光半導体装置
【課題】比較的簡便な構成で光電変換素子の交換作業を簡略化することができる光半導体装置を提供する。
【解決手段】
フレキシブル基板は、表面に複数の光電変換素子を有する。位置決め手段は、複数の光電変換素子の配列方向に沿ってフレキシブル基板を移動せしめ、光電変換素子の少なくとも１つを使用位置に位置決めする。基板ガイドは、フレキシブル基板が摺動可能に当接され、フレキシブル基板の移動をガイドする。基板ガイドは、使用位置において光電変換素子の１つを挟む両側に配置される一対の棒状部材により構成される。光電変換素子は、一対の棒状部材を介して駆動電力の供給を受ける。
【解決手段】
フレキシブル基板は、表面に複数の光電変換素子を有する。位置決め手段は、複数の光電変換素子の配列方向に沿ってフレキシブル基板を移動せしめ、光電変換素子の少なくとも１つを使用位置に位置決めする。基板ガイドは、フレキシブル基板が摺動可能に当接され、フレキシブル基板の移動をガイドする。基板ガイドは、使用位置において光電変換素子の１つを挟む両側に配置される一対の棒状部材により構成される。光電変換素子は、一対の棒状部材を介して駆動電力の供給を受ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス等の光電変換素子を用いた光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置のエネルギー効率を改善すべく、白熱球や蛍光灯に代わる光源の研究開発が進められている。最近では高輝度ＬＥＤ(発光ダイオード)などが候補のひとつとして有力視されており、実際に応用製品が商品化されている。そして、それを追う形で有機エレクトロルミネッセンス（以下有機ＥＬと称する）を用いた照明も商品化が見え始めている。
【０００３】
ＬＥＤ照明は発光素子が点のように発光するため光を何らかの方法で拡散させる必要がある。これに対して、有機ＥＬ照明はパネル自体が発光するので、広く均一な光を得ることができるといったメリットがある。また、パネルが非常に薄型であり、壁や天井などにパネルを張り付けることで部屋の壁面そのものを照明にすることも可能であり、またプラスチック基板のパネルを用いることにより曲面に張り付けることもできる。
【０００４】
また、ＬＥＤ照明では発光素子自体の青色光と、青色光が蛍光体に当たることで得られる黄色系の光によって白色光を得ている。これに対して有機ＥＬ照明では例えば赤、緑、青の発光層を積層あるいは並置することで白色光を得ることができる。これにより自然でやわらかい色合いでかつ紫外線も含まない目にやさしい光を得ることができる。各色の層厚を変えることで色温度の異なるパネルを製造することも可能である。
【０００５】
特許文献１には、フレキシブル基板上に形成された有機ＥＬ素子を供給ロールと巻き取りロールに収納可能とした照明システムが開示されている。フレキシブル基板を巻き取りロールに巻き取ることにより、フレキシブル基板の表側に形成された正電極と負電極がフレキシブル基板の裏面側に形成されたストライプ状の電極により短絡状態とされ、巻き取りロールに巻き取られた有機ＥＬ素子が非発光となることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７６６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有機ＥＬ素子を用いた照明装置においては、他の照明装置と同様、有機ＥＬ素子の故障または劣化によって所望の輝度が得られなくなった場合には有機ＥＬ素子を新しいものに交換する必要がある。交換に際しては、新しい有機ＥＬ素子の購入や設置、使用済み有機ＥＬ素子の取り外しや廃棄といった作業が必要となり、交換作業に手間と時間を費やすこととなる。とりわけ有機ＥＬ素子は蛍光灯などの他の光源デバイスと比較して寿命が短く交換頻度は高まると、ユーザにとって使い勝手が悪いものとなってしまう。
【０００８】
また、特許文献１に記載されるように、供給ロールと巻き取りロールの間の領域を面状光源として使用する場合、フレキシブル基板の巻き取り量に応じて各ロールの径が変動し、発光面の向きも変動することとなる。照明装置の光取り出し面に対して有機ＥＬ素子が正対していないと、光の取り出し量が減少してしまい効率が低下する。従って、特にフレキシブル基板を用いた有機ＥＬ照明装置においては、照明装置の光取り出し面と有機ＥＬ素子とを平行に保つための機構が必要となる。
【０００９】
また、特許文献１に記載の照明システムの構成によれば、巻き取りロールに巻き取られた有機ＥＬ素子以外は、発光状態となる。すなわち、供給ロールに蓄積された有機ＥＬ素子を未使用状態で保管しておくといった使い方ができない。従って、照明光源として機能していない供給ロールに蓄積された有機ＥＬ素子も劣化が進行してしまう。
【００１０】
また、特許文献１に記載の照明システムにおいては、有機ＥＬ素子の通電を制御するために、フレキシブル基板の両面に電極を形成する必要がある。また、巻き取ったロールの径が変化した場合でも、巻き取りによって電極間の短絡を可能とするべくストライプ状の電極をフレキシブル基板の全長に亘って形成する必要があり製造コストが増加する。
【００１１】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、比較的簡便な構成で光電変換素子の交換作業を簡略化することができる光半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光半導体装置は、表面に複数の光電変換素子を有するフレキシブル基板と、前記複数の光電変換素子の配列方向に沿って前記フレキシブル基板を移動せしめ、前記光電変換素子の少なくとも１つを使用位置に位置決めする位置決め手段と、前記フレキシブル基板が摺動可能に当接され、前記フレキシブル基板の移動をガイドする基板ガイドと、を含み、前記基板ガイドは、前記使用位置において前記光電変換素子の１つを挟む両側に配置される一対の棒状部材により構成され、前記光電変換素子は、前記一対の棒状部材を介して駆動電力の供給を受けることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は図１（ａ）における１ｂ−１ｂ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るフレキシブル基板上に形成された有機ＥＬ素子を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例に係る素子電極の配置のバリエーションを示す平面図である。
【図５】本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。図６（ｂ）は本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】図６（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。図６（ｂ）は本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】図６（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。図６（ｂ）は本発明の実施例に係る基板上分離電極のパターンを示す図である。
【図９】本発明の実施例に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図
【図１０】図１０（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の構成を示す斜視図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）における１０ｂ−１０ｂ線に沿った断面図である。図１０（ｃ）は本発明の実施例に係るガイドの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例に係る表示装置の構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例に係る太陽光発電装置の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施例に係る光起電力素子の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の光半導体装置は、表面に複数の光電変換素子および複数の光電変換素子の各々に接続された素子電極を有するフレキシブル基板と、複数の光電変換素子の配列方向に沿ってフレキシブル基板を移動せしめ、光電変換素子を使用位置に位置決めする位置決め手段と、フレキシブル基板が摺動可能に当接され、フレキシブル基板の移動をガイドする基板ガイドと、を含む。基板ガイドは、使用位置において素子電極と接触する導電部を有する。
【００１５】
このような本発明の構成によれば、フレキシブル基板の移動および位置決めが自動化され、光電変換素子の交換作業の簡略化を図ることが可能となる。また、基板ガイドは、使用位置において素子電極と接触する導電部を有する故、フレキシブル基板の移動をガイドするガイド機能のみならず光電変換素子との間で電力の授受を行う電力伝達機能を有をも有し得る。このように基板ガイドが複数の機能を持つことにより、装置の構成を簡略化することが可能となる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
【実施例１】
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の実施例に係る光半導体装置としての照明装置１の構成を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１ｂ−１ｂ線に沿った断面図である。図２は、本発明の実施例に係る照明装置１を構成するフレキシブル基板１０上に形成された複数の有機ＥＬ素子２０を示す斜視図である。
【００１７】
フレキシブル基板１０は、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の良好な可撓性を有するプラスチック材料により構成される。図２に示すように、フレキシブル基板１０上には、光電変換素子の一種である複数の有機ＥＬ素子２０がフレキシブル基板１０の長手方向に沿って一定間隔で配列されている。有機ＥＬ素子２０の各々を挟む両側には、有機ＥＬ素子２０に駆動電力を供給するための素子電極３２および３４が形成されている。尚、フレキシブル基板１０上には有機材料または無機材料からなる防湿膜や平坦化膜などの機能膜が１層以上形成されていてもよい。
【００１８】
フレキシブル基板１０の長手方向の両端には回転軸１２ａおよび１４ａが接続されており、回転軸１２ａおよび１４ａの軸周りにフレキシブル基板１０を巻き取ることにより、供給ロール１２および回収ロール１４が形成される。供給ロール１２は、未使用の有機ＥＬ素子を蓄積しておくための収納部であり、回収ロール１４は、例えば故障または劣化した使用済みの有機ＥＬ素子を蓄積しておくための収納部である。回転軸１２ａおよび１４ａは、それぞれギアまたはベルトを介してモータ５２および５４に接続されており、モータ５２および５４を駆動することにより回転軸１２ａおよび１４ａが回転し、未使用の有機ＥＬ素子が供給ロール１２から送出されるとともに使用済みの有機ＥＬ素子が回収ロール１４に回収される。すなわち、有機ＥＬ素子２０の配列方向に沿ってフレキシブル基板１０が供給ロール１２側から回収ロール１４側に移動する。回転軸１２ａおよび１４ａは、フレキシブル基板１０の移動方向と直交する方向に向けられている。
【００１９】
枠体７０は、供給ロール１２、回収ロール１４および後述する基板ガイド４２、４４等の照明装置１の各構成要素を内部に収容する。このため、これらの各構成要素は外部から視認されないようになっている。枠体７０は有機ＥＬ素子２０の大きさとほぼ等しいまたはこれよりも若干小さい光取り出し開口部７２を有する。有機ＥＬ素子２０から放射された光は、光取り出し開口部７２から外部に取り出せるようになっている。光取り出し開口部７２は例えば部分的に形成された光透過性部材により構成することとしてもよい。この場合、光取り出し開口部７２の表面が照明装置１の光取り出し面となる。モータ５２および５４が制御部６０から供給されるモータ駆動信号に応じて動作することにより、供給ロール１４に蓄積されている未使用の有機ＥＬ素子２０が順次光取り出し開口部７２の形成位置（以下使用位置と称する）に位置決めされる。フレキシブル基板１０に形成された複数の有機ＥＬ素子２０の各々は、使用位置において照明光源としての機能を発揮する。尚、説明のため図１において枠体７０は省略されている。
【００２０】
一対の基板ガイド４２および４４は、供給ロール１２から送出されるフレキシブル基板１０を使用位置において平坦に保持して照明装置１の光取り出し面とフレキシブル基板１０とが平行となるようにフレキシブル基板１０をガイドするとともに有機ＥＬ素子２０に駆動電力を与える。基板ガイド４２および４４は例えば有機ＥＬ素子２０を棒状部材により構成され、供給ロール１２と回収ロール１４の間においてフレキシブル基板１０の表面に当接するように配置される。また、基板ガイド４２および４４は、その長手方向がフレキシブル基板１０の移動方向に対して直交し且つ光取り出し面に対して平行となるように配置される。基板ガイド４２と４４は、有機ＥＬ素子２０が使用位置に位置決めされたときに当該有機ＥＬ素子の素子電極３２および３４に当接されるように一定間隔を隔てて互いに平行になるように配置される。基板ガイド４２および４４は、光取り出し開口部７２の外側に配置され、供給ロール１２および回収ロール１４は、基板ガイド４２および４４の外側であって且つこれよりも投光方向後方に配置される。
【００２１】
モータ５２および５４の駆動に伴ってフレキシブル基板１０は、基板ガイド４２および４４上を摺動する。基板ガイド４２および４４は、フレキシブル基板１０の移動を妨げないように、フレキシブル基板１０と接触する部分の断面形状が円弧状であることが好ましい。ただし、この円弧の半径は、フレキシブル基板１０が基板ガイド４２および４４に沿って曲げられた状態のときに、フレキシブル基板１０、有機ＥＬ素子２０、素子電極３２、３４が損傷することがない程度に十分に大きくする必要がある。基板ガイド４２および４４の形状は円柱状または円筒状の他、フレキシブル基板１０と接する面が湾曲した角柱状であってもよい。基板ガイド４２および４４の長さはフレキシブル基板１０の幅よりも長いことが好ましいが、フレキシブル基板１０の幅よりも短い棒状部材を間隔を隔てて複数個並べて構成してもよい。
