有機ＥＬ素子、発光装置及び有機ＥＬ素子の製造方法
【課題】様々な形態の三次元発光装置を形成することが可能であり、耐久性が高い有機ＥＬ素子及びかかる有機ＥＬ素子により形成される発光装置を実現する。
【解決手段】有機ＥＬ素子がシート状の発光領域及びシート状の周辺領域を有し、前記発光領域及び前記周辺領域は、前記発光領域の剛性が前記発光領域を囲む周辺領域の剛性よりも高い、という条件を満たす。
【解決手段】有機ＥＬ素子がシート状の発光領域及びシート状の周辺領域を有し、前記発光領域及び前記周辺領域は、前記発光領域の剛性が前記発光領域を囲む周辺領域の剛性よりも高い、という条件を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子及び有機ＥＬ素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬの技術は、照明装置、画像を表示するディスプレイ、光信号を発生する光源等の幅広い利用分野において将来性のある技術として期待され、企業、大学、研究機関等における重要な研究開発テーマになっている。
【０００３】
有機ＥＬ素子が有する大きな特徴の一つは、面状発光体であることで、そのため、点光源のＬＥＤとは異なり、直視しても眩しいということが少ないため、発光部が視野内に見えても、照らされた物体が見づらいということが少ない。次の特徴は、変形可能なことである。したがって、フラットパネルディスプレイの他に、有機ＥＬ素子を曲げることにより、種々の形状の光源や照明装置が可能になる。このような有機ＥＬ素子の特徴的な性能を向上させる技術が次の文献で提案されている。
【０００４】
特許文献１〜３：曲げに対する耐久性を向上した有機ＥＬ素子が提案されている。
【０００５】
特許文献４、５：ディスプレイを複数のセグメントで構成し、各セグメントの間で屈曲させることにより、セグメントが曲げにより劣化することを防止している。セグメントとセグメントとの間は不連続であり、曲げ力を受けたときに、セグメントとセグメントとの間の線上でエッジ状に屈曲する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１１７８１号公報
【特許文献２】特開２００４−２８１０８５号公報
【特許文献３】特開２００６−２４４９４１号公報
【特許文献４】特開平９−３１１７３７号公報
【特許文献５】特開２００７−５１１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
面状の発光領域を有しながら、様々な形状の発光面を形成することを可能にするためには、可撓性であり、且つ、曲げに対する高い耐久性を有する有機ＥＬ素子が望まれる。
【０００８】
しかしながら、このような有機ＥＬ素子は実現されていない。即ち、特許文献１〜３では、曲げに対する耐久性を向上した可撓性の有機ＥＬ素子が提案されているが、有機ＥＬ発光層を有する発光体自体の曲げに対する耐久性には限界があり、曲げに対する十分な耐久性は得られていない。
【０００９】
特許文献４、５では、有機ＥＬ素子を有するセグメント間で屈曲させることにより、有機ＥＬ素子が曲げに対する耐久性の点で不十分な点を補っている。しかしながら、この場合、セグメントとセグメントとの間で起きる屈曲により、セグメント間の電気接続が劣化するという問題がある。本発明は、有機ＥＬ素子の曲げに対する耐久性の問題を解決し、様々な形状の照明装置やディスプレイを実現することを可能にする有機ＥＬ素子、及び発光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】
【００１０】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１１】
１．有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光するシート状の複数の発光領域及び
該発光領域を囲み、前記発光領域間を連結するシート状の周辺領域を備え、
前記発光領域の剛性が前記周辺領域の剛性よりも高いことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【００１２】
２．前記周辺領域の曲げに対する耐久性が前記発光領域の曲げに対する耐久性よりも高いことを特徴とする前記１に記載の有機ＥＬ素子。
【００１３】
３．前記周辺領域は前記電極層を有することを特徴とする前記１又は前記２に記載の有機ＥＬ素子。
【００１４】
４．前記発光領域は、活性放射線により硬化処理された層を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００１５】
５．前記発光領域は、加熱により硬化処理された層を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００１６】
６．前記発光領域は、剛性を増す補強層を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００１７】
７．前記補強層は、ラミネートにより形成されたことを特徴とする前記６に記載の有機ＥＬ素子。
【００１８】
８．前記補強層は、塗布により形成されたことを特徴とする前記６に記載の有機ＥＬ素子。
【００１９】
９．前記補強層は光取り出し機能を有することを特徴とする前記６〜８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００２０】
１０．２層の前記電極層を有し、前記周辺領域において、２層の前記電極層は、前記有機ＥＬ素子により形成されるシートの厚み方向に互いに重ならないように配置されたことを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００２１】
１１．前記１〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子及び棒状部材を備え、
前記棒状部材は、電極を有するとともに、前記電極層に前記電極が接続した状態で、前記棒状部材が前記有機ＥＬ素子を支持することを特徴とする発光装置。
【００２２】
１２．固定部材を有し、前記有機ＥＬ素子が前記固定部材により、前記棒状部材に固定されたことを特徴とする前記１１に記載の発光装置。
【００２３】
１３．前記有機ＥＬ素子は、前記棒状部材を中心として、一方の側に第１の前記発光領域を、他方の側に第２の前記発光領域を有し、第１の前記発光領域と、第２の前記発光領域とは、任意の角度を形成することができることを特徴とする前記１１又は前記１２に記載の発光装置。
【００２４】
１４．三次元体の表面が分割された領域を形成する複数の分割領域を備え、該分割領域は前記発光領域及び前記周辺領域を有することを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００２５】
１５．前記分割領域間を結合する結合手段を有することを特徴とする前記１４に記載の有機ＥＬ素子。
【００２６】
１６．有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光する発光領域及び
該発光領域を囲む周辺領域を備えた有機ＥＬ素子並びに、
前記有機ＥＬ素子が取り付けられる取り付け部を有する連結手段を備えたことを特徴とする発光装置。
【００２７】
１７．前記連結手段は、前記取り付け部を有する複数の連結部材及び該連結部材を回転可能に支持する支持軸を有することを特徴とする前記１６に記載の発光装置。
【００２８】
１８．前記連結手段は、前記有機ＥＬ素子の端部に対向して配置され、前記有機ＥＬ素子で発生した光を取り出す導光部材を有することを特徴とする前記１６又は前記１７に記載の発光装置。
【００２９】
１９．有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光するシート状の複数の発光領域及び
該発光領域を囲み、前記発光領域間を連結するシート状の周辺領域を備えた有機ＥＬ素子を製造する方法において、
前記発光領域の剛性を前記周辺領域の剛性よりも高くする工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明においては、有機ＥＬ発光層を有する発光領域を複数有し、該発光領域間に介在する周辺領域が、屈曲部を形成するとともに、曲げに対して前記発光領域よりも高い耐久性を有する。したがって、様々な形状の発光装置の実現が可能となるとともに、曲げに対して高い耐久性を有する有機ＥＬ発光素子及び発光装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の層構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の層構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の平面図である。
