JP6603301B2 - 発光モジュール - Google Patents
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Description
有機ELタイルは、凹状に窪みを作った封止ガラスキャップや、この有機EL素子上に製膜したSiO2 、SiNなどの無機絶縁膜、又はアクリル系絶縁膜などの有機絶縁膜からなる封止膜で封止したものとされることが多い。
有機EL素子の電極間に電力を与えると、有機EL素子の中で電気的に励起された電子と正孔とが再結合し、有機ELタイルは発光する。すなわち、有機ELタイルは、薄くて軽く面状に発光する特徴を有しているデバイスである。
有機ELタイルに代表される面発光タイルを照明器具として用いるには、面発光タイルの電極から外部電源等に接続するための給電回路や給電線等が必要であり、給電回路や給電線としてFPC(フレキシブルプリント基板)やRPC(リジッドプリント基板)等のプリント基板(PCB)が使用されることがある。
また前記した様に有機ELタイルはガラス基板等の基材を有している。そのため基材の割れや欠け防ぐ必要や、基材の端部(エッジ)に指が触れた場合に発生する可能性のある創傷を防ぐ必要がある。
そのため筐体と有機ELタイルを組み合わせてモジュール化し、この状態で照明器具として市販される場合がある。
即ち有機ELタイルに対して何らかの筐体設置(ケーシング)を行い、有機ELモジュールとして組み立て、この状態で照明器具として市販される。
ところで、組み立てられた有機ELモジュール等の発光モジュールによって構成される照明器具は、薄くて軽く面状に発光する有機ELタイル等の面発光タイルの特徴を活かせていなければ、新規かつ有効な価値を世の中に提供することとはならない。
また組み立てられた発光モジュールは、その発光効率や寿命や信頼性を向上させる為に放熱を促したり、均熱化を図る必要がある。発光時に高温となるLEDタイルでは、この問題がなおさら顕著であり、放熱及び均熱化を行う必要がある。
特許文献2には、有機ELタイルの薄膜有機発光層を挟むいずれか片側の電極に接触する第2の電極を設け、発熱量を下げる方策が開示されている。
特許文献3には、長尺形状の有機ELモジュールを長手方向に並列に配置して使用する構造が開示されている。
また特許文献2に開示された構造を採用するには、電極が接触する第2の電極に微細な加工が必要であり、これにコストがかかる。また特許文献2に開示された構造は、組立に精度を必要とする課題がある。
また特許文献3には、放熱についての構造が開示されておらず、熱による寿命の低下に課題がある。
(1)面発光タイルのエッジ保護の為のベゼル(枠状の金属筐体)に折込部を設けることで、面発光タイルを組み込むことができ、発光モジュールを容易に組立てることが可能となる。またベゼル一部品だけで面発光タイルのエッジ保護とその保持を確実に行うことが可能であり、製造や組み立てコストが低く、発光モジュールを安価に作ることができる。
(2)プリント基板を介して面発光タイルに給電を行い、発光モジュールにプリント基板を組み込む。前記したプリント基板は、非回路面と回路面を有するものとする。前記したプリント基板の非回路面は、ベタ金属層とする。即ち一方の面に一様に金属層を有するプリント基板を採用する。
即ち発光モジュールの構成にプリント基板を含ませる。そして非回路面たるタイル側主面がベタ金属層のプリント基板を、面発光タイルと背中合わせにして貼り付ける。つまりプリント基板のベタ金属層を面発光タイルの背面に貼り付ける。
この構成によると、プリント基板に形成されたベタ金属層の熱伝導性が高い為、タイルの面内熱分布を均一にすることができ、発光輝度分布が均一になる。
(3)プリント基板両面を貫くスルーホールを多数配置することにより回路面である裏面側主面にスルーホールを通じて放熱し、発光素子の熱による寿命低下を軽減することができる。
(4)ベゼルの折込曲げ部の位置設定で載置面との間に放熱空間を設け放熱性を高められる。
これらの効果が互いに打ち消し合うこと無く相乗的に奏せられ、かつ、コンパクトで、安価な発光モジュールが得られるバランスが取れた構成を種々検討することにより、本発明を完成するに至った。
本態様において、前記面発光タイルは、好ましくは有機ELタイルである。このように本態様の発光モジュールは、内面の高さHの脚部を有するベゼル、面発光タイル、及び複数の放熱用スルーホール有するプリント基板を含む発光モジュールである。
本態様の発光モジュールは、プリント基板と載置面との間に放熱用間隔を有し、かつ、プリント基板が、スルーホール開口を含む均熱用金属層のタイル側主面とを含む面状発光モジュールである。
本態様によると、基材端部の耐衝撃性、低創傷性が確保され、均熱及び放熱性に優れた、全体厚さの薄い発光モジュールを、簡便安価に提供する事ができる。
本態様によると、発光モジュールを簡便安価に生産することができる。
本態様によると、モジュールの取り付けの安定性、及びその際の外観に優れる発光モジュールを、簡便安価に製造することが出来る。
