WO2015083483A1

WO2015083483A1 - 面発光ユニット

Info

Publication number: WO2015083483A1
Application number: PCT/JP2014/079478
Authority: WO
Inventors: 祐亮平尾; 孝二郎関根; 耕大澤
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2015-06-11
Also published as: JP6477493B2; US20160312964A1; JPWO2015083483A1

Abstract

　非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度を向上させることが可能な面発光ユニットを提供する。面発光ユニット（１）は、光を放射する面発光パネル（１０Ａ，１０Ｂ）と、発光面に対向配置され、これらの面発光パネルから放射された光を伝搬する透過部材（１６）と、伝搬された光を散乱する反射部材（２０）とを備える。これらの発光面は、発光領域（１４Ａ，１４Ｂ）と、非発光領域（１５Ａ，１５Ｂ）とを有する。反射部材は、非発光領域に重なるように面発光パネル上に設けられる。面発光パネルの各々について、発光面と垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、発光面の法線方向に延在する軸に沿った正面側の輝度を１とし、平面内において軸との間で形成される角がθである方向の輝度をＬとすると、配光曲線が、Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を少なくとも有する。

Description

面発光ユニット

　本開示は、面発光ユニットに関し、特に、各々の発光面が面状に並ぶように配列された複数の面発光パネルを備えてなる面発光ユニットに関する。

　近年、面発光パネルを光源として備える面発光ユニットが注目されている。面発光ユニットは、照明装置に限られず、液晶ディスプレイ、計算機モニター、またはデジタルサイネージ等の屋外広告などのバックライトとしても用いられている。一般的に、面発光パネルには、有機ＥＬ（electro　luminescence）素子などの面発光素子が用いられる。有機ＥＬ素子は、低消費電力で高い輝度を得ることができるものであり、応答性、寿命等においても優れた性能を発揮する。

　面発光パネルにおいては、面発光素子を封止したり、面発光素子に配線を接続したりする必要があるため、面発光パネルの発光面の外縁に非発光領域が位置する。また、少ないパネル枚数で光源の大面積化を図るためには、面発光パネル同士を接触配置させない方が好ましい。その場合には、これら面発光パネル間に隙間が生じることになり、この隙間も光を発光しない部位となる。

　そのため、複数の面発光パネルを備えた面発光ユニットにおいては、これら非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向における輝度の低下が避けられない。よって、何ら対策を施していない場合には、これが輝度むらとなって現れ、当該非発光部に沿って暗部が生じてしまうことになる。

　特開２００５－３５３５６４号公報（特許文献１）には、照明装置に関する発明が開示されている。この照明装置は、面発光装置と光学部材とを備えている。同公報は、この照明装置によれば、非発光部による暗部を認識されにくくすることができると述べている。

　特開２００５－１５８３６９号公報（特許文献２）には、照明装置に関する発明が開示されている。この照明装置は、光学部材および複数の発光素子を備えている。同公報は、この光学部材および照明装置によれば、複数の発光素子を使用して各発光素子の正面より広い面積に輝度ムラの少ない状態で照明光を照射できると述べている。

特開２００５－３５３５６４号公報特開２００５－１５８３６９号公報

　本開示は、非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度を向上させる面発光ユニットを提供することを目的とする。

　本開示のある実施の形態に従う面発光ユニットは、各々の発光面が面状に並ぶように配列され、正面側に向けて光を放射する複数の面発光パネルと、隣り合う複数の面発光パネルの発光面に対向配置され、面発光パネルから放射された光を内部で反射して伝搬する透過部材と、透過部材により伝搬された光を正面側に向けて散乱する光散乱部とを備える。

　複数の面発光パネルの各々の発光面は、光を放射する発光領域と、発光領域の外周に位置し、光を放射しない非発光領域とを有する。光散乱部は、正面側から見た場合に非発光領域に重なるように、面発光パネル上に設けられる。面発光ユニットは、複数の面発光パネルの各々について、当該面発光パネルから放射される光の発光面と垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、発光面の法線方向に延在する軸に沿った正面側の輝度を１とし、平面内において軸との間で形成される角がθである方向の輝度をＬとすると、配光曲線が、Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を少なくとも有している。

実施の形態１に従う面発光ユニットを示す平面図である。図１中に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った模式断面図である。実施の形態１に従う面発光ユニットに用いられる面発光パネル、透過部材、および反射部材を示す斜視図である。実施の形態１に従う面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子を示す断面図である。図１に示す面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子の第１構成例から第３構成例に従う垂直面内配光分布を示す図である。第１構成例から第３構成例に従う有機ＥＬ素子を実現する具体的な膜構成の条件例を示す表である。実施の形態２における面発光ユニットを示す断面図である。実施例１から４および比較例に従う面発光ユニットの規格化正面輝度プロファイルを示すグラフである。実施例４における光学フィルタの減光パターン密度分布を示す概念部分拡大図である。図９中Ｘ－Ｘ線の断面密度プロファイルである。その他の実施の形態における面発光ユニットを示す断面図である。

　本発明に基づいた各実施の形態および各実施例について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態および各実施例の説明において、個数および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およびその量などに限定されない。各実施の形態および各実施例の説明において、同一の部品および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。

