專利名稱：光學(xué)器件、面狀照明裝置和顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換由面狀發(fā)光器件發(fā)射的光的前進(jìn)方向的光學(xué)器件，一種包括該光學(xué)器件和該面狀發(fā)光器件的面狀照明裝置，以及一種利用該面狀照明裝置作為背光的顯示器。
背景技術(shù)：
例如，在公開(kāi)號(hào)為No.4-67016的日本專利公開(kāi)中披露了一種示于圖17中的照明裝置1000。該照明裝置1000包括熒光管光源100、內(nèi)表面為鏡面或白色的反射器盒體200、乳白色的散射板300、起光學(xué)器件作用的透明棱鏡片400和透射顯示面板500。棱鏡片400的一面由多個(gè)三角柱形的棱鏡彼此平行地排列而成。
由光源100發(fā)射出的光或是直接射到散射板300或是在由反射器盒體200的內(nèi)表面反射后射到散射板300。然后由散射板300將該光轉(zhuǎn)換為均勻的面狀光。光經(jīng)過(guò)散射板300之后，沿垂直方向散射的光分量被棱鏡片400匯集在顯示面板500的顯示表面的法線方向上，并射到顯示面板500。因此，與沒(méi)有設(shè)置棱鏡片400的情況相比，有更大量的光沿向前方向射到可顯示具有高亮度的圖像的顯示面板上。
因?yàn)槔忡R片400只線性地匯集光并改變光路，所以提出了二維地匯集光并改變光路的技術(shù)。
例如，圖18所示的顯示器1010，除具有圖17中照明裝置1000的構(gòu)造之外，還有另一個(gè)位于棱鏡片400和散射板300之間的棱鏡片400a。棱鏡片400a上的棱鏡沿與棱鏡片400上的棱鏡正交的方向延伸。在射出散射板300的光(散射光)中，一個(gè)方向(圖中所示的左右方向)上的光分量由下棱鏡片400a匯集，垂直于左右向的方向上(圖中所示的上下方向)的光分量由上棱鏡片400匯集。
光源100產(chǎn)生的光分量被二維地匯集并射到顯示面板500上。由此，與圖17所示的照明裝置1000相比，在特定方向(顯示面板500的法線方向)上匯集了更多量的光，進(jìn)一步提高了顯示亮度。
然而，由于圖18所示的顯示器1010需要兩個(gè)棱鏡片400和400a，，顯示器1010比圖17的照明裝置1000有更厚的厚度和更多的元件。這使設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)生困難。
在公開(kāi)號(hào)為JP6-308485的日本專利公開(kāi)中披露了一種如圖19所示的具有一單個(gè)棱鏡片401的顯示器1020。該棱鏡片401二維地匯集光。顯示器1020包括光源100、反射器盒體200、散射板300、顯示面板500和棱鏡片401。棱鏡片401位于散射板300和顯示面板500之間。棱鏡片401的一側(cè)上，以柵格圖案的形式設(shè)置有多個(gè)正方錐形的棱鏡。
圖20是顯示圖19的棱鏡片401的部分前視圖。圖20a和圖20b分別是沿線20a-20a和20b-20b的棱鏡片401的截面圖。
棱鏡片401上每個(gè)棱鏡的正方錐形狀僅是基于經(jīng)過(guò)入射表面射入棱鏡片401而且不被反射地射出的光分量設(shè)計(jì)的。圖21表示圖20a中棱鏡片401的光路。如圖21所示，根據(jù)下述等式(公式1)表示的斯涅耳折射定律，形成棱錐的每個(gè)斜面401b被設(shè)計(jì)成相對(duì)平行于為入射表面的平面401a的平面傾斜角θ5(棱鏡角θ5)。
θ2＝sin-1(sinθ1/n1)(n1為棱鏡片的折射率)θ3＝θ5-θ2θ4＝θ5-sin-1(n1·sinθ2)＝θ5-sin-1[n1·sin{θ5-sin-1(sinθ1/n1)}](公式1)圖21中，光線L1以與平面401a的法線S1成θ1角從空氣(折射率n0＝1)中射入棱鏡片401。光線L1在空氣和平面401a之間的界面處以角度θ2被折射，然后經(jīng)過(guò)棱鏡片401前進(jìn)。光線L1相對(duì)于棱鏡面401b的法線S2成θ3角射到棱鏡面401b，并以相對(duì)于線S3的角度θ4折射，線S3平行于平面401a的法線S1。光L1然后出射至空氣中。
例如，如果棱鏡片401的折射率為1.50，且光線L1以45°的θ1(入射角)入射到平面401a，那么將這些值代入公式1中可計(jì)算出斜面401b的角度。如圖22所示，斜面401b相對(duì)于平面401a的法線S1的角度為25°。
例如，當(dāng)棱鏡片具有以下列出的折射率時(shí)，斜面401b相對(duì)于平面401a的法線S1的角度設(shè)置如下所示。
折射率為1.40時(shí)，斜面401b的角度設(shè)為17°。
折射率為1.45時(shí)，斜面401b的角度設(shè)為20.5°。
折射率為1.60時(shí)，斜面401b的角度設(shè)為32°。
折射率為1.64時(shí)，斜面401b的角度設(shè)為34°。
折射率為1.70時(shí)，斜面401b的角度設(shè)為37.5°。
另一方面，一般按照透射率、可加工性和重量選擇例如棱鏡片的光學(xué)器件的材料。例如，光學(xué)器件的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(折射率n＝1.49)、Arton(注冊(cè)商標(biāo)，n＝1.51)、Zeonor(注冊(cè)商標(biāo)，n＝1.52)、玻璃(n＝1.53)、聚氯乙烯(n＝1.54)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(n＝1.57)、聚碳酸酯(n＝1.58)、聚苯乙烯(n＝1.59)。另外，也可使用涂有這些材料的元件。適用材料的折射率范圍為1.40至1.70，1.40和1.70也包括在內(nèi)。
因此，如果利用上述公式1，不考慮諸如反射特性的特性設(shè)計(jì)棱鏡片，盡管取決于所使用材料的類型，但是形成棱錐(突起)的每個(gè)斜面相對(duì)于入射表面法線的角度為17°至37.5°，17°和37.5°也包括在內(nèi)。
本發(fā)明的發(fā)明者利用具有各向同性光發(fā)射特性和反射特性的有機(jī)電致發(fā)光器件作為光源，完成了模擬，并且發(fā)現(xiàn)，如果棱鏡片根據(jù)利用上述公式1的設(shè)計(jì)形成，亮度不能得到充分的提高。認(rèn)為其原因在于射入棱鏡片的一些光在棱鏡片中被朝向光源反射并到達(dá)光源，這部分光被光源的反射器板朝向棱鏡片反射并重新射入棱鏡片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種與傳統(tǒng)的光學(xué)器件相比具有改善光學(xué)特性的光學(xué)器件。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種光學(xué)器件，其不同于現(xiàn)有技術(shù)部分中所述的光學(xué)器件，并具有與現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)器件相同的特性或與現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)器件相比更好的特性。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種具有上述光學(xué)器件的照明裝置。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種具有上述照明裝置作為背光的顯示器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種光學(xué)器件，用于改變射到該器件的光的光路。該光學(xué)器件是透明的。該光學(xué)器件具有入射表面和位于入射表面相對(duì)側(cè)的光出射表面。該光出射表面限定了多個(gè)突起和/或凹陷。所述突起突出到入射表面之外。凹陷陷入入射表面。限定突起和/或凹陷的光出射表面的截面包括棱錐或截棱錐的側(cè)面。每個(gè)棱錐和截棱錐都具有底部，其為基本上平行于入射表面的假想平面。每個(gè)棱錐和截棱錐的側(cè)面都是斜面。至少一個(gè)斜面相對(duì)于入射表面的法線傾斜預(yù)設(shè)的角度。該預(yù)設(shè)的角度在大于17°且小于60°的范圍內(nèi)。
在本實(shí)施例中，斜面是指棱錐的斜面而不包括棱錐的底部。每個(gè)斜面都是三角形的。
本發(fā)明還提供一種光學(xué)器件，用于改變射到該器件上的光的光路。該光學(xué)器件是透明的。該光學(xué)器件具有入射表面和位于入射表面相對(duì)側(cè)的光出射表面。該光出射表面限定了多個(gè)突起和/或凹陷。這些突起突出到入射表面之外。這些凹陷陷入入射表面。限定突起和/或凹陷的光出射表面的截面包括圓錐或截圓錐的側(cè)面。每個(gè)圓錐和截圓錐都具有底部，其為基本上平行于入射表面的假想平面。每個(gè)圓錐或每個(gè)截圓錐的側(cè)面都相對(duì)于入射表面的法線以預(yù)設(shè)角度傾斜。該預(yù)設(shè)角度在大于30°且小于55°的范圍內(nèi)。
圓錐的側(cè)表面是指除了底部之外的圓錐表面。
結(jié)合相應(yīng)的附圖，借助本發(fā)明原理示例的方式，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中體現(xiàn)出來(lái)。


本發(fā)明以及其目的和優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)參考優(yōu)選實(shí)施例的下面描述和相應(yīng)的附圖得到最好的理解。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例表示第一面狀照明裝置的分解透視圖；圖2是解釋第一面狀照明裝置中第一棱鏡片結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2(a)是沿圖2中線2a-2a的截面圖；圖2(b)是沿圖2中線2b-2b的截面圖；圖3是根據(jù)圖1的實(shí)施例表示另一種棱鏡片的平面圖；圖3(a)是沿圖3中線3a-3a的截面圖；圖3(b)是沿圖3中線3b-3b的截面圖；圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)面狀照明裝置的分解透視圖；圖5是不同于圖4中面狀照明裝置的現(xiàn)有技術(shù)面狀照明裝置的分解透視圖；圖6是根據(jù)改型的第一棱鏡片的截面圖；
