KR20110126024A - 유기 ｅｌ 소자용의 마이크로 렌즈, 그것을 이용한 유기 ｅｌ 소자, 및 이들의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광의 취출 효율이 충분히 높고, 출사광의 각도 의존성을 충분히 감소시킬 수 있고, 더구나 색도의 변화를 충분히 감소시키는 것이 가능한 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 제공하는 것에 관한 것이다.
또한, 유기 EL 소자의 광의 출사면에 배치하여 이용하는 마이크로 렌즈로서,
상기 마이크로 렌즈가 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하고,
상기 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것
을 특징으로 하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈에 관한 것이다.
또한, 유기 EL 소자의 광의 출사면에 배치하여 이용하는 마이크로 렌즈로서,
상기 마이크로 렌즈가 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하고,
상기 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것
을 특징으로 하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈, 그것을 이용한 유기 EL 소자, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 전계발광 소자(유기 EL 소자)는 자발광 소자로서, 디스플레이 등의 영상 표시 장치나 면 광원으로서 이용되고 있다. 이러한 유기 EL 소자는 일반적으로는 유리, 투명 플라스틱 필름 등의 투명 지지 기판 상에 양극인 투명 전극과, 유기층과, 음극인 금속 전극을 순서대로 적층하여 제작되는 것이다. 또한, 이러한 유기 EL 소자에 있어서는 투명 전극과 금속 전극과의 사이에서 인가된 전압에 의해, 음극으로부터 공급된 전자와 양극에서 공급된 홀이 유기층에서 재결합하고, 이에 따라 생성되는 여기자가 여기 상태로부터 기저 상태로 이행할 때에 EL 발광하고, 그의 EL 발광한 광은 투명 전극을 투과하여, 투명 지지 기판측에서 외부로 취출된다. 그리고, 이러한 광의 취출 효율을 올리기 위해서, 종래부터 이른바 마이크로 렌즈를 광 추출하여 면 상에 설치하는 것이 검토되어 왔다.
예를 들면, 일본 특허 공개 제2004-241130호 공보(특허 문헌 1)에 있어서는 투명 기판의 한쪽면 상에 투명 전극, 유기 전계발광 재료를 포함하는 발광층, 금속 전극이 순차 적층되어 있고, 상기 투명 기판의 다른쪽 면에 마이크로 렌즈를 구비하는 유기 EL 소자가 개시되어 있다. 그리고, 특허 문헌 1에 있어서는 상기 투명 기판 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 방법으로서, 마이크로 렌즈의 형(型)이 되는 석영 유리판의 외표면에 폴리실리콘을 도포하고, 그의 한쪽면(하면)에 렌즈의 볼록 형상을 형성하는 부분이 되는 위치에 구멍을 설치하는 습식 에칭을 행하여 형을 제조하는 공정과, 투명 기판(유리판)의 한쪽면(상면) 상에 열 경화성의 수지를 소정의 두께로 도포하여, 진공 내에서 상기 형을 수지와의 사이에 기포가 들어가지 않도록 접합시킨 후, 투명 기판의 다른쪽 면(하면)측에서 UV 등의 광을 맞혀 수지를 경화시켜, 수지를 형의 형상으로 성형하는 공정과, 형을 경화한 수지로부터 벗겨냄으로써, 투명 기판 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 공정을 포함하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 2002년에 발행된 문헌「JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, Vol.91, No.5」의 3324페이지 내지 3327페이지에 기재되어 있는 S.Moller 등의 논문「Improved light out-coupling in organic light emitting diodes employing ordered microlens arrays(비특허 문헌 1)」에 있어서는 실리콘 웨이퍼 상의 SiNx를 포함하는 층에 포토리소그래피를 이용하여 에칭을 실시하고 홀 패턴을 형성한 후에, 이러한 SiNx를 포함하는 층을 마스크로서 상기 실리콘 웨이퍼를 습식 에칭하여, SiNx를 포함하는 층을 제거함으로써 형을 형성하는 공정과, 상기 형을 이용하여, 상기 형과 유리 기판과의 사이에 폴리디메틸실록산의 전구체를 수용한 후에 경화시켜, 형을 제거함으로써, 유리 기판 상에 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로 렌즈를 형성하는 공정을 포함하는 마이크로 렌즈의 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허 문헌 1이나 비특허 문헌 1에 기재되어 있는 것과 같은 종래의 마이크로 렌즈를 구비하는 유기 EL 소자는 발광 스펙트럼의 강도의 각도 의존성이 높고, 색도의 변화도 크고, 반드시 충분한 것은 아니었다.
S.Moller and S.R.Forrest, 「Improved light out-coupling in organic light emitting diodes employing ordered microlens arrays」, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, Vol.91, No.5, 2002년 발행, 3324페이지 내지 3327페이지
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 광의 취출 효율이 충분히 높고, 출사광의 각도 의존성을 충분히 감소시킬 수 있고, 더구나 색도의 변화를 충분히 감소시키는 것이 가능한 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈, 그것을 이용한 유기 EL 소자, 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 표면에 요철의 형상이 형성된 경화 수지층을 마이크로 렌즈로서 이용하여, 그의 마이크로 렌즈의 요철 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재한다는 조건을 만족시키는 것으로 함으로써, 광의 취출 효율이 충분히 높고, 출사광의 각도 의존성을 충분히 감소시킬 수 있고, 더구나 색도의 변화를 충분히 감소시키는 것이 가능한 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈가 얻어지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈는 유기 EL 소자의 광의 출사면에 배치하여 이용하는 마이크로 렌즈로서,
상기 마이크로 렌즈가 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하고,
상기 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것
을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈에 있어서는 상기 요철의 평균 높이가 400 내지 1,000 nm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈에 있어서는 상기 요철의 평균 피치가 2 내지 10 μm의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈에 있어서는 상기 경화 수지층에 입사시킨 광을 상기 요철이 형성되어 있는 면에서 출사시켜, 상기 요철이 형성되어 있는 면 상의 임의의 측정점에서의 발광 스펙트럼 강도를 측정한 경우에 있어서, 하기 부등식 1에 나타내는 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.
[부등식 1]
[식 중, θ은 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60° 및 70°의 8점의 측정 각도를 나타내고, y(θ)는 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치로 규격화한 값을 나타내고, yO(θ)는 램버트측에 기초하는 방사 패턴으로부터 구해지는 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치를 상기 방사 패턴으로부터 구해지는 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치로 규격화한 값을 나타냄]
또한, 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법은 지지 기재의 한쪽면 상에 경화성 수지를 도포하여, 모형을 압박하면서 상기 경화성 수지를 경화시킨 후, 상기 모형을 제거하여, 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 형성함으로써,
표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하고,
상기 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 얻는 공정을 포함하고, 또한
상기 모형이
70℃ 이상의 온도 조건하에 있어서, 열에 의해 부피가 변화되는 중합체를 포함하는 중합체막의 표면에 증착막을 형성한 후, 상기 중합체막 및 상기 증착막을 냉각함으로써, 상기 증착막의 표면에 주름에 의한 요철을 형성하는 공정과,
상기 증착막 상에 모형 재료를 부착시켜 경화시킨 후에, 경화 후의 모형 재료를 상기 증착막으로부터 제거하여 모형을 얻는 공정
을 포함하는 방법에 의해 얻어진 것인
것을 특징으로 하는 방법이다.
또한, 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법에 있어서는 상기 열에 의해 부피가 변화되는 중합체가 실리콘계 중합체인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 투명 지지 기판, 투명 전극, 유기층 및 금속 전극을 구비하는 유기 EL 소자로서,
상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법은 투명 지지 기판, 투명 전극, 유기층 및 금속 전극을 구비하는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서,
상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 적층하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
또한, 본 발명에 의해 상기 목적이 달성되는 이유는 반드시 분명하지 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추측한다. 즉, 본 발명에 있어서는 요철이 형성된 경화 수지층을 마이크로 렌즈로서 이용하여, 이 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타낸다. 이러한 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양이 되는 요철 형상은 모든 단면 방향에서 본 경우에 등방적인 요철 형상이라고 말할 수 있다. 그 때문에, 이러한 요철이 형성된 경화 수지층을 마이크로 렌즈로서 이용한 경우에는 요철 형상이 모든 단면 방향에서 본 경우에 등방적인 것이기 때문에, 광의 취출 효율이 충분히 높은 것으로 될 뿐만 아니라, 모든 각도에 충분히 안정적으로 광을 출사시키는 것이 가능하고, 출사광의 각도 의존성 및 색도의 변화를 충분히 감소시킬 수 있는 것으로 본 발명자들은 추측한다.
본 발명에 따르면, 광의 취출 효율이 충분히 높고, 출사광의 각도 의존성을 충분히 감소시킬 수 있고, 더구나 색도의 변화를 충분히 감소시키는 것이 가능한 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈, 그것을 이용한 유기 EL 소자, 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 표면에 요철이 형성되어 있는 경화 수지층을 포함하는 마이크로 렌즈의 바람직한 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 측정 각도 θ를 개념적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 지지 기재 상에 경화성 수지를 도포한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 모형을 압박하면서 경화성 수지를 경화시켜 경화 수지층을 형성하는 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 모형 (21)을 제거함으로써 얻어지는 표면에 요철이 형성되어 있는 경화 수지층을 포함하는 마이크로 렌즈 (11)을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 증착막을 형성하기 전의 중합체막을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 증착막의 표면에 주름에 의한 요철이 형성된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 요철이 형성된 증착막 상에 모형 재료를 부착시켜 경화시킨 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 경화 후의 모형을 증착막으로부터 제거한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 유기 EL 소자의 바람직한 일 실시형태를 나타내는 모식측 단면도이다.
도 11은 실시예 1에서 얻어진 마이크로 렌즈 (A)의 표면의 원자간력 현미경에 의한 해석 결과를 디스플레이 상에 표시한 요철 해석 화상을 나타내는 사진이다.
도 12는 실시예 1에서 얻어진 마이크로 렌즈 (A)의 표면의 원자간력 현미경에 의한 요철 해석 화상을 2차원 고속 푸리에 변환 처리의 결과를 디스플레이 상에 표시한 푸리에 변환상을 나타내는 사진이다.
도 13은 실시예 1 및 비교예 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 규격화한 값과 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프, 및 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도를 1.0으로 한 경우의 램버트측에 의한 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 14는 램버트측에 의한 방사 패턴의 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도에 의해 규격화한 실시예 1 및 비교예 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼 강도의 상대치와 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프, 및 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도를 1.0으로 한 경우의 램버트측에 의한 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 15는 램버트측에 의한 방사 패턴에 대한 실시예 1 및 비교예 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 파장 450 내지 700 nm의 광의 발광 스펙트럼 강도의 증가율과, 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 CIE의 xy 색도도이다.
