JP2005353526A - 照明装置及び照明装置に用いるのに好適な面状光源 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から出射されて使用者の目に直接入る有害光を低減することができる照明装置及び照明装置に用いるのに好適な面状光源を提供する。
【解決手段】面状光源１は、面発光装置である有機ＥＬ素子１０と有機ＥＬ素子１０の光出射面上に配置された第１プリズムシート２０と第２プリズムシート２１とを有する。第１プリズムシート２０はそのプリズム２０ｂの配列方向が有機ＥＬ素子１０の長辺部１ａに対して直角になるように配置され、第２プリズムシート２１はそのプリズム２１ｂの配列方向が第１プリズムシート２０のプリズム２０ｂの配列方向に対して垂直になるように配置される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、照明装置及び照明装置に用いるのに好適な面状光源に関するものである。

面状光源装置として、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、蓄光体などを用いた面状光源装置が開発されており、照明、看板、道路標示などの表示装置、広告灯などに利用されている。しかし、このような面状光源装置から出射される光は指向性が弱いため、必要のない方向にまで光が出射されることによる不具合と、明るさが蛍光灯を用いた面状光源装置よりも不足するという問題があった。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、面状光源装置の出射面に頂角及び断面形状の異なるプリズムシートを、各単位プリズムの頂点を連続した線の方向が互いに平行になるように積層して配置することによって、出射光の輝度の指向性を高める技術が開示されている。面状光源装置としては、ＥＬや蓄光体が上げられている。
特開２００１−３５７９７８号公報

しかし、特許文献１には、面状光源装置の上に配置されるプリズムシートを、各単位プリズムの頂点を連続した線の方向が互いに平行になるように積層して配置することによって、出射光をある方向に集中して出射させることは可能となっているが、面状光源装置をスタンドライト等の照明装置に用いる場合に光源から使用者の目に直接入る有害光について記載されていない。この有害光は、使用者の目に入り眩しい感じを与え、使いづらいという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、光源から出射されて使用者の目に直接入る有害光を低減することができる照明装置及び照明装置に用いるのに好適な面状光源を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、長辺部と短辺部とを有する面発光装置と、第１及び第２プリズムシートとを有する面状光源であって、前記第１及び第２プリズムシートは、平坦な光入射面と断面が三角形状のプリズムが複数並設された光出射部とを有しており、前記第１プリズムシートは、前記面発光装置と前記第２プリズムシートとの間に配置されており、前記第１プリズムシートの光入射面が前記面発光装置の光出射面と対向するように配置されており、前記第１プリズムシートのプリズムの配列方向が前記面発光装置の長辺部に対して直角になるように配置されており、前記第２プリズムシートは、前記第２プリズムシートの光入射面が前記第１プリズムシートの光出射部と対向するように配置されており、前記第２プリズムシートのプリズムの配列方向が前記第１プリズムシートのプリズムの配列方向に対して直角になるように配置されていることを特徴とする。
この発明では、面状光源の長辺部方向から出射される有害光を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記面発光装置と前記第１プリズムシートとの間に拡散部材が配置されている。
この発明によれば、拡散部材が面発光装置に配置されているので面発光装置より取り出せる光の量を増やすことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記面発光装置は有機エレクトロルミネッセンス素子から構成されている。
この発明によれば、面発光装置が有機エレクトロルミネッセンス素子から構成されているので低発熱、低消費電力での使用が可能であり、薄型化が可能なフラット型の光源として利用可能である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記面発光装置は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子から構成されている
この発明によれば、面発光装置は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子から構成されているので１つの有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた場合と比べて大きい面積を照射することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の面状光源を、前記面状光源と、該面状光源を点灯させるための点灯回路とにより構成されている面状光源を用いた照明装置。

以上詳述したように本発明によれば、光源から出射されて使用者の目に直接入る有害光を低減することができる照明装置及び照明装置に用いるのに好適な面状光源を提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図５に基づいて説明する。
図１は、面状光源を用いた照明装置としてのスタンドライト６の全体斜視図を示したものであり、面状光源１と、面状光源１を支える支柱２と、全体を支えて固定する台座３等により構成されており、面状光源１の長辺部１ａの一方の部位を支柱２によって支える構造となっている。台座３内には図示しない点灯回路が備えられており、面状光源１と図示しない外部電源に接続されており、台座３の上面には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４が設けられている。

