JP2006210119A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＬ素子から出射されて透明基板内に入射した光の取出し効率を従来装置より高めることができる発光装置を提供する。
【解決手段】照明装置１０は、透明基板１１と、複数の有機ＥＬ素子１２とを備えている。透明基板１１は出射面１３と反対側の面に複数の光入射部１４が形成されており、有機ＥＬ素子１２は各光入射部１４毎に光出射側が対向するように設けられている。光入射部１４は、それぞれ円錐台状に、かつ有機ＥＬ素子１２側に向かって縮径となるように形成され、光入射部１４の斜面１５の傾斜角度θが５５〜８０度である。また、有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａの面積Ｓ１と、光入射部１４の有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａと反対側の端面１４ｂの面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．４９以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光装置に係り、詳しくは出射面と反対側の面に複数の光入射部が形成された透明基板と、前記各光入射部毎に光出射側が対向するように設けられたエレクトロルミネッセンス素子とを備えた発光装置に関する。

従来、液晶表示装置のバックライトとして透明基板上にエレクトロルミネッセンス素子（以下、エレクトロルミネッセンス素子をＥＬ素子と記載する場合もある。）を備えた照明装置が提案されている。ＥＬ素子から発せられた光はあらゆる方向に向かって放射される。従って、透明基板上にＥＬ素子が形成された照明装置において、ＥＬ素子から透明基板に入射する光の角度は様々であり、透明基板に入射された光のうちの一部は透明基板の出射面で全反射して透明基板から出射できない。即ち、ＥＬ素子から透明基板に入射された光の透明基板からの取出し効率が低いという問題がある。

この問題を改善する技術として、透明基板の出射面に微小レンズアレイ素子を設けたＥＬ素子が提案されている（特許文献１参照）。図７に示すように、このＥＬ素子５０は、透明基板５１と、透明基板５１の下面に形成された透明電極５２と、透明電極５２の下面に形成されたＥＬ発光層５３と、ＥＬ発光層５３の下面に形成された裏面電極５４とから構成され、透明基板５１の出射面に微小レンズアレイ素子５５が設けられている。微小レンズアレイ素子５５は、隣接して形成された多数の円錐状あるいは四角錐状のレンズ素子５５ａで構成されている。

また、図８（ａ）に示すように、光透過性材料で形成された基板（基体）６１上に、溝６２により分離されて四角錐台状に形成された輪郭規定体６３を備え、各輪郭規定体６３上に発光手段６４を備えた照明装置６０が提案されている（特許文献２参照）。各輪郭規定体６３は、その内部に照射された発光手段６４からの光が輪郭規定体６３内で斜面（側面）６５において全反射されるように構成してもよい旨、あるいは発光手段６４としてＥＬ素子を使用してもよい旨が記載されている。

また、光の利用効率を向上して明るい画像を得ることができる表示装置用の有機ＥＬパネルが提案されている（特許文献３参照）。図８（ｂ）に示すように、有機ＥＬパネル７０は、第１透明基板７１上に画素となる有機ＥＬ素子７２をマトリックス状に成膜し、この有機ＥＬ素子７２の有機発光膜上に第２透明基板７３を配置し、これらを接着層７４により固着した構造である。第２透明基板７３の第１透明基板７１との対向面には、画素部分を除いて格子状にＶ溝７５が形成されており、Ｖ溝７５の斜面７５ａには反射膜７６が形成されている。第２透明基板７３内を側方に進む光は反射膜７６で反射して第２透明基板７３の表面から出射される。
特開２００３−５９６４１号公報 特表２００２−５１０８０５号公報 特開２００３−２８２２５５号公報

基板の出射面に微小レンズアレイ素子５５を配置した特許文献１の構成では、特定の入射角度の光のみが透明基板５１から正面方向（図７の上方）に出射し、特定の入射角度以外の光は出射面での全反射と裏面電極５４（金属電極）での反射とを繰り返し、その間に特定の入射角度になれば正面方向に出射する。従って、光取出し効率は裏面電極５４の反射率に依存するので、１００％ではない反射率である金属電極では光取出し効率が低くなる。

