JP4273674B2 - 照明装置及びその製造方法、並びにこれを用いた表示装置、電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置及びその製造方法、並びにこれを用いた表示装置、電子機器に関し、特に簡易な構造を有し、液晶表示装置のフロントライトなどに用いて好適な照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば各種携帯用電子機器の表示部に用いられる液晶表示装置として、明るい場所で使用する際には太陽光や照明光などの外光を利用した反射型液晶装置として機能する一方、暗い場所で使用する際には備え付けの光源を用いることで高い視認性が得られる、という特徴を持つものが求められている。このような特徴を持つ液晶表示装置として、バックライト（照明装置）を備えた半透過反射型の液晶表示装置、あるいはフロントライト（照明装置）を備えた反射型の液晶表示装置がある。
【０００３】
前者の液晶表示装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることによって消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示が行えるようにしたものである。この液晶表示装置の構成上の特徴は、光を一部透過させる部分（例えばスリット）を持つ反射膜、いわゆる半透過反射膜を備えたことである。つまり、明るい場所で反射モードで使用する際には、上基板側から入射した外光が液晶層を透過して下基板上の半透過反射膜のスリット以外の部分の表面で反射した後、再度液晶層を透過し、上基板（観察者）側に出射される。暗い場所で透過モードで使用する際には、下基板の下方に設置したバックライトからの光がスリットの部分で半透過反射膜を透過し、その後、液晶層を透過して上基板（観察者）側に出射される。これらの光が各モードでの表示に寄与するというものである。
【０００４】
後者の液晶表示装置は、液晶セルの基本構成は通常の反射型のものと同様であり、暗い場所での表示に用いる光を確保するために液晶セルの視認側の面（本明細書では以下、この面のことを「前面」、反対側の面のことを「背面」という）上にフロントライトを備えたものである。従来のフロントライトは、液晶セルの前面側の側方に配置された冷陰極線管などの光源と、光源を囲むように配置された反射板と、光源からの光を液晶セルに向けて均一に照射するための導光板とから概略構成されている。導光板は、例えば上面に照明角を制御するための多数の凹凸が形成されたアクリル板などの透光性基板からなり、一側面に配置された光源からの光を内部で導光しつつ凹凸の部分に入射された光を下面側に所定の角度で反射させることにより光を下方、すなわち液晶セル側に出射させるというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液晶表示装置にはそれぞれ以下のような問題点があった。
バックライトを備えた半透過反射型の液晶表示装置の場合、バックライトの構成要素である導光板の厚みがある程度厚くなる（例えば１ｍｍ以上）ことが避けられず、バックライト、液晶セルを含めたモジュール全体の薄型化が困難であった。また、半透過反射型の液晶表示装置が持つ欠点として、透過モードにおいてバックライトから出射する光のうち、半透過反射膜のスリットを透過する一部の光しか表示に寄与しないため、照明効率が低く、明るい表示が得られないという問題があった。逆に、透過モードでの表示を明るくするためにスリットを大きくすると、反射効率が低くなり、反射モードでの表示が暗くなるという問題があった。つまり、半透過反射型の場合、原理的に透過モードの明るさと反射モードの明るさはトレードオフの関係にあり、透過モード、反射モードの双方の明るさを向上させるには限界がある。
【０００６】
その点、フロントライトを備えた反射型液晶表示装置ではそのような問題点は生じない。しかしながら、フロントライトの場合もバックライトと同様、導光板の厚みがある程度厚い（例えば１ｍｍ以上）ため、モジュール全体が薄型化できない。しかも、フロントライトの場合は導光板を通して液晶セルの表示を視認する構成であるから、導光板が厚いと表示が奥まって見えてしまい、視認性が低下する。また、非点灯時には照明角を制御するための凹凸のパターンが見えてしまい、視認性がさらに低下するし、場合によっては照明光が液晶セル側ではなく、観察者側に抜けてしまうことがあり、照明効率が悪く、視野角が制限されるという問題もある。
【０００７】
そこで、最近、側方に配置した光源からの光を導光板を用いて液晶セル側に出射させる従来のフロントライトに代えて、例えばエレクトロルミネッセンス（Electroluminescence,以下、ＥＬと略記する）素子、またはその他の発光素子を透明基板上に形成し、これを液晶セルの前面に配置した、いわゆる直接照明方式のフロントライトも提案されている。ところが、どのような方式の発光素子であれ、反射モード（非点灯時）での表示の視認に邪魔にならない程度の微細なパターンの発光素子を形成するのは製造プロセス上極めて難しく、量産プロセスとして実用化されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、照明効率が高く、しかも視認性を妨げることなく、簡便なプロセスで製造することのできる、液晶モジュールのフロントライト等に用いて好適な照明装置とその製造方法、並びにこの照明装置を用いた表示装置、電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の照明装置は、発光部と、該発光部を支持する透光性材料からなる支持体とを備え、前記発光部は、該発光部の骨格をなす構造体と、該構造体の表面の少なくとも一部に形成され、電圧印加もしくは電流注入により光を発する発光層と、該発光層に対して電圧を印加する、もしくは電流を注入するための電圧印加・電流注入手段とを有することを特徴とする。
