JPWO2017010329A1 - エレクトロルミネッセンス装置 - Google Patents

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Abstract

フレキシブルな基材(2)と、基材(2)上に設けられた有機EL素子(エレクトロルミネッセンス素子)(4)を備えた有機EL表示装置(1)において、放熱性を有するとともに、当該有機EL表示装置(1)の中立面を調整するための調整層(15)を具備し、調整層(15)は、当該有機EL表示装置全体の膜厚方向の中心に対して、有機EL素子(4)側に設けられている。

Description

本発明は、EL(エレクトロルミネッセンス)素子を有するエレクトロルミネッセンス装置に関する。
近年、様々な商品や分野でフラットパネルディスプレイが活用されており、フラットパネルディスプレイのさらなる大型化、高画質化、低消費電力化が求められている。
そのような状況下、有機材料の電界発光(Electro Luminescence)を利用した有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を備えた有機EL表示装置は、全固体型で、低電圧駆動可能、高速応答性、自発光性等の点で優れたフラットパネルディスプレイとして、高い注目を浴びている。
例えばアクティブマトリクス方式の有機EL表示装置では、TFT(薄膜トランジスタ)が設けられた基板上に薄膜状の有機EL素子が設けられている。有機EL素子では、一対の電極の間に発光層を含む有機EL層が積層されている。一対の電極の一方にTFTが接続されている。そして、一対の電極間に電圧を印加して発光層を発光させることにより画像表示が行われる。
また、上記のような従来の有機EL表示装置では、水分や酸素による有機EL素子の劣化を防止するために、当該有機EL素子に対し、封止層を設けることが知られている。
さらに、上記のような従来の有機EL表示装置では、繰り返し屈曲可能な(ベンダブルな)装置を構成するために、上記有機EL素子を支持する支持基板として、フレキシブル(可撓性)を有する基材を用いることが知られている。
ところで、上記のようなベンダブルな有機EL表示装置では、屈曲性の低い有機EL素子や封止層を保護するために、これらの有機EL素子や封止層に加わる屈曲応力をできるだけ抑制することが要求される。このため、従来のベンダブルな有機EL表示装置では、一般的に、上記基材の厚みを厚くすることにより、当該有機EL表示装置の中立面を調整して、上述の屈曲応力を極力抑えることが行われていた。
ところが、上記のような従来の有機EL表示装置では、基材の厚みを厚くしていたので、有機EL素子からの熱が当該基材などの装置内部に蓄積し、当該装置内部の有機EL素子内の各層や封止層内の各層などにおいて、熱膨張係数の違いにより、寸法差を生じることがあった。この結果、従来の有機EL表示装置では、有機EL素子内の各層や封止層内の各層などで膜剥がれが生じたり、基材に撚れが発生したりして、有機EL表示装置に損傷が生じることがあった。
そこで、上記のような従来の有機EL表示装置では、例えば下記特許文献1に記載されているように、プラスチック基板を基材に用いるとともに、このプラスチック基板に複数の貫通孔を設け、かつ、各貫通孔に放熱層を充填することにより、有機EL素子からの熱の局所的な熱蓄積を抑えて、局所的な温度上昇を抑制可能とされていた。
また、従来の有機EL表示装置には、例えば下記特許文献2に記載されているように、上記基材として金属基板を用いることにより、放熱性を高めて、有機EL素子からの熱を効率よく放熱可能とされていた。
特開2011−91129号公報 特開2011−171288号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来の有機EL表示装置では、プラスチック基板に貫通孔及び放熱層を部分的に設けていたので、放熱層が設けられていない箇所に有機EL素子からの熱が蓄積し、上記膜剥がれや撚れが発生して、損傷が当該有機EL表示装置に生じることがあった。
さらに、この従来の有機EL表示装置では、上記基材がプラスチック基板及び放熱層を一体化して構成されているので、当該基材の厚みを小さくすることは難しかった。具体的にいえば、プラスチック基板を覆うように放熱層を成形し、かつ平滑な基材とするためには、基材に十分な厚みが必要となる。このため、この従来の有機EL表示装置では、有機EL素子からの熱を放熱層から外部に十分に放熱することができずに、当該有機EL素子からの熱に起因する上記損傷の発生を防止できないことがあった。さらに、この従来の有機EL表示装置では、基材の厚みが厚いために、中立面を調整して、上述の屈曲応力を抑制することが難しいものとなり、有機EL素子や封止層に損傷等を生じることがあった。
また、上記特許文献2に記載の従来の有機EL表示装置では、基材に金属基板を用いていたので、当該有機EL表示装置を繰り返し屈曲したときに、金属基板に塑性変形や金属疲労が発生して、屈曲するのが困難なものとなったり、上述の屈曲応力が大きくなって有機EL素子や封止層に損傷等を生じたりすることがあった。また、この従来の有機EL表示装置では、有機EL素子と金属基板との間に、これらの有機EL素子と金属基板(基材)とを電気的に絶縁する絶縁層を設ける必要があった。このため、この従来の有機EL表示装置では、有機EL素子からの熱が絶縁層内に蓄積されて、当該有機EL素子からの熱に起因する上記損傷の発生を防止できないことがあった。
上記の課題を鑑み、本発明は、エレクトロルミネッセンス素子からの熱が装置内部に蓄積するのを抑制することができるとともに、繰り返し屈曲したときでも、損傷等の発生を防止することができるエレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、フレキシブルな基材と、前記基材上に設けられたエレクトロルミネッセンス素子を備えたエレクトロルミネッセンス装置であって、
放熱性を有するとともに、当該エレクトロルミネッセンス装置の中立面を調整するための調整層を具備し、
