JP2011216414A - El element, lighting device using the same, display device, and liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶用バックライト、照明用光源、電飾、サイン用光源等に用いられるEL素子(エレクトロ・ルミネッセンス素子)と、EL素子を用いた照明装置、ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to an EL element (electroluminescence element) used for a flat panel display, a backlight for liquid crystal, a light source for illumination, an illumination, a light source for signage, and the like, and an illumination device, a display device, and a liquid crystal display using the EL element Relates to the device.
一般に、有機ELは、透光性基板上に設けた蛍光有機化合物を含む発光層を陽極と陰極とで挟んだ構造を有する。そして、陽極と陰極に直流電圧を印加し、発光層に電子および正孔を注入して再結合させることにより励起子を生成し、この励起子が失活する際の光の放出を利用して発光に至るようになっている。 In general, the organic EL has a structure in which a light emitting layer containing a fluorescent organic compound provided on a light-transmitting substrate is sandwiched between an anode and a cathode. Then, a DC voltage is applied to the anode and the cathode, electrons and holes are injected into the light emitting layer and recombined to generate excitons, and light emission when the excitons are deactivated is utilized. It comes to light emission.
従来、これらEL素子において、発光層から射出した光線が透光性基板から射出する際、一部の光は透光性基板上において全反射するため外部に出射する光量にロスがあるという不具合があった。このときの光の外部取り出し効率は一般に20%程度と言われている。そのため、高輝度が必要となればなるほど発光層から射出する光量を増大させる必要があるため、より多くの投入電力が必要になるという問題がある。この場合、EL素子に及ぼす負荷が増大し、EL素子自体の信頼性を低下させてしまう不具合がある。 Conventionally, in these EL elements, when the light emitted from the light emitting layer is emitted from the translucent substrate, a part of the light is totally reflected on the translucent substrate, so that there is a problem that the amount of light emitted to the outside is lost. there were. The light extraction efficiency at this time is generally said to be about 20%. Therefore, there is a problem that more input power is required because it is necessary to increase the amount of light emitted from the light emitting layer as high luminance is required. In this case, there is a problem that the load on the EL element increases and the reliability of the EL element itself is lowered.
また、EL素子における光の外部取り出し効率を向上させる目的で、素子基板に微細な凹凸を形成し、透光性基板で反射する光を素子基板で再度全反射させることでロスした光線を外部に取り出すという技術が提案されている。例えば、特許文献1では、透光性基板の一方の面に、複数のマイクロレンズエレメントを平面的に配列して成るマイクロレンズアレイを形成することが提案されている。
In addition, for the purpose of improving the external extraction efficiency of light in the EL element, fine irregularities are formed on the element substrate, and the light beam lost by re-reflecting the light reflected by the light-transmitting substrate again by the element substrate is exposed to the outside. The technique of taking out is proposed. For example,
しかしながら上述した従来技術では、光取り出し効率の向上を図る上で十分なものとはいえなかった。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、光取り出し効率の最適化を行って光取り出し効率を更に向上することのできるEL素子、そしてこのEL素子を用いた照明装置、ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
However, the above-described prior art cannot be said to be sufficient for improving the light extraction efficiency.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an EL element capable of further improving the light extraction efficiency by optimizing the light extraction efficiency, and an illumination device and a display using the EL element An object is to provide a liquid crystal display device.
本発明によるEL素子は、透光性基板と、透光性基板の一方の面に設けられていて陽極と陰極とに挟まれた発光層とを備えたEL素子であって、
透光性基板の一方の面とは反対側の他方の面には光制御シートが設けられており、光制御シートは、発光層が設けられた側の一方の面とは反対側の他方の面に互いに間隔を空けて配列されていて各々レンズを構成する複数の第1凹凸部と、第1凹凸部同士の間を埋めるように配列されていて第1凹凸部より高さの低いレンズを構成する複数の第2凹凸部とを有しており、光制御シートの他方の面における面積をS1とし、光制御シートの他方の面に接する第1凹凸部の面積の和をS2として、下記(1)式を満足することを特徴とする。
0.1≦S2/S1≦π/2√3 …(1)
本発明のEL素子によれば、光制御シートに互いに間隔を空けて(1)式の範囲で配列された第1凹凸部と、第1凹凸部同士の隙間を埋めるように配列された第1凹凸部より高さの低い第2凹凸部とを配設することで、光制御シートとして例えばプリズムレンズシート等の指向性重視フィルムを備えた従来のEL素子よりも、光の外部取り出し効率を向上させることができる。第1凹凸部の面積率S2/S1が0.1未満になると、光の外部取り出し効率が第2凹凸部よりも大きい第1凹凸部の面積が小さくなるので、相対的に光の外部取り出し効率が小さくなり好ましくない。
An EL device according to the present invention is an EL device comprising a light-transmitting substrate and a light-emitting layer provided on one surface of the light-transmitting substrate and sandwiched between an anode and a cathode,
A light control sheet is provided on the other surface opposite to the one surface of the translucent substrate, and the light control sheet is provided on the other surface opposite to the one surface on which the light emitting layer is provided. A plurality of first concavo-convex portions that are arranged on the surface with a space between each other and that constitute each lens, and a lens that is arranged so as to fill the space between the first concavo-convex portions and has a lower height than the first concavo-convex portions. A plurality of second concavo-convex parts to be configured, and the area on the other surface of the light control sheet is S1, and the sum of the areas of the first concavo-convex parts in contact with the other surface of the light control sheet is S2. It satisfies the formula (1).
0.1 ≦ S2 / S1 ≦ π / 2√3 (1)
According to the EL element of the present invention, the first concavo-convex parts arranged in the range of the formula (1) at intervals from each other on the light control sheet and the first concavo-convex parts arranged to fill the gaps between the first concavo-convex parts. By arranging the second concavo-convex part having a height lower than that of the concavo-convex part, the light extraction efficiency can be improved more than a conventional EL element having a directivity-oriented film such as a prism lens sheet as a light control sheet. Can be made. When the area ratio S2 / S1 of the first concavo-convex portion is less than 0.1, the area of the first concavo-convex portion where the external extraction efficiency of light is larger than that of the second concavo-convex portion becomes small, so the external extraction efficiency of light is relatively Becomes smaller, which is not preferable.
本発明によるEL素子は、透光性基板と、透光性基板の一方の面に設けられていて陽極と陰極とに挟まれた発光層とを備えたEL素子であって、
透光性基板の一方の面とは反対側の他方の面には光制御シートが設けられており、光制御シートは、発光層が設けられた一方の面とは反対側の他方の面に互いに間隔を空けて配列されていて各々レンズを構成する複数の第1凹凸部と、第1凹凸部同士の間を埋めるように配列されていて第1凹凸部より高さの低いレンズを構成する複数の第2凹凸部とを有しており、光制御シートの他方の面における面積をS1とし、光制御シートの他方の面に接する第1凹凸部の面積の和をS2とし、第1凹凸部の高さをTMとし、第2凹凸部の高さをTLとして、下記(2)式と(3)式を満たすことを特徴とする。
0<TL/TM≦−158.79×(S2/S1)5+412.89×(S2/S1)4
−419.47×(S2/S1)3+205.74×(S2/S1)2
−47.492×(S2/S1)+4.5014 …(2)
0.2≦S2/S1≦π/2√3 …(3)
本発明のEL素子によれば、互いに間隔を空けて配列された第1凹凸部と、第1凹凸部同士の隙間を埋めるように配列された第1凹凸部より高さの低い第2凹凸部とを配設すると共に、上記(2)式と(3)式を満たすことで、光制御シートの面積率S2/S1が0.2〜π/2√3の範囲で、光制御シートとして例えば拡散フィルムを備えた従来のEL素子よりも光の外部取り出し効率を向上させることができる。
An EL device according to the present invention is an EL device comprising a light-transmitting substrate and a light-emitting layer provided on one surface of the light-transmitting substrate and sandwiched between an anode and a cathode,
A light control sheet is provided on the other surface opposite to the one surface of the translucent substrate, and the light control sheet is provided on the other surface opposite to the one surface on which the light emitting layer is provided. A plurality of first concavo-convex portions that are arranged with a space between each other and each constitute a lens, and a lens that is arranged so as to fill the space between the first concavo-convex portions and have a lower height than the first concavo-convex portions. A plurality of second concavo-convex portions, wherein the area on the other surface of the light control sheet is S1, and the sum of the areas of the first concavo-convex portions in contact with the other surface of the light control sheet is S2, When the height of the part is TM and the height of the second uneven part is TL, the following expressions (2) and (3) are satisfied.
0 <TL / TM ≦ −158.79 × (S2 / S1) 5 + 412.89 × (S2 / S1) 4
−419.47 × (S2 / S1) 3 + 205.74 × (S2 / S1) 2
−47.492 × (S2 / S1) +4.5014 (2)
0.2 ≦ S2 / S1 ≦ π / 2√3 (3)
According to the EL element of the present invention, the first concavo-convex portions arranged with a space therebetween and the second concavo-convex portion having a height lower than that of the first concavo-convex portions arranged so as to fill a gap between the first concavo-convex portions. And satisfying the above formulas (2) and (3), the area ratio S2 / S1 of the light control sheet is in the range of 0.2 to π / 2√3. The external extraction efficiency of light can be improved as compared with a conventional EL element provided with a diffusion film.
また、光制御シートの第1凹凸部と第2凹凸部は下記(4)式を満たすことが好ましい。
0<TL/TM≦0.6 …(4)
(2)、(3)式に加えて、上記(4)式を満たすことで、第1凹凸部の面積率に依存することなく、光の外部取り出し効率が大きくなる。
第1凹凸部の面積率S2/S1は、光制御シートを製造する場合、第1凹凸部の径PMの微小なバラツキや隣接する各第1凹凸部間の距離の微小なバラツキなどにより設計値と異なる場合がある。あるいは、上述のバラツキで、光制御シートの面内にて、面積率S2/S1のバラツキが発生する可能性がある。そのため、上記(4)式を更に満たすことで、第1凹凸部の面積率S2/S1に依存することなく光の外部取り出し効率が大きくて安定して製造が可能となるため好ましい。
Moreover, it is preferable that the 1st uneven | corrugated | grooved part and 2nd uneven | corrugated | grooved part of a light control sheet satisfy | fill following (4) Formula.
0 <TL / TM ≦ 0.6 (4)
By satisfying the above equation (4) in addition to the equations (2) and (3), the light external extraction efficiency is increased without depending on the area ratio of the first uneven portion.
When the light control sheet is manufactured, the area ratio S2 / S1 of the first uneven portion is a design value due to a small variation in the diameter PM of the first uneven portion, a small variation in the distance between the adjacent first uneven portions, and the like. And may be different. Alternatively, there is a possibility that the area ratio S2 / S1 varies in the plane of the light control sheet due to the above-described variation. Therefore, it is preferable to further satisfy the expression (4) because the external extraction efficiency of light is large and can be stably manufactured without depending on the area ratio S2 / S1 of the first uneven portion.
