(57)【要約】【課題】主目的は、有機ＥＬ素子を光源とする照明装置において、簡素な構成により、輝度の均一化と光量低下防止を図ることができる照明装置を提供すること。【解決手段】透明電極、発光層を含む有機層、および、反射電極を透明性の基板の第１の側に積層して有機ＥＬ素子を構成するとともに、当該基板の他方の側であって前記有機ＥＬ素子に対応して、半円柱形状のレンズを設けたことを特徴とする照明装置。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極、発光層を含む有機層、および、反射電極を透明性の基板の第１の側に積層して有機ＥＬ素子を構成するとともに、当該基板の他方の側であって前記有機ＥＬ素子に対応して、半円柱形状のレンズを設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
透明電極、発光層を含む有機層、および、反射電極を積層してなる複数の有機ＥＬ素子を、透明性の基板の第１の側に所定の間隙を以て配列せしめるとともに、前記基板の第２の側であって前記有機ＥＬ素子に対応して、複数の半円柱形状のレンズを設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
前記半円柱形状のレンズは、断面がフレネル形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記半円柱形状のレンズは、基板と一体的に構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の照明装置を光源として画像表示を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光層を含む有機ＥＬ素子を光源とする照明装置、および、当該照明装置を液晶パネルの光源として用いる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スポットライト等の照明装置、あるいは、光の透過率を制御して画像を表示する液晶表示装置の照明装置は、端部に光源を備えた導光板からの光を所定方向に揃えて光の利用効率を向上させている。
【０００３】
近年、面状自発光、高速応答性、等の多くのメリットを有する有機ＥＬ素子が注目され、照明装置の光源として用いる研究開発が進められている。
【０００４】
また、そのような有機ＥＬ素子を有する照明装置を液晶表示装置の光源とする（実際の光源は有機ＥＬ素子であるが、照明装置が液晶表示装置を構成する一手段であり、また、液晶表示部の照明を行う機能からみると、当該照明装置は液晶表示装置における光源と言うことができる）液晶表示装置についても各種提案がなされている。
【０００５】
有機ＥＬ素子は、一般に発光層を含む有機層（蛍光性有機化合物を含む有機化合物からなる薄膜）を陽極と陰極とで挟んだ構成を有し、当該電極間に電流を供給することにより発光する素子である。
【０００６】
従って、このような薄膜の有機ＥＬ素子を光源として利用すると、装置の薄型化、軽量化を図ることができる。
【０００７】
ところで、面光源装置の構成の１つとして、透明性の基板上に有機ＥＬ素子を所定間隔を以て配列（このような櫛歯状の形態を、ストライプ状という）してなる構成が知られている。
【０００８】
図５は、そのような従来の照明装置の構成を示す模式図である。
図において、照明装置１００は、基板１０１上に、第１電極１０２、発光色を呈する有機層１０３、第２電極１０４を積層して有機ＥＬ素子を形成するとともに、封止板１０５、シール剤１０７、光拡散層１１０等を図示の如く備えてなり、前記有機ＥＬ素子を所定間隔で配列することにより、複数の発光部（発光領域）を形成するように構成してある。
【０００９】
より具体的には、前記第２電極１０４をストライプ状の２つの電極で構成するとともに、交互に位置する構成とし、かつ、それぞれの第２電極に対応した有機層１０３の発光波長を一方を青色、他方を橙色として同時に発光させ、前記光拡散層１１０を透過させることにより白色化している。
【００１０】
