JP2012084855A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透光性および導電性を持つ支持体で支持した発光素子を備えた発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device including a light emitting element supported by a support having translucency and conductivity.
発光素子を基材などに電気的に接続する方法として、素子発光面電極では導電接続材料として金属細線を用いたワイヤボンディング法による接続が、反対側電極ではハンダあるいは導電性ペーストを用いた接続が一般的である。 As a method for electrically connecting a light emitting element to a substrate or the like, the element light emitting surface electrode is connected by a wire bonding method using a thin metal wire as a conductive connecting material, and the opposite electrode is connected using solder or a conductive paste. It is common.
特許文献1には、ワイヤボンディング法を用いない発光素子の接続方法が開示されている。この方法では、素子電極と基材導電層の接続のため、導電接続材料として前駆体層が必要である。 Patent Document 1 discloses a method for connecting light emitting elements without using a wire bonding method. In this method, a precursor layer is required as a conductive connection material for connection between the device electrode and the base conductive layer.
ワイヤボンディング法で発光素子を電気的に接続する場合、ワイヤが金属細線であるため、発光素子側と基材側とに同種あるいは金などの透光性をもたない電極に接続する必要がある。また、一般的なハンダあるいは導電性ペーストは、透光性を持たない。 When the light emitting element is electrically connected by the wire bonding method, since the wire is a thin metal wire, it is necessary to connect the light emitting element side and the substrate side to the same kind or electrodes having no translucency such as gold. . Further, general solder or conductive paste does not have translucency.
そこで、本発明は、発光素子を透光性および導電性を持つ支持体で安定して保持し、かつ、接触抵抗を小さくすることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to stably hold a light-emitting element with a light-transmitting and conductive support and reduce contact resistance.
上述の課題を解決するため、本発明は、発光装置において、第1基体とその第1基体の表面に形成された第1導電層とを備えた透光性を持つ第1支持体と、第2基体とその第2基体の表面に形成された第2導電層とを備えて前記第1導電層と前記第2導電層とが対向するように配置された第2支持体と、前記第1導電層に接する第1電極と前記第2導電層に接する第2電極とを備えた発光素子と、前記第1支持体と前記第2支持体との間に充填された透光性を持つ電気絶縁性の中間層と、を有し、前記第1支持体および前記第2支持体の少なくとも一方は屈曲性を持つことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a light-emitting device including a first base having translucency, which includes a first base and a first conductive layer formed on a surface of the first base. A second support including a second substrate and a second conductive layer formed on a surface of the second substrate, the first conductive layer and the second conductive layer being opposed to each other; A light-emitting element having a first electrode in contact with a conductive layer and a second electrode in contact with the second conductive layer, and a light-transmitting electricity filled between the first support and the second support An insulating intermediate layer, wherein at least one of the first support and the second support is flexible.
本発明によれば、発光素子を透光性および導電性を持つ支持体で安定して保持し、かつ、接触抵抗を小さくすることができる。 According to the present invention, the light emitting element can be stably held by the support having translucency and conductivity, and the contact resistance can be reduced.
本発明に係る発光装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of a light emitting device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar structure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明に係る発光装置の第1の実施の形態における一部拡大断面図である。図2は、本実施の形態の発光装置の斜視図である。また、図2には、発光装置40と電源との接続状態を模式的に示した。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a partially enlarged sectional view of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the light emitting device of the present embodiment. FIG. 2 schematically shows a connection state between the light emitting device 40 and the power source.
