JP2008218174A - 照明装置、照明付き計器、照明付き表示装置および照明付き時計 - Google Patents

Abstract

【課題】観察者と被照射体との間に配置されて使用される照明装置であって信頼性を向上可能な照明装置、および当該照明装置を有した照明付き計器等を提供することである。
【解決手段】照明装置５０は、透光性基板６０上に複数の発光素子部１００とそれぞれの発光素子部１００に電力を供給する電力供給部７００とを含む。発光素子部１００は発光層と発光層の一方側に遮光層を有する。電力供給部７００は互いに独立した複数の電力供給系統７０−１，７０−２を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、照明付き計器、照明付き表示装置、および照明付き時計に係り、特に観察者と被照射体との間に配置されて使用される照明装置、ならびに当該照明装置を有した照明付き計器、照明付き表示装置、および照明付き時計に関する。

反射型の液晶表示装置には、外光が不十分な環境下での使用のために、液晶パネルを前面から照らすフロントライト装置を有するものがある。また、このフロントライト装置に用いられる照明装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を有したものがある（特許文献１，２参照）。この照明装置は液晶パネルの前面に対向配置され、上記有機ＥＬ素子は例えば格子状に発光するように形成されている。

特開２００６−１５４４０２号公報 特開２０００−２６７０９７号公報

観察者と被照射体との間に配置されて被照射体を照明するという使用形態に鑑みれば、上記照明装置は、液晶表示装置だけでなく、種々の用途への適用が考えられる。各種用途において、照明すべき最中に照明装置全体が消灯してしまう不具合は好ましくない場合がある。

本発明の目的は、観察者と被照射体との間に配置されて使用される照明装置であって信頼性を向上可能な照明装置を提供すること、ならびに当該照明装置を有した照明付き計器、照明付き表示装置、および照明付き時計を提供することである。

本発明に係る照明装置は、透光性基板上に複数の発光素子部とそれぞれの前記発光素子部に電力を供給する電力供給部と、を備え、前記発光素子部は発光層と前記発光層の一方側に遮光層を有し、前記電力供給部は互いに独立した複数の電力供給系統を含むことを特徴とする。上記構成によれば、一部の電力供給系統に不具合が生じた場合であっても、残りの電力供給系統によって、照明が可能である。このため、信頼性の高い照明装置を提供することができる。

また、同一の電力供給系統に接続された前記複数の発光素子部は平面的に分散して配置されていることが好ましい。上記構成によれば、一部の電力供給系統に不具合が生じた場合であっても、残りの電力供給系統によって、被照射体を面状に照明することが可能である。このため、信頼性の高い照明装置を提供することができる。

また、隣接する前記発光素子部の間に設けられた絶縁層をさらに備え、前記絶縁層によって前記複数の電力供給系統のうちの少なくとも一部が互いに絶縁されていることが好ましい。上記構成によれば、簡便に電源供給系統を複数にすることができる。

本発明に係る照明付き計器は、前記照明装置を備えることを特徴とする。上記構成によれば、計器について照明機能の信頼性を向上可能である。

本発明に係る照明付き表示装置は、前記照明装置を備えることを特徴とする。上記構成によれば、表示装置について照明機能の信頼性を向上可能である。

本発明に係る照明付き時計は、前記照明装置を備えることを特徴とする。上記構成によれば、時計について照明機能の信頼性を向上可能である。

以下に、本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。

図１に、実施の形態に係る照明装置５０を説明する模式図を示す。照明装置５０は被照射体と観察者との間に配置されて使用される装置であり、観察者は照明装置５０を通して被照射体を観察する。

照明装置５０は、透光性基板６０と、複数の発光素子部１００と、当該複数の発光素子部へ電力を供給する、すなわち各発光素子部１００へ電力を供給する電力供給部７００とを含んでいる。

透光性基板６０は、例えばガラス板等で構成可能である。ここでは、透光性基板６０の主面が長方形の場合を例示するが、当該基板６０の形状はこれに限られるものではない。透光性基板６０の一方の主面側に、複数の発光素子部１００および電力供給部７００が設けられている。

