JP2000148032A - 面光源素子 - Google Patents
面光源素子Info
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- JP2000148032A JP2000148032A JP10325008A JP32500898A JP2000148032A JP 2000148032 A JP2000148032 A JP 2000148032A JP 10325008 A JP10325008 A JP 10325008A JP 32500898 A JP32500898 A JP 32500898A JP 2000148032 A JP2000148032 A JP 2000148032A
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を光源に
用いた薄型かつ高輝度な面光源素子を提供すること。 【解決手段】 透明基板２、透明電極３、エレクトロル
ミネッセンス層４および金属層５で構成されたＥＬ光源
１と、該ＥＬ光源１と対向する面に複数の凸部９が設け
られ、該凸部９が該ＥＬ光源１の出射面である透明基板
２に密着するように該ＥＬ光源１の出射面に配置された
出射光制御板６とを備えており、光源側から該凸部の頂
部に臨界角以上の角度で入射した光線を該凸部によって
出射光制御板側に取出すことを特徴とする。
用いた薄型かつ高輝度な面光源素子を提供すること。 【解決手段】 透明基板２、透明電極３、エレクトロル
ミネッセンス層４および金属層５で構成されたＥＬ光源
１と、該ＥＬ光源１と対向する面に複数の凸部９が設け
られ、該凸部９が該ＥＬ光源１の出射面である透明基板
２に密着するように該ＥＬ光源１の出射面に配置された
出射光制御板６とを備えており、光源側から該凸部の頂
部に臨界角以上の角度で入射した光線を該凸部によって
出射光制御板側に取出すことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は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。
センスを発光光源とする面光源素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネルに代表される透過型表示素
子、広告用パネル等にはこれらの裏面から光を照射する
面状の光源が必要である。このような面状の光源の１つ
として、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。
子、広告用パネル等にはこれらの裏面から光を照射する
面状の光源が必要である。このような面状の光源の１つ
として、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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、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。
ＥＬ光源は薄く、ＥＬ光源を用いれば透過型表示素子等
の薄型化を達成することができる。しかし、ＥＬ光源に
は輝度が低いという課題が存在する。
子、広告用パネル等を薄型化しようとする要望が強い。
ＥＬ光源は薄く、ＥＬ光源を用いれば透過型表示素子等
の薄型化を達成することができる。しかし、ＥＬ光源に
は輝度が低いという課題が存在する。
【０００４】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
で、ＥＬを光源に用い、薄型でありながら高輝度である
という特徴を有する面光源素子を提供することを目的と
する。
で、ＥＬを光源に用い、薄型でありながら高輝度である
という特徴を有する面光源素子を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の面光源素子は、エレクトロルミネッセンスを発光
源とする光源と、該光源と対向する面に複数の凸部が設
けられ、該凸部が該光源の出射面に密着するように該光
源の出射面側に配置された出射光制御板とを備えてお
り、光源側から該凸部の頂部に臨界角以上の角度で入射
した光線を該凸部によって出射光制御板側に取出すこと
を特徴とする。上記出射光制御板の光源と対向する面と
は反対側の面にも複数の凸部を設けても良い。
発明の面光源素子は、エレクトロルミネッセンスを発光
源とする光源と、該光源と対向する面に複数の凸部が設
けられ、該凸部が該光源の出射面に密着するように該光
源の出射面側に配置された出射光制御板とを備えてお
り、光源側から該凸部の頂部に臨界角以上の角度で入射
した光線を該凸部によって出射光制御板側に取出すこと
を特徴とする。上記出射光制御板の光源と対向する面と
は反対側の面にも複数の凸部を設けても良い。
【０００６】ＥＬ光源の発光層を発した光のうち、ＥＬ
の発光層を覆う透明基材に対して臨界角以上で入射した
光は全反射をおこして該透明基材から出射されない。本
発明では、出射光制御板の光入射面に設けた複数の凸部
をＥＬ光源の出射面に密着させているので、臨界角以上
で入射してくる光を該凸部の頂部から取出すことができ
