JP3933915B2 - 反射層付き照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルのバックライト等の各種照明に好適な反射層付き照明装置、及びこれを備えた液晶表示装置に関する。特に、透過モードと反射モードとを兼ね備えた半透過型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、低電力消費性、低駆動電圧性、軽量性、面表示性等の各種利点を有するため、電子機器の表示用装置として近年多用されている。
【０００３】
一般に広く用いられている液晶表示装置のタイプとしては、ＴＮ液晶タイプとＳＴＮ液晶タイプとがあり、液晶パネルの駆動方法としては、ＴＮ液晶に対してはスタティック駆動やＴＦＴ素子やＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス駆動により液晶層の変調が制御されている。また、ＳＴＮ液晶に関してはパッシブマトリクス駆動により液晶層の変調が制御されている。
【０００４】
１０年程度前までの液晶表示装置は白黒表示が一般的であったが、近年はカラー化、高精細化が進み、一般的に前記液晶タイプとＲＧＢ等のマイクロカラーフィルターとの組合わせによりカラー液晶表示装置が実現されている。
【０００５】
液晶表示装置の液晶パネルは自発光デバイスではなく、液晶パネルはシャッターとして機能するため、その表示を視認するためには何らかの光源を必要とする。光源の利用方法としては、大きく２種類のタイプ（透過タイプ、反射タイプ）に分けられる。
【０００６】
透過タイプはバックライト等の補助光源を用いるタイプである。反射タイプは蛍光灯や太陽光などを光源として用いるタイプである。また、近年携帯情報端末として採用されている液晶タイプとしては、透過と反射の両タイプを兼ね備えた半透過型液晶タイプが一般的である。
【０００７】
図２６（ａ）は透過タイプを示すもので、液晶パネル４００とバックライト４０２からなる。このタイプの液晶表示装置は、画質が綺麗であるが、消費電力が大きく、直射日光下等で強い光が液晶パネルの前面にあたり正反射光を目にすると見にくい問題がある。
【０００８】
図２６（ｂ）は全反射タイプの液晶表示装置を示すもので、液晶パネル４００と全反射層４０６とで構成される。このタイプは、低消費電力で、直射日光下等の強い正反射光が液晶パネルの全面にあたると特に見やすいが、室内の弱い光源下では表示が暗くて見にくく、また夜間では全く表示が見えない問題がある。
【０００９】
図２６（ｃ）は、半透過タイプの液晶表示装置を示すもので、液晶パネル４００と、半透過反射層４０８と、バックライト４０２とからなる。この液晶表示装置は、外光が利用できるところでは反射モードで使用できるのでバックライト４０２をオフにすることにより、電力を節約できる。また、夜間でもバックライト４０２をオンにすれば表示を見ることができる。しかし、バックライト４０２のオン時には半透過反射層４０８によるバックライト光の吸収、反射があるので、例えば（ａ）と（ｃ）において、液晶表示装置全面で同等の表面輝度を得る場合には（ｃ）タイプが最も消費電力が大きくなる問題がある。
【００１０】
図２７（ａ）は、半透過タイプの液晶表示装置の透過モードを示すもので、バックライト４０２のバックライト光４０４は、前述のように、半透過反射層４０８を透過する際に減衰される。なお、４００は液晶パネルである。
【００１１】
図２７（ｂ）は反射モードを示すものである。
【００１２】
半透過反射層４０８は、一般的に反射層に貫通孔を設けたタイプと反射膜の薄膜化で透過と反射の比率を制御する２タイプがある。半透過反射層４０８の反射と透過の比率は、液晶の光学設計や製品仕様により任意に設計できる。
【００１３】
図２８は、孔あけタイプ半透過反射層４１２を示すもので、厚さ１００〜２００ｎｍのＡｇ／Ａｌ／ＡｇやＡｌを含む合金／誘電体多層膜全反射ミラーなどの反射層４１４に多数の孔４１６を形成し、この孔４１６を光透過部分に用いると共に、その他の部分を反射部分に用いるものである。上記半透過反射層は必要に応じて上面にＳｉＯ2等の保護膜が積層されている。
【００１４】
例えば、透過重視の半透過反射層（反射モードが比較的暗く、透過モードが明るい）の場合（図２８（ａ））は、
（１）孔あけ比率２０〜４０％、直径１０μｍの円形でランダムに配置
（２）孔あけ比率２０〜４０％、直径１０μｍと１５μｍの円形でランダムに配置
（３）孔あけ比率２０〜４０％、直径対角１０μｍの正方形でランダムに配置することが可能で、その他液晶パネルの電極設計に応じて、モアレを生じさせないように開口部の形状と大きさとは任意に設計できる。
【００１５】
また、反射重視の半透過反射層（反射モードが比較的明るく、透過モードが暗い）の場合（図２８（ｂ））は、
（１）孔あけ比率１０〜２０％、直径１０μｍの円形でランダムに配置
（２）孔あけ比率１０〜２０％、直径１０μｍと１５μｍの円形でランダムに配置
（３）孔あけ比率１０〜２０％、直径対角１０μｍの正方形でランダムに配置することが可能で、その他液晶パネルの電極設計に応じて、モアレを生じさせないように開口部の形状と大きさとは任意に設計できる。
【００１６】
次に、孔無しタイプの半透過反射層を説明する。このタイプの半透過反射層はその半透過反射層の厚さで光の透過、反射割合を制御するものである。半透過反射層はＡｌ・Ａｇ或はＡｌやＡｇを含む合金で形成できる。誘電体多層膜ミラーで光学設計することも可能である。
【００１７】
図２９は、孔無しタイプの半透過反射層を示すもので、（ａ）は、透過重視の半透過反射層４０８の例を示す。この反射層は、反射モードが比較的暗く、透過モードが明るい。例えば、Ａｌ半透過反射層厚さが２０ｎｍの場合、透過率は１５％、反射率は６７％になる。
【００１８】
（ｂ）は、反射重視の半透過反射層４０８の例を示す。この反射層は、反射モードが比較的明るく、透過モードが暗い。例えば、Ａｌ半透過反射層厚さが４０ｎｍの場合、透過率は３％、反射率は７７％になる。
【００１９】
（ｃ）は、参考として全反射層４１８の例を示す。この反射層は、反射モードだけである。例えば、Ａｌ半透過反射層厚さが１５０ｎｍの場合、透過率は０％、反射率は８５％になる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置は、他の表示装置と比較し、その消費電力が少ないため、携帯用電子機器等の表示装置として普及している。携帯用電子機器は電池を電源として用いている場合が多いので、消費電力が小さいことは極めて重要な意味を持つ。
【００２１】
また、携帯情報機器としては低消費電力の要求から反射モードが有効であり、日中の野外或は照明の存在する室内で使用できる。しかしながら、携帯情報機器の特徴から、夜間の野外や暗い室内でも使用できなければならない。従って、バックライト等の補助光源による透過モードを備えていることが不可欠であり、一般的に携帯機器としては両者を兼ね備えた半透過タイプの液晶表示装置が利用されている。従来の、半透過タイプの液晶表示装置は、透過モード時に、半透過反射層による光の吸収があり、反射モード時と比べると消費電力を大幅に増加させる問題がある。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、消費電力の小さい照明装置、特に液晶表示装置等に組込み使用できる低消費電力の照明装置、及び同照明装置を組込んだ液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００２４】
〔１〕 複数の貫通孔を有する反射層の背面であって、前記貫通孔に対向してそれぞれエレクトロルミネッセント素子を形成してなる反射層付き照明装置。
【００２５】
〔２〕 エレクトロルミネッセント素子が、有機エレクトロルミネッセント素子である〔１〕に記載の反射層付き照明装置。
【００２６】
