KR20130132908A

KR20130132908A - 발광소자용 미세 구조체, 당해 미세 구조체를 사용한 발광소자 및 조명장치

Info

Publication number: KR20130132908A
Application number: KR1020137017991A
Authority: KR
Inventors: 히데키 에토리
Original assignee: 키모토 컴파니 리미티드
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-12-05
Also published as: TW201238386A; JP5955777B2; US20130277664A1; WO2012086651A1; CN103270810A; KR101821445B1; CN103270810B; US8866177B2; EP2658344A1; JPWO2012086651A1; TWI551183B; EP2658344A4; EP2658344B1

Abstract

빛의 취출 효율이 우수한 EL 소자용 미세 구조체를 제공한다. 이 EL 소자용 미세 구조체는 원형의 바닥면(p)을 갖는 미세한 볼록부(a)를 복수 포함하고, 볼록부(a)는 바닥면(p) 중심의 수선 상에 꼭짓점(q)을 가지며, 꼭짓점(q)으로부터 바닥면(p)의 원주 상에 내린 모선에 의해 획정된다. 볼록부(a)의 모선은 꼭짓점(q)으로부터 바닥면(p)의 원주 상에 이르기까지 높이가 단조롭게 감소하는 것으로서, 볼록부(a)의 꼭짓점(q)의 높이는 바닥면(p) 반경의 0.67~1.15배이며, 바닥면(p)의 중심으로부터 바닥면(p) 반경의 3/4의 위치에 있어서의 볼록부(a)의 높이는 바닥면(p) 반경의 0.21~0.65배이며, 바닥면(p)의 중심으로부터 바닥면(p) 반경의 9/10의 위치에 있어서의 볼록부(a)의 높이는 바닥면(p) 반경의 0.04~0.38배이다.

Description

발광소자용 미세 구조체, 당해 미세 구조체를 사용한 발광소자 및 조명장치{Microrelief structure for light emitting element, and light emitting element and illumination device using said microrelief structure}

본 발명은 EL(일렉트로 루미네선스) 소자 등의 발광소자에 사용되는 미세 구조체, 당해 미세 구조체를 사용한 발광소자 및 당해 발광소자를 사용한 조명장치에 관한 것이다.

양극(투명 전극)과 발광부와 음극(배면 전극)을 순서대로 구비하여 이루어지는 EL 소자가 종래부터 알려져 있다. EL 소자는 양극과 음극 사이에 직류 전압을 인가하여 발광부에 전자 및 정공을 주입하고, 그들의 재결합에 의해 여기자를 생성하여, 이 여기자가 불활성화될 때의 빛의 방출을 이용함으로써 발광부를 발광시키는 것이다. 당해 EL 소자는 경량, 박형, 저소비전력 등의 이점을 가지고 있기 때문에, 평면형 조명장치나, 전자 간판장치, 액정 디스플레이의 백라이트장치 등으로서 사용되고 있다.

당해 EL 소자는 전술한 이점을 가지고 있지만, EL 소자를 구성하는 부재의 굴절률은 공기보다 높기 때문에, 발광한 빛이 EL 소자로부터 출사될 때에 EL 소자와 공기층의 계면에서의 전반사가 일어나기 쉽고, 발광한 빛의 취출 효율은 발광부에서 발광한 빛의 20%에 못미쳐, 대부분의 빛을 취출하지 못하고 손실하고 있다는 문제가 발생하고 있다.

이러한 EL 소자의 빛의 취출 효율을 향상시키기 위해서, EL 소자의 최표면에 투광성 기판을 매개로 미세한 요철 패턴을 형성하는 수법이 종래부터 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본국 특허공개 제2005-310769호 공보

특허문헌 1에는, 요철 패턴으로서, 구체적으로는, 단면이 삼각형인 스트라이프상의 요철 및 단면이 반원상인 스트라이프상의 요철이 기재되어, 요철 패턴을 형성하지 않는 경우와 비교하여 정면방향의 휘도가 개선된 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 수법에서는, 스트라이프와 평행인 방향의 빛에 대해서는, 취출 효율이 높아지지 않는다. 또한 요철 패턴이 스트라이프 형상인 것으로부터 빛의 확산이 이방성을 띠어, 요철 패턴을 반영한 빛의 불균일을 발생시킬 가능성이 있다. 또한 특허문헌 1에서 채용되고 있는 단면이 삼각형 또는 반원형인 볼록부는, 빛의 취출 효율이라는 점에서 최적의 형상이라고는 할 수 없어, 추가적인 빛의 취출 효율을 추구한 요철 형상이 요구되고 있다.

이러한 과제에 대해서 본 발명자는, EL 소자 등의 발광소자에 사용하는 미세 구조체로서 특정 형상으로 이루어지는 볼록부 또는 오목부를 복수 포함한 것으로 함으로써, 종래의 발광소자보다도 빛의 취출 효율을 향상시킬 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이른 것이다. 또한 본 명세서에 있어서, 미세 구조체란 표면에 미세한 요철 구조를 갖는 필름상 또는 판상의 부재를 의미한다. 단, 그것이 사용된 상태에 있어서, 필름상 또는 판상의 부재가 만곡된 상태인 경우도 포함하고 있다. 또한 요철 패턴으로서는, 부재의 평탄한 면을 기준으로 하여, 그것으로부터 돌출되는 볼록부 형상으로 이루어지는 볼록부 패턴(태양 1)과, 평탄한 면으로부터 움푹 패인 오목부 형상으로 이루어지는 오목부 패턴(태양 2)이 있는데, 본 발명은 그 양자를 포함한다. 이하의 설명은 특별히 언급하지 않는 경우는 태양 1과 태양 2에 공통된다.

즉, 본 발명의 태양 1에 의한 발광소자용 미세 구조체는 볼록부 원형의 바닥면을 갖는 미세한 볼록부를 복수 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 볼록부는 상기 바닥면 중심의 수선(垂線) 상에 꼭짓점을 갖고, 꼭짓점으로부터 바닥면의 원주 상에 내린 모선(母線)에 의해 획정(劃定)되는 것이며, 상기 볼록부의 모선은 꼭짓점으로부터 바닥면의 원주 상에 이르기까지 높이를 단조롭게 감소하여 이루어지고, 상기 볼록부 꼭짓점의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.67~1.15배이며, 상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 3/4의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.21~0.65배이고, 상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 9/10의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.04~0.38배인 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 이러한 볼록부 꼭짓점의 높이 파라미터나, 볼록부 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 3/4 및 9/10의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이 파라미터를, 이하, 총칭하여 「조건 1」이라 하는 경우도 있다.

또한, 본 발명의 태양 1의 발광소자용 미세 구조체는, 바람직하게는 상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 1/4의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.65~1.08배이고, 상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 1/2의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.58~0.91배인 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 이러한 볼록부 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 1/4 및 1/2의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이 파라미터를, 이하, 총칭하여 「조건 2」라 하는 경우도 있다.

또한, 본 발명의 태양 2에 의한 발광소자용 미세 구조체는, 원형의 개구면을 갖는 미세한 오목부를 복수 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 오목부는 상기 개구면 중심의 수선 상에 바닥을 갖고, 상기 바닥과 상기 개구면의 원주 상을 연결한 모선에 의해 획정되는 것이며, 상기 오목부의 모선은 개구면의 원주 상으로부터 바닥에 이르기까지 깊이를 단조롭게 깊게 하여 이루어지고, 상기 오목부 바닥의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.65~1.43배이며, 상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 3/4의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.16~0.79배이고, 상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 9/10의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.03~0.39배인 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 이러한 오목부 바닥의 깊이 파라미터나, 오목부 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 3/4 및 9/10의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이 파라미터를, 이하, 총칭하여 「조건 3」이라 하는 경우도 있다.

또한, 본 발명의 태양 2의 발광소자용 미세 구조체는, 바람직하게는 상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 1/4의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.64~1.35배이고, 상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 1/2의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.58~1.11배인 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 이러한 오목부 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 1/4 및 1/2의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이 파라미터를, 이하, 총칭하여 「조건 4」라 하는 경우도 있다.

또한, 본 발명의 발광소자용 미세 구조체는, 바람직하게는 미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부의 바닥면 또는 오목부 개구면의 충전율이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 태양 1의 발광소자용 미세 구조체는, 바람직하게는 상기 볼록부의 바닥면과 상기 볼록부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 상기 볼록부 모선의 접선과 상기 볼록부의 바닥면이 이루는 각도가 85°이하인 것을 특징으로 하는 것이다. 마찬가지로, 태양 2의 발광소자용 미세 구조체는, 바람직하게는 상기 오목부의 개구면과 상기 오목부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 상기 오목부 모선의 접선과 상기 오목부의 개구면이 이루는 각도가 85°이하인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 발광소자용 미세 구조체는, 바람직하게는 상기 볼록부 또는 오목부 위에 표면이 평탄한 부재가 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 발광소자는 투명한 양극과 발광부와 음극을 순서대로 구비하여 이루어지는 것으로서, 상기 투명한 양극의 발광부가 형성된 측과는 반대 측에, 본 발명의 발광소자용 미세 구조체를 요철 패턴(볼록부의 꼭짓점 또는 오목부의 개구면)이 광출사면 측이 되도록 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다. 바람직하게는, 당해 발광소자는 조명장치의 광원으로서 사용하는 것도 가능하다.

