JP2007232802A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＬＥＤパネルの新しい固定方法を提案することにより、ＯＬＥＤ全体の強度を向上する。
【解決手段】基板上にＯＬＥＤ素子を形成し、封止基板でその基板を封止した構造体の封止基板を弾性を持ったシートを媒介して下側金属フレームに固定するようにすることで解決できる。さらには、このシードとして、シリコーン樹脂を用いることがよく、輻射よる熱拡散機能を備えているシートを用いるのもさらに好ましい。
【選択図】図3

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置の筐体構造に関するものである。

表示装置の一つに、有機ＥＬ表示装置（以下、ＯＬＥＤと称する）には次の特徴がある。すなわち、
（１）ＯＬＥＤを構成する表示素子はバックライトが不要の自己発光素子である。
（２）視野角が広く高い視認性を有する。
（３）応答速度が速く動画、静止画の区別無く高品位表示が可能である。
（４）直流、低電圧駆動が可能である、等。

このため、電源条件の厳しいモバイル／ポータブル機器用途のアプリケーション。また、ＴＶやノートＰＣの薄型／軽量化に寄与するものと考えられる。現状では、ＯＬＥＤを搭載した市販品が少ない為、ＬＣＤパネル用樹脂フレームを用いた場合も含めると、筐体構造は次のように分類される。

（１）フレームに接着し、円形ダボ（球断面の突起）により上下フレームを固定する方法。
（２）ＬＣＤ用樹脂フレームをＯＬＥＤに固定する方法

また、ＯＬＥＤを構成する表示素子は自己発光素子である構造上、液晶表示装置（ＬＣＤ）におけるバックライトが不要である為、バックライト構造を支える樹脂モールド部品も不要であり、薄型や軽量化、低コスト化等の製品優位性を持つ。

上述した（１）ＬＣＤ用樹脂フレームをＯＬＥＤに固定する方法には、次のような問題がある。すなわち、通常、この種の固定には両面テープを用いるが、両面テープをＯＬＥＤ素子に貼り付ける場合、粘着剤等が必要となることから経時劣化は不可避の問題となり、発熱による粘着剤の劣化に起因する信頼性の問題がある。また、上下フレームの固定では円形ダボによるかみ合わせ組立の為、ダボ部の組み合わせ部の滑りの影響により、組立精度並びに組立剛性ともに低い。

また、上述した（２）ＬＣＤ用樹脂フレームをＯＬＥＤに固定する方法にも、次の問題点がある。すなわち、樹脂モールドに固定する事により、素子の剛性は確保することが可能となるが、樹脂モールド製作用の金型は金属フレーム用の金型比較において高価なものである。また、樹脂モールドにより剛性を確保する為には、表示素子の全厚が厚くなり、固定のために外形も大きくなり、製品魅力を著しく損なう。

また、ボトムエミッション方式のＯＬＥＤには、次の問題がある。すなわち、ボトムエミッション方式のＯＬＥＤは表示素子の発光面に対して裏側にフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）等の接続端子が位置している。この為、ＯＬＥＤを筐体に設置した際にＦＰＣ等のフラットケーブルは駆動回路に接続するときに折り曲げられる方向がＯＬＥＤへのフラットケーブル接着面を剥がす方向である為、信頼性の確保が課題である。

しかし、ＯＬＥＤは、樹脂モールドを持たない構造上、耐衝撃性や捻れ耐力等の信頼性への問題も懸念される。このため、ＯＬＥＤの構造信頼性確保の為にはＯＬＥＤの強度確保の為のフレーム構造は不可欠の要素である。

本発明の目的は、ＯＬＥＤの構造的信頼性を確保した有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

上記の目的を解決する手段として、基板上にＯＬＥＤ素子を形成し、封止基板でその基板を封止した構造体の封止基板を、弾性を持ったシートを媒介して下側金属フレームに固定するようにしたものがある。この弾性シートは、シリコーン樹脂が好ましいが、一般的な両面テープであっても弾性を持つ為、有効な手段の一つである。また、前述の弾性シートに熱拡散等の機能を付与させる事により、ＯＬＥＤ素子の信頼性を向上させる事が出来る。

