JP5811312B2 - 面状発光ユニット - Google Patents

Description

本発明は、面状発光素子を用いた面状発光ユニットの構造に関する。

近年、有機ＥＬ（Organic Electroluminecense）等を利用した面状発光素子を用いた面状発光ユニットが提案されている。特開２０００−１３３４３８号公報（特許文献１））には、曲面箇所に装着可能な照明体及びその製造方法が開示されている。

特開２０００−１３３４３８号公報

上記特許文献１に開示される照明体においては、布目状ＥＬ（エレクトロルミネッセン）素子の内部配線を、絶縁フィルムと絶縁層との側面側から引き出す構造が採用されている。

このような照明体等の面状発光ユニットについては、屋外での使用が求められる結果、より安定した外部配線との接続構造が求められている。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、外部配線との接続をより安定させることができる構造を備える、面状発光ユニットを提供することを目的とする。

この発明に基づいた面状発光ユニットにおいては、面状発光素子と、上記面状発光素子の発光面側から上記面状発光素子を保持し、上記面状発光素子から発光された光を透過する保持基板と、上記保持基板上の、上記面状発光素子が保持される面と同一の面に保持され、上記面状発光素子に電気的に接続される配線基板と、上記保持基板上において、上記面状発光素子および上記配線基板を封止する第１封止部材と、を備える。

上記配線基板は、上記保持基板側に外部配線接続部を含み、上記保持基板には、開口部が設けられ、上記配線基板は、上記開口部を覆い、上記外部配線接続部が上記開口部を通じて、上記保持基板の上記配線基板が保持される面とは反対側の面に露出するように配置され、上記外部配線接続部に外部配線が接続された状態で、上記開口部内に位置する上記配線基板の表面が第２封止部材により封止されている。

この発明によれば、外部配線との接続をより安定させることができる構造を備える、面状発光ユニットを提供することを可能とする。

実施の形態における面状発光素子を含む面状発光パネルの基本構成を示す平面図である。 図２中ＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 実施の形態における面状発光ユニットの発光面側から見た概略構成を示す平面図である。 図３中ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 図４中の矢印Ｖ方向から見た図である。 実施の形態における面状発光ユニットに駆動制御部を搭載した場合のブロック図である。 実施の形態における面状発光ユニットに整流回路部を搭載した場合のブロック図である。

本発明に基づいた各実施の形態における面状発光素子、この面状発光素子を用いた面状発光パネル、およびこの面状発光パネルを用いた面状発光ユニットについて、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。

（面状発光素子１および面状発光パネル１０）
図１および図２を参照して、本実施の形態における面状発光パネル１０の基本構成について説明する。図１は、面状発光パネル１０を示す正面図であり、面状発光パネル１０の背面１９の側から面状発光パネル１０を見たときの様子を示している。図２は、図１中ＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。

本実施の形態における面状発光パネル１０は、有機ＥＬから構成される。面状発光パネル１０は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と拡散板とから面状発光パネルとして構成されていてもよいし、冷陰極管等を用いて面状発光パネルとして構成されていてもよい。

図１および図２を参照して、面状発光パネル１０は、保持基板１１（カバー層）、陽極（アノード）１４、有機層１５、陰極（カソード）１６、封止部材１７および絶縁層１８を含む。陽極１４、有機層１５、および陰極１６により面状発光素子１を構成する。

保持基板１１は、面状発光パネル１０の表面１２（発光面）を形成し、保持基板１１の外周端面は、面状発光パネル１０の外周１０Ｅを形成している。陽極１４、有機層１５および陰極１６は、保持基板１１の裏面１３上に順次積層される。封止部材１７は、面状発光パネル１０の背面１９を形成している。

保持基板１１は、面状発光素子１の発光面側から面状発光素子１を保持し、面状発光素子１から発光された光を透過する。さらに、保持基板１１には、後述の面状発光ユニットの曲げが可能なように可撓性材料が用いられる。

可撓制材料として、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の光透過性のフィルム部材が用いられる。保持基板１１に、薄膜ガラス基板を用いてもよい。

光透過性を有し可撓性を有する他のフィルム部材としては、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。

陽極１４は、透明性を有する導電膜である。陽極１４を形成するためには、スパッタリング法等によって、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）等が保持基板１１の裏面１３上に成膜される。陽極１４に用いられる他の材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）が用いられる。

有機層１５（発光部）は、電力が供給されることによって光（可視光）を生成することができる。有機層１５は、単層の発光層から構成されていてもよく、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、および電子輸送層などが順次積層されることによって構成されていてもよい。

