KR101876659B1 - 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 광의 번짐을 경감시킨 발광 패턴을 갖는 표시 품질이 우수한 표시 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 표시 장치는, 투명 기판, 광 산란체를 함유하는 제1 층, 상기 제1 층보다 낮은 함유 비율로 광 산란체를 함유하는 제2 층, 개구 패턴을 갖는 차광층 및 상기 개구 패턴과 동등하거나 또는 넓은 면적에서 발광하는 광원을, 적어도 이 순으로 구비하는 표시 장치이며, 상기 제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율이 30 내지 90체적％의 범위 내이면서, 또한 제1 층의 두께가 3 내지 15㎛의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 광의 번짐을 경감시킨 발광 패턴을 갖는 표시 품질이 우수한 표시 장치에 관한 것이다.

최근들어 휴대 가능한 정보 단말기의 보급이 현저하다. 스마트폰이나 PDA(Personal Digital Assistant), 태블릿 단말기 등 휴대형의 정보 단말기에 있어서는, 입력 수단으로서 터치 패널이 채용되고 있다. 그리고 외관에 있어서는, 그 일면의 거의 전부를 터치 패널이 차지하는 것이 일반화되었다. 터치 패널은 투명한 기재로 구성되어 있고, 그 하부에 설치된 표시 장치로부터의 광이 투과하게 되어 있다. 표시 장치를 둘러싸는 주연부에는 회로 기판 등의 부분이 있으며, 이것이 투명한 터치 패널을 통하여 보이게 되어버리는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 터치 패널을 구성하는 투명한 기재 중 표시 장치를 둘러싸는 주연부에 해당하는 영역에는 차광을 위한 처치를 실시하는 일이 행하여지고 있다.

예를 들어, 얇은 금속판이나 차광성의 수지판 등을 펀칭하여 프레임 형상으로 형성한 것을, 투명한 기재에 접합하여 주연부를 차광하는 방법이 있다. 이외에, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에는 흑색의 도료를 투명 기재의 주연부에 스크린인쇄나 패드 인쇄 등에 의해 인쇄하는 방법이 개시되어 있다.

차광층은 표면으로부터 관찰되기 때문에, 최근에는 디자인성의 관점에서, 다양한 것이 요구되게 되었다.

예를 들어, 휴대 전화에서는 터치함으로써 상태를 시인할 수 있도록 광원이 켜지거나 꺼지거나, 색을 바꾸거나 하게 되어 있다. 또한, 차의 에어 컨디셔너 등에서는, 통상은 까매서 센터 콘솔과 식별되지 않는 상태이지만, 터치함으로써 문자 등의 정보, 예를 들어 온도나 에어 컨디셔너 설정 정보 등의 다양한 정보를 표시하는 것이 일반적으로 되게 되었다.

이로 인해, 차광층의 하부에 정보를 본뜬 개구 패턴을 갖는 흑색의 차광층을 더 형성하고, 배면으로부터 조명함으로써 개구 패턴의 형상을 갖는 발광 패턴을 표시하는 일이 행하여지고 있다. 차광층의 색은 여러가지로 다양하며, 흑색, 백색 혹은 제품에 따라서는 청색 등의 여러 색의 배리에이션이 요구되고 있다.

차광층이 흑색인 경우에는, 예를 들어 인쇄법에 의한 얇은 층이라도 충분한 차광성이 얻어지기 때문에, 개구 패턴을 갖는 차광층으로부터 투영되는 발광 패턴은 윤곽이 명료하여 시인성은 양호하다. 그러나, 차광층이 백색인 경우에는 백색을 얻기 위하여 일반적으로 광 산란을 이용하기 때문에, 충분한 차광성과 밝은 백색을 얻으려면, 차광층을 두껍게 할 필요가 있었다. 이로 인해, 백색의 차광층의 하부에 개구 패턴을 갖는 흑색의 차광층을 형성하고, 다양한 정보를 표시하는 경우, 배면의 광원으로부터 개구 패턴을 통하여 얻어지는 발광 패턴은, 개구 패턴보다도 외측에 광이 번져나온다는 문제가 있었다. 이러한 번짐은, 어두운 장소에서 관찰하는 경우에 있어서, 개구 패턴의 수배 이상으로 광이 퍼지는 경우도 있어 표시 품질을 현저하게 손상시키고 있었다.

이러한 문제에 대하여, 특허문헌 3에는 잉크젯 인쇄를 사용하여 백색의 차광층을 형성하면서, 또한 차광층의 표면의 산술 평균 거칠기를 규정함으로써, 얇아도 높은 차광성을 갖는 백색의 차광층이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 기술을 사용해도 발광 패턴의 번짐 경감에 대해서는 충분치 못하였다.

일본 특허 공개 제2011-192124호 공보 일본 특허 공개 제2011-209590호 공보 일본 특허 공개 제2014-008687호 공보

본 발명은 상기 문제·상황을 감안하여 이루어진 것이며, 그 해결 과제는 광의 번짐을 경감시킨 발광 패턴을 갖는 표시 품질이 우수한 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위하여, 상기 문제의 원인 등에 대하여 검토한 결과, 광 산란체를 함유하는 백색의 차광층 중 관찰하는 측으로부터 가장 가까운 층(제1 층)의 두께를 얇게 하면서, 또한 광 산란체의 함유 비율을 밀하게 국재화시키고, 그 아래의 백색 차광층(제2 층)보다 함유 비율을 높이는 것이, 높은 차광성과 개구 패턴으로부터 투영되는 발광 패턴의 번짐 경감에 대하여 크게 기여한다는 것을 알아내어 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명에 관한 상기 과제는, 이하의 수단에 의해 해결된다.

1. 투명 기판, 광 산란체를 함유하는 제1 층, 상기 제1 층보다 낮은 함유 비율로 광 산란체를 함유하는 제2 층, 개구 패턴을 갖는 차광층 및 상기 개구 패턴과 동등하거나 또는 넓은 면적에서 발광하는 광원을, 적어도 이 순으로 구비하는 표시 장치이며, 상기 제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율이 30 내지 90체적％의 범위 내이면서, 또한 제1 층의 두께가 3 내지 15㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 표시 장치.

2. 상기 제2 층의 두께가, 상기 제1 층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 표시 장치.

3. 상기 제1 층에 포함되는 광 산란체의 체적 평균 입경이 100㎚ 내지 15㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 기재된 표시 장치.

4. 상기 제1 층에 포함되는 광 산란체의 함유량이, 상기 제2 층에 포함되는 광 산란체의 함유량의 1.2배 이상인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제3항까지 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.

5. 상기 투명 기판과 상기 제1 층 사이에, 상기 투명 기판보다 굴절률이 낮은 저굴절률층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제4항까지 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.

6. 상기 저굴절률층의 굴절률이 1.0 내지 1.5의 범위 내인 것을 특징으로 하는 제5항에 기재된 표시 장치.

7. 상기 저굴절률층이 수지층인 것을 특징으로 하는 제5항 또는 제6항에 기재된 표시 장치.

8. 상기 저굴절률층이 공기층인 것을 특징으로 하는 제5항 내지 제7항까지 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.

9. 상기 광원이 프리즘 시트를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제8항까지 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.

10. 상기 광원이 루버층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제9항까지 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치.

본 발명의 상기 수단에 의해, 광의 번짐을 경감시킨 발광 패턴을 갖는 표시 품질이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다. 즉 광의 번짐이 적으면서, 또한 차광성이 우수하여 개구 패턴이 시인되기 어려운 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 효과의 발현 기구 내지 작용 기구에 대해서는, 명확하지는 않지만, 이하와 같이 추정하고 있다.

관찰하는 측으로부터 가장 가까운 층(제1 층)에 광 산란체를 국재화시켜, 산란 입자의 Mie 산란에 의한 광 산란(번짐)을 최대한 저감시키면서, 또한 백색도를 향상시키기 위하여 산란 입자를 저감시킨 층(제2 층)을 관찰측으로부터 먼 측에 형성하고, 광 산란의 저감과 백색도의 향상의 기능을 분리함으로써, 배면의 광원으로부터 개구 패턴을 통하여 투영해도, 높은 차광성을 나타내어 개구 패턴이 시인되기 어려우면서, 또한 번짐이 적은 발광 패턴이 얻어지는 것으로 추정하고 있다.

도 1은 본 발명의 표시 장치의 모식 단면도의 일례
도 2는 본 발명의 표시 장치의 모식 단면도의 다른 일례
도 3은 본 발명의 표시 장치의 모식 단면도의 다른 일례
도 4는 개구 패턴을 갖는 차광층의 일례
도 5는 프리즘 시트를 구비한 광원의 개념도의 일례
도 6은 루버층을 구비한 광원의 개념도의 일례
도 7은 도광판을 구비한 LED 광원의 배치 개념도의 일례
도 8은 측정에 사용한 개구 패턴을 갖는 차광층의 모식도

본 발명의 표시 장치는, 투명 기판, 광 산란체를 함유하는 제1 층, 상기 제1 층보다 낮은 함유 비율로 광 산란체를 함유하는 제2 층, 개구 패턴을 갖는 차광층 및 상기 개구 패턴과 동등하거나 또는 넓은 면적에서 발광하는 광원을, 적어도 이 순으로 구비하는 표시 장치이며, 상기 제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율이 30 내지 90체적％의 범위 내이면서, 또한 제1 층의 두께가 3 내지 15㎛의 범위 내인 것을 특징으로 한다. 이 특징은, 청구항 1 내지 청구항 10까지의 청구항에 관한 발명에 공통되는 기술적 특징이다.

본 발명의 실시 양태로서는, 본 발명의 효과 발현의 관점에서, 상기 제2 층의 두께가, 상기 제1 층의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 층에 포함되는 광 산란체의 체적 평균 입경이 100㎚ 내지 15㎛의 범위 내인 것이, 백색으로부터 타색, 예를 들어 청색, 적색 등의 광 산란의 효과가 얻어지는 것과, 입사되는 광의 파장에 최대한 가까운 체적 평균 입경인 것에서, 산란하는 번짐의 폭이 좁아지기 때문에, 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 제1 층에 포함되는 광 산란체의 함유량이, 상기 제2 층에 포함되는 광 산란체의 함유량의 1.2배 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 산란이 발생하는 부위를 투명 기판 근방에 국소화할 수 있기 때문에, 제2 층에서 발생하는 산란에 의한 광의 번짐의 폭이나 휘도의 저감 효과가 얻어진다.

또한, 상기 투명 기판과 상기 제1 층 사이에, 상기 투명 기판보다 굴절률이 낮은 저굴절률층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 저굴절률층의 굴절률이 1.0 내지 1.5의 범위 내인 것이 투명 기판과 제1 층 사이의 계면 반사를 억제할 수 있어, 보다 번짐이 적으면서, 또한 보다 밝은 발광 패턴을 얻을 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 저굴절률층이 수지층 혹은 공기층인 것이 특히 인쇄 방법으로 저굴절률층을 형성하는 관점에서 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시 양태로서는, 발현하는 산란 형태가 Mie 산란인 점에서, 광의 입사 방향으로부터 수평 방향으로 광이 산란되는 것이 바람직하다. 타방향으로 산란하는 광이 개구 패턴의 외측으로 번지는 산란광이 되기 때문에, 본 발명은, 광의 입사 방향을 최대한 투영되는 패턴 부위에 수평 투영함으로써, 산란폭의 억제 효과를 얻고 있다. 따라서, 상기 광원이 프리즘 시트를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광원이 루버층을 구비하고 있는 것이, 프리즘 시트와 마찬가지의 효과가 얻어지는 점에서 바람직하다.

이하, 본 발명과 그 구성 요소 및 본 발명을 실시하기 위한 형태·양태에 대하여 상세한 설명을 한다. 또한, 본원에 있어서, 「내지」는, 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용한다.

이하, 본 발명의 표시 장치에 대하여 재차 설명한다.

≪표시 장치의 개략≫

본 발명의 표시 장치는, 투명 기판, 광 산란체를 함유하는 제1 층, 상기 제1 층보다 낮은 함유 비율로 광 산란체를 함유하는 제2 층, 개구 패턴을 갖는 차광층 및 상기 개구 패턴과 동등하거나 또는 넓은 면적에서 발광하는 광원을, 적어도 이 순으로 구비하는 표시 장치이며, 상기 제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율이 30 내지 90체적％의 범위 내이면서, 또한 제1 층의 두께가 3 내지 15㎛의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

광 산란을 발생시킴으로써, 비발광 시에 있어서 외광으로부터의 반사로 보이는 원래의 색이 희게 보이고 있으며, 또한 백색의 차광층을 사용했을 때에 개구 패턴의 외측에서 발생하는 발광의 번짐도 마찬가지로, 이들 산란이 요인이며, 구체적으로는 본 발명의 수많은 실험이나 수치 해석 계산 결과로부터 광 산란체의 입자의 사이즈, 굴절률, 입자 밀도, 광 산란체를 함유하는 층의 굴절률 및 두께 등에 의존한 Mie 산란에 의한 물리 현상이 발생하고 있다는 것을 알아냈다.

따라서 본 발명의 특징인, Mie 산란을 발생시키는 부위를, 즉 층 내에 함유되는 광 산란체를, 광을 외부(공기)로 방사하는 근방에 국재화시키도록, 입자 밀도를 컨트롤함으로써, Mie 산란에 의한 광의 확대 분포를, 인간이 번짐을 느끼지 않을 정도로 억제할 수 있는 것을 발견했다.

Mie 산란에 의한 물리 현상은 이미 많은 문헌이 개시되어 있으며, 예를 들어 시바타 후미아키 「광 산란의 이론」(아그네 출판 「고체 물리」Vol.20 1985년) 등에 기재되어 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 제1 층을 얇게 하면서, 또한 함유하는 광 산란체를 다량화시킴으로써, 개구 패턴으로부터 투영되는 발광 패턴의 번짐이 적으면서, 또한 얇아도 비점등 시에 백색으로 보인다는 것을 발명자는 알아냈다. 제2 층은 백색도를 증가시키기 위하여 형성된다.

