JP4711264B2 - 面光源素子、及び面光源素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に有機エレクトロルミネッセンスを発光光源とする面光源素子に関する。

液晶パネルに代表される透過型表示素子や広告用パネル等には、裏面から光を照射する面状の光源が必要である。このような面状光源の一つとして、有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンスをＥＬと略する。）を用いたものが挙げられる。近年、上記した透過型表示素子、広告用パネル等を薄型化しようとする要望が強い。有機ＥＬ光源は薄いことから、ＥＬ光源を用いると、透過型表示素子等の薄型化が達成され易い。

しかしながら、有機ＥＬ光源は、発光層を発した光のうち、ＥＬの発光層を覆う透明フィルムに対して臨界角以上で入射した光は全反射を起こして該透明フィルムから出射されず、輝度が低いという問題が有った。

そこで、複数の凸部を有する出射光制御板を透明フィルムに密着させることが提案されている。このように構成させることによって、臨界角以上で入射して来る光を該凸部の頂部から取出すことが出来、面光源素子を高輝度化させることが出来る（特許文献１）。
特開２０００−１４８０３２号公報

さて、出射光制御板を透明フィルムに密着させるには、粘着剤や接着剤が用いられる。

しかしながら、面光源素子の製造（各部材の密着・一体化）に粘着剤を用いた場合、即ち、出射光制御板と透明フィルムとを粘着剤で密着一体化させる場合、出射光制御板に加わる圧力の程度によって密着度合いが変わり、輝度ムラが発生することが判って来た。

そこで、粘着剤の代わりに紫外線硬化型接着剤を用いると、上記の問題が改善されるものの、紫外線照射によって有機ＥＬ発光層が劣化する問題の有ることが判って来た。

従って、本発明が解決しようとする課題は、上記の問題を解決することである。即ち、輝度ムラの問題や有機エレクトロルミネッセンスの劣化が起き難い高品質で低廉な面光源素子を提供することである。

前記の課題は、
エレクトロルミネッセンスを発光源とする光源と、透明基材と、前記透明基材と対向する側の面に複数の凸部を有する出射光制御板とが設けられてなる面光源素子であって、
前記光源と前記透明基材とは粘着剤で密着してなり、
前記出射光制御板の凸部先端と前記透明基材とは光硬化型接着剤で密着してなる
ことを特徴とする面光源素子によって解決される。

又、有機エレクトロルミネッセンスを発光源とする光源と、透明基材と、前記透明基材と対向する側の面に複数の凸部を有する出射光制御板とが設けられてなる面光源素子の製造方法であって、
光硬化型接着剤で前記出射光制御板の凸部先端と前記透明基材とを密着させる第１工程と、
前記第１工程の後、粘着剤で前記光源と前記透明基材とを密着させる第２工程
とを具備することを特徴とする面光源素子の製造方法によって解決される。

輝度ムラの問題や有機エレクトロルミネッセンスの劣化が起き難い高品質な面光源素子が低廉なコストで得られる。

本発明の面光源素子は、例えば液晶パネルに代表される透過型表示素子や広告用パネル等に用いられるものである。そして、エレクトロルミネッセンス（特に、有機エレクトロルミネッセンス）を発光源とする光源と透明基材（特に、透明フィルム）と出射光制御板とを有する。出射光制御板は透明基材と対向する側の面に複数の凸部を有する。光源と透明基材とは光学的に密着・一体化している。この密着・一体化は、粘着剤（粘着剤は密着・一体化に加圧が必要）によってなされたものである。透明基材と出射光制御板の凸部とは光学的に密着・一体化している。この密着・一体化は、密着・一体化に加圧が実質上不要な光硬化型接着剤（例えば、紫外線硬化型接着剤）によってなされたものである。

本発明の面光源素子の製造方法は、エレクトロルミネッセンス（特に、有機エレクトロルミネッセンス）を発光源とする光源と透明基材（特に、透明フィルム）と出射光制御板（出射光制御板は透明基材と対向する側の面に複数の凸部を有する。）とを有する面光源素子の製造方法である。特に、上記の面光源素子の製造方法である。そして、光硬化型接着剤で出射光制御板の凸部先端と透明基材とを密着させる第１工程（例えば、第１ラミネート工程）を具備する。かつ、第１工程の後、粘着剤で光源と透明基材とを密着させる第２工程（例えば、第２ラミネート工程）を具備する。