発光素子部１００は互いに間隔をあけて透光性基板６０に分散して設けられている。換言すれば、複数の発光素子部１００は透光性基板６０の主面の平面視において平面的に配列されている（二次元配列されている）。このため、照明装置５０によれば、被照射体は面状に照らされる。ここでは、複数の発光素子部１００が透光性基板６０の長辺および短辺に平行に整列してマトリクス配列された場合を例示する。但し、発光素子部１００の配列形態は、この例示に限られるものではない。なお、透光性基板６０の長辺および短辺を「基板長辺」および「基板短辺」とそれぞれ表現することにする。

なお、基板短辺に平行に配列された発光素子部１００の各列を「発光素子部列１１０」と呼ぶことにする。例示の配列では、複数の発光素子部列１１０がこれらの列１１０に交差する（ここでは直交する）方向に並んでいる。なお、隣接する発光素子部列１１０のピッチは例えば２００μｍである。但し、発光素子部１００の配列は、当該例示に限られるものではない。例えば、発光素子部列１１０を基板長辺に平行に構成することも可能である。

各発光素子部１００は、薄膜発光素子、例えば有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を利用して構成可能である。ここでは、全ての発光素子部１００が同じ色、例えば白色（Ｗ）を発光する場合を例示する。発光素子部１００の例は後述する。

電力供給部７００は、配線７２，７４，７６，７８を含んでいる。配線７６は、ここでは２本在り、それぞれを区別する場合は符号７６−１，７６−２を用いることにする。また、配線７８は、ここでは２本在り、それぞれを区別する場合は符号７８−１，７８−２を用いることにする。

配線７２，７４は対を成して発光素子部列１１０のそれぞれに設けられており、各発光素子部列１１０において配線７２，７４間に発光素子部１００が並列接続されている。図示の例では、配線７２，７４は基板短辺に平行に延伸している。配線７２はそれぞれ、発光素子部１００の配置範囲を越えて一方の基板長辺側へ延伸し、発光素子部１００の配置範囲の外側の周辺領域において配線７６に接続されている。また、これに対して、配線７４はそれぞれ、発光素子部１００の配置範囲を越えて他方の基板長辺側へ延伸し周辺領域において配線７８に接続されている。換言すれば、配線７６から各配線７２が分岐し、配線７８から各配線７４が分岐している。

配線７６は、図示の例では、周辺領域に配置されており、基板長辺に平行に延伸し一方の基板短辺付近に一端が設けられている。当該一端を介して配線７６には電源４０からプラス（＋）電位が供給される。配線７８は、図示の例では、周辺領域に配置されており、基板長辺に平行に延伸し上記一方の基板短辺付近から当該基板短辺に平行に延伸し、配線７６の上記一端付近に一端が設けられている。配線７８の当該一端を介して配線７８には電源４０からマイナス（−）電位が供給される。

なお、図中では配線７２，７４，７６，７８を直線状に例示しているが、これらの配線７２，７４，７６，７８の形状（平面パターン）はこれに限られるものではない。例えば、局所的に屈曲した形状であってもよい。また、配線７６，７８の上記一端の配置位置は上記の例示に限られるものではない。

照明装置５０では、２本の配線７６において、第１の配線７６−１は図中左から奇数番目の発光素子部列１１０の配線７２と接続され、第２の配線７６−２は図中左から偶数番目の発光素子部列１１０の配線７２と接続されている。また、２本の配線７８において、第１の配線７８−１は奇数番目の発光素子部列１１０の配線７４と接続され、第２の配線７８−２は偶数番目の発光素子部列１１０の配線７４と接続されている。なお、配線７６−１，７６−２，７８−１，７８−２の配列順序は図示の例に限られるものではない。

このため、照明装置５０では、第１の配線７６−１と、奇数番目の発光素子部列１１０に接続された配線７２，７４と、第１の配線７８−１とによって、奇数番目の発光素子部列１１０中の各発光素子部１００へ電力を供給する第１の電力供給系統７０−１が構成されている。また、第２の配線７６−２と、偶数番目の発光素子部列１１０に接続された配線７２，７４と、第２の配線７８−２とによって、偶数番目の発光素子部列１１０中の各発光素子部１００へ電力を供給する第２の電力供給系統７０−２が構成されている。このとき、当該構成によれば、２つの電力供給系統７０−１，７０−２は互いに独立している。なお、各電力供給系統７０−１，７０−２を区別しない場合には符号７０を用いることにする。

すなわち、複数の発光素子部１００は２つの電力供給系統７０−１，７０−２に分散して設けられており、同一の電力供給系統７０に接続された複数の発光素子部１００は平面的に分散している。

