(57)【要約】【課題】面発光素子を備えた面発光体から出射される光の正面輝度を大きく向上させる。【解決手段】凹凸が設けられた調光シートが取り付けられてなる面発光体において、凹凸における凸部の形状が透光性基板の出射面に向けて収縮し、この収縮した凸部の先端面の形状が、偏平であり、先端面を前記透光性基板の出射面に接着させると共に、凸部と面発光素子の出射面との間に形成される空間部に、屈折率が前記調光シートの屈折率より低い透光性材料を充填させた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光素子の出射面に、少なくとも片面に凹凸が設けられた調光シートが取り付けられてなる面発光体において、前記凹凸における凸部の形状が前記面発光素子の出射面に向けて収縮し、この収縮した凸部の先端面が偏平な形状であり、前記先端面を前記面発光素子の出射面に接着させると共に、前記凸部と前記面発光素子の出射面との間に形成される空間部に、屈折率が前記調光シートの屈折率より低い透光性材料を充填させたことを特徴とする面発光体。
【請求項２】
前記凸部が、前記先端面に向けて収縮するように傾斜した面を有することを特徴とする請求項１に記載の面発光体。
【請求項３】
面発光素子の出射面に、少なくとも片面に凹凸が設けられた調光シートが取り付けられてなる面発光体において、前記凹凸における凸部の形状が前記面発光素子の出射面に向けて拡開し、この拡開した凸部の先端面が偏平な形状であり、前記先端面を前記面発光素子の出射面に接着させると共に、前記凸部と前記面発光素子の出射面との間に形成される空間部に、屈折率が前記調光シートの屈折率より高い透光性材料を充填させたことを特徴とする面発光体。
【請求項４】
前記凸部が、前記先端面に向けて拡開するように傾斜した面を有することを特徴とする請求項３に記載の面発光体。
【請求項５】
前記先端面の形状が楕円又は菱形であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の面発光体。
【請求項６】
前記先端面の形状が長方形であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の面発光体。
【請求項７】
前記凸部の先端面と該先端面の長手方向に沿う凹部の底部との距離と、該先端面と該先端面の短手方向に沿う前記凹部の底部との距離が異なることを特徴とする請求項６に記載の面発光体。
【請求項８】
前記面発光素子の出射面に接着させる凸部が設けられた調光シートの面と反対側における調光シートの出射面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の面発光体。
【請求項９】
前記面発光素子の出射面に接着させる凸部と前記反対側における調光シートの出射面に設けられた凹部とが、互いに向き合う位置に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の面発光体。
【請求項１０】
表示素子と請求項１乃至９の何れか１項に記載の面発光体とを備え、該面発光体を前記表示素子のバックライトとして用いることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の面発光体を備え、該面発光体を構成する面発光素子が、平面状にマトリクス配置された複数の画素を備えていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面発光素子を備えた面発光体及び表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の多様化等にともなって、消費電力が少なく、容積が小さい面発光素子のニーズが高まり、このような面発光素子の一つとしてエレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子と略す。）が注目されている。
【０００３】
そして、このようなＥＬ素子は、使用する材料によって無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子とに大別される。
【０００４】
ここで、無機ＥＬ素子は、一般に発光部に高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光させるようになっている。一方、有機ＥＬ素子は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子とホールとを発光層内に注入し、このように注入された電子とホールとを発光層内で結合させて、有機材料を励起状態にし、この有機材料が励起状態から基底状態に戻るときに発光するようになっており、無機ＥＬ素子に比べて、低い電圧で駆動できるという利点がある。
【０００５】
また、有機ＥＬ素子の場合には、発光材料を選択することによって適当な色彩に発光する発光素子を得ることができ、また発光材料を適当に組み合わせることによって白色光を得ることもでき、液晶表示素子等のバックライトとして利用することも期待されている。
【０００６】
ここで、液晶表示素子等のバックライトとして利用する場合、一般に２０００〜４０００ｃｄ／ｍ2程度の正面輝度が必要になるが、上記のようなＥＬ素子等の面発光素子を発光させた場合、発光された光は様々な方向に進行し、面発光素子の出射面等において全反射して面発光素子の内部に閉じ込められる光も多く存在し、充分な正面輝度を得ることが困難であり、特に、有機ＥＬ素子の場合においては、充分な発光寿命が得られるようにするためには、１０００〜１５００ｃｄ／ｍ2程度の正面輝度しか得られないという問題があった。
【０００７】
そして、従来においては、有機ＥＬ素子等の面発光素子を発光させた場合において、その内部に閉じ込められる光を取り出して、その正面輝度を向上させるために、面発光素子の出射面に微小な凹凸を設けるようにしたもの（例えば、特許文献１参照。）や、面発光素子の出射面に凹凸が設けられた平面部材を表面に凹凸が現れるようにして取り付けたものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
