JP5584792B2

JP5584792B2 - 光源装置

Info

Publication number: JP5584792B2
Application number: JP2013064883A
Authority: JP
Inventors: 隆雄宮井; 稔前原; 真理藤本; 慎一安部; 良徳齋藤; 容子松林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: JP2013157327A

Description

本発明は、光源装置に関するものである。

近年、照明用途に用いる光源装置として、線状の有機ＥＬ素子が提案されており（例えば、特許文献１，２参照）、上記特許文献１には、図４に示すように、長手方向に直交する断面が円形状であり柔軟性を有する繊維状のコア部材１０１と、コア部材１０１の外周面の全周に亘って積層された第１の電極（陰極）１０２と、第１の電極１０２の外周面の全周に亘って積層された少なくとも発光層を含む有機層１０３と、有機層１０３の外周面の全周に亘って積層された透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）からなる第２の電極（陽極）１０４と、第２の電極１０４の外周面においてコア部材１０１の長手方向に沿って形成された断面弧状の金属膜（例えば、Ａｌ膜、Ｃｕ膜など）からなる低抵抗金属層１０５と、第２の電極１０４および低抵抗金属層１０５に積層されたパッシベーション膜（例えば、ＳｉＯ_２膜、Ｓｉ_３Ｎ_４層膜）からなる水分遮断層１０６と、水分遮断層１０６の外周面の全周に亘って積層された透光性封止材（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）からなる封止カバー層１０７とを備えた有機ＥＬ素子１００が提案されている。

ここにおいて、図４に示した構成の有機ＥＬ素子１００では、コア部材１０１の長手方向の一端部においてシート抵抗の大きな透明導電膜からなる第２の電極１０４に電気的に接続されたリード線１１５と第１の電極１０２に接続されたリード線１１２との間に直流電源１２０から直流電圧が印加されるが、第２の電極１０４の長手方向の全長に亘って低抵抗金属層１０５を設けてあり、第２の電極１０４に電気的に接続されるリード線１１５が低抵抗金属層１０５を介して第２の電極１０４に電気的に接続されているので、第２の電極１０４のシート抵抗による電圧降下に起因した輝度むらが生じるのを抑制することができる。

特開２００２−１８４５８０号公報特開２００２−３５２９４９号公報

ところで、上述の有機ＥＬ素子１００では、製造時に有機層１０３を例えば蒸着法により成膜する場合、コア部材１０１を回転させる必要があるが、細長いコア部材１０１を均一な速度で回転させることが困難であり、第１の電極１０２の外周面の全周に亘って有機層１０３を均一に成膜することができず、有機層１０３からの発光輝度が不均一となってしまい、また、有機層１０３を例えば塗布法により成膜する場合には、液だれが発生し、第１の電極１０２の外周面の全周に亘って有機層１０３を均一に成膜することができず、有機層１０３からの発光輝度が不均一となってしまう。

また、上述の有機ＥＬ素子１００では、当該有機ＥＬ素子１００を屈曲させた時に有機層１０３が第１の電極１０２から剥れやすいという問題があった。なお、上述の有機ＥＬ素子１００では、当該有機ＥＬ素子１００を屈曲させた時に封止カバー層１０７にクラックが発生して、ダークスポットが発生し信頼性が低下するという問題もあった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光輝度の均一性を高めることが可能で且つ屈曲時の信頼性の高い光源装置を提供することにある。

本発明の光源装置は、有機ＥＬ素子を備え、前記有機ＥＬ素子は、可撓性を有する帯状の透明基板と、前記透明基板の一表面側において前記透明基板の長手方向に沿って形成された帯状の透明導電膜からなる第１の電極と、前記第１の電極における前記透明基板側とは反対側に形成され少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層における前記第１の電極側とは反対側に形成され前記第１の電極に対向した第２の電極と、前記透明基板の長手方向の一端部に形成され前記第１の電極に電気的に接続された第１の給電部と、前記透明基板の長手方向の他端部に形成され前記第２の電極に電気的に接続された第２の給電部とを備え、前記有機ＥＬ素子が前記透明基板の他表面が外周面側となる形で螺旋状に丸められて中空体が形成されてなり、互いに内径の異なる２つの透明カバーにより前記有機ＥＬ素子の中空体を挟み込んでいることを特徴とする。

