JP2010079148A

JP2010079148A - 有機ｅｌディスプレイ

Info

Publication number: JP2010079148A
Application number: JP2008249768A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Fujii; 祐行藤井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: JP5478045B2

Abstract

【課題】本発明は、装置全体を小型化することが可能な冷却機能を備えた有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。
【解決手段】有機ＥＬ素子５と、有機ＥＬ素子５より離間して設けられ、５０℃以上１３０℃以下の温度にて相転移する材料を含む吸熱層２２と、吸熱層２２を取り囲むことにより、有機ＥＬ素子５から吸熱層２２を隔離する隔離部材と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ１。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイに関する。

有機ＥＬディスプレイは、薄型、広視野角、低消費電力、優れた動画表示特性などの特色を有しており、複数個の有機ＥＬ素子をマトリックス状に配列して構成されたものが知られている。

かかる有機ＥＬ素子は、一対の電極層と、その間に介在される有機発光層とを備えている。そして、有機発光層は、一対の電極層に電圧が加えられることで電流が流れる。具体的には、一対の電極層から有機発光層に正孔及び電子を注入され、有機発光層中で正孔と電子が再結合することで、放出されるエネルギーの一部が有機発光層中の発光分子を励起する。その結果、有機発光層は、その励起された発光分子が基底状態に戻るときにエネルギーを放出して光を発する。

また、有機発光層に流れる電流の一部は、熱になって有機ＥＬディスプレイを発熱させる。有機発光層は、温度によって流れる電流量が変化し、それに伴って有機発光層の輝度も変化する。そして、有機発光層の輝度を一定に保つために、冷却装置を備えた技術が提案されている（下記、特許文献１乃至６参照）。
特開２００４−９５４５８号公報特開２００４−２９６１００号公報特開２００４−２９６１３３号公報特開２００５−３８７６０号公報特開２００６−１７２７５６号公報特開２００７−１７９８８７号公報

ところが、上述した特許文献１乃至６に記載の技術であっては、冷却装置がヒートシンク又はヒートパイプ等の大型装置であって、装置全体が大型化してしまうという課題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、装置全体を小型化することが可能な冷却機能を備えた有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子より離間して設けられ、５０℃以上１３０℃以下の温度にて相転移する材料を含む吸熱層と、前記吸熱層を取り囲むことにより、前記有機ＥＬ素子から前記吸熱層を隔離する隔離部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記隔離部材が、一方主面側に前記有機ＥＬ素子が形成され、他方主面側に前記吸熱層が形成される基板と、前記基板の前記他方主面側に配置され、前記吸熱層を封止する封止層と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記封止層の熱伝導率は、前記吸熱層の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、前記封止層を熱伝導する熱流束密度は、融解した状態の前記吸熱層を熱伝導する熱流束密度よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、装置全体を小型化することが可能な冷却機能を備えた有機ＥＬディスプレイを提供することができる。

以下に、本発明について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの画素の平面図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの画素の拡大断面図である。

有機ＥＬディスプレイ１は、図１に示すように、テレビ等の家電機器、携帯電話又はコンピュータ機器等の電子機器に用いるものであり、素子基板２と、素子基板２上に形成される複数の画素３と、かかる画素３の発光を制御する駆動ＩＣ４と、を含んで構成されている。

また、有機ＥＬディスプレイ１は、後述する吸熱層２２を取り囲むことにより、素子基板２上に形成される画素３から吸熱層２２を隔離する隔離部材を備えている。かかる隔離部材は、一方主面側に画素３が形成され、他方主面側に吸熱層２２が形成される基板としての素子基板２と、素子基板の他方主面側に配置され、吸熱層を封止する後述する封止層２３とから構成される。

素子基板２は、例えば、ほう珪酸ガラス、グラフェン、グラファイト、カーボン、ダイヤモンド状カーボン、溶融シリカ、石英、サファイア、結晶シリコン、ゲルマニウム又はアルミニウム等の熱伝導率の高い材料を用いることができる。素子基板２の中央に位置する表示領域Ｄ１には、マトリックス状に配列された複数の画素３が形成されている。また、素子基板２の端部に位置する非表示領域Ｄ２には、駆動ＩＣ４が実装されている。素子基板２としては、例えば熱伝導率が、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱が０．７３Ｊ／（ｇ・Ｋ）、厚さが０．７０ｍｍのほう珪酸ガラスを用いる。

画素３は、図２に示すように、発光領域Ｒ１とコンタクト領域Ｒ２とを含んで構成されており、発光領域Ｒ１に発光可能な有機ＥＬ素子５が設けられている。また、コンタクト領域Ｒ２には、後述するコンタクト電極層６が形成される。

