JP2014110102A

JP2014110102A - 面発光ユニット

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Publication number: JP2014110102A
Application number: JP2012262811A
Authority: JP
Inventors: Yuusuke Hirao; 祐亮平尾
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: JP6171317B2

Abstract

【課題】非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度を向上させることができる面発光ユニットを提供する。
【解決手段】面発光ユニット１は、正面側に向けて光を放射する複数の面発光パネル１０Ａ，１０Ｂと、これら面発光パネル１０Ａ，１０Ｂの発光面１３Ａ，１３Ｂの外縁に沿って延在するように設けられ、発光面１３Ａ，１３Ｂから放射された光の一部を正面側に向けて反射する反射部材２０とを備える。面発光パネル１０Ａ，１０Ｂの各々について、発光面１３Ａ，１３Ｂから放射される光の発光面１３Ａ，１３Ｂと垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、発光面１３Ａ，１３Ｂの法線方向に延在する光軸に沿った正面側の輝度を１とし、上記平面内において光軸との間で形成される角がθである方向の輝度をＬとすると、上記配光曲線が、いずれもＬ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を少なくとも有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、面発光ユニットに関し、特に、各々の発光面が面状に並ぶように配列された複数の面発光パネルを備えてなる面発光ユニットに関する。

近年、照明分野において、たとえば有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子と称する）に代表される面発光素子を含む面発光パネルを光源として具備した面発光ユニットが注目されている。有機ＥＬ素子は、低消費電力で高い輝度を得ることができるものであり、応答性、寿命等においても優れた性能を発揮する。

この種の面発光ユニットにおいて光源の大面積化を図る場合には、複数の面発光パネルを組み合わせることでこれを実現することが一般的である。したがって、その場合には、複数の面発光パネルの発光面が面状に並ぶように配置されることになる。

当該面発光パネルにおいては、有機ＥＬ素子を封止したり、有機ＥＬ素子に配線を接続したりする必要が生じるため、発光面の外縁に非発光領域が位置することになる。また、光源の大面積化を図るに際し、少ないパネル枚数でこれを実現するためには、面発光パネル同士を接触配置させない方が好ましく、その場合には、これら面発光パネル間に隙間が生じることになり、当該隙間も光を発光しない部位となる。

そのため、複数の面発光パネルを備えた面発光ユニットにおいては、これら非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向における輝度の低下が避けられず、何ら対策を施していない場合には、これが輝度むらとなって現れることとなり、当該非発光部に沿って暗部が生じてしまうことになる。

当該問題を解決するために、たとえば特開２００６−１５６２０５号公報（特許文献１）には、面発光パネルの非発光部に該当する部分に断面視三角形形状の反射部材を配置し、これにより非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向における輝度の向上が図られた面発光ユニットが開示されている。

特開２００６−１５６２０５号公報

上記特許文献１に開示の構成を採用した場合には、反射部材を何ら設けていない場合に比べて、面発光パネルの非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向における輝度の向上が図られるものの、その向上の程度には自ずと限界がある問題があった。

したがって、本発明は、このような問題点を解決すべくなされたものであり、従来に比して非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度を向上させることができる面発光ユニットを提供することを目的とする。

本発明に基づく面発光ユニットは、各々の発光面が面状に並ぶように配列され、正面側に向けて光を放射する複数の面発光パネルと、上記複数の面発光パネルのうちの隣り合う面発光パネルの発光面の外縁に沿って延在するように位置し、上記複数の面発光パネルから放射された光の一部を透過することなく正面側に向けて反射する反射面を有する反射部材とを備えている。上記本発明に基づく面発光ユニットにおいては、上記複数の面発光パネルの各々について、当該面発光パネルから放射される光の上記発光面と垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、上記発光面の法線方向に延在する光軸に沿った正面側の輝度を１とし、上記平面内において上記光軸との間で形成される角がθである方向の輝度をＬとすると、上記配光曲線が、Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を少なくとも有している。

上記本発明に基づく面発光ユニットにあっては、上記光軸と上記反射面との間で形成される角をαとすると、上記配光曲線が、少なくとも−９０°＜θ＜−αおよびα＜θ＜９０°の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たしていることが好ましい。また、その場合には、上記本発明に基づく面発光ユニットが、さらに、上記複数の面発光パネルの発光面に対向するように上記複数の面発光パネルと間隔を隔てて設けられ、上記複数の面発光パネルから放射された光を拡散する拡散板を備えていてもよい。

