CN104968752A - 光学构件用粘结剂组合物、光学构件用粘结层及面光源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学构件用粘结剂组合物、由该光学构件用粘结剂组合物形成的光学构件用粘结层、以及包含特定的光扩散层的面光源装置,所述光学构件用粘结剂组合物含有粘结性材料、体积平均粒径1~500nm的反应性修饰金属氧化物粒子、及有机系光扩散粒子,并进一步含有任意的硅烷偶联剂及增塑剂。
Description
技术领域
本发明涉及光学构件用粘结剂组合物及光学构件用粘结层,特别是,涉及能够适宜用于要求高折射率的用途的光学构件用粘结剂组合物及光学构件用粘结层。进一步,涉及具备有机场致发光(以下称为“有机EL”)元件的面光源装置。
背景技术
组合多种光学构件而构成光学装置时,有时要求利用粘结剂使这些光学构件结合。于是,对于这样的粘结剂的层,有时要求具有高光扩散能力和高折射率。
例如,已研究了将作为光学构件在多层的电极间设置有机发光层从而获得电发光的有机场致发光元件(以下也简称为“有机EL元件”)用作替代液晶单元的显示元件。另外,还研究了通过活用其高发光效率、低电压驱动、轻质、低成本等特征而将其用作平面型照明、液晶显示装置用背光灯等面光源装置。
在将有机EL元件作为面光源装置的光源使用的情况下,从元件中高效地导出有用形态的光成为课题。例如,虽然有机EL元件的发光层本身的发光效率高,但是在直到透过构成元件的叠层结构而出光为止的期间内,由于层中的干涉等,会导致光量下降,因此要求尽可能地减少这样的光损失。
另外,在构成包含有机EL元件的面光源装置的情况下,经常被实施的是隔着粘结剂的层使包含有机EL元件的构造物和光导出膜(具有用于提高光导出效率的表面结构的膜)结合。在这样的面光源装置中,有机EL元件中产生的光在粘结层及光导出膜通过,并出光到装置外。在这样的面光源装置中,粘结层如果具有高光扩散能力和高折射率,则在提高光导出效率方面是特别有利的。
为了表现高折射率,已知有如下粘结剂组合物,其除了含有显示粘结力的粘结性组合物以外,还含有金属氧化物(例如专利文献1~专利文献3)。
另外,作为用以提高光导出效率的方法,已知有在相对于光源装置而言的光导出面侧设置各种结构的方法。例如在专利文献4中,公开了在相对于光源装置而言的光导出面侧设置各种结构的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-254889号公报
专利文献2:日本特开2008-106129号公报
专利文献3:日本特开2010-095392号公报
专利文献4:日本特开2009-266429号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,专利文献1~专利文献3中公开的粘结剂组合物的光扩散能力均低。
作为提高这些粘结剂组合物的光扩散能力的方法,考虑了进一步添加光扩散粒子的方式。但是,在这种情况下,在粘结剂组合物的制造工序中容易发生光扩散粒子的沉降,因此,难以制造均质、且能够稳定地表现粘结力的粘结剂组合物。
因此,本发明的目的在于提供具有高光扩散能力和高折射率、并且能够以均质、且稳定地表现粘结力的方式制造的粘结剂组合物及粘结层。
进一步,对于面光源装置而言,除了光导出效率之外,还要求减少因观察角度不同而引起的色感(色味)的变化。在如专利文献4那样设置了用以提高光导出效率的结构的情况下,有时会导致由观察角度的不同引起的色感变化的增大。因此,难以获得这些要件全部满足的面光源装置。
本发明的其他目的在于提供在光导出效率高、以及由观察角度的不同而引起的出光面的色感变化少这两方面均优异的面光源装置。
解决问题的方法
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入的研究,结果发现,通过采用特定的物质作为金属氧化物及光扩散粒子,能够解决上述问题。本发明人等还发现,通过在有机EL元件的基材的面上设置包含光扩散粒子且具有给定的散射各向异性系数g及其他给定的特性的光扩散层,可以解决上述课题。本发明人等基于这些见解而完成了本发明。
即,根据本发明,可提供下述[1]~[8]。
[1]一种光学构件用粘结剂组合物,其含有:粘结性材料、体积平均粒径1~500nm的反应性修饰金属氧化物粒子(反応性修飾金属酸化物粒子)、以及有机系光扩散粒子。
[2]根据[1]所述的光学构件用粘结剂组合物,其还含有硅烷偶联剂。
[3]根据[1]或[2]所述的光学构件用粘结剂组合物,其还含有增塑剂。
[4]一种光学构件用粘结层,其由[1]~[3]中任一项所述的光学构件用粘结剂组合物形成。
[5]一种面光源装置,其具备:
包含发光层的有机场致发光元件;
位于比所述有机场致发光元件更接近于出光面一侧的透光性基材;以及
与所述透光性基材的与所述有机场致发光元件相反一侧的面相接地设置的光扩散层,
其中,所述光扩散层包含透光性树脂和光扩散粒子,所述光扩散层的散射各向异性系数g为0.83以上且0.97以下,且所述光扩散层的折射率与所述透光性基材的折射率之差为0.1以下。
[6]根据[5]所述的面光源装置,其中,所述光扩散层为扩散粘结层。
[7]根据[5]或[6]所述的面光源装置,其中,所述光扩散粒子的体积平均粒径为0.4~5μm。
[8]根据[5]~[7]中任一项所述的面光源装置,其中,所述光扩散层由光学构件用粘结剂组合物形成,
光学构件用粘结剂组合物包含粘结性材料作为所述透光性树脂、包含有机系光扩散粒子作为所述光扩散粒子、并且还包含体积平均粒径1~500nm的反应性修饰金属氧化物粒子。
发明的效果
本发明的光学构件用粘结剂组合物及粘结层具有基于光扩散粒子的高光扩散能力和基于反应性修饰金属氧化物粒子的高折射率,并且能够以均质、且可稳定地表现粘结力的方式制造。另外,本发明的面光源装置在光导出效率高、以及由观察角度的不同而引起的出光面的色感变化少这两方面均优异。
附图说明
图1为剖面图,示意性地示出了作为本发明的面光源装置的一例的第一实施方式。
图2为立体图,示意性地示出了作为本发明的面光源装置的另一例的第二实施方式。
图3为坐标图,示出了作为本申请实施例的模拟的条件而设定的、发光面的三刺激值(XYZ)的配光分布。
符号说明
100:面光源装置
111:膜
111U:出光面
112:光扩散层
122U:出光面
120:出光面结构层
121:出光面基材
122:凹凸结构层
123:凹部
124:平坦部
131:透光性基材
140:有机EL元件
141:第一电极层
143:第二电极层
142:发光层
151:密封基板
200:面光源装置
具体实施方式
以下,示出实施方式及例示物等对本发明详细地进行说明,但本发明并不限定于以下说明的实施方式及例示物等,在不脱离本发明的权利要求范围及其均等范围的范围内,可以任意变更而实施。
在以下的说明中,只要没有特别说明,在不损害本发明的效果的范围内,构成要素为所述“平行”或“垂直”,可以包含例如±5°范围内的误差。另外,只要没有特别说明,所述“沿着”某方向是指与某方向“平行地”。此外,只要没有特别说明,构成发光元件的各层的厚度方向与发光元件的厚度方向一致,单独称“厚度方向”的情况下,表示发光元件的厚度方向。
需要说明的是,在本申请中,为了便于记载,技术用语“溶剂”作为如下用语使用,即,不仅包括其中溶解了溶质的、构成溶液的介质,还包括其中分散有分散物的、构成悬浮液(包含浆料)的介质。
[1.粘结性组合物]
本发明的粘结剂组合物含有:粘结性材料、给定的反应性修饰金属氧化物粒子、及有机系光扩散粒子。
[1.1.粘结性材料]
粘结性材料是表现本发明的粘结剂组合物的粘结性的材料。在粘结剂组合物中,粘结性材料通常以液体的状态、或者以溶解于其他成分中的状态存在。
作为粘结性材料,可以使用可用于光学材料用途的各种具有粘结性的材料。作为该粘结性材料的例子,可以列举已被用作各种粘结剂的主成分的聚合物或其他高分子化合物。作为该粘结剂的例子,可以列举:橡胶类粘结剂、丙烯酸类粘结剂、有机硅类粘结剂、氨基甲酸酯类粘结剂、乙烯基烷基醚类粘结剂、聚乙烯醇类粘结剂、聚乙烯吡咯烷酮类粘结剂、聚丙烯酰胺类粘结剂、及纤维素类粘结剂。其中,透明性、耐候性及耐热性等特性优异的作为丙烯酸类粘结剂的主成分的丙烯酸类聚合物,作为粘结性材料是优选的。
