JP2003100444A - 面照明装置 - Google Patents
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Abstract
光線の利用効率を高め、輝度及び耐久性の向上を図る面
照明装置の提供を目的とするものである。 【解決手段】 透明な基板2と、この基板2の裏面に積
層される透明な第一電極3と、この第一電極3の裏面に
積層されるエレクトロルミネセンス層4と、このエレク
トロルミネセンス層4の裏面に積層される第二電極5
と、上記基板2の表面側に重ねて配設される光学シート
6とを備えており、この光学シート6が集光機能を有し
ている面照明装置1である。この光学シート6として
は、透明な基材層7と、バインダー9中にビーズ10が
分散する光学層8とを有するものを用いるとよい。
Description
のバックライトユニットに好適な面照明装置に関するも
のである。
して発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下
面側に面照明装置であるバックライトユニットが装備さ
れている。このバックライトユニットとしては、液晶表
示装置の小型化、薄型化を図る観点から、面光源である
エレクトロルミネセンスを利用した面照明装置が開発さ
れている。
従来の面照明装置50としては、一般的には図7に示す
ように、透明なガラス製の基板51、透明なアノード電
極52、印加される電圧に応じて発光する透明なエレク
トロルミネセンス層53及び反射性を有するカソード電
極54が表面側からこの順に積層された構造を有してい
る。
まずアノード電極52とカソード電極54との間に印加
された所定の電圧によってエレクトロルミネセンス層5
3から全方位に光線が放射される。このうち表面側に放
射された光線は透明なアノード電極52及び基板51を
透過して表面側へ出射し、裏面側に放射された光線はカ
ソード電極54の反射性によって表面側に反射され、透
明なエレクトロルミネセンス層53、アノード電極52
及び基板51を透過して表面側へ出射される。その結
果、さらに上方の図示していない液晶層全面が照明され
る。
センスを利用した面照明装置50は、エレクトロルミネ
センス層53に用いられる有機エレクトロルミネセンス
材料が他の発光材料に比べて耐久時間が短いのが一般的
であり、印加する電圧の増大により放射光量は大きくな
るが、それに比例して耐久時間はさらに短くなる。この
ため、面照明装置50の耐久性を高めるためには、エレ
クトロルミネセンス層53から放射される光線の効率的
利用が要請される。
クトロルミネセンス層53が完全拡散に近い出射光分布
を有している関係上、輝度半値角が140°〜170°
程度であり、視野角がかなり広くなっている。液晶表示
装置のバックライトユニットとして使用する場合にはこ
れほどの視野角は必要とされないことから、上記面照明
装置50は必要以外の方向への出射光が多く、エレクト
ロルミネセンス層53から放射された光線の利用効率が
低くなっている。
どには、基板51の表面に拡散板が積層された面照明装
置が開示されている。かかる面照明装置は、拡散板の光
拡散効果によって出射光線をさらに拡散し、見る角度に
よる輝度のバラツキを低減するものであるが、視野角は
依然としてかなり広く、エレクトロルミネセンス層53
から放射された光線の利用効率が改善されるものではな
い。
ものであり、エレクトロルミネセンス層から放射される
光線の利用効率を高め、輝度及び耐久性の向上を図る面
照明装置の提供を目的とするものである。
になされた発明は、(a)透明な基板と、(b)この基
板の裏面に積層される透明な第一電極と、(c)この第
一電極の裏面に積層されるエレクトロルミネセンス層
と、(d)このエレクトロルミネセンス層の裏面に積層
される第二電極と、(e)上記基板の表面側に重ねて配
設される光学シートとを備えており、この光学シートが
集光機能を有している面照明装置である。ここで、「透
明」とは、可視光が透過する性質を意味し、半透明、有
色透明等を含む概念である。また、「集光機能」とは、
透過する光線の出射光分布を法線方向側へ集光する機能
を意味する。
重ねて配設される光学シートの集光機能によって基板表
面から出射される光線が法線方向側へ集光することか
ら、出射光線の半値角を低減し、正面方向の輝度を向上
することができる。そのため、当該面照明装置は、例え
ば液晶表示装置のバックライトユニットとして必要かつ
十分な視野角に調整し、エレクトロルミネセンス層から
放射される光線の有効利用を図ることができ、その結
果、輝度及び耐久性を向上することができる。
と、バインダー中にビーズが分散する光学層とを有する
ものを用いるとよい。このような光学シートによれば、
光学層のバインダー中に分散するビーズが透過光線に対
してレンズ的な作用を奏し、効果的かつ等方的に集光機
能を発揮することができる。
材層と、この基材層のシート面に多条に形成される三角
