(57)【要約】【課題】従来の太陽電池を備えた有機ＥＬ素子は、一枚のガラス基板を太陽電池および有機ＥＬ素子の共通の支持体とし、ガラス基板の一面に太陽電池を形成し、ガラス基板の反対面に有機ＥＬ素子を形成する構造のため、ガラス基板の同一面上に太陽電池と有機ＥＬ素子を設ける発光装置の提供が求められていた。【解決手段】透明支持基板２の同一面上に透明有機太陽電池３および有機ＥＬ素子４を重ねて配置し、太陽光が供給されているときは透明有機太陽電池３で発電する電気を蓄電部５に充電し、夜間は発光制御部６で切り替えて、蓄電部５から有機ＥＬ素子４に電気を供給して発光させる発光装置１を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明支持基板と、
透明基板と、前記透明基板上に設けた透明な陽極と、前記陽極に対向配置される陰極と、前記陽極と前記陰極の間に積層される有機半導体層から成る透明有機太陽電池と、
絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けた陽極と、前記陽極上に成膜した発光層と、前記発光層上に形成した陰極から成る有機ＥＬ素子と、
前記透明有機太陽電池で発電する電気を充電する蓄電部と、
前記蓄電部に接続され、かつ前記有機ＥＬ素子に接続される発光制御部とを備え、
前記透明支持基板の一方の面上に前記透明有機太陽電池を配置し、前記透明支持基板の同じ面に前記透明有機太陽電池に重ねて前記有機ＥＬ素子を配置し、
太陽光が供給されているときは前記透明有機太陽電池で発電する電気を前記蓄電部に充電し、夜間には前記発光制御部で切り替えて、前記蓄電部から前記有機ＥＬ素子に電気を供給して発光させることを特徴とする有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【請求項２】
前記有機ＥＬ素子は、透明な有機ＥＬ素子あるいは不透明な有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【請求項３】
前記不透明な有機ＥＬ素子の場合には、前記透明支持基板、前記透明有機太陽電池、前記不透明な有機ＥＬ素子の順に重ねられることを特徴とする請求項２に記載の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【請求項４】
前記有機ＥＬ素子は、文字あるいはデザインに形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【請求項５】
前記透明有機太陽電池および前記有機ＥＬ素子はフレキシブルであることを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【請求項６】
前記透明支持基板は、サンルーフあるいは窓ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【請求項７】
前記透明支持基板は、接着材、吸盤、フック、チェーン、面ファスナーで設置個所に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【請求項８】
透明支持基板と、
透明基板と、前記透明基板上に設けた透明な陽極と、前記陽極に対向配置される陰極と、前記陽極と前記陰極の間に積層される有機半導体層から成る透明有機太陽電池と、
絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けた陽極と、前記陽極上に成膜した発光層と、前記発光層上に形成した陰極から成る有機ＥＬ素子と、
前記透明有機太陽電池で発電する電気を充電する蓄電部と、
前記蓄電部に接続され、かつ前記有機ＥＬ素子に接続される発光制御部と、
前記透明支持基板と前記透明有機太陽電池を接着するスペーサとを備え、
前記透明支持基板の一方の面上に前記有機ＥＬ素子を配置し、前記透明支持基板の同じ面に前記有機ＥＬ素子に重ねて前記透明有機太陽電池を配置し、
前記透明支持基板の周端部と前記透明有機太陽電池の周端部を前記スペーサで固着し、
太陽光が供給されているときは前記透明有機太陽電池で発電する電気を前記蓄電部に充電し、夜間には前記発光制御部で切り替えて、前記蓄電部から前記有機ＥＬ素子に電気を供給して発光させることを特徴とする有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【請求項９】
前記有機ＥＬ素子は、透明な有機ＥＬ素子あるいは不透明な有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項８に記載の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機太陽電池と有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を重ね合せた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンエネルギーである太陽光エネルギーの関心の高まりに伴い、光電変換素子の発達が目覚ましい。光電変換素子とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子、およびその逆に電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子である。光エネルギーを電気エネルギーに直接変換するものとしては、太陽電池が急速に成長している。なかでも、安価で、軽量で、フレキシブル化も可能な有機太陽電池が次世代太陽電池として注目されている。現在も有機材料や製造方法の改良が進められており、光電変換効率が８％以上の有機太陽電池も実現されている。また、電気エネルギーを光エネルギーに変換するものとしては、有機ＥＬ素子がある。有機ＥＬ素子は、省エネルギーの観点より、表示素子や照明用光源として市場に供給されてきた。