また、特許文献２又は特許文献３の構成の場合は、ＥＬ素子から透明な基板内に入射した光のうち基板内を側方に進む光が斜面において基板の出射面から出射されるように反射されるため、光取出し効率は金属電極の反射率の影響をあまり受けない。しかし、特許文献３の構成では斜面に設けられた反射膜７６で光を反射させる構成のため、反射膜７６の反射率が光取出し効率に影響を与える。特許文献２に記載されたように斜面で光が全反射するように構成すれば反射膜を設ける構成に比較して反射率は向上する。しかし、基板の出射面から光が出射しても、その出射角が大きくて出射面の正面に向かわなければ正面方向の輝度の向上に寄与しない。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的はＥＬ素子から出射されて透明基板内に入射した光の取出し効率及び正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる発光装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、出射面と反対側の面に複数の光入射部が形成された透明基板と、前記各光入射部毎に光出射側が対向するように設けられたＥＬ素子とを備えた発光装置である。そして、前記光入射部は、それぞれ円錐台状又は長径と短径の比が２以下の楕円錐台状で、かつ前記ＥＬ素子側に向かって縮径となるように形成されており、前記光入射部の斜面の傾斜角度が５５〜８０度である。また、前記ＥＬ素子の発光面の面積Ｓ１と、前記光入射部の前記ＥＬ素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下である。ここで、「円錐台状又は楕円錐台状」とは、円錐台又は楕円錐台に限らず、円錐台又は楕円錐台の中心軸を含む平面と、斜面との交線が曲線となるものも含む。また、「斜面の傾斜角度が５５〜８０度」とは、前記交線が直線の場合、交線と光入射部のエレクトロルミネッセンス素子側の端面と平行な方向に延びる直線との成す角度が５５〜８０度であることを意味する。また、前記交線が曲線の場合、前記曲線のＥＬ素子側端部と、光入射部の厚さ方向においてＥＬ素子側端部から４０％の位置とを結ぶ直線、又は前記４０％の位置と、ＥＬ素子側端部から８０％の位置とを結ぶ直線の少なくともどちらか一方の直線と光入射部のエレクトロルミネッセンス素子側の端面と平行な方向に延びる直線との成す角度が５５〜８０度であることを意味する。

この発明では、光入射部の形状を四角錐台状とした従来装置に比較して、ＥＬ素子から出射されて透明基板内に入射した光の取出し効率が向上し、光の取出し効率及び正面方向の輝度をより高めることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において前記透明基板の出射面の面積に対する、前記各光入射部のエレクトロルミネッセンス素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２の合計面積の割合が５２％以上である。この発明では、各光入射部を四角錐台で形成するとともに、隣り合う四角錐台のＥＬ素子側の端面の各辺が互いに接する状態に配置した場合の正面方向の輝度以上の輝度が得られる。

請求項３に記載の発明は、出射面と反対側の面に複数の光入射部が形成された透明基板と、前記各光入射部毎に光出射側が対向するように設けられたＥＬ素子とを備えた発光装置である。そして、前記光入射部は、それぞれＮ角錐台状（Ｎは６以上の自然数）で、かつ前記ＥＬ素子側の端面の面積が反対側の端面の面積より小さくなるように形成されており、前記光入射部の斜面の傾斜角度が５５〜８０度である。また、前記ＥＬ素子の発光面の面積Ｓ１と、前記光入射部の前記ＥＬ素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下である。ここで、「Ｎ角錐台状」とは、Ｎ角錐台に限らず、Ｎ角錐台の中心軸を含む平面と、斜面との交線が曲線となるものも含む。また、「斜面の傾斜角度が５５〜８０度」とは、前記交線が直線の場合、交線と光入射部のエレクトロルミネッセンス素子側の端面と平行な方向に延びる直線との成す角度が５５〜８０度であることを意味する。また、前記交線が曲線の場合、前記曲線のＥＬ素子側端部と、光入射部の厚さ方向においてＥＬ素子側端部から４０％の位置とを結ぶ直線、又は前記４０％の位置と、ＥＬ素子側端部から８０％の位置とを結ぶ直線の少なくともどちらか一方の直線と光入射部のエレクトロルミネッセンス素子側の端面と平行な方向に延びる直線との成す角度が５５〜８０度であることを意味する。この発明においても、光入射部の形状を四角錐台状とした場合に比較して、ＥＬ素子から出射されて透明基板内に入射した光の取出し効率が向上し、光の取出し効率及び正面方向の輝度を従来装置より高めることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記エレクトロルミネッセンス素子の発光面の面積Ｓ１と、前記光入射部の前記エレクトロルミネッセンス素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．２５以下である。この発明では、前記比Ｓ１／Ｓ２が０．２５よりも大きい場合と比較して、ＥＬ素子から出射されて透明基板内に入射した光の取出し効率及び正面方向の輝度を向上させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記光入射部は、その中心軸を含む平面と、前記光入射部の斜面との交線が外側に凸の曲線となるように形成されている。この発明では、前記交線が直線となる場合や交線が内側に凸の曲線となる場合に比較して、光の取出し効率を向上させ易い。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記エレクトロルミネッセンス素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子である。この発明では、エレクトロルミネッセンス素子が無機エレクトロルミネッセンス素子で形成されている場合と比較して、低電圧で駆動することができる。