また、各画素３は、隔壁７によって仕切られている。隔壁７は、断面が上部よりも下部が幅狭の形状であって、後述する絶縁物８上に形成され、画素３を取り囲むように配置されている。隔壁７は、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸化窒化ケイ素等の無機絶縁材料、あるいはフェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂等の有機絶縁材料から成る。

また、画素３は、赤色、緑色又は青色のいずれかの色を発光することができる。このことは、後述するように有機ＥＬ素子５を構成する材料を選択することによって、発光する色を決定することができる。なお、本実施形態においては、画素を赤色、緑色又は青色のいずれかの色を発光するものとしたが、例えば白色又は橙色等の色を発光するようにしてもよい。

また、素子基板２上には、素子基板２に対して対向するように配置された透過基板９が形成されている。透過基板９は、例えばガラス、プラスチック、ダイヤモンド状カーボン又は溶融シリカ等を用いることができる。なお、本実施形態においては、素子基板２側から透過基板９側に向けて光が発せられるトップエミッション型の有機ＥＬディスプレイであるため、透過基板９は光を透過させることが可能な透明の部材が用いられる。

素子基板２の表示領域Ｄ１には、表示領域Ｄ１を被覆するようにシール材１０が形成されており、素子基板２と隔壁７と透過基板９とシール材１０によって各画素３を密封している。各画素３を密封することによって、各画素３に酸素又は水分が浸入するのを低減し、各画素３が劣化するのを抑制することができる。また、シール材１０は、接着材としての機能を有し、硬化することによって素子基板２と透過基板９とを固着することができる。かかるシール材１０は、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はシリコン樹脂等の光硬化性樹脂、あるいは熱硬化性の樹脂を用いることができる。なお、本実施形態においては、紫外線の照射により硬化する光硬化性のエポキシ樹脂を用いる。

次に、図３に示すように、素子基板２と透過基板９との間に形成される各種層について説明する。素子基板２上には、ＴＦＴ又は電気配線等から成る回路層１１が形成されている。さらに、回路層１１上には、回路層１１の所定領域以外が電気的にショートしないように、例えば窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等から成る絶縁層１２が形成されている。

また、絶縁層１２上には、回路層１１及び絶縁層１２に起因する表面の凹凸を低減するために、平坦化膜１３が形成されている。回路層１１は、複数の電気配線がパターニングされているため、その表面には凹凸が形成される。仮に、有機ＥＬ素子５を直接凹凸な面上に形成すると、有機ＥＬ素子５を構成する電極層同士が短絡し、有機ＥＬ素子５が発光しないことがある。そのため、有機ＥＬ素子５の電極層の短絡を防止するために、回路層１１及び絶縁層１２上に平坦化膜１３が形成される。

かかる平坦化膜１３は、例えばノボラック樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の絶縁性を有する有機材料を用いることができる。なお、平坦化膜１３の厚みは、例えば１μｍ以上５μｍ以下に設定されている。

また、平坦化膜１３には、平坦化膜１３を貫通するコンタクトホールＳが形成されている。かかるコンタクトホールＳは、上部よりも下部が幅狭に形成されている。コンタクトホールＳは、各画素３に形成されており、コンタクトホールＳの底部には、回路層１１の一部が露出している。かかるコンタクト電極層６と回路層１１の一部とが電気的に接続されている。また、コンタクトホールＳの内周面から平坦化膜１３の上面にかけて、例えばアルミニウム、銀、銅、金、ロジウム又は白金等の金属、あるいはこれらの合金から成るコンタクト電極層６が形成されている。

図４は、有機ＥＬ素子５の構成を説明するための断面図である。発光領域Ｒ１に位置する平坦化膜１３上には、有機ＥＬ素子５が形成されている。図３及び図４に示すように、有機ＥＬ素子５は、第１電極層１４と、第１電極層１４上に形成された有機発光層１５と、有機発光層１５上に形成された第２電極層１６と、を含んで構成されている。なお、本実施形態においては、一対の電極層として、第１電極層１４と第２電極層１６が用いられる。

第１電極層１４は、平坦化膜１３上に形成されるとともに、コンタクト電極層６と間を空けて併設されている。第１電極層１４は、例えばアルミニウム、銀、銅、金、ロジウム、白金又はネオジム等の金属、あるいはこれらの合金等の光反射率の大きい材料から成る。このように、第１電極層１４を光反射率の大きい材料から構成することにより、反射電極層として機能し、トップエミッション型の有機ＥＬ素子５においては光取り出し効率を向上させることができる。なお、第１電極層１４の厚みは、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に設定されている。

