KR101606314B1 - 면광원 장치 - Google Patents

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KR101606314B1
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야스미 야마다
히로야스 이노우에
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니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

광 취출 효율이 높고, 또한 관찰 각도에 따른 색미의 변화가 적은 면광원 장치를 제공한다.
출광면에 수지 조성물로 이루어지는 요철 구조층을 갖는 면광원 장치로서, 상기 요철 구조층은 원뿔 형상, 각뿔 형상 또는 프리즘 형상을 갖고, 또한 상기 수지 조성물은 투명 수지 및 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치. 특히, 상기 출광면에 있어서의 반구상 전체 방위에서의 색도 좌표의 x 좌표 또는 y 좌표 중 어느 하나의 변위가 ±0.1 이내이고, 상기 입자의 입경이 10㎛ 이하이며, 또한 상기 입자의 함유량이 수지 조성물 전량 중 1 내지 40wt%이고, 상기 입자의 굴절률과 상기 투명 수지의 굴절률의 차가 0.05 내지 0.5인 면광원 장치.

Description

면광원 장치{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE}
본 발명은 면광원 장치에 관한 것이다.
유기 전기발광 소자(이하, 「유기 EL 소자」라고 하는 경우가 있다)의 발광체는, 그 형상을 면 형상으로 하는 것이 가능하고, 또한 그 광의 색을 백색 또는 그에 가까운 색으로 하는 것이 가능하기 때문에, 조명 장치의 광원으로서 또는 표시 장치의 백라이트로서의 용도로 이용하는 것이 고려된다.
조명 용도에 이용하는 유기 EL 소자로서 백색의 유기 EL 소자가 제작되고 있다. 이러한 백색 소자는, 적층형 또는 탠덤형이라고 불리는, 보색 관계에 있는 발광색을 발생하는 발광층을 적층시킨 것이 많다. 이들 발광층의 적층체는 주로 황색/청색, 또는 녹색/청색/적색의 적층체이다.
그러나, 현재 알려져 있는 백색의 유기 EL 소자는 상기 조명 용도로 이용하기에는 효율이 낮다. 그래서, 유기 EL 소자를 이들 용도로 이용하기 위해서는 광 취출 효율을 향상시킬 필요가 있다.
유기 EL 소자의 광 취출 효율을 향상시키는 방법으로서, 광 취출 기판에 여러 가지 구조를 마련하는 것이 알려져 있다. 예컨대, 출광면에, 형광성 화합물을 포함하는 프리즘을 마련하는 것(특허문헌 1; 일본 특허공개 2002-237381호 공보), 미소렌즈 어레이를 마련하는 것(특허문헌 2; 일본 특허공개 2003-59641호 공보) 등이 제안되어 있다. 이들 구조로 양호한 집광을 달성할 수 있고, 효율은 향상된다.
그러나, 이들 구조를 상기 적층형의 조명용 유기 EL 소자에 채용한 경우, 출광면부터 발광층까지의 깊이가 각각의 색의 발광층에 따라 다른 것에 기인하여, 출광면을 정면에서 관찰한 경우와 정면으로부터 기운 각도에서 관찰한 경우에 있어서 색미(色味)가 크게 달라져 버린다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 광 취출 효율이 높고, 또한 관찰 각도에 따른 색미의 변화가 적은 면광원 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 진행시킨 바, 면광원 장치의 출광면에 마련하는 구조로서, 입자를 함유하는 특정한 수지 조성물의 특정 구조를 설치함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내고, 이 지견에 기초하여 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 의하면, 유기 EL 발광 소자, 및 그의 출광면에 수지 조성물로 이루어지는 요철 구조층을 갖는 면광원 장치로서, 상기 요철 구조층은, 원뿔 형상, 각뿔 형상 또는 프리즘 형상인 요철 구조체가 복수 정렬된 구성이고, 상기 수지 조성물은 투명 수지 및 입자를 포함하고, 상기 입자의 입경이 10㎛ 이하이며, 상기 입자의 함유량이 수지 조성물 전량 중 1 내지 40wt%이고, 상기 입자의 굴절률과 상기 투명 수지의 굴절률의 차가 0.05 내지 0.5인 면광원 장치가 제공된다.
본 발명의 면광원 장치는 광 취출 효율이 높고, 또한 관찰 각도에 따른 색미의 변화가 적기 때문에, 조명 장치의 광원, 및 액정 표시 장치 등의 표시 장치의 백라이트 등으로서 유용하다.
도 1은 본 발명의 면광원 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 면광원 장치에 있어서의 요철 구조층의 요철 형상의 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 면광원 장치에 있어서의 요철 구조층의 요철 형상의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 면광원 장치에 있어서의 요철 구조층의 요철 형상의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 면광원 장치에 있어서의 요철 구조층의 요철 형상의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 면광원 장치에 있어서의 요철 구조층의 요철 형상의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 면광원 장치에 있어서의 요철 구조층의 요철 형상의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 요철 형상의 일부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 면광원 장치에 있어서의 요철 구조층의 요철 형상의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 요철 구조층의 형상을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 면광원 장치에 있어서의 요철 구조층의 요철 형상의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는 본원 비교예 7의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본원 비교예 8의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본원 실시예 2-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본원 실시예 2-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본원 실시예 3-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17은 본원 실시예 3-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 본원 실시예 3-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본원 실시예 3-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본원 실시예 3-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 21은 본원 실시예 3-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 22는 본원 실시예 3-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 23은 본원 실시예 3-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 24는 본원 실시예 4-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 25는 본원 실시예 4-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 26은 본원 실시예 4-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 27은 본원 실시예 4-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 28은 본원 비교예 9의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 29는 본원 실시예 5-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 30은 본원 실시예 5-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 31은 본원 실시예 5-3의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 32는 본원 실시예 6-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 33은 본원 실시예 6-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 34는 본원 실시예 6-3의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 35는 본원 실시예 7-1의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 36은 본원 실시예 7-2의, Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면)와 측정 각도의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 면광원 장치는, 그의 출광면에 수지 조성물로 이루어지는 요철 구조층을 갖는다. 이 요철 구조층은 원뿔 형상, 각뿔 형상 또는 프리즘 형상의 요철 구조체가 복수 정렬된 구성이고, 이 요철 구조층을 구성하는 상기 수지 조성물은 투명 수지 및 입자를 포함한다.
이러한 구조를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 면광원 장치인 유기 EL 조명 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다. 면광원 장치(100)는 기판(101)의 출광면측의 면(101E) 상에, 투명 수지(111) 및 입자(112)를 포함하여 이루어지는 요철 구조층(110)을 갖고 있다. 한편, 이하의 면광원 장치의 설명에 있어서, 별도로 언급하지 않는 한, 본 발명의 면광원 장치는 출광면을 수평으로 위로 향하게 놓은 상태로 하고, 종단면도는 모두 출광면에 수직인 단면도로 하여 설명한다. 요철 구조층(110)은 출사측의 표면에 복수의 요철 구조체(111E)를 구비하고 있다. 이들 요철 구조체(111E)는 서로 교차하는 2방향(본 실시형태에 있어서의 교차 각도는 90°)을 따라 배열되어 있다.