しかし、上記のように面発光素子の出射面に微小な凹凸を設けるようにしたり、面発光素子の出射面に凹凸が設けられた平面部材を表面に凹凸が現れるようにして取り付けるようにした場合、表面における凹凸によって光が散乱され、依然として正面輝度を充分に向上させることができないという問題があった。
【特許文献１】特開平９−６３７６７号公報
【特許文献２】特開平５−４５５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は面発光素子を備えた面発光体において、この面発光体から出射される光の正面輝度を大きく向上させることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者は、鋭意研究を重ねたところ、以下の記載の何れかの構成により、前記課題を解決することができた。
【００１１】
請求項１に係る面発光体は、面発光素子の出射面に、少なくとも片面に凹凸が設けられた調光シートが取り付けられてなる面発光体において、前記凹凸における凸部の形状が前記面発光素子の出射面に向けて収縮し、この収縮した凸部の先端面が偏平な形状であり、前記先端面を前記面発光素子の出射面に接着させると共に、前記凸部と前記面発光素子の出射面との間に形成される空間部に、屈折率が前記調光シートの屈折率より低い透光性材料を充填させたことを特徴とするものである。また、ここで、上記の調光シートよりも屈折率の低い透明性材料は、空気であっても良い。
【００１２】
請求項２に係る面発光体は、請求項１に記載の面発光体において、前記凸部が、前記先端面に向けて収縮するように傾斜した面を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に係る面発光体は、面発光素子の出射面に、少なくとも片面に凹凸が設けられた調光シートが取り付けられてなる面発光体において、前記凹凸における凸部の形状が前記面発光素子の出射面に向けて拡開し、この拡開した凸部の先端面が偏平な形状であり、前記先端面を前記面発光素子の出射面に接着させると共に、前記凸部と前記面発光素子の出射面との間に形成される空間部に、屈折率が前記調光シートの屈折率より高い透光性材料を充填させたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に係る面発光体は、請求項３に記載の面発光体において、前記凸部が、前記先端面に向けて拡開するように傾斜した面を有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に係る面発光体は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の面発光体において、前記先端面の形状が楕円又は菱形であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６に係る面発光体は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の面発光体において、前記先端面の形状が長方形であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７に係る面発光体は、請求項６に記載の面発光体において、前記凸部の先端面と該先端面の長手方向に沿う凹部の底部との距離と、該先端面と該先端面の短手方向に沿う前記凹部の底部との距離が異なることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項８に係る面発光体は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の面発光体において、前記面発光素子の出射面に接着させる凸部が設けられた調光シートの面と反対側における調光シートの出射面に凹凸が形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項９に係る面発光体は、請求項８に記載の面発光体において、前記面発光素子の出射面に接着させる凸部と前記反対側における調光シートの出射面に設けられた凹部とが、互いに向き合う位置に形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１０に係る表示装置は、表示素子と請求項１乃至９の何れか１項に記載の面発光体とを備え、該面発光体を前記表示素子のバックライトとして用いることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１１に係る表示装置は、請求項１乃至９の何れか１項に記載の面発光体を備え、該面発光体を構成する面発光素子が、平面状にマトリクス配置された複数の画素を備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
なお、請求項１から８の面発光体において、面発光素子の出射面に調光シートの凸部を接着させるにあたっては、面発光素子の出射面から出射される光が調光シートの凸部に適切に導かれるようにするため、透光性の高い適切な接着剤で接着させるようにする。
【発明の効果】
【００２３】
この発明における第１の面発光体のように、面発光素子の出射面に、少なくとも片面に凹凸が設けられた調光シートが取り付けられてなる面発光体において、前記凹凸における凸部の形状が前記面発光素子の出射面に向けて収縮し、この収縮した凸部の先端面が偏平な形状であり、前記先端面を前記面発光素子の出射面に接着させると共に、前記凸部と前記面発光素子の出射面との間に形成される空間部に、屈折率が前記調光シートの屈折率より低い透光性材料を充填させると、本来面発光素子の出射面において全反射される光が、調光シートの凸部の先端面が接着された部分において全反射されずに、この調光シート内に導かれるようになる。そして、このように調光シート内に導かれた光の多くは、面発光素子の出射面に向けて収縮した凸部と空間部との界面において反射され、この反射された光が調光シートの出射面に導かれて出射されるようになる。