また、発光領域Ｒ１及びコンタクト領域Ｒ２を取り囲むように、絶縁物８が形成されている。絶縁物８の一部は、第１電極層１４とコンタクト電極層６との間に形成されている。そして、絶縁物８は、第１電極層１４と第２電極層１６とが短絡するのを防止している。なお、絶縁物８は、フェノール樹脂、アクリル樹脂又はポリイミド樹脂等の有機絶縁材料、あるいは窒化珪素、酸化珪素又は酸化窒化珪素等の無機絶縁材料から成る。

図５に示すように、有機発光層１５は、第１電極層１４上に形成され、複数の層から構成されている。本実施形態においては、有機発光層１５は、正孔注入層１７、正孔輸送層１８、発光層１９、電子輸送層２０及び電子注入層２１を順次積層した構成である。また、有機発光層１５の各層を構成する材料は、発する光の色に応じて、適当な材料が選択される。

正孔注入層１７は、第１電極層１３上に形成されている。正孔注入層１７は、第１電極層１３から発光層１９に向けて電荷を注入しやすくするための機能を有している。かかる正孔注入層１７は、例えば、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、パラジウム又は白金等のＶＩＩＩ族金属元素、銅又は銀等のＩＢ族金属元素、或いはレニウム等のＶＩＩ族金属元素からなる高導電性遷移金属、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン誘導体、フッ化炭素のオリゴマーまたはポリマー（ＣＦｘ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、２−ＴＮＡＴＡ等のスターバースト型芳香族アミンから成る。

正孔輸送層１８は、正孔注入層１７上に形成されている。正孔輸送層１８は、正孔注入層１７から注入された正孔を発光層１９に向けて輸送する機能を備えている。正孔輸送層１８は、例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、４，４’−ビス[Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、或いは４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等のスターバースト芳香族又は芳香族アミン化合物、ポリビニルカルバゾール、ポリエチレンジオキシチオフェンなどの既知のホール輸送材料あるいはこれらの混合物または積層膜を用いることができる。

また、正孔輸送層１８は、正孔注入層１７上に、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン又はそれにシアノ基等が結合した誘導体等の複素環化合物の層を形成した上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の層を積層した積層膜を用いることができる。正孔輸送層１８の厚みは、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下に設定されている。

発光層１９に用いられる発光物質（発光分子）としては、蛍光を発光する物質および燐光を発光する物質のいずれをも用いることができるが、より好ましくは励起三重項状態から燐光を発光する物質、あるいは励起三重項状態を経由して発光する物質を用いる。発光層１９は、ホスト材料に、ドーパント材料を含有したものを用いることができる。発光層１９におけるドーパント材料の濃度は、例えば、０．５質量％以上２０質量％以下とする。

発光層１９は、赤色の光を発する場合、例えば、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、１，４−フェニレンビス（トリフェニルシラン）、１，３−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、１，３，５−トリ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ベンゼン、ＣＢＰ、Ａｌｑ_３又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料に、燐光を発光するドーパント材料として、ビス［２−（２−ベンゾチアゾイル−ｋＮ３）フェニル−ｋＣ］（２，４−ペンタジオナト−ｋＯ，ｋＯ’）イリジウム、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｃ２，Ｎ）（２，４−ペンタンジオナト−Ｏ，Ｏ）イリジウム、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｃ２，Ｎ）イリジウム等の有機イリジウム化合物、オクタエチルポルフィン白金（ＰｔＯＥＰ）、（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）（２，４−ペンタンジオナト−Ｏ，Ｏ）白金（ＩＩ）、（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）（２，４−ペンタンジオナト−Ｏ，Ｏ）白金（ＩＩ）、ジシアノ（ジカルボキシ）ビピリジン白金錯体（［Ｐｔ（ＣＮ）_２（４，４’−ジカルボキシ−２，２’−ビピリジン）］、ピリジンチオラト架橋ビピリジン白金複核錯体ｓｙｎ−［Ｐｔ_２（ビピリジン）_２（ピリジンチオール）_２］（ＰＦ_６）_２、［Ｐｔ_２（２−キノリン−２−チオール）_２（２，２’−ビピリジン）_２］（ＰＦ_６）_２、Ｐｔ_２Ｐｈ_４（１，４−ビス（２，２’−ジピリジルアミノ）−ベンゼン）、Ｐｔ_２Ｐｈ_４（４，４’−ビス（２，２’−ジピリジルアミノ）ビフェニル）、Ｐｔ_３Ｐｈ_６（１，３，５−トリス（２，２’−ジピリジルアミノ）ベンゼン）、Ｐｔ_３Ｐｈ_６（２，４，６−トリス（２，２’−ジピリジルアミノ）−１，３，５−トリアジン）、Ｐｔ_３Ｐｈ_６（１，３，５−トリス［ｐ−（２，２’−ジピリジルアミノ）フェニル］−ベンゼン）、Ｐｔ_３Ｐｈ_６（２，４，６−トリス［ｐ−（２，２’−ジピリジルアミノ）フェニル］−１，３，５−トリアジン）、Ｐｔ_３Ｐｈ_６（１，３，５−トリス｛４’−［４’’−（２，２’−ジピリジルアミノ）］ビフェニル｝ベンゼン）、Ｐｔ_３Ｐｈ_６（１，３，５−トリス｛４’−［４’’−（２，２’−ジピリジルアミノ）］ビフェニル｝ベンゼン）等の複核白金（ＩＩ）錯体、｛ジメチル２−［メトキシ（８−オキシ−ｋＯ−２−キノリル−ｋＮ）メチル］マロナト−ｋＣ｝（トリフェニルフォスフィン）白金（ＩＩ）等の有機白金化合物、公知の有機レニウム化合物、公知の有機オスミウム化合物を含有したものを用いることができる。或いは、蛍光を発光するドーパント材料として、ＤＣＪＴＢ、クマリン、キナクリドン、フェナンスレン基を有するペリノン誘導体、オリゴチオフェン誘導体又はペリレン誘導体等をホスト材料に含有したものを用いることができる。