도 1은 본 발명의 표시 장치의 모식 단면도의 일례이다.

투명 기판 B 아래에 광 산란체(2)를 함유하는 제1 층(3)이 형성되고, 그 아래에 제1 층(3)보다 낮은 함유 비율로 광 산란체(2)를 포함하는 제2 층(4)이 형성되어 있다. 도 1에서는 제2 층(4)은 백색도를 높이기 위하여, 3개의 층으로 구성되어 있다. 그 아래에 2층으로 이루어지는 흑색의 개구 패턴을 갖는 차광층(5)이 형성되어 있다. 또한 그 아래에 개구 패턴과 동등하거나 또는 넓은 면적에서 발광하는 광원(7)이 구비되어 있다. 광원(7)으로부터의 광은, 흑색의 개구 패턴을 갖는 차광층(5)을 개재하여 그 형상이, 백색의 차광층인 제1 층(3) 및 제2 층(4)의 층을 통하여 발광 패턴으로서 관찰된다.

도 2는 본 발명의 표시 장치의 모식 단면도의 다른 일례이다. 도 2에서 도시하는 형태에서는, 백색도를 높이기 위하여 제2 층의 하부에, 개구 패턴을 갖는 차광층의 형상을 따른 개구 패턴을 갖는 제3 층(6)이 더 형성되어 있다. 이 제3 층(6)에도 광 산란체를 함유시킴으로써, 하지가 흑색의 개구 패턴을 갖는 차광층이어도, 백색의 차광층의 차광성을 더욱 높일 수 있고, 외부로부터 관찰해도 개구 패턴을 인식시키기 어렵게 하는 효과를 갖는다. 또한, 개구 패턴을 갖는 차광층의 차광 부분이 검은 바탕인 경우, 이 부분의 차광성을 높일 수 있으므로, 백색의 차광층의 명도(백색도)를 높일 수 있다.

도 3은 본 발명의 표시 장치의 모식 단면도의 다른 일례이다. 도 3에서 도시하는 양태에서는, 도 2에서 도시한 양태에 대하여, 투명 기판 B와 제1 층(3) 사이에, 투명 기판 B보다 굴절률이 낮은 저굴절률층(1)이 더 형성되어 있다. 이러한 양태로 함으로써, 투명 기판 B와 제1 층간의 계면 반사를 억제할 수 있어, 보다 번짐이 적으면서, 또한 보다 밝은 발광 패턴을 얻을 수 있다.

≪제1 층 및 제2 층≫

본 발명의 표시 장치는, 투명 기판, 광 산란체를 함유하는 제1 층, 상기 제1 층보다 낮은 함유 비율로 광 산란체를 함유하는 제2 층, 개구 패턴을 갖는 차광층 및 상기 개구 패턴과 동등하거나 또는 넓은 면적에서 발광하는 광원을, 적어도 이 순으로 구비하는 표시 장치이며, 상기 제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율이 30 내지 90체적％의 범위 내이면서, 또한 제1 층의 두께가 3 내지 15㎛의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 제1 층 및 제2 층은 광 산란체를 함유하는 층이며, 터치 패널 등의 정보 단말 기기의 내부의 회로 등을 보이지 않도록 하기 위한 광 산란을 이용한 차광층이다. 또한, 배면의 광원으로부터 개구 패턴을 통하여 얻어지는 발광 패턴을 표시하는 기능도 갖고 있다.

제1 층에서는, 광 산란체를 국재화시켜, Mie 산란에 의한 광 산란(번짐)을 최대한 저감시킨다. 이로 인해, 광 산란체의 함유율이 높으면서 또한 얇은 층이다. 제2 층은 비점등 시에 있어서의 백색의 차광층의 명도를 높이기 위한 층이다.

이러한 구성으로 함으로써, 발광 패턴의 번짐이 적고, 제1 및 제2 층에 의한 차광 효과가 충분하여, 비점등 시에도 밝은 백색의 차광층을 얻을 수 있다.

발현 기구 내지 작용 기구에 대해서는, 명확하게는 되어 있지 않지만, 광 산란의 저감과 백색화의 기능을 분리함으로써, 배면으로부터 개구 패턴을 통하여 발광해도, 번짐이 적은 발광 패턴이 얻어지는 것으로 추정하고 있다.

제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율은, 30 내지 90체적％의 범위 내이며, 제2 층은, 상기 제1 층보다 낮은 함유 비율로 광 산란체를 함유한다. 또한, 제1 층의 두께가 3 내지 15㎛의 범위 내인 것이 필요하다.

제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율이 30체적％보다 적은 경우는, 제1 층 내에서의 광의 확산 거리가 길어져, 번짐을 감소시킬 수 없다. 또한 함유 비율이 90체적％를 초과하면 층이 물러져, 강도가 낮아지므로, 바람직하지 않다. 바람직하게는, 제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율이 30 내지 80체적％의 범위 내이며, 보다 바람직하게는 45 내지 70체적％의 범위 내이다.

광 산란체의 함유량은, 제1 층에 국재화시키는 것이, 광의 번짐을 경감시키는 관점에서 바람직하다. 제1 층에 포함되는 광 산란체의 함유량은, 제2 층에 포함되는 광 산란체의 함유량의 1.2배 이상인 것이 바람직하다.

제1 층의 두께가 3㎛보다 얇으면, 발광 패턴을 희고 명료하게 표시하는 것이 곤란하고, 또한 15㎛보다 두꺼우면 발광 패턴에 번짐이 발생하여 바람직하지 않다. 바람직하게는 제1 층의 두께가 5 내지 10㎛의 범위 내이다. 더욱 바람직하게는 5 내지 8㎛의 범위 내이다.

제2 층은 상기 제1 층보다 낮은 함유 비율로 광 산란체를 함유한다. 이 층은, 백색의 차광층의 백색도를 높이는 역할을 한다. 광 산란체의 제2 층 중의 함유율은 5 내지 50체적％로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 층의 두께는 제1 층보다 두꺼워도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 차광층 전체의 강도를 높일 수 있다. 바람직하게는, 제2 층의 두께는 10 내지 100㎛의 범위 내, 보다 바람직하게는 25 내지 75㎛이다.

제3 층으로서, 제2 층의 하부에, 후술하는 개구 패턴을 갖는 차광층과 동일한 패턴을 갖는 광 산란체를 함유하는 층을 더 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 비점등 시, 제2 층의 하부에 위치하는, 개구 패턴을 갖는 흑색의 차광층에 기인하는 백색도의 저하를 방지할 수 있다. 이 경우 비점등 시에 외부로부터 본 경우, 문자 또는 캐릭터를 본뜨는 형상이 보이지 않고, 또한 발광 패턴의 출력 휘도를 감소시키는 일이 없기 때문에, 표시 품위를 훨씬 향상시키는 상태를 형성할 수 있다.

백색의 차광층의 차광성은 광 투과율로 측정할 수 있다. 본 발명에 있어서는 광파장 550㎚에 있어서, 개구부에 위치하는 백색의 차광층의 광 투과율이 3 내지 25％, 바람직하게는 5 내지 15％의 범위 내이며, 개구부 이외의 광 투과율은 0.1 내지 20％, 바람직하게는 0.1 내지 1％의 범위 내이다. 광 투과율은 확산 광선 투과율을 측정한다. 예를 들어 니혼분코(주) V-630 등을 사용하여 측정할 수 있다.

제1 층, 제2 층 및 제3 층은, 각각 동일한 구성의 복수의 층으로 나눌 수 있다.

제1 층, 제2 층 및 제3 층에는, 광 산란체 이외에, 바인더 및 분산제 등의 첨가제를 적절히 함유할 수 있다.

(광 산란체)

본 발명에 사용되는 광 산란체는, 광을 산란하고, 차광성을 갖는 것이면 특별히 제한은 없지만, 백색을 나타낼 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 탄산칼슘, 황산바륨, 탈크, 운모나, 티타늄산화물, 산화알루미늄, 이산화규소 등의 산화물이나 금속, 금속간 화합물을 사용해도 상관없고, 또한 유기 중합체 입자나 그들을 혼재한 산란 입자이어도 되지만, 고굴절률을 갖는 물질인 것이 바람직하다. 고굴절률을 갖는 물질로서는, 특별히 한정되지 않지만, 이산화티타늄, 산화지르코늄, 산화비스무트, 산화세륨, 산화안티몬, 산화인듐 등의 산화물을 사용할 수 있다. 이들 중에서는, 굴절률이 높고, 범용인 이산화티타늄이 바람직하다. 이들 광 산란체는, 공지의 방법으로 제조할 수 있다.

제1 층에 포함되는 광 산란체의 체적 평균 입경은 100㎚ 내지 15㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 바람직하게는 200㎚ 내지 1㎛의 범위 내이다. 더욱 바람직하게는 300㎚ 내지 700㎚의 범위 내이다. 제2 층에 대해서도 마찬가지의 입경의 광 산란체를 사용할 수 있다.

광 산란체의 입자는, 층 중의 광 산란체의 함유율을 높이는 관점에서 입경의 분포를 갖고 있어도 된다. 방법으로서는, 입경에 분포를 갖는 광 산란체를 사용해도 되고, 복수 종류의 평균 입경을 갖는 광 산란체를 섞어도 되고, 상이한 재료를 포함하는 재료 고유의 적합 입경품을 사용할 수도 있다.

체적 평균 입경의 측정은, 예를 들어 광 산란법, 전기 영동법, 레이저 도플러법 등을 사용한 시판되고 있는 입경 측정 기기에 의해 구할 수 있다. 구체적으로는, 입경 분포 곡선 및 분포 함수의 적분 곡선을 작성하고, 적분 곡선으로부터, 입자 질량 함수로 50％에 대응하는 입경점, D₅₀을 구하여, 이것을 체적 평균 입경으로 한다.

구체적인 입경 측정 장치로서는, 예를 들어 시마즈 세이사쿠쇼제의 레이저 회절식 입경 측정 장치 SLAD1100, 입경 측정기(호리바(HORIBA) LA-920), 말번제 제타사이저 1000 등을 들 수 있다.

(바인더)

광 산란제를 함유하는 층은, 광 산란체를 안정적으로 유지하고, 층의 강도를 증가시키고, 층간의 접착성을 향상시키는 등의 목적을 위해 바인더를 함유하는 것이 바람직하다. 바인더로서는, 종래 공지의 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 올레핀계 중합체류, 올리고에스테르아크릴레이트 등의 아크릴계 수지류, 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리이소시아네이트류, 아미노 수지류, 크실렌 수지류, 케톤 수지류, 디엔계 수지류, 로진 변성 페놀 수지, 디엔계 고무류, 클로로프렌 수지류, 폴리카르보네이트 수지류, 에폭시 수지류, 실리콘 수지류 혹은 왁스류 또는 이들 변성체나 공중합체 등을 들 수 있다. 바인더는 열 경화성 수지 또는 광 경화성 수지일 수 있다. 혹은 수지에 중합 개시제를 함유시켜 경화할 수도 있다.

(그 밖의 첨가제)

광 산란체를 함유하는 차광층은, 목적에 따라서는 착색할 수도 있다. 이 경우, 공지의 착색제, 예를 들어 유기 안료, 무기 안료를 사용할 수 있다. 유기 안료로서는, 예를 들어 안트라퀴논, 안트론, 크산텐, 디케토피롤로피롤, 페릴렌, 페리논, 퀴나크리돈, 인디고이드, 프탈로시아닌 등을 사용할 수 있다.

또한, 광 산란체의 바인더 중의 안정성을 높이기 위하여 분산 안정제를 사용할 수 있다. 또한 웨트 프로세스로 층을 형성할 때, 점도를 조정하는 점도 조정제나 소포제 등을 사용해도 된다.

《개구 패턴을 갖는 차광층》

개구 패턴을 갖는 차광층은, 광 산란체를 함유하는 차광층과 광원 사이에 위치하고, 배면으로부터 개구 패턴을 통하여 발광함으로써, 다양한 정보를 차광층에 표시한다.

도 4는 개구 패턴을 갖는 차광층의 일례이다. 개구 패턴을 갖는 차광층은, 다양한 정보를 본뜬 개구부(8)와 광 차광성이 높은 차광부(9)로 구성되어 있다.

또한, 여기에서 말하는 「개구 패턴」이란, 도안(그림의 무늬나 모양), 문자, 화상 등의 화상 형상 정보를 포함하는 것이다. 예를 들어 스위치의 on/off, 그 외 다양한 설정 정보, 로고 마크 등이다.

개구 패턴을 갖는 차광층에 있어서는, 개구부 이외의 차광 부분의 광 투과율은 1％ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.1％ 이하이다. 광 투과율을 작게 하기 위하여, 복수의 층을 포개어 형성해도 된다. 또한 광 확산을 방지하는 관점에서 얇은 편이 바람직하다. 바람직하게는 개구 패턴을 갖는 차광층의 두께는 20 내지 70㎛의 범위 내이다.

개구 패턴을 갖는 차광층은, 광 투과성이 낮으면서, 또한 개구 패턴을 제작할 수 있는 것이면, 재료에 특별히 제한은 없다. 광 불투과성의 재료에 개구 패턴을 도려내어 사용할 수도 있지만, 층의 두께 등 때문에, 흑색 잉크 등을 사용하는 것이 바람직하다. 잉크에 포함되는, 예를 들어 흑색의 안료 등은, 공지의 것을 사용할 수 있다.

≪저굴절률층≫

본 발명의 표시 장치는, 투명 기판과 제1 층 사이에, 투명 기판보다 굴절률이 낮은 저굴절률층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 층의 굴절률은 1.00 내지 1.5의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.00 내지 1.35의 범위 내이다.