また、２つの電極に挟時された有機層１０３の発光波長を、例えば、一方の有機層１０３の発光波長を青色、他方の有機層１０３の発光波長を橙色として同時に発光させ、拡散層１１０により２つの波長の光を拡散透過させることにより白色化する構成としてある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２３１９９２号公報（特に、段落番号００１４乃至００１６、図１、図２）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成においては、発光部（発光領域）がストライプ状であり、従って、発光領域間は非発光領域となるために、拡散層による光の拡散が不十分な場合には、光の射出面において均一な輝度を得ることができない。
【００１３】
また、前記拡散層での拡散の度合いを増して輝度の均一化を図ろうとすると、前記拡散層を介しての射出光量が低下してしまう。
【００１４】
いずれにせよ、所定面内において輝度のバラツキがある照明装置を、例えば、液晶表示装置のバックライトとして利用すると、画像の表示品質の低下を招くことになる。
【００１５】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、主たる目的は、有機ＥＬ素子を光源とする照明装置において、簡素な構成により、輝度の均一化と光量低下防止を図ることができる照明装置を提供することにあり、他の目的は、そのような照明装置を光源とすることにより、表示品質の低下を抑制できる液晶表示装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は下記の構成によって達成することができる。
【００１７】
（１）透明電極、発光層を含む有機層、および、反射電極を透明性の基板の第１の側に積層して有機ＥＬ素子を構成するとともに、当該基板の他方の側であって前記有機ＥＬ素子に対応して、半円柱形状のレンズを設けたことを特徴とする照明装置。
【００１８】
（２）透明電極、発光層を含む有機層、および、反射電極を積層してなる複数の有機ＥＬ素子を、透明性の基板の第１の側に所定の間隙を以て配列せしめるとともに、前記基板の第２の側であって前記有機ＥＬ素子に対応して、複数の半円柱形状のレンズを設けたことを特徴とする照明装置。
【００１９】
（３）前記半円柱形状のレンズは、断面がフレネル形状であることを特徴とする前記（１）または前記（２）に記載の照明装置。
【００２０】
（４）前記半円柱形状のレンズは、基板と一体的に構成してあることを特徴とする前記（１）乃至前記（３）のいずれか１つに記載の照明装置。
【００２１】
（５）前記（１）乃至前記（４）のいずれか１つに記載の照明装置を光源として画像表示を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる実施の形態について、以下、図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、有機ＥＬ素子の基本的な構成を説明するための模式図である。
図中、１は有機ＥＬ素子で、ガラス等の透明性の基板１０上に、透明電極（陽極）１１、発光層を含む有機層（有機化合物薄膜）１２、および、反射電極（陰極）１３をこの順序で積層した構成を有する。
【００２４】
前記基板１０はガラス、プラスチックなどの光透過率が７０％以上の透明性の基板で、例えば、ガラス、石英等のソリッド基板、あるいは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等のフレキシブル基板が適用できる。
【００２５】
前記透明電極１１は、例えば、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、金、酸化錫、酸化亜鉛等の導電材料からなり、仕事関数が４ｅＶ以上で透過率が６０％以上の材料で構成することが好ましい。
【００２６】
前記有機層１２は、発光層を含む数ｎｍ〜μｍの有機化合物または錯体の単層または複数層で形成することができ、フッ化リチウム層や無機金属塩の層、または、それらを含有する層が任意の位置に配置されていてもよい。
【００２７】
前記反射電極１３は、アルミニウム、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、銀、カルシウム等の金属材料からなり、仕事関数が４ｅＶ未満で、反射率が７０％以上の材料で呼応制することが好ましい。
【００２８】
本発明における有機ＥＬ素子１とは、前記透明電極１１と前記反射電極１３に電源１５を接続することにより供給される電流によって、前記有機層１２を構成する少なくとも１層以上の発光層において電子および正孔が結合し、蛍光または燐光に由来して発光する素子である。
