JP6167883B2 - 面発光ユニット - Google Patents

Description

本発明は、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、または屋外広告（サイネージ）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（organic 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、寿命など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、面発光素子の発光部が封止されたり、発光部に配線が接続されたりする必要があるため、発光部の周囲に非発光部が形成される。面発光素子として有機ＥＬ素子が用いられる場合、その面発光素子は、発光層に電流を流すための透明電極および反射電極を備える。透明電極および反射電極にボンディングワイヤを接続する箇所を確保するために、非発光部が発光部の外周に形成される。

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ることとなり、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２０１０−０９２８６６号公報（特許文献１）には、発光素子に関する発明が開示されている。この発光装置は、第１の光散乱能を有する第１の光取り出し領域と、第１の光散乱能よりも大きい第２の光散乱能を有する第２の光取り出し領域とを光放射面に有する。同公報は、この発光素子によれば、光の取り出し効率を最適化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２０１０−０９２８６６号公報 特開２００５−１５８３６９号公報

本発明は、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。

一実施の形態に従うと、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、透過部材の光入射面における非発光領域と対向する部分に、面発光パネルの発光面の外縁に沿って延在するように、面発光パネルの形状に合わせたパターン形状で発光面上に印刷されている。

好ましくは、面発光ユニットは、透過部材における発光領域と対向する部分に密着しており、面発光パネルから放射された光を透過し、透過部材と複数の面発光パネルとを接着する粘着部材をさらに備える。

好ましくは、面発光パネルは、粘着部材に接する、発光領域から放射された光を透過する透明基板を有する。粘着部材の屈折率と透明基板の屈折率との差の絶対値は、０．１よりも小さい。粘着部材の屈折率と透過部材の屈折率との差の絶対値は、０．１よりも小さい。

好ましくは、光散乱部は、その面内において、第１の領域と、発光領域からの距離が第１の領域よりも離れている第２の領域とを有する。第１の領域の反射率は、第２の領域の反射率よりも低く構成されている。

好ましくは、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光軸に沿った正面側の輝度を１とし、平面内において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、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。

好ましくは、透過部材は、フィルム状またはシート状である。
好ましくは、光散乱部の印刷には、直径１００ｎｍ〜２０００ｎｍの粒子を分散した白インクが用いられている。

本発明によれば、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。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

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に示される面発光ユニットの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、および光散乱部を示す斜視図である。 光散乱部が透過部材の表面上に印刷されている様子を表している図である。 光散乱部の印刷パターンの変形例を示している図である。 光散乱部の印刷パターンの変形例を示している図である。 光散乱部の印刷パターンの変形例を示している図である。 透過部材から射出される光を２次元光線追跡したシミュレーション結果を示す図である。 透過部材から射出される光を２次元光線追跡したシミュレーション結果を示す図である。 透過部材から射出される光を２次元光線追跡したシミュレーション結果を示す図である。 透過部材から射出される光を２次元光線追跡したシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態２に従う面発光ユニットの模式断面図である。 実施の形態３に従う面発光ユニットの模式断面図である。 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の構成例および第２の構成例に従う垂直面内配光分布を示す図である。 垂直面内の配光測定方法の概要を示す図である。 第１の構成例および第２の構成例に従う有機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。

以下、図面を参照しつつ、本実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態、および／または各変形例は、選択的に組み合わされてもよい。

［実施の形態１］
図１〜図３を参照して、実施の形態１に従う面発光ユニット１００について説明する。図１は、面発光ユニット１００を示す平面図である。図１においては、面発光ユニット１００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に示される面発光ユニット１００の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１００に用いられる面発光パネル１０Ａ，１０Ｂ、透過部材１６、および光散乱部２０を示す斜視図である。

＜面発光ユニット１００＞
図１〜図３に示されるように、面発光ユニット１００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１００は、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄと、透過部材１６と、光散乱部２０とを備える。なお、以下では、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄを面発光パネル１０と総称する場合もある。

面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの各々は、その発光面が面状に並ぶように配列されており、正面側（図２および図３に示す矢印ＡＲ参照）に向けて光を放射する。面発光パネル１０Ａは、発光面１３Ａを有している。同様に、面発光パネル１０Ｂは発光面１３Ｂを有し、面発光パネル１０Ｃは発光面１３Ｃを有し、面発光パネル１０Ｄは発光面１３Ｄを有する。

