(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
画像表示素子を備えてなる液晶ディスプレイ装置であって、前記画像表示素子の背面に、請求項1または請求項2に記載のEL素子、あるいは請求項3記載の照明装置を配設して構成されることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
【背景技術】
【0002】
一般に、有機EL素子は、蛍光有機化合物を含む発光層を陽極と陰極とで挟んだ発光構造を、透光性基板の片面上に設けて構成される。そして、この有機EL素子は、陽極と陰極の間に直流電圧を印加し、発光層に電子および正孔を注入して再結合させることにより、励起子を生成し、この励起子が失活する際の光の放出を利用して発光する。
【0003】
これらEL素子の全光束は、光源より出てくる光の量であるので、EL光源により決定される。このため、EL素子の全光束を向上させるには光源の工夫が必要である。
【0004】
また、これらEL素子においては、発光層から放出された光線が透光性基板から射出する際に、透光性基板上で全反射することにより光線のロスが生じるという問題があった。このときの光の外部取り出し効率は、一般に20%程度と言われている。このため、高輝度を求める場合には、より多くの投入電力が必要となり、素子に対する負荷が増大し、その結果素子自体が劣化してしまう。
【0005】
これに対し、光の外部取り出し効率を向上させる目的で、素子基板に表面凹凸を形成し、全反射によりロスしている光線を外部に取り出すという方法が提案されている。また、表面凹凸パターンが形成された光学シートを素子基盤に粘着剤や接着剤を介して貼合することで、全反射によりロスしている光線を外部に取り出すという方法が提案されている(下記特許文献1参照)。このように、表面凹凸を有する光学シートを貼合することで光取り出し効率を向上させることが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
シート状の光学シートは所望のパネルのサイズに合わせ打ち抜く、打ち抜き加工という工程がある。しかしながら、上述した従来技術では、レンズ形状が三角形のプリズム形状を主としているためレンズが連なっており、打ち抜き加工時にレンズのある一点に剥がれが発生するとこれがきっかけとなり他の部分もそのまま剥がれ続けるという問題点があった。
【0008】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、EL素子に配置される光学シートの打ち抜き加工時におけるレンズ剥がれを低減し、製造時のロスを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために請求項1に係る発明としては、透光性基板と、陽極と陰極とに挟まれて前記透光性基板の一方の面に設けられた発光層と、
前記透光性基板の他方の面に設けられ前記透光性基板が設けられた面とは反対側の面に凹凸形状を有する光学シートと、を備えたEL素子であって、
前記光学シートは気泡を内包し前記凹凸形状が形成された構造層を有し、前記構造層の気泡の個数は10〜30個/cm2であり、前記構造層の気泡の直径φは5〜50μmであり、前記構造層の膜厚Hと前記気泡の直径φとは、1/10≦φ/H≦1/3を満たす、ことを特徴とするEL素子である。
また、請求項2に係る発明としては、前記構造層は、粒子を含有したバインダマトリックスを内包し、前記バインダマトリックスの屈折率nMと、前記粒子の屈折率nAと、前記バインダマトリックスに対する粒子の含有率Wと、前記構造層の膜厚Hとは、0.01≦|nM−nA|×W/H≦0.2を満たすことを特徴とする請求項1に記載のEL素子である。
また、請求項3に係る発明としては、請求項1または請求項2に記載のEL素子を発光手段として備えることを特徴とする照明装置である。
また、請求項4に係る発明としては、請求項1または請求項2に記載のEL素子を備え、当該EL素子が画素駆動されることを特徴とするディスプレイ装置である。
また、請求項5に係る発明としては、画像表示素子を備えてなる液晶ディスプレイ装置であって、前記画像表示素子の背面に、請求項1または請求項2に記載のEL素子、あるいは請求項3記載の照明装置を配設して構成されることを特徴とする液晶ディスプレイ装置である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、EL素子に配置される光学シートの打ち抜き加工時におけるレンズ剥がれを低減し、製造時のロスを抑えることができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、
