JP5412634B2 - 有機ｅｌ表示装置および有機ｅｌ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）表示装置あるいは照明装置の封止技術およびその封止材料に関する。

液晶よりも画質が良く、消費電力の少ない有機ＥＬ表示装置は夢のパネルとして期待されながら、寿命を長くしたり、画面を大きくしたりする技術が難しく、実用化が遅れてきた。そのため、有機ＥＬ表示装置、およびその発光原理は周知であり、地球環境を守るためにエネルギーを極力少なく消費する技術も確立しつつある。しかしながら、有機ＥＬ素子は、水分に弱く、水分により有機ＥＬ素子の劣化や変質を招きやすい。これにより、量子効率の低下が促進され、1〜2万時間程度の寿命と言われている。つまり、この水分による有機ＥＬ素子の劣化や変質が、有機ＥＬ表示装置の量産を困難にしている。

図１０は、有機ＥＬ表示装置11を封止する際の従来技術を示す。ここで基板12は、ガラス、樹脂、フィルムなどで構成されている。そして、相対する封止ケース13とともに、有機ＥＬ素子16を挟んでいる。ここで、封止ケース13は、たとえば金属からなる。そして、有機ＥＬ素子16は、数Ｖ〜数十Ｖ程度の低電圧で、自己発光が可能な素子である。有機ＥＬ素子16は、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高い。また、有機ＥＬ素子16は、薄膜型の完全固体素子であるので、小さく薄く形成することができる。接着剤17は、基板12と封止ケース13を接着するための接着剤である。基板12と封止ケース13を接着剤17により接着することで、基板12と封止ケース13を固定している。このように、従来技術では、基板12と封止ケース13の間から有機ＥＬ素子16へ侵入する水分を防いでいる。

しかしながら、このような技術では、基板12と封止ケース13を接着している接着剤17の合わせ目から、空気や水分の浸透があり、有機ＥＬ素子16が変質して、発光しなくなるケースが多かった。これを防ぐために、従来、基板12と封止ケース13との間に乾燥剤を設置している。しかし、乾燥剤は、使用する材料によりその吸収能力が定まっており、吸収能力以上の効果は発揮できない。たとえば、一つの乾燥剤で、最大２万時間程度しか保証することができなかった。これにより、乾燥剤にて水分を吸収できない場合は、有機ＥＬ素子16が変質して、有機ＥＬ表示装置11の発光素子が少なくなり、パネル自体の寿命が短くなる。特に、有機ＥＬ表示装置11が使用される自然環境の温度条件、湿度条件、気圧条件によって、パネルの信頼性が左右され、有機ＥＬ表示装置11の高い信頼性が確保することが困難であった。

本発明は、有機ＥＬ表示装置あるいは照明装置の全体を封止することによって、この問題を解決し、有機ＥＬ素子の長寿命化を実現させた。

すなわち、空気を通さない封止樹脂で有機ＥＬ表示パネルの裏表、左右、前後、パネル全体全周を封止し有機ＥＬ表示パネルを覆う。または有機ＥＬパネルの表示部、発光部を除いて基板にディッピング、あるいは印刷することにより、有機ＥＬ素子の寿命に影響のある空気、水分を遮断する。これにより、有機ＥＬパネルの寿命を延ばすことが本発明の目的である。

具体的には、本発明の第一の実施形態である有機ＥＬ表示装置は、透明基板と、一方の基板側に形成された有機ＥＬ素子と、当該有機ＥＬ素子に電圧を印加する端子とからなり、当該有機ＥＬ表示装置の全体を封止材料によって封止したことを特徴とする。