【図９】図８に示される有機ＥＬ素子を用いた発光装置の一例を示す図である。
【図１０】図８に示される有機ＥＬ素子１を用いた発光装置の他の例を示す図である。
【図１１】図１に示される基本構成を有する有機ＥＬ素子１を用いた発光装置の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る発光装置であるキュービック発光装置の例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る発光装置の例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る発光装置の例を示す図である。
【図１５】図１４に示される発光装置の要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に実施の形態に基づいて本発明を説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限られない。
〔有機ＥＬ素子〕
図１は本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の平面図であり、有機ＥＬ素子１は複数の発光領域１００と発光領域１００を囲む周辺領域２００とを有する。
【００３３】
発光領域１００は有機ＥＬ発光層を有し、電気エネルギーにより発光する。周辺領域２００は発光領域１００を囲み、複数の発光領域１００を機械的及び電気的に連結する。
【００３４】
有機ＥＬ素子１は面発光体であるが、素子を曲げることにより、種々の三次元形状の発光体が形成される。即ち、有機ＥＬ素子１が照明装置として使用されるときは、有機ＥＬ素子１に対して曲げ力が作用する。
【００３５】
このような有機ＥＬ素子１に対して作用する曲げに対して、発光領域１００と周辺領域２００とが、次の条件ａを満たすように、有機ＥＬ素子１が形成される。
ａ．剛性：発光領域１００＞周辺領域２００
即ち、発光領域１００が周辺領域２００よりも曲がり難い。なお、曲げ剛性力の測定方法としては、特開平１１−２３４３７に提案された手法を用いることができる。
【００３６】
更に前記発光領域１００及び前記周辺領域２００は、次の条件を満たすことが好ましい。ｂ．曲げに対する耐久性：発光領域１００＜周辺領域２００
なお、曲げに対する耐久性は、例えばＪＩＳＫ５６００−５−１ 塗料一般試験方法−第５部：塗膜の機械的性質−第１節：耐屈曲性（円筒形マンドレル法）などを用いて測定することが出来る。
【００３７】
図１（ａ）示される有機Ｅ素子１の線Ｌ−Ｌの部分に曲げ力が作用した場合の断面図である図１（ｂ）に示されるように、有機ＥＬ素子１に対して曲げ力が作用したときに、周辺領域２００が大きく曲がり、発光領域１００の屈曲度は低い。
【００３８】
発光領域１００は有機ＥＬ発光層を有し、均一光の発光や画像の表示を行うので、発光領域１００では微細な傷が生ずることも許されない。したがって、発光領域１００の曲げに対する耐久性は大きくない。
【００３９】
周辺領域２００は可撓性の支持層と電極層等とで構成されており、その機能は発光領域１００と発光領域１００との間を機械的及び電気的に連結するものである。このため、周辺領域２００の傷に対する許容度が大きく、曲げに対する耐久性が高い。例えば、図１（ｂ）のように、大きく屈曲した場合にも、周辺領域２００の性能が低下することはない。また、周辺領域２００はある程度の面積を有する。したがって、図１（ｂ）に示されるように、周辺領域２００はエッジ状に屈曲するのではなく湾曲する。このような湾曲により、屈曲時に起こる劣化の程度は低く、曲げに対する耐久性は更に高いものとなる。
【００４０】
曲げに対する耐久性は、シートに対して、その両端部が所定の角度となるように曲げ力を作用させる曲げを繰り返した場合に、シートが所定の性能を発揮することができなくなる曲げの繰り返し回数で表される。
【００４１】
発光領域１００では、発光むらが生じた段階で発光領域の性能を発揮できないので、その段階における曲げ回数が耐久性となる。
【００４２】
周辺領域では、電気接続の不良やシートの切断など、連結部としての機能がなくなった段階における曲げ回数が耐久性となる。
【００４３】
図２に示すように、有機ＥＬ素子１では、支持層１０上に電極層１１（陽極）が形成され、電極層１１上に有機ＥＬ発光層１２が形成され、有機ＥＬ発光層１２上に電極層１３（陰極）が形成される。１４は表面を形成する保護層である。
【００４４】
なお、電極層１１と有機ＥＬ発光層１２との間には、正孔輸送層、正孔阻止層が形成され、有機ＥＬ発光層１２と電極層１３との間には、電子輸送層が形成されるものもある。
【００４５】
発光装置としては片面発光タイプ又は両面発光タイプである。
【００４６】
片面発光タイプでは、支持層１０及び電極層１１が透明に形成されるか、又は、電極層１３及び保護層１４のいずれか一つが不透明に形成される。
【００４７】
両面発光タイプでは、支持層１０、電極層１１、１３及び保護層１４が透明に形成される。
【００４８】
有機ＥＬ発光層１２は電極層１１、１３間に電圧が印加され、電流が流れたときに発光する。
【００４９】
電極層１１、１３間に印加される電圧は数Ｖ〜十数Ｖであり、低電圧、低電流、且つ、高電力効率で有機ＥＬ発光層１２が発光する。
【００５０】
なお、印加電圧、電流を変えることにより発光色を変えることができる。
【００５１】
周辺領域２００には電極層が設けられている部分と電極層がない部分とがある。図２（ｂ）は電極層が設けられている周辺領域２００の部分の層構成を示す。図示のように、電極層が設けられている部分は、支持層１０、電極層（１１又は１３）及び保護層１４からなる。図２（ｂ）における電極層（１１又は１３）は、図２（ａ）における電極層１１、１３が延長されたものである。電極層がない部分は図２（ｃ）に示されるように、支持層１０及び保護層１４からなる。なお、周辺領域２００には、有機ＥＬ発光層があってもよい。周辺領域２００に有機ＥＬ発光層がある構成であっても、周辺領域２００における光は利用されないので、この領域における発光不良は周辺領域２００の耐久性を低下させることにはならない。
【００５２】
支持層１０を形成する材料には、可撓性樹脂フィルムが用いられる。特に、透明樹脂フィルムが用いられ、このような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（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【００５３】
〔有機ＥＬ素子の製造〕
図１に示される有機ＥＬ素子１は前記のように次の条件を満たす性質を有する。
ａ．剛性：発光領域１００＞周辺領域２００
ｂ．曲げに対する耐久性：発光領域１００＜周辺領域２００
前記ａ、ｂの条件を満たす有機ＥＬ素子は次の方法により製造される。
【００５４】
＜活性放射線硬化＞
図３に示されるように、有機ＥＬ素子１の素材を、マスク２を介して紫外線、可視光線等の活性放射線ＬＢで照射することにより、発光領域１００の剛性が高められる。
【００５５】
有機ＥＬ素子１の素材は、図２における保護層１４が紫外線硬化樹脂又は光硬化樹脂を塗布することにより形成される。活性放射線ＬＢの照射により、発光領域１００の部分の保護層１４が硬化し、発光領域１００の剛性が高くなる。その結果、有機ＥＬ素子１に曲げ力が作用したときに、図１（ｂ）に示されるように、周辺領域２００の部分が大きく屈曲する。
【００５６】
紫外線硬化を行う場合では、図３に示されるようにマスク２を用いた紫外線照射が行われるが、光硬化を行う場合には、レーザを用いた光照射を行うことが好ましい。
【００５７】
即ち、発光領域１００のパターン照射する方法として、レーザビームによる走査露光が行われる。
【００５８】
＜熱硬化＞
保護層１４を熱硬化性樹脂の塗布により形成し、図４に示されるように、有機ＥＬ素子１の素材を、加熱板３を用いて、パターン加熱することにより、曲げに対する剛性を増した発光領域１００が形成される。
【００５９】
＜ラミネート＞
図５は、ラミネートにより、発光領域１００、周辺領域２００に対する前記ａ．ｂ．の２条件を満たす有機ＥＬ素子を作成する例を示す。
【００６０】
図２に示される層構造の有機ＥＬ素子の素材１ａに対して、剛性を増す補強フィルム４が貼着される。図５に示されるラミネートにより作成された有機ＥＬ素子１は図６に示される層構造を有する。図６（ａ）に示されるように、発光領域１００は保護層１４の上に補強層１５を有するが、周辺領域２００には補強層１５がない。
【００６１】
なお、図６（ｂ）に示される例では、周辺領域２００には有機ＥＬ発光層１２がない。しかしながら、周辺領域２００には、有機ＥＬ発光層があってもよい。周辺領域２００に有機ＥＬ発光層１２がある層構成において、周辺領域２００における有機ＥＬ発光層が曲げ作用により損傷を受けた場合でも、発光性能が影響を受けることはない。即ち、周辺領域２００に有機ＥＬ発光層がある層構成でも、周辺領域２００の曲げに対する耐久性を低下させることはない。
