JP2011065910A - 照明モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】照明モジュールにおいて、モジュール内への埃や水分の侵入を阻止すると共に、モジュールの薄型化が可能である。
【解決手段】照明モジュール１は、面状発光素子２と、面状発光素子２に給電するための配線基板３と、面状発光素子２の発光面上に設けられた光学シート４と、を備える。配線基板３は、面状発光素子２を収容する孔部８を有する。光学シート４は、配線基板３の孔部８に収容された面状発光素子２と配線基板３とが発光面側で面一となった状態で、面状発光素子２と配線基板３を保持する。また、面状発光素子２を覆うと共に、面状発光素子２と配線基板３との隙間も覆っている。照明モジュール１は、光学シート４が面状発光素子２と配線基板３を保持すると共に、モジュール内への埃や水分の侵入を阻止するので、筐体やパッキン等を備える必要がないことから、モジュールの薄型化が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具、液晶バックライト、各種ディスプレイ、表示装置などに用いられる有機エレクトロルミネッセンス発光素子（以下、有機ＥＬ発光素子という）を備える照明モジュールに関する。
従来から、有機ＥＬ発光素子である面状発光素子を備える照明モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。図６に、このような照明モジュール１０１の構成を示す。照明モジュール１０１は、面状発光素子１０２と、これに給電するための配線基板１０３と、面状発光素子１０２の発光面上に設けられる光学シート１０４と、面状発光素子１０２の素子電極と配線基板１０３の配線パターン（図示せず）とを電気的に接続する給電接合部材１０５と、これら各部材を収容する筐体１０６と、を備える。
光学シート１０４は、面状発光素子１０２から照射される光の配向性と屈折率を調整する。給電接合部材１０５は、銅のリードフレーム又はフレキシブル配線板などから成る。筐体１０６は、面状発光素子１０２から照射される光を外部に放出するための開口部１０７を有する。
このような構成の照明モジュール１０１においては、筐体１０６の開口部１０７と光学シート１０４との段差に隙間が生じ易く、そのためモジュール内部へ埃や水分が浸入し易い。そこで、埃や水分の浸入を阻止するためにパッキン等を隙間に設けると、モジュールの薄型化が困難となり、面状発光素子１０２が薄い面光源であるという特徴を活かすことができなくなる。
また、給電接合部材１０５がリードフレームである場合、リードフレームを面状発光素子１０２の素子電極に安定的に接触させる必要があるが、リードフレームを面状発光素子１０２の素子電極に低温で接合することは難しい。このため、通常、リードフレームと面状発光素子１０２とは筐体１０６で機械的に挟持することになり、モジュールの薄型化がより困難となる。また、リードフレームが絶縁性を有していないので、面状発光素子１０２の放熱力を強化するための金属放熱板をリードフレーム近傍に配置することができない。
また、給電接合部材１０５がフレキシブル配線板である場合、フレキシブル配線板は、異方性導電フィルム等で面状発光素子１０２の素子電極に接合することができる。しかし、面状発光素子１０２内の発光体を構成する有機物が熱に弱いので、１５０℃の高温に加熱しながら行われる素子電極とフレキシブル配線板の接合によって、面状発光素子１０２内の発光体にダメージが生じ易い。また、フレキシブル配線板と異方性導電フィルムの材料費が、リードフレームの材料費よりも値段が高いので、コスト高となる。
特開２００７−２９９７４０号公報
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、モジュール内への埃や水分の侵入を阻止すると共に、モジュールの薄型化が可能である照明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、面状発光素子と、前記面状発光素子に給電するための配線パターンが形成された配線基板と、前記面状発光素子の発光面上に設けられた光学シートと、を備えた照明モジュールであって、前記配線基板は、前記面状発光素子を収容する孔部を有し、前記光学シートは、前記配線基板の孔部に収容された面状発光素子と前記配線基板とが発光面側で面一となった状態で、前記面状発光素子、及び前記面状発光素子と配線基板との隙間を覆っているものである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の照明モジュールにおいて、前記面状発光素子の素子電極と配線基板の配線パターンは、アルミニウム線で電気的に接続され、前記アルミニウム線は、紫外線硬化樹脂で被覆されているものである。
請求項１の発明によれば、光学シートが面状発光素子と配線基板を保持すると共に、モジュール内への埃や水分の侵入を阻止するので、筐体やパッキン等を備える必要がないことから、モジュールの薄型化が可能である。
