JP5515527B2 - 照明装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置及び電子機器に関する。

液晶パネルの表示面上に配置して、表示面を照明する照明装置であるフロントライトが知られている。一般的に、フロントライトは、反射型の表示パネルに用いられており、外光が十分にある場合には消灯して透明板となり、透明板状態のフロントライトを透過して、外光による反射表示を行うものが多い。このため、透過型の表示パネルに多用されており、外光の有無に拘わらず点灯しているバックライトよりも、消費電力を低減することができると言われている。

例えば、特許文献１には、反射型液晶表示装置の上方に、ＩＴＯ（Indium Thin Oxide：インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる陽極と、陽極上に設けられた有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に設けられたアルミニウム等の金属からなる陰極（反射膜）とを有する有機ＥＬ素子を光源として備えたフロントライトが示されている。

特開２００７−１７７２０号公報

しかしながら、従来のフロントライトでは、有機ＥＬ素子を光源としているため、十分な寿命を確保することが困難であるという課題があった。詳しくは、有機ＥＬ材料は、未だ開発途上の材料であり、輝度寿命が短いという問題があった。

また、点灯時、および消灯時のいずれにおいても、フロントライト自体を透過して表示面を観察する構成であるため、反射膜（陰極）を有し、遮光部となる有機ＥＬ素子のサイズは、表示に影響を及ぼさないように（発光面積が）小さく形成されていた。このため、所期の輝度を得るためには、大電流を流さなければならず、これにより、有機ＥＬ素子の温度が上昇してしまい、有機ＥＬ素子が劣化してしまうという問題があった。つまり、発光素子の劣化を抑制することが困難であるという課題があった。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る照明装置は、順方向電流により発光する複数の発光素子と、直流電源と、前記直流電源から前記複数の発光素子に電力を供給する第１配線及び第２配線と、前記第１配線及び前記第２配線に供給する前記電力の極性を切り替えるスイッチと、を少なくとも備え、前記複数の発光素子は、前記第１配線に正極の前記電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された順方向接続と、前記第２配線に正極の前記電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された逆方向接続とを含み、前記第１配線と前記第２配線との間に接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１配線と第２配線との間に、順方向接続された発光素子と逆方向接続された発光素子が接続されているので、第１配線に正極の電力が印加されれば順方向接続された発光素子が発光し、第２配線に正極の電力が印加されれば逆方向接続された発光素子が発光する。このように、第１配線及び第２配線に供給する電力の極性を替えることにより、発光素子を交互に発光させることが可能となり、一方の発光素子が発光している間は、他方の発光素子が発光しないため他方の発光素子を冷却させることが可能となる。その結果、発光素子が高温になることによる劣化を抑え、１つの発光素子を連続して発光させた場合と比較して、輝度が低下する（表示品質が劣化する）時間を延ばすことが可能となり、寿命を向上させることができる。また、一方の発光素子の輝度が下限の閾値の輝度に低下するまで連続して発光させ、その後、他方の発光素子に切り替えて連続して発光させることにより、１つのみの発光素子を連続して発光させる場合と比較して、発光時間を延ばすことができる。その結果、照明装置の寿命を延ばすことができる。加えて、どちらか一方の発光素子に不具合が生じた場合、他方の発光素子を用いて発光させることができる。

［適用例２］上記適用例に係る照明装置において、前記発光素子は、前記順方向接続と前記逆方向接続とが交互に現れるように、前記第１配線と前記第２配線との間に接続されていることが好ましい。

この構成によれば、交互に一方の発光素子（例えば、順方向接続された発光素子）と他方の発光素子（例えば、逆方向接続された発光素子）とが接続されているので、一方の発光素子と隣り合う一方の発光素子との間隔、又は、他方の発光素子と隣り合う他方の発光素子との間隔を、略均一にすることが可能となる。よって、一方の発光素子による発光、又は、他方の発光素子による発光を、発光領域の中でバランスよく発光させることが可能となる。よって、照明装置全体から均等に（バランスよく）発光させることができる。

［適用例３］上記適用例に係る照明装置において、前記発光素子の輝度又は前記発光素子の両端の電圧を検出する検出部を備えることが好ましい。

この構成によれば、検出部によって発光素子の輝度又は電圧を検出するので、例えば、下限の閾値となる輝度まで低下したら一方の発光素子による発光と、他方の発光素子による発光とを切り替えることにより、下限の閾値となる輝度より高い輝度を維持することができる。

［適用例４］上記適用例に係る照明装置において、前記スイッチは、前記検出部によって検出された輝度又は電圧に応じて、前記電力の極性を切り替えることが好ましい。

この構成によれば、輝度又は電圧に応じて第１配線又は第２配線に正極の電力を印加するので、例えば、下限の閾値となる輝度まで一方の発光素子を発光させ、その後、他方の発光素子に切り替えて発光させることができる。また、例えば、ある輝度に達したら、どちらかの発光素子の発光に切り替え、更にある輝度まで達したら、どちらかの発光素子の発光に切り替えるような、段階的に輝度を低下させていくこともできる。

［適用例５］上記適用例に係る照明装置において、前記検出部は、光センサーであることを特徴とする。

この構成によれば、光センサーで輝度を検出するので、ある輝度まで低下したら一方の発光素子から他方の発光素子に切り替えることにより、所定以上の輝度を維持することができる。

［適用例６］上記適用例に係る照明装置において、前記複数の発光素子が配置された発光領域を有し、前記発光領域の周囲に、検出用発光素子が更に設けられ、前記検出部は、前記検出用発光素子が放つ光の輝度を検出することが好ましい。

