JP6511717B2 - Ｅｌ素子用前面板及び照明装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光取出し効率を向上させたＥＬ素子用前面板、及びこのＥＬ素子用前面板を備える照明装置に関する。
近年、例えば、一般的な有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子（以下、「ＥＬ素子」、「素子」とも略称する）のような照明装置の場合、ガラス基板から空気中へ放射される光取出し効率はわずか２０％に過ぎない。そこで、パネル量産性等を勘案し、外付けフィルムを素子に貼付するケースが多い。パネルの素子構造に依存するが、外付けフィルムを素子に貼付した場合でも光取出し効率は２５％程度であり、光のロスが大きい。この理由としては、主にガラスやプラスチック製である基板と、有機層との屈折率が異なり、その界面にて全反射することが挙げられる。
さらに光取出し効率を向上させるには、素子内部にも光取出し構造を設ける必要ある。
照明装置の光取出し効率を検討したものとして、例えば特許文献１及び２が知られている。
さらに光取出し効率を向上させるには、素子内部にも光取出し構造を設ける必要ある。
照明装置の光取出し効率を検討したものとして、例えば特許文献１及び２が知られている。
特許文献１は基板上に外付けフィルムを貼付した一例であり、基板と空気層の界面での光の全反射を抑制し、光取出し効率を向上させることが可能となる。しかしながら、光を取出す際に光散乱性のフィルム表面と、アルミや銀等の陰極部での再帰反射を利用し、光を外部に取出すために、光散乱性のフィルムによる外部取出し効率が上昇する半面、再帰反射の際の透明陽極部及び発光素子部、陰極での光の吸収があり、光がロスするという問題がある。また、先にも述べた通り、外部取出し効率は有機層と基板の屈折率差を考慮しておらず、その点において外部取出し効率は十分とは言えない。
特許文献２は有機層と基板の屈折率差を緩和するために、母型を使用し凹凸を設ける方法である。しかしながら、特許文献１と同様に、再帰反射の際の透明陽極部及び発光素子部、陰極での光の吸収があり、光がロスするという問題がある。また、このように有機層にまで凹凸形状が及ぶと、陽極陰極間のリークあるいはショートが発生することが多くなり、生産性の無いものとなってしまう欠点がある。
ディスプレイや照明用途での有機ＥＬ素子は、発光した光を外部に放出する必要があるため電極を透明にする必要がある。この透明電極は一般的にＩＴＯ等を用いることが多く、抵抗値が通常のＡｌやＡｇと比較して高いことが一般的である。抵抗値が高いため、発光面積が大きくなると外部から供給した電力が電圧降下してしまう。それにより、発光面内で電力供給部の近辺は明るく、電力供給部から遠くなるにつれて暗くなるといった輝度ムラが発生するという課題がある。この場合、課題の回避策として、Ａｌ等の抵抗値の低い補助電極を用いることが一般的であるが、補助電極を用いた場合、その部分が発光しないか、発光しても隠蔽されてしまうため、発光面積が減るという問題がある。
一般的に、有機ＥＬ素子は、透光性基板及び高屈折率層を有するＥＬ素子用前面板と、陽極及び陰極を有する発光部とを積層して構成される。前述の有機ＥＬ素子に関する問題は、ＥＬ素子用前面板についても同様に生じている。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであって、効率良く光を取出すとともに低抵抗化した（抵抗値を低くした）ＥＬ素子用前面板、及びこのＥＬ素子用前面板を備える照明装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のＥＬ素子用前面板は、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面に全面にわたり積層された高屈折率層と、導電性及び光反射性を有し、前記高屈折率層の前記透光性基板とは反対側の反対面の一部に沿って積層され、前記高屈折率層側の表面の算術平均粗さが５００μｍより大きい電気伝導光反射層と、を備えることを特徴としている。
本発明のＥＬ素子用前面板は、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面に全面にわたり積層された高屈折率層と、導電性及び光反射性を有し、前記高屈折率層の前記透光性基板とは反対側の反対面の一部に沿って積層され、前記高屈折率層側の表面の算術平均粗さが５００μｍより大きい電気伝導光反射層と、を備えることを特徴としている。
また、上記のＥＬ素子用前面板において、前記高屈折率層に、光散乱性を有する微粒子が含まれ、前記高屈折率層への前記微粒子の添加量は４０ｗ％以下であることがより好ましい。
また、上記のＥＬ素子用前面板において、前記透光性基板の前記高屈折率層とは反対側の面に微細凹凸形状を設け、前記微細凹凸形状は、外径が０．１μｍ〜５００μｍ程度のマイクロレンズ形状であることがより好ましい。