圖7是表示當(dāng)具有圖6所示的棱鏡片的面狀照明裝置中上表面的面積相對(duì)底部的面積改變時(shí)，亮度相對(duì)比的圖表；圖8是表示根據(jù)改型的第一棱鏡片的平面圖；圖8(a)是沿圖8中線8a-8a的截面圖；圖8(b)是沿圖8中線8b-8b的截面圖；圖9是表示根據(jù)改型的第一棱鏡片的平面圖；圖9(a)是沿圖9中線9a-9a的截面圖；圖9(b)是沿圖9中線9b-9b的截面圖；圖10是表示根據(jù)改型的第一棱鏡片的平面圖；圖10(a)是沿圖10中線10a-10a的截面圖；圖10(b)是沿圖10中線10b-10b的截面圖；圖11是表示第二面狀照明裝置中第二棱鏡片的平面圖；圖11(a)是沿圖11中線11a-11a的截面圖；圖11(b)是沿圖11中線11b-11b的截面圖；圖12是根據(jù)改型的另一種棱鏡片的平面圖；圖12(a)是沿圖12中線12a-12a的截面圖；圖12(b)是沿圖12中線12b-12b的截面圖；圖13是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例在棱鏡片中引出光的第一示意圖；圖14(a)和圖14(b)是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例在棱鏡片中引出光的第二示意圖；圖15(a)和圖15(b)是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例在棱鏡片中引出光的第三示意圖；圖16(a)和圖16(b)是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例在棱鏡片中引出光的第四示意圖；圖17是表示現(xiàn)有技術(shù)顯示器的分解透視圖；圖18是表示現(xiàn)有技術(shù)中另一種顯示器的分解透視圖；圖19是表示現(xiàn)有技術(shù)中另一種顯示器的分解透視圖；圖20是表示圖19的顯示器中的棱鏡片平面圖；圖20(a)是沿圖20中線20a-20a的截面圖；圖20(b)是沿圖20中線20b-20b的截面圖；
圖21是表示基于斯涅耳折射定律的圖20的棱鏡片中光路的截面圖；以及圖22是表示基于斯涅耳折射定律的圖20的棱鏡片中光路的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參照附圖描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。在附圖中類似或相同的部件使用類似或相同的參考標(biāo)記。下文描述第一面狀照明裝置101。
如圖1所示，第一面狀照明裝置101包括一個(gè)是棱鏡片1的光學(xué)器件，和一個(gè)是有機(jī)電致發(fā)光器件(有機(jī)EL器件)2的面狀發(fā)光器件。
有機(jī)EL器件2具有透明基底，并在該透明基底21上順序?qū)訅和该麟姌O22、有機(jī)層23和反射電極24以形成該器件。透明基底21例如由玻璃或丙烯酸樹(shù)脂形成。透明電極22例如用ITO形成。有機(jī)層23含有諸如Alq3和Ir(ppy)3的有機(jī)發(fā)光材料。反射電極24例如由Al形成。
在透明電極22和反射電極24之間施加電流時(shí)，出現(xiàn)電子和空穴重組，產(chǎn)生激子。由此激發(fā)有機(jī)發(fā)光材料。然后，當(dāng)回到基態(tài)時(shí)，激發(fā)的有機(jī)發(fā)光材料發(fā)射光。有機(jī)EL器件2具有各向同性光發(fā)射特性。也就是說(shuō)，有機(jī)光發(fā)射材料處產(chǎn)生的光被引導(dǎo)到所有方向。
反射電極24朝向棱鏡片1反射從有機(jī)層23至反射電極24的光和由棱鏡片1反射并射到有機(jī)EL器件2的光。反射電極24使有機(jī)EL器件2具有反射特性。
棱鏡片1具有入射表面11和位于入射表面11相對(duì)側(cè)的光出射表面12。有機(jī)EL器件2具有光引出表面25，它是透明基底21面向入射表面11的表面。光引出表面25和入射表面11彼此平行設(shè)置。
在本說(shuō)明書(shū)中，各向同性光發(fā)射特性是指相對(duì)面狀發(fā)光器件的光引出表面法線的同一方向上的亮度基本均勻的特性。反射特性是指來(lái)自光學(xué)器件的光被反射回光學(xué)器件的特性。
優(yōu)選地設(shè)計(jì)有機(jī)EL元件2的各向同性光發(fā)射特性，使得相對(duì)于光引出表面25的法線的角度在以下范圍內(nèi)的光通量與其它方向相比最大在30°至60°之間的范圍內(nèi)，30°和60°包括在內(nèi)；更優(yōu)選的，在40°至50°之間的范圍內(nèi)，40°和50°包括在內(nèi)；最優(yōu)選的，在大約45°的范圍內(nèi)。通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)和選擇基底的形狀、每層的厚度以及有機(jī)EL元件2的材料來(lái)形成這樣的器件。
棱鏡片1的光出射表面12限定從入射表面11突出的正方錐形突起13。限定每個(gè)突起13的光出射表面12的截面包括相應(yīng)棱錐的側(cè)面。每個(gè)棱錐的底部具有底部13a，其是基本上平行于入射平面11的假想平面。斜面13b形成側(cè)面。在該實(shí)施例中，每個(gè)突起13的底部13a基本上是正方形，并定位于基本上平行于入射表面11的假想平面中。每個(gè)突起13的斜面13b形成光出射表面12的部分。
假想平面含有形成每個(gè)突起13底部的點(diǎn)和邊。棱鏡片1構(gòu)造為使含有至少一個(gè)突起13底部的假想平面可從含有其它突起13底部的假想平面移位。
本發(fā)明的發(fā)明人用蒙特卡洛方法實(shí)現(xiàn)了光線追蹤模擬。經(jīng)過(guò)模擬，發(fā)明者計(jì)算出當(dāng)突起13的斜面13b的角度改變時(shí)，第一面狀照明裝置的正面亮度(入射表面11的法線方向上的亮度)的變化。下面示出模擬條件。
在本說(shuō)明書(shū)中，由法線和每個(gè)斜面13b限定的角度是指法線和斜面13b上的線限定的角度中最小的角度。在本實(shí)施例中，由法線和每個(gè)斜面13b限定的角度是指由入射表面11的法線與斜面13b中包括斜面13b頂點(diǎn)或是包括相應(yīng)棱錐頂點(diǎn)并垂直橫切相應(yīng)底部13a的線限定的角度。
<例1>
有機(jī)EL器件2和棱鏡片1是每邊長(zhǎng)5cm的正方形板。
光引出表面25和入射表面11之間的距離為10μm。
光引出表面25和反射電極24之間的距離為500μm。
正方形平面距離每個(gè)突起13的頂點(diǎn)10μm并平行于光引出表面25，該正方形平面被設(shè)置為測(cè)量平面。測(cè)量平面的每邊長(zhǎng)均為5cm。
當(dāng)投射到含有光引出表面25的平面上時(shí)，測(cè)量平面的形狀和棱鏡片1的形狀與光引出表面25的形狀匹配。
測(cè)量平面上具有一百萬(wàn)條光線。
突起13具有相同的形狀。每個(gè)突起13的每個(gè)底部13a長(zhǎng)100μm。
棱鏡片1的折射率為1.50。
每個(gè)底部13a與相應(yīng)鄰接的一對(duì)突起13(棱錐)共用。然而，每個(gè)最外面的突起13的外底部13a不與任何其它突起13共用。
在圖2中，突起13的每個(gè)斜面13b和入射表面11的法線11H限定的角稱為角θ。如表1所示，當(dāng)角θ變化時(shí)，模擬出入射表面11的法線11H方向上的亮度，或是正面亮度。
結(jié)果示于表1中。在表1中，該亮度被表示為相對(duì)于有機(jī)EL器件2的光引出表面25法線方向上的亮度，也就是相對(duì)于正面亮度的正面亮度比(亮度比)。
圖3中所示第一棱鏡片1a是圖2中所示第一棱鏡片1的改型。該第一棱鏡片1a具有圓錐形突起14。每個(gè)突起14具有直徑為100μm的圓底部14a。突起14被設(shè)置為每一對(duì)相鄰的底部14a彼此相接觸。突起14被排列為最靠近排列的六邊形結(jié)構(gòu)。其它結(jié)構(gòu)與圖1中所示第一面狀照明裝置的結(jié)構(gòu)相同。關(guān)于第一棱鏡片1a，如下表2所示，由突起14的每個(gè)斜面14b和入射表面11的法線11H限定的角度發(fā)生了變化，并且模擬出入射表面的法線方向上的亮度。
結(jié)果如表2中所示。在表2中，亮度也被表示為有機(jī)EL器件2的光引出表面25的正面亮度，也就是表示為相對(duì)于只包括有機(jī)EL器件2的面狀照明裝置的正面亮度的比(正面亮度比)。
表1在折射率為1.50(n＝1.50)的棱鏡片中的角θ、正面亮度比、和每個(gè)角θ的正面亮度比相對(duì)于角θ為45°時(shí)的正面亮度比的量(比例)。

表2由圓錐的斜面14b和入射表面的法線11H限定的角θ、正面亮度比、和每個(gè)角θ的正面亮度比相對(duì)于角θ為45°時(shí)的正面亮度比的量(比例)。

(估計(jì))根據(jù)公式1所示的斯涅耳折射定律，當(dāng)突起13的每個(gè)斜面13b和入射表面11的法線11H限定的角度，或是突起14的每個(gè)斜面14b和法線11H限定的角度為25°時(shí)，正面亮度應(yīng)為最大值。然而，從表1和2中顯而易見(jiàn)，無(wú)論突起為正方錐形還是圓錐形，都存在正面亮度大于斜面角為25°時(shí)亮度的角度。即，本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在突起斜面的某些角度處，正面亮度增加到不考慮反射特性的傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)不能達(dá)到的水平。換句話說(shuō)，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了對(duì)于表現(xiàn)出較高光學(xué)特性的棱鏡片和面狀照明裝置的要求。下面將作出詳細(xì)的估計(jì)。
參照表1，當(dāng)突起13的斜面13b滿足下述條件(1-1)時(shí)，正面亮度高于角度為25°時(shí)的情況，當(dāng)使用的設(shè)計(jì)根據(jù)斯涅耳定律而不考慮反射特性時(shí)，在25°處正面亮度期望為最大。即，當(dāng)斜面角被設(shè)為下述角度范圍的任一角度時(shí)，可獲得基本上令人滿意的光學(xué)特性(改變光線路徑和匯集光的特性)。
(1-1)角大于30°且小于55°。
當(dāng)突起13的斜面13b的角度θ的設(shè)計(jì)滿足下述條件(1-2)至(1-5)的任意項(xiàng)時(shí)，正面亮度高于斜面角為25°時(shí)的情況。根據(jù)本實(shí)施例的棱鏡片和面狀照明裝置具有較高的光學(xué)特性。
(1-2)角不小于35°且小于55°。
(1-3)角不小于35°且不大于50°。
(1-4)角大于30°且不大于50°。
(1-5)角為45°±7°。
(估計(jì)2)使用圖4中所示的市售棱鏡片10a作為比較例。棱鏡片10a包括入射表面110a和彼此平行排列的三角柱形棱鏡130a。在上述模擬條件下，進(jìn)行使用棱鏡片10a的面狀照明裝置的正面亮度模擬。結(jié)果，正面亮度為1.30。模擬條件如下所示。
棱鏡片10a的折射率為1.60。
三角柱(棱柱)的每個(gè)斜面130a-1相對(duì)于入射表面110a法線的角度為45°。45°角是表1中入射表面法線和棱錐或圓錐斜面限定的角度，在該角度處正面亮度最大。
除了已列出的條件，例如，有機(jī)EL器件2的光發(fā)射特性和反射特性，與前述模擬條件相同。
圖4比較例的模擬結(jié)果和表1的模擬結(jié)果之間的比較顯示，設(shè)置突起13的斜面13b的角度范圍以滿足下述條件(2-1)，使得正面亮度大于圖4的比較例的亮度。
(2-1)角大于35°且小于55°。
另外，當(dāng)突起13的斜面13b的角度θ被設(shè)置以滿足下述任一條件(2-2)至(2-5)時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置表現(xiàn)出的光學(xué)特性優(yōu)于圖4的比較例。
(2-2)角大于35°且不大于50°。
(2-3)角不小于40°且小于55°。
(2-4)角不小于40°且不大于50°。
(2-5)角為45°±5°。