る。これによって面光源素子を高輝度化（正面方向に対
する輝度を最大で５０％程度向上）させることができ
る。
の発光層を覆う透明基材に対して臨界角以上で入射した
光は全反射をおこして該透明基材から出射されない。本
発明では、出射光制御板の光入射面に設けた複数の凸部
をＥＬ光源の出射面に密着させているので、臨界角以上
で入射してくる光を該凸部の頂部から取出すことができ
る。これによって面光源素子を高輝度化（正面方向に対
する輝度を最大で５０％程度向上）させることができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１および図２を用いて本発明の
原理を説明する。図２は透明ガラスなどに代表される透
明基板２、ＩＴＯなどに代表される透明電極３、エレク
トロルミネッセンス層４および金属層５で構成された一
般的なエレクトロルミネッセンスを発光原理とする光源
（ＥＬ光源１）の概略断面図である。図１（ａ）はＥＬ
光源の上記透明基板２の光出射面側に出射光制御板６が
設けられた本発明の面光源素子の概略断面図である。出
射光制御板の透明基板２に対向する面、つまり出射光制
御板の光入射面７には複数の凸部９が形成されている。
この凸部９はＥＬ光源１の透明基板２の出射面と密着し
て一体化されている。図１（ａ）および図２に示すＥＬ
光源１の発光層４から生じた光は、透明基板２内を伝搬
して光出射面に達する。透明基板２の屈折率をｎ、出射
側を空気とした場合、臨界角は θc＝Ｓｉｎ-1（１／ｎ） で得られる（ただし、空気の屈折率を１とする。）。透
明基板２と空気との界面に達した光の中で、透明基板２
への入射角が臨界角より小さい場合には、透明基板２と
空気との界面で屈折して出射される（図２に示す光線Ｌ
１）。臨界角より大きな角度で入射した光は、全反射に
より再度透明基板２内を伝搬する。この反射光はＥＬ発
光層４と金属電極５との界面で再度反射されるが、金属
電極５の表面層が透明基板の表面と平行である場合に
は、透明基板２の表面と金属電極５の表面層とで多重反
射を繰り返し、透明基板２から出射されることはない
（図２に示す光線Ｌ２）。
原理を説明する。図２は透明ガラスなどに代表される透
明基板２、ＩＴＯなどに代表される透明電極３、エレク
トロルミネッセンス層４および金属層５で構成された一
般的なエレクトロルミネッセンスを発光原理とする光源
（ＥＬ光源１）の概略断面図である。図１（ａ）はＥＬ
光源の上記透明基板２の光出射面側に出射光制御板６が
設けられた本発明の面光源素子の概略断面図である。出
射光制御板の透明基板２に対向する面、つまり出射光制
御板の光入射面７には複数の凸部９が形成されている。
この凸部９はＥＬ光源１の透明基板２の出射面と密着し
て一体化されている。図１（ａ）および図２に示すＥＬ
光源１の発光層４から生じた光は、透明基板２内を伝搬
して光出射面に達する。透明基板２の屈折率をｎ、出射
側を空気とした場合、臨界角は θc＝Ｓｉｎ-1（１／ｎ） で得られる（ただし、空気の屈折率を１とする。）。透
明基板２と空気との界面に達した光の中で、透明基板２
への入射角が臨界角より小さい場合には、透明基板２と
空気との界面で屈折して出射される（図２に示す光線Ｌ
１）。臨界角より大きな角度で入射した光は、全反射に
より再度透明基板２内を伝搬する。この反射光はＥＬ発
光層４と金属電極５との界面で再度反射されるが、金属
電極５の表面層が透明基板の表面と平行である場合に
は、透明基板２の表面と金属電極５の表面層とで多重反
射を繰り返し、透明基板２から出射されることはない
（図２に示す光線Ｌ２）。
【０００８】しかし、本発明により、図１（ａ）に示す
ように透明基板２の表面に出射光制御板６の光入射面側
に設けられた凸部９の頂部を密着させることによって、
全反射の条件にある光も出射光制御板６内に取り込むこ
とができる。この取り込まれた光は出射光制御板の凸部
壁面での全反射や屈折作用を受けて出射光制御板６の光
出射面８から出射される。出射光制御板によって、これ
までは利用されていなかった光を取出すことができ、面
光源素子の輝度を高めることができる。図１（ｂ）は図
１（ａ）に示す本発明の面光源素子の一例の概略斜視図
である。
ように透明基板２の表面に出射光制御板６の光入射面側
に設けられた凸部９の頂部を密着させることによって、
全反射の条件にある光も出射光制御板６内に取り込むこ
とができる。この取り込まれた光は出射光制御板の凸部
壁面での全反射や屈折作用を受けて出射光制御板６の光
出射面８から出射される。出射光制御板によって、これ
までは利用されていなかった光を取出すことができ、面
光源素子の輝度を高めることができる。図１（ｂ）は図
１（ａ）に示す本発明の面光源素子の一例の概略斜視図
である。
【０００９】本発明において出射光制御板に設けられる
上記複数の凸部は周期性を有していなくても良いが、１
次元あるいは２次元の周期構造をなしていてもよい。出
射光制御板に設けられる上記複数の凸部が周期性を有す
る場合には、凸部の周期（ピッチ）に対する凸部の高さ
の割合が１／３から２の範囲にあることが望ましい。こ
の範囲より小さくなると凸部壁面での屈折、反射が起こ
り難くなることがあり、この範囲よりも大きくなると、
凸部の密着部以外からのＥＬ出射光が該凸部で屈折され
