JP2010218897A - 有機elモジュールとそれを用いた照明器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】有機ELモジュールにおいて、有機EL素子の電極取り出し部と電気給電部との電気接続性を高め、給電効率の低下を防止する。
【解決手段】ELモジュール1は、EL素子部21とその電極取り出し部3とを有するELパネル2と、ELパネル2に給電するため導電体31を持つ電気供給部3と、電極取り出し部3と導電体31とを接続するための接続電極4とを備える。接続電極4は、線状部材を螺旋状に伸長した形状を成してバネ性を有し、電気供給部3がELパネル2に取り付けられた状態において、電気供給部3により接続電極4の伸長方向に略直交する方向から押圧されて電極取り出し部22に当接される。これにより、電極取り出し部22の平面性が悪くても、接続電極4と電極取り出し部22とが複数部位で圧接され、それらの電気接続性を高めることができ、給電効率の低下を防止することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルの給電用電極となる電極取り出し部を備えた有機ELモジュールと、それを用いた照明器具に関する。
従来、この種の有機ELモジュールにおいては、通常、有機ELパネルの素子電極は透明性の良いITO(酸化インジウム錫)が用いられるが、ITOは抵抗率が高いため、素子電極への給電を例えば一接点のみで行った場合には、ITO内での電圧降下によりEL発光層への供給電力が接点から離れるにしたがって低下し、輝度ばらつきが生じる。そこで、この問題を解消するために、素子電極と基板とを挟持して櫛歯状の接触面で面的に接触させる補助電極を用いたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1においては、補助電極と有機ELパネルの素子電極との接触が平面状であるため、この素子電極の表面における少しのうねりや凹凸によって、接触面が減少することにより、接触抵抗が増大し、電気接続性が劣化することがあった。また、点灯繰り返しなどによる温度変化や経年変化などにより素材が伸縮して発生する電極面のひずみによって、前記と同様に接触面が減少して、電気接続性が劣化する。このため、給電の電力効率が低下したり、接触部分が過熱されることがあった。
特開2008−269988号公報
本発明は、上記の問題を解決するものであり、有機EL素子の電極取り出し部と電気給電部との電気接続性を高め、給電効率の低下を防止することができる有機ELモジュールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項1の発明は、有機EL素子と該有機EL素子の電極取り出し部とを有する有機ELパネルと、前記有機ELパネルに給電するため導電体を持つ電気供給部と、前記電極取り出し部と前記電気供給部の導電体とを接続するための接続電極とを備え、前記接続電極と電気供給部とを前記有機ELパネルに取り付けて成る有機ELモジュールにおいて、前記接続電極は、複数の折れ曲がり又は捻りにより波状又は螺旋状に伸長した形状を成し、前記接続電極は前記電気供給部に形成された空間に挿入され、前記電気供給部が前記有機ELパネルに取り付けられた状態において、前記接続電極は、前記電気供給部により該接続電極の伸長方向に略直交する方向から押圧されて前記電極取り出し部に複数の部位で当接されるものである。
請求項2の発明は、請求項1に記載の有機ELモジュールにおいて、前記電気供給部は、前記導電体と、この導電体が配線された絶縁樹脂とから成るものである。
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の有機ELモジュールにおいて、前記接続電極は、線状部材により形成されているものである。
請求項4の発明は、請求項1または請求項2に記載の有機ELモジュールにおいて、前記接続電極は、帯状部材により形成されているものである。
請求項5の発明は、請求項4に記載の有機ELモジュールにおいて、前記接続電極は、帯状部材を、その長手方向に対して斜めに山又は谷の稜線が千鳥状に現れ、これら隣り合う稜線の交点部に幅方向に谷又は山が現れるように折り曲げて形成されたものである。
