DE602004000452T2

DE602004000452T2 - Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung und diese umfassende Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE602004000452T2
Application number: DE602004000452T
Authority: DE
Inventors: c/o K. K. Toyota Jidoshokki Yoshifumi Kato
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: KR20050043678A; KR100702879B1; CN1614479A; US7104665B2; US20050111085A1; JP2005142002A; DE602004000452D1; TWI249969B; TW200520606A; EP1530075B1; EP1530075A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung und eine die selbe aufnehmende Anzeigevorrichtung.
Anzeigevorrichtungen, welche Licht emittierende Vorrichtungen und eine transparente Elektrode umfassen, wie beispielsweise organische Elektrolumineszenzvorrichtungen, verwenden im Allgemeinen Indiumzinnoxid (ITO) oder Zinkoxid (ZnO) für die transparente Elektrode.
Da die zuvor beschriebenen transparenten Elektroden jedoch keine ausreichend hohe Leitfähigkeit aufweisen, ist die Widerstandsfähigkeit bzw. der spezifische Widerstand bei einem Bereich in der Nähe eines Kontaktanschlusses und diejenige bzw. derjenige bei einem Bereich weit entfernt von dem Kontaktanschluss signifikant verschieden, so dass ein unterschiedlicher elektrischer Strom resultiert. Dadurch wird die Ungleichmäßigkeit bei der Luminanz der Lichtemission zwischen Bereichen verursacht, da die Luminanz von der Menge eines von den Elektroden zugeführten elektrischen Stroms abhängig ist.
Daher stellte die japanische Patentoffenlegungsschrift 2002-156623 eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung zur Verfügung, welche mit einer Hilfselektrode an der transparenten Elektrode für ein Verfahren des Steuerns der Ungleichmäßigkeit in der Luminanz ausgestattet ist.
Da jedoch die Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein nichttransparentes Material für die Hilfselektrode verwendete, musste die Hilfselektrode in den Bildelementen des Flüssigkristalls entsprechenden Regionen angeordnet werden. Eine derartige Beschränkung hinderte die ausreichende Beseitigung der Ungleichmäßigkeit bei der Luminanz. Zudem war eine präzise Technik erforderlich, um die Hilfselektrode akkurat anzuordnen, damit sie den Bildelementen entspricht. Die Schwierigkeit bei dem Vorgang verursachte eine Verminderung des Ertrags.
Die WO 98/17083 zeigt in 1B eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung, welche ohne Verwendung von Hilfselektroden eine Gleichmäßigkeit in der Luminanz erzielen kann, und eine die selbe aufnehmende Anzeigevorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Um das zuvor Genannte zu erzielen, umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung ein transparentes Substrat, eine Bereichslicht emittierende Vorrichtung und zumindest einen Kontaktanschluss zur Zufuhr elektrischer Energie zu der Bereichslicht emittierenden Vorrichtung. Die Bereichslicht emittierende Vorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine Dünnfilmschicht mit einer Emissionsschicht, und eine über dem transparenten Substrat gebildete zweite Elektrode, zur Emission von durch das transparente Substrat transmittierten bzw. durchgelassenen Lichts. Ferner sind eine Vielzahl von Lichtstreubauteilen mit dem transparenten Substrat auf eine derartige Weise zur Verfügung gestellt, dass die Dichte der Streubauteile proportional zu dem Abstand von dem Kontaktanschluss zunimmt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst eine Bereichsbeleuchtungsvorrichtung ein transparentes Substrat, ein über dem transparenten Substrat gebildetes Bereichslicht emittierendes Element und einen Kontaktanschluss. Die Bereichsbeleuchtungsvorrichtung emittiert durch das transparente Substrat Licht.
Das Bereichslicht emittierende Element umfasst eine erste Elektrode, welche transparent ist, eine Dünnfilmschicht, welche eine Emissionsschicht umfasst, und eine zweite Elektrode. Das transparente Substrat ist mit Lichtstreubauteilen auf eine Weise ausgestattet, dass sie proportional zu dem Abstand von dem Kontaktanschluss dichter werden. Da die Lichtbauteile mit zunehmender Entfernung des Bereichs von dem Kontaktanschluss dichter angeordnet sind, tritt der wesentliche Anteil des Lichts bei Winkeln ein, welche nicht geringer als der kritische Winkel sind, und es wird an der Licht emittierenden Fläche einer Totalreflexion unterzogen, was die Bereiche betrifft, welche sich in der Nähe des Kontaktanschlusses befinden. Das Licht wird dann durch das transparente Substrat geführt.
Andererseits fällt in Bereichen, welche von dem Kontaktanschluss weit entfernt sind, der wesentliche Teil des Lichts auf das transparente Substrat bei Winkeln ein, welche nicht geringer als der kritische Winkel sind, und erreicht die Lichtstreubauteile. Der optische Pfad wird dann geändert (gestreut), so dass der Einfallswinkel an der Licht emittierenden Fläche kleiner als der kritische Winkel ist, so dass es ermöglicht wird, dass das Licht durch die Licht emittierende Fläche austritt.