即ち前記モジュールが、幅に対して長さが長い長尺矩形の外形を有し、かつ、前記ベゼルが、2長辺及び2短辺の矩形の外形を有する前記額縁部と、この額縁部と直交する2つの長辺脚部及び2つの短辺脚部とを含む長尺矩形の発光モジュールであることが好ましい。
本態様では、2つ以上の有機ELモジュール等の短辺どうしを合わせて接続することが出来る。そのため全体として長尺の発光システムを構成することができる。
本態様によると、モジュール間の間隔、即ち、モジュール間の非発光領域を狭く維持しつつ、簡便な電気接続で、長尺の発光システムを構成することができる。さらに本態様で採用するベゼルは、折込部と、この切取部とを、ベゼルの異なる脚部に別々に配置することとなるので、その強度を低下することなく安価に製造することができるベゼルであって、生産性に優れるベゼルである。
本態様によると、簡便安価に、面発光モジュールのベゼルへの安定性、及びその際の外観に優れるモジュールとすることができる。
本態様によると、コンパクトな構成で、モジュール保護やモジュール調光の付加価値を有する発光モジュールを実現することができる。
本態様によると、感電が防止されることで安全性に優れると共に、薄さの特徴を活かした発光モジュールとすることができる。
また本発明の発光モジュールは、あらゆる方向に設置可能である。また本発明の発光モジュールは、面内熱分布が均一であり、且つ熱性に優れ、かつ実生産に適している。
本実施形態の発光モジュール100は、図7の様に、モジュール本体1とベゼル8によって構成されている。またモジュール本体1は、図15の様に、面発光タイル120と、プリント基板71及び配線部材51によって構成されている。
以下、両者を代表して図5に示すベゼル8について説明する。
本実施形態では、ベゼル8は、薄い金属板等を曲げ加工して作られたものである。ベゼル8は、図5、図8の様に大きな開口(放射開口)82を有する枠状の額縁部81と、額縁部81に対して垂直に折り曲げられた脚部84を有している。
ベゼル8の平面形状は長方形であり、開口(放射開口)82も長方形である。
脚部84は、額縁部81と一体であり、脚部本体(図1、図26)80の高さHは、2mmから10mmである。
脚部84は、図5の様に額縁部81の裏面側にあり、額縁部81の4辺から垂直に突出した壁状の部位である。前記した様にベゼル8は長方形であり、平行な2長辺と平行な2短辺がある。従って脚部84は、長辺側の脚部87a,87bと、短辺側の脚部88a,88bがある。
折込部85は、図26(a)の様に、脚部87a,87bの自由端側から額縁部81に向かって2本切り込み90が設けられて舌片部91を形成し、舌片部91が図26(b)の様に、脚部87a,87bで囲まれる内側に折り曲げられたものである。
折り曲げられる前の舌片部91の自由端の高さは、脚部87a,87bの高さよりも高い。舌片部91の基端側には幅が狭い首部92が設けられている。
また脚部84の短辺側の脚部88a,88bには、切取部86が設けられている(図5)。
本実施形態では、脚部84は額縁部81の4辺から垂直に突出しているが、突出方向は必ずしも額縁部81に対して垂直である必要はなく、垂直成分をもっていれば足りる。
面発光タイル120は、図15の様にガラス基板11に、有機EL素子10が積層され、さらに有機EL素子10に封止層6が被せられたものである。
即ち面発光タイル120は、発光部材である。
モジュール本体1は、面発光タイル120にプリント基板71及び配線部材51が取り付けられたものであり、面発光タイル120に電装品が装着された部材である。言い換えれば、外部電源に接続すれば、面発光タイル120を発光させることができる組み立て体である。
発光モジュール100は、モジュール本体1がベゼル8に組み込まれたものであり、壁や天井に取り付けることができる部材である。発光モジュール100は、照明器具としての機能を備えた部材であると言える。
なお本実施形態では、脚部本体80は壁状であり、モジュール本体1が壁で囲まれる空間にすっぽりと納まる。しかしながら脚部84は壁状のものに限定されるものではなく、例えるならばテーブルの脚の様に額縁部81と繋がっている部分の面積が繋がっている部分よりも大きいものであってもよい。
この場合についても、脚部本体80を繋ぐ壁を想定し、脚部本体80によって囲まれる囲まれる領域にモジュール本体1がある。
発光モジュール100の背面は、ベゼル8の折込部85によって支持されている。
即ち発光モジュール100は、表面側の縁が、額縁部81の裏面によって構成される当接部83で支持され、発光モジュール100の裏面側はベゼル8の折込部85によって支持されている。
即ち発光モジュール100は、額縁部81の当接部83と、脚部の折込部85によって挟まれ、表裏面方向に固定されている。
また発光モジュール100の周面が額縁部81と脚部本体80との境界部分によって包囲され、横方向の移動も規制されている。
そのため発光モジュール100は、脚部本体80によって建屋等から離され、中空に支持される。
従って、発光モジュール100の裏面側には、高さhの空間110がある。
後記する様に、発光モジュール100の最も裏面側にはプリント基板71があり、プリント基板71が脚部84の折込部85に支持される。
