JP2016066547A - 発光装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の取り出し効率を向上させることができる発光装置および照明装置を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る発光装置は、第１の基板と；前記第１の基板と対峙して設けられた第２の基板と；前記第１の基板と、前記第２の基板と、の間の空間を封止する封止部と；前記第１の基板の前記第２の基板と対峙する側の面に設けられ、有機エレクトロルミネセンスによる発光を生じる発光部と；前記第２の基板の前記第１の基板と対峙する側の面に、前記発光部と離隔して設けられた反射部と；を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光装置および照明装置に関する。

有機エレクトロルミネセンス（ＯＥＬ：Organic Electro-Luminescence）により発光する発光部を備えた発光装置がある。
このような発光装置は、発光部を点灯させることで照明などに用いることができる。 ところが、このような発光装置には、光の取り出し効率が低いという問題がある。

特表２０１２−５０６６０４号公報

本発明が解決しようとする課題は、光の取り出し効率を向上させることができる発光装置および照明装置を提供することである。

実施形態に係る発光装置は、第１の基板と；前記第１の基板と対峙して設けられた第２の基板と；前記第１の基板と、前記第２の基板と、の間の空間を封止する封止部と；前記第１の基板の前記第２の基板と対峙する側の面に設けられ、有機エレクトロルミネセンスによる発光を生じる発光部と；前記第２の基板の前記第１の基板と対峙する側の面に、前記発光部と離隔して設けられた反射部と；を具備している。

本発明の実施形態によれば、光の取り出し効率を向上させることができる発光装置および照明装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る発光装置１を例示するための模式断面図である。 第１の実施形態に係る発光装置１を例示するための模式断面図である。 第２の実施形態に係る発光装置５１を例示するための模式断面図である。

実施形態に係る発明は、第１の基板と；前記第１の基板と対峙して設けられた第２の基板と；前記第１の基板と、前記第２の基板と、の間の空間を封止する封止部と；前記第１の基板の前記第２の基板と対峙する側の面に設けられ、有機エレクトロルミネセンスによる発光を生じる発光部と；前記第２の基板の前記第１の基板と対峙する側の面に、前記発光部と離隔して設けられた反射部と；を具備した発光装置である。
この発光装置によれば、プラズモン損失を少なくすることができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。

また、この発光装置は、前記第１の基板と、前記第２の基板と、の間の空間に設けられた充填部をさらに具備することができる。
前記充填部の屈折率は、１．５以上２．１以下とすることができる。
この様にすれば、発光部と充填部との界面における光の全反射を抑制することができる。また、光の屈折角を小さくすることができるので、発光部から放射された光の一部が反射部に入射しやすくなる。
そのため、発光装置からの光の取り出し効率を向上させることができる。

また、この発光装置は、前記充填部の内部に設けられ、前記充填部の屈折率とは異なる屈折率を有する複数の微粒子をさらに具備することができる。
この様にすれば、発光部から放射された光が封止部などに入射しにくくなる。
発光部から放射された光が封止部などに入射しにくくなれば、発光装置から出射する光の量を多くすることができる。すなわち、光の取り出し効率を向上させることができる。

実施形態に係る発明は、上記の発光装置を具備した照明装置である。
この照明装置によれば、光の取り出し効率を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本明細書において、「光の透過性を有する」、「光を透過する」とは、光の透過率が１００パーセントの場合に限定されない。「光の透過性を有する」、「光を透過する」とは、少なくとも可視光の波長を有する光に対して透過率がゼロでなければよい。
また、各図中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する三方向を表している。例えば、基板２（第１の基板の一例に相当する）または基板３（第２の基板の一例に相当する）の主面に対して垂直な方向をＺ方向としている。また、基板２または基板３の主面に対して平行な平面内の１つの方向をＹ方向とし、Ｚ方向とＹ方向とに垂直な方向をＸ方向としている。 また、本明細書において、「平面視」とは、Ｚ方向から見た場合を表している。

（第１の実施形態）
図１および図２は、第１の実施形態に係る発光装置１を例示するための模式断面図である。
図１および図２に示すように、発光装置１には、基板２、基板３、封止部４、充填部５、反射部６および発光部１０が設けられている。
図１および図２に例示をした発光装置１は、ボトムエミッション型の発光装置である。

基板２は、板状を呈している。
基板２は、絶縁性と光の透過性とを有した材料を用いて形成されている。
基板２は、例えば、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ成分を含まない無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス（ソーダガラスとも称する）、石英、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリルなどを用いて形成することができる。
基板３は、基板２に対峙して設けられている。
基板３は、板状を呈している。
基板３の材料には特に限定はない。
なお、基板３の材料は、基板２の材料と同じとすることもできる。
この場合、基板２と基板３は、透湿性の低い材料から形成することが好ましい。
例えば、基板２と基板３は、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、石英などの無機材料から形成することが好ましい。