この構成によれば、検出用発光素子が発光領域の周囲に設けられているので、発光領域において必要な輝度を低下させることなく、発光素子の輝度を検出することができる。

［適用例７］本適用例に係る照明装置は、順方向電流により発光する複数の発光素子と、交流電源と、前記交流電源から前記複数の発光素子に電力を供給する第１配線及び第２配線と、を少なくとも備え、前記複数の発光素子は、前記第１配線に正極の前記電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された順方向接続と、前記第２配線に正極の前記電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された逆方向接続とを含み、前記第１配線と前記第２配線との間に接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１配線と第２配線との間に順方向接続された発光素子と逆方向接続された発光素子が接続され、更に、交流電源に接続されているので、第１配線に正極の電力が印加されれば順方向接続された発光素子が発光し、第２配線に正極の電力が印加されれば逆方向接続された発光素子が発光する。このように、第１配線及び第２配線に供給する電力の極性を替えることにより、発光素子を交互に発光させることが可能となり、一方の発光素子が発光している間は、他方の発光素子が発光しないため他方の発光素子を冷却させることが可能となる。その結果、発光素子が高温になることによる劣化を抑え、１つの発光素子を連続して発光させた場合と比較して、輝度が低下する（表示品質が劣化する）時間を延ばすことが可能となり、寿命を向上させることができる。加えて、スイッチを用いなくても、一方の発光素子と他方の発光素子とを交互に発光させることができる。

［適用例８］上記適用例に係る照明装置において、前記発光素子は、前記順方向接続と前記逆方向接続とが交互に現れるように、前記第１配線と前記第２配線との間に接続されていることが好ましい。

この構成によれば、交互に一方の発光素子（例えば、順方向接続された発光素子）と他方の発光素子（例えば、逆方向接続された発光素子）とが接続されているので、一方の発光素子と隣り合う一方の発光素子との間隔、又は、他方の発光素子と隣り合う他方の発光素子との間隔を、略均一にすることが可能となる。よって、一方の発光素子による発光、又は、他方の発光素子による発光を、発光領域の中でバランスよく発光させることが可能となる。よって、照明装置全体から均等に（バランスよく）発光させることができる。

［適用例９］本適用例に係る照明装置は、透明基板と、前記透明基板上に形成された複数本の透明な第１配線及び第２配線と、順方向電流により発光する複数の発光素子と、を備え、前記複数の発光素子は、前記第１配線に正極の電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された順方向接続と、前記第２配線に正極の前記電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された逆方向接続とを含み、前記第１配線と前記第２配線との間に接続されており、前記発光素子が光を出射する開口部は、前記第１配線又は前記第２配線と重なるように形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１配線と第２配線との間に順方向接続された発光素子と逆方向接続された発光素子が接続されているので、第１配線に正極の電力が印加されれば順方向接続された発光素子が発光し、第２配線に正極の電力が印加されれば逆方向接続された発光素子が発光する。このように、第１配線及び第２配線に供給する電力の極性を替えることにより、発光素子を交互に発光させることが可能となり、一方の発光素子が発光している間は、他方の発光素子が発光しないため他方の発光素子を冷却させることが可能となる。その結果、発光素子が高温になることによる劣化を抑え、１つの発光素子を連続して発光させた場合と比較して、輝度が低下する（表示品質が劣化する）時間を延ばすことが可能となり、寿命を向上させることができる。また、一方の発光素子の輝度が下限の閾値の輝度に低下するまで連続して発光させ、その後、他方の発光素子に切り替えて連続して発光させることにより、１つのみの発光素子を連続して発光させる場合と比較して、発光時間を延ばすことができる。その結果、照明装置の寿命を延ばすことができる。

［適用例１０］上記適用例に係る照明装置において、上記した照明装置は、液晶パネルの表示面上に配置されるフロントライトであることを特徴とする。

この構成によれば、フロントライトとして液晶パネルの表示面上に配置されるので、反射型の液晶パネルにおいて、外光が十分に得られない場合でも、フロントライトから光を供給することが可能となり、表示品質を向上させることができる。

［適用例１１］本適用例に係る電子機器は、上記した照明装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、発光素子が劣化することが抑えられ、高寿命の電子機器を提供することができる。

第１実施形態の照明装置としての有機ＥＬ装置、及び有機ＥＬ装置をフロントライトとして用いた反射型液晶装置の構造を示す模式断面図。 図１に示す有機ＥＬ装置のＡ部を拡大して示す拡大断面図。 照明装置としての有機ＥＬ装置の電気的な構成を示す等価回路図。 第１配線側に電流を流した場合の有機ＥＬ装置の状態を示す等価回路図。 第２配線側に電流を流した場合の有機ＥＬ装置の状態を示す等価回路図。 有機ＥＬ装置の構造を示す模式平面図。 図６に示す有機ＥＬ装置のＢ部を拡大して示す模式拡大図。 図７に示す有機ＥＬ装置のＣ−Ｃ'線に沿う模式断面図。 図７に示す有機ＥＬ装置のＤ−Ｄ'線に沿う模式断面図。 有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す模式断面図。 有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す模式断面図。 有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す模式断面図。 有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す模式断面図。 第２実施形態の照明装置としての有機ＥＬ装置の電気的な構成を示す等価回路図。 第３実施形態の照明装置としての有機ＥＬ装置の電気的な構成を示す等価回路図。 有機ＥＬ装置に加える電圧の波形を示す波形図。 有機ＥＬ装置を備えた電子機器の一例として携帯電話機を示す模式図。 変形例１の有機ＥＬ装置の構成を電気的に示す等価回路図。 時間と輝度との関係、及び、時間と電圧との関係を示すグラフ。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

（第１実施形態）
＜照明装置を有する反射型液晶装置の構成＞
図１は、照明装置としての有機ＥＬ装置、及び有機ＥＬ装置をフロントライトとして用いた反射型液晶装置の構造を示す模式断面図である。図２は、図１に示す有機ＥＬ装置のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。以下、反射型液晶装置及び有機ＥＬ装置の構造を、図１及び図２を参照しながら説明する。