【００２４】
この結果、この発明における第１の面発光体においては、上記の調光シートを通して出射される光の正面輝度が大きく向上する。また、凸部の先端面の形状を、偏平な形状とすることで、光の出射光量に方向性を持たせることができるという効果をも得ることができる。
【００２５】
また、この発明における第２の面発光体のように、面発光素子の出射面に、少なくとも片面に凹凸が設けられた調光シートが取り付けられてなる面発光体において、前記凹凸における凸部の形状が前記面発光素子の出射面に向けて拡開し、この拡開した凸部の先端面が偏平な形状であり、前記先端面を前記面発光素子の出射面に接着させると共に、前記凸部と前記面発光素子の出射面との間に形成される空間部に、屈折率が前記調光シートの屈折率より高い透光性材料を充填させると、本来面発光素子の出射面において全反射される光が、調光シートの屈折率より大きい透光性材料が充填された空間部と面発光素子の出射面との界面において全反射されずに、この屈折率の大きい透光性材料が充填された空間部内に導かれるようになる。そして、このように屈折率の大きい透光性材料が充填された空間部内に導かれた光の多くは、屈折率の大きい透光性材料が充填された空間部と上記の面発光素子の出射面に向けて拡開するように設けられた凸部との界面において反射され、この反射された光が屈折率の大きい透光性材料が充填された空間部から調光シートの出射面に導かれて出射されるようになる。
【００２６】
この結果、この発明における第２の面発光体においても、上記の調光シートを通して出射される光の正面輝度が大きく向上する。また、凸部の先端面の形状を、偏平な形状とすることで、光の出射光量に方向性を持たせることができるという効果をも得ることができる。
【００２７】
さらに、上記の第１及び第２の面発光体において、面発光素子の出射面に接着させる凸部が設けられた調光シートの面と反対側における調光シートの出射面に凹凸を設けると、この集光板の出射面において光が全反射されるのが抑制されるようになり、調光シートを通して出射される光の正面輝度がさらに大きく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、この発明の実施形態に係る面発光体を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る面発光体は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。本明細書においては、理解を容易にするため、面発光体が使用される際に使用者から見て天地方向（垂直方向）をＹ方向、Ｙ方向に垂直な方向（水平方向）をＸ方向と呼ぶことにする。
【００２９】
（実施形態１）
実施形態１においては、調光シートとして、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、透光性基板１１の片面に先端側が収縮し、その先端面の形状が長方形の形状をしている横長の（すなわちＸ方向に長い）四角錘台状の凸部１２が縦横に連続して形成されたプリズムアレイシート１０Ａを用いるようにした。なお、本明細書において、凸部の先端側が収縮するとは、調光シートから遠ざかるにつれて徐々に小さくなるように凸部が形成されていることを意味し、図１（Ｂ）及び後述する図１１の例では、下すぼみの形状になっていることを意味する。
【００３０】
そして、この実施形態１の面発光体においては、図２に示すように、透明電極を有する透光性基板と対向電極との間に発光層を含む有機層が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子などからなる面発光素子２０の光の出射面２１に、上記のプリズムアレイシート１０Ａにおける横長の四角錘台状になった凸部１２の長方形の先端面１２ａを接着させるようにした。
【００３１】
このように面発光素子２０の出射面２１に、プリズムアレイシート１０Ａにおける横長の四角錘台状になった凸部１２の長方形の先端面１２ａを接着させると、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２が面発光素子２０の出射面２１に向けて収縮した形状になると共に、このプリズムアレイシート１０Ａの凸部１２と面発光素子２０の出射面２１との間の空間部１３にはプリズムアレイシート１０Ａの屈折率より低い透光性材料の空気が充填されるようになる。なお、プリズムアレイシート１０Ａより屈折率の低い透光性材料として空気を充填する場合は、液体を用いる場合のように厳重に封止する必要がなく、また大気中で面発光体を製造するだけで特別な工程を設けることなく、空気を充填させることができる点で好ましい材料である。
【００３２】
そして、このように面発光素子２０の出射面２１にプリズムアレイシート１０Ａにおける横長の四角錘台状になった凸部１２の長方形の先端面１２ａを接着させて、上記の面発光素子２０を発光させると、図３に示すように、調光シートを設けない場合には面発光素子２０の出射面２１において全反射される光が、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２の先端面１２ａが接着された部分においては、全反射されずにこのプリズムアレイシート１０Ａ内に導かれるようになる。そして、このようにプリズムアレイシート１０Ａ内に導かれた光の多くは、面発光素子２０の出射面２１に向けて収縮した凸部１２と空間部１３との界面である凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて反射され、この反射された光がプリズムアレイシート１０Ａの出射面１４に導かれて出射されるようになる。また、図３に示すように、プリズムアレイシート１０Ａの凸部の先端面が接触していない部分から出射する光であっても、垂直方向へと出射する光は凸部の傾斜面で進行方向が若干変わるものの正面側に出射されるし、出射面に沿うように出射する光はそのまま凸部内へと進入し傾斜面で反射されてやはり正面側に出射される。