封止部４は、枠状を呈し、基板２と基板３の間に設けられている。
封止部４は、基板２および基板３の周縁を封止している。
すなわち、封止部４は、基板２と基板３との間の空間を封止する。
封止部４は、例えば、ＵＶ硬化型の樹脂や、フリットなどのガラス材料などから形成することができる。
この場合、封止部４は、フリットなどのガラス材料のように透湿性の低い材料から形成することが好ましい。

充填部５は、基板２、基板３、および封止部４により画された空間内を埋めるように設けられている。
充填部５は、絶縁性と光の透過性とを有した材料を用いて形成されている。
この場合、充填部５の屈折率は、電極１４の屈折率と同等か若干低くなっている。
例えば、充填部５は、屈折率が１．５以上２．１以下の材料から形成することができる。
この様にすれば、光の取り出し効率を向上させることができる。
なお、充填部５の屈折率と、光の取り出し効率との関係については後述する。

反射部６は、基板３の基板２と対峙する側の面に設けられている。
この場合、反射部６は、発光部１０（電極１４）と離隔して設けられている。
そのため、反射部６と有機発光部１３との間の距離Ｄを長くすることができる。

反射部６は、例えば、膜状を呈し、基板３の基板２と対峙する側の面を覆うように設けることができる。
反射部６は、有機発光部１３から放射された光Ｌ１を反射して、光Ｌ１を発光装置１の正面側（発光部１０が設けられた基板２側）に出射させる。すなわち、反射部６は、リフレクタの機能を有する。
そのため、反射部６は、有機発光部１３から放射された光Ｌ１に対する反射率が高い材料を用いて形成されている。
反射部６は、例えば、銀、アルミニウム、銅、金、これらの合金などの金属を用いて形成することができる。

発光部１０は、電極１２、有機発光部１３、および電極１４を有する。
電極１２、有機発光部１３、および電極１４が設けられた領域、すなわち発光部１０では、有機エレクトロルミネセンスによる発光が生じる。
電極１２は、膜状を呈し、基板２の基板３と対峙する側の面に設けられている。
電極１２は、有機発光部１３と接触し、電気的に接続されている。
電極１２は、例えば、有機発光部１３に正孔（ホール）を注入するための電極（陽極）とすることができる。
また、電極１２は、有機発光部１３からの光Ｌ１を放射する面に設けられているので、光Ｌ１を透過させる機能をも有している。

そのため、電極１２は、導電性と光の透過性とを有した材料を用いて形成されている。 電極１２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（Zinc oxide）、ＩＺＯ（登録商標）、ＩＧＺＯ、ＬｉＦ／ＭｇＡｇ／Ａｇからなる積層膜などを用いて形成することができる。
電極１２は、封止部４の外側に設けられた図示しない端子と電気的に接続されている。

有機発光部１３は、膜状を呈し、電極１２の上に設けられている。
有機発光部１３は、有機エレクトロルミネセンスにより発光する。
有機発光部１３は、例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ；Organic light-emitting diode）などとすることができる。
有機発光部１３は、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（一般的に、α−ＮＰＤともいう）を含む正孔輸送層、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（一般的に、Ａｌｑ３ともいう）を含む有機発光層、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を含む電子注入層を積層したものとすることができる。
ただし、有機発光部１３の材料や構成は例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
例えば、有機発光部１３は、有機発光層のみからなる単層構造とすることもできるし、フタロシアニンなどを含む正孔注入層、フルオレン誘導体などを含む電子輸送層をさらに有する多層構造とすることもできる。
また、有機発光部１３は、複数の有機発光層をＨＡＴ（ＣＮ）６などを含む電荷発生層（ＣＧＬ；Charge Generation Layer）を介して直列に接続したマルチフォトンエミッション（ＭＰＥ；Multi-Photo-Emission）構造を有するものとすることもできる。

電極１４は、膜状を呈し、有機発光部１３の上に設けられている。
この場合、電極１４は、有機発光部１３と電気的に接続されている。
電極１４は、例えば、有機発光部１３に電子を注入するための電極（陰極）とすることができる。
また、電極１４は、有機発光部１３から放射された光Ｌ１を透過させる。
そのため、電極１４は、導電性と光の透過性とを有した材料を用いて形成されている。 電極１４は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（Zinc oxide）、ＩＺＯ（登録商標）、ＩＧＺＯ、ＬｉＦ／ＭｇＡｇ／Ａｇからなる積層膜などを用いて形成することができる。
この場合、電極１４の材料は、電極１２の材料と同じとすることもできるし、電極１２の材料と異なるものとすることもできる。
電極１４は、封止部４の外側に設けられた図示しない端子と電気的に接続されている。