上記本発明に基づく面発光ユニットが、さらに、上記複数の面発光パネルの発光面に対向するように上記複数の面発光パネルと間隔を隔てて設けられ、上記複数の面発光パネルから放射された光を拡散する拡散板を備えている場合には、上記複数の面発光パネルのうちの隣り合う面発光パネル間に位置する非発光部の幅をＷとし、上記複数の面発光パネルの発光面と上記拡散板との間の距離をＤとし、上記Ｗと上記Ｄとに基づいてｔａｎ^-1（２×Ｄ／Ｗ）で表わされる角をβとすると、上記配光曲線が、少なくとも−β＜θ＜β（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たしていてもよい。

上記本発明に基づく面発光ユニットにあっては、上記配光曲線が、−９０°＜θ＜９０°（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たしていてもよい。

上記本発明に基づく面発光ユニットにあっては、上記複数の面発光パネルが、互いに間隔を隔てて配置されているとともに、上記複数の面発光パネルの各々の発光面が、光を放射する発光領域と、上記発光領域の外周に位置し、光を放射しない非発光領域とを有していてもよく、その場合には、上記反射部材が、上記拡散板が位置する側から見た場合に、上記複数の面発光パネルのうちの隣り合う面発光パネルが有する非発光領域に重なるように、上記複数の面発光パネル上に跨って設けられていることが好ましい。

本発明によれば、従来に比して非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度が向上した面発光ユニットを得ることができる。

本発明の実施の形態１における面発光ユニットの模式平面図である。図１に示す面発光ユニットの模式断面図である。図１に示す面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子の模式断面図である。図１に示す面発光ユニットの反射部材の形状を示す拡大模式断面図である。図１に示す面発光ユニットの要部の概略斜視図である。図１に示す面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子の第１ないし第３構成例に係る垂直面内配光分布を示す図である。第１ないし第３構成例に係る有機ＥＬ素子を実現する具体的な膜構成の条件例を示す表である。第１構成例に係る有機ＥＬ素子を用いる場合に特に好適な面発光ユニットの構成例を示す反射部材近傍の拡大模式断面図である。第２構成例に係る有機ＥＬ素子を用いる場合に特に好適な面発光ユニットの構成例を示す反射部材近傍の拡大模式断面図である。実施例１ないし３および比較例に係る面発光ユニットの規格化正面輝度プロファイルを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下においては、本発明が適用された面発光ユニットとして、有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを複数備えてなる照明装置を例示して説明を行なう。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態における面発光ユニットの模式平面図であり、図２は、図１に示す面発光ユニットの図１中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った模式断面図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態における面発光ユニット１の全体構成について説明する。なお、図１は、理解を容易とするために、後述する拡散板４を面発光ユニット１から取り除いた状態を示すものである。

図１および図２に示すように、面発光ユニット１は、全体として扁平な略直方体形状の外形を有しており、ベース板２と、枠板３と、拡散板４と、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄと、反射部材２０とを備えている。ベース板２、枠板３および拡散板４は、面発光ユニット１の筺体を構成しており、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄおよび反射部材２０は、内部構成部品として当該筺体の内部に収容されている。

ベース板２は、筺体の背面を構成する部材であり、また面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄを保持するための部材でもある。枠板３は、筺体の側面を構成する部材であり、面発光ユニット１の外周に沿って配置される。拡散板４は、筺体の正面を構成する部材であり、ベース板２に間隔を隔てて対向配置されている。

面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの各々は、略平板状の形状を有しており、各々の発光面が面状に並ぶように配列されてベース板２上においてこれに固定されている。面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄは、透明基板１１Ａ〜１１Ｄと、有機ＥＬ素子を含む発光体１２Ａ〜１２Ｄとの積層体にて構成されており、透明基板１１Ａ〜１１Ｄが拡散板４側に位置しており、発光体１２Ａ〜１２Ｄがベース板２側に位置している。当該構成の面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄは、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子からなる面発光パネルである。

なお、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄとしては、上記のものに限られず、トップエミッション型の有機ＥＬ素子からなる面発光パネルであってもよいし、複数の発光ダイオードおよびこれら複数の発光ダイオードの出射面側に配置された拡散板とかなる面発光パネルであってもよいし、冷陰極管等を用いた面発光パネルであってもよい。