プリント基板71の最も裏面側の位置は、脚部本体80の高さHの1/4から3/4である。そのためプリント基板71の裏面側には、脚部本体80の高さHの1/4から3/4に相当する高さ(高さh)の空間110がある。
発光モジュール100の厚さは、1mm乃至5mmであり、好ましくは1mm乃至3mmであり、より好ましくは3mm未満である。
プリント基板71の裏面側に形成される空間110の高さhは、0.5mm乃至18mmである。空間110の高さhは、好ましくは1.0mm乃至5mmであり、最も好ましくは1.0mm乃至3mmである。なお空間110の高さhは、脚部本体80の自由端から、プリント基板71のベース部分までの高さであり、プリント基板71に取り付けられた端子やコネクタ、IC等は考慮しない。
脚部本体80の高さHが高い場合には、空間110の高さhが高くなる。また脚部本体80の高さHが低い場合には、空間110の高さhが低くなる。
脚部本体80の高さHが低く、空間110の高さhが過度に低い場合には放熱空間が狭くなり、内部に熱がこもって放熱効果が小さくなってしまう。また脚部本体80の高さHが高く、110の高さhが過度に高い場合には厚さが薄いという有機ELパネルの特長が発揮できない。
本実施形態の発光モジュール100では、プリント基板71のタイル側金属層202が面発光タイル120の裏面と接しており、面発光タイル120の熱をタイル側金属層202が吸熱する。そして当該熱をプリント基板71の裏面側の放熱側金属層205に伝導する。
放熱側金属層205は面積が広く、プリント基板71の裏面側に形成される空間110があるから、放熱側金属層205の熱が空間110に放散され、面発光タイル120の熱を外部に逃がす。
最初に面発光タイル120について説明する。面発光タイル120は、図17の様に、幅Waに対して全長Laが長く、長尺状である。
面発光タイル120の発光領域2は、図17の通りであり、面状であり、且つ長方形である。発光領域2は、幅Wbに対して全長Lbが長く、長尺状である。
発光領域2の幅Wbは、発光領域2の全長Lbの3分の1以下である。より望ましくは5分の1以下であり、さら望ましくは8分の1以下である。
また発光領域2の幅Wbは狭く、5cm以下である。より望ましくは発光領域2の幅Wbは3cm以下である。より好ましくは、発光領域2の幅Wbは2cm以下である。
発光領域2の全長Lbは、5cm以上であり、より望ましくは10cm以上である。
本実施形態では、発光領域2に対する給電部17は、図17の様に発光領域2の一方の長辺3側に集中している。
有機EL素子10は、図15、図16の様に、透明電極層たる透明導電性陽極層21と、金属層たる金属陰極層41を有し、両者の間に機能層(発光機能層)31が介在するものである。
透明導電性陽極層21は、機能上、電極として機能する陽極層本体領域27と、それ以外のパッド領域28に区別される。
陽極層本体領域27は、切り欠き部25a,25b及び突出部26a,26b,26cを除く長方形の領域である。
パッド領域28は、突出部26a,26b,26cが形成された領域である。
突出部26a,26b,26cは透明導電性陽極層21に繋がる点に注目すると透明電極側給電パッド部であり、電極の極性に注目すると陽極用給電パッド部として機能する。 実施形態においては、陽極用給電パッド部22a,22b,22cの名称を主として使用するが、陽極用給電パッド部22a,22b,22cは透明電極側給電パッド部でもある。
陽極用給電パッド部22a,22b,22cは透明導電性陽極層21の一部であって透明導電性陽極層21の延在部であり、機能層(発光機能層)31に通電するための端子として機能する。
突出部26a,26b,26cの形状は長方形である。即ち突出部26a,26b,26cは、発光領域2の長辺3に沿って長細い長方形である。
両端の突出部26a,26cの長手方向の端部は、陽極層本体領域27の端部と揃っている。
3箇所の突出部26a,26b,26cの面発光タイル120の長手方向の長さL26a,L26b,L26cは、いずれも切り欠き部25a,25bの長さL25a,L25bに比べて長い。
突出部26a,26b,26cの長さL26a,L26b,L26cの合計は、陽極層本体領域27の長さの60パーセント以上であり、より望ましくは70パーセント以上である。またより好ましくは80パーセント以上である。
従って、突出部26a,26b,26cと陽極層本体領域27との接続長さの合計は、陽極層本体領域27の長さの60パーセント以上であり、より望ましくは70パーセント以上であり、さらに好ましくは80パーセント以上である。
陰極用給電パッド部23a,23bは、電極の極性に注目した名称であるが、金属層たる金属陰極層41に繋がる点に注目すると金属電極側給電パッド部である。本実施形態では、陰極用給電パッド部23a,23bの名称を主として使用するが、陰極用給電パッド部23a,23bは金属電極側給電パッド部でもある。
陰極用給電パッド部23a,23bは、透明導電性陽極層21から独立したアイランド部である。即ち透明導電性陽極層21は島状に形成されており、陰極用給電パッド部23a,23bと透明導電性陽極層21との間は電気的に絶縁されている。
