JP6778504B2

JP6778504B2 - 車両用灯具、及び有機ｅｌ素子の検査方法

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Publication number: JP6778504B2
Application number: JP2016077188A
Authority: JP
Inventors: 徹伊東; 志藤　雅也; 雅也志藤; 義朗伊藤; 祥敬佐々木
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-04-07
Also published as: US10295140B2; JP2017188354A; US20170292673A1

Description

本発明は、車両用灯具、及び有機ＥＬ素子の検査方法に関する。

従来、有機ＥＬ素子で構成される面状発光体を備える車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−２１５９９５号公報

本発明者らは、有機ＥＬ素子を備える車両用灯具について鋭意検討した結果、この車両用灯具は、有機ＥＬ素子の使用時間の経過にともなって外観不良が生じ得ることを認識するに至った。

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素子を搭載する車両用灯具の外観不良を抑制する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は車両用灯具である。当該車両用灯具は、発光面に１２０μｍ以下の大きさの非発光点のみを有する有機ＥＬ素子を備える。この態様によれば、車両用灯具の外観不良を抑制することができる。

上記態様において、非発光点の大きさは２０μｍ以下であってもよい。また、上記いずれかの態様において、有機ＥＬ素子は、第１基板及び第２基板と、これらの基板の周縁部において基板間に介在する封止材とで形成される内部空間に収容され、内部空間から外部空間までの封止材の厚さは、２２．５ｍｍ以下であってもよい。また、上記いずれかの態様において、有機ＥＬ素子は、基板と、基板の表面を覆う封止材とで形成される内部空間に収容され、内部空間から外部空間までの基板及び封止材の界面の長さは、２２．５ｍｍ以下であってもよい。

本発明の他の態様は有機ＥＬ素子の検査方法である。当該検査方法は、発光面に所定のしきい値を超える大きさの非発光点を有する有機ＥＬ素子を、不良品として選別する工程を含み、しきい値は、１２０μｍ以下である。この態様によれば、車両用灯具の外観不良を抑制することができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子を搭載する車両用灯具の外観不良を抑制する技術を提供することができる。

実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。光源の概略構造を示す断面図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、有機ＥＬ素子における非発光点の成長を説明するための模式図である。封止材の厚さと、非発光点の成長率及び大きさとの関係を示す表である。変形例に係る光源の概略構造を示す断面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に用いられる「第１」、「第２」等の用語は、いかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。

図１は、実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。本実施の形態に係る車両用灯具１００は、例えば車両後方に配置されるテールランプである。車両用灯具１００は、車両のリアパネル１に固定される。具体的には、リアパネル１は車両前方側に凹んだ凹部２を有し、車両用灯具１００は凹部２に収容される。車両用灯具１００は、凹部２に収容された状態でリアパネル１に固定される。

車両用灯具１００は、ランプボディ１０２と、透光カバー１０４とを備える。ランプボディ１０２は、車両後方側（灯具前方側）に開口部を有する筐体である。透光カバー１０４は、ランプボディ１０２の開口部を概ね覆うようにしてランプボディ１０２に取り付けられる。透光カバー１０４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成され、インナーカバー（インナーレンズ）として機能する。透光カバー１０４の灯具前方側には、車両用灯具１００の外筐を構成するアウターカバー（アウターレンズ）１０６が設けられる。アウターカバー１０６により、凹部２の開口が塞がれる。

ランプボディ１０２と透光カバー１０４とにより灯室１０３が形成される。灯室１０３内には、光源１１０が収容される。光源１１０は、ブラケット１０８に搭載される。ブラケット１０８は、ランプボディ１０２に固定される。

図２は、光源１１０の概略構造を示す断面図である。光源１１０は、第１基板１１２と、第２基板１１４と、封止材１１６とを有する。封止材１１６は、第１基板１１２及び第２基板１１４の周縁部において基板間に介在する。第１基板１１２、第２基板１１４及び封止材１１６は、従来公知の材料からなる。例えば、第１基板１１２及び第２基板１１４は、ガラス基板、あるいは透光性を有する樹脂基板である。封止材１１６は、例えば第１基板１１２と第２基板１１４とを固定する接着剤である。

第１基板１１２及び第２基板１１４と、封止材１１６とで、内部空間１１８が形成される。内部空間１１８には、有機ＥＬ素子１２０が収容される。有機ＥＬ素子１２０は、従来公知の一般的な有機ＥＬ素子であり、発光面１２２を有する。発光面１２２から出射される光Ｌ１は、第１基板１１２を通過して灯具前方に照射される。