前記調整層は、当該エレクトロルミネッセンス装置全体の膜厚方向の中心に対して、前記エレクトロルミネッセンス素子側に設けられていることを特徴とするものである。
上記のように構成されたエレクトロルミネッセンス装置では、当該エレクトロルミネッセンス装置の中立面を調整するための調整層が設けられている。また、この調整層は、放熱性を有するとともに、エレクトロルミネッセンス装置全体の膜厚方向の中心に対して、エレクトロルミネッセンス素子側に設けられている。これにより、上記従来例と異なり、エレクトロルミネッセンス素子からの熱が装置内部に蓄積するのを抑制することができるとともに、繰り返し屈曲したときでも、損傷等の発生を防止することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記調整層の熱伝導率は、0.15〜20W/m・Kの範囲内の値であることが好ましい。
この場合、調整層はエレクトロルミネッセンス素子からの熱を確実に、かつ、効率よく放熱することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記調整層には、炭素材料、または炭素材料を有機樹脂に分散させたものが用いられてもよい。
この場合、調整層はヤング率が高い材料によって構成されることとなり、当該調整層の薄型化、ひいてはエレクトロルミネッセンス装置の薄型化を容易に図ることができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記調整層の炭素材料には、グラファイト、グラフェン、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、またはカーボンナノチューブが用いられてもよい。
この場合、調整層に高い熱伝導率を有する材料が用いられることとなり、エレクトロルミネッセンス素子からの熱をより効率よく放熱することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、タッチパネルを具備するとともに、
前記調整層と前記タッチパネルとは、前記基材を挟むように設けられてもよい。
この場合、優れた屈曲性及び放熱性を有するタッチパネル付きのエレクトロルミネッセンス装置を容易に構成することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記基材に対向する対向基板を備えてもよい。
この場合、エレクトロルミネッセンス装置の強度を向上することができるとともに、エレクトロルミネッセンス素子のシール性を容易に向上することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記調整層は、前記対向基板に密接してもよい。
この場合、エレクトロルミネッセンス装置の強度及びエレクトロルミネッセンス素子のシール性を向上したときでも、当該エレクトロルミネッセンス装置の屈曲性を容易に向上することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記調整層は、前記基材と密接してもよい。
この場合、エレクトロルミネッセンス素子からの熱が基材から調整層に直接的に拡散されることとなり、当該エレクトロルミネッセンス素子からの熱をより効率よく放熱することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記調整層に対して、点接触可能に構成された複数の支持体と、
前記複数の支持体を保持する保持板を備えてもよい。
この場合、エレクトロルミネッセンス装置の屈曲性を向上することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記複数の支持体及び前記保持板の各熱伝導率は、10〜250W/m・Kの範囲内の値であることが好ましい。
この場合、複数の支持体及び保持板はエレクトロルミネッセンス素子からの熱を確実に、かつ、効率よく放熱することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記エレクトロルミネッセンス素子は、前記基材とは反対側から光を出射してもよい。
この場合、優れた屈曲性及び放熱性を有するトップエミッション型のエレクトロルミネッセンス装置を構成することができる。
また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記エレクトロルミネッセンス素子は、前記基材側から光を出射してもよい。
この場合、優れた屈曲性及び放熱性を有するボトムエミッション型のエレクトロルミネッセンス装置を構成することができる。
本発明によれば、エレクトロルミネッセンス素子からの熱が装置内部に蓄積するのを抑制することができるとともに、繰り返し屈曲したときでも、損傷等の発生を防止することができるエレクトロルミネッセンス装置を提供することが可能となる。
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる有機EL表示装置の断面を示す断面図である。 図2は、上記有機EL表示装置の画素構成を説明する拡大平面図である。 図3は、図1に示した調整層による中立面の調整方法を説明する図である。 図4は、上記調整層からの放熱を説明する図である。 図5は、本発明の第2の実施形態にかかる有機EL表示装置の断面を示す断面図である。 図6は、本発明の第3の実施形態にかかる有機EL表示装置の断面を示す断面図である。 図7は、図6に示した保持板、支持体、及び接着剤層の構成を示す平面図である。 図8は、図6に示した調整層、支持体、及び保持板からの放熱を説明する図である。 図9は、本発明の第4の実施形態にかかる有機EL表示装置の断面を示す断面図である。