[1.1.1.丙烯酸类聚合物]
所述丙烯酸类聚合物是将丙烯酸类单体聚合而成的聚合物、或将丙烯酸类单体和能够与其共聚的单体的混合物(单体混合物)聚合而成的聚合物,是包含来自于这些单体的单元的聚合物。
作为丙烯酸类单体的例子,可以列举(甲基)丙烯酸烷基酯。在本申请中,所述(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或它们的混合物。(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基的平均碳原子数优选为1~12左右,更优选为3~8。作为(甲基)丙烯酸烷基酯的具体例,可以列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、及(甲基)丙烯酸异辛酯。这些(甲基)丙烯酸烷基酯可以单独使用1种,或组合使用2种以上。
作为单体混合物可含有的能够与丙烯酸类单体共聚的单体,可优选列举:具有官能团的单体(以下也简称为“含官能团单体”)、含氮原子单体、及改性单体。
作为含官能团单体的例子,可以列举:具有羧基的单体、具有羟基的单体、及具有环氧基的单体。作为具有羧基的单体的例子,可以列举:丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、及衣康酸。作为具有羟基的单体的例子,可以列举:(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丁酯、(甲基)丙烯酸羟基己酯、及N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺。作为具有环氧基的单体的例子,可以列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。在单体混合物含有含官能团单体的情况下,将单体混合物的总量视为100重量%时,其比例优选为:丙烯酸类单体60~99.8重量%、含官能团单体40~0.2重量%。
作为含氮原子单体的例子,可以列举:(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰吗啉、(甲基)丙烯腈、乙烯基吡咯烷酮、N-环己基马来酰亚胺、衣康酰亚胺、及N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺。在单体混合物含有含氮原子单体的情况下,将单体混合物的总量视为100重量%时,其比例优选:丙烯酸类单体60~99.8重量%,含氮原子单体40~0.2重量%。
作为改性单体的例子,可以列举乙酸乙烯酯及苯乙烯。在单体混合物含有改性单体的情况下,将单体混合物的总量视为100重量%时,其比例优选为:丙烯酸类单体60~99.8重量%,改性单体40~0.2重量%。
这些能够与丙烯酸类单体共聚的单体可以单独使用1种,或者,也可以组合使用2种以上。
作为粘结性材料,也可以直接使用市售的粘结剂。在该市售的粘结剂中,有时含有溶剂及添加剂等,可以以含有这些物质的状态直接作为本发明的粘结剂组合物的材料使用。作为包含丙烯酸类聚合物的市售的粘接剂的例子,可以列举商品名“X-311033S”(Saiden Chemical株式会社制造,溶剂:乙酸乙酯、固体成分含有比例35%)。
在本发明的粘结剂组合物中,粘结性材料的含有比例以相对于粘结剂组合物总量的比例计,优选为10重量%以上,更优选为20重量%以上,另一方面,优选为80重量%以下,更优选为70重量%以下。
[1.2.反应性修饰金属氧化物粒子]
所述反应性修饰金属氧化物粒子是指包含金属氧化物、和修饰其表面的具有反应性官能团的有机物的粒子。更具体来说,反应性修饰金属氧化物是包含金属氧化物的粒子和修饰该粒子表面的具有反应性官能团的有机物的包覆粒子。
在反应性修饰金属氧化物中,反应性官能团可以处于与金属氧化物具有氢键等相互作用的状态,也可以不处于这样的状态,而是处于能够与其他物质发生相互作用的状态。
作为具有反应性官能团的有机物中的反应性官能团的例子,可以列举:羟基、磷酸基、羧基、氨基、烷氧基、异氰酸酯基、酰卤、酸酐、缩水甘油基、氯硅烷基、及烷氧基硅烷基。作为具有反应性官能团的有机物,尤其优选具有异氰酸酯基的有机物,这是因为其可以提高金属氧化物和周围物质之间的稳定性。
作为具有异氰酸酯基的有机物的例子,可以列举:丙烯酰氧基甲基异氰酸酯、甲基丙烯酰氧基甲基异氰酸酯、丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、丙烯酰氧基丙基异氰酸酯、甲基丙烯酰氧基丙基异氰酸酯、1,1-双(丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯。
作为构成反应性修饰金属氧化物的金属氧化物种的例子,可以列举:氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化锑、掺锡氧化铟(ITO)、掺锑氧化锡(ATO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺磷氧化锡(PTO)、掺锑氧化锌(AZO)、掺铟氧化锌(IZO)、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、氧化铈、氧化铝、及氧化锡。
用于本发明的反应性修饰金属氧化物粒子的粒径以体积平均粒径计,为1~500nm。粒径优选为3nm以上,更优选为5nm以上,另一方面,优选为100nm以下,更优选为50nm以下。通过使粒径为上述上限以下,可以获得着色少、光透过率高的粘结层,并且,粒子的分散变得容易。在反应性修饰金属氧化物凝聚而构成二次粒子或二次以上的高次粒子的情况下,所述粒径的范围可以为初级粒径的范围。该粒径可以使用动态光散射式粒度分布分析装置(日机装株式会社制造Nanotrac Wave-EX150)、以体积为粒径基准进行测定。
在反应性修饰金属氧化物粒子中,具有反应性官能团的有机物的含有比例相对于金属氧化物100重量份可以为1~40重量份。
本发明涉及的反应性修饰金属氧化物粒子可以通过将金属氧化物的粒子、具有反应性官能团的有机物、有机溶剂以及可根据需要而添加的任意添加剂混合,并进一步对所得混合物根据需要实施超声波处理等处理,从而以悬浮液的形式得到。所得悬浮液可以为在有机溶剂中分散有粒子的状态的悬浮液。
作为有机溶剂的例子,可以列举:甲乙酮、甲基异丁基酮、丙酮、环己酮等酮类、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族烃、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等醇类、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚等醚类、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等酯类、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺类。作为有机溶剂,可以单独使用这些中的1种或混合使用2种以上。
作为能够添加在该混合物中的任意添加剂的例子,可以列举金属螯合剂。
在以有机溶剂中分散有粒子的悬浮液的形式得到反应性修饰金属氧化物粒子的情况下,优选对溶剂的量等条件进行调整,得到在该悬浮液中包含1~50重量%的反应性修饰金属氧化物粒子的悬浮液。通过将这样的悬浮液直接供给于粘结剂组合物的制造,可以进行简便的制造。
在制备上述混合物时,优选利用珠磨机等将各成分混合。通过该混合,可以将二次粒子或二次以上的高次粒子粉碎至初级粒子水平,以初级粒子的状态对表面进行处理,其结果,可进行均匀的表面处理。
