(57)【要約】【課題】本発明は、照明等や携帯電話、デジタルカメラのディスプレイ等として用いられる有機ＥＬ素子の光取り出し効率を向上させる構造を有する有機ＥＬ用光学フィルムおよびそれを用いた光学用転写シートを提供することを課題とするものである。【解決手段】基材上に微細凹凸構造層を有する光学フィルムであって、前記微細凹凸構造層の凹凸形成面上に、表面保護層が形成されていることを特徴とする光学フィルムおよびそれを用いた光学用転写シートである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に微細凹凸構造層を有する光学フィルムであって、
前記微細凹凸構造層の凹凸形成面上に、表面保護層が形成されていることを特徴とする光学フィルム。
【請求項２】
前記表面保護層の屈折率が、前記微細凹凸構造層の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記表面保護層が、フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学フィルム。
【請求項４】
前記微細凹凸構造が基材から遠ざかる方向に向かって断面積が減少することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学フィルム。
【請求項５】
前記微細凹凸構造のピッチが５０ｎｍから３５０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記微細凹凸構造の高低差が５０ｎｍから５μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学フィルム。
【請求項７】
基材フィルムの両面に微細凹凸構造を有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学フィルムであって、
該光学フィルムの片方の面上に粘着層、保護フィルムが順次積層され、他方の面上に平坦化層、バリア層、透明電極層が順次積層されたことを特徴とする光学フィルム。
【請求項８】
基材フィルムの片面のみに微細凹凸構造を有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学フィルムを用いた光学用転写シートであって、
該光学フィルムの両面に粘着材層が形成され、更にその両面に保護フィルムを配置したことを特徴とする光学用転写シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬに関し、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を向上させる構造を有する有機ＥＬ用光学フィルムおよびそれを用いた光学用転写シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、自発光による広視野角、高速応答も可能、薄型軽量なことからディスプレイや照明として期待されている。近年携帯電話やデジタルカメラのディスプレイとして実用化され盛んに開発が行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は一般的に正孔輸送層、発光層、電子輸送層を電極で挟んだ構造である。電極間に電界をかけ、電子、正孔を注入し発光層で励起子を生成し、再結合することで発光する。励起子には一重項状態と三重項状態があり、一重項状態と三重項状態の発生確率は量子的に１：３であり、三重項状態の発光を利用する燐光発光材料を用いた場合でも発光効率は最大７５％となってしまう。更に、屈折率は有機層が１．７程度、透明電極は２．０、空気が１．０であるので素子界面での全反射が起こり、実際に素子外部に取り出せる光は発光する光の２０％程度になってしまい、合わせるとエネルギー変換効率として１５％が上限となってしまう。
【０００４】
この取り出し効率を改善する方法としては、素子側面に反射面を形成し全反射により素子側面方向に進む光を前方に反射させる方法、例えば特許文献１があるが、大面積に形成することが困難で実用的ではない。他には、回折格子やゾーンプレートを用いて、屈折、回折により、光の進行方向を変える、例えば特許文献２があるが、ある程度の効果はあるものの全反射を完全には防ぐことは出来ない。したがって、有機ＥＬの光取り出し方法は未だ不十分であり、取り出し方法の更なる改善が高効率化には不可欠である。
【特許文献１】特開２００５−３２７５２２号公報
【特許文献２】特許第２９９１１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであって、有機ＥＬ素子の光取り出し効率を向上させる構造を有する有機ＥＬ用光学フィルムおよびそれを用いた光学用転写シートを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題の解決手段として、
請求項１に係る発明は、基材上に微細凹凸構造層を有する光学フィルムであって、
前記微細凹凸構造層の凹凸形成面上に、表面保護層が形成されていることを特徴とする光学フィルムである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記表面保護層の屈折率が、前記微細凹凸構造層の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルムである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記表面保護層が、フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学フィルムである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記微細凹凸構造が基材から遠ざかる方向に向かって断面積が減少することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学フィルムで
ある。
【００１０】
請求項５に係る発明は、前記微細凹凸構造のピッチが５０ｎｍから３５０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学フィルムである。
