JP2005063926A - 発光デバイス - Google Patents

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敏彦 都築
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Abstract

【課題】光取出効率が高く、かつ、特定方向の輝度が高い、光利用率の高い発光デバイスを提供する。
【解決手段】有機ＥＬデバイス３の光取出面３１上に光取出シート１が設けられ、光取出シート１上にプリズムシート２が設けられる。光取出シート１は、光取出側１２に、光取入面１１に対して凸の第一の凸部１３が複数設けられた部材であり、第一の凸部１３の形状は、光取出面１１と接する面と概略平行な平面上に底面１３ａを設定された正四角錐である。プリズムシート２は、光取出面１１と概略平行に設定された光入射面２１を備え、光出射側２２に、光入射面２１に対して凸の第二の凸部２３が複数設けられたデバイスであり、第二の凸部２３の形状は正四角錐である。
【選択図】図２

Description

等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に、入射された光の光路を変換する光学デバイスが設けられた発光デバイスに関する。
従来、有機エレクトロルミネッセンスデバイス（有機ＥＬデバイス）や無機エレクトロルミネッセンスデバイス（無機ＥＬデバイス）等の等方向出射特性を備えた面状発光デバイスがある。また、面状発光デバイスを用いた照明装置やディスプレイなどの発光デバイスもある。
しかし、面状発光デバイスや、このデバイスを備えた発光デバイスは光取出効率が高くないことが知られている。この理由を、図１９を用いて説明する。
図１９に示すボトムエミッション型の有機ＥＬデバイス３００は、透明基板の光取出面３１０とは反対側の面上に、透明電極３３０、有機層３４０及び反射電極３５０が順次積層された構造をとり、有機層３４０から発せられた光が透明電極３３０及び透明基板３２０を通過して、光取出面３１０からデバイス外部へ出射される。
ここで、透明電極３３０から透明基板３２０に入射した光について考える。透明基板３２０に入射した光は、光取出面３１０における臨界角よりも小さい角度で当該面に入射すれば有機ＥＬデバイス３００外部へ出射される（例えば図中の光Ｌ１）が、光取出面３１０における臨界角よりも大きな角度で当該面に入射した光は全反射される（例えば図中の光Ｌ２）。このように、一部の光しか外部に出射されず、他の光は有機ＥＬデバイス３００内部側へ反射されてしまうことを防止するには、有機ＥＬデバイス３００を構成する材料のうち最も光取出側にある層（この場合には透明基板３１０）を、外部雰囲気（一般には空気）の屈折率よりも小さな材料で作製する必要があるが、そのようなことは実質的に極めて困難である。
以上のように光取出面３１０において有機ＥＬデバイス３００内部側へ全反射された光は、有機ＥＬデバイス３００内部で減衰したり（例えば図中の光Ｌ２’）、有機ＥＬデバイス３００の端部から外部へ出射されたり（例えば図中の光Ｌ２”）する。
このように、有機ＥＬデバイス等の面状発光デバイスは、デバイスの構造上、発生した光の一部しか光取出面３１０からデバイス外部へ取り出すことができていない。
したがって、このような面状発光デバイスを備えた発光デバイスは、十分な輝度が得られなかったり、また、十分な輝度を得るために消費電力が高くなったりしていた。
これに対し、ボトムエミッション型の有機ＥＬデバイスにおいて、透明基板の光取出面（光取出側）に、凹凸等を設けることで、光取出効率を高くする従来技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
しかしながら、上記従来技術等を用いて単に光取出効率を高するだけでは十分ではない。つまり、発光デバイスには、光取出面から出射される光量を多くするだけでなく、光取出面を基準として特定方向の輝度を高くすることが求められている。
例えば、図２０に示すような、有機ＥＬデバイスを備えた、透過型若しくは半透過型液晶パネルのバックライト（発光デバイス）４１０は、液晶パネルの非表示面４０１に対して入射角が概略０度で入射された光Ｌ３を用いて画像を表示する。したがって、上記バックライトは、光取出面の法線方向（正面方向）の輝度を最も高くすることが望まれる。
つまり、面状発光デバイスから光を多く取りだしても、特定方向の輝度（上記例では正面方向の輝度）が高くなければ、発光デバイスとしては取り出された光を実質的に利用することができない。
このように、発光デバイスには、面状発光デバイスで発生した光の当該デバイスからの取出効率を高くするだけでなく、発光デバイスとして取り出された光を実質的に利用できるようにする（光利用率を高くする）ことが要求される。
特開２０００−３２３２７２号公報
本発明は、上記要求に鑑みなされたものであり、等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に、入射された光の光路を変換する光学デバイスが設けられた発光デバイスにおいて、光取出効率が高く、かつ、特定方向の輝度が他の方向の輝度に比べて高い発光デバイスを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る第一の発光デバイスは、等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に、入射された光の光路を変換する光学デバイスが設けられている。
光取出部材と光学デバイスとは、離れて配置されていても良く、一部が接するように配置されていてもよい。
光取出部材は、面状発光デバイスの光取出面と接する面とは反対側に、当該面とは反対側に凸である第一の凸部、及び／又は当該面側に凹んでいる第一の凹部が複数設けられた透過性を有する部材である。そして、第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、光取出面と接する面と概略平行な平面上に底面を設定されたｎ角錐及び／又はｎ角錐台とされる。
つまり、第一の凸部と第一の凹部とは、上記側に混在していても良く、一方のみが存在していてもよい。
また、少なくとも発光デバイスから外部へ出射する光（出射するように設定されている光）に対する透過性を有していればよいのであって、他の波長の光に対する透過性を有していても当然よい。透過率は、適宜設定できるが、５０％以上、望ましくは７０％以上とされる。一般には、面状発光デバイスから発せられた光に対して透過性を有するように設定されたり、可視光（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ程度の波長の光）に対して透過性を有するように設定されたりする。当然、発光デバイスから外部へ出射しないように設定されている波長の光に対しては透過性を有さないように設定することもできる。
第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、すべて同一形状かつ同一の大きさであってもよいが、少なくとも他の一つの凸部又は凹部と異なる形状であってもよく、異なる大きさであってもよいが、少なくとも、ｎ角錐かｎ角錐台とされる。
なお本明細書においてｎ角錐とは、底面がｎ角形の錐のことを言う。ｎ角錐台とは、ｎ角錐において、頂点が切り取られ、上面と底面とが概略平行な形状のことを言う。また、底面（及び上面）以外の面のことを斜面と言う。
底面の形状は、正三角形、正方形、正五角形、正六角形等の各辺の長さが等しい多角形であってもよく、単なる三角形や四角形（長方形や台形等も含む）、五角形、六角形等の多角形であってもよく、星形等の１８０度以上の角を有する形状であってもよい。
また、底面を構成する一又は複数の辺が、曲線を有していても、辺全体として実質的に直線とみなすことができ、本発明の作用効果を得ることができる形状は、本発明における角錐又は角錐台に含まれる。
斜面において、その一部に曲面を有していても、斜面全体として実質的に平面とみなすことができる形状であれば、本明細書におけるｎ角錐又はｎ角錐台に含まれる。また、一部の斜面が曲面で構成されていても、当該面が実質的に平面とみなすことができる形状であれば、本明細書におけるｎ角錐又はｎ角錐台に含まれる。同様に、一又は複数の底辺が曲線で構成されている角錐又は角錐台も、本発明における角錐又は角錐台に含まれる。つまり、本発明の作用を実現するに十分な形状を備えている凸部又は凹部は、本発明における凸部又は凹部に含まれる。
底面を構成する角の一又は複数（全部を含む）や、斜面同士がなす角の一又は複数は、面取りされた形状とされていたり、角の代わりに曲線／曲面で構成されていたりしてもよい。
さらに、凸部及び／又は凹部のうちごく一部に前記条件を満たしていないものがあっても、本発明の作用を実現するに十分なだけの凸部及び／又は凹部が上記条件を備えている光取出部材は、本発明における光取出部材に含まれる。
