JP6527683B2

JP6527683B2 - 照明システム

Info

Publication number: JP6527683B2
Application number: JP2014218667A
Authority: JP
Inventors: 結城　敏尚; 敏尚結城; 青木　謙治; 謙治青木; 則和水戸
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2034-10-27
Also published as: JP2016085891A

Description

本発明は、照明装置及び照明システムに関する。

近年は有機ＥＬ素子を利用した照明装置の開発が進んでいる。有機ＥＬ素子は、第１電極と第２電極の間に有機層を挟んだ構成を有している。そして、一般的には第１電極には透明材料が用いられており、第２電極には金属材料が用いられている。

なお、有機ＥＬ素子は、表示装置にも利用されている。このような表示装置の一つに、特許文献１に記載の装置がある。特許文献１に記載の表示装置では、表示装置に光透過性（シースルー性）を持たせるために、第２電極を画素の一部にのみ設けている。このような構造において、複数の第２電極の間に位置する領域は光を透過させるため、表示装置は光透過性を有することができる。

なお、特許文献２には、蛍光材料を含むスクリーンに励起光を照射し、蛍光材料を蛍光させることにより、表示を行うシステムが開示されている。

特開２０１１−２３３３６号公報特開２０１２−１４１９９号公報

有機ＥＬ素子を照明装置の光源として利用した場合、照明装置の光源を面光源にすることができる。本発明者は、このような照明装置に表示機能を追加することを検討した。

本発明が解決しようとする課題としては、照明装置の光源として有機ＥＬ素子を用いた場合において、照明装置に表示機能を追加することが一例として挙げられる。

第１の発明は、基板と、
前記基板に形成され、透光性の第１電極、前記第１電極と少なくとも一部が重なっている第２電極、及び前記第１電極と第２電極の間に位置する有機層とを有する複数の発光部と、
を備え、
前記複数の発光部は互いに離間しており、
前記有機層は、前記複数の発光部の間にも形成されている照明装置である。

第２の発明は、照明装置と、
前記照明装置に光を照射する光照射装置と、
前記光照射装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記照明装置は、
基板と、
前記基板に形成され、透光性の第１電極、前記第１電極と少なくとも一部が重なっている第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極の間に位置する有機層とを有する複数の発光部と、
を備え、
前記光照射装置が照射する前記光は、前記有機層がフォトルミネセンス発光する波長を含む照明システムである。

実施形態に係る照明システムの構成を示す図である。照明装置の断面図の一例である。照明装置を基板とは逆側の面から見たときの平面図である。照明システムの使用方法を説明するための図である。照明システムの使用方法を説明するための図である。変形例に係る照明システムの構成を示す図である。実施例に係る照明システムの使用状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

なお、以下に示す説明において、制御装置３００は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。制御装置３００は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

図１は、実施形態に係る照明システム１０の構成を示す図である。本実施形態に係る照明システム１０は、照明装置１００、光照射装置２００、及び制御装置３００を備えている。照明装置１００は、基板１０１及び発光部１４０を有している。発光部１４０は有機層１２０を有している。光照射装置２００は照明装置１００に光を照射する。この光は、有機層１２０がフォトルミネセンス発光する波長を含んでいる。そして、制御装置３００は光照射装置２００を制御している。例えば、光照射装置２００による光の照射スポットは発光部１４０よりも小さく、かつ走査可能である。制御装置３００は、入力された情報に基づいて光照射装置２００による前記光の照射スポットの位置を走査する。

制御装置３００に入力される情報は、照明装置１００が表示すべき画像または文字を示している。制御装置３００は、光照射装置２００のスポットが、制御装置３００に入力された情報が示す画像または文字を描くように、光照射装置２００を制御する。なお、光照射装置２００は、例えば光源として半導体レーザ素子を有している。ただし、光照射装置２００の光源は、他の発光素子であってもよい。

また、制御装置３００は照明装置１００の発光も制御している。この照明装置の発光は例えば、有機ＥＬ素子によるエレクトロルミネセンス発光を利用した照明に用いられる発光である。制御装置３００は有機ＥＬ素子に上下して配置される陰極と陽極に電圧を掛け、電流が流れた部分だけ有機ＥＬ素子が発光するという性質を利用して、特定の領域の電極にのみ電圧を掛けるように制御を行い、照明装置１００の一部分のみを発光させてもよい。