이러한 저굴절률층을 형성함으로써, 투명 기판과 제1 층간의 계면 반사를 억제할 수 있다. 이로 인해, 투명 기판에서 반사한 광에 의한 제1 층에서의 광 확산이 적어지므로, 보다 번짐이 적으면서, 또한 광원으로부터의 광의 강도를 효율적으로 외부로 취출할 수 있어, 발광 패턴을 보다 밝게 표시할 수 있게 된다.

저굴절률층을 구성하는 재료로서는, 상기한 층간의 굴절률의 조합을 할 수 있으면, 특별히 제한은 없다.

투명 기판으로서는 수지나 유리가 바람직하게 사용되기 때문에, 이들 재료보다 굴절률이 낮은 것을 사용하면 된다. 또한 제1 층은 광 산란체를 함유하는 수지가 바람직하게 사용되기 때문에, 고굴절률을 갖는 광 산란체를 사용하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 저굴절률층이 수지층인 것이 바람직하다. 바람직한 수지로서는, 제1 층에 사용한 층으로부터 안료를 제외한 저굴절률의 수지층일 수 있다. 나아가, 저굴절률층이 공기층인 것이 바람직하다. 공기의 굴절률은 거의 1.00이므로, 보다 큰 효과가 얻어진다.

본 발명에 있어서, 공기층이란 투명 기판과 제1 층 사이에 형성된 공기의 층을 의미한다. 공기층을 형성하는 방법은, 투명 기판의 배후에 공기층을 형성할 수 있으면 특별히 한정되지 않고 적절히 선택할 수 있는데, 틀뿐인 공동의 박스를 적층하는 방법이나 공기 구멍을 포함하는 다공성의 잉크층 등이어도 된다.

저굴절률층에 사용되는 수지로서는, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

투명 기판과 저굴절률의 층간의 굴절률의 차는 0.2 이상인 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.3 이상이다.

저굴절률층의 두께는, 굴절률과 층 두께의 곱으로 제어하는 것이 바람직하고, 굴절률이 1 내지 1.5인 범위에서 형성하는 저굴절률층으로서는, 층 두께는 1 내지 50㎛의 범위 내가 바람직하고, 굴절률이 낮을수록, 또한 굴절률층이 얇은 편이 바람직하고, 층 두께는 1 내지 38㎛ 정도가 보다 바람직하다. 또한, 복수의 층을 적층하여 형성할 수도 있다.

층의 굴절률은 공지의 방법으로 측정할 수 있고, 예를 들어 분광 엘립소미터(제이·에이·울람·재팬(주) M-2000) 등으로 측정이 가능하다.

《층의 형성》

제1 층, 제2 층, 제3 층, 저굴절률층 및 개구 패턴을 갖는 차광층의 형성 방법에 특별히 제한은 없지만, 스핀 코팅법, 캐스트법, 잉크젯법을 포함하는 인쇄법 및 스프레이 도포법 등, 다양한 공지의 방법으로 형성할 수 있다. 이들 중에서는, 인쇄법이나 잉크젯법 혹은 스프레이 도포법을 사용하는 것이, 개구 패턴의 제작의 용이함 등에서 바람직하다.

상기한 바인더 수지와 광 산란체와 그 밖의 첨가제를, 적당한 용제를 사용하여, 예를 들어 인쇄용 잉크로서 인쇄법으로 층을 형성할 수 있다. 혹은 액체 중합체와 광 산란체를 사용하여 층을 형성해도 된다. 나아가, 광 산란체를 단량체에 섞어, 층을 형성한 뒤 중합하여 층을 경화시킬 수도 있다.

혹은 고밀도로 광 산란체를 층에 충전시키기 위하여, 스프레이 도포법을 사용할 수도 있다. 이 경우, 광 산란체와 바인더와 용제를 포함하는 액을 스프레이하여 층을 형성해도 되고, 그 후 예를 들어 체적 평균 입경 500㎚ 정도의 산화티타늄 입자만을 동일하게 스프레이 도포하고, 그들 입자의 간극을 메우도록 체적 평균 입경 100㎚ 정도의 산화티타늄 입자를 스프레이 도포하여 층을 더 형성해도 된다.

스프레이 도포법으로 특필할 만한 것은, 국소적으로 산란 입자의 밀도를 콘트롤한 층만을 제막하고, 안료를 개별 도포함으로써 광을 넣었을 때의 산란을 억제할 수 있다는 점이다. 따라서, 후술하는 실시예의 표시부 3의 제작에서 기재한 바와 같이 잉크 도포, 입자 도포, 잉크 도포로 각각 스프레이 도포하여, 고밀도의 광 산란체를 함유하는 제1 층을 제작할 수 있다.

이 경우, 입자 도포 밀도가 높기 때문에, 박리 등의 밀착성을 높이기 위하여, 예를 들어 첫층의 잉크에 커플링제를 1 내지 2질량％ 포함시키거나, 금속, 무기 재료인 산란 입자와의 밀착을 향상시키기 위한 기능성 중합체층, 예를 들어 히드록시기, 카르복시기, 에폭시기, 아미노기, 이소시아네이트기, 실릴기 등의 1종 이상의 관능기를 갖는 단량체를 공중합한 재료를 도입하거나, 또는 함유량을 증가시키거나 함으로써 산란 입자와의 밀착성을 증가시켜도 된다. 또한, 산란 입자에 커플링제를 침지한 후, 산란 입자를 도포함으로써 더욱 잉크와의 밀착성을 향상시키거나 해도 된다.

≪투명 기판≫

투명 기판은, 종래 공지의 유리 재료나, 수지 필름을 사용하여 제작할 수 있다. 유리 재료로서는, 예를 들어 실리카 유리, 소다석회 실리카 유리, 납 유리, 붕규산염 유리, 무알칼리 유리 등을 들 수 있다. 이들 유리 재료의 표면에는, 인접하는 층과의 밀착성, 내구성, 평활성의 관점에서, 필요에 따라 연마 등의 물리적 처리, 무기물 또는 유기물을 포함하는 피막이나, 이들 피막을 조합한 혼성체 피막을 형성할 수 있다.

수지 필름으로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀로판, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트(TAC), 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP), 셀룰로오스아세테이트프탈레이트, 셀룰로오스나이트레이트 등의 셀룰로오스에스테르류 및 그들의 유도체, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌비닐알코올, 신디오택틱폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 노르보르넨 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰류, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤이미드, 폴리아미드, 불소 수지, 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴 및 폴리아릴레이트류, 아톤(상품명 JSR사제) 및 아펠(상품명 미츠이 가가쿠사제) 등의 시클로올레핀계 수지 등을 들 수 있다.

≪광원≫

개구 패턴을 갖는 차광층의 하부(배면)에는 개구 패턴과 동등하거나 또는 넓은 면적에서 발광하는 광원이 배치되어 있다. 광원으로서는, 균일하게 발광하는 것이 바람직하다. 유기 EL(일렉트로루미네센스) 소자, LED(발광 다이오드) 등을 광원으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

(유기 EL 소자)

유기 EL 소자는, 기판 위에, 발광하는 화합물(발광 재료)을 함유하는 발광층을, 음극과 양극 사이에 끼운 구성을 갖고, 발광층에 전자 및 정공을 주입하고, 재결합시킴으로써 여기자를 생성시키고, 이 여기자가 실활할 때의 광의 방출(형광·인광)을 이용하여 발광하는 소자이다. 유기 EL 소자의 층 구성의 바람직한 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되지 않는다.

(i) 양극/발광층/전자 수송층/음극

(ii) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극

(iii) 양극/정공 수송층/발광층/정공 저지층/전자 수송층/음극

(iv) 양극/정공 수송층/발광층/정공 저지층/전자 수송층/음극 버퍼층/음극

(v) 양극/양극 버퍼층/정공 수송층/발광층/정공 저지층/전자 수송층/음극 버퍼층/음극

여기서, 정공 수송층에는 정공 주입층, 전자 저지층의 개념도 포함된다.

발광층은, 전극 또는 전자 수송층, 정공 수송층으로부터 주입되어 오는 전자 및 정공이 재결합하여 발광하는 층이며, 발광하는 부분은 발광층의 층 내여도 되고, 발광층과 인접층의 계면이어도 된다.

유기 EL 소자의 각 구성 요소를 상세하게 설명한다.

〔기판〕

유기 EL 소자에 적용 가능한 기판으로서는, 투명한 기판이 바람직하다. 예를 들어, 유리, 플라스틱 등의 투명 재료를 들 수 있다. 바람직하게 사용되는 투명한 기판으로서는, 유리, 석영, 수지 필름을 들 수 있다. 그 중에서도 수지 필름이 바람직하다.

유리 재료로서는, 예를 들어 실리카 유리, 소다석회 실리카 유리, 납 유리, 붕규산염 유리, 무알칼리 유리 등을 들 수 있다. 이들 유리 재료의 표면에는, 인접하는 층과의 밀착성, 내구성, 평활성의 관점에서, 필요에 따라 연마 등의 물리적 처리, 무기물 또는 유기물을 포함하는 피막이나, 이들 피막을 조합한 혼성체 피막을 형성할 수 있다.

수지 필름으로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀로판, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트(TAC), 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP), 셀룰로오스아세테이트프탈레이트, 셀룰로오스나이트레이트 등의 셀룰로오스에스테르류 및 그들의 유도체, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌비닐알코올, 신디오택틱폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 노르보르넨 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰류, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤이미드, 폴리아미드, 불소 수지, 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴 및 폴리아릴레이트류, 아톤(상품명 JSR사제) 및 아펠(상품명 미츠이 가가쿠사제) 등의 시클로올레핀계 수지 등의 수지 필름을 들 수 있다.

〔전극〕

전극은 투명 전극인 것이 바람직하다. 투명 전극에 사용할 수 있는 재료군으로서는, 통상 유기 EL 소자의 전극 형성에 사용 가능한 모든 금속 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 알루미늄, 은, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 인듐, 리튬/알루미늄 혼합물, 희토류 금속, ITO(인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide)), ZnO, TiO₂, SnO₂ 등의 산화물 반도체 등을 들 수 있다.

〔유기 기능층〕

계속해서, 전하 주입층, 발광층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 저지층 등의 각 유기 기능층에 대하여, 이 순서대로 설명한다.

(전하 주입층)

본 발명에 있어서, 전하 주입층은, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해 전극과 발광층의 사이에 형성되는 층을 말하며, 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 제2편 제2장 「전극 재료」(123 내지 166페이지)에 그 상세가 기재되어 있으며, 정공 주입층과 전자 주입층이 있다.

전하 주입층으로서는, 정공 주입층이면, 양극과 발광층 또는 정공 수송층 사이, 전자 주입층이면 음극과 발광층 또는 전자 수송층 사이에 존재시킬 수 있다.

본 발명에 관한 정공 주입층은, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해 투명 전극인 양극에 인접하여 배치되는 층이며, 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 제2편 제2장 「전극 재료」(123 내지 166페이지)에 상세하게 기재되어 있다.

정공 주입층은, 일본 특허 공개(평) 9-45479호 공보, 동9-260062호 공보, 동8-288069호 공보 등에도 그 상세가 기재되어 있으며, 정공 주입층에 사용되는 재료로서는, 예를 들어 포르피린 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 트리아릴아민 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체, 이소인돌 유도체, 안트라센이나 나프탈렌 등의 아센계 유도체, 플루오렌 유도체, 플루오레논 유도체 및 폴리비닐카르바졸, 방향족 아민을 주쇄 또는 측쇄에 도입한 고분자 재료 또는 올리고머, 폴리실란, 도전성 중합체 또는 올리고머(예를 들어, PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜): PSS(폴리스티렌술폰산), 아닐린계 공중합체, 폴리아닐린, 폴리티오펜 등) 등을 들 수 있다.

트리아릴아민 유도체로서는, α-NPD(4,4'-비스〔N-(1-나프틸)-N-페닐아미노〕비페닐)로 대표되는 벤지딘형이나, MTDATA(4,4',4"-트리스〔N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노〕트리페닐아민)으로 대표되는 스타버스트형, 트리아릴아민 연결 코어부에 플루오렌이나 안트라센을 갖는 화합물 등을 들 수 있다.

또한, 일본 특허 공표 제2003-519432호 공보나 일본 특허 공개 제2006-135145호 공보 등에 기재되어 있는 헥사아자트리페닐렌 유도체도 마찬가지로 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.

전자 주입층은, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위하여 음극과 발광층 사이에 형성되는 층이며, 음극이 본 발명에 관한 투명 전극으로 구성되어 있는 경우에는, 당해 투명 전극에 인접하여 형성되고, 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 제2편 제2장 「전극 재료」(123 내지 166페이지)에 상세하게 기재되어 있다.

전자 주입층은, 일본 특허 공개(평) 6-325871호 공보, 동9-17574호 공보, 동10-74586호 공보 등에도 그 상세가 기재되어 있으며, 전자 주입층에 바람직하게 사용되는 재료의 구체예로서는, 스트론튬이나 알루미늄 등으로 대표되는 금속, 불화 리튬, 불화나트륨, 불화칼륨 등으로 대표되는 알칼리 금속 화합물, 불화마그네슘, 불화칼슘 등으로 대표되는 알칼리 금속 할라이드층, 불화마그네슘으로 대표되는 알칼리 토금속 화합물층, 산화몰리브덴, 산화알루미늄 등으로 대표되는 금속 산화물, 리튬8-히드록시퀴놀레이트(Liq) 등으로 대표되는 금속 착체 등을 들 수 있다.

전자 주입층은 매우 얇은 막인 것이 바람직하고, 구성 재료에 따라 다르기도 하지만, 그 층 두께는 0.1 내지 10㎛의 범위가 바람직하다.

(발광층)

본 발명에 관한 유기 EL 소자의 유기 기능층을 구성하는 발광층은, 발광 재료로서 인광 발광 재료, 또는 형광 발광 재료가 함유되어 있는 구성이 바람직하다.