請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の有機ELモジュールと、前記有機ELモジュールを点灯させるための点灯装置とを備えたものである。
請求項1の発明によれば、接続電極は、波状又は螺旋状の形状によりバネ性を成し、その伸長方向に略直交する方向から電極取り出し部に押圧されるので、電極取り出し部の平面性が悪くても、接続電極と電極取り出し部とが複数部位で確実に接触され、接触抵抗が減り、それらの電気接続性を高めることができ、給電効率の低下を防止することができる。
請求項2の発明によれば、電気供給部は、導電体が絶縁されて配線されるので、給電される電力を導電体を通じて安全に接続電極に送ることができる。
請求項3の発明によれば、接続電極が線状部材で構成されるので、電極材料の使用量を低減することができる。
請求項4の発明によれば、接続電極は帯状部材で構成されるので、線状部材の場合に比較して電極取り出し部との接触面積が増えると共に、バネ性を高めることができ、より電気接続性を高めることができる。
請求項5の発明によれば、接続電極は、電極取り出し部との接触面を谷の稜線による斜め線の連続的な略線状とし、電気供給部との接触面を山の頂点による略点状とすることができるので、接続電極と電極取り出し部との接触面積をより広くでき、電気接続性が高まる。
請求項6の発明によれば、有機ELモジュールの電気接続性が高いので、給電効率の良い照明器具を得ることができる。
本発明の第1の実施形態に係る有機ELモジュールの斜視図。 同モジュールの分解斜視図。 (a)は同モジュールにおける有機ELパネルの平面図、(b)は(a)のI−I断面図、(c)は(a)のII−II断面図。 (a)は同モジュールの接続電極の側面図、(b)は図1のX−X断面図、(c)は同Y−Y断面図、(d)は同Z−Z断面図。 (a)は本発明の第2の実施形態に係る有機ELモジュールの接続電極の斜視図、(b)は同接続電極の側面図。 (a)は上記の変形例に係る有機ELモジュールの接続電極の斜視図、(b)は同接続電極の側面図。 (a)は上記の他の変形例に係る有機ELモジュールの接続電極の斜視図、(b)は同接続電極の側面図。 (a)は上記の別の他の変形例に係る有機ELモジュールの接続電極の展開平面図、(b)は同接続電極の斜視図。 (a)は本発明の実施形態に係る照明器具の構成図、(b)は同器具の一部断面図。 上記照明器具におけるLED光源点灯装置の電気回路図。 (a)は上記装置の制御部におけるマイコンの2番端子の出力波形図、(b)は同制御部における比較部のマイナス端子の入力波形図、(c)は同比較部のプラス端子の入力波形図、(d)は同比較部の出力波形図。
以下、本発明の第1の実施形態に係る有機ELモジュールについて図1乃至図4を参照して説明する。図1及び図2に示すように、有機ELモジュール1(以下、ELモジュールという)は、有機ELパネル2(以下、ELパネルという)と、ELパネル2に給電するための電気供給部3と、電気供給部3からEL素子部21(有機EL素子)に給電するための接続電極4と、上ケース51と下ケース52を有してELパネル2を覆うケース5とを備える。ELパネル2は、EL素子部21と、EL素子部21の給電用電極となる電極取り出し部22とを有する。電気供給部3は、絶縁樹脂から成る矩形の筺体30と、絶縁樹脂により配線される導電体31とを備え、導電体31は、筺体30内に形成された空洞(空間)32内に挿入された接続電極4と接続される。
このELモジュール1の組立ては、接続電極4が挿入された電気供給部3を上ケース51内に収納した状態で、上ケース51で下ケース52上に配設されたELパネル2を押圧して覆う。このとき、接続電極4は、ケース5内でELパネル2の電極取り出し部22に当接するように配設され、ELパネル2は電気供給部3から接続電極4を介して電極取り出し部22に給電されるようになる。ELパネル2からの光は、下ケース52の開口54を通って外部に出射される。
