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JP2022060064A - 波長変換部材、バックライトユニット、画像表示装置、及び波長変換用樹脂組成物 - Google Patents

波長変換部材、バックライトユニット、画像表示装置、及び波長変換用樹脂組成物 Download PDF

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JP2022060064A
JP2022060064A JP2020168053A JP2020168053A JP2022060064A JP 2022060064 A JP2022060064 A JP 2022060064A JP 2020168053 A JP2020168053 A JP 2020168053A JP 2020168053 A JP2020168053 A JP 2020168053A JP 2022060064 A JP2022060064 A JP 2022060064A
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雄麻 吉田
Yuma Yoshida
正人 西村
Masato Nishimura
しん 江
Shing Jiang
勝義 坂本
Katsuyoshi Sakamoto
佳歩 山口
Kaho Yamaguchi
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Abstract

【課題】色再現性の耐久性が改善された波長変換部材、バックライトユニット、及び画像表示装置、並びにこれらの製造に用いられる波長変換用樹脂組成物の提供。【解決手段】蛍光体と、波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤と、一重項酸素クエンチャーとを含む波長変換層を備える、波長変換部材。【選択図】なし

Description

本発明は、波長変換部材、バックライトユニット、画像表示装置、及び波長変換用樹脂組成物に関する。
中間層の両側に樹脂シート等の被覆材を配置した積層体は、多くの技術分野で用いられている。たとえば、液晶表示装置等の画像表示装置のディスプレイの色再現性を向上させる手段として、量子ドット蛍光体を含む層と、その両側に設けられる被覆材とを備える波長変換部材が知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
量子ドット蛍光体を含む波長変換部材は、例えば、画像表示装置のバックライトユニットに配置される。赤色光を発光する量子ドット蛍光体及び緑色光を発光する量子ドット蛍光体を含む波長変換部材を用いる場合、波長変換部材に対して励起光としての青色光を照射すると、量子ドット蛍光体から発光された赤色光及び緑色光と、波長変換部材を透過した青色光とにより、白色光を得ることができる。
特表2013-544018号公報 国際公開第2016/052625号
赤色光と緑色光のように異なる波長域の光を発光する蛍光体を組み合わせる場合、それぞれの発光波長を合成して得られる波長スペクトルを適切に制御することが所望の色再現性を達成するうえで重要である。さらに、良好な色再現性が長期にわたって維持されることが重要である。
上記事情に鑑み、本開示の一実施形態は、色再現性の耐久性が改善された波長変換部材、バックライトユニット、及び画像表示装置を提供する。また、これらの製造に用いられる波長変換樹脂組成物を提供する。
上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1>蛍光体と、波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤と、一重項酸素クエンチャーとを含む波長変換層を備える、波長変換部材。
<2>前記蛍光体は、500nm以上580nm未満の波長域に発光中心波長を有する蛍光体、及び620nmを超え680nm以下の波長域に発光中心波長を有する蛍光体のいずれか一方又は両方を含む、<1>に記載の波長変換部材。
<3>前記蛍光体は量子ドット蛍光体を含む、<1>又は<2>に記載の波長変換部材。
<4>前記一重項酸素クエンチャーは遷移金属錯体を含む、<1>~<3>のいずれか1項に記載の波長変換部材。
<5>前記一重項酸素クエンチャーと前記吸光剤とのモル比(一重項酸素クエンチャーのモル数/吸光剤のモル数)は1以上である、<1>~<4>のいずれか1項に記載の波長変換部材。
<6>前記一重項酸素クエンチャーと前記蛍光体とのモル比(一重項酸素クエンチャーのモル数/蛍光体のモル数)は1000以下である、<1>~<5>のいずれか1項に記載の波長変換部材。
<7>前記波長変換層は(メタ)アクリル化合物を含む組成物の硬化物である、<1>~<6>のいずれか1項に記載の波長変換部材。
<8>前記波長変換層はチオール化合物を含む組成物の硬化物である、<1>~<7>のいずれか1項に記載の波長変換部材。
<9>前記波長変換層の少なくとも一部を被覆する被覆材を有する、<1>~<8>のいずれか1項に記載の波長変換部材。
<10><1>~<9>のいずれか1項に記載の波長変換部材と、光源とを備えるバックライトユニット。
<11><10>に記載のバックライトユニットを備える画像表示装置。
<12>蛍光体と、波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤と、一重項酸素クエンチャーと、重合性化合物と、光重合開始剤とを含む波長変換用樹脂組成物。
本開示によれば、色再現性の耐久性が改善された波長変換部材、バックライトユニット、及び画像表示装置が提供される。また、これらの製造に用いられる波長変換樹脂組成物が提供される。
波長変換部材の紫外可視吸収スペクトルの一例を示す図である。 波長変換部材の概略構成の一例を示す模式断面図である。 バックライトユニットの概略構成の一例を示す図である。 液晶表示装置の概略構成の一例を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「層」又は「膜」との語には、当該層又は膜が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
本開示において積層体又はこれを構成する層の平均厚みは、マイクロメータ、多層膜厚測定器等を用いて測定した任意の3箇所の厚みの算術平均値とする。
本開示において「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アリル」はアリル及びメタリルの少なくとも一方を意味する。
本開示において(メタ)アリル化合物は、分子中に(メタ)アリル基を有する化合物を意味し、(メタ)アクリル化合物は、分子中に(メタ)アクリロイル基を有する化合物を意味する。
本開示において波長スペクトルの「半値幅」は「半値全幅」を意味する。
<波長変換部材>
本開示の一実施形態に係る波長変換部材は、蛍光体と、波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤と、一重項酸素クエンチャーとを含む波長変換層を備える、波長変換部材である。
上記構成の波長変換部材は、良好な色再現性が長期にわたって維持される。その理由は、下記のように考えられる。
波長が580nm~620nmの範囲内である光は、緑色の波長域と赤色の波長域との中間の波長域に相当する。この波長域の光が吸光剤により吸収されることで、発光波長スペクトルにおける緑色の波長域と赤色の波長域との中間の波長域における発光量が低減する。その結果、波長変換部材の発光色の色再現性が改善されると考えられる。
波長変換部材の発光色の色再現性を改善する方法としては、波長変換層に含まれる緑色光を発光する蛍光体及び赤色光を発光する蛍光体を、それぞれの発光波長域の重なりが小さくなるように組み合わせることが挙げられる。たとえば、発光波長スペクトルの形状がシャープである(すなわち、半値幅が小さい)蛍光体を選択して組み合わせることが挙げられる。しかしながら、蛍光体の発光波長スペクトルを制御するのは容易でない場合がある。
例えば、蛍光体として量子ドット蛍光体を使用する場合には、環境規制等の動向に対応するためにCd(カドミウム)を含む量子ドット蛍光体からCdを含まない量子ドット蛍光体への転換が検討されている。
しかしながら、Cdを含まない量子ドット蛍光体の発光波長スペクトルはCdを含む量子ドット蛍光体の発光波長スペクトルに比べて半値幅が広く、色再現性が低下するおそれがある。例えば、In(インジウム)を含む量子ドット蛍光体は、Cdを含む量子ドット蛍光体に比べて合成の難易度が高く、発光波長スペクトルの半値幅を狭めるのが難しい。このような場合は、蛍光体の発光波長スペクトルを調節する代わりに特定の波長を吸収する材料(吸光剤)を用いて緑色光と赤色光との中間の波長域における発光を選択的に低減することが有効と考えられる。
ところで、吸光剤を含むことで改善された波長変換部材の色再現性は、時間が経過するにつれて低下する傾向にある。これは以下のように考えられる。
波長変換層中に存在する吸光剤は蛍光体の発する光を吸収して励起状態になり、波長変換層中に存在する酸素と反応して一重項酸素を生成する。この一重項酸素によって吸光剤の分解が進むためと考えられる。
本開示の波長変換部材では、波長変換層中に含まれる一重項酸素クエンチャーにより、波長変換層中に生成した一重項酸素が不活性化される。その結果、吸光剤の分解が抑制されて良好な色再現性が長期にわたって維持される。
(蛍光体)
波長変換部材の波長変換層に含まれる蛍光体の種類は特に限定されず、用途に応じて選択できる。蛍光体としては、有機蛍光体及び無機蛍光体を挙げることができる。
有機蛍光体としては、ナフタルイミド化合物、ペリレン化合物等が挙げられる。