反射型液晶装置１０は、反射型の液晶パネル１１と、液晶パネル１１の表示面上に配置される照明装置（フロントライト）としての有機ＥＬ装置１２とを組み合わせた装置である。具体的には、反射型液晶装置１０は、観察者１４側から照射される外光（後述する有機ＥＬ装置１２（フロントライト）内で生じる光）を反射して、観察者１４にカラー画像を表示することができる。

反射型の液晶パネル１１は、素子基板１５と、対向基板１６と、素子基板１５と対向基板１６との間に挟持された液晶層１７とを有する。素子基板１５の液晶層１７側（以下、「上側」あるいは「上層」と称する。）には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）１８と、各々のＴＦＴ１８に対応する画素電極１９が規則的に形成されている。

画素電極１９の上層には、第１配向膜２１が形成されている。液晶層１７は、第１配向膜２１と後述する第２配向膜２２とによって挟持されている。なお、反射型の液晶パネル１１であるので、素子基板１５は、透明性を要しない。よって、プラスチック等の不透明材料からなる基板を用いることもできる。

画素電極１９は、反射性を有しており、液晶層１７側から照射される光を反射光Ｒとして液晶層１７の方向に反射する。なお、かかる反射性は、画素電極１９自体を反射性材料で形成してもよく、また、ＩＴＯ等の透明導電性材料で形成された画素電極１９と、アルミニウム等からなる反射層とを組み合わせてもよい。

ＴＦＴ１８と画素電極１９とは、層間絶縁層２３で隔てられており、コンタクトホールを介して電気的に接続されている。また、ＴＦＴ１８は、周辺回路（図示せず）で制御されており、対応する画素電極１９に任意の電圧を印加することができる。

対向基板１６は、ガラス等の透明性材料からなる基板である。対向基板１６は、シール材（図示せず）を介して、素子基板１５と平行、すなわち全域で等間隔となるように配置されている。対向基板１６の液晶層１７側の面には、カラーフィルター層２４と、対向電極２５と、第２配向膜２２とが、対向基板１６側から順に配置されている。そして、対向基板１６における液晶層１７側と反対側の面には、偏光板２６が配置されている。

カラーフィルター層２４は、平面視で画素電極１９に対応するカラーフィルター２４ａと、隣り合うカラーフィルター２４ａ間に形成された遮光層（ブラックマトリクス）２４ｂとを有する。本実施形態のカラーフィルター層２４は、赤色カラーフィルターと、緑色カラーフィルターと、青色カラーフィルターとを備えている。また、対向電極２５は、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる。

このような構成の反射型液晶装置１０は、液晶パネル１１の表示面上に有機ＥＬ装置１２（フロントライト）が配置されているので、液晶パネル１１に充分な光を照射することができる。なお、フロントライトは、表示に影響を及ぼさないように発光面積が小さく形成されている。このため、所定の輝度を得るためには大電流を流す必要がある。以下、このような照明装置（フロントライト：有機ＥＬ装置１２）の構造を簡単に説明する。

照明装置としての有機ＥＬ装置１２は、図１及び図２に示すように、複数の発光素子３１が透明基板３２の面上に配列された構成となっている。詳述すると、有機ＥＬ装置１２は、透明基板３２と、透明基板３２の上層(観察者１４側）に設けられた発光素子３１と、発光素子３１の上方に設けられた封止構造３３とを備えている。

詳述すると、図２に示すように、発光素子３１は、陽極３５と、陽極３５上に設けられた発光機能層３６と、発光機能層３６上に設けられた陰極３７とを有する。なお、陰極３７としては、アルミニウム（Ａｌ）等の反射導電性を有する材料が用いられる。具体的には、陰極３７の反射性により、発光機能層３６内で生じるＥＬ光Ｌが液晶パネル１１の方向に照射される。そして、このＥＬ光Ｌが個々の画素電極１９で反射されることにより、観察者１４に対する画像が形成される。なお、図２に示す領域が発光領域であり、その周囲に反射光Ｒを透過する透過領域が設けられている。

発光機能層３６は、陽極３５側から順に、正孔注入層４１と、正孔輸送層４２と、発光層４３と、電子輸送層４４と、電子注入層４５とを有して積層されている。

正孔注入層４１は、陽極３５からの正孔注入効率を向上させる機能を有するものである。正孔輸送層４２は、陽極３５から正孔注入層４１を介して注入された正孔を発光層４３まで輸送する機能を有するものである。

発光層４３は、エレクトロルミネッセンス現象を発現する有機発光物質の層である。陽極３５と陰極３７との間に電圧を印加することによって、発光層４３には、正孔輸送層４２から正孔が、また、電子輸送層４４から電子が注入され、発光層４３においてこれらが再結合したときに発光が行われる。本実施形態では、白色光を発光する。

電子輸送層４４は、陰極３７から電子注入層４５を介して注入された電子を発光層４３に輸送する機能を有するものである。電子注入層４５は、陰極３７からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。

また、発光機能層３６と封止構造３３との間には、陰極３７と、透明層４６と、半透過反射層４７とからなる光干渉層４８が設けられている。透明層４６は、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等からなる。半透過反射層４７は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等からなる。この光干渉層４８により、例えば、外光が反射した反射光を低減している。

上記した陰極３７の反射性は、周辺光、すなわちＥＬ光Ｌ以外の観察者１４側から照射される光に対しても発揮される。周辺光がある場合、陰極３７による反射光（画素電極１９による反射光Ｒ以外の反射光）が、画像を形成する光とは別の光として観察者１４側に照射される。本実施形態では、発光素子３１の観察者１４側に光干渉層４８が設けられているので、外部からの反射光（反射光Ｒ以外の反射光）が低減される。

