(57)【要約】【課題】面状発光素子を有する発光装置において、面状発光素子に給電する電源回路を小面積かつ低コストとなるように設ける。【解決手段】発光装置１は、発光層４３とそれを挟持する電極４１、４６とを有する面状発光素子４と、面状発光素子４を載置する透明基板５と、面状発光素子４を封止する封止部材６とを備える。発光装置１は、面状発光素子４に給電する電源回路９及び配線パターン１０をさらに備え、電源回路９及び配線パターン１０が封止部材６の一部に実装される。これにより、封止部材６の一部が電源回路９の実装に兼用され、電源回路９が小面積かつ低コストとなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層と、該発光層を挟持する電極と、を有する面状発光素子と、
前記面状発光素子を載置する透明基板と、
前記面状発光素子を封止する封止部材と、を備えた発光装置であって、
前記面状発光素子に給電する電源回路及び配線パターンをさらに備え、
前記電源回路及び配線パターンが前記封止部材の一部に実装されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記封止部材は、前記透明基板の周縁より延出された部分を備え、
発光装置の外部から前記電源回路に電力の供給を受ける端子部が前記延出部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記封止部材は、絶縁材料と、この絶縁材料上に設けられ、前記面状発光素子の温度分布を均一化するための面状の金属材料と、を有し、
前記電源回路と配線パターンは、前記絶縁材料に実装されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状発光素子を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、平面状の光源体である面状発光素子としてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光素子が知られており、特に有機ＥＬ発光素子の開発が進んでいる。有機ＥＬ発光素子は、陽極と陰極との間に有機化合物を含む有機薄膜が挟持されている。そして、陰極から電子、陽極からホール（正孔）が有機薄膜に注入され、注入された電子とホールが有機薄膜の発光層で結合して有機化合物の電子状態が励起状態となった励起子が発生し、励起子が基底状態に戻るときの発光が有機ＥＬ発光素子の外部に取り出される。有機ＥＬ発光素子は、直流電圧が供給されて発光するため、交流の商用電源を直流に変換する電源回路が必要である。
【０００３】
照明器具は、その使用形態や用途によって光出力（光束）や発光部の形状等の要求仕様が異なる。照明器具に組み込まれる有機ＥＬ発光素子は、照明器具に対する多くの要求仕様に合わせて多数種類を設計生産すると、設計労力や生産コストが過大となる。そこで、汎用性のある有機ＥＬ発光素子を組み合わせて照明器具に組み込むことにより、照明器具を要求仕様に適合させることが考えられる。この場合、組み合わせる有機ＥＬ発光素子の数や接続状態によって、有機ＥＬ発光素子に電力を供給する電源の仕様が異なるため、異なる照明器具における電源の共通化が困難となる。このため、各有機ＥＬ発光素子用に個別に電源を設けることが考えられる。
【０００４】
各有機ＥＬ発光素子用の個別の電源は、薄型の有機ＥＬ発光素子に並設するため、薄型であることが求められる。また、この電源と有機ＥＬ発光素子間の電気的接続も薄型であることが求められる。このため、例えば、電源をプリント基板を用いて作成し、この電源と有機ＥＬ発光素子間をＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）で接続する形態が考えられる。
【０００５】
しかし、有機ＥＬ発光素子と電源を並設した照明器具は、非発光部である電源の面積が大きくなって、見栄えが良くなく、照明器具のサイズ（面積）が大きくなる。また、電源と有機ＥＬ発光素子が別体であるので、それらの間の接続部分は、応力が発生し、応力に耐える信頼性確保が難しい。応力の発生を抑えるため、電源と有機ＥＬ発光素子を相互に固定する構造が考えられるが、その固定構造によって照明器具が高コストとなり、固定構造自体のサイズによって照明器具が大型化する。
【０００６】