このような構成により、発光部が非常に微細なパターンによって形成された照明装置を得ることができる。
【００１０】
より具体的な手段の一例としては、前記発光層がＥＬ材料からなり、前記発光部がＥＬ素子を構成し、前記電圧印加・電流注入手段が前記発光層を挟持するように配置された１対の電極からなるものである。また、前記ＥＬ材料としては、有機ＥＬ材料、無機ＥＬ材料のいずれを用いてもよい。ただし、前記発光部はＥＬ素子に限ることなく、発光ダイオード（Light Emitting Diode, ＬＥＤ、以下、ＬＥＤと略記する）などを用いてもよい。
これらの方式、材料により、より薄型で照明効率の高い照明装置を得ることができる。
【００１１】
特に、発光部が低分子タイプの有機ＥＬ材料を用いたＥＬ素子である場合、以下の製造方法を採用することができる。
本発明の照明装置の製造方法は、蒸着法を用いて有機ＥＬ材料からなる膜を前記構造体の表面の一部に形成し、前記有機ＥＬ材料の膜からなる発光層を形成することを特徴とする。
この方法によれば、微細パターン形状に予め加工された構造体を用いることにより、容易に微細パターンの発光部を得ることが可能になる。また、従来マスク蒸着などの方法では限界であった数十μｍオーダーの微細パターンの形成も可能になる。
【００１２】
また、発光部が高分子タイプの有機ＥＬ材料を用いたＥＬ素子である場合、以下の製造方法を採用することができる。
本発明の照明装置の製造方法は、前記構造体を液状の有機ＥＬ材料中に浸漬することにより前記有機ＥＬ材料からなる膜を前記構造体の表面に形成し、前記有機ＥＬ材料の膜からなる発光層を形成することを特徴とする。
この方法によれば、微細パターン形状に予め加工された構造体を用いることにより、容易に微細パターンの発光部を得ることが可能になる。また、従来フォトリソグラフィーなどの方法では限界であった数十μｍオーダーの微細パターンの形成も可能になる。
【００１３】
上記のいずれの製造方法においても、蒸着法を用いて金属膜を前記構造体上に形成し、前記金属膜からなる電極を形成するようにしてもよい。
この方法によれば、微細パターン形状に予め加工された構造体を用いることにより、容易に微細パターンの電極を得ることが可能になる。また、発光層を蒸着法で形成する場合には、真空チャンバー中で電極、発光層を連続的に形成することが可能になるため、プロセスを簡略化することができる。
【００１４】
すなわち、本発明の照明装置は、例えば液晶セルのフロントライトとして用いる場合を考えると、［発明が解決しようとする課題］の項で説明した「発光素子をセル前面に配置した直接照明方式のフロントライト」に相当するものである。上述したように、従来のこの種の照明装置は、いずれの方式の発光素子であっても、透明基板上に所望のパターンを持つ発光素子を作り込む構造となっており、電極や発光層となる膜を形成した後、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術などを用いてこれらの膜をパターニングすることにより発光素子のパターンを形成していた。したがって、この構成では、製造プロセスが複雑になると同時に視認されないほどの微細なパターンを形成するのが困難であった。
【００１５】
これに対して、本発明の照明装置は、発光部の骨格となる構造体の表面の少なくとも一部に発光層を形成するとともに、発光層に電圧印加、もしくは電流注入するための１対の電極（電圧印加・電流注入手段）を形成してなる発光部を支持体に支持させた構成となっているので、導光板が不要であり、照明装置全体の構成が非常に簡単になる。例えば、発光部として有機ＥＬ素子を用いる場合には、構造体表面に有機ＥＬ材料を蒸着したり、構造体を有機ＥＬ材料液中に浸漬させるだけで構造体表面に発光層を形成することができるので、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いたパターニングが不要となる。
【００１６】
また、基板上に発光素子を作り込む従来の照明装置の場合はある程度の厚みを持った支持基板が必要となるが、本発明の照明装置の場合、発光部の骨格は主に構造体が担う構成となっているため、発光部を支持する支持体はそれ程強固なものでなくてもよく、例えば発光部の周囲を樹脂でモールドしたり、コーティングするなどして形成することができる。その結果、照明装置の薄型化、軽量化を図ることができる。
【００１７】
そして、本発明の照明装置は、基本的に直接照明方式の照明装置、すなわち導光板を用いることなく、発光部からの光で被照明物をそのまま照らす方式の照明装置であるから、導光板を用いるものに比べて照明効率が高いものである。また、構造体を任意に選択することによって発光部の寸法（幅やピッチなど）を適宜設定することができるので、非照明時に発光部の存在が視認上の邪魔にならないようにすることも格別困難なことではない。さらに、構造体の形状や密度を調整することによって、例えば照明光の輝度や広がり角、輝度分布などを容易に制御することができる。以上のように、本発明によれば、簡易な構造で照明効率が高く、液晶モジュールのフロントライト等に用いて好適な照明装置を提供することができる。