　［実施の形態１］
　図１～図６を参照して、実施の形態１に従う面発光ユニット１について説明する。図１は、面発光ユニット１を示す平面図である。図１は、面発光ユニット１から後述する透過部材１６を取り除いた状態を示している。図２は、図１に示す面発光ユニットの図１中に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った模式断面図である。図３は、面発光ユニット１に用いられる面発光パネル１０Ａ，１０Ｂ、透過部材１６、および反射部材２０を示す斜視図である。

　（面発光ユニット１）
　図１～図３に示すように、面発光ユニット１は、全体として扁平な略直方体形状の外形を有する。面発光ユニット１は、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄと、透過部材１６と、反射部材２０とを備える。

　なお、面発光ユニット１は、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄ、透過部材１６および反射部材２０を収容するための筺体として、ベース板および枠板（図示しない）を備えていてもよい。ベース板は、筺体の背面を構成し、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄを保持するための部材であり、枠板は、筺体の側面を構成する部材であり、面発光ユニット１の外周に沿って配置される。

　（面発光パネル１０Ａ～１０Ｄ）
　面発光パネル１０Ａ～１０Ｄの各々は、面方向に沿って延在する平板状の形状を有している。面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、各々の発光面１３Ａ～１３Ｄが面状に並ぶように配列されている。面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、透明基板１１Ａ～１１Ｄと、有機ＥＬ素子を含む発光体１２Ａ～１２Ｄとの積層体にて構成されており、透明基板１１Ａ～１１Ｄが透過部材１６側に位置している。当該構成の面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子からなる面発光パネルである。

　面発光パネル１０Ａ～１０Ｄとしては、上記のものに限られず、トップエミッション型の有機ＥＬ素子からなる面発光パネルであってもよいし、複数の発光ダイオードおよびこれら複数の発光ダイオードの射出面側（正面側）に配置された拡散板とからなる面発光パネルであってもよいし、冷陰極管等を用いた面発光パネルであってもよい。

　面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、アレイ状に配置されている。面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、相互に間隔を隔てて配置されており、隣り合う面発光パネル間には、隙間３０が形成されている。面発光パネル１０Ａ～１０Ｄのうちの隣り合う面発光パネル間に、合計４つの隙間３０が形成されている。

　隙間３０を設けることにより、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄを相互に接触させて配置した場合に比べ、少ないパネル枚数にて光源の大面積化を図ることができる。なお、特に光源の大面積化を図る必要がない場合には、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、隙間３０を設けずに相互に接触させて配置させても構わない。

　面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、発光面１３Ａ～１３Ｄを有している。発光面１３Ａ～１３Ｄは、発光体１２Ａ～１２Ｄが位置する側とは反対側に位置する透明基板１１Ａ～１１Ｄの外表面によって構成されている。発光体１２Ａ～１２Ｄで発生した光は、透明基板１１Ａ～１１Ｄを透過することにより、当該発光面１３Ａ～１３Ｄを介して透過部材１６側（正面側）に向けて放射される（図３中に示す矢印ＡＲ参照）。

　上述したように、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、発光面１３Ａ～１３Ｄが面状に並ぶように配列されている。本実施の形態に従う面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、発光面１３Ａ～１３Ｄが同一平面上に位置するように配列されている。

　発光面１３Ａ～１３Ｄは、光を放射する発光領域１４Ａ～１４Ｄと、発光領域１４Ａ～１４Ｄの外周に位置する非発光領域１５Ａ～１５Ｄとを有している。発光領域１４Ａ～１４Ｄは、矩形状の形状を有している。非発光領域１５Ａ～１５Ｄは、矩形環状の形状を有している。非発光領域１５Ａ～１５Ｄは、発光体１２Ａ～１２Ｄに含まれる有機ＥＬ素子を封止したり、有機ＥＬ素子に配線を接続したりするための部位を設けることで形成される。

　面発光ユニット１においては、隣り合う面発光パネル間に形成された隙間３０と、隙間３０に隣接して位置する面発光パネルの非発光領域とを含む部分が、非発光部４０を構成している。非発光部４０は、何ら対策を施していない場合に、暗部を生じさせてしまう原因となる部位であり、隣り合う面発光パネル間に合計４つ形成されている。なお、隙間３０が形成されていない場合には、隣り合う面発光パネルの非発光領域が非発光部４０に対応する。

　図４は、面発光パネル１０Ａに具備された有機ＥＬ素子を示す断面図である。図４においては、発光面１３Ａ上に設けられる透過部材１６は便宜上のため図示されていない。図４を参照して、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄに具備された有機ＥＬ素子の構成について説明する。面発光パネル１０Ａ～１０Ｄは、いずれも同一の構成を有しているため、以下においては、このうちの面発光パネル１０Ａに着目してその説明を行なう。

　面発光パネル１０Ａに具備された有機ＥＬ素子は、透明基板１１Ａに加え、発光体１２Ａとして、透明電極層１１０、有機電界発光層１２０および反射電極層１３０を含む。透明電極層１１０、有機電界発光層１２０および反射電極層１３０は、この順で透明基板１１Ａの主表面上に積層されている。透明電極層１１０は陽極に該当し、反射電極層１３０は陰極に該当する。