この発光装置40は、第1支持体10と第2支持体20と発光素子32と中間層30とを有している。発光素子32は、発光ダイオード(LED)である。発光素子32の一方の端部には、発光素子32よりも面積が小さい第1電極33が設けられている。発光素子32の第1電極33が設けられた端部に対して反対側の端部には、第2電極34が設けられている。第1電極33および第2電極34は、たとえば金で形成されている。
The light emitting device 40 includes a
第1支持体10は、平板状の第1基体12と、第1基体の一方の表面に形成された第1導電層14とからなる。第2支持体20は、平板状の第2基体22と、第2基体22の一方の表面に形成された第2導電層24とからなる。第1支持体10および第2支持体20は、いずれも屈曲性および透光性を有する。
The
第1基体12および第2基体22は、たとえばポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンサクシネート(PES)、アートン(ARTON)、アクリル樹脂などで形成することができる。第1基体12および第2基体22の厚さは、たとえば125μm程度である。
The
第1導電層14および第2導電層24は、たとえば酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)などで形成される。第1導電層14および第2導電層24の厚さは、たとえば1μm程度である。
The first
第2支持体20は、第2導電層24が第1導電層14と対向するように配置される。第1支持体10と第2支持体20との間には、発光素子32が配置される。発光素子32の第1電極33は、第1導電層14に接している。発光素子32の第2電極34は、第2導電層24と接している。
The
中間層30は、第1支持体10および第2支持体20の間に充填されている。中間層30は、透光性および屈曲性を持つ電気絶縁性の材料で形成される。ここで、透光性は、日本工業規格JISK7105で測定した全光透過率が50%以上であることが好ましい。中間層30は、たとえばアクリル系エラストマーなどの熱可塑性樹脂で形成される。中間層30の厚さは、発光素子32の第1電極33側の端部と第2電極34側の端部の間の距離よりも小さく、たとえば175μmないし290μmである。
The
第1支持体10および第2支持体20の形状は、たとえばシート状でほぼ同じ大きさの長方形であり、少しずれて対向している。その結果、第1支持体10および第2支持体20の端部には、第1導電層14および第2導電層24がそれぞれ第2支持体20あるいは第1支持体10に覆われずに露出している。中間層30は、第1導電層14および第2導電層24がそれぞれ第2支持体20あるいは第1支持体10に覆われずに露出した部分に、若干はみ出している。露出した第1導電層14および第2導電層24には、それぞれ電源42から延びた配線44,45が接続されている。
The shapes of the
本実施の形態の発光装置40は、5個の発光素子32を有している。これらの発光素子32は、電気的に並列に電源42に接続されている。
The light emitting device 40 of this embodiment has five
この発光装置40は、たとえば以下の方法で製造される。 The light emitting device 40 is manufactured, for example, by the following method.
まず、第1基体12および第2基体22となるポリエチレンテレフタラートのシートの一方の表面に、第1導電層14および第2導電層24となるITOの層をスパッタリングなどによって形成する。次に、中間層30の材料であるアクリル系エラストマーに発光素子32とほぼ同じ大きさの貫通孔を形成する。
First, an ITO layer to be the first
この中間層30の材料を、第1支持体10の第1導電層14が形成された方の表面に密着させる。第1支持体10の材料の表面に中間層30の材料を密着させた後に発光素子32とほぼ同じ大きさの貫通孔を形成してもよい。
The material of the
その後、中間層30の材料に形成された貫通孔に、発光素子32を配置していく。発光素子32をすべての貫通孔に配置した後、中間層30の材料の第1支持体10と反対側の表面に、第2支持体20の第2導電層24が形成された方の表面を密着させる。その後、熱ドラムで挟むことにより、加圧しながら加熱する。
Thereafter, the
このようにして形成した発光装置40を、第1支持体10および第2支持体20が屈曲性を持つ範囲で変形された状態で設置する。つまり、第1支持体10および第2支持体20が、塑性変形したり割れを生じたりしない弾性変形の範囲で変形されて設置される。その後、発光装置40に電源42を接続する。
The light emitting device 40 formed in this way is installed in a state where the
このような状態で、電源42によって発光素子32の電極33,34間に電圧が印加されることにより、発光素子32は発光する。発光素子32が発生した光は、中間層30および第1支持体10を透過する。つまり、その光は、発光装置40の外部から視認されることになる。このように、本実施の形態では、平板状の発光装置40を変形させた状態で発光させることができる。
In such a state, when a voltage is applied between the
