(57)【要約】【課題】多数の有機ＥＬパネルにより大面積の発光面を構成でき、温度変化が大きな環境下でも性能低下を抑えて長期間好適に使用できる有機ＥＬ発光装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ発光装置のモジュール１００は、複数の有機ＥＬパネル１０を配線基板２０に実装して構成される。有機ＥＬパネルと配線基板とは端子部材３０を介して電気的に接続される。配線基板が２００ｍｍ以上の１辺を有し、当該１辺に沿って２又は３枚の有機ＥＬパネルが隣同士隙間ａを隔てて並べられる。このモジュールを格子状の支持フレーム６０に取り付けてアレイ状に配置し大面積発光面を有したユニット２００が構成される。このユニットにおいて、隣り合う有機ＥＬパネル同士の隙間ａ及び隣り合う配線基板同士の隙間ａが均等に設けられる。【選択図】図１
2013182870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に介装された有機ＥＬ発光層が基板に設けられた有機ＥＬパネルと、
前記基板の前記有機ＥＬ発光層が設けられた面に対向して設けられ、前記有機ＥＬパネルを発光駆動させるための配線基板と、
前記有機ＥＬパネルと前記配線基板を電気的に接続する端子部材と、を備えた有機ＥＬ発光装置であって、
前記配線基板が２００ｍｍ以上の１辺を有し、当該１辺に沿って２又は３枚の前記有機ＥＬパネルが隣同士隙間を隔てて並べられた有機ＥＬ発光装置。
【請求項２】
前記配線基板が矩形状であって各辺が２００ｍｍ以上であり、前記配線基板の１辺に沿って２又は３枚の前記有機ＥＬパネルが隣同士隙間を隔てて並べられ、隣接する他の１辺に沿って２又は３枚の前記有機ＥＬパネルが隣同士隙間を隔てて並べられた請求項１記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項３】
前記配線基板上に２行２列に前記有機ＥＬパネルが配置された請求項２記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項４】
前記配線基板上に３行３列に前記有機ＥＬパネルが配置された請求項２記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬパネルの端面が前記配線基板の端面と同一平面上に配置された請求項１から請求項４のいずれか一に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項６】
１つの前記配線基板で構成される請求項１から請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置を１モジュールとして、複数のモジュールがアレイ状に並べられてなり、同一モジュールに属して隣り合う前記有機ＥＬパネル同士の隙間と、異なるモジュールに属して隣り合う前記有機ＥＬパネル同士の隙間とが均等に設けられてユニット化された有機ＥＬ発光装置。
【請求項７】
異なるモジュールに属して隣り合う前記有機ＥＬパネル同士の隙間及び隣り合う前記配線基板同士の隙間を保持して複数の前記モジュールを支持する支持フレームを備える請求項６に記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項８】
当該有機ＥＬ発光装置は、屋外環境で使用される表示装置に配設されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一に記載の有機ＥＬ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面状の光源体として、有機ＥＬパネルを用いた大型照明モジュールの開発が進められている。
しかし、有機ＥＬパネルは発光面側に配置する透明電極のシート抵抗値が高いことに起因して、発光駆動時の陽極と陰極との間の電位差に局所的な勾配が生じて発光ムラが生じるという問題があるため、１枚の有機ＥＬパネルを大面積化することは困難であった。
そこで、複数の有機ＥＬパネルをアレイ状に配設した発光装置の開発が進められている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には、照明器具を隙間無く配列し、光むらを防止することを目的に、４枚の有機ＥＬパネル（同文献中１１）が基板（同１２）上に隙間無く配置されて支持され、有機ＥＬパネルの端面と、基板の端面とを同一面上に位置する照明器具（同１０）が記載されており、さらに、この照明器具を複数隙間無く並べて大型面発光照明器具を製造することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に有機ＥＬパネルには、電気的接続を行うための電極取出部がパネルの周縁部かつ発光面とは反対側に形成されており、この部分を接点とし、端子部材等を介して有機ＥＬパネルを配線基板に接続して電気的に駆動するようになっている。