また、前記透光性基板の厚さは、０．３ｍｍ〜３ｍｍであり、前記高屈折率層の厚さは、０．５μｍ〜１００μｍであることがより好ましい。
また、上記のＥＬ素子用前面板において、前記透光性基板の前記高屈折率層とは反対側の面に微細凹凸形状を設け、前記微細凹凸形状は、外径が０．１μｍ〜５００μｍ程度のマイクロレンズ形状であることがより好ましい。
また、前記透光性基板の厚さは、０．３ｍｍ〜３ｍｍであり、前記高屈折率層の厚さは、０．５μｍ〜１００μｍであることがより好ましい。
また、本発明の照明装置は、上記に記載のＥＬ素子用前面板と、前記高屈折率層の前記反対面であって前記電気伝導光反射層が積層されていない部分、及び前記電気伝導光反射層の前記高屈折率層とは反対側に積層された透明陽極部と、前記透明陽極部の前記電気伝導光反射層とは反対側に積層された発光素子部と、前記発光素子部の前記透明陽極部とは反対側に積層された陰極部と、を備え、前記電気伝導光反射層が前記透明陽極部の少なくとも一部と同じ層に位置する。
また、上記の照明装置において、前記透明陽極部と前記発光素子部との間であって、前記電気伝導光反射層と前記透光性基板の厚さ方向に重なる範囲に、電気絶縁層を備えることがより好ましい。
また、本発明の他の照明装置は、上記に記載のＥＬ素子用前面板と、前記高屈折率層の前記反対面であって前記電気伝導光反射層が積層されていない部分、及び前記電気伝導光反射層の前記高屈折率層とは反対側に積層された透明陰極部と、前記透明陰極部の前記電気伝導光反射層とは反対側に積層された発光素子部と、前記発光素子部の前記透明陰極部とは反対側に積層された陽極部と、を備え、前記電気伝導光反射層が前記透明陰極部の少なくとも一部と同じ層に位置する。
また、本発明の他の照明装置は、上記に記載のＥＬ素子用前面板と、前記高屈折率層の前記反対面であって前記電気伝導光反射層が積層されていない部分、及び前記電気伝導光反射層の前記高屈折率層とは反対側に積層された透明陰極部と、前記透明陰極部の前記電気伝導光反射層とは反対側に積層された発光素子部と、前記発光素子部の前記透明陰極部とは反対側に積層された陽極部と、を備え、前記電気伝導光反射層が前記透明陰極部の少なくとも一部と同じ層に位置する。
本発明のＥＬ素子用前面板及び照明装置によれば効率良く光を取出すとともに低抵抗化することができる。
以下、本発明に係る照明装置が有機ＥＬ素子である場合の一実施形態を、図１から図８を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の照明装置１は、透光性基板１１と、透光性基板１１の一方の面１１ａに積層された高屈折率層１２と、高屈折率層１２の透光性基板１１とは反対側の反対面１２ａの一部に積層された電気伝導光反射層１３と、高屈折率層１２の反対面１２ａであって電気伝導光反射層１３が積層されていない部分に積層された透明陽極部１４と、透明陽極部１４の電気伝導光反射層１３とは反対側に積層された発光素子部１５と、発光素子部１５の透明陽極部１４とは反対側に積層された陰極部１６とを備えている。
なお、透光性基板１１、高屈折率層１２及び電気伝導光反射層１３で、本発明のＥＬ素子用前面板１Ａを構成する。
図１に示すように、本実施形態の照明装置１は、透光性基板１１と、透光性基板１１の一方の面１１ａに積層された高屈折率層１２と、高屈折率層１２の透光性基板１１とは反対側の反対面１２ａの一部に積層された電気伝導光反射層１３と、高屈折率層１２の反対面１２ａであって電気伝導光反射層１３が積層されていない部分に積層された透明陽極部１４と、透明陽極部１４の電気伝導光反射層１３とは反対側に積層された発光素子部１５と、発光素子部１５の透明陽極部１４とは反対側に積層された陰極部１６とを備えている。
なお、透光性基板１１、高屈折率層１２及び電気伝導光反射層１３で、本発明のＥＬ素子用前面板１Ａを構成する。
透光性基板１１は、ガラスあるいはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のプラスチック材質でシート状に形成されている。透光性基板１１の厚さは、例えば０．３〜３ｍｍ程度である。一般的に、透光性基板１１が薄ければ曲げることが可能となり、フレキシブル用途に用いられる。また、透光性基板１１が厚い場合には、剛性が必要とされる用途に用いることが可能となる。
高屈折率層１２は、例えばアクリル樹脂やウレタン樹脂、それ以外にはシルセスキオキサン等の有機物質と無機物質とのハイブリッド材料を用いることができる。
高屈折率層１２の厚さは、０．５μｍ（マイクロメートル）〜１００μｍの範囲であることが好ましい。高屈折率層１２の中に後述する光散乱性を有する微粒子を入れた場合に、この微粒子の粒径を高屈折率層１２の厚さよりも小さくする必要がある。高屈折率層１２の厚さが０．５μｍよりも薄いと、微粒子の粒径が小さすぎて光の散乱性が弱まり、散乱材として機能しないため、好ましくない。