次に、光の取り出し効率の向上についてさらに説明する。
前述した充填部５が設けられないものとすれば、発光装置１の内部の空間は、空気などの気体が充填されるか大気圧よりも減圧された雰囲気とされることになる。
また、有機発光部１３および電極１４の屈折率は、１．６〜２．１程度となる。
そのため、電極１４の屈折率と、発光装置１の内部の空間における屈折率（例えば、空気の屈折率は、ほぼ１）との差が大きくなり、有機発光部１３から放射された光Ｌ１が電極１４と発光装置１の内部の空間との界面において全反射し易くなる。例えば、発光装置１の内部の空間に空気が充填されている場合には、有機発光部１３から放射された光Ｌ１のうち２０％程度しか取り出すことができなくなる。

また、有機発光部１３から基板３側に向けて放射された光Ｌ１の一部は、電極１４と、発光装置１の内部の空間との界面において屈折する。この場合、発光装置１の内部の空間に空気などが充填されていると、屈折角が大きくなる。屈折角が大きくなると、電極１４から放射された光Ｌ１の一部が反射部６に入射しにくくなり、封止部４などに入射する場合がある。封止部４などに入射した光Ｌ１は、減衰したり、発光装置１の内部の空間の中で反射を繰り返したりするので、発光装置１からの光の取り出し効率が低くなるおそれがある。
発光装置１からの光の取り出し効率が低くなると、発光装置１を照明装置などに用いる場合に輝度が不足するおそれがある。

本実施の形態においては、充填部５の屈折率は、電極１４の屈折率と同等か若干低くなっている。
この様にすれば、充填部５と電極１４との界面における光Ｌ１の全反射を抑制することができる。
また、光Ｌ１の屈折角を小さくすることができるので、電極１４から放射された光Ｌ１の一部が反射部６に入射しやすくなる。
そのため、発光装置１からの光の取り出し効率を向上させることができる。

また、光Ｌ１が金属からなる反射部６に入射すると、反射部６内の自由電子に作用して導波モードの一種であるプラズモンモードが発生する場合がある。プラズモンモードが発生すると、反射部６に入射した光Ｌ１の一部が反射部６の表面近傍に閉じ込められる。これによる損失は、プラズモン損失とよばれている。
この場合、反射部６と有機発光部１３との間の距離Ｄが短くなればプラズモン損失が増加するので、光の取り出し効率が低くなるおそれがある。
例えば、電極１４の上に反射部６を設けるようにすれば、反射部６と有機発光部１３との間の距離Ｄが短くなるので、プラズモン損失が増加して、光の取り出し効率が低くなるおそれがある。

本実施の形態においては、反射部６は、基板３の基板２と対峙する側の面に設けられている。
また、反射部６は、発光部１０と離隔して設けられている。
そのため、反射部６と有機発光部１３との間の距離Ｄを長くすることができる。
その結果、プラズモン損失を少なくすることができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
本発明者の得た知見によれば、距離Ｄは、１μｍ以上１０００μｍ以下とすることが好ましい。
この様にすれば、プラズモン損失を効果的に低減させることができる。

また、図２に示すように、充填部５の内部に、充填部５の屈折率とは異なる屈折率を有する複数の微粒子１５などを分散させて、有機発光部１３から放射された光Ｌ１が封止部４などに入射しにくくすることもできる。
この場合、微粒子１５の平均粒径は、例えば、７μｍ以上１５μｍ以下とすることができる。
有機発光部１３から放射された光Ｌ１が封止部４などに入射しにくくなれば、発光装置１から出射する光Ｌ１の量を多くすることができる。すなわち、光の取り出し効率を向上させることができる。

例えば、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＺｎＯ_２などからなる複数の微粒子１５を充填部５の内部に分散させることができる。
なお、充填部５に分散させる複数の微粒子１５の材料は例示をしたものに限定されるわけではない。