この発明によれば、可撓性を有する帯状の透明基板の一表面側に帯状の透明導電膜からなる第１の電極が形成され、第１の電極における透明基板側とは反対側に少なくとも発光層を含む帯状の有機層が形成され、有機層における第１の電極側とは反対側に帯状の第２の電極が形成され、透明基板の他表面が外周面側となる形で螺旋状に丸められて中空体が形成されているので、可撓性を有する帯状の透明基板の一表面側に帯状の透明導電膜からなる第１の電極、少なくとも発光層を含む帯状の有機層、帯状の第２の電極を順次形成してから透明基板を螺旋状に丸めるようにする製造プロセスを採用することができ、製造時に有機層の膜厚均一性を高めることができるから、発光輝度の均一性を高めることができ、しかも、透明基板の他表面が外周面側となる形で螺旋状に丸められて中空体が形成されているので、屈曲時に有機層が第１の電極から剥れるのを防止することができ、屈曲時の信頼性を高めることができる。
光源装置において、前記有機ＥＬ素子の中空体に外装される前記透明カバーは、内面に接着性を付与してあるのが好ましい。

光源装置において、前記中空体は、前記有機ＥＬ素子の前記透明基板において並行させる部位間に隙間が生じず且つ前記有機層が重ならないように並行させる部位同士が接着されてなることが好ましい。

この発明によれば、透明基板において並行させる部位間に隙間が生じず且つ有機層が重ならないように並行させる部位同士が接着されてなるので、透明基板において並行させる部位間に隙間が生じず且つ有機層が重ならない。

本発明の光源装置では、発光輝度の均一性を高めることが可能で且つ屈曲時の信頼性を高めることができるという効果がある。

実施形態の光源装置を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部概略平面図、（ｃ）は要部概略断面図である。同上の製造方法の説明図である。同上の製造方法の説明図である。従来例を示し、（ａ）は一部破断した概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。

本実施形態の光源装置は、図１（ｂ），（ｃ）に示す帯状の有機ＥＬ素子１を同図（ａ）に示すように螺旋状に丸めて形成された中空体２と、当該中空体２に外装された筒状（本実施形態では、円筒状）の透明カバー４０とを備えている。

有機ＥＬ素子１は、帯状の透明基板１０と、透明基板１０の一表面側に対向配置された帯状の封止用基板３０と、透明基板１０と封止用基板３０との間に設けられた帯状の有機ＥＬ部２０とを備え、透明基板１０の他表面を光出射面（光取り出し面）としている。なお、有機ＥＬ素子１は、無機ＥＬ素子に比べて、低電圧、低電流での駆動が可能となり、供給電力に対する発光輝度が大きく、発光効率の良い光源として用いることができる。

ここにおいて、本実施形態では、透明基板１０として、可撓性を有する透明な樹脂フィルム基板を用い、透明基板１０の厚さを０．１〜０．２ｍｍ程度、長手方向の寸法を１０〜２０ｃｍ程度、短手方向の寸法を０．１〜１ｃｍ程度としてあるが、これらの数値は特に限定するものではない。

有機ＥＬ部２０は、透明基板１１の上記一表面上において透明基板１１の長手方向に沿って形成された帯状の透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜など）からなる陽極２１であって各辺の寸法が透明基板１１よりもやや短い陽極２１と、陽極２１における透明基板１１側とは反対側に形成され少なくとも発光層を含む帯状の有機層２２と、有機層２２における陽極２１側とは反対側に形成され陽極２１に対向する帯状の金属膜（例えば、Ａｌ膜など）からなる陰極２３とを備えている。なお、本実施形態では、陽極２１が第１の電極を構成し、陰極が第２の電極を構成している。

有機ＥＬ部２０は、有機層２２における発光層が陽極２１と陰極２３との間に直流電圧を通電したときに発光するように構成されており、有機層２２が、所望の発光色の光が得られる有機分子材料により形成された発光層と、発光層と陽極２１との間に介在する正孔輸送層と、発光層と陰極２３との間に介在する電子輸送層とを備えている。ここで、有機層２２の層構造は特に限定するものではなく、例えば、有機層２２の所望の発光色が白色の場合には、発光層中に赤色、緑色、青色の３種類のドーパント色素をドーピングするようにして正孔輸送層と発光層と電子輸送層との積層構造を採用するようにしてもよいし、青色正孔輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよいし、正孔輸送層と青色電子輸送性発光層と緑色電子輸送性発光層と赤色電子輸送性発光層との積層構造を採用してもよい。また、透明基板１０中に有機層２２の発光層からの光によって励起されて発光層からの光に比べて長波長の光を放射する１ないし複数の蛍光体を含有させてもよく、発光層の発光色を青色、蛍光体の発光色を黄色とすれば、白色光を得ることが可能となる。また、有機層２２は、正孔輸送層および電子輸送層を設けずに発光層のみにより構成してもよい。

