(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネッセンスを発光源とする光源と、該光源と対向する面に複数の凸部が設けられ、該凸部が該光源の出射面に密着するように該光源の出射面側に配置された出射光制御板とを備えており、光源側から該凸部の頂部に臨界角以上の角度で入射した光線を該凸部によって出射光制御板側に取出すことを特徴とする面光源素子。
【請求項２】
出射光制御板の光源と対向する面とは反対側の面にも複数の凸部が設けられている請求項１記載の面光源素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエレクトロルミネッセンスを発光光源とする面光源素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルに代表される透過型表示素子、広告用パネル等にはこれらの裏面から光を照射する面状の光源が必要である。このような面状の光源の１つとして、エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンスを「ＥＬ」と略する。）を用いたものが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、透過型表示素子、広告用パネル等を薄型化しようとする要望が強い。ＥＬ光源は薄く、ＥＬ光源を用いれば透過型表示素子等の薄型化を達成することができる。しかし、ＥＬ光源には輝度が低いという課題が存在する。
【０００４】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、ＥＬを光源に用い、薄型でありながら高輝度であるという特徴を有する面光源素子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明の面光源素子は、エレクトロルミネッセンスを発光源とする光源と、該光源と対向する面に複数の凸部が設けられ、該凸部が該光源の出射面に密着するように該光源の出射面側に配置された出射光制御板とを備えており、光源側から該凸部の頂部に臨界角以上の角度で入射した光線を該凸部によって出射光制御板側に取出すことを特徴とする。上記出射光制御板の光源と対向する面とは反対側の面にも複数の凸部を設けても良い。
【０００６】
ＥＬ光源の発光層を発した光のうち、ＥＬの発光層を覆う透明基材に対して臨界角以上で入射した光は全反射をおこして該透明基材から出射されない。本発明では、出射光制御板の光入射面に設けた複数の凸部をＥＬ光源の出射面に密着させているので、臨界角以上で入射してくる光を該凸部の頂部から取出すことができる。これによって面光源素子を高輝度化（正面方向に対する輝度を最大で５０％程度向上）させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１および図２を用いて本発明の原理を説明する。図２は透明ガラスなどに代表される透明基板２、ＩＴＯなどに代表される透明電極３、エレクトロルミネッセンス層４および金属層５で構成された一般的なエレクトロルミネッセンスを発光原理とする光源（ＥＬ光源１）の概略断面図である。図１（ａ）はＥＬ光源の上記透明基板２の光出射面側に出射光制御板６が設けられた本発明の面光源素子の概略断面図である。出射光制御板の透明基板２に対向する面、つまり出射光制御板の光入射面７には複数の凸部９が形成されている。この凸部９はＥＬ光源１の透明基板２の出射面と密着して一体化されている。図１（ａ）および図２に示すＥＬ光源１の発光層４から生じた光は、透明基板２内を伝搬して光出射面に達する。透明基板２の屈折率をｎ、出射側を空気とした場合、臨界角は
θc＝Ｓｉｎ-1（１／ｎ）
で得られる（ただし、空気の屈折率を１とする。）。透明基板２と空気との界面に達した光の中で、透明基板２への入射角が臨界角より小さい場合には、透明基板２と空気との界面で屈折して出射される（図２に示す光線Ｌ１）。臨界角より大きな角度で入射した光は、全反射により再度透明基板２内を伝搬する。この反射光はＥＬ発光層４と金属電極５との界面で再度反射されるが、金属電極５の表面層が透明基板の表面と平行である場合には、透明基板２の表面と金属電極５の表面層とで多重反射を繰り返し、透明基板２から出射されることはない（図２に示す光線Ｌ２）。
【０００８】
しかし、本発明により、図１（ａ）に示すように透明基板２の表面に出射光制御板６の光入射面側に設けられた凸部９の頂部を密着させることによって、全反射の条件にある光も出射光制御板６内に取り込むことができる。この取り込まれた光は出射光制御板の凸部壁面での全反射や屈折作用を受けて出射光制御板６の光出射面８から出射される。出射光制御板によって、これまでは利用されていなかった光を取出すことができ、面光源素子の輝度を高めることができる。図１（ｂ）は図１（ａ）に示す本発明の面光源素子の一例の概略斜視図である。
【０００９】
本発明において出射光制御板に設けられる上記複数の凸部は周期性を有していなくても良いが、１次元あるいは２次元の周期構造をなしていてもよい。出射光制御板に設けられる上記複数の凸部が周期性を有する場合には、凸部の周期（ピッチ）に対する凸部の高さの割合が１／３から２の範囲にあることが望ましい。この範囲より小さくなると凸部壁面での屈折、反射が起こり難くなることがあり、この範囲よりも大きくなると、凸部の密着部以外からのＥＬ出射光が該凸部で屈折されることがあるからである。また、該周期は１０μｍから５ｃｍの範囲にあることが望ましい。図３に出射光制御板の光入射面に設けられる周期性を有する凸部のパターンの一例を示す。図３（ａ）は２次元パターンの場合の、図３（ｂ）は１次元パターンの場合のそれぞれ一例を示している。該凸部が１次元パターンである場合には凸部の溝方向に対して直交する方向のみの角度分布を制御することができるが、該凸部が２次元パターンの場合には両方向の角度分布を制御することが可能である。
