JP4771040B2 - EL lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、エレクトロルミネッセント素子(以下、EL素子という)を利用したEL照明装置に関するものである。 The present invention relates to an EL lighting device using an electroluminescent element (hereinafter referred to as an EL element).
従来、このようなEL照明装置は、例えば特許文献1〜3に開示されている。
まず、特許文献1によれば、図26に示すように、EL照明装置としての有機EL発光装置1は、透明電極2a上にて、絶縁体リブ3により互いに隔離されたそれぞれ正孔注入層2b,発光層2c及び対向電極2dから成る複数個のEL素子2と、透明電極2aとその下方に配置された透光性基板4との間に配置され、個々のEL素子2に対向するように配置された集光レンズ5と、から構成されている。ここで、上記集光レンズ5は、平面視にてそれぞれ対応するEL素子2に一対一で対向する個々のレンズ部5aを備えている。
Conventionally, such an EL lighting device is disclosed in
First, according to
このような構成のEL照明装置1によれば、各EL素子2にて発光層2cから出射した光は、下方に向かって進み、透明電極2aを介して、集光レンズ5の対応するレンズ部5aに入射して、このレンズ部5aにより所定の角度範囲に集光されて、下方に向かって出射されることになる。
According to the
また、特許文献2によれば、図27に示すように、EL照明装置としての有機EL発光素子6は、同様に透明電極2a上に分離膜(絶縁体リブ)3により互いに隔離されたそれぞれ正孔注入層2b,発光層2c及び対向電極2dから成る複数個のEL素子2と、透明電極2aの下方に配置された透光性基板4の上面に設けられた光角度変換手段7と、から構成されている。ここで、各EL素子2毎に複数個の光角度変換手段7が設けられている。
Further, according to
このような構成のEL照明装置によれば、各EL素子2にて発光層2cから出射した光は、下方に向かって進み、透明電極2aを介して、光角度変換手段7を介して透光性基板4に入射する。その際、各EL素子2から出射した光は、それぞれ対応する複数個の光角度変換手段7に入射することにより、これらの光角度変換手段7により所定の角度範囲に集光されて、下方に向かって出射されることになる。
According to the EL lighting device having such a configuration, the light emitted from the light emitting layer 2c in each
さらに、特許文献3によれば、図28に示すように、EL照明装置としての有機電界発光素子8は、透光性基板4上に、直接に複数個の有機電界発光素子2を構成すると共に、透光性基板4として下面に断面円弧状の微小レンズ部4aを備えたプラスチック製のマイクロレンズアレイを使用することにより、構成されている。
Further, according to
このような構成のEL照明装置によれば、個々のEL素子2から出射した光は、透光性基板4に入射する。その際、各EL素子2から出射した光は、透光性基板4の下面から下方に出射する際に、それぞれ対応する一つまたは複数個の微小レンズ部4aに入射することにより、この微小レンズ部4aにより所定の角度範囲に集光されて、下方に向かって出射されることになる。
しかしながら、上述した各EL照明装置においては、それぞれ以下に示す問題がある。 即ち、特許文献1によるEL照明装置1においては、各EL素子2が面光源であることから、集光レンズ5のレンズ部5aにより集光できずに拡散してしまう光が存在する。従って、特許文献1における実施例によれば、その輝度向上率は、2.1乃至2.5倍に留まってしまうことになる。
また、集光レンズ5の各レンズ部5aは、その形状及び配置から、平面視にて上下左右方向に関して同じ指向特性を有すると考えられる。このため、上下左右方向に関して異なる指向特性が要求される場合には、このような要求に対応することができなかった。
However, each of the EL lighting devices described above has the following problems. In other words, in the
Moreover, it is thought that each lens part 5a of the
特許文献2によるEL照明装置6においては、光角度変換手段7が、微小レンズにより構成されていることにより、光源であるEL素子に対して一対多となるように構成されるが、同様にして個々の微小レンズによっても集光されずに拡散してしまう光が存在する。このため、特許文献2に示された実施例によれば、輝度向上率は、最大で1.7倍に留まってしまうことになる。
また、個々の微小レンズが、それぞれ最大の集光効率を有するように、それぞれ独自の曲率等のパラメータにより設計することも理論的には可能ではあるが、このようなそれぞれ独立したパラメータを備える微小レンズを作成することは実質的に困難であり、現実的ではない。
In the
In addition, it is theoretically possible to design each individual microlens with its own parameters such as curvature so that each lens has the maximum light collection efficiency. Creating a lens is practically difficult and impractical.
特許文献3によるEL照明装置においては、マイクロレンズアレイの個々の微小レンズ部4aにより、比較的効率良く集光することができるので、輝度向上率が4倍程度になるが、このためには、個々の微小レンズ部4aと個々のEL素子2を正確に位置合わせする必要があり、断面円弧状の微小レンズを平面上に配置する場合には、縦横の二方向に関して位置合わせを行なう必要があり、組立作業が難しくなってしまう。
In the EL illumination device according to
これに対して、組立作業を容易にするためには、各微小レンズ部4aの半径を大きくすると共に、個々のEL素子2の間隔を広くすればよいが、マイクロレンズの個々の微小レンズ部4aのレンズ厚がEL素子2の間隔に応じて厚くなってしまう。従って、透光性基板4の厚さが増大することになり、EL照明装置全体が厚くなってしまう。例えば特許文献3の従来例によれば、透光性基板の厚さが1mm程度になってしまう。
他方、透光性基板の厚さを薄く保持するために、微小レンズ部4aの間隔をEL素子2の間隔より小さくすると、個々の微小レンズ部4aによる集光効果が低下してしまい、輝度向上率が約1.14乃至1.50倍程度になってしまう。
On the other hand, in order to facilitate the assembling work, the radius of each microlens portion 4a may be increased and the interval between the
On the other hand, if the distance between the microlens portions 4a is made smaller than the interval between the
また、断面円弧状の微小レンズ部4aを平面上に配置することから、ファーフィールド指向特性は、上下及び左右方向に関して同じ特性になると考えられる。
従って、同様にして、上下左右方向に関して異なる指向特性が要求される場合には、このような要求に対応することができなかった。
Further, since the microlens portions 4a having a circular arc cross section are arranged on a plane, the far field directivity is considered to be the same in the vertical and horizontal directions.
Accordingly, in the same way, when different directivity characteristics are required in the vertical and horizontal directions, such a request cannot be met.
本発明は、以上の点から、簡単で薄型の構成により、軸上輝度を向上させると共に、方向によって異なる指向特性を備えるようにしたEL照明装置を提供することを目的としている。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an EL illumination device that has a simple and thin configuration, improves on-axis luminance, and has different directivity characteristics depending on directions.
上記目的は、本発明の構成によれば、扁平な透明基板と、この透明基板の一面に対して光出射側が対向するように配置されたEL素子と、から構成されているEL照明装置であって、
上記EL素子が、その発光面にて一方向に関して所定ピッチで発光部及び非発光部に分割されており、
上記透明基板は、上記EL素子とは反対側の出射面に、上記EL素子の非発光部領域に対応して凸状あるいは凹状の断面三角形状からなるプリズムによる第一の光角度変換手段と発光部領域に対応する部分に平坦部を有し、さらに、その入射面にて上記EL素子の前記非発光部領域に対応して設けられた溝内に充填された前記透明基板の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率材料から成る透明材料により構成された第二の光角度変換手段とを備えていることを特徴とする、EL照明装置により、達成される。
According to the configuration of the present invention, an object of the present invention is an EL illumination device including a flat transparent substrate and an EL element arranged so that the light emission side faces the one surface of the transparent substrate. And
The EL element is divided into a light emitting portion and a non-light emitting portion at a predetermined pitch in one direction on the light emitting surface,
The transparent substrate is, on the exit surface opposite to the above EL device, light emission from the first light angle converting means by the prism made of a non-emitting portion corresponds to a region convex or concave triangular cross section of the EL element It has a flat portion in the portion corresponding to the part area, further than the refractive index of the transparent substrate that is filled in a groove provided in correspondence with the non-light emitting region of the EL element at the incident surface characterized in that it comprises a second optical angle converter constructed by a transparent material composed of a low refractive index material of lower refractive index, the EL lighting device is achieved.
