KR100974049B1

KR100974049B1 - 조명장치 및 표시장치

Info

Publication number: KR100974049B1
Application number: KR1020070054845A
Authority: KR
Inventors: 도시나리 시바사키; 마사야 아다치; 히데오 혼마; 스케카즈 아라타니; 가츠스케 시마자키
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2010-08-04
Also published as: JP4464370B2; CN101087488B; US20070285410A1; CN101087488A; JP2007328986A; US7837343B2; KR20070117466A; TWI390297B; TW200817790A

Abstract

본 발명의 조명장치는, 복수의 집광효과를 가지는 렌즈부(11b)가 광투과성 기체(11a) 위에 배열된 집광시트(11)와, 상기 집광시트(11)에 대향하여 면적이 다른 발광영역(12a, 12b)이 설치된 발광부(12)와, 발광영역(12a, 12b)에 의한 발광상태/비발광상태를 변환하는 제어부(13)를 구비한 것이다. 또한 표시장치는 이와 같은 조명장치를 구비한 것이다.

Description

조명장치 및 표시장치{ILLUMINATING DEVICE AND DISPLAY DEVICE}

도 1a, 도 1b는, 본 발명에서의 조명장치의 일례를 나타내는 모식도,

도 2는 본 발명에서의 실시형태 1의 조명장치의 구조를 나타내는 모식도,

도 3은 본 발명에서의 실시형태 1의 조명장치의 전극 및 발광층에 관한 구성의 모식도,

도 4a ~ 도 4d는 본 발명에서의 실시형태 1에서의 소자 제조공정을 설명하는 모식도,

도 5는 본 발명에서의 실시형태 2의 조명장치의 구조를 나타내는 모식도,

도 6은 본 발명에서의 실시형태 2의 조명장치의 전극 및 발광층에 관한 구성의 모식도,

도 7a ~ 도 7d는 본 발명에서의 실시형태 2에서의 소자 제조공정을 설명하는 모식도,

도 8은 본 발명에서의 실시형태 3의 조명장치의 구조를 나타내는 모식도,

도 9a ~ 도 9d는 본 발명에서의 실시형태 3에서의 소자 제조공정을 설명하는 모식도,

도 10은 본 발명에서의 실시형태 4의 조명장치의 구조를 나타내는 모식도,

도 11a ~ 도 11d는 본 발명에서의 실시형태 4에서의 소자 제조공정을 설명하 는 모식도,

도 12는 본 발명에서의 조명장치의 다른 일례를 나타내는 모식도이다.

본 발명은 조명장치 및 표시장치에 관한 것이다.

최근, 컴퓨터, ATM 등의 정보단말이나 휴대전화에 있어서 액정표시장치의 급속한 보급과 사용환경의 다양화에 따라 화상 표시소자의 시야각 제어 특성이 요구되고 있다. 종래의 액정표시장치에서는 정면방향의 관찰자뿐만 아니라, 부근의 다른 관찰자에게도 표시내용이 인식된다. 이 때문에 화상 표시내용의 개인정보를 보호하는 경우에는, 표시장치의 시야각 특성을 좁게 하여 정면방향의 관찰자에게만 인식되는 구성이 요망된다. 이것에 대하여 복수의 관찰자가 표시장치를 보는 경우나 관찰자의 시점이 이동하여 복수의 방향에서 표시소자를 관찰하는 경우 등에는 시야각이 넓은 특성이 요망된다.

또한 휴대전화에서는 사용시의 대부분은 정면방향에서 표시내용이 시인된다. 이 때문에 주위로의 광을 억제하여 필요한 정면방향의 광만을 공급하는 협시야각 특성에 의하여 소비전력을 저감하고 싶다는 요구가 있다. 한편으로 최근 휴대전화에 디지털 카메라 기능이나 TV 수신 기능을 부가하는 것이 일반적이 되어, 이들 기능을 사용하는 경우에는 광시야각 특성이 필요하게 된다. 이 때문에 협시야각 특성과 광시야각 특성의 변환기능이 필요하게 되어 있다.

시야각을 좁게 하는 요망에 대해서는, 광투과부와 광흡수부를 일정한 주기로 줄무늬형상으로 배치한 필름을 사용하는 것이 제안되어 있다(미국공보 Re. 27,617호, 일본국 특표형6-504627호 공보). 구체적으로는 광투과부와 광흡수부의 줄무늬 주기폭과 필름의 두께에 의하여 기하학적으로 결정되는 각도 이상의 광을 차폐하고, 이것에 의하여 시야각을 제한할 수 있다. 이와 같은 필름을 사용하는 경우에는 광시야각 동작과 협시야각 동작을 변환하기 위해서는 필름의 부착과 벗김이 필요하여, 실용상 시야각 특성을 임의로 구분하여 사용할 수는 없다.

또한 액정표시장치의 위에 시야각을 제어하는 액정 패널을 따로 설치하고, 전기적인 조작에 의하여 시야각을 변환하는 방식이 제안되어 있다(예를 들면 JP-A-5-108023). 이 방식의 기본적인 원리는 상기한 필름과 동일하고, 광투과부와 광흡수부를 액정분자의 배향에 의하여 실현하는 것이다.

