JP2015031907A - 光学フィルム、光学フィルムの製造方法及び面発光体 - Google Patents

光学フィルム、光学フィルムの製造方法及び面発光体 Download PDF

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大地 奥野
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Abstract

【課題】面発光体の光取り出し効率や法線輝度の向上及び面発光体の出射光波長の出射角度依存性の抑制を両立する光学フィルムを提供する。特に、照明やディスプレイ等の面発光体に有用な光学フィルムを提供する。
【解決手段】光拡散基材上に凹凸構造層を有する光学フィルム。凹凸構造の転写部が複数配列された型と光拡散基材との間に、活性エネルギー線硬化性組成物を供給し、前記型と前記光拡散基材との間の領域に活性エネルギー線を照射する、光学フィルムの製造方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、光学フィルム、光学フィルムの製造方法及び面発光体に関する。
面発光体の中でも、有機EL(エレクトロルミネッセンス)発光素子は、蛍光灯等の代わりとなる次世代照明やフラットパネルディスプレーに用いられることが期待されている。
有機EL発光素子の構造は、発光層となる有機薄膜を2つの膜で挟んだだけの単純な構造のものから多層化した構造のものまで、多様化されている。後者の多層化した構造としては、例えば、ガラス基板上に設けられた陽極に、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が積層されたものが挙げられる。陽極と陰極に挟まれた層は、すべて有機薄膜で構成され、各有機薄膜の厚さは、非常に薄い。
有機EL発光素子は、薄膜の積層体であり、各薄膜の材料の屈折率の差により、薄膜間での光の全反射角が決まる。現状では、発光層で発生した光の約80%が、有機EL発光素子内部に閉じ込められ、外部に取り出すことができていない。具体的には、ガラス基板の屈折率を1.5とし、空気層の屈折率を1.0とすると、臨界角θは41.8°であり、この臨界角θよりも小さい入射角の光はガラス基板から空気層へ出射するが、この臨界角θよりも大きい入射角の光は全反射してガラス基板内部に閉じ込められる。そのため、有機EL発光素子表面のガラス基板内部に閉じ込められた光をガラス基板外部に取り出す、即ち、光取り出し効率や法線輝度を向上させることが要請されている。
また、等方的発光を行うような有機EL発光素子に関しては、光取り出し効率や法線輝度の向上とともに、有機EL発光素子からの出射光波長の出射角度依存性が小さいことが要請されている。即ち、発光層からの出射光がガラス基板を通過してガラス基板から光が出射される際、波長による出射角度の違いが小さいこと、言い換えれば、ガラス基板からの出射光分布に波長依存性ができるだけ少ないことが要請されている。
前記課題を解決するために、特許文献1及び特許文献2には、凹凸構造層に微粒子を含む光学フィルムが提案されている。
国際公開第2009/081750号パンフレット 特開2010−212204号公報
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載されている光学フィルムでは、出射光波長の出射角度依存性は抑制されるものの、凹凸構造層に微粒子を含むことで、凹凸構造層内で光が拡散されてしまい、凹凸構造の形状に起因する光取り出し性能(いわゆるレンズ機能)が低下してしまう。
そこで、本発明の目的は、面発光体の光取り出し効率や法線輝度の向上及び面発光体の出射光波長の出射角度依存性の抑制を両立する光学フィルムを提供することにある。
本発明は、光拡散基材上に凹凸構造層を有する光学フィルムに関する。
また、本発明は、凹凸構造の転写部が複数配列された型と光拡散基材との間に、活性エネルギー線硬化性組成物を供給し、前記型と前記光拡散基材との間の領域に活性エネルギー線を照射する、光学フィルムの製造方法に関する。
更に、本発明は、前記光学フィルム及びEL発光素子を含む面発光体に関する。
本発明の光学フィルムにより、光取り出し効率や法線輝度に優れ、出射光波長の出射角度依存性を抑制する面発光体を得ることができる。また、本発明の光学フィルムの製造方法は、生産性に優れ、得られる光学フィルムにより、光取り出し効率や法線輝度に優れ、出射光波長の出射角度依存性を抑制する面発光体を得ることができる。更に、本発明の面発光体は、光取り出し効率や法線輝度に優れ、出射光波長の出射角度依存性を抑制することができる。
本発明の光学フィルムの断面の一例を示す模式図である。 本発明の光学フィルムの凹凸構造の配置例を光学フィルムの上方から見た模式図である。 本発明の光学フィルムの凹凸構造の一例を示す模式図である。 本発明の光学フィルムの一例を光学フィルムの上方から見た模式図である。 本発明の面発光体の一例を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いながら説明するが、本発明はこれらの図面に限定されるものではない。
(光学フィルム10)
本発明の光学フィルム10は、光拡散基材12上に凹凸構造層11を有する。
本発明の光学フィルム10は、例えば、図1に示すような光拡散基材12上に中間層13を介して凹凸構造層11が積層された光学フィルム10等が挙げられる。
本発明の光学フィルム10は、生産性や取り扱い性に優れることから、光拡散基材12上に中間層13及び凹凸構造層11が順次積層されることが好ましい。
(凹凸構造層11)
凹凸構造層11は、凹凸構造16の突起又は窪みが配置されている。
凹凸構造層11の突起又は窪みは、光学フィルム10の生産性に優れることから、突起が好ましい。
凹凸構造16の形状としては、例えば、球欠形状、球欠台形状、楕円体球欠形状(回転楕円体を1つの平面で切り取った形状)、楕円体球欠台形状(回転楕円体を互いに平行な2つの平面で切り取った形状)、角錐形状、角錐台形状、円錐形状、円錐台形状、これらに関連する屋根型形状(球欠形状、球欠台形状、楕円体球欠形状、楕円体球欠台形状、角錐形状、角錐台形状、円錐形状又は円錐台形状が底面部に沿って伸長したような形状)等が挙げられる。これらの凹凸構造16の形状は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの凹凸構造16の形状の中でも、面発光体の光取り出し効率や法線輝度に優れることから、球欠形状、球欠台形状、楕円体球欠形状、楕円体球欠台形状、角錐形状、角錐台形状、円錐形状、円錐台形状が好ましく、球欠形状、楕円体球欠形状、角錐形状、角錐台形状がより好ましい。