【００３３】
ここで、上記の面発光素子２０の出射面２１において調光シートを設けない場合には全反射される光が、上記の凸部１２の先端面１２ａからこのプリズムアレイシート１０Ａ内に適切に導かれるようにするためには、このプリズムアレイシート１０Ａの屈折率と上記の面発光素子２０の出射面２１における屈折率との差を０．２以内にすることが好ましい。
【００３４】
また、上記のようにプリズムアレイシート１０Ａに横長の四角錘台状になった凸部１２を設けるにあたり、上記の面発光素子２０の出射面２１に対する凸部１２の傾斜面１２ｂの傾斜角度αが小さくなりすぎると、面発光素子２０の出射面２１において本来全反射される光がこのプリズムアレイシート１０Ａ内に導かれたとしても、この光が凸部１２の傾斜面１２ｂにあたらずに、プリズムアレイシート１０ａの出射面１４に導かれ、このプリズムアレイシート１０Ａの出射面１４において全反射されて戻されるようになり、プリズムアレイシート１０Ａの出射面１４から出射される光が低下する。一方、面発光素子２０の出射面２１に対する凸部１２の傾斜面１２ｂの傾斜角度αが大きくなりすぎると、上記のようにプリズムアレイシート１０Ａ内に導かれた光が、この凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて反射されずに、この凸部１２を通過して空間部１３に導かれ、さらにこの空間部１３を通過して再度プリズムアレイシート１０Ａ内に導かれるようになり、この光が上記のようにプリズムアレイシート１０Ａの出射面１４において全反射されて戻されるようになり、プリズムアレイシート１０Ａの出射面１４から出射される光量が低下する。このため、上記の傾斜角度αを４０°〜７０°の範囲にすることが好ましい。なお、この場合、上記の凸部１２の頂角θは１００°〜４０°の範囲になる。
【００３５】
なお、面発光素子２０としては、面状に発光するものであればよく、有機ＥＬ素子以外にも無機ＥＬ素子を用いることができるが、輝度向上にまだ大きな改善の余地が残されている有機ＥＬ素子に適用することが特に効果的である。この点はこの後の各実施形態でも同様である。
【００３６】
（実施形態２）
実施形態２においては、調光シートとして、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上記の実施形態１の場合と同様に、透光性基板１１の片面に先端側が収縮した横長の（すなわちＸ方向に長い）四角錘台状の凸部１２を設ける一方、この凸部１２を縦横方向にそれぞれ間隔をあけて複数形成したプリズムアレイシート１０Ｂを用いるようにした。
【００３７】
そして、この実施形態２の面発光体においても、図５に示すように、上記の実施形態１の場合と同様に、面発光素子２０において発光された光を出射させる面発光素子２０の出射面２１に、上記のプリズムアレイシート１０Ｂにおける横長の四角錘台状になった凸部１２の長方形の先端面１２ａを接着させるようにした。
【００３８】
このようにすると、この実施形態２の面発光体においても、図６に示すように、上記の実施形態１の面発光体と同様に、調光シートを設けない場合には面発光素子２０の出射面２１において全反射される光が、プリズムアレイシート１０Ｂの凸部１２の長方形の先端面１２ａが接着された部分においては、全反射されずにこのプリズムアレイシート１０Ｂ内に導かれ、このようにプリズムアレイシート１０Ｂ内に導かれた光の多くは、面発光素子２０の出射面２１に向けて収縮した凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて反射され、この反射された光がプリズムアレイシート１０Ｂの出射面１４に導かれて出射されるようになる。また、この実施形態２の面発光体においては、上記のプリズムアレイシート１０Ｂにおける隣り合う凸部１２間に平坦面１２ｃが形成され、この凸部１２と面発光素子２０の出射面２１との間の空間部１３を通して上記の平坦面１２ｃに垂直に導かれた光は散乱することなく、プリズムアレイシート１０Ｂ内に導かれてその出射面１４からそのまま出射されるようになる。
【００３９】
ここで、上記のようにプリズムアレイシート１０Ｂにおける凸部１２を縦横方向にそれぞれ間隔をあけて設けるにあたり、この凸部１２間の間隔が狭くなって上記の平坦面１２ｃの面積が小さくなると、凸部１２間の空間部１３に導かれた光が凸部１２の傾斜面１２ｂに導かれて散乱されやすくなる一方、凸部１２間の間隔が大きくなって上記の平坦面１２ｃの面積が大きくなると、プリズムアレイシート１０Ａの凸部１２の長方形の先端面１２ａが面発光素子２０の出射面２１に接着される面積が小さくなって、面発光素子２０の出射面２１において全反射される光が多くなる。このため、上記の凸部１２の長方形の先端面１２ａに対する上記の平坦面１２ｃの面積比を０．１２５〜８．０の範囲にすることが好ましい。
【００４０】
（実施形態３）
実施形態３においては、調光シートとして、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、上記の実施形態１の先端面の短手方向に沿う凹部の底部との距離Ｌ１と、先端面の長手方向に沿う凹部の底部との距離Ｌ２とが異なるように変えたプリズムアレイシート１０Ｃを用いている。図７（Ａ）に示すＸ方向に形成される凹部の溝の深さがＬ２であり、Ｙ方向に形成される凹部の溝の深さがＬ１である。
【００４１】
そして、この実施形態３の面発光体においても、図８に示すように、上記の実施形態１の場合と同様に、面発光素子２０において発光された光を出射させる面発光素子２０の出射面２１に、上記のプリズムアレイシート１０Ｃにおける横長の四角錘台状になった凸部１２の長方形の先端面１２ａを接着させるようにした。