配線７２，７４は、発光素子部１００の配置範囲に配置されているので、いずれも透光性導電材料で構成することが好ましく、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等で構成可能である。配線７２，７４を透光性の導電材料で構成することによって、発光素子部１００から出射し被照射体で反射した光をより多く観察者側へ導くことが可能である。すなわち、透過率が向上する。

配線７６，７８も透光性導電材料で構成することが可能であり、これによれば透過率が向上する。また、配線７６，７８を周辺領域に配置する場合には、透過率への影響が小さいと考えられるので、遮光性の導電材料で配線７６，７８を構成することも可能である。例えば銅（Ｃｕ）等の金属を適用可能である。銅等の金属によれば、ＩＴＯ等よりも導電率が高いので、電力損失を低減することができる。すなわち、照明装置５０の消費電力を低減することができる。

図２に、発光素子部１００およびその付近の拡大平面図を示す。また、図３に、図２中の３−３線における断面図を示す。ここでは、発光素子部１００が有機ＥＬ素子を含んで構成される場合を例示する。また、発光素子部１００からの出射光Ａが透光性基板６０を通して取り出される構造（いわゆるボトム・エミッション（bottom emission）型）を例示する。

発光素子部１００は、透光性基板６０の上記一方主面の側に、陽極７２ａと、発光層１６０と、陰極１７０と、遮光層１７２とを含んでいる。

陽極７２ａは、各発光素子部１００の位置に局所的に設けられており、ここでは透光性基板６０の上記主面上に配置されている。発光層１６０は、陽極７２ａ上に配置されている。陽極７２ａは例えばＩＴＯ、ＩＺＯ等で構成可能である。発光素子部１００では、配線７２の一部を利用して陽極７２ａが構成されている。すなわち、発光層１６０は配線７２の一部上に配置されており、配線７２は発光層１６０との接触部分において陽極７２ａを構成している。発光層１６０は例えば正孔輸送層と有機発光層と電子輸送層とが積層された構成を有し、当該各層の材料によって発光層１６０での発光色が規定される。ここでは、全ての発光素子部１００について発光層１６０が同じ材料、例えば白色（Ｗ）を発光する材料で構成されている場合を例示する。なお、発光層１６０の上記各層は公知の各種材料を適用可能であり、ここでは詳細な説明は省略する。

陰極１７０は、発光層１６０上と配線７４上とを覆って配置されている。これにより、発光層１６０と配線７４とが接続されている。陰極１７０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で構成され、マグネシウム−銀合金（Ｍｇ−Ａｇ合金）、リチウム−アルミニウム合金（Ｌｉ−Ａｌ合金）、マグネシウム−インジウム合金（Ｍｇ−Ｉｎ合金）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等で構成することも可能である。

陰極１７０は、発光層１６０での発光に対して遮光層として機能することが好ましい。これによれば、発光層１６０での発光が透光性基板６０とは反対側すなわち観察者側へ出射されるのを防止することができる。例えば上記例示の材料によれば、陰極１７０を遮光層として機能させることが可能である。

また、陰極１７０は、発光層１６０での発光に対して反射層として機能することが好ましい。これによれば、発光層１６０での発光が透光性基板６０側へ反射され、発光素子部１００からの出射光Ａの強度（または光量）を相対的に大きくすることができる。例えば上記例示の材料によれば、陰極１７０を反射層として機能させることが可能である。

遮光層１７２は、陰極１７０上に配置されており（図３参照）、陰極１７０の全体に重なっている（図２参照）。遮光層１７２は、発光層１６０での発光が陰極１７０を透過して観察者に観察されるのを防止する。また、遮光層１７２は、外光が陰極１７０で反射して観察者に観察されるのを防止し、この意味においては反射防止層として機能する。遮光層１７２は、例えば酸化クロム、黒色顔料を含有した各種樹脂等によって構成可能である。この例示の材料によれば、上記の遮光機能と反射防止機能との両方を実現可能である。

照明装置５０は、図３に示すように、透光性基板６０の上記一方主面の側に、絶縁層１５４と、封止層１７４とを含んでいる。

絶縁層１５４は、陰極１７０と透光性基板６０との間、隣接する発光素子部１００の間等に設けられている。絶縁層１５４は、透光性の絶縁材料、例えば酸化シリコンで構成可能である。絶縁層１５４は単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。