本発明によれば、ＥＬ素子から出射されて透明基板内に入射した光の取出し効率及び正面方向の輝度を従来装置より高めることができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の発光装置を照明装置に具体化した第１の実施の形態を図１〜図４及び表１、２にしたがって説明する。図１（ａ）は照明装置の部分模式図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大詳細図、図２は光入射部の配置を示す模式図である。図３は相対輝度と斜面の傾斜角度との関係を示す線図、図４は輝度に対する斜面の反射率の影響を示すグラフ。なお、図１（ａ），（ｂ）は、照明装置及び有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の構成を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしているために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。

図１（ａ）に示すように、照明装置１０は、透明基板１１と、複数のＥＬ素子としての有機ＥＬ素子１２とを備えている。透明基板１１は出射面１３と反対側の面に複数の光入射部１４が形成されており、有機ＥＬ素子１２は各光入射部１４毎に光出射側が対向するように設けられている。この実施の形態では透明基板１１としてガラス基板が使用されている。

各光入射部１４は、それぞれ円錐台状に、かつＥＬ素子側に向かって縮径となるように形成されている。光入射部１４は、図１（ｂ）に示すように、斜面１５の傾斜角度をθ、有機ＥＬ素子１２の発光面の面積をＳ１、光入射部１４の有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａと反対側の端面１４ｂの面積をＳ２としたとき、傾斜角度θが５５〜８０度で、面積Ｓ１と面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下、好ましくは０．２５以下となるように形成されている。斜面１５の傾斜角度θとは、円錐台の中心軸を含む平面と、斜面１５との交線が光入射部１４の有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａと平行な方向に延びる直線と成す角度を意味する。光入射部１４は、有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａと反対側の端面１４ｂの直径が２００μｍ以下の大きさが好ましい。

各光入射部１４は、隣接する光入射部１４が端面１４ｂの周縁において接するように配置されている。図２に示すように、この実施の形態では各光入射部１４は正方格子状に、即ち各光入射部１４の中心を結ぶ線が正方格子状となるように配置されている。

有機ＥＬ素子１２は、透明基板１１側から第１電極１６、有機ＥＬ層１７及び第２電極１８が順に積層されて形成されている。この実施の形態では、第１電極１６が陽極を構成し、第２電極１８が陰極を構成する。有機ＥＬ素子１２は、有機ＥＬ層１７からの光が透明基板１１側から取り出される（出射される）所謂ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を構成している。この実施の形態では有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａの面積は、光入射部１４のＥＬ素子側の端面１４ａの面積と同じ面積Ｓ１に形成されている。

第１電極１６は公知の透明な導電性材料で形成されており、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ_２（酸化錫）等を用いることができる。

有機ＥＬ層１７は、公知の有機ＥＬ材料を用いて形成され、有機ＥＬ素子１２の目的とする発光色に応じて構成されている。
第２電極１８は、従来用いられている公知の陰極材料や第１電極１６と同様の材料等が使用でき、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、クロム等の金属やこれらの合金が用いられる。

なお、有機ＥＬ素子１２には、有機ＥＬ層１７を酸素及び水分から保護するための保護部（図示せず）が設けられており、保護部は、公知のパッシベーション膜や封止缶、又はそれらの組み合わせ等で構成される。

次に前記のように構成された照明装置１０の作用を説明する。
照明装置１０は、例えば液晶表示装置のバックライトとして使用される。
有機ＥＬ素子１２の第１電極１６及び第２電極１８間に直流駆動電圧が印加されると、有機ＥＬ層１７が発光して、有機ＥＬ素子１２の光出射側である第１電極１６側から光が出射されて光入射部１４に入射される。有機ＥＬ素子１２は等方性のため、光入射部１４に入射された光の一部は、透明基板１１の出射面１３と直交する方向ではなく出射面１３に対して斜めに向かって進む。