無機蛍光体としては、Y:Eu、YVO:Eu、Y:Eu、3.5MgO・0.5MgF、GeO:Mn、(Y・Cd)BO:Eu等の赤色発光無機蛍光体、ZnS:Cu・Al、(Zn・Cd)S:Cu・Al、ZnS:Cu・Au・Al、ZnSiO:Mn、ZnSiO:Mn、ZnS:Ag・Cu、(Zn・Cd)S:Cu、ZnS:Cu、GdOS:Tb、LaOS:Tb、YSiO:Ce・Tb、ZnGeO:Mn、GeMgAlO:Tb、SrGaS:Eu2+、ZnS:Cu・Co、MgO・nB:Ge・Tb、LaOBr:Tb・Tm、LaS:Tb等の緑色発光無機蛍光体、ZnS:Ag、GaWO、YSiO:Ce、ZnS:Ag・Ga・Cl、CaOCl:Eu2+、BaMgAl:Eu2+等の青色発光無機蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。
色再現性の観点からは、波長変換層は量子ドット蛍光体を含むことが好ましい。量子ドット蛍光体としては特に制限されず、II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、及びIV族化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む粒子が挙げられる。
II-VI族化合物の具体例としては、CdSe、CdTe、CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe等が挙げられる。
III-V族化合物の具体例としては、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb等が挙げられる。
IV-VI族化合物の具体例としては、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe等が挙げられる。
IV族化合物の具体例としては、Si、Ge、SiC、SiGe等が挙げられる。
発光効率の観点からは、量子ドット蛍光体は、Cd及びInの少なくとも一方を含むことが好ましい。環境規制への対応の観点からは、量子ドット蛍光体は、Cdを含まないことが好ましい。したがって、発光効率及び環境規制への対応の観点からは、量子ドット蛍光体はInを含むことが好ましい。
量子ドット蛍光体全体のCd量を低減する観点からは、Cdを含まない量子ドット蛍光体と、Cdを含む量子ドット蛍光体とを併用してもよい。
量子ドット蛍光体は、コアシェル構造を有するものであってもよい。コアを構成する化合物のバンドギャップよりもシェルを構成する化合物のバンドギャップを広くすることで、量子ドット蛍光体の量子効率をより向上させることが可能となる。コア及びシェルの組み合わせ(コア/シェル)としては、CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS、CdTe/ZnS等が挙げられる。
量子ドット蛍光体は、シェルが多層構造である、いわゆるコアマルチシェル構造を有するものであってもよい。バンドギャップの広いコアにバンドギャップの狭いシェルを1層又は2層以上積層し、さらにこのシェルの上にバンドギャップの広いシェルを積層することで、量子ドット蛍光体の量子効率をさらに向上させることが可能となる。
波長変換層が量子ドット蛍光体を含む場合、成分、平均粒子径、層構造等が異なる2種以上の量子ドット蛍光体を組み合わせてもよい。2種以上の量子ドット蛍光体を組み合わせることで、波長変換層全体としての発光中心波長を所望の値に調節することができる。
蛍光体は、500nm以上580nm未満の緑色の波長域に発光中心波長を有する蛍光体Gと、620nmを超え680nm以下の赤色の波長域に発光中心波長を有する蛍光体Rとを含むものであってもよい。
蛍光体Gと蛍光体Rとを含む波長変換層に430nm~480nmの青色の波長域の励起光を照射すると、蛍光体G及び蛍光体Rからそれぞれ緑色光及び赤色光が発光される。その結果、蛍光体G及び蛍光体Rから発光される緑色光及び赤色光と、波長変換層を透過する青色光とにより、白色光を得ることができる。
波長変換層中の蛍光体の含有率は、波長変換層全体に対して、たとえば、0.01質量%以上であってよく、0.05質量%以上であってよく、0.1質量%以上であってよい。また、1.0質量%以下であってよく、0.8質量%以下であってよく、0.5質量%以下であってよい。蛍光体の含有率が0.01質量%以上であると、充分な波長変換機能が得られる傾向にあり、蛍光体の含有率が1.0質量%以下であると、蛍光体の凝集が抑えられる傾向にある。
(吸光剤)
波長変換層に含まれる吸光剤は、波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する性質を有するものであれば特に制限されない。波長変換層に含まれる吸光剤は、1種のみでも2種以上であってもよい。
発光色のバランスの観点からは、波長変換層は、波長が580nm~610nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤を含むことが好ましく、波長が590nm~600nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤を含むことがより好ましい。
波長変換層に波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤が含まれるか否かは、例えば、波長変換部材の紫外可視吸収スペクトルを測定し、580nm~620nmの範囲内に吸光度のピークが存在するか否かによって判断することができる。
本開示において、波長変換部材の紫外可視吸収スペクトルは、波長変換部材の厚み方向に沿って光を入射して測定する。具体的には、実施例に記載した方法で測定する。
波長変換部材の紫外可視吸収スペクトルの一例を図1に示す。図1の(a)は紫外可視吸収スペクトル、図1の(b)は(a)に示す紫外可視吸収スペクトルにおいて530nm及び640nmにおける吸光度を結ぶ線分Aをベースラインとして補正した状態を示す。
図1に示す紫外可視吸収スペクトルにおいて、530nm~640nmの範囲における紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長は、530nm及び640nmにおける紫外可視吸収スペクトルのピーク(吸光度の極大値)Bに相当する波長を意味する。
530nm~640nmの範囲における紫外可視吸収スペクトルの半値幅は、530nm及び640nmにおける吸光度を結ぶ線分Aをベースラインとして補正した紫外可視吸収スペクトルの半値幅Cを意味する。
530nm~640nmの範囲における紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長における吸光度は、530nm及び640nmにおける吸光度を結ぶ線分Aをベースラインとして補正した紫外可視吸収スペクトルのピークにおける吸光度とベースラインにおける吸光度の差Dを意味する。
充分な輝度を維持する観点からは、吸光剤によって吸収される光の波長域は狭いことが好ましい。吸光剤によって吸収される光の波長域が狭いと緑色光及び赤色光の過度の吸収が抑えられて、輝度が良好に維持される。
具体的には、上述した530nm~640nmの範囲における紫外可視吸収スペクトルにおいて、極大吸収波長を含む紫外可視吸収スペクトルの半値幅が50nm以下となるような吸光剤を含むことが好ましい。前記半値幅は45nm以下であってもよく、40nm以下であってもよく、35nm以下であってもよく、30nm以下であってもよく、25nm以下であってもよい。
極大吸収波長を含む紫外可視吸収スペクトルの半値幅の下限は特に制限されないが、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよく、15nm以上であってもよい。
前記半値幅は、波長変換層に含まれる吸光剤の種類等によって調節することができる。
波長変換部材は、530nm~640nmの範囲における紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長における吸光度が0.3以下であってもよく、0.2以下であってもよく、0.1以下であってもよい。前記吸光度が0.3以下であると、光が過度に吸収されず充分な輝度が確保される傾向にある。
前記吸光度の下限値は特に制限されないが、緑色光と赤色光の中間の波長域における発光量を効果的に低減する観点からは、0.027以上であってもよい。
前記吸光度は、波長変換層に含まれる吸光剤の量等によって調節することができる。
色再現性の観点からは、極大吸収波長が580nm~620nmの範囲内であり、かつ半値幅が50nm以下である吸光剤が好ましい。
極大吸収波長が580nm~620nmの範囲内であり、かつ半値幅が50nm以下である吸光剤としては、テトラアザポルフィリン化合物が挙げられる。テトラアザポルフィリン化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
Figure 2022060064000001
一般式(1)において、Z~Zはそれぞれ独立に水素原子又は1価の置換基である。前記置換基としては、アルキル基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
~Zで表される置換基は、さらに置換基を有していてもよい。このような具体例としてはm-フルオロフェニル基、p-t-ブチル-フェニル基等が挙げられる。
~Zで表される置換基が炭素原子を含む場合、その炭素原子数は1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~5であることがさらに好ましい。