本実施形態では、パッド領域45は、延在部42a,42bが形成された領域であり、その他の部分は金属陰極層本体領域43である。
金属陰極層41の金属陰極層本体領域43は、機能層31と重なり、機能層31からはみ出さない。
本実施形態では、金属陰極層41の延在部42a,42bの突端部分が、陰極用給電パッド部23a,23bの端部に届き、金属陰極層41の延在部42a,42bが陰極用給電パッド部23a,23bの一部と重なっている。
なお、陰極用給電パッド部23a,23bの全体を金属陰極層41の延在部42a,42bがすっぽりと覆う構造であってもよい。
本実施形態では、面発光タイル120の有機EL素子10に配線部材51が2個接続され、二つの配線部材51を介して透明導電性陽極層21と金属陰極層41の間に通電される。
図18に示す配線部材51は、フレキシブルプリント配線と称される部材であり、樹脂製の基材層52と、金属導電層53及び被覆層55が積層されたものである。
配線部材51は、金属導電層53の大部分が被覆層55で覆われており、金属導電層53の一部が電極として外部に露出する。
本実施形態では、配線部材51は横長部56と、縦長部57を有する「T」字形状である。縦長部57は、横長部56と直交する方向に延び、横長部56の長手方向の中心に接繋がっている。
本実施形態では、縦長部57の自由端側の先端近傍が端子部58として機能し、3系統の金属導電層53は、いずれも縦長部57の自由端側の先端近傍で露出している。
本実施形態では、端子部58に3系統の金属導電層53が露出し、A側左端子72a、B側端子73及びA側右端子72bを構成している。
また本実施形態では、横長部56がパッド部として機能し、3系統の金属導電層53は、横長部56のいずれかの部分で露出している。
即ち横長部56には、A側左パッド60a、B側パッド60b及びA側右パッド60cがある。
前記したA側左端子72aはA側左パッド60aに接続されている。B側端子73はB側パッド60bに接続されている。A側右端子72bはA側右パッド60cに接続されている。
なおA側左パッド60a及びA側右パッド60cは、陽極用給電パッド部(透明電極側給電パッド部)22a,22b,22cに接続される。またB側パッド60bは、陰極用給電パッド部(金属電極側給電パッド部)23a,23bに接続される。
右系統金属導電層53cは、左系統金属導電層53aと対称形である。右系統金属導電層53cについても左系統金属導電層53aと同様であり、線状であって長くのびている。
説明の便宜上、突出部26a,26b,26cを第一突出部26a,第二突出部26b,第三突出部26cと称する。また二つの配線部材51を第一配線部材51a,第二配線部材51bと区別する。
さらに各配線部材51の横長部56を左翼側と右翼側に区別する。
図19を参照しつつ説明すると、B−B断面図の様に、透明導電性陽極層21の突出部26a(陽極用給電パッド部22a)に配線部材51のA側左パッド60aが重なっている。
図19を参照しつつ説明すると、A−A断面図の様に、透明導電性陽極層21から独立したアイランド部(陰極用給電パッド部23a)に金属陰極層41の延在部42aが接し、さらにアイランド部(陰極用給電パッド部23a)に配線部材51のB側パッド60bが重なっている。
ここで透明導電性陽極層21の中央の突出部26bは、両端の突出部26a,cよりも長い。そのため、第一配線部材51aの右翼側62は、透明導電性陽極層21の中央の突出部26bの約半分を覆う。
そして右系統金属導電層53cの露出部(A側右パッド60c)が透明導電性陽極層21から延在部した陽極用給電パッド部22bの約半分と接している。
そして左系統金属導電層53aの露出部(A側左パッド60a)が透明導電性陽極層21から延在部した陽極用給電パッド部(透明電極側給電パッド部)22bの約半分と接している。
また第二配線部材51bの中心部分が透明導電性陽極層21の切り欠き部25bにあり、中系統金属導電層53bの露出部(B側パッド60b)が陰極用給電パッド部23bと接している。
さらに第二配線部材51bの右翼側65が、透明導電性陽極層21の突出部26c(陽極用給電パッド部22c)にあり、右系統金属導電層53cの露出部(A側右パッド60c)が透明導電性陽極層21の延在部たる陽極用給電パッド部22cと接している。
プリント基板71は、図23の様に、樹脂等で作られたベース基材200を有し、その表裏面(図面上側)に回路等が形成されるものである。
本実施形態では、ベース基材200の一方面だけに回路があり、他方は略全面が金属層となっている。
またベース基材200には無数のスルーホール201が形成されている。そのため、プリント基板71の表裏面には、スルーホール201の開口たるスルーホール開口208,212が開口している。
そして本実施形態で採用されるプリント基板71は、ベース基材200の面発光タイル120側に接する側の面が略全面、金属層(以下 タイル側金属層202)である。
一方、その裏面側には回路が形成され、陽極受け端子103a,103c、陰極受け端子103b、受電端子101等が装着されている。またプリント基板71の前記した裏面側には、これらを接続する接続用ライン220,221の他に、放熱側金属層205が設けられている。