여기서 투명 수지층이 「투명하다」란, 광학 부재에 이용하기에 적합한 정도의 광선 투과율을 갖는 의미이며, 투명 수지층(111)뿐만 아니라 기판(101)도 광학 부재에 이용하기에 적합한 광선 투과율(전광선 투과율 80% 이상)을 갖는다. 구체적으로는, 기판 및 요철 구조층 전체로서 80% 이상의 전광선 투과율을 갖는 것으로 할 수 있다.
한편, 기판의 출광면측과 반대측의 면 상에는 전극층 및 발광층이 마련되어 발광 소자를 구성하고 있다. 즉, 기판(101) 하측의 면(101F)에는 투명 전극(121), 발광층(131) 및 반사 전극(122)이 이 순서로 마련되고, 필요에 따라 발광층(131) 등을 봉지하기 위한 봉지 부재(도시하지 않음), 및 투명 전극(121) 및 반사 전극(122)에 전류를 공급하기 위한 배선(도시하지 않음)을 추가로 구비하여 발광 소자를 구성하고 있다.
전극(121 및 122)으로부터 발광층(131)에 전압을 인가함으로써 발광층(131)으로부터 광이 발생하고, 이것이 직접, 또는 반사 전극(122)에 반사된 후, 투명 전극(121), 기판(101) 및 요철 구조층(110)을 투과하여 출광된다. 이와 같이, 발광층이 기판 상에 적층되고, 발광층으로부터의 광이 기판 및 요철 구조층을 투과하여 출광되는 태양의 면광원 장치에 있어서, 요철 구조층이 하기에 나타내는 구조 및 재질을 가짐으로써, 광 취출 효율의 향상 및 관찰 각도에 따른 색미 변화의 감소라는 본 발명의 효과를 특히 바람직하게 얻을 수 있다.
요철 구조층(110)의 요철 구조체(111E)는 원뿔 형상, 각뿔 형상 또는 프리즘 형상이다. 각뿔 형상은, 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같이, 밑면이 정방형인 사각뿔(941)을 간극 없이 정렬한 형상으로 할 수 있지만, 도 2에 나타내는 예에 한정되지 않고, 삼각뿔, 오각뿔, 육각뿔, 밑면이 정방형이 아닌 사각뿔 등의 각뿔을, 간극 없이 또는 평탄한 간극을 사이에 두고 정렬한 형상으로 할 수 있다.
나아가, 본원에서 말하는 원뿔 및 각뿔은, 그의 정상부가 뾰족한 통상적인 원뿔 및 각뿔뿐만 아니라, 선단이 둥그스름한 형상, 또는 평평하게 면제거된 형상도 포함한다. 이를 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 도 4는, 도 2에 있어서의 사각뿔(941)을, 선(9a)을 통하여, 사각뿔(941)의 사면(斜面)(941a 및 941b)의 법선과 평행이고 또한 기판의 면 방향에 수직인 면으로 절단한 부분 단면도이다. 도 4의 예에 있어서는 사각뿔의 정상부(1153)는 뾰족한 형상으로 되어 있지만, 이것이, 도 5에 나타내는 정상부(1255)와 같이 둥그스름한 형상으로 되어 있어도 좋다. 또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 각뿔의 정상부에 평탄한 부분(1355)을 마련하여, 평평하게 면제거된 형상으로 할 수도 있다.
각뿔의 정상부가 둥그스름한 형상인 경우, 정상부(1255)와, 해당 각뿔이 둥그스름하지 않고 뾰족한 형상으로 되어 있었던 경우의 정상부(1253)의 높이 차(1257)는, 해당 각뿔이 둥그스름하지 않고 뾰족한 형상으로 되어 있었던 경우의 각뿔 높이(1258)의 20% 이하로 할 수 있다. 각뿔의 정상부가 평평하게 면제거된 형상인 경우, 평탄한 부분(1355)과, 해당 각뿔의 정상부가 평탄하지 않고 뾰족한 형상으로 되어 있었던 경우의 정상부(1353)의 높이 차(1357)는, 해당 각뿔의 정상부가 평탄하지 않고 뾰족한 형상으로 되어 있었던 경우의 각뿔 높이(1358)의 20% 이하로 할 수 있다.
위에서 설명한 구체예에서는, 요철 구조체는 볼록형의 것이다. 그러나, 본 발명에 있어서의 요철 구조체는 오목형의 것이어도 좋다. 예컨대 도 7에 나타내는 바와 같이, 밑면이 정방형인 오목한 사각뿔(741)을 간극 없이 정렬한 형상으로 할 수 있지만, 도 7에 나타내는 예에 한하지 않고, 오목한 형상의 삼각뿔, 오각뿔, 육각뿔, 밑면이 정방형이 아닌 사각뿔 등의 각뿔을, 간극 없이 또는 평탄한 간극을 사이에 두고 정렬한 형상으로 할 수 있다. 요철 구조를 오목 구조로 함으로써, 볼록 구조로 하는 경우와 비교하여, 외부 충격에 의해 요철 구조의 정점 부분 등에 깨져 떨어짐 등이 생기는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 8은, 도 7에 있어서의 오목한 사각뿔(741)을, 선(7a)을 통하여, 사각뿔(741)의 사면(741a 및 741b)의 법선과 평행이고 또한 기판의 면 방향에 수직인 면으로 절단한 부분 단면도이다. 도 7의 예에 있어서는 사각뿔(741)은, 그의 밑변(741e)이, 인접하는 사각뿔의 밑변과 접하여 밑변이 공유되어 있지만, 예컨대 도 9에 나타내는 바와 같이, 사면(742a 및 742b)을 포함하는 사각뿔(742)이, 인접하는 사각뿔과 떨어진 밑변(742e)을 갖고, 그에 의해 사각뿔 사이에 평탄한 간극(742f)을 갖고 있어도 좋다. 이러한 평탄한 간극은, 도 10에 나타내는 간극(742g)이 요철 구조층 표면의 종횡으로 연장되도록, 2방향 이상으로 연장되어 마련되어 있어도 좋고, 도 11에 나타내는 간극(742h)이 요철 구조층 표면의 1방향으로 연장되도록, 1방향으로만 연장되어 마련되어 있어도 좋다. 이러한 평탄한 부분을, 요철 구조층의 광학적 효과를 손상시키지 않는 비율로 면 상에 마련함으로써, 요철 구조층의 내찰상성을 향상시키거나 요철 구조층의 성형을 용이하게 하거나 할 수 있다.
