(57)【要約】  a）基板と；b）その基板上に配置されたOLED発光素子であって、その基板上に形成された第1の電極と、その第1の電極の上方に配置された1つ以上のOLED発光層と、そのOLED発光層の上方に配置された第2の電極とを備える1つ以上のOLED発光素子と；c）第2の電極の上方に配置され、かつ、該基板に固定されている封止用カバーと；d）上記OLED発光素子に熱接触するとともに、そのOLED発光素子の発光領域の上方にある上記封止用カバーとも熱接触している形状適合性のある圧縮可能な熱伝導性材料とを備え、その熱伝導性材料が、1μｍより厚く、かつ、0.25W/mKよりも大きい熱伝導率を有するOLEDデバイス。
2008504653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a）基板と；
b）該基板上に配置されたOLED発光素子であって、該基板上に形成された第1の電極と、該第1の電極の上方に配置された1つ以上のOLED発光層と、該OLED発光層の上方に配置された第2の電極とを備える1つ以上のOLED発光素子と；
c）該第2の電極の上方に配置され、かつ、該基板に固定されている封止用カバーと；
d）該OLED発光素子に熱接触するとともに、該OLED発光素子の発光領域の上方にある該封止用カバーとも熱接触している形状適合性のある圧縮可能な熱伝導性材料と
を備え、該熱伝導性材料が、1μｍより厚く、かつ、0.25W/mKよりも大きい熱伝導率を有することを特徴とするOLEDデバイス。
【請求項２】
上記熱伝導性材料がポリマーである、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項３】
上記熱伝導性材料がシリコーンである、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項４】
上記熱伝導性材料が透明である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項５】
上記熱伝導性材料が乾燥特性を有する、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項６】
上記熱伝導性材料が、圧縮可能な第1の材料と、該第1の材料全体に分布していて、熱伝導率が該第1の材料よりも大きい熱伝導性のある第2の材料の粒子とを含む、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項７】
熱伝導性のある上記第2の材料が、金属、合金、ガラス、セラミックのいずれかである、請求項6に記載のOLEDデバイス。
【請求項８】
熱伝導性のある上記第2の材料がナノ粒子を含む、請求項6に記載のOLEDデバイス。
【請求項９】
上記第1の材料がポリマーであり、熱伝導性のある上記第2の材料がガラスである、請求項6に記載のOLEDデバイス。
【請求項１０】
上記ガラスの粒子がガラス・ビーズである、請求項9に記載のOLEDデバイス。
【請求項１１】
上記熱伝導性材料が、上記カバーと同じ熱膨張係数を持つ、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項１２】
上記熱伝導性材料が液体として堆積され、硬化して圧縮可能な固体を形成する、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項１３】
上記熱伝導性材料がゲルである、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項１４】
トップ・エミッション型であり、上記カバーと上記熱伝導性材料が透明である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項１５】
上記基板が、その基板上の上記OLED発光素子とは反対側に位置する熱伝導体を有する、請求項14に記載のOLEDデバイス。
【請求項１６】
ボトム・エミッション型であり、上記基板が透明である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項１７】
上記封止用カバーが、そのカバーの内側に位置する熱伝導体を備える、請求項16に記載のOLEDデバイス。
【請求項１８】
上記封止用カバーが、そのカバーの外側に位置する熱伝導体を備える、請求項16に記載のOLEDデバイス。
【請求項１９】
上記熱伝導性材料が可撓性である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項２０】