根据需要,可以进一步对混合物实施超声波处理。超声波处理可以使用超声波洗涤机、超声波均化器、超声波分散机等装置进行。通过该处理,可以得到良好的悬浮液。
作为反应性修饰金属氧化物粒子,也可以直接使用市售的粒子。该市售的粒子也有时以包含溶剂及添加剂等成分的浆料的形式被提供,可以以直接包含这些成分的浆料的状态、作为本发明的粘结剂组合物的材料使用。作为包含ZrO2作为金属氧化物的反应性修饰金属氧化物粒子的浆料的例子,可以列举:商品名“ZR-010”(株式会社Solar制造,溶剂:甲乙酮、粒子含有比例30%,修饰表面的具有反应性官能团的有机物:具有聚合性官能团的异氰酸酯、体积平均粒径15nm)。作为包含TiO2作为金属氧化物的反应性修饰金属氧化物粒子的浆料的例子,可以列举:商品名“NOD-742GTF”(NagasechemteX株式会社制造,溶剂:聚乙二醇单甲醚,粒子含有比例30%,体积平均粒径48nm)。
本发明的粘结剂组合物中,反应性修饰金属氧化物粒子的含有比例以相对于粘结剂组合物总量的比例计,优选为30重量%以上,更优选为40重量%以上,另一方面,优选为80重量%以下,更优选为70重量%以下。
[1.3.有机系光扩散粒子]
作为构成有机系光扩散粒子的有机系材料的例子,可以列举有机硅树脂、丙烯酸树脂、及聚苯乙烯树脂。有机系光扩散粒子的体积平均粒径优选为0.2μm以上,更优选为0.4μm以上,进一步优选为0.5μm以上,另一方面,优选为5μm以下,更优选为3μm以下。
作为以有机硅树脂为材料的市售的有机系光扩散粒子的例子,可以列举商品名为“XC-99”(Momentive Performance Materials公司制造,体积平均粒径0.7μm)的有机系光扩散粒子。作为以丙烯酸树脂为材料的市售的有机系光扩散粒子的例子,可以列举商品名为“MP Series”(综研化学株式会社制造,体积平均粒径0.8μm)的有机系光扩散粒子。作为以聚苯乙烯树脂为材料的市售的有机系光扩散粒子的例子,可以列举商品名为“SX Series”(综研化学株式会社制造,体积平均粒径3.5μm)的有机系光扩散粒子。
通过使用这样的有机系光扩散粒子作为光扩散粒子,本发明的粘结剂组合物可发挥出下述的显著效果:具有高光扩散能力和高折射率,并且能够以均质、且稳定地表现粘结力的方式制造。
即,大量含有反应性修饰金属氧化物粒子的粘结剂组合物能够表现出高折射率,但光扩散能力低。因此,如果为了提高光扩散能力而添加光扩散粒子,则在粘结剂组合物的制造工序中容易发生光扩散粒子的沉降,因此难以制造出能够稳定表现粘结力的粘结剂。在此,根据本发明人等的发现,在使用有机系的物质作为光扩散粒子的情况下,特别地,能够在有效地抑制光扩散粒子的沉降的同时,获得高光扩散能力。因此,通过采用这样的构成,可发挥出下述的显著效果:具有高光扩散能力和高折射率,并且能够以均质、且稳定地表现粘结力的方式制造。
在本发明的粘结剂组合物中,有机系光扩散粒子的含有比例以相对于粘结剂组合物总量的比例计,优选为0.5重量%以上,更优选为1重量%以上,另一方面,优选为15重量%以下,更优选为10重量%以下。
[1.4.任意成分]
本发明的粘结剂组合物中除了粘结性材料、给定的反应性修饰金属氧化物粒子、及有机系光扩散粒子之外,还可以根据需要而含有任意的成分。作为该任意成分的例子,可以列举:硅烷偶联剂、增塑剂、固化剂、增粘剂、抗氧化剂、及溶剂。
[1.4.1.硅烷偶联剂]
作为硅烷偶联剂的例子,可以列举:乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基丁叉)丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、及3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。作为硅烷偶联剂,可以单独使用1种,或混合使用2种以上。
作为市售的硅烷偶联剂的例子,可以列举商品名为“KBM-803”(信越化学工业株式会社制造)的硅烷偶联剂。
本发明的粘结剂组合物包含硅烷偶联剂的情况下,其含有比例相对于粘结性材料100重量份优选为0.05重量份以上,更优选为0.2重量份以上,另一方面,优选为5重量份以下,更优选为3重量份以下。
[1.4.2.增塑剂]
增塑剂可以用于降低粘结剂组合物的粘度、保持粘结性。即,本发明的粘结剂组合物由于通常大量含有粒子、尤其是反应性修饰金属氧化物粒子,因而粘度升高,其结果,粘结性下降。在这样地粘结性降低的情况下,通过添加增塑剂,可以保持粘结性。其结果,能够同时实现高折射率和高粘结性。
作为增塑剂的例子,可以列举:聚丁烯、乙烯基醚类、聚醚(包括聚氧化烯烃以及官能化聚氧化烯烃)、酯类、多元醇(例如甘油)、石油树脂、氢化石油树脂、及苯乙烯类化合物(例如α-甲基苯乙烯)。
其中,从与粘结性材料的混和性良好且折射率比较高的观点出发,优选使用酯类,尤其是苯甲酸类、富马酸类等的含芳香族环的酯。
作为能够用于增塑剂的苯甲酸酯的例子,可以列举:二乙二醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、苯甲酸苄酯、及1,4-环己烷二甲醇二苯甲酸酯,作为特别优选的苯甲酸酯类增塑剂的例子,可以列举二丙二醇二苯甲酸酯、及苯甲酸苄酯。
作为能够用于增塑剂的富马酸酯的例子,可以列举:富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二丁酯、富马酸丁基苄基酯、富马酸二环己酯、及乙基邻苯二甲酰基甘酸乙酯。
作为市售的增塑剂的例子,可以列举商品名为“BENZOFLEX 9-88SG”(Eastman公司制造)的增塑剂。
在本发明的粘结剂组合物包含增塑剂的情况,其含有比例相对于粘结性材料100重量份优选为1重量份以上,更优选为5重量份以上,另一方面,优选为35重量份以下,更优选为30重量份以下。
[1.4.3.固化剂]
作为固化剂的例子,可以列举异氰酸酯类化合物,更具体来说,可以列举含异佛尔酮二异氰酸酯的异氰酸酯的加聚物(例如,商品名“NY-260A”、三菱化学株式会社制造)。
在本发明的粘结剂组合物包含固化剂的情况下,其含有比例相对于粘结性材料100重量份优选为0.01重量份以上,更优选为0.05重量份以上,另一方面,优选为5重量份以下,更优选为1重量份以下。
[1.4.4.增粘剂]
作为增粘剂,可以列举例如:石油系树脂(例如,液体石蜡、脂环族饱和烃树脂)、萜烯树脂、松香树脂、香豆酮-茚树脂、苯乙烯类树脂(例如,苯乙烯树脂、α-甲基苯乙烯)等。
在本发明的粘结剂组合物包含增粘剂的情况下,其含有比例以不挥发成分(固体成分)换算,优选相对于粘结性材料100重量份为50重量份以下,更优选为30重量份以下。对于增粘剂的下限量没有特别地限定,通常相对于粘结性材料100重量份优选使用1重量份以上。
[1.4.5.抗氧化剂]
作为抗氧化剂,可以列举例如:受阻酚类、亚磷酸酯(盐)类等抗氧化剂。在本发明的粘结剂组合物包含抗氧化剂的情况下,其含量相对于粘结性材料100重量份优选为10重量份以下,更优选为0.1~1重量份。
[1.4.6.溶剂]
作为溶剂的例子,可以列举与在反应性修饰金属氧化物粒子的制造中使用的有机溶剂的例子相同的溶剂。
在本发明的粘结剂组合物包含溶剂的情况下,其含有比例相对于固体成分总量100重量份优选为50重量份以上,更优选为100重量份以上,另一方面,优选为300重量份以下,更优选为250重量份以下。
利用使用溶剂的制造方法进行制造的结果,或购入了市售产品的结果,有时会以溶解或分散在溶剂中而成的溶液或悬浮液的形式获得如上所述的粘结性材料、反应性修饰金属氧化物粒子、有机系光扩散粒子、及任意成分。此时,其中所含的溶剂也可以直接配合,作为本发明的溶剂组合物的成分的溶剂的部分或全部使用。
[1.5.制造方法]
对于本发明的粘结剂组合物的制造方法没有特别地限定,可以通过将如上所述的成分适当混合而获得。
但是,作为混合的顺序优选为如下顺序:
(i)首先将包含反应性修饰金属氧化物粒子的悬浮液和包含有机系光扩散粒子的悬浮液混合,制备包含这些成分的悬浮液,
(ii)向该悬浮液中进一步添加粘结性材料、及根据需要的增塑剂并进行混炼,得到混合物,
(iii)向该混合物中进一步添加反应性的任意成分(硅烷偶联剂、固化剂等),得到粘结剂组合物。
通过以该顺序进行混合,可以容易地制造反应性修饰金属氧化物粒子和有机系光扩散粒子良好地混和了的粘结剂组合物。另外,在以该顺序进行的混合的任意阶段,可以根据需要进一步添加溶剂后,进行粘度调整等操作。
上述工序(i)的混合操作优选使用球磨机进行,由此使反应性修饰金属氧化物粒子及有机系光扩散粒子分散。具体来说,可以通过如下操作来进行:向适当的容器中添加包含反应性修饰金属氧化物粒子的悬浮液、包含有机系光扩散粒子的悬浮液、及分散用的球,并将其载置在球磨机的台架上,使其循环。
[2.粘结层]
本发明的粘结层通过上述本发明的光学构件用粘结剂组合物而形成。例如,可以通过在某光学构件的表面涂布粘结剂组合物,并根据需要进行用于固化的操作(干燥等)来形成。还可以进一步根据需要进行熟化,使粘结层中的成分稳定化,进行粘结力的稳定化、均一化。熟化优选在加热至35℃以上的条件下进行1天以上。熟化温度的上限可以为例如80℃以下。熟化的天数的上限可以为例如15天以下。可以在该固化操作的前或后,使其他的光学构件与粘结剂组合物层接触,来设置作为两个光学构件间的层的本发明的粘结层,由此实现这两个光学构件的结合。
本发明的粘结层可以包含上述本发明的光学构件用粘结剂组合物中包含的成分,但成分的一部分可以通过反应而发生变化,另外,成分的一部分可以挥发而消失。例如,通过干燥工序,硅烷偶联剂、固化剂等反应性成分可以发生反应而成为其他物质,或者溶剂可以挥发而消失。
对于本发明的粘结层的形状没有特别地限定,可以为适于实现光学构件的结合的任意形状。在典型的例子中,本发明的粘结层可以为在平坦的两个光学构件面间存在的平坦的层。另外,在光学构件面存在凹凸结构的情况下,也可以是具有与该凹凸结构对应的凹凸结构的层。
对于本发明的粘结层的厚度没有特别地限定,但优选为3μm以上,更优选为5μm以上,另一方面,优选为50μm以下,更优选为30μm以下。
可以使本发明的粘结层为具有高折射率的层。例如,可具有优选1.55以上、更优选1.60以上的折射率。折射率的上限可以为例如1.75以下。折射率的测定可以通过分光椭偏仪(J.A.Woollam Japan株式会社制造M-2000)来进行。
本发明的粘结层由于具有高光扩散能力,因此有时难以测定其折射率。此时,可通过除了不添加有机系光扩散粒子以外与测定对象的粘结层同样地制作折射率测定用样品,并测定该样品的折射率,来测定折射率。通常来说,仅少量添加光扩散粒子即可使光扩散能力发生显著变化,但折射率基本不会因该少量的添加而发生变化,因此可以利用不添加光扩散粒子的样品,来测定与本发明的粘结层基本相同的折射率的值。
此外,可以使本发明的粘结层为具有高光扩散能力的层。例如,雾度可优选为30%以上、更优选为50%以上。通过具有如上所述的高折射率及光扩散能力,可以赋予光学构件以高光导出效率等期望的性能。雾度的上限可以为例如98%以下。
[3.用途]
本发明的粘结组合物是光学构件用的粘结组合物,本发明的粘结层是光学构件用粘结层。作为该光学构件的优选例,可以列举光导出膜。所述光导出膜是作为包含有机EL元件的面光源装置的构成要素而设置在有机EL元件的出光面的膜。通过使该光导出膜隔着本发明的粘结层与面光源装置的其他构件结合,可以有利地提高光导出效率。
[4.面光源装置]
本发明的面光源装置其具备:包含发光层的有机EL元件、位于比有机EL元件更接近于出光面的一侧的透光性基材、以及与透光性基材的与有机EL元件相反一侧的面接触地设置的光扩散层。
[4.1.第一实施方式]
图1为示意性地示出作为本发明的面光源装置的一例的第一实施方式的剖面图。在图1中,面光源装置100以水平朝向上侧地载置其出光面111U的状态被示出。出光面111U为面光源装置整体的出光面,即,装置内部产生的光从该面111U出光到装置外部。在以下说明中,也将面光源装置整体的出光面简称为“装置出光面”。
面光源装置100具备:透光性基材131、在透光性基材131下侧的面131D上设置的有机EL元件140、以及在有机EL元件140的下侧的面143D上设置的密封基板151。面光源装置100还具备:设置在透光性基材131的与有机EL元件140相反一侧的面、即上侧的面131U上的光扩散层112,以及设置在光扩散层112的上侧的面112U上的膜111。在该例中,膜111位于装置的最上面、即与装置出光面最接近,膜111的上面111U构成装置出光面。
有机EL元件140包含第一电极层141、第二电极层143、以及位于它们之间的发光层142。在第一实施方式中,通过使用透明电极层作为第一电极层141、使用反射电极层作为第二电极层143,能够实现向出光面侧的出光。
[4.1.1.光扩散层]
在本发明中,光扩散层包含透光性树脂和光扩散粒子。
[4.1.1.1.透光性树脂]
透光性树脂是能够形成具有透光性的层的任意树脂,从面光源装置的制造容易程度的观点来看,优选使用除了透光性以外还具有粘结性的树脂(以下也称为“粘结性材料”),使光扩散层成为扩散粘结层。另外,通过使光扩散层为扩散粘结层,不需要另外形成粘结层,其结果,能够实现装置的薄壁化、光导出效率的提高。
所述扩散粘结层是具有作为光扩散层的功能、且能够粘结相邻的层的层。作为粘结性材料,可以适当使用可被用作光学材料用粘结剂的树脂。作为这里的所述粘结剂,不仅包括狭义的粘结剂(23℃的剪切储能模量小于1MPa、常温下显示粘结性的粘结剂),还包括在23℃的剪切储能模量为1~500MPa、常温下不显示粘结性的所谓热熔型的粘接剂。作为形成扩散粘结层的优选材料,可以例示上述的粘结性材料。
[4.1.1.2.光扩散粒子]
光扩散粒子是能够使入射至光扩散层的光散射的粒子,可以适当选择能够为光扩散层赋予期望的散射各向异性系数g等性质的粒子。
光扩散粒子的粒径可以在能够为光扩散层赋予期望的散射各向异性系数g等性质的范围内选择,具体来说,例如作为体积平均粒径,优选为0.2μm以上,更优选为0.4μm以上,进一步优选为0.5μm以上,另一方面,优选为5μm以下,更优选为3μm以下。
光扩散粒子的折射率可以在能够为光扩散层赋予期望的散射各向异性系数g等性质的范围内选择,但具体来说,例如优选1.4~1.55。作为光扩散粒子的优选例,可以列举上述的有机系光扩散粒子。
[4.1.1.3.光扩散层的其他成分]
光扩散层中除了透光性树脂和光扩散粒子之外,还可以包含任意材料。作为该任意材料,可以列举反应性修饰金属氧化物粒子、增塑剂、硅烷偶联剂、固化剂、增粘剂、抗氧化剂等材料,作为具体例,可以列举前述的材料。
[4.1.1.4.光扩散层的性质]
光扩散层的散射各向异性系数g为0.83以上且0.97以下。g值的上限优选为0.9675以下,更优选为0.965以下。g值的下限优选为0.8325以上,更优选为0.835以上。
通过使g值为上述上限以下的小值,可以减小因观察角度不同而引起的色感的变化。但是,如果g值过小,则光导出效率下降,因此,通过使g值为上述范围的值,可以提高光导出效率,且可以减少色感的变化。散射各向异性系数g的值可使用由Mie散射理论导出的散射相位函数算出。具有这样的散射各向异性系数g的光扩散层可以通过适当选择光扩散粒子的折射率、光扩散层的光扩散粒子以外部分的折射率、光扩散粒子的粒径、及光扩散粒子的含量而调节至所期望的范围。
光扩散层的折射率与透光性基材的折射率之差为0.1以下,优选为0.08以下。理想的折射率之差的下限为零。通过使折射率之差为该范围,可以提高光导出效率,尤其是,通过使用具有上述给定范围的g值的层作为光扩散层,可以同时实现光导出效率的提高和因观察角度不同而引起的出光面的色感变化的减小。