　透明基板１１Ａは、その主表面（発光面１３Ａとは反対側の面）上に上述した各種の層が形成される基材となるものであり、可視光領域の光を良好に透過する絶縁性の部材にて構成されている。透明基板１１Ａは、リジッド基板であってもよいし、フレキシブル基板であってもよい。透明基板１１Ａとしては、上述した光透過性の観点から、たとえばガラス板、プラスチック板、高分子フィルム、シリコン板またはこれらの積層板等にて構成される。

　透明電極層１１０は、透明基板１１Ａの一方の主表面（発光面１３Ａとは反対側の面）上に設けられており、可視光領域の光を良好に透過しかつ良好な電気導電性を有する膜にて構成されている。

　具体的には、透明電極層１１０としては、たとえばＩＴＯ（インジウム酸化物と錫酸化物との混合体）膜やＩＺＯ（インジウム酸化物と亜鉛酸化膜との混合体）膜、ＺｎＯ膜、ＣｕＩ膜、ＳｎＯ２膜等の無機導電膜や、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸の混合体）膜等の有機導電膜、高分子材料に銀ナノワイヤーやカーボンナノチューブ等を分散させた複合導電膜等にて構成される。

　透明電極層１１０は、たとえば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法等のいずれかが採用されることで透明基板１１Ａ上に設けられる。特に、スピンコート法、インクジェット法、印刷法は、均質な膜が得られ易くかつピンホールの発生が抑制できるため、特に好適に利用できる。

　有機電界発光層１２０は、透明電極層１１０の透明基板１１Ａが位置する側とは反対側の主表面上に設けられており、少なくとも蛍光発光性化合物または燐光発光性化合物からなる発光層１２１を含み、可視光領域の光を良好に透過する膜にて構成されている。有機電界発光層１２０は、発光層１２１よりも透明電極層１１０側に位置する正孔輸送層１２２と、発光層１２１よりも反射電極層１３０側に位置する電子輸送層１２３とをさらに有している。フッ化リチウム膜や無機金属塩膜等が、有機電界発光層１２０中の厚み方向における任意の位置に形成されていてもよい。

　有機電界発光層１２０としては、たとえばＡｌｑ３（トリス（８－キノリノラト）アルミニウム）、α－ＮＰＤ（４，４’－ビス〔Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ〕ビフェニル）に代表される有機材料の積層膜や、これら有機材料からなる膜とＭｇＡｇ合金等に代表される金属膜等を含む積層膜が好適に利用できる。

　有機電界発光層１２０の材料としては、有機ＥＬ素子の外部量子効率の向上や発光寿命の長寿命化等の観点から、有機金属錯体を用いてもよい。ここで、錯体の形成に従う金属元素としては、元素周期表のＶＩＩＩ族、ＩＸ族およびＸ族に属するいずれか１種の金属またはＡｌ、Ｚｎであることが好ましく、特にＩｒまたはＰｔ、Ａｌ、Ｚｎであることが好ましい。

　有機電界発光層１２０は、たとえば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法等のいずれかが採用されることで透明電極層１１０上に設けられる。特に、スピンコート法、インクジェット法、印刷法は、均質な膜が得られ易くかつピンホールの発生が抑制できるため、特に好適に利用できる。

　反射電極層１３０は、有機電界発光層１２０の透明電極層１１０が位置する側とは反対側の主表面上に設けられており、可視光領域の光を良好に反射しかつ良好な電気導電性を有する膜にて構成されている。具体的には、反射電極層１３０としては、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｃａまたはこれらのいずれかを含む合金等からなる金属膜にて構成される。反射電極層１３０は、たとえば蒸着法やスパッタリング法等が採用されることで有機電界発光層１２０上に設けられる。

　（透過部材１６）
　図２および図３を再び参照して、透過部材１６は、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄの発光面１３Ａ～１３Ｄに対向するように配置され、透明基板１１Ａ～１１Ｄから見て正面側に位置している。本実施の形態に従う透過部材１６は、隙間３０を跨ぐように面発光パネル１０Ａ～１０Ｄ上に設けられている。透過部材１６は、透明基板１１Ａ～１１Ｄ（発光面１３Ａ～１３Ｄ）上において、光学系の透明な接着剤（図示せず）等を用いてこれらに固定されている。

　透過部材１６は、透過率が高く（たとえば、ＪＩＳ　Ｋ　７３６１－１：１９９７に準拠した方法で測定した可視光波長領域における全光線透過率が８０％以上）、フレキシブル性に優れた材質が用いられることが好ましい。透過部材１６は、アクリル樹脂などの透明性を有する樹脂基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明樹脂フィルム等が挙げられる。

　本実施の形態においては、透過部材１６および透明基板１１Ａ～１１Ｄは互いに別部材として形成されている。発光体１２Ａ～１２Ｄは、発光部として機能し、透過部材１６および透明基板１１Ａ～１１Ｄは、発光体１２Ａ～１２Ｄで生成された光を導く導光部として機能している。

　発光体１２Ａ～１２Ｄで生成された光は、透明基板１１Ａ～１１Ｄの内部を通過して発光面１３Ａ～１３Ｄから放射された後、透過部材１６の内部に入射する。入射した光は、透過部材１６の内部を透過してそのまま射出されたり、透過部材１６の内部で反射して伝搬されて射出されたりする。

