(57)【要約】  発光物品は、発光面を有するＯＬＥＤと、円偏光子と、光学的にＯＬＥＤと円偏光子との間に配置され、発光面に光学的に結合された光取り出しフィルムと、を備える。光取り出しフィルムは、第１の屈折率及び４００〜８００ｎｍの範囲のピッチを有する二次元取り出し要素の構造化層と、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する材料を含むバックフィル層と、を備える。
2016527571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光物品であって、
発光面を有するＯＬＥＤと、
円偏光子と、
光学的に前記ＯＬＥＤと前記円偏光子との間に配置され、前記発光面に光学的に結合された光取り出しフィルムと、を備え、前記光取り出しフィルムは、
第１の屈折率及び４００〜８００ｎｍの範囲のピッチを有する二次元取り出し要素の構造化層と、
前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する材料を含むバックフィル層と、を備える光取り出しフィルムであって、該バックフィル層は、前記取り出し要素の上で平坦化層を形成する光取り出しフィルムであることを特徴とする発光物品。
【請求項２】
前記光取り出しフィルムは、前記構造化層に光学的に結合された非複屈折基板をさらに備える、請求項１に記載の発光物品。
【請求項３】
前記非複屈折基板は、２０ｎｍ未満の線形リターダンスを有する、請求項２に記載の発光物品。
【請求項４】
前記非複屈折基板は、１０ｎｍ未満の線形リターダンスを有する、請求項３に記載の発光物品。
【請求項５】
前記非複屈折基板は、５ｎｍ未満の線形リターダンスを有する、請求項４に記載の発光物品。
【請求項６】
前記光取り出しフィルムは前記円偏光子に対して分離しており、光学的に結合していない、請求項１〜５に記載の発光物品。
【請求項７】
前記光取り出しフィルムは、前記第１の屈折率に等しい又は上回る屈折率を有する光学的結合材料を介して、前記発光面に光学的に結合している、請求項１〜６に記載の発光物品。
【請求項８】
前記第２の屈折率は前記第１の屈折率よりも大きい、請求項１〜７に記載の発光物品。
【請求項９】
前記非複屈折基板は、三酢酸セルロースを含む、請求項２〜８に記載の発光物品。
【請求項１０】
前記光取り出しフィルムは、前記発光物品の光学利得を少なくとも２５％増加させる、請求項１〜９に記載の発光物品。
【請求項１１】
前記光取り出しフィルムは、前記発光物品の光学利得を少なくとも１００％増加させる、請求項１〜９に記載の発光物品。
【請求項１２】
前記非複屈折基板、光取り出しフィルム、光学的結合材料は複合フィルムを形成する、請求項７に記載の発光物品。
【請求項１３】
前記光学的結合材料は、ＴｉＯ２又はＺｒＯ２を含む、請求項７に記載の発光物品。
【請求項１４】
前記二次元取り出し要素の構造化層は少なくとも２つの異なるピッチ領域を有し、二次元取り出し要素は少なくとも２つの異なるピッチ値を有する、請求項１〜１３に記載の発光物品。
【請求項１５】
発光物品であって、
発光面を有するＯＬＥＤと、
円偏光子と、
光学的に前記ＯＬＥＤと前記円偏光子との間に配置され、光学的結合材料により、前記発光面に光学的に結合された光取り出しフィルムと、を備え、前記光取り出しフィルムは、
非複屈折基板と、
第１の屈折率及び４００〜８００ｎｍの範囲のピッチを有する二次元取り出し要素の構造化層であって、前記取り出し要素の構造化層は前記非複屈折基板上に設けられることを特徴とする二次元取り出し要素の構造化層と、
前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する材料を含むバックフィル層であって、該バックフィル層は、前記取り出し要素の上で平坦化層を形成するバックフィル層と、を備える光取り出しフィルムであることを特徴とする発光物品。
【請求項１６】
前記非複屈折基板は、２０ｎｍ未満の線形リターダンスを有する、請求項１５に記載の発光物品。
【請求項１７】
前記非複屈折基板は、１０ｎｍ未満の線形リターダンスを有する、請求項１６に記載の発光物品。
【請求項１８】
前記非複屈折基板は、５ｎｍ未満の線形リターダンスを有する、請求項１７に記載の発光物品。
【請求項１９】
前記光学的結合材料は前記第１の屈折率よりも大きい屈折率を有する、請求項１５〜１８に記載の発光物品。
【請求項２０】
前記非複屈折基板、光取り出しフィルム、光学的結合材料は複合フィルムを形成する、請求項１５〜１９に記載の発光物品。
【請求項２１】
前記二次元取り出し要素の構造化層は少なくとも２つの異なるピッチ領域を有し、二次元取り出し要素は少なくとも２つの異なるピッチ値を有する、請求項１５〜２０に記載の発光物品。
【請求項２２】
前記光取り出しフィルムは前記円偏光子に対して分離しており、光学的に結合していない、請求項１５〜２１に記載の発光物品。
【請求項２３】
前記第２の屈折率は前記第１の屈折率よりも大きい、請求項１５〜２２に記載の発光物品。
【請求項２４】
前記光取り出しフィルムは、前記発光物品の光学利得を少なくとも２５％増加させる、請求項１５〜２３に記載の発光物品。
【請求項２５】
前記光取り出しフィルムは、前記発光物品の光学利得を少なくとも１００％増加させる、請求項１５〜２３に記載の発光物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光物品に関し、特に輝度を向上させる光取り出しフィルムを含む発光物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスは、カソードとアノードとの間に挟まれたエレクトロルミネセント有機材料の薄膜を含み、これらの電極の一方又は両方は透明な伝導体である。電圧がデバイスにわたって印加されると、電子及び正孔は、それぞれ対応する電極から注入されて、発光性励起子の中間形成を経てエレクトロルミネセント有機材料中で再結合する。