本発明によるEL素子は、透光性基板と、透光性基板の一方の面に設けられていて陽極と陰極とに挟まれた発光層とを備えたEL素子であって、
透光性基板の一方の面とは反対側の他方の面には光制御シートが設けられており、
光制御シートは、発光層が設けられた一方の面とは反対側の他方の面に互いに間隔を空けて配列されていて各々レンズを構成する複数の第1凹凸部と、第1凹凸部同士の間を埋めるように配列されていて第1凹凸部より高さの低いレンズを構成する複数の第2凹凸部とを有しており、光制御シートの他方の面における面積をS1とし、光制御シートの他方の面に接する第1凹凸部の面積の和をS2とし、第1凹凸部の高さをTMとし、第2凹凸部の高さをTLとして、下記(5)式と(6)式を満たすことを特徴とする。
0<TL/TM≦37.168×(S2/S1)5−90.138×(S2/S1)4
+78.959×(S2/S1)3−32.473×(S2/S1)2
+7.3357×(S2/S1)−0.0674 …(5)
0.3≦S2/S1≦0.8 …(6)
本発明のEL素子によれば、互いに間隔を空けて配列された第1凹凸部と、第1凹凸部同士の隙間を埋めるように配列された第1凹凸部より高さの低い第2凹凸部とを配設すると共に、上記(5)式と(6)式を満たすことで、光制御シートの面積率S2/S1が0.3〜0.8の範囲で、光制御シートとして例えばマイクロレンズシートを備えた従来のEL素子よりも、光の外部取り出し効率を向上できる。
An EL device according to the present invention is an EL device comprising a light-transmitting substrate and a light-emitting layer provided on one surface of the light-transmitting substrate and sandwiched between an anode and a cathode,
A light control sheet is provided on the other surface opposite to the one surface of the translucent substrate,
The light control sheet includes a plurality of first concavo-convex portions that are arranged on the other surface opposite to the one surface on which the light emitting layer is provided and are spaced apart from each other, and each constitutes a lens, and the first concavo-convex portions And a plurality of second concavo-convex parts constituting a lens having a height lower than that of the first concavo-convex part, and the area on the other surface of the light control sheet is S1, and the light The sum of the areas of the first concavo-convex portions in contact with the other surface of the control sheet is S2, the height of the first concavo-convex portions is TM, and the height of the second concavo-convex portions is TL. ) Is satisfied.
0 <TL / TM ≦ 37.168 × (S2 / S1) 5 −90.138 × (S2 / S1) 4
+ 78.959 × (S2 / S1) 3 −32.473 × (S2 / S1) 2
+ 7.3357 × (S2 / S1) −0.0674 (5)
0.3 ≦ S2 / S1 ≦ 0.8 (6)
According to the EL element of the present invention, the first concavo-convex portions arranged with a space therebetween and the second concavo-convex portion having a height lower than that of the first concavo-convex portions arranged so as to fill a gap between the first concavo-convex portions. And satisfying the above formulas (5) and (6), the area ratio S2 / S1 of the light control sheet is in the range of 0.3 to 0.8. The light extraction efficiency can be improved as compared with a conventional EL element having a sheet.
また、光制御シートの第1凹凸部と第2凹凸部は下記(7)式を満たすことが好ましい。
0<TL/TM≦0.4 …(7)
(5)、(6)式に加えて、上記(7)式を満たすことで、第1凹凸部の面積率に依存することなく、光の外部取り出し効率が大きくなる。
光制御シートを製造する場合、第1凹凸部の面積率S2/S1は第1凹凸部の径PMの微小なバラツキや隣接する各第1凹凸部間の距離の微小なバラツキなどにより設計値と異なる場合がある。あるいは、上述のバラツキで面積率S2/S1のバラツキが発生する可能性がある。特に、面積率S2/S1が0.3以上の場合では、第1凹凸部の径PMの微小なバラツキによる面積率S2/S1の変化が大きく3〜10%のズレが発生する可能性がある。そのため、上記(5)式と(6)式に加えて(7)式を満たすことで、第1凹凸部の面積率S2/S1に依存することなく光の外部取り出し効率が大きくなり安定して製造が可能となる。
Moreover, it is preferable that the 1st uneven | corrugated | grooved part and 2nd uneven | corrugated | grooved part of a light control sheet satisfy | fill following (7) Formula.
0 <TL / TM ≦ 0.4 (7)
By satisfying the above expression (7) in addition to the expressions (5) and (6), the light external extraction efficiency is increased without depending on the area ratio of the first uneven portion.
When the light control sheet is manufactured, the area ratio S2 / S1 of the first concavo-convex portion is a design value due to a small variation in the diameter PM of the first concavo-convex portion or a minute variation in the distance between the adjacent first concavo-convex portions. May be different. Alternatively, there may be a variation in the area ratio S2 / S1 due to the above-described variation. In particular, when the area ratio S2 / S1 is 0.3 or more, the change in the area ratio S2 / S1 due to a small variation in the diameter PM of the first concavo-convex portion is large, and a deviation of 3 to 10% may occur. . Therefore, by satisfying the expression (7) in addition to the above expressions (5) and (6), the external extraction efficiency of light is increased and stabilized without depending on the area ratio S2 / S1 of the first uneven portion. Manufacture is possible.
また、第1凹凸部は、略半球状又は略楕円半球状のマイクロレンズであることが好ましい。
第1凹凸部は直線形状でなく曲線形状を主体として略半球状又は略楕円半球状に形成されているため、傾斜角度が一定でなく任意の角度範囲を有する。曲線形状を主体とした形状では広い角度範囲で光の外部取り出し効率が大きいため、総合的には外部取り出し効率が大きい。そのため、略半球状又は略楕円半球状のマイクロレンズからなる第1凹凸部は光の外部取り出し効率が大きく、しかも第1凹凸部の面積率S2/S1が大きくなることによっても光の外部取り出し効率が大きくなる。
Moreover, it is preferable that a 1st uneven | corrugated | grooved part is a substantially hemispherical or substantially elliptical hemispherical microlens.
Since the first concavo-convex part is formed in a substantially hemispherical shape or a substantially elliptical hemispherical shape mainly with a curved shape instead of a linear shape, the inclination angle is not constant and has an arbitrary angle range. In the shape mainly composed of a curved shape, the external extraction efficiency of light is large in a wide angle range, so that the external extraction efficiency is large overall. Therefore, the first concave and convex portion made of a substantially hemispherical or substantially elliptical hemispherical microlens has a large light extraction efficiency, and the light extraction efficiency is also increased by increasing the area ratio S2 / S1 of the first concave and convex portions. Becomes larger.
また、第2凹凸部は、断面凸状のレンズまたはプリズム形状を有すると共に一方向に柱状に延在し、第1凹凸部の隙間に互いに交差して配列されていることが好ましい。
第2凹凸部として、柱状で断面凸状のレンズまたはプリズム形状が第1凹凸部の隙間に互いに交差して配列させることで、2次元方向に傾斜角を設けることになるため光の外部取り出し効率が大きくなる。さらに、第2凹凸部が照射方向に出射する光の配光分布を2次元方向に調整できるため、第2凹凸部を任意の形状にすることで第2凹凸部の出射光を対称な配光分布にしたり、非対称な配光分布にすることができる。
In addition, it is preferable that the second concavo-convex part has a lens or prism shape having a convex cross section, extends in a columnar shape in one direction, and is arranged so as to intersect with each other in the gap of the first concavo-convex part.
As the second concavo-convex portion, a columnar convex lens or prism shape is arranged so as to intersect with each other in the gap between the first concavo-convex portions, so that an inclination angle is provided in a two-dimensional direction. Becomes larger. Furthermore, since the light distribution of the light emitted from the second concavo-convex part in the irradiation direction can be adjusted in a two-dimensional direction, the light emitted from the second concavo-convex part is symmetrically distributed by making the second concavo-convex part an arbitrary shape. Distribution or asymmetrical light distribution.
また、第2凹凸部は、底部が多角形の多角凸レンズ部または頂部が多角形の多角凹レンズ部が隙間無く配列されていることが好ましい。
第2凹凸部として多角錐凸レンズを含む多角凸レンズ部または多角錐凹レンズを含む多角凹レンズ部を隙間なく配列して構成したから、第2凹凸部に入射した光の偏向に寄与しない第2凹凸部の隙間の平坦部を無くすことができるため、よりEL素子の光の外部取り出し効率を高めることができる。また、隙間なく配置することで平坦部による微細構造が形成されないため、光の回折現象による色ムラの発生を防止することができる。
更に多角凸レンズ部または多角凹レンズ部は、斜面が直線状または平面状である場合には、第2凹凸部に入射した光を略同一方向に偏向することが可能となるため、任意の方向に光を集光することが可能となる。また、斜面が凸曲面状又は凹曲面状である場合には、第2凹凸部に入射した光を広範囲な角度で偏向することができる。第2凹凸部に入射した光が、視野方向に対する角度を変えた場合に色味が変化する色ズレの課題が生じた場合でも、発光層からの光を広範囲な角度で偏向させて発光層の光の色味を視野方向に対する角度に依存しないように均一化できる。
Moreover, it is preferable that the 2nd uneven | corrugated | grooved part arrange | positions the polygonal convex lens part whose bottom part is a polygon, or the polygonal concave lens part whose top part is a polygon without gaps.
Since the polygonal convex lens part including the polygonal pyramidal convex lens or the polygonal concave lens part including the polygonal pyramidal concave lens is arranged without gap as the second concave and convex part, the second concave and convex part which does not contribute to the deflection of the light incident on the second concave and convex part Since the flat portion of the gap can be eliminated, the light extraction efficiency of the EL element can be further increased. Further, since the fine structure is not formed by the flat portion by arranging without gaps, it is possible to prevent the occurrence of color unevenness due to the light diffraction phenomenon.
Furthermore, the polygonal convex lens part or the polygonal concave lens part can deflect the light incident on the second concavo-convex part in substantially the same direction when the inclined surface is linear or planar, so that the light can travel in any direction. Can be condensed. In addition, when the slope is convex or concave, the light incident on the second uneven portion can be deflected at a wide range of angles. Even when the light incident on the second concavo-convex portion has a problem of color misregistration in which the color changes when the angle with respect to the viewing direction is changed, the light from the light emitting layer is deflected at a wide angle to The color of light can be made uniform without depending on the angle with respect to the viewing direction.
本発明による照明装置は、発光手段を具備してなる照明装置であって、発光手段が上述したいずれかに記載されたEL素子であることを特徴とする。
本発明のEL素子を組み込んだ上述した照明装置を用いることで、光の利用効率が高く、意匠性を有する照明装置を得られる。
The illuminating device according to the present invention is an illuminating device comprising a light emitting means, wherein the light emitting means is any one of the EL elements described above.
By using the above-described lighting device incorporating the EL element of the present invention, a lighting device having high design efficiency and light utilization efficiency can be obtained.
本発明によるディスプレイ装置は、上述したいずれかのEL素子を具備してなるディスプレイ装置であって、EL素子が画素駆動されるよう構成されてなることを特徴とする。
本発明のEL素子を組み込んだディスプレイ装置を用いることで、光の利用効率が高いディスプレイ装置が得られる。
A display device according to the present invention is a display device including any one of the EL elements described above, and is configured such that the EL elements are pixel driven.
By using the display device incorporating the EL element of the present invention, a display device with high light utilization efficiency can be obtained.
本発明による液晶ディスプレイ装置は、画像表示素子を具備してなる液晶ディスプレイ装置であって、画像表示素子の背面に、上述したいずれかのEL素子、あるいは上述した照明装置を配設したことを特徴とする。
本発明のEL素子または照明装置を組み込んだ液晶ディスプレイ装置を用いることで、光の利用効率が高い液晶ディスプレイ装置が得られる。
The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device comprising an image display element, wherein any one of the above-described EL elements or the above-described illumination device is disposed on the back surface of the image display element. And
By using the liquid crystal display device incorporating the EL element or the lighting device of the present invention, a liquid crystal display device with high light utilization efficiency can be obtained.
本発明のEL素子によれば、光制御シートに、互いに間隔を空けて配列された第1凹凸部と、第1凹凸部同士の間を埋めて配列されていて第1凹凸部より高さの低い第2凹凸部とを配置することで、光の外部取り出し効率を向上させることができる。
さらに本発明のEL素子を組み込んだ照明装置、ディスプレイ装置及び液晶ディスプレイ装置を用いることで、光の利用効率が高い、意匠性を有する照明装置、ディスプレイ装置及び液晶ディスプレイ装置を提供することが可能となる。
According to the EL element of the present invention, the light control sheet is arranged so as to fill the space between the first concavo-convex portions and the first concavo-convex portions that are arranged with a space therebetween, and is higher than the first concavo-convex portions. By arranging the low second uneven portion, it is possible to improve the external extraction efficiency of light.
