JP2012133967A - 照明装置、その製造方法、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照明部10は、第1基板11と、補助電極211と、発光機能層22、第1電極21、及び第2電極23を有する複数の発光素子Eと、複数の発光素子Eの各々と1対1に対応するように設けられ第1電極21及び補助電極211を電気的に接続する複数のヒューズ部30と、発光機能層22の各々を区分けすると共に第1電極21の各々を区分けする絶縁性の第1隔壁40と、ヒューズ部30の各々を区分けする絶縁性の第2隔壁50とを備える。
【選択図】図2
Description
特許文献1では、複数の発光素子を直列に接続することで、1つの有機EL素子に短絡が生じた場合にも、他の有機EL素子に継続して電流を流すことを可能にし、照明装置全体での消灯を防止した。
そこで、本発明では、上述した事情を鑑み、短絡の発生を防止した安定的な発光が可能な照明装置を提供することを解決課題とする。
これに対して、上述した照明装置は、複数の発光素子が区分けされて形成されているため、1つの発光素子において欠陥が生じそれが拡大しても、欠陥は1つの発光素子内部に留まり、それ以外の発光素子は点灯を維持できる。すなわち、1つの発光素子の欠陥によっても照明装置の面光源としての機能は損なわない。これにより、照明装置の長寿命化が可能になるという利点を有する。
また、上述した照明装置は、発光素子の第1電極と補助電極とがヒューズ部を介して電気的に接続される。ヒューズ部は、発光素子に過大電流が流れる場合に溶断等され、補助電極及び第1電極の間を電気的に切断するため、発光素子における短絡の発生を防止するという利点を有する。これにより、短絡による無駄な電力消費の発生や、短絡により全発光素子が発光不能となることを防止することが可能となる。すなわち、上述した照明装置は、ヒューズ部を有することで、更なる長寿命化が可能になるという利点を有する。
さらに、上述した照明装置は、発光素子が補助電極及び第2電極に対して並列に接続されるため、低電圧化が可能であるという利点も有する。
この場合、発光素子に過大電流が流れ、ヒューズ部が切断された場合も、発光不能となる発光素子は、切断されたヒューズ部に接続される発光素子に限られるため、欠陥による影響を最小化することができるという利点を有する。
この場合、発光素子の個数に対して、ヒューズ部の個数が半分で済むため、照明装置の製造が容易になるという利点を有する。
この場合、ヒューズ部及び発光機能層を確実に対応して形成することが可能になるため、照明装置において短絡が発生することをより確実にできるという利点を有する。
この発明によれば、ヒューズ部、補助電極、及び第1電極を同一の材料から形成するため、照明装置の製造が容易になるという利点を有する。
この場合、発光機能層の発する光が、第1電極、補助電極または第2隔壁、及び第1基板を透過して、第1基板より外部に出射される。
この場合、発光機能層の発する光が、ヒューズ部に妨げられることなく第1基板より外部に出射されるため、光の利用効率が向上するという利点を有する。
この場合、発光機能層の発する光が、第2電極及び第1基板のみを透過して外部に出射されるため、光の利用効率が向上するという利点を有する。
この場合、上述した照明装置の低電圧化が可能であるという利点を有する。
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
図1に示す通り、照明装置1は、照明部10及び電源供給部60を備える。
照明部10は、X方向に延在するM個の補助電極211と、X方向に交差するY方向に延在するN個の第2電極23と、M個の補助電極211とN個の第2電極23の交差に対応して縦M行×横N行の行列状に配置される発光素子Eとが形成される(M、Nは1以上の自然数)。
電源供給部60は、第1電源線210を介して補助電極211に第1電位V1を供給し、第2電源線230を介して第2電極23に第2電位V2を供給する。第1実施形態では、第1電位V1は高電位VHに設定され、第2電位V2は低電位VLに設定される。
照明部10は、発光素子Eが発する光を、図2の下方、つまり、発光素子Eから第1基板11へと向かう方向Lに光を出射する、ボトムエミッションタイプの照明装置として機能する。照明部10は、第1電極21、発光機能層22、及び第2電極23を備える発光素子Eや補助電極211等が形成される第1基板11と、これらの発光素子等を封止する第2基板12とを備える。第1基板11は、ガラス、石英、プラスチック等の光透過性の材料により形成される。第1基板11上には、補助電極211が形成される。補助電極211は後述する第1電極211と同様に、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、またはZnO2のような光透過性の酸化物導電材料から形成される。
