JP2004303733A - 構成素子、とりわけ有機発光ダイオードを備える表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撓み負荷が頻繁に発生しても構成素子の機能性が保証されるように構成することである。
【解決手段】パッキンリング（５）に加えて基板層（２）とカバー層（４）との間に、カバー層（４）および基板（２）の材料への接着特性に関して適合された機械的接合手段（７，８，９）が設けられており、
該機械的接合手段は、基板層（２）とカバー層（４）を機械的に安定して相互に固定し、基板層（２）とカバー層（４）がとりわけ熱的膨張および／または機械的負荷による電子構成素子の変形の際に相互に部分的または完全に剥離する危険性を低減する。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の上位概念による構成素子、とりわけ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備える表示装置（ディスプレイ）に関する。

機能層はこの関連から、個別の層または層結合体とすることができ、所定の電気的および／または光電的機能を満たすことができる。

従来技術および本発明の以下の説明では、ＯＬＥＤディスプレイとして構成された構成素子を例として用いる。しかし本発明はこのような表示装置だけに関連するものではない。

従来のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）と比較してＯＬＥＤは多数の利点を有する。ＯＬＥＤの消費電力は低く、僅かな面積しか必要とせず、−４０℃から８０℃までの広い温度領域で高速のスイッチング時間を有し、のぞき込み角も広い。忘れてはならないのは、ＯＬＥＤは自己発光性であり、従って別個のバックライトを必要としない。

ＯＬＥＤは有機発光層を有しており、この層は２つの電極間に配置されている。電極に十分な電位が印加されると、有機発光層は有機層に注入される正孔と電子の再結合に基づいてビームを放射する。有機層と２つの電極は典型的には薄膜技術で構成され、例えばガラスからなる基板に取り付けられる。電極および有機発光層からなる結合体の、基板の反対側は別のガラス板または金属板により覆われており、固定は通常は接着剤により行われる。基板および別のガラス板または金属板の両側構成、並びに電極と有機発光層からなる結合体（以下、ＯＬＥＤ結合体とする）を周回する、例えば接着リングの形態の密閉手段によって、ＯＬＥＤ結合体は十分に気密にカプセル化される。これが必要であるのは、有機材料および電極が通常は湿気および酸素に対して非常に脆弱だからである。従って信頼性のある動作のためにはこのような気密なカプセル化が必要である。

上記の構成で、基板とカバー層として用いられるガラス板または金属板は可撓性ではない。しかし多くの適用に対して、構成素子が所定のフレキシビリティを有することが必要である。このようなフレキシビリティは撓み負荷の観点から必要である。なぜなら構成素子を非平坦な、正確に湾曲された基台に配置すべき場合があるからである。さらにこのようなフレキシビリティは場合により構成素子の取り扱いに対して有利である。これは例えば柔軟性のあるディスプレイ、または巻取り可能なディスプレイの場合である。

フレキシビリティのある構成素子を製造するためにはガラス基板およびガラス板または金属板の代わりに例えばプラスチック基板およびプラスチックからなるカバー層を使用する。しかし可撓性材料を使用することにより、ＯＬＥＤ接合体を湿気および酸素に対して十分に保護するため、基板とカバー層との間での接合技術に対する要求が高まる。接着された剛性のある構成体では接着接合部に対して作用するせん断力だけを吸収すればよいが、フレキシブルな構成体では基板層およびカバー層が引張力にも打ち克たなければならない。この引張力はとりわけカプセルの縁部領域に発生し、そこで密閉手段を付加的に機械的に負荷する。基板、ＯＬＥＤ接合体およびカバー層は構成体が撓むときに発生する負荷にも耐え、これらが剥離するのを十分に回避しなければならない。

この問題を図１ａと図１ｂに基づいて説明する。

図１ａはＯＬＥＤディスプレイの平面図である。図１ｂは図１ａに一点鎖線で示したラインＩ−Ｉに沿ったディスプレイの断面を示す。

フレキシブルなプラスチックからなり、矩形に構成された基板２には、ＯＬＥＤ接合体３が取り付けられている。ＯＬＥＤ接合体３は例えばＯＬＥＤ画素のアレイを有する。有機層と電極を有する基本的なＯＬＥＤ構造は従来技術から公知であるから、ここでは図に正確に示されていない。

図１ａから分るように、ＯＬＥＤ接合体３は接続線路６によって外部から接続されている。接続線路６は基板２の表面に取り付けられ、ＯＬＥＤ接合体３から基板２の縁部へ伸長している。例えば接続線路６はＯＬＥＤ接合体３の２つの側エッジに沿って、また相応にして基板２の２つの側エッジに沿って配置されている。しかし以下に説明する問題に対して接続線路の経過は何の意味もない。