【００２２】
基板ガイド４２および４４を設けることにより、供給ロール１２および回収ロール１４におけるフレキシブル基板１０の巻き取り量の変化に伴ってロールの径が変化した場合でも、使用位置に位置決めされた有機ＥＬ素子２０は、光取り出し面に対して平行な状態が維持される。尚、図１（ｂ）に示すように、補助ガイド４０２および４０４を追加してフレキシブル基板１０を両面から挟み込む構造としてもよい。
【００２３】
基板ガイド４２および４４は、それぞれ配線２０２および２０４を介して制御部６０に接続される。図５に示すように、制御部６０は、有機ＥＬ素子２０を駆動するための駆動電力を生成する駆動電力生成回路６１を有しており、生成された駆動電力は配線２０２および２０４を介して基板ガイド４２および４４に供給される。基板ガイド４２および４４の材料は特に限定されないが、基板ガイド４２および４４が例えばプラスチックやガラス等の絶縁体により構成される場合、基板ガイド４２および４４には駆動電力生成部６１から供給された駆動電力を出力するガイド上電源電極４２ａおよび４４ａがそれぞれ設けられる。ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａは、例えば金属の薄板またはワイヤをガイド表面に配置したり、スパッタリング、蒸着、めっきなどの方法でガイド表面に金属や導電性酸化物などの導電性材料を堆積することにより形成することができる。有機ＥＬ素子２０が使用位置に位置決めされたときに、当該有機ＥＬ素子の素子電極３２および３４とガイド上電源電極４２ａおよび４４ａとがそれぞれ接触することにより有機ＥＬ素子２０に駆動電力の供給が行われる。フレキシブル基板１０は、供給ロール１２と回収ロール１４との間で一定の張力が与えられており、基板ガイド４２および４４は一定の押圧でフレキシブル基板１０に当接される。これにより、ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａと、素子電極３２および３４との電気的接触が良好に保たれる。尚、ガイド本体をアルミニウムや銅などの導電性材料で構成することも可能である。この場合、ガイド本体が電極として機能するためガイド上電源電極を別途設けることを要しない。
【００２４】
図３は、有機ＥＬ素子２０の構造を例示す断面図である。有機ＥＬ素子２０は、フレキシブル基板１０上に陽極２１、有機半導体層２８、陰極２６をこの順で積層することにより構成されるいわゆるボトムエミッション型の発光素子である。
【００２５】
陽極２１は、例えばスパッタリング法により１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの導電性酸化物をフレキシブル基板１０上に成膜した後、エッチングによりパターニングすることで形成される。陽極２１は素子電極３４に接続するようにパターニングされる。尚、陽極２１の材料はＡｌなどの金属やＭｇ−Ａｇなどの合金であってもよい。成膜方法としてはスパッタリングの他、蒸着法やめっき法などを用いることが可能である。パターニングの方法としてはエッチングの他、リフトオフ法やマスク蒸着法などを用いることが可能である。
【００２６】
有機半導体層２８は例えばホール注入層２２、ホール輸送層２３、発光層２４、電子注入層２５をこの順で積層することにより構成される。ホール注入層２２は例えば厚さ１０ｎｍ程度の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）により構成され、ホール輸送層２３は例えば厚さ５０ｎｍ程度のα−ＮＰＤ(Bis[N-(1-naphthyl)-N-pheny]benzidine)により構成され、発光層２４は例えば厚さ５０ｎｍ程度のＡｌｑ３(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum)により構成され、電子注入層２５は例えば厚さ１ｎｍ程度のフッ化リチウム（ＬｉＦ）により構成される。有機半導体層２８を構成する上記各層は例えばマスク蒸着法などにより成膜することができる。
【００２７】
陰極２６は、例えばマスク蒸着法により１００ｎｍ程度のＡｌを成膜することで形成される。陰極２６は素子電極３２に接続するようにパターニングされる。尚、陰極２６の材料はＭｇ−Ａｇなどの合金であってもよいし、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物であってもよい。
【００２８】
尚、有機ＥＬ素子２０を酸素や水分から保護する目的で、有機ＥＬ素子２０の全面を被覆するように有機材料または無機材料からなる封止膜を形成してもよい。
【００２９】
素子電極３２および３４は、有機ＥＬ素子２０の陰極２６および陽極２１にそれぞれ接続される。素子電極３２および３４は、陽極２１または陰極２６と同じ材料により構成されていてもよいし、異なる材料により構成されていてもよい。素子電極３２および３４の材料としては、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの金属、Ｍｇ−ＡｇやＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕなどの合金、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３、４−エチレンジオキシフェン））などの導電性ポリマー、Ａｇやカーボンブラックなどの導電性粒子を混合した樹脂やゴムなどが挙げられる。素子電極３２および３４の形状は、基板ガイド４２および４４と良好な接触が得られるように十分な接触面積を有している限り、特に限定されない。
【００３０】
図４（ａ）〜（ｃ）に素子電極３２および３４の配置のバリエーションを示す。図４（ａ）に示すように、素子電極３２および３４を有機ＥＬ素子２０を挟む両側に配置してもよい。また、図４（ｂ）に示すように、素子電極３２および３４を有機ＥＬ素子２０の一辺に沿って配置してもよい。この場合、素子電極３２および３４の配置に対応するようにガイド上電源電極を配置する必要がある。すなわち、ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａは、基板ガイド４２または４４のいずれか一方に設けられ、他方のガイドにはガイド上電源電極を設けることを要しない。また、図４（ｃ）に示すように、１の有機ＥＬ素子に属する陰極側の素子電極３２と当該１の有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子に属する陽極側の素子電極３４とを接続してもよい。この場合、フレキシブル基板１０上の全ての有機ＥＬ素子２０が直列に接続された状態となるが、電力供給は基板ガイド４２および４４を介して有機ＥＬ素子毎に行われるため、動作上問題となることはない。
【００３１】
図５は、制御部６０の構成を示すブロック図である。制御部６０は、有機ＥＬ素子２０を駆動するための駆動電力を生成するとともに、有機ＥＬ素子２０の位置検出を行い、位置検出結果に基づいてモータ５２および５４の駆動制御を行う。制御部６０は、駆動電力生成回路６１、電流センサ６２、位置検出回路６３およびモータ駆動回路６４と、により構成される。
【００３２】
駆動電力生成回路６１は、外部より供給される照明ＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいて駆動電力を生成する。生成された駆動電力は、配線２０２および２０４を介してガイド上電源電極４２ａおよび４４ａから出力される。電流センサ６２は、配線２０２を経由して有機ＥＬ素子２０に供給される駆動電流の大きさに応じた電流検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、電流検出信号によって示される電流値が所定値よりも大きいことを検出すると有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成し、これをモータ駆動回路６４に供給する。モータ駆動回路６４は、外部より供給されるフレキシブル基板１０の供給・回収指令に基づいてモータ５２および５４を駆動する一方、位置検出回路６３より供給される位置検出信号に基づいてモータ５２および５４の駆動を停止させるべくモータ駆動信号を生成し、これをモータ５２および５４に供給する。
【００３３】
モータ５２および５４はそれぞれ、ギアまたはベルトを介して供給ロール１２および回収ロール１４の回転軸１２ａおよび１４ａに接続され、回転軸１２ａおよび１４ａを回転駆動する。モータ５２および５４がモータ駆動回路６４から供給されるモータ駆動信号に応じて駆動されると、フレキシブル基板１０が供給ロール１２から送出されるとともに回収ロール１４に巻き取られる。モータ５２および５４は直流モータ、交流モータ、ステッピングモータなどにより構成することができるが、回転軸１２ａおよび１４ａを回転駆動する機能を有する限りその種類は特に限定されるものではない。尚、回収ロール１４の回転軸１４ａのみにモータを接続して、フレキシブル基板１０の供給および回収を行うことも可能である。
【００３４】
本実施例に係る照明装置１における有機ＥＬ素子２０の交換動作について以下に説明する。有機ＥＬ素子２０に劣化や故障等の不具合が生じた場合、例えばユーザの手動によりモータ駆動回路６４にフレキシブル基板１０の供給・回収指令が発せられる。
【００３５】
これを受信したモータ駆動回路６４は、モータ５２および５４を動作させるべくモータ駆動信号を生成する。モータ５２および５４は、モータ駆動信号に応じてそれぞれ回転軸１２ａおよび１４ａを所定の方向に回転させる。回転軸１２ａおよび１４ａの回転に伴って、フレキシブル基板１０は供給ロール１２側から回収ロール１４側へ基板ガイド４２および４４と接触しながら移動する。すなわち、供給ロール１２から未使用の有機ＥＬ素子が光取り出し開口部７２（使用位置）に向けて送出されるとともに使用済みの有機ＥＬ素子が回収ロール１４に回収される。
【００３６】
供給ロール１２から送出された未使用の有機ＥＬ素子２０が使用位置に達するまでは、素子電極３２および３４とガイド上電源電極４２ａおよび４４ａとは非接触状態であるので、有機ＥＬ素子２０に対して駆動電力の供給は行われない。供給ロール１２から送出された未使用の有機ＥＬ素子２０が使用位置に達すると、素子電極３２および３４とガイド上電源電極４２ａおよび４４ａとが接触し、駆動電力生成回路６１において生成された駆動電力は、基板ガイド４２および４４を介して当該有機ＥＬ素子２０に供給される。これに伴って配線２０２および２０４に駆動電流が流れる。
【００３７】
電流センサ６２は、この駆動電流に応じた信号レベルを有する電流検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、電流検出信号において示される電流値と所定のしきい値とを比較して、検出された電流値が所定のしきい値よりも高いことを検出した場合、有機ＥＬ素子２０が使用位置に達したことを示す位置検出信号を生成し、これをモータ駆動回路６４に供給する。
【００３８】
モータ駆動回路６４は、位置検出信号を受信すると、モータ５２および５４の回転を停止させるべくモータ駆動信号を生成し、これをモータ５２および５４に供給する。モータ５２および５４は、このモータ駆動信号に応じて回転軸１２ａおよび１４ａの回転を停止させる。これにより、フレキシブル基板１０の移動が停止して、供給ロール１２から送出された未使用の有機ＥＬ素子が光取り出し開口部７２の形成位置、すなわち使用位置に位置決めされ、有機ＥＬ素子の交換動作が終了する。このとき、素子電極３２および３４は、それぞれガイド上電源電極４２ａおよび４４ａと接触しており、駆動電力生成回路６１において生成された駆動電力は基板ガイド４２および４４を介して当該有機ＥＬ素子に供給され、当該有機ＥＬ素子が発光する。当該有機ＥＬ素子から発せられた光は、光取り出し開口部７２から取り出される。
【００３９】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施例に係る照明装置によれば、複数の有機ＥＬ素子２０の配列方向に沿ってフレキシブル基板１０を移動せしめ、有機ＥＬ素子２０を使用位置に位置決めする位置決め手段として、位置検出回路６３、モータ駆動回路６４、モータ５２および５４、回転軸１２ａおよび１４ａ等を含む故、供給ロール１２に蓄積された未使用の有機ＥＬ素子の使用位置への位置決めと、劣化または故障した使用済みの有機ＥＬ素子の回収ロール１４への回収を自動で行うことが可能となる。従って、有機ＥＬ素子の交換作業の手間を大幅に削減することが可能となる。
【００４０】
また、有機ＥＬ素子２０の供給・回収に際し、供給ロール１２と回収ロール１４の径の変動に関わらず、基板ガイド４２および４４はフレキシブル基板１０を使用位置において平坦に保持し、照明装置の光取り出し面とフレキシブル基板とが平行となるようにフレキシブル基板１０をガイドするので、照明装置の効率低下を防止することができる。
【００４１】
また、本発明の実施例に係る照明装置によれば、基板ガイド４２および４４は、フレキシブル基板１０をガイドする機能に加え、駆動電力の伝達経路としての機能を備えるとともに、有機ＥＬ素子の位置検出機能をも担う。このように、基板ガイド４２および４４に複数の機能を持たせることにより、部品点数を削減することができ、小型・軽量な照明装置を低コストで製造することが可能となる。
【００４２】
また、本発明の実施例に係る照明装置によれば、使用位置に位置決めされた有機ＥＬ素子のみを発光させるので、供給ロール１２に蓄積された有機ＥＬ素子を非発光状態で保管しておくことが可能となる。また、フレキシブル基板１０の両面に電極を形成することを要しないので、製造が容易であり製造コストを抑えることができる。
【実施例２】
【００４３】
図６（ａ）は、本発明の実施例２に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。本実施例に係る照明装置は、有機ＥＬ素子２０の位置検出を行うために、フレキシブル基板１０上に素子電極３２、３４から分離された基板上分離電極３６が設けられ、基板ガイド４２上にガイド上電源電極４２ａから分離されたガイド上分離電極４６が設けられている点が上記した実施例１に係る照明装置と異なる。他の構成部分については上記した実施例１と同様である。以下、実施例１と相違する部分について詳細に説明する。
