JP2012009185A - 有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光によるメラトニン分泌抑制を防止すると共にエネルギー効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子１は、発光色が青色である発光要素２と、発光色が赤色及び緑色である発光要素２’とを有し、青色の発光要素２に、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光を３０％以下に遮るフィルタ３を設け、赤色及び緑色の発光要素２’からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光は、遮光することなく出射する。これにより、青色の発光要素２からのメラトニン分泌抑制する波長域の光の強度が低くなり、赤色及び緑色の発光要素２’からの光は、フィルタ３によるエネルギー損失が生じない。
【選択図】図１
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子１は、発光色が青色である発光要素２と、発光色が赤色及び緑色である発光要素２’とを有し、青色の発光要素２に、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光を３０％以下に遮るフィルタ３を設け、赤色及び緑色の発光要素２’からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光は、遮光することなく出射する。これにより、青色の発光要素２からのメラトニン分泌抑制する波長域の光の強度が低くなり、赤色及び緑色の発光要素２’からの光は、フィルタ３によるエネルギー損失が生じない。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた照明装置に関する。
従来から、照明用光源として有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）がある。図１０に示されるように、有機ＥＬ素子１００は、基板１０４上に陽極１２１、ホール輸送層１２２、有機発光層１２３、電子輸送層１２４、陰極１２５がこの順に積層されて形成される。電子輸送層１２４は、有機発光層１２３に接する部分に、電子輸送層１２４を構成する主成分と、有機発光層１２３のホスト材料と、有機半導体材料とを混合した混合層１２４ａが形成される。この有機ＥＬ素子１００において、有機発光層１２３内の発光が素子外に出射される。なお、有機ＥＬ素子１００は、厚さ方向に拡大して図示している。
図１１は、有機発光層１２３に含有される発光材料としての発光性ドーパントの相対分光分布を示し、横軸は波長、縦軸は発光分光の相対強度である。発光性ドーパントであるＴＢＰとｓｔｙ−ＮＰＤは青色系、Ｃ５４５ＴとＩｒ（ｐｐｙ）３は緑色系、ｒｕｂｒｅｎｅとＰＱ２Ｉｒａｃａｃは赤色系の発光材料である。有機ＥＬ素子１００は、これらの発光材料が発する赤色、緑色、青色の光を混色することによって白色光を出射する。この白色光中には、ＴＢＰ等の青色系発光材料が発する波長４１０ｎｍ〜５０５ｎｍの波長成分が多く含まれている。
人は、このような短波長成分が多く含まれた光を夜間の入眠前の時間帯に受光すると、メラトニンというホルモンの分泌が抑制され、睡眠が阻害される。このため、有機ＥＬ素子１００を光源に用いた照明装置は、入眠前の時間帯の使用に適していない。照明装置において、照明光中の波長４１０ｎｍ〜５０５ｎｍの波長成分を全てカットすると、光によるメラトニン分泌抑制が防止されるが、照明光の青色味が失われて演色性が低くなる。
演色性への影響を小さくし、光によるメラトニン分泌抑制の防止を図った照明装置として、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光を３０％以下に遮るフィルタを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このフィルタは、フィルタ材料として橙色系蛍光着色材料が用いられており、波長５０５ｎｍより長波長の緑色の光も部分的に遮ってしまい、さらに長波長の赤色の光も完全には透過しない。このため、このようなフィルタを有機ＥＬ素子の発光面に設けると、光によるメラトニン分泌抑制が防止されるが、照明のエネルギー効率が低くなる。
本発明は、上記問題を解決するものであり、光によるメラトニン分泌抑制を防止すると共にエネルギー効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光色が赤色、緑色、青色である各発光要素を有するものであって、青色の発光要素に、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光を３０％以下に遮るフィルタを設け、赤色及び緑色の発光要素からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光は、遮光することなく出射することを特徴とする。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、赤色、緑色、青色の発光要素は、同一平面内に分散配置されていることが好ましい。