そして本図に示す例において、光照射装置２００は、照明装置１００に発光部１４０が形成されていない面から有機層１２０に光を照射している。

ただし、光照射装置２００は、予め定められた画像（線図）を示す光であってもよい。この場合、制御装置３００は、光照射装置２００のオン／オフを制御する。

図２は、照明装置１００の断面図の一例である。照明装置１００は、基板１０１、複数の非発光部１２０、複数の発光部１４０、及び絶縁膜１５０を備えている。基板１０１は透光性の材料が用いられている。複数の発光部１４０は互いに離間しており、いずれも、第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０を有している。第１電極１１０は可視光を透光する透光性（以下透光性）の電極であり、第２電極１３０は遮光性の電極であり、第１電極１１０と少なくとも一部が重なっている。ただし第２電極１３０は透光性の電極であってもよい。有機層１２０は第１電極１１０と第２電極１３０の間に位置している。絶縁膜１５０は第１電極１１０の縁を覆っている。また、絶縁膜１５０の少なくとも一部は第２電極１３０で覆われていない。以下、照明装置１００について詳細に説明する。

基板１０１は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透光性を有する基板である。基板１０１は可撓性を有していてもよい。可撓性を有している場合、基板１０１の厚さは、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。基板１０１は、例えば矩形などの多角形や円形である。基板１０１が樹脂基板である場合、基板１０１は、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、又はポリイミドを用いて形成されている。また、基板１０１が樹脂基板である場合、水分が基板１０１を透過することを抑制するために、基板１０１の少なくとも一面（好ましくは両面）に、ＳｉＮ_ｘやＳｉＯＮなどの無機バリア膜が形成されているのが好ましい。

基板１０１の一面には、発光部１４０が形成されている。発光部１４０は、第１電極１１０、有機層１２０、及び第２電極１３０をこの順に積層させた構成を有している。本図に示す例において、複数の発光部１４０は、ライン状に、かつ互いに並んで延在している。これら複数の発光部１４０の少なくとも陽極端子は、互いに独立している。このため、制御装置３００は、これら複数の発光部１４０の発光を互いに独立して制御できる。そして有機層１２０は、複数の発光部１４０の間にも形成されている。本図に示す例において、有機層１２０は、基板１０１の縁を除いたほぼ全面に連続して形成されている。

第１電極１１０は、光透過性を有する透明電極である。透明電極の材料は、金属を含む材料、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｕｎｇｓｔｅｎＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）等の金属酸化物である。第１電極１１０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。第１電極１１０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。なお、第１電極１１０は、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性有機材料であってもよい。本図において、基板１０１の上には、複数の線状の第１電極１１０が互いに平行に形成されている。このため、複数の発光部１４０の間、すなわち第２領域１０４及び第３領域１０６には第１電極１１０は位置していない。これらの材料は導電率が低いので、Ｃｒ、Ａｌなどからなる低抵抗の補助電極を設けてもよい。

有機層１２０は発光層を有している。有機層１２０は、例えば、正孔注入層、発光層、及び電子注入層をこの順に積層させた構成を有している。正孔注入層と発光層との間には正孔輸送層が形成されていてもよい。また、発光層と電子注入層との間には電子輸送層が形成されていてもよい。有機層１２０は蒸着法で形成されてもよい。また、有機層１２０のうち少なくとも一つの層、例えば第１電極１１０と接触する層は、インクジェット法、印刷法、又はスプレー法などの塗布法によって形成されてもよい。なお、この場合、有機層１２０の残りの層は、蒸着法によって形成されている。また、有機層１２０のすべての層が、塗布法を用いて形成されていてもよい。

第２電極１３０は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＩｎからなる第１群の中から選択される金属、又はこの第１群から選択される金属の合金からなる金属層を含んでいる。この場合、第２電極１３０は遮光性を有している。第２電極１３０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。ただし、第２電極１３０は、第１電極１１０の材料として例示した材料を用いて形成されていてもよい。第２電極１３０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。

本図に示す例において、照明装置１００は複数の線状の第２電極１３０を有している。第２電極１３０は、第１電極１１０のそれぞれに対して設けられており、かつ第１電極１１０よりも幅が広くなっている。このため、基板１０１に垂直な方向から見た場合において、幅方向において第１電極１１０の全体が第２電極１３０によって重なっており、また覆われている。また、第１電極１１０は、第２電極１３０よりも幅が広く、基板１０１に垂直な方向から見た場合において、幅方向において第２電極１３０の全体が第１電極１１０によって覆われていてもよい。