【００１０】
出射光制御板の光源に対向する面と、当該面とは反対側の面（出射面）とに共に１次元パターンの凸部を設ける場合、該１次元パターンの凸部が互いに直交する方向に設けられていることが望ましい。当該出射面にも凸部を設けることによって、ＥＬ光源からの光を取出すばかりでなく、面光源素子からの出射光の角度分布の制御を行う機能を出射光制御板に持たせることができる。この出射光制御板の出射面側に設けられた凸部がプリズムアレイをなすように構成することで高輝度化が図られる。
【００１１】
該凸部パターンの断面形状は、直線、曲線のいずれで構成されていてもよい。曲線で構成される場合には放物線、楕円、またはこれらの曲線を組合わせて構成されることが望ましい。図４に本発明で使用される出射光制御板の入射面側の凸部断面形状の一例を示す。図４（ａ）に示すものは直線で構成されている。図４（ｂ）に示すものは曲面で構成されており、その曲面は楕円状となっている。曲面は楕円状に限られることはなく、放物面、楕円と放物面との組合わせからなる曲面でもよい。なお、出射光制御板の入射面側に設けられる凸部の形状および出射面側に設けられる凸部の形状を変化させることによって、面光源素子の出射面に対して斜め方向に輝度のピークを向けることが可能である。
【００１２】
図５に本発明の面光源素子の他の具体例の概略斜視図を示す。この面光源素子では、出射光制御板６の出射面側にも凸部１０が設けられている。この出射光制御板６は図６に示すように、入射側（光源側）に１次元パターンの凸部９が設けられており、出射側にも１次元パターンの凸部１０が設けられている。これら２つの凸部の溝方向は互いに直交している。上記出射側の凸部１０の断面形状を例えば頂角が９０゜のプリズムアレイとすることにより、入射側の凸部９により集光された光を出射側に設けられた凸部１０によってさらに集光させることができるため、より高輝度化を図ることができる。
【００１３】
図７に本発明の面光源素子の他の具体例の概略斜視図を示す。この面光源素子では、出射光制御板６の出射面側には微少な凸部１０がランダムに配置されている。この微少な凸部の高さは０．１μｍから３μｍの範囲でランダムに分布している。この例の場合では、入射面側の凸部９により集光された光を出射面側に設けた該ランダムな凸部１０で散乱させ、輝度の角度分布をなだらかにし、見た目の向上を図ることができる。また、入射面側に設けた格子が周期性を有する場合には該微少な凸部１０による散乱効果により格子の周期パターンを隠すことが出来るため、該面光源素子と周期性を有する液晶パネルなどとを組合わせた場合に発生するモアレを防止することができる。
【００１４】
本発明で用いられる出射光制御板の上記凸部は、例えばアクリル板をプレス成形することによって作製される。また、ＴＡＣフィルム、アクリルフィルム、ＰＥＴフィルム、ＰＣフィルムなどの透明性を有するフィルム上に紫外線硬化樹脂を塗布し、雌金型をこれに押し付けて紫外線（ＵＶ）を照射することにより紫外線硬化樹脂を硬化させた後、雌金型から成形物を剥離することによっても作製することができる。透明樹脂を用いて射出成形することによっても出射光制御板を作製することができる。出射光制御板の上記凸部とＥＬ光源の透明基板とは紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤を用いて接着することができる。
【００１５】
本発明において光源として使用するＥＬ光源のエレクトロルミネッセンス層を形成する材料は有機、無機の何れでも良い。また、本発明は透明基板で覆われたＥＬ光源内で起こる全反射によりＥＬ光源内に閉じ込められる光を、出射光制御板の光入射面側に設けられた凸部によって取出そうとするものであるから、ＥＬ光源の構成の如何に関わらず利用することができる。
【００１６】
本発明の面光源素子の用途としては、液晶用バックライト、広告用バックライト、室内照明、標識等が挙げられる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明により、高輝度なエレクトロルミネッセンス型面光源素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面光源素子の原理を説明する図である。
【図２】ＥＬを用いた従来の面光源素子における光線追跡図である。
【図３】出射光制御板の光入射面側凸部のパターンの一例を示す図である。
【図４】出射光制御板の凸部の断面形状の一例を示す図である。
【図５】本発明の面光源素子の一例の概略斜視図である。
【図６】出射光制御板の一例の概略斜視図である。
【図７】本発明の面光源素子の他の一例の概略斜視図である。
【符号の説明】
１  エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）光源
２  透明基板
３  透明電極
４  ＥＬ層
５  金属層
６  出射光制御板
９，１０  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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