この有機エレクトロルミネッセンス素子において、赤色、緑色、青色の発光要素は、互いに積層されており、青色の発光要素の上に赤色及び緑色の発光要素が配置されていることが好ましい。
本発明の照明装置は、この有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた照明装置によれば、青色の発光要素からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光の強度がフィルタによって低くなるので、光によるメラトニン分泌抑制が防止され、睡眠の阻害が緩和される。また、赤色及び緑色の発光要素からの光は、フィルタによって遮光されないので、エネルギー効率が高くなる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子を図１乃至図７を参照して説明する。図１に示されるように、有機ＥＬ素子１は、発光色が青色である発光要素２と、発光色が赤色及び緑色である発光要素２’とを有する。本実施形態では、緑色の発光要素と赤色の発光要素が一体に構成されるが、それらを別々に構成しても構わない。有機ＥＬ素子１は、青色の発光要素２に、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光を３０％以下に遮るフィルタ３を設け、赤色及び緑色の発光要素２’からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光は、遮光することなく出射する。
本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子を図１乃至図７を参照して説明する。図１に示されるように、有機ＥＬ素子１は、発光色が青色である発光要素２と、発光色が赤色及び緑色である発光要素２’とを有する。本実施形態では、緑色の発光要素と赤色の発光要素が一体に構成されるが、それらを別々に構成しても構わない。有機ＥＬ素子１は、青色の発光要素２に、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光を３０％以下に遮るフィルタ３を設け、赤色及び緑色の発光要素２’からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光は、遮光することなく出射する。
青色の発光要素２、赤色及び緑色の発光要素２’は、同一平面内に分散配置されており、互いに重ならないように基板４上に並べて配置される。
図２（ａ）に示されるように、発光要素２は、陽極（アノード）となる第１電極２１と、陰極（カソード）となる第２電極２５との間に有機発光層２３を有する。発光要素２は、第１電極２１と有機発光層２３の間にホール輸送層２２を有し、有機発光層２３と第２電極２５の間に電子輸送層２４を有する。電子輸送層２４は、有機発光層２３に接する少なくとも一部分に混合層２４ａが形成される。発光要素２は、基板４の表面に成層される。
本実施形態の発光要素２は、第１電極２１を光反射性の電極とし、第２電極２５を光透過性の電極とし、フィルタ３が第２電極２５を覆うように設けられる。有機発光層２３内の青色の発光は、フィルタ３を通して発光要素２外に出射される。基板４を透明基板とし、第１電極２１を光透過性の電極とし、第２電極２５を光反射性の電極とし、フィルタ３を基板４上に設けてもよい。また、第１電極２１とホール輸送層２２の間にホール注入層を形成してもよく、電子輸送層２４と第２電極２５の間に電子注入層を形成してもよい。
第１電極２１の材料は、アルミニウム等の金属である。有機発光層２３は、有機材料であるホスト材料にドーパントがドープされて形成される。ドーパントは、青色系発光材料としてのＴＢＰ系材料である。第２電極２５の材料は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の透明導電膜材料である。ホール輸送層２２と電子輸送層２４には、それぞれ適宜の有機材料が用いられる。
フィルタ３の材料は、透光性樹脂と橙色系蛍光着色材料とを含む樹脂組成物である。透光性樹脂は、例えばアクリル系樹脂であり、ポリスチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂等であってもよい。橙色系蛍光着色材料は、例えばペリレン系化合物である。フィルタ３に波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光を３０％以下に遮るフィルタ特性を持たせるため、配合割合は、透光性樹脂の１００重量部に対し、橙色系蛍光着色材料が略０．００５〜０．２重量部とされる。
混合層２４ａは、電子輸送層２４を構成する主成分と、有機発光層２３のホスト材料と、有機半導体材料とを混合して形成され、発光要素２を長寿命化及び高効率化するものである。有機半導体材料は、有機発光層２３のホスト材料とは異なる材料であり、電子輸送層２４を構成する主成分のイオン化ポテンシャル以上、又は有機発光層２３のホスト材料のイオン化ポテンシャル以上のイオン化ポテンシャルを有するものである。電子輸送層２４を構成する主成分は、電子輸送層２４中の含有比率が２５質量％を超える電子輸送材料であり、２５質量％を超える電子輸送材料が複数種ある場合には、それらのいずれの材料であってもよい。