이와 같이 종래의 조명장치에서는 어느 것이나 협시야각 동작시에 광시야각 영역의 광을 차폐 흡수하기 때문에, 광시야각 동작시에 비하여 디스플레이의 휘도가 대폭으로 감소한다는 문제가 있었다. 또한 이 휘도 감소분을 고려하여 광시야각 동작시와 동일한 정도의 휘도를 협시야각 동작시에 확보하고자 하면 소비전력이 증대한다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 과제를 감안하여 광시야각 동작과 협시야각 동작에 대응할 수 있는 조명장치 및 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 조명장치는, 복수의 집광효과를 가지는 집광렌즈가 광투과성 기체 위에 배열된 집광시트와, 상기 집광시트에 대향하고, 면적이 다른 복수의 발광영역이 설치된 발광부와, 상기 복수의 발광영역에 의한 발광상태/비발광상태를 변환하는 제어부를 구비한 것이다.

이와 같은 구성에서는 제어부는 집광렌즈의 광축상 근방을 발광시키고, 상기 광축상 근방의 발광영역 이외를 비발광시킬 수 있다. 이것에 의하여 조명장치는 협시야각으로 동작할 수 있다. 또한 제어부는 광축상 근방의 발광영역 이외만을 발광시키거나, 발광영역 전면을 발광시키거나 할 수 있다. 이것에 의하여 조명장치는 광시야각으로 동작할 수 있어, 협시야각 동작과 광시야각 동작에 대응할 수 있다.

적합하게는 발광부는 발광층과, 상기 발광층을 사이에 두는 한 쌍의 전극을 가지는 일렉트로루미네센트(Electroluminescent)소자이다. 이것에 의하여 발광층이나 전극의 패터닝, 적층구조를 변경함으로써 발광영역의 면적이나 위치를 용이하게 제어하는 것이 가능하다.

또한 상기 전극은 패터닝에 의하여 복수로 분리되고, 상기 제어부는 각 패터닝된 전극에 개별로 전력을 공급함으로써 상기 발광상태/비발광상태를 변환한다.

또한, 상기 복수의 전극은 상기 발광층의 상부에 배치된 상부전극과, 상기 발광층의 하부에 배치되고 상기 상부전극의 패턴형상과 배치가 다른 하부전극을 가지고, 상기 제어부는 상기 상부전극과 하부전극의 교차부분에 배치된 발광영역을 발광시킨다. 이것에 의하여 발광부를 더욱 간이하게 제작하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 상부전극과 상기 하부전극은, 선형상 또는 직사각형상으로 패터닝되고, 상기 발광층을 사이에 두고 격자형상으로 배치된다. 이것에 의하여 발광영역을 고밀도로 배치하는 것이 가능해져 발광강도를 향상시킬 수 있다.

또한 상기 발광층은, 각 층에서의 발광영역의 면적 및 위치가 다른 복수의 발광층을 가진다. 이 경우에는 최저면 이외의 전극은 투명 도전성 재료에 의하여 구성되는 것이 바람직하다. 이것에 의하여 발광영역의 패턴형상을 전극에 의하여 제한받지 않고 자유롭게 설계할 수 있다.

또한 상기 발광층은 동일한 기판 위에 적층 일체화된 구성을 가지고, 상기 상하로 적층된 발광층의 사이에 배치된 전극은, 상기 상하로 적층된 발광층의 공통전극으로서 기능한다. 이것에 의하여 발광부를 더욱 간이하게 제작하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 집광시트는 상기 집광렌즈와 상기 광투과성 기체가 접착 일체화된 구성을 가진다. 이에 의하여 조명장치의 제조수율을 향상할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 발광부는, 상기 광투과성 기체의 상기 집광렌즈가 배열된 면에 대하여 대향한 대향면에 설치된다. 이에 의하여 발광부와 집광렌즈의 위치 맞춤 정밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관한 표시장치는, 이와 같은 조명장치를 구비한 것이다. 이와 같은 구성에서는 광시야각 동작과 협시야각 동작에 대응할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1a, 도 1b를 이용하여 본 발명에 관한 조명장치의 개략 구성에 대하여 설명한다. 도 1a, 도 1b는 본 발명에 관한 조명장치의 일 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이 본 발명에 관한 조명장치(1)는, 집광시트(11), 발광부(12), 제어부(13)를 가진다. 집광시트(11), 발광부(12)는, 기재(14) 위에서 광의 출사측을 향하여 순서대로 설치되어 있다.

집광시트(11)는 광투과성 기체(11a), 렌즈부(11b)를 가진다. 렌즈부(11b)는 집광효과를 가지는 복수의 집광렌즈로 구성되고, 광투과성 기체(11a) 위에 평면형상으로 배열되어 있다.