図２は、面状光源１の構成を示す斜視図である。面状光源１は、面発光装置としての長辺部１ａと短辺部１ｂとを有する１つの有機ＥＬ素子１０、第１プリズムシート２０及び第２プリズムシート２１から構成されている。
第１プリズムシート２０は、平坦な光入射面２０ｃと断面が三角形状のプリズム２０ｂが複数並設された光出射部２０ｄとを有している。また、第１プリズムシート２０は、有機ＥＬ素子１０とほぼ同形に長辺と短辺とからなる矩形状に形成されている。

第１プリズムシート２０は、有機ＥＬ素子１０と第２プリズムシート２１との間に配置されており、第１プリズムシート２０の光入射面２０ｃが有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａと対向するように配置されている。さらに、第１プリズムシート２０のプリズム２０ｂの配列方向が有機ＥＬ素子１０の長辺部１ａに対して直角になるように配置されている。この実施の形態では、第１プリズムシート２０は単一部材から構成されている。ここで、「単一部材」とは、プリズムシートが途中で切れ目無く１つのプリズムシートから構成されていることを意味する。

第２プリズムシート２１は、第１プリズムシート２０と同様に平坦な光入射面２１ｃと断面が三角形状のプリズム２１ｂが複数並設された光出射部２１ｄとを有している。また、第２プリズムシート２１は、第１プリズムシート２０とほぼ同じ大きさで矩形状に形成されている。
第２プリズムシート２１は、第１プリズムシート２０上に配置されており、第２プリズムシート２１の光入射面２１ｃが第１プリズムシート２０の光出射部２０ｄと対向するように配置されている。さらに、第２プリズムシート２１のプリズム２１ｂの配列方向が第１プリズムシート２０のプリズム２０ｂの配列方向に対して直角になるように配置されている。この実施の形態では、第２プリズムシート２１は単一部材から構成されている。

図３は、図２のＡ−Ａ線断面図を示している。
有機ＥＬ素子１０は、基板１１上に第１電極１２、有機発光層１３及び第２電極１４が形成され、第２電極１４の表面上に第１電極１２、有機発光層１３及び第２電極１４を覆うように封止膜１５が形成されている。

基板１１は、有機発光層１４を支持することができるものであればどのようなものでも使用することができ、例えば、ガラスや透明な樹脂などを使用することができる。
第１電極１２は、この実施の形態では透明な電極が使用されており、例えばＩＴＯ（インジウムースズーオキサイド）等が使用できる。
有機発光層１３は、この実施の形態では、白色発光を行うように構成されている。白色発光を行なう構成としては、公知の構成を採用することができ、例えば、赤、緑、青に発光する層を平面的に微細に塗り分けて全体として白色発光とする構成、赤、緑、青に発光する層を積層して全体として白色発光とする構成、赤、緑、青の色素をホスト分子あるいは高分子中に分散させる構成等を採用することができる。更に、紫外線を含まない構成となっている。

第２電極１４は、この実施の形態では反射性を有している金属等が使用されており、例えばアルミニウム、クロム、マンガン等が使用される。上記各層は、真空蒸着法などの公知の薄膜形成法により形成される。
封止膜１５は、上記のように形成された有機ＥＬ素子１０に対し、外部からの水分やガスなどの浸入を防ぐ目的で形成されている。また、第１電極１２と第２電極１４とは、点灯電源１６に電気的に接続されている。

有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａ側に配置された第１及び第２プリズムシート２０、２１は、有機ＥＬ素子１０からの指向性の弱い光を集光させるためのものであり、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明性の高い熱可塑性樹脂により形成されている。この実施の形態では、第１及び第２プリズムシート２０、２１は、各プリズム２０ｂ、２１ｂの頂角＝９０°、断面形状＝二等辺三角形、ピッチ＝５０μ、シートの厚さ＝１５５μ等で、同一仕様のものを使用している。

上記のように構成された面状光源１から出射される光線の出射角度に対する輝度特性は、図４に示す通りである。
図４は、図２において面状光源１の中心点Ｏを通り、面状光源１の長辺部１ａと直角な出射面Ｕ上での出射角特性を示したもので、出射面Ｕ上において中心点Ｏを通る法線Ｒに対してそれぞれ出射角の＋方向をＵ１とし、出射角の−方向をＵ２としている。