상기 발명에 의하면, 발광소자에 사용하는 미세 구조체로서 특정의 형상으로 이루어지는 볼록부 또는 오목부를 복수 포함한 것으로 함으로써, 종래의 발광소자보다도 빛의 취출 효율이 우수한 것으로 할 수 있다. 볼록부의 경우에는 특히 빛의 취출 효율이 우수하다. 또한 오목부의 경우에는 내구성이 우수한 미세 구조체로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 태양 1의 미세 구조체를 구성하는 볼록부를 설명하는 사시도이다.
도 2의 (a)는 볼록부의 모선의 형상을 설명하는 도면이고, (b)는 오목부의 모선의 형상을 설명하는 도면이다.
도 3의 (a), (b)는 각각 본 발명의 시뮬레이션에 사용한 발광소자의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 태양 1의 미세 구조체의 볼록부의 바닥면과 볼록부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 볼록부 모선의 접선과 볼록부의 바닥면이 이루는 각도를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 태양 1의 미세 구조체의 하나의 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 태양 2의 미세 구조체를 구성하는 오목부를 설명하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 태양 2의 미세 구조체의 오목부의 개구면과 오목부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 오목부 모선의 접선과 오목부의 개구면이 이루는 각도를 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 태양 2의 미세 구조체의 하나의 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 태양 1의 미세 구조체의 다른 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 태양 2의 미세 구조체의 다른 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 11의 (a), (b)는 각각 본 발명의 발광소자의 일실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.

먼저, 본 발명의 발광소자용 미세 구조체(이하, 「미세 구조체」라고 하는 경우도 있다)의 실시형태에 대해서 설명한다.

<요철 패턴>

본 발명의 미세 구조체의 요철 패턴에는 2개의 태양이 있다. 하나는, 미세 구조체의 평탄한 면을 기준으로 하여 그 면으로부터 돌출되는 볼록부가 복수 형성되어 있는 요철 패턴(태양 1), 다른 하나는 평탄한 면으로부터 움푹 패인 오목부가 복수 형성되어 있는 요철 패턴(태양 2)이다. 이하, 태양별로 요철 패턴의 특징을 설명한다.

<<태양 1>>

태양 1의 발광소자용 미세 구조체는 원형의 바닥면을 갖는 미세한 볼록부를 복수 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 볼록부는 상기 바닥면 중심의 수선 상에 꼭짓점을 갖고, 꼭짓점으로부터 바닥면의 원주 상에 내린 모선에 의해 획정되는 것이며, 상기 볼록부의 모선은 꼭짓점으로부터 바닥면의 원주 상에 이르기까지 높이를 단조롭게 감소하여 이루어지고, 상기 볼록부 꼭짓점의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.67~1.15배이며, 상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 3/4의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.21~0.65배이고, 상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 9/10의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.04~0.38배로 되어 있다.

태양 1의 발광소자용 미세 구조체는 전술한 특수한 표면 형상을 가지고 있기 때문에, 당해 미세 구조체를 발광소자에 사용함으로써 종래의 발광소자보다도 빛의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

태양 1의 미세 구조체를 구성하는 복수의 볼록부(a)는 도 1에 나타내는 바와 같이 원형의 바닥면(p)을 갖는 것으로서, 당해 바닥면(p) 중심(o)의 수선 상에 꼭짓점(q)을 갖고, 꼭짓점(q)으로부터 바닥면(p)의 원주 상에 내린 모선에 의해 획정되는 것이다. 당해 볼록부(a)의 모선은 꼭짓점(q)으로부터 바닥면(p)의 원주 상에 이르기까지 높이를 단조롭게 감소하여 이루어진다.

태양 1의 미세 구조체를 구성하는 볼록부의 형상은 볼록부의 반경, 높이, 모선 형상 등을 다종 다양하게 변화시킨 광학 시뮬레이션을 행하여, 적합한 빛의 취출 효율이 되는 범위를 추출함으로써 얻은 것이다.

구체적으로는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 볼록부의 반경(r)을 1로 하고, 각종 높이를 가지며, 모선 형상이 상이한 회전체를 가상 볼록부로서 사용하였다. 또한, 모선 형상은 회전체 바닥면의 중심(o)과 그곳으로부터의 거리가 상이한 4점 p1(반경의 1/4의 위치), p2(반경의 1/2의 위치), p3(반경의 3/4의 위치), p4(반경의 9/10의 위치)에 있어서의 높이(각각 h0, h1, h2, h3, h4로 한다)를 3차 스플라인 곡선으로 연결한 형상으로 하였다.

가상 볼록부로는 볼록부의 반경(r)을 1.00으로 하고, h0~h4를 0.00~2.00까지 변화시킨 형상을 상정하였다. 시작 단계에서는 h0~h4의 각각의 스트라이드(stride)를 0.50씩 변화시켜서 광취출 효율을 산출하였다. 이 단계에서 취출 효율이 높았던 h0~h4에 관해서, 추가로 스트라이드를 0.20, 0.10으로 작게 변화시키고, 최종적으로 0.01 스트라이드로 하여 광취출 효율을 산출하였다.

취출 효율을 계산하기 위해서, 발광소자로서 도 3(a)에 나타내는 바와 같은 유리(31) 및 투명 전극(32)과 알류미늄 전극(경면 반사층)(34) 사이에 발광층(33)을 끼운 구조를 갖고, 이 유리면(광취출면)에 상기 가상 볼록부를 볼록부 직경의 주기를 갖는 격자점 상에 배치한 미세 구조체(35)를 설치한 발광소자(30)를 상정하였다. 발광층(33)은, 전방향으로 동일 강도의 빛을 발하는 점광원의 집합체인 것으로 상정하였다.

시뮬레이션은 점광원으로부터 전방향으로 나아가는 빛의 진로를 광선 추적법을 사용하여 계산하고, 상기 상정한 발광소자에 있어서의 하나의 볼록부로부터 출사되는 빛의 비율을 광취출 효율(E)로서 산정하였다. 광선 추적법의 계산에 있어서, 발광층(33), 투명 전극(32), 유리(31) 및 미세 구조체(35)의 굴절률은 각각 전형적인 값으로서, 발광층 1.70, 투명 전극 2.00, 유리 1.51, 미세 구조체 1.58로 가정하였다. 미세 구조체(35) 대신에 광취출면이 평활한 구조체를 상정한 경우의 광취출 효율(E0)을 동일하게 산정하고, 볼록부의 어느 광취출면의 광취출 효율(E)이 평활한 경우의 광취출 효율(E0)의 2.26배 이상이 되는 범위를 볼록부 형상의 범위로 하였다. 볼록부 형상이 반구인 경우는 평탄한 경우에 대해서 광취출 효율이 2.25배 향상된다. 그것보다 광취출 효율이 향상되는 형상을 본 실시형태의 형상으로 하였다. 또한 전술한 굴절률을 각 요소의 일반적인 재료의 범위에서 변화시킨 경우에도 동일한 결과가 얻어졌다.

이상의 시뮬레이션의 결과, 볼록부 꼭짓점의 높이를 바닥면 반경의 0.67~1.15배로 했을 때에, 평활한 경우의 2.26배 이상의 광취출 효율의 향상이 있었다. 보다 바람직한 꼭짓점의 높이는 바닥면 반경의 0.70~1.07배, 더욱 바람직한 꼭짓점의 높이는 0.80~1.00배이다. 또한, 볼록부에 관해서, 바닥면의 중심으로부터 바닥면 반경의 3/4의 위치에 있어서의 볼록부의 높이는 바닥면 반경의 0.21~0.65배로 하고, 바람직하게는 0.25~0.63배, 보다 바람직하게는 0.37~0.53배로 한다. 또한, 바닥면의 중심으로부터 바닥면 반경의 9/10의 위치에 있어서의 볼록부의 높이는 바닥면 반경의 0.04~0.38배로 하고, 바람직하게는 0.05~0.35배, 보다 바람직하게는 0.08~0.20배로 한다.

당해 볼록부는 반구 형상과는 상이한 것으로, 당해 볼록부 각 모선의 각 부의 곡률 반경은 반원과 같이 일정하게는 되어 있지 않다.

또한 시뮬레이션은 하나의 모선을 바닥면의 중심에 수직인 축을 중심으로 하여 회전시킨 회전체인 볼록부에 대해서 행하였지만, 볼록부는 상기 조건을 만족시키는 것이라면 반드시 회전체일 필요는 없다.