발광부(12)는 상기 조명장치(1)의 발광원으로서 기능하고, 집광시트(11)에 대향 배치되어 있다. 발광부(12)는 집광시트(11)의 주면에 대향한 면적이 다른 복수의 발광영역(12a, 12b)을 가지고, 발광영역(12a)은 면적이 좁은 미소영역, 발광영역(12b)은 면적이 넓은 대영역이다.

면적이 좁은 발광영역(12a)은, 집광시트(11)의 렌즈부(11b)의 광축상 근방에 배치되고, 바꾸어 말하면 각 집광렌즈의 바로 밑 근방에 배치되어 있다. 이것에 대하여 면적이 넓은 발광영역(12b)은 렌즈부(11b)의 각 집광렌즈 사이에 배치되고, 각 집광렌즈의 바로 밑 근방 이외에 배치되어 있다.

제어부(13)는 상기 조명장치(1)의 협시야각/광시야각의 변환제어를 행하여, 상세하게는 각 발광영역(12a, 12b)의 발광상태/비발광상태를 변환하여 제어한다.

도 1a의 모식도에, 협시야각 동작시의 조명장치(1)가 나타나 있다. 도 1a에 나타내는 바와 같이 제어부(13)가 발광영역(12a)만을 발광시킨 경우에는 발광부(12)[발광영역(12a)]에서 발생한 광의 대부분은 렌즈부(11b)의 각 집광렌즈에 의하여 집광된다. 그 때문에 발광부(12)로부터의 광은 대략 평행광으로 변환되고, 평행광의 상태에서 외부로 출사된다. 이것에 의하여 조명장치(1)의 협시야각 특성이 실현된다.

도 1b의 모식도에, 광시야각 동작시의 조명장치(1)가 나타나 있다. 도 1b에 나타내는 바와 같이 제어부(13)가 발광영역(12b)을 발광시킨 경우에는 발광부(12)[발광영역(12b)]에서 발생한 광은, 렌즈부(11b)에 의하여 집광되지 않고, 평행광으로 변환되는 일이 없다. 또는 제어부(13)가 발광영역(12a, 12b) 전면을 발광시킨 경우에도 또, 발광부(12)에서 발생한 광은, 렌즈부(11b)에 의하여 집광되지 않고, 평행광으로 변환되는 일이 없다. 이것에 의하여 발광부(12)로부터의 광은 광각도로 외부에 출사되고, 조명장치(1)의 광시야각 특성이 실현된다.

이와 같이 본 발명에 관한 조명장치(1)는 발광부(12)의 발광영역(12a, 12b)을 변환하여 제어함으로써 시야각 특성을 변환할 수 있는 시야각 가변형의 조명장치이다. 이 조명장치(1)는 발광영역(12a, 12b)을 간이하게 변환하여 제어함으로써 광시야각 동작과 협시야각 동작을 간이하게 변환하여 양 시야각 동작에 대응할 수 있다.

또한 발광부(12)가 발생시킨 광은 협시야각/광시야각의 어느 동작시도 차폐 흡수되는 일이 없다. 그 때문에 종래방식과 같이 전력을 손실하지 않고 시야각의 변환조작을 할 수 있다. 그 때문에 본 발명에 관한 조명장치(1)는, 고휘도/저소비 전력 성능을 겸비하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는 발광영역(12a, 12b)을 발광상태/비발광상태의 2단계로 변환하여 제어를 하고 있으나, 이것에 한정하지 않고 발광영역(12a, 12b)의 발광강도가 다단계로 변화하도록 변환하여 제어하여도 좋다.

이하, 발명의 실시형태 1∼4에서 본 발명에 관한 조명장치에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이들 실시형태 1∼4에서는 발광원(12)의 여러가지 형태에 대하여 설명한다.

(발명의 실시형태 1)

<매트릭스배선, 접합방법>

도 2는 실시형태 1에 관한 조명장치의 모식도, 도 3은 실시형태 1에 관한 조명장치의 전극 및 발광층에 관한 구성의 모식도, 도 4는 실시형태 1에 관한 조명장치의 제조공정을 나타내는 모식도이다.

도 2에 나타내는 바와 같이 본 발명에 관한 조명장치(100)는 투명기체(101) 위에 집광효과를 가지는 렌즈(102)가 배열된 집광시트부(113)와, 발광부재와 각 부재를 접합하는 접착층으로 구성되어 있다.

집광시트부(113)는 투광성재료로 형성된 기판(101) 위에 동일하게 투광성재료로 이루어지는 복수의 집광렌즈(102)를 일체로 형성한 것으로, 사용하는 투과성 재료의 종류에 따라 예를 들면 2P법, 사출성형법, 졸겔법 또는 핫엠보스법 등에 의하여 형성된다. 기판(101)은 발광부재를 보호하기 위하여 외부 분위기에 대한 배 리어성을 가지고 있는 것이 바람직하고, 대기 중의 산소나 수증기를 투과하지 않은 재료로 제작하거나, 이와 같은 재료로 이루어지는 보호막을 그 표면에 코팅하는 것이 바람직하다.