Furthermore, by using a lighting device, a display device, and a liquid crystal display device incorporating the EL element of the present invention, it is possible to provide a lighting device, a display device, and a liquid crystal display device that have high design efficiency and use efficiency of light. Become.
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施形態によるEL素子(エレクトロ・ルミネッセンス素子)1の構成を示す図である。図1に示すように、EL素子1は、透光性基板を構成する第1の基板1Aと第2の基板1Bとの間に、発光層2を挟んで陽極3と陰極4とが配設され、第1の基板1Aの発光層2とは反対側の面に光制御シート5が配設されて構成されている。
なお、光制御シート5において、発光層2が設置されている面と反対側に光が射出されており、この方向を照射方向Fとする。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an EL element (electroluminescence element) 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the
In the
発光層2の光制御シート5側の面には陽極3が配設され、反対側の面には陰極4が配設されている。発光層2は、陽極3と陰極4に電圧を印加することにより発光するものである。これら発光層2と陽極3と陰極4とによって光源としての発光構造体10を構成する。発光構造体10としては、従来公知のさまざまな構成が採用可能である。
発光層2は白色発光層とすることもあり、或いは青色、赤色、黄色、緑色などの発光層とすることもある。白色発光層とする場合には、この発光層2の構成は、例えばCuPc(銅フタロシアニン)/α−NPDにルブレン1%ドープ/ジナクチルアントラセンにペリレン1%ドープ/Alq3/フッ化リチウムという構成とする。前後に配置する陽極3としてITOと呼ばれる酸化インジウム錫、陰極4としてAlを用いればよい。
An
The
ただし、この構成に限定されるものではなく、発光層2から射出する光線の波長をR(赤色)、G(緑色)、B(青色)とすることのできる適宜材料を用いた任意の構成を採用することが可能である。また、フルカラーディスプレイの用途で使用する場合には、R、G、Bに対応した3種類の発光材料の塗り分けとすることや、白色光にカラーフィルターを重ねることによりフルカラー表示が可能となる。
However, the present invention is not limited to this configuration, and an arbitrary configuration using an appropriate material capable of setting the wavelength of light emitted from the
第1の基板1Aは、陽極3と光制御シート5との間に配設され、第2の基板1Bは、陰極4の発光層2とは反対側の面に配設されている。
第1の基板1A及び第2の基板1Bの材料として、種々のガラス材料を用いることができ、その他にPMMA、ポリカーボネート、ポリスチレン等のプラスチック材料、あるいはアルミニウムなどの金属材料を用いることもできる。更にその他の様々な材料を用いることができるが、第1の基板1A及び第2の基板1Bの材料として特に好ましいのは、シクロオレフィン系のポリマーである。このポリマーは加工性、耐熱、耐水性、光学透光性等、第1の基板1A及び第2の基板1Bに必要な材料特性の全てにおいて優れている。
また、第1基板1Aは、発光構造体10から出射する光をできるだけ透過させることができるように、全光線透過率を50%以上とすることのできる材料で形成することが好ましい。
The
As materials for the
In addition, the
光制御シート5は、シート状の基層7とこの基層7の上に形成された集光用のレンズ群からなる構造層8とで一体に形成されている。光制御シート5は接着剤からなる接着層6を介して第1の基板1Aに固定されている。
このような接着層6を構成する粘・接着剤として、例えばアクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の粘・接着剤が挙げられる。いずれを用いても、接着層6は高温になる発光構造体10に隣接して使用されるため、100℃で貯蔵弾性率G’が1.0E+04(Pa)以上であることが望ましい。これより貯蔵弾性率G’の値が低いと、使用中に光制御シート5と第1の基板1Aとがずれてしまう可能性がある。光制御シート5と第1の基板1Aが大きくずれてしまうと、光制御シート5に発光層2から出射する光が効率よく入射しないため、光の利用効率が低下してしまう。
また、安定的に発光層2と光制御シート5との間隙を確保するために、接着層6を構成する接・粘着剤層の中に透明の微粒子、例えばビーズ等を混ぜても良い。また、接着層6は両面テープ状でも良いし、単層で形成されていてもよい。
The
Examples of the adhesive / adhesive constituting the
Further, in order to stably secure a gap between the light emitting
光制御シート5は、発光層2からの光を偏向して照射方向Fに出射し、光の外部取り出し効率を向上させる機能を有する。
即ち、図1に示すように、発光層2から出射した光B0は、第1の基板1Aを透過し、光B1として光制御シート5に入射する。光制御シート5の構造層8に入射した光B1は、その一部が構造層8の出射面から外部へ出射される光B2となる。
もし、図2に示すように、光制御シート5に構造層8がなくシート状の基層7だけであった場合には、光B1の大部分は基層7の表面7aである平坦面で反射され、再度発光層2に向けて第1の基材1Aへ入射する光B12となる。光B12は、照射方向Fに偏向されないため損失となってしまう。
このため、EL素子1の光の外部取り出し効率を向上させるには、光B12を減少させると共に光B1を増加させることが重要である。
The
That is, as shown in FIG. 1, the light B0 emitted from the
As shown in FIG. 2, when the
For this reason, in order to improve the light external extraction efficiency of the
なお、光の外部取り出し効率を向上させる従来の技術として、(1)光制御シート5の構造層8にプリズムなどの構成を形成する手段や、(2)透明な基層7にフィラーを塗布して凹凸面を形成した拡散フィルムを設置する手段や、(3)略半球状のマイクロレンズを形成する手段がある。なお、これら(1)、(2)、(3)の構成は後述する比較例1、2、3に相当する。
しかしながら、構造層8にプリズムなどの構造を形成する(1)の方法には以下の問題がある。
即ち、プリズムなどの直線形状が大部分を形成する構造では、直線形状により傾斜角度が一定となるため、ある特定の角度の光のみ外部取り出し効率を向上させることが可能となる。しかし、上述のある特定の角度以外の光は、外部取り出し効率が小さくなり、総合的には外部取り出し効率が小さくなる問題が生じる。
As conventional techniques for improving the light extraction efficiency, (1) means for forming a structure such as a prism on the
However, the method (1) for forming a structure such as a prism in the
That is, in the structure in which the linear shape such as a prism forms most, the inclination angle is constant due to the linear shape, so that it is possible to improve the external extraction efficiency only for light of a specific angle. However, the light other than the above-mentioned specific angle has a problem that the external extraction efficiency is reduced and the external extraction efficiency is reduced overall.
透明基材にフィラーを塗布して凹凸面を形成した拡散フィルムを設置する(2)の方法では、以下の問題がある。
フィラーを塗布して凹凸面を形成する場合、凹凸面の形状はフィラーの隆起の度合いにより決定されるため、高精度な凹凸面の形成ができない。そのため、凹凸面に光を制御する充分な形状を形成することが出来ない。例えば、フィラーを隆起させることで略半球状に形成しようとした場合、フィラーの隆起が不十分となり略半球状の一部分しか形成されない。すなわち、略半球状の高さと幅の比をアスペクト比(高さ/幅)とした場合、アスペクト比が小さくなってしまうため、結果として外部取り出し効率が小さいという問題が生じる。
In the method (2) in which a diffusion film in which an uneven surface is formed by applying a filler to a transparent substrate is installed, there are the following problems.
In the case of forming an uneven surface by applying a filler, the shape of the uneven surface is determined by the degree of protrusion of the filler, so that an uneven surface with high accuracy cannot be formed. Therefore, a sufficient shape for controlling light cannot be formed on the uneven surface. For example, when an attempt is made to form a substantially hemispherical shape by raising the filler, the bulge of the filler is insufficient and only a part of the substantially hemispherical shape is formed. That is, when the aspect ratio (height / width) is set to the ratio of the substantially hemispherical height to the width, the aspect ratio becomes small, resulting in a problem that the external extraction efficiency is small.
マイクロレンズを形成する(3)の方法では以下の問題がある。
マイクロレンズは、上述の拡散フィラーと比較して、高精度に成形することが可能であり、アスペクト比を大きくして略半球状の配列を成形することが可能である。
しかし、EL素子の発光層から出射する光は等方的であるため略半球型のマイクロレンズは単体では好ましいが、略半球型のマイクロレンズ群で光制御シート5の基層7の表面全体を埋めることが出来ず、マイクロレンズとマイクロレンズの隙間に平坦面の表面が発生する。光制御シート5に平坦面の表面が存在すると、図2に示すように平坦面で全反射してEL素子の内部へ向かう光B12が発生し、外部の照射方向Fに射出しないため、光の利用効率の向上を得られない。
The method (3) for forming a microlens has the following problems.
The microlens can be molded with higher accuracy than the above-described diffusion filler, and can have a substantially hemispherical array with an increased aspect ratio.