당해 볼록부 형상에 관해서 보다 바람직하게는, 바닥면의 중심으로부터 바닥면 반경의 1/4의 위치에 있어서의 볼록부의 높이는 바닥면 반경의 0.65~1.08배이고, 바람직하게는 0.67~1.04배, 보다 바람직하게는 0.77~0.93배이다. 또한, 바닥면의 중심으로부터 바닥면 반경의 1/2의 위치에 있어서의 볼록부의 높이는 바닥면 반경의 0.58~0.91배이고, 바람직하게는 0.63~0.88배, 보다 바람직하게는 0.66~0.83배이다.

볼록부의 바닥면과 볼록부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 볼록부 모선의 접선과 볼록부의 바닥면이 이루는 각도는 85°이하인 것, 더 나아가서는 80°이하인 것이 바람직하다. 또한, 볼록부가 반구 형상인 경우에 있어서의 당해 각도는 90°가 된다. 도 4에 볼록부(a)의 바닥면(p)과 볼록부(a)의 모선(r)이 접하는 위치(i)에 있어서의 볼록부(a) 모선(r)의 접선(s)과 볼록부(a)의 바닥면(p)이 이루는 각도(a)를 나타낸다.

태양 1의 미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부 바닥면의 충전율은 광취출 효율 향상의 관점에서 70% 이상인 것이 바람직하다. 더욱이 80% 이상인 것이 바람직하고, 85% 이상이 보다 바람직하며, 90% 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 당해 미세 구조체 중에 있어서의 볼록부는 본 발명에서 특정하는 형상의 수치 범위를 만족시키는 것이라면 크기나 높이가 상이한 것이어도 된다.

또한, 볼록부는 규칙 구조를 가진 다른 부재를 적층 사용함으로써 발생할 수 있는 모아레(moire)를 적합하게 방지하는 관점에서는, 무작위로 배열하는 것이 바람직하다. 한편, 볼록부의 배열 생성의 용이함이나 동일 반경의 원에서의 충전율 향상의 관점에서는, 규칙적으로 배열하는 것이 바람직하다. 또한, 규칙적인 배열로서는 격자형상, 벌집형상 등을 들 수 있다.

태양 1의 미세 구조체의 볼록부 바닥면의 직경은 1~100 ㎛가 바람직하고, 3~50 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 상한을 100 ㎛ 이하로 함으로써 볼록부의 배열 패턴에 기인한 볼록부의 입상감(粒狀感)을 없애 균일한 표면으로 할 수 있고, 하한을 1 ㎛ 이상으로 함으로써 빛의 취출 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

태양 1의 미세 구조체의 볼록부를 지지하는 기저부의 두께는 300 ㎛ 이하가 바람직하고, 100 ㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 300 ㎛ 이하로 함으로써 크랙이나 컬이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 기저부 두께의 하한은 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 기저부의 두께를 1 ㎛ 이상으로 함으로써 간섭 불균일이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 「미세 구조체의 볼록부를 지지하는 기저부의 두께」란, 도 5에 나타내는 바와 같이 볼록부(a)의 바닥면이 배치된 면으로부터 그 반대면까지의 두께(t)를 가리킨다.

<<태양 2>>

다음으로, 태양 2의 발광소자용 미세 구조체에 대해서 설명한다. 태양 2의 발광소자용 미세 구조체는 원형의 개구면을 갖는 미세한 오목부를 복수 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 오목부는 상기 개구면 중심의 수선 상에 바닥을 갖고, 상기 바닥과 상기 개구면의 원주 상을 연결한 모선에 의해 획정되는 것이며, 상기 오목부의 모선은 개구면의 원주 상으로부터 바닥에 이르기까지 깊이를 단조롭게 깊게 하여 이루어지고, 상기 오목부 바닥의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.65~1.43배이며, 상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 3/4의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.16~0.79배이고, 상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 9/10의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.03~0.39배로 되어 있다.

태양 2의 발광소자용 미세 구조체는 전술한 특수한 표면 형상을 가지고 있기 때문에, 당해 미세 구조체를 발광소자에 사용함으로써 종래의 발광소자보다도 빛의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

태양 2의 미세 구조체를 구성하는 복수의 오목부(b)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 원형의 개구면(l)을 갖는 것으로서, 당해 개구면(l) 중심(o)의 수선 상에 바닥(m)을 갖고, 바닥(m)과 개구면(l)의 원주 상을 연결한 모선에 의해 획정되는 것이다. 당해 오목부(b)의 모선은 개구면(l)의 원주 상으로부터 바닥(m)에 이르기까지의 깊이를 단조롭게 깊게 하여 이루어진다.

태양 2의 미세 구조체를 구성하는 오목부의 형상은 오목부 개구면의 반경, 바닥의 깊이, 모선 형상 등을 다종 다양하게 변화시킨 광학 시뮬레이션을 행하여, 적합한 빛의 취출 효율이 되는 범위를 추출함으로써 얻은 것이다.

구체적으로는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 오목부 개구면의 반경을 1로 하고, 각종 깊이를 가지며, 모선 형상이 상이한 회전체를 가상 오목부로서 사용하였다. 또한, 모선 형상은 개구면의 중심(o)과 그곳으로부터의 거리가 상이한 4점 p5(반경의 1/4의 위치), p6(반경의 1/2의 위치), p7(반경의 3/4의 위치), p8(반경의 9/10의 위치)에 있어서의 깊이(각각 d0, d1, d2, d3, d4로 한다)를 3차 스플라인 곡선으로 연결한 형상으로 하였다.

가상 오목부로는 오목부 개구면의 반경을 1.00으로 하고, d0~d4를 0.00~2.00까지 변화시킨 형상을 상정하였다. 시작 단계에서는, d0~d4의 각각의 스트라이드를 0.50씩 변화시켜서 광취출 효율을 산출하였다. 이 단계에서 취출 효율이 높았던 d0~d4에 관해서, 추가로 스트라이드를 0.20, 0.10으로 작게 변화시키고, 최종적으로 0.01 스트라이드로 하여, 광취출 효율을 산출하였다.

취출 효율을 계산하기 위해서, 발광소자(30)로서, 볼록부를 시뮬레이션했을 때와 동일한 구조의 발광소자(도 3(b))를 상정하고, 그 유리면(광취출면)(31) 위에 가상 오목부를 오목부 직경의 주기를 갖는 격자점 상에 배치한 미세 구조체(36)를 배치하여, 볼록부의 경우와 마찬가지로 광선 추적법을 사용한 시뮬레이션을 행하고, 광취출면이 평활한 경우의 광취출 효율에 대해서, 오목부의 어느 광취출면의 광취출 효율이 2.25배 이상이 되는 범위를 오목부 형상의 범위로 하였다. 오목부 형상이 반구인 경우는 평탄한 경우에 대해서 광취출 효율이 2.24배 향상된다. 반구인 경우보다 광취출 효율이 향상되는 범위를 본 실시형태의 형상으로 하였다.

이상의 시뮬레이션의 결과, 오목부 바닥의 깊이는 개구면 반경의 0.65~1.43배일 때에, 평탄한 경우의 2.25배 이상의 광취출 효율의 향상이 있었다. 오목부 바닥의 깊이는 바람직하게는 0.75~1.38배, 보다 바람직하게는 0.81~1.25배이다. 또한, 당해 오목부에 관해서, 개구면의 중심으로부터 개구면 반경의 3/4의 위치에 있어서의 오목부의 깊이는 개구면 반경의 0.16~0.79배, 바람직하게는 0.24~0.58배, 보다 바람직하게는 0.34~0.53배이다. 또한, 개구면의 중심으로부터 개구면 반경의 9/10의 위치에 있어서의 오목부의 깊이는 개구면 반경의 0.03~0.39배, 바람직하게는 0.04~0.28배, 보다 바람직하게는 0.07~0.23배이다.

당해 오목부의 개구면과 오목부의 모선으로부터 획정되는 공동부(空洞部)의 형상은 반구 형상과는 상이한 것으로, 각 모선의 각 부의 곡률 반경은 반원과 같이 일정하게는 되어 있지 않다.

또한 시뮬레이션은 하나의 모선을 바닥면의 중심에 수직인 축을 중심으로 하여 회전시킨 회전체인 오목부에 대해서 행하였지만, 오목부는 상기 조건을 만족시키는 것이라면 반드시 회전체일 필요는 없다.

오목부 형상에 관해서 보다 바람직하게는, 개구면의 중심으로부터 개구면 반경의 1/4의 위치에 있어서의 오목부의 깊이는 개구면 반경의 0.64~1.35배이고, 바람직하게는 0.74~1.25배, 보다 바람직하게는 0.78~1.17배이다. 또한, 개구면의 중심으로부터 개구면 반경의 1/2의 위치에 있어서의 오목부의 깊이는 개구면 반경의 0.58~1.11배이고, 바람직하게는 0.65~0.97배, 보다 바람직하게는 0.67~0.95배이다.

