JP2004241214A

JP2004241214A - Ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2004241214A
Application number: JP2003027884A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Sone; 尚也曽根; Yoshiori Tachibana; 佳織立花
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】本発明は、簡単で薄型の構成により、軸上輝度を向上させるようにした、面光源装置として使用されるＥＬ素子を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも一つの発光部１２ａを備えたＥＬ素子本体１１と、このＥＬ素子本体の光出射側の表面上に配置された扁平な透明基板２０と、から成るＥＬ素子１０であって、上記透明基板が、入射側の表面にてＥＬ素子本体の各発光部に対応して開口すると共に、この入射側開口部から出射側に向かって所定の傾斜角θで拡大する開口部２１ａを備えた低屈折率材料から成る枠部２１と、この枠部の開口部内に配置された高屈折率材料から成る窓部２２と、を含むように、ＥＬ素子１０を構成する。
【選択図】図１

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ト素子（以下、ＥＬ素子という）に関し、特に各種表示装置のバック照明として使用される例えばドットマトリックス状に配置された複数個の発光部を備えたＥＬ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このようなＥＬ素子は、例えば特許文献１〜３に開示されている。
まず、特許文献１によれば、ＥＬ素子は、絶縁層中に配置された発光層，この発光層の両面に対向して絶縁層を挟むように配置された金属電極及び透明電極から成るＥＬ素子本体と、このＥＬ素子上に配置されたガラス基板と、を含んでおり、このガラス基板が例えば屈折率分布型レンズ（日本板硝子製のセルフォックレンズ），凸レンズ等の集光性を有するように、構成されている。
このような構成のＥＬ素子によれば、発光層から出射した光は、絶縁層そして透明電極を介して、さらにガラス基板を透過して外部に出射すると共に、ガラス基板を透過する際にその集光性に基づいて、所定の角度範囲に集光されて出射されることになる。
【０００３】
また、特許文献２によれば、ＥＬ素子は、特許文献１と同様の構成にて、ガラス基板が光出射側にて凸レンズ構造を有しており、基板厚さｄ１，基板表面から凸レンズの頂点までの距離ｄ２，凸レンズの曲率半径Ｒにて、ｄ１＋ｄ２≦Ｒが成立するように構成されている。
このような構成のＥＬ素子によれば、発光層から出射した光は、絶縁層そして透明電極を介して、さらにガラス基板を透過して外部に出射すると共に、ガラス基板を透過する際にその凸レンズ構造に基づいて、所定の角度範囲に集光されて出射されることになる。
【０００４】
さらに、特許文献３によれば、ＥＬ素子は、特許文献１と同様の構成にて、ガラス基板が光出射側にて光散乱部を有している。
このような構成のＥＬ素子によれば、発光層から出射した光は、絶縁層そして透明電極を介して、さらにガラス基板を透過して外部に出射すると共に、ガラス基板を透過する際にその光散乱部により拡散されて、広い角度範囲に出射されることになる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６７０５７２号公報（第１−２頁，第１図）
【特許文献２】
特許第２７７３７２０号公報
【特許文献３】
特許第２９３１２１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＥＬ素子においては、それぞれ以下に示す問題がある。
即ち、特許文献１によるＥＬ素子においては、単レンズにより集光性を得る場合、レンズ径と発光部の大きさに相対的に有意な差を付ける必要がある。従って、特に凸レンズの場合には、ガラス基板のレンズ部が肉厚になってしまうため、ＥＬ素子をバック照明に使用する場合、薄型化が要求されるような装置には使用することができなくなってしまう。また、レンズアレイにより集光性を得る場合、発光層が比較的大面積の所謂ベタ光源であると、レンズの集光性があまり有効ではなくなってしまう。