陰極１６は、たとえばアルミニウム（ＡＬ）である。陰極１６は、真空蒸着法等によって有機層１５を覆うように形成される。陰極１６を所定の形状にパターニングするために、真空蒸着の際にはマスクが用いられるとよい。陰極１６の他の材料としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、ＡｌとＣａとの積層、ＡｌとＬｉＦとの積層、および、ＡｌとＢａとの積層等が用いられる。

陰極１６と陽極１４とが短絡しないように、陰極１６と陽極１４との間に絶縁層１８が設けられる。絶縁層１８は、たとえばスパッタリング法を用いてＳｉＯ_２などが成膜された後、フォトリソグラフィ法等を用いて陽極１４と陰極１６とを互いに絶縁する箇所を覆うように所望のパターンに形成される。

封止部材１７は、絶縁性を有する樹脂またはガラス基板などから構成される。封止部材１７は、有機層１５を水分等から保護するために形成される。封止部材１７は、陽極１４、有機層１５、および陰極１６（すなわち、面状発光パネル１０の内部に設けられる部材）の略全体を保持基板１１上に封止する。陽極１４の一部は、電気的な接続のために、封止部材１７から露出している（図２左側）。

封止部材１７には、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、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。電極部２１および電極部２２には、さらに金、銀、銅などを積層してもよい。

陽極１４の封止部材１７から露出している（図２左側の）部分は、電極部２１（陽極用）を構成する。電極部２１と陽極１４とは互いに同じ材料で構成される。電極部２１は、面状発光パネル１０の外周に位置する。陰極１６の封止部材１７から露出している（図２右側の）部分は、電極部２２（陰極用）を構成する。電極部２２と陰極１６とは互いに同じ材料で構成される。電極部２２も、面状発光パネル１０の外周に位置する。

電極部２１および電極部２２は、有機層１５を挟んで相互に反対側に位置している。隣り合う電極部２１および電極部２２同士の間には、分割領域２０（図１参照）が形成されている。電極部２１および電極部２２には、はんだ付け（銀ペースト）等を用いて配線パターン（図示せず）が取り付けられる。

以上のように構成される面状発光パネル１０の有機層１５には、後述の外部の配線基板６０（図４参照）から、配線部材５０（図４参照）、電極部２１，２２、陽極１４および陰極１６を通して電力が供給される。有機層１５で生成された光は、陽極１４および保持基板１１を通して、表面１２（発光面）から外部に取り出される。

表面１２において、有機層１５に対応する領域が、光を発光する発光領域を構成し、発光領域を取り囲む外側の領域が非発光領域となる。本実施の形態では、保持基板１１の外形サイズは、１００ｍｍ×１００ｍｍであり、発光領は、９０ｍｍ×９０ｍｍである。よって、非発光領域の幅は５ｍｍである。

（面状発光ユニット１００）
次に、図３から図５を参照して、上記構成を備える面状発光パネル１０を用いた面状発光ユニット１００の概略構成について説明する。図３は、面状発光ユニット１００の発光面側から見た概略構成を示す平面図、図４は、図３中ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図、図５は、図４中の矢印Ｖ方向から見た図である。

本実施の形態における面状発光ユニット１００は、細長い１枚の保持基板１１上に６枚の面状発光パネル１０が形成されている。それぞれの面状発光パネル１０は、本実施の形態では直列接続されている。面状発光パネル１０の面状発光素子１は、保持基板１１側に発光面が向くように光学用接着部材を用いて接着固定されている。設けられる面状発光パネル１０の数量は、限定されず適宜設計仕様に応じて変更される。

面状発光ユニット１００の一端側には、保持基板１１の発光側とは反対側の主面上（面状発光素子１が配置される側と同じ側）に、配線基板６０が配置されている。

各面状発光パネル１０の正極および負極のそれぞれに配線部材５０が接続され、６枚の面状発光パネル１０が直列接続される。直列接続されている正極および負極の両端は、配線基板６０の発光側とは反対側において接続される。

保持基板１１上において、面状発光パネル１０、配線部材５０、および配線基板６０は、第１封止部材７０によって封止されている。この第１封止部材７０には、屋外での防塵防滴性能を向上させるために、周囲に封止領域７０ｐを設けた可撓性を有する樹脂フィルムが用いられている。封止領域７０ｐの幅は、たとえば１０ｍｍ程度である。第１封止部材７０は、可撓性や電機絶縁性を有することから樹脂製であることが好ましい。