요철 구조층에 있어서의 요철 구조의 치수는 특별히 한정되지 않지만, 요철 구조체가 형성된 표면을 다양한 방향을 따라 측정한 중심선 평균 거칠기의 최대치(Ra(max))로서 1 내지 50㎛의 범위 내로 할 수 있다.
한편, 요철 구조층(110)을 구성하는 요철 구조체(111E)가 프리즘 형상인 경우의 프리즘 형상이란, 삼각기둥 등의 각기둥을, 각기둥의 높이 방향이 출광면에 평행한 방향이 되도록 정렬한 형상이며, 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 선상 프리즘(1041)이 평행으로 정렬된 프리즘조열(1040)의 형상으로 할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 그의 정상부(1042)의 형상을, 상기 각뿔의 경우와 마찬가지로 뾰족한 형상뿐만 아니라 둥그스름한 형상 또는 평평하게 면제거된 형상으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 요철 구조층의 두께는 특별히 한정되지 않지만 1 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 여기서, 요철 구조층의 두께란, 요철 구조체가 형성되어 있지 않은 기판측의 면과 요철 구조체의 정점의 거리를 말한다.
본 발명에 있어서, 원뿔 형상, 각뿔 형상 또는 프리즘 형상의 사면과 출광면이 이루는 각은 40 내지 70°로 할 수 있고, 45 내지 60°인 것이 바람직하다. 예컨대 요철 구조가, 도 2에 나타내는 사각뿔인 경우, 그의 꼭지각(도 4에 있어서의 각(1151))은 60 내지 90°가 되는 것이 바람직하다. 또한, 관찰 각도에 따른 색미의 변화를 최소한으로 하면서 광 취출 효율도 높인다는 관점에서는, 사면과 출광면이 이루는 각은 큰 편이 바람직하고, 구체적으로는 예컨대 55° 이상으로 하는 것이 바람직하며, 60° 이상으로 하는 것이 더욱 더 바람직하다. 이 경우, 이러한 각의 상한은 요철 구조층의 내구성의 유지를 고려하여 70° 정도로 할 수 있다.
사면과 출광면이 이루는 각을 55° 이상으로 하는 경우, 원뿔 형상, 각뿔 형상 또는 프리즘 형상은 꼭지각 70° 이하의 형상으로 할 수 있다.
요철 구조의 정상부가 둥그스름한 형상 또는 평평하게 면제거된 형상인 경우는, 해당 형상의 부분을 제외한 사면의 각도를 각뿔 또는 프리즘 형상의 사면으로 한다. 예컨대, 도 5 및 도 6에 나타내는 예에서는, 평면(1241a, 1241b, 1341a 및 1341b)을 각뿔의 사면으로 한다. 사면의 각도를 이러한 각도로 함으로써, 광 취출 효율을 높일 수 있다. 요철 구조층의 출광면의 사면은 반드시 모두가 동일한 각도일 필요는 없고, 상기 범위 내에서 상이한 각도를 갖는 사면이 공존하고 있어도 좋다. 한편, 원뿔 형상의 사면과 출광면이 이루는 각은, 이러한 원뿔의 모선과 출광면이 이루는 각으로 할 수 있다.
요철 구조층을 구성하는 수지 조성물은 투명 수지 및 입자를 포함한다.
수지 조성물에 포함되는 투명 수지의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 투명한 요철 구조층을 형성할 수 있고 입자를 분산시키는 것이 가능한 각종 수지를 이용할 수 있다. 예컨대, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 자외선 경화성 수지, 전자선 경화성 수지를 들 수 있다. 그 중에서도 열가소성 수지는 열에 의한 변형이 용이하기 때문에, 또한 자외선 경화성 수지는 경화성이 높고 효율이 좋기 때문에, 요철 구조층의 효율적인 형성이 가능해져, 각각 바람직하다. 열가소성 수지로서는, 폴리에스터계, 폴리아크릴레이트계, 사이클로올레핀 폴리머계 수지를 들 수 있다. 또한 자외선 경화성 수지로서는, 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 엔/싸이올계, 아이소사이아네이트계 수지를 들 수 있다. 이들 수지로서는, 복수개의 중합성 작용기를 갖는 것을 바람직하게 이용할 수 있다.
상기 실시형태와 같이, 투명한 기판 상에 요철 구조층을 형성하는 경우, 기판과 투명 수지의 굴절률은 가능한 한 가까운 편이 좋고, 바람직하게는 굴절률의 차가 0.1 이내, 더 바람직하게는 0.05 이내이면 좋다.
수지 조성물에 포함되는 입자는 투명하여도 좋고 불투명하여도 좋다. 입자의 재료로서는, 금속 및 금속 화합물, 및 수지 등을 이용할 수 있다. 금속 화합물로서는, 금속의 산화물 및 질화물을 들 수 있다. 금속 및 금속 화합물로서는, 구체적으로는 예컨대 은, 알루미늄과 같은 반사율이 높은 금속, 산화규소, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 질화규소, 주석 첨가 산화인듐, 산화타이타늄 등의 금속 화합물을 들 수 있다. 한편, 수지로서는, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리우레탄 등을 들 수 있다.
입자의 형상은 구상, 원주상, 입방체상, 직방체상, 각뿔상, 원뿔상, 별형상 등의 형상으로 할 수 있다.
수지 조성물에 있어서, 입자의 함유 비율은 수지 조성물 전량 중 1 내지 40wt%인 것이 바람직하고, 2 내지 20wt%인 것이 보다 바람직하다. 입자의 함유 비율을 이러한 하한 이상으로 함으로써, 관찰 각도에 따른 색미 변화의 저감 등의 원하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 상한 이하로 함으로써, 요철 구조층 중에서의 입자의 응집을 방지하여, 양호하게 입자가 분산된 요철 구조층을 용이하게 얻을 수 있다.
입자의 입경은 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하이며, 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 여기서 입경이란, 부피 기준의 입자량을, 입자 직경을 가로축으로 하여 적산한 적산 분포에 있어서의 50% 입자 직경을 말한다. 입경이 클수록, 원하는 효과를 얻기 위해 필요한 입자의 함유 비율은 많아지고, 입경이 작을수록 함유량은 적게 된다. 따라서, 입경이 작을수록, 관찰 각도에 따른 색미의 변화 저감 등의 원하는 효과를 적은 입자로 얻을 수 있다. 한편, 입경은, 입자의 형상이 구상 이외인 경우에는, 그 동등 부피의 구의 직경을 입경으로 한다.
요철 구조층의 단위 면적을 기준으로 한 입자의 함유 비율은 2×103 내지 6×1010개/cm2인 것이 바람직하고, 8×104 내지 1.5×1010개/cm2인 것이 보다 바람직하다. 입자의 함유 비율을 이 범위로 함으로써, 관찰 각도에 따른 색미의 변화 저감 등의 원하는 효과를 얻을 수 있다.