도 2는 측정 각도 θ를 개념적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 지지 기재 상에 경화성 수지를 도포한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 모형을 압박하면서 경화성 수지를 경화시켜 경화 수지층을 형성하는 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 모형 (21)을 제거함으로써 얻어지는 표면에 요철이 형성되어 있는 경화 수지층을 포함하는 마이크로 렌즈 (11)을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 증착막을 형성하기 전의 중합체막을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 증착막의 표면에 주름에 의한 요철이 형성된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 요철이 형성된 증착막 상에 모형 재료를 부착시켜 경화시킨 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 경화 후의 모형을 증착막으로부터 제거한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 유기 EL 소자의 바람직한 일 실시형태를 나타내는 모식측 단면도이다.
도 11은 실시예 1에서 얻어진 마이크로 렌즈 (A)의 표면의 원자간력 현미경에 의한 해석 결과를 디스플레이 상에 표시한 요철 해석 화상을 나타내는 사진이다.
도 12는 실시예 1에서 얻어진 마이크로 렌즈 (A)의 표면의 원자간력 현미경에 의한 요철 해석 화상을 2차원 고속 푸리에 변환 처리의 결과를 디스플레이 상에 표시한 푸리에 변환상을 나타내는 사진이다.
도 13은 실시예 1 및 비교예 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 규격화한 값과 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프, 및 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도를 1.0으로 한 경우의 램버트측에 의한 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 14는 램버트측에 의한 방사 패턴의 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도에 의해 규격화한 실시예 1 및 비교예 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼 강도의 상대치와 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프, 및 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도를 1.0으로 한 경우의 램버트측에 의한 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 15는 램버트측에 의한 방사 패턴에 대한 실시예 1 및 비교예 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 파장 450 내지 700 nm의 광의 발광 스펙트럼 강도의 증가율과, 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 CIE의 xy 색도도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 도면 중, 동일하거나 또는 상당하는 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명은 생략한다.
우선, 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈에 대해서 설명한다. 즉, 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈는 유기 EL 소자의 광의 출사면에 배치하여 이용하는 마이크로 렌즈로서,
상기 마이크로 렌즈가 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하고,
상기 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것
을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 표면에 요철이 형성되어 있는 경화 수지층을 포함하는 마이크로 렌즈 (11)의 바람직한 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이러한 마이크로 렌즈 (11)은 표면의 요철 형상을 마이크로 렌즈 구조로서 이용하기 위해서 유기 EL 소자의 광의 출사면에 적층하여 이용하는 것이다. 이러한 마이크로 렌즈 (11)에 의해, 유기 EL 소자로부터의 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 마이크로 렌즈 (11)을 형성하는 경화 수지층의 재료는 유기 EL 소자의 마이크로 렌즈에 이용하는 것이 가능한 것일 수 있고, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 가교형 액정 수지 등의 경화성 수지를 들 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈 (11)을 형성하는 경화 수지층의 두께는 1 내지 500 μm의 범위인 것이 바람직하다. 이러한 마이크로 렌즈 (11)을 형성하는 경화 수지층의 두께가 상기 하한 미만이면, 경화 수지층의 표면에 형성되는 요철의 높이가 불충분해지는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면, 경화시에 생기는 수지의 부피 변화의 영향이 커져 요철 형상이 양호하게 형성될 수 없게 되는 경향이 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 마이크로 렌즈 (11)을 형성하는 경화 수지층의 요철 형상은 이하와 같은 조건을 만족시키는 것이 필요하다. 즉, 이러한 경화 수지층은 표면에 형성된 요철 형상을 원자간력 현미경을 이용하여 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고 있고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것이 필요하다. 이러한 푸리에 변환상이 상기한 조건을 나타내는 바와 같이, 상기 경화 수지층의 표면에 요철의 형상을 형성함으로써, 요철 형상이 모든 단면 방향에서 본 경우에 등방적인 것이 되고, 한쪽면(기판과 접하고 있는 면)측에서 광을 입사시켜, 상기 형상이 형성되어 있는 면에서 광을 출사시킨 경우에, 출사광의 각도 의존성 및 색도의 변화를 충분히 감소시키는 것이 가능해진다. 또한, 이러한 원상이나 원환상의 모양은 푸리에 변환상에 있어서 휘점이 집합함으로써 관측되는 모양이기 때문에, 여기에서 말하는 「원상」이란, 휘점이 집합한 모양이 거의 원형의 형상으로 보이는 것을 의미하고, 외형의 일부가 볼록형 또는 오목형으로 되어 있도록 보이는 것도 포함하는 개념이고, 또한 「원환상」이란, 휘점이 집합한 모양이 거의 원환상으로 보이는 것을 의미하고, 환의 외측의 원이나 내측의 원의 형상이 거의 원형의 형상으로 보이는 것도 포함하고 이러한 환의 외측의 원이나 내측의 원의 외형의 일부가 볼록형 또는 오목형으로 되어 있도록 보이는 것도 포함하는 개념이다. 또한, 「원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재한다」란, 원상 및 원환상의 모양을 구성하는 푸리에 변환상의 휘점 중의 30％ 이상(보다 바람직하게는 50％ 이상, 더욱 보다 바람직하게는 80％ 이상, 특히 바람직하게는 90％ 이상)의 휘점이 파수의 절대치가 10 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것을 말한다. 이러한 경화 수지층의 표면의 요철의 형상은 후술하는 본 발명에 따른 모형을 이용하는 방법을 채용함으로써 효율적으로 형성하는 것이 가능하다.
또한, 이러한 원상 또는 원환상의 모양은 가시 영역(380 nm 내지 780 nm)에 있는 발광 스펙트럼을 효율적으로 굴절 또는 회절시킨다는 관점에서, 파수의 절대치가 0.05 내지 1 μm-1의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것이 바람직하고, 파수의 절대치가 0.1 내지 0.5 μm-1의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 파수의 절대치의 범위 내의 영역에 상기 원상 또는 원환상의 모양이 존재하지 않는 경우, 즉 상기 원상 및 원환상의 모양을 구성하는 푸리에 변환상의 휘점 중 상기 범위 내에 존재하는 휘점의 수가 30％ 미만인 경우에는 렌즈로서 유효한 굴절이 얻어지지 않거나, 또는 유사 회절 격자로서 충분한 회절이 얻어지지 않는 경향이 있다. 또한, 상기 푸리에 변환상의 모양으로서는 가시 영역(380 nm 내지 780 nm)에 있는 파장의 광에 대하여 충분한 효과를 얻는다는 관점에서, 원환상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 푸리에 변환상은 상기 경화 수지층의 표면에 형성되어 있는 요철의 형상을, 원자간력 현미경을 이용하여 해석하여 요철 해석 화상을 얻은 후에, 상기 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시함으로써 측정할 수 있다. 이러한 요철 해석 화상은 원자간력 현미경을 이용하여, 하기 해석 조건:
측정 방식: 캔틸레버 단속적 접촉 방식
캔틸레버의 재질: 실리콘
캔틸레버의 레버폭: 40 μm
캔틸레버의 칩 선단의 직경: 10 nm
를 채용하여 해석함으로써 측정할 수 있다.
또한, 상기 원자간력 현미경으로서는 적절하게 시판되어 있는 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 SII 나노테크놀로지사 제조의 환경 제어 유닛 부착 주사형 프로브 현미경 「NanonaviII 스테이션/E-sweep」을 사용할 수 있다. 또한, 상기 원자간력 현미경의 측정 방식으로서는 캔틸레버 단속적 접촉 방식을 채용하는 것이 바람직하지만, SII 나노테크놀로지사 제조의 환경 제어 유닛 부착 주사형 프로브 현미경을 이용하는 경우에는 다이나믹 포스 모드(DMF 모드)를 사용할 수 있다. 또한, 캔틸레버로서는 상술한 바와 같이, 재질이 실리콘이고, 레버폭이 40 μm이고 칩 선단의 직경이 10 nm의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 SI-DF40을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 원자간력 현미경을 이용하여 해석하는 경우에는 대기 중에 있어서 온도를 25 ℃로서 상기 경화 수지층의 표면에 형성되어 있는 요철의 형상을 관찰하는 것이 바람직하다.
상기 요철 해석 화상의 2차원 고속 푸리에 변환 처리는 2차원 고속 푸리에 변환 처리 소프트를 구비한 컴퓨터를 이용한 전자적인 화상 처리에 의해서 용이하게 행할 수 있다. 이러한 2차원 고속 푸리에 변환 처리에 있어서는 상기 요철 해석 화상에 1차 기울기 보정을 포함하는 플랫 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 경화 수지층의 표면에 형성되어 있는 요철의 평균 피치는 2 내지 10 μm의 범위인 것이 바람직하고, 2.5 내지 5 μm의 범위인 것이 보다 바람직하다. 이러한 요철의 평균 피치가 상기 하한 미만이면, 렌즈로서의 굴절 효과보다도 회절 격자로서의 회절 효과쪽이 강해져, 광의 취출 효과가 저하될 뿐만 아니라, 출사광의 각도 의존성이 높아져, 측정 위치에 따라서는 충분한 발광이 얻어지지 않게 되는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면, 회절 격자로서의 회절 효과가 얻어지기 어려워져, 통상의 반구 렌즈와 동일한 특성이 되는 경향이 있다. 또한, 요철의 평균 피치란, 경화 수지층의 표면에서의 요철의 피치(인접하는 볼록부끼리 또는 인접하는 오목부끼리의 간격)를 측정한 경우에 있어서, 요철의 피치의 평균치인 것을 말한다. 또한, 이러한 요철의 피치의 평균치는 표면의 요철의 형상을 주사형 프로브 현미경(예를 들면, 에스 아이 아이ㆍ나노테크놀로지 가부시끼가이샤 제조의 제품명 「E-sweep」 등)을 이용하여 요철 해석 화상을 측정한 후에, 이러한 요철 해석 화상 중에 있어서의 임의의 인접하는 볼록부끼리 또는 인접하는 오목부끼리의 간격을 10점 이상 측정하고, 그의 평균을 구하여 산출되는 값을 채용한다. 또한, 이러한 피치의 요철 형상은 후술하는 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 이용함으로써 효율적으로 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 경화 수지층의 표면에 형성되어 있는 요철의 평균 높이는 400 내지 1000 nm의 범위인 것이 바람직하고, 600 내지 1000 nm의 범위인 것이 보다 바람직하고, 700 내지 900 nm의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 요철의 평균 높이(깊이)가 상기 하한 미만이면, 충분한 굴절 또는 회절 효과가 얻어지지 않게 되는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면, 기계적 강도가 저하되어, 제조시나 사용시에 균열이 생기기 쉬워지는 경향이 있다. 또한, 요철의 평균 높이란, 경화 수지층의 표면에서의 요철의 높이(오목부 및 볼록부와의 깊이 방향의 거리)를 측정한 경우에 있어서, 요철의 높이의 평균치를 말한다. 또한, 이러한 요철의 높이의 평균치는 표면의 요철의 형상을 주사형 프로브 현미경(예를 들면, 에스 아이 아이ㆍ나노테크놀로지 가부시끼가이샤 제조의 제품명 「E-sweep」 등)을 이용하여 요철 해석 화상을 측정한 후에, 이러한 요철 해석 화상 중에 있어서의 임의의 오목부 및 볼록부와의 깊이 방향의 거리를 10점 이상 측정하고, 그의 평균을 구하여 산출되는 값을 채용한다. 또한, 이러한 높이(깊이)를 갖는 요철 형상은 후술하는 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 이용함으로써 효율적으로 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이러한 경화 수지층에 있어서는 요철이 형성되어 있지 않은 한쪽면측으로부터 경화 수지층에 입사시킨 광을 상기 요철이 형성되어 있는 면에서 출사시켜, 상기 요철이 형성되어 있는 면 상의 임의의 측정점 P에서의 발광 스펙트럼 강도를 측정한 경우에 있어서, 하기 부등식 1로 나타내는 조건을 만족시키는 것이 바람직하다. 즉, 각도 θ에 있어서 측정된 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치로 규격화한 값(y(θ))과, 램버트측에 기초하는 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치를 램버트측에 기초하는 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치로 규격화한 값(y0(θ))과의 차분을 제곱한 값[(y(θ)-yO(θ))2]을 각 각도 θ마다 각각 구하여, 그 값의 총합(Σ(y(θ)-yO(θ))2)을 구한 경우에 있어서, 그의 총합이 0.05 이하인 것이 바람직하다. 이러한 측정치의 규격화치와 이론치의 규격화치와의 차분의 제곱의 총합의 값이 상기 범위 내에 있는 경화 수지층은 램버트측에 따른 방사 패턴과 근사한 방사 패턴을 나타내는 것이다. 그 때문에, 이러한 총합의 값이 상기 범위 내에 있는 경화 수지층은 출사광의 각도 의존성을 보다 충분히 낮게 하는 것이 가능한 마이크로 렌즈로서 이용할 수 있다. 또한, 이러한 측정치의 규격화치와 이론치의 규격화치와의 차분의 제곱의 총합(Σ(y(θ)-yO(θ))2)은 보다 고도로 출사광의 각도 의존성 및 색도의 변화를 감소시킬 수 있는 점에서, 0.03 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.01 이하인 것이 특히 바람직하다.