上記基板または上記カバーが可撓性である、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項２１】
上記熱伝導性材料が障壁層として機能し、気体または液体がその材料の中を通過するのを阻止する、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項２２】
上記熱伝導性材料が上記封止用カバーと上記OLED発光素子との間のスペースを埋めている、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項２３】
上記OLED発光素子が、上記第2の電極の上に位置する保護層または導電層をさらに備える、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項２４】
上記熱伝導性材料の熱伝導率が1.0W/mKよりも大きい、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【請求項２５】
上記基板上に配置された複数のOLED発光素子を備えていて、それぞれの発光素子は、基板の上方に形成されたパターニングされた第1の電極と、その第1の電極の上方に位置する1つ以上のOLED発光層と、上記複数のOLED発光素子の上方に位置する第2の電極層とを含んでおり、上記熱伝導性材料が、上記複数の発光素子の上と発光素子間で連続的に1μｍよりも厚くなっている、請求項1に記載のOLEDデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード・デバイスに関する。本発明は特に、デバイスの寿命を延ばすことと、有機発光ディスプレイ装置の内部での発熱に起因するOLEDデバイス中の局所的な不均一性を少なくすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（OLED）ディスプレイ装置は、一般に、1つ以上のOLED発光素子を有する基板を備えている。そしてそのOLED発光素子は、基板の上に形成された第1の電極と、第1の電極の上に位置する1つ以上のOLED発光層と、OLED発光層の上に位置する第2の電極と、第2の電極の上に位置していて基板に固定された封止用カバーとを備えており、封止用カバーと第2の電極の間にはキャビティが形成されている。このようなOLEDデバイスは、発光素子がカバーを通じて光を出すトップ・エミッション型および／または発光素子が基板を通じて光を出すボトム・エミッション型にすることができる。したがってボトム・エミッション型OLEDデバイスでは、基板と第1の電極がほぼ透明でなければならず、トップ・エミッション型OLEDデバイスでは、カバーと第2の電極がほぼ透明でなければならない。
【０００３】
図3を参照すると、従来のトップ・エミッション型OLEDデバイスは、基板10と、絶縁体28によって隔てられた1つ以上の第1の電極20と、OLEDを含む1つ以上の有機層22（電流をこれらの層に流したときにそのうちの少なくとも1つの層が発光する）と、共有されている第2の電極24を備えていることがわかる。封止用カバー12が基板10に固定されていて、有機層22を周囲環境に対して封止された状態にしている。キャビティ14が第2の電極24とカバー12の間に存在しており、通常は不活性ガスで満たされている。このキャビティは一般に厚さが10μｍ〜50μｍであり、OLEDデバイス内に存在する一般的な薄膜層よりもはるかに厚い。OLED材料を保護するための乾燥剤を、キャビティ内でOLEDデバイスの発光領域の上方、またはOLEDデバイスの発光領域の周辺に配置することができる。薄膜保護層（図示せず）を第2の電極24の上に堆積させることもでき、第2の電極24を保護するのに用いられる。トップ・エミッション型の構成では、光26がカバーを通じて出て行くため、カバー12と第2の電極24は透明でなければならないのに対し、基板10と第1の電極20は不透明または反射性にすることができる。
【０００４】
図4を参照すると、市販されているボトム・エミッション型OLEDデバイスは、基板10と、その上に堆積された1つ以上の第1の電極20と、1つ以上の有機層22（電流をこれらの層に流したときにそのうちの少なくとも1つの層が発光する）と、共有されている第2の電極24を備えていることがわかる。カバー12が基板に固定されていて、OLED材料を周囲環境に対して封止された状態にしている。キャビティ14が第2の電極24とカバー12の間に存在していて、通常は不活性ガスで満たされている。このキャビティの中には乾燥剤を入れることができる。このボトム・エミッション型の構成では、光26が基板10を通じて出て行くため、基板10と第1の電極20は透明でなければならないのに対し、カバー12と第2の電極24は不透明または反射性にすることができる。