一般式(1)において、Mは2個の水素原子、2価の金属原子、3価若しくは4価の置換金属原子又はオキシ金属である。Mで示される2価の金属原子の例としては、Cu、Zn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Pt、Mn、Sn、Mg、Hg、Cd、Ba、Ti、Be、Ca等が挙げられる。3価の置換金属原子の例としては、Al-F、Al-Cl、Al-Br、Al-I、Al(OH)、Al(OA)[但し、Aはアルキル基、フェニル基、ナフチル基、トリアルキルシリル基、ジアルキルアルコキシシリル基又はこれらの誘導体を表す]、Ga-F、Ga-Cl、Ga-Br、Ga-I、In-F、InCl、In-Br、In-I、Tl-F、Tl-Cl、Tl-Br、Tl-I、Al-C、Al-C(CH)、In-C、In-C(CH)、Mn(OH)、Mn(OC)、Mn[OSi(CH]、Fe-Cl、Ru-Cl等が挙げられる。4価の置換金属原子の例としては、CrCl、SiF、SiCl、SiBr、SiI、SnF、SnCl、SnBr、ZrCl、GeF、GeCl、GeBr、GeI、TiF、TiCl、TiBr、Si(OH)、Sn(OH)、Ge(OH)、Zr(OH)、Mn(OH)、TiA、CrA、SiA、SnA、GeA[但し、Aはアルキル基、フェニル基、ナフチル基及びその誘導体を表す]、Si(OA)、Sn(OA)、Ge(OA)、Ti(OA)、Cr(OA)[但し、Aはアルキル基、フェニル基、ナフチル基、トリアルキルシリル基、ジアルキルアルコキシシリル基及びその誘導体を表す]、Si(SA)、Sn(SA)、Ge(SA)[但し、Aはアルキル基、フェニル基、ナフチル基又はこれらの誘導体を表す]等が挙げられる。また、Si(CH32、Si(OTMS)も例示できる。
オキシ金属の例としては、V=O、MnO、TiO等が挙げられる。
Mは、Co、Pd、Mn、V=O、Cu又はNiであることが好ましく、耐光性の点からは、Ni(ニッケル)がより好ましい。
テトラアザポルフィリン化合物の中でも、発光色の向上の観点からは、一般式(1)におけるZ~Zの少なくとも一部、好ましくは全部がtert-ブチル基、フルオロエトキシ基、又はフルオロフェニル基であることが好ましい。また、MがCo、Pd、Mn、V=O又はNiであることが好ましい。
テトラアザポルフィリン化合物の好ましい具体例としては、FDG-005(山田化学工業製)、FDG-006(山田化学工業株式会社製)、FDG-007(山田化学工業株式会社製)、FDR-001(山田化学工業株式会社製)、PD-320(山本化成株式会社製)PD-311S(山本化成株式会社製)等が挙げられる。
充分な輝度を確保する観点からは、波長変換層中の吸光剤の含有率は、波長変換層全体に対して、0.1質量%以下であることが好ましい。吸光剤の含有率が0.1質量%以下であると、波長変換層中で蛍光体に近接する吸光剤の数が多すぎず、蛍光体から吸光剤へのエネルギー移動が抑制されて、蛍光体の発光強度の低下が抑制される。波長変換層中の吸光剤の含有率は0.05質量%以下であってもよく、0.01質量%以下であってもよい。
充分な色再現性の改善効果を得る観点からは、上記含有率は0.00001質量%以上であってもよく、0.0001質量%以上であってもよい。
充分な輝度を確保する観点からは、波長変換層に含まれる蛍光体と吸光剤との質量比(蛍光体/吸光剤)は1.0以上であることが好ましい。
蛍光体と吸光剤との質量比が1.0以上であると、波長変換層中の吸光剤の数が蛍光体の数に比べて多すぎず、蛍光体から吸光剤へのエネルギー移動が抑制されて、蛍光体の発光強度の低下が抑制される。蛍光体と吸光剤との質量比は10以上であってもよく、50以上であってもよい。
充分な色再現性の改善効果を得る観点からは、上記質量比は1000以下であってもよく、800以下であってもよく、500以下であってもよい。
(一重項酸素クエンチャー)
本開示において「一重項酸素クエンチャー」とは、一重項酸素を不活性化する性質を有する物質を意味する。
一重項酸素クエンチャーとしては、遷移金属錯体、赤外線吸収色素、アミン化合物、フェノール化合物、スルフィド化合物等が挙げられる。これらの中でも耐久性の観点からは、遷移金属錯体が好ましい。
遷移金属錯体としては、配位子としてベンゼンジチオール又はその類似ジチオール、ジアルキルジチオカルバメート、ジアルキルホスフェート等を有する化合物が挙げられる。遷移金属錯体の中心金属としてはニッケル、銅及びコバルトが挙げられ、耐久性の観点からはニッケルが好ましい。
赤外線吸収色素としては、ポリメチン色素、シアニン色素、アズレニウム色素、ピリリウム色素、スクアリリウム色素、クロコニウム色素、アミニウム色素、イモニウム色素、ジイモニウム色素等が挙げられる。
波長変換層に含まれる一重項酸素クエンチャーは、1種のみでも2種以上であってもよい。
波長変換層中の一重項酸素クエンチャーの含有率は、波長変換層全体に対して、たとえば、0.001質量%以上であってよく、0.003質量%以上であってよく、0.01質量%以上であってよい。また、1.0質量%以下であってよく、0.5質量%以下であってよく、0.3質量%以下であってよい。一重項酸素クエンチャーの含有率が0.003質量%以上であると、色再現性の低下が抑えられる傾向にあり、一重項酸素クエンチャーの含有率が0.3質量%以下であると、輝度の低下が抑えられる傾向にある。
一重項酸素クエンチャーと吸光剤とのモル比(一重項酸素クエンチャーのモル数/吸光剤のモル数)は1以上であることが好ましく、1.5以上であることがより好ましく、2以上であることがさらに好ましい。上記モル比が1以上であると、吸光剤の分解を抑制する効果が充分に得られる。上記モル比は400以下であってもよく、100以下であってもよく、50以下であってもよい。
一重項酸素クエンチャーと蛍光体とのモル比(一重項酸素クエンチャーのモル数/蛍光体のモル数)は1000以下であることが好ましく、500以下であることがより好ましく、100以下であることがさらに好ましく、50以下であることがさらに好ましい。上記モル比が1000以下であると、波長変換層中の一重項酸素クエンチャーの量が蛍光体の量に対して多すぎず、蛍光体の発光が一重項酸素クエンチャーによって妨げられにくいために輝度の低下が抑制される傾向にある。上記モル比は1以上であってもよく、5以上であってもよい。
(光拡散材)
光変換効率向上の観点から、波長変換層は、光拡散材をさらに含有していてもよい。
光拡散材の具体例としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、炭酸カルシウム等が挙げられる。これらの中でも、光散乱効率の観点から酸化チタンであることが好ましい。酸化チタンはルチル型酸化チタンであってもアナターゼ型酸化チタンであってもよいが、ルチル型酸化チタンであることが好ましい。
光拡散材の平均粒子径は、0.1μm~1μmであることが好ましく、0.2μm~0.8μmであることがより好ましく、0.2μm~0.5μmであることがさらに好ましい。
本開示において光拡散材の平均粒子径は、以下のようにして測定することができる。
光拡散材を、界面活性剤を含んだ精製水に分散させ、分散液を得る。この分散液を用いてレーザー回折式粒度分布測定装置(たとえば、株式会社島津製作所、SALD-3000J)で測定される体積基準の粒度分布において、小径側からの積算が50%となるときの値(メジアン径(D50))を光拡散材の平均粒子径とする。
光拡散材が波長変換層に含まれた状態である場合、光拡散材の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡を用いた粒子の観察により、50個の粒子について円相当径(長径と短径の幾何平均)を算出し、その算術平均値として求めてもよい。
光拡散材が後述する波長変換用樹脂組成物に含まれる場合、波長変換用樹脂組成物中で光拡散材が凝集するのを抑制する観点から、光拡散材は、表面の少なくとも一部に有機物を含む有機物層を有することが好ましい。有機物層に含まれる有機物としては、有機シラン、オルガノシロキサン、フルオロシラン、有機ホスホネート、有機リン酸化合物、有機ホスフィネート、有機スルホン酸化合物、カルボン酸、カルボン酸エステル、カルボン酸の誘導体、アミド、炭化水素ワックス、ポリオレフィン、ポリオレフィンのコポリマー、ポリオール、ポリオールの誘導体、アルカノールアミン、アルカノールアミンの誘導体、有機分散剤等が挙げられる。
有機物層に含まれる有機物は、ポリオール、有機シラン等を含むことが好ましく、ポリオール又は有機シランの少なくとも一方を含むことがより好ましい。
有機シランの具体例としては、オクチルトリエトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、トリデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、ペンタデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。
オルガノシロキサンの具体例としては、トリメチルシリル基で終端されたポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリメチルヒドロシロキサン(PMHS)、PMHSのオレフィンによる官能化(ヒドロシリル化による)により誘導されるポリシロキサン等が挙げられる。
有機ホスホネートの具体例としては、たとえば、n-オクチルホスホン酸及びそのエステル、n-デシルホスホン酸及びそのエステル、2-エチルヘキシルホスホン酸及びそのエステル並びにカンフィル(camphyl)ホスホン酸及びそのエステルが挙げられる。
有機リン酸化合物の具体例としては、有機酸性ホスフェート、有機ピロホスフェート、有機ポリホスフェート、有機メタホスフェート、これらの塩等が挙げられる。
有機ホスフィネートの具体例としては、たとえば、n-ヘキシルホスフィン酸及びそのエステル、n-オクチルホスフィン酸及びそのエステル、ジ-n-ヘキシルホスフィン酸及びそのエステル並びにジ-n-オクチルホスフィン酸及びそのエステルが挙げられる。
有機スルホン酸化合物の具体例としては、ヘキシルスルホン酸、オクチルスルホン酸、2-エチルヘキシルスルホン酸等のアルキルスルホン酸、これらアルキルスルホン酸と、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン等の金属イオン、アンモニウムイオン、トリエタノールアミン等の有機アンモニウムイオンなどとの塩が挙げられる。