　（反射部材２０）
　反射部材２０は、光散乱部としての機能を有しており、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄの発光面１３Ａ～１３Ｄから放射されて、透過部材１６の内部で伝搬された光の一部を散乱反射するものである。反射部材２０は、４つの非発光部４０（図１参照）に対応して面発光ユニット１の中央部から延設された合計４つの棒状に延びる部位を有する十字形状の部材（図１参照）からなる。なお、反射部材２０は、光を透過させることなく散乱反射させるものが好ましい。

　反射部材２０の棒状に延びる部位の各々は、隣り合う面発光パネルの発光面の外縁に沿って、正面（発光面）側から見た場合に非発光領域に重なるように配置されている。より具体的には、反射部材２０は、隣り合う面発光パネルの発光面の外縁に跨りかつこれら外縁に沿って延在するように面発光パネルの発光面上に設けられている。

　図２および図３を参照して、反射部材２０についてより詳細に説明する。反射部材２０の棒状に延びる４つの部位は、いずれも同一の形状を有するものであるため、以下においては、上述した面発光パネル１０Ａ～１０Ｄのうち、面発光パネル１０Ａと面発光パネル１０Ｂとの間の部分のみに着目してその説明を行なう。

　図２および図３に示すように、反射部材２０は、非発光部４０に対向するように、第１面発光パネル１０Ａの発光面１３Ａおよび第２面発光パネル１０Ｂの発光面１３Ｂ上に位置している。

　より詳細には、反射部材２０は、第１面発光パネル１０Ａの発光面１３Ａの第２面発光パネル１０Ｂ側の外縁に位置する非発光領域１５Ａと、第２面発光パネル１０Ｂの発光面１３Ｂの第１面発光パネル１０Ａ側の外縁に位置する非発光領域１５Ｂとに跨り（すなわち、反射部材２０は、正面側から見た場合にこれら部分の非発光領域１５Ａ，１５Ｂに重なっている）、かつ、これら非発光領域１５Ａ，１５Ｂに沿って延在するように、第１面発光パネル１０Ａおよび第２面発光パネル１０Ｂ上に設けられている。

　反射部材２０が有する散乱機能の付与の方法としては、透過部材１６の表面を予め荒らしておく方法や、反射部材２０の表面を粗面化する方法、および樹脂バインダーに散乱用の粒子を混ぜた散乱層を平滑な反射金属膜の上に設ける方法等がある。また、反射部材２０は、散乱粒子を分散した有機溶剤系の白インクから構成されていてもよい。この場合、反射部材２０による散乱反射面は、たとえば、透過部材１６の表面に白インクをインクジェット塗布することで形成することが可能である。

　（垂直面内配光分布）
　図５は、図１に示す面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子の第１構成例から第３構成例に従う垂直面内配光分布を示す図である。また、図６は、第１構成例から第３構成例に従う有機ＥＬ素子を実現する具体的な膜構成の条件例を示す表である。図５および図６を参照して、本実施の形態に従う面発光ユニットの面発光パネルに具備された有機ＥＬ素子の第１構成例から第３構成例について詳細に説明する。

　図５に示すように、第１構成例から第３構成例に従う有機ＥＬ素子は、面発光パネルから放射される光の発光面と垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、発光面の法線方向に延在する基準軸（本明細書において光軸とも呼ぶ）に沿った正面側の輝度（すなわち、図中に示すθ＝０°における輝度）を１とし、当該平面内において上記光軸との間で形成される角がθである方向の輝度（すなわち、－９０°＜θ＜９０°であってθ≠０°の範囲における輝度）をＬとすると、当該配光曲線が、いずれもＬ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を含んでいる。

　すなわち、第１構成例に従う有機ＥＬ素子は、概ね－７０°≦θ≦７０°（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件が満たされており、第２構成例に従う有機ＥＬ素子は、概ね－６５°≦θ≦６５°（但し、θ≠０°）の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件が満たされており、第３構成例に従う有機ＥＬ素子は、概ね－８０°＜θ≦－５０°および５０°≦θ＜８０°の範囲においてＬ＞ｃｏｓθの条件が満たされている。

　なお、図５においては、通常の有機ＥＬ素子が有する垂直面内配光分布であるランバーシャン分布（当該ランバーシャン分布は、－９０°＜θ＜９０°の範囲においてＬ＝ｃｏｓθ＝１の条件を満たす）を比較として図示している。

　ここで、上述した垂直面内配光分布を有する第１構成例から第３構成例に従う有機ＥＬ素子は、たとえば図６に示すように、電子輸送層の厚みを調整することで実現が可能である。

　透明電極層としてＩＴＯ膜を用い、電子輸送層としてＭｇＡｇ膜を用い、発光層としてＡｌｑ３膜を用い、正孔輸送層としてα－ＮＰＤ膜を用い、反射電極層としてＡｇ膜を用い、図６に示すように、このうちの透明電極層／正孔輸送層／発光層の厚みをそれぞれ１５０ｎｍ／５０ｎｍ／２０ｎｍとした場合において、電子輸送層の厚みを２０ｎｍ以下とすれば、概ねランバーシャン分布が得られる。

　そして、当該電子輸送層の厚みを５０ｎｍとすれば、第１構成例における垂直面内配光分布が得られることになり、当該電子輸送層の厚みを１００ｎｍとすれば、第２構成例における垂直面内配光分布が得られることになり、当該電子輸送層の厚みを３００ｎｍとすれば、第３構成例における垂直面内配光分布が得られることになる。