【０００３】
特許文献１には、図８の如く、窓ガラスと共通に構成されるガラス基板１０１と、ガラス基板１０１の一の面上に透明陽極層１０２ａ、透明発光体層１０２ｂ、導電体層１０２ｃ、および透明陰極層１０２ｄが順番に積層される有機ＥＬ素子層１０２と、前記ガラス基板１０１の他の面上に第１透明電極層１０３ａ、透明光電変換層１０３ｂ、および第２透明電極層１０３ｃの順番に積層される太陽電池層１０３と、これらの層に電気的に接続された蓄電装置１０４とから構成される有機ＥＬ装置１００が示されている。ガラス基板１０１は有機ＥＬ素子層１０２および太陽電池層１０３に共通の支持体として機能し、蓄電装置１０４はガラス基板１０１の辺に沿って配置される。すなわち、有機ＥＬ装置１００は有機ＥＬ素子層が室内側に、太陽電池層が室外側になるように窓枠にセットして使用するものである。
【０００４】
上述した発光装置の構造では、一枚のガラス基板を太陽電池層および有機ＥＬ素子層の共通の支持体とするため、ガラス基板の同一面に太陽電池層と有機ＥＬ素子層を設けることは不可能である。そのため、ガラス基板の同一面上に太陽電池と有機ＥＬ素子を設ける発光装置の提供が以下のように模索されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１１９４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した発光装置は、一枚のガラス基板を太陽電池層および有機ＥＬ素子層の共通の支持体とし、ガラス基板の一面に太陽電池層を形成し、ガラス基板の反対面に有機ＥＬ素子層を形成する構造のため、ガラス基板の同一面に太陽電池と有機ＥＬ素子を配置できず、車や窓に発光装置を実装する場合には、いずれかが必ず外部に露出される。そのため、石や枝などが露出面に接触して破損する恐れがあり、それを防止するために封止が必要となる問題点がある。また、自然環境下に露出されるため劣化も早い。
【０００７】
また、一枚のガラス基板を共通の支持体とし、ガラス基板の一面に太陽電池層を形成し、ガラス基板の反対面に有機ＥＬ素子層を形成するので、太陽電池と有機ＥＬ素子のいずれかが破損した場合には破損部分のみの交換が不可能であり、発光装置全体の交換が必要となる問題点がある。
【０００８】
更に、有機太陽電池に限らず、太陽電池による電力の供給には、それに見合った面積での発電が必要である。
【０００９】
更に、有機ＥＬ素子は、発光形態のデザインの自由度が必要である。
【００１０】
更に、車や窓に実装する場合には、発光装置全体が可視光透過性を有することが必要である。
【００１１】
そして、上述の発光装置は一枚のガラス基板を共通の支持体とするため、ガラス基板の一面に太陽電池層を形成する工程と、ガラス基板の反対面に有機ＥＬ素子層を形成する工程の２回の製造工程が必要であり、量産には適さない問題点がある。
【００１２】
クリーンエネルギーの関心の高まりに伴い、窓や平面以外にも設置でき、設置の着脱が容易で、安価で長持ちする発光装置の提供は、市場から高く望まれている。
【００１３】
本発明は上記した問題点に鑑みて為されたものであり、透明支持基板の同一面に透明有機太陽電池および有機ＥＬ素子を重ねて配置する発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１に、本発明に依れば、透明支持基板と、透明基板と、前記透明基板上に設けた透明な陽極と、前記陽極に対向配置される陰極と、前記陽極と前記陰極の間に積層される有機半導体層から成る透明有機太陽電池と、絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けた陽極と、前記陽極上に成膜した発光層と、前記発光層上に形成した陰極から成る有機ＥＬ素子と、前記透明有機太陽電池で発電する電気を充電する蓄電部と、前記蓄電部に接続され、かつ前記有機ＥＬ素子に接続される発光制御部とを備え、前記透明支持基板の一方の面上に前記透明有機太陽電池を配置し、前記透明支持基板の同じ面に前記透明有機太陽電池に重ねて前記有機ＥＬ素子を配置し、太陽光が供給されているときは前記透明有機太陽電池で発電する電気を前記蓄電部に充電し、夜間には前記発光制御部で切り替えて、前記蓄電部から前記有機ＥＬ素子に電気を供給して発光させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に依れば、前記有機ＥＬ素子は、透明な有機ＥＬ素子あるいは不透明な有機ＥＬ素子であることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明に依れば、前記不透明な有機ＥＬ素子の場合には、前記透明支持基板、前記透明有機太陽電池、前記不透明な有機ＥＬ素子の順に重ねられることを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明に依れば、前記有機ＥＬ素子は、文字あるいはデザインに形成されることを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明に依れば、前記透明有機太陽電池および前記有機ＥＬ素子はフレキシブルであることを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明に依れば、前記透明支持基板は、サンルーフあるいは窓ガラスであることを特徴とする。
【００２０】
更に、本発明に依れば、前記透明支持基板は、接着材、吸盤、フック、チェーン、面ファスナーで設置個所に取り付けられることを特徴とする。
【００２１】