Es sei erwähnt, dass ein Teil des Lichts, welcher in das transparente Substrat bei nicht geringeren Winkeln als dem kritischen Winkel eingetreten ist und dann durch die Lichtstreubauteile abgelenkt wurde, so dass es auch nicht geringere Winkel als den kritische Winkel aufweist, an der Licht emittierenden Fläche einer Totalreflexion unterzogen werden kann. Jedoch kann der optische Pfad des abgelenkten Lichts dann erneut geändert werden, so dass es einen kleineren Winkel als den kritischen Winkel aufweist, da das Licht in dem Fall, bei welchem es mittels Reflektionen an der Seitenfläche, Einfallsfläche und der Licht emittierenden Fläche des transparenten Substrats durch das transparente Substrat geführt wird, oder bei dem Fall, bei welchem das Licht erneut in das Licht emittierende Element eintritt und zu dem transparenten Substrat zurückkehrt, so dass es durch das transparente Substrat geführt wird, erneut durch das Lichtstreubauteil abgelenkt wird. In diesem Fall kann das Licht aus der Licht emittierenden Fläche austreten.
Dementsprechend ist, während die Luminanz in Bereichen in der Nähe des Kontaktanschlusses hoch ist, die Lichtextraktionseffizienz im Vergleich zu den Bereichen niedriger, welche sich von dem Kontaktanschluss weiter entfernt befinden, da die Dichte von Lichtstreubauteilen geringer ist. Andererseits ist, während die Luminanz in den sich von dem Kontaktanschluss weiter entfernt befindenden Bereichen gering ist, die Lichtextraktionseffizienz im Vergleich zu den Bereichen in der Nähe des Kontaktanschlusses aufgrund den vergleichsweise dichteren Lichtstreubauteilen höher.
Als ein Ergebnis kann eine ungleichmäßige Luminanz ohne eine Verwendung von Hilfselektroden unterbunden werden. Hier bedeutet „in der Nähe des Kontaktanschlusses", dass die kürzeste Entfernung bzw. Abstand zu dem Kontaktanschluss gering ist, und „weit von dem Kontaktanschluss entfernt" bezeichnet, dass die kürzeste Entfernung zu dem Kontaktanschluss lang ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Lichtstreubauteile innerhalb des transparenten Substrats angeordnet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Lichtstreubauteile an dem transparenten Substrat angeordnete konvexe oder konkave Abschnitte auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Lichtextraktionseffizienz abhängig von den an der Licht emittierenden Fläche angeordneten Konvexitäten oder Konkavitäten geändert werden, so dass die ungleichmäßige Luminanz ohne eine Verwendung von Hilfselektroden unterbunden werden kann. Es sei erwähnt, dass der Zeitpunkt zur Bildung der Lichtbauteile an dem transparenten Substrat entweder vor oder nach einer Bildung der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung an dem transparenten Substrat liegen kann. Dementsprechend kann, wenn die Lichtstreubauteile nach einer Bildung des Licht emittierenden Elements zur Verfügung gestellt werden, die Form der Lichtstreubauteile entworfen werden, oder es können die Positionen, bei welchen die Lichtstreubauteile gebildet werden, in Übereinstimmung mit den Lichtemissions- oder Lichtextraktionseigenschaften des Licht emittierenden Elements oder der Beleuchtungsvorrichtung eingestellt bzw. angepasst werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Bereichslicht emittierende Element eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Bereichsbeleuchtungsvorrichtung zur Hinterleuchtung eines lichtdurchlässigen oder halblichtdurchlässigen Bildanzeigefelds Verwendung finden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die ungleichmäßige Luminanz im Vergleich zu den herkömmliche Beleuchtungsvorrichtungen verwendenden Anzeigevorrichtungen unterbunden werden. Das Bildanzeigefeld kann ein Flüssigkristallanzeigefeld sein.
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit der beiliegenden Zeichnung am besten verstanden werden. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des lichtdurchlässigen Typs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 einen schematischen Querschnitt des optischen Pfads in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des lichtdurchlässigen Typs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3(a) eine schematische Draufsicht einer organischen Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3(b) eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie 3B-3B von 3(a);
3(c) eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie 3C-3C von 3(a);
3(d) eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie 3D-3D von 3(a);
4(a) eine schematische Ansicht der Anordnung einer ersten Elektrode, eines Kontaktanschlusses und eines Kontaktanschlusses einer über einem transparenten Substrat gebildeten zweiten Elektrode;
4(b) eine schematische Ansicht der Anordnung einer zweiten Elektrode und eines Kontaktanschlusses; und
5 eine schematische Querschnittsansicht einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des lichtdurchlässigen Typs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei welchem die Bereichsbeleuchtungsvorrichtung der Erfindung zur Hinterleuchtung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des passiven lichtdurchlässigen Typs Verwendung findet.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 1 des lichtdurchlässigen Typs ein für ein Bildanzeigefeld des lichtdurchlässigen Typs verwendetes Flüssigkristallfeld 2 und eine als eine Beleuchtungsvorrichtung verwendete organische Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung 3.
