KR20170037960A - 유기 el 발광 장치 - Google Patents

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히로야스 이노우에
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니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

광을 발생시킬 수 있는 발광층과, 평균 입자경 0.1 μm~1 μm의 제1 광산란 입자를 포함하는 제1 광산란층과, 조열상의 프리즘을 이 순서로 구비하고, 상기 제1 광산란층에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정 L1, 및, 상기 제1 광산란층의 두께 D1이 D1/L1 < 6인, 유기 EL 발광 장치.

Description

유기 EL 발광 장치{ORGANIC EL LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은, 유기 EL 발광 장치에 관한 것이다. 여기서, 유기 EL이란, 유기 일렉트로루미네센스의 약칭이다.
복수층의 전극 사이에 발광층을 설치하여, 전기적으로 발광을 얻는 유기 EL 발광 장치는, 액정 셀을 대신할 표시 장치로서의 이용이 검토되고 있다. 또한, 유기 EL 발광 장치는, 그 고발광 효율, 저전압 구동, 경량, 저비용 등의 특성을 살린, 평면형 조명, 액정 표시 장치용 백라이트 등의 면광원 장치로서의 이용도 검토되고 있다.
유기 EL 발광 장치를 면광원 장치의 광원으로서 이용하는 경우, 유용한 형태의 광을 고효율로 소자로부터 취출하는 것이 과제가 된다. 예를 들어, 유기 EL 발광 장치의 발광층 자체는 발광 효율이 높지만, 장치를 구성하는 층간의 굴절률차 등의 조건에 따라서는, 광이 이러한 층을 투과하여 출광하기까지 동안의 광의 손실이 커진다. 따라서, 그러한 광의 손실을 가능한 한 저감하는 것이 요구된다.
광 취출 효율을 높이기 위한 방법으로서, 예를 들어, 유기 EL 발광 장치의 출광면에 다수의 오목부 또는 볼록부를 설치하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 유기 EL 발광 장치의 출광면에 각뿔 형상의 오목부를 형성하는 것이 제안되어 있다. 이에 의해, 광 취출 효율의 향상이 기대된다.
국제공개 제2012/002260호
그러나, 각뿔 형상의 오목부 또는 볼록부를 출광면에 형성하면, 제조 비용의 상승을 초래하는 일이 있었다. 이에, 제조 비용의 상승을 억제하면서 유기 EL 발광 장치의 광 취출 효율을 높일 수 있는 기술이 요구되고 있었다.
제조 비용의 상승을 억제하면서 광 취출 효율을 높이기 위한 기술로는, 유기 EL 발광 장치의 출광면에 조열상(條列狀)의 프리즘을 형성하는 것이 생각된다. 조열상의 프리즘은, 각뿔 형상의 오목부 및 볼록부보다 적은 공정에 의해 용이하게 제조할 수 있다. 그 때문에, 일반적으로, 조열상의 프리즘은, 각뿔 형상의 오목부 및 볼록부보다 저비용으로 제조할 수 있다. 그러나, 조열상의 프리즘을 출광면에 구비하는 유기 EL 발광 장치는, 각뿔 형상의 오목부 또는 볼록부를 출광면에 형성한 유기 EL 발광 장치와 동일한 정도까지 광 취출 효율을 높이는 것이 어려웠다.
본 발명은 상기의 과제를 감안하여 창안된 것으로, 조열상의 프리즘을 구비하고, 또한, 광 취출 효율이 우수한 유기 EL 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기의 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 발광층, 광산란층 및 조열상의 프리즘을 이 순서로 구비하는 유기 EL 발광 장치에 있어서, 광산란층의 두께와 광산란의 평균 자유 행정이 소정의 요건을 만족하도록 함으로써, 당해 유기 EL 발광 장치의 광 취출 효율을 높게 할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
〔1〕 광을 발생시킬 수 있는 발광층과,
평균 입자경 0.1 μm~1 μm의 제1 광산란 입자를 포함하는 제1 광산란층과,
조열상의 프리즘을 이 순서로 구비하고,
상기 제1 광산란층에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정 L1, 및, 상기 제1 광산란층의 두께 D1이, D1/L1 < 6인, 유기 EL 발광 장치.
〔2〕 상기 프리즘의 꼭지각이 80°이하인, 〔1〕에 기재된 유기 EL 발광 장치.
〔3〕 상기 제1 광산란층이, 제1 바인더를 포함하는, 〔1〕 또는 〔2〕에 기재된 유기 EL 발광 장치.
〔4〕 상기 제1 바인더의 굴절률이, 1.5 이상인, 〔3〕에 기재된 유기 EL 발광 장치.
〔5〕 상기 제1 바인더가, 고굴절 나노 입자를 포함하는, 〔3〕 또는 〔4〕에 기재된 유기 EL 발광 장치.
〔6〕 상기 고굴절률 나노 입자는, 상기 제1 바인더의 전량에 대한 비율로서, 20 중량% 이상 80 중량% 이하인, 〔5〕에 기재된 유기 EL 발광 장치.
〔7〕 상기 제1 광산란층에 있어서의 상기 제1 광산란 입자의 비율이 0.5 중량% 이상 40 중량% 이하인, 〔1〕~〔6〕 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 발광 장치.
〔8〕 상기 프리즘 및 상기 발광층 사이에, 상기 광을 산란시킬 수 있는 제2 광산란층을 구비하는, 〔1〕~〔7〕 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 발광 장치.
〔9〕 상기 제2 광산란층을, 상기 발광층 및 상기 제1 광산란층 사이에 구비하는, 〔8〕에 기재된 유기 EL 발광 장치.
〔10〕 상기 제1 광산란층이 점착성을 갖는, 〔1〕~〔9〕 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL 발광 장치.
본 발명에 의하면, 조열상의 프리즘을 구비하고, 또한, 광 취출 효율이 우수한 유기 EL 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치의 프리즘층의 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 일례에 따른 광산란층의 평균 자유 행정과 당해 광산란층에 포함되는 광산란 입자의 입자경의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 일례에 따른 프리즘층의 출광면을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3 및 비교예 2에 따른 시뮬레이션에서 얻어진 D1/L1과 전체 광속의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 시뮬레이션으로 얻어진 프리즘의 꼭지각과 전체 광속의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3 및 5, 그리고 비교예 2에 따른 시뮬레이션으로 얻어진 D1/L1과 전체 광속의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 참고예 1에서 얻어진 광산란 입자의 농도와 D/L의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 실시형태 및 예시물 등을 나타내어 본 발명에 대해 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태 및 예시물 등에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위 및 그 균등한 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
[1. 제1 실시형태]
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)는, 당해 유기 EL 발광 장치(100)의 내부에서 발생한 광을 출광면(100U)을 통하여 출광하기 위한 장치이다. 이 유기 EL 발광 장치(100)는, 출광면(100U)에 가까운 쪽부터, 출광면 구조층(110), 제1 광산란층(120), 지지 기판으로서의 기판층(130), 발광 소자층(140) 및 봉지층(150)을, 이 순서로 구비한다. 또한, 출광면 구조층(110)은, 조열상의 프리즘(160)을 갖는 프리즘층(111), 및, 기재 필름층(112)을 구비한다. 여기서 「조열상의 프리즘」이란, 어느 길이만큼 연속하여 연재(延在)하도록 나란히 설치된 복수의 단위 프리즘(161)의 집합을 나타낸다. 또한, 발광 소자층(140)은, 제1 전극층으로서의 투명 전극층(141), 제2 전극층으로서의 반사 전극층(143), 그리고, 투명 전극층(141) 및 반사 전극층(143) 사이에 설치된 발광층(142)을 구비한다.
유기 EL 발광 장치(100)는, 당해 유기 EL 발광 장치(100)의 두께 방향에 있어서, 봉지층(150), 반사 전극층(143), 발광층(142), 투명 전극층(141), 기판층(130), 제1 광산란층(120), 기재 필름층(112) 및 프리즘층(111)을, 이 순서로 구비하고 있다. 따라서, 발광층(142)에서 발생한 광은, 투명 전극층(141)을 투과한 후, 또는, 반사 전극층(143)에서 반사되고 나서 발광층(142) 및 투명 전극층(141)을 투과한 후에, 기판층(130), 제1 광산란층(120), 기재 필름층(112) 및 프리즘층(111)을 투과하여, 출광면(100U)을 지나 출광한다.
〔1.1. 출광면 구조층(110)〕
출광면 구조층(110)은, 프리즘층(111) 및 기재 필름층(112)을 구비한다. 또한, 이 출광면 구조층(110)의 발광 소자층(140)과는 반대측의 면은, 프리즘층(111)의 기재 필름층(112)과는 반대측의 면이며, 유기 EL 발광 장치(100)의 최표면에 노출되어 있다. 따라서, 프리즘층(111)의 기재 필름층(112)과는 반대측의 면은, 유기 EL 발광 장치(100)로서의 출광면(100U), 즉, 유기 EL 발광 장치(100)로부터 장치 외부로 광이 출광할 때의 출광면(100U)이다.
프리즘층(111)은, 출광면(100U)에 조열상의 프리즘(160)을 갖는다. 그 때문에, 출광면(100U)은, 미시적으로 보면 평탄한 면은 아니다. 그러나, 조열상의 프리즘(160)에 포함되는 단위 프리즘(161)은 작으므로, 출광면(100U)을 거시적으로 보면, 이 출광면(100U)은 유기 EL 발광 장치(100)의 주면과 평행한 평탄면일 수 있다. 이에, 이하의 설명에 있어서, 출광면(100U)에 대하여 평행 또는 수직이라는 것은, 별도로 언급하지 않는 한, 오목부 또는 볼록부를 무시하고 거시적으로 본 출광면(100U)에 대하여 평행 또는 수직인 것을 말한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 유기 EL 발광 장치(100)는, 별도로 언급하지 않는 한, 출광면(100U)이 수평 방향에 대하여 평행하고 또한 상향이 되도록 올려 놓은 상태에서 설명한다. 또한, 구성 요소가 「평행」 또는 「수직」이라는 것은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위, 예를 들어 ±5°의 범위 내에서 오차를 포함하고 있어도 된다.
출광면(100U)에 형성된 조열상의 프리즘(160)은, 출광면(100U)에 대하여 평행한 방향으로 연재하는 복수의 단위 프리즘(161)을 포함한다. 통상, 이들 단위 프리즘(161)은, 모두 동일한 일 방향으로 연재하고 있다. 또한, 이들 단위 프리즘(161)은, 본 발명의 효과를 현저하게 손상하지 않는 한, 간극을 두고 형성되어 있어도 되지만, 통상은, 간극 없이 나란히 형성되어 있다. 또한, 단위 프리즘(161)이 연재하는 방향에 수직한 평면에서 당해 단위 프리즘(161)을 자른 단면의 형상은, 통상은 삼각형이며, 바람직하게는 이등변삼각형이다. 단, 금형으로부터 프리즘(160)을 전사하여 제작하는 경우, 그 선단은 둥글게 되는 일이 있을 수 있으나, 본 명세서에서 말하는 프리즘(160)은, 단위 프리즘(161)의 선단 부분이 평평해져 있거나, 둥글게 되어 있는 것을 포함하는 것으로 한다. 한편, 가장 외측의 단위 프리즘(161)의 선단 부분을 평평하게 하거나 둥글게 함으로써, 내흠집 특성이 강해지는 효과가 있다.
