JP2004039572A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の色度で照射する照明装置を用いた表示装置を提供すること。
【解決手段】表示装置１は、液晶パネル２と照明装置３とを有している。照明装置３は、色度調整部材としてのフィルタ１４と、有機ＥＬ層１５とを有している。照明装置３から照射する光は、有機ＥＬ層１５等を通過することで特定の波長の光が吸収され、その色度が変化する。フィルタ１４は、特定の波長の光を吸収し、照明装置３から照射する光が所望の色度になるように調整している。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明装置及びそれを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いた照明装置が提案されている。また、その照明装置を液晶パネルのバックライトとして配置された表示装置も提案されている。このような表示装置は、液晶パネルと有機ＥＬ素子を備え、液晶パネルの背面から有機ＥＬ素子の光を照射して表示をする。携帯機器においては、低消費電力化のニーズが高いため、液晶を用いた表示装置についても低消費電力化が必要である。このため、携帯機器等には反射膜を備えた所謂透過反射型表示装置が用いられる。即ち、周囲が明るい時には照明をオフにして、外部からの入射光を液晶パネルの背面に設けた反射膜にて反射させ反射光とし、その反射光を用いて液晶上の表示を視認できるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような照明装置は、従来、非発光時における光（反射光や透過光）の色を調整することはできなかった。
【０００４】
従って、上記したような照明装置は、一般に、有機ＥＬ素子発光時と非発光時の色度が異なるという問題もあった。これは、有機ＥＬ素子及び照明装置が１又は複数の層により構成されるため、各層によりそれぞれ特定の波長の光が吸収されるからである。これにより、有機ＥＬ素子から発光された光の色度と、非発光時に照明装置を透過した光の色度とは異なったものになってしまっていた。
【０００５】
又、有機ＥＬ素子の発光時の色度とを略同一にするだけでなく、この色度を所定の値にするというニーズもある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、有機ＥＬ素子の非発光時に外部へ照射する光の色度を任意の値にすることを第１の目的とする。有機ＥＬ素子の発光時に外部に照射する光の色度と略同一となる照明装置を提供することを第２の目的とする。この照明装置を液晶パネルのバックライトとした表示装置を提供することを第３の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の非発光時に外部へ照射される光の色度が調整されている。従って、有機ＥＬ素子の非発光時に外部から入射され照明装置を通って外部に発せられる光の色度を任意の値にすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、一部分又は全ての部分が、有機エレクトロルミネッセンス非発光時に外部へ照射される光の色度を調整する。従って、照明装置の一部分又は全ての部分を改質することで、有機ＥＬ素子非発光時に外部から入射され照明装置を通って外部に発せられる光の色度を任意の値にすることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記照明装置のうち、有機エレクトロルミネッセンス素子の非発光時に外部へ照射される光の色度を調整する部分には、特定の波長の光を吸収する材料が含有されている。従って、従来の照明装置において、その一部又は全部に上記したような材料を含有させるだけで、有機ＥＬ素子非発光時に外部から入射され照明装置を通って外部に発せられる光の色度を任意の値にすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一部と外部の少なくとも一方に、有機エレクトロルミネッセンス素子の非発光時に外部に照射される光の色度を任意の値に設定する色度調整部材が設けられている。従って、有機ＥＬ素子発光時に外部に照射される光の色度を任意の値にすることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、前記光の色度は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光時に外部に照射される光の色度と略同一の値となる。従って、有機ＥＬ素子発光時に照明装置から発せられる光の色度と、有機ＥＬ素子非発光時に外部から入射され照明装置を通って外部に発せられる光の色度とを略同一の任意な値にすることができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の内部と外部の少なくとも一方に、装置外部から入射された光を装置外部へ反射する反射部材が設けられている。従って、いわゆる透過反射型の照明装置においても、有機ＥＬ素子の発光時に照明装置から発せられる光の色度と、有機ＥＬ素子の非発光時における反射光の色度とを略同一の任意な値にできる。
【００１２】