Das passive Matrixflüssigkristallfeld 2 kann ein beliebiger Typ von herkömmlich bekannten Typen sein, welches ein erstes transparentes Substrat 5, ein zweites transparentes Substrat 6 und eine zwischen dem ersten transparenten Substrat 5 und dem zweiten transparenten Substrat 6 gehaltene Flüssigkristallschicht 9 umfasst.
An der äußeren Oberfläche des ersten und zweiten transparenten Substrats 5 und 6 sind Polarisierungsplatten 11 angeordnet.
An einer die Flüssigkristallschicht 9 kontaktierenden Oberfläche des ersten transparenten Substrats 5 sind eine Vielzahl von Farbfiltern 10 in parallelen Streifen angeordnet. ITO-Elektroden 7 sind auf eine ähnliche Weise und parallel zu den Farbfiltern 10 gebildet.
Eine Vielzahl von streifenförmigen Gegenelektroden 8 sind parallel an einer Oberfläche des zweiten transparenten Substrats 6 gebildet, welche die Flüssigkristallschicht 9 kontaktieren, so dass sie orthogonal zu den streifenförmigen Farbfiltern 10 und den ITO-Elektroden 7 sind.
Der Flüssigkristall 9 ist dann zwischen den ITO-Elektroden 7 und den Gegenelektroden 8 platziert. Das erste transparente Substrat 5 und das zweite transparente Substrat 6 sind durch ein nicht in den Figuren gezeigtes Dichtungsmittel in einem Zustand abgedichtet, bei welchem der Abstand zwischen dem Substrat gleichförmig gehalten wird. Dementsprechend bilden die ITO-Elektroden 7 und die Gegenelektroden 8 Bildelemente bei den sich überkreuzenden Abschnitten, bei welchen sich die Elektroden überlappen, durch Einlegen des Flüssigkristalls 9. Die Bildelemente sind in einer Matrix angeordnet.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die organische Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung 3 das transparente Substrat 12, die als das Bereichlicht emittierende Element verwendete organische Elektrolumineszenzvorrichtung 4 und den Kontaktanschlussabschnitt 100.
Das transparente Substrat 12 kann aus einem beliebigen Material gebildet werden, so lange wie das Substrat für zumindest einen Teil von sichtbaren Strahlen lichtdurchlässig sein kann und das Lichtstreubauteil 13 konfigurieren kann. Beispielsweise kann ein Glassubstrat, ein transparentes Harzsubstrat, oder ein aus Harz angefertigtes transparentes und flexibles Substrat Verwendung finden. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Glassubstrat verwendet.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das transparente Substrat 12 die Licht emittierende Fläche 17 und die der Licht emittierenden Fläche 17 gegenüberliegende Einfallsfläche 18.
Die Lichtstreubauteile 13 zur Streuung des Lichts sind, wie in 3(c) und 3(d) gezeigt, in den Bereichen in der Nähe des Kontaktanschlusses 104 einer Kathode und des Kontaktanschlusses 106 einer Anode auf eine nicht dichte Weise angeordnet (linke Seite der 3(c) und 3(d)). Die Lichtstreubauteile 13 sind in den von dem Kontaktanschluss 104 der Kathode und dem Kontaktanschluss 106 der Anode weit entfernt liegenden Bereichen auf eine dichte Weise angeordnet (rechte Seite der 3(c) und 3(d)). Mit anderen Worten sind die Lichtstreubauteile mit zunehmendem Abstand bzw. Entfernung des Bereichs von dem Kontaktanschluss 100 dichter angeordnet.
Es sei erwähnt, dass der Begriff „Streuen" bei der vorliegenden Erfindung sowohl Reflektion als auch Brechung umfasst.
Die Lichtstreubauteile 13 können eine beliebige Form haben, so lange sie den optischen Pfad des die Lichtstreubauteile 13 erreichenden Lichts ändern können. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind sphärische Harztröpfchen mit einem von Glas verschiedenen Brechungsindex in dem Glassubstrat 12 zur Verfügung gestellt.
Die organische Elektrolumineszenzvorrichtung 4 ist durch eine Schichtung der ersten Elektrode 14, einer als die Dünnfilmschicht verwendeten organischen Dünnfilmschicht 15 und der zweiten Elektrode 16 in dieser Reihenfolge von dem Substrat 12 gebildet.
Für die erste Elektrode 14 können vorzugsweise Metalle mit einer großen Austrittsarbeit (nicht geringer als 4eV), Legierungen, leitfähige Verbindungen und Mischungen davon Verwendung finden. Beispiele der Elektrodenmaterialien sind Metalle, wie beispielsweise Gold (Au) und transparente oder halbtransparente Materialien mit einer elektrischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupferjodit (CuI), ITO, Zinnoxid (SnO₂) und Zinkoxid (ZnO). Die Elektrode kann durch Bilden von Dünnfilmen durch Verfahren, wie beispielsweise Dampfablagerung und Sprühen dieser Elektrodenmaterialien, hergestellt werden.