カルボン酸の具体例としては、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、安息香酸、フタル酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸等が挙げられる。
カルボン酸エステルの具体例としては、上記カルボン酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、グリセロール、ヘキサントリオール、エリトリトール、マンニトール、ソルビトール、ペンタエリトリトール、ビスフェノールA、ヒドロキノン、フロログルシノール等のヒドロキシ化合物との反応により生成するエステル及び部分エステルが挙げられる。
アミドの具体例としては、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド等が挙げられる。
ポリオレフィン及びそのコポリマーの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンと、プロピレン、ブチレン、酢酸ビニル、アクリレート、アクリルアミド等から選択される1種又は2種以上の化合物との共重合体などが挙げられる。
ポリオールの具体例としては、グリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
アルカノールアミンの具体例としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
有機分散剤の具体例としては、クエン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、陰イオン性、陽イオン性、双性、非イオン性等の官能基をもつ高分子有機分散剤などが挙げられる。
波長変換用樹脂組成物中における光拡散材の凝集が抑制されると、樹脂硬化物中における光拡散材の分散性が向上する傾向にある。
光拡散材は、表面の少なくとも一部に金属酸化物を含む金属酸化物層を有していてもよい。金属酸化物層に含まれる金属酸化物としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ジルコニア、ホスホリア(phosphoria)、ボリア(boria)等が挙げられる。金属酸化物層は一層であっても二層以上であってもよい。光拡散材が二層の金属酸化物層を有する場合、二酸化ケイ素を含む第一金属酸化物層及び酸化アルミニウムを含む第二金属酸化物層を含むものであることが好ましい。
光拡散材が金属酸化物層を有することで、脂環式構造とスルフィド構造とを含む樹脂硬化物中における光拡散材の分散性が向上する傾向にある。
光拡散材が有機物を含む有機物層と金属酸化物層とを有する場合、光拡散材の表面に、金属酸化物層及び有機物層が、金属酸化物層及び有機物層の順に設けられることが好ましい。
光拡散材が有機物層と二層の金属酸化物層とを有するものである場合、光拡散材の表面に、二酸化ケイ素を含む第一金属酸化物層、酸化アルミニウムを含む第二金属酸化物層及び有機物層が、第一金属酸化物層、第二金属酸化物層及び有機物層の順に設けられる(有機物層が最外層となる)ことが好ましい。
波長変換層中の光拡散材の含有率は、波長変換層全体に対して、たとえば、0.1質量%以上であってよく、1質量%以上であってよく、5質量%以上であってよい。また、20質量%以下であってよく、15質量%以下であってよく、10質量%以下であってよい。光拡散材の含有率が0.1質量%以上であると、光拡散効果が充分に得られる。光拡散材の含有率が20質量%以上であると、輝度の低下が抑制される。
波長変換層は、蛍光体、吸光剤及び一重項酸素クエンチャーを含む硬化物の状態であってもよい。このような硬化物は、たとえば、蛍光体、吸光剤及び一重項酸素クエンチャーと、重合性化合物と、光重合開始剤とを少なくとも含む組成物(波長変換用樹脂組成物)を硬化して得られるものであってもよい。
<波長変換用樹脂組成物>
本開示の波長変換用樹脂組成物は、蛍光体と、波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤と、一重項酸素クエンチャーと、重合性化合物と、光重合開始剤とを含む。
上記組成物を硬化して得られる波長変換層を備える波長変換用部材は、良好な色再現性が長期にわたって維持される。
上記組成物に含まれる蛍光体、吸光剤及び一重項酸素クエンチャーの詳細は、上述した波長変換層に含まれる蛍光体、吸光剤及び一重項酸素クエンチャーの詳細と同様である。
波長変換用樹脂組成物に含まれる重合性化合物は特に制限されず、チオール化合物、(メタ)アリル化合物、(メタ)アクリル化合物等が挙げられる。
波長変換層の表面に被覆材が設けられている場合、波長変換層と被覆材との密着性の観点からは、重合性化合物は、チオール化合物と、(メタ)アリル化合物及び(メタ)アクリル化合物からなる群より選択される少なくとも1種と、を含むことが好ましい。
重合性化合物としてチオール化合物と、(メタ)アリル化合物及び(メタ)アクリル化合物からなる群より選択される少なくとも1種と、を含む波長変換用樹脂組成物を硬化して得られる波長変換層は、チオール基と(メタ)アリル基又は(メタ)アクリロイル基の炭素炭素二重結合との間でエンチオール反応が進行して形成されるスルフィド構造(R-S-R’、R及びR’は有機基を表す)を含む。これにより、波長変換層と被覆材との密着性が向上する傾向にある。また、波長変換層の光学特性がより向上する傾向にある。
(1)チオール化合物
チオール化合物は、1分子中に1個のチオール基を有する単官能チオール化合物であってもよく、1分子中に2個以上のチオール基を有する多官能チオール化合物であってもよい。波長変換用樹脂組成物に含まれるチオール化合物は、1種のみでも2種以上であってもよい。
チオール化合物は、分子中にチオール基以外の重合性基(たとえば、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アリル基)を有していても、有していなくてもよい。
本開示において分子中にチオール基と、チオール基以外の重合性基を含む化合物は、「チオール化合物」に分類するものとする。
単官能チオール化合物の具体例としては、ヘキサンチオール、1-ヘプタンチオール、1-オクタンチオール、1-ノナンチオール、1-デカンチオール、3-メルカプトプロピオン酸、メルカプトプロピオン酸メチル、メルカプトプロピオン酸メトキシブチル、メルカプトプロピオン酸オクチル、メルカプトプロピオン酸トリデシル、2-エチルヘキシル-3-メルカプトプロピオネート、n-オクチル-3-メルカプトプロピオネート等が挙げられる。
多官能チオール化合物の具体例としては、エチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、ジエチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、テトラエチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、1、2-プロピレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、ジエチレングリコールビス(3-メルカプトブチレート)、1、4-ブタンジオールビス(3-メルカプトプロピオネート)、1、4-ブタンジオールビス(3-メルカプトブチレート)、1、8-オクタンジオールビス(3-メルカプトプロピオネート)、1、8-オクタンジオールビス(3-メルカプトブチレート)、ヘキサンジオールビスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトイソブチレート)、トリメチロールプロパントリス(2-メルカプトイソブチレート)、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリス-[(3-メルカプトプロピオニルオキシ)-エチル]-イソシアヌレート、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトイソブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2-メルカプトイソブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(2-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトイソブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(2-メルカプトイソブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ジペンタエリスリトールヘキサキスチオグリコレート等が挙げられる。
波長変換層と被覆材との密着性、耐熱性、及び耐湿熱性をより向上させる観点からは、チオール化合物は、多官能チオール化合物を含むことが好ましい。チオール化合物の全量に対する多官能チオール化合物の割合は、たとえば、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。
チオール化合物は、(メタ)アクリル化合物と反応したチオエーテルオリゴマーの状態であってもよい。チオエーテルオリゴマーは、チオール化合物と(メタ)アクリル化合物とを重合開始剤の存在下で付加重合させることにより得ることができる。
チオエーテルオリゴマーの中でも、硬化物の光学特性、耐熱性、及び耐湿熱性をより向上させる観点から、多官能チオール化合物と多官能(メタ)アクリル化合物とを反応させて得られるチオエーテルオリゴマーが好ましく、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)とトリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレートとを付加重合させて得られるチオエーテルオリゴマーがより好ましい。