また、電源を有機ＥＬ発光素子の背面に設け、有機ＥＬ発光素子間をＦＰＣで接続する形態が知られており（例えば、特許文献１参照）、この接続形態を用いれば、有機ＥＬ発光素子と電源を並設するよりも照明器具が小型化される。しかし、この接続形態の照明器具は、有機ＥＬ発光素子の背面に電源を固定するための部品が必要になるため、部品点数が増加し、コストが増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３２３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するものであり、面状発光素子を有する発光装置において、面状発光素子に給電する電源回路を小面積かつ低コストとなるように設けることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、発光層と、該発光層を挟持する電極と、を有する面状発光素子と、前記面状発光素子を載置する透明基板と、前記面状発光素子を封止する封止部材と、を備えた発光装置であって、前記面状発光素子に給電する電源回路及び配線パターンをさらに備え、前記電源回路及び配線パターンが前記封止部材の一部に実装されているものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発光装置において、前記封止部材は、前記透明基板の周縁より延出された部分を備え、発光装置の外部から前記電源回路に電力の供給を受ける端子部が前記延出部分に設けられているものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発光装置において、前記封止部材は、絶縁材料と、この絶縁材料上に設けられ、前記面状発光素子の温度分布を均一化するための面状の金属材料と、を有し、前記電源回路と配線パターンは、前記絶縁材料に実装されているものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、面状発光素子を封止する封止部材の一部が電源回路の実装に兼用されるので、電源回路を面状発光素子と一体的に構成することができ、従って、小面積となり、また、電源回路を固定する別の部材が不要となって、低コストとなる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、封止部材の延出された部分に設けられた端子部を、電力の供給を受けるため及び発光装置の固定のために兼用することにより、発光しない部分（非発光部）の面積を小さくすることができる。また、複数の発光装置を配列して照明器具を構成する場合、非発光部となる端子部を重ね合わせることにより、照明器具の非発光部の面積を小さくすることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、面状発光素子は、金属材料によって温度分布が均一化されるので、温度差による発光ムラが抑えられる。また、電源回路と配線パターンは、絶縁材料によって金属材料から絶縁されると共に、電源回路は、その発熱が金属材料に伝導して放熱されるので、温度上昇が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置を有する照明器具の斜視図。
【図２】同照明器具の分解斜視図。
【図３】同照明器具の発光装置を光が取り出される側の反対側から見た平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図５】同照明器具の平面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る照明器具の斜視図。
【図８】同照明器具の分解斜視図。
【図９】同照明器具の平面図。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る発光装置の断面図。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る発光装置の断面図。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る発光装置の断面図。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る発光装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る発光装置を有する照明器具を図１乃至図６を参照して説明する。図１に示されるように、面状の発光装置１と、発光装置１が固定される板状の照明器具本体２１と、取付金具３によって照明器具２が構成される。照明器具２からの照明光は、同図において上方向に照射される。発光装置１は、例えば数十ｍｍ（ミリメートル）〜数百ｍｍ角程度の平面視で略矩形とされる。照明器具２は、壁面や天井等に設置される。図２に示されるように、発光装置１は、その端子部１１が鋲状の取付金具３によって照明器具本体２１に固定される。
【００１７】