본 실시형태에서는, 조열상의 프리즘(160)이, 일 방향으로 연재하는 복수의 볼록부로서의 단위 프리즘(161)의 집합으로 이루어지는 예를 나타내어 설명한다. 단위 프리즘(161) 각각은, 단위 프리즘(161)이 연재하는 방향에 수직한 평면에서 당해 단위 프리즘(161)을 자른 단면의 형상이, 이등변삼각형이다. 또한, 이들 단위 프리즘(161)은, 출광면(100U)의 전체면에 서로 평행하게 간극 없이 늘어서 있다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)의 프리즘층(111)의 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 조열상의 프리즘(160)의 꼭지각(θ160)은, 바람직하게는 10°이상, 보다 바람직하게는 20°이상, 특히 바람직하게는 30°이상이고, 바람직하게는 80°이하, 보다 바람직하게는 70°이하, 특히 바람직하게는 65°이하이다. 프리즘(160)의 꼭지각(θ160)을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써 프리즘(160)의 파손을 억제할 수 있고, 또한, 상한값 이하로 함으로써 유기 EL 발광 장치(100)의 광 취출 효율을 높일 수 있다. 단위 프리즘(161)의 선단 부분(162)이 평평해져 있거나 둥글게 되어 있거나 하는 경우, 조열상의 프리즘(160)의 꼭지각(θ160)은, 단위 프리즘(161)의 유기 EL 발광 장치(100)의 주면과 평행하지 않은 2개의 빗면(163 및 164)이 교차한 각도를 나타내는 것으로 한다.
단위 프리즘(161)의 치수는, 본 발명의 효과를 현저하게 손상하지 않는 범위에서, 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어, 단위 프리즘(161)의 피치(P161)는, 통상 1 μm 이상, 바람직하게는 5 μm 이상, 보다 바람직하게는 10 μm 이상이고, 통상 500 μm 이하, 바람직하게는 100 μm 이하, 보다 바람직하게는 50 μm 이하이다. 또한, 단위 프리즘(161)의 높이(또는 깊이)(H161)는, 통상 1 μm 이상, 바람직하게는 5 μm 이상, 보다 바람직하게는 10 μm 이상이고, 통상 500 μm 이하, 바람직하게는 100 μm 이하, 보다 바람직하게는 50 μm 이하이다. 단위 프리즘(161)의 치수를 이와 같은 범위로 함으로써, 유기 EL 발광 장치(100)의 광 취출 효율을 높일 수 있다.
프리즘층(111)의 재료의 예로는, 통상, 투명한 재료를 사용한다. 여기서 재료가 「투명」하다는 것은, 당해 재료가 광학 부재에 사용하기에 적합한 정도의 광선 투과율을 갖는 것을 의미하며, 예를 들어, 당해 재료의 1 mm 두께 환산에서의 전체 광선 투과율이, 통상 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상인 것을 의미한다. 또한, 전체 광선 투과율은, JIS K7361-1997에 준거하여 측정할 수 있다.
투명한 재료의 구체예로는, 각종 수지를 들 수 있다. 이러한 수지로는, 예를 들어, 열가소성 수지; 열경화성 수지; 그리고, 자외선 경화성 수지 및 전자선 경화성 수지 등의 에너지선 경화성 수지;를 들 수 있다. 그 중에서도 열가소성 수지는, 열에 의한 변형이 용이하기 때문에 바람직하다. 또한, 자외선 경화성 수지는, 경화성이 높아 효율이 좋으므로, 프리즘층(111)의 효율적인 형성이 가능하기 때문에 바람직하다. 열가소성 수지로는, 예를 들어, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 시클로올레핀 수지를 들 수 있다. 또한, 자외선 경화성 수지로는, 예를 들어, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 엔/티올 수지, 이소시아네이트 수지를 들 수 있다. 또한, 이들 수지는, 복수개의 중합성 관능기를 갖는 중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이들은, 1종류를 단독이어도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
또한, 프리즘층(111)의 재료는, 프리즘(160)을 형성하기 쉽고 또한 프리즘(160)의 내찰상성을 얻기 쉽다는 관점에서, 경화시의 경도가 높은 재료가 바람직하다. 구체적으로는, 7 μm의 막두께의 층을 요철 구조가 없는 상태로 형성하였을 때의 연필 경도가, HB 이상인 재료가 바람직하고, H 이상인 재료가 더욱 바람직하고, 2H 이상인 재료가 보다 바람직하다.
프리즘층(111)의 두께(T111)는, 바람직하게는 1 μm 이상, 보다 바람직하게는 5 μm 이상이고, 10 μm 이상으로 해도 된다. 또한, 프리즘층(111)의 두께(T111)는, 바람직하게는 500 μm 이하, 보다 바람직하게는 100 μm 이하이고, 50 μm 이하로 해도 된다. 프리즘층(111)의 두께(T111)를 상기 범위의 상한값 이하로 함으로써, 경화 수축에 의한 프리즘층(111)의 컬 등의 변형을 방지하여, 양호한 형상의 프리즘층(111)을 실현할 수 있다.
도 1에 나타내는 기재 필름층(112)은, 임의의 층이며, 통상, 투명한 재료의 필름으로 이루어진다. 기재 필름층(112)은, 프리즘층(111)과 동일한 재료에 의해 형성해도 된다. 그러나, 기재 필름층(112)을, 프리즘층(111)과는 다른 재료에 의해 형성함으로써, 다양한 특성을 갖는 출광면 구조층(110)을 얻을 수 있다. 예를 들어, 프리즘층(111)을 경도가 높은 재료로 형성하고, 또한, 기재 필름층(112)을 유연성을 갖는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 재료를 조합함으로써, 프리즘층(111)을 형성할 때의 기재 필름층(112)의 취급성을 향상시킬 수 있다. 또한, 프리즘층(111)을 형성한 후의 출광면 구조층(110)의 취급성을 높일 수 있다. 또한, 출광면 구조층(110)의 내구성을 높일 수 있다. 그 때문에, 고성능의 유기 EL 발광 장치(100)를 용이하게 제조할 수 있다.
기재 필름층(112)의 재료의 예로는, 지환식 올레핀 폴리머, 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 이들은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
기재 필름층(112)의 굴절률은, 제1 광산란층(120)의 바인더의 굴절률에 가까운 것이 바람직하다. 이하, 제1 광산란층(120)의 바인더를, 임의로 「제1 바인더」라고 하는 경우가 있다. 기재 필름층(112)의 굴절률과 제1 바인더의 굴절률의 구체적인 차는, 바람직하게는 0.15 이하, 보다 바람직하게는 0.1 이하, 더욱 바람직하게는 0.05 이하이다. 이에 의해, 유기 EL 발광 장치(100)의 광 취출 효율을 높일 수 있다. 여기서, 굴절률은, 엘립소미터(예를 들어, 제이·에이·울램·재팬 주식회사 제조 「M-2000」)에 의해 측정할 수 있다.
기재 필름층(112)의 두께는, 20 μm~300 μm인 것이 바람직하다.
상기와 같은 출광면 구조층(110)의 제조 방법에 제한은 없다. 예를 들어, 기재 필름층(112)의 면(112U) 상에, 상술한 프리즘층(111)의 재료를 사용한 포토 폴리머법(2P법)에 의해 프리즘층(111)을 형성하여, 출광면 구조층(110)을 제조할 수 있다.
〔1.2. 제1 광산란층(120)〕
(1.2.1. 제1 광산란층(120)이 만족하는 요건)
도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 광산란층(120)은, 프리즘층(111)과 발광 소자층(140) 사이에 설치되는 층이며, 제1 광산란 입자를 포함한다. 또한 통상, 제1 광산란층(120)은 제1 바인더를 포함한다. 또한, 제1 광산란층(120)은 하기의 요건(A) 및 요건(B)을 만족한다.
요건(A): 제1 광산란 입자의 평균 입자경이, 0.1 μm~1 μm이다.
요건(B): 제1 광산란층(120)에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정 L1, 및, 제1 광산란층(120)의 두께 D1이, D1/L1 < 6을 만족한다.
유기 EL 발광 장치(100)는, 상기의 요건(A) 및 요건(B)을 만족하는 제1 광산란층(120)을 구비함으로써, 출광면(100U)에 형성된 요철 구조로서 조열상의 프리즘(160)을 채용하면서, 높은 광 취출 효율을 실현할 수 있다.
이하, 이들 요건에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 요건(A)을 설명한다.
제1 광산란 입자의 평균 입자경은, 통상 0.1 μm 이상, 바람직하게는 0.3 μm 이상, 보다 바람직하게는 0.4 μm 이상이며, 통상 1 μm 이하, 바람직하게는 0.9 μm 이하이다. 본 명세서에 있어서, 평균 입자경이란, 별도로 언급하지 않는 한, 체적 평균 입자경을 가리킨다. 체적 평균 입자경은, 레이저 회절법으로 측정된 입자경 분포에 있어서 소경(小經) 측에서부터 계산한 누적 체적이 50%가 되는 입자경이다. 제1 광산란 입자의 평균 입자경을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 산란시켜야 할 광의 파장보다 제1 광산란 입자의 입자경을 안정적으로 크게 할 수 있으므로, 제1 광산란 입자에 의해 가시광을 안정적으로 산란시킬 수 있다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 입자경을 작게 할 수 있으므로 제1 광산란 입자에 닿은 광을 보다 광범위한 범위로 반사시킬 수 있기 때문에, 제1 광산란 입자에 의해 가시광을 효율적으로 산란시킬 수 있다.
다음으로, 요건(B)을 설명한다.
제1 광산란층(120)은, D1/L1이, 통상 6 미만, 바람직하게는 5 미만, 보다 바람직하게는 4.5 미만이다. D1/L1을 이러한 범위로 함으로써, 유기 EL 발광 장치(100)의 광 취출 효율을 효과적으로 높일 수 있다. 여기서, 「D1」은, 제1 광산란층(120)의 두께를 나타낸다. 또한, 「L1」은, 제1 광산란층(120)에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정을 나타낸다. D1/L1의 하한은, 특별히 제한은 없지만, 통상 0보다 크고, 바람직하게는 0.5보다 크고, 보다 바람직하게는 1보다 크다. 이에 의해, 상한시와 마찬가지로 광 취출 효율을 높일 수 있다.
일반적으로, 바인더 및 당해 바인더 중에 분산되는 광산란 입자를 포함하는 광산란층에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정 L은, 「평균 자유 행정 L = 1/(광산란 입자의 수 밀도 × 산란 단면적)」으로 산출된다.
광산란 입자의 수 밀도는, 단위 체적당의 광산란 입자의 수이다. 광산란 입자의 수 밀도의 계산에는, 통상, 광산란 입자 1개당 체적의 값을 사용한다. 광산란 입자 1개당 체적의 값을 구하는 경우, 광산란 입자의 입자경을 사용하는 경우가 있다. 일반적으로, 광산란 입자의 입자경에는 분포가 있기 때문에, 광산란 입자의 수 밀도의 계산에 사용하는 입자경으로는, 광산란 입자의 체적 평균 입자경을 대표값으로서 사용할 수 있다. 또한, 광산란 입자 1개당 체적의 값의 계산의 간단화를 위하여, 광산란 입자의 형상은, 구(球)로 가정하여 계산할 수 있다.
산란 단면적은, 미 산란 이론(MIE THEORY)에 의해 구할 수 있다. 미 산란 이론은, 일정한 굴절률을 갖는 매체(매트릭스) 중에, 그 매체와 다른 굴절률을 갖는 구형 입자가 존재하는 케이스에 대하여, 맥스웰의 전자 방정식의 해를 구한 것이다. 구형 입자가 광산란 입자에 상당하고, 매체가 바인더에 상당한다. 이 이론에 의하면, 상기의 산란 단면적은 「산란 단면적 = 산란 효율 K(α) × 구형 입자의 실단면적 πr2」으로 산출된다.
여기서, 산란광의 각도에 의존한 강도 분포 I(α, θ)는, 하기 (1)식으로 나타내어진다. 또한, 산란 효율 K(α)는, 하기 (2)식으로 나타내어진다. 또한, α는, 하기 (3)식으로 나타내어지며, 매체 중에서의 광의 파장 λ로 규격화된 구형 입자의 반경 r에 상당하는 양이다. 각도 θ는 산란각이며, 입사광의 진행 방향과 동일 방향을 θ = 180°로 한다. 또한, (1)식 중의 i1 및 i2는, (4)식으로 나타내어진다. 그리고, (2)식~(4)식 중의 아래첨자 ν가 붙은 a 및 b는 (5)식으로 나타내어진다. 윗첨자 1 및 아래첨자 ν를 붙인 P(cosθ)는, 르장드르(Legendre)의 다항식으로 이루어진다. 아래첨자 ν가 붙은 a 및 b는, 1차 및 2차의 레카티-베셀(Recatti-Bessel) 함수 Ψv 및 ζv(단, v는, 아래첨자 ν를 의미한다)와 그 도함수로 이루어진다. m은, 매트릭스를 기준으로 한 구형 입자의 상대 굴절률이며, m = nscatter/nmatrix이다. nscatter는, 구상 입자의 굴절률을 나타낸다. 또한, nmatrix는, 매체의 굴절률을 나타낸다.