이 발광층은, 전극 또는 전자 수송층으로부터 주입된 전자와, 정공 수송층으로부터 주입된 정공이 재결합하여 발광하는 층이며, 발광하는 부분은 발광층의 층 내여도 되고 발광층과 인접하는 층의 계면이어도 된다.

이러한 발광층으로서는, 포함되는 발광 재료가 발광 요건을 충족시키고 있으면, 그 구성에는 특별히 제한은 없다. 또한, 동일한 발광 스펙트럼이나 발광 극대 파장을 갖는 층이 복수층이어도 된다. 이 경우, 각 발광층 사이에는 비발광성의 중간층을 갖고 있는 것이 바람직하다.

발광층의 두께의 총합은 1 내지 100㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 보다 낮은 구동 전압을 얻을 수 있는 점에서 1 내지 30㎚의 범위 내가 더욱 바람직하다. 또한, 발광층의 두께의 총합이란, 발광층 사이에 비발광성의 중간층이 존재하는 경우에는, 당해 중간층도 포함하는 두께이다.

발광층의 두께로서는, 1 내지 50㎚의 범위 내로 조정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 20㎚의 범위 내로 조정하는 것이 보다 바람직하다.

이상과 같은 발광층은, 후술하는 발광 재료나 호스트 화합물을, 예를 들어 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(랭뮤어·블로젯, Langmuir Blodgett법) 및 잉크젯법 등의 공지의 방법에 의해 형성할 수 있다.

또한 발광층은, 복수의 발광 재료를 혼합해도 되고, 인광 발광 재료와 형광 발광 재료를 동일 발광층 중에 혼합하여 사용해도 된다. 발광층의 구성으로서는, 호스트 화합물 및 발광 재료를 함유하여, 발광 재료로부터 발광시키는 것이 바람직하다.

<호스트 화합물>

발광층에 함유되는 호스트 화합물로서는, 실온(25℃)에 있어서의 인광 발광의 인광 양자 수율이 0.1 미만인 화합물이 바람직하다. 또한 인광 양자 수율이 0.01 미만인 것이 바람직하다. 또한, 발광층에 함유되는 화합물 중에서, 그 층 중에서의 체적비가 50％ 이상인 것이 바람직하다.

호스트 화합물로서는, 공지의 호스트 화합물을 단독으로 사용해도 되고, 혹은 복수종의 호스트 화합물을 사용해도 된다. 호스트 화합물을 복수종 사용함으로써 전하의 이동을 조정하는 것이 가능하여, 유기 전계 발광 소자를 고효율화할 수 있다. 또한, 후술하는 발광 재료를 복수종 사용함으로써 상이한 발광을 혼합하는 것이 가능하게 되고, 이에 의해 임의의 발광색을 얻을 수 있다.

발광층에 사용되는 호스트 화합물로서는, 종래 공지의 저분자 화합물이어도 되고, 반복 단위를 갖는 고분자 화합물이어도 되고, 비닐기나 에폭시기와 같은 중합성기를 갖는 저분자 화합물(증착 중합성 호스트 화합물)이어도 된다.

공지의 호스트 화합물로서는, 정공 수송능 또는 전자 수송능을 가지면서, 발광의 장파장화를 방지하면서, 또한 고Tg(유리 전이점) 화합물이 바람직하다. 여기에서 말하는 유리 전이점(Tg)이란, DSC(Differential Scanning Colorimetry: 시차 주사 열량법)를 사용하여, JIS-K-7121에 준거한 방법에 의해 구해지는 값이다.

호스트 화합물로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2001-257076호 공보, 동2002-308855호 공보, 동2001-313179호 공보, 동2002-319491호 공보, 동2001-357977호 공보, 동2002-334786호 공보, 동2002-8860호 공보, 동2002-334787호 공보, 동2002-15871호 공보, 동2002-334788호 공보, 동2002-43056호 공보, 동2002-334789호 공보, 동2002-75645호 공보, 동2002-338579호 공보, 동2002-105445호 공보, 동2002-343568호 공보, 동2002-141173호 공보, 동2002-352957호 공보, 동2002-203683호 공보, 동2002-363227호 공보, 동2002-231453호 공보, 동2003-3165호 공보, 동2002-234888호 공보, 동2003-27048호 공보, 동2002-255934호 공보, 동2002-260861호 공보, 동2002-280183호 공보, 동2002-299060호 공보, 동2002-302516호 공보, 동2002-305083호 공보, 동2002-305084호 공보, 동2002-308837호 공보, 미국 특허 공개 제2003/0175553호 명세서, 미국 특허 공개 제2006/0280965호 명세서, 미국 특허 공개 제2005/0112407호 명세서, 미국 특허 공개 제2009/0017330호 명세서, 미국 특허 공개 제2009/0030202호 명세서, 미국 특허 공개 제2005/238919호 명세서, 국제 공개 제2001/039234호, 국제 공개 제2009/021126호, 국제 공개 제2008/056746호, 국제 공개 제2004/093207호, 국제 공개 제2005/089025호, 국제 공개 제2007/063796호, 국제 공개 제2007/063754호, 국제 공개 제2004/107822호, 국제 공개 제2005/030900호, 국제 공개 제2006/114966호, 국제 공개 제2009/086028호, 국제 공개 제2009/003898호, 국제 공개 제2012/023947호, 일본 특허 공개 제2008-074939호 공보, 일본 특허 공개 제2007-254297호 공보, 유럽 특허 출원 공개 제2034538호 명세서 등에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다.

<발광 재료>

발광 재료로서는, 인광 발광 재료 및 형광 발광 재료를 바람직하게 사용할 수 있다.

<인광 발광 재료>

인광 발광 재료란, 여기 삼중항으로부터의 발광이 관측되는 화합물이며, 구체적으로는 실온(25℃)에서 인광 발광하는 화합물이며, 인광 양자 수율이 25℃에서 0.01 이상인 화합물이라고 정의되지만, 바람직한 인광 양자 수율은 0.1 이상이다.

상기 인광 양자 수율은, 제4판 실험 화학 강좌 7의 분광 II의 398페이지(1992년판, 마루젠)에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 용액 중에서의 인광 양자 수율은, 다양한 용매를 사용하여 측정할 수 있지만, 본 발명에 있어서 인광 발광 재료를 사용하는 경우, 임의의 용매 중 어느 하나에 있어서, 상기 인광 양자 수율로서 0.01 이상이 달성되면 된다.

인광 발광 재료의 발광 원리로서는, 2개의 방법을 들 수 있다. 하나의 방법은, 캐리어가 수송되는 호스트 화합물 상에서, 캐리어의 재결합이 일어나 호스트 화합물의 여기 상태가 생성되고, 이 에너지를 인광 발광 재료로 이동시킴으로써 인광 발광 재료로부터의 발광을 얻는다는 에너지 이동형이다. 또 하나의 방법은, 인광 발광 재료가 캐리어 트랩이 되고, 인광 발광 재료 상에서 캐리어의 재결합이 발생하여, 인광 발광 재료로부터의 발광이 얻어진다는 캐리어 트랩형이다. 어느 경우에서든 인광 발광 재료의 여기 상태 에너지는, 호스트 화합물의 여기 상태 에너지보다도 낮은 것이 조건이 된다.

인광 발광 재료는, 일반적인 유기 EL 소자의 발광층에 사용되는 공지의 것 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있지만, 바람직하게는 원소의 주기율표에서 8 내지 10족의 금속을 함유하는 착체계 화합물이며, 더욱 바람직하게는 이리듐 화합물, 오스뮴 화합물, 백금 화합물(백금 착체계 화합물) 또는 희토류 착체이며, 그 중에서 가장 바람직한 것은 이리듐 화합물이다.

적어도 하나의 발광층이 2종 이상의 인광 발광 재료가 함유되어 있어도 되고, 발광층에 있어서의 인광 발광 재료의 농도비가 발광층의 두께 방향에서 변화하고 있는 양태이어도 된다.

인광 발광 재료의 구체예로서는, 이하의 문헌에 기재되어 있는 화합물 등을 들 수 있다.

Nature 395, 151(1998), Appl.Phys.Lett. 78, 1622(2001), Adv.Mater. 19, 739(2007), Chem.Mater. 17, 3532(2005), Adv.Mater. 17, 1059(2005), 국제 공개 제2009/100991호, 국제 공개 제2008/101842호, 국제 공개 제2003/040257호, 미국 특허 공개 제2006835469호 명세서, 미국 특허 공개 제20060202194호 명세서, 미국 특허 공개 제20070087321호 명세서, 미국 특허 공개 제20050244673호 명세서 등에 기재된 화합물을 들 수 있다.

또한, Inorg.Chem. 40, 1704(2001), Chem.Mater. 16, 2480(2004), Adv.Mater. 16, 2003(2004), Angew.Chem.lnt.Ed. 2006, 45, 7800, Appl.Phys.Lett. 86, 153505(2005), Chem.Lett. 34, 592(2005), Chem.Commun. 2906(2005), Inorg.Chem. 42, 1248(2003), 국제 공개 제2009/050290호, 국제 공개 제2002/015645호, 국제 공개 제2009/000673호, 미국 특허 공개 제2002/0034656호 명세서, 미국 특허 제7332232호 명세서, 미국 특허 공개 제20090108737호 명세서, 미국 특허 공개 제20090039776호, 미국 특허 제6921915호, 미국 특허 제6687266호 명세서, 미국 특허 공개 제20070190359호 명세서, 미국 특허 공개 제20060008670호 명세서, 미국 특허 공개 제20090165846호 명세서, 미국 특허 공개 제20080015355호 명세서, 미국 특허 제7250226호 명세서, 미국 특허 제7396598호 명세서, 미국 특허 공개 제20060263635호 명세서, 미국 특허 공개 제20030138657호 명세서, 미국 특허 공개 제20030152802호 명세서, 미국 특허 제7090928호 명세서 등에 기재된 화합물을 들 수 있다.

또한, Angew.Chem.lnt.Ed. 47, 1(2008), Chem.Mater. 18, 5119(2006), Inorg.Chem. 46, 4308(2007), Organometallics 23, 3745(2004), Appl.Phys.Lett. 74, 1361(1999), 국제 공개 제2002/002714호, 국제 공개 제2006/009024호, 국제 공개 제2006/056418호, 국제 공개 제2005/019373호, 국제 공개 제2005/123873호, 국제 공개 제2005/123873호, 국제 공개 제2007/004380호, 국제 공개 제2006/082742호, 미국 특허 공개 제2006/0251923호 명세서, 미국 특허 공개 제20050260441호 명세서, 미국 특허 제7393599호 명세서, 미국 특허 제7534505호 명세서, 미국 특허 제7445855호 명세서, 미국 특허 공개 제20070190359호 명세서, 미국 특허 공개 제20080297033호 명세서, 미국 특허 제7338722호 명세서, 미국 특허 공개 제20020134984호 명세서, 미국 특허 제7279704호 명세서, 미국 특허 공개 제2006098120호 명세서, 미국 특허 공개 제2006103874호 명세서 등에 기재된 화합물도 들 수 있다.

나아가, 국제 공개 제2005/076380호, 국제 공개 제2010/032663호, 국제 공개 제2008/140115호, 국제 공개 제2007/052431호, 국제 공개 제2011/134013호, 국제 공개 제2011/157339호, 국제 공개 제2010/086089호, 국제 공개 제2009/113646호, 국제 공개 제2012/020327호, 국제 공개 제2011/051404호, 국제 공개 제2011/004639호, 국제 공개 제2011/073149호, 일본 특허 공개 제2012-069737호 공보, 일본 특허 공개 제2009-114086호 공보, 일본 특허 공개 제2003-81988호 공보, 일본 특허 공개 제2002-302671호 공보, 일본 특허 공개 제2002-363552호 공보 등에 기재된 화합물을 들 수 있다.

바람직한 인광 발광 재료로서는, Ir을 중심 금속에 갖는 유기 금속 착체를 들 수 있다. 더욱 바람직하게는, 금속-탄소 결합, 금속-질소 결합, 금속-산소 결합, 금속-황 결합의 적어도 1개의 배위 양식을 포함하는 착체가 바람직하다.

상기 설명한 인광 발광 재료는, 예를 들어 Organic Letter지, vol. 3, No.16, 2579 내지 2581페이지(2001), Inorganic Chemistry, 제30권, 제8호, 1685 내지 1687페이지(1991년), J.Am.Chem.Soc., 123권, 4304페이지(2001년), Inorganic Chemistry, 제40권, 제7호, 1704 내지 1711페이지(2001년), Inorganic Chemistry, 제41권, 제12호, 3055 내지 3066페이지(2002년), New Journal of Chemistry., 제26권, 1171페이지(2002년), European Journal of Organic Chemistry, 제4권, 695 내지 709페이지(2004년), 또한 이들 문헌 중의 참고 문헌 등에 기재되어 있는 방법을 적용함으로써 합성할 수 있다.

<형광 발광 재료>

형광 발광 재료로서는, 쿠마린계 색소, 피란계 색소, 시아닌계 색소, 크로코늄계 색소, 스쿠아릴륨계 색소, 옥소벤즈안트라센계 색소, 플루오레세인계 색소, 로다민계 색소, 피릴륨계 색소, 페릴렌계 색소, 스틸벤계 색소, 폴리티오펜계 색소 또는 희토류 착체계 형광체 등을 들 수 있다.

(정공 수송층)

정공 수송층이란 정공을 수송하는 기능을 갖는 정공 수송 재료를 포함하고, 넓은 의미에서 정공 주입층 및 전자 저지층도 정공 수송층의 기능을 갖는다. 정공 수송층은 단층 또는 복수층 형성할 수 있다.

정공 수송 재료로서는, 정공의 주입 또는 수송, 전자의 장벽성의 어느 하나를 갖는 것이며, 유기물, 무기물의 어느 하나이어도 된다. 예를 들어, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 도전성 고분자 올리고머 및 티오펜 올리고머 등을 들 수 있다.