また、高屈折率層１２の厚さが１００μｍを超える場合には、高屈折率層１２の材料に含まれる水分量が大きすぎて発光素子部１５にダメージを与えたり、後述する光散乱性を有する微粒子を入れた場合の表面粗さが大きくなりリークの原因となる。さらに、高屈折率層１２が散乱層として厚すぎるため、光の透過性が弱くなり好ましくない。
高屈折率層１２は、発光素子部１５と同等の屈折率かあるいはそれ以上の屈折率とすることが好ましい。高屈折率層１２の屈折率は、１．７以上であることが望ましい。
高屈折率層１２は、透光性基板１１の一方の面１１ａに全面にわたり積層されている。
高屈折率層１２の厚さは、０．５μｍ（マイクロメートル）〜１００μｍの範囲であることが好ましい。高屈折率層１２の中に後述する光散乱性を有する微粒子を入れた場合に、この微粒子の粒径を高屈折率層１２の厚さよりも小さくする必要がある。高屈折率層１２の厚さが０．５μｍよりも薄いと、微粒子の粒径が小さすぎて光の散乱性が弱まり、散乱材として機能しないため、好ましくない。
また、高屈折率層１２の厚さが１００μｍを超える場合には、高屈折率層１２の材料に含まれる水分量が大きすぎて発光素子部１５にダメージを与えたり、後述する光散乱性を有する微粒子を入れた場合の表面粗さが大きくなりリークの原因となる。さらに、高屈折率層１２が散乱層として厚すぎるため、光の透過性が弱くなり好ましくない。
高屈折率層１２は、発光素子部１５と同等の屈折率かあるいはそれ以上の屈折率とすることが好ましい。高屈折率層１２の屈折率は、１．７以上であることが望ましい。
高屈折率層１２は、透光性基板１１の一方の面１１ａに全面にわたり積層されている。
電気伝導光反射層１３は、Ａｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等で形成され、電気を効率良く伝導させる導電性、及び光を反射させる光反射性を有する層である。電気伝導光反射層１３は、高屈折率層１２に蒸着でつけることもでき、その場合、厚さが数１０ｎｍ（ナノメートル）以上あれば光を反射させることが可能となる。電気伝導光反射層１３は、側面視で（透光性基板１１の厚さ方向Ｄに直交する方向に見たときに）矩形状に形成されている。
透明陽極部１４は、電気伝導光反射層１３の高屈折率層１２とは反対側、及び、前述の高屈折率層１２の反対面１２ａにおける電気伝導光反射層１３が積層されていない部分に積層されている。透明陽極部１４は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の透明な材料で形成することができる。
透明陽極部１４は、電気伝導光反射層１３の高屈折率層１２とは反対側、及び、前述の高屈折率層１２の反対面１２ａにおける電気伝導光反射層１３が積層されていない部分に積層されている。透明陽極部１４は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の透明な材料で形成することができる。
なお、厚さ方向Ｄに平行に見たときに、電気伝導光反射層１３が積層された範囲が後述する光Ｌ２を反射する導電反射部Ｒ１となり、電気伝導光反射層１３が積層されていない範囲が開口部Ｒ２となる。
図２に示すように、各開口部Ｒ２は矩形状に形成され、複数の開口部Ｒ２は格子状に配列されている。電気伝導光反射層１３の各開口部Ｒ２をこのように構成することで、開口部Ｒ２の１つ１つを目立たなくし、複数の開口部Ｒ２全体で面発光しているのと同等に見せることができる。
透明陽極部１４は、高屈折率層１２の反対面１２ａ側に全面にわたり積層されている。
図２に示すように、各開口部Ｒ２は矩形状に形成され、複数の開口部Ｒ２は格子状に配列されている。電気伝導光反射層１３の各開口部Ｒ２をこのように構成することで、開口部Ｒ２の１つ１つを目立たなくし、複数の開口部Ｒ２全体で面発光しているのと同等に見せることができる。
透明陽極部１４は、高屈折率層１２の反対面１２ａ側に全面にわたり積層されている。
本実施形態では、図１に示すように透明陽極部１４と発光素子部１５との間に電気絶縁層１７が積層されている。電気絶縁層１７は、透明陽極部１４の発光素子部１５側の面の一部に、電気伝導光反射層１３と厚さ方向Ｄに重なる範囲に少なくとも形成されている。言い換えれば、電気絶縁層１７は、導電反射部Ｒ１と厚さ方向Ｄに重なる範囲に少なくとも形成されている。
電気絶縁層１７は光を伝導させない遮光性の層であり、アクリル樹脂やウレタン樹脂等の多くのプラスチック材料、無機材料で形成することができる。電気を伝導させない（絶縁性を有する）ために、電気絶縁層１７の厚さは、１ｎｍ〜数１００μｍ程度が好ましい。電気絶縁層１７は、側面視で矩形状に形成されている。
電気絶縁層１７が積層されている場合には、電気絶縁層１７を障壁としてインクジェット印刷法により発光素子部１５を形成することで、発光素子部１５を形成する材料の無駄を抑えて照明装置１を製造することができる。