ここで、図４に配線７２と配線７６との交差部分（図１中の破線の円で囲んだ部分を参照）の断面図を示す。なお、図４には配線７２の延伸方向に直交する断面を図示している。上記のように２本の配線７６は上記一方の基板長辺付近に集められており、それぞれ所定の配線７２に接続されている。このため、配線７２と配線７６とに交差が生じうる。当該交差部分では、絶縁層１５４を層間絶縁膜として利用することによって、配線７２，７６を絶縁している。これにより、簡便に電源供給系統を複数にすることができる。配線７２，７６間の絶縁層１５４は、交差部分ごとに設けてもよいし、複数の交差部分にわたって設けてもよい。また、配線７８と配線７４との交差部分（図１中の破線の円で囲んだ部分を参照）についても同様である。

封止層１７４は、発光素子部１００、配線７２，７４，７６，７８等を覆っている。封止層１７４は、透光性の絶縁材料、例えば低温プロセスによる窒化シリコン、エポキシ系等の各種樹脂等によって構成可能である。封止層１７４は単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。

なお、封止層１７４上に透光性基板をさらに配置して、当該基板と透光性基板６０とによって発光素子部１００等を挟む構成にしてもよい。

図１には説明のために電源４０を図示しているが、電源４０を含めて照明装置５０を構成することも可能である。電源４０の出力端は、照明装置５０の配線７６−１，７６−２，７８−１，７８−２に接続されている。これにより、電源４０からの出力は照明装置５０の各電力供給系統７０−１，７０−２へ供給される。なお、発光素子部１００は有機ＥＬ素子を利用しているので、供給電力量は、供給電流量に対応する。

照明装置５０全体としての出射光すなわち照明光は、各発光素子部１００の出射光Ａの集合によって構成される。照明装置５０では互いに独立した電力供給系統７０が２系統あるので、一方の電力供給系統７０に不具合が生じた場合であっても、残りの電力供給系統７０によって、照明が可能である。このため、照明装置として高い信頼性が得られる。また、第１の電力供給系統７０−１に接続された発光素子部１００は平面的に分散しており、第２の電力供給系統７０−２に接続された発光素子部１００についても同様である。このため、一方の電力供給系統７０に不具合が生じた場合であっても、残りの電力供給系統７０によって、被照射体を面状に照明することが可能である。この点においても、照明装置として高い信頼性が得られる。

図５に、照明装置５０を各種の機器３０に適用した照明付き機器２００を説明する模式図を示す。機器３０は、例えば計器、表示装置、時計等で構成可能であり、本体部３２と表示部３４とを含んでいる。

計器の例として速度計、燃料計、電圧計、電流計、圧力計、流量計等が挙げられる。計器は、例えば電気テスターのようにそれ単体で使用可能なものであってもよいし、例えば自動車、電車等の車両に装備される速度計等のように各種の装置・設備に組み込まれて使用されるものであってもよい。計器の本体部３２とは、計測を行う機構等が相当する。計器の表示部３４とは、計測結果等の情報を表示する計器盤が相当する。計器の表示部３４における表示形式は例えば、指針による形式であってもよいし、数値を文字、数字、記号、図形等で表示する形式であってもよい。

表示装置の例として液晶表示装置、電気泳動表示装置、プラズマディスプレイ装置等が挙げられ、自発光型と非自発光型とのいずれであってもよい。表示装置の表示部３４とは、動画、静止画、文字、数字、記号、図形等の各種情報が表示される表示面が相当する。表示装置の本体部３２とは、上記表示面を構成する画素、当該画素を駆動する回路等が相当する。

時計の例として腕時計、置き時計、掛け時計等が挙げられる。時計には、時刻を示すものだけでなく、時間を計るもの（いわゆるストップ・ウオッチ等）も含まれるものとする。時計の本体部３２とは、計時機構等が相当する。時計の表示部３４とは、時刻等の情報を表示する部分が相当し、例えばアナログ時計の文字盤が相当する。時計の表示部３４における表示形式は例えば、指針による形式であってもよいし、数値を文字、数字、記号、図形等で表示する形式であってもよい。

照明装置５０は、表示部３４に対向配置されている。これにより、照明装置５０の照明光Ｃによって、表示部３４が照明される。すなわち、表示部３４が被照射体に相当する。観察者は照明装置５０を通して表示部３４を観察する（矢印Ｐを参照）。なお、図５では照明装置５０が表示部３４から離して配置される場合を例示しているが、照明装置５０を表示部３４に接触させて配置してもよい。