[수학식 1]
Figure pct00001
[수학식 2]
Figure pct00002
[수학식 3]
Figure pct00003
[수학식 4]
Figure pct00004
[수학식 5]
Figure pct00005
예를 들어, 굴절률 1.56의 바인더와, 광산란 입자로서 굴절률 1.43의 실리콘 입자 대략 10.6 중량%(8 체적%)를 포함하는 광산란층의 평균 자유 행정 L을, 진공 중에서의 파장 550 nm의 광에 대하여 상기의 방법으로 계산하면, 도 3과 같이 된다. 도 3에 나타내는 예에서는, 광산란층에 있어서의 광산란 입자의 체적 농도를 일정하게 하여, 광산란 입자의 입자경을 200 nm, 600 nm, 1000 nm, 1500 nm 및 2000 nm로 변화시켰을 때의 평균 자유 행정 L을 나타내고 있다. 또한, 광산란 입자의 수 밀도[개/mm3]의 계산에 있어서는, 바인더의 비중을 1 g/cm3, 광산란 입자의 비중을 1.32 g/cm3로 하였다. 또한, 광산란 입자의 형상은, 구로 가정하였다. 이와 같이 광산란 입자의 형상을 구로 가정하는 것은, 실제의 광산란 입자의 형상이 구에 가까운 경우에 적용 가능하다. 또한, 실제의 광산란 입자의 형상이 구에 가까운 형상이 아닌 경우에도, 평균 자유 행정 L과 광산란 입자의 입자경의 경향은 크기의 문제이기 때문에, 동일한 경향을 나타낸다고 생각된다.
(1.2.2. 제1 광산란 입자)
상기의 요건(A) 및 (B)를 만족하는 범위에 있어서, 제1 광산란 입자로는 임의의 광산란 입자를 사용할 수 있다. 광산란 입자는, 광을 산란시킬 수 있는 입자이다. 제1 광산란 입자에 의해, 제1 광산란층(120)을 지날 때에 광을 산란시켜, 유기 EL 발광 장치(100)의 광 취출 효율을 높일 수 있다.
제1 광산란 입자로는, 무기 재료를 사용해도 되고, 유기 재료를 사용해도 된다.
제1 광산란 입자의 무기 재료로는, 예를 들어, 금속 및 금속 화합물을 들 수 있다. 또한, 금속 화합물로는, 예를 들어, 금속의 산화물 및 질화물을 들 수 있다. 그 구체예로는, 은, 알루미늄 등의 금속; 산화규소, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 질화규소, 주석 첨가 산화인듐, 산화티탄 등의 금속 화합물을 들 수 있다.
또한, 제1 광산란 입자의 유기 재료로는, 예를 들어, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 및 폴리스티렌 수지 등의 수지를 들 수 있다.
이들 제1 광산란 입자의 재료는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
그 중에서도, 제1 광산란 입자로는, 유기 재료로 이루어지는 입자가 바람직하다. 통상, 제1 광산란층(120)은, 제1 광산란층(120)을 제조하기에 적합한 도공액을 사용하여 제조한다. 이 도공액에 있어서 제1 광산란 입자는 침강하기 쉽고, 그 중에서도 비중이 무거운 무기 입자를 포함하는 경우에는 특히 침강을 일으키기 쉽다. 그 반면, 유기 재료로 이루어지는 제1 광산란 입자는 그 침강을 일으키기 어렵다. 그 때문에, 유기 재료로 이루어지는 제1 광산란 입자를 사용함으로써, 제1 광산란 입자를 편향 없이 균일하게 포함하는 제1 광산란층(120)을 실현할 수 있다. 이와 같이 제1 광산란 입자를 균일하게 포함하는 제1 광산란층(120)은, 점착성 등의 특성을 안정적으로 발현할 수 있으므로 바람직하다.
유기 재료로 이루어지는 호적한 제1 광산란 입자의 예를 상품명으로 들면, 실리콘 수지로 이루어지는 입자로는, 예를 들어, 상품명 「XC-99」(모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈사 제조, 체적 평균 입자경 0.7 μm)를 들 수 있다. 또한, 아크릴 수지로 이루어지는 입자로는, 예를 들어, 상품명 「MP 시리즈」(소켄 화학사 제조, 체적 평균 입자경 0.8 μm)를 들 수 있다. 또한, 폴리스티렌 수지로 이루어지는 입자로는, 예를 들어, 상품명 「SX 시리즈」(소켄 화학사 제조, 체적 평균 입자경 3.5 μm)를 들 수 있다.
또한, 제1 광산란 입자는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
제1 광산란 입자의 굴절률은, 통상 1.2 이상, 바람직하게는 1.3 이상, 보다 바람직하게는 1.4 이상이고, 통상 1.6 이하, 바람직하게는 1.55 이하, 보다 바람직하게는 1.5 이하이다. 제1 광산란 입자의 굴절률을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 입자경이나 막두께가 고르지 않을 때의 산란성의 변동을 억제할 수 있다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 충분히 광을 산란시킬 수 있다.
제1 광산란층(120)에 있어서의 제1 광산란 입자의 비율은, 바람직하게는 0.5 중량% 이상, 보다 바람직하게는 1 중량% 이상이고, 또한, 바람직하게는 40 중량% 이하, 보다 바람직하게는 20 중량% 이하이다. 제1 광산란 입자의 비율을 상기 범위에 들어가게 함으로써, 유기 EL 발광 장치(100)의 광 취출 효율을 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 통상은, 원하는 광산란 효과를 얻어, 출광면(100U)에서의 편각(polar angle) 방향에 따른 색 얼룩의 억제가 가능하다.
(1.2.3. 제1 바인더)
상기의 요건(A) 및 (B)를 만족하는 범위에 있어서, 제1 바인더로서 임의의 재료를 사용할 수 있다. 제1 바인더는, 제1 광산란 입자를 제1 광산란층(120)에 유지하는 기능을 갖는다. 또한, 제1 광산란층(120)에 있어서, 제1 광산란 입자는, 제1 바인더 중에 분산되어 있다. 통상, 제1 바인더는 투명하며, 이 투명한 제1 바인더 중을 투과하는 광이 제1 바인더와 제1 광산란 입자의 계면에서 반사됨으로써 광의 산란이 행해질 수 있다.
제1 바인더로는, 통상, 수지를 사용한다. 수지로는, 예를 들어, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 그리고 자외선 경화성 수지 및 전자선 경화성 수지 등의 에너지선 경화성 수지를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 열경화성 수지 및 에너지선 경화성 수지가, 높은 경도 및 제조 효율의 관점에서 바람직하다. 열가소성 수지로는, 예를 들어, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 시클로올레핀 수지를 들 수 있다. 또한, 자외선 경화성 수지로는, 예를 들어, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 엔/티올 수지, 이소시아네이트 수지를 들 수 있다. 이들 수지로는, 복수개의 중합성 관능기를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 제1 바인더로는, 점착성을 갖는 수지를 사용해도 된다. 이에 의해, 제1 광산란층(120)에 점착성을 구비시킬 수 있다. 제1 광산란층(120)이 점착성을 가짐으로써, 제1 광산란층(120)을 개재하여 출광면 구조층(110)과 기판층(130)을 용이하게 맞붙일 수 있으므로, 유기 EL 발광 장치(100)의 제조를 용이하게 행할 수 있다.
이와 같이 점착성을 갖는 수지로는, 예를 들어, 점착성을 갖는 점착성 재료로서 폴리머를 포함하는 점착제를 들 수 있다. 여기서 「점착제」란, 협의의 점착제뿐만 아니라, 핫멜트형의 점착제도 포함한다. 여기서, 협의의 점착제란, 23℃에 있어서의 전단 저장 탄성률이 1 MPa 미만이며, 상온에서 점착성을 나타내는 점착제를 말한다. 또한, 핫멜트형의 점착제란, 23℃에 있어서의 전단 저장 탄성률이 1 MPa~500 MPa이며, 상온에서 점착성을 나타내지 않는 점착제를 말한다. 그 중에서도, 점착제로는, 상온에서 점착성을 나타내는 협의의 점착제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 협의의 점착제는, 압력을 가함으로써 점착이 가능한 감압식의 점착제이며, 가열에 의한 열화 등의 영향을 발광층(142)에 미치지 않고 손쉽게 맞붙일 수 있다.
점착제의 예로는, 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 비닐알킬에테르계 점착제, 폴리비닐알코올계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 및 셀룰로오스계 점착제 등을 들 수 있다. 이들은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 그 중에서도, 투명성, 내후성, 및 내열성 등의 특성이 우수한 아크릴계 점착제가 바람직하다.
아크릴계 점착제는, 일반적으로, 점착성 재료로서 아크릴 폴리머를 포함한다. 아크릴 폴리머란, 아크릴 모노머를 중합하여 형성되는 구조를 갖는 구조 단위를 포함하는 폴리머이다. 이러한 아크릴 폴리머로는, 예를 들어, 아크릴 모노머를 중합하여 이루어지는 폴리머; 또는 아크릴 모노머 및 이것과 공중합할 수 있는 모노머와의 혼합물(모노머 혼합물)을 중합하여 이루어지는 폴리머를 들 수 있다.
아크릴 모노머의 예로는, 알킬(메트)아크릴레이트를 들 수 있다. 여기서, (메트)아크릴레이트는, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 및, 이들의 조합을 포함한다. 알킬(메트)아크릴레이트의 알킬기의 평균 탄소수는, 바람직하게는 1 이상, 보다 바람직하게는 3 이상이고, 바람직하게는 12 이하, 보다 바람직하게는 8 이하이다. 알킬(메트)아크릴레이트의 구체예로는, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 및 이소옥틸(메트)아크릴레이트를 들 수 있다. 또한, 이들은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
아크릴 모노머와 공중합할 수 있는 모노머로는, 관능기를 갖는 모노머, 질소 원자 함유 모노머, 및 개질 모노머를 바람직하게 들 수 있다.
관능기를 갖는 모노머의 예로는, 카르복실기를 갖는 모노머, 수산기를 갖는 모노머, 및 에폭시기를 갖는 모노머를 들 수 있다. 카르복실기를 갖는 모노머의 예로는, 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레산, 및 이타콘산을 들 수 있다. 수산기를 갖는 모노머의 예로는, 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메트)아크릴레이트, 하이드록시헥실(메트)아크릴레이트, 및 N-메틸올(메트)아크릴아미드를 들 수 있다. 에폭시기를 갖는 모노머의 예로는, 글리시딜(메트)아크릴레이트를 들 수 있다. 아크릴 모노머와 관능기를 갖는 모노머를 조합하여 사용하는 경우, 양자의 비율은, 아크릴 모노머 및 관능기를 갖는 모노머의 합계를 100 중량%로 하여, 아크릴 모노머가 60 중량%~99.8 중량%이고, 관능기를 갖는 모노머가 40 중량%~0.2 중량%인 것이 바람직하다.
질소 원자 함유 모노머의 예로는, (메트)아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, N,N-디에틸(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴로일모르폴린, (메트)아세토니트릴, 비닐피롤리돈, N-시클로헥실말레이미드, 이타콘이미드, 및 N,N-디메틸아미노에틸(메트)아크릴아미드 등을 들 수 있다. 아크릴 모노머와 질소 원자 함유 모노머를 조합하여 사용하는 경우, 양자의 비율은, 아크릴 모노머 및 질소 원자 함유 모노머의 합계를 100 중량%로 하여, 아크릴 모노머가 60 중량%~99.8 중량%이고, 질소 원자 함유 모노머가 40 중량%~0.2 중량%인 것이 바람직하다.
