JP2015011883A - Ｏｌｅｄパネル及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】実施形態によれば、端部からの漏れ光を有効活用することでパネル正面側の輝度を高めることが可能なＯＬＥＤパネル及び照明器具を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、ＯＬＥＤパネルは、第１の面とその反対側の第２の面とを有する透明な基板と；前記基板に対向して設けられた封止板と；前記基板と前記封止板との間で前記基板の前記第２の面上に設けられたＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）素子部と；前記基板の端部に設けられ、前記ＯＬＥＤ素子部で発光し前記基板の前記端部に向かう光を前記基板の前記第１の面の外方に反射させる反射層と；を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ＯＬＥＤパネル及び照明器具に関する。

照明器具の光源として、有機エレクトロルミネッセンスを利用したＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）が提案されている。ＯＬＥＤでは、すべての光が正面から取り出せず、端部から漏れ光が生じており、その漏れ光の有効活用はできていない。

特開２００５−７８９３２号公報

実施形態によれば、端部からの漏れ光を有効活用することでパネル正面側の輝度を高めることが可能なＯＬＥＤパネル及び照明器具を提供する。

実施形態によれば、ＯＬＥＤパネルは、第１の面とその反対側の第２の面とを有する透明な基板と；前記基板に対向して設けられた封止板と；前記基板と前記封止板との間で前記基板の前記第２の面上に設けられ、発光層を含む有機層と、前記有機層の一方の面に設けられた第１の電極と、前記有機層の他方の面に設けられた第２の電極とを有するＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）素子部と；前記基板の端部に設けられ、前記ＯＬＥＤ素子部で発光し前記基板の前記端部に向かう光を前記基板の前記第１の面の外方に反射させる反射層と；を具備している。

実施形態によれば、端部からの漏れ光を有効活用することでパネル正面側の輝度を高めることが可能となる。

実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図。 実施形態のＯＬＥＤ素子部の模式断面図。 実施形態の照明器具の模式断面図。 実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図。 実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図。 実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図。 実施形態のＯＬＥＤパネルの模式平面図。 実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図。 実施形態の照明器具の模式断面図。 実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図。

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図である。

基板２０と封止板４０とが対向配置され、それら基板２０と封止板４０との間に、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）素子部５０が設けられている。基板２０は、第１の面２０ａと、その反対側の第２の面２０ｂとを有する。第１の面２０ａが、ＯＬＥＤパネル１の主光取り出し面となる。ＯＬＥＤ素子部５０は、基板２０の第２の面２０ｂ上に設けられている。

基板２０は、透明基板であり、例えばガラス基板である。あるいは、基板２０は、透明樹脂基板であってもよい。

図２（ａ）は、ＯＬＥＤ素子部５０の一例を示す模式断面図である。

ＯＬＥＤ素子部５０は、有機層３０と、有機層３０の一方の面に設けられた第１の電極２１と、有機層３０の他方の面に設けられた第２の電極２２とを有する。

有機層３０は、発光層３２を含む。発光層３２は、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を含む。発光層３２は、さらにオレンジ色発光層を含んでいてもよい。

図２（ａ）に示すように、基板２０の第２の面２０ｂ上に、第１の電極２１が設けられている。第１の電極２１は、透明電極であり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、導電性高分子などからなる。

第１の電極２１上に、有機層３０が設けられている。有機層３０は、発光層３２と、正孔輸送層３１と、電子輸送層３３とを含む。第１の電極２１上に正孔輸送層３１が設けられ、正孔輸送層３１上に発光層３２が設けられ、発光層３２上に電子輸送層３３が設けられている。

電子輸送層３３上に、第２の電極２２が設けられている。また、第２の電極２２は、基板２０の表面の一部にも設けられている。第２の電極２２は、基板２０の表面から有機層３０の上面にかけて、基板２０の表面と有機層３０の上面との間の段差を被覆するように連続して設けられている。

第２の電極２２と有機層３０の側面との間、および第２の電極２２と第１の電極２１の端部との間には、絶縁膜８０が設けられている。

第２の電極２２は、ＯＬＥＤ素子部５０の発光層３２の発光光に対して不透明で有り、また反射性を有する。第２の電極２２は、例えば、銀（Ａｇ）膜やアルミニウム（Ａｌ）膜などの金属膜である。