また、有機ＥＬ表示装置の全体を封止する封止材料は、透明な封止材料である。さらに、有機ＥＬ表示装置の全体を封止する封止材料は、当該表示装置の全体かつ全周を封止材料によって封止される。この場合、端子を除いた、全体かつ全周を封止材料によって封止される構造を採用しても良い。有機ＥＬ表示装置は、基板と相対して設置された封止ケースをさらに備え、基板と該封止ケースの間に、長さ10μｍ以下のガラス片を含む接着剤を介して両者を固定してもよい。この透明な封止材料は、封止ケースをも全体的に覆って形成されてもよい。さらに、有機ＥＬ表示装置は、封止材料によって封止された内側の表面と、基板あるいは封止ケースとの間にスペーサが設けられ、そのスペーサと基板あるいは封止ケースとの間に、少なくとも一つ以上の乾燥剤が設置されていてもよい。

本発明の第二の実施形態である有機ＥＬ表示装置は、基板と、当該基板上に形成された有機ＥＬ素子と、当該基板の有機ＥＬ素子が形成された側に相対して設けられた封止ケースと、当該封止ケースと基板との間に設けられた第一の封止材と、当該有機ＥＬ素子と接続され、電圧を印加する端子とからなり、当該有機ＥＬ表示装置の端部を補強材によって封止し、さらに当該補強材を覆って形成された透明の第二の封止材料によって多重に封止したことを特徴とする。

この第一の封止材は、ガラスを細かく砕いて純粋な樹脂と混ぜた封止材であってもよい。さらに、細かく砕いたガラスは、長さ10μｍ以下であることを特徴としてもよい。有機ＥＬ表示装置の端部を補強する補強材は、有機ＥＬ表示装置の外周部に形成されていることを特徴としてもよい。この有機ＥＬ表示装置の端部を補強する補強材は、金属、ガラスあるいは樹脂のいずれから構成されている。さらに、有機ＥＬ表示装置の端部を補強する補強材は、有機ＥＬ表示装置の外周部の一部分を覆って形成されていてもよい。第二の封止材は、有機ＥＬ素子が形成されている領域外に設けられていてもよい。さらに、補強材の内側あるいは外側に、乾燥剤をさらに備えていてもよい。

本発明の第三の実施形態は、有機ＥＬ照明装置であり、基板と、一方の基板側に形成された有機ＥＬ素子と、当該有機ＥＬ素子に電圧を印加する端子とを有し、当該有機ＥＬ表示装置の縦方向および横方向の全表面を透明あるいは半透明の封止材料によって封止したことを特徴とする。

この場合、端子が形成される部分を除いた、全表面を透明あるいは半透明の封止材料によって封止されている。また、有機ＥＬ表示装置は、基板と相対して設置された封止ケースをさらに備え、基板と該封止ケースの間に、接着剤からなる封止材をさらに備えていてもよい。さらに、透明あるいは半透明な封止材料は、封止ケースをも全体的に覆って形成されていてもよい。接着剤からなる封止材は、ガラスを細かく砕いて純粋な樹脂と混ぜた封止材であってもよい。この場合、細かく砕いたガラスは、長さ10μｍ以下であることを特徴としてもよい。

図１は、第一の実施形態である有機ＥＬ表示装置の斜視図である。 図２は、第一の実施形態である有機ＥＬ表示装置の断面図である。 図３は、さらに、封止ケースを有する有機ＥＬ表示装置の断面図である。 図４は、有機ＥＬ表示装置の変更例の斜視図である。 図５は、第二の実施形態である有機ＥＬ表示装置の断面図である。 図６は、さらに、封止材と基板との間に乾燥剤を設置するためにスペーサを設けた有機ＥＬ表示装置の断面図である。 図７は、さらに、表示領域に封止材を設けない場合における有機ＥＬ表示装置の断面図である。 図８は、乾燥剤を設けた有機ＥＬ表示装置の断面図である。 図９は、第二の実施形態である有機ＥＬ表示装置の斜視図である。 図１０は、従来技術である有機ＥＬ表示装置の断面図である。

[第一の実施形態]
図１ は、第一の実施形態である有機ＥＬ表示装置1の斜視図である。有機ＥＬ表示装置1は、透明基板2と、封止ケース3からなり、この基板側に形成された有機ＥＬ素子6（図１には示されていない）と、有機ＥＬ素子6に電圧を印加する端子4とからなる。本実施形態では、有機ＥＬ表示装置1の全体を封止材料5によって封止している。

