JP2015018608A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面光源を有する発光装置において、発光時の面光源の温度に面内分布が生じることを抑制する。【解決手段】発光装置１０は、面光源１００、回路基板２００、及び配線層２４８を備えている。面光源１００は発光層１１０を有している。回路基板２００は、面光源１００の第１面側に取り付けられている。配線層２４８は、回路基板２００のうち上記した第１面に対向する対向面２０２に設けられている。第１導電パターン２１４は、配線層２４８の少なくとも一部であり、平面視で面光源１００の少なくとも半分以上と重なっている。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年は、有機ＥＬ素子（Organic Electroluminescence）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を用いた発光装置の開発が進んでいる。発光装置には、発光素子からの発熱を放熱する構造が必要である。例えば特許文献１には、ＬＥＤチップからの放熱性を向上させるために、ＬＥＤチップを実装する配線基板のうちＬＥＤ素子が実装されていない面を、放熱面にすることが記載されている。特許文献１には、この放熱面に金属層を形成することも記載されている。

特開２００８−２８１７１号公報

近年は、発光素子を用いた面光源の開発も進んでいる。面光源では、発光時の温度に面内分布が生じる可能性が出てくる。この面内分布が生じると、発光素子の劣化速度に面内分布が生じてしまう。

本発明が解決しようとする課題としては、面光源を有する発光装置において、発光時の面光源の温度に面内分布が生じることを抑制することが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、発光層を有する面光源と、
前記面光源の第１面側に取り付けられた回路基板と、
前記回路基板のうち前記第１面に対向する対向面に設けられた配線層と、
前記配線層の少なくとも一部であり、平面視で前記面光源の少なくとも半分以上と重なっている第１導体パターンと、
を備える発光装置である。

実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 実施例１に係る発光装置の構成を示す断面図である。 面光源の詳細を示す断面図である。 回路基板の対向面の構成を示す平面図である。 図４のＡ−Ａ断面図の第１例を示す図である。 図４のＡ−Ａ断面図の第２例を示す図である。 図４のＡ−Ａ断面図の第３例を示す図である。 実施例２に係る発光装置の構成を示す断面図である。 実施例３に係る回路基板の対向面の構成を示す平面図である。 図９のＢ−Ｂ断面図である。 実施例４に係る発光装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る発光装置１０は、面光源１００、回路基板２００、及び配線層２４８を備えている。面光源１００は発光層１１０を有している。回路基板２００は、面光源１００の第１面側に取り付けられている。配線層２４８は、回路基板２００のうち上記した第１面に対向する対向面２０２に設けられている。第１導電パターン２１４は、配線層２４８の少なくとも一部であり、平面視で面光源１００の少なくとも半分以上と重なっている。以下、詳細に説明する。

面光源１００は、基板１０１を用いて形成されている。基板１０１は、例えばガラスや樹脂材料で形成されているが、他の材料によって形成されていても良い。基板１０１は、可撓性を有していても良い。基板１０１が可撓性を有している場合、基板１０１の厚さは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

発光層１１０は例えば有機層であり、有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）素子の一部を構成している。本図に示す例において、発光層１１０は、面光源１００の第１面１０２に設けられている。そして、基板１０１のうち第１面１０２とは逆側の面は、光射出面となっている。

基板１０１の第１面１０２及び発光層１１０は、封止部材１２０によって封止されている。封止部材１２０、例えばガラスや樹脂材料によって形成されているが、他の材料によって構成されていても良い。本図に示す例において、封止部材１２０は、縁の全周を基板１０１に向けて折り曲げた形状を有しており、この縁の端部が、固定層（例えば粘着層又は接着層）を介して基板１０１の第１面１０２に固定されている。

基板１０１の第１面１０２には、第１受電端子１３０及び第２受電端子１３２が設けられている。第１受電端子１３０は駆動信号（電源電位）が印加される端子（電源端子）であり、第２受電端子１３２は接地電位が印加される端子（接地端子）である。第１受電端子１３０及び第２受電端子１３２は、いずれも発光層１１０に電気的に接続している。

回路基板２００は、例えばプリント配線基板であり、少なくとも対向面２０２、及び対向面２０２とは逆側の面（外面２０４）のそれぞれに配線層を有している。ただし回路基板２００は、さらに多くの配線層を有していても良い。回路基板２００の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下である。回路基板２００の対向面２０２には、第１給電端子２１０及び第２給電端子２１２が設けられている。第１給電端子２１０及び第２給電端子２１２は、対向面２０２の配線層２４８を用いて形成されていて良いし、配線層２４８とは別の導電体を用いて形成されていてもよい。そして第１給電端子２１０は第１受電端子１３０に対向しており、第２給電端子２１２は第２受電端子１３２に対向している。