【００１８】
ただし、本発明の照明装置は、液晶モジュールのフロントライト等の照明装置として用いるだけでなく、例えば印刷物や写真などの表面に置き、これらを見るための照明として用いることも可能である。
【００１９】
具体的に、前記構造体は、例えば１次元または２次元的に配置された線材で構成することができる。ここでの「１次元または２次元的に配置する」という表現は例えば１本の線材を直線的に配置する（１次元）、１本の線材を平面的な広がりを持つように屈曲させて配置する（２次元）、複数本の線材を組み合わせて平面的な広がりを持つように配置する（２次元）など、種々の形態を含むものとする。
このような構成により、照明する対象物に合わせて照明光の強度や分布を様々に調整した照明装置を容易に得ることができる。
【００２０】
また、前記構造体を構成する線材の具体例としては、金属製のワイヤーなどの導電性材料を用いることができる。本発明の照明装置は、線材の表面に発光層を形成する構成であるから、線材に導電性材料を用いた場合、線材自体を、電圧印加・電流注入手段を構成する１対の電極のうちの一方の電極として用いることができる。つまり、線材が、構造体と電極を兼ねることができる。
この構成によれば、電圧印加・電流注入手段を構成する１対の電極のうちの一方の電極を省くことができるので、発光部の構成がより簡単になり、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
【００２１】
また、構造体を導電性材料からなる複数の線材で構成し、これらの線材が電極を兼ねる場合には、これら複数の線材間を電気的に接続するフレームを構造体の周縁部に設けてもよい。
線材を電極として用いる場合には線材を電源に接続する必要があるが、上記の構成によれば、フレームを電源に接続するだけで全ての線材に対して電圧印加、電流注入を行うことができ、電源供給に必要な構成が簡単になる。またこの構成においては、フレームが複数の線材を支持する支持体としても機能するので、製造時に線材が取り扱いやすくなる。
【００２２】
あるいは、線材として、透明プラスチックやガラス製のファイバーなどの透光性材料を用いることができる。
この構成にすると、線材の内部を光が透過するので、線材の表面上に電極、発光層、電極という順に積層した場合、線材から遠い側の電極に光反射性を有する材料を用いれば、線材側に向けて光が出射される照明装置を構成することもできる。そして、線材を構成する透光性材料と支持体を構成する透光性材料に屈折率が異なるものを選択すると、線材と支持体の界面で光が屈折するため、線材を、発光層から出射された光の広がり角を制御するためのレンズとして機能させることができる。これにより、線材の断面形状を適宜選択することで出射光の広がり角を制御することが可能になる。
【００２３】
その他、構造体の構成材料としては、例えば金属やプラスチック等からなるメッシュ状のシートのような開口部を有する板材を用いることもできる。
このような構成によれば、発光部が平面的に形成されるので、より大きな照明光を得ることが可能になる。
【００２４】
本発明の表示装置は、上記本発明の照明装置を視認側に備えたことを特徴とする。
このように配置することにより、被観察物を外光の反射を用いた状態によっても、また照明装置から発せられる照明光を用いた状態によっても観察することが可能になる。よって、視認性に優れた薄型、軽量の表示装置を実現することができる。
【００２５】
本発明の電子機器は、上記本発明の表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、視認性に優れた薄型、軽量の表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図８を参照して説明する。
本実施の形態の照明装置は、金属製のワイヤーの表面に有機ＥＬ素子を形成したものを発光部とした例である。図１は本実施の形態の照明装置の概略構成を示す斜視図、図２は発光部の詳細構造を示す断面図、図３はワイヤーの端部の詳細構造を示す斜視図、図４〜図８は製造工程を説明するための図である。なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、図面毎に構成要素の縮尺を異ならせてある。
【００２７】
本実施の形態の照明装置１は、図１に示すように、アルミニウム等の金属からなる複数本のワイヤー２（線材）が縦横に格子状に組み合わされて（図１では３本×４本のみを図示する）構造体３が構成されており、これにより発光部４の骨格が形成されている。そして、格子状の発光部４の周囲がエポキシ樹脂等の樹脂材料で被覆され、板状に成形されたことにより樹脂材料が発光部４を支持する支持体５を構成し、照明装置１全体が薄板状に形成されている。ただし、支持体５は、ただ単に発光部４を支持するだけでなく、水分や不純物から発光部４を保護するという機能も有している。
【００２８】