チオエーテルオリゴマーの重量平均分子量は、たとえば、3000~10000であることが好ましく、3000~8000であることがより好ましく、4000~6000であることがさらに好ましい。
なお、チオエーテルオリゴマーの重量平均分子量は、後述する実施例に示すように、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される分子量分布から標準ポリスチレンの検量線を使用して換算して求められる。
また、チオエーテルオリゴマーのチオール当量は、たとえば、200g/eq~400g/eqであることが好ましく、250g/eq~350g/eqであることがより好ましく、250g/eq~270g/eqであることがさらに好ましい。
なお、チオエーテルオリゴマーのチオール当量は、以下のようなヨウ素滴定法により測定することができる。
測定試料0.2gを精秤し、これにクロロホルム20mLを加えて試料溶液とする。デンプン指示薬として可溶性デンプン0.275gを30gの純水に溶解させたものを用いて、純水20mL、イソプロピルアルコール10mL、及びデンプン指示薬1mLを加え、スターラーで撹拌する。ヨウ素溶液を滴下し、クロロホルム層が緑色を呈した点を終点とする。このとき下記式にて与えられる値を、測定試料のチオール当量とする。
チオール当量(g/eq)=測定試料の質量(g)×10000/ヨウ素溶液の滴定量(mL)×ヨウ素溶液のファクター
波長変換用樹脂組成物がチオール化合物を含有する場合、波長変換用樹脂組成物中のチオール化合物の含有率は、波長変換用樹脂組成物の全量に対して、たとえば、5質量%~80質量%であることが好ましく、15質量%~70質量%であることがより好ましく、20質量%~60質量%であることがさらに好ましい。
チオール化合物の含有率が5質量%以上であると、硬化物の被覆材との密着性がより向上する傾向にあり、チオール化合物の含有率が80質量%以下であると、硬化物の耐熱性及び耐湿熱性がより向上する傾向にある。
(2)(メタ)アリル化合物
(メタ)アリル化合物は、1分子中に1個の(メタ)アリル基を有する単官能(メタ)アリル化合物であってもよく、1分子中に2個以上の(メタ)アリル基を有する多官能(メタ)アリル化合物であってもよい。波長変換用樹脂組成物に含まれる(メタ)アリル化合物は、1種のみでも2種以上であってもよい。
(メタ)アリル化合物は、分子中に(メタ)アリル基以外の重合性基(たとえば、(メタ)アクリロイル基)を有していても、有していなくてもよい。
本開示において分子中に(メタ)アリル基以外の重合性基を有する化合物(ただし、チオール化合物を除く)は、「(メタ)アリル化合物」に分類するものとする。
単官能(メタ)アリル化合物の具体例としては、(メタ)アリルアセテート、(メタ)アリルn-プロピオネート、(メタ)アリルベンゾエート、(メタ)アリルフェニルアセテート、(メタ)アリルフェノキシアセテート、(メタ)アリルメチルエーテル、(メタ)アリルグリシジルエーテル等が挙げられる。
多官能(メタ)アリル化合物の具体例としては、ベンゼンジカルボン酸ジ(メタ)アリル、シクロヘキサンジカルボン酸ジ(メタ)アリル、ジ(メタ)アリルマレエート、ジ(メタ)アリルアジペート、ジ(メタ)アリルフタレート、ジ(メタ)アリルイソフタレート、ジ(メタ)アリルテレフタレート、グリセリンジ(メタ)アリルエーテル、トリメチロールプロパンジ(メタ)アリルエーテル、ペンタエリスリトールジ(メタ)アリルエーテル、1、3-ジ(メタ)アリル-5-グリシジルイソシアヌレート、トリ(メタ)アリルシアヌレート、トリ(メタ)アリルイソシアヌレート、トリ(メタ)アリルトリメリテート、テトラ(メタ)アリルピロメリテート、1、3、4、6-テトラ(メタ)アリルグリコールウリル、1、3、4、6-テトラ(メタ)アリル-3a-メチルグリコールウリル、1、3、4、6-テトラ(メタ)アリル-3a、6a-ジメチルグリコールウリル等が挙げられる。
(メタ)アリル化合物としては、硬化物の耐熱性及び耐湿熱性の観点から、トリ(メタ)アリルイソシアヌレート等のイソシアヌレート骨格を有する化合物、トリ(メタ)アリルシアヌレート、ベンゼンジカルボン酸ジ(メタ)アリル、及びシクロヘキサンジカルボン酸ジ(メタ)アリルからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、トリイソシアヌレート骨格を有する化合物がより好ましく、トリ(メタ)アリルイソシアヌレートがさらに好ましい。
(3)(メタ)アクリル化合物
(メタ)アクリル化合物は、1分子中に1個の(メタ)アクリロイル基を有する単官能(メタ)アクリル化合物であってもよく、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリル化合物であってもよい。波長変換用樹脂組成物に含まれる(メタ)アクリル化合物は、1種でも2種以上であってもよい。
単官能(メタ)アクリル化合物の具体例としては、(メタ)アクリル酸;メチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル基の炭素数が1~18であるアルキル(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香環を有する(メタ)アクリレート化合物;ブトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;N、N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、オクタエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ヘプタプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル(メタ)アクリレート;ヘキサエチレングリコールモノフェニルエーテル(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノアリールエーテル(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、メチレンオキシド付加シクロデカトリエン(メタ)アクリレート等の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物;(メタ)アクリロイルモルホリン、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の複素環を有する(メタ)アクリレート化合物;ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート等のフッ化アルキル(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクタプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有する(メタ)アクリレート化合物;2-(2-(メタ)アクリロイルオキシエチルオキシ)エチルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物;テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクタプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート;(メタ)アクリルアミド、N、N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N、N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N、N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド化合物;などが挙げられる。
多官能(メタ)アクリル化合物の具体例としては、1、4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1、6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1、9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート等のトリ(メタ)アクリレート化合物;エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等のテトラ(メタ)アクリレート化合物;トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、1、3-アダマンタンジメタノールジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールA(ポリ)エトキシジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールA(ポリ)プロポキシジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールF(ポリ)エトキシジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールF(ポリ)プロポキシジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールS(ポリ)エトキシジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールS(ポリ)プロポキシジ(メタ)アクリレート等の脂環構造を有する(メタ)アクリレート化合物などが挙げられる。