집광렌즈(102)는 단면이 구면 또는 그것에 근사한 볼록형상의 국면을 가지고 형성되고, 임의의 배치로 기판 위에 배치된다. 집광렌즈(102)의 형상이나 기판(101) 위의 배열은 발광원과의 관계로 적절하게 설계할 수 있으나, 여기서는 렌즈지름 75 ㎛, 렌즈 높이 16 ㎛, 형상을 구면렌즈, 배치를 피치 80 ㎛의 정방 격자배열로 하였다.

이 집광시트(113)의 소요의 부분에는 발광부재에 형성되는 발광영역과의 위치 맞춤을 하기 위한 얼라인먼트 마크를 인쇄나 레이저 커팅 등의 소요의 수단에 의하여 형성된다. 집광시트부는 여러가지 방법에 의하여 제조가 가능하나, 여기서는 이하의 방법을 사용하였다.

Si 기판 위에 레지스트를 도포한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 원주형상의 레지스트 패턴을 형성하였다. 이 레지스트 수지를 가열하여 리플로우시킴으로써 렌즈형상을 제작하였다. 이것을 모형으로 하여 전주(電鑄)에 의하여 니켈금형을 제작하고, 다시 이 금형을 이용하여 경면 연마된 유리판 위에 2P(Photo Polymer)법에 의하여 렌즈 패턴을 형성하였다. 또한 유리기판(101) 위에는 렌즈 패턴뿐만 아니라 다음에 제작하는 발광부와의 위치맞춤을 행하기 위한 얼라인먼트 마크 패턴도 제작하였다(도 4a).

발광부재는 두께 200 ㎛의 금속기판(108) 위에 절연층으로서 SiO₂막(107)을 스퍼터링법에 의하여 형성한 후, 마스크 패턴을 이용하여 증착법에 의하여 알루미늄으로 이루어지는 원하는 패턴형상을 가지는 전극, 이하 알루미늄 패터닝 전극이라 부르는 하면 전극(106)을 작성하였다. 전극 두께는 10 nm으로 하였다. 전극 패턴은 폭 10 ㎛의 세선형상 패턴(111)과 폭 60 ㎛의 띠형상 패턴(112)을 교대로 간격 5 ㎛로 줄무늬형상으로 배치한 것이다.

또한, 진공증착법에 의하여 발광층(105)을 형성하였다. 발광층은 정공 수송층/유기발광층/전자주입층으로 이루어지는 적층구조로 구성된다. 정공 수송층은 정공 수송성을 가지는 αNPD를 재질로 하여 두께 40 nm으로 하였다. 유기발광층은 트리스(8-퀴놀리놀레이트) 알루미늄 착체(이하, Alq)로 이루어져 두께를 30 nm으로 하였다. 전자주입층은 Alq에 리튬을 도핑한 것으로 두께를 30 nm으로 하였다. 이하 이 적층구조를 일렉트로루미네센스 발광층이라 부른다.

또한 일렉트로루미네센스 발광층(105)의 위에서 마스크를 이용하여 증착법에 의하여 ITO로 이루어지는 원하는 패턴형상을 가지는 전극(이하 ITO 패터닝전극이라 부른다)을 제작하였다. 전극의 두께는 200 nm으로 하였다(도 4b). 전극의 패턴과 배치는 상기와 동일하나 그 방향은 90도의 각도에서 하부전극(106)과 교차하는 배치로 하였다(도 3). 이에 의하여 상면 전극(104)과 하면 전극(106)을 발광층(105) 위에 평면 투사한 경우, 세선형상 전극 끼리의 교차부가 피치 80 ㎛의 정방 격자 배열이 된다. 또한 발광부측에도 집광시트(113)측과 마찬가지로 얼라인먼트 마크 패턴을 형성하였다.

제일 마지막에 집광시트(113)측과 발광부측의 얼라인먼트 마크 패턴을 이용하여 발광부측의 세선 패턴 교차부와 집광시트 집광렌즈(102)의 중심축이 일치하도록 위치를 조정한 상태에서 양자를 투명접착재료(103)에 의하여 고정하였다(도 4d).

이와 같이 제작한 소자에 도 3에 나타내는 바와 같이 소자에 전력을 공급하는 전원부(215)와, 발광층 상하 전극의 각 패턴부(209, 210)와 전원부(215), 컨트롤부(216)를 연결하는 배선부 및 각 배선부의 결선을 변환하여 전력을 분배하는 컨트롤부(216)를 부가하였다.

이상과 같이 구성한 조명장치를 다음과 같이 동작시키고, 그 출사광을 상세하게 평가하였다.

(a) 하면 전극(106)과 상면 전극(104)의 양쪽의 세선형상 패턴부(209, 210)에 전력을 공급하고 소자를 발광시켰다. 발광상태를 광학현미경에 의하여 관찰한 바, 발광영역은 상하 세선형상 패턴의 교차부뿐인 것이 확인되었다. 또한 발광층(205)에서 발생한 광이 집광시트(113)를 거쳐 외부로 출사된 출사광의 각도 휘도의존성을 측정한 바, 집광시트 법선방향을 0도로 하여, 0도 방향의 휘도가 최대가 되고 또한 ± 20도 이상의 각도범위에서 휘도가 0도 방향의 휘도에 비하여 1/10 이하가 되어 협시야각 특성이 확인되었다.