개질 모노머의 예로는, 아세트산비닐 및 스티렌을 들 수 있다. 아크릴 모노머와 개질 모노머를 조합하여 사용하는 경우, 양자의 비율은, 아크릴 모노머 및 개질 모노머의 합계를 100 중량%로 하여, 아크릴 모노머가 60 중량%~99.8 중량%이고, 개질 모노머가 40 중량%~0.2 중량%인 것이 바람직하다.
이들 아크릴 모노머와 공중합할 수 있는 모노머는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
점착성 재료로서의 폴리머의 양은, 제1 바인더의 전량에 대한 비율로서, 바람직하게는 10 중량% 이상, 보다 바람직하게는 20 중량% 이상이고, 바람직하게는 80 중량% 이하, 보다 바람직하게는 70 중량% 이하이다.
제1 바인더는, 고굴절 나노 입자를 포함하고 있어도 된다. 고굴절 나노 입자를 사용함으로써, 제1 바인더의 굴절률을 용이하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 굴절률이 낮은 점착제에 고굴절 나노 입자를 포함시킴으로써, 당해 점착제의 굴절률을 높일 수 있다. 이러한 고굴절 나노 입자로는, 통상, 평균 입자경이 작고, 또한, 고굴절 나노 입자를 포함하지 않는 점착제보다 높은 굴절률을 갖는 입자를 사용한다. 구체적으로는, 체적 평균 입자경이 100 nm 미만이고, 또한, 1.6 이상의 굴절률을 갖는 입자를 사용할 수 있다.
고굴절 나노 입자의 예로는, 무기 재료로 이루어지는 입자, 및, 굴절률이 1.6 이상인 유기 재료로 이루어지는 입자를 들 수 있다. 무기 재료의 예로는, 지르코니아, 티타니아, 산화주석, 산화아연 등의 산화물; 티탄산바륨, 티탄산스트론튬 등의 티탄산염; CdS, CdSe, ZnSe, CdTe, ZnS, HgS, HgSe, PdS, SbSe 등의 황화물, 셀렌화물 및 텔루르화물 등을 들 수 있다. 또한, 굴절률이 1.6 이상인 유기 재료의 예로는, 폴리스티렌 수지 등을 들 수 있다. 이들은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 또한, 이들 고굴절 나노 입자의 표면은, 분산성을 높이기 위한 각종 관능기, 실란 커플링제 등에 의해 표면 수식되어 있어도 된다.
그 중에서도, 고굴절 나노 입자로는, 반응성 수식 금속 산화물 입자가 바람직하다. 반응성 수식 금속 산화물 입자란, 금속 산화물과, 그 표면을 수식하는, 반응성 관능기를 갖는 유기물을 포함하는 입자를 말한다. 보다 구체적으로는, 반응성 수식 금속 산화물 입자는, 금속 산화물의 입자와, 당해 입자의 표면을 수식하는, 반응성 관능기를 갖는 유기물을 포함하는 피복 입자이다.
반응성 관능기를 갖는 유기물에 있어서의 반응성 관능기는, 금속 산화물의 입자와 수소 결합 등의 상호 작용을 가진 상태에 있어도 되고, 그러한 상태에 없고 다른 물질과 상호 작용할 수 있는 상태에 있어도 된다.
반응성 관능기의 예로는, 수산기, 인산기, 카르복실기, 아미노기, 알콕시기, 이소시아네이트기, 산할라이드, 산무수물, 글리시딜기, 클로로실란기, 및 알콕시실란기를 들 수 있다. 이들은 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
또한, 반응성 관능기를 갖는 유기물로는 특히, 이소시아네이트기를 갖는 유기물이, 금속 산화물과 주위 물질의 안정성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 이소시아네이트기를 갖는 유기물의 예로는, 아크릴옥시메틸이소시아네이트, 메타크릴옥시메틸이소시아네이트, 아크릴옥시에틸이소시아네이트, 메타크릴옥시에틸이소시아네이트, 아크릴옥시프로필이소시아네이트, 메타크릴옥시프로필이소시아네이트, 1,1-비스(아크릴옥시메틸)에틸이소시아네이트를 들 수 있다. 또한, 이들은 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
반응성 수식 금속 산화물 입자에 포함되는 금속 산화물의 예로는, 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄, 산화안티몬, 주석 도프 산화인듐(ITO), 안티몬 도프 산화주석(ATO), 불소 도프 산화주석(FTO), 인 도프 산화주석(PTO), 안티몬산아연(AZO), 인듐 도프 산화아연(IZO), 알루미늄 도프 산화아연, 갈륨 도프 산화아연, 산화세륨, 산화알루미늄, 및 산화주석을 들 수 있다. 또한, 이들은 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
반응성 수식 금속 산화물 입자에 있어서, 반응성 관능기를 갖는 유기물의 비율은, 금속 산화물 100 중량부에 대하여 1 중량부~40 중량부로 할 수 있다.
반응성 수식 금속 산화물 입자는, 예를 들어, 금속 산화물의 입자, 반응성 관능기를 갖는 유기물, 유기 용매 및 필요에 따라 임의의 첨가제를 혼합하고, 또한 얻어진 혼합물에 필요에 따라 초음파 처리 등의 처리를 실시함으로써, 유기 용매 중에 입자가 분산된 현탁액으로서 얻을 수 있다.
유기 용매의 예로는, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, n-부탄올, iso-부탄올 등의 알코올류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 에테르류, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 락트산에틸, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 에스테르류, 디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세토아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류를 들 수 있다. 유기 용제는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
임의의 첨가제의 예로는, 금속 킬레이트제를 들 수 있다. 또한, 첨가제는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
반응성 수식 금속 산화물 입자를, 유기 용매 중에 입자가 분산된 현탁액으로서 얻는 경우, 당해 현탁액을 그대로 제1 바인더의 제조에 제공하는 것이, 제조의 간편성 등의 관점에서 바람직하다. 이 경우, 상기의 현탁액은, 용매의 양 등의 조건을 조정함으로써 반응성 수식 금속 산화물 입자를 1 중량%~50 중량%로 포함하도록 조정되어 있는 것이 바람직하다.
혼합시에는, 비즈 밀 등의 혼합기를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 혼합에 의해, 2차 입자 또는 그 이상의 고차 입자를 1차 입자 레벨로 분쇄하여, 1차 입자의 상태에서 표면을 처리할 수 있다. 이에 의해, 균일한 표면 처리를 행할 수 있다.
또한, 혼합물에는, 필요에 따라 초음파 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 초음파 처리는, 예를 들어, 초음파 세정기, 초음파 호모게나이저, 초음파 분산기 등의 장치를 사용하여 행할 수 있다. 이러한 처리에 의해, 양호한 현탁액을 얻을 수 있다.
반응성 수식 금속 산화물 입자로는, 시판의 입자를 사용해도 된다. 금속 산화물로서 ZrO2를 포함하는 반응성 수식 금속 산화물 입자의 슬러리의 예로는, 상품명 「ZR-010」(주식회사 솔라 제조, 용매: 메틸에틸케톤, 입자 함유 비율 30%, 표면을 수식하는 반응성 관능기를 갖는 유기물: 중합성 관능기를 갖는 이소시아네이트, 체적 평균 입자경 15 nm)을 들 수 있다. 금속 산화물로서 TiO2를 포함하는 반응성 수식 금속 산화물 입자의 슬러리의 예로는, 상품명 「NOD-742GTF」(나가세 켐텍스 주식회사 제조, 용매: 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 입자 함유 비율 30%, 체적 평균 입자경 48 nm)를 들 수 있다.
또한, 고굴절 나노 입자는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
고굴절 나노 입자의 체적 평균 입자경은, 바람직하게는 5 nm 이상, 보다 바람직하게는 10 nm 이상, 특히 바람직하게는 15 nm 이상이고, 또한, 바람직하게는 100 nm 미만, 보다 바람직하게는 50 nm 이하이다. 고굴절 나노 입자의 체적 평균 입자경을 상기 범위의 상한값 이하로 함으로써, 제1 광산란층의 착색을 작게 하여, 광투과율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 크기의 고굴절 나노 입자는, 그 입자의 분산이 용이하다. 여기서, 고굴절 나노 입자가 응집하여 2차 입자 또는 그 이상의 고차 입자를 구성하는 경우, 상기 체적 평균 입자경의 범위는, 1차 입자경의 범위로 할 수 있다.
제1 바인더에 있어서, 고굴절 나노 입자의 비율은, 제1 바인더의 전량에 대한 비율로서, 바람직하게는 20 중량% 이상, 보다 바람직하게는 30 중량% 이상이고, 또한, 바람직하게는 80 중량% 이하, 보다 바람직하게는 70 중량% 이하이다. 고굴절 나노 입자의 비율을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 제1 바인더의 굴절률을 높일 수 있다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 제1 바인더의 경도의 상승을 억제할 수 있고, 또한, 점착력의 저하를 억제할 수 있다. 고굴절 나노 입자로서 상기와 같은 미소한 입자를 사용하면, 입자 표면적의 총계가 커지고, 제1 바인더에 포함되는 폴리머 분자 사슬 또는 모노머 분자와 상호 작용함으로써, 점착력에 영향을 줄 가능성이 있다. 따라서, 고굴절 나노 입자의 양은, 전술한 바와 같은 범위에 들어가게 하는 것이 바람직하다.
제1 바인더는, 가소제를 포함하고 있어도 된다. 가소제를 사용함으로써, 제1 바인더의 점도를 낮추어, 제1 광산란층(120)의 점착성을 높게 할 수 있다. 특히, 제1 바인더가 고굴절 나노 입자를 포함하는 경우, 제1 바인더의 점도가 높아져 제1 광산란층(120)의 점착성이 저하되는 경향이 있으므로, 가소제를 사용하는 것이 바람직하다.
가소제로는, 예를 들어, 폴리부텐, 비닐에테르 화합물, 폴리에테르 화합물(폴리알킬렌옥사이드 및 관능화 폴리알킬렌옥사이드를 포함한다), 에스테르 화합물, 폴리올 화합물(예를 들어, 글리세린), 석유 수지, 수첨 석유 수지, 및 스티렌계 화합물(예를 들어 α-메틸스티렌) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 점착성 재료와의 혼화성이 양호하고 또한 굴절률이 비교적 높은 점에서, 에스테르 화합물이 바람직하고, 특히 벤조산계, 프탈산계 등과 같은, 방향족 고리를 포함하는 에스테르 화합물이 바람직하다.
가소제로서 사용할 수 있는 벤조산에스테르로는, 예를 들어, 디에틸렌글리콜디벤조에이트, 디프로필렌글리콜디벤조에이트, 벤질벤조에이트, 및 1,4-시클로헥산디메탄올디벤조에이트를 들 수 있다. 그 중에서도 특히 바람직한 것으로는, 예를 들어, 디프로필렌글리콜디벤조에이트 및 벤질벤조에이트 등의 벤조산계의 에스테르 화합물; 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 부틸벤질프탈레이트, 디시클로헥실프탈레이트, 및 에틸프탈릴에틸글리콜레이트 등의 프탈산계의 에스테르 화합물;을 들 수 있다. 또한, 시판의 가소제의 예로는, 상품명 「BENZOFLEX 9-88SG」(이스트먼사 제조)를 들 수 있다. 또한, 가소제는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
제1 바인더에 있어서, 가소제의 비율은, 폴리머 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1 중량부 이상, 보다 바람직하게는 5 중량부 이상이고, 또한, 바람직하게는 35 중량부 이하, 보다 바람직하게는 30 중량부 이하이다.