このような発光装置を構成する有機ＥＬパネル、端子部材、配線基板は、それぞれ異なる素材で形成されており、例えば、有機ＥＬパネルはガラス材料、端子部材は金属材料、配線基板はエポキシ樹脂を主体としている。そのため、屋外環境で使用する際など発光装置が大きな温度変化に晒されると、線熱膨張係数が異なる各構成の膨張・収縮量に差が生じてしまい、発光装置に反りなどの変形が生じる。
発光装置に反りなどの変形が生じた場合、発光装置内にせん断、引張、圧縮などの応力が発生して、物理的に弱い部分に破壊が起きることがある。特に、有機ＥＬパネルと端子部材の接合部分が損傷しやすく、この部分が剥がれるなどしてしまうと、発光不良という重大なトラブルが発生し、発光装置の性能低下を招いてしまう。
【０００６】
以上のような線熱膨張係数差に基づく熱応力は、隣接する有機ＥＬパネル同士の端面が接触すると、より大きくなる。
また、１つの配線基板上において１辺方向に並べられる有機ＥＬパネルの数によっても、熱応力は局所的に高まる。
その結果、長期屋外使用において消費電力上昇、発光量低下、一部の有機ＥＬパネルの発光不良などの品質劣化が問題となる。
【０００７】
本発明の目的は、多数の有機ＥＬパネルにより大面積の発光面を構成でき、温度変化が大きな環境下でも性能低下を抑えて長期間好適に使用できる有機ＥＬ発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
一対の電極間に介装された有機ＥＬ発光層が基板に設けられた有機ＥＬパネルと、
前記基板の前記有機ＥＬ発光層が設けられた面に対向して設けられ、前記有機ＥＬパネルを発光駆動させるための配線基板と、
前記有機ＥＬパネルと前記配線基板を電気的に接続する端子部材と、を備えた有機ＥＬ発光装置であって、
前記配線基板が２００ｍｍ以上の１辺を有し、当該１辺に沿って２又は３枚の前記有機ＥＬパネルが隣同士隙間を隔てて並べられた有機ＥＬ発光装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記配線基板が矩形状であって各辺が２００ｍｍ以上であり、前記配線基板の１辺に沿って２又は３枚の前記有機ＥＬパネルが隣同士隙間を隔てて並べられ、隣接する他の１辺に沿って２又は３枚の前記有機ＥＬパネルが隣同士隙間を隔てて並べられた請求項１記載の有機ＥＬ発光装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記配線基板上に２行２列に前記有機ＥＬパネルが配置された請求項２記載の有機ＥＬ発光装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記配線基板上に３行３列に前記有機ＥＬパネルが配置された請求項２記載の有機ＥＬ発光装置である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記有機ＥＬパネルの端面が前記配線基板の端面と同一平面上に配置された請求項１から請求項４のいずれか一に記載の有機ＥＬ発光装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、１つの前記配線基板で構成される請求項１から請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置を１モジュールとして、複数のモジュールがアレイ状に並べられてなり、同一モジュールに属して隣り合う前記有機ＥＬパネル同士の隙間と、異なるモジュールに属して隣り合う前記有機ＥＬパネル同士の隙間とが均等に設けられてユニット化された有機ＥＬ発光装置である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、異なるモジュールに属して隣り合う前記有機ＥＬパネル同士の隙間及び隣り合う前記配線基板同士の隙間を保持して複数の前記モジュールを支持する支持フレームを備える請求項６に記載の有機ＥＬ発光装置である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一に記載の有機ＥＬ発光装置において、
当該有機ＥＬ発光装置は、屋外環境で使用される表示装置に配設されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、多数の有機ＥＬパネルにより大面積の発光面を構成でき、温度変化が大きな環境下でも熱応力が抑えられて性能低下が抑えられ、長期間好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明一実施形態に係る有機ＥＬ発光装置のモジュール単位に注目した断面図である。
【図２】本発明一実施形態に係る有機ＥＬ発光装置の１モジュールの斜視図である。
【図３】本発明一実施形態に係る有機ＥＬ発光装置の支持フレームの斜視図であり、１モジュールを搭載した状態を示す。
【図４】本発明一実施形態に係る有機ＥＬ発光装置の１ユニットの斜視図である。