【０００５】
OLEDデバイスに適した基板と封止用カバーを構成する際には、そして第2の電極とカバーの間にあるキャビティを充填する際には、さまざまな材料を使用できる。OLED基板およびカバーのための材料にとって望ましい特性および／または性質として、低コスト、非常に平坦な表面、小さい熱膨張係数（CTE）、さまざまな環境ストレス下での高強度と安定性、非導電性（または非導電性材料でコーティングできること）などが挙げられる。このような基板に最もよく用いられる材料は、ガラス（一般にホウケイ酸ガラス）である。というのもガラスは、透明で、非常に安定で、低コストで製造でき、半導体材料と有機材料の堆積と処理に適した非常に滑らかな表面を有するからである。他の基板材料が従来技術で知られており、例えば、セラミック、プラスチック、金属（ステンレス鋼など）がある（Yamazakiらの「発光ELディスプレイ装置」という名称のアメリカ合衆国特許第6,641,933 B1号を参照のこと）。OLED材料は水分に非常に敏感であるため、第2の電極とカバーの間のキャビティに乾燥剤を入れることがしばしばあり、カバーは封止状態が保たれるように基板に注意深く取り付けられている（例えば2003年10月30日に公開されたClarkの「透明なカバーを用いたOLEDデバイスの封止」という名称のアメリカ合衆国特許出願公開2003/0203700 A1を参照のこと）。キャビティには不活性ガスを満たすことができる。あるいはキャビティにポリマー材料を装填することも知られている（例えば2003年7月31日に公開されたMcCormickらの「吸着剤を混合した接着剤を用いた有機エレクトロニクス・デバイスの封止」という名称のアメリカ合衆国特許出願公開2003/0143423 A1を参照のこと）。
【０００６】
日本国特開平10-275681には、熱伝導率を大きくするため、比較的厚いカソードと、その周囲を取り囲む形状適合性のある保護用樹脂層を有する有機エレクトロルミネッセンス光源が開示されている。しかしこの構成に関する説明からわかるように、独立した封止用カバーと有機エレクトロルミネッセンス光源の間で熱を伝達する圧縮可能な層を使用することは開示されていない。さらに、形状適合性のある樹脂保護層それ自体は、一般に、有機エレクトロルミネッセンス材料を環境から望むように保護するには不十分である。さらに、複数の発光素子を備えるデバイス内のアクティブな発光素子からアクティブでない発光素子へと熱を分散させてこのような発光素子それぞれの劣化状態の違いを少なくする必要のあることが開示されていない。
【０００７】
有機発光ダイオードは、効率的な高輝度ディスプレイを作り出すことができる。しかしディスプレイが高輝度モードで動作している間に発生する熱がディスプレイの寿命を決める可能性がある。というのも、OLEDディスプレイに含まれる発光材料は、より高温で使用するとより早く劣化するからである。OLEDディスプレイの全体的な輝度を維持することは重要であるが、ディスプレイ内の局所的な劣化を避けることのほうがさらに重要である。ヒトの視覚系はディスプレイ内の明るさの違いに非常に敏感である。したがってユーザーはすぐに均一性の違いに気づく。OLEDディスプレイにおける均一性の局所的な違いは、ディスプレイに静的なパターンを表示する結果として起こる可能性がある。例えばグラフィック・ユーザー・インターフェイスは、静止した位置に明るいアイコンを表示することがしばしばある。このような局所的なパターンは、OLEDディスプレイの局所的な劣化を引き起こすだけでなく、ディスプレイに局所的なホット・スポットも作り出すであろう。そのためその局所的なパターンの位置にある発光素子がさらに劣化する。ガラス製支持体とプラスチック製支持体は、相対的に非導電性であるために使用することが好ましいが、ディスプレイの動作中に基板全体の温度を一様にできるだけの熱伝導性を持たない可能性がある。したがって改善された熱管理技術があれば、有機ディスプレイ装置の予想寿命が顕著に長くなる可能性がある。
【０００８】
有機発光ディスプレイ装置から熱を除去する1つの方法が、「高輝度の有機発光ダイオード・ディスプレイで使用するための熱除去システム」という名称のアメリカ合衆国特許第6,265,820号に記載されている。この'820号特許には、有機発光ダイオード・ディスプレイで使用するための熱除去システムが記載されている。この熱除去システムは、有機発光デバイスから熱を散逸させるための熱散逸システムと、最上部の有機発光デバイスから熱散逸システムへと熱を伝達するための熱伝達システムと、有機発光ディスプレイ装置を冷却するための冷却システムを備えている。'820号特許のシステムの一実施態様では、有機発光デバイスとシールされた背面プレートの間に位置する熱伝導性中間材料が設けられているが、提案されている特別な材料（金属層または非金属性伝熱ペースト）を使用しても物理的な可撓性は得られず、そのような材料をOLEDデバイスの中に組み込むことも難しい。さらに、'820号特許に記載されている構造は複雑であるため、多数の層が必要とされる。
