JP5700184B1 - 面状発光ユニット - Google Patents
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Abstract
この面状発光ユニットは、光学フィルタに対して、少なくとも2以上の面状発光パネルが並べるようにして配置され、光学フィルタ(31)は、その面内において、発光領域(LA)の中央部に対向する領域よりも非発光領域(NLA)に対向する領域の方が透過率が高くなる透過率分布を有し、面状発光パネルの発光領域(LA)の光学フィルタ(31)への光源射影部(RA)の輪郭線(RAL)を光学フィルタ(31)上に確認した場合において、透過率分布の一部の透過率の等高線(31a)が輪郭線(LAL)を複数個所で交差するように、光学フィルタ(31)の透過率分布が調整されている。
Description
本発明は、面状発光パネルを用いた面状発光ユニットの構造に関する。
近年、有機EL(Organic Electroluminecense)等を利用した面状発光パネルを用いた面状発光ユニットが提案されている。この面状発光ユニットを大型化しようとした場合、複数の面状発光ユニットを平面状に並べることになる。
特開2010−103013号公報(特許文献1)および特開2012−163785号公報(特許文献2)には、面状発光パネルを用いた面状発光ユニットが開示されている。
面状発光パネルの発光輝度分布において、面状発光パネルの周辺部分には非発光領域が形成されることが知られている。したがって、この面状発光パネルを縦横に複数枚並べて大きな光源として用いた場合には、非発光領域が直線状(格子状)に浮かび上がる課題が生じる。
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、面状発光パネルの発光部と非発光部との境界を目立たなくすることを可能とする、面状発光ユニットを提供することを目的とする。
この発明の一側面に従う面状発光ユニットにおいては、発光領域および上記発光領域の周辺に設けられる非発光領域を含む面状発光パネルと、上記面状発光パネルの発光面に対して間隙を隔てて配置された光学フィルタと、上記光学フィルタの上記面状発光パネルとは反対側に配置された光拡散部材とを備えている。
この発明によれば、面状発光パネルの発光部と非発光部との境界を目立たなくすることを可能とする、面状発光ユニットを提供することを可能とする。
本発明に基づいた各実施の形態における面状発光パネルおよびこの面状発光パネルを用いた面状発光ユニットについて、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
(面状発光パネル10)
図1および図2を参照して、本実施の形態における面状発光パネル10の基本構成について説明する。図1は、面状発光パネル10を示す正面図であり、面状発光パネル10の背面19の側から面状発光パネル10を見たときの様子を示している。図2は、図1中II−II線矢視断面図である。
図1および図2を参照して、本実施の形態における面状発光パネル10の基本構成について説明する。図1は、面状発光パネル10を示す正面図であり、面状発光パネル10の背面19の側から面状発光パネル10を見たときの様子を示している。図2は、図1中II−II線矢視断面図である。
本実施の形態における面状発光パネル10は、有機ELから構成される。面状発光パネル10は、複数の発光ダイオード(LED)と拡散板とから面状発光パネルとして構成されていてもよいし、冷陰極管等を用いて面状発光パネルとして構成されていてもよい。
図1および図2を参照して、面状発光パネル10は、透明基板11(カバー層)、陽極(アノード)14、有機層15、陰極(カソード)16、封止部材17および絶縁層18を含む。陽極14、有機層15、および陰極16により面状発光素子1を構成する。
透明基板11は、面状発光パネル10の表面12(発光面)を形成し、透明基板11の外周端面は、面状発光パネル10の外周10Eを形成している。陽極14、有機層15および陰極16は、透明基板11の裏面13上に順次積層される。封止部材17は、面状発光パネル10の背面19を形成している。
