JP6587508B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、有機EL(Electro Luminescence)を使用した発光装置に関する。
従来より、車両用灯具等の発光装置を薄く小型化するために、光源に有機ELパネルを使用すること提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開2014−110178号公報
有機ELパネルは、通常、平面的な発光面を有するため、有機ELパネルを光源として用いた発光装置は画一的な意匠となりがちである。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機ELパネルを用いた発光装置の意匠性を向上することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光装置は、所定の方向に向かって複数の発光部が配置された有機ELパネルを備える。複数の発光部は、所定の方向に向かうに従って明るさが段階的に低下するよう構成される。
複数の発光部は、所定の方向に向かうに従って面積が段階的に減少するよう構成されてもよい。
有機ELパネルは、発光部に給電するための給電配線を有してもよい。複数の発光部は、所定の方向に向かうに従って給電配線からの距離が段階的に遠くなるよう配置されてもよい。
複数の発光部の間の非発光部は、光を透過可能に構成され、有機ELパネルの後方に配置された反射鏡をさらに備えてもよい。
発光装置は、複数の有機ELパネルを備えてもよい。複数の有機ELパネルは、電気的に直列に接続されてもよい。
本発明によれば、有機ELパネルを用いた発光装置の意匠性を向上できる。
本発明の実施形態に係る発光装置を用いた車両用灯具の概略正面図である。 図1に示す車両用灯具のA−A概略断面図である。 図3(a)および(b)は、発光部に施されるパターンの例を示す図である。 有機ELパネルの発光部に給電するための給電配線の配置を説明するための図である。 図5(a)および(b)は、発光装置の変形例を説明するための図である。 図6(a)〜(c)は、発光装置の別の変形例を説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置を用いた車両用灯具の概略正面図である。 図7に示す有機ELパネルのB−B概略断面図である。 本実施形態に係る車両用灯具の発光の様子を説明するための図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の構成を説明するための概略正面図である。 図10に示す発光装置のB−B断面図である。 給電コネクタと有機ELパネルの接続を説明するための図である。 図13(a)および(b)は、給電コネクタと電極の接続部で発生する腐食の原理を説明するための図である。 給電コネクタと電極の接続部で発生する腐食を防止するための構造を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る発光装置および該発光装置を用いた車両用灯具について詳細に説明する。なお、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは車両用灯具が車両に装着されたときの姿勢における方向を意味する。また、各図面は各部材の位置関係を説明することを目的としているため、必ずしも実際の各部材の寸法関係を表すものではない。また、各実施形態の説明において、同一または対応する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
図1は、本発明の実施形態に係る発光装置10を用いた車両用灯具100の概略正面図である。図2は、図1に示す車両用灯具100のA−A概略断面図である。図1に例示した発光装置10は、車両後部に設けられるテールランプである。なお、発光装置10は、ストップランプ、デイタイムランニングランプ、クリアランスランプなどの標識灯に用いられてもよい。
図1に示すように、車両用灯具100は、ランプボディ102と、ランプボディ102の前面開口部を覆う透明なカバー104と、ランプボディ102およびカバー104により形成された灯室106内に設けられた発光装置10とを備える。