面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄは、相互に間隔を隔てて配置されており、隣り合う面発光パネル間には、隙間３０が形成されている。図示するように本実施の形態における面発光ユニット１にあっては、４つの面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄがアレイ状に配置されており、これら４つの面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄのうちの隣り合う面発光パネル間に合計４つの隙間３０が形成されている。

このように構成することにより、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄを相互に接触させて配置した場合に比べ、少ないパネル枚数にて光源の大面積化が実現できることになる。なお、特に光源の大面積化を図る必要がない場合には、これら面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄを相互に接触させて配置させても構わない。

面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄは、発光面１３Ａ〜１３Ｄを有している。当該発光面１３Ａ〜１３Ｄは、発光体１２Ａ〜１２Ｄが位置する側とは反対側に位置する透明基板１１Ａ〜１１Ｄの外表面によって構成されている。発光体１２Ａ〜１２Ｄで発生した光は、透明基板１１Ａ〜１１Ｄを透過することにより、当該発光面１３Ａ〜１３Ｄを介して拡散板４側に向けて放射される（図５中に示す矢印ＡＲ参照）。

なお、本実施の形態においては、上述したように、これら発光面１３Ａ〜１３Ｄが面状に並ぶように面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄが配列されている。より詳細には、これら発光面１３Ａ〜１３Ｄは、同一平面上に位置するように配置されている。

面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの発光面１３Ａ〜１３Ｄは、光を放射する発光領域１４Ａ〜１４Ｄと、当該発光領域１４Ａ〜１４Ｄの外周に位置する非発光領域１５Ａ〜１５Ｄとを有している。このうち、非発光領域１５Ａ〜１５Ｄは、発光体１２Ａ〜１２Ｄに含まれる有機ＥＬ素子を封止したり、当該有機ＥＬ素子に配線を接続したりするための部位を設けることで形成される部位である。

ここで、本実施の形態における面発光ユニット１においては、上述した隣り合う面発光パネル間に形成された隙間３０と、当該隙間に隣接して位置する面発光パネルの非発光領域とを含む部分が、非発光部４０を構成することになる。当該非発光部４０は、何ら対策を施していない場合に、暗部を生じさせてしまう原因となる部位であり、隣り合う面発光パネル間に合計４つ形成されている。

反射部材２０は、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの発光面１３Ａ〜１３Ｄから放射された光を透過することなく反射するものである。反射部材２０は、上述した４つの非発光部４０に対応して面発光ユニット１の中央部から延設された合計４つの棒状に延びる部位を有する十字形状の部材からなる。反射部材２０の棒状に延びる部位の各々は、隣り合う面発光パネルの発光面の外縁に沿って配置されており、より具体的には、反射部材２０は、隣り合う面発光パネルの発光面の外縁に跨りかつこれら外縁に沿って延在するように面発光パネルの発光面上に設けられている。なお、反射部材２０の詳細については後述することとする。

上述した拡散板４は、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄから放射された光を拡散させて外部に向けて透過するものである。拡散板４は、発光面１３Ａ〜１３Ｄに対向するように面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄと間隔を隔てて設けられている。なお、拡散板４としては、内部に微粒子を含むことで内部散乱作用を利用して光を拡散するものや、表面に凹凸を有することで界面反射作用を利用して光を拡散するもの等が利用可能である。

図３は、図１に示す面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子の模式断面図である。次に、この図３を参照して、本実施の形態における面発光ユニット１の面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄに具備された有機ＥＬ素子の構成について説明する。なお、上述した４つの面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄは、いずれも同一の構成のものであるため、以下においては、このうちの面発光パネル１０Ａに着目してその説明を行なう。

図３に示すように、面発光パネル１０Ａに具備された有機ＥＬ素子は、透明基板１１Ａに加え、発光体１２Ａとしての透明電極層１１０、有機電界発光層１２０および反射電極層１３０を含んでおり、透明電極層１１０、有機電界発光層１２０および反射電極層１３０は、この順で透明基板１１Ａの主表面上に積層されている。ここで、透明電極層１１０が陽極に該当し、反射電極層１３０が陰極に該当する。

透明基板１１Ａは、その主表面上に上述した各種の層が形成される基材となるものであり、可視光領域の光を良好に透過する絶縁性の部材にて構成されている。透明基板１１Ａは、リジッド基板であってもよいし、フレキシブル基板であってもよい。透明基板１１Ａとしては、上述した光透過性の観点から、たとえばガラス板、プラスチック板、高分子フィルム、シリコン板またはこれらの積層板等にて構成される。