【００２９】
前記有機ＥＬ素子１の発光は、発光層から前記透明電極１１を透過してＺ方向に面状に射出する。
【００３０】
なお、前記有機ＥＬ素子１は、透明電極１１と反射電極１３の位置を入れ替えたトップエミッション構造としても良い。
【００３１】
また、有機化合物は、水分や大気中の酸素による劣化が激しいため、窒素等の不活性ガスの雰囲気下において基板１０上で金属管やガラス管等により有機層１２を覆って封止し、外部雰囲気から遮蔽するのが一般的であるが、封止膜は図では省
略してある。
【００３２】
次に、本発明に係わる照明装置の第１の実施の形態を、模式図である図２を用いて以下に説明する。
【００３３】
なお、以後の図において、図番が前の図面に示す部材と同じ部材（手段）については同一の参照番号を付すこととする。
【００３４】
図において、照明装置３は、透明性の基板１０の第１の側に設けた有機ＥＬ素子１と、前記基板１０の第２の側（発光面側）に設けた、レンズ３００を有するレンズシート３０を備えている。
【００３５】
具体的には、透明電極１１、有機層１２、および、反射電極１３を積層して構成した複数の有機ＥＬ素子１を所定の間隙を以て配列（ストライプ状）するとともに、前記有機ＥＬ素子１のそれぞれに対応するように、一体的に形成した複数の半円柱形状のレンズ３００を、基板１０を挟んで位置づけてある。
【００３６】
本実施の形態における前記透明電極１１または反射電極１３はいずれか一辺において電気的に繋がった共通電極としての形態を持っているが、個々の有機層に対応した電極の構成としてもよく、本願においては、いずれの形態においても、これら一対の透明電極１１と反射電極１３は有機層を挟んで積層されていると呼称する。
【００３７】
また、前記レンズ３００は前記有機ＥＬ素子１の発光領域（有機層１２の面積と同義）よりも大きな対向領域（半円形状のレンズにおける平面部の領域を指す）を有し、かつ、前記レンズ３００と前記有機ＥＬ素子１の幅方向における中心は整合している。
【００３８】
前記レンズシート３０は、ポリスチレンやポリエチルメタクリレート等の樹脂やガラス等の透明性の材料からなる。
【００３９】
また、上述から理解されるように、断面が凸レンズとなっているレンズ３００の焦点距離近傍に有機ＥＬ素子１の発光面が位置すべく、前記レンズ３００と前記有機ＥＬ素子１とを対応して設けてあるので、当該有機ＥＬ素子１の発光光は前記レンズ３００により光量が均一化され、方向Ｗに向けて面状に射出する。
【００４０】
有機ＥＬ素子は、形成時に微小異物が混入するなどして電極間が短絡しやすい状態になっていると、発光の際に必要な適正電流が得られずに発光不良を起こしてしまう不具合がある。
【００４１】
その対応策として、基板１０と略同面積に有機層１２、反射電極１３を重ねて全面発光をさせる態様とせずに、本実施の形態の如く、ストライプ状にして小面積の発光面とすれば、発光不良を低減することが可能となる。
【００４２】
このように、照明装置に係わる第１の実施の形態においては、全体としてストライプ状の光源を構成する各々の有機ＥＬ素子１とレンズシート３０とを重ねた構成を以て、異物による発光不良を低下させ、十分な拡散が図れるので、射出される光の光量の低下もなく、射出面領域内における輝度を均一にすることができる。
【００４３】
なお、上記の構成においては、基板１０上の有機ＥＬ素子１の数、すなわち、光源の数が複数である場合を示したが、その数は仕様に応じて適宜決定できるものであり、また、単数であっても良い。
【００４４】
また、前記基板１０とレンズシート３０、実質的にはレンズ３００とを一体形成（一体的に構成）することにより部品数を減少せしめることが可能であり、この場合には、照明装置の低コスト化に寄与することができる。
【００４５】
次に、本発明に係わる照明装置の第２の実施の形態を図３に示す。
図３は、照明装置の断面を示す模式図であり、照明装置３は、第１の実施の形態と同様な関係を持っており、透明な基板１０の第１の側に有機ＥＬ素子１を、また、前記基板１０の第２の側にレンズシート３０を備えている。
【００４６】
前記レンズシート３０は、ポリスチレンやポリエチルメタクリレート等の樹脂やガラス等の透明性の材料からなり、断面が半円柱形状である当該レンズシート３０の表面に断面が複数のフレネル状の溝を長手方向（図２に示す半円柱形状のレンズの長手方向と同じ方向を指す）に設けて形成したフレネルレンズ３０３を有する光学シートである。このような断面が略円弧状のフレネルレンズの形状も、本願に言う半円柱形状に包含される。