Die organische Dünnfilmschicht 15 kann entweder eine einzelne Schicht einer Emissionsschicht, oder eine vielschichtige Struktur sein, welche zumindest eine Schicht einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer Lochinjektionstransportschicht, einer Lochblockierschicht, einer Elektroninjektionsschicht, einer Elektrontransportschicht und einer Elektronblockierschicht, und der Emissionsschicht umfasst.
Die organische Dünnfilmschicht 15 des ersten Ausführungsbeispiels ist eine Mehrschichtstruktur, bei welcher die Lochinjektionsschicht, die Lochtransportschicht, die Emissionsschicht, die Elektrontransportschicht und die Elektroninjektionsschicht geschichtet sind. Um bei der Emissionsschicht der organischen Dünnfilmschicht 15 weißes Licht zu emittieren, sind eine Rotlichtemissionsschicht, eine Grünlichtemissionsschicht und eine Blaulichtemissionsschicht laminiert bzw. geschichtet.
Für das Elektrodenmaterial der zweiten Elektrode 16 können Metalle mit einer kleinen Austrittsarbeit (geringer als 4eV) Legierungen, leitfähige Verbindungen und Mischungen davon Verwendung finden. Beispiele derartiger Elektrodenmaterialien umfassen Natrium, eine Natriumkaliumlegierung, Magnesium, Lithium, eine Magnesium/Kupfermischung Al/(Al₂O₃), Indium und seltene Erdmetalle. Die zweite Elektrode 16 kann durch Bilden von Dünnfilmen durch Verfahren, wie beispielsweise eine Dampfablagerung und ein Sprühen dieser Elektrodenmaterialien, hergestellt werden.
Es sei erwähnt, dass die organische Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung 4 durch einen aus Siliziumnitrid (SiN_x) gebildeten Schutzfilm bedeckt ist, auch wenn dies nicht in den Figuren gezeigt ist.
4(a) zeigt schematisch die Anordnung der über dem transparenten Substrat 12 gebildeten ersten Elektrode 14, des Kontaktanschlusses 104 und des Kontaktanschlusses 106a. Die erste Elektrode 14 und die Kontaktanschlüsse 104 und 106a sind durch Entfernen eines Abschnitts der über dem transparenten Substrat 12 gebildeten ersten Elektrode gemustert. Der Kontaktanschluss 104 wird, wie in 4(a) gezeigt, anschließend nach der ersten Elektrode 14 gebildet, und der Kontaktanschluss 106a wird getrennt von dem Kontaktanschluss 104 gebildet.
4(b) zeigt schematisch die Anordnung der zweiten Elektrode 16 und des Kontaktschlusses 106b. Um Kurzschlüsse zwischen der ersten Elektrode 14 und der zweiten Elektrode 16 zu verhindern, wird die zweite Elektrode 16 mit einem kleineren Bereich als die organische Dünnfilmschicht 15 gebildet.
Die zweite Elektrode 16 wird derart gebildet, dass der aus dem selben Material wie die erste Elektrode 14 gebildete Kontaktanschluss 106a mit dem Kontaktanschluss 106b in Zusammenhang steht. Dementsprechend bildet der Abschnitt, bei welchem die Kontaktanschlüsse 106a und 106b überlappen, den Kontaktanschluss 106 der zweiten Elektrode.
Als Nächstes wird der Betrieb bzw. die Operation der zuvor beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung 1 des lichtdurchlässigen Typs unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wird zwischen den Elektroden der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung 4 eine Spannung angelegt, wird von der Emissionsschicht in der organischen Dünnfilmschicht 15 weiß gefärbtes Licht emittiert. Der Hauptanteil des Lichts ist auf das transparente Substrat 12 gerichtet.
Die Emissionsschicht der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist in eine ebene Form gebildet. Mit anderen Worten kann die Bereichslicht emittierende Vorrichtung als äquivalent zu einer Lichtquelle behandelt werden, welche aus einer Gruppe einer Vielzahl von in einer Ebene angeordneten, kleinen Licht emittierenden Bereichen bzw. Regionen gebildet ist. Dementsprechend tritt Licht in die Einfallsfläche 18 in verschiedenen Richtungen ein, da sich die von jedem kleinen Licht emittierenden Bereich bzw. Region emittierten Lichtstrahlen radial von dem kleinen Licht emittierenden Bereich ausbreiten.