입자가 투명한 입자인 경우에 있어서, 입자의 굴절률과 투명 수지의 굴절률은 그들의 차가 0.05 내지 0.5이며, 바람직하게는 0.07 내지 0.5이다. 여기서, 입자 및 투명 수지의 굴절률은 어느 한쪽이 더 커도 좋지만, 투명 수지의 굴절률은 대략 1.5 내지 1.6의 범위가 되는 것이 통상적이며, 비교적 굴절률이 높은 무기 재료나 금속 재료를 적합하게 사용할 수 있는 관점에서, 투명 수지보다도 입자의 굴절률쪽이 큰 태양쪽이 바람직하다. 또한, 굴절률 1.5 이하의 입자로서는 중공 입자나 다공질 입자(1.3 내지 1.4) 등을 들 수 있다. 입자와 투명 수지의 굴절률이 너무 비슷하면 산란 효과가 얻어지지 않고 광 취출 효과는 향상되지만 색미 불균일은 억제되지 않고, 반대로 차가 지나치게 크면 산란이 커져 색미 불균일은 억제되지만 광 취출 효율이 저감되게 된다.
수지 조성물은, 투명 수지 및 입자 이외에, 필요에 따라 그 밖의 성분을 포함하고 있어도 좋다. 상기 그 밖의 성분으로서는, 페놀계·아민계 등의 열화방지제, 계면활성제계·실록세인계 등의 대전방지제, 트라이아졸계·2-하이드록시벤조페논계 등의 내광제의 첨가제를 들 수 있다.
유기 EL 소자는, 기판 상에 소자를 구성하는 전극, 발광층 등의 층을 형성하고, 추가로 그들 층을 덮는 봉지 부재를 마련하여, 기판과 봉지 부재로 발광층 등의 층을 봉지한 구성으로 이루어지는 것이 일반적이다. 통상, 여기서 말하는 기판측으로부터 출광하는 소자는 배면 발광(bottom emission)형, 봉지 부재측으로부터 출광하는 소자는 전면 발광(top emission)형이라고 불린다. 본 발명의 면광원 장치는, 이들 중 어느 것이어도 좋고, 배면 발광형의 경우, 층을 형성하기 위한 기판측에 요철 구조층이 마련되는 한편, 전면 발광형의 경우, 봉지 부재 등의 출광면측의 구조체를 기판으로 하고, 이 위에 요철 구조층이 마련된다.
본 발명에 있어서, 출광면측의 기판을 구성하는 재료로서는 유리, 수지 등을 들 수 있다. 출광면측의 기판의 굴절률은 특별히 제한되지 않지만, 1.5 내지 1.6으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 기판의 두께는 특별히 한정되지 않지만 0.1 내지 5mm인 것이 바람직하다.
도 1에 나타내는 예에 있어서는, 기판(101)과 투명 수지층(111)을 직접 접하는 태양으로 마련하고 있지만, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 이들 사이에 다른 층이 개재되어 있어도 좋다. 예컨대, 후술하는 제조 방법의 일 태양에 따라 본 발명의 면광원 장치를 제조함에 있어서, PET제 필름 등의 투명 필름을 기판(101)과 투명 수지층(111) 사이에 개재시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 소자를 구성하는 발광층으로서는 특별히 한정되지 않고 기지의 것을 적절히 선택할 수 있지만, 광원으로서의 용도에 적합하도록 1종의 층 단독 또는 복수 종류의 층의 조합에 의해 백색 또는 그에 가까운 색의 광을 발광하는 것으로 할 수 있다. 전극도 특별히 한정되지 않고 기지의 것을 적절히 선택할 수 있다. 또한, 전극 사이에, 발광층에 더하여 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 가스 배리어층 등의 다른 층을 추가로 가질 수도 있다.
전극 및 그 사이에 마련하는 층을 구성하는 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 구체예로서 하기의 것을 들 수 있다.
투명 전극의 재료로서는 ITO 등을 들 수 있다.
정공 주입층의 재료로서는 스타버스트계 방향족 다이아민 화합물 등을 들 수 있다.
정공 수송층의 재료로서는 트라이페닐다이아민 유도체 등을 들 수 있다.
황색 발광층의 호스트 재료로서는 동일하게 트라이페닐다이아민 유도체 등을 들 수 있고, 황색 발광층의 도펀트 재료로서는 테트라센 유도체 등을 들 수 있다.
녹색 발광층의 재료로서는 피라졸린 유도체 등을 들 수 있다.
청색 발광층의 호스트 재료로서는 안트라센 유도체 등을 들 수 있고, 청색 발광층의 도펀트 재료로서는 페릴렌 유도체 등을 들 수 있다.
적색 발광층의 재료로서는 유로퓸 착체 등을 들 수 있다.
전자 수송층의 재료로서는 알루미늄퀴놀린 착체(Alq) 등을 들 수 있다.
음극 재료로서는 불화리튬 및 알루미늄을 각각 이용하여, 이들을 순차적으로 진공 성막에 의해 적층시킨 것을 들 수 있다.
상기의 것 또는 그 밖의 발광층을 적절히 조합하여, 적층형 또는 탠덤형이라고 불리는, 보색 관계에 있는 발광색을 발생하는 발광층을 얻을 수 있다. 보색 관계의 조합은 황색/청색, 또는 녹색/청색/적색 등으로 할 수 있다.
본 발명의 면광원 장치는 상기 구성으로 함으로써, 출광면에 있어서의 반구상 전체 방위에서의 색도 좌표의 x 좌표 및 y 좌표 중 적어도 어느 하나의 변위를 ±0.1 이내로, 나아가서는 x 좌표 및 y 좌표 둘 다의 변위를 ±0.1 이내로 제어할 수 있다. 이 때문에, 면광원 장치(유기 EL 조명 장치)에 있어서 관찰 각도에 따른 색미의 변화를 억제할 수 있다. 이러한 반구상 전체 방위에서의 색도의 변위를 측정하는 방법으로서, 예컨대 유기 EL 조명 장치의 발광면의 법선(정면) 상에 분광 방사 휘도계를 설치하고, 법선 방향을 0°로 했을 때 그 발광면을 -90 내지 90°까지 회전시킬 수 있는 기구를 부여함으로써, 각 방향에서 측정한 발광 스펙트럼으로부터 색도 좌표를 산출할 수 있기 때문에, 그 변위를 산출할 수 있다.
본 발명의 면광원 장치의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 기판 상에 수지 조성물의 평탄한 층을 마련한 후, 그 형상을 소정의 요철 구조로 가공하는 방법(이하, 방법 1이라고 한다), 또는 수지 조성물을 가공하여 요철 구조층을 형성한 후, 이를 출광면측의 기판에 부착하는 방법(이하, 방법 2라고 한다)에 의해 행할 수 있다.