照明装置５０を有した照明付き機器２００によれば、照明機能の信頼性を向上可能である。

上記ではボトム・エミッション型の発光素子部１００を例示したが、いわゆるトップ・エミッション（top emission）型の発光素子部を照明装置５０に適用することも可能である。トップ・エミッション型では、透光性基板６０とは反対側から、発光素子部の出射光Ａが取り出される。このため、トップ・エミッション型の照明装置５０は、封止層１７４を被照射体に向けて配置される。以下に、トップ・エミッション型の発光素子部１０２を例示する。

図６に発光素子部１０２を説明する断面図を示す。発光素子部１０２は、遮光層１７２と、反射層１７６と、配線７２を利用した陽極７２ａと、発光層１６０と、陰極１７０とを含んでいる。なお、上記発光素子部１００と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明はここでは省略する。

遮光層１７２は、発光素子部１０２では、透光性基板６０上に配置されている。遮光層１７２上に反射層１７６が配置されている。配線７２は反射層１７６上を通って延伸し、配線７４は遮光層１７２上を通って延伸している。発光素子部１０２の遮光層１７２は絶縁性材料で構成される。

反射層１７６は、発光層１６０での発光を透光性基板６０とは反対側へ反射する。これにより、発光素子部１０２からの出射光Ａの強度を相対的に大きくすることができる。反射層１７６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｍｏ（モリブデン）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等で構成可能である。

反射層１７６は、発光層１６０での発光に対して遮光層として機能することが好ましい。これによれば、反射層１７６によって、または、遮光層１７２との組み合わせによって、遮光性能を向上させることが可能である。上記例示の材料によれば、遮光機能を実現可能である。

陽極７２ａを兼ねた配線７２はＩＴＯ等で形成され、配線７２による陽極７２ａ上に発光層１６０が配置されている。発光層１６０上と配線７４上とにわたって陰極１７０が配置されている。陰極１７０は遮光層１７２の配置範囲内に配置されている。発光素子部１０２では、発光層１６０での発光を陰極１７０を通して取り出すため、陰極１７０は透光性を有して構成されている。上記に例示した陰極材料についても例えば層厚の制御によって透光性膜を構成することは可能である（いわゆる半透過膜）。

上記では電力供給系統７０が２系統である場合を例示したが、当該電力供給系統７０の数はこれに限られるものではない。

また、発光素子部１００等を、有機ＥＬ素子に替えて、無機ＥＬや発光ダイオード（ＬＥＤ）等の他の発光素子で構成することも可能である。

また、上記では各発光素子部１００等がドット状である場合を例示した。これに対して、例えば、一対の配線７２，７４に対して設けられた複数の発光素子部１００等を繋げることによって、ライン状（線状）の発光素子部を形成してもよい。

また、照明装置５０は例えば書類等の上に載せることによって当該書類等を照らす場合にも利用可能である。

実施の形態について、照明装置を説明する模式図である。 実施の形態について、発光素子部を説明する平面図である。 図２中の３−３線における断面図である。 実施の形態について、照明装置を説明する断面図である。 実施の形態について、照明付き機器を説明する模式図である。 実施の形態について、発光素子部の第２例を説明する断面図である。

符号の説明

５０ 照明装置、６０ 透光性基板、７０，７０−１，７０−２ 電力供給系統、１００，１０２ 発光素子部、１５４ 絶縁層、１６０ 発光層、１７２ 遮光層、２００ 照明付き機器、７００ 電力供給部。

Claims (6)

1. 透光性基板上に複数の発光素子部とそれぞれの前記発光素子部に電力を供給する電力供給部と、を備え、
   前記発光素子部は発光層と前記発光層の一方側に遮光層を有し、
   前記電力供給部は互いに独立した複数の電力供給系統を含む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、
   同一の電力供給系統に接続された前記複数の発光素子部は平面的に分散して配置されていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
   隣接する前記発光素子部の間に設けられた絶縁層をさらに備え、
   前記絶縁層によって前記複数の電力供給系統のうちの少なくとも一部が互いに絶縁されていることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置を備えることを特徴とする照明付き計器。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置を備えることを特徴とする照明付き表示装置。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置を備えることを特徴とする照明付き時計。

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