以下、説明する。
即ちタイル側金属層202は、前記した様にプリント基板71の一方の主面側に略全面的に設けられている。
ここでプリント基板71のタイル側金属層202の面積Aは、面発光タイル120の面積に相当する。これに対して前記した発光領域2は、面発光タイル120の一部である。そのためタイル側金属層202の面積は、発光領域2の面積よりも大きく、発光領域2の全領域に被さる。
タイル側金属層202の面積Aは、本実施形態の様に発光領域2の面積aよりも大きいことが望ましく、タイル側金属層202の面積Aは、発光領域2の面積aの120パーセント以上であることが最も推奨される。
勿論、タイル側金属層202の面積Aは発光領域2よりも小さくても構わない。また発光領域2にタイル側金属層202で覆っていない箇所があっても構わない。
発光領域2を覆えていない部分の面積は、発光領域2の面積aの20パーセント以下であることが望ましく、より推奨される範囲は5パーセント以下である。
接続ラインは、図20,21に示す、陽極受け端子103a,103cと、受電端子101を結ぶ陽極接続用ライン220と、図20,22に示す、陰極受け端子103bと、受電端子101を結ぶ陰極接続用ライン221がある。
放熱側金属層205は、前記した陽極接続用ライン220と、陰極接続用ライン221を除く領域に広く形成されている。
本実施形態では、放熱側金属層205は大きく3エリアに分かれている。
即ち本実施形態では、給電側エリアに重なる給電側放熱側金属層205aと、中央エリアを覆う中央放熱側金属層(大側)205b及び中央放熱側金属層(小側)205cと、他辺側を覆う他辺放熱側金属層205dに分かれている。
給電側放熱側金属層205a、中央放熱側金属層205b,205c、他辺放熱側金属層205dは、島状であり、電気的に互いに絶縁されている。また給電側放熱側金属層205a、中央放熱側金属層205b,205c、他辺放熱側金属層205dは、いずれも陽極接続用ライン220及び陰極接続用ライン221に対して絶縁されている。
放熱側金属層205の表面は薄い絶縁膜で被覆されている。
前記した様にベース基材200の面発光タイル120側に接する側にタイル側金属層202があり、当該タイル側金属層202は、プリント基板71の略全面を隙間無く覆っているから、スルーホール201は、タイル側金属層202から放熱側金属層205側に貫通している。またスルーホール201内には、公知の様に銀や銅等の金属層206でコーティングされている。
従って、面発光タイル120側のタイル側金属層202と、裏面側の放熱側金属層205は、熱伝導性の高い金属層206で繋がっている。
プリント基板71は、図24の様に面発光タイル120の裏面側に取り付けられている。即ち図24の様に面発光タイル120の封止層6に重ねてプリント基板71が設けられている。プリント基板71の向きは、タイル側金属層202が面発光タイル120の裏面に接する方向である。
面発光タイル120の裏面には前記した様に封止層6があり、当該封止層6は平坦である。一方、プリント基板71の表面側たるタイル側金属層202も平坦である。本実施形態ではプリント基板71のタイル側金属層202は、面発光タイル120の裏面に密接している。
前記した様に、タイル側金属層202は、プリント基板71の略全面に設けられており、タイル側金属層202は、間に封止層6及び金属陰極層41を挟んで、機能層31と重なっている。
即ちタイル側金属層202は、発光領域2を覆っている。
またタイル側金属層202の面積は、発光領域2の面積よりも大きいので、タイル側金属層202を広めに覆っていると言える。
そして二つの配線部材51a,bの端子部58がプリント基板71に接続されている。より具体的には、端子部58のA側左端子72aが陽極受け103aに接続され、B側端子73が陰極受け103bに接続され、A側右端子72bが陽極受け103cに接続されている。
ここで本実施形態では、陽極層本体領域27の一辺側に長く給電部分(陽極用給電パッド部22a,22b,22c)がある。加えて陽極層本体領域27の幅が狭い。
そのため給電部分から陽極層本体領域27の各部間の抵抗値は略均一である。
即ち陽極層本体領域27を構成する透明電極は、抵抗値が高いものの、広い範囲から給電が行われ、且つ領域の幅が狭い。そのため給電部分から陽極層本体領域27の各部間の抵抗値はばらつきが少ない。
一方、金属陰極層41は、そもそも抵抗値が低いので、金属陰極層本体領域43の抵抗値は均一である。
これに対して本実施形態のモジュール本体1は、発光領域が長細く、透明導電性陽極層21に対して長辺側から給電している。しかも陽極として機能する陽極層本体領域27に至る通電路は、長方形の領域であり幅広い。さらに発光領域は細長く、幅が狭いから、透明導電性陽極層21自身の通電経路が短い。そのため透明導電性陽極層21の末端側で電圧降下をきたし難く、機能層31を通過する電流量に面的なばらつきは小さい。
