JPWO2017002246A1 - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
発光装置（１０）は、第１基材（１００）、第２基材（２００）、発光素子（３００）、及び制御部（４００）を備えている。第１基材（１００）は可撓性を有しており、発光素子（３００）を保持している。制御部（４００）は発光素子（３００）を制御する。第２基材（２００）は可撓性を有しており、一部が第１基材（１００）に固定されることにより、第１基材（１００）との間に区画された空間を形成する。この空間の中には、制御部（４００）が位置している。そして、第２基材（２００）の材料は、第１基材（１００）の材料よりも柔軟性が大きい。
Description
本発明は、発光装置に関する。
発光装置の光源の一つに、有機ＥＬ素子がある。有機ＥＬ素子の発光層は有機物で形成されているため、可撓性の基板を用いると、有機ＥＬ素子に可撓性を持たせることができる。一方、発光装置は、有機ＥＬ素子及びその基板の他に、これらを保持する保持部材など、他の部材を有している。発光装置そのものに可撓性を持たせるためには、これら他の部材も可撓性を有する必要がある。例えば特許文献１には、照明装置に用いられる導光板に薄い部分を設けることにより、導光板を曲げられるようにする、と記載されている。
なお、特許文献２には、照明装置の裏面に帯状のサポータを取り付けることにより、この照明装置を手の甲に装着できるようにすることが記載されている。
上記したように、発光装置は、有機ＥＬ素子などの発光素子及びその基板を保持する保持部材を有している。そして発光装置に可撓性を持たせるためには、この保持部材に可撓性を持たせる必要がある。保持部材に可撓性を持たせるには、保持部材を可撓性の材料で形成すればよい。しかし、発光装置を曲げると、発光素子の基板と保持部材の接合部に応力が生じ、この応力が発光素子に加わる可能性が出てくる。
本発明が解決しようとする課題としては、発光素子の基板を保持する保持部材に可撓性を持たせ、これらを曲げた場合において、発光素子に加わる応力を低くすることが一例として挙げられる。
請求項１に記載の発明は、可撓性を有する第１基材と、
前記第１基材に保持された発光素子と、
前記発光素子を制御する制御部と、
可撓性を有しており、一部が前記第１基材に固定されることにより、区画された空間を前記第１基材との間に形成する第２基材と、
を備え、
前記制御部は、前記空間内に位置しており、
前記第２基材の材料は、前記第１基材の材料よりも柔軟性が大きい発光装置である。
前記第１基材に保持された発光素子と、
前記発光素子を制御する制御部と、
可撓性を有しており、一部が前記第１基材に固定されることにより、区画された空間を前記第１基材との間に形成する第２基材と、
を備え、
前記制御部は、前記空間内に位置しており、
前記第２基材の材料は、前記第１基材の材料よりも柔軟性が大きい発光装置である。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図１は、実施形態に係る発光装置１０の上面図である。図２は、発光装置１０が有する第２基材２００の平面図である。図３は図１のＡ−Ａ断面図である。実施形態に係る発光装置１０は、第１基材１００、第２基材２００、発光素子３００、及び制御部４００を備えている。第１基材１００は可撓性を有しており、発光素子３００を保持している。制御部４００は発光素子３００を制御する。第２基材２００は可撓性を有しており、一部が第１基材１００に固定されることにより、第１基材１００との間に区画された空間を形成する。この空間の中には、制御部４００及び発光素子３００が位置している。そして、第２基材２００の材料は、第１基材１００の材料よりも柔軟性が大きい。以下、詳細に説明する。
第１基材１００は発光素子３００の基板として使用される。第１基材１００は、例えば透光性を有する樹脂を用いて形成されている。この樹脂としては、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、又はポリイミドを用いることができる。第１基材１００の厚さは、例えば２００μｍ以下である。また、水分が第１基材１００を透過して発光素子３００に到達することを抑制するために、第１基材１００の少なくとも発光素子３００が形成される面（第１面１１０、好ましくは第１面１１０及び第２面１２０の双方）には、ＳｉＮｘやＳｉＯＮなどの無機バリア膜が形成されている。
発光素子３００は、例えば有機ＥＬ素子であり、第１電極、第２電極、及び有機層を有している。
第１電極は、光透過性を有する透明電極であり、発光素子３００のうち光を放射する面側に位置している。透明電極を構成する透明導電材料は、金属を含む材料、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物である。第１電極の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。第１電極は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。なお、第１電極は、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性有機材料であってもよい。第１電極には、補助電極が設けられていてもよい。補助電極は、例えばＭｏ合金層、Ａｌ合金層、及びＭｏ合金層をこの順に積層したＭＡＭなどで形成される。