図３及び図４に示されるように、発光装置１は、面状発光素子４（以下、発光素子という）と、発光素子４を載置する透明基板５と、発光素子４を封止する封止部材６と、保護膜７と、吸湿剤８と、発光素子４に給電する電源回路９及び配線パターン１０とを備える。電源回路９及び配線パターン１０は、封止部材６の一部に実装される。発光素子４からの発光は、図４の下方向に照明光として取り出される。
【００１８】
発光素子４は、有機ＥＬ素子であり、透明基板５上に、陽極４１、ホール輸送層４２、発光層４３、電子輸送層４４、電子注入層４５、陰極４６の順に形成される。ホール輸送層４２、発光層４３、電子輸送層４４、及び電子注入層４５は、例えば真空蒸着等によって成膜される総厚１００〜２００ｎｍ（ナノメートル）程度の有機薄膜であり、図４において厚み方向に拡大して示している。この有機薄膜は、電極である陽極４１と陰極４６とによって挟持されている。
【００１９】
発光素子４の各層の材料は、例えば、陽極４１がＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ホール輸送層４２がアリールアミン類等、発光層４３がアルミ錯体（Ａｌｑ３）等、電子輸送層４４がオキソジアゾール類等、電子注入層４５がリチウム錯体等、陰極４６がアルミニウムである。ホール輸送層４２、電子輸送層４４、及び電子注入層４５は、発光層４３の発光効率を向上する。陰極４６は、電源回路９に接続する部分を設けるため、一部が透明基板５上に形成される。透明基板５上の陽極４１と陰極４６の間は、絶縁層４８によって互いに絶縁される。また、陽極４１の表面の一部には、補助電極４１１が設けられる。補助電極４１１は、低抵抗であり、陽極４１の電位を均一化する。
【００２０】
発光層４３は、透明な陽極４１と透明基板５とを透過して大気中に光を出力する。透明基板５は、ガラスから成り、光取り出し側の面に光取り出しフィルム５１が貼設される。光取り出しフィルム５１は、表面に微細な凹凸を有する樹脂フィルム、又は微粒子状の光拡散剤が含有された樹脂フィルム等であり、大気との界面における全反射を抑えて光取り出し効率を高める。陰極４６は、発光層４３からの発光を透明基板５側に反射し、光取り出し効率を高める。
【００２１】
封止部材６は、絶縁基材６１と封止材６２とから成り、発光素子４と電源回路９を気密封止する。絶縁基材６１は、柔軟性を有する薄いフィルム状の絶縁材料から成り、例えばポリイミドフィルムである。ポリイミドフィルムは、ＦＰＣ等に一般的に用いられている厚さ０．数ｍｍ程度の絶縁材料である。封止材６２は、例えばエポキシ樹脂から成り、形状を自在に形成することができる。絶縁基材６１に通気性及び透湿性の低いポリイミドフィルム等を用いることにより、封止材６２は、主に絶縁基材６１の周辺部分に用いて使用量を低減することができる。
【００２２】
絶縁基材６１は、透明基板５の周縁より延出された部分を備え、その延出部分に端子部１１が設けられる。本実施形態では、端子部１１は、発光装置１の周縁の四隅より延出された部分に設けられる。端子部１１は、発光装置１の外部から電力の供給を受けるものであり、配線パターン１０によって電源回路９に接続される。電源回路９は、複数の端子部１１のうち、少なくとも２つの端子部１１に電気的に接続される。接続の信頼性を高めるため、全ての端子部１１を電源回路９に接続してもよい。
【００２３】
保護膜７は、陰極４６上に形成され、吸湿剤８は、保護膜７上に設けられ、封止部材６は、吸湿剤８の上に設けられる。封止材６２と吸湿剤８との間は、エポキシ樹脂系等の接着剤６３によって接着される。吸湿剤８は、酸化カルシウム（ＣａＯ）又は酸化バリウム（ＢａＯ）等から成り、封止部材６によって気密が保たれた部分に配設され、水分による発光素子４の劣化を防止する。保護膜７は、有機化合物等から成り、吸湿剤８から陰極４６を保護する。
【００２４】
電源回路９は、ＡＣ／ＤＣ回路又はＤＣ／ＤＣ回路であり、その少なくとも一部が、絶縁基材６１に実装される。電源回路９のＤＣ出力は、電源入力部４７から発光素子４に入力される。なお、絶縁基材６１は、適当な特性を有して電源回路９の少なくとも一部が実装できる材料であれば、ポリイミドフィルムでなくてもよい。
【００２５】
配線パターン１０は、銅箔等から成る導電性パターンであり、絶縁基材６１上に形成される。電源回路９は、電源回路素子９１を有する。電源回路素子９１は、配線パターン１０の一部によって配線される。
【００２６】
電源入力部４７は、発光素子４の電極４１、４６上に設けられ、電気接続部９２を介して電源回路９の出力側に接続される。電気接続部９２は、アルミワイヤ等であり、超音波接合によって接続され、封止材６２によって保護される。
【００２７】