【００４４】
フレキシブル基板１０上には、各有機ＥＬ素子２０に付随して基板上分離電極３６が設けられている。基板上分離電極３６は、例えば素子電極３２の近傍に配置され且つ素子電極３２から電気的に分離されている。基板上分離電極３６は、各有機ＥＬ素子２０に付随して少なくとも１つ設けられていればよく、素子電極３４の近傍に形成されていてもよい。基板上分離電極３６の形状やサイズに特に限定はないが、素子電極３２および３４よりも小さいサイズで形成することが可能である。
【００４５】
図６（ａ）に示すように、基板ガイド４２上には基板上分離電極３６に対応する位置に一片のガイド上分離電極４６が設けられている。ガイド上分離電極４６は、例えばガイド上電源電極４２ａの近傍に配置され且つガイド上電源電極４２ａから電気的に分離されている。尚、ガイド上分離電極４６は、基板上分離電極３６の配置に応じて基板ガイド４２および４４のうちのいずれか一方にのみ形成されていればよい。
【００４６】
有機ＥＬ素子２０が使用位置に達したときに、ガイド上電源電極４２ａが素子電極３２と基板上分離電極３６の双方に接触し且つガイド上分離電極４６が基板上分離電極３６にのみ接触するように各電極３６、４２ａ、４６が配置される。このような電極配置とすることにより、有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来すると、ガイド上分離電極４６は基板上分離電極３６を介してガイド上電源電極４２ａと電気的に接続される。これにより、ガイド上分離電極４６にはガイド上電源電極４２ａから出力される駆動電圧が印加される。
【００４７】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す態様の基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６を用いて有機ＥＬ素子２０の位置検出を行うための制御部６０ｂの構成を示すブロック図である。制御部６０ｂは、上記実施例１における電流センサ６２に代えて電圧センサ６５を有する。電圧センサ６５は、ガイド上分離電極４６に接続され、ガイド上分離電極４６に生ずる電圧の大きさに応じた信号レベルを有する電圧検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、電圧センサ６５より供給される電圧検出信号によって示される電圧値が所定値よりも大きいことを検出したときに有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。すなわち、位置検出回路６３は、ガイド上分離電極４６と基板上分離電極３６との接触に伴いガイド上分離電極４６に駆動電圧が印加されたことを検出して有機ＥＬ素子２０の位置検出を行う。
【００４８】
図７（ａ）は、ガイド上分離電極４６の他の形態を示した平面図である。同図に示すように、ガイド上分離電極４６は互いに電気的に絶縁された２つのセグメントにより構成されていてもよい。有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したときに、この２つのセグメントはそれぞれ、基板上分離電極３６に接触するように配置され、ガイド上電源電極４２ａは基板上分離電極３６と接触しないように配置される。このような電極配置とすることにより、有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したときに、ガイド上分離電極４６の２つのセグメントは、基板上分離電極３６を介して互いに電気的に接続（短絡）される。
【００４９】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す態様の基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６を用いて有機ＥＬ素子２０の位置検出を行うための制御部６０ｃの構成を示すブロック図である。制御部６０ｃは、図６（ｂ）に示す電圧センサ６５に代えて抵抗センサ６６を有する。抵抗センサ６６は、ガイド上分離電極４６に接続され、ガイド上分離電極４６のセグメント間の抵抗の大きさに応じた信号レベルを有する抵抗検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、抵抗センサ６６より供給される抵抗検出信号によって示される抵抗値が所定値よりも低いことを検出したときに有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。すなわち、位置検出回路６３は、ガイド上分離電極４６と基板上分離電極３６との接触に伴いガイド上分離電極４６のセグメント間が短絡されたことを検出して有機ＥＬ素子２０の位置検出を行う。
【００５０】
このように、実施例２に係る照明装置では、基板上分離電極３６とガイド上分離電極４６の接触によって生ずるガイド上分離電極４６の電位状態に基づいて有機ＥＬ素子２０の位置検出を行って有機ＥＬ素子２０の位置決めを行う。実施例２に係る照明装置によれば、有機ＥＬ素子への電力供給と、有機ＥＬ素子の位置検出とを個別に行うことが可能となる。
【実施例３】
【００５１】
図８（ａ）は、本発明の実施例３に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。本実施例に係る照明装置は、上記した実施例２に係る照明装置と同様、フレキシブル基板１０上および基板ガイド４２、４４上にそれぞれ基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６が設けられている。本実施例に係る照明装置は、基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６を用いてフレキシブル基板１０上に設けられた複数の有機ＥＬ素子２０の個体識別を行う。以下、実施例１および２と相違する部分について詳細に説明する。
【００５２】
フレキシブル基板１０上には、各有機ＥＬ素子２０に付随して基板上分離電極３６が設けられている。基板上分離電極３６は、素子電極３２の近傍に配置され且つ素子電極３２から電気的に絶縁されている。基板上分離電極３６は、付随する有機ＥＬ素子毎に異なるパターンを有する。図８（ｂ）に有機ＥＬ素子２０の各々に付随する基板上分離電極３６のパターンの一例を示す。基板上分離電極３６は、例えば付随する有機ＥＬ素子毎に櫛歯の本数が異なる櫛歯型のパターンを有する。図８（ｂ）の例では、互いに異なる７種類のパターンが例示されている。この７種類のパターンにより、フレキシブル基板１０上に形成された７つの有機ＥＬ素子を識別することができる。
【００５３】
図８（ａ）に例示すように、ガイド上分離電極４６は、基板上分離電極３６の櫛歯パターンに対応した３つのセグメントにより構成される。有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来すると、基板上分離電極３６の図中最も左に位置する櫛歯は、ガイド上電源電極４２ａに接触する一方、他の櫛歯はガイド上分離電極４６の対応するセグメントに接触する。これにより、ガイド上分離電極４６は基板上分離電極３６を介してガイド上電源電極４２ａと電気的に接続される。ガイド上分離電極４６の各セグメントには、基板上分離電極３６の櫛歯パターンに応じて付随する有機ＥＬ素子毎に互いに異なる態様で駆動電圧が印加される。
【００５４】
電圧センサ６５（図６（ｂ）参照）は、ガイド上分離電極４６に生じる電圧の大きさに応じた信号レベルを有する電圧検出信号を基板上分離電極３６のパターンに応じてセグメント毎に出力する。位置検出回路６３は、電圧センサ６５より供給される電圧検出信号によって示される電圧値が所定値を超えたことを検出すると有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。更に、位置検出回路６３は、ガイド上分離電極４６のどのセグメントに電圧が発生しているかを検出して有機ＥＬ素子２０を特定して、その結果を識別信号として出力する。
【００５５】
識別信号は、例えば供給ロール１２に蓄積された未使用の有機ＥＬ素子の残数を表示するために使用することができる。この場合、位置検出回路６３に接続された残数表示部（図示せず）が設けられ、機ＥＬ素子の残数は例えば、数値やランプの点灯数などの表示形態で表示される。
【００５６】
図９は、有機ＥＬ素子２０の個体識別を行うための他の構成を示す平面図である。同図に示すように、付随する有機ＥＬ素子毎に互いに異なる抵抗値を有する抵抗素子３７が基板上分離電極３６のセグメント間に設けられている。ガイド上分離電極４６は、有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したときに基板上分離電極３６の各セグメントに接触するように配置された互いに絶縁された２つのセグメントにより構成される。
【００５７】
抵抗センサ６６（図７（ｂ）参照）は、ガイド上分離電極４６のセグメント間の抵抗の大きさに応じた信号レベルを有する抵抗検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、抵抗センサ６６より供給される抵抗検出信号によって示される抵抗値が所定値よりも低いことを検出したときに有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。更に、位置検出回路６３は、抵抗検出信号によって示される抵抗値に基づいて有機ＥＬ素子２０の個体識別を行い、識別結果に応じた識別信号を生成する。
【００５８】
このように、本実施例に係る照明装置よれば、基板上分離電極３６のパターンや抵抗素子を有機ＥＬ素子の識別標識として用いることにより、有機ＥＬ素子２０の位置検出と個体識別を同時に行うことが可能となり、照明装置の利便性を更に高めることができる。例えば、フレキシブル基板１０上に互いに異なる発光色または発光形状を有する複数の有機ＥＬ素子を形成し、これらを選択的に使用位置に位置決めするといった利用も可能となり、１つの装置で多彩な発光態様を実現することが可能となる。
【実施例４】
【００５９】
図１０（ａ）は、本発明の実施例４に係る照明装置４の構成を示す斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における１０ｂ−１０ｂ線に沿った断面図である。図１０（ｃ）は、本実施例に係る基板ガイド４８の有機ＥＬ素子２０との当接面を示す平面図である。本実施例に係る照明装置４は、基板ガイド４８の形状が上記各実施例と異なる。他の構成部分は、上記した実施例１と同様である。
【００６０】
基板ガイド４８は、有機ＥＬ素子２０が使用位置にあるときに、当該有機ＥＬ素子２０の全面および素子電極３２、３４に当接される平坦面を有する面状部材により構成される。基板ガイド４８は、有機ＥＬ素子２０と当接する面が照明装置の光取り出し面と平行となるように配置される。フレキシブル基板１０は、供給ロール１２および回収ロール１４の回転に応じて基板ガイド４８の表面を摺動する。基板ガイド４８は、フレキシブル基板１０の移動を妨げないように、端面の断面形状が円弧状であることが好ましい。ただし、この円弧の半径は、フレキシブル基板１０が基板ガイド４８の端面に沿って曲げられた状態のときに、フレキシブル基板１０、有機ＥＬ素子２０、素子電極３２、３４が損傷することがない程度に十分に大きくする必要がある。
【００６１】
基板ガイド４８は、熱伝導性の高い材料により構成されていることが好ましく、例えばアルミや銅などの金属により構成される。また、基板ガイド４８は絶縁体により構成されていてもよい。基板ガイド４８の表面には、ガイド上電源電極４２ａおよび４４ｂが設けられている。ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａは、有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したときに、素子電極３２および３４に接触するように配置される。基板ガイド４８が導電性材料により構成されている場合、ガイド上電極４２ａおよび４４ａの直下に絶縁性を有する樹脂などからなる絶縁シート４９を設け、電極４２ａ−４４ａ間を絶縁しておく必要がある。
【００６２】
基板ガイド４８は、上記各実施例において示した棒状部材からなる一対の基板ガイド４２および４４と同様、使用位置においてフレキシブル基板１０を平坦に保持して光取り出し面とフレキシブル基板１０とが平行となるように供給ロール１２から順次送出されるフレキシブル基板１０をガイドするとともに有機ＥＬ素子２０に駆動電力を与える。さらに、基板ガイド４８は、有機ＥＬ素子２０の全面と接する平坦面を有していることから、有機ＥＬ素子２０から発せられた熱を効率的に外部に放出するヒートシンクとしても機能有する。尚、基板ガイド４８に、上記実施例２および３において示したガイド上分離電極４６を設けることも可能である。
【実施例５】
【００６３】
図１１は、本発明の実施例５に係る照明装置を構成する制御部６０ｄの構成を示すブロック図である。本実施例に係る照明装置は、有機ＥＬ素子２０の劣化を検出するとともに、劣化検出時に有機ＥＬ素子２０の交換を自動で行う機能を有する。かかる機能を実現するため、制御部６０ｄは実施例１における制御部６０の構成に加え、劣化検出回路６７を更に有する。他の構成部分は上記した実施例１と同様である。
【００６４】
劣化検出回路６７は、ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａと電気的に接続され、駆動時における有機ＥＬ素子２０の陽極−陰極間の電圧をモニタする。有機ＥＬ素子２０は劣化が進行すると発光輝度が低下するとともに順方向電圧が上昇するという特性を有する。劣化検出回路６７はこの特性を利用して有機ＥＬ素子２０の劣化検出を行う。すなわち、劣化検出回路６７は基板ガイド４２および４４を介して観測される有機ＥＬ素子２０の陽極−陰極間の順方向電圧が所定のしきい値よりも高いことを検出した場合にフレキシブル基板１０の供給・回収指令を生成し、これをモータ駆動回路６４に供給する。
【００６５】