以下、更に詳しく説明する。
図１は、本発明になる面光源素子の概略断面図である。

図１中、１はＥＬ光源である。このＥＬ光源１は、例えば透明ガラスなどに代表される透明基板２上にＩＴＯ等に代表される透明電極３、有機ＥＬ発光層４、及び電極５で構成されたされたものである。そして、この構造は、公知であることから、詳細な説明は省略される。尚、有機ＥＬ発光層４の材料としては如何なるものでも良い。

６は出射光制御板である。出射光制御板６のＥＬ光源１（後述の透明フィルム１１）対向面（出射光制御板光入射面７）側には、有機ＥＬ発光層４から生じた光が透明基板２内を伝播する際に効率よく光を取出す為の凸部（先端面が平坦）９が形成されている。尚、８は出射光制御板光出射面である。

１１は透明フィルム（透明基材）である。この透明フィルム１１の一方の面（図１中、上側の面）には紫外線硬化型接着剤１０が塗布されており、他方の面（図１中、下側の面）には粘着剤１２が塗布されている。

そして、出射光制御板６（凸部９先端面）と透明フィルム１１とは紫外線硬化型接着剤１０で光学的に密着・一体化され、ＥＬ光源１（透明基板２）と透明フィルム１１とは粘着剤１２で光学的に密着・一体化されている。

出射光制御板６（凸部９先端面）と透明フィルム１１とを密着させる紫外線硬化型接着剤１０としては、好ましくはガラス転移温度が６０〜１８０℃の不活性重合体、水酸基またはカルボキシル基を有する一官能アクリル酸（メタクリル酸）エステル、多官能アクリル酸（メタクリル酸）エステル、及び重合開始剤を含む樹脂組成物が挙げられる。

上記の不活性重合体の具体例としては、例えばメタクリル酸メチル系重合体、スチレン系重合体、ポリアクリロニトリル、ポリビニルクロライド、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、セルロース樹脂、ブチラール樹脂、これらの重合体を含むランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体などが挙げられる。中でも、水酸基またはカルボキシル基を有する一官能アクリル酸（メタクリル酸）エステル、多官能アクリル酸（メタクリル酸）エステルとの相溶性の観点から、メタクリル酸メチル重合体などのアクリル酸（メタクリル酸）系重合体やスチレン系重合体が好ましい。

水酸基またはカルボキシル基を有する1官能アクリル酸（メタクリル酸）エステルの具体例としては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−アクリロイロキシエチルコハク酸、２−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、フェニルエポキシアクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、アクリル酸ダイマー、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート、２−アクリロイロキシエチル−２−ヒドロキシエチルフタル酸等が挙げられる。中でも、より高い接着性が得られるものとして、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−アクリロイロキシエチルコハク酸、フェニルエポキシアクリレート、アクリル酸ダイマー、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート等が好ましい。

多官能アクリル酸（メタクリル酸）エステルの具体例としては、１,４−ブタンジオールジアクリレート、１,６−ヘキサンジオールジアクリレート、１,９−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールピバリン酸エステルジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノール−Ａ−ジグリシジルエーテルジアクリレート、ビスフェノール−Ａ−ジエポキシジアクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノール−Ａ−ジアクリレート、１,４−シクロヘキサンジメタノールのエチレンオキサイド変性ジアクリレート、ジンクジアクリレート、ビス（４−アクリルチオフェニル）スルフィド、エチレングリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、プロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物などの２官能性（メタ）アクリレートが挙げられる。或いは、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパンのトリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド付加ジトリメチロールプロパンのテトラ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド付加トリメチロールプロパンのトリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド付加ジトリメチロールプロパンのテトラ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド付加ペンタエリスリトールのテトラ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド付加ペンタエリスリトールのテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド付加ジペンタエリスリトールのペンタ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド付加ジペンタエリスリトールのペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド付加ジペンタエリスリトールのヘキサ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド付加ジペンタエリスリトールのヘキサ（メタ）アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホルマール、１,３,５−トリアクリロイルヘキサヒドロ−ｓ−ヒドラジンなどの３官能以上の多官能性モノマーが挙げられる。又は、ウレタンアクリレート、エステルアクリレートなどのオリゴアクリレートが挙げられる。