透明電極層１１０は、透明基板１１Ａの一方の主表面上に設けられており、可視光領域の光を良好に透過しかつ良好な電気導電性を呈する膜にて構成されている。より具体的には、透明電極層１１０としては、たとえばＩＴＯ（インジウム酸化物と錫酸化物との混合体）膜やＩＺＯ（インジウム酸化物と亜鉛酸化膜との混合体）膜、ＺｎＯ膜、ＣｕＩ膜、ＳｎＯ₂膜等の無機導電膜や、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸の混合体）膜等の有機導電膜、高分子材料に銀ナノワイヤーやカーボンナノチューブ等を分散させた複合導電膜等にて構成される。

透明電極層１１０は、たとえば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法等のいずれかが採用されることで透明基板１１Ａ上に設けられる。特に、スピンコート法、インクジェット法、印刷法は、均質な膜が得られ易くかつピンホールの発生が抑制できるため、特に好適に利用できる。

有機電界発光層１２０は、透明電極層１１０の透明基板１１Ａが位置する側とは反対側の主表面上に設けられており、少なくとも蛍光発光性化合物または燐光発光性化合物からなる発光層１２１を含み、可視光領域の光を良好に透過する膜にて構成されている。有機電界発光層１２０は、発光層１２１よりも透明電極層１１０側に位置する正孔輸送層１２２と、発光層１２１よりも反射電極層１３０側に位置する電子輸送層１２３とをさらに有している。また、フッ化リチウム膜や無機金属塩膜等が、有機電界発光層１２０中の厚み方向における任意の位置に形成されていてもよい。

有機電界発光層１２０としては、たとえばＡｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル）に代表される有機材料の積層膜や、これら有機材料からなる膜とＭｇＡｇ合金等に代表される金属膜等を含む積層膜が好適に利用できる。

有機電界発光層１２０の材料としては、有機ＥＬ素子の外部量子効率の向上や発光寿命の長寿命化等の観点から、有機金属錯体を用いてもよい。ここで、錯体の形成に係る金属元素としては、元素周期表のＶＩＩＩ族、ＩＸ族およびＸ族に属するいずれか１種の金属またはＡｌ、Ｚｎであることが好ましく、特にＩｒまたはＰｔ、Ａｌ、Ｚｎであることが好ましい。

有機電界発光層１２０は、たとえば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法等のいずれかが採用されることで透明電極層１１０上に設けられる。特に、スピンコート法、インクジェット法、印刷法は、均質な膜が得られ易くかつピンホールの発生が抑制できるため、特に好適に利用できる。

反射電極層１３０は、有機電界発光層１２０の透明電極層１１０が位置する側とは反対側の主表面上に設けられており、可視光領域の光を良好に反射しかつ良好な電気導電性を呈する膜にて構成されている。より具体的には、反射電極層１３０としては、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｃａまたはこれらのいずれかを含む合金等からなる金属膜にて構成される。反射電極層１３０は、たとえば蒸着法やスパッタリング法等が採用されることで有機電界発光層１２０上に設けられる。

図４は、図１に示す面発光ユニットの反射部材の形状を示す図であり、図２中に示す領域ＩＶの拡大模式断面図である。図５は、図１に示す面発光ユニットの要部の概略斜視図である。次に、これら図４および図５を参照して、反射部材２０についてより詳細に説明する。なお、上述した反射部材２０の棒状に延びる４つの部位は、いずれも同一の形状を有するものであるため、以下においては、上述した面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄのうち、第１面発光パネル１０Ａと第２面発光パネル１０Ｂとの間の部分のみに着目してその説明を行なう。

図４および図５に示すように、反射部材２０は、非発光部４０に対向するように、第１面発光パネル１０Ａの発光面１３Ａおよび第２面発光パネル１０Ｂの発光面１３Ｂ上に位置している。

より詳細には、反射部材２０は、第１面発光パネル１０Ａの発光面１３Ａの第２面発光パネル１０Ｂ側の外縁に位置する非発光領域１５Ａと、第２面発光パネル１０Ｂの発光面１３Ｂの第１面発光パネル１０Ａ側の外縁に位置する非発光領域１５Ｂとに跨り（すなわち、反射部材２０は、拡散板４が位置する側から見た場合にこれら部分の非発光領域１５Ａ，１５Ｂに重なっている）、かつ、これら非発光領域１５Ａ，１５Ｂに沿って延在するように、第１面発光パネル１０Ａおよび第２面発光パネル１０Ｂ上に設けられている。