なお、以上の技術的思想の中には、反射部材が有機ＥＬ素子非発光時に外部へ照射される光の色度を調整する構成も当然に含まれる。例えば、特定の波長の光を吸収する材料が含有された反射部材を有する照明装置も当然に以上の技術的思想に含まれる。
【００１３】
前記反射部材は、請求項７に記載の発明のように、有機エレクトロルミネッセンス素子から光の取り出し方向への光を遮らない位置に設けることが好ましい。従って、照明装置は十分な明るさで照射できる。
【００１４】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項８に記載の発明のように、有機エレクトロルミネッセンス層を二つの電極が挟む構造をとり、前記反射部材は、前記有機エレクトロルミネッセンス層から光の取り出し方向とは反対側に設けられた電極であることが好ましい。従って、例えば有機ＥＬ素子の発光時に、照明装置から照射する光を明るくすることができる。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の照明装置が液晶パネルのバックライトとして用いた表示装置を構成している。従って、所望の色度の照明用光で表示される表示装置を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図１〜３に従って説明する。
図１に示すように、表示装置１は、パッシブ・マトリックス方式の液晶パネル２と、照明装置３とを備えている。照明装置３は、液晶パネル２の背後に重ね合わせられており、液晶パネル２における表示は、液晶パネル２側（図１における上側）から視認される。
【００１７】
液晶パネル２は、一対の透明な基板４，５と、両基板４，５の間に挟まれた液晶６とを備えている。基板４，５は、平板状のガラスで形成されている。照明装置３側に配置された基板４の一面（液晶６側の面）には複数の透明な電極７が平行なストライプ状に配設されている。基板４の他面（照明装置３側の面）には偏光板８が配設されている。
【００１８】
基板５の一面（液晶６側の面）にはカラーフィルタ９と複数の透明な電極１０とが電極７と直交するように平行なストライプ状に順次積層して配設されている。基板５の他面（液晶６とは反対側の面）には偏光板１１が配設されている。
【００１９】
電極７，１０は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明導電膜である。電極７，１０の間に直流電界を印加すると、電極７と電極１０との交差部に対応する液晶６の部分が偏光板８，１１と協働して光を通さない遮光領域となる。電極７，１０の間に直流電界が印加されていない場合には、電極７と電極１０との交差部に対応する液晶６の部分が偏光板８，１１と協働して光を通過させる透明領域となる。
【００２０】
照明装置３は、透明な基板１３上に、反射部材としての反射電極１７と、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層１５と、電極１６と、色度調整部材としてのフィルタ１４と、基板１２とが順次積層された構成をとっている。基板１３は、ガラスで形成されている。
【００２１】
基板１３の一面（有機ＥＬ層１５側の面）には、反射電極１７が形成されている。反射電極１７としては金属電極（例えば銀−マグネシウム合金やリチウム−アルミニウム合金）が使用されている。反射電極１７は、液晶パネル２側（図１において上側）から入射された光の反射手段としても機能する。
【００２２】
反射電極１７の一面（基板１３と反対側）には、有機ＥＬ層１５が形成されている。有機ＥＬ層１５は、公知の製法により作成された白色発光層である。有機ＥＬ層１５は、例えば図示しない赤色発光の有機ＥＬ層、青色発光の有機ＥＬ層及び緑色発光の有機ＥＬ層を積層して形成される。
【００２３】
有機ＥＬ層１５を挟んで反射電極１７の反対側には、電極１６が形成されている。
電極１６は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を主成分とする透明又は半透明の導電膜である。
【００２４】
電極１６の一面（有機ＥＬ層１５と反対側）には、フィルタ１４と、基板１２とが順次積層されている。フィルタ１４は所定の波長の光を吸収する。基板１２は、例えばガラスのような透明又は半透明の、好ましくは透明の材料を用いて形成される。尚、図示しないが、有機ＥＬ層１５が外気にふれないようにパッシベーション膜（封止膜）を形成すると良い。
【００２５】
有機ＥＬ層１５、電極１６及び反射電極１７は、面発光体としての有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子１８を構成している。
次に、フィルタ１４について詳述する。
【００２６】
フィルタ１４は、有機ＥＬ層１５の発光時と非発光時に、光の取り出し方向（図１における上側）から出射された光の色度が同じになるようにフィルタリングする。つまり、発光時に光が通過する各層の光学特性と、非発光時に光が通過する各層（外部から入射され、反射電極１７にて反射されて外部に至る経路に存在する各層）の光学特性を考慮し、発光時の光の色度と非発光時の光の色度とが略同一となるように、特定の波長の光を吸収するように形成されている。
【００２７】
尚、有機ＥＬ素子１８の発光時における光とは、有機ＥＬ素子１８が液晶パネル２側に発した光と、反射電極１７側に発せられ反射電極１７にて反射した光とがある。つまり、前者の光は、電極１６、フィルタ１４、基板１２と順次通過し外部に射出された光である。後者の光は、反射電極１７で反射され、有機ＥＬ層１５、電極１６、基板１２と順次通過し外部に射出された光である。