　なお、図６においては、参考として当該膜構成を採用した場合に有機ＥＬ素子から放射される発光波長のピーク値をあわせて示している。

　上記第１構成例から第３構成例に従う有機ＥＬ素子が有する垂直面内配光分布は、発光面から射出される光の角度依存性が、通常の光源が持つランバーシャン分布と異なっていることを意味しており、特に、正面側の斜め方向に向けて射出される光の量が正面方向に向けて射出される光の量よりも多いことを意味している。

　そのため、このような垂直面内配光分布を有する有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを用いることにより、ランバーシャン分布を有する有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを用いる場合に比較して、透過部材１６の内部で全反射して伝搬される光の量が多くなることから、非発光部４０に対向して設けられている反射部材２０で散乱反射されて正面側に射出される光の量も多くなる。

　すなわち、本実施の形態に従う面発光ユニット１は、有機ＥＬ素子から発光される光のうちのより多くの光を非発光部およびその周囲部に対応する部分の透過部材１６の光射出面に導くことが可能になるため、当該部分の正面方向における輝度が向上することになり、ひいては輝度の不均一性が低減されて非発光部がより目立たなくなる。

　したがって、本実施の形態に従う面発光ユニット１の構成を採用することで、従来に比して非発光部４０およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度が向上した面発光ユニットとすることが可能になり、さらには、輝度の不均一性が低減されて非発光部が目立たなくなった面発光ユニットとすることができる。

　［実施の形態２］
　図７を参照して、実施の形態２に従う面発光ユニット１Ａについて説明する。図７は、実施の形態２における面発光ユニットを示す断面図である。ここでは、面発光ユニット１Ａと面発光ユニット１（図２参照）との相違点について説明する。面発光ユニット１Ａの構成は、面発光ユニット１の構成に光学フィルタ１７と散乱シート１８とを追加したものに相当し、その他の構成については面発光ユニット１の構成と同様である。

　光学フィルタ１７は、透過部材１６の光射出側の面に平行に配置され、散乱シート１８と透過部材１６との間に設けられる。なお、光学フィルタ１７は、透過部材１６に光学的に密着している。光学フィルタ１７は、透明性を有する光学系の接着剤などを用いて、透過部材１６の光射出側の面にそれぞれ接合されるとよい。

　光学フィルタ１７は、減光部材として機能し、透過部材１６の光射出面から射出された光の光量を減少させる。光学フィルタ１７は、光学フィルタ１７に入射した光を所定の光量だけ減少させて射出する。具体的には、光学フィルタ１７には、インクジェットを用いて光量を減少させる円形の減光領域を有するパターンが印刷されている。このパターンは、光学フィルタ１７の透過率を調整する。

　散乱シート１８は、散乱部材として機能し、面発光パネル１０Ａ～１０Ｄから放射された光を散乱（拡散）させて外部に向けて透過するものであり、透過部材１６の光射出面に対向するように設けられている。具体的には、散乱シート１８は、光学フィルタ１７の表面に空気を介在させた状態で、光学フィルタ１７に貼り付けられている。

　このような構成とすることで、正面側から面発光パネル１０を視認した際に、非発光部に対向する散乱反射面の形成領域と発光領域との境界を目立たなくすることができ、輝度の不均一性をより低減する面発光ユニットを実現できる。なお、散乱シート１８としては、内部に微粒子を含むことで内部散乱作用を利用して光を散乱するものや、表面に凹凸を有することで界面反射作用を利用して光を散乱するもの等が利用可能である。

　発光体１２Ａ，１２Ｂで生成された光は、透明基板１１Ａ，１１Ｂの内部を通過して発光面１３Ａ，１３Ｂから放射された後、透過部材１６の内部に入射する。入射した光は、透過部材１６の内部を透過して光学フィルタ１７を介して散乱シート１８側に射出されたり、透過部材１６の内部で反射して伝搬されて光学フィルタ１７を介して散乱シート１８側に射出されたりする。

　本実施の形態の配光曲線についても、発光面の法線方向に延在する光軸に沿った正面側の輝度を１とし、平面内において上記光軸との間で形成される角がθである方向の輝度をＬとすると、その配光曲線は、Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を含んでいる。

　すなわち、本実施の形態の配光曲線に示される垂直面内配光分布も、発光面から射出される光の角度依存性が、通常のランバーシャン分布と異なっていることを意味しており、特に、正面側に対して斜め方向に向けて射出される光の量が、正面方向に向けて射出される光の量よりも多いことを意味している。

　このような垂直面内配光分布を有する面発光パネル１０Ａ，１０Ｂを用いることにより、面発光パネル１０Ａ，１０Ｂから発光される光のうちのより多くの光が透過部材１６の内部で全反射して伝搬され、非発光部４０に対向して設けられている反射部材２０で散乱反射されて正面側に射出される光の量も多くなる。

　すなわち、本実施の形態に従う面発光ユニット１Ａにおいても、有機ＥＬ素子から発光される光のうちのより多くの光を非発光部およびその周囲部に対応する部分の散乱シート１８に導くことが可能になるため、当該部分の正面方向における輝度が向上することになる。