凹凸構造16の配置例を、図2に示す。
凹凸構造16の配置としては、例えば、六方配列(図2(a))、矩形配列(図2(b))、菱形配列(図2(c))、直線状配列(図2(d))、円状配列(図2(e))、ランダム配置(図2(f))等が挙げられる。また、凹凸構造16が角錐形状や角錐台形状のように底面部17が四角形の場合、図2(g)や(h)に示すように、表面全体に凹凸構造16を有する光学フィルム10を得ることができる。これらの凹凸構造16の配置の中でも、面発光体の光取り出し効率や法線輝度に優れることから、六方配列、矩形配列、菱形配列、図2(g)や(h)に示すような全体配置が好ましく、六方配列、矩形配列、全体配置がより好ましい。
凹凸構造16の一例を、図3に示す。
本明細書において、凹凸構造16の底面部17とは、凹凸構造16の底部(中間層13を有する場合は、中間層13との接面)の外周縁により囲まれる仮想的な面状部分をいう。
また、本明細書において、凹凸構造16の底面部17の最長径Aとは、凹凸構造16の底面部17における最も長い部分の長さをいい、凹凸構造16の底面部17の平均最長径Aaveは、光学フィルム10の凹凸構造16を有する表面を走査型顕微鏡にて撮影し、凹凸構造16の底面部17の最長径Aを5箇所測定し、その平均値とした。
更に、本明細書において、凹凸構造16の高さBとは、突起構造の場合は凹凸構造16の底面部17から最も高い部位までの高さをいい、窪み構造の場合は凹凸構造16の底面部17から最も低い部位までの高さをいい、凹凸構造16の平均高さBaveは、光学フィルム10の断面を走査型顕微鏡にて撮影し、凹凸構造16の高さBを5箇所測定し、その平均値とした。
凹凸構造16の底面部17の平均最長径Aaveは、面発光体の光取り出し効率や法線輝度に優れることから、0.5〜150μmが好ましく、1〜130μmがより好ましく、2〜100μmが更に好ましい。
凹凸構造16の平均高さBaveは、面発光体の光取り出し効率や法線輝度に優れることから、0.25〜75μmが好ましく、0.5〜65μmがより好ましく、1〜50μmが更に好ましい。
凹凸構造16のアスペクト比は、面発光体の光取り出し効率や法線輝度に優れることから、0.3〜1.4が好ましく、0.35〜1.3がより好ましく、0.4〜1.0が更に好ましい。
尚、凹凸構造16のアスペクト比は、凹凸構造16の平均高さBave/凹凸構造16の底面部17の平均最長径Aaveから算出した。
凹凸構造16の底面部17の形状としては、例えば、正方形、長方形等の四角形、円形、楕円形等が挙げられる。これらの凹凸構造16の底面部17の形状は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの凹凸構造16の底面部17の形状の中でも、面発光体の光取り出し効率や法線輝度に優れることから、四角形、円形、楕円形が好ましく、正方形、円形がより好ましい。
上方から見た光学フィルム10の一例を、図4に示す。
光学フィルム10の面積(図4でいう実線で囲まれた面積)に対する凹凸構造16の底面部17の面積(図4でいう点線で囲まれた面積)の割合は、面発光体の光取り出し効率や法線輝度に優れることから、20〜100%が好ましく、25〜100%がより好ましく、30〜100%が更に好ましい。
尚、凹凸構造16の底面部17がすべて同一の大きさの円形である場合、光学フィルム10の面積に対する凹凸構造16の底面部17の面積の割合の最大値は、91%程度となる。凹凸構造16の底面部17が正方形や長方形である場合、光学フィルム10の面積に対する凹凸構造16の底面部17の面積の割合が100%となることもあり得る。
凹凸構造層11の材料としては、可視光波長域(概ね400〜700nm)の光透過率が高い材料であれば特に限定されないが、例えば、ガラス、樹脂等が挙げられる。これらの凹凸構造層11の材料の中でも、光学フィルム10の生産性に優れることから、樹脂が好ましい。
(樹脂)
凹凸構造層11中の樹脂としては、可視光波長域(概ね400〜700nm)の光透過率が高い樹脂であれば特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂;ポリスチレン、ABS樹脂等のスチレン樹脂;塩化ビニル樹脂等が挙げられる。これらの凹凸構造層11中の樹脂の中でも、可視光波長域の光透過率が高く、耐熱性、力学特性、成形加工性に優れることから、アクリル樹脂が好ましい。
凹凸構造層11中の樹脂は、光学フィルム10の生産性に優れることから、活性エネルギー線硬化性組成物を活性エネルギー線を照射して硬化させたものが好ましい。
活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、X線、赤外線、可視光線等が挙げられる。これらの活性エネルギー線の中でも、活性エネルギー線硬化性組成物の硬化性に優れ、光学フィルム10の劣化を抑制することができることから、紫外線、電子線が好ましく、紫外線がより好ましい。
活性エネルギー線硬化性組成物としては、活性エネルギー線により硬化できれば特に限定されないが、活性エネルギー線硬化性組成物の取り扱い性や硬化性に優れ、光学フィルム10の柔軟性、耐熱性、耐擦傷性、耐溶剤性、光透過性等の諸物性に優れることから、重合性単量体(A)、架橋性単量体(B)及び重合開始剤(C)を含む活性エネルギー線硬化性組成物が好ましい。