(估計(jì)3)圖5表示另一種比較例的面狀照明裝置。圖5的照明裝置由兩個(gè)棱鏡片10a、10b堆疊而成，這兩個(gè)棱鏡片與估計(jì)(2)中使用的圖4所示的棱鏡片相同。棱鏡片10a、10b分別具有三角柱形棱鏡130a、130b。堆疊棱鏡片10a、10b使棱鏡130a、130b彼此垂直放置。根據(jù)圖5的模擬結(jié)果，正面亮度為1.50。除了上述兩棱鏡片堆疊使得棱鏡彼此正交設(shè)置的條件之外，其它模擬條件與估計(jì)(2)中比較例的模擬條件相同。
從比較例和表1中顯而易見(jiàn)，在滿足下述條件(3-1)的角度范圍中，本實(shí)施例的第一面狀照明裝置具有比圖5所示的面狀照明裝置更大的正面亮度。即，當(dāng)斜面角度設(shè)置在下述角度范圍內(nèi)時(shí)，所獲得的光匯集特性(光學(xué)特性)優(yōu)于傳統(tǒng)的裝置。
(3-1)角大于40°且小于47.5°。
此外，當(dāng)突起13的斜面13b的角度θ被設(shè)置以滿足下述任一條件(3-2)至(3-7)時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置表現(xiàn)出的光學(xué)特性優(yōu)于圖5所示面狀照明裝置。
(3-2)角大于40°且不大于46°。
(3-3)角不小于42.5°且小于47.5°。
(3-4)角不小于42.5°且不大于46°。
(3-5)角大于40°且不大于46.5°。
(3-6)角不小于42.5°且不大于46.5°。
(3-7)角為45°±1.5°。
(估計(jì)4)從表1和表2中顯而易見(jiàn)，突起13的斜面13b滿足下述條件(4-1)的棱鏡片，其正面亮度高于具有圓錐形突起14的棱鏡片的正面亮度，其中斜面14b相對(duì)于入射表面法線11H的角度與斜面13b的相同。此外，在這種情況中，具有突起13的棱鏡片還具有正面亮度比不小于1.20的足夠光學(xué)性能。這些結(jié)果被認(rèn)為是由于可在光出射表面12上設(shè)置的、比圓錐形突起更密集的正方形棱錐導(dǎo)致的。
(4-1)角大于30°且小于55°。
此外，當(dāng)突起13的斜面13b的角度θ被設(shè)置以滿足下述任一條件(4-2)至(4-4)時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置表現(xiàn)出的光學(xué)特性優(yōu)于具有帶有斜面14b的圓錐形突起14的棱鏡片。
(4-2)角大于30°且不大于50°。
(4-3)角不小于35°且小于55°。
(4-4)角不小于35°且不大于50°。
此外，當(dāng)突起13的斜面13b的角度θ被設(shè)置以滿足下述任一條件(4-5)至(4-6)時(shí)，正面亮度大于具有帶有斜面14b的圓錐形突起14的棱鏡片。
(4-5)角大于30°且不大于60°。
(4-6)角不小于35°且不大于60°。
(估計(jì)5)從表1和表2顯而易見(jiàn)，當(dāng)正方錐突起13的斜面13b的角度θ被設(shè)置以滿足條件(5-1)時(shí)，正面亮度比大于突起為圓錐形(斜面14b的角為45°)時(shí)的最大正面亮度比。這被認(rèn)為是由于可在第一棱鏡片1的光出射表面12上密集地設(shè)置的正方形棱錐導(dǎo)致的。
(5-1)角大于40°且小于50°。
此外，當(dāng)突起13的斜面13b的角度θ被設(shè)置以滿足下述任一條件(5-2)至(5-4)時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置像在上述例子中一樣表現(xiàn)出較高的光學(xué)特性。
(5-2)角大于40°且不大于47.5°。
(5-3)角不小于42.5°且小于50°。
(5-4)角不小于42.5°且不大于47.5°。
(估計(jì)6)從表1顯而易見(jiàn)，當(dāng)突起13的角θ為45°時(shí)與角θ為其它值的情況相比，棱鏡片1和面狀照明裝置具有顯著的高性能。即，當(dāng)角θ為45°時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度比最大為1.69。
當(dāng)角θ滿足下述條件(6-1)或優(yōu)選滿足條件(6-2)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的90％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置的性能與角θ為45°時(shí)基本上相同。
(6-1)角為45°±2.5°。
(6-2)角為45°±1.5°。
當(dāng)角θ滿足下述條件(6-3)或優(yōu)選滿足條件(6-4)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的80％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置的性能與角θ為45°時(shí)基本上相同。
(6-3)角為45°±5°。
(6-4)角為45°±2.5°。
圖1所示的第一面狀照明裝置101和棱鏡片1可用傳統(tǒng)的方法形成。
有機(jī)EL器件2可由用于形成傳統(tǒng)有機(jī)EL器件的薄膜形成方法構(gòu)成。即，有機(jī)EL器件2由用于傳統(tǒng)有機(jī)EL器件的適當(dāng)層壓材料形成。
第一棱鏡片1可通過(guò)在刻有棱錐的模具中澆注并凝固例如玻璃或樹(shù)脂的材料形成。第一棱鏡片1也可用傳統(tǒng)的圖案形成法形成，其中圖案形成在玻璃或樹(shù)脂上。另外，第一棱鏡片1還可通過(guò)在透明板上雕刻突起13來(lái)形成。
對(duì)于面狀照明裝置，有機(jī)EL器件2和第一棱鏡片1可通過(guò)傳統(tǒng)的裝配方法或是裝配元件彼此連接。
第一棱鏡片1具有多個(gè)正方錐，正方錐在與入射表面11的相對(duì)側(cè)上具有上述角度范圍之一的斜面。這些正方錐密集并全部覆蓋表面。因此，在特定方向上的亮度顯著地增加。
特別的，在本實(shí)施例中，由具有各向同性光發(fā)射特性和反射特性的面狀發(fā)光器件產(chǎn)生的光的路徑，被有效地轉(zhuǎn)換至特定方向(在本說(shuō)明書(shū)中，是指前方向)。即，在本實(shí)施例中，與圖4、5和17至22中所示的不需要考慮反射特性就形成的傳統(tǒng)棱鏡片10a、10b、400、400a、401不同，獲得了大大提高的光學(xué)特性，例如光匯集特性。
此外，具有第一棱鏡片1的第一面狀照明裝置101與具有不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片的面狀照明裝置相比，在特定方向上有較高的亮度，例如，在入射表面11的法線方向上(前方向)。
在上述模擬的條件下，針對(duì)棱鏡片折射率為1.50的情況進(jìn)行模擬。如上述模擬中，本實(shí)施例的棱鏡片，其角θ的值大于傳統(tǒng)的棱鏡片，具有較高的光學(xué)特性。具體測(cè)量結(jié)果如下所示。
<例2>
在例2中，除了第一棱鏡片1的折射率設(shè)為1.4之外，面狀照明裝置與例1中的設(shè)計(jì)相同，并在上述條件下完成光學(xué)模擬。結(jié)果示于表3中。
表3在折射率為1.40(n＝1.40)的棱鏡片中的角θ、正面亮度比、和每個(gè)角θ的正面亮度比相對(duì)于角θ為45°時(shí)的正面亮度比的量(比例)。


(估計(jì))從表3中顯而易見(jiàn)，即使在棱鏡片的折射率為1.4時(shí)，在某些角度正面亮度也高于不考慮反射特性、角度θ設(shè)為17°時(shí)的情況。也就是說(shuō)，本發(fā)明的發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的棱鏡片和面狀照明裝置的構(gòu)造具有不能通過(guò)不考慮反射特性的傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)獲得的較高光學(xué)特性。下文將詳細(xì)描述該估計(jì)。
(估計(jì)7)當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述條件(7-1)時(shí)，正面亮度比高于不考慮反射特性時(shí)角θ設(shè)計(jì)為17°時(shí)的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(7-1)角大于17°并小于60°。
當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述任一條件(7-2)至(7-3)時(shí)，正面亮度比高于不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(7-2)角不小于20°且小于60°。
(7-3)角為45°±15°。
(估計(jì)8)當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述條件(8-1)時(shí)，正面亮度高于1.30，該值為使用市售棱鏡片時(shí)估計(jì)(2)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(8-1)角大于32.5°且小于47°。
當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述任一條件(8-2)至(8-5)時(shí)，正面亮度比不小于1.30。
(8-2)角大于32.5°且不大于46.5°。
(8-3)角不小于35°且小于47°。
(8-4)角不小于35°且不大于46.5°。
(8-5)角為45°±1.5°。
(估計(jì)9)
從表3中顯而易見(jiàn)，當(dāng)角θ為45°時(shí)與角θ為其它值相比，棱鏡片和面狀照明裝置具有顯著的較高性能。即，當(dāng)角θ為45°時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比為1.44。
當(dāng)角θ滿足下述條件(9-1)或是優(yōu)選滿足條件(9-2)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的90％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置與角θ為45°時(shí)具有基本上相同的性能。
(9-1)角為45°±5°。
(9-2)角為45°±1.5°。
當(dāng)角θ滿足下述條件(9-3)或優(yōu)選滿足條件(9-4)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的80％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置與角θ為45°時(shí)具有基本上相同的性能。
(9-3)角為45°±10°。
(9-4)角為45°±2.5°。
另外，當(dāng)角θ近似為51°時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置具有其正面亮度比不小于角θ為45°時(shí)的80％的性能。而且，當(dāng)角θ大于47.5°且小于60°時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置具有其正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的70％的性能。