정공 수송 재료로서는, 상기한 것을 사용할 수 있지만, 포르피린 화합물, 방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물을 사용할 수 있고, 특히 방향족 제3급 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물의 대표예로서는, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-〔1,1'-비페닐〕-4,4'-디아민(약칭: TPD), 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-〔4-(디-p-톨릴아미노)스티릴〕스틸벤, 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠 및 N-페닐카르바졸 등을 들 수 있다.

나아가, 미국 특허 제5061569호 명세서에 기재되어 있는 2개의 축합 방향족환을 분자 내에 갖는 것, 예를 들어 4,4'-비스〔N-(1-나프틸)-N-페닐아미노〕비페닐(약칭: α-NPD), 일본 특허 공개(평) 4-308688호 공보에 기재되어 있는 트리페닐아민 유닛이 3개 스타버스트형으로 연결된 4,4',4"-트리스〔N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노〕트리페닐아민(약칭: MTDATA) 등을 들 수 있다.

또한, 이들 재료를 고분자쇄에 도입하거나, 혹은 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다. 또한, p형-Si, p형-SiC 등의 무기 화합물도 정공 주입 재료, 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.

또한, 일본 특허 공개(평) 11-251067호 공보, J.Huang et.al., Applied Physics Letters, 80(2002), p.139에 기재되어 있는 바와 같은, 소위 p형 정공 수송 재료를 사용할 수도 있다. 본 발명에 있어서는, 보다 고효율의 발광 소자가 얻어지는 관점에서, 이들 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

정공 수송층은, 상기 정공 수송 재료를, 예를 들어 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, 잉크젯법을 포함하는 인쇄법 및 LB법(랭뮤어·블로젯, Langmuir Blodgett법) 등의 공지의 방법에 의해, 박막화함으로써 형성할 수 있다. 정공 수송층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5㎚ 내지 5㎛ 정도, 바람직하게는 5 내지 200㎚의 범위이다. 이 정공 수송층은, 상기 재료의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 1층 구조여도 된다.

또한, 정공 수송층의 재료에 불순물을 도프함으로써, p성을 높일 수도 있다. 그 예로서는, 일본 특허 공개(평) 4-297076호 공보, 일본 특허 공개 제2000-196140호 공보, 동2001-102175호 공보 및 J.Appl.Phys., 95, 5773(2004) 등에 기재된 것을 들 수 있다.

이와 같이, 정공 수송층의 p성을 높이면, 보다 저소비 전력의 소자를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다.

(전자 수송층)

전자 수송층은, 전자를 수송하는 기능을 갖는 재료로 구성되고, 넓은 의미에서 전자 주입층, 정공 저지층도 전자 수송층에 포함된다. 전자 수송층은, 단층 구조 또는 복수층의 적층 구조로서 형성할 수 있다.

단층 구조의 전자 수송층 및 적층 구조의 전자 수송층에 있어서, 발광층에 인접하는 층 부분을 구성하는 전자 수송 재료(정공 저지 재료를 겸함)로서는, 캐소드로부터 주입된 전자를 발광층으로 전달하는 기능을 갖고 있으면 된다. 이러한 재료로서는, 종래 공지의 화합물 중에서 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴노디메탄, 안트론 유도체 및 옥사디아졸 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 상기 옥사디아졸 유도체에 있어서, 옥사디아졸환의 산소 원자를 황 원자로 치환한 티아디아졸 유도체, 전자 흡인기로서 알려져 있는 퀴녹살린환을 갖는 퀴녹살린 유도체도, 전자 수송층의 재료로서 사용할 수 있다. 또한 이들 재료를 고분자쇄에 도입한 고분자 재료 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.

또한, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체, 예를 들어 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(약칭: Alq₃), 트리스(5,7-디클로로-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5,7-디브로모-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 비스(8-퀴놀리놀)아연(약칭: Znq) 등 및 이들 금속 착체의 중심 금속이 In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga 또는 Pb로 치환된 금속 착체도, 전자 수송층의 재료로서 사용할 수 있다.

기타, 메탈 프리 또는 메탈 프탈로시아닌 또는 그들의 말단이 알킬기나 술폰산기 등으로 치환되어 있는 것도, 전자 수송층의 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 발광층의 재료로서도 예시되는 디스티릴피라진 유도체도 전자 수송층의 재료로서 사용할 수 있고, 정공 주입층 및 정공 수송층과 마찬가지로 n형-Si, n형-SiC 등의 무기 반도체도 전자 수송층의 재료로서 사용할 수 있다.

전자 수송층은, 상기 재료를, 예를 들어 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, 잉크젯법을 포함하는 인쇄법 및 LB법 등의 공지의 방법에 의해 박막화함으로써 형성할 수 있다. 전자 수송층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5㎚ 내지 5㎛ 정도, 바람직하게는 5 내지 200㎚의 범위 내이다. 전자 수송층은 상기 재료의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 단일 구조여도 된다.

또한, 전자 수송층에 불순물을 도프하여, n성을 높일 수도 있다. 그 예로서는, 일본 특허 공개(평) 4-297076호 공보, 동10-270172호 공보, 일본 특허 공개 제2000-196140호 공보, 동2001-102175호 공보 및 J.Appl.Phys., 95, 5773(2004) 등에 기재된 것을 들 수 있다. 또한, 전자 수송층에는 칼륨이나 칼륨화합물 등을 함유시키는 것이 바람직하다. 칼륨 화합물로서는, 예를 들어 불화칼륨 등을 사용할 수 있다. 이와 같이, 전자 수송층의 n성을 높임으로써, 보다 저소비 전력의 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.

또한, 전자 수송층의 재료(전자 수송성 화합물)로서, 상술한 중간층을 구성하는 재료와 마찬가지의 것을 사용해도 된다. 이것은, 전자 주입층을 겸한 전자 수송층이어도 마찬가지이며, 상술한 중간층을 구성하는 재료와 마찬가지의 것을 사용해도 된다.

(저지층)

저지층으로서는, 정공 저지층 및 전자 저지층을 들 수 있고, 상기 설명한 유기 기능층의 각 구성층 이외에, 필요에 따라 형성되는 층이다. 예를 들어, 일본 특허 공개(평) 11-204258호 공보, 동11-204359호 공보 및 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 237페이지 등에 기재되어 있는 정공 저지(홀 블록)층 등을 들 수 있다.

정공 저지층이란, 넓은 의미에서는, 전자 수송층의 기능을 갖는다. 정공 저지층은, 전자를 수송하는 기능을 가지면서 정공을 수송하는 능력이 현저하게 작은 정공 저지 재료를 포함하고, 전자를 수송하면서 정공을 저지함으로써 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다. 또한, 전자 수송층의 구성을 필요에 따라, 정공 저지층으로서 사용할 수 있다. 정공 저지층은 발광층에 인접하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 전자 저지층이란, 넓은 의미에서는 정공 수송층의 기능을 갖는다. 전자 저지층은, 정공을 수송하는 기능을 가지면서, 전자를 수송하는 능력이 현저하게 작은 재료를 포함하고, 정공을 수송하면서 전자를 저지함으로써 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다. 또한, 정공 수송층의 구성을 필요에 따라 전자 저지층으로서 사용할 수 있다. 본 발명에 적용하는 정공 저지층의 층 두께로서는, 바람직하게는 3 내지 100㎚의 범위이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 30㎚의 범위이다.

〔밀봉 부재〕

밀봉 부재로서는, 유기 EL 소자의 표시 영역을 덮도록 배치되어 있으면 된다. 오목판 형상이어도 되고, 평판 형상이어도 되지만 평판 형상인 것이 적층 공정에 있어서 위치 정렬을 용이하게 할 수 있으므로 바람직하다. 또한 투명한 것이 바람직하다. 또한, 상기 설명한 투명 기판을 투명 밀봉 부재로서 사용해도 된다.

투명 밀봉 부재로서는, 예를 들어 유리판, 중합체판, 필름, 금속판, 필름 등을 들 수 있다. 유리판으로서는, 특히 소다석회 유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨붕규산 유리, 석영 등을 들 수 있다. 또한, 중합체판으로서는, 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술피드, 폴리술폰 등을 들 수 있다. 금속판으로서는, 스테인리스, 철, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 니켈, 아연, 크롬, 티타늄, 몰리브덴, 실리콘, 게르마늄 및 탄탈륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 또는 합금을 들 수 있다.

투명 밀봉 부재로서는, 유기 EL 소자를 박막화할 수 있는 관점에서, 중합체 필름을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 중합체 필름은, JIS K 7129-1992에 준거한 방법으로 측정된 온도 25±0.5℃, 상대 습도 90±2％RH에 있어서의 수증기 투과도가 1×10^-3g/㎡·24h 이하인 것이 바람직하고, 나아가, JIS K 7126-1987에 준거한 방법으로 측정된 산소 투과도가 1×10^-3ml/㎡·24h·atm(1atm은 1.01325×10⁵Pa임) 이하이며, 온도 25±0.5℃, 상대 습도 90±2％RH에 있어서의 수증기 투과도가 1×10^-3g/㎡·24h 이하인 것이 바람직하다.

투명 밀봉 부재를 오목 형상으로 가공하는 것은, 샌드블라스트 가공 또는 화학 에칭 가공 등이 사용된다. 접착제로서는, 구체적으로는 아크릴산계 올리고머, 메타크릴산계 올리고머 등의 반응성 비닐기를 갖는 광 경화 및 열 경화형 접착제 및 2-시아노아크릴산에스테르 등의 습기 경화형 등의 접착제를 들 수 있다. 또한, 에폭시계 등의 열 및 화학 경화형(2액 혼합)을 들 수 있다. 또한, 핫 멜트형의 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리올레핀을 들 수 있다. 또한, 양이온 경화 타입의 자외선 경화형 에폭시 수지 접착제를 들 수 있다.

또한, 유기 EL 소자가 열 처리에 의해 열화되는 경우가 있으므로, 실온부터 80℃까지 접착 경화할 수 있는 접착제가 바람직하다. 또한, 접착제 중에 건조제를 분산시켜 두어도 된다. 밀봉 부재에의 접착제의 도포는 시판되고 있는 디스펜서를 사용해도 되고, 스크린 인쇄처럼 인쇄해도 된다.

밀봉 부재와 유기 EL 소자의 표시 영역의 간극에는 기상 및 액상으로는 질소, 아르곤 등의 불활성 기체나 불화탄화수소, 실리콘 오일과 같은 불활성 액체를 주입하는 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 부재와 유기 EL 소자의 표시 영역의 간극을 진공으로 하거나, 간극에 흡습성 화합물을 봉입할 수도 있다. 흡습성 화합물로서는, 예를 들어 금속 산화물(예를 들어, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘, 산화바륨, 산화마그네슘 또는 산화알루미늄 등), 황산염(예를 들어, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘 또는 황산코발트 등), 금속 할로겐화물(예를 들어, 염화칼슘, 염화마그네슘, 불화세슘, 불화탄탈륨, 브롬화세륨, 브롬화마그네슘, 요오드화바륨 또는 요오드화마그네슘 등) 및 과염소산류(예를 들어, 과염소산바륨 또는 과염소산마그네슘 등) 등을 들 수 있고, 황산염, 금속 할로겐화물 및 과염소산류에 있어서는 무수물이 적절하게 사용된다.

(발광 다이오드)

광원으로서 발광 다이오드(LED)를 바람직하게 사용할 수 있다. 사용되는 LED로서, 특별히 제한은 없다.

발광 소자인 LED 칩은, MOCVD법 등에 의해 기판 위에 InN, AlN, GaN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 반도체를 발광층으로서 형성시킨다. 반도체의 구조로서는, MIS 접합, PIN 접합이나 PN 접합 등을 갖는 호모 구조, 헤테로 구조 혹은 더블 헤테로 구성의 것을 들 수 있다. 반도체층의 재료나 그 혼정도(混晶度)에 따라 발광 파장을 다양하게 선택할 수 있다. 또한, 반도체 활성층을 양자 효과가 발생하는 박막으로 형성시킨 단일 양자 웰 구조나 다중 양자 웰 구조로 할 수도 있다.

질화갈륨계 화합물 반도체를 사용한 경우, 기판에는 사파이어, 스피넬, SiC, Si, ZnO, GaN 등의 재료가 적절하게 사용된다. 결정성이 좋은 질화갈륨을 형성시키기 위해서는 사파이어 기판을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 사파이어 기판 위에 반도체막을 성장시키는 경우, GaN, AlN 등의 버퍼층을 형성하고 그 위에 PN 접합을 갖는 질화갈륨 반도체를 형성시키는 것이 바람직하다. 또한, 사파이어 기판 위에 SiO₂를 마스크로 하여 선택 성장시킨 GaN 단결정 자체를 기판으로서 이용할 수도 있다. 이 경우, 각 반도체층을 형성 후 SiO₂를 에칭 제거시킴으로써 발광 소자와 사파이어 기판을 분리시킬 수도 있다.

단, 플립 칩 접속의 경우에는, 사파이어 기판과 같은 가시광 전역에 걸쳐 투명한 기판에 한정된다.

질화갈륨계 화합물 반도체는, 불순물을 도프하지 않는 상태에서 N형 도전성을 나타낸다. 발광 효율을 향상시키는 등 원하는 N형 질화갈륨 반도체를 형성시키는 경우는, N형 도펀트로서 Si, Ge, Se, Te, C 등을 적절히 도입하는 것이 바람직하다. 한편, P형 질화갈륨 반도체를 형성시키는 경우는, P형 도펀트인 Zn, Mg, Be, Ca, Sr, Ba 등을 도프시킨다. 질화갈륨계 화합물 반도체는, P형 도펀트를 도프하기만 해서는 P형화되기 어렵기 때문에 P형 도펀트 도입 후에 로에 의한 가열, 저속 전자선 조사나 플라즈마 조사 등 함으로써 P형화시키는 것이 바람직하다.