(b) 하면 전극(106)과 상면 전극(104)의 세선형상·띠형상 모든 전극 패턴부(209, 210)에 전력을 공급하여 소자를 발광시켰다. 발광상태를 광학현미경에 의하여 관찰한 바, 상하의 세선/띠형상 전극 패턴이 모두 교차하지 않는 일부의 영역을 제외하고, 소자의 거의 전면이 발광하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 발광층에서 발생한 광이 집광시트를 거쳐 외부로 출사된 출사광의 각도 휘도 의존성을 측정한 바, 집광시트 법선방향을 0도로 하고, ± 80도의 각도범위에서 휘도는 거의 똑같아져 광시야각 특성이 확인되었다.

이상과 같이 간이한 조작에 의하여 시야각 변환이 가능한 조명장치(100)를 얻었다.

본 실시형태 1에서는 발광층(105)을 거친 상하의 전극(104, 106)의 형상을 직선형상으로 하고, 전극 배치를 직교하는 방향으로 하였으나, 전력을 공급하는 전극을 변환함으로써, 발광영역의 면적·위치를 변환할 수 있는 구성이면 좋다. 예를 들면 본 실시형태 1에서는 전극 배치를 상하전극(104, 106)이 직교하는 방향으로 하였으나, 상하전극(104, 106)이 교차하는 각도를 60도로 하고, 세선형상 전극의 교차부를 육방 세밀 충전 배치로 할 수도 있다. 이때는 발광시트 위에 형성하는 렌즈의 배치도 이것에 맞추어 육방 세밀 충전 배치로 하면 좋다.

본 실시형태 1에서는 발광층(105)을 정공 수송층/유기발광층/전자 주입층으로 이루어지는 적층구조로 하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면 정공 주입층/정공 수송층/유기발광층/전자 수송층/전자 주입층을 순서대로 적층한 것을 사용할 수도 있다. 또 각 층의 재질도 상기에 한정되는 것이 아니라 일렉트로루미네센스 발광소자에 종래 사용되고 있는 공지의 것을 사용할 수 있다. 또한 발광층으로서 ZnS 등의 무기화합물을 사용할 수도 있다. 또 반사전극의 재질 은 반사율이 높고, 화학적으로 안정된 것이면 특별히 한정되지 않는다.

(발명의 실시형태 2)

<렌티큘러배선, 집광시트 위에 발광부를 형성>

도 5는 실시형태 2에 관한 조명장치의 모식도, 도 6은 실시형태 2에 관한 조명장치의 전극 및 발광층에 관한 구성의 모식도, 도 7a ~ 도 7d는 본 실시형태 2에 관한 조명장치의 제조공정을 나타내는 모식도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이 본 실시형태 2의 조명장치(200)는 투명기체(201) 위에 집광효과를 가지는 렌즈(202)가 배열된 집광시트(213)와, 이 투명기체(201)의 렌즈(202)가 형성된 면의 반대측의 면에 일체로 형성된 발광부로 구성된다.

집광시트부(213)는, 투광성재료로 형성된 기판(201) 위에 동일하게 투광성재료로 이루어지는 복수의 집광렌즈(202)를 일체로 형성한 것으로, 사용하는 투광성 재료의 종류에 따라 예를 들면 2P법, 사출성형법, 졸겔법 또는 핫엠보스법 등에 의하여 형성된다. 기판(201)은 발광부재(2)를 보호하기 위하여 외부 분위기에 대한 배리어성을 가지고 있는 것이 바람직하고, 대기 중의 산소나 수증기를 투과하지 않는 재료로 제작하거나, 이와 같은 재료로 이루어지는 보호막을 그 표면에 코팅하는 것이 바람직하다.

집광렌즈(202)는 단면이 구면 또는 그것에 근사한 볼록형상의 국면을 가지고 형성되고, 임의의 배치로 기판 위에 배치된다. 집광렌즈(202)의 형상이나 기판 위의 배열은 발광원과의 관계로 적절하게 설계할 수 있으나, 여기서는 렌티큘러형 렌즈로 하였다. 렌즈(202)는 유리기판(201) 위에 2P법에 의하여 수지 렌즈를 전사한 것으로, 기체 재질은 굴절률 1.5의 붕규산 유리, 렌즈 재질은 굴절률 1.5의 아크릴계 UV 경화수지, 렌티큘러 렌즈의 곡률 반경을 45 ㎛, 렌즈 정점위치로부터 기체 이면까지의 두께를 120 ㎛로 하였다(도 7a).