発光装置10は、有機ELパネル12と、金属板14とを備える。
有機ELパネル12は、透明なガラス基板23上に、陽極21、有機物層24および陰極26を積層し、さらにそれらを封止部材28で封止することにより構成されている。陽極21としては、ITO(酸化インジウムスズ)等の透明電極が用いられる。陰極26としては、アルミニウム等の金属電極が用いられる。陽極21および陰極26を用いて有機物層24に電圧を印加すると、陽極21から正孔が、陰極26からは電子が注入され、有機物層24でそれらが結合する際に生じるエネルギーで蛍光性有機化合物が励起され、発光する。有機物層24で発光した光のうち陽極21に向かう光は、陽極21およびガラス基板23を通過して灯具前方に出射される。一方、有機物層24で発光した光のうち陰極26に向かう光は、陰極26で反射した後、有機物層24、陽極21およびガラス基板23を通過して灯具前方に出射される。なお、有機物層24は、リン光性有機化合物を含むものであってもよい。なお、ガラス基板23に代えて樹脂基板等の別の透明基板を用いることも可能である。
金属板14は、有機ELパネル12の背面12b上に設けられる。有機ELパネル12の背面12bとは、有機ELパネル12の光出射面12aの反対側の面(すなわち封止部材28の表面)である。金属板14は、接着剤30により有機ELパネル12の背面12bに固着される。金属板14は、一枚の平板状であり、有機ELパネル12の背面12bの全体を覆う大きさに形成される。金属板14は、熱伝導率の高いものであれば特に限定されず、例えばアルミニウムや銅であってよい。また、金属板14は、比較的厚い(例えば1mm以上)ものが好ましい。有機ELパネル12で発生した熱は、金属板14に伝わって金属板14の面方向に拡散する。その結果、有機ELパネル12の温度分布のばらつきを減らすことができる。
有機ELパネル12は、取付部材としてのブラケット108を介してランプボディ102に固定されている。ブラケット108には、磁性部材110が設けられており、有機ELパネル12は、金属板14と磁性部材110との間で発生する磁力によりブラケット108に固定される。金属板14をブラケット108に固定する方法としては、他に両面テープを用いる方法がある。しかしながら、両面テープで固定する場合には、貼付のために均一に圧力をかけるのが難しく、有機ELパネル12を破損するおそれがある。その点、本実施形態のように磁力を用いた固定方法では、有機ELパネル12とブラケット108との位置合わせを正確に行えば圧力をかける必要はなく、有機ELパネル12を破損する可能性も低い。また、位置がずれて固定してしまった場合も、再度取り外して位置調整が可能である。また、有機ELパネル12の故障時にも交換が容易である。なお、有機ELパネル12は、接着剤、ネジ、テープなどの他の固定手段によりブラケット108に固定されてもよい。
図1に示すように、本実施形態に係る発光装置10の有機ELパネル12は、互いに分離した複数(6個)の発光部20(第1発光部20a〜第6発光部20f)を備える。各発光部20は、正面視においてU字状に形成されている。発光部20は、略相似形状を有し、第1発光部20a〜第6発光部20fの順で面積が段階的に小さくなるように形成されている。すなわち、第1発光部20aの面積が最も大きく、第2発光部20b、第3発光部20c、第4発光部20d、第5発光部20e、第6発光部20fの順で面積が段階的に小さくなっている。第1発光部20a〜第6発光部20fは、有機ELパネル12の中心方向に向かって順に配置される。すなわち、最も面積の大きい第1発光部20aが最も外側に配置され、その内側に第2発光部20b、第3発光部20c、第4発光部20d、第5発光部20e、第6発光部20fが順に配置される。
有機ELパネル12において、各発光部20の間の領域および最内の第6発光部20fの内側の領域は、光を出射しない非発光部22とされている。本実施形態において、非発光部22は、有機物層24の対応部分に有機物から成る絶縁層25を設けることにより形成されている。あるいは、非発光部22は、有機ELパネル12の光出射面12aの対応部分に遮光膜を設けることにより形成されてもよい。