電気絶縁層１７は光を伝導させない遮光性の層であり、アクリル樹脂やウレタン樹脂等の多くのプラスチック材料、無機材料で形成することができる。電気を伝導させない（絶縁性を有する）ために、電気絶縁層１７の厚さは、１ｎｍ〜数１００μｍ程度が好ましい。電気絶縁層１７は、側面視で矩形状に形成されている。
電気絶縁層１７が積層されている場合には、電気絶縁層１７を障壁としてインクジェット印刷法により発光素子部１５を形成することで、発光素子部１５を形成する材料の無駄を抑えて照明装置１を製造することができる。
発光素子部１５には、電極から注入された電荷を移動させ、正孔と電子が再結合する材料を用いることが好ましい。具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）や、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（ＢｅＢｑ）、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体（Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、ジトルイルビニルビフェニル（ＤＴＶＢｉ）等を用いることができる。発光素子部１５の厚さは構成によって異なるが、数１００ｎｍ以下であることが好ましい。
発光素子部１５は、透明陽極部１４の電気伝導光反射層１３とは反対側に全面にわたり積層されている。
発光素子部１５は、透明陽極部１４の電気伝導光反射層１３とは反対側に全面にわたり積層されている。
陰極部１６は、電気伝導光反射層１３と同様にＡｌやＡｇ等で形成され、導電性及び光反射性を有する層である。陰極部１６の厚さは、数ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。
陰極部１６は、発光素子部１５の電気絶縁層１７とは反対側に全面にわたり積層されている。
陰極部１６は、発光素子部１５の電気絶縁層１７とは反対側に全面にわたり積層されている。
このように構成された本照明装置１の電気伝導光反射層１３は、蒸着やエッチングなどの公知の手法により所定のパターン形状に形成することができる。
透光性基板１１、高屈折率層１２、電気伝導光反射層１３、透明陽極部１４等は、従来の有機ＥＬ素子と同様に公知のロールｔｏロール方式にて製造することができる。
透光性基板１１、高屈折率層１２、電気伝導光反射層１３、透明陽極部１４等は、従来の有機ＥＬ素子と同様に公知のロールｔｏロール方式にて製造することができる。
このように構成され製造される本照明装置１では、図３に示すように、通常、発光素子部１５で発した光Ｌ１は、透光性基板１１から外部へ放射される際に、透光性基板１１と空気Ａとの屈折率の差により、界面で全反射を起こして光Ｌ２のように反射される。このままでは、外部に光Ｌ２が出られず、光のロスが発生する。
しかし、本照明装置１では、反射された光Ｌ２は電気伝導光反射層１３の高屈折率層１２側の表面１３ａに当たって反射されて光Ｌ３となる。反射されることにより、光Ｌ３の向きが光Ｌ１の向きに対して変化して、元々全反射しロスするはずであった光Ｌ２を透光性基板１１より外部へ取出すことが可能となる。
光Ｌ１の向きに対して光Ｌ３の向きを変えるために、電気伝導光反射層１３の表面１３ａは、平坦ではなくある程度粗いことが好ましい。表面１３ａの算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
しかし、本照明装置１では、反射された光Ｌ２は電気伝導光反射層１３の高屈折率層１２側の表面１３ａに当たって反射されて光Ｌ３となる。反射されることにより、光Ｌ３の向きが光Ｌ１の向きに対して変化して、元々全反射しロスするはずであった光Ｌ２を透光性基板１１より外部へ取出すことが可能となる。
光Ｌ１の向きに対して光Ｌ３の向きを変えるために、電気伝導光反射層１３の表面１３ａは、平坦ではなくある程度粗いことが好ましい。表面１３ａの算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
電気伝導光反射層１３の表面１３ａがさらに粗い（算術平均粗さが大きい）場合には、図４に示すように、光Ｌ２が電気伝導光反射層１３の表面１３ａで散乱して散乱光Ｌ４となる。この場合、高屈折率層１２に微粒子を添加し散乱効果を持たせることと同等の性能を与えることができる。
以上説明したように、本実施形態のＥＬ素子用前面板１Ａ及び照明装置１によれば、電気伝導光反射層１３を備えているため、発光素子部１５で発した光が透光性基板１１と空気Ａとの界面で反射されても、その光を電気伝導光反射層１３で再び反射することができる。これにより、照明装置１の光取出し効率を向上させ、効率良く光を取出すことができる。
電気伝導光反射層１３は高屈折率層１２の反対面１２ａに沿って配置されているため、電気伝導光反射層１３自体は光っていないにもかかわらず、照明装置１を透光性基板１１側から見た際に、あたかも電気伝導光反射層１３が光っているように見せることができる。