구체적인 LED 칩의 층 구성으로서는, 질화갈륨, 질화알루미늄 등을 저온에서 형성시킨 버퍼층을 갖는 사파이어 기판이나 탄화규소 위에 질화갈륨 반도체인 N형 콘택트층, 질화알루미늄·갈륨 반도체인 N형 클래드층, Zn 및 Si를 도프시킨 질화 인듐·갈륨 반도체인 활성층, 질화알루미늄·갈륨 반도체인 P형 클래드층, 질화갈륨 반도체인 P형 콘택트층이 적층된 것을 적절하게 들 수 있다.

LED 칩을 형성시키기 위해서는 사파이어 기판을 갖는 LED 칩의 경우, 에칭 등에 의해 P형 반도체 및 N형 반도체의 노출면을 형성시킨 후, 반도체층 위에 원하는 형상의 형광체층을 형성한다. 스퍼터링법, 증착법 등에 의해 각 도전형과 접속된 제1 전극, 제2 전극을 더 형성시킨다. SiC 기판의 경우, 기판 자체의 도전성을 이용하여 반도체를 개재하여 한 쌍의 전극을 형성시킬 수도 있다.

이어서, 형광체층이 형성된 반도체 웨이퍼 등을 다이아몬드제의 날끝을 갖는 블레이드가 회전하는 다이싱 소에 의해 직접 풀컷하거나, 또는 날끝 폭보다도 넓은 폭의 홈을 절입한 후(하프컷), 외력에 의해 반도체 웨이퍼를 나눈다. 혹은 선단의 다이아몬드 바늘이 왕복 직선 운동하는 스크라이버에 의해 반도체 웨이퍼에 매우 가는 스크라이브 라인(경선)을 예를 들어 바둑판 눈 형상으로 그은 후, 외력에 의해 웨이퍼를 나누어 반도체 웨이퍼로부터 칩 형상으로 커트한다. 이와 같이 하여 본 발명에 이용 가능한 질화물계 화합물 반도체인 LED 칩을 형성시킬 수 있다.

LED 광원을 사용하는 경우에는, LED로부터 발광하는 광을 도광판 등으로 면 광원화한 뒤, 광원으로서 사용하는 것이 바람직하다. 도광판은, 공지의 것을 사용할 수 있다.

또한, 개구부의 장소에 따라, 발광색을 바꾸는 등의 수단에 의해 발광 패턴의 색을 바꿀 수도 있다.

≪집광≫

이들 광원으로부터 나오는 광은, 발광면의 전방(법선 방향)으로 진행시키고, 경사 방향으로는 진행시키지 않는 것이, 발광 패턴의 번짐 방지나 밝기의 향상에 효과적이다. 이로 인해, 광원의 상부에는 광을 확산시키지 않는 층 또는 시트를 형성하는 것이 바람직하다.

(프리즘 시트)

광원이 프리즘 시트를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

도 5는 프리즘 시트를 구비한 광원의 개념도의 일례이다. 광원(7) 위에 프리즘 시트(10)가 배치되어 있고, 표면의 프리즘에 의해 상방으로의 집광 효과를 갖게 한 시트이다. 광원의 상부, 개구 패턴을 갖는 차광층의 바로 아래에 형성되는 것이 바람직하다.

프리즘 시트는, 액정 등에서 사용되는 프리즘 필름과 마찬가지의 형상의 것을 사용할 수 있다. 프리즘의 형상은 사각추나 다각형의 프리즘 렌즈 시트나, 반원구 렌즈나, 그들을 병용한 렌즈 시트여도 상관없다. 나아가, 예를 들어 45도의 일축 방향의 프리즘 렌즈 시트를 직교하도록 2매 적층하여 사용할 수도 있다.

볼록부의 피치는 10 내지 500㎛, 바람직하게는 20 내지 200㎛의 범위 내이며, 볼록부의 높이는 3 내지 500㎛, 바람직하게는 10 내지 200㎛의 범위 내이다.

프리즘 시트는 투명 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 폴리카르보네이트 수지, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 폴리메타크릴이미드 수지, 폴리에스테르 수지 등의 투명 합성 수지 필름 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 투명 기판의 굴절률보다도 높은 굴절률을 갖는 재료가 바람직하다.

이러한 휘도를 집광하는 필름의 발명은 많이 개시되어 있으며, 예를 들어 일본 특허 공개(평) 07-174910호 공보, 일본 특허 공개 제2009-069742 등에 기재되어 있다.

(루버층)

광원이 루버층을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

도 6은 루버층을 구비한 광원의 개념도의 일례이다. 광원(7) 위에 루버층(11)이 형성되어 있다. 루버층에 형성된 격벽에 의해 경사 방향의 광 조사를 커트할 수 있다. 루버층을 구비한 루버 필름은, 소위 엿보기 방지 필름으로서 사용되고 있다. 예를 들어 일본 특허 공개 제2007-052094호 공보에 기재한 바와 같이 격벽으로 이격된 층을 통하여 광이 진행되는 구조를 가짐으로써, 광원으로부터의 광의 경사 방향의 광 확산을 방지하고 있다.

유기 EL 광원 위에 부여함으로써, 램버시안 배광 특성을 나타내는 유기 EL 광원의 발광으로부터, 정면만의 광만을 취출할 수 있고, 경사 방향의 광 방사가 줄어들고, 산란량이 감소되기 때문에, 번짐량을 삭감할 수 있다.

또한 프리즘 시트와 루버층을 함께 사용할 수 있다. 구체적으로는 광원 위에 프리즘 시트를 형성하고 그 위에 루버층을 형성함으로써, 보다 광의 산란이, 입사 방향으로부터 수평 방향으로의 광 산란 성분에 한정되기 때문에, 패턴 외측으로 번지는 산란광이 저감되어, 광 산란에 의한 번짐을 방지할 수 있다.

≪용도≫

본 발명의 표시 장치는, 휴대하는 것이 가능한 정보 단말기 예를 들어 스마트폰이나 PDA, 태블릿 단말기 등 휴대형의 정보 단말기에 바람직하게 적용할 수 있다. 이들 정보 단말기가, 터치 패널을 구비하고 있고, 그 주연부에 배치되는 표시 장치로서 사용되는 것이 바람직하다.

(터치 패널)

본 발명에 사용되는 광원의 상층에는 정전 용량 타입의 터치 스위치를 적용할 수 있다. 이 터치 스위치는, 예를 들어 2극의 필름 타입의 정전 용량 터치 스위치를 적용할 수 있다. 전극에는, 포토리소그래피법으로 패터닝한, 인듐주석 산화물(ITO) 등, 광 투과율이 높은 편이 바람직하고, 이외에는 예를 들어 산화아연에 의해 도프된 인듐 산화물(IZO), 알루미늄에 의해 도프된 아연 산화물(AZO), 붕소에 의해 도프된 아연 산화물(BZO), 산화텅스텐 및 산화아연에 의해 도프된 산화인듐(IWZO) 및 산화주석(SnOx) 등의 산화물 투명 전극 혹은 Ag나 Al, 또는 그들의 합금을 포함하는 투명 전극이어도 상관없다.

또한, 광원의 상층에 터치 스위치를 설치하는 정전 용량 타입뿐만 아니라, FPC에 터치 스위치 기능을 설정한 정전 용량 타입의 것이나 저항식이나 광학식, 나아가 유기 EL 광원 내에 갖고 있어도 상관없고, 터치 스위치 기능을 손상시키지 않으면, 광원의 상층이 아니어도 하층 혹은 광원의 주변부에 배치해도 상관없다.

본 발명의 표시 장치에서 사용하는 유기 EL 광원은 발광 소자 내에 면 전극이 형성되어 있기 때문에, 정전 용량식을 사용하는 경우는 상기 면 전극보다도 상층에 배치하는 것이 바람직하고, 그 때문에 광 투과율이 좋은 ITO로 패터닝되어 있는 필름 타입의 2극식 터치 스위치가 바람직하게 사용된다.

또한, 프리즘 시트를 사용하는 경우, 프리즘 시트 위에 터치 스위치를 구비할 수 있지만, 터치 스위치는 프리즘 시트 아래여도 된다. 또한 프리즘 시트를 유기 EL 광원 위에 구비하고, 상기 프리즘 시트 위에 터치 스위치를 구비하고, 그 상층에 프리즘 시트를 더 구비하는 샌드위치 구조를 취해도 되고, 광학 설계에 의해 색이나 광 취출 효율이 적합한 방법이 바람직하다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서 「부」혹은 「％」의 표시를 사용하지만, 특별히 언급이 없는 한 「질량부」혹은 「질량％」를 나타낸다.

이하의 실시예에서는, 본 발명에 관한 표시 장치를, 투명 기판으로부터 개구 패턴을 갖는 차광층까지와, 광원의 2개의 유닛으로 나누어, 전자를 표시부, 후자를 광원부로 하고, 이것을 조합하여 표시 장치를 제작하고, 발광 패턴의 번짐 등을 평가했다.

[실시예 1]

[표시부 1의 제작]

두께 0.3㎜, 굴절률 1.55의 유리 투명 기판에 제1 층으로서, 바인더로서 폴리에스테르 수지(주조 케미컬(주)제 9007잉크)를 사용했다. 희석제는 동사의 테트론을 사용했다. 광 산란체로서 500㎚의 체적 평균 입경을 갖는 산화티타늄(이시하라 산교(주)제 PFC105)을 포함하는 백색 안료를 혼합한 백색 잉크를, 층을 형성하는 고형분에 대하여 산화티타늄이 45체적％이고, 건조 후의 두께가 10㎛가 되도록 스크린 인쇄법으로 인쇄하여, 제1 층으로 했다.

다음에 제2 층으로서, 제1 층의 제작에 있어서, 광 산란체의 양을, 고형분에 대하여 5체적％가 되도록 백색 잉크를 조정하고, 건조 후의 두께가 25㎛를 3층, 합계 75㎛의 두께가 되도록 스크린 인쇄법으로 인쇄했다.

제1 층과 제2 층을 포함하는 백색의 차광층은, 550㎚에 있어서의 확산 광선 투과율이 10％이며, 이면에 준비하는 광원의 광을 충분히 투과할 정도로 되어 있었다.

다음에 도 4에 도시한 바와 같은 폭 6㎜, 높이 2㎜의 기호를 본뜬 개구 패턴을 갖는 차광층과, 번짐 평가용으로 직경 5㎜의 원을 개구부에 갖는 차광층의 2종류를, 흑색 잉크(데고쿠 잉크사제 IRX-HF 스크린 잉크)로 스크린 인쇄법으로 제2 층에 인쇄하여 두께 25㎛의 2층으로 이루어지는, 합계 50㎛ 두께의 개구 패턴을 갖는 차광층을 형성했다. 이것을 표시부 1로 했다.

표시부 1의 구성은, 도 1에서 도시되는 구성의 표시 장치 광원(7)을 제외한 것에 상당한다.

[표시부 2의 제작]

표시부 1보다도, 비점등 시의 백색의 차광층의 백색도가 더욱 높은 표시 장치를 제작했다. 표시부 1의 제작에 있어서, 흑색 잉크를 형성하기 전에, 추가의 층으로서 제3 층을 형성했다. 제1 층과 제2 층을 스크린 인쇄한 후, 광원의 광이 개구 패턴으로 차광된 부위(개구 패턴을 갖는 차광층의 흑색부)에 있어서, 백색도를 더 높이기 위하여, 제2 층과 동일한 잉크를 사용하여 1회의 인쇄로 두께 25㎛의 층을 합계 3회, 합계 75㎛의 두께의 제3 층을 스크린 인쇄법으로 형성했다.

이어서, 제3 층에 표시부 1의 제작과 마찬가지로 하여, 2층으로 이루어지는, 합계 50㎛의 두께의 개구 패턴을 갖는 차광층을, 스크린 인쇄법으로 형성하여, 표시부 2를 제작했다. 표시부 2의 구성은, 도 2에서 도시되는 구성의 표시 장치의 광원(7)을 제외한 것에 상당한다.

[표시부 3의 제작]

표시부 1 및 표시부 2의 제작에서는, 인쇄하는 잉크 내에 산란 입자와 바인더 등을 섞어 잉크를 제조했지만, 표시부 3의 제작에서는, 제1 층을 스프레이 도포법으로 형성하여, 제1 층 중의 광 산란체의 함유 비율을 높였다.

투명 기판에, 표시부 2의 제작에 있어서 제2 층에서 사용한 백색 잉크를, 스프레이 코터를 사용하여 스프레이 도포했다. 스프레이 도포에 사용한 잉크는 상기 실시예에서 사용한 잉크에 희석제(제국 잉크제 Z705)를 첨가한 것을 사용했다. 또한 스프레이 코터는 도쿄 오카제의 MARK Vz를 사용하여 도포했다. 그 이외는 통상의 스프레이 도포와 하등 변함없는 방법으로 층을 형성했다.

다음에 광 산란체로서 체적 평균 입경 500㎚의 산화티타늄을 함유하는 스프레이액을 동일하게 상기에서 사용한 잉크에 희석제를 부여하여 제작하고, 스프레이 도포하고, 또한 그들 입자의 간극을 매립하도록 체적 평균 입경 100㎚의 산화티타늄을 함유하는 스프레이액을 사용하여, 스프레이 도포했다. 이어서, 입자의 간극을 매립하도록, 표시부 2의 제작에 사용한 제2 층에서 사용한 잉크를 다시 스프레이 도포했다.

이어서, 스프레이액에 포함되어 있던 용매를 기화하기 위하여, 프리베이크를 100℃ 30분, 포스트베이크를 150℃ 30분 행하여, 층 중의 광 산란체의 함유율이 70체적％이고, 두께가 6.4㎛인 제1 층을 형성했다. 이 층은, 단위 면적당 광 산란체의 부착량이 표시부 1 및 표시부 2의 제1 층과 동일하다.

다음에 표시부 2의 제작과 마찬가지로 하여, 스크린 인쇄법으로 두께 25㎛의 층을 합계 3회 인쇄하여, 제2 층을 형성했다.

