発光モジュール及び照明装置
【課題】ＥＬ素子を用いた発光モジュールにおいて、発光部から基板内に導光された光を正面方向へ取り出すことにより、光利用効率を向上させる。
【解決手段】発光モジュール３は、透光性を有する基板２１上に発光部２２が形成された平面状の発光パネル２を備える。発光パネル２は、基板２１上において発光部２２よりも外方に導出された電極パッド２３ａ，２３ｂと、発光部２２の側端部から電極パッド２３ａ，２３ｂを被覆するように設けられた封止樹脂部材７と、を有する。封止樹脂部材７は、透光性又は光反射性を有する。この構成によれば、発光部２２から基板２１に導光された光の一部が封止樹脂部材７に入射し、封止樹脂部材７の非発光面側の面で全反射される、又は基板２１と封止樹脂部材７との界面で反射されて、基板２１から発光モジュール３の正面方向に出射されるので、光利用効率を向上させることができる。
【解決手段】発光モジュール３は、透光性を有する基板２１上に発光部２２が形成された平面状の発光パネル２を備える。発光パネル２は、基板２１上において発光部２２よりも外方に導出された電極パッド２３ａ，２３ｂと、発光部２２の側端部から電極パッド２３ａ，２３ｂを被覆するように設けられた封止樹脂部材７と、を有する。封止樹脂部材７は、透光性又は光反射性を有する。この構成によれば、発光部２２から基板２１に導光された光の一部が封止樹脂部材７に入射し、封止樹脂部材７の非発光面側の面で全反射される、又は基板２１と封止樹脂部材７との界面で反射されて、基板２１から発光モジュール３の正面方向に出射されるので、光利用効率を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源にＥＬ素子を用いた発光モジュール及びそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、有機化合物の種類によって様々な発光色が得られ、また、平面状の発光パネルとしての製造が容易である。そのため、近年、有機ＥＬ素子を用いた発光パネルを備えた発光モジュールが注目されている。
【０００３】
この種の発光モジュールを図１０に示す。発光モジュール１０３は、透光性を有する基板１２１上に透明電極１２１ａを介して発光部１２２が形成された発光パネル１０２と、この発光パネル１０２に給電するための配線基板１０６と、を備える（例えば、特許文献１参照）。発光パネル１０２は、発光部１２２から透明電極１２２ａを介して導出された電極パッド１２３と、発光部１２２を封止する封止缶１２４と、を有する。配線基板１０６は、接着テープ等の固定部１０９によって発光パネル１０２に固定される。発光パネル１０２は、電極パッド１２３と配線基板１０６上に設けられた電極パッド１６２とがボンディングワイヤ（以下、ワイヤ１０８）によって結線されることによって配線基板１０６と電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２００６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような発光モジュール１０３においては、発光部１２２から出射された一部の光Ｌが、基板１２１を透過することなく、基板１２１内に導光される。この基板１２１内に導光された光Ｌは、側方方向へ導光されて基板１２１の側端部や発光モジュール１０３の非発光方向に出射され、有効光として利用されない。その結果、発光モジュール１０３の正面方向へ出射される光が少なくなり、光利用効率が悪くなる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、発光部から基板内に導光された光を正面方向へ取り出すことにより、光利用効率を向上させることができる発光モジュール及びそれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光モジュールは、透光性を有する基板上に発光部が形成された平面状の発光パネルを備えた発光モジュールであって、前記発光パネルは、前記基板上において前記発光部よりも外方に導出されて該発光部に電気的に接続される電極パッドと、前記発光部の側端部から前記電極パッドを被覆するように設けられた封止部材と、を有し、前記封止部材は、透光性又は光反射性を有することを特徴とする。
【０００８】
上記発光モジュールにおいて、前記発光パネルの非発光面側を覆うケースを更に備え、前記ケースは、前記封止部材と対向する面が光反射性を有することが好ましい。
【０００９】
上記発光モジュールにおいて、前記封止部材は、光散乱性を有する材料を含有することが好ましい。
【００１０】
この発光モジュールにおいて、前記封止部材は、略白色の材料から形成されていることが好ましい。
【００１１】
この発光モジュールにおいて、前記基板における前記発光部よりも外方に位置する面に、前記発光部から出射されて前記基板内に導光された光を拡散させる層が設けられていることが好ましい。
【００１２】
上記発光モジュールは照明装置に用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発光部から基板に導光された光の一部が封止部材に入射し、封止部材の非発光面側の面で全反射される、又は基板と封止部材との界面で反射されて、基板から発光モジュールの正面方向に出射されるので、光利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光モジュールを用いた照明装置の分解斜視図。
【図２】同発光モジュールの発光パネル及び回路基板の斜視図。
【図３】同発光モジュールの発光パネル及び回路基板の正面図。
【図４】同発光モジュールの発光パネル及び回路基板の一部拡大斜視図。
【図５】図３のＡ−Ａ線側断面図。
【図６】図３のＢ−Ｂ線側断面図。
【図７】上記実施形態の変形例に係る発光モジュールの側断面図。
【図８】上記実施形態の別の変形例に係る発光モジュールの側断面図。
【図９】上記実施形態の更に別の変形例に係る発光モジュールの側断面図。
【図１０】従来の発光モジュールの側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る発光モジュール及びこの発光モジュールを用いた照明装置について、図１乃至図６を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の照明装置１は、有機ＥＬ素子を用いた平面状の発光パネル２を有する発光モジュール３（光源部）と、この発光モジュール３と着脱自在となるように構成された装着部４と、を備える。装着部４は取付面４ａを介して天井や壁に取り付けられ、発光モジュール３は、この装着部４に装着されて居住空間等に対して光を照射する。