【００２８】
有機ＥＬ層１５の非発光時における光とは、液晶パネル２側から入射し、各層を順次通過し反射し再び各層を順次通過して照明装置３の外部に射出された光である。の経路における基板１２，有機ＥＬ層１５，電極１６の光学特性に基づいて、外光（入射光）を反射電極１７で反射させた反射光の色度と有機ＥＬ素子１８を発光させた時の照明用光の色度とがほぼ同じとなるように形成されている。例えば、有機ＥＬ層１５が、該有機ＥＬ層１５を通過する光の波長のうち光学特性に応じた波長成分の光を吸収すると、フィルタ１４は、有機ＥＬ層１５を通過する波長成分の光を吸収する。従って、フィルタ１４は、反射電極１７で反射した反射光と有機ＥＬ素子１８が発光する照明用光とがほぼ同じ色度となるように調整している。
【００２９】
図２は、照明用光の波長−強度スペクトルを示す。照明装置３を構成する各部材１２〜１７の光学特性が入射光に対して影響を与えない場合、それの出射光の色度は入射光のそれと一致している。従って、各部材１２〜１７が通過光に対する影響を説明するため、ここでは、入射光の色度と、有機ＥＬ素子の非発光時における透過光及び反射光の色度とを略同一の値にする場合を例にとる。スペクトルＡは、膜（本実施形態では有機ＥＬ層１５等の光を吸収するもの）を通過しない場合、例えば入射光のスペクトルを示す。スペクトルＢは、膜を通過した光のスペクトルを示す。スペクトルＢは、スペクトルＡと比べて所定波長（波長範囲）の強度が低くなっている。スペクトルＣは、スペクトルＢを持つ光をフィルタ１４に照射した場合の該フィルタ１４の出射光のスペクトルを示す。スペクトルＣは、各波長における強度の比率がスペクトルＡとほぼ同じ比率になっている。即ち、スペクトルＣを持つ光は、スペクトルＡを持つ光と同様の色度を得ている。このように、フィルタ１４は、該フィルタ１４を通過する照明用光が所望の色度となるように調整している。
【００３０】
次に、上記のように構成された表示装置１の動作について説明する。
液晶パネル２は図示しない駆動制御装置により電極７，１０に電圧を印加して、所望の画素（又は画素の一部）を透過可能とする。
【００３１】
一方、照明装置３は、周囲が暗い時に、有機ＥＬ素子１８をその照明用光として照明する透過モード、又は周囲が明るい時に外部からの光（外光）を反射電極１７にて反射させた反射光を照明用光として照明する反射モードに制御される。
【００３２】
透過モードの場合、照明装置３は電源投入されると、電極１６と反射電極１７の間に印加される電荷に応答して有機ＥＬ素子１８が白色に発光する。その発光光は、照明用光として直接、及び反射電極１７に反射して、電極１６、フィルタ１４、基板１２を通過して液晶パネル２へ達する。この時、有機ＥＬ素子１８から照射された光（反射電極１７にて反射した光を含む）は、フィルタ１４を通過して所望の色度を持つ出射光となる。
【００３３】
反射モードの場合、図３に示すように、液晶パネル２側より入射する入射光２０が基板１２、フィルタ１４、電極１６、そして有機ＥＬ層１５を通過し、反射電極１７に達する。そして、反射電極１７に達した入射光２０は、反射電極１７で反射し、反射光２１として再び有機ＥＬ層１５、電極１６、フィルタ１４、基板１２を通過し、照明装置３の照明用光として液晶パネル２へ達する。入射光２０及び反射光２１は、有機ＥＬ層１５等を通過する際に特定の波長の光が吸収され、その色度が変化する（図２、スペクトルＢ参照）。この時、入射光２０及び反射光２１はフィルタ１４を通過するため、所望の色度となるように調整される（図２、スペクトルＣ参照）。
【００３４】
このように構成された表示装置１は、透過、反射の両モードにおいて所望の照明用光の色度を得ることができる。
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
【００３５】
（１）基板１２の一面（有機ＥＬ層１５側）には、特定の波長の光を吸収するフィルタ１４が形成されている。従って、照明用光（外光の反射光、有機ＥＬ素子１８の発光光）がフィルタ１４を通過することにより、所望の色度で照明することができる。
【００３６】
（２）フィルタ１４は、基板１２の一面（有機ＥＬ層１５側）を覆うように形成されている。従って、照明装置３が反射モードの場合に、入射光２０及び反射光２１全てがフィルタ１４を通過するので、照明用光を所望の色度に調整することができる。
【００３７】
（３）反射電極１７は、基板１３の一面（有機ＥＬ層１５側）を覆うように形成されている。従って、反射電極１７へ向かって入射する光は、全て反射電極１７に反射されので、液晶パネル２へ射出する光量を多くできる。
【００３８】
（４）照明装置３は、特定の波長の光を吸収するフィルタ１４を有している。従って、フィルタ１４が吸収する光の波長を変えれば、照明用光を他の色度となるように調整することができる。
【００３９】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○フィルタ１４は、基板１２の一面（有機ＥＬ層１５側）に形成されていたが、照明用光が所望の色度となるようにすれば、他の部分に形成しても良い。また、色度調整部材として複数のフィルタを備えてもよい。
【００４０】