　また、本実施の形態に従う面発光ユニット１Ａでは、光学フィルタ１７により正面側に射出される光の透過率を調整することが可能であるとともに、非発光部４０およびその周囲部に対応する部分の散乱シート１８に入射された光は、当該散乱シート１８によってさらに散乱されて外部に向けて放射されることになるため、輝度の不均一性がより低減されて非発光部がより目立たなくなる。

　したがって、本実施の形態における面発光ユニット１Ａとすることによっても、従来に比して非発光部４０およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度が向上した面発光ユニットすることが可能になり、さらには、輝度の不均一性が低減されて非発光部がより目立たなくなった面発光ユニットとすることができる。

　［実施例］
　以下、上述した実施の形態に基づいた実施例１から４に従う面発光ユニットの正面輝度プロファイルをシミュレーションした結果について説明する。なお、比較のために、上述した実施の形態に基づいていない比較例に従う面発光ユニットの正面輝度プロファイルをシミュレーションした結果についてもあわせて示す。

　ここで、実施例１から実施例３に従う面発光ユニットは、それぞれ上述した実施の形態１において説明した第１構成例から第３構成例に従う有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを備えている。

　実施例４に従う面発光ユニットは、実施の形態２に従う面発光ユニットにおいて、図６に示す第１構成例に従う有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを備えている。そして、実施例４に従う面発光ユニットは、上述した光学フィルタとして、後述する図９および図１０で示される光学フィルタを備えている。

　実施例１から４および比較例に従う面発光ユニットにおいては、面発光パネルの幅を９０ｍｍとし、非発光部（非発光領域および隙間）の幅を１０ｍｍとし、透過部材としてのアクリル板（屈折率１．５）の厚みを３ｍｍとし、反射部材として白色の反射フィルムを用いている。実施例４に従う面発光ユニットにおける光学フィルタは、透過率７０％程度でＨａｚｅ９０％以上の減光領域が密度分布に従って構成されている。

　図８は、実施例１から４および比較例に従う面発光ユニットの規格化正面輝度プロファイルを示すグラフである。図９は、実施例４における光学フィルタの減光領域の密度分布を示す概念部分拡大図である。図１０は、図９中Ｘ－Ｘ線の断面密度プロファイルである。なお、図８、図１０に示す横軸の位置（ｍｍ）は、２枚並べた面状発光パネルの間に生じる非発光部の中央を０ｍｍとし、±５ｍｍに非発光部が存在し、±５０ｍｍが面発光パネルの略中央となる。なお、図８に示す規格化正面輝度は、面発光パネルの中央（発光領域の中央）の値が１０００になるように規格化している。

　図８を参照して、比較例における面状発光ユニットの発光面における規格化正面輝度は、２枚並べた面状発光パネルの間に生じる非発光部に対応する領域で、輝度が低下していることが確認できる。

　一方、実施例１および実施例３に従う面発光ユニットにおいては、非発光部に対応する領域で、比較例に従う面発光ユニットよりも正面輝度が大幅に向上していることが分かる。これは、図５に示した配光分布に示されているように、実施例１（第１構成例に対応）および実施例３（第３構成例に対応）に従う面発光ユニットにおいては、アクリル板と空気との間の臨界角度（４２°）付近に向けて放射される光、または臨界角度を超える角度に向けて放射される光が多いためである。

　具体的には、臨界角近傍の角度（たとえば、臨界角度±１０°）で放射される光は、透過部材の内部で反射しながら伝搬して反射部材（散乱反射面）まで到達する光の量が多く、散乱反射面に対する入射角が小さい（散乱反射面に立てた法線となす角が小さい）ことから、正面方向に光が散乱されやすくなる。そのため、面発光パネルが臨界角付近に向けて放射される光が多い配光分布を有する場合には、非発光部に対応する領域で効率的に輝度を向上させることができる。

　また、面発光パネルの周辺領域（非発光部の近傍領域）から放射される光は、透過部材の内部で伝搬して反射部材（散乱反射面）に到達するまでの反射回数が少ないため、減光される光の量が小さくなる。そのため、特に、面発光パネルの周辺領域についてＬ＞ｃｏｓθの条件を満たすような配光分布を有する構成とすることで、非発光部に対応する領域で効率的に輝度を向上させることができる。

　実施例２に従う面発光ユニットにおいては、実施例１および実施例３に従う面発光ユニットほどではないものの、非発光部に対応する領域で、比較例に従う面発光ユニットよりも正面輝度が向上していることが分かる。これは、図５に示した配光分布に示されているように、実施例２（第２構成例に対応）に従う面発光ユニットにおいては、アクリル板と空気との間の臨界角度（４２°）付近に向けて放射される光あるいは臨界角度を超える角度に向けて放射される光が実施例１および実施例３に従う面発光ユニットと比較すれば少ないが、臨界角度付近に向けて放射される光が比較例に従う面発光ユニットと比較すればより多いためである。

　ここで、図８を参照すると、実施例１および実施例３においては、非発光部に対応する領域の正面輝度が、発光領域に対応する領域の正面輝度よりも高くなっていることが分かる。このような場合には、実施例４のように、光学フィルタにより、正面側に射出される光の透過率を調整することで、輝度の不均一性を低減することができる。実施例４で用いられた光学フィルタは、複数の減光領域を有するパターンを有しており、これらの光学フィルタの光透過率分布の調整は、複数の減光領域の配置位置および大きさを調整することにより行なわれている。