図２（ｂ）に示されるように、赤色及び緑色の発光要素２’は、青色の発光要素２と同様に各層が積層され、有機発光層２３’に含有されるドーパントが、青色の発光要素２のものとは異なる。有機発光層２３’のドーパントは、赤色系発光材料であるＰＱ２Ｉｒａｃａｃ系材料と、緑色系発光材料であるＩｒ（ｐｐｙ）３系材料である。有機発光層２３’のホスト材料を有機発光層２３のホスト材料と異なる材料としてもよい。フィルタ３は、発光要素２’には設けられない。このため、有機発光層２３’内の発光は、フィルタ３に遮光されずに発光要素２’外に出射される。
青色の発光要素２と赤色及び緑色の発光要素２’の発光の相対分光分布を発光材料ごとに図３に示す。横軸は波長（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）、縦軸は相対強度（０〜１）である。この相対分光分布の測定において、フィルタ３は設けられていない。青色の発光要素２のＴＢＰ系材料の発光には、４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの波長成分が多く含まれている。赤色及び緑色の発光要素２’のＩｒ（ｐｐｙ）３系材料とＰＱ２Ｉｒａｃａｃ系材料の発光には、５０５ｎｍ以下の短波長の成分がほとんど含まれていない。
発光要素２の青色と発光要素２’の赤色及び緑色の３色の発光を混ぜたときの白色光（色温度２５００Ｋ）の分光分布を図４に示す。この分光分布の測定においても、フィルタ３は設けられていない。３色の発光を混ぜたときの白色光には、４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの波長成分が含まれる。
フィルタ３の分光分布を図５に示す。横軸は波長、縦軸は透過率である。フィルタ３は、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍにおける透過率が低く、この波長域の光を３０％以下に遮る。また、この波長域よりも長波長である波長５０５ｎｍ〜５３０ｎｍにおける透過率も低くなっている。このような波長５０５ｎｍ〜５３０ｎｍの光は、発光要素２’の緑色系発光材料の発光に多く含まれている（図３参照）。
青色の発光要素２にフィルタ３を設けた場合の、各発光要素２、２’の相対分光分布を発光材料ごとに図６に示す。発光要素２のＴＢＰ系材料の発光は、フィルタ３を設けたことによって、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光の強度が低くなっている。発光要素２’のＩｒ（ｐｐｙ）３系材料とＰＱ２Ｉｒａｃａｃ系材料の発光は、フィルタ３によって遮光されないので、フィルタ３によるエネルギー損失が生じない。
青色の発光要素２にフィルタ３を設けた場合における、発光要素２、２’の３色の発光を混ぜたときの白色光（色温度２５００Ｋ）の分光分布、すなわち、有機ＥＬ素子１から出射される光の分光分布を図７に示す。有機ＥＬ素子１から出射される光は、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光の強度が、フィルタ３を設けない場合（図４参照）と比べて低くなっている。また、５０５ｎｍよりも長波長の光の強度は、ほとんど低くなっていない。
このように、本発明の有機ＥＬ素子１によれば、青色の発光要素２からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光の強度がフィルタ３によって低くなるので、光によるメラトニン分泌抑制が防止され、睡眠の阻害が緩和される。また、赤色及び緑色の発光要素２’からの光は、フィルタ３によって遮光されないので、エネルギー損失が生じない。また、赤色及び緑色の発光要素２’と、青色の発光要素２が同一平面内に分散配置されていることから、１つの発光要素からの光が他の発光要素に遮られずにロスなく出射されるので、エネルギー効率が高くなる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を図８を参照して説明する。本実施形態の有機ＥＬ素子１は、第１の実施形態と同様の青色の発光要素２、赤色及び緑色の発光要素２’、フィルタ３を有し、発光要素２と発光要素２’の配置が第１の実施形態と異なる。発光要素２、発光要素２’は、互いに積層されており、青色の発光要素２の上に赤色及び緑色の発光要素２’が配置されている。この有機ＥＬ素子１は、基板４上に成層された青色の発光要素２の上に、透明基板５上に成層された赤色及び緑色の発光要素２’が、フィルタ３を介して重ねられて形成される。透明基板５は、例えばアクリル系樹脂から成る。有機ＥＬ素子１は、発光要素２、フィルタ３、及び発光要素２’の複数組を面状に配置して構成してもよい。