이 시트의 이면(평활면)에 스퍼터링법에 의하여 렌티큘러 렌즈 정점 바로 밑에 폭 10 ㎛의 직선형상 ITO 투명전극 패턴(209)을 형성하였다. 또한 이 투명전극 패턴의 사이에 폭 5 ㎛의 간극을 거쳐 폭 50 ㎛의 띠형상의 제 2 투명전극 패턴(210)을 형성하였다. 투명전극층(210) 의 두께는 30 nm으로 하였다(도 7b). 또한 진공증착법에 의하여 일렉트로루미네센스 발광층(205)을 형성하였다. 발광층(205)의 구조는 실시형태 1과 동일하다. 또한 하부전극(206)으로서 AL 층을 50 nm 적층하였다(도 7c). 제일 마지막에 발광부의 보호층을 겸한 절연층(207)으로서 산화실리콘을 200 nm적층하였다(도 7d).

이와 같이 제작한 소자에 도 6에 나타내는 바와 같이 소자에 전력을 공급하는 전원부(215)와, 발광층(205)의 상하전극(204, 206)의 각 패턴부(209, 210)와 전원부(215), 컨트롤부(216)를 연결하는 배선부 및 각 배선부의 결선을 변환하여 전력을 분배하는 컨트롤부(216)를 부가하였다.

이상과 같이 구성한 조명장치(200)를 다음과 같이 동작시켜 그 출사광을 상세하게 평가하였다.

(a) 하면 전극(206)과 상면 전극(204)의 세선형상 패턴부(209, 210)에 전압을 인가하여 소자를 발광시켰다. 발광상태를 광학현미경에 의하여 관찰한 바, 발광영역은 상부 세선형상 패턴의 바로 밑부분만인 것이 확인되었다. 또한 발광층 (205)에서 발생한 광이 집광시트(213)를 거쳐 외부로 출사된 출사광의 각도 휘도의존성을 측정한 바, 집광시트 법선방향을 0도 하여 0도 방향의 휘도가 최대가 되고, 또한 렌티큘러 렌즈의 렌즈(202)와 직교하는 방향에 대해서는 ± 20도 이상의 각도범위에서 휘도가 0도 방향의 휘도에 비하여 1/10 이하가 되어 협시야각 특성이 확인되었다.

(b) 하면 전극(206)과 상면 전극(204)의 세선형상·띠형상 모든 전극 패턴부 (209, 210)에 통전하여 소자를 발광시켰다. 발광상태를 광학현미경에 의하여 관찰한 바, 소자의 거의 전면이 발광하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 발광층(205)에서 발생한 광이 집광시트(213)를 거쳐 외부로 출사된 출사광의 각도 휘도 의존성을 측정한 바, 집광시트 법선방향을 0도로 하고, ± 80도의 각도범위에서 휘도는 거의 똑같게 되어 광시야각 특성이 확인되었다.

이상과 같이 간이한 조작에 의하여 시야각 변환이 가능한 조명장치를 얻었다.

(발명의 실시형태 3)

<발광층을 적층>

도 8에 실시형태 3에 관한 조명장치의 구조의 모식도를 나타낸다. 또한 도 9a ~ 도 9d는 그 제조공정을 설명하는 모식도이다.

도 8에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 조명장치(300)는 투명기체 (301) 위에 집광효과를 가지는 렌즈(302)가 배치된 집광시트부(313)와 발광부재와 각 부를 접합하는 접착층으로 구성된다. 집광시트부(313)는 유리기판의 상면에 광투과 성 수지로 이루어지는 구면형상 렌즈를 가지고 있다. 집광시트(313)의 제조방법은 실시형태 1과 동일한 방법을 사용하였다.

렌즈형상은 렌즈 직경 75 ㎛, 렌즈 높이 16 ㎛이고, 세밀 충전 배치로 렌즈간 피치는 80 ㎛ 이다. 렌즈형상과 기판 두께의 설계에 의하여 마이크로 렌즈의 집광영역은 유리기판의 이면에서 약 직경 20 ㎛의 영역으로 되어 있다.

이어서 집광시트(313)의 렌즈를 형성한 면과 반대측의 면에 인듐-주석산화막으로 이루어지는 투명도전층(303)을 증착법에 의하여 형성하였다. 투명도전층 (303)의 두께는 30 nm로 하였다. 또한 투명도전막(303) 위에 진공증착에 의하여 아크릴계 수지로 이루어지는 투명유기절연막(304)을 30 nm 적층하였다. 이 투명유기절연층(304)의 상기 유리기판 렌즈의 정점 바로 밑에 에칭법에 의하여 직경 20 ㎛의 개구부(312)를 형성하고, 투명도전층(303)을 노출시켰다(도 9a).

또한 진공증착법에 의하여 일렉트로루미네센스 발광층(305)을 형성하였다. 발광층(305)의 구조는 실시형태 1과 동일하게 하였다. 또한 진공증착법에 의하여 인듐-주석산화막으로 이루어지는 투명도전층(306)을 형성하였다. 투명절연층 (307)을 진공증착법에 의하여 50 nm 적층하였다(도 9b). 또한 인듐-주석산화막으로 이루어지는 투명도전층(308)을 증착법에 의하여 형성하였다. 투명도전층(308) 의 두께는 30 nm로 하였다. 또한 진공증착법에 의하여 일렉트로루미네센스 발광층(309)을 100 nm의 두께로 형성하였다. 제일 마지막에 하부 전극으로서 AL 층 (310)을 50 nm 적층하고(도 9c), AL 층(310) 위에 하부 절연층(311)을 적층하였다(도 9d).