本実施形態では、透明導電性陽極層21に繋がる配線部材51a,bにおいて、金属導電層53の露出部分は、モジュール本体1の発光領域に沿って長い。しかしながら、前記した様に、金属導電層53は抵抗の低い金属であり、通電距離が多少変わっても電圧降下は無視できるから、各配線部材51の横長部56の全域に渡って陽極用給電パッド部22a,22b,22cに印加される電圧は等しい。
さらに陽極層本体領域27自体の幅が狭いから、陽極層本体領域27における電圧降下は少ない。
即ち陽極層本体領域27は、一方の長辺3から他方の長辺4側に向かって流れるが、給電側の長辺3と、消費側の長辺4との距離は短い。そのため陽極層本体領域27の他方の長辺4の電位は、供給側の長辺3近傍と大差ない。
そのため陽極層本体領域27の表面の電位は均一である。
そのため陽極層本体領域27各部と金属陰極層本体領域43の各部間の電圧分布は均等であり、機能層31に均一に電流が流れる。そのため陽極層本体領域27の全面から金属陰極層本体領域43の全面に電流が均等に流れる。
即ち面発光タイル120に通電することにより、機能層31が発熱するが、機能層31の全面は、金属陰極層41及び封止層6を挟んで、タイル側金属層202で覆われている。またタイル側金属層202は、図24の様に面発光タイル120の封止層6に面接触している。そのため機能層31で発生した熱は、タイル側金属層202に伝導する。
さらにタイル側金属層202は、スルーホール201の金属層206を介して放熱側金属層205と接している。
ここで、本実施形態では、放熱側金属層205に薄い絶縁膜があるものの、放熱側金属層205側の外側には長辺側の脚部87a,87b及び短辺側の脚部88a,88bによって囲まれ、高さが脚部本体80の高さHの1/4以上の空間がある。
そのため放熱側金属層205は空間にさらされて冷却される。
従って、機能層31で発生した熱は、タイル側金属層202で吸熱され、スルーホール201の金属層206を介して放熱側金属層205に伝導され、放熱側金属層205から大気に放熱される。
そのため面発光タイル120内に熱がこもらない。
図1は、本発明の発光モジュール100の一実施形態を示す断面図である。
好ましい面発光タイル120として有機EL面発光タイルがある。好ましいベゼルは金属ベゼル8である。
例えば、発光モジュール100は、面発光タイル(有機EL面発光タイル)120、配線部材51、プリント基板71、及び金属性ベゼル8を基本的構成部材として、面発光タイル120に、配線部材51とプリント基板71を貼り付け、それを金属製のベゼル8に組み入れることで製造され得る。
即ちベゼル8は、図1に示すように、面発光タイル120と接する部分(当接部83)を有する額縁部81を有し、当該額縁部81に放射開口82が設けられている。発光モジュール100は、面発光タイル120の発光領域2に対応する放射開口82から、その面発光タイル120内の発光素子で生じた光を放射する照明器具である。
ここで、面発光タイル120内で生じた光を有効に活用する観点から、平面視した際、前記発光領域2は、前記放射開口82に含まれることが好ましく、言い換えれば、前記面発光タイル120の発光主面(表面)の非発光領域が、前記当接部83に接することが好ましい。
もちろん発光モジュール100の外形を三角形、正方形を含む矩形、その他の多角形や、真円を含む楕円とすることができる。しかしながら、本発明の一つの特徴である額縁部81の面積を小さくできる利点を十分に活かし、長尺の照明対象に亘り均一に照明可能なシステムに、発光モジュール100を対応可能ならしめる観点から、発光モジュール100の外形形状は長方形であることが望ましい。
図2は、本発明に係る面発光タイルの一実施形態を示す斜視図である。
ここで、上述したように、面発光モジュール100を好ましい実施態様である長尺モジュールとする場合には、その両長辺のうちの片側である一長辺3側にのみ前記電極用給電パッド領域(パッド領域28,45)を設けることが好ましい。こうすることで、上述の如く、平面視前記発光領域2を含む封止領域7は、前記両長辺のうちのもう一方の片側である他長辺側に偏在することとなるが、前記発光領域2が長尺であるため、輝度分布が生じない給電を維持しつつ、コンパクト、かつ、高面積効率の発光モジュールが実現できる。
まず、本発明に係る有機EL面発光タイル(面発光タイル120)は、面積効率を高める観点等から、有機ELタイル外部から直接給電される等電位電極が対向する正負1組のみである発光素子のみを含む有機EL素子10を有することが好ましい。
即ち透明導電性陽極層21と、金属陰極層41を一枚ずつ有し、この間に一枚の機能層(発光機能層)31が介在するものであることが望ましい。
ガラス基板11は、透明性および封止性の観点から好ましい基材である。ガラス基板11は、発光素子に対して前記発光主面側に位置することとなる。
機能層31は、有機化合物を含有する発光層を含む、複数の薄膜が積層されたものである。
好ましくは、このようにして形成した有機EL素子10は封止される。
即ち発光主面側の少なくとも前記発光領域2を含む領域の最表面に光学機能体を備えることが好ましい。
図3は、本発明に係る配線部材51を備えた本発明に係る面発光タイル120の一例を示す斜視図であり、図9は、本発明に係る配線部材51の一例である、実施例の配線部材51の外観図である。