第２電極は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＩｎからなる第１群の中から選択される金属又はこの第１群から選択される金属の合金からなる金属層を含んでいる。この場合、第２電極は遮光性を有している。第２電極の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。ただし、第２電極は、第１電極の材料として例示した材料を用いて形成されていてもよい。第２電極は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。
有機層は、例えば、正孔注入層、発光層、及び電子注入層をこの順に積層させた構成を有している。正孔注入層と発光層との間には正孔輸送層が形成されていてもよい。また、発光層と電子注入層との間には電子輸送層が形成されていてもよい。さらに、発光層を複数有するマルチフォトン構造を有していてもよい。この場合、発光層と発光層の間には、電荷発生層または前述した第１電極あるいは第２電極を形成する材料で形成される中間電極が設けられている。有機層は蒸着法で形成されてもよい。また、有機層のうち少なくとも一つの層、例えば第１電極と接触する層は、インクジェット法、印刷法、又はスプレー法などの塗布法によって形成されてもよい。なお、この場合、有機層の残りの層は、蒸着法によって形成されている。また、有機層のすべての層が、塗布法を用いて形成されていてもよい。
なお、発光素子３００は、第１端子及び第２端子を有している。第１端子は第１電極に電気的に接続しており、第２端子は第２電極に電気的に接続している。これら第１端子及び第２端子は、制御部４００に電気的に接続している。
第２基材２００は、例えば矩形などの多角形であり、第１基材１００に対向する面（一面）に凹部２３０を有している。凹部２３０は、制御部４００を配置するために設けられている。そして、第２基材２００の一面のうち凹部２３０が形成されていない部分の少なくとも一部は、第１基材１００に固定されている。本図に示す例では、第２基材２００は板状の基材の縁の全周に、第１面１１０側に向けて突出した側部２２０を設けた形状を有している。なお、第２基材２００の縁には側部２２０が設けられていない領域があってもよい。そして、側部２２０の上面２２２は平坦であり、第１基材１００の第１面１１０のうち発光素子３００の周囲に位置する部分に、接着剤などを用いて固定されている。そして、第１基材１００の凹部２３０と第２基材２００によって、制御部４００を収容する空間の少なくとも一部（本図に示す例ではその空間の全体）が形成される。なお、第１基材１００のうち発光素子３００を保持している面は、第２基材２００に対向している。このため、発光素子３００は上記した空間に位置している。
第２基材２００は、可撓性を有しており、また、第１基材１００よりも柔軟性が高い材料を用いて形成されている。第２基材２００を構成する材料は、例えばシリコーン樹脂やポリウレタンである。
制御部４００は、例えばマイコン及び他の電気素子を、回路基板に取り付けた構成を有している。ここで、回路基板は可撓性を有しているのが好ましい。ただし、例えば回路基板が小さい場合など、回路基板が可撓性を有していなくてもよい場合もある。制御部４００は、例えば第２基材２００のうち第１基材１００に対向している面に載置又は固定されている。
また、制御部４００が収容されている空間、すなわち第１基材１００と第２基材２００で区画された空間の中には、電池５００が収容されている。電池５００は、配線５２０及び制御部４００を介して、発光素子３００に電力を供給している。なお、電池５００は可撓性を有しているのが好ましい。ただし、例えば電池５００が小さい場合など、電池５００が可撓性を有していなくてもよい場合もある。
図４は、湾曲させた発光装置１０の断面図である。発光装置１０を湾曲させたとき、第１基材１００と第２基材２００の接合部（具体的には第１基材１００の縁と第２基材２００の側部２２０の上面２２２との接合部）には応力が発生する。そしてこの応力により第１基材１００にひずみが発生し、その結果、発光素子３００に応力が加わる可能性が出てくる。これに対して本実施形態では、第２基材２００の側部２２０は第１基材１００よりも柔らかい材料を用いて形成されている。従って、側部２２０が変形することにより、第１基材１００に加わる応力が小さくなる。その結果、発光素子３００に加わる応力を小さくすることができる。
ここで、第１基材１００の厚さ及び第２基材２００の厚さの少なくとも一方を調節することにより、発光装置１０が曲がりすぎないようにすることが好ましい。例えば、発光装置１０が３００Ｎ程度の力が発光装置１０に加わった場合の発光装置１０の曲率が、発光素子３００が破壊しない程度になるように、第１基材１００の厚さ及び第２基材２００の厚さの少なくとも一方を調節する。