【００４２】
このようにすると、この実施形態２の面発光体においても、図９に示すように、上記の実施形態１の面発光体と同様に、調光シートを設けない場合には面発光素子２０の出射面２１において全反射される光が、プリズムアレイシート１０Ｃの凸部１２の長方形の先端面１２ａが接着された部分においては、全反射されずにこのプリズムアレイシート１０Ｃ内に導かれ、このようにプリズムアレイシート１０Ｃ内に導かれた光の多くは、面発光素子２０の出射面２１に向けて収縮した凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて反射され、この反射された光がプリズムアレイシート１０Ｃの出射面１４に導かれて出射されるようになる。長手方向と短手方向の加工ピッチに制限がある場合などには、プリズムアレイの加工ピッチを縦横で異ならせずとも、この実施形態３のように加工深さを変えることで長方形の先端面を得ることができる。
【００４３】
（実施形態４）
実施形態４においては、調光シートとして、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記の実施形態１の場合と同様に、透光性基板１１の片面に先端側が収縮した横長の四角錘台状の凸部１２を縦横に連続して形成すると共に、この凸部１２が形成された面と反対側の出射面１４に上記の横長（すなわちＸ方向に長い）の四角錘台状の凸部１２に対応するようにして、四角錘状になった凹部１５を設けたプリズムアレイシート１０Ｄを用いるようにした。
【００４４】
そして、この実施形態４の面発光体においても、図１１に示すように、上記の実施形態１の場合と同様に、面発光素子２０において発光された光を出射させる面発光素子２０の出射面２１に、上記のプリズムアレイシート１０Ｄに設けた横長の四角錘台状になった凸部１２の長方形の先端面１２ａを接着させるようにした。
【００４５】
このようにすると、この実施形態４の面発光体においても、上記の実施形態１の面発光体と同様に、調光シートを設けない場合には面発光素子２０の出射面２１において全反射される光が、プリズムアレイシート１０Ｄの凸部１２の長方形の先端面１２ａが接着された部分においては、全反射されずにこのプリズムアレイシート１０Ｄ内に導かれ、このようにプリズムアレイシート１０Ｄ内に導かれた光の多くは、面発光素子２０の出射面２１に向けて収縮した凸部１２と空間部１３との界面である凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて反射され、この反射された光がプリズムアレイシート１０Ｄの出射面１４に導かれて出射されるようになる。また、この実施形態４の面発光体においては、プリズムアレイシート１０Ｄの出射面１４に上記のような四角錘状になった凹部１５を設けているため、このプリズムアレイシート１０Ｃの出射面１４において全反射される光も少なくなり、プリズムアレイシート１０Ｄの出射面１４から出射される光が増加する。
【００４６】
なお、透光性基板１１の片面に先端側が収縮した横長の四角錘台状の凸部１２を縦横に連続して形成すると共に、この基板１１の反対側の出射面１４に、上記の横長の四角錘台状の凸部１２に対応するようにして四角錘状になった凹部１５を設ける場合、この実施形態４のように、横長の四角錘台状の凸部１２と反対側の出射面１４における四角錘状になった凹部１５とが向き合う位置にあるようにしてもよいし、上記の横長の四角錘台状の凸部１２と出射面１４における四角錘状になった凹部１５との位置をずらせたり、四角錘状になった凹部１５の配列を横長の四角錘台状の凸部１２の配列に対して傾斜させたりして、横長の四角錘台状の凸部１２と出射面１４における四角錘状になった凹部１５との位置が一致しないようにしてもよい。
【００４７】
また、上記のように横長の四角錘台状の凸部１２が縦横に連続して形成された面と反対側の出射面１４に四角錘状になった凹部１５を設ける場合において、上記の横長の四角錘台状になった凸部１２の高さに対する上記の基板１１の最も薄い部分の厚みの比を０．２〜１．２の範囲にすることが好ましい。これは、基板１１が厚くなりすぎると、前記のようにプリズムアレイシート１０Ｄの横長の四角錘台状になった凸部１２の傾斜面１２ｂにおいて反射された光が広がって、この横長の四角錘台状になった凸部１２と対応する凹部１５以外の凹部１５にも光が導かれて散乱し、プリズムアレイシート１０Ｄの出射面１４から出射される光の輝度が低下する一方、この基板１１の厚みが薄くなりすぎると、プリズムアレイシート１０Ｃの強度が低下するためである。
【００４８】
また、この実施形態４においては、プリズムアレイシート１０Ｄとして、横長の四角錘台状の凸部１２が縦横に連続して形成された面と反対側の出射面１４に四角錘状になった凹部１５を設けたものを用いるようにしたが、反対側の出射面１４に設ける凹凸は特にこのようなものに限定されず、図１２に示すように、横長の四角錘台状の凸部１２が縦横に連続して形成された面と反対側の出射面１４に四角錘状になった凸部１６を設けるようにしたり、また図示していないが三角柱状になった凹部や凸部等を設けるようにすることも可能である。なお、図１２に示すように、横長の四角錘台状の凸部１２が縦横に連続して形成された面と反対側の出射面１４に四角錘状になった凸部１６を設ける場合は、横長の四角錘台状の凸部１２と出射面１４の四角錘状になった凸部１６とが対応する位置にあるようにしてもよいし、一致しない位置にあるようにしてもよいが、後者の方が前者より輝度がやや向上する点で有利である。
【００４９】