モータ駆動回路６４は、供給・回収指令を受信すると、モータ５２および５４を回転させるべくモータ駆動信号を生成する。モータ５２および５４は、モータ駆動信号に応じてそれぞれ回転軸１２ａおよび１４ａを所定の方向に回転させる。これにより、供給ロール１２から未使用の有機ＥＬ素子が送出されるとともに、使用済みの有機ＥＬ素子が回収ロール１４に回収され、有機ＥＬ素子の交換動作が開始される。交換動作のその後のプロセスは上記した実施例１と同様である。
【００６６】
このように、本実施例に係る照明装置によれば、有機ＥＬ素子の劣化が進行したときに、有機ＥＬ素子の交換動作が自動的に開始されるので、有機ＥＬ素子の交換に際してユーザが介在する必要がなくなり、利便性を更に向上させることができる。
【００６７】
尚、有機ＥＬ素子２０の劣化検出は、有機ＥＬ素子２０の発光輝度をモニタすることでも実現することが可能である。具体的には、有機ＥＬ素子２０から放射される光を受光できる位置にフォトダイオード等の受光素子（図示せず）を配置する。受光素子は、受光した光の強度に応じた光電流を生成する。劣化検出回路６７は、受光素子が生成する光電流をモニタし、光電流が所定のしきい値よりも小さいことを検出した場合にフレキシブル基板１０の供給・回収指令を生成する。
【実施例６】
【００６８】
図１２は、本発明の実施例６に係る表示装置６の構成を示す平面図である。上記各実施例では、有機ＥＬ素子を照明光源として用いたが、本実施例では複数の有機ＥＬ素子を表示装置の表示画素として用いる。本実施例に係る表示装置６において、フレキシブル基板１０上には、任意の文字、画像および映像などを表示するための表示ユニット８０が形成されている。表示ユニット８０は、行方向に配列された行電極３２ａ〜３２ｅと、行電極３２ａ〜３２ｅと交差するように列方向に配列された列電極３４ａ〜３４ｅと、行電極３２ａ〜３２ｅと列電極３４ａ〜３４ｅの各交差部においてこれらの電極に挟持された複数の有機ＥＬ素子２０により構成される。行電極３２ａ〜３２ｅは有機ＥＬ素子２０の陰極２６に接続され、列電極３４ａ〜３４ｅは有機ＥＬ素子２０の陽極２１に接続される。すなわち、行電極３２ａ〜３２ｅおよび列電極３４ａ〜３４ｅは、上記各実施例における素子電極３２および３４に対応する。行電極と列電極の間に挟まれた有機ＥＬ素子２０の各々は表示セルとして機能する。フレキシブル基板１０上には、複数の表示ユニット８０が形成されており、未使用の表示ユニットは供給ロール１２に蓄積され、劣化または故障した表示ユニットは回収ロールに蓄積される。
【００６９】
基板ガイド４２および４４は、その長手方向がフレキシブル基板１０の移動方向に対して直交し且つ光取り出し面に対して平行となるように配置される。基板ガイド４２および４４上には、行電極３２ａ〜３２ｅおよび列電極３４ａ〜３４ｅに対応するガイド上電源電極４２ａ〜４２ｅおよび４４ａ〜４４ｅが形成されている。表示ユニット８０が使用位置に位置到来したときに、列電極３２ａ〜３２ｅおよび行電極３４ａ〜３４ｅとガイド上電源電極４２ａ〜４２ｅおよび４４ａ〜４４ｅとがそれぞれ接触するように各電極が配置されている。またフレキシブル基板１０および基板ガイド４２上にはそれぞれ、表示ユニット８０を使用位置に位置決めするための基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６が形成されている。
【００７０】
表示ユニット８０を構成する有機ＥＬ素子の各々は、所謂パッシブマトリクス方式により駆動される。すなわち、行電極３２ａ〜３２ｅおよび列電極３４ａ〜３４ｅを介して表示セルを選択的に発光させることにより、任意の文字、画像および映像を表示する。
【００７１】
図１３は、本実施例に係る制御部６０ｅの構成を示すブロック図である。表示コントローラ９１は、外部から与えられる映像信号を受信すると、表示ユニット８０において当該映像信号に応じた画像を表示すべく制御信号を生成し、これをロウドライバ９２およびカラムドライバ９３に供給する。ロウドライバ９２は、当該制御信号に基づいて行電極３２ａ〜３２ｅに順次所定の電圧を印加していく。この電圧印加期間が行電極３２ａ〜３２ｅの選択期間とされる。カラムドライバ９３は行電極３２ａ〜３２ｅの選択期間に同期して列電極３４ａ〜３４ｅに選択的に駆動電力を供給していく。これにより、表示ユニット８０は入力映像信号に対応した映像を表示する。
【００７２】
尚、表示ユニット８０の交換動作は例えば上記した実施例２の場合と同様とすることができる。すなわち、抵抗センサ６６がガイド上分離電極４６のセグメント間の抵抗値をモニタし、位置検出回路６３は、モニタされた抵抗値が所定値よりも低いことを検出すると表示ユニット８０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。これにより、表示ユニット８０の位置検出が行われ、表示ユニット８０の交換を自動で行うことが可能となる。このように、本実施例に係る構成によれば、上記実施例１に係る照明装置の効果と同様の効果を表示装置においてももたらすことができる。
【実施例７】
【００７３】
図１４は、本発明の実施例７に係る太陽光発電装置７の構成を示す斜視図である。上記各実施例では、光電変換素子の一種である有機ＥＬ素子を照明光源または表示画素として機能させた。本実施例では光電変換素子として光起電力素子を用い、これを太陽電池として機能させている。すなわち、本実施例に係る太陽光発電装置７において、フレキシブル基板１０上には、受光した光を電力に変換して出力する複数の光起電力素子１００がフレキシブル基板１０の長手方向に配列されている。
【００７４】
太陽光発電装置７の基本構成は、有機ＥＬ素子が光電変換素１００に置き換わる点を除き、実施例１に係る照明装置１と同様である。すなわち、未使用の光起電力素子は供給ロール１２に蓄積され、劣化または故障した使用済みの光起電力素子が回収ロール１４に蓄積される。供給ロール１２および回収ロール１４がモータ５２および５４の駆動力により回転することで、フレキシブル基板１０は供給ロール１２側から回収ロール１４側へ光起電力素子１００の配列方向に沿って基板ガイド４２および４４と接触しながら移動する。フレキシブル基板１０上に形成された複数の光起電力素子１００の各々は、これらが使用位置に位置決めされたときに太陽電池としての機能を発揮する。また、フレキシブル基板１０およびガイド４４にはそれぞれ、光起電力素子１００を使用位置に位置決めするための基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６が形成されている。
【００７５】
図１５は、本実施例に係る光起電力素子１００の構成を例示す断面図である。光起電力素子１００は、フレキシブル基板１０上に陽極１０１、有機半導体層１０８、陰極１０６をこの順で積層することにより構成される。
【００７６】
陽極１０１は、例えばスパッタリング法により厚さ１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの導電性酸化物をフレキシブル基板１０上に成膜した後、エッチングによりパターニングすることで形成される。陽極１０１は素子電極３４に接続するようにパターニングされる。尚、陽極１０１の材料はＡｌなどの金属やＭｇ−Ａｇなどの合金により構成されていてもよい。成膜方法としてはスパッタリングの他、蒸着法やめっき法などを用いることが可能である。パターニングの方法としてはエッチングの他、リフトオフ法やマスク蒸着法などを用いることが可能である。
【００７７】
有機半導体層１０８は例えばホール取り出し層１０２、発電層１０３、電子取出し層１０４、励起子ブロッキング層１０５をこの順で積層することにより構成される。ホール取り出し層１０２は例えば厚さ２０ｎｍ程度の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）により構成され、発電層１０３は例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）およびフラーレン（Ｃ６０）をモル比１：１で混合した厚さ４０ｎｍ程度の混合材料により構成され、電子取り出し層１０４は例えば厚さ３０ｎｍ程度のフラーレン（Ｃ６０）で構成され、励起子ブロッキング層１０５は例えば厚さ１０ｎｍ程度のＢＣＰ（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）で構成される。有機半導体層１０８を構成する各層は例えばマスク蒸着法などにより成膜される。尚、有機半導体層１０８を構成する各層の材料は例示したＣｕＰｃなどの低分子有機半導体に限らず、Ｐ３ＨＴ（poly(3-hexyl thiophene)）などの高分子有機半導体や、フラーレン、カーボンナノチューブなどでもよく、特に限定されない。また、各層の成膜方法としてマスク蒸着法以外にインクジェット法や凸版印刷法などの塗布法を用いてもよい。
【００７８】
陰極１０６は、例えばマスク蒸着法により１００ｎｍ程度のＡｌを成膜することで形成される。陰極１０６は素子電極３２に接続するようにパターニングされる。尚、陰極１０６の材料はＡｌなどの金属やＭｇ−Ａｇなどの合金により構成されていてもよいし、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物により構成されていてもよい。
【００７９】
尚、光起電力素子１００を酸素や水分から保護する目的で、光起電力素子１００の全面を被覆するように有機材料または無機材料からなる封止膜を形成してもよい。また、光起電力素子１００は１つのセルから構成されていてもよいし、互いに直列接続または並列接続された複数のセルに分割されていてもよい。また、上記した例では有機半導体層１０８をホール取り出し層１０２、発電層１０３、電子取出し層１０４、励起子ブロッキング層１０５により構成したが、これらの他に平坦化層や光学バッファー層などの機能層を挿入してもよい。また、有機半導体層１０８を繰り返し積層した所謂タンデム構造としてもよい。この場合、積層した各ユニットは構成や材料が互いに異なっていてもよい。
【００８０】
有機半導体層１０８は光を受けると直流電力を発電する。生成された電力は素子電極３２および３４から取り出され、基板ガイド４２および４４を介して制御部６０ｆに供給される。基板ガイド４２および４４には、光起電力素子１００が使用位置に位置決めされたときに素子電極３２および３４に接触するように配置されたガイド上受電電極４２ｃおよび４４ｃが設けられている。
【００８１】
図１６は、本実施例に係る制御部６０ｆの構成を示すブロック図である。光起電力素子１００において生成された電力は、ガイド上受電電極４２ｃおよび４４ｃにより受電され、配線２０２および２０４を介してインバータ６８に供給される。インバータ６８は光起電力素子１００において生成された直流電力を所望の周波数および電圧の交流電力に変換してこれを出力端子６９に出力する。尚、光起電力素子１００において生成された直流電流を任意の電圧に昇圧または降圧して出力するＤＣ−ＤＣコンバータをインバータ６９の代わりにまたはインバータ６９とともに設けることとしてもよい。
【００８２】
光起電力素子１００の交換動作は例えば上記した実施例２の場合と同様とすることができる。すなわち、抵抗センサ６６がガイド上分離電極４６のセグメント間の抵抗値をモニタし、位置検出回路６３は、モニタされた抵抗値が所定値よりも低いことを検出すると位置検出信号を生成する。これにより、光起電力素子１００の位置検出が行われ、光起電力素子１００の交換を自動で行うことが可能となる。
【００８３】
本実施例に係る太陽光発電装置７は、屋外に設置されることが想定され、主に室内で使用される照明装置と比較して厳しい環境に曝される。このため、劣化や故障の可能性が高まり、交換頻度も高くなると考えられる。本実施例に係る太陽光発電装置によれば、太陽電池として機能する光起電力素子の交換作業の手間を大幅に削減することが可能となる。このように、本実施例に係る構成によれば、上記実施例１に係る照明装置の効果と同様の効果を太陽光発電装置においてももたらすことができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 照明装置
１０ フレキシブル基板
１２ 供給ロール
１４ 回収ロール
１２ａ、１４ａ 回転軸
２０ 有機ＥＬ素子
３２、３４ 素子電極
３６ 基板上分離電極
４２、４４、４８ 基板ガイド
４２ａ、４４ａ ガイド上電源電極
４６ ガイド上分離電極
５２、５４ モータ
６０ 制御部
６３ 位置検出回路
６４ モータ駆動回路
７０ 枠体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス等の光電変換素子を用いた光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置のエネルギー効率を改善すべく、白熱球や蛍光灯に代わる光源の研究開発が進められている。最近では高輝度ＬＥＤ(発光ダイオード)などが候補のひとつとして有力視されており、実際に応用製品が商品化されている。そして、それを追う形で有機エレクトロルミネッセンス（以下有機ＥＬと称する）を用いた照明も商品化が見え始めている。
【０００３】
ＬＥＤ照明は発光素子が点のように発光するため光を何らかの方法で拡散させる必要がある。これに対して、有機ＥＬ照明はパネル自体が発光するので、広く均一な光を得ることができるといったメリットがある。また、パネルが非常に薄型であり、壁や天井などにパネルを張り付けることで部屋の壁面そのものを照明にすることも可能であり、またプラスチック基板のパネルを用いることにより曲面に張り付けることもできる。
【０００４】
また、ＬＥＤ照明では発光素子自体の青色光と、青色光が蛍光体に当たることで得られる黄色系の光によって白色光を得ている。これに対して有機ＥＬ照明では例えば赤、緑、青の発光層を積層あるいは並置することで白色光を得ることができる。これにより自然でやわらかい色合いでかつ紫外線も含まない目にやさしい光を得ることができる。各色の層厚を変えることで色温度の異なるパネルを製造することも可能である。
【０００５】
