JP5081877B2

JP5081877B2 - 接続法が選択可能な発光モジュール

Info

Publication number: JP5081877B2
Application number: JP2009195363A
Authority: JP
Inventors: 元洋齋見; 秀治河地; 理棚橋; 智深野; 真太郎林; 真一阿南; 重次住山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: JP2011048975A

Description

本発明は、面状発光素子を用いる発光モジュールに関する。

従来の有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光素子は、基板上に順次積層された透明電極である陽極、有機化合物から成る有機薄膜である発光層、及び陰極を備える。この面状発光素子は、電圧印加によって、陽極が発光層にホールを注入すると共に、陰極が発光層に電子を注入し、注入されたホールと電子が発光層において結合することによって生成された励起子が基底状態に遷移して発光する。

有機ＥＬ発光素子である面状発光素子を備える発光モジュールを複数並べて配置される発光システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この発光システムは、発光モジュールを並べて接続するだけで、面状発光素子同士を容易に電気的に接続させることができる構造である。

この発光システムは、面状発光素子を並列に電気的に接続した場合、各面状発光素子に流れる電流の総和を電源から出力する。配置される発光モジュールの数が多くなると、電源からの出力電流が大きくなるので、電流値の制限がある場合に制限を超える虞がある。また、この発光システムは、面状発光素子を直列に電気的に接続した場合、各面状発光素子にかかる電圧の総和を電源から出力する。発光システムは、配置される発光モジュールの数が多いとき、電源からの出力電圧が大きくなるので、電圧値の制限がある場合に制限を超える虞がある。

そのため、この発光システムは、電流値に制限があるのか電圧値に制限があるのかによって、面状発光素子の接続について並列又は直列のいずれか適当な方を選択し、発光モジュール同士を接続する必要がある。しかし、この発光システムは、面状発光素子の電気的な接続を並列から直列へ、又は直列から並列へと任意に切り替えることができない。そのため、並列用と直列用の２種類の発光モジュールが必要となるので、コストの増大を招いていた。

特開２００７−３３５１４６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、複数の発光モジュール同士を互いに接続するとき、それぞれの面状発光素子の電気的な接続を、ユーザが任意に並列又は直列に切り替えることができる発光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、発光層を陽極及び陰極で挟持して成る面状発光素子と、前記面状発光素子を保持する筐体と、前記陽極に陽極配線を介して接続する陽極端子と、前記陰極に陰極配線を介して接続する陰極端子と、を備えた発光モジュールであって、前記陽極端子及び陰極端子は、前記筐体にそれぞれ少なくとも３個配置され、第１の陽極端子及び陰極端子が、前記筐体の互いに対向する２辺のうちの一辺に、第２の陽極端子及び陰極端子が、前記筐体の互いに対向する２辺のうちの他の辺にそれぞれ配置され、第３の陽極端子が、前記対向する２辺を連接する一方の１辺に配置され、第３の陰極端子が、前記とは他方の１辺に配置され、前記対向する２辺のそれぞれに設けられた第１の陽極端子及び陰極端子と第２の陽極端子及び陰極端子とは、同極端子同士が対向しているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発光モジュールの複数個が互いに接続されて成る発光システムであって、前記複数個の面状発光素子を並列に接続するとき、一の発光モジュールの前記第１の陽極端子及び陰極端子と、他の発光モジュールの前記第２の陽極端子及び陰極端子は、同極端子同士で電気的に接続され、前記第３の陽極端子及び陰極端子は、電気的に外部と遮断され、前記複数個の面状発光素子を直列に接続するとき、一の発光モジュールの前記第３の陽極端子と、他の発光モジュールの前記第３の陰極端子は電気的に接続され、前記第１の陽極端子及び陰極端子と前記第２の陽極端子及び陰極端子は、電気的に外部と遮断されるものである。

請求項１の発明によれば、複数の発光モジュール同士を互いに接続するとき、陽極端子及び陰極端子が所定の位置に設置されているので、面状発光素子同士の電気的な接続を、任意に並列又は直列に切り替えることができる。これにより、発光モジュールは、並列用と直列用の複数種類の発光モジュールを用意しなくてよいので、製造コストを低減させることができる。