【００１６】
発光モジュール３は、発光パネル２の発光面側（図１の下方向）に設けられて光を出射する透光性を有するカバー５１と、発光パネル２の非発光面側（図１の上方向）に設けられてカバー５１を保持するケース５２と、を備える。これらカバー５１及びケース５２はパッケージ５を構成する。このパッケージ５に、発光パネル２と、発光パネル２の非発光面側に載置されて発光パネル２に給電するための配線基板６とが収納される。装着部４は、発光パネル２を点灯制御するための回路基板４１と、この回路基板４１を収容するハウジング４２と、を備える。
【００１７】
発光パネル２は、図２乃至図４に示すように、透光性を有する矩形状の基板２１と、この基板２１上に、所定形状にパターニングされた透明電極（不図示）を介して、発光機能を有する発光層、光反射性を有する陰極を順に積層した発光部２２と、を有する。これら基板、透明電極（陽極）、発光層、陰極には、有機ＥＬ素子の製造において汎用される材料が適宜に用いられる。
【００１８】
また、基板２１上には、配線基板６が設けられる面であって、配線基板６よりも外方の位置に、複数の発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂが形成されている。発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂは、基板２１の両端部に沿って夫々複数形成され、透明電極２２ａ（後述する図５参照）等を介して発光部２２と電気的に接続され、陽極に相当するパッド２３ａ及び陰極に相当するパッド２３ｂが交互に並ぶように配置される。このように、複数の発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂを発光部２２の周囲に分散して配置することにより、発光部２２に流れる電流を均一化し、発光部２２の面発光輝度を均一化することができる。発光部２２は、水分や酸素等から有機材料を含む発光部２２の発光層等を保護する封止缶２４（後述する図５も参照）に覆われている。この封止缶２４は、発光部２２の陰極側の外形に対応した箱状となるように、ガラス等の透光性を有する材料から形成されている。また、発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂは、封止樹脂部材７によって被覆されている。
【００１９】
配線基板６には、難燃性及び低導電率を両立した基材が中央が開口した枠型状になるように形成された部材が用いられる。この基材には、ガラス繊維布にエポキシ樹脂等を含侵させて硬化させたガラス繊維板、例えば、ＦＲ−４等が用いられる。配線基板６には、ケース５２（図１参照）と対向する面に、配線基板６と装着部４の回路基板４１とを電気的に接続する端子部６１が設けられている。端子部６１は、配線基板６に接合される固定部６１ａ及びこの固定部６１ａから立設された平刃型の接触部６１ｂから構成される。この接触部６１ｂが、ケース５２に形成された溝部５３（上記図１参照）を通して、装着部４側に露出する。本例においては、一対の端子部６１が、配線基板６の一方の端部に設けられている。
【００２０】
また、配線基板６上には、上面視において発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂと近接する位置に形成された複数の配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂが形成されている。更に、配線基板６には、端子部６１と電気的に接続された陽極線及び陰極線（不図示）が形成されている。これら電極線が絶縁材料によって被覆されると共に、発光パネル２と対向する面とは反対側の面において、それらの一部が露出して配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂと接続される。配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂは、発光パネル２の陽極及び陰極に夫々電気的に接続された発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂと夫々導電性を有するボンディングワイヤ（以下、ワイヤ８）によって結線される。発光パネル２と配線基板６とは、耐熱性、耐湿性及び応力緩和性に優れる芯材入りのアクリル系両面接着テープ等の固定部９（後述する図５も参照）によって接着固定される。
【００２１】
発光モジュール３のパッケージ５（カバー５１及びケース５２）及び装着部４の構成について、上述した図１を参照して説明する。カバー５１は、ケース５２側の面が開口した箱状に形成されており、発光パネル２からの光を出射する光出射面５１ａと、この光出射面５１ａの外周縁から立設されて発光パネル２の外周面を覆う側壁５１ｂと、を有する。側壁５１ｂは、その内周面が、発光パネル２の外周面に適合するように形成されている。こうすれば、カバー５１に発光パネル２を嵌め込むだけで、発光パネル２及び配線基板６の位置決めを容易に行なうことができる。カバー５１の側壁５１ｂは、その外周面にカバー５１をケース５２に係合させるための複数の嵌合爪５１ｃを有する。これら嵌合爪５１ｃは、光出射面５１ａの外周方向に突出するように形成され、側壁５１ｂの外周面に所定間隔で設けられている。カバー５１の構成材料としては、例えば、透明なＡＢＳ樹脂やアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等のプラスチック材料等が用いられる。
【００２２】
ケース５２は、カバー５１側の面（裏面側）が開口した箱形状に形成されている。また、ケース５２は、凹形状の主面５２ａと、この主面５２ａの外周縁から立設されてカバー５１の側壁５１ｂの外周を覆う側壁５２ｂと、を有する。側壁５２ｂは、その内周面にカバー５１の嵌合爪５１ｃが嵌合される複数の嵌合溝（不図示）を有する。これら嵌合溝は、側壁５２ｂにおいて嵌合爪５１ｃに対応する位置に設けられている。
【００２３】