Ist das transparente Substrat 12 der eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung 4 verwendenden organischen Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung 3 nicht mit den Lichtstreubauteilen 13 ausgestattet, tritt das Folgende auf. Das Licht, welches in das Innere des transparenten Substrats 12 mit einem nicht geringeren Winkel als dem kritischen Winkel eintritt, welcher durch den Brechungsindex von Glas und demjenigen von Luft bestimmt wird, und wenn es die Licht emittierende Fläche 17 erreicht, tritt nicht aus dem transparenten Substrat 12 aus, da es einer Totalreflexion an der Licht emittierenden Fläche 17 unterzogen wird. Auch wenn das Licht Reflektionen an den Flächen des transparenten Substrats 12 unterzogen wird, oder wenn das Licht wieder in die organische Elektrolumineszenzvorrichtung 4 eintritt, ändert sich der Einfallswinkel an der Licht emittierenden Fläche 17 nicht. Daher wird das Licht innerhalb des transparenten Substrats 12 oder innerhalb der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung 4 gedämpft, da das Licht nach wiederholten Reflexionen an der Licht emittierenden Fläche 17 und der Einfallsfläche 18 niemals nach außen extrahiert werden wird.
Als Nächstes wird der optische Pfad des Lichts bei dem Fall beschrieben, bei welchem die Lichtstreubauteile 13, wie zuvor beschrieben, in dem transparenten Substrat 12 angeordnet sind.
Wie in 2 gezeigt, tritt das aus der Emissionsschicht emittierte Licht in das transparente Substrat 12 ein. Von dem in das Innere des transparenten Substrats 12 eingetretenen Licht wird das in das Substrat 12 mit einem nicht geringeren Winkel als dem kritischen Winkel eingetretene Licht bei Erreichen der Licht emittierenden Fläche ohne Eintreten in das Lichtstreubauteil an der Schnittstelle zwischen dem transparenten Substrat und der Atmosphäre (Licht emittierenden Fläche 17) einer Totalreflexion unterzogen. Der wesentliche Teil des Lichts wird durch das transparente Substrat 12 geführt.
Von dem durch das transparente Substrat 12 geführten Licht wird das auf das Lichtstreubauteil 13a einfallende Licht (das durch Pfeil A in 2 angezeigte Licht) gestreut, so dass sich der optische Pfad ändert, damit der Einfallswinkel an der Licht emittierenden Fläche 17 kleiner als der kritische Winkel ist. Dann wird das Licht von der Licht emittierenden Fläche 17 in Richtung auf das Flüssigkristallfeld 2 emittiert.
Von dem in das transparente Substrat 12 mit einem nicht geringeren Winkel als der kritische Winkel eingetretenen Licht gibt es Licht, welches in das Lichtstreubauteil 13d eingetreten ist (das durch den Pfeil C in 2 angezeigte Licht), und es wird gestreut, so dass es den Pfad ändert, damit es einen Einfallswinkel an der Licht emittierenden Fläche 17 aufweist, der kleiner als den kritische Winkel ist. Dann wird das Licht von der Licht emittierenden Fläche 17 in Richtung auf das Flüssigkristallfeld 2 emittiert.
Hier umfasst die organische Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 3 gezeigt, die Lichtstreubauteile 13, welche mit größer werdender Entfernung bzw. Abstand von dem Kontaktanschluss 100 dichter angeordnet sind. Es wird nämlich der Hauptanteil des in das transparente Substrat 12 in der Nähe des Kontaktanschlusses 100 mit einem nicht geringeren Winkel als dem kritischen Winkel eingetretenen Lichts an der Licht emittierenden Fläche 17 einer Totalreflexion unterzogen und durch das transparente Substrat 12 geführt. Andererseits erreicht der Hauptanteil des Lichts, welches in das transparente Substrat 12 bei einem von dem Kontaktanschluss 100 weit entfernten Abschnitt mit einem nicht geringeren Winkel als dem kritischen Winkel eingetreten ist, das Lichtstreubauteil 13 und die Richtung wird derart geändert, dass der Einfallswinkel an der Licht emittierenden Fläche 17 kleiner als der kritische Winkel ist (gestreut), und es wird von der Licht emittierenden Fläche 17 des transparenten Substrats 12 emittiert.
Es sei erwähnt, dass von dem Licht, welches das transparenten Substrat 12 mit einem nicht größeren Winkel als dem kritischen Winkel eingetreten ist, der Winkel eines Teils des in das Lichtstreubauteil 13b eingetretenen Lichts abgelenkt bzw. abgefälscht wird, so dass es einen nicht geringeren Winkel als den kritischen Winkel aufweist, und an der Licht emittierenden Fläche einer Totalreflexion unterzogen werden kann. Jedoch kann der optische Pfad des abgelenkten Lichts dann erneut geändert werden, so dass es einen kleineren Winkel als den kritischen Winkel aufweist, da das Licht in dem Fall, bei welchem es durch das transparente Substrat mittels Reflektionen an der Seitenfläche, der Einfallsfläche und der Licht emittierenden Fläche des transparenten Substrats geführt wird, oder in dem Fall, bei welchem das Licht erneut in das organische Elektrolumineszenzelement eintritt und zu dem transparenten Substrat zurückkehrt, damit es durch das transparente Substrat geführt wird, erneut durch ein Lichtstreubauteil abgelenkt wird.