【０００３】
ＯＬＥＤ等の発光型ディスプレイは、一般的には、円偏光子等の反射防止フィルムを使用して、ＯＬＥＤの金属層によって引き起こされる環境光による反射を低減する。直線吸収性偏光子及び１／４波長フィルムからなる円偏光子は、ディスプレイ上に入射する大量の環境光を消光させる。
【０００４】
ディスプレイ輝度は、電子ドライブキャパシティ及びその関連バルク、並びにエミッタ寿命を犠牲にして費用を生む主要な属性である。加えて、ディスプレイの電力効率は、ディスプレイの輝度に対する重要な消費者規制カウンタバランス（consumer regulatory counterbalance）である。
【０００５】
通常、ＯＬＥＤデバイスにおいて、生成した光の７０％超がデバイス構造体内のプロセスのために失われる。このように抽出効率が低くなる一因として、より高い屈折率の有機層及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層とより低い屈折率の基板層との間のインタフェースで光が閉じ込められることが挙げられる。射出された光の比較的少量のみが、透明な電極を通って「有用な」光として現われる。光の大半は内部反射し、その結果、光は、デバイスの縁部から放射されるか、あるいはデバイス内で閉じ込められ、何度となく往復を繰り返した後、最終的にはデバイス内で吸収されて失われる。
【０００６】
光取り出しフィルムは、デバイス内の導波の損失を避けるために内部ナノ構造体を使用する。フォトニック結晶又は線形格子等の規則的特性やナノ粒子のような不規則的特性を持つ内部ナノ構造体は、光取り出しに優れるが、円偏光子により定義される野外視認性に悪影響を及ぼす傾向があり、最終的に適用される際に望ましくないことがある。円偏光子との適合性を高めるため、例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍのような狭いピッチのナノ構造体を使用することが提案されており、これは米国特許公開第２０１０／０２８９０３８号に記載されている。また、サブピクセルの発光領域外にナノ構造体が配置されるようにＯＬＥＤピクセルを設計することも提案されており、これは米国特許公開第２０１０／０２７２４６５号に記載されている。しかし、これら手法では光取り出しナノ構造体の効率を下げてしまう。したがって、円偏光子による、反射消光用の偏光を維持したまま、ナノ構造体によって光取り出し効率を高める光取り出しフィルムが求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、発光物品に関し、特に輝度を向上させる光取り出しフィルムを含む発光物品に関する。光取り出しフィルムは、例えば円偏光子による反射消光用の偏光を維持したまま、ＯＬＥＤデバイスからの光出力結合を向上する。
【０００８】
本開示の第１の態様において、発光物品は、発光面を有するＯＬＥＤと、円偏光子と、光学的にＯＬＥＤと円偏光子との間に配置され、発光面に光学的に結合された光取り出しフィルムと、を備える。光取り出しフィルムは、第１の屈折率及び４００〜８００ｎｍの範囲のピッチを有する二次元取り出し要素の構造化層と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する材料を含むバックフィル層と、を備える。
【０００９】
１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルムは、構造化層に光学的に結合される非複屈折基板をさらに含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルムは円偏光子に対して分離しており、光学的に結合していない。１つ又は２つ以上の実施形態において、非複屈折基板は、三酢酸セルロースを含む。１つ又は２つ以上の実施形態において、非複屈折基板、光取り出しフィルム、光学的結合材料は複合フィルムを形成する。
【００１０】
１つ又は２つ以上の実施形態において、非複屈折基板は、２０ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、又は５ｎｍ未満の線形リターダンスを有する。
【００１１】
１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルムは、第１の屈折率に等しい又は上回る屈折率を有する光学的結合材料を介して、発光面に光学的に結合している。１つ又は２つ以上の実施形態において、光学的結合材料は、ＴｉＯ２又はＺｒＯ２を含む。
【００１２】
１つ又は２つ以上の実施形態において、第２の屈折率は第１の屈折率よりも大きい。１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルムは、発光物品の光学利得を少なくとも２５％、又は少なくとも１００％増加させる。１つ又は２つ以上の実施形態において、二次元取り出し要素の構造化層は少なくとも２つの異なるピッチ領域を有し、二次元取り出し要素は少なくとも２つの異なるピッチ値を有する。
【００１３】