对光扩散层的折射率没有特别限定,但从容易构成与透光性基材的折射率接近的折射率的构成的观点来看,优选为1.42~1.65,更优选为1.48~1.62。光扩散层的折射率可以采用分光椭偏仪(例如J.A.Woollam Japan株式会社制造M-200)测定。有时光扩散层的折射率因含有光扩散粒子而难以测定。通常,添加到光扩散层中的光扩散粒子的量非常少,因此在含有光扩散粒子的情况下和不含光扩散粒子的情况下,光扩散层折射率的变化非常小。因此,在难以测定光扩散层的折射率的情况下,可以通过除了不添加光扩散粒子以外与光扩散层的制备方法同样地操作来另外制备测定用的层,并测定其折射率,从而得到光扩散层的折射率。
光扩散层的厚度在3~25μm的范围时,从扩散层的形成容易程度和性能的观点出发优选。比上述范围薄时,需要极多的扩散粒子含量,会导致扩散层的形成变得困难。另外,如果过厚,则可能导致导出效率下降。
[4.1.1.5.光扩散层的形成方法]
对于光扩散层的形成方法没有特别地限定,但可以通过配制光扩散层形成用的溶液并将其涂布在适当的构件上形成涂膜,并进一步根据需要使其干燥,从而形成光扩散层。光扩散层形成用的溶液可以通过将如上所述的透光性树脂及光扩散粒子、根据需要的反应性修饰金属氧化物粒子等任意材料、以及根据需要的溶剂进行混合来制备。对该溶剂没有特别地限定,可以适当选择使用任意的水及有机溶剂。另外,在使用包含固体成分及溶剂的市售材料作为透光性树脂、光扩散粒子、反应性修饰金属氧化物粒子等材料的情况下,可以将该材料中所含的溶剂直接作为光扩散层形成用的溶液的溶剂使用。
作为光扩散层形成用溶液的优选的例子,可以列举上述的光学构件用粘结剂组合物。
[4.1.2.透光性基材]
透光性基材为支持有机EL元件的层。另外,通过具备密封有机EL元件的性能优异、且在制造工序中可以容易地在其上依次形成构成有机EL元件的层作为透光性基材,可以使面光源装置的耐久性提高,并且使制造变得容易。
作为构成透光性基材的材料,可以适当选择具有透光性的材料。作为这样的材料的例子,可以列举玻璃及树脂。需要说明的是,透光性基材的材料可以单独使用1种,也可以以任意的比率组合使用2种以上。
对于构成透光性基材的材料的折射率没有特别地限制,但优选为1.4~2.0。对透光性基材的厚度没有特别地限定,但优选为0.02mm~5mm。
在本发明中,透光性基材为“透光性”是指,具有适宜用于面光源装置材料的程度的光线透过率。在本发明中,在构成面光源装置的各层中设计成可使光透过的层,可以是具有适宜用于光学构件的光线透过率的层,例如可以是使从基材到装置出光面为止的整体(包含透光性基材及光扩散层)具有50%以上的总光线透过率的层。
[4.1.3.有机EL元件]
有机EL元件包含发光层。例如作为有机EL元件140所例示的,有机EL元件通常具备:2层以上的电极层;和设置于这些电极层间、通过由电极层施加电压而发光的发光层。
有机EL元件可以通过在透光性基材上通过溅射等已知的方法依次形成构成有机EL元件的电极层、发光层等层来形成。进一步,一般是设置覆盖这些层的密封构件,形成利用透光性基材和密封构件将发光层等层密封的构成。
作为上述发光层,没有特别地限定,可以适当选择已知的发光层。发光层中的发光材料不限于一种,可以以任意的比率组合使用两种以上。另外,发光层不限于一层,为了适于作为光源的用途,可以设为单独一种层或多种层的组合。由此,可以形成发出白色或接近于白色的光。
构成有机EL元件的电极层中的至少一者为由透光性材料形成的透明电极层。透明电极层的材料可以单独使用一种,也可以以任意比率组合使用两种以上。进一步,透明电极层可以为仅具有一层的单层结构的层,也可以为具备两层以上层的多层结构的层。在如图1所示的第一实施方式中,第一电极层141为透明电极层,第二电极层143为反射电极层。
就有机EL元件140而言,在第一电极层141和第二电极层143之间除了具有发光层142之外,还可以进一步具有例如空穴注入层、空穴传输层、电子传输层及电子注入层等其他层(未图示)。另外,有机EL元件140还可以进一步具备用于向第一电极层141及第二电极层143通电的配线、用于密封发光层142的周边结构等任意的构成元件。
作为构成电极层及设置于其间的层的材料,没有特别地限定,作为具体例,可以举出下述的材料。
作为电极层的材料,可以举出ITO(氧化铟锡)、铝、银等的层。
作为空穴注入层的材料,可以列举星型(starburst)系芳香族二胺化合物等。
作为空穴传输层的材料,可以举出三苯基二胺衍生物等。
作为黄色发光层的主体材料,同样可以举出三苯基二胺衍生物等,作为黄色发光层的掺杂剂材料,可以举出并四苯衍生物等。
作为绿色发光层的材料,可以举出吡唑啉衍生物等。
作为蓝色发光层的主体材料,可以举出蒽衍生物等,作为蓝色发光层的掺杂剂材料,可以举出苝衍生物等。
作为红色发光层的材料,可以举出铕络合物等。
作为电子传输层的材料,可以举出喹啉铝络合物(Alq)等。
将上述的层或其他发光层适当组合,可以得到被称为叠层型或串联型的产生成补色关系的颜色的光的发光层。补色关系的组合可以为例如黄/蓝、或绿/蓝/红等。
[4.1.4.其他构成要素]
本发明的面光源装置除含有有机EL元件、透光性基材及光扩散层之外,还可以含有任意构成要素。例如,可以像第一实施方式的面光源装置100的膜111那样,在比光扩散层更接近于装置出光面的位置具备构成装置出光面的层。另外,可以像例如第一实施方式的密封基板151那样,具有对有机EL元件的与透光性基材相反一侧的面进行密封的基板。
[4.1.5.面光源装置的制造方法]
对本发明的面光源装置的制造方法没有特别地限定,可以通过按照适当的顺序形成构成装置的各层来制造。例如,可以如下地制造面光源装置:形成包含透光性基材和有机EL元件的多层体、以及包含界定装置出光面的构件(例如图1的膜111)和扩散粘结层的材料的层的多层体,并利用扩散粘结层的粘结性将这些多层体贴合,形成具有(有机EL元件)/(透光性基材)/(光扩散层)/(膜)这样的层结构的多层体,并根据需要进一步设置密封构件等任意的构成要素,从而制造面光源装置。
[4.1.6.面光源装置的性能]
本发明的面光源装置可发挥出光导出效率高且由观察角度的变化引起的色感变化少的效果。
就光导出效率而言,可以如下地进行评价:将具有光扩散层的本发明的面光源装置和除了不具有光扩散层以外具有同样结构的对照的面光源装置进行对比,求出利用式Q=(本发明的面光源装置的光导出量)/(对照的面光源装置的光导出量)而得到的光导出效率Q,并基于该值进行评价。对照的面光源装置使用的是仅在有无光扩散层方面与本发明的面光源装置不同的装置,但也可以是在不会对光导出效率造成大的影响的其他构成方面也不同的装置。例如,用于求出图1所示的第一实施方式的面光源装置的光导出效率Q的对照的面光源装置,可以是除了光扩散层112之外还不具有膜111的装置。
对于由观察角度的变化引起的色感变化,可以如下地进行评价:例如,根据极角0°~60°为止的各角度θ的色度坐标(x,y)的值xθ及yθ,以及极角0°时的色度坐标(x,y)的值x0及y0,计算出(xθ-x0)2+(yθ-y0)2的平方根,并进一步求出其最大值,根据所求出的值Δxy来进行评价。
进一步,可以将基于光导出效率Q及Δxy的值、根据式Q×(1-Δxy)而求出的值,作为光导出效率高且由观察角度的变化引起的色感变化少这样的本发明的效果的指标。尤其是,如果该数值为1以上,则可评价为取得了导出效率高且色感变化少的平衡的面光源装置。
[4.2.第二实施方式]
对于本发明的面光源装置的装置出光面的形状没有特别地限定,可以为如上述第一实施方式所示那样的平坦的面的形状,也可以为如下述第二实施方式所示那样的具有凹凸结构的面的形状。
图2为示意性地示出作为本发明的面光源装置的另一例的第二实施方式的立体图。在图2中,面光源装置200与图1的面光源装置100同样地,以水平朝向上侧地载置其装置出光面的状态被示出。
面光源装置200在光扩散层112的上侧的面112U上具有出光面结构层120、而不是膜111这一点上,与面光源装置100不同,其他构成要素与面光源装置100共通。
[4.2.1.出光面结构层]