また、ケース５２は、その表面側の周部が装着部４側に凸状となるように形成され、凸状となった部分の裏面側において配線基板６を収容する凹状の配線基板収容部５４を有する。この配線基板収容部５４は、配線基板６に対応する枠状に形成されている。また、ケース５２は、その非発光面側の一端部に一対の係合部５５を有する。係合部５５は、装着部４の発光モジュール３が装着される装着面４ｂに設けられた被係合部（不図示）と係合する。係合部５５は先端が外側に向いたフック形状に形成され、装着部４の被係合部は係合部５５に対応した形状に形成されている。係合部５５が被係合部に係合された状態で、発光モジュール３は装着部４に対して回動自在とされる。また、ケース５２は、主面５２ａのうち係合部５５が設けられている一端部とは他方側の端部に保持部５６を有する。保持部５６は、装着部４の装着面４ａに設けられている被保持部４３に保持される。保持部５６は係合部５５と同様に先端が外側に向いたフック形状に形成され、被保持部４３は保持部５６に対応した形状に形成されている。これら保持部５６及び被保持部４３は、発光モジュール３を装着部４へ装着した状態で保持する。つまり、発光モジュール３は、係合部５５を装着部４の被係合部に係止させ、この係止された端部を軸として、他方側の端部を回動させ、保持部５６を被保持部４３に係止させることで、装着部４に装着される。
【００２４】
ケース５２の構成材料には、カバー５１の構成材料と同様のものの他、表面に絶縁処理が施されたアルミニウム等の金属材料等の透明性がない材料が用いられてもよく、側壁６ｂが僅かに撓むように所定の弾性を有する材料が好適に用いられる。なお、ケース５２の主面５２ａと側壁５２ｂとを接続する角部は、図例のように、一部面取りされていることが好ましい。こうすれば、発光モジュール３の外観をスリム化することができる。
【００２５】
装着部４は、上述した回路基板４１及びハウジング４２に加え、端子部６１（図２参照）と回路基板４１とを電気的に接続する一対の端子受部４４を備える。ハウジング４２は、発光モジュール３側に凸状に形成されて、回路基板４１を収容する凹状の回路基板収容部４５を有する。また、ハウジング４２には、端子部６１を挿通させる貫通溝４６が設けられている。なお、回路基板４１上には、回路基板４１を保護するための保護部材４７が載置される。回路基板４１には、配線基板６と同様の基材が用いられ、矩形状に形成された基材の発光モジュール３側の面に、発光パネル２を点灯駆動するための駆動ドライバ等の各種素子（不図示）が実装される。また、回路基板４１には、端子受部４４との接合部及び外部給電用端子４８が設けられ、これら接合部、外部給電用端子４８及び駆動ドライバ等が回路基板４１に設けられた配線パターンによって電気的に接続される。端子受部４４は、所定形状に屈曲した一対の略Ｌ字形状の金属片であり、一方の端部が回路基板４１に固定され、他方の端部が発光モジュール３側へ立設されて接触部を成し、この接触部がクリップ状に形成されて、貫通溝４６を挿通した端子部６１を挟持する。これにより、端子受部４４と端子部６１との電気的な接続がなされる。
【００２６】
次に、発光パネル２及び配線基板６の接合構造について、上述した図４に加えて、図５及び図６を参照して説明する。図５は、配線基板側電極パッド６２ａ及びワイヤ８が設けられた位置（図４のＡ−Ａ線）における側断面を、図６は、配線基板側電極パッド６２ａ及びワイヤ８が設けられていない位置（図４のＢ−Ｂ線）における側断面を示す。なお、図５は、陽極に相当する各電極パッド２３ａ，６２ａを通る断面を示している。一方、陰極に相当する各電極パッド２３ｂ，６２ｂを通る断面は、発光部２２から発光パネル側電極パッド２３ｂへの電極取り出し構造が異なるが、各電極パッド２３ｂ，６２ｂの接合構造は、陽極側の接合構造と同様であり、図示を省略した。また、図５及び図６では便宜上カバー５１の図示を、図６では発光部２２の透明電極２２ａの図示を省略している。これらの省略は、後述する変形例の図示においても同様である。配線基板６は、封止缶２４上に接着テープ等の固定部９によって接着固定されている。固定部９は、配線基板６の封止缶２４と対向する面において、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂが形成された箇所の直下位置に設けられている。この固定部９は、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂの夫々に対応するように点状に配されていてもよいし、各配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂに沿う線状に配されていてもよい（図３も参照）。発光パネル２と配線基板６が固定された状態で、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂと発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂとがワイヤ８により結線される。
【００２７】
ワイヤ８は、各パッド間に複数本（図例では３本）結線されることが望ましい。こうすれば、いずれかのワイヤ８が断線した場合でも、他のものが断線されなければ、各パッド間の電気的接続は切断されないので、発光部２２を均一に発光させることができる。ワイヤ８には、例えば、純アルミニウム線が用いられる。この純アルミニウム線は、超音波接合により、常温かつ短時間で、各電極端子を構成する導電層とを接合することができる。ワイヤ８の径は、発光パネル２の消費電流や材質等を考慮して決定される。例えば、消費電流が１Ａである場合、安全率５０％を考慮に入れて、溶断電流が２Ａの１００μｍ線径以上のワイヤのが用いられる。なお、アルミニウムの他に、銅や金のワイヤも用いてもよい。
【００２８】
ワイヤ８のボンディングが完了した後、発光部２２を封止する封止缶２４の側端部から発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂを被覆するように封止樹脂部材７が設けられる。この封止樹脂部材７には、透光性を有する樹脂材料、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が用いられる。上記樹脂材料に、基板２１を構成する材料と同等の屈折率又は基板２１よりも高い屈折率を有する材料を用いれば、基板２１と封止樹脂部材７との界面における全反射を抑制することができる。封止樹脂部材７は、これらの樹脂材料が、封止缶２４の側端部から発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂを被覆するように、ディスペンサ等によって塗布されることにより形成される。つまり、発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂは、接合されたワイヤ８の接合端部と共に封止樹脂部材７によって被覆されている。このとき、封止樹脂部材７は、樹脂材料を塗布した際に、封止缶２４の側端部側及びワイヤ８の近傍において流動性が低くなるので、これらの近傍において厚みが厚くなり、基板２１の周縁側へ向かうほど、厚みが薄くなる。そのため、封止樹脂部材７のケース５２に対向する面は、周縁方向に傾斜する斜面となる。