重合性単量体(A)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、iso−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、フェニル(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、イソボルニル(メタ)アクリレート、グリシジル(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、ノルボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(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、テトラシクロドデカニル(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールモノ(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、2−ヒドロキシプロピル(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、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(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、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチルビシクロヘプタン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性リン酸(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート類;(メタ)アクリル酸;(メタ)アクリロニトリル;(メタ)アクリルアミド、N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA等)とエピクロルヒドリンとの縮合反応で得られるビスフェノール型エポキシ樹脂に、(メタ)アクリル酸又はその誘導体を反応させた化合物等のエポキシ(メタ)アクリレート類;スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;酢酸ビニル、酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル類;エチレン、プロピレン、ブテン、イソブテン等のオレフィン類等が挙げられる。これらの重合性単量体(A)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの重合性単量体(A)の中でも、活性エネルギー線硬化性組成物の取り扱い性、硬化性に優れ、光学フィルム10の柔軟性、耐熱性、耐擦傷性、耐溶剤性、光透過性等の諸物性に優れることから、(メタ)アクリレート類、エポキシ(メタ)アクリレート類、芳香族ビニル類、オレフィン類が好ましく、(メタ)アクリレート類、エポキシ(メタ)アクリレート類、芳香族ビニル類がより好ましい。
本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートをいう。
活性エネルギー線硬化性組成物中の重合性単量体(A)の含有率は、活性エネルギー線硬化性組成物全量中、0.5〜60質量%が好ましく、1〜57質量%がより好ましく、2〜55質量%が更に好ましい。重合性単量体(A)の含有率が0.5質量%以上であると、活性エネルギー線硬化性組成物の取り扱い性に優れる。また、重合性単量体(A)の含有率が60質量%以下であると、活性エネルギー線硬化性組成物の架橋性や硬化性に優れ、光学フィルム10の耐溶剤性に優れる。
架橋性単量体(B)としては、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のヘキサ(メタ)アクリレート類;ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート等のペンタ(メタ)アクリレート類;ジ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、ペンタエリスリトールエトキシ変性テトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールペンタ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート等のテトラ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリスエトキシレーテッドトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシレーテッドペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、炭素数2〜5の脂肪族炭化水素変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリレート類;トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジオールジ(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、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル)プロパン、1,2−ビス(3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)エタン、1,4−ビス(3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ブタン、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエトキシレーテッドシクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリプロポキシレーテッドシクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリエトキシレーテッドビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリプロポキシレーテッドビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエトキシレーテッド水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリプロポキシレーテッド水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノキシフルオレンエタノールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのε−カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのγ−ブチロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールのカプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールのカプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールのカプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタンジオールのカプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのカプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのカプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFのカプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート類;ジアリルフタレート、ジアリルテレフタレート、ジアリルイソフタレート、ジエチレングリコールジアリルカーボネート等のジアリル類;アリル(メタ)アクリレート;ジビニルベンゼン;メチレンビスアクリルアミド;多塩基酸(フタル酸、コハク酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テレフタル酸、アゼライン酸、アジピン酸等)と、多価アルコール(エチレングリコール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等)及び(メタ)アクリル酸又はその誘導体との反応で得られる化合物等のポリエステル多官能(メタ)アクリレート類;ジイソシアネート化合物(トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等)と、水酸基含有(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、2−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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等)とを反応させた化合物、アルコール類(アルカンジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、スピログリコール化合物等の1種又は2種以上)の水酸基にジイソシアネート化合物を付加し、残ったイソシアネート基に、水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させた化合物等のウレタン多官能(メタ)アクリレート類;ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル等のジビニルエーテル類;ブタジエン、イソプレン、ジメチルブタジエン等のジエン類等が挙げられる。これらの架橋性単量体(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの架橋性単量体(B)の中でも、光学フィルム10の柔軟性、耐熱性、耐擦傷性、耐溶剤性、光透過性等の諸物性に優れることから、ヘキサ(メタ)アクリレート類、ペンタ(メタ)アクリレート類、テトラ(メタ)アクリレート類、トリ(メタ)アクリレート類、ジ(メタ)アクリレート類、ジアリル類、アリル(メタ)アクリレート、ポリエステル多官能(メタ)アクリレート類、ウレタン多官能(メタ)アクリレート類が好ましく、ヘキサ(メタ)アクリレート類、ペンタ(メタ)アクリレート類、テトラ(メタ)アクリレート類、トリ(メタ)アクリレート類、ジ(メタ)アクリレート類、ポリエステルジ(メタ)アクリレート類、ウレタン多官能(メタ)アクリレート類がより好ましい。
活性エネルギー線硬化性組成物中の架橋性単量体(B)の含有率は、活性エネルギー線硬化性組成物全量中、30〜98質量%が好ましく、35〜97質量%がより好ましく、40〜96質量%が更に好ましい。架橋性単量体(B)の含有率が30質量%以上であると、活性エネルギー線硬化性組成物の架橋性や硬化性に優れ、光学フィルム10の耐溶剤性に優れる。また、架橋性単量体(B)の含有率が98質量%以下であると、光学フィルム10の柔軟性に優れる。
重合開始剤(C)としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトイン、ベンジル、ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、α,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、4,4’−ビス(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、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−エチルアントラキノン等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物類;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。これらの重合開始剤(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの重合開始剤(C)の中でも、活性エネルギー線硬化性組成物の取り扱い性や硬化性、光学フィルム10の光透過性に優れることから、カルボニル化合物、アシルフォスフィンオキサイド類が好ましく、カルボニル化合物がより好ましい。