本発明によるEL照明装置は、好ましくは、上記EL素子が、上記一方向と垂直な方向に関しても所定ピッチで発光部及び非発光部に分割されている。 In the EL lighting device according to the present invention, preferably, the EL element is divided into a light emitting portion and a non-light emitting portion at a predetermined pitch in a direction perpendicular to the one direction.
本発明によるEL照明装置は、好ましくは、上記プリズムが、複列化されている。 In the EL illumination device according to the present invention, preferably, the prisms are arranged in a double row.
本発明によるEL照明装置は、好ましくは、上記溝が、上記EL素子の非発光部領域に対応して透明基板の入射面側に設けられた一次元溝である。 In the EL illumination device according to the present invention, preferably, the groove is a one-dimensional groove provided on the incident surface side of the transparent substrate corresponding to the non-light emitting portion region of the EL element.
本発明によるEL照明装置は、好ましくは、上記溝が、上記EL素子の非発光部領域に対応して透明基板の入射面側に設けられた二次元溝である。 In the EL illumination device according to the present invention, preferably, the groove is a two-dimensional groove provided on the incident surface side of the transparent substrate corresponding to the non-light emitting portion region of the EL element.
本発明によるEL照明装置は、好ましくは、扁平な透明基板と、この透明基板の一面に対して光出射側が対向するように配置されたEL素子と、から構成されているEL照明装置であって、
上記EL素子が、その発光面にて垂直な二方向に関して所定ピッチで発光部及び非発光部に分割されており、
上記透明基板は、上記EL素子とは反対側の出射面に、上記EL素子の発光部の中心を中心とする円形を底面とする凸状あるいは凹状の円錐台状のホーンからなるプリズムによる第一の光角度変換手段と発光部領域に対応する部分に平坦部を有し、さらに、その入射面にて上記EL素子の発光部領域に対応して設けられた円筒部と非発光部領域に対応して設けられた溝とを有し、前記溝内に充填された前記透明基板の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率材料から成る透明材料により構成された第二の光角度変換手段とを備えていることを特徴とする、EL照明装置により達成される。
The EL illumination device according to the present invention is preferably an EL illumination device comprising a flat transparent substrate and an EL element arranged so that the light emission side faces the one surface of the transparent substrate. ,
The EL element is divided into a light emitting portion and a non-light emitting portion at a predetermined pitch in two directions perpendicular to the light emitting surface,
The transparent substrate includes a first prism formed of a convex or concave frustoconical horn having a circular bottom surface centered on the center of the light emitting portion of the EL element on an emission surface opposite to the EL element. The light angle conversion means and the light emitting part region have a flat part corresponding to the light emitting part region, and correspond to the cylindrical part and the non-light emitting part region provided on the incident surface corresponding to the light emitting part region of the EL element. and a groove provided in the second light angle converting means constituted by a transparent material composed of a low refractive index material of refractive index lower than the refractive index of the transparent substrate that is filled in the trench It is achieved by an EL lighting device characterized by comprising:
本発明によるEL照明装置は、好ましくは、上記溝が、上記EL素子の非発光部領域に対応して透明基板の入射面側に設けられた二次元溝であり、上記EL素子の発光部領域に対応する前記円筒部を残すように切り欠かれることにより形成されている。 In the EL illumination device according to the present invention, preferably, the groove is a two-dimensional groove provided on the incident surface side of the transparent substrate corresponding to the non-light emitting portion region of the EL element, and the light emitting portion region of the EL element. It is formed by cutting out so as to leave the cylindrical portion corresponding to.
上記構成によれば、EL素子の発光部から出射した光は、透明基板内に入射する。その際、EL素子からの光は、透明基板の発光部領域にて、高屈折率材料から成る透明基板内に入射した後、出射側に導かれて、透明基板の出射側に形成された平坦から外部に出射する。
そして、EL素子の発光部から出射して透明基板の非発光部領域に対応する出射面に達した光が、第一の光角度変換手段により光角度を変換されることにより、効果的に所定の角度範囲内に導くことにより、所定の指向性が得られ、軸上輝度が向上することになる。
According to the said structure, the light radiate | emitted from the light emission part of EL element injects into a transparent substrate. At that time, the light from the EL element is incident on the transparent substrate made of a high refractive index material in the light emitting part region of the transparent substrate, and then guided to the emission side to form a flat surface formed on the emission side of the transparent substrate. To the outside.
The light emitted from the light emitting part of the EL element and reaching the emission surface corresponding to the non-light emitting part region of the transparent substrate is effectively predetermined by changing the light angle by the first light angle converting means. By guiding within the angular range, a predetermined directivity can be obtained, and the on-axis luminance can be improved.
従って、EL素子からの光の取出し効率が向上することになり、従来のような透明基板の表面から突出する凸レンズ部を設けることなく、出射側に第一の光角度変換手段を備えた透明基板を使用して、EL素子からの光を、第一の光角度変換手段により、効果的に所定の角度範囲内に導くことにより、所定の指向性が得られると共に、軸上輝度が向上することになる。
また、EL素子が一方向に関して所定ピッチで発光部及び非発光部を備えることにより、発光部が縞状に構成されることになる。従って、透明基板と組み合わせる際に、一方向のアライメントのみを行なうことにより、容易に位置決めすることができ、組立が容易に行なわれ得ることになる。
Accordingly, the light extraction efficiency from the EL element is improved, and the transparent substrate having the first light angle conversion means on the emission side without providing a convex lens portion protruding from the surface of the transparent substrate as in the prior art. By using the first light angle conversion means to effectively guide the light from the EL element into a predetermined angle range, predetermined directivity can be obtained and on-axis luminance can be improved. become.
Moreover, when the EL element includes the light emitting part and the non-light emitting part at a predetermined pitch in one direction, the light emitting part is configured in a stripe shape. Therefore, when combining with the transparent substrate, the alignment can be easily performed by performing alignment in only one direction, and the assembly can be easily performed.
上記EL素子が、上記一方向と垂直な方向に関しても所定ピッチで発光部及び非発光部に分割されている場合には、非発光部が格子状に構成されることになる。 When the EL element is divided into a light emitting part and a non-light emitting part at a predetermined pitch in the direction perpendicular to the one direction, the non-light emitting part is configured in a lattice shape.
上記第一の光角度変換手段が、プリズムから構成されている場合には、第一の光角度変換手段が、透明基板の出射面にて容易に形成され得る。 When the first light angle conversion means is composed of a prism, the first light angle conversion means can be easily formed on the exit surface of the transparent substrate.
上記プリズムが、凸状の断面三角形状に形成されている場合には、第一の光角度変換手段が透明基板の出射面にて容易に形成され得ると共に、プリズム状から出射した光が確実に所定の角度範囲内に導かれることになる。 When the prism is formed in a convex cross-sectional triangle shape, the first light angle conversion means can be easily formed on the emission surface of the transparent substrate, and the light emitted from the prism shape can be reliably It will be guided within a predetermined angle range.
上記プリズムが、凹状の断面三角形状に形成されている場合には、第一の光角度変換手段が透明基板の出射面にて容易に形成され得ると共に、第一の光角度変換手段が透明基板の出射面から突出しないので、透明基板そしてEL照明装置が薄型に構成され得ることになる。 When the prism is formed in a concave triangular cross section, the first light angle conversion means can be easily formed on the exit surface of the transparent substrate, and the first light angle conversion means is the transparent substrate. Therefore, the transparent substrate and the EL lighting device can be made thin.
上記プリズム状が、複列化されている場合には、第一の光角度変換手段の高さが抑制されることになり、特に凸状の場合に、透明基板そしてEL照明装置が薄型に構成され得ることになる。 When the prism shape is double-rowed, the height of the first light angle conversion means is suppressed, and in particular in the case of a convex shape, the transparent substrate and the EL lighting device are configured to be thin. Will be able to.