発光面１３Ａは、光を放射する発光領域１４Ａと、発光領域１４Ａの外周に位置し、光を放射しない非発光領域１５Ａとを有する。同様に、発光面１３Ｂは、光を放射する発光領域１４Ｂと、発光領域１４Ｂの外周に位置し、光を放射しない非発光領域１５Ｂとを有する。同様に、発光面１３Ｃは、光を放射する発光領域１４Ｃと、発光領域１４Ｃの外周に位置し、光を放射しない非発光領域１５Ｃとを有する。発光面１３Ｄは、光を放射する発光領域１４Ｄと、発光領域１４Ｄの外周に位置し、光を放射しない非発光領域１５Ｄとを有する。

なお、以下では、発光面１３Ａ〜１３Ｄを発光面１３と総称する場合もある。同様に、発光領域１４Ａ〜１４Ｄを発光領域１４と総称する場合もある。同様に、非発光領域１５Ａ〜１５Ｄを非発光領域１５と総称する場合もある。

透過部材１６は、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの発光面１３Ａ〜１３Ｄに対向配置されており、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄから放射された光の一部を内部で反射して伝搬する（図２における面発光パネル１０Ｂから伸びている矢印参照）。

光散乱部２０は、透過部材１６の光入射面（面発光パネル１０と透過部材１６との接触面）における、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの非発光領域１５Ａ〜１５Ｄと対向する部分に密着している。光散乱部２０は、透過部材１６により伝搬された光を正面側に向けて散乱する（図２における光散乱部２０から伸びている矢印参照）。

このように、面発光パネル１０の非発光領域１５に対向する部分に光散乱部２０を設けることにより、面発光パネル１０から射出された光の一部を光散乱部２０により散乱させることが可能になる。これにより、非発光領域１５およびその周囲の領域が発光しているようにみせることができ、非発光領域１５およびその周囲の領域の正面方向の輝度を向上させることができる。

＜面発光パネル１０の概要＞
図１〜図３を再び参照して、面発光パネル１０の概要について説明する。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、封止部材１７Ａ〜１７Ｄの積層体にて構成されている。透明基板１１Ａ〜１１Ｄは、透過部材１６側に位置している。なお、以下では、透明基板１１Ａ〜１１Ｄを透明基板１１と総称する場合もある。同様に、封止部材１７Ａ〜１７Ｄを封止部材１７と総称する場合もある。

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。また、より望ましくは、隙間３０は可撓性を有する封止部材で埋めてもよい。可撓性を有する封止部材を設けることにより、発光パネルにかかる応力が緩和されると同時に水分や紫外線の侵入を防止することができ、発光パネルの寿命を延ばすことができる。さらに、発光パネルに接触している光散乱部の劣化を防止することで光散乱部の反射率が経年劣化することを防止できる。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、上述したように発光面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２および図３に示す矢印ＡＲ参照）。

発光体１２Ａ〜１２Ｄは、それらを劣化させる水分などの侵入を防ぐために、透明基板１１Ａ〜１１Ｄと封止部材１７Ａ〜１７Ｄとの間に封止される。封止部材１７Ａ〜１７Ｄは、その外周部分において透明基板１１Ａ〜１１Ｄと接着されている。

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素子を封止する封止部材１７Ａ〜１７Ｄや、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１００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。

＜透過部材１６の概要＞
図２および図３を再び参照して、透過部材１６の概要について説明する。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、光学系の透明な粘着部材などを用いてこれらに固定されている。

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から射出された光を導く導光部として機能している。

発光体１２Ａ〜１２Ｄから射出された光は、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。

＜光散乱部２０の概要＞
光散乱部２０は、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの発光面１３Ａ〜１３Ｄから射出されて、透過部材１６の内部で伝搬された光の一部を透過することなく散乱反射するものである。光散乱部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１００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。

光散乱部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、光散乱部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、光散乱部２０についてより詳細に説明する。光散乱部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に示されるように、光散乱部２０は、非発光部４０に対向するように、面発光パネル１０Ａの発光面１３Ａおよび面発光パネル１０Ｂの発光面１３Ｂ上に位置している。典型的には、光散乱部２０は、透過部材１６の面発光パネル１０に接する面に形成される。