そして、第１給電端子２１０は導電性接着層３００を介して第１受電端子１３０に接続している。第２給電端子２１２も、導電性接着層３００を介して第２受電端子１３２に接続している。導電性接着層３００は、絶縁性の樹脂に、導電性の粒子（フィラー）を混ぜたものである。なお、導電性接着層３００は、回路基板２００を面光源１００に機械的に固定する役割も果たしている。また、導電性接着層３００の代わりにはんだを用いても良い。

回路基板２００の外面２０４には、制御素子２２０が搭載されている。制御素子２２０は、発光層１１０の発光を制御するための素子（すなわち電力を制御する素子）であり、回路基板２００に設けられた接続孔を介して、第１給電端子２１０及び第２給電端子２１２に接続している。

そして、回路基板２００の対向面２０２には、第１導電パターン２１４が設けられている。第１導電パターン２１４は、配線層２４８の一部であり、第１給電端子２１０及び第２給電端子２１２と同一工程で形成されている。すなわち、第１導電パターン２１４は第１給電端子２１０及び第２給電端子２１２と同様の材料、例えば銅によって形成されている。

本図に示す例において、第１導電パターン２１４は面光源１００、具体的には封止部材１２０に、熱的に接続している。ここで、「熱的に接続している」とは、封止部材１２０から第１導電パターン２１４に伝熱する状態にあることを指す。「熱的に接続している」例としては、封止部材１２０と第１導電パターン２１４が直接接している場合や、封止部材１２０が他の層（例えば粘着層や接着層）を介して第１導電パターン２１４に接している場合がある。

平面視において、第１導電パターン２１４は封止部材１２０の半分以上と重なっている。本図に示す例では、第１導電パターン２１４は封止部材１２０の全面と重なっている。このため、封止部材１２０の全面は、第１導電パターン２１４に熱的に接続していることになる。

そして、第１導電パターン２１４は、面光源１００の発光層１１０の正極に電気的に接続していないのが好ましい。第１導電パターン２１４は、電気的にフローティングであっても良いし、接地されていてもよい。

以上、本実施形態によれば、回路基板２００のうち面光源１００に対向する面（対向面２０２）には、第１導電パターン２１４が形成されている。このため、第１導電パターン２１４は、面光源１００に対して熱的に接続する。そして、第１導電パターン２１４は、平面視で面光源１００の少なくとも半分以上と重なっている。従って、面光源１００が発光しているときに、面光源１００の温度に面内分布が生じることを抑制できる。

特に本図に示す例では、第１導電パターン２１４は封止部材１２０の全面と重なっている。このため、封止部材１２０の全面は、第１導電パターン２１４に熱的に接続していることになる。従って、上記した均熱効果はさらに大きくなる。

また本実施形態では、第１導電パターン２１４は、回路基板２００の対向面２０２に設けられた配線層２４８の一部である。従って、金属などの伝熱部材を別に設ける場合と比較して、コストが低くなる。

（実施例１）
図２は、実施例１に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。本実施例において、回路基板２００の外面２０４には、第１外部端子２３０及び第２外部端子２３２が設けられている。第１外部端子２３０及び第２外部端子２３２は、発光装置１０を外部の電源端子に接続する。そして第１外部端子２３０及び第２外部端子２３２に供給された電力は、制御素子２２０を介して発光層１１０に供給される。

また、外面２０４には配線２３３が設けられている。配線２３３は回路基板２００に設けられた接続孔２０８を介して第２給電端子２１２に接続しており、また、外面２０４上を引き回されることによって制御素子２２０に接続している。

また、回路基板２００には貫通孔２０６が設けられている。貫通孔２０６は、平面視で第１導電パターン２１４と重なっており、封止部材１２０から第１導電パターン２１４に伝わってきた熱を外部に放熱する。本図に示す例において、貫通孔２０６は複数設けられている。

図３は、面光源１００の詳細を示す断面図である。図３に示す例において、基板１０１と封止部材１２０とで封止された空間（以下、封止空間と記載）の中には、発光素子１５０が設けられている。発光素子１５０は、基板１０１の第１面１０２上に設けられており、第１電極１１２、有機層１１１、及び第２電極１１４をこの順に積層した構成を有している。有機層１１１には発光層１１０が含まれている。