さらに、上記の実施形態１〜４においては、プリズムアレイシート１０Ａ〜１０Ｄにおける透光性基板１１の片面に、先端側が収縮した横長の四角錘台状の凸部１２を設けるようにしたが、透光性基板１１の片面に設ける凸部１２もこのようなものに限定されず、面発光素子２０の出射面２１に向けて収縮した横長の形状であればよく、例えば、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、先端側が収縮した楕円形の円錘台状の凸部１２を設けるようにしたプリズムアレイシート１０Ｅのような形状にすることも可能である。また、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、先端側が収縮した菱形の四角錘台状の凸部１２を設けるようにしたプリズムアレイシート１０Ｇのような形状にすることも可能である。
【００５０】
（実施形態５）
実施形態５においては、調光シートとして、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、透光性基板１１の片面に先端側が拡開した横長の四角錘台状の凸部１７が縦横に所要間隔を介して複数形成されたプリズムアレイシート１０Ｆを用いるようにした。なお、本明細書において、凸部の先端側が拡開するとは、調光シートから遠ざかるにつれて徐々に大きくなるように凸部が形成されていることを意味し、図１５（Ｂ）の例では、下広がりの形状になっていることを意味する。
【００５１】
そして、この実施形態５の面発光体においては、図１６に示すように、面発光素子２０において発光された光を出射させる面発光素子２０の出射面２１に、上記のプリズムアレイシート１０Ｆに設けた横長の（すなわちＸ方向に長い）四角錘台状になった凸部１７の広がった長方形の先端面１７ａを接着させると共に、この凸部１７間の空間部１３にこのプリズムアレイシート１０Ｆよりも屈折率の高い透光性材料１８を充填させるようにした。なお、このような屈折率の高い透光性材料１８としては、例えばイマージョンオイル等を用いることができる。
【００５２】
そして、この実施形態５の面発光体において、上記の面発光素子２０を発光させると、プリズムアレイシート１０Ｆよりも屈折率の大きい透光性材料１８が充填された空間部１３が接触する面発光素子２０の出射面２１においては、調光シートを設けない場合には面発光素子２０の出射面２１において全反射される光が全反射されずに、この屈折率の大きい透光性材料１８が充填された空間部１３内に導かれるようになる。そして、このように屈折率の大きい透光性材料１８が充填された空間部１３内に導かれた光の多くは、屈折率の大きい透光性材料１８が充填された空間部１３と上記の面発光素子２０の出射面２１に向けて拡開するように設けられた凸部１７との界面である凸部１７の傾斜面１７ｂにおいて反射され、この反射された光が屈折率の大きい透光性材料１８が充填された空間部１３からプリズムアレイシート１０Ｆの出射面１４に導かれて出射されるようになる。
【００５３】
なお、この実施形態５の面発光体においても、図示していないが、上記の先端側が広がった横長の四角錘台状の凸部１７が形成された面と反対側の出射面１４に凹凸を設けることも可能であり、また上記の透光性基板１１の片面に設ける凸部１７の形状もこのようなものに限定されず、面発光素子２０の出射面２１に向けて拡開した形状になっていればよい。
【００５４】
また、上記の実施形態１〜５の各面発光体において、面発光素子２０に周期構造がある場合に、モアレの発生による輝度ムラを防止するためには、上記の各集光体１０Ａ〜１０Ｆに設ける凸部１２、１７のピッチを、面発光素子２０が有する周期構造のピッチの１．２倍より大きくしたり、０．８倍より小さくしたり、また各集光体１０Ａ〜１０Ｆに設ける凸部１２、１７のピッチをランダムにしたり、凸部１２、１７の配列方向を面発光素子２０が有する周期構造の配列方向に対して傾斜させるようにすることが好ましい。
【００５５】
（実施形態６）
図１７に、本発明の第６の実施形態である表示装置６０を示す。この表示装置６０は、第１〜第５実施形態で説明したいずれかの構成（ここでは第１実施形態の構成を図示してある）を持つ面発光体２０と光変調素子５０とで構成される。光変調素子５０としては、それぞれ透明電極が形成された一対の透光性基板間に液晶層を挟持してなる透過型又は半透過型の液晶表示素子を採用している。ここでは、面発光体２０は光変調素子５０のバックライトとして用いられる。面発光体２０から光変調素子５０に向けて出射された光は、光変調素子によってきた光は、光変調素子を駆動回路によって画素単位でスイッチングさせることにより変調され、観察者に画像として認識される。図１７に示す例では、面発光体の調光シートの凸部先端面の形状をＹ方向に長い縦長のものとしてある。
【００５６】
図１７（Ｂ）の表示面を上面から観察する場合、Ｘ方向の斜め上から見るのに比べＹ方向の斜め上から見る方が低い角度でもはっきり視認することができる。このような特性を利用すると、電車の車内などで表示内容を他人に横から（Ｘ方向から）見られにくい携帯電話などの表示装置とすることができる。また、大勢の人によって見られる、固定された表示画面を有する掲示板のような表示装置においては、上下方向（Ｙ方向）よりも横方向（Ｘ方向）から広い視野で見られるようにすることが好ましく、この場合には、調光シートの凸部の先端面の形状が横方向（Ｘ方向）に長いものを用いることで対応できる。
【００５７】
（実施形態７）
図１８に、本発明の第７の実施形態である表示装置７０を示す。この表示装置７０は、面発光素子である有機ＥＬ素子２００の透明電極又は対向電極のうちの少なくとも一方をパターニングすることで、２次元的にマトリクス状に配列された画素を形成し、任意の画像を表示できるようにした表示素子を面発光素子として用いたものである。この面発光素子２００の光の出射面に第１〜第５実施形態で説明したいずれかの構成（ここでは第１実施形態の構成を図示してある）を持つ調光シートの凹凸面の凸部を接着して作製されている。このような表示装置は公共の場所に設置される大型ディスプレイなど比較的画素サイズの大きな用途に適している。
【実施例】
【００５８】
次に、この発明の実施例に係る面発光体と比較例の面発光体とを比較し、この発明の実施例に係る面発光体においては、面発光体から出射される光の正面輝度が大きく向上することを明らかにする。