重合開始剤の具体例としては、２,２−ジメトキシ−２−フェニルアセトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、キサントフルオレノン、ベンズアルデヒド、アントラキノン、３−メチルアセトフェノン、４−クロロベンゾフェノン、４,４−ジアミノベンゾフェノン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、４−オキサントン、カンファーキノン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン、１−ヒドロキシーシクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニループロパン−１−オン等が挙げられる。又は、分子内に少なくとも１個の（メタ）アクリロイル基を有する光重合開始剤も用いることが出来る。中でも、黄変性の観点から、１−ヒドロキシーシクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニループロパン−１−オンがより好ましい。

ＥＬ光源１（透明基板２）と透明フィルム１１とを密着させる粘着剤１２としては、例えばゴム系やアクリル系、ビニルアルキルエーテル系やシリコーン系、ポリエステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系やポリアミド系、スチレン系などの適宜なポリマーをベースとするものが挙げられる。中でも、アクリル酸（メタクリル酸）のアルキルエステルを主体とするポリマーをベースとするアクリル（メタクリル）系粘着剤が、透明性や耐候性、耐熱性の点で優れる為、好適に用いられる。

紫外線硬化型接着剤と粘着剤とが設けられた透明フィルム１１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、シクロオレフィンポリマー等の透明性に優れた樹脂フィルムが用いられる。尚、中でも、取扱性や透明性の面から、ＰＥＴが好適に用いられる。

透明フィルム１１に紫外線硬化型接着剤（粘着剤）を設ける方法としては、溶剤に溶解させた接着剤（粘着剤）をフィルム上にロールコータやダイコータを用いてコーティング後、乾燥させる方法、又は基材レスの紫外線硬化型接着剤（粘着剤）を透明フィルム１１に転写する方法が用いられる。

出射光制御板６の光入射側に設けられる複数の凸部９は、スタンパや雌金型などを用いて、熱プレス法、紫外線硬化による光硬化法、熱硬化によるキャスト法、射出成形法等によって透明な基材上に形成することが出来る。該透明な基材としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の樹脂またはガラスが用いられる。本発明においては、アクリル樹脂を用いた透明な基材上に光硬化性樹脂で形状を転写することが好適に用いられる。

出射光制御板６に設けられる上記複数の凸部９は、周期性を有して無くても良いが、１次元あるいは２次元の周期構造をなしていても良い。該凸部が１次元パターンである場合には凸部の溝方向に対して直交する方向のみの角度分布を制御することが出来るが、該凸部が２次元パターンの場合には両方向の角度分布を制御することが可能である。凸部の接着面積は、全ての凸部において同一であることが好ましい。なぜならば、接着面積が異なると、その部分は輝度ムラが発生する恐れが有るからによる。

基材に転写する際に用いる光硬化性樹脂は、作製した出射光制御板の光学性能を決定するものであり、所望の性能に応じて適宜選択するのが好ましい。光硬化性樹脂の成分としては、ラジカル重合が可能なモノマー或いはオリゴマーを単独で或いは２種以上組み合わせて用いるが、通常２種以上を用いるのが好ましく、出射光制御板に要求される機械的強度、耐衝撃性、耐熱性、表面硬度などを付与することが出来る。成分の具体例としては、脂肪族、脂環族、芳香族系のモノ又はポリアルコールとアクリル酸又はメタクリル酸との縮合反応で得られるエステル型（メタ）アクリレートや、分子内に２個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物とヒドロキシル基またはチオール基を含有する(メタ)アクリレートとのウレタン化反応で得られるウレタンポリ（メタ）アクリレートや分子内に少なくとも２個のエポキシ基を有する化合物とアクリル酸又はメタクリル酸とのグリシジル基開環反応で得られるエポキシポリ（メタ）アクリレートや、飽和又は不飽和多価カルボン酸、多価アルコール及び（メタ）アクリル酸との縮合反応で得られるポリエステル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリロイル官能性モノマー若しくはオリゴマーや、スチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ジビニルベンゼン等のビニル化合物や、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ジアリルフタレート、ジアリルビフェニレート等の（メタ）アリル化合物が挙げられる。これらの単量体は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合してもよい。