照明装置１は、もともと電気伝導光反射層１３によって、透光性基板１１と空気Ａとの界面での全反射が少ない構造となっている。しかし、全反射して素子側（発光素子部１５側）へ戻る光についても、照明装置１の陰極部１６側で反射させるのではなく、電気伝導光反射層１３にてなるべく反射させる構造となっているため、全反射によって戻った光が発光素子部１５を通過して吸収される確率が低い。
電気伝導光反射層１３は高屈折率層１２の反対面１２ａに沿って配置されているため、電気伝導光反射層１３自体は光っていないにもかかわらず、照明装置１を透光性基板１１側から見た際に、あたかも電気伝導光反射層１３が光っているように見せることができる。
照明装置１は、もともと電気伝導光反射層１３によって、透光性基板１１と空気Ａとの界面での全反射が少ない構造となっている。しかし、全反射して素子側（発光素子部１５側）へ戻る光についても、照明装置１の陰極部１６側で反射させるのではなく、電気伝導光反射層１３にてなるべく反射させる構造となっているため、全反射によって戻った光が発光素子部１５を通過して吸収される確率が低い。
透明陽極部１４を薄膜化すると、透明陽極部１４の抵抗値が上昇するために、発光面の面内における発光分布が悪化する原因となる。透明陽極部１４の抵抗値を下げるためは透明陽極部１４を厚くするのが一番簡単な方法であるが、光の透過率が下がる（透明陽極部１４を光が透過しにくくなる）ため、トレードオフの関係となる。
また、透明陽極部１４の低抵抗化のために、２００℃程度もしくはそれ以上でのアニールによって、透明陽極部１４を結晶化して抵抗を下げる方法が一般的に用いられる。その場合、加熱対象の基板がその温度に耐えられる必要があり、基板の材料に有機材料が用いられている場合には、高温のため材料が劣化する可能性がある。
これに対して、本照明装置１の構成では、光の反射材料として使用している電気伝導光反射層１３が透明陽極部１４の低抵抗化にも寄与しているため、透明陽極部１４を高温でアニールする必要はなくなる。よって、透明陽極部１４には、ＩＴＯ等の一般的な材料や、ＰＥｄｏｔ等の導電性高分子のような比較的高抵抗の材料も使用可能となる。
また、透明陽極部１４の低抵抗化のために、２００℃程度もしくはそれ以上でのアニールによって、透明陽極部１４を結晶化して抵抗を下げる方法が一般的に用いられる。その場合、加熱対象の基板がその温度に耐えられる必要があり、基板の材料に有機材料が用いられている場合には、高温のため材料が劣化する可能性がある。
これに対して、本照明装置１の構成では、光の反射材料として使用している電気伝導光反射層１３が透明陽極部１４の低抵抗化にも寄与しているため、透明陽極部１４を高温でアニールする必要はなくなる。よって、透明陽極部１４には、ＩＴＯ等の一般的な材料や、ＰＥｄｏｔ等の導電性高分子のような比較的高抵抗の材料も使用可能となる。
このように、電気伝導光反射層１３は光の反射だけでなく、透明陽極部１４の抵抗値を下げる役割もしており、電気伝導光反射層１３があることによって透明陽極部１４の厚さを極力薄くし、光の吸収を減らすことが可能となる。
透明陽極部１４の低抵抗化のために、例えば特開２００３−３１６２９１号公報に記載されているように補助配線を設ける方法もある。しかしながら、一般的な構成だと、補助配線を設けた箇所は発光しないため、照明装置の発光面内に発光部と非発光部ができることとなり、製品のデザインを損ねる原因となる。
透明陽極部１４の低抵抗化のために、例えば特開２００３−３１６２９１号公報に記載されているように補助配線を設ける方法もある。しかしながら、一般的な構成だと、補助配線を設けた箇所は発光しないため、照明装置の発光面内に発光部と非発光部ができることとなり、製品のデザインを損ねる原因となる。
電気伝導光反射層１３のある部位の透明陽極部１４に密着するように、すなわち、厚さ方向Ｄに見たときに電気伝導光反射層１３に重なるように透明陽極部１４を介して電気絶縁層１７が配置されている。これにより、電気伝導光反射層１３でのロスとなる発光が無くなり、発光素子部１５のパターニングの必要が無く、製造工程を簡単化することができる。
高屈折率層１２の屈折率が１．７以上であることで、光取出し効率を高めることができる。
高屈折率層１２を発光素子部１５側へ向けている、すなわち、高屈折率層１２を透光性基板１１よりも発光素子部１５側に設けている。これにより、透光性基板１１の表面（高屈折率層１２とは反対側の面）を平坦にすることができ、この表面の清掃を簡単に行うことができるとともに、照明装置１のデザイン性を向上させることができる。
高屈折率層１２の屈折率が１．７以上であることで、光取出し効率を高めることができる。
高屈折率層１２を発光素子部１５側へ向けている、すなわち、高屈折率層１２を透光性基板１１よりも発光素子部１５側に設けている。これにより、透光性基板１１の表面（高屈折率層１２とは反対側の面）を平坦にすることができ、この表面の清掃を簡単に行うことができるとともに、照明装置１のデザイン性を向上させることができる。