【０００７】
特許文献２によるＥＬ素子においては、発光層の発光部がレンズ径と同程度の大きさを有する面光源であると、凸レンズによる集光性があまり有効ではなくなってしまう。また、凸レンズ構造は、ガラス基板の表面から凸レンズの頂部が突出することになり、ＥＬ素子全体が肉厚になってしまうため、薄型化が要求される装置のバック照明として使用することができない。
【０００８】
特許文献３によるＥＬ素子においては、単なる光散乱を利用した光取出し効率の向上は、１．２乃至１．６倍程度であると共に、軸上輝度が低下することになるが、特にバックライトやモバイルディスプレイ等においては、出射光の指向性を制御して軸上輝度を高める必要がある。
【０００９】
本発明は、以上の点から、簡単で薄型の構成により、軸上輝度を向上させるようにした、面光源装置として使用されるＥＬ素子を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明の構成によれば、少なくとも一つの発光部を備えたＥＬ素子本体と、このＥＬ素子本体の光出射側の表面上に配置された扁平な透明基板と、から構成されているＥＬ素子であって、上記透明基板が、ＥＬ素子本体側の表面にてＥＬ素子本体の各発光部に対応して開口すると共に、この入射側開口部から出射側に向かって所定の傾斜角で拡大する開口部を備えた低屈折率材料から成る枠部と、この枠部の開口部内に配置された高屈折率材料から成る窓部と、から構成されていることを特徴とする、ＥＬ素子により、達成される。
【００１１】
本発明によるＥＬ素子は、好ましくは、上記枠部の開口部が、四角錐台状又は円錐台状に形成されている。
【００１２】
本発明によるＥＬ素子は、好ましくは、上記枠部の開口部の出射側の開口が互いに接している又重なりあっている。
【００１３】
本発明によるＥＬ素子は、好ましくは、上記枠部の開口部の入射側の開口が、ＥＬ素子本体の発光部とほぼ同じ大きさにまたはそれより大きく選定されている。
【００１４】
本発明によるＥＬ素子は、好ましくは、上記窓部が、枠部の出射側の表面を越えて配置されている。
【００１５】
上記構成によれば、ＥＬ素子本体の各発光部から出射した光は、ＥＬ素子本体から出射して透明基板内に入射する。その際、ＥＬ素子本体からの光は、透明基板の低屈折率材料から成る枠部の開口部内にて高屈折率材料から成る多角錐台状，四角錐台状または円錐台状に形成された窓部内に入射し、この窓部を介して透明基板の反対側から外部に出射する。
ここで、窓部内に入射した光は、当該窓部の側面が低屈折率材料から成る枠部の開口部内面に接していることから、窓部の側面に入射した光の一部または全部は、屈折率差に基づいて反射され、ＥＬ素子本体とは反対側の出射側に向かって導かれることになる。
【００１６】
従って、ＥＬ素子本体の各発光部から透明基板の窓部内に入射した光は、窓部にて直接にあるいは側面で反射されて出射側に導かれることになるので、ＥＬ素子本体の各発光部からの光の取出し効率が向上する。これにより、従来のような透明基板の表面から突出する凸レンズ部を設けたり、高価な屈折率分布型レンズを使用することなく、二つの異なる屈折率材料から成る透明基板を使用して、ＥＬ素子本体からの光を、上記各窓部の側面の傾斜角に対応して規制することにより、効果的に所定の角度範囲内に導いて、所定の指向性が得られ、軸上輝度が向上することになる。
ここで、このような透明基板は、例えばまず高屈折率材料から成る枠部を金型により成形して硬化させた後、この枠部に対して低屈折率材料を流し込んで硬化させることにより、容易に作製することができる。
【００１７】
上記枠部の開口部の出射側の開口が互いに接している場合あるいは上記枠部の開口部の出射側の開口がすべての辺で互いに接している場合には、各枠部の開口部そして窓部が効率的に配置されることになり、各窓部から出射する光の軸上輝度がより一層向上することになる。
【００１８】