〔３〕 陰極層が反射層に穿設した有底孔で形成された〔１〕または〔２〕に記載の反射層付き照明装置。
【００２７】
〔４〕 貫通孔に対向する陰極層を絶縁層で区分することによりエレクトロルミネッセント素子を形成する〔１〕または〔２〕に記載の反射層付き照明装置。
【００２８】
〔５〕 液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に〔１〕〜〔４〕に記載の反射層付き照明装置を重ねてなる液晶表示装置。
【００２９】
〔６〕 液晶パネルの下ガラスを透明陰極層側から光を取出す照明装置の封止基板としてなる〔５〕に記載の液晶パネル。
【００３０】
【作用】
本発明の反射層付き照明装置は、上記のように、貫通孔を反射層に多数形成している。更に、前記貫通孔の背面にそれぞれエレクトロルミネッセント素子（ＥＬ素子）を形成している。
【００３１】
従って、ＥＬ素子の発光は、前記貫通孔を減衰することなく透過し、反射層の前面を照射する。
【００３２】
例えば、反射率９０％、透過率１０％（光吸収無視）の半透過反射層を用いた液晶表示装置のバックライトの消費電力を従来と本発明で比較すると、反射モードではバックライトオフなので当然差がない。しかし、透過モードで表示する場合、液晶表示装置として同等の明るさを得るのに必要なバックライトの電力は、本発明によれば従来と比較して理論的には１／１０になる。
【００３３】
上記説明は、以下の理論的補足資料により明確になる。
【００３４】
【表１】
【００３５】
固定条件
半透過反射層（透過率１０％、反射率９０％）孔あきタイプで光吸収が
ないものと仮定
液晶パネルの透過率１０％
液晶パネルとバックライトの面積は１０ｃｍ2とする
評価条件は外光無し、バックライトオン
バックライトオン時の液晶パネルの表面輝度を１０ｃｄ／ｃｍ2とする
バックライトは有機ＥＬ素子を使用し、以下の発光特性とする。
【００３６】
１０００ｃｄ／ｃｍ2 、３．５ｖ、５ｍＡ／ｃｍ2
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の反射層付き照明装置の一基本構成例を示す説明図である。
【００３９】
図１において、２は反射層３に多数の貫通孔４を穿設した半透過反射層である。前記半透過反射層２の、各貫通孔４を穿設した背面６には、前記各貫通孔４に対向してＥＬ素子８が形成してある。前記ＥＬ素子８を発光させると、光は貫通孔４を通り、半透過反射層２で減衰することなく、半透過反射層２の前方に放射される。
【００４０】
本発明の半透過反射層は、厚さ１００〜２００ｎｍのＡｇ、Ａｌ／Ａｇ、Ａｌを含む合金、誘電体多層膜全反射ミラーなどの反射層に多数の孔を形成し、この孔を光透過部分に用いると共に、その他の部分を反射部分に用いるものである。
上記半透過反射層は必要に応じて上面にＳｉＯ2等の保護膜が積層されている。
【００４１】
透過重視の半透過反射層（反射モードが比較的暗く、透過モードが明るい）の場合は、以下のような構成が例示できる。
【００４２】
（１）孔あけ比率２０〜４０％、直径１０μｍの円形でランダムに配置
（２）孔あけ比率２０〜４０％、直径１０μｍと１５μｍの円形でランダムに配置
（３）孔あけ比率２０〜４０％、直径対角１０μｍの正方形でランダムに配置
その他、液晶パネルの電極設計に応じて、モアレを生じさせないように開口部の形状と大きさとは任意に設計できる。
【００４３】
また、反射重視の半透過反射層（反射モードが比較的明るく、透過モードが暗い）の場合は、以下のような構成が例示できる。
【００４４】
（１）孔あけ比率１０〜２０％、直径１０μｍの円形でランダムに配置
（２）孔あけ比率１０〜２０％、直径１０μｍと１５μｍの円形でランダムに配置
（３）孔あけ比率１０〜２０％、直径対角１０μｍの正方形でランダムに配置
その他、液晶パネルの電極設計に応じて、モアレを生じさせないように開口部の形状と大きさとは任意に設計できる。
【００４５】
半透過反射層２は、前記材料をＥＢ蒸着、スパッタ、イオンプレーティング等の周知の手段で形成できる。又、貫通孔４の形成方法としては、周知の半導体素子の製造手段、例えばマスクを用いる蒸着や、ドライエッチング等により、形成できる。
【００４６】
ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子の何れも使用できる。無機ＥＬ素子としては、分散型無機ＥＬ素子、薄膜型無機ＥＬ素子が例示できる。有機ＥＬ素子としては、低分子有機ＥＬ素子、高分子有機ＥＬ素子等が例示できる。
【００４７】
これらの中で、製造の容易さ、動作電圧の低さ等の点で、低分子有機ＥＬ素子がより好ましい。
【００４８】
有機ＥＬ素子の例としては、発光の取りだし方法により大きく２通りに分けることができる。図２で例示する陽極層側から発光を取出すタイプと、図３で例示する透明陰極側から発光を取出すタイプがある。
【００４９】
図２は、本発明において使用する低分子有機ＥＬ素子の構成の一例を示す説明図である。
【００５０】
図２中、７０は研磨した無アルカリガラス等の透明基板で、厚さは０．１〜１．１ｍｍが好ましい。透明基板７０上には、順次下記各層を積層してなる。
【００５１】
即ち、７２はスパッタ等で形成したインジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）、錫ををドープしたインジウム酸化物等からなる透明電極（陽極層）で、厚さは１００〜２００ｎｍが好ましい。
【００５２】
７４は正孔注入層で、蒸着等によりＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等を３０〜１００ｎｍ程度形成したものが好ましい。
【００５３】
７６は正孔輸送層で、蒸着等によりα−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）等を１０〜４０ｎｍ積層したものが好ましい。
【００５４】
７８は発光層で、蒸着等によりＡｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）等を１０〜４０ｎｍ積層したものが好ましい。
【００５５】
８０は第１陰極層で、蒸着によりＬｉＦ（フッ化リチウム）等を０．１〜２ｎｍ積層したものが好ましい。
【００５６】
８２は第２陰極層で、蒸着によりＡｌ（アルミニウム）を１００〜２００ｎｍ積層したものが好ましい。
【００５７】
そして、前記正孔注入層７４と、正孔輸送層７６と発光層７８とで、有機ＥＬ層８４を構成している。また、第１および第２陰極層で陰極層８６を構成している。なお、前述のように、透明電極７２により陽極層を構成している。
【００５８】
この有機ＥＬ素子は、直流を印加することにより陽極層側から光を取出すものであり、発光色は緑色である。
【００５９】
図３は、本発明に使用できる有機ＥＬ素子の他の例を示すものである。
【００６０】
図３中、２０１は基板で、研磨した無アルカリガラス等の平滑な絶縁性の板状物なら、何れのものでも利用できる。この基板は、透明である必要がない。厚さは０．５〜１．１ｍｍ程度が好ましい。
【００６１】
２０２は、反射層で、銀、アルミニウム等が好ましい。厚さは１００〜２００ｎｍが好ましい。誘電体多層膜反射ミラー等も利用できる。
【００６２】
２０３は、透明電極からなる陽極層で、ＩＴＯ、錫をドープしたインジウム酸化物等が好ましい。厚さは１００〜２００ｎｍが好ましい。スパッター等で形成できる。
【００６３】
２０４は、正孔注入層で、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等を蒸着して形成できる。厚さは３０〜１００ｎｍが好ましい。
【００６４】
２０５は、正孔輸送層で、α−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）等を蒸着して形成できる。厚さは１０〜４０ｎｍが好ましい。
【００６５】