Dementsprechend war die Lichtextraktionseffizienz im Vergleich zu derjenigen eines sich von dem Kontaktanschluss 100 weit entfernt befindenden Abschnitts schlechter, da weniger Lichtstreubauteile 13 angeordnet sind, während die organische Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine hohe Luminanz in dem Bereich bzw. Abschnitt in der Nähe des Kontaktanschlusses 100 aufweist. Andererseits ist, während die Luminanz in dem sich von dem Kontaktabschnitt weit entfernt befindenden Abschnitt gering ist, die Lichtextraktionseffizienz im Vergleich zu dem Abschnitt in der Nähe des Kontaktanschlusses 100 besser, da mehr Lichtstreubauteile 13 angeordnet sind.
Daher kann die Ungleichmäßigkeit bei der Luminanz unterbunden werden.
Das von der Licht emittierenden Fläche 17 des transparenten Substrats 12 emittierte Licht tritt in die Rückseite (die sich entgegengesetzt zu dem Benutzer befindende Seite) des Flüssigkristallfelds 2 ein, und das Licht wird abhängig von jedem als ein Zeichen oder ein Bild insgesamt zu betrachtenden bzw. wahrzunehmenden Bildelement hindurchgelassen oder blockiert.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Lichtstreubauteile in dem transparenten Substrat in den sich von dem Kontaktanschluss weit entfernt befindenden Abschnitten als dichter angeordnet. Dementsprechend weisen die dem Kontaktanschluss nahe gelegenen Abschnitte eine hohe Luminanz und eine schlechtere Lichtextraktionseffizienz auf, und die sich von dem Kontaktanschluss weit entfernt befindenden Abschnitte weisen eine geringe Luminanz jedoch eine exzellente Lichtextraktionseffizienz auf. Folglich kann die Ungleichmäßigkeit bei der Luminanz unterbunden werden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Lichtstreubauteile in dem transparenten Substrat angeordnet. Da die Lichtstreubauteile die Richtung des Lichts so ändern, dass es einen kleineren Einfallswinkel als den kritischen Winkel unter dem Licht aufweist, welches einer Totalreflexion unterzogen wird, wenn die Lichtstreubauteile nicht zur Verfügung gestellt sind, kann das Licht aus dem transparenten Substrat extrahiert werden. Dementsprechend kann die Luminanz im Vergleich zu den nicht mit Lichtstreubauteilen ausgestatteten herkömmlichen Vorrichtungen bei Verwendung der gleichen Energie verbessert werden, und der elektrische Energieverbrauch kann zur Erzielung der gleichen Luminanz verringert werden.
Die organische Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung 53 einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung 50 des passiven lichtdurchlässigen Matrixtyps gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst Lichtstreubauteile 54, welche an der Licht emittierenden Fläche des transparenten Substrats 52 zur Verfügung gestellte Konvexitäten oder Konkavitäten sind, wie in 5 gezeigt. Andere Beschaffenheiten sind gleich denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Das zweite Ausführungsbeispiel stellt die zuvor beschriebenen Vorteile zur Verfügung. Außerdem kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Zeitpunkt zur Anordnung der Lichtstreubauteile an dem transparenten Substrat vor oder nach Bildung des organischen Elektrolumineszenzelements an dem transparenten Substrat liegen. Dementsprechend kann, wenn die Lichtstreubauteile nach Bilden des organischen Elektrolumineszenzelements angeordnet werden, die Form der Lichtstreubauteile und der Ort, bei welchem die Lichtstreubauteile angeordnet werden, derart gestaltet bzw. entworfen werden, dass er den Luminanz- und Lichtextraktionseigenschaften der Beleuchtungsvorrichtung oder dem organischen Elektrolumineszenzelement entspricht.
Es sollte für Fachmänner offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung auf viele andere spezifische Arten ausgeführt werden kann, ohne sich von dem durch die Ansprüche definierten Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen. Insbesondere sollte es verstanden werden, dass die Erfindung durch die folgenden Arten ausgeführt werden kann.
Die Form der in dem transparenten Substrat 12 angeordneten Lichtstreubauteile 13 ist nicht auf sphärisch beschränkt. Es kann eine beliebige andere Form Verwendung finden, so lange sie die Richtung des in die Lichtstreubauteile 13 eintretenden Lichts ändern kann.
Die in dem transparenten Substrat 12 angeordneten Lichtstreubauteile 13 sind nicht auf Tröpfchen beschränkt. Es kann eine beliebige andere Art Verwendung finden, so lange sie die Richtung des in die Lichtstreubauteile 13 eintretenden Lichts ändern kann.
Beispielsweise können Blasen von Inertgas, wie beispielsweise Stickstoffgas, zur Verfügung gestellt sein, oder es können Kratzer gebildet bzw. erzeugt sein, um einen verschiedenen Brechungsindex von anderen Abschnitten zur Verfügung zu stellen. Die Kratzer in dem transparenten Substrat 12 können beispielsweise durch Bestrahlen von Laserlicht auf die Masse des transparenten Substrats 12 gebildet werden.