請求項２の発明によれば、複数個の発光モジュールの電気的な接続が並列と直列のいずれの場合においても、発光モジュールの陽極端子及び陰極端子が、他の発光モジュールの陽極端子及び陰極端子と電気的に接続され、また、使用されない端子は電気的に外部と遮断され、端子間短絡などを起こすことがない。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る発光モジュールの平面図、（ｂ）は同発光モジュールの側断面図。同発光モジュールを用いて成る発光システムの斜視図。面状発光素子が並列に接続されたときの同発光システムの平面図。面状発光素子が直列に接続されたときの同発光システムの平面図。同発光システムの変形例を示す平面図。同発光システムの他の変形例を示す斜視図。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る発光モジュール１の構成を示す。発光モジュール１は、光源である面状発光素子２と、面状発光素子２を保持する筐体３と、面状発光素子２に陽極配線４を介して接続する陽極端子５ａ、５ｂ、５ｃと、面状発光素子２に陰極配線６を介して接続する陰極端子７ａ、７ｂ、７ｃと、発光モジュール１同士を接続するための連結部材８と、を備える。

面状発光素子２は、透明基板９上に陽極１０、発光層１１、陰極１２、封止層１３がこの順に積層されて成る有機ＥＬ発光素子である。なお、面状発光素子２は、発光層１１の他にも正孔注入層、正孔輸入層、電子輸送層、電子注入層などの有機層を含んでいてもよい。また、面状発光素子２は、有機ＥＬ発光素子ではなく、無機ＥＬ発光素子であってもよい。

筐体３は、透明基板９と、透明基板９上に設置されるカバー体１４とから構成される。カバー体１４は、第１張り出し部１５を有し、下方に開口する容器状であり、平面視したとき正方形状に形成され、絶縁性の材料で構成されている。カバー体１４は、その内部に面状発光素子２が配置された状態で、接着剤によって透明基板９の上面と接合される。透明基板９のカバー体１４に覆われていない部分は、第２張り出し部１６となる。第１張り出し部１５は、矩形板状でカバー体１４から張り出しており、その上面がカバー体１４の上面と面一である。

陽極配線４及び陰極配線６は、透明基板９上に形成され、クロムめっきで構成される。なお、陽極配線４は、陽極１０を形成する際に、陽極１０と同じ材料を用いて陽極１０と一体的に形成してもよい。同様に、陰極配線６は、陰極１２を形成する際に、陰極１２と同じ材料を用いて陰極１２と一体的に形成してもよい。

陽極端子５ａ〜５ｃ（第１、第２、第３の陽極端子）及び陰極端子７ａ〜７ｃ（第１、第２、第３の陰極端子）は、銅板で構成され、透明基板９上に形成される陽極配線４、陰極配線６によってそれぞれ陽極１０、陰極１２に電気的に接続される。陽極端子５ａ〜５ｃと陽極配線４の接続及び陰極端子７ａ〜７ｃと陰極配線６の接続は、半田付けや溶接などによって行なわれる。なお、陽極端子５ａ〜５ｃ及び陰極端子７ａ〜７ｃは、筐体３にそれぞれ３個以上配置されてもよい。

第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａは、筐体３の互いに対向する２辺のうちの一辺に配置される。具体的には、第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａは、第１張り出し部１５の下面及びカバー体１４の壁面に沿って、断面形状がＬ字形状となるようにして形成される。

第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂは、筐体３の互いに対向する２辺のうちの他の辺に配置される。具体的には、第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂは、第２張り出し部１６の上面に、断面形状が上方に放物線状の凸形状となるように形成される。第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂは、下方に押圧されると弾性変形する。対向する２辺のそれぞれに設けられた第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａと第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂは、同極端子同士が対向している。

第３の陽極端子５ｃは、対向する２辺を連接する一方の１辺に配置され、第３の陰極端子７ｃは、他方の１辺に配置される。具体的には、第３の陽極端子５ｃは、薄い矩形板状に形成され、カバー体１４の側面に設置される。陰極端子７ｃは、弾性構造を持つ形状に形成され、カバー体１４の他の側面に設置される。

連結部材８は、面ファスナが用いられ、第１張り出し部１５の下面と第２張り出し部１６の上面にそれぞれ設置される。なお、連結部材８は、両面テープや粘着材などが用いられてもよい。

透明基板９は、ガラス又は透明樹脂などから成り、矩形板状に形成される。陽極１０は、発光層１１で発光する光を透過する透明な材料、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等から成る導電性の薄膜である。陽極１０の一部は、陽極配線４と接続するために封止層１３から露出するように引き出されている。

発光層１１は、例えば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、ピラン、キナクリドン、ルブレン、及びこれらの誘導体、あるいは、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、及びこれらの発光性化合物からなる基を分子の一部分に有する化合物あるいは高分子などが材料として用いられる。さらに、上記化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、いわゆる燐光発光材料、例えば、Ｉｒ錯体、Ｏｓ錯体、Ｐｔ錯体、ユーロピウム錯体などの発光材料、若しくはそれらを分子内に有する化合物又は高分子も用いられる。

陰極１２は、発光層１１で発生する光を反射する材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミリチウム（Ａｌ：Ｌｉ）及びマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の金属や合金から成る導電性の薄膜である。陰極１２の一部は、陰極配線６と接続するために封止層１３から露出するように引き出されている。