より詳細には、光散乱部２０は、面発光パネル１０Ａの発光面１３Ａの面発光パネル１０Ｂ側の外縁に位置する非発光領域１５Ａと、面発光パネル１０Ｂの発光面１３Ｂの面発光パネル１０Ａ側の外縁に位置する非発光領域１５Ｂとに跨り（すなわち、光散乱部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、面発光パネル１０Ａおよび面発光パネル１０Ｂ上に設けられている。

（光散乱部２０の印刷パターン）
図４〜図７を参照して、光散乱部２０の印刷パターンについて説明する。図４は、光散乱部２０が透過部材１６の表面上に印刷されている様子を表している図である。図５〜図７は、光散乱部２０の印刷パターンの変形例を示している図である。

光散乱部２０は、たとえば、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る。この場合、光散乱部２０による散乱反射面は、インクジェットヘッド３０１から放出される白インクを透過部材１６の表面にインクジェット印刷される。インクジェット印刷のような汎用的な方法で印刷パターンを形成することができるため、あらゆる印刷機械を用いることができ、面発光ユニット１００の生産性が向上する。

また、光散乱部２０は、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの非発光領域１５Ａ〜１５Ｄの位置に合わせて印刷される。これにより、透過部材１６が面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄと組み合わされた場合に、光散乱部２０は、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの非発光領域１５Ａ〜１５Ｄの位置に合わせて密着させることが可能になる。

なお、光散乱部２０は、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの形状、または、非発光領域１５Ａ〜１５Ｄの形状に合わせて、様々なパターン形状で印刷され得る。たとえば、図４に示されるように、光散乱部２０は、格子状の散乱反射パターンで形成されてもよい。また、図５に示されるように、光散乱部２０Ａは、六角形状の散乱反射パターンで形成されてもよい。さらに、図６に示されるように、光散乱部２０Ｂは、三角形状の散乱反射パターンで形成されてもよい。また、図７に示されるように、面発光パネル１０がＴ字型に配置されている場合には、光散乱部２０Ｃは、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄの形状に合わせてＴ字型に形成されてもよい。

＜シミュレーション結果＞
図８および図９を参照して、面発光ユニット１００が、非発光領域１５と対向する光散乱部２０を有することの利点について説明する。図８および図９は、透過部材１６から射出される光を２次元光線追跡したシミュレーション結果を示す図である。

図８および図９に示されているグラフの横軸「位置」は、図２における発光領域１４Ａ，１４Ｂおよび非発光領域１５に対応する。すなわち、当該グラフの横軸の中心（位置＝０．０）が、図２に示される非発光領域１５の中心と対応する。当該グラフの縦軸「強度」は、透過部材１６から射出直後の光の±１０°（図２中に示す矢印ＡＲの方向が０°）に含まれる光線の強度（以下、「光強度」ともいう。）を示す。

シミュレーション条件としては、面発光パネル１０Ａ，１０Ｂにおける発光強度の角度分布を、後述するランバーシャンとした。また、透過部材１６の厚さを１ｍｍとした。さらに、光散乱部２０に入射した光の９５％を当該光散乱部２０が一様に散乱反射するようにした。

図８には、面発光ユニット１００が光散乱部２０を有さない場合のシミュレーション結果２１０Ａと、光散乱部２０（幅２ｍｍ）を有する場合のシミュレーション結果２２０Ａとが示される。図８に示されるように、光散乱部２０を設けた方が光散乱部２０を設けない場合に比べて、非発光領域１５（位置：−１．０〜＋１．０）における光強度が高くなっていることが分かる。

また、図９には、面発光ユニット１００が光散乱部２０を有さない場合のシミュレーション結果２１０Ｂと、光散乱部２０の幅を１ｍｍとした場合のシミュレーション結果２２０Ｂとが示される。図９に示されるように、光散乱部２０を設けた方が光散乱部２０を設けない場合に比べて、非発光領域１５（位置：−０．５〜＋０．５）における光強度が高くなっていることが分かる。このように、面発光ユニット１００が、非発光領域１５と対向する光散乱部２０を有することで、非発光領域１５の輝度を向上させることができ、さらには、輝度ムラを軽減することもできる。