Die auf der Seite des transparenten Substrats angeordnete erste Elektrode 14 kann als eine Kathode verwendet werden, und die zweite Elektrode 16 kann als eine Anode verwendet werden. In diesem Fall kann der Aufbau bzw. die Struktur der organischen Dünnfilmschicht auch geändert werden, um der Änderung bei den Elektroden zu entsprechen. Beispielsweise kann die organische Dünnfilmschicht 15 ein dreischichtiger Aufbau aus einer Elektroneninjektionsschicht, einer Emissionsschicht und einer Lochinjektionsschicht, oder ein fünfschichtiger Aufbau mit einer Elektroninjektionsschicht, einer Elektrontransportschicht, einer Emissionsschicht, einer Lochtransportschicht und einer Lochinjektionsschicht sein.
Die Verwendung der organischen Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung ist nicht auf ein Hinterleuchten beschränkt, sondern sie kann auch als eine andere Beleuchtungsvorrichtung oder Anzeigevorrichtung Verwendung finden.
In dem Fall, bei welchem die organische Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung eine passive Matrixanzeigevorrichtung ist, ist die erste Elektrode 14 beispielsweise in eine Vielzahl von parallelen Streifen an einer Fläche des transparenten Substrats 12 gebildet. Die organische Dünnfilmschicht ist in eine Vielzahl von parallelen Streifen gebildet, welche sich in einer Richtung senkrecht zu der ersten Elektrode 14 bei einem Zustand erstrecken, bei welchem die organische Dünnfilmschicht 15 durch eine nicht in den Figuren gezeigte isolierende Trennwand getrennt ist. Die zweite Elektrode 16 ist an der organischen Dünnfilmschicht 15 laminiert bzw. geschichtet. Die Bildelemente der Anzeigevorrichtung (Bildelemente oder Unterbildelemente) sind in einer Matrix über dem transparenten Substrat 12 bei den Abschnitten angeordnet, bei welchen sich die erste Elektrode 14 und die zweite Elektrode 16 kreuzen.
Die Position des Kontaktanschlusses 106 der zweiten Elektrode 16 befindet sich nicht notwendigerweise an dem selben Seitenrand des transparenten Substrats, an welchem der Kontaktanschluss 104 der ersten Elektrode 14 angeordnet ist. Der Kontaktanschluss 106 kann auf einer Seite benachbart zu der Seite, an welcher der Kontaktanschluss 104 angeordnet ist, oder der Seite angeordnet sein, welche sich gegenüber von der Seite befindet, auf welcher der Kontaktanschluss 104 angeordnet ist.
Wird die organische Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtung als eine Anzeigevorrichtung verwendet, kann an dem transparenten Substrat ein Farbfilter angeordnet sein.
Die zweite Elektrode 16 kann eine Reflexionsfähigkeit in Bezug auf sichtbare Strahlen aufweisen. Jedoch kann die von dem transparenten Substrat 12 emittierende Lichtintensität in dem Fall einer Verwendung von Reflexion verglichen zu dem Aspekt erhöht werden, welcher kein reflektiertes Licht der zweiten Elektrode 16 verwendet, da das die zweite Elektrode 16 von der organischen Dünnfilmschicht 15 richtende Licht an der zweiten Elektrode 16 reflektiert wird, und von der Seite des transparenten Substrats 12 emittiert wird. Dementsprechend kann eine erforderliche Lichtintensität erlangt werden, auch wenn die Lichtintensität der organischen Dünnfilmschicht 15 reduziert wird, so dass der Energieverbrauch reduziert werden kann.
Die organische Dünnfilmschicht 15 kann eine Schwarz-Weiß-Anzeige oder eine Monochromanzeige sein. Das heißt, wenn die organische Dünnfilmschicht 15 gebildet wird, muss die organische Dünnfilmschicht 15 nicht alle Farben von rot, blau und grün für die fluoreszierenden Farbstoffe umfassen. Die organische Dünnfilmschicht 15 kann nur ein einziges gefärbtes Licht emittieren. In diesem Fall ist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 1 eine Schwarz-Weiß-Anzeige oder eine Monochromanzeige.
Das Flüssigkristallfeld 2 ist nicht auf eine passive Matrix beschränkt, sondern es kann auch eine aktive Matrixansteuerung Verwendung finden. Darüber hinaus ist der Anzeigetyp nicht auf einen lichtdurchlässigen Typ beschränkt, sondern es kann auch ein halblichtdurchlässiger Typ Verwendung finden.
Das Bildanzeigefeld ist nicht auf ein Flüssigkristallfeld beschränkt, so lange es ein Bild durch Durchlassen bzw. Transmission von Licht anzeigen kann, beispielsweise kann eine PLZT Verwendung finden.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann in beliebigen anderen Beleuchtungsvorrichtungen als denjenigen für Hinterleuchtung Verwendung finden. In diesen Fällen kann die Beleuchtungsvorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzbeleuchtungsvorrichtungen 15 auf beiden Seiten des transparenten Substrats 12 gebildet werden. Ferner ist das transparente Substrat bei dem Fall einer Verwendung von anderen Beleuchtungsvorrichtungen als für Hinterleuchtung nicht auf eine ebene Form beschränkt, sondern sie kann eine halbsphärische oder säulenartige Form aufweisen, oder sie kann eine gebogene Fläche, wie beispielsweise eine winkelförmige Form aufweisen.