光学デバイスは、光取出面と概略平行に設定された光入射面を備え、光入射面とは反対側に、光入射面とは反対側に凸の第二の凸部、及び／又は光入射面側に凹んでいる第二の凹部が複数設けられた透過性を有するデバイスである。そして、第二の凸部及び／又は第二の凹部の形状は、それぞれ、光入射面と概略平行な平面上に底面が設定されたｍ角錐又はｍ角錐台である。角錐や角錐台の定義や、透過性の定義等は光取出部材と同様である。
また、ｎ及びｍは下記（１）〜（２）のいずれかの条件を満たす。
（１）ｎはｍの自然数倍の大きさの数。
（２）ｍはｎの自然数倍の大きさの数。
（ただし、ｎ及びｍは、それぞれ３以上の自然数。）
本発明に係る第二の発光デバイスは、上記第一の発光デバイスとは、光学部材が以下のように異なる。
このデバイスにおける光学部材は、面状発光デバイスの光取出面と概略平行に設定された光出射面を備え、光出射面とは反対側に、光出射面に対して第二の凸部及び／又は第二の凹部が複数設けられた透過性を有するデバイスである。第二の凸部及び／又は第二の凹部の形状は、光出射面と概略平行な平面上に底面が設定されたｍ角錐及び／又はｍ角錐台である。
つまり、光取出部材における凸部及び／又は凹部が設けられた面と、光学部材における凸部及び／又は凹部が設けられた面とが向かい合うように配置されている。
また、上記第一〜第二の発光デバイスにおいては、光取出部材は、面状発光デバイスにおける基板としての役割を兼ねていてもよい。
つまり、光取出部材上に面状発光デバイスを形成しても良く、面状発光デバイスにおける最も光取出側の層が上記光取出部材としての機能を持つように加工してもよい。
さらに、第一〜第二の発光デバイスは、第一の凸部及び／又は第一の凹部と、第二の凸部及び／又は第二の凹部が、さらに、下記（３）〜（５）のいずれかの条件を満たしていると好ましい。
（３）第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、それぞれ正ｎ角錐又は正ｎ角錐台である。
（４）第二の凸部及び／又は第二の凹部の形状は、それぞれ正ｎ角錐又は正ｎ角錐台である。
（５）第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、それぞれ正ｎ角錐又は正ｎ角錐台であり、かつ、第二の凸部及び／又は第二の凹部の形状は、それぞれ正ｎ角錐又は正ｎ角錐台である。
また、第一〜第二の発光デバイスは、第一の凸部及び／又は第一の凹部と、第二の凸部及び／又は第二の凹部が、さらに、下記（６）〜（８）のいずれかの条件を満たしているとよい。
（６）第一の凸部及び／又は第一の凹部は、それぞれの底辺が、隣り合う凸部又は凹部の底辺の一つと共通である。
（７）第二の凸部及び／又は第二の凹部は、それぞれの底辺が、隣り合う凸部又は凹部の底辺の一つと共通である。
（８）第一の凸部及び／又は第一の凹部は、それぞれの底辺が、隣り合う凸部又は凹部の底辺の一つと共通であり、かつ、第二の凸部及び／又は第二の凹部は、それぞれの底辺が、隣り合う凸部又は凹部の底辺の一つと共通である。
なお、ｎ又はｍは、３、４及び６であることが好ましい。
本発明に係る第三の発光デバイスは、等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に、入射された光の光路を変換する第一の光学デバイス及び第二の光学デバイスが順次設けられている。
光取出部材は、面状発光デバイスの光取出面と接する面とは反対側に、当該面とは反対側に凸である第一の凸部及び／又は当該面に対して凹んでいる第一の凹部が複数設けられた透過性を有する部材である。第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、光取出面と接する面と概略平行な平面上に底面を設定された四角錐及び／又は四角錐である。
第一の光学デバイス及び第二の光学デバイスは、光取出面と概略平行に設定された光入射面を備え、光入射面とは反対側に、柱状の単位プリズム部が、長軸方向が互いに概略平行になるように複数形成された、透過性を有するデバイスである。
第一の光学デバイスの光入射面は、光取出部材の光取出面と互いに向き合うように配置されている。第二の光学デバイスの光入射面は、第一の光学デバイスの光入射面とは反対側と互いに向き合うように配置されている。
第二の光学デバイスは、当該デバイスに形成された単位プリズム部の長軸方向が、第一の光学デバイスに形成された単位プリズム部の長軸方向と概略直交するように配置されている。
本実施の形態に係る第四の発光デバイスは、第一の光学デバイス及び第二の光学デバイスが以下のように構成されている点が第三の発光デバイスと異なる。
第四の発光デバイスにおける第一の光学デバイス及び第二の光学デバイスは、光取出面と概略平行に設定された光出射面を備え、当該光出射面とは反対側に、柱状の単位プリズム部が、長軸方向が互いに概略平行になるように複数形成された、透過性を有するデバイスである。
第一の光学デバイスの光出射面とは反対側は、前記光取出部材の光取出面と互いに向き合うように配置されている。第一の光学デバイスの光出射面が、前記第二の光学デバイスの光出射面とは反対側と互いに向き合うように配置されている。
第二の光学デバイスは、当該デバイスに形成された単位プリズム部の長軸方向が、第一の光学デバイスに形成された単位プリズム部の長軸方向と概略直交するように配置されている。
なお、第三〜第四の発光デバイスも、第一〜第二の発光デバイスと同様に、光取出部材が、前記面状発光デバイスにおける基板としての役割を兼ねるようにしてもよい。
第一〜第四の発光デバイスにおける面状発光デバイスとしては、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子や無機エレクトロルミネッセンス素子が好適に採用することができる。
第一〜第四の発光デバイスにおける光取出部材は、第一の凸部及び／又は第一の凹部を構成する一又は複数の斜面が、光取出面と接する面と概略平行な平面の法線に対して、１５度以上２７．５度を超えない範囲、及び、５０．０度を超えて８２．５度を超えない範囲になるように設定するとよい。好ましくはすべての斜面が上記角度範囲内に設定されるとよい。
本発明によれば、等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に所定の距離を空けて、入射された光の光路を変換する光学デバイスが設けられた発光デバイスにおいて、光取出効率が高く、かつ、特定方向の輝度が高い、光利用率の高い発光デバイスを提供することことができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、第一の実施の形態に係る液晶表示装置のバックライト（発光デバイス）について説明する。なお、図１〜図１５において、同等の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付した。
《第一の実施の形態》
図１に、本実施の形態に係るバックライトの構成を説明するための概略構成図を示す。図１に示すように、面状発光デバイスである有機ＥＬデバイス３の光取出面３１側に、光取出部材としての光取出シート１、及び、光学デバイスとしてのプリズムシート２が設けられている。まず、各構成要素について詳細に説明し、あわせて製造方法について説明する。
〈光取出シート１〉
図２及び図３に示すように、光取出シート１は、有機ＥＬデバイスの光取出面３１と接する面（以下、光取入面と表記する。）１１を有し、光取入面１１と反対側１２に、光取入面１１と反対側に凸になっている凸部（第一の凸部）１３が複数設けられている。第一の凸部１３は、光入射面１１と概略平行な仮想的な平面１０Ｆ上に底面１３ａが設定された、正四角錐形状である。
第一の凸部１３は、光取出側１２に敷き詰められている。つまり、各第一の凸部１３の底辺は、それぞれ、隣り合う第一の凸部１３の底辺と共通である。なお、光取出側１２における外周部（最も縁）に設けられている凸部１３の底辺における一辺乃至二辺は、隣り合う凸部１３がないため、当然、他の凸部１３の底辺と共通ではない。
各第一の凸部１３は、それぞれ同一の大きさ・形状である。つまり、光取出シート１の光取出側１２には、同一形状・大きさの正四角錐が敷き詰められている。
第一の凸部１３の大きさは、適宜設定できるが、一般には、底辺が１μｍ〜９００μｍ程度、高さが１μｍ〜１２００μｍ程度に設計される。
光取出シート１は、少なくとも、有機ＥＬデバイス３で発せられて、本実施の形態に係るバックライトから外部へ出射される光に対する透過性を有していれば良く、シート形成時にシートに上記特性を付与する材料であれば、公知の光学部材に用いられる公知の材料を適宜採用できる。
また、光取出シート１の屈折率は、面状発光デバイス（本例では有機ＥＬデバイス３）の最も光取出側に設けられた層の屈折率と、外部雰囲気（一般には空気）の屈折率との間の値になるようにすることが好ましく、一般には屈折率が１．４〜１．７程度の材料が選択される。
