性化合物:CEL2021P(Daicel Corporation制) 90质量份
光聚合引发剂:Irgacure(注册商标)290(BASF公司制) 3质量份
(实施例9、10及比较例3中使用的量子点分散液的准备)
关于实施例9中使用的量子点,作为发光波长530nm的绿色量子点分散液G2,使用了NN-LABS,LLC制INP530-25。并且,作为发光波长620nm的红色量子点分散液R2,使用了NN-LABS,LLC制INP620-25。它们都是芯使用了InP、壳使用了ZnS及配体使用了油胺的量子点,以3重量%的浓度分散于甲苯中。
关于实施例10中使用的量子点,作为发光波长530nm的绿色量子点分散液G3,使用了NN-LABS,LLC制CZW-G-5。并且,作为发光波长620nm的红色量子点分散液R3,使用了NN-LABS,LLC制CZW-R-5。它们都是芯使用了CdSe、壳使用了ZnS及配体使用了巯基十一烷酸的量子点,以3重量%的浓度分散于水中。
作为比较例3中使用的量子点,对20质量份的量子点分散液G1混合4质量份的正丁胺,静置24小时之后,将其用作量子点分散液G4。并且,对4质量份的量子点分散液R1混合0.8质量份的正丁胺,静置24小时之后,将其用作量子点分散液R4。量子点分散液G4及R4的配体被正丁胺更换。
(其他实施例及比较例中使用的聚合性组合物及涂布液的制备)
设为表1所示的材料及质量比,除此以外,以与实施例1相同的方式制备出聚合性组合物及涂布液。
另外,表1所示的LogP值为根据化合物的结构,使用Cambridge Soft Corporation制ChembioDraw UltrA12.0计算出的值。
(实施例1的波长转换部件的制作)
将上述步骤中制作出的阻挡膜10用作第一薄膜及第二薄膜,通过参考图2及图3而说明的制造工序得到了波长转换部件。具体而言,准备阻挡膜10作为第一薄膜,以1m/分钟、60N/m的张力连续搬送的同时,利用模涂机在无机层面上涂布上述中制备出的涂布液1,形成了50μm的厚度的涂膜。接着,将形成有涂膜的第一薄膜(阻挡膜10)卷绕于支撑辊,在涂膜之上以无机层面与涂膜接触的方向层合第二薄膜(阻挡膜10),以由2片阻挡膜10夹持涂膜的状态连续搬送的同时,使用160W/cm的气冷金属卤化物灯(EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制)照射紫外线而使其固化,形成了含有量子点的波长转换层。紫外线的照射量为2000mJ/cm2。
(其他实施例及比较例的波长转换部件的制作)
使用上述中制作出的其他实施例及比较例中使用的聚合性组合物(涂布液),并使用阻挡膜10或表面处理阻挡膜作为基材膜,除此以外,以与实施例1相同的方式制作出波长转换部件。
(亮度的评价)
分解市售的平板终端(商品名“Kindle(注册商标)Fire HDX 7”,Amazon.com,Inc.制,以下有时仅记载为Kindle Fire HDX 7。),从背光单元中取出QDEF(3M Company制量子点薄膜),并组装以矩形切出的实施例、比较例的波长转换部来代替QDEF。如此制作出液晶显示装置。
将所制作出的液晶显示装置点亮,使整个面成为白显示,并利用设置于相对于导光板的面沿垂直方向740mm的位置上的亮度计(商品名“SR3”,TOPCON CORPORATION制)进行了测定。将测定结果示于表1。
(外周区域内的亮度下降的评价)
通过使用4cm×4cm的汤姆森刀片(Thomson blade)的冲切机,在各实施例及比较例的波长转换部件上冲切,在保持为25℃、相对湿度60%的房屋中,排列配置于市售的蓝色光源(商品名“OPSM-H150X142B”,OPTEX-FA CO.,LTD.制)上,对波长转换部件连续照射1000小时蓝色光。
接着,分解Kindle Fire HDX 7,取出背光单元,在导光板上放置照射蓝色光之后的波长转换部件,在其之上以表面凹凸图案的方向正交的方式重置了从Kindle Fire HDX7中取出的2片棱镜片。将背光单元点亮,利用设置于距离背光单元的表面740mm处的成像色彩亮度计(商品名“ProMetric”,Radiant Imaging公司制)测定出亮度。根据测定结果求出在外周区域(从画面4边的端部至内侧1cm为止的区域)中,从在画面中央部测定的亮度下降15%以上亮度的区域的比例,并根据下述评价基准进行了评价。将结果示于下述表1。
(评价基准)
A:发生了15%以上的亮度下降的区域小于外周区域的25%
B:发生了15%以上的亮度下降区域为外周区域的25%以上且小于50%
C:发生了15%以上的亮度下降区域为外周区域的50%以上且小于75%