また、緑色の光を発する場合、例えば、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、１，４−フェニレンビス（トリフェニルシラン）、１，３−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、１，３，５−トリ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ベンゼン、ＣＢＰ、Ａｌｑ_３又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料、あるいはこれらのホスト材料に、燐光を発光するドーパント材料として、ビス［ピリジニル−ｋＮ−フェニル−ｋＣ］（２，４−ペンタジオナト−ｋＯ，ｋＯ’）イリジウム等の有機イリジウム化合物、公知の有機白金化合物、公知の有機レニウム化合物、公知の有機オスミウム化合物を含有したものを用いることができる。或いは、蛍光を発光するドーパント材料として、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）、スチリルアミン、ペルリン、ベンゼン環を有するシロール誘導体、フェナンスレン基を有するペリノン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ペリレン誘導体又はアゾメチン亜鉛錯体等をホスト材料に含有したものを用いることができる。

また、青色の光を発する場合、例えば、ＣＢＰ又はＳＤＰＶＢｉ等のホスト材料、あるいはこれらのホスト材料に、燐光を発光するドーパント材料として、トリス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｃ２，Ｎ］イリジウム（ＩＩＩ）、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｃ２，Ｎ］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリネート等の有機イリジウム化合物、公知の有機白金化合物、公知の有機レニウム化合物、公知の有機オスミウム化合物を含有したものを用いることができる。或いは、蛍光を発光するドーパント材料として、テトラ（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナト）ホウ素リチウム、スチリルアミン、ペルリン、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジェン、トリフェニルアミン構造とビニル基が結合した化合物、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ペリレン誘導体又はアゾメチン亜鉛錯体又はベンゼン環を有するシロール誘導体等をホスト材料に含有したものを用いることができる。なお、発光層１９の厚みは、例えば２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下に設定されている。

また、電子輸送層２０は、電子注入層２１から注入された電子を発光層１９に向けて輸送する機能を備えており、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノラト）アルミニウム、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン又はブタジエン等を用いることができる。電子輸送層２０の厚みは、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下に設定されている。

また、電子注入層２１は、電子が第２電極層１６から注入される機能を備えており、例えば、（８−ヒドロキシキノリナト）リチウム、フッ化リチウム又はフッ化セシウム等を用いることができる。電子注入層２１の厚みは、例えば０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下に設定されている。

有機発光層１５上には、第２電極層１６が形成されている。第２電極層１６は、有機発光層１５上から絶縁物８上まで延在されており、該延在部がコンタクト電極層６と直接接続されている。第２電極層１６は、有機発光層１５の上面側から光を取り出すために、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、錫酸化物等の光透過性を有する導電材料を用いて形成される。また、第２電極層１６が、例えばマグネシウム、銀、アルミニウム又はカルシウム等の材料から成る場合、その厚みを１００ｎｍ以下にすることによって、光透過性の電極とすることができる。このようにして、第２電極層１６は、光透過性電極層として有機発光層１５の発する光が透過する。そして、透過した光は、有機ＥＬディスプレイの外部に放出される。