図3(a)、(b)、(c)に示すように、EL素子部21は、矩形の基板23と、この基板23上に形成された給電用の矩形パターン状の素子電極24、26と、有機ELの発光層25と、素子電極26の上から発光層25を封止する封止部27とを備える。基板23はガラス等の透明部材から成り、素子電極24は、例えばITO(酸化インジウム錫)により透明電極として基板23上に平面状に形成され、プラス電極となる。発光層25は、発光体として、例えば蛍光性有機化合物を含む有機薄膜からなる。
素子電極26は、素子電極24に対向して発光層25に蒸着等によりサブミクロン厚のアルミの金属部材により形成され、マイナス電極となる。封止部27は、シリコン樹脂等の封止剤より成る。EL素子部21は、封止部27とは反対面側が光放出面となっている。
電極取り出し部22は、素子電極24、26にそれぞれ接続されて、これら素子電極の平面視左右において互い違いに導出されたプラス側及びマイナス側の各一対の矩形電極22a、22bを有する。矩形電極22a、22bは、ITO電極で形成される。矩形電極22bは、封止部27内で素子電極26と接続される。なお、矩形電極22a、22bは、ITO電極表面上にCrAu(クロム−金)合金やMoAlMo(モリブデン−アルミニウム−モリブデン)合金などの金属部材をスパッタや蒸着加工などにより表面処理してITO電極の抵抗成分を低減させている。
図4(a)乃至(d)に示すように、電気供給部3は、2つの接続電極4を挿入するための、一面が開口した矩形の空洞32が筺体30の長手方向に沿って2箇所設けられている。筺体30内に配線される導電体31は、その一端が空洞32内に導出されて接続電極4と接続されると共に、他端が筺体30の一端面に形成された給電端部33に接続される。給電端部33は導電体31の配線数に対応して在る。この給電端部33は外部電源から給電される。
接続電極4は、例えばステンレススチールのようなバネ性のある金属製の線状部材から成り、線状部材の複数の捻りにより略一定径でコイル状に巻き進められて伸長した形状の螺旋状線を成し、導電体31と半田付け、機械的接合、導電性接着剤等により電気的に接続される。接続電極4は、表面を金等でメッキすることによって、表面の信頼性を高めることができる。
上記接続電極4の螺旋状線の長さ及び幅は、電気供給部3の空洞32内に嵌合し得るように設定されている。この螺旋状線の長手方向に直交する高さH1(螺旋円径に相当)は、空洞32内の開口面からの深さH2より僅かに大きく形成され、接続電極4は電気供給部3内に挿入されたとき、その一部が空洞32内からはみ出た状態となる。
ケース5の上ケース51は、電気供給部3を挿入するための開口53を有する。また、上ケース51がEL素子部21を覆ったとき、電気供給部3は電極取り出し部22上に配設され、接続電極4が電極取り出し部22に接触される。なお、接続電極4を収納した電気供給部3を先にELパネル2の電極取り出し部22上に装着してから、上ケース51で覆ってもよい。
上記のように構成されているので、EL素子部21は、下ケース52の上面に装着され、その上に電気供給部3が挿入された上ケース51が装着され、接着剤等により両ケース51、52が一体に接合されてケース封止される。上ケース51の高さ内に電気供給部3とELパネル2が圧接されて収納されるので、予め電気供給部3の空洞32内に挿入されている接続電極4が、電極取り出し部22に押圧接触される。
このとき、接続電極4は、電気供給部3の空洞32の天面により、螺旋状線の長手方向に略直交する方向から押圧される。接続電極4は、押圧前は電気供給部3の空洞32から僅かにはみ出しているので、電極取り出し部22に押圧されると、そのバネ性による接触圧が高まり、電極取り出し部22に強く当接される。接続電極4と電気供給部3及び電極取り出し部22との接触面は、略線状又は略点状となって複数の部位でそれぞれ押圧接触される。
したがって、接続電極4は、平面状電極による接触面の場合と比較して、略線状又は略点状となる各接触面の接触面積が小さくなるので、それら個々の接触面に掛かる応力が強くなる。このため、それぞれの接触面で電極取り出し部22と確実に接触させることができ、接触面積を確保して接触抵抗を低減することができる。なお、接続電極4の螺旋状の巻数、弾性力、接触面積等の各仕様や、電極取り出し部22の電極面積はELパネル2に流す電流によって設定される。
