JP2007234578A - 面発光体、表示装置及び調光部材 - Google Patents

Abstract

【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】凹部を有する調光シートが取り付けられてなる面発光体において、凹部を有する面を前記面発光素子の出射面に接着し、凹部と面発光素子の出射面との間に形成される空間部に、屈折率が調光シートの屈折率より低い透光性材料を配置した面発光体。
【選択図】図２

Description

この発明は、面発光素子を備えた面発光体、表示装置及び調光部材に関するものである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。）。
特開平９−６３７６７号公報 特開平５−４５５０５号公報

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。

よって、本発明の目的は、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調光部材、面発光体及び表示装置を提供することである。

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。

１．
面発光素子の出射面に調光シートが取り付けられてなる面発光体において、前記調光シートは、平坦面に点在する複数の凹部を有する面を少なくとも有し、該凹部を有する面を前記面発光素子の出射面に接着し、前記凹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配置することを特徴とする面発光体。

２．
面発光素子と、
平坦面に点在する複数の凹部を有する面を少なくとも有する調光シートと、該凹部に、該凹部を埋め平坦面となるように配置された、屈折率が前記調光シートの屈折率より低い透光性材料とからなり、前記面発光素子の出射面に取り付けられる調光部材と、
からなることを特徴とする面発光体。

３．
前記凹部の縦断面形状が、三角形又は台形又は円弧状であることを特徴とする１又は２に記載の面発光体。

４．
前記凹部の高さが前記調光シートの厚みと等しいことを特徴とする１又は２に記載の面発光体。

５．
前記透光性材料は、空気であることを特徴とする１又は２に記載の面発光体。

６．
前記透光性材料は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする１又は２に記載の面発光体。

７．
表示素子と１乃至６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。

８．
１乃至６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。

９．
平坦面に点在する複数の凹部を有する面を少なくとも有する調光シートと、該凹部に、該凹部を埋め平坦面となるように配置された、屈折率が前記調光シートの屈折率より低い透光性材料と、からなることを特徴とする調光部材。

１０．
前記凹部の縦断面形状が、三角形又は台形又は円弧状であることを特徴とする９に記載の調光部材。

１１．
前記凹部の高さが前記調光シートの厚みと等しいことを特徴とする９に記載の調光部材。

１２．
前記透光性材料は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする９に記載の調光部材。

本発明によれば、面発光素子の出射面に、少なくとも片面が平坦面に２次元的に配置した凹部を設けた調光シートを、前記調光シートの凹部の設けられた面を前記面発光素子の出射面に接着させ、また、前記凹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配置している。このようにすることで、凹凸が出射側になるように調光シートを設けていた場合に、面発光素子の出射面において全反射される光が、調光シートの凹部の形成された面の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形成された凹部の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。この結果、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、予め調光シートの凹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配置した調光部材を用いることにより、面発光素子との張り合わせを容易にすることができ、生産性を向上することができる。

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。

（実施形態１）
本発明の第１の実施形態においては、調光シートとして、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、透光性基板１１の片面に四角錘状の凹部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。この時、凹部１２の断面形状は、図１（Ｂ）に示すように台形の形状をしている。

そして、この実施形態１の面発光体においては、図２（Ａ）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における四角錘状になった凹部１２を形成した面を接着させるようにした。

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における四角錘状になった凹部１２を形成した面を接着させると、空気がプリズムアレイシート１０Ａの凹部１２と面発光素子２０の出射面２１との間の凹部１２に、プリズムアレイシート１０Ａの屈折率より低い透光性材料として配置されることになる。調光シートである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用いる場合は、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、空気を配置させることができる点で好ましい材料である。

また、透光性材料としては、調光シートの屈折率より低い屈折率の材料であれば良く、エマージョンオイル等の液体や紫外線硬化樹脂等を用いることができる。予め調光部材１００として、上記の空気以外を用いる場合には、図１（Ｃ）に示すように、調光シート１０Ａの凹部に調光シートより屈折率の低い透光性材料を充填し、平坦面となるように配置した調光部材１００を事前に作成する。調光シートより屈折率の低い透光性材料として紫外線硬化樹脂を用いる場合は、充填した後紫外線で硬化することができ取り扱いやすい。このように作成した調光部材１００を図２（Ｂ）のように、調光部材の凹部に充填された透光性材料が面発光素子の出射面側に密着するように接着すれば良い。