また、図３に示すように、素子基板２の下面には、吸熱層２２が形成されている。吸熱層２２は、有機ＥＬ素子５にて発生する熱の一部を吸収する機能を備えている。有機ＥＬ素子５は、一対の電極層に供給される電圧に基づき、有機発光層１５に電流が流れる。かかる電流の一部が熱に変換され、有機ＥＬ素子５が発熱する。その有機ＥＬ素子５にて発生した熱の一部は吸熱層２２にまで熱伝導し、後述する封止層２３から有機ＥＬパネルが設置される雰囲気へ放熱される。例えば、有機ＥＬ素子５にて発生した熱は、コンタクト電極層６を介して回路層１１に伝わる。そして、回路層１１に伝わった熱の一部を、素子基板２を介して効率良く吸熱層２２が吸収する。なお、有機ＥＬ素子５にて発生した熱の一部は、シール材１０を介して透過基板９にまで熱伝導し、有機ＥＬパネルが設置される雰囲気へ放熱される。

ここで、温度勾配∇Ｔを有する層において、その層に流れる単位時間あたりの熱量について考察する。熱伝導に関するフーリエの法則から、単位時間あたり単位面積当りに伝達される熱量として定義される熱流束密度（ｈｅａｔｆｌｕｘｄｅｎｓｉｔｙ）ｆと、熱伝導率（ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）λとの間には、次のような関係があることが知られている。

従って、熱流束密度の絶対値は熱伝導率と温度勾配の絶対値の積として求めることができる。温度勾配は、層の両側の温度差を層の厚みで除して求められる。層の両側の温度差と、熱伝導率とが一定の場合、層の厚みを小さくすれば温度勾配の絶対値が大きくなり、熱流束密度の絶対値は大きくすることができる。吸熱層２２の熱流束密度の絶対値を大きくして、封止層２３から有機ＥＬパネルが設置される雰囲気へ放熱される熱流束密度を大きくするためには、吸熱層２２をなるべく薄くすることが好ましい。

吸熱層２２は、相転移温度を備えた相変化物質であって、例えば、硝酸ニッケル、金属の硝酸塩、酢酸ナトリウムの三水和物、硝酸マグネシウムの六水和物、燐酸三ナトリウムの十二水和物、硝酸マグネシウムと硝酸リチウムとの混合物、硝酸ナトリウムと硝酸マグネシウムと硝酸リチウムとの混合物、硝酸カリウムと硝酸マグネシウムと硝酸リチウムとの混合物、塩化マグネシウムと多価アルコールとアルカリ金属の塩化物との混合物、トランス−１，４−ポリブタジエン、ポリエチレングリコール、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、テトラコサン・ヘキサコサン・ノナコサン等のノルマルパラフィン、イソパラフィン、シクロパラフィン、パラフィンワックス、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ナフタレンなどの炭化水素化合物、キシリトール等の高級アルコール類、ミリステン酸・ステアリン酸等の脂肪酸、あるいはそれらの金属塩、長鎖のエステル化合物、トランス−１，４−ポリブタジエンとポリエチレン、あるいはエラストマーとの混合物、マルチトールとショ糖の共融混合物等を用いることができる。なお、これらの相変化物質の相転移温度は、５０℃以上１３０℃以下に設定されている。

吸熱層２２は、有機ＥＬ素子５から発生する熱を吸収することにより、温度が高くなり、ひいては固体状態から融解して液体状態に変化する。すなわち、吸熱層２２は、例えば３０℃以下の常温では固体状態を保つようにする。温度が相転移温度よりも高くなると相転移を生じて、固体状態から液体状態に変化する。かかる相転移が生じることにより、熱を吸収する吸熱を起こす。その結果、吸熱層２２が相転移を起こす際に、有機ＥＬ素子５が発した多くの熱を吸収することができ、有機ＥＬ素子５が高温になるのを抑制することが出来る。また、吸熱層２２は、高温から常温に変化した場合、液体状態から固体状態へ変化する。なお、吸熱層２２は、例えば、有機ＥＬ素子５が５０℃以上の高温になった際に、相転移が生じるように、相転移温度が５０℃以上１３０℃以下の温度の材料を用いることが好ましい。相転移温度の異なる材料を組み合わせると熱を多段階に吸熱させることができる（例えば、６０℃の物質Ａからなる層と、７５℃の物質Ｂからなる層を積層して組み合わせたり、混合物として用いることができる）。