反射部材２０の棒状に延びる部位は、その延在方向に沿ってこれを見た場合に、三角形形状の外形を有しており、第１面発光パネル１０Ａ側に位置する反射面２１と、第２面発光パネル１０Ｂ側に位置する反射面２２とを含んでいる。当該反射面２１，２２は、発光面１３Ａ，１３Ｂ（さらには発光面１３Ｃ，１３Ｄ）から放射された光を正面側に向けて（すなわち拡散板４が位置する側に向けて）反射するための部位であり、いずれもが平面形状を有しており、それぞれが発光面１３Ａ，１３Ｂと交差するように配置されている。

反射部材２０としては、Ａｌに代表されるような金属製の部材や、樹脂製の部材にてこれを構成することが好ましい。その場合に、反射面２１，２２における反射率は、これが高ければ高いだけ好ましいが、少なくとも概ね５０％程度以上とすることが好ましく、実際には７０％程度とされる。反射部材２０の棒状に延びる部位としては、図示するように中実柱状の形状を有していてもよいし、これに代えて中空筒状の形状を有していてもよい。なお、軽量化の観点からは、反射部材２０の上記部位は、中空筒状の形状を有していることが有利である。

反射部材２０は、たとえば金属材料を押出し成形してこれを組み合わせたり、金属製の板状部材をプレス加工等によって折り曲げたり、樹脂材料を射出成形したりすることによって製作が可能である。また、ステンレス鋼板の表面を磨いたものや、白色塗装板にてこれを構成してもよい。

図６は、図１に示す面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子の第１ないし第３構成例に係る垂直面内配光分布を示す図である。また、図７は、当該第１ないし第３構成例に係る有機ＥＬ素子を実現する具体的な膜構成の条件例を示す表である。次に、これら図６および図７を参照して、本実施の形態における面発光ユニットの面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子の第１ないし第３構成例について詳細に説明する。

図６に示すように、第１ないし第３構成例に係る有機ＥＬ素子にあっては、面発光パネルから放射される光の発光面と垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、発光面の法線方向に延在する光軸に沿った正面側の輝度（すなわち、図中に示すθ＝０°における輝度）を１とし、当該平面内において上記光軸との間で形成される角がθである方向の輝度（すなわち、−９０°＜θ＜９０°であってθ≠０°の範囲における輝度）をＬとすると、当該配光曲線が、いずれもＬ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を含んでいる。

すなわち、第１構成例に係る有機ＥＬ素子にあっては、概ね−９０°＜θ≦−４２°および４２°≦θ＜９０°の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件が満たされており、第２構成例に係る有機ＥＬ素子にあっては、概ね−４８°≦θ≦４８°（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件が満たされており、第３構成例に係る有機ＥＬ素子にあっては、概ね−９０°＜θ＜９０°（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件が満たされている。

なお、図６においては、通常の有機ＥＬ素子が呈する垂直面内配光分布であるランバーシャン分布（当該ランバーシャン分布は、−９０°＜θ＜９０°の範囲においてＬ＝ｃｏｓθ＝１の条件を満たす）を比較として図示している。

ここで、上述した如くの垂直面内配光分布を有する上記第１ないし第３構成例に係る有機ＥＬ素子は、たとえば図７に示すように、正孔輸送層の厚みを調整することで実現が可能である。

すなわち、透明電極層としてＩＴＯ膜を用い、電子輸送層としてＭｇＡｇ膜を利用し、発光層としてＡｌｑ３膜を用い、正孔輸送層としてα−ＮＰＤ膜を用い、反射電極層としてＡｇ膜を用い、図７に示すように、このうちの透明電極層／電子輸送層／発光層の厚みをそれぞれ１５０ｎｍ／５０ｎｍ／２０ｎｍとした場合において、正孔輸送層の厚みを２０ｎｍ以下とすれば、概ねランバーシャン分布が得られることになり、当該正孔輸送層の厚みを２５ｎｍとすれば、第１構成例の如くの垂直面内配光分布が得られることになり、当該正孔輸送層の厚みを７５ｎｍとすれば、第２構成例の如くの垂直面内配光分布が得られることになり、当該正孔輸送層の厚みを１００ｎｍとすれば、第３構成例の如くの垂直面内配光分布が得られることになる。