柱状のプリズム部とを有するものを用いてもよい。当該
光学シートによれば、シート面に多条に形成される三角
柱状のプリズム部によって透過光線が法線方向側へ屈折
され、プリズム部と垂直方向にではあるが効果的に集光
機能を発揮することができる。
基材層と、この基材層のシート面に多条に形成される略
半円柱状のシリンドリカルレンズ部とを有するものを用
いてもよい。当該光学シートによれば、基板表面から出
射される光線のうち法線方向に対する傾斜角が大きい光
線ほどシリンドリカルレンズ部の根本部分によってより
法線方向側へ屈折され、法線方向に対する傾斜角が小さ
い光線ほどシリンドリカルレンズ部の頂点部分によって
より屈折されずに出射される結果、シリンドリカルレン
ズ部と垂直方向にではあるが、さらに効果的に集光機能
を発揮することができる。
シートとの間隙に、空気よりも屈折率が大きい透明媒体
を充填するとよい。このように、基板と光学シートとの
間隙を空気よりも屈折率が大きい透明媒体で充填するこ
とで、基板の表面での全反射臨界角が基板に空気に触れ
ている場合よりも大きくなり、基板の表面から出射する
光線の割合が大きくなる。このため、エレクトロルミネ
センス層から放射される光線の利用効率を高めることが
できる。
ンオイルが好ましい。かかる粘着剤及びシリコーンオイ
ルは一般的に屈折率が高く、基板の表面での全反射臨界
角を増大する作用が大きい。また、粘着剤を充填するこ
とで、基板と光学シートとが粘着され、当該面照明装置
を一体化することができ、その結果、当該面照明装置の
取扱性、強度、耐久性等を向上することができる。一
方、シリコーンオイルは透明性が高く、当該透明媒体を
充填することによる光線透過率の低下を低減することが
できる。
して反射性を有するものを使用するか、又は、上記第二
電極の裏面側に反射性を有する反射シートを重ねて配設
するとよい。これらの手段によれば、エレクトロルミネ
センス層から裏面側に出射した光線や各層の界面で裏面
側に反射した光線が、反射性を有する第二電極又は反射
シートで反射され、表面側へ出射することができ、光線
の利用効率をさらに高めることができる。
の表面側に他の光学シートを重ねて配設するとよい。こ
のように上記集光機能を有する光学シートを複数枚備え
ることで、集光機能の度合いを変化させ、出射光線の半
値角及び正面方向の輝度を制御することができる。
明の実施の形態を詳説する。図1(a)は本発明の一実
施形態に係る面照明装置を示す模式的断面図、図1
(b)は(a)の面照明装置に備える光学シートを示す
模式的断面図、図2は図1(b)の光学シートとは異な
る形態の光学シートを示す模式的断面図、図3は図1の
面照明装置とは異なる形態の面照明装置を示す模式的断
面図、図4は図1及び図3の面照明装置とは異なる形態
の面照明装置を示す模式的断面図、図5は図1(b)及
び図2の光学シートとは異なる形態の光学シートを示す
模式的断面図、図6は図1(b)、図2及び図5の光学
シートとは異なる形態の光学シートを示す模式的断面図
である。
この基板2の裏面に積層される第一電極3と、この第一
電極3の裏面に積層されるエレクトロルミネセンス層4
と、このエレクトロルミネセンス層4の裏面に積層され
る第二電極5と、基板2の表面側に重ねて配設される光
学シート6とを備えている。
支持基材となるものであり、エレクトロルミネセンス層
4から放射された光線を表面側へ透過させる必要がある
ために透明とされており、無色透明が特に好ましい。こ
の基板2を構成する材料としては、一般的に透明なガラ
スが用いられており、その他にポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリ
カーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロ
ースアセテート、耐候性塩化ビニル等の合成樹脂を用い
ることができる。
4に所定の電圧を印加するエレクトロルミネセンス素子
の電極、一般的にはアノード電極を構成する。この第一
電極3は、エレクトロルミネセンス層4から放射される
光線を表面側へ透過する必要があるために透明導電性材
料から形成されている。かかる第一電極3を構成する透
明導電性材料としては、ITO(酸化インジウム・ス
ズ)、ATO(酸化アンチモン・スズ)などを用いるこ
とができる。中でも、ITOは透明性に優れ、導電性も
高いため当該第一電極3の形成材料として好ましい。
アノード電極側に形成された正孔輸送層と、カソード電
極側に形成された電子輸送性発光層との二層構造で構成
されている。このエレクトロルミネセンス層4は、第一
電極3と第二電極5との間に所定の電圧が印加される
と、アノード電極から注入される電子とカソード電極か
ら注入される正孔とが再結合することによって生じたエ
ネルギーを発光物質が吸収することによって、所定の波
長域の光をそれぞれの発光物質から全方位に放射する。
子の他の電極、一般的にはカソード電極を構成する。こ