오목부의 개구면과 오목부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 오목부 모선의 접선과 오목부의 개구면이 이루는 각도는 85°이하인 것, 더 나아가서는 80°이하인 것이 바람직하다. 또한, 오목부의 공동부가 반구 형상인 경우에 있어서의 당해 각도는 90°가 된다. 도 7에 오목부(b)의 개구면(l)과 오목부(b)의 모선(n)이 접하는 위치(u)에 있어서의 오목부(b) 모선(n)의 접선(s)과 오목부(b)의 개구면(l)이 이루는 각도(β)를 나타낸다.

태양 2의 미세 구조체의 표면에 차지하는 오목부 개구면의 충전율은 광취출 효율 향상의 관점에서 70% 이상인 것이 바람직하다. 더욱이 80% 이상인 것이 바람직하고, 85% 이상이 보다 바람직하며, 90% 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 당해 미세 구조체 중에 있어서의 오목부는 본 발명에서 특정하는 형상의 수치 범위를 만족시키는 것이라면 크기나 바닥의 깊이가 상이한 것이어도 된다.

또한, 당해 오목부는 규칙 구조를 가진 다른 부재를 적층 사용함으로써 발생할 수 있는 모아레를 적합하게 방지하는 관점에서는, 무작위로 배열하는 것이 바람직하다. 한편, 오목부의 배열 생성의 용이함이나 동일 반경의 원에서의 충전율 향상의 관점에서는, 규칙적으로 배열하는 것이 바람직하다. 또한, 규칙적인 배열로서는 격자형상, 벌집형상 등을 들 수 있다.

태양 2의 미세 구조체의 오목부 개구면의 직경은 1~100 ㎛가 바람직하고, 3~50 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 상한을 100 ㎛ 이하로 함으로써 오목부의 배열 패턴에 기인한 오목부의 입상감을 없애 균일한 표면으로 할 수 있고, 하한을 1 ㎛ 이상으로 함으로써 빛의 취출 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

태양 2의 미세 구조체의 오목부를 지지하는 기저부의 두께는 300 ㎛ 이하가 바람직하고, 100 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 상한을 300 ㎛ 이하로 함으로써 크랙이나 컬이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 기저부 두께의 하한은 0.2 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 기저부의 두께를 0.2 ㎛ 이상으로 함으로써 사용에 충분히 견디는 내구성을 얻을 수 있다. 또한, 여기서 말하는 「미세 구조체의 오목부를 지지하는 기저부의 두께」란, 도 8에 나타내는 바와 같이 오목부(b)의 바닥이 형성된 면으로부터 반대면까지의 두께(t)를 가리킨다.

<미세 구조체의 재료>

다음으로 상기 태양 1, 2에 공통되는 미세 구조체의 재료에 대해서 설명한다. 본 발명의 미세 구조체는 투명한 고분자 수지에 의해 구성되어 이루어진다. 이러한 고분자 수지로서는 전리방사선 경화성 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등을 들 수 있다.

전리방사선 경화성 수지로서는 전리방사선(자외선 또는 전자선)의 조사에 의해 가교경화할 수 있는 광중합성 프리폴리머를 사용할 수 있고, 이 광중합성 프리폴리머로서는, 1분자 중에 2개 이상의 아크릴로일기를 가져, 가교경화함으로써 3차원 망목구조가 되는 아크릴계 프리폴리머가 특히 바람직하게 사용된다. 이 아크릴계 프리폴리머로서는 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 폴리플루오로알킬 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 등을 사용할 수 있다. 또한 이들 아크릴계 프리폴리머는 단독으로도 사용 가능하지만, 가교경화성을 향상시켜 렌즈층의 경도를 보다 향상시키기 위해서 광중합성 모노머를 첨가하는 것이 바람직하다.

광중합성 모노머로서는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 부톡시에틸 아크릴레이트 등의 단관능 아크릴 모노머, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 히드록시피발산에스테르네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 등의 2관능 아크릴 모노머, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 등의 다관능 아크릴 모노머 등의 1종 또는 2종 이상이 사용된다.

전술한 광중합성 프리폴리머 및 광중합성 모노머 외에, 자외선 조사에 의해 경화시키는 경우에는 광중합 개시제나 광중합 촉진제 등의 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다.

광중합 개시제로서는 아세토페논, 벤조페논, 미힐러 케톤, 벤조인, 벤질메틸케탈, 벤조일벤조에이트, α-아실옥심에스테르, 티옥산톤류 등을 들 수 있다.

또한, 광중합 촉진제는 경화시의 공기에 의한 중합 장애를 경감시켜 경화속도를 빠르게 할 수 있는 것으로, 예를 들면, p-디메틸아미노 안식향산 이소아밀에스테르, p-디메틸아미노 안식향산 에틸에스테르 등을 들 수 있다.

열경화성 수지로서는 실리콘계 수지, 페놀계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 푸란계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 디알릴프탈레이트계 수지, 구아나민계 수지, 케톤계 수지, 아미노알키드계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로도 사용 가능하지만, 가교성, 가교경화 도막의 경도를 보다 향상시키기 위해서는 경화제를 첨가하는 것이 바람직하다.

경화제로서는 폴리이소시아네이트, 아미노 수지, 에폭시 수지, 카르복실산 등의 화합물을 적합한 수지에 맞춰서 적절히 사용할 수 있다.

열가소성 수지로서는 ABS 수지, 노르보르넨 수지, 실리콘계 수지, 나일론계 수지, 폴리아세탈계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 변성 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 설폰계 수지, 이미드계 수지, 불소계 수지, 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 염화비닐계 수지, 초산비닐계 수지, 염화비닐-초산비닐 공중합체계 수지, 폴리에스테르계 수지, 우레탄계 수지, 나일론계 수지, 고무계 수지, 폴리비닐에테르, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다.

또한, 이들 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 중, 미세 구조체의 도막 강도나 양호한 투명성이 얻어지는 관점에서, 아크릴계 수지의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 열경화성 수지 또는 열가소성 수지는 각각 열경화성 수지끼리 또는 열가소성 수지끼리를 복수 종 조합시킨 복합 수지로서 사용하는 것도 가능하다.

고분자 수지로서는 전술한 수지 이외의 수지를 병용하는 것도 가능하지만, 전술한 고분자 수지와 그 이외의 수지의 함유 비율로서는, 본 발명의 미세 구조체를 높은 정밀도로 제조하는 관점에서, 후술하는 바와 같이 Photo-Polymer법(2P법)에 의해 미세 구조체를 제조하는 경우에는, 전리방사선 경화성 수지가 전체 고분자 수지 성분 중 30~90 중량% 정도 포함되어 있는 것이 바람직하다. 한편, Thermal-Transformation법(2T법)이나 엠보싱 가공법에 의해 미세 구조체를 제조하는 경우에는, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 전체 고분자 수지 성분 중 30~90 중량% 정도 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 미세 구조체에는 전술한 고분자 수지 외에, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위라면, 미립자, 활제, 형광증백제, 대전방지제, 난연제, 항균제, 곰팡이 방지제, 자외선흡수제, 광안정제, 산화방지제, 가소제, 레벨링제, 유동 조정제, 소포제, 분산제, 이형제, 가교제 등의 각종 첨가제를 포함시키는 것도 가능하다.

미세 구조체의 굴절률은 1.40~1.70이 바람직하고, 1.50~1.65가 보다 바람직하다.

<변경예>

본 발명의 미세 구조체는 도 5 및 도 8에 나타내는 구조를 기본으로 하여, 부재의 추가나 치환 등의 각종 변경이 가능하다. 이하, 변경예를 설명한다.

본 발명의 미세 구조체의 요철 패턴을 갖는 면에는 표면이 평탄한 부재가 배치되어 이루어지는 것이 바람직하다. 태양 1의 미세 구조체에 있어서, 볼록부의 꼭짓점 측의 면에 평탄한 부재가 배치됨으로써, 볼록부가 보호되어 흡집 등에 의한 볼록부의 형상 변화에 기인한 빛의 취출 효율의 저하나, 볼록부의 결락이 발생하는 것을 방지하거나, 표면에 부착된 이물질을 용이하게 제거하는 것이 가능해진다. 도 9에 볼록부(a)의 꼭짓점 측의 면에 표면이 평탄한 부재(10)가 배치되어 이루어지는 본 발명의 미세 구조체(1)를 나타낸다.

또한 태양 2의 미세 구조체에 있어서, 오목부의 개구면 상에 표면이 평탄한 부재가 배치됨으로써, 이물질 등에 의한 오목부의 막힘에 기인한 빛의 취출 효율의 저하나 오목부의 개구면에 결함이 발생하는 것을 방지하거나, 표면에 부착된 이물질을 용이하게 제거하는 것이 가능해진다. 도 10에 오목부(b)의 개구면에 표면이 평탄한 부재(10)가 배치되어 이루어지는 본 발명의 미세 구조체(1)를 나타낸다.

표면이 평탄한 부재로서는 후술하는 지지체로서 예로 든 것과 동일한 것을 들 수 있다. 이러한 표면이 평탄한 부재의 두께는 25~500 ㎛인 것이 바람직하다.