【００６２】
補強フィルム４としては、支持層１０を構成することができる材料として挙げた前記の材料を用いることができる。
【００６３】
また、補強フィルムにおいて、光取り出しのような光学的な機能を担ってもよい。これにより発光効率をより高めることができる。
【００６４】
光取り出し機能は周知のように、フィルム内の光がフィルム表面で全反射するのを防ぐことにより、発光層で発生した光に対するフィルム表面から出射する光の割合を高める機能であり、表面に凹凸を設けるなどの手段がある。
【００６５】
＜塗布＞
図７は、塗布により発光領域１００、周辺領域２００に対する前記ａ。ｂの２条件を満たす有機ＥＬ素子１を作成する例を示す。
【００６６】
図５において、５はマスク、６は塗布ローラである。マスク５を用いたパターン塗布により、有機ＥＬ素材１ａに補強層を設けることにより、曲げに対する剛性を増した発光領域１００を有する有機ＥＬ素子１が作成される。
【００６７】
これの塗布においても、光取り出し機能を担っても良い。たとえば、塗布ローラー６に凹凸のパターンを形成することで、塗布された面に凹凸を形成することが可能である。これにより発光効率をより高めることができる。
【００６８】
〔曲げに対する耐久性を増した有機ＥＬ素子の例〕
図８は前記の条件ａ、ｂを満たした有機ＥＬ素子の例を示す。
【００６９】
発光領域１００は図２（ａ）に示した層構造を有する。
【００７０】
周辺領域２００は図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した層構造を有する。
【００７１】
周辺領域２００における電極層１１と電極層１３とは、有機ＥＬ素子１が形成するシートの厚み方向に重ならないように配置される。図８に示されるように、電極層１１と電極層１３とが前記シートの厚み方向に重ならない配置となっているので、周辺領域２００の部分が曲げにより、損傷を受けた場合でも電極層１１と電極層１３との間に、短絡が生ずることはない。
【００７２】
図９は図８に示される有機ＥＬ素子を用いた発光装置の一例を示す。
【００７３】
図９（ａ）は有機ＥＬ素子１の表面、即ち、発光面側を、図９（ｂ）は有機ＥＬ素子１の裏面側を、図９（ｃ）は有機ＥＬ素子を周辺領域２００において、約９０°曲げて形成した発光装置１１０の裏面側をそれぞれ示す。
【００７４】
周辺領域２００には、電極層１１、１３が露出して形成される。有機ＥＬ素子１を支持する絶縁体の棒状部材７には、良導体により構成された電極７ａ及び７ｂが互いに絶縁されて形成されている。
【００７５】
有機ＥＬ素子１を棒状部材７に約９０°の角度で巻くことにより、電極層１１が電極７ａに、電極層１３が電極７ｂにそれぞれ接続され、直角に交叉する発光面を有する発光装置１１０が形成される。
【００７６】
図９に示される発光装置１１０を２個組み合わせることにより、四角柱状の発光装置を形成することができる。
【００７７】
なお、図９では、片面発光タイプの有機ＥＬ素子が示されており、発光領域の表面、即ち発光面側が斜線で示され、発光領域の裏面は、白地で示されている。図示のように電極層１１、１３は周辺領域２００の裏面側に露出しており、露出部分が電極７ａ、７ｂに接触して電力を取り出す回路が形成される。図９（ｃ）に示される発光装置１１０では、図示しないが、約２７０°開いた有機ＥＬ素子１の外側面が発光面となる。
【００７８】
図１０は図８に示される有機ＥＬ素子１を用いた発光装置の他の例を示す。
【００７９】
有機ＥＬ素子１は周辺領域２００において、棒状部材７に固定される。即ち、図１０（ａ）に示すように、断面が半円弧状の固定部材８により、有機ＥＬ素子１は、棒状部材７と固定部材８とにより挟持されて棒状部材７に固定される。固定部材８は有機ＥＬ素子１を棒状部材７に固定するとともに、電極層１１、１３３を確実に棒状部材７の電極７ａ、７ｂに接続させることが出来るため、繰り返しの曲げに対しても確実に電力を伝達できる。図１０（ｂ）は発光装置を１１０を組み立てる前の状態を示す斜視図である。図示のように、有機ＥＬ素子１の電極層１１、１３が電極７ａ、７ｂにそれぞれ接触するように、有機ＥＬ素子１と棒状部材７とが接合される。そして、図７（ｂ）の下方から固定部材８を結合することにより、図７（ａ）の発光装置１１０が形成される。図１０の例では、斜線で示す発光面の側に、電極層１１、１３が露出して形成され、これら電極が棒状部材７の電極７ａ、７ｂにそれぞれ接続される。
【００８０】
例えば、図１０（ｃ）に示されるように、棒状部材７を中心として、有機ＥＬ素子１を曲げることにより、第１の発光領域１００−１と第２の発光領域１００−２とが任意の角度に開いた発光装置１１０が形成される。
【００８１】
図９、１０で示したように棒状の部材を置くことで、有機ＥＬに曲げばかりでなく、よじる（ねじる）方向での力が加わったときにも、発光部の形状を保ち、安定した発光が得られ、なおかつ屈曲面の耐久性も維持することができる。さらに電極を設けることで、耐久性を下げることなく電力のロスを防ぐことができる。
【００８２】
図９，１０に示す発光装置１１０の棒状部材７として、電極７ａ、７ｂの延長部を棒状部材７の長手方向に貫通させたものとすることも可能である。この構成では、棒状部材７の端部から電力を供給することが可能となる。これにより、発光装置１１０の補強機能と給電機能とを棒状部材７に持たせることが可能となり、部品点数を減らすことが可能となる。また、有機ＥＬ素子の交換や位置の変更、向きの変更が容易にできるようになる。
【００８３】
さらに、電極層１１、１３の位置や大きさを標準化することが望ましい。この標準化により有機ＥＬ素子などの部品の交換が自由に行えるようになる。
【００８４】
図１１は、図１に示される基本構成を有する有機ＥＬ素子１を用いた発光装置の一例を示す。
【００８５】
図１１の有機ＥＬ素子１は、半球の表面を４分割した４個の分割領域３００とこれら分割領域３００を連結し、外部電源と接続する接続部４００とで構成される。
【００８６】
分割領域３００は図示のように、それぞれ複数の発光領域１００とこれら発光領域１００を囲む周辺領域２００を有する。分割領域３００は更に、結合手段を有する。該結合手段は、複数の連結突起３０１及び孔３０２からなる。また、接続部４００は、電極４０１、４０２、連結突起４０３、孔４０４及び駆動回路４０５を有する。
【００８７】
電極４０１、４０２は非発光部に幅広に設定できるため、各発光部に安定して電力を供給することが出来る。連結突起４０３は、電源線のみならず、発光の制御のための信号線を含むことができる。また、有機ＥＬ素子を支持する部材としての機能を含むことができる。また、電源の電圧や電流などの仕様が異なる有機ＥＬ素子が今後販売されることが予想できるが、この連結突起の形状を電源の仕様に応じて異ならせることによって、間違った電源を供給して有機ＥＬ素子が点灯しない、あるいは破壊されるなどのトラブルを防ぐことが望ましい。駆動回路４０５は、供給電源を、発光に適する電圧または電流に変換する機能、過電流が流れたときにシャットダウンする機能、また、制御信号により、発光部の輝度や色を制御する機能、図示しない照度センサの信号を電源供給元に送信する機能などを兼ね備えていることが望ましい。また、有機ＥＬの温度センサを持ち、その温度を発光の制御の参考に用いることが出来ることが望ましい。
【００８８】
さらに、複数の有機ＥＬを個別に制御することが出来るよう、固有のＩＤを持ち、それを送信できることが望ましい。前記ＩＤは、たとえばＩＰｖ６のアドレスを出荷時に付与するなどの方法で設定することが出来る。
【００８９】
以上のような機能を駆動回路４０５に持たせることにより、安全に、エネルギーの無駄なく、必要な場所に必要な明るさだけを供給することが可能となり、省エネルギーとなる。
【００９０】
接続部４００を円形に屈曲させ、連結突起４０３を孔４０４に挿入する。また、分割領域の連結突起３０１を対応する孔３０２に挿入する。このような組み立てにより、図１１（ｂ）に示される半球状の発光装置１１０が作成される。
【００９１】
図１１（ａ）から図１１（ｂ）に示す形状にするために、有機ＥＬ素子１を屈曲させる工程において、発光領域１００及び周辺領域２００がともに屈曲するが、周辺領域２００がより大きく屈曲するので、発光領域１００が屈曲により損傷を受けることはない。
【００９２】
連結突起４０３は接続部４００の他側を連結するとともに、発光装置１１０を外部電源に接続する端子を有する。また、これを２つ組み合わせて、全球型の照明を作ることも出来る。このように、従来は半球状または全球状の樹脂またはガラスの成形品の内部に白熱電球を配置するなどでしか実現できなかった、半球状または全球状の照明装置を、極めて軽量な面発光部材を用いて形成できるため、耐久性、剛性の高い支持部材を用いる必要がなくなり、装置の設置が容易となり、しかも省エネルギーの照明が得られる。
【００９３】
図１２はキュービック発光装置及びこれを形成する有機ＥＬ素子の例を示す。
【００９４】