以下、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を有機EL表示装置に適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる有機EL表示装置の断面を示す断面図である。図1において、本実施形態の有機EL表示装置1は、基材2、及びこの基材2上に設けられたエレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence)素子としての有機EL素子4を備えている。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、有機EL素子4が複数の画素(複数の副画素を含む。)を有する矩形状の画素領域PAを構成しており、この有機EL素子4は封止層14によって封止されている。また、上記画素領域PAは、有機EL表示装置1の表示部を構成しており、情報表示を行うようになっている。すなわち、この画素領域PAでは、後に詳述するように、複数の画素(複数の副画素)がマトリクス状に配置されており、有機EL素子4が副画素毎に発光することにより、情報表示を行うよう構成されている。
また、図1において、基材2は、例えばフレキシブル性(可撓性)を有するプラスチックフィルムなどにより、構成されており、繰り返し屈曲可能な有機EL表示装置1を構成するようになっている。また、基材2には、その全面を覆うように下地膜(絶縁膜)6が設けられている。また、図1に例示するように、有機EL表示装置1では、下地膜6上に、TFT(薄膜トランジスタ)7が画素領域PAの副画素毎に設けられている。また、下地膜6上には、マトリクス状に設けられた複数のソース線(信号線)及び複数のゲート線を含んだ配線8が形成されている。ソース線及びゲート線には、それぞれソースドライバ及びゲートドライバが接続されており(図示せず)、外部から入力された画像信号に応じて、副画素毎のTFT7を駆動するようになっている。また、TFT7は、対応する副画素の発光を制御するスイッチング素子として機能するものであり、有機EL素子4によって構成された赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)のいずれかの色の副画素での発光を制御するようになっている。
なお、下地膜6は、基材2からTFT7への不純物拡散によりTFT7の特性が劣化するのを防止するためのものであり、そのような劣化が懸念されないのであれば、設置を省略することができる。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、図示しない防湿層がTFT7の下で、下地膜6の上に形成されている。この防湿層は、窒化シリコンや酸窒化シリコンなどの無機膜で構成されており、外部から水分や酸素が基材2側から浸透(浸入)してTFT7や有機EL素子4が劣化するのを防ぐようになっている。
また、図1に示すように、基材2上には、層間絶縁膜9、エッジカバー10、及び有機EL素子4の第一電極11が形成されている。層間絶縁膜9は、平坦化膜としても機能するものであり、TFT7及び配線8を覆うように(上記防湿層が形成された)下地膜6上に設けられている。エッジカバー10は、層間絶縁膜9上に、第一電極11のパターン端部を被覆するように形成されている。また、エッジカバー10は、第一電極11と後述の第二電極13との短絡を防止するための絶縁層としても機能するようになっている。また、第一電極11は、層間絶縁膜9に形成されたコンタクトホールを介してTFT7に接続されている。
また、エッジカバー10の開口部、つまり第一電極11が露出した部分が、有機EL素子4の発光領域を実質的に構成しており、上述したように、RGBのいずれかの色光を発光して、フルカラー表示が行えるように、本実施形態の有機EL表示装置1は構成されている。また、本実施形態の有機EL表示装置1は、TFT(薄膜トランジスタ)7を有するアクティブマトリクス型の表示装置を構成している。
また、図1に示すように、第一電極11上には、有機EL層12及び第二電極13が形成されており、これらの第一電極11、有機EL層12、及び第二電極13により、有機EL素子4が構成されている。すなわち、有機EL素子4は、例えば低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子であり、第一電極11、有機EL層12、及び第二電極13を備えている。
具体的にいえば、第一電極11が陽極である場合、第一電極11側より、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等が有機EL層12として積層され(図示せず)、さらに陰極としての第二電極13が形成される。また、この説明以外に、正孔注入層兼正孔輸送層などのように、単一の層が2つ以上の機能を有する構成でもよい。また、有機EL層12において、キャリアブロッキング層などを適宜挿入してもよい。
一方、第二電極13が陽極である場合には、有機EL層12での層順が上述のものと逆転したものとなる。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、有機EL素子4は基材2とは反対側、つまり封止層14側から光を出射するトップエミッション型に構成されている。具体的にいえば、有機EL素子4において、第一電極11は反射電極にて構成され、第二電極13は透過電極あるいは半透過電極にて構成されており、本実施形態の有機EL表示装置1は、封止層14側から光出射を行うようになっている。すなわち、このトップエミッション型の有機EL表示装置1では、第一電極11の封止層14側の表面が有機EL素子4の実質的な発光面を構成して、外部に光を出射するようになっている。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、上述したように、有機EL素子4は封止層14によって封止されており、封止層14によって、水分や酸素などが外部から浸透(浸入)するのを防いで、有機EL素子4の劣化するのを防止するように構成されている。
また、この封止層14は、複数、例えば3層の封止膜によって構成されている。すなわち、封止層14は、図1に例示するように、有機EL素子4側に設けられた第1の無機膜14aと、この第1の無機膜14a上に設けられた有機膜14bと、この有機膜14b上に設けられた第2の無機膜14cとの積層構造にて構成されている。