図１ｂから良く分るように、ＯＬＥＤ接合体３上にはカバー層４が配置されている。カバー層はＯＬＥＤ接合体３に対して比較的に大きい面積を有する。従ってＯＬＥＤ接合体３のすべての側エッジに沿ってほぼ同じ大きさの縁部が突出している。このオーバーラップ領域にはパッキンリング５が配置されており、このパッキンリングはＯＬＥＤ接合体３を僅かな間隔で周回する。パッキンリング５は中断部を有しておらず、ＯＬＥＤ接合体３を外部の影響、例えば湿気、酸素から保護するために用いる。この目的のためにパッキンリング５とカバー層４並びに基板２との間には密な接合が形成されている。

パッキンリング５は例えば接着剤からなり、これは同時に基板２とカバー層４との間の機械的接合を保証する。他方ではパッキンリングはその材料特性の点で、酸素および湿気がこれにより閉鎖された領域に侵入することができないように選択する。

基板２もカバー層４もフレキシブルなプラスチックからなるから、この構成素子は撓み負荷に曝すことができる。しかし構成素子の信頼性は、パッキンリング５と基板２ないしカバー層４との間で気密性が存在する場合だけ保証される。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の構成素子を改善し、撓み負荷が頻繁に発生しても構成素子の機能性が保証されるように構成することである。またとりわけ湿気と酸素がパッキンリングの内部へ侵入することも回避しなければならない。

この課題は、請求項１の特徴部分の構成を有する構成素子によって解決される。

構成素子の有利な改善形態は従属請求項の構成により得られる。

本発明は、図１の構成素子の特別の弱点が基板カバー層接合体３の４つのコーナー領域に発生することを基本的に認識する。すでに比較的小さな撓み負荷の場合でも、カバー層４は密閉フレームまたはパッキンリング５から剥離し、気密性のカプセルが破壊される。

従って本発明は、カバー層と基板層の機械的接合のための接合手段を、カバー層および基板層へのその接着特性の点で最適化する。接合手段の第１の役目、またはただ１つの役目は、基板層のカバー層に対する機械的接合と固定を確実にすることである。この接合手段によって基板層とカバー層との間の相対運動が十分に阻止されるか、最小とされれば、密閉フレームまたはパッキンリングに作用する力は減少するか、または完全に吸収される。相対運動が生じるとカバー層または基板層がパッキンリングから剥離するおそれがある。この相対運動の危険性は接合手段によって効果的に低減される。これにより構成素子の信頼性は格段に改善される。

本発明の技術的思想によりさらに、密閉フレームまたはパッキンリングに対して、まず第１に湿気および酸素の透過性の点で最適化された材料を選択することができる。この場合、パッキンリングの基板層乃至カバー層への接着力は本発明の構成素子では下位の役目を果たす。

構成素子の有利な改善形態によれば、接合手段が点状に、とりわけ機能層から見て機能層の外側で取り囲む密閉フレームまたはパッキンリングが基板とカバー層のオーバーラップ領域に配置されていれば十分である。従ってその接着特性に関してカバー層および基板層の材料に適合されたリングを、必ずしも機能層を周回するように設ける必要はない。

有利には接合手段は、カバー層、機能層および基板層からなる接合体のコーナー領域に配置される。コーナー領域を機械的に接合することによって、構成素子全体の安定性が格段に改善される。

ここでコーナー領域の特徴は次のように解釈すべきである。基板層とカバー層とが同じ大きさであれば、すなわちこれら２つの素子が実質的に相互に合同に配置されていれば、コーナー領域の概念は基板層のコーナーもカバー層のコーナーも意味する。しかしカバー層が図１に示すように基板よりも小さければ、接合手段はカバー層のコーナー領域に配置される。これに対して基板層がカバー層よりも小さい場合に対しては、基板層のコーナーであると理解すべきである。

有利には接合手段は接着接合、超音波溶接接合、溶接接合、ハンダ接合、ねじ接合、リベットまたはクランプ、または前記手段の２つまたはそれ以上の組合せである。

択一的にまたは前記の点状の接合手段に付加的に、接合手段は本発明の有利な構成では、基板層とカバー層との間に配置され、これらと内部で結合した第１の補強フレームまたは補強リングを有することができ、この補強フレームまたは補強リングは機能層を周回する。第１の補強フレームまたは補強リングは有利には、密閉フレームまたはパッキンリングがカバー層ないし基板層から剥離するのに対抗するよう作用する。

従って第１の補強フレームまたは補強リングが密閉フレームまたはパッキンリング内に配置されると有利である。

さらに接合手段が、基板層とカバー層との間に配置され、これらと内部で接合した第２の補強フレームまたは補強リングを有し、これも同様に機能層を周回すると有利であることが判明した。有利には第２の補強フレームまたは補強リングは機能層から見て密閉フレームまたはパッキンリングの外側に配置される。