この場合、微粒子１５の透過率、平均粒径、添加量などによっては、光Ｌ１の減衰量が大きくなるおそれがある。
そのため、充填部５に添加する微粒子１５の材料、微粒子１５の平均粒径、添加量などは、光Ｌ１の減衰量、充填部５の屈折率、発光装置１の大きさなどに応じて適宜決定することができる。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る発光装置５１を例示するための模式断面図である。
図３に例示をした発光装置５１は、透過型の発光装置である。
すなわち、発光装置５１は、有機エレクトロルミネセンスにより発光する発光部２０と、外部から入射した光Ｌ２を透過させる透過部３０とを備えている。
また、発光装置５１は、発光装置５１の正面側および背面側に発光部２０から放射された光Ｌ１を出射する。すなわち、発光装置５１は、両面発光型の発光装置である。

図３に示すように、発光装置５１には、基板２、基板３、封止部４、充填部２５、反射部２６、発光部２０、および透過部３０が設けられている。

充填部２５は、基板２、基板３、および封止部４により画された空間内を埋めるように設けられている。
充填部２５は、絶縁性と光の透過性とを有した材料を用いて形成されている。
この場合、充填部２５の屈折率は、電極２４の屈折率と同等か若干低くなっている。
例えば、充填部２５は、屈折率が１．５以上２．１以下の材料から形成することができる。
また、充填部２５の内部に、前述した複数の微粒子１５を分散させることもできる。

反射部２６は、基板３の基板２と対峙する側の面に設けられている。
この場合、反射部２６は、発光部２０（電極２４）と離隔して設けられている。
そのため、反射部２６と有機発光部２３との間の距離Ｄを長くすることができる。
反射部２６は、例えば、Ｘ方向またはＹ方向に伸び、平面視において線状を呈したものとすることができる。
この場合、反射部２６が伸びる方向は、発光部２０が伸びる方向と同じ方向であってもよいし、交差する方向であってもよい。

線状を呈する反射部２６は、複数設けることができる。
この場合、複数の反射部２６の配設形態は、所定の間隔をおいて設けられたものであってもよいし、任意の間隔をおいて設けられたものであってもよい。

また、反射部２６は、例えば、Ｘ方向に伸びる部分と、Ｙ方向に伸びる部分とを有し、平面視において網目状の形態を有するものとすることもできる。
この場合、複数の網目の寸法は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

反射部２６は、有機発光部２３から放射された光Ｌ１を反射して、光Ｌ１を発光装置５１の正面側に出射させる。すなわち、反射部２６は、リフレクタの機能を有する。
そのため、反射部２６は、有機発光部２３から放射された光Ｌ１に対する反射率が高い材料を用いて形成されている。
反射部２６の材料は、例えば、前述した反射部６の材料と同様とすることができる。
また、反射部２６の幅寸法Ｗ１は、発光部２０の幅寸法Ｗ２よりも長くすることができる。反射部２６の幅寸法Ｗ１が発光部２０の幅寸法Ｗ２よりも長くなれば、発光部２０から発光装置５１の背面側に放射された光Ｌ１を反射部２６に入射させやすくなる。そのため、発光部２０から発光装置５１の背面側に放射された光Ｌ１が発光装置５１の正面側に出射されやすくなる。

反射部２６は、リフレクタの機能を有するため、発光装置５１に入射した光Ｌ２が透過しない。
しかしながら、発光装置５１に入射した光Ｌ２は、反射部２６同士の間を透過することができる。
そのため、透過部３０は、平面視における反射部２６同士の間の領域となる。

発光部２０は、電極２２、有機発光部２３、および電極２４を有する。
電極２２、有機発光部２３、および電極２４が設けられた領域、すなわち発光部２０では、有機エレクトロルミネセンスによる発光が生じる。
電極２２は、基板２の基板３と対峙する側の面に設けられている。
電極２２の形態は、前述した反射部２６の形態と同様とすることができる。すなわち、 電極２２の形態は、平面視において線状または網目状とすることができる。
また、電極２２の形態は、前述した電極１２の形態と同様に膜状とすることもできる。

電極２２は、例えば、有機発光部２３に正孔（ホール）を注入するための電極（陽極）とすることができる。
電極２２は、基板２の基板３と対峙する側の面に設けられているので、反射部２６同士の間を透過する光Ｌ２を透過させる機能をも有している。
そのため、電極２２は、導電性と光の透過性とを有した材料を用いて形成されている。 電極２２の材料は、例えば、前述した電極１２の材料と同様とすることができる。
電極２２は、封止部４の外側に設けられた図示しない端子と電気的に接続されている。

有機発光部２３は、電極２２の上に設けられている。
この場合、有機発光部２３は、電極２２と電気的に接続されている。
有機発光部２３の形態は、平面視において線状または網目状とすることができる。
また、有機発光部２３の形態は、平面視において複数の島状や点状などとすることもできる。すなわち、有機発光部２３は、選択的に設けることができる。
有機発光部２３の形態を複数の島状や点状などとした場合には、それぞれの有機発光部２３を個別に点灯させるようにしてもよい。例えば、図示しないＴＦＴ（Thin Film transistor）などのスイッチング素子を電極２２の下方などに設けて、複数の有機発光部２３の一部のみを点灯させたり、全部を点灯させたりすることができる。
この様にすれば、文字、図形、画像などを表示することも可能となる。