本実施形態における有機ＥＬ素子１は、帯状の陽極２１のうち透明基板１０の長手方向の一端部上に形成された部位が陽極２１に電気的に接続された第１の給電部２４を構成しており、透明基板１０の長手方向の他端部上に、陰極２３に電気的に接続された透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜など）からなる第２の給電部２５が陽極２１から離間して形成されている。ここで、第２の給電部２５は、短冊状の形状であり、長手方向が陽極２１の短手方向に一致する形で形成されている。

また、有機ＥＬ素子１は、陽極２１における１つの長辺と上記一端部側の短辺との２辺に沿って陽極２１上に陽極２１よりもシート抵抗の小さな第１の低抵抗導電層２１ａが形成され、第２の給電部２５における陽極２１から遠い側の長辺に沿って第２の給電部２５上に第２の給電部２５よりもシート抵抗の小さな第２の低抵抗導電層２５ａが形成されている。本実施形態の有機ＥＬ素子１では、第１の低抵抗導電層２１ａが陽極２１に電気的に接続されているので、各給電部２４，２５上の低抵抗導電層２１ａ，２５ａ間に直流電圧を印加することにより、透明導電膜からなる陽極２１での電圧降下を低減することができる。なお、本実施形態では、給電部２４，２５と低抵抗導電層２１ａ，２５ａとで外部接続用端子部を構成している。

各低抵抗導電層２１ａ，２５ａは、Ａｌ合金膜により構成するようにし、スパッタ法により形成されているが、Ａｌ合金膜に限らず、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜や、Ｃｒ膜などにより構成するようにして、スパッタ法により形成するようにしてもよい。なお、各低抵抗導電層２１ａ，２５ａは、銀ペーストの塗布膜により構成してもよい。

封止用基板３０としては、金属フィルムもしくは樹脂フィルムを用いることが好ましい。また、封止用基板３０は、長手方向の一端側において上述の第１の給電部２４が露出し且つ長手方向の他端側において上述の第２の給電部２５が露出するように、長手方向の寸法を透明基板１０よりも短く設定してある。なお、本実施形態では、封止用基板３０の厚さを０．１〜０．２ｍｍ程度としてあるが、この数値は特に限定するものではない。また、封止用基板３０の短手方向の寸法は、透明基板１０の短手方向の寸法と同じ値に設定してある。

以下、本実施形態の光源装置の製造方法について図２，３に基づいて説明するが、図２（ａ）〜（ｅ）は、左側の図が概略平面、右側の図が概略断面を示している。

まず、透明基板１０の上記一表面上にそれぞれ透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜など）からなり第１の給電部２４を含む陽極２１および第２の給電部２５を例えばスパッタ法などにより形成することによって、図２（ａ）に示す構造を得る。

次に、透明基板１０の上記一表面側に例えばＡｌ合金膜からなる各低抵抗導電層２１ａ，２５ａをスパッタ法などにより形成することによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。

その後、透明基板１０の上記一表面側に、有機層２２を例えば蒸着法などにより形成することによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。なお、有機層２２の形成方法は蒸着法に限らず、例えば、塗布法などでもよく、有機層２２の有機分子材料に応じて適宜選択すればよい。

続いて、透明基板１０の上記一表面側に、金属膜（例えば、Ａｌ膜など）からなる陰極２３をスパッタ法などにより形成することによって、図２（ｄ）に示す構造を得る。

その後、透明基板１０の上記一表面側に、有機ＥＬ部２０を封止する封止用基板３０を接着することによって、図２（ｅ）に示す構造の有機ＥＬ素子１を得る。なお、図２では有機ＥＬ部２０が透明基板１０よりも厚く描いてあるが、実際には有機ＥＬ部２０の厚みは例えば１μｍ程度であるのに対して、透明基板１０および封止用基板３０の厚みは０．１〜０．２ｍｍ程度であり、封止用基板３０の外周部の大部分は透明基板１０に接着される。

その後、図３（ａ）に示すような丸棒状の芯棒５０を用意し、同図（ｂ）に示すように有機ＥＬ素子１を透明基板１０の上記他表面が外周面側となる形で芯棒５０の外周面に螺旋状に巻回し、その後、有機ＥＬ素子１の両端部を固定した状態で同図（ｃ）に示すように有機ＥＬ素子１の外周面側に円筒状の透明カバー４０を外装して有機ＥＬ素子１の両端部を透明カバー５０から露出させ、続いて、同図（ｄ）に示すように有機ＥＬ素子１から芯棒５０を抜くことにより、図１（ａ）に示す構造の光源装置が完成する。なお、本実施形態では、透明カバー４０として、内面に接着性を付与してあるので、透明カバー４０を有機ＥＬ素子１の中空体２に外装させることにより、透明カバー４０と有機ＥＬ素子１における透明基板１０の上記他表面とが接着されるから、有機ＥＬ素子１を保護することができるとともに、有機ＥＬ素子１の巻き戻りが生じないようになっている。