２０６は、発光層で、Ａｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）等を蒸着して形成できる。厚さは１０〜４０ｎｍが好ましい。
【００６６】
２０７は、透明第１陰極層で、ＬｉＦ（フッ化リチウム）等を蒸着して形成できる。厚さは０．１〜２ｎｍが好ましい。
【００６７】
２０８は、透明第２陰極層で、Ａｌ（アルミニウム）等を蒸着して形成できる。厚さは５〜１０ｎｍが好ましい。
【００６８】
２０９は、透明第３陰極層で、ＩＴＯ、錫をドープしたインジウム酸化物等のスパッタ等により形成できる。厚さは１００〜２００ｎｍが好ましい。
【００６９】
そして、透明第１〜第３陰極層２０７〜２０９により、透明陰極を構成している。また、正孔注入層２０４、正孔輸送層２０５、発光層２０６により有機ＥＬ層を構成している。なお、透明電極２０３は陽極層を構成する。
【００７０】
上記有機ＥＬ素子は透明陰極層側から光を取出すものである。
【００７１】
有機ＥＬ素子は、上記図２、３の構成以外にも、例えば（１）陽極／発光層／陰極、（２）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、（３）陽極／発光層／電子輸送層／陰極、（４）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、等の各種構造のものがある。本発明においては、従来の各種有機ＥＬ素子の構造をそのまま使用できる。また、本発明においては、緑色発光の有機ＥＬ素子を用いたが、発光材料等を変えることにより、従来から提案されている様々な発光色を用いることも可能である。
【００７２】
本発明の液晶表示装置は、上記構成の反射層付き照明装置を公知の構成の液晶パネルと重ね合せてなり、照明装置をバックライトとして用いるものである。
【００７３】
図４は、本発明の反射層付き照明装置を公知の液晶パネルに重ね合せて液晶表示装置を構成する例を示す。
【００７４】
図４中、５０は偏光板、５２は透明基板、５４はインジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）、５６は配向膜、５８は液晶、６０は配向膜、６２はＩＴＯ、６４は透明基板、６６は偏光板で、これらにより液晶パネル６８を構成している。
【００７５】
図面の簡略化のため各種光学フィルムや液晶シールなどは省略し、最もシンプルなＴＮ液晶の白黒タイプを例に挙げた。
【００７６】
本発明の反射層付液晶表示装置としては上述の例の他、従来から提案されているＴＦＴ液晶やＳＴＮ液晶など様々な液晶パネルと組合わせることも可能である。
【００７７】
前記液晶パネルの偏光板６６には、本発明照明装置４０が重ね合せてある。
【００７８】
以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【００７９】
【実施例】
実施例１〜８
図５〜１２に光を陽極層側から取出す方式（図２で例示した有機ＥＬ素子）を応用した本発明照明装置の構成を示す。各図中の符号の意味は、下表２−１、２−２に示すものである。
【００８０】
【表２】
【００８１】
図中、１０２は研磨された無アルカリガラス、又はプラスチック製の透明基板、１０４はアルミニウム、銀等からなる反射層で誘電体多層膜全反射ミラー等も利用できる。１０６はＩＴＯからなる陽極層で、スパッタ等で形成できる。１０８はＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＮｘＯｙ等の絶縁層である。
【００８２】
１１０は有機ＥＬ層で、正孔注入層、正孔輸送層、発光層等からなる。正孔注入層はＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等を蒸着することにより形成できる。正孔輸送層は、α−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）等を蒸着する方法等で形成できる。発光層は、Ａｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）等を蒸着等することにより形成できる。
【００８３】
１１２は陰極層で、第１陰極層、第２陰極層等からなる。第１陰極層はＬｉＦ（フッ化リチウム）等を蒸着等することにより形成できる。第２陰極層はアルミニウム等を蒸着等することにより形成できる。
【００８４】
この陽極層側から光を取出す照明装置は、反射層１０４の開口部１１６のみが発光するように設計されている。なお、開口部１１６が形成されている反射層１０４全体で半透過反射層１５４を形成している。
【００８５】
これらの陽極層側から光を取出す照明装置は、後述する図２３、２４に例示するような液晶パネルと組合わせて、液晶表示装置とすることができる。
【００８６】
実施例９〜１８
図１３〜２２に光を透明陰極層側から取出す方式（図３で例示した有機ＥＬ素子）を応用した本発明の照明装置の構成を示す。各図中の符号の意味は、下表３〜５に示すものである。
【００８７】
【表３】
【００８８】
【表４】
【００８９】
【表５】
【００９０】
図中、１０２は実施例９、１０、１１、１２、１３においては研磨された無アルカリガラス、プラスチック等の平滑で絶縁性の基板で、平滑性と絶縁性があれば何れのものでも使用できる。
【００９１】
また、１０２は実施例１４、１５、１６、１７、１８においては研磨された無アルカリガラス、プラスチック等の平滑で絶縁性の透明基板が使用できる。
１０４はアルミニウム、銀等からなる反射層で、誘電体多層膜全反射ミラー等も利用できる。１０６はＩＴＯの透明陽極層で、スパッタ等で形成できる。１０８はＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＮｘＯｙ等の絶縁層である。
【００９２】
１１０は有機ＥＬ層で、正孔注入層、正孔輸送層、発光層等からなる。正孔注入層はＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等を蒸着することにより形成できる。正孔輸送層は、α−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）等を蒸着する方法等で形成できる。発光層は、Ａｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）等を蒸着等することにより形成できる。
【００９３】
１１５は透明陰極層で、透明第１陰極層、透明第２陰極層、透明第３陰極層等からなる。透明第１陰極層はＬｉＦ（フッ化リチウム）等を蒸着等することにより形成できる。透明第２陰極層はアルミニウム等を蒸着等することにより形成できる。第３陰極層はＩＴＯをスパッタ等により形成できる。
実施例１１、１３、１６、１８は透明第３陰極層が無くてもかまわない。
【００９４】
この陰極側から光を取出す照明装置は、反射層１０４の開口部１１６又は有底孔１５０のみが発光するように設計されている。なお、図１３、１４、１６、１９、２１においては開口部１１６が形成されている反射層１０４全体で半透過反射層１５４を形成している。また、図１５、１７、２０、２２においては有底孔１５０が形成されている反射層１５１全体で半透過反射層１５２を形成している。ここで、有底孔１５０は透明第１陰極層及び透明第２陰極層として機能して、図１５、１７、２０、２２で例示した照明装置の方が、図１３、１４、１６、１９、２１で例示した照明装置に比べて工程が簡略化される特徴がある。
【００９５】
これらの陰極層側から光を取出す照明装置は、後述する図２５に例示するような液晶パネルとの組合わせで、液晶表示装置とすることができる。
【００９６】
実施例１９
図２３は、図５で示した陽極層側から光を取出す照明装置３０８と液晶パネル３０６の組合わせの一例であり、３００は上ガラス、３０２は下ガラスで、これらガラス間に液晶３０４が封入され、液晶パネル３０６が構成されている。