なお、光散乱部２０の反射率は、上述した９５％に限定されない。たとえば、光散乱部２０の反射率は、９５％よりも大きくてもよいし、９５％よりも小さくてもよい。

（光散乱部２０の変形例）
以下、光散乱部２０の変形例について説明する。本変形例に従う光散乱部２０は、入射した光を一様に散乱反射せずに、複数の態様で散乱反射する。

光散乱部２０に入射する光量は、発光領域１４Ａ，１４Ｂからの距離がより離れた位置ほど少なくなる。非発光領域１５における輝度をさらに向上させるためには、光散乱部２０は、その反射率を、当該光散乱部２０に入射する光量に応じて変化させることが好ましい。

これを実現するため、本変形例に従う光散乱部２０は、その面内において、第１の領域（すなわち、光散乱部２０の縁領域）と、発光領域１４Ａ，１４Ｂからの距離が第１の領域よりも離れている第２の領域（すなわち、光散乱部２０の中心領域）とを有し、縁領域の反射率は、中心領域の反射率よりも低く構成される。

図１０を参照して、縁領域は、たとえば、同図中に示される「位置」の−１．０〜−０．５および＋０．５〜＋１．０に対応する。また、中心領域は、たとえば、図１０に示される「位置」の−０．５〜＋０．５に対応する。

図１０および図１１を参照して、光散乱部２０が２つの散乱反射パターンを有することの利点について説明する。図１０および図１１は、透過部材１６から射出される光を２次元光線追跡したシミュレーション結果を示す図である。図１０に係るシミュレーション条件として、光散乱部２０の幅を２．０ｍｍとした。その他のシミュレーション条件は、図８および図９において述べた通りであるので説明を省略する。

図１０には、光散乱部２０が一様な散乱反射パターンを有する場合のシミュレーション結果２２０Ａと、光散乱部２０が２つの散乱反射パターンを有する場合のシミュレーション結果２３０Ａとが示される。図１０に示されるように、２つの散乱反射パターンを有する光散乱部２０の方が、一様な散乱反射パターンの光散乱部２０に比べて、非発光領域１５（特に、位置：−０．５〜＋０．５）における光強度が高くなっていることが分かる。

また、図１１には、光散乱部２０の幅を１．０ｍｍとした場合において、光散乱部２０が一様な散乱反射パターンを有する場合のシミュレーション結果２２０Ｂと、光散乱部２０が２つの散乱反射パターンを有する場合のシミュレーション結果２３０Ｂとが示される。図１１に示されるように、２つの散乱反射パターンを有する光散乱部２０の方が、一様な散乱反射パターンの光散乱部２０に比べて、非発光領域１５（位置：−０．５〜＋０．５）における光強度が高くなっていることが分かる。

このように、光散乱部２０に入射する光量に応じて当該光散乱部２０の反射率を変えることで、非発光領域１５の輝度をさらに向上させることができる。

なお、上記では、光散乱部２０が中心領域と縁領域との２つの領域を有する例について説明したが、光散乱部２０が有する領域の数は、２つに限定されない。たとえば、光散乱部２０は、３つ以上の領域を有してもよく、発光領域１４Ａ，１４Ｂからの距離が離れた領域ほど反射率を高くなるように構成されてもよい。また、光散乱部２０は、必ずしも領域に分けられる必要は無い。たとえば、光散乱部２０は、発光領域１４Ａ，１４Ｂからの距離に応じて、当該光散乱部２０の反射率を高くするように構成されてもよい。

［実施の形態２］
以下、実施の形態２に従う面発光ユニット１００Ａについて説明する。本実施の形態に従う面発光ユニット１００Ａは、粘着部材をさらに有する点で実施の形態１に従う面発光ユニット１００と異なる。その他の点については、実施の形態１に従う面発光ユニット１００と同様であるので説明を繰り返さない。

＜粘着部材５０＞
図１２を参照して、粘着部材５０Ａ、５０Ｂについて説明する。図１２は、図１に示される面発光ユニット１００ＡのＩＩ−ＩＩ線に沿った模式断面図である。面発光ユニット１００Ａは、面発光パネル１０Ａ〜１０Ｄと、透過部材１６と、光散乱部２０と、粘着部材５０Ａ〜５０Ｄとを備える。なお、以下では、粘着部材５０Ａ〜５０Ｄを粘着部材５０と総称する場合もある。また、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。

