JP6508046B2 - 光学積層体及び面光源装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は以下の通りである。
前記第二粘着層が、光を散乱させうる粒子を含み、
前記第一粘着層の屈折率n1及び前記第二粘着層の屈折率n2が、
1.40≦n1≦1.50、
1.47≦n2≦1.85、及び、
0<n2−n1≦0.45
を満たす、光学積層体。
〔2〕 前記第一粘着層の厚みd1及び前記第二粘着層の厚みd2が、
0.1≦d2/d1≦1.0
を満たす、〔1〕記載の光学積層体。
〔3〕 前記第二粘着層が、前記第二粘着層の屈折率を高めうる粒子を含む、〔1〕又は〔2〕記載の光学積層体。
〔4〕 有機エレクトロルミネッセンス素子、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の光学積層体、並びに光学機能層を備える面光源装置であって、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子、前記第二粘着層、前記第一粘着層、前記基材層及び前記光学機能層をこの順に備える、面光源装置。
本発明の面光源装置では、有機EL素子に光学積層体が強固に粘着される。更に、本発明の面光源装置は、高い光取出効率を有する。
図1は、本発明の一実施形態に係る光学積層体100を模式的に示す断面図である。図1に示すように、光学積層体100は、基材層110と、基材層110の一方の面110Dに設けられた第一粘着層120と、第一粘着層120の基材層110とは反対側の面120Dに設けられた第二粘着層130とを備える。したがって、光学積層体100は、基材層110、第一粘着層120及び第二粘着層130をこの順に備える。
基材層は、第一粘着層及び第二粘着層を支持する部材である。この基材層の材料としては、光学部材に用いうる材料を適宜選択して用いうる。中でも、基材層の材料としては、透明樹脂を用いることが、成形の容易さ及び所望の光学性能の得やすさの点から好ましい。ここで、透明樹脂が「透明」であるとは、光学部材に用いるのに適した程度の光線透過率を有する意味であり、具体的には厚み1mmでの全光線透過率が、好ましくは80%以上100%以下、より好ましくは90%以上100%以下であることを意味する。また、全光線透過率は、JIS K7361−1997に準拠して測定しうる。
第一粘着層は、適切な光学部材と貼り合わせた場合に所定の粘着力で粘着できる粘着性を有する層であり、粘着剤により形成されている。本願において粘着剤とは、狭義の粘着剤のみならず、いわゆるホットメルト型の粘着剤をも包含する。ここで、狭義の粘着剤とは、23℃における剪断貯蔵弾性率が1MPa未満であり、常温で粘着性を示す粘着剤のことを示す。また、いわゆるホットメルト型の粘着剤とは、23℃における剪断貯蔵弾性率が1MPa〜500MPaであり、常温で粘着性を示さない粘着剤のことを示す。中でも、粘着剤としては、常温で粘着性を示す狭義の粘着剤を用いることが好ましい。このような狭義の粘着剤は、圧力を加えることにより粘着が可能な感圧式の粘着剤であり、加熱による劣化等の悪影響を有機EL素子に及ぼすことなく手軽に貼り合わせができる。以下、第一粘着層に用いうる粘着剤を、適宜「第一の粘着剤」と呼ぶことがある。
基材層、第一粘着層及びセパレーターを備える積層体と、基材層、第二粘着層及びセパレーターを備える積層体を用意する。これらの積層体について、ペンシル型引掻き硬度計(エリクセン社製「318S」)にてセパレーター表面に2Nの荷重を加えることにより、第一粘着層及び第二粘着層に凹形状の変形を加える。その後、セパレーターを剥離する。そして、セパレーターを剥離されることにより露出した第一粘着層及び第二粘着層それぞれを、ガラスに貼り合わせる。貼合直後は第一粘着層及び第二粘着層のどちらも凹形状の部分に変形が観察できる。しかし、貼合24時間後では、第二粘着層では同様に変形が観察できるが、第一粘着層については変形が観察されない傾向がある。
このように第一粘着層の弾力性が高いことは、第二粘着層が硬くても本発明の光学積層体に係る第二粘着層が他の部材との粘着性に優れる一因であると考えられる。
第二粘着層は、適切な光学部材と貼り合わせた場合に所定の粘着力で粘着できる粘着性を有する層であり、粘着剤により形成されている。以下、第二粘着層に用いうる粘着剤を、適宜「第二の粘着剤」と呼ぶことがある。第二の粘着剤は、常温で粘着性を示す狭義の粘着剤であることが好ましい。このような狭義の粘着剤は、圧力を加えることにより粘着が可能な感圧式の粘着剤であり、加熱による劣化等の悪影響を有機EL素子に及ぼすことなく手軽に貼り合わせができる。
(i)粘着層を形成する化合物と透光性基材を形成する化合物との間に働く化学的な相互作用(例えば、化学結合、電気的結合等)によって生じる化学的粘着力。