【００２９】
この構成によれば、図６に示すように、発光部２２から基板２１に導光された光の一部、例えば、光Ｌ１は、封止樹脂部材７に入射し、封止樹脂部材７がケース５２と向かい合う界面において全反射される。そして、全反射された光Ｌ１は、基板２１を透過して、基板２１から発光モジュール３の光照射（正面）方向に出射される。また、基板２１から封止缶２４に入射した光Ｌ２も、封止缶２４の側端部から封止樹脂部材７に入射し、上記界面において全反射されて、基板２１から出射される。
【００３０】
また、ケース５２は、封止樹脂部材７と対向する面が光反射性を有するように構成されている。例えば、封止樹脂部材７と対向する面に白色塗料等の光を反射しやすい材料が塗布される、又は反射性の高い金属薄膜が形成される。この構成によれば、封止樹脂部材７に入射し、上記界面に対する入射角が小さい光Ｌ３は、全反射されることなく、封止樹脂部材７を透過するが、ケース５２で反射されて、封止樹脂部材７及び基板２１を透過して、発光モジュール３の正面方向に出射される。しかも、ケース５２は、端部側が傾斜するように形成されているので、封止樹脂部材７を透過した光Ｌ３を効果的に反射することができる。また、発光部２２から側方方向へ出射されて、基板２１に入射することなく、封止缶２４に入射した光Ｌ４も、封止樹脂部材７に入射して、発光モジュール３の正面方向へ出射させることができる。このように、発光モジュール３によれば、発光部２２から基板２１内に導光された光を正面方向へ取り出すことにより、光利用効率を向上させることができる。また、封止樹脂部材７を設けたことにより、発光部２２への水分や酸素等の浸入を防止すると共に、発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂとワイヤ８との接合箇所を保護することができる。
【００３１】
上記実施形態の変形例に係る発光モジュール３について、図７を参照して説明する。この変形例に係る発光モジュール３においては、封止樹脂部材７に光散乱性を有する材料７１が含有されている。この光散乱性を有する材料７１としては、例えば、酸化チタン等の光散乱性粒子が用いられる。この構成によれば、封止樹脂部材７に入射した光Ｌ５は、光散乱性を有する材料７１によって拡散されて発光モジュール３の正面方向へ出射する。また、光散乱性を有する材料７１によって拡散された光のうち、非発光面方向へ向かう光は、封止樹脂部材７がケース５２と向かい合う界面で全反射され、又はケース５２で反射されて、発光モジュール３の正面方向へ取り出される。そのため、この変形例においても、上記実施形態同様に、発光部２２から基板２１内に導光された光を正面方向へ取り出すことにより、光利用効率を向上させることができる。
【００３２】
上記実施形態の別の変形例に係る発光モジュール３について、図８を参照して説明する。この変形例に係る発光モジュール３においては、封止樹脂部材７’が略白色材料から形成されている。この構成によれば、発光部２２から基板２１に導光された光の一部、例えば、光Ｌ６は、基板２１と封止樹脂部材７’との界面において反射され、発光モジュール３の正面方向へ出射される。また、封止樹脂部材７’からケース５２側へ出射されて喪失する光が少なくなるので、光利用効率を高めることができる。
【００３３】
上記実施形態の更に別の変形例に係る発光モジュール３について、図９を参照して説明する。この変形例に係る発光モジュール３においては、基板２１における封止缶２４（発光部２２）よりも外方に位置する面に、発光部２２から出射されて基板２１内に導光された光を拡散させる拡散層２１ａが設けられている。また、封止樹脂部材７’は、上記変形例と同様、略白色材料から形成されている。拡散層２１ａは、基板２１上に反射材を印刷する、又は基板２１にミゾ加工やマイクロプリズム加工を施す等によって形成される。この構成によれば、拡散層２１ａによって、発光部２２から基板２１に入射し、基板２１内を全反射しながら導光される光Ｌ７の全反射を抑制すると共に、この光Ｌ７を略白色の封止樹脂部材７’で反射することにより、正面方向へ取り出すことができる。
【００３４】
本発明は上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂが、ワイヤ８が接合された状態でこれらを保護するための樹脂部材によって被覆されていてもよい。また、この樹脂部材は、上述した発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂを被覆する封止樹脂部材７と一体的に形成されていてもよい。また、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂを被覆する封止樹脂は、その高さがアーチ状に結線されたワイヤ８の頂頭部よりも低くなるように形成されることが望ましい。こうすれば、発光パネル２の厚みが増すことなく、発光モジュール３をスリム化することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１ 照明装置
２ 発光パネル
２１ 基板
２１ａ 光拡散層（光を拡散させる層）
２２ 発光部
２３ａ 発光パネル側電極パッド（電極パッド）
２３ｂ 発光パネル側電極パッド（電極パッド）
３ 発光モジュール
５２ ケース
７ 封止樹脂部材（封止部材）
７’ 封止樹脂部材（封止部材）
７１ 光拡散性を有する材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源にＥＬ素子を用いた発光モジュール及びそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、有機化合物の種類によって様々な発光色が得られ、また、平面状の発光パネルとしての製造が容易である。そのため、近年、有機ＥＬ素子を用いた発光パネルを備えた発光モジュールが注目されている。
【０００３】