図４では、横軸に法線Ｒ方向を０として出射角をとり、縦軸に輝度をとっている。特性曲線Ｅは、第１及び第２プリズムシート２０、２１を配置しないときの輝度特性を示したもので、特性曲線Ｆは、第１及び第２プリズムシート２０、２１を配置したときの輝度特性を示したものである。
第１及び第２プリズムシート２０、２１を配置することによって、出射角０°を中心として＋３０°〜−３０°内に集光され、輝度が向上している。

図５は、比較説明のために、有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａ上に配置される第１及び第２プリズムシート２０、２１の配置を逆にした場合の輝度特性を示したものである。すなわち、有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａ上に第２プリズムシート２１のプリズム２１ｂの配列方向が有機ＥＬ素子１０の長辺に対して平行となるように配置し、第２プリズムシート２１上に第１プリズムシート２０のプリズム２０ｂの配列方向が第２プリズムシート２１のプリズム２１ｂの配列方向に対して直角となるように配置した場合において、図２と同様の条件での輝度特性を示したものである。

また、図５は、図４と同様に横軸に出射角をとり、縦軸に輝度をとっている。特性曲線Ｇは、第２及び第１プリズムシート２１、２０を配置しないときの輝度特性を示したもので、特性曲線Ｈは、第２及び第１プリズムシート２１、２０を上記のように配置したときの輝度特性を示したものである。
図５の輝度特性では、図４の場合と同じように出射角０°を中心として＋３０°〜−３０°内に集光され、輝度が向上している。しかし、Ｐ点、Ｑ点でも局部的に輝度のピークが発生しており、これらの点からの光は直接使用者の目に届きやすく、そのため、使用者が眩しく感じる原因（有害光）となる。この時のＰ点、Ｑ点の出射角Ｐｓ、Ｑｓはそれぞれ＋５０°、−５０°近傍にある。

従って、この実施の形態の構成によれば、面状光源１の長辺部１ａ方向から出射され、出射角の大きな位置で発生する局部的な輝度のピークを低減することができ、使用者は局部的な輝度のピークによる眩しさを感じることなく、面状光源１を使用することが可能となる。
よって、使用者の視点位置Ｍが面状光源１の長辺部１ａ側になるように、面状光源１を配置することにより、使用者は局部的な輝度のピークによる有害光を感じることなく面状光源１を使用することが可能となる。

第１の実施形態に係る面状光源１を用いた照明装置によれば、以下の効果を奏する。
（１）第１プリズムシート２０は、有機ＥＬ素子１０と第２プリズムシート２１との間に配置されており、第１プリズムシート２０の光入射面２０ｃが有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａと対向するように配置されており、第１プリズムシート２０のプリズム２０ｂの配列方向が有機ＥＬ素子１０の長辺部１１ａに対して直角になるように配置されており、第２プリズムシート２１は、第１プリズムシート２０上に配置されており、第２プリズムシート２１の光入射面２１ｃが第１プリズムシート２０の光出射部２０ｄと対向するように配置されており、第２プリズムシート２１のプリズム２１ｂの配列方向が第１プリズムシート２０のプリズム２０ｂの配列方向に対して直角になるように配置されている。そのため、面状光源１の長辺部１ａに垂直な平面内において出射面Ｕの法線Ｒとは異なる方向に輝度のピークを有することがなくなる。このような面状光源１を用いた照明装置では、通常照明範囲が広くなるようにするため、面状光源１の長辺部１ａが使用者の方向に向くように構成する。従って、使用者への有害光を低減することができる。
（２）有機ＥＬ素子１０の基板１１上に第１及び第２プリズムシート２０、２１を２枚積層して使用することにより、有機ＥＬ素子１０からの出射光を照明装置として必要な領域に集光させることが出来るので、十分な明るさを持った照明装置として使用可能である。
（３）面発光装置として有機ＥＬ素子１０を使用しているので、低発熱な照明装置を提供できる。また、薄型化が可能なフラット型の照明装置として利用可能である。
（４）有機ＥＬ素子１０は、紫外光が出ないように形成されているので、室外に置いて使用しても虫などが寄って来ない。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る面状光源を用いた照明装置について説明する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態における面状光源の構成を変更したものであり、有機ＥＬ素子と第１プリズムシートとの間に拡散板を設けたものである。第１の実施の形態と同一又は類似の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図６に示すように、面状光源２３は有機ＥＬ素子１０と第１プリズムシート２０との間に拡散部材としての拡散板２２が設けられたもので、拡散板２２は有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａに密着されている。有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａと拡散板２２とは接着剤等で貼り付けられている。拡散板２２は、透明なプラスチックフィルム等よりなり、基板１１と密着される拡散板２２の光出射部２２ａは、適度な粗さの凹凸を付けてあり、拡散板２２の光入射面２２ｃは平坦面となっている。