<例3>
在例3中，除了第一棱鏡片1的折射率設(shè)為1.45外，面狀照明裝置與例1中的設(shè)計(jì)相同，并在上述條件下進(jìn)行光學(xué)模擬。其結(jié)果示于表4中。
表4在折射率為1.45(n＝1.45)時(shí)的棱鏡片中的角θ、正面亮度比、和每個(gè)角θ的正面亮度比相附于角θ為45°時(shí)的正面亮度比的量(比例)。

(估計(jì))從表4中顯而易見(jiàn)，即使當(dāng)棱鏡片的折射率為1.45時(shí)，在某些角度的正面亮度也高于不考慮反射特性、角度θ設(shè)為20.5°時(shí)的情況。也就是說(shuō)，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的棱鏡片和面狀照明裝置的構(gòu)造具有不能通過(guò)不考慮反射特性的傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)獲得的較高光學(xué)特性。下文將詳細(xì)描述該估計(jì)。
(估計(jì)10)
當(dāng)角θ設(shè)置的范圍滿足下述條件(10-1)時(shí)，其正面亮度比高于或等于角θ為20.5°的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(10-1)角大于20.5°且小于60°。
當(dāng)角θ設(shè)置的范圍滿足下述任一條件(10-2)至(10-5)時(shí)，其正面亮度比高于或等于不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(10-2)角不小于25°且小于60°。
(10-3)角大于20.5°且不大于55°。
(10-4)角不小于25°且不大于55°。
(10-5)角為45°±10°。
當(dāng)角θ設(shè)置的范圍滿足下述任一條件(10-6)至(10-10)時(shí)，該棱鏡片和面狀照明裝置的性能優(yōu)于不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片和面狀照明裝置。即，其正面亮度比高于不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(10-6)角大于20.5°且小于55°。
(10-7)角不小于25°且不大于50°。
(10-8)角大于20.5°且小于55°。
(10-9)角不小于25°且不大于50°。
(10-10)角為45°±5°。
(估計(jì)11)當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述條件(11-1)時(shí)，正面亮度高于或者等于1.30，該值為使用市售棱鏡片時(shí)估計(jì)(2)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(11-1)角大于35°且小于50°。
當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(11-2)至(11-5)時(shí)，其正面亮度高于或等于使用市售棱鏡片的面狀照明裝置的正面亮度比。
(11-2)角大于35°且不大于47.5°。
(11-3)角不小于40°且小于50°。
(11-4)角不小于40°且不大于47.5°。
(11-5)角為45°±2.5°。
另外，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(11-6)至(11-10)時(shí)，其正面亮度比高于或等于使用市售棱鏡片的面狀照明裝置的正面亮度比。
(11-6)角大于35°且小于47.5°。
(11-7)角大于35°且不大于47°。
(11-3)角不小于40°且小于47.5°。
(11-9)角不小于40°且不大于47°。
(11-5)角為45°±2°。
(估計(jì)12)當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述條件(12-1)時(shí)，其正面亮度比高于或等于1.50，該值為使用兩片市售棱鏡片的估計(jì)(3)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(12-1)角大于43.5°且小于46°。
當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(12-2)至(12-5)時(shí)，其正面亮度比高于估計(jì)(3)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(12-2)角大于43.5°且不大于45.5°。
(12-3)角不小于44°且小于46°。
(12-4)角不小于44°且不大于45.5°。
(12-5)角為45°±0.5°。
(估計(jì)13)從表4中顯而易見(jiàn)，當(dāng)角θ為45°時(shí)與角θ為其它值時(shí)相比較，棱鏡片和面狀照明裝置具有顯著優(yōu)良的性能。即，當(dāng)較θ為45°時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比為1.62。
此外，當(dāng)角θ滿足下述條件(13-1)或是優(yōu)選滿足條件(13-2)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的90％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置與θ為45°時(shí)具有基本上相同的性能。
(13-1)角為45°±2°。
(13-2)角為45°±1.5°。
當(dāng)角θ滿足下述條件(13-3)或是優(yōu)選滿足條件(13-4)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的80％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置與θ為45°時(shí)具有基本上相同的性能。
(13-3)角為45°±10°。
(13-4)角為45°±2.5°。
<例4>
在例4中，除了第一棱鏡片1的折射率設(shè)為1.64外，面狀照明裝置與例1中的設(shè)計(jì)相同，并在上述條件下進(jìn)行光學(xué)模擬，其結(jié)果示于表5中。
表5在折射率為1.64(n＝1.64)的棱鏡片中的角θ、正面亮度比、和每個(gè)角θ的正面亮度比相對(duì)于角θ為45°時(shí)的正面亮度比的量(比例)。


(估計(jì))從表5中顯而易見(jiàn)，即使當(dāng)棱鏡片的折射率為1.64時(shí)，在某些角度的正面亮度也高于不考慮反射特性、角度θ設(shè)為34°時(shí)的情況。也就是說(shuō)，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的棱鏡片和面狀照明裝置的構(gòu)造具有不能通過(guò)不考慮反射特性的傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)獲得的較高光學(xué)特性。下文將詳細(xì)描述該估計(jì)。
(估計(jì)14)當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述條件(14-1)時(shí)，其正面亮度比高于不考慮反射特性設(shè)計(jì)的角θ為34°的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(14-1)角大于34°且小于50°。
此外，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(14-2)至(14-5)時(shí)，其正面亮度比高于或等于不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(14-2)角不小于40°且小于50°。
(14-3)角大于34°且不大于47.5°。
(14-4)角不小于40°且不大于47.5°。
(14-5)角為45°±2.5°。
(估計(jì)15)當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述條件(15-1)時(shí)，其正面亮度比高于或等于1.30，該值為使用市售棱鏡片的估計(jì)(2)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(15-1)角大于34°且小于50°。
此外，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(15-2)至(15-5)時(shí)，正面亮度比高于或等于具有市售棱鏡片的面狀照明裝置的正面亮度比。
(15-2)角大于34°且不大于47.5°。
(15-3)角不小于40°且小于50°。
(15-4)角不小于40°且不大于47.5°。
(15-5)角為45°±2.5°。
(估計(jì)16)當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述條件(16-1)時(shí)，正面亮度高于或者等于1.50，該值為使用兩片市售棱鏡片的估計(jì)(3)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(16-1)角大于34°且小于50°。
此外，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(16-2)至(16-5)時(shí)，其正面亮度比高于估計(jì)(3)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(16-2)角大于34°且不大于47.5°。
(16-3)角不小于40°且小于50°。
(16-4)角不小于40°且不大于47.5°。
(16-5)角為45°±2.5°。
(估計(jì)17)從表5中顯而易見(jiàn)，當(dāng)角θ為45°時(shí)與角θ為其它值時(shí)相比較，棱鏡片和面狀照明裝置具有顯著優(yōu)良的性能。即，當(dāng)角θ為45°時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比為1.72。
此外，當(dāng)角θ滿足下述條件(17-1)或是優(yōu)選滿足條件(17-2)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的90％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置與角θ為45°時(shí)具有基本上相同的性能。
(17-1)角為45°±2.5°。
(17-2)角為45°±2°。
當(dāng)角θ滿足下述條件(17-3)或是優(yōu)選滿足條件(17-4)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的80％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置與角θ為45°時(shí)具有基本上相同的性能。
(17-3)角為45°±5°。
(17-4)角為45°±2.5°。