【０００９】
Shieらの「固体発光デバイスのパッケージのための熱散逸構造」という名称のアメリカ合衆国特許第6,480,389号には、無機LEDを冷却するための熱散逸構造が記載されている。この構造は、封止されたハウジングに熱散逸用の冷却流体が装填されていて、そのハウジングでは、少なくとも1つのLEDチップが、金属基板から直立した金属壁の内部に、その金属基板に接して取り付けられていることを特徴とする。このような構成は複雑であり、流体が必要とされるため、OLEDなどの面発光体には適していない。
【００１０】
2004年1月8日に公開されたYonedaらの「エレクトロルミネッセンス・ディスプレイ装置」という名称のアメリカ合衆国特許出願公開2004/0004436 A1には、表面に有機EL素子が取り付けられたデバイス用ガラス基板と、そのデバイス用ガラス基板に取り付けられた封止用ガラス基板と、封止用ガラス基板の表面に形成された乾燥剤層と、有機EL素子と乾燥剤層の間に配置された非圧縮性（例えば金属製）スペーサとを備える有機ELパネルが記載されている。金属層（例えばCr層またはAl層）を蒸着またはスパッタリングで形成することによって熱伝導層を形成することができる。この熱伝導層は、有機EL素子の損傷を防ぐとともに、熱散逸能力を向上させているため、熱によって起こる劣化が抑制される。
【００１１】
2003年10月14日に付与された「熱放射構造が改善された有機エレクトロルミネッセンス・デバイス」という名称のアメリカ合衆国特許第6,633,123 B2号により、ベース構造と、そのベース構造の上にある少なくとも1つの有機エレクトロルミネッセンス・デバイス構造を備える有機エレクトロルミネッセンス・デバイスにおいて、ベース構造が、プラスチック材料からなる基板と、熱伝導率がその基板よりも大きい少なくとも1つの熱放射層を備えている有機エレクトロルミネッセンス・デバイスが提供される。
【００１２】
1998年10月13日に付与された「有機エレクトロルミネッセンス・デバイスの封止パッケージ」という名称のアメリカ合衆国特許第5,821,692 A号には、有機エレクトロルミネッセンス・デバイス・アレイを封止するパッケージが記載されている。このパッケージには、支持用基板の上に載った有機エレクトロルミネッセンス・デバイスが含まれている。支持用基板に嵌まるリムを有するカバーが、有機エレクトロルミネッセンス・デバイスをその有機エレクトロルミネッセンス・デバイスから離れた位置で封止状態にしている。優れた化学的特性を有する誘電性液体がカバーと有機エレクトロルミネッセンス・デバイスの間を満たしていて、熱伝導の効果的な媒体となると同時に、酸素および水分に対する効果的な障壁になっている。同様に、1999年7月21日に公開された安川らによる「有機EL素子」という名称の日本国特開平11-195484 Aには、基板上に積層された有機EL構造体と、その有機EL構造体上に所定の空隙を設けて配置された封止板とを有し、密閉空間に、熱伝導率が1.1×10-1W・m-1・K-1以上、25℃における粘度が0.5〜200cPの封止物質が封入されている有機EL素子が記載されている。このような誘電性液体は有用ではあるが、同様の材料を用いた出願人の経験によれば、製造時に使用することは難しい。さらに、OLEDデバイスとパッケージが圧縮されると、その非圧縮性液体が、そのデバイスのOLED層とパッケージに応力を加えることになる。
【００１３】
橋本らによる「有機エレクトロルミネッセンス装置」という名称の2003年4月4日に公開された日本国特開2003-100447Aには、封止基板の外周部におけるガラス基板とその封止基板の間隙に形成された高封止樹脂層と高熱伝導性樹脂層が記載されている。このような層は、OLEDデバイスの発光領域から熱を除去または拡散させるのに役立たない。
【００１４】
集積回路産業ではヒート・シンクもよく知られており、大きな集積回路を冷却するのに利用されている。そのようなシンクは一般に厚いため、ディスプレイの厚さを制限することが重要な1つの目的であるゆえにディスプレイには適していない。さらに、ヒート・シンクがOLEDデバイスそのものの熱伝導性を改善することはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって本発明の1つの目的は、OLEDディスプレイの内部における熱の分布をより一様にするとともに、OLEDディスプレイからの熱の除去を改善することで、ディスプレイの寿命を延ばすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一実施態様は、