제1 바인더의 굴절률은, 통상 1.5 이상, 바람직하게는 1.52 이상, 보다 바람직하게는 1.55 이상이고, 통상 1.9 이하, 바람직하게는 1.85 이하, 보다 바람직하게는 1.8 이하이다. 제1 바인더의 굴절률을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 적은 양의 제1 광산란 입자에 의해, D1/L1의 값을 호적한 범위로 용이하게 조정할 수 있다. 그 때문에, 제1 광산란 입자의 양이 과잉이 되는 것을 방지할 수 있으므로, 제1 광산란층(120)의 표면을 평활하게 하거나, 제1 광산란층이 점착층인 경우에는 제1 광산란층(120)의 점착성을 크게 하거나 하는 것이 용이하다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 고굴절 나노 입자를 배합할 때의 입자 분산을 용이하게 하는 것이나, 제1 광산란층이 점착층인 경우에는 점착성의 경시 변화를 작게 하거나, 점착층을 유연하게 하거나 하는 것이 가능하다.
제1 광산란층(120)은, 제1 광산란 입자 및 제1 바인더만에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 광산란층(120)에 있어서의 제1 바인더의 양은, 제1 광산란 입자의 비율과 제1 바인더의 비율의 합계가 100 중량%가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
(1.2.4. 제1 광산란층(120)의 두께)
제1 광산란층(120)의 두께 D1은, 통상 1 μm 이상, 바람직하게는 2 μm 이상, 보다 바람직하게는 3 μm 이상이고, 통상 50 μm 이하, 바람직하게는 40 μm 이하, 보다 바람직하게는 25 μm 이하이다. 제1 광산란층(120)의 두께를 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 충분히 광을 산란시킬 수 있다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 평평한 제1 산란층의 면상(面狀)을 형성할 수 있다.
(1.2.5. 제1 광산란층(120)의 제작 방법)
제1 광산란층(120)은, 예를 들어, 제1 광산란층(120)을 형성하기에 적합한 도공액을 원하는 지지면에 도포하고, 필요에 따라 건조 처리 등의 경화를 위한 처리를 행함으로써 제작할 수 있다. 이 때, 도공액으로는, 제1 광산란 입자 및 제1 바인더를 포함하는 액상의 조성물을 사용할 수 있다.
또한, 도공액은, 필요에 따라 임의의 성분을 포함하고 있어도 된다. 임의의 성분으로는, 예를 들어, 실란 커플링제 및 경화제 등의 첨가제; 그리고 용매 등을 들 수 있다.
실란 커플링제로는, 예를 들어, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-우레이도프로필트리에톡시실란, 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라술파이드, 및 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란을 들 수 있다. 또한, 시판의 실란 커플링제의 예로는, 상품명 「KBM-803」(신에츠 화학 공업 주식회사 제조)을 들 수 있다. 실란 커플링제는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
실란 커플링제의 양은, 제1 바인더 중의 폴리머 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.05 중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.2 중량부 이상이고, 또한, 바람직하게는 5 중량부 이하, 보다 바람직하게는 3 중량부 이하이다.
경화제로는, 예를 들어, 이소시아네이트 화합물을 들 수 있다. 경화제의 구체예로는, 디이소시안산이소포론을 포함하는 이소시아네이트의 부가 중합체(예를 들어, 미츠비시 화학사 제조 「NY-260A」)를 들 수 있다. 경화제는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
경화제의 양은, 제1 바인더 중의 폴리머 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.01 중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.05 중량부 이상이고, 또한, 바람직하게는 5 중량부 이하, 보다 바람직하게는 1 중량부 이하이다.
용매의 예로는, 반응성 수식 금속 산화물 입자의 제조에 사용하는 유기 용매의 예로서 든 것과 동일한 예를 들 수 있다. 또한, 용매는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
또한, 도공액에 포함되는 각 성분을 제조할 때, 그들 성분은, 용매에 용해 또는 분산된 용액 또는 현탁액으로서 얻어지는 경우가 있을 수 있다. 또한, 도공액에 포함되는 각 성분으로서 시판의 것을 구입한 경우도, 그들 성분은, 용액 또는 현탁액으로서 얻어지는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 상기의 용액 또는 현탁액에 포함되는 용매를, 도공액의 용매의 일부 또는 전부로서 사용해도 된다.
용매의 양은, 도공액의 고형분 전량 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 50 중량부 이상, 보다 바람직하게는 100 중량부 이상이고, 또한, 바람직하게는 300 중량부 이하, 보다 바람직하게는 250 중량부 이하이다. 여기서 도공액의 고형분이란, 도공액의 건조를 거쳐 잔류하는 성분을 말한다.
예를 들어, 상기의 도공액을 기재 필름층(112)의 면(112D)에 도포하고, 필요에 따라 경화를 위한 처리를 행하여, 제1 광산란층(120)을 제작해도 된다. 이렇게 하여 얻어지는 제1 광산란층(120)은, 도공액에 포함되어 있던 성분을 포함할 수 있는데, 성분의 일부가 반응에 의해 변화되어 있어도 되고, 또한, 성분의 일부가 휘발되어 소실되어 있어도 된다. 예를 들어, 건조의 공정에 의해, 실란 커플링제, 경화제 등의 반응성의 성분이 반응하여 다른 물질이 되어 있어도 되고, 또한 용매가 휘발되어 소실되어 있어도 된다.
〔1.3. 기판층(130)〕
기판층(130)으로는, 통상, 투명한 시트를 사용한다. 이 기판층의 재료의 예로는, 유리 또는 투명 수지를 사용할 수 있다. 기판층(130)에 사용할 수 있는 투명 수지의 예로는, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 자외선 경화성 수지, 및 전자선 경화성 수지를 들 수 있고, 이 중에서도 가공이 용이한 점에서 열가소성 수지가 바람직하다. 열가소성 수지의 예로는, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 및 시클로올레핀 수지의 수지를 들 수 있다. 또한, 이들은 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
기판층(130)의 굴절률은, 제1 광산란층(120)의 제1 바인더의 굴절률에 가까운 것이 바람직하다. 기판층(130)의 굴절률과 제1 바인더의 굴절률의 구체적인 차는, 바람직하게는 0.15 이하, 보다 바람직하게는 0.1 이하, 더욱 바람직하게는 0.05 이하이다. 이에 의해, 유기 EL 발광 장치(100)의 광 취출 효율을 높일 수 있다.
기판층(130)의 두께는, 예를 들어 수지로 이루어지는 기판층(130)이면 20 μm~300 μm가 바람직하다. 또한, 기판층(130)이 유리로 이루어지는 경우, 그 두께는, 10 μm~1100 μm가 바람직하다. 기판층(130)은, 가요성을 갖고 있어도 되고, 갖고 있지 않아도 된다. 따라서, 예를 들어 기판층으로서 700 μm 두께의 가요성이 없는 유리를 채용해도 된다.
〔1.4. 발광 소자층(140)〕
발광 소자층(140)은, 통상, 2층 이상의 전극층과, 이들 전극층 사이에 설치되고, 전극층으로부터 전압이 인가됨으로써 광을 발생시킬 수 있는 발광층을 구비한다. 이러한 발광 소자층은, 전극층, 발광층 등의 층을, 스퍼터링 등의 기지의 방법으로 기재 상에 순차 형성함으로써 형성할 수 있다. 본 실시형태에서는, 투명 전극층(141), 발광층(142) 및 반사 전극층(143)을 이 순서로 구비한 발광 소자층(140)을 예로 들어 설명한다.
발광층(142)의 발광 재료로는, 특별히 한정되지 않고 기지의 것을 임의 선택해도 된다. 발광층(142) 중의 발광 재료는 1종류에 한정하지 않고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 또한, 발광층(142)은, 1층만으로 이루어지는 단층 구조의 층으로 할 수 있다. 또한, 발광층(142)은, 광원으로서의 용도에 적합하도록, 복수의 층을 조합하여 구비하는 복층 구조의 층으로 해도 된다. 이에 의해, 발광층(142)을, 백색 또는 그것에 가까운 색의 광을 발생시키는 것으로 할 수 있다.
전극층의 재료는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 또한, 전극층은, 각각 1층만을 구비하는 단층 구조의 층이어도 되고, 2층 이상의 층을 구비하는 복층 구조의 층이어도 된다.
발광 소자층(140)은, 투명 전극층(141)과 반사 전극층(143) 사이에, 발광층(142)에 더하여, 예를 들어 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 등의 임의의 층(도시 생략)을 더 구비하고 있어도 된다. 또한, 발광 소자층(140)은 투명 전극층(141) 및 반사 전극층(143)에 통전하기 위한 배선, 발광층(142)의 봉지를 위한 주변 구조 등의 임의의 구성 요소를 더 구비하고 있어도 된다.
발광 소자층(140)에 포함될 수 있는 층을 구성하는 재료로는, 특별히 한정되지 않지만, 구체예로서 하기의 것을 들 수 있다.
투명 전극층의 재료로는, ITO(산화인듐주석)를 들 수 있다.
반사 전극층의 재료로는, 알루미늄, 은 등을 들 수 있다.
정공 주입층의 재료로는, 스타버스트계 방향족 디아민 화합물 등을 들 수 있다.
정공 수송층의 재료로는, 트리페닐디아민 유도체 등을 들 수 있다.
황색 발광층의 호스트 재료로는, 트리페닐디아민 유도체 등을 들 수 있고, 황색 발광층의 도펀트 재료로는, 테트라센 유도체 등을 들 수 있다.
녹색 발광층의 재료로는, 피라졸린 유도체 등을 들 수 있다.
청색 발광층의 호스트 재료로는, 안트라센 유도체 등을 들 수 있고, 청색 발광층의 도펀트 재료로는, 페릴렌 유도체 등을 들 수 있다.
적색 발광층의 재료로는, 유로퓸 착물 등을 들 수 있다.
전자 수송층의 재료로는, 알루미늄퀴놀린 착물(Alq) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(142)은, 복수의 층을 조합함으로써, 적층형 또는 탠덤형이라 불리는, 보색 관계에 있는 색의 광을 발생하는 발광층으로 해도 된다. 보색 관계의 조합은, 예를 들어, 노랑/파랑, 또는 초록/파랑/빨강 등으로 해도 된다.
〔1.5. 봉지층(150)〕
봉지층(150)은, 물을 차단하기 위한 층이다. 또한, 봉지층(150)은, 물뿐만 아니라 산소를 차단하는 기능도 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 발광 소자층(140) 내의 유기 재료가 수증기 및 산소에 의해 열화되는 것을 방지할 수 있다. 봉지층(150)은, 예를 들어, 수지 등의 유기 재료로 형성해도 되고, 금속 및 금속 화합물 등의 무기 재료로 형성해도 된다. 이러한 봉지층(150)은, 예를 들어, 적절한 재료로 형성된 봉지 필름 등을 발광 소자층(140)의 표면에 맞붙임으로써 형성할 수 있다.
〔1.6. 유기 EL 발광 장치(100)의 주요 이점〕
상술한 구성을 갖는 유기 EL 발광 장치(100)에서는, 투명 전극층(141) 및 반사 전극층(143)으로부터 전압이 인가됨으로써, 발광층(142)이 광을 발생시킨다. 이와 같이 하여 발생한 광은, 투명 전극층(141)을 투과한 후, 또는, 반사 전극층(143)에서 반사되고 나서 발광층(142) 및 투명 전극층(141)을 투과한 후에, 기판층(130), 제1 광산란층(120), 기재 필름층(112) 및 요철 구조층(111)을 투과하여, 출광면(100U)을 지나 출광한다. 이 때, 상기의 광은, 제1 광산란층(120)에 포함되는 제1 광산란 입자의 표면에서의 반사에 의해, 제1 광산란층(120)을 투과할 때에 산란된다. 또한, 출광면(100U)에 프리즘(171)이 설치되어 있기 때문에, 상기의 광은, 출광면(100U)에 대하여 상기 출광면(100U)을 투과할 수 있는 입사각으로 입사되기 쉽다.
그리고, 이들 사항에 더하여, 본 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)는, 상술한 요건(A) 및 (B)를 만족하고 있다. 이에 의해, 발광층(142)에서 발생한 광은, 출광면(100U)을 지나 외부로 출광하기 쉬우므로, 본 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)는 높은 광 취출 효율을 얻을 수 있다.