또한, 당해 평탄한 부재는 미세 구조체와의 접착성을 향상시키기 위해 종래 공지의 접착제에 의해 접착한 것이어도 된다.

또한, 당해 평탄한 부재의 미세 구조체에 배치하는 면과는 반대면에는, 흡집 방지성이나 내구성 향상의 관점에서 하드 코트층을 설치해도 된다.

당해 하드 코트층은 전리방사선 경화형 수지나 열경화성 수지, 열가소성 수지 등의 수지에 의해 구성된다. 이들 중에서도 전리방사선 경화형 수지는 하드 코트성을 발휘시키기 용이한 것으로부터 바람직하게 사용된다. 이들 수지는 전술한 미세 구조체로서 사용할 수 있는 전리방사선 경화형 수지나 열경화성 수지, 열가소성 수지 등의 수지와 동일한 것에 의해 구성할 수 있다.

하드 코트층의 두께는 바람직하게는 0.1 ㎛~30 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5~15 ㎛, 더욱 바람직하게는 2 ㎛~10 ㎛로 한다. 하드 코트층의 두께를 0.1 ㎛ 이상으로 함으로써 하드 코트성을 충분한 것으로 할 수 있다. 또한, 하드 코트층의 두께를 30 ㎛ 이하로 함으로써 컬의 발생이나 경화 부족이 되는 것을 방지할 수 있다.

하드 코트층은 연필 스크래치값(연필경도)이 H 이상, 보다 바람직하게는 2 H 이상, 더욱 바람직하게는 3 H 이상으로 조정되어 있는 것이 바람직하다. 연필 스크래치값이 소정값 이상으로 조정되어 있음으로써, 하드 코트층의 표면이 흡집이 나는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 연필 스크래치값은 JIS K5400：1990에 준거한 방법으로 측정한 값이다. 하드 코트층의 찰상성이나 경도는 하드 코트층을 구성하는 수지의 종류나 경화의 조건 등에 의해 조정할 수 있다.

하드 코트층은 평탄한 부재 상에 전술한 전리방사선 경화형 수지 등의 수지나, 필요에 따라 사용한 첨가제 및 희석 용매 등을 혼합하여 하드 코트층용 도포액을 조제하고, 종래 공지의 코팅방법, 예를 들면, 바 코터, 다이 코터, 블레이드 코터, 스핀 코터, 롤 코터, 그라비아 코터, 플로우 코터, 스프레이, 스크린 인쇄 등에 의해 도포하여, 필요에 따라서 건조 후, 전리방사선의 조사에 의해 전리방사선 경화형 수지를 경화시킴으로써 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 미세 구조체는 지지체 상에 형성된 것이어도 된다.

지지체로서는 유리판이나 플라스틱 필름 등의 투명성이 높은 것을 사용할 수 있다. 유리판으로서는 예를 들면 규산염 유리, 인산염 유리, 붕산염 유리 등의 산화 유리를 판유리화한 것을 사용할 수 있고, 특히 규산 유리, 규산알칼리 유리, 소다석회 유리, 칼리석회 유리, 납 유리, 바륨 유리, 붕규산 유리 등의 규산염 유리를 판유리화한 것이 바람직하다. 플라스틱 필름으로서는 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 트리아세틸셀룰로오스, 아크릴, 폴리염화비닐, 노르보르넨 화합물 등을 사용할 수 있고, 연신 가공, 특히 이축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 기계적 강도, 치수 안정성이 우수하기 때문에 적합하게 사용된다. 이러한 지지체는 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 원자외선 조사 처리, 언더코팅 이접착층(易接着層)의 형성 등의 이접착 처리가 실시된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

지지체의 두께로서는 특별히 한정되지 않고 적용되는 재료에 대해서 적절히 선택할 수 있지만, 일반적으로 25~500 ㎛이고, 바람직하게는 50~300 ㎛이다.

또한, 전술한 지지체에는 미세 구조체와의 접착성을 향상시키기 위해서 필름 표면에 이접착층을 설치하거나, 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 원적외선 처리 등을 행해도 된다.

<제조방법>

이하, 본 발명의 미세 구조체의 제조방법을 설명한다.

본 발명의 미세 구조체는 2P법, 2T법이나 엠보싱 가공법 등과 같은 전사 부형기술에 의해 형성할 수 있다. 그 때문에, 먼저 목적하는 요철 패턴을 형성하기 위한 틀을 준비한다. 틀은 금속 등의 내열성이 있는 재료에 직접 형상을 만드는 것도 가능하고, 전기 주조에 의해 만드는 것도 가능하다. 어느 경우에도, 먼저 반경이 일정한 원 또는 반경이 상이한 복수 종의 원으로 평면을 충전하고, 볼록부의 바닥면 또는 오목부 개구면의 위치를 결정한다. 또한 원을 목적하는 충전율로 배치하는 수법에 대해서는, 예를 들면, 재공표 WO2009/116429에 기재된 방법을 채용할 수 있다. 다음으로 각 원의 반경을 사용하여, 원을 바닥면으로 하는 볼록부의 높이 또는 오목부의 깊이 및 모선의 형상으로서 조건 1 또는 조건 3을 만족하는 수치를 설정한다. 여기까지는 계산기로 행할 수 있고, 이것에 의해 볼록부의 형상이 확정된다. 이어서 포토리소그래피, 미세 절삭 가공, 에칭 등의 미세 가공기술에 의해, 설계된 오목부를 예를 들면 틀 재료에 형성한다. 포토리소그래피에 있어서 형상을 제어하기 위해서는, 예를 들면 재공표 WO2007/040138나 재공표 WO2007/116671에 기재된 기술을 사용할 수 있다. 또한 미세 절삭 가공에 대해서는 드릴 선단 형상을 결정한 모선의 형상으로 함으로써 목적하는 볼록부 형상을 제작할 수 있다.

태양 1의 미세 구조체라면, 이것에 의해 볼록부와 상보적인 형상을 갖는 틀이 얻어진다. 태양 2의 미세 구조체라면, 이 틀을 토대로 그것과 상보적인 형상을 갖는 틀을 제작한다.

다음으로, 전술한 바와 같은 미세 구조체를 구성하는 고분자 수지 등을 상기와 같이 제작한 틀 내에 충전하고, 형상 패턴을 전사 부형시킨 후, 당해 고분자 수지 등을 경화시켜, 틀로부터 박리시킴으로써, 복수의 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 미세 구조가 부형된 미세 구조체가 얻어진다. 한편, 지지체를 사용하는 경우에는, 틀 내에 고분자 수지 등을 충전하고, 그 위에 지지체를 포개어 겹친 후, 당해 고분자 수지 등을 경화시켜, 틀로부터 박리시킴으로써, 지지체 상에 복수의 볼록부로 이루어지는 미세 구조가 부형된 미세 구조체가 얻어진다. 또한, 2P법에 의해 미세 구조체를 형성하는 경우에는 전리방사선 경화성 수지를 사용하고, 2T법이나 엠보싱 가공법에 의해 미세 구조체를 형성하는 경우에는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용한다.

전술한 전사 부형기술 중 미세 구조체를 비교적 단시간에 제작할 수 있고, 가열 냉각이 불필요하기 때문에 구성 부재의 열에 의한 변형을 적게 억제할 수 있는 관점에서는, 2P법을 채용하는 것이 바람직하다. 한편, 미세 구조체를 구성하는 부재의 재료 선택성의 자유도가 높고, 프로세스 비용을 삭감 가능한 관점에서는, 2T법을 채용하는 것이 바람직하다.

또한, 고분자 수지를 경화시키는 방법으로서는, 고분자 수지가 전리방사선 경화성 수지인 경우에는 전리방사선을 조사함으로써 경화시킬 수 있다. 또한, 고분자 수지가 열경화성 수지인 경우에는 열을 가함으로써 경화시킬 수 있다. 또한, 고분자 수지가 열가소성 수지인 경우에는 냉각함으로써 경화시킬 수 있다. 여기서, 전리방사선으로서는 예를 들면 초고압 수은등, 고압 수은등, 저압 수은등, 카본 아크, 메탈 할라이드 램프 등으로부터 발하여지는 100~400 ㎚, 바람직하게는 200~400 ㎚의 파장 영역의 자외선이나, 주사형·커튼형의 전자선 가속기로부터 발하여지는 100 ㎚ 이하의 파장 영역의 전자선을 이용할 수 있다.

본 발명의 발광소자용 미세 구조체는 최적의 발광 효율이 얻어지는 볼록형상 또는 오목형상을 시뮬레이션함으로써 결정된 요철 패턴을 구비하고 있기 때문에, 발광소자에 사용함으로써 빛의 취출 효율이 우수한 것으로 할 수 있다.