【００５９】
（実施例１）
実施例１においては、上記の実施形態１（図１、２参照）に示すように、透光性基板１１の片面に先端側が収縮した横長の四角錘台状の凸部１２が縦横方向に連続して形成されたプリズムアレイシート１０Ａを用い、このプリズムアレイシート１０Ａにおける横長の四角錘台状になった凸部１２の長方形の先端面１２ａを、有機ＥＬ素子からなる面発光素子２０の出射面２１に接着させるようにした。有機ＥＬ素子としては、透明基板の上面に透明な陽極が形成されており、この陽極の上面に有機ＥＬ層を設け、透明基板側に光を出射する、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。陽極の上面には、正孔輸送層が設けられている。さらにこの正孔輸送層の上面に発光層が設けられ、その上面に正孔阻止層が設けられている。正孔阻止層の上面に電子輸送層が設けられ、さらに電子輸送層の上面に陰極が設けられている。透明基板として、無アルカリガラス（厚み０．７ｍｍ、サイズ４０ｍｍ×５２ｍｍ）を用い、その上に陽極としてＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板に一般的なフォトリソグラフィー法によって電極形状のパターニングを行った。この時の陽極の抵抗は、三菱化学社製ロレスタを用いて測定し、２０Ω／□であった。また、陽極の大きさは、３５×４６ｍｍとした。正孔輸送材料とし、トリアゾール誘導体を用い、真空蒸着装法により、薄陽極の上面に厚さ１００ｎｍに形成した。発光層として、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを真空蒸着法により１００ｎｍの厚さに形成した。正孔阻止層として、トリアジン誘導体を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さに形成した。電子輸送層として、ニトロ置換フルオレン誘導体を真空蒸着法により１００ｎｍの厚さに形成した。陰極としては、アルミニウムを１００ｎｍの厚さにスパッタ法で形成した。この面発光素子２０の出射面２１における屈折率は１．５１７であった。
【００６０】
なお、このプリズムアレイシート１０Ａの屈折率は５５０ｎｍの波長に対して、１．５１８５、上記の横長の四角錘台状の凸部１２の頂角θは、図１９に示すようにθ１及びθ２ともに５０°であり、上記の横長の四角錘台状の凸部１２の長手方向のピッチ（Ｌピッチ）を０．１０９ｍｍとし、短手方向のピッチ（Ｓピッチ）を０．０５ｍｍとした。上記の透光性基板１１の厚みは２．６ｍｍ、横長の四角錘台状の凸部１２の高さは、０．５ｍｍである。
【００６１】
（実施例２）
実施例２においては、調光シートの形状を縦長の四角錘台状の凸部とし、Ｓピッチを０．０２３ｍｍ、Ｌピッチを０．０５ｍｍ、高さ０．０３７ｍｍとした他は、実施例１と同様に作製した（図２０参照。）。
【００６２】
（実施例３）
実施例３においては、調光シートの形状を図７の形状とした他は、実施例１と同様に作製した。ここでＬ１を０．０１７ｍｍ、Ｌ２を０．０３７ｍｍとし、Ｌピッチ、Ｓピッチをともに０．０５ｍｍとした。
【００６３】
（実施例４）
実施例４においては、Ｌ１を０．０１１６ｍｍとした他は、実施例３と同様に作製した。
【００６４】
（実施例５）
実施例５においては、Ｌ１を０．００６３ｍｍとした他は、実施例３と同様に作製した。
【００６５】
（実施例６）
実施例６においては、Ｌ１を０．００９６ｍｍとした他は、実施例３と同様に作製した。
【００６６】
（実施例７）
実施例７においては、Ｌ１を０．００１３６ｍｍ、Ｌ２を０．０３９ｍｍとした他は、実施例３と同様に作製した。
【００６７】
（比較例１）
比較例１においては、実施例１に用いた面発光素子２０を図２１に示すように、そのまま面発光体として用いるようにした。
【００６８】
（比較例２）
比較例２においては、図２２に示すように、透光性基板３１の片面に三角柱状になった凸部３２が連続して形成された調光シート３０を用い、この調光シート３０における三角形状の凸部３１を、上記の実施例１の面発光素子２０の出射面２１と反対側にして、この調光シート３０を面発光素子２０の出射面２１に接着した。なお、この調光シート３０の屈折率は１．４９５、上記の三角柱状の凸部３１の頂角βは９０°であり、上記の三角柱状の凸部３１のピッチを１とした場合、上記の透光性基板３１の厚みは２．６であった。
【００６９】
そして、上記の実施例１〜７及び比較例１、２の各面発光体における面発光素子を発光させて、それぞれの面発光体における配光特性を調べると共に、上記の比較例１の面発光体の正面輝度を１とした場合における、各面発光体の正面輝度を求めた。なお、配向特性は、角度−輝度測定器により面発光体の法線方向を０°とした場合に、法線方向を含む面内において法線に対して所定の角度をなす方向における輝度を、角度を変化させながら測定して求めた。
【００７０】
そして、実施例１〜７の結果を実施例１〜７の順に図２３〜２９に、比較例１の結果を図３０に、比較例２の結果を図３１に示した。なお、図２３〜２９における実線はＸ方向、破線はＹ方向の輝度を表している。ここでは、調光シートを用いない場合の正面輝度を１とした時の相対輝度として表される、正面方向±１５°の範囲における最大輝度の値を正面輝度としており、各図にその値を示した。
【００７１】
この結果、実施例１〜７の各面発光体における正面輝度は、比較例１、２の面発光体における正面輝度よりも大きく向上し、また、光の出射光量に方向性を持たせることができることが分かる。
【００７２】
（実施例８）