However, since the light emitted from the light emitting layer of the EL element is isotropic, a substantially hemispherical microlens is preferable alone, but the entire surface of the
また、光制御シート5の基層7の表面に構造層8として六方配置のような最密構造のレンズ群を配設して、表面全体を埋めることは可能であるが、このような形状を作成する場合、さらに高精度な成形が要求され、マイクロレンズの重なりなどの不具合が発生しやすい。また、隙間が少なくなるようにマイクロレンズ群を成形すると、各マイクロレンズ間のわずかな隙間の距離のズレがマクロなムラとして見えてしまうので好ましくない。そのため、この構造では実質的な面積率は76%前後となる。
結果として、基層7の表面7aの約24%に平坦面が残るため、光の外部取り出し効率が不十分となる問題が発生する。
Moreover, it is possible to fill the entire surface by arranging a close-packed lens group such as a hexagonal arrangement as the
As a result, since a flat surface remains on about 24% of the
そのため、本実施形態によるEL素子1では、光の外部取り出し効率を向上させるため、図3に示す光制御シート5をEL素子1の表面に形成した。
図3に示す本実施形態における光制御シート5は、基層7の表面7aに構造層8を形成すると共に裏面7bに接着層6を介して第1の基板1Aを接合した。そして、構造層8は、発光層2から出射される光B0を偏向し照射方向Fに偏向して出射させるための第1凹凸部14と第2凹凸部15とで構成されている。これら第1凹凸部14と第2凹凸部15は基層7上に別体として配置したものでもよいし、基層7と一体成形したものでもよい。
Therefore, in the
In the
図3に一例として示す構造層8は、例えばシート状で透光性の基層7の表面7aに例えば第1凹凸部14として略半球形状のマイクロレンズが分散して複数個形成されている。
そして第1凹凸部14の隙間を埋めるように、第2凹凸部15として、例えば図3(b)に示すように、断面が凸状のレンズまたはプリズムレンズが形成されている。しかも、第2凹凸部15である断面三角形のプリズムは一方向に延在する柱状を呈し、これら柱状のプリズムは第1凹凸部14の隙間において互いに交差して配列されている。
換言すれば、図3(a)において、一次元方向に延在する略柱状の凸部材としての断面三角形のプリズムレンズを第2凹凸部15として、表面7a全域に互いに略直交する同一の二方向に複数本ずつ配列して形成されており、しかも第1凹凸部14であるマイクロレンズは第2凹凸部15のプリズムの一部分に重なって形成されている。
The
And as the 2nd uneven | corrugated |
In other words, in FIG. 3 (a), a prism lens having a triangular section as a substantially columnar convex member extending in a one-dimensional direction is used as the second concavo-
もし、第2凹凸部15が、第1凹凸部14の隙間を互いに交差することなく一方向にのみ延在する複数の柱状として構成された場合には、第2凹凸部15が延在する方向に関して第2凹凸部15は傾斜角を有していない、すなわち平面状の作用効果と同等の作用効果になる。この場合、図2に示す光B12のように、外部に取り出すことが出来ない全反射する光となり、光の外部取り出し効率が小さくなる不具合が生じる。
そのため、第2凹凸部15が、断面凸状のレンズまたはプリズムレンズを形成し且つ一方向に延在する柱状を呈していて、この第2凹凸部15が第1凹凸部14の隙間を互いに交差するように配列されることで、2次元方向に傾斜角を備えることができる。そのため、光の外部取り出し効率が大きくなり、好ましい。
さらに、上述のように交差させて配列した第2凹凸部15により、照射方向Fに出射する光の配光分布を2次元方向に調整することが可能となる。そのため、第2凹凸部15を任意の形状に形成することで、第2凹凸部15の出射光を対称な配光分布にしたり、あるいは、非対称な配光分布にしたりすることができるため好ましい。
If the second concavo-
Therefore, the second
Furthermore, the light distribution of the light emitted in the irradiation direction F can be adjusted in a two-dimensional direction by the second
図3(a)において、第1凹凸部14について、基層7の表面7aに接する底部の面の径をPMとし、基層7の表面7aを基準とした高さをTMとする。第1凹凸部14は例えばマイクロレンズ形状をなしており、等間隔で規則的に、または不等間隔で不規則に配列されている。この第1凹凸部14の形状として、略半円球形状や略楕円球形状のものが挙げられる。
また、第2凹凸部15について、表面7aに接触する底部の面の幅をPLとし、表面7aから頂部までの高さをTMとし、その頂角をθとする。
In FIG. 3A, regarding the first concavo-
Further, regarding the second concavo-
また構造層8の第1凹凸部14に入射した光B1を効率よく偏向して、EL素子1の光の外部取り出し効率を向上させるために、高さTMと径(幅)PMとのアスペクト比TM/PMが40%以上であることが望ましい。アスペクト比TM/PMを40%以上とすることで、光B1を照射方向Fに偏向するために、第1凹凸部14の斜面の傾斜角度が十分な大きさになって好ましい。
また、第1凹凸部14の基層7の表面7aに沿った幅のうち最も長い幅である最長直径PMは、20um以上200um以内に設定される。最長直径PMが20μm未満では、第1凹凸部14で回折光が発生し、第1凹凸部14に入射した光B1を照射方向Fに偏向する効率が低下してしまうため好ましくない。最長直径PMが200μmを超える場合は、第1凹凸部14の形状を賦型する際に、第1凹凸部14に入射した光B1を偏向するのに充分なアスペクト比を得るための充分な第1凹凸部14の高さTMを賦型することが困難となるため好ましくない。
隣接する第1凹凸部14の表面7aに接する底部の面における中心同士の距離は、50μm以上5000μm以下が好ましい。
Further, in order to efficiently deflect the light B1 incident on the first
Moreover, the longest diameter PM which is the longest width among the widths along the
The distance between the centers of the bottom surfaces in contact with the
そして、このように配列された第1凹凸部14の隙間を埋めるようにして第2凹凸部15が複数設けられている。なお、第1凹凸部14は隣り合う第1凹凸部14同士で互いに接触せず隙間を有する配置構成であるのに対し、第2凹凸部15は第1凹凸部14同士の隙間に互いに接して略平行に複数配列されている(図4参照)。
A plurality of second concavo-
また、第二実施形態として、光制御シート5における第2凹凸部15の配列構成は、図5(a)に示すように、所定のピッチで形成された凸状の第1のプリズム16と、該第1のプリズム16と略直交する方向に形成された凸状の第2のプリズム17とを有していてもよい。この場合、一方の第1のプリズム16は同一高さTL、同一幅PLであり、互いに当接して平行配列されている。しかし、他方の第2のプリズム17は高さTLと幅PLが変化して配列された構成を有している。そのため、第2のプリズム17は相互に間隔を開けて平行配列されている。
本第二実施形態による光制御シート5の第2凹凸部15はこのような構成であってもよい。
Moreover, as 2nd embodiment, as shown to Fig.5 (a), as for the arrangement structure of the 2nd uneven | corrugated |
The second
ところで、プリズムが一方向に並んだプリズムシートは、プリズムの斜面により、構造層8の第2凹凸部15に入射した光B1をレンズの配列している方向に配光分布を制御することができる。そのため、第2凹凸部15として一方向に並んだプリズムを構成して用いた場合、1次元的に配光分布の調整が可能となる。
しかし、EL素子1を照明用途して用いる場合は、少なくとも2次元的に配光分布を調整する必要がある。その理由として、例えば照明装置の設置場所によっては、ある特定方向は照射する必要がなく、広い配光分布ではなく正面方向の輝度向上を要求されることがある。あるいは、構造層8の第2凹凸部15に入射した光B1が非対称な配光分布になると共に、照明装置から外部に出射される光の配光分布が対称な配光分布であることが要求される場合、照明装置から出射される光の配光分布を1次元方向のみの調整で対称な配光分布にすることは困難である。そのため、第2凹凸部15は2次元方向の調整ができる本発明による構成が好ましい。
By the way, the prism sheet in which the prisms are arranged in one direction can control the light distribution in the direction in which the lenses are arranged with the light B1 incident on the second
However, when the
また、本実施形態の構成のように、第2凹凸部15におけるプリズムが略直交して配列されたクロスプリズムでは、光を2次元的に広げるために新たにレンズシートを追加することなく、適切な配光分布に調整することが可能となり、照明装置の軽量化、薄型化、低コスト化を図ることも可能である。
特に、発光層2から出射される光は、配光分布が広いブロードな指向性を有する光である。そのため、第2凹凸部15は、上述の広い配光分布を照射方向Fに偏向するように設計することが好ましい。
図5に示す第二実施形態の光制御シート5における第2凹凸部15では、第1のプリズム16及び第2のプリズム17の斜面は平面形状(直線形状)であることが好ましい。平面形状であることで、構造層8の第2凹凸部15に入射した光B1を略同一方向に偏向することが可能となるため、任意の方向に光を集光することが可能となる。
また、第1のプリズム16及び第2のプリズム17の形状と大きさは、図5(a)に示す第二実施形態では互いに異なっているが、同じであっても良い。
Moreover, in the cross prism in which the prisms in the second concavo-
In particular, the light emitted from the
In the second
Further, the shapes and sizes of the
あるいは、第三実施形態における第2凹凸部15は、図6(a)、(b)に示すように、所定のピッチで平行に配列された凸状の第1のシリンドリカルレンズ18と、第1のシリンドリカルレンズ18と略直交する方向に配列された凸状の第2のシリンドリカルレンズ19を有する形状にしてもよい。この場合、第2のシリンドリカルレンズ19は第1のシリンドリカルレンズ18より高さと幅が大きく形成されている。
Or the 2nd uneven | corrugated |
ここで、シリンドリカルレンズが一方向に並んだレンチキュラーレンズシートは、レンズの曲面により、構造層8の第2凹凸部15に入射する光B1をシリンドリカルレンズの配列方向に配光分布を制御することができる。そのため、第2凹凸部15にレンチキュラーレンズシートを用いた場合、1次元的に配光分布の調整が可能となる。
しかし、照明用途として用いる場合は、少なくとも2次元的に配光分布を調整する必要がある。その理由は、例えば照明装置の設置場所によっては、ある特定方向は照射する必要がなく、広い配光分布ではなく正面方向の輝度向上を要求することがあるからである。あるいは、構造層8の第2凹凸部15に入射した光B1は非対称な配光分布になると共に、照明装置から出射される光の配光分布が対称な配光分布であることが要求される場合、1次元方向のみの配光分布の調整では困難であるため、2次元方向の配光分布の調整が可能な本発明による構成が好ましい。
Here, the lenticular lens sheet in which the cylindrical lenses are arranged in one direction can control the light distribution of the light B1 incident on the second
However, when used for illumination, it is necessary to adjust the light distribution at least two-dimensionally. The reason is that, for example, depending on the installation location of the lighting device, it is not necessary to irradiate in a specific direction, and there is a case where a luminance improvement in the front direction is required instead of a wide light distribution. Alternatively, the light B1 incident on the second
特に、図6(a)に示す第三実施形態における第2凹凸部15の構成のように、シリンドリカルレンズ18,19が略直交して配列されたクロスレンチキュラーレンズシートでは、光を2次元的に広げるために、新たにレンズシートを追加することなく、適切な配光分布に調整することが可能となり、照明装置の軽量化、薄型化、低コスト化を図ることも可能である。
特に、発光層から出射される光は、配光分布が広いブロードな指向性を有する光である。そのため、第2凹凸部15は、上述の広い配光分布を照射方向Fに偏向するように設計することが好ましい。
In particular, the cross lenticular lens sheet in which the
In particular, the light emitted from the light emitting layer is light having a broad directivity with a wide light distribution. Therefore, it is preferable that the second
第三実施形態における第2凹凸部15の第1シリンドリカルレンズ18及び第2シリンドリカルレンズ19の断面形状は、完全な半円形(球面レンズ)に限定されるものではなく、例えば、半楕円形(楕円面レンズ)、放物線形(放物面レンズ)などの、いわゆる非半円形(いわゆる2次の非球面形状)断面のシリンドリカルレンズ、さらには2次以降の項を有する高次非球面形状の断面を有するシリンドリカルレンズなどが好ましい。
非球面の断面形状のレンズを用いることで、レンズ側面に適切な傾きをもった領域の面積を調節することができ、完全な半円形レンズに比べて出射する光線をより調整することができる。
また、第2凹凸部15において、第1のシリンドリカルレンズ18と第2のシリンドリカルレンズ19の断面形状は同じでも良いし、異なっていても良い。
The cross-sectional shapes of the first
By using a lens having an aspherical cross-sectional shape, the area of a region having an appropriate inclination on the side surface of the lens can be adjusted, and the emitted light can be adjusted more than a complete semicircular lens.