以上のように構成された発光装置10において、陽極21および陰極26を用いて有機物層24に電圧を印加すると、発光部20から灯具前方に光が出射される。ここで、本実施形態に係る発光装置10では、有機ELパネル12の中心方向に向かうに従って発光部20の面積が段階的に小さくなっている。従って、発光部20の明るさは、有機ELパネル12の中心方向に向かうに従って段階的に低下する。人間の視覚は、明るいものは近くに感じ、暗いものは遠くに感じるという特性がある。従って、このような所定の方向に向かうに従って明るさが段階的に低下する発光により、奥行き感(3次元的な見栄え)を視認者に提示することができ、意匠性を向上できる。本実施形態に係る発光装置10では、平面形状の有機ELパネル12を用いて奥行き感を提示できていることに留意されたい。すなわち、本実施形態によれば、発光装置10の薄型化と奥行き感の提示とを同時に実現できる。
図3(a)および(b)は、発光部に施されるパターンの例を示す。図1および図2に示す発光装置10において、内側に配置される発光部20(例えば第4発光部20d、第5発光部20e、第6発光部20f等)に、発光領域のパターンを形成してもよい。図3(a)は、ドット状に形成された発光領域31のパターンを示し、図3(b)は、ストランプ状に形成された発光領域33のパターンを示す。発光領域とその周囲の非発光領域との比率を変えることで、発光部20の明るさを調節することができる。発光部の面積の調整に加えて、このようなパターンを形成することで、より効果的に有機ELパネル12の中心方向に向かって明るさを低下させることが可能となる。
図4は、有機ELパネル12の発光部20に給電するための給電配線の配置を説明するための図である。有機ELパネル12は、陽極21(図2参照)と電気的に接続された陽極給電配線40と、陰極26(図2参照)と電気的に接続された陰極給電配線41とを備える。陽極給電配線40および陰極給電配線41は、最も外側の第1発光部20aの外周に沿って配置されている。陽極給電配線40は、第1発光部20aの外周の四方のうちの三方に配置され、陰極給電配線41は残りの一方に配置されている。陽極給電配線40および陰極給電配線41をこのような配置とした場合、有機ELパネル12の中心方向に向かうに従って陽極給電配線40からの距離が段階的に遠くなるため、透明電極である陽極21の抵抗分による電圧降下によって、有機ELパネル12の中心方向に位置する発光部ほど輝度が低下する。有機ELパネル12の中心方向に向かうに従って発光部20の面積を段階的に小さくすることに加えて、このような電極の配置を採用することで、より効果的に有機ELパネル12の中心方向に向かって明るさが低下するため、一層、奥行き感が増した発光を実現できる。
図5(a)および(b)は、発光装置の変形例を説明するための図である。
図5(a)に示す発光装置50の有機ELパネル12もまた、上述の発光装置10と同様に、互いに分離した複数(6個)の発光部20(第1発光部20a〜第6発光部20f)を備える。この発光装置50では、各発光部20は、正面視において円形状に形成されている。発光部20は、第1発光部20a〜第6発光部20fの順で面積が段階的に小さくなるように形成されている。すなわち、第1発光部20aの面積が最も大きく、第2発光部20b、第3発光部20c、第4発光部20d、第5発光部20e、第6発光部20fの順で面積が段階的に小さくなっている。図5(a)に示すように、中心方向の発光部20ほど細幅としてもよい。第1発光部20a〜第6発光部20fは、有機ELパネル12の中心方向に向かって同心円状に配置される。すなわち、最も面積の大きい第1発光部20aが最も外側に配置され、その内側に第2発光部20b、第3発光部20c、第4発光部20d、第5発光部20e、第6発光部20fが同心に配置される。また、最も外側の第1発光部20aの外周に沿って陽極給電配線40が配置されている。図5(a)に示す発光装置50においては、中心方向に向かうに従って発光部20の面積が段階的に減少し、さらに中心方向に向かうに従って陽極給電配線40からの距離が段階的に遠くなっている。その結果、中心方向に向かうに従って発光部の明るさが段階的に低下するため、奥行き感を視認者に提示できる。