また、透光性基板１１、高屈折率層１２、電気伝導光反射層１３、透明陽極部１４等は、前述のようにロールｔｏロール方式にて製造することが可能であるため、有機材料の製膜についても同様にロールｔｏロール方式で作製することが可能となる。したがって、従来のガラス基板へ素子構造部を作製し、光散乱性のフィルムをプラスチック基材上に成型し、その後粘着材等を介してガラス基板上へ光散乱性のフィルムをプ密着させるといった製造工程と比較して、工程を簡単化し、製造のリードタイムを上げ、コストダウンに有利となる可能性がある。
厚さ方向Ｄに見たときの発光素子部１５の全体の面積に対する発光面積の割合を開口率とする。この場合、開口率が大きいと面内輝度は大きくなるものの、発光効率は低下し、逆に開口率が小さいと発光効率は高まるものの、面内輝度は低下する。よって、面内輝度と発光効率のどちらを重視するかで、開口率を決める必要がある。
開口率を小さくした場合、電気伝導光反射層１３の割合が必然的に増えることになるが、これにより、発光素子部１５で発生した熱を伝達し、照明装置１全体としての温度上昇を緩和する効果がある。これにより、発光素子部１５の寿命を高める（長くする）ことが可能となる。
開口率を小さくした場合、電気伝導光反射層１３の割合が必然的に増えることになるが、これにより、発光素子部１５で発生した熱を伝達し、照明装置１全体としての温度上昇を緩和する効果がある。これにより、発光素子部１５の寿命を高める（長くする）ことが可能となる。
なお、本実施形態では、高屈折率層１２が、光散乱性を有する微粒子（不図示）を含んで（内包して）いてもよい。このように構成することによって、外部から（透光性基板１１側から）見た際に、電気伝導光反射層１３をより遮蔽する効果があり、さらに透光性基板１１から光を取出す効果も向上する。前述の微粒子には、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２等を用いることができ、微粒子の粒径も数十ｎｍから数百μｍ等、さまざまな粒径のものとすることができる。なお、微粒子の材質、粒径はこれに限るものではない。
この場合の、高屈折率層１２への微粒子の添加量は４０ｗ％以下であることが好ましい。添加量が４０ｗ％を超えると、微粒子が凝集し、好ましくない。
高屈折率層１２に微粒子を入れない場合には、前述のように電気伝導光反射層１３と高屈折率層１２との界面に凹凸を形成することにより散乱効果を持たせる方法がある。
高屈折率層１２が微粒子を含むことで、高屈折率層１２内で光が散乱して光が均一化する。これにより、面光源としての光ムラを低減させ、かつ光の角度分布を均一化することができる。
この場合の、高屈折率層１２への微粒子の添加量は４０ｗ％以下であることが好ましい。添加量が４０ｗ％を超えると、微粒子が凝集し、好ましくない。
高屈折率層１２に微粒子を入れない場合には、前述のように電気伝導光反射層１３と高屈折率層１２との界面に凹凸を形成することにより散乱効果を持たせる方法がある。
高屈折率層１２が微粒子を含むことで、高屈折率層１２内で光が散乱して光が均一化する。これにより、面光源としての光ムラを低減させ、かつ光の角度分布を均一化することができる。
透光性基板１１の高屈折率層１２とは反対側の面に、図示しない微細凹凸形状を設けてもよい。微細凹凸形状としては、外径が０．１μｍ〜５００μｍ程度のマイクロレンズ形状（例えば、半球状や楕円球状）のものや、四角錐形状、微細な粒子を散りばめた形状のもの等がある。いずれの形状の微細凹凸形状も、光の散乱する向きを変え、照明装置１中で発光した光を透光性基板１１より外側に取出すことを目的とする。
透光性基板１１に微細凹凸形状を設けることで、光の射出角度及び光取出し効率のコントロールをすることができる。
透光性基板１１に微細凹凸形状を設けることで、光の射出角度及び光取出し効率のコントロールをすることができる。
透光性基板１１に、光散乱性を有する微粒子が含まれるように構成してもよい。この微粒子としては、高屈折率層１２に用いられる微粒子と同様に構成されたものを用いることができる。
透光性基板１１が微粒子を含むことで、光の配光特性を制御することができる。
透光性基板１１が微粒子を含むことで、光の配光特性を制御することができる。
本実施形態では、電気伝導光反射層１３及び電気絶縁層１７は、側面視で矩形状に形成されているとした。しかし、図５に示すように、電気伝導光反射層１３及び電気絶縁層１７は、透光性基板１１に向かうにしたがって幅が狭くなるテーパー状に形成されてもよい。
各開口部Ｒ２の形状、及び複数の開口部Ｒ２の配置は、以下のように変形させてもよい。例えば、図６に示す例では、各開口部Ｒ２は矩形状に形成され、複数の開口部Ｒ２はハニカム状（千鳥状）に配置されている。電気伝導光反射層１３の各開口部Ｒ２をこのように構成することで、隣合う開口部Ｒ２同士の間隔を等間隔にできるため、光取出し効率を向上させることができる。