本開示の第２の態様において、発光物品は、発光面を有するＯＬＥＤと、円偏光子と、光学的にＯＬＥＤと円偏光子との間に配置され、光学的結合材料により、発光面に光学的に結合された光取り出しフィルムと、を備える。光取り出しフィルムは、非複屈折基板と、第１の屈折率及び４００〜８００ｎｍの範囲のピッチを有し、非複屈折基板上に設けられる、二次元取り出し要素の構造化層と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する材料を含むバックフィル層と、を備える。バックフィル層はまた、取り出し要素の上で平坦化層を形成する。
【００１４】
１つ又は２つ以上の実施形態において、光学的結合材料は第１の屈折率に等しい又は上回る屈折率を有する。１つ又は２つ以上の実施形態において、第２の屈折率は第１の屈折率よりも大きい。１つ又は２つ以上の実施形態において、二次元取り出し要素の構造化層は少なくとも２つの異なるピッチ領域を有し、二次元取り出し要素は少なくとも２つの異なるピッチ値を有する。
【００１５】
１つ又は２つ以上の実施形態において、非複屈折基板、光取り出しフィルム、光学的結合材料は複合フィルムを形成する。１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルムは円偏光子に対して分離しており、光学的に結合していない。１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルムは、発光物品の光学利得を少なくとも２５％、又は少なくとも１００％増加させる。
【００１６】
本開示の１つ又は２つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の記述に説明される。本開示の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本開示の種々の実施形態についての以下の詳細説明を添付の図面と共に考察することで、本開示はより完全に理解され得る。
【図１】発光物品の概略断面図であり、
【図２Ａ】少なくとも異なるピッチを有する多周期ナノ構造体の領域の様々な例示的な構成を示す。
【図２Ｂ】少なくとも異なるピッチを有する多周期ナノ構造体の領域の様々な例示的な構成を示す。
【図２Ｃ】少なくとも異なるピッチを有する多周期ナノ構造体の領域の様々な例示的な構成を示す。
【図２Ｄ】少なくとも異なるピッチを有する多周期ナノ構造体の領域の様々な例示的な構成を示す。
【図２Ｅ】少なくとも異なるピッチを有する多周期ナノ構造体の領域の様々な例示的な構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照するが、それらの図面は本願の一部をなすものであり、また、いくつかの特定の実施形態を実例として示すものである。他の実施形態が企図され、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく行われ得ることを理解するべきである。以下の詳細な説明はしたがって、限定的な意味で解釈されるものではない。
【００１９】
本明細書で使用される全ての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に用いられる意味を有する。本明細書にて与えられる定義は、本明細書でしばしば用いられる特定の用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【００２０】
特に断りがない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で用いられる特徴の大きさ、量、及び物理的特性を表わす全ての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、本明細書で開示される教示内容を用いて当業者により、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００２１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」には、その内容について別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象物を有する実施形態が含まれる。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用するとき、用語「又は」は、概して、文脈による明確な別段の指示がない限り、「及び／又は」を含む意味で用いられる。
【００２２】
これらに限定されるものではないが、「下側」、「上側」、「下」、「下方」、「上方」、及び「〜の上」等の空間的に関連した語は、本明細書において用いられる場合、ある要素の別の要素に対する空間的関係を述べる上で説明を容易にする目的で用いられる。このような空間的に関連した用語には、図に示され本明細書に述べられる特定の配向以外に、使用中又は作動中のデバイスの異なる配向が含まれる。例えば、図中で示される対象物が反転又は裏返されている場合、他の要素の下方又は下として前に説明された部分は、その後はこれらの他の要素の上となるであろう。
【００２３】
本明細書で使用される場合、例えば、要素、構成要素、若しくは層が、別の要素、構成要素、若しくは層との「一致する界面」を形成する、又は「上にある」、「接続されている」、「結合されている」、又は「接触する」として説明されている場合、それは、例えば、特定の要素、構成要素、若しくは層の、直接上にあるか、これらと直接接続されるか、直接結合されるか、直接接触している可能性があり、あるいは介在する要素、構成要素、又は層が、特定の要素、構成要素若しくは層の上にあるか、これらと接続されているか、結合しているか、又は接触している可能性がある。例えばある要素、構成要素、又は層が、別の要素の「直接上にある」、別の要素に「直接接続される」、「直接結合する」、又は「直接接触する」ものとして表される場合、介在する要素、構成要素、又は層は存在しない。