の第二電極5は、反射性を有しており、裏面側へ放射さ
れた光線を表面側へ反射し、エレクトロルミネセンス層
4から放射された光線の有効利用が図られる。そのた
め、第二電極5を構成する材料としては、導電性及び反
射性を有する金属材料が用いられており、エレクトロル
ミネセンス層4の正孔輸送層への正孔の注入を良好にす
べく、仕事関数の低いLiが1%程度合金されたAl合
金が一般的に用いられている。なお、第二電極5の表面
に微細凹凸を形成するとよく、これにより乱反射させて
出光率を高めることができる。
層4及び第二電極5とでエレクトロルミネセンス素子が
構成されている。また図示していないが、このエレクト
ロルミネセンス素子の第一電極3と第二電極5には駆動
回路が接続されており、この駆動回路から所定の電圧が
印加される。
側へ集光させる集光機能を有するものであり、一般的に
は図1(b)に示す形態のいわゆるビーズタイプの光学
シートが用いられる。図1(b)の光学シート6は、基
材層7と、この基材層7の表面に積層される光学層8と
を備えている。
ので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されてい
る。かかる基材層7に用いられる合成樹脂としては、特
に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹
脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィ
ン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等が挙げ
られる。中でも、耐熱性が高いポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネートが
好ましい。なお、耐熱性、寸法安定性等の向上のため
に、基材層7の内部にコロイダルシリカ、コロイダル酸
化アルミニウム、コロイダル炭酸カルシウム、スメクタ
イト、マイカ、酸化チタン、酸化ジルコン、酸化アンチ
モン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、タルク、アルミ
ナ、硫酸バリウム、アスベストなどの無機超微粒子を分
散含有させてもよい。
定されないが、例えば10μm以上500μm以下、好
ましくは35μm以上250μm以下とされる。基材層
7の厚みが上記範囲未満であると、光学層8を形成する
ための樹脂組成物を塗工した際にカールが発生しやすく
なってしまう、取扱いが困難になる等の不都合が発生す
る。逆に、基材層7の厚みが上記範囲を超えると、液晶
表示装置の輝度が低下してしまうことがあり、またバッ
クライトユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の
薄型化の要求に反することにもなる。
ダー9中に分散する透明なビーズ10とから構成されて
いる。このように分散したビーズ10が凸レンズとして
機能し、当該光学シート6を裏面側から表面側に透過す
る光線を集光させることができる。また、ビーズ10に
よって光学層8の表面に凹凸を微細かつ均一に形成する
ことで、光線をより良く集光させることができる。な
お、光学層8の平均厚みは特には限定されないが、例え
ば1μm以上30μm以下程度とされている。
は、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステ
ル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミ
ド、エポキシ樹脂等が挙げられる。またバインダー9に
は、上記のポリマーの他、例えば可塑剤、安定化剤、劣
化防止剤、分散剤等が配合されてもよい。バインダー9
に用いられる合成樹脂は光線を透過させる必要があるの
で透明とされており、特に無色透明が好ましい。
れば特に限定されるものではなく、例えばガラス、合成
樹脂等を用いることができる。このビーズ10の材料と
して用いられる合成樹脂としては、例えばアクリル樹
脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミ
ド等が挙げられる。
とができれば特に限定されるものではなく、例えば球
状、回転楕円体状、紡錘形状、繊維状などが挙げられ、
中でも集光機能に優れる球状が特に好ましい。
m、特に5μm、さらに8μmが好ましく、ビーズ10
の粒子径の上限としては35μm、特に30μm、さら
に25μmが好ましい。これは、ビーズ10の粒子径が
上記範囲未満であると、ビーズ10によって形成される
光学層8表面の凹凸が小さくなり、当該光学シート6と
して必要な集光性を満たさないおそれがあり、逆に、ビ
ーズ10の平均粒子径が上記範囲を越えると、光学シー
ト6の厚さが増大し、かつ、均一な拡散が困難になるこ
とからである。
リマー分100部に対する配合量)の下限としては0.