このように、本実施形態のELモジュール1によれば、接続電極4は、電極取り出し部22と圧接されることにより、電極取り出し部22の平面性が悪くても、接続電極4と電極取り出し部22とが複数の部位で確実に接触されるので、接触抵抗が減り、電気接続性を高めることができ、給電効率の低下を防止することができる。
また、接続電極4は、その長手方向の一端のみで電気供給部3の導電体31と接続され、他端が開放されているので、温度変化や経時変化で伸縮があっても螺旋状線の長手方向に伸縮するので、環境変化による影響を緩和することができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係るELモジュールの接続電極について図5(a)、(b)を参照して説明する。本実施形態のELモジュールの接続電極4aは、帯状部材により、波状に伸長した形状に構成されている。その他の構成は、前記第1の実施形態と同等の構成を有するので、図4を流用して説明する。
接続電極4aは、例えばステンレススチールのようなバネ性のある金属製の帯状部材から成り、複数の捻りにより波状に伸長した形状の波状帯体を成す。また、接続電極4aは、側面から見てサイン波状の周期的な波形を成し、その上下のピーク点41a、42a間の最大振幅を高さH1として、この高さH1が電気供給部3の空洞32内の深さH2より僅かに高くなるように形成されている。
上記のように構成された接続電極4aは、電気供給部3の空洞32内に挿入されると、前記と同様に、その一部が僅かに電気供給部3からはみ出た状態となる。この状態でケース51、52でELパネル2が挟持されると、接続電極4aは、その伸長方向に略直交する方向から空洞32で押圧され、弾性変形されて電極取り出し部22に圧接される。このとき、接続電極4aは、電気供給部3及び電極取り出し部22にそれぞれ波状帯体における複数の山谷で略線状に当接される。
本実施形態のELモジュール1によれば、接続電極4aは波状帯体として構成されるので、電極取り出し部22との線接触により接触面積が増えることにより、螺旋状電極に比較して、より電気接続性を高めることができ、給電効率を高めることができる。
次に、上記実施形態の変形例によるELモジュールの接続電極について図6(a)、(b)を参照して説明する。本変形例の接続電極4bは、その側面が三角波形状に伸長した形状を成す。
接続電極4bは、帯状部材の長手方向に直交する方向における複数の折れ曲がりにより、周期的に山谷を成し、バネ性を有する三角波状帯体に形成されている。接続電極4bの側面の略周期的な三角波形は、その上下のピーク点41b、42b間の最大振幅を高さH1として、この高さH1が電気供給部3内の空洞32の深さH2より僅かに高くなるように形成されている。これにより、前記と同様に、接続電極4bは、電極取り出し部22との線接触による接触面積が増え、より電気接続性を高めることができると共に、帯状部材の直線的な折り曲げ加工のみで形成できるので、製造工程が簡単となる。
次に、上記実施形態の他の変形例によるELモジュールの接続電極について図7(a)、(b)を参照して説明する。本変形例の接続電極4cは、前記変形例において、三角波形状の頂点部に平面部分を有する。
接続電極4cは、帯状部材の複数の折れ曲がりによる山谷の頂点部にそれぞれ平面41cと平面42cとが互いに略平行に形成され、周期的に台形状に伸長した形状を成す。また、接続電極4cは、互いに略平行に形成された平面41cと平面42cとの間隔が高さH1となっている。これにより、接続電極4cは電極取り出し部22に平面41c及び平面42cで平面的に圧接され、電極取り出し部22との接触面積が増え、より電気接続性を高めることができる。なお、平面41c、42c上にさらに凸部を設けてもよい。
次に、上記実施形態における別の他の変形例によるELモジュールの接続電極について図8(a)、(b)を参照して説明する。本変形例の接続電極4dは、帯状部材を、その長手方向に対して斜めに山又は谷の稜線42dが千鳥状に現れ、これら隣り合う稜線42dの交点部43に幅方向に谷又は山の稜線41dが現れるように折り曲げて形成されたものである。