第1及び第2の無機膜14a及び14cには、例えば窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコン、または酸化アルミニウムなどが用いられている。また、有機膜14bには、例えばポリシロキサンや酸化炭化シリコンなどの有機シリコン(オルガノシリコン)、アクリレート、ポリ尿素、パリレン、ポリイミド、あるいはポリアミドなどが用いられている。さらに、これらの第1及び第2の無機膜14a及び14cと有機膜14bとは、例えば同一の大きさのマスクを用いて形成されており、互いに同一の外形で重なり合うように設けられている。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、第1の無機膜14aが有機EL素子4側に設けられているので、当該第1の無機膜14aによって有機EL素子4への水分の悪影響をより確実に防ぐことができる。また、有機膜14bが、第1の無機膜14a上に設けられているので、第1の無機膜14aの応力緩和や第1の無機膜14aにピンホールや異物による欠損などの欠陥が生じても、有機膜14bによって覆うことができ、封止層14のシール性が低下するのをより確実に防ぐことができる。
ここで、図2も参照して、本実施形態の有機EL表示装置1の画素領域PAについて具体的に説明する。
図2は、上記有機EL表示装置の画素構成を説明する拡大平面図である。
図2に示すように、本実施形態の有機EL表示装置1では、その画素領域PA(図1)において、赤色(R)の光、緑色(G)の光、及び青色(B)の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の副画素Pr、Pg、及びPb(以下、副画素Pにて総称する)がマトリクス状に設けられている。すなわち、複数の各副画素Pは、2本の配線8及びTFT7のゲートに接続されるゲート線8gとで区画されている。具体的にいえば、各副画素Pの画素領域では、図2の左右方向の寸法は互いに近接配置された2本の配線8の中心線と、この近接配置された2本の配線8に対して、図2の左右方向で隣接する2本の配線8の中心線との間の寸法である。また、図2の上下方向の寸法は、互いに隣接する2本のゲート線8gの中心間寸法である。また、各副画素Pでは、その画素領域の面積が上記図2の左右方向の寸法及び上下方向の寸法で規定される。
また、画素領域PAでは、一組の赤色、緑色、及び青色の副画素Pr、Pg、及びPbにより、1つの画素が構成されている。
また、赤色の副画素Prでは、エッジカバー10の開口部reから露出した部分が当該赤色の副画素Prの実質的な発光領域を構成している。同様に、緑色の副画素Pgでは、エッジカバー10の開口部geから露出した部分が当該緑色の副画素Pgの実質的な発光領域を構成し、青色の副画素Pbでは、エッジカバー10の開口部beから露出した部分が当該青色の副画素Pbの実質的な発光領域を構成している。
図1に戻って、本実施形態の有機EL表示装置1では、当該有機EL表示装置1の中立面(図1に“C”にて図示)を調整するための調整層15が設けられている。具体的には、図1に示すように、調整層15は、基材2の下側の表面(下地膜6が設けられた表面に対向する表面)を覆うように、当該基材2の表面に直接的に密接している。
また、この調整層15は、有機EL表示装置1全体の膜厚方向(図1に“T”にて図示)の中心(図1に“M”にて図示)に対して、有機EL素子4側に設けられている。これにより、有機EL表示装置1が繰り返し屈曲されたときでも、調整層15が上記中立面Cを適切に調整していることにより、当該有機EL表示装置1に損傷等の発生を防止することができるよう構成されている。
さらに、この調整層15は、放熱性を有するものであり、有機EL素子4からの熱を外部に放熱するようになっている(詳細は後述。)。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、タッチパネル17が第1の接着層16によって封止層14の上側に取り付けられている。すなわち、タッチパネル17は、有機EL素子4の発光面の上方に設けられており、画素領域PAに表示された文字や図形等に対する、ユーザのタッチ操作を検知して、当該ユーザからの指示を入力できるようになっている。また、このタッチパネル17の上方には、偏光板19が第2の接着層18によって固定されており、画素領域PAの表示品位を高めるようになっている。
なお、第1の接着層16は、封止層14上の凹凸を埋め、平坦化する機能も有している。すなわち、例えば、第1の接着層16として紫外線硬化型の低粘度塗布液を用い、スクリーン印刷法等により塗布して封止層14上の表面凹凸の平坦化を行う。タッチパネル17を第1の接着層16上に貼り合せた後、紫外線により硬化させる。
さらに、第1の接着層16には乾燥剤や脱酸素剤を混合させる方法などにより、乾燥機能や脱酸素機能をもたせることもできる。それにより、外部から浸入した水分や酸素が有機EL素子4に到達し、有機EL素子4が損傷するのを防止することができる。すなわち、第1の接着層16により有機EL素子4の封止性能をより高めることができる。
ここで、図3及び図4を参照して、調整層15の機能について具体的に説明する。
図3は、図1に示した調整層による中立面の調整方法を説明する図である。図4は、上記調整層からの放熱を説明する図である。尚、図4では、下地膜6の図示は省略している(後掲の図8でも同様。)。
まず図3を用いて、調整層15の中立面Cの調整方法について具体的に説明する。
図3において、調整層15では、そのヤング率及び膜厚が、有機EL表示装置1の中立面Cが封止層14付近、つまり当該有機EL表示装置1が屈曲されたときに歪み(伸び)により膜破断が発生し易い付近に、位置するように、調整されている。
ここで、有機EL表示装置1の中立面Cとは、当該有機EL表示装置1が屈曲されたときに歪みが発生しない位置である。具体的にいえば、図3に例示するように、有機EL素子4を内側にして、屈曲中心Oに対して有機EL表示装置1を屈曲半径rで屈曲させたとき、有機EL表示装置1の中立面Cは、当該有機EL表示装置1に含まれた各層のヤング率と膜厚に応じて、図に一点鎖線にて示す位置に形成される。この中立面Cでは、屈曲による引張応力も圧縮応力も受けることなく、歪み(伸び)は0である。