이와 같이 작성한 조명장치(300)를 이하와 같이 동작시키고, 그 출사광을 상세하게 평가하였다.

(a) 제 1 상면 전극(303)과 제 1 하면 전극(306)에 전압을 인가하고 소자를 발광시켰다. 발광상태를 광학현미경에 의하여 관찰한 바, 발광영역은 집광시트 렌즈(302)의 정점 바로 밑의 직경 20 ㎛ 영역뿐인 것이 확인되었다. 또한 발광층(305)에서 발생한 광이 집광시트(313)를 거쳐 외부로 출사된 출사광의 각도 휘도의존성을 측정한 바, 집광시트 법선방향을 0도로 하여 0도 방향의 휘도가 최대가 되고, 또한 렌티큘러 렌즈의 렌즈와 직교하는 방향에 대해서는 ± 20도 이상의 각도범위에서 휘도가 0도방향의 휘도에 비하여 1/10 이하가 되어 협시야각 특성이 확인되었다.

(b) 제 2 상면 전극(308)과 제 2 하면 전극(310) 사이에 전압을 인가하여 소자를 발광시켰다. 발광상태를 광학현미경에 의하여 관찰한 바, 소자의 거의 전면이 발광하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 발광층(305)에서 발생한 광이 집광시트(313)를 거쳐 외부로 출사된 출사광의 각도 휘도 의존성을 측정한 바, 집광시트 법선방향을 0도로 하여 ± 80도의 각도범위에서 휘도는 거의 똑같아져 광시야각 특성이 확인되었다.

이상과 같이 전력을 공급하는 전극을 변환하는 것만의 간이한 조작에 의하여 시야각 변환이 가능한 조명장치(300)를 얻었다.

본 실시형태 3에서 제 1 발광층(305)은 전극을 절연층에 의하여 패터닝함으로써 미소 발광영역을 형성하였으나, 전극에 패터닝을 실시하지 않고 새도우 마스 크 등을 이용하여 발광층 그 자체를 패터닝함으로써 미소 발광영역을 형성하여도 좋다.

본 실시형태 3에서 제 1 발광층(305)과 제 2 발광층(309)의 적층순서는 반대이어도 좋다.

본 실시형태 3에서 제 1 발광층(305)의 발광영역을 집광렌즈 바로 밑의 원형 미소영역, 제 2 발광층(309)의 발광영역을 발광층 전면으로 하였으나, 각 층(305, 309)의 발광영역의 형상·위치·면적은 이것에 한정되는 것이 아니라, 원하는 시야각 특성에 따라 임의로 구성할 수 있다.

본 실시형태의 특징은 다른 실시형태에 비하여 발광영역의 형상·위치·면적을 자유롭게 설계할 수 있는 것이다. 구체적으로는 실시형태 1, 2에서는 적어도 각 전극의 패터닝분리하는 절연영역이 존재하여 이 영역을 발광시킬 수 없다. 이것에 대하여 본 실시형태 3에서는 전극 패터닝형상에 의하여 발광영역의 형상·위치·면적이 제한되는 일이 없기 때문에, 원하는 시야각 특성에 따른 발광영역의 설계가 가능하게 된다.

(발명의 실시형태 4)

<전극 적층>

도 10은 실시형태 4에 관한 조명장치의 모식도, 도 11은 조명장치의 제조공정을 나타내는 모식도이다.

도 10에 나타내는 바와 같이 본 실시형태 4의 조명장치(400)는 투명기체(401) 위에 집광효과를 가지는 렌즈(402)가 배열된 집광시트(413)와, 이 투명기 체(401)의 렌즈(402)가 형성된 면의 반대측의 면에 일체로 형성된 발광부로 구성된다.

집광시트부(413)는, 유리기판의 상면에 광투과성 수지로 이루어지는 마이크로 렌즈를 가지고 있다. 렌즈형상은 렌즈 직경 75 ㎛, 렌즈 높이 16 ㎛ 이고, 세밀 충전 배치로 렌즈간 피치는 80 ㎛로 하였다. 집광시트부의 제조방법은 실시형태 1과 동일한 방법을 사용하였다. 실시형태 1과 마찬가지로 집광시트(413)의 소요의 부분에 발광부재와의 위치 맞춤을 위한 얼라인먼트 마크를 설치하였다.

발광부재는 200 ㎛의 금속기판(409) 위에 절연층으로서 SiO₂막을 스퍼터링법으로 형성한 후, 또한 스퍼터링법에 의하여 알루미늄 전극층(408)을 작성하였다. 절연층의 두께는 200 nm, 전극(408)의 두께는 100 nm로 하였다. 또한 진공증착법에 의하여 유기발광층(407)을 적층하였다. 발광층(407)의 구조는 실시형태 1과 동일하게 하였다.