封止構造３３は、外部からの水分等の浸入を抑制して、発光素子３１を保護するために設けられたものである。封止構造３３の材料としては、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）等の耐水性を有するものが挙げられる。また、封止構造３３として、樹脂材料を用いてもよく、更には、最外面にガラス基板等が接着されていてもよい。

＜照明装置の構成＞
図３は、照明装置としての有機ＥＬ装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図４は、第１配線側に電流を流した場合の有機ＥＬ装置の状態を示す等価回路図である。図５は、第２配線側に電流を流した場合の有機ＥＬ装置の状態を示す等価回路図である。以下、有機ＥＬ装置の構成及び動作を、図３〜図５を参照しながら説明する。

図３に示すように、有機ＥＬ装置１２は、直流電力を供給する直流電源５０を電源とする。また、有機ＥＬ装置１２は、直流電源５０の一方と接続された第１配線５１と、直流電源５０の他方と接続された第２配線５２とを有する。第１配線５１と第２配線５２とは、それぞれが櫛歯状に分岐されており、互い違いになるように配置されている。そして、交互に配置された第１配線５１と第２配線５２との間に、順方向電流により発光する複数の発光素子３１が設けられている。言い換えれば、複数の発光素子３１は、並列に接続されている。

また、並列接続された複数の発光素子３１は、陽極３５（アノード）が第１配線５１と接続され、陰極３７（カソード）が第２配線５２と接続され、陽極３５と陰極３７との間に発光機能層３６が設けられた第１発光素子３１ａを有する。更に、発光素子３１は、陰極３７（カソード）側が第１配線５１と接続され、陽極３５（アノード）側が第２配線５２と接続され、陽極３５と陰極３７との間に発光機能層３６が設けられた第２発光素子３１ｂを有する。なお、発光素子３１は、等価的にダイオードとみなせる。

そして、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとが、交互に並列接続されている。また、隣り合う第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとによって、１画素を構成する。

また、有機ＥＬ装置１２は、電流が流れる方向（電力の極性）を切り替えるスイッチ５３（５４，５５）を備えている。スイッチ５３は、第１スイッチ５４と第２スイッチ５５とを有する。第１スイッチ５４は、直流電源５０のプラス電極側と電気的に接続された第１陽極端子５４ａと、直流電源５０のマイナス電極側と電気的に接続された第１陰極端子５４ｂとが設けられている。第２スイッチ５５は、直流電源５０のプラス電極側と電気的に接続された第２陽極端子５５ａと、直流電源５０のマイナス電極側と電気的に接続された第２陰極端子５５ｂとが設けられている。

次に、図４を参照しながら、第１配線５１が第１陽極端子５４ａと電気的に接続され、第２配線５２が第２陰極端子５５ｂと電気的に接続された有機ＥＬ装置１２の動作について説明する。まず、直流電源５０がオン状態になると、直流電源５０から第１配線５１に電力（正極の電力）が供給され、第１配線５１側に電流が流れる。そして、発光素子３１のうち第１配線５１と陽極３５とが電気的に接続された（順方向接続された）第１発光素子３１ａが発光する。第１発光素子３１ａは、発光機能層３６に流れる電流量に応じた輝度で発光する。なお、この場合、第２発光素子３１ｂは、逆方向接続となっているため発光しない。

一方、図５を参照しながら、第１配線５１が第１陰極端子５４ｂと電気的に接続され、第２配線５２が第２陽極端子５５ａと電気的に接続された有機ＥＬ装置１２の動作について説明する。まず、直流電源５０がオン状態になると、直流電源５０から第２配線５２に電力（正極の電力）が供給され、第２配線５２側に電流が流れる。そして、発光素子３１のうち第２配線５２と陽極３５とが電気的に接続された（逆方向接続された）第２発光素子３１ｂが発光する。第２発光素子３１ｂは、発光機能層３６に流れる電流量に応じた輝度で発光する。なお、この場合、第１発光素子３１ａは、順方向接続となっているため発光しない。

このように、第１スイッチ５４及び第２スイッチ５５の接続状態を替えて電流の流れる方向を変えることにより、１画素を構成する第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂのどちらか一方を発光させることができる。

図６は、有機ＥＬ装置の構造を示す模式平面図である。図７は、図６に示す有機ＥＬ装置のＢ部を拡大して示す模式拡大図である。図８は、図７に示す有機ＥＬ装置のＣ−Ｃ'線に沿う模式断面図である。図９は、図７に示す有機ＥＬ装置のＤ−Ｄ'線に沿う模式断面図である。なお、図８及び図９は、光干渉層、封止構造等の図示は省略する。以下、有機ＥＬ装置の構造を、図６〜図９を参照しながら説明する。

図６に示すように、有機ＥＬ装置１２は、発光素子３１が所定の間隔をもって規則的に配置されている発光領域５６と、発光領域５６の周囲の領域である周辺領域５７とを有している。

発光領域５６は、液晶パネル１１に対してＥＬ光Ｌを照射する領域であり、液晶パネル１１において画像が形成される領域に対応する領域である。発光領域５６内には、帯状の第１配線５１と、帯状の第２配線５２とが、交互にかつ略平行に配置されている。第１配線５１と第２配線５２との双方は、共に透明導電性材料であるＩＴＯで形成されており、液晶パネル１１において形成される画像の視認性には影響を及ぼさない。

図７〜図９に示すように、発光素子３１は、第１配線５１と平面視で重なる領域に発光機能層３６が形成された第１発光素子３１ａと、第２配線５２と平面視で重なる領域に発光機能層３６が形成された第２発光素子３１ｂとを有する。

発光素子３１は、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとが対になって、第１配線５１及び第２配線５２が延在する第１方向、かつ、第１方向と直交する第２方向に、複数設けられている（図６参照）。言い換えれば、一対の第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂが、発光領域５６内においてマトリクス状に設けられている。