吸熱層２２が相転移を起こし、有機ＥＬ素子５が発した熱をなるべく多く吸収させるためには、吸熱層２２の厚さをなるべく厚くすることが望ましい。一方、吸熱層２２の熱流束密度の絶対値を大きくして、封止層２３から有機ＥＬパネルが設置される雰囲気へ放熱される熱流束密度をおおきくするためには、吸熱層２２をなるべく薄くすることが好ましい。

従って、吸熱層２２の厚さは、吸収させる熱量と、吸熱層２２から封止層２３への熱流束密度とのバランスを勘案して設定するようにする。

吸熱層２２の厚さは１μｍ以上２００μｍ以下とするのが好ましい。例えば、融解熱が３００Ｊ／ｇ、熱伝導率が０．６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱が３．６０Ｊ／（ｇ・Ｋ）、密度が１．４０ｇ／ｃｍ^３、厚さが０．１０ｍｍの吸熱層２２を設けた場合、単位面積あたりの融解熱は４２ｍＪ／ｍｍ^２となる。単位面積あたりにＥＬ素子で消費されるピーク時の消費電力を０．４２ｍＷ／ｍｍ^２とすると、ピーク時の電力が１００秒間継続した際に発生する単位面積あたりの熱量は、４２ｍＪ／ｍｍ^２から光出力を差し引いたものになるから、４２ｍＪ／ｍｍ^２よりもやや小さな値と求められる。この場合、ピーク時の電力が１００秒間継続した際に発生する熱量の多くを融解熱として吸収させることができるという試算が成り立つ。後述する封止層２３および透過基板９から放熱される熱量が大きいため、実際には更に長時間ピーク輝度で発光させても発生する熱量の多くを融解熱として吸収させることができる。

融解熱が小さい場合には、吸熱層２２の厚さを厚くすれば吸収させる熱量を大きくすることができる。吸収させる熱量と、吸熱層２２から封止層２３への熱流束密度とのバランスを取りやすくするためには、上述の試算結果から、融解熱は１Ｊ／ｇ以上であることが好ましい。

また、吸熱層２２は、平面視して、素子基板２の中央に位置する表示領域Ｄ１と重なるように配置されている。吸熱層２２を表示領域Ｄ１と重ね合わせることにより、発熱量が多い表示領域Ｄ１の温度が高温になるのを抑制することができる。その結果、駆動回路の温度変化に伴う特性変化によって表示領域Ｄ１における有機ＥＬ素子５に流れる電流量が急に多くなるのを抑制することができ、有機ＥＬディスプレイの輝度が必要以上に大きくなるのを抑えることができる。その結果、有機ＥＬディスプレイの輝度を所望の大きさに調整しやすくするとともに、消費電流を低減することができる。また、有機ＥＬ素子５や駆動回路の熱による劣化を抑制することができる。

また、吸熱層２２の下方には、封止層２３が形成されている。そして、吸熱層２２は、素子基板２と封止層２３とからなる隔離部材によって封止されている。封止層２３は、吸熱層２２が融解したときに、素子基板２と封止層２３との間から漏れ出ないように、素子基板２に対して固着されている。なお、封止層２３の素子基板２に固着する手段としては、接着剤を用いて固定する方法、溶接によって固定する方法又は螺子等の固定部品を用いて固定する方法等がある。

封止層２３は、例えば、ほう珪酸ガラス、グラフェン、グラファイト、カーボン、ダイヤモンド状カーボン、溶融シリカ、石英、サファイア、結晶シリコン、ゲルマニウム又はアルミニウム等の熱伝導率の高い材料から構成されている。そして、封止層２３を熱伝導する熱流束密度は、融解した状態の吸熱層２２の熱伝導する熱流束密度よりも大きく、吸熱層２２に熱が滞留しないことが好ましい。なお、封止層２３の熱伝導率は、例えば０．９５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、融解した状態の吸熱層２２の熱伝導率は、例えば０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。吸熱層２２と封止層２３の熱伝導率が近い値である場合や、封止層２３の熱伝導率よりも吸熱層２２の熱伝導率が大きい場合には、吸熱層２２の厚みに比べて封止層２３の厚みを薄くすることによって、吸熱層２２の温度勾配に比べて封止層２３の温度勾配を大きくし、吸熱層２２を熱伝導する熱流束密度に比べて封止層２３を熱伝導する熱流束密度を大きくし、吸熱層２２の内部に熱が滞留しないようにすることが好ましい。

吸熱層２２を格子状に設け、素子基板２の一部と封止層２３の一部とが直接接触するようにすることで、吸熱性を小さく、封止層２３へ熱伝導する熱流束密度を大きくするようにして、吸熱層２２の内部に熱が滞留しないようにすることができる。