粘着部材５０は、面発光パネル１０と透過部材１６とをより確実に接着するために設けられる。粘着部材５０Ａは、透過部材１６における、発光領域１４Ａと対向する部分に密着して設けられる。同様に、粘着部材５０Ｂは、透過部材１６における、発光領域１４Ｂと対向する部分に密着して設けられる。

粘着部材５０Ａは、面発光パネル１０の透明基板１１Ａに接する。同様に、粘着部材５０Ｂは、面発光パネル１０の透明基板１１Ｂに接する。これにより、粘着部材５０は、透過部材１６を面発光パネル１０に接着させる。また、粘着部材５０は、光学的に透明であり、透過部材１６と面発光パネル１０から射出された光を正面側（図１２中に示す矢印ＡＲ参照）に透過する。

特に、粘着部材５０の望ましい性質としては、透過部材１６の屈折率をｎ１、透明基板１１Ａ、１１Ｂの屈折率をｎ２、粘着部材５０の屈折率をｎ３とした場合に、以下の式（１）および式（２）を満たすことが望ましい。

｜ｎ１−ｎ３｜＜０．１・・・（１）
｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１・・・（２）
透明基板１１Ａ、１１Ｂは樹脂で構成される場合には、透明基板１１Ａ、１１Ｂの屈折率ｎ２は、たとえば、約１．５となる。この場合、粘着部材５０の屈折率ｎ３が式（２）を満たす値（すなわち、１．４＜ｎ３＜１．６）を取ることにより面発光パネル１０から粘着部材５０へ入射する際の全反射の臨界角を７０度程度に抑えることができる。すなわち、より多くの光を正面側へ伝えることが可能になり、輝度ムラを低減する効果がより顕著になる。

［実施の形態３］
以下、実施の形態３に従う面発光ユニット１００Ｂについて説明する。本実施の形態に従う面発光ユニット１００Ｂは、複数の面発光パネル１０をまとめて封止するための封止部材を発光面の裏面に有する点で実施の形態１に従う面発光ユニット１００と異なる。その他の点については、実施の形態１に従う面発光ユニット１００と同様であるので説明を繰り返さない。

図１３には、面発光ユニットのより実用的な構成について説明する。図１３は、面発光ユニット１００Ｂの模式断面図である。

面発光ユニット１００Ｂは、面発光パネル１０と、透過部材１６と、光散乱部２０と、裏面封止部材７０とを備える。裏面封止部材７０は、複数の面発光パネル１０の発光面の裏面に接着されている。また、裏面封止部材７０の縁部分は、透過部材１６の縁部分と接着している。複数の面発光パネル１０は、透過部材１６と裏面封止部材７０とに真空ラミネートされている。これにより、面発光ユニット１００Ｂの内部に、水分や紫外線の侵入を防ぐことができ、面発光ユニット１００Ｂの耐久性が増す。また、粘着部材５０により透過部材１６と面発光パネル１０との間に気泡や剥離が生じることを防ぐことができる。これにより、面発光ユニット１００Ａを曲げた場合であっても気泡や剥離によって生じる輝度ムラを防ぐことができる。また、図１３には示されていないが必要に応じて、給電用の電極が取り出される。このような構成を取ることによりフレキシブルで一様に発光する面発光光源を実現できる。

［その他］
面発光パネル１０、透過部材１６、光散乱部２０、および、粘着部材５０の概要について上記で説明したがこれらについての理解をより深めるために、これらの詳細についてさらに説明する。なお、以下に記載の事項は、上記の各実施の形態に適用可能であることは言うまでもない。

＜面発光パネル１０の詳細＞
図１４を参照して面発光パネル１０の詳細について述べる。図１４は、面発光パネル１０に具備された有機ＥＬ素子を示す断面図である。なお、以下では、面発光パネル１０Ａについて説明を行なうが、面発光パネル１０Ｂ〜１０Ｄについても同様のことが言える。

上述したように、面発光パネル１０Ａには、たとえば、有機ＥＬ素子で構成される面発光パネルが用いられる。図１４には、有機ＥＬ素子で構成された面発光パネル１０Ａの典型的な構成（いわゆる、ボトムエミッション）を模式的に示す。