詳述すると、第１発光素子３１ａは、透明基板３２上の第１配線５１上の一部に、平面視で島状（パッド状）の発光機能層３６が設けられている。発光機能層３６の周囲は、絶縁膜５８が設けられている。そして、図８に示すように、発光機能層３６上には、一端が第２配線５２と電気的に接続されたアルミニウム（Ａｌ）等からなる陰極３７が設けられている。第１配線５１と第２配線５２とは、絶縁膜５８によって電気的に絶縁されている。

第２発光素子３１ｂは、透明基板３２上の第２配線５２上の一部に、平面視で島状（パッド状）の発光機能層３６が設けられている。発光機能層３６の周囲は、絶縁膜５８が設けられている。そして、図９に示すように、発光機能層３６上には、一端が第１配線５１と電気的に接続されたアルミニウム（Ａｌ）等からなる陰極３７が設けられている。第１配線５１と第２配線５２とは、絶縁膜５８によって電気的に絶縁されている。また、図７に示すように、第１発光素子３１ａを構成する陰極３７と、第２発光素子３１ｂを構成する陰極３７とは、絶縁膜５８を介して分離されている。

このような構成において、第１配線５１が直流電源５０のプラス極と接続され、第２配線５２が直流電源５０のマイナス極と接続された場合、第１発光素子３１ａが発光する。また、第２配線５２が直流電源５０のプラス極と接続され、第１配線５１が直流電源５０のマイナス極と接続された場合、第２発光素子３１ｂが発光する。

上記したように、スイッチ５３を用いて第１配線５１及び第２配線５２の極性を切り替えることにより、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとが交互に発光する。このような使い方をすれば、有機ＥＬ装置１２（フロントライト）の寿命を延ばすことができる。

なお、図６に示すような有機ＥＬ装置１２において、発光領域５６は矩形であり、発光素子３１は発光領域５６内において規則的に配置されているが、この態様に限定されるものではない。発光領域５６は、円形等（不定形を含む）の形状でもよく、発光素子３１の配置もランダムでも構わない。以下、上記した有機ＥＬ装置１２の製造方法について説明する。

図１０〜図１３は、有機ＥＬ装置の製造方法を工程順に示す模式断面図である。詳述すると、図１０〜図１３における各図（ａ）は、有機ＥＬ装置を構成する第１発光素子を中心とする製造方法を工程順に示す模式断面図である。各図（ｂ）は、第２発光素子を中心とする製造方法を工程順に示す模式断面図である。以下、有機ＥＬ装置（第１発光素子、第２発光素子）の製造方法を、図１０〜図１３を参照しながら説明する。

まず、図１０に示すように、透明基板３２上に第１配線５１及び第２配線５２を形成する。透明基板３２としては、ガラス基板等が挙げられる。なお、第１発光素子３１ａにおいて、第１配線５１が陽極３５として用いられる。一方、第２発光素子３１ｂにおいて、第２配線５２が陽極３５として用いられる。

また、第１発光素子３１ａの第２配線５２、及び第２発光素子３１ｂの第１配線５１は、陰極３７との接続に用いられる。これら第１配線５１及び第２配線５２は、例えば、ＩＴＯ等の光透過性を有する金属酸化物導電膜からなる。また、第１配線５１及び第２配線５２、また以下に述べる各層は、例えば、公知の真空蒸着法を用いて順次形成することができる。

次に、図１１に示すように、発光部６１及びコンタクト部６２の領域が開口するように、透明基板３２上及び配線（第１配線５１及び第２配線５２）上に絶縁膜５８を形成する。絶縁膜５８は、例えば、アクリル樹脂やポリイミド樹脂などにより形成される。

次に、図１２に示すように、発光機能層３６を形成する。詳述すると、第１発光素子３１ａの第１配線５１上及び絶縁膜５８上の一部と、第２発光素子３１ｂの第２配線５２上及び絶縁膜５８上の一部に、発光機能層３６を形成する。発光機能層３６は、上記したように、正孔注入層４１、正孔輸送層４２、発光層４３、電子輸送層４４、電子注入層４５が順に積層されている（図１２では１層で図示）。

次に、図１３に示すように、陰極３７を形成する。具体的には、第１発光素子３１ａにおいて、発光機能層３６、第２配線５２、及び絶縁膜５８上に陰極３７を形成する。また、第２発光素子３１ｂにおいて、第１配線５１、発光機能層３６、及び絶縁膜５８上に陰極３７を形成する。なお、上記したように、第１発光素子３１ａ上の陰極３７と第２発光素子３１ｂ上の陰極３７とは、電気的に接続されないよう分離して形成されている（図７参照）。

このように形成することにより、上記したように、第１配線５１側に電流を流したときは、第１配線５１から第２配線５２に電流が流れ、第１発光素子３１ａが発光する。また、第２配線５２側に電流を流したときは、第２配線５２から第１配線５１に電流が流れ、第２発光素子３１ｂが発光する。

また、第１配線５１及び第２配線５２、また他の各層がそれぞれ同じ工程で形成できるので、かかる工程を少なくすることが可能となると共に、極性に差のない第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂを形成することができる。

以上詳述したように、第１実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）第１実施形態によれば、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとが並列に接続されており、第１配線５１側に電流を流せば第１発光素子３１ａが発光し、第２配線５２側に電流を流せば第２発光素子３１ｂが発光する。そして、流す電流の方向をスイッチ５３（５４，５５）を用いて切り替えることにより、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとを交互に発光させることが可能となり、一方の発光素子が発光している間は、他方の発光素子が発光しないため他方の発光素子を冷却させることが可能となる。その結果、発光素子３１ａ，３１ｂが高温になって発光素子３１ａ，３１ｂが劣化することを抑え、１つの発光素子を連続して発光させた場合と比較して、輝度が低下する（表示品質が劣化する）時間を延ばすことが可能となり、寿命を向上させることができる。また、一方の発光素子（例えば、第１発光素子３１ａ）の輝度が下限の閾値の輝度に低下するまで連続して発光させ、その後、他方の発光素子（例えば、第２発光素子３１ｂ）に切り替えて連続して発光させることにより、１つのみの発光素子を連続して発光させる場合と比較して、発光時間を延ばすことができる。その結果、照明装置の寿命を延ばすことができる。