상기 방법 1에 있어서, 수지 조성물의 평탄한 층의 형상을 요철 구조로 가공하는 공정은, 소정의 구조를 갖는 형(型)을 수지 조성물의 층에 압접(壓接)함으로써 행할 수 있다. 바람직하게는, 요철 구조를 갖는 형을 가열한 상태에서 투명 수지의 층에 압접시킴으로써 행할 수 있다. 구체적으로는 예컨대, 수지 조성물을 구성하는 투명 수지로서 열가소성 수지를 이용하고, 요철 구조를 갖는 형을 투명 수지의 유리 전이점 이상의 온도로 가열한 상태에서 투명 수지의 층에 압접시킨다. 나아가 투명 수지가 자외선 등의 에너지선으로 경화할 수 있는 것이면, 형을 투명 수지의 층에 압접한 후, 이러한 에너지선을 조사하여 투명 수지를 경화시킴으로써, 양호한 성형 및 이형이 가능하게 된다.
한편 상기 방법 2는, 예컨대 기판 이외의 다른 층 위에 수지 조성물의 층을 마련하고, 그 형상을 소정의 요철 구조로 가공한 후, 이를 그대로, 또는 상기 다른 층을 박리한 후, 출광면측의 기판에 부착함으로써 행할 수 있다. 여기서 이용하는 기판 이외의 다른 층으로서는, 예컨대 PET제 필름 등의 투명 필름을 이용할 수 있다. 이러한 필름 상에 수지 조성물의 층을 마련하고, 상기 방법 1과 동일한 조작에 의해 소정의 요철 구조로 가공할 수 있다. 이를 면광원 장치에 있어서 출광면측의 기판으로서 이용되는 기판의 출광면측의 면 상에 부착함으로써, 기판, 투명 필름 및 요철 구조층이 이 순서로 적층된 적층체를 얻을 수 있다.
또는, 투명 또는 불투명 필름, 판 등의 위에 요철 구조층을 형성한 후, 요철 구조층을 필름 등으로부터 박리하고, 이를 면광원 장치에 있어서 출광면측의 기판으로서 이용되는 기판의 출광면측의 면 상에 부착함으로써, 기판 및 요철 구조층의 적층체를 얻을 수 있다.
또는, 요철 구조를 갖는 형에 액체상 수지 조성물을 주입하여 경화시키는 것에 의해서도 요철 구조층을 얻을 수 있다. 이를 면광원 장치에 있어서 출광면측의 기판으로서 이용되는 기판의 출광면측의 면 상에 부착함으로써, 기판 및 요철 구조층의 적층체를 얻을 수 있다.
상기 방법 1 또는 2에 의해 요철 구조층을 얻은 후, 기판의 출광면과 반대측의 면 상에 전극, 발광층 등의 구성 요소를 마련하여 면광원 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 면광원 장치의 용도는 특별히 한정되지 않지만, 조명 장치의 광원, 또는 액정 표시 장치 등의 표시 장치의 백라이트로서 이용할 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태의 예시에 한정되지 않고, 본원의 특허청구범위 및 그의 균등 범위 내에서의 변경을 실시할 수 있다.
예컨대, 기판 및 요철 구조층은, 직접 접하는 태양으로 마련되어 있어도 좋지만, 층 사이의 밀착성을 양호하게 하기 위해 접착층 등의 다른 층을 사이에 두고 마련되어 있어도 좋다. 이 경우, 접착제로서는, 기판 및 투명 수지층에 가까운 굴절률을 갖고 또한 투명한 것을 적절히 이용할 수 있다. 또한, 상기 실시형태의 예시에 있어서는, 주로 기판과 투명 수지층을 별도의 부재로서 마련한 것에 관하여 설명했지만, 이들을 동일 재질로 구성하는 경우는, 이들을 일체로 연속된 부재로서 성형할 수도 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 기초하여 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명한다. 한편, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
UV(자외선) 경화형 우레탄 아크릴 수지(경화 후의 굴절률 n=1.53)에, 2㎛ 직경의 구상 SiO2 입자(n=1.43)를 조성물 전량 중 3wt%의 함유율로 첨가하고, 교반하여 입자를 분산시켜 수지 조성물을 얻었다.
상기에서 얻은 수지 조성물을 유리 기판 상에 100㎛의 두께로 도포한 후, 소정 형상의 금속 형을 압접하고, 유리 기판측으로부터 UV를 1000mJ/cm2의 적산 광량으로 조사하여 기판 상에 요철 구조층을 형성했다. 이 요철 구조는, 밑변이 50㎛인 정방형이며 꼭지각이 90°인 사각뿔이 간극 없이 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 사면과 출광면이 이루는 각도는 45°였다. 요철 구조층의 두께는 115㎛였다.
얻어진 기판의, 요철 구조층을 설치한 면과 반대측의 면에, 투명 전극층 100nm, 정공 수송층 10nm, 황색 발광층 20nm, 청색 발광층 15nm, 전자 수송층 15nm, 전자 주입층 1nm 및 반사 전극층 100nm를 이 순서로 형성했다. 정공 수송층부터 전자 수송층까지는 모두 유기 재료에 의해 형성했다. 황색 발광층 및 청색 발광층은 각각 다른 발광 스펙트럼을 갖고 있다.
투명 전극층부터 반사 전극층까지의 각 층을 형성한 재료는 각각 하기와 같다:
·투명 전극층: 주석 첨가 산화인듐(ITO)
·정공 수송층: 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(α-NPD)
·황색 발광층: 루브렌 1.5중량% 첨가 α-NPD
·청색 발광층: 이리듐 착체 10중량% 첨가 4,4'-다이카바졸릴-1,1'-바이페닐(CBP)
·전자 수송층: 페난트롤린 유도체(BCP)
·전자 주입층: 불화리튬(LiF)
·반사 전극층: Al
투명 전극층의 형성 방법은, ITO 타겟으로 한 반응성 스퍼터링법에 의해 행하고, 표면 저항을 10Ω/□ 이하로 했다. 또한, 정공 주입층부터 반사 전극층까지의 형성 방법은, 진공 증착 장치 내에 투명 전극층을 이미 형성한 유리 기판을 설치하고, 상기 정공 수송층부터 반사 전극층까지의 재료를 저항 가열식에 의해 순차적으로 증착시킴으로써 행했다. 계 내압은 5×10-3Pa, 증발 속도는 0.1 내지 0.2nm/s로 행했다.
또한, 전극층에 통전을 위한 배선을 부착하고, 추가로 정공 수송층부터 반사 전극층까지를 봉지 부재에 의해 봉지하여 면광원 장치를 제작했다. 통전하여 발광시킨 바, 유리 기판으로부터 취출된 광은 백색이 되었다.