a）基板と；
b）該基板上に配置されたOLED発光素子であって、該基板上に形成された第1の電極と、該第1の電極の上方に配置された1つ以上のOLED発光層と、該OLED発光層の上方に配置された第2の電極とを備える1つ以上のOLED発光素子と；
c）該第2の電極の上方に配置され、かつ、該基板に固定されている封止用カバーと；
d）該OLED発光素子に熱接触するとともに、該OLED発光素子の発光領域の上方にある該封止用カバーとも熱接触している形状適合性のある圧縮可能な熱伝導性材料と
を備え、該熱伝導性材料が、1μｍより厚く、かつ、0.25W/mKよりも大きい熱伝導率を有するOLEDデバイスに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図1を参照すると、本発明によるトップ・エミッション型の一実施態様は基板10を備えており、その上にOLED発光素子が堆積されていることがわかる。このOLED発光素子は、絶縁体28によって隔てられた1つ以上の第1の電極20と、1つ以上の有機層22（電流をこれらの層に流したときにそのうちの少なくとも1つの層が発光する）と、共有されている第2の電極24を備えている。カバー12が基板に固定されていて、OLED材料を周囲環境に対して封止された状態にしている。形状適合性のある圧縮可能な熱伝導性材料16が発光素子の第2の電極24および封止用カバー12と熱接触している。本発明で使用される圧縮可能な材料は、応力を受けていないときに所定の体積を占めていて、物理的応力下に置かれるとより小さな体積を占める材料である。熱伝導性材料は、熱伝導率が0.25W/mKよりも大きく（1.0W/mK以上であることが好ましい）、厚さは1μｍ超である（すなわち熱伝導性材料は薄膜ではない）。この熱伝導性材料は、第2の電極24とカバー12の間にあるキャビティを満たしていることが好ましい。第2の電極24は、単一の導電層を備えること、または複数の導電層を備えること、または導電層と保護層の組み合わせを備えることができる。熱伝導性材料と発光素子の間、および熱伝導性材料とカバーの間の熱接触は、OLED発光素子の全発光領域の上方にある熱伝導性材料とOLED発光素子とカバーの間に熱が流れるとすぐに確立する。図1に示したトップ・エミッション型の構成では、光26がカバーを通って出て行くため、カバー12と第2の電極24と熱伝導性材料16は透明でなければならないのに対し、基板10と電極20は不透明でも反射性でもよい。
【００１８】
図2を参照すると、相補的なボトム・エミッション型の一実施態様は、基板10を備えており、その上にOLED発光素子が堆積されていることがわかる。このOLED発光素子は、第1の電極20と、1つ以上の有機層22（電流をこれらの層に流したときにそのうちの少なくとも1つの層が発光する）と、共有されている第2の電極24を備えている。カバー12が基板に固定されていて、OLED材料を周囲環境に対して封止された状態にしている。形状適合性のある圧縮可能な熱伝導性材料16が発光素子の第2の電極24およびカバー12と熱接触している。このボトム・エミッション型の構成では、光が基板10を通って出て行くため、基板10と第1の電極20は透明でなければならないのに対し、第2の電極24と熱伝導性材料16は不透明でも反射性でもよい。
【００１９】
特別な一実施態様では、OLEDデバイスは、基板上に配置された複数のOLED発光素子を備えることができる。それぞれの発光素子は、基板上に形成されたパターニングされた第1の電極と、その第1の電極の上に位置する1つ以上のOLED発光層と、その複数のOLED発光層の上に位置する第2の電極層を備えている。この実施態様では、一般に、パターニングされた絶縁層が、パターニングされた電極に挟まれて存在することになろう。複数のOLED素子が存在する場合には、熱伝導性材料は、その複数の発光素子の上と発光素子間で連続的に1μｍよりも厚くなっていて、熱がアクティブな素子からアクティブでない素子に容易に拡散するようになっていることが好ましい。
【００２０】