なお、図７においては、参考として当該膜構成を採用した場合に有機ＥＬ素子から放射される発光波長のピーク値をあわせて示している。

上記第１ないし第３構成例に係る有機ＥＬ素子が有する垂直面内配光分布は、発光面から出射される光の角度依存性が、通常のランバーシャン分布と異なっていることを意味しており、特に、正面側の斜め方向に向けて出射される光の量が正面方向に向けて出射される光の量よりも多いことを意味している。

そのため、このような垂直面内配光分布を有する有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを用いることにより、ランバーシャン分布を有する有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを用いる場合に比較して、有機ＥＬ素子から発光される光のうちのより多くの光を非発光部およびその周囲部に対応する部分の拡散板４に導くことが可能になり、さらには、非発光部４０およびその周囲部に対応する部分の拡散板４に入射された光は、当該拡散板４によってさらに拡散されて外部に向けて放射されることになるため、当該部分の正面方向における輝度が向上することになり、ひいては輝度の不均一性が低減されて非発光部がより目立たなくなる。

したがって、本実施の形態における面発光ユニット１とすることにより、従来に比して非発光部４０およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度が向上した面発光ユニットすることが可能になり、さらには、輝度の不均一性が低減されて非発光部がより目立たなくなった面発光ユニットとすることができる。

図８は、上述した第１構成例に係る有機ＥＬ素子を用いる場合に特に好適な面発光ユニットの構成例を示す反射部材近傍の拡大模式断面図である。

上述したように、第１構成例に係る有機ＥＬ素子は、図６を参照して、概ね−９０°＜θ≦−４２°および４２°≦θ＜９０°の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たしている。このため、図８に示すように、当該範囲の角度をもって発光面１３Ａ，１３Ｂから放射された光（代表的に、図中において矢印ＡＲ２で示される光）をより効率的に非発光部４０およびその周囲部に該当する部分における拡散板４に到達させるためには、面発光パネル１０Ａ，１０Ｂの光軸と当該反射部材２０の反射面２１，２２との間で形成される角（図中に示すα）を−４２°＜α＜４２°とすればよい。

このように構成すれば、反射部材２０の反射面２１，２２において反射される光の量を増加させ、反射部材２０の反射面２１，２２において反射されない光の量を減少させることができるため、効率的に非発光部４０およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度を向上させることができる。

換言すれば、上述した第１構成例に代表されるような垂直面内配光分布を有する有機ＥＬ素子を用いる場合において、効率的な輝度の均一化を図るためには、一般的に、光軸と反射面との間で形成される角をαとすると、配光曲線が、少なくとも−９０°＜θ＜−αおよびα＜θ＜９０°の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たしていればよい。なお、ここで、αは、非発光部４０の幅Ｗ（図４参照）と、反射部材２０の高さＨ（図４参照）とを用いれば、９０°−ｔａｎ^-1（２×Ｈ／Ｗ）で表わされる。

図９は、上述した第２構成例に係る有機ＥＬ素子を用いる場合に特に好適な面発光ユニットの構成例を示す反射部材近傍の拡大模式断面図である。

上述したように、第２構成例に係る有機ＥＬ素子は、図６を参照して、概ね−４８°≦θ≦４８°（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たしている。このため、図９に示すように、当該範囲の角度をもって発光面１３Ａ，１３Ｂから放射された光（代表的に、図中において矢印ＡＲ１で示される光）をより効率的に非発光部４０およびその周囲部に該当する部分における拡散板４に到達させるためには、面発光パネル１０Ａ，１０Ｂの光軸と、反射部材２０の先端部に該当する部分の拡散板の位置と反射部材の底面の両端とを結ぶ線分（図中において破線で示す線分）との間で形成される角（図中に示すβ）を−９０°＜β＜−４８°および４８°＜β＜９０°とすればよい。

このように構成すれば、反射部材２０の反射面２１，２２において反射されない光の量を増加させ、反射部材２０の反射面２１，２２において反射される光の量を減少させることができるため、効率的に非発光部４０およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度を向上させることができる。