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における四角錘状になった凹部１２を形成した面を接着させて、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の平坦面１１ａ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、凹部１２の傾斜面１２ａ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の凹部１２に対応する出射面２１から出射する光であっても、垂直方向へと出射する光は凹部１２の傾斜面１２ａ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２１に沿うように出射する光はそのまま透光性基板１１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。

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、出射面２１とプリズムアレイシート１０Ａとの平坦面１１ａ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。

また、上記のようにプリズムアレイシート１０Ａに四角錘状になった凹部１２を設けるにあたり、上記の面発光素子２０の出射面２１に対する凹部１２の傾斜面１２ａの傾斜角度αは、４０°以上７０°以下がよい。傾斜角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、この光が凹部１２の傾斜面１２ａ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。また、傾斜角αが大きくなるとプリズムシートアレイ１０Ａの出射面１４で全反射する光が多くなり、出射光が低下する。

また、凹部１２の形状としては、上記四角錘状の他に、図４〜図８に示すように三角錐状や円錐状、さらには三角柱状や半円柱状のものを横にしたものを透光性基板１１の面方向に並べたものが良い。これら以外にも半円球状の凹部を形成したものや、三角柱状や半円柱状のものをＸ、Ｙの両方向に重なるように形成したものでも良い。すなわち、透光性基板１１の表面に垂直な面で切断したときの凹部の断面形状が三角形又は台形又は円弧状の形状であれば良く、正面輝度を向上させることができる。

プリズムシートアレイの製造方法としては、図９に示すように凹部１２の形状に加工した頂角βの四角錘状のポンチ３０を用いて透光性基板１１の片面に多数刻印し、凹部１２を有するプリズムシートアレイ１０Ａを作製することができる。また、ポンチの形状を図１０に示すように各種形状に変更することにより、プリズムアレイシートの凹部１２の形状を変えることができる。

透光性基板１１の材料としては、透光性の樹脂シートを用いることができ、アクリルやポリエステル、ポリカーボネートなどの樹脂を用いたフィルムを使用することができるが、これらに限定されるものではない。

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。

また、本発明において、平坦面に点在する凹部を有する面を少なくとも有する調光シートと、この凹部に、凹部を埋めて平坦面となるように配置された、屈折率が調光シートの屈折率よりも低い透光性材料とからなる調光部材１００は、面発光素子以外の様々な発光素子に用いることが可能である。様々な発光素子と本発明の調光部材１００を組み合わせることにより、より効率よく、面発光素子と同様に輝度向上に効果がある。また、このような調光部材１００と発光素子とを組み合わせることで全体としての発光体の強度が上がり、外部からの衝撃や圧力に強くなる。

（実施形態２）
本発明の第２の実施形態においては、調光シートとして、図５（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の片面に円錐状の凹部１２を設ける一方、この凹部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１０Ｃを用いるようにした。

そして、この実施形態２の面発光体においても、図１１（Ａ）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における円錘状になった凹部１２を形成した面を接着させるようにした。なお、実施形態１と同様に調光部材を予め作成しておき、面発光素子の出射面に調光シートの凹部を形成した面が来るように接着しても良い。また、図１１（Ｂ）に示すように調光シート１０Ｃまたは調光部材１００と面発光素子２０とを挟持部材３００で外周面を挟持して密着させても良い。

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１２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１０Ａの平坦面１１ａ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、凹部１２の傾斜面１２ｃ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。また、図１２に示すように、プリズムアレイシート１０Ｃの凹部１２に対応する出射面２１から出射する光であっても、垂直方向へと出射する光は凹部１２の傾斜面１２ａ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２１に沿うように出射する光はそのまま透光性基板１１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。