이어서, 본 발명의 발광소자에 대해서 설명한다. 본 발명의 발광소자는 광투과성 부재에 발광부를 형성한 것이다. 보다 구체적으로는, 발광부의 빛을 반사하는 반사 부재에 발광부와 광투과성 부재와 광취출 부재를 순서대로 구비한다. 이러한 구조의 발광장치로서, 구체적으로는 EL 소자, LED 소자 등을 들 수 있다. 이하, EL 소자에 적용한 실시형태를 설명한다.

본 발명의 EL 소자는 투명한 양극과 발광부와 음극을 순서대로 구비하여 이루어지는 것으로서, 상기 투명한 양극의 발광부가 형성된 측과는 반대 측에, 본 발명의 발광소자용 미세 구조체를 상기 볼록부의 꼭짓점(또는 오목부의 개구면)이 광출사면 측이 되도록 배치하여 이루어지는 것이다. 이들 투명한 양극과 음극 사이에 직류 전압을 인가하여 발광부에 전자 및 정공(正孔)을 주입하고, 그들의 재결합에 의해 여기자를 생성하여, 이 여기자가 불활성화될 때의 빛의 방출을 이용하여 발광부를 발광시키도록 하고 있다. EL 소자에는 추가로 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층, 전자 주입층, 유리 기판 등이 설치되는 경우도 있지만, 그것들은 주지의 것이며, 또한 필요에 따라서 적절히 설치하면 되기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.

도 11에 본 발명의 EL 소자를 나타낸다. 도 11(a)는 태양 1의 미세 구조체를 사용한 경우, 도 11(b)는 태양 2의 미세 구조체를 사용한 경우이다. 본 발명의 EL 소자(2)는 투명한 양극(12)과 발광부(13)와 음극(14)을 순서대로 구비하여 이루어지는 EL 소자로서, 상기 투명한 양극(12)의 발광부(13)가 형성된 측과는 반대 측에, EL 소자용 미세 구조체(1)를 상기 볼록부의 꼭짓점 또는 오목부의 개구면이 광출사면 측이 되도록 배치하여 이루어지는 것이다. 또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, EL 소자(2)에는 투명한 양극(12) 상에 유리 기판(11)을 설치해도 된다.

투명한 양극(12)은 발광부의 양측 중 광출사 측에 위치하고 있는 전극이고, 음극은 발광부의 양측 중 투명한 양극과는 반대 측에 위치하고 있는 전극이다.

투명한 양극(12)은 예를 들면, ITO막, IZO막 등을 증착법이나 스퍼터법 등의 드라이 프로세스로 성막한 층으로 할 수 있다. 단, 성막 재료는 이들에 한정되지 않고, 투명하고 전기 전도성을 갖는 재료라면 기타 재료도 사용 가능하다.

투명한 양극의 두께는 1 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 1 ㎛ 이하로 함으로써 국소적으로 스파이크가 들어가는 것을 방지할 수 있고, 또한 전광선 투과율이 저하되는 것을 함께 방지할 수 있다. 당해 국소적인 스파이크는 그 돌기의 높이가 예를 들면 100 ㎚에 달하면, 그 후의 성막 공정에 문제를 발생시킬 우려가 있다.

발광부(13)는 저분자계 또는 고분자계의 EL 재료를 성막한 층이다. 저분자계 EL 재료로서는 예를 들면, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 페릴렌 유도체, 폴리메틴계, 크산텐계, 쿠마린계, 시아닌계 등의 색소류, 8-히드로퀴놀린 및 그의 유도체의 금속 착체, 방향족 아민, 테트라페닐시클로펜타디엔 유도체 등을 들 수 있다. 고분자계의 EL 재료로서는 예를 들면, PPV(폴리파라페닐렌비닐렌), PAT(폴리티오펜), PF(폴리플루오렌), PPP(폴리파라페닐렌) 등의 π 공액계 고분자 재료를 들 수 있다. EL 재료에 의해, 백색 발광층으로서 형성할 수 있고, 또는, 청색, 적색, 황색, 녹색 등의 발광층으로서 형성하는 것도 가능하며, 이들 층을 적층한 것이어도 된다.

음극으로서는 예를 들면 일함수가 작은 Al(알루미늄), In(인듐), Mg(마그네슘), Ti(티탄), Ag(은), Ca(칼슘), Sr(스트론튬) 등의 금속, 또는, 이들 금속의 산화물이나 불화물 및 그의 합금, 적층체 등이 사용된다.

EL 소자를 구성하는 상기 요소의 굴절률은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일례로서, 미세 구조체를 구성하는 층이 1.40~1.70, 유리가 1.45~1.80, 투명 전극이 1.90~2.20, 발광부가 1.50~1.90이다.

이상과 같이, 본 발명의 EL 소자는 투명한 양극과 발광부와 음극을 순서대로 구비하여 이루어지는 것으로서, 상기 투명한 양극의 발광부가 형성된 측과는 반대 측에, 본 발명의 발광소자용 미세 구조체를 요철 패턴(볼록부의 꼭짓점 또는 오목부의 개구부)이 광출사면 측이 되도록 배치하여 이루어지는 것이기 때문에, 종래의 EL 소자와 비교하여 빛의 취출 효율이 우수한 것으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 EL 소자를 광원으로서 사용한 조명장치로 하는 것도 가능하다. 본 발명의 EL 소자를 조명장치의 광원으로서 사용함으로써, 종래에 비해 빛의 취출 효율이 우수한 조명으로 할 수 있다.

이상, 본 발명의 발광소자용 미세 구조체를 EL 소자에 적용한 실시형태를 설명했지만, 본 발명의 미세 구조체는 EL 소자 이외의 발광소자, 예를 들면, LED를 형광체 함유 수지나 투명 수지로 덮은 구조의 LED 소자에 대해서도 수지의 표면에 배치함으로써 동일하게 적용할 수 있어, 빛의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 추가적으로 설명한다. 또한, 「부」, 「%」는 특별히 나타내지 않는 한 기준으로 한다.

1. 미세 구조체의 제작

<오목형 금형의 제작>

미세 구멍 뚫기 가공기술에 의해 형성된 특정의 요철 형상을 부형 전사할 수 있는 금형 a~i(세로×가로의 사이즈가 10 ㎜×10 ㎜)를 준비하였다. 이 금형의 요철 형상은 개구의 반경이 25 ㎛, 깊이가 20 ㎛ 정도인 오목부를 소정의 충전율(별도 게시)로 밀착하여 제작한 것으로, 금형에 따라 오목부 모선의 형상을 다르게 하여 모선의 회전체인 오목부를 제작하였다.

[실시예 1]

금형 a에 자외선 경화형 수지로서 아크릴 모노머(메타크릴산메틸：와코 순약사) 50부 및 다관능성 아크릴 모노머(NK 에스테르 A-TMPT-3EO：신나카무라 화학 공업사) 45부, 광중합개시제(이르가큐어 184：치바·재팬사) 5부로 이루어지는 혼합액을 적하하고, 이 위에 두께 100 ㎛의 폴리에스테르 필름(코스모샤인 A4300：도요보세키사)을 밀착시켰다. 이 상태 그대로 폴리에스테르 필름 측으로부터 메탈 할라이드 램프에 의해 1500 mJ/㎠의 자외선을 조사하여, 자외선 경화형 수지를 경화시킨 후 폴리에스테르 필름 및 수지를 금형으로부터 박리시킴으로써, 금형의 형상을 충실하게 전사시킨 실시예 1의 미세 구조체를 제작하였다. 이 미세 구조체는 폴리에스테르 필름의 금형의 요철과의 사이에 약 10 ㎛의 기저부(도 5의 두께(t)에 상당)가 형성되어 있었다. 실시예 1의 미세 구조체의 구조를, 레이저 현미경(키엔스사：VK-9500)을 사용하여 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 2~6, 비교예 1~3]

실시예 1에서 사용한 금형 a 대신에 금형 b~i를 사용한 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2~6 및 비교예 1~3의 미세 구조체를 제작하였다. 실시예 2~6 및 비교예 1~3의 미세 구조체의 구조에 대해서 표 1에 나타낸다. 또한, 비교예 1의 미세 구조체의 볼록부는 반구형으로 되어 있다.

또한, 표 1 중에 있어서의 「볼록부 꼭짓점의 높이」란, 볼록부 바닥면의 반경에 대한 볼록부 꼭짓점의 높이의 비율을 나타낸다. 또한, 「3/4의 위치의 볼록부의 높이」, 「9/10의 위치의 볼록부의 높이」, 「1/4의 위치의 볼록부의 높이」, 「1/2의 위치의 볼록부의 높이」란, 볼록부 바닥면의 중심으로부터 당해 볼록부 바닥면 반경의 각각 3/4, 9/10, 1/4, 1/2의 위치에 있어서의 당해 볼록부 바닥면의 반경에 대한 볼록부의 높이의 비율을 나타낸다. 또한, 「볼록부의 충전율」이란, 미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부 바닥면의 충전율을 나타낸다. 또한, 「볼록부 단부의 각도」란, 볼록부의 바닥면과 볼록부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 볼록부 모선의 접선과 상기 볼록부의 바닥면이 이루는 각도(도 4의 α)를 나타낸다.