以下、具体的実施例を挙げて本発明を説明する。
［実施例１］
図１を用いて概要を説明する。有機ＥＬ光源１としては、一般的な有機ＥＬ面光源を用いた。出射光制御板６の基材フィルムとしてＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製のコスモシャインＡ４３００）を用い、スタンパに光硬化性樹脂（東亞合成株式会社製のアロニックスＵＶＸ２３７８）を塗布したものを紫外線硬化することで基材に転写して作製した。透明フィルム１１としては、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製のコスモシャインＡ４３００）を用いた。

先ず、透明フィルム１１の一方の面に紫外線硬化型接着剤（東亞合成株式会社製のアロニックスＵＶＸ４６４６）をコーティングして乾燥させた後、出射光制御板６の複数の凸部９の先端面が透明フィルム１１に貼り合わさるように重ね合わせ、紫外線照射を行い、両者を光学的に密着・一体化した。

この後、透明フィルム１１の他方の面に粘着剤（日東電工株式会社製のＨＪ−９１５０Ｗ）を転写した後、有機ＥＬ面光源の透明基板２に前記粘着剤をラミネートし、両者を光学的に密着・一体化した。

［比較例１］
実施例１において、東亞合成株式会社製のアロニックスＵＶＸ４６４６（紫外線硬化型接着剤）の代わりに日東電工株式会社製のＨＪ−９１５０Ｗ（粘着剤）を用い、この粘着剤を用いて透明フィルム１１の一方の面と出射光制御板６の複数の凸部９の先端面を光学的に密着・一体化した。

［比較例２］
実施例１において、日東電工株式会社製のＨＪ−９１５０Ｗ（粘着剤）の代わりに東亞合成株式会社製のアロニックスＵＶＸ４６４６（紫外線硬化型接着剤）を用い、紫外線照射することにより、透明フィルム１１の他方の面と有機ＥＬ面光源の透明基板２とを光学的に密着・一体化した。

［特性］
上記各例で得られた面光源素子の出射光制御板６の光出射面８の一部に圧力を掛けた際の発光状態における面内輝度分布の変化、及び面光源素子における輝度の経時変化を調べたので、その結果を表−１に示す。
表−１
加圧時の面内輝度分布変化 輝度の経時変化
実施例１ 変化なし 変化なし
比較例１ 輝度ムラ発生 変化なし
比較例２ 変化なし 劣化速し

本発明の実施形態になる面光源素子の概略断面図

符号の説明

１ ＥＬ光源
２ 透明基板
３ 透明電極
４ 有機ＥＬ発光層
５ 電極
６ 出射光制御板
７ 出射光制御板光入射面
８ 出射光制御板光出射面
９ 凸部
１０ 紫外線硬化型接着剤
１１ 透明フィルム（透明基材）
１２ 粘着剤

特許出願人 株式会社クラレ
代 理 人 宇 高 克 己

Claims (2)

1. エレクトロルミネッセンスを発光源とする光源と、透明基材と、前記透明基材と対向する側の面に複数の凸部を有する出射光制御板とが設けられてなる面光源素子であって、
   前記光源と前記透明基材とは粘着剤で密着してなり、
   前記出射光制御板の凸部先端と前記透明基材とは光硬化型接着剤で密着してなる
   ことを特徴とする面光源素子。
2. 有機エレクトロルミネッセンスを発光源とする光源と、透明基材と、前記透明基材と対向する側の面に複数の凸部を有する出射光制御板とが設けられてなる面光源素子の製造方法であって、
   光硬化型接着剤で前記出射光制御板の凸部先端と前記透明基材とを密着させる第１工程と、
   前記第１工程の後、粘着剤で前記光源と前記透明基材とを密着させる第２工程
   とを具備することを特徴とする面光源素子の製造方法。

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