ここで、上記のようにプリズムアレイシート１０Ｃにおける凹部１２を縦横方向にそれぞれ間隔をあけて設けるにあたり、この凹部１２間の間隔が狭くなって上記の平坦面１１ａの面積が小さくなると、平坦面１１ａに導かれた光が凹部１２の傾斜面１２ｃに導かれて散乱されやすくなる一方、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。凹部１２間の間隔が広くなって上記の平坦面１１ａの面積が大きくなると、面発光素子２０の出射面２１においてプリズムアレイシート１０Ｃに入ってくる光は多くなるが、凹部１２の傾斜面１２ｃによって正面方向に反射される光は少なくなる。このため、平坦面１１ａの全平面積にしめる割合は、０．１２５〜８．０の範囲にすることが好ましい。

実施形態２におけるプリズムアレイシート１０Ｃの製造方法としては、金型を作製して、成型品として作製することができる。

金型を用いたプリズムアレイシート１０Ｃの製造方法を以下に示す。

まず、基板の上にレジスト膜を所定の厚さに塗布し、円形状の孔を多数配列したマスクにより露光を行い、その後基板上のレジスト膜を現像することにより、基板上に円錐状の凹部を持つ膜を形成することができる。この膜の上に電鋳法によりニッケル電鋳膜を形成し、円錐形の凸状のニッケル型を作製する。次にこのニッケル型３０を図１３に示すように基板４０の上に作製した透明樹脂からなる透光性基板１１に押しつけることにより、透光性基板１１の表面に円錐状の凹部１２を成形する。この時透光性基板１１である透明樹脂を加温し、軟化しておいても良い。その後基板４０から透明基板を剥離し、プリズムアレイシート１０Ｃを作製することができる。

このようにして作製したプリズムアレイシート１０Ｃを実施形態１と同様な面発光素子２０に接着することにより面発光体を作製することができる。

また、本実施形態では、図５（Ｂ）のようにプリズムアレイシート１０Ｃの厚みよりも凹部１２の高さが低いものを作製したが、プリズムアレイシート１０Ｃの厚みと同じ高さにするのが好ましい。この場合、プリズムアレイシート１０Ｃの厚さ全部に傾斜面１２ａを形成できるので、プリズムアレイシート１０Ｃに入射した光を効率的に正面方向に反射することができる。よって、より薄い膜で正面輝度の高いプリズムアレイシートを作製でき、面発光体の厚さを薄くできるとともに、軽量化にも良い。

また、プリズムアレイシートの厚みと凹部１２の高さを同程度にすることで、プリズムアレイシートを作製するときにプリズムアレイシートの出斜面１４に孔が開く場合があるが、出射面１４の表面積に対して、孔の開口率を１０％以下にすれば正面輝度の低下はほとんどなく、良好な輝度を維持することが分かっている。

（実施形態３）
図１４に、本発明の第３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及び第２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１４に示す例では、面発光体の調光シートの凹部の形状を四角錘状のものとしてある。

（実施形態４）
図１５に、本発明の第４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又は第２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部を形成した面の平坦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。

また、調光シートの凹部の作製方法しては、例えば円弧状の凹部を作製する場合は、型として、基板に硬化性樹脂を滴下して、円弧状の凸部を形成し、その後光又は熱で硬化させた後、第２の実施形態のように透明樹脂シートに押圧することにより、成形することができる。その他、四角錘形状の凹部を形成する方法として、シリコン等のウエハに四角の孔を多数開けたマスクを密着させ、反応性ガスを用いてドライエッチングすることにより、ウエハの結晶方向の異方性を利用して四角錘形状の凹部を形成し、これを用いて電鋳方法により、四角錘形状の凸部を持つ金属型を作製し、この型により四角錘の凹部を持つ調光シートを作製することができる。作製方法は、これらに限らず、一般に知られた方法で、所定の形状を作製できる方法であれば用いることができる。

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。

（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の片面に四角錘状の凹部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における平坦面１１ａ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。

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、上記の四角錘状の凹部１２の頂角θは、図１６に示すようにθ１及びθ２ともに５０°であり、上記の凹部１２の縦横方向のピッチを０．０５ｍｍとした。プリズムアレイシート１０Ａの厚みは０．１５ｍｍで、凹部１２の高さは０．０４４ｍｍである。