上記プリズムが、上記EL素子の発光部の中心を中心とする円形を底面とする円錐台状のホーンとして形成されている場合には、EL素子の非発光部領域が格子状であるとき、EL素子の各発光部からすべての半径方向に拡って透明基板の出射面にて第一の光角度変換手段に入射する光が、凸状または凹状の円錐台状のホーンとして形成された第一の光角度変換手段のプリズムにより光角度を変換されて、所定の角度範囲で外部に導かれることにより、EL素子からの光の取出し効率がより一層向上することになる。 When the prism is formed as a frustoconical horn with a circular bottom centered on the center of the light emitting part of the EL element, the EL element has a lattice shape when the non-light emitting part area is a lattice. The first light formed as a convex or concave frustoconical horn is formed by the light incident on the first light angle conversion means at the emission surface of the transparent substrate from all the light emitting portions of the element. The light angle is converted by the prism of the light angle conversion means and guided to the outside within a predetermined angle range, so that the light extraction efficiency from the EL element is further improved.
上記透明基板が、上記EL素子の非発光部領域に対応して、その入射面に、第二の光角度変換手段を備えている場合には、EL素子の各発光部から透明基板内に比較的大きな入射角で入射し、透明基板の入射面付近で非発光部領域に進入した光が、第二の光角度変換手段により再び発光部領域内に導かれ、透明基板の出射面から外部に出射することになるので、EL素子からの光の取出し効率がより一層向上することになる。 When the transparent substrate includes a second light angle conversion means on the incident surface corresponding to the non-light emitting portion region of the EL element, the light emitting portion of the EL element is compared with the inside of the transparent substrate. Light incident at a large incident angle and entering the non-light emitting area near the incident surface of the transparent substrate is again guided into the light emitting area by the second light angle conversion means, and is emitted from the emitting surface of the transparent substrate to the outside. Since the light is emitted, the light extraction efficiency from the EL element is further improved.
上記第二の光角度変換手段が、上記透明基板の入射面側にてEL素子の非発光部領域に対応して設けられた溝即ち一次元溝または二次元溝内に充填された低屈折率材料から成る透明材料により構成されている場合には、透明基板の平坦な入射面側の表面に対して、縞状または格子状に溝を形成し、この溝内に低屈折率材料を充填することによって、容易に第二の光角度変換手段を構成することができる。 A low refractive index in which the second light angle conversion means is filled in a groove, that is, a one-dimensional groove or a two-dimensional groove provided corresponding to the non-light emitting portion region of the EL element on the incident surface side of the transparent substrate. In the case of a transparent material made of a material, a groove is formed in a striped pattern or a lattice pattern on the surface on the flat incident surface side of the transparent substrate, and a low refractive index material is filled in the groove. Thus, the second light angle conversion means can be easily configured.
上記二次元溝が、上記EL素子の発光部領域に対応する円柱状部分を残すように切り欠かれることにより形成されている場合には、EL素子の非発光部領域が格子状であるとき、EL素子の各発光部からすべての半径方向に比較的大きな入射角で透明基板の入射面に入射する光が、透明基板の入射面付近で非発光部領域に進入したとき、第二の光角度変換手段により再び発光部領域内に導かれ、透明基板の出射面から外部に出射することになるので、EL素子からの光の取出し効率がより一層向上することになる。 When the two-dimensional groove is formed by cutting out so as to leave a cylindrical portion corresponding to the light emitting portion region of the EL element, when the non-light emitting portion region of the EL element is in a lattice shape, When light incident on the incident surface of the transparent substrate from each light emitting portion of the EL element with a relatively large incident angle in all radial directions enters the non-light emitting portion region near the incident surface of the transparent substrate, the second light angle Since the light is again guided into the light emitting portion region by the conversion means and is emitted to the outside from the emission surface of the transparent substrate, the light extraction efficiency from the EL element is further improved.
一方向に関して所定ピッチで配置された第一の光角度変換手段に対して、当該一方向に対して垂直な方向に並んだプリズムから成るプリズムシートが透明基板の出射面に対向して配置されている場合には、第一の光角度変換手段によって、EL素子からの光を一方向に関して光角度変換すると共に、透明基板の出射面に対向して配置されたプリズムシートにより、上記一方向とは垂直な方向に光角度変換することができる。これにより、EL素子と透明基板との位置合わせは一方向のアライメントのみで済むと共に、二方向に関する光角度変換を行なうことができる。
第一の光角度変換手段により光角度調整される一方向(左右方向)とプリズムシートにより光角度調整される方向(上下方向)とで異なる光角度調整手段を用いるため、上下左右方向で異なるファーフィールド指向特性を付与することが可能となる。
For the first light angle conversion means arranged at a predetermined pitch with respect to one direction, a prism sheet composed of prisms arranged in a direction perpendicular to the one direction is arranged to face the emission surface of the transparent substrate. The first light angle conversion means converts the light angle from the EL element with respect to one direction, and the prism sheet disposed opposite to the emission surface of the transparent substrate defines the one direction. The light angle can be converted in the vertical direction. As a result, the EL element and the transparent substrate can be aligned only in one direction, and light angle conversion in two directions can be performed.
Since different light angle adjustment means are used in one direction (left and right direction) in which the light angle is adjusted by the first light angle conversion means and in the direction (up and down direction) in which the light angle is adjusted by the prism sheet, Field directivity can be imparted.
上記EL素子の出射面側にて、非発光部領域に反射層を備えている場合には、この反射層によって、プリズムシート或いは、第一の光角度手段から戻されてきた光を反射させて基板出射面に戻すことにより、所謂光リサイクル効果により、EL素子から透明基板の出射面に達する光量を増大させることにより、光の取出し効率を向上させることができる。 In the case where a reflection layer is provided in the non-light emitting portion region on the emission surface side of the EL element, the reflection layer reflects the light returned from the prism sheet or the first light angle means. By returning to the substrate exit surface, the light extraction efficiency can be improved by increasing the amount of light reaching the exit surface of the transparent substrate from the EL element by the so-called light recycling effect.
上記反射層が導電性材料から構成されており、上記EL素子の透明電極に電気的に接続されている場合には、上記反射層が、透明電極の補助電極として作用することになり、EL素子の電気的な素子効率を向上させることができる。 When the reflective layer is made of a conductive material and is electrically connected to the transparent electrode of the EL element, the reflective layer acts as an auxiliary electrode of the transparent electrode, and the EL element The electrical element efficiency can be improved.
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、透明基板の非発光部領域にて出射面及び/または入射面に光角度変換手段を設けることにより、出射光に指向性を付与して、軸上輝度を向上させることができる。
また、EL素子の発光部領域そして透明基板の第一または第二の光角度変換手段を一方向に関してのみ縞状に構成し、さらに好ましくは透明基板の出射面に対向してプリズムシートを配置することによって、平面視で上下左右方向で異なるファーフィールド指向特性を付与することが可能となり、例えば各種携帯機器における液晶ディスプレイのバックライトに適した左右方向に狭い視野角で、上下方向に比較的広い視野角を備えた照明装置を実現することができる。
Thus, according to the present invention, directivity is imparted to the emitted light by providing the light angle conversion means on the exit surface and / or the entrance surface in the non-light emitting portion region of the transparent substrate with a simple configuration. Thus, the on-axis brightness can be improved.
Further, the light emitting part region of the EL element and the first or second light angle conversion means of the transparent substrate are configured in a striped shape only in one direction, and more preferably, a prism sheet is disposed facing the emission surface of the transparent substrate. This makes it possible to provide different far-field directional characteristics in the vertical and horizontal directions in a plan view, for example, with a narrow viewing angle in the horizontal direction suitable for a backlight of a liquid crystal display in various portable devices and a relatively wide vertical direction. An illumination device having a viewing angle can be realized.