換言すれば、上述した第２構成例に代表されるような垂直面内配光分布を有する有機ＥＬ素子を用いる場合において、効率的な輝度の均一化を図るためには、一般的に、光軸と上記線分との間で形成される角をβとすると、配光曲線が、少なくとも−β＜θ＜β（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たしていればよい。なお、ここで、βは、非発光部４０の幅Ｗ（図４参照）と、発光面１３Ａ，１３Ｂと拡散板４との間の距離Ｄ（図４参照）とを用いれば、９０°−ｔａｎ^-1（２×Ｄ／Ｗ）で表わされる。

なお、上述した第３構成例に代表されるような垂直面内配光分布を有する有機ＥＬ素子を用いる場合においては、概ね−９０°＜θ＜９０°（但し、θ≠０°）の範囲の全域においてＬ＞ｃｏｓθの条件が満たされているため、反射部材の具体的な形状や発光面と拡散板との間の距離によらず、効率的に非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度を向上させることができる。

以下、上述した本発明の実施の形態に基づいた実施例１ないし３に係る面発光ユニットの正面輝度プロファイルをシミュレーションした結果について説明する。なお、比較のために、上述した本発明の実施の形態に基づいていない比較例に係る面発光ユニットの正面輝度プロファイルをシミュレーションした結果についてもあわせて示す。

ここで、実施例１ないし３に係る面発光ユニットは、それぞれ上述した本発明の実施の形態において説明した第１ないし第３構成例に係る有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを備えてなるものであり、比較例に係る面発光ユニットは、上述したランバーシャン分布を有する有機ＥＬ素子を面発光パネルとして具備してなるものである。

実施例１ないし３および比較例に係る面発光ユニットにおいては、面発光パネルの幅を９０ｍｍとし、非発光部の幅（図４中に示すＷ）を３５ｍｍとし、面発光パネルと拡散板との間の距離（図４中に示すＤ）を５０ｍｍとし、反射部材の反射面の傾斜角（発光面の法線方向と反射面とが成す角のうちの小さい方の角）を３０°とし、反射部材の底面の幅（図４中に示すＬ）を非発光部幅に合致させて３５ｍｍとし、反射部材の高さ（図３中に示すＨ）を３０．３１ｍｍとした。また、反射部材の反射面の反射率は７０％とした。

図１０は、実施例１ないし３および比較例に係る面発光ユニットの規格化正面輝度プロファイルを示すグラフである。

図１０に示すように、比較例に係る面発光ユニットにおいては、その規格化正面輝度が位置に応じて１．００〜約０．７３の範囲の値をとるプロファイルとなっている。

一方、実施例１に係る面発光ユニットにおいては、その規格化正面輝度が位置に応じて１．００〜約０．７８の範囲の値をとるプロファイルとなっており、図示するように、いずれの位置においても比較例に係る面発光ユニットとすることで得られるプロファイルよりも正面輝度が向上していることが分かる。

また、実施例２に係る面発光ユニットにおいては、その規格化正面輝度が位置に応じて１．００〜約０．７４の範囲の値をとるプロファイルとなっており、図示するように、いずれの位置においても比較例に係る面発光ユニットとすることで得られるプロファイルよりも正面輝度が向上していることが分かる。

また、実施例３に係る面発光ユニットにおいては、その規格化正面輝度が位置に応じて１．００〜約０．８２の範囲の値をとるプロファイルとなっており、図示するように、いずれの位置においても比較例に係る面発光ユニットとすることで得られるプロファイルよりも正面輝度が向上していることが分かる。

このように、シミュレーション結果からも、上述した本発明の実施の形態における面発光ユニットの如くの構成とすることにより、概して、従来に比して非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度が向上した正面輝度プロファイルが得られることになり、輝度の不均一性が低減されて非発光部がより目立たなくなる面発光ユニットとなることが確認された。

なお、上述した本発明の実施の形態においては、隣り合う面発光パネル間に形成される隙間の形状に適合するように、一体化された十字状の形状を有する反射部材を当該隙間に配置した場合を例示して説明を行なったが、これを棒状に延びる部位の各々が独立して形成された４つの反射部材にて構成することとしてもよい。

また、上述した本発明の実施の形態においては、非発光部の幅と反射部材の幅とが合致するように構成した場合を例示して説明を行なったが、これらは必ずしも合致している必要はなく、いずれか一方が他方より大きくても構わない。

また、上述した本発明の実施の形態においては、隣り合う面発光パネルの主表面上に跨るように反射部材を配置した場合を例示して説明を行なったが、隣り合う面発光パネルの間に形成される隙間に納まるように反射部材が配置されていてもよい。ただし、その場合には、反射部材の先端側の少なくとも一部が、面発光パネルの主表面よりも拡散板側に位置するように配置されていることが必要である。