（２）第１実施形態によれば、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとが交互に接続されているので、第１発光素子３１ａと隣り合う第１発光素子３１ａとの間隔、又は、第２発光素子３１ｂと隣り合う第２発光素子３１ｂとの間隔を、略均一にすることが可能となる。よって、第１発光素子３１ａによる発光、又は、第２発光素子３１ｂによる発光を、発光領域５６の中でバランスよく発光させることが可能となる。よって、有機ＥＬ装置１２（照明装置）全体から均等に発光させることができる。

（３）第１実施形態によれば、複数の第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂが並列に接続されているので、一方の発光素子に不具合が生じた場合でも、スイッチ５３を用いて流れる電流の方向を逆にすることにより、他方の発光素子を発光させることができる。

（４）第１実施形態によれば、膜を蒸着法で形成する場合など、蒸着範囲を変えるだけで第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂを形成することが可能となり、同一プロセスで形成することができるので、比較的簡単に製造することができる。

（第２実施形態）
＜照明装置の構成＞
図１４は、第２実施形態の照明装置としての有機ＥＬ装置の電気的な構成を示す等価回路図である。以下、有機ＥＬ装置の構成を、図１４を参照しながら説明する。

第２実施形態の有機ＥＬ装置１１２は、第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂの輝度を検出するための検出用発光素子１３１及び検出部（光センサー１１１）を備えている点が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。

図１４に示すように、第２実施形態の有機ＥＬ装置１１２は、第１実施形態と同様に、直流電源５０の一方と接続された第１配線５１と、直流電源５０の他方と接続された第２配線５２とを有し、複数に分岐された第１配線５１と第２配線５２とが交互に配置されていると共に、第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂがこれらに並列に接続されている。また、第１実施形態と同様に、第１スイッチ５４と第２スイッチ５５が設けられており、流れる電流の方向を切り替えることが可能となっている。

このような有機ＥＬ装置１１２において、第２実施形態の特徴部分としては、第１配線５１と第２配線５２との間に、輝度を検出するために用いる検出用発光素子１３１が設けられている。検出用発光素子１３１は、第１配線５１側に電流が流れた際に発光する第１検出用発光素子１３１ａと、第２配線５２側に電流が流れた際に発光する第２検出用発光素子１３１ｂとを有する。つまり、発光領域５６に設けられた第１発光素子３１ａを発光させた場合に、第１検出用発光素子１３１ａも同時に発光する。一方、発光領域５６内に設けられた第２発光素子３１ｂを発光させた場合に、第２検出用発光素子１３１ｂも同時に発光する。

また、２つの検出用発光素子１３１（１３１ａ，１３１ｂ）に隣接して輝度を検出する検出部としての光センサー１１１が設けられている。光センサー１１１としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスター、ＣＳＤ等を用いることができる。このように、検出用発光素子１３１を介して輝度を検出することにより、第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂの輝度を検出することが可能となっている。光センサー１１１による輝度の検出結果に応じて（例えば、輝度が低下して下限の閾値に達した場合）、第１スイッチ５４及び第２スイッチ５５の接続状態を切り替える。

具体的には、まず、第１配線５１が第１陽極端子５４ａと電気的に接続され、第２配線５２が第２陰極端子５５ｂと電気的に接続された場合の動作について説明する。直流電源５０がオン状態になると、第１配線５１側に電流が流れ、第１発光素子３１ａが発光すると共に第１検出用発光素子１３１ａが発光する。このとき、光センサー１１１によって第１検出用発光素子１３１ａの輝度を検出する。そして、輝度が下限の閾値に達した場合（所定の輝度まで低下した場合）、例えば、第１発光素子３１ａの発光から第２発光素子３１ｂの発光に切り替える。

次に、第１配線５１が第１陰極端子５４ｂと電気的に接続され、第２配線５２が第２陽極端子５５ａと電気的に接続された場合の動作について説明する。直流電源５０がオン状態になると、第２配線５２側に電流が流れ、第２発光素子３１ｂが発光すると共に第２検出用発光素子１３１ｂが発光する。このとき、光センサー１１１によって第２検出用発光素子１３１ｂの輝度を検出する。そして、輝度が下限の閾値に達した場合、例えば、新しい有機ＥＬ装置１１２と交換する。

なお、光センサー１１１の検出値に応じて、第１スイッチ５４及び第２スイッチ５５の接続状態を切り替える切替機構１１３が設けられていることが好ましい。具体的には、光センサー１１１と第１スイッチ５４及び第２スイッチ５５とが、切替機構１１３を介して連動するように設けられている。

具体的には、まず最初に、第１発光素子３１ａを発光させる。そして、光センサー１１１によって第１検出用発光素子１３１ａの輝度が下限の閾値となる輝度まで低下したと判断した場合、切替機構１１３に信号を送ることによって、第１スイッチ５４及び第２スイッチ５５の接続状態が変わり、第１発光素子３１ａの発光から第２発光素子３１ｂの発光に切り替わる。これにより、下限の閾値より輝度が低下することなく、更に、自動で切り替えることができる。