第二实施方式的面光源装置200所具有的出光面结构层120包含出光面基材121及凹凸结构层122。在本发明的面光源装置具有出光面结构层的情况下,该层可以由一层构成,也可以如本实施方式的出光面结构层120那样由多层构成。从制造的容易程度的观点出发,优选出光面结构层由多层构成。
[4.2.1.1.出光面基材]
构成出光面基材121的材料可以与如上所述的透光性基材的材料相同,也可以不同。作为该材料的例子,可以列举玻璃及各种树脂。作为树脂的例子,可以列举热塑性树脂、热固性树脂、紫外线固化性树脂、以及电子束固化性树脂,其中,从加工容易的方面考虑,优选热塑性树脂。作为热塑性树脂的例子,可以举出聚酯类、聚丙烯酸酯类、及环烯烃聚合物类的树脂。出光面基材不限于单层材料,也可以是由多层叠层而成的材料。
就出光面基材的厚度而言,例如如果为由树脂形成的基材,则优选为20~300μm。在出光面基材为玻璃的情况下,其厚度优选为10~1100μm。
[4.2.1.2.凹凸结构层]
凹凸结构层122在其上面即装置出光面122U具有包含多个凹部123和位于凹部123周围的平坦部124的凹凸结构。通过该凹凸结构而界定了面光源装置200的装置出光面122U。就装置出光面122U而言,如果忽略凹部123而是从宏观角度看,其是与平坦部124、及面光源装置中的其他层平行的平面,如果从微观角度看,其是包含由凹部123界定的斜面的凹凸面。需要说明的是,本申请中的附图为示意性的图示,因此,在装置出光面122U上仅显示出少量个数的凹部,但在实际的装置中,可以在一片出光面结构层表面上设置远远多于此的数量的凹部。
作为凹凸结构层的材料的例子,可以列举各种树脂。作为该树脂,可列举例如:热塑性树脂、热固性树脂、以及紫外线固化性树脂及电子束固化性树脂等能量射线固化性树脂。其中,由于热塑性树脂容易因受热而变形,另外由于紫外线固化性树脂的固化性高、效率良好,因此能够有效地形成具有凹凸结构的光扩散层,因而分别优选。作为热塑性树脂的例子,可以举出聚酯类、聚丙烯酸酯类、环烯烃聚合物类的树脂。另外,作为紫外线固化性树脂的例子,可以举出环氧类、丙烯酸类、氨基甲酸酯类、烯/硫醇类、异氰酸酯类的树脂。作为这些树脂,可优选使用具有多个聚合性官能团的树脂。
作为凹凸结构层的材料,从容易形成凹凸结构且容易获得凹凸结构的耐擦伤性的观点来看,优选固化时的硬度高的材料。具体来说,在基材上以无凹凸结构的状态形成7μm膜厚的层时,优选以铅笔硬度计为HB以上的材料,进一步优选为H以上的材料,更优选为2H以上的材料。另一方面,作为出光面基材的材料,为了使在凹凸结构层形成时的、和/或成型出光面结构层后的操作变得容易,优选具有一定程度柔软性的材料。通过组合这样的材料,可获得操作容易且耐久性优异的出光面结构层。作为这样的材料的组合,可以通过适当选择以上例示的树脂作为构成各自的材料的树脂来获得。具体来说,可以使用丙烯酸酯等紫外线固化性树脂作为构成凹凸结构层的材料的树脂,另一方面使用脂环式烯烃聚合物制的膜、聚酯膜作为构成出光面基材的材料的树脂,由此来获得理想的材料组合。
就凹凸结构层而言,除了基于凹凸结构的光扩散性之外,也可以具有基于其材料本身的光扩散性。这样的凹凸结构层可以将具有光扩散性的树脂组合物作为材料而形成。具有光扩散性的树脂组合物具体可以为包含各种树脂和扩散子(拡散子)的组合物。
作为凹凸结构层可含有的扩散子,可以列举各种粒子。该粒子可以为透明的,也可以为不透明的。作为粒子的材料,可以使用金属及金属化合物、以及树脂等。作为金属化合物,可以列举金属的氧化物及氮化物。作为金属及金属化合物,具体来说,可以列举例如银、铝这样的反射率高的金属、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硅、掺锡氧化铟、氧化钛等金属化合物。另一方面,作为具有光扩散性的树脂组合物中含有的树脂的例子,可以列举与上述相同的树脂,特别是,可优选列举甲基丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂等。
粒子的形状可以为球状、圆柱状、立方体状、长方体状、棱锥状、圆锥状、星型状等形状。
粒子的粒径优选为0.1μm以上且10μm以下,更优选为5μm以下。在此,粒径是指在以粒径为横轴对体积基准的粒子量进行累积而得到的累积分布中的50%粒径。粒径越大,为了获得期望的效果所需要的粒子的含有比例越多,粒径越小,越是能够以较少含量获得期望的效果。因此,粒径越小,越能够以少量的粒子获得由观察角度的变化引起的色感变化的减少、以及光导出效率的提高等期望的效果。需要说明的是,就粒径而言,在粒子的形状为球状以外的情况下,将其同等体积的球的直径作为粒径。
在粒子为透明的粒子、且粒子包含在树脂中的情况下,优选粒子的折射率与树脂的折射率之差为0.05~0.5,更优选为0.07~0.5。在此,粒子及树脂的折射率中的任一者较大均可。粒子和树脂的折射率过于接近,则无法获得扩散效果,无法抑制色感不均,相反,如果粒子的折射率与树脂的折射率之差过大,则扩散变大,虽能够抑制色感不均,但会导致光导出效果降低。
在凹凸结构层包含树脂和扩散子的情况下,树脂组合物中的扩散子的配合比例优选为3~50%。
就凹凸结构层的厚度而言,其下限优选为1μm以上,更优选为5μm以上,另外,可以为10μm以上,另一方面,其上限优选为50μm以下,更优选为25μm以下,另外可以为15μm以下。尤其是,通过为上述上限以下的厚度,可以防止由于固化收缩导致的凹凸结构层的卷曲等变形,可以形成良好形状的凹凸结构层。
作为凹凸结构层所界定的装置出光面的具体结构的优选例,可以列举如图2所示的第二实施方式的凹凸结构层122的上面122U那样的、包含作为四棱锥型凹陷的凹部123和位于凹部123周围的平坦部124的结构。
在从与出光面结构层垂直的方向观察凹凸结构的情况下,通过适当地调节平坦部所占的面积相对于平坦部所占面积和凹部所占面积的总和的比例(以下称为“平坦部比例”),可以提高面光源装置的光导出效率。具体来说,通过使平坦部比例为10~75%,可以获得良好的光导出效率,且能够提高装置出光面的机械强度。
在凹凸结构层的表面具有凹凸结构的情况下,凹部除了例如上述的棱锥形状之外,可以具有圆锥形状、球面的一部分的形状、槽状的形状、以及由这些组成而成的形状。棱锥形状可以是作为上述凹部123而例示的底面为正方形的四棱锥,但不限于此,也可以为三棱锥、五棱锥、六棱锥,底面不是正方形的四棱锥等棱锥形状。另外,本申请中的所述圆锥及棱锥,不仅包括顶部尖锐的常规的圆锥及棱锥,还包括顶端发圆的形状、或经过平着削角而成的形状(棱台状的形状等)。
对于凹凸结构中的凹部的深度没有特别地限定,作为将形成有凹凸结构的表面沿着各个方向(与出光面平行的面内的各个方向)测定的中心线平均粗糙度的最大值(Ra(max)),可以在1~50μm的范围内。在凹凸结构层上形成凹凸结构的情况下,可以相对于凹凸结构层的厚度相对地确定理想的凹部深度。例如,在使用对保持凹凸结构层的耐久性有利的硬质材料作为凹凸结构层的材料的情况下,减薄凹凸结构层的厚度时,可以提高出光面结构层的挠性,从而使面光源装置的制造工序中出光面结构层的操作变得容易。
凹部的斜面和出光面所成的角优选为40~70°,更优选为45~60°。在凹凸结构层的表面,多个凹部可以以任意的形态排列。例如,可以沿着表面上的两个以上的方向排列多个凹部。更具体来说,可以如图2所示的凹部123那样,沿着出光面上正交的两个方向排列。在两个以上方向排列凹部的情况下,可以在这些中的1个方向以上的方向上设置相邻凹部间的间隙,并利用该间隙来构成平坦部。通过采用这样的构成,可以同时实现良好的光导出效率和片表面的机械强度。
[4.2.1.3.出光面结构层的形成方法]
对于出光面结构层的形成方法没有特别地限定,可以通过已知的方法进行。例如,可以通过在出光面基材的一侧的面上使用如上所述的凹凸结构层的材料、通过光聚合法(2P法)设置凹凸结构层,从而形成出光面结构层。
[4.3.面光源装置的用途]
本发明的面光源装置可以用于照明器具及背光灯装置等用途。