<부등식 1>
[식 중, θ은 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60° 및 70°의 8점의 측정 각도를 나타내고, y(θ)는 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치로 규격화한 값을 나타내고, y0(θ)는 램버트측에 기초하는 방사 패턴으로부터 구해지는 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치를 상기 방사 패턴으로부터 구해지는 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치로 규격화한 값을 나타냄]
여기서, 이러한 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 규격화한 값(규격화치) 등을 구하는 방법을 설명한다. 이러한 발광 스펙트럼 강도의 측정에는 발광 스펙트럼 강도를 측정하는 것이 가능한 공지된 발광 스펙트럼의 측정 장치(예를 들면, Ocean Optics사 제조의 상품명 「USB-2000」)를 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 이러한 발광 스펙트럼 강도를 측정하기 위해서 경화 수지층에 입사시키는 광은 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 유기 EL 소자의 투명 지지 기판 상에 적층함으로써, 유기 EL 소자의 유기층을 광원으로서 이용할 수도 있고, 또는 크세논 램프, 할로겐 램프, 메탈할라이드 램프, 나트륨 램프, 수은등, 형광등, LED 램프 등 가시 영역에 발광 스펙트럼을 갖는 것을 광원으로서 이용할 수도 있다. 그리고, 경화 수지층의 표면에 대하여 수직인 방향에서 측정하는 경우의 측정 각도를 0°로 한 경우에, 측정 각도가 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60° 및 70°가 되는 8점의 측정 위치에서, 파장 450 내지 700 nm의 광의 스펙트럼 데이터를 각각 측정하여, 각 각도에 있어서의 스펙트럼 데이터의 적분 면적에서 발광 스펙트럼 강도의 실측치(측정치)를 각각 구한 후에, 각 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 실측치(측정치)를 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 실측치(측정치)에 의해 나눔으로써 규격화하여, 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 규격화한 값(y(θ))을 구할 수 있다. 여기서, 측정 각도 θ에 대해서 도 2를 참조하면서 설명하면, 발광 스펙트럼 측정 장치(수광체) 중의 발광 스펙트럼을 수광하는 수광면의 중심 부분을 수광부 O로 하고, 경화 수지층의 표면 S 중의 임의의 측정점을 P로 한 경우에 있어서, 측정점 P를 통과하고 경화 수지층의 표면 S에 대하여 수직인 방향(도 2 중, 점선의 화살표 A가 나타내는 방향이고, 이하 경우에 따라 단순히 「점선 A」라고 함)에 대하여, 수광부 O와 측정점 P를 연결하는 선분 PO(선 L1)가 이루는 각도를 측정 각도 θ라고 한다. 또한, 이러한 측정에 있어서는 측정점 P와 수광부 O와 사이의 거리가 10 cm가 되도록 하여 스펙트럼을 측정한다. 이와 같이 하여, 점선 A와 선 L1(선분 PO)이 이루는 각도를 측정 각도 θ로 한 경우에, 그의 각도가 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70° 및 80°가 되는 8점의 측정 위치에서, 각각 파장 450 내지 700 nm의 광의 스펙트럼 데이터를 측정하여, 얻어진 스펙트럼 데이터에 기초하여 각 각도에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 실측치(파장 450 내지 700 nm의 광의 스펙트럼의 그래프의 적분 면적치)를 각각 구하고, 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 실측치에 의해 나눔으로써 규격화하여, 각 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 규격화치(y(θ))를 각각 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 측정 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 규격화한 값(y(0))은 1.0이 된다. 또한, 램버트측에 기초하는 방사 패턴이란, 램버트측에 의해 이론적으로 구해지는 발광 스펙트럼 강도(파장 450 내지 700 nm의 광의 스펙트럼의 그래프의 적분 면적치)의 각도 분포(이른바 램버트 분포)의 패턴을 말한다. 그리고, 이러한 램버트측에 의한 이론적인 발광 스펙트럼 강도의 각도 분포 패턴(방사 패턴)에 기인하여, 각도 θ가 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60° 및 70°가 되는 8점의 발광 스펙트럼 강도의 이론치를 각도 0°의 발광 스펙트럼 강도의 이론치에 의해 각각 규격화함으로써, 각 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치를 규격화한 값(yO(θ))을 구할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치의 규격화치(yo(0))는 1.0이 된다. 또한, 이러한 측정치의 규격화치(y(θ))와 이론치의 규격화치(yo(θ))와의 차분의 제곱의 총합이 상기 부등식 1에 나타내는 조건을 만족시키는 경화 수지층은 후술하는 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 이용함으로써 효율적으로 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈에 있어서는 상기 발광 스펙트럼 강도 등의 측정 방법과 동일한 방법을 채용하여, 파장 380 내지 780 nm의 광의 발광 스펙트럼 강도를 측정하고, 그의 발광 스펙트럼 강도의 값에 기초하여 JIS-Z8701: 1999(색의 표시 방법-XYZ 표색계 및 X10Y10Z10 표색계)에 준거하여, CIE xy 색도도를 구하는 경우에 있어서, xy 색 좌표 거리의 최대치가 0.05 이하, 바람직하게는 0.02 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 이하가 되는 것이 바람직하다. 이러한 xy 색 좌표 거리의 최대치가 상기 상한을 초과하면 발광색의 시야각 의존성이 커져, 각도를 바꾸어 봤을 때에 그의 색변함을 인간이 지각할 수 있게 되는 경향이 있다. 또한, xy 색 좌표 거리의 최대치는 각도 0°의 경우의 발광 스펙트럼에 의해 구한 xy 색 좌표(xo, yo)와, 각 각도에서의 발광 스펙트럼에 의해 구한 xy 색 좌표(xθ, yθ)와의 사이의 거리{(xθ-xo)2+(yθ-y0)2}0.5를 각각 구하고, 구한 복수의 거리의 값 중에서 최대의 것을 선택함으로써 구할 수 있다. 또한, 백색 조명으로서 이용한다는 관점에서는 CIE xy 색도도에 있어서의 x치 및 y치는 조건[0.305<x치<0.325, 0.320<y치<0.340]을 만족시키는 범위에서 변화하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 효율적으로 제조하는 것이 가능한 방법으로서 바람직하게 이용할 수 있는 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법은 지지 기재의 한쪽면 상에 경화성 수지를 도포하여, 모형을 압박하면서 상기 경화성 수지를 경화시킨 후, 상기 모형을 제거하여, 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 형성함으로써,
상기 마이크로 렌즈가 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하고, 상기 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 얻는 공정(유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈 형성 공정)을 포함하고,
상기 모형이
70 ℃ 이상의 온도 조건하에 있어서, 열에 의해 부피가 변화되는 중합체를 포함하는 중합체막의 표면에 증착막을 형성한 후, 상기 중합체막 및 상기 증착막을 냉각함으로써, 상기 증착막의 표면에 주름에 의한 요철을 형성하는 공정과,
상기 증착막 상에 모형 재료를 부착시켜 경화시킨 후에, 경화 후의 모형 재료를 상기 증착막으로부터 제거하여 모형을 얻는 공정
을 포함하는 방법에 의해 얻어진 것인 것을 특징으로 하는 방법이다. 이하, 도 3 내지 5를 참조하면서, 각 공정을 설명한다. 또한, 도 3은 지지 기재 (12) 상에 경화성 수지 (11')을 도포한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 모형 (21)을 압박하면서 경화성 수지 (11')을 경화시켜 경화 수지층을 형성하는 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 5는 모형 (21)을 제거함으로써 얻어지는 표면에 요철이 형성되어 있는 경화 수지층을 포함하는 마이크로 렌즈 (11)을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
우선, 상기 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈 형성 공정에 대해서 설명한다. 이러한 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈 형성 공정에서는 우선, 도 3에 나타내는 바와 같이, 지지 기재 (12) 상에 경화성 수지 (11')을 도포하고, 그 후 도 4에 나타내는 바와 같이, 모형 (21)을 압박하면서 경화성 수지 (11')을 경화시킨다.