図1を参照し、本発明の一実施形態に係るEL素子およびこれを備えた照明装置、ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置について説明する。
【0013】
はじめに、本実施形態のEL素子は、例えば、発光手段として照明装置に備えられ、あるいはEL素子が画素駆動されるようにディスプレイ装置に備えられ、あるいは画像表示素子の背面に配設して液晶ディスプレイ装置に備えられて使用される。また、液晶ディスプレイ装置においては、本実施形態のEL素子を発光手段として備えた照明装置を画像表示素子の背面に配設して構成してもよい。
【0014】
図1に本発明の実施形態のEL素子の一例の断面模式図を示した。
図1に示すように、EL素子1は、発光積層構造体2と、透光性基板3と、貼合層4と、光学シート5と、を有する。
発光積層構造体2は、陽極21と陰極22とのに発光層23が挟まれて構成される。発光積層構造体2は、2枚の透光性基板3の間に設けられている。
発光積層構造体2を挟む2枚の透光性基板3のうち一方には、発光積層構造体2が設けられた面と反対側の面3aに、貼合層4を介して光学シート5が貼り合わせられている。
光学シート5は、透光性基材51および構造層52によって構成されている。透光性基材51は、その一方の面を構造層52と接し、他方の面5aでは貼合層4を介して透光性基板3と貼り合わされている。構造層52は、その一方の面を透光性基材51と接し、他方の面に凹凸形状による複数のレンズが配置されている。また、構造層52は気泡を内包しており、気泡の個数は10〜30個/cm2であり、気泡の直径φは5〜50μmである。さらに、構造層52の膜厚Hと気泡の直径φとは、1/10≦φ/H≦1/3を満たす。
【0015】
すなわち、本発明のEL素子1は、透光性基板3と、陽極21と陰極22とに挟まれて透光性基板3の一方の面に設けられた発光層23と、を備え、透光性基板3の他方の面に光学シート5が設けられ、光学シート5は、透光性基板3が設けられた面とは反対側の面に、気泡を内包し凹凸形状を有する構造層52を有し、構造層52の気泡の個数は10〜30個/cm2であり、構造層52の気泡の直径φは5〜50μmであり、構造層52の膜厚Hと気泡の直径φとは、1/10≦φ/H≦1/3を満たす。
【0016】
本発明者らは、光学シート5に気泡を混入することにより、打ち抜き加工時のレンズ剥がれによるロスを低減できることを見出した。光学シート5に気泡を混入することにより、打ち抜き時にレンズ剥がれが発生しても混入した気泡により連続したレンズを寸断することができる。また、気泡の個数にあっては10〜30個/cm2が好ましく、さらに好ましくは10〜20個/cm2である。10個/cm2未満であると寸断の効果が得られず、30個/cm2を超えると気泡が目立ち欠陥となってしまう。
【0017】
好ましい気泡の直径φとしては5〜50μm、さらに好ましくは5〜30μmである。5μmに満たない場合、寸断の効果が得られず、50μmを超えると気泡が目立ち欠陥となってしまう。
【0018】
構造層の膜厚Hに対する気泡直径φとしては1/10≦φ/H≦1/3、好ましくは1/10から1/4である。また、気泡は構造層52の面のうち、発光層23が設けられた面とは反対側の凹凸形状側に存在しているほうが好ましい。これは、打ち抜き加工の際に表面においてレンズ剥がれを寸断するためである。
【0019】
また、本発明のEL素子1は、構造層52に粒子を含有したバインダマトリックスを内包し、バインダマトリックスの屈折率nMと、粒子の屈折率nAと、バインダマトリックスに対する粒子の含有率Wと、構造層52の膜厚Hとは、0.01≦|nM−nA|×W/H≦0.2を満たすことが望ましい。
【0020】
構造層52に内包させるバインダマトリックスとして、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル/スチレン系の共重合樹脂を使用することができる。また粒子としては、シリカやアルミナ、酸化チタン等の無機系粒子、アクリルやスチレン、アクリル/スチレン共重合体、メラミン等の有機系粒子が使用できる。またこれらの粒子は2種類以上を混合してもよい。
【0021】
バインダマトリックスに粒子を含有させるのは、光取り出し効率の向上と色ずれ低減の両立、また輝度ムラの抑制、凹凸形状の傷、ムラおよび気泡を目立たなくするためである。また、構造層52に、帯電防止剤として導電性微粒子のアンチモン含有酸化スズ(ATO)や、スズ含有酸化インジウム(ITO)等の超微粒子を分散させてもよい。帯電防止剤を含有することで、光学シート5の防汚性を向上させることができる。
【0022】