熱伝導性材料16は、（図3と図4に示した）キャビティ14の形状に合致させることができて熱伝導率が0.25W/mKよりも大きい圧縮可能な任意の材料（例えばポリマーやシリコーン）にすることができる。厚さは1μｍよりも厚くする。熱伝導率が0.25W/mK以下の圧縮可能な従来のポリマーを単独で使用するのは適切でないが、圧縮可能な第1のポリマーに、そのポリマーよりも熱伝導率が大きな第2の熱伝導性材料を添加した複合熱伝導性材料は、全体の実効熱伝導率が0.25W/mKよりも大きくなるために適切である。添加物として、金属粒子やセラミック粒子のほか、金属成分や炭素成分を含むナノ粒子などを使用することができる。あるいは圧縮可能な熱伝導性ポリマーも使用できる。その一例は、ベリークイスト社から市販されている熱伝導率が2.0W/mKのギャップ・パッド材料である。熱伝導率が2.3W/mK〜5.0W/mKの別の熱伝導性パッドもベリークイスト社と3M社から入手できる。シリコーン材料も有用である。一例として、ベリークイスト社から市販されている熱伝導率が1.3W/mKのシル・パッド材料がある。
【００２１】
熱伝導性材料としては、圧縮可能な可撓性の固体が可能である。圧縮可能なゲルも使用できる。この材料は、少なくともOLEDデバイスの発光領域の上方において発光素子とカバーの間のキャビティを満たすことが好ましい。熱伝導性材料は、液体の形態で適用してそれを硬化させ、形状に合わせることのできる圧縮可能な熱伝導性の固体にすることができる。液体の利用には利点があり、液体だと必要な体積と形状に容易に合わせられる。
【００２２】
動作中のOLEDデバイスには、外部電源（図示せず）から電極間に電圧差が印加される。この電圧差によって電流がOLED材料を通って流れるため、そのOLED材料が発光する。しかし電流から光への変換は比較的効率が悪いため、多くのエネルギーが熱に変わる。さらに、出る光の大部分はOLEDデバイスから出て行かず、デバイスに熱として再吸収される。したがってOLEDデバイスは非常に熱くなり、周囲温度よりもはるかに高い温度で動作することになる。出願人は、例えば周囲環境が20℃のとき、OLEDが、40℃〜60℃で、さらには100℃を超える温度でも、非常に高輝度で動作しうることを証明した。この熱はOLEDデバイスに害をもたらす。よく知られているように、OLED材料は長く使用するにつれて劣化し、しかも温度が高いほど劣化は速い。したがって熱の管理状態を改善してOLEDデバイスを冷却すると、OLEDデバイスの寿命が延びる。
【００２３】
（図3と図4に示した）従来のOLEDデバイスでは、OLED層22の内部で発生した熱はまず電極を通過せねばならず、その後にOLEDデバイスから逃げていくことができる。熱の一部は第1の電極20を通過するため基板10を通過するのに対し、熱の一部は、第2の電極24と、キャビティ14と、封止用カバー12を通過する。キャビティ14の熱伝導率は、0.025W/mK（空気が満たされている場合）になるか、従来技術に関して説明した従来のポリマー材料の0.25W/mKになるであろう。一般的なエポキシ系接着剤を使用する場合には、熱伝導率はやはり0.2W/mKになるであろう。これらの材料はどれも、熱がカバー12を通って逃げていくときの大きな熱障壁となる。第2の電極24は、一般に、金属（例えば銀またはアルミニウム）、金属酸化物（例えばインジウム-スズ-酸化物）、合金のいずれかで構成される。これら電極材料は比較的優れた伝熱材料である。残念なことに、電極は一般に薄膜であり、厚さは例えば2〜200nmである。出願人は、このような金属薄膜が十分な熱伝導性を持たないことを証明した。
【００２４】
図5には、図3に示した従来のOLEDに関する熱モデルが示してある。この構造では、図3に示したように、透明なガラス基板10（厚さ700μｍ）がガラス・カバー12（やはり厚さ700μｍ）で封止されている。OLEDデバイスの第2の電極24と封止用カバー12の間に存在するキャビティのシミュレーションとして、空気が充填された50μｍのキャビティ14が設けられている。透明な基板10上の単一の点50にエネルギーを注入する。注入されたエネルギーはその点の温度を60℃まで上昇させる。図5で点の密度が同じ部分は、ほぼ同じ温度になった1つの帯域内のさまざまな領域を表わす。基板とカバーの他端では、温度帯域52の温度が37℃になっている。
【００２５】
図6に示したように、厚さ50μｍの熱伝導性材料16を空気ギャップ14の代わりに使用すると熱が顕著に少なくなるため、点50におけるOLEDデバイスの劣化が少なくなる。この場合には、熱伝導性材料は、熱伝導率が5.0W/mKの圧縮可能な熱伝導性材料である3M社の5509である。このモデルからわかるように、点50における温度は48.8℃に低下している。出願人は、キャビティ14内で圧縮可能な熱伝導性材料をいろいろとテストし、熱の除去状態を改善することで寿命が延びることを証明した。
【００２６】