キュービックを形成する６個の面が発光領域１００により形成される。図１２（ａ）に示されるように、６個の発光領域１００は周辺領域２００により連結され、各面を構成する周辺領域２００には結合手段としての連結突起３０１及び孔３０２が設けられている。
【００９５】
連結突起３０１と対応する孔３０２とを連結することにより、図１２（ｂ）に示されるキュービック発光装置１１０が形成される。
【００９６】
キュービック発光装置１１０は図示のように、支持部材９により壁等に据え付けられる。
【００９７】
従来のアンビエント照明は、天井の高い位置に高出力の光源を配置し、わざわざ遠いところから机などを照らしていたために、無駄に使われていた光束が多かった。また従来光源が割れたりやけどすることがあり、ガラスや金属で構成されていたため、重かった。しかし、以上に示したように、四角柱状、半球状、全球状、およびキュービック型の発光装置は主に樹脂で構成され、安全で軽量のため、人のすぐ近くに配置できる。しかも、面状発光体であることで、点光源のＬＥＤとは異なり、直視しても眩しいということが少ないため、発光部が視野内に見えても、照らされた物体が見づらいということが少ない。そのため、机のすぐ上に配置することで、光を有効に利用出来るため省エネとなる。もちろん、以上に示す立体形状に限られるものではなく、発光面の形状を適宜組み合わせて設計することにより、様々な立体物の形状を得ることができる。
【００９８】
図１３は、前記の条件ｂ．曲げに対する耐久性：発光領域１００＜周辺領域２００、を満たした発光装置の例を示す。
【００９９】
図１３の有機ＥＬ素子１は、図１に示された発光領域１００及び周辺領域２００に加えて、連結手段５００を有する。
【０１００】
連結手段５００は、有機ＥＬ素子１を受け入れる取り付け部としての２個の差し込み孔５０１を有する。差し込み孔５０１に有機ＥＬ素子１を差し込むことにより、直角に交叉する発光面を有する発光装置１１０が形成される。連結手段５００は外部電源を接続する端子５０２を有する。
【０１０１】
図１３の例では、連結手段５００が剛体からなっている。したがって、連結手段５００は曲げに対して、極めて高い耐久性を有する。
【０１０２】
図１４は、前記の条件ｂを蝶番機構により満たした発光装置１１０の例を示す。
【０１０３】
図１４では、周辺領域を形成する連結手段５００が、支持軸５０５に回転自在に取り付けられた２個の連結部材５０３により形成される。
【０１０４】
２個の連結部材５０３が挟む角度は任意であり、任意の角度で交叉する発光面を有する発光装置１１０が形成される。
【０１０５】
各連結部材５０３には、導光部材５０４が設けられており、導光部材５０４は透明樹脂で構成され。
【０１０６】
発光領域１００で発生した光は、発光領域１００の有機ＥＬ素子１の板面である発光面から放射されるが、図１５に示される有機ＥＬ素子１の端面１ｂからも放射される。
【０１０７】
有機ＥＬ素子１は前記に説明したように樹脂かなる支持層１０を有する。有機ＥＬ発光層１２で発生した光は、有機ＥＬ素子１の発光面からのみでなく、有機ＥＬ素子１の端面１ｂからも放射される。しかも、支持層１０の屈折率が空気よりも高く、光が表面で全反射するために、有機ＥＬ素子１の端面から放射される光の強度は、光取り出しの機能を発光面に付加してもなお、発光領域１００の発光面からの光よりも高い。
【０１０８】
図１５に示されるように、有機ＥＬ素子１の端部１ｂに導光部材５０４を対向して配置することにより、高い強度の光を有機ＥＬ素子１から取り出すことが可能となり、有機ＥＬ素子１の出力を高い効率で利用することが可能となる。
【０１０９】
以上説明したように、本発明により耐久性が向上した様々な立体形状を持つ発光装置を簡便に実現することが可能となる。本発明に係る発光装置は、従来の発光装置の置き換えにとどまらず、発光効率が高く、細かな制御が行えるため、安全で軽量であり、面状発光体のため、直視しても眩しいと言うことがない。したがって、人の身近に設置しても安全であり、かつまた、発光体の交換や位置、向きの変更等も安全にできる。これにより、光が有効に利用されるようになる。これらの利点は、従来のアンビエント照明では達成できなかったような発光装置の省エネルギー化や用途拡大を可能にするものである。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 有機ＥＬ素子
１０ 支持層
１１、１３ 電極層
１２ 有機ＥＬ発光層
１４ 保護層
１５ 補強層
１００ 発光領域
１１０ 発光装置
２００ 周辺領域
３００ 分割領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子及び有機ＥＬ素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬの技術は、照明装置、画像を表示するディスプレイ、光信号を発生する光源等の幅広い利用分野において将来性のある技術として期待され、企業、大学、研究機関等における重要な研究開発テーマになっている。
【０００３】
有機ＥＬ素子が有する大きな特徴の一つは、面状発光体であることで、そのため、点光源のＬＥＤとは異なり、直視しても眩しいということが少ないため、発光部が視野内に見えても、照らされた物体が見づらいということが少ない。次の特徴は、変形可能なことである。したがって、フラットパネルディスプレイの他に、有機ＥＬ素子を曲げることにより、種々の形状の光源や照明装置が可能になる。このような有機ＥＬ素子の特徴的な性能を向上させる技術が次の文献で提案されている。
【０００４】
特許文献１〜３：曲げに対する耐久性を向上した有機ＥＬ素子が提案されている。
【０００５】
特許文献４、５：ディスプレイを複数のセグメントで構成し、各セグメントの間で屈曲させることにより、セグメントが曲げにより劣化することを防止している。セグメントとセグメントとの間は不連続であり、曲げ力を受けたときに、セグメントとセグメントとの間の線上でエッジ状に屈曲する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１１７８１号公報
【特許文献２】特開２００４−２８１０８５号公報
【特許文献３】特開２００６−２４４９４１号公報
【特許文献４】特開平９−３１１７３７号公報
【特許文献５】特開２００７−５１１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
面状の発光領域を有しながら、様々な形状の発光面を形成することを可能にするためには、可撓性であり、且つ、曲げに対する高い耐久性を有する有機ＥＬ素子が望まれる。
【０００８】
しかしながら、このような有機ＥＬ素子は実現されていない。即ち、特許文献１〜３では、曲げに対する耐久性を向上した可撓性の有機ＥＬ素子が提案されているが、有機ＥＬ発光層を有する発光体自体の曲げに対する耐久性には限界があり、曲げに対する十分な耐久性は得られていない。
【０００９】
特許文献４、５では、有機ＥＬ素子を有するセグメント間で屈曲させることにより、有機ＥＬ素子が曲げに対する耐久性の点で不十分な点を補っている。しかしながら、この場合、セグメントとセグメントとの間で起きる屈曲により、セグメント間の電気接続が劣化するという問題がある。本発明は、有機ＥＬ素子の曲げに対する耐久性の問題を解決し、様々な形状の照明装置やディスプレイを実現することを可能にする有機ＥＬ素子、及び発光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】
【００１０】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１１】
１．有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光するシート状の複数の発光領域及び
該発光領域を囲み、前記発光領域間を連結するシート状の周辺領域を備え、
前記発光領域の剛性が前記周辺領域の剛性よりも高いことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【００１２】
２．前記周辺領域の曲げに対する耐久性が前記発光領域の曲げに対する耐久性よりも高いことを特徴とする前記１に記載の有機ＥＬ素子。
【００１３】
３．前記周辺領域は前記電極層を有することを特徴とする前記１又は前記２に記載の有機ＥＬ素子。
【００１４】
４．前記発光領域は、活性放射線により硬化処理された層を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００１５】
５．前記発光領域は、加熱により硬化処理された層を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００１６】
６．前記発光領域は、剛性を増す補強層を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００１７】