基板２０に対して、封止板４０が封止体９０を介して重ねられている。有機層３０、第１の電極２１及び第２の電極２２を含む積層体は、基板２０と封止板４０との間に封止されている。

封止板４０は、ガラス基板または透明樹脂である。封止体９０は、例えば樹脂からなり、基板２０と封止板４０との間の領域の周囲に連続して設けられている。

発光層３２の発光光は、基板２０の第１の面２０ａ側から外部（空気層）へと取り出される。しかし、ＯＬＥＤ素子部５０と、基板２０（例えばガラス）と、空気とで屈折率が異なることから、すべての光が第１の面２０ａから取り出されず、図１（ａ）に示すように、一部の光は基板２０の端部へと向かう。

そこで、実施形態によれば、基板２０の端部に向かった光を、第１の面２０ａの外方（パネル正面側）に反射させる反射層６１を基板２０の端部に設けている。

反射層６１は、発光層３２の発光光に対して高い反射性を有する樹脂または金属からなる。

基板２０は、例えば四角形状に形成されている。反射層６１は、基板２０の辺に沿って連続して設けられている。

図２（ａ）に示すＯＬＥＤ素子部５０において、第１の電極２１は陽極として機能し、第２の電極２２は陰極として機能する。第１の電極２１に相対的に高電位を、第２の電極２２に相対的に低電位を印加すると、第１の電極２１から正孔輸送層３１を介して正孔が発光層３２に注入され、第２の電極２２から電子輸送層３３を介して電子が発光層３２に注入される。そして、正孔と電子が発光層３２で再結合し、その時に発生するエネルギーで発光層３２が発光する。発光層３２は、可視光を発光する。

発光層３２から第１の電極２１側に向かった光は、透明な第１の電極２１及び基板２０を透過して、第１の面２０ａから外部に放射される。

また、発光層３２から第２の電極２２側に向かった光は、第２の電極２２で反射して、基板２０の第１の面２０ａ側に取り出される。このため、光取り出し面側への放射光量を増大できる。

ＯＬＥＤパネルは、基板２０の第１の面２０ａを、天井面や壁面などの設置面の反対側に向けた状態で設置面に取り付けられる。

第１実施形態によれば、基板２０の端部に反射層６１を設けることで、発光層３２で発光し、基板２０の端部に向かった光を、パネル正面側に反射させて取り出すことができる。したがって、基板２０の端部からの横方向への漏れ光を抑えて、正面側の輝度を向上させることができる。

ＯＬＥＤ素子部としては、図２（ｂ）に示す構造のものも用いることができる。
図２（ｂ）は、ＯＬＥＤ素子部の他の具体例を示す模式断面図である。

透明な基板２０上に、第１の電極２１が設けられている。第１の電極２１は、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極である。その第１の電極２１上に、発光層３２、正孔輸送層３１及び電子輸送層３３を含む有機層３０が設けられている。

有機層３０の上面上（電子輸送層３３上）には、第２の電極５２が設けられている。第２の電極５２は、発光層３２の発光光に対して不透明な金属電極である。第２の電極５２は、図２（ｂ）において紙面を貫く方向に延びる線状に形成されている。その線状の複数本の第２の電極５２が互いに間隔を隔てて有機層３０上に配列されている。

発光層３２は、第１の電極２１と、線状の第２の電極５２とで挟まれた領域で発光する。第１の電極２１と第２の電極５２との間で発光し、第２の電極５２側に向かった光は第２の電極５２で反射して基板２０の第１の面２０ａ側に取り出される。また、第２の電極５２が設けられていない領域（隣り合う第２の電極５２間の領域）では発光しない。第２の電極５２間の領域を通じて、ＯＬＥＤ素子部の表裏面を光が透過する。したがって、図２（ｂ）のＯＬＥＤ素子部は、非点灯時は透明であり、点灯時は第１の面２０ａ側に片面発光する。

第１実施形態において、基板２０は封止板４０よりも厚い。基板２０の厚さは、２ｍｍ以上であり、例えば３ｍｍである。この程度の厚さであれば、基板２０の端部に反射層６１を容易に形成することができる。また、パネルの強度を高めることもできる。

反射層層６１は、図１０に示すように、基板２０の端部に加えて、封止板４０の端部および基板２０と封止板４０との間の領域の端部に設けてもよい。基板２０が例えば１ｍｍ以下の薄板の場合にも、反射層６１を容易に組み合わせることができる。