또한 표시부 2의 제작과 마찬가지로 하여, 광원의 광이 개구 패턴으로 차광된 부위(개구 패턴을 갖는 차광층의 흑색부)에 있어서, 백색도를 더 높이기 위하여, 제2 층과 동일한 잉크를 사용하여 1회의 인쇄로 두께 25㎛의 층을 합계 3회, 합계 75㎛의 두께의 제3 층을 스크린 인쇄법으로 형성했다.

또한 표시부 1의 제작과 마찬가지로 하여, 2층으로 이루어지는 합계 50㎛의 두께의 개구 패턴을 갖는 차광층을 스크린 인쇄법으로 형성하여, 표시부 3을 제작했다.

[표시부 4의 제작]

표시부 4의 제작에서는, 표시부 3의 제작과 마찬가지로, 제1 층을 스프레이 도포법으로 형성하여, 제1 층 중의 광 산란체의 함유 비율을 더욱 높였다.

투명 기판에 표시부 2의 제작에 있어서 제2 층에서 사용한 백색 잉크를, 스프레이 코터를 사용하여 소량 스프레이 도포했다. 스프레이 도포에 사용한 잉크는 상기 실시예에서 사용한 잉크에 희석제(데이코쿠 잉크제 Z705)를 첨가한 것을 사용했다. 또한 스프레이 코터는 도쿄오카제의 MARK Vz를 사용하여 도포했다. 그 이외는 통상의 스프레이 도포와 하등 변함없는 방법으로 층을 형성했다.

다음에 광 산란체로서 체적 평균 입경 500㎚의 산화티타늄을 함유하는 스프레이액을 동일하게 상기에서 사용한 잉크에 희석제를 부여하여 제작하고, 스프레이 도포하고, 또한 그들 입자의 간극을 매립하도록 체적 평균 입경 100㎚의 산화티타늄을 함유하는 스프레이액을 사용하여, 스프레이 도포했다. 이어서, 입자의 간극을 매립하도록, 표시부 2의 제작에 사용한 제2 층에서 사용한 잉크를 소량 다시 스프레이 도포했다.

이어서, 스프레이액에 포함되어 있던 용매를 기화하기 위하여, 프리베이크를 100℃ 30분, 포스트베이크를 150℃ 30분 행하여, 층 중의 광 산란체의 함유율이 90체적％이고, 두께가 3㎛인 제1 층을 형성했다.

또한, 제2 층, 제3 층, 개구 패턴을 갖는 차광층을, 표시부 3의 제작과 마찬가지로 하여 형성하여, 표시부 4를 제작했다.

[표시부 5의 제작]

표시부 5는, 표시부 4의 제1 층의 제작에 있어서, 층 중의 광 산란체의 함유율이 90체적％이고, 두께가 2㎛가 되도록, 스프레이 도포의 양을 조절하여 형성한 것 이외는 표시부 4의 제작과 마찬가지로 하여 표시부 5를 제작했다.

[표시부 6의 제작]

표시부 1의 제작에 있어서, 제1 층의 산화티타늄이 30체적％이고 건조 후의 두께가 15㎛가 되도록, 산란체의 함유율을 조정함으로써, 제1 층을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 형성하고, 그 밖에는 표시부 1의 제작과 마찬가지로 하여 표시부 6을 제작했다.

[표시부 7의 제작]

표시부 1의 제작에 있어서, 제1 층의 산화티타늄이 30체적％이고 건조 후의 두께가 20㎛가 되도록, 산란체의 함유율을 조정함으로써, 제1 층을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 형성하고, 기타는 표시부 1의 제작과 마찬가지로 하여 표시부 7을 제작했다.

[표시부 8의 제작]

비교예로서, 광 산란체를 국재화시키지 않는 백색의 차광층을 갖는 표시부를 제작했다. 즉, 표시부 1의 제작에 있어서, 제1 층과 제2 층 대신 백색의 차광층을 구성하는 제1과 제2 층의 합계의 두께(85㎛)를 갖고, 이 층에 포함되는 광 산란체의 단위 면적당 부착량이, 표시부 1에 기재된 제1 층과 제2 층의 합계와 동일한 함유량인 백색의 차광층을 형성했다. 구체적으로는, 광 산란체를, 고형분에 대하여 9.7체적％ 포함하는 백색 잉크를 85㎛의 두께가 되도록, 3회 스크린 인쇄하여 형성하여, 이것을 백색의 차광층으로 하고, 그 밖의 층은 표시부 1의 제작과 마찬가지로 하여 표시부 8을 제작했다.

[표시부 9의 제작]

비교예로서, 표시부 8의 제작에 있어서, 광 산란체의 양을 80％로 저감시키고 그 밖에는 표시부 8과 마찬가지로 하여, 광 산란체의 함유량이 적은 표시부 9를 제작했다.

또한, 체적 평균 입경 D₅₀의 측정은, 시마즈 세이사쿠쇼제의 레이저 회절식 입경 측정 장치 SLAD1100을 사용하여 행했다. 또한, 550㎚에 있어서의 확산 광선 투과율은 니혼분코(주) V-630을 사용하여 측정했다.

표 1에 제1 내지 제3 층에 포함되는 광 산란체(산화티타늄)의 양(체적％)과, 층의 두께를 나타낸다.

[광원부 1의 제작]

본 실시예에서는 면 발광체인 유기 EL 소자를 사용했다.

본 실시예에서는 백색 발광하는 유기 EL 소자를 사용했다. 유기 EL 광원은 이하의 방법으로 제작된 것을 사용했다.

(유기 EL 소자의 제작)

《유기 EL 소자 1의 제작》

100㎜×100㎜×1.1㎜의 유리 기판 위에 양극으로서 ITO(인듐주석 산화물)을 100㎚ 제막한 기판(NH 테크노 그라스사제 NA45)에 패터닝을 행한 후, 이 ITO 투명 전극을 설치한 투명 지지 기판을 이소프로필알코올로 초음파 세정하고, 건조 질소 가스로 건조하고, UV 오존 세정을 5분간 행했다.

이 투명 지지 기판 위에, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS, H.C.스타르크사제, CLEVIO P VP AI 4083)를 순수로 70％로 희석한 용액을 사용하여, 3000rpm, 30초의 조건에서 스핀 코팅법에 의해 박막을 형성한 후, 200℃에서 1시간 건조하여, 층 두께 20㎚의 제1 정공 수송층을 형성했다.

이 투명 지지 기판을 시판되고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하고, 몰리브덴제 저항 가열 보트에 α-NPD를 100㎎ 넣고, 다른 몰리브덴제 저항 가열 보트에 호스트 화합물로서 CBP를 100㎎ 넣고, 다른 몰리브덴제 저항 가열 보트에, 녹색, 청색, 적색 발광 재료로서 Ir(ppy)₃, D-10, D-26을 각각 100㎎ 넣고, 다른 몰리브덴제 저항 가열 보트에 HB-1을 100㎎ 넣고, 다른 몰리브덴제 저항 가열 보트에 Alq₃을 넣어, 진공 증착 장치에 장착했다.

계속해서, 진공조를 4×10^-4Pa까지 감압한 후, α-NPD가 투입된 상기 가열 보트에 통전하여 가열하고, α-NPD를 증착 속도 0.1㎚/sec로 투명 지지 기판에 증착하여 층 두께 20㎚의 제2 정공 수송층을 형성했다.

또한, 호스트 화합물 CBP와 녹색, 청색, 적색 발광 재료가 투입된 상기 가열 보트에 통전하여 가열하고, CBP와 발광 재료를 각각 증착 속도 0.1㎚/sec, 0.006㎚/sec로 상기 정공 수송층 위에 공증착하여 층 두께 40㎚의 발광층을 형성했다.

계속해서, HB-1이 투입된 상기 가열 보트에 통전하여 가열하고, HB-1을 증착 속도 0.1㎚/sec로 상기 발광층 위에 증착하여 층 두께 5㎚의 정공 저지층을 형성했다.

또한, Alq₃이 투입된 상기 가열 보트에 통전하여 가열하고, Alq₃을 증착 속도 0.1㎚/sec로 상기 정공 저지층 위에 증착하여 층 두께 30㎚의 전자 수송층을 형성했다. 또한, 증착 시의 기판 온도는 실온이었다.

계속해서, 불화세슘(CsF)을 증착하여 층 두께 0.5㎚의 전자 주입층을 형성하고, 또한 알루미늄을 증착하여 층 두께 110㎚의 음극을 설치하여, 유기 EL 소자 1을 제작했다.

제작 후의 각 유기 EL 소자의 비발광면을 유리 커버로 덮고, 유리 커버와 유기 EL 소자가 제작된 유리판이 접촉하는 유리 커버측의 주위에 시일재로서 에폭시계 광 경화형 접착제(도아 고세사제 럭스 트랙 LC0629B)를 적용하고, 이것을 상기 음극측에 포개어 상기 투명 지지 기판과 밀착시키고, 유리 기판측으로부터 UV 광을 조사하여 경화시켜, 밀봉하고, 유기 EL 광원으로서 사용했다.

이하에, 상기한 유기 EL 소자 1의 제작에 사용한 화합물의 구조를 기재한다.

광원부 1의 제작에 있어서는, 상기 인쇄물에 광이 투영되는 방향으로 휘도 집광하도록 상기 유기 EL 광원 위에 프리즘 시트를 적층하여 광원부 1을 제작했다.

구체적으로는, X축 방향으로, 볼록간의 피치가 10㎛이고, 45도의 테이퍼각을 갖는 폴리카르보네이트를 포함하는 프리즘 시트와 X축에 직교하는 Y축 방향으로, 볼록간의 피치가 10㎛이고, 45도의 테이퍼각을 갖는 폴리카르보네이트를 포함하는 2매의 프리즘 시트(3M사제 BEF4)를 유기 EL 소자 1 위에 적층함으로써 집광했다.

[광원부 2의 제작]

광원부 2의 제작에서는, 광원부 1의 제작과 동일하게 면 발광체인 유기 EL 소자를 사용했다. 광원부 1의 제작과 상이한 점은, 유기 EL 소자 위에 부여하는 집광의 방법이 상이하고, 본 실시예에서는, 경사 방향의 광을 커트하는 루버층을 갖는 유기 EL 광원을 적용하여, 경사 방향의 광 조사량을 커트했다.

(루버층의 제작)

일본 특허 공개 제2007-52094호 공보에 기재된 방법에 따라 루버층을 제작했다. 광 투과대로서 투명 실리콘 고무(신에츠 가가쿠 고교사제, 상품명; KE153U)를 포함하는 두께가 200㎛인 제1 시트를 준비했다.

이것과는 별도로, 차광대로서 투명 실리콘 고무(신에츠 가가쿠 고교사제, 상품명; KE153U) 100질량부에 대하여 카본 블랙을 15질량부 첨가한 재료를 포함하는 두께가 20㎛인 제2 시트를 준비했다.

제1 시트 복수매와 제2 시트 복수매를 교대로 적층하고, 가열 가황 및 가압하여 이들 복수의 시트를 일체화하여 이루어지는 블록체를 형성했다.

계속해서, 해당 블록체를 시트 표면에 수직한 절단면에서, 두께 360㎛로 슬라이스함으로써 루버층 1을 제작했다.

이 루버층 1을 광원 1에서 사용한 유기 EL 소자 1에 적층하여 광원부 2를 제작했다.

[광원부 3의 제작]

본 실시예에서는 광원부 1 및 광원부 2에서 사용한 면 발광인 유기 EL 소자 1을 사용하고, 이 위에 광원부 1의 제작에서 사용한 2매의 프리즘 시트를 부여하고, 또한 그 위에 두번째 광원의 형태로 사용한 루버층을 적층하고, 정면의 휘도를 집광했다. 광원부 2의 형태에 비하여, 발광 패턴의 휘도를 향상시켰다.

[광원부 4의 제작]

광원으로서 LED에 도광판을 사용한 것을 적용했다. 구체적으로는 백색 발광의 LED와 도광판을 사용하여, 면 발광을 실현했다.

(LED 광원의 제작)

LED 칩으로서 주 발광 피크가 460㎚인 In_{0 . 2}Ga_{0 .8}N 반도체를 사용했다. LED 칩은, 세정시킨 사파이어 기판 위에 TMG(트리메틸갈륨) 가스, TMI(트리메틸인듐) 가스, 질소 가스 및 도펀트 가스를 캐리어 가스와 함께 흘리고, MOCVD법으로 질화갈륨계 화합물 반도체를 성막시킴으로써 형성시켰다.

도펀트 가스로서 SiH₄(모노실란 가스)와 Cp₂Mg(시클로펜타디에닐마그네슘)를 전환함으로써, N형 도전성을 갖는 질화갈륨계 반도체와 P형 도전성을 갖는 질화갈륨계 반도체를 형성하고 PN 접합을 형성시킨다. 반도체 발광 소자로서는, N형 도전성을 갖는 질화갈륨 반도체인 콘택트층과, P형 도전성을 갖는 질화갈륨알루미늄 반도체인 클래드층, P형 도전성을 갖는 질화갈륨 반도체인 콘택트층을 형성시켰다. N형 도전성을 갖는 콘택트층과 P형 도전성을 갖는 클래드층 사이에 두께 약 3㎚이며, 단일 양자 웰 구조로 되는 논도프 InGaN의 활성층을 형성시켰다. 또한, 사파이어 기판 위에는 저온에서 질화갈륨 반도체를 형성시켜 버퍼층으로 하였다. 또한, P형 도전성을 갖는 반도체는, 성막 후 400℃ 이상에서 어닐시켰다.