상기의 광 취출 효율은, 본 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와, 대조의 발광 장치를 대비하여 구해지는 광 취출 효율 Q의 값을 기초로 평가할 수 있다. 여기서, 광 취출 효율 Q는, 식「Q = (본 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)로부터 나오는 전체 광속)/(대조의 발광 장치로부터 나오는 전체 광속)」으로 얻어진다. 대조의 발광 장치는, 일부의 층의 유무에 있어서만 본 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 다른 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 투명 전극층(141)보다 출광면(100U)에 가까운 층(즉, 출광면 구조층(110)에서부터 기판층(130)까지의 층)을 구비하지 않는 것 외에는 유기 EL 발광 장치(100)와 동일한 구조를 갖는 발광 장치를 대조의 발광 장치로서 사용해도 되는데, 광 취출 효율에 크게 영향을 주지 않는 다른 구성에 있어서도 상이한 것이어도 된다.
또한, 통상은, 유기 EL 발광 장치(100)에 의하면, 색 얼룩을 작게 할 수 있다. 여기서 색 얼룩이란, 출광면(100U)을 관찰한 경우에, 관찰하는 방향에 따라 관찰되는 광의 색이 다른 현상을 말한다.
[2. 제2 실시형태]
본 발명의 유기 EL 발광 장치는, 제1 실시형태에 있어서 설명한 층 이외에도, 임의의 층을 구비할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 유기 EL 발광 장치는, 제1 광산란층에 조합하여, 조열상의 프리즘 및 발광층 사이에, 발광층이 발생한 광을 산란시킬 수 있는 제2 광산란층을 구비하고 있어도 된다. 이하, 제2 광산란층을 구비한 유기 EL 발광 장치의 예를, 도면을 들어 설명한다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(200)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 4에 나타내는 유기 EL 발광 장치(200)에서는, 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 동일한 부위는, 제1 실시형태의 설명에 있어서 사용한 것과 동일한 부호를 붙여 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(200)는, 제1 광산란층(120)과 발광 소자층(140) 사이에, 제2 광산란층(270)을 구비한다. 보다 구체적으로는, 유기 EL 발광 장치(200)는, 기판층(130)과 발광 소자층(140) 사이에 제2 광산란층(270)을 구비하는 것 이외에는, 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 동일한 구조를 갖는다.
제2 광산란층(270)은, 광을 산란시킬 수 있는 광산란 구조로서 기능할 수 있는 층이며, 제2 광산란 입자를 포함한다. 또한, 통상, 제2 광산란층(270)은, 제2 광산란 입자를 제2 광산란층(270)에 유지하기 위하여, 제2 바인더를 포함한다. 이러한 제2 광산란층(270)에서는, 제2 광산란 입자는, 제2 바인더 중에 분산되어 있다. 통상, 제2 바인더는 투명하며, 이 투명한 제2 바인더 중을 투과하는 광이 제2 바인더와 제2 광산란 입자의 계면에서 반사됨으로써 광의 산란이 될 수 있다.
제2 광산란층(270)이 제2 광산란 입자를 포함하는 경우, 당해 제2 광산란층(270)은, (D1/L1 + D2/L2) < 6을 만족하는 것이 바람직하다. 여기서, 「D2」는, 제2 광산란층(270)의 두께를 나타낸다. 또한, 「L2」는, 제2 광산란층(270)에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정을 나타낸다. 보다 상세하게는, (D1/L1 + D2/L2)의 값은, 바람직하게는 0.5 이상, 보다 바람직하게는 0.8 이상, 특히 바람직하게는 1.4 이상이고, 통상 6 이하, 바람직하게는 5 이하, 보다 바람직하게는 4.5 이하이다. 이에 의해, 유기 EL 발광 장치(200)의 광 취출 효율을 더욱 높일 수 있다.
제2 광산란 입자는, 제1 광산란 입자로서 설명한 입자의 범위에서 선택되는 입자를 임의로 사용할 수 있다. 또한, 제2 광산란 입자는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
제2 광산란 입자의 굴절률은, 통상 1.2 이상, 바람직하게는 1.3 이상, 보다 바람직하게는 1.4 이상이고, 통상 1.6 이하, 바람직하게는 1.55 이하, 보다 바람직하게는 1.5 이하이다. 제2 광산란 입자의 굴절률을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 입자경이나 막두께가 고르지 않을 때의 산란성의 변동을 억제할 수 있다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 충분히 광을 산란시킬 수 있다.
제2 광산란 입자의 평균 입자경은, 바람직하게는 0.2 μm 이상, 보다 바람직하게는 0.3 μm 이상, 특히 바람직하게는 0.4 μm 이상이고, 바람직하게는 1 μm 이하, 보다 바람직하게는 0.9 μm 이하, 특히 바람직하게는 0.6 μm 이하이다. 제2 광산란 입자의 평균 입자경을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 제2 광산란 입자에 의해 가시광을 안정적으로 산란시킬 수 있다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 제2 광산란 입자에 의해 가시광을 효율적으로 산란시킬 수 있다. 또한, 통상은, 발광 소자층(140)에 포함되는 각 층에는 평탄성이 요구되는 점에서, 그 의미에 있어서도, 발광 소자층(140)의 근방에 배치되는 제2 광산란층(270)에 포함되는 제2 광산란 입자의 평균 입자경은, 상기와 같이 작은 것이 바람직하다.
제2 광산란층(270)에 있어서의 제2 광산란 입자의 비율은, 바람직하게는 0.5 중량% 이상, 보다 바람직하게는 1 중량% 이상이고, 또한, 바람직하게는 40 중량% 이하, 보다 바람직하게는 20 중량% 이하이다. 제2 광산란 입자의 비율을 상기 범위에 들어가게 함으로써, 원하는 광산란 효과를 얻어, 출광면(100U)에서의 편각(polar angle) 방향에 따른 색 얼룩의 억제가 가능하다.
제2 바인더로는, 제1 바인더로서 설명한 재료의 범위에서 선택되는 재료를, 임의로 사용할 수 있다.
제2 바인더의 굴절률은, 통상 1.52 이상, 바람직하게는 1.55 이상, 보다 바람직하게는 1.65 이상이고, 통상 1.9 이하, 바람직하게는 1.85 이하, 보다 바람직하게는 1.8 이하이다. 제2 바인더의 굴절률을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 제2 광산란 입자의 양이 적은 경우에도, D2/L2의 값을 호적한 범위로 용이하게 조정할 수 있다. 그 때문에, 제2 광산란 입자의 양이 과잉이 되는 것을 방지할 수 있으므로, 제2 광산란층(270)의 표면을 용이하게 평활하게 할 수 있다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 발광 소자층(140)과 제2 바인더의 굴절률차를 작게 하여 반사를 억제하거나, 고굴절 나노 입자를 배합할 때의 입자 분산을 용이하게 할 수 있다.
제2 광산란층(270)은, 제2 광산란 입자 및 제2 바인더만으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 제2 광산란층(270)에 있어서의 제2 바인더의 양은, 제2 광산란 입자의 비율과 제2 바인더의 비율의 합계가 100 중량%가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
제2 광산란층(270)의 두께 D2는, 통상 1 μm 이상, 바람직하게는 2 μm 이상, 보다 바람직하게는 3 μm 이상이고, 통상 30 μm 이하, 바람직하게는 20 μm 이하, 보다 바람직하게는 10 μm 이하이다. 제2 광산란층(270)의 두께를 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써, 충분히 광을 산란시킬 수 있다. 또한, 상한값 이하로 함으로써, 성막시의 면상을 편차 없이 균일하게 할 수 있다.
제2 광산란층(270)은, 예를 들어, 제1 광산란층(120)의 제작 방법으로서 설명한 방법과 동일하게 하여 제작할 수 있다.
이러한 제2 광산란층(270)을 구비하는 유기 EL 발광 장치(200)는, 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 동일하게 하여 사용할 수 있고, 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 동일한 이점을 얻을 수 있다.
[3. 제3 실시형태]
상술한 제2 실시형태에서는, 제1 광산란층에 조합하여, 제2 광산란 입자 및 제2 바인더를 포함하는 제2 광산란층을 예시하여 설명하였다. 그러나, 제1 광산란층과 광을 산란시킬 수 있는 임의의 층을 조합하는 경우, 임의의 층의 구조는, 이와 같이 광산란 입자에 의해 광을 산란시킬 수 있는 층에 한정되는 것은 아니다. 이하, 광산란 입자 이외의 요소에 의해 광을 산란시킬 수 있는 층을 제1 광산란층과 조합한 유기 EL 발광 장치의 예를, 도면을 들어 설명한다.
도 5는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(300)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 5에 나타내는 유기 EL 발광 장치(300)에서는, 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 동일한 부위는, 제1 실시형태의 설명에 있어서 사용한 것과 동일한 부호를 붙여 나타낸다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(300)는, 기판층(130)과 발광 소자층(140) 사이에 광산란 구조층(370)을 구비하는 것 이외에는, 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 동일한 구조를 갖는다.
광산란 구조층(370)은, 상이한 굴절률을 갖는 제1 투광층(371) 및 제2 투광층(372)을 구비한다. 이들 제1 투광층(371) 및 제2 투광층(372)은 경계면(373)에서 접하고 있다. 또한, 제1 투광층(371) 및 제2 투광층(372)은 두께가 불균일하게 형성되어 있다. 그 때문에, 상기의 경계면(373)은 평탄하지 않은 요철면이 되어 있고, 서로 평행하지 않은 복수의 면부(373A, 373B 및 373C)를 포함한다.
상기의 경계면(373)을 광이 투과할 때, 통상, 그 광은, 경계면(373)으로의 입사각에 따라 굴절된다. 여기서, 경계면(373)은, 상기와 같이 서로 평행하지 않은 복수의 면부(373A~373C)를 포함한다. 따라서, 경계면(373)을 광이 투과하는 광은, 면부(373A~373C)마다 굴절되므로, 경계면(373)을 투과한 후의 광은 복수의 상이한 방향으로 나아간다. 그 때문에, 광산란 구조층(370)에 의해 광을 산란시킬 수 있다.
이러한 광산란 구조층(370)을 구비하는 유기 EL 발광 장치(300)는, 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 동일하게 하여 사용할 수 있고, 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)와 동일한 이점을 얻을 수 있다.
[4. 변경예]
본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 더 변경하여 실시할 수 있다.
예를 들어, 요철 구조에 포함되는 단위 프리즘은, 일 방향으로 직선상으로 연재하는 것에 한정되지 않는다. 도 6은, 어느 예에 따른 프리즘층(411)의 출광면(400U)을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 예를 들어, 도 6에 나타내는 바와 같이, 복수의 상이한 방향으로 굴곡되도록 연재하는 단위 프리즘(461)의 집합에 의해, 조열상의 프리즘(460)을 설치해도 된다.
또한, 예를 들어, 조열상의 프리즘에 포함되는 단위 프리즘의 높이는, 상술한 실시형태와 같이 일정하지 않고, 상이해도 된다.
또한, 상술한 실시형태에서는 각 단위 프리즘(161)이 당해 단위 프리즘(161)의 연재 방향에 있어서 출광면(100U)의 전체에 연속하여 설치된 예를 나타내어 설명하였으나, 단위 프리즘(161)은, 반드시 당해 단위 프리즘(161)의 연재 방향에 있어서 출광면(100U)의 전체에 연속하여 설치되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 제1 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(100)의 프리즘층(111)에, 각 단위 프리즘(161)을 당해 단위 프리즘(161)의 연재 방향(도 1의 안길이 방향)에 있어서 복수개로 구분하는 간극을 설치해도 된다.
또한, 예를 들어, 상술한 실시형태에 따른 반사 전극층(143)을, 투명 전극층 및 반사층을 조합한 복층 부재로 바꿔도, 상술한 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치와 동일한 효과를 갖는 장치를 얻을 수 있다.