Further, in the second concavo-
また、図7〜図12において、第2凹凸部15は、基層7の表面7aに隙間無く配置された多角形の底辺を有する多角錐凸レンズあるいは多角錐凹レンズでもよい。図中、第2凹凸部15を基層7の表面7aに隙間なく配列する構造が示されている。
例えば、図7及び図8に示す光制御シート5の平面図において、基層7の表面7aに第三変形例として第2凹凸部15を構成する四角錐凸レンズ15A(または四角錐凹レンズ)が隙間なく縦横方向に配列して構成されている。そして、基層7の表面7aには、第1凹凸部14を構成するマイクロレンズ14Aが互いに離間して四角錐凸レンズ15Aに重ねて配設されている。
四角錐凸レンズ15Aを隙間なく配列することで、構造層8の第2凹凸部15に入射した光B1の偏向に寄与しない第2凹凸部15間の平坦部をほぼ無くすことが可能となるため、よりEL素子1の光の外部取り出し効率を高めることが可能になる。また、四角錐凸レンズ15Aを隙間なく配列することで平坦部による微細構造が形成されないため、光の回折現象による色ムラの発生を防止することが可能となる。
7-12, the 2nd uneven | corrugated |
For example, in the plan view of the
By arranging the quadrangular pyramidal
図8に示す、第三変形例による第2凹凸部15は底面21が四角形をなす四角錐凸レンズ形状として隙間無く配置されたものである。EL素子1から出射する光の配光分布を対称にする要求がある場合は、底面21を略正方形にし、四角錐凸レンズ15Aの4つある斜面の傾斜角度を略同一とすることが好ましい。
EL素子1から出射する光の配光分布を非対称にする要求がある場合は、底面21を長辺と短辺を有する長方形とした四角錐凸レンズ15Aにしてもよい。底面21を長方形とすることで、四角錐凸レンズ15Aにおける短辺方向斜面の傾斜角度と、長辺方向斜面の傾斜角度とが異なるため、EL素子1から出射する光の配光分布を長辺方向と短辺方向とで非対称にすることが可能となる。
The 2nd uneven | corrugated |
If there is a demand for making the light distribution of the light emitted from the
また、図9に示す第二凹凸部15の変形例について説明すると、第2凹凸部15の底面21について、図9(a)では底面21Aをハニカム構造の正六角形とし、図8(b)では底面21Bを正方形に形成し、図8(c)では底面21Cを正三角形に形成した。このように第2凹凸部15の底面21A,21B,21Cを形成することで、1つの構造層8において底面21A,21B,21Cの形状をそれぞれ略同一にして配列することが可能になる。
Further, a modification of the second
第2凹凸部15の底面21の形状を略同一にすることで、第2凹凸部15の寸法、形状を略同一にすることが可能になるため、明るさの面内ムラが生じないEL素子1を作成することができる。そのため、明るさの面内ムラが生じないEL素子1が要求される場合には、このような底面21を有する第2凹凸部15を配列することが好ましい。
特に第2凹凸部15の底面21を正六角形にした場合、底面21A同士の連結部の形状が直線状ではなく、より複雑なジクザグ形状にすることができるため、EL素子1に画素パターンを設けた場合、底面21同士の連結部の形状とEL素子1の画素パターン間との干渉で発生するモアレを防ぐことができるので、より好ましい。
By making the shape of the
In particular, when the
また、図10に示す他の変形例のように、第2凹凸部15の底面を異なる多角形の底面21A、21Bで形成し、これら異なる底面21A、21B同士を組み合わせることで隙間なく配置してもよい。
EL素子1の面内での明るさのムラを低減させたい要求がある場合は、底面21の形状は略同一であることが好ましい。底面21の形状が略同一であることで、第2凹凸部15同士の配光分布のムラが発生しないため好ましい。
Moreover, like the other modification shown in FIG. 10, the bottom surface of the second concavo-
When there is a demand for reducing unevenness of brightness within the surface of the
図11、図12は、第2凹凸部15を図8に示す多角錐凸レンズ15Aと異なる、多角錐凸レンズまたは多角錐凹レンズにした他の実施形態を示す図である。
図11に示す第四実施形態では、第2凹凸部15は略々四角錐凸レンズ15Bであり、四角錐凸レンズ15Bの頂部は断面略々V字形の少なくとも1本の溝部23が形成されることで分割された複数の頂点24を有する。図11に示す第2凹凸部15では、各々の四角錐凸レンズ15Bの頂部に2本の溝部23を直交させて形成し、各々の四角錐凸レンズ15Bが4個の頂点24を有する構成とされている。
ただし、溝部23の形状は図11に示すものに限られず、様々な方向に延在する様々な深さ、ピッチ、開き角の溝部23を設けることができる。
11 and 12 are diagrams showing another embodiment in which the second
In the fourth embodiment shown in FIG. 11, the second concavo-
However, the shape of the
上述のように、略々四角錐凸レンズ15Bの頂部に2本の溝部23を直交する構成にすることで、配光分布の調整が可能となる。特に出射角度が60度以上となる広角度に出射する光の調整が可能となる。また、溝部23の形状(深さ、傾斜角度)を調整することで、広角度に出射する光の増減が可能となる。これは、広角度に出射する光の多くは、四角錐凸レンズ15Bの頂部近傍から出射する光線であるためである。
As described above, the light distribution can be adjusted by adopting a configuration in which the two
図12に示す第五実施形態による光制御シート5は、第2凹凸部15として底面21が四角形で略四角錐形状の凹部からなる四角錐凹レンズ15Cを形成し、これら四角錐凹レンズ15Cを基層7の表面7a上に隙間無く配列したものである。この四角錐凹レンズ15Cは、入射した光B1を照射方向Fに出射するように取り出すための形状を有している。
なお、第2凹凸部15において、図8に示す四角錐凸レンズ15Aは第2凹凸部15の最も高い頂部の形状が点であるのに対し、四角錐凹レンズ15Cは最も高い位置の形状が略四角形の稜線であるので耐擦性が向上することになり、より好ましい。ここで、四角錐凹レンズ15Cは最も高い位置にある四角錐の底面21部分を頂部とし、基層7の表面7a側に位置する点状の凹部を底部とする。
In the
In the second concave and
EL素子1から出射する光の配光分布を対称にする要求がある場合は、底面21の頂部を略正方形にした四角錐凹レンズ15Cにおける4つの下方に向けた斜面の傾斜角度を略同一とすることが好ましい。
EL素子1から出射する光の配光分布を非対称にする要求がある場合は、底面21の頂部を長辺と短辺を有する長方形とした四角錐凹レンズ15Cを形成するとよい。底面を長方形とすることで、四角錐凹レンズ15Cにおける短辺方向の傾斜面の傾斜角度と長辺方向の傾斜面の傾斜角度とが異なるため、EL素子1から出射する光の配光分布を長辺方向と短辺方向とで非対称にすることが可能となる。
When there is a demand to make the light distribution of the light emitted from the
When there is a request for making the light distribution of the light emitted from the
また、第2凹凸部15がプリズムレンズ又は四角錐凸レンズ15Aをなす場合、その先端頂部をカットして平坦状にしたり、丸みをつけて凸曲面状にしてもよい。さらに、プリズムレンズ形状をなす2つの側面または四角錐レンズ形状をなす4つの斜面を、凸曲面状又は凹曲面状に湾曲させたものであってもよい。
上述のように、第2凹凸部15の各斜面を凸曲面状又は凹曲面状に湾曲させることで、斜面を直線状または平面状に形成した場合と比較して、構造層8の第2凹凸部15に入射した光B1を広範囲な角度で偏向することができる。構造層8の第2凹凸部15に入射した光B1が視野方向に対する角度を変えた場合に色味が変化する色ズレという課題が生じた場合、発光層2からの光を湾曲した凸曲面状又は凹曲面状の斜面によって広範囲な角度で偏向させることで、発光層2の光の色味を視野方向に対する角度に依存しないように均一化できるため、好ましい。
Moreover, when the 2nd uneven | corrugated |
As described above, the second unevenness of the
また、第1凹凸部14における第2凹凸部15と接する外周エッジの形状が少なくとも一部蛇行するように配置されていてもよく、第1凹凸部14と第2凹凸部15との界面が第2凹凸部15の谷部に位置するだけでなく第2凹凸部15の頂部や側面に位置しているものでもよい。
上述のような構成にすることで、各第1凹凸部14からの出射光の配光分布に個々に変化を与えることが可能となるため、EL素子1を照明用途で用いる場合に意匠性を付与することが可能となる。
Moreover, the shape of the outer peripheral edge in contact with the second concavo-
With the configuration as described above, it is possible to individually change the light distribution of the emitted light from each first
第2凹凸部15の基層7の表面7aに沿った幅PLは、第2凹凸部15がプリズムレンズである場合には断面三角形の底辺の幅であり、シリンドリカルレンズ18,19の場合には断面半楕円形状の最大外径(直線部)の幅であり、四角錐形状の場合は底面の一辺の幅である。これらの幅PLは、第2凹凸部15で回折光が発生しにくく照射方向から視認されにくいように20um以上200um以内に設定される。
また、光制御シート5の所望の光の外部取り出し効率を向上させるために、第1凹凸部14と第2凹凸部15の高さ比TL/TMは適宜調整することが可能である。
また、光制御シート5の表面の(第1及び第2凹凸部14,15を除いた平面の)面積即ち基層7の表面7aの面積をS1,表面7aに接する面における第1凹凸部14の面積の和をS2、表面7aに接する面における全ての第2凹凸部15の面積の和を(S1−S2)として、第1凹凸部14の面積S1の基層7の面積S1に対する面積比S2/S1(以下、面積率ということがある)と、第2凹凸部15の同様な面積の和(S1−S2)についての基層7の面積S1に対する面積比(S1−S2)/S1は、適宜調整することが可能である。
なお、面積S1,S2は光制御シート5の平面視における面積に相当する。
The width PL along the
Moreover, in order to improve the external extraction efficiency of the desired light of the
Further, the area of the surface of the light control sheet 5 (in the plane excluding the first and second
The areas S1 and S2 correspond to the area of the
次に、図13は、第1凹凸部14の面積率S2/S1を0.1〜0.8、そしてπ/2√3まで0.1ずつ相違させたものに対して、第1凹凸部14と第2凹凸部15の高さ比TL/TMを変化させることで得られる、相対的な光の外部取り出し量(効率)をシミュレーションした結果である。
図13のシミュレーションに用いる光制御シート5の実施例として、基材7の表面7aに第1凹凸部14を略等間隔に隙間を開けて配設し、その隙間に第2凹凸部15を互いに直交するように配設した。第1凹凸部14は略半球形状のマイクロレンズである。
Next, FIG. 13 shows that the first uneven portion is different from the first
As an example of the
そして、図14に示すように、第1凹凸部14としてマイクロレンズを基層7の表面7aに互いに接触するように最密充填した場合、その面積率S2/S1は次のようになる。マイクロレンズ14の基層表面7aに接触する面を円とし、その半径はPM/2となるから、
マイクロレンズ14(半円)の面積=π/2×(PM/2)2=πPM2/8
となる。また、図14に示すように互いに接触する三つのマイクロレンズ14の中心を結ぶ三角形Qは正三角形であり、その1辺がPM、頂点から底辺までの高さは√3×PM/2であるから、面積は次の通りである。
三角形Qの面積=1/2×PM×√3×PM/2=√3×PM2/4
そのため面積率S2/S1=マイクロレンズ14(半円)の面積/三角形の面積であるから、マイクロレンズ14を最密充填させた面積率は、
面積率S2/S1=π/2√3
となる。これが光制御シート5における第1凹凸部14の最密充填の面積率であり、これも図13にプロットした。
Then, as shown in FIG. 14, when the microlenses are packed as the first concavo-
Area of the microlens 14 (semicircular) = π / 2 × (PM / 2) 2 =
It becomes. Further, as shown in FIG. 14, the triangle Q connecting the centers of the three
Area of a triangle Q = 1/2 × PM × √3 × PM / 2 = √3 ×
Therefore, the area ratio S2 / S1 = the area of the microlens 14 (semicircle) / the area of a triangle.
Area ratio S2 / S1 = π / 2√3
It becomes. This is the area ratio of the closest packing of the first
また、第2凹凸部15は、図3に示すような、断面が三角形状のプリズム形状を形成して一方向に延在する柱状を呈し、当該柱状の三角形状プリズム形状が第1凹凸部14間の隙間を互いに直交するように配列されている。第2凹凸部15は断面三角形状の頂角を90度とし、斜面の傾斜角度を45度とした二等辺三角形断面とした。互いに交差する第2凹凸部15同士の高さは同一とした。第1凹凸部14とのアスペクト比TM/PMは0.5とした。
Further, as shown in FIG. 3, the second concavo-
また、上述した従来技術(1)に関係する比較例1として、上述の例えば互いに直交する柱状プリズムレンズからなる第2凹凸部15のみを隙間無く配列した指向性重視フィルムを用いた。比較例1における指向性重視フィルム形状は、頂角が90度、斜面の傾斜角が45度の凹型四角錐形状とした。
上述した従来技術(2)に関係する比較例2として透明基材にフィラーを塗布して形成した拡散フィルムを用いた。拡散フィルムの形状は、アスペクト比TM/PMが0.45〜0.35の略半球形状で、その一部がランダムで配置される形状とした。
上述した従来技術(3)に関係する比較例3としてマイクロレンズフィルムを用いた。マイクロレンズフィルムの形状は、アスペクト比TM/PMが0.5で、面積率76%の形状とした。
光制御シート5の表面7aの全面積をS1、光制御シート5の表面7aと接する第1凹凸部14の底面の面積の和をS2として、S2/S1=0.1〜0.8、π/2√3による各実施例のシミュレーションと共に、比較例1、2,3のシミュレーションも実施した。そのシミュレーション結果を図13に示す。
In addition, as Comparative Example 1 related to the above-described prior art (1), a directivity-oriented film in which only the second concavo-
As Comparative Example 2 related to the above-described prior art (2), a diffusion film formed by applying a filler to a transparent substrate was used. The shape of the diffusion film was a substantially hemispherical shape with an aspect ratio TM / PM of 0.45 to 0.35, and a part thereof was randomly arranged.