上記のように構成された面状光源２３では、有機ＥＬ素子１０より出射される光が、拡散板２２により散乱、拡散などをすることにより、有機ＥＬ素子１０より取り出せる光の量を増やすことができ、照射面の輝度を上昇することができる。

第２の実施の形態に係る面状光源を用いた照明装置によれば、第１の実施の形態の（１）から（４）と同様の効果を有する他、以下の効果を奏する。
（５）有機ＥＬ素子１０と第１プリズムシート２０との間に拡散板２２が形成されているため、有機ＥＬ素子１０から出射される光の量を増やすことができる。その結果、照明装置の輝度が向上する。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態に係る照明装置について説明する。図７に示すように、この実施の形態では面発光装置が複数の有機ＥＬ素子から形成されており、第１プリズムシートが複数の部材から構成されているところが第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態と同一又は類似の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
図７に示すように、長辺部１ａと短辺部１ｂとを有する面状光源２４は、３つの有機ＥＬ素子１０が互いに隣接するように平面状に配列されている。それぞれの有機ＥＬ素子１０は基板１１の端面同士が接着剤などを介して接着されている。

また、図８に示すように、それぞれの有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａ上にはそれぞれの有機ＥＬ素子１０に対応する大きさのプリズムシート２５、２６及び２７が形成されている。３つのプリズムシート２５、２６及び２７から第１プリズムシート２８が構成されている。プリズムシート２５、２６及び２７は、その光入射面２５ｃ、２６ｃ及び２７ｃがそれぞれの有機ＥＬ素子１０の光出射面１１ａに対向するように配置されており、３つのプリズムシート２５、２６及び２７はプリズム２５ｂ、２６ｂ及び２７ｂの配列方向が面状光源２４の長辺部１ａに対して直角になるよう配置されている。また、第２プリズムシート２１は単一部材で構成されており、その光入射面２１ｃと第１プリズムシート２８の光出射面とが対向するように配置されている。

第３の実施の形態に係る面状光源を用いた照明装置によれば第１の実施の形態の（１）から（４）と同様の効果を有する。他、以下の効果を奏する。
（６）面状光源２４として３つの有機ＥＬ素子１０が互いに隣接するように平面状に配列されているので、一つの有機ＥＬ素子１０を用いた場合に比べて大きい面積を照射することができる。