【００２４】
本明細書で使用される場合、「有する（have）」、「有する（having）」、「含む（include）」、「含む（including）」、「備える（comprise）」、「備える（comprising）」等は、非制限的意味で使用され、一般に「含むがこれらに限定されない」ことを意味する。用語「〜からなる」及び「〜から本質的になる」は、用語「〜を含む」及び同様の語に包摂されることが理解されよう。
【００２５】
「ＯＬＥＤ」という用語は、有機発光デバイスを指す。ＯＬＥＤデバイスは、カソードとアノードとの間に挟まれたエレクトロルミネセント有機材料の薄膜を含み、これらの電極の一方又は両方は透明な伝導体である。電圧がデバイスにわたって印加されると、電子及び正孔は、それぞれ対応する電極から注入されて、発光性励起子の中間形成を経てエレクトロルミネセント有機材料中で再結合する。
【００２６】
「光取り出しフィルム」は、円偏光子による反射消光用の偏光を維持したまま、ＯＬＥＤデバイスからの出力結合を向上するフィルム又は層である。構造化光学フィルムは、加工ナノ構造体（例えば、光取り出し要素）を含んでもよい。「光取り出しフィルム」は、実質的に透明な基板と、低屈折率ナノ構造体と、ナノ構造体の上に実質的に平坦な表面を形成する高屈折率バックフィル層とを備える。用語「実質的に平坦な表面」は、バックフィル層が下にある層を平面にすることを意味するが、わずかな表面のばらつきが実質的に平坦な表面に存在してもよい。バックフィル層の平坦な表面がＯＬＥＤデバイスの光出力又は射出表面に光学的に結合されると、ナノ構造体は、ＯＬＥＤデバイスからの光出力又は出力結合を少なくとも部分的に高める。
【００２７】
用語「ナノ構造体」又は「ナノ構造体（複数）」は、少なくとも１つの寸法（例えば、高さ、長さ、幅、又は直径）が１マイクロメートル未満である構造体を指す。ナノ構造体は、粒子及び加工された特徴を含むが、これらに必ずしも限定されない。粒子及び加工された特徴は、例えば規則的な形状を有することができる。かかる粒子は、ナノ粒子とも呼ばれる。用語「ナノ構造化」は、ナノ構造体を有する材料又は層を指す。
【００２８】
本開示は、発光物品に関し、特に輝度を向上させる光取り出しフィルムを含む発光物品に関する。光取り出しフィルムは、例えば円偏光子による反射消光用の偏光を維持したまま、ＯＬＥＤデバイスからの光出力結合を向上する。光取り出しフィルムは、可視光波長領域内のピッチを有する二次元（即ち２Ｄ）ナノ構造体を含みながら、偏光を維持する。本開示における発光物品は、説明される光取り出しフィルム構造を持たない発光物品と比較して、軸方向又は全角度の合計で、少なくとも２５％から１００％の光学利得の増加を示す。さらに、本開示における発光物品は、説明される光取り出しフィルム構造を持たない発光物品と比較して、１０％又は５％未満増加した、拡散白色光の軸方向野外反射を示す。本開示はそのように限定されるのではないが、以下に示す例の説明により本開示の様々な態様の認識が得られるであろう。
【００２９】
図１は、発光物品１００の概略断面図である。図示の発光物品１００は、光射出面１１５を含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１１０である。発光物品１００は、ＯＬＥＤ  １１０と、円偏光子１２０と、光学的にＯＬＥＤ  １１０と円偏光子１２０の間に配置された光取り出しフィルム１３０とを含む。光取り出しフィルム１３０は、ＯＬＥＤ  １１０の光射出面１１５に光学的に結合される。円偏光子１２０は、光取り出しフィルム１３０に光学的に結合していない又は分離している。
【００３０】
光取り出しフィルム１３０は、光取り出しフィルム１３０を透過する光の偏光を維持するように構成される。光の偏光を維持することで、円偏光子１２０の外光消光機能が確保される。光取り出しフィルム１３０は、説明される光取り出しフィルム構造を含まない発光物品と比較して、軸方向又は全角度の合計で、少なくとも２５％から１００％の光学利得の増加を示すよう、本開示の発光物品を改良する。さらに、光取り出しフィルム１３０は、説明される光取り出しフィルム構造を含まない発光物品と比較して、１０％又は５％未満増加した、拡散白色光の軸方向野外反射を示すよう、本開示の発光物品を改良する。
【００３１】
光取り出しフィルム１３０は、第１の屈折率を有し、可視光波形領域又は４００〜８００ｎｍの範囲のピッチを有する取り出し要素１３１の構造化層１３２を含む。光取り出しフィルム１３０は、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有するバックフィル層１３４を有し、このバックフィル層１３４は取り出し要素１３１の上に平坦化層を形成する。多くの実施形態において、第２の屈折率は第１の屈折率よりも大きい。
【００３２】
１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルム１３０は、構造化層１３２に光学的に結合される非複屈折基板１３６をさらに含む。非複屈折基板１３６の例として、本技術の当業者によく知られた条件及び技術により、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）、ポリカーボネート及び環状ポリオレフィンから形成された基板を含む。
【００３３】