上述照明器具可以具有本发明的面光源装置作为光源,并进一步包含保持光源的构件、供给电力的电路等任意的构成要素。上述背光灯装置可以具有本发明的面光源装置作为光源,并进一步包含筐体、供给电力的电路、用于使出射的光变得更为均一的扩散板、扩散片、棱镜片等任意的构成要素。就上述背光灯装置的用途而言,可以作为液晶显示装置等控制像素而显示图像的显示装置、以及看板等显示固定图像的显示装置的背光灯使用。
[4.4.其他]
本发明不限定于上述具体例,在本申请的权利要求及其等同的范围内,可以实施任意的变更。
例如,就本发明的面光源装置而言,将上述具体例中的反射电极层置换为透明电极层和反射层,也可以构成与反射电极层具有同样效果的装置。
另外,例如,通过将上述具体例中的反射电极层置换为透明电极层,并进一步使用与透光性基材同样的材料作为密封基板,可以构成两面发光、可透过装置而看到对面一侧的看穿(see through)型的面光源装置。此时,将光扩散层设置在密封基板的下侧,可以在两面实现光导出效率的提高及出光面的色感变化的减少。
实施例
以下,参照实施例及比较例对本发明进行更具体的说明,但本发明不限于此。在以下的实施例中,在没有特殊说明的情况下,与成分的量相关的“份”和“%”表示重量份。
(实施例1)
(1-1:粘结剂组合物的制备)
向塑料容器中添加反应性修饰锆氧化物浆料(株式会社Solar制造,商品名“ZR-010”、溶剂:甲乙酮、粒子含有比例30%、修饰表面的具有反应性官能团的有机物:具有聚合性官能团的异氰酸酯、体积平均粒径15nm)188重量份、有机硅粒子(Momentive Performance Materials公司制造,商品名“XC-99”)3.3重量份、及分散用的氧化锆球(Nikkato制造,商品名“YTZ-0.5”)564重量份,载置于球磨机的台架上,以每秒2次旋转的速度进行了30分钟的球磨机分散。在球磨机分散后通过筛网除去氧化锆球,得到混合物1。
将得到的混合物1放入玻璃瓶中静置2小时后,利用目测评价是否存在扩散粒子的沉淀物。其结果,未观察到沉淀物。
向混合物1中添加丙烯酸类粘结剂(SAIDEN CHEMICAL株式会社制造、商品名“X-311033S”、固体成分35%)100重量份、及增塑剂(Eastman公司制造,商品名“BENZOFLEX 9-88SG”、二乙二醇二苯甲酸酯)5重量份,搅拌了15分钟。接下来,添加硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制造、商品名“KBM-803”、3-巯基丙基三甲氧基硅烷)1重量份、及固化剂(三菱化学株式会社制造、商品名“NY-260A”)0.6重量份,搅拌15分钟,得到了粘结剂组合物。
(1-2:粘结层的形成)
将工序(1-1)中得到的粘结剂组合物涂布在100μm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(Toray制造、商品名“U34”)的一面、并使干燥后的厚度为20μm,在80℃干燥5分钟形成粘结层,制作了具有粘结层的粘结片。
(1-3:剥离强度的测定)
将工序(1-2)中得到的粘结片切成宽10mm、长100mm,使用辊将其贴合于玻璃板。贴合后经过24小时后,使用剥离试验机,以速度20mm/分钟、90°的条件测定了长度方向的剥离强度。结果如表2所示。
(1-4:折射率的测定)
除未添加有机硅粒子以外,与(1-1)同样地进行操作,得到了不含有机硅粒子的粘结剂组合物。
在玻璃板的一面上涂布该不含有机硅粒子的粘结剂组合物、并使干燥后的厚度为10μm,在80℃干燥5分钟,形成了粘结层。该粘结层的折射率利用分光椭偏仪(J.A.Woollam Japan株式会社制造M-200)进行了测定。结果如表2所示。
(实施例2~10)
除了将使用的材料的种类及量如表1所示地进行了变更以外,与实施例1同样地操作,得到了混合物1、粘结剂组合物、具有粘结层的粘结片、及不含粒子的粘结剂组合物,并进行了评价。结果如表2所示。在混合物1的目测评价中,在实施例2~10中均未观察到沉淀物。
(比较例1~3)
除了将使用的材料的种类及量如表1所示地进行了变更以外,与实施例1同样地操作,尝试制作并评价了混合物1、粘结剂组合物、具有粘结层的粘结片。在混合物1的目测评价中,比较例1~3中均观察到了扩散剂粒子的沉降。使用混合物1尝试制作了粘结剂组合物及粘结片,但未能实现均匀的混合,未能获得可有效测定剥离强度的组合物。
[表1]
表1
[表2]
表2
与材料相关的数值全部为重量份。表中的简称分别如下所示。
ZrO2浆料:株式会社Solar制造、商品名“ZR-010”,溶剂:甲乙酮、粒子含有比例30%,修饰表面的具有反应性官能团的有机物:具有聚合性官能团的异氰酸酯、体积平均粒径15nm
TiO2浆料:Nagase chemteX株式会社制造、商品名“NOD-742GTF”,溶剂:聚乙二醇单甲醚、粒子含有比例30%、体积平均粒径48nm
有机硅粒子:Momentive Performance Materials公司制造、商品名“XC-99”、体积平均粒径0.7μm
丙烯酸粒子:综研化学株式会社制造、商品名“MP Series”、体积平均粒径0.8μm
聚苯乙烯粒子:综研化学株式会社制造、商品名“SX Series”、体积平均粒径3.5μm
二氧化硅粒子:Mtec化学株式会社制造、商品名“SR Series”、体积平均粒径0.4μm
滑石粒子:日本滑石株式会社制造、商品名“D-800”、体积平均粒径0.8μm
粘结剂:SAIDEN CHEMICAL株式会社制造、商品名“X-311033S”,溶剂:乙酸乙酯、固体成分含有比例35%
增塑剂:Eastman公司制造、商品名“BENZOFLEX 9-88SG”
偶联剂:信越化学工业株式会社制造、商品名“KBM-803”
固化剂:三菱化学株式会社制造、商品名“NY-260A”
沉降:混合物1中有无扩散粒子的沉降
如表2所示的结果可以明确,在满足本发明要件的实施例1~10中,未发生制造中途的粒子的沈降,得到了良好的粘结剂组合物及粘结层。与此相对,在作为光扩散粒子使用了无机系粒子的比较例1~3中,发生了沉降,未能得到良好的粘结剂组合物及粘结层。
<实施例11>
(11-1.有机EL元件1的制造)
在厚度0.7mm、折射率1.52的玻璃基板的一侧的面上依次形成透明电极层100nm、空穴传输层10nm、黄色发光层20nm、蓝色发光层15nm、电子传输层15nm、电子注入层1nm、及反射电极层100nm。从空穴传输层到电子传输层全部由有机材料形成。黄色发光层及蓝色发光层分别具有不同的发光光谱。
形成了从透明电极层到反射电极层的各层的材料分别如下:
·透明电极层:掺锡氧化铟(ITO)
·空穴传输层:4,4’-双[N-(萘基)-N-苯基氨基]联苯(α-NPD)
·黄色发光层:添加了1.5重量%红荧烯的α-NPD
·蓝色发光层:添加了10重量%铱络合物的4,4’-二咔唑基-1,1’-联苯(CBP)
·电子传输层:菲绕啉衍生物(BCP)
·电子注入层:氟化锂(LiF)
·反射电极层:Al
就透明电极层的形成方法而言,通过采用ITO靶的反应性溅射法来进行,使表面电阻为10Ω/□以下。另外,从空穴注入层到反射电极层的形成通过如下方法进行:在真空蒸镀装置内设置已经形成有透明电极层的玻璃基板,通过电阻加热方式依次蒸镀上述的空穴传输层至反射电极层的材料。已系统内压5×10-3Pa、蒸发速度0.1~0.2nm/s进行。
进而,安装用于向电极层通电的配线,然后利用密封基板密封空穴传输层至反射电极层。由此制作了具有(玻璃基板)/(透明电极层)/(空穴传输层)/(黄色发光层)/(蓝色发光层)/(电子传输层)/(电子注入层)/(反射电极层)/(密封基板)的层结构的有机EL元件1。
(11-2:粘结剂组合物的制备)
