JP2016178010A - 面発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、局部的屈曲部が生じ難く、全体を略一定の曲率半径で撓ませることができる面発光モジュールの提供を目的とする。【解決手段】給電されることで発光するシート状の面発光素子２と、面発光素子２を一体的に保持した可撓性を有するシート状の保持部材３とを備えている。保持部材３は、面発光素子の厚さ方向の背面面側に配置された第１保持部材３１と、面発光素子２を挟んで第１保持部材３１と反対側に配置された第２保持部材３２とを備えている。第１保持部材３１と第２保持部材３２とを重ね合わせた曲げ剛性が、各面発光素子２の曲げ剛性よりも大きい。【選択図】図４

Description

本発明は、有機ＥＬパネルなどのシート状の面発光素子を用いた面発光モジュールに関する。

近年、有機ＥＬパネルを利用した面発光モジュール（照明装置）が広く実施されている。この面発光モジュールを大型化しようとした場合、有機ＥＬパネルの基板を大型化することで対応することも可能である。しかし、製造装置の大型化や歩留まりの悪化等の問題が発生する。そこで、例えば製造が容易な大きさのパネルを複数、平面状に並べることによって大型化する面発光モジュールが提案されている。例えば特許文献１に、保持部材の厚さ方向の一方面（表面）に、複数の有機ＥＬ（面発光素子）を多数、配置して形成した大型の横断幕からなる面発光モジュールが提案されている。

特開２０１３−１５７９４号公報

ところで、このような面発光モジュールは、近年ますます薄型化が求められてきており、又、曲面部への設置やデザイン性の観点から曲面状に撓み変形できることが求められる場合がある。

しかしながら、上記特許文献１では、例えば面発光モジュールを曲面部へ設置するために、図９に示すように面発光モジュール１００を断面円弧状に撓み形成させようとすると、保持部材１０１の一部に局部的屈曲部１１０ができてしまう。

詳しくは、面発光モジュール１００には、保持部材１０１に面発光素子１０２が配置されていない面発光素子非配置部１０１ａと、保持部材１０１に面発光素子１０２が配置されている面発光素子配置部１０１ｂとが形成されている。この面発光素子配置部１０１ｂの曲げ剛性に対する面発光素子非配置部１０１ａの曲げ剛性の大きさは、面発光素子１０２の曲げ剛性が大きくなるに比例して小さくなる。従って、例えば面発光素子１０２の曲げ剛性が保持部材１０１の曲げ剛性よりも大きい場合に、面発光モジュール１００に曲げモーメントＭ（曲げ力）がかかると、面発光素子非配置部１０１ａにその力が集中し易くなる。その結果、面発光素子非配置部１０１ａに面発光素子配置部１０１ｂの曲率半径よりも曲率半径が小さい局部的屈曲部１１０が生じ易くなる。

このような局部的屈曲部１１０が生じ易いと、曲面部に沿う形状に撓ませ難く、曲面部に設置し難くなってしまう。

本発明は、局部的屈曲部が生じ難く、全体を略一定の曲率半径で撓ませることができる面発光モジュールの提供を目的とする。

本発明の一態様に係る面発光モジュールは、給電されることで発光する可撓性を有する複数のシート状の面発光素子と、前記面発光素子を一体的に保持した可撓性を有するシート状の保持部材とを備え、前記複数の面発光素子は、並べられるように配置されており、前記保持部材は、前記面発光素子の厚さ方向の一方面側と他方面側との少なくとも一方側に配置され、前記保持部材の曲げ剛性が、前記各面発光素子の曲げ剛性よりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、保持部材の曲げ剛性が、各面発光素子の曲げ剛性よりも大きいため、面発光モジュールに曲げ力（曲げモーメント）がかかると、保持部材の全体にその曲げ力を略均等にかけることが可能になり、面発光素子の曲げ剛性が保持部材の曲げ剛性よりも大きい場合に較べて、保持部材における面発光素子非配置部に応力が集中し難くなる。これにより、保持部材の面発光素子非配置部に局部的屈曲部ができ難くなり、面発光モジュール全体を略一定の曲率半径で撓ませることが可能になる。