有機ＥＬ素子１２０は、均一な面発光が可能である。また、有機ＥＬ素子１２０は、比較的柔軟性が高く、曲面形状等も取り得る。また、有機ＥＬ素子１２０は全体が透明に近い。このため、光源１１０に有機ＥＬ素子１２０を用いることで、車両用灯具１００の意匠性を高めることができる。また、有機ＥＬ素子１２０は薄く軽量であるため、車両用灯具１００の奥行き寸法を小さくすることができ、また車両用灯具１００の軽量化も可能である。さらに、有機ＥＬ素子１２０は、ＬＥＤ等に比べ光の指向性が低い。このため、車両用灯具１００の被視認性を高めることができる。また、他車両の運転者等にグレアを与えにくい車両用灯具１００を実現できる。

一方で、本発明者らは、有機ＥＬ素子１２０を備える車両用灯具１００について鋭意検討を重ねた結果、車両用灯具１００には、有機ＥＬ素子１２０に起因する外観不良が生じ得ることを見出した。

すなわち、有機ＥＬ素子１２０は、ダークスポットとも呼ばれる非発光点を発光面に有する場合がある。この非発光点は、有機ＥＬ素子１２０の使用時間の経過にともなって徐々に成長していく。この結果、車両用灯具１００の外観不良が引き起こされる。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、有機ＥＬ素子１２０における非発光点の成長を説明するための模式図である。図３（Ａ）は、使用初期の有機ＥＬ素子１２０において非発光点を含む領域を拡大して示している。図３（Ｂ）は、使用末期の有機ＥＬ素子１２０において非発光点を含む領域を拡大して示している。

図３（Ａ）に示すように、有機ＥＬ素子１２０は、第１電極１２４、有機層１２６、第２電極１２８、及び無機封止層１３０を有する。例えば、第１電極１２４は陽極であり、第２電極１２８は陰極である。また、第１電極１２４はＩＴＯ等からなる透明電極であり、第２電極１２８は金属電極である。有機層１２６は、発光層である。無機封止層１３０は、窒化シリコン（ＳｉＮ_Ｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_Ｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_Ｘ）等からなり、水分や酸素等に対するバリア層として機能する。無機封止層１３０は、外部空間から内部空間１１８内に進入した水分や酸素が第２電極１２８等に接触することを防ぐ。有機層１２６の厚さａは、例えば約５００ｎｍであり、第１電極１２４、有機層１２６及び第２電極１２８の合計の厚さｂは、例えば約１μｍである。

有機ＥＬ素子１２０の製造時、第１電極１２４に有機層１２６を積層する際に、チャンバー内に存在するゴミ等の異物１３２が第１電極１２４に付着することがある。第１電極１２４における異物１３２が付着した領域には、異物１３２の上に有機層１２６、第２電極１２８及び無機封止層１３０が積層される。異物１３２は、第１電極１２４と第２電極１２８との間の距離、あるいは有機層１２６の厚さ以上の大きさを有し、例えば約１０μｍである。異物１３２の大きさｃは、異物１３２の外縁上の２点をつなぐ直線のうち最大のものと定義される。

したがって、有機層１２６、第２電極１２８及び無機封止層１３０は、第１電極１２４上に正常に積層された部分と異物１３２上に積層された部分とが分断される。また、第１電極１２４と有機層１２６、あるいは有機層１２６と第２電極１２８とは、異物１３２によって分断された端部において互いに離間（剥離）する場合がある。この離間した部分と異物１３２とが、非発光点ＤＳを構成する。

異物１３２によって無機封止層１３０が分断されていると、内部空間１１８に存在する水分や酸素が第２電極１２８に接触してしまう。これにより、第２電極１２８の端部が酸化して酸化膜１２８ａが形成され、有機層１２６から剥離する。酸化膜１２８ａの部分は発光しないため、非発光点ＤＳに含まれる。また、車両用灯具１００の使用時間の経過とともに、酸化膜１２８ａは徐々に広がっていく。このため、非発光点ＤＳは、有機ＥＬ素子１２０の使用時間の経過にともなって徐々に成長していく。