(メタ)アクリル化合物は、硬化物の耐熱性及び耐湿熱性をより向上させる観点からは、脂環構造又は芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物が好ましい。脂環構造又は芳香環構造としては、イソボルニル骨格、トリシクロデカン骨格、ビスフェノール骨格等が挙げられる。
(メタ)アクリル化合物は、アルキレンオキシ基を有するものであってもよく、アルキレンオキシ基を有する2官能(メタ)アクリル化合物であってもよい。
アルキレンオキシ基としては、たとえば、炭素数が2~4のアルキレンオキシ基が好ましく、炭素数が2又は3のアルキレンオキシ基がより好ましく、炭素数が2のアルキレンオキシ基がさらに好ましい。
(メタ)アクリル化合物が有するアルキレンオキシ基は、1種でも2種以上であってもよい。
アルキレンオキシ基含有化合物は、複数個のアルキレンオキシ基を含むポリアルキレンオキシ基を有するポリアルキレンオキシ基含有化合物であってもよい。
(メタ)アクリル化合物がアルキレンオキシ基を有する場合、一分子中のアルキレンオキシ基の数は、2個~30個であることが好ましく、2個~20個であることがより好ましく、3個~10個であることがさらに好ましく、3個~5個であることが特に好ましい。
(メタ)アクリル化合物がアルキレンオキシ基を有する場合、ビスフェノール構造を有することが好ましい。これにより、耐熱性により優れる傾向にある。ビスフェノール構造としては、たとえば、ビスフェノールA構造及びビスフェノールF構造が挙げられ、中でも、ビスフェノールA構造が好ましい。
アルキレンオキシ基を含有する(メタ)アクリル化合物の具体例としては、ブトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、オクタエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ヘプタプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル(メタ)アクリレート;ヘキサエチレングリコールモノフェニルエーテル(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノアリールエーテル(メタ)アクリレート;テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の複素環を有する(メタ)アクリレート化合物;トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクタプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有する(メタ)アクリレート化合物;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリレート化合物;エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等のテトラ(メタ)アクリレート化合物;エトキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート等のビスフェノール型ジ(メタ)アクリレート化合物;などが挙げられる。
アルキレンオキシ基を含有する(メタ)アクリル化合物としては、中でも、エトキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート及びプロポキシ化エトキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレートが好ましく、エトキシ化ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレートがより好ましい。
ある実施態様では、重合性化合物はチオール化合物としてチオエーテルオリゴマーと、(メタ)アリル化合物(好ましくは、多官能(メタ)アリル化合物)とを含むものであってもよい。この場合、(メタ)アリル化合物の含有率は、波長変換用樹脂組成物の全量に対して、たとえば、10質量%~50質量%であってもよく、15質量%~45質量%であってもよく、20質量%~40質量%であってもよい。
重合性化合物がチオール化合物としてチオエーテルオリゴマーと(メタ)アリル化合物とを含む場合、併用する波長変換材料は、分散媒体としてシリコーン化合物に分散された分散液の状態であることが好ましい。
ある実施態様では、重合性化合物はチオール化合物としてチオエーテルオリゴマーの状態ではないものと、(メタ)アクリル化合物(好ましくは多官能(メタ)アクリル化合物、より好ましくは2官能(メタ)アクリル化合物)とを含むものであってもよい。この場合、(メタ)アクリル化合物の含有率は、波長変換用樹脂組成物の全量に対して、たとえば、40質量%~90質量%であってもよく、60質量%~90質量%であってもよく、75質量%~85質量%であってもよい。
重合性化合物がチオール化合物としてチオエーテルオリゴマーの状態ではないものと、(メタ)アクリル化合物とを含む場合、併用する波長変換材料は、分散媒体として(メタ)アクリル化合物、好ましくは、単官能(メタ)アクリル化合物、より好ましくはイソボルニル(メタ)アクリレートに分散された分散液の状態であることが好ましい。
(光重合開始剤)
波長変換用樹脂組成物に含まれる光重合開始剤は特に制限されず、紫外線等の活性エネルギー線の照射によりラジカルを発生する化合物が挙げられる。
光重合開始剤の具体例としては、ベンゾフェノン、N、N’-テトラアルキル-4、4’-ジアミノベンゾフェノン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパノン-1、4、4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(「ミヒラーケトン」とも称される)、4、4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4-メトキシ-4’-ジメチルアミノベンゾフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン等の芳香族ケトン化合物;アルキルアントラキノン、フェナントレンキノン等のキノン化合物;ベンゾイン、アルキルベンゾイン等のベンゾイン化合物;ベンゾインアルキルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル化合物;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;2-(o-クロロフェニル)-4、5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(o-クロロフェニル)-4、5-ジ(m-メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2-(o-フルオロフェニル)-4、5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(o-メトキシフェニル)-4、5-ジフェニルイミダゾール二量体、2、4-ジ(p-メトキシフェニル)-5-フェニルイミダゾール二量体、2-(2、4-ジメトキシフェニル)-4、5-ジフェニルイミダゾール二量体等の2、4、5-トリアリールイミダゾール二量体;9-フェニルアクリジン、1、7-(9、9’-アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体;1、2-オクタンジオン1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)等のオキシムエステル化合物;7-ジエチルアミノ-4-メチルクマリン等のクマリン化合物;2、4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン化合物;2、4、6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド、2、4、6-トリメチルベンゾイル-フェニル-エトキシ-ホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド化合物;などが挙げられる。波長変換用樹脂組成物は、1種類の光重合開始剤を単独で含有していてもよく、2種類以上の光重合開始剤を組み合わせて含有していてもよい。
光重合開始剤としては、硬化性の観点から、アシルホスフィンオキサイド化合物、芳香族ケトン化合物、及びオキシムエステル化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、アシルホスフィンオキサイド化合物及び芳香族ケトン化合物からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、アシルホスフィンオキサイド化合物がさらに好ましい。
波長変換用樹脂組成物中の光重合開始剤の含有率は、波長変換用樹脂組成物の全量に対して、たとえば、0.1質量%~5質量%であることが好ましく、0.1質量%~3質量%であることがより好ましく、0.1質量%~1.5質量%であることがさらに好ましい。光重合開始剤の含有率が0.1質量%以上であると、波長変換用樹脂組成物の感度が充分なものとなる傾向にあり、光重合開始剤の含有率が5質量%以下であると、波長変換用樹脂組成物の色相への影響及び保存安定性の低下が抑えられる傾向にある。
(その他の成分)
波長変換用樹脂組成物は、液状媒体(有機溶媒等)、重合禁止剤、シランカップリング剤、界面活性剤、密着付与剤、酸化防止剤などのその他の成分をさらに含有していてもよい。波長変換用樹脂組成物は、その他の成分のそれぞれについて、1種類を単独で含有していてもよく、2種類以上を組み合わせて含有していてもよい。
(被覆材)
波長変換部材は、波長変換層の少なくとも一方の面に配置される被覆材を有していてもよい。被覆材を配置することで、波長変換層への水分、酸素等の侵入を抑制して波長変換層の劣化が抑制される。また、波長変換部材に適度な剛性が付与されて取り扱い性が向上する。