第２に、本発明に依れば、透明支持基板と、透明基板と、前記透明基板上に設けた透明な陽極と、前記陽極に対向配置される陰極と、前記陽極と前記陰極の間に積層される有機半導体層から成る透明有機太陽電池と、絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けた陽極と、前記陽極上に成膜した発光層と、前記発光層上に形成した陰極から成る有機ＥＬ素子と、前記透明有機太陽電池で発電する電気を充電する蓄電部と、前記蓄電部に接続され、かつ前記有機ＥＬ素子に接続される発光制御部と、前記透明支持基板と前記透明有機太陽電池を接着するスペーサとを備え、前記透明支持基板の一方の面上に前記有機ＥＬ素子を配置し、前記透明支持基板の同じ面に前記有機ＥＬ素子に重ねて前記透明有機太陽電池を配置し、前記透明支持基板の周端部と前記透明有機太陽電池の周端部を前記スペーサで固着し、太陽光が供給されているときは前記透明有機太陽電池で発電する電気を前記蓄電部に充電し、夜間には前記発光制御部で切り替えて、前記蓄電部から前記有機ＥＬ素子に電気を供給して発光させることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に依れば、前記有機ＥＬ素子は、透明な有機ＥＬ素子あるいは不透明な有機ＥＬ素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置によれば、以下の効果が得られる。
【００２４】
第１に、透明支持基板の一方の面上に透明有機太陽電池を配置し、前記透明支持基板の同じ面に前記透明有機太陽電池に重ねて有機ＥＬ素子を配置することにより、透明支持基板の同一面上に有機太陽電池と有機ＥＬ素子を配置できる。
【００２５】
これにより、車や窓に実装する場合には、透明支持基板の同一面上に保持した透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子を車内あるいは室内側に設置できるので、石や枝などが発光装置に接触して破損する恐れは皆無となり、発光装置自体も有機太陽電池と有機ＥＬ素子の封止構造のみで十分である。
【００２６】
また、屋内あるいは屋外の設置個所の差で発生する環境の違い、例えば、熱、ＵＶ光、湿度、ほこり、雨風などの違いによる製品、特に有機物の劣化も緩和できる。
【００２７】
第２に、透明支持基板の同一面上に透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねて配置し、接着材などで固定されるだけなので、透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子のいずれかが破損した場合には破損した部分のみを良品に交換できる。すなわち、発光装置全体を交換する必要はなく、安価な有機物の光電変換素子を用いる利点が生かされる。
【００２８】
第３に、有機ＥＬ素子を文字あるいはデザインに形成できるので、デザイン性が大幅に改善でき、夜間の照明広告やイルミネーションとしても利用できる。
【００２９】
第４に、透明な有機ＥＬ素子を用いた場合は、透明支持基板の一方の面上に、透明支持基板、透明有機太陽電池、透明な有機ＥＬ素子の順、あるいは透明支持基板、透明な有機ＥＬ素子、透明有機太陽電池の順に重ねて配置でき、太陽光を遮光するものが何も無いので透明有機太陽電池は効率よく発電する。また、有機ＥＬは面光源のため、発光したときに外部から見えない効果もある。
【００３０】
一方、不透明な有機ＥＬ素子を用いた場合は、透明支持基板の一方の面上に、透明支持基板、透明有機太陽電池、不透明な有機ＥＬ素子の順に重ねて配置でき、太陽光は遮光されないので透明有機太陽電池は効率よく発電する。
【００３１】
第５に、透明有機太陽電池や有機ＥＬ素子にフレキシブル素材を用いてもよく、フレキシブルな発光装置が実現でき、平面に限定されず、曲面にも設置できる。
【００３２】
第６に、発光装置は、透明支持基板に接着材、吸盤、フック、チェーン、面ファスナーなどの設置部材を設けて設置面に着脱できるので、特別な配線などの電気工事が不要である。また、取り付け、取り外しが容易のため、掃除などのメンテナンスがし易い。
【００３３】
第７に、ガラス基板を共通の支持体にする必要がなく、透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子をそれぞれ準備すれば良いので、量産に適する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明における透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態における（Ａ）透明有機太陽電池の構造を説明する断面図であり、（Ｂ）有機ＥＬ素子の構造を説明する断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置における透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子の重ね方の例を説明する平面図である。
【図４】本発明における透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置の動作を説明するブロック図である。
【図５】本発明の一実施例であるサンルーフに用いた場合の（Ａ）平面図、（Ｂ）サンルーフの部分拡大断面図の一例、（Ｃ）サンルーフの部分拡大断面図の他の例である。
【図６】本発明の一実施例である住宅の窓に用いた場合の（Ａ）斜視図、（Ｂ）窓の部分拡大断面図の一例、（Ｃ）窓の部分拡大断面図の他の例である。
【図７】本発明の一実施例である広告媒体として用いた場合のショーウィンドウの正面図である。
【図８】従来の太陽電池を備える有機ＥＬ素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１から図４を参照し、本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置について説明する。