1部、特に5部、さらに10部が好ましく、ビーズ10
の配合量の上限としては500部、特に300部、さら
に200部が好ましい。これは、ビーズ10の配合量が
上記範囲未満であると、集光性が不十分となってしま
い、一方、ビーズ10の配合量が上記範囲を越えるとビ
ーズ10を固定する効果が低下することからである。
エレクトロルミネセンス層4及び第二電極5からなるエ
レクトロルミネセンス素子から放射された光線が基板2
表面から出射され、基板2表面から出射された光線は光
学シート6を透過して表面側へ出射される。この光学シ
ート6表面から出射された光線は、光学シート6の集光
機能により法線方向側へ集光されることから、出射光線
の半値角を低減し、正面方向の輝度を向上することがで
きる。そのため、例えば液晶表示装置のバックライトユ
ニットとして必要かつ十分な視野角に調整し、エレクト
ロルミネセンス素子から放射される光線の有効利用を図
ることができる。
代えて図2に示す形態の光学シート11を基板2表面に
配設してもよい。この光学シート11は、基材層7と、
この基材層7の表面に積層される光学層8と、基材層7
の裏面に積層されるスティッキング防止層12とを備え
ている。この基材層7及び光学層8は、上記光学シート
6と同様であるため同一番号を付して説明を省略する。
13と、このバインダー13中に分散するビーズ14と
から構成されている。このバインダー13としては光学
層8のバインダー9と同様のものが用いられ、ビーズ1
4としては光学層8のビーズ10と同様のものが用いら
れる。このスティッキング防止層12の厚み(ビーズ1
4を除いたバインダー13部分の厚み)は特には限定さ
れないが、例えば1μm以上10μm以下程度とされて
いる。
いるので、ビーズ14は互いに離間してバインダー13
中に分散している。そして、ビーズ14の多くはその下
端がバインダー13からごく少量突出している。そのた
め、この光学シート11を基板2の表面側に重ねて配設
すると、突出したビーズ14の下端が基板2の表面に当
接し、光学シート11の裏面の全面が基板2表面と当接
することがない。これにより、光学シート11と基板2
とのスティッキングが防止され、液晶表示装置の画面の
輝度ムラが抑えられる。
極3、エレクトロルミネセンス層4及び第二電極5がこ
の順に積層され、基板2の表面側に光学シート6が重ね
て配設されている点で上記面照明装置1と同様であるた
め、同一番号を付して説明を省略する。但し、当該面照
明装置21は、2枚の光学シート6を備えている点で上
記面照明装置1と異なる。
に重ねて配設された2枚の光学シート6によって集光機
能が約2倍となり、出射光線の半値角をさらに低減し、
正面方向の輝度をより向上することができる。このよう
に、基板2表面に備える光学シート6の枚数を変えるこ
とで、集光機能を変化させ、出射光線の半値角及び正面
方向の輝度を制御することができる。
1と同様に基板2、第一電極3、エレクトロルミネセン
ス層4及び第二電極5がこの順に積層され、基板2の表
面側に光学シート6が重ねて配設されており、さらに基
板2と光学シート6との間隙に透明媒体32が充填され
ている。
ンス素子から放射される光線を表面側に透過させる必要
から透明性を有し、かつ、空気よりも屈折率が大きいも
のである。この空気よりも屈折率が大きい透明媒体32
を基板2と光学シート6との間隙に充填することで、基
板2の表面(透明媒体32との界面)での全反射臨界角
が大きくなる。そのため、基板2の表面から出射する光
線が増大し、エレクトロルミネセンス素子から放射され
た光線を利用効率を促進することができる。従って、透
明媒体32として屈折率が基板2の屈折率より大きいも
のを用いれば、基板2側から透明媒体32との界面に入
射する光線の全反射が防止でき、エレクトロルミネセン
ス素子から放射された光線の利用効率を格段に高めるこ
とができる。
及びシリコーンオイルが好ましい。かかる粘着剤及びシ
リコーンオイルは、一般的に屈折率が高く、基板2表面
での上記全反射臨界角増大作用を促進することができ、
粘性が比較的高いので基板2及び光学シート6間に安定
して存在させることができる。また、粘着剤は、基板2
と光学シート6とを粘着させる効果があり、当該面照明
装置31の取扱性、強度、耐久性等を向上することがで
きる。一方、シリコーンオイルは透明性が高いため、光
線透過率低下を低減することができる。
光学シート6及び図2の光学シート11に代え、又は、
これらの光学シート6、11と共に、図5に示す形態の
光学シート41を基板2の表面側に重ねて配設すること
も可能である。この光学シート41は、いわゆるプリズ
ムシートであり、基材層42と、この基材層42の表面
に多条に形成される三角柱状のプリズム部43とを有し