そして、複数の発光部１４０の間には、第２電極１３０が形成されていない領域が存在している。このため、基板１０１とは逆側から光照射装置２００の光を照射しても、この光は、第２電極１３０が形成されていない領域から有機層１２０に入射する。

第１電極１１０の縁は、絶縁膜１５０によって覆われている。絶縁膜１５０は、第１電極と第２電極の短絡を防ぐために設けられている。絶縁膜１５０は例えばポリイミドなどの感光性の樹脂材料によって形成されており、第１電極１１０のうち発光部１４０となる部分を囲んでいる。第２電極１３０の幅方向の縁は、絶縁膜１５０上に位置している。言い換えると、基板１０１に垂直な方向から見た場合において、絶縁膜１５０の一部は第２電極１３０から食み出ている。また本図に示す例において、有機層１２０は絶縁膜１５０の上及び側面にも形成されている。

また、照明装置１００は第１領域１０２、第２領域１０４、及び第３領域１０６を有している。第１領域１０２は第２電極１３０と重なる領域である。第２領域１０４は、複数の発光部１４０の間の領域のうち絶縁膜１５０を含む領域である。本図に示す例において、有機層１２０は第２領域１０４にも形成されている。第３領域１０６は、複数の発光部１４０の間の領域のうち絶縁膜１５０を含まない領域である。本図に示す例において、有機層１２０は第３領域１０６の少なくとも一部にも形成される。これらの第１領域１０２、第２領域１０４、第３領域１０６に形成される有機層１２０は連続して形成されていてもよい。第１領域１０２、第２領域１０４、第３領域１０６に形成される有機層１２０が外光によって励起されフォトルミネセンス発光を行う。そのため、発光させたい領域に応じて有機層１２０を第３領域１０６に形成してもよい。そして第２領域１０４の幅は、第３領域１０６の幅よりも狭い。また第３領域１０６の幅は第１領域１０２の幅よりも広くてもよいし、狭くてもよい。第１領域１０２の幅を１とした場合、第２領域１０４の幅は例えば０以上（又は０超）０．２以下であり、第３領域１０６の幅は例えば０．３以上１０以下である。また第１領域１０２の幅は、例えば５０μｍ以上５００μｍ以下であり、第２領域１０４の幅は例えば０μｍ以上（又は０μｍ超）１００μｍ以下であり、第３領域１０６の幅は例えば１５μｍ以上５０００μｍ以下である。

図３は照明装置１００を複数の発光部１４０が形成される側の面から見たときの平面図である。なお、図２は図３のＡ−Ａ断面に対応している。上記したように、複数の第２電極１３０は、互いに平行、かつ直線状に延在している。複数の発光部１４０も、同様に、互いに平行、かつ直線状に延在している。そして有機層１２０は、複数の発光部１４０の間にも形成されている。

次に、照明装置１００の製造方法について説明する。まず、基板１０１に第１電極１１０を、例えばスパッタリング法を用いて形成する。次いで、第１電極１１０を例えばフォトリソグラフィー法を利用して所定のパターンにする。次いで、第１電極１１０の縁の上に絶縁膜１５０を形成する。例えば絶縁膜１５０が感光性の樹脂で形成されている場合、絶縁膜１５０は、露光及び現像工程を経ることにより、所定のパターンに形成される。次いで、有機層１２０及び第２電極１３０をこの順に形成する。有機層１２０が蒸着法で形成される層を含む場合、この層は、例えばマスクを用いるなどして所定のパターンに形成される。第２電極１３０も、例えばマスクを用いるなどして所定のパターンに形成される。その後、封止部材（図示せず）を用いて発光部１４０を封止する。

次に、図４及び図５を用いて、照明システム１０の使用方法を説明する。図４及び図５は照明装置１００を第１電極１１０などが形成されない面からみている。上記したように、光照射装置２００は、照明装置１００に光を照射する。この光は、照明装置１００の有機層１２０がフォトルミネセンス発光する波長成分を有している。このため、図４及び図５に示すように、光照射装置２００の照射スポットが描いた文字または図形Ｐが表示される。