なお、それぞれ同一の材料で形成された層、又はそれぞれ異種の材料で形成された層の積層構造を採用することもできる。
以上のような条件を具備する材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル（屈折率ｎ＝１．４９）、アートン（登録商標、ｎ＝１．５１）、ゼオノア（登録商標、ｎ＝１．５２）、ガラス（ｎ＝１．５３）、ポリ塩化ビニル（ｎ＝１．５４）、ポリエチレンテレフタラート（ｎ＝１．５７）、ポリカーボネート（ｎ＝１．５８）、ポリスチレン（ｎ＝１．５９）等を挙げることができる。
凸部１３は公知の方法によって設けることができ、例えば以下のような方法によって設けることもできる。
・以上のような材料で形成された板状の部材から凸形状を切りだして設ける方法。
・以上のような材料で形成された板状の部材に、マスクやフォトリソグラフィ等を用いた公知の加工法を用いて凸部を設ける方法。
・予め凸部を作製するための型を用意しておき、この型に上記したような材料を流し込み、固化させて、凸部を有する光取出シート１を作製する方法。
光取出シート１の光取入面１１と有機ＥＬデバイス３の光取出面３１とは望ましくは密着される。また、光取出シート１の屈折率から有機ＥＬデバイス３の最も光取出面側に設けられた層の屈折率の間のいずれかの値の屈折率になるようにしてもよい。このように設計するには、光取出シート１と有機ＥＬデバイス３の最も光取出面側に設けられた層とが、例えば熱やＵＶ等を加えられることで両者が密着するような材料を選択したり、上記した値を有する接着剤や接着シート等によって両者を接着させたりすればよい。
このように両者を密着させるのは、両者の間に、例えば空気等が存在してしまうと、その部分においては、有機ＥＬデバイス３の光取出面３１から外部へ光を取り出す機構が従来と同様になってしまうからである。つまり本実施の形態における作用効果を得ることが困難となるからである。
このように有機ＥＬデバイス３の光取出面上に光取出シート１を設けることにより、このシートを設けない場合と比べて外部へ取り出される光の量が多くなる。すなわち、光取出効率が高くなる。
従来の有機ＥＬデバイスは、光取出面が平面であるため、光取出面の法線方向を基準として所定角度範囲の光しか外部へ出射されない。一方、本実施の形態では、斜面１３ｂと概略垂直方向を基準とする所定角度範囲内の光を外部へ出射できる。つまり、従来の有機ＥＬデバイスの光取出面における臨界角よりも大きな角度で仮想的な平面１０Ｆに進入した光は、従来の有機ＥＬデバイスでは光取出面において全反射されてしまうが、斜面１３ｂが仮想的な平面１０Ｆに対して斜めであるため外部に出射される。また、本実施の形態では、斜面１３ｂは４面有り、これらの面積の合計は、底面１３ａの面積よりも大きい。したがって、本実施の形態に係るバックライトは、従来のバックライトよりも光取出効率が高い。
（プリズムシート２）
本実施の形態におけるプリズムシート２は、光取出シート１と同一形状である。つまり、図２や図３に示す光取出シート１と同一物であって、図中において、下記の構成要素はそれぞれ同等である。
・光取入面１１
：光入射面２１
・第一の凸部１３
：第二の凸部２３
・第一の凸部１３の底面１３ａが設定される仮想的な平面１０Ｆ
：第二の凸部２３の底面２３ａが設定される仮想的な平面２０Ｆ
・光取入面１１の法線１０Ｎ
：光入射面２１の法線２０Ｎ
・法線１０Ｎと第一の凸部の斜面１３ｂとがなす角度θ１０
：法線２０Ｎと第二の凸部の斜面２３ｂとがなす角度θ２０
プリズムシート２は、より詳細には、図２に示すように以下の形状等を備える。プリズムシート２は、有機ＥＬデバイス３の光取出面３１と概略平行に設定された光入射面２１を備え、光入射面２１とは反対側２２に、光入射面２１とは反対側に凸になっている凸部（第二の凸部）２３を備える。第二の凸部２３は、光入射面２１と概略平行な仮想的な平面２０Ｆ上に底面２３ａが設定された正四角錐形状である。
プリズムシート２形成用の材料や、形成方法は、光取出シート１形成用の材料や形成方法として採用できる材料・方法を適宜採用すればよいが、本実施の形態においては、光取出シート１と同一の材料により、同一の製造方法によって、同一形状（寸法）のシートとして製造される。
したがって、光取出シート１において、第一の凸部１３の斜面１３ｂと光取入面１１の法線１０Ｎとがなす角度θ１０と、第二の凸部２３の斜面２３ｂと光入射面２１の法線２０Ｎとがなす角度θ２０とは概略同一の大きさである。
なお、本明細書において法線と斜面とのなす角度とは、両者でなす最小の角度のことを言う。別言すれば、斜面上で凸部の頂点を通り底辺に垂直な直線と法線とがなす角度のことを言う。
プリズムシート２の光出射側２２には、第一の凸部１３と同一形状・大きさの正四角錐が敷き詰められている。第二の凸部２３の大きさは、第一の凸部１３の大きさと同様に適宜設定することができるが、本実施形態においては第一の凸部１３の大きさと同じである。
光取出シート１の光取出側１２における隣り合う第一の凸部１３の頂点を通る直線と概略平行な直線が、プリズムシート２の光出射側２２における隣り合う第二の凸部２３の頂点を結ぶ直線として存在するように、プリズムシート２が配置されている。つまり、プリズムシート２は、第二の凸部２３の並ぶ方向が、第一の凸部１３の並ぶ方向と概略同じになるように配置されている。
なお、プリズムシート２の光入射面２１の法線２０Ｎ方向（すなわち光取出シート１の光取入面１１の法線１０Ｎ方向）から見た際に、第一の凸部１３の頂点の位置と第二の凸部２３の頂点の位置とは、概略一致していても良く、一致していなくてもよい。
プリズムシート２における屈折率等、上記していない条件は、公知のプリズムシートで採用される条件を適宜設定できるが、本実施の形態におけるプリズムシート２の屈折率は光取出シート１の屈折率と同じに設定されている。
また、プリズムシート２と光取出シート１との距離は適宜設定される。
（有機ＥＬデバイス３）
有機ＥＬデバイス３は、公知の有機ＥＬデバイスであれば適宜採用することができる。例えば、図２に示すように、ガラスや樹脂等で形成された透明基板３２上に、ＩＴＯやＩＺＯ等で構成された透明電極３３、Ａｌｑ３やＤＰＶＢｉ、ＥＭ２、Ｐ１、ＤＳＡ、ｔＢｕ−ＰＴＣ、ＣＮ−ＰＰＶ等のポリパラフェニレンヴィニレン誘導体、ＰＴＯＰＴ等のポリチオフェン誘導体、ＰＯ−ＰＰＰ等のポリパラフェニレン誘導体、ＰＤＰＡ等のポリアセチレン誘導体などの有機発光材料を含有する有機層３４、及び、アルミニウムやクロム等で構成された反射電極３５が順次積層されて形成することができる。
なお、有機ＥＬデバイス３の層構成や形成用材料はこれらに限定されず、例えば、キャリア（正孔、電子）の注入機能や輸送機能を担う層を別個に設けたり、有機ＥＬデバイスをパッシベーション膜で覆ったり、上記した各層を積層構造にしたりするなど、公知の有機ＥＬデバイスに採用できる技術を適宜採用できる。
有機ＥＬデバイス３の製造方法は、公知の有機ＥＬデバイスの製造方法を採用することができ、例えば真空蒸着法やスパッタ法、インクジェット法等を採用できる。
〈メカニズム・作用〉
次に、図４、図５を参照しながら、上記バックライトの正面輝度が極めて高くなるメカニズムについて説明する。なお、これらの図における、他の線よりも太い矢印付きの実線は、光の進行方向を示している。まず、図４を用いて、正面輝度が高くなる第一のメカニズムについて説明する。
前記したように、有機ＥＬデバイス３の光取出面からデバイス外部へ取り出される光の量は限定されるが、本実施の形態では光取出シート１を有機ＥＬデバイス３上に設けられているため、図４（ａ）に示すように、光取入面１１と概略平行な平面において、第一の凸部１３の斜面１３ｂと前記平面との交線（交点の集合、直線）に垂直方向へ出射される光の成分が従来よりも多くなる。つまり、斜面１３ｂから出射した光を光取入面１１と概略平行な平面に射影した場合に、当該平面において、斜面１３ｂと垂直方向における輝度（光取出側における四方向の輝度）が他の方向における輝度よりも高くなる。
光取出シート１から出射された光はプリズムシート２に入射する。プリズムシート２は、前記した形状、すなわち光入射面２１に対して斜めである斜面２３ｂを備えているため、図４（ｂ）に示すように、光入射面２１と概略平行な平面において、第二の凸部２３の斜面２３ｂと前記平面との交線に垂直な方向から入射された光の進行方向を、光入射面２１の法線方向、つまり正面方向へ変換する。
一方、プリズムシート２は、前記したように、隣接する凸部２３の頂点を結ぶ直線に、光取出シート１における隣接する凸部１３の頂点を結ぶ直線と概略平行な直線が存在するように配置されている。したがって、光取出側１２における上記四方向へ出射された光の進行方向を正面方向に変換する。