另外，當(dāng)角θ大約為52.5°時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置具有其正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的80％的性能。另外，當(dāng)角θ大于47.5°且小于57.5°時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置具有其正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的70％的性能。
<例5>
在例5中，除了第一棱鏡片1的折射率設(shè)為1.7外，面狀照明裝置與例1中的設(shè)計(jì)相同，并在上述條件下進(jìn)行光學(xué)模擬。其結(jié)果示于表6中。
表6
在折射率為1.70(n＝1.70)的棱鏡片中的角θ、正面亮度比、和每個(gè)角θ的正面亮度比相對(duì)于角θ為45°時(shí)的正面亮度比的量(比例)。

(估計(jì))
從表6中顯而易見(jiàn)，即使當(dāng)棱鏡片的折射率為1.7時(shí)，在某些角度的正面亮度也高于角度θ設(shè)為37.5°時(shí)的情況。也就是說(shuō)，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的棱鏡片和面狀照明裝置的構(gòu)造具有不能通過(guò)不考慮反射特性設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)棱鏡片獲得的較高光學(xué)特性。下文將詳細(xì)描述該估計(jì)。
(估計(jì)18)當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述條件(18-1)時(shí)，其正面亮度比高于不考慮反射特性設(shè)計(jì)的角θ為34°時(shí)的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(18-1)角大于37.5°且小于57.5°。
此外，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(18-2)至(18-5)時(shí)，其正面亮度比高于或等于不考慮反射特性設(shè)計(jì)的棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比。
(18-2)角不小于40°且小于57.5°。
(18-3)角大于37.5°且不大于55°。
(18-4)角不小于40°且不大于55°。
(18-5)角為45°±5°。
(估計(jì)19)當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述條件(19-1)時(shí)，正面亮度高于或等于1.30，該值為具有市售棱鏡片時(shí)估計(jì)(2)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(19-1)角大于37.5°且小于57.5°。
當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(19-2)至(19-5)時(shí)，正面亮度比高于或等于具有市售棱鏡片的面狀照明裝置的正面亮度比。
(19-2)角大于37.5°且不大于55°。
(19-3)角不小于40°且小于57.5°。
(19-4)角不小于40°且不大于55°。
(19-5)角為45°±5°。
(估計(jì)20)當(dāng)設(shè)置的角θ的范圍滿足下述條件(20-1)時(shí)，其正面亮度高于或等于1.50，該值為具有兩片市售棱鏡片的估計(jì)(3)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(20-1)角大于40°且小于50°。
此外，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(20-2)至(20-5)時(shí)，其正面亮度比高于估計(jì)(3)的面狀照明裝置的正面亮度比。
(20-2)角大于40°且不大于47.5°。
(20-3)角不小于42.5°且小于50°。
(20-4)角不小于42.5°且不大于47.5°。
(20-5)角為45°±2.5°。
(估計(jì)21)從表6中顯而易見(jiàn)，角θ為45°時(shí)與角θ為其它值相比，棱鏡片和面狀照明裝置具有顯著的較高性能。即，當(dāng)角θ為45°時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置的正面亮度比為1.68。
此外，當(dāng)角θ滿足下述條件(21-1)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的90％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置與角θ為45°時(shí)具有基本上相同的性能。
(21-1)角為45°±2.5°。
當(dāng)角θ滿足下述條件(21-2)或是優(yōu)選的條件(21-3)時(shí)，棱鏡片1和面狀照明裝置的正面亮度不小于角θ為45°時(shí)的80％。即，棱鏡片1和面狀照明裝置與角θ為45°時(shí)具有基本上相同的性能。
(21-2)角為45°±10°。
(21-3)角為45°±5°。
從表1至表6，即使第一棱鏡片的折射率設(shè)為不同于上述列出值的任意值，其結(jié)果也同上述列出的結(jié)果相類似。
下述相對(duì)于第一棱鏡片和第一面狀照明裝置的觀點(diǎn)是正確的。
<通用估計(jì)>
(i)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)棱鏡片被設(shè)計(jì)為使得由每個(gè)突起13的斜面13b和入射表面11的法線11H所限定的角θ的范圍滿足下述任一條件(i-1)至(i-5)時(shí)，該棱鏡片的光學(xué)特性(改變光線路徑的特性和匯集光的特性)優(yōu)于其角θ是不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片。
(i-1)角大于17°且小于60°。
(i-2)角大于20.5°且小于60°。
(i-3)角大于30°且小于55°。
(i-4)角大于34°且小于50°。
(i-5)角大于37.5°且小于57.5°。
此外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述條件(i-6)，優(yōu)選滿足條件(i-7)，更優(yōu)選滿足條件(i-8)，更進(jìn)一步優(yōu)選滿足條件(i-9)，并且特別優(yōu)選滿足條件(i-10)時(shí)，棱鏡片和面狀照明裝置具有優(yōu)于其設(shè)計(jì)不考慮反射特性的棱鏡片的光學(xué)特性。
(i-6)角為45°±15°。
(i-7)角為45°±10°。
(i-8)角為45°±7°。
(i-9)角為45°±5°。
(i-10)角為45°±2.5°。
(ii)如果面狀照明裝置具有棱鏡片，該棱鏡片的角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(ii-1)至(ii-5)，那么該面狀照明裝置的正面亮度高于圖4中所示具有一個(gè)傳統(tǒng)棱鏡片的面狀照明裝置的正面亮度。也就是說(shuō)，如果角θ設(shè)為上述列出范圍的任一范圍，那么棱鏡片具有顯著提高的光學(xué)性能，特別是，棱鏡片在給定上述條件下具有不小于1.30的正面亮度比。
(ii-1)角大于32.5°且小于47°。
(ii-2)角大于35°且小于55°。
(ii-3)角大于34°且小于47.5°。
(ii-4)角大于35°且小于47°。
(ii-5)角大于37.5°且小于57.5°。
即，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，如果角θ設(shè)置在范圍(ii-6)中，其中角大于32.5°且小于57.5°，則其正面亮度比不小于1.30。
此外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述條件(ii-7)，優(yōu)選滿足條件(ii-8)，更優(yōu)選滿足條件(ii-9)，進(jìn)一步優(yōu)選滿足條件(ii-10)時(shí)，其正面亮度比不小于1.30。
(ii-7)角為45°±5°。
(ii-8)角為45°±2.5°。
(ii-9)角為45°±2°。
(ii-10)角為45°±1.5°。
(iii)如果面狀照明裝置具有棱鏡片，該棱鏡片的角θ的設(shè)置范圍滿足下述任一條件(iii-1)至(iii-4)，該面狀照明裝置的正面亮度高于圖5中所示具有兩片傳統(tǒng)棱鏡片的面狀照明裝置，其中這兩片棱鏡片被設(shè)置為使得棱錐彼此垂直放置。即，如果角θ設(shè)為上述列出范圍的任一范圍，那么該棱鏡片都有顯著提高的光學(xué)特性。特別的，在上述給定條件下，該棱鏡片具有不小于1.50的正面亮度比。
(iii-1)角大于34°且小于50°。
(iii-2)角大于40°且小于50°。
(iii-3)角大于40°且小于47.5°。
(iii-4)角大于43.5°且小于46°。
另外，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍滿足下述條件(iii-5)，優(yōu)選滿足條件(iii-6)，特別優(yōu)選滿足條件(ii-7)時(shí)，獲得了正面亮度比為1.50的改進(jìn)的棱鏡片和改進(jìn)的面狀照明裝置。
(iii-5)角為45°±2.5°。
(iii-6)角為45°±1.5°。
(iii-7)角為45°±0.5°。
(iv)角θ的范圍為大于35°且不大于60°的棱鏡片，其光匯集特性優(yōu)于具有圓錐形突起的棱鏡片，該圓錐形突起的角θ相對(duì)于入射表面的法線11H具有相同的角度范圍，或是在大于35°且不大于60°的范圍內(nèi)。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因被認(rèn)為是棱錐形突起與圓錐形突起相比可被更密集地設(shè)置在入射表面的相對(duì)側(cè)上，即，在光出射表面12上。
(v)角θ的范圍為大于35°且不大于55°的棱鏡片，其光匯集特性優(yōu)于具有圓錐形突起的棱鏡片，該圓錐形突起的角θ相對(duì)于入射表面的法線11H具有相同的角度范圍，或是在大于35°且不大于55°的范圍內(nèi)。在這種情況中，棱鏡片和使用該棱鏡片的面狀照明裝置具有優(yōu)良的光學(xué)特性，如1.20的正面亮度比。
(vi)角θ為大于40°且小于50°的棱鏡片，其光學(xué)特性優(yōu)于具有圓錐形突起并且折射率相同的棱鏡片。
(vii)當(dāng)角θ設(shè)為45°時(shí)，本實(shí)施例中的棱鏡片和面狀照明裝置與具有相同折射率和不同角θ的棱鏡片和面狀照明裝置相比，具有最高的正面亮度比。此外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)角θ的設(shè)置范圍相對(duì)于45°滿足下述條件(vii-1)，優(yōu)選滿足條件(vii-2)，更優(yōu)選滿足條件(vii-3)，更進(jìn)一步優(yōu)選滿足條件(vii-4)，并且特別優(yōu)選滿足(vii-5)時(shí)，其光學(xué)特性與角θ為45°時(shí)基本上相同。
(vii-1)角為45°±10°。
(vii-2)角為45°±5°。
(vii-3)角為45°±2.5°。
(vii-4)角為45°±2°。