特許文献１には、フレキシブル基板上に形成された有機ＥＬ素子を供給ロールと巻き取りロールに収納可能とした照明システムが開示されている。フレキシブル基板を巻き取りロールに巻き取ることにより、フレキシブル基板の表側に形成された正電極と負電極がフレキシブル基板の裏面側に形成されたストライプ状の電極により短絡状態とされ、巻き取りロールに巻き取られた有機ＥＬ素子が非発光となることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７６６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有機ＥＬ素子を用いた照明装置においては、他の照明装置と同様、有機ＥＬ素子の故障または劣化によって所望の輝度が得られなくなった場合には有機ＥＬ素子を新しいものに交換する必要がある。交換に際しては、新しい有機ＥＬ素子の購入や設置、使用済み有機ＥＬ素子の取り外しや廃棄といった作業が必要となり、交換作業に手間と時間を費やすこととなる。とりわけ有機ＥＬ素子は蛍光灯などの他の光源デバイスと比較して寿命が短く交換頻度は高まると、ユーザにとって使い勝手が悪いものとなってしまう。
【０００８】
また、特許文献１に記載されるように、供給ロールと巻き取りロールの間の領域を面状光源として使用する場合、フレキシブル基板の巻き取り量に応じて各ロールの径が変動し、発光面の向きも変動することとなる。照明装置の光取り出し面に対して有機ＥＬ素子が正対していないと、光の取り出し量が減少してしまい効率が低下する。従って、特にフレキシブル基板を用いた有機ＥＬ照明装置においては、照明装置の光取り出し面と有機ＥＬ素子とを平行に保つための機構が必要となる。
【０００９】
また、特許文献１に記載の照明システムの構成によれば、巻き取りロールに巻き取られた有機ＥＬ素子以外は、発光状態となる。すなわち、供給ロールに蓄積された有機ＥＬ素子を未使用状態で保管しておくといった使い方ができない。従って、照明光源として機能していない供給ロールに蓄積された有機ＥＬ素子も劣化が進行してしまう。
【００１０】
また、特許文献１に記載の照明システムにおいては、有機ＥＬ素子の通電を制御するために、フレキシブル基板の両面に電極を形成する必要がある。また、巻き取ったロールの径が変化した場合でも、巻き取りによって電極間の短絡を可能とするべくストライプ状の電極をフレキシブル基板の全長に亘って形成する必要があり製造コストが増加する。
【００１１】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、比較的簡便な構成で光電変換素子の交換作業を簡略化することができる光半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光半導体装置は、表面に複数の光電変換素子を有するフレキシブル基板と、前記複数の光電変換素子の配列方向に沿って前記フレキシブル基板を移動せしめ、前記光電変換素子の少なくとも１つを使用位置に位置決めする位置決め手段と、前記フレキシブル基板が摺動可能に当接され、前記フレキシブル基板の移動をガイドする基板ガイドと、を含み、前記基板ガイドは、前記使用位置において前記光電変換素子の１つを挟む両側に配置される一対の棒状部材により構成され、前記光電変換素子は、前記一対の棒状部材を介して駆動電力の供給を受けることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は図１（ａ）における１ｂ−１ｂ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るフレキシブル基板上に形成された有機ＥＬ素子を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例に係る素子電極の配置のバリエーションを示す平面図である。
【図５】本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。図６（ｂ）は本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】図６（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。図６（ｂ）は本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】図６（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。図６（ｂ）は本発明の実施例に係る基板上分離電極のパターンを示す図である。
【図９】本発明の実施例に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図
【図１０】図１０（ａ）は本発明の実施例に係る照明装置の構成を示す斜視図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）における１０ｂ−１０ｂ線に沿った断面図である。図１０（ｃ）は本発明の実施例に係るガイドの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例に係る表示装置の構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例に係る太陽光発電装置の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施例に係る光起電力素子の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施例に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の光半導体装置は、表面に複数の光電変換素子および複数の光電変換素子の各々に接続された素子電極を有するフレキシブル基板と、複数の光電変換素子の配列方向に沿ってフレキシブル基板を移動せしめ、光電変換素子を使用位置に位置決めする位置決め手段と、フレキシブル基板が摺動可能に当接され、フレキシブル基板の移動をガイドする基板ガイドと、を含む。基板ガイドは、使用位置において素子電極と接触する導電部を有する。
【００１５】
このような本発明の構成によれば、フレキシブル基板の移動および位置決めが自動化され、光電変換素子の交換作業の簡略化を図ることが可能となる。また、基板ガイドは、使用位置において素子電極と接触する導電部を有する故、フレキシブル基板の移動をガイドするガイド機能のみならず光電変換素子との間で電力の授受を行う電力伝達機能を有をも有し得る。このように基板ガイドが複数の機能を持つことにより、装置の構成を簡略化することが可能となる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
【実施例１】
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の実施例に係る光半導体装置としての照明装置１の構成を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１ｂ−１ｂ線に沿った断面図である。図２は、本発明の実施例に係る照明装置１を構成するフレキシブル基板１０上に形成された複数の有機ＥＬ素子２０を示す斜視図である。
【００１７】
フレキシブル基板１０は、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の良好な可撓性を有するプラスチック材料により構成される。図２に示すように、フレキシブル基板１０上には、光電変換素子の一種である複数の有機ＥＬ素子２０がフレキシブル基板１０の長手方向に沿って一定間隔で配列されている。有機ＥＬ素子２０の各々を挟む両側には、有機ＥＬ素子２０に駆動電力を供給するための素子電極３２および３４が形成されている。尚、フレキシブル基板１０上には有機材料または無機材料からなる防湿膜や平坦化膜などの機能膜が１層以上形成されていてもよい。
【００１８】
フレキシブル基板１０の長手方向の両端には回転軸１２ａおよび１４ａが接続されており、回転軸１２ａおよび１４ａの軸周りにフレキシブル基板１０を巻き取ることにより、供給ロール１２および回収ロール１４が形成される。供給ロール１２は、未使用の有機ＥＬ素子を蓄積しておくための収納部であり、回収ロール１４は、例えば故障または劣化した使用済みの有機ＥＬ素子を蓄積しておくための収納部である。回転軸１２ａおよび１４ａは、それぞれギアまたはベルトを介してモータ５２および５４に接続されており、モータ５２および５４を駆動することにより回転軸１２ａおよび１４ａが回転し、未使用の有機ＥＬ素子が供給ロール１２から送出されるとともに使用済みの有機ＥＬ素子が回収ロール１４に回収される。すなわち、有機ＥＬ素子２０の配列方向に沿ってフレキシブル基板１０が供給ロール１２側から回収ロール１４側に移動する。回転軸１２ａおよび１４ａは、フレキシブル基板１０の移動方向と直交する方向に向けられている。
【００１９】
枠体７０は、供給ロール１２、回収ロール１４および後述する基板ガイド４２、４４等の照明装置１の各構成要素を内部に収容する。このため、これらの各構成要素は外部から視認されないようになっている。枠体７０は有機ＥＬ素子２０の大きさとほぼ等しいまたはこれよりも若干小さい光取り出し開口部７２を有する。有機ＥＬ素子２０から放射された光は、光取り出し開口部７２から外部に取り出せるようになっている。光取り出し開口部７２は例えば部分的に形成された光透過性部材により構成することとしてもよい。この場合、光取り出し開口部７２の表面が照明装置１の光取り出し面となる。モータ５２および５４が制御部６０から供給されるモータ駆動信号に応じて動作することにより、供給ロール１４に蓄積されている未使用の有機ＥＬ素子２０が順次光取り出し開口部７２の形成位置（以下使用位置と称する）に位置決めされる。フレキシブル基板１０に形成された複数の有機ＥＬ素子２０の各々は、使用位置において照明光源としての機能を発揮する。尚、説明のため図１において枠体７０は省略されている。
【００２０】
一対の基板ガイド４２および４４は、供給ロール１２から送出されるフレキシブル基板１０を使用位置において平坦に保持して照明装置１の光取り出し面とフレキシブル基板１０とが平行となるようにフレキシブル基板１０をガイドするとともに有機ＥＬ素子２０に駆動電力を与える。基板ガイド４２および４４は例えば有機ＥＬ素子２０を棒状部材により構成され、供給ロール１２と回収ロール１４の間においてフレキシブル基板１０の表面に当接するように配置される。また、基板ガイド４２および４４は、その長手方向がフレキシブル基板１０の移動方向に対して直交し且つ光取り出し面に対して平行となるように配置される。基板ガイド４２と４４は、有機ＥＬ素子２０が使用位置に位置決めされたときに当該有機ＥＬ素子の素子電極３２および３４に当接されるように一定間隔を隔てて互いに平行になるように配置される。基板ガイド４２および４４は、光取り出し開口部７２の外側に配置され、供給ロール１２および回収ロール１４は、基板ガイド４２および４４の外側であって且つこれよりも投光方向後方に配置される。
【００２１】
モータ５２および５４の駆動に伴ってフレキシブル基板１０は、基板ガイド４２および４４上を摺動する。基板ガイド４２および４４は、フレキシブル基板１０の移動を妨げないように、フレキシブル基板１０と接触する部分の断面形状が円弧状であることが好ましい。ただし、この円弧の半径は、フレキシブル基板１０が基板ガイド４２および４４に沿って曲げられた状態のときに、フレキシブル基板１０、有機ＥＬ素子２０、素子電極３２、３４が損傷することがない程度に十分に大きくする必要がある。基板ガイド４２および４４の形状は円柱状または円筒状の他、フレキシブル基板１０と接する面が湾曲した角柱状であってもよい。基板ガイド４２および４４の長さはフレキシブル基板１０の幅よりも長いことが好ましいが、フレキシブル基板１０の幅よりも短い棒状部材を間隔を隔てて複数個並べて構成してもよい。
【００２２】
基板ガイド４２および４４を設けることにより、供給ロール１２および回収ロール１４におけるフレキシブル基板１０の巻き取り量の変化に伴ってロールの径が変化した場合でも、使用位置に位置決めされた有機ＥＬ素子２０は、光取り出し面に対して平行な状態が維持される。尚、図１（ｂ）に示すように、補助ガイド４０２および４０４を追加してフレキシブル基板１０を両面から挟み込む構造としてもよい。
【００２３】
基板ガイド４２および４４は、それぞれ配線２０２および２０４を介して制御部６０に接続される。図５に示すように、制御部６０は、有機ＥＬ素子２０を駆動するための駆動電力を生成する駆動電力生成回路６１を有しており、生成された駆動電力は配線２０２および２０４を介して基板ガイド４２および４４に供給される。基板ガイド４２および４４の材料は特に限定されないが、基板ガイド４２および４４が例えばプラスチックやガラス等の絶縁体により構成される場合、基板ガイド４２および４４には駆動電力生成部６１から供給された駆動電力を出力するガイド上電源電極４２ａおよび４４ａがそれぞれ設けられる。ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａは、例えば金属の薄板またはワイヤをガイド表面に配置したり、スパッタリング、蒸着、めっきなどの方法でガイド表面に金属や導電性酸化物などの導電性材料を堆積することにより形成することができる。有機ＥＬ素子２０が使用位置に位置決めされたときに、当該有機ＥＬ素子の素子電極３２および３４とガイド上電源電極４２ａおよび４４ａとがそれぞれ接触することにより有機ＥＬ素子２０に駆動電力の供給が行われる。フレキシブル基板１０は、供給ロール１２と回収ロール１４との間で一定の張力が与えられており、基板ガイド４２および４４は一定の押圧でフレキシブル基板１０に当接される。これにより、ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａと、素子電極３２および３４との電気的接触が良好に保たれる。尚、ガイド本体をアルミニウムや銅などの導電性材料で構成することも可能である。この場合、ガイド本体が電極として機能するためガイド上電源電極を別途設けることを要しない。
【００２４】
図３は、有機ＥＬ素子２０の構造を例示す断面図である。有機ＥＬ素子２０は、フレキシブル基板１０上に陽極２１、有機半導体層２８、陰極２６をこの順で積層することにより構成されるいわゆるボトムエミッション型の発光素子である。
【００２５】
陽極２１は、例えばスパッタリング法により１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの導電性酸化物をフレキシブル基板１０上に成膜した後、エッチングによりパターニングすることで形成される。陽極２１は素子電極３４に接続するようにパターニングされる。尚、陽極２１の材料はＡｌなどの金属やＭｇ−Ａｇなどの合金であってもよい。成膜方法としてはスパッタリングの他、蒸着法やめっき法などを用いることが可能である。パターニングの方法としてはエッチングの他、リフトオフ法やマスク蒸着法などを用いることが可能である。