A microlens film was used as Comparative Example 3 related to the above-described prior art (3). The shape of the microlens film was such that the aspect ratio TM / PM was 0.5 and the area ratio was 76%.
S2 / S1 = 0.1 to 0.8, π, where S1 is the total area of the
図13に示すシミュレーション結果のグラフにおいて、横軸は第1凹凸部14と第2凹凸部15の高さ比TL/TMであり、縦軸は相対光外部取り出し光量である。S2/S1=0.1〜0.8、π/2√3による各実施例と比較例1、2,3とにおける高さ比TL/TMに対する相対光外部取り出し光量を示す。
比較例1による指向性重視フィルムでの光外部取り出し光量を1とした場合の相対光外部取り出し光量を示した。図13に示すように、光の外部取り出し効率を比較例1より向上させるために、
0.1≦S2/S1≦π/2√3 …(1)
を満たすことで、比較例1である指向性重視フィルムよりも光取り出し光量が大きくなることを確認できる。
In the graph of the simulation result shown in FIG. 13, the horizontal axis is the height ratio TL / TM of the first
The relative light external extraction light amount when the light external extraction light amount in the directivity-oriented film according to Comparative Example 1 is 1 is shown. As shown in FIG. 13, in order to improve the external extraction efficiency of light compared to Comparative Example 1,
0.1 ≦ S2 / S1 ≦ π / 2√3 (1)
By satisfy | filling, it can confirm that the light extraction light quantity becomes larger than the directivity-oriented film which is the comparative example 1.
第2凹凸部15は第1凹凸部14よりも直線形状で構成する割合が多く、直線形状により傾斜角度が一定となるため、ある特定の角度の光のみ外部取り出し効率を向上させることが可能となる。しかし、上述のある特定の角度以外の光は、光の外部取り出し効率が小さくなり、総合的には外部取り出し効率が小さい。
一方、第1凹凸部14は直線形状でなく、曲線形状を主体として形成されているため、傾斜角度が一定でなく、任意の角度範囲を有する。曲線形状を主体とした形状では、広い角度範囲で光の外部取り出し効率が大きいため、総合的には外部取り出し効率が大きい。そのため、第1凹凸部14は、第2凹凸部15と比較して光の外部取り出し効率が大きい。
上述の理由により、第1凹凸部14の面積率S2/S1が大きくなることで、光の外部取り出し効率が大きくなるため、好ましい。
The second concavo-
On the other hand, since the 1st uneven | corrugated |
For the reasons described above, it is preferable that the area ratio S2 / S1 of the first concavo-
一方、第1凹凸部14の面積率S2/S1が0.1未満になると、光の外部取り出し効率が大きい第1凹凸部14の面積が小さくなるので、光の外部取り出し効率が小さくなり好ましくない。
また、第1凹凸部14を六方配置した場合の面積率S2/S1を最大で即ち最密充填構造でπ/2√3にすることができる。
比較例3のマイクロレンズフィルムのように、第1凹凸部14のみで構成する場合では、面積率が76%を超えると、各第1凹凸部14間の隙間が小さくなり、各第1凹凸部14間のわずかな隙間の距離のズレがマクロなムラとして見えてしまうので、好ましくない。
しかし、本実施形態のように、第1凹凸部14間の隙間を第2凹凸部15で隙間無く埋めることで、第2凹凸部15の形状により各第1凹凸部14間のわずかな隙間の距離のズレが視認されなくなるため、上述のマクロなムラが視認される現象を防ぐことが可能となる。
On the other hand, if the area ratio S2 / S1 of the first concavo-
In addition, the area ratio S2 / S1 when the first concavo-
When the area ratio exceeds 76% in the case where the first
However, as in this embodiment, by filling the gaps between the first concavo-
第2凹凸部15の高さTLと第1凹凸部14の高さTMとの比、TL/TMが大きくなると、第1凹凸部14の曲線形状による光の外部取り出し効率は小さくなるため好ましくない。
この理由としては、図15(a)に示すようにTL/TMが大きくなると第1凹凸部14の曲線形状を有する領域が相対的に小さくなり、第2凹凸部15の直線形状を有する領域が大きくなるためである。
第1凹凸部14の曲線形状は、第2凹凸部15の直線形状と比較して光の外部取り出し効率が大きいため、第1凹凸部14の曲線形状を有する領域が小さくなることで光の外部取り出し効率が小さくなる。
一方、図15(b)に示すようにTL/TMが小さくなると第1凹凸部14の曲線形状を有する領域が大きくなり、第2凹凸部15の直線形状を有する領域が小さくなる。そのため、TL/TMが小さくなることで、第2凹凸部15の直線形状と比較して光の外部取り出し効率が大きい第1凹凸部14の曲線形状の領域が大きくなるため、総合的な光の外部取り出し効率が大きくなり好ましい。
If the ratio TL / TM between the height TL of the second concavo-
The reason for this is that, as shown in FIG. 15A, when TL / TM is increased, the region having the curved shape of the first
Since the curve shape of the first
On the other hand, as shown in FIG. 15B, when TL / TM is reduced, the region having the curved shape of the first
さらに、TL/TMは0.1未満になると、光の外部取り出し効率が飽和し小さくなる傾向が確認される。
これは図16に示すように、第2凹凸部15の高さTLと、第1凹凸部14の高さTMの違いが過大になると、第2凹凸部15を経由して外部に取り出された光B3が、第1凹凸部14内に再度入射して光B4となり、更に光B4が第1凹凸部14の内部で反射して光B5として発光層2側へ戻されてしまうためである。
このため、TL/TMは0.1以上が好ましい。
Further, when TL / TM is less than 0.1, it is confirmed that the external extraction efficiency of light is saturated and tends to decrease.
As shown in FIG. 16, when the difference between the height TL of the second
For this reason, TL / TM is preferably 0.1 or more.
また、図17は、図13に示すシミュレーション結果との関係で、光制御シート5の面積率S2/S1、高さ比TL/TM、光外部取り出し光量の関係を示す図であり、横軸に面積率S2/S1を設け、縦軸に高さ比TL/TMを設けた図である。
図17(a)は比較例2の拡散フィルムによる光の外部取り出し効率よりも光の外部取り出し効率が大きい面積率S2/S1を備えた実施例の範囲を示すものである。
図13において、比較例2の拡散フィルムによる光の外部取り出し量は、比較例1を基準値1として1.015倍である。これより光外部取り出し量の大きい実施例は、S2/S1=0.2からπ/2√3までである。これを数式で示すと下記の(3)式になる。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the area ratio S2 / S1, the height ratio TL / TM, and the light extraction light quantity of the
FIG. 17A shows the range of an example having an area ratio S2 / S1 in which the external extraction efficiency of light is larger than the external extraction efficiency of light by the diffusion film of Comparative Example 2.
In FIG. 13, the external extraction amount of light by the diffusion film of Comparative Example 2 is 1.015 times with Comparative Example 1 as the
しかも、最小の面積率S2/S1=0.2では比較例2より光の外部取り出し量の大きい範囲は高さ比TL/TM=0〜0.6である。高さ比TL/TM=0〜0.6の範囲では、0.2〜π/2√3の面積率S2/S1の大きさによらず、光外部取り出し量は比較例2より大きい。この領域を図17(a)の領域501で示す。
また、図13に示す高さ比TL/TM=0.6を超える領域では、図17(a)において、S2/S1=2〜π/2√3の範囲で比較例2より光外部取り出し光量が大きい高さ比TL/TMをプロットすると、領域500で示す曲線部の範囲が得られる。この曲線部を近似式で表すと下記(2)式が得られる。
このように、図17(a)に示す領域500、領域501を規定する下記(2)式と(3)式を満たす範囲で、比較例2の拡散フィルムより光の外部取り出し効率が大きい領域を得ることが確認できて好ましい。
0<TL/TM≦−158.79×(S2/S1)5+412.89×(S2/S1)4
−419.47×(S2/S1)3+205.74×(S2/S1)2
−47.492×(S2/S1)+4.5014 …(2)
0.2≦S2/S1≦π/2√3 …(3)
Moreover, in the minimum area ratio S2 / S1 = 0.2, the range in which the amount of external light extraction is larger than that in Comparative Example 2 is the height ratio TL / TM = 0 to 0.6. In the range of the height ratio TL / TM = 0 to 0.6, the outside light extraction amount is larger than Comparative Example 2 regardless of the area ratio S2 / S1 of 0.2 to π / 2√3. This region is indicated by a
In addition, in the region exceeding the height ratio TL / TM = 0.6 shown in FIG. 13, the amount of light extracted outside the light from the comparative example 2 in the range of S2 / S1 = 2 to π / 2√3 in FIG. When the height ratio TL / TM having a large value is plotted, the range of the curved portion indicated by the
Thus, in the range which satisfy | fills the following (2) Formula and (3) Formula which prescribe | regulate the area |
0 <TL / TM ≦ −158.79 × (S2 / S1) 5 + 412.89 × (S2 / S1) 4
−419.47 × (S2 / S1) 3 + 205.74 × (S2 / S1) 2
−47.492 × (S2 / S1) +4.5014 (2)
0.2 ≦ S2 / S1 ≦ π / 2√3 (3)
さらに、下記(4)式
0<TL/TM≦0.6 …(4)
を満たすことで、第1凹凸部14の面積率S2/S1に依存することなく、比較例2の拡散フィルムより光の外部取り出し量(効率)が大きくなる図17(a)に示す領域501のみが得られるため好ましい。
Furthermore, the following equation (4) 0 <TL / TM ≦ 0.6 (4)
By satisfying the above, only the
第1凹凸部14の面積率S2/S1は、光制御シート5を製造する場合、第1凹凸部14の径PMの微小なバラツキや隣接する各第1凹凸部14間の距離の微小なバラツキなどにより設計値と異なる場合がある。あるいは、上述のバラツキで、光制御シート5の面内にて、面積率S2/S1のバラツキが発生する可能性がある。特に、面積率S2/S1が0.3以上の場合では、第1凹凸部14の径PMの微小なバラツキによる面積率の変化が大きく、面積率S2/S1で3〜10%のズレが発生する可能性がある。
そのため、上記(4)式を満たすことで、第1凹凸部14の面積率S2/S1に依存することなく安定して製造が可能となり、比較例2の拡散フィルムより光の外部取り出し効率が大きくなる図17(a)に示す領域501のみとなるため好ましい。
When the
Therefore, by satisfying the above formula (4), it is possible to stably manufacture without depending on the area ratio S2 / S1 of the first
次に、図17(b)は比較例3のマイクロレンズフィルムによる光の外部取り出し効率よりも光の外部取り出し効率が大きい面積率S2/S1を備えた実施例の範囲を示すものである。
図13において、比較例3の光外部取り出し量は比較例1を基準として1.025である。比較例3の光外部取り出し量を超える光外部取り出し量を得られる実施例は、S2/S1=0.3〜0.8までであるから、下記(6)式が得られる。しかも、最小の面積率S2/S1=0.3では比較例3より光の外部取り出し量の大きい範囲は高さ比TL/TM=0〜0.4である。高さ比TL/TM=0〜0.4の範囲では、0.3〜0.8の面積率S2/S1の大きさによらず、光外部取り出し量は比較例3より大きい。この領域を図17(b)の領域503で示す。
Next, FIG. 17B shows the range of an embodiment having an area ratio S2 / S1 in which the external extraction efficiency of light is larger than the external extraction efficiency of light by the microlens film of Comparative Example 3.