以下、この発明の好適な実施形態を図1乃至図25を参照しながら、詳細に説明する。 尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. As long as there is no description of the effect, it is not restricted to these aspects.
図1乃至図3は、本発明によるEL照明装置の第一の実施形態の構成を示している。
図1及び図2において、EL照明装置10は、EL素子11と、このEL素子11の下方に配置された扁平な透明基板20と、から構成されている。
1 to 3 show a configuration of a first embodiment of an EL lighting device according to the present invention.
1 and 2, the
上記EL素子11は、公知の構成であって、発光層12と、発光層12の上側に設けられた金属電極13と、発光層12の下側に設けられた透明電極14と、から構成されている。
The
上記透明電極14の上面には、平面図にて縦横二方向に(即ち、図1にて紙面に垂直な方向及び左右方向に)互いに直交するように所定ピッチでパターンニングされた格子状の絶縁膜15が配置されている。これにより、発光層12の下面が、絶縁膜15により仕切られることによって、例えばドットマトリックス状に配置された複数個の四角形(図示の場合、正方形)の発光部12aを有している。
尚、発光部12aの形状は、正方形に限らず、長方形であってもよく、また円形等の他の形状であってもよい。
On the upper surface of the
In addition, the shape of the
上記金属電極13は、陰極として構成されており、EL素子11の発光層12から上方に出射する光を下方に向かって反射させるようになっている。
また上記透明電極14は、例えばITO膜による陽極として構成されており、EL素子11の発光層12から下方に出射する光と上記金属電極13により下方に向かって反射された光を透過させるようになっている。
The
The
ここで、上記EL素子11は、例えばその発光層12の厚さが0.2μm,透明電極14の厚さが0.2μm,発光部12aの縦横二方向のピッチが0.2mm,絶縁膜15の幅が0.1mmに選定されている。
Here, in the
上記透明基板20は、図1に示すように、所定厚さの透明材料から構成されていると共に、そのEL素子11側(以下、入射側という)の表面21にて、上記格子状の絶縁膜15に対向する領域(以下、非発光部領域という)に、縦横二方向に延びる溝(二次元溝)22を備えていると共に、その透明基板20の入射側の表面とは反対側(以下、出射側という)の表面23にて、同様に上記格子状の絶縁膜15に対向する非発光部領域に、プリズム部24を備えている。
As shown in FIG. 1, the
上記二次元溝22は、その断面が実質的に長方形に形成されているが、成形時の型抜きを考慮して、例えば5度程度のテーパを備えていてもよい。
そして、上記二次元溝22内には、透明基板20を構成する透明材料よりも屈折率の低い透明材料25が充填されている。
The two-
The two-
上記プリズム部24は、透明基板20の出射側の表面23から下方に凸状に突出するように、断面が三角形状に形成されている。
これにより、プリズム部24は、非発光部領域に対応する部分がプリズム形状としての傾斜面として形成されており、発光部領域に対応する部分が入射面と平行な平坦に形成されている。
The
As a result, the
ここで、上記透明基板20は、例えば厚さが0.5mm,二次元溝22の深さが0.1mm,透明基板20の屈折率が1.6,透明材料25の屈折率が1.5,プリズム部24の頂角が60乃至130度に選定されている。
Here, the
また、上記透明基板20は、例えば二次元溝22及びプリズム部24の形状に対応して形成された金型により成形されることにより、あるいは平坦な基板材料に対して、入射側の表面に二次元溝22及び/またはプリズム部24を切削加工,レーザ加工等により形成した後、二次元溝22内に例えば屈折率を調整した光硬化性樹脂等の透明材料25を充填し、さらに入射側の表面から突出した透明材料25を除去して、入射側の表面を平坦化することにより、作製され得る。
Further, the
本発明実施形態によるEL照明装置10は、以上のように構成されており、EL素子11の発光層12から出射した光は、絶縁膜15により画成される発光部12aの領域を通ってEL素子11の下方に出射して、透明基板20内に入射する。
ここで、EL素子11から透明基板20内に入射する光は、発光部12a直下の領域(以下、発光部領域という)にて、高屈折率材料から成る透明基板20内に入射した後、出射側に導かれて、透明基板20の出射側から外部に出射する。
その際、透明基板20に比較的大きな入射角で入射した光は、透明基板20内で発光部領域の周囲にて二次元溝22内の側面に入射し、二次元溝22内の低屈折率の透明材料25と透明基板20を構成する高屈折率材料との屈折率差に基づいて、反射により光角度を調整されて、透明基板20の下面まで導かれる。
The
Here, the light incident on the
At that time, light incident on the
透明基板20に比較的小さな角度で入射した光は、基板出射面の平坦部に小さな角度で入射し、実質的に図1にて下方に向かってほぼ垂直な軸方向に出射することになる。
これに対して、透明基板20に比較的大きな入射角で入射した光は、透明基板20の下面において非発光部領域即ちプリズム部24にも入射することになる。ここで、プリズム部24に入射する光は、プリズム部24の傾斜面に入射することになることから、プリズム部24に対する入射角が小さくなり、プリズム部24の内面で全反射されることなく、光角度を調整されて、外部に出射することになる。
The light that has entered the
On the other hand, light incident on the
従って、EL素子11の発光層12から出射した光は、絶縁膜15により画成される発光部12aから透明基板20内に入射し、その入射面側の二次元溝22内に充填された低屈折率の透明材料25との境界面による光角度調整、そしてその出射面側のプリズム部24による光角度調整によって、高い効率で透明基板20の出射面側の表面から外部に出射すると共に、小さな出射角で出射することにより、軸上輝度が向上することになる。
Therefore, the light emitted from the
このようにして、本発明実施形態によるEL照明装置10によれば、EL素子11が格子状の絶縁膜15により各発光部12aを画成すると共に、透明基板20が入射面側及び出射面側にそれぞれ光角度調整手段としての二次元溝22,透明材料25とプリズム部24とを備えていることにより、簡単な構成により、EL素子11の各発光部12aからの光を効率よく取り出して、透明基板20の二次元溝22に充填された低屈折率の透明材料25とプリズム部24による光角度調整によって、軸上輝度を向上させることができる。
Thus, according to the
そして、上記EL照明装置10のシミュレーションを行なったところ、図3に示すように、符号Aで示す全光束及び符号Bで示す軸上輝度効果のシミュレーション結果が得られた。
即ち、図3は、プリズム部24の頂角θを70乃至130度まで変化させたときの全光束及び軸上輝度効果を示している。ここで、全光束A及び軸上輝度効果Bは、それぞれ従来の絶縁膜15の形成ない平板透明基板を使用したEL照明装置と同じ発光エネルギーを付与したときの全光束及び軸上輝度の倍数を表わしている。
Then, when the simulation of the
That is, FIG. 3 shows the total luminous flux and the on-axis luminance effect when the apex angle θ of the
このシミュレーション結果によれば、全光束Aが約1.2倍となると共に、プリズム部24の頂角θが105度のとき、軸上輝度効果Bが最大の約3.3倍となる。
従って、EL素子における内部発光効率即ち消費電力に対する発光層12での発光エネルギーの比が従来のEL照明装置と同じであるとすれば、従来のEL照明装置と比較して、本発明実施形態によるEL照明装置10によれば、全光束が約1.2倍程度と光取出し効率が向上すると共に、3.3倍に軸上輝度を向上させることが可能である。これにより、同じ軸上輝度を得るためには、1/3.3倍の消費電力で済むことになる。
According to this simulation result, the total luminous flux A is about 1.2 times, and when the apex angle θ of the
Therefore, if the ratio of the light emission energy in the
図4乃至図6は、本発明によるEL照明装置の第二の実施形態の構成を示している。
図4及び図5において、EL照明装置30は、図1に示したEL照明装置10と比較して、透明基板20の出射側の表面に形成されたプリズム部31が、例えば頂角θが60乃至150度の凹状の断面三角形状に形成されている点でのみ異なる構成になっている。
尚、EL照明装置30は、その他の構成は、図1に示したEL照明装置10と同じ構成であるから、その説明は省略する。
4 to 6 show the configuration of the second embodiment of the EL lighting device according to the present invention.