上記枠部の開口部の出射側の開口が互いに重なりあっている場合には、各枠部の開口部内の窓部から出射する光が互いに重なり合うことにより、より一層均一な面光源が得られることになる。
【００１９】
上記枠部の開口部の入射側の開口が、ＥＬ素子本体の発光部とほぼ同じ大きさにまたはそれより大きく選定されている場合には、ＥＬ素子本体の各発光部から出射する光が、実質的にすべて枠部の開口部内に配置された窓部内に入射することになり、光の取出し効率が向上し、その結果軸上輝度が向上することになる。従って、同輝度をより少ない消費電力で得ることができる。
【００２０】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、低屈折率材料から成る枠部に設けた開口部内に、高屈折率材料から成る出射側に拡大した窓部を配置することにより、ＥＬ素子本体の各発光部からの光を、窓部内に入射させて、この窓部内で傾斜した側面により出射側に導いて、外部に出射させるようにしたので、各窓部の側面の傾斜角に基づいて、出射光に指向性を付与して、軸上輝度を向上させることができる。
【００２１】
上記窓部が、枠部の出射側の表面を越えて配置されている場合には、ＥＬ素子本体からの光が、枠部の各開口部に対向する側面でそれぞれ規制されながら出射側に導かれた後、枠部の出射側の表面を越えた領域で互いに隣接する開口部の間で互いに干渉することにより、透明基板の出射側表面でより一層輝度が均一化されることになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図１７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２３】
図１乃至図３は、本発明によるＥＬ素子の第一の実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、ＥＬ素子１０は、ＥＬ素子本体１１と、このＥＬ素子本体１１の上に配置された扁平な透明基板２０と、から構成されている。
【００２４】
上記ＥＬ素子本体１１は、公知の構成であって、発光層１２と、発光層１２の下側に設けられた金属電極１３と、発光層１３の上側に設けられた透明電極１４と、から構成されている。
上記発光層１２は、例えばドットマトリックス状に配置された複数個の正方形の発光部１２ａを有しており、その発光部１２ａの大きさは例えば一辺の長さが０．２ｍｍに選定されている。しかしながら、上記発光部１２ａは、例えば長方形または円形等の他の形状に形成されていてもよい。
【００２５】
上記発光層１２の発光部１２ａを除く領域は、例えば透明電極１４の下方に、発光部１２ａに対応する窓を備えた格子状の絶縁層（図示せず）を配置することにより、非発光領域に設定される。図示の場合、非発光領域の幅は、例えば０．２ｍｍに選定されている。
【００２６】
上記金属電極１３は、陰極として構成されており、また上記透明電極１４は、例えばＩＴＯ膜による陽極として構成されている。
【００２７】
上記透明基板２０は、図３に詳細に示すように、その下方に在るＥＬ素子本体１１の各発光部１２ａに対応した複数個の開口部２１ａを備えた枠部２１と、この枠部２１の各開口部２１ａ内に配置された窓部２２と、から構成されている。
【００２８】
上記枠部２１は、低屈折率材料、例えば屈折率１．５の透光性材料から構成されており、透明基板２０のＥＬ素子本体１１側（以下、入射側という）の表面にて、ＥＬ素子本体１１の各発光部１２ａに対応して開口すると共に、透明基板２０の反対側（以下、出射側という）に向かって軸方向に拡大するように形成された開口部２１ａを備えている。
【００２９】
ここで、各開口部２１ａは、四角錐台状に形成されており、入射側の開口が、対応する発光部１２ａと同じ大きさを有すると共に、枠部２１の上面２１ｂにて出射側開口のすべての辺が隣接する開口部２１ａの出射側開口と互いに接するように形成されている。
上記各開口部２１ａは、その側面が入射側から出射側への拡大に伴って、一定の傾斜角θを備えている。ここで、この傾斜角θは、２０度未満に選定されている。
【００３０】
上記窓部２２は、高屈折率材料、例えば屈折率１．６の透光性材料から構成されており、上記枠部２１の各開口部２１ａ内に配置される。