D:发生了15%以上的亮度下降区域为外周区域的75%以上
对表1中的略称及商品名进行说明。
CEL2021P:脂环式环氧单体,Daicel Corporation制
PEA:丙烯酸2-苯氧基乙酯AMP-10G,Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制
LMA:甲基丙烯酸月桂酯
Irg 290:Irgacure 290
Irg 819:Irgacure 819
化合物D1是上述化合物D中n:m为1:15的情况。化合物E1是上述化合物E中ne=10的情况。
以下,示出化合物A21、A31、A41、A51及化合物B11的结构式。化合物A21中,ma:na:pa=7:2:1。化合物A31中,ma:na=7:3。化合物A41中,ma:na=7:3。化合物A51中,ma:na=8:2。化合物B11中,mb:nb=1:9。
[化学式11]
如表1所示,使用了本发明的聚合性组合物的实施例1~11,其最开始的亮度较高,且外周区域的亮度下降也评价为B以上。
另一方面,比较例1、3及4的外周部的亮度下降虽然评价为B以上,但认为由于未使用本发明的分散剂而引起量子点的凝聚,亮度降低。并且,比较例2由于使用了不易引起量子点的凝聚的LMA,因此亮度较高,但认为由于来自端部的氧的侵入而发生了外周区域的亮度下降。
符号说明
1A-光源,1B-导光板,1C-面状光源,1D-波长转换部件,2-背光单元,2A-反射板,2B-逆反射性部件,3-液晶单元单位,4-液晶显示装置,10、20-阻挡膜,11、21-支撑体,12、22阻挡层,12a、22a-有机层,12b、22b-无机层,13-凹凸赋予层,30-波长转换层,30A、30B-量子点,30P-有机基质,31-液晶单元,LB-激发光(一次光、蓝色光),LR-红色光(二次光、荧光),LG-绿色光(二次光、荧光),LW-白色光。
Claims (14)
1.一种聚合性组合物,其含有表面配位有配体的量子点、聚合性化合物及分散剂,其中,
所述配体为具有碳原子数为6以上的饱和烃链及配位性基团的分子,
所述聚合性化合物的LogP值为3.0以下,
所述分散剂在分子中具有非极性部位及极性部位,该非极性部位为选自碳原子数为6以上的饱和烃链、芳香族环及饱和脂肪族环中的至少1种。
2.根据权利要求1所述的聚合性组合物,其中,
所述量子点为选自在600nm~680nm的波长范围具有发光中心波长的量子点、在520nm~560nm的波长范围具有发光中心波长的量子点、及在430nm~480nm的波长范围具有发光中心波长的量子点中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的聚合性组合物,其中,
所述配位性基团为氨基、膦基或氧化膦基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合性组合物,其中,
所述极性部位为选自铵离子、酸酐、羟基、氨基、巯基、羧基、醛基、磷酸基、磺基、羰基、醚键、酯键、酰胺键及环氧乙烷链中的至少1种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚合性组合物,其中,所述聚合性化合物为选自具有环氧基的化合物及(甲基)丙烯酸酯化合物中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的聚合性组合物,其中,
所述聚合性化合物为脂环式环氧化合物。
7.根据权利要求5所述的聚合性组合物,其中,
所述聚合性化合物为单官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的聚合性组合物,其中,
所述聚合性组合物还含有光聚合引发剂。
9.一种波长转换部件,其具有使权利要求1至8中任一项所述的聚合性组合物固化而成的波长转换层。
10.根据权利要求9所述的波长转换部件,其中,
所述波长转换层是通过光照射使所述聚合性组合物固化而成的。
11.根据权利要求9或10所述的波长转换部件,其中,
所述波长转换部件还具有透氧率为1.00cm3/(m2·day·atm)以下的阻挡膜,所述波长转换层的2个主表面中的至少一个与所述阻挡膜接触。
12.根据权利要求11所述的波长转换部件,其中,所述波长转换部件具有2个所述阻挡膜,所述波长转换层的2个主表面分别与所述阻挡膜接触。
13.一种背光单元,其至少具备权利要求9至12中任一项所述的波长转换部件及光源。
14.一种液晶显示装置,其至少具备权利要求13所述的背光单元及液晶单元。
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