○反射電極１７は、有機ＥＬ素子の電極及び入射光２０の反射手段として機能していたが、それぞれの機能を分割して形成しても良い。詳しくは、反射電極１７をＩＴＯ等の透明導電膜よりなり有機ＥＬ素子１８を構成する電極と、入射光２０を反射する反射手段としての反射膜とに分割して構成しても良い。反射電極１７や反射膜等の反射部材は、有機ＥＬ層が発する光を遮らない位置、例えば図１における有機ＥＬ層１５よりも下側に設けると、有機ＥＬ層１５が発する光の減衰を小さくできるため好ましい。
【００４１】
○フィルタ１４は、基板１２の一面（有機ＥＬ層１５側）全てを覆うように形成していたが、基板１２の一面の一部（例えば画素を覆う領域）に形成しても良い。また、表示画素の一部を覆うように形成してもよく、その場合には１つの画面にて異なる色度の表示を同時に行うことが可能となる。
【００４２】
○照明用光が所望の色度になるように、照明装置にはフィルタ１４が形成されたが、基板１２，有機ＥＬ層１５，電極１６，反射電極１７などの照明装置３又は有機ＥＬ素子１８を構成する部材や部分の１つ又は複数（全てを含む）に色度調整部材としての機能を持たせても良い。このようにすれば、フィルタ１４を設ける必要がないので、照明装置３の製造コストを低減することができる。
【００４３】
○液晶パネル２はパッシブ・マトリックス方式でなくても、アクティブ・マトリックス方式の液晶パネルを用いても良い。
○照明装置３は、表示装置１のバックライトに限らない。例えば、自動車のルームランプ等、通常の照明装置として具体化しても良い。
【００４４】
○照明装置３は、有機ＥＬ素子１８の非発光時に外部へ照射される光の色度を調整できれば良い。つまり、有機ＥＬ素子１８の発光時に外部へ照射される光の色度と略同一にしなくても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜８に記載の発明によれば、有機ＥＬ素子の非発光時に外部へ照射する光の色度を任意の値にした照明装置を提供することができる。
【００４６】
また、請求項５〜８に記載の発明によれば、有機ＥＬ素子の発光時に外部に照射する光の色度と略同一の任意な値にした照明装置を提供することができる。
また、請求項９に記載の発明によれば、有機ＥＬ素子の非発光時に外部へ照射する光の色度を任意の値にした照明装置を液晶パネルのバックライトとした表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置の要部概略分解斜視図。
【図２】出射光のスペクトル図。
【図３】光の通過を説明する照明装置の概略図。
【符号の説明】
１…表示装置、２…液晶パネル、３…照明装置、１４…色度調整部材としてのフィルタ、１５…有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層、１６…電極、１７…反射電極、１８…有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、２０…入射光、２１…反射光、Ａ，Ｂ，Ｃ…スペクトル。

Claims (9)

1. 有機エレクトロルミネッセンス素子の非発光時に外部へ照射される光の色度が調整された照明装置。
2. 一部分又は全ての部分が、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の非発光時に外部へ照射される光の色度を調整することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子の非発光時に外部へ照射される光の色度を調整する部分には、特定の波長の光を吸収する材料が含有されたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一部と外部の少なくとも一方に、該有機エレクトロルミネッセンス素子の非発光時に外部に照射される光の色度を任意の値に設定する色度調整部材が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 前記光の色度は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光時に外部に照射される光の色度と略同一の値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子の内部と外部の少なくとも一方に、装置外部から入射された光を装置外部へ反射する反射部材が設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記反射部材は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子から光の取り出し方向への光を遮らない位置に設けられたことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、有機エレクトロルミネッセンス層を二つの電極が挟む構造をとり、前記反射部材は、前記有機エレクトロルミネッセンス層から光の取り出し方向とは反対側に設けられた電極であることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の照明装置が液晶パネルのバックライトとして用いられた表示装置。

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