さらに、図示の場合、窓部２２は、上記枠部２１の上面２１ｂを越えてその上方にも配置されている。これにより、透明基板２０は、その出射側の上面全体が窓部２２により覆われることになる。
【００３１】
本発明実施形態によるＥＬ素子１０は、以上のように構成されており、上記透明基板２０は、例えば以下のようにして作製される。
即ち、枠部２１の形状に対応して切削加工により形成された金型内に、高屈折率材料である樹脂を流し込み、硬化させて、枠部を成形する。
次に、上記金型から枠部を取り出して、この枠部に対して、低屈折率材料である例えば紫外線硬化樹脂を流し込み、紫外線照射により硬化させて、枠部に対して窓部を一体成形する。
最後に、枠部に一体成形した窓部の枠部とは反対側の表面を研磨加工して、所定の厚さに整形する。
このようにして、二つの異なる屈折率材料から成る透明基板２０が容易に作製されることになる。
そして、このようにして作製された透明基板２０の上にＥＬ素子本体１１を形成することにより、ＥＬ素子１０が完成する。
【００３２】
このような構成のＥＬ素子１０によれば、ＥＬ素子本体１１の発光層１２の各発光部１２ａから出射した光は、ＥＬ素子本体１１から出射して透明基板２０内に入射する。
その際、ＥＬ素子本体１１からの光は、透明基板２０の低屈折率材料から成る枠部２１の開口部２１ａ内にて、高屈折率材料から成る四角錐台状に形成された窓部２２内に入射して、この窓部２２にて直接に出射側に進み、あるいは窓部２２の枠部２１との境界である側面で反射されて出射側に導かれて、透明基板２０の出射側から外部に出射する。
従って、ＥＬ素子本体１１からの光が効率よく透明基板２０の出射側表面に導かれることになるので、透明基板２０の出射側表面における光取出し効率が向上する。
さらに、窓部２２から外部に出射される光の広がりが、上記各窓部２２の側面の傾斜角に対応して規制されることになるので、透明基板２０の出射側表面から外部に出射する光に関して、所定の指向性が得られ、軸上輝度が向上することになる。
【００３３】
この場合、枠部２１の各開口部２１ａの入射側開口が、ＥＬ素子本体１１の発光層１２の各発光部１２ａに対応して大きさが選定されているので、各発光部１２ａからの光が、対応する枠部２１の各開口部２１ａ内に入射し、窓部２２を介して出射側に導かれるので、光の取出し効率が向上する。
さらに、枠部２１の上縁２１ｂの上方にも窓部２２が形成されていることにより、枠部２１の各開口部２１ａが互いに重なり合うことになるので、この重なり合った領域で、互いに隣接する開口部２１ａ内にて窓部２２を導かれる光が互いに混合されることになり、透明基板２０の出射側表面にて、より均一な輝度が得られることになる。
【００３４】
このようにして、本発明実施形態によるＥＬ素子１０によれば、異なる屈折率材料から成る枠部２１及び窓部２２を備えた透明基板２０を使用することにより、簡単な構成により、ＥＬ素子本体１１の各発光部１２ａからの光を効率よく取り出して、窓部２２の傾斜角θに基づいて、所定の指向特性を付与して、外部に出射させることができる。これにより、軸上輝度を大幅に向上させることができる。逆に、既に輝度が充分である場合には、その分消費電力を抑えることもできる。
【００３５】
図４乃至図６は、上述したＥＬ素子１０の具体的構成によるシミュレーションの結果を示している。ここに挙げたシミュレーションでは、透明基板の厚さを０．５ｍｍと仮定している。
まず図４は、透明基板２０の枠部２１の四角錐台状の開口部２１ａの入射側開口を０．１８７５ｍｍ角として、０．３７５ｍｍピッチで配置すると共に、ＥＬ素子本体１１の発光層１２の各発光部１２ａの大きさを０．１８７５ｍｍ角として、０．３７５ｍｍピッチで配置して、開口部２１ａ即ち窓部２２の傾斜角θを変化させた場合のシミュレーション結果を示している。ここで、縦軸は、従来の屈折率１．５の材料から形成された均一な透明基板を使用した場合の軸上輝度を１とした場合の軸上輝度を相対値で表わしている。
このシミュレーションによれば、傾斜角θが２２度未満で、軸上輝度が大幅に向上し、特に傾斜角θが２０度未満で、４倍程度の軸上輝度が得られることが分かる。
尚、傾斜角θが１０度以下になると、透明基板２０の厚さの関係で、隣接する窓部２２が干渉しなくなることから、軸上輝度の向上効果が減少することになる。