図5(b)に示す発光装置51の有機ELパネル12もまた、互いに分離した複数(6個)の発光部20(第1発光部20a〜第6発光部20f)を備える。この発光装置51は、各発光部20が有機ELパネル12の中心から偏心して配置されている点が、図5(a)に示す発光装置50と異なる。図5(b)に示す発光装置51においても、偏心方向に向かうに従って発光部20の明るさが段階的に低下するため、奥行き感を視認者に提示することができる。
図6(a)〜(c)は、発光装置の別の変形例を説明するための図である。
図6(a)に示す発光装置60の有機ELパネルもまた、互いに分離した複数(6個)の発光部20(第1発光部20a〜第6発光部20f)を備える。この発光装置50では、各発光部20は、正面視において細長い長方形状に形成されている。発光部20は、第1発光部20a〜第6発光部20fの順で面積が段階的に小さくなるように形成されている。すなわち、第1発光部20aの面積が最も大きく、第2発光部20b、第3発光部20c、第4発光部20d、第5発光部20e、第6発光部20fの順で面積が段階的に小さくなっている。第1発光部20a〜第6発光部20fは、上方向に向かって順に配置される。すなわち、最も面積の大きい第1発光部20aが最も下側に配置され、その上側に第2発光部20b、第3発光部20c、第4発光部20d、第5発光部20e、第6発光部20fが順に配置される。また、最も下側の第1発光部20aの下方に陽極給電配線40が配置されている。図6(a)に示す発光装置60においては、上方向に向かうに従って発光部20の面積が段階的に減少し、さらに上方向に向かうに従って陽極給電配線40からの距離が段階的に遠くなっている。その結果、上方向に向かうに従って発光部20の明るさが段階的に低下するため、奥行き感を視認者に提示できる。
図6(b)に示す発光装置61の有機ELパネルもまた、互いに分離した複数(6個)の発光部20(第1発光部20a〜第6発光部20f)を備える。この発光装置61は、上方向に向かうに従って発光部が細幅となる点が、図6(a)に示す発光装置60と異なる。図6(b)に示す発光装置61においても、上方向に向かうに従って発光部20の明るさが段階的に低下するため、奥行き感を視認者に提示できる。
図6(c)に示す発光装置62の有機ELパネルでは、図6(b)と同様の発光部20が上下対称に配置されている。また、上下に陽極給電配線40が配置されている。図6(c)に示す発光装置62においては、中心方向に向かうに従って発光部20の明るさが段階的に低下するため、奥行き感を視認者に提示できる。
図7は、本発明の別の実施形態に係る発光装置を用いた車両用灯具700の概略正面図である。図8は、図7に示す車両用灯具700のB−B概略断面図である。
図7に示すように、車両用灯具700は、ランプボディ102およびカバー104により形成された灯室106内に設けられた第1発光装置710と、第2発光装置720とを備える。第1発光装置710は、テールランプであってよく、第2発光装置720は、ストップランプであってよい。
第1発光装置710は、有機ELパネル712と、反射鏡713とを備える。
有機ELパネル712は、透明なガラス基板23上に、陽極21、有機物層24および陰極26を積層し、さらにそれらを透明な封止部材28で封止することにより構成されている。陽極21としては、ITO(酸化インジウムスズ)等の透明電極が用いられる。陰極26としては、アルミニウム等の金属電極が用いられる。
図1に示す実施形態と同様に、有機ELパネル712は、互いに分離した複数(6個)の発光部20(第1発光部20a〜第6発光部20f)を備える。本実施形態において、複数の発光部20は、互いに分離した複数の陰極26により形成されている。有機物層24のうち陰極26が設けられた部分が発光部20となり、陰極26が設けられていない部分が非発光部22となる。有機ELパネル712において、非発光部22は光を透過可能な透明部となる。
反射鏡713は、該有機ELパネル712の後方に配置される。反射鏡713は、基材に対してアルミニウム等の金属膜を蒸着したものであってよい。反射鏡713の面積は、有機ELパネル712の面積よりも大きいことが好ましい。
第2発光装置720は、有機ELパネル712の上方に配置されている。第2発光装置720の奥行き方向の位置は、有機ELパネル712と反射鏡713の間であることが好ましい。第2発光装置720の種類は特に限定されず、例えばLEDを用いたものやバルブを用いたものであってよい。