(vii-5)角為45°±1.5°。
<機(jī)構(gòu)>
本實(shí)施例的面狀照明裝置具有提高的正面亮度的原因是由于下述機(jī)構(gòu)1至4中所述光路(光)的存在。本發(fā)明的發(fā)明者通過(guò)在上述所列條件下重復(fù)進(jìn)行模擬，披露該光路的存在。
<機(jī)構(gòu)1>
當(dāng)棱鏡片1的突起13構(gòu)造為其角θ的范圍不小于25°且不大于45°時(shí)，如圖13所示，通過(guò)其中一個(gè)突起13出射的一些光在鄰近突起13之一的斜面13b處遵循菲涅爾反射并沿著向前的方向前進(jìn)。
因此，即使角θ大于不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片1的情況，正面亮度也得到了提高。
<機(jī)構(gòu)2>
當(dāng)突起13的角θ的值接近45°時(shí)，棱鏡片1在向前方向上出射具有下述特性的光。
如圖14(b)所示，當(dāng)投射在入射表面11上時(shí)，光線LA的方向與含有相鄰?fù)黄鸬捻旤c(diǎn)的線重合。
在圖14(a)的截面圖中，光線LA為射到斜面13b-1上的入射光。
在圖14(a)的截面圖中，光線LA與射到斜面13b-2的光線LB具有相同的入射角并折射到向前方向，其中斜面13b-2與斜面13b-1相對(duì)。
光線LA被斜面13b-1全反射并經(jīng)過(guò)斜面13b-2出射到外部。光線LA然后射到鄰近的突起13并被位于斜面13b-3相對(duì)側(cè)的斜面13b-4全反射，其中光線LA經(jīng)過(guò)斜面13b-3射入突起13。
在上述條件的圖14(a)的截面圖中，計(jì)算出突起13A和13B之間光線LA的前進(jìn)方向。結(jié)果表明，光線LA的前進(jìn)方向基本上平行于入射表面11。因?yàn)榘ㄍ黄?3A、13B的整個(gè)棱鏡片1具有統(tǒng)一的折射率，所以光線LA在斜面13b-1的入射角和光線LA在斜面13b-4的入射角基本上相同。因此，被反射電極24反射的光線LA′基本上平行于圖14(a)的截面圖中的光線LA。當(dāng)射到與斜面13b-2和13b-4相同側(cè)的斜面13b-6時(shí)，光線LA′沿向前方向出射。
經(jīng)過(guò)突起13A被射出之后，光線LA在突起13B的斜面13b-3遵循菲涅爾反射。計(jì)算顯示出經(jīng)過(guò)菲涅爾反射的光線LA″也沿向前方向前進(jìn)。
認(rèn)為由于這些光路的存在，本實(shí)施例的棱鏡片和面狀照明裝置在角θ為45°附近時(shí)具有最高的正面亮度。
<機(jī)構(gòu)3>
當(dāng)突起13的角θ的值接近45°時(shí)，棱鏡片1在向前方向上出射具有下述特性的光。
在圖15(a)的截面圖中，光線LC是射到斜面13b-7上的入射光。
在圖15(a)的截面圖中，光線LC具有與射到和斜面相對(duì)的斜面13b-7或相鄰的斜面13b(在下文中標(biāo)示為13b-8)上的光線LD相同的入射角，光線LD折射到向前方向。
在圖15(b)的前視圖中，光線LC的方向不與含有相鄰?fù)黄?3的頂點(diǎn)的線重合。
模擬的結(jié)果顯示，當(dāng)光線LC被圖15(a)的截面圖中的斜面13b-7全反射時(shí)，光線LC的一些分量以平行于入射表面11的方向前進(jìn)。當(dāng)射到突起13的斜面13b-7或是相對(duì)斜面13b-8時(shí)，這些光分量被朝向反射電極24反射。此時(shí)，由斜面13b-8和光的方向限定的角度基本上與由光線LC和斜面13b-7限定的角度相同。因此，當(dāng)該光被反射電極24和與斜面13b-8同一側(cè)的斜面13b-9反射后，沿向前方向射出(圖中的LC′)。
該結(jié)構(gòu)的效果不能通過(guò)例如圖4的不具有例如突起13的棱錐形突起的傳統(tǒng)棱鏡片而獲得。由此認(rèn)為，本實(shí)施例的面狀照明裝置與具有傳統(tǒng)棱鏡片的面狀照明裝置相比具有更高的正面亮度。
<機(jī)構(gòu)4>
當(dāng)角θ約為52.5°時(shí)，折射率為1.64的棱鏡片具有增加的正面亮度比；當(dāng)角θ約為51°時(shí)，折射率為1.40的棱鏡片具有增加的正面亮度比。這種結(jié)果的原因被認(rèn)為是這些棱鏡片滿足下述條件。
當(dāng)投射到入射表面11上時(shí)，光線LE的方向與含有相鄰?fù)黄鸬捻旤c(diǎn)的線重合。
在圖16(a)的截面圖中，光線LE是射到斜面13b-10上的入射光。
在圖16(a)的截面圖中，光線LE沿平行于射到斜面13b-11的光線LF的方向前進(jìn)并沿向前方向射出，其中斜面13b-11與斜面13b-10相對(duì)。
如圖16(a)所示，光線LE被斜面13b-10全反射，并被斜面13b-11朝向反射電極24反射。
在圖16(a)和16(b)的截面圖中，計(jì)算出光線LE被斜面13b-10反射后，在斜面13b-10和13b-11之間的前進(jìn)方向。結(jié)果表明光線LD的前進(jìn)方向基本上平行于入射表面11。因此，在斜面13b-10處的光線LE的入射角與在斜面13b-11處的出射角基本上相同。因此，如圖16(b)所示，被反射電極24反射的光線LE′基本上平行于光線LE。當(dāng)光線LE′射到與斜面13b-11相同側(cè)的斜面13b-13時(shí)，其沿向前方向射出。
以這種方式，本實(shí)施例的棱鏡片1和面狀照明裝置比傳統(tǒng)的棱鏡片和面狀照明裝置具有更多數(shù)量的光路用以沿向前方向引導(dǎo)光。認(rèn)為本實(shí)施例的棱鏡片1和面狀照明裝置具有增加的正面亮度。
換言之，本實(shí)施例的棱鏡片比傳統(tǒng)的棱鏡片，具有更多的沿著下述光路前進(jìn)的光通量，并因此具有上述顯著提高的光學(xué)特性。
特別的，圖15(a)中的光線LD和圖16(a)中的光線LF在射到斜面13b之一后(暫時(shí)示為13b-A)，沿向前方向射出。圖15(a)中的光線LC沿平行于棱鏡片1中光線LD、LF的方向前進(jìn)并射到不同于斜面13a-A的斜面13b之一(暫時(shí)示為13b-B)上。光線LC被斜面13b-B反射并沿平行于入射表面11的方向前進(jìn)。然后光線LC被不同于斜面13b-B的斜面13b中的另一個(gè)斜面(暫時(shí)示為13b-C)朝向反射電極24反射。光線LC然后被反射電極24朝向棱鏡片1反射。反射光線LC或是光線LC′，然后射到另一斜面13b(暫時(shí)示為13b-D)并從13b-D沿著向前方向出射。
此外，即使反射電極24相對(duì)于光引出表面25(入射表面11)傾斜，第一面狀照明裝置101和第一棱鏡片1還是表現(xiàn)出良好的性能。下文描述實(shí)例。
<例6>
在下文中，面狀照明裝置除了下述不同外，與例1中的面狀照明裝置相同，該面狀照明裝置進(jìn)行與例1相同的模擬。模擬結(jié)果示于表7中。
在例1的面狀照明裝置中，反射電極24的一端(一側(cè))是固定的，另一端是移動(dòng)的。通過(guò)相對(duì)于例1中反射電極24的位置的角度表示移動(dòng)量，該位置稱為0°傾斜角。
角θ設(shè)為35°。
表7當(dāng)折射率為1.5(n＝1.5)且角θ為35°時(shí)，反射器板的傾斜(傾斜角)、正面亮度比、和其正面亮度比相對(duì)于傾斜角為0°時(shí)正面亮度比的量(比例)。

<例7>
在例7中，除了角θ設(shè)為40°之外，面狀照明裝置與例6中的設(shè)計(jì)相同，并且進(jìn)行與例1相同的模擬。模擬結(jié)果示于表8中。
表8當(dāng)折射率為1.5(n＝1.5)且角θ為40°時(shí)，反射器板的傾斜(傾斜角)、正面亮度比、和其正面亮度比相對(duì)于傾斜角為0°時(shí)正面亮度比的量(比例)。

<例8>
在例8中，除了角θ設(shè)為43°之外，面狀照明裝置與例6中的設(shè)計(jì)相同，并且進(jìn)行與例1相同的模擬。模擬結(jié)果示于表9中。
表9當(dāng)折射率為1.5(n＝1.5)且角θ為43°時(shí)，反射器板的傾斜(傾斜角)、正面亮度比、和其正面亮度比相對(duì)于傾斜角為0°時(shí)正面亮度比的量(比例)。

<例9>
在例9中，除了角θ設(shè)為45°之外，面狀照明裝置與例6中的設(shè)計(jì)相同，并且進(jìn)行與例1相同的模擬。模擬結(jié)果示于表10中。
表10當(dāng)折射率為1.5(n＝1.5)且角θ為45°時(shí)，反射器板的傾斜(傾斜角)、正面亮度比、和其正面亮度比相對(duì)于傾斜角為0°時(shí)正面亮度比的量(比例)。

<例10>
在例10中，除了角θ設(shè)為52.5°之外，面狀照明裝置與例6中的設(shè)計(jì)相同，并且進(jìn)行與例1相同的模擬。模擬結(jié)果示于表11中。
表11當(dāng)折射率為1.5(n＝1.5)且角θ為52.5°時(shí)，反射器板的傾斜(傾斜角)、正面亮度比、和其正面亮度比相對(duì)于傾斜角為0°時(shí)正面亮度比的量(比例)。

(估計(jì))隨著反射電極24的傾斜角增加，射到棱鏡片1上的光量減少。然而，如同從例6至例10顯而易見(jiàn)的，即使當(dāng)反射電極24傾斜時(shí)，也可獲得與傾斜角為0°時(shí)相同的正面亮度比。
如從例6中顯而易見(jiàn)的，當(dāng)角θ為35°時(shí)，如果傾斜角在大于0°且小于15°的范圍內(nèi)，可以獲得與傾斜角為0°時(shí)相同的光學(xué)特性。此外，即使當(dāng)傾斜角在大于0°且不大于25°的范圍內(nèi)，也可獲得顯著提高的光學(xué)特性。特別地，該正面亮度比不小于傾斜角為0°時(shí)的83％。
如從例7中顯而易見(jiàn)的，當(dāng)角θ為40°時(shí)，如果傾斜角在大于0°且小于15°的范圍內(nèi)，可以獲得與傾斜角為0°時(shí)相同的光學(xué)特性。此外，即使當(dāng)傾斜角在大于0°且不大于25°的范圍內(nèi)，也可獲得顯著提高的光學(xué)特性。特別地，該正面亮度比不小于傾斜角為0°時(shí)的83％。
如從例8中顯而易見(jiàn)的，當(dāng)角θ為43°且傾斜角在大于0°并且不大于20°的范圍內(nèi)時(shí)，可以獲得顯著提高的光學(xué)特性。特別地，該正面亮度比不小于傾斜角為0°時(shí)的88％。
如從例9中顯而易見(jiàn)的，當(dāng)角θ為45°且傾斜角在大于0°并且不大于10°的范圍內(nèi)時(shí)，可以獲得顯著提高的光學(xué)特性。特別地，該正面亮度比不小于傾斜角為0°時(shí)的81％。此外，即使當(dāng)傾斜角在大于0°且不大于25°的范圍內(nèi)時(shí)，也可獲得顯著提高的光學(xué)特性。特別地，該正面亮度比不小于傾斜角為0°時(shí)的67％。
如從例10中顯而易見(jiàn)的，當(dāng)角θ為52.5°且傾斜角在大于0°并且不大于25°的范圍內(nèi)時(shí)，可以獲得與傾斜角為0°時(shí)相同或更好的正面亮度比。
以這種方式，當(dāng)執(zhí)行上述模擬時(shí)，如果傾斜角在大于0°且不大于25°的范圍內(nèi)，特別是當(dāng)傾斜角在大于0°且不大于10°的范圍內(nèi)時(shí)，也可獲得與傾斜角為0°時(shí)基本上相同的光學(xué)特性。
因此，其中多個(gè)微粒形成在至少一個(gè)反射電極24上的面狀照明裝置具有顯著提高的光學(xué)特性。相比較不具有微粒的有機(jī)EL器件，形成的微粒增加了從有機(jī)EL器件2中出射的光量。此外，棱鏡片1還增加了正面亮度。