上記のように構成された発光装置１は、発光素子４を封止する封止部材６の一部である絶縁基材６１が電源回路９の実装に兼用されるので、電源回路９を発光素子４と一体的に構成することができ、従って、小面積となり、また、電源回路９を固定する別の部材が不要となって、低コストとなる。
【００２８】
図５及び図６に示されるように、端子部１１は、取付金具３によって照明器具本体２１に固定される。取付金具３は、取付用部材と導電部材とを兼ね、金属を鋲状に形成したものであり、鋲としての頭部３１と軸部３２とを有し、頭部３１の下面側にばね座金３３が套設され、軸部３２の一部表面に接触抵抗を低減するための銅等から成る接触部材３４が設けられる。
【００２９】
端子部１１は、取付金具３の軸部３２を挿通するための挿通穴６４が設けられた絶縁基材６１と、絶縁基材６１の両面に設けられた配線パターン１０と、絶縁基材６１に貫設されたビア１２とを有する。ビア１２は、絶縁基材６１の両面に設けられた配線パターン１０を導通する。
【００３０】
照明器具本体２１は、絶縁基材６１の挿通穴６４に対応する位置に穴部２２を有し、内部に電線２３を有する。電線２３は、外部の商用電源から発光装置１に電力を供給するために設けられる。照明器具本体２１内に商用電源を降圧する電源を設け、その電源から電線２３を介して電力を供給してもよい。電線２３の端部は、穴部２２の内壁に設けられた給電接触部２４に接続される。給電接触部２４は、板ばね状の金属部材である。
【００３１】
そして、取付金具３の軸部３２が、絶縁基材６１の挿通穴６４に挿通され、照明器具本体２１の穴部２２に嵌合される。端子部１１は、取付金具３の頭部３１によって照明器具本体２１の表面に押し付けられて固定される。照明器具本体２１から発光装置１への電流経路は、破線矢印で示されるように、電線２３、給電接触部２４、接触部材３４、軸部３２、頭部３１、ばね座金３３、配線パターン１０となる。この電流経路により、発光装置１の電源回路９に電力が供給される。
【００３２】
このように、発光装置１は、絶縁基材６１の延出された部分に設けられた端子部１１を、電力の供給を受けるため及び発光装置１の固定のために兼用することにより、発光しない部分の面積を小さくすることができる。また、発光装置１を有する照明器具２は、発光装置１を異なる光出力のものに取り替えることにより、照明器具本体２１を取り替えることなく、光出力の異なる器具に容易に変更される。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る照明器具を図７乃至図９を参照して説明する。第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。図７に示されるように、本実施形態の照明器具１０２は、第１の実施形態と同じ構成の発光装置１と、その発光装置１を複数配列して固定する１つの照明器具本体１２１とを有する。照明器具１０２に配列される発光装置１の数は、照明器具１０２への要求仕様に基づいて決められる。図８に示されるように、互いに隣り合う発光装置１は、それぞれの端子部１１が重ねられ、取付金具３によって照明器具本体１２１に固定される。ここで、端子部１１を重ねる上下の順序は限定されない。
【００３４】
図９に示されるように、複数の発光装置１が照明器具本体１２１に取付られて照明器具１０２が構成される。端子部１１は、柔軟性を有する薄いフィルム状の絶縁基材６１を用いて構成されることから、図１０に示されるように、複数の端子部１１が容易に重ね合わされる。取付金具３の軸部３２が、複数の端子部１１の挿通穴６４に挿通され、照明器具本体１２１の穴部２２に嵌合される。重ねられた端子部１１は、取付金具３の頭部３１によって照明器具本体１２１の表面に押し付けられて固定される。第１の実施形態と同様に、照明器具本体１２１から発光装置１の電源回路９に電力が供給される。
【００３５】
このように、複数の発光装置１を配列して照明器具１０２を構成する場合、非発光部となる端子部１１を重ね合わせることにより、照明器具１０２の非発光部の面積を小さくすることができる。また、端子部１１の重ね合わせによって、複数の発光装置１を相互の隙間を小さくして配列することができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る発光装置を図１１を参照して説明する。本実施形態の発光装置１０３は、第１の実施形態における発光装置１と同様の構成を有し、アルミワイヤ等から成る電気接続部に替えて、絶縁基材６１の一部を湾曲させて、絶縁基材６１上の配線パターン１０を電源入力部４７に接続することにより、電源回路９から発光素子４に給電している。絶縁基材６１は、柔軟性を有するフィルム状であるので、湾曲させた構成が可能となる。電源入力部４７における配線パターン１０の接続には、例えばＡＣＦ（異方導電フィルム）接続等が用いられる。この構成により、本実施形態の発光装置１０３は、電源回路９と発光素子４とを接続する部品の点数が削減され、低コストとなる。