ている。かかる構造の光学シート41は、ポリエチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル
樹脂、ポリカーボネート等の透明合成樹脂から形成され
ており、通常基材層42とプリズム部43とが一体成形
されているが、それぞれ別体に形成することも可能であ
る。
て配設することで、基板2表面から出射される光線をプ
リズム部43の傾斜面によって法線方向側に屈折させ、
効果的に集光機能を発揮することができる。なお、光学
シート41はプリズム部43と垂直方向にのみ集光性を
有するため、2枚の光学シート41を互いのプリズム部
43が直交するように配設することで、全方向に集光機
能を発揮することができる。
基板2表面に重ねて配設することも可能である。この光
学シート45は、いわゆる異方性光学シートであり、基
材層46と、この基材層46の表面に多条に形成される
略半円柱状のシリンドリカルレンズ部47とを有してい
る。このシリンドリカルレンズ部47の横断面形状とし
ては、半円状、半楕円状、サインカーブ状等が可能であ
る。この光学シート45も、上記光学シート41と同様
に上述の透明合成樹脂から形成されている。
配設することで、基板2表面から出射される光線のうち
法線方向に対する傾斜角が大きい光線ほどシリンドリカ
ルレンズ部47の根本部分(接線方向の法線方向に対す
る傾斜角が小さい)によってより法線方向側へ屈折さ
れ、法線方向に対する傾斜角が小さい光線ほどシリンド
リカルレンズ部47の頂点部分(接線方向の法線方向に
対する傾斜角が大きい)によってより屈折されずに出射
される。その結果、シリンドリカルレンズ部47と垂直
方向にではあるが、さらに効果的に集光機能を発揮する
ことができる。なお、上記光学シート41と同様に、2
枚の光学シート45を互いのシリンドリカルレンズ部4
7が直交するように配設することで、全方向に集光機能
を発揮することができる。
に限定されるものではなく、例えば第二電極5は反射性
を有しないものでも可能であり、第二電極5の裏面側に
さらに反射性を有する反射シートを重ねて配設すること
で、第二電極5から裏面側に出射した光線を表面側へ出
射することができる。
置によれば、エレクトロルミネセンス層から放射される
光線の利用効率を高め、輝度及び耐久性を向上させるこ
とができる。
明装置を示す模式的断面図であり、図1(b)は、
(a)の面照明装置に備える光学シートを示す模式的断
面図である。
態の光学シートを示す模式的断面図である。
照明装置を示す模式的断面図である。
形態の面照明装置を示す模式的断面図である。
異なる形態の光学シートを示す模式的断面図である。
トとは異なる形態の光学シートを示す模式的断面図であ
る。
Claims (10)
- 【請求項1】 透明な基板と、 この基板の裏面に積層される透明な第一電極と、 この第一電極の裏面に積層されるエレクトロルミネセン
ス層と、 このエレクトロルミネセンス層の裏面に積層される第二
電極と、 上記基板の表面側に重ねて配設される光学シートとを備
えており、 この光学シートが集光機能を有している面照明装置。 - 【請求項2】 上記光学シートが、透明な基材層と、バ
インダー中にビーズが分散する光学層とを有している請
求項1に記載の面照明装置。 - 【請求項3】 上記光学シートが、透明な基材層と、こ
の基材層のシート面に多条に形成される三角柱状のプリ
ズム部とを有している請求項1に記載の面照明装置。 - 【請求項4】 上記光学シートが、透明な基材層と、こ
の基材層のシート面に多条に形成される略半円柱状のシ
リンドリカルレンズ部とを有している請求項1に記載の
面照明装置。 - 【請求項5】 上記基板と光学シートとの間隙に、空気
よりも屈折率が大きい透明媒体が充填されている請求項
1から請求項4のいずれか1項に記載の面照明装置。 - 【請求項6】 上記透明媒体が粘着剤である請求項5に
記載の面照明装置。 - 【請求項7】 上記透明媒体がシリコーンオイルである
請求項5に記載の面照明装置。 - 【請求項8】 上記第二電極が反射性を有するものであ
る請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面照明
装置。 - 【請求項9】 上記第二電極の裏面側に反射性を有する
反射シートが重ねて配設されている請求項1から請求項
8のいずれか1項に記載の面照明装置。 - 【請求項10】 上記光学シートの表面側に他の光学シ
ートが重ねて配設されている請求項1から請求項9のい
ずれか1項に記載の面照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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