また、第2支持体20も透光性を持つため、発光素子32が発生した光は発光装置40の両面から放出される。さらに、発光素子32以外の部分が透光性を持つため、あたかも宙に浮いているような光を発することができる。
Further, since the
発光素子32自体が透光性を持つ場合には、第1支持体10に設けられた第1導電層14に接する第1電極33を発光素子32の端部よりも小さくしておくと、第1電極33の端部の第1電極33で覆われていない部分からも光が第1支持体10に向かって放出される。その結果、発光装置40の外部に到達する光量が増大する。
In the case where the
複数の発光素子32は、電気的に並列に電源42に接続されている。つまり、それぞれの発光素子32の電極33,34には同じ電圧が印加される。その結果、発光素子32が同じものであれば、それぞれの発光素子32には同じ電流が流れ、それぞれの発光素子32の発光強度は同じとなる。また、第1導電層14および第2導電層24には、発光素子32の数に比例した電流が流れることになる。第1導電層14および第2導電層24にITOを用いると、ITOは電気抵抗が比較的大きいため、電気回路の安定化に寄与する。
The plurality of
第1支持体10は屈曲性を持ち、中間層30の厚さは発光素子32に比べて小さい。このため、第1支持体10は、発光素子32を中心として外側に若干突出した状態に弾性変形する。この弾性変形によって、第1支持体10は発光素子32に向かって付勢された状態となる。その結果、第1導電層14と電極33との接触状態が向上し、接触抵抗が小さくなる。また、発光素子32は、安定して支持される。
The
同様に、第2支持体20も屈曲性を持つ。このため、第2導電層24と第2電極34との接触状態も向上し、接触抵抗が小さくなる。また、発光素子32はさらに安定して支持される。
Similarly, the
なお、発光装置40全体を屈曲させる必要がない場合には、第1支持体10あるいは第2支持体20の一方を、硝子などの屈曲性を持たない材料で形成してもよい。この場合であっても、第1支持体10および第2支持体20のいずれかが屈曲性を持っていれば、第1支持体10および第2支持体20のいずれかは発光素子32に向かって付勢された状態となり、接触抵抗の減少および安定した支持が図られる。
In addition, when it is not necessary to bend the light emitting device 40 as a whole, one of the
第1導電層14および第2導電層24の材料として、発光素子32よりも柔らかいものを用いると、第1導電層14および第2導電層24が発光素子32に押しつけられることによって、発光素子32の外形に合わせて変形する。その結果、第1導電層14および第2導電層24と発光素子32の電極33,34との接触状態が向上し、接触抵抗が減少する。
[第2の実施の形態]
図3は、本発明に係る発光装置の第2の実施の形態における一部拡大断面図である。
When a material softer than the
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
この発光装置41は、第1の実施の形態の発光装置40(図1参照)に、第3支持体50と第2中間層60と第2発光素子62とを追加したものである。また、第1基体12の第1導電層14に対して反対側の面には第4導電層15が設けられている。
The
第2発光素子62は、発光ダイオード(LED)である。第2発光素子32の両端部には、一対の電極33,34が設けられている。第2発光素子32の電極33,34は、たとえば金で形成されている。
The second
第3支持体50は、平板状の第3基体52と、第3基体52の表面に設けられた第3導電層54とからなる。第3基体52は、屈曲性および透光性を有する。
The
第3基体52は、たとえばポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンサクシネート(PES)、アートン(ARTON)、アクリル樹脂などで形成することができる。第3基体52の厚さは、たとえば125μm程度である。
The
第3導電層54および第4導電層15は、たとえば酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)などで形成される第3導電層54および第4導電層15の厚さは、たとえば1μm程度である。
The third
第3支持体50は、第3導電層54が第1支持体10の第4導電層15と対向するように配置される。第1支持体10第3支持体50との間には、第2発光素子62が配置される。第2発光素子62の第1電極63は、第3導電層54に接している。第2発光素子32の第2電極64は、第1支持体10の第4導電層15と接している。
The
第2中間層60は、第1支持体10および第3支持体50の間に充填されている。第2中間層60は、透光性および屈曲性を持つ電気絶縁性の材料で形成される。ここで、透光性は、日本工業規格JISK7105で測定した全光透過率が50%以上であることが好ましい。第2中間層60は、たとえばアクリル系エラストマーなどの熱可塑性樹脂で形成される。第2中間層60の厚さは、第2発光素子62の第1電極63側の端部と第2電極64側の端部の間の距離よりも小さく、たとえば175μmないし290μmである。
The second
図4は、本実施の形態における発光装置の端部近傍の断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the end portion of the light emitting device in the present embodiment.