この種の発光モジュールを図１０に示す。発光モジュール１０３は、透光性を有する基板１２１上に透明電極１２１ａを介して発光部１２２が形成された発光パネル１０２と、この発光パネル１０２に給電するための配線基板１０６と、を備える（例えば、特許文献１参照）。発光パネル１０２は、発光部１２２から透明電極１２２ａを介して導出された電極パッド１２３と、発光部１２２を封止する封止缶１２４と、を有する。配線基板１０６は、接着テープ等の固定部１０９によって発光パネル１０２に固定される。発光パネル１０２は、電極パッド１２３と配線基板１０６上に設けられた電極パッド１６２とがボンディングワイヤ（以下、ワイヤ１０８）によって結線されることによって配線基板１０６と電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２００６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような発光モジュール１０３においては、発光部１２２から出射された一部の光Ｌが、基板１２１を透過することなく、基板１２１内に導光される。この基板１２１内に導光された光Ｌは、側方方向へ導光されて基板１２１の側端部や発光モジュール１０３の非発光方向に出射され、有効光として利用されない。その結果、発光モジュール１０３の正面方向へ出射される光が少なくなり、光利用効率が悪くなる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、発光部から基板内に導光された光を正面方向へ取り出すことにより、光利用効率を向上させることができる発光モジュール及びそれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光モジュールは、透光性を有する基板上に発光部が形成された平面状の発光パネルを備えた発光モジュールであって、前記発光パネルは、前記基板上において前記発光部よりも外方に導出されて該発光部に電気的に接続される電極パッドと、前記発光部の側端部から前記電極パッドを被覆するように設けられた封止部材と、を有し、前記封止部材は、透光性又は光反射性を有することを特徴とする。
【０００８】
上記発光モジュールにおいて、前記発光パネルの非発光面側を覆うケースを更に備え、前記ケースは、前記封止部材と対向する面が光反射性を有することが好ましい。
【０００９】
上記発光モジュールにおいて、前記封止部材は、光散乱性を有する材料を含有することが好ましい。
【００１０】
この発光モジュールにおいて、前記封止部材は、略白色の材料から形成されていることが好ましい。
【００１１】
この発光モジュールにおいて、前記基板における前記発光部よりも外方に位置する面に、前記発光部から出射されて前記基板内に導光された光を拡散させる層が設けられていることが好ましい。
【００１２】
上記発光モジュールは照明装置に用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発光部から基板に導光された光の一部が封止部材に入射し、封止部材の非発光面側の面で全反射される、又は基板と封止部材との界面で反射されて、基板から発光モジュールの正面方向に出射されるので、光利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光モジュールを用いた照明装置の分解斜視図。
【図２】同発光モジュールの発光パネル及び回路基板の斜視図。
【図３】同発光モジュールの発光パネル及び回路基板の正面図。
【図４】同発光モジュールの発光パネル及び回路基板の一部拡大斜視図。
【図５】図３のＡ−Ａ線側断面図。
【図６】図３のＢ−Ｂ線側断面図。
【図７】上記実施形態の変形例に係る発光モジュールの側断面図。
【図８】上記実施形態の別の変形例に係る発光モジュールの側断面図。
【図９】上記実施形態の更に別の変形例に係る発光モジュールの側断面図。
【図１０】従来の発光モジュールの側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る発光モジュール及びこの発光モジュールを用いた照明装置について、図１乃至図６を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の照明装置１は、有機ＥＬ素子を用いた平面状の発光パネル２を有する発光モジュール３（光源部）と、この発光モジュール３と着脱自在となるように構成された装着部４と、を備える。装着部４は取付面４ａを介して天井や壁に取り付けられ、発光モジュール３は、この装着部４に装着されて居住空間等に対して光を照射する。
【００１６】
発光モジュール３は、発光パネル２の発光面側（図１の下方向）に設けられて光を出射する透光性を有するカバー５１と、発光パネル２の非発光面側（図１の上方向）に設けられてカバー５１を保持するケース５２と、を備える。これらカバー５１及びケース５２はパッケージ５を構成する。このパッケージ５に、発光パネル２と、発光パネル２の非発光面側に載置されて発光パネル２に給電するための配線基板６とが収納される。装着部４は、発光パネル２を点灯制御するための回路基板４１と、この回路基板４１を収容するハウジング４２と、を備える。
【００１７】
発光パネル２は、図２乃至図４に示すように、透光性を有する矩形状の基板２１と、この基板２１上に、所定形状にパターニングされた透明電極（不図示）を介して、発光機能を有する発光層、光反射性を有する陰極を順に積層した発光部２２と、を有する。これら基板、透明電極（陽極）、発光層、陰極には、有機ＥＬ素子の製造において汎用される材料が適宜に用いられる。
【００１８】
また、基板２１上には、配線基板６が設けられる面であって、配線基板６よりも外方の位置に、複数の発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂが形成されている。発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂは、基板２１の両端部に沿って夫々複数形成され、透明電極２２ａ（後述する図５参照）等を介して発光部２２と電気的に接続され、陽極に相当するパッド２３ａ及び陰極に相当するパッド２３ｂが交互に並ぶように配置される。このように、複数の発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂを発光部２２の周囲に分散して配置することにより、発光部２２に流れる電流を均一化し、発光部２２の面発光輝度を均一化することができる。発光部２２は、水分や酸素等から有機材料を含む発光部２２の発光層等を保護する封止缶２４（後述する図５も参照）に覆われている。この封止缶２４は、発光部２２の陰極側の外形に対応した箱状となるように、ガラス等の透光性を有する材料から形成されている。また、発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂは、封止樹脂部材７によって被覆されている。