【００３６】
図５は、上記シミュレーションにおいて、傾斜角θを１５度とした場合の指向特性のシミュレーション結果を示している。上述したＥＬ素子１０による指向特性は、図５にて符号Ａで示すように、窓部２２の傾斜角に基づいて、比較的狭い指向特性となることが分かる。これに対して、従来のＥＬ素子は、図５にて符号Ｂで示すように、比較的広範囲な指向特性を有している。ここに示した実施例では、発光面積１／４で軸上輝度が４倍となっている。即ち、消費電力１／４で従来型ＥＬ素子と同輝度となることになる。
従って、本発明実施形態のＥＬ素子１０は、液晶表示装置のバックライトやモバイルディスプレイに好適である。
【００３７】
図６は、上記シミュレーションにおいて、透明基板２０の上面中央部の３ｍｍ四方の領域における輝度分布のシミュレーション結果であり、それぞれ（Ａ）傾斜角θが３０度，（Ｂ）傾斜角θが１５度そして（Ｃ）傾斜角θが５度の場合を示している。
これにより、傾斜角θが２０度未満である（Ｂ）の場合に、各発光部１２ａから高出射角で窓部２２に入射する光が、その側面の傾斜角に基づいて、拡散されながら出射側に導かれ、表面全体に均一な輝度分布が得られることが分かる。
これに対して、傾斜角θが２０度以上である（Ａ）の場合には、窓部２２の側面における反射が効果的に行なわれず、不均一な輝度分布になってしまう。
さらに、傾斜角θが１０度未満である（Ｃ）の場合には、透明基板２０の出射側表面にて、窓部２２が枠部２１により互いに分割されることになるので、同様に不均一な輝度分布になってしまうことが分かる。
【００３８】
図７乃至図９は、本発明によるＥＬ素子の第二の実施形態の構成を示している。
図７乃至図９において、ＥＬ素子３０は、図１に示したＥＬ素子１０と比較して、透明基板２０の枠部２１の各開口部２１ａそして窓部２２が円錐台状に形成されている点で異なる構成になっている。
尚、ＥＬ素子３０は、その他の構成は、図１に示したＥＬ素子１０と同じ構成であるから、その説明は省略する。
【００３９】
このような構成のＥＬ素子３０においては、図１に示したＥＬ素子１０と同様に作用して、軸上輝度を向上させることができる。
そして、このＥＬ素子３０について、図４乃至図６に示したＥＬ素子１０と同様のシミュレーションを行なった結果、図１０乃至図１２に示すシミュレーション結果が得られた。
まず図１０は、透明基板２０の枠部２１の円錐台状の開口部２１ａの入射側開口を０．１８７５ｍｍ径として、０．３７５ｍｍピッチで配置すると共に、ＥＬ素子本体１１の発光層１２の各発光部１２ａの大きさを０．１８７５ｍｍ角として、０．３７５ｍｍピッチで配置して、開口部２１ａ即ち窓部２２の傾斜角θを変化させた場合のシミュレーション結果を符号Ａにより示している。
このシミュレーションによれば、傾斜角θが２０度未満で、軸上輝度が大幅に向上し、３．１〜３．２倍程度の軸上輝度が得られることが分かる。
この場合、前述したＥＬ素子１０の場合と比較して、軸上輝度が低いが、これは、枠部２１の各開口部２１ａが、枠部２１の上端にて互いに一部しか接していないことが原因である。
【００４０】
図１１は、上記シミュレーションにおいて、傾斜角θを１５度とした場合の指向特性のシミュレーション結果を示している。上述したＥＬ素子３０による指向特性は、ＥＬ素子１０の場合と同様に、図１１にて符号Ａで示すように、窓部２２の傾斜角に基づいて、比較的狭い指向特性となることが分かる。これに対して、従来のＥＬ素子は、図１１にて符号Ｂで示すように、比較的広範囲な指向特性を有している。
【００４１】
図１２は、上記シミュレーションにおいて、透明基板２０の上面中央部の３ｍｍ四方の領域における輝度分布のシミュレーション結果である。
これにより、枠部２１の各開口部２１ａが枠部２１の上面側にて一部から接していないことから、部分的に低輝度となり、やや不均一な輝度分布になってしまうことが分かる。
【００４２】
図１３乃至図１５は、本発明によるＥＬ素子の第三の実施形態の構成を示している。
図１３乃至図１５において、ＥＬ素子４０は、図７に示したＥＬ素子３０と比較して、透明基板２０の枠部２１の円錐台状の各開口部２１ａが枠部２１の上面２１ｂにて互いに重なり合うように形成されている点で異なる構成になっている。