이 면광원 장치를 이하와 같이 평가했다. 발광면의 정면(법선 방향)에 분광 방사 휘도계(BM-7 탑콘)를 설치하고, 100mA/m2의 정전류를 인가하고, 발광면을 회전시켜 발광면에 대한 분광 방사 휘도계의 방향을 변화시켰다. 방향은, 사각뿔의 밑변 중 하나에 평행한 방향으로 정면(법선 방향)을 0°로 했을 때에 -90 내지 90°의 범위로 변경시켰다. -90 내지 90°의 범위에서 각도 5°마다 발광의 방사 강도, 발광 스펙트럼을 측정하여 외부 양자 효율을 산출했다. 또한 정면(0°)에서 관찰한 색도 좌표, 및 사각뿔의 밑변 중 하나에 평행한 방향으로 정면으로부터 45° 기운 방향에서 관찰한 색도 좌표를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
정면(0°)과 45°에 있어서의 x 좌표 및 y 좌표의 변위를 측정했다. 그 결과, x 좌표의 변이는 0.02, y 좌표의 변이는 0.03이었다.
<비교예 1>
요철 구조층을 형성하는 수지 조성물 대신에, 입자를 포함하지 않는 UV 경화형 우레탄 아크릴 수지만을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 정면(0°)과 45°에 있어서의 x 좌표 및 y 좌표의 변이는 각각 0.13 및 0.04였다.
<비교예 2>
요철 구조층을 형성하는 수지 조성물로서, SiO2 입자의 입경을 30㎛로 한 것을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 정면(0°)과 45°에 있어서의 x 좌표 및 y 좌표의 변이는 각각 0.01 및 0.11이었다.
<비교예 3>
요철 구조층을 형성하는 수지 조성물로서, SiO2 입자의 함유 비율을 50wt%로 한 것을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 정면(0°)과 45°에 있어서의 x 좌표 및 y 좌표의 변이는 각각 0.11 및 0.01이었다.
<비교예 4>
요철 구조층을 형성하는 수지 조성물로서, SiO2 입자의 함유 비율을 0.5wt%로 한 것을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 정면(0°)과 45°에 있어서의 x 좌표 및 y 좌표의 변이는 각각 0.11 및 0.04였다.
<비교예 5>
요철 구조층을 형성하는 수지 조성물로서, SiO2 입자 대신에 TiO2 입자(n=2.3)를 조성물 전량 중 3wt% 첨가한 것을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 정면(0°)과 45°에 있어서의 x 좌표 및 y 좌표의 변이는 각각 0.12 및 0.12였다.
<비교예 6>
요철 구조층을 형성하는 수지 조성물로서, SiO2 입자 대신에 폴리메틸 메타크릴레이트 입자(n=1.49)를 조성물 전량 중 3wt% 첨가한 것을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 정면(0°)과 45°에 있어서의 x 좌표 및 y 좌표의 변이는 각각 0.12 및 0.12였다.
Figure 112014104723039-pat00001
표 1의 결과로부터 분명한 바와 같이, 요철 구조층이 본 발명의 요건을 만족하는 실시예 1에 있어서는, 이들 요건 중 어느 것이 본 발명의 규정 범위 밖인 비교예 1 내지 5와 비교하여, 정면 휘도 및 외부 양자 효율 모두가 양호하며, 또한 정면 방향에서 관찰한 경우와 정면 방향으로부터 기운 각도에서 관찰한 경우의 색도의 변화가 적었다.
<실시예 2-1>
(2-1-1: 요철 구조층)
UV(자외선) 경화형 우레탄 아크릴 수지(경화 후의 굴절률 n=1.53)에, 2㎛ 직경의 구상 SiO2 입자(n=1.43)를 조성물 전량 중 3wt%의 함유율로 첨가하고, 교반하여 입자를 분산시켜 수지 조성물을 얻었다.
상기에서 얻은 수지 조성물을 투명 필름(상품명 「제오노아필름」, 니폰제온 주식회사제, 두께 180㎛) 상에 100㎛의 두께로 도포한 후, 소정 형상의 금속 형을 압접하고, 투명 필름측으로부터 UV를 5000mJ/cm2의 적산 광량으로 조사하여 투명 필름 상에 요철 구조층을 형성하여, 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 적층체를 얻었다. 요철 구조층의 요철 구조는, 밑변이 50㎛인 정방형이며 꼭지각이 90°인 사각뿔이 간극 없이 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 사면과 출광면이 이루는 각도는 45°였다. 요철 구조층의 두께는 115㎛였다.
(2-1-2: 발광 소자)
유리 기판의 한쪽 면 상에 투명 전극층, 정공 수송층, 황색 발광층, 청색 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 반사 전극층을 형성했다.
투명 전극층부터 반사 전극층까지의 각 층을 형성한 재료는 각각 하기와 같다:
·투명 전극층: 주석 첨가 산화인듐(ITO)
·정공 수송층: 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(α-NPD)
·황색 발광층: 루브렌 1.5중량% 첨가 α-NPD
·청색 발광층: 이리듐 착체 10중량% 첨가 4,4'-다이카바졸릴-1,1'-바이페닐(CBP)
·전자 수송층: 페난트롤린 유도체(BCP)
·전자 주입층: 불화리튬(LiF)
·반사 전극층: Al
또한, 전극층에 통전을 위한 배선을 부착하고, 추가로 정공 수송층부터 반사 전극층까지를 봉지 부재에 의해 봉지하여 발광 소자를 제작했다.
(2-1-3: 면광원 장치)
(2-1-1)에서 얻은 적층체의 투명 필름측의 면과 (2-1-2)에서 얻은 발광 소자의 유리 기판측의 면을, 점착제층(25㎛ 두께 아크릴계 점착재)을 통해서 부착하여 면광원 장치를 제작했다.
이 면광원 장치에 100mA/m2의 정전류를 인가하여, 3자극의 Z값(청색) 및 Y값(녹색)의 극각도마다의 값을, Radiant Imaging사제 Imaging Sphere를 이용하여 측정하고, 정면을 1로 하여 규격화한 값(Y/Y(정면) 및 Z/Z(정면))을 구하여 청색 및 녹색의 배광(配光) 특성을 얻었다. Y값의 배향 특성은 광도의 각도 분포에 상당한다. 도 14에 그 결과를 나타낸다. 방향은, 사각뿔의 밑변 중 하나에 평행한 방향으로 정면(법선 방향)을 0°로 했을 때의 0 내지 100° 범위의 값이다.
<실시예 2-2>
(2-2-1: 요철 구조층)
금속 형의 형상을 변경한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 적층체를 얻었다. 요철 구조층의 요철 구조는, 밑변이 50㎛인 정방형이며 꼭지각이 90°인 사각뿔의 형상을 갖는 오목부가 간극 없이 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 사면과 출광면이 이루는 각도는 45°였다.
(2-2-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (2-2-1)에서 얻은 것을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 15에 나타낸다.
