JP2010205506A

JP2010205506A - Ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2010205506A
Application number: JP2009048480A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Kaizuka; 朋芳貝塚
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】光取り出し効率を向上させるとともに光学シート表面の傷の視認性を下げるとともに貼合後に貼合層と透光性基板との間にて剥がしやすい性能、即ちリワーク性を有するＥＬ素子用の光取り出し効率向上のための光学シート貼合用材料を提供する。
【解決手段】透光性基板と、前記透光性基板の一方の面に設けられ、陽極と陰極に挟まれた発光層とを備えたＥＬ素子において、前記透光性基板の表面にレンズ群を設け、当該レンズ群を、複数の単位レンズを二次元的に配列した構造を備えた光学シートを、貼合層を介して、前記透光性基板における他方の面に貼り合わせることによって構成する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶用バックライト、照明用光源、電飾、サイン用光源等に用いられるＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）、および、ＥＬ素子を用いた表示装置、ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置に関する。

一般に、有機ＥＬは、透光性基板上に蛍光有機化合物を含む発光層を、陽極と陰極とで挟んだ構造を有する。そして、陽極と陰極に直流電圧を印加し、発光層に電子及び正孔を注入して再結合させることにより、励起子を生成し、この励起子の失活する際の光の放出を利用して発光に到る。

従来、これらＥＬ素子において、発光層から射出した光線が、透光性基板から射出する際、透光性基板上において全反射することで光のロスが問題となっていた。この時の光の外部取り出し効率は、一般に２０％程度と言われている。そのため高輝度にするためには余計に投入電力が必要となり、負担増加による素子の劣化が問題となる。

この光の外部取り出し効率を向上させる目的で素子基板に表面凹凸を形成し、全反射によりロスしている光線を外部に取り出すという方法が提案されている。また、表面凹凸パターンが形成された光学シートを、素子基盤に、粘着剤や接着剤を介して貼合することで全反射によりロスしている光線を外部に取り出すという方法が提案されている（特許文献１および２参照）。

特開２００２−２６０８４５号公報特願２００７−１９３８０４号公報

上記従来技術により表面凹凸を有する光学シートを貼合することで光取り出し効率を向上させることは可能となったが、表面凹凸を付与したが故に耐摩擦性能が低下するという問題があり、貼合工程や貼合後のハンドリングにて光学シートが傷ついてしまい、これが不良の原因となる。また、貼合工程にて貼合層に異物混入などの不良が発生した場合に、貼り合わせたフィルムを剥がすことができないときにはＥＬ素子ごと廃棄することになり、これはコストアップの要因ともなる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、光取り出し効率を向上させるとともに光学シート表面の傷の視認性を下げるとともに貼合後に貼合層と透光性基板との間にて剥がしやすい性能、即ちリワーク性を有するＥＬ素子用の光取り出し効率向上のための光学シート貼合用材料を提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明にあっては、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面に設けられ、陽極と陰極に挟まれた発光層と、を備えたＥＬ素子において、前記透光性基板の表面にレンズ群を設け、このレンズ群を、複数の単位レンズが二次元的に配列されることによって構成されてなる光学シートを、貼合層を介して、前記透光性基板の他方の面に貼り合わせることによって構成されたものとする。

請求項２に係る発明であるＥＬ素子においては、上記貼合層に光拡散要素を添加する。

請求項３に係る発明であるＥＬ素子においては、上記貼合層として、粘着剤もしくは接着剤からなるものを用いる。

本発明のＥＬ素子の一例を示した断面図である。本発明のＥＬ素子の一例を示した断面図である。本発明のＥＬ素子の一例を示した斜視図である。本発明のＥＬ素子の一例を示した断面図である。本発明のＥＬ素子の一例を示した断面図である。本発明のＥＬ素子の一例を示した断面図である。本発明のＥＬ素子の一例を示した断面図である。

図１Ａないし図１Ｃは、本発明のＥＬ素子の一例を示した断面図及び斜視図である。基材上に形成された単位レンズ４の断面形状の一例としては、図１Ａに示すような三角形や図１Ｂに示すような曲率を有するものであってもよい。

一般に、曲率が少ないものほど正面輝度を向上させることができ、曲率を有するものは正面輝度が曲率の無いものと比較して劣るが、視野角及び耐摩擦性能をより向上させることが可能となる。

図１Ｃには、本発明の一例を斜視図にて示しており、単位レンズの断面形状が三角形のレンズ群が二次元的に配列されている。ここで二次元的配列とは、シリンドリカル、直交、ハニカム配列が一例として挙げられる。基材６上にレンズ群５が二次元的に配列されてなる光学シート２を、貼合材料層３を介して、ＥＬユニット１と貼り合せることで、ＥＬ素子８を得ることができる。

レンズ群５について活性線硬化型樹脂を使用して賦型する際には、活性エネルギー線（例えば紫外線）が照射されたときに硬化して接着性を有するものが使用できる。例えば紫外線硬化型フォトポリマーが用いられ、具体的には、アクリル系ポリマー、アクリル系モノマー及び光開始剤等を含んだ公知のものが用いられ、基材上にフォトポリマーを塗布し、あらかじめパターンが賦型された版と圧着状態にて硬化させることで、所望のレンズ群を得ることができる。

基材６として具体的には、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、シクロオレフィンポリマーやこれらの複合体などの合成樹脂が用いられる。また、貼合層３については、アクリル、ウレタン系のような樹脂系のいずれでもよく、基材６の材質により、適宜選択することができる。

より具体的には、アクリル系粘着剤としては、アクリルポリマーを適宜架橋することで耐熱性に優れた粘着剤層が得られる。架橋方法の具体的手段としては、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物などアクリル系ポリマーに適宜架橋基点として含ませたカルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基などと反応しうる基を有する化合物を添加し、反応させる、いわゆる架橋剤を用いる方法がある。