なお、図４に示す例では、制御装置３００は、光照射装置２００が光を照射している間、照明装置１００を発光させない。これに対して図５に示す例では、制御装置３００は、光照射装置２００のうち一部の領域（発光領域１２０ａ）のみを発光させ、残りの領域（非発光領域１２０ｂ）を発光させない。この発光領域の制御は制御装置３００が行ってもよいし、予め当該部分のみ発光させるようなスイッチが照明装置１００に設けられていてもよい。また、文字または図形Ｐの大きさに連動して発光領域１２０a及び１２０ｂを制御してもよい。このような制御は、例えば、図示されない赤外センサーなど対物距離測定センサーからの情報を制御装置３００が取得することにより、実現できる。そして制御装置３００は、光照射装置２００を制御することにより、非発光領域１２０ｂに文字または図形Ｐを表示させる。

図６は、変形例に係る照明システム１０の構成を示す図である。本図に示す例において、照明装置１００の基板１０１は透光性の基板である。そして本変形例において、光照射装置２００は、図１に示される照明装置１００に、複数の発光部１４０が形成されている面から光を照射している。この場合においても、図４及び図５に示した例と同様に、照明装置１００には、光照射装置２００の照射スポットが描いた文字または図形Ｐが表示される。第２電極１３０にＡｌやＡｇなどの非透明部材を用いた場合は、光照射装置２００からの光が第１領域１０２の有機層１２０に届かないので、第１領域１０２においてはフォトルミネセンス発光は起こらない。そのため、利用者は第２電極１３０を視認できるため、照明装置１００との距離感を把握しやすくなる。

以上、本実施形態及び変形例によれば、光照射装置２００は、照明装置１００に光を照射する。この光は、照明装置１００の有機層１２０が第２領域１０４、第３領域１０６の少なくともどこかで１箇所でフォトルミネセンス発光する波長成分を有している。このため、照明装置１００には、光照射装置２００の照射スポットが描いた文字または図形Ｐが表示される。

また本実施形態及び変形例では、複数の発光部１４０の間の領域にも、有機層１２０が形成されている。このため、照明装置１００に表示された文字または図形Ｐに、切れ目は生じにくくなる。さらに、複数の発光部１４０の間の領域には、第１電極１１０が形成されていない領域がある。このため、光照射装置２００からの光を、基板１０１を介して有機層１２０に照射した場合、複数の発光部１４０の間の領域に第１電極１１０が形成されている場合と比較して、光照射装置２００からの光は有機層１２０に到達しやすくなる。

図７は、実施例に係る照明システム１０の使用状態を示す図である。本図に示す例において、照明システム１０の照明装置１００は、建物の窓枠４１０に設けられた透明部材４２０(例えば窓ガラス)に取り付けられている。本図に示す例において、照明装置１００は、透明部材４２０のうち建物の内側を向いている面に取り付けられている。照明装置１００は、光放射面（例えば基板１０１側）が建物の内側を向いている。

一方、光照射装置２００は、建物の庇４００の下面に、取付部材２０２を介して取り付けられている。そして光照射装置２００は、照明装置１００に、透明部材４２０を介して光を照射する。

本実施例によれば、照明システム１０を用いることにより、建物の中にいる人に対して、照明を行うことができる。また、建物の外にいる人に対して、情報を表示することができる。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０照明システム
１００照明装置
１０１基板
１１０第１電極
１２０有機層
１３０第２電極
１４０発光部
１５０絶縁膜
２００光照射装置
３００制御装置

Claims

照明装置と、
前記照明装置に光を照射する光照射装置と、
前記光照射装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記照明装置は、
基板と、
前記基板に形成され、透光性の第１電極、前記第１電極と少なくとも一部が重なっている第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極の間に位置する有機層とを有する複数の発光部と、
を備え、
前記光照射装置が照射する前記光は、前記有機層がフォトルミネセンス発光する波長を含み、
前記有機層は、電圧が加えられることによりエレクトロルミネセンス発光を行う照明システム。
請求項１に記載の照明システムにおいて、
前記基板は透光性の基板であり、
前記光照射装置は、前記基板を介して前記有機層に前記光を照射する照明システム。
請求項１に記載の照明システムにおいて、
前記光照射装置は、前記基板とは逆側から前記有機層に前記光を照射する照明システム。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明システムにおいて、
前記光照射装置による前記光の照射スポットは、前記発光部よりも小さく、かつ走査可能であり、
前記制御装置は、入力された情報に基づいて前記光照射装置による前記光の照射スポットの位置を操作する照明システム。