JP6680782B2

JP6680782B2 - エレクトロルミネッセンス装置

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Publication number: JP6680782B2
Application number: JP2017528392A
Authority: JP
Inventors: 通園田; 剛平瀬; 岡本　哲也; 哲也岡本; 亨妹尾; 石田　守; 守石田; 越智　貴志; 貴志越智
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Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2020-04-15
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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_ｉ、厚みをｔ_ｉ、内側の表面からの各界面の距離をｈ_ｉとする。例えば、最も内側の層については、ヤング率Ｅ_１、厚みｔ_１＝ｈ_１、内側から２番目の層については、ヤング率Ｅ_２、厚みｔ_２＝ｈ_２−ｈ_１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_ｉ×ｔ_ｉ×（ｈ_ｉ＋ｈ_ｉ−１）｝÷Σ（２×Ｅ_ｉ×ｔ_ｉ） ―――（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_ｉ＋ｈ_ｉ−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_ｉ×ｔ_ｉ）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。

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。

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

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、
薄膜トランジスタ、エレクトロルミネッセンス層、及び封止層を含む機能層と、
放熱性を有するとともに、前記基材表面の全面を覆うように形成された調整層とを具備し、
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、
前記エレクトロルミネッセンス素子を内側又は外側にして屈曲した場合での曲率半径が１６００μｍであるときに前記機能層での歪率の最大値が１％以下であり、
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と、表示領域の周辺部に配置されて前記保持板を前記機能層に固着する枠状の接着層とを備え、
前記支持体は、前記調整層と前記保持板と前記接着層とで囲まれる空間の中で前記エレクトロルミネッセンス層の面方向に移動可能であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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１〜９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。
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１〜９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。
前記調整層上には、前記基材、前記機能層、第１の接着層、タッチパネル、第２の接着層、及び偏光板がこの順番で積層されている請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
前記調整層上には、前記機能層、前記基材、第５の接着層、タッチパネル、第２の接着層、及び偏光板がこの順番で積層されている請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置。