【００３６】
図１は本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置を説明する概略図であり、図２（Ａ）は本発明における透明有機太陽電池の断面図であり、図２（Ｂ）は本発明における有機ＥＬ素子の断面図であり、図３（Ａ）〜（Ｃ）は本発明における透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子の重ね方を説明する平面図であり、図４は本発明の発光装置の動作を説明するブロック図である。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置１は、少なくとも、透明支持基板２と、透明有機太陽電池３と、有機ＥＬ素子４と、蓄電部５と、発光制御部６とを備える。
【００３８】
有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置１は、透明支持基板２の同一面に透明有機太陽電池３と有機ＥＬ素子４を重ねて配置し、太陽光が供給されているときは透明有機太陽電池３で発電する電気を蓄電部５に充電し、夜間は発光制御部６で切り替えて、蓄電部５から有機ＥＬ素子４に電気を供給して発光させる発光装置である。
【００３９】
ここでは一例として、透明支持基板２の一方の面上に４枚の透明有機太陽電池３を配置し、透明支持基板２の同じ面で透明有機太陽電池の中央部に、１枚の有機ＥＬ素子４を重ねた。なお、透明有機太陽電池あるいは有機ＥＬ素子の能力や大きさに応じて、サイズや設置枚数は任意に選択することができる。
【００４０】
透明支持基板２は、後述の透明有機太陽電池３あるいは有機ＥＬ素子４を固着する支持基板として働く。ここでは一例として、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどのプラスチック基板、ガラス基板などの絶縁基板であり、フレキシブル性フィルム基板でもよい。透明支持基板２は、必要に応じて、後述の透明有機太陽電池３よりも大きい面積に形成してもよいし、同じ面積に形成してもよい。
【００４１】
透明有機太陽電池３は、透明基板３１上に形成され、一対の電極間３２、３４に有機半導体層３３を配置したものであり、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子である。ここでは一例として、透明基板上３１に透明な陽極３２を設け、その上に有機半導体層３３を成膜し、有機半導体層の上に陰極３４を設けた構成を示す。有機半導体層３３は、正孔輸送層３３ａ、発電層３３ｂをこの順に積層したものである。
【００４２】
有機ＥＬ素子４は、陽極４２を設けた絶縁基板４１と陰極４４の間に、発光層４３を配置したものであり、電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子である。ここでは一例として、絶縁基板４１上に陽極４２を設け、その上に発光層４３を成膜し、発光層４３の上に陰極４４を設けた構成を示す。
【００４３】
なお、透明有機太陽電池３と有機ＥＬ素子４は図示しない接着材などで固定されるので、分離が容易である。透明有機太陽電池３および有機ＥＬ素子４は、図２を用いて詳述するのでここでは省略する。
【００４４】
蓄電部５は、透明有機太陽電池３で発電する電気の充電を行い、電気を安全に充電するための制御を行う充電制御部を備える。ここでは一例として、太陽光が供給されているときは、透明有機太陽電池３で発電する電気を充電部５に充電する。蓄電部は、透明有機太陽電池３と後述する発光制御部６に外部導出配線で電気的に接続される。
【００４５】
発光制御部６は、太陽光の有無を検出する光センサー部からの信号や、強制スイッチからの信号に応じて、有機ＥＬ素子４の発光、非発光の制御を行う。ここでは一例として、太陽光のない夜間は、発光制御部で切り替えて蓄電部５から有機ＥＬ素子４に電気を供給し発光させる。発光制御部は、蓄電部５と有機ＥＬ素子４に外部導出配線で電気的に接続される。
【００４６】
なお、本発明の発光装置における動作は、図４を用いて詳述するのでここでは省略する。
【００４７】
本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置１は、透明支持基板２に設けた設置部材（図示せず）を介して設置面に容易に取り付けあるいは取り外しができ、設置部材の一例として、接着材、吸盤、フック、チェーン、面ファスナーなどが挙げられる。これにより、配線など外部からの電力工事が一切不要となる。
【００４８】
次に、図２を用いて、本発明に用いる有機太陽電池と有機ＥＬ素子について詳細に説明する。
【００４９】
図２（Ａ）に示すように、本発明の透明有機太陽電池３は、透明基板３１と、透明な陽極３２と、正孔輸送層３３ａ、発電層３３ｂから成る有機半導体層３３と、陰極３４とを有する。陽極３２と陰極３４は対向に配置され、一対の電極を構成する。透明有機太陽電池３は、取出電極３５を残して封止蓋３６で封止される。
【００５０】
透明基板３１は、一主面を太陽光の光入射面として用い、反対主面を透明の陽極３２の支持基板として用いる。透明基板３１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などのプラスチック基板、ガラス基板などの絶縁基板である。なお、フレキシブル性フィルム基板でもよい。ここでは一例として、透明ガラス基板を用い、その大きさは１００ｍｍ×１００ｍｍ、その厚さｔ１は４００μｍ〜７００μｍ程度である。
【００５１】