請求項２の発明によれば、アルミニウム線を介して面状発光素子に給電されるので、フレキシブル配線板などの給電接合部材を備える必要がないことから、製造コストの低減を図ることができる。また、アルミニウム線が紫外線硬化樹脂で被覆されるので、常温・低コストで絶縁性、堅牢性、耐湿性を向上させることができる。これにより、力学的負荷、水分、その他のガスによる腐食からアルミニウム線を保護することができる。
本発明の一実施形態に係る照明モジュールの外観図。 同照明モジュールのＡ−Ａ線側断面図。 同照明モジュールの分解図。 同照明モジュールの紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線で硬化させるときの斜視図。 同照明モジュールの変形例を示す外観図。 従来の照明モジュールの側断面図。
図１乃至図４は、本発明の一実施形態に係る照明モジュール１の構成を示す。図１及び図２において、照明モジュール１は、面状発光素子２と、これに給電するための配線基板３と、面状発光素子２の発光面上に設けられた光学シート４と、面状発光素子２及び配線基板３上に設けられるアルミニウム線５と、アルミニウム線５を封止して絶縁する紫外線硬化樹脂６と、を備える。面状発光素子２は、アルミニウム線５と接続される素子電極７を有し、配線基板３は、面状発光素子２を収容する孔部８を有する。照明モジュール１は、モジュールを保持する保持構造と、モジュールに給電する直流電源と、を有する照明器具に組み込まれて使用される。
面状発光素子２は、例えば、８０ｍｍ×８０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズである長方形の無アルカリガラス基板上に、透明電極であって陽極となるインジウムスズ酸化物、発光体となる有機物、陰極となるアルミニウム、及び有機物を保護する吸湿層や封止層がこの順に積層されて成る。面状発光素子２は、陽極と陰極の間に電圧が与えられることで有機物が発光し、陰極のアルミニウムで光を反射して発光面から光を放出する。
面状発光素子２の素子電極７は、面状発光素子２の陽極及び陰極上にスパッタ成膜されたモリブデン／アルミニウム／モリブデンから成り、例えば、２ｍｍ×１９ｍｍの長方形のパッドで構成され、面状発光素子２の互いに対向する２辺に１つずつ設置される。素子電極７のモリブデン／アルミニウム／モリブデンの厚さは、例えば、それぞれ５０ｎｍ、５００ｎｍ、５０ｎｍで形成される。なお、素子電極７は、面状発光素子２の３辺に１つずつ、又は４辺に１つずつ設置されてもよい。面状発光素子２は、設置される素子電極７の個数が増えることで、発光体への給電箇所が複数となり、陽極を形成するインジウムスズ酸化物の抵抗が高いために陽極内で生じていた電圧降下が防止されるので、発光斑を低減して均一に発光することができる。
配線基板３は、面状発光素子２に給電するための配線パターン（図示せず）が形成され、例えば、基板として２０ｍｍ×８０ｍｍ×０．５ｍｍのサイズに形成されるＦＲ−４と、配線として銅が用いられ、電源回路のコンポーネントを有し、このコンポーネントを含めた厚さが４ｍｍとなる。なお、配線基板３は、照明モジュール１を複数並べて使うためのＤＣ／ＤＣ変換機能、照明モジュール１を複数並べて使うとき部分的に点灯消灯するためのアドレス制御機能、照明モジュール１を調光するためのＰＷＭ制御機能などを持つ点灯制御用のＩＣを有していてもよい。また、給電のためのコネクタ、照明器具や壁面、天井などに固定するためのネジ穴などを有していてもよい。
配線基板３の孔部８は、面状発光素子２が納まる大きさであり、その周囲にはアルミニウム線５と超音波接合するための、配線パターンの一部であるボンディングパッドが配列されている。ボンディングパッドは、例えば、１ｍｍ×１ｍｍの大きさであり、フラッシュ金めっき処理により形成される。ボンディングパッド周辺には、塗布された紫外線硬化樹脂６が濡れ広がる領域を制御するために、シルクパターンが印刷される。なお、配線基板３は、貫通スルーホールを持たないビルドアップ配線板であってもよい。このビルドアップ配線板を有する照明モジュール１は、配線基板３の光学シート４が設置されている側と反対側の面を任意に塗装することで、意匠性を向上させることができる。
光学シート４は、アクリル樹脂から成り、配線基板３と同じサイズに形成され、ネジ穴やコネクタの形状にあわせてカットされる。また、光学シート４は、防滴、防塵性を有し、屈折率の制御により光取り出し量を向上させ、光の配光性を制御する。光学シート４は、配線基板３の孔部８に収容された面状発光素子２と、配線基板３とが発光面側で段差のない面一となった状態で、面状発光素子２と配線基板３を接着剤で保持する。また、面状発光素子２を覆うと共に、面状発光素子２と配線基板３との隙間も覆っている。なお、光学シート４は、耐候性や強度が必要な場合、ガラス板やアクリル板などから構成されてもよい。また、光学シート４は、面状発光素子２を覆うと共に、面状発光素子２と配線基板３との隙間も覆っていれば、配線基板３と異なるサイズに形成されてもよい。