活性エネルギー線硬化性組成物中の重合開始剤(C)の含有率は、活性エネルギー線硬化性組成物全量中、0.1〜10質量%が好ましく、0.5〜8質量%がより好ましく、1〜5質量%が更に好ましい。重合開始剤(C)の含有率が0.1質量%以上であると、活性エネルギー線硬化性組成物の取り扱い性や硬化性に優れる。また、重合開始剤(C)の含有率が10質量%以下であると、光学フィルム10の光透過性に優れる。
樹脂の屈折率は、面発光体の光取り出し効率に優れることから、1.40〜2.00が好ましく、1.43〜1.95がより好ましく、1.46〜1.90が更に好ましい。
凹凸構造層11中の樹脂の含有率は、光学フィルム10の光透過性に優れ、面発光体の光取り出し効率に優れることから、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、97質量%以上が更に好ましく、99質量%以上が特に好ましい。
凹凸構造層11は、光学フィルム10の性能を損なわない範囲で、樹脂以外にも他の成分を含んでもよい。
凹凸構造層11中の他の成分としては、例えば、光拡散微粒子、離型剤、難燃剤、帯電防止剤、レべリング剤、防汚性向上剤、分散安定剤、粘度調整剤等が挙げられる。
凹凸構造層11中の光拡散微粒子以外の他の成分の含有率は、光学フィルム10の性能の低下を抑制することから、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましく、1質量%以下が特に好ましい。
凹凸構造層11中の光拡散微粒子の含有率は、面発光体の光取り出し効率に優れることから、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましく、0質量%が特に好ましい。
凹凸構造層11中の光拡散微粒子の材料、屈折率、体積平均粒子径、形状は、後述する光拡散基材12中の光拡散微粒子の材料、屈折率、体積平均粒子径、形状と同様のものが挙げられ、好ましい範囲と理由も同様である。
凹凸構造層11中の樹脂と光拡散微粒子の屈折率差、組み合わせは、後述する光拡散基材12中の樹脂と光拡散微粒子の屈折率差、組み合わせと同様のものが挙げられ、好ましい範囲と理由も同様である。
(中間層13)
凹凸構造層11の凹凸構造16の支持や凹凸構造層11と光拡散基材12との密着のために、凹凸構造層11と光拡散基材12の間に中間層13を設けてもよい。
中間層13の材料は、光学フィルム10の生産性に優れることから、凹凸構造層11と同一の組成であることが好ましい。
(光拡散基材12)
光拡散基材12は、光拡散機能を有する基材であれば特に限定されない。
光拡散基材12に光拡散機能を持たせるためには、基材を構成する材料中に光拡散微粒子や気泡を含むとよい。
光拡散基材12を構成する主たる材料としては、可視光波長域(概ね400〜700nm)の光透過率が高い材料であれば特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂;ポリスチレン、ABS樹脂等のスチレン樹脂;塩化ビニル樹脂;ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂;ポリイミド、ポリイミドアミド等のイミド樹脂;ガラス等が挙げられる。これらの光拡散基材12を構成する主たる材料の中でも、柔軟性に優れ、活性エネルギー線の透過性に優れることから、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、セルロース樹脂、イミド樹脂が好ましく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、イミド樹脂がより好ましい。
光拡散基材12中の光拡散基材12を構成する主たる材料の含有率は、50〜90質量%が好ましく、55〜88質量%以上がより好ましく、60〜85質量%が更に好ましい。光拡散基材12中の光拡散基材12を構成する主たる材料の含有率が50質量%以上であると、光学フィルム10の光透過性に優れ、面発光体の光取り出し効率に優れる。また、光拡散基材12中の光拡散基材12を構成する主たる材料の含有率が90質量%以下であると、面発光体の出射光波長の出射角度依存性を抑制することができる。
光拡散基材12中の光拡散微粒子は、可視光波長域(概ね400〜700nm)の光拡散効果を有する光拡散微粒子であれば特に限定されることはなく、公知の光拡散微粒子を用いることができる。光拡散基材12中の光拡散微粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光拡散基材12中の光拡散微粒子の材料としては、例えば、金、銀、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、チタン、亜鉛、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモン、セリウム等の金属;酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズ、インジウムスズ酸化物、酸化アンチモン、酸化セリウム等の金属酸化物;水酸化アルミニウム等の金属水酸化物;炭酸マグネシウム等の金属炭酸化物;窒化ケイ素等の金属窒化物;アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂等が挙げられる。これらの光拡散基材12中の光拡散微粒子の材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの光拡散基材12中の光拡散微粒子の材料の中でも、光学フィルム10の製造時の取り扱い性に優れることから、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂が好ましく、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂の粒子がより好ましい。
光拡散基材12中の光拡散微粒子の屈折率は、面発光体の光取り出し効率に優れることから、1.30〜2.00が好ましく、1.35〜1.95がより好ましく、1.40〜1.90が更に好ましい。
光拡散基材12中の光拡散微粒子の体積平均粒子径は、0.5〜20μmが好ましく、0.8〜15μmがより好ましく、1〜10μmが更に好ましい。光拡散基材12中の光拡散微粒子の体積平均粒子径が0.5μm以上であると、可視波長域の光を効果的に散乱させることができる。また、光拡散基材12中の光拡散微粒子の体積平均粒子径が20μm以下であると、面発光体の出射光波長の出射角度依存性を抑制することができる。