接続電極4dは、交点部43からの稜線41dが帯状部材の長手方向に直交して交わる点を直交点44とし、この直交点44を直角の頂点、稜線41dを直角の一辺、稜線42dを斜辺とする直角三角形45を基に形成される。すなわち、接続電極4dは、隣り合う稜線42dが谷となり、それらの間の稜線41dが山となるように直角三角形45が山折り、谷折りに繰返して折り曲げられることにより、直交点44を頂点とする二面開放の三角錐46として形成される。
接続電極4dは、三角錐46が連続して伸長した形状になると共に、三角錐46の高さH1が上記図4に示した高さH1と同等となるように形成されている。また、接続電極4dの三角錐状の伸長した形状の長さ及び幅は、接続電極4dが電気供給部3の空洞32内に嵌合して挿入されるように設定されている。接続電極4dが電極取り出し部22に押圧されたとき、電気供給部3の空洞32とは三角錐46の頂点で点状に接触し、電極取り出し部22とは谷の稜線42dで千鳥状に線状に接触する。
このように、接続電極4dは、電極取り出し部22との接触面が谷の稜線42dによる線状となり、電気供給部3との接触面が山の頂点による点状となるので、電極取り出し部22と千鳥状の斜め線により連続的に線状接触され、その接触面積が電気供給部3との接触面積より広くなる。これにより、接続電極4dと電極取り出し部22との接触面積をより広くでき、電気接続性が高まる。
次に、本発明の実施形態に係る有機EL照明器具について、図9乃至図11を参照して説明する。本実施形態の有機EL照明器具100は、前記各実施形態のいずれかのELモジュール1と、このELモジュール1を点灯させるための点灯装置7とを備え、これらは外部ケースとなる矩形の筐体101内に収納されて一体化されている。
図9(a)、(b)は、本実施形態の構成を示し、筐体101は、その上面が樹脂製の透明板102から成り、ELモジュール1から出射される光の発光面となる。筐体101内には、点灯装置7の電気回路部品9が実装されたプリント基板8が配設されている。ELモジュール1は、透明板102の裏面側に配設され、電気回路部品9から電源供給されて発光し、透明板102を通って照明光が出射される。
ケース5は、上ケース51のみから成り、下ケースは透明板102により兼用される。ELモジュール1の基板23は透明板102に直接装着され、その上から、上ケース51が電気供給部3を覆うように、透明板102に接合される。電気供給部3が上ケース51により押圧されることにより、接続電極4が電極取り出し部22に圧接される。また、接続電極4はプリント基板8と電線で接続され、プリント基板8を介して電気回路部品9から電源供給される。なお、図示では一方のみの接続電極4を示している。
図10は、点灯装置7の電気的構成を示す。点灯装置7は、直流電源Eを基にELモジュール1へ電力供給する降圧チョッパ回路71と、ELモジュール1へ供給される電流を検出するランプ電流検出回路72と、ランプ電流を駆動する電流駆動部73と、降圧チョッパ回路71からELモジュール1に出力される電力を制御する制御部74とを備える。制御部74は、マイコンIC1と、オペアンプからなる誤差アンプOP1及び比較器OP2と、論理処理用のAND回路IC2とを有する。
制御部74は、ランプ電流検出回路73の抵抗R3からのランプ電流検出電圧と、マイコンIC1からの基準電圧Veとの電圧差を誤差アンプOP1で増幅し、その出力を基準電圧Vrとして比較器OP2に入力する。また、制御部74は、この基準電圧Vrとスイッチング素子3で発生される三角波状信号Vqとを比較器OP2で比較し、その出力Vpを駆動制御信号とし、AND回路IC2を通して降圧チョッパ回路72に加え、スイッチング素子Q1のオン・オフ動作を調整し、ELモジュール1に供給する電力を調整する。
ここで、比較器OP2による駆動制御信号の生成について図11(a)〜(d)を参照して説明する。IC1の2番ピンからの出力電圧VpのHレベルとLレベルによりスイッチング素子Q3がオン、オフされると、コンデンサC4の両端電圧が放電及び抵抗R13を介して充電されることにより、図11(b)に示されるように、三角波状信号Vqが発生される。この三角波状信号Vqは比較器OP2のマイナス端子に印加され、比較器OP2のプラス端子には、図11(c)に示されるように、誤差アンプOP1の出力が基準電圧Vrとして印加されて、図11(d)に示されるように、コンデンサC4の電圧が基準電圧Vrよりも低い期間は、比較器OP2の出力電圧Vsはハイレベルとなる。