在上述實(shí)施例中，棱鏡片1可相對(duì)于反射電極24傾斜。
即使如下文所述進(jìn)行變型，第一面狀照明裝置和第一棱鏡片仍具有不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)棱鏡片不能達(dá)得的優(yōu)良的光學(xué)特性。
下文描述本實(shí)施例的變型。只要下述變型不相互沖突，它們可組合。
<變型1除了正方錐之外的棱錐突起>
第一棱鏡片上的突起13可為除了正方錐之外的棱錐。如上所述，第一棱鏡片在特定方向上具有顯著提高的亮度，其原因在于突起的斜面13b在上述任一角θ的范圍內(nèi)。因此，只要突起13的斜面13b在上述任一角θ的范圍內(nèi)，突起13的形狀可改變?yōu)槌苏藉F之外的棱錐。例如，即使突起13形成為如三棱錐、等邊三棱錐、四棱錐、六棱錐或是等邊六棱錐，也可獲得與上述相同的光學(xué)特性。
此時(shí)，每個(gè)棱錐至少一個(gè)側(cè)面的角度必須在上述任一范圍內(nèi)。優(yōu)選的，如果棱錐設(shè)計(jì)為使得每個(gè)棱錐所有側(cè)面的角度都在該任一角度范圍內(nèi)，可獲得具有顯著提高的光學(xué)特性的棱鏡片和面狀照明裝置。
當(dāng)使用正方錐形突起時(shí)，如果棱錐或突起密集地排列在入射表面的相對(duì)側(cè)上，可獲得較高的改變光路特性。因此，在所有類型的棱錐中優(yōu)選等邊三棱錐、正方錐、四棱錐、六棱錐和等邊六棱錐，因?yàn)槊糠N棱錐的每一邊可設(shè)置為與相鄰棱錐共用。
如果突起13通過(guò)雕刻透明板形成，則突起13的形狀優(yōu)選為正方錐，因?yàn)槠涞窨痰牟襟E數(shù)量少于其它類型的棱錐的情況。
<變型2截棱錐>
如從上述模擬結(jié)果中顯而易見(jiàn)的，由于作為突起13的每個(gè)棱錐，其斜面13b的角度被設(shè)置為滿足上述任一條件，所以棱鏡片1具有提高的改變光路的特性。因此，如果突起斜面的角度在上述任一角度范圍內(nèi)，可獲得改良的棱鏡片。即，即使突起為截棱錐或是即使每個(gè)棱錐的一個(gè)或多個(gè)斜面是彎曲的，也可能提高光學(xué)特性至不考慮反射特性設(shè)計(jì)而成的棱鏡片不可達(dá)到的水平。即，可形成具有優(yōu)良光學(xué)特性和不同于傳統(tǒng)棱鏡片和面狀照明裝置的棱鏡片和面狀照明裝置。
用示于圖6中的棱鏡片進(jìn)行模擬，該棱鏡片的斜面13b相對(duì)于入射表面的法線11H的角θ設(shè)為45°。除了該棱鏡片用正方截棱錐取代正方錐之外，其它條件與上述的模擬條件相同。該模擬結(jié)果示于圖7的圖表中。圖表中的水平軸表示每個(gè)截棱錐上表面13c和下表面13a的面積比。垂直軸表示相對(duì)于有機(jī)EL器件2的正面亮度的正面亮度比。
如從圖7中顯而易見(jiàn)的，即使突起形成為正方截棱錐，也能獲得如上述實(shí)施例中的提高的光學(xué)特性，例如改變光路的特性和匯集光的特性。
此外，即使圖6中的突起由其它類型的截棱錐代替，只要每個(gè)這種棱錐有至少一個(gè)斜面在上述列出的任一角度范圍內(nèi)，光學(xué)特性也能被提高。
另外，如果每個(gè)這種截棱錐的所有斜面都在列出的任一角度范圍內(nèi)，也可獲得具有如上所述的優(yōu)良光學(xué)特性的棱鏡片和面狀照明裝置。
因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使構(gòu)造不同于傳統(tǒng)的構(gòu)造，也可獲得等于或高于傳統(tǒng)光學(xué)特性的光學(xué)特性。
<變型3圓錐>
如從表2中顯而易見(jiàn)的，即使棱鏡片的突起為如圖3所示的圓錐型，也可獲得不考慮反射特性設(shè)計(jì)而成的傳統(tǒng)棱鏡片以及具有這種棱鏡片的面狀照明裝置不能達(dá)到的光學(xué)性能。
特別的，當(dāng)入射表面法線11H和每個(gè)突起(圓錐)14的斜面14b限定的角度設(shè)在下述角度范圍(22-1)內(nèi)時(shí)，其正面亮度高于圓錐角度為25°的棱鏡片的正面亮度，并且在不考慮反射特性時(shí)表現(xiàn)出最大的正面亮度。即，當(dāng)突起14形成為圓錐，其斜面相對(duì)于入射表面法線11H在下面所示角度范圍中時(shí)，獲得了提高的光學(xué)特性。圓錐的斜面是指除了底部之外的圓錐表面并與棱錐的斜面對(duì)應(yīng)。
(22-1)角大于42.5°且小于55°。
當(dāng)突起的斜面14b與入射表面的法線11H限定的角被設(shè)置以滿足下述任一條件(22-2)至(22-4)時(shí)，該面狀照明裝置表現(xiàn)出的光學(xué)性能優(yōu)于具有不考慮反射特性而設(shè)計(jì)的棱鏡片的面狀照明裝置。
(22-2)角大于42.5°且不大于50°。
(22-3)角不小于44°且小于55°。
(22-4)角不小于44°且不大于50°。
當(dāng)入射表面的法線11H與每個(gè)突起(圓錐)的斜面14b限定的角度被設(shè)為滿足任一條件(23-1)至(23-4)時(shí)，棱鏡片的光學(xué)特性優(yōu)于圖4中所示的面狀照明裝置，其正面亮度比為1.30。即，該棱鏡片比傳統(tǒng)棱鏡片具有較好的光學(xué)特性。此外，面狀照明裝置在特定方向上的亮度高于其它方向上的亮度。
(23-1)角大于40°且小于55°。
(23-2)角大于40°且不大于50°。
(23-3)角不小于42.5°且小于55°。
(23-4)角不小于42.5°且不大于50°。
即使當(dāng)入射表面的法線11H與斜面14b限定的角度被設(shè)為滿足任一條件(24-1)至(24-4)時(shí)，這些條件不會(huì)施加到不考慮反射特性的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，該棱鏡片和面狀照明裝置也具有充足的光匯集特性，并因此具有高于有機(jī)EL器件的正面亮度的正面亮度。
(24-1)角大于30°且小于55°。
(24-2)角大于30°且不大于50°。
(24-3)角不小于35°且小于55°。
(24-4)角不小于35°且不大于50°。
另外，在棱鏡片的折射率不是1.50的情況下進(jìn)行模擬。結(jié)果，如上述模擬，本實(shí)施例的棱鏡片與不考慮反射特性設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)棱鏡片相比具有較大的角θ的值，并具有較好的光學(xué)特性。
另外，對(duì)折射率為1.40、1.60和1.64的棱鏡片執(zhí)行相同的模擬。這些模擬的結(jié)果和示于表1中的折射率為1.50的棱鏡片的模擬結(jié)果至少表明關(guān)于棱鏡片折射率的下述事實(shí)，其折射率在范圍1.40和1.64之間，1.40和1.64也包括在其中，或是在通常使用的范圍中。
(vii)當(dāng)入射表面的法線11H和每個(gè)突起14的斜面14b限定的角度θa在大于42.5°且小于55°的范圍內(nèi)時(shí)，該棱鏡片與角θa設(shè)為在不小于17°且不大于34°的范圍內(nèi)的最佳值的棱鏡片相比具有較好的光學(xué)性能。
(ix)具有角θ大于40°且小于55°的棱鏡片的面狀照明裝置，其與具有圖4中所示傳統(tǒng)棱鏡片的面狀照明裝置相比具有更高的正面亮度。即，如果角θa設(shè)在任一上述列出的范圍內(nèi)，棱鏡片具有顯著提高的光學(xué)特性。特別的，在上述給定的條件下，棱鏡片的正面亮度比不小于1.30。
(x)如果棱鏡片的角θa設(shè)在不小于35°且小于55°的范圍內(nèi)，該棱鏡片不能用于不考慮反射特性并且角θa設(shè)在17°至34°之間(17°和34°也包括在其中)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中。這種棱鏡片具有足夠的光匯集特性，并因此具有高于有機(jī)EL器件的正面亮度的正面亮度。
當(dāng)在棱錐型突起的情況中時(shí)，即使折射率在上述列出的范圍之外，但只要角θa在上述列出的任一范圍中，棱鏡片就具有優(yōu)良的光學(xué)特性。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以獲得等于或好于傳統(tǒng)棱鏡片和面狀照明裝置的光學(xué)特性，并且獲得不同于傳統(tǒng)的棱鏡片和面狀照明裝置。
<變型4截圓錐>
在變型2中，如果突起的形狀如同截圓錐，可獲得如上所示的優(yōu)良光學(xué)特性。
<變型5不覆蓋全部表面的不均勻尺寸的突起>
如上所述，當(dāng)突起被成型為棱錐、截棱錐、圓錐或截圓錐時(shí)，只要每個(gè)突起斜面的角度為上述列出的任一范圍，都能獲得良好的光學(xué)特性。因此，即使棱鏡片設(shè)計(jì)為至少一個(gè)突起具有不同于其它突起的形狀，以使突起的基底彼此不相接觸，或是使任一突起的邊不與其它突起共用，該棱鏡片就具有如上所述的改變光路的特性。
也就是說(shuō)，只要每個(gè)突起13具有至少一個(gè)斜面13b并且該斜面13b相對(duì)于光出射表面法線的角在上述列出的任一范圍內(nèi)，就可獲得上述改變光路的特性。例如，棱鏡片上的突起可成型為圖8、9和10中所示的任一形狀。在圖8的變型中，突起13被成型為不同尺寸的正方錐。在圖9的變型中，突起13包括長(zhǎng)方錐和正方錐。在圖10的變型中，多個(gè)突起13被成型為其邊不相接觸的正方錐。優(yōu)選的是在第一棱鏡片上的突起13的所有斜面13b，其相對(duì)于入射表面11的法線11H的角度在上述列出的任一角度范圍內(nèi)，以使棱鏡片具有顯著優(yōu)良的光學(xué)性能。
在本說(shuō)明書(shū)中，上述實(shí)施例中的棱鏡片包括其突起形狀如同棱錐、截棱錐、圓錐或截圓錐的棱鏡片，即使突起只部分地覆蓋棱鏡片的表面并且其斜面的角度不在上述列出的任一角度范圍內(nèi)。
<變型6其它類型的面狀發(fā)光器件的使用>
還可使用除了有機(jī)EL器件之外的其它面狀發(fā)光器件，只要這些器件具有各向同性的光發(fā)射特性和反射特性。例如，可使用無(wú)機(jī)電致發(fā)光器件或光波導(dǎo)型面狀發(fā)光器件。此外，當(dāng)使用有機(jī)EL器件時(shí)，這些器件的類型不限于圖1所示的底部發(fā)射類型，還可為頂部發(fā)射型或從透明基底的邊緣發(fā)射光的類型。
發(fā)射出的光的波長(zhǎng)可根據(jù)需要改變。
上述實(shí)施例的棱鏡片不必用于具有上述光發(fā)射特性的面狀發(fā)光器件中，但是可用于具有其它光發(fā)射特性的面狀發(fā)光器件中。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果棱鏡片被設(shè)計(jì)為滿足任一角度范圍的條件并且同面狀發(fā)光器件一起使用，該面狀發(fā)光器件在相對(duì)于光引出表面25的法線不小于30°且不大于60°的角度范圍內(nèi)的方向上具有最大的光通量，則可獲得顯著提高的光學(xué)特性。
<變型7結(jié)合面狀照明裝置作為顯示器中的背光>
如果第一面狀照明裝置被結(jié)合在顯示器中并用作背光，該顯示器顯得非常清楚，因?yàn)樵摰谝幻鏍钫彰餮b置具有相當(dāng)高的正面亮度。
顯示器的顯示面板，可使用傳統(tǒng)的顯示面板，例如透射液晶顯示面板，或是半透明的液晶顯示面板。