透明基板11を構成する部材としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリカーボネイト(PC)等の光透過性のフィルム基板が用いられる。透明基板11に、各種ガラス基板を用いてもよい。
光透過性のフィルム基板としては、他にポリイミド、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリプロピレン(PP)等が用いられる。
陽極14は、透明性を有する導電膜である。陽極14を形成するためには、スパッタリング法等によって、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)等が透明基板11上に成膜される。陽極14に用いられる他の材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)が用いられる。
有機層15(発光部)は、電力が供給されることによって光(可視光)を生成することができる。有機層15は、単層の発光層から構成されていてもよく、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、および電子輸送層などが順次積層されることによって構成されていてもよい。
陰極16は、たとえばアルミニウム(AL)である。陰極16は、真空蒸着法等によって有機層15を覆うように形成される。陰極16を所定の形状にパターニングするために、真空蒸着の際にはマスクが用いられるとよい。陰極16の他の材料としては、フッ化リチウム(LiF)、AlとCaとの積層、AlとLiFとの積層、および、AlとBaとの積層等が用いられる。
陰極16と陽極14とが短絡しないように、陰極16と陽極14との間に絶縁層18が設けられる。絶縁層18は、たとえばスパッタリング法を用いてSiO2などが成膜された後、フォトリソグラフィ法等を用いて陽極14と陰極16とを互いに絶縁する箇所を覆うように所望のパターンに形成される。
封止部材17は、絶縁性を有する樹脂またはガラス基板などから構成される。封止部材17は、有機層15を水分等から保護するために形成される。封止部材17は、陽極14、有機層15、および陰極16(面状発光パネル10の内部に設けられる部材)の略全体を透明基板11上に封止する。陽極14の一部は、電気的な接続のために、封止部材17から露出している。
封止部材17には、PET、PEN、PS、PES、ポリイミド等のフィルムに、SiO2、AL2O3、SiNx等の無機薄膜と柔軟性のあるアクリル樹脂薄膜などを層状に複数層重ね合わせることでガスバリア性を備えたものが用いられる。電極部21および電極部22には、さらに金、銀、銅などを積層してもよい。
陽極14の封止部材17から露出している部分(図2左側)は、電極部21(陽極用)を構成する。電極部21と陽極14とは互いに同じ材料で構成される。電極部21は、面状発光パネル10の外周に位置する。陰極16の封止部材17から露出している(図2右側の)部分は、電極部22(陰極用)を構成する。電極部22と陰極16とは互いに同じ材料で構成される。電極部22も、面状発光パネル10の外周に位置する。
電極部21および電極部22は、有機層15を挟んで相互に反対側に位置している。隣り合う電極部21および電極部22同士の間には、分割領域20(図1参照)が形成されている。電極部21および電極部22には、はんだ付け(銀ペースト)等を用いて配線パターン(図示せず)が取り付けられる。
以上のように構成される面状発光パネル10の有機層15には、外部の電源装置から、図示しない配線パターン、電極部21,22、陽極14および陰極16を通して電力が供給される。有機層15で生成された光は、陽極14および透明基板11を通して、表面12(発光面)から外部に取り出される。
表面12において、略有機層15に対応する領域が、光を発光する発光領域LAを構成し、発光領域LAを取り囲む周辺の領域が非発光領域NLAとなる。本実施の形態では、透明基板11の外形サイズは、100mm×100mmであり、発光領域LAは、90mm×90mmである。よって、非発光領域NLAの幅は5mmである。
(面状発光ユニット100)