他の一態様では、前記面発光モジュールにおいて、前記保持部材は、前記面発光素子の厚さ方向の一方面側に配置された第１保持部材を備え、前記第１保持部材の曲げ剛性が、前記各面発光素子の曲げ剛性よりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、面発光素子の厚さ方向の一方面側に配置された第１保持部材の曲げ剛性が各面発光素子の曲げ剛性よりも大きいため、面発光モジュールに曲げ力（曲げモーメント）がかかると、第１保持部材の全体にその曲げ力を略均等にかけることが可能になり、面発光モジュール全体を略一定の曲率半径で撓ませることができる。

又、保持部材は、第１保持部材のみから構成された場合でも、面発光モジュール全体を略一定の曲率半径で撓ませることができ、面発光モジュールの製作が容易になる。

他の一態様では、前記面発光モジュールにおいて、前記保持部材は、前記面発光素子の厚さ方向の一方面側に配置された第１保持部材と、前記面発光素子を挟んで前記第１保持部材と反対側に配置された第２保持部材とを備え、前記第１保持部材と第２保持部材とを重ね合わせた曲げ剛性が、前記各面発光素子の曲げ剛性よりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、第１保持部材と第２保持部材とのそれぞれが、面発光素子の曲げ剛性よりも小さい曲げ剛性のものを用いることもでき、面発光モジュールの形成が容易になる。

他の一態様では、前記面発光モジュールにおいて、前記面発光素子は、前記第１保持部材と前記第２保持部材との間に封入されていることを特徴とする。

この構成によれば、例えば第１保持部材と第２保持部材とがラミネート加工（パウチ加工）されることによって面発光素子が第１保持部材と第２保持部材との間に封入される。これにより、面発光素子が紫外線、水分、酸素等のガスから保護され、耐水性、耐候性を有するものなり、面発光モジュールの屋内外の曲面への設置等、面発光モジュールの設置場所の自由度が向上し、又、デザイン性が向上する。

又、撓み変形された際、ラミネート加工を施した第１保持部材と第２保持部材とにおける隣接する２つの面発光素子同士の間の部分に応力が集中し難くなり、応力集中による第１保持部材又は第２保持部材の破れが生ずるおそれの少ないものになる。

他の一態様では、前記面発光モジュールにおいて、前記面発光素子の厚さ方向の一方面に付設された付設部材を、更に備え、前記付設部材は、前記面発光素子の一方面から突出するように配置され、前記第１保持部材は、前記付設部材を挟んで前記面発光素子と反対側に配置され、前記第１保持部材の曲げ剛性が、前記第２保持部材の曲げ剛性よりも小さいことを特徴とする。

この構成によれば、例えば第１保持部材と第２保持部材とをラミネート加工によって面発光素子及び付設部材を封入する場合に、付設部材が付設された面発光素子の厚さ方向の一方面側に、曲げ剛性の小さい第１保持部材を配置することで、面発光素子から突出した付設部材の形状に倣うように変形させてラミネート加工できる。これにより、ラミネート加工が容易になる。

本発明の面発光モジュールは、局部的屈曲部が生じ難く、全体を略一定の曲率半径で撓ませることができる。

本発明の一実施の形態の面発光モジュールの背面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 （ａ）は、図１の面発光モジュールに用いられる面発光素子の背面図、（ｂ）は、図３（ａ）ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 円弧状体に撓んだ状態の面発光モジュールの断面図である。 円弧状体に撓んだ状態の比較例の断面図である。 他の実施形態の面発光モジュールの背面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 更に他の実施形態の面発光モジュールの断面図である。 円弧状体に撓んだ状態の従来例の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態の面発光モジュールの背面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

本実施形態の面発光モジュール１は、図１、図２に示すように、複数のシート状の面発光素子２と、面発光素子２を一体的（固定的）に保持した可撓性を有するシート状の保持部材３とを備えている。

各面発光素子２は、この実施形態では、図３に示すように有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）から構成されており、前面側に配置された透明基板２１と、この透明基板２１に順次後方側に積層されたバリア層２２、陽極２３ａ（ＩＴＯ）と透明電極２３（ＩＴＯ）、有機層（発光部）２４、陰極２５、及び、それらを封止した封止部材２６とを備えている。

透明基板２１は、可撓性有する透明体からなる。材料としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリカーボネイト（ＰＣ）等の光透過性のフィルム基板、或いは薄膜ガラスが用いられる。又、透明基板２１の材料として、上記以外の他に、例えばポリイミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が用いられる。

