本发明涉及包含光源、颜色转换构件和反射膜的光源单元。
背景技术:
积极研究了将采用颜色转换方式的多色化技术应用于液晶显示器、有机el显示器、照明等。所谓颜色转换,是将来自发光体的发光向更长波长的光转换,例如表示将蓝色发光向绿色、红色发光转换。
通过将具有该颜色转换功能的组合物片化,与例如蓝色光源组合,从而能够从蓝色光源取出蓝、绿、红色的3原色,即取出白色光。通过将这样的组合蓝色光源和具有颜色转换功能的片而成的白色光源作为背光单元,与液晶驱动部分和滤色器组合,从而能够制作全色显示器。此外如果没有液晶驱动部分,则可以直接作为白色光源使用,例如可以作为led照明等白色光源应用。
作为利用颜色转换方式的液晶显示器的课题,可举出颜色再现性的提高。为了提高颜色再现性,使背光单元的蓝、绿、红的各发光光谱的半宽度窄,提高蓝、绿、红各色的色纯度是有效的。作为解决该课题的手段,提出了使用由无机半导体微粒形成的量子点作为颜色转换构件的成分的技术(例如,参照专利文献1)。使用量子点的技术确实绿、红色的发光光谱的半宽度窄,颜色再现性提高,但另一方面,量子点对热、空气中的水分、氧的耐受性弱,耐久性不充分。
也提出了代替量子点而使用有机-无机物的发光材料作为颜色转换构件的成分的技术。作为使用有机发光材料作为颜色转换构件的成分的技术的例子,公开了使用了香豆素衍生物的技术(例如,参照专利文献2)、使用了若丹明衍生物的技术(例如,参照专利文献3)、使用了吡咯亚甲基衍生物的技术(例如,参照专利文献4)。
此外,虽然通过使用量子点技术、由有机-无机物的发光材料形成的颜色转换构件,颜色再现性提高,但也有因为该色特性、颜色转换构件的发光特性因此亮度降低这样的课题。作为其对策,例如,公开了使用了反射由颜色转换构件发出的光的光波长选择性的反射膜的技术(例如,参照专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-22028号公报
专利文献2:日本特开2007-273440号公报
专利文献3:日本特开2001-164245号公报
专利文献4:日本特开2011-241160号公报
专利文献5:日本特开2009-140822号公报
技术实现要素:
发明所要解决的课题
近年来,为了改善液晶显示器的黑显示时的白色,使用了根据画面显示而使一部分led部分地熄灭的技术。然而,具有下述问题:由于光源的光一边扩大一边向观察者侧行进,因此光除了正面方向以外也向斜向射出,因而光也扩展泄漏到原本为了黑显示而将光源的光熄灭的部分,发生黑显示部与白显示部的对比度的恶化,进一步正面亮度也降低。
因此,本发明要解决上述课题,其课题是提供在安装于显示器时,黑显示部与白显示部的对比度优异,并且正面亮度高的光源单元。
用于解决课题的手段
本发明要解决上述课题,其涉及一种光源单元,其特征在于,包含:光源;颜色转换构件,上述颜色转换构件将从上述光源入射的入射光转换成与该入射光相比波长更长的光;以及反射膜,上述反射膜存在于上述光源与颜色转换构件之间,透射垂直入射到膜面的光源的光,并且反射垂直入射到膜面的从颜色转换构件射出的光,并且关于光源的光之中的p波的反射率,在将相对于反射膜面以20°、40°、60°的角度入射时的反射率设为r20(%)、r40(%)、r60(%)的情况下,满足r20<r40<r60。
发明的效果
根据本发明,可以获得黑显示与白显示的对比度优异,并且高亮度的光源单元。
附图说明
图1是显示本发明的光源单元的一例的截面示意图
图2是显示本发明的光源单元的一例的截面示意图
图3是显示本发明的光源单元的一例的截面示意图
图4是显示本发明的光源单元的一例的截面示意图
图5是显示反射膜表面的凹凸形状的一例的截面示意图
图6是显示反射膜表面的凹凸形状的一例的截面示意图
图7是显示反射膜的长边方向末端、短边方向末端、中央的位置的示意图
图8是显示反射膜与颜色转换构件一体化了的叠层构件的一例的截面示意图
具体实施方式
以下对本发明的实施方式详细描述,但本发明不解释为限定于包含以下实施例的实施方式,当然能够在可以实现发明的目的、并且不超出发明主旨的范围内进行各种变更。
如图1所示,本发明的光源单元需要包含光源、颜色转换构件、反射膜,并且反射膜存在于光源与颜色转换构件之间。此外,如图2所示,可以为在反射膜的下面设置了在侧面提供光源的导光板的构成。以下,以这些构成作为基础进行说明。
<光源>
构成本发明的光源单元的光源的种类只要是在后述的颜色转换构件所包含的发光物质能够吸收的波长区域显示发光的光源,则任一光源都可以使用。例如,热阴极管、冷阴极管、无机el等荧光性光源、有机电致发光元件光源、led、白炽光源、或太阳光等任一光源在理论上都能够利用,led是特别适合的光源。例如,对于显示器、照明用途,接收蓝色光而发出绿色的光,或接收紫外光而发出蓝色的光,在前者的情况下,从提高蓝色光的色纯度方面考虑,具有400~500nm的范围的光源的蓝色led是进一步适合的光源。此外,在后者的情况下,从提高蓝色发光效率同时也抑制由紫外线引起的内部材料的劣化的观点考虑,具有380~420nm的范围的光源的近紫外线led是进一步适合的光源。
光源可以具有1种发光峰,也可以具有2种以上发光峰,但为了提高色纯度,优选具有1种发光峰。此外,也能够将发光峰的种类不同的多个光源任意组合使用。
<颜色转换构件>
需要为在本发明的光源单元中包含颜色转换构件的构成,上述颜色转换构件将从上述光源入射的入射光、即入射到颜色转换构件的来自光源的光转换成与该入射光相比波长更长的光。这里所谓将从光源入射的入射光转换成与该入射光相比波长更长的光,如下所述定义。首先,计测光源的发光光谱,将发光光谱的显示最大强度的波长设为光源的发光峰波长,以显示光源的发光峰波长下的发光强度的50%以上强度的发光带作为光源的发光带。接着,计测使来自光源的光穿过颜色转换构件而受光时的发光光谱。将此时的除光源的发光峰波长以外的显示最大强度的波长设为颜色转换构件的射出峰波长,将显示颜色转换构件的射出峰波长下的射出强度的50%以上强度的带设为颜色转换构件的射出带。该颜色转换构件的射出带与光源的发光带相比位于长波长侧,则被认为是将从光源入射的入射光转换成与该入射光相比波长更长的光,进一步具体而言,这意味着颜色转换构件的射出带的长波长端与光源的发光带的长波长端相比位于长波长侧。通过使用这样的颜色转换构件,红、绿、蓝的颜色单独发光变得容易,可获得可以表现的颜色的种类多,颜色再现性高的光源单元和液晶显示器。此外,在具备多个来自颜色转换构件的局部的射出峰的情况下,有时在颜色转换构件的射出带的一部分变为小于最大强度的50%,但在该情况下也只要在分开的颜色转换构件的射出带中成为最长波长的颜色转换构件的射出带的端的波长与光源的发光带的长波长端相比位于长波长侧即可。此外,作为本申请中使用的光源与颜色转换构件的组合,更优选与光源的发光波长的长波长端相比颜色转换构件的射出带的低波长端(将在以波长基准计的带中最小的波长称为低波长端。此外,将在该带中最大的波长称为长波长端)位于长波长侧。在该情况下,由于颜色转换构件发出与光源不同的颜色的光,因此可获得颜色再现性更优异的显示器。
构成本发明的光源单元的颜色转换构件如上所述是将特定波长的光转换成其它波长的光的构件,作为其一例,可例示含有具有转换光波长的功能的量子点、荧光体等颜色转换材料的膜或片体。可以在树脂膜中含有颜色转换材料,也可以在成为基材的膜上叠层含有颜色转换材料的膜。此外,作为其它例,可例示作为由通常的红、绿、蓝色的3色形成的滤色器的替代,而使用颜色转换构件。在使用蓝色光源的情况下,作为红、绿、蓝各自的滤色器的替代,使用向红色转换的颜色转换构件、向绿色转换的颜色转换构件、透射蓝色的透明构件。
作为量子点,可举出具有zns壳的cdse作为例子。此外,可以使用包含cdse/zns、inp/zns、pbse/pbs、cdse/cds、cdte/cds、或cdte/zns的核/壳发光纳米结晶。
无机荧光体只要是最终可以再现规定颜色的无机荧光体,就没有特别限定,可以使用公知的无机荧光体。作为例子,可举出yag荧光体、tag荧光体、硅酸盐荧光体、氮化物(ナイトライド)荧光体、氧氮化物(オキシナイトライド)荧光体、氮化物(窒化物)、氧氮化物(酸窒化物)荧光体、β型赛隆荧光体等。其中,分别优选使用yag荧光体和β型赛隆荧光体。