図9は、本実施形態に係る車両用灯具700の発光の様子を説明するための図である。本実施形態においても、有機ELパネル712の中心方向に向かうに従って明るさが段階的に低下する発光により、奥行き感を視認者に提示できる。また、本実施形態では、有機ELパネル712が反射鏡713に写り、その虚像が有機ELパネル712の透明部から見えるため、さらなる奥行き感を視認者に提示できる。さらに、本実施形態では、有機ELパネル712とは別の第2発光装置720から出射された光の一部は、有機ELパネル712の陰極26と反射鏡713との間で多重反射する。そして多重反射した光の一部は、有機ELパネル12の透明部(すなわち非発光部22)を透過する。これにより、さらなる奥行き感を視認者に提示できる。
図10は、本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置900の構成を説明するための概略正面図である。図11は、図10に示す発光装置900のB−B断面図である。本実施形態に係る発光装置900は、2つの有機EPパネル(第1有機ELパネル911および第2有機ELパネル912)を備える。
図11に示すように、第1有機ELパネル911は、透明なガラス基板23上に、陽極21a、有機物層24aおよび陰極26aを積層し、さらにそれらを封止部材28aで封止することにより構成されている。第1有機ELパネル911は、陽極21aと電気的に接続された陽極給電配線40aと、陰極26aと電気的に接続された陰極給電配線41aとを備える。同様に、第2有機ELパネル912は、第1有機ELパネル911と共通のガラス基板23上に、陽極21b、有機物層24bおよび陰極26bを積層し、さらにそれらを封止部材28bで封止することにより構成されている。第2有機ELパネル912は、陽極21bと電気的に接続された陽極給電配線40bと、陰極26bと電気的に接続された陰極給電配線41bとを備える。
第1有機ELパネル911および第2有機ELパネル912は、それぞれ、図1に示す実施形態と同様に、互いに分離した複数の発光部を備えていてもよい。
第1有機ELパネル911と第2有機ELパネル912は、両者の隙間が出来るだけ細くなるように隣接して配置される。第1有機ELパネルおよび第2有機ELパネル912は、金属配線913により電気的に直列に接続される。また、図10に示すように、陽極給電配線40a、40bおよび陰極給電配線41a、41bは、発光装置900の中心に対して対称に配置される。
図10に示すように、発光装置900への給電は、給電コネクタ920を用いて行われる。給電コネクタ920は、フレキシブルプリント基板で形成されてよい。給電コネクタ920には、定電流回路(図示せず)が接続される。
給電コネクタ920は、第1有機ELパネル911の陽極給電配線40aの端部と、第2有機ELパネル912の陰極給電配線41bの端部に接続される。給電コネクタ920と給電配線は、異方導電性接着剤により接着されてよい。給電コネクタ920から第1有機ELパネル911の陽極給電配線40aに供給された電流は、第1有機ELパネル911の陽極21a、有機物層24a、陰極26a、陰極給電配線41aを流れた後、金属配線913を流れる。その後、電流は第2有機ELパネル912の陽極給電配線40b、陽極21b、有機物層24b、陰極26b、陰極給電配線41bを流れ、給電コネクタ920に戻る。
本実施形態に係る発光装置900によれば、第1有機ELパネル911と第2有機ELパネル912を電気的に直接に接続したことにより、発光装置900に電流を供給するための定電流回路の出力を単出力とすることができる。第1有機ELパネル911と第2有機ELパネル912に並列に接続した場合と比べて回路規模を小さくできるので、小型化と低コスト化に有利である。また、本実施形態に係る発光装置900によれば、2つの有機ELパネルを1つの給電コネクタ920で給電できるため、発光装置900の小型化に有利である。
一般に有機ELは、面積によって定格電流が異なるため、面積の異なる複数の有機ELパネルを直列接続することはできない。直列接続した場合には、複数の有機ELパネルに同じ値の電流が流れるため、定格電流を超えてしまうおそれがあるからである。そこで、第1有機ELパネル911と第2有機ELパネル912の発光面積は同じとすることが好ましい。