被覆材の材質は特に制限されず、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン、ナイロン等のポリアミド、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)などであってもよい。入手容易性の観点からは、被覆材の材質はポリエチレンテレフタレートが好ましい。
被覆材は、水、酸素等に対するバリア機能を強化するためのバリア層を備えたもの(バリアフィルム)であってもよい。バリア層としては、アルミナ、シリカ等の無機物を含む無機層が挙げられる。被覆材がバリア層を有する場合、波長変換層と接する側にバリア層が配置されることが好ましい。
被覆材の酸素透過率は、例えば、1.0mL/(m・24h・atm)以下であることが好ましく、0.8mL/(m・24h・atm)以下であることがより好ましく、0.6mL/(m・24h・atm)以下であることがさらに好ましい。被覆材の酸素透過率は、酸素透過率測定装置(例えば、MOCON社、OX-TRAN)を用いて、温度23℃かつ相対湿度90%の条件で測定することができる。
また、被覆材の水蒸気透過率は、例えば、1×10g/(m・24h)以下であることが好ましく、8×10-1g/(m・24h)以下であることがより好ましく、6×10-1g/(m・24h)以下であることがさらに好ましい。被覆材の水蒸気透過率は、水蒸気透過率測定装置(例えば、MOCON社、AQUATRAN)を用いて、温度40℃かつ相対湿度100%の条件で測定することができる。
被覆材は、光を散乱等させるためのマット層を備えていてもよい。被覆材がバリア層を備えている場合、マット層は被覆材のバリア層が配置される面と逆側の面に配置されることが好ましい。また、波長変換層の一方の面側に配置される被覆材の、波長変換層とは対向しない側の面、又は波長変換層の両方の面側に配置される被覆材の、波長変換層とは対向しない側の面の少なくとも一方が、粗面化されていてもよい。波長変換部材が被覆材を有するとき、被覆材が粗面化されていると、画像変換部材の取扱い性に優れ、隣接する部材と波長変換部材が密着することによる干渉縞を抑制することができる傾向にある。
被覆材の表面は、例えば、算術表面粗さRaが0.5μm以上であってもよい。算術表面粗さRaは、JIS B 0601:2013に準拠する方法で測定される。
被覆材の厚みは、例えば、10μm~150μmの範囲であってもよい。
(波長変換部材の構成例)
波長変換部材の概略構成の一例を図2に示す。但し、本開示の波長変換部材は図2の構成に限定されるものではない。また、図2における波長変換層及び被覆材の大きさは概念的なものであり、大きさの相対的な関係はこれに限定されない。なお、各図面において、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略することがある。
図2に示す波長変換部材10は、波長変換層11と、波長変換層11の両面に設けられた被覆材12A及び12Bとを有する。被覆材12A及び被覆材12Bの種類及び平均厚みは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
図2に示す構成の波長変換部材は、たとえば、以下のような公知の製造方法により製造することができる。
まず、連続搬送されるフィルム状の被覆材(以下、「第1の被覆材」ともいう。)の表面に波長変換用樹脂組成物を付与し、塗膜を形成する。波長変換用樹脂組成物の付与方法は特に制限されず、ダイコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、ロッドコーティング法、ロールコーティング法等が挙げられる。
次いで、波長変換用樹脂組成物の塗膜の上に、連続搬送されるフィルム状の被覆材(以下、「第2の被覆材」ともいう。)を貼り合わせる。
次いで、第1の被覆材及び第2の被覆材のうち活性エネルギー線を透過可能な被覆材側から活性エネルギー線を照射することにより、塗膜を硬化し、硬化物層を形成する。その後、規定のサイズに切り出すことにより、図2に示す構成の波長変換部材を得ることができる。
活性エネルギー線の波長及び照射量は、波長変換用樹脂組成物の組成、波長変換層の厚み等に応じて設定することができる。ある実施態様では、280nm~400nmの波長の紫外線を100mJ/cm~5000mJ/cmの照射量で照射する。紫外線源としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯等が挙げられる。
なお、第1の被覆材及び第2の被覆材のいずれも活性エネルギー線を透過可能でない場合には、第2の被覆材を貼り合わせる前に塗膜に活性エネルギー線を照射し、硬化物層を形成してもよい。
<バックライトユニット>
本開示のバックライトユニットは、光源と、本開示の波長変換部材と、を有する。
バックライトユニットとしては、色再現性を向上させる観点から、多波長光源化されたものが好ましい。好ましい一態様としては、430nm~480nmの波長域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度ピークを有する青色光と、500nm以上580nm未満の波長域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度ピークを有する緑色光と、620nmを超え680nm以下の波長域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度ピークを有する赤色光と、を発光するバックライトユニットを挙げることができる。なお、発光強度ピークの半値幅とは、ピーク高さの1/2の高さにおけるピーク幅を意味する。
色再現性をより向上させる観点から、バックライトユニットが発光する青色光の発光中心波長は、440nm~475nmの範囲であることが好ましい。同様の観点から、バックライトユニットが発光する緑色光の発光中心波長は、520nm~545nmの範囲であることが好ましい。また、同様の観点から、バックライトユニットが発光する赤色光の発光中心波長は、630nm~640nmの範囲であることが好ましい。
また、色再現性をより向上させる観点から、バックライトユニットが発光する青色光、緑色光、及び赤色光の各発光強度ピークの半値幅は、いずれも80nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましい。
バックライトユニットの光源としては、たとえば、430nm~480nmの波長域に発光中心波長を有する青色光を発光する光源を用いることができる。光源としては、たとえば、LED(Light Emitting Diode)及びレーザーが挙げられる。青色光を発光する光源を用いる場合、波長変換部材は、少なくとも、赤色光を発光する量子ドット蛍光体R及び緑色光を発光する量子ドット蛍光体Gを含むことが好ましい。これにより、波長変換部材から発光される赤色光及び緑色光と、波長変換部材を透過した青色光とにより、白色光を得ることができる。
また、バックライトユニットの光源としては、たとえば、300nm~430nmの波長域に発光中心波長を有する紫外光を発光する光源を用いることもできる。光源としては、たとえば、LED及びレーザーが挙げられる。紫外光を発光する光源を用いる場合、波長変換部材は、量子ドット蛍光体R及び量子ドット蛍光体Gとともに、励起光により励起され青色光を発光する量子ドット蛍光体Bを含むことが好ましい。これにより、波長変換部材から発光される赤色光、緑色光、及び青色光により、白色光を得ることができる。
本開示のバックライトユニットは、エッジライト方式であっても直下型方式であってもよい。
エッジライト方式のバックライトユニットの概略構成の一例を図3に示す。但し、本開示のバックライトユニットは、この構成に限定されるものではない。また、図3における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
図3に示すバックライトユニット20は、青色光Lを出射する光源21と、光源21から出射された青色光Lを導光して出射させる導光板22と、導光板22と対向配置される波長変換部材10と、波長変換部材10を介して導光板22と対向配置される再帰反射性部材23と、導光板22を介して波長変換部材10と対向配置される反射板24とを備える。波長変換部材10は、青色光Lの一部を励起光として赤色光L及び緑色光Lを発光し、赤色光L及び緑色光Lと、励起光とならなかった青色光Lとを出射する。この赤色光L、緑色光L、及び青色光Lにより、再帰反射性部材23から白色光Lが出射される。
<画像表示装置>
本開示の画像表示装置は、上述した本開示のバックライトユニットを備える。画像表示装置としては特に制限されず、たとえば、液晶表示装置が挙げられる。
液晶表示装置の概略構成の一例を図4に示す。但し、本開示の液晶表示装置は、図4の構成に限定されるものではない。また、図4における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
図4に示す液晶表示装置30は、バックライトユニット20と、バックライトユニット20と対向配置される液晶セルユニット31とを備える。液晶セルユニット31は、液晶セル32が偏光板33Aと偏光板33Bとの間に配置された構成とされる。
液晶セル32の駆動方式は特に制限されず、TN(Twisted Nematic)方式、STN(Super Twisted Nematic)方式、VA(Vertical Alignment)方式、IPS(In-Plane-Switching)方式、OCB(Optically Compensated Birefringence)方式等が挙げられる。
以下、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に制限されるものではない。
(波長変換用樹脂組成物の調製)