ることがあるからである。また、該周期は１０μｍから
５ｃｍの範囲にあることが望ましい。図３に出射光制御
板の光入射面に設けられる周期性を有する凸部のパター
ンの一例を示す。図３（ａ）は２次元パターンの場合
の、図３（ｂ）は１次元パターンの場合のそれぞれ一例
を示している。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
御することができるが、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。
上記複数の凸部は周期性を有していなくても良いが、１
次元あるいは２次元の周期構造をなしていてもよい。出
射光制御板に設けられる上記複数の凸部が周期性を有す
る場合には、凸部の周期（ピッチ）に対する凸部の高さ
の割合が１／３から２の範囲にあることが望ましい。こ
の範囲より小さくなると凸部壁面での屈折、反射が起こ
り難くなることがあり、この範囲よりも大きくなると、
凸部の密着部以外からのＥＬ出射光が該凸部で屈折され
ることがあるからである。また、該周期は１０μｍから
５ｃｍの範囲にあることが望ましい。図３に出射光制御
板の光入射面に設けられる周期性を有する凸部のパター
ンの一例を示す。図３（ａ）は２次元パターンの場合
の、図３（ｂ）は１次元パターンの場合のそれぞれ一例
を示している。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
御することができるが、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。
【００１０】出射光制御板の光源に対向する面と、当該
面とは反対側の面（出射面）とに共に１次元パターンの
凸部を設ける場合、該１次元パターンの凸部が互いに直
交する方向に設けられていることが望ましい。当該出射
面にも凸部を設けることによって、ＥＬ光源からの光を
取出すばかりでなく、面光源素子からの出射光の角度分
布の制御を行う機能を出射光制御板に持たせることがで
きる。この出射光制御板の出射面側に設けられた凸部が
プリズムアレイをなすように構成することで高輝度化が
図られる。
面とは反対側の面（出射面）とに共に１次元パターンの
凸部を設ける場合、該１次元パターンの凸部が互いに直
交する方向に設けられていることが望ましい。当該出射
面にも凸部を設けることによって、ＥＬ光源からの光を
取出すばかりでなく、面光源素子からの出射光の角度分
布の制御を行う機能を出射光制御板に持たせることがで
きる。この出射光制御板の出射面側に設けられた凸部が
プリズムアレイをなすように構成することで高輝度化が
図られる。
【００１１】該凸部パターンの断面形状は、直線、曲線
のいずれで構成されていてもよい。曲線で構成される場
合には放物線、楕円、またはこれらの曲線を組合わせて
構成されることが望ましい。図４に本発明で使用される
出射光制御板の入射面側の凸部断面形状の一例を示す。
図４（ａ）に示すものは直線で構成されている。図４
（ｂ）に示すものは曲面で構成されており、その曲面は
楕円状となっている。曲面は楕円状に限られることはな
く、放物面、楕円と放物面との組合わせからなる曲面で
もよい。なお、出射光制御板の入射面側に設けられる凸
部の形状および出射面側に設けられる凸部の形状を変化
させることによって、面光源素子の出射面に対して斜め
方向に輝度のピークを向けることが可能である。
のいずれで構成されていてもよい。曲線で構成される場
合には放物線、楕円、またはこれらの曲線を組合わせて
構成されることが望ましい。図４に本発明で使用される
出射光制御板の入射面側の凸部断面形状の一例を示す。
図４（ａ）に示すものは直線で構成されている。図４
（ｂ）に示すものは曲面で構成されており、その曲面は
楕円状となっている。曲面は楕円状に限られることはな
く、放物面、楕円と放物面との組合わせからなる曲面で
もよい。なお、出射光制御板の入射面側に設けられる凸
部の形状および出射面側に設けられる凸部の形状を変化
させることによって、面光源素子の出射面に対して斜め
方向に輝度のピークを向けることが可能である。
【００１２】図５に本発明の面光源素子の他の具体例の
概略斜視図を示す。この面光源素子では、出射光制御板
６の出射面側にも凸部１０が設けられている。この出射
光制御板６は図６に示すように、入射側（光源側）に１
次元パターンの凸部９が設けられており、出射側にも１
次元パターンの凸部１０が設けられている。これら２つ
の凸部の溝方向は互いに直交している。上記出射側の凸
部１０の断面形状を例えば頂角が９０゜のプリズムアレ
イとすることにより、入射側の凸部９により集光された
光を出射側に設けられた凸部１０によってさらに集光さ
せることができるため、より高輝度化を図ることができ
る。
概略斜視図を示す。この面光源素子では、出射光制御板
６の出射面側にも凸部１０が設けられている。この出射
光制御板６は図６に示すように、入射側（光源側）に１
次元パターンの凸部９が設けられており、出射側にも１
次元パターンの凸部１０が設けられている。これら２つ
の凸部の溝方向は互いに直交している。上記出射側の凸
部１０の断面形状を例えば頂角が９０゜のプリズムアレ