また、中立面Cより外側(図3に“CO”にて示す範囲)では、各層は引張応力を受け、各層のヤング率にしたがって屈曲方向に伸びている。
一方、中立面Cより内側(図3に“CI”にて示す範囲)では、各層は圧縮応力を受け、各層のヤング率にしたがって屈曲方向に縮んでいる。
また、有機EL表示装置1において、TFT7や配線8を含む有機EL素子4、封止層14、下地膜6、及び上記防湿層が設けられている領域は、当該有機EL表示装置1を屈曲させたときに、特に膜の破断が生じ易い領域である。そして、この領域に含まれた有機EL素子4、封止層14、下地膜6、及び防湿層のいずれかの膜が破断すると、有機EL表示装置1の動作や特性に異常を発生したり、水分や酸素の浸透を容易に生じたりする。
また、この領域に含まれた有機EL素子4、封止層14、下地膜6、及び防湿層の上記膜厚方向Tでの厚みは、10μm程度であり、この領域を機能層と称すると、有機EL表示装置1では、中立面Cは機能層に近い位置に配置するよう設計する必要がある。具体的には、機能層での歪率の最大値が1%以下となるように中立面Cを制御(調整)することが求められる。
また、歪率Hrは、図3に示すように、内側の表面から中立面Cまでの距離をdnとし、中立面Cから任意の点Aまでの距離をdaとして、上記屈曲半径rを用いた下記の(1)式により、求められる。
Hr = da ÷ (r + dn) ―――(1)
そして、本実施形態の有機EL表示装置1では、調整層15を設けることにより、上記機能層での歪率の最大値を1%以下としている。すなわち、本実施形態の有機EL表示装置1では、有機EL素子4に対向するように、タッチパネル17等が設けられており、このため、中立面Cは、タッチパネル17側に移動する。そこで、本実施形態の有機EL表示装置1では、調整層15を設けることにより、中立面Cが機能層付近に位置するように調整して、当該機能層での歪率の最大値を1%以下としている。
次に、中立面Cの計算方法について、詳細に述べる。図3のように、奥行き方向に対し、幅の等しい層が4層積層されている状態において、各層のヤング率をE、厚みをt、内側の表面からの各界面の距離をhとする。例えば、最も内側の層については、ヤング率E、厚みt=h、内側から2番目の層については、ヤング率E、厚みt=h−hとなる。
この状態において、内側から中立面Cまでの距離dnは(2)式で表される。
dn=Σ{E×t×(h+hi−1)}÷Σ(2×E×t) ―――(2)
本実施形態では、図3に示すように、4層の積層であるため、Σはi=1から4の数列の和である。なお、n層の積層の場合、数列はn個の和となる。(2)式から明らかなように、あるヤング率と厚みを有する層を導入することにより、中立面Cの位置を制御することができる。さらに、(2)式の(h+hi−1)を2で割ったものは、i番目の層の中央位置を意味している。即ち、(2)式は、各層のヤング率×厚み(E×t)に対し、層の中央位置で重み付けを行うことにより、中立面Cの位置が決定されることをも意味している。したがって、図3のような積層構造においては、表面に近い層ほど、中立面Cの位置を制御する能力を有しており、調整層15により中立面Cを調整し得ることがわかる。
具体的にいえば、基材2、上記機能層、調整層15、第1の接着層16、タッチパネル17、第2の接着層18、及び偏光板19の膜厚方向Tでの厚さは、例えばそれぞれ12μm、10μm、100μm、10μm、30μm、10μm、及び130μmである。また、基材2、上記機能層、調整層15、第1の接着層16、タッチパネル17、第2の接着層18、及び偏光板19の膜厚方向Tでのヤング率は、例えばそれぞれ7GPa、48GPa、10GPa、3GPa、6GPa、3GPa、及び6GPaである。上記機能層の厚さ及びヤング率の値には、無機膜で構成された封止層14、下地膜6、及び防湿層を含むため、厚さ及びヤング率が高くなる。
上記の各層の厚さおよびヤング率を用いて、中立面Cの位置dnは(2)式にて計算され、dn=129μmが得られる。(2)式における機能層の位置daは、下面側(屈曲の中心側)にて17μm、上面側にて7μmとなる。さらに機能層の歪率Hrは(1)式にて計算されることになる。(1)式から明らかなように、歪率を一定以下に抑えるためには、曲率半径rを一定値以上とする必要がある。具体的に言えば、機能層の歪率を1%以下とする必要がある場合を考える。機能層の下面側の歪率を1%以下とする曲率半径rは1600μm以上、上面側の歪率を1%以下とする曲率半径rは600μm以上となる。したがって、総合的には、曲率半径rは1600μm以上必要と決定される。このように、中立面Cの位置の設定によって、可能となる曲率半径が決まるため、換言すれば中立面Cの位置を制御することにより、より小さい曲率半径を有する有機EL表示装置1を実現することができる。
尚、上記の説明では、有機EL素子4を内側にして、有機EL表示装置1を屈曲させた場合について説明したが、有機EL素子4を外側にして、有機EL表示装置1を屈曲させた場合でも、上記歪率Hrは、同じ値となり、調整層15の中立面Cの調整機能も同様に奏される。
次に、図4を用いて、調整層15の放熱機能について具体的に説明する。
図4に例示するように、有機EL表示装置1では、有機EL素子4に含まれた各画素が熱源Hとなる。本実施形態の有機EL表示装置1では、熱源Hからの熱は、図4に“Hr1”にて示すように、基材2の内部を拡散する。そして、この拡散した熱は、調整層15の放熱性によって、図4に“Hr2”にて示すように、外部に放熱される。この結果、本実施形態の有機EL表示装置1では、有機EL素子4からの熱が装置内部に蓄積するのを抑制することができる。
また、調整層15には、例えばグラファイト、グラフェン、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、またはカーボンナノチューブなどの炭素材料、またはこれらの炭素材料を有機樹脂に分散させたものが用いられており、例えばスクリーン印刷やスリットコータによる塗布を用いて、基材2の表面上に形成されている。
