(57)【要約】【課題】  従来に比べて効率的な除湿を行うことができ、画素構造が耐湿性の低いものであったとしても、安定した表示が可能で、かつ寿命特性の良好な表示装置を提供する。【解決手段】  各有機ＥＬ素子２２と外部との間を封止体２３により封止し、密閉された経路内で、冷却装置３により冷却用の流体Ｆを循環させる。また、その経路中で、除湿装置５により除湿する。有機ＥＬ表示装置１を使用中に水分が入り込んだとしても、十分な除湿を行うことができる。また、効率的に十分な除湿を行うことができるので、有機ＥＬパネル２の防湿加工が不十分であったとしても対応することができる。発熱に起因する素子の劣化と共に水分に起因する素子の劣化をも十分に防止し、有機ＥＬ素子２２の信頼性を向上させることができるので、安定した表示が可能で、かつ寿命特性の良好な有機ＥＬ表示装置を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示素子が形成された基板と、
前記基板上において少なくとも前記複数の表示素子全体を覆い、外部との間を封止するようにして配設された封止体と、
前記複数の表示素子を冷却する冷却用流体を、前記封止体内部に対して供給すると共に排出し、一定の経路に沿って循環させる冷却手段と、
前記冷却用流体に含まれる水分を除去する除湿手段と
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、
前記冷却用流体を循環させる冷却装置と、
前記冷却装置の一端と前記封止体の一端との間で前記冷却用流体の供給経路を形成する供給管と、
前記冷却装置の他端と前記封止体の他端との間で前記冷却用流体の排出経路を形成する排出管とを有し、
前記除湿手段は、
前記冷却用流体の供給経路中、もしくは排出経路中に配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、
前記冷却用流体を循環させる冷却装置と、
前記冷却装置の一端と前記封止体の一端との間で前記冷却用流体の供給経路を形成する供給管と、
前記冷却装置の他端と前記封止体の他端との間で前記冷却用流体の排出経路を形成する排出管とを有し、
前記除湿手段は、
前記冷却装置内に配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記除湿手段は、交換することが可能なように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記冷却用流体は、不活性ガスにより構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示素子は、有機ＥＬ素子である
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子の冷却および除湿をする機能を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンス(ＥＬ；ElectroLuminescence)を利用した有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機正孔輸送層や有機発光層などを積層させた有機層を有しており、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、透明導電性材料からなる陽極（または陰極）により構成した有機ＥＬ素子を基板上に複数配列してなり、液晶表示装置に代わる次世代フラットパネルディスプレイとして有望視されている。
【０００４】
ところが、このような構成の有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子からの発光に伴う発熱に起因して、有機ＥＬ素子を構成する各有機層の劣化が生じてしまう。そのため、各有機ＥＬ素子における発光輝度が低下したり、発光が不安定になるなど、経時的な安定性が低く、かつ寿命が短いという問題があった。
【０００５】
このような発熱に起因した有機ＥＬ素子の劣化に対しては、従来より種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、有機ＥＬ表示装置内に流体を循環させることで有機ＥＬ素子の冷却を行い、このような素子の劣化を抑制する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１９６１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この有機ＥＬ素子を構成する各有機層は水分に対しても非常に弱く、微量の水分によっても急激な発光効率の低下を引き起こしてしまい、場合によっては発光しなくなってしまうこともある。表示画面上に黒点として現れるダークスポットや、表示領域のシュリンク（縮小）がその典型例であり、やはり発光を不安定なものとし、素子の寿命を短くする原因となっていた。
【０００７】
したがって、有機ＥＬ素子の信頼性を向上させるためには、前述の発熱に起因する劣化の他に、この水分に起因する劣化の両者を防止する必要がある。しかしながら、上記特許文献１の技術では、流体を循環させることで前者の対策はなされている一方、後者の対策は十分にならされおらず、改善の余地があった。
【０００８】