ここで、有機ＥＬ表示装置1は、フラットパネルの一種であり、ストライプ状に形成された陰極と陽極が交差する部分に、有機材料からなる有機ＥＬ素子6が画素として構成される。ここで、有機材料とは、炭素原子を主成分とした窒素、酸素、水素からなる分子性化合物である。

透明基板2は、ガラス板などの基板であり、この基板上に有機ＥＬ素子6がマトリックス状に形成される。透明基板2は、ガラス板のほかにアクリル材料や樹脂やフィルムなど、様々な材質を用いることができる。

封止ケース3は、透明基板2上に形成された有機ＥＬ素子6を、外気から遮断するために設けられたケースである。上述の通り、有機ＥＬ素子6は、水分に弱く、水分により有機ＥＬ素子6の劣化や変質を招きやすい。これにより、量子効率の低下が促進され、有機ＥＬ表示装置1の寿命を短くしている。そのため、この封止ケース3により、透明基板2上に形成された有機ＥＬ素子6に水分が浸入することを防いでいる。

有機ＥＬ素子6に電圧を印加する端子4は、銅箔、リード線、端子用金具などを用いた接続用端子である。端子4は、有機ＥＬ素子6に外部から数Ｖの電圧を印加して、電流を流すことで、有機薄膜に発光を生じさせる。電流の注入によって、有機分子を励起状態に押し上げ、それが元の基底状態に戻るときに、余分なエネルギーとして光を放出し、有機ＥＬ素子6内の有機分子が発光する。

封止材5は、本実施形態では、透明かつ純粋な樹脂を封止材料として採用している。不純物が入った樹脂を封止材5として用いると、導体、非導体を問わず耐電圧に対して弱くなるからである。具体的には、有機ＥＬ表示装置1の全周に未硬化の封止用樹脂をディッピングまたは印刷あるいはその他の手段により塗布し、その後、封止用樹脂を硬化させる。なお、本実施例では、有機ＥＬ表示装置1の全面全周に未硬化の封止用樹脂を塗布しているが、より高い輝度などを確保する場合などは、有機ＥＬ表示装置1の発光面、表示面以外のみに塗布するようにしてもよい。

全周を塗布する場合の例として、封止材5の未硬化樹脂を樹脂厚調整治具で調整可能にし、パネル全体に封止材5の未硬化樹脂を塗布する。その後、反転し逆面も同様に塗布を行う。パネル側面も同様に塗布し、全周の塗布を行う。発光面、表示面以外の塗布の場合は、全周塗布と同様に封止材5の未硬化樹脂を樹脂厚調整治具で調整可能にし、一面に塗布を行う。全周の側面塗布と同様に発光面、表示面を除き塗布を行う。しかしながら、封止材5の塗布方法は、これに限られることなく、種々変更が可能である。

本実施形態では、有機ＥＬ表示装置1の全体を封止する封止材5は、表示装置の全体かつ全周を封止材料によって封止されている。これにより、空気および水分を通さず、有機ＥＬ素子6に悪影響を与えない構造としている。端子4においても、引き出し線を付け、封止材5で覆うように構成している。しかしながら、端子4を除いた部分に、封止材5を塗布する構造を採用しても良い。

図２ は、第一の実施形態である有機ＥＬ表示装置1の断面図である。本実施例では、封止ケース3を具備していない。その代わりに、封止材5で、基板2および有機ＥＬ素子6の全体を覆っている。有機ＥＬ素子6は、水分に弱く、水分により有機ＥＬ素子6の劣化や変質を招きやすいため、封止ケース3が必要となる場合が多いが、有機ＥＬ表示装置1の使用環境によっては、封止ケース3は不要な場合もある。そのため、本発明では、封止ケース3を省いた構成としている。基板2および封止材5は、ともに透明な部材で構成している。これにより、両方向から光を放出することができる。しかしながら、基板2および封止材5の一方あるいは両方を、半透明あるいは不透明な部材で構成してもよい。