以上をまとめると、光取出シート１から上記四方向へ出射される光の量は他の方向へ出射される光の量よりも多く、かつ、プリズムシート２がこの方向へ出射された（入射された）光の光路を正面方向へ変換するため、プリズムシート２から正面方向へ出射される光の量は、他の方向へ出射される光の量と比べて極めて高くなる。すなわち、光取出効率だけでなく、光利用効率も極めて高い発光デバイスであるバックライトを提供することができる。
次に、図５を用いて、本実施の形態に係るバックライトが、正面輝度を高くする他の構成例及びメカニズムについて説明する。
モンテカルロ法を用いた光線追跡シミュレーションを行った結果、光取出シート１は、第一の凸部の斜面１３ｂと光取入面の法線１０Ｎとのなす角度θ１０によっては、図５（ａ）に示すように、光取入面１１と概略平行な平面において、第一の凸部の斜面１３ｂ同士がなす辺方向に進む光の成分が多くなることが分かった。つまり、出射される光を上記平面に射影した場合に、上記辺を上記平面に射影した方向に進む光の成分が多くなる。
プリズムシート２は、前記同様に、光入射面２１と概略平行な平面において、斜面２３ｂと前記平面との交線に概略垂直に入射される光の成分を正面方向（光入射面の法線２０Ｎ方向）へ変更する。
したがって、プリズムシート２を、隣接する第二の凸部２３の頂点を結ぶ直線が、光取出シート１における隣接する第一の凸部１３の頂点を結ぶ直線と概略４５度になるように配置すれば、前記同様に、光取出側１２における上記四方向へ出射された光の進行方向を正面方向に効率的に変換できる。
〈効果〉
このように、バックライトは、等方向出射特性を有する有機ＥＬデバイス３の光取出面３１上に光取出シート１が望ましくは密着して設けられ、光取出シート１よりも光取出側１２にプリズムシート２が設けられており、各構成要素が以下の要件を備えているために、正面方向の輝度が極めて高くなる。
・光取出シート１は、光取入面１１とは反対側１２に、光取入面１１に対して凸となっている第一の凸部１３が複数敷き詰められている。
・第一の凸部１３は、光取入面１１と概略平行な仮想的な平面１０Ｆ上に底面１３ａが設定された正四角錐形状である。
・光取出シート１及びプリズムシート２は、バックライトから外部へ出射する光に対する透過性を備えている。
・プリズムシート２は、光取出シート１と同一形状である。
また、以上の構成を備えているために、さらに、以下の作用効果を得ることもできる。
（ａ）製造工程の省力化
光取出シート１とプリズムシート２とを同一物としたために、両者を別個に設計・製造する必要がなくなるからである。
〈変形例〉
また、バックライトは、以下のように変形することのできる。またこれらの変形例を、互いに矛盾しない範囲内で適宜組み合わせて採用することもできる。
（変形例１：光取出シート１とプリズムシート２とを異なる屈折率のシートとする）
前記実施の形態においては、上記（ａ）の効果を得るために光取出シート１とプリズムシート２とを全く同一のシートとしたが、両者は互いに屈折率の異なるシートとしてもよい。
このように両者の屈折率を異なるものとし、スネルの法則等の光学の法則に従った光学シミュレーションなどを行えば、さらに、（ｂ）光取出シート１及び／又はプリズムシート２を薄くすることもでき、ひいてはバックライトを薄くすることができたり、（ｃ）正面方向の輝度をより高くするように設計できたりする、といった効果を得ることも可能になる。
すなわち、プリズムシート２の凸部２３が光入射面２１に対して斜めの面（斜面２３ｂ）を備えているため、光入射面２１から入射された光を、光入射面２１を基準にして法線方向等の特定方向へ屈折し、この方向の輝度を高くすることができる。
（変形例２：斜面の角度θ１０とθ２０とを異なるように設計する）
光取出シート１における法線１０Ｎと凸部の斜面１３ｂとがなす角度θ１０と、プリズムシート２における法線２０Ｎと凸部の斜面２３ｂとがなす角度θ２０とを異なる角度になるように設計してもよい。
この際、正面輝度が最も高くするための最適な角度θ１０及びθ２０を設定したり、両シートの厚みが薄くなるような設定にしたりすれば、上記（ｂ）や（ｃ）の効果を得ることができる。
また、第一の凸部１３と第二の凸部２３の大きさを変えたり形状を変えたりすることも当然に可能であり、これによっても本実施形態における作用効果が得られ、さらに上記（ｂ）や（ｃ）の作用効果を得ることが可能となる。
つまり、プリズムシート２の凸部２３が光入射面２１に対して斜めの面（斜面２３ｂ）を備えているため、光入射面２１から入射された光を、光入射面２１を基準にして法線方向等の特定方向へ出射し、この方向の輝度を高くすることができる。
（変形例３：凸部の形状を他の正四角錐以外の角錐にする）
第一の凸部１３の形状及び／又は第二の凸部１３の形状を、正四角錐以外の形状にしてもよい。
なお、第一の凸部１３の形状を正ｎ角錐（ｎは３以上の自然数）とし、第二の凸部の形状を正ｍ角錐（ｍは３以上の自然数）とすると、ｎとｍとの間には下記（１）〜（２）のいずれかの条件を具備しているとよい。
（１）ｎはｍの自然数倍の大きさの数。
（２）ｍはｎの自然数倍の大きさの数。
例えば、図６（ａ）に示すように第一の凸部１３の形状を正三角錐とした場合には、図６（ｂ）に示すように第二の凸部２３の形状は正三角錐にしたり、図６（ｃ）に示すように正六角錐にしたりするとよい。これは、前記したメカニズムから明らかなように、光取出シート１からは、光取入面１１と概略平行な面において、光取入面１１に概略平行な平面における、斜面１３ｂと前記平面とがなす交線から垂直な方向へ出射される光が多いからである。すなわち、光取出側１２における上記平面において、三方向へ出射される光の量が極めて多いため、この光を集光して正面方向へ出射するためには、プリズムシート２も、上記方向に対応した斜面を有していると、正面方向等の特定方向の輝度を十分に高くすることが可能になる。
また、前記したように、θ１０によっては、光取入面１１と概略平行な面において、第一の凸部１３の辺方向へ進む光の成分が多くなる。したがって、この特性に合わせてプリズムシート２の配置方向を適宜設定すれば、正面方向の輝度を高くすることができる。
なお、図７に示すように、一方のシートにおいて正三角錐の凸部を敷き詰める場合には、他方のシートは、正三角錐の凸部を敷き詰めるか、正六角錐の凸部を敷き詰めるとよい。
例えば、光取出シート１において正三角錐の凸部１３を敷き詰めた場合には、光取出側１２から見た場合に図７に示すように上下逆さまの三角形が配列される。そのため、図中矢印付きの実線で示すように光取出側１２において六方向へ進む光が多くなるため、プリズムシート２には上記のような形状を採用して、六方向へ進む光を正面方向へ集光すると、正面方向の輝度を極めて高くすることが可能になる。
また、ｎ又はｍを３、４、６にすると、第一の凸部／第二の凸部を敷き詰めることができるため、上記した作用効果を極めて多く得ることができる。
このように、上記した以外の実施形態を採用する場合には、光取出シート１の、光取入面１１と概略平行な平面における出射光量の多い方向の光を実測したりシミュレーションしたりし、この方向にあわせて、正面方向の輝度を効果的に高くするプリズムシート２の配置方向を実測したりシミュレーションしたりすればよい。また、正面方向以外の方向の輝度を高くする場合にも、適宜設計を変更すればよい。このことは、以下の変形例においても同様である。
（変形例４：正角錐台）
第一の凸部１３及び／又は第二の凸部２３の形状を正角錐台にしてもよい。
前記した本実施の形態に係るメカニズムからも明らかなように、両凸部は、それぞれ前記したような斜面を備えているために正面方向の輝度が高くできる。また、角錐台の上面は、光出射面と垂直に発せられた光の一部を、他の方向へ屈折することなくそのままの方向に通過させて外部へ出射されるため、正面輝度の向上に貢献する。したがって、凸部の形状を以上のような斜面を備えた正角錐台にしても、上記同等の作用効果を得ることができる。
例えば、図８（ａ）に示すように第一の凸部１３の形状を正四角錐台とし、（ｂ）に示すように第二の凸部２３の形状を正四角錐としてもよい。
なお、このように凸部の形状として正角錐台を採用する場合にも、前記した理由により、第一の凸部１３及び第二の凸部２３は、上記（１）〜（２）のいずれかの条件を満たしている必要がある。
（変形例５：単なる角錐や角錐台とする）
以上の実施の形態においては、光取出シート１及びプリズムシート２は、底面の形状が正多角形の凸部を設けられているが、底面の形状が正多角形ではない凸部でシートを構成することもできる。
例えば図９（ａ）に示すように、一方のシートを、底面の形状が長方形である四角錐の凸部を備えたシートとし、図９（ｂ）に示すように、他方のシートを、底面の形状が正方形である正四角錐の凸部を備えたシートとしてもよい。
このように、凸部の形状を正ｎ角錐（正ｍ角錐）としなくても、シートの屈折率として適切な値を選択したり、両シートの距離を適切に設定したり、凸部の大きさを適切な大きさに設定したりすれば、前記同等の作用効果を得ることができる。これは、凸部が光入射面に対して斜めの面（斜面）を有していることに起因する。