In FIG. 13, the amount of external light extraction in Comparative Example 3 is 1.025 based on Comparative Example 1. Since the example which can obtain the optical external extraction amount exceeding the optical external extraction amount of Comparative Example 3 is S2 / S1 = 0.3 to 0.8, the following equation (6) is obtained. In addition, when the minimum area ratio S2 / S1 = 0.3, the range in which the amount of external light extraction is larger than that of Comparative Example 3 is the height ratio TL / TM = 0 to 0.4. In the range of the height ratio TL / TM = 0 to 0.4, the outside light extraction amount is larger than Comparative Example 3 regardless of the size of the area ratio S2 / S1 of 0.3 to 0.8. This region is indicated by a
また、図13に示す高さ比TL/TM=0.4を超える領域では、図17(b)において、S2/S1=0.3〜0.8の範囲で比較例3より光外部取り出し光量が大きい高さ比TL/TMをプロットすると、領域502で示す曲線部の範囲が得られる。この曲線部を近似式で表すと下記(5)式が得られる。
このように、図17(b)に示す領域502、領域503を規定する下記(5)式と(6)式を満たす範囲で、比較例3のマイクロレンズフィルムより光の外部取り出し効率が大きい領域を得ることが確認できて好ましい。
0<TL/TM≦37.168×(S2/S1)5−90.138×(S2/S1)4
+78.959×(S2/S1)3−32.473×(S2/S1)2
+7.3357×(S2/S1)−0.0674 …(5)
0.3≦S2/S1≦0.8 …(6)
Further, in the region where the height ratio TL / TM = 0.4 shown in FIG. 13, in FIG. 17B, the amount of light extracted outside the light from Comparative Example 3 in the range of S2 / S1 = 0.3 to 0.8. When the height ratio TL / TM with a large value is plotted, a range of a curved portion indicated by a
As described above, the region where the external extraction efficiency of light is larger than the microlens film of Comparative Example 3 within the range satisfying the following formulas (5) and (6) that define the
0 <TL / TM ≦ 37.168 × (S2 / S1) 5 −90.138 × (S2 / S1) 4
+ 78.959 × (S2 / S1) 3 −32.473 × (S2 / S1) 2
+ 7.3357 × (S2 / S1) −0.0674 (5)
0.3 ≦ S2 / S1 ≦ 0.8 (6)
さらに、下記(7)式
0<TL/TM≦0.4 …(7)
を満たすことで、第1凹凸部14の面積率S2/S1に依存することなく、比較例3のマイクロレンズフィルムより光の外部取り出し効率が大きくなるため好ましい。
第1凹凸部14の面積率S2/S1は、光制御シート5を製造する場合、第1凹凸部14の径PMの微小なバラツキや、隣接する各第1凹凸部14間の距離の微小なバラツキなどにより設計値と異なる場合がある。あるいは、上述のバラツキで、光制御シート5面内にて、面積率S2/S1のバラツキが発生する可能性がある。
特に、面積率S2/S1が0.3以上の場合では、第1凹凸部14の径PMの微小なバラツキによる面積率S2/S1の変化が大きく、面積率S2/S1で3〜10%のズレが発生する可能性がある。
そのため、上記(7)式を満たすことで、第1凹凸部14の面積率S2/S1に依存することなく、安定して製造が可能となり、比較例3のマイクロレンズフィルムより光の外部取り出し効率が大きくなる図17(b)に示す領域503のみとなるため一層好ましい。
Furthermore, the following formula (7) 0 <TL / TM ≦ 0.4 (7)
By satisfying the above, the external extraction efficiency of light becomes larger than the microlens film of Comparative Example 3 without depending on the area ratio S2 / S1 of the first
When the
In particular, when the area ratio S2 / S1 is 0.3 or more, the change in the area ratio S2 / S1 due to a small variation in the diameter PM of the first
Therefore, satisfying the above expression (7) enables stable production without depending on the area ratio S2 / S1 of the first concavo-
次に、光制御シート5は、図18〜図23に示すように、第1凹凸部14の配列構成によって意匠パターンを形成することが可能である。これらを本発明の第六実施形態による光制御シート5として説明する。
例えば、図18に示すように、例えば略半球状をなす複数の第1凹凸部14を基層7の表面7aに略均一間隔に配列してムラを発生させない意匠パターンを設けてもよい。この場合、第1凹凸部14の配列は、図18(a)に示すように正方格子を形成していてもよく、図18(b)に示すように三角格子を形成していてもよい。三角格子に形成した場合、正方格子と比較して、隣接する第1凹凸部14間の最短距離をより小さくして配列することが可能となり、第1凹凸部14の密度の最大値を大きくすることができるため好ましい。
また、図18(c)に示すように、複数の第1凹凸部14を全体的に不規則に配列してもよい。第1凹凸部14を不規則に配列することで、EL素子1に画素パターンを設けた場合に、第1凹凸部14の意匠パターンとEL素子1の画素パターンとの干渉で発生するモアレを防ぐことが可能となるので、より好ましい。
Next, as shown in FIGS. 18 to 23, the
For example, as shown in FIG. 18, for example, a plurality of first concavo-
Moreover, as shown in FIG.18 (c), you may arrange | position the some 1st uneven | corrugated |
また第1凹凸部14を基層7の表面7aに均一に配列する意匠パターンとして、図19(a)に示すように、第1凹凸部14を略半球形状と略楕円球形状が混在したものとして基層7の表面7aに構成してもよい。ここでは、第1凹凸部14における略楕円半球形状の第1凹凸部14を符号14Dで示すものとする。
第1凹凸部14に略楕円半球形状の第1凹凸部14Dが含まれる場合は、当該楕円の長軸を同じ向きに配向させる割合を制御することで、所望の輝度分布を得ることができる。
例えば、図19(a)に示すように、第1凹凸部14Dの略楕円半球形状の長軸が向いている方向の配光分布は、略楕円半球形状の短軸が向いている方向に比べて広い配光分布になる傾向にある。これは楕円形状の傾斜率の差に基づくものである。これにより、出射する光の配光分布が非対称なEL素子1を作成することが可能となる。
さらに、図19(b)に示すように、第1凹凸部14として、その傾斜角度などの形状が相似しており、大きさ(外径PMと高さTM)が大小異なるものを分散して配列してもよい。
Further, as a design pattern in which the first
When the first concavo-
For example, as shown in FIG. 19A, the light distribution in the direction in which the major axis of the first elliptical hemisphere of the first concave-
Further, as shown in FIG. 19 (b), the first
また図20〜図23に示すように、光制御シート5において基層7の表面7aにおいて第1凹凸部14の配列パターンをデザイン化することによって、特定の文字、マーク、絵柄、模様などの意匠パターンを形成してもよい。
例えば、図20は、第1凹凸部14の有無によって意匠パターンを形成した例である。
図20(a)において、基層7の表面7aにおいて、第1凹凸部14を配列させた領域X1と第1凹凸部14を設けない領域Y1とを形成し、第1凹凸部14を設けない領域Y1に文字「T」の意匠パターンを形成している。第1凹凸部14を設けない領域Y1には第二凹凸部15が配列されている。図20(b)は、同図(a)とは逆に、第1凹凸部14を配列させた領域X1に文字「T」の意匠パターンを形成している。
上述のような構成で、光制御シート5に第1凹凸部14と第二凹凸部15とで意匠パターンを形成した場合、コントラストが大きい意匠パターンを形成することが可能となるため、意匠パターンを目立ちやすくさせる場合には好ましい。
Further, as shown in FIGS. 20 to 23, by designing the arrangement pattern of the first
For example, FIG. 20 is an example in which a design pattern is formed depending on the presence or absence of the first
In FIG. 20A, on the
With the configuration as described above, when a design pattern is formed on the
図21は、第1凹凸部14の配列の密度差によって意匠パターンを形成した例である。
図21では、基層7の表面7aに、第1凹凸部14の密度が比較的大きい領域X2と第1凹凸部14の密度が比較的小さい領域Y2とを区分けして配列することによって文字「T」の意匠パターンを形成している。
上述のような構成で、光制御シート5に意匠パターンを形成した場合、任意の密度差によって、意匠パターンのコントラストを任意に調整することが可能となる。また、コントラストが小さい意匠パターンを形成することが可能となるため、淡い意匠パターンを形成する場合には好ましい。
FIG. 21 is an example in which a design pattern is formed by the difference in density of the arrangement of the first
In FIG. 21, the region “X2” where the density of the first concavo-
When the design pattern is formed on the
図22は、第1凹凸部14の形状違いによって意匠パターンを形成した例である。図22において、半球形状で形成した第1凹凸部14を配列した領域X3と、半楕円球形状で形成した第1凹凸部14Dを配列した領域Y3とを区分けすることによって、文字「T」の意匠パターンを形成している。
上述のような構成で意匠パターンを形成した場合、形状違いによる第1凹凸部14、14Dから出射される配光分布の差によって、意匠パターンを形成することができる。配光分布の差によって意匠パターンを形成すると、特に視野方向に対する角度を変更した場合に、意匠パターンを強調することが可能となるため、観察位置によって異なる意匠パターンを形成する場合に好ましい。
FIG. 22 is an example in which a design pattern is formed due to a difference in shape of the first
When the design pattern is formed with the above-described configuration, the design pattern can be formed by the difference in light distribution emitted from the first
図23は、第1凹凸部14のサイズ違いによって意匠パターンを形成した例である。図23において、相対的に小さいサイズの第1凹凸部14Sを配列した領域X4と、相対的に大きいサイズの第1凹凸部14を配列した領域Y4とによって、文字「T」の意匠パターンを形成している。
上述のようなサイズの大小による相違で意匠パターンを形成した場合、第1凹凸部14の配設の有無や、形状違いの第1凹凸部14を組み合わせることで意匠パターンを形成する構成と比較して、第1凹凸部14の傾斜角度を略同一として互いに相似形状にすることで、EL素子1の面内での配光分布のムラを低減すると共に意匠パターンを形成することが可能となる。さらに、領域X4内の第1凹凸部14Sと領域Y4内の第1凹凸部14とで高さに差が発生するので、意匠パターンを視覚だけでなく触覚でも確認することが可能となる。
FIG. 23 is an example in which a design pattern is formed by the size difference of the first
When the design pattern is formed by the difference in size as described above, the design pattern is formed by combining the presence / absence of the first
本第六実施形態による各光制御シート5において、上述のように意匠性を付与する場合でも、第1凹凸部14、14D、14Sの幅PMが20um以上200um以下に設定され、第2凹凸部15の幅PLが20um以上200umに設定されている。そして、この範囲において、第2凹凸部15の幅PLに対する第1凹凸部14の幅PMの比が1.1〜10の範囲になるように両者の幅PM、PLが設定されている。
上記幅の比PM/PLが1.1未満の場合、第1凹凸部14を第2凹凸部15がほぼ覆うことから、第1凹凸部14を第2凹凸部15の目視による識別が困難となる。そのため、第1凹凸部14による意匠性パターンの識別が出来なくなって好ましくない。一方、上記幅の比PM/PLが10を超える場合、第1凹凸部14が視認されやすくなるが、第2凹凸部15が過度に微細構造となってしまうため、第2凹凸部15によって回折光が増加して光の利用効率が低下する。
この点、本第六実施形態による光制御シート5においては、上記幅の比PM/PLが1.1〜10の範囲に設定されているため、第1凹凸部14による意匠パターンが視認されると共に第2凹凸部15の回折による光の利用効率の低減を防ぐことが可能となる。
In each
When the ratio PM / PL of the width is less than 1.1, the first concavo-
In this respect, in the
この光制御シート5を成型する材料としては、発光層2から出射される光の波長に対して光透過性を有するものが使用され、例えば、光学用部材に使用可能なプラスチック材料を使用することができる。
光制御シート5の材料の例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、MS(アクリルとスチレンの共重合体)樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂、あるいはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー又はアクリレート系等からなる放射線硬化性樹脂などの透明樹脂が挙げられる。また、用途により、透明樹脂中に微粒子を分散させて使用してもよい。
As a material for molding the
Examples of the material of the
この微粒子としては無機酸化物からなる粒子又は樹脂からなる粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ、酸化チタン等からなる粒子を挙げることができる。
また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体、メラミン一ホルマリン縮合物の粒子、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン一ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、及びETFE(エチレン一テトラフルオロエチレン共重合体)等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら微粒子は、2種類以上を混合して使用してもよい。
As the fine particles, particles made of an inorganic oxide or particles made of a resin can be used. For example, transparent particles made of an inorganic oxide include particles made of silica, alumina, titanium oxide, or the like.