これまで有機ＥＬ素子１２０は、一般照明用灯具への利用が想定されていた。一般照明用灯具の場合、有機ＥＬ素子１２０が直視されることは少ない。また、仮に有機ＥＬ素子１２０が直視される場合であっても、有機ＥＬ素子１２０は観察者から比較的離れた位置にある。さらに、一般照明用灯具に求められる寿命は、車両用灯具１００に比べて非常に短い。このため、一般照明用灯具では、使用上許容される非発光点ＤＳの大きさが車両用灯具１００に比べて大きく、非発光点ＤＳの成長は問題とならなかった。

これに対し、車両用灯具１００の場合、有機ＥＬ素子１２０が直視されることが多い。また、有機ＥＬ素子１２０は、一般照明用灯具に比べて近い位置から観察者に直視されることが多い。さらに、車両用灯具１００の使用期間すなわち使用末期は、一般照明用灯具よりもはるかに長い１０年、さらには１５年が想定される。加えて、車両用灯具１００は、一般照明用灯具に比べて高温高湿の環境下に置かれることが多い。このため、非発光点ＤＳは、車両用灯具１００の使用初期において使用上許容される程度の大きさであったとしても、使用末期には許容できない程度の大きさ、すなわち外観不良を引き起こす程の大きさにまで成長し得る。なお、車両用灯具１００の使用初期は、例えば新車登録の時点と定義される。また、車両用灯具１００の使用末期は、例えば使用初期から１５年が経過した時点と定義される。

非発光点ＤＳの成長の原因となる水分や酸素は主に、外部空間から封止材１１６を通過して内部空間１１８に進入する。このため、内部空間１１８から外部空間までの封止材１１６の厚さＭ（図２参照）が非発光点ＤＳの成長に影響する。すなわち、厚さＭによって非発光点ＤＳの成長率が変化する。車両用灯具１００への使用が想定される光源１１０における封止材１１６の厚さＭは、２２．５ｍｍ以下である。なお、第１基板１１２及び第２基板１１４における水分や酸素の透過率は、封止材１１６における透過率に比べて著しく小さい。このため、第１基板１１２あるいは第２基板１１４を介した水分や酸素の進入は無視することができる。

本発明者らは、封止材１１６の厚さＭと、非発光点ＤＳの成長率及び大きさＰとの関係を明らかにするために、加速試験を実施した。当該加速試験では、封止材１１６の厚さＭが異なる複数の有機ＥＬ素子１２０を、車両の使用環境のうち最も厳しい環境（温度７０〜９０℃、湿度８５〜９５％）におき、定格電流を印加して１０００時間発光させた。この条件は、車両用灯具１００の使用末期を１５年とした場合に相当する。車両用灯具１００の使用末期は、一般に車両の使用末期と一致する。

加速試験前後で、それぞれの有機ＥＬ素子１２０の発光面１２２をカメラで撮像し（解像度：１３．４μｍ／ｐｉｘ）、得られた画像を解析して非発光点ＤＳの数と大きさＰとを比較した。非発光点ＤＳの大きさＰは、非発光点ＤＳの外縁上の２点をつなぐ直線のうち最大のものと定義した。得られた結果から、使用末期における非発光点ＤＳの成長率を算出した。また、使用末期において許容される非発光点ＤＳの大きさＰの最大値は、３００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下がさらに好ましい。なお、５０μｍは、一般に肉眼で視認できる大きさの下限である。

そこで、使用末期において許容される非発光点ＤＳの大きさＰを最大５０μｍ、１００μｍ、３００μｍに設定し、また得られた成長率を用いて、それぞれの場合で使用初期において許容される非発光点ＤＳの大きさＰの最大値を算出した。図４は、封止材１１６の厚さＭと、非発光点ＤＳの成長率及び大きさＰとの関係を示す表である。

図４に示すように、封止材１１６の厚さＭが１〜３ｍｍである場合、使用末期の成長率は３２倍である。この成長率は、車両用灯具１００への使用が想定される光源１１０において、最も大きい値である。また、封止材１１６の厚さＭが１７．５〜２２．５ｍｍである場合、使用末期の成長率は２．５倍である。この成長率は、車両用灯具１００への使用が想定される光源１１０において、最も小さい値である。

非発光点ＤＳの成長率が最小の有機ＥＬ素子１２０では、使用末期において許容される非発光点の大きさＰが最大で３００μｍの場合、すなわち３００μｍ以下の非発光点であれば外観不良を引き起こさないものとして許容される場合、使用初期において大きさＰが１２０μｍまでであれば非発光点ＤＳの存在が許容される。したがって、本実施の形態に係る車両用灯具１００は、発光面１２２に１２０μｍ以下の大きさＰの非発光点ＤＳのみを有する有機ＥＬ素子１２０を備える。