4 and 5, the
The
このような構成のEL照明装置30においては、図1に示したEL照明装置10と同様に作用して、軸上輝度を向上させることができる。
その際、透明基板20に比較的大きな入射角で入射した光は、同様にして、透明基板20の下面において非発光部領域即ちプリズム部31にも入射することになる。ここで、プリズム部31に入射する光は、プリズム部31の傾斜面に入射することになることから、プリズム部31に対する入射角が小さくなり、プリズム部31の内面で全反射されることなく、光角度を調整されて、外部に出射することになる。
In the
At that time, the light incident on the
そして、このEL照明装置30について、図1乃至図2に示したEL照明装置10と同様に、プリズム部31の頂角θを60乃至150度まで変化させたときのシミュレーションを行なった結果、図6に示すように、全光束A及び軸上輝度効果Bのシミュレーション結果が得られた。
Then, with respect to the
このシミュレーション結果によれば、全光束Aが約1.2倍となると共に、プリズム部24の頂角θが120度のとき、軸上輝度効果Bが最大の約3.03倍となる。
従って、従来のEL照明装置とEL素子における内部発光効率即ち消費電力に対する発光層12での発光エネルギーの比が一定であるとすれば、従来のEL照明装置と比較して、本発明実施形態によるEL照明装置30によれば、全光束が約1.2倍程度と光取出し効率が向上すると共に、3.0倍に軸上輝度を向上させることが可能である。これにより、同じ軸上輝度を得るためには、1/3.0倍の消費電力で済むことになる。
According to this simulation result, the total luminous flux A is about 1.2 times, and when the apex angle θ of the
Therefore, if the ratio of the light emission energy in the
図7乃至図9は、本発明によるEL照明装置の第三の実施形態の構成を示している。
図7及び図8において、EL照明装置40は、図1に示したEL照明装置10と比較して、透明基板20の出射側の表面に形成されたプリズム部24の代わりに、EL素子11の発光部12aに対応して、光角度変換手段として、例えば傾斜角が30乃至75度の凹状の下方に向かって拡大する円錐台状ホーン部41を備えており、透明基板20の入射側の表面に形成された二次元溝22の代わりに、発光部12aに対応する円筒部42を残すように、この円筒部42の周りに溝部を備えていて、さらにEL素子11の絶縁膜15の代わりに、例えば直径0.16mmの円形の発光部12aを画成する円形孔を例えばピッチ0.2mmで備えた絶縁膜43を備えている点で異なる構成になっている。
7 to 9 show the configuration of the third embodiment of the EL lighting device according to the present invention.
7 and 8, the
これにより、絶縁膜43により画成される円形の発光部12aに対応して、透明基板20の入射面側の円筒部42そして円錐台状のホーン部41が同心に配置されることになる。
ここで、各ホーン部41は、EL素子11側の面23の直径が、発光部12a及び円筒状の孔42とほぼ同じ大きさに選定されている。また、各ホーン部41は、出射面側の直径が、隣接するホーン部41と接するか重なり合うように、望ましくは、上下左右に隣接するホーン部41との間の接線が正方形を形成するように、設定されている。
尚、EL照明装置40は、その他の構成は、図1に示したEL照明装置10と同じ構成であるから、その説明は省略する。
Accordingly, the
Here, in each horn part 41, the diameter of the
The
このような構成のEL照明装置40においては、図1に示したEL照明装置10と同様に作用して、軸上輝度を向上させることができる。
その際、透明基板20の円筒部42に比較的大きな入射角で入射した光は、同様にして、透明基板20の下面においてホーン部41の周縁部にも比較的大きな入射角で入射することになる。ここで、ホーン部41の周縁部に入射する光は、ホーン部42の周囲の傾斜面に入射することになることから、ホーン部41に対する入射角が小さくなり、ホーン部41の内面で全反射されることなく、光角度を変換されて、外部に出射することになる。
In the
At that time, the light incident on the
そして、このEL照明装置40について、図1乃至図2に示したEL照明装置10と同様に、ホーン部41の傾斜角を30乃至75度まで変化させたときのシミュレーションを行なった結果、図9に示すように、全光束A及び軸上輝度効果Bのシミュレーション結果が得られた。
Then, with respect to the
このシミュレーション結果によれば、全光束Aが約1.1倍となると共に、ホーン部41の傾斜角が40度のとき、軸上輝度効果Bが最大の約2.7倍となる。
従って、従来のEL照明装置とEL素子における内部発光効率即ち消費電力に対する発光層12での発光エネルギーの比が一定であるとすれば、従来のEL照明装置と比較して、本発明実施形態によるEL照明装置40によれば、全光束が約1.1倍程度と光取出し効率が向上すると共に、2.7倍に軸上輝度を向上させることが可能である。これにより、同じ軸上輝度を得るためには、1/2.7倍の消費電力で済むことになる。
According to this simulation result, the total luminous flux A is about 1.1 times, and when the inclination angle of the horn portion 41 is 40 degrees, the on-axis luminance effect B is about 2.7 times the maximum.
Therefore, if the ratio of the light emission energy in the
図10乃至図14は、本発明によるEL照明装置の第四の実施形態の構成を示している。
図10及び図11において、EL照明装置50は、図1に示したEL照明装置10と比較して、EL素子11の絶縁膜15の代わりに、一方向(図11にて紙面に垂直な方向)のみにパターニングされた縞状の発光部51aを画成する例えばピッチ0.167mm,幅0.125mmの絶縁膜51が配置されていると共に、透明基板20の入射側の表面に形成された二次元溝22の代わりに、EL素子11の発光部51aに対応して、同様に一方向のみに延びる低屈折率の透明材料25が充填されるべき一次元溝52が形成されている。
10 to 14 show the configuration of the fourth embodiment of the EL lighting device according to the present invention.