面発光パネル１０Ａは、上述したように、透明基板１１Ａと、有機ＥＬ素子を含む発光体１２Ａと、封止部材１７Ａ（図２参照）の積層体にて構成される。面発光パネル１０Ａは、透明基板１１Ａ（陽極）に接する発光体１２Ａを有する。発光体１２Ａは、透明電極１１０と、発光層１２０と、反射電極１３０（陰極）とにより構成される。発光層１２０は、正孔注入層（ＨＩＬ：Hole Injection Layer）１２１と、正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole Transfer Layer）１２２と、光子発生層（ＥＭＬ：EMissive Layer）１２３と、電子輸送層（ＥＴＬ：Electron Transfer Layer）１２４と、電子注入層（ＥＩＬ：Electron Injection Layer）１２５とにより構成される。

なお、面発光パネル１０Ａの構成は、上記に限定されない。たとえば、面発光パネル１０Ａは、陽極／光子発生層１２３／電子輸送層１２４／陰極とで構成されてもよい。他にも、面発光パネル１０Ａは、陽極／正孔輸送層１２２／光子発生層１２３／電子輸送層１２４／陰極で構成されてもよい。他にも、面発光パネル１０Ａは、陽極／正孔輸送層１２２／光子発生層１２３／正孔阻止層／電子輸送層１２４／陰極で構成されてもよい。他にも、面発光パネル１０Ａは、陽極／正孔輸送層１２２／光子発生層１２３／正孔阻止層／電子輸送層１２４／陰極バッファー層／陰極で構成されてもよい。他にも、面発光パネル１０Ａは、陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層１２２／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層１２４／陰極バッファー層／陰極で構成されてもよい。

透明基板１１Ａや封止部材１７Ａには可塑性を有するフレキシブル樹脂基板を用いることが望ましい。また、上述では面発光パネル１０Ａの構成としてボトムエミッションを例に挙げて説明したが封止側に向かって光が発光するトップエミッション構成を用いてもよい。

（垂直面内配光分布）
図１５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の構成例および第２の構成例に従う垂直面内配光分布を示す図である。図１６は、垂直面内の配光測定方法の概要を示す図である。図１７は、第１の構成例および第２の構成例に従う有機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１５〜図１７を参照して、面発光ユニット１００の面発光パネル１０に具備された有機ＥＬ素子の第１の構成例および第２の構成例について詳細に説明する。

輝度ムラの低減をより効果的に実現するためには、面発光パネル１０からの光が正面方向の輝度を１とした場合に垂直面内配光曲線における任意角度θの輝度Ｌが、以下の式（３）を満たすことが望ましい。

Ｌ＞ｃｏｓθ・・・（３）
図１５に示されるように、第１の構成例および第２構成例に従う有機ＥＬ素子は、面発光パネル１０から射出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光軸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の構成例に従う有機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、第２の構成例に従う有機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１５においては、通常の光源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）を比較として示している。また、図１５に示される配光形状を計算するための方法としては、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ法）および光追跡法を用いている。配光形状の計算においては、たとえば、発光パネルの透明基板内に仮想的な検出器が設けられ、透明基板内で観測した垂直面内配光分布が求められる。

より具体的な配光の測定方法について図１６を参照して説明する。実験的には、発光面に開口を有する遮光マスク（図示しない）が透明基板１１Ａと発光体１２Ａとの間に設けられる。そして、当該開口よりも十分に大きく、透明基板１１Ａと同じ屈折率を有する半球レンズ７５０が遮光マスクの開口上に光学的に設けられる。遮光マスクの開口部を介して半球レンズ７５０から射出される光が測定され、配光分布が求められる。なお、遮光マスクは、透明基板１１Ａの光の出射面に設けられてもよい。また、配光分布は、透明基板１１Ａなしに、半球レンズ７５０が発光体１２Ａ上に設けられた状態で測定されてもよい。