後者の対策としては、従来より、製造時にパネル内部に水分が混入するのを極力防止するようにすると共に、製造時には取りきれなかった水分を除去するため、パネル裏面のシールドケースやガラス基板の内側に、吸湿素材を塗布することが行われている。しかしながら、このような対策をとったとしても、使用中にパネル内部に入り込む水分に対しては長期の使用を考慮した場合、その効果は薄い。また、このような使用中の水分混入を防ぐため、パネルには念入りな防湿加工も施されてはいるが、十分な防湿性を得るにはパネル周辺部が大型化する傾向にあり、例えば液晶パネルと同等の外形で防湿構造を形成しようとする場合には、現状はその効果は十分ではない。
【０００９】
このように、従来の技術では、発熱に起因する劣化と共に水分に起因する劣化をも防止し、有機ＥＬ素子の信頼性を向上させるのは困難であり、改善の余地があった。したがって、安定した表示が可能で、かつ寿命特性の良好な有機ＥＬ表示装置を得るのも困難であり、改善の余地があった。
【００１０】
これらの対策として、表示画素自体の構造を耐湿性の強いものとすることが考えられる。しかしながら、現状は発光効率が高くかつ耐湿性の高い素材がないことから、その場合、開発には相当な期間およびコストがかかるなどの問題がある。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来に比べて効率的な除湿を行うことができ、画素構造が耐湿性の低いものであったとしても、安定した表示が可能で、かつ寿命特性の良好な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の表示装置は、複数の表示素子が形成された基板と、この基板上において少なくとも複数の表示素子全体を覆い、外部との間を封止するようにして配設された封止体と、複数の表示素子を冷却する冷却用流体を、この封止体内部に対して供給すると共に排出し、一定の経路に沿って循環させる冷却手段と、冷却用流体に含まれる水分を除去する除湿手段とを備えたものである。
【００１３】
本発明の表示装置では、基板上で封止体により少なくとも各表示素子全体が覆われていることで、各表示素子と外部との間が封止される。また、この封止体内部に対して冷却用流体が冷却手段により一定の経路に沿って循環され、各表示素子が冷却される。さらに、この冷却用流体に含まれる水分が、除湿手段によって除去される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の表示装置によれば、各表示素子と外部との間を封止し、密閉された経路内で冷却用流体を循環させ、その経路中で除湿するようにしたので、使用中に水分が入り込んだとしても、十分な除湿を行うことができる。また、効率的に十分な除湿を行うことができるので、防湿加工が不十分であったとしても対応することができる。また、画素自体の構造を従来と変えることなく十分な除湿を行うことができるので、画素構造が耐湿性の低いものであったとしても、低コストで対応することができる。よって、発熱に起因する表示素子の劣化と共に水分に起因する表示素子の劣化をも十分に防止し、表示素子の信頼性を向上させることができるので、安定した表示が可能で、かつ寿命特性の良好な表示装置を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の表示装置によれば、冷却手段による冷却機構を利用して除湿を行うようにしたので、構造的に冷却と除湿とを同時に行うことができ、低コストで実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態に係る表示装置（有機ＥＬ表示装置１）の概略構成を表すものである。この有機ＥＬ表示装置１は、有機ＥＬパネル２と、冷却装置３と、除湿装置５とを備えている。有機ＥＬパネル２には、供給管４１および排出管４２が接続されており、後述する冷却用の流体が有機ＥＬパネル２に供給される（図１中の矢印Ｘ１）と共に、この有機ＥＬパネル２から流体が排出される（図１中の矢印Ｘ２）ようになっている。また、この流体は所定の経路内を循環するようになっており、冷却装置３および除湿装置５は、その経路内に配置されている。すなわち、冷却装置５の一端と有機ＥＬパネル２の一端との間で冷却用の流体の供給経路が形成され、冷却装置５の他端と有機ＥＬパネル２の他端との間で、冷却用の流体の排出経路が形成されている。
【００１８】
ここで、冷却装置３、供給管４１および排出管４２は、本発明における「冷却手段」の一具体例である。また、除湿装置５は、本発明における「除湿手段」の一具体例である。
【００１９】
図２は、有機ＥＬパネル２の構成を断面図で表したものである。この有機ＥＬパネル２は、透明基板２１の表面に形成された複数の有機ＥＬ素子２２と、透明基板２１上において少なくともこれら複数の有機ＥＬ素子２２全体を覆っている封止体２３とを有している。この有機ＥＬパネル２は、有機ＥＬ素子２２から発せられた光を、透明基板２１の裏面側から出射（発光光線Ｌ１）するようになっており、裏面発光型の有機ＥＬパネルである。このようにして、映像信号（図示せず）に基づいた表示光が出射されることで、有機ＥＬ表示装置１に映像が表示されるようになっている。
【００２０】
透明基板２１は、複数の有機ＥＬ素子２２を形成するための基板であり、例えばサファイア基板またはガラス基板などにより構成される。