第3支持体50の形状は、第1支持体10および第2支持体20とほぼ同じ大きさの長方形のシート状である。第3支持体50は、第1支持体10に対して第2支持体20と同じ方向に少しずれて対向している。その結果、一方の端部では、第1導電層14および第4導電層15が露出している。また、他方の端部では、第2導電層24および第3導電層54が間隙を挟んで対向している。
The shape of the
端部で露出した第1導電層14および第4導電層15は、たとえばコネクタ70によって互いに電気的に接続されている。間隙を挟んで対向している第2導電層24および第3導電層54には、それぞれ電源42から延びた配線44,45が接続されている。
The first
この発光装置41は、たとえば以下の方法で製造される。
The
まず、第1基体12となるポリエチレンテレフタラートのシートの両表面に、第1導電層14および第4導電層15となるITOの層をスパッタリングなどによって形成する。また、第2基体22および第3基体52となるポリエチレンテレフタラートのシートの一方の表面に、第2導電層24および第3導電層54となるITOの層をスパッタリングなどによって形成する。
First, ITO layers to be the first
次に、中間層30および第2中間層60の材料であるアクリル系エラストマーに発光素子32あるいは第2発光素子62とほぼ同じ大きさの貫通孔をそれぞれ形成する。この中間層30および第2中間層60の材料を、第1支持体10の両面にそれぞれ密着させる。第1支持体10の材料の両表面に第1中間層30および第2中間層60の材料を密着させた後に第1発光素子32あるいは第2発光素子62とほぼ同じ大きさの貫通孔を形成してもよい。
Next, through holes having substantially the same size as the
その後、中間層30の材料に形成された貫通孔に、発光素子32を配置していく。また、第2中間層60の材料に形成された貫通孔に、第2発光素子62を配置していく。第1発光素子32をすべての貫通孔に配置した後、中間層30の材料の第1支持体10と反対側の表面に、第2支持体20の第2導電層24が形成された方の表面を密着させる。第2発光素子62をすべての貫通孔に配置した後、第2中間層60の材料の第1支持体10と反対側の表面に、第3支持体50の第3導電層54が形成された方の表面を密着させる。その後、熱ドラムで挟むことにより、加圧しながら加熱する。
Thereafter, the
あるいは、第1の実施の形態における発光装置40と同様のものを2種類製造しておき、それらを接着させることによって、本実施の形態の発光装置41を製造してもよい。この場合、第1基体12は、2枚の絶縁性のシートを貼りあわせたものとなる。
Alternatively, the
このようにして形成した発光装置41を、第1支持体10、第2支持体20および第3支持体50が屈曲性を持つ範囲で変形された状態で設置する。つまり、第1支持体10、第2支持体20および第3支持体50のいずれもが、塑性変形したり割れを生じたりしない弾性変形の範囲で変形されて設置される。その後、発光装置41に電源42を接続する。
The
このような状態で、電源42によって発光素子32,62の電極33,34間に電圧が印加されることにより、第1発光素子32および第2発光素子62は発光する。第1発光素子32が発生した光は、第1中間層30、第1支持体10、第2中間層60および第3支持体50を透過し、第3支持体50の外面から視認される。また、第1発光素子32が発生した光は、第2支持体20の外面からも視認される。同様に、第2発光素子62が発生した光は、第3支持体50の外面および第2支持体20の外面から視認される。つまり、それらの光は、発光装置41の外部から視認されることになる。
In such a state, when a voltage is applied between the
異なる中間層に配置された発光素子が発生した光は、外部に到達するまでに通過する媒体の材質・厚さが異なる。そこで、必要に応じて、それぞれの中間層に配置された発光素子に流す電流を変化させて、外部から視認される発光強度が同程度になるように調整してもよい。 The light generated by the light emitting elements arranged in different intermediate layers differs in the material and thickness of the medium that passes through before reaching the outside. Therefore, if necessary, the current flowing through the light emitting elements arranged in the respective intermediate layers may be changed so that the emission intensity visually recognized from the outside is approximately the same.