図１７を参照して、有機ＥＬ素子を用いた面発光パネル１０のより具体的な設計例について説明する。図１７に示される表には、具体的な面発光パネル１０の膜構成が示される。

以下では、面発光パネル１０の膜構成が、透明基板１１Ａ（樹脂基板）／透明電極（ＩＴＯ）１１０／正孔注入層（ＨＴＬ）１２１／光子発生層（ＥＭＬ）１２３／電子輸送層（ＥＴＬ）１２４／反射電極（Ａｇ）１３０で構成されるボトムエミッションタイプの面発光パネルを例に挙げて説明する。

図１７に示されるように、樹脂基板／ＩＴＯ／ＨＴＬ／ＥＭＬ／ＥＴＬ／Ａｇの厚みをそれぞれ０．７ｍｍ／１５０ｎｍ／５０ｎｍ／２０ｎｍ／２０ｎｍ以下／１５０ｎｍとした場合で、かつ、外部の光取り出し効率を上げるための光取り出しシートを設けた場合に概ねランバーシャン分布が得られる。

そして、電子輸送層（ＥＴＬ）の厚みを５０ｎｍにし、光とり出しシートを設けない場合に、第１の構成例における垂直面内配光分布が得られる。また、電子輸送層（ＥＴＬ）の厚みを３００ｎｍとすれば、第２の構成例における垂直面内配光分布が得られる。

なお、図１７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素子から射出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の構成例および第２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光散乱部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、面発光ユニット１００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、面発光ユニット１００は、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。

＜透過部材１６の詳細＞
以下、上述の透過部材１６に用いられ望ましい材料についてさらに詳細に説明する。均一な面発光および高効率な面発光を実現するためには、透過部材１６の透過率が高い方が望ましい。具体的には、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１：１９９７（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法）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％以上のものが透過部材１６として好ましく用いられる。また、透過部材１６としては、フレキシブル性に優れている材質が好ましく用いられる。

透過部材１６は、好ましくは、フィルム状またはシート状である。透過部材１６としては、たとえば、樹脂基板、樹脂フィルムなどが好適に挙げられるが、生産性の観点並びに軽量性および柔軟性といった性能の観点から、透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。透明樹脂フィルムとは、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１：１９９７（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法）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５０％以上のものをいう。好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限はなく、その材料、形状、構造、厚みなどについては公知のものの中から適宜選択することができる。

かかる透明樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、変性ポリエステルなどのポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂などのポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂フィルム、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂フィルムなどを挙げることができる。

上述した全光線透過率が８０％以上である樹脂フィルムであれば、透過部材１６としてより好ましく用いられる。かかる透過部材１６としては、中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度およびコストの観点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム又はポリカーボネートフィルムが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、または二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムがより好ましい。

透過部材１６には、散乱反射部材としてのインクパターンの濡れ性および接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理の例としては、たとえば、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理などの表面活性化処理を挙げることができる。また、易接着層の例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体などを挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるために２層以上の構成にしてもよい。

また、フィルム状の基材の表面又は裏面には、無機物の被膜、有機物の被膜、又は、無機物および有機物のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、かかる被膜が形成された基材は、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定した水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０^−３ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、さらには、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定した酸素透過度が、１×１０^−３ｍｌ／ｍ^２・２４ｈ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０^−３ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。

高バリア性フィルムとするためにフィルム状の基材の表面又は裏面に形成されるバリア膜を形成する材料としては、水分、酸素などといった素子の劣化をもたらすものの侵入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。さらに当該バリア膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層との積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。

＜光散乱部２０の詳細＞
以下、上述の光散乱部２０についてさらに詳細に説明する。光散乱部２０における散乱反射パターンを形成するための材料としての白インクは、透過部材１６の内部から見た、面発光パネル１０の発光波長における反射率が高いことが望ましい。以下では、面発光パネル１０の発光波長が可視光の場合について説明するが、面発光パネル１０の発光波長がたとえば近赤外であり近赤外で均一な発光を実現する面発光光源においても同様な議論が成り立ち、本発明の効果は発揮される。

可視光で反射率が高い白インクの材料としては、直径１００〜２０００ｎｍのＴｉＯ２粒子を分散した有機溶剤系のインクが挙げられる。可視光の範囲で望ましい均一散乱を実現するためには、上記粒径の散乱粒子を含むことが望ましい。散乱反射を実現するための白インクは、上記材料に限らず、既存の白インク材料を用いることができる。