(ii)透光性基材に密着した粘着層が大気圧を受けて透光性基材に貼り付くことにより生じる物理的粘着力(例えば、真空密着力等)。
光散乱粒子の無機材料としては、例えば、金属及び金属化合物が挙げられる。また、金属化合物としては、例えば、金属の酸化物及び窒化物を挙げることができる。その具体例としては、銀、アルミニウム等の金属;酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化ジルコニウム、窒化珪素、錫添加酸化インジウム、酸化チタンなどの金属化合物を挙げることができる。
また、光散乱粒子の有機材料としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、及びポリスチレン樹脂等の樹脂が挙げられる。
これらの光散乱粒子の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
また、可塑剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
基材層と第一粘着層は、間に他の層を介さずに直接に接していることが好ましい。また、第一粘着層と第二粘着層は、間に他の層を介さずに直接に接していることが好ましい。他方、光学積層体は、基材層の第一粘着層とは反対側に任意の層を備えていてもよく、また、第二粘着層の第一粘着層とは反対側に任意の層を備えていてもよい。任意の層としては、例えば、セパレータフィルム層が挙げられる。
本発明の光学積層体は、有機EL素子及び光学機能層を備える面光源装置において、有機EL素子と光学機能層とを貼り合わせるために用いる。以下、このような面光源装置について、実施形態を示して説明する。
透光性基材211を構成する材料の屈折率は、特に制限されないが、通常は1.5程度である。また、透光性基材211の厚みは、0.02mm〜5mmであることが好ましい。
電極層の材料としてはITO(酸化インジウムスズ)、アルミニウム、銀等の層を挙げることができる。
正孔注入層の材料としてはスターバースト系芳香族ジアミン化合物等を挙げることができる。
正孔輸送層の材料としてはトリフェニルジアミン誘導体等を挙げることができる。
黄色発光層のホスト材料としてはトリフェニルジアミン誘導体等を挙げることができ、黄色発光層のドーパント材料としてはテトラセン誘導体等を挙げることができる。
緑色発光層の材料としてはピラゾリン誘導体等を挙げることができる。
青色発光層のホスト材料としてはアントラセン誘導体等を挙げることができ、青色発光層のドーパント材料としてはペリレン誘導体等を挙げることができる。
赤色発光層の材料としてはユーロピウム錯体等を挙げることができる。
電子輸送層の材料としてはアルミニウムキノリン錯体(Alq)等を挙げることができる。
粒子の体積平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上であり、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。体積平均粒子径が大きいほど、所望の効果を得るために必要な粒子の量は多くなり、粒子径が小さいほど、量は少なくてすむ。したがって、体積平均粒子径が小さい粒子ほど、観察角度による色味の変化の低減、及び光取出効率の向上等の所望の効果を、少ない粒子で得ることができる。凹凸構造層230における散乱子の具体的な割合は、3重量%〜50重量%としうる。
例えば、面光源装置は、有機EL素子210、光学積層体220及び光学機能層230に加えて、任意の構成要素を含みうる。
また、例えば、前記実施形態に係る反射電極層を、透明電極層及び反射層を組み合わせた積層体に置き換えても、反射電極層と同様の効果を有する装置を構成することができる。
また、例えば、前記実施形態に係る反射電極層を透明電極層に置き換え、さらに、封止基板として透光性基材と同様の材料を用いてもよい。これにより、両面を通って出光でき、観察者が装置を通して向こう側を見通せるシースルー型の面光源装置を構成することができる。
また、以下において、量を示す「部」及び「%」は、別に断らない限り重量基準である。
(1−1.第一粘着層の製造)
ポリエチレンテレフタレート製のシート状のフィルム基材(東レ社製「U34」、厚み100μm)に、アクリル粘着剤の塗工液を塗布し、オーブンで加熱して、厚み42μmの第一粘着層(屈折率1.48)を形成した。これにより、フィルム基材及び第一粘着層を備える複層フィルムAを得た。