（実施例２）
実施例２においては、プリズムアレイシート１０Ａの凹部１２の高さを０．０４９ｍｍとした他は、実施例１と同様に作製した。

（実施例３）
実施例３においては、凹部１２の頂角θを４５°とし、プリズムアレイシート１０Ａの凹部１２の高さを０．０３９ｍｍとした他は、実施例１と同様に作製した。

（実施例４）
実施例４においては、凹部１２の形状を図５に示す円錐形状のプリズムアレイシート１０Ｃとし、その頂角を５０°、高さを０．３１９ｍｍとした他は、実施例１と同様に作製した。

（実施例５）
実施例５においては、凹部１２の高さを０．０５３３とした他は、実施例４と同様に作製した。

（実施例６）
実施例６においては、凹部１２の高さを０．０４２６とした他は、実施例４と同様に作製した。

（実施例７）
実施例７においては、図６に示すように、透光性基板１１の片面に三角柱を横にした形状の凹部１２が横方向に連続して形成されたプリズムアレイシート１０Ｄを用い、凹部１２の頂角θは、図１７に示すように５０°であり、上記の凹部１２の横方向のピッチを０．０５ｍｍとした。プリズムアレイシート１０Ｄの厚みは０．０３５ｍｍで、凹部１２の高さは０．０３５ｍｍである。この時プリズムアレイシート１０Ｄの出射面１４には、孔は開いていなかった。

（実施例８）
実施例８においては、図１８に示すように出射面１４に幅ｄの微小な長方形の孔が開いており、その開口面積が出射面１４の全面積に対して５％とし、プリズムアレイシート１０Ｄの厚みを０．０３３とした他は、実施例７と同様に作製した。

（実施例９）
実施例９においては、プリズムアレイシート１０Ａの厚みを０．０４４ｍｍとし、凹部１２の高さと同じにした他は、実施例１と同様に作製した。

（実施例１０）
実施例１０においては、図１９に示すように出射面１４に幅ｅの微小な四角の孔が開いており、その開口面積が出射面１４の全面積に対して２％とし、プリズムアレイシート１０Ｄの厚みを０．０４ｍｍ凹部１２の高さを０．０４ｍｍとした他は、実施例９と同様に作製した。

（実施例１１）
実施例１１においては、プリズムアレイシート１０Ｃの厚さを０．０５３ｍｍ、凹部高さを０．０５３ｍｍとした他は、実施例４と同様に作製した。

（実施例１２）
実施例１２においては、図２０に示すように出射面１４に直径ｆの微小な円形の孔が開いており、その開口面積が出射面１４の全面積に対して１％とし、プリズムアレイシート１０Ｃの厚みを０．０４８ｍｍ凹部１２の高さを０．０４８ｍｍとした他は、実施例１１と同様に作製した。

（実施例１３）
実施例１３においては、図２０に示すように出射面１４に直径ｆの微小な円形の孔が開いており、その開口面積が出射面１４の全面積に対して５％とし、プリズムアレイシート１０Ｃの厚みを０．０４ｍｍ凹部１２の高さを０．０４ｍｍとした他は、実施例１１と同様に作製した。

（実施例１４）
実施例１４においては、図２０に示すように出射面１４に直径ｆの微小な円形の孔が開いており、その開口面積が出射面１４の全面積に対して１０％とし、プリズムアレイシート１０Ｃの厚みを０．０３４ｍｍ凹部１２の高さを０．０３４ｍｍとした他は、実施例１１と同様に作製した。

（実施例１５）
実施例１５においては、図２０に示すように出射面１４に直径ｆの微小な円形の孔が開いており、その開口面積が出射面１４の全面積に対して１５％とし、プリズムアレイシート１０Ｃの厚みを０．０３０ｍｍ凹部１２の高さを０．０３０ｍｍとした他は、実施例１１と同様に作製した。

（実施例１６）
実施例１６においては、凹部１２の形状を図５に示す円錐形状のプリズムアレイシート１０Ｃとし、このプリズムアレイシート１０Ｃの屈折率は５５０ｎｍの波長に対して、１．８１１９、凹部の頂角θは４０°で、高さを０．０４８ｍｍとし、凹部に屈折率１．５１０の紫外線硬化樹脂を充填した調光部材を用いた他は、実施例１と同様に作製した。

（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。

（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２．６ｍｍであった。

そして、上記の実施例１〜１６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（プレサイスゲージ（株）製有機ＥＬ発光効率測定装置ＥＬ１００３）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。