【００９７】
３０８は、図５に示す構成の照明装置で、基板３１０とＳＵＳやガラス製の封止基板３１２とは、シール材３１４で気密に接着されている。封止に際しては、内部にチッソやアルゴン等の不活性ガスを封入している。基板３１０の内面には図５で示したＥＬ素子が形成されており、光は陽極層側から取出される構成であり、図５だけでなく図６〜図１２で示した実施例の照明装置を応用できる。なお、３１８は酸化バリウム等の乾燥剤である。光は基板の陽極（下面）側から取出している。
【００９８】
実施例２０
図２４は、基板に形成したＥＬ素子を金属酸化物等の保護層３２０で封止した例を示す。金属酸化物としては、ＳｉＮ、ＳｉＯ2 、等ＳｉＮｘＯｙが好ましい。その他の構成は実施例１９と同様である。光は陽極層側から取出される形式のものであり、図５だけでなく図６〜１２で示した実施例の照明装置を応用できる。
【００９９】
実施例２１
図２５は、図１３で示した透明陰極層側から光を取出す照明装置と液晶パネルの組合わせの一例であり、この照明装置の透明陰極層側は液晶パネルの下ガラス３０２で封止した構造となっている。この例においては、図１３に示す構成の照明装置を液晶パネルの下ガラスと一体にして組込んだ構成にしたが、液晶パネルの下ガラスとは別の透明基板で封止構造を構成するか、あるいは透明保護膜で封止して液晶パネルと組合わせてもかまわない。また、図１３だけでなく、図１４〜２２で示した照明装置を応用できる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明の照明装置は、反射層に貫通孔を形成し、この孔を通してＥＬ素子の放射する光を取出すようにしたので、光の減衰が殆どない。このため、この反射層付き照明装置を液晶表示装置に組込み半透過液晶表示装置として使用する場合、反射モードで従来品と同等の光学設計をした場合、透過モードにおいては、従来品と同等の明るさの画面を表示するのに必要なバックライトの電力を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に用いるＥＬ素子の基本構成例を示す説明図である。
【図３】本発明に用いるＥＬ素子の基本構成の他の例を示す説明図である。
【図４】本発明照明装置を組込んだ液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図５】実施例１の照明装置の構成を示す説明図である。
【図６】実施例２の照明装置の構成を示す説明図である。
【図７】実施例３の照明装置の構成を示す説明図である。
【図８】実施例４の照明装置の構成を示す説明図である。
【図９】実施例５の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１０】実施例６の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１１】実施例７の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１２】実施例８の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１３】実施例９の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１４】実施例１０の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１５】実施例１１の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１６】実施例１２の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１７】実施例１３の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１８】実施例１４の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１９】実施例１５の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２０】実施例１６の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２１】実施例１７の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２２】実施例１８の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２３】実施例１９の液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図２４】実施例２０の液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図２５】実施例２１の液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図２６】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、従来の液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図２７】従来の液晶表示装置の表示モードを示す説明図で、（ａ）は透過モード、（ｂ）は反射モードを示す。
【図２８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、従来の孔あけタイプの半透過反射層の構成を示す説明図である。
【図２９】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、従来の厚さの異なる孔無し半透過反射層の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
２ 半透過反射層
３ 反射層
４ 貫通孔
６ 背面
８ エレクトロルミネッセント素子
４０ 照明装置
５０ 偏光板
５２ 透明基板
５４ インジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）
５６ 配向膜
５８ 液晶
６０ 配向膜
６２ インジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）
６４ 透明基板
６６ 偏光板
６８ 液晶パネル
７０ 透明基板
７２ 透明電極（陽極層）
７４ 正孔注入層
７６ 正孔輸送層
７８ 発光層
８０ 第１陰極層
８２ 第２陰極層
８４ 有機ＥＬ層
８６ 陰極層
１０２ 基板
１０４ 反射層
１０６ 陽極層
１０８ 絶縁層
１１０ 有機ＥＬ層
１１５ 透明陰極層
１１６ 開口部
１５０ 有底孔
１５１ 反射層
１５２ 半透過反射層
１５４ 半透過反射層
２０１ 基板
２０２ 全反射層
２０３ 透明電極
２０４ 正孔注入層
２０５ 正孔輸送層
２０６ 発光層
２０７ 透明第１陰極層
２０８ 透明第２陰極層
２０９ 透明第３陰極層
３００ 上ガラス
３０２ 下ガラス
３０４ 液晶
３０６ 液晶パネル
３０８ 照明装置
３１０ 基板
３１２ 封止基板
３１４ シール材
３１６ ＥＬ素子
３１８ 乾燥剤
３２０ 保護層
４００ 液晶パネル
４０２ バックライト
４０４ バックライト光
４０６ 全反射層
４０８ 半透過反射層
４１２ 孔あけタイプ半透過反射層
４１４ 反射層
４１６ 孔
４１８ 全反射層
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルのバックライト等の各種照明に好適な反射層付き照明装置、及びこれを備えた液晶表示装置に関する。特に、透過モードと反射モードとを兼ね備えた半透過型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、低電力消費性、低駆動電圧性、軽量性、面表示性等の各種利点を有するため、電子機器の表示用装置として近年多用されている。