光線路に沿って働くサンプルの複屈折性の統合的影響を、遅延特性と定義する。直線遅延特性の大きさは、材料内の最速及び最遅直線偏光状態間の相の差を示し、相の差を光の波長に積算することで得られる長さとして表される。直線遅延特性は、Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．（アラバマ州ハンツビル）から購入可能なミュラーマトリクス偏光計ＡＸＯＳＣＡＮのような偏光計で測定できる。
【００３４】
ＯＬＥＤ  １１０は、任意の有用な発光デバイスであり得る。マイクロキャビティ効果を考慮すると、ＯＬＥＤは、２つの型、即ち、弱いミクロ活性のＯＬＥＤ及び強いミクロ活性のＯＬＥＤに大まかに分類することができる。従来の底面発光型ＯＬＥＤは弱いマイクロキャビティのデバイスであり、一方で、分布型ブラッグレフレクター又は２つの金属電極を持つＯＬＥＤは、強いミクロキャビティのデバイスと見なされる。内部量子効率、外部量子効率、励起子寿命、及び角度依存を含む発光特性は、ファブリ−ペロー型共振空洞及びパーセル効果に起因してＯＬＥＤの２つの型で異なる。
【００３５】
図示の発光物品１００は、上部発光型有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１１０である。図示の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１１０は、第１電極１１２と第２電極１１４とを分離する有機層１１１を含む。ＯＬＥＤ  １１０は、基板又はバックプレーン層１１３を含んでもよい。米国特許第６，６０５，４８３号に記載されるように、有機層１０４は、発光ポリマー等の任意の有機エレクトロルミネセント材料で実現することができる。例えば、電極１１２、１１４は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような透明導電膜（ＴＣＯ）や金属で実現できる。
【００３６】
本明細書の光取り出しフィルム１３０は、ＯＬＥＤデバイス１２０に貼着される別個のフィルムであってもよい。１つ又は２つ以上の実施形態では、光学的結合層１３８を使用して、光取り出しフィルム１３０をＯＬＥＤ  １１０の光出力又は光射出面１１５に光学的に結合する。光結合層１３８は、光取り出しフィルム１３０、ＯＬＥＤ、又はその両方に貼り付けることができ、これは光取り出しフィルム１３０のＯＬＥＤデバイスへの貼り付けを促進するために、接着剤を使用して実現してもよい。別個の光結合層の代替としては、バックフィルの光学機能及び平坦化機能、並びに粘着性の光結合層の接着機能が同じ層で行われるように、高屈折率のバックフィル層自体が高屈折率の接着剤からなってもよい。光学的結合層、及びそれらを使用して光取り出しフィルムをＯＬＥＤデバイスに積層するプロセスの例は、２０１１年３月１７日に出願され、その全文が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１３／０５０３２４号、表題「ＯＬＥＤ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」に記載されている。
【００３７】
１つ又は２つ以上の実施形態において、光学的結合層１３８は、構造化層１３２用の第１の屈折率より大きい屈折率を有する。１つ又は２つ以上の実施形態において、光学的結合層１３８は、ＯＬＥＤデバイス１１０の有機層とほぼ同等の屈折率を有する。いくつかの実施形態において、光学的結合層１３８はＴｉＯ２又はＺｒＯ２を含む。
【００３８】
光取り出しフィルム用のナノ構造体は、基板と一体形成されるか、基板に貼り付けられる層内に形成されてもよい。例えば、ナノ構造体は、低屈折率の材料を基板に貼り付け、続いて材料をパターン化することで基板上に形成することができる。ナノ構造体は、幅等の少なくとも１つの寸法が１マイクロメートル未満である構造である。
【００３９】
光取り出しフィルム用のナノ構造体は、１つの寸法のみに周期的である意味の一次元（１Ｄ）であり得る。すなわち、最近傍の特徴は、直交方向に沿ってではなく、表面に沿って１つの方向に等しい間隔を置く。１Ｄのナノ周期構造体の場合には、隣接した周期的特徴間の間隔は１マイクロメートル未満である。一次元の構造としては、例えば、連続的若しくは細長いプリズム若しくはリッジ、又は線形格子が挙げられる。
【００４０】
１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルム用のナノ構造体は二次元（２Ｄ）であり、これは２つの寸法に周期的であることを意味し、最近傍の特徴は、表面に沿って２つの異なる方向に等しい間隔を置く。２Ｄのナノ構造体の場合には、両方の方向の間隔が１マイクロメートル未満である。ただし、２つの異なる方向の間隔は異なってもよい。二次元の構造としては、例えば、レンズレット、ピラミッド、台形、丸形若しくは角形の柱、又はフォトニック結晶構造が挙げられる。二次元の構造の他の例としては、湾曲面を持つ円錐構造が挙げられ、これは米国特許第２０１０／０１２８３５１号に記載されており、その内容のすべてが参照によって本明細書に組み込まれる。
【００４１】
１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルム用のナノ構造体は、二次元取り出し要素である。ある実施形態においては、ナノ粒子は、４００〜８００ｎｍ又は４００〜６００ｎｍ、若しくは５００〜７００ｎｍ、又は６００〜８００ｎｍの範囲のピッチを有する。
【００４２】
