(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に導入された光を伝送して端部から出力すると共に、前記端部が予め定められた配列になるように隣接して配列された複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバ各々の少なくとも一部の側面に、陽極として作用する透明な第１の電極層、電圧印加により発光する発光層、及び陰極として作用する第２の電極層を順次積層して前記複数の光ファイバの各々の全周を被うように形成されると共に、隣接して配列された光ファイバに形成された前記第２の電極層が互いに直接接触するように配列された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を狭持する２枚の電極板と、
前記２枚の電極板に一方の極性の電圧を印加すると共に、前記複数の発光素子の各々の前記第１の電極層に他方の極性の電圧を印加するための印加手段と、
を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記予め定められた配列が、１次元配列又は２次元配列である、ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記複数の発光素子は、互いに波長の異なる光を出力する複数種類の発光素子の組合せである、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記印加手段は、前記複数の発光素子各々に対して独立に電圧印加する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記発光素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子である、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置に係わり、特に、光伝送媒体の側面に発光素子を設け、発光素子からの光を側面から内部に導入して、端部から出力する光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光通信システムでは、発光素子から発光された光を光ファイバ等の光伝送媒体によって伝送して出力する技術が用いられている。詳しくは、発光素子としては、一般に、ＬＤ（Laser Diode）が使用され、ＬＤから出力された光を光ファイバの端面に入射して光ファイバ内に導入していた。
【０００３】
光ファイバは径寸法が小さい細長い繊維状であるので、光ファイバを複数本使用し、その光出力側を束ねることで、複数の光を高密度で出力することが求められる光源、例えば照明、プリンタの露光光源、ディスプレイの発光光源等へ応用することが考えられる。しかしながら、端面入射の場合、ＬＤの端面に対する発光面積が小さく、光ファイバ内に導入される光量に限界があり、光ファイバからの出力光量も小さいものとなるため、照明、プリンタの露光光源、ディスプレイの発光光源等の様々な用途へ応用するのは困難であった。
【０００４】
このため、特開平８−３１５９８４号公報に記載されているように、発光素子として、エレクトロルミネッセンス（以下「ＥＬ」という）素子と称される、電圧を印加することにより発光する無機或いは有機物質を発光層に用いた電界発光素子を利用する技術が検討されている。ＥＬ素子は、発光層に用いる物質によって、無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子に大別されるが、このうち有機ＥＬ素子は、他の発光素子に比べて製造が容易であり、薄型且つ軽量の発光素子が構成できると共に、無機ＥＬ素子と比べて低い電圧で駆動可能であるという特徴を有しており、特に注目されている。特開平８−３１５９８４号公報でも、有機ＥＬ素子を用いて、より詳しくは、光ファイバ等の棒状の基材の周囲を取り巻くように有機ＥＬ素子を設けることで、有機ＥＬ素子の基材に対する発光面積を大きく取ることを可能とし、基材内により多くの光が導入されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−３１５９８４号公報に記載の技術は、光ファイバの使用は１本のみであるので、出力される光は１つだけであり、やはり限られた用途にしか利用することができなかった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、複数の光伝送媒体を用いて複数の光を出力可能で、且つ各光伝送媒体に対して十分な強度の光を供給可能な光源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光源装置は、内部に導入された光を伝送して端部から出力すると共に、前記端部が予め定められた配列になるように隣接して配列された複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバ各々の少なくとも一部の側面に、陽極として作用する透明な第１の電極層、電圧印加により発光する発光層、及び陰極として作用する第２の電極層を順次積層して前記複数の光ファイバの各々の全周を被うように形成されると共に、隣接して配列された光ファイバに形成された前記第２の電極層が互いに直接接触するように配列された複数の発光素子と、前記複数の発光素子を狭持する２枚の電極板と、前記２枚の電極板に一方の極性の電圧を印加すると共に、前記複数の発光素子の各々の前記第１の電極層に他方の極性の電圧を印加するための印加手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、光源装置は、内部に導入された光を伝送して端部から出力すると共に、前記端部が予め定められた配列になるように隣接して配列された複数の光ファイバを備えており、前記複数の光ファイバ各々の少なくとも一部の側面に、陽極として作用する透明な第１の電極層、電圧印加により発光する発光層、及び陰極として作用する第２の電極層を順次積層して前記複数の光ファイバの各々の全周を被うように形成されると共に、隣接して配列された光ファイバに形成された前記第２の電極層が互いに直接接触するように配列された複数の発光素子が設けられている。各発光素子は、印加手段によって電圧印加されると発光し、発光された光は透明な第１の電極層を透過して、光伝送媒体の側面から該光伝送媒体の内部に導入されるので、端面入射に比べて十分な強度の光を光伝送媒体に与えることができる。なお、光伝送媒体内に導入される光の強度は、光伝送媒体側面上の発光素子の面積によって調整することができる。
【０００９】
光伝送媒体は、導入された光を伝送して端部から出力するが、このとき複数の光伝送媒体各々の端部は予め定められた配列になるように配置されており、光源装置からは、複数本の光を該配列に基づいて出力可能である。このように複数の光伝送媒体を用いて複数の光を出力可能で、且つ各光伝送媒体に対して十分な強度の光を供給可能であるので、従来よりも多くの用途に利用可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の光源装置は、請求項１に記載の発明において、前記予め定められた配列が、１次元配列又は２次元配列であることを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、複数の光伝送媒体の光を出力する側の端部が１次元配列又は２次元配列となるように配置されており、光源装置から１次元配列又は２次元配列となった複数の光を出力することができる。すなわち、１次元配列又は２次元配列となった複数の光を必要とする各種装置の光源として使用することができる。
【００１１】
請求項３に記載の光源装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記複数の発光素子は、互いに波長の異なる光を出力する複数種類の発光素子の組合せであることを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、互いに波長の異なる光を出力する複数種類の発光素子によって、光源装置からは、複数の波長の光を所定の配列パターンで出力することができ、例えば、赤色、緑色、青色等に各々相当する波長の光を必要とする各種装置の光源として使用することができる。
【００１２】
請求項４に記載の光源装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記印加手段は、前記複数の発光素子各々に対して独立に電圧印加することを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、印加手段によって、各発光素子に対して独立に電圧印加可能であるので、複数の光伝送媒体からの光出力を各々独立に制御でき、より自由度が高くなり光源装置の利用範囲をより広範にすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の光源装置は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明において、前記発光素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子である、ことを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、発光素子に有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることで、他の発光素子に比べて製造が容易で、薄型且つ軽量に構成でき、また低い電圧で駆動可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明に係る実施形態の１例を詳細に説明する。図１に本発明が適用された光源装置を示す。
【００１５】
図１に示すように、光源装置１０は、光伝送媒体として、複数のファイバ１２を備え、各ファイバ１２の一端（以下、「光入力側」という）の側面には、発光素子として、陽極としての透明電極層１４、発光層を含む有機化合物層１６、及び陰極としての金属電極層１８が順次積層された形成された有機ＥＬ素子２０が設けられている。
【００１６】