【００２６】
有機半導体層２８は例えばホール注入層２２、ホール輸送層２３、発光層２４、電子注入層２５をこの順で積層することにより構成される。ホール注入層２２は例えば厚さ１０ｎｍ程度の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）により構成され、ホール輸送層２３は例えば厚さ５０ｎｍ程度のα−ＮＰＤ(Bis[N-(1-naphthyl)-N-pheny]benzidine)により構成され、発光層２４は例えば厚さ５０ｎｍ程度のＡｌｑ３(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum)により構成され、電子注入層２５は例えば厚さ１ｎｍ程度のフッ化リチウム（ＬｉＦ）により構成される。有機半導体層２８を構成する上記各層は例えばマスク蒸着法などにより成膜することができる。
【００２７】
陰極２６は、例えばマスク蒸着法により１００ｎｍ程度のＡｌを成膜することで形成される。陰極２６は素子電極３２に接続するようにパターニングされる。尚、陰極２６の材料はＭｇ−Ａｇなどの合金であってもよいし、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物であってもよい。
【００２８】
尚、有機ＥＬ素子２０を酸素や水分から保護する目的で、有機ＥＬ素子２０の全面を被覆するように有機材料または無機材料からなる封止膜を形成してもよい。
【００２９】
素子電極３２および３４は、有機ＥＬ素子２０の陰極２６および陽極２１にそれぞれ接続される。素子電極３２および３４は、陽極２１または陰極２６と同じ材料により構成されていてもよいし、異なる材料により構成されていてもよい。素子電極３２および３４の材料としては、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの金属、Ｍｇ−ＡｇやＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕなどの合金、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３、４−エチレンジオキシフェン））などの導電性ポリマー、Ａｇやカーボンブラックなどの導電性粒子を混合した樹脂やゴムなどが挙げられる。素子電極３２および３４の形状は、基板ガイド４２および４４と良好な接触が得られるように十分な接触面積を有している限り、特に限定されない。
【００３０】
図４（ａ）〜（ｃ）に素子電極３２および３４の配置のバリエーションを示す。図４（ａ）に示すように、素子電極３２および３４を有機ＥＬ素子２０を挟む両側に配置してもよい。また、図４（ｂ）に示すように、素子電極３２および３４を有機ＥＬ素子２０の一辺に沿って配置してもよい。この場合、素子電極３２および３４の配置に対応するようにガイド上電源電極を配置する必要がある。すなわち、ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａは、基板ガイド４２または４４のいずれか一方に設けられ、他方のガイドにはガイド上電源電極を設けることを要しない。また、図４（ｃ）に示すように、１の有機ＥＬ素子に属する陰極側の素子電極３２と当該１の有機ＥＬ素子に隣接する他の有機ＥＬ素子に属する陽極側の素子電極３４とを接続してもよい。この場合、フレキシブル基板１０上の全ての有機ＥＬ素子２０が直列に接続された状態となるが、電力供給は基板ガイド４２および４４を介して有機ＥＬ素子毎に行われるため、動作上問題となることはない。
【００３１】
図５は、制御部６０の構成を示すブロック図である。制御部６０は、有機ＥＬ素子２０を駆動するための駆動電力を生成するとともに、有機ＥＬ素子２０の位置検出を行い、位置検出結果に基づいてモータ５２および５４の駆動制御を行う。制御部６０は、駆動電力生成回路６１、電流センサ６２、位置検出回路６３およびモータ駆動回路６４と、により構成される。
【００３２】
駆動電力生成回路６１は、外部より供給される照明ＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいて駆動電力を生成する。生成された駆動電力は、配線２０２および２０４を介してガイド上電源電極４２ａおよび４４ａから出力される。電流センサ６２は、配線２０２を経由して有機ＥＬ素子２０に供給される駆動電流の大きさに応じた電流検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、電流検出信号によって示される電流値が所定値よりも大きいことを検出すると有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成し、これをモータ駆動回路６４に供給する。モータ駆動回路６４は、外部より供給されるフレキシブル基板１０の供給・回収指令に基づいてモータ５２および５４を駆動する一方、位置検出回路６３より供給される位置検出信号に基づいてモータ５２および５４の駆動を停止させるべくモータ駆動信号を生成し、これをモータ５２および５４に供給する。
【００３３】
モータ５２および５４はそれぞれ、ギアまたはベルトを介して供給ロール１２および回収ロール１４の回転軸１２ａおよび１４ａに接続され、回転軸１２ａおよび１４ａを回転駆動する。モータ５２および５４がモータ駆動回路６４から供給されるモータ駆動信号に応じて駆動されると、フレキシブル基板１０が供給ロール１２から送出されるとともに回収ロール１４に巻き取られる。モータ５２および５４は直流モータ、交流モータ、ステッピングモータなどにより構成することができるが、回転軸１２ａおよび１４ａを回転駆動する機能を有する限りその種類は特に限定されるものではない。尚、回収ロール１４の回転軸１４ａのみにモータを接続して、フレキシブル基板１０の供給および回収を行うことも可能である。
【００３４】
本実施例に係る照明装置１における有機ＥＬ素子２０の交換動作について以下に説明する。有機ＥＬ素子２０に劣化や故障等の不具合が生じた場合、例えばユーザの手動によりモータ駆動回路６４にフレキシブル基板１０の供給・回収指令が発せられる。
【００３５】
これを受信したモータ駆動回路６４は、モータ５２および５４を動作させるべくモータ駆動信号を生成する。モータ５２および５４は、モータ駆動信号に応じてそれぞれ回転軸１２ａおよび１４ａを所定の方向に回転させる。回転軸１２ａおよび１４ａの回転に伴って、フレキシブル基板１０は供給ロール１２側から回収ロール１４側へ基板ガイド４２および４４と接触しながら移動する。すなわち、供給ロール１２から未使用の有機ＥＬ素子が光取り出し開口部７２（使用位置）に向けて送出されるとともに使用済みの有機ＥＬ素子が回収ロール１４に回収される。
【００３６】
供給ロール１２から送出された未使用の有機ＥＬ素子２０が使用位置に達するまでは、素子電極３２および３４とガイド上電源電極４２ａおよび４４ａとは非接触状態であるので、有機ＥＬ素子２０に対して駆動電力の供給は行われない。供給ロール１２から送出された未使用の有機ＥＬ素子２０が使用位置に達すると、素子電極３２および３４とガイド上電源電極４２ａおよび４４ａとが接触し、駆動電力生成回路６１において生成された駆動電力は、基板ガイド４２および４４を介して当該有機ＥＬ素子２０に供給される。これに伴って配線２０２および２０４に駆動電流が流れる。
【００３７】
電流センサ６２は、この駆動電流に応じた信号レベルを有する電流検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、電流検出信号において示される電流値と所定のしきい値とを比較して、検出された電流値が所定のしきい値よりも高いことを検出した場合、有機ＥＬ素子２０が使用位置に達したことを示す位置検出信号を生成し、これをモータ駆動回路６４に供給する。
【００３８】
モータ駆動回路６４は、位置検出信号を受信すると、モータ５２および５４の回転を停止させるべくモータ駆動信号を生成し、これをモータ５２および５４に供給する。モータ５２および５４は、このモータ駆動信号に応じて回転軸１２ａおよび１４ａの回転を停止させる。これにより、フレキシブル基板１０の移動が停止して、供給ロール１２から送出された未使用の有機ＥＬ素子が光取り出し開口部７２の形成位置、すなわち使用位置に位置決めされ、有機ＥＬ素子の交換動作が終了する。このとき、素子電極３２および３４は、それぞれガイド上電源電極４２ａおよび４４ａと接触しており、駆動電力生成回路６１において生成された駆動電力は基板ガイド４２および４４を介して当該有機ＥＬ素子に供給され、当該有機ＥＬ素子が発光する。当該有機ＥＬ素子から発せられた光は、光取り出し開口部７２から取り出される。
【００３９】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施例に係る照明装置によれば、複数の有機ＥＬ素子２０の配列方向に沿ってフレキシブル基板１０を移動せしめ、有機ＥＬ素子２０を使用位置に位置決めする位置決め手段として、位置検出回路６３、モータ駆動回路６４、モータ５２および５４、回転軸１２ａおよび１４ａ等を含む故、供給ロール１２に蓄積された未使用の有機ＥＬ素子の使用位置への位置決めと、劣化または故障した使用済みの有機ＥＬ素子の回収ロール１４への回収を自動で行うことが可能となる。従って、有機ＥＬ素子の交換作業の手間を大幅に削減することが可能となる。
【００４０】
また、有機ＥＬ素子２０の供給・回収に際し、供給ロール１２と回収ロール１４の径の変動に関わらず、基板ガイド４２および４４はフレキシブル基板１０を使用位置において平坦に保持し、照明装置の光取り出し面とフレキシブル基板とが平行となるようにフレキシブル基板１０をガイドするので、照明装置の効率低下を防止することができる。
【００４１】
また、本発明の実施例に係る照明装置によれば、基板ガイド４２および４４は、フレキシブル基板１０をガイドする機能に加え、駆動電力の伝達経路としての機能を備えるとともに、有機ＥＬ素子の位置検出機能をも担う。このように、基板ガイド４２および４４に複数の機能を持たせることにより、部品点数を削減することができ、小型・軽量な照明装置を低コストで製造することが可能となる。
【００４２】
また、本発明の実施例に係る照明装置によれば、使用位置に位置決めされた有機ＥＬ素子のみを発光させるので、供給ロール１２に蓄積された有機ＥＬ素子を非発光状態で保管しておくことが可能となる。また、フレキシブル基板１０の両面に電極を形成することを要しないので、製造が容易であり製造コストを抑えることができる。
【実施例２】
【００４３】
図６（ａ）は、本発明の実施例２に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。本実施例に係る照明装置は、有機ＥＬ素子２０の位置検出を行うために、フレキシブル基板１０上に素子電極３２、３４から分離された基板上分離電極３６が設けられ、基板ガイド４２上にガイド上電源電極４２ａから分離されたガイド上分離電極４６が設けられている点が上記した実施例１に係る照明装置と異なる。他の構成部分については上記した実施例１と同様である。以下、実施例１と相違する部分について詳細に説明する。
【００４４】
フレキシブル基板１０上には、各有機ＥＬ素子２０に付随して基板上分離電極３６が設けられている。基板上分離電極３６は、例えば素子電極３２の近傍に配置され且つ素子電極３２から電気的に分離されている。基板上分離電極３６は、各有機ＥＬ素子２０に付随して少なくとも１つ設けられていればよく、素子電極３４の近傍に形成されていてもよい。基板上分離電極３６の形状やサイズに特に限定はないが、素子電極３２および３４よりも小さいサイズで形成することが可能である。
【００４５】
図６（ａ）に示すように、基板ガイド４２上には基板上分離電極３６に対応する位置に一片のガイド上分離電極４６が設けられている。ガイド上分離電極４６は、例えばガイド上電源電極４２ａの近傍に配置され且つガイド上電源電極４２ａから電気的に分離されている。尚、ガイド上分離電極４６は、基板上分離電極３６の配置に応じて基板ガイド４２および４４のうちのいずれか一方にのみ形成されていればよい。
【００４６】
有機ＥＬ素子２０が使用位置に達したときに、ガイド上電源電極４２ａが素子電極３２と基板上分離電極３６の双方に接触し且つガイド上分離電極４６が基板上分離電極３６にのみ接触するように各電極３６、４２ａ、４６が配置される。このような電極配置とすることにより、有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来すると、ガイド上分離電極４６は基板上分離電極３６を介してガイド上電源電極４２ａと電気的に接続される。これにより、ガイド上分離電極４６にはガイド上電源電極４２ａから出力される駆動電圧が印加される。
【００４７】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す態様の基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６を用いて有機ＥＬ素子２０の位置検出を行うための制御部６０ｂの構成を示すブロック図である。制御部６０ｂは、上記実施例１における電流センサ６２に代えて電圧センサ６５を有する。電圧センサ６５は、ガイド上分離電極４６に接続され、ガイド上分離電極４６に生ずる電圧の大きさに応じた信号レベルを有する電圧検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、電圧センサ６５より供給される電圧検出信号によって示される電圧値が所定値よりも大きいことを検出したときに有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。すなわち、位置検出回路６３は、ガイド上分離電極４６と基板上分離電極３６との接触に伴いガイド上分離電極４６に駆動電圧が印加されたことを検出して有機ＥＬ素子２０の位置検出を行う。
【００４８】