　図９および図１０に示されているように、実施例４で適用された光学フィルタは、その面内において、発光領域に対向する領域よりも非発光部に対向する領域の方が円形の減光領域（図９中の黒点部分）の密度が高いことが分かる。すなわち、光学フィルタは、その面内において、発光領域に対向する領域の光の透過率が、非発光部に対向する領域の光の透過率に比べて高くなる光透過率分布を有する。なお、光学フィルタに設けられた円形の減光領域の直径は、０．６ｍｍである。

　上述したように、実施例４に従う面発光ユニットおいては、実施例１と同じ第１構成例に従う有機ＥＬ素子を具備した面発光パネルを備えている。ここで、再び、図８を参照すると、実施例４に従う面発光ユニットは、実施例１に従う面発光ユニットに比べて非発光部の正面輝度が減少しており、全体としてより均一な正面輝度分布となっていることが分かる。

　このことから、面状発光パネルが、その面内において、発光領域の中央部正面輝度よりも周辺部正面輝度が強くなる光源輝度分布を有している場合には、光学フィルタを次のような構成とすればよい。すなわち、光学フィルタを、その面内において、非発光領域（あるいは非発光部）に対向する領域よりも発光領域に対向する領域の方が透過率が高くなる光透過率分布を有するように構成することで、より均一な正面輝度分布を実現することができる。

　ここでは、実施例１に従う面発光ユニットについて光学フィルタを適用する実施例（実施例４）を示したが、実施例３に従う面発光ユニットについても同様の構成の光学フィルタを適用することでより均一な正面輝度分布を実現することができる。

　発光体の膜厚などを調整することで正面輝度をより均一にすることも可能であるが、製造誤差等を考慮すると、面内の透過率調整が可能な光学フィルタを適用することで誤差制御が容易となる。また、実施例１および実施例３のように非発光領域（あるいは非発光部）の正面輝度が高くなった場合であっても、光学フィルタにより非発光領域に対応する領域の光の量を減じて正面輝度を均一にする方が、非発光領域よりも面積が大きい発光領域に対応する領域の光の量を減じて正面輝度を均一にするよりも、光量の損失が小さくて済む。

　このように、シミュレーション結果からも、上述した実施の形態における面発光ユニットの構成とすることにより、概して、従来に比して非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度が向上した正面輝度分布が得られる。これにより、輝度の不均一性が低減されて非発光部がより目立たなくなる面発光ユニットとなることが確認された。

　なお、上述した実施の形態においては、実施の形態２に従う面発光ユニットの構成として、実施の形態１に従う面発光ユニットに光学フィルタおよび散乱シートを追加する構成について説明したが、その他の実施の形態に従う面発光ユニットとして、図１１に示すように、実施の形態１に従う面発光ユニット１に散乱シート１８のみを追加した面発光ユニットとしてもよい。

　図１１は、その他の実施の形態における面発光ユニット１Ｂを示す断面図である。面発光ユニット１Ｂの構成は、面発光ユニット１の構成に散乱シート１８を追加したものに相当し、その他の構成については面発光ユニット１の構成と同様である。具体的には、面発光ユニット１Ｂでは、散乱シート１８が、透過部材１６の表面に空気を介在させた状態で透過部材１６に貼り付けられている。なお、散乱シート１８が、透過部材１６の表面に空気を介在させずに透過部材１６に光学的に密着している場合であってもよい。

　その他の実施の形態に従う面発光ユニット１Ｂによっても、非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度が向上した面発光ユニットとすることが可能になる。

　上述した各実施の形態においては、隣り合う面発光パネル間に形成される隙間の形状に適合するように、一体化された十字状の形状を有する反射部材を当該隙間に配置した場合を例示して説明を行なったが、これを棒状に延びる部位の各々が独立して形成された４つの反射部材にて構成することとしてもよい。

　また、上述した各実施の形態においては、非発光部の幅と反射部材の幅とが略一致するように構成した場合を例示して説明を行なったが、これらは必ずしも合致している必要はなく、いずれか一方が他方より大きくても構わない。

　また、上述した各実施の形態においては、有機ＥＬ素子の電子輸送層の厚みを調整することで所望の配光特性が得られるようにした場合を例示したが、所望の配光特性を得る方法としてはこれに限定されるものではなく、たとえば有機ＥＬ素子の膜構成を変更するといったような他の方法の適用も当然に可能である。また、面発光パネルとして有機ＥＬ素子以外の光源を具備したものを使用する場合にも、当該光源の構成等を種々調整することにより、上述した如くの所望の配光特性を得ることができる。

　また、上述した各実施の形態においては、面発光パネルをアレイ状に４つ具備してなる面発光ユニットを例示して説明を行なったが、面発光パネルの数や面発光パネルのレイアウトはこれに限定されるものではなく、面発光パネルが２つ以上具備されかつこれら面発光パネルが面状に隣り合うように並べて配列される面発光ユニットであれば、どのような構成のものにも適用が可能である。

　本実施の形態が適用される面発光ユニットは、室内や室外における照明の用途に供される狭義の意味の照明装置に限られず、面発光ユニットには、たとえばディスプレイや表示デバイス、電光表示式の看板や広告等に具備される広義の意味の照明装置が含まれる。