透明な陽極３２は、透明基板３１の上面のほぼ全面に形成される透明電極膜である。透明な陽極には、酸化インジウム等を蒸着した酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide  以下、ＩＴＯと省略する）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などを用いる。ここでは一例として、ＩＴＯ膜を用い、透明基板３１の周端部分をパターニングし、ほぼ全面に形成する。透明基板の周端部を除いた部分に、透明有機太陽電池の陽極３２が矩形に形成され、透明基板の周端部には後述の取出電極３５が形成される。なお、ＩＴＯ膜の膜厚は、有機デバイスの電流容量などによって任意に決定することができる。
【００５２】
有機半導体層３３を構成する正孔輸送層３３ａは、発電層に正孔を輸送する有機層であり、透明有機太陽電池の陽極３２の上面に所望の形状に形成される。正孔輸送層には、ポリエチレンジオイサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）などを用いる。ＰＥＤＯＴを用いる場合にはスピンコート法により塗布成膜され、ＭｏＯ３を用いる場合には真空蒸着法により成膜される。ここでは一例として、ＰＥＤＯＴを成膜し、陽極３２の上面に矩形に形成される。
【００５３】
有機半導体層３３を構成する発電層３３ｂは、太陽光を吸収して発電する層、すなわち光電変換層であり、正孔輸送層３３ａの上面のほぼ全面に形成される。光電層には、導電性高分子材料の一種であるポリ（３−ヘキシルチオフェン）（以下、Ｐ３ＨＴと省略する）あるいはスクワリリウム誘導体などに、フラーレン誘導体として、［６０］ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）あるいは［７０］ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ７１酪酸メチルエステル）などを混合したものを用いる。Ｐ３ＨＴと［６０］ＰＣＢＭの混合物を用いる場合には、オルトジクロロベンゼンに溶解させた溶液をスピンコート法により塗布成膜、または真空蒸着法により成膜する。スクワリリウム誘導体と［７０］ＰＣＭＢの混合物を用いる場合には、クロロホルムに溶解させた溶液をダイコーターやキャピラリコーターにより塗布成膜、または真空蒸着法により成膜する。ここでは一例として、Ｐ３ＨＴと［６０］ＰＣＢＭの混合物を用い、正孔輸送層３３ａの上面のほぼ全面に形成される。
【００５４】
陰極３４は、発電層で発生したホールを収集するための電極であり、発電層３３ｂの上面に形成される。陰極にはＣａ、Ａｌなどが用いられ、蒸着法、スパッタ法、塗布法等により形成される。なおこの際、使用する材料や膜厚制御により、透明有機太陽電池が形成される。ここでは一例として、Ａｌを用い、真空蒸着により形成する。
【００５５】
取出電極３５は、透明基板３１の上面にある透明電極膜の周端部分を予めパターニングして形成された陽極３５ａおよび陰極３５ｂであり、透明有機太陽電池の陽極３２および陰極３４にそれぞれ電気的に接続される。取出電極の陽極３５ａおよび陰極３５ｂは、図示しない外部導出配線により蓄電部５に電気的に接続される。外部導出配線との接続には、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）やＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）などの異方性導電接着材や銀ペーストなどを用いる。
【００５６】
封止蓋３６は、透明有機太陽電池３の保護基板として働き、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などのプラスチック基板、ガラス基板などの絶縁基板である。ここでは一例として、ガラス基板を用いて封止され、封止蓋３６の大きさは９４ｍｍ×９４ｍｍであり、その高さｈ１は４００μｍ〜７００μｍ程度である。
【００５７】
封止蓋３６の内側で、透明有機太陽電池に対向する位置に、吸湿剤３７を設けても良い。吸湿剤は、水分や湿気による素子の劣化を防止するためである。
【００５８】
上述の透明基板３１および封止蓋３６にフレキシブル性のあるプラスチックフィルムを用いた場合には、有機太陽電池の特徴であるフレキシブル性を損なうことなく、薄型の透明有機太陽電池を提供できる。
【００５９】
なお、透明有機太陽電池のセルパターンは、用途対象に応じて多様に対応できる。ここでは一例として、８０ｍｍ×８０ｍｍの有機太陽電池のセルを透明基板３１の中央に配置する。具体的には、透明基板３１は１００ｍｍ×１００ｍｍの透明ガラス基板を用い、透明有機太陽電池の透明な陽極３２部分は８０ｍｍ×８０ｍｍの矩形状に形成され、取出電極の陽極３５ａおよび陰極３５ｂは透明基板３１の両端にそれぞれ形成される。正孔輸送層３３ａおよび発電層３３ｂは、それぞれ８０ｍｍ×８０ｍｍの矩形状に形成され、透明有機太陽電池の透明な陰極３４は８０ｍｍ×８０ｍｍの矩形状に形成され、取出電極の陰極３５ｂと電気的に接続される。
【００６０】
図２（Ｂ）に示すように、本発明の有機ＥＬ素子４は、絶縁基板４１と、陽極４２と、発光層４３と、陰極４４とを有する。陽極４２と陰極４４は対向に配置され、一対の電極を構成する。有機ＥＬ素子４は、取出電極４５を残して封止蓋４６で封止される。なお、有機ＥＬ素子は、透明な有機ＥＬ素子でも不透明な有機ＥＬ素子でもよい。
【００６１】
絶縁基板４１は、一主面を発光面として用い、反対主面を陽極４２の支持基板として用いる。絶縁基板４１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などのプラスチック基板、ガラス基板などの絶縁基板である。なお、フレキシブル性フィルム基板でもよい。ここでは一例として、透明ガラス基板を用い、その大きさは１００ｍｍ×１００ｍｍ、その厚さｔ２は４００μｍ〜７００μｍ程度である。
【００６２】