<變型8使第一棱鏡片和有機(jī)EL器件緊密接觸>
在上述實(shí)施例中，第一棱鏡片1和有機(jī)EL器件2之間存在有空間。然而，第一棱鏡片1和有機(jī)EL器件2可彼此相接觸的設(shè)置。如果第一棱鏡片1和有機(jī)EL器件2彼此緊密地接觸，全部或是部分的光將被有機(jī)EL器件2的光引出表面25和器件2外部(通常是空氣)之間的界面朝向器件2的內(nèi)部全反射，這些光通過(guò)第一棱鏡片1被引出至器件2的外部。
<變型9設(shè)置其它類型的光學(xué)元件>
可在必要時(shí)使用除了第一棱鏡片和有機(jī)EL裝置之外的傳統(tǒng)光學(xué)元件。例如，可將散射板加入導(dǎo)第一面狀照明裝置。
<變型10使用兩個(gè)或多個(gè)棱鏡片>
可使用兩個(gè)或多個(gè)第一棱鏡片。在這種情況中，堆疊該第一棱鏡片。
只要上述變型不相互沖突，它們可被組合。
參照?qǐng)D11，將描述根據(jù)第二實(shí)施例的面狀照明裝置(第二面狀照明裝置)。除了用在第二面狀照明裝置的第二棱鏡片31不同于圖1所示的第一棱鏡片1以外，第二面狀照明裝置與圖1所示的第一面狀照明裝置101相同。因此，關(guān)于與第一面狀照明裝置中相同的元件的詳細(xì)描述將被省略。
第二棱鏡片31具有正方錐形的凹陷15。每個(gè)凹陷15朝向入射表面11加深。如圖11(a)和11(b)所示，凹陷15由斜面15b限定。每個(gè)斜面15b和入射表面11的法線11H限定的角被設(shè)為滿足上述列出的任一條件。每個(gè)凹陷15的底部15a位于基本上平行于入射表面11的假想平面中。每相鄰對(duì)的凹陷15的底部15a連續(xù)地形成。
因?yàn)榈诙忡R片31具有斜面15b，該斜面相對(duì)于入射表面11的法線11H在上述列出的任一角度范圍內(nèi)，第二棱鏡片31具有與在第一實(shí)施例中相同的光學(xué)特性。
像在圖1中所示的第一面狀照明裝置101一樣，第二面狀照明裝置也可被改型。凹陷15不必被成型為正方錐。例如，該凹陷15可被成型為截棱錐、圓錐或截圓錐。斜面15b不必為嚴(yán)格的平面，只要斜面15b在上述列出的任一角度范圍內(nèi)即可。即，只要斜面15b基本上可以是平面，每個(gè)斜面15b就可包括彎曲的部分或是可為完全的彎曲平面。
圖12示出了圖11所示的第二棱鏡片31的變型。該變型的棱鏡片41為圖1中所示的第一棱鏡片1和圖11中所示的第二棱鏡片31的組合。即，棱鏡片41具有包括突起13和凹陷15的混合結(jié)構(gòu)。因?yàn)橥黄?3的斜面13b和凹陷15的斜面15b相對(duì)于入射表面11的法線在上述列出的任一角度范圍內(nèi)，所以可獲得同上述一樣的相同光學(xué)特性。
這些實(shí)例和實(shí)施例將被認(rèn)為是說(shuō)明性而不是限制性的，并且本發(fā)明不限于此處給出的細(xì)節(jié)，可在所附的權(quán)利要求的范圍和等同范圍內(nèi)變型。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)器件，用于改變?nèi)肷涞皆撈骷系墓獾墓饴?，其中該光學(xué)器件是透明的，該光學(xué)器件包括入射表面和位于該入射表面相對(duì)側(cè)的光出射表面，其中該光出射表面限定了多個(gè)突起和/或凹陷，突起從入射表面突出，凹陷陷入入射表面，該光學(xué)器件的特征在于限定突起和/或凹陷的光出射表面的截面包括棱錐或截棱錐的側(cè)面，每個(gè)棱錐和截棱錐都具有底部，所述底部為基本上平行于入射表面的假想平面，其中每個(gè)棱錐和截棱錐的側(cè)面都是斜面，至少一個(gè)斜面相對(duì)于入射表面的法線傾斜預(yù)設(shè)的角度，其中該預(yù)設(shè)的角度在大于17°且小于60°的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其特征在于形成該側(cè)面的所有斜面都相對(duì)于該法線傾斜預(yù)設(shè)的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其特征在于該預(yù)設(shè)角度在大于30°且小于55°的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其特征在于該預(yù)設(shè)角度在大于40°且小于50°的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其特征在于該預(yù)設(shè)角度在大于40°且小于47.5°的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其特征在于該棱錐為三棱錐、四棱錐或六棱錐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其特征在于該棱錐為等邊三棱錐、正方錐或等邊六棱錐，其中該突起或該凹陷設(shè)置為使限定每個(gè)棱錐底部的每條邊與限定相鄰棱錐底部的其中一條邊共用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其特征在于該截棱錐為截三棱錐、截四棱錐或截六棱錐。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其特征在于該截棱錐為截等邊三棱錐、截正方錐或截等邊六棱錐，其中該突起或該凹陷設(shè)置為使限定每個(gè)截棱錐底部的每條邊與限定相鄰截棱錐底部的其中一條邊共用。
10.一種面狀照明裝置，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的光學(xué)器件，和具有各向同性光發(fā)射特性的面狀發(fā)光器件，其中該面狀發(fā)光器件包括光引出表面，其中該光學(xué)器件設(shè)置在該光引出表面的一側(cè)，并且其中該面狀發(fā)光器件包括反射特性，用以朝向該光學(xué)器件反射來(lái)自該光學(xué)器件的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的面狀照明裝置，其特征在于該面狀發(fā)光器件為有機(jī)電致發(fā)光器件或無(wú)機(jī)電致發(fā)光器件。
12.一種具有根據(jù)權(quán)利要求10的面狀照明裝置的顯示器，其特征在于該面狀照明裝置起背光作用。
13.一種面狀照明裝置，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的光學(xué)器件，和具有光引出表面的面狀發(fā)光器件，其中該光學(xué)器件設(shè)置在該光引出表面的一側(cè)，其中該面狀發(fā)光器件具有各向同性光發(fā)射特性和反射特性，并且其中在相對(duì)于該光引出表面的法線不小于30°且不大于60°的范圍內(nèi)的光通量多于其它方向的光通量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的面狀照明裝置，其特征在于該面狀發(fā)光器件為有機(jī)電致發(fā)光器件或無(wú)機(jī)電致發(fā)光器件。
15.一種具有根據(jù)權(quán)利要求13的面狀照明裝置的顯示器，其特征在于該面狀照明裝置起背光作用。
16.一種光學(xué)器件，用于改變?nèi)肷涞皆撈骷系墓獾墓饴?，其中該光學(xué)器件是透明的，該光學(xué)器件包括入射表面和位于該入射表面相對(duì)側(cè)的光出射表面，其中該出射表面限定多個(gè)突起和/或凹陷，該突起從入射表面突出，該凹陷陷入該入射表面，該光學(xué)器件的特征在于限定突起和/或凹陷的光出射表面的截面包括圓錐或截圓錐的側(cè)面，每個(gè)圓錐和截圓錐都具有底部，所述底部為基本上平行于入射表面的假想平面，其中每個(gè)圓錐或每個(gè)截圓錐的側(cè)面都相對(duì)于入射表面的法線傾斜預(yù)設(shè)的角度，其中該預(yù)設(shè)的角度在大于30°且小于55°的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)器件，其特征在于該預(yù)設(shè)角度在大于42.5°且小于55°的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)器件，其特征在于該突起或該凹陷設(shè)置為使每個(gè)圓錐的底部與相鄰圓錐的底部相接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)器件，其特征在于該突起或該凹陷設(shè)置為使每個(gè)截圓錐的底部與相鄰截圓錐的底部相接觸。
20.一種面狀照明裝置，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求16-19任一項(xiàng)的光學(xué)器件，以及具有各向同性發(fā)光射特性的面狀發(fā)光器件，其中該面狀發(fā)光器件包括光引出表面，其中該光學(xué)器件設(shè)置在該光引出表面的一側(cè)，并且其中該面狀發(fā)光器件包括反射特性，用以朝向該光學(xué)器件反射來(lái)自該光學(xué)器件的光。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的面狀照明裝置，其特征在于該面狀發(fā)光器件為有機(jī)電致發(fā)光器件或無(wú)機(jī)電致發(fā)光器件。
22.一種具有根據(jù)權(quán)利要求20的面狀照明裝置的顯示器，其特征在于該面狀照明裝置起背光的作用。
23.一種面狀照明裝置，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求16至19任一項(xiàng)的光學(xué)器件，和具有光引出表面的面狀發(fā)光器件，其中該光學(xué)器件設(shè)置在該光引出表面的一側(cè)，其中該面狀發(fā)光器件具有各向同性光發(fā)射特性和反射特性，并且其中在相對(duì)于該光引出表面的法線不小于30°且不大于60°的范圍內(nèi)的光通量多于其它方向的光通量。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的面狀照明裝置，其特征在于該面狀發(fā)光器件為有機(jī)電致發(fā)光器件或無(wú)機(jī)電致發(fā)光器件。
25.一種具有根據(jù)權(quán)利要求23的面狀照明裝置的顯示器，其特征在于該面狀照明裝置起背光作用。
全文摘要
一種光學(xué)器件，包括入射表面和位于該入射表面相對(duì)側(cè)的光出射表面。該光出射表面限定多個(gè)突起。這些突起從入射表面突出。限定突起的光出射表面的截面包括棱錐的側(cè)面。每個(gè)棱錐都具有底部，所述底部為基本上平行于入射表面的假想平面。每個(gè)棱錐的側(cè)面都是斜面。至少一個(gè)斜面相對(duì)于入射表面的法線傾斜的角度在大于17°且小于60°的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H05B33/02GK1573365SQ200410071418
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月9日
發(fā)明者吉田干雄, 都筑敏彥, 石川明幸, 竹內(nèi)范仁 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)