散乱反射パターンを形成するための方法はインクジェット塗布に限らず、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、並びに熱転写リボンを用いた熱溶融印刷、および、熱昇華印刷などのいずれの方法でもよい。中でもオフセット印刷はパターンの鮮明な印刷が可能で、さらに版が直接透明部材に触れず磨耗が少なく大量印刷に適しているため、生産効率の面で効率がよい。

また、上記の方法で印刷された光散乱部２０は、極めて薄いため、面発光パネル１０と透過部材１６との間に気泡を挟まずに密着させることができ、面発光パネル１０を曲げた際の強度と輝度均一性とを保つことができる。

＜粘着部材５０の詳細＞
以下、上述の粘着部材５０についてさらに詳細に説明する。粘着部材５０は、面発光ユニット１００Ａが可撓性を有するために、透明粘着フィルム、透明ゲル、透明光学接着剤などであることが望ましい。特に、粘着部材５０として透明光学接着剤を用いた場合には面発光パネル１０と透過部材１６との間で生じる全反射による光学損失を低減でき、より輝度の均一化の効果が高くなる。

透明粘着フィルムの例としては、たとえば、３Ｍ社製の高透明性接着剤転写テープ、ＯＣＡテープ（Optical Clear Adhesive Tape）が挙げられる。透明ゲルの例としては、ウレタンゲルが挙げられる。透明光学接着剤の例としては、Ｎｏｒｌａｎｄ社製のＮＯＡ６８、ＮＯＡ６５、または、ＮＯＡ６３などが挙げられる。

このように、透明で可撓性を有する粘着部材を用いることで透過部材１６と面発光パネル１０の密着性を上げると共に、界面の全反射を抑制することができ、面発光ユニット１００Ａの輝度ムラをより低減することができる。

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、特許請求の範囲によって示され、特許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。

１０，１０Ａ〜１０Ｄ 面発光パネル、１１，１１Ａ〜１１Ｄ 透明基板、１２，１２Ａ〜１２Ｄ 発光体、１３，１３Ａ〜１３Ｄ 発光面、１４，１４Ａ〜１４Ｄ 発光領域、１５，１５Ａ〜１５Ｄ 非発光領域、１６ 透過部材、１７，１７Ａ〜１７Ｄ 封止部材、２０ 光散乱部、３０ 隙間、４０ 非発光部、５０，５０Ａ 粘着部材、７０ 裏面封止部材、１００，１００Ａ，１００Ｂ 面発光ユニット、１１０ 透明電極、１２０ 発光層、１２２ 正孔輸送層、１２３ 光子発生層、１２４ 電子輸送層、１３０ 反射電極、２１０Ａ，２１０Ｂ，２２０Ａ，２２０Ｂ，２３０Ａ，２３０Ｂ シミュレーション結果、３０１ インクジェットヘッド、７５０ 半球レンズ。

Claims (7)

1. 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、前記透過部材の光入射面における前記非発光領域と対向する部分に、前記面発光パネルの発光面の外縁に沿って延在するように、前記面発光パネルの形状に合わせたパターン形状で前記発光面上に印刷されている、面発光ユニット。
2. 前記透過部材における前記発光領域と対向する部分に密着しており、前記面発光パネルから放射された光を透過し、前記透過部材と複数の前記面発光パネルとを接着する粘着部材をさらに備える、請求項１に記載の面発光ユニット。
3. 前記面発光パネルは、前記粘着部材に接する、前記発光領域から放射された光を透過する透明基板を有し、
   前記粘着部材の屈折率と前記透明基板の屈折率との差の絶対値は、０．１よりも小さく、
   前記粘着部材の屈折率と前記透過部材の屈折率との差の絶対値は、０．１よりも小さい、請求項２に記載の面発光ユニット。
4. 前記光散乱部は、その面内において、第１の領域と、前記発光領域からの距離が前記第１の領域よりも離れている第２の領域とを有し、
   前記第１の領域の反射率は、前記第２の領域の反射率よりも低く構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光ユニット。
5. 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光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、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する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の面発光ユニット。
6. 前記透過部材は、フィルム状またはシート状である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光ユニット。
7. 前記光散乱部の印刷には、直径１００ｎｍ〜２０００ｎｍの粒子を分散した白インクが用いられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の面発光ユニット。

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