封止層１３は、陰極１２の上面を覆う天井壁１７と、天井壁１７の周縁から垂れ下がる周壁１８と、を有し、透光性のある材料であるガラスや透明樹脂などから成る。透明基板９と天井壁１７と周壁１８は、密閉空間を形成し、陽極１０、発光層１１、陰極１２を気密に封止する。なお、封止層１３の天井壁１７と周壁１８は、それぞれ別々の材料で構成されてもよく、例えば、天井壁１７をガラス板、周壁１８を透明樹脂で構成してもよい。

図２及び図３は、複数の発光モジュール１ａ、１ｂが互いに接続されて成り、それぞれの面状発光素子２同士が並列に接続された発光システム２１の構成を示す。この発光システム２１は、発光モジュール１ａ、１ｂと、発光モジュール１ａ、１ｂに取り付けられるダミー部材２２、２３と、発光モジュール１ａ、１ｂに給電する電源２５と、を備える。なお、発光システム２１は、３個以上の発光モジュール１が互いに接続されて成るものであってもよい。

ダミー部材２２、２３は、絶縁性の材料で構成される。ダミー部材２２は、発光モジュール１ａ、１ｂの第３の陽極端子５ｃ又は陰極端子７ｃと接触した状態で、筐体３の側面にねじ止めされて、発光モジュール１ａ、１ｂに取り付けられる。これにより、発光モジュール１ａ、１ｂの第３の陽極端子５ｃ及び陰極端子７ｃは、電気的に外部と遮断される。

ダミー部材２３は、面ファスナから成る連結部材２４を有し、発光モジュール１ａの第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂと接触した状態で、連結部材２４と連結部材８が接続して、発光モジュール１ａに取り付けられる。これにより、発光モジュール１ａ、１ｂの第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂを電気的に外部と遮断される。なお、ダミー部材２２、２３は、製造コスト低減のために設置しなくてもよい。

発光モジュール１ａ、１ｂは、発光モジュール１ａの第１張り出し部１５と、発光モジュール１ｂの第２張り出し部１６が重ね合わされ、互いの透明基板９の下面が面一となるようにして、互いの連結部材８が連結することで接続される。発光モジュール１ｂの第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂは、下方に弾性変形しながら発光モジュール１ａの第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａと接触する。これにより、発光モジュール１ａの第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａは、発光モジュール１ｂの第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂと同極端子同士で電気的に接続される。発光モジュール１ｂの第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａは、電源２５に接続される。

発光システム２１は、発光モジュール１ａ、１ｂが並列に接続されているので、例えば、発光モジュール１ａに不具合が生じても、発光モジュール１ｂへの給電を維持することができる。また、発光システム２１は、発光モジュール１の接続数が多いときでも、各発光モジュール１にかかる電圧値と電源２５から出力される電圧値が同じなので、大電圧が必要とならない。

図４は、複数の発光モジュール１ａ、１ｂが互いに接続されて成り、それぞれの面状発光素子２同士が直列に接続された発光システム２１の構成を示す。この発光システム２１は、発光モジュール１ａ、１ｂに取り付けられる場所がダミー部材２２、２３と異なるダミー部材２６を備えており、その他の構成は上記面状発光素子２が並列に接続した発光システム２１と同様である。

ダミー部材２６は、連結部材２７を有し、発光モジュール１ａ、１ｂの第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａと第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂに接触した状態で、連結部材２７と連結部材８が接続し、発光モジュール１ａ、１ｂに取り付けられる。これにより、発光モジュール１ａ、１ｂの第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａと第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂは、電気的に外部と遮断される。なお、ダミー部材２６は、製造コスト低減のために設置しなくてもよい。

発光モジュール１ａ、１ｂは、互いの透明基板９の下面が面一となるようにして、機械的な嵌合によって接続される。発光モジュール１ａの第３の陰極端子７ｃは、弾性変形しながら発光モジュール１ｂの第３の陽極端子５ｃに接触する。これにより、発光モジュール１ｂの第３の陽極端子５ｃと、発光モジュール１ａの第３の陰極端子７ｃは電気的に接続される。発光モジュール１ａの第３の陽極端子５ｃと発光モジュール１ｂの第３の陰極端子７ｃは、電源２５に接続される。

発光システム２１は、発光モジュール１ａ、１ｂが直列に接続されているので、発光モジュール１の接続数が多いときでも、各発光モジュール１に流れる電流値と電源２５から出力される電流値が同じなので、大電流が必要とならない。