また、図７に示す例では、各開口部Ｒ２は円形状に形成され、複数の開口部Ｒ２はハニカム状に配置されている。電気伝導光反射層１３の各開口部Ｒ２をこのように構成することで、隣合う開口部Ｒ２同士の間隔をより等間隔にできるため、光取出し効率をさらに向上させることができる。
各開口部Ｒ２の形状、及び複数の開口部Ｒ２の配置は、以下のように変形させてもよい。例えば、図６に示す例では、各開口部Ｒ２は矩形状に形成され、複数の開口部Ｒ２はハニカム状（千鳥状）に配置されている。電気伝導光反射層１３の各開口部Ｒ２をこのように構成することで、隣合う開口部Ｒ２同士の間隔を等間隔にできるため、光取出し効率を向上させることができる。
また、図７に示す例では、各開口部Ｒ２は円形状に形成され、複数の開口部Ｒ２はハニカム状に配置されている。電気伝導光反射層１３の各開口部Ｒ２をこのように構成することで、隣合う開口部Ｒ２同士の間隔をより等間隔にできるため、光取出し効率をさらに向上させることができる。
図８に示す照明装置２のように、照明装置１の各構成に加えて、透光性基板１１の表面に、半円柱状のレンズ２１をアライメントして配置してもよい。このように構成することで、光の利用効率を高めることができる。
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除なども含まれる。
例えば、照明装置１が電気絶縁層１７を備えるとしたが、照明装置１に電気絶縁層１７は備えられなくてもよい。このように構成されていても、透明陽極部１４と陰極部１６との間に電圧を印可することで発光素子部１５で発光することができるからである。
例えば、照明装置１が電気絶縁層１７を備えるとしたが、照明装置１に電気絶縁層１７は備えられなくてもよい。このように構成されていても、透明陽極部１４と陰極部１６との間に電圧を印可することで発光素子部１５で発光することができるからである。
また、前記実施形態では、図９に示す照明装置３のように、照明装置１の各構成に対して、発光素子部１５を厚さ方向Ｄに挟む陽極と陰極とが反対となるように構成してもよい。具体的には、照明装置３は、照明装置１の透明陽極部１４、陰極部１６に代えて透明陰極部２６、陽極部２７を備えている。
透明陰極部２６は、前記実施形態の透明陽極部１４と同様に、高屈折率層１２の反対面１２ａであって電気伝導光反射層１３が積層されていない部分、及び電気伝導光反射層１３の高屈折率層１２とは反対側に積層されている。透明陰極部２６は透明陽極部１４と同じ透明な材料で形成することができる。
この例では、発光素子部１５は透明陰極部２６の電気伝導光反射層１３とは反対側に積層されている。
陽極部２７は、発光素子部１５の透明陰極部２６とは反対側に積層されている。陽極部２７は陰極部１６と同じ材料で形成することができる。
このように構成された照明装置３によっても、前記実施形態の照明装置１と同様の効果を奏することができる。
透明陰極部２６は、前記実施形態の透明陽極部１４と同様に、高屈折率層１２の反対面１２ａであって電気伝導光反射層１３が積層されていない部分、及び電気伝導光反射層１３の高屈折率層１２とは反対側に積層されている。透明陰極部２６は透明陽極部１４と同じ透明な材料で形成することができる。
この例では、発光素子部１５は透明陰極部２６の電気伝導光反射層１３とは反対側に積層されている。
陽極部２７は、発光素子部１５の透明陰極部２６とは反対側に積層されている。陽極部２７は陰極部１６と同じ材料で形成することができる。
このように構成された照明装置３によっても、前記実施形態の照明装置１と同様の効果を奏することができる。
（実施例）
以下では、本発明の実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下では、本発明の実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
照明装置の発光層のピッチ（図１における、発光素子部１５の隣り合う発光部１５ａ間のピッチ。図１では発光部１５ａは１つのみ示している）を２００μｍ、高屈折率層の厚さを１０μｍとした。透明陽極部にはＩＴＯを使用し、公知のスパッタリングを用いて１５０ｎｍの厚さに製膜した。高屈折率層は、厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルム上に作製し、透湿性対策のためにＰＥＴフィルムの高屈折率層とは反対側をガラス面へ透明粘着フィルムにて貼り合せた。
照明装置の発光層のピッチ（図１における、発光素子部１５の隣り合う発光部１５ａ間のピッチ。図１では発光部１５ａは１つのみ示している）を２００μｍ、高屈折率層の厚さを１０μｍとした。透明陽極部にはＩＴＯを使用し、公知のスパッタリングを用いて１５０ｎｍの厚さに製膜した。高屈折率層は、厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルム上に作製し、透湿性対策のためにＰＥＴフィルムの高屈折率層とは反対側をガラス面へ透明粘着フィルムにて貼り合せた。