第１の補強フレームまたは補強リングも、第２の補強フレームまたは補強リングも基板層とカバー層との間の機械的安定性および固定的結合を行う。これに対して第１および第２の補強フレームまたは補強リングの間に配置された密閉フレームまたはパッキンリングは湿気および酸素の透過性の点で最適化することができる。これに対して第１および／または第２の補強フレームまたは補強リングは、基板層およびカバー層への接着特性の点で最適化された材料を有する。

改善形態によれば、第１および／または第２の補強フレームまたは補強リングは中断部を有する。とりわけ第２の補強フレームまたは補強リングが２つの点状の接合手段の間の領域に充填されていると有利である。このようにしてカバー層を小さな面積で保持することができる。同様に、第１の補強フレームまたは補強リングが中断部を有することも考えられる。

本発明の構成素子の種々の実施形態、並びに利点、作用は以下の図面に基づく実施例の説明から明かとなる。

同じないし同じ作用を有する素子には実施例と図面でそれぞれ同じ参照符号が付してある。

図１ａ，１ｂによる構成素子は冒頭ですでに説明した。従ってここではさらに説明しない。

以下の実施例の説明は、図１ａ、１ｂに示された構造を基礎とし、さらに信頼性の格段の向上をもたらす本発明による接合手段を有する。

両方ともフレキシブルな材料、例えばプラスチックからなる基板層２とカバー層４との間には、ＯＬＥＤ接合体３の形態の機能層が配置されている（図２のラインＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す図２ｂを参照）。ＯＬＥＤ接合体３は例えばＯＬＥＤからなるＬＥＤアレイである。従ってこの構成素子は表示装置として構成されている。ＯＬＥＤ接合体３の代わりに太陽電池または任意の他の集積回路、有利には有機材料ベースの集積回路を設けることもできる。

図２ａから分るように、ＯＬＥＤ接合体３はパッキンリング５により取り囲まれている。パッキンリング５は図２ｂに示されるように、密閉されたＯＬＥＤ接合部３を外部の影響から気密に保護するためカバー層４と基板層２への内部接合部を有する。

撓みが発生する際に、カバー層または基板層２がパッキンリングから解離するのを回避するために、さらにカバー層４のコーナー領域には点状の接合手段７が設けられている。この接合手段７は例えば接着剤の滴であり、接着特性の点で基板２およびカバー層４の材料に適合されている。

パッキンリング５は基板層２とカバー層４との間である程度の機械的接合を行うが、接合手段７が存在するので、その材料特性は酸素と湿気の透過性の点で最適化されている。

コーナー領域を接合手段７により補強することによって、構成素子の安定性は格段に改善される。カバー層４の外部コーナーを接着剤の滴により補強した検査構成体は１００，０００回の撓みサイクルを無傷で乗り越えた。このとき２０ｍｍの撓み半径が使用された。同じ負荷に曝された図１の構成素子は格段に少数の撓みサイクルですでに損傷した。点状の接着剤滴ではなく、超音波溶接による接合を行うとさらに高い安定性が達成される。

本発明の構成素子の利点は、公知の構成素子に対して何ら変更が必要ないことである。「低浸透グルー」として公知のパッキンリングはその材質が、湿気および酸化の点で最適化されており、これを使用することができる。このパッキンリングは湿気および酸素の侵入を効果的に阻止し、一方、本発明の接合手段は構成素子の安定性と信頼性を保証する。

図２の点状の接合７はハンダ、クランプ、ねじ、リベット、または溶接により形成することもできる。

図３ａ，ｂは本発明の構成素子のさらなる発展形態を示す。図３ａの平面図には本発明の構成素子が示されており、図３は図３ａの一点鎖線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を示す。

実験的に、パッキンリング５の内側縁部がさらなる弱点であることが示された。この弱点は、点状の接合部７を使用する場合に現れる。

従ってパッキンリングがカバーシート４ないし基板２から剥離するのを阻止するため、第１の補強リング８が設けられている。この補強リング８はＯＬＥＤ接合体３から見てパッキンリング５内に延在しており、従って以下では内部補強リングと称する。パッキンリング５と同じようにこれもＯＬＥＤ接合体３を周回する。

内部補強リング８は図３ａに示すように、中断部なしで構成することができる。しかし中断部を設けることも考えられる。

内部補強リング８は、カバー層４および基板層２への接着特性の点で最適化されている。とりわけ湿気および酸素の透過性についての要求は考慮されない。この役目はパッキンリング５が引き受ける。

図４ａ，ｂによる第３の実施例では第２の補強リング９が補充されている。第２の補強リング９は外部補強リングと称される。なぜならＯＬＥＤ接合体３から見てパッキンリング５の外に配置されているからである。