【図５】本発明に係る有機ＥＬ発光装置の有機ＥＬパネル単位に注目した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の有機ＥＬ発光装置の実施の形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１９】
本実施形態に係る有機ＥＬ発光装置の１モジュール１００は、図１及び図２に示すように配線基板２０に複数の有機ＥＬパネル１０が搭載されて構成されている。
図１に示すように、モジュール１００は、有機ＥＬパネル１０と、有機ＥＬパネル１０を発光駆動させるための配線基板２０と、有機ＥＬパネル１０と配線基板２０を電気的に接続する端子部材３０と、を備えている。
配線基板２０は矩形状であり、その１辺は２００ｍｍ以上４５０ｍｍ以下の長さ、厚さは０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下で構成される。厚さがこの範囲であると、有機ＥＬパネル１０の重さによって、撓んだりせずにパネルの保持が良好である。配線基板２０の１辺に２枚又は３枚の有機ＥＬパネル１０が並べられている。例として配線基板２０上に３行３列に有機ＥＬパネル１０が配置されたモジュール１００を図示する。配線基板上に２行２列に有機ＥＬパネルが配置されたモジュールを実施してもよい。いずれにしても、有機ＥＬパネル１０が隣同士隙間ａを隔てて並べられる。
【００２０】
さらに、複数のモジュール１００，１００，・・・が図３、図４に示すように支持フレーム６０に並べて取り付けられて、大面積の発光面を有する有機ＥＬ発光装置（以下「ユニット」という。）２００が構成される。
支持フレーム６０は、外枠部材６１と、取付用部材６２と、補強部材６３とが結合して構成された格子状のフレームである。外枠部材６１は四辺形枠である。取付用部材６２及び補強部材６３はそれぞれ、外枠部材６１の内側に配置され、両端が外枠部材６１に結合している。取付用部材６２は、外枠部材６１の一組の対辺間に架設されている。補強部材６３は、外枠部材６１の他の一組の対辺間に架設され、取付用部材６２の裏側を通って取付用部材６２と交差部分で結合する。
モジュール１００は、配線基板２０の背面側に、接着剤２１によって接合されたアタッチメント７０を有する。モジュール１００は、アタッチメント７０が支持フレーム６０の取付用部材６２にボルト６４で締結されることで取り付けられる。
【００２１】
有機ＥＬパネル１０単位の詳細断面が図５に示される。
図５に示すように有機ＥＬパネル１０は、光透過性を有する透明基板１と、一対の電極２，２間に介装された有機ＥＬ発光層３と、一対の電極２，２および有機ＥＬ発光層３を透明基板１との間に封止する封止板４と、を備えている。
一対の電極２，２間に介装された有機ＥＬ発光層３は、発光光を放出可能に透明基板１上に設けられており、一対の電極２，２はそれぞれ、封止板４の外側に引き出された端部に形成された電極取出部２ａ，２ａを有している。
【００２２】
透明基板１は、例えば、ガラスや石英、樹脂材料等の透明な材料で形成された平板状の部材である。
透明基板１に用いることができる樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステルや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、セロファン等を挙げることができる。
【００２３】
一対の電極２，２のうち一方の電極は、有機ＥＬ発光層３に正孔を供給（注入）する陽極となる電極膜であり、仕事関数の大きい（例えば４ｅＶ以上）材料、例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等の電極材料で形成される。具体的に、有機ＥＬパネル１０の透明基板１側から発光光を放出する場合、透明基板１側に配されて陽極となる電極２を、例えば、Ａｕ等の金属や、ＣｕＩ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の金属化合物などの光透過性を有する電極材料で形成する。
一対の電極２，２のうち他方の電極は、有機ＥＬ発光層３に電子を供給（注入）する陰極となる電極膜であり、仕事関数の小さい（例えば４ｅＶ以下）材料、例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等の電極材料で形成される。
【００２４】
有機ＥＬ発光層３は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等、各種有機層を備えている。発光層は、ホスト化合物（発光ホスト）と発光材料（発光ドーパント）を含む有機発光材料で形成されている。
なお、電極２（陽極、陰極）を通じ、正孔輸送層、電子輸送層から注入されてくる正孔と電子が再結合して発光する発光層を備えている有機ＥＬ発光層３の各層の構成や機能は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