尚、ＥＬ素子３０は、その他の構成は、図１に示したＥＬ素子１０と同じ構成であるから、その説明は省略する。
【００４３】
ここで、上記各開口部２１ａは、枠部２１の上面２１ｂにて互いに重なり合うことにより、上面２１ｂ全体に亘って、互いに四辺で隣接する開口部２１ａの出射側開口に接する正方形の出射側開口を形成している。
【００４４】
このような構成のＥＬ素子４０においては、図１及び図７に示したＥＬ素子１０，３０と同様に作用して、軸上輝度を向上させることができる。
そして、このＥＬ素子４０について、図４乃至図６に示したＥＬ素子１０と同様のシミュレーションを行なった結果、図１０，図１６及び図１７に示すシミュレーション結果が得られた。
まず図１０は、透明基板２０の枠部２１の円錐台状の開口部２１ａの入射側開口を０．１８７５ｍｍ径，出射側開口を正方形として、０．３７５ｍｍピッチで配置すると共に、ＥＬ素子本体１１の発光層１２の各発光部１２ａの大きさを０．１８７５ｍｍ角として、０．３７５ｍｍピッチで配置して、開口部２１ａ即ち窓部２２の傾斜角θを変化させた場合のシミュレーション結果を符号Ｂにより示している。
このシミュレーションによれば、傾斜角θが２０度未満で、軸上輝度が大幅に向上し、３．５〜４倍程度と、図１によるＥＬ素子１０と同様の軸上輝度が得られることが分かる。
【００４５】
図１６は、上記シミュレーションにおいて、傾斜角θを１５度とした場合の指向特性のシミュレーション結果を示している。上述したＥＬ素子４０による指向特性は、ＥＬ素子１０の場合と同様に、図１６にて符号Ａで示すように、窓部２２の傾斜角θに基づいて、比較的狭い指向特性となることが分かる。これに対して、従来のＥＬ素子は、図１６にて符号Ｂで示すように、比較的広範囲な指向特性を有している。
【００４６】
図１７は、上記シミュレーションにおいて、透明基板２０の上面中央部の３ｍｍ四方の領域における輝度分布のシミュレーション結果である。
これにより、枠部２１の各開口部２１ａが枠部２１の上面２１ｂ側にて互いに全辺で接する正方形の出射側開口を有していることから、図１のＥＬ素子１０の場合と同様に、均一な輝度分布が得られることが分かる。
【００４７】
上述した実施形態においては、ＥＬ素子の透明基板２０における枠部２１の各開口部２１ａそしてその内部の窓部２２は、四角錐台状または円錐台状に形成されているが、これに限らず、六角錐台状等の多角錐台状に形成されていてもよいことは明らかである。
また、上述した実施形態においては、透明基板２０の枠部２１が屈折率１．５の低屈折率材料から、また窓部２２が屈折率１．６の高屈折率材料から、それぞれ構成されているが、これに限らず、枠部２１が窓部２２と比較してより低い屈折率材料から構成されていればよく、これらの屈折率１．５または１．６に限定されるものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＥＬ素子本体の各発光部から出射した光は、ＥＬ素子本体から出射して透明基板内に入射する。その際、ＥＬ素子本体からの光は、透明基板の低屈折率材料から成る枠部の開口部内にて高屈折率材料から成る多角錐台状，四角錐台状または円錐台状に形成された窓部内に入射し、この窓部を介して透明基板の反対側から外部に出射する。
ここで、窓部内に入射した光は、当該窓部の側面が低屈折率材料から成る枠部の開口部内面に接していることから、窓部の側面に入射した光は、屈折率差に基づいて反射され、ＥＬ素子本体とは反対側の出射側に向かって導かれることになる。
【００４９】
従って、ＥＬ素子本体の各発光部から透明基板の窓部内に入射した光は、窓部にて直接にあるいは側面で反射されて出射側に導かれることになるので、ＥＬ素子本体の各発光部からの光の取出し効率が向上する。これにより、従来のような透明基板の表面から突出する凸レンズ部を設けたり、高価な屈折率分布型レンズを使用することなく、二つの異なる屈折率材料から成る透明基板を使用して、ＥＬ素子本体からの光を、上記各窓部の側面の傾斜角に対応して規制することにより、効果的に所定の角度範囲内に導くことにより、所定の指向性が得られ、軸上輝度が向上することになる。また、既に充分な輝度が得られている場合には、輝度が向上する分、消費電力を抑えることができる。