図１０に示すように、本実施例ではガラス基板３２及びＰＥＴフィルム３３で透光性基板３１を構成した。高屈折率層の屈折率を１．７とし、電気伝導光反射層の厚さを３μｍとした。高屈折率層へは光散乱性を有する微粒子として、ＳｉＯ２で形成され粒径が２．０μｍのものを２０ｗ％添加した。
電気伝導光反射層としてアルミニウムを使用し、高屈折率層に蒸着した。
素子構造は、透明陽極部であるＩＴＯ上に、α−ｎｐｄを７０ｎｍ、Ａｌｑ３を６０ｎｍ、陰極部であるＡｌを１００ｎｍ形成した。単純にガラス上に作製したリファレンス（比較例）と比較し、約１．９倍の効率向上を確認した。
電気伝導光反射層としてアルミニウムを使用し、高屈折率層に蒸着した。
素子構造は、透明陽極部であるＩＴＯ上に、α−ｎｐｄを７０ｎｍ、Ａｌｑ３を６０ｎｍ、陰極部であるＡｌを１００ｎｍ形成した。単純にガラス上に作製したリファレンス（比較例）と比較し、約１．９倍の効率向上を確認した。
（実施例２）
透明陽極部であるＩＴＯ上にα−ｎｐｄを７０ｎｍ、Ａｌｑ３を６０ｎｍ、陰極部であるＡｌを１００ｎｍ形成した。透光性基板の屈折率を１．５〜２．０まで振った際の透光性基板内に入ってくる光の光束をシミュレーションし、グラフにしたものを図１１示す。
グラフは、透光性基板の屈折率が１．５の時を基準とし、透光性基板の屈折率を変えた際の光束の増加率を示している。屈折率が１．７になった際、屈折率が１．６の場合と比較して光束が極端に上昇していることがわかる。このことから、透光性基板内から取出される光束の量は、透光性基板の屈折率が１．７以上が良いことがわかる。
透明陽極部であるＩＴＯ上にα−ｎｐｄを７０ｎｍ、Ａｌｑ３を６０ｎｍ、陰極部であるＡｌを１００ｎｍ形成した。透光性基板の屈折率を１．５〜２．０まで振った際の透光性基板内に入ってくる光の光束をシミュレーションし、グラフにしたものを図１１示す。
グラフは、透光性基板の屈折率が１．５の時を基準とし、透光性基板の屈折率を変えた際の光束の増加率を示している。屈折率が１．７になった際、屈折率が１．６の場合と比較して光束が極端に上昇していることがわかる。このことから、透光性基板内から取出される光束の量は、透光性基板の屈折率が１．７以上が良いことがわかる。
１、２、３ 照明装置
１Ａ ＥＬ素子用前面板
１１ 透光性基板
１１ａ 一方の面
１２ 高屈折率層
１２ａ 反対面
１３ 電気伝導光反射層
１４ 透明陽極部
１５ 発光素子部
１６ 陰極部
１７ 電気絶縁層
２６ 透明陰極部
２７ 陽極部
１Ａ ＥＬ素子用前面板
１１ 透光性基板
１１ａ 一方の面
１２ 高屈折率層
１２ａ 反対面
１３ 電気伝導光反射層
１４ 透明陽極部
１５ 発光素子部
１６ 陰極部
１７ 電気絶縁層
２６ 透明陰極部
２７ 陽極部
Claims (7)
- 透光性基板と、
前記透光性基板の一方の面に全面にわたり積層された高屈折率層と、
導電性及び光反射性を有し、前記高屈折率層の前記透光性基板とは反対側の反対面の一部に沿って積層され、前記高屈折率層側の表面の算術平均粗さが５００μｍより大きい電気伝導光反射層と、
を備えることを特徴とするＥＬ素子用前面板。 - 前記高屈折率層に、光散乱性を有する微粒子が含まれ、
前記高屈折率層への前記微粒子の添加量は４０ｗ％以下である、
請求項１に記載のＥＬ素子用前面板。 - 前記透光性基板の前記高屈折率層とは反対側の面に微細凹凸形状を設け、
前記微細凹凸形状は、外径が０．１μｍ〜５００μｍのマイクロレンズ形状である、
請求項１に記載のＥＬ素子用前面板。 - 前記透光性基板の厚さは、０．３ｍｍ〜３ｍｍであり、
前記高屈折率層の厚さは、０．５μｍ〜１００μｍである、
請求項１に記載のＥＬ素子用前面板。 - 請求項１に記載のＥＬ素子用前面板と、
前記高屈折率層の前記反対面であって前記電気伝導光反射層が積層されていない部分、及び前記電気伝導光反射層の前記高屈折率層とは反対側に積層された透明陽極部と、
前記透明陽極部の前記電気伝導光反射層とは反対側に積層された発光素子部と、
前記発光素子部の前記透明陽極部とは反対側に積層された陰極部と、
を備え、
前記電気伝導光反射層が前記透明陽極部の少なくとも一部と同じ層に位置する、
照明装置。 - 前記透明陽極部と前記発光素子部との間であって、前記電気伝導光反射層と前記透光性基板の厚さ方向に重なる範囲に、電気絶縁層を備えることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
- 請求項１に記載のＥＬ素子用前面板と、
前記高屈折率層の前記反対面であって前記電気伝導光反射層が積層されていない部分、及び前記電気伝導光反射層の前記高屈折率層とは反対側に積層された透明陰極部と、
前記透明陰極部の前記電気伝導光反射層とは反対側に積層された発光素子部と、
前記発光素子部の前記透明陰極部とは反対側に積層された陽極部と、
を備え、
前記電気伝導光反射層が前記透明陰極部の少なくとも一部と同じ層に位置する、
照明装置。
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