【０００３】
一般に広く用いられている液晶表示装置のタイプとしては、ＴＮ液晶タイプとＳＴＮ液晶タイプとがあり、液晶パネルの駆動方法としては、ＴＮ液晶に対してはスタティック駆動やＴＦＴ素子やＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス駆動により液晶層の変調が制御されている。また、ＳＴＮ液晶に関してはパッシブマトリクス駆動により液晶層の変調が制御されている。
【０００４】
１０年程度前までの液晶表示装置は白黒表示が一般的であったが、近年はカラー化、高精細化が進み、一般的に前記液晶タイプとＲＧＢ等のマイクロカラーフィルターとの組合わせによりカラー液晶表示装置が実現されている。
【０００５】
液晶表示装置の液晶パネルは自発光デバイスではなく、液晶パネルはシャッターとして機能するため、その表示を視認するためには何らかの光源を必要とする。光源の利用方法としては、大きく２種類のタイプ（透過タイプ、反射タイプ）に分けられる。
【０００６】
透過タイプはバックライト等の補助光源を用いるタイプである。反射タイプは蛍光灯や太陽光などを光源として用いるタイプである。また、近年携帯情報端末として採用されている液晶タイプとしては、透過と反射の両タイプを兼ね備えた半透過型液晶タイプが一般的である。
【０００７】
図２６（ａ）は透過タイプを示すもので、液晶パネル４００とバックライト４０２からなる。このタイプの液晶表示装置は、画質が綺麗であるが、消費電力が大きく、直射日光下等で強い光が液晶パネルの前面にあたり正反射光を目にすると見にくい問題がある。
【０００８】
図２６（ｂ）は全反射タイプの液晶表示装置を示すもので、液晶パネル４００と全反射層４０６とで構成される。このタイプは、低消費電力で、直射日光下等の強い正反射光が液晶パネルの全面にあたると特に見やすいが、室内の弱い光源下では表示が暗くて見にくく、また夜間では全く表示が見えない問題がある。
【０００９】
図２６（ｃ）は、半透過タイプの液晶表示装置を示すもので、液晶パネル４００と、半透過反射層４０８と、バックライト４０２とからなる。この液晶表示装置は、外光が利用できるところでは反射モードで使用できるのでバックライト４０２をオフにすることにより、電力を節約できる。また、夜間でもバックライト４０２をオンにすれば表示を見ることができる。しかし、バックライト４０２のオン時には半透過反射層４０８によるバックライト光の吸収、反射があるので、例えば（ａ）と（ｃ）において、液晶表示装置全面で同等の表面輝度を得る場合には（ｃ）タイプが最も消費電力が大きくなる問題がある。
【００１０】
図２７（ａ）は、半透過タイプの液晶表示装置の透過モードを示すもので、バックライト４０２のバックライト光４０４は、前述のように、半透過反射層４０８を透過する際に減衰される。なお、４００は液晶パネルである。
【００１１】
図２７（ｂ）は反射モードを示すものである。
【００１２】
半透過反射層４０８は、一般的に反射層に貫通孔を設けたタイプと反射膜の薄膜化で透過と反射の比率を制御する２タイプがある。半透過反射層４０８の反射と透過の比率は、液晶の光学設計や製品仕様により任意に設計できる。
【００１３】
図２８は、孔あけタイプ半透過反射層４１２を示すもので、厚さ１００〜２００ｎｍのＡｇ／Ａｌ／ＡｇやＡｌを含む合金／誘電体多層膜全反射ミラーなどの反射層４１４に多数の孔４１６を形成し、この孔４１６を光透過部分に用いると共に、その他の部分を反射部分に用いるものである。上記半透過反射層は必要に応じて上面にＳｉＯ2等の保護膜が積層されている。
【００１４】
例えば、透過重視の半透過反射層（反射モードが比較的暗く、透過モードが明るい）の場合（図２８（ａ））は、
（１）孔あけ比率２０〜４０％、直径１０μｍの円形でランダムに配置
（２）孔あけ比率２０〜４０％、直径１０μｍと１５μｍの円形でランダムに配置
（３）孔あけ比率２０〜４０％、直径対角１０μｍの正方形でランダムに配置することが可能で、その他液晶パネルの電極設計に応じて、モアレを生じさせないように開口部の形状と大きさとは任意に設計できる。
【００１５】
また、反射重視の半透過反射層（反射モードが比較的明るく、透過モードが暗い）の場合（図２８（ｂ））は、
（１）孔あけ比率１０〜２０％、直径１０μｍの円形でランダムに配置
（２）孔あけ比率１０〜２０％、直径１０μｍと１５μｍの円形でランダムに配置
（３）孔あけ比率１０〜２０％、直径対角１０μｍの正方形でランダムに配置することが可能で、その他液晶パネルの電極設計に応じて、モアレを生じさせないように開口部の形状と大きさとは任意に設計できる。
【００１６】
次に、孔無しタイプの半透過反射層を説明する。このタイプの半透過反射層はその半透過反射層の厚さで光の透過、反射割合を制御するものである。半透過反射層はＡｌ・Ａｇ或はＡｌやＡｇを含む合金で形成できる。誘電体多層膜ミラーで光学設計することも可能である。
【００１７】
図２９は、孔無しタイプの半透過反射層を示すもので、（ａ）は、透過重視の半透過反射層４０８の例を示す。この反射層は、反射モードが比較的暗く、透過モードが明るい。例えば、Ａｌ半透過反射層厚さが２０ｎｍの場合、透過率は１５％、反射率は６７％になる。
【００１８】
（ｂ）は、反射重視の半透過反射層４０８の例を示す。この反射層は、反射モードが比較的明るく、透過モードが暗い。例えば、Ａｌ半透過反射層厚さが４０ｎｍの場合、透過率は３％、反射率は７７％になる。
【００１９】
（ｃ）は、参考として全反射層４１８の例を示す。この反射層は、反射モードだけである。例えば、Ａｌ半透過反射層厚さが１５０ｎｍの場合、透過率は０％、反射率は８５％になる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置は、他の表示装置と比較し、その消費電力が少ないため、携帯用電子機器等の表示装置として普及している。携帯用電子機器は電池を電源として用いている場合が多いので、消費電力が小さいことは極めて重要な意味を持つ。
【００２１】
また、携帯情報機器としては低消費電力の要求から反射モードが有効であり、日中の野外或は照明の存在する室内で使用できる。しかしながら、携帯情報機器の特徴から、夜間の野外や暗い室内でも使用できなければならない。従って、バックライト等の補助光源による透過モードを備えていることが不可欠であり、一般的に携帯機器としては両者を兼ね備えた半透過タイプの液晶表示装置が利用されている。従来の、半透過タイプの液晶表示装置は、透過モード時に、半透過反射層による光の吸収があり、反射モード時と比べると消費電力を大幅に増加させる問題がある。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、消費電力の小さい照明装置、特に液晶表示装置等に組込み使用できる低消費電力の照明装置、及び同照明装置を組込んだ液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００２４】
〔１〕 複数の貫通孔を有する反射層の背面であって、前記貫通孔に対向してそれぞれエレクトロルミネッセント素子を形成してなる反射層付き照明装置。
【００２５】
〔２〕 エレクトロルミネッセント素子が、有機エレクトロルミネッセント素子である〔１〕に記載の反射層付き照明装置。
【００２６】
〔３〕 陰極層が反射層に穿設した有底孔で形成された〔１〕または〔２〕に記載の反射層付き照明装置。
【００２７】
〔４〕 貫通孔に対向する陰極層を絶縁層で区分することによりエレクトロルミネッセント素子を形成する〔１〕または〔２〕に記載の反射層付き照明装置。
【００２８】
〔５〕 液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に〔１〕〜〔４〕に記載の反射層付き照明装置を重ねてなる液晶表示装置。