ＯＬＥＤの固定方法ではなく、フレーム強度の向上に対しては次のような手段がある。すなわち、
下側のフレームと上側のフレームは組立後に厚さ方向の位置ずれが発生しないように、切り欠き形状を有する噛み合わせ構造（スナップフィット）を持つようにする。

前述のスナップフィット部を各辺に設計することにより、フレーム全体として厚み方向と垂直な方向、即ち横方向や回転方向への位置ずれを抑制することができる。

また、次の構造を採用すると、放熱効果を向上させることができる。すなわち、上側フレームと下側フレームを組み合わせた壁面部をＯＬＥＤパネルより離して設計する事により、衝撃耐力や静荷重耐力をＯＬＥＤパネル単体と比較して強化することが出来る。また、ＯＬＥＤ素子構造内に空気の流路が構成できる為、素子の温度分布を適性に保つことが出来る他、冷却効率も向上する。

下側フレームにスロープスプリングを設け、上側フレームにサポートスプリングを設ける。このとき、上下スプリングの接合面の高さを、ＯＬＥＤへのＦＰＣ取り出し面の位置よりも発光面側になるように設計する。この結果、ＦＰＣ等のフラットケーブルをどの方向へ折り曲げてもＯＬＥＤ素子への接着面から剥がれる方向の力が発生しない。従って、ＯＬＥＤへのＦＰＣ等のフラットケーブルの接続信頼性が向上する。また、これにより、下側フレームにスロープスプリングを設ける際に、ＯＬＥＤの搭載位置を矯正する効果を持たせることが可能である。この結果、ＯＬＥＤの搭載位置精度が向上しＯＬＥＤの表示面の位置ずれや傾きを高精度に製作することができる。

本発明によれば、有機EL表示装置の信頼性を向上できる。

以下、本発明の最良の実施形態について実施例を参照して詳細に説明する。

一般的なＯＬＥＤの断面構造を図１に示す。図１に示したＯＬＥＤは、従来から知られている構造であるので、詳細な説明は省略する。図１において、発光面は下側であり、基板ガラスから１μｍくらいの光学的に透明な積層膜を介して有機発光層と陰極金属が成膜されている構造となっている。この構造はボトムエミッション方式のＯＬＥＤと呼ばれている。この構造を持つＯＬＥＤは発光部の反対側に除湿剤（デシカント）と空壁を持ち、封止ガラス（もしくは封止缶等の金属）によって外部雰囲気とはシーリングされた構造を持つものが一般的である。

図２に、その封止ガラス基板で封止したＯＬＥＤの断面構造を示す。図２に示すＯＬＥＤ断面構造において、ＯＬＥＤの構造部からの発熱を発光面の裏面から取り出すためには、空壁（一般的には窒素が充填されている空間）と除湿剤、そして封止ガラスにより気密を保つ構造となっている。この基板ガラスと封止ガラスを重ね合わせた全厚はおよそ１．０ｍｍ前後であり、表示素子内部に空壁を持つ為に外部からの応力や衝撃に対する強度確保が課題の一つとなっている。

＜１．ＯＬＥＤ用フレームの高剛性化＞
この外部からの応力や衝撃を対策する為、図３に示すような高剛性を実現するフレーム構造を用いたＯＬＥＤ素子構造を開発した。図３に示すスナップフィット部を拡大すると、上フレームと下フレームの組立断面がトラス構造（三角断面）を形成している事が本提案の特徴である。ここで、トラス構造とは橋の強度を向上させる為に側壁に設計された三角形状の集合として古くから構造力学的に知られた建築手法であり、近年では大型ドーム施設の天井構造の強度確保を目的とした設計手法として三角断面の集合、所謂トラス構造が用いられている。

図４に本実施例のトラス構造部を示す。このようなトラス構造（三角断面形状）をフレーム側面に設計することにより、図４の上下方向から圧縮の方向で応力が印荷された場合、トラス構造による三角断面の各辺要素が圧縮または伸張の方向に応力を分散し、単純にフレームを２枚組み合わせた場合の圧縮破壊強度の約４倍以上の強度に向上する。