熱伝導性材料16は、乾燥剤を含むことができ、OLEDデバイスを環境（特に水分）から保護することもできる。さらに、熱伝導性材料16の熱膨張係数は、カバー12、基板10、OLED材料22、電極20および24の熱膨張係数と一致するように選択されていることが好ましい。熱伝導性材料16は圧縮可能であることで好ましいことに可撓性を幾分か持つようになるため、OLEDデバイス内で熱膨張の違いから生じる応力が小さくなる。
【００２７】
本発明によれば、基板10またはカバー12は、堅固でも可撓性があってもよい。好ましいことに金属またはガラスからなる適切な薄い層を基板またはカバーのために使用できる。特に、可撓性のあるプラスチックを使用できる。可撓性のあるプラスチック材料がOLEDディスプレイを効果的に封止して環境中の気体または液体が侵入しないようにすることはないため、熱伝導性材料16でOLEDディスプレイを環境からさらに保護するとよい。熱伝導性材料は圧縮可能であるため、OLEDディスプレイ（特に可撓性のあるディスプレイ）に加わる応力は、OLED層、電極、封止メカニズムに伝わることなく打ち消される。熱伝導性材料が形状適合性を持つことは、発光素子とカバーの両方にとって熱接触を良好にする上で重要である。さらに、出願人は、実験を通じ、キャビティ内の可撓性材料がOLED層の短絡を減らしうることを発見した。
【００２８】
図7と図8にそれぞれ示したトップ・エミッション型とボトム・エミッション型の構成を参照すると、基板またはカバーの外側に追加の熱伝導性コーティング30を使用することで、熱をOLED材料22からさらにうまく逃がせることがわかる。適切なコーティングとして、金属がある（例えば100μｍのAlコーティング）。図9を参照すると、薄膜熱伝導層30を第2の電極24の上（図示してある状態）またはカバー12の内側（図示せず）に設けることも可能であることがわかる。しかしこのような層は一般に厚さが1μｍよりもはるかに薄いため、第2の電極とカバーの間のキャビティを満たすことはなく、発光素子の第2の電極24とカバー12の両方と熱接触することはない。図10には、封止用カバーの外側に追加の熱伝導層を設けることによって可能になる改善例が示してある。図10を参照すると、図6と同じ熱伝導性材料であるアルミニウムからなる厚さ100μｍの熱伝導層30を追加することで、点50の温度が33℃に低下することがわかる。
【００２９】
あらゆる外側層と熱接触している従来のヒート・シンクを用いることにより、熱を本発明のOLEDディスプレイからさらに除去することができる。例えばそのようなヒート・シンクは、（トップ・エミッション型OLEDでは）基板の外側、または（ボトム・エミッション型OLEDでは）カバーの外側の位置で、OLEDデバイスの中心または縁部に来るように配置する。ある電気製品または装置の内部で使用する場合には、その電気製品または装置をOLEDデバイスと熱接触させることに加え、特に、上に説明したOLEDデバイスの外側に熱伝導層を設けるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施態様によるトップ・エミッション型OLEDデバイスの概略図である。
【図２】本発明の一実施態様によるボトム・エミッション型OLEDデバイスの概略図である。
【図３】従来のトップ・エミッション型OLEDデバイスの概略図である。
【図４】従来のボトム・エミッション型OLEDデバイスの概略図である。
【図５】図3に示したトップ・エミッション型OLEDデバイスの熱流を示す図である。
【図６】本発明の一実施態様によるOLEDデバイスの熱流を示す図である。
【図７】本発明の別の一実施態様によるトップ・エミッション型OLEDデバイスの概略図である。
【図８】本発明の別の一実施態様によるボトム・エミッション型OLEDデバイスの概略図である。
【図９】本発明の別の一実施態様によるボトム・エミッション型OLEDデバイスの概略図である。
【図１０】本発明の別の一実施態様によるOLEDデバイスの熱流を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
10    基板
12    封止用カバー
14    キャビティ
16    熱伝導性材料
20    第1の電極
22    OLED層
24    第2の電極
26    光
28    絶縁体
30    熱伝導性コーティング
50    エネルギー注入点
52    温度帯域
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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