図4は、本発明に係るプリント基板71の一例を示す外観図であり、図10は、本発明に係るプリント基板71の一例である、実施例のプリント基板71の外観図であり、図14は、本発明に係るプリント基板71の一例である、実施例のプリント基板71の詳細外観図である。
プリント基板71は、好ましくは後述するベゼル8の脚部84の折込部85と、面発光タイル120との間に挟持されることにより、ベゼル8で支持されている。より好ましくプリント基板71は、ベゼル8の当接部83から脚部84の端部に向かう方向H/4乃至3H/4の位置に支持されている。即ちベゼル8の当接部83から脚部84の端部に向かう方向H/4乃至3H/4の範囲にプリント基板71の厚みの全体が入るように支持されている。また、好ましくは前記配線部材51の前記端子部分と面発光タイル120との間にプリント基板71が挟持される。
プリント基板71には、配線部材51の前記陽極端子72a,72bに接続される陽極受け端子103a,103c、及び前記陰極端子73に接続される陰極受け端子103bが配置される回路面がある。
プリント基板71は、配線部材51の陽極端子72a,72b及び陰極端子73が陽極受け端子103a,103c及び前記陰極受け端子103bに接続される様に位置合わせされる。 プリント基板71の前記陽極受け端子103a,103c、及び前記陰極受け端子103bを含む受け端子部分が、本発明に係る配線部材51により遮蔽保護されることで感電防止することができ、安全性を向上せしめることができる。
このようなプリント基板71、及び好ましくは配線部材51を備える面発光タイル120であるモジュール本体1に、図7に示すように、本発明に係るベゼル8が取り付けられる。即ち、図7は、本発明の発光モジュール100の一実施形態を示す分解斜視図である。
本発明に係るベゼル8は、額縁部81、及び、面発光タイル120と直交する脚部84であって、額縁部81と連続し、かつ、一体的に成型されてなる脚部84を含む。
図1に示すように、額縁部81は、厚みTであり、本発明に係る発光領域2に対応し、かつ、本発明に係る放射に係る放射開口82を取り囲む部分である。額縁部81の後述する脚部84の方向の面には、当接部83を有する。
また脚部84は、その一部が面発光タイル120側に折り込まれた折込部85を有することが好ましく、折込部85によって、プリント基板71を、面発光タイル120との間で挟持することが出来る。
さらに、図5に示すように、脚部84は、脚部84の一部が、その端部から前記額縁部81に向けて切り取られた切取部86を有することが好ましい。切取部86を設けることにより、外部から面発光タイル120、好ましくはプリント基板71に給電するための外部給電線を収容することが出来る。
図5は、ベゼル8の一例を示す斜視図である。なお、図8には、前記挟持のために折り込む前の折込部85が、(85)として記載されている。
透明導電性金属酸化物膜ITOが製膜された0.7mm厚みにガラス基板を用い、以下の手順で本発明に係る面発光タイル120として長尺有機EL面発光タイル120を作製した。そして長尺有機EL面発光タイル120に、配線部材51、及びプリント基板71を取り付けることでモジュール本体1を作製した。そしてモジュール本体1に、ベゼル18を取り付けることで、本発明の発光モジュール100として、長尺有機ELモジュール100を製造した。作製した長尺有機EL面発光タイル120は、その外形と同一となるガラス外形が142mm×23mmであり、その発光領域2が137.5mm×15.1mmである。
即ち、配線部材(フレキシブル基板)51の端子部分と有機ELタイル(面発光タイル120)との間にプリント基板71が挟み込まれるように配置した。そして、プリント基板71を50um厚の両面テープにて、その回路面が配線部材(FPC)51側となるようにして、有機ELタイル(面発光タイル120)の非発光面側に貼り付け、その後、配線部材(FPC)51の端子部分をプリント基板71の受け端子103部分にハンダにて接続した。
最後に、ベゼル18にモジュール本体1を入れた。なおプリント基板71上には、そのコネクタ部品101以外の、ツェナーダイオード部品102を含み、特にその半田付け部分等の全面を覆う樹脂製の絶縁カバーをモジュール本体1の上に乗せた。そしてこの状態で、モジュール本体1、及び当該カバーを、当接部83と、折込部85である4箇所の爪曲げ部とで挟み込むように、当該爪曲げ部を曲げて、これらをベゼル18に固定した。このようにして図13示す長尺有機ELモジュール(発光モジュール100)を完成させた。
また長尺有機ELモジュール(発光モジュール100)は、施工後の全体厚さが4mmと極めて薄く、あらゆる方向に施工可能な、有機EL照明となった。
2 発光領域
51 配線部材
71 プリント基板
8,18 ベゼル
80 脚部本体
81 額縁部
82 放射開口
83 当接部
84 脚部
85 折込部
86 切取部
100 発光モジュール(有機ELモジュール、長尺モジュール)
101 コネクタ部品(受電端子)
102 ツェナーダイオード部品
103 受け端子