また、調整層15には、熱伝導率は、0.15〜20W/m・Kの範囲内の値のものが用いられている。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、上記のように、調整層15を用いて、中立面Cを調整しているので、調整層15を用いていない場合に比べて、基材2の厚みを薄くすることができる。この結果、本実施形態の有機EL素子1では、調整層15の放熱性とも相まって、基材2の内部での熱の蓄積を大幅に抑えることができる。
以上のように構成された本実施形態の有機EL表示装置1では、当該有機EL表示装置1の中立面Cを調整するための調整層15が設けられている。また、この調整層15は、放熱性を有するとともに、有機EL表示装置1全体の膜厚方向Tの中心Mに対して、有機EL素子4側に設けられている。これにより、本実施形態の有機EL素子1では、上記従来例と異なり、有機EL素子4からの熱が装置内部に蓄積するのを抑制することができるとともに、繰り返し屈曲したときでも、損傷等の発生を防止することができる。
また、本実施形態では、調整層15の熱伝導率は、0.15〜20W/m・Kの範囲内の値である。これにより、本実施形態では、調整層15は有機EL素子4からの熱を確実に、かつ、効率よく放熱することができる。
また、本実施形態では、調整層15には、炭素材料、または炭素材料を有機樹脂に分散させたものが用いられている。これにより、本実施形態では、調整層15はヤング率が高い材料によって構成されることとなり、当該調整層15の薄型化、ひいては有機EL表示装置1の薄型化を容易に図ることができる。
また、本実施形態では、調整層15の炭素材料には、グラファイト、グラフェン、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、またはカーボンナノチューブが用いられている。これにより、本実施形態では、調整層15に高い熱伝導率を有する材料が用いられることとなり、有機EL素子4からの熱をより効率よく放熱することができる。
また、本実施形態では、タッチパネル17を具備するとともに、調整層15とタッチパネル17とは、基材2を挟むように設けられている。これにより、本実施形態では、優れた屈曲性及び放熱性を有するタッチパネル17付きの有機EL表示装置1を容易に構成することができる。
また、本実施形態では、調整層15は基材2と密接しているので、有機EL素子4からの熱が基材2から調整層15に直接的に拡散されることとなり、当該有機EL素子4からの熱をより効率よく放熱することができる。
また、本実施形態では、有機EL素子4は基材2とは反対側から光を出射している。これにより、本実施形態では、優れた屈曲性及び放熱性を有するトップエミッション型の有機EL表示装置1を構成することができる。
[第2の実施形態]
図5は、本発明の第2の実施形態にかかる有機EL表示装置の断面を示す断面図である。
図において、本実施形態と上記第1の実施形態との主な相違点は、カラーフィルターを設けた点である。なお、上記第1の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。
すなわち、図5に示すように、本実施形態の有機EL表示装置1では、カラーフィルター20が第1の接着層16とタッチパネル17との間に設けられている。このカラーフィルター20では、R、G、及びBの副画素P上に、対応する色のフィルターが設置されている(図示せず)。そして、本実施形態の有機EL表示装置1では、上述の副画素Pは、第1の実施形態のものと異なり、白色光を発光するようになっており、これらの各副画素Pから出射された白色光がカラーフィルター20を通過することで、対応する色の光が外部に出射される。
言い換えれば、カラーフィルター20は、有機EL素子4から出射された白色光を適宜吸収し、R、GおよびBの出射光に変換する。また、カラーフィルター20は、ブラックマトリクス(BM)も含んでおり、BMは外光の不要な反射を防止する。また、R、G、BおよびBMを含めたカラーフィルター20の総膜厚および平均のヤング率は、それぞれ例えば3μmおよび3GPaである。
尚、上記の説明以外に、R、G、及びBの副画素Pが、第1の実施形態のものと同様に、対応するR、G、及びBの光を発光する場合にも適用することができる。この場合では、カラーフィルター20によって、R、G、及びBの各副画素Pの発光品位等の発光特性を向上させることができる。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、第1の実施形態のものと異なり、偏光板19の代わりに、保護フィルム21が形成されている。この保護フィルム21には、外部に接する表面に耐擦傷性を向上させるハードコート層や、耐指紋性を向上させる防汚層が形成されていてもよい。なお、耐擦傷性や耐指紋性などの機能を損失しなければ、タッチパネル17上に直接ハードコート層や防汚層を形成することができる。その場合、保護フィルム21は省略される。
このように、本実施形態の有機EL表示装置1では、カラーフィルター20が設けられているので、当該カラーフィルター20でも、熱が発生する。すなわち、例えば白色光をカラーフィルター20で赤色とするためには、白色光から赤色以外の光がカラーフィルター20で吸収され、当該カラーフィルター20において、熱が生じる。また、偏光板19が設けられていないので、外部光もカラーフィルター20で吸収されて、熱となる。
しかしながら、本実施形態の有機EL表示装置1では、第1の実施形態とものと同様に、調整層15が設けられているので、カラーフィルター20で生じた熱も外部に放熱することができるようになっている。
以上の構成により、本実施形態では、上記第1の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。
[第3の実施形態]
図6は、本発明の第3の実施形態にかかる有機EL表示装置の断面を示す断面図である。図7は、図6に示した保持板、支持体、及び接着剤層の構成を示す平面図である。図8は、図6に示した調整層、支持体、及び保持板からの放熱を説明する図である。