陽極４２は、絶縁基板４１の上面のほぼ全面に形成される透明電極膜である。陽極４２には、酸化インジウム等を蒸着した酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などを用いる。ここでは一例として、ＩＴＯ膜を用い、絶縁基板４１の周端部分をパターニングし、ほぼ全面に形成する。絶縁基板の周端部を除いた部分に、有機ＥＬ素子の陽極４２が矩形に形成され、絶縁基板の周端部には後述の取出電極４５が形成される。なお、ＩＴＯ膜の膜厚は、有機デバイスの電流容量などによって任意に決定することができる。
【００６３】
発光層４３は、電子輸送もホール輸送も発光もすべてを行う高分子材料の有機層であり、有機ＥＬ素子の陽極４２の上面に所望の形状に形成される。ここでは一例として、高分子材料をキシレンに溶解させた溶液をスピンコート法により塗布成膜する。
【００６４】
陰極４４は、発光層４３の上面に形成される電極である。陰極にはＣａ、Ａｌなどが用いられ、蒸着法、スパッタ法、塗布法等により形成される。なおこの際、使用する材料や膜厚制御により、透明有機ＥＬ素子が形成される。ここでは一例として、Ａｌを用い、真空蒸着により形成する。
【００６５】
取出電極４５は、絶縁基板４１の上面にある透明電極膜の周端部分を予めパターニングして形成された陽極４５ａおよび陰極４５ｂであり、有機ＥＬ素子の陽極４２および陰極４４にそれぞれ電気的に接続される。取出電極の陽極４５ａおよび陰極４５ｂは、図示しない外部導出配線により発光制御部６に電気的に接続される。外部導出配線との接続には、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）やＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）などの異方性導電接着材や銀ペーストなどを用いる。
【００６６】
封止蓋４６は、有機ＥＬ素子４の保護基板として働き、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などのプラスチック基板、ガラス基板などの絶縁基板である。ここでは一例として、ガラス基板を用いて封止され、封止蓋４６の大きさは９４ｍｍ×９４ｍｍであり、その高さｈ２は４００μｍ〜７００μｍ程度である。
【００６７】
封止蓋４６の内側で、有機ＥＬ素子に対向する位置に、吸湿剤４７を設けても良い。吸湿剤は、水分や湿気による素子の劣化を防止するためである。
【００６８】
上述の絶縁基板４１および封止蓋４６にフレキシブル性のあるプラスチックフィルムを用いた場合には、有機ＥＬ素子の特徴であるフレキシブル性を損なうことなく、薄型の有機ＥＬ素子を提供できる。
【００６９】
なお、有機ＥＬ素子のセルパターンは、用途対象に応じて多様に対応できる。ここでは一例として、上述の透明有機太陽電池と同様のパターンに形成し、有機半導体層３３が発光層４３に代わるだけなので、詳述は省略する。
【００７０】
次に、図３を用いて本発明における透明有機太陽電池と有機ＥＬ素子の重ね方の一例について説明する。
【００７１】
本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置１に依れば、有機ＥＬ素子４の形状および配置のパターンはデザインを考慮して多様である。ここでは一例として、図３（Ａ）に透明有機太陽電池の中央部に配置する場合を、図３（Ｂ）に透明有機太陽電池の周端部に配置する場合を、図３（Ｃ）に木の形にデザインして配置する場合を示す。なお、透明有機太陽電池３および有機ＥＬ素子４の重ね方の説明のため、透明支持基板２、蓄電部５、発光制御部６、配線などの記載は省略する。
【００７２】
図３（Ａ）に示すように、図示しない透明支持基板２の一方の面上に、４枚の透明有機太陽電池３を配置する。ここでは一例として、１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍの透明有機太陽電池を用いる。
【００７３】
そして、図示しない透明支持基板２の同じ面に、透明有機太陽電池に重ねて１枚の有機ＥＬ素子４を配置する。ここでは一例として、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの有機ＥＬ素子を、透明有機太陽電池の中央部に重ねて配置する。
【００７４】
図３（Ｂ）に示すように、図示しない透明支持基板２の一方の面上に透明有機太陽電池３を配置し、前記透明支持基板２の同じ面で透明有機太陽電池の周端部に有機ＥＬ素子４を配置する。ここでは一例として、１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍの透明有機太陽電池３を４枚並べて配置し、その周端部に有機ＥＬ素子４を重ねて配置する。
【００７５】
図３（Ｃ）に示すように、図示しない透明支持基板２の一方の面上に透明有機太陽電池３を配置し、前記透明支持基板２の同じ面に文字あるいはデザインに模った有機ＥＬ素子４を重ねて配置する。ここでは一例として、１枚の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍの透明有機太陽電池３を４枚並べて配置し、ツリー状に模った有機ＥＬ素子４を重ねて配置する。
【００７６】
なお、ここでは、第１の重ね方として「透明支持基板、透明有機太陽電池、有機ＥＬ素子の順に重ねて配置」する場合を示したが、第２の重ね方（図示せず）として「透明支持基板、有機ＥＬ素子、透明有機太陽電池の順に重ねて配置」してもよい。
【００７７】
透明な有機ＥＬ素子を用いる場合には、第１の重ね方と第２の重ね方のいずれを選択しても構わない。
【００７８】
一方、不透明な有機ＥＬ素子を用いる場合には、入射光量の邪魔にならない第１の重ね方が好適であるが、本発明では、図３（Ｂ）のように有機ＥＬ素子をデザインして配置できる点に特徴がある。従って、入射光量に影響し難くいパターンに配置すれば、第２の重ね方でもよく、デザイン性で優位に立てる効果がある。