yag荧光体有至少被铈活化了的钇/铝氧化物荧光体、至少被铈活化了的钇/钆/铝氧化物荧光体、至少被铈活化了的钇/铝/石榴石氧化物荧光体、和至少被铈活化了的钇/镓/铝氧化物荧光体等,具体而言,可举出ln3m5o12:r(ln为选自y、gd、la中的至少1种以上。m包含al、ca中的至少任一者。r为镧系元素系。)、(y1-xgax)3(al1-ygay)5o12:r(r为选自ce、tb、pr、sm、eu、dy、ho中的至少1种以上。0<x<0.5、0<y<0.5。)等。
β型赛隆为β型氮化硅的固溶体,在β型氮化硅结晶的si位置置换固溶了al,在n位置置换固溶了o。由于在晶胞(单位晶格)中具有2式量的原子,因此作为通式,使用了si6-zalzozn8-z。这里,组成z为0~4.2,固溶范围非常宽,此外(si,al)/(n,o)的摩尔比需要维持3/4。β型赛隆的一般制法是除了氮化硅以外,加入氧化硅和氮化铝、或氧化铝和氮化铝进行加热的方法。
β型赛隆通过在晶体结构内引入稀土等发光元素(eu、sr、mn、ce等),从而成为以紫外~蓝色的光激发而显示520~550nm的绿色发光的β型赛隆荧光体。其优选用作白色led等发光装置的绿色发光成分。特别是含有铕(eu2+)的eu2+活化β型赛隆荧光体的发光光谱非常尖锐,因此是适于要求蓝、绿、红的窄带发光的图像处理显示装置或液晶显示器面板的背光光源的原材料。
作为有机荧光体,有:萘、蒽、菲、芘、
呋喃、吡咯、噻吩、噻咯、9-硅杂芴、9,9’-螺联硅杂芴、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、二苯并噻吩、氧芴、咪唑并吡啶、菲咯啉、吡啶、吡嗪、萘啶、喹喔啉、吡咯并吡啶等具有杂芳环的化合物、其衍生物;
硼烷衍生物;
1,4-二苯乙烯基苯、4,4’-双(2-(4-二苯基氨基苯基)乙烯基)联苯、4,4’-双(n-(茋-4-基)-n-苯基氨基)茋等茋衍生物;
芳香族乙炔衍生物、四苯基丁二烯衍生物、醛连氮衍生物、吡咯亚甲基衍生物、二酮吡咯并[3,4-c]吡咯衍生物;
香豆素6、香豆素7、香豆素153等香豆素衍生物;
咪唑、噻唑、噻二唑、咔唑、
吲哚菁绿等菁系化合物;
荧光素/曙红/若丹明等呫吨系化合物、噻吨系化合物;
聚苯撑系化合物、萘二甲酰亚胺衍生物、酞菁衍生物及其金属配位化合物、卟啉衍生物及其金属配位化合物;
尼罗红、尼罗蓝等
螺旋烃系化合物;
n,n’-二苯基-n,n’-二(3-甲基苯基)-4,4’-二苯基-1,1’-二胺等芳香族胺衍生物;以及
铱(ir)、钌(ru)、铑(rh)、钯(pd)、铂(pt)、锇(os)、和铼(re)等有机金属配位化合物等。
颜色转换材料只要在颜色转换构件中包含至少1种即可,可以包含2种以上。
需要说明的是,这里,颜色转换构件是以上述具有颜色转换功能的材料单独或通过叠层于其它材料而具有膜形状的构件、通过具有颜色转换功能的材料印刷、涂布在以玻璃为代表的硬质构件上而被固定化的构件作为例示,以具有颜色转换功能的物质作为构成要素的有形物。需要说明的是,膜具有二维上的扩展,但该扩展的大小不左右膜的意思。例如,即使厚度(z轴方向)为10nm且xy面的面积为1μm2,也可以称为膜。
<反射膜>
作为本发明的光源单元的构成要素的反射膜需要存在于光源与颜色转换构件之间,透射垂直入射到膜面的光源的光,并且反射垂直入射到膜面的从颜色转换构件射出的光,并且,关于光源的光之中的p波的反射率,在将相对于反射膜面以20°、40°、60°的角度入射时的反射率设为r20(%)、r40(%)、r60(%)的情况下,满足r20<r40<r60(以下,有时将涉及的膜称为第1反射膜)。
这里,所谓透射垂直入射到膜面的光源的光,表示在反射膜的入射角度0°下的透射光谱中上述光源的发光带中的平均透射率为70%以上。通过反射膜透射从光源入射的光,从而能够使从光源入射的光到达颜色转换构件的光量增大,容易提高颜色转换构件中的发光。从光源入射到反射膜的入射光的、入射角度0°下的光源的发光带中的平均透射率优选为80%以上,更优选为85%以上,进一步优选为90%以上。通过透射率增加,从而更有效率地提高颜色转换构件中的颜色转换效率变得容易。为了获得这样的反射膜,除了通过控制膜的各层的层厚度进行的反射带的最佳化以外,还可以通过在表面设置由低折射率的树脂形成的层来抑制表面反射。
第1反射膜需要反射垂直入射到反射膜的膜面的从颜色转换构件射出的光。这里所谓反射从颜色转换构件射出的光,表示在反射膜的入射角度10°的反射光谱中,上述颜色转换构件的射出带内的最大反射率为30%以上。在使用了包含颜色转换材料的颜色转换构件的光源单元中亮度降低的原因之一是,由来自颜色转换构件的光各向同性地进行发光而产生的杂散光引起的光量损失。特别是,从颜色转换构件射出到光源侧的光在光源单元内杂散成为光量损失的主要原因,但如本发明所述通过形成位于光源与颜色转换构件之间,反射从光源入射到颜色转换构件而转换成长波长的光的光的构成,可以将来自颜色转换构件的光在颜色转换构件正下方进行反射,抑制光源侧的空腔内的杂散光引起的亮度降低变得容易。优选在反射膜的入射角度10°和60°下的反射光谱中上述光源的发光带内的最大反射率为30%以上。从颜色转换构件射出的光为各向同性的发光,因此优选反射广泛的入射角度的光,通过可以将以入射角度10°和60°入射的光以高反射率反射,从而对于亮度进一步提高而言是有效的。此外,在入射角度10°下的反射膜的反射光谱中,颜色转换构件的射出带中的平均反射率优选为30%以上,更优选为50%以上,进一步优选为90%以上。随着颜色转换构件的射出带中的平均反射率变大,从颜色转换构件向光源侧射出的光向观察侧转换的效果变高,获得亮度更高的光源单元。
对于第1反射膜而言,需要关于光源的光之中的p波的反射率,在将相对于反射膜面以20°、40°、60°的角度入射时的反射率设为r20(%)、r40(%)、r60(%)的情况下,满足r20<r40<r60。这里所谓p波,是与与膜面正交且包含光的光轴方向的入射面平行地振动的光,具体而言,通过利用分光光度计使用起偏器进行测定来获得。在使用了这样的反射膜的情况下,与沿正面方向入射的光相比沿斜向入射的光的反射率高,因此作为结果,沿正面方向行进的光的比例增加从而正面方向的亮度提高,并且也可以抑制光向来自光源的光熄灭的位置漏出,因此提高黑显示部与白显示部的对比度变得容易。对于以往的无机材料的交替叠层体,p偏光随着入射角度的增加而暂时减少后在布儒斯特角反射率变为零,然后反射率增加,因此不能满足r20<r40<r60。另一方面,通过将由聚合物形成的多层叠层膜双轴拉伸,进一步以使反射带在正面入射时不被光源的发光带包含并且在斜向入射时与光源的发光带一部分重复的方式进行控制,可获得满足r20<r40<r60的反射膜。优选相对于该反射膜的膜面以60°入射时的反射带的低波长端与光源的发光带的长波长端相比位于低波长侧。这里所谓反射膜的反射带,在通过后述测定方法求出的反射膜的规定入射角度下的反射光谱中,在将波长400~1600nm下的最大反射率设为rmax(%)时,将成为rmax/2(%)的波长中为最低波长并且为400nm以上的波长设为反射膜的反射带的低波长端,将为最长波长并且为1600nm以下的波长设为反射膜的反射带的长波长端,将上述低波长端与长波长端之间的区间设为反射膜的反射带。例如,所谓相对于膜面以60°入射时的反射带,是指在入射角度60°下的反射光谱中,波长400~1600nm下的低波长端与长波长端之间的带,所谓相对于膜面以30°入射时的反射带,是指在入射角度30°下的反射光谱中,波长400~1600nm下的低波长端与长波长端之间的带。通过使用这样的反射膜,可以将相对于膜面以60°入射到反射膜的来自光源的光有效率地以高反射率反射,因此更易于获得正面方向的亮度提高、黑显示的对比度提高效果。进一步,将相对于膜面从斜向入射的光以高反射率反射,被反射的光进一步传到导光板内进行传播,从而导光板内的来自光源的光的射出均匀化,也可获得成为亮度不均更少的光源单元的效果。因此,满足上述的p波的反射率的反射膜可以优选用于如图2~4所示在上述反射膜的与颜色转换构件相反侧进一步设置有导光板,并且在导光板的侧面设置有上述光源的光源单元。更优选相对于反射膜的膜面以30°入射时的反射带的低波长端与光源的发光带的长波长端相比位于低波长侧,随着反射膜的反射带的低波长端与光源的发光带的长波长端相比成为低波长侧的角度变小,仅沿正面方向取出光的效果、抑制光源单元的亮度不均的效果变得显著。