図３ は、封止ケース3を有する有機ＥＬ表示装置1の断面図である。本実施例では、上述の実施例とは異なり、封止ケース3を具備している。封止ケース3は、透明基板2上に形成された有機ＥＬ素子6側に配置されている。上述の通り、有機ＥＬ素子6は、水分に弱く、水分により有機ＥＬ素子6の劣化や変質を招きやすい。封止ケース3により、透明基板2上に形成された有機ＥＬ素子6に水分が浸入することを防いでいる。封止材料5は、この封止ケース3をも全体的に覆って形成されている。このように構成することにより、有機ＥＬ素子6への水分の混入を高いレベルで防ぐことができる。

また、基板2と封止ケース3の間には、長さ10μｍ以下のガラス片を含む接着剤7を介して両者を固定している。これにより、基板2と封止ケース3の間からの水分の浸入を防ぎ、有機ＥＬ表示装置1の耐用年数を向上することができる。接着剤7は、ガラスを10μｍ以下に細かく砕いて純粋な樹脂と混ぜたものを用いる。これにより、ガラスの特性を保ち、従来使用されている樹脂製の接着剤に比べ、有機ＥＬ素子6への酸素および水分の混入を、さらに防ぐことができる。

本実施例では、基板2と封止ケース3の間には、長さ10μｍ以下のガラス片を含む接着剤7を介して、両者を固定した上で、さらに透明な封止材5で、基板2と封止ケース3の全体を封止している。これにより、有機ＥＬ素子6への水分の混入を非常に高いレベルで防ぎ、水分による有機ＥＬ素子6の劣化や変質を大幅に防ぐことができる。この水分による有機ＥＬ素子6の劣化や変質を大幅に改善したことで、長寿命の有機ＥＬ表示装置1の量産を容易にすることができる。

図４ は、有機ＥＬ表示装置1の変更例の斜視図である。本実施例において、封止材5Aと5Ｂにより、基板2と封止ケース3の全体を挟んでいる。そして、封止材5Aと5Ｂの間をさらに封止材あるいは接着剤で塞いだ構成としている。本実施例では、封止材5の形成方法が従前の実施例とは異なる。また、図２に記載の実施例あるいは図３に記載の実施例のいずれを採用してもよい。

[第二の実施形態]
図５ は、第二の実施形態である有機ＥＬ表示装置1の断面図である。本実施形態では、有機ＥＬ表示装置1は、基板2と、基板2上に形成された有機ＥＬ素子6と、基板2の有機ＥＬ素子6が形成された側に相対して設けられた封止ケース3と、封止ケース3と基板2との間に設けられた接着剤としての第一の封止材7と、有機ＥＬ素子6と接続され、電圧を印加する端子4とから構成されている。さらに、本実施形態では、有機ＥＬ表示装置1の端部を補強材8Aおよび8Ｂによって封止し、さらに補強材8Aおよび8Ｂを覆って形成された透明の第二の封止材料5によって多重に封止したことを特徴とする。このような構成を採用することにより、有機ＥＬ表示装置1の強度を大幅に上げるとともに、有機ＥＬ素子6への外気の混入を防ぐことができる。さらに、有機ＥＬ表示装置1自体を薄く構成することもできる。

この第一の封止材である接着剤7は、ガラスを細かく砕いて純粋な樹脂と混ぜた封止材である。細かく砕いたガラスは、長さ10μｍ以下であることを特徴としており、これにより、ガラスの特性を保ち、従来使用されている樹脂製の接着剤に比べ、有機ＥＬ素子6への酸素および水分の混入を効果的に防ぐことができる。

有機ＥＬ表示装置1の端部を補強する補強材8Aおよび8Ｂは、金属、ガラスあるいは樹脂のいずれから構成されて、有機ＥＬ表示装置1の外周部に形成されている。さらに、強度が十分に満たされる条件においては、有機ＥＬ表示装置1の端部を補強する補強材8Aおよび8Ｂは、有機ＥＬ表示装置1の外周部の一部分のみを覆って形成されていてもよい。このような実施例は、図７で説明する。