【００５０】
このようにして、本発明によれば、簡単で薄型の構成により、軸上輝度を向上させるようにした、面光源装置として使用される、極めて優れたＥＬ素子が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＥＬ素子の第一の実施形態を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図である。
【図２】図１のＥＬ素子における枠部の開口部の形状を示す概略斜視図である。
【図３】図１のＥＬ素子における透明基板の要部拡大断面図である。
【図４】図１のＥＬ素子におけるシミュレーションによる窓部側面の傾斜角と軸上輝度の向上効果を示すグラフである。
【図５】図１のＥＬ素子による指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】図１のＥＬ素子による窓部側面の傾斜角が（Ａ）３０度，（Ｂ）１５度及び（Ｃ）５度の場合の輝度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明によるＥＬ素子の第二の実施形態を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図である。
【図８】図７のＥＬ素子における枠部の開口部の形状を示す概略斜視図である。
【図９】図７のＥＬ素子における透明基板の要部拡大断面図である。
【図１０】図７及び図１３のＥＬ素子におけるシミュレーションによる窓部側面の傾斜角と軸上輝度の向上効果を示すグラフである。
【図１１】図７のＥＬ素子による指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】図７のＥＬ素子による輝度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】本発明によるＥＬ素子の第三の実施形態を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図である。
【図１４】図１３のＥＬ素子における枠部の開口部の形状を示す概略斜視図である。
【図１５】図１３のＥＬ素子における透明基板の要部拡大断面図である。
【図１６】図１３のＥＬ素子による指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１７】図１３のＥＬ素子による輝度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
１０，３０，４０ＥＬ素子
１１ＥＬ素子本体
１２発光層
１２ａ発光部
１３金属電極（陰極）
１４透明電極（陽極）
２０透明基板
２１枠部（低屈折率）
２２窓部（高屈折率）

Claims

少なくとも一つの発光部を備えたＥＬ素子本体と、このＥＬ素子本体の光出射側の表面上に配置された扁平な透明基板と、から構成されているＥＬ素子であって、
上記透明基板が、ＥＬ素子本体側の表面にてＥＬ素子本体の各発光部に対応して開口すると共に、この入射側開口部から出射側に向かって所定の傾斜角で拡大する開口部を備えた低屈折率材料から成る枠部と、この枠部の開口部内に配置された高屈折率材料から成る窓部と、から構成されていることを特徴とする、ＥＬ素子。
上記枠部の開口部が、四角錐台状又は円錐台状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＬ素子。
上記枠部の開口部の出射側の開口が互いに接している又は重なりあっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＥＬ素子。
上記枠部の開口部の入射側の開口が、ＥＬ素子本体の発光部とほぼ同じ大きさにまたはそれより大きく選定されていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載のＥＬ素子。
上記窓部が、枠部の出射側の表面を越えて配置されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のＥＬ素子。