第１電極１１２は例えば透光性を有する材料、例えばＩＴＯ（Indium Thin Oxide）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの無機材料、またはポリチオフェン誘導体などの導電性高分子によって形成されている。

第１電極１１２の一部は、基板１０１の第１面１０２上を、上記した封止空間の外まで延在しており、第１引出配線１４０となっている。そして、第１引出配線１４０の端部が、第１受電端子１３０となっている。なお、第１受電端子１３０は、上記した透光性を有する材料の上に、金属層（例えばＡｌ層）を設けた構成であっても良い。

有機層１１１は、例えば、正孔輸送層、発光層１１０、及び電子輸送層を積層したものである。正孔輸送層は第１電極１１２に接しており、電子輸送層は第２電極１１４に接している。このようにして、有機層１１１は第１電極１１２と第２電極１１４の間で挟持されている。

なお、第１電極１１２と正孔輸送層との間には正孔注入層が形成されても良いし、第２電極１１４と電子輸送層との間には電子注入層が形成されてもよい。また、上記した各層の全てが必要ということではない。例えば電子輸送層内でホールと電子の再結合が生じている場合、電子輸送層が発光層の機能を兼ねているため、発光層は不要となる。また、これら第１電極１１２、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、及び第２電極１１４のうち、少なくとも１つは、インクジェット法などの塗布法を用いて形成されていても良い。また、有機層１１１と第２電極１１４との間には、ＬｉＦなどの無機材料で構成される電子注入層を設けても構わない。

第２電極１１４は、例えばＡｌなどの金属によって形成されている。そして、平面視で有機層１１１とは重ならない部分で、第２引出配線１４２と接続している。第２引出配線１４２は、基板１０１の第１面１０２上を、上記した封止空間の中から外まで延在している。そして、第２引出配線１４２の端部に、第２受電端子１３２が形成されている。第２引出配線１４２及び第２受電端子１３２は、第１引出配線１４０及び第１受電端子１３０と同様の構成を有している。

図４は、回路基板２００の対向面２０２の構成を示す平面図である。本図に示す例において、回路基板２００の平面形状は矩形である。なお、図示していないが、面光源１００の基板１０１の平面形状も、矩形である。ただし、回路基板２００の平面形状は、他の形状、例えば円形や楕円であっても良い。また、回路基板２００の外形は、面光源１００の外形とほぼ一致していても良い。

そして、上記したように、対向面２０２には、第１導電パターン２１４、第１給電端子２１０及び第２給電端子２１２が設けられている。第１導電パターン２１４は、対向面２０２の面積の半分以上を占めている。

また、貫通孔２０６の幅（例えば径）は、接続孔２０８の幅（例えば径）よりも大きくなっている。このようにすると、貫通孔２０６による放熱効果は大きくなる。なお、貫通孔２０６及び接続孔２０８は、例えばドリルを用いて形成されている。そしてこのドリルの径を異ならせることによって、貫通孔２０６の径を接続孔２０８の径よりも大きくすることができる。

また、回路基板２００には複数の貫通孔２０６が設けられている。これら複数の貫通孔２０６は、制御素子２２０、第１外部端子２３０、及び第２外部端子２３２と重ならないように設けられている。

図５は、図４のＡ−Ａ断面図の第１例を示している。本図に示す例において、回路基板２００は、コア層２４４の対向面２０２側の面の上に配線層２４８を有しており、コア層２４４の外面２０４側の面の上に配線層２４６を有している。配線層２４８，２４６は、例えばＣｕであり、めっき法で形成されている。

配線層２４８は、例えば第１給電端子２１０、第２給電端子２１２、及び第１導電パターン２１４を含んでいる。配線層２４６は、上記した配線２３３、第１外部端子２３０、及び第２外部端子２３２を含むほか、第３導電パターン２１６を含んでいる。

配線２３３は、接続孔２０８の内壁に形成された導体パターン２３４を介して第２給電端子２１２（又は第２給電端子２１２に接続する配線）に接続している。言い換えると、導体パターン２３４は、第２給電端子２１２（又は第２給電端子２１２に接続する配線）と配線２３３の双方に接続している。導体パターン２３４は、例えば銅であり、第２給電端子２１２と同様にめっき法を用いて形成されている。

第３導電パターン２１６は、貫通孔２０６の周囲に形成されており、貫通孔２０６の内壁に形成された第２導電パターン２１５を介して第１導電パターン２１４に接続している。言い換えると、第２導電パターン２１５は、第１導電パターン２１４及び第３導電パターン２１６の双方に接続している。第３導電パターン２１６は、例えば導体パターン２３４と同じ金属（例えば銅）であり、導体パターン２３４と同一工程で形成されている。