なお、ファイバ１２は一例であり、光伝送媒体の形状についてはこれから連想される棒状、円筒状、繊維状等に限定されるものではなく、如何なる形状でもよい。また、本実施の形態では有機ＥＬ素子を例に説明するが、有機ＥＬ素子に代えて無機ＥＬ素子としてもよい。
【００１７】
すなわち、有機ＥＬ素子２０の透明電極層１４及び金属電極層１８間に電圧印加されると、有機化合物層１６の発光層が発光し、発光した光は、その内側、すなわち透明電極層１４を透過して、ファイバ１２の側面から内部に導入される。なお、外側、すなわち金属電極層１８へ進行する光は、金属電極層１８によって反射されて内側へ進行する光とされ、同様に透明電極層１４を透過して、ファイバ１２の側面から内部へ導入される。
【００１８】
このように、側面に有機ＥＬ素子２０が形成された複数のファイバ１２は、アレイ状（すなわち一次元）に配列されて束ねられて、導電性バインダ２２で固定された上で、コモン電極としての２枚の電極板２４に挟持されている。この２枚の電極板２４にはそれぞれ負電圧を印加するためのリード線２６が接続されており、複数のファイバ１２の側面に設けられた有機ＥＬ素子２０に一括してコモン電圧を印加可能となっている。
【００１９】
また、各ファイバ１２の光入力側の先端には、透明電極層１４が露出されて透明電極露出部１４Ａが形成され、有機ＥＬ素子２０のアノード電極とされている。この透明電極露出部１４Ａには、駆動ドライブ（図示省略）と接続し、駆動ドライブからの正電圧を印加するためのリード線２８が接続されており、複数のファイバ１２に設けられた有機ＥＬ素子２０各々に対して独立してアノード電圧を印加可能となっている。すなわち、有機ＥＬ素子２０は各々独立に点灯制御可能となっている。なお、電極板２４、及びリード線２８が、印加手段に対応する。
【００２０】
次に、各構成要素について詳細に説明する。
【００２１】
ファイバ１２は、内部に導入された光を該ファイバ１２の軸線方向に伝搬し、例えば、石英ガラス製の光ファイバを用いることができる。また、ファイバ１２の光入力側の端面には、反射膜３０が蒸着されており、有機ＥＬ素子２０からファイバ１２内に導入された光のうち、光入力側の端面方向に進行する光はこの反射膜によって反射されて、反対側（以下、「光出力側」という）の端面方向へ進行する光とされるようになっている。すなわち、ファイバ１２では、有機ＥＬ素子２０からファイバ１２内に導入された光を、光出力側の端面方向へ伝搬し、光出力側の端面から出力する。
【００２２】
透明電極層１４は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光の波長領域において、少なくとも５０％以上、好ましくは７０％以上の光透過率を有するものが好ましい。透明電極層１４を構成するための材料としては、酸化錫、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウムなどの透明電極材料として公知の化合物の他、金や白金など仕事関数が大きい金属の薄膜を用いてもよい。また、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールまたはこれらの誘導体などの有機化合物でもよい。透明導電膜については、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９年）に詳細に記載されており、本発明に適用することができる。また、透明電極層１４は、ファイバ１２の軸線を回転軸として回転させながら、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などの公知の方法で形成することができる。
【００２３】
有機化合物層１６は、発光層のみからなる単層構造であってもよいし、発光層の外に、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等のその他の層を適宜有する積層構造であってもよい。有機化合物層１６の具体的な構成（電極を含めて表示する）としては、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、などが挙げられる。また、発光層、ホール輸送層、ホール注入層、電子注入層を複数層設けてもよい。
【００２４】
本実施の形態の有機化合物層は、従来公知の有機ＥＬ素子の有機化合物層と同様であり、有機化合物層を構成する各層の構成材料、形成方法、及び層厚については、従来と同様のものを適宜適用することができる。
【００２５】
金属電極層１８は、仕事関数の低いＬｉ、Ｋなどのアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ土類金属、及びこれらの金属とＡｇやＡｌなどとの合金や混合物等の金属材料から形成されるのが好ましい。陰極における保存安定性と電子注入性とを両立させるために、上記材料で形成した電極を、仕事関数が大きく導電性の高いＡｇ、Ａｌ、Ａｕなどで更に被覆してもよい。なお、金属電極層１８も透明電極層１４と同様に、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などの公知の方法で形成することができる。
【００２６】