封止層２３の外表面は、有機ＥＬパネルが設置される雰囲気と直接接する箇所が多く存在するため、吸熱層２２から吸収した熱の多くを雰囲気に放出することができる。そして、封止層２３が吸収した熱の多くを雰囲気に放出することにより、封止層２３の温度が下がる。さらに、温度が下がった封止層２３は、吸熱層２２の熱を再び吸収することができる。有機ＥＬディスプレイにて表示される実画像の輝度は時間的に変動し、平均輝度はピーク輝度の約３分の１であることが経験的に知られている。そこで、吸熱層２２は、平均輝度より高い輝度の状態の時に有機ＥＬ素子の熱を吸収し、平均輝度より低い輝度の状態の時に放熱するサイクルを繰り返す。その結果、有機ＥＬディスプレイの温度の変動幅を抑制し、有機ＥＬディスプレイの温度が過度に高温になるのを抑制することができる。本発明の実施形態によればこのような放熱サイクルの作用により、高温での有機材料の劣化、ヒートショックによる有機ＥＬ素子の劣化を抑制することができる。

上述したように、本実施形態に係る有機ＥＬディスプレイであっては、ヒートシンク又はヒートパイプ等の大型機器を備え付けなくてもよいため、装置全体を小型化することが可能な冷却機能を備えたものである。例えばヒートシンクを用いる場合、１６ｍｍ程度の厚みは最低限別途必要になる。これに対して、本実施形態に係る有機ＥＬディスプレイでは、後述するように０．１６ｍｍ程度の厚さで十分な冷却機能を得ることができるため、冷却機能を発現する部位の厚さを百分の１に薄型化することができる。特に、携帯電話又は携帯オーディオ機器等の小型機器において、有効な技術として用いることが可能である。

以下に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイ１の製造方法について、図５から図１２を用いて詳細に説明する。

まず、素子基板２上に、回路層１１及び絶縁層１２をパターニングして形成された基板を準備する。なお、回路層１１及び絶縁層１２は、従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等の薄膜形成技術、フォトリソグラフィ法又はエッチング法等の薄膜加工技術を用いて、所定パターンに形成される。

そして、回路層１１及び絶縁層１２を被覆するように例えば従来周知のスピンコート法を用いて、有機樹脂膜を形成する。なお、有機樹脂膜は、硬化後に平坦化膜１３となる。さらに、有機樹脂膜上に露光マスクを用いて有機樹脂膜を露光し、さらに現像、ベーキング処理を行い、図５に示すように、回路層１１の一部を露出させて、上部よりも下部が幅狭なコンタクトホールＳを有する平坦化膜１３を形成する。

次に、図６に示すように、平坦化膜１３上に、例えばアルミニウム及びネオジウムとの合金から成る第１電極層１４及びコンタクト電極層６を形成する。具体的には、平坦化膜１３及びスルーホールＳに対して、スパッタリング法を用いて、金属膜を形成する。そして、金属膜をエッチング法等によってパターニングし、第１電極層１４及びコンタクト電極層６を同時に形成する。

次に、第１電極層１４及びコンタクト電極層６上に、例えばスピンコート法を用いて、例えばアクリル樹脂から成る有機絶縁材料層を形成する。そして、図７に示すように、有機絶縁材料層に対してフォトリソグラフィ法を用いて、有機絶縁材料層をパターニングして絶縁物８を形成する。

さらに、図８に示すように、絶縁物８上に、従来周知の薄膜形成技術及び薄膜加工技術を用いて、上部よりも下部が幅狭な隔壁７を形成する。かかる隔壁７は、各画素３を取り囲むように形成される。そして、図９に示すように、第１電極層１４上に、例えば蒸着法を用いて、有機発光層１５を形成する。有機発光層１５を形成する際は、蒸着マスクを隔壁７上に載置して、各画素３に、赤色、緑色又は青色と発光する色に応じた有機材料を塗り分けることができる。

そして、図１０に示すように、有機発光層１５上からコンタクト電極層６上にかけて、第２電極層１６を形成する。第２電極層１６を構成する際は、蒸着マスクを用いなくても、有機発光層１５上及びコンタクト電極層６上に第２電極層１６を形成することができる。このようにして、有機ＥＬ素子５を形成することができる。