また、配線層２４８は絶縁層２４０で覆われており、配線層２４６は絶縁層２４２で覆われている。絶縁層２４０，２４２は、例えばソルダーレジスト層である。そして、絶縁層２４０には開口が形成されており、この開口から第２給電端子２１２が露出している。一方、第１導電パターン２１４は、絶縁層２４０によって覆われている。

なお、第１給電端子２１０も、第２給電端子２１２と同様の構成を有している。

図６は、図４のＡ−Ａ断面図の第２例を示している。本図に示す例は、第１導電パターン２１４が絶縁層２４０から露出している点を除いて、図５に示した例と同様の構造である。このようにすると、封止部材１２０から第１導電パターン２１４への熱の伝達効率は向上する。

図７は、図４のＡ−Ａ断面図の第３例を示している。本図に示す例は、貫通孔２０６の内部が第２導電パターン２１５によって充填されており、かつ、接続孔２０８の内部が導体パターン２３４によって充填されている点を除いて、図５に示して例と同様の構造である。なお、本図に示す構造において、図６に示した例と同様に、第１導電パターン２１４は絶縁層２４０から露出していても良い。

本実施例によっても、面光源１００が発光しているときに、面光源１００の温度に面内分布が生じることを抑制できる。また、金属などの伝熱部材を別に設ける場合と比較して、コストが低くなる。さらに、回路基板２００に貫通孔２０６を設けているため、封止部材１２０から第１導電パターン２１４に伝わった熱は放熱されやすくなる。従って、面光源１００の温度が上昇することを抑制できる。また、貫通孔２０６の幅（例えば径）は、接続孔２０８の幅（例えば径）よりも大きくなっているため、この放熱効果はさらに大きくなる。

また、貫通孔２０６の内部には第２導電パターン２１５が形成されている。第２導電パターン２１５の一端側は第１導電パターン２１４に接続しており、第２導電パターン２１５の他端側は、外面２０４に形成された第３導電パターン２１６に接続している。従って、封止部材１２０から第１導電パターン２１４に伝わった熱は、第２導電パターン２１５を介して第３導電パターン２１６に伝わるため、さらに放熱されやすくなる。この効果は、図７に示したように貫通孔２０６の内部が第２導電パターン２１５によって充填されている場合に特に大きくなる。

（実施例２）
図８は、実施例２に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施例１における図２に対応している。本実施例に係る発光装置１０は、面光源１００の封止部材１２０と回路基板２００の第１導電パターン２１４の間に固定層４００が設けられている点を除いて、実施例１に係る発光装置１０と同様の構成である。固定層４００は、例えば両面テープであり、回路基板２００を封止部材１２０に固定している。

本実施例によっても、封止部材１２０の熱は、固定層４００を介して第１導電パターン２１４に伝わる。従って、面光源１００が発光しているときに、面光源１００の温度に面内分布が生じることを抑制できる。また、固定層４００を用いて回路基板２００を封止部材１２０に固定しているため、回路基板２００によって面光源１００を補強することができる。

また、固定層４００は面光源１００の封止部材１２０に取り付けられている。封止部材１２０は、面光源１００の光射出面とは逆側の面である。このため、固定層４００によって面光源１００からの光の放射が遮られることはない。

（実施例３）
本実施例に係る発光装置１０は、回路基板２００における導体パターンの構成を除いて、実施形態又は実施例１に係る発光装置１０と同様の構成である。

図９は、本実施例に係る回路基板２００の対向面２０２の構成を示す平面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。本実施例に係る回路基板２００は、以下の点を除いて、実施形態、及び実施例１，２のいずれかに係る回路基板２００と同様の構成である。

まず、図９に示すように、第１導電パターン２１４は、対向面２０２の縁の一部まで延在している。本図に示す例では、回路基板２００の平面形状は矩形である。そして、第１給電端子２１０は回路基板２００の第１辺に沿って設けられており、第２給電端子２１２は回路基板２００の第１辺に対向する辺（第２辺）に沿って設けられている。そして、第１導電パターン２１４は、第２給電端子２１２及び第１給電端子２１０を避けるように、回路基板２００の残りの２辺（第３辺及び第４辺）のそれぞれまで延在している。

そして、図９及び図１０に示すように、回路基板２００の側面のうち第３辺及び第４辺に位置する部分には、第４導電パターン２１７が設けられている。第４導電パターン２１７は、対向面２０２の縁において第１導電パターン２１４に繋がっている。