プラスチック容器に、高屈折粒子を含むスラリー(株式会社ソーラー社製「ZR−010」)を固形分相当で188重量部、光を散乱させうるシリコーン粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「XC−99」)3.3重量部、及び分散用のジルコニアボール(ニッカトー製、商品名「YTZ−0.5」)564重量部を入れてボールミル架台に載せ、毎秒2回転の速度で30分間、ボールミルにより分散を行った。ここで、高屈折粒子は、ジルコニア酸化物の粒子と、当該粒子の表面を修飾する有機物とを含む被覆粒子であった。有機物としては、重合性官能基を有するイソシアネートが用いられていた。また、高屈折粒子の体積平均粒子径は15nmであった。さらに、高屈折粒子を含むスラリーの溶媒はメチルエチルケトンであり、その固形分における粒子含有割合は30%であった。
分散後、ジルコニアボールをふるいを通して取り除き、混合物1を得た。
複層フィルムAの第一粘着層と複層フィルムBの第二粘着層とを貼り合わせ、温度50℃、湿度60%R.H.の恒温恒湿槽に48時間保管した。これにより、セパレータフィルム層、第二粘着層、第一粘着層及びフィルム基材をこの順に備える光学積層体を得た。
光学積層体を幅1cm×長さ12cmに打ち抜いた。こうして打ち抜かれた光学積層体からセパレータフィルム層を剥離し、露出した第二粘着層を無アルカリガラス板(コーニング社製「イーグルXG」、厚み1.1mm×幅25mm×長さ100mm)にゴムローラーを使って貼り合わせた。これにより、ガラス板、第二粘着層、第一粘着層及びフィルム基材をこの順に備えるサンプルを得た。このサンプルは、3枚作製した。
剥離速度:20mm/min。
測定区間:第一極大点(測定器の自動認識)から5mm後を開始点として、25mmまでの区間。
解析方法:前記の測定区間における極大値及び極小値の平均値を、当該サンプルの剥離強度とした。
前記の光学積層体を、温度60℃、湿度90%R.H.の恒温恒湿槽に500時間保管した。恒温恒湿槽から光学積層体を取り出し、この取り出した光学積層体について、前記工程(1−4)と同様の方法で、ガラス板、第二粘着層、第一粘着層及びフィルム基材をこの順に備えるサンプルを3枚作製し、ガラス板から第二粘着層を剥離する際の剥離強度[N/cm]を測定した。そして、3枚のサンプルの剥離強度の平均値を、耐熱試験後の粘着力[N/cm]とした。
前記の実施例1で製造した光学積層体を用いて面光源装置を製造した場合の光取出効率及び色ムラを、プログラム(プログラム名:LightTools、Synopsys社製)を用いた光学シミュレーションで評価した。シミュレーションの条件は、以下の通りとした。
また、光学機能層310の屈折率は、1.54にした。
さらに、光学機能層310の厚みは、12.12μmにした。
ガラス基材341:屈折率1.64、厚み700μm。
発光層342:屈折率1.516、厚み50μm。
また、ガラス基材341と発光層342との界面342Sは、全て、透過率100%に設定した。
さらに、面光源装置300の側面300R及び300Lは、いずれも、反射率を100%に設定した。これらの側面300R及び300Lでの反射の態様は、鏡面反射に設定した。
また別途、粘着層及び光学機能層を備えない有機EL素子のみのモデルで発光層を発光させた場合についても、(xθ−x0)2+(yθ−y0)2の平方根を計算し、その最大値をD(0)として求めた。
そして、これらの値から、色ムラの指標値Δxy=D(1)/D(0)を求めた。この値が小さいほど、色ムラが小さく優れていることを示す。
(C1−1.光学積層体の製造)
ポリエチレンテレフタレート製のシート状のフィルム基材(東レ社製「U34」、厚み100μm)に、実施例1と同様の第一粘着層用の塗工液を塗布し、オーブンで加熱して、厚み42μmの第一粘着層(屈折率1.48)を形成した。さらに、この第一粘着層に、ポリエチレンテレフタレート製のシート状のセパレータフィルム層(東山フィルム社製「HY−US20」、厚み50μm)を貼り合わせ、温度50℃、湿度60%R.H.の恒温恒湿槽に48時間保管した。これにより、セパレータフィルム層、第一粘着層及びフィルム基材をこの順に備える光学積層体を得た。
光学積層体を幅1cm×長さ12cmに打ち抜いた。こうして打ち抜かれた光学積層体からセパレータフィルム層を剥離し、露出した第一粘着層を無アルカリガラス板(コーニング社製「イーグルXG」、厚み1.1mm×幅25mm×長さ100mm)にゴムローラーを使って貼り合わせた。これにより、ガラス板、第一粘着層及びフィルム基材をこの順に備えるサンプルを得た。このサンプルは、3枚作製した。
前記の光学積層体を、温度60℃、湿度90%R.H.の恒温恒湿槽に500時間保管した。恒温恒湿槽から光学積層体を取り出し、この取り出した光学積層体について、前記工程(C1−2)と同様の方法で、ガラス板、第一粘着層及びフィルム基材をこの順に備えるサンプルを3枚作製し、ガラス板から第一粘着層を剥離する際の剥離強度[N/cm]を測定した。そして、3枚のサンプルの剥離強度の平均値を、耐熱試験後の粘着力[N/cm]とした。