<비교예 7>
실시예 2-1의 (2-1-2)에서 얻은 발광 소자(요철 구조층 및 투명 필름을 갖지 않음)에 대하여, (2-1-3)과 동일하게 배광 특성을 구했다. 결과를 도 12에 나타낸다.
<비교예 8>
(C8-1: 요철 구조층)
금속 형의 형상을 변경하여 요철이 없는 금속 형을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-경화 수지 조성물층의 층 구성을 갖는 적층체를 얻었다. 경화 수지 조성물층은 요철을 갖지 않는 평탄한 형상이었다.
(C8-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (C8-1)에서 얻은 것을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 13에 나타낸다.
실시예 2-1 및 실시예 2-2의 결과와 비교예 7 및 비교예 8의 결과를 대비함으로써, 비교예의 면광원 장치에서는 녹색의 배광 특성(광도의 배광 특성)에 대하여 청색의 배광 특성이 크게 다르고, 면광원 장치를 비스듬히 보면 푸른빛이 더 나는 특성이 되지만, 본 발명의 면광원 장치는 청색의 배광 특성과 녹색의 배광 특성의 차이가 작아져 있음을 알 수 있다. 결과로서 관찰 각도에 따라 푸른빛을 띠는 정도가 작은 상태가 실현된다. 즉, 관찰 각도에 따라 색미의 변화가 적은 면광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예 2-1의 결과와 실시예 2-2의 결과는 동등하였다. 실시예 2-2의 요철 구조층의 구조는 실시예 2-1의 구조와 비교하여 내찰상성이 우수하기 때문에, 실시예 2-2의 면광원 장치는 실시예 2-1의 면광원 장치와 비교하여 광학적인 성능은 동등하며 또한 내찰상성이 우수하다는 이점을 갖는다.
<실시예 3-1>
(3-1-1: 요철 구조층)
실시예 (2-1)에서 이용한 형상과는 다른 형상을 갖는 4종류의 금속 형을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 4종류의 적층체를 얻었다. 각각의 요철 구조층의 요철 구조는, 밑변이 50㎛인 정방형이며 꼭지각이 40°, 50°, 60° 및 70°인 사각뿔이 간극 없이 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 사면과 출광면이 이루는 각도는 각각 70°, 65°, 60° 및 55°였다.
(3-1-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (3-1-1)에서 얻은 4종류의 것 각각을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 4종류의 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 16 내지 도 19에 나타낸다.
<실시예 3-2>
(3-2-1: 요철 구조층)
금속 형의 형상을 변경한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 적층체를 얻었다. 요철 구조층의 요철 구조는, 밑변이 50㎛인 정방형이며 꼭지각이 40°, 50°, 60° 및 70°인 사각뿔의 형상을 갖는 오목부가 간극 없이 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 사면과 출광면이 이루는 각도는 각각 70°, 65°, 60° 및 55°였다.
(3-2-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (3-2-1)에서 얻은 4종류의 것 각각을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 4종류의 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 20 내지 도 23에 나타낸다.
실시예 3-1 및 실시예 3-2의 결과와 비교예 7 및 비교예 8의 결과를 대비함으로써, 비교예의 면광원 장치에서는 녹색의 배광 특성(광도의 배광 특성)에 대하여 청색의 배광 특성이 크게 다르고, 면광원 장치를 비스듬히 보면 푸른빛이 더 나는 특성이 되지만, 본 발명의 면광원 장치는 청색의 배광 특성과 녹색의 배광 특성의 차이가 작아져 있음을 알 수 있다. 결과로서 관찰 각도에 따라 푸른빛을 띠는 정도가 작은 상태가 실현된다. 즉, 관찰 각도에 따라 색미의 변화가 적은 면광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예 3-1 및 실시예 3-2의 결과와 실시예 2-1 및 2-2를 대비함으로써, 요철 구조층에 있어서의 사면과 출광면이 이루는 각도가 높은 것일수록 청색 및 녹색의 배광 특성의 차이가 작음을 알 수 있다.
<실시예 4-1>
(4-1-1: 요철 구조층)
금속 형의 형상을 변경한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 2종류의 적층체를 얻었다. 각각의 요철 구조층의 요철 구조는, 도 6에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 밑변이 50㎛인 정방이며 꼭지각이 60°인 사각뿔의 정상부를 평탄하게 한 형상이 간극 없이 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 정상부에 마련된 평탄한 부분은 정방형이며, 그 한 변의 길이는 사각뿔의 피치의 0.2배 또는 0.4배, 즉 각각 10㎛ 및 20㎛였다.
(4-1-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (4-1-1)에서 얻은 2종류의 것 각각을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 2종류의 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 24 내지 25에 나타낸다.
<실시예 4-2>
(4-2-1: 요철 구조층)
금속 형의 형상을 변경한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 2종류의 적층체를 얻었다. 각각의 요철 구조층의 요철 구조는, 도 9 및 도 10에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 밑면이 정방형이며 꼭지각이 60°인 사각뿔의 형상을 갖는 오목부가 평탄한 간극을 사이에 두고 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 형상이 반복되는 피치(P91)는 50㎛이며, 사각뿔의 밑면의 한 변의 길이(P92)는 피치의 0.8배 또는 0.6배, 즉 각각 40㎛ 및 30㎛였다. 평탄한 간극(742f)의 폭(P93)은 각각 20㎛ 및 40㎛였다.
(4-2-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (4-2-1)에서 얻은 2종류의 것 각각을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 2종류의 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 26 내지 도 27에 나타낸다.
실시예 4-1 및 실시예 4-2의 결과와 비교예 7 및 비교예 8의 결과를 대비함으로써, 비교예의 면광원 장치에서는 녹색의 배광 특성(광도의 배광 특성)에 대하여 청색의 배광 특성이 크게 다르고, 면광원 장치를 비스듬히 보면 푸른빛이 더 나는 특성이 되지만, 본 발명의 면광원 장치는 청색의 배광 특성과 녹색의 배광 특성의 차이가 작아져 있음을 알 수 있다. 결과로서 관찰 각도에 따라 푸른빛을 띠는 정도가 작은 상태가 실현된다. 즉, 관찰 각도에 따라 색미의 변화가 적은 면광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예 4-1 및 실시예 4-2의 결과와 실시예 2-1 및 2-2를 대비함으로써, 요철 구조층의 요철 구조에 있어서 부분적으로 평면이 존재하고 있더라도, 평면이 존재하지 않는 요철 구조층에 가까운 광학적 효과가 얻어짐을 알 수 있다. 실시예 4-1 및 4-2, 특히 실시예 4-2의 요철 구조층의 구조는 실시예 2-1의 구조와 비교하여 내찰상성이 우수하기 때문에, 실시예 4-1 및 4-2, 특히 실시예 4-2의 면광원 장치는 실시예 2-1의 면광원 장치와 비교하여 광학적인 성능은 동등하며 또한 내찰상성이 우수하다는 이점을 갖는다.