이러한 경화성 수지 (11')은 이것을 경화시켜 경화 수지층을 형성하기 위해서 이용하는 것이다. 그 때문에, 경화성 수지 (11')으로서는 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 형성하는 재료로서 이용할 수 있는 경화성 수지로서 설명한 것과 동일한 것을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 이러한 경화성 수지 (11')을 지지 기재 (12)의 한쪽면 상에 도포하는 방법으로서는, 예를 들면 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 침지 코팅법, 적하법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 다이 코팅법, 커튼 코팅법, 잉크젯법, 스퍼터법 등의 각종 코팅 방법을 채용할 수 있다. 또한, 경화성 수지 (11')을 경화시키는 조건은 사용하는 수지의 종류에 따라 다른 것으로, 일률적으로 말할 수 있는 것은 아니지만, 예를 들면 경화 온도를 실온 내지 250 ℃의 범위로 하고, 경화 시간을 0.5분 내지 3시간의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 경화성 수지 (11')의 종류에 따라서, 자외선이나 전자선과 같은 에너지선을 조사함으로써, 경화성 수지 (11')을 경화시키는 방법을 채용할 수도 있고, 그 경우에는 자외선이나 전자선의 조사량이 20 mJ/㎠ 내지 5 J/㎠의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 지지 기재 (12)로서는 경화성 수지 (11')을 도포하여 이것을 지지하는 것이 가능한 것일 수 있고, 특별히 제한되지 않고, 공지된 기재(예를 들면 유리 기재 등)를 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 이러한 지지 기재 (12)로서는 후술하는 유기 EL 소자용의 투명 지지 기판을 바람직하게 사용할 수 있다. 이와 같이, 지지 기재 (12)로서 투명 지지 기판을 이용한 경우에는 지지 기재 (12)로부터 마이크로 렌즈 (11)(경화 수지층)을 박리하지 않고서, 그대로 유기 EL 소자를 제조하는 것이 가능해지고, 유기 EL 소자의 제조 공정을 간략화하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 지지 기재 (12)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 1 내지 500 μm의 범위인 것이 바람직하다.
유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈 형성 공정에서는 이어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 경화 후의 경화 수지층 (11)로부터 모형 (21)을 제거하여, 경화 수지층을 포함하는 마이크로 렌즈 (11)을 얻는다. 이와 같이 경화 후의 경화 수지층으로부터 모형 (21)을 제거하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 적절하게 공지된 방법을 채용할 수 있다. 그리고, 이와 같이 하여, 지지 기재 (12) 상에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하는 마이크로 렌즈 (11)을 얻을 수 있다(도 5 참조). 또한, 이와 같이 하여, 마이크로 렌즈 (11)을 형성한 후에 있어서는 지지 기재 (12)로부터 마이크로 렌즈를 박리하여, 이것을 유기 EL 소자의 투명 지지 기판에 적층하여 이용할 수 있고, 또는 지지 기재 (12)로서 투명 지지 기판으로서 이용하고 있는 경우에는 마이크로 렌즈를 박리하는 것 없이, 유기 EL 소자를 형성시킬 수도 있다. 또한, 지지 기재 (12)의 한쪽면에 미리 유기 EL 소자용의 투명 전극, 유기층, 금속 전극을 형성시킨 적층체를 형성해 놓고, 지지 기재 (12)의 다른 한쪽면에 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈 형성 공정을 실시할 수도 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법에 이용하는 모형 (21)은 70 ℃ 이상의 온도 조건하에 있어서, 열에 의해 부피가 변화되는 중합체를 포함하는 중합체막의 표면에 증착막을 형성한 후, 상기 중합체막 및 상기 증착막을 냉각함으로써, 상기 증착막의 표면에 주름에 의한 요철을 형성하는 공정(요철 형상 형성 공정)과, 상기 증착막 상에 모형 재료를 부착시켜 경화시킨 후에, 경화 후의 모형 재료를 상기 증착막으로부터 제거하여 모형을 얻는 공정(모형 형성 공정)을 포함하는 방법에 의해 얻어진 모형 (21)인 것이 필요하다. 이하, 도 6 내지 9를 참조하면서, 모형 (21)의 제조 방법의 바람직한 일 실시형태를 설명한다. 또한, 도 6은 증착막을 형성하기 전의 중합체막 (23)의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 7은 중합체막 (23) 상에 증착막 (24)를 형성하고, 중합체막 (23) 및 증착막 (24)를 냉각함으로써 증착막 (24)의 표면에 주름에 의한 요철을 형성한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 8은 요철이 형성된 증착막 (24) 상에 모형 재료를 부착시켜 경화시킨 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 9는 경화 후의 모형 (21)을 증착막 (24)로부터 제거한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
우선, 상기 요철 형상 형성 공정에 대해서 설명한다. 이러한 요철 형상 형성 공정에서는 우선, 열에 의해 부피가 변화되는 중합체를 포함하는 중합체막 (23)을 준비한다. 열에 의해 부피가 변화되는 중합체로서는 가열 또는 냉각에 의해 부피가 변화되는 것(예를 들면, 열 팽창 계수가 50 ppm/K 이상인 것)을 적절하게 사용할 수 있지만, 중합체의 열 팽창 계수와 증착막 (24)의 열 팽창 계수와의 차가 크고, 높은 유연성을 갖고 있기 때문에, 증착막 (24)의 표면에 주름에 의한 요철이 형성되기 쉽다는 관점에서, 실리콘계 중합체가 보다 바람직하고, 폴리디메틸실록산을 함유하는 실리콘계 중합체인 것이 특히 바람직하다. 또한, 이와 같이 중합체막 (23)을 형성하는 방법으로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 스핀 코팅법, 침지 코팅법, 적하법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 다이 코팅법, 커튼 코팅법, 잉크젯법, 스프레이 코팅법, 스퍼터법, 진공 증착법 등을 채용하여 중합체막을 지지하는 것이 가능한 중합체막 형성용 기판 (22) 상에, 상기 중합체를 도포하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 중합체막 형성용 기판 (22)로서는 특별히 제한되지 않고, 중합체의 막을 형성할 때에 이용하는 것이 가능한 공지된 기판(유리 기판 등)을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 형성되는 중합체막 (23)의 두께로서는 10 내지 5000 μm의 범위인 것이 바람직하고, 10 내지 2000 μm의 범위인 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 중합체막 (23)을 기판 (22)에 적층한 채로 이용하고 있지만, 중합체막 (23)은 기판 (22)로부터 제거하여 이용할 수도 있다.
또한, 상기 요철 형상 형성 공정에서는 상술한 바와 같이 중합체막 (23)을 준비한 후에, 70 ℃ 이상의 온도 조건하에 있어서, 중합체막 (23)의 표면에 증착막 (24)를 형성한다. 증착막 (24)를 형성할 때의 온도는 70 ℃ 이상인 것이 필요하고, 90 ℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 온도가 70 ℃ 미만이면, 증착막의 표면에 주름에 의한 요철을 충분히 형성할 수 없다. 증착막 (24)를 형성하는 방법으로서는 증착법, 스퍼터법 등의 공지된 방법을 적절하게 채용할 수 있다. 이들 방법 중에서도, 중합체막의 표면에 형성되어 있는 요철의 형상을 유지한다는 관점에서, 증착법을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 증착막 (24)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 알루미늄, 금, 은, 백금, 니켈 등의 금속, 산화알루미늄 등의 금속 산화물을 들 수 있다.
또한, 상기 요철 형상 형성 공정에서는 상술한 바와 같이 하여 중합체막 (23)의 표면에 증착막 (24)를 형성한 후에, 중합체막 (23) 및 증착막 (24)를 냉각함으로써, 증착막 (24)의 표면에 주름에 의한 요철을 형성한다(도 7 참조). 이와 같이, 중합체막 (23) 상에 증착막 (24)를 형성한 후에 냉각하면, 중합체막 (23) 및 증착막 (24)의 부피는 각각 변화되지만, 중합체막 (23)을 형성하는 재료의 열 팽창 계수와 증착막 (24)를 형성하는 재료의 열 팽창 계수와의 사이에 차가 있기 때문에, 각 층의 부피의 변화율이 각각 다른 것이 되어, 도 7에 나타낸 바와 같이, 증착막 (24)의 표면에 주름에 의한 요철(이른바 버클링 패턴, 또는 이른바 튜링 패턴)이 형성된다. 또한, 냉각 후의 중합체막 (23) 및 증착막 (24)의 온도는 40 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 냉각 후의 중합체막 (23) 및 증착막 (24)의 온도가 상기 상한을 초과하는 경우에는 증착막의 표면에 주름에 의한 요철을 형성하기 어려워지는 경향이 있다. 또한, 중합체막 (23) 및 증착막 (24)를 냉각할 때의 강온 속도는 1 내지 80 ℃/분의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 상기 강온 속도가 상기 하한 미만이면, 요철이 완화되어 버리는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면, 중합체막 또는 증착막의 표면에 균열 등의 상처가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.
다음으로, 상기 모형 형성 공정에 대해서 설명한다. 이러한 모형 형성 공정에서는 우선, 상기 요철 형상 형성 공정을 실시함으로써 형성된 증착막 (24)의 표면 상(요철 형상을 갖는 면)에 모형 재료 (21')을 부착시킨다(도 8 참조).
이러한 모형 재료 (21')으로서는, 얻어지는 모형이 요철 형상의 형으로서 사용되기 위한 강도나 경도 등을 유지하는 것이 가능한 것일 수 있고, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 니켈, 규소, 탄화규소, 탄탈, 글래스 카본, 석영, 실리카 등의 무기물; 실리콘계 중합체(실리콘 고무), 우레탄 고무, 노르보르넨 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리메타크릴산메틸, 아크릴, 액정 중합체 등의 수지 조성물을 들 수 있다. 이들 모형 재료 (21') 중에서도, 성형성, 미세 형상의 추종성, 이형(離型)이라는 관점에서, 실리콘계 중합체, 니켈, 규소, 탄화규소, 탄탈, 글래스 카본, 석영, 실리카가 보다 바람직하고, 실리콘계 중합체가 더욱 보다 바람직하고, 폴리디메틸실록산을 함유하는 실리콘계 중합체인 것이 특히 바람직하다.
또한, 이와 같이 모형 재료 (21')을 증착막 (24)의 요철 형상이 형성되어 있는 면 상에 부착시키는 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 진공 증착법; 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 침지 코팅법, 적하법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 다이 코팅법, 커튼 코팅법, 잉크젯법, 스퍼터법 등의 각종 코팅 방법을 채용할 수 있다.
또한, 모형 형성 공정에서는 상술한 바와 같이 하여 증착막 (24)의 표면 상에 모형 재료 (21')을 부착시킨 후에, 그의 모형 재료 (21')을 경화시킨다. 모형 재료 (21')을 경화시키는 조건으로서는 사용하는 모형 재료의 종류에 따라 다른 것이고, 일률적으로 말할 수 있는 것은 아니지만, 예를 들면 경화 온도를 실온 내지 250 ℃의 범위로 하고, 경화 시간이 0.5분 내지 3시간의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 모형 재료 (21')의 종류에 따라서, 자외선이나 전자선과 같은 에너지선을 조사함으로써 모형 재료 (21')을 경화시키는 방법을 채용할 수도 있고, 그의 경우에는 조사량은 20 mJ/㎠ 내지 10 J/㎠의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 모형 형성 공정에서는 상술한 바와 같이 하여 증착막 (24)의 표면 상에 모형 재료 (21')을 경화시킨 후에, 도 9에 나타낸 바와 같이, 경화 후의 모형 재료 (21)을 증착막 (24)로부터 제거하여 모형 (21)을 얻는다. 이와 같이 모형 (21)을 증착막 (24)로부터 제거하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 적절하게 공지된 방법을 채용할 수 있다.