【００２９】
〔６〕 液晶パネルの下ガラスを透明陰極層側から光を取出す照明装置の封止基板としてなる〔５〕に記載の液晶パネル。
【００３０】
【作用】
本発明の反射層付き照明装置は、上記のように、貫通孔を反射層に多数形成している。更に、前記貫通孔の背面にそれぞれエレクトロルミネッセント素子（ＥＬ素子）を形成している。
【００３１】
従って、ＥＬ素子の発光は、前記貫通孔を減衰することなく透過し、反射層の前面を照射する。
【００３２】
例えば、反射率９０％、透過率１０％（光吸収無視）の半透過反射層を用いた液晶表示装置のバックライトの消費電力を従来と本発明で比較すると、反射モードではバックライトオフなので当然差がない。しかし、透過モードで表示する場合、液晶表示装置として同等の明るさを得るのに必要なバックライトの電力は、本発明によれば従来と比較して理論的には１／１０になる。
【００３３】
上記説明は、以下の理論的補足資料により明確になる。
【００３４】
【表１】
固定条件
半透過反射層（透過率１０％、反射率９０％）孔あきタイプで光吸収が
ないものと仮定
液晶パネルの透過率１０％
液晶パネルとバックライトの面積は１０ｃｍ2とする
評価条件は外光無し、バックライトオン
バックライトオン時の液晶パネルの表面輝度を１０ｃｄ／ｃｍ2とする
バックライトは有機ＥＬ素子を使用し、以下の発光特性とする。
【００３６】
１０００ｃｄ／ｃｍ2 、３．５ｖ、５ｍＡ／ｃｍ2
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の反射層付き照明装置の一基本構成例を示す説明図である。
【００３９】
図１において、２は反射層３に多数の貫通孔４を穿設した半透過反射層である。前記半透過反射層２の、各貫通孔４を穿設した背面６には、前記各貫通孔４に対向してＥＬ素子８が形成してある。前記ＥＬ素子８を発光させると、光は貫通孔４を通り、半透過反射層２で減衰することなく、半透過反射層２の前方に放射される。
【００４０】
本発明の半透過反射層は、厚さ１００〜２００ｎｍのＡｇ、Ａｌ／Ａｇ、Ａｌを含む合金、誘電体多層膜全反射ミラーなどの反射層に多数の孔を形成し、この孔を光透過部分に用いると共に、その他の部分を反射部分に用いるものである。
上記半透過反射層は必要に応じて上面にＳｉＯ2等の保護膜が積層されている。
【００４１】
透過重視の半透過反射層（反射モードが比較的暗く、透過モードが明るい）の場合は、以下のような構成が例示できる。
【００４２】
（１）孔あけ比率２０〜４０％、直径１０μｍの円形でランダムに配置
（２）孔あけ比率２０〜４０％、直径１０μｍと１５μｍの円形でランダムに配置
（３）孔あけ比率２０〜４０％、直径対角１０μｍの正方形でランダムに配置
その他、液晶パネルの電極設計に応じて、モアレを生じさせないように開口部の形状と大きさとは任意に設計できる。
【００４３】
また、反射重視の半透過反射層（反射モードが比較的明るく、透過モードが暗い）の場合は、以下のような構成が例示できる。
【００４４】
（１）孔あけ比率１０〜２０％、直径１０μｍの円形でランダムに配置
（２）孔あけ比率１０〜２０％、直径１０μｍと１５μｍの円形でランダムに配置
（３）孔あけ比率１０〜２０％、直径対角１０μｍの正方形でランダムに配置
その他、液晶パネルの電極設計に応じて、モアレを生じさせないように開口部の形状と大きさとは任意に設計できる。
【００４５】
半透過反射層２は、前記材料をＥＢ蒸着、スパッタ、イオンプレーティング等の周知の手段で形成できる。又、貫通孔４の形成方法としては、周知の半導体素子の製造手段、例えばマスクを用いる蒸着や、ドライエッチング等により、形成できる。
【００４６】
ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子の何れも使用できる。無機ＥＬ素子としては、分散型無機ＥＬ素子、薄膜型無機ＥＬ素子が例示できる。有機ＥＬ素子としては、低分子有機ＥＬ素子、高分子有機ＥＬ素子等が例示できる。
【００４７】
これらの中で、製造の容易さ、動作電圧の低さ等の点で、低分子有機ＥＬ素子がより好ましい。
【００４８】
有機ＥＬ素子の例としては、発光の取りだし方法により大きく２通りに分けることができる。図２で例示する陽極層側から発光を取出すタイプと、図３で例示する透明陰極側から発光を取出すタイプがある。
【００４９】
図２は、本発明において使用する低分子有機ＥＬ素子の構成の一例を示す説明図である。
【００５０】
図２中、７０は研磨した無アルカリガラス等の透明基板で、厚さは０．１〜１．１ｍｍが好ましい。透明基板７０上には、順次下記各層を積層してなる。
【００５１】
即ち、７２はスパッタ等で形成したインジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）、錫ををドープしたインジウム酸化物等からなる透明電極（陽極層）で、厚さは１００〜２００ｎｍが好ましい。
【００５２】
７４は正孔注入層で、蒸着等によりＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等を３０〜１００ｎｍ程度形成したものが好ましい。
【００５３】
７６は正孔輸送層で、蒸着等によりα−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）等を１０〜４０ｎｍ積層したものが好ましい。
【００５４】
７８は発光層で、蒸着等によりＡｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）等を１０〜４０ｎｍ積層したものが好ましい。
【００５５】
８０は第１陰極層で、蒸着によりＬｉＦ（フッ化リチウム）等を０．１〜２ｎｍ積層したものが好ましい。
【００５６】
８２は第２陰極層で、蒸着によりＡｌ（アルミニウム）を１００〜２００ｎｍ積層したものが好ましい。
【００５７】
そして、前記正孔注入層７４と、正孔輸送層７６と発光層７８とで、有機ＥＬ層８４を構成している。また、第１および第２陰極層で陰極層８６を構成している。なお、前述のように、透明電極７２により陽極層を構成している。
【００５８】
この有機ＥＬ素子は、直流を印加することにより陽極層側から光を取出すものであり、発光色は緑色である。
【００５９】
図３は、本発明に使用できる有機ＥＬ素子の他の例を示すものである。
【００６０】
図３中、２０１は基板で、研磨した無アルカリガラス等の平滑な絶縁性の板状物なら、何れのものでも利用できる。この基板は、透明である必要がない。厚さは０．５〜１．１ｍｍ程度が好ましい。
【００６１】
２０２は、反射層で、銀、アルミニウム等が好ましい。厚さは１００〜２００ｎｍが好ましい。誘電体多層膜反射ミラー等も利用できる。
【００６２】
２０３は、透明電極からなる陽極層で、ＩＴＯ、錫をドープしたインジウム酸化物等が好ましい。厚さは１００〜２００ｎｍが好ましい。スパッター等で形成できる。
【００６３】
２０４は、正孔注入層で、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等を蒸着して形成できる。厚さは３０〜１００ｎｍが好ましい。
【００６４】
２０５は、正孔輸送層で、α−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）等を蒸着して形成できる。厚さは１０〜４０ｎｍが好ましい。
【００６５】
２０６は、発光層で、Ａｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）等を蒸着して形成できる。厚さは１０〜４０ｎｍが好ましい。
【００６６】
２０７は、透明第１陰極層で、ＬｉＦ（フッ化リチウム）等を蒸着して形成できる。厚さは０．１〜２ｎｍが好ましい。
【００６７】
２０８は、透明第２陰極層で、Ａｌ（アルミニウム）等を蒸着して形成できる。厚さは５〜１０ｎｍが好ましい。