屈折率ｎ１の媒質中の光が屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）の媒質との界面に入射するとき、入射角が一定の角度より大きいときに光線が全部反射される。このときの、角度を臨界角という。従って、有機ＥＬ素子１２から透明基板１１に入射した光の中で、出射面１３に対する入射角（出射面１３の垂線とのなす角度）が臨界角θｃより大きな光は出射面１３で全反射し、透明基板１１から出射できない。臨界角θｃと屈折率ｎ１，ｎ２とは次式の関係が成立する。

ｓｉｎθｃ＝ｎ２／ｎ１…（１）
従って、透明基板１１をガラス基板（屈折率は約１．５）とした場合、空気の屈折率は約１．０であるため、臨界角θｃ＝ｓｉｎ^−１（１／１．５）で臨界角θｃは約４２度となる。そして、有機ＥＬ素子１２から透明基板１１に入射した光の中で、出射面１３に対する入射角が０〜約４２度の光がスネルの法則により透明基板１１から出射する。入射角が４２度より大きな光は出射面１３で全反射するため、そのような光は透明基板１１が平坦な場合は出射面１３から出射することはない。しかし、有機ＥＬ素子１２の光は、円錐台状の光入射部１４から透明基板１１に入射される。そして、斜面１５の傾斜角度θが５５〜８０度に形成されているため、出射面１３への入射角が４２度より大きくなる角度で有機ＥＬ素子１２から入射された光は、図１（ｂ）に示すように、斜面１５に斜めに入射して斜面１５で全反射して、透明基板１１の出射面１３にその入射角が４２度未満となるように進み、透明基板１１から出射される。

光が出射面１３から外部に出射されてもその出射角（出射面１３の垂線との成す角度）が大きいと、出射面１３の正面方向に出射しないため、正面方向の輝度の向上にほとんど寄与しない。斜面１５で反射して出射面１３へ向かって進んだ光が輝度に有効に寄与する方向に出射面１３から出射するためには、斜面１５の傾斜角度θを特定の範囲にする必要がある。また、傾斜角度θだけでなく、有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａの面積Ｓ１と、光入射部１４のＥＬ素子側の端面１４ａと反対側の端面１４ｂの面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２も照明装置１０の輝度に大きく影響することが分かった。図３に前記比Ｓ１／Ｓ２を変化させた場合における相対輝度と傾斜角度θとの関係を示す。本発明では、有機ＥＬ素子１２の発光面の面積Ｓ１と、光入射部１４の有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａと反対側の端面１４ｂの面積Ｓ２の比Ｓ１／Ｓ２を変化させてモンテカルロ法を使用した光線追跡シミュレーションにより出射面１３より出射される光の輝度を調べた。なお、相対輝度は、特許文献１で提案された構成、即ち出射面１３に四角錐状のレンズ素子を有する構成において、頂角が９０度の四角錐状のレンズ素子を有するＥＬ素子の輝度に対する値で、前記ＥＬ素子と同じ輝度の場合を相対輝度１とした。図３から、比Ｓ１／Ｓ２が０．４９以下で、傾斜角度θが５５〜８０度であれば、特許文献１の構成の場合より輝度が高くなることが確認された。また、比Ｓ１／Ｓ２が０．２５以下で、傾斜角度θが６０〜７５度であれば、特許文献１の構成に比較して輝度が約２倍以上となり、比Ｓ１／Ｓ２が０．２５以下で、傾斜角度θが６０〜７０度であれば、特許文献１の構成に比較して輝度が約２．３倍以上となることが確認される。さらに、比Ｓ１／Ｓ２が０．０９で、傾斜角度θが６０〜７０度であれば、特許文献１の場合より輝度が約２．６倍以上となることが確認される。

光入射部１４を比Ｓ１／Ｓ２が０．０９で端面１４ｂの直径が１００μｍの円錐台とした場合の輝度と、光入射部１４を同じ面積比で四角錐台とした場合の輝度との比に対する、傾斜角度θの影響を、光線追跡シミュレーションを行って調べた。結果を表１に示す。表１から傾斜角度θが５５度以上のときは、照明装置１０の輝度が光入射部１４を四角錐台とした場合より高くなることが確認される。また、傾斜角度θが６５〜８０度であれば、光入射部１４を四角錐台とした場合よりも輝度が１．４倍以上となることが確認された。