次に、図3および図4を参照して、上記構成を備える面状発光パネル10を用いた面状発光ユニット100の概略構成について説明する。図3は、面状発光ユニット100の概略構成を示す断面図、図4は、面状発光ユニット100の光学フィルタ31を光拡散板30側から見た図である。
次に、図3および図4を参照して、上記構成を備える面状発光パネル10を用いた面状発光ユニット100の概略構成について説明する。図3は、面状発光ユニット100の概略構成を示す断面図、図4は、面状発光ユニット100の光学フィルタ31を光拡散板30側から見た図である。
この面状発光ユニット100は、2枚の面状発光パネル10を用いている。枚数に制限はなく、必要に応じた枚数を用いるとよい。本実施の形態において、2枚の面状発光パネル10は、透明基板11の外周10E同士が略当接するように同じ面内において並べて配置される。よって、2枚の面状発光パネル10の発光領域LAの間には、幅c(約10mm)の非発光領域NLAが形成される。
面状発光パネル10の発光面12側には、この発光面12に対して所定の間隙(b:約10mm)を隔てて光学フィルタ31が、発光面12に対して平行に配置されている。光学フィルタ31の面状発光パネル10とは反対側には、発光面12に対して所定の間隙(a)を隔てて光拡散板30が発光面12に対して平行に配置されている。光学フィルタ31と光拡散板30との間には、隙間(d)が形成されている。
光拡散部材としての光拡散板30は、粒子径、粒度分布および屈折率等において所望の値を有する光拡散剤(光拡散用の微粒子)を選び、ポリカーボネート樹脂などの基材中にその光拡散材が分散されることで作製されることができる。光拡散部材としては、光拡散板に限られず、光拡散シート、光透過散光光学フィルタまたは導光板なども好適に用いることができる。光拡散部材としては、マイクロレンズアレイ(凹凸)状の表面形状を有する透明基材が用いられてもよい。
光学フィルタ31には、その面内において、発光領域LAの中央部に対向する領域よりも非発光領域NLAに対向する領域の方が透過率が高くなる透過率分布を有しているが、さらに後述する光透過特性を有する。図3中において、面状発光パネル10の発光領域LAから光学フィルタ31への垂直投影領域を波線で示している。
一般的に、片面発光の面状発光パネル10を複数配列した場合に、非発光領域NLAを目立たなくするためには、光拡散板30との間隙(b)を十分に長く取ることが好ましい。しかし、一方で、面状発光ユニット100の厚さが厚くなる。そこで、光学フィルタ31を設けることで、面状発光ユニット100の薄型化を図っている。
(光学フィルタ31の透過率分布)
次に、図4から図9を参照して、本実施の形態における光学フィルタ31の透過率分布について説明する。図4は、本実施の形態における光学フィルタ31を光拡散板側から見た図、図5は、背景技術における光学フィルタ31Yを光拡散板側から見た図、図6は、本実施の形態における光学フィルタ31を光拡散板側から見た場合の透過率分布を示す図、図7は、図6中のVII−VII線(90mm位置)での透過率を示す断面図、図8は、背景技術における光学フィルタを光拡散板側から見た場合の透過率分布を示す図、図9は、図8中のIX−IX線(90mm位置)での透過率を示す断面図である。
次に、図4から図9を参照して、本実施の形態における光学フィルタ31の透過率分布について説明する。図4は、本実施の形態における光学フィルタ31を光拡散板側から見た図、図5は、背景技術における光学フィルタ31Yを光拡散板側から見た図、図6は、本実施の形態における光学フィルタ31を光拡散板側から見た場合の透過率分布を示す図、図7は、図6中のVII−VII線(90mm位置)での透過率を示す断面図、図8は、背景技術における光学フィルタを光拡散板側から見た場合の透過率分布を示す図、図9は、図8中のIX−IX線(90mm位置)での透過率を示す断面図である。
図4を参照して、光拡散板30にて光を均一にするが、光学フィルタ31を面状発光パネル10と光拡散板30との間に配置することで、面状発光ユニット100の全体の厚さ方向を薄くし、発光面での発光均一性を上げることができる。
たとえば、光学フィルタの光透過率に関し、発光領域LAから光学フィルタ31への垂直投影領域である光源射影部RAに対応する領域においては、光学フィルタの光透過率を下げ、その外側の非発光領域NLAに対応する領域においては、光学フィルタの光透過率を上げることで、面状発光ユニット100の全体としての光発光の均一化を図ることができる。