１つ又は２つ以上の実施形態において、光取り出しフィルム用のナノ構造体は、多周期領域を有する加工されたナノ構造体である。図２Ａ〜２Ｅは、少なくとも異なるピッチを有する多周期ナノ構造体の領域の様々な例示的な構成を示す。領域は、互いに隣接して重なり合わない複数の加工されたナノ構造体の組である。この組は、互いに直接隣接していても、又は互いに間隙を空けて隣接してもよい。各組は、周期特性を有する互いに隣接する複数のナノ構造体であり、領域内の各組は、領域内の他の組とは異なる周期特性を有する。各組内の加工されたナノ構造体は、したがって不規則ではなく、非周期的でもない。領域は、光取り出しフィルムのナノ構造化表面全体にわたって反復する。具体的には、領域内の同じ複数の組が反復することで、加工されたナノ構造体の反復する可変の周期特性が得られる。組内の複数のナノ構造は、わずか２つのナノ構造体しか含まなくてもよく、その場合、（多周期特性として使用されるときの）ピッチは、組内の２つのナノ構造体間の１つの距離のみである。
【００４３】
周期特性の例としては、ピッチ、高さ、アスペクト比、及び形状が挙げられる。ピッチは、隣接するナノ構造体間の距離、典型的にはそれらの最上部からを測定した距離を表す。高さは、ナノ構造体の（下にある層と接触する）底部から最上部までを測定したナノ構造体の高さを表す。アスペクト比は、ナノ構造体の高さに対する断面幅（最も広い部分）の比を表す。形状は、ナノ構造体の断面形状を表す。
【００４４】
多ピッチ領域を通してピッチを制御することは、単一ピッチを使用する場合と比べると、ＯＬＥＤ光抽出のよりよい角度分布を提供することが判明している。また、多ピッチ領域の使用は、より均一なＯＬＥＤ光抽出を提供し、特定色の光抽出を調整可能にする。したがって、光取り出しフィルムは、ピッチの多周期領域を使用し、上述した特性等の他の多周期特性と多ピッチ領域を組み合わせることができる。
【００４５】
図２Ａは、組２４、２６、及び２８を有する領域を備えた加工されたナノ構造体２２を示す。それぞれの組２４、２６、及び２８は、領域内の他の組のピッチ及び特徴高さと比べて異なるピッチ及び特徴高さを有する。組２４は周期ピッチ３０を有し、組２６は周期ピッチ３２を有し、組２８は周期ピッチ３４を有する。ピッチ３０、３２、及び３４は、互いに等しくない。特定の一実施形態では、ピッチ３０＝０．４２０マイクロメートル、ピッチ３２＝０．５２０マイクロメートル、そしてピッチ３４＝０．６３０マイクロメートルである。そして領域を構成する組２４、２６、及び２８は、反復し、光取り出しフィルムのナノ構造化表面を形成する。
【００４６】
図２Ｂは、周期ピッチ及び特徴高さが他の組とはそれぞれ異なるナノ構造体の組３８、４０、及び４２を有する反復領域を備えた加工されたナノ構造３６を示す。ナノ構造化表面３６では、領域が２回反復して示されている。この実施例は、図２Ａの組に比べて各組内の特徴が少ない。
【００４７】
図２Ｃは、周期ピッチ及び特徴高さが他の組とはそれぞれ異なるナノ構造体の組４６、４８、及び５０を有する反復領域を備えた加工されたナノ構造体４４を示す。ナノ構造化表面４４では、領域が８回反復して示されている。この例は、図２Ａ及び２Ｂの組に比べて各組内の特徴が少ない。
【００４８】
図２Ｄは、周期ピッチ及び特徴高さが他の組とはそれぞれ異なるナノ構造体の組５４及び５６を有する反復領域を備えた加工されたナノ構造体５２を示す。ナノ構造化表面５２では、領域が３回反復して示されている。この実施例は、図２Ａ〜２Ｃの３つの組を有する領域に比べて２つの組を有する領域を示す。
【００４９】
図２Ｅは、組６０、６２、及び６４を有する領域を備えた加工されたナノ構造体５８を示す。それぞれの組６０、６２、及び６４は、領域内の他の組のピッチ及び特徴高さと比べて異なるピッチ及び特徴高さを有する。組６０は周期ピッチ６２を有し、組６２は周期ピッチ６８を有し、組６４は周期ピッチ７０を有する。ピッチ６６、６８、及び７０は、互いに等しくない。特定の一実施形態では、ピッチ６６＝０．７５０マイクロメートル、ピッチ６８＝０．５６２マイクロメートル、そしてピッチ７０＝０．３７５マイクロメートルである。そして領域を構成する組６０、６２、及び６４は、反復し、光取り出しフィルムのナノ構造化表面を形成する。この実施例は、図２Ａの組で変化するピッチと比べて異なる方向に増加して領域内で変化するピッチを示す。
【００５０】
ピッチ及び特徴高さのほかに、多周期領域は、他の多周期特性の組を有することができる。図２Ｆは、多周期アスペクト比を備えた組を有する加工されたナノ構造体７２を示す。ナノ構造７２の反復領域は、組７４及び７６を含み、組７４内のナノ構造は、組７６内のナノ構造とは異なるアスペクト比を有する。別の実施例として、図２Ｇは、多周期形状を備えた組を有する加工されたナノ構造体７８を示す。ナノ構造体７８の反復領域は、組８０及び８２を含み、組８０内のナノ構造体は、組８２内のナノ構造体とは異なる形状を有する。この実施例では、組８０内のナノ構造体には、１Ｄの角形リッジ又は２Ｄの角柱が実装され得るのに対し、組８２内のナノ構造体には、１Ｄの細長いプリズム又は２Ｄのピラミッドが実装され得る。
【００５１】
図２Ａ〜２Ｇのナノ構造体は、周期特性及び領域の例示である。領域は、各組で周期特性を備えた、他の組では同じ周期特性の値が異なる、ナノ構造体の２つ、３つ、又は４つ以上の組を有することができる。図２Ａ〜２Ｅでは、領域内の組間で異なるピッチは、異なる高さのナノ構造体を使用して達成される。ただし、組間のピッチが異なるが、ナノ構造体の高さは同じであってもよい。したがって、領域内の組は、組間で１つ又は２つ以上の異なる周期特性を有することができる。また、図２Ａ〜２Ｅは、例示の目的で加工されたナノ構造体としてプリズム（又はピラミッド）を示しているが、加工されたナノ構造体は、上述の特徴等の他の種類の１Ｄ及び２Ｄの特徴を含んでいてもよい。
【００５２】