このうち、イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂環式イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネートなどが挙げられる。中でも、適度な凝集力を得る観点から、イソシアネート化合物はエポキシ化合物が特に好ましく用いられる。

エポキシ化合物としては、Ｎ,Ｎ,Ｎ',Ｎ'‐テトラグリシジル‐ｍ‐キシレンジアミン、１,３‐ビス（Ｎ,Ｎ‐ジグリシジルアミノメチル）シクロヘキサンなどが挙げられる。硬化剤としては、これらの化合物を単独ないしは２種以上混合してもよく、貼合する対象となる部位の樹脂系と、より密着性のよい樹脂系を選択することができる。

図２は、本発明の光学シート２の一例を示した断面図である。熱可塑性樹脂を用いることで、射出成形や押出し成形時にあらかじめ所望のパターンが付与された金型もしくはフィルム状の型を溶融樹脂と圧着することで得ることができる。具体的に言うと、アクリル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、アクリロニトリルポリスチレン共重合体、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル／スチレン系共重合樹脂等の光透過性が高く、耐衝撃性を有するものを使用することができる。

図３Ａないし図３Ｃは、本発明のＥＬ素子の他の例を示した断面図である。貼合層３には光拡散要素が含まれており、図３Ａに示すように、光学シート２とＥＬユニット１とが、光拡散要素が付与された貼合層３を介して貼合されてなる。また、図３Ｂや図３Ｃに示すように、光拡散要素が含まれた光学シート２とＥＬユニット１とが、光拡散要素が付与された貼合層３を介して貼合されてなる（図３Ａないし図３Ｃ中、拡散要素添加層を７で示している）。

ここで、光拡散要素とは、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などからなる有機系粒子やガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、金属酸化物などからなる無機系微粒子または気泡を使用することができ、光拡散要素の体積比率Ｄは、光学シート２の表面損傷の視認性を下げるという意味では、大きいほどよいが、実際に使用する際には、０＜Ｄ≦３０％であることが望ましく、より望ましくは、３≦Ｄ≦１５％程度である。体積含有率が５％より少ないと、主剤の粘着力を低下させることが困難となり、一方、１５％より大きくなると、光線透過率が顕著に下がりはじめ、体積含有率が３０％を超えると、貼合層３が粘着力を失うために貼合すること自体が困難になる。

また、貼合層３の厚みをＳとし、拡散要素の径が最も長い値をＴとすると、Ｓ/８≦Ｔ≦Ｓである。これは、Ｔ＜Ｓ/８となると、粘着力に変化を付与することが困難であり、一方、Ｓ＜Ｔになると、貼合時に浮き不良の原因となるためである。

貼合層３の厚みＳは、５μｍ≦Ｓ≦５０μｍであることが望ましい。これは、Ｓ＜５μｍの場合には、貼合時の微小な異物による浮き不良が多発してしまうためであり、一方、Ｓ＞５０μｍでは、粘着剤を塗加工する際に、発泡や表面荒れなどの不良が多発してしまうためである。

以下の表１に、粘着剤に微粒子を添加した際の信頼性試験結果及びリワーク性の有無について示す。

貼合層にはアクリル系粘着剤を用いた。厚みは１５μｍとし、微粒子はシリコーン微粒子を用いた。また、信頼性試験については、温度：８０℃、湿度：８５％、時間：５００時間にて実施した。評価については目視にて実施した。評価基準は下記の通りである。
・貼合後外観
○：浮き無し
×：浮き発生
・リワーク性
○：剥がす際に透光性基材に貼合層が残らない
×：剥がす際に透光性基材に貼合層が残る
・信頼性試験
○：浮きもしくは剥がれ無し
×：浮きもしくは剥がれ発生

以下の表２に、貼合層膜厚と微粒子径との相関を示す。

微粒子体積率は１０％であり、微粒子はＰＭＭＡ樹脂を素材とするものを用いた。貼合層にはアクリル系粘着剤を用いた。評価については目視にて実施した。評価基準は実施例１に準じる。

以下の表３に、微粒子体積率と表面傷の視認性の相関を示す。

単位レンズの断面形状は三角形とし、貼合層はアクリル樹脂系、微粒子はシリコーン平均粒子径６μｍの微粒子を用い、貼合層の厚みを１５μｍとした。表面傷の評価については目視にて実施し、損傷を与える手段として学振型摩擦堅牢度試験機（テスター産業社製）を用いて、旭化成社製のＢＥＭＣＯＴＭ−３にて表面の耐摩擦性能を確認した。評価基準は下記の通りである。
Ａ：荷重７４０ｇ×１００往復にて発生する損傷が視認できる。
Ｂ：荷重４４０ｇ×１００往復にて発生する損傷が視認できる。
Ｃ：荷重１４０ｇ×１００往復にて発生する損傷が視認できる。
×：荷重１４０ｇ× ５０往復にて発生する損傷が視認できる。

１ＥＬユニット
２光学シート
３貼合材料層
４単位レンズ
５レンズ群
６光学シート基材
７拡散要素添加層
８ＥＬ素子

Claims

透光性基板と、前記透光性基板の一方の面に設けられ、陽極と陰極に挟まれた発光層と、を備えたＥＬ素子であって、
前記透光性基板の表面にはレンズ群が設けられており、
前記レンズ群は、複数の単位レンズを二次元的に配列した構造を備えた光学シートを、貼合層を介して、前記透光性基板における他方の面に貼り合わせることによって構成されたものであることを特徴とするＥＬ素子。
前記貼合層には光拡散要素が添加されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。
前記貼合層は粘着剤もしくは接着剤からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＥＬ素子。