また、検出用発光素子１３１は、有機ＥＬ装置１１２の発光領域５６より外側の周辺領域５７に設けられていることが好ましい。発光領域５６内に光センサー１１１を配置しないので、発光領域５６に必要な輝度を低下させることなく、輝度を検出することができる。また、周辺領域５７に２つの発光素子３１（３１ａ，３１ｂ）に対応する第１検出用発光素子１３１ａ及び第２検出用発光素子１３１ｂが設けられているので、この２つ発光状態を確認することにより、どちらの発光素子３１（３１ａ，３１ｂ）が発光しているか判断することができる。

以上詳述したように、第２実施形態によれば、上記した第１実施形態の（１）〜（４）の効果に加えて、以下に示す効果が得られる。

（５）第２実施形態によれば、光センサー１１１が備えられているので、第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂの輝度を確認することが可能となる。よって、目視で輝度を判断して発光素子を切り替える方法と比較して、正確に一方の発光素子から他方の発光素子に切り替えることが可能となる。更に、光センサー１１１で輝度を検出しているので、常に輝度の下限の閾値より高い輝度で発光させることができる。

（６）第２実施形態によれば、検出用発光素子１３１ａ，１３１ｂを用いて輝度を検出するので、例えば、検出用発光素子１３１ａ，１３１ｂを発光領域５６から外れた周辺領域５７に設けることにより、発光領域５６に必要な輝度を低下させることなく、発光素子３１ａ，３１ｂの輝度を検出することができる。

（第３実施形態）
＜照明装置の構成＞
図１５は、第３実施形態の照明装置としての有機ＥＬ装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図１６は、有機ＥＬ装置に加える電圧の波形を示す波形図である。以下、有機ＥＬ装置の構成を、図１５及び図１６を参照しながら説明する。

第３実施形態の有機ＥＬ装置２１２は、交流電力を供給する交流電源２５０を電源としている点が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。

図１５に示すように、第３実施形態の有機ＥＬ装置２１２は、交流電源２５０の一方と接続された第１配線５１と、交流電源２５０の他方と接続された第２配線５２とを有し、複数に分岐された第１配線５１と第２配線５２とが交互に配置されていると共に、第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂがこれらに並列に接続されている。

また、図１６に示すように、交流電源２５０を用いる場合の電圧と時間との関係は、時間の経過に伴ってプラス電圧とマイナス電圧とが交互に切り替わっている。例えば、プラス電圧のとき、第１配線５１側に電流が流れ第１発光素子３１ａが発光する。一方、マイナス電圧のとき、第２配線５２側に電流が流れ第２発光素子３１ｂが発光する。

このように第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとを交互に発光させる（駆動させる）ことにより、一方の発光素子（例えば、第１発光素子３１ａ）が発光して発熱している間、他方の発光素子（例えば、第２発光素子３１ｂ）が冷却される。

これにより、第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂの温度上昇を抑えることが可能となり、発光素子３１が劣化することを抑えることができる。その結果、下限の閾値より明るい輝度で発光させる時間を延ばすことができる。なお、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとを切り替えるタイミングは、例えば、発光素子３１の温度上昇を確認しながら、交流電源２５０の周波数を調整して最適なバランスに設定することが好ましい。

以上詳述したように、第３実施形態によれば、上記した第１実施形態の（１）〜（４）の効果に加えて、以下に示す効果が得られる。

（７）第３実施形態によれば、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとが並列に接続され、更に、交流電源２５０に接続されているので、第１配線５１側に電流が流れれば第１発光素子３１ａが発光し、第２配線５２側に電流が流れれば第２発光素子３１ｂが発光する。このように、交流電源２５０によって流す電流の方向が交互に替わることにより、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとを交互に発光させることが可能となり、１つの発光素子を連続して発光させた場合と比較して、輝度が低下する（表示品質が劣化する）時間を延ばすことができる。その結果、有機ＥＬ装置２１２（照明装置）の寿命を延ばすことができる。加えて、スイッチ５３を用いなくても、第１発光素子３１ａと第２発光素子３１ｂとを交互に発光させることができる。

（第４実施形態）
＜電子機器の構成＞
図１７は、上記した有機ＥＬ装置を備えた電子機器の一例として携帯電話機を示す模式図である。以下、有機ＥＬ装置を備えた携帯電話機の構成を、図１７を参照しながら説明する。

図１７に示すように、携帯電話機７１は、表示部７２及び操作ボタン７３を有している。表示部７２は、内部に組み込まれた有機ＥＬ装置１２によって、発光時間を向上させることができる等、高品位な表示を行うことができる。なお、上記した有機ＥＬ装置１２は、上記携帯電話機７１の他、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器、露光装置や照明機器など各種電子機器に用いることができる。

以上詳述したように、第４実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。

（８）第４実施形態によれば、発光素子３１ａ，３１ｂが劣化することが抑えられ、高寿命の電子機器を提供することができる。

なお、実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。

（変形例１）
上記した第２実施形態のように、光センサー１１１を用いて第１発光素子３１ａ又は第２発光素子３１ｂの輝度を検出することに限定されず、例えば、図１８に示すように、電圧値から輝度を求めるようにしてもよい。図１８は、変形例１の有機ＥＬ装置３１２の構成を電気的に示す等価回路図である。図１９（ａ）は、時間と輝度の関係を示すグラフである。図１９（ｂ）は、時間と電圧の関係を示すグラフである。

まず、図１９（ａ）に示すように、発光素子３１を一定電流密度で駆動すると、発光素子３１の特性として、時間と共に輝度が低下していく。また、図１９（ｂ）に示すように、輝度が低下していくと、時間と共に電圧が上がっていく。