なお、図４において、発光装置１０は、第１基材１００に引張応力が加わる方向（すなわち第１基材１００の第２面１２０が凸になる方向）に湾曲している。ただし、発光装置１０は、第１基材１００に圧縮応力が加わる方向（すなわち第２面１２０が凹になる方向）に湾曲していてもよい。
（変形例１）
図５は、変形例１に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、図６は図５に示した発光装置１０の平面図である。図５は実施形態の図３に対応しており、図６は実施形態の図１に対応している。本変形例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。
図５は、変形例１に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、図６は図５に示した発光装置１０の平面図である。図５は実施形態の図３に対応しており、図６は実施形態の図１に対応している。本変形例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。
まず、発光素子３００は第１基材１００ではなく、第３基材６００に形成されている。第３基材６００は、例えばＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＥＴ、又はポリイミドを用いて形成されている。第３基材６００の厚さは、例えば２００μｍ以下である。
そして、第１基材１００は枠状になっており、縁を除いて開口している。言い換えると、第１基材１００は開口１３０を有している。そして第１基材１００の第１面１１０のうち外縁の近くに位置する部分には第２基材２００の側部２２０の上面２２２が固定されており、内縁の近くに位置する部分には第３基材６００のうち発光素子３００とは逆側の面の縁部が固定されている。これにより、開口１３０の少なくとも一部（図の例では全部）は第３基材６００によって塞がれている。そして、発光素子３００は開口１３０と重なっている。
なお、第１基材１００が透光性を有している場合、第１基材１００は開口１３０を有していなくてもよい。この場合、第３基材６００の全面は、第１基材１００の第１面１１０に固定される。
本変形例によっても、実施形態と同様の理由により、発光装置１０を湾曲させたときに発光素子３００に加わる応力を小さくすることができる。
また、実施形態では第１基材１００に発光素子３００が形成されているため、第１基材１００に、高い平坦性やガスバリア性などが要求される。このため、第１基材１００の製造コストが高くなる。これに対して本実施形態では、第３基材６００に発光素子３００が形成されているため、第３基材６００に高い平坦性やガスバリア性などが要求される。第３基材６００の面積は、実施形態における第１基材１００の面積よりも小さい。このため、第３基材６００の製造コストは、実施形態における第１基材１００の製造コストよりも低くなる。一方、本変形例における第１基材１００には、平坦性やガスバリア性などは要求されない。従って、本変形例における第１基材１００の製造コストは低い。その結果、発光装置１０の製造コストは実施形態と比較して低くなる。
（変形例２）
図７は、変形例２に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施形態における図３に対応している。本変形例に係る発光装置１０は、第２基材２００の側部２２０の上部が発光装置１０の内側に向けて折れ曲がり、第１基材１００の第２面１２０の縁を覆いつつここに固定されている点を除いて、実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。なお、変形例１において、側部２２０が本変形例と同様の構造を有していてもよい。
図７は、変形例２に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施形態における図３に対応している。本変形例に係る発光装置１０は、第２基材２００の側部２２０の上部が発光装置１０の内側に向けて折れ曲がり、第１基材１００の第２面１２０の縁を覆いつつここに固定されている点を除いて、実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。なお、変形例１において、側部２２０が本変形例と同様の構造を有していてもよい。
本変形例によっても、実施形態と同様の理由により、発光装置１０を湾曲させたときに発光素子３００に加わる応力を小さくすることができる。また、第１基材１００の第２面１２０が側部２２０の上部よりも発光装置１０の内側に位置し、かつ第１基材１００の側面も側部２２０で覆われるため、第１基材１００に力が加わって発光素子３００が破損することを抑制できる。
（変形例３）
図８は、変形例３に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施形態における図３に対応している。本変形例に係る発光装置１０は、第１基材１００と第２基材２００とで区画された空間内に、シート状部材７００を備えている点を除いて、実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。