バリア層２２は、大気中や透明基板２１中の水分や酸素等のガスから有機層２４を保護するものである。

透明電極２３は、陽極及び陰極それぞれの電極を出すために左右に分割されており、図３の陽極２３ａの右端部に形成された陽極側透明電極２３ｃと、図３の左側に表された陰極側透明電極２３ｂとからなる。陰極側透明電極２３ｂは、陰極２５と接触するように配置されていて電気的に接続されている。又、陽極側透明電極２３ｃと陰極２５とが近接する箇所には、ショートしないように絶縁層２３ｄが設けられている。

有機層２４は、陽極２３ａと陰極２５との間に、それらに挟まれるように配置されており、この有機層２４に電圧が印加されて給電されることにより発光し、透明基板２１側（図のＸ方向）に発光するようになっている。

封止部材２６は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド等のフィルムに、ＳｉＯ_２、ＡＬ_２Ｏ_３，ＳｉＮｘ等の無機薄膜と柔軟性のあるアクリル樹脂薄膜などを層状に複数層重ね合わせることでガスバリア性を備えたものが用いられる。

このように構成された面発光素子２は、略平面状に並べられるように配置されている。この実施形態では、図１に示すように、第１方向（紙面の左右方向）に３列、第１方向と直交する第２方向（紙面の上下方向）に２列に並べられている。又、実施形態では、第１方向及び第２方向で互いに隣接する２つの面発光素子２が等間隔になるように配置されている。

次に、保持部材３について説明する。保持部材３は、図２に示すように面発光素子２の背面側の封止部材２６側（一方面側）に配置された可撓性を有するシート状の第１保持部材（封止シート）３１と、面発光素子２の前面側の透明基板２１側（他方面側）、即ち、面発光素子２を挟んで第１保持部材３１と反対側に配置された可撓性を有するシート状の第２保持部材（保護シート）３２とを備えている。

第１保持部材３１と第２保持部材３２とは、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シリコーン等からなるものが用いられる。又、光を放射しない背面側に配置される第１保持部材３１は、上記材料からなるシート体とアルムニウム製のシート体との積層プレートを用いることもできる。

この実施形態では、第１保持部材３１と第２保持部材３２とは、透過性を有する同じ材料で略同じ厚さに形成されている。

そして、第１保持部材３１と第２保持部材３２との間に面発光素子２が配置された状態で、ラミネート加工（パウチ加工）が施されている。これにより、略平面状に配置された複数の面発光素子２が封入され、透明基板２１が第２保持部材３２に保護されている。

従って、面発光モジュール１は、第１保持部材３１と第２保持部材３２との間に面発光素子２が配置された面発光素子配置部４１と、隣接する２つの面発光素子２同士間における、面発光素子２が配置されずに第１保持部材３１と第２保持部材３２とが重ね合わされた面発光素子非配置部４２とからなる。

尚、図２では、第１保持部材３１と面発光素子２との間、第２保持部材３２と面発光素子２との間、及び隣接する２つの面発光素子２同士間における第１保持部材３１と第２保持部材３２との間には、隙間があらわされているが、実際には、第１保持部材３１と面発光素子２とが当接し、第２保持部材３２と面発光素子２とが当接し、又、隣接する２つの面発光素子２同士間における第１保持部材３１と第２保持部材３２とが当接又は接近し、上記隙間がほとんどない状態に形成されている。図４、図５において同じである。

又、このように構成された第１保持部材３１と第２保持部材３２とは、何れか一方の曲げ剛性、又は、重ね合わされた第１保持部材３１と第２保持部材３２との曲げ剛性が面発光素子２の曲げ剛性よりも大きいか又は等しいものとされており、これにより、面発光素子非配置部４２の局部的な屈曲が抑えられるようになっている。

詳しくは、第１保持部材３１の曲げ剛性をＥＩ（Ｓ１）、第２保持部材３２の曲げ剛性をＥＩ（Ｓ２）、面発光素子２の曲げ剛性をＥＩ（Ｐ）とすると、面発光素子配置部４１における曲げ剛性は、ＥＩ（Ｓ１）＋ＥＩ（Ｐ）＋ＥＩ（Ｓ２）で概略、表される。又、面発光素子非配置部４２における曲げ剛性は、ＥＩ（Ｓ１）＋ＥＩ（Ｓ２）で概略、表される。