本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を図８を参照して説明する。本実施形態の有機ＥＬ素子１は、第１の実施形態と同様の青色の発光要素２、赤色及び緑色の発光要素２’、フィルタ３を有し、発光要素２と発光要素２’の配置が第１の実施形態と異なる。発光要素２、発光要素２’は、互いに積層されており、青色の発光要素２の上に赤色及び緑色の発光要素２’が配置されている。この有機ＥＬ素子１は、基板４上に成層された青色の発光要素２の上に、透明基板５上に成層された赤色及び緑色の発光要素２’が、フィルタ３を介して重ねられて形成される。透明基板５は、例えばアクリル系樹脂から成る。有機ＥＬ素子１は、発光要素２、フィルタ３、及び発光要素２’の複数組を面状に配置して構成してもよい。
本実施形態の有機ＥＬ素子１において、青色の発光要素２からの光は、フィルタ３と発光要素２’を通って素子外に出射される。この構成により、青色の発光要素２からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光は、フィルタ３によって３０％以下に遮られ、赤色及び緑色の発光要素２’からの光は遮光されない。また、青色の発光要素２の発光は、赤色及び緑色の発光要素２’を通って出射されるので、発光要素２’の発光と混色される。
このように、本発明の有機ＥＬ素子１によれば、青色の発光要素２からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光の強度がフィルタ３によって低くなるので、光によるメラトニン分泌抑制が防止され、睡眠の阻害が緩和される。また、青色の発光要素２の上に赤色及び緑色の発光要素２’が配置されているので、発光要素２からの光と発光要素２’からの光の混色が良好になる。このため、この有機ＥＬ素子１を用いた照明装置は、照射面の色むらを低減することができる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る照明装置を図９を参照して説明する。本実施形態の照明装置６は、第１の実施形態又は第２の実施形態の有機ＥＬ素子１を有し、例えば、ペンダントライトとして構成され、天井等に設置される。照明装置６は、有機ＥＬ素子１を有していれば、ペンダントライトに限定されるものではなく、例えば、シーリングライト、ベースライト、ブラケット等であってもよい。照明装置６は、有機ＥＬ素子１を光源に用いるので、光によるメラトニン分泌抑制が防止されると共にエネルギー効率が高くなる。
本発明の第３の実施形態に係る照明装置を図９を参照して説明する。本実施形態の照明装置６は、第１の実施形態又は第２の実施形態の有機ＥＬ素子１を有し、例えば、ペンダントライトとして構成され、天井等に設置される。照明装置６は、有機ＥＬ素子１を有していれば、ペンダントライトに限定されるものではなく、例えば、シーリングライト、ベースライト、ブラケット等であってもよい。照明装置６は、有機ＥＬ素子１を光源に用いるので、光によるメラトニン分泌抑制が防止されると共にエネルギー効率が高くなる。
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、第２の実施形態において、発光要素２’は、赤色の発光要素と緑色の発光要素とを別々に形成し、それらを重ねて構成してもよい。
１ 有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）
２ 青色の発光要素
２’ 赤色及び緑色の発光要素
３ フィルタ
６ 照明装置
２ 青色の発光要素
２’ 赤色及び緑色の発光要素
３ フィルタ
６ 照明装置
Claims (4)
- 発光色が赤色、緑色、青色である各発光要素を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
青色の発光要素に、波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光を３０％以下に遮るフィルタを設け、
赤色及び緑色の発光要素からの波長４８０ｎｍ〜５０５ｎｍの光は、遮光することなく出射することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 赤色、緑色、青色の発光要素は、同一平面内に分散配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 赤色、緑色、青色の発光要素は、互いに積層されており、
青色の発光要素の上に赤色及び緑色の発光要素が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する照明装置。
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| JP2010142247A JP2012009185A (ja) | 2010-06-23 | 2010-06-23 | 有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた照明装置 |
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