또한, 예를 들어, 상술한 실시형태에 따른 반사 전극층(143)을, 투명 전극층으로 바꿔도 된다. 이에 의해, 양면으로부터 광을 출광할 수 있는 유기 EL 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 유기 EL 발광 장치는, 층의 위치를 변경해도 되며, 예를 들어, 제1 실시형태에 있어서 제1 광산란층(120)을 기판층(130)과 투명 전극층(141) 사이에 설치해도 된다. 또한, 예를 들어, 제2 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(200)에 있어서, 제1 광산란층(120)과 제2 광산란층(270)의 위치를 교체하여, 제1 광산란층(120)을 발광 소자층측, 제2 광산란층(270)을 프리즘측으로 해도, 제2 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 예를 들어, 제3 실시형태에 따른 유기 EL 발광 장치(300)에 있어서, 제1 광산란층(120)과 광산란 구조층(370)을 교체해도 된다. 또한, 유기 EL 발광 장치는, 기재 필름층(112), 기판층(130), 봉지층(150)을 구비하고 있지 않아도 된다. 또한, 유기 EL 발광 장치는, 상술한 층에 더하여 임의의 층을 더 구비하고 있어도 된다.
[5. 유기 EL 발광 장치의 용도]
본 발명의 유기 EL 발광 장치는, 예를 들어, 조명 기구 및 백라이트 장치 등의 용도로 사용할 수 있다. 조명 기구는, 본 발명의 유기 EL 발광 장치를 광원으로서 갖고, 또, 광원을 유지하는 부재, 전력을 공급하는 회로 등의 임의의 구성 요소를 포함할 수 있다. 백라이트 장치는, 본 발명의 유기 EL 발광 장치를 광원으로서 갖고, 또, 케이싱, 전력을 공급하는 회로, 출광하는 광을 더욱 균일하게 하기 위한 확산판, 확산 시트, 프리즘 시트 등의 임의의 구성 요소를 포함할 수 있다. 백라이트 장치의 용도는, 액정 표시 장치 등, 화소를 제어하여 화상을 표시시키는 표시 장치, 그리고, 간판 등의 고정된 화상을 표시시키는 표시 장치의 백라이트로서 사용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 나타내어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위 및 그 균등한 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
이하의 실시예 및 비교예에 있어서, 재료의 양을 나타내는 「%」 및 「부」는, 별도로 언급하지 않는 한, 중량 기준이다. 또한, 실시예 및 비교예 중의 조작은, 별도로 언급하지 않는 한 상온 상압의 환경 하에서 행하였다.
또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서, 광산란층에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정의 계산은, 진공 중에서의 파장 550 nm의 광에 대하여, 미 산란 이론을 이용한 전술한 방법에 의해 행하였다.
[I. 실측에 기초하는 실시예 및 비교예]
[실시예 1]
(1-1. 유기 EL 소자의 제조)
두께 0.7 mm, 굴절률 1.52의 유리 기판의 일방의 면에, 두께 100 nm의 투명 전극층, 두께 10 nm의 홀 수송층, 두께 20 nm의 황색 발광층, 두께 15 nm의 청색 발광층, 두께 15 nm의 전자 수송층, 두께 1 nm의 전자 주입층, 및 두께 100 nm의 반사 전극층을, 이 순서로 형성하였다. 홀 수송층부터 전자 수송층까지는, 모두 유기 재료에 의해 형성하였다. 황색 발광층 및 청색 발광층은, 각각 다른 발광 스펙트럼을 갖고 있었다.
투명 전극층부터 반사 전극층까지의 각 층을 형성한 재료는, 각각 하기와 같았다.
·투명 전극층; 주석 첨가 산화인듐(ITO)
·홀 수송층; 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(α-NPD)
·황색 발광층; 루브렌 1.5 중량% 첨가 α-NPD
·청색 발광층; 이리듐 착물 10 중량% 첨가 4,4'-디카르바졸릴-1,1'-비페닐(CBP)
·전자 수송층; 페난트롤린 유도체(BCP)
·전자 주입층; 불화리튬(LiF)
·반사 전극층; Al
투명 전극층의 형성은, ITO 타깃으로 한 반응성 스퍼터링법으로 행하였다.
또한, 홀 주입층부터 반사 전극층까지의 형성은, 투명 전극층을 이미 형성한 유리 기판을 진공 증착 장치 내에 설치하고, 상기의 홀 수송층부터 반사 전극층까지의 재료를 저항 가열식에 의해 순차 증착시킴으로써 행하였다. 증착은, 계내압은 5 × 10-3 Pa, 증발 속도 0.1 nm/s~0.2 nm/s로 행하였다.
그 후, 전극층에 통전을 위한 배선을 장착하고, 또한 홀 수송층부터 반사 전극층까지를 봉지 기판에 의해 봉지하였다. 이에 의해, (유리 기판)/(투명 전극층)/(홀 수송층)/(황색 발광층)/(청색 발광층)/(전자 수송층)/(전자 주입층)/(반사 전극층)/(봉지 기판)의 층 구성을 갖는 발광 소자를 제작하였다.
(1-2. 점착제 조성물 A의 조제)
플라스틱 용기에, 고굴절 나노 입자로서의 반응성 수식 지르코니아 산화물을 포함하는 슬러리(솔라사 제조 「ZR-010」, 용매: 메틸에틸케톤, 입자 함유 비율 30%, 입자 비중 약 4, 반응성 수식 지르코니아 산화물의 입자의 체적 평균 입자경 15 nm, 굴절률 약 1.9) 85 중량부, 제1 광산란 입자로서의 실리콘 입자(모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈사 제조 「XC-99」, 체적 평균 입자경 0.7 μm, 비중 1.32, 굴절률 1.43) 5 중량부, 및, 분산용의 지르코니아 볼(닛카토사 제조 「YTZ-0.5」) 500 중량부를 넣었다.
이 용기를 볼 밀 가대에 올려 놓고, 매초 2회전의 속도로 30분간 볼 밀 분산을 행하였다. 볼 밀 분산 후, 용기의 내용물을 체에 걸러 지르코니아 볼을 제거하고, 혼합물 1을 얻었다.
이 혼합물 1에, 아크릴계 점착제(사이덴 화학사 제조 「X-311033S」, 고형분 35%, 비중 1.1) 100 중량부, 및 가소제(이스트먼사 제조 「BENZOFLEX 9-88SG」, 디에틸렌글리콜디벤조에이트, 비중 약 1.0) 5 중량부를 첨가하여 15분 교반하였다. 계속해서, 실란 커플링제(신에츠 화학 공업사 제조 「KBM-803」, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란) 1 중량부, 및 경화제(미츠비시 화학사 제조 「NY-260A」) 0.6 중량부를 첨가하고 15분 교반하여, 제1 광산란층을 형성하기 위한 점착제 조성물 A를 얻었다.
(1-3. 제1 광산란층의 바인더의 굴절률 측정)
실리콘 입자를 첨가하지 않은 것 이외에는 상기 공정 (1-2)와 동일하게 조작하여, 실리콘 입자를 포함하지 않는 점착제 조성물 A'를 얻었다.
이 점착제 조성물 A'를, 유리판의 편면에, 건조 후의 두께가 10 μm가 되도록 도포하고, 80℃에서 5분 건조시켜, 시험용 점착층을 형성하였다. 이 시험용 점착층의 굴절률을, 엘립소미터(제이·에이·울램·재팬 주식회사 제조 「M-2000」)로 측정한 결과, 굴절률은 1.56이었다.
(1-4. 산란 점착 시트의 제작)
상기에서 얻어진 점착제 조성물 A를, 두께 100 μm의 기재 필름층(닛폰 제온사 제조 「제오노아 필름 ZF14-100」, 굴절률 1.52)의 편면에, 건조 후의 두께가 40 μm가 되도록 도포하고, 80℃에서 5분 건조시켰다. 이에 의해, 기재 필름층 상에 점착성을 갖는 제1 광산란층(산란 점착층)을 형성하여, 기재 필름층 및 제1 광산란층을 구비하는 산란 점착 시트를 얻었다.
(1-5. 프리즘의 형성)
상기 산란 점착 시트의 제1 광산란층과는 반대측의 면에, UV 경화성 수지(다이도 화성 공업사 제조 「P5790PS3C」)를 두께 10 μm로 도포하였다. 도포된 UV 경화성 수지의 막 상에, 금형을 배치하였다. 이 금형의 표면에는, 피치 10 μm, 꼭지각 60°의 이등변삼각형의 단면을 갖는 단위 프리즘이 일정하게 늘어선 형상을 갖는 조열상의 요철 구조가 형성되어 있었다. 이 금형을 UV 경화성 수지의 막에 대고, 제1 광산란층을 통하여 500 mJ의 자외선을 UV 경화성 수지의 막에 조사하였다. 이에 의해 UV 경화성 수지의 막이 굳어, 기재 필름의 제1 광산란층과는 반대측에 조열상의 프리즘이 형성되었다.
(1-6. 유기 EL 발광 장치의 제조)
프리즘이 설치된 산란 점착 시트를, 상기 공정 (1-1)에서 얻어진 발광 소자의 유리 기판측의 표면에 첩부하였다. 이에 의해, (프리즘)/(기재 필름층)/(점착제 조성물 A로 이루어지는 제1 광산란층)/(유리 기판)/(투명 전극층)/(홀 수송층)/(황색 발광층)/(청색 발광층)/(전자 수송층)/(전자 주입층)/(반사 전극층)/(봉지 기판)의 층 구성을 갖는 유기 EL 발광 장치를 얻었다.
[실시예 2]
(2-1. 점착제 조성물 B의 조제)
냉각관, 질소 도입관, 온도계 및 교반기를 구비한 반응 용기를 준비하였다. 이 반응 용기에, 용매로서의 아세트산에틸 233 부; 그리고, 부틸아크릴레이트 30 부, 페녹시에틸아크릴레이트 70 부, 아크릴산 0.5 부, 4-하이드록시부틸아크릴레이트 0.3 부, 및 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 0.2 부를 넣었다. 질소 치환을 행한 후, 반응 용기 내를 55℃로 승온하고, 15시간 중합 반응을 행하여, 중량 평균 분자량 81만의 아크릴계 공중합체의 용액을 얻었다. 이 아크릴계 공중합체의 굴절률은 1.53이었다.
이 용액에, 상기 아크릴계 공중합체의 고형분 100 부에 대하여; 택키파이어로서 α-메틸스티렌과 스티렌의 공중합체(이스트먼 케미컬사 제조 「크리스탈렉스 3085」, 연화점 82℃~88℃, 중량 평균 분자량 1200, 굴절률 1.61) 60 부, 및, 스티렌 올리고머(이스트먼 케미컬사 제조 「피코라스틱 A5」, 연화점이 실온 이하, 중량 평균 분자량 430, 굴절률 1.60) 7 부; 가교제로서 트리메틸올프로판의 이소포론디이소시아네이트 부가물 0.6 부; 제1 광산란 입자로서 실리콘 입자(모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈사 제조 「XC-99」, 체적 평균 입자경 0.7 μm, 비중 1.32) 20 중량부;를 첨가하여, 점착제 조성물 B를 얻었다.
(2-2. 제1 광산란층의 바인더의 굴절률 측정)
실리콘 입자를 첨가하지 않은 것 이외에는 상기 공정 (2-1)과 동일하게 조작하여, 실리콘 입자를 포함하지 않는 점착제 조성물 B'를 얻었다.
이 점착제 조성물 B'를, 유리판의 편면에, 건조 후의 두께가 10 μm가 되도록 도포하고, 80℃에서 5분 건조시켜, 시험용 점착층을 형성하였다. 이 시험용 점착층의 굴절률을, 엘립소미터(제이·에이·울램·재팬 주식회사 제조 「M-2000」)로 측정한 결과, 굴절률은 1.56이었다.
(2-3. 유기 EL 발광 장치의 제조)
상기 공정 (1-4)에 있어서 점착제 조성물 A 대신에 점착제 조성물 B를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, (프리즘)/(기재 필름층)/(점착제 조성물 B로 이루어지는 제1 광산란층)/(유리 기판)/(투명 전극층)/(홀 수송층)/(황색 발광층)/(청색 발광층)/(전자 수송층)/(전자 주입층)/(반사 전극층)/(봉지 기판)의 층 구성을 갖는 유기 EL 발광 장치를 얻었다.