例えば、図５に示すように、第１保持部材１３１の曲げ剛性ＥＩ（Ｓ１）と第２保持部材１３２の曲げ剛性ＥＩ（Ｓ２）とが、面発光素子配置部１４１の曲げ剛性ＥＩ（Ｐ）よりも小さい場合、即ち、ＥＩ（Ｓ１）＋ＥＩ（Ｓ２）＜ＥＩ（Ｐ）の場合には、面発光モジュール１３０に曲げモーメントＭ（曲げ力）がかかると、面発光素子非配置部１４２にその力が集中し易くなる。そのため、面発光素子非配置部１４２に面発光素子配置部１４１の曲率半径よりも曲率半径が小さい局部的屈曲部１４３が生じ易くなる。局部的屈曲部１４３が生じると、例えば第１保持部材１３１が面発光素子非配置部１４２で破れる場合もある。

面発光素子非配置部４２が局部的な屈曲を抑えるためには、ＥＩ（Ｓ１）＋ＥＩ（Ｐ）＋ＥＩ（Ｓ２）≒ＥＩ（Ｓ１）＋ＥＩ（Ｓ２）とする必要がある。そのためには、ＥＩ（Ｓ１）＋ＥＩ（Ｓ２）≧ＥＩ（Ｐ）とすることが好ましい。

よって、例えば第１保持部材３１と第２保持部材３２との何れか一方の曲げ剛性が面発光素子２の曲げ剛性よりも大ききか又は等しい場合に、ＥＩ（Ｓ１）＋ＥＩ（Ｓ２）≧ＥＩ（Ｐ）となり、面発光素子非配置部４２の局部的屈曲が抑えられる。

又、例えば第１保持部材３１と第２保持部材３２とのそれぞれの曲げ剛性が面発光素子２の曲げ剛性よりも小さいが、重ね合わされた第１保持部材３１と第２保持部材３２との曲げ剛性が面発光素子２の曲げ剛性よりも大きいか又は等しい場合に、ＥＩ（Ｓ１）＋ＥＩ（Ｓ２）≧ＥＩ（Ｐ）となり、面発光素子非配置部４２が局部的屈曲することを抑えることができる。

ここで、上記Ｅは、材料の弾性係数、上記Ｉは、断面２次モーメント（Ｉ＝ｂｄ^３／１２、ｂは幅、ｄは厚さ）である。従って、第１保持部材３１又は第２保持部材３２の曲げ剛性を大きくするには、同じ材質であれば厚みを大きくすることによって３乗比例し大きな効果を得られる。又、弾性係数の大きな金属材料などを使用することによりできるだけ薄く構成することができる。金属などは非透過性の物質となるため、その場合、第２保持部材３２（保護シート）は透過性が高い必要があるため、第１保持部材３１（封止シート）の曲げ剛性を大きくすることにより同じ効果が得られる。

上記のように、第１保持部材３１又は第２保持部材３２のどちらか又は両方の曲げ剛性を大きくすることで同じ効果が得られる。しかしながらラミネート効果を出すにはどちらか一方が十分な可撓性が必要であり、又、どちらか一方の曲げ剛性を非常に大きくすると全体としての屈曲性が損なわれるので、全体としての屈曲性が損なわれない範囲の曲げ剛性を有することが好ましい。

以上のように構成された面発光モジュール１に曲げモーメントＭ（曲げ力）がかかると、図４に示すように面発光素子非配置部４２にその力が集中し難くなり、全体が略一定の曲率半径で撓んだ状態になる。

従って、本発明の面発光モジュール１は、曲面部に沿う形状に撓ませ難く、曲面部に設置し易いものある。

尚、上述のように、第１保持部材３１と第２保持部材３２との何れか一方の曲げ剛性を面発光素子２の曲げ剛性よりも大きくすることで、面発光素子非配置部４２の局部的屈曲が抑えられるが、図６、図７に示すように面発光素子２の背面側に、付設部材５１、５２が付設されている場合には、それらを覆う第１保持部材３１は曲げ剛性が小さいものを用いるのが好ましい。

詳しくは、付設部材は、回路基板５１と、電極取出し配線としての配線フレキ５２とを備えている。回路基板５１は、面発光素子２の背面側に、陽極側透明電極２３ｃ及び陰極側透明電極２３ｂと電気的に接続されるように配置されている。