このような特性を利用して、図１８に示すように、第１配線５１と第２配線５２との間に配置された検出部としての電圧計３１１が、輝度の下限の閾値となる電圧値を検出したら（閾値となる輝度まで低下したら）、スイッチ５４，５５を切り替えて、例えば、第１発光素子３１ａの発光から第２発光素子３１ｂの発光に変えるようにする。なお、スイッチ５４，５５は、手動で切り替えてもよいし、切替機構１１３（図１４参照）を用いて自動で切り替えるようにしてもよい。これによれば、下限の閾値より輝度が低下することなく、所定の輝度を維持することができる。また、一方の発光素子のみで発光させる場合と比較して、長い時間に亘って発光させることができる。また、光を直接検出しなくても、駆動電圧で輝度を判定することができる。

（変形例２）
上記した第２実施形態や変形例１に記載のように、第１発光素子３１ａの輝度がある下限の閾値に低下するまで連続して発光させ、その後、第２発光素子３１ｂに切り替えて連続して発光させることに代えて、以下のようにしてもよい。例えば、一方の発光素子（例えば、第１発光素子３１ａ）と他方の発光素子（例えば、第２発光素子３１ｂ）との輝度を段階的に落としていくようにしてもよい。具体的には、光センサー１１１又は電圧計３１１を用いて、一方の発光素子の輝度が所定の輝度まで低下したら他方の発光素子の発光に切り替え所定の輝度まで低下させる。その後、一方の発光素子に切り替えて、更に低い輝度まで発光させていく。これを、輝度の下限の閾値になるまで段階的に繰り返す。これによれば、段階的に少しずつ輝度が低下していくので、急激に特性が変化することを抑えることができる。

（変形例３）
上記したように、第１発光素子３１ａ及び第２発光素子３１ｂが白色を発光することに限定されず、例えば、異なる色の発光層を塗り分けて、第１発光素子３１ａは赤色を発光し、第２発光素子３１ｂは緑色を発光するようにしてもよい。これによれば、流れる電流の方向を変えることにより、赤色の照明、又は緑色の照明をつくることができる。また、例えば、赤色の照明、緑色の照明をフィールドシーケンシャル駆動として用いるようにしてもよい。この場合、緑色の照明を加えることが好ましい。

（変形例４）
上記したように、有機ＥＬ装置１２は、ボトムエミッション型に限定されず、トップエミッション型として適用するようにしてもよい。

（変形例５）
上記したように、照明装置を液晶表示装置のフロントライトとして用いることに限定されず、例えば、一般的な照明として用いるようにしてもよい。

１０…反射型液晶装置、１１…液晶パネル、１２，１１２…照明装置（フロントライト）としての有機ＥＬ装置、１４…観察者、１５…素子基板、１６…対向基板、１７…液晶層、１８…ＴＦＴ、１９…画素電極、２１…第１配向膜、２２…第２配向膜、２３…層間絶縁層、２４…カラーフィルター層、２４ａ…カラーフィルター、２４ｂ…遮光層、２５…対向電極、２６…偏光板、３１…発光素子、３１ａ…第１発光素子、３１ｂ…第２発光素子、３２…透明基板、３３…封止構造、３５…陽極、３６…発光機能層、３７…陰極、４１…正孔注入層、４２…正孔輸送層、４３…発光層、４４…電子輸送層、４５…電子注入層、４６…透明層、４７…半透過反射層、４８…光干渉層、５０…直流電源、５１…第１配線、５２…第２配線、５３…スイッチ、５４…第１スイッチ、５４ａ…第１陽極端子、５４ｂ…第１陰極端子、５５…第２スイッチ、５５ａ…第２陽極端子、５５ｂ…第２陰極端子、５６…発光領域、５７…周辺領域、５８…絶縁膜、６１…発光部（開口部）、６２…コンタクト部、７１…携帯電話機、７２…表示部、７３…操作ボタン、１１１…検出部としての光センサー、１１３…切替機構、１３１…検出用発光素子、１３１ａ…第１検出用発光素子、１３１ｂ…第２検出用発光素子、３１１…検出部としての電圧計。

Claims (7)

1. 順方向電流により発光する複数の発光素子と、
   直流電源と、
   前記直流電源から前記複数の発光素子に電力を供給する第１配線及び第２配線と、
   前記第１配線及び前記第２配線に供給する前記電力の極性を切り替えるスイッチと、
   前記発光素子の輝度又は前記発光素子の両端の電圧を検出する検出部と、を備え、
   前記複数の発光素子は、前記第１配線に正極の前記電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された順方向接続と、前記第２配線に正極の前記電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された逆方向接続と、を含み、前記第１配線と前記第２配線との間に接続されており、
   前記スイッチは、前記検出部によって検出された輝度又は電圧に応じて、前記電力の極性を切り替えることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置であって、
   前記発光素子は、前記順方向接続と前記逆方向接続とが交互に現れるように、前記第１配線と前記第２配線との間に接続されていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の照明装置であって、
   前記検出部は、光センサーであることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置であって、
   前記複数の発光素子が配置された発光領域を有し、
   前記発光領域の周囲に、検出用発光素子が更に設けられ、
   前記検出部は、前記検出用発光素子が放つ光の輝度を検出することを特徴とする照明装置。
5. 光透過性を有する基板と、
   前記基板上に形成された複数本の光透過性を有する第１配線及び第２配線と、
   順方向電流により発光する複数の発光素子と、
   前記発光素子の輝度又は前記発光素子の両端の電圧を検出する検出部と、を備え、
   前記複数の発光素子は、前記第１配線に正極の電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された順方向接続と、前記第２配線に正極の前記電力が印加されたときに、前記順方向電流が流れるように接続された逆方向接続と、を含み、前記第１配線と前記第２配線との間に接続されており、
   前記発光素子が光を出射する開口部は、前記第１配線又は前記第２配線と重なるように形成されており、
   前記検出部によって検出された輝度又は電圧に応じて、前記電力の極性を切り替えるスイッチを備えたことを特徴とする照明装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置は、
   液晶パネルの表示面上に配置されるフロントライトであることを特徴とする照明装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の照明装置を備えることを特徴とする電子機器。

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