発光部４の具体的な構成は、図２に示すように、断面が円形のワイヤー２の表面の一部（下側の面のみ）に沿って有機ＥＬ材料からなる発光層６が形成され、発光層６の下面に例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる下電極７（本実施の形態では便宜上、下電極と呼ぶ）が形成されている。本実施の形態の場合、ワイヤー２がアルミニウム等の金属からなる導電性材料で構成されているため、ワイヤー２自身が上電極（本実施の形態では便宜上、上電極と呼ぶ）を兼ねることができる。したがって、ワイヤー２と下電極７とが発光層６を挟んで対峙する一対の電極を構成し、発光層６に対して電圧印加または電流注入を行うための電圧印加・電流注入手段となる。この場合、ワイヤー２と下電極７のいずれが陽極、陰極であってもよい。
【００２９】
以上のような電極構成のため、図１において一方向に延びるワイヤー２とこれと直交する方向に延びるワイヤー２との交差点では、上側のワイヤー２の下電極７と下側のワイヤー２とが接触すると陽極と陰極が短絡してしまうので、双方のワイヤー２はある程度の間隔を開けて配置されている。
【００３０】
本実施の形態では、発光層６には、一般的な電子輸送層、発光層、電子輸送層の３層構造からなる構成のものを用いている。より具体的には、発光層としてＡｌｑ３に発光効率を向上させるために適当な添加物を添加した周知の低分子タイプの有機ＥＬ材料を用いている。各層の膜厚は、発光層６の膜厚が１０〜２００ｎｍ、それ以外の層の膜厚がそれぞれ１０〜１００ｎｍ程度である。
【００３１】
ワイヤー２の直径は１００μｍ以下、さらには視認性と照明効率のバランスを考えると、１〜２０μｍとすることが望ましい。ワイヤー２の直径が１００μｍを超えると非照明時にワイヤー２が邪魔になり、視認性が低下する、また、１μｍ以下では照明効率が低くなり、充分な照度が得られない。ワイヤー２を配置する密度に関しては、照明装置１を平面的に見てワイヤー２が占める面積の割合が全体の２０％未満、さらには視認性と照明効率のバランスを考えると、５〜１０％程度とすることが望ましい。その他、発光層６の膜厚は全体で３０〜３００ｎｍ程度、下電極７の膜厚は１００〜３００ｎｍ、支持体５の厚さ、すなわち、照明装置１全体の厚さはワイヤー２の直径の２倍程度あればよいので、例えば２００μｍ程度である。
【００３２】
本実施の形態の場合、ワイヤー２がアルミニウム等の金属、下電極７がＩＴＯ等の透明導電膜で形成されているので、図２に示すように、発光層６から出射した光Ｌは下電極７側に出射されることになる。したがって、板状の照明装置１の各面のうち、下電極７が位置する側の面（図２における下面）が光出射面となる。発光層６から下側に向かう光はそのままＩＴＯ等の下電極７を透過して出射されるが、発光層６から上側に向かう光は凸状に湾曲したワイヤー２の表面で反射するため、上側に出射されることなく、ある程度広がって下側に出射される。
【００３３】
図１では図示を省略したが、構造体３を構成する各ワイヤー２の端部は、図３に示すように、支持体５の端面から外方に突出しており、この部分にワイヤー２と下電極７に対して給電を行うためのコンタクト部８，９がそれぞれ設けられている。支持体５の端面から突出した部分のうち、ワイヤー２の最先端は発光層６および下電極７が形成されておらず、ワイヤー２がむき出しの状態になっている。この部分は後述する製造工程での蒸着時にマスキングを施すことによって発光層６および下電極７が形成されない領域を設けることができる。この部分にワイヤー２（上電極）に対して給電を行うためのコンタクト部８が設けられ、図示しない電源の陽極または陰極に接続されている。また、支持体５の端面から突出した部分のうち、端面に近い側の下電極７が形成された部分に下電極７に対して給電を行うためのコンタクト部９が設けられ、図示しない電源の陽極または陰極に接続されている。
【００３４】
次に、上記構成の照明装置１の製造方法について図４〜図８を用いて説明する。図４、図５は照明装置１全体を工程順に示した図であり、図６〜図８は発光部４の部分のみを工程順に示した図である。
【００３５】
まず、図４に示すように、額縁状のフレーム１０の窓部１０ａに上記のワイヤー２を複数本縦横に張って固定した構造体３を用意する。次に、図６に示すように、低分子タイプの有機ＥＬ材料をワイヤー２の表面に蒸着することにより発光層６を形成する。本実施の形態の場合、発光層６の形成に蒸着法を用いており、蒸着源のある方向から有機ＥＬ材料が堆積していくので、ワイヤー２の一方向側にのみ発光層６が形成される。次に、図７に示すように、ＩＴＯ等の透明導電性材料を蒸着することにより下電極７を形成する。この際、ＩＴＯ等の蒸着は有機ＥＬ材料の蒸着と同じ方向から行うようにし、発光層６上に下電極７が形成されるようにする。また図示は省略するが、蒸着工程では、コンタクト部８を形成するためにワイヤー２の端部は発光層６や下電極７が形成されない領域ができるようにマスク材で覆っておき、蒸着後、マスク材を除去する。以上の工程で発光部４が完成する。
【００３６】
次に、図５に示すように、上記の発光部４をエポキシ樹脂等の樹脂材料で型を用いてモールドし、シート状に成形することにより支持体５を形成する。最後に、支持体５の外側にはみ出したフレーム１０とワイヤー２を切り離すことにより、図１に示したような本実施の形態の照明装置１が完成する。あるいは、支持体５を形成する際にモールド法に代えて、図８に示すように、透明なプラスチック基板１６上に発光部４を配置し、その上からエポキシ樹脂等の樹脂材料１７でコーティングすることにより支持体５ａを形成する方法を採用してもよい。
【００３７】