光取り出しフィルム用の基板、低屈折率の構造、及び高屈折率のバックフィル層の材料は、上述の公開された特許出願で提供される。例えば、基板は、ガラス、ＰＥＴ、ポリイミド、ＴＡＣ、ＰＣ、ポリウレタン、ＰＶＣ、又は可撓性ガラスで実現することができる。光取り出しフィルムを作製する工程もまた、上述の公表された特許出願内に記載される。必要に応じて、光取り出しフィルムを組み入れるデバイスを湿気又は酸素から保護するために、基板をバリアフィルムで実現してもよい。バリアフィルムの例は、米国特許第２００７／００２０４５１号、第７，４６８，２１１号の両方に記載され、これらは参照によって本明細書に組み込まれる。
【００５３】
従来の円偏光子は、発光型ディスプレイに使用され、外光による反射を低減する。この円偏光子の欠点の一つとして、射出光を５０％以上減じてしまうことが挙げられる。ディスプレイの用途として、発光型ディスプレイの寿命を延ばし、表示画質を向上するために、高い発光効率が非常に望ましい場合がある。したがって、ＯＬＥＤの発光効率を向上することが望まれる。
【００５４】
家庭でのテレビのようなディスプレイの用途によっては、環境光が弱く、外光反射低減の要件が低い。本開示のいくつかの実施形態では、ここで説明される光取り出しフィルム構造のないものに対する発光型ディスプレイの発光効率の向上は、軸方向又は全角度の合計で測定して、少なくとも２５％以上、少なくとも１００％以上、又は少なくとも１５０％以上となる。このように発光効率のゲインを達成しても、ここで説明される光取り出しフィルムを持たない発光型ディスプレイと比較して、環境光によって引き起こされる眩輝は実質的に増加しない。本開示のいくつかの実施形態では、ここで説明される光取り出しフィルム構造のない発光型ディスプレイと比較して、環境光反射は１０％以下であり、又はここで説明される光取り出しフィルム構造のない発光型ディスプレイと比較して、環境光反射は５％以下となる。
【００５５】
開示される発光物品の利点のいくつかは、以下の実施例によってさらに説明される。本実施例で列挙される特定の材料、量、及び寸法、並びにその他の条件及び詳細は、過度に本開示を制限すると解釈されるべきではない。
【実施例】
【００５６】
実施例に記載する部、百分率、比率等はすべて、別段の指定がない限り重量による。使用された溶媒及びその他試薬は、特に記載のない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ウィスコンシン州ミルウォーキー）より入手した。
【００５７】
【表１】
2016527571.tif 000003
【００５８】
反射率計測
Ａｕｔｒｏｎｉｃｓ−Ｍｅｌｃｈｅｒｓ  ＧｍｂＨ（ドイツ、カルルスルーエ）製コノスコープ８０により、拡散反射率を測定した。光源として、コノスコープを設けた赤外線フィルター付きタングステン−ハロゲン白色光を使用した。サンプルは計測中、コノスコープレンズ／光源装置直下に、近作動距離（約２ｍｍ）で設置された。入射光は、サンプルから反射し、略垂直入射（極角約０°）となるよう配置された光電子増倍管により検出された。
【００５９】
調製実施例
Ｄ５１０安定した５０ｎｍ  ＴｉＯ２ナノ粒子分散液の調製
およそ５２％重量パーセントのＴｉＯ２で分散したＴｉＯ２ナノ粒子をＳＯＬＰＬＵＳ  Ｄ５１０と１−メトキシ−２−プロパノールとの存在下で、粉砕工程を用いて調製した。ＳＯＬＰＬＵＳ  Ｄ５１０をＴｉＯ２の重量に基づいて２５重量パーセントの量で加えた。混合物を１０分間ＤＩＳＰＥＲＭＡＴミキサー（Ｐａｕｌ  Ｎ．Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．（フロリダ州ポンパオビーチ））を用いてあらかじめ混合し、次に、ＮＥＴＺＳＣＨ  ＭｉｎｉＣｅｒ  Ｍｉｌｌ（ＮＥＴＺＳＣＨ  Ｐｒｅｍｉｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＬＬＣ．（ペンシルバニア州エクストン））を以下の条件で用いた。４３００ｒｐｍ、０．２ｍｍ  ＹＴＺ粉砕媒体、２５０ｍＬ／分の流量１時間の粉砕後、１−メトキシ−２−プロパノール中に分散した白いペースト状のＴｉＯ２を得た。粒径は、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＺＥＴＡＳＩＺＥＲ  Ｎａｎｏ  ＺＳ（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ（マサチューセッツ州ウェストボロー））を用いて５０ｎｍ（Ｚ−平均粒子径）であると判定された。
【００６０】
高屈折率バックフィル溶液（ＨＩ−ＢＦ）の調製：
２０ｇのＤ５１０安定した５０ｎｍ  ＴｉＯ２溶液と、２．６ｇのＳＲ８３３Ｓと、０．０６ｇのＩＲＧＡＣＵＲＥ  １８４と、２５．６ｇの１−メトキシ−２−プロパノールと、３８．４ｇの２−ブタノンと、を混合して、均一の高屈折率バックフィル溶液を調整した。
【００６１】
ナノ構造化フィルムの製造
最初に（合成単結晶ダイヤモンド（住友ダイヤモンド（日本））を使用して）米国特許第７，１４０，８１２号に記載されるような多重先端ダイヤモンド工具を作製することにより、構造化フィルムを製造した。
【００６２】
次いで、このダイヤモンド工具を使用して、銅製ミクロ複製ロールを作製し、次いで、それを使用して、０．５％（２，４，６トリメチルベンゾイル）ジフェニルホスフィン酸化物を７５：２５のＰＨＯＴＯＭＥＲ  ６２１０及びＳＲ２３８のブレンド内に混合することによって作製されたポリマー性樹脂を用いる連続鋳造及び硬化プロセスにおいて、ＴＡＣフィルム又はＰＥＴフィルム上にナノ構造体を作製した。
【００６３】
バックフィル付きナノ構造化フィルムの製造