【００２５】
封止板４は、その内部に一対の電極２，２間に介装された有機ＥＬ発光層３を収容しうる空間を有する断面視コ字形状を呈する部材であり、ガラスや石英、金属、樹脂等の材料、又はそれらの複合部材で形成されている。
この封止板４は、例えば、ＵＶ硬化接着剤、熱硬化接着剤によって、透明基板１に接着されて固定されている。
なお、図５で示した封止板４による、電極２，２及び有機ＥＬ発光層３の封止は「缶封止」と称される封止態様であり、封止缶としての封止板４と、陰極となる電極２との間には図示しない間隙が設けられている。このような間隙には、吸湿性化合物を含む乾燥剤を配置してもよい。
また、上記「缶封止」による封止に限らず、平板状の封止板４と、電極２，２及び有機ＥＬ発光層３の間に、接着剤層を充填するようにして封止する「固体封止」と称される封止態様であってもよい。接着剤層は、例えばＵＶ硬化接着剤または熱硬化接着剤によって形成される。
【００２６】
配線基板２０は、例えば、金属材料（鉄、ステンレス、アルミニウム、銅など）と樹脂材料（ガラス含有エポキシ樹脂（ガラエポ）、ＡＢＳ、ＰＥ、ＰＢＴなど）からなるプリント基板であり、有機ＥＬパネル１０を発光駆動させるための駆動回路や電源回路を備えている。
【００２７】
端子部材３０は、リン青銅、銅、アルミニウムなどの金属材料からなる、断面略Ｌ字状の折り曲げ形状を呈する部材であり、基端部３１側と突起部３２側の２面を有している。
端子部材３０の突起部３２は、基端部３１から略垂直に立設して延在しており、この突起部３２は、有機ＥＬパネル１０と配線基板２０の間隙（ギャップ）に応じた高さに形成されている。
そして、端子部材３０の基端部３１は、例えば、Ａｇペーストなどの導電性接着剤やＡＣＦなどの導電接着フィルムを用いてなる導電接着部４０によって電極取出部２ａに接合されている。
また、端子部材３０の突起部３２は、配線基板２０の接点に、はんだ５０によって接合されている。
封止板４の外面が配線基板２０に接着剤２２を介して接合することで、有機ＥＬパネル１０が強固に配線基板２０に固定されている。
【００２８】
さて、モジュール１００及びユニット２００についてさらに説明する。
モジュール１００上において縦横に隣り合う有機ＥＬパネル１０同士は、隙間ａを有して配置されている。
有機ＥＬパネル１０の外側の端面は、配線基板の端面と発光面に垂直な同一平面上に配置されおり、モジュール１００が支持フレーム６０に取り付けられることにより、異なる２つのモジュール１００，１００に属して隣り合う有機ＥＬパネル１０，１０同士の隙間ａ及び隣り合う配線基板２０，２０同士の隙間ａが保持されている。
これにより。ユニット２００においてすべての隣り合う有機ＥＬパネル１０，１０同士の隙間ａが均等に設けられている。
さらに図示しない拡散板がユニット２００の全有機ＥＬパネル１０を被うように支持フレーム６０に取り付けられる。拡散板は外枠部材６１と同外形で周縁部が外枠部材６１に係止され、有機ＥＬパネル１０の発光面、すなわち、透明基板１の表面との間に適度なギャップが保持され、ユニット２００の全面に亘り拡散板を介した均一な発光が得られる。
【００２９】
図４に示すユニット２００においては、５行５列の二次元アレイ状にモジュール１００を配置したが、ユニットに要求される発光面の外形寸法に応じてモジュール１００の行数、列数が決定される。
【００３０】
そして、本発明の有機ＥＬ発光装置１００、２００は、屋外環境で使用されるサイネージなどの表示装置の光源として配設されて使用される。
【００３１】
ユニット２００を屋外に設置して使用すると、温度変化と構成材の線熱膨張係数差に基づき、有機ＥＬパネル１０、配線基板２０等に反り等の変形が生じるが、隣接する有機ＥＬパネル１０，１０同士が接触することなく、隣接する配線基板２０，２０同士が接触することがないために、端子部材３０及びその電気接合部等の電気配線部に対する熱応力負荷を抑えることができる。さらに、本実施形態に従う１つの配線基板２０の１辺方向に並べられる有機ＥＬパネル１０の数により、温度変化が大きな環境下でも熱応力、特に配線基板２０中央部の熱応力が抑えられて性能低下が抑えられ、長期間好適に使用できる。
【実施例】
【００３２】
温度変化環境下における本発明の効果を確認するための温度サイクル試験を以下に開示する。
表１−５の「モジュール構成」の欄に示す通りにモジュール（１００）を作製し、「モジュール数」の欄に記載の必要数のモジュールを並べて表１及び表２に関しては１．２ｍ×１．２ｍ、表３及び表４に関しては１．８ｍ×１．８ｍの発光面外形寸法を有するユニットを作製し、各ユニット（表５に関してモジュール単体）に対して−４０℃〜８５℃で１００〜２００サイクル（１サイクル４時間）の試験を実施し、信頼性評価として、初期、１００サイクル後、２００サイクル後の電気抵抗、消費電力を測定し結果を各表に示した。