また、図１０に示すように、回路基板２００の外面２０４のうち第３辺の近傍及び第４辺の近傍には、導体パターン２１８が設けられている、導体パターン２１８は、外面２０４の縁において第４導電パターン２１７に繋がっている。

本実施例によっても、封止部材１２０の熱は第１導電パターン２１４に伝わる。従って、面光源１００が発光しているときに、面光源１００の温度に面内分布が生じることを抑制できる。また、第１導電パターン２１４に伝わった熱は、回路基板２００の側面の第４導電パターン２１７に伝わる。従って、第１導電パターン２１４からの放熱効率は高くなるため、面光源１００で発生した熱を効率よく放熱できる。また、第４導電パターン２１７に伝わった熱は、回路基板２００の外面２０４の導体パターン２１８に伝わる。従って、第１導電パターン２１４からの放熱効率はさらに高くなるため、面光源１００で発生した熱をさらに効率よく放熱できる。

（実施例４）
図１１は、実施例４に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。本実施例に係る発光装置１０は、伝熱層４２０を有している点を除いて、実施形態又は実施例１〜３に係る発光装置１０と同様の構成である。本図は、実施例１と同様の場合を示している。

伝熱層４２０は、第１導電パターン２１４と封止部材１２０の間に設けられている。伝熱層４２０は、例えば厚さが５０μｍ以上５００μｍ以下の金属箔（例えば銅箔やアルミ箔）であり、面光源１００の封止部材１２０に回路基板２００を固定する際に、封止部材１２０と第１導電パターン２１４の間に配置される。伝熱層４２０を構成する材料は、封止部材１２０を構成する材料よりも熱伝導率が高ければ、金属以外の材料で形成されていても良い。

本実施例によっても、面光源１００が発光しているときに、面光源１００の温度に面内分布が生じることを抑制できる。また、第１導電パターン２１４と封止部材１２０の間に伝熱層４２０を設けているため、面光源１００の温度に面内分布が生じることをさらに抑制できる。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 発光装置
１００ 面光源
１０２ 第１面
１１０ 発光層
１２０ 封止部材
２００ 回路基板
２０２ 対向面
２０４ 外面
２０６ 貫通孔
２０８ 接続孔
２１４ 第１導電パターン
２１５ 第２導電パターン
２１６ 第３導電パターン
２１７ 第４導電パターン
２３３ 配線
２４６ 配線層
２４８ 配線層
４００ 固定層
４２０ 伝熱層

Claims (10)

1. 発光層を有する面光源と、
   前記面光源の第１面側に取り付けられた回路基板と、
   前記回路基板のうち前記第１面に対向する対向面に設けられた配線層と、
   前記配線層の少なくとも一部であり、平面視で前記面光源の少なくとも半分以上と重なっている第１導体パターンと、
   を備える発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置において、
   前記面光源と前記第１導体パターンの間に設けられ、前記回路基板の前記対向面を前記面光源に固定する固定層を備える発光装置。
3. 請求項２に記載の発光装置において、
   前記面光源は、前記発光層を封止する封止部材を前記第１面に有しており、
   前記固定層は、前記対向面を前記封止部材に固定する発光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置において、
   平面視で前記第１導体パターンと重なっており、前記回路基板に設けられた貫通孔を備える発光装置。
5. 請求項４に記載の発光装置において、
   前記配線層に設けられ、前記面光源に電気的に接続する端子と、
   前記回路基板のうち前記対向面とは逆側の面である反対面に搭載された制御素子と、
   前記反対面に設けられ、前記制御素子に接続する配線と、
   前記回路基板を貫通し、前記配線を前記端子に接続する接続孔と、
   を備え、
   前記貫通孔の幅は、前記接続孔の幅よりも大きい発光装置。
6. 請求項５に記載の発光装置において、
   前記貫通孔内の少なくとも内壁に設けられており、前記第１導体パターンに接続する第２導体パターンと、
   前記配線と同一層に形成され、前記第２導体パターンに接続する第３導体パターンを備える発光装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記第１導体パターンは前記回路基板の縁まで延在しており、
   前記回路基板の側面のうち前記縁に位置する部分に設けられ、前記第１導体パターンに接続する第４導体パターンを備える発光装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記回路基板の前記対向面と前記面光源の間に設けられた伝熱層をさらに備える発光装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記第１導体パターンは前記面光源の発光層の正極に電気的に接続していない発光装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記第１導体パターンは電気的にフローティングであるか、又は接地されている発光装置。

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