図７（ａ）は、ガイド上分離電極４６の他の形態を示した平面図である。同図に示すように、ガイド上分離電極４６は互いに電気的に絶縁された２つのセグメントにより構成されていてもよい。有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したときに、この２つのセグメントはそれぞれ、基板上分離電極３６に接触するように配置され、ガイド上電源電極４２ａは基板上分離電極３６と接触しないように配置される。このような電極配置とすることにより、有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したときに、ガイド上分離電極４６の２つのセグメントは、基板上分離電極３６を介して互いに電気的に接続（短絡）される。
【００４９】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す態様の基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６を用いて有機ＥＬ素子２０の位置検出を行うための制御部６０ｃの構成を示すブロック図である。制御部６０ｃは、図６（ｂ）に示す電圧センサ６５に代えて抵抗センサ６６を有する。抵抗センサ６６は、ガイド上分離電極４６に接続され、ガイド上分離電極４６のセグメント間の抵抗の大きさに応じた信号レベルを有する抵抗検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、抵抗センサ６６より供給される抵抗検出信号によって示される抵抗値が所定値よりも低いことを検出したときに有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。すなわち、位置検出回路６３は、ガイド上分離電極４６と基板上分離電極３６との接触に伴いガイド上分離電極４６のセグメント間が短絡されたことを検出して有機ＥＬ素子２０の位置検出を行う。
【００５０】
このように、実施例２に係る照明装置では、基板上分離電極３６とガイド上分離電極４６の接触によって生ずるガイド上分離電極４６の電位状態に基づいて有機ＥＬ素子２０の位置検出を行って有機ＥＬ素子２０の位置決めを行う。実施例２に係る照明装置によれば、有機ＥＬ素子への電力供給と、有機ＥＬ素子の位置検出とを個別に行うことが可能となる。
【実施例３】
【００５１】
図８（ａ）は、本発明の実施例３に係る照明装置の部分的な構成を示す平面図である。本実施例に係る照明装置は、上記した実施例２に係る照明装置と同様、フレキシブル基板１０上および基板ガイド４２、４４上にそれぞれ基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６が設けられている。本実施例に係る照明装置は、基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６を用いてフレキシブル基板１０上に設けられた複数の有機ＥＬ素子２０の個体識別を行う。以下、実施例１および２と相違する部分について詳細に説明する。
【００５２】
フレキシブル基板１０上には、各有機ＥＬ素子２０に付随して基板上分離電極３６が設けられている。基板上分離電極３６は、素子電極３２の近傍に配置され且つ素子電極３２から電気的に絶縁されている。基板上分離電極３６は、付随する有機ＥＬ素子毎に異なるパターンを有する。図８（ｂ）に有機ＥＬ素子２０の各々に付随する基板上分離電極３６のパターンの一例を示す。基板上分離電極３６は、例えば付随する有機ＥＬ素子毎に櫛歯の本数が異なる櫛歯型のパターンを有する。図８（ｂ）の例では、互いに異なる７種類のパターンが例示されている。この７種類のパターンにより、フレキシブル基板１０上に形成された７つの有機ＥＬ素子を識別することができる。
【００５３】
図８（ａ）に例示すように、ガイド上分離電極４６は、基板上分離電極３６の櫛歯パターンに対応した３つのセグメントにより構成される。有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来すると、基板上分離電極３６の図中最も左に位置する櫛歯は、ガイド上電源電極４２ａに接触する一方、他の櫛歯はガイド上分離電極４６の対応するセグメントに接触する。これにより、ガイド上分離電極４６は基板上分離電極３６を介してガイド上電源電極４２ａと電気的に接続される。ガイド上分離電極４６の各セグメントには、基板上分離電極３６の櫛歯パターンに応じて付随する有機ＥＬ素子毎に互いに異なる態様で駆動電圧が印加される。
【００５４】
電圧センサ６５（図６（ｂ）参照）は、ガイド上分離電極４６に生じる電圧の大きさに応じた信号レベルを有する電圧検出信号を基板上分離電極３６のパターンに応じてセグメント毎に出力する。位置検出回路６３は、電圧センサ６５より供給される電圧検出信号によって示される電圧値が所定値を超えたことを検出すると有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。更に、位置検出回路６３は、ガイド上分離電極４６のどのセグメントに電圧が発生しているかを検出して有機ＥＬ素子２０を特定して、その結果を識別信号として出力する。
【００５５】
識別信号は、例えば供給ロール１２に蓄積された未使用の有機ＥＬ素子の残数を表示するために使用することができる。この場合、位置検出回路６３に接続された残数表示部（図示せず）が設けられ、機ＥＬ素子の残数は例えば、数値やランプの点灯数などの表示形態で表示される。
【００５６】
図９は、有機ＥＬ素子２０の個体識別を行うための他の構成を示す平面図である。同図に示すように、付随する有機ＥＬ素子毎に互いに異なる抵抗値を有する抵抗素子３７が基板上分離電極３６のセグメント間に設けられている。ガイド上分離電極４６は、有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したときに基板上分離電極３６の各セグメントに接触するように配置された互いに絶縁された２つのセグメントにより構成される。
【００５７】
抵抗センサ６６（図７（ｂ）参照）は、ガイド上分離電極４６のセグメント間の抵抗の大きさに応じた信号レベルを有する抵抗検出信号を生成し、これを位置検出回路６３に供給する。位置検出回路６３は、抵抗センサ６６より供給される抵抗検出信号によって示される抵抗値が所定値よりも低いことを検出したときに有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。更に、位置検出回路６３は、抵抗検出信号によって示される抵抗値に基づいて有機ＥＬ素子２０の個体識別を行い、識別結果に応じた識別信号を生成する。
【００５８】
このように、本実施例に係る照明装置よれば、基板上分離電極３６のパターンや抵抗素子を有機ＥＬ素子の識別標識として用いることにより、有機ＥＬ素子２０の位置検出と個体識別を同時に行うことが可能となり、照明装置の利便性を更に高めることができる。例えば、フレキシブル基板１０上に互いに異なる発光色または発光形状を有する複数の有機ＥＬ素子を形成し、これらを選択的に使用位置に位置決めするといった利用も可能となり、１つの装置で多彩な発光態様を実現することが可能となる。
【実施例４】
【００５９】
図１０（ａ）は、本発明の実施例４に係る照明装置４の構成を示す斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における１０ｂ−１０ｂ線に沿った断面図である。図１０（ｃ）は、本実施例に係る基板ガイド４８の有機ＥＬ素子２０との当接面を示す平面図である。本実施例に係る照明装置４は、基板ガイド４８の形状が上記各実施例と異なる。他の構成部分は、上記した実施例１と同様である。
【００６０】
基板ガイド４８は、有機ＥＬ素子２０が使用位置にあるときに、当該有機ＥＬ素子２０の全面および素子電極３２、３４に当接される平坦面を有する面状部材により構成される。基板ガイド４８は、有機ＥＬ素子２０と当接する面が照明装置の光取り出し面と平行となるように配置される。フレキシブル基板１０は、供給ロール１２および回収ロール１４の回転に応じて基板ガイド４８の表面を摺動する。基板ガイド４８は、フレキシブル基板１０の移動を妨げないように、端面の断面形状が円弧状であることが好ましい。ただし、この円弧の半径は、フレキシブル基板１０が基板ガイド４８の端面に沿って曲げられた状態のときに、フレキシブル基板１０、有機ＥＬ素子２０、素子電極３２、３４が損傷することがない程度に十分に大きくする必要がある。
【００６１】
基板ガイド４８は、熱伝導性の高い材料により構成されていることが好ましく、例えばアルミや銅などの金属により構成される。また、基板ガイド４８は絶縁体により構成されていてもよい。基板ガイド４８の表面には、ガイド上電源電極４２ａおよび４４ｂが設けられている。ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａは、有機ＥＬ素子２０が使用位置に到来したときに、素子電極３２および３４に接触するように配置される。基板ガイド４８が導電性材料により構成されている場合、ガイド上電極４２ａおよび４４ａの直下に絶縁性を有する樹脂などからなる絶縁シート４９を設け、電極４２ａ−４４ａ間を絶縁しておく必要がある。
【００６２】
基板ガイド４８は、上記各実施例において示した棒状部材からなる一対の基板ガイド４２および４４と同様、使用位置においてフレキシブル基板１０を平坦に保持して光取り出し面とフレキシブル基板１０とが平行となるように供給ロール１２から順次送出されるフレキシブル基板１０をガイドするとともに有機ＥＬ素子２０に駆動電力を与える。さらに、基板ガイド４８は、有機ＥＬ素子２０の全面と接する平坦面を有していることから、有機ＥＬ素子２０から発せられた熱を効率的に外部に放出するヒートシンクとしても機能有する。尚、基板ガイド４８に、上記実施例２および３において示したガイド上分離電極４６を設けることも可能である。
【実施例５】
【００６３】
図１１は、本発明の実施例５に係る照明装置を構成する制御部６０ｄの構成を示すブロック図である。本実施例に係る照明装置は、有機ＥＬ素子２０の劣化を検出するとともに、劣化検出時に有機ＥＬ素子２０の交換を自動で行う機能を有する。かかる機能を実現するため、制御部６０ｄは実施例１における制御部６０の構成に加え、劣化検出回路６７を更に有する。他の構成部分は上記した実施例１と同様である。
【００６４】
劣化検出回路６７は、ガイド上電源電極４２ａおよび４４ａと電気的に接続され、駆動時における有機ＥＬ素子２０の陽極−陰極間の電圧をモニタする。有機ＥＬ素子２０は劣化が進行すると発光輝度が低下するとともに順方向電圧が上昇するという特性を有する。劣化検出回路６７はこの特性を利用して有機ＥＬ素子２０の劣化検出を行う。すなわち、劣化検出回路６７は基板ガイド４２および４４を介して観測される有機ＥＬ素子２０の陽極−陰極間の順方向電圧が所定のしきい値よりも高いことを検出した場合にフレキシブル基板１０の供給・回収指令を生成し、これをモータ駆動回路６４に供給する。
【００６５】
モータ駆動回路６４は、供給・回収指令を受信すると、モータ５２および５４を回転させるべくモータ駆動信号を生成する。モータ５２および５４は、モータ駆動信号に応じてそれぞれ回転軸１２ａおよび１４ａを所定の方向に回転させる。これにより、供給ロール１２から未使用の有機ＥＬ素子が送出されるとともに、使用済みの有機ＥＬ素子が回収ロール１４に回収され、有機ＥＬ素子の交換動作が開始される。交換動作のその後のプロセスは上記した実施例１と同様である。
【００６６】
このように、本実施例に係る照明装置によれば、有機ＥＬ素子の劣化が進行したときに、有機ＥＬ素子の交換動作が自動的に開始されるので、有機ＥＬ素子の交換に際してユーザが介在する必要がなくなり、利便性を更に向上させることができる。
【００６７】
尚、有機ＥＬ素子２０の劣化検出は、有機ＥＬ素子２０の発光輝度をモニタすることでも実現することが可能である。具体的には、有機ＥＬ素子２０から放射される光を受光できる位置にフォトダイオード等の受光素子（図示せず）を配置する。受光素子は、受光した光の強度に応じた光電流を生成する。劣化検出回路６７は、受光素子が生成する光電流をモニタし、光電流が所定のしきい値よりも小さいことを検出した場合にフレキシブル基板１０の供給・回収指令を生成する。
【実施例６】
【００６８】
図１２は、本発明の実施例６に係る表示装置６の構成を示す平面図である。上記各実施例では、有機ＥＬ素子を照明光源として用いたが、本実施例では複数の有機ＥＬ素子を表示装置の表示画素として用いる。本実施例に係る表示装置６において、フレキシブル基板１０上には、任意の文字、画像および映像などを表示するための表示ユニット８０が形成されている。表示ユニット８０は、行方向に配列された行電極３２ａ〜３２ｅと、行電極３２ａ〜３２ｅと交差するように列方向に配列された列電極３４ａ〜３４ｅと、行電極３２ａ〜３２ｅと列電極３４ａ〜３４ｅの各交差部においてこれらの電極に挟持された複数の有機ＥＬ素子２０により構成される。行電極３２ａ〜３２ｅは有機ＥＬ素子２０の陰極２６に接続され、列電極３４ａ〜３４ｅは有機ＥＬ素子２０の陽極２１に接続される。すなわち、行電極３２ａ〜３２ｅおよび列電極３４ａ〜３４ｅは、上記各実施例における素子電極３２および３４に対応する。行電極と列電極の間に挟まれた有機ＥＬ素子２０の各々は表示セルとして機能する。フレキシブル基板１０上には、複数の表示ユニット８０が形成されており、未使用の表示ユニットは供給ロール１２に蓄積され、劣化または故障した表示ユニットは回収ロールに蓄積される。
【００６９】
基板ガイド４２および４４は、その長手方向がフレキシブル基板１０の移動方向に対して直交し且つ光取り出し面に対して平行となるように配置される。基板ガイド４２および４４上には、行電極３２ａ〜３２ｅおよび列電極３４ａ〜３４ｅに対応するガイド上電源電極４２ａ〜４２ｅおよび４４ａ〜４４ｅが形成されている。表示ユニット８０が使用位置に位置到来したときに、列電極３２ａ〜３２ｅおよび行電極３４ａ〜３４ｅとガイド上電源電極４２ａ〜４２ｅおよび４４ａ〜４４ｅとがそれぞれ接触するように各電極が配置されている。またフレキシブル基板１０および基板ガイド４２上にはそれぞれ、表示ユニット８０を使用位置に位置決めするための基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６が形成されている。
【００７０】
表示ユニット８０を構成する有機ＥＬ素子の各々は、所謂パッシブマトリクス方式により駆動される。すなわち、行電極３２ａ〜３２ｅおよび列電極３４ａ〜３４ｅを介して表示セルを選択的に発光させることにより、任意の文字、画像および映像を表示する。