本実施の形態の照明装置１によれば、発光部４の骨格となる構造体３を予め用意しておき、この構造体３のワイヤー２表面の一部に発光層６と下電極７を形成した発光部４を支持体５に支持させた構成であるから、従来の照明装置における導光板が不要であり、装置の全体構成が非常に簡単なものになる。また、基板上に発光素子を作り込む従来の照明装置の場合はある程度厚みのある支持基板が必要となるが、本実施の形態の場合、発光部４の骨格は主に構造体３が担う構成となっているため、発光部４を支持する支持体５はそれ程強固なものでなくてもよく、発光部４の周囲をたかだかワイヤー径の２倍程度の厚みの樹脂でモールドするなどして支持体５を形成すれば充分である。その結果、照明装置の薄型化、軽量化を図ることができるとともに、照明装置自身を曲面状に曲げることも可能になる。
【００３８】
製造工程面から見ても、構造体３の表面に有機ＥＬ材料、ＩＴＯ等を蒸着するだけで構造体表面に発光層６、下電極７を形成することができるので、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いたパターニングが不要となる。また、フォトリソグラフィー、エッチングを一切必要としないため、途中工程で洗浄などのウェット処理を行うことなく、連続処理が可能になる。有機ＥＬ材料は元来水分の吸着に弱いという欠点を持っているが、ウェット処理が要らないことで有機ＥＬ材料との相性が良いプロセスになるという利点もある。
【００３９】
さらに本実施の形態の場合、金属（導電性材料）製のワイヤー２で構造体３を構成しているため、ワイヤー２が発光層６に電圧を印加するための上電極を兼ねることができる。したがって、別途、上電極を設ける必要がなく、発光部４の構成がより簡単になり、製造プロセスのさらなる簡略化が図れる。このように、本実施の形態においては、従来に比べて製造プロセスを大幅に簡略化することができ、生産性が高いものとなる。
【００４０】
また、本実施の形態の照明装置１は、基本的に直接照明方式の照明装置、すなわち導光板を用いることなく、発光部４からの光で被照明物をそのまま照らす方式の照明装置であるから、導光板を用いるものに比べて照明効率が高いものである。また、ワイヤー２の太さ、ピッチなどを任意に選択することによって発光部４の寸法（幅）を適宜設定することができるので、非照明時に発光部４の存在が視認上の邪魔にならないようにすることも格別困難なことではない。以上のように、本実施の形態によれば、簡易な構造で照明効率が高く、液晶モジュールのフロントライト等に用いて好適な照明装置を提供することができる。
【００４１】
本実施の形態の場合、ワイヤー２をフレーム１０に張って固定したものを用いたため、フレーム１０が多数のワイヤー２を支持する支持体としても機能するので、製造工程中にワイヤー２の取り扱いが容易になる。そして、最後にフレーム１０を切り離す構成として説明したが、フレーム１０を切り離すことなく、図５に示した状態でそのまま残しておき、フレーム１０をワイヤー２に給電するための電極として用いる構成としても良い。この構成によれば、フレーム１０を電源に接続するだけで全てのワイヤー２に対して電圧印加を行うことができ、電源供給に必要な配線構成が簡単になるし、フレーム１０がある程度の幅を持つためにその分、低抵抗となって好ましい。
【００４２】
なお、本実施の形態では、アルミニウム等からなるワイヤー２が上電極を兼ねる構成としたため、上電極を形成しない分、構成および製造プロセスが簡略化できたが、特にこの効果を求めないならば、例えば鋼線などからなるワイヤーにアルミニウム膜等からなる上電極を改めて形成し、その上に発光層、下電極と積層する構成としても良い。
【００４３】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図９〜図１３を参照して説明する。
本実施の形態の照明装置は、透明ファイバーの表面に有機ＥＬ素子を形成したものを発光部とした例である。装置全体の概略構成は図１に示した第１の実施の形態とほぼ同様であるため詳細な説明は省略し、発光部の構成とその製造方法についてのみ詳細に説明する。図９は本実施の形態の照明装置の発光部の詳細構造を示す断面図、図１０〜図１３は製造工程を説明するための図である。
【００４４】
第１の実施の形態では発光部の骨格をなす構造体としてアルミニウムなどの金属ワイヤーを用いたのに対し、本実施の形態ではプラスチックやガラスなどの透光性材料からなるファイバー（線材）を構造体として用いている。つまり、第１の実施の形態では金属ワイヤー自体が電極を兼ねることができたのに対し、本実施の形態で用いる透光性材料からなるファイバーは電極を兼ねることができない。この点が第１の実施の形態の構成との基本的な違いである。
【００４５】
すなわち、本実施の形態の照明装置の発光部２５は、図９に示すように、断面が円形の透明ファイバー２０の上側にＩＴＯ等の透明導電膜からなる下電極２１（本実施の形態では便宜上、下電極と呼ぶ）が形成され、その表面上に透明ファイバー２０の全周を囲むように有機ＥＬ材料からなる発光層２２が形成され、上側の一部にアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜からなる上電極２３（本実施の形態では便宜上、上電極と呼ぶ）が形成されている。したがって、本実施の形態の場合、上電極２３と下電極２１とが発光層２２を挟んで対峙する一対の電極を構成し、発光層２２に対して電圧印加または電流注入を行うための電圧印加・電流注入手段となる。そして、アルミニウム、銀等からなる上電極２３を陽極、ＩＴＯ等からなる下電極２１を陰極とする。
【００４６】