なお、このように構成する場合であっても、光取出シート１から出射された光のうち、光量の多い方向の光の光路をプリズムシート２が正面方向へ変換するためには、上記（１）〜（２）のいずれかの条件を満たすように各シートを設計する必要がある。
この場合であっても、ｎ及びｍを３、４又は６にすれば、第一の凸部／第二の凸部を敷き詰めることができるため、ｎやｍを他の数にした場合と比べて大きな作用効果を得ることができうる。
また、本変形例において、角錐又は角錐台の形状を適当な形状に設計すれば、（ｄ）正面方向以外の方向の輝度が高いバックライトを提供したり、（ｅ）光出射側２２において二方向以上の方向の輝度が他の方向の輝度と比べて高いバックライトを提供したりすることもできる。
つまり、（イ）光取出シートが、光取出側に、光取入面に対して斜めの面を有しており、かつ、（ロ）プリズムシートが、上記光取入面（光入射面）に対して斜めの面を有しているために、特定方向の輝度を高くすることができる。さらに、（ハ）光取出シートに設けられた凸部や凹部が角錐形状や角錐台形状であるため、前記したように従来の有機ＥＬデバイスよりも光取出効率を高くすることができる。
当然、光取出シート１及びプリズムシート２における凸部の底面の形状を、それぞれ長方形にしてもよく、正方形や長方形以外の形状にしてもよい。
（変形例６：一方のシートのみ凸部敷き詰めたる／凸部を敷き詰めない）
一方のシートの凸部を敷き詰めないようにしたり、両方のシートの凸部を敷き詰めないようにしたりしてもよい。上記した作用効果は、前記したように、光取入面１１又は光入射面２１に対する斜面１３ａ又は２３ａのなす角度によって得られるからである。
ただし、凸部を敷き詰めた方が、前記した効果をより得ることができる。そのためには、前記したように、ｎ及びｍを３、４又は６の中から選択された数とし、かつ上記（１）〜（２）の条件を満たす形状の凸部にするとよく、さらには、第一の凸部及び第二の凸部の形状を、それぞれ、正ｎ角錐若しくは正ｎ角錐台、又は、正ｍ角錐若しくは正ｍ角錐台とするとよい。
（変形例７：一方のシート又は両シートを、凸部の代わりに凹部を設ける）
光取出シート１及び／又はプリズムシート２において、凸部を設ける代わりに凹部を設けてもよい。
例えば、図１０に示すように、光取出シート１において、光取入面１１とは反対側１２に、光取入面１１に対して凹んだ第一の凹部１３’を設けてもよい。第一の凹部１３’は、第一の凹部１３と同様に、光取入面１１と概略平行な平面上に底面１３ａ’が設定された角錐又は角錐台、好ましくは正角錐又は正角錐台である。この構成でも、上記実施の形態と同様に、光取入面１１に対して前記同様の斜面を備えているため、前記した作用効果を得ることができる。
当然、プリズムシート２が、第二の凸部の代わりに凹部（第二の凹部）を有するシートであっても良く、両シートが、それぞれ凸部の代わりに凹部を有するシートであってもよい。
（変形例８：凸部と凹部とが混在したシートを採用する）
光取出シート１及び／又はプリズムシート２を、凸部及び凹部が混在するシートにしてもよい。
例えば、図１１に示すように、光取出シート１を、光取入面１１とは反対側１２に、光取入面１１に対して凸となっている第一の凸部１３と、光取入面１１に対して凹んでいる第一の凹部１３’とが混在したシートとすることもできる。この構成でも、上記実施の形態と同様に、光取入面１１に対して前記同様の斜面を備えているため、前記した作用効果を得ることができる。
（変形例９：プリズムシート２において第二の凸部及び／又は第二の凹部を設ける側（面）を変更する）
図１２に示すように、プリズムシート２を、光取出シート１と対向する側が、当該側とは反対側の面（光出射面）２２’に対して凸となっている、第二の凸部２３’を備えたシートにしてもよい。このシートであっても、前記同様の斜面を備えているため、前記した作用効果を得ることができる。この理由は、第二の凸部２３’の斜面に入射された光が、光出射面２２’で屈折し、光出射面２２’の法線方向等の特定方向へ出射するからである。
当然、図１３に示すように光出射面２２’に対して凹んでいる、第二の凹部２３”を備えたシートであっても、第二の凸部２３’及び第二の凹部２３”が混在したシートであっても、前記同等の作用効果を得ることができる。
（変形例１０：プリズムシート２において両面に第二の凸部を有する構成）
図１４に示すように、プリズムシート２の両面（両側）に、第二の凸部を設けてもよい。この構成によっても、第二の凸部が前記同様の斜面を備えているため、前記した作用効果を得ることができる。
当然、第二の凸部の代わりに第二の凹部が設けられたシートであっても、また、第二の凸部と第二の凹部とが混在したシートであっても、同等の作用効果を得ることができる。
（変形例１１：光取出シート１が有機ＥＬデバイス３の基板を兼ねる）
バックライトにおいて、光取出シート１が有機ＥＬデバイス３の基板としての役割を兼ねていてもよい。
例えば図１５に示すように、光取出シート１の光取入面１１上に、有機ＥＬデバイス３を構成する各層（例えば透明電極３２、有機層３３及び反射電極３４）を形成してもよい。
このように構成すれば、有機ＥＬデバイス３の基板と光取出シート１とが共有化されるため、（ｇ）バックライトの薄型化が可能であり、また、（ｈ）透明基板における光の減衰を低減することができる。
また、有機ＥＬデバイス３作製後に、有機ＥＬデバイス３の最も光取出側に設けられた層の表面に、第一の凸部及び／又は第一の凹部を形成することでも、上記同等の構成が得られる。
この場合、有機ＥＬデバイス３における有機層３３等を保護した上で、公知の基板加工法によって第一の凸部及び／又は第一の凹部を形成すればよい。
（変形例１２：他の面状発光デバイスを採用）
有機ＥＬデバイスの代わりに、導光板及び冷陰極管により構成された面状発光デバイスや無機ＥＬデバイスを採用することも当然に可能である。
（変形例１３：バックライト以外に適用する）
上記バックライトは、液晶表示装置におけるバックライトとして設計されているが、他の用途に用いることも当然に可能である。例えば、照明装置として用いることもできる。
また、有機ＥＬデバイス（面状発光デバイス）で画像を表示できるようにしてもよい。例えば、パッシブマトリックス方式やアクティブマトリックス方式などの公知の駆動回路を有機ＥＬデバイスに組み込んで有機ＥＬデバイスに画像を表示できるようにすれば、特定方向に鮮明な画像を提供できる。
（変形例１４：光取出シート１に対するプリズムシート２との配置位置を変更する）
光取出シート１に対するプリズムシート２の配置位置は、前記した実施形態や変形例に限定されることなく、他の配置位置にすることもできる。
例えば、光取出シート１の光取出側１２における隣り合う第一の凸部１３の頂点を通る直線と、プリズムシート２の光出射側２２における隣り合う第二の凸部２３の頂点を通る直線とが、概略平行でないようにプリズムシート２を配置してもよい。
また、光取入面１１と、光入射面２１若しくは光出射面２２とが概略平行にならないように設定してもよい。
このような構成によっても、例えば上記（ｄ）や（ｅ）のような効果を得ることが可能になる。
プリズムシート２とは、光取出シート１から所定の距離空けて配置しても良く、また、一部が光取出シート１に接するように配置してもよい。
次に、第二の実施の形態に係る液晶表示装置のバックライト（発光デバイス）について、図１６〜図１８を参照しながら説明する。なお、図１６〜図１８における構成要素には、図１〜図１５における構成要素と同等のものについてはこれと同一の符号を付した。
《第二の実施の形態》
図１６に示すように、第二の実施の形態に係るバックライトは、有機ＥＬデバイス３の光取出面３１側に、光取出シート１が設けられ、光取出シート１上に、第一の光学デバイスとしての第一のプリズムシート５が設けられ、第一のプリズムシート５上に、第二の光学デバイスとしての第二のプリズムシート６が設けられている。
有機ＥＬデバイス３及び光取出シート１については、光取出シート１の凸部及び／又は凹部が四角錐形状又は四角錐台形状である点を除き、第一の実施の形態と同様に構成でき、また、前記同様に変形できるため、説明を省略する。以下には、プリズムシート５、６と、第二の実施の形態に係るバックライトのメカニズム（作用）について詳細に説明する。
〈プリズムシート５、６〉
図１６に示すように、第一のプリズムシート５は、光入射面５１を備え、光入射面５１とは反対側（光出射側５２）に、三角柱状の単位プリズム部５３が複数形成されている。各単位プリズム部５３は、その長軸５４方向が互いに概略平行になるように配置されている。
第二のプリズムシート６は、第一のプリズムシート５と同様の形状を有する。つまり、図１６に示すように、光入射面６１を備え、光入射面６１とは反対側（光出射側６２）に、三角柱状の単位プリズム部６３が複数形成されている。各単位プリズム部６３は、その長軸６４方向が互いに概略平行になるように配置されている。