【００６８】
２０９は、透明第３陰極層で、ＩＴＯ、錫をドープしたインジウム酸化物等のスパッタ等により形成できる。厚さは１００〜２００ｎｍが好ましい。
【００６９】
そして、透明第１〜第３陰極層２０７〜２０９により、透明陰極を構成している。また、正孔注入層２０４、正孔輸送層２０５、発光層２０６により有機ＥＬ層を構成している。なお、透明電極２０３は陽極層を構成する。
【００７０】
上記有機ＥＬ素子は透明陰極層側から光を取出すものである。
【００７１】
有機ＥＬ素子は、上記図２、３の構成以外にも、例えば（１）陽極／発光層／陰極、（２）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、（３）陽極／発光層／電子輸送層／陰極、（４）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、等の各種構造のものがある。本発明においては、従来の各種有機ＥＬ素子の構造をそのまま使用できる。また、本発明においては、緑色発光の有機ＥＬ素子を用いたが、発光材料等を変えることにより、従来から提案されている様々な発光色を用いることも可能である。
【００７２】
本発明の液晶表示装置は、上記構成の反射層付き照明装置を公知の構成の液晶パネルと重ね合せてなり、照明装置をバックライトとして用いるものである。
【００７３】
図４は、本発明の反射層付き照明装置を公知の液晶パネルに重ね合せて液晶表示装置を構成する例を示す。
【００７４】
図４中、５０は偏光板、５２は透明基板、５４はインジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）、５６は配向膜、５８は液晶、６０は配向膜、６２はＩＴＯ、６４は透明基板、６６は偏光板で、これらにより液晶パネル６８を構成している。
【００７５】
図面の簡略化のため各種光学フィルムや液晶シールなどは省略し、最もシンプルなＴＮ液晶の白黒タイプを例に挙げた。
【００７６】
本発明の反射層付液晶表示装置としては上述の例の他、従来から提案されているＴＦＴ液晶やＳＴＮ液晶など様々な液晶パネルと組合わせることも可能である。
【００７７】
前記液晶パネルの偏光板６６には、本発明照明装置４０が重ね合せてある。
【００７８】
以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【００７９】
【実施例】
実施例１〜８
図５〜１２に光を陽極層側から取出す方式（図２で例示した有機ＥＬ素子）を応用した本発明照明装置の構成を示す。各図中の符号の意味は、下表２−１、２−２に示すものである。
【００８０】
【表２】
図中、１０２は研磨された無アルカリガラス、又はプラスチック製の透明基板、１０４はアルミニウム、銀等からなる反射層で誘電体多層膜全反射ミラー等も利用できる。１０６はＩＴＯからなる陽極層で、スパッタ等で形成できる。１０８はＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＮｘＯｙ等の絶縁層である。
【００８２】
１１０は有機ＥＬ層で、正孔注入層、正孔輸送層、発光層等からなる。正孔注入層はＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等を蒸着することにより形成できる。正孔輸送層は、α−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）等を蒸着する方法等で形成できる。発光層は、Ａｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）等を蒸着等することにより形成できる。
【００８３】
１１２は陰極層で、第１陰極層、第２陰極層等からなる。第１陰極層はＬｉＦ（フッ化リチウム）等を蒸着等することにより形成できる。第２陰極層はアルミニウム等を蒸着等することにより形成できる。
【００８４】
この陽極層側から光を取出す照明装置は、反射層１０４の開口部１１６のみが発光するように設計されている。なお、開口部１１６が形成されている反射層１０４全体で半透過反射層１５４を形成している。
【００８５】
これらの陽極層側から光を取出す照明装置は、後述する図２３、２４に例示するような液晶パネルと組合わせて、液晶表示装置とすることができる。
【００８６】
実施例９〜１８
図１３〜２２に光を透明陰極層側から取出す方式（図３で例示した有機ＥＬ素子）を応用した本発明の照明装置の構成を示す。各図中の符号の意味は、下表３〜５に示すものである。
【００８７】
【表３】
【表４】
【表５】
図中、１０２は実施例９、１０、１１、１２、１３においては研磨された無アルカリガラス、プラスチック等の平滑で絶縁性の基板で、平滑性と絶縁性があれば何れのものでも使用できる。
【００９１】
また、１０２は実施例１４、１５、１６、１７、１８においては研磨された無アルカリガラス、プラスチック等の平滑で絶縁性の透明基板が使用できる。
１０４はアルミニウム、銀等からなる反射層で、誘電体多層膜全反射ミラー等も利用できる。１０６はＩＴＯの透明陽極層で、スパッタ等で形成できる。１０８はＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＮｘＯｙ等の絶縁層である。
【００９２】
１１０は有機ＥＬ層で、正孔注入層、正孔輸送層、発光層等からなる。正孔注入層はＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等を蒸着することにより形成できる。正孔輸送層は、α−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）等を蒸着する方法等で形成できる。発光層は、Ａｌｑ３（８−キノリノールアルミニウム錯体）等を蒸着等することにより形成できる。
【００９３】
１１５は透明陰極層で、透明第１陰極層、透明第２陰極層、透明第３陰極層等からなる。透明第１陰極層はＬｉＦ（フッ化リチウム）等を蒸着等することにより形成できる。透明第２陰極層はアルミニウム等を蒸着等することにより形成できる。第３陰極層はＩＴＯをスパッタ等により形成できる。
実施例１１、１３、１６、１８は透明第３陰極層が無くてもかまわない。
【００９４】
この陰極側から光を取出す照明装置は、反射層１０４の開口部１１６又は有底孔１５０のみが発光するように設計されている。なお、図１３、１４、１６、１９、２１においては開口部１１６が形成されている反射層１０４全体で半透過反射層１５４を形成している。また、図１５、１７、２０、２２においては有底孔１５０が形成されている反射層１５１全体で半透過反射層１５２を形成している。ここで、有底孔１５０は透明第１陰極層及び透明第２陰極層として機能して、図１５、１７、２０、２２で例示した照明装置の方が、図１３、１４、１６、１９、２１で例示した照明装置に比べて工程が簡略化される特徴がある。
【００９５】
これらの陰極層側から光を取出す照明装置は、後述する図２５に例示するような液晶パネルとの組合わせで、液晶表示装置とすることができる。
【００９６】
実施例１９
図２３は、図５で示した陽極層側から光を取出す照明装置３０８と液晶パネル３０６の組合わせの一例であり、３００は上ガラス、３０２は下ガラスで、これらガラス間に液晶３０４が封入され、液晶パネル３０６が構成されている。
【００９７】
３０８は、図５に示す構成の照明装置で、基板３１０とＳＵＳやガラス製の封止基板３１２とは、シール材３１４で気密に接着されている。封止に際しては、内部にチッソやアルゴン等の不活性ガスを封入している。基板３１０の内面には図５で示したＥＬ素子が形成されており、光は陽極層側から取出される構成であり、図５だけでなく図６〜図１２で示した実施例の照明装置を応用できる。なお、３１８は酸化バリウム等の乾燥剤である。光は基板の陽極（下面）側から取出している。
【００９８】
実施例２０