第1反射膜优选反射膜的长边方向的中央和两末端这3点的反射带的低波长端的最大值与最小值的差、或短边方向的中央与两末端这3点的反射带的低波长端的最大值与最小值的差为30nm以下。这里所谓长边方向的两末端,如图7所示,表示位于短边中间点的长边方向的两末端,所谓短边方向的两末端,如图7所示,表示位于长边中间点的短边方向的两末端。此外,所谓反射膜的长边方向,在光源单元为大致四边形的情况下,将四边形的长边方向设为长边方向,将短边方向设为短边方向。在光源单元不是大致四边形的情况下,将穿过重心并且能取最长对角线的方向设为长边方向,将与上述对角线正交的方向设为短边方向。在该情况下,所谓长边方向的两末端,表示上述定义的长边方向的两末端,所谓短边方向的两末端,表示上述定义的短边方向的两末端。反射膜的反射带的低波长端的位置错离,则在制成光源单元和使用了该光源单元的显示器时,相对于膜面从斜向入射的光的反射率增加的入射角度变化,成为面内的正面方向的亮度变化的原因。因此,通过反射膜的长边方向的中央与两末端这3点的反射带的低波长端的最大值与最小值的差、或短边方向的中央与两末端这3点的反射带的低波长端的最大值与最小值的差为30nm以下,从而光源单元的正面方向的亮度均匀化,进一步可获得没有亮度不均的光源单元、显示器。优选中央以及两末端这3点的反射带的低波长端的最大值与最小值的差为20nm以下,该差越小则正面方向的亮度的均匀度越优异。作为获得这样的反射膜的方法,可举出提高获得反射膜时的横向拉伸倍率、在反射膜由后述叠层膜形成的情况下使最表层的厚度为反射膜厚度的3%以上,通过采用这样的方法,可以使与膜制造时的流动方向正交的宽度方向的反射带的均匀性提高。
此外,也优选第1反射膜的长边方向的中央与两末端这3点的反射带的低波长端的最大值与最小值的差、和短边方向的中央与两末端这3点的反射带的低波长端的最大值与最小值的差都为30nm以下。通过在长边方向、短边方向都使反射带的低波长端一致,从而在制成光源单元和显示器时可以使正面方向的亮度均匀化,面内整个区域中没有不均。
此外,也优选第1反射膜的长边方向的中央与两末端这3点的反射带内的平均反射率的最大值与最小值的差、和短边方向的中央与两末端这3点的反射带内的平均反射率的最大值与最小值的差都为10%以下。这里所谓反射带内的平均反射率,是如上所述确定的反射带中的平均反射率。作为有助于色调、亮度的因素,除了上述的反射膜的反射带的低波长端的位置以外,还有反射带内的反射率的不均。这里,随着反射带内的平均反射率均匀,在制成光源单元、使用了该光源单元的显示器时,制成没有亮度不均的均匀物质变得特别容易。反射带内的平均反射率的最大值与最小值的差优选为5%以下,进一步优选为3%以下。随着平均反射率的差变小,可获得正面方向的亮度均匀的光源单元、使用了该光源单元的显示器。作为获得这样的反射膜的方法,可举出提高获得反射膜时的横向拉伸倍率、在反射膜由后述叠层膜形成的情况下使最表层的厚度为反射膜厚度的3%以上,通过采用这样的方法,可以使与膜制造时的流动方向正交的宽度方向的反射带的均匀性提高。此外,也能够通过提高反射带的平均反射率来抑制反射率的不均化。
此外,也优选第1反射膜中央的波长400~800nm的反射率、与长边方向的两末端和短边方向的两末端这4点的波长400~800nm的反射率的相关系数的最小值为0.8以上。这里所谓相关系数,表示将膜的中央在波长400nm~800nm下每1nm地计测反射率而获得的值、与在膜的各末端在波长400nm~800nm下每1nm地计测反射率而获得的值的相关系数。该相关系数的值越高,表示反射率的分布越近,在具有完全相同反射率分布的情况下,该值变为1。而且,所谓相关系数的最小值为0.8以上,是指由膜中央的波长400nm~800nm的反射率、与长边方向的两末端和短边方向的两末端这4点的波长400nm~800nm的反射率获得的4个相关系数之中,最小的相关系数为0.8以上。上述中,以反射膜的反射带的低波长端以及平均反射率说明了正面方向的亮度的均匀化,但相关系数包含所有要素,并且是显示反射波形的均匀性的指标,因此通过相关系数为0.8以上,从而成为正面方向的亮度都均匀性优异的反射膜,使用了该反射膜的光源单元和显示器也可以没有亮度不均。相关系数优选为0.9以上,进一步优选为0.95以上。如果相关系数为0.95以上,则在安装时光源单元和显示器内的亮度不均基本上不能察觉。作为获得这样的反射膜的方法,可举出提高获得反射膜时的横向拉伸倍率、在反射膜由后述叠层膜形成的情况下使最表层的厚度为反射膜厚度的3%以上,但特别是通过使最表层的厚度为反射膜厚度的5%以上,可以使相关系数为0.95以上。
第1反射膜优选反射膜的低波长端大于光源的发光波长,并且小于颜色转换构件的射出波长。这里所谓反射膜的低波长端大于光源的发光波长,表示反射膜的反射带的低波长端与光源的发光带的长波长端相比位于长波长侧。此外,所谓反射膜的低波长端小于颜色转换构件的射出波长,表示反射膜的反射带的低波长端与颜色转换构件的射出带的低波长端相比位于低波长侧。如例如移动显示器那样,根据光源单元的设计、使用了该光源单元的显示器的使用方法,从正面观察时的亮度变得重要,但在该情况下,通过反射膜的低波长端大于光源的发光波长并且小于颜色转换构件的射出波长,从而将从颜色转换构件射出的光由反射膜向正面方向有效率地反射变得容易,可获得优异的正面亮度的提高效果。
第1反射膜也优选满足下述式(1)。下述式(1)显示出反射光的波长带与透射光的波长带之间的反射率的变化急剧,随着|λ1-λ2|变小,更急剧地从反射的波长带向透射的波长带变化。通过这样从反射的波长带向透射的波长带,即,从光源的发光带向颜色转换构件的射出带的反射率的变化急剧进行,从而可以仅将来自光源的光选择性地、有效率地透射,同时将从颜色转换构件射出的光有效率地反射,易于最大限度获得反射膜的效果。更优选|λ1-λ2|为30nm以下,随着|λ1-λ2|变小,亮度提高效果、亮度的均匀度提高。
|λ1-λ2|≤50(其中,λ1<λ2)(1)
λ1:在反射膜的反射带的低波长端附近反射率变为最大反射率的1/4的波长(nm)
λ2:在反射膜的反射带的低波长端附近反射率变为最大反射率的3/4的波长(nm)
在本发明的光源单元中,如图2所示,也优选在第1反射膜的与颜色转换构件侧相反侧进一步设置有导光板,并且在导光板的侧面设置有上述光源。对于光源、反射膜、颜色转换构件被配置在直线上的光源单元,可充分获得正面方向的亮度提高效果以及黑显示部与白显示部的对比度提高效果,但是通过满足在上述反射膜的与颜色转换构件侧的相反侧进一步设置有导光板,并且在导光板的侧面设置有上述光源的构成,如上所述也进一步表现导光板内的亮度的均匀化效果,因此是进一步优选的。
在本发明的光源单元中,如图3所示可以在上述导光板的与存在反射膜(第1反射膜)的侧相反的侧具备别的反射膜(将涉及的反射膜也称为第2反射膜),也优选该第2反射膜包含空隙。包含空隙的第2反射膜可以使入射到膜面的光一边散射一边反射。因此,通过将向上述第1反射膜从斜向入射并被反射的光被第2反射膜进一步一边散射一边反射,可以使被第1反射膜反射的光的一部分为相对于第1反射膜向正面(垂直)方向行进的光。其结果,向正面方向的光的取出效率提高,进而提高正面方向的亮度变得容易。在使用了没有散射作用的第2反射膜的情况下,向上述第1反射膜从斜向入射并被反射的光以与入射的角度相同角度被第2反射膜镜面反射,因此再次被第1反射膜反射,有光的取出效率降低的倾向。
在本发明的光源单元中,优选如图4所示在上述第2反射膜与导光板之间进一步具备别的反射膜(将涉及的反射膜也称为第3反射膜),第3反射膜反射垂直入射到膜面的光源的光,并且透射对膜面以60°的角度入射的光源的光。在使用上述第2反射膜的情况下,关于用导光板等调整光的射出角度并实质上相对于第1反射膜面沿垂直方向行进的光,也被第2反射膜再次散射,但通过在导光板与第2反射膜之间具备反射垂直入射到膜面的光源的光,并且透射对膜面以60°的角度入射的光源的光的第3反射膜,从而从导光板向第3反射膜沿垂直方向入射到膜面的光被第3反射膜反射,另一方面,从导光板向第3反射膜从斜向入射到膜面的光透过第3反射膜,在第2反射膜中一边改变光的行进方向一边反射。其结果,可以有效率地提高垂直入射到第1反射膜的光的光量,因此正面方向的亮度提高,或提高黑显示部与白显示部的对比度进一步变得容易。