光入射部１４の斜面１５における光の反射を全反射ではなく、斜面１５に反射膜を設けて反射させる構成とした場合の輝度に対する反射率Ｒの影響を、比Ｓ１／Ｓ２が０．２５で、傾斜角度θが６０度のモデルについて光線追跡シミュレーションを行った結果を図４に示す。なお、反射率９５％の反射膜は、例えば、銀の膜で得られ、反射率９０％の反射膜は、例えば、アルミニウムの膜で得られる。図４から、反射率が９０％でも、輝度が全反射（反射率１００％）に比較して８割に低下することが分かった。即ち、光入射部１４に入射された光を斜面１５で反射させる構成を採る場合、反射膜で反射させる構成に比較して全反射で反射させる方が、効果が高く構造も簡単となる。

光入射部１４の充填率、即ち透明基板１１の出射面１３の面積に対する、各光入射部１４の端面１４ｂの面積Ｓ２の合計面積の割合を変えた場合の影響について、比Ｓ１／Ｓ２が０．０９、端面１４ｂの直径が１００μｍで傾斜角度θが６５度のモデルについて光線追跡シミュレーションを行った結果を表２に示す。表２において相対輝度は、円錐台の光入射部１４を正方格子状に配置した場合の輝度を１とした場合の値を示す。光入射部１４を四角錐台で形成するとともに、隣り合う四角錐台の有機ＥＬ素子１２側の端面の各辺が互いに接する状態に配置した場合の相対輝度の値は０．６５である。表２から、充填率がほぼ５０％（正確には５２％）以上のときに、四角錐台の光入射部を正方格子状に配置した場合以上の輝度が得られることが分かる。即ち、光入射部１４を円錐台に形成した場合、四角錐台に形成した場合に比較して、有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａの面積がほぼ１／２で同じ輝度が得られる。

この実施の形態では以下の効果を有する。

（１）照明装置１０は、出射面１３と反対側の面に複数の光入射部１４が形成された透明基板１１と、各光入射部１４毎に光出射側が対向するように設けられたＥＬ素子とを備えている。光入射部１４は、それぞれ円錐台状に、かつＥＬ素子側に向かって縮径となるように形成され、光入射部１４の斜面１５の傾斜角度θが５５〜８０度である。また、ＥＬ素子の発光面の面積Ｓ１と、光入射部１４のＥＬ素子側の端面１４ａと反対側の端面１４ｂの面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下である。このような構成により、光入射部１４の形状を四角錐台状とした場合に比較して、ＥＬ素子から出射されて透明基板１１内に入射した光の取出し効率が向上し、光の取出し効率を従来装置より高めることができる。

（２）光入射部１４の斜面１５の傾斜角度θは、ＥＬ素子から光入射部１４に入射した光が斜面１５に入射した場合、出射面１３に向かって進むように全反射する角度に設定されているため、斜面１５に反射膜を設ける構成に比較して出射面１３の輝度が高くなる。

（３）比Ｓ１／Ｓ２を０．２５以下とすれば、前記比Ｓ１／Ｓ２が０．２５よりも大きい場合に比較して、正面方向の輝度を高くすることができる。
（４）比Ｓ１／Ｓ２を０．２５以下、かつ傾斜角度θを６０〜７５度とすれば、特許文献１の構成に比較して輝度が約２倍以上となり、前記比Ｓ１／Ｓ２を０．０９、かつ傾斜角度θを６０〜７０度とすれば、特許文献１の構成に比較して輝度が約２．５倍以上となる。

（５）光入射部１４の斜面１５の傾斜角度θを５５度以上とすれば、照明装置１０の輝度が光入射部１４を四角錐台として正方格子状に配置した場合より高くなる。
（６）光入射部１４の充填率を５２％以上とした場合、照明装置１０の輝度が光入射部１４を四角錐台として正方格子状に配置した場合より高くなる。