光拡散基材12中の光拡散微粒子の形状としては、例えば、球状、円柱状、立方体状、直方体状、角錐状、円錐状、星型状、不定形状が挙げられる。これらの光拡散基材12中の光拡散微粒子の形状は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの光拡散基材12中の光拡散微粒子の形状の中でも、可視波長域の光を効果的に散乱させることができることから、球状、立方体状、直方体状、角錐状、星型状が好ましく、球状がより好ましい。
光拡散基材12において主たる材料と光拡散微粒子との屈折率差を有することで、光拡散微粒子の光拡散効果が生じる。主たる材料と光拡散微粒子の屈折率差は、面発光体の光取り出し効率に優れることから、0.01〜0.20が好ましく、0.03〜0.17がより好ましく、0.05〜0.15が更に好ましい。
光拡散基材12における主たる材料(樹脂)と光拡散微粒子の組み合わせとしては、例えば、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がケイ素微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がアルミニウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がマグネシウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が酸化ケイ素微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が酸化アルミニウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が酸化マグネシウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が水酸化アルミニウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が炭酸マグネシウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がアクリル樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がスチレン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がシリコーン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がウレタン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がメラミン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がエポキシ樹脂微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がケイ素微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がアルミニウム微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がマグネシウム微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子が酸化ケイ素微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子が酸化アルミニウム微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子が酸化マグネシウム微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子が水酸化アルミニウム微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子が炭酸マグネシウム微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がアクリル樹脂微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がスチレン樹脂微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がシリコーン樹脂微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がウレタン樹脂微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がメラミン樹脂微粒子、樹脂がポリカーボネート樹脂で光拡散微粒子がエポキシ樹脂微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がケイ素微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がアルミニウム微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がマグネシウム微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子が酸化ケイ素微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子が酸化アルミニウム微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子が酸化マグネシウム微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子が水酸化アルミニウム微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子が炭酸マグネシウム微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がアクリル樹脂微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がスチレン樹脂微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がシリコーン樹脂微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がウレタン樹脂微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がメラミン樹脂微粒子、樹脂がポリエチレンテレフタレートで光拡散微粒子がエポキシ樹脂微粒子等が挙げられる。