ヒューズ部30により、補助電極211と第1電極21とが電気的に接続される。これにより、ヒューズ部30、第1電極21、及び発光機能層22は直列に接続される。
なお、第1電極21には補助電極211を介して第1電位V1が供給され、第2電極23には前述の通り第2電位V2を供給する。すなわち、第1実施形態では、第1電位V1は陽極として機能し、第2電極23は陰極として機能する。
従って、発光素子Eに過大電流が流れる場合、発光素子Eと直列に接続されたヒューズ部30が断線するため、ヒューズ部30により電気的に接続されていた補助電極211及び第1電極21が、電気的に切断されることになる。これにより、発光素子Eに短絡が生じること、すなわち、高電位VHを供給する補助電極211及び低電位VLを供給する第2電極23との間で短絡が発生することを防止する。
大きな電気抵抗を有するヒューズ部30は、大きな抵抗率を有する材料で形成され、また、大きな抵抗値を有するような形状に形成される。具体的なヒューズ部30の形状は、例えば第1基板11に対して垂直な方向の高さHは高く、ヒューズ部30の第1基板11に平行な切断面における断面積Sは小さい、細長い円柱や角柱等のような形状を有する。
ヒューズ部30は、補助電極211及び第1電極21を形成するITO等とは異なる材料により形成されるため、ヒューズ部30の中の補助電極211または第1電極21との接続部分に近い位置で溶断した場合にも、ヒューズ部30が補助電極211または第1電極21から確実に分離しやすくなる。すなわち、ヒューズ部30を補助電極211または第1電極21と同一の材料で形成した場合と比較して、溶断後に余熱等により再び接合する可能性を低減させ、短絡の発生を確実に防止することが可能となる。
第1電極21は、ヒューズ部30及び第2隔壁50の上に、第1隔壁40に接するように形成される。第1電極21は、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、またはZnO2のような光透過性の酸化物導電材料から形成される。
発光機能層22は、第1電極21の上に、第1隔壁40に接するように形成される。発光機能層22は、少なくとも発光層を含み、発光層は正孔と電子が結合して発光する有機EL物質を材料とする。第1実施形態では、有機EL物質は低分子材料である。発光機能層22を構成する他の層として、電子ブロック層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層及び正孔ブロック層の一部または全部を備えていてもよい。
第2電極23は、発光機能層22及び第1隔壁40の上に、Y軸方向に延在するM個の発光素子Eに共通するように形成される。第2電極23は、アルミニウムや銀のような仕事関数値の小さな反射性金属材料から形成される。第2電極23は、発光素子Eの陰極として機能すると共に、発光機能層22から方向Lと逆向きに出射された光を、第1基板11側に向かう方向Lに反射する反射板としても機能する。
第1隔壁40は、隣り合う2つの第1電極21の間で短絡が発生することを防止する。すなわち、M×N個の発光素子Eの各々は、それぞれが並列接続の関係となる。具体的には補助電極211に対して複数の発光素子が並列に接続されている。
なお、第1実施形態は、前述したとおり方向Lに光を出射するボトムエミッションタイプであるため、第2基板12及び接着剤13を光透過性の材料で形成する必要は無い。また、発光素子Eから出射された光は、反射性金属で形成された第2電極23により反射されるため、第2基板12及び接着剤13は光反射性の材料で形成する必要は無い。但し、方向Lとは逆方向への光の出射を防止することが必要な場合は、第2基板12の一方の面に酸化クロムなどの低反射素材を形成しても良い。
仮に、照明部が単一の発光素子により形成される場合、発光素子の経時劣化や製造時の異物混入等により発光素子の一部に欠陥が生じた際に、当該欠陥が発光素子内で拡大して、照明装置全体が発光不能となる。
それに比べて、第1実施形態に係る照明部10は、複数の発光素子Eが区分けされて形成されているため、1つの発光素子Eにおいて欠陥が生じそれが拡大しても、欠陥は1つの発光素子内部に留まり、それ以外の発光素子Eは点灯を維持できる。すなわち、1つの発光素子Eの欠陥によっても照明部10の面光源としての機能は損なわない。これにより、第1実施形態の照明装置1は、長寿命化が可能であるという利点を有する。
これにより、短絡による無駄な電力消費の発生や、短絡により全発光素子が発光不能となることを防止することが可能となる。すなわち、照明装置1は、長期にわたり面光源としての機能を維持することが可能であり、照明装置1の長寿命化を可能にするという利点を有する。また、複数の発光素子Eが補助電極211及び第2電極23に対して並列に接続されているため、照明装置1の低電圧化が可能であるという利点を有する。