＜２．ＯＬＥＤ用フレームの高精度化＞
図４に示すように、トラス構造の接合部は上フレームに設計された三角形要素の一辺にて、およそ水平の支持角にて下フレームの辺を支えるように設計している。この為、図４において下フレームは下方向へは位置ずれを生じる事は無い。さらに下フレームの位置ずれが上方向にずれる事に関しては、ＯＬＥＤパネルの厚みの制約とトラス構造の頂点部、即ち上フレームの折り曲げ部と下フレームの端部の接触部があるため、変位することが出来ない。この結果、組み合わせ部の組立精度が向上することにより、ＯＬＥＤパネル全体としての製作精度が向上する。

一方、従来のダボ固定（球状断面）方式の金属フレームの場合、ダボ固定部が容易に位置ずれを生じる為、組立精度は非常に低いものである（図５，図６参照）。

＜３．ボトムエミッション方式ＯＬＥＤ特有の問題＞
ボトムエミッション方式のＯＬＥＤは、その構造上、ＯＬＥＤの素子に対するＦＰＣ等のフラットケーブルの接続面が発光面に対して裏側に位置することになる。この為、ＯＬＥＤモジュールをハンドリングする際にＦＰＣを折り曲げる方向によってはＦＰＣをＯＬＥＤ素子から剥がす方向に応力を生じる事となる。図７参照。この為、ＯＬＥＤ素子とＦＰＣの接続部に補強を施す方法も考えられるが、本提案では上下フレームにサポートスプリング機構を設計することにより、ＦＰＣとＯＬＥＤ素子の接続部に働く剥がれ方向の応力を対策した。

更に、このしたフレームに設計したサポートスプリングに緩やかな傾斜を持たせる事によって、ＯＬＥＤ素子をフレームの固定する際の位置ずれを機械的に修正する為のセルフアライメント機構を付与することも可能となり、ＯＬＥＤモジュール構造としての組立精度向上に寄与する事が出来る（図８，９参照）。

＜４．曲げ応力印荷時の応力緩衝機構＞
製品として出荷された後においての取扱い、並びに最終顧客における実使用状態を考慮すると、不慮の衝撃や応力の印荷に対する設計を行う必要がある。本実施例では、ＯＬＥＤを下フレームに固定する際に弾性を持った特殊フィルム、ここでは厚さ０．２ｍｍのシリコーン樹脂フィルムを用いたものを適用した。この結果、ＯＬＥＤモジュールに曲げ応力を印荷してフレームが湾曲した場合においても弾性フィルムがこの応力を緩和してＯＬＥＤ素子を保護することが可能となった。従来の両面テープ固定の場合に比較して、曲げ応力による耐性は、両面テープによる曲げ破壊耐力を１００とすると、弾性フィルムによる曲げ破壊耐力は２５０以上となり、大幅な耐力確保が可能となった（図１０，１１参照）。

更に、ＯＬＥＤとフレーム内壁との空間を一定以上、理想的にはＯＬＥＤ素子全厚の５０％以上を確保することにより、落下等による衝撃が外部から印荷された際に、その衝撃を吸収して衝撃緩和、あるいはその空間の部分が変形して衝撃を吸収し、その結果としてＯＬＥＤ素子の破壊を防ぐことを可能とした。また、ＯＬＥＤモジュールを顧客にて筐体に固定する際に生じる応力に関しても、この空間の部分にて吸収することが出来る（図１２参照）。

＜５．ＯＬＥＤの熱拡散機構＞
ＯＬＥＤは自発光素子であるが故、その発行動作に伴う発熱が生じるものである。但し、常温環境下においては発熱による信頼性の懸念等は無に等しいが、過酷な高温環境下においてはＯＬＥＤの発熱による温度上昇は可能な限り低減する必要がある。本実施例では、ＯＬＥＤを下フレームに固定する際に用いる弾性フィルムにカーボンフィラーを分散させた事によりＯＬＥＤから生じる発熱を効率よく吸収することを可能とした。この吸収した熱は下フレームに拡散することにより放熱を行う機構である。