発光モジュール１は、複数の発光モジュール１同士を互い接続するとき、陽極端子５ａ〜５ｃ及び陰極端子７ａ〜７ｃが所定の位置に設置されているので、面状発光素子２同士の電気的な接続を任意に並列又は直列に切り替えることができる。これにより、発光モジュール１は、並列用と直列用の複数種類の発光モジュール１を用意しなくてよいので、製造コストを低減させることができる。

発光システム２１は、複数個の発光モジュールの電気的な接続が並列と直列のいずれの場合においても、発光モジュールの陽極端子及び陰極端子が、他の発光モジュールの陽極端子及び陰極端子と電気的に接続され、また、電気的に外部と遮断され、端子間短絡などを起こすことがない。

図５は、本実施形態の変形例に係る発光システム３１を示す。この発光システム３１は、発光モジュール１ａ、１ｂに取り付けられる場所がダミー部材２２、２３、２６と異なるダミー部材３２を備えており、その他の構成は上記本実施形態と同様である。

ダミー部材３２は、平面視においてＬ字形状であり、発光モジュール１ａの第３の陽極端子５ｃと電源２５を電気的に接続する配線３３と、面ファスナから成る連結部材２７と、を有する。ダミー部材３２は、発光モジュール１ａの陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂと、発光モジュール１ｂの陽極端子５ｂ、５ｃと陰極端子７ｂに接触した状態で、連結部材２７と連結部材８が接続することで、発光モジュール１ａ、１ｂに取り付けられる。これにより、発光システム２１は、ダミー部材３２の配線３３の一端が発光モジュール１ａの陽極端子５ｃと接触し、配線３３の他端が発光モジュール１ｂの陰極端子７ｃの近傍に配置されるので、電源２５との接続を容易に行うことができる。

図６は、本実施形態のさらに他の変形例に係る発光システム４１を示す。この発光システム４１は、発光モジュール１ａ、１ｂが取り付けられる幅及び深さを持つ窪み４３を有する絶縁部材から成る壁面４２を備えており、その他の構成は上記本実施形態と同様である。発光モジュール１ａ、１ｂは、壁面４２の下面と発光モジュール１ａ、１ｂの透明基板９の下面が面一となるようにして、機械的な嵌合によって壁面４２の窪み４３に取り付けられる。発光モジュール１ａ、１ｂの第１の陽極端子５ａ及び陰極端子７ａと第２の陽極端子５ｂ及び陰極端子７ｂは、電気的に外部と遮断される。この発光システム４１は、ダミー部材の取り付けが不要であるので、容易に設置することができ、また、壁面４２の下面と発光モジュール１ａ、１ｂの透明基板９の下面が面一なので美観が向上する。

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、発光モジュールが、平面視したとき４隅が面取りされた矩形であっても構わない。

１発光モジュール
２面状発光素子
３筐体
４陽極配線
５ａ第１の陽極端子
５ｂ第２の陽極端子
５ｃ第３の陽極端子
６陰極配線
７ａ第１の陰極端子
７ｂ第２の陰極端子
７ｃ第３の陰極端子
１０陽極
１１発光層
１２陰極
２１、３１、４１発光システム

Claims

発光層を陽極及び陰極で挟持して成る面状発光素子と、前記面状発光素子を保持する筐体と、前記陽極に陽極配線を介して接続する陽極端子と、前記陰極に陰極配線を介して接続する陰極端子と、を備えた発光モジュールであって、
前記陽極端子及び陰極端子は、前記筐体に少なくとも３個以上配置され、
第１の陽極端子及び陰極端子が、前記筐体の互いに対向する２辺のうちの一辺に、
第２の陽極端子及び陰極端子が、前記筐体の互いに対向する２辺のうちの他の辺にそれぞれ配置され、
第３の陽極端子が、前記対向する２辺を連接する一方の１辺に配置され、
第３の陰極端子が、前記とは他方の１辺に配置され、
前記対向する２辺のそれぞれに設けられた第１の陽極端子及び陰極端子と第２の陽極端子及び陰極端子とは、同極端子同士が対向していることを特徴とする発光モジュール。
請求項１に記載の発光モジュールの複数個が互いに接続されて成る発光システムであって、
前記複数個の面状発光素子を並列に接続するとき、一の発光モジュールの前記第１の陽極端子及び陰極端子と、他の発光モジュールの前記第２の陽極端子及び陰極端子は、同極端子同士で電気的に接続され、前記第３の陽極端子及び陰極端子は、電気的に外部と遮断され、
前記複数個の面状発光素子を直列に接続するとき、一の発光モジュールの前記第３の陽極端子と、他の発光モジュールの前記第３の陰極端子は電気的に接続され、前記第１の陽極端子及び陰極端子と前記第２の陽極端子及び陰極端子は、電気的に外部と遮断されることを特徴とする発光システム。