可撓性を有する樹脂フィルムの材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、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）等が挙げられる。

配線基板６０は、保持基板１１側に、正極および負極の外部配線接続部４０が設けられている。保持基板１１には、開口部１１ｈが設けられており、配線基板６０は、開口部１１ｈを発光面とは反対の側から覆い、外部配線接続部４０が開口部１１ｈを通じて発光面側に露出するよう配置されている。平面視において、開口部１１ｈの外形は配線基板６０の外形よりも小さい。したがって、開口部１１ｈは、配線基板６０により、保持基板１１と隙間を形成することなく覆われている。

配線基板６０においては、外部配線接続部４０の正極および負極のそれぞれのランドに、外部配線９０（図５参照）によって電力を供給することで面状発光パネル１０に通電が行なわれて発光する。外部配線接続部４０と外部配線９０とは、はんだ付け等で電気的に接続されている。これにより、面状発光ユニット１００の発光面側に外部配線９０が取り出されることになる。

開口部１１ｈにおいては、外部配線接続部４０に外部配線９０が接続された状態で、配線基板６０上の実装物、配線パターン、配線接続部を防水するために、開口部１１ｈ内に位置する配線基板６０の表面が第２封止部材８０により満たされ封止されている。第２封止部材８０には、樹脂材料（たとえば、シリコン樹脂ポッティング材）が用いられ、開口部１１ｈ内に樹脂材料が注入されて、開口部１１ｈ内を封止する。第２封止部材８０は、製造面での取り扱いやすさや電気絶縁性を有することから樹脂製であることが好ましい。

上記した第１封止部材７０では、屋外使用に耐えうる防塵防滴性能を得るために、外周部分に封止領域７０ｐを設けているが、開口部１１ｈにおいては、開口部１１ｈ内を樹脂材料で満たすことで、十分に防塵防滴性能を得ることができる。

次に、図６および図７を参照して、本実施の形態における面状発光ユニット１００の回路構成について説明する。図６は、面状発光ユニット１００に駆動制御部２００を搭載した場合のブロック図であり、図７は、面状発光ユニット１００に整流回路部５００を搭載した場合のブロック図である。

面状発光ユニット１００においては、面状発光パネル１０を駆動するには、面状発光パネル１０の個体差による輝度ムラを低減するために定電流駆動を行なうのがよい。図３および図４に示した、本実施の形態の面状発光ユニット１００では、不図示の外部駆動回路部によって生成された定電流を外部配線９０から入力することで面状発光パネル１０を駆動している。

他の面状発光パネル１０の駆動方法としては、図６に示すように、配線基板６０に定電流を生成する駆動制御部２００（ドライバＩＣ）を搭載し、面状発光パネル１０に対しては直流を入力するようにしてもよい。図６に示すブロック図においては、外部に設けられたＡＣ／ＤＣ電源３００が、駆動制御部２００の定電流回路部２１０に接続されている。

さらに他の面状発光パネル１０の駆動方法としては、図７に示すように、配線基板６０に整流回路部（ＡＣ／ＤＣ変換回路）５００を搭載することで、一般的に外部電流として供給される交流を直接入力するようにしてもよい。図７に示すブロック図においては、整流回路部（ＡＣ／ＤＣ変換回路５００）は、ブリッジ回路５１０、ローパスフィルタ５２０および制限抵抗６００を有している。

以上、本実施の形態における面状発光ユニット１００によれば、面状発光ユニット１００の発光面側から保持基板１１の開口部１１ｈを通して外部配線９０を取り出し、配線基板６０上の実装物、配線パターン、配線接続部を防水するために、開口部１１ｈ内に位置する配線基板６０の表面を第２封止部材８０により封止する構成を採用している。これにより、簡易な構成にも関わらず、屋外使用時においても防水性を確保しながら外部配線との接続をより安定させることが可能になる。さらに、非発光領域の拡大を最小限に抑制することができ、また配線作業を容易に行うことができる。

従来、面状発光ユニット１００を屋外で使用するに十分に耐えうる封止性能を得るために、第１封止部材７０の封止領域７０ｐが一定幅に渡って保持基板に直接貼り付くようにしていた。しかし、仮に、この構成の封止で側面側に外部配線９０を取り出そうとすると、外部配線９０の取り出し箇所においては保持基板１１と第１封止部材７０との間に外部配線９０が挟まることになり、この取り出し箇所において十分な封止性能を得ることが困難になる。