또한, 이러한 모형 (21)의 제조 방법에 있어서는 평균 피치가 2 내지 10 μm이고 평균 높이가 400 내지 1000 nm인 요철 형상을 얻어지는 경화 수지층에 대하여, 보다 효율적으로 형성하는 것이 가능한 모형이 얻어진다는 관점에서는 상기 모형 형성 공정에 의해 모형(제1 모형)을 얻은 후에,
지지 기재의 한쪽면 상에 경화성 수지를 도포하고, 모형을 압박하면서 상기 경화성 수지를 경화시켜, 상기 모형을 제거함으로써, 상기 지지 기재 상에 요철이 형성된 제1 요철 수지막을 얻는 제1 공정과,
상기 제1 요철 수지막의 표면에 열에 의해 부피가 변화되는 중합체를 도포하여 경화시킨 후, 경화한 중합체막을 제거하여 표면에 요철이 형성된 제2 중합체막을 얻는 제2 공정과,
상기 요철의 형성된 표면에 대하여, 70 ℃ 이상의 온도 조건하에 있어서 증착막을 형성한 후, 상기 중합체막 및 상기 증착막을 냉각함으로써, 상기 증착막의 표면에 주름에 의한 요철을 형성하여, 적층체를 얻는 제3 공정과,
다른 지지 기재의 한쪽면 상에 경화성 수지를 도포하고 도막을 얻은 후에, 상기 도막에 상기 적층체의 요철면을 압박하면서 상기 경화성 수지를 경화시켜, 상기 적층체를 제거함으로써, 상기 지지 기재 상에 요철이 형성된 제2 요철 수지막을 얻는 제4 공정과,
제2 요철 수지막 상에 모형 재료를 부착시켜 경화시킨 후에, 경화 후의 모형 재료를 상기 증착막으로부터 제거하여 모형을 얻는 제5 공정
을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 부등식 1에 나타내는 조건을 만족시키는 경화 수지층을 보다 효율적으로 제조하는 것이 가능한 모형을 제조하는 것이 가능해지는 점에서, 제5의 공정에 의해 얻어진 모형을 이용하여 제1 내지 제5 공정을 반복하여 실시할 수도 있고, 또는 제1 내지 제5 공정을 실시한 후에, 제5 공정에 의해 얻어진 모형의 요철의 표면을 제3 공정에 기재된 요철의 형성된 표면으로서 이용하여, 제3 내지 제5 공정만을 반복하여 실시할 수도 있다. 이와 같이 제1 내지 제5 공정을 반복하여 실시하거나, 제1 내지 제5 공정을 실시한 후에 그의 일부의 공정을 반복하여 실시하는 등 하여, 제1 모형에 형성된 요철 형상이 순차 복제된 모형을 제조한 경우에는 증착 공정을 반복할 때마다, 주름을 보다 깊게 할 수 있기 때문에, 모형의 표면에 형성되어 있는 요철의 평균 높이를 보다 크게할 수 있다. 그리고, 이와 같이 요철의 평균 높이가 커진 모형을 마이크로 렌즈의 형성용의 모형으로서 이용함으로써, 보다 성능이 높은 마이크로 렌즈를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 목적으로 하는 요철 형상의 설계(피치나 요철의 높이(깊이))나 이용하는 재료의 종류 등에 따라서, 제1 모형에 형성된 요철 형상을 복제하기 위한 공정(예를 들면, 상기 제1 내지 제5 공정)을 반복하는 횟수나, 반복하여 실시하는 공정의 종류 등을 적절하게 변경할 수 있다.
또한, 제1 공정 및 제2 공정에서 이용하는 제1 모형, 지지 기재, 경화성 수지, 열에 의해 부피가 변화되는 중합체는 상술한 요철 형상 형성 공정 및 모형 형성 공정에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있고, 이들의 도포 방법, 경화 방법 등도 동일한 방법을 채용할 수 있다. 또한, 제3 공정은 제2 공정에 의해 얻어지는 중합체막을 이용하는 것 이외에, 상술한 요철 형상 형성 공정에서 설명되어 있는 공정과 동일한 공정이다. 또한, 제4 공정 및 제5 공정에서 이용하는 경화성 수지나 모형 재료는 상술한 모형 형성 공정 등에 있어서 설명한 것과 동일한 것을 이용할 수 있고, 이들의 도포 방법 등도 상술한 모형 형성 공정 등에 있어서 설명한 방법과 동일한 방법을 이용할 수 있다.
또한, 모형 (21)의 제조 방법에 있어서는 모형 재료에 열에 의해 부피가 변화되는 중합체를 이용한 경우에는 얻어진 모형을 중합체막으로서 이용하여, 상기 요철 형상 형성 공정 및 상기 모형 형성 공정을 반복할 수도 있다. 이러한 방법에 의해서도, 모형의 표면에 형성되어 있는 주름을 깊게 할 수 있고, 모형의 표면에 형성되어 있는 요철의 평균 높이를 크게 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 유기 EL 소자에 대해서 설명한다. 즉, 본 발명의 유기 EL 소자는 투명 지지 기판, 투명 전극, 유기층 및 금속 전극을 구비하는 유기 EL 소자로서,
상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈가 적층되어 있는 것
을 특징으로 하는 것이다. 이하, 도 10을 참조하면서, 본 발명의 유기 EL 소자의 바람직한 일 실시형태에 대해서 설명한다.
도 10은 본 발명의 유기 EL 소자의 바람직한 일 실시형태를 나타내는 모식측 단면도이다. 도 10에 나타내는 유기 EL 소자는 투명 지지 기판 (13)과, 투명 지지 기판 (13)의 한쪽면에 적층된 마이크로 렌즈 (11)과, 투명 지지 기판 (13)의 마이크로 렌즈가 형성되어 있지 않은 다른 한쪽면 상에 순차 적층된 투명 전극 (31), 유기층 (32) 및 금속 전극 (33)을 구비하는 것이다.
이러한 투명 지지 기판 (13)은 유기 EL 소자용의 투명 지지 기판으로서 이용하는 것이 가능한 것일 수 있고, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 유리 등의 투명 무기 재료를 포함하는 기재; 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌테레나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 시클로올레핀 중합체(COP), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS) 등의 수지를 포함하는 기재; 이들 수지를 포함하는 기재의 표면에 SiN, SiO2, SiC, SiOxNy, TiO2, Al2O3 등의 무기물을 포함하는 가스 배리어층을 형성하여 이루어지는 적층 기재; 이들 수지를 포함하는 기재 및 이들 무기물을 포함하는 가스 배리어층을 교대로 적층하여 이루어지는 적층 기재를 들 수 있다. 또한, 이러한 투명 지지 기판 (13)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 1 내지 5000 μm의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 투명 지지 기판 (13)의 한쪽면에 적층되어 있는 마이크로 렌즈 (11)은 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈이다. 이와 같이, 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서는 상술한 바와 같은 요철의 형상(그의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 요철의 형상)이 형성된 경화 수지층을 포함하는 마이크로 렌즈를 광의 출사면 상에 구비하기 위해서, 유기 EL 소자의 출사광의 각도 의존성을 충분히 감소시킬 수 있고, 예를 들면 상기 부등식 1에서 나타내는 조건을 만족시키는 것과 같은 각도 의존성이 매우 낮은 발광으로 하는 것도 가능해진다.
투명 전극 (31)의 재료로서는 유기 EL 소자의 투명 전극에 이용 가능한 것일 수 있고, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 및 이들의 복합체인 인듐ㆍ주석ㆍ옥사이드(ITO), 금, 백금, 은, 구리가 이용된다. 이들 중에서도, 투명성과 도전성의 균형 측면에서 ITO가 바람직하다. 또한, 투명 전극 (31)의 두께는 20 내지 500 nm의 범위인 것이 바람직하다. 두께가 상기 하한 미만이면, 도전성이 불충분해지는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면, 투명성이 불충분해져 발광한 EL광을 충분히 외부로 취출할 수 없게 되는 경향이 있다.
유기층 (32)는 유기 EL 소자를 형성하는 것이 가능한 것일 수 있고, 도 10에 나타내는 실시 형태에 있어서는 정공 수송층 (32A), 발광층 (32B), 및 전자 수송층 (32C)를 포함하는 적층체를 유기층으로 하고 있다. 여기서, 정공 수송층 (32A)의 재료로서는 정공 수송층 (32A)를 형성시키는 것이 가능한 공지된 재료(예를 들면, 트리페닐아민, 트리페닐디아민 유도체(TPD), 벤지딘, 피라졸린, 스티릴아민, 히드라존, 트리페닐메탄, 카르바졸 등의 유도체)를 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 발광층 (32B)는 전극층 등으로부터 주입되는 전자 및 정공이 재결합하여 발광하는 층이고, 이러한 발광층 (32B)의 재료로서는 특별히 제한되지 않고, 유기 EL 소자의 발광층을 형성시키는 것이 가능한 공지된 재료(예를 들면 8-히드록시퀴놀린알루미늄(Alq3, 그린, 저분자), 비스-(8-히드록시)퀴날딘 알루미늄 페녹사이드(Alq'2OPh, 블루, 저분자), 5,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포르핀(TPP, 레드, 저분자), 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(PFO, 블루, 고분자), 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥실옥시)-1,4-(1-시아노비닐렌)페닐렌](MEH-CN-PPV, 레드, 고분자))를 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송층 (32C)의 재료로서는 특별히 제한되지 않고, 전자 수송층 (32C)를 형성시키는 것이 가능한 공지된 재료(예를 들면, 알루미늄퀴놀리놀 착체(Alq), 페난트롤린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페닐퀴녹살린 유도체, 실롤 유도체)를 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 유기층 (32)가 정공 수송층 (32A), 발광층 (32B) 및 전자 수송층 (32C)를 포함하는 적층체인 경우, 정공 수송층 (32A), 발광층 (32B) 및 전자 수송층 (32C)의 각 층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 1 내지 50 nm의 범위, 5 내지 200 nm의 범위, 및 5 내지 200 nm의 범위인 것이 바람직하다.
금속 전극 (33)의 재료로서는 일함수가 작은 물질을 적절하게 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 알루미늄, MgAg, MgIn, AlLi를 들 수 있다. 또한, 금속 전극 (33)의 두께는 50 내지 500 nm의 범위인 것이 바람직하다. 두께가 상기 하한 미만이면, 도전성이 저하되는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면, 박리하기 쉬워지거나 균열이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.