７．前記補強層は、ラミネートにより形成されたことを特徴とする前記６に記載の有機ＥＬ素子。
【００１８】
８．前記補強層は、塗布により形成されたことを特徴とする前記６に記載の有機ＥＬ素子。
【００１９】
９．前記補強層は光取り出し機能を有することを特徴とする前記６〜８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００２０】
１０．２層の前記電極層を有し、前記周辺領域において、２層の前記電極層は、前記有機ＥＬ素子により形成されるシートの厚み方向に互いに重ならないように配置されたことを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００２１】
１１．前記１〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子及び棒状部材を備え、
前記棒状部材は、電極を有するとともに、前記電極層に前記電極が接続した状態で、前記棒状部材が前記有機ＥＬ素子を支持することを特徴とする発光装置。
【００２２】
１２．固定部材を有し、前記有機ＥＬ素子が前記固定部材により、前記棒状部材に固定されたことを特徴とする前記１１に記載の発光装置。
【００２３】
１３．前記有機ＥＬ素子は、前記棒状部材を中心として、一方の側に第１の前記発光領域を、他方の側に第２の前記発光領域を有し、第１の前記発光領域と、第２の前記発光領域とは、任意の角度を形成することができることを特徴とする前記１１又は前記１２に記載の発光装置。
【００２４】
１４．三次元体の表面が分割された領域を形成する複数の分割領域を備え、該分割領域は前記発光領域及び前記周辺領域を有することを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【００２５】
１５．前記分割領域間を結合する結合手段を有することを特徴とする前記１４に記載の有機ＥＬ素子。
【００２６】
１６．有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光する発光領域及び
該発光領域を囲む周辺領域を備えた有機ＥＬ素子並びに、
前記有機ＥＬ素子が取り付けられる取り付け部を有する連結手段を備えたことを特徴とする発光装置。
【００２７】
１７．前記連結手段は、前記取り付け部を有する複数の連結部材及び該連結部材を回転可能に支持する支持軸を有することを特徴とする前記１６に記載の発光装置。
【００２８】
１８．前記連結手段は、前記有機ＥＬ素子の端部に対向して配置され、前記有機ＥＬ素子で発生した光を取り出す導光部材を有することを特徴とする前記１６又は前記１７に記載の発光装置。
【００２９】
１９．有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光するシート状の複数の発光領域及び
該発光領域を囲み、前記発光領域間を連結するシート状の周辺領域を備えた有機ＥＬ素子を製造する方法において、
前記発光領域の剛性を前記周辺領域の剛性よりも高くする工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明においては、有機ＥＬ発光層を有する発光領域を複数有し、該発光領域間に介在する周辺領域が、屈曲部を形成するとともに、曲げに対して前記発光領域よりも高い耐久性を有する。したがって、様々な形状の発光装置の実現が可能となるとともに、曲げに対して高い耐久性を有する有機ＥＬ発光素子及び発光装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の層構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の層構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の平面図である。
【図９】図８に示される有機ＥＬ素子を用いた発光装置の一例を示す図である。
【図１０】図８に示される有機ＥＬ素子１を用いた発光装置の他の例を示す図である。
【図１１】図１に示される基本構成を有する有機ＥＬ素子１を用いた発光装置の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る発光装置であるキュービック発光装置の例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る発光装置の例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る発光装置の例を示す図である。
【図１５】図１４に示される発光装置の要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に実施の形態に基づいて本発明を説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限られない。
〔有機ＥＬ素子〕
図１は本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の平面図であり、有機ＥＬ素子１は複数の発光領域１００と発光領域１００を囲む周辺領域２００とを有する。
【００３３】
発光領域１００は有機ＥＬ発光層を有し、電気エネルギーにより発光する。周辺領域２００は発光領域１００を囲み、複数の発光領域１００を機械的及び電気的に連結する。
【００３４】
有機ＥＬ素子１は面発光体であるが、素子を曲げることにより、種々の三次元形状の発光体が形成される。即ち、有機ＥＬ素子１が照明装置として使用されるときは、有機ＥＬ素子１に対して曲げ力が作用する。
【００３５】
このような有機ＥＬ素子１に対して作用する曲げに対して、発光領域１００と周辺領域２００とが、次の条件ａを満たすように、有機ＥＬ素子１が形成される。
ａ．剛性：発光領域１００＞周辺領域２００
即ち、発光領域１００が周辺領域２００よりも曲がり難い。なお、曲げ剛性力の測定方法としては、特開平１１−２３４３７に提案された手法を用いることができる。
【００３６】
更に前記発光領域１００及び前記周辺領域２００は、次の条件を満たすことが好ましい。ｂ．曲げに対する耐久性：発光領域１００＜周辺領域２００
なお、曲げに対する耐久性は、例えばＪＩＳＫ５６００−５−１ 塗料一般試験方法−第５部：塗膜の機械的性質−第１節：耐屈曲性（円筒形マンドレル法）などを用いて測定することが出来る。
【００３７】
図１（ａ）示される有機Ｅ素子１の線Ｌ−Ｌの部分に曲げ力が作用した場合の断面図である図１（ｂ）に示されるように、有機ＥＬ素子１に対して曲げ力が作用したときに、周辺領域２００が大きく曲がり、発光領域１００の屈曲度は低い。
【００３８】
発光領域１００は有機ＥＬ発光層を有し、均一光の発光や画像の表示を行うので、発光領域１００では微細な傷が生ずることも許されない。したがって、発光領域１００の曲げに対する耐久性は大きくない。
【００３９】
周辺領域２００は可撓性の支持層と電極層等とで構成されており、その機能は発光領域１００と発光領域１００との間を機械的及び電気的に連結するものである。このため、周辺領域２００の傷に対する許容度が大きく、曲げに対する耐久性が高い。例えば、図１（ｂ）のように、大きく屈曲した場合にも、周辺領域２００の性能が低下することはない。また、周辺領域２００はある程度の面積を有する。したがって、図１（ｂ）に示されるように、周辺領域２００はエッジ状に屈曲するのではなく湾曲する。このような湾曲により、屈曲時に起こる劣化の程度は低く、曲げに対する耐久性は更に高いものとなる。
【００４０】
曲げに対する耐久性は、シートに対して、その両端部が所定の角度となるように曲げ力を作用させる曲げを繰り返した場合に、シートが所定の性能を発揮することができなくなる曲げの繰り返し回数で表される。
【００４１】
発光領域１００では、発光むらが生じた段階で発光領域の性能を発揮できないので、その段階における曲げ回数が耐久性となる。
【００４２】
周辺領域では、電気接続の不良やシートの切断など、連結部としての機能がなくなった段階における曲げ回数が耐久性となる。
【００４３】
図２に示すように、有機ＥＬ素子１では、支持層１０上に電極層１１（陽極）が形成され、電極層１１上に有機ＥＬ発光層１２が形成され、有機ＥＬ発光層１２上に電極層１３（陰極）が形成される。１４は表面を形成する保護層である。
【００４４】
なお、電極層１１と有機ＥＬ発光層１２との間には、正孔輸送層、正孔阻止層が形成され、有機ＥＬ発光層１２と電極層１３との間には、電子輸送層が形成されるものもある。
【００４５】
発光装置としては片面発光タイプ又は両面発光タイプである。
【００４６】
片面発光タイプでは、支持層１０及び電極層１１が透明に形成されるか、又は、電極層１３及び保護層１４のいずれか一つが不透明に形成される。
【００４７】
両面発光タイプでは、支持層１０、電極層１１、１３及び保護層１４が透明に形成される。
【００４８】
有機ＥＬ発光層１２は電極層１１、１３間に電圧が印加され、電流が流れたときに発光する。