第１の実施の形態では発光層の構成材料として低分子タイプの有機ＥＬ材料を用いたが、本実施の形態では、例えばＰＰＶに適当な添加物を添加したものや、ポリフルオレン系等の周知の高分子タイプの有機ＥＬ材料を用いており、発光層２２の構成は、より詳細には陽極側から陰極側に向けてホール輸送層、発光層がこの順に積層された構成となっている。各層の膜厚は、発光層の膜厚が１０〜２００ｎｍ、ホール輸送層の膜厚が１０〜１００ｎｍ程度である。上電極２３、下電極２１の膜厚はともに１００〜２００ｎｍ程度、支持体２４の厚さ（照明装置全体の厚さ）はファイバーの直径の２倍程度あればよく、例えば２００μｍ程度で良い。その他、透明ファイバー２０の径、密度等に関しては第１の実施の形態と同様でよい。
【００４７】
本実施の形態の場合、上電極２３がアルミニウム、銀等の金属膜、下電極２１がＩＴＯ等の透明導電膜、構造体が透明ファイバー２０で形成されているので、図９に示すように、発光層２２から出射した光は下電極２１、透明ファイバー２０を透過して出射されることになる。したがって、板状の照明装置の各面のうち、上電極２３が位置する側の面と反対側の面（図９における下面）が光出射面となる。ここで、プラスチックやガラスからなる透明ファイバー２０の屈折率とエポキシ樹脂等からなる支持体２４の屈折率が異なるため、透明ファイバー２０が照明光の出射角度を広げるためのレンズとして機能する。
【００４８】
次に、上記構成の照明装置の製造方法について図１０〜図１３を用いて説明する。これら図１０〜図１３は発光部２５の部分のみを工程順に示した図である。
【００４９】
上記の透明ファイバー２０を複数本縦横に配置した構造体を用意する。この際には第１の実施の形態と同様、フレームに張っておくなどすればよい。次に、図１０に示すように、ＩＴＯ等の透明導電膜を透明ファイバー２０の表面に蒸着することにより下電極２１を形成する。この方法を用いると、下電極２１は透明ファイバー２０の上側のみに堆積する。次に、液体状とした高分子タイプの有機ＥＬ材料の中に下電極２１を形成した透明ファイバー２０を浸漬することにより、図１１に示すように、発光層２２を形成する。本実施の形態の場合、発光層２２の形成に浸漬法を用いているため、ファイバーの全周に有機ＥＬ材料の発光層２２が形成される。次に、図１２に示すように、アルミニウム、銀等の金属材料を蒸着することによって上電極２３を形成する。この場合も下電極２１と同様、上電極２３に用いる材料は上側にのみ堆積し、また有機ＥＬ膜はほぼ透明であることから、光の出射面となる下側は透明な状態のままとなる。以上の工程で発光部２５が完成する。
なお、下側に形成された有機ＥＬ膜には電流が流れないために発光に寄与しない。
【００５０】
後は第１の実施の形態と同様、図５に示すように、上記の発光部２５をエポキシ樹脂等の樹脂材料で型を用いてモールドし、シート状に成形することにより支持体２４を形成する。最後に、支持体２４の外側にあるフレームと透明ファイバー２０とを切り離すことにより、図１に示したような本実施の形態の照明装置が完成する。あるいは、支持体２４を形成する際にモールド法に代えて、図１３に示すように、透明なプラスチック基板２７上に発光部２５を配置し、その上からエポキシ樹脂等の樹脂材料２８でコーティングし、支持体２４ａを形成する方法を採用してもよい。
【００５１】
本実施の形態においても、導光板が不要なため、照明効率を高くできる、照明装置全体を簡易な構成にすることができ、薄型化、軽量化を図ることができる、フォトリソグラフィー、エッチングを必要としないため、製造プロセスの簡略化が図れる、等の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
さらに本実施の形態特有の効果としては、透明ファイバー２０を、発光層２２からの照明光の照射角を広げるためのレンズとして機能させることができるため、透明ファイバー２０と支持体２４との屈折率差や透明ファイバー２０の断面形状などを適宜選択することによって照明光Ｌの広がり角を制御することが可能になる。
また、本実施の形態にあるように透明なファイバーを構造体に用いる場合にも、第１の実施の形態に説明したように、低分子ＥＬ材料を用い、蒸着法により発光層を形成することができる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図１４、図１５を参照して説明する。
第１、第２の実施の形態では構造体の例として金属ワイヤーや透明ファイバーの例を挙げたが、本実施の形態の照明装置では構造体にメッシュ状のシートを用いた例を説明する。装置全体の概略構成は図１に示した第１の実施の形態とほぼ同様であるため詳細な説明は省略する。図１４は本実施の形態の照明装置の構造体を示す斜視図、図１５は発光部の断面図である。
【００５４】
本実施の形態では、図１４に示すように、例えばアルミニウム等の金属箔からなるシート３０により構造体が構成されており、中央部に多数の開口部３０ａが形成されてメッシュ状になっている。この構造体は金属箔に限らず、例えばプラスチックのシートなどを用いても良い。
ワイヤーやファイバーに発光部を形成する場合に比べて、本実施の形態のようにシート状の構造体に発光部を形成する場合には発光部の面積を大きくしやすいので、照明光を多く取り出したい場合などはこの構造が有効である。
【００５５】