図１６に示すように、第一のプリズムシート５は、光取出シート１の光取出側１２に、光取出側１２と光入射面５１とが互いに向き合うように配置される。第二のプリズムシート６は、第一のプリズムシート５の光出射側５２に、光出射側５２と光入射面６１とが互いに向き合うように配置される。
第一のプリズムシート５の光入射面５１及び第二のプリズムシート６の光入射面６１は、それぞれ、光取出シート１の光取入面１１と概略平行になるように配置される。
そして、第一のプリズムシート５の長軸５４方向と第二のプリズムシート６の長軸６４方向とは、概略直交するように配置される。
第一のプリズムシート５及び第二のプリズムシート６は、バックライトから出射する波長の光に対して少なくとも透過性を有していればよい。したがって、光取出シート１形成用の形成用の材料として挙げたような材料をはじめ、公知のプリズムシート形成用に用いられる材料を適宜採用できる。また、前記したような製造方法をはじめとして、公知のプリズムシートの製造方法を採用して製造することができる。
以上の構成・構造を有する第二の実施の形態に係るバックライトは、以下のメカニズムにより、第一の実施の形態に係るバックライトと同等の作用・効果を得ることができる。
〈メカニズム・作用〉
図１７は、光取出シート１の光取出方向（光取出量が多い方向）を矢印で示した図である。
前記したように、光取出シート１は、光取入面１１と概略平行な平面において、第一の凸部１３の斜面１３ｂと前記平面との交線に垂直方向へ出射される光の成分が従来よりも多くなる。つまり、図１７において、斜面１３ｂから出射した光を光取入面１１と概略平行な平面に投影した場合に、当該平面において、Ｓ方向並びにＳ’方向と、Ｔ方向並びにＴ’方向における輝度が、他の方向における輝度よりも高くなる。
また、第一の実施の形態に係るバックライトにおいても説明したように、第一の凸部の斜面１３ｂと光入射面の法線１０Ｎとのなす角度θ１０によっては、図１８に示すように、光取入面１１と概略平行な平面に投影した場合に、当該平面において、第一の凸部の斜面１３ｂ同士がなす辺方向を上記平面に投影した方向へ進む光の成分が多くなる。つまり、図１８に示すように、Ｕ方向並びにＵ’方向と、Ｖ方向並びにＶ’方向における輝度が、他の方向における輝度よりも高くなる。
このように、光取出シート１から出射される光を光取入面１１と概略平行な平面に投影した場合、互いに垂直若しくは逆向きの計４方向への光量が多くなる。
そこで、第一のプリズムシート５及び第二のプリズムシート６によって、上記４方向へ進む光を正面方向へ変換する。したがって、第一の実施の形態に係るバックライトと同様に正面方向の輝度を、他の方向の輝度よりも高くすることができる。すなわち、取出効率だけでなく、光利用効率も極めて高いバックライトを提供することができる。
なお、第一のプリズムシート５は、一般には、光入射面５１が光取出シート１の光取入面１１と概略平行になるように配置され、また、長軸５４が、上記Ｓ方向若しくはＴ方向、又はＵ方向若しくはＶ方向に対して概略４５度程度、好ましくは４５度±３度程度傾けて配置される。このように配置すると、正面方向の輝度を極めて高くすることが可能となる。
〈変形例〉
第二の実施の形態に係るバックライトは、以下のように変形することもできる。また、下記変形例は、互いが矛盾しない範囲内で適宜組み合わせて具現化することも可能である。
なお、第二の実施の形態に係るバックライトは、第一の実施の形態に係るバックライトにおける変形例を、第二のバックライトに流れる精神・趣旨に矛盾しない範囲内で適宜採用し、また、適宜組み合わせて採用することは当然に可能である。
（変形例１５：プリズムシート５、６において、単位プリズム部５３、６３を光取出シート１と対向する側に設ける）
つまり、図１６に示すプリズムシート５、６の向きを、上下逆にしてもよい。このように構成した以外は前記したように構成すれば、前記同様の理由で上記したのと同等の作用・効果を得ることができる。
この構成は、以下のように言うこともできる。
第一のプリズムシート及び第二のプリズムシートは、光取出シートの光取出面と概略平行に設定された光出射面を備える。そして、それぞれ、光出射面とは反対側に、三角柱状の単位プリズム部が、長軸方向が概略平行になるように複数形成されている。
第一のプリズムシート光出射面とは反対側は、光取出シートの光取出面と互いに向き合うように配置されている。
第一のプリズムシートの光出射面は、第二のプリズムシートの光出射面とは反対側と互いに向き合うように配置されている。
そして、第二のプリズムシートの単位プリズム部の長軸方向は、第一のプリズムシートに形成された単位プリズム部の長軸方向と概略直交するように配置されている。
（変形例１６：プリズムシート５、６において、単位プリズム部５３、６３が設けられる側を互いに向き合うようにする／反対側にする）
変形例１５とは異なり、第一のプリズムシートにおける単位プリズム部が設けられた側と、第二にプリズムシートにおける単位プリズム部が設けられた側とが互いに向き合うように配置してもよい。また、上記両側が互いに向き合わないようにする（反対側を向く）ようにしてもよい。このような構成によっても、前記したのと同様の理由により、上記同等の作用・効果を得うる。
なお、変形例１０と同様に、単位プリズム部を、第一のプリズムシート及び／又は第二のプリズムシートの両側に設けることも当然に可能である。
（変形例１７：単位プリズム部５３、６３を凸部とする代わりに凹部とする）
上記した実施の形態においては、第一のプリズムシート及び第二のプリズムシートは、それぞれ、単位プリズム部が、光入射面を基準として凸となっているが、凹になるようにしてもよい。当然、一方のシートのみ凹にしてもよく、両方のシートとも凹にしてもよい。
（変形例１８：単位プリズム部５３、６３を三角柱以外の形状にする）
第一のプリズムシート及び／又は第二のプリズムシートの単位プリズム部の形状を三角柱以外の、光入射面を基準にして斜めの面を備えた角柱形状にしてもよい。このように設計しても、上記同様の作用・効果を得ることができうる。また、上記（ｄ）や（ｅ）のような効果を得ることも可能になる。
つまり、第二の実施の形態に係るバックライトや、その変形例によるバックライトは、第一の実施の形態に係るバックライトと同様のメカニズムによって、有機ＥＬデバイスから取り出す光の量が多い。また、プリズムシートが、光取入面（光入射面）に対して斜めの面を有しているため、前記したように特定方向の輝度を他の方向の輝度よりも高くすることが可能になる。
なお、第一のプリズムシートにおける単位プリズム部の形状と第二プリズムシートにおける単位プリズム部の形状とは異なっていてもよい。
（変形例１９：第一のプリズムシート及び／又は第二のプリズムシートの配置位置の変更）
第一のプリズムシートの光入射面と光取出シートの光取入面を非平行にしたり、光取出シートの角錐の形状や大きさ等に合わせて第一のプリズムシートにおける単位プリズム部の長軸方向を適当な方向に設定したりすれば、例えば上記（ｄ）や（ｅ）のような効果を得ることができる。
以下、本実施の形態に係るバックライトの具体的な態様に基づいたシミュレーション結果を示すが、本発明は下記構成例（シミュレーション例）に限定して解釈されるものでは当然にない。
本実施例では、図１６に示す第二の実施の形態に係るバックライトをモデルとし、図２に示す光取出シート１における第一の凸部１３の斜面１３ｂと光取入面１１の法線１０Ｎとがなす角度θ１０を変化させた際の、法線１０Ｎ方向の（正面方向の）輝度を測定した。以下に具体的なシミュレーション条件を記す。
（ａ）シミュレーション方法
：モンテカルロ法を用いた光線追跡シミュレーション
（ｂ）有機ＥＬ素子３の光出射特性（出射方向）モデル
：下記三つの光源を設定し、それぞれについてシミュレートした。なお、一般の有機ＥＬ素子における発光特性は、下記三つの光源による光出射特性と近似しているか、各出射方向（法線１０Ｎを０度とした際の方向θ）における光出射量が、各方向θにおける下記三つの光源の最大のものと最小のものとの間に含まれる。
：（光源１）法線１０Ｎ方向を０度として、透明基板３２における光度分布がｃｏｓ４θで表される光出射特性を有する有機ＥＬ素子３。
：（光源２）法線１０Ｎ方向を０度として、透明基板３２における光度分布がｃｏｓθで表される光出射特性を有する有機ＥＬ素子３。
：（光源３）法線１０Ｎ方向を０度として、透明基板３２における光度分布が（１−９０／θ）・ｓｉｎ２θで表される光出射特性を有する有機ＥＬ素子３。
（ｃ）光取出シート１の構成
：屈折率＝１．５０。
：凸部１３（正方形）の底面を構成する一辺の長さ＝３ｃｍ。
：凸部１３の形状＝正四角錐。
：凸部１３の斜面１３ｂが法線１０Ｎとなす角度を適宜変更。シミュレートした各値は図１に示す。なお、直線と平面との角度の意味については前記した通りであり、以下においても同様である。
：光取入面１１と平行な仮想平面１３ａ上に凸部１３が敷き詰められた構成。
（ｄ）第一のプリズムシート５の構成