【００４７】
前記フレネルレンズは、焦点距離が同じならば破線で示した凸レンズと比較して平べったいレンズであるので、照明装置３としての厚さ方向を薄型化できる。
【００４８】
このような構成により、有機ＥＬ素子１の発光光は、フレネルレンズ３０３を通過する際に面状に拡がり、方向がＷの方向に向けられた均一な面状光となって射出される。
【００４９】
本実施の形態においては、光源である有機ＥＬ素子が１つである場合を例として説明したが、図３の如く、大きいサイズで形成したフレネルレンズに対して、小さなサイズの有機ＥＬ素子をストライプ状に配列することもでき、また、フレネルレンズと有機ＥＬ素子とを、第１の実施の形態におけるレンズと有機ＥＬ素子との関係と同様に同数設ける構成としてもよく、いずれの場合にも、射出される光の光量および射出領域面ないにおける輝度を均一化しやすく、照明装置の薄型化を可能とする。
【００５０】
なお、基板１０とフレネルレンズ３０３とを一体的に構成（一体形成）することにより、照明装置をさらに薄型化することができる。
【００５１】
次に、本発明の第１、第２の実施の形態の照明装置をバックライトとして利用する液晶表示装置の構成を以下に説明する。
【００５２】
図４は、本発明に係わる透過型の液晶表示装置の模式図である。
図において、液晶表示装置５は、照明装置３、拡散シート６、プリズムシート８および、液晶表示部５０を有し，当該液晶表示部５０は、第１偏光板５３、第１基板５４、液晶層５５、第２基板５６、カラーフィルタ５７、第２偏向板５８等を備えている。
【００５３】
照明装置３から射出された光は、拡散シート５１に入射して拡散され、プリズムシート８により指向性が強められて液晶５０に向かう。
【００５４】
前記液晶表示部５０においては、外部からの画像情報に基づいて、前記第１および第２基板５４、５６上に設けられたトランジスタ（不図示）により前記液晶層５５の微小セル毎に電圧が印可され、前記第１および第２偏向板５３、５８で振動方向が規制された光の透過量が制御される。
【００５５】
規制された光はカラーフィルタ５７の色に応じて観察され、画像情報に応じたカラー画像が表示される。
【００５６】
斯様に、本発明に係わる照明装置を、液晶表示装置のバックライトとして利用すると光量低下が少なく、輝度も均一化されているので、画像品質が向上する。
【００５７】
ここで、本発明の照明装置を液晶表示装置のバックライトとして利用するときは、発光色を白色とする必要があるが、白色化の手段としては、（１）Ｒ、Ｇ、Ｂ等の異なる３つの波長の有機ＥＬ素子をストライプ状にそれぞれ設ける。（２）Ｙ、Ｂ等の異なる２つの波長の有機ＥＬ素子をストライプ状にそれぞれ設ける。（３）１つの有機ＥＬ素子内の発光層で異なる３つの波長を発光させる。（４）１つの有機ＥＬ素子内の発光層で２つの異なる波長を発光させる等の方法が挙げられる。
【００５８】
【発明の効果】
簡素な機構により、光量低下を防止でき、輝度の均一化が可能な照明装置、および、液晶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】有機ＥＬ素子の基本的な構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明に係わる照明装置の第１の実施の形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係わる照明装置の第２の実施の形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係わる透過型の液晶表示装置の模式図である。
【図５】従来の照明装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１  有機ＥＬ素子
３  照明装置
３０  レンズシート
３００  レンズ
３０３  フレネルレンズ
５  液晶表示装置
５０  液晶表示部
６  拡散シート
８  プリズムシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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