[실시예 7]

실시예 1의 미세 구조체의 볼록면 상에, 하드 코트층과 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 하드 코트 필름(KB 필름 N05S：키모토사)의 폴리에스테르 필름 측을 접착제를 매개로 첩합(貼合)하여, 실시예 7의 미세 구조체를 얻었다.

<볼록형 금형의 제작>

오목형 금형의 제작과 동일하게 하여, 미세 구멍 뚫기 가공기술에 의해 형성된 특정의 요철 형상을 갖는 기판을 제작하였다. 기판의 요철 형상은 개구의 반경이 25 ㎛, 깊이가 20 ㎛ 정도인 오목부를 소정의 충전율(별도 게시)로 밀착하여 제작한 것으로, 기판에 따라 오목부 모선의 형상을 다르게 하여 모선의 회전체인 오목부를 제작하였다. 이어서 전기 주조 가공하여 그 특정의 요철 형상을 반전시켜, 이러한 형상을 부형 전사할 수 있는 금형 j~r(세로×가로의 사이즈가 10 ㎜×10 ㎜)을 준비하였다.

[실시예 8]

금형 j에 자외선 경화형 수지로서 아크릴 모노머(메타크릴산메틸：와코 순약사) 50부 및 다관능성 아크릴 모노머(NK 에스테르 A-TMPT-3EO：신나카무라 화학 공업사) 45부, 광중합개시제(이르가큐어 184：치바·재팬사) 5부로 이루어지는 혼합액을 적하하고, 이 위에 두께 100 ㎛의 폴리에스테르 필름(코스모샤인 A4300：도요보세키사)을 밀착시켰다. 이 상태 그대로 폴리에스테르 필름 측으로부터 메탈 할라이드 램프에 의해 1500 mJ/㎠의 자외선을 조사하여, 자외선 경화형 수지를 경화시킨 후 폴리에스테르 필름 및 수지를 금형으로부터 박리시킴으로써, 금형의 형상을 충실하게 전사시킨 실시예 8의 미세 구조체를 제작하였다. 이 미세 구조체는, 금형에 의해 전사된 오목부의 바닥으로부터 폴리에스테르 필름면까지 약 10 ㎛의 기저부(도 8의 두께(t)에 상당)가 형성되어 있었다. 실시예 8의 미세 구조체의 구조를, 레이저 현미경(키엔스사：VK-9500)을 사용하여 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 9~13, 비교예 4~6]

실시예 8에서 사용한 금형 j 대신에 실시예 8과 동일한 수법에 의해 요철 형상을 변화시켜서 제작한 금형 k~r을 사용한 이외는 실시예 8과 동일하게 하여, 실시예 9~13 및 비교예 1~3의 미세 구조체를 제작하였다. 실시예 9~13 및 비교예 4~6의 미세 구조체의 구조를, 레이저 현미경(키엔스사：VK-9500)을 사용하여 측정한 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 비교예 4의 미세 구조체의 오목부의 공동부는 반구형으로 되어 있다.

또한, 표 2 중에 있어서의 「오목부 바닥의 깊이」란, 오목부 개구면의 반경에 대한 오목부 바닥의 깊이의 비율을 나타낸다. 또한, 「3/4의 위치의 오목부의 깊이」, 「9/10의 위치의 오목부의 깊이」, 「1/4의 위치의 오목부의 깊이」, 「1/2의 위치의 오목부의 깊이」란, 오목부 개구면의 중심으로부터 당해 오목부의 개구면 반경의 각각 3/4, 9/10, 1/4, 1/2의 위치에 있어서의 당해 오목부 개구면의 반경에 대한 오목부의 깊이의 비율을 나타낸다. 또한, 「오목부의 충전율」이란, 미세 구조체 표면에 차지하는 오목부 개구면의 충전율을 나타낸다. 또한, 「오목부 공동부 단부의 각도」란, 오목부의 개구면과 오목부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 오목부의 모선과 오목부의 개구면이 이루는 각도(도 7의 β)를 나타낸다.

[실시예 14]

실시예 8의 미세 구조체의 오목부의 개구면 상에, 하드 코트층과 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 하드 코트 필름(KB 필름 N05S：키모토사)의 폴리에스테르 필름 측을 접착제를 매개로 첩합하여, 실시예 14의 미세 구조체를 얻었다.

2. 평가

실시예 1~6(태양 1), 8~13(태양 2) 및 비교예 1~6의 미세 구조체를 OSRAM사 제조의 유기 EL 발광장치의 광출사면 상에 첩부(貼付)하여, 유기 EL 발광장치를 얻었다. 이어서, 이러한 유기 EL 발광장치에 대해서 3.5 V, 120 mA의 전압·전류를 인가하여 발광시킴으로써, 전체 광속(光束)을 측정하고 전력 효율을 구하였다. 태양 1의 미세 구조체를 평가하기 위해, 비교예 1의 미세 구조체의 전력 효율에 대한 실시예 1~6 및 비교예 2~3의 미세 구조체의 전력 효율의 변화 비율(효율 변화율(%))을 구하였다. 결과를 표 3에 나타낸다. 또한 태양 2의 미세 구조체를 평가하기 위해, 비교예 4의 미세 구조체의 전력 효율에 대한 실시예 8~13 및 비교예 4~6의 미세 구조체의 전력 효율의 변화 비율(효율 변화율(%))을 구하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.

태양 1의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치에 대해서는, 표 1 및 표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~6의 미세 구조체가 본 발명에서 규정하는 특수한 볼록부를 포함하는 것이기 때문에, 비교예 1의 미세 구조체에 비해 빛의 취출 효율이 우수한 것이 되었다.

특히, 실시예 1~3 및 5~6의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 당해 미세 구조체가 조건 1 뿐 아니라 조건 2도 만족시키는 것으로부터 빛의 취출 효율이 보다 우수한 것이 되었다. 또한, 실시예 6에 관해서는, 비교예 1에 대한 효율 변화율은 작지만, 본 발명에서 규정하는 특수한 볼록부를 포함하는 것이기 때문에, 실시예에서는 나타내고 있지 않은 동일한 충전율로 이루어지는, 본 발명에서 규정하는 특수한 볼록부 이외의 형상으로 이루어지는 것과 비교하면, 빛의 취출 효율이 우수한 것이 된다.

또한, 실시예 1~2의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부 바닥면의 충전율이 85% 이상인 것에 더하여, 당해 미세 구조체가 조건 1 및 조건 2의 적합한 범위인, 볼록부 꼭짓점의 높이가 볼록부 바닥면 반경의 0.70~1.07배이고, 당해 볼록부 바닥면의 중심으로부터 당해 바닥면 반경의 각각 3/4, 9/10, 1/4 및 1/2의 위치에 있어서의 당해 볼록부의 높이가 당해 바닥면 반경의 0.25~0.63배, 0.05~0.35배, 0.67~1.04배 및 0.63~0.88배인 것으로부터 빛의 취출 효율이 보다 우수한 것이 되었다.

또한, 실시예 1의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부 바닥면의 충전율이 85% 이상인 것에 더하여, 당해 미세 구조체가 조건 1 및 조건 2의 더욱 적합한 범위인, 볼록부 꼭짓점의 높이가 볼록부 바닥면 반경의 0.80~1.00배이고, 당해 볼록부 바닥면의 중심으로부터 당해 바닥면 반경의 각각 3/4, 9/10, 1/4 및 1/2의 위치에 있어서의 당해 볼록부의 높이가 당해 바닥면 반경의 0.37~0.53배, 0.08~0.20배, 0.77~0.93배 및 0.66~0.83배인 것으로부터 빛의 취출 효율이 보다 우수한 것이 되었다.

한편, 비교예 1의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부의 형상이 본 발명에서 규정하는 것과는 달리 반구형이었기 때문에, 실시예 1~6의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치에 비해 빛의 취출 효율이 뒤떨어지는 것이 되었다. 또한, 비교예 1의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 실시예 6의 것과 대략 동일한 정도의 전력 효율이었지만, 이것은 볼록부의 충전율의 차에 의한 것으로, 동일한 충전율인 실시예 1~4의 것과 비교하면 빛의 취출 효율이 뒤떨어지는 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 2 및 3의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치에 관해서도, 미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부의 형상이 본 발명에서 규정하는 것과는 상이한 것이었기 때문에, 실시예 1~6의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치에 비해 빛의 취출 효율이 뒤떨어지는 것이 되었다.

태양 2의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치에 대해서는, 표 2 및 4에 나타내는 바와 같이 실시예 8~13의 미세 구조체는 본 발명에서 규정하는 특수한 오목부를 포함하는 것이기 때문에, 비교예 4의 미세 구조체에 비해 빛의 취출 효율이 우수한 것이 되었다.