<실시예 5-1 내지 5-3 및 비교예 9>
(5-0-1: 요철 구조층)
금속 형의 형상을 변경하고, 추가로 SiO2 입자의 함유 비율을 변경한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 4종류의 적층체를 얻었다. 각각의 요철 구조층의 요철 구조는, 밑변이 50㎛인 정방형이며 꼭지각이 60°인 사각뿔의 형상을 갖는 오목부가 간극 없이 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 사면과 출광면이 이루는 각도는 60°였다. SiO2 입자의 함유 비율은 0wt%(비교예 9), 2wt%(실시예 5-1), 3wt%(실시예 5-2) 및 20wt%(실시예 5-3)로 했다.
(5-0-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (5-0-1)에서 얻은 4종류의 것 각각을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 28 내지 도 31에 나타낸다.
실시예 5-1 내지 5-3의 결과와 비교예 9의 결과를 대비함으로써, 비교예의 면광원 장치에서는 녹색의 배광 특성(광도의 배광 특성)에 대하여 청색의 배광 특성이 크게 다르고, 면광원 장치를 비스듬히 보면 푸른빛이 더 나는 특성이 되지만, 본 발명의 면광원 장치는 청색의 배광 특성과 녹색의 배광 특성의 차이가 작아져 있음을 알 수 있다. 결과로서 관찰 각도에 따라 푸른빛을 띠는 정도가 작은 상태가 실현된다. 즉, 관찰 각도에 따라 색미의 변화가 적은 면광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 입자의 함유 비율이 많을수록 배광 특성의 차이가 작음을 알 수 있다.
<실시예 6-1 내지 6-3>
(6-0-1: 요철 구조층)
금속 형의 형상을 변경하고, 추가로 SiO2 입자의 입경을 변경한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 3종류의 적층체를 얻었다. 각각의 요철 구조층의 요철 구조는, 밑변이 50㎛인 정방형이며 꼭지각이 60°인 사각뿔의 형상을 갖는 오목부가 간극 없이 정렬된 형상이었다. 사각뿔의 사면과 출광면이 이루는 각도는 60°였다. SiO2 입자의 입경은 1㎛(실시예 6-1), 2㎛(실시예 6-2) 및 5㎛(실시예 6-3)로 했다.
(6-0-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (6-0-1)에서 얻은 3종류의 것 각각을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 32 내지 도 34에 나타낸다.
실시예 6-1 내지 6-3의 결과와 비교예 9의 결과를 대비함으로써, 비교예의 면광원 장치에서는 녹색의 배광 특성(광도의 배광 특성)에 대하여 청색의 배광 특성이 크게 다르고, 면광원 장치를 비스듬히 보면 푸른빛이 더 나는 특성이 되지만, 본 발명의 면광원 장치는 청색의 배광 특성과 녹색의 배광 특성의 차이가 작아져 있음을 알 수 있다. 결과로서 관찰 각도에 따라 푸른빛을 띠는 정도가 작은 상태가 실현된다. 즉, 관찰 각도에 따라 색미의 변화가 적은 면광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 입자의 입경이 작을수록 배광 특성의 차이가 작음을 알 수 있다.
<실시예 7-1>
(7-1-1: 요철 구조층)
UV(자외선) 경화형 우레탄 아크릴 수지를, 경화 후의 굴절률 n=1.48인 것으로 변경한 것 외에는, 실시예 (5-2)의 (5-0-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 적층체를 얻었다.
(7-1-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (7-1-1)에서 얻은 것을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가하다. 결과를 도 35에 나타낸다.
<실시예 7-2>
(7-2-1: 요철 구조층)
UV(자외선) 경화형 우레탄 아크릴 수지를, 경화 후의 굴절률 n=1.48인 것으로 변경하고, 추가로 구상 SiO2 입자 대신에 알루미나 입자(굴절률 1.76, 입경 2㎛)를 6wt%의 함유율로 첨가한 것 외에는, 실시예 (5-2)의 (5-0-1)과 동일하게 조작하여 투명 필름-요철 구조층의 층 구성을 갖는 적층체를 얻었다.
(7-2-2: 면광원 장치)
적층체로서, (2-1-1)에서 얻은 것 대신에 (7-2-1)에서 얻은 것을 이용한 것 외에는, 실시예 (2-1)의 (2-1-2) 및 (2-1-3)과 동일하게 조작하여 면광원 장치를 제작하고 평가했다. 결과를 도 36에 나타낸다.
수지와 입자의 굴절률 차가 0.1인 실시예 5-2, 수지와 입자의 굴절률 차가 0.05인 실시예 7-1, 및 수지와 입자의 굴절률 차가 0.28인 실시예 7-2의 결과를 대비함으로써, 굴절률 차는 0.05 이상에서 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있고, 나아가 굴절률 차가 큰 경우에서 보다 양호한 효과가 얻어짐을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 유기 EL 발광 소자, 및 그의 출광면에 수지 조성물로 이루어지는 요철 구조층을 갖는 면광원 장치로서,
    상기 요철 구조층은, 원뿔 형상, 각뿔 형상 또는 프리즘 형상인 요철 구조체가 복수 정렬된 구성이고,
    상기 요철 구조체는 상기 요철 구조층의 출사측의 표면에 설치되고,
    상기 수지 조성물은 투명 수지 및 입자를 포함하고,
    상기 입자의 입경이 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하이며,
    상기 입자의 함유량이 수지 조성물 전량 중 2 내지 20wt%이고,
    상기 입자의 굴절률과 상기 투명 수지의 굴절률의 차가 0.05 내지 0.5인 면광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 구조체의 사면과 출광면이 이루는 각은 55 내지 70°인 면광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 구조체가 오목형의 형상인 면광원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    원뿔 형상 또는 각뿔 형상인 복수의 상기 요철 구조체는 서로 교차하는 2방향을 따라 배열되고,
    인접하는 상기 요철 구조체는 간극 없이 배치되어 있는 면광원 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    원뿔 형상 또는 각뿔 형상인 복수의 상기 요철 구조체는 서로 교차하는 2방향을 따라 배열되고,
    인접하는 상기 요철 구조체의 사이에는, 상기 2방향 중의 1방향으로만 간극이 설치되어 있는 면광원 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    원뿔 형상 또는 각뿔 형상인 복수의 상기 요철 구조체는 서로 교차하는 2방향을 따라 배열되고,
    인접하는 상기 요철 구조체의 사이에는, 상기 2방향의 어느 방향으로도 간극이 설치되어 있는 면광원 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 구조체는 사각뿔인 면광원 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 구조층은 단위 면적당 상기 입자의 비율이 2×103 내지 6×1010개/cm2인 면광원 장치.
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