イとすることにより、入射側の凸部９により集光された
光を出射側に設けられた凸部１０によってさらに集光さ
せることができるため、より高輝度化を図ることができ
る。
【００１３】図７に本発明の面光源素子の他の具体例の
概略斜視図を示す。この面光源素子では、出射光制御板
６の出射面側には微少な凸部１０がランダムに配置され
ている。この微少な凸部の高さは０．１μｍから３μｍ
の範囲でランダムに分布している。この例の場合では、
入射面側の凸部９により集光された光を出射面側に設け
た該ランダムな凸部１０で散乱させ、輝度の角度分布を
なだらかにし、見た目の向上を図ることができる。ま
た、入射面側に設けた格子が周期性を有する場合には該
微少な凸部１０による散乱効果により格子の周期パター
ンを隠すことが出来るため、該面光源素子と周期性を有
する液晶パネルなどとを組合わせた場合に発生するモア
レを防止することができる。
概略斜視図を示す。この面光源素子では、出射光制御板
６の出射面側には微少な凸部１０がランダムに配置され
ている。この微少な凸部の高さは０．１μｍから３μｍ
の範囲でランダムに分布している。この例の場合では、
入射面側の凸部９により集光された光を出射面側に設け
た該ランダムな凸部１０で散乱させ、輝度の角度分布を
なだらかにし、見た目の向上を図ることができる。ま
た、入射面側に設けた格子が周期性を有する場合には該
微少な凸部１０による散乱効果により格子の周期パター
ンを隠すことが出来るため、該面光源素子と周期性を有
する液晶パネルなどとを組合わせた場合に発生するモア
レを防止することができる。
【００１４】本発明で用いられる出射光制御板の上記凸
部は、例えばアクリル板をプレス成形することによって
作製される。また、ＴＡＣフィルム、アクリルフィル
ム、ＰＥＴフィルム、ＰＣフィルムなどの透明性を有す
るフィルム上に紫外線硬化樹脂を塗布し、雌金型をこれ
に押し付けて紫外線（ＵＶ）を照射することにより紫外
線硬化樹脂を硬化させた後、雌金型から成形物を剥離す
ることによっても作製することができる。透明樹脂を用
いて射出成形することによっても出射光制御板を作製す
ることができる。出射光制御板の上記凸部とＥＬ光源の
透明基板とは紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤を用いて接
着することができる。
部は、例えばアクリル板をプレス成形することによって
作製される。また、ＴＡＣフィルム、アクリルフィル
ム、ＰＥＴフィルム、ＰＣフィルムなどの透明性を有す
るフィルム上に紫外線硬化樹脂を塗布し、雌金型をこれ
に押し付けて紫外線（ＵＶ）を照射することにより紫外
線硬化樹脂を硬化させた後、雌金型から成形物を剥離す
ることによっても作製することができる。透明樹脂を用
いて射出成形することによっても出射光制御板を作製す
ることができる。出射光制御板の上記凸部とＥＬ光源の
透明基板とは紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤を用いて接
着することができる。
【００１５】本発明において光源として使用するＥＬ光
源のエレクトロルミネッセンス層を形成する材料は有
機、無機の何れでも良い。また、本発明は透明基板で覆
われたＥＬ光源内で起こる全反射によりＥＬ光源内に閉
じ込められる光を、出射光制御板の光入射面側に設けら
れた凸部によって取出そうとするものであるから、ＥＬ
光源の構成の如何に関わらず利用することができる。
源のエレクトロルミネッセンス層を形成する材料は有
機、無機の何れでも良い。また、本発明は透明基板で覆
われたＥＬ光源内で起こる全反射によりＥＬ光源内に閉
じ込められる光を、出射光制御板の光入射面側に設けら
れた凸部によって取出そうとするものであるから、ＥＬ
光源の構成の如何に関わらず利用することができる。
【００１６】本発明の面光源素子の用途としては、液晶
用バックライト、広告用バックライト、室内照明、標識
等が挙げられる。
用バックライト、広告用バックライト、室内照明、標識
等が挙げられる。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、高輝度なエレクトロルミ
ネッセンス型面光源素子を得ることができる。
ネッセンス型面光源素子を得ることができる。
【図１】本発明の面光源素子の原理を説明する図であ
る。
る。
【図２】ＥＬを用いた従来の面光源素子における光線追
跡図である。
跡図である。
【図３】出射光制御板の光入射面側凸部のパターンの一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】出射光制御板の凸部の断面形状の一例を示す図
である。
である。
【図５】本発明の面光源素子の一例の概略斜視図であ
る。
る。
【図６】出射光制御板の一例の概略斜視図である。
【図７】本発明の面光源素子の他の一例の概略斜視図で
ある。
ある。
１ エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）光源 ２ 透明基板 ３ 透明電極 ４ ＥＬ層 ５ 金属層 ６ 出射光制御板 ９，１０ 凸部