【００２１】
有機ＥＬ素子２２は、印加される電流に応じて光を発する発光素子であり、例えば図３に示したような積層構造を有する。すなわち、この有機ＥＬ素子２２は、透明基板２１側から順に、陽極としての透明下部電極２２１、正孔輸送層２２２、発光層２２３（電子輸送層を兼ねている）、および陰極としての上部電極２２４を積層してなる。そして直流電源Ｅにより、透明下部電極２２１と上部電極２２４との間に電圧が印加されることで、その電流の大きさに応じて、発光層２２３から光を発するようになっている。ここで、正孔輸送層２２２および発光層２２３は所定の有機材料により構成され、透明下部電極２２１および上部電極２２４はそれぞれ、透明材料（例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ）など）、および反射率の高い材料（例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）など）により構成される。なお、有機ＥＬ素子２２はこのような構成により、やはり透明基板２１の裏面側に光を発する（発光光線Ｌ２）ようになっている。
【００２２】
封止体２３は、透明基板２１上において、各有機ＥＬ素子２２と外部との間を封止するものであり、各有機ＥＬ素子２２が大気にさらされて劣化するのを防止する役割を果たしている。この封止体２３と透明基板２１との間は、例えば接着剤（図示せず）によって密封されている。また、この封止体２３には、前述の供給管４１および排出管４２が接続されており、各有機ＥＬ素子２２を冷却するための流体Ｆ（冷却用流体）が、この封止体２３内部に対して供給および排出される。このようにして、流体Ｆが封止体２３内部で滞留しないよう、前述の所定の経路内を循環するようになっている。なお、この封止体２３は、少なくとも冷却および除湿の対象となる構造物を覆うようにして設けられる。通常はこの場合、少なくとも有機ＥＬ素子の形成部分を覆うようにして設ければよい。ただし、熱および水分に弱い構造物が他にもある場合は、その部分も覆うようにしてもよい。また、図２に示した有機ＥＬパネル２の例では、供給管４１および排出管４２がそれぞれ１つずつ設けられているが、これらを複数設けるようにしてもよい。
【００２３】
なお、この封止体２３は、例えばコバール（Ｆｅ５３％−Ｎｉ２８％−Ｃｏ１８％）のようにガラス材料に対して熱膨張係数が等しい合金により構成され、ガラス材料からなる透明基板２１との間に生ずる熱応力の発生が防止されるようになっている。
【００２４】
図１に戻り、冷却装置３は、上記のように有機ＥＬパネル２における封止体２３内部に対して、流体Ｆを供給すると共に排出し、流体Ｆを前述の所定の経路内を循環させるものである。これにより、封止体２３内部において、各有機ＥＬ素子２２からの発光に伴う発熱に起因する、有機ＥＬ素子２２自身の劣化を防止することができる。この冷却装置３としては、例えばペルティエ効果を利用したものなどが挙げられる。なお、流体Ｆとしては、例えばヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの希ガスや、窒素ガス（Ｎ2 ）のような不活性ガスを用いることが好ましい。これらの不活性ガスは反応性が低く、やはり有機ＥＬ素子２２を劣化させる原因となる水分を生じさせにくいからである。
【００２５】
除湿装置５は、流体Ｆに含まれる水分を除去するものである。この流体Ｆに含まれる水分としては、例えば、流体Ｆ自身に含まれる水分の他、この有機ＥＬ表示装置１の製造時に取りきれなかった水分や、有機ＥＬパネル２上に設けられた保護シール（図示せず）を通り抜けて入り込んだ水分、流体Ｆの循環経路から入り込んだ微量の水分などが挙げられる。また、この除湿装置５としては、例えばシリカゲルなどの吸湿剤を利用したものや、吸着剤を利用したものなどが挙げられる。ただし、多量の水分を除去する必要性は薄いため、例えばこの吸湿材などをカートリッジ状にし、必要に応じ交換することが可能なように構成することが好ましい。
【００２６】
なお、図１に示した構成では、この除湿装置５は、流体Ｆの供給側（供給経路）に配置されているが、その位置はこの例には限定されず、逆に流体Ｆの排出側（排出経路）に配置するようにしてもよい。さらに、例えば図４に示したように、この除湿装置５を、冷却装置３内に内蔵配置するようにしてもよい。
【００２７】
この有機ＥＬ表示装置１では、有機ＥＬパネル２内に形成された複数の有機ＥＬ素子２２において、その積層構造の両端に位置する下部透明電極２２１と上部電極２２４との間に電圧が印加されることで、その電流の大きさに応じて、発光層２２３から光を発する。したがって、有機ＥＬパネル２における透明基板２１の裏面側から、映像信号に基づいた表示光（発光光線Ｌ１）が出射され、有機ＥＬ表示装置１に映像が表示される。
【００２８】
ここで、透明基板２１上において、封止体２３により少なくとも各有機ＥＬ素子２２全体が覆われていることで、各有機ＥＬ素子２２と外部との間が封止される。また、この封止体２３内部に対して、流体Ｆが冷却装置３により一定の経路に沿って循環され、各有機ＥＬ素子２２が冷却される。さらに、この流体Ｆに含まれる水分が、除湿装置５によって除去される。
【００２９】