また、第1支持体10および第3支持体50のいずれかが屈曲性を持っていれば、第1支持体10および第3支持体50のいずれかは第2発光素子62を中心として外側に若干突出した状態に弾性変形する。この弾性変形によって、第1支持体10および第3支持体50のいずれかは、第2発光素子62に向かって付勢された状態となる。その結果、第2発光素子62の電極34,35のいずれかは、第4導電層15あるいは第3導電層54第1との接触状態が向上し、接触抵抗が小さくなる。また、第2発光素子62は、安定して支持される。
Further, if either the
同一の中間層30,60に配置された発光素子32,62同士を過度に近接させると、支持体10,20,50の弾性変形による付勢が小さくなる。このため、電極34,35と導電層14,15,24,52との接触状態が悪化したり、発光素子32,62の支持の安定が損なわれる可能性がある。
When the
しかし、本実施の形態のように近接させる発光素子32,62を異なる中間層30,60に配置することにより、それらの発光素子32,62の間に存在する第1支持体10が弾性変形する。これにより、異なる中間層30,60に配置された発光素子32,62を近接して配置した場合であっても、電極34,35と導電層14,15,24,52との接触状態を適切に維持したり、発光素子32,62を安定して支持することができる。ただし、この場合であっても、異なる中間層30,60に配置された発光素子32,62を過度に近接させると、その間の第1支持体10が十分に変形できない可能性もある。そこで、異なる中間層30,60に配置された発光素子32,62は、第1支持体10の厚さ程度は離間して配置した方がよい。
However, by disposing the
さらに、異なる中間層30,60に配置された発光素子32,62を近接させて、第1支持体10を挟んで少なくとも一部が重なるように配置してもよい。この場合であっても、第2支持体20および第3支持体50が屈曲性を持っていれば、第2支持体20および第3支持体50がそれぞれ弾性変形して、重なり合って配置された発光素子32,62を両端部側から付勢する。これにより、電極34,35と導電層14,15,24,52との接触状態は適切に維持され、発光素子32,62は安定して支持される。
Furthermore, the
このように、本実施の形態では、2つの中間層30,60を設け、それぞれの中間層30,60に発光素子32,62を配置しているため、発光素子32,62を非常に近接して配置することができる。つまり、各層での回路形成密度を低下させることができる。
As described above, in the present embodiment, the two
その結果、発光素子の密度を高め、発光装置41の発光強度を高めることができる。また、発光装置41での発光によって描く図形、文字などの形態の自由度が高まる。さらに、異なる中間層30,60に配置された発光素子32,62として異なる色の光を発生させるものを用いると、混色によって多彩な色を発生させることができる。
As a result, the density of the light emitting elements can be increased and the light emission intensity of the
また、発光ダイオードなどの発光素子32,62で異なる色を発生させるものは、素子の大きさが異なる場合がある。このような場合など、同一の中間層に高さの異なる発光素子を配置すると、高さの小さい発光素子はその両端部側の支持体での付勢がなくなり、電極33,34と導電層14,15,24,52との接触が維持できなくなったり、発光素子の支持の安定性が損なわれる可能性がある。しかし、本実施の形態のように、複数の中間層を設けることにより、高さが同じ発光素子のみを同一の中間層に配置することができる。その結果、高さの小さい発光素子も、その両端部側の支持体で十分に付勢することができ、電極と導電層との接触を適切に維持し、発光素子を安定して支持することができる。
In addition, the
本実施の形態では、第1中間層30に配置された第1発光素子32と第2中間層60に配置された第2発光素子62とを電気的に直列に接続しているが、これらを並列に電源に接続してもよい。この場合、たとえば第1支持体10の両面が露出した部分で、第1導電層14と第4導電層15とを独立して、電源42に接続すればよい。このように異なる中間層に位置する発光素子を並列に電源42に接続することにより、それらの発光素子を互いに独立して制御することができる。また、異なる中間層に位置する発光素子を並列に電源42に接続することにより、それぞれの導電層を流れる電流を高めることなくより高い発光強度が得られる。
[他の実施の形態]
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。たとえば、上述の実施の形態では、発光素子が配置された層は、1層または2層としていたが、3層以上の積層構造としてもよい。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
In the present embodiment, the first
[Other embodiments]
The above-described embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, in the above-described embodiment, the layer in which the light emitting element is arranged is one layer or two layers, but may have a laminated structure of three or more layers. Moreover, it can also implement combining the characteristic of each embodiment.