光学シート5は、例えば上記の材料を予め形成した金型に流し込み凝固させることで成形することができる。またその他の方法としては、流し込み凝固により成形する方法の他、熱可塑性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いて押出し成形や射出成形、UV成形法などで成形することもできる。
【0023】
また本発明の光学シート5は構造層52を透光性基材51と別体として形成しても良いし、一体成形したものであってもよい。
【0024】
UV成形法などにより構造層52と透光性基材51を別に成形する場合、透光性基材51としては適度の透明性、機械強度を有していれば良い。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ジアセチルセルロース、アセチルセルロースブチレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)等のフィルムを用いることができる。中でも、PETフィルムが成形の容易性、入手の容易性およびコストの点で好ましい。
【0025】
成形時のUVの積算光量は500〜1500mJ/cm
2が好ましい。500mJ/cm
2未満の場合、光量不足で未硬化部分が生じてしまう。また1500mJ/cm
2を超えるとレンズや基材にUVシワが生じ外観不良となる。また膜厚は30〜90μmが好ましい。30μmを下回る場合、狙いの取り出し効率が得られず、また色ズレが抑えられない。90μmを超えると硬化時にカールが生じ、ハンドリングが悪くなり後工程時においても扱い難くなる。
【0026】
またフィラー粒子を添加する場合は量は5〜50%が好ましい。さらに好ましくは15〜30%である。5%未満であると有機ELパネルの光の射出方向での色の変化が十分に抑えられず、50%を超えると光の拡散が強くなり有機ELパネルの取り出し効率が悪くなる。また5%未満であると、フィラー粒子の濃淡によるムラが生じてしまい、50%を超えると成形時にフィラーの筋が生じることより、外観不良となる。また、膜厚が25〜70μm、フィラー量15〜30%の範囲であれば、積算光量等は、300mJ/cm
2〜2000mJ/cm
2で加工が行えるため、通常の加工機であれば、どのような加工機でも加工が行えるようになるため、異なった加工機での代替生産等が行えるため好ましい。
【0027】
また、|nM−nA|×W/H×100が0.01に満たない場合、色ずれを抑えることができない。色ずれとは、光学シートに特定の角度で入射した光線を特定角度に多く出射させてしまい視野角によって色味が異なるといった現象である。また、|nM−nA|×W/H×100が0.2を超える場合、色ずれは抑えられるが、光の取り出し効率を向上させることができない。より好ましくは0.1以下である。
【0028】
貼合層4については、アクリル、ウレタン系のような樹脂系のいずれでも良く、透光性基材51および熱可塑性樹脂の材質により適宜選択することができる。より具体的には、アクリル系粘着剤としてはアクリルポリマーを適宜架橋することで耐熱性に優れた粘着剤層を得ることができる。架橋方法の具体的手段としては、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物などのアクリル系ポリマーに適宜架橋基点として含ませたカルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基などと反応しうる基を有する化合物を添加し反応させる、いわゆる架橋剤を用いる方法がある。このうち、イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂環式イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネートなどが挙げられる。中でも適度な凝集力を得る観点から、イソシアネート化合物はエポキシ化合物が特に好ましく用いられる。エポキシ化合物としては、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサンなどが挙げられる。硬化剤としてはこれらの化合物を単独ないしは2種以上混合しても良く、貼合する対象となる部位の樹脂系とより密着性のよい樹脂系を選択することができる。
【0029】
図2は、本実施形態のEL素子の一例を示す断面図であり、貼合層4をより詳細に説明するための図である。
図2に示すように、貼合層4には、光拡散要素41が含まれている。ここで、光拡散要素としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などからなる有機系粒子やガラスビーズ、シリカ、アルナ、炭酸カルシウム、金属酸化物などからなる無機系微粒子または気泡を用いることができる。光拡散要素41を含有することで、EL素子1における出射光の指向性をさらに抑えることができる。すなわち、色ずれを低減でき、輝度分布を均一化することが可能になる。