図８は、変形例３に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施形態における図３に対応している。本変形例に係る発光装置１０は、第１基材１００と第２基材２００とで区画された空間内に、シート状部材７００を備えている点を除いて、実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。
シート状部材７００は、可撓性を有しており、かつ平坦である。シート状部材７００は、制御部４００及び電池５００と、発光素子３００との間に位置している。これにより、発光装置１０を曲げたときに、発光素子３００に制御部４００や電池５００が接触して発光素子３００が破損することを抑制できる。シート状部材７００を構成する材料は、例えばＰＥＴなど、第２基材２００を構成する材料よりも固い（伸縮性が小さい）ものが好ましい。
また、本変形例によっても、実施形態と同様の理由により、発光装置１０を湾曲させたときに発光素子３００に加わる応力を小さくすることができる。なお、第１基材１００と第２基材２００で区画された空間に可撓性を有する樹脂を充填することも考えられるが、本変形例に示した方法のほうがコストは低く、また発光装置１０を軽量化できる。
なお、変形例１及び変形例２において、発光装置１０はシート状部材７００を有していてもよい。
（変形例４）
図９は、変形例４に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施形態における図３に対応している。本変形例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。
図９は、変形例４に係る発光装置１０の構成を示す断面図であり、実施形態における図３に対応している。本変形例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて実施形態に係る発光装置１０と同様の構成である。
まず、制御部４００の回路基板のうちマイコンや素子が搭載されている面は、第２基材２００に対向している。このため、制御部４００のうち平坦な面が発光素子３００に対向している。そして第２基材２００の凹部２３０は、電池５００及び制御部４００のマイコンや素子のそれぞれに対応して設けられている。言い換えると、第２基材２００には、電池５００を収容するための凹部２３０、及び制御部４００を収容するための凹部２３０が互いに独立して設けられている。
本変形例によっても、実施形態と同様の理由により、発光装置１０を湾曲させたときに発光素子３００に加わる応力を小さくすることができる。また、制御部４００のうち平坦な面が発光素子３００に対向しているため、発光装置１０を湾曲させたときに発光素子３００が制御部４００によって破損することを抑制できる。
なお、変形例１及び変形例２において、凹部２３０は本変形例と同様の構成を有していてもよい。
（変形例５）
図１０は、変形例５に係る発光装置１０の構成を示す斜視図であり、図１１は図１０のＢ−Ｂ断面図である。本変形例に係る発光装置１０は、形状維持部材２４０を有している点を除いて、実施形態又は変形例１〜４のいずれかと同様の構成を有している。なお、本図は実施形態と同様の場合を示している。
図１０は、変形例５に係る発光装置１０の構成を示す斜視図であり、図１１は図１０のＢ−Ｂ断面図である。本変形例に係る発光装置１０は、形状維持部材２４０を有している点を除いて、実施形態又は変形例１〜４のいずれかと同様の構成を有している。なお、本図は実施形態と同様の場合を示している。
形状維持部材２４０は棒状の部材であり、第２基材２００の側部２２０のうち下側の部分に埋め込まれている。形状維持部材２４０は、曲げることができ、かつ曲げた形状を維持できる材料（例えばスズなどの金属材料）を用いて形成されている。本図に示す例において、第２基材２００は多角形（例えば矩形）であり、形状維持部材２４０は第２基材２００の各辺に沿って設けられている。ただし、第２基材２００の少なくとも一つの辺は、形状維持部材２４０を有していなくてもよい。また、形状維持部材２４０は、第２基材２００の隣り合う２辺のそれぞれに埋め込まれた部分が互いに繋がった形状（例えばＬ字形状）であってもよいし、第２基材２００の縁に沿う形状（例えば矩形の場合は四角の枠）であってもよい。
なお、形状維持部材２４０は、例えば第２基材２００に設けられた穴に差し込まれることにより、第２基材２００に埋め込まれている。この際、形状維持部材２４０の一部（例えば中央部）は第２基材２００に固定（例えば接着）されていてもよいし、形状維持部材２４０のいずれの部分も第２基材２００に固定されていなくてもよい。このようにすると、形状維持部材２４０の全体が第２基材２００に固定されている場合と比較して、第２基材２００の曲げやすさを維持できる。