【００７９】
次に、図４を用いて本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置１の動作を説明する。
【００８０】
本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置１は、少なくとも、発電部８ａと、光センサー部８ｂと、充電制御部８ｃと、蓄電部８ｄと、発光制御部８ｅと、発光部８ｆ、強制スイッチ８ｇを有し、充電動作と発光動作の制御を行う。
【００８１】
発電部８ａは、透明有機太陽電池３に対応する。発電部８ａは、透明有機太陽電池３が太陽光を受光することにより発電を行う。
【００８２】
光センサー部８ｂは、太陽光の有無を検出するセンサー部である。光センサー部８ｂは、発光動作の制御に必要な信号を後述の発光制御部８ｅに送る。
【００８３】
発光動作とは、光センサー部８ｂにより太陽光が検出されなくなると発光制御部８ｅにより発光部８ｆへ信号を送信して有機ＥＬ素子４が発光を行い、有機ＥＬ素子４の明るさを一定に保つ動作である。ここでは一例として、太陽光が供給される昼間などは、光センサー部８ｂが発光制御部８ｅにオフ信号を送信する。一方、太陽光が供給されない夜間などは、光センサー部８ｂが発光制御部８ｅにオン信号を送信する。
【００８４】
充電制御部８ｃは、発電部８ａにて発生した電力を蓄電部５に安全に充電するための制御を行う。充電制御部８ｃが蓄電部５の充電動作の制御を行う。
【００８５】
充電動作とは、太陽光が有る場合は、発電部８ａにて発電が行われ、発電された電力を充電部５の状態に応じて充電制御を行い充電する動作であり、太陽光が光センサー部８ｂで検出されている間は、後述の発光部８ｆにて発光をしないよう制御を行う。
【００８６】
蓄電部８ｄは、蓄電部５に対応する。蓄電部８ｄは、発電部８ａにより発生した電力を蓄電部５に蓄電するための制御を行う。
【００８７】
発光制御部８ｅは、発光制御部６に対応する。発光制御部８ｅは、光センサー部８ｂからの信号に応じて、有機ＥＬ素子４の発光、非発光の制御を行う。ここでは一例として、太陽光が有る場合は光センサー部８ｂからのオフ信号により有機ＥＬ素子を非発光に制御し、太陽光が無い場合は光センサー部８ｂからのオン信号により有機ＥＬ素子を発光に制御する。
【００８８】
なお、発光制御部８ｅに、外部入力電源を設けてもよい。蓄電部５の電力が発光部の駆動電力に満たない場合は、外部入力電源から使用する。この切替えの制御は、発光制御部８ｅが行う。
【００８９】
発光部８ｆは、有機ＥＬ素子４に対応する。発光部８ｆは、蓄電部８ｄに蓄えられた電力を用いて有機ＥＬ素子４の発光を行う。
【００９０】
なお、強制スイッチ８ｇは、太陽光のない場合でも、例えば車の走行時などのように有機ＥＬ素子４の発光を停止するために設けられる。
【００９１】
以下に、図５〜図７を用いて、本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置１の実施例について説明する。
【００９２】
〔実施例１〕
図５に本発明の発光装置を自動車のサンルーフに設置した場合を説明する。図５（Ａ）は自動車の平面図であり、図５（Ｂ）（Ｃ）は図５（Ａ）のサンルーフに示したＡ−Ａ線の部分拡大断面図である。なお、ここでは透明支持基板の外側に組み込むため、発光装置１の蓄電部５、発光制御部６、配線の記載は省略する。
【００９３】
図５（Ａ）に示すように、本発明の発光装置１は自動車のサンルーフ９ａの車内側に設置される。サンルーフ９ａへの設置部材（図示せず）には、接着材、吸盤、両面テープなどが用いられる。ここでは一例として、サンルーフの中央部に、図３（Ａ）に示す発光装置１を、図示しない接着材で設置する。
【００９４】
太陽光が供給される間は、透明有機太陽電池３で発電する電気を図示しない蓄電部５に充電し、太陽光の無い夜間は、蓄電部５の電力を使い有機ＥＬ素子４を発光させる。
【００９５】
なお、透明な有機ＥＬ素子４を用いた場合には、透明な有機ＥＬ素子４によりサンルーフ９ａが光る。この光は車内のみならず、車外に向けても発光するため、車外からは車内が見えない効果がある。
【００９６】
続いて、透明有機太陽電池３と有機ＥＬ素子４の重ね方を説明する。
【００９７】
図５（Ｂ）に示すように、本発明の発光装置１は、サンルーフ９ａ側より、透明支持基板２、透明有機太陽電池３、有機ＥＬ素子４の順番に重ねて配置される。
【００９８】
また、図５（Ｃ）に示すように、本発明の発光装置１は、サンルーフ９ａ側より、透明支持基板２、有機ＥＬ素子４、透明有機太陽電池３の順番に重ねて配置することもできる。
【００９９】
この場合は、透明支持基板２の周端部に少なくとも有機ＥＬ素子４と同等の厚さのスペーサ７を設けるとよい。スペーサ７には、非導電性の接着材などを用い、透明支持基板２と透明有機太陽電池３の接着を行う。これにより、透明支持基板２と透明有機太陽電池３の間に密閉された空間が形成されるため、断熱効果が得られる。太陽光が供給されているときは、透明有機太陽電池で得た電気を充電部５に充電するとともに入射光で温まった車内を保温する効果もあり、夜間は、断熱窓として車内に冷気が入り込むのを防止する効果もある。
【０１００】
透明な有機ＥＬ素子４を用いた場合には、図５（Ｂ）（Ｃ）に示すいずれの重ね方も選択できる。一方、不透明な有機ＥＬ素子４を用いた場合には、図５（Ｂ）の重ね方が好適である。しかし、有機ＥＬ素子をデザインして入射光量に影響し難くいパターンに配置すれば、図５（Ｃ）の重ね方でも構わない。
【０１０１】
なお、本発明の発光装置１は、サンルーフ９ａを、図５（Ｂ）（Ｃ）に示した透明支持基板２としてもよい。この場合には、サンルーフ９ａの同一面上に透明有機太陽電池３と有機ＥＬ素子４を重ねて配置した発光装置１を提供できる。