例えば、図4に示す照明部10aのように、全ての発光素子Eに共通な第2電極23aを備える構成でも良い。この場合、製造工程における第2電極23aの形成が簡素化され照明装置1の低コスト化が可能となるという利点を有すると共に、第2電極23aの面積が大きくなるため、第2電極23の抵抗値を下げることが可能となり、照明装置の低消費電力化が実現される、という利点を有する。
例えば、ヒューズ部30を補助電極211及び第1電極21と同一の材料であるITO等により形成しても良い。この場合、ヒューズ部30、補助電極211、及び第1電極21が、全て同一の材料により形成されるため、照明装置1の製造コストの低廉化が可能になるという利点を有する。
なお、ヒューズ部30が、補助電極211及び第1電極21と同一の材料により形成されている場合であっても、ヒューズ部30の断面積Sを十分に小さくすることで、ヒューズ部30の抵抗値を高めることができ、過大電流が発生した場合には確実にヒューズ部30が溶断して短絡の発生を確実に防止することができる。
また、金属は抵抗率が小さいため、ヒューズ部30にポリシリコンやITOを使用した場合に比べて、ヒューズ部30の断面積S小さくすることが可能になる。そのため、発光素子Eから方向Lに出射される光のうち、ヒューズ部30を通過する割合が小さくなるため、ヒューズ部30を光透過性のない材料により形成することも可能になる。
第2実施形態の照明装置1Bは、複数の発光素子Eに対して共通するように設けられたヒューズ部30bを有する照明部10bを備える点を除いて、第1実施形態に係る照明装置1と同様に構成されている。
図6は、図5に示された照明装置1Bを、a〜a´で切断した断面図である。図6に示す通り、ヒューズ部30bは、補助電極211の上に設けられ、隣り合う2個の第1電極21と、補助電極211とを電気的に接続する。
なお、ヒューズ部30bの抵抗値を高くするために、ヒューズ部の奥行き(図5におけるヒューズ部30bのY軸に平行な辺の長さ)は十分に短く形成することで、ヒューズ部30bが小さな断面積Sを有するように形成される。
また、図6に示す通り、ヒューズ部30bの多くの部分は、第1基板11に垂直な方向から見たときに、発光素子Eによって覆われる位置ではなく、第1隔壁40の下に形成される。つまり、発光素子Eから方向Lに出射される光がヒューズ部30により妨げられる割合を小さくすることが可能である。従って、ヒューズ部30bは、ポリシリコン及びITOのような光透過性材料により形成する必要は必ずしもなく、光透過性のない低融点金属等により形成することが可能である。
例えば、図7に示された照明装置1Cの照明部10cのように、ヒューズ部30cの長辺がY軸と平行になるような方向に、ヒューズ部30cを配置しても良い。この場合、ヒューズ部30cは、同一の第2電極23対して接続される隣り合う2個の発光素子Eに対して共通に設けられることになる。
また、ヒューズ部30b乃至30cは、第1基板11に垂直な方向から見たときに、その多くの部分が発光素子Eと重複しない位置に形成される。この場合、発光素子Eから方向Lに対して出射される光のうち、ヒューズ部30b乃至30cを通過する割合が小さくなるため、照明装置1の発光効率を向上させるという利点を有すると共に、ヒューズ部30b乃至30cの材料が光透過性材料に限定されなくなるため、製造コストの低廉化を可能にするという利点を有する。
第3実施形態の照明装置1Dは、ヒューズ部30dが第2基板側に設けられ、第1電極21dが発光機能層22の第2基板側に設けられて陰極として機能し、第2電極23dが発光機能層22の第1基板側に設けられて陽極として機能する点を除いて、第1実施形態に係る照明装置1と同様に構成されている。
電源供給部60は、第1電源線210dを介して補助電極211dに第1電位V1を供給し、第2電源線230dを介して第2電極23dに第2電位V2を供給する。第3実施形態では、第1電位V1は低電位VLに設定され、第2電位V2は高電位VHに設定される。
第1基板11上には、X方向に延在するN個の発光素子Eに共通するように第2電極23dが形成される。第2電極23dは、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、またはZnO2のような光透過性の酸化物導電材料から形成される。前述の通り、第2電極23dには、高電位VHが供給され、発光素子Eの陽極として機能する。