构成本发明的光源单元的反射膜优选由热塑性树脂形成。热塑性树脂一般比热固性树脂、光固化性树脂便宜,并且可以通过公知的熔融挤出简便并且连续地片化,因此能够以低成本获得反射膜。
第1反射膜优选不同的多个热塑性树脂交替地叠层11层以上而成。这里所谓热塑性树脂不同,是指在膜的面内任意选择的正交的2方向以及与与该面垂直的方向的任一方向中,折射率相差0.01以上。此外,这里所谓交替叠层而成,是指由不同的热塑性树脂形成的层沿厚度方向以规则排列叠层而成,在由热塑性树脂a、b形成的情况下,如果将各个层表述为a层、b层,则为如a(ba)n(n为自然数)那样叠层的构成。通过这样地光学性质不同的树脂交替叠层,能够使可以使根据各层的折射率的差与层厚度的关系设计的波长的光反射的干涉反射表现。此外,在进行叠层的层数分别为10层以下的情况下,在所期望的带中得不到高反射率。此外,关于上述干涉反射,层数越增加则可以对于越宽的波长带的光实现高反射率,可获得反射所期望的带的光的反射膜。优选为100层以上,更优选为200层以上。进一步优选为600层以上。此外,虽然层数没有上限,但是随着层数增加,发生伴随制造装置的大型化的制造成本的增加、因为膜厚度变厚引起的操作性的恶化,因此实际上10000层左右成为实用范围。
本发明的光源单元也优选将从光源入射的入射光转换成与该入射光相比波长更长的光的颜色转换构件、与透射从光源入射的光并且反射从颜色转换构件射出的光的反射膜制成叠层构件而使用。这里所谓包含颜色转换构件和反射膜的叠层构件,是指颜色转换构件和反射膜直接或隔着粘接层等而被固定。在该情况下,颜色转换构件与反射膜的空间消失,因此抑制由杂散光引起的光损失,及消除颜色转换构件表面与空气之间的反射,从而亮度提高的效果变得显著。
作为进一步优选的方案,通过在反射膜上直接设置由颜色转换材料形成的层,从而使反射膜为颜色转换构件的一部分。在该情况下,可以代替在形成颜色转换构件时所使用的基材,除了成本降低以外,进一步颜色转换构件中的颜色转换材料与反射膜的空间消失,因此抑制由杂散光引起的光损失的效果变得显著。
同样地,第2反射膜和/或第3反射膜也优选直接或隔着粘接层等而与导光板固定。在该情况下,也由于导光板与第2反射膜、第3反射膜之间的空间消失,因此可以抑制由杂散光引起的光损失,及通过消除导光板、反射膜的表面与空气之间的反射,从而可以有效率地反射。
构成本发明的光源单元的反射膜或颜色转换构件优选在其表面具有凹凸形状。这里的所谓凹凸形状,是指测定膜表面或界面的形状时的最大高度为1μm以上的形状。将这样的凹凸的一例示于图5、图6中。此外,以下显示在反射膜或颜色转换构件的表面具有凹凸形状所带来的效果。
第1效果为易滑性。通过在表面具有凹凸形状从而表现易滑性,因此能够抑制将反射膜以及颜色转换构件组入到光源单元时的损伤的发生。
第2效果为光的取出。本发明人等发现下述现象:在包含颜色转换材料的颜色转换构件中,光在颜色转换构件内反射,从而发生如光纤那样光被关入在片内的现象,作为结果,颜色转换材料本身的发光效率高,但是亮度降低。而且本发明人等发现,作为其对策,通过在反射膜或颜色转换构件的表面具有凹凸形状,从而光从该凹凸界面被取出,因此使收进到颜色转换构件内的光减少,获得亮度提高的效果。为了有效率地获得第2效果,最大高度优选为1μm以上,更优选为5μm以上,进一步优选为10μm以上。随着凹凸形状变大,光的取出效率也提高,并且也可获得抑制光源的不均的效果。为了更有效率地获得该效果,优选通过在反射膜上直接设置由颜色转换材料形成的层,从而使反射膜为颜色转换构件的一部分,并且在反射膜的由颜色转换材料形成的层侧的表面具有凹凸形状。在该情况下,除了可以有效率地取出光以外,还可以有效率地向显示侧反射光,因此亮度提高的效果变得显著。
第3效果为光的光路的调整。从光源、特别是发光二极管发出的光以较高指向性向显示侧行进,与此相对,来自颜色转换构件的光各向同性地发光,因此成为光源正面的亮度降低的原因。通过在反射膜或颜色转换构件的表面具有凹凸形状,从而利用凹凸界面调整光的方向,特别是通过聚光到正面方向从而实现亮度提高变得容易,除此以外在形成光源单元、显示器时也可以省去其它光学构件,因此也有助于低成本化。
为了更有效率地获得上述第2、第3效果,优选上述凹凸形状为透镜形状、大致三角形状或大致半圆形状。所谓微透镜形状,是指大致半球状的凹凸,所谓棱镜形状,是指大致三角状的凹凸。在具备这样的形状的情况下,光路向显示侧集中,因此制成光源单元以及显示器的情况下的正面亮度更显著地提高。
如图8所示,优选本发明的光源单元在构成光源单元的反射膜或颜色转换构件的表面具有功能层,在将反射膜的折射率设为n1,将颜色转换构件的折射率设为n2,将功能层的折射率设为n3时,功能层的折射率n3为n1与n2之间。这里所谓反射膜以及颜色转换构件的折射率,是指成为膜的最表层的层的面内平均折射率。在该情况下,通过功能层的折射率的效果,可以抑制以往折射率不同的反射膜与颜色转换构件之间的反射,来自光源的光有效率地透射,因此亮度提高变得容易。
也优选本发明的光源单元所使用的第1反射膜、以及使用的情况下的第2和第3反射膜分别吸收或反射紫外线。这里所谓吸收或反射紫外线,表示在波长300nm~410nm中,至少具备30nm以上透射率成为50%以下的带。如本发明的光源单元和液晶显示器那样,在使用颜色转换构件时使用的光源,使用如蓝色led、近紫外线led那样与通常的白色光源相比低波长且高能量的光源。因此,也有下述课题:大量包含成为颜色转换构件、其它光学膜劣化的原因的紫外线,在长期使用时易于发生颜色、亮度的变化。因此,通过设置在与颜色转换构件、棱镜膜等其它光学膜相比靠光源侧的反射膜吸收或反射紫外线,能够抑制颜色转换构件、其它光学膜劣化,可获得适于长期使用的光源单元和液晶显示器。优选波长380nm以下的最大透射率为10%以下。在该情况下,可以基本上截止成为颜色转换构件、其它光学膜吸收并劣化的原因的紫外线,因此基本上观察不到颜色、亮度的变化,此外,在使用利用近紫外led而发出红、绿、蓝的光的颜色转换构件的情况下是适合的。进一步优选波长410nm以下的最大透射率为10%以下。对于使用蓝色的光发出红、绿的光的颜色转换构件,对颜色转换效率基本没有帮助但成为劣化的原因的吸收也在波长410nm,通过使波长410nm以下的最大透射率为10%以下,从而抑制这样的颜色转换构件的劣化变得容易。此外,也优选比光源的发光带的低波长端低20nm的波长下的光的透射率为10%以下。如上所述,光源的光对于颜色转换而言是重要的,另一方面,也使颜色转换构件本身劣化。因此,通过使用实际上对于颜色转换而言重要的波长的光透射,但是截止对颜色转换基本上没有帮助的低波长的光的叠层膜来保护颜色转换构件,可以不损害颜色转换构件的发光效率,而基本上抑制长期使用时的劣化。像这样,吸收或反射波长380nm以上的波长的紫外线的膜,在使用了以往的白色led那样的发出红、绿、蓝的光的led的情况下,白显示带有黄色,并且成为亮度降低的原因,因此即使对光学膜的长寿命化具有效果,也难以使用。然而发现,在本发明的光源单元的情况下,使用仅特定波长的光的光,在与反射膜相比更靠近观察侧转换成白色光,因此也没有上述黄色调、亮度降低这样的问题,可以适合使用。
构成构成本发明的光源单元的反射膜的树脂没有特别限定,例如为以国际公开2013/002130号公报的〔0016〕~〔0024〕段落所例示的观点选择的树脂。