【００１９】
配線基板６には、難燃性及び低導電率を両立した基材が中央が開口した枠型状になるように形成された部材が用いられる。この基材には、ガラス繊維布にエポキシ樹脂等を含侵させて硬化させたガラス繊維板、例えば、ＦＲ−４等が用いられる。配線基板６には、ケース５２（図１参照）と対向する面に、配線基板６と装着部４の回路基板４１とを電気的に接続する端子部６１が設けられている。端子部６１は、配線基板６に接合される固定部６１ａ及びこの固定部６１ａから立設された平刃型の接触部６１ｂから構成される。この接触部６１ｂが、ケース５２に形成された溝部５３（上記図１参照）を通して、装着部４側に露出する。本例においては、一対の端子部６１が、配線基板６の一方の端部に設けられている。
【００２０】
また、配線基板６上には、上面視において発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂと近接する位置に形成された複数の配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂが形成されている。更に、配線基板６には、端子部６１と電気的に接続された陽極線及び陰極線（不図示）が形成されている。これら電極線が絶縁材料によって被覆されると共に、発光パネル２と対向する面とは反対側の面において、それらの一部が露出して配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂと接続される。配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂは、発光パネル２の陽極及び陰極に夫々電気的に接続された発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂと夫々導電性を有するボンディングワイヤ（以下、ワイヤ８）によって結線される。発光パネル２と配線基板６とは、耐熱性、耐湿性及び応力緩和性に優れる芯材入りのアクリル系両面接着テープ等の固定部９（後述する図５も参照）によって接着固定される。
【００２１】
発光モジュール３のパッケージ５（カバー５１及びケース５２）及び装着部４の構成について、上述した図１を参照して説明する。カバー５１は、ケース５２側の面が開口した箱状に形成されており、発光パネル２からの光を出射する光出射面５１ａと、この光出射面５１ａの外周縁から立設されて発光パネル２の外周面を覆う側壁５１ｂと、を有する。側壁５１ｂは、その内周面が、発光パネル２の外周面に適合するように形成されている。こうすれば、カバー５１に発光パネル２を嵌め込むだけで、発光パネル２及び配線基板６の位置決めを容易に行なうことができる。カバー５１の側壁５１ｂは、その外周面にカバー５１をケース５２に係合させるための複数の嵌合爪５１ｃを有する。これら嵌合爪５１ｃは、光出射面５１ａの外周方向に突出するように形成され、側壁５１ｂの外周面に所定間隔で設けられている。カバー５１の構成材料としては、例えば、透明なＡＢＳ樹脂やアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等のプラスチック材料等が用いられる。
【００２２】
ケース５２は、カバー５１側の面（裏面側）が開口した箱形状に形成されている。また、ケース５２は、凹形状の主面５２ａと、この主面５２ａの外周縁から立設されてカバー５１の側壁５１ｂの外周を覆う側壁５２ｂと、を有する。側壁５２ｂは、その内周面にカバー５１の嵌合爪５１ｃが嵌合される複数の嵌合溝（不図示）を有する。これら嵌合溝は、側壁５２ｂにおいて嵌合爪５１ｃに対応する位置に設けられている。
【００２３】
また、ケース５２は、その表面側の周部が装着部４側に凸状となるように形成され、凸状となった部分の裏面側において配線基板６を収容する凹状の配線基板収容部５４を有する。この配線基板収容部５４は、配線基板６に対応する枠状に形成されている。また、ケース５２は、その非発光面側の一端部に一対の係合部５５を有する。係合部５５は、装着部４の発光モジュール３が装着される装着面４ｂに設けられた被係合部（不図示）と係合する。係合部５５は先端が外側に向いたフック形状に形成され、装着部４の被係合部は係合部５５に対応した形状に形成されている。係合部５５が被係合部に係合された状態で、発光モジュール３は装着部４に対して回動自在とされる。また、ケース５２は、主面５２ａのうち係合部５５が設けられている一端部とは他方側の端部に保持部５６を有する。保持部５６は、装着部４の装着面４ａに設けられている被保持部４３に保持される。保持部５６は係合部５５と同様に先端が外側に向いたフック形状に形成され、被保持部４３は保持部５６に対応した形状に形成されている。これら保持部５６及び被保持部４３は、発光モジュール３を装着部４へ装着した状態で保持する。つまり、発光モジュール３は、係合部５５を装着部４の被係合部に係止させ、この係止された端部を軸として、他方側の端部を回動させ、保持部５６を被保持部４３に係止させることで、装着部４に装着される。
【００２４】
ケース５２の構成材料には、カバー５１の構成材料と同様のものの他、表面に絶縁処理が施されたアルミニウム等の金属材料等の透明性がない材料が用いられてもよく、側壁６ｂが僅かに撓むように所定の弾性を有する材料が好適に用いられる。なお、ケース５２の主面５２ａと側壁５２ｂとを接続する角部は、図例のように、一部面取りされていることが好ましい。こうすれば、発光モジュール３の外観をスリム化することができる。
【００２５】
装着部４は、上述した回路基板４１及びハウジング４２に加え、端子部６１（図２参照）と回路基板４１とを電気的に接続する一対の端子受部４４を備える。ハウジング４２は、発光モジュール３側に凸状に形成されて、回路基板４１を収容する凹状の回路基板収容部４５を有する。また、ハウジング４２には、端子部６１を挿通させる貫通溝４６が設けられている。なお、回路基板４１上には、回路基板４１を保護するための保護部材４７が載置される。回路基板４１には、配線基板６と同様の基材が用いられ、矩形状に形成された基材の発光モジュール３側の面に、発光パネル２を点灯駆動するための駆動ドライバ等の各種素子（不図示）が実装される。また、回路基板４１には、端子受部４４との接合部及び外部給電用端子４８が設けられ、これら接合部、外部給電用端子４８及び駆動ドライバ等が回路基板４１に設けられた配線パターンによって電気的に接続される。端子受部４４は、所定形状に屈曲した一対の略Ｌ字形状の金属片であり、一方の端部が回路基板４１に固定され、他方の端部が発光モジュール３側へ立設されて接触部を成し、この接触部がクリップ状に形成されて、貫通溝４６を挿通した端子部６１を挟持する。これにより、端子受部４４と端子部６１との電気的な接続がなされる。