10 and 11, the
これに対して、EL素子11の透明電極14の下面には、絶縁膜51に対向する領域に、反射膜53が形成されている。この反射膜53は、例えば導電性金属から形成されており、好ましくは透明電極14に対して電気的に接続されることにより、透明電極14の補助電極として作用するようになっている。
さらに、透明基板20の出射側の表面には、プリズム部24の代わりに、同様に一方向のみに延びる断面三角形状に突出する例えば頂角が80乃至150度,幅0.125mmに選定された凸状のプリズム部54が形成されていると共に、さらに透明基板20の出射側の表面に対向して、プリズム部54とは垂直方向に延びる例えば頂角90度のプリズム55aをピッチ0.024mmで備えた厚さ0.062mmのプリズムシート55が配置されている点で異なる構成になっている。
尚、EL照明装置50は、その他の構成は、図1に示したEL照明装置10と同じ構成であるから、その説明は省略する。
On the other hand, a
Further, instead of the
The
このような構成のEL照明装置50においては、図1に示したEL照明装置10と同様に作用して、軸上輝度を向上させることができる。
そして、透明基板20に対して上記一方向に垂直な方向に比較的大きな入射角で入射した光は、同様にして、透明基板20の下面において非発光部領域即ちプリズム部54にも入射することになる。ここで、プリズム部54に入射する光は、プリズム部54の傾斜面に入射することになることから、プリズム部54に対する入射角が小さくなり、プリズム部54の内面で全反射されることなく、光角度を調整されて、外部に出射することになる。
In the
Similarly, light incident at a relatively large incident angle in a direction perpendicular to the one direction with respect to the
また、透明基板20に対して上記一方向に関して水平な方向に入射した光は、第一の光角度変換手段によっては、光角度変換されることなく基板から出射され、プリズムシート55に入射する。プリズムシート55に入射した光線のうち角度条件の整った光線はプリズム55aにて角度変換されて外部に出射され、それ以外の光線は反射してEL素子側に戻される。反射された光線は、金属電極あるいは反射膜にて再度反射され、プリズムシートにていわゆる光のリサイクルが行われる。つまり、反射膜は、プリズムシートによる基板出射面と反射層との間の光リサイクル効果を上げる狙いから、低透過率の絶縁膜への入射を避けるため、部分反射層として非発光部直下に挿入されており、また反射層が導電性である場合には、補助電極としても作用する。
Further, the light incident on the
このようにして、透明基板20の下面に入射した光は、二方向に関して光角度を調整されて、外部に出射することになる。
さらに、EL照明装置50においては、EL素子11の絶縁膜51及び反射膜53と、透明基板20の一次元溝52及びプリズム部54とが、それぞれ一方向に関して縞状に形成されていることから、EL素子11と透明基板20のアライメントが一方向のみでよいので、組立が容易に行なわれ得ることになる。
また、上記反射膜53は、透明電極14に対して電気的に接続されていることにより、透明電極14の補助電極として作用することになり、EL素子11の電気的素子効率を向上させることができる。
In this manner, the light incident on the lower surface of the
Furthermore, in the
Further, since the
そして、このEL照明装置50について、図1乃至図2に示したEL照明装置10と同様に、プリズム部54の頂角θを80乃至150度まで変化させたときのシミュレーションを行なった結果、図12に示すように、全光束A及び軸上輝度効果Bのシミュレーション結果が得られた。
この場合、絶縁膜51は、透過率が約30%程度と比較的低いことから、プリズムシート55での光リサイクル効果を向上させるために、絶縁膜51の低透過率を補償するように、EL素子11の透明電極14の下面に、部分反射層とし金属から成る反射膜53を挿入した。
尚、この反射膜53は、透明電極14と接触させることにより、補助電極としても作用することになり、EL素子11の効率を向上させることも可能である。
As for the
In this case, since the insulating
The
このシミュレーション結果によれば、全光束Aは約0.9倍と僅かに減少するものの、プリズム部54の頂角θが110度のとき、軸上輝度効果Bが最大の約4.0倍となる。 従って、EL素子における内部発光効率即ち消費電力に対する発光層12での発光エネルギーの比が従来のEL照明装置と同じであるとすれば、従来のEL照明装置と比較して、本発明実施形態によるEL照明装置50によれば、全光束が約0.9倍程度と光取出し効率が僅かに低下するものの、4.0倍に軸上輝度を向上させることが可能である。これにより、同じ軸上輝度を得るためには、1/4倍の消費電力で済むことになる。
According to the simulation result, the total luminous flux A slightly decreases to about 0.9 times, but when the apex angle θ of the
また、図13は、上記EL照明装置50のプリズム部54の頂角110度における出射面輝度分布を示しており、縦方向及び横方向に関して、ほぼ均一な輝度分布であることが分かる。
さらに、図14は、上記EL照明装置50のプリズム部54の頂角110度におけるファーフィールド指向特性を示しており、透明基板20の一次元溝52により光角度調整される一方向(光源直交方向)と、プリズムシート55により光角度調整されるこれに垂直な方向(光源平行方向)とで、ファーフィールド指向特性が異なることが分かる。
従って、上記EL照明装置50を、光源直交方向が液晶ディスプレイ装置の左右方向に一致するように配置して、バック照明を行なうことにより、左右方向に視野角が小さく、上下方向に視野角が大きいバックライトを構成することが可能であり、例えば携帯個人情報機器の液晶ディスプレイのバックライトとして好適である。
FIG. 13 shows the emission surface luminance distribution at the
Further, FIG. 14 shows far-field directivity characteristics at an apex angle of 110 degrees of the
Therefore, by arranging the
図15乃至図18は、本発明によるEL照明装置の第五の実施形態の構成を示している。
図15において、EL照明装置60は、図10に示したEL照明装置50と比較して、透明基板20における一次元溝52が省略され、全体が同じ屈折率材料から構成されている点で異なる構成になっている。
この場合、絶縁膜51は、例えばピッチ0.2mm,幅0.15mmに選定され、透明基板20は、例えばプリズム部54のピッチ0.2mm,幅0.15mm,頂角60〜120度に選定され、プリズムシート55は、例えば厚さ0.062mm,頂角90度,ピッチ0.024mmに選定されている。
15 to 18 show the configuration of the fifth embodiment of the EL lighting device according to the present invention.
15, the
In this case, the insulating
このような構成のEL照明装置60においては、EL素子11の発光層12から出射した光は、絶縁膜51により画成される発光部51aの領域を通って、さらに反射膜53により画成される窓部を通って、EL素子11の下方に出射して、透明基板20内に入射する。
そして、EL素子11から透明基板20内に入射する光は、発光部51a直下の領域(以下、発光部領域という)にて、透明基板20内に入射した後、出射側に導かれて、透明基板20の出射側から外部に出射する。
In the
The light that enters the
透明基板20に対して上記一方向に垂直な方向に比較的大きな入射角で実質的に図1にて下方に向かって垂直な軸方向に出射することになる。
これに対して、透明基板20に上記一方向に関して比較的大きな入射角で入射した光は、透明基板20の下面において非発光部領域即ちプリズム部54にも入射することになる。ここで、プリズム部54に入射する光は、プリズム部54の傾斜面に入射することになることから、プリズム部54に対する入射角が小さくなり、プリズム部54の内面で全反射されることなく、光角度を調整されて、外部に出射することになる。
With respect to the
On the other hand, the light incident on the
また、透明基板20に対して上記一方向に関して水平な方向に入射した光は、第一の光角度変換手段によっては、光角度変換されることなく基板から出射され、プリズムシート55に入射する。プリズムシートに入射した光線のうち角度条件の整った光線はプリズム55aにて角度変換されて外部に出射され、それ以外の光線は反射してEL素子側に戻される。反射された光線は、金属電極あるいは反射膜にて再度反射され、プリズムシートにていわゆる光のリサイクルが行われる。
Further, the light incident on the
このようにして、透明基板20の下面に入射した光は、二方向に関して光角度を調整されて、外部に出射することになる。
さらに、EL照明装置60においては、EL素子11の絶縁膜51及び反射膜53と、透明基板20のプリズム部54とが、それぞれ一方向に関して縞状に形成されていることから、EL素子11と透明基板20のアライメントが一方向のみでよいので、組立が容易に行なわれ得ることになる。
In this manner, the light incident on the lower surface of the
Further, in the
そして、この上記EL照明装置60のシミュレーションを行なったところ、図16に示すように、軸上輝度効果のシミュレーション結果が得られた。
即ち、図16は、プリズム部54の頂角θを60乃至120度まで変化させたときの軸上輝度効果を示している。ここで、軸上輝度効果は、従来の絶縁膜51の形成ない平板透明基板を使用したEL照明装置と同じ発光エネルギーを付与したときの軸上輝度の倍数を表わしている。
Then, when the simulation of the
That is, FIG. 16 shows the on-axis luminance effect when the apex angle θ of the
このシミュレーション結果によれば、プリズム部54の頂角θが112度のとき、軸上輝度効果が最大の約3.40倍となる。
従って、EL素子における内部発光効率即ち消費電力に対する発光層12での発光エネルギーの比が従来のEL照明装置と同じであるとすれば、従来のEL照明装置と比較して、本発明実施形態によるEL照明装置60によれば、3.4倍に軸上輝度を向上させることが可能である。これにより、同じ軸上輝度を得るためには、1/3.4倍の消費電力で済むことになる。
According to this simulation result, when the apex angle θ of the
Therefore, if the ratio of the light emission energy in the
また、図17は、上記EL照明装置60のプリズム部54の頂角112度における出射面輝度分布を示しており、縦方向及び横方向に関して、ほぼ均一な輝度分布であることが分かる。
さらに、図18は、上記EL照明装置60のプリズム部54の頂角112度におけるファーフィールド指向特性を示しており、透明基板20の出射面にてプリズム部54により光角度調整される一方向(光源直交方向)と、プリズムシート55により光角度調整されるこれに垂直な方向(光源平行方向)とで、ファーフィールド指向特性が異なることが分かる。
従って、上記EL照明装置60を、光源直交方向が液晶ディスプレイ装置の左右方向に一致するように配置して、バック照明を行なうことにより、左右方向に視野角が小さく、上下方向に視野角が大きいバックライトを構成することが可能であり、例えば携帯個人情報機器の液晶ディスプレイのバックライトとして好適である。
FIG. 17 shows the emission surface luminance distribution at the apex angle 112 degrees of the
Further, FIG. 18 shows far-field directivity characteristics at an apex angle of 112 degrees of the
Therefore, by arranging the
図19乃至図21は、本発明によるEL照明装置の第六の実施形態の構成を示している。
図19において、EL照明装置70は、図15に示したEL照明装置60と比較して、透明基板20におけるプリズム部54の代わりに、複列化されたプリズム部71を備えている点で異なる構成になっている。
この場合、絶縁膜51は、例えばピッチ0.4mm,幅0.3mmに選定され、透明基板20は、例えばプリズム部71のピッチ0.4mm,幅0.3mm,頂角60〜120度に選定され、プリズムシート55は、例えば厚さ0.062mm,頂角90度,ピッチ0.024mmに選定されている。
19 to 21 show the configuration of the sixth embodiment of the EL lighting device according to the present invention.