【００４９】
電極層１１、１３間に印加される電圧は数Ｖ〜十数Ｖであり、低電圧、低電流、且つ、高電力効率で有機ＥＬ発光層１２が発光する。
【００５０】
なお、印加電圧、電流を変えることにより発光色を変えることができる。
【００５１】
周辺領域２００には電極層が設けられている部分と電極層がない部分とがある。図２（ｂ）は電極層が設けられている周辺領域２００の部分の層構成を示す。図示のように、電極層が設けられている部分は、支持層１０、電極層（１１又は１３）及び保護層１４からなる。図２（ｂ）における電極層（１１又は１３）は、図２（ａ）における電極層１１、１３が延長されたものである。電極層がない部分は図２（ｃ）に示されるように、支持層１０及び保護層１４からなる。なお、周辺領域２００には、有機ＥＬ発光層があってもよい。周辺領域２００に有機ＥＬ発光層がある構成であっても、周辺領域２００における光は利用されないので、この領域における発光不良は周辺領域２００の耐久性を低下させることにはならない。
【００５２】
支持層１０を形成する材料には、可撓性樹脂フィルムが用いられる。特に、透明樹脂フィルムが用いられ、このような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（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【００５３】
〔有機ＥＬ素子の製造〕
図１に示される有機ＥＬ素子１は前記のように次の条件を満たす性質を有する。
ａ．剛性：発光領域１００＞周辺領域２００
ｂ．曲げに対する耐久性：発光領域１００＜周辺領域２００
前記ａ、ｂの条件を満たす有機ＥＬ素子は次の方法により製造される。
【００５４】
＜活性放射線硬化＞
図３に示されるように、有機ＥＬ素子１の素材を、マスク２を介して紫外線、可視光線等の活性放射線ＬＢで照射することにより、発光領域１００の剛性が高められる。
【００５５】
有機ＥＬ素子１の素材は、図２における保護層１４が紫外線硬化樹脂又は光硬化樹脂を塗布することにより形成される。活性放射線ＬＢの照射により、発光領域１００の部分の保護層１４が硬化し、発光領域１００の剛性が高くなる。その結果、有機ＥＬ素子１に曲げ力が作用したときに、図１（ｂ）に示されるように、周辺領域２００の部分が大きく屈曲する。
【００５６】
紫外線硬化を行う場合では、図３に示されるようにマスク２を用いた紫外線照射が行われるが、光硬化を行う場合には、レーザを用いた光照射を行うことが好ましい。
【００５７】
即ち、発光領域１００のパターン照射する方法として、レーザビームによる走査露光が行われる。
【００５８】
＜熱硬化＞
保護層１４を熱硬化性樹脂の塗布により形成し、図４に示されるように、有機ＥＬ素子１の素材を、加熱板３を用いて、パターン加熱することにより、曲げに対する剛性を増した発光領域１００が形成される。
【００５９】
＜ラミネート＞
図５は、ラミネートにより、発光領域１００、周辺領域２００に対する前記ａ．ｂ．の２条件を満たす有機ＥＬ素子を作成する例を示す。
【００６０】
図２に示される層構造の有機ＥＬ素子の素材１ａに対して、剛性を増す補強フィルム４が貼着される。図５に示されるラミネートにより作成された有機ＥＬ素子１は図６に示される層構造を有する。図６（ａ）に示されるように、発光領域１００は保護層１４の上に補強層１５を有するが、周辺領域２００には補強層１５がない。
【００６１】
なお、図６（ｂ）に示される例では、周辺領域２００には有機ＥＬ発光層１２がない。しかしながら、周辺領域２００には、有機ＥＬ発光層があってもよい。周辺領域２００に有機ＥＬ発光層１２がある層構成において、周辺領域２００における有機ＥＬ発光層が曲げ作用により損傷を受けた場合でも、発光性能が影響を受けることはない。即ち、周辺領域２００に有機ＥＬ発光層がある層構成でも、周辺領域２００の曲げに対する耐久性を低下させることはない。
【００６２】
補強フィルム４としては、支持層１０を構成することができる材料として挙げた前記の材料を用いることができる。
【００６３】
また、補強フィルムにおいて、光取り出しのような光学的な機能を担ってもよい。これにより発光効率をより高めることができる。
【００６４】
光取り出し機能は周知のように、フィルム内の光がフィルム表面で全反射するのを防ぐことにより、発光層で発生した光に対するフィルム表面から出射する光の割合を高める機能であり、表面に凹凸を設けるなどの手段がある。
【００６５】
＜塗布＞
図７は、塗布により発光領域１００、周辺領域２００に対する前記ａ。ｂの２条件を満たす有機ＥＬ素子１を作成する例を示す。
【００６６】
図５において、５はマスク、６は塗布ローラである。マスク５を用いたパターン塗布により、有機ＥＬ素材１ａに補強層を設けることにより、曲げに対する剛性を増した発光領域１００を有する有機ＥＬ素子１が作成される。
【００６７】
これの塗布においても、光取り出し機能を担っても良い。たとえば、塗布ローラー６に凹凸のパターンを形成することで、塗布された面に凹凸を形成することが可能である。これにより発光効率をより高めることができる。
【００６８】
〔曲げに対する耐久性を増した有機ＥＬ素子の例〕
図８は前記の条件ａ、ｂを満たした有機ＥＬ素子の例を示す。
【００６９】
発光領域１００は図２（ａ）に示した層構造を有する。
【００７０】
周辺領域２００は図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した層構造を有する。
【００７１】
周辺領域２００における電極層１１と電極層１３とは、有機ＥＬ素子１が形成するシートの厚み方向に重ならないように配置される。図８に示されるように、電極層１１と電極層１３とが前記シートの厚み方向に重ならない配置となっているので、周辺領域２００の部分が曲げにより、損傷を受けた場合でも電極層１１と電極層１３との間に、短絡が生ずることはない。
【００７２】
図９は図８に示される有機ＥＬ素子を用いた発光装置の一例を示す。
【００７３】
図９（ａ）は有機ＥＬ素子１の表面、即ち、発光面側を、図９（ｂ）は有機ＥＬ素子１の裏面側を、図９（ｃ）は有機ＥＬ素子を周辺領域２００において、約９０°曲げて形成した発光装置１１０の裏面側をそれぞれ示す。
【００７４】
周辺領域２００には、電極層１１、１３が露出して形成される。有機ＥＬ素子１を支持する絶縁体の棒状部材７には、良導体により構成された電極７ａ及び７ｂが互いに絶縁されて形成されている。
【００７５】
有機ＥＬ素子１を棒状部材７に約９０°の角度で巻くことにより、電極層１１が電極７ａに、電極層１３が電極７ｂにそれぞれ接続され、直角に交叉する発光面を有する発光装置１１０が形成される。
【００７６】
図９に示される発光装置１１０を２個組み合わせることにより、四角柱状の発光装置を形成することができる。
【００７７】
なお、図９では、片面発光タイプの有機ＥＬ素子が示されており、発光領域の表面、即ち発光面側が斜線で示され、発光領域の裏面は、白地で示されている。図示のように電極層１１、１３は周辺領域２００の裏面側に露出しており、露出部分が電極７ａ、７ｂに接触して電力を取り出す回路が形成される。図９（ｃ）に示される発光装置１１０では、図示しないが、約２７０°開いた有機ＥＬ素子１の外側面が発光面となる。
【００７８】
図１０は図８に示される有機ＥＬ素子１を用いた発光装置の他の例を示す。
【００７９】
有機ＥＬ素子１は周辺領域２００において、棒状部材７に固定される。即ち、図１０（ａ）に示すように、断面が半円弧状の固定部材８により、有機ＥＬ素子１は、棒状部材７と固定部材８とにより挟持されて棒状部材７に固定される。固定部材８は有機ＥＬ素子１を棒状部材７に固定するとともに、電極層１１、１３３を確実に棒状部材７の電極７ａ、７ｂに接続させることが出来るため、繰り返しの曲げに対しても確実に電力を伝達できる。図１０（ｂ）は発光装置を１１０を組み立てる前の状態を示す斜視図である。図示のように、有機ＥＬ素子１の電極層１１、１３が電極７ａ、７ｂにそれぞれ接触するように、有機ＥＬ素子１と棒状部材７とが接合される。そして、図７（ｂ）の下方から固定部材８を結合することにより、図７（ａ）の発光装置１１０が形成される。図１０の例では、斜線で示す発光面の側に、電極層１１、１３が露出して形成され、これら電極が棒状部材７の電極７ａ、７ｂにそれぞれ接続される。
【００８０】
例えば、図１０（ｃ）に示されるように、棒状部材７を中心として、有機ＥＬ素子１を曲げることにより、第１の発光領域１００−１と第２の発光領域１００−２とが任意の角度に開いた発光装置１１０が形成される。
【００８１】
図９、１０で示したように棒状の部材を置くことで、有機ＥＬに曲げばかりでなく、よじる（ねじる）方向での力が加わったときにも、発光部の形状を保ち、安定した発光が得られ、なおかつ屈曲面の耐久性も維持することができる。さらに電極を設けることで、耐久性を下げることなく電力のロスを防ぐことができる。
【００８２】