【００２６】
次に、発光パネル２及び配線基板６の接合構造について、上述した図４に加えて、図５及び図６を参照して説明する。図５は、配線基板側電極パッド６２ａ及びワイヤ８が設けられた位置（図４のＡ−Ａ線）における側断面を、図６は、配線基板側電極パッド６２ａ及びワイヤ８が設けられていない位置（図４のＢ−Ｂ線）における側断面を示す。なお、図５は、陽極に相当する各電極パッド２３ａ，６２ａを通る断面を示している。一方、陰極に相当する各電極パッド２３ｂ，６２ｂを通る断面は、発光部２２から発光パネル側電極パッド２３ｂへの電極取り出し構造が異なるが、各電極パッド２３ｂ，６２ｂの接合構造は、陽極側の接合構造と同様であり、図示を省略した。また、図５及び図６では便宜上カバー５１の図示を、図６では発光部２２の透明電極２２ａの図示を省略している。これらの省略は、後述する変形例の図示においても同様である。配線基板６は、封止缶２４上に接着テープ等の固定部９によって接着固定されている。固定部９は、配線基板６の封止缶２４と対向する面において、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂが形成された箇所の直下位置に設けられている。この固定部９は、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂの夫々に対応するように点状に配されていてもよいし、各配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂに沿う線状に配されていてもよい（図３も参照）。発光パネル２と配線基板６が固定された状態で、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂと発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂとがワイヤ８により結線される。
【００２７】
ワイヤ８は、各パッド間に複数本（図例では３本）結線されることが望ましい。こうすれば、いずれかのワイヤ８が断線した場合でも、他のものが断線されなければ、各パッド間の電気的接続は切断されないので、発光部２２を均一に発光させることができる。ワイヤ８には、例えば、純アルミニウム線が用いられる。この純アルミニウム線は、超音波接合により、常温かつ短時間で、各電極端子を構成する導電層とを接合することができる。ワイヤ８の径は、発光パネル２の消費電流や材質等を考慮して決定される。例えば、消費電流が１Ａである場合、安全率５０％を考慮に入れて、溶断電流が２Ａの１００μｍ線径以上のワイヤのが用いられる。なお、アルミニウムの他に、銅や金のワイヤも用いてもよい。
【００２８】
ワイヤ８のボンディングが完了した後、発光部２２を封止する封止缶２４の側端部から発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂを被覆するように封止樹脂部材７が設けられる。この封止樹脂部材７には、透光性を有する樹脂材料、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が用いられる。上記樹脂材料に、基板２１を構成する材料と同等の屈折率又は基板２１よりも高い屈折率を有する材料を用いれば、基板２１と封止樹脂部材７との界面における全反射を抑制することができる。封止樹脂部材７は、これらの樹脂材料が、封止缶２４の側端部から発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂを被覆するように、ディスペンサ等によって塗布されることにより形成される。つまり、発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂは、接合されたワイヤ８の接合端部と共に封止樹脂部材７によって被覆されている。このとき、封止樹脂部材７は、樹脂材料を塗布した際に、封止缶２４の側端部側及びワイヤ８の近傍において流動性が低くなるので、これらの近傍において厚みが厚くなり、基板２１の周縁側へ向かうほど、厚みが薄くなる。そのため、封止樹脂部材７のケース５２に対向する面は、周縁方向に傾斜する斜面となる。
【００２９】
この構成によれば、図６に示すように、発光部２２から基板２１に導光された光の一部、例えば、光Ｌ１は、封止樹脂部材７に入射し、封止樹脂部材７がケース５２と向かい合う界面において全反射される。そして、全反射された光Ｌ１は、基板２１を透過して、基板２１から発光モジュール３の光照射（正面）方向に出射される。また、基板２１から封止缶２４に入射した光Ｌ２も、封止缶２４の側端部から封止樹脂部材７に入射し、上記界面において全反射されて、基板２１から出射される。
【００３０】
また、ケース５２は、封止樹脂部材７と対向する面が光反射性を有するように構成されている。例えば、封止樹脂部材７と対向する面に白色塗料等の光を反射しやすい材料が塗布される、又は反射性の高い金属薄膜が形成される。この構成によれば、封止樹脂部材７に入射し、上記界面に対する入射角が小さい光Ｌ３は、全反射されることなく、封止樹脂部材７を透過するが、ケース５２で反射されて、封止樹脂部材７及び基板２１を透過して、発光モジュール３の正面方向に出射される。しかも、ケース５２は、端部側が傾斜するように形成されているので、封止樹脂部材７を透過した光Ｌ３を効果的に反射することができる。また、発光部２２から側方方向へ出射されて、基板２１に入射することなく、封止缶２４に入射した光Ｌ４も、封止樹脂部材７に入射して、発光モジュール３の正面方向へ出射させることができる。このように、発光モジュール３によれば、発光部２２から基板２１内に導光された光を正面方向へ取り出すことにより、光利用効率を向上させることができる。また、封止樹脂部材７を設けたことにより、発光部２２への水分や酸素等の浸入を防止すると共に、発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂとワイヤ８との接合箇所を保護することができる。
【００３１】