そして、図１１に示すように、有機ＥＬ素子５が形成された素子基板２に対して、透過基板９を対向配置し、両者をシール材１０を介して接着する。具体的には、透過基板９に対して、例えばディスペンサ等を用いて塗布することにより予めシール材１０を被着させておく。そして、素子基板２に対してシール材１０を介して透過基板９を固着させる。なお、透過基板９をシール材１０によって、素子基板２に固定する作業は、例えば窒素ガス又はアルゴンガス等の不活性ガス中や、高真空中で行うことによって、素子基板２と透過基板９との間に酸素又は水分が含まれるのを抑制することができる。

そして、非表示領域Ｄ２に駆動ＩＣ４を実装することで、有機ＥＬパネルＰを作製することができる。

次に、図１２（Ａ）に示すように、有機ＥＬパネルＰの作製とは別に、封止層２３を準備する。封止層２３は、型枠にて所望の形状のものを準備することができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレートの厚み１２μｍのフィルム上に、厚さ９μｍのアルミニウム箔を形成し、更にポリプロピレンの厚み４０μｍのフィルムでラミネートすることによって、封止層２３としてのベースフィルムを作製することができる。その後、素子基板２の中央に位置する表示領域Ｄ１と重なるベースフィルム上の領域に、吸熱層２２として機能する相変化物質をディスペンサ等を用いて塗布するか、粉体塗装などの手法により所定量を配置し、厚さ０．１０ｍｍの吸熱層２２を形成する。

次に、準備した封止層２３を有機ＥＬパネルＰの素子基板２の裏面と張り合わせる。張り合わせる方法としては、封止層２３と有機ＥＬパネルＰとを重ね合わせ、周辺部に圧力を加えた状態で加熱するパウチ法を用いることができる。また、有機ＥＬパネルＰの素子基板２の裏面にあらかじめ接着剤を被着させておき、素子基板２の裏面に対して接着剤を介して封止層２３を張り合わせる方法を用いることができる。

上述したように、作製した封止層２３全体の厚みは０．１６１ｍｍ（＝１２μｍ＋９μｍ＋４０μｍ＋０．１０ｍｍ）となる。

ベースフィルムの代わりに、マグネシウム合金やアルミニウム等の金属の薄板を用いるようにして、表示領域Ｄ１と重なる金属の薄板上の領域に、相変化物質をディスペンサ等を用いて塗布するか、粉体塗装などの手法により所定量を配置し、相変化材料の層を形成するようにしても良い。この場合は、有機ＥＬパネルＰの素子基板２の裏面にあらかじめ接着剤を被着させておき、素子基板２の裏面に対して接着剤を介して封止層２３を張り合わせる方法を用いることが好ましい。

接着剤として、ホットメルト接着剤を用いることができるが、この場合、ホットメルト接着剤の融点は、相変化物質の相転移温度よりも１０℃以上高くして、有機ＥＬパネルの使用時にホットメルト接着剤が剥離しないようにする。

なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上述した実施形態においては、トップエミッションの有機ＥＬディスプレイについて説明したが、本発明の作用効果を奏するのであれば、ボトムエミッションの有機ＥＬディスプレイであっても構わない。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの平面図である。本発明の実施形態に係る画素の拡大平面図である。本発明の実施形態に係る一画素の拡大断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を簡略化した断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬディスプレイの製造工程を説明する一画素の断面図である。

符号の説明

１有機ＥＬディスプレイ
２素子基板
３画素
４駆動ＩＣ
５有機ＥＬ素子
６コンタクト電極層
７隔壁
８絶縁物
９透過基板
１０シール材
１１回路層
１２絶縁層
１３平坦化膜
１４第１電極層
１５有機発光層
１６第２電極層
１７正孔注入層
１８正孔輸送層
１９発光層
２０電子輸送層
２１電子注入層
２２吸熱層
２３封止層
Ｄ１表示領域
Ｄ２非表示領域
Ｒ１発光領域
Ｒ２コンタクト領域

Claims

有機ＥＬ素子と、
前記有機ＥＬ素子より離間して設けられ、５０℃以上１３０℃以下の温度にて相転移する材料を含む吸熱層と、
前記吸熱層を取り囲むことにより、前記有機ＥＬ素子から前記吸熱層を隔離する隔離部材と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
前記隔離部材は、
一方主面側に前記有機ＥＬ素子が形成され、他方主面側に前記吸熱層が形成される基板と、
前記基板の前記他方主面側に配置され、前記吸熱層を封止する封止層と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
請求項２に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
前記封止層の熱伝導率は、前記吸熱層の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
請求項２に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、
前記封止層を熱伝導する熱流束密度は、融解した状態の前記吸熱層を熱伝導する熱流束密度よりも大きいことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。