有機発光部２３は、有機エレクトロルミネセンスにより発光する。
有機発光部２３は、例えば、有機発光ダイオードなどとすることができる。
有機発光部２３の構成や材料は、例えば、前述した有機発光部１３の構成や材料と同様とすることができる。

電極２４は、有機発光部２３の上に設けられている。
この場合、電極２４は、有機発光部２３と電気的に接続されている。
電極２４の形態は、平面視において有機発光部２３の形態と同様とすることができる。 電極２４は、例えば、有機発光部２３に電子を注入するための電極（陰極）とすることができる。
また、電極２４は、有機発光部２３から放射された光Ｌ２を透過させる。
そのため、電極２４は、導電性と光の透過性とを有した材料を用いて形成されている。 電極２４の材料は、例えば、前述した電極１４の材料と同様とすることができる。
電極２４は、封止部４の外側に設けられた図示しない端子と電気的に接続されている。

本実施の形態においては、充填部２５の屈折率は、電極２４の屈折率と同等か若干低くなっている。
そのため、充填部２５と電極２４との界面における光Ｌ１の全反射を抑制することができる。また、光Ｌ１の屈折角を小さくすることができるので、電極２４から放射された光Ｌ１の一部が反射部２６に入射しやすくなる。

そのため、発光装置５１からの光の取り出し効率を向上させることができる。
また、反射部２６は、基板３の基板２と対峙する側の面に設けられている。
また、反射部２６は、発光部２０と離隔して設けられている。
そのため、反射部２６と有機発光部２３との間の距離Ｄを長くすることができる。
その結果、プラズモン損失を少なくすることができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
本発明者の得た知見によれば、距離Ｄは、１μｍ以上１０００μｍ以下とすることが好ましい。
この様にすれば、プラズモン損失を効果的に低減させることができる。

また、充填部２５の内部に、複数の微粒子１５を分散させる様にすれば、発光部２０から放射された光Ｌ１が封止部４などに入射しにくくなる。
発光部２０から放射された光Ｌ１が封止部４などに入射しにくくなれば、発光装置５１から出射する光Ｌ１の量を多くすることができる。すなわち、光の取り出し効率を向上させることができる。

次に、本実施の形態に係る照明装置について例示をする。
本実施の形態に係る照明装置は、前述した発光装置１または発光装置５１を備えている。
本実施の形態に係る照明装置は、例えば、自動車などの移動体に設けられる照明装置、住宅などの建築物に設けられる照明装置、屋外施設に設けられる照明装置、読書灯などの器具に設けられる照明装置とすることができる。

また、例えば、本実施の形態に係る発光装置５１を有する照明装置が自動車の窓などに設けられた場合には、昼間は外光を取り入れることができ、夜間などに車内を明るくしたい場合には照明装置として用いることができる。そのため、光の取り出し効率を向上させることができるとともに、外光を利用することができるので、省エネルギーとなる。また、自動車の窓などと一体化できるので、デザイン的、スペース的にも優れたものとすることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 発光装置、２ 基板、３ 基板、４ 封止部、５ 充填部、６ 反射部、１０ 発光部、１２ 電極、１３ 有機発光部、１４ 電極、１５ 微粒子、２０ 発光部、２２ 電極、２３ 有機発光部、２４ 電極、２５ 充填部、２６ 反射部、３０ 透過部、５１ 発光装置

Claims (4)

1. 第１の基板と；
   前記第１の基板と対峙して設けられた第２の基板と；
   前記第１の基板と、前記第２の基板と、の間の空間を封止する封止部と；
   前記第１の基板の前記第２の基板と対峙する側の面に設けられ、有機エレクトロルミネセンスによる発光を生じる発光部と；
   前記第２の基板の前記第１の基板と対峙する側の面に、前記発光部と離隔して設けられた反射部と；
   を具備した発光装置。
2. 前記第１の基板と、前記第２の基板と、の間の空間に設けられた充填部をさらに具備し、
   前記充填部の屈折率は、１．５以上２．１以下である請求項１記載の発光装置。
3. 前記充填部の内部に設けられ、前記充填部の屈折率とは異なる屈折率を有する複数の微粒子をさらに具備した請求項２記載の発光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置を具備した照明装置。

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