本変形例によれば、実施形態と同様の理由により、発光装置１０を湾曲させたときに発光素子３００に加わる応力を小さくすることができる。また、発光装置１０を曲げると形状維持部材２４０も曲がるため、発光装置１０に加わる力を０にしても、発光装置１０は曲がった状態を維持できる。
（変形例６）
図１２は、変形例６に係る発光装置１０の構成を示す斜視図である。本変形例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて実施形態又は変形例１〜５のいずれかと同様の構成を有している。
図１２は、変形例６に係る発光装置１０の構成を示す斜視図である。本変形例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて実施形態又は変形例１〜５のいずれかと同様の構成を有している。
まず、第２基材２００は、２つの溝２５０、及びスリット２６０を有している。
２つの溝２５０は第２基材２００のうち第１基材１００とは逆側の面に形成されており、互いに離れている。本図に示す例において、第２基材２００は矩形であり、溝２５０は第２基材２００のうち互いに対向する２辺に沿って形成されている。
スリット２６０は、第２基材２００の側部２２０に形成されており、内部に補助部材２５２（図１３参照）を収容できるようになっている。なお、スリット２６０は第２基材２００の底板となる部分を通っていてもよいし、第１基材１００と第２基材２００とで区切られた空間につながっていてもよい。
図１３は、補助部材２５２の使い方を示す図である。補助部材２５２は、上記したように、スリット２６０に収容されており、使用されるときにスリット２６０から取り出される。補助部材２５２の一方の端部は一方の溝２５０に固定され、補助部材２５２の他方の端部は残りの溝２５０に固定される。補助部材２５２の幅は溝２５０の間隔よりも狭い。このため、補助部材２５２を溝２５０に固定することにより、発光装置１０は、第１基材１００が凸となる方向に湾曲する。このような使用方法は、例えば発光装置１０が卓上照明の場合に採用される。
（変形例７）
図１４は、変形例７に係る発光装置１０の構成を示す斜視図である。本変形例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて変形例６と同様の構成を有している。
図１４は、変形例７に係る発光装置１０の構成を示す斜視図である。本変形例に係る発光装置１０は、以下の点を除いて変形例６と同様の構成を有している。
まず、第２基材２００には溝２５０が設けられておらず、その代わりに、第２基材２００のうち１００とは逆側の面に粘着層２５４が設けられている。粘着層２５４は、発光装置１０を壁などに貼り付けるために設けられている。そして粘着層２５４は保護シート２５６によって覆われている。保護シート２５６は、粘着層２５４から剥がされた後、スリット２６０に収容される。そして、発光装置１０を壁などから剥がした後、粘着層２５４は再び保護シート２５６によって覆われる。このような使用方法は、例えば発光装置１０を壁などに貼ったり剥がしたりする際に採用される。
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
Claims (6)
- 可撓性を有する第１基材と、
前記第１基材に保持された発光素子と、
前記発光素子を制御する制御部と、
可撓性を有しており、一部が前記第１基材に固定されることにより、区画された空間を前記第１基材との間に形成する第２基材と、
を備え、
前記制御部は、前記空間内に位置しており、
前記第２基材の材料は、前記第１基材の材料よりも柔軟性が大きい発光装置。 - 請求項１に記載の発光装置において、
前記発光素子は前記空間内に位置する発光装置。 - 請求項１又は２に記載の発光装置において、
前記第２基材は一面側に凹部を有しており、かつ前記一面のうち前記凹部が形成されていない領域の少なくとも一部が前記第１基材に固定されており、
前記空間の少なくとも一部は前記凹部である発光装置。 - 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第１基材は開口を有しており、
前記開口の少なくとも一部を塞いでいる第３基材を備え、
前記発光素子は前記第３基材に形成されており、かつ前記開口と重なっている発光装置。 - 請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記第２基材は、当該第２基材の縁の少なくとも一部に、前記第１基材に向かって立ち上がっている側面部を備え、
前記側面部の上端の少なくとも一部は、前記第１基材を覆う方向に折れ曲がっており、
前記第１基材のうち前記空間に対向していない面の縁は、前記側面部の上端のうち前記折れ曲がっている部分に覆われている発光装置。 - 請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記発光素子は、前記空間に位置しており、
さらに、前記発光素子と前記制御部の間に位置しており、可撓性を有するシート状部材を備える発光装置。
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