つまり、光学フィルタ31は、その面内において、発光領域LAの中央部に対向する領域よりも非発光領域NLAに対向する領域の方が透過率が高くなる透過率分布を有している。
しかし、面状発光ユニット100の発光面においては、光発光領域LAと非発光領域NLAとの境界に対応する領域には、直線状の明暗部が依然として残る。人間の目(脳)には、明暗の差が小さい場合でも、明暗の差の領域が直線等の規則的な場合には、比較的容易にその明暗を認識する。一方、明暗の差の領域が波状(ギザギザ)等の不規則的な場合には、人間の目(脳)には、その明暗の差が生じている領域の認識が困難になる。
本実施の形態における光学フィルタ31においては、光学フィルタ31を、光拡散板30側から平面視し、面状発光パネル10の発光領域LAの光学フィルタ31への光源射影部RAの輪郭線RALを光学フィルタ31上に確認した場合において、透過率分布の内一部の透過率の等高線31aが輪郭線RALを複数個所で交差するように、光学フィルタ31の透過率分布が調整されている。
その際、透過率の等高線31aを辿ってゆくときに、この等高線31aの光源射影部RAの中心からの距離が変化するように光学フィルタ31の透過率分布が構成されることによって、輪郭線RALと等高線31aとが交差するように構成されているとよい。したがって、上記輪郭線RAL上においては、上記透過率が相対的に高い箇所と低い箇所とが交互に形成されることになる。
本実施の形態においては、図4に示すように、たとえば、等高線31aは、曲線および直線を用いた全体として波状(ギザギザ)の軌跡を描いており、その軌跡が複数個所で輪郭線RALを交差している。その結果、明暗の差の領域が波状の不規則的な領域となり、人間の目(脳)には、その明暗の差が生じている領域の認識が困難となる。これにより、面状発光ユニット100の発光面において、光発光領域LAと非発光領域NLAとの境界に対応する領域での明暗の差を目立たなくさせることができる。
透過率の等高線31aが略全周に渡って輪郭線RALと交差しており、輪郭線RALの何れの位置においても明暗の差が目立たなくなっている。しかし、たとえば隣接する面状発光パネル10が存在しない位置の輪郭線RAL、換言すれば発光領域LA同士の境界とはならない輪郭線RALと、透過率の等高線31aとは必ずしも交差しなくとも問題はない。
一方、図5は、光学フィルタ31の等高線31bの位置を、輪郭線RALの内側に設けたものである。輪郭線RALに沿って、直線状の明暗部が依然として残る。そのため、面状発光ユニット100の発光面において、人間の目(脳)には、比較的容易にその明暗を認識することができてしまう。
図6および図7を参照して、本実施の形態における光学フィルタ31の透過率特性の2次元分布において、規則化された透過率の最も高いところを「1」、透過率の最も低いところを「0」としている。これらの図の横軸は、図3および図4に示されるような2枚の面状発光パネル10相互の境となる位置を0としたときのそれぞれの面状発光パネル10における位置(mm)を示し、図7における縦軸は、透過率を示す。図6において透過率はハッチングにより識別されている。
図6において、たとえば、輪郭線RALに対応する領域である、横軸の−100mm〜−90mm、−10mm〜0mm、0mm〜10mm、90mm〜(100)mm、縦軸の(0mm)〜10mm、90mm〜100mmの範囲においては、透過率が「0.3〜0.4」を選択した場合には、波打つように透過率「0.3〜0.4」の領域が形成され、輪郭線RALを複数箇所で交差している。透過率が、「0.1〜0.2」、「0.4〜0.5」、「0.5〜0.6」等の場合も同様である。
図7を参照して、図6中のVII−VII線(90mm位置)での透過率は、一律ではなく、折れ線に変化していることが分かる。
これらの透過率の等高線31aの振幅は、±5mm程度である。等高線31aの振幅が±1mm以上であれば、明暗の差の領域が波状の不規則的な領域となり、人間の目(脳)での認識が困難となる。