그 후, 에칭에 의해 사파이어 기판 위의 PN 각 반도체 표면을 노출시켰다. 또한, PN 각 반도체 표면이 노출된 부위는, 최종적으로 형성되는 각 LED 칩마다 복수 있다. 또한, 각 LED 칩의 크기마다 직사각형으로 분할할 수 있도록 반도체층을 사파이어 기판까지 부분적으로 제거하여 전기적으로도 분리시키고 있다. 도전성 와이어가 되는 금선을 부착시키기 위한 패드 전극 형성면에는 레지스트를 미리 형성시켜 반도체 웨이퍼를 형성했다.

이어서, 일본 특허 공개 제2004-95765호 공보의 실시예에 기재되어 있는 바와 같이, SiO₂를 10질량％ 포함하는 에틸실리케이트와, 용매와, 물과, 1규정 염산(HCl)을 혼합하여 에틸실리케이트를 가수분해 반응시켜, 25℃에서의 혼합 용액의 점도가 2.5 내지 500mPa·s가 되는 졸 상태로 한 것을 준비했다.

먼저, 에틸실리케이트의 가수분해 용액과 에틸렌글리콜과 광 산란제가 질량비로 1:1:1이 되는 혼합 용액을 제조하고, 평균 입자 직경 0.4 내지 10㎛의 광 산란제가 도포액 중에서 균일하게 분산되도록 교반하여 도포액을 제조했다.

이어서, 상기 도포액을 발광 소자의 상면에 2㎛의 층 두께로 될 때까지 반복 분사하여 부착시켰다.

또한, 실온에서 방치하니, 졸 상태의 에틸실리케이트 가수분해 용액은 점차 자연 건조하여 겔 상태로 되었다.

자연 건조하여 겔 상태로 된 도포액으로부터 비정질의 SiO₂를 얻기 위하여, 또한 에틸실리케이트의 가수분해에 의해 생성된 에탄올 및 용제 등을 날리기 위하여, 발광 소자는 150℃의 온도에서 30분간 가온 상태에 두었다. 또한 300℃의 온도에서 2시간 건조시켜, SiO₂를 얻었다.

이 후, LED 칩으로 분할시키기 위한 에칭 라인을 따라 다이서로 다이싱한 후, 스크라이버로 스크라이브 라인을 형성시켰다. 스크라이브 라인을 따라 사파이어 기판측으로부터 롤러에 의해 가압하고, 개별적으로 분할하여 LED 칩을 형성시켰다.

또한, 인서트 성형에 의해 폴리카르보네이트 수지를 사용하여 칩 타입 LED의 패키지를 형성시켰다. 칩 타입 LED의 패키지 내는 LED 칩이 배치되는 개구부를 구비하고 있다. 패키지 중에는 은 도금한 구리판을 외부 전극으로서 배치시키고 있다. LED 칩을 에폭시 수지를 사용하여 고정시켜, 백색 LED를 제작했다.

이것을 도 7에 도시한 바와 같이 하여 광원으로서 사용했다. 도 7은 도광판을 구비한 LED 광원의 배치의 개념도의 일례이다. LED 광원(12)으로부터 조사된 백색광은, 확산판을 구비한 도광판(13)을 개재하여 상방에 면 발광한다. 이것을 광원부 4로 했다.

≪표시 장치의 제작≫

상기한 바와 같이 제작한 광원부의 발광면과 표시부의 개구 패턴을 갖는 차광층의 면을 접착하고, 광원부 1 내지 4와 표시부 1 내지 9를 표 2에서 나타낸 조합으로 제작하여 표시 장치 1 내지 18을 제작했다. 그 때 광원부로부터 발광하는 광원의 크기는 개구 패턴의 단으로부터 500㎛ 이상 넓게 취했다.

[평가]

상기 제작한 표시 장치에 대하여, 점등 시의 번짐, 비점등 시의 미관, 점등 시의 표시 휘도를 각각 평가했다.

(점등 시의 번짐)

개구부를 개재하여 점등 시 표시되는 휘도를 100cd/㎡로 규격화함으로써, 산란에 의한 광의 번짐의 폭을 정량 비교했다.

도 8은 전술한 번짐의 측정에 사용한 개구 패턴을 갖는 차광층의 모식도이다. 직경 5㎜의 원을 개구부에 갖는다. 광원을 점등하면 개구 패턴(15) 주위에 번짐(16)이 발생한다. 이 번짐의 폭(17)의 거리를 측정하여 번짐의 정도를 평가했다.

먼저, 점등 시의 개구 패턴으로부터 방출되는 광의 휘도가 100cd/㎡가 되도록 각각 조정하여, 코니카 미놀타 가부시키가이샤제의 2차원 색채 휘도계 CA-2000으로, 개구부의 단으로부터, 0.5cd/㎡ 이상의 휘도로 관측되는 번짐폭을 계측하고, 이 폭을 번짐의 평가 척도로 했다. 이 값이 작을수록 번짐이 작아 바람직하다. 개구부의 단으로부터, 0.5cd/㎡ 이상의 휘도를 발생시키는 이 번짐폭은, 예를 들어 도 4에서 도시한 바와 같은, 다양한 개구 패턴으로 관능 평가한 번짐의 크기와, 잘 상관되어 있었다.

(점등 시의 밝기)

점등 시 표시되는 표시 장치의 각각의 휘도를 측정하여, 표시 장치 17을 100으로 하는 상대값으로 평가했다. 측정은, 코니카 미놀타 가부시키가이샤제의 2차원 색채 휘도계 CA-2000을 사용했다.

(비점등 시의 미관)

본 발명은 비점등 시에 개구 패턴이 보이기 어렵고, 또한 산란에 의한 번짐을 억제할 수 있는 데 있기 때문에, 비점등 시의 개구 패턴을 시인할 수 있는지를, 정면과 경사(대략 시야각 60°)에서, 환경광의 조도가 약 500lx인 조건에서, 관능 평가를 행했다. 판정 기준은 이하와 같다.

○: 정면과 경사에서 개구부가 보이지 않음

×: 정면과 경사에서 적어도 어느 한쪽의 개구부가 보임

또한 비점등 시의 판정 결과와 점등 시의 번짐을 종합적인 판정으로서 A, B, C로 랭크 부여했다.

랭크에 수반하는 번짐폭은 이하와 같다.

A: 개구 패턴이 시인되지 않으면서, 또한 번짐폭이 2㎜ 미만

B: 개구 패턴이 시인되지 않으면서, 또한 번짐폭이 2㎜ 이상 4㎜ 미만

C: 개구 패턴이 시인되지 않으면서, 또한 번짐폭이 4㎜ 이상

×: 개구 패턴이 시인됨

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 표시 장치 1 내지 13 및 15는 비교예의 표시 장치 14, 16 내지 18과 비교하여, 번짐량이 저감되면서 또한 비점등 시의 미관도 양호하다. 또한, 광원에 집광부를 구비한 표시 장치 1 내지 9는, 밝게 점등하면서, 또한 번짐도 적음을 알 수 있다.

[실시예 2]

[표시부 21의 제작]

표시부 2의 제작에 있어서, 이하와 같이, 안료를 포함하지 않는 바인더만의 저굴절률층을 형성하여, 표시부 21을 제작했다.

표시부 2의 제작에 있어서, 두께 0.3㎜, 굴절률 1.55의 유리의 투명 기판에, 저굴절률층으로서, 굴절률 1.38의 플루오로에틸렌비닐에테르를 포함하는 불소 수지 잉크((주) 크리에이티브·프로덕츠사제)를 사용했다. 본 잉크를 건조 후의 두께가 28㎛가 되도록 스크린 인쇄법으로 형성하고, 130℃ 30분 가열함으로써 경화시켰다.

다음에 본 불소 수지 잉크를 매체에 광 산란체로서 상술과 마찬가지로 500㎚의 체적 평균 입경을 갖는 산화티타늄(이시하라 산교(주)제 PFC105)을 포함하는 백색 안료를 혼합한 백색 잉크를, 층을 형성하는 고형분에 대하여 산화티타늄이 45체적％이고, 건조 후의 두께가 10㎛의 두께가 되도록 스크린 인쇄법으로 인쇄하여, 제1 층으로 했다.

다음에 제2 층으로서, 제1 층의 제작에 있어서, 광 산란체의 양을, 고형분에 대하여 5체적％가 되도록 백색 잉크를 조정하고, 건조 후의 두께가 25㎛를 3층, 합계 75㎛의 두께가 되도록 스크린 인쇄법으로 인쇄했다.

그 후, 표시부 2의 제작과 마찬가지로 하여 제3 층, 다음에 개구 패턴을 갖는 차광층을 형성하여, 저굴절률층을 갖는 표시부 21을 제작했다.

[표시부 22의 제작]

표시부 2의 제작에 있어서, 이하와 같이, 공기층을 형성하여, 표시부 22를 제작했다.

두께 0.3㎜, 굴절률 1.55의 유리의 투명 기판에, 두께 20㎛의 굴절률 1.43의 실리콘 수지((주) 세이코 어드밴스사제의 UV 5418A)를 포함하는 수지 성형품을 구비하고, 표시부 패턴이 형성되어 있는 부위에 있어서는, 실리콘 수지가 15㎛의 두께의 공동을 갖고 있으며, 공동부가 유리의 투명 기판과 마주 보는 방향으로 형성된 2층으로 이루어지는 저굴절률층을 형성했다.

다음에 실리콘 수지 위에 표시부 2에서 사용한 산화티타늄을 안료로 하는 잉크를 스크린 인쇄법으로 형성하고, 표시부 2와 마찬가지로 하여 제1 층, 제2 층을 형성했다.

본 실시예에 의하면, 굴절률 변화는 유리(n=1.55)·공기층(1층째: n=1.00)·실리콘 수지층(2층째: n=1.43)으로 변화한다.

그 후, 표시부 2의 제작과 마찬가지로 하여 제3 층, 다음에 개구 패턴을 갖는 차광층을 형성하여, 저굴절률층을 갖는 표시부 22를 제작했다.

[표시부 23의 제작]

표시부 2의 제작에 있어서, 이하와 같이, 폴리에스테르 수지를 포함하는 저굴절률층을 형성하여, 표시부 23을 제작했다.

두께 0.3㎜, 굴절률 1.55의 유리 투명 기판에, 굴절률이 1.60인 폴리에스테르 수지를 함유한 잉크(주조 케미컬(주)제 9007 잉크. 희석제는 동사의 테트론을 사용함)를 사용하여, 스크린 인쇄법으로 두께 25㎛의 폴리에스테르 수지를 포함하는 층을 형성했다. 제작 방법은 표시부 21의 제작 방법과 마찬가지의 방법을 사용하여 표시부 23을 제작했다.

[굴절률의 측정]

각 층의 굴절률은, 동일한 층 두께의 층을 별도 형성하고, 분광 엘립소미터(제이·에이·울람·재팬(주) M-2000)를 사용하여 온도 23℃에서 별도 측정했다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3으로부터, 저굴절률층으로서, 불소 수지의 층 및 공기층을 갖는 표시부 (21, 22)는, 저굴절률층의 굴절률이 기판보다 낮은 구성임을 알 수 있다.

≪표시 장치의 제작≫

실시예 1에서 제작한 표시부 2와 상기한 바와 같이 제작한 표시부 21 내지 23의, 개구 패턴을 갖는 차광층의 면과, 광원부의 발광면을 접착하여, 표 4에 나타낸 조합으로 표시 장치 21 내지 24를 제작했다. 그 때 광원부로부터 발광하는 광원의 크기는 개구 패턴의 단으로부터 500㎛ 이상 넓게 취했다.

상기 제작한 표시 장치에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 점등 시의 번짐, 비점등 시의 미관, 점등 시의 표시 휘도를, 실시예 1과 마찬가지로 각각 평가했다.

그 결과를 표 4에 나타낸다. 또한 점등 시의 밝기는, 실시예 1의 표시 장치 17을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

표 4로부터, 본 발명 내에서도, 투명 기판과 제1 층의 사이에, 투명 기판보다 굴절률이 낮은 저굴절률층을 갖는 표시 장치 22 및 23은 점등 시에 보다 밝게 표시되면서, 또한 점등 시의 번짐이 적음을 알 수 있다.

<산업상 이용가능성>

본 발명의 표시 장치는 광의 번짐을 경감시킨 발광 패턴을 갖는 표시 품질이 우수한 표시 장치이며, 스마트폰, PDA, 태블릿 단말기 등 휴대형의 정보 단말기에 바람직하게 적용할 수 있다.

B: 투명 기판
1: 저굴절률층
2: 광 산란체
3: 제1 층
4: 제2 층
5: 개구 패턴을 갖는 차광층
6: 제3 층
7: 광원
8: 개구 패턴을 갖는 차광층의 개구 패턴
9: 개구 패턴을 갖는 차광층의 차광부
10: 프리즘 시트
11: 루버 필름
12: LED 광원
13: 도광판
14: 지지판
15: 개구 패턴
16: 번짐
17: 번짐폭

Claims (10)

1. 투명 기판, 광 산란체를 함유하는 제1 층, 상기 제1 층보다 낮은 함유 비율로 광 산란체를 함유하는 제2 층, 개구 패턴을 갖는 차광층 및 상기 개구 패턴과 동등하거나 또는 넓은 면적에서 발광하는 광원을, 적어도 이 순으로 구비하는 표시 장치이며, 상기 제1 층에서 차지하는 상기 광 산란체의 함유 비율이 30 내지 90체적％의 범위 내이면서, 또한 제1 층의 두께가 3 내지 15㎛의 범위 내이고,
   상기 투명 기판과 상기 제1 층 사이에, 상기 투명 기판보다 굴절률이 낮은 저굴절률층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 층의 두께가, 상기 제1 층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 층에 포함되는 광 산란체의 평균 체적 입경이 100㎚ 내지 15㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 층에 포함되는 광 산란체의 함유량이, 상기 제2 층에 포함되는 광 산란체의 함유량의 1.2배 이상인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 저굴절률층의 굴절률이 1.0 내지 1.5의 범위 내인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 저굴절률층이 수지층인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 저굴절률층이 공기층인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원이 프리즘 시트를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원이 루버층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
10. 삭제

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