構造化フィルムを前述したように作製した。ＨＩ−ＢＦ溶液を、ロール・ツー・ロール被覆プロセスを用いて、４．５ｍ／分（１５フィート／分）のウェブ速度及び５．１ｃｃ／分の分散吐出速度で、構造化フィルム上にコーティングした。コーティングを室温で空気乾燥させ、その後８２℃（１８０°Ｆ）でさらに乾燥させてから、Ｆｕｓｉｏｎ  ＵＶ−Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．（メリーランド州ゲイザースバーグ）製のＨ−電球装備のＬｉｇｈｔ−Ｈａｍｍｅｒ  ６ＵＶプロセッサを生産ライン速度４．５ｍ／分（１５フィート／分）、７５％ランプ電力、窒素雰囲気下で作動させて硬化させた。
【００６４】
比較実施例Ｃ１〜Ｃ２
バックフィル及び光学的結合層（ＯＣＬ）のない１Ｄ構造
サムソン社製スマートフォン、ギャラクシーＳ（ＳａｍｓｕｎｇＭｏｂｉｌｅＤｉｓｐｌａｙＣｏ．韓国から入手可能）を用意した。ＯＬＥＤ／ミラー層状に配置された封止ガラスに取り付けられた円偏光子を含むディスプレイパネルを取り外した。ＯＬＥＤ／ミラー層は、有機層、薄型上部電極、反射性底部電極、バックプレーン、ガラスを含んでいた。
【００６５】
「ナノ構造化フィルムの製造」に記載の通り、三角「鋸歯状」パターンを有する１Ｄ構造化層が作製された。ピッチが１５０ｎｍから７００ｎｍのサンプルが作製された（下記の表参照）。三角形の高さが幅と同一のサンプルが作製され、三角形の高さが幅よりも大きいサンプルが作製された。これらサンプルにはバックフィルを設けず、基板としてＴＡＣフィルムが用いられた。
【００６６】
１Ｄ構造化フィルムを、構造化表面がＯＬＥＤ／ミラーに対向するように、サムソン社製ギャラクシーＳから得たＯＬＥＤ／ミラー上に設置し、組立体を作成した。そして円偏光子を構造化フィルム上に載置し、「反射率測定」に記載の通りに反射輝度が測定された。層間に接着剤は加えなかった。
【００６７】
比較のため、円偏光子とＯＬＥＤ／ミラー層との間に構造が存在しないＴＡＣフィルムを持つサンプルも作製した。円偏光子とＯＬＥＤ／ミラーとの間にフィルムを設けない基準サンプルも作製された。ＴＡＣ層を持つサンプルの反射率は、基準結果に近かった。
【００６８】
下記の表に示す結果は、反射輝度を基準結果に近似するまで下げるには、約３００ｎｍ未満のピッチが必要であることを示した。
【００６９】
【表２】
2016527571.tif 000004
【００７０】
比較実施例Ｃ１３〜Ｃ１５
バックフィル及び光学的結合層（ＯＣＬ）のない２Ｄ構造
サンプルは比較実施例Ｃ１〜Ｃ１２と同様にして作成されたが、１Ｄ構造化フィルムの代わりに５００ｎｍのピッチと三角形構造を有する２Ｄ構造化フィルムが使用された。サンプルはＴＡＣ及びＰＥＴフィルム基板の両方の上に作成された。
【００７１】
サンプルは、比較実施例Ｃ１〜Ｃ１２で説明した通り、層間に接着剤を使用せずに、取り出しフィルムをミラー上に貼り付け、円偏光子を取り出しフィルム上に貼り付けることで作製された。前述の通りに反射率測定が実施された。下記の表に示されるデータは、２Ｄ対称５００ｎｍピッチ取り出し部材により、同様のピッチの１Ｄ取り出し部材と比較して反射率が大幅に下がることを示している。データはさらに、ＰＥＴベースフィルムの複屈折は、低複屈折ＴＡＣフィルムと比較して、反射率を２倍に増加させることを示した。
【００７２】
【表３】
2016527571.tif 000005
【００７３】
実施例１及び２並びに比較実施例Ｃ１６〜Ｃ２８
加熱蒸着により、２ｎｍのクロムをガラス状に蒸着し、１０ｎｍの銀をクロム上に蒸着し、銀を２００ｎｍの酸化モリブデン（ＭｏＯ３）をコーティングしてミラーを構成した。ミラーはＯＬＥＤ／ミラー層の反射率を模して構成された。
【００７４】
サンプルは、比較実施例Ｃ１〜Ｃ１２で説明した通り、層間に接着剤を使用せずに、取り出しフィルムをミラー上に貼り付け、円偏光子を取り出しフィルム上に貼り付けることで作製された。下記の表において、これらサンプルには、「空隙」と記載される。取り出しフィルムをミラーに積層するために光学的結合層を使用したサンプルも作製された。円偏光子が、接着剤を使用せずに取り出しフィルム上に貼り付けられ、取り出しフィルムと円偏光子間に空隙が空くようにした。下記の表において、これらサンプルには、「ＯＣＬ」と記載される。
【００７５】
使用されたＯＣＬは７０％  ＺｒＯで、上述のように反射率測定が行われた。下記の表に示すデータは、ＯＬＥＤにＯＣＬで結合された低複屈折基板（ＴＡＣ）上の２Ｄ対称取り出し部材により、その他取り出し部材と比較して、反射率が大幅に減少したことを示す。
【００７６】
【表４】
2016527571.tif 000006
【００７７】
異なるフィルムの組を使用しつつ、同一のＡｇミラー構造、ＯＣＬ、測定方法により本測定を繰り返した。
【００７８】
【表５】
2016527571.tif 000007
【００７９】
光取り出しフィルムを有する発光物品の実施形態が以上の通り開示された。本明細書に記載される構成が、開示されたもの以外の実施形態で実施され得ることは当業者に理解されるであろう。開示された実施形態は例証するために提示されるもので、制限するためのものではない。
【図１】
2016527571.tif 000008
【図２Ａ】
2016527571.tif 000009
【図２Ｂ】
2016527571.tif 000010
【図２Ｃ】
2016527571.tif 000011
【図２Ｄ】
2016527571.tif 000012
【図２Ｅ】
2016527571.tif 000013
【国際調査報告】
2016527571.tif 000014
2016527571.tif 000015