図６ は、さらに、封止材5と基板2との間に乾燥剤を設置するためにスペーサ9Aおよび9Bを設けた有機ＥＬ表示装置1の断面図である。乾燥剤の詳細については、図８について説明する。乾燥剤を設ける理由は、水分が入って来ても一時的に乾燥剤で吸収し、有機ＥＬ素子6を水分から守るためである。しかしながら、乾燥剤は、その吸収能力以上の効果はないので、環境にもよるが、乾燥剤一つで最大2万時間程度が保証されるものが多い。本実施例においては、スペーサ9Aおよび9Bを設けることによって、基板2とスペーサ9A、あるいは、封止ケース3とスペーサ9 Bとの間に乾燥剤を複数設置して、吸収能力を増大させることができる。たとえば、一つの乾燥剤で最大2万時間程度の保証が可能な場合、それを２つ、３つと複数用いることにより、４万時間、６万時間と、保証する時間が増加する。そのため、基板2とスペーサ9A、あるいは、封止ケース3とスペーサ9
Bとの間の一方、あるいは、双方に乾燥剤を設置する場合の他、乾燥剤を封止ケース3とスペーサ9
Bとの間に、二重、三重となるように設置してもよい。

図７ は、さらに、有機ＥＬ表示装置1の表示領域に封止材5を設けない場合における有機ＥＬ表示装置1の断面図である。この場合、封止材5は、有機ＥＬ素子6が形成されている領域外に設けられている。この実施例では、有機ＥＬ表示装置1の使用環境によっては、有機ＥＬ素子6からの高い輝度が要求される場合や、封止材5の強度がすでに十分である場合などの利用が考えられる。また、これにより製造コストが低くなり、パネルの大画面化も容易となる。本実施例では、封止ケース3は、透明な部材により構成して、背後からの光の照射を可能にするような構成にしてもよい。特に、後に説明する照明装置として利用する場合に、有効となるからである。

図８ は、乾燥剤を設けた有機ＥＬ表示装置1の断面図である。補強材8Aおよび8Bの外側に、乾燥剤10Aおよび10Bを備えている。乾燥剤10Aおよび10Bは、パネル内に残存する水分や接着剤7あるいは封止材5から放出される水分を除去するために設けられている。乾燥剤10Aおよび10Bの例としては、酸化カルシウム(CaO)、塩化カルシウム(CaＣl2)、酸化バリウム(BaO)などがある。本実施例では、乾燥剤10Aおよび10Bを設置した上で、さらに封止材5を全面に塗布している。この乾燥剤10Aおよび10Bは、図６で説明したように、乾燥剤の吸収能力を増大させるために、二重、三重と可能な限り多く設置した方がよい。

本実施例の乾燥剤10Aおよび10Bは、他の実施例においても適用可能である。特に、図５や図７のような構成に適用してもよい。図５のような場合は、封止ケース３側の全体的に乾燥剤を配置してもよい。一方で、図７のような場合で、表示領域を基板2側および封止ケース３側の双方で確保する場合は、図８のような側面に乾燥剤10Aおよび10Bを設けるのがよい。また、乾燥剤10Aおよび10Bを、図７で説明したように有機ＥＬ表示装置1の外周部の一部分のみを覆って形成するようにしてもよい。これにより、表示に必要とされる発光領域を確保することができる。あるいは、大量の乾燥剤が必要な場合には、有機ＥＬ表示装置1の外周部を全て、乾燥剤10Aおよび10Bで囲んでもよい。さらに、乾燥剤10Aおよび10Bは、補強材8Aおよび8Bと一体化して形成してもよいし、乾燥剤10Aおよび10Bの外側に補強材8Aおよび8Bを形成してもよい。特に、補強材の内側に乾燥剤を入れた方が、有機ＥＬ素子6から多くの水分を吸収することができる。ただし、有機ＥＬ表示装置1の作りやすさという点では、図８の通り、補強材の外側に乾燥剤を設置した方がよい。