なお、本発明は、上記した第１、第２及び第３の実施の形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 第１、第２及び第３の実施の形態では、面状光源１、２３及び２４の長辺部１ａを支柱で保持する構成として説明したが、面状光源１、２３及び２４の短辺部１ｂを支柱で保持する構成としても良い。
○ 第１、第２及び第３の実施の形態では、有機ＥＬ素子１０の構造として、有機発光層１３を第１電極１２と第２電極１４とで挟む単層構造として説明したが、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層及び電子阻止層のうち一層以上と有機発光層とを積層した構造にしてもよい。このような多層構造をとることによって、有機ＥＬ素子１０の発光効率などを向上させることが出来る。
○ 第１、第２及び第３の実施の形態では、有機ＥＬ素子１０上に配置される第１及び第２プリズムシート２０、２１、２８として、各プリズムの頂角が９０°で、断面形状が二等辺三角形として説明したが、頂角は別の角度のものでも良く、また、断面形状は二等辺三角形でなくても良い。その場合、光源よりの出射角による輝度特性が変わってくるので、その特性にあった使い方が必要である。
○ 第１、第２及び第３の実施の形態では、有機ＥＬ素子１０は、基板１１の有機発光層１３が形成されている側とは反対側から光が出射するボトムエミッション型に構成されているが、有機ＥＬ素子１０の第２電極１４側から光が出射するトップエミッション型に構成されていてもよい。この場合、基板１１は、透明であっても不透明であっても構わない。また、この場合、第２電極１４は、透明な電極から構成される必要がある。
○ 第１、第２及び第３の実施の形態では、面状光源１、２３及び２４を用いたスタンドライト６として説明したが、適用範囲はこれに限定されるものではなく、面状光源１、２３及び２４を室内灯として壁や天井等に取り付けて使用しても良い。
○ 第３の実施の形態では面発光装置は、３つの有機ＥＬ素子１０から構成されていたが、２つ又は４つ以上の有機ＥＬ素子から構成されていてもよい。この場合、任意の大きさの面状光源を提供することができる。
○ 第３の実施の形態では第１プリズムシート２８が３つのプリズムシート２５、２６及び２７から構成されていたが第１プリズムシートが２つ又は４つ以上のプリズムシートから構成されていてもよい。
○ 第１及び第２の実施の形態では、第１及び第２プリズムシート２０、２１がそれぞれ単一部材から構成されていたがこれに限らず、第１及び第２プリズムシートがそれぞれ複数のプリズムシートから構成されていてもよい。また、第１プリズムシートが単一部材から構成され、第２プリズムシートが複数のプリズムシートから構成されていてもよい。さらに、第１プリズムシートが複数のプリズムシートから構成され、第２プリズムシートが単一部材から構成されていてもよい。
○ 第３の実施の形態では、第１プリズムシート２８が３つのプリズムシート２５、２６及び２７から構成され、第２プリズムシート２０が単一部材から構成されていたが、第１プリズムシートが単一部材から構成され、第２プリズムシートが２つ以上のプリズムシートから構成されていてもよい。また、第１及び第２プリズムシートが２つ以上のプリズムシートから構成されていてもよい。
○ 第１、第２及び第３の実施の形態では、面発光装置は有機ＥＬ素子１０から構成されているが、無機ＥＬ素子から構成されていてもよい。
○ 第１、第２及び第３の実施の形態では、短辺部部分に何も形成されていないが短辺部１ｂに遮光カバーを設けてもよい。この場合、短辺方向から出射される有害光も低減することができる。
○ 第１、第２及び第３の実施の形態では、拡散部材として拡散板２２を用いているがこれに限らず拡散シートなどを用いてもよい。

第１の実施の形態に係るスタンドライトの全体斜視図である。 第１の実施の形態に係る面状光源の概略構成を示す斜視図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 第１の実施の形態に係る面状光源からの出射角による輝度特性を示すグラフである。 図４と比較説明のための輝度特性を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る面状光源の構成を示す断面図である。 第３の実施の形態に係る面状光源の上面平面図である。 第３の実施の形態に係る面状光源の構成を示す断面図である。

符号の説明

１・・・面状光源、１ａ・・・長辺部、１ｂ・・・短辺部、６・・・スタンドライト、１０・・・有機ＥＬ素子、１１・・・基板、１２・・・第１電極、１３・・・有機発光層、１４・・・第２電極、２０・・・第１プリズムシート、２１・・・第２プリズムシート、２２・・・拡散板

Claims (5)

1. 長辺部と短辺部とを有する面発光装置と、第１及び第２プリズムシートとを有する面状光源であって、
   前記第１及び第２プリズムシートは、平坦な光入射面と断面が三角形状のプリズムが複数並設された光出射部とを有しており、
   前記第１プリズムシートは、前記面発光装置と前記第２プリズムシートとの間に配置されており、前記第１プリズムシートの光入射面が前記面発光装置の光出射面と対向するように配置されており、前記第１プリズムシートのプリズムの配列方向が前記面発光装置の長辺部に対して直角になるように配置されており、
   前記第２プリズムシートは、前記第２プリズムシートの光入射面が前記第１プリズムシートの光出射部と対向するように配置されており、前記第２プリズムシートのプリズムの配列方向が前記第１プリズムシートのプリズムの配列方向に対して直角になるように配置されていることを特徴とする面状光源。
2. 前記面発光装置と前記第１プリズムシートとの間に拡散部材が配置されている請求項１に記載の面状光源。
3. 前記面発光装置は有機エレクトロルミネッセンス素子から構成されている請求項１又は２に記載の面状光源。
4. 前記面発光装置は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子から構成されている請求項３に記載の面状光源。
5. 前記面状光源と、該面状光源を点灯させるための点灯回路とから構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の面状光源を用いた照明装置。
   
   

Images