此外,也优选构成本发明的光源单元的反射膜在构成反射膜的热塑性树脂的至少任一种中包含紫外线吸收剂。这里所谓紫外线吸收剂,表示吸收波长300~410nm的光的热塑性树脂以外的成分,通过波长300~410nm下的{100-平均透射率-平均反射率(≒吸收率)}为10%以上判断为包含紫外线吸收剂。通过包含紫外线吸收剂,从而截止紫外线变得容易。进一步优选使用叠层膜作为反射膜,并且在波长300~410nm下的最大反射率为20%以上的叠层膜中包含紫外线吸收剂。对于叠层膜,在相邻的层的界面反射与层的厚度对应的波长的光,但此时光在膜内多次反射后被带到膜外。因此,通过在叠层膜中添加紫外线吸收剂,从而与膜内没有反射的数层水平的膜的情况不同,穿过包含紫外线吸收剂的层的次数增加,因此利用少量的紫外线吸收剂就能有效率地获得高紫外线截止效果,可以有效率地截止紫外线。此外,在使用1层~10层以下的层数的膜的情况下有时在长期可靠性试验中紫外线吸收剂析出,通过使用11层以上的叠层膜,也有下述优点:可以在各层的界面、层的内部捕捉紫外线吸收剂,抑制其析出到膜表面。
此外,第1反射膜也优选至少在其一面具有由固化性树脂形成的层,并且在由固化性树脂形成的层中包含紫外线吸收剂。在该情况下,除了可以根据固化性树脂的组成,来附加耐擦伤、尺寸稳定性等功能以外,还由于由固化性树脂形成的层的交联性高,因此可以抑制反射膜的内部所包含的低聚物、添加剂等的析出。由固化性树脂形成的层可以直接涂布在反射膜上。此外,由固化性树脂形成的层可以设置在一面,但低聚物等的析出一般从膜的两面发生,在进一步仅设置在一面的情况下由固化引起的收缩应力强地作用于由固化性树脂形成的层的侧,根据由固化性树脂形成的层的厚度而有时本身显著卷曲,因此优选在两面设置由固化性树脂形成的层。此外,在一面设置包含紫外线吸收剂的由固化性树脂形成的层的情况下,该层特别优选设置在光源侧。通过设置在光源侧,能够也抑制反射膜本身的劣化。
上述的固化性树脂没有特别限定,但优选为高透明且具有耐久性的固化性树脂,可以单独或混合使用例如丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯树脂、氟系树脂、硅树脂、聚碳酸酯系树脂、氯乙烯系树脂。从固化性、挠性、生产性方面考虑,固化性树脂优选包含以聚丙烯酸酯树脂为代表的丙烯酸系树脂等活性能量射线固化型树脂。
此外,紫外线吸收剂定义为一般的吸收380nm以下的波长区域的紫外线的通用紫外线吸收剂、和可以截止直到紫外线区域与可见光区域的边界附近(380~430nm附近)的光的可见光线吸收色素这2种。通用紫外线吸收剂一般具有专门吸收380nm以下的波长区域的紫外线的能力,吸收紫外线区域与可见光区域的边界附近(380~430nm附近)的光线的能力不优异。因此,仅通过含有通用紫外线吸收剂,为了截止紫外线区域与可见光区域的边界附近(380~430nm)的光线,除了后述的一部分的长波长紫外线吸收,需要高浓度含有。作为能够通过单独的通用紫外线吸收剂实现紫外线区域、和紫外线区域与可见光区域的边界附近(380~430nm)的波长截止的紫外线吸收剂,虽然仅为示例,但作为市售的通用紫外线吸收剂,可举出以2-(5-氯-2h-苯并三唑-2-基)-6-叔丁基-4-甲基苯酚、2,4,6-三(2-羟基-4-己基氧基-3-甲基苯基)-1,3,5-三嗪的结构表示的化合物等。此外,通用紫外线吸收剂优选为在波长320~380nm之间具有极大吸收波长的通用紫外线吸收剂。在极大波长小于320nm的情况下,难以充分地截止长波长侧的紫外线区域,此外,即使在与在超过380nm且为430nm以下的可见光短波长区域具有成为最大的极大波长的色素进行了组合的情况下,也往往在波长300~380nm的区域内产生显示10%以上的光线透射率的区域。
另一方面,可见光线吸收色素一般而言可见光短波长区域的截止性能优异,但380nm以下的紫外线区域的截止能力缺乏。因此,仅通过含有可见光线吸收色素,为了截止通用紫外线区域的光线,除了后述的一部分的可见光线吸收色素,需要高浓度含有。此外,多数可见光线吸收色素通常具有宽地截止宽范围的波长区域的性质,在高浓度含有的情况下,吸收与作为目标的波长区域相比进一步为长波长侧的可见光区域,因此具有不能实现优异的透明性的问题。此外,特别是具有将波长380~440nm的区域中的紫外线区域与可见光区域的边界附近以窄带进行截止的性质的可见光线吸收色素的种类不多,期望选定具有特定结构的可见光线吸收色素而使用。作为能够通过单独添加而实现紫外线区域、和紫外线区域与可见光区域的边界附近(380nm~430nm)的波长截止的可见光线吸收色素,可举出例如,basf(株)制的“lumogenfviolet570”等。由于在通用紫外线吸收剂和/或可见光线吸收色素中分别存在擅长的区域,因此为了防止由高浓度添加引起的渗出、与此相伴的工序污染,更优选为将1种以上紫外线吸收剂与1种以上可见光线吸收色素有效地组合的方法。
在本发明中使用的通用紫外线吸收剂优选至少1种为具有三嗪骨架结构的紫外线吸收剂。已知三嗪骨架结构与其它一般用于紫外线吸收剂的苯并三唑骨架结构、二苯甲酮骨架结构相比热分解温度高,长期的稳定性优异,适合于要求长期保持性能的显示器用途的叠层膜、紫外线截止膜。此外,由于熔点低,因此发挥不仅抑制作为紫外线吸收剂本身的固体成分的表面析出,而且不易使低聚物、其它升华性高的紫外线吸收剂析出的效果,因此可以优选利用。
在本发明中使用的可见光线吸收色素更优选在390nm以上且410nm以下具有极大波长。在选择与410nm相比波长更长区域具有极大波长的可见光线吸收色素的情况下,只要不选择具有非常窄带的截止性能的色素,则有时光源的发光带的平均透射率低于80%。作为在390nm以上且410nm以下的波长带具有极大波长,并能够以窄带发挥吸收性能的可见光线吸收色素,可以优选使用具有蒽醌、偶氮甲碱、吲哚、三嗪、萘二甲酰亚胺、酞菁、三嗪中的任一种骨架的可见光线吸收色素。
<反射膜的制造方法>
接下来,以下以由热塑性树脂a、b形成的反射膜作为例子对第1反射膜的优选制造方法进行说明。当然本发明不解释为限定于涉及的例子。此外,该反射膜的叠层结构可以通过与日本特开2007-307893号公报的〔0053〕~〔0063〕段所记载的内容同样的方法来简便地实现。
以颗粒等形态准备热塑性树脂。颗粒根据需要在热风中或真空下干燥后,供给到不同的挤出机。此外,在反射膜中包含紫外线吸收剂的情况下,准备预先在热塑性树脂中混炼了紫外线吸收剂的颗粒,或将热塑性树脂与紫外线吸收剂在挤出机中混炼。在挤出机内,对于加热到熔点以上而熔融了的树脂,用齿轮泵等将树脂的挤出量均匀化,经由过滤器等除去异物、改性了的树脂等。这些树脂利用模头成型为目标形状后被排出。进而,从模头排出的叠层成多层的片被挤出到流延鼓等冷却体上,被冷却固化,获得流延膜。此时,优选使用线状、带状、针状或刀状等的电极,通过静电力使其与流延鼓等冷却体密合进行骤冷固化。此外,也优选为从狭缝状、斑点状、面状的装置吹出空气而使其与流延鼓等冷却体密合进行骤冷固化,或利用轧辊而使其与冷却体密合进行骤冷固化的方法。
此外,使用2台以上挤出机将a层所使用的热塑性树脂和与其不同的热塑性树脂b的多个树脂从不同的流路送出,送入到多层叠层装置。作为多层叠层装置,可以使用多歧管模头、进料块、静态混合机等,特别是,为了高效率地获得本发明的构成,优选使用具有11个以上微细狭缝的进料块。如果使用这样的进料块,则装置不会极端大型化,因此由热劣化产生的异物少,即使在叠层数极端多的情况下,也能够进行高精度的叠层。此外,宽度方向的叠层精度也与现有技术相比显著提高。此外,该装置可以用狭缝的形状(长度、宽度)来调整各层的厚度,因此能够实现任意的层厚度。
将这样操作而形成为所希望的层结构的熔融多层叠层体导向模头,与上述同样地获得流延膜。
这样操作而获得的流延膜优选进行双轴拉伸。这里,所谓双轴拉伸,是指沿长度方向和宽度方向拉伸。拉伸可以逐次沿二方向拉伸,也可以同时沿二方向拉伸。此外,也可以进一步沿长度方向和/或宽度方向进行再拉伸。
首先对逐次双轴拉伸的情况进行说明。这里,所谓沿长度方向的拉伸,是指用于对膜赋予长度方向的分子取向的拉伸,通常,通过辊的圆周速度差赋予,该拉伸可以以1阶段进行,此外,也可以使用多根辊对多阶段地进行。作为拉伸的倍率,根据树脂的种类不同而不同,通常优选为2~15倍,在构成反射膜的树脂的任一种使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况下,特别优选使用2~7倍。此外,作为拉伸温度,优选为构成反射膜的树脂的玻璃化转变温度~玻璃化转变温度+100℃。