120 面発光タイル(有機ELタイル)
201 スルーホール
202 タイル側金属層
205 放熱側金属層
Claims (12)
- ベゼルと、少なくとも表面側に所定の発光領域を有する面発光タイルと、プリント基板を有する発光モジュールであって、
前記面発光タイルの裏面側に前記プリント基板がある状態で、前記面発光タイル及びプリント基板がベゼルに装着されている発光モジュールにおいて、
前記プリント基板はベース基材を有し、ベース基材の面発光タイル側にタイル側金属層があり、当該タイル側金属層とベース基材の他面側をつなぐ複数のスルーホールを有し、 前記ベゼルは開口を有する額縁部と脚部を有し、
前記脚部は額縁部を中空に支持する脚部本体を有し、
前記プリント基板は、前記脚部本体で囲まれる領域にあり、
脚部本体の高さHは前記面発光タイルとプリント基板の合計厚さよりも高く、プリント基板の裏面側に脚部本体の高さHの1/4以上の空間があることを特徴とする発光モジュール。 - プリント基板の裏面側に存在する空間の高さhは、脚部本体の高さをHとしたとき、H/4乃至3H/4であることを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。
- 放射開口を取り囲む厚さTの額縁部を有するベゼルと、複数のスルーホールを有するプリント基板と、発光主面に発光領域を有する面発光タイルを有し、前記額縁部と前記プリント基板との間に前記面発光タイルがあり、前記発光領域の光を前記額縁部の放射開口から放射する発光モジュールであって、
前記面発光タイルが、前記ベゼルの所定の当接部に接し、
前記ベゼルが、前記面発光タイルと直交する方向にのびる脚部を有し、当該脚部の高さは額縁部の厚みTを含めてT+Hであり、
前記脚部は額縁部と一体的であり、
前記プリント基板は、前記当接部から前記脚部の端部に向かう方向H/4乃至3H/4の位置に前記ベゼルの一部で支持され、
かつ前記プリント基板の面発光タイル側にあって、平面視前記発光領域の略全領域を含み、かつ、前記複数のスルーホールの開口であるタイル側スルーホール開口を含むタイル側金属層と、
前記面発光タイル側に対して反対側となる裏面側にあって、前記複数のスルーホールの開口である裏面側スルーホール開口を含むことを特徴とする発光モジュール。 - 前記プリント基板の前記タイル側金属層の面積は、前記面発光タイルの発光領域の面積の70パーセント以上であり、
前記プリント基板の裏面側には放熱側金属層があり、前記放熱側金属層は前記スルーホールを介してタイル側金属層と繋がっており、
放熱側金属層の面積は、前記面発光タイルの発光領域の面積の60パーセント以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の発光モジュール。 - 前記プリント基板は、前記脚部の一部の端部が、前記タイル側に折り込まれた折込部によって支持されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記モジュールが、幅に対して長さが長い長尺矩形の外形を有し、かつ、前記ベゼルが、2長辺及び2短辺の矩形の外形を有する前記額縁部と、この額縁部と直交する2つの長辺脚部及び2つの短辺脚部とを含む長尺矩形の発光モジュールであり、
対向する前記2長辺脚部に、前記折込部を有する請求項5に記載の発光モジュール。 - 前記脚部には、外部から前記プリント基板に給電するための外部給電線を収容又は通過するための切取部であって、前記脚部の一部がその端部から前記額縁部に向けて切り取られた切取部を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記モジュールが、幅に対して長さが長い長尺矩形の外形を有し、かつ、前記ベゼルが、2長辺及び2短辺の矩形の外形を有する前記額縁部と、この額縁部と直交する2つの長辺脚部及び2つの短辺脚部とを含む長尺矩形の発光モジュールであり、
対向する前記2短辺脚部に、前記切取部を有する請求項7に記載の発光モジュール。 - 前記プリント基板の裏面側に、外部に繋がる外部給電線と接続される受電端子を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記プリント基板の裏面側に、保護回路及び/又は調光回路を備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記面発光タイルと前記プリント基板との間を電気的に接続する配線部材を有し、
前記配線部材は前記プリント基板に接続される端子が設けられた端子部分を有し、
プリント基板の裏面側に受け端子が配され、
プリント基板の前記受け端子に、前記配線部材の端子が接続されていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の発光モジュール。 - 前記面発光タイルが有機ELタイルであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の発光モジュール。
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