また、基板２０よりも裏側の領域の側方に向かう光も、反射層６１で反射させて第１の面２０ａ側に向かわせることができる。

図１（ｂ）は、第１実施形態のＯＬＥＤパネルの他の具体例の模式断面図である。

基板２０の端部に傾斜面２０ｃが形成されている。傾斜面２０ｃは、第１の面２０ａ及び第２の面２０ｂに対して傾斜している。

その傾斜面２０ｃに、基板２０の端部に向かった光を第１の面２０ａの外方（パネル正面側）に反射させる反射層６２を設けている。反射層６２は、基板２０の辺に沿って連続して設けられている。

反射層６２は、発光層３２の発光光に対して高い反射性を有する樹脂または金属からなる。

基板２０の端部に向かった光は、第１の面２０ａに対して垂直な反射面ではなく、傾斜した反射面で効率良く第１の面２０ａ側に反射する。

図３は、第１実施形態のＯＬＥＤパネルを用いた照明器具の模式断面図である。

複数枚のＯＬＥＤパネルが、基板２０の面方向（第１の面２０ａに対して平行な方向）に並べられている。このＯＬＥＤパネルにおける基板２０の端部には、図１（ｂ）の具体例と同様に傾斜面が形成されている。

そして、面方向で隣り合うＯＬＥＤパネルにおけるそれぞれの基板２０の端部の間には、反射層６３が設けられている。反射層６３は、発光層３２の発光光に対して高い反射性を有する樹脂または金属からなる。

したがって、隣り合うＯＬＥＤパネルの接続領域において、基板２０の端部に向かった光を、反射層６３によってパネル正面側へと反射させて、正面側の輝度を向上できる。

（第２実施形態）
図４（ａ）は、第２実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図である。

第２実施形態によれば、基板２０の第１の面２０ａ（主光取り出し面）に、屈折率傾斜層７１が設けられている。

基板（例えばガラス）２０と空気層で屈折率が違うため、発光層で発生した光の多くが第１の面２０ａと空気層との境界で反射し、現状、約２０％の光しか外部に取り出すことができない。

そこで、第２実施形態によれば、基板２０の屈折率から空気層の屈折率へと屈折率が変化している屈折率傾斜層７１を第１の面２０ａに設けることで、第１の面２０ａ側からの光取り出しを向上できる。

基板２０は、例えば屈折率が１．５のガラス基板である。空気層の屈折率は１．０である。ＯＬＥＤ素子部５０から基板２０の第１の面２０ａに向かった光の、第１の面２０ａと空気層との境界での反射率は４％である。

基板２０と空気層との間に、屈折率が１．３の層を設けると、第１の面２０ａでの反射率は２．１０％となる。

また、屈折率傾斜層７１として、第１の面２０ａ側の１．５から空気層側の１．０まで０．１ずつ屈折率が変化した層を設けると、第１の面２０ａでの反射率は０．８３％となる。

また、屈折率傾斜層７１として、第１の面２０ａ側の１．５から空気層側の１．０まで０．０５ずつ屈折率が変化した層を設けると、第１の面２０ａでの反射率は０．４２％となる。

また、屈折率傾斜層７１として、第１の面２０ａ側の１．５から空気層側の１．０まで０．０２５ずつ屈折率が変化した層を設けると、第１の面２０ａでの反射率は０．２１％となる。

以上説明した第２実施形態は、前述した第１実施形態に適用することができる。

（第３実施形態）
基板２０としてガラス基板を用いた場合には、割れが懸念され、また大面積化した場合には取り扱いが難しくなる。

そこで、第３実施形態によれば、図４（ｂ）に示すように、ＯＬＥＤ素子部５０が形成され、ＯＬＥＤ素子部５０を支持する基板として、合わせガラス７２を用いている。

合わせガラス７２は、一対の板ガラス７３ａと７３ｂとの間に、樹脂などの中間層７４を挟んだ構造を有する。

あるいは、図５（ａ）に示すように、ＯＬＥＤ素子部５０が形成され、ＯＬＥＤ素子部５０を支持する基板として、飛散防止ガラス７５を用いてもよい。飛散防止ガラス７５は、強化ガラスにフッ素ウレタンなどの飛散防止膜が塗布された構造を有する。