図8および図9を参照して、背景技術における光学フィルタ31Yの透過率特性の2次元分布において、規則化された透過率の最も高いところを「1」、透過率の最も低いところを「0」としている。これらの図の横軸は、面状発光パネル10における位置(mm)を示し、図9の縦軸は、透過率を示す。図8において透過率はハッチングにより識別されている。
図9を参照して、図8中のIX−IX線(90mm位置)での透過率は直線で表わされる。その結果、透過率の変化が規則的となり、輪郭線RALにそって直線状の明暗部が依然と存在することになる。これにより、面状発光ユニット100の発光面において、人間の目(脳)には、比較的容易にその明暗を認識することができてしまう。
図10は、本実施の形態における面状発光ユニット100の光拡散板30上での輝度分布を示す。光拡散板30上での輝度分布のランダム化が達成できている。その結果、輪郭線RALにそって線上の明暗部が発生することなく、人間の目で見た場合での光の均一化を可能としている。
一方、図11は、背景技術における面状発光ユニットの光拡散板上での輝度分布を示す。光拡散板上では、ある程度の光の均一化は図られているが、輪郭線RALに沿ったような暗い部分が直線状に存在しており、人間の目で見た場合に暗線として目立つことになる。
(光学フィルタ31の透過率分布の製造方法)
図12を参照して、本実施の形態における光学フィルタ31の透過率分布の製造方法について説明する。図12は、図4中のXIIで囲まれた領域の光学フィルタの透過率分布を示す概念部分拡大図である。光学フィルタ31は、光透過部材31pと、この光透過部材31pの表面に設けられる、遮光性を有する複数のドット31dとを有している。
図12を参照して、本実施の形態における光学フィルタ31の透過率分布の製造方法について説明する。図12は、図4中のXIIで囲まれた領域の光学フィルタの透過率分布を示す概念部分拡大図である。光学フィルタ31は、光透過部材31pと、この光透過部材31pの表面に設けられる、遮光性を有する複数のドット31dとを有している。
本実施の形態では、面状発光パネル10は白色光源であることから、ドット31dには、白色インクを用いるとよい。ドット31dは、インクジェット方式により光透過部材31pの表面に描画され、1つ1つのドット31dのサイズ(直径)は均一である。ドット31dは白色には限定されないが、反射する光を散乱させる機能を有するとよい。また、ドット31dは、半透明材料で形成されていてもよい。
光透過部材31pの表面を、複数の区画領域31sに分け、区画領域31sによってドット31dを打つ数を変えている。各区画領域31sにおいて透過率を変えることができるため、本実施の形態のような複雑な2次元透過率分布を有する光学フィルタ31を作成することが可能となり、図12に示すように、選択透過率の等高線31aを形成することができる。
このように本実施の形態における面状発光ユニットによれば、非発光部を有する面状発光パネル10を並べて一つの面状発光ユニットを形成する際に用いられる光学フィルタ31において、光学フィルタ31の透過率特性を曲線または折れ線にすることで、非発光部に起因する暗部が、人の目(脳)に認識し難いランダムに表出することとなる。
その結果、非発光部に起因する暗部が目立たなくなり、面状発光ユニットの実効的な発光の均一性を向上させることが可能となる。
以上説明した面状発光ユニットにおいては、発光領域および上記発光領域の周辺に設けられる非発光領域を含む面状発光パネルと、上記面状発光パネルの発光面に対して間隙を隔てて配置された光学フィルタと、上記光学フィルタの上記面状発光パネルとは反対側に配置された光拡散部材とを備えている。
上記光学フィルタに対して、少なくとも2以上の前記面状発光パネルが並べるようにして配置され、上記光学フィルタは、その面内において、上記発光領域の中央部に対向する領域よりも上記非発光領域に対向する領域の方が透過率が高くなる透過率分布を有し、上記面状発光パネルの発光領域の上記光学フィルタへの光源射影部の輪郭線を上記光学フィルタ上に確認した場合において、上記透過率分布の一部の透過率の等高線が上記輪郭線を複数個所で交差するように、上記光学フィルタの透過率分布が調整されている。
上記光学フィルタの透過率分布は、透過率の等高線が上記光源射影部の中心からの距離が変化するように構成されることによって、上記輪郭線と交差するように構成されるとよい。あるいは、透過率の等高線が波状に構成されることで、上記輪郭線と交差するように構成されるとよい。加えて、上記輪郭線の略全周に渡って上記等高線が交差するように構成されるとよい。