以上のように、本実施の形態では、各有機ＥＬ素子２２と外部との間を封止体２３により封止し、密閉された経路内で冷却装置３により冷却用の流体Ｆを循環させ、その経路中で除湿装置５により除湿するようにしたので、この有機ＥＬ表示装置１を使用中に水分が入り込んだとしても、十分な除湿を行うことができる。また、効率的に十分な除湿を行うことができるので、有機ＥＬパネル２の防湿加工が不十分であったとしても対応することができる。また、有機ＥＬ素子２２自体の構造を従来と変えることなく十分な除湿を行うことができるので、耐湿性の低い有機ＥＬ素子２２に対しても、低コストで対応することができる。よって、発熱に起因する素子の劣化と共に水分に起因する素子の劣化をも十分に防止し、有機ＥＬ素子２２の信頼性を向上させることができるので、安定した表示が可能で、かつ寿命特性の良好な有機ＥＬ表示装置を得ることができる。
【００３０】
また、冷却装置３による冷却機構を利用して除湿を行うようにしたので、構造的に冷却と除湿とを同時に行うことができ、低コストで実施することができる。
【００３１】
また、流体Ｆとして、例えば前述したような不活性ガスを用いるようにした場合には、不活性ガスは反応性が低いことから、封止体２３内部に水分を生じさせにくくすることで有機ＥＬ素子２２の劣化をより防止し、素子の信頼性をより向上させることが可能となる。
【００３２】
また、容積および消費電力の余裕度の大きさを考慮すると、この有機ＥＬ表示装置１は、特に大型の有機ＥＬ表示装置に適用した場合に、より大きい効果を得ることができる。
【００３３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、透明基板２１の裏面側から表示光（発光光線Ｌ１）を出射する、裏面発光型の有機ＥＬ表示装置の場合について説明してきた。しかしながら、流体Ｆの流れによる画質の揺らぎを考慮する必要がない場合などには、例えば図５に示したように、封止体を、透明材料よりなる透明封止体２５により構成することで、基板の表面側から表示光（発光光線Ｌ３）を出射する、上面発光型の有機ＥＬ表示装置に適用することも可能である。この場合でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。ただしこの場合、図６に示したように、有機ＥＬ素子２２の上部電極を、透明材料よりなる透明上部電極２２６（もしくは、光透過性を有する程度に薄膜化した金属材料よりなる上部電極）により構成し、この上部電極側から光を発する（発光光線Ｌ４）ようにする必要がある。なおこの場合、基板は透明材料からなるものに限定されることはなく、例えば図６に示したように、シリコン（Ｓｉ）基板などからなる不透明基板２４により構成するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態では、有機ＥＬ素子２２の透明下部電極２２１を陽極とし、上部電極２２４を陰極とした場合について説明してきたが、逆に、透明下部電極２２１を陰極とし、上部電極２２４を陽極とした構成にしてもよい。この場合でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、もちろん図６に示した構成の場合も、同様に陽極と陰極とを逆に構成することが可能である。ただしこのように極性を逆に構成するようにした場合、下部電極と上部電極との間の有機層（この場合、正孔輸送層２２２および発光層２２３）の積層順序は、図１に示した構成とは逆にする必要がある。
【００３６】
また、上記実施の形態において説明した各構成要素の材料および構成などは限定されるものではなく、他の材料としてもよく、また他の構成としてもよい。
【００３７】
さらに、上記実施の形態では、有機ＥＬパネル２および有機ＥＬ素子２２の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素または全ての層を備える必要はなく、また、他の構成要素または他の層を備えていてもよい。
【００３８】
なお、本発明が適用されるのは有機ＥＬ素子には限られず、熱および水分に弱く、冷却および除湿をしたほうが好ましい表示素子を有する表示装置全般に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の概略構成を表すブロック図である。
【図２】図１に示した有機ＥＬ表示パネルの構成を表す断面図である。
【図３】図２に示した有機ＥＬ素子の構成を表す断面図である。
【図４】有機ＥＬ表示装置の他の構成例を表すブロック図である。
【図５】有機ＥＬ表示パネルの他の構成例を表す断面図である。
【図６】有機ＥＬ表示素子の他の構成例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…有機ＥＬ表示装置、２…有機ＥＬパネル、２１…透明基板、２２…有機ＥＬ素子、２２１…透明下部電極、２２２…正孔輸送層、２２３…発光層、２２４…上部電極、２２５…下部電極、２２６…透明上部電極、２３…封止体、２４…不透明基板、２５…透明封止体、３…冷却装置、４１…供給管、４２…排出管、５…除湿装置、Ｆ…流体、Ｌ１〜Ｌ４…発光光線、Ｅ…直流電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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