したがって、出力信号Vsのパルス幅は、基準電圧Vrにより変化され、さらに、基準電圧VrはIC1からの基準電圧Veによって変化されるので、制御部75は基準電圧Veを可変することにより出力信号Vsを制御し駆動制御信号を生成して、ランプ電流値を調整でき、設定したランプ電流の電流値が一定になるように制御することができる。また、制御部75は、マイコンIC1からのPWM制御信号により電流駆動部74のスイッチング素子Q2を駆動させてランプ電流をPWM調光制御する。
このように、本実施形態によれば、電気接続性が高いELモジュール1を用いたことにより、給電効率の良い照明器具を得ることができると共に、点灯装置7によりELモジュール1の電流値を一定に制御できることにより、設定した明るさに安定に保つことができ、しかも、PWM電流制御等により容易に調光制御することができる。
なお、本発明は上記各種実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、ELモジュール1にEL素子部21を複数個設けることもできる。また、電気供給部3を基板23に接合して電気供給部3で接続電極4を直接的に押圧してもよい。また、電気供給部3の導電体31と接続電極4とを一体化してもよい。また、接続電極4を複数の凸部を設けた平面部材で形成し、この平面部材を電気供給部3で押圧して各凸部と電極取り出し部22とを接触させてもよい。また、電気供給部3をケース5と同じ部材で形成して一体化し、ケース5と兼用してもよい。
1 ELモジュール(有機ELモジュール)
2 ELパネル(有機ELパネル)
21 EL素子部(有機EL素子)
3 電気供給部
31 導電体
32 空洞(空間)
4、4a、4b、4c、4d 接続電極
41d、42d 稜線
43 交点部
7 点灯装置
100 有機EL照明器具

Claims (6)

  1. 有機EL素子と該有機EL素子の電極取り出し部とを有する有機ELパネルと、前記有機ELパネルに給電するため導電体を持つ電気供給部と、前記電極取り出し部と前記電気供給部の導電体とを接続するための接続電極とを備え、前記接続電極と電気供給部とを前記有機ELパネルに取り付けて成る有機ELモジュールにおいて、
    前記接続電極は、複数の折れ曲がり又は捻りにより波状又は螺旋状に伸長した形状を成し、
    前記接続電極は前記電気供給部に形成された空間に挿入され、
    前記電気供給部が前記有機ELパネルに取り付けられた状態において、前記接続電極は、前記電気供給部により該接続電極の伸長方向に略直交する方向から押圧されて前記電極取り出し部に複数の部位で当接されることを特徴とする有機ELモジュール。
  2. 前記電気供給部は、前記導電体と、この導電体が配線された絶縁樹脂とから成ることを特徴とする請求項1に記載の有機Eモジュール。
  3. 前記接続電極は、線状部材により形成されてい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モジュール。
  4. 前記接続電極は、帯状部材により形成されてい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モジュール。
  5. 前記接続電極は、帯状部材を、その長手方向に対して斜めに山又は谷の稜線が千鳥状に現れ、これら隣り合う稜線の交点部に幅方向に谷又は山が現れるように折り曲げて形成されたことを特徴とする請求項4に記載の有機ELモジュール。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の有機ELモジュールと、前記有機ELモジュールを点灯させるための点灯装置とを備えたことを特徴とする有機EL照明器具。
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