The transparent particles made of resin include acrylic particles, styrene particles, styrene acrylic particles and cross-linked products thereof, melamine-formalin condensate particles, PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetrafluoroethylene). Examples thereof include fluorine-containing polymer particles such as fluoroethylene monohexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), and ETFE (ethylene monotetrafluoroethylene copolymer), and silicone resin particles. These fine particles may be used as a mixture of two or more.
そして、光制御シート5は、上述のような材料を金型に流し込み凝固させることで成型する。この金型の作製方法として、まず、銅メッキを施した金型にカーボンブラックを樹脂に分散させたラッカーをスプレー方式で約5μm塗布した後、1060nm波長の赤外線レーザーを照射し、ラッカーを昇華させる。
その後、塩化鉄クロム酸溶液に金型をつけ、深さ方向と幅方向を等方状に銅を腐食させ、第1凹凸部14に対応する部分が作製される。次に、この金型に対して各種レンズ形状を有するダイヤモンドバイトを用いて断面三角形状に切削し、第2凹凸部15に対応する部分を作製する。
The
Thereafter, a die is attached to the iron chloride chromic acid solution to corrode copper in an isotropic shape in the depth direction and the width direction, so that a portion corresponding to the first
また、上述した金型で光制御シート5を作製する方法の他、第1凹凸部14や第2凹凸部15、基層7の形成法としては熱可塑性樹脂や紫外線硬化性樹脂と上記の形状が賦形された金型を用いて、押出し成型や射出成型、UV成型法などで成型することができる。この際、第1凹凸部14、第2凹凸部15及び基層8を別体として成型してもよいし、一体品として成型してもよい。また第1凹凸部14、第2凹凸部15及び基層8を成型する場合には、内部にフィラーなど拡散剤を分散させて成型することもできる。
In addition to the method for producing the
また帯電防止剤として、導電性微粒子のアンチモン含有酸化スズ(以下、ATO)や、スズ含有酸化インジウム(ITO)等の超微粒子を分散させてもよい。帯電防止剤を分散することで、光制御シート5の防汚性を向上させることが可能となる。
UV成型法のような、構造層8と基層7を別体に成型する場合、基層7は透明なフィルムであり、セルローストリアセテート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリメタアクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂の延伸又は未延伸フィルムを使用することができる。
基層7の厚みは基層7が有する剛性にもよるが、50〜300μmとすることが加工性等の取扱い面から見て好ましい。
As the antistatic agent, ultrafine particles such as antimony-containing tin oxide (hereinafter referred to as ATO) or tin-containing indium oxide (ITO), which are conductive fine particles, may be dispersed. By dispersing the antistatic agent, the antifouling property of the
When the
Although the thickness of the
また、構造層8が基層7と強固に接着しなかったり、寒熱、吸脱湿等の外的影響で接着力が低下したりするときは、構造層8と基層7との間に両材料に対して接着性の高いプライマ層を設けてもよいし、構造層8にプライマ層の作用を付加してもよい。
あるいは、コロナ放電処理等の易接着処理を施してもよい。
なお、光制御シート5についての代表的な例を説明してきたが、本実施形態の光学特性を達成することができれば上記以外の材料や構造、プロセスなどを使用して作製することも可能である。
In addition, when the
Alternatively, an easy adhesion process such as a corona discharge process may be performed.
In addition, although the typical example about the
1 EL素子
1A 第1の基板
1B 第2の基板
2 発光層
3 陽極
4 陰極
5 光制御シート
6 接着層
7 基層
7a 表面
7b 裏面
8 構造層
10 発光構造体
14、14D、14S 第1凹凸部
15 第2凹凸部
15A、15B 四角錐凸レンズ(第2凹凸部)
15C 四角錐凹レンズ(第2凹凸部)
16 第1のプリズム(第2凹凸部)
17 第2のプリズム(第2凹凸部)
18 第1シリンドリカルレンズ
19 第2シリンドリカルレンズ
21、21A、21B、21C 底面
θ 頂角
500〜503 領域
DESCRIPTION OF
15C square pyramid concave lens (second irregularity)
16 1st prism (2nd uneven part)
17 Second prism (second uneven portion)
18
Claims (11)
前記透光性基板の一方の面とは反対側の他方の面には光制御シートが設けられており、
前記光制御シートは、前記発光層が設けられた一方の面とは反対側の他方の面に互いに間隔を空けて配列されていて各々レンズを構成する複数の第1凹凸部と、
前記第1凹凸部同士の間を埋めるように配列されていて前記第1凹凸部より高さの低いレンズを構成する複数の第2凹凸部とを有しており、
前記光制御シートの他方の面における面積をS1とし、前記光制御シートの他方の面に接する前記第1凹凸部の面積の和をS2として、下記(1)式を満足することを特徴とするEL素子。
0.1≦S2/S1≦π/2√3 …(1) An EL element comprising a light-transmitting substrate and a light-emitting layer provided on one surface of the light-transmitting substrate and sandwiched between an anode and a cathode,
A light control sheet is provided on the other surface opposite to the one surface of the translucent substrate,
The light control sheet has a plurality of first concavo-convex portions that are arranged at intervals on the other surface opposite to the one surface on which the light emitting layer is provided, and each constitute a lens,
A plurality of second concavo-convex parts that are arranged so as to fill between the first concavo-convex parts and constitute a lens having a height lower than that of the first concavo-convex parts;
The area of the other surface of the light control sheet is defined as S1, and the sum of the areas of the first concavo-convex portions in contact with the other surface of the light control sheet is defined as S2, and the following expression (1) is satisfied. EL element.
0.1 ≦ S2 / S1 ≦ π / 2√3 (1)
前記透光性基板の一方の面とは反対側の他方の面には光制御シートが設けられており、
前記光制御シートは、前記発光層が設けられた一方の面とは反対側の他方の面に互いに間隔を空けて配列されていて各々レンズを構成する複数の第1凹凸部と、
前記第1凹凸部同士の間を埋めるように配列されていて前記第1凹凸部より高さの低いレンズを構成する複数の第2凹凸部とを有しており、
前記光制御シートの他方の面における面積をS1とし、前記光制御シートの他方の面に接する前記第1凹凸部の面積の和をS2とし、前記第1凹凸部の高さをTMとし、前記第2凹凸部の高さをTLとして、下記(2)式と(3)式を満たすことを特徴とするEL素子。
0<TL/TM≦−158.79×(S2/S1)5+412.89×(S2/S1)4
−419.47×(S2/S1)3+205.74×(S2/S1)2
−47.492×(S2/S1)+4.5014 …(2)
0.2≦S2/S1≦π/2√3 …(3)
An EL element comprising a light-transmitting substrate and a light-emitting layer provided on one surface of the light-transmitting substrate and sandwiched between an anode and a cathode,
A light control sheet is provided on the other surface opposite to the one surface of the translucent substrate,
The light control sheet has a plurality of first concavo-convex portions that are arranged at intervals on the other surface opposite to the one surface on which the light emitting layer is provided, and each constitute a lens,
A plurality of second concavo-convex parts that are arranged so as to fill between the first concavo-convex parts and constitute a lens having a height lower than that of the first concavo-convex parts;
The area on the other surface of the light control sheet is S1, the sum of the areas of the first uneven portions in contact with the other surface of the light control sheet is S2, the height of the first uneven portion is TM, An EL element satisfying the following formulas (2) and (3), where TL is the height of the second uneven portion.
0 <TL / TM ≦ −158.79 × (S2 / S1) 5 + 412.89 × (S2 / S1) 4
−419.47 × (S2 / S1) 3 + 205.74 × (S2 / S1) 2
−47.492 × (S2 / S1) +4.5014 (2)
0.2 ≦ S2 / S1 ≦ π / 2√3 (3)
0<TL/TM≦0.6 …(4) The EL device according to claim 2, wherein the first uneven portion and the second uneven portion of the light control sheet satisfy the following expression (4).
0 <TL / TM ≦ 0.6 (4)
前記透光性基板の一方の面とは反対側の他方の面には光制御シートが設けられており、
前記光制御シートは、前記発光層が設けられた一方の面とは反対側の他方の面に互いに間隔を空けて配列されていて各々レンズを構成する複数の第1凹凸部と、
前記第1凹凸部同士の間を埋めるように配列されていて前記第1凹凸部より高さの低いレンズを構成する複数の第2凹凸部とを有しており、
前記光制御シートの他方の面における面積をS1とし、前記光制御シートの他方の面に接する前記第1凹凸部の面積の和をS2とし、前記第1凹凸部の高さをTMとし、前記第2凹凸部の高さをTLとして、下記(5)式と(6)式を満たすことを特徴とするEL素子。
0<TL/TM≦37.168×(S2/S1)5−90.138×(S2/S1)4
+78.959×(S2/S1)3−32.473×(S2/S1)2
+7.3357×(S2/S1)−0.0674 …(5)
0.3≦S2/S1≦0.8 …(6) An EL element comprising a light-transmitting substrate and a light-emitting layer provided on one surface of the light-transmitting substrate and sandwiched between an anode and a cathode,
A light control sheet is provided on the other surface opposite to the one surface of the translucent substrate,
The light control sheet has a plurality of first concavo-convex portions that are arranged at intervals on the other surface opposite to the one surface on which the light emitting layer is provided, and each constitute a lens,
A plurality of second concavo-convex parts that are arranged so as to fill between the first concavo-convex parts and constitute a lens having a height lower than that of the first concavo-convex parts;
The area on the other surface of the light control sheet is S1, the sum of the areas of the first uneven portions in contact with the other surface of the light control sheet is S2, the height of the first uneven portion is TM, An EL element satisfying the following formulas (5) and (6), where the height of the second uneven portion is TL.
0 <TL / TM ≦ 37.168 × (S2 / S1) 5 −90.138 × (S2 / S1) 4
+ 78.959 × (S2 / S1) 3 −32.473 × (S2 / S1) 2
+ 7.3357 × (S2 / S1) −0.0674 (5)
0.3 ≦ S2 / S1 ≦ 0.8 (6)
0<TL/TM≦0.4 …(7) The EL device according to claim 2, wherein the first uneven portion and the second uneven portion of the light control sheet satisfy the following expression (7).
0 <TL / TM ≦ 0.4 (7)
前記発光手段が、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載されたEL素子であることを特徴とする照明装置。 An illumination device comprising a light emitting means,
The lighting device according to claim 1, wherein the light emitting means is an EL element according to claim 1.
前記EL素子が画素駆動されるよう構成されてなることを特徴とするディスプレイ装置。 A display device comprising the EL element according to any one of claims 1 to 8,
A display device, wherein the EL element is configured to be driven by a pixel.
前記画像表示素子の背面に、請求項1から請求項8のいずれかに記載されたEL素子、あるいは請求項9に記載された照明装置を配設したことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。 A liquid crystal display device comprising an image display element,
A liquid crystal display device, wherein the EL element according to any one of claims 1 to 8 or the illumination device according to claim 9 is disposed on a back surface of the image display element.
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