これにより、車両用灯具１００の外観不良を抑制することができる。なお、非発光点ＤＳの大きさＰ：１２０μｍは、少なくとも車両用灯具１００の使用初期においてこの大きさであれば、車両用灯具１００の使用末期において許容される大きさＰ：３００μｍを超えない、という大きさである。このため、使用期間中のどの時間であっても、発光面１２２に存在する非発光点ＤＳの大きさＰが１２０μｍ以下であれば、使用末期において３００μｍ以下という条件を満たすことができるため、車両用灯具１００の外観不良を抑制することができる。

また、非発光点ＤＳの成長率が最小の有機ＥＬ素子１２０では、使用末期の許容される大きさＰが１００μｍの場合、４０μｍまでの非発光点ＤＳが許容される。さらに、使用末期の許容される大きさＰが５０μｍの場合、２０μｍまでの非発光点ＤＳが許容される。このため、車両用灯具１００は、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下の大きさＰの非発光点ＤＳのみを発光面１２２に有する有機ＥＬ素子１２０を備える。

非発光点ＤＳの成長率が最大の有機ＥＬ素子１２０では、使用末期において許容される非発光点の大きさＰが最大で３００μｍの場合、９μｍまでの非発光点ＤＳが許容される。また、使用末期の許容される大きさＰが１００μｍの場合、３μｍまでの非発光点ＤＳが許容される。さらに、使用末期の許容される大きさＰが５０μｍの場合、１μｍまでの非発光点ＤＳが許容される。したがって、本実施の形態に係る車両用灯具１００は、より好ましくは９μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下、最も好ましくは１μｍ以下の大きさＰの非発光点ＤＳのみを発光面１２２に有する有機ＥＬ素子１２０を備える。許容される非発光点ＤＳの大きさＰは、封止材１１６の厚さＭと使用末期において求める非発光点ＤＳの大きさＰとが定まれば、図４に基づいて適宜設定することができる。

また、本発明者らが見出した封止材１１６の厚さＭと、非発光点ＤＳの成長率及び大きさＰとの関係に基づいて、有機ＥＬ素子１２０の検査方法が提供される。本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１２０の検査方法は、発光面１２２に所定のしきい値を超える大きさＰの非発光点ＤＳを有する有機ＥＬ素子１２０を、不良品として選別する工程を含む。そして、この選別工程で用いられるしきい値は、１２０μｍ以下である。これにより、車両用灯具１００の外観不良を抑制することができる。非発光点ＤＳは、例えば一般的なレーザー顕微鏡を用いてその存在を検出することができる。非発光点ＤＳの大きさＰの下限は、例えば一般的なレーザー顕微鏡の検出限界に相当する０．１μｍである。なお、選別工程に用いるしきい値は、封止材１１６の厚さＭと使用末期において求める非発光点ＤＳの大きさＰとが定まれば、図４に基づいて適宜設定することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る車両用灯具１００は、発光面１２２に１２０μｍ以下の大きさの非発光点ＤＳのみを有する有機ＥＬ素子１２０を備える。これにより、車両用灯具１００の外観不良を抑制することができる。また、発光面１２２が有する非発光点ＤＳの大きさは、好ましくは２０μｍ以下である。これにより、車両用灯具１００の外観不良をより一層抑制することができる。

また、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１２０の検査方法は、発光面１２２に所定のしきい値を超える大きさの非発光点ＤＳを有する有機ＥＬ素子１２０を、不良品として選別する工程を含む。そして、上述したしきい値は、１２０μｍ以下である。これにより車両用灯具１００の外観不良を抑制することができる。

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることが可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述の実施の形態に変形が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。

（変形例）
光源１１０としては、図５に示す構造を有するものを使用することもできる。図５は、変形例に係る光源の概略構造を示す断面図である。変形例に係る光源１１０Ａは、基板１３４と、封止材１３６とを有する。封止材１３６は、基板１３４の表面、より具体的には一方の主表面における有機ＥＬ素子１２０の搭載領域を覆う。基板１３４及び封止材１３６は、従来公知の材料からなる。

基板１３４と、封止材１３６とで、内部空間１１８が形成される。内部空間１１８には、有機ＥＬ素子１２０が収容される。有機ＥＬ素子１２０の発光面１２２から出射される光Ｌ１は、基板１３４を通過して灯具前方に照射される。本変形例に係る光源１１０Ａでは、有機ＥＬ素子１２０の一方の主表面が基板１３４に当接する。また、有機ＥＬ素子１２０の他方の主表面と側面とが封止材１３６に当接する。