In FIG. 19, the
In this case, the insulating
このような構成のEL照明装置70においては、EL素子11の発光層12から出射した光は、絶縁膜51により画成される発光部51aの領域を通って、さらに反射膜53により画成される窓部を通って、EL素子11の下方に出射して、透明基板20内に入射する。
そして、EL素子11から透明基板20内に入射する光は、発光部51a直下の領域(以下、発光部領域という)にて、透明基板20内に入射した後、出射側に導かれて、透明基板20の出射側から外部に出射する。
In the
The light that enters the
透明基板20に比較的小さな角度で入射した光は、基板出射面の平坦部に小さな角度で入射し、実質的に図1にて下方に向かってほぼ垂直な軸方向に出射することになる。
これに対して、透明基板20に上記一方向に垂直な方向に比較的大きな入射角で入射した光は、透明基板20の下面において非発光部領域即ちプリズム部71にも入射することになる。ここで、プリズム部71に入射する光は、プリズム部71の複列の傾斜面に入射することになることから、プリズム部71に対する入射角が小さくなり、プリズム部71の内面で全反射されることなく、光角度を調整されて、外部に出射することになる。
The light that has entered the
On the other hand, light incident on the
また、透明基板20に対して上記一方向に関して水平な方向に入射した光は、第一の光角度変換手段によっては、光角度変換されることなく基板から出射され、プリズムシート55に入射する。プリズムシートに入射した光線のうち角度条件の整った光線はプリズム55aにて角度変換されて外部に出射され、それ以外の光線は反射してEL素子側に戻される。反射された光線は、金属電極あるいは反射膜にて再度反射され、プリズムシートにていわゆる光のリサイクルが行われる。
Further, the light incident on the
このようにして、透明基板20の下面に入射した光は、二方向に関して光角度を調整されて、外部に出射することになる。
この場合、EL照明装置70においては、EL素子11の絶縁膜51及び反射膜53と、透明基板20のプリズム部71とが、それぞれ一方向に関して縞状に形成されていることから、EL素子11と透明基板20のアライメントが一方向のみでよいので、組立が容易に行なわれ得ることになると共に、プリズム部71が複列化されているので、一列あたりのプリズム幅が半減することにより、その高さも半減することになり、全体としてより一層薄型化され得ることになる。
従って、発光部12aのピッチ及びプリズムのピッチを大きくした場合でも、EL照明装置70をより薄型に構成することが可能になる。
In this manner, the light incident on the lower surface of the
In this case, in the
Therefore, even when the pitch of the
そして、この上記EL照明装置70のシミュレーションを行なったところ、図20に示すように、軸上輝度効果のシミュレーション結果が得られた。
即ち、図20は、プリズム部71の頂角θを60乃至120度まで変化させたときの軸上輝度効果を示している。ここで、軸上輝度効果は、従来の絶縁膜51のない平板透明基板を使用したEL照明装置と同じ発光エネルギーを付与したときの軸上輝度の倍数を表わしている。
Then, when the simulation of the
That is, FIG. 20 shows the on-axis luminance effect when the apex angle θ of the
このシミュレーション結果によれば、プリズム部71の頂角θが90度のとき、軸上輝度効果が最大の約2.93倍となる。
従って、EL素子における内部発光効率即ち消費電力に対する発光層12での発光エネルギーの比が従来のEL照明装置と同じであるとすれば、従来のEL照明装置と比較して、本発明実施形態によるEL照明装置70によれば、2.93倍に軸上輝度を向上させることが可能である。これにより、同じ軸上輝度を得るためには、1/2.93倍の消費電力で済むことになる。
According to this simulation result, when the apex angle θ of the
Therefore, if the ratio of the light emission energy in the
また、図21は、上記EL照明装置70のプリズム部71の頂角90度におけるファーフィールド指向特性を示しており、透明基板20の出射面にてプリズム部54により光角度調整される一方向(光源直交方向)と、プリズムシート55により光角度調整されるこれに垂直な方向(光源平行方向)とで、ファーフィールド指向特性が異なることが分かる。
従って、上記EL照明装置70を、光源直交方向が液晶ディスプレイ装置の左右方向に一致するように配置して、バック照明を行なうことにより、左右方向に視野角が小さく、上下方向に視野角が大きいバックライトを構成することが可能であり、例えば携帯個人情報機器の液晶ディスプレイのバックライトとして好適である。
FIG. 21 shows far-field directivity characteristics at an apex angle of 90 degrees of the
Therefore, by arranging the
図22乃至図25は、本発明によるEL照明装置の第七の実施形態の構成を示している。
図22において、EL照明装置80は、図15に示したEL照明装置60と比較して、透明基板20における凸状のプリズム部54の代わりに、例えば頂角θが90乃至170度の凹状の断面三角形状のプリズム部81を備えている点で異なる構成になっている。
22 to 25 show the configuration of the seventh embodiment of the EL lighting device according to the present invention.