これらの光拡散基材12における樹脂と光拡散微粒子の組合せの中でも、光学フィルム10の耐熱性、力学特性、成形加工性に優れ、屈折率差が前記好ましい範囲であり、面発光体の光取り出し効率に優れることから、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がケイ素微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がアルミニウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がマグネシウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が酸化ケイ素微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が酸化アルミニウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が酸化マグネシウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が水酸化アルミニウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が炭酸マグネシウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がアクリル樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がスチレン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がシリコーン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がウレタン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がメラミン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がエポキシ樹脂微粒子が好ましく、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が酸化ケイ素微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が酸化アルミニウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が水酸化アルミニウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子が炭酸マグネシウム微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がアクリル樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がスチレン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がシリコーン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がウレタン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がメラミン樹脂微粒子、樹脂がアクリル樹脂で光拡散微粒子がエポキシ樹脂微粒子がより好ましい。
光拡散基材12中の光拡散微粒子の含有率は、10〜50質量%が好ましく、12〜45質量%以上がより好ましく、15〜40質量%が更に好ましい。光拡散基材12中の光拡散微粒子の含有率が10質量%以上であると、面発光体の出射光波長の出射角度依存性を抑制することができる。また、光拡散基材12中の光拡散微粒子の含有率が50質量%以下であると、光学フィルム10の光透過性に優れ、面発光体の光取り出し効率に優れる。
光拡散基材12の光拡散機能を持たせるものとして、光拡散微粒子に代えて気泡とすることもできる。
光拡散基材12中の気泡の体積平均粒子径は、0.5〜20μmが好ましく、0.8〜15μmがより好ましく、1〜10μmが更に好ましい。光拡散基材12中の気泡の体積平均粒子径が0.5μm以上であると、可視波長域の光を効果的に散乱させることができる。また、光拡散基材12中の気泡の体積平均粒子径が20μm以下であると、面発光体の出射光波長の出射角度依存性を抑制することができる。
光拡散基材12中の気泡の含有率は、10〜50質量%が好ましく、12〜45質量%以上がより好ましく、15〜40質量%が更に好ましい。光拡散基材12中の気泡の含有率が10質量%以上であると、面発光体の出射光波長の出射角度依存性を抑制することができる。また、光拡散基材12中の気泡の含有率が50質量%以下であると、光学フィルム10の光透過性に優れ、面発光体の光取り出し効率に優れる。
光拡散基材12は、光学フィルム10の性能を損なわない範囲で、光拡散基材12を構成する主たる材料、光拡散微粒子、気泡以外にも他の成分を含んでもよい。
他の成分としては、例えば、離型剤、難燃剤、帯電防止剤、レべリング剤、防汚性向上剤、分散安定剤、粘度調整剤等が挙げられる。
光拡散基材12中の他の成分の含有率は、光学フィルム10の性能の低下を抑制することから、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましく、1質量%以下が特に好ましい。
光拡散基材12の厚さは、10〜1000μmが好ましく、20〜500μmがより好ましく、25〜300μmが更に好ましい。光拡散基材12の厚さが10μm以上であると、面発光体の出射光波長の出射角度依存性を抑制することができる。また、光拡散基材12の厚さが1000μm以下であると、光学フィルム10の光透過性に優れ、面発光体の光取り出し効率に優れる。