複数の光源を用いた車両用灯具では、何れかの光源が断線し、それにより規定の配光を満足しない状態となった際には、残りの光源を全て消灯させることが法規上要求されている。本実施形態に係る発光装置900によれば、複数の有機ELパネルを直列接続しているので当然に上記の法規を満たす。断線を検知するための回路を備える必要がないため、発光装置900の小型化と低コスト化に有利である。
図12は、給電コネクタ920と有機ELパネルの接続を説明するための図である。上述したように、給電コネクタ920は、陽極給電配線40aおよび陰極給電配線41bに接続される。給電コネクタ920と、陽極給電配線40aおよび陰極給電配線41bとは、異方性導電性接着剤500により接着される。異方性導電性接着剤500は、接着剤中に多数の導電性ボール501を含んでいる。給電コネクタ920と陽極給電配線40aおよび陰極給電配線41bとが押し合わされると、導電性ボール501が潰れ、給電コネクタ920の端子921と陽極給電配線40aおよび陰極給電配線41bとが電気的に接続される。
図13(a)および(b)は、給電コネクタと電極の接続部で発生する腐食の原理を説明するための図である。本発明者は、有機ELパネルの高温高湿耐久試験を行う中で、給電コネクタの端子921と、有機ELパネルの陰極給電配線41bとの接続部で腐食が発生しやすいことに気がついた。腐食の原因について調査したところ、金めっきされた端子921のAuと、陰極給電配線41b(CrやMo)との間のイオン化傾向の違いにより腐食(すなわち電食)が発生していることを見いだした。イオン化傾向は、Cr(−0.744)>Mo(−0.138)≫Au(+1.498)である。図13(a)は、陰極側を示す。陰極側では、電流の向きとイオン化電流の向きが同じであるため腐食(すなわちCr等の析出)が発生しやすい。図13(b)は、陽極側を示す。陽極側では、電流の向きとイオン化電流の向きが反対のため、腐食が発生しにくい。
図14は、給電コネクタと電極の接続部で発生する腐食を防止するための構造を説明するための図である。この構造では、給電コネクタ920の全ての端子921を覆うよう異方性導電性接着剤500を配置する。これにより、給電コネクタ920の端子921と電極との間に水分が入り込むことを防止できるので、腐食を防ぐことができる。さらに、給電コネクタと電極の接続部全体に防湿コートを塗布し、給電コネクタ920の端子921と電極との間への水分の侵入をより確実に防ぐことが望ましい。
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
10 発光装置、 12 有機ELパネル、 20 発光部、 22 非発光部、 23 ガラス基板、 40 陽極給電配線、 41 陰極給電配線、 100 車両用灯具、 106 灯室、 500 異方性導電性接着剤、 713 反射鏡。

Claims (4)

  1. 所定の方向に向かって複数の発光部が配置された有機ELパネルを備え、
    複数の前記発光部は、前記所定の方向に向かうに従って明るさが段階的に低下するよう構成され
    複数の前記発光部の間の非発光部は、光を透過可能に構成され、
    前記有機ELパネルの後方に配置された反射鏡をさらに備えることを特徴とする発光装置。
  2. 複数の前記発光部は、前記所定の方向に向かうに従って面積が段階的に減少するよう構成されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記有機ELパネルは、前記発光部に給電するための給電配線を有し、
    複数の前記発光部は、前記所定の方向に向かうに従って給電配線からの距離が段階的に遠くなるよう配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。
  4. 複数の前記有機ELパネルを備え、
    複数の前記有機ELパネルは、電気的に直列に接続されることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の発光装置。
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