図において、本実施形態と上記第1の実施形態との主な相違点は、調整層に対して、点接触可能に構成された複数の支持体と、これら複数の支持体を保持する保持板を設けた点である。なお、上記第1の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。
すなわち、図6に示すように、本実施形態の有機EL表示装置1では、調整層15の下側に、保持板22と、この保持板22と調整層15との間に設けられた複数の支持体23及び第3の接着層24とが設けられている。複数の支持体23では、調整層15側の端部が断面半円状に形成されており、これらの支持体23は、調整層15に対して、点接触可能に構成されている。
また、図7に示すように、複数の支持体23は、枠状に形成された第3の接着層24の内側で、保持板22上に移動可能に保持されている。すなわち、支持体23は、調整層15、保持板22、及び第3の接着層24の間の空間内に移動可能に保持されており、有機EL表示装置1が屈曲されたときに、支持体23は、調整層15に対して、適宜点接触し、当該調整層15の表面上を滑るようになっている。
また、保持板22は、有機EL表示装置1の周縁部に設けられた第3の接着層24によって調整層15に取り付けられているので、有機EL表示装置1の中立面Cの位置が移動するのを極力防げるようになっている。
また、保持板22及び支持体23には、熱伝導率が高い材料、例えば金属やカーボンブラックなどが用いられている。具体的には、保持板22及び支持体23の各熱伝導率は、10〜250W/m・Kの範囲内の値である。これにより、本実施形態の有機EL表示装置1では、支持体23及び保持板22を介して有機EL素子4からの熱を外部に放熱することができる。
具体的にいえば、図8に示すように、本実施形態の有機EL表示装置1では、上記熱源Hからの熱は、同図8に“Hr3”にて示すように、基材2の内部を拡散して、この拡散した熱は、調整層15、支持体23、及び保持板22の放熱性によって、外部に放熱される。この結果、本実施形態の有機EL表示装置1では、有機EL素子4からの熱が装置内部に蓄積するのを抑制することができる。
尚、上記の説明以外に、例えば球体からなる支持体23を用いる構成でもよい。
以上の構成により、本実施形態では、上記第1の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。
また、本実施形態では、調整層15に対して、点接触可能に構成された複数の支持体23と、複数の支持体23を保持する保持板22を備えている。これにより、本実施形態は、有機EL表示装置1の屈曲性を向上することができる。
また、本実施形態では、保持板22及び支持体23の各熱伝導率は、10〜250W/m・Kの範囲内の値である。これにより、保持板22及び複数の支持体23は有機EL素子4からの熱を確実に、かつ、効率よく放熱することができる。
[第4の実施形態]
図9は、本発明の第4の実施形態にかかる有機EL表示装置の断面を示す断面図である。
図において、本実施形態と上記第1の実施形態との主な相違点は、基材側から光を出射するボトムエミッション型の有機EL表示装置を構成した点である。なお、上記第1の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。
つまり、図9に示すように、本実施形態の有機EL表示装置1では、有機EL素子4において、第一電極11は透過電極あるいは半透過電極にて構成され、第二電極13は反射電極にて構成されており、本実施形態の有機EL表示装置1は、基材2側から光出射するボトムエミッション型に構成されている。すなわち、このボトムエミッション型の有機EL表示装置1では、第一電極11の基材2側の表面が有機EL素子4の実質的な発光面を構成して、外部に光を出射するようになっている。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、基材2の下側に、第5の接着層26、タッチパネル17、第2の接着層18、及び偏光板19が順次設けられている。すなわち、本実施形態の有機EL表示装置1では、第5の接着層26が基材2とタッチパネル17とを互いに接着している。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、対向基板3が基材2に対向するように設けられている。この対向基板3は、基材2と同様に、例えばフレキシブル性(可撓性)を有するプラスチックフィルムなどにより、構成されており、第4の接着層25によって下地膜6及び封止層14に取り付けられている。なお、対向基板3には、基材2と同じ材料を用いてもよく、または異なる材料を用いていてもよい。
また、この第4の接着層25は、第1の実施形態での第1の接着層16が有していた平坦化機能、乾燥機能、及び脱酸素機能を有してもよい。つまり、第4の接着層25は、封止層14上の凹凸を埋め、平坦化する機能も有してもよく、例えば、当該第4の接着層25として紫外線硬化型の低粘度塗布液を用い、スクリーン印刷法等により塗布して封止層14上の表面凹凸の平坦化を行ってもよい。そして、対向基板3を第4の接着層25上に貼り合せた後、紫外線により硬化させてもよい。
さらに、第4の接着層25には乾燥剤や脱酸素剤を混合させる方法などにより、乾燥機能や脱酸素機能をもたせることもできる。それにより、外部から浸入した水分や酸素が有機EL素子4に到達し、有機EL素子4が損傷するのを防止することができる。すなわち、第4の接着層25により有機EL素子4の封止性能をより高めることができる。
また、本実施形態の有機EL表示装置1では、調整層15が対向基板3の表面に直接的に密接するように設けられている。また、この調整層15は、第1の実施形態のものと同様に、有機EL表示装置1全体の膜厚方向Tの中心Mに対して、有機EL素子4側に設けられている。これにより、有機EL表示装置1が繰り返し屈曲されたときでも、調整層15が上記中立面を適切に調整していることにより、当該有機EL表示装置1に損傷等の発生を防止することができるよう構成されている。
以上の構成により、本実施形態では、上記第1の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。