　上述した実施の形態２においては、散乱シートが、光学フィルタの表面に空気を介在させた状態で光学フィルタに貼り付けてられている場合を例示したが、これに限定されるものではなく、散乱シートが、光学フィルタの表面に空気を介在させずに光学フィルタに光学的に密着している場合であってもよい。

　上述した各実施の形態においては、反射部材が、反射フィルム、白インク等で構成されており、散乱反射面と発光面とが比較的フラットである場合について説明したが、これに限られず、散乱反射面が傾斜角度を有していてもよい。これにより、非発光部において正面側に射出される光の量が多くなり、非発光部における輝度を向上させることができる。

　上述した各実施の形態においては、透過部材における発光面と対向する部分に反射部材を設ける構成について例示した。なお、正面側から見た場合に非発光領域に重なるように、透過部材の内部であって、かつ透過部材における発光面と対向する部分に反射散乱体を設けるように構成してもよい。

　また、光散乱部として、散乱反射する反射部材の代わりに散乱透過する半透過散乱体（たとえば、散乱透過率：５０％）を、正面側から見た場合に非発光領域に重なるように、透過部材の射出面側に設ける構成としてもよい。これによっても、非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度が向上した面発光ユニットとすることが可能になる。

　以上説明した面発光ユニットは、各々の発光面が面状に並ぶように配列され、正面側に向けて光を放射する複数の面発光パネルと、隣り合う複数の面発光パネルの発光面に対向配置され、面発光パネルから放射された光を内部で反射して伝搬する透過部材と、透過部材により伝搬された光を正面側に向けて散乱する光散乱部とを備える。

　複数の面発光パネルの各々の発光面は、光を放射する発光領域と、発光領域の外周に位置し、光を放射しない非発光領域とを有する。光散乱部は、正面側から見た場合に非発光領域に重なるように、面発光パネル上に設けられる。面発光ユニットは、複数の面発光パネルの各々について、当該面発光パネルから放射される光の発光面と垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、発光面の法線方向に延在する軸に沿った正面側の輝度を１とし、平面内において軸との間で形成される角θである方向の輝度をＬとすると、配光曲線が、Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を少なくとも有している。

　好ましくは、Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分における角θは、透過部材と外部との間の臨界角近傍の角度である。

　好ましくは、光散乱部は、透過部材における発光面と対向する部分に設けられており、透過部材により伝搬された光の一部を正面側に向けて散乱反射する反射部材で構成されている。

　好ましくは、面発光ユニットは、透過部材の光射出面に対向するように設けられ、複数の面発光パネルから放射された光を散乱する散乱部材をさらに備える。

　好ましくは、面発光ユニットは、透過部材と散乱部材との間に設けられた減光部材をさらに備える。減光部材は、その面内において、発光領域に対向する領域の光の透過率が、非発光領域に対向する領域の光の透過率に比べて高くなる光透過率分布を有する。

　上述の構成を採用することにより、非発光部およびその周囲部に該当する部分の正面方向の輝度を向上させることができる。

　今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、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すべての変更が含まれることが意図される。

　１，１Ａ，１Ｂ　面発光ユニット、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ　面発光パネル、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ　透明基板、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ　発光体、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ　発光面、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ　発光領域、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ　非発光領域、１６　透過部材、１７　光学フィルタ、１８　散乱シート、２０　反射部材、３０　隙間、４０　非発光部、１１０　透明電極層、１２０　有機電界発光層、１２１　発光層、１２２　正孔輸送層、１２３　電子輸送層、１３０　反射電極層。

Claims

　各々の発光面が面状に並ぶように配列され、正面側に向けて光を放射する複数の面発光パネルと、
　隣り合う複数の前記面発光パネルの前記発光面に対向配置され、前記面発光パネルから放射された光を内部で反射して伝搬する透過部材と、
　前記透過部材により伝搬された光を正面側に向けて散乱する光散乱部とを備え、
　複数の前記面発光パネルの各々の発光面は、光を放射する発光領域と、前記発光領域の外周に位置し、光を放射しない非発光領域とを有し、
　前記光散乱部は、正面側から見た場合に前記非発光領域に重なるように、前記面発光パネル上に設けられ、
　複数の前記面発光パネルの各々について、当該面発光パネルから放射される光の前記発光面と垂直な平面における配光曲線を描いた場合に、前記発光面の法線方向に延在する軸に沿った正面側の輝度を１とし、前記平面内において前記軸との間で形成される角がθである方向の輝度をＬとすると、前記配光曲線が、Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分を少なくとも有している、面発光ユニット。
　前記Ｌ＞ｃｏｓθの条件を満たす部分における角θは、前記透過部材と外部との間の臨界角近傍の角度である、請求項１に記載の面発光ユニット。
　前記光散乱部は、前記透過部材における前記発光面と対向する部分に設けられており、前記透過部材により伝搬された光の一部を正面側に向けて散乱反射する反射部材で構成されている、請求項１または２に記載の面発光ユニット。
　前記透過部材の光射出面に対向するように設けられ、複数の前記面発光パネルから放射された光を散乱する散乱部材をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の面発光ユニット。
　前記透過部材と前記散乱部材との間に設けられた減光部材をさらに備え、
　前記減光部材は、その面内において、前記発光領域に対向する領域の光の透過率が、前記非発光領域に対向する領域の光の透過率に比べて高くなる光透過率分布を有する、請求項４に記載の面発光ユニット。