光拡散基材12は、凹凸構造層11又は中間層13との密着性を向上や後述する粘着層14の削減のため、必要に応じて、光拡散基材12の表面に易接着処理を施してもよい。
易接着処理の方法としては、例えば、光拡散基材12の表面にポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等からなる易接着層を形成する方法、光拡散基材12の表面を粗面化処理する方法等が挙げられる。
光拡散基材12は、易接着処理以外にも、必要に応じて、帯電防止、反射防止、基材同士の密着防止等の表面処理を施してもよい。
光拡散基材12として、市販の拡散シートをそのまま用いてもよい。
市販の拡散シートとしては、例えば、東レ株式会社製のルミラーX42、X43、X44(練り込みマット);帝人デュポンフィルム株式会社製のU4(練り込みマット);東洋紡株式会社製のクリスパー;古河電気工業株式会社製のMCPET、MCPOLICA;三井化学東セロ株式会社製のハイシート(低反発ポリエチレンシート):高冠企業股▲ふん▼有限公司社製のRHTYL50(発泡ポリエチレンテレフタレート粘着フィルム)台湾積水迅達股▲ふん▼有限公司社製の無架橋高反発ポリエチレンシート等が挙げられる。これらの市販の拡散シートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。市販の拡散シートの中でも、光透過性と光拡散性の両者に優れることから、東レ株式会社製のルミラーX42、X43、X44(練り込みマット);帝人デュポンフィルム株式会社製のU4(練り込みマット);東洋紡株式会社製のクリスパー;古河電気工業株式会社製のMCPET、MCPOLICAが好ましく、東レ株式会社製のルミラーX42、X43、X44(練り込みマット);帝人デュポンフィルム株式会社製のU4(練り込みマット)等の練り込みマットがより好ましい。
本発明の光学フィルム10は、EL発光素子30へ接着するため、図1に示すように光拡散基材12の表面に粘着層14を設けてもよい。
粘着層14としては、例えば、公知の粘着剤等が挙げられる。
本発明の光学フィルム10は、光学フィルム10の取り扱い性を高めるため、表面に保護フィルム15を設けてもよい。保護フィルム15は、片面のみに設けても、両面に設けてもよい。保護フィルム15は、光学フィルム10を用いる際に剥がせばよい。
保護フィルム15としては、例えば、公知の保護フィルム等が挙げられる。
(光学フィルム10の製造方法)
本発明の光学フィルム10の製造方法としては、例えば、凹凸構造16の反転構造を有する転写部が複数配列された型と光拡散基材12との間に、活性エネルギー線硬化性組成物を供給し、前記型と前記光拡散基材12との間の領域に活性エネルギー線を照射する製造方法等が挙げられる。また、本発明の光学フィルム10の製造方法は、バッチ式でも連続式でもよいが、光学フィルム10の生産性に優れることから、連続式が好ましい。
光拡散基材12の製造方法としては、例えば、ガラス基板上に光拡散基材12の樹脂の原料となる活性エネルギー線硬化性組成物及び光拡散微粒子の混合物を塗布し、活性エネルギー線を照射する製造方法等が挙げられる。
活性エネルギー線の発光光源としては、例えば、ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極紫外線ランプ、可視光ハロゲンランプ、キセノンランプ等が挙げられる。
活性エネルギー線の積算光量は、用いる活性エネルギー線硬化性組成物の種類に応じて適宜設定すればよいが、活性エネルギー線硬化性組成物の硬化性に優れ、光学フィルム10の劣化を抑制することから、0.01〜10J/cmが好ましく、0.5〜8J/cmがより好ましい。
本発明の光学フィルム10は、面発光体の光取り出し効率の向上及び出射光波長の出射角度依存性の抑制を両立することから、特に、EL用光取り出しフィルムとして好適に用いることができる。
(面発光体)
本発明の面発光体は、本発明の光学フィルム10を含む。
本発明の面発光体は、例えば、図5に示すような面発光体が挙げられる。
以下、図5に示す本発明の面発光体について説明するが、図5に示す面発光体に限定されるものではない。
図5に示す面発光体は、ガラス基板31、陽極32、発光層33、陰極34を順次積層しているEL発光素子30のガラス基板31の表面に、粘着層21を介して、光学フィルム10が設けられている。
EL発光素子30に本発明の光学フィルム10を設けた面発光体は、光取り出し効率の向上及び出射光波長の出射角度依存性の抑制を両立することから、例えば、照明、ディスプレイ、スクリーン等に用いることができ、特に、照明に好適に用いることができる。
本発明の光学フィルムにより、光取り出し効率や法線輝度の向上及び出射光波長の出射角度依存性の抑制を両立する面発光体を得ることができ、この面発光体は、例えば、照明、ディスプレイ、スクリーン等に好適に用いることができる。
10 光学フィルム
11 凹凸構造層
12 光拡散基材
13 中間層
14 粘着層
15 保護フィルム
16 凹凸構造
17 底面部
30 EL発光素子
31 ガラス基板
32 陽極
33 発光層
34 陰極

Claims (9)

  1. 光拡散基材上に凹凸構造層を有する光学フィルム。
  2. 光拡散基材は、光拡散微粒子を含む、請求項1に記載の光学フィルム。
  3. 光拡散基材は、気泡を含む、請求項1又は2に記載の光学フィルム。
  4. 凹凸構造層は、光拡散微粒子を含まない、請求項1〜3のいずれかに記載の光学フィルム。
  5. 光拡散基材と凹凸構造層の間に中間層を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の光学フィルム。
  6. 凹凸構造の転写部が複数配列された型と光拡散基材との間に、活性エネルギー線硬化性組成物を供給し、前記型と前記光拡散基材との間の領域に活性エネルギー線を照射する、光学フィルムの製造方法。
  7. 請求項1〜5のいずれかに記載の光学フィルム及びEL発光素子を含む面発光体。
  8. 請求項7に記載の面発光体を含む照明。
  9. 請求項7に記載の面発光体を含むディスプレイ。
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