また、本実施形態では、基材2に対向する対向基板3を備えているので、有機EL表示装置1の強度を向上することができるとともに、有機EL素子4のシール性を容易に向上することができる。
また、本実施形態では、調整層15は対向基板3に密接しているので、有機EL表示装置1の強度及び有機EL素子4のシール性を向上したときでも、当該有機EL表示装置1の屈曲性を容易に向上することができる。
また、本実施形態では、有機EL素子4は基材2側から光を出射している。これにより、本実施形態では、優れた屈曲性及び放熱性を有するボトムエミッション型の有機EL表示装置1を構成することができる。
尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、上記の説明では、エレクトロルミネッセンス素子として有機EL素子を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば無機化合物を有する無機EL素子を用いたものでもよい。
また、上記の説明では、タッチパネルを備えた有機EL表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばタッチパネルが設けられていない表示装置、またはバックライト装置等の照明装置にも適用することができる。
また、上記の説明では、有機膜と2つの無機膜からなる封止層を用いた場合について説明したが、本発明の封止層はこれに限定されるものではない。但し、上記の実施形態のように、封止層が有機膜と無機膜との積層構造によって構成される場合の方が、エレクトロルミネッセンス素子に対するシール性を容易に向上できる点で好ましい。また、エレクトロルミネッセンス素子を囲むように、枠状のシール材を設けるとともに、シール材及び充填材などを用いて、エレクトロルミネッセンス素子を封入する構成でもよい。
また、上記の説明では、TFT(薄膜トランジスタ)を有するアクティブマトリクス型の有機EL表示装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、薄膜トランジスタが設けられていないパッシブマトリクス型の有機EL表示装置にも適用することができる。
また、上記の説明以外に、上記第1〜第4の実施形態を適宜組み合わせたものでもよい。
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子からの熱が装置内部に蓄積するのを抑制することができるとともに、繰り返し屈曲したときでも、損傷等の発生を防止することができるエレクトロルミネッセンス装置に対して有用である。
1 有機EL表示装置
2 基材
3 対向基板
4 有機EL素子(エレクトロルミネッセンス素子)
15 調整層
17 タッチパネル
22 保持板
23 支持体

Claims (12)

  1. フレキシブルな基材と、前記基材上に設けられたエレクトロルミネッセンス素子を備えたエレクトロルミネッセンス装置であって、
    放熱性を有するとともに、当該エレクトロルミネッセンス装置の中立面を調整するための調整層を具備し、
    前記調整層は、当該エレクトロルミネッセンス装置全体の膜厚方向の中心に対して、前記エレクトロルミネッセンス素子側に設けられている、
    ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
  2. 前記調整層の熱伝導率は、0.15〜20W/m・Kの範囲内の値である請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  3. 前記調整層には、炭素材料、または炭素材料を有機樹脂に分散させたものが用いられている請求項1または2に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  4. 前記調整層の炭素材料には、グラファイト、グラフェン、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、またはカーボンナノチューブが用いられている請求項3に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  5. タッチパネルを具備するとともに、
    前記調整層と前記タッチパネルとは、前記基材を挟むように設けられている請求項1〜4のいずれか1項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  6. 前記基材に対向する対向基板を備えている請求項1〜5のいずれか1項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  7. 前記調整層は、前記対向基板に密接する請求項6に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  8. 前記調整層は、前記基材と密接する請求項1〜6のいずれか1項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  9. 前記調整層に対して、点接触可能に構成された複数の支持体と、
    前記複数の支持体を保持する保持板を備えている請求項1〜8のいずれか1項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  10. 前記複数の支持体及び前記保持板の各熱伝導率は、10〜250W/m・Kの範囲内の値である請求項9に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  11. 前記エレクトロルミネッセンス素子は、前記基材とは反対側から光を出射する請求項1〜10のいずれか1項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  12. 前記エレクトロルミネッセンス素子は、前記基材側から光を出射する請求項1〜10のいずれか1項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
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