（７）ＥＬ素子は有機ＥＬ素子１２で構成されている。従って、無機ＥＬ素子を使用する場合に比較して低電圧で駆動することができる。
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態を説明する。この実施の形態では光入射部１４を円錐台ではなく、それぞれＮ角錐台（Ｎは６以上の自然数）に形成した点が前記第１の実施の形態と異なっている。前記実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。光入射部１４は、有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａの面積が反対側の端面１４ｂの面積より小さくなるように形成されており、光入射部１４の斜面１５の傾斜角度が５５〜８０度である。有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａの面積Ｓ１と、光入射部１４の有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａと反対側の端面１４ｂの面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下である。

光入射部１４の形状を角錐台として角数を変更した場合の影響について、比Ｓ１／Ｓ２が０．０９、端面１４ｂが１辺１００μｍの正方形に内接する正多角形、傾斜角度θが６５度のモデルについて光線追跡シミュレーションを行った結果を表３に示す。表３において相対輝度は、四角錐台の光入射部１４を正方格子状に配置した場合の輝度を１とした場合の値を示す。なお、光入射部１４を比Ｓ１／Ｓ２が０．０９で端面１４ｂの直径が１００μｍの円錐台とし、正方格子状に配置した場合の相対輝度の値は１．５２である。表３から角数を増やすほど輝度は向上するが、その向上割合は角数が６より多くなると、角数の増加の割に輝度の増加割合が増えないことが分かる。

光入射部１４をＮ角錐台（Ｎは６以上の自然数）に形成することにより、四角錐台の場合に比較して輝度が１．２７倍以上となり、円錐台の場合の輝度の１／２以上となる。第１の実施の形態の図３の結果から、傾斜角度θが６５度の場合、光入射部１４が円錐台では、前記比Ｓ１／Ｓ２が０．４９のときの輝度は、比Ｓ１／Ｓ２が０．０９のときの輝度のほぼ半分である。従って、多角錐台の場合でもほぼ同様な割合で比Ｓ１／Ｓ２が０．４９のときの輝度が得られるとすれば、比Ｓ１／Ｓ２が０．４９のときの輝度は特許文献１の構成の場合より高くなると推定される。

従って、この第２の実施の形態では、前記第１の実施の形態の効果（２）、（５）、（７）と同様の効果を有する他に次の効果を有する。
（８）光入射部１４をそれぞれ有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａの面積が端面１４ｂの面積より小さなＮ角錐台（Ｎは６以上の自然数）で、斜面１５の傾斜角度θを５５〜８０度、有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａの面積Ｓ１と、端面１４ｂの面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下としている。このような構成により、光入射部１４の形状を四角錐台とした場合に比較して、ＥＬ素子から出射されて透明基板１１内に入射した光の取出し効率が向上し、光の取出し効率を従来装置より高めることができる。

（９）Ｎを８、即ち光入射部１４を８角錐台に形成すると、加工が比較的容易で輝度が高い照明装置１０が得られる。
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態を説明する。この実施の形態では光入射部１４を円錐台ではなく、長径と短径の比（長径／短径）が２以下の楕円錐台に形成した点が前記第１の実施の形態と異なっている。第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。光入射部１４は、有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａの面積が反対側の端面１４ｂの面積より小さくなるように形成されており、光入射部１４の斜面１５の傾斜角度が５５〜８０度である。有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａの面積Ｓ１と、光入射部１４の有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａと反対側の端面１４ｂの面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下である。

光入射部１４の端面１４ｂの長径と短径の比を変更した場合の影響について、比Ｓ１／Ｓ２が０．０９、傾斜角度θが６５度のモデルについて光線追跡シミュレーションを行った結果を表４に示す。表４において相対輝度は、長径と短径の長さが等しい（比が１）場合、即ち円錐台の光入射部１４の輝度を１とした場合の値を示す。なお、光入射部１４を四角錐台で形成するとともに、隣り合う四角錐台の有機ＥＬ素子１２側の端面の各辺が互いに接する状態に配置した場合の相対輝度の値は０．６５である。表４から長径と短径の比（長径／短径）が大きくなるほど輝度は低下し、前記比が２以下の楕円錐台に形成した場合に輝度が四角錐台の場合より高くなることが確認された。即ち、光入射部１４が円錐台ではなく楕円錐台であっても、長径と短径の比が２以下であれば、光入射部１４の形状を四角錐台とした場合に比較して、有機ＥＬ素子１２から出射されて透明基板１１内に入射した光の取出し効率が向上し、光の取出し効率を従来装置より高めることができる。