：単位プリズム部の屈折率＝１．６０。
：光入射面５１（正方形）の底面を構成する一辺の長さ＝３ｃｍ。
：光入射面５１は光取入面１１と平行に設定される。
：単位プリズム部５３の形状＝光入射面５１と平行な仮想平面と接しない角の角度が９０度の直角二等辺三角形の柱状。すなわち、単位プリズム部５３の斜面は、法線１１Ｎに対してそれぞれ４５度の角度。
：単位プリズム部５３は、光入射面５１と平行な仮想平面上に敷き詰められた構成。
（ｅ）第二のプリズムシート６の構成
：単位プリズム部の屈折率＝１．６０。
：光入射面６１（正方形）の底面を構成する一辺の長さ＝３ｃｍ。
：光入射面５６は光取入面１１と平行に設定される。
：単位プリズム部６３の形状＝光入射面６１と平行な仮想平面と接しない角の角度が９０度の直角二等辺三角形の柱状。すなわち、単位プリズム部６３の斜面は、法線１１Ｎに対してそれぞれ４５度の角度。
：単位プリズム部６３は、光入射面６１と平行な仮想平面上に敷き詰められた構成。
正面輝度は、光取出シート１、第一のプリズムシート５及び第二のプリズムシート６を設けなかった場合の法線１０Ｎ方向の輝度を基準値とした輝度比（正面輝度比）で示した。シミュレーション結果を表１に示す
なお、光入射面５１と光取出シート１との最短距離と、光入射面６１と第一のプリズムシート５との最短距離は、それぞれ、５〜１０μｍの間でランダムに設定し、複数回シミュレートた。表１には、正面輝度比の平均値を示す。
Figure 2005063926
上記表１から以下のことが分かった。
（評価Ａ）
光学シート１等を設けなくても正面輝度比が他の光源と比べて際だって高い光源１を用いても、θ１０が１５度以上２７．５度を超えない範囲、及び、５０．０度を超えて８２．５度を超えない範囲では、正面輝度比が１を超えることが分かった。当然、他の光源を用いた場合には、正面輝度比が１を超えることが分かった。
（評価Ｂ）
光源２及び光源３を用いたシミュレーション結果から、θ１０が２５．０度近傍、すなわち２２．５度を超えて２７．５度を超えない範囲に、正面輝度比のピークがくることが分かった。
また、θ１０が２５．０度の正面輝度比を基準として９０％以上の輝度が得られる角度範囲は、表１に示す光源１〜光源３のシミュレーション結果より、１５．０度以上で３０．０度を超えない範囲であることが分かった。
（評価Ｃ）
光源２及び光源３を用いたシミュレーション結果から、θ１０が４２．５度近傍、すなわち４０．０度を超えて４５．０度を超えない範囲に、正面輝度比のピークがくることが分かった。
また、θ１０が４２．５度の正面輝度比を基準として９０％以上の輝度が得られる角度範囲は、表１に示す光源２〜光源３のシミュレーション結果より、３２．５度を超えて７５．０度を超えない範囲であることが分かった。
（評価Ｄ）
光源１〜光源３を用いたシミュレーション結果から、θ１０が６２．５度から６５．０度、すなわち６０．０度を超えて６７．５度を超えない範囲に、正面輝度比のピークがくることが分かった。
また、θ１０が、光源１及び光源２の場合には６５．０度、光源３の場合には６２．５度の正面輝度比を基準として９０％以上の輝度が得られる角度範囲は、３２．５度を超えて８０度を超えない範囲であることが分かった。また、５５．０度を超えて７５．０度を超えない範囲は、光源１〜光源３それぞれにおいて、ピーク正面輝度の９割以上の正面輝度が得られ、好ましいことが分かった。
（評価Ｅ）
光源１〜光源３を用いたシミュレーション結果から、θ１０が７０．０度から７２．５度、すなわち６７．５度を超えて７５度を超えない範囲に、正面輝度比のピークがくることが分かった。
また、θ１０が、光源１の場合には７２．５度、光源２〜光源３の場合には７０．０度の正面輝度比を基準として９０％以上の輝度が得られる範囲は、１５．０度を超えて８０．０度を超えない範囲であることが分かった。また、５５．０度を超えて７５．０度を超えない範囲は、光源１〜光源３それぞれにおいて、ピーク正面輝度の９割以上の正面輝度が得られ、好ましいことが分かった。
なお、上記角度範囲は、すべての斜面がこの範囲内で設定されていることが好ましいが、少なくとも一つの斜面が上記範囲内で設定されていれば、前記したメカニズムから、良好な結果が得られることが分かる。また、前記した説明より、第一の実施の形態にかかる光取出シートやプリズムシートも、以上のような角度範囲内の斜面を有するように設計すれば、より高い正面輝度が得られることが分かる。
本実施の形態に係るバックライトの構成を説明するための斜視図である。 本実施の形態に係るバックライトの断面構成を説明するための断面図である。 本実施の形態に係るバックライトにおける光取出シート１の構成を説明するための平面図及び断面図である。 本実施の形態に係るバックライトの正面輝度が高いメカニズムを説明するための第一の図である。 本実施の形態に係るバックライトの正面輝度が高いメカニズムを説明するための第二の図である。 本実施の形態に係るバックライトの変形例を示し、第一の凸部／第二の凸部の取り得る好適な形状を示す。（ａ）に示すように第一の凸部が正三角錐の場合には、第二の凸部の形状は、（ｂ）に示すように正三角錐にするか、（ｃ）に示すように正六角錐にするとよい。 本実施の形態に係るバックライトにおいて、第一の凸部の形状を正三角錐とし、当該凸部を光取出側１２に敷き詰めた様子を示す図である。 本実施の形態に係るバックライトの他の変形例を示す図であり、この図では、第一の凸部の形状を正四角錐台とした例を示している。なお、この例において、（ｂ）に示す第二の凸部の形状を正四角錐台としてもよいことは前記した通りである。 本実施の形態に係るバックライトの他の変形例を示す図であり、この図では、第一の凸部の形状を正四角錐ではなく（底面形状が長方形の）単なる四角錐にした例を示している。 第一の凸部１３の代わりに第一の凹部１３’を設けた光取出シート１を示す図である。 第一の凸部１３と第一の凹部１３’とが混在した光取出シート１を示す図である。 プリズムシート２において、第二の凸部２３’を設ける面（側）を、光取出シート１と向かい合う面（側）にした例を示す断面図である。 プリズムシート２において、第二の凸部２３’や第二の凹部２３”を設ける面（側）を、光取出シート１と向かい合う面（側）にした例を示す第二の断面図である。 プリズムシート２において、第二の凸部（及び／又は第二の凹部）を、光取出シート１と向かい合う側（面）と、当該側とは反対側（面）の両側（両面）に設けた例を示す断面図である。 光取出シート１に、有機ＥＬデバイス３の基板としての機能を持たせた例を説明するための断面図である。 第二の実施の形態に係るバックライトの構成例を説明するための斜視図である。 第二の実施の形態に係るバックライトの作用を説明するための、光取出シート１の光取出方向を矢印で記した図である。 第二の実施の形態に係るバックライトの作用を説明するための、光取出シート１の光取出方向を矢印で記した第二の図である。 従来技術による問題点を説明するための第一の断面図である。 従来技術による問題点を説明するための第二の断面図である。
符号の説明
１：光取出シート（光取出部材）
１０Ｆ：光取入面１１に概略平行で、第一の凸部１３の底面１３ａが設定される平面
１０Ｎ：光取入面１１に垂直な線（法線）
１１：光取入面
１２：光取出側
１３、１４：第一の凸部
１３’：第一の凹部
１３ａ、１４ａ：第一の凸部の底面
１３ｂ：第一の凸部の斜面
１４ｂ：第一の凸部の稜線
２：プリズムシート（入射された光の光路を変換する光学部材）
２０Ｆ：光入射面２１に概略平行で、第一の凸部２３の底面２３ａが設定される平面
２０Ｎ：光入射面２１に垂直な線（法線）
２１：光入射面
２２：光出射側
２２’：光出射面
２３：第二の凸部
２３’：第二の凹部
２３ａ：第二の凸部の底面
２３ｂ：第二の凸部の斜面
θ１０：第一の凸部の斜面１３ｂと、光取入面１１の法線１０Ｎとがなす角度
θ２０：第二の凸部の斜面２３ｂと、光入射面２１の法線２０Ｎとがなす角度
３：有機ＥＬデバイス（等方向出射特性を備えた面状光源デバイス）
３１、３１０：光取出面
３２、３２０：透明基板
３３、３３０：透明電極
３４、３４０：有機層（有機ＥＬ層、発光層）
３５、３５０：反射電極
４００：液晶表示パネル
４０１：バックライト
５：第一のプリズムシート（第一の光学デバイス）
５１、６１：光入射面
５２、６２：光出射側
５３、６３：単位プリズム部
６：第二のプリズムシート（第二の光学デバイス）

Claims (12)

  1. 等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に、入射された光の光路を変換する光学デバイスが設けられた発光デバイスであって、
    前記光取出部材は、前記面状発光デバイスの光取出面と接する面とは反対側に、当該面とは反対側に凸である第一の凸部及び／又は当該面側に凹んでいる第一の凹部が複数設けられた透過性を有する部材であり、前記第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、前記光取出面と接する面と概略平行な平面上に底面を設定されたｎ角錐及び／又はｎ角錐台であり、