配線フレキ５２は、第２方向（紙面の上下方向）で隣接する２つの回路基板５１同士の間に、各回路基板５１と電気的に接続されるように配置されている。従って、回路基板５１と配線フレキ５２とからなる付設部材は、面発光素子２の背面から突出するように配置されている。

又、配線フレキ５２の一方端には、給電電極５２１及び制御信号電極部５２２が形成されており、これらの給電電極５２１によって各回路基板５１が給電され、又、制御信号電極部５２２によって各回路基板５１に制御信号が通信される。

第１保持部材３１は、回路基板５１及び配線フレキ５２を挟んで面発光素子２と反対側に配設されている。又、第１保持部材３１は、給電電極５２１及び制御信号電極部５２２に対応する箇所に、貫通孔３１１を備えており、この貫通孔３１１によって給電電極５２１及び制御信号電極部５２２が露出している。又、第１保持部材３１は、曲げ剛性が第２保持部材３２の曲げ剛性よりも小さいものから構成されている。

そして、このように構成された第１保持部材３１と第２保持部材３２とは、上述のように、ラミネート加工が施され、第１保持部材３１と第２保持部材３２との間に、回路基板５１、配線フレキ５２及び面発光素子２が封入されている。

そのラミネート加工に際しては、第１保持部材３１の曲げ剛性が第２保持部材３２の曲げ剛性よりも小さいため、第１保持部材３１が突出された付設部材の形状に倣うように変形させてラミネート加工できる。これにより、ラミネート加工が容易になる。

尚、上記実施形態では、保持部材は、第１保持部材３１と第２保持部材３２とから構成されたが、この形態のものに限らず、面発光素子２の厚さ方向の一方面側と他方面側との少なくとも一方側に配置されればよく、適宜変更できる。

例えば図８に示すように面発光モジュール３００の保持部材は、面発光素子２の厚さ方向の一方面側にのみ配置された第１保持部材３３０から構成されている。この第１保持部材３３０は、その曲げ剛性が面発光素子２の曲げ剛性よりも大きいものから構成されている。

このように面発光モジュール３００の保持部材が構成されても、面発光モジュール３００に曲げモーメント（曲げ力）がかかると、面発光素子非配置部４２にその力が集中し難くなり、全体が略一定の曲率半径で撓んだ状態となる。

又、上記実施形態では、複数の面発光素子２は、隣接する２つが等間隔になるように配置されたが、この形態のものに限らず、複数の面発光素子２は、間隔をあけずに配置され、或いは、不規則に配置されてもよく、適宜変更できる。

１、３００ 面発光モジュール
２ 面発光素子
３ 保持部材
３１ 第１保持部材
３２ 第２保持部材
４１ 面発光素子配置部
４２ 面発光素子非配置部

Claims (5)

1. 給電されることで発光する可撓性を有する複数のシート状の面発光素子と、前記面発光素子を一体的に保持した可撓性を有するシート状の保持部材とを備え、
   前記複数の面発光素子は、並べられるように配置されており、
   前記保持部材は、前記面発光素子の厚さ方向の一方面側と他方面側との少なくとも一方側に配置され、
   前記保持部材の曲げ剛性が、前記各面発光素子の曲げ剛性よりも大きいことを特徴とする面発光モジュール。
2. 前記保持部材は、前記面発光素子の厚さ方向の一方面側に配置された第１保持部材を備え、
   前記第１保持部材の曲げ剛性が、前記各面発光素子の曲げ剛性よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の面発光モジュール。
3. 前記保持部材は、前記面発光素子の厚さ方向の一方面側に配置された第１保持部材と、前記面発光素子を挟んで前記第１保持部材と反対側に配置された第２保持部材とを備え、
   前記第１保持部材と第２保持部材とを重ね合わせた曲げ剛性が、前記各面発光素子の曲げ剛性よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の面発光モジュール。
4. 前記面発光素子は、前記第１保持部材と前記第２保持部材との間に封入されていることを特徴とする請求項３記載の面発光モジュール。
5. 前記面発光素子の厚さ方向の一方面に付設された付設部材を、更に備え、
   前記付設部材は、前記面発光素子の一方面から突出するように配置され、
   前記第１保持部材は、前記付設部材を挟んで前記面発光素子と反対側に配置され、
   前記第１保持部材の曲げ剛性が、前記第２保持部材の曲げ剛性よりも小さいことを特徴とする請求項３又は４記載の面発光モジュール。

Images