図９ は、第二の実施形態である有機ＥＬ表示装置1の斜視図である。本実施例では、補強材8が、基板2および封止ケース3の全周を覆って形成されている。この補強材8は、図９に示す場合と異なり、4辺に形成されるのではなく、いずれかの1-３辺に構成されるようにしてもよい。さらに、封止材を図９の通り、２つに分割して封止材5Aおよび5Bとして、その隙間に補強材8を挿入して、封止材5Aおよび5Bの間を、さらに封止材あるいは接着剤にて封止してもよい。

[第三の実施形態]
本発明の第三の実施形態は、有機ＥＬ照明装置である。有機ＥＬ照明装置は、白熱球、蛍光管と異なり、非常に薄く小さい光源として利用でき、また、ＬＥＤ(Light-Emitting
Diode)とは異なり、面発光であるため広範囲を照らすことが可能で次世代の光源として期待されている。

本実施形態の有機ＥＬ照明装置1は、基板2と、一方の基板2側に形成された有機ＥＬ素子6と、有機ＥＬ素子6に電圧を印加する端子4とを有し、有機ＥＬ表示装置1の縦方向および横方向の全表面を透明あるいは半透明の封止材5によって封止したことを特徴とする。

本実施形態の有機ＥＬ照明装置1は、前述した図１ 乃至 図９ の構成全て適用可能であり、有機ＥＬ照明装置1の説明にもそのまま図１ 乃至
図９ の図面を用いて説明することが可能である。しかしながら、有機ＥＬ照明装置1においては、基板2は必ずしも透明である必要は無く、半透明あるいは不透明であっても照明に用いられる発光が供給できればよい。

また、有機ＥＬ照明装置1では、基板2側のみならず、封止ケース3側からの発光も有効に活用するため、図２の構成が好ましい。しかしながら、図３乃至図８の場合においても、封止ケース3を省略した構成を採用することができる。あるいは、封止ケース3を透明か半透明にして、有機ＥＬ照明装置1を実施することが可能である。

上述したとおり、本実施例の各部材および構成要素は、有機ＥＬ表示装置および照明装置として、適宜変更可能である。たとえば、広範囲を照らす照明装置を実現するために、封止材5の形状も表示面に向けてなだらかなテーパー形状にするなどして、面発光照明の利点を発揮できるように適宜変更可能である。

さらに、本発明は、有機半導体、有機太陽光パネル等にも適用が可能である。この場合、乾燥剤は、なくとも十分に性能を発揮することができるため、乾燥剤10Aおよび10Bは不要とするような構成を採用することもできる。

Claims (3)

1. 有機ＥＬ表示装置であって、
   透明基板と；
   前記基板の第１の面側に形成された有機ＥＬ素子と；
   前記有機ＥＬ素子に面する前記基板の前記第１の面上に形成された封止ケースと；
   前記有機ＥＬ素子に電圧を印加する端子と；
   前記端子の端部を除いた前記有機ＥＬ表示装置の全体を封止している封止材と；
   前記封止ケースと前記封止材との間に設けられたスペーサと；
   前記スペーサと前記基板又は前記封止ケースとの間に設けられた少なくとも１つの乾燥剤と
   を具備し、前記封止材は透明な封止材である有機ＥＬ表示装置。
2. 前記基板と前記封止ケースとを固定する接着剤を更に備え、前記接着剤は長さ１０μｍ以下のガラス片を含んでいる請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 有機ＥＬ照明装置であって、
   基板と；
   前記基板の第１の面上に形成された有機ＥＬ素子と；
   前記有機ＥＬ素子に面する前記基板の前記第１の面上に形成された封止ケースと；
   前記有機ＥＬ素子に電圧を印加する端子と；
   前記端子の端部を除いた前記有機ＥＬ表示装置の全体を封止している封止材と；
   前記封止ケースと前記封止材との間に設けられたスペーサと；
   前記スペーサと前記基板又は前記封止ケースとの間に設けられた少なくとも１つの乾燥剤と
   を具備し、前記封止材は透明な封止材である有機ＥＬ照明装置。

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