構造体の材料に金属箔を用いた場合、金属ワイヤーを用いた第１の実施の形態と同様、構造体自身が発光層に電圧印加、電流注入するための一方の電極を兼ねることができる。したがって、本実施の形態の場合も、図１５に示すように、発光部３１の構成は断面が矩形のシート３０の下面に、有機ＥＬ材料からなる発光層３２、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる下電極３３（本実施の形態では便宜上、下電極と呼ぶ）が形成されている。
【００５６】
本実施の形態においても、導光板が不要なため、照明効率を高くできる、照明装置全体を簡易な構成にすることができ、薄型化、軽量化を図ることができる、フォトリソグラフィー、エッチングを必要としないため、製造プロセスの簡略化が図れる、等の第１、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態において構造体を構成する線材であるワイヤー、ファイバー等の形状、配置、材料等に関しては、適宜変更が可能である。第１の実施の形態では図２に示したような断面が円形の金属ワイヤーを用いたが、この形状に代えて、例えば図１６に示したように、断面が三日月状の凹状に湾曲した面を持つ金属ワイヤー１２を用い、その湾曲面に発光層１３と下電極１４を形成する構成としても良い。この場合、照明光Ｌが金属ワイヤー１２の凹状の湾曲面で反射するため、第１の実施の形態とは逆に照明光Ｌの出射角度を絞ることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態では有機ＥＬ素子を発光部に用いたが、無機ＥＬ素子を用いても良い。さらに、発光部はＥＬ素子に限ることなく、ＬＥＤなどを用いても良い。
【００５９】
［表示装置］
以下、上記実施の形態の照明装置を備えた表示装置の構成について説明する。本実施の形態では、表示装置の例として、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス型の反射型液晶表示装置を取り上げて説明する。図１７は、本実施の形態の表示装置を分解した状態を示す斜視図である。
【００６０】
本実施の形態の表示装置４０は、図１７に示すように、液晶セル４１と照明装置１とから概略構成されている。図１７における液晶セル４１の上側の面が表示を視認する視認側の面であり、上記実施の形態の照明装置１が液晶セル４１の視認面上に配置されている。すなわち、本実施の形態において、照明装置１は、液晶セル４１の視認側から液晶セル４１を照明するフロントライトとして機能するものである。
【００６１】
液晶セル４１は、内面にＴＦＴ素子４２、画素電極４３等が形成された素子基板４４と、内面に共通電極４５が形成された対向基板４６とが対向配置され、素子基板４４と対向基板４６との間に液晶層（図示略）が挟持されている。なお、対向基板４６の上面には偏光板（図示略）が配置されている。素子基板４４の内面には、多数のデータ線４７と多数の走査線４８とが互いに交差するように格子状に設けられている。各データ線４７と各走査線４８の交差点の近傍にはＴＦＴ素子４２が形成されており、各ＴＦＴ素子４２を介して画素電極４３が接続されている。一方、対向基板４６の内面には、表示領域に対応して共通電極４５が形成されている。
【００６２】
液晶セル４１において、個々の画素電極４３が形成された領域が一つの画素４９を構成する。また、素子基板４４の内面には、赤、緑、青を表示するためのカラーフィルター（図示略）が設けられており、各画素４９は赤、緑、青のいずれかの色を表示することが可能となっている。
【００６３】
本実施の形態では、画素電極４３はアルミニウム、銀、銀合金等からなり、反射層としても機能する。そして、明るい場所では、照明装置１を点灯せずに使用し、太陽光などの明るい外光が視認側から照明装置１の支持体５を透過して液晶セル４１に入射し、素子基板４４内面の画素電極４３で反射して、再度照明装置１の支持体５を透過して観察者側（図における上側）に出射され、表示が視認されるようになっている。一方、暗い場所では、照明装置１を点灯して使用し、照明装置１から液晶セル４１に照射された光が素子基板４４内面の画素電極４３で反射して、照明装置１の支持体５を透過して観察者側（図における上側）に出射され、表示が視認されるようになっている。なお、画素電極を反射層として用いることに代えて、画素電極とは別に反射層を設ける構成としても良い。
【００６４】
本実施の形態によれば、上記実施の形態の照明装置１をフロントライトとして備えたことによって、視認性に優れた薄型、軽量の液晶表示装置を実現することができる。ただし、上記実施の形態の照明装置は、液晶モジュールのフロントライト等に用いるだけでなく、例えば印刷物や写真などの表面に置き、これらを見るための照明装置として用いることも可能である。
【００６５】
［電子機器］
以下、上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。図１８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１８において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６６】
図１９は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１９において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６７】