특히, 실시예 8~10 및 12~13의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 당해 미세 구조체가 조건 3 뿐 아니라 조건 4도 만족시키는 것으로부터 빛의 취출 효율이 보다 우수한 것이 되었다. 또한, 실시예 13에 관해서는, 비교예 4에 대한 효율 변화율은 작지만, 본 발명에서 규정하는 특수한 오목부를 포함하는 것이기 때문에, 실시예에서는 나타내고 있지 않은 동일한 충전율로 이루어지는, 본 발명에서 규정하는 특수한 오목부 이외의 형상으로 이루어지는 것과 비교하면 빛의 취출 효율이 우수한 것이 된다.

또한, 실시예 8~9의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 미세 구조체 표면에 차지하는 오목부 개구면의 충전율이 85% 이상인 것에 더하여, 당해 미세 구조체가 조건 3 및 조건 4의 적합한 범위인, 오목부 바닥의 깊이가 오목부의 개구면 반경의 0.75~1.38배이고, 당해 오목부 개구면의 중심으로부터 당해 개구면 반경의 각각 3/4, 9/10, 1/4 및 1/2의 위치에 있어서의 당해 오목부의 깊이가 당해 개구면 반경의 0.24~0.58배, 0.04~0.28배, 0.74~1.25배 및 0.65~0.97배인 것으로부터 빛의 취출 효율이 보다 우수한 것이 되었다.

또한, 실시예 8의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 미세 구조체 표면에 차지하는 오목부 개구면의 충전율이 85% 이상인 것에 더하여, 당해 미세 구조체가 조건 3 및 조건 4의 더욱 적합한 범위인, 오목부 바닥의 깊이가 오목부의 개구면 반경의 0.81~1.25배이고, 당해 오목부 개구면의 중심으로부터 당해 개구면 반경의 각각 3/4, 9/10, 1/4 및 1/2의 위치에 있어서의 당해 오목부의 깊이가 당해 개구면 반경의 0.34~0.53배, 0.07~0.23배, 0.78~1.17배 및 0.67~0.95배인 것으로부터 빛의 취출 효율이 보다 우수한 것이 되었다.

한편, 비교예 4의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 미세 구조체 표면에 차지하는 오목부의 형상이 본 발명에서 규정하는 것과는 달리 반구형의 공동부로 이루어지는 것이었기 때문에, 실시예 8~13의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치에 비해 빛의 취출 효율이 뒤떨어지는 것이 되었다. 또한, 비교예 4의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 실시예 13의 것과 대략 같은 정도의 전력 효율이었지만, 이것은 오목부의 충전율의 차에 의한 것으로, 동일한 충전율인 실시예 8~11의 것과 비교하면 빛의 취출 효율이 뒤떨어지는 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 5 및 6의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치에 관해서도 미세 구조체 표면에 차지하는 오목부의 형상이 본 발명에서 규정하는 것과는 상이한 것이었기 때문에, 실시예 8~13의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치에 비해 빛의 취출 효율이 뒤떨어지는 것이 되었다.

실시예 8~13의 미세 구조체에 대해서 그 표면을 손톱으로 문질러 보았지만 미세 구조체가 파괴되는 경우가 없어, 표면이 흠집이 나기 어려운 것이라는 것이 확인되었다.

3. 실시예 7 및 실시예 14의 평가

전술과 마찬가지로, 실시예 7 및 실시예 14의 미세 구조체를 각각 OSRAM사 제조의 유기 EL 발광장치의 광출사면 상에 첩부하여, 유기 EL 발광장치를 얻었다. 이어서, 이러한 유기 EL 발광장치에 대해서 3.5 V, 120 mA의 전압·전류를 인가하여 발광시킴으로써, 전체 광속을 측정하고 전력 효율을 구하였다. 비교예 1의 미세 구조체의 전력 효율에 대한 실시예 7의 미세 구조체의 전력 효율의 변화 비율(효율 변화율(%))을 구한 바 2.62%였다. 또한 비교예 4의 미세 구조체의 전력 효율에 대한 실시예 14의 미세 구조체의 전력 효율의 변화 비율(효율 변화율(%))을 구한 바 1.51%였다.

상기의 측정 결과에 나타내는 바와 같이, 실시예 7의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 본 발명에서 규정하는 특수한 볼록부를 포함하는 것이기 때문에, 빛의 취출 효율이 우수한 것이었다. 또한 실시예 14의 미세 구조체를 사용한 유기 EL 발광장치는 본 발명에서 특정하는 특수한 오목부를 포함하는 것이기 때문에, 빛의 취출 효율이 우수한 것이 되었다.

또한, 실시예 7 및 실시예 14의 미세 구조체의 볼록부가 형성된 측의 최표면을, JIS K5400：1990을 토대로 한 연필 스크래치 시험에 준하여, 헤이돈-14(신토 과학사)를 사용하여 연필경도를 측정한 바 2 H로, 흡집 방지성이 우수한 것이 확인되었다. 또한, 실시예 7 및 실시예 14의 미세 구조체의 볼록부가 형성된 측의 최표면에 부착되어 있었던 먼지나 지문은, 당해 최표면을 헝겊으로 닦음으로써 표면을 흠집을 내는 일 없이 간단하게 제거할 수 있었다.

1····본 발명의 미세 구조체
2····본 발명의 EL 소자
10···평탄한 부재
11···유리 기판
12···투명한 양극
13···발광부
14···음극

Claims

원형의 바닥면을 갖는 미세한 볼록부를 복수 포함하여 이루어지는 발광소자용 미세 구조체로서,
상기 볼록부는 상기 바닥면 중심의 수선 상에 꼭짓점을 갖고, 꼭짓점으로부터 바닥면의 원주 상에 내린 모선에 의해 획정되는 것이며,
상기 볼록부의 모선은 꼭짓점으로부터 바닥면의 원주 상에 이르기까지 높이를 단조롭게 감소하여 이루어지고,
상기 볼록부 꼭짓점의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.67~1.15배이며,
상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 3/4의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.21~0.65배이고,
상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 9/10의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.04~0.38배인 것을 특징으로 하는 발광소자용 미세 구조체.
제1항에 기재된 발광소자용 미세 구조체로서,
상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 1/4의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.65~1.08배이고,
상기 바닥면의 중심으로부터 상기 바닥면 반경의 1/2의 위치에 있어서의 상기 볼록부의 높이는 상기 바닥면 반경의 0.58~0.91배인 것을 특징으로 하는 발광소자용 미세 구조체.
원형의 개구면을 갖는 미세한 오목부를 복수 포함하여 이루어지는 발광소자용 미세 구조체로서, 상기 오목부는 상기 개구면 중심의 수선 상에 바닥을 갖고, 상기 바닥과 상기 개구면의 원주 상을 연결한 모선에 의해 획정되는 것이며,
상기 오목부의 모선은 개구면의 원주 상으로부터 바닥에 이르기까지 깊이를 단조롭게 깊게 하여 이루어지고,
상기 오목부 바닥의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.65~1.43배이며,
상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 3/4의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.16~0.79배이고,
상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 9/10의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.03~0.39배인 것을 특징으로 하는 발광소자용 미세 구조체.
제3항에 기재된 발광소자용 미세 구조체로서,
상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 1/4의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.64~1.35배이고,
상기 개구면의 중심으로부터 상기 개구면 반경의 1/2의 위치에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 상기 개구면 반경의 0.58~1.11배인 것을 특징으로 하는 발광소자용 미세 구조체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발광소자용 미세 구조체로서,
미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부의 바닥면 또는 오목부 개구면의 충전율이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 발광소자용 미세 구조체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발광소자용 미세 구조체로서,
미세 구조체 표면에 차지하는 볼록부의 바닥면 또는 오목부 개구면의 충전율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 발광소자용 미세 구조체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 발광소자용 미세 구조체로서,
상기 볼록부의 바닥면과 상기 볼록부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 상기 볼록부 모선의 접선과 상기 볼록부의 바닥면이 이루는 각도, 또는 상기 오목부의 개구면과 상기 오목부의 모선이 접하는 위치에 있어서의 상기 오목부 모선의 접선과 상기 오목부의 개구면이 이루는 각도가, 85°이하인 것을 특징으로 하는 발광소자용 미세 구조체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 발광소자용 미세 구조체로서,
상기 볼록부 또는 오목부가 형성된 표면 위에 표면이 평탄한 부재가 배치되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 발광소자용 미세 구조체.
반사부재와 발광부와 광투과성 부재와 광취출 부재를 순서대로 구비한 발광장치로서,
상기 광취출 부재로서 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 발광소자용 미세 구조체를 사용한 것을 특징으로 하는 발광소자.
투명한 양극과 발광부와 음극을 순서대로 구비하여 이루어지는 EL 소자로서,
상기 투명한 양극의 발광부가 형성된 측과는 반대 측에, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 발광소자용 미세 구조체를 상기 볼록부의 꼭짓점 또는 상기 오목부의 개구면이 광출사면 측이 되도록 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 EL 소자.
제9항에 기재된 발광소자를 광원으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제10항에 기재된 EL 소자를 광원으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 조명장치.