이상, 본 발명의 유기 EL 소자의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명의 유기 EL 소자는 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서는 유기층 (32)는 정공 수송층 (32A), 발광층 (32B) 및 전자 수송층 (32C)의 적층체를 포함하는 것이었지만, 유기층의 형태는 특별히 제한되는 것이 아니고, 예를 들면 정공 주입층과 발광층과의 적층체를 포함하는 유기층; 발광층과 전자 주입층과의 적층체를 포함하는 유기층; 정공 주입층과 발광층과 전자 주입층과의 적층체를 포함하는 유기층; 또는 버퍼층과 정공 수송층과 전자 수송층과의 적층체를 포함하는 유기층 등으로 할 수 있다. 또한, 이러한 유기층의 다른 형태에 있어서의 각 층의 재료는 특별히 제한되지 않고, 공지된 재료를 적절하게 사용할 수 있다. 예를 들면, 전자 주입층의 재료로서는 페릴렌 유도체 등을 이용할 수도 있고, 정공 주입층의 재료로서는 트리페닐아민 유도체 등을 이용할 수도 있고, 양극 버퍼층의 재료로서는 구리 프탈로시아닌, PEDOT 등을 이용할 수도 있다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서는 배치되어 있지 않은 층이라도, 유기 EL 소자에 이용하는 것이 가능한 층이면 적절하게 배치할 수도 있고, 예를 들면 유기층 (32)로의 전하 주입 또는 정공 주입을 용이하게 한다는 관점에서, 투명 전극 (31) 상 또는 유기층 (32) 상에 불화리튬(LiF), Li2O3 등의 금속 불화물, Ca, Ba, Cs 등의 활성이 높은 알칼리 토금속, 유기 절연 재료 등을 포함하는 층을 설치할 수도 있다.
이상, 본 발명의 유기 EL 소자에 대해서 설명했지만, 이하 이러한 본 발명의 유기 EL 소자를 바람직하게 제조하는 것이 가능한 본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법을 설명한다. 본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법은 투명 지지 기판, 투명 전극, 유기층 및 금속 전극을 구비하는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서,
상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 적층하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
이러한 유기 EL 소자의 제조 방법에 이용하는 마이크로 렌즈는 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 적층하는 공정은 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 제조하기 위해서 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 이용한 경우에는, 상술한 바와 같이 하여 지지 기재 (12)를 이용하여 마이크로 렌즈 (11)을 제조한 후에, 지지 기재 (12)로부터 마이크로 렌즈 (11)을 박리하고, 이것을 유기 EL 소자의 투명 지지 기판에 적층하는 공정일 수도 있다. 또한, 상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 적층하는 공정은 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 이용할 때에 지지 기재 (12)로서 투명 지지 기판 (13)을 이용하고 있는 경우에는, 그의 투명 지지 기판 상에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 제조하는 공정일 수도 있다. 이와 같이, 지지 기재 (12)로서 투명 지지 기판 (13)을 이용하고 있는 경우에는 투명 지지 기판 (13)으로부터 마이크로 렌즈 (11)을 박리하는 것없이, 유기 EL 소자를 형성시키는 것이 가능해져, 보다 효율적으로 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. 또한, 상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 적층하는 공정으로서는 지지 기재 (12)로서 투명 지지 기판 (13)을 이용하고, 그의 투명 지지 기판 (13)의 한쪽면에 미리 유기 EL 소자용의 투명 전극, 유기층, 금속 전극을 적층한 후에, 그의 투명 지지 기판 (13)의 다른 한쪽면 상에 상기 본 발명의 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법을 실시하는 공정일 수도 있다.
또한, 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 적층하는 공정에서 지지 기재로부터 마이크로 렌즈를 박리하는 방법을 이용하는 경우에 있어서, 그의 박리 방법은 특별히 제한되지 않고, 마이크로 렌즈에 형성된 요철 형상을 유지하면서 기재로부터 마이크로 렌즈를 박리하는 것이 가능한 방법일 수 있고, 예를 들면 핀셋을 이용하여 박리하는 방법을 채용할 수도 있다. 또한, 박리한 마이크로 렌즈를 투명 지지 기판 상에 적층하는 방법으로서는 상기 마이크로 렌즈를 적층하는 것이 가능한 방법일 수 있고 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 투명 지지 기판 상에 접착 재료를 이용하여 마이크로 렌즈를 적층하는 방법, 투명 지지 기판 상에 점착제를 이용하여 마이크로 렌즈를 적층하는 방법 등을 이용할 수도 있다. 이러한 접착 재료로서는 투명 지지 기판 상에 경화 수지층(마이크로 렌즈)을 접착하는 것이 가능한 공지된 재료를 적절하게 이용할 수 있고, 예를 들면 노랜드사 제조 UV 경화형 광학용 접착제 NOA60, NOA61, NOA71, NOA72, NOA81, 도아 고세이 제조 UV-3400을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 접착 재료를 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법을 적절하게 채용할 수 있다. 또한, 접착 재료는 투명 지지 기판 및 마이크로 렌즈의 어느 쪽에 도포할 수도 있다. 또한, 본 발명의 유기 EL 소자의 제2 제조 방법에 있어서는 유기층 등 적층 공정과, 마이크로 렌즈 적층 공정과는 어느 쪽을 먼저 실시할 수도 있다.
또한, 유기 EL 소자 중의 투명 전극, 유기층 및 금속 전극을 형성하는 공정은 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법을 적절하게 이용할 수 있고, 예를 들면 상기 투명 지지 기판의 다른 한쪽면(마이크로 렌즈 (11)을 적층하지 않은 측의 면) 상에 상기 투명 전극, 상기 유기층 및 상기 금속 전극을 순차 적층하는 공정(이하, 단순히 「유기 EL 소자 형성 공정」이라고 함)일 수도 있다.
이러한 유기 EL 소자 형성 공정에서는 우선, 투명 지지 기판 (13)의 다른 한쪽면(마이크로 렌즈가 형성되지 않은 측의 면) 상에 상기 투명 전극을 적층한다. 이러한 투명 전극 (31)의 재료로서는 상기 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서 설명한 투명 전극 (31)의 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다. 또한, 투명 전극 (31)을 적층하는 방법으로서는 증착법, 스퍼터법 등의 공지된 방법을 적절하게 채용할 수 있고, 그 중에서도, 주밀한 막으로 하기 위한 관점에서 스퍼터법을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 유기 EL 소자 형성 공정에서는 다음으로, 투명 전극 (31)의 표면 상에 유기층 (32)를 적층한다. 이러한 유기층 (32)로서는 상기 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서 유기층으로서 이용 가능한 것으로 하여 설명한 것과 동일한 구성으로 할 수 있고, 그의 재료도 상기 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서 설명한 것과 동일한 것을 적절하게 이용할 수 있다. 예를 들면, 유기층을 도 10에 나타내는 바와 같은 정공 수송층 (32A), 발광층 (32B) 및 전자 수송층 (32C)를 포함하는 적층체로 하는 경우에는 이들 층을 투명 전극 (31) 상에 순차 적층할 수 있다. 또한, 이러한 유기층 (32) 중의 각 층을 적층하는 방법으로서는 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법을 적절하게 이용할 수 있고, 예를 들면 증착법, 스퍼터법, 도포법 등을 채용할 수 있다. 이들 방법 중에서도, 유기층의 분해, 열화 및 변성을 충분히 방지한다는 관점에서, 증착법을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기 EL 소자 형성 공정에서는 다음으로, 유기층 (32) 상에 금속 전극 (33)을 적층한다. 이러한 금속 전극 (33)의 재료로서는 상기 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서의 금속 전극 (33)의 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다. 또한, 금속 전극 (33)을 적층하는 방법으로서는 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법을 적절하게 이용할 수 있고, 예를 들면 증착법, 스퍼터법 등을 채용할 수 있다. 이들 방법 중에서도, 먼저 형성한 유기층 (32)의 분해, 열화 및 변성을 충분히 방지한다는 관점에서, 증착법을 채용하는 것이 바람직하다.
<실시예>
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
<모형의 형성 공정>
우선, 기재(재질: 유리, 두께: 1.1 mm, 크기: 17×13 mm) 상에 실리콘계 중합체(실리콘 고무[왓카 케미사 제조, 제품명 「Elastosil RT601A」] 90 질량％와, 경화제[왓카 케미사 제조, 상품명 「Elastosil RT601B」] 10 질량％와의 혼합 수지 조성물)를 도포 후의 두께가 22.5 μm가 되도록 하여 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 100 ℃에서 1시간 가열하고 경화시켜 제1 실리콘계 중합체막을 형성하였다.
다음으로, 제1 실리콘계 중합체막이 형성된 기재를 진공 챔버에 넣고, 온도가 80 ℃이고 압력이 1×10-3 Pa인 조건하에 있어서, 제1 실리콘계 중합체막 상에 증착법에 의해 제1 알루미늄 증착막(두께: 100 nm)을 형성하였다. 이와 같이 하여 제1 실리콘계 중합체막 상에 제1 알루미늄 증착막을 형성한 제1 적층체를 얻은 후, 진공 챔버 내에서 이러한 제1 적층체를 1시간 걸쳐 실온(25 ℃)까지 냉각하고, 그 후, 진공 챔버 내의 압력을 대기압(1.013×105 Pa)으로 복귀하였다. 이와 같이 하여 제1 적층체를 냉각함으로써, 제1 실리콘계 중합체막 상에 형성된 제1 알루미늄 증착막의 표면에는 요철이 형성되어 있었다.
이어서, 제1 알루미늄 증착막 상에 실리콘계 중합체(실리콘 고무[왓카 케미사 제조, 제품명 「Elastosil RT601A」] 90 질량％와, 경화제[왓카 케미사 제조, 상품명 「Elastosil RT601B」] 10 질량％와의 혼합 수지 조성물)를 도포 후의 두께가 1.5 mm가 되도록 하여 적하법에 의해 도포하고, 오븐에서 60 ℃로 2시간 가열하여 경화시킨 후에, 제1 알루미늄 증착막으로부터 제거하여 제1 모형 (M-1)을 얻었다.
다음으로, 다른 기재(재질: 유리, 두께: 1.1 mm, 크기: 17×13 mm)를 준비하여, 상기 기재 상에 자외선 경화성 에폭시 수지(놀랜드(Norland)사 제조의 상품명 「NOA81」)를 도포 후의 두께가 100 μm가 되도록 하여 적하법에 의해 도포하고 도막을 형성한 후, 상기 도막의 표면에 제1 모형 (M-1)을 압박하면서 자외선을 10분 조사함으로써, 자외선 경화성 에폭시 수지를 경화시켜, 제1 모형 (M-1)을 제거함으로써, 표면에 제1 모형 (M-1)의 요철 형상에 유래한 요철이 형성된 제1 에폭시 수지막을 얻었다.