[비교예 1]
상기 공정 (1-4)에 있어서, 점착제 조성물 A 대신에, 실리콘 입자를 포함하지 않는 점착제 조성물 A'를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, (프리즘)/(기재 필름층)/(점착제 조성물 A'로 이루어지는 점착층)/(유리 기판)/(투명 전극층)/(홀 수송층)/(황색 발광층)/(청색 발광층)/(전자 수송층)/(전자 주입층)/(반사 전극층)/(봉지 기판)의 층 구성을 갖는 유기 EL 발광 장치를 얻었다.
[평가]
〔제1 광산란층에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정의 계산〕
상술한 실시예 1 및 2에 대하여, 제1 광산란층의 두께 35 μm, 바인더의 굴절률 1.56, 제1 광산란 입자의 평균 입자경 0.7 μm, 제1 광산란층의 고형분에 대한 제1 광산란 입자의 농도 6.9 중량%로 하여, 미 산란 이론에 기초하여 제1 광산란층의 평균 자유 행정 L1을 계산한 결과, 실시예 1 및 2의 어느 것에 있어서도, L1 = 14 μm였다. 따라서, 실시예 1 및 2의 어느 것에 있어서도, 제1 광산란층에서는 D1/L1 = 2.9였다.
〔광 취출 효율의 측정〕
상술한 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 EL 발광 장치의 전체 광속을, 고속 배광 측정 시스템(라디언트(RADIANT)사 제조 「IMAGING SPHERE」)으로 측정하였다. 측정된 전체 광속의 값을, 실시예 1의 공정 (1-1)에서 얻은 발광 소자의 전체 광속의 값으로 나누어, 광 취출 효율을 구하였다. 그 결과를, 하기의 표에 나타낸다.
[표 1]
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표 1로부터, 실시예 1 및 2에 있어서 높은 광 취출 효율이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 본 발명에 의해, 조열상의 프리즘을 구비하고, 또한, 광 취출 효율이 우수한 유기 EL 발광 장치를 실현할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 실시예 2와 같이 굴절률이 높은 중합체를 바인더로서 사용한 제1 광산란층에 있어서는, 지르코니아 산화물 등의 고가의 고굴절 나노 입자가 불필요하다. 또한, 고굴절 나노 입자의 분산을 위한 볼 밀 처리 등의 번잡한 조작도 불필요하다. 그 때문에, 바인더로는, 굴절률이 높은 중합체를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
[II. 시뮬레이션에 의한 실시예]
[실시예 3 및 비교예 2: D1/L1의 범위]
유기 EL 발광 장치의 모델에 대하여, 프로그램(ORA사 제조 「Light Tools」)을 이용한 광학 시뮬레이션에 의해, 전체 광속을 계산하였다.
실시예 3에서 모델화한 유기 EL 발광 장치는, (프리즘)/(기재 필름층)/(유리 기판)/(제1 광산란층)/(투명 전극층)/(발광층)/(반사 전극층)의 층 구성을 갖는 것으로서 설정하였다.
프리즘에서는, 이등변삼각형의 단면을 갖는 단위 프리즘이 일정하게 늘어선 요철 구조를 갖는다고 설정하였다. 이 프리즘은, 피치 20 μm, 프리즘의 꼭지각 60°, 굴절률 1.52로 설정하였다.
기재 필름층은, 굴절률 1.52, 두께 100 μm로 설정하였다.
유리 기재는, 굴절률 1.52, 두께 600 μm로 설정하였다.
제1 광산란층은, 제1 광산란 입자의 평균 입자경 0.5 μm, 제1 광산란 입자의 굴절률 1.43, 바인더의 굴절률 1.75로 설정하였다.
투명 전극층은, 굴절률 1.8, 두께 0.15 μm로 설정하였다.
발광층은, 굴절률 1.8, 두께 0.2 μm로 설정하였다.
반사 전극층은, 반사율 85%로 설정하였다.
그렇게 하여 투명 전극층과 제1 광산란층의 계면에, 램버시안 배광의 가상 발광면을 설정하였다.
또한, 비교예 2에서는, 프리즘이 설치되어 있지 않은 것 이외에는 실시예 3과 동일한 유기 EL 발광 장치를 모델화하였다.
상기와 같이 모델화한 유기 EL 발광 장치에 있어서, 제1 광산란층의 두께, 및, 제1 광산란층에 있어서의 제1 광산란 입자의 농도를 바꿈으로써, D1/L1의 값을 변화시켰을 때의 전체 광속을 계산하였다. 계산된 전체 광속의 결과를, 상대값으로 도 7에 나타낸다.
도 7로부터, 광산란층을 프리즘과 조합함으로써 높은 광 취출 효율이 얻어지는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 3에 있어서 D1/L1의 값이 6 미만일 때에, 비교예 2의 전체 광속의 최대값보다 큰 전체 광속이 얻어지고 있는 점에서, D1/L1 < 6인 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
[실시예 4: 프리즘의 꼭지각]
유기 EL 발광 장치의 모델에 대하여, 프로그램(ORA사 제조 「Light Tools」)을 이용한 광학 시뮬레이션에 의해, 전체 광속을 계산하였다.
실시예 4에서 모델화한 유기 EL 발광 장치는, (프리즘)/(기재 필름층)/(유리 기판)/(제1 광산란층)/(투명 전극층)/(발광층)/(반사 전극층)의 층 구성을 갖는 것으로서 설정하였다.
프리즘은, 이등변삼각형의 단면을 갖는 프리즘이 일정하게 늘어선 요철 구조를 갖는다고 설정하였다. 이 요철 구조층에 있어서, 프리즘의 피치 20 μm, 굴절률 1.52로 설정하였다.
기재 필름층은, 굴절률 1.52, 두께 100 μm로 설정하였다.
유리 기재는, 굴절률 1.52, 두께 600 μm로 설정하였다.
제1 광산란층은, 제1 광산란 입자의 평균 입자경 0.5 μm, 제1 광산란 입자의 굴절률 1.43, 바인더의 굴절률 1.75, 두께 5 μm로 설정하였다.
투명 전극층은, 굴절률 1.8, 두께 0.15 μm로 설정하였다.
발광층은, 굴절률 1.8, 두께 0.2 μm로 설정하였다.
반사 전극층은, 반사율 85%로 설정하였다. 그렇게 하여 투명 전극층과 제1 광산란층의 계면에, 램버시안 배광의 가상 발광면을 설정하였다.
이와 같이 모델화한 유기 EL 발광 장치에 있어서, 프리즘의 꼭지각을 변화시켰을 때의 전체 광속을 계산하였다. 이 전체 광속의 계산은, 제1 광산란층에 있어서의 제1 광산란 입자의 농도를 바꿈으로써 D1/L1의 값을 0.4, 0.8, 1.5 및 3으로 한 경우의 각각에 있어서 행하였다. 계산된 전체 광속의 결과를, 상대값으로 도 8에 나타낸다.
도 8로부터, D1/L1의 값이 0.4~1.5 정도로 작은 경우에는, 프리즘의 꼭지각이 60°∼70°부근에서 전체 광속이 극대가 되는 것을 알 수 있다. 또한, D1/L1의 값이 클 때는, 프리즘의 꼭지각이 예각에서 전체 광속이 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 프리즘의 꼭지각을 대략 80°이하로 함으로써, 광 취출 효율을 특히 크게 할 수 있다.
[실시예 5: 제1 광산란층과 제2 광산란층의 조합]
유기 EL 발광 장치의 모델에 대하여, 프로그램(ORA사 제조 「Light Tools」)을 이용한 광학 시뮬레이션에 의해, 전체 광속을 계산하였다.
모델화한 유기 EL 발광 장치는, 프리즘과 유리 기판 사이에, 제2 광산란 입자 및 바인더를 포함하는 제2 광산란층이 설치되어 있는 것 이외에는, 실시예 3에서 모델화한 유기 EL 발광 장치와 동일한 층 구성을 갖는 것으로서 설정하였다.
또한, 제2 광산란층은, 제2 광산란 입자의 평균 입자경 0.7 μm, 제2 광산란 입자의 굴절률 1.43, 제2 광산란 입자의 체적 농도 8%, 바인더의 굴절률 1.56, 두께 20 μm로 하였다. D2/L2 = 1.5였다.
상기와 같이 모델화한 유기 EL 발광 장치에 있어서, 제1 광산란층의 두께, 및, 제1 광산란층에 있어서의 제1 광산란 입자의 농도를 바꿈으로써, D1/L1의 값을 변화시켰을 때의 전체 광속을 계산하였다. 계산된 전체 광속의 결과를, 실시예 3 및 비교예 2의 결과와 함께, 상대값으로 도 9에 나타낸다.
도 9로부터, 제1 광산란층에 제2 광산란층을 조합함으로써, 넓은 범위의 D1/L1에 있어서, 광 취출 효율이 높아지는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 제1 광산란층의 D1/L1 및 제2 광산란층의 D2/L2가 편차가 있어도, 광 취출 효율이 안정되는 것을 알 수 있다. 또한, 프리즘, 제1 광산란층 및 제2 광산란층의 조합은, 광범위한 범위의 D1/L1을 갖는 유기 EL 발광 장치에 적용할 수 있는 것을 알 수 있다.
[참고예 1]
광산란 입자 및 바인더를 포함하는 층의 두께 D와 광산란의 평균 자유 행정 L의 비 D/L을, 굴절률이 1.48 또는 1.56인 바인더를 사용한 경우 각각에 대하여, 도 10에 나타낸다. 이 때, 층의 두께 20 μm, 광산란 입자의 평균 입자경 0.7 μm, 광산란 입자의 굴절률 1.43으로 하였다. 또한 바인더의 비중을 1, 광산란 입자의 비중 1.32로 하였다.
도 10으로부터, 굴절률이 높은 바인더를 사용하는 편이, 적은 양의 광산란 입자에 의해 큰 D/L의 값을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 굴절률이 높은 바인더를 사용하면, 원하는 D/L을 얻는 것이 용이해지고, 결과로서 광 취출 효율을 향상시키는 것이 용이해지는 것을 알 수 있다.
100 유기 EL 발광 장치
100U 출광면
111 프리즘층
112 기재 필름층
112D 기재 필름층의 면
120 제1 광산란층
130 기판층
140 발광 소자층
141 투명 전극층
142 발광층
143 반사 전극층
150 봉지층
160 조열상의 프리즘
161 단위 프리즘
200 유기 EL 발광 장치
270 제2 광산란층
300 유기 EL 발광 장치
370 광산란 구조층
371 제1 투광층
372 제2 투광층
373 경계면
373A~373C 면부
400U 출광면
411 프리즘층
460 조열상의 프리즘
461 단위 프리즘

Claims (10)

  1. 광을 발생시킬 수 있는 발광층과,
    평균 입자경 0.1 μm~1 μm의 제1 광산란 입자를 포함하는 제1 광산란층과,
    조열상의 프리즘을 이 순서로 구비하고,
    상기 제1 광산란층에 있어서의 광산란의 평균 자유 행정 L1, 및, 상기 제1 광산란층의 두께 D1이 D1/L1 < 6인, 유기 EL 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘의 꼭지각이 80°이하인, 유기 EL 발광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 광산란층이 제1 바인더를 포함하는, 유기 EL 발광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 바인더의 굴절률이 1.5 이상인, 유기 EL 발광 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 바인더가 고굴절 나노 입자를 포함하는, 유기 EL 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고굴절률 나노 입자는, 상기 제1 바인더의 전량에 대한 비율로서, 20 중량% 이상 80 중량% 이하인, 유기 EL 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광산란층에 있어서의 상기 제1 광산란 입자의 비율이 0.5 중량% 이상 40 중량% 이하인, 유기 EL 발광 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리즘 및 상기 발광층 사이에, 상기 광을 산란시킬 수 있는 제2 광산란층을 구비하는, 유기 EL 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 광산란층을, 상기 발광층 및 상기 제1 광산란층 사이에 구비하는, 유기 EL 발광 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광산란층이 점착성을 갖는, 유기 EL 발광 장치.
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