【００３７】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る発光装置を図１２を参照して説明する。本実施形態の発光装置１０４は、第１の実施形態における発光装置１と同様の構成に加えて、絶縁基材６１上に面状の金属材料から成る金属基材６６を有する。金属基材６６は、例えば板状のアルミ、いわゆるアルミ基板であり、発光素子４の温度分布を均一化するため、絶縁基材６１等を介して発光素子４と対向するように配設される。電源回路９と配線パターン１０は、絶縁材料から成る絶縁基材６１に実装される。電源回路９は、絶縁基材６１等を介して金属基材６６に近接する。
【００３８】
金属基材６６を設けない場合、発光素子は、その素子面積が大きいと、発光時の発熱によって温度分布に高低差が生じ、その温度差によって発光ムラが生じる。本実施形態では、発光素子４の発熱は、金属基材６６に伝導する。金属材料から成る金属基材６６は、熱伝導率が高いため、温度分布が略均一である。発光素子４は、この金属基材６６によって温度分布が均一化されるので、温度差による発光ムラが抑えられる。また、発光装置１０４は、金属基材６６によって発光素子４の封止効果が高まり、金属基材６６の機械的強度によって強度が向上する。また、電源回路９は、その発熱が金属基材６６に伝導して放熱されるので、温度上昇が抑えられる。
【００３９】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る発光装置を図１３を参照して説明する。本実施形態の発光装置１０５は、第１の実施形態における発光装置１と同様の構成を有し、発光素子４に陰極を形成することに替えて、絶縁基材６１の発光素子４に対向する面上に金属パターン６７が形成される。この金属パターン６７は、例えばアルミ、銅、銀等の高伝導率と高反射率を有する金属から成り、発光素子４の有機層に接触して給電すると共に、発光層４３からの発光を反射する。このような構成により、発光素子４に陰極を形成しないので、発光装置１０５が低コストとなる。
【００４０】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る発光装置を図１４を参照して説明する。本実施形態の発光装置１０６は、第１の実施形態における発光装置１と同様の構成を有し、絶縁基材６１に実装された電源回路９の全ての電源回路素子９１を封止材６２内に配置することに替えて、一部の電源回路素子９１ａが、発光装置１０６の外周近傍における封止材６２の外に配置される。封止材６２の外に配置される電源回路素子９１ａは、電源回路９の電源回路素子９１のうち特に発熱の多い素子であり、例えば、スイッチング素子、インダクタンス素子等である。それ以外の電源回路素子９１ｂは、封止材６２によって封止される。絶縁基材６１には、透明基板５との間隔を保つためのスペーサ１３が設けられる。
【００４１】
このように、発熱の多い電源回路素子９１ａは、封止材６２の外に配置されるので、放熱が良くなる。このため、電源回路素子９１ａの発熱による発光素子４の温度上昇が防がれ、発光素子４の発光ムラの発生が防止される。電源回路素子９１ａは、発光装置１０６の外周近傍の端子部１１の近くに配置することが望ましく、このような配置により、大気への放熱に加え、端子部１１を介した照明器具本体への熱伝導によって放熱が促進される。
【００４２】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、第３乃至第６の実施形態のいずれかの発光素子を複数用いて第２の実施形態の照明器具１０２を構成してもよい。また、第１又は第２の実施形態において、取付金具３をボルト形状とし、照明器具本体２１の穴部２２の内壁の一部にメスネジを形成し、取付金具３を穴部２２に螺入するように構成してもよい。また、取付金具３に替えて、略同形状の樹脂製の取付冶具を用いてもよい。その場合、ばね座金３３と軸部の接触部材３４が導電線等によって導通される。
【符号の説明】
【００４３】
１、１０３、１０４、１０５、１０６  発光装置
２、１０２  照明器具
４  面状発光素子
４１  陽極（電極）
４３  発光層
４６  陰極（電極）
５  透明基板
６  封止部材
６１  絶縁基材（絶縁材料）
６６  金属基材（金属材料）
９  電源回路
１０  配線パターン
１１  端子部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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