也可以在对这样操作而获得的单轴拉伸了的膜,根据需要实施电晕处理、火焰处理、等离子体处理等表面处理后,通过在线涂布而赋予易滑性、易粘接性、抗静电性等功能。特别是,在形成包含反射膜和颜色转换片的叠层构件时,优选在线涂布折射率比成为反射膜的最表层的热塑性树脂a低、比成为颜色转换构件的最表层的膜的折射率高的树脂。
接着所谓宽度方向的拉伸,是指用于对膜赋予宽度方向的取向的拉伸,通常使用拉幅机,一边将膜的两端用夹具把持一边输送,沿宽度方向拉伸。作为拉伸的倍率,根据树脂的种类不同而不同,通常优选为2~15倍,在构成反射膜的树脂的任一种使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况下,特别优选使用2~7倍。特别是对于本发明中的反射膜,横向拉伸倍率优选为4倍以上,通过提高横向拉伸倍率,对于提高反射带的均匀性、平均反射率的均匀性、相关系数而言是有效的。此外,作为拉伸温度,优选为构成反射膜的树脂的玻璃化转变温度~玻璃化转变温度+120℃。
为了赋予平面性、尺寸稳定性,优选在拉幅机内对这样地操作而双轴拉伸了的膜进行拉伸温度以上且熔点以下的热处理。通过进行热处理,从而成型用膜的尺寸稳定性提高。这样操作而进行了热处理后,均匀地缓慢冷却后,冷却直到室温进行卷绕。此外,根据需要,也可以在从热处理缓慢冷却时并用松弛处理等。
接下来对同时双轴拉伸的情况进行说明。在同时双轴拉伸的情况下,可以在对所得的浇铸膜,根据需要实施电晕处理、火焰处理、等离子体处理等表面处理后,通过在线涂布赋予易滑性、易粘接性、抗静电性等功能。
接下来,将浇铸膜导向同时双轴拉幅机,一边将膜的两端用夹具把持一边输送,沿长度方向和宽度方向同时和/或阶段性地进行拉伸。作为同时双轴拉伸机,有缩放仪方式、螺杆方式、驱动电动机方式、线性电动机方式,但优选为能够任意变更拉伸倍率,并可以在任意场所进行松弛处理的驱动电动机方式或线性电动机方式。作为拉伸的倍率,根据树脂的种类不同而不同,通常,作为面积倍率,优选为6~50倍,在构成反射膜的树脂的任一种使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况下,作为面积倍率,特别优选使用8~30倍。特别是在同时双轴拉伸的情况下,为了抑制面内的取向差,优选使长度方向与宽度方向的拉伸倍率相同,并且拉伸速度也大体上相等。此外,作为拉伸温度,优选为构成反射膜的树脂的玻璃化转变温度~玻璃化转变温度+120℃。
为了赋予平面性、尺寸稳定性,优选接着在拉幅机内对这样地操作而双轴拉伸了的膜进行拉伸温度以上且熔点以下的热处理。在该热处理时,为了抑制宽度方向的主取向轴的分布,优选在即将进入到热处理区之前和/或刚进入到热处理区之后瞬时沿长度方向进行松弛处理。这样操作而进行了热处理后,均匀地缓慢冷却后,冷却直到室温进行卷绕。此外,根据需要,可以在从热处理缓慢冷却时沿长度方向和/或宽度方向进行松弛处理。在即将进入到热处理区之前和/或刚进入到热处理区之后瞬时沿长度方向进行松弛处理。
也优选将所得的反射膜如下所述在表面形成凹凸形状。作为形成凹凸形状的方法,可举出(a)使用了模具的模具转印方法,(b)对基材表面进行直接加工的方法,等。如果对(a)模具转印方法进一步详述,则可举出(a1)在将模具或/和上述基材加热了的状态下对模具加压、压接进行赋形的方法,(a2)在上述基材的表面叠层光或热固性树脂,将模具压在其表面,通过活性能量射线的照射、或加热使树脂固化而赋形的方法,(a3)将预先填充于模具的凹部的树脂转印到基材上的方法等。
此外,作为(b)对基材表面进行直接加工的方法,可举出(b1)使用切削器具等机械地刮削成所希望形状的方法,(b2)通过喷砂法进行刮削的方法,(b3)通过激光进行刮削的方法,(b4)在基材表面叠层光固化性树脂,使用光刻、光干涉曝光法等方法将该基材的表面加工成所希望形状的方法,等。
这些方法之中,从生产性的观点考虑(a)模具转印方法为更优选的制造方法,但也能够组合这些工艺,通过适当选择工艺,可以获得具备要求的凹凸形状的反射膜。
<反射膜与颜色转换构件的贴合>
在本发明中第1反射膜与颜色转换构件可以经由颜色转换构件粘接层进行贴合而一体化。
本发明的光源单元除此以外也可以具有反射膜、导光板、扩散板、扩散膜、聚光膜、偏光反射性膜等光学膜。
<光源单元>
本发明的光源单元为至少包含光源、第1反射膜和颜色转换构件的构成。关于光源与颜色转换构件的配置方法,只要是在光源与颜色转换膜之间包含反射膜的构成,就没有特别限定。可以采用对与光源分开的膜、玻璃等涂布颜色转换构件而成的构成,也可以作为滤色器的替代而使用。
本发明的光源单元可以使用于显示器、照明、内饰、标识、广告牌等用途,特别是特别适合用于显示器、照明用途。
实施例
以下,举出实施例说明本发明,但本发明不受这些例子限定。
<光源的发光强度、发光带的测定>
对浜松フォトニクス制迷你分光光度器(c10083mmd)安装na0.22的光纤,计测了光源的光。关于所得的发光光谱,将显示最大强度的波长设为光源的发光峰波长,将显示光源的发光峰波长下的发光强度的50%以上强度的发光带设为光源的发光带。
<颜色转换构件的发光强度、射出带的测定>
对浜松フォトニクス制迷你分光光度器(c10083mmd)安装na0.22的光纤,计测从照射了光源的光的颜色转换构件射出的光。关于所得的发光光谱,将在除去了光源的发光峰波长的波长中显示最大强度的波长设为颜色转换构件的射出峰波长(峰波长1),将显示颜色转换构件的射出峰波长下的射出强度的50%以上强度的带设为颜色转换构件的射出带。需要说明的是,本申请中使用的颜色转换构件除了上述定义的射出峰波长以外还存在极大点,因此将该极大点的波长设为第2发光峰波长(峰波长2)。
<反射膜的反射率、反射带的测定>
对日立制作所制分光光度计(u-4100spectrophotomater)安装附属的角度可变透射装置和附属的グランテーラ社制起偏器,测定了入射角度φ=10度、20度、30度、40度和60度下的波长250~1600nm的p波反射率和s波反射率以及入射角度φ=0度下的波长250~1600nm的透射率。测定条件:狭缝设为2nm(可见)/自动控制(红外),增益设定为2,将扫描速度设为600nm/分钟。样品假定65英寸,从膜长度方向以45cm间隔,从膜宽度方向以70cm间隔以5cm×10cm切出进行了测定。此外,反射率在膜两面测定,以成为更高反射率的结果设为反射率。各个参数通过如下所述的方法求出。
<反射膜的低波长端/高波长端、λ1、λ2>
关于上述获得的反射光谱,各波长使用了p波与s波的平均值而算出平均反射光谱,在将波长400~1600nm下的最大反射率设为rmax(%)时,将在成为rmax/2(%)以上的波长中为最低波长并且为400nm以上的波长设为反射膜的反射带的低波长端,将为最长波长并且为1600nm以下的波长设为反射膜的反射带的长波长端。同样地,将在低波长端附近成为rmax/4(%)的波长设为λ1,将成为rmax×3/4的波长设为λ2。
<光源的发光带中的平均透射率>
关于上述获得的透射光谱,各波长使用p波与s波的平均值而算出平均透射光谱,对于该平均透射光谱,算出与上述求出的光源的发光带对应的波长范围的平均透射率。
<光源的发光带中的p波的反射率>
关于上述获得的反射光谱,对于p波的反射光谱,算出与上述求出的光源的发光带对应的波长范围的平均反射率。
<颜色转换构件的射出带中的最大和平均反射率>
关于上述获得的反射光谱,各波长使用p波与s波的平均值而算出平均反射光谱,对于该平均反射光谱,算出与上述求出的颜色转换构件的射出带对应的波长范围的最大反射率和平均反射率。
<相关系数>
关于上述获得的反射光谱,各波长使用p波和s波的平均值而算出平均反射光谱,关于膜宽度方向和长度方向的末端的膜样品,分别算出与膜样品中央的平均反射光谱的波长400~800nm的区间的相关系数,获得了4个相关系数。其中,将成为最小值的相关系数设为相关系数的最小值。
<亮度的测定>
作为包含评价用的光源的光源单元,使用了kindlefirehdx7的光源单元。本背光的发光带为440~458nm。使用该光源单元,对于制成包含附属的导光板、東レ制的具备空隙的白色反射膜(e60l)、颜色转换构件(有包含反射膜和颜色转换构件的叠层构件的情况)、附属的棱镜膜、附属的偏光反射膜的光源单元的情况下的亮度,使用ca-2000((株)コニカミノルタ),将附属的ccd照像机在距背光表面90cm的地点以相对于光源单元面成为正面的方式设置而进行测定,利用以下指标进行比较来判断合格与否。此外,以将显示器的一半用東レ制的黑色膜(100x30)进行了遮蔽时的非遮蔽部与遮蔽部的亮度之比,通过以下基准判断了对比度。