In FIG. 22, the
このような構成のEL照明装置80においては、EL素子11の発光層12から出射した光は、絶縁膜51により画成される発光部51aの領域を通って、さらに反射膜53により画成される窓部を通って、EL素子11の下方に出射して、透明基板20内に入射する。
そして、EL素子11から透明基板20内に入射する光は、発光部12a直下の領域(以下、発光部領域という)にて、透明基板20内に入射した後、出射側に導かれて、透明基板20の出射側から外部に出射する。
In the
The light incident from the
透明基板20に比較的小さな角度で入射した光は、基板出射面の平坦部に小さな角度で入射し、実質的に図1にて下方に向かってほぼ垂直な軸方向に出射することになる。
これに対して、透明基板20に上記一方向に関して比較的大きな入射角で入射した光は、透明基板20の下面において非発光部領域即ちプリズム部81にも入射することになる。ここで、プリズム部81に入射する光は、プリズム部81の傾斜面に入射することになることから、プリズム部81に対する入射角が小さくなり、プリズム部81の内面で全反射されることなく、光角度を調整されて、外部に出射することになる。
The light that has entered the
On the other hand, the light incident on the
また、透明基板20に対して上記一方向に関して水平な方向に入射した光は、第一の光角度変換手段によっては、光角度変換されることなく基板から出射され、プリズムシート55に入射する。プリズムシート55に入射した光線のうち角度条件の整った光線はプリズム55aにて角度変換されて外部に出射され、それ以外の光線は反射してEL素子側に戻される。反射された光線は、金属電極あるいは反射膜にて再度反射され、プリズムシートにていわゆる光のリサイクルが行われる。
Further, the light incident on the
このようにして、透明基板20の下面に入射した光は、二方向に関して光角度を調整されて、外部に出射することになる。
この場合、EL照明装置80においては、EL素子11の絶縁膜51及び反射膜53と、透明基板20のプリズム部81とが、それぞれ一方向に関して縞状に形成されていることから、EL素子11と透明基板20のアライメントが一方向のみでよいので、組立が容易に行なわれ得ることになると共に、プリズム部81が凹状に形成されているので、透明基板20全体がより一層薄型化され得ることになる。
従って、発光部51aのピッチ及びプリズムのピッチを大きくした場合でも、EL照明装置80をより薄型に構成することが可能になる。
In this manner, the light incident on the lower surface of the
In this case, in the
Therefore, even when the pitch of the
そして、この上記EL照明装置80のシミュレーションを行なったところ、図23に示すように、全光束及び軸上輝度効果のシミュレーション結果が得られた。
即ち、図23は、プリズム部81の頂角θを90乃至170度まで変化させたときの全光束A及び軸上輝度効果Bを示している。ここで、軸上輝度効果は、従来の絶縁膜51のない平板透明基板を使用したEL照明装置と同じ発光エネルギーを付与したときの軸上輝度の倍数を表わしている。
Then, when the simulation of the
That is, FIG. 23 shows the total luminous flux A and the on-axis luminance effect B when the apex angle θ of the prism portion 81 is changed from 90 to 170 degrees. Here, the on-axis luminance effect represents a multiple of the on-axis luminance when the same emission energy is applied as in the conventional EL lighting device using a flat transparent substrate without the insulating
このシミュレーション結果によれば、全光束Aが約0.9倍になるものの、プリズム部71の頂角θが140度のとき、軸上輝度効果が最大の約3.2倍となる。
従って、EL素子における内部発光効率即ち消費電力に対する発光層12での発光エネルギーの比が従来のEL照明装置と同じであるとすれば、従来のEL照明装置と比較して、本発明実施形態によるEL照明装置80によれば、3.2倍に軸上輝度を向上させることが可能である。これにより、同じ軸上輝度を得るためには、1/3.2倍の消費電力で済むことになる。
According to this simulation result, although the total luminous flux A is about 0.9 times, when the apex angle θ of the
Therefore, if the ratio of the light emission energy in the
また、図24は、上記EL照明装置80のプリズム部81の頂角140度における出射面輝度分布を示しており、縦方向及び横方向に関して、ほぼ均一な輝度分布であることが分かる。
さらに、図25は、上記EL照明装置80のプリズム部81の頂角140度におけるファーフィールド指向特性を示しており、透明基板20の出射面にてプリズム部54により光角度調整される一方向(光源直交方向)と、プリズムシート55により光角度調整されるこれに垂直な方向(光源平行方向)とで、ファーフィールド指向特性が異なることが分かる。
従って、上記EL照明装置80を、光源直交方向が液晶ディスプレイ装置の左右方向に一致するように配置して、バック照明を行なうことにより、左右方向に視野角が小さく、上下方向に視野角が大きいバックライトを構成することが可能であり、例えば携帯個人情報機器の液晶ディスプレイのバックライトとして好適である。
FIG. 24 shows the emission surface luminance distribution at the
Further, FIG. 25 shows far-field directivity characteristics at an apex angle of 140 degrees of the prism portion 81 of the
Therefore, by arranging the
上述した実施形態においては、透明基板20全体が屈折率1.6の高屈折率材料から、また二次元溝または一次元溝内に充填される透明材料25が屈折率1.5の低屈折率材料から、それぞれ構成されているが、これに限らず、透明材料25が透明基板20全体を構成する材料より低い屈折率の材料から構成されていればよく、これらの屈折率1.6または1.5に限定されるものではない。
In the embodiment described above, the entire
また、EL素子11の発光部12aのピッチ及び幅,透明基板20の二次元溝または一次元溝のピッチ及び幅等の数値は、例示された寸法に限定されるものではなく、他の寸法に選定されていてもよい。
さらに、上述した実施形態においては、プリズムシート55が備えられているが、これに限らず、プリズムシート55は省略されてもよい。
In addition, numerical values such as the pitch and width of the
Furthermore, in the above-described embodiment, the
10,30,40,50,60,70,80 EL照明装置
11 EL素子
12 発光層
12a 発光部
13 金属電極
14 透明電極
15 絶縁膜
20 透明基板
21 入射側の表面
22 二次元溝(第二の光角度変換手段)
23 出射側の表面
24 プリズム部(第一の光角度変換手段)
25 透明材料(第二の光角度変換手段)
31 プリズム部(第一の光角度変換手段)
41 円錐台状ホーン部(第一の光角度変換手段)
42 円筒部(第二の光角度変換手段)
43 絶縁膜
51 絶縁膜
51a 発光部
52 一次元溝(第二の光角度変換手段)
53 反射膜
54 プリズム部(第一の光角度変換手段)
55 プリズムシート
55a プリズム
71 複列化されたプリズム部(第一の光角度変換手段)
81 プリズム部
10, 30, 40, 50, 60, 70, 80
23
25 Transparent material (second light angle conversion means)
31 Prism unit (first light angle conversion means)
41 frustoconical horn (first light angle conversion means)
42 Cylindrical part (second light angle conversion means)
43 Insulating
53
55 Prism
81 Prism part
Claims (7)
上記EL素子が、その発光面にて一方向に関して所定ピッチで発光部及び非発光部に分割されており、
上記透明基板は、上記EL素子とは反対側の出射面に、上記EL素子の非発光部領域に対応して凸状あるいは凹状の断面三角形状からなるプリズムによる第一の光角度変換手段と発光部領域に対応する部分に平坦部を有し、さらに、その入射面にて上記EL素子の前記非発光部領域に対応して設けられた溝内に充填された前記透明基板の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率材料から成る透明材料により構成された第二の光角度変換手段とを備えていることを特徴とする、EL照明装置。 An EL lighting device comprising a flat transparent substrate and an EL element arranged so that the light emission side faces one surface of the transparent substrate,
The EL element is divided into a light emitting portion and a non-light emitting portion at a predetermined pitch in one direction on the light emitting surface,
The transparent substrate is, on the exit surface opposite to the above EL device, light emission from the first light angle converting means by the prism made of a non-emitting portion corresponds to a region convex or concave triangular cross section of the EL element It has a flat portion in the portion corresponding to the part area, further than the refractive index of the transparent substrate that is filled in a groove provided in correspondence with the non-light emitting region of the EL element at the incident surface characterized in that it comprises a second optical angle converter constructed by a transparent material composed of a low refractive index material of lower refractive index, EL lighting device.
上記EL素子が、その発光面にて垂直な二方向に関して所定ピッチで発光部及び非発光部に分割されており、
上記透明基板は、上記EL素子とは反対側の出射面に、上記EL素子の発光部の中心を中心とする円形を底面とする凸状あるいは凹状の円錐台状のホーンからなるプリズムによる第一の光角度変換手段と発光部領域に対応する部分に平坦部を有し、さらに、その入射面にて上記EL素子の発光部領域に対応して設けられた円筒部と非発光部領域に対応して設けられた溝とを有し、前記溝内に充填された前記透明基板の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率材料から成る透明材料により構成された第二の光角度変換手段とを備えていることを特徴とする、EL照明装置。 An EL lighting device comprising a flat transparent substrate and an EL element arranged so that the light emission side faces one surface of the transparent substrate,
The EL element is divided into a light emitting portion and a non-light emitting portion at a predetermined pitch in two directions perpendicular to the light emitting surface,
The transparent substrate includes a first prism formed of a convex or concave frustoconical horn having a circular bottom surface centered on the center of the light emitting portion of the EL element on an emission surface opposite to the EL element. The light angle conversion means and the light emitting part region have a flat part corresponding to the light emitting part region, and correspond to the cylindrical part and the non-light emitting part region provided on the incident surface corresponding to the light emitting part region of the EL element. and a groove provided in the second light angle converting means constituted by a transparent material composed of a low refractive index material of refractive index lower than the refractive index of the transparent substrate that is filled in the trench An EL lighting device comprising:
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