이어서, 제1 에폭시 수지막 상에, 실리콘계 중합체(실리콘 고무[왓카 케미사 제조, 제품명 「Elastosil RT601A」] 90 질량％와, 경화제[왓카 케미사 제조, 상품명 「Elastosil RT601B」] 10 질량％와의 혼합 수지 조성물)를 도포 후의 두께가 1.5 mm가 되도록 하여 적하법에 의해 도포하고, 오븐에서 60 ℃로 2시간 가열하여 경화시킨 후에, 제1 에폭시 수지막으로부터 제거하여, 표면에 제1 에폭시 수지막의 요철 형상에서 유래한 요철이 형성된 제2 실리콘계 중합체막을 얻었다(또한, 이와 같이 하여 얻어진 제2 실리콘계 중합체막은 그의 제조 방법에서도 알 수 있듯이, 제1 모형 (M-1)의 요철 형상을 제1 에폭시 수지막을 이용하여 전사한 것이고, 그대로 모형으로서도 이용하는 것이 가능함).
다음으로, 제2 실리콘계 중합체막을 진공 챔버에 넣고, 온도가 80 ℃이고 압력이 1×10-3 Pa인 조건하에 있어서, 제2 실리콘계 중합체막의 요철이 형성된 표면 상에 증착법에 의해 제2 알루미늄 증착막(두께: 100 nm)을 형성하였다. 이와 같이 하여 제2 실리콘계 중합체막 상에 제2 알루미늄 증착막을 형성한 제2 적층체를 얻은 후, 진공 챔버 내에서 이러한 제2 적층체를 1시간 걸쳐 실온(25 ℃)까지 냉각하고, 그 후, 진공 챔버 내의 압력을 대기압(1.013×105 Pa)으로 복귀하였다. 이와 같이 하여 제2 적층체를 냉각함으로써, 제2 실리콘계 중합체막 상에 형성된 제2 알루미늄 증착막의 표면에는 요철이 형성되어 있었다.
다음으로, 다른 기재(재질: 유리, 두께: 1.1 mm, 크기: 17×13 mm)를 준비하여, 상기 기재 상에 자외선 경화성 에폭시 수지(놀랜드사 제조의 상품명 「NOA81」)을 도포 후의 두께가 100 μm가 되도록 하여 적하법에 의해 도포하고 도막을 형성한 후, 상기 도막의 표면에 상기 제2 적층체를 압박하면서 자외선을 10분 조사함으로써, 자외선 경화성 에폭시 수지를 경화시키고, 이어서 상기 제2 적층체를 제거함으로써, 표면에 상기 제2 적층체의 요철 형상에서 유래한 요철이 형성된 제2 에폭시 수지막을 얻었다.
이어서, 제2 에폭시 수지막 상에 실리콘계 중합체(실리콘 고무[왓카 케미사 제조, 제품명 「Elastosil RT601A」] 90 질량％와, 경화제[왓카 케미사 제조, 상품명 「Elastosil RT601B」] 10 질량％와의 혼합 수지 조성물)를 도포 후의 두께가 1.5 mm가 되도록 하여 적하법에 의해 도포하고, 오븐에서 60 ℃로 2시간 가열하여 경화시킨 후에, 제2 에폭시 수지막으로부터 제거함으로써, 제2 에폭시 수지막의 요철 형상에서 유래한 요철이 형성된 제3 실리콘계 중합체막(제2 모형 (M-2))을 얻었다.
다음으로, 제3 실리콘계 중합체막을 진공 챔버에 넣고, 온도가 80 ℃이고 압력이 1×10-3 Pa인 조건하에 있어서, 제3 실리콘계 중합체막의 요철이 형성된 표면 상에 증착법에 의해 제3 알루미늄 증착막(두께: 100 nm)을 형성하였다. 이와 같이 하여 제3 실리콘계 중합체막 상에 제3 알루미늄 증착막을 형성한 제3 적층체를 얻은 후, 진공 챔버 내에서 이러한 제3 적층체를 1시간 걸쳐 실온(25 ℃)까지 냉각하고, 그 후, 진공 챔버 내의 압력을 대기압(1.013×105 Pa)으로 복귀하였다. 이와 같이 하여 제3 적층체를 냉각함으로써, 제3 실리콘계 중합체막 상에 형성된 제3 알루미늄 증착막의 표면에는 요철이 형성되어 있었다.
다음으로, 다른 기재(재질: 유리, 두께: 1.1 mm, 크기: 17×13 mm)를 준비하여, 상기 기재 상에 자외선 경화성 에폭시 수지(놀랜드사 제조의 상품명 「NOA81」)를 도포 후의 두께가 100 μm가 되도록 하여 적하법에 의해 도포하고 도막을 형성한 후, 상기 도막의 표면에 상기 제3 적층체를 압박하면서 자외선을 10분 조사함으로써 자외선 경화성 에폭시 수지를 경화시키고, 이어서 상기 제3 적층체를 제거함으로써, 표면에 상기 제3 적층체의 요철 형상에서 유래한 요철이 형성된 제3 에폭시 수지막을 얻었다.
이어서, 제3 에폭시 수지막 상에 실리콘계 중합체(실리콘 고무[왓카 케미사 제조, 제품명 「Elastosil RT601A」] 90 질량％와, 경화제[왓카 케미사 제조, 상품명 「Elastosil RT601B」] 10 질량％와의 혼합 수지 조성물)를 도포 후의 두께가 1.5 mm가 되도록 하여 적하법에 의해 도포하고, 오븐에서 60 ℃로 2시간 가열하여 경화시킨 후에, 제3 에폭시 수지막으로부터 제거함으로써, 제2 에폭시 수지막의 요철 형상에서 유래한 요철이 형성된 제3의 모형 (M-3)을 얻었다.
<마이크로 렌즈 (A)의 형성 공정>
기재(재질: 유리, 두께: 1.1 mm, 크기: 17×13 mm)를 준비하여, 상기 기재 상에 자외선 경화성 에폭시 수지(놀랜드사 제조의 상품명 「NOA65」)를 도포 후의 두께가 500 μm가 되도록 하고 적하법에 의해 도포하여 도막을 형성한 후, 상기 도막의 표면에 상기 제3의 모형 (M-3)을 압박하면서 자외선을 10분 조사함으로써 자외선 경화성 에폭시 수지를 경화시키고, 이어서 상기 제3의 모형 (M-3)을 제거함으로써, 표면에 상기 제3의 모형 (M-3)체의 요철 형상에서 유래한 요철이 형성된 경화 수지막을 포함하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈 (A)를 얻었다. 그 후, 얻어진 마이크로 렌즈 (A)를 요철 형상이 변화되지 않도록 하면서, 핀셋을 이용하여 기재로부터 박리하였다.
이와 같이 하여 얻어진 마이크로 렌즈 (A)의 표면에 형성되어 있는 요철의 형상을 원자간력 현미경(SII 나노테크놀로지사 제조의 환경 제어 유닛 부착 주사형 프로브 현미경 「NanonaviII 스테이션/E-sweep」)을 이용하여 하기의 해석 조건:
측정 모드: 다이나믹 포스 모드
캔틸레버: SI-DF40(재질: Si, 레버폭: 40 μm, 칩 선단의 직경: 10 nm)
측정 분위기: 대기중
측정 온도: 25 ℃
에 의해 해석하여 요철 해석 화상을 얻었다. 얻어진 요철 해석 화상을 도 11에 나타내었다. 또한, 마이크로 렌즈 (A)의 표면에 형성되어 있는 요철의 평균 높이는 0.84 μm이고, 요철의 피치는 3.1 μm였다. 또한, 얻어진 요철 해석 화상에 대하여, 1차 기울기 보정을 포함하는 플랫 처리를 실시한 후에, 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시함으로써 푸리에 변환상을 얻었다. 얻어진 푸리에 변환상을 도 12에 나타내었다. 또한, 도 12에 나타내는 사진에 있어서는 사진의 세로의 길이가 1.9 μm-1에 상당하고, 가로의 길이가 1.9 μm-1에 상당한다. 이러한 도 12에 나타내는 결과에서도 알 수 있듯이, 푸리에 변환상은 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원환상의 모양을 나타내고 있고, 상기 원환상의 모양이 파수의 절대치가 0.1 내지 0.5 μm-1의 범위 내가 되는 영역 내에 푸리에 변환상을 구성하는 전 휘점 중의 90％ 이상의 휘점이 존재하는 것인 것이 확인되었다.
<유기 EL 소자의 형성 공정>
유리 기판(크기: 17 mm×13 mm, 두께: 0.14 mm)을 준비하여, 유리 기판의 한쪽면 상에 자외선 경화성 에폭시 수지(놀랜드사 제조의 상품명 「NOA81」)을 도포 후의 두께가 13 μm가 되도록 하여 스핀 코팅법에 의해 도포하고 도막을 형성한 후, 투명 전극(ITO, 두께: 150 nm), 정공 수송층(N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민, 두께: 40 nm), 발광층(8-히드록시퀴놀린알루미늄, 두께: 60 nm), 불화리튬층(두께: 1.5 nm), 및 금속 전극 (5)(알루미늄, 두께: 150 nm)를 각각 증착법에 의해 적층하고, 유리 기판의 다른 한쪽면 상에 상술한 바와 같이 하여 얻어진 마이크로 렌즈 (A)를 공기 거품이 들어가지 않도록 밀착시킴으로써 적층하여, 본 발명의 유기 EL 소자를 얻었다.
(비교예 1)
유리 기판(크기: 17 mm×13 mm, 두께: 0.14 mm)을 준비하여, 유리 기판의 한쪽면 상에 자외선 경화성 에폭시 수지(놀랜드사 제조의 상품명 「NOA81」)을 도포 후의 두께가 13 μm가 되도록 하고 스핀 코팅법에 의해 도포하여 도막을 형성한 후, 투명 전극(ITO, 두께: 150 nm), 정공 수송층(N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민, 두께: 40 nm), 발광층(8-히드록시퀴놀린알루미늄, 두께: 60 nm), 불화리튬층(두께: 1.5 nm), 및 금속 전극 (5)(알루미늄, 두께: 150 nm)를 각각 증착법에 의해 적층하여, 비교를 위한 유기 EL 소자를 얻었다.
(비교예 2)
유리 기판의 다른 한쪽면(광의 출사면)에, 비교용의 마이크로 렌즈 (B)를 적층한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여, 비교를 위한 유기 EL 소자를 얻었다. 또한, 이러한 비교용의 마이크로 렌즈 (B)로서는 에드뮨드(Edmund)사 제조의 직경 5 mm의 반구 렌즈를 이용하였다. 또한, 이러한 반구 렌즈는 미경화된 자외선 경화성 에폭시 수지(놀랜드사 제조의 상품명 「NOA81」)를 접착제와 이용함으로써 유리 기판 상에 적층하였다.