実施例８においては、凸部先端面の形状がＹ方向に長い縦長形状のプリズムアレイシートとした他は実施例１と同様に作製した面発光体２０と、液晶表示素子５０とを用いて、図１７に示す構成の表示装置６０を作製した。液晶表示素子５０は、それぞれ透明電極が形成された一対の透光性基板間に液晶層を挟持してなる透過型のものである。面発光体から出射したバックライトとしての光は、観察側に設けられた液晶表示素子５０に向けて出射される。液晶表示素子５０に入ってきた光は、図示していない駆動回路により、液晶層を画素単位でスイッチングさせて変調され、観察者によって画像として認識される。ここで、面発光体の調光シートの凸部の形状から、面発光体から出射する光の配向特性は、図２３における実線がＹ方向に出射する光の配向特性となり、破線がＸ方向に出射する光の配向特性となる。この配向特性は、液晶表示素子を通過後も同じ配向特性の傾向を示す。このように先端面が扁平の凸部を持つ調光シートを用いることにより、表示装置に求められる配向特性に合わせた表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】この発明の実施形態１の面発光体において使用した調光シートの出射面と反対側の平面図及び側面図である。
【図２】上記の実施形態１に係る面発光体を示した概略側面図である。
【図３】上記の実施形態１に係る面発光体の部分拡大説明図である。
【図４】この発明の実施形態２の面発光体において使用した調光シートの出射面と反対側の平面図及び側面図である。
【図５】上記の実施形態２に係る面発光体を示した概略側面図である。
【図６】上記の実施形態２に係る面発光体の部分拡大説明図である。
【図７】この発明の実施形態３の面発光体において使用した調光シートの出射面側の平面図及び側面図である。
【図８】上記の実施形態３に係る面発光体を示した概略側面図である。
【図９】上記の実施形態３に係る面発光体の部分拡大説明図である。
【図１０】この発明の実施形態４の面発光体において使用した調光シートの出射面側の平面図及び側面図である。
【図１１】上記の実施形態４に係る面発光体を示した概略側面図である。
【図１２】上記の実施形態４において使用する調光シートの変更例を示した側面図である。
【図１３】上記の実施形態１〜４において、出射面と反対側の面に設ける凸部を変更させた調光シートの第１の変更例を示した出射面と反対側の平面図及び側面図である。
【図１４】上記の実施形態１〜４において、出射面と反対側の面に設ける凸部を変更させた調光シートの第１の変更例を示した出射面と反対側の平面図及び側面図である。
【図１５】この発明の実施形態５の面発光体において使用した調光シートの出射面と反対側の平面図及び側面図である。
【図１６】上記の実施形態５に係る面発光体の部分拡大説明図である。
【図１７】本発明の実施形態６に係る表示素子の構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態７に係る表示素子の構成を示す図である。
【図１９】実施例１における凸部の形状を示す概略図である。
【図２０】実施例２における調光シートの平面図である。
【図２１】比較例１の面発光体の側面図である。
【図２２】比較例２の面発光体の側面図である。
【図２３】実施例１の面発光体の配光特性を示した図である。
【図２４】実施例２の面発光体の配光特性を示した図である。
【図２５】実施例３の面発光体の配光特性を示した図である。
【図２６】実施例４の面発光体の配光特性を示した図である。
【図２７】実施例５の面発光体の配光特性を示した図である。
【図２８】実施例６の面発光体の配光特性を示した図である。
【図２９】実施例７の面発光体の配光特性を示した図である。
【図３０】比較例１の面発光体の配光特性を示した図である。
【図３１】比較例２の面発光体の配光特性を示した図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０Ａ〜１０Ｇ  調光シート
１１  透光性基板
１２  面発光素子の出射面に向けて収縮した凸部
１２ａ  先端面
１２ｂ  傾斜面
１２ｃ  平坦面
１３  空間部
１４  出射面
１５  凹部
１６  凸部
１７  面発光素子の出射面に向けて拡開した凸部
１７ａ  先端面
１７ｂ  傾斜面
１８  屈折率の大きい透光性材料
２０、２００  面発光素子
２１  出射面
５０  液晶表示素子
６０、７０  表示装置
【図１】
2007149591.tif 000003
【図２】
2007149591.tif 000004
【図３】
2007149591.tif 000005
【図４】
2007149591.tif 000006
【図５】
2007149591.tif 000007
【図６】
2007149591.tif 000008
【図７】
2007149591.tif 000009
【図８】
2007149591.tif 000010
【図９】
2007149591.tif 000011
【図１０】
2007149591.tif 000012
【図１１】
2007149591.tif 000013
【図１２】
2007149591.tif 000014
【図１３】
2007149591.tif 000015
【図１４】
2007149591.tif 000016
【図１５】
2007149591.tif 000017
【図１６】
2007149591.tif 000018
【図１７】
2007149591.tif 000019
【図１８】
2007149591.tif 000020
【図１９】
2007149591.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2007149591.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2007149591.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2007149591.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2007149591.tif 000031
【図３０】
2007149591.tif 000032
【図３１】
2007149591.tif 000033