また、上述した本発明の実施の形態においては、有機ＥＬ素子の正孔輸送層の厚みを調整することで所望の配光特性が得られるようにした場合を例示したが、所望の配光特性を得る方法としてはこれに限定されるものではなく、たとえば有機ＥＬ素子の膜構成を変更するといったような他の方法の適用も当然に可能である。また、面発光パネルとして有機ＥＬ素子以外の光源を具備したものを使用する場合にも、当該光源の構成等を種々調整することにより、上述した如くの所望の配光特性を得ることができる。

また、上述した本発明の実施の形態においては、面発光パネルをアレイ状に４つ具備してなる面発光ユニットに本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、面発光パネルの数や面発光パネルのレイアウトはこれに限定されるものではなく、面発光パネルが２つ以上具備されかつこれら面発光パネルが面状に隣り合うように並べて配列される面発光ユニットであれば、どのような構成のものにも本発明の適用が可能である。

また、本発明が適用される面発光ユニットは、室内や室外における照明の用途に供される狭義の意味の照明装置に限られず、本発明が適用される面発光ユニットには、たとえばディスプレイや表示デバイス、電光表示式の看板や広告等に具備される広義の意味の照明装置が含まれる。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１面発光ユニット、２ベース板、３枠板、４拡散板、１０Ａ〜１０Ｄ面発光パネル、１１Ａ〜１１Ｄ透明基板、１２Ａ〜１２Ｄ発光体、１３Ａ〜１３Ｄ発光面、１４Ａ〜１４Ｄ発光領域、１５Ａ〜１５Ｄ非発光領域、２０反射部材、２１，２２反射面、３０隙間、４０非発光部、１１０透明電極層、１２０有機電界発光層、１２１発光層、１２２正孔輸送層、１２３電子輸送層、１３０反射電極層。

Claims

各々の発光面が面状に並ぶように配列され、正面側に向けて光を放射する複数の面発光パネルと、
前記複数の面発光パネルのうちの隣り合う面発光パネルの発光面の外縁に沿って延在するように位置し、前記複数の面発光パネルから放射された光の一部を透過することなく正面側に向けて反射する反射面を有する反射部材とを備え、
前記複数の面発光パネルの各々について、当該面発光パネルから放射される光の前記発光面と垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、前記発光面の法線方向に延在する光軸に沿った正面側の輝度を１とし、前記平面内において前記光軸との間で形成される角がθである方向の輝度をＬとすると、前記配光曲線が、Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を少なくとも有している、面発光ユニット。
前記光軸と前記反射面との間で形成される角をαとすると、前記配光曲線が、少なくとも−９０°＜θ＜−αおよびα＜θ＜９０°の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たす、請求項１に記載の面発光ユニット。
前記複数の面発光パネルの発光面に対向するように前記複数の面発光パネルと間隔を隔てて設けられ、前記複数の面発光パネルから放射された光を拡散する拡散板をさらに備えた、請求項２に記載の面発光ユニット。
前記複数の面発光パネルの発光面に対向するように前記複数の面発光パネルと間隔を隔てて設けられ、前記複数の面発光パネルから放射された光を拡散する拡散板をさらに備え、
前記複数の面発光パネルのうちの隣り合う面発光パネル間に位置する非発光部の幅をＷとし、前記複数の面発光パネルの発光面と前記拡散板との間の距離をＤとし、前記Ｗと前記Ｄとに基づいてｔａｎ^-1（２×Ｄ／Ｗ）で表わされる角をβとすると、前記配光曲線が、少なくとも−β＜θ＜β（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たす、請求項１に記載の面発光ユニット。
前記配向曲線が、−９０°＜θ＜９０°（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たす、請求項１に記載の面発光ユニット。
前記複数の面発光パネルは、互いに間隔を隔てて配置され、
前記複数の面発光パネルの各々の発光面は、光を放射する発光領域と、前記発光領域の外周に位置し、光を放射しない非発光領域とを有し、
前記反射部材は、前記拡散板が位置する側から見た場合に、前記複数の面発光パネルのうちの隣り合う面発光パネルが有する非発光領域に重なるように、前記複数の面発光パネル上に跨って設けられている、請求項１から５のいずれかに記載の面発光ユニット。