[실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 특성의 평가]
<발광의 각도 의존성의 평가>
실시예 1 및 비교예 2에서 얻어진 유기 EL 소자를 각각 이용하여, 측정 각도가 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60° 및 70°가 되는 8점의 측정 위치에서 파장 450 내지 700 nm의 광의 발광 스펙트럼의 적분 면적에 의해 발광 스펙트럼 강도를 측정하였다. 이러한 발광 스펙트럼 강도의 측정에는 측정 장치로서 오션 옵틱스(Ocean Optics)사 제조, 제품명 「USB-2000」을 이용하여, 유기 EL 소자에 약 10 V의 전압을 인가하고, 유기 EL 소자 상의 임의의 측정점에서 발생하는 광의 스펙트럼을 측정함으로써 행하였다. 또한, 발광 스펙트럼 강도의 측정에 있어서는 발광 스펙트럼을 수광하는 수광부와, 유기 EL 소자의 표면 상의 측정점과의 사이의 거리가 10 cm가 되도록 하였다.
그리고, 이와 같이 하여 구해진 각 측정 각도에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 측정 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치에 의해 규격화하여, 발광 스펙트럼 강도의 규격화치(각 측정 각도에 있어서의 측정치를 측정 각도 0°에 있어서의 측정에 의해 나눈 값)를 구하였다. 각 유기 EL 소자에 대해서, 파장 450 내지 700 nm의 광의 발광 스펙트럼의 적분 면적에서 구해지는 발광 스펙트럼 강도의 규격화치와 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프, 및 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도를 1.0으로 한 경우의 램버트측에 의한 방사 패턴의 그래프를 도 13에 나타내었다.
또한, 파장 450 내지 700 nm의 광에 관하여, 램버트측에 의한 방사 패턴의 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도의 값(이론치)에 의해 규격화한 각 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼 강도의 상대치와 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프, 및 각도 0°의 위치의 발광 스펙트럼 강도를 1.0으로 한 경우의 램버트측에 의한 방사 패턴의 그래프를 도 14에 나타내었다. 또한, 램버트측에 의한 방사 패턴에 대한 각 유기 EL 소자에 대해서 측정한 파장 450 내지 700 nm의 광의 발광 스펙트럼 강도의 증가율과, 측정 각도와의 관계를 나타내는 그래프를 도 15에 나타내었다.
이러한 도 13 내지 15에 나타내는 결과로부터, 마이크로 렌즈 (A)를 구비하는 유기 EL 소자(실시예 1)는 비교를 위한 마이크로 렌즈 (B)를 구비하는 유기 EL 소자(비교예 2)보다도, 램버트측에 근사한 방사 패턴을 나타내고 있고, 발광의 각도 의존성이 보다 감소되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 도 13에 나타내는 데이터에 기초하여, 하기 부등식을 계산하면, 마이크로 렌즈 (A)를 구비하는 유기 EL 소자(실시예 1)의 Z의 값은 0.026인 데 대하여, 마이크로 렌즈 (B)를 구비하는 유기 EL 소자(비교예 2)에서는 Z의 값이 0.16이 되어 있었다. 이러한 Z의 값(규격화치와 이론치의 차의 제곱합)의 값은 작은 값이 될수록, 램버트측에 의한 방사 패턴에 따른 방사 패턴이 얻어지고 있는 것을 나타내는 점에서, 본 발명의 마이크로 렌즈를 구비하는 유기 EL 소자(실시예 1)에 있어서는 램버트측에 의해 근사한 방사 패턴을 나타내고, 충분히 발광의 각도 의존성이 감소되어 있는 것이 확인되었다.
[식 중, θ은 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60° 및 70°의 8점의 측정 각도를 나타내고, y(θ)는 도 13 중의 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 규격화치를 나타내고, yo(θ)는 램버트측에 기초하는 방사 패턴으로부터 구해지는 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치를 나타냄]
<색 좌표의 측정>
상술한 발광의 각도 의존성에 있어서 채용한 발광 스펙트럼의 강도의 측정 방법과 동일한 방법을 채용하여, 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 파장 380 내지 780 nm의 광의 발광 스펙트럼 강도를 측정하고, 이러한 발광 스펙트럼 강도의 데이터에 기초하여, JIS-Z8701: 1999(색의 표시 방법-XYZ 표색계 및 X10Y10Z10 표색계)에 준거하여, CIE xy 색도도를 구하였다. 이와 같이 하여 얻어진 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 CIE의 xy 색도도를 도 16에 나타내었다. 또한, CIE의 x 변화량과, CIE의 y 변화량과, 색 좌표 거리를 표 1에 나타내었다.
도 16 및 표 1에 나타내는 결과에서도 알 수 있듯이, 본 발명의 마이크로 렌즈를 구비하는 유기 EL 소자(실시예 1)에 있어서는 비교를 위한 유기 EL 소자(비교예 1 내지 2)와 비교하여, 색도의 변화가 매우 감소된 것으로 되어 있는 것이 확인되었다.
<발광 효율의 평가>
실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 유기 EL 소자의 발광 효율을 이하의 방법으로 측정하였다. 즉, 우선 유기 EL 소자에 전압을 인가하여, 인가 전압 (V) 및 유기 EL 소자에 흐르는 전류 (I)를 인가 측정기(케이쓰키(Keithkey)사 제조, 형번: 2400)로 측정하고, 또한 이하와 같이 하여 파장 450 내지 700 nm의 광의 발광 스펙트럼의 적분 면적에서 발광 스펙트럼 강도를 측정하였다. 또한, 이러한 발광 스펙트럼 강도의 측정에 있어서는 측정 장치로서 오션 옵틱스사 제조, 제품명 「USB-2000」을 이용하여, 유기 EL 소자에 약 10 V의 전압을 인가하고, 유기 EL 소자 상의 0°의 측정점에서 발생하는 파장 450 내지 700 nm의 광의 스펙트럼을 측정하여, 그의 스펙트럼 데이터로부터 적분 면적을 구하여, 이에 따라 발광 스펙트럼 강도를 측정하였다. 또한, 이러한 발광 스펙트럼 강도의 측정에 있어서는 발광 스펙트럼을 수광하는 수광부와, 유기 EL 소자의 표면 상의 측정점과의 사이의 거리가 10 cm가 되도록 하였다.
다음으로, 각 유기 EL 소자에 대해서 측정한 파장 450 내지 700 nm의 광의 발광 스펙트럼 강도의 값(파장 450 내지 700 nm의 광의 발광 스펙트럼의 적분 면적치)을 마이크로 렌즈를 구비하고 있지 않은 비교예 1에서 얻어진 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼 강도로 규격화함으로써, 발광 효율을 측정하였다.
이러한 측정의 결과, 본 발명의 유기 EL 소자(실시예 1)는 마이크로 렌즈를 구비하고 있지 않은 유기 EL 소자(비교예 1)와 비교하여 10 V 인가시의 발광 효율이 1.34배가 되어 있고, 광의 외부 취출 효율이 충분한 것인 것이 확인되었다. 또한, 본 발명의 유기 EL 소자(실시예 1)와 마이크로 렌즈 (B)를 구비하는 유기 EL 소자(비교예 2)를 비교하면, 10 V 인가시의 발광 효율은 모두 1.34배가 되어 있고, 광의 외부 취출 효율은 동등한 것이 확인되었다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 유기 EL 소자(실시예 1)가 충분히 고도한 광의 취출 효율을 갖는 것을 알 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광의 취출 효율이 충분히 높고, 출사광의 각도 의존성을 충분히 감소시킬 수 있고, 더구나 색도의 변화를 충분히 감소시키는 것이 가능한 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈, 그것을 이용한 유기 EL 소자, 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명의 마이크로 렌즈는 출사광의 각도 의존성 및 색도의 변화를 충분히 감소시킬 수 있는 점에서 우수한 것이기 때문에, 백색 조명 등에 이용하기 위한 유기 EL 소자에 이용하는 마이크로 렌즈로서 특히 유용하다.
11…마이크로 렌즈(경화 수지층), 11'…경화성 수지, 12…지지 기재, 13…투명 지지 기판, 21…모형, 21'…모형 재료, 22…중합체막 형성용 기판, 23…중합체막, 24…증착막, 31…투명 전극, 32…유기층, 32A…정공 수송층, 32B…발광층, 32C…전자 수송층, 33…금속 전극.
Claims (8)
- 유기 EL 소자의 광의 출사면에 배치하여 이용하는 마이크로 렌즈로서,
상기 마이크로 렌즈가 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하고,
상기 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 것
을 특징으로 하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈. - 제1항에 있어서, 상기 요철의 평균 높이가 400 내지 1,000 nm인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 요철의 평균 피치가 2 내지 10 μm의 범위인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화 수지층에 입사시킨 광을 상기 요철이 형성되어 있는 면에서 출사시켜, 상기 요철이 형성되어 있는 면 상의 임의의 측정점에서의 발광 스펙트럼 강도를 측정한 경우에 있어서, 하기 부등식 1에 나타내는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈.
<부등식 1>
[식 중, θ은 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60° 및 70°의 8점의 측정 각도를 나타내고, y(θ)는 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치를 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 측정치로 규격화한 값을 나타내고, y0(θ)는 램버트측에 기초하는 방사 패턴으로부터 구해지는 각도 θ에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치를 상기 방사 패턴으로부터 구해지는 각도 0°에 있어서의 발광 스펙트럼 강도의 이론치로 규격화한 값을 나타냄] - 지지 기재의 한쪽면 상에 경화성 수지를 도포하고, 모형을 압박하면서 상기 경화성 수지를 경화시킨 후, 상기 모형을 제거하여, 표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 형성함으로써,
표면에 요철이 형성된 경화 수지층을 포함하고, 상기 요철의 형상을 원자간력 현미경에 의해 해석하여 얻어지는 요철 해석 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 푸리에 변환상을 얻은 경우에 있어서, 상기 푸리에 변환상이 파수의 절대치가 0 μm-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원상 또는 원환상의 모양을 나타내고, 상기 원상 또는 원환상의 모양이 파수의 절대치가 1 μm-1 이하의 범위 내가 되는 영역 내에 존재하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 얻는 공정을 포함하고,
상기 모형이
70 ℃ 이상의 온도 조건하에 있어서, 열에 의해 부피가 변화되는 중합체를 포함하는 중합체막의 표면에 증착막을 형성한 후, 상기 중합체막 및 상기 증착막을 냉각함으로써, 상기 증착막의 표면에 주름에 의한 요철을 형성하는 공정과,
상기 증착막 상에 모형 재료를 부착시켜 경화시킨 후에, 경화 후의 모형 재료를 상기 증착막으로부터 제거하여 모형을 얻는 공정
을 포함하는 방법에 의해 얻어진 것인
것을 특징으로 하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법. - 제5항에 있어서, 상기 열에 의해 부피가 변화되는 중합체가 실리콘계 중합체인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈의 제조 방법.
- 투명 지지 기판, 투명 전극, 유기층 및 금속 전극을 구비하는 유기 EL 소자로서,
상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈가 적층되어 있는 것
을 특징으로 하는 유기 EL 소자. - 투명 지지 기판, 투명 전극, 유기층 및 금속 전극을 구비하는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서,
상기 투명 지지 기판의 광의 출사면에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 소자용의 마이크로 렌즈를 적층하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조 방법.
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