光源１１０Ａでは、非発光点ＤＳの成長の原因となる水分や酸素は主に、外部空間から基板１３４及び封止材１３６の界面１３８を通過して内部空間１１８に進入する。このため、内部空間１１８から外部空間までの界面１３８の長さＮが非発光点ＤＳの成長に影響する。車両用灯具１００への使用が想定される光源１１０Ａにおける界面１３８の長さＮは、２２．５ｍｍ以下である。なお、基板１３４及び封止材１３６における水分や酸素の透過率は、界面１３８における透過率に比べて著しく小さい。このため、基板１３４及び封止材１３６を介した水分や酸素の進入は無視することができる。

実施の形態で説明した封止材１１６の厚さＭと非発光点ＤＳの成長率及び大きさＰとの関係は、封止材１１６の厚さＭを界面１３８の長さＮに置き換えるだけで、変形例に係る光源１１０Ａにもそのまま当てはめることができる。したがって、変形例に係る光源１１０Ａについても、実施の形態に係る車両用灯具１００の構成及び有機ＥＬ素子１２０の検査方法を採用することで、同様の効果を奏することができる。

（その他）
車両用灯具１００は、ターンシグナルランプ、デイタイムランニングランプ、クリアランスランプ等の標識灯や、ヘッドランプ、ブレーキランプ等であってもよい。

１００車両用灯具、１１２第１基板、１１４第２基板、１１６封止材、１１８内部空間、１２０有機ＥＬ素子、１２２発光面、１３４基板、１３６封止材、１３８界面、ＤＳ非発光点。

Claims

有機ＥＬ素子を備える車両用灯具であって、
前記有機ＥＬ素子は、
第１基板及び第２基板と、これらの基板の周縁部において基板間に介在する封止材とで形成される内部空間に収容されるか、基板と前記基板の表面を覆う封止材とで形成される内部空間に収容され、
前記内部空間から外部空間までの前記封止材の厚さが１〜３ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上１μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記内部空間から外部空間までの前記基板及び前記封止材の界面の長さが１〜３ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上１μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記厚さが３〜７．５ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上３μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記長さが３〜７．５ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上３μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記厚さが７．５〜１２．５ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上６μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記長さが７．５〜１２．５ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上６μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記厚さが１２．５〜１７．５ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上１２μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記長さが１２．５〜１７．５ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上１２μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記厚さが１７．５〜２２．５ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上２０μｍ以下の大きさの非発光点のみを有するか、
前記長さが１７．５〜２２．５ｍｍであり、且つ車両用灯具の使用初期に、発光面に０．１μｍ以上２０μｍ以下の大きさの非発光点のみを有することを特徴とする車両用灯具。
車両用灯具に搭載される有機ＥＬ素子の検査方法であって、
前記有機ＥＬ素子は、第１基板及び第２基板と、これらの基板の周縁部において基板間に介在する封止材とで形成される内部空間に収容されるか、基板と前記基板の表面を覆う封止材とで形成される内部空間に収容され、
前記内部空間から外部空間までの前記封止材の厚さ、ならびに前記内部空間から外部空間までの前記基板及び前記封止材の界面の長さが１〜３ｍｍの場合、車両用灯具の使用初期に、発光面に１μｍ超の大きさの非発光点を有する有機ＥＬ素子を不良品として選別し、
前記厚さ及び前記長さが３〜７．５ｍｍの場合、車両用灯具の使用初期に、発光面に３μｍ超の大きさの非発光点を有する有機ＥＬ素子を不良品として選別し、
前記厚さ及び前記長さが７．５〜１２．５ｍｍの場合、車両用灯具の使用初期に、発光面に６μｍ超の大きさの非発光点を有する有機ＥＬ素子を不良品として選別し、
前記厚さおよび前記長さが１２．５〜１７．５ｍｍの場合、車両用灯具の使用初期に、発光面に１２μｍ超の大きさの非発光点を有する有機ＥＬ素子を不良品として選別し、
前記厚さおよび前記長さが１７．５〜２２．５ｍｍの場合、車両用灯具の使用初期に、発光面に２０μｍ超の大きさの非発光点を有する有機ＥＬ素子を不良品として選別することを特徴とする有機ＥＬ素子の検査方法。