カバー層４の面積をできるだけ小さく構成できるようにするため、外部補強リング９は部分に分割されており、これらの部分はそれぞれ２つの点状の接合部７の間を伸長する。点状接合部７と外側補強リング９の部分との間には中断部１０が設けられている。外側補強リング９の右に配置された部分が図４ａで示すように、この部分は自分の中にも中断部１０を有することができる。ここで中断部は図示とは異なり、４つの部分のそれぞれに設けることもできる。

図２から図４に示された実施例は例えばマトリクスディスプレイとすることができる。発光ポリマーベース上で動作するマトリクスディスプレイはフレキシブルなプラスチック基板上に公知のように配置される。続いてプラスチックからなるカバー層が構成体の上に接着される。このとき湿気と酸素に対して僅かな透過性を有する接着剤が発光ポリマーを取り囲む。続いてカバー層のコーナー領域に点状の接合部が超音波溶接によって形成される。これにより周囲環境に対して良好に保護され、機械的に安定した構成素子が実現される。この構成素子は同時に高い撓み特性を有する。

さらに本発明の構成素子は、上記のようにして製作されたフレキシブルな光源とすることができる。

本発明の枠内で機能層は、共役されたポリマーからなる太陽電池として構成することもできる。さらに多くの別の適用例が考えられる。例えば有機検出器並びにポリマーベース上の集積回路も考えられる。

ＯＬＥＤディスプレイ構成素子に基づく本発明の説明から、本発明がこのような表示装置にのみ係るものであると理解すべきではない。本発明は他のポリマーベースの集積回路、太陽電池、センサおよび検出器に適用することができる。

従来技術の構成素子の平面図およびラインＩ−Ｉの断面図である。

本発明の第１実施例の構成素子の平面図およびラインＩＩ−ＩＩの断面図である。

本発明の第２実施例の構成素子の平面図およびラインＩＩＩ−ＩＩＩの断面図である。

本発明の第３実施例の構成素子の平面図およびラインＩＶ−ＩＶの断面図である。

Claims (10)

1. 光電的構成体または回路構成体を有する機能層（３）を備える扁平形電子構成素子であって、
   前記機能層は基板（２）とカバー層（４）との間に配置されており、
   同様に基板（２）とカバー層（４）との間に配置され、当該基板およびカバー層と材料結合する密閉フレームまたはパッキンリング（５）が前記機能層（３）を取り囲み、
   該密閉フレームまたはパッキンリングは機能層（３）を有害となる外部の影響、とりわけ湿気および酸素から保護する形式の構成素子において、
   パッキンリング（５）に加えて基板層（２）とカバー層（４）との間に、カバー層（４）および基板（２）の材料への接着特性に関して適合された機械的接合手段（７，８，９）が設けられており、
   該機械的接合手段は、基板層（２）とカバー層（４）を機械的に安定して相互に固定し、基板層（２）とカバー層（４）がとりわけ熱的膨張および／または機械的負荷による電子構成素子の変形の際に相互に部分的または完全に剥離する危険性を低減する、ことを特徴とする構成素子。
2. 接合手段（７，８，９）は機能層（３）から見て密閉フレームまたはパッキンリング（５）の外側に配置されている、請求項１記載の構成素子。
3. 接合手段（７，８，９）は基板層（２）とカバー層（４）のオーバーラップ領域に点状に配置されている、請求項１または２記載の構成素子。
4. 基板層（２）とカバー層（４）は平面で見て多角形、とりわけ矩形または正方形の形状を有し、
   接合手段（７）は、基板層（２）／カバー層（４）接合体のコーナーに、カバー層（４）と基板層（２）との間で接合エレメントを有する、請求項１または２記載の構成素子。
5. 接合手段（７，８，９）は機能層（３）から見て密閉フレームまたはパッキンリング（５）の外側に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の構成素子。
6. 接合手段（７）は少なくとも１つの接着剤接合部、超音波溶接接合部、溶接点、ハンダ接合部、ねじ接合部、リベットおよび／またはクランプを有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の構成素子。
7. 接合手段（７，８，９）は、基板層（２）とカバー層（４）との間に配置された補強フレームまたは補強リング（８）を有し、
   該補強フレームまたは補強リングは機能層（３）と密閉フレークまたはパッキンリング（５）との間に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の構成素子。
8. 接合手段（７，８，９）は基板層（２）とカバー層（４）との間に配置された補強ストリップ（８）または補強点を有し、
   該補強ストリップまたは補強点は機能層（３）から見て密閉フレームまたはパッキンリング（５）の外側に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の構成素子。
9. 補強フレームまたは補強リング（８）および／または補強ストリップ（９）は中断部（１０）を有する、請求項６から８までのいずれか１項記載の構成素子。
10. 機能層は有機発光層である、請求項１から９までのいずれか１項記載の構成素子。

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