10…第1支持体、12…第1基体、14…第1導電層、15…第4導電層、20…第2支持体、22…第2基体、24…第2導電層、30…中間層、32…発光素子、33…第1電極、34…第2電極、40…発光装置、41…発光装置、42…電源、44…配線、45…配線、50…第3支持体、52…第3基体、54…第3導電層、60…第2中間層、62…第2発光素子
DESCRIPTION OF
Claims (13)
第2基体とその第2基体の表面に形成された第2導電層とを備えて前記第1導電層と前記第2導電層とが対向するように配置された第2支持体と、
前記第1導電層と前記第2導電層とにそれぞれ接する一対の電極を備えた発光素子と、
前記第1支持体と前記第2支持体との間に充填された透光性を持つ電気絶縁性の中間層と、
を有し、前記第1支持体および前記第2支持体の少なくとも一方は屈曲性を持つことを特徴とする発光装置。 A translucent first support comprising a first substrate and a first conductive layer formed on the surface of the first substrate;
A second support comprising a second base and a second conductive layer formed on the surface of the second base, the second support being arranged so that the first conductive layer and the second conductive layer face each other;
A light emitting device comprising a pair of electrodes in contact with each of the first conductive layer and the second conductive layer;
An electrically insulating intermediate layer having translucency filled between the first support and the second support;
And at least one of the first support and the second support has flexibility.
前記第1支持体は前記前記第1基体の前記第1導電層に対して反対側の面に第4導電層を備え、
第3基体とその基体の表面に形成された第3導電層とを備えて前記第4導電層と前記第3導電層とが対向するように配置された透光性を持つ第3支持体と、
前記第3導電層と前記第4導電層とにそれぞれ接する一対の電極を備えた第2発光素子と、
前記第1支持体と前記第3支持体との間に充填された透光性を持つ電気絶縁性の第2中間層と、
をさらに有し、
前記第1支持体および前記第3支持体の少なくとも一方は屈曲性を持つことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の発光装置。 The first base has a flat plate shape,
The first support includes a fourth conductive layer on a surface of the first base opposite to the first conductive layer,
A third support having translucency, comprising a third base and a third conductive layer formed on the surface of the base, and arranged so that the fourth conductive layer and the third conductive layer face each other; ,
A second light-emitting element comprising a pair of electrodes in contact with the third conductive layer and the fourth conductive layer,
An electrically insulating second intermediate layer having translucency filled between the first support and the third support;
Further comprising
6. The light emitting device according to claim 1, wherein at least one of the first support and the third support has flexibility.
13. The light emitting device according to claim 6, wherein the first support body, the second support body, and the third support body are all flexible.
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