図９，１０に示す発光装置１１０の棒状部材７として、電極７ａ、７ｂの延長部を棒状部材７の長手方向に貫通させたものとすることも可能である。この構成では、棒状部材７の端部から電力を供給することが可能となる。これにより、発光装置１１０の補強機能と給電機能とを棒状部材７に持たせることが可能となり、部品点数を減らすことが可能となる。また、有機ＥＬ素子の交換や位置の変更、向きの変更が容易にできるようになる。
【００８３】
さらに、電極層１１、１３の位置や大きさを標準化することが望ましい。この標準化により有機ＥＬ素子などの部品の交換が自由に行えるようになる。
【００８４】
図１１は、図１に示される基本構成を有する有機ＥＬ素子１を用いた発光装置の一例を示す。
【００８５】
図１１の有機ＥＬ素子１は、半球の表面を４分割した４個の分割領域３００とこれら分割領域３００を連結し、外部電源と接続する接続部４００とで構成される。
【００８６】
分割領域３００は図示のように、それぞれ複数の発光領域１００とこれら発光領域１００を囲む周辺領域２００を有する。分割領域３００は更に、結合手段を有する。該結合手段は、複数の連結突起３０１及び孔３０２からなる。また、接続部４００は、電極４０１、４０２、連結突起４０３、孔４０４及び駆動回路４０５を有する。
【００８７】
電極４０１、４０２は非発光部に幅広に設定できるため、各発光部に安定して電力を供給することが出来る。連結突起４０３は、電源線のみならず、発光の制御のための信号線を含むことができる。また、有機ＥＬ素子を支持する部材としての機能を含むことができる。また、電源の電圧や電流などの仕様が異なる有機ＥＬ素子が今後販売されることが予想できるが、この連結突起の形状を電源の仕様に応じて異ならせることによって、間違った電源を供給して有機ＥＬ素子が点灯しない、あるいは破壊されるなどのトラブルを防ぐことが望ましい。駆動回路４０５は、供給電源を、発光に適する電圧または電流に変換する機能、過電流が流れたときにシャットダウンする機能、また、制御信号により、発光部の輝度や色を制御する機能、図示しない照度センサの信号を電源供給元に送信する機能などを兼ね備えていることが望ましい。また、有機ＥＬの温度センサを持ち、その温度を発光の制御の参考に用いることが出来ることが望ましい。
【００８８】
さらに、複数の有機ＥＬを個別に制御することが出来るよう、固有のＩＤを持ち、それを送信できることが望ましい。前記ＩＤは、たとえばＩＰｖ６のアドレスを出荷時に付与するなどの方法で設定することが出来る。
【００８９】
以上のような機能を駆動回路４０５に持たせることにより、安全に、エネルギーの無駄なく、必要な場所に必要な明るさだけを供給することが可能となり、省エネルギーとなる。
【００９０】
接続部４００を円形に屈曲させ、連結突起４０３を孔４０４に挿入する。また、分割領域の連結突起３０１を対応する孔３０２に挿入する。このような組み立てにより、図１１（ｂ）に示される半球状の発光装置１１０が作成される。
【００９１】
図１１（ａ）から図１１（ｂ）に示す形状にするために、有機ＥＬ素子１を屈曲させる工程において、発光領域１００及び周辺領域２００がともに屈曲するが、周辺領域２００がより大きく屈曲するので、発光領域１００が屈曲により損傷を受けることはない。
【００９２】
連結突起４０３は接続部４００の他側を連結するとともに、発光装置１１０を外部電源に接続する端子を有する。また、これを２つ組み合わせて、全球型の照明を作ることも出来る。このように、従来は半球状または全球状の樹脂またはガラスの成形品の内部に白熱電球を配置するなどでしか実現できなかった、半球状または全球状の照明装置を、極めて軽量な面発光部材を用いて形成できるため、耐久性、剛性の高い支持部材を用いる必要がなくなり、装置の設置が容易となり、しかも省エネルギーの照明が得られる。
【００９３】
図１２はキュービック発光装置及びこれを形成する有機ＥＬ素子の例を示す。
【００９４】
キュービックを形成する６個の面が発光領域１００により形成される。図１２（ａ）に示されるように、６個の発光領域１００は周辺領域２００により連結され、各面を構成する周辺領域２００には結合手段としての連結突起３０１及び孔３０２が設けられている。
【００９５】
連結突起３０１と対応する孔３０２とを連結することにより、図１２（ｂ）に示されるキュービック発光装置１１０が形成される。
【００９６】
キュービック発光装置１１０は図示のように、支持部材９により壁等に据え付けられる。
【００９７】
従来のアンビエント照明は、天井の高い位置に高出力の光源を配置し、わざわざ遠いところから机などを照らしていたために、無駄に使われていた光束が多かった。また従来光源が割れたりやけどすることがあり、ガラスや金属で構成されていたため、重かった。しかし、以上に示したように、四角柱状、半球状、全球状、およびキュービック型の発光装置は主に樹脂で構成され、安全で軽量のため、人のすぐ近くに配置できる。しかも、面状発光体であることで、点光源のＬＥＤとは異なり、直視しても眩しいということが少ないため、発光部が視野内に見えても、照らされた物体が見づらいということが少ない。そのため、机のすぐ上に配置することで、光を有効に利用出来るため省エネとなる。もちろん、以上に示す立体形状に限られるものではなく、発光面の形状を適宜組み合わせて設計することにより、様々な立体物の形状を得ることができる。
【００９８】
図１３は、前記の条件ｂ．曲げに対する耐久性：発光領域１００＜周辺領域２００、を満たした発光装置の例を示す。
【００９９】
図１３の有機ＥＬ素子１は、図１に示された発光領域１００及び周辺領域２００に加えて、連結手段５００を有する。
【０１００】
連結手段５００は、有機ＥＬ素子１を受け入れる取り付け部としての２個の差し込み孔５０１を有する。差し込み孔５０１に有機ＥＬ素子１を差し込むことにより、直角に交叉する発光面を有する発光装置１１０が形成される。連結手段５００は外部電源を接続する端子５０２を有する。
【０１０１】
図１３の例では、連結手段５００が剛体からなっている。したがって、連結手段５００は曲げに対して、極めて高い耐久性を有する。
【０１０２】
図１４は、前記の条件ｂを蝶番機構により満たした発光装置１１０の例を示す。
【０１０３】
図１４では、周辺領域を形成する連結手段５００が、支持軸５０５に回転自在に取り付けられた２個の連結部材５０３により形成される。
【０１０４】
２個の連結部材５０３が挟む角度は任意であり、任意の角度で交叉する発光面を有する発光装置１１０が形成される。
【０１０５】
各連結部材５０３には、導光部材５０４が設けられており、導光部材５０４は透明樹脂で構成され。
【０１０６】
発光領域１００で発生した光は、発光領域１００の有機ＥＬ素子１の板面である発光面から放射されるが、図１５に示される有機ＥＬ素子１の端面１ｂからも放射される。
【０１０７】
有機ＥＬ素子１は前記に説明したように樹脂かなる支持層１０を有する。有機ＥＬ発光層１２で発生した光は、有機ＥＬ素子１の発光面からのみでなく、有機ＥＬ素子１の端面１ｂからも放射される。しかも、支持層１０の屈折率が空気よりも高く、光が表面で全反射するために、有機ＥＬ素子１の端面から放射される光の強度は、光取り出しの機能を発光面に付加してもなお、発光領域１００の発光面からの光よりも高い。
【０１０８】
図１５に示されるように、有機ＥＬ素子１の端部１ｂに導光部材５０４を対向して配置することにより、高い強度の光を有機ＥＬ素子１から取り出すことが可能となり、有機ＥＬ素子１の出力を高い効率で利用することが可能となる。
【０１０９】
以上説明したように、本発明により耐久性が向上した様々な立体形状を持つ発光装置を簡便に実現することが可能となる。本発明に係る発光装置は、従来の発光装置の置き換えにとどまらず、発光効率が高く、細かな制御が行えるため、安全で軽量であり、面状発光体のため、直視しても眩しいと言うことがない。したがって、人の身近に設置しても安全であり、かつまた、発光体の交換や位置、向きの変更等も安全にできる。これにより、光が有効に利用されるようになる。これらの利点は、従来のアンビエント照明では達成できなかったような発光装置の省エネルギー化や用途拡大を可能にするものである。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 有機ＥＬ素子
１０ 支持層
１１、１３ 電極層
１２ 有機ＥＬ発光層
１４ 保護層
１５ 補強層
１００ 発光領域
１１０ 発光装置
２００ 周辺領域
３００ 分割領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光するシート状の複数の発光領域及び
該発光領域を囲み、前記発光領域間を連結するシート状の周辺領域を備え、