第一粘着層320及び第二粘着層330の代わりに比較例1に係る第一粘着層だけを備えた面光源装置のモデルを用いたこと以外は実施例1の工程(1−6)と同様にして、光取出効率Q及び色ムラの指標値Δxyを計算した。
(C2−1.光学積層体の製造)
ポリエチレンテレフタレート製のシート状のフィルム基材(東レ社製「U34」、厚み100μm)に、実施例1と同様の第二粘着層用の塗工液を塗布し、オーブンで加熱(80℃、5分間)して、厚み5μmの第二粘着層(屈折率1.64)を形成した。さらに、この第二粘着層に、ポリエチレンテレフタレート製のシート状のセパレータフィルム層(東山フィルム社製「HY−US20」、厚み50μm)を貼り合わせ、温度50℃、湿度60%R.H.の恒温恒湿槽に48時間保管した。これにより、セパレータフィルム層、第二粘着層及びフィルム基材をこの順に備える光学積層体を得た。
光学積層体を幅1cm×長さ12cmに打ち抜いた。こうして打ち抜かれた光学積層体からセパレータフィルム層を剥離し、露出した第二粘着層を無アルカリガラス板(コーニング社製「イーグルXG」、厚み1.1mm×幅25mm×長さ100mm)にゴムローラーを使って貼り合わせた。これにより、ガラス板、第二粘着層及びフィルム基材をこの順に備えるサンプルを得た。このサンプルは、3枚作製した。
前記の光学積層体を、温度60℃、湿度90%R.H.の恒温恒湿槽に500時間保管した。恒温恒湿槽から光学積層体を取り出し、取り出した光学積層体について、前記工程(C2−2)と同様の方法で、ガラス板、第二粘着層及びフィルム基材をこの順に備えるサンプルを3枚作製し、ガラス板から第二粘着層を剥離する際の剥離強度[N/cm]を測定した。そして、3枚のサンプルの剥離強度の平均値を、粘着力[N/cm]とした。
第一粘着層320及び第二粘着層330の代わりに比較例2に係る第二粘着層だけを備えた面光源装置のモデルを用いたこと以外は実施例1の工程(1−6)と同様にして、光取出効率Q及び色ムラの指標値Δxyを計算した。
前記の実施例及び比較例の結果を、下記の表1に示す。表1には、参考例1として、粘着層及び光学機能層を有さない有機EL素子のみについて評価した結果についても示す。また、下記の表1において、保存安定性の欄の数値は、初期の粘着力によって耐湿熱試験後の粘着力を割った値である。
実施例1においては、比較例1よりも高い光取出効率が得られている。このことから、本発明により、光取出効率の高い面光源装置が実現できることが確認された。比較例2においても高い光取出効率が得られていることに鑑みると、第二粘着層の屈折率を有機EL素子のガラス基材の屈折率よりも高くしたことによってガラス基材と第二粘着層との界面における反射を低減できたことが、このような高い光取出効率を得られた一因と考えられる。
110 基材層
120 第一粘着層
130 第二粘着層
200 面光源装置
210 有機EL素子
211 透光性基材
212 第一の電極層
213 発光層
214 第二の電極層
215 封止基材
220 光学積層体
221 基材層
222 第一粘着層
223 第二粘着層
230 光学機能層(凹凸構造層)
231 凹部
232 平坦部
233 斜面
300 面光源装置
310 光学機能層
320 第一粘着層
330 第二粘着層
340 有機EL素子
341 ガラス基材
342 発光層
Claims (4)
- 透明樹脂で形成された基材層と、前記基材層の一方の面に設けられた第一粘着層と、前記第一粘着層の前記基材層とは反対側の面に設けられた第二粘着層と、有機エレクトロルミネッセンス素子とを、前記有機エレクトロルミネッセンス素子、前記第二粘着層、前記第一粘着層及び前記基材層の順で備え、
前記第二粘着層が、光を散乱させうる粒子を含み、
前記第一粘着層の屈折率n1及び前記第二粘着層の屈折率n2が、
1.40≦n1≦1.50、
1.47≦n2≦1.85、及び、
0<n2−n1≦0.45
を満たす、光学積層体。 - 前記第一粘着層の厚みd1及び前記第二粘着層の厚みd2が、
0.1≦d2/d1≦1.0
を満たす、請求項1記載の光学積層体。 - 前記第二粘着層が、前記第二粘着層の屈折率を高めうる粒子を含む、請求項1又は2記載の光学積層体。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学積層体、並びに光学機能層を備える面光源装置であって、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子、前記第二粘着層、前記第一粘着層、前記基材層及び前記光学機能層をこの順に備える、面光源装置。
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