多官能(メタ)アクリレート化合物としてトリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学工業株式会社)73質量部と、多官能チオール化合物としてペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)(SC有機化学株式会社、PEMP)20.5質量部と、光重合開始剤として2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド(BASF社、IRGACURE TPO)0.5質量部と、光拡散材として酸化チタン(Chemours社、タイピュアR706、粒子径0.36μm)0.5質量部と、発光中心波長が532nmである緑色発光蛍光体として量子ドット蛍光体分散液(Nanosys社、InP/ZnS(コア/シェル)分散液、Gen3.0 QD Concentrate)5.0質量部と、発光中心波長が628nmである赤色発光蛍光体として量子ドット蛍光体分散液(Nanosys社、InP/ZnS(コア/シェル)分散液、Gen3.0 QD Concentrate)1.5質量部と、吸光剤としてのテトラアザポルフィリン化合物(FDG-007、山田化学工業株式会社)0.001質量部と、一重項酸素クエンチャーとして下記化合物とを配合し、波長変換用樹脂組成物を調製した。
一重項酸素クエンチャーの量は、波長変換用樹脂組成物を用いて得られる波長変換層中の含有率及びモル比が表1に示す値となるように調節した。
一重項酸素クエンチャーA:下記構造のニッケル錯体
Figure 2022060064000002
一重項酸素クエンチャーB:下記構造のニッケル錯体
Figure 2022060064000003
InP/ZnS(コア/シェル)分散液の分散媒体としては、イソボルニルアクリレートを使用した。InP/ZnS(コア/シェル)分散液中に、イソボルニルアクリレートが90質量%以上含有されている。
(波長変換部材の製造)
被覆材として、PET基材の片面にバリア成分が蒸着され、別の面にマット層が形成された厚みが125μm、酸素透過率(23℃/90%RH)が0.2mL(m・24h・atm)である被覆材を使用した。被覆材のバリア成分が蒸着された側の面に、上記で得られた波長変換用樹脂組成物を塗布して塗膜を形成した。この塗膜上に、塗膜が形成された被覆材と同じ被覆材を貼り合わせ、紫外線照射装置(アイグラフィックス株式会社)を用いて1000mJ/cmの紫外線を照射した。これにより、波長変換用樹脂組成物の硬化物を含み、厚みが100μmである波長変換層の両面に被覆材が配置された波長変換部材を得た。
(初期光学特性)
上記で得られた各波長変換部材の光学特性評価を以下のようにして行った。各波長変換部材を幅100mm、長さ100mmの寸法に裁断して得た評価用波長変換部材について、輝度計PR-655(フォトリサーチ社)を用いて輝度と、色再現性の指標としての色度座標及び色域(デジタルシネマの規格であるDCI-P3)のカバー率を測定した。
輝度計は、上部に光学特性を認識するカメラユニットが設置され、レンズ下の箇所にBEF(輝度上昇フィルム)板、拡散板及びLED光源を有し、BEF板と拡散板との間に測定サンプルをセットして、輝度、色度座標及び色域カバー率を測定できるように構成されている。
(紫外可視吸収スペクトル及び吸光度保持率)
上記で得られた各波長変換部材の紫外可視吸収スペクトル及び吸光度保持率の測定を以下のようにして行った。各波長変換部材を幅20mm、長さ40mmの寸法に裁断して得た評価用波長変換部材について、紫外可視分光光度計(UV-1850、株式会社島津製作所)を用いて、紫外可視吸収スペクトルを測定した。そして、530nm~640nmの範囲における紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長における初期の極大吸収波長、半値幅及び吸光度吸光度を測定した。
次に、評価用波長変換部材を65℃、湿度90%RH、照度10mW/cmの環境に設置し、100時間後に評価用波長変換部材を取り出し、紫外可視吸収スペクトルを測定した。そして、初期と同様に530nm~640nmの範囲における紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長における吸光度を測定した。さらに、下記式に従って評価用波長変換部材の吸光度保持率(%)を算出した。
吸光度保持率=(Abs1/Abs0)×100
Abs0:初期の吸光度
Abs1:温度65℃、湿度90%RH、照度10mW/cm環境下での100時間後の吸光度
(相対発光強度保持率)
上記で得られた各波長変換部材の相対発光強度保持率の測定を以下のようにして行った。各波長変換部材を直径20mmの円形に裁断して得た評価用波長変換部材について、ファイバマルチチャンネル分光器(Flame、オーシャンフォトニクス株式会社)にて初期の発光強度(cd/m)を測定した。
次に、評価用波長変換部材を温度65℃、湿度95%RH、照度60mW/cmの環境に設置し、500時間後に評価用波長変換部材を取り出し、初期と同様に発光強度を測定した。さらに、下記式に従って評価用波長変換部材の相対発光強度保持率(%)を算出した。
相対発光強度保持率=(RLb2/RLa)×100
RLa:初期の発光強度
RLb2:温度65℃、湿度95%RH、照度60mW/cm環境下での500時間後の発光強度
(色域低下度合)
上記で得られた各波長変換部材の色域低下度合の測定を以下のようにして行った。各波長変換部材を直径20mmの円形に裁断して得た評価用波長変換部材について、ファイバマルチチャンネル分光器(Flame、オーシャンフォトニクス株式会社)にて初期の色域カバー率(%)を測定した。なお、色域の規格はRec2020とした。また、色域カバー率の計算の際に用いたカラーフィルターの分光特性は仮想的に、青フィルターについては380~495nmの透過率が100%、緑フィルターについては495~585nmが透過率100%、赤フィルターについては585~780nmの透過率が100%であるものとして計算した。
次に、評価用波長変換部材を温度65℃、湿度95%RH、照度60mW/cmの環境に設置し、500時間後に評価用波長変換部材を取り出し、初期と同様に色域カバー率を測定した。さらに、下記式に従って評価用波長変換部材の色域低下度合(%)を算出した。
色域低下度合=CG1-CG0
CG0:初期の色域カバー率
CG1:温度65℃、湿度90%RH、照度10mW/cm環境下での500時間後の色域カバー率
Figure 2022060064000004
表1に示すように、波長変換層が一重項酸素クエンチャーを含む実施例1~4の波長変換部材は、波長変換層が一重項酸素クエンチャーを含まない比較例1に比べて耐光性試験後の色域カバー率の低下の度合が小さく、色再現性の耐久性に優れている。

Claims (12)

  1. 蛍光体と、波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤と、一重項酸素クエンチャーとを含む波長変換層を備える、波長変換部材。
  2. 前記蛍光体は、500nm以上580nm未満の波長域に発光中心波長を有する蛍光体、及び620nmを超え680nm以下の波長域に発光中心波長を有する蛍光体のいずれか一方又は両方を含む、請求項1に記載の波長変換部材。
  3. 前記蛍光体は量子ドット蛍光体を含む、請求項1又は請求項2に記載の波長変換部材。
  4. 前記一重項酸素クエンチャーは遷移金属錯体を含む、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の波長変換部材。
  5. 前記一重項酸素クエンチャーと前記吸光剤とのモル比(一重項酸素クエンチャーのモル数/吸光剤のモル数)は1以上である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の波長変換部材。
  6. 前記一重項酸素クエンチャーと前記蛍光体とのモル比(一重項酸素クエンチャーのモル数/蛍光体のモル数)は1000以下である、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の波長変換部材。
  7. 前記波長変換層は(メタ)アクリル化合物を含む組成物の硬化物である、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の波長変換部材。
  8. 前記波長変換層はチオール化合物を含む組成物の硬化物である、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の波長変換部材。
  9. 前記波長変換層の少なくとも一部を被覆する被覆材を有する、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の波長変換部材。
  10. 請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の波長変換部材と、光源とを備えるバックライトユニット。
  11. 請求項10に記載のバックライトユニットを備える画像表示装置。
  12. 蛍光体と、波長が580nm~620nmの範囲内である光の少なくとも一部を吸収する吸光剤と、一重項酸素クエンチャーと、重合性化合物と、光重合開始剤とを含む波長変換用樹脂組成物。
JP2020168053A 2020-10-02 2020-10-02 波長変換部材、バックライトユニット、画像表示装置、及び波長変換用樹脂組成物 Pending JP2022060064A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102917350B1 (ko) * 2022-07-26 2026-01-26 (주)디씨티 양자점 조성물, 이를 이용한 양자점 필름 및 표시 장치

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