測定する電気抵抗は、電極取出部２ａと、はんだ５０が接合する配線基板２０上の導体との間の電気抵抗である。電極抵抗測定は接触低抗や測定ケーブルの残留低抗の影響をキャンセルするために、ケルビン接続により行った。消費電力は実用的な＠１００ｍＡ、１０００ｃｄ で測定した。
モジュール構成欄中の「パネルサイズ」は、使用した有機ＥＬパネル（１０）の外形寸法を示す。モジュール構成欄中の「基板サイズ」は使用した配線基板（２０）の外形寸法「基板厚み」は使用した配線基板（２０）の厚みを示す。但し、表記上の「基板サイズ」「ユニットサイズ」の値に対して隙間ａの分だけ加算した値で作製した。隙間ａをすべて１ｍｍとした。
モジュール構成欄中の「基板材質(線熱膨張係数/℃)」は使用した配線基板（２０）の基板の材質とその線熱膨張係数を示す。モジュール構成欄中の「パネル配置パターン」は使用した配線基板（２０）に実装した有機ＥＬパネル（１０）の行数×列数で示す配列である。
表中の「水準Ｎｏ」は、各試験サンプルの識別番号である。サイクル試験によって著しく上昇した電気抵抗、消費電力については太字で表記のうえ斜線を掛け、「判定」の欄に「×」を記載し、その他の電気抵抗及び消費電力の上昇が無いか、小さかったものについては「判定」の欄に「○」を記載した。
さらに共通条件として、有機ＥＬパネル（１０）の透明基板（１）及び封止板（４）をガラスとし、有機ＥＬパネル（１０）の４辺それぞれに電極取出部２ａ（陽極及び陰極）を各々幅１ｍｍ、長さ３０ｍｍの大きさで設けて、導電接着部４０にＡｇペーストを適用して端子部材３０と接合し、１２時間乾燥させた後に試験した。
【００３３】
【表１】
2013182870.tif 000003
【００３４】
【表２】
2013182870.tif 000004
【００３５】
【表３】
2013182870.tif 000005
【００３６】
【表４】
2013182870.tif 000006
【００３７】
【表５】
2013182870.tif 000007
【００３８】
モジュール、ユニットの重量軽減のために、より薄い基板の方が好ましく、厚さ１ｍｍ又は３ｍｍの基板を使用した。
多種の基板材質に対して２×２、３×３の配列としたモジュールが良好だった。有機ＥＬパネル（１０）の構造材と同じ材質のガラス基板では、試験したどの配列でも問題なかったが、加工性が良好でなく、配線基板（２０）が高価となり、また弾性率が高く壊れ易いため、安価に耐久性のある屋外用の有機ＥＬ照明器具を作製することが難しい。ガラス・エポキシ基板、ステンレス基板、ＡＬ（アルミニウム）基板については、ガラスより線熱膨張係数が上がるが、２×２、３×３の配列とすることか好ましく、４×４以上の配列でパネル数が多くなると電気抵抗及び消費電力の上昇が著しくなった。ＰＢＴ基板は線熱膨張係数が大きく、すべての配列で電気抵抗及び消費電力の著しい上昇が認められ、屋外使用には適さない結果となった。
ガラス・エポキシ基板、ステンレス基板、ＡＬ基板については、４×４以上の配列において、より中央に配置される端子部材３０に変形、その接合部に破壊が目立った。ユニット（２００）を効率的に組み立てるには、モジュール（１００）に実装する有機ＥＬパネル（１０）の数を多くしたいが、これらの基板にあっては、３×３の配列が限界となる。２×２の配列とすると、同発光面積のユニット（２００）を組み立てるために多くのモジュール数を必要とし、効率的でないため、モジュール（１００）に３×３の配列を適用することが好ましい。
モジュール、ユニットの重量軽減、配線基板の低廉化及び耐久性等を考慮してガラス・エポキシ基板を適用し、モジュール（１００）に２×２、さらには同発光面積のユニットに配置されるモジュール数を少なくするために３×３のパネル配列を適用することが好ましい。
【００３９】
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した実施の形態では、有機ＥＬパネルに用いる基板を光が透過する透明基板としたが、これに限らず不透明な基板（金属箔等）でもよい。この場合は、有機ＥＬパネルの配線基板側か発光光を放出するために、配線基板を透明にすることが好ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１      透明基板
２      電極
２ａ    電極取出部
３      有機ＥＬ発光層
４      封止板
１０    有機ＥＬパネル
２０    配線基板
３０    端子部材
４０    導電接着部
５０    はんだ
６０    支持フレーム
７０    アタッチメント
１００  有機ＥＬ発光装置（モジュール）
２００  有機ＥＬ発光装置（ユニット）
【図１】
2013182870.tif 000008
【図２】
2013182870.tif 000009
【図３】
2013182870.tif 000010
【図４】
2013182870.tif 000011
【図５】
2013182870.tif 000012