外部配線９０の取り出し箇所において、確実に封止性能を得るために、第１封止部材７０の封止領域７０ｐの幅をより大きくすることも考えられるが、その場合には面状発光ユニットとしては広い非発光領域（ベゼル部）を持つこととなる。

このような面状発光ユニットを、複数枚タイリング配置した場合には、つなぎ目の非発光部分が大きくなり、発光面の輝度ムラが大きくなり、照明の均一性を損ねることになる。さらに、このような面状発光ユニットを壁面にタイリング設置する場合には、配線を側面から引き出すことで、隣接する面状発光ユニットの側面と外部配線が干渉しないようにするために密着して配置することができない不具合が生じる。さらに面状発光ユニットの壁面設置後の配線作業性も側面から外部配線を引き出していると、発光面側に曲げてから所望の方向にさらに曲げる必要があり、配線作業性がよくないという課題がある。

しかし、本実施の形態における面状発光ユニット１００によれば、面状発光ユニット１００の側面から外部配線を引き出さないため、側面から外部配線を引き出すための領域を保持基板１１の周辺部に設ける必要がない。これにより、面状発光パネル１０、配線部材５０、および配線基板６０を、第１封止部材７０によって封止するために必要になる封止領域７０ｐの幅を最小限の幅にすることができる。その結果、面状発光ユニット１００の非発光領域（ベゼル部）の拡大を最小限に抑制することが可能になる。

さらに、この面状発光ユニット１００を複数枚並べて配置する場合においても、全タイリング面積に対する発光部の割合が大きくなり効率的な配置が可能となる。さらに、非発光部と発光部との輝度差により生じる輝度ムラも抑えることができるため、高品位の照明を得ることが可能となる。

また、保持基板１１に可撓性の材料を用いることで、面状発光ユニット１００をトンネル内の壁面など、曲面に対する設置が可能となるだけでなく、曲面形状を活かしたデザイン性に優れた照明への拡大を図ることが可能となる。特に、トンネル内の壁面など、面状発光ユニット１００の裏面からの取り付け操作が困難な場所へ設置する場合、本実施の形態における面状発光ユニット１００によれば、外部配線９０が発光面側から取り出されるので、本面状発光ユニット１００を壁面に取り付ける際の配線作業においては、外部配線を所望の方向に曲げるだけで容易に作業を行なうことができる。

以上、本発明の実施の形態における面状発光ユニットについて説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 面状発光素子、１０ 面状発光パネル、１０Ｅ 外周、１１ 保持基板、１１ｈ 開口部、１２ 表面、１３ 裏面、１４ 陽極、１５ 有機層、１６ 陰極、１７ 封止部材、１８ 絶縁層、１９ 背面、４０ 外部配線接続部、５０ 配線部材、６０ 配線基板、７０ 第１封止部材、７０ｐ 封止領域、８０ 第２封止部材、９０ 外部配線、２００ 駆動制御部、２１０ 定電流回路部、５００ 整流回路部（ＡＣ／ＤＣ変換回路）、５１０ ブリッジ回路、５２０ ローパスフィルタ、６００ 制限抵抗。

Claims (5)

1. 面状発光素子と、
   前記面状発光素子の発光面側から前記面状発光素子を保持し、前記面状発光素子から発光された光を透過する保持基板と、
   前記保持基板上の、前記面状発光素子が保持される面と同一の面に保持され、前記面状発光素子に電気的に接続される配線基板と、
   前記保持基板上において、前記面状発光素子および前記配線基板を封止する第１封止部材と、を備え、
   前記配線基板は、前記保持基板側に外部配線接続部を含み、
   前記保持基板には、開口部が設けられ、
   前記配線基板は、前記開口部を覆い、前記外部配線接続部が前記開口部を通じて、前記保持基板の前記配線基板が保持される面とは反対側の面に露出するように配置され、
   前記外部配線接続部に外部配線が接続された状態で、前記開口部内に位置する前記配線基板の表面が第２封止部材により封止されている、面状発光ユニット。
2. 前記配線基板は、駆動制御部を含む、請求項１に記載の面状発光ユニット。
3. 前記配線基板は、整流回路部を含む、請求項１に記載の面状発光ユニット。
4. 前記保持基板には、可撓性材料が用いられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の面状発光ユニット。
5. 前記面状発光素子は、有機ＥＬ素子を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の面状発光ユニット。

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