そして、実施例１〜１６の結果を実施例１〜１６の順に図２３〜３８に、比較例１の結果を図３９に、比較例２の結果を図４０に示した。なお、図２３〜３８における輝度はＸ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。

この結果、実施例１〜１６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ていることが分かる。また、実施例７〜１５において、凹部の高さを調光シートの厚みと同程度にすることにより、より正面輝度が高くなることが分かるとともに、調光シートの出射面にわずかな孔が開いても正面輝度に大きな影響がないことが分かる。

（実施例１７）
実施例１７においては、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１４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、面発光体から出射する光の配向特性は、図２３における配向特性となる。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。このように凹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正面輝度の高い配向特性を持つ表示装置を提供できる。

本発明の実施形態１に係る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。 本発明の実施形態１に係る面発光体を示した概略側面図である。 本発明の実施形態１に係る面発光体の部分拡大説明図である。 本発明に係る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。 本発明の実施形態２に係る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。 本発明に係る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。 本発明に係る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。 本発明に係る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。 本発明に係る調光シートを製造するときに用いたポンチの平面図と断面図である。 本発明に係る調光シートを製造するときに用いることのできるポンチの平面図と断面図である。 本発明の実施形態２に係る面発光体を示した概略側面図である。 本発明の実施形態２に係る面発光体の部分拡大説明図である。 本発明の実施形態２に係る面発光体の製造方法を示す概略説明図である。 本発明の実施形態３に係る表示素子の構成を示す図である。 本発明の実施形態４に係る表示素子の構成を示す図である。 実施例１の凹部の形状を示す概略図である。 実施例７の凹部の形状を示す概略図である。 実施例８の凹部の形状を示す概略図である。 実施例１０の凹部の形状を示す概略図である。 実施例１２の凹部の形状を示す概略図である。 比較例１の面発光体の側面図である。 比較例２の面発光体の側面図である。 実施例１の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例２の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例３の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例４の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例５の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例６の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例７の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例８の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例９の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例１０の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例１１の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例１２の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例１３の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例１４の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例１５の面発光体の配光特性を示した図である。 実施例１６の面発光体の配光特性を示した図である。 比較例１の面発光体の配光特性を示した図である。 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

１０Ａ〜１０Ｆ 調光シート
１００ 調光部材
１１ 透光性基板
１１ａ 平坦面
１２ 調光シートに設けた凹部
１２ａ 傾斜面
１４ 出射面
２０、２００ 面発光素子
２１ 出射面
３０ 金型
４０ 基板
５０ 光変調素子
６０、７０ 表示装置
３００ 挟持部材

Claims (12)

1. 面発光素子の出射面に調光シートが取り付けられてなる面発光体において、前記調光シートは、平坦面に点在する複数の凹部を有する面を少なくとも有し、該凹部を有する面を前記面発光素子の出射面に接着し、前記凹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配置することを特徴とする面発光体。
2. 面発光素子と、
   平坦面に点在する複数の凹部を有する面を少なくとも有する調光シートと、該凹部に、該凹部を埋め平坦面となるように配置された、屈折率が前記調光シートの屈折率より低い透光性材料とからなり、前記面発光素子の出射面に取り付けられる調光部材と、
   からなることを特徴とする面発光体。
3. 前記凹部の縦断面形状が、三角形又は台形又は円弧状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光体。
4. 前記凹部の高さが前記調光シートの厚みと等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光体。
5. 前記透光性材料は、空気であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光体。
6. 前記透光性材料は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光体。
7. 表示素子と請求項１乃至６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。
8. 請求項１乃至６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。
9. 平坦面に点在する複数の凹部を有する面を少なくとも有する調光シートと、該凹部に、該凹部を埋め平坦面となるように配置された、屈折率が前記調光シートの屈折率より低い透光性材料と、からなることを特徴とする調光部材。
10. 前記凹部の縦断面形状が、三角形又は台形又は円弧状であることを特徴とする請求項９に記載の調光部材。
11. 前記凹部の高さが前記調光シートの厚みと等しいことを特徴とする請求項９に記載の調光部材。
12. 前記透光性材料は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項９に記載の調光部材。

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