実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。

○ 光入射部１４はそれぞれ厳密に円錐台、楕円錐台、多角錐台である必要はなく、円錐台状、楕円錐台状、多角錐台状であればよく、例えば、光入射部１４はその中心軸を含む平面と、斜面１５との交線が曲線となるように形成されていてもよい。前記曲線は図５（ａ）に示すように外側に凸の曲線であっても、図５（ｂ）に示すように内側に凸の曲線であってもよい。光入射部１４がこれらの形状の場合、斜面１５の傾斜角度θが５５〜８０度とは、前記曲線が次の要件を満たすことを意味する。即ち、曲線の有機ＥＬ素子１２側端部ＣＥと、光入射部１４の厚さ方向において有機ＥＬ素子１２側端部から４０％の位置Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１、又は前記４０％の位置Ｐ１と、有機ＥＬ素子１２側端部から８０％の位置Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２の少なくともどちらか一方の直線と光入射部１４の有機ＥＬ素子１２側の端面１４ａと平行な方向に延びる直線Ｌとの成す角度が５５〜８０度であることを意味する。これらの場合、図５（ａ）に示すように、光入射部１４の斜面１５との交線が外側に凸の曲線となるように形成されている方が、図５（ｂ）に示すように、前記交線が内側に凸の曲線となる場合あるいは交線が直線の場合に比較して、光の取出し効率を向上させ易い。

○ 照明装置１０は、出射面１３と反対側の面に複数の光入射部１４が形成された透明基板１１と、各光入射部１４毎に光出射側が対向するように設けられた有機ＥＬ素子１２とを備えた構成であればよく、光入射部１４の端面１４ａ上に直接有機ＥＬ素子１２が積層形成される構成に限らない。例えば、図６に示すように、基板２０上に、透明基板１１の光入射部１４の端面１４ａと対向する位置に複数の有機ＥＬ素子１２を形成した後、その基板２０の有機ＥＬ素子１２側を図示しない接着剤を介して透明基板１１の光入射部１４側に、有機ＥＬ素子１２と光入射部１４とが対向する状態で接着する構成としてもよい。接着剤には可視光の波長領域で透明基板１１の屈折率と同じ又は近い屈折率を有する紫外線硬化型接着剤や高分子系接着剤等が使用される。「近い屈折率」とは、屈折率の差が数％以内であることを意味する。基板２０は透明で無くてもよい。この構成では、接着剤が保護部の機能を有する場合は、有機ＥＬ層１７を酸素及び水分から保護するための保護部を特に設ける必要がない。

○ 有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａは平面に限らず、曲面であってもよい。発光面１２ａを曲面とする場合は、第１の実施の形態のように有機ＥＬ素子１２を直接光入射部１４の端面１４ａ上に積層形成する場合は、端面１４ａを曲面に形成してその上に有機ＥＬ素子１２を形成する。図６に示す別の実施の形態のように基板２０上に有機ＥＬ素子１２を形成する構成では、基板２０の有機ＥＬ素子１２が形成される部分が曲面に形成される。

○ 光入射部１４の配置は正方格子状に限らず、六方最密格子状の配置あるいは各光入射部１４の端面１４ｂが互いに接しない規則的な配置やランダムな配置としてもよい。
○ 有機ＥＬ素子１２の発光面１２ａの大きさは、光入射部１４の端面１４ａと同じ大きさに限らず、発光面１２ａが光入射部１４の端面１４ａより小さくてもよい。

○ 光入射部１４は全ての光入射部１４が同じに形成される必要はなく、異なる形状の光入射部１４が混在する構成としてもよい。
○ 照明装置によっては、出射面１３全体が同じ輝度ではなく、中央部分の輝度が高いものや所定の領域の輝度が高いもの等の要求もある。その場合、光入射部１４として円錐台状、楕円錐台状あるいは多角錐台状のように異なる形状の光入射部１４を積極的に混在させる構成や、同じ種類の錐台状で比Ｓ１／Ｓ２の値や傾斜角度θの値が異なる光入射部１４を混在させることで所望の輝度状態の照明装置を製造することができる。

○ 照明装置１０はバックライト用に限らず、他の照明装置に使用したり、照明装置に限らずディスプレイ（表示装置）用の発光装置に適用したりしてもよい。ディスプレイ用の発光装置とするためには、各有機ＥＬ素子１２を選択的に駆動させる配線パターンが必要となる。その場合、図６に示すような基板２０上に有機ＥＬ素子１２を形成したものを、透明基板１１の光入射部１４側に接着する製造方法を採用する方が配線パターンの形成が容易になる。