    前記光学デバイスは、前記光取出面と概略平行に設定された光入射面を備え、当該光入射面とは反対側に、当該光入射面とは反対側に凸である第二の凸部及び／又は光入射面側に凹んでいる第二の凹部が複数設けられた透過性を有するデバイスであり、前記第二の凸部及び／又は第二の凹部の形状は、光入射面と概略平行な平面上に底面が設定されたｍ角錐及び／又はｍ角錐台であり、
    前記ｎ及びｍは下記（１）〜（２）のいずれかの条件を満たすことを特徴とする発光デバイス。
    （１）ｎはｍの自然数倍の大きさの数。
    （２）ｍはｎの自然数倍の大きさの数。
    （ただし、ｎ及びｍは、それぞれ３以上の自然数。）
  2. 等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に、入射された光の光路を変換する光学デバイスが設けられた発光デバイスであって、
    前記光取出部材は、前記面状発光デバイスの光取出面と接する面とは反対側に、当該面とは反対側に凸である第一の凸部及び／又は当該面側に凹んでいる第一の凹部が複数設けられた透過性を有する部材であり、前記第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、前記光取出面と接する面と概略平行な平面上に底面を設定されたｎ角錐及び／又はｎ角錐台であり、
    前記光学デバイスは、前記光取出面と概略平行に設定された光出射面を備え、当該光出射面とは反対側に、当該光出射面とは反対側に凸である第二の凸部及び／又は光入射面側に凹んでいる第二の凹部が複数設けられた透過性を有するデバイスであり、前記第二の凸部及び／又は第二の凹部の形状は、光出射面と概略平行な平面上に底面が設定されたｍ角錐及び／又はｍ角錐台であり、
    前記ｎ及びｍは下記（１）〜（２）のいずれかの条件を満たすことを特徴とする発光デバイス。
    （１）ｎはｍの自然数倍の大きさの数。
    （２）ｍはｎの自然数倍の大きさの数。
    （ただし、ｎ及びｍは、それぞれ３以上の自然数。）
  3. 請求項１又は２に記載の発光デバイスにおいて、
    前記光取出部材は、前記面状発光デバイスにおける基板としての役割を兼ねることを特徴とする発光デバイス。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の発光デバイスにおいて、
    前記第一の凸部及び／又は第一の凹部と、第二の凸部及び／又は第二の凹部は、さらに、下記（３）〜（５）のいずれかの条件を具備することを特徴とする発光デバイス。
    （３）第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、それぞれ正ｎ角錐及び／又は正ｎ角錐台である。
    （４）第二の凸部及び／又は第二の凹部の形状は、それぞれ正ｎ角錐及び／又は正ｎ角錐台である。
    （５）第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、それぞれ正ｎ角錐及び／又は正ｎ角錐台であり、かつ、第二の凸部及び／又は第二の凹部の形状は、それぞれ正ｎ角錐及び／又は正ｎ角錐台である。
  5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の発光デバイスにおいて、
    前記第一の凸部及び／又は第一の凹部と、第二の凸部及び／又は第二の凹部は、さらに、下記（６）〜（８）のいずれかの条件を満たすことを特徴とする発光デバイス。
    （６）第一の凸部及び／又は第一の凹部は、それぞれの底辺が、隣り合う凸部又は凹部の底辺の一つと共通である。
    （７）第二の凸部及び／又は第二の凹部は、それぞれの底辺が、隣り合う凸部又は凹部の底辺の一つと共通である。
    （８）第一の凸部及び／又は第一の凹部は、それぞれの底辺が、隣り合う凸部又は凹部の底辺の一つと共通であり、かつ、第二の凸部及び／又は第二の凹部は、それぞれの底辺が、隣り合う凸部又は凹部の底辺の一つと共通である。
  6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の発光デバイスにおいて、
    前記ｎ又はｍは、３、４及び６のいずれかの数であることを特徴とする発光デバイス。
  7. 等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に、入射された光の光路を変換する第一の光学デバイス及び第二の光学デバイスが順次設けられた発光デバイスであって、
    前記光取出部材は、前記面状発光デバイスの光取出面と接する面とは反対側に、当該面とは反対側に凸である第一の凸部及び／又は当該面側に凹んでいる第一の凹部が複数設けられた透過性を有する部材であり、前記第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、前記光取出面と接する面と概略平行な平面上に底面を設定された四角錐及び／又は四角錐台であり、
    前記第一の光学デバイス及び第二の光学デバイスは、前記光取出面と概略平行に設定された光入射面を備え、当該光入射面とは反対側に、柱状の単位プリズム部が、長軸方向が互いに概略平行になるように複数形成された、透過性を有するデバイスであり、
    前記第一の光学デバイスの光入射面が、前記光取出部材の光取出面と互いに向き合うように配置され、
    前記第二の光学デバイスの光入射面が、前記第一の光学デバイスの光入射面とは反対側と互いに向き合うように配置され、
    前記第二の光学デバイスは、当該デバイスに形成された単位プリズム部の長軸方向が、第一の光学デバイスに形成された単位プリズム部の長軸方向と概略直交するように配置されたことを特徴とする発光デバイス。
  8. 等方向出射特性を有する面状発光デバイスの光取出面上に光取出部材が設けられ、当該光取出部材上に、入射された光の光路を変換する第一の光学デバイス及び第二の光学デバイスが順次設けられた発光デバイスであって、
    前記光取出部材は、前記面状発光デバイスの光取出面と接する面とは反対側に、当該面とは反対側に凸である第一の凸部及び／又は当該面側に凹んでいる第一の凹部が複数設けられた透過性を有する部材であり、前記第一の凸部及び／又は第一の凹部の形状は、前記光取出面と接する面と概略平行な平面上に底面を設定された四角錐及び／又は四角錐台であり、
    前記第一の光学デバイス及び第二の光学デバイスは、前記光取出面と概略平行に設定された光出射面を備え、当該光出射面とは反対側に、柱状の単位プリズム部が、長軸方向が互いに概略平行になるように複数形成された、透過性を有するデバイスであり、
    前記第一の光学デバイスの光出射面とは反対側が、前記光取出部材の光取出面と互いに向き合うように配置され、
    前記第一の光学デバイスの光出射面が、前記第二の光学デバイスの光出射面とは反対側と互いに向き合うように配置され、
    前記第二の光学デバイスは、当該デバイスに形成された単位プリズム部の長軸方向が、第一の光学デバイスに形成された単位プリズム部の長軸方向と概略直交するように配置されたことを特徴とする発光デバイス。
  9. 請求項７又は８に記載の発光デバイスにおいて、
    前記光取出部材は、前記面状発光デバイスにおける基板としての役割を兼ねることを特徴とする発光デバイス。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の発光デバイスにおいて、
    前記面状発光デバイスは、有機エレクトロルミネッセンスデバイス又は無機エレクトロルミネッセンスデバイスであることを特徴とする発光デバイス。
  11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光デバイスにおいて、
    前記光取出部材の第一の凸部及び／又は第一の凹部を構成する一又は複数の斜面が、前記光取出面と接する面と概略平行な平面の法線に対して、１５度以上２７．５度を超えない範囲、及び、５０．０度を超えて８２．５度を超えない範囲のいずれかの角度になるように設定されたことを特徴とする発光デバイス。
  12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光デバイスにおいて、
    前記光取出部材の第一の凸部及び／又は第一の凹部を構成するすべての斜面が、前記光取出面と接する面と概略平行な平面の法線に対して、１５度以上２７．５度を超えない範囲、及び、５０．０度を超えて８２．５度を超えない範囲のいずれかの角度になるように設定されたことを特徴とする発光デバイス。
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