向塑料容器中添加反应性修饰锆氧化物浆料(株式会社Solar制造,商品名“ZR-010”、溶剂:甲乙酮、粒子含有比例30%、修饰表面的具有反应性官能团的有机物:具有聚合性官能团的异氰酸酯、体积平均粒径15nm)75重量份、光散射粒子(体积平均粒径为0.4μm的有机硅粒子、MomentivePerformance Materials公司制造,商品名“XC-99”)3.3重量份、及分散用的氧化锆球(Nikkato制造,商品名“YTZ-0.5”)564重量份,载置于球磨机的台架上,以每秒2次旋转的速度进行了30分钟的球磨机分散。在球磨机分散后通过筛网除去氧化锆球,得到混合物1。
向混合物1中添加丙烯酸类粘结剂(SAIDEN CHEMICAL株式会社制造、商品名“X-311033S”、固体成分35%)100重量份、及增塑剂(Eastman公司制造,商品名“BENZOFLEX 9-88SG”、二乙二醇二苯甲酸酯)5重量份,搅拌了15分钟。接下来,添加硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制造、商品名“KBM-803”、3-巯基丙基三甲氧基硅烷)1重量份、及固化剂(三菱化学株式会社制造、商品名“NY-260A”)0.6重量份,搅拌15分钟,得到了粘结剂组合物。
(11-3:扩散粘结层的形成)
将(11-2)中得到的粘结剂组合物涂布在100μm厚度的膜(商品名“ZEONOR Film ZF14-100”、日本瑞翁株式会社制造、折射率1.51)的一面、并使干燥后的厚度为10μm,在80℃干燥5分钟形成粘结层,制作了具有扩散粘结层的扩散粘结片2。
(11-4:折射率的测定)
除未添加有机硅粒子以外,与(11-2)同样地进行操作,得到了不含有机硅粒子的粘结剂组合物。
在玻璃板的一面上涂布该不含有机硅粒子的粘结剂组合物、并使干燥后的厚度为10μm,在80℃干燥5分钟,形成了粘结层。该粘结层的折射率利用分光椭偏仪(J.A.Woollam Japan株式会社制造M-200)进行了测定。结果如表3所示。
(11-5:面光源装置的制造)
将(11-3)中得到的扩散粘结片2贴合于(11-1)中得到的有机EL发光装置1的玻璃基板侧的表面。由此得到了具有(膜)/(扩散粘结层)/(玻璃基板)/(透明电极层)/(空穴传输层)/(黄色发光层)/(蓝色发光层)/(电子传输层)/(电子注入层)/(反射电极层)/(密封基板)的层结构的面光源装置1。
<实施例12~13及比较例4~7>
将在(11-2)的粘结剂组合物的制备中使用的反应性修饰氧化锆氧化物浆料及光扩散粒子的种类及量、在(11-3)的扩散粘结层的形成中使用的膜的种类、以及在(11-3)中形成的扩散粘结层的厚度如表1所示地进行了变更,除此以外,进行与实施例11相同的操作,制作了扩散粘结片2~7、及面光源装置2~7。在比较例4中,由于将扩散粘结层的厚度变更成了5μm,因此在(11-4)的折射率的测定中也以使粘结层的干燥后的厚度为5μm的方式进行了层的形成。
[表3]
表3
表中的简称如以下所示。
ZrO2浆料:反应性修饰氧化锆氧化物浆料(株式会社Solar制造、商品名“ZR-010”,溶剂:甲乙酮、粒子含有比例30%)
有机硅粒子A:体积平均粒径为0.4μm的有机硅粒子(从MomentivePerformance Materials公司制造、商品名“XC-99”中选择了期望的体积平均粒径的粒子)
有机硅粒子B:体积平均粒径为0.7μm的有机硅粒子(从MomentivePerformance Materials公司制造、商品名“XC-99”中选择了期望的体积平均粒径的粒子)
有机硅粒子C:体积平均粒径为1.0μm的有机硅粒子(MomentivePerformance Materials公司制造、商品名:“Tospearl 120”)
丙烯酸粒子A:体积平均粒径为20.0μm的丙烯酸粒子(综研化学社制造、商品名“MX”)
二氧化钛粒子:体积平均粒径为5μm的二氧化钛粒子(和光纯药工业公司制造、商品名“氧化钛”)
丙烯酸粒子B:体积平均粒径为10.0μm的丙烯酸粒子(综研化学公司制造、商品名“MX”)
Zeonor:商品名“ZEONOR Film ZF14-100”、日本瑞翁株式会社制造、厚度100μm、折射率1.51
PET:聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(Toray制造、商品名“U34”、厚度100μm、折射率1.66)
[通过模拟进行的评价]
将实施例11~13及比较例4~7中得到的面光源装置1~7进行模型化后,利用使用了程序(程序名:ASAP,Breault Reserch公司制造)的光学模拟,求出了光导出量及色度Δxy。
模拟的条件如下所示。
作为经模型化后的叠层结构,从装置出光面侧起,依次为膜(厚度100μm)、扩散粘结层、玻璃基板(厚度0.7mm、折射率1.52)、透明电极(厚度100nm、折射率1.9)、发光层(厚度20nm、折射率1.7)、反射电极(厚度100nm、折射率1.5、反射率85%)、密封基板(厚度0.7mm、折射率1.52)。
膜及扩散粘结层的折射率以及扩散粘结层的厚度根据各实施例及比较例进行了设定。
将透明电极的装置出光面侧的面作为发光面,使发光面的光度为1流明,分别设定了图3所示的三刺激值(XYZ)的配光分布。
扩散粘结层的g值使用了由Mie散射理论导出的散射相位函数计算出的表4中的值。
扩散粘结层内的散射的平均自由行程使用了由粒子浓度和粒子截面积的乘积的倒数求出的表2中的值。
根据同样条件的模型化,求出仅实施例11的(11-1)中得到的有机EL元件发光的情况下的光导出量,根据该值和各实施例及比较例的面光源装置的光导出量的值求出了光导出效率Q=(面光源装置的光导出量)/(有机EL元件的光导出量)。该值越大,光导出效率越好。
作为Δxy,根据极角0°~60°为止的各角度θ的色度坐标(x,y)的值xθ及yθ,以及极角0°时的色度坐标(x,y)的值x0及y0,算出了(xθ-x0)2+(yθ-y0)2的平方根,并求出其最大值。该值越小,表示由观察角度引起的出光面的色感变化越小。
根据模拟的结果得到的光导出效率Q及Δxy的值、以及Q×(1-Δxy)的值如表4所示。
[表4]
表4
[考察]
根据如表4所示的结果,在光扩散层的散射各向异性系数g、及光扩散层与透光性基材折射率之差在本申请规定的范围内的实施例11~13中,Q×(1-Δxy)的值为1以上,可以确认是良好的面光源装置。与此相对,在折射率之差不在本申请规定的范围内的比较例4及g值不在本申请规定的范围内的比较例5~7中,Q×(1-Δxy)的值低于1,面光源装置的性能不充分。
Claims (8)
1.一种光学构件用粘结剂组合物,其含有:
粘结性材料、
体积平均粒径1~500nm的反应性修饰金属氧化物粒子、以及
有机系光扩散粒子。
2.根据权利要求1所述的光学构件用粘结剂组合物,其还含有硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1或2所述的光学构件用粘结剂组合物,其还含有增塑剂。
4.一种光学构件用粘结层,其由权利要求1~3中任一项所述的光学构件用粘结剂组合物形成。
5.一种面光源装置,其具备:
包含发光层的有机场致发光元件;
位于比所述有机场致发光元件更接近于出光面一侧的透光性基材;以及
与所述透光性基材的与所述有机场致发光元件相反一侧的面相接地设置的光扩散层,
其中,所述光扩散层包含透光性树脂和光扩散粒子,所述光扩散层的散射各向异性系数g为0.83以上且0.97以下,且所述光扩散层的折射率与所述透光性基材的折射率之差为0.1以下。
6.根据权利要求5所述的面光源装置,其中,
所述光扩散层为扩散粘结层。
7.根据权利要求5或6所述的面光源装置,其中,
所述光扩散粒子的体积平均粒径为0.4~5μm。
8.权利要求5~7中任一项所述的面光源装置,其中,
所述光扩散层由光学构件用粘结剂组合物形成,
光学构件用粘结剂组合物包含粘结性材料作为所述透光性树脂、包含有机系光扩散粒子作为所述光扩散粒子、并且还包含体积平均粒径1~500nm的反应性修饰金属氧化物粒子。
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