발광층(407)의 위에 마스크 패턴을 사용하여 개구부를 가지는 ITO 투명전극층(406)을 적층하였다(도 11a). 유기발광층(407)의 상면은 개구부영역에서 노출하게 되고, 개구부 이외의 영역은 ITO에 의하여 덮힌다. 개구부의 형상은 직경 30 ㎛의 원형으로 하고, 그 배치는 피치 80 ㎛의 세밀 충전으로 하였다.

또한 이 위에서 유기절연층(405)을 적층한 후, 포토리소그래피법에 의하여 절연층(405)에 개구부를 형성하였다(도 11b). 개구부의 형상은 직경 20 ㎛의 원형으로 하여 그 중심이 상기 전극층 개구부 중심과 일치하도록 위치맞춤하였다. 또 한 이 위에서 ITO 투명전극층(404)을 100 nm 적층하였다(도 11c). 제일 마지막에 집광시트(413)측과 발광부측의 얼라인먼트 마크 패턴을 이용하여 양자를 투명접착재료(403)에 의하여 고정하였다(도 11d).

이와 같이 작성한 조명장치(400)를 이하와 같이 동작시키고, 그 출사광을 상세하게 평가하였다.

(a) 하면 전극(408)과 제 1 상면 전극(404)에 전압을 인가하여 소자를 발광시켰다.

발광상태를 광학현미경에 의하여 관찰한 바, 발광영역은 직경 약 20 ㎛의 원형부가 피치 80 nm의 세밀 충전 배치로 되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한 발광부에서 발생한 광이 집광시트부분을 거쳐 외부로 출사된 광의 각도 휘도 분포를 측정한 바, 집광시트 법선방향을 0도로 하여 0도방향의 휘도가 최대가 되고 또한 ± 20도 이상의 각도범위에서 휘도가 0도방향의 휘도에 비하여 1/10 이하가 되어 협시야각 특성이 확인되었다.

(b) 하면 전극(408)과 제 1, 제 2 상면 전극(404, 406)에 전압을 인가하여 소자를 발광시켰다. 발광상태를 광학현미경에 의하여 관찰한 바, 발광영역은 소자의 대략 전면인 것이 확인되었다. 또한 발광부에서 발생한 광이 집광시트를 거쳐 외부로 출사된 광을 휘도계에 의하여 측정한 바, 집광시트의 법선방향을 0도로 하여 ± 80도의 각도범위에서 휘도는 대략 똑같아져 광시야각 특성이 확인되었다.

또한 본 실시형태 4에서는 하면 전극을 1층으로 하고, 상면 전극을 2층으로 나누는 구성으로 하였으나, 하면 전극을 2층으로 하고, 상면 전극을 1층으로 하여도 좋다. 이 경우의 소자구성을 도 12에 나타낸다. 도 12에 나타내는 바와 같이 이 경우의 조명장치(500)에서는 1층의 상면 전극(504)에 대하여 하면 전극(506, 508)이 설치되어 있다.

본 발명에 의하면, 광시야각 동작과 협시야각 동작에 대응할 수 있는 조명장치 및 표시장치를 제공할 수 있다.

Claims

복수의 렌즈가 광투과성 기체 위에 배열된 광학시트와,

당해 광학시트에 대향하고, 면적이 다른 복수의 발광영역이 형성되는 발광부와,

복수의 상기 발광영역의 발광상태/비발광상태를 변환하는 제어부를 구비하고,

면적이 더욱 좁은 상기 발광영역은, 복수의 상기 렌즈의 광축 근방에 형성되고,

면적이 더욱 넓은 상기 발광영역은, 복수의 상기 렌즈 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 1항에 있어서,

발광부는, 발광층과, 상기 발광층을 사이에 두는 한 쌍의 전극을 가지는 일렉트로루미네센트 소자인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 2항에 있어서,

상기 전극은, 패터닝에 의하여 복수로 분리되고,

상기 제어부는, 각 패터닝된 전극에 개별로 전력을 공급함으로써, 상기 발광상태/비발광상태를 변환하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 3항에 있어서,

상기 복수의 전극은, 상기 발광층의 상부에 배치된 상부전극과, 상기 발광층의 하부에 배치되고 상기 상부전극의 패턴형상과 배치가 다른 하부전극을 가지고,

상기 제어부는, 상기 상부전극과 하부전극의 교차부분에 배치된 발광영역을 발광시키는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 4항에 있어서,

상기 상부전극과 상기 하부전극은, 선형상 또는 직사각형상으로 패터닝되고, 상기 발광층을 사이에 두고 격자형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 2항에 있어서,

상기 발광층은, 각 층에서의 발광영역의 면적 및 위치가 다른 복수의 발광층을 가지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 2항에 있어서,

상기 발광층은, 동일한 기판 위에 적층 일체화된 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 1항에 있어서,

상기 광학시트는, 상기 렌즈와 상기 광투과성 기체가 접착 일체화된 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광부는, 상기 광투과성 기체의 상기 렌즈가 배열된 면에 대하여 대향한 대향면에 설치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 1항에 기재된 조명장치를 구비한 것을 특징으로 하는 표시장치.