亮度不均
◎:面内5处的亮度的差相对于空白为1%以下
○:面内5处的亮度的差相对于空白为2%以下
×:面内5处的亮度的差相对于空白超过2%。
对比度
◎:非遮蔽部的亮度/遮蔽部的亮度为1000以上
○:非遮蔽部的亮度/遮蔽部的亮度为500以上
×:非遮蔽部的亮度/遮蔽部的亮度为500以下。
<耐光性试验>
作为包含评价用的光源的光源单元,使用kindlefirehdx7的光源单元,在50℃气氛下在光源点灯条件下试验1000小时,使用コニカミノルタセンシング株式会社制分光放射亮度计实施试验前后的色调、亮度的评价,利用スガ試験機(株)制雾度计(hgm-2dp)实施雾度的评价。判定基准如下所述。
◎:试验前后的δu’v’小于0.01,亮度变化小于1%,δ雾度小于1.5%
○:试验前后的δu’v’小于0.02,亮度变化小于5%,δ雾度小于1.5%
×:试验前后的δu’v’为0.02以上,亮度变化为5%以上,δ雾度为1.5%以上。
(合成例1)
绿色转换材料g-1的合成方法
将3,5-二溴苯甲醛(3.0g)、4-叔丁基苯基硼酸(5.3g)、四(三苯基膦)钯(0)(0.4g)、碳酸钾(2.0g)加入到烧瓶中,进行了氮气置换。在其中加入脱气了的甲苯(30ml)和脱气了的水(10ml),回流4小时。将反应溶液冷却直到室温,将有机层分液后用饱和食盐水洗涤。将该有机层用硫酸镁干燥,过滤后,将溶剂蒸馏除去。将所得的反应生成物通过硅胶色谱精制,以白色固体的形式获得了3,5-双(4-叔丁基苯基)苯甲醛(3.5g)。
将3,5-双(4-叔丁基苯基)苯甲醛(1.5g)和2,4-二甲基吡咯(0.7g)加入到反应溶液中,加入脱水二氯甲烷(200ml)和三氟乙酸(1滴),在氮气气氛下,搅拌4小时。加入2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(0.85g)的脱水二氯甲烷溶液,进一步搅拌1小时。在反应结束后,加入三氟化硼二乙基醚配位化合物(7.0ml)和二异丙基乙基胺(7.0ml),搅拌4小时后,进一步加入水(100ml)进行搅拌,将有机层分液。将该有机层用硫酸镁干燥,过滤后,将溶剂蒸馏除去。将所得的反应生成物通过硅胶色谱精制,获得了0.4g的下述所示的化合物g-1(收率18%)。
(合成例2)
红色转换材料r-1的合成方法
将4-(4-叔丁基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)吡咯300mg、2-甲氧基苯甲酰氯201mg和甲苯10ml的混合溶液在氮气气流下,在120℃下加热6小时。冷却到室温后,蒸发。用乙醇20ml洗涤,真空干燥后,获得了2-(2-甲氧基苯甲酰)-3-(4-叔丁基苯基)-5-(4-甲氧基苯基)吡咯260mg。
接下来,将2-(2-甲氧基苯甲酰)-3-(4-叔丁基苯基)-5-(4-甲氧基苯基)吡咯260mg、4-(4-叔丁基苯基)-2-(4-甲氧基苯基)吡咯180mg、甲磺酸酐206mg和脱气了的甲苯10ml的混合溶液在氮气气流下,在125℃下加热7小时。冷却到室温后,注入水20ml,用二氯甲烷30ml进行了提取。将有机层用水20ml洗涤2次,蒸发,进行了真空干燥。
接下来,将所得的吡咯亚甲基体和甲苯10ml的混合溶液在氮气气流下,加入二异丙基乙基胺305mg、三氟化硼二乙基醚配位化合物670mg,在室温下搅拌3小时。注入水20ml,用二氯甲烷30ml提取。将有机层用水20ml洗涤2次,用硫酸镁干燥后,蒸发。通过硅胶柱色谱精制,真空干燥后,获得了红紫色粉末0.27g。
(实施例1)
反射膜利用以下所示的方法获得。
作为热塑性树脂a,使用了聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)。此外作为热塑性树脂b,使用了将作为不具有熔点的非晶性树脂的环己烷二甲醇共聚而得的对苯二甲酸乙二醇酯(petg)。将准备的结晶性聚酯与热塑性树脂b分别投入到2台单螺杆挤出机,在280℃下使其熔融,进行了混炼。接着,分别经由5片fss型的叶盘过滤器后,一边利用齿轮泵计量,一边利用狭缝数为11个且以最表层厚度成为膜厚度的5%的方式设计的叠层装置使其合流,制成沿厚度方向交替叠层了11层的叠层体。制成叠层体的方法按照日本特开2007-307893号公报〔0053〕~〔0056〕段的记载进行。这里,狭缝长度、间隔全部设为恒定。所得的叠层体具有热塑性树脂a为6层、热塑性树脂b为5层、沿厚度方向交替叠层的叠层结构。使作为口模内部的加宽比的口模模唇的膜宽度方向长度除以口模的流入口部的膜宽度方向的长度而得的值为2.5。
将所得的浇铸膜用设定为130℃的辊组加热后,在拉伸区间长度100mm之间,一边从膜两面通过辐射加热器迅速加热,一边沿膜长度方向进行3.3倍拉伸,然后暂时冷却。接着,对该单轴拉伸膜的两面在空气中实施电晕放电处理,使基材膜的润湿张力为55mn/m,在该处理面涂布由(玻璃化转变温度为18℃的聚酯树脂)/(玻璃化转变温度为82℃的聚酯树脂)/平均粒径100nm的二氧化硅粒子形成的叠层形成膜涂液,形成了透明/易滑/易粘接层。该易粘接层的折射率为1.57。
将该单轴拉伸膜导到拉幅机,用110℃的热风预热后,在130℃的温度下沿膜宽度方向进行了4.5倍拉伸。这里的拉伸速度与温度设为恒定。进行了拉伸的膜直接在拉幅机内利用240℃的热风进行热处理,接着在该温度条件下沿宽度方向实施2%的松弛处理,进一步骤冷直到100度后沿宽度方向实施5%的松弛处理,然后,卷绕而获得了反射膜。
颜色转换构件利用以下所示的方法获得。
作为粘合剂树脂,使用了丙烯酸系树脂1(sp值=9.5(cal/cm3)0.5),相对于粘合剂树脂100重量份,混合了0.25重量份的作为发光材料(a)的化合物g-1、400重量份的作为溶剂的甲苯后,使用行星式搅拌/脱泡装置“マゼルスターkk-400”(クラボウ制),以300rpm进行20分钟搅拌/脱泡而获得了(a)层制作用的颜色转换组合物。同样地,作为粘合剂树脂使用聚酯树脂1(sp值=10.7(cal/cm3)0.5),相对于粘合剂树脂100重量份,混合了0.017重量份的作为发光材料(b)的化合物r-1、作为溶剂的甲苯300重量份后,使用行星式搅拌/脱泡装置“マゼルスターkk-400”(クラボウ制),以300rpm进行20分钟搅拌/脱泡而获得了(b)层制作用的颜色转换组合物。
接下来,使用缝模机将(a)层制作用的颜色转换组合物涂布在厚度50μm的pet膜上,在100℃下进行20分钟加热、干燥而形成了平均膜厚16μm的(a)层。同样地,使用缝模机将(b)层制作用的颜色转换组合物涂布在作为基材层的光扩散膜“ケミカルマット”125pw((株)きもと制,厚度138μm)的pet基材层侧,在100℃下进行20分钟加热、干燥而形成了平均膜厚48μm的(b)层。
接下来,通过将上述2个单元以(a)层与(b)层直接叠层的方式加温层压,获得了颜色转换构件。
将包含所得的反射膜、颜色转换构件的光源单元的评价结果示于表1中,关于亮度,如果与不使用反射膜的比较例1相比,则亮度略微提高了。
(实施例2)
作为热塑性树脂a,使用了熔点为258℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。此外作为热塑性树脂b,使用将作为不具有熔点的非晶性树脂的螺环二醇25mol%、环己烷二甲酸30mol%共聚而得的对苯二甲酸乙二醇酯(pe/spg·t/chdc),并且使用使由热塑性树脂a形成的a层的层数为51层,使由热塑性树脂b形成的b层的层厚度为50层的反射膜,与实施例1同样地获得了浇铸膜。
将所得的浇铸膜用设定为72~78℃的辊组加热后,在拉伸区间长度100mm之间,一边从膜两面通过辐射加热器迅速加热,一边沿膜长度方向进行3.3倍拉伸,然后暂时冷却。接着,对该单轴拉伸膜的两面在空气中实施电晕放电处理,使基材膜的润湿张力为55mn/m,在该处理面涂布由(玻璃化转变温度为18℃的聚酯树脂)/(玻璃化转变温度为82℃的聚酯树脂)/平均粒径100nm的二氧化硅粒子形成的叠层形成膜涂液,形成了透明/易滑/易粘接层。该易粘接层的折射率为1.57。