図２０は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図２０において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６８】
図１８〜図２０に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、視認性に優れた表示部を有する薄型、軽量の電子機器を実現することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、従来に比べて照明効率が充分に高く、しかも視認性を妨げることなく、簡便なプロセスで製造することのできる液晶モジュールのフロントライト等に用いて好適な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の照明装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】 同、照明装置の発光部の詳細構造を示す断面図である。
【図３】 同、発光部のワイヤーの端部の詳細構造を示す斜視図である。
【図４】 同、照明装置の製造工程を説明するための図であり、照明装置全体を工程順に示す図である。
【図５】 図４の続きである。
【図６】 同、照明装置の製造工程を説明するための図であり、発光部の部分のみを工程順に示す図である。
【図７】 図６の続きである。
【図８】 図７の続きである。
【図９】 本発明の第２の実施の形態の照明装置の発光部の詳細構造を示す断面図である。
【図１０】 同、照明装置の製造工程を説明するための図であり、発光部の部分のみを工程順に示す図である。
【図１１】 図１０の続きである。
【図１２】 図１１の続きである。
【図１３】 図１２の続きである。
【図１４】 本発明の第３の実施の形態の照明装置に用いる構造体を示す斜視図である。
【図１５】 同、照明装置の発光部の詳細構造を示す断面図である。
【図１６】 発光部の他の形態を示す断面図である。
【図１７】 本発明の実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】 上記液晶表示装置を備えた電子機器の例を示す斜視図である。
【図１９】 同、電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図２０】 同、電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 照明装置
２，１２ ワイヤー（線材）
３ 構造体
４，２５，３１ 発光部
５，５ａ，２４，２４ａ 支持体
６，１３，２２，３２ 発光層
７，１４，２１，３３ 下電極（電圧印加・電流注入手段）
１０ フレーム
２０ 透明ファイバー（線材）
２３ 上電極（電圧印加・電流注入手段）
３０ シート（構造体）
４０ 表示装置

Claims (8)

1. 発光部と、該発光部を支持する透光性材料からなる支持体とを備え、
   前記発光部が、該発光部の骨格をなす１次元または２次元的に配置された導電性材料からなる線材で構成された構造体と、該構造体の周囲の少なくとも一部に形成され、電圧印加もしくは電流注入により光を発する発光層と、該発光層に対して電圧を印加する、もしくは電流を注入するための前記発光層を挟持する１対の電極と、を有し、
   前記１対の電極のうちの一方の電極が前記構造体を構成する線材、他方の電極が透明導電膜で構成され、
   前記１対の電極が前記発光層を介して対向する領域が、前記構造体の全表面のうちの一部の領域のみであり、
   前記構造体を中心とした全方向のうち、前記他方の電極が形成された側のみに光が出射され、
   前記線材が凹状に湾曲した湾曲面を有し、前記湾曲面に前記発光層、前記他方の電極が順次形成されたことを特徴とする照明装置。
2. 前記発光層がエレクトロルミネッセンス材料からなり、前記発光部がエレクトロルミネッセンス素子を構成することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記エレクトロルミネッセンス材料が、有機エレクトロルミネッセンス材料であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記線材が複数の線材であり、これら複数の線材間を電気的に接続するフレームが前記構造体の周縁部に設けられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 請求項３に記載の照明装置を製造する方法であって、
   蒸着法を用いて前記有機エレクトロルミネッセンス材料からなる膜を前記構造体の表面の一部に形成し、前記有機エレクトロルミネッセンス材料の膜からなる発光層を形成することを特徴とする照明装置の製造方法。
6. 請求項３に記載の照明装置を製造する方法であって、
   前記構造体を液状の有機エレクトロルミネッセンス材料中に浸漬することにより前記有機エレクトロルミネッセンス材料からなる膜を前記構造体の表面に形成し、前記有機エレクトロルミネッセンス材料の膜からなる発光層を形成することを特徴とする照明装置の製造方法。
7. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の照明装置を視認側に備えたことを特徴とする表示装置。
8. 請求項７に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

Images