ＯＬＥＤパネルの光取り出し面側の透明基板として、合わせガラス７２や飛散防止ガラス７５を用いることで、ＯＬＥＤパネルを別部材で補強することなく、強度を向上させることができる。

また、ＯＬＥＤパネルの光取り出し面側の透明基板として、屈折率が１．５の一般的なガラス基板よりも屈折率が高く、屈折率が１．８〜１．９のガラス基板を用いることで、屈折率が１．５のガラス基板も用いた場合よりも、光取り出し効率を約１０％向上させることができる。

また、図５（ｂ）に示すように、基板（ガラス）２０の第２の面２０ｂに、例えばシリコン酸化膜などのパッシベーション膜７６を形成することで、ガラスからの成分の溶出を抑制でき、ＯＬＥＤ素子部５０の寿命や効率の低下を抑制できる。

以上説明した第３実施形態は、前述した各実施形態に適用することができる。

（第４実施形態）
図６（ａ）は、第４実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図である。

第４実施形態によれば、基板２０の第１の面２０ａに、衝撃吸収層７７を設けている。衝撃吸収層７７は、ＯＬＥＤ素子部５０の光に対する高い透過性を有し、例えばシリコーンを主原料とするゲル状の材料からなる。

また、図６（ｂ）に示すように、封止板４０の裏面にも衝撃吸収層７７を設けてもよい。

パネルの設置や取り付け時にパネル面に負荷がかかった際、あるいは落下した際に、衝撃吸収層７７が衝撃を吸収することで、パネルが割れにくくなる。

以上説明した第４実施形態は、前述した各実施形態に適用することができる。

（第５実施形態）
図７（ａ）は、基板２０の第２の面２０ｂ側の模式平面図である。

ＯＬＥＤパネルにおいて、第１の電極２１及び第２の電極２２は、シート抵抗を低減するために、有機層３０に重なる領域だけでなく、有機層３０が設けられた領域（発光領域）のまわりの基板２０の第２の面２０ｂの周辺部にも設けられている。

図７（ｂ）は、基板２０の第１の面２０ａ（発光面）側の模式平面図である。

第５実施形態によれば、発光領域の周辺部に設けられた第１の電極２１及び第２の電極２２の裏側の第１の面２０ａの周辺部に、放熱性に優れた樹脂または金属からなる放熱層９１を設けている。放熱層９１は、有機層３０が設けられた発光領域には重ならないため、発光面を遮らない。

基板２０周辺部に形成された第１の電極２１及び第２の電極２２のパターンに合わせて、その裏側に放熱層９１を設けることで、電極付近の温度上昇を抑制することができ、発光ムラ改善につなげることができる。

また、放熱性が高まることで大幅に寿命を延ばすことができる。放熱層９１を設けない場合には、輝度半減期が６８６４９時間であったのが、放熱層９１を設けることで、輝度半減期を１１９９４７時間に延ばすことができた。

以上説明した第５実施形態は、前述した各実施形態に適用することができる。

（第６実施形態）
図８（ａ）は、第６実施形態のＯＬＥＤパネルの模式断面図である。

第６実施形態では、光取り出し面側の透明基板として樹脂の基板７８を用いている。基板７８が樹脂の場合、帯電しやすく、埃などの付着による汚れや輝度低下が懸念される。

そこで、第６実施形態によれば、基板７８の光取り出し面に、例えば界面活性剤などの帯電防止膜７９を塗布形成している。これにより、光取り出し面への埃などの付着を抑えて、輝度低下を防ぐことができる。

あるいは、図８（ｂ）に示すように、光取り出し面側の透明基板として、帯電防止剤を添加した樹脂基板８１を用いてもよい。

以上説明した第６実施形態は、前述した各実施形態に適用することができる。

（第７実施形態）
図９（ａ）及び（ｂ）は、第７実施形態の照明器具の模式断面図である。図９（ａ）は、ＯＬＥＤパネル１０の上端側から見た図であり、図９（ｂ）は、ＯＬＥＤパネル１０の側面側から見た図である。