【０１０２】
また、本発明の有機太陽電池と有機ＥＬ素子を重ねた発光装置１は、バス停の透明屋根やカーコーポの透明屋根などに設置することもできる。サンルーフの場合と同様に、昼間は透明有機太陽電池３で充電部５に充電を行い、夜間は充電部５の電気を用いて有機ＥＬ素子４を発光させて夜間照明として利用する。発光装置１は、透明屋根の内側に接着材などの設置部材で容易に着脱できるので、外部からの電力工事は不要であり、清掃などのメンテナンスもし易く利便性が良い。
【０１０３】
〔実施例２〕
図６に本発明の発光装置を住宅の窓に設置した場合を説明する。図６（Ａ）は、住宅の斜視図であり、図６（Ｂ）（Ｃ）は、図６（Ａ）の窓に示したＢ−Ｂ線の部分拡大断面図である。なお、ここでは透明支持基板の外側に組み込むため、発光装置１の蓄電部５、発光制御部６、配線の記載は省略する。
【０１０４】
図６（Ａ）に示すように、本発明の発光装置１は住宅の窓９ｂの屋内側に設置される。窓９ｂへの設置部材９ｄには、接着材、吸盤、チェーン、面ファスナー、両面テープなどが用いられる。ここでは一例として、一枚の窓に、図３（Ａ）に示す発光装置１を２つ並べて吸盤で設置する。
【０１０５】
太陽光が供給される間は、透明有機太陽電池３で発電する電気を図示しない蓄電部５に充電し、太陽光の無い夜間は、蓄電部５の電力を使い有機ＥＬ素子４を発光させる。
【０１０６】
なお、透明な有機ＥＬ素子４を用いた場合には、発光光が両面に発散されるので窓９ｂが光り、屋外からは屋内が見えない効果がある。
【０１０７】
続いて、透明有機太陽電池３と有機ＥＬ素子４の重ね方を説明する。
【０１０８】
図６（Ｂ）に示すように、本発明の発光装置１は、窓９ｂ側より、透明支持基板２、透明有機太陽電池３、有機ＥＬ素子４の順番に重ねて配置される。発光装置１は、透明支持基板２の周端部に設けた複数個の吸盤９ｄで窓に固定される。
【０１０９】
また、図６（Ｃ）に示すように、本発明の発光装置１は、窓９ｂ側より、透明支持基板２、有機ＥＬ素子４、透明有機太陽電池３の順番に重ねて配置することもできる。この場合は、透明支持基板２の周端部に、少なくとも有機ＥＬ素子４と同等の厚さのスペーサ７を設け、接着を行う。これにより、透明支持基板２と透明有機太陽電池３の間に密閉された空間が形成され、実施例１に記載した同様の断熱効果が得られる。
【０１１０】
透明な有機ＥＬ素子４を用いた場合には、図６（Ｂ）（Ｃ）に示すいずれの重ね方も選択できる。一方、不透明な有機ＥＬ素子４を用いた場合には、図６（Ｂ）の重ね方が好適である。しかし、有機ＥＬ素子をデザインして入射光量に影響し難くいパターンに配置すれば、図６（Ｃ）の重ね方でも構わない。
【０１１１】
なお、本発明の発光装置１は、窓９ｂを、図６（Ｂ）（Ｃ）に示した透明支持基板２としてもよい。この場合には、窓９ｂの同一面上に透明有機太陽電池３と有機ＥＬ素子４を重ねて配置した発光装置１を提供できる。
【０１１２】
〔実施例３〕
図７に本発明の発光装置を店舗や会社などのショーウィンドウに設置した場合を説明する。図７はショーウィンドウの正面図である。なお、ここでは透明支持基板の外側に組み込むため、発光装置１の蓄電部５、発光制御部６、配線の記載は省略する。
【０１１３】
図７に示すように、本発明の発光装置１は、店舗や会社などのショーウィンドウ９ｃの屋内側に設置される。ショーウィンドウ９ｃへの設置部材（図示せず）には、接着材、吸盤、チェーン、両面テープなどが用いられる。
【０１１４】
ここでは一例として、ショーウィンドウ全体に、文字やデザインに模った有機ＥＬ素子４を透明有機太陽電池３に重ねた発光装置１を設置する。なお、透明な有機ＥＬ素子４を用いる。
【０１１５】
太陽光が供給される間は、透明有機太陽電池３で発電する電気を図示しない蓄電部５に充電し、太陽光の無い夜間は、蓄電部５の電力を使い有機ＥＬ素子４を発光させる。透明な有機ＥＬ素子４によりショーウィンドウ９ｃが光る。透明な有機ＥＬ素子４からの発光光は両面に発散されるので、有機ＥＬ素子４でデザインされた発光形態を室内からも室外からも見ることができ、装飾や広告照明としても利用できる。また、有機ＥＬ素子の発光が両面に発散されるので、室外からは室内が見えない効果もある。
【０１１６】
なお、ショーウィンドウへの設置方法は、前述の図６（Ｂ）（Ｃ）に示した住宅の窓への設置方法と同様のため、説明を省略する。
【符号の説明】
【０１１７】
１        発光装置
２        透明支持基板
３        透明有機太陽電池
３１      透明基板
３２      陽極
３３      有機半導体層
３３ａ    正孔輸送層
３３ｂ    発電層
３４      陰極
３５      取出電極
３６      封止蓋
３７      吸湿剤
４        有機ＥＬ素子
４１      絶縁基板
４２      陽極
４３      発光層
４４      陰極
４５      取出電極
４６      封止蓋
４７      除湿剤
５        蓄電部
６        発光制御部
７        スペーサ
８ａ      発電部
８ｂ      光センサー部
８ｃ      充電制御部
８ｄ      蓄電部
８ｅ      発光制御部
８ｆ      発光部
８ｇ      強制スイッチ
９ａ      サンルーフ
９ｂ      窓
９ｃ      ショーウィンドウ
９ｄ      設置部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014165258.tif 000008
【図７】
2014165258.tif 000009
【図８】
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