将该单轴拉伸膜导到拉幅机,用110℃的热风预热后,在130℃的温度下沿膜宽度方向进行4.5倍拉伸。这里的拉伸速度与温度设为恒定。拉伸了的膜直接在拉幅机内利用240℃的热风进行热处理,接着在该温度条件下沿宽度方向实施2%的松弛处理,进一步骤冷直到100度后沿宽度方向实施5%的松弛处理,然后,卷绕而获得了反射膜。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,如果与层数少的实施例1相比,则观察到显著的亮度的提高。
(实施例3)
使由热塑性树脂a形成的a层的层数为101层,使由热塑性树脂b形成的b层的层厚度为100层,除此以外,与实施例2同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,如果与层数少的实施例2相比,则观察到进一步亮度的提高。
(实施例4)
使由热塑性树脂a形成的a层的层数为301层,使由热塑性树脂b形成的b层的层厚度为300层,除此以外,与实施例2同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,观察到显著的亮度的提高。
(实施例5)
使反射膜的反射带与实施例1相比为长波长,以透射相对于反射膜的膜面以入射角度30°入射的情况下的光源的光的方式调整,除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,通过使反射带与实施例4相比迁移到更长波长,从而在从正面测定的亮度测定中观察到亮度的略微的降低。
(实施例6)
在导光板与第2反射膜之间插入显示以下特性的层数601层的叠层膜(第3反射膜),除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
长波长端:~570nm
光源的发光带的平均反射率(10°入射):91%
光源的发光带的平均透射率(60°入射):81%
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,通过插入第3反射膜,从而正面亮度进一步提高,进一步面内的亮度不均也被改善。
(实施例7)
使反射膜的向膜宽度方向的拉伸倍率为3.5倍,除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,观察到与实施例4同等水平的亮度提高的效果。另一方面,反映出反射膜的低波长端、平均反射率、相关系数的降低,观察到亮度不均与实施例4相比略微恶化的倾向。
(实施例8)
使反射膜的表层的厚度为膜厚度比3%,除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,观察到与实施例4同等水平的亮度提高的效果。另一方面,反映出反射膜的低波长端、平均反射率、相关系数的降低,观察到亮度不均与实施例4相比恶化的倾向。
(实施例9)
使反射膜的表层的厚度为膜厚度比0.5%,使向膜宽度方向的拉伸倍率为3.5倍,除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,虽然与实施例4相比略微低,但可观察到亮度提高的效果,另一方面,反映出反射膜的低波长端、平均反射率,相关系数的降低,观察到亮度不均与实施例4相比恶化的倾向。
(实施例10)
作为第2反射膜,代替東レ制的具备空隙的白色反射膜(e60l)而使用了不含空隙的3m制esr,除此以外,与实施例4同样地获得了光源单元。将结果示于表1中,反映出第2反射膜的反射行为的不同,观察到亮度降低的倾向。
(实施例11)
作为光源,使用了作为sony制tv的kd-65x9500b所使用的光源,除此以外,与实施例4同样地获得了光源单元。将结果示于表1中,反映出第2反射膜的反射行为的不同,观察到亮度增加的倾向。
(实施例12)
在热塑性树脂b中,以相对于热塑性树脂b整体成为7.5wt%的方式添加作为紫外线吸收剂的分子量为650g/mol、吸收最大波长为346nm的苯并三唑系的紫外线吸收剂(2,2’-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2h-苯并三唑-2-基)苯酚),除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的颜色转换构件光源单元的评价结果示于表1中,观察到与实施例4同等水平的亮度提高的效果,并且耐光性试验后也未观察到显著的亮度、颜色的变化。
(实施例13)
在热塑性树脂b中,以相对于热塑性树脂b整体成为6wt%的方式添加分子量为700g/mol、吸收最大波长为355nm的三嗪系紫外线吸收剂(2,4,6-三(2-羟基-4-己基氧基-3-甲基苯基)均三嗪),除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的颜色转换构件光源单元的评价结果示于表1中,观察到与实施例4同等水平的亮度提高的效果,并且耐光性试验后也未见与未实施试验的光源单元有差异。
(实施例14)
在热塑性树脂b中添加了三嗪系紫外线吸收剂(2,4,6-三(2-羟基-4-己基氧基-3-甲基苯基)均三嗪)(相对于热塑性树脂b整体为0.4wt%)和苯并三唑系的紫外线吸收剂(2,2’-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2h-苯并三唑-2-基)苯酚)(相对于热塑性树脂b整体为0.4wt%),除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
在活性能量射线固化型丙烯酸系树脂(アイカ工業(株)制アイカアイトロンz-850[折射率:1.518])中,以相对于构成由固化性树脂形成的层的树脂组合物整体成为3wt%的方式添加吸收最大波长为393nm的吲哚系色素而制作硬涂剂,使用棒式涂布机均匀地涂布在所得的反射膜上。以硬涂剂的固体成分浓度以整体计成为30wt%的方式加入甲基乙基酮溶剂来适当调整。将制作的硬涂剂用线棒涂布后,在保持在80℃下的烘箱内干燥1~2分钟使甲基乙基酮溶剂挥发,接着,用放置在距固化性树脂层的表面13cm的高度的具有120w/cm2照射强度的聚光型高压水银灯(アイグラフィックス(株)制h04-l41),以累计照射强度成为180mj/cm2的方式照射紫外线,使其固化,获得了在反射膜上以涂膜厚度2μm叠层了硬涂层的反射膜。
将所得的颜色转换构件光源单元的评价结果示于表1中,观察到与实施例4同等水平的亮度提高的效果,并且耐光性试验后也未见与未实施试验的外观和状态有差异。
(比较例1)
制成不使用反射膜的构成,除此以外,与实施例1同样地使用颜色转换构件而形成了光源单元。
将光源单元的评价结果示于表1中,与实施例1~7中的任一实施例相比都为低亮度。
(比较例2)
使反射膜的反射带与实施例1相比为短波长,以相对于反射膜的膜面以入射角度0°入射的情况下的光源的光被一部分反射的方式调整,除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,反映出光源的光在相对于膜面为垂直方向的透射率也降低,亮度大幅恶化了。
(比较例3)
使反射膜的反射带与实施例1相比为长波长,以相对于反射膜的膜面以入射角度60°入射的情况下的光源的光透射的方式调整,除此以外,与实施例4同样地操作而获得了反射膜以及颜色转换构件。
将所得的反射膜、颜色转换构件以及包含它们的光源单元的评价结果示于表1中,无论入射角度如何光源的光都被透射,因此未确认到正面亮度提高效果。
[表1]
本申请基于2016年11月07日申请的日本专利申请、特愿2016-216898,该内容作为参照引入到本文中。
符号的说明
1光源单元
2光源
3反射膜
4颜色转换构件
5叠层构件
6导光板
7第2反射膜
8第3反射膜
9反射膜的长边方向的两末端
10反射膜的短边方向的两末端
11反射膜的中央
31凹凸形状的例子
32凹凸形状的例子
33功能层。