第７実施形態の照明器具は、造営材１００に組み込まれている。造営材１００は、壁や柱などの建物の構造材である。

器具外郭となる２枚の透光性カバー１１１及び１１２の一方の透光性カバー１１２に、ＯＬＥＤパネル１０が例えば両面テープで接着されている。

透光性カバー１１１及び１１２は、例えばガラス板であり、平行に対向配置されている。一方の透光性カバー１１２における他方の透光性カバー１１１に向き合う面に、ＯＬＥＤパネル１０が設けられている。

ＯＬＥＤパネル１０は、前述した図２（ｂ）に示す構造を有する。すなわち、ＯＬＥＤパネル１０は、消灯時は透明で、点灯時は片面発光するパネルである。

透光性カバー１１１及び１１２は器具本体１１５に保持され、器具本体１１５は、造営材１００に形成された開口部に組み込まれている。

透光性カバー１１１及び１１２の端部にはパッキン１０２が設けられ、ＯＬＥＤパネル１０は防湿された空間に内封されている。

器具本体１１５の上には電源ユニット１２０が設けられている。電源ユニット１２０は、器具本体１１５内を通されＯＬＥＤパネル１０に接続された電源線１２１を介して、ＯＬＥＤパネル１０に電力を供給する。

消灯時は透明なＯＬＥＤパネル１０を搭載することにより、昼光を建物内に採り入れることができ、室内の明るさを確保できる。

夜は点灯することにより、屋外を照らす照明となり、照射された屋外からは屋内が見えにくくなる。あるいは、ＯＬＥＤパネル１０は屋内に向けて発光するように設置してもよい。

透光性カバー１１１及び１１２には、紫外線カット処理が施されている。これにより、ＯＬＥＤパネル１０を紫外線から保護することができる。

（第８実施形態）
ＯＬＥＤ素子部５０を点灯させるために０Ｖから徐々に印加電圧を上昇させると、ＯＬＥＤ素子部５０全体に電圧がかからずに、ゴミやインピーダンス不良などが存在する部位に電圧が局所的にかかりショート不良や断線を起こす場合があり得る。

そこで、第８実施形態によれば、０Ｖから徐々に電圧を印加するのではなく、発光層が発光する励起電圧（例えば約３Ｖ）以上の電圧を、パルス的に印加して、ＯＬＥＤ素子部５０を点灯させる。これにより、点灯開始時にＯＬＥＤ素子部５０全体に電圧がかかり、局所的なショート不良を抑制することができる。

また、複数枚のＯＬＥＤパネルが電気的に直列接続されている場合には、（発光層の励起電圧）×（パネル数）以上の電圧を、点灯開始時にパルス的に印加する。

以上説明した第８実施形態は、前述した各実施形態に適用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２０…基板、２０ａ…第１の面、２０ｂ…第２の面、２１…第１の電極、２２，５２…第２の電極、３０…有機層、３２…発光層、４０…封止板、５０…ＯＬＥＤ素子部、６１〜６３…反射層

Claims (3)

1. 第１の面とその反対側の第２の面とを有する透明な基板と；
   前記基板に対向して設けられた封止板と；
   前記基板と前記封止板との間で前記基板の前記第２の面上に設けられ、発光層を含む有機層と、前記有機層の一方の面に設けられた第１の電極と、前記有機層の他方の面に設けられた第２の電極とを有するＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）素子部と；
   前記基板の端部に設けられ、前記ＯＬＥＤ素子部で発光し前記基板の前記端部に向かう光を前記基板の前記第１の面の外方に反射させる反射層と；
   を具備したＯＬＥＤパネル。
2. 前記基板の前記端部は、前記第１の面に対して傾斜した傾斜面を有し、前記傾斜面に前記反射層が設けられている請求項１記載のＯＬＥＤパネル。
3. 第１の面とその反対側の第２の面とを有する透明な基板と、前記基板に対向して設けられた封止板と、前記基板と前記封止板との間で前記基板の前記第２の面上に設けられ、発光層を含む有機層と、前記有機層の一方の面に設けられた第１の電極と、前記有機層の他方の面に設けられた第２の電極とを有するＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）素子部と、をそれぞれが有し、前記基板の面方向に並べられた複数のＯＬＥＤパネルと；
   前記面方向で隣り合う前記複数のＯＬＥＤパネルにおけるそれぞれの前記基板の端部の間に設けられ、前記ＯＬＥＤ素子部で発光し前記基板の前記端部に向かう光を前記基板の前記第１の面の外方に反射させる反射層と；
   を具備した照明器具。

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