第2電極23dの上には、第1隔壁40dによって区分けされた発光機能層22が形成される。発光機能層22の上には、第1隔壁40dによって区分けされた第1電極21dが形成される。第1電極21dは、アルミニウムや銀のような仕事関数値の小さな反射性金属材料より形成される。第1電極21dには、後述するヒューズ部30dを介して低電位VLが供給され、発光素子Eの陰極として機能する。また、第1電極21dは、発光機能層22から方向Lと逆向きに出射された光を、第1基板11側に向かう方向Lに反射する反射板としても機能する。
なお、第1隔壁40dは、絶縁性の材料より形成される。また、第1隔壁40dは、発光機能層22から出射される光を、できるだけ方向Lに向けるために、反射性または遮光性の材料から形成されることが好ましい。
ヒューズ部30d及び第2隔壁50dの上には、第2隔壁50dにより区分けされる補助電極211dが形成される。補助電極211dは、アルミニウムや銀のような導電金属より形成される。
このように、第3実施形態では、ヒューズ部30d、補助電極211d、及び陰極として機能する第1電極21dが、発光機能層22の第2基板側、すなわち、発光素子Eからの光の出射される方向Lとは逆側に設けられて、陽極として機能する第2電極23dが発光機能層22の第1基板側、すなわち、発光素子Eから光の出射される方向Lに設けられる。
また、第3実施形態に係る照明装置1Dは、ヒューズ部30dを光透過性材料に限定する必要が無いため、低融点金属等、より安価な材料を選択することができ、照明装置1Dの低コスト化を可能にするという利点を有する。
次に、以上の各態様に係る照明装置1を利用した電子機器について説明する。図11乃至図13には、照明装置1を採用した電子機器の形態が図示されている。
図11は、照明装置1を採用した照明スタンドの斜視図である。照明スタンド1000は、台座1001と、接続部1002と、照明装置1とを備える。
図12は、照明装置1を採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、各種の画像を表示する表示部2003と、電源スイッチ2001やキーボード2002が設置された本体部2010とを具備する。表示部2003は液晶装置で構成され、この液晶装置のバックライトとして面状の照明装置1が用いられる。
図13は、照明装置1を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002と、各種の画像を表示する表示部3003とを備える。表示部3003は液晶装置で構成され、この液晶装置のバックライトとして面状の照明装置1が用いられる。スクロールボタン3002を操作することによって、表示部3003に表示される画面がスクロールされる。
Claims (10)
- 第1基板と、
第1電源電位が供給される補助電極と、
発光機能層、第1電極、及び第2電源電位が供給される第2電極を備えた複数の発光素子と、
前記第1電極と前記補助電極とを電気的に接続する複数のヒューズ部と、
前記発光機能層の各々を区分けすると共に前記複数の発光素子ごとに前記第1電極を区分けする絶縁性の第1隔壁と、
前記複数のヒューズ部の各々を区分けする絶縁性の第2隔壁と、
を備える
ことを特徴とする照明装置。 - 前記複数のヒューズ部の各々は、前記複数の発光素子の各々に1対1に対応して前記補助電極上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記複数のヒューズ部の各々は、前記2以上の発光素子に対応して前記補助電極上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記第1基板に垂直な方向から見たとき、前記ヒューズ部の全部が前記発光機能層と重なることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
- 前記ヒューズ部、前記補助電極、及び前記第1電極が同一の材料から形成されていることを特徴とする、
請求項1乃至4に記載の照明装置。 - 前記第1基板、前記補助電極、前記第2隔壁、及び前記第1電極は、透過性材料で形成されることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記ヒューズ部は、透過性材料で形成されることを特徴とする請求項6に記載の照明装置。
- 前記第1基板及び前記第2電極は、透過性材料で形成されることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記複数の発光素子は、前記補助電極に対して並列に接続されることを特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載の照明装置。
- 請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載の照明装置を備えることを特徴とする電子機器。
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