なお、有機ＥＬ素子１を巻回する際には、透明基板１０において並行させる部位の間隔を小さくするように巻回することが望ましく、透明基板１０において並行させる部位間に隙間が生じず且つ有機層２２が重ならないように並行させる部位同士を接着しながら巻回することがより望ましい。また、互いに内径の異なる透明カバー４０を２つ用いて有機ＥＬ素子１を挟み込んでもよい。また、本実施形態の光源装置は、透明カバー４０に部分的に穴を設けることで、屈曲しやすくさせることもできる。

以上説明した本実施形態の光源装置は、可撓性を有する帯状の透明基板１０と、透明基板１０の上記一表面側において透明基板１０の長手方向に沿って形成された帯状の透明導電膜からなる陽極２１と、陽極２１における透明基板１０側とは反対側に形成され少なくとも発光層を含む帯状の有機層２２と、有機層２２における陽極２１側とは反対側に形成され陽極２１に対向した帯状の陰極２１と、透明基板１０の長手方向の一端部に形成され陽極２１に電気的に接続された第１の給電部２４と、透明基板１０の長手方向の他端部に形成され陰極２３に電気的に接続された第２の給電部２５とを備え、透明基板１０の他表面が外周面側となる形で螺旋状に丸められて中空体２が形成されているので、可撓性を有する帯状の透明基板１０の上記一表面側に、帯状の透明導電膜からなる陽極２１、少なくとも発光層を含む帯状の有機層２２、帯状の陰極２３を順次形成してから透明基板１０を螺旋状に丸めるようにする製造プロセスを採用することができるので、製造時に有機層２２の膜厚均一性を高めることができるから、発光輝度の均一性を高めることができ、しかも、透明基板１０の他表面が外周面側となる形で螺旋状に丸められて中空体２が形成されているので、屈曲時に有機層２２が陽極２１から剥れるのを防止することができ、屈曲時の信頼性を高めることができる。したがって、３次元形状の自由度の高いフレキシブルな光源装置として利用することができる。また、透明基板１０の長手方向の一端部に第１の給電部２４が形成され、他端部に第２の給電部２５が形成されているので、外部の電源などとの電気的な接続が容易になる。なお、本実施形態の有機ＥＬ素子１では、給電部２４，２５を帯状の透明基板１０の短手方向に沿った２辺近傍に露出させてあるが、長手方向に沿った２辺近傍に露出させてもよいし、透明基板１０の４辺近傍に露出させるようにしてもよい。また、光源装置を屈曲させて曲線形状を維持させるために、後から中空体２に金属棒を挿入してもよい。

本実施形態では、第１の電極が陽極２１により構成され、第２の電極が陰極２３により構成されているが、陽極２１と陰極２３との配置および材料を逆にして、陰極２３が第１の電極を構成し陽極２１が第２の電極を構成するようにしてもよい。

１有機ＥＬ素子
２中空体
１０透明基板
２０有機ＥＬ部
２１陽極（第１の電極）
２２有機層
２３陰極（第２の電極）
２４第１の給電部
２５第２の給電部
３０封止用基板
４０透明カバー

Claims

有機ＥＬ素子を備え、前記有機ＥＬ素子は、可撓性を有する帯状の透明基板と、前記透明基板の一表面側において前記透明基板の長手方向に沿って形成された帯状の透明導電膜からなる第１の電極と、前記第１の電極における前記透明基板側とは反対側に形成され少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層における前記第１の電極側とは反対側に形成され前記第１の電極に対向した第２の電極と、前記透明基板の長手方向の一端部に形成され前記第１の電極に電気的に接続された第１の給電部と、前記透明基板の長手方向の他端部に形成され前記第２の電極に電気的に接続された第２の給電部とを備え、前記有機ＥＬ素子が前記透明基板の他表面が外周面側となる形で螺旋状に丸められて中空体が形成されてなり、互いに内径の異なる２つの透明カバーにより前記有機ＥＬ素子の中空体を挟み込んでいることを特徴とする光源装置。
前記有機ＥＬ素子の中空体に外装される前記透明カバーは、内面に接着性を付与してあることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
前記中空体は、前記有機ＥＬ素子の前記透明基板において並行させる部位間に隙間が生じず且つ前記有機層が重ならないように並行させる部位同士が接着されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。