フロントページの続き (72)発明者 橋本 洋一 茨城県つくば市御幸が丘41番地 株式会社 クラレ内 Ｆターム(参考） 2H042 BA04 BA16 BA18 BA20 2H091 FA14Z FA21Z FA31Z FA44Z FA50Z FB02 FC19 FC23 LA16 LA17 5G435 AA03 BB05 DD09 DD13 EE33 GG03 GG25 HH02
Claims (2)
- 【請求項１】 エレクトロルミネッセンスを発光源とす
る光源と、該光源と対向する面に複数の凸部が設けら
れ、該凸部が該光源の出射面に密着するように該光源の
出射面側に配置された出射光制御板とを備えており、光
源側から該凸部の頂部に臨界角以上の角度で入射した光
線を該凸部によって出射光制御板側に取出すことを特徴
とする面光源素子。 - 【請求項２】 出射光制御板の光源と対向する面とは反
対側の面にも複数の凸部が設けられている請求項１記載
の面光源素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32500898A JP4198246B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 面光源素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32500898A JP4198246B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 面光源素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000148032A true JP2000148032A (ja) | 2000-05-26 |
| JP4198246B2 JP4198246B2 (ja) | 2008-12-17 |
Family
ID=18172117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32500898A Expired - Fee Related JP4198246B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 面光源素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4198246B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1548470A1 (en) * | 2002-08-13 | 2005-06-29 | Zeon Corporation | Lens array sheet |
| JP2007005277A (ja) * | 2005-05-27 | 2007-01-11 | Toyota Industries Corp | 面光源装置、光学部材、該光学部材を用いた原稿読取装置及び面光源装置 |
| WO2007138908A1 (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-06 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 面発光体及び表示装置 |
| WO2008007772A1 (fr) * | 2006-07-13 | 2008-01-17 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Corps surfacique émetteur de lumière et écran |
| JP2008021542A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Konica Minolta Holdings Inc | 面発光体、及び表示装置、照明装置 |
| WO2008020514A1 (fr) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Appareil émetteur de lumière en surface |
| WO2008056511A1 (fr) * | 2006-11-08 | 2008-05-15 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Émetteur plan et appareil d'affichage qui utilise ledit émetteur |
| JP2008218263A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Kuraray Co Ltd | 面光源素子、及び面光源素子の製造方法 |
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| JP2011517030A (ja) * | 2008-04-04 | 2011-05-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | マクロ抽出器を備えるｏｌｅｄ装置 |
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