また、上記輪郭線上において上記透過率が相対的に高い箇所と低い箇所とが交互に存在するように、前記光学フィルタの透過率分布が調整されている。
あるいは、上記光学フィルタは、光透過部材と、上記光透過部材の表面に設けられる、遮光性を有する複数のドットとを有し、複数の上記ドットの配置密度を調整することにより、上記光学フィルタの透過率分布が調整されている。
あるいは、上記面状発光パネルは白色光源であり、上記ドットに白色材料を用いることにより、上記光学フィルタの透過率分布が調整されている。
あるいは、上記ドットは、光を散乱する機能を有する。
上述の面状発光ユニットの構成によれば、面状発光パネルの発光部と非発光部との境界を目立たなくすることを可能とする、面状発光ユニットを提供することを可能とする。
上述の面状発光ユニットの構成によれば、面状発光パネルの発光部と非発光部との境界を目立たなくすることを可能とする、面状発光ユニットを提供することを可能とする。
以上、本発明の各実施の形態における面状発光ユニットについて説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 面状発光素子、10 面状発光パネル、10E 外周、11 透明基板、12 表面、13 裏面、14 陽極、15 有機層、16 陰極、17 封止部材、18 絶縁層、19 背面、30 拡散板、31 光学フィルタ、31a 等高線、31 光透過部材、31d ドット。
Claims (8)
- 発光領域および前記発光領域の周辺に設けられる非発光領域を含む面状発光パネルと、
前記面状発光パネルの発光面に対して間隙を隔てて配置された光学フィルタと、
前記光学フィルタの前記面状発光パネルとは反対側に配置された光拡散部材と、を備え、
前記光学フィルタに対して、少なくとも2以上の前記面状発光パネルが並べるようにして配置され、
前記光学フィルタは、その面内において、前記発光領域の中央部に対向する領域よりも前記非発光領域に対向する領域の方が透過率が高くなる透過率分布を有し、
前記面状発光パネルの発光領域の前記光学フィルタへの光源射影部の輪郭線を前記光学フィルタ上に確認した場合において、前記透過率分布の一部の透過率の等高線が前記輪郭線を複数個所で交差するように、前記光学フィルタの透過率分布が調整されている、面状発光ユニット。 - 前記一部の透過率の等高線が波状に形成されることによって、前記一部の透過率の等高線が、前記光源射影部の前記輪郭部と複数個所で交差するよう、前記光学フィルタの透過率分布が調整されている、請求項1に記載の面状発光ユニット。
- 前記一部の透過率の等高線の前記光源射影部の中心からの距離が変化するように前記光学フィルタの透過率分布が構成されることによって、前記輪郭線と前記等高線とが交差するよう、前記光学フィルタの透過率分布が調整されている、請求項1に記載の面状発光ユニット。
- 前記一部の透過率の等高線は、前記輪郭線の略全周に渡り、前記輪郭線と往復交差している、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の面状発光ユニット。
- 前記輪郭線上において前記透過率が相対的に高い箇所と低い箇所とが交互に存在するように、前記光学フィルタの透過率分布が調整されている、請求項1に記載の面状発光ユニット。
- 前記光学フィルタは、
光透過部材と、
前記光透過部材の表面に設けられる、遮光性を有する複数のドットとを有し、
複数の前記ドットの配置密度を調整することにより、前記光学フィルタの透過率分布が調整されている、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の面状発光ユニット。 - 前記面状発光パネルは白色光源であり、
前記ドットに白色材料を用いることにより、前記光学フィルタの透過率分布が調整されている、請求項6に記載の面状発光ユニット。 - 前記ドットは、光を散乱する機能を有する、請求項6に記載の面状発光ユニット。
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