図２４は、基板に形成したＥＬ素子を金属酸化物等の保護層３２０で封止した例を示す。金属酸化物としては、ＳｉＮ、ＳｉＯ2 、等ＳｉＮｘＯｙが好ましい。その他の構成は実施例１９と同様である。光は陽極層側から取出される形式のものであり、図５だけでなく図６〜１２で示した実施例の照明装置を応用できる。
【００９９】
実施例２１
図２５は、図１３で示した透明陰極層側から光を取出す照明装置と液晶パネルの組合わせの一例であり、この照明装置の透明陰極層側は液晶パネルの下ガラス３０２で封止した構造となっている。この例においては、図１３に示す構成の照明装置を液晶パネルの下ガラスと一体にして組込んだ構成にしたが、液晶パネルの下ガラスとは別の透明基板で封止構造を構成するか、あるいは透明保護膜で封止して液晶パネルと組合わせてもかまわない。また、図１３だけでなく、図１４〜２２で示した照明装置を応用できる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明の照明装置は、反射層に貫通孔を形成し、この孔を通してＥＬ素子の放射する光を取出すようにしたので、光の減衰が殆どない。このため、この反射層付き照明装置を液晶表示装置に組込み半透過液晶表示装置として使用する場合、反射モードで従来品と同等の光学設計をした場合、透過モードにおいては、従来品と同等の明るさの画面を表示するのに必要なバックライトの電力を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に用いるＥＬ素子の基本構成例を示す説明図である。
【図３】本発明に用いるＥＬ素子の基本構成の他の例を示す説明図である。
【図４】本発明照明装置を組込んだ液晶表示装置の構成例を示す説明図である。
【図５】実施例１の照明装置の構成を示す説明図である。
【図６】実施例２の照明装置の構成を示す説明図である。
【図７】実施例３の照明装置の構成を示す説明図である。
【図８】実施例４の照明装置の構成を示す説明図である。
【図９】実施例５の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１０】実施例６の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１１】実施例７の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１２】実施例８の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１３】実施例９の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１４】実施例１０の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１５】実施例１１の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１６】実施例１２の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１７】実施例１３の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１８】実施例１４の照明装置の構成を示す説明図である。
【図１９】実施例１５の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２０】実施例１６の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２１】実施例１７の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２２】実施例１８の照明装置の構成を示す説明図である。
【図２３】実施例１９の液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図２４】実施例２０の液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図２５】実施例２１の液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図２６】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、従来の液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図２７】従来の液晶表示装置の表示モードを示す説明図で、（ａ）は透過モード、（ｂ）は反射モードを示す。
【図２８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、従来の孔あけタイプの半透過反射層の構成を示す説明図である。
【図２９】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、従来の厚さの異なる孔無し半透過反射層の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
２ 半透過反射層
３ 反射層
４ 貫通孔
６ 背面
８ エレクトロルミネッセント素子
４０ 照明装置
５０ 偏光板
５２ 透明基板
５４ インジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）
５６ 配向膜
５８ 液晶
６０ 配向膜
６２ インジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）
６４ 透明基板
６６ 偏光板
６８ 液晶パネル
７０ 透明基板
７２ 透明電極（陽極層）
７４ 正孔注入層
７６ 正孔輸送層
７８ 発光層
８０ 第１陰極層
８２ 第２陰極層
８４ 有機ＥＬ層
８６ 陰極層
１０２ 基板
１０４ 反射層
１０６ 陽極層
１０８ 絶縁層
１１０ 有機ＥＬ層
１１５ 透明陰極層
１１６ 開口部
１５０ 有底孔
１５１ 反射層
１５２ 半透過反射層
１５４ 半透過反射層
２０１ 基板
２０２ 全反射層
２０３ 透明電極
２０４ 正孔注入層
２０５ 正孔輸送層
２０６ 発光層
２０７ 透明第１陰極層
２０８ 透明第２陰極層
２０９ 透明第３陰極層
３００ 上ガラス
３０２ 下ガラス
３０４ 液晶
３０６ 液晶パネル
３０８ 照明装置
３１０ 基板
３１２ 封止基板
３１４ シール材
３１６ ＥＬ素子
３１８ 乾燥剤
３２０ 保護層
４００ 液晶パネル
４０２ バックライト
４０４ バックライト光
４０６ 全反射層
４０８ 半透過反射層
４１２ 孔あけタイプ半透過反射層
４１４ 反射層
４１６ 孔
４１８ 全反射層
Claims (4)
- 発光層と、前記発光層に電圧を印加する一対の電極を備え、
前記一対の電極の一方の電極は反射部と透過部を有する半透過反射層であり、前記半透過反射層の反射部と前記発光層の間に絶縁層が形成され、前記透過部における前記半透過反射層の厚みが前記反射部における前記半透過反射層の厚みより薄く、前記発光層の発光する光が前記透過部から出射することを特徴とする照明装置。 - 前記発光層がＥＬ層であり、前記透過部に対応する部位のＥＬ層のみが発光することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
- 前記透過部における前記半透過反射層の厚みが５〜１２ｎｍであり、前記反射部における前記半透過反射層の厚みが１００〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の構成の照明装置と、前記照明装置の発光面側に設けられた透過型の液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
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