○ ＥＬ素子として有機ＥＬ素子１２に代えて無機ＥＬ素子を用いてもよい。
○ 有機ＥＬ素子１２はボトムエミッション型に限らず、トップエミッション型に形成されていてもよい。即ち、有機ＥＬ素子１２は、基板上に第１電極としての陰極、有機ＥＬ層、第２電極としての陽極とが順に形成されており、有機ＥＬ層からの光が第２電極から取出される。この場合、基板及び第１電極は光に対する透過性があってもなくてもよい。しかし、第２電極は透明である必要がある。

以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記傾斜角度θが６０〜７０度である。

（２）請求項３に記載の発明において、前記Ｎは８である。
（３）出射面と反対側の面に複数の光入射部が形成された透明基板と、前記各光入射部毎に光出射側が対向するように設けられたエレクトロルミネッセンス素子とを備えた発光装置であって、前記光入射部は、円錐台状、長径と短径の比が２以下の楕円錐台状及びＮ角錐台状（ｎは６以上の自然数）の少なくとも２種類の錐台状のものが混在し、かつ前記エレクトロルミネッセンス素子側の端面の面積が反対側の端面の面積より小さくなるように形成されており、前記光入射部の斜面の傾斜角度が５５〜８０度であり、前記エレクトロルミネッセンス素子の発光面の面積Ｓ１と、前記光入射部の前記エレクトロルミネッセンス素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．４９以下である発光装置。

（４）前記技術的思想（３）に記載の発明において、前記光入射部の形状が異なるものの配置がエレクトロルミネッセンス素子の発光状態において所定の領域の輝度が高くなるように設定されている。

（ａ）は照明装置の部分模式図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大詳細図。 光入射部の配置を示す模式図。 相対輝度と斜面の傾斜角度との関係を示す線図。 輝度に対する斜面の反射率の影響を示すグラフ。 （ａ），（ｂ）は別の実施の形態における光入射部の形状を示す模式図。 別の実施の形態における照明装置の分解部分模式図。 従来技術の模式図。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ別の従来技術の模式図。

符号の説明

θ…傾斜角度、１０…照明装置、１１…透明基板、１２…ＥＬ素子としての有機ＥＬ素子、１２ａ…発光面、１３…出射面、１４…光入射部、１４ａ，１４ｂ…端面、１５…斜面。

Claims (6)

1. 出射面と反対側の面に複数の光入射部が形成された透明基板と、前記各光入射部毎に光出射側が対向するように設けられたエレクトロルミネッセンス素子とを備えた発光装置であって、
   前記光入射部は、それぞれ円錐台状又は長径と短径の比が２以下の楕円錐台状で、かつ前記エレクトロルミネッセンス素子側に向かって縮径となるように形成されており、前記光入射部の斜面の傾斜角度が５５〜８０度であり、前記エレクトロルミネッセンス素子の発光面の面積Ｓ１と、前記光入射部の前記エレクトロルミネッセンス素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下である発光装置。
2. 前記透明基板の出射面の面積に対する、前記各光入射部のエレクトロルミネッセンス素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２の合計面積の割合が５２％以上である請求項１に記載の発光装置。
3. 出射面と反対側の面に複数の光入射部が形成された透明基板と、前記各光入射部毎に光出射側が対向するように設けられたエレクトロルミネッセンス素子とを備えた発光装置であって、
   前記光入射部は、それぞれＮ角錐台状（Ｎは６以上の自然数）で、かつ前記エレクトロルミネッセンス素子側の端面の面積が反対側の端面の面積より小さくなるように形成されており、前記光入射部の斜面の傾斜角度が５５〜８０度であり、前記エレクトロルミネッセンス素子の発光面の面積Ｓ１と、前記光入射部の前記エレクトロルミネッセンス素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．５以下である発光装置。
4. 前記エレクトロルミネッセンス素子の発光面の面積Ｓ１と、前記光入射部の前記エレクトロルミネッセンス素子側の端面と反対側の端面の面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．２５以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記光入射部は、その中心軸を含む平面と、前記光入射部の斜面との交線が外側に凸の曲線となるように形成されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記エレクトロルミネッセンス素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。

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