【００１１】
請求項６に係る発明は、前記微細凹凸構造の高低差が５０ｎｍから５μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学フィルムである。
【００１２】
請求項７に係る発明は、基材フィルムの両面に微細凹凸構造を有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学フィルムであって、
該光学フィルムの片方の面上に粘着層、保護フィルムが順次積層され、他方の面上に平坦化層、バリア層、透明電極層が順次積層されたことを特徴とする光学フィルムである。
【００１３】
請求項８に係る発明は、基材フィルムの片面のみに微細凹凸構造を有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学フィルムを用いた光学用転写シートであって、
該光学フィルムの両面に粘着材層が形成され、更にその両面に保護フィルムを配置したことを特徴とする光学用転写シートである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学フィルムを貼り付けるまたは基板とすることで光取り出し効率を容易に向上することが可能である。また、ＥＬの発光波長により凹凸のピッチを最適に設定することでその光に最適な光の取出しが可能になる。さらに、取り出し効率が高くなると、同じ輝度を得るのに、本発明の光学フィルムを用いることで低い電力で負荷をかけずに寿命を延ばすことが可能になることや、低い輝度の材料の使用も可能になり、高輝度、長寿命という問題に発光材料以外から貢献できること、そして低消費電力化できることはデバイスとして魅力があり非常に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。本発明の光学フィルムは、微細凹凸構造のピッチを可視光の波長より小さい５０ｎｍから３５０ｎｍにし、基材フィルム４から遠ざかる方向に向かって断面積が減少する構造にすることで、可視光にとって明確な屈折率差を有する界面がなくなり、膜厚方向に連続的に屈折率が変化している状態を作り出せ、全反射を抑えることが可能になる。保護フィルム１，６は実際の使用時には剥がすため、本発明の光学フィルムの表面は微細凹凸構造または微細凹凸構造層上に積層された低屈折率の表面保護層２である。表面保護層２は防汚性、耐薬品性を付加し微細凹凸構造を保護するために用い、フッ素樹脂はその特性がよく、透明で低屈折率の材料であり適している。できるだけ屈折率の低い材料を用いることで、表面保護層と空気との界面で全反射が起こりにくくし、取り出し効率を大きく低下させず表面を保護する効果が得られる。さらに両面に微細凹凸構造を形成することで基材フィルムから空気まで連続に屈折率が変化するだけでなく、この光学フィルムを基板とする有機ＥＬ素子から空気まで屈折率が連続的に変化するようになり、取り出し効率が改善する。基材フィルムの両面にある微細凹凸構造は同じ形状でも異なるものでも良い。有機ＥＬ素子は凹凸に影響を受けるので平坦化層を導入している。また、有機層は酸素に影響を受けるため、バリア層を設けている。バリア層はＳｉＮやＳｉＯ、ＳｉＯ2等が有効であるが特に指定するものではない。
【００１６】
図１に微細凹凸構造を形成した光学フィルムの構造を示す。基材フィルムは透明であることと微細構造を成形する材料との密着性が良いことが必要である。また微細凹凸構造形成にＵＶや熱を使う場合、ＵＶ透過性や耐熱性が必要である。屈折率は成形樹脂と基材フィルムが近い方がその界面での反射、屈折が少なく取り出し効果は大きくなる。構造について、ピッチは可視光よりも狭くする必要があり、少なくとも３５０ｎｍよりも狭い必要がある。逆に５０ｎｍより狭いと屈折率を連続的に変化させるための凹凸を高くしなければならず、アスペクト比が大きくなり、成形が難しく実用的ではない。高さに関しては屈折率を連続的に変化させるため少なくとも５０ｎｍ以上が必要で、成形性、実用性から５μｍ以下が適当である。実際には有機ＥＬの発光波長により最適に適宜決定する必要がある。微細凹凸構造は屈折率を連続的に変化させるため、断面形状は凸部が底部から上部に向かい断面積が減少するものが好適であり、円錐が望ましいが特に限定するものではない。また、面内の配置についても特に指定するものではない。粘着材、保護フィルムについては、剥離性がよく粘着材が微細構造、基材フィルムに糊残りがないものである必要がある。表面保護層について、微細構造層とは屈折率が連続的に変化していて全反射が抑えられているが、空気との界面では全反射が起こってしまうので、できるだけ屈折率が空気に近いすなわち屈折率が低い材料が必要である。
【実施例】
【００１７】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を説明する。
【００１８】
微細凹凸構造はピッチ２００ｎｍ高さ３００ｎｍの構造で電子線描画により形成したレジスト版から電鋳によりＮｉ原版を作製した。易接着ＰＥＴフィルム東洋紡製Ａ４３００を基材フィルムとして、基材フィルムとＮｉ原版の間にアクリル系ＵＶ硬化樹脂を挟み密着させＵＶを照射することで微細凹凸構造を基材フィルム上に転写した。保護フィルムは日東電工製Ｒ−１００を使用し、微細凹凸構造を転写したフィルムに貼り付けた。
この光学フィルムをＳｉＮバリア層／ＩＴＯ透明電極／有機層（赤色発光、波長６２０ｎｍ）／Ａｇ合金電極／ガラスの有機ＥＬ素子上に貼り付け評価したところ、光学フィルムのない状態に比べると外部量子効率が２倍に改善した。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光学フィルムの一例の一部を示す断面図である。
【図２】本発明の光学フィルムの他の例の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  保護フィルム
２  表面保護層
３  微細凹凸構造層
４  基材フィルム
５  粘着材層
６  保護フィルム
７  微細凹凸構造層
８  平坦化層
９  バリア層
１０  透明電極
【図１】
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【図２】
2008083148.tif 000004