ここで、ボトムエミッション方式のＯＬＥＤの場合、図２に示すＯＬＥＤ断面構造において、ＯＬＥＤの構造部からの発熱を発光面の裏面から取り出すためには、空壁（一般的には窒素が充填されている空間）と除湿剤、そして封止ガラスを挟んで熱を受け取る必要がある。本実施例の熱拡散機構によると、ＯＬＥＤの発熱部からの赤外線輻射を弾性フィルムに吸収する熱伝達機構を用いる為、冷却の困難なボトムエミッション方式のＯＬＥＤにおいても効率良く放熱を行う事が出来る。表１に本実施例における冷却機構を持った弾性フィルムの仕様を示す。なお、弾性フィルムはＯＬＥＤへの自己融着による接着が望ましいが、一般的な接着剤や両面テープを用いても十分な性能を発揮することが出来る（図１０参照）。

＜６．冷却メカニズムについて＞
（１）ガラスは赤外線を比較的透過し易い性質のため、本提案の特殊熱冷却フィルムを用いることにより、ＯＬＥＤ発光部からの発熱を封止ガラス越しに赤外吸熱し、金属フレームへ伝熱する。
（２）本来のシリコーン樹脂は熱伝導性や熱輻射率等が低いものであるが、熱輻射率向上を目的としたカーボンブラックフィラーや赤外吸収セラミック、熱伝導率向上を目的としたＮｉ粉末等を含有させることにより、赤外吸収特性と熱伝導性を改善した。
（３）また、上部に金属箔を用いることにより、本提案の樹脂の発熱を外部へ熱伝導する機構をもつ。この場合、近傍の金属筐体等へ伝熱する方法。あるいは、大気に暴露し空冷を行う方法等の応用が可能である。表２にＯＬＥＤの冷却メカニズムに関する従来例と本発明の実施零を比較して示す。

図１は、一般的なＯＬＥＤの断面構造を示す図である。 図２は、封止ガラス基板で封止したOLEDの断面構造を示す図である。 図３は、本発明のフレーム構造を用いたＯＬＥＤ素子構造図である。 図４は、本提案のトラス構造部を示す図である。 図５は、ダボ固定による従来のフレーム組立方式を示す図である。 図６は、ダボ固定部が位置ずれを起した例を示す図である。 図７は、ＦＰＣの折り曲げによるＦＰＣの剥がれ応力を示す図である。 図８は、ＦＰＣのスプリング支持構造を示す図である。 図９は、ＦＰＣの剥がれ応力抑止機構を示す図である。 図１０は、赤外吸収＋弾性（緩衝）フィルムの機構を示す図である。 図１１は、弾性（緩衝）フィルムによる曲げ応力吸収機構を示す図である。 図１２は、ＯＬＥＤ外周の空間確保を示したＯＬＥＤパネルの構造図である。

符号の説明

ＯＬＥＤ・・・有機ＥＬ表示装置。

Claims (8)

1. 基板上にＯＬＥＤ素子を形成し、封止基板でその基板を封止した構造体の封止基板を、弾性を持ったシートを介して下側金属フレームに固定するようにした有機EL表示装置。
2. 請求項１において
   前記シードは、シリコーン樹脂で構成されていることを特徴とする有機EL表示装置。
3. 請求項３において、
   前記シートは、輻射よる熱拡散機能を備えていることを特徴とする有機EL表示装置。
4. 下側のフレームと上側のフレームが切り欠き形状を持ったフナップフィットによる噛み合わせ構造を備えた有機EL表示装置。
5. 請求項４において、
   前記切り欠き形状は、フレームの各辺が備えていることを特徴とする有機EL表示装置。
6. 上側フレームと下側フレームを組み合わせた壁面部とＯＬＥＤパネルとが離れた位置に固定されていることを特徴とする有機EL表示装置。
7. 下側フレームにスロープスプリングを備え、
   上側フレームにサポートスプリングを備え、
   該下側フレームと該上側フレームにＯＬＥＤパネルが固定されていることを特徴とする有機EL表示装置。
8. 請求項７において、
   前記上下スプリングの接合面の高さを、ＯＬＥＤ素子へのＦＰＣ取り出し面の位置よりも発光面側になるようにしたことを特徴とする有機EL表示装置。
   
   

Images