前記発光領域の剛性が前記周辺領域の剛性よりも高いことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記周辺領域の曲げに対する耐久性が前記発光領域の曲げに対する耐久性よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記周辺領域は前記電極層を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記発光領域は、活性放射線により硬化処理された層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記発光領域は、加熱により硬化処理された層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記発光領域は、剛性を増す補強層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記補強層は、ラミネートにより形成されたことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記補強層は、塗布により形成されたことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記補強層は光取り出し機能を有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
２層の前記電極層を有し、前記周辺領域において、２層の前記電極層は、前記有機ＥＬ素子により形成されるシートの厚み方向に互いに重ならないように配置されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子及び棒状部材を備え、
前記棒状部材は、電極を有するとともに、前記電極層に前記電極が接続した状態で、前記棒状部材が前記有機ＥＬ素子を支持することを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
固定部材を有し、前記有機ＥＬ素子が前記固定部材により、前記棒状部材に固定されたことを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記有機ＥＬ素子は、前記棒状部材を中心として、一方の側に第１の前記発光領域を、他方の側に第２の前記発光領域を有し、第１の前記発光領域と、第２の前記発光領域とは、任意の角度を形成することができることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
三次元体の表面が分割された領域を形成する複数の分割領域を備え、該分割領域は前記発光領域及び前記周辺領域を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
前記分割領域間を結合する結合手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光する発光領域及び
該発光領域を囲む周辺領域を備えた有機ＥＬ素子並びに、
前記有機ＥＬ素子が取り付けられる取り付け部を有する連結手段を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
前記連結手段は、前記取り付け部を有する複数の連結部材及び該連結部材を回転可能に支持する支持軸を有することを特徴とする請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記連結手段は、前記有機ＥＬ素子の端部に対向して配置され、前記有機ＥＬ素子で発生した光を取り出す導光部材を有することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の発光装置。
【請求項１９】
有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光するシート状の複数の発光領域及び
該発光領域を囲み、前記発光領域間を連結するシート状の周辺領域を備えた有機ＥＬ素子を製造する方法において、
前記発光領域の剛性を前記周辺領域の剛性よりも高くする工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１】
有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光するシート状の複数の発光領域及び
該発光領域を囲み、前記発光領域間を連結するシート状の周辺領域を備え、
前記発光領域の剛性が前記周辺領域の剛性よりも高いことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記周辺領域の曲げに対する耐久性が前記発光領域の曲げに対する耐久性よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記周辺領域は前記電極層を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記発光領域は、活性放射線により硬化処理された層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記発光領域は、加熱により硬化処理された層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記発光領域は、剛性を増す補強層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記補強層は、ラミネートにより形成されたことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記補強層は、塗布により形成されたことを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記補強層は光取り出し機能を有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
２層の前記電極層を有し、前記周辺領域において、２層の前記電極層は、前記有機ＥＬ素子により形成されるシートの厚み方向に互いに重ならないように配置されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子及び棒状部材を備え、
前記棒状部材は、電極を有するとともに、前記電極層に前記電極が接続した状態で、前記棒状部材が前記有機ＥＬ素子を支持することを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
固定部材を有し、前記有機ＥＬ素子が前記固定部材により、前記棒状部材に固定されたことを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記有機ＥＬ素子は、前記棒状部材を中心として、一方の側に第１の前記発光領域を、他方の側に第２の前記発光領域を有し、第１の前記発光領域と、第２の前記発光領域とは、任意の角度を形成することができることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
三次元体の表面が分割された領域を形成する複数の分割領域を備え、該分割領域は前記発光領域及び前記周辺領域を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
前記分割領域間を結合する結合手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光する発光領域及び
該発光領域を囲む周辺領域を備えた有機ＥＬ素子並びに、
前記有機ＥＬ素子が取り付けられる取り付け部を有する連結手段を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
前記連結手段は、前記取り付け部を有する複数の連結部材及び該連結部材を回転可能に支持する支持軸を有することを特徴とする請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記連結手段は、前記有機ＥＬ素子の端部に対向して配置され、前記有機ＥＬ素子で発生した光を取り出す導光部材を有することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の発光装置。
【請求項１９】
有機ＥＬ発光層及び電極層を有し、電気エネルギーにより発光するシート状の複数の発光領域及び
該発光領域を囲み、前記発光領域間を連結するシート状の周辺領域を備えた有機ＥＬ素子を製造する方法において、
前記発光領域の剛性を前記周辺領域の剛性よりも高くする工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１０−２２５９８３（Ｐ２０１０−２２５９８３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３５１３（Ｐ２００９−７３５１３）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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