Statt dem organischen Elektrolumineszenzelement kann eine anorganische Elektrolumineszenzvorrichtung für die Bereichslicht emittierende Vorrichtung Verwendung finden. In diesem Fall kann, während die während einer Lichtemission angelegte Spannung höher als diejenige des organischen Elektrolumineszenzelements sein kann, die Lichtintensität des von der Licht emittierenden Fläche emittierten Lichts erhöht werden, indem das Licht gesteuert wird, welches von der Licht emittierenden Vorrichtung in das transparente Substrat eintritt, und welches aus der Seitenfläche des transparenten Substrats austritt.
Die erste Elektrode 20 kann auch transparent gebildet werden, indem eine extra dünne Metallschicht anstelle einer Verwendung eines transparenten Materials mit Leitfähigkeit Verwendung findet. Der Begriff „besonders dünn" bezeichnet eine Dicke von nicht mehr als 50 nm; und der bevorzugte Bereich liegt zwischen 0,5 nm und 20 nm.
Das Material für den Schutzfilm ist nicht auf Siliziumnitrid beschränkt. Es können andere Materialien mit einer geringeren Durchlassfähigkeit für Gase, wie beispielsweise Feuchtigkeit und Sauerstoff, Verwendung finden, wie beispielsweise Siliziumoxid (SiO_x) oder diamantähnlicher Kohlenstoff. Darüber hinaus kann der Schutzfilm durch Laminieren bzw. Schichtung von Dünnfilmen aus verschiedenen Materialien gebildet werden.
Der Schutzfilm kann anstelle einer Verwendung von Siliziumnitrid aus einer feuchtigkeitsdichten Schicht gebildet werden.
Zwischen der ersten Elektrode 14 und der zweiten Elektrode 16 kann eine Isolierschicht angeordnet sein. In diesem Fall kann der Kurzschluss zwischen der ersten Elektrode 14 und der zweiten Elektrode 16 sicher verhindert werden.
Die organischen Elektrolumineszenzelemente können weißes Licht erzeugen.
Der Bereich der organischen Elektrolumineszenzschicht kann größer als derjenige der zweiten Elektrode gebildet werden.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
Eine Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein transparentes Substrat, eine Bereichslicht emittierende Vorrichtung und zumindest einen Kontaktanschluss zur Zuführung elektrischer Energie zu der Bereichslicht emittierenden Vorrichtung. Die Bereichslicht emittierende Vorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine Dünnfilmschicht mit einer Emissionsschicht und eine über dem transparenten Substrat gebildete zweite Elektrode, zur Emission von Licht, welches durch das transparente Substrat hindurchgelassen wird. Ferner sind in dem transparenten Substrat eine Vielzahl von Lichtstreubauteilen auf eine derartige Weise zur Verfügung gestellt, dass die Dichte der Lichtstreubauteile proportional zu der Entfernung bzw. dem Abstand von dem Kontaktanschluss zunimmt.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (3), mit einem transparenten Substrat (12), welches mit einer Vielzahl von Lichtstreubauteilen (13) ausgestattet ist, und einer Bereichslicht emittierenden Vorrichtung (12), welche umfasst: eine erste Elektrode (14), eine Dünnfilmschicht mit einer Emissionsschicht (15), eine zweite Elektrode (16), welche über dem transparenten Substrat zur Emission von Licht gebildet ist, welches durch das transparente Substrat hindurchgelassen wird, und zumindest einen mit der ersten oder zweiten Elektrode verbunden Kontaktanschluss (104, 106) zur Verbindung einer Energieversorgung mit der Bereichslicht emittierenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Streubauteile proportional zu dem Abstand von dem Kontaktanschluss zunehmen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstreubauteile in dem transparenten Substrat angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstreubauteile in dem transparenten Substrat verteilte Tröpfchen sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Lichtstreubauteile sphärisch ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichslicht emittierende Vorrichtung eine organische Elektrolumineszenz-Beleuchtungsvorrichtung ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstreubauteile an dem transparenten Substrat gebildete Ausbuchtungen oder Aushöhlungen sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichslicht emittierende Vorrichtung eine organische Elektrolumineszenz-Beleuchtungsvorrichtung ist.
Anzeigevorrichtung mit einem Bildanzeigefeld (2) zur Anzeige eines Bildes durch Schalten jedes Bildelements, so dass durch es Licht hindurchgelassen wird, und einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Emission des Lichts in Richtung auf das Bildanzeigefeld.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildanzeigefeld ein Flüssigkristallanzeigefeld aufweist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildanzeigefeld ein passives Matrixanzeigefeld ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildanzeigefeld ein aktives Matrixanzeigefeld ist.