【００７１】
図１３は、本実施例に係る制御部６０ｅの構成を示すブロック図である。表示コントローラ９１は、外部から与えられる映像信号を受信すると、表示ユニット８０において当該映像信号に応じた画像を表示すべく制御信号を生成し、これをロウドライバ９２およびカラムドライバ９３に供給する。ロウドライバ９２は、当該制御信号に基づいて行電極３２ａ〜３２ｅに順次所定の電圧を印加していく。この電圧印加期間が行電極３２ａ〜３２ｅの選択期間とされる。カラムドライバ９３は行電極３２ａ〜３２ｅの選択期間に同期して列電極３４ａ〜３４ｅに選択的に駆動電力を供給していく。これにより、表示ユニット８０は入力映像信号に対応した映像を表示する。
【００７２】
尚、表示ユニット８０の交換動作は例えば上記した実施例２の場合と同様とすることができる。すなわち、抵抗センサ６６がガイド上分離電極４６のセグメント間の抵抗値をモニタし、位置検出回路６３は、モニタされた抵抗値が所定値よりも低いことを検出すると表示ユニット８０が使用位置に到来したことを示す位置検出信号を生成する。これにより、表示ユニット８０の位置検出が行われ、表示ユニット８０の交換を自動で行うことが可能となる。このように、本実施例に係る構成によれば、上記実施例１に係る照明装置の効果と同様の効果を表示装置においてももたらすことができる。
【実施例７】
【００７３】
図１４は、本発明の実施例７に係る太陽光発電装置７の構成を示す斜視図である。上記各実施例では、光電変換素子の一種である有機ＥＬ素子を照明光源または表示画素として機能させた。本実施例では光電変換素子として光起電力素子を用い、これを太陽電池として機能させている。すなわち、本実施例に係る太陽光発電装置７において、フレキシブル基板１０上には、受光した光を電力に変換して出力する複数の光起電力素子１００がフレキシブル基板１０の長手方向に配列されている。
【００７４】
太陽光発電装置７の基本構成は、有機ＥＬ素子が光電変換素１００に置き換わる点を除き、実施例１に係る照明装置１と同様である。すなわち、未使用の光起電力素子は供給ロール１２に蓄積され、劣化または故障した使用済みの光起電力素子が回収ロール１４に蓄積される。供給ロール１２および回収ロール１４がモータ５２および５４の駆動力により回転することで、フレキシブル基板１０は供給ロール１２側から回収ロール１４側へ光起電力素子１００の配列方向に沿って基板ガイド４２および４４と接触しながら移動する。フレキシブル基板１０上に形成された複数の光起電力素子１００の各々は、これらが使用位置に位置決めされたときに太陽電池としての機能を発揮する。また、フレキシブル基板１０およびガイド４４にはそれぞれ、光起電力素子１００を使用位置に位置決めするための基板上分離電極３６およびガイド上分離電極４６が形成されている。
【００７５】
図１５は、本実施例に係る光起電力素子１００の構成を例示す断面図である。光起電力素子１００は、フレキシブル基板１０上に陽極１０１、有機半導体層１０８、陰極１０６をこの順で積層することにより構成される。
【００７６】
陽極１０１は、例えばスパッタリング法により厚さ１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの導電性酸化物をフレキシブル基板１０上に成膜した後、エッチングによりパターニングすることで形成される。陽極１０１は素子電極３４に接続するようにパターニングされる。尚、陽極１０１の材料はＡｌなどの金属やＭｇ−Ａｇなどの合金により構成されていてもよい。成膜方法としてはスパッタリングの他、蒸着法やめっき法などを用いることが可能である。パターニングの方法としてはエッチングの他、リフトオフ法やマスク蒸着法などを用いることが可能である。
【００７７】
有機半導体層１０８は例えばホール取り出し層１０２、発電層１０３、電子取出し層１０４、励起子ブロッキング層１０５をこの順で積層することにより構成される。ホール取り出し層１０２は例えば厚さ２０ｎｍ程度の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）により構成され、発電層１０３は例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）およびフラーレン（Ｃ６０）をモル比１：１で混合した厚さ４０ｎｍ程度の混合材料により構成され、電子取り出し層１０４は例えば厚さ３０ｎｍ程度のフラーレン（Ｃ６０）で構成され、励起子ブロッキング層１０５は例えば厚さ１０ｎｍ程度のＢＣＰ（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）で構成される。有機半導体層１０８を構成する各層は例えばマスク蒸着法などにより成膜される。尚、有機半導体層１０８を構成する各層の材料は例示したＣｕＰｃなどの低分子有機半導体に限らず、Ｐ３ＨＴ（poly(3-hexyl thiophene)）などの高分子有機半導体や、フラーレン、カーボンナノチューブなどでもよく、特に限定されない。また、各層の成膜方法としてマスク蒸着法以外にインクジェット法や凸版印刷法などの塗布法を用いてもよい。
【００７８】
陰極１０６は、例えばマスク蒸着法により１００ｎｍ程度のＡｌを成膜することで形成される。陰極１０６は素子電極３２に接続するようにパターニングされる。尚、陰極１０６の材料はＡｌなどの金属やＭｇ−Ａｇなどの合金により構成されていてもよいし、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物により構成されていてもよい。
【００７９】
尚、光起電力素子１００を酸素や水分から保護する目的で、光起電力素子１００の全面を被覆するように有機材料または無機材料からなる封止膜を形成してもよい。また、光起電力素子１００は１つのセルから構成されていてもよいし、互いに直列接続または並列接続された複数のセルに分割されていてもよい。また、上記した例では有機半導体層１０８をホール取り出し層１０２、発電層１０３、電子取出し層１０４、励起子ブロッキング層１０５により構成したが、これらの他に平坦化層や光学バッファー層などの機能層を挿入してもよい。また、有機半導体層１０８を繰り返し積層した所謂タンデム構造としてもよい。この場合、積層した各ユニットは構成や材料が互いに異なっていてもよい。
【００８０】
有機半導体層１０８は光を受けると直流電力を発電する。生成された電力は素子電極３２および３４から取り出され、基板ガイド４２および４４を介して制御部６０ｆに供給される。基板ガイド４２および４４には、光起電力素子１００が使用位置に位置決めされたときに素子電極３２および３４に接触するように配置されたガイド上受電電極４２ｃおよび４４ｃが設けられている。
【００８１】
図１６は、本実施例に係る制御部６０ｆの構成を示すブロック図である。光起電力素子１００において生成された電力は、ガイド上受電電極４２ｃおよび４４ｃにより受電され、配線２０２および２０４を介してインバータ６８に供給される。インバータ６８は光起電力素子１００において生成された直流電力を所望の周波数および電圧の交流電力に変換してこれを出力端子６９に出力する。尚、光起電力素子１００において生成された直流電流を任意の電圧に昇圧または降圧して出力するＤＣ−ＤＣコンバータをインバータ６９の代わりにまたはインバータ６９とともに設けることとしてもよい。
【００８２】
光起電力素子１００の交換動作は例えば上記した実施例２の場合と同様とすることができる。すなわち、抵抗センサ６６がガイド上分離電極４６のセグメント間の抵抗値をモニタし、位置検出回路６３は、モニタされた抵抗値が所定値よりも低いことを検出すると位置検出信号を生成する。これにより、光起電力素子１００の位置検出が行われ、光起電力素子１００の交換を自動で行うことが可能となる。
【００８３】
本実施例に係る太陽光発電装置７は、屋外に設置されることが想定され、主に室内で使用される照明装置と比較して厳しい環境に曝される。このため、劣化や故障の可能性が高まり、交換頻度も高くなると考えられる。本実施例に係る太陽光発電装置によれば、太陽電池として機能する光起電力素子の交換作業の手間を大幅に削減することが可能となる。このように、本実施例に係る構成によれば、上記実施例１に係る照明装置の効果と同様の効果を太陽光発電装置においてももたらすことができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 照明装置
１０ フレキシブル基板
１２ 供給ロール
１４ 回収ロール
１２ａ、１４ａ 回転軸
２０ 有機ＥＬ素子
３２、３４ 素子電極
３６ 基板上分離電極
４２、４４、４８ 基板ガイド
４２ａ、４４ａ ガイド上電源電極
４６ ガイド上分離電極
５２、５４ モータ
６０ 制御部
６３ 位置検出回路
６４ モータ駆動回路
７０ 枠体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の光電変換素子を有するフレキシブル基板と、
前記複数の光電変換素子の配列方向に沿って前記フレキシブル基板を移動せしめ、前記光電変換素子の少なくとも１つを使用位置に位置決めする位置決め手段と、
前記フレキシブル基板が摺動可能に当接され、前記フレキシブル基板の移動をガイドする基板ガイドと、を含み、
前記基板ガイドは、前記使用位置において前記光電変換素子の１つを挟む両側に配置される一対の棒状部材により構成され、
前記光電変換素子は、前記一対の棒状部材を介して駆動電力の供給を受けることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記フレキシブル基板は、前記光電変換素子の各々に接続された素子電極を有し、
前記基板ガイドは、前記駆動電力を出力するガイド上電源電極を有し、
前記光電変換素子は、前記使用位置において前記素子電極と前記ガイド上電源電極との接触によって前記駆動電力の供給を受け、
前記位置決め手段は、前記光電変換素子への前記駆動電力の供給の開始に応じて前記フレキシブル基板の移動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記フレキシブル基板は、前記光電変換素子の各々に接続された素子電極と、前記光電変換素子の各々に付随し且つ前記素子電極から分離された基板上分離電極と、を有し、
前記基板ガイドは、前記駆動電力を出力するガイド上電源電極と、前記ガイド上電源電極から分離されたガイド上分離電極と、を有し、
前記光電変換素子は、前記使用位置において前記素子電極と前記ガイド上電源電極との接触によって前記駆動電力の供給を受け、
前記位置決め手段は、前記基板上分離電極と前記ガイド上分離電極との接触によって生ずる前記ガイド上分離電極の電位状態に応じて前記フレキシブル基板の移動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記基板上分離電極は、付随する光電変換素子毎に異なるパターンを有し、
前記光半導体装置は、前記基板上分離電極と前記ガイド上分離電極との接触によって生ずる前記ガイド上分離電極の電位状態に応じて前記光電変換素子を特定する識別信号を生成する識別手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
【請求項１】
表面に複数の光電変換素子を有するフレキシブル基板と、
前記複数の光電変換素子の配列方向に沿って前記フレキシブル基板を移動せしめ、前記光電変換素子の少なくとも１つを使用位置に位置決めする位置決め手段と、
前記フレキシブル基板が摺動可能に当接され、前記フレキシブル基板の移動をガイドする基板ガイドと、を含み、
前記基板ガイドは、前記使用位置において前記光電変換素子の１つを挟む両側に配置される一対の棒状部材により構成され、
前記光電変換素子は、前記一対の棒状部材を介して駆動電力の供給を受けることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記フレキシブル基板は、前記光電変換素子の各々に接続された素子電極を有し、
前記基板ガイドは、前記駆動電力を出力するガイド上電源電極を有し、
前記光電変換素子は、前記使用位置において前記素子電極と前記ガイド上電源電極との接触によって前記駆動電力の供給を受け、
前記位置決め手段は、前記光電変換素子への前記駆動電力の供給の開始に応じて前記フレキシブル基板の移動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記フレキシブル基板は、前記光電変換素子の各々に接続された素子電極と、前記光電変換素子の各々に付随し且つ前記素子電極から分離された基板上分離電極と、を有し、
前記基板ガイドは、前記駆動電力を出力するガイド上電源電極と、前記ガイド上電源電極から分離されたガイド上分離電極と、を有し、
前記光電変換素子は、前記使用位置において前記素子電極と前記ガイド上電源電極との接触によって前記駆動電力の供給を受け、
前記位置決め手段は、前記基板上分離電極と前記ガイド上分離電極との接触によって生ずる前記ガイド上分離電極の電位状態に応じて前記フレキシブル基板の移動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記基板上分離電極は、付随する光電変換素子毎に異なるパターンを有し、
前記光半導体装置は、前記基板上分離電極と前記ガイド上分離電極との接触によって生ずる前記ガイド上分離電極の電位状態に応じて前記光電変換素子を特定する識別信号を生成する識別手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１６０７０３（Ｐ２０１２−１６０７０３Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６６８９５（Ｐ２０１１−２６６８９５）
【出願日】平成２３年１２月６日（２０１１．１２．６）
【分割の表示】特願２０１１−５４６５０９（Ｐ２０１１−５４６５０９）の分割
【原出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月６日（２０１１．１２．６）
【分割の表示】特願２０１１−５４６５０９（Ｐ２０１１−５４６５０９）の分割
【原出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
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