上記実施形態の変形例に係る発光モジュール３について、図７を参照して説明する。この変形例に係る発光モジュール３においては、封止樹脂部材７に光散乱性を有する材料７１が含有されている。この光散乱性を有する材料７１としては、例えば、酸化チタン等の光散乱性粒子が用いられる。この構成によれば、封止樹脂部材７に入射した光Ｌ５は、光散乱性を有する材料７１によって拡散されて発光モジュール３の正面方向へ出射する。また、光散乱性を有する材料７１によって拡散された光のうち、非発光面方向へ向かう光は、封止樹脂部材７がケース５２と向かい合う界面で全反射され、又はケース５２で反射されて、発光モジュール３の正面方向へ取り出される。そのため、この変形例においても、上記実施形態同様に、発光部２２から基板２１内に導光された光を正面方向へ取り出すことにより、光利用効率を向上させることができる。
【００３２】
上記実施形態の別の変形例に係る発光モジュール３について、図８を参照して説明する。この変形例に係る発光モジュール３においては、封止樹脂部材７’が略白色材料から形成されている。この構成によれば、発光部２２から基板２１に導光された光の一部、例えば、光Ｌ６は、基板２１と封止樹脂部材７’との界面において反射され、発光モジュール３の正面方向へ出射される。また、封止樹脂部材７’からケース５２側へ出射されて喪失する光が少なくなるので、光利用効率を高めることができる。
【００３３】
上記実施形態の更に別の変形例に係る発光モジュール３について、図９を参照して説明する。この変形例に係る発光モジュール３においては、基板２１における封止缶２４（発光部２２）よりも外方に位置する面に、発光部２２から出射されて基板２１内に導光された光を拡散させる拡散層２１ａが設けられている。また、封止樹脂部材７’は、上記変形例と同様、略白色材料から形成されている。拡散層２１ａは、基板２１上に反射材を印刷する、又は基板２１にミゾ加工やマイクロプリズム加工を施す等によって形成される。この構成によれば、拡散層２１ａによって、発光部２２から基板２１に入射し、基板２１内を全反射しながら導光される光Ｌ７の全反射を抑制すると共に、この光Ｌ７を略白色の封止樹脂部材７’で反射することにより、正面方向へ取り出すことができる。
【００３４】
本発明は上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂが、ワイヤ８が接合された状態でこれらを保護するための樹脂部材によって被覆されていてもよい。また、この樹脂部材は、上述した発光パネル側電極パッド２３ａ，２３ｂを被覆する封止樹脂部材７と一体的に形成されていてもよい。また、配線基板側電極パッド６２ａ，６２ｂを被覆する封止樹脂は、その高さがアーチ状に結線されたワイヤ８の頂頭部よりも低くなるように形成されることが望ましい。こうすれば、発光パネル２の厚みが増すことなく、発光モジュール３をスリム化することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１ 照明装置
２ 発光パネル
２１ 基板
２１ａ 光拡散層（光を拡散させる層）
２２ 発光部
２３ａ 発光パネル側電極パッド（電極パッド）
２３ｂ 発光パネル側電極パッド（電極パッド）
３ 発光モジュール
５２ ケース
７ 封止樹脂部材（封止部材）
７’ 封止樹脂部材（封止部材）
７１ 光拡散性を有する材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板上に発光部が形成された平面状の発光パネルを備えた発光モジュールであって、
前記発光パネルは、前記基板上において前記発光部よりも外方に導出されて該発光部に電気的に接続される電極パッドと、前記発光部の側端部から前記電極パッドを被覆するように設けられた封止部材と、を有し、
前記封止部材は、透光性又は光反射性を有することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記発光パネルの非発光面側を覆うケースを更に備え、
前記ケースは、前記封止部材と対向する面が光反射性を有することを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記封止部材は、光散乱性を有する材料を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記封止部材は、略白色の材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記基板における前記発光部よりも外方に位置する面に、前記発光部から出射されて前記基板内に導光された光を拡散させる層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光モジュールを用いた照明装置。
【請求項１】
透光性を有する基板上に発光部が形成された平面状の発光パネルを備えた発光モジュールであって、
前記発光パネルは、前記基板上において前記発光部よりも外方に導出されて該発光部に電気的に接続される電極パッドと、前記発光部の側端部から前記電極パッドを被覆するように設けられた封止部材と、を有し、
前記封止部材は、透光性又は光反射性を有することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記発光パネルの非発光面側を覆うケースを更に備え、
前記ケースは、前記封止部材と対向する面が光反射性を有することを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記封止部材は、光散乱性を有する材料を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記封止部材は、略白色の材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記基板における前記発光部よりも外方に位置する面に、前記発光部から出射されて前記基板内に導光された光を拡散させる層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光モジュールを用いた照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６９５７４（Ｐ２０１３−６９５７４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８０１４（Ｐ２０１１−２０８０１４）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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