アルミニウム線５は、純アルミニウムから成り、機械的強度と電流量を向上させるために、例えば、径２００μｍ以上の太線や、厚さ２００μｍ、幅２ｍｍ以上のリボン材で構成される。アルミニウム線５は、面状発光素子２及び配線基板３の光学シート４が設置されている側と反対側の面上に設けられ、面状発光素子２の素子電極７と、配線基板３の配線パターンの一部であるボンディングパッドを電気的に接続する。アルミニウム線５と素子電極７やボンディングパッドとの接続は、超音波接合により行うことができる。これにより、常温・低コスト、かつ、高い信頼性の電気接続が可能となる。
紫外線硬化樹脂６は、例えば、被膜厚さ１００μｍ以上でアルミニウム線５を被覆し、紫外線の照射によって硬化する。なお、照明モジュール１は、アルミニウム線５が紫外線硬化樹脂６によって絶縁されて金属の接触による短絡の心配がないので、面状発光素子２の発光面の反対側の面に、面状発光素子２の熱を放熱する放熱器又は意匠性を向上させる化粧板などを備えてもよい。
照明モジュール１の組み立てについて、図３及び図４を参照して説明する。図３に示されるように、まず、光学シート４の片面に接着剤９を塗布し、この塗布面を上面とし、光学シート４の上面に配線基板３を配置して接着剤９で接着する。さらに、面状発光素子２の発光面を下向きにして、配線基板３の孔部８に挿入し、光学シート４の上面に配置して接着剤９で接着する。
次に、図４に示されるように、超音波ワイヤボンダを用いた超音波接合によって、面状発光素子２の素子電極７と配線基板３のボンディングパッドをアルミニウム線５で電気的に接続する。次いで、アルミニウム線５を被覆するように、紫外線硬化樹脂６を樹脂塗布装置１０によって塗布する。次いで、この紫外線硬化樹脂６を、紫外線の照射によって硬化させる。このようにして、照明モジュール１が完成する。なお、面状発光素子２内に３つ以上の素子電極７がある場合、同極同士をアルミニウム線５で電気的に接続する。
上記のように構成される照明モジュール１は、光学シート４が面状発光素子２と配線基板３を保持すると共に、モジュール内への埃や水分の侵入を阻止するので、筐体やパッキン等を備える必要がないことから、モジュールの薄型化が可能である。また、照明モジュール１は、アルミニウム線５を介して面状発光素子２に給電されるので、フレキシブル配線板などの給電接合部材を備える必要がないことから、製造コストの低減を図ることができる。また、アルミニウム線５が紫外線硬化樹脂６で被覆されるので、常温・低コストで絶縁性、堅牢性、耐湿性を向上させることができる。これにより、力学的負荷、水分、その他のガスによる腐食からアルミニウム線５を保護することができる。
図５は、本実施形態の変形例に係る照明モジュール１を示す。照明モジュール１は、配線基板３が４つの矩形状の部材３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから構成されており、その他の構成は上記の実施形態と同様である。照明モジュール１は、配線基板３の材料基板から孔部８の形状に沿って材料基板の一部を切り抜いて孔部８を形成するのではなく、４つの矩形状の部材３ａ〜３ｄを組み合わせて、配線基板３の孔部８を形成するので、無駄となる切り抜いた材料基板が生じないことから、製造コストを削減することができる。
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、配線基板の孔部に１個の面状発光素子が収容される構成のものを示したが、配線基板の孔部に複数個の面状発光素子が収容される構成のものであっても構わない。
１ 照明モジュール
２ 面状発光素子
３ 配線基板
４ 光学シート
５ アルミニウム線
６ 紫外線硬化樹脂
７ 素子電極
８ 孔部

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  1. 面状発光素子と、前記面状発光素子に給電するための配線パターンが形成された配線基板と、前記面状発光素子の発光面上に設けられた光学シートと、を備えた照明モジュールであって、
    前記配線基板は、前記面状発光素子を収容する孔部を有し、
    前記光学シートは、前記配線基板の孔部に収容された面状発光素子と前記配線基板とが発光面側で面一となった状態で、前記面状発光素子、及び前記面状発光素子と配線基板との隙間を覆っていることを特徴とする照明モジュール。
  2. 前記面状発光素子の素子電極と配線基板の配線パターンは、アルミニウム線で電気的に接続され、
    前記アルミニウム線は、紫外線硬化樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の照明モジュール。
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