このように、本実施の形態では、側面に有機ＥＬ素子２０が設けられ、内部に導入された有機ＥＬ素子２０からの光を軸線方向に伝搬する複数のファイバ１２をアレイ状に配列して導電性バインダ２２で固定した上で、２枚のコモン電極板２４で挟んでおり、複数のファイバ１２の有機ＥＬ素子２０に一括してコモン電圧を印加することができると共に、各ファイバ１２の光入力側の端部に透明電極露出部１４Ａを設けており、アノード電極を複数のファイバ１２の有機ＥＬ素子２０各々に対して独立に印加することができる。
【００２７】
これにより、複数のファイバ１２各々の側面に設けられた有機ＥＬ素子２０からの光は、各々のファイバ１２の側面から内部に導入されるので、従来の端面入射よりも各ファイバ１２内に導入される光量を多くすることができると共に、各ファイバ１２内に導入された光は、該ファイバ１２の光出力側端面から出力され、１次元配列された状態で複数の光を得ることができ、所謂アレイ光源として使用することができるので、光源装置１０を多くの用途に使用可能である。また、各有機ＥＬ素子２０を駆動ドライブ等によって独立に制御することができるので、光源装置１０をより広範な用途に利用可能とすることができる。
【００２８】
なお、出力光量については、有機ＥＬ素子２０のファイバ１２側面に接している面積によって決まるため、用途に応じて、有機ＥＬ素子２０の幅（ファイバ１２の軸線方向の長さ）寸法によって調節すればよい。
【００２９】
また、有機ＥＬ素子２０は、同一波長の光を出力する１種類のみであってもよいし、異なる波長の光を出力する複数種類の組合せであってもよい。また、上記では、複数のファイバ１２をアレイ状に配列した場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
例えば、図２に示す如く複数のファイバ１２の配列を二次元配列としてもよい。また、図３に示す如く、赤色に相当する波長の光を出力する有機ＥＬ素子２０Ｒが側面に設けられたファイバ１２Ｒ、緑色に相当する波長の光を出力する有機ＥＬ素子２０Ｇが側面に設けられたファイバ１２Ｇ、青色に相当する波長の光を出力する有機ＥＬ素子２０Ｂが側面に設けられたファイバ１２Ｂをそれぞれアレイ状（１列）に配列した３列配列としてもよい。特にこの場合、赤色に相当する波長の光、緑色に相当する波長の光、及び青色に相当する波長の光が３列に整列して出力されるので、カラープリンタの露光光源として利用することができる。
【００３１】
また、図４に示す如く、ファイバ１２Ｒ、ファイバ１２Ｇ、及びファイバ１２Ｂを所謂デルタ配列に配列したり、図５に示す如く所謂ストライプ配列に配列すれば、ディスプレイに発光光源として利用することができる。
【００３２】
また、有機ＥＬ素子２０が設けられている分だけ、光入力側の端部は、光出力側よりも全体の径寸法が大きいため、複数のファイバ１２の光入力側の端部を可能な限り間隔を詰めた状態で配列しても、光出力側では間隔に余裕が生じるので、図６に示す如く、柔軟性を有するファイバ１２を使用して、有機ＥＬ素子２０が設けられている光入力側の端部とは別に、光出力側のファイバ１２の端部を束ねるようにするとよい。これにより、複数のファイバ１２各々から出力される光をより高密度にする、すなわち、光源装置１０から複数本の光をより高密度で出力することができる。
【００３３】
【発明の効果】
上記に示したように、本発明は、複数の光伝送媒体を用いることで複数の光を出力可能で、且つ各光伝送媒体に対して十分な強度の光を与えることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係わる光源装置の構成を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は上面図である。
【図２】  複数のファイバ１２の別の配列例（二次元配列）を示す図である。
【図３】  複数のファイバ１２の別の配列例（３列配列）を示す図である。
【図４】  複数のファイバ１２の別の配列例（デルタ配列）を示す図である。
【図５】  複数のファイバ１２の別の配列例（ストライプ配列）を示す図である。
【図６】  複数のファイバ１２の別の束ね方を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光源装置
１２、１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ     ファイバ（光伝送媒体）
１４ 透明電極層（第１の電極層）
１６ 有機化合物層（発光層）
１８ 金属電極層（第２の電極層）
２０、２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ     有機ＥＬ素子（発光素子）
２２ 導電性バインダ
２４ 電極板（印加手段）
２８ リード線（印加手段）
【図１】
0004252741.tif 000002
【図２】
0004252741.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004252741.tif 000005
【図５】
0004252741.tif 000006
【図６】
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