【実施例】
【0030】
以下に実施例を示す。
【0031】
(実施例1)
透明基材としてポリエチレンテレフタレート(東洋紡績株式会社製A4300)を用いた。バインダマトリックス形成材料として屈折率1.52のUV硬化型樹脂と、光重合開始剤を用意した。また、粒子として屈折率1.49のアクリル・スチレン共重合体を含む粒子をバインダマトリックス100重量部に対し30重量部用意した。
【0032】
そして、構造層52の形状に切削したシリンダー金型を使用し、UV硬化型樹脂を塗布したシートを搬送しながらUV光をPETフィルム側から露光することにより、UV硬化型樹脂が硬化し、その後、金型からPETフィルムを離型することにより所望の形状を有する構造層を作製した。得られた構造層の膜厚は70μmであった。
【0033】
(実施例1)を基準として、(実施例2)〜(実施例3)および(比較例1)〜(比較例6)の構造層を作製した。
【0034】
前記、「気泡の個数およびサイズ」、「バインダマトリックスの屈折率(nM)および粒子の屈折率(nA)」、「構造層の膜厚(H)」の測定方法について、以下にそれぞれの詳細を示す。
【0035】
「気泡の個数およびサイズ」
光学シートの断面を光学顕微鏡(オリンパス製DP72)を用い個数および平均サイズを確認した。
【0036】
「バインダマトリックスの屈折率(nM)および粒子の屈折率(nA)」
微粒子の屈折率の測定方法としては、以下の3方法があり、微粒子の特性によりいずれかの方法により適用する。
【0037】
一つ目の方法としては、外挿法と言われる方法で、微粒子が溶媒に溶解することを利用した方法で、粒子の溶解している濃度とその屈折率から外挿により粒子の屈折率を求めている。この方法は粒子が溶液に溶解しなければならないという前提がある。
【0038】
二つ目の方法としては、ベッケ線法と言われる方法で、プレパラート上に微粒子をセットし、分散液を滴下した後、顕微鏡により微粒子の縁の内側と外側に生じるベッケ線を目視により観察する。この時、鏡筒を上下させ、ベッケ線が確認できるまで、分散液の屈折率を調節し、分散液の屈折率から求める方法である。粒子が非常に小さい場合、ベッケ線の確認が困難である。
【0039】
三つ目の方法としては、液浸法と言われる方法で、ベッケ線法とよく類似しており、分散液の屈折率を変え、光を照射して分散液中の微粒子による散乱光が目視により見えなくなった時の屈折率を微粒子の屈折率としている。
【0040】
本発明の粒子の屈折率(nA)は、三つ目の方法である液浸法により測定した。
【0041】
また、バインダマトリックスの屈折率(nM)は、前記同様の液浸法により測定した。
【0042】
「平均膜厚(H)」
電子マイクロメーター(ニコン製 デジマイクロMU−501A)を用いJIS−K5600−1999に準じて、有効表面領域全体に一様に分布させた規定箇所の局所膜厚測定をおこない、平均して平均膜厚とする。なお、有効表面領域を0.1m四方、規定箇所数を10点とした。
【0043】
表1に、(実施例1)〜(実施例3)および(比較例1)〜(比較例6)の気泡の個数および直径(サイズ)、バインダマトリックスの屈折率(nM)、粒子の屈折率(nA)、バインダマトリックスに対する粒子の含有率(W)、構造層の膜厚(H)を示す。
【0044】
【表1】
【0045】
表2に、(実施例1)〜(実施例3)および(比較例1)〜(比較例6)で得られた光学シートの「レンズ割れ」、「外観」、「光取り出し効率」および「色ずれ」の評価結果を示す。また、各評価は下記の方法で行った。
【0046】
【表2】
【0047】
「レンズ割れ」
実施例および比較例において得られた光学シートを打ち抜き加工し、切断面を目視により評価した。割れ確認できない場合を「○印」、割れが確認できる場合を「×印」とした。
【0048】
「外観」
実施例および比較例において得られた光学シートをELパネルに貼合し、目視により評価した。ムラ等の欠陥を確認できない場合を「○印」とし、欠陥を確認できる場合を「×印」とした。
【0049】
「光取り出し効率」
全光束測定器(labsphere製、商品名:LMS−400)を用い実施例および比較例において得られた光学シートをELパネルに貼合し、全光束を測定した。
【0050】
「色ずれ」
実施例および比較例において得られた光学シートをELパネルに貼合し、目視により評価した。パネル単体と比較し色ずれが低減した場合を「○印」、変化しない場合を「×印」とした。
【0051】
表2に示すように、(実施例1)〜(実施例3)にあっては、(比較例1)〜(比較例6)のEL素子と比較して、打ち抜き加工時のレンズ剥がれによるロスを抑えることができた。