(57)【要約】【課題】ガラス基板１上に形成された有機ＥＬ素子２及び３を覆い封止するための封止缶４であって、素子駆動時における封止缶４内の圧力をほぼ一定に保つことができる有機ＥＬ素子用封止缶を提供する。【解決手段】封止缶４の少なくとも一部に切欠部４ａが形成され、熱膨張率が互いに異なる少なくとも２枚の金属板５ａ及び５ｂを貼り合わせてなるバイメタル５が、熱膨張率の大きい金属板５ａを外側にして切欠部４ａに取り付けられていることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶であって、
封止缶の少なくとも一部に切欠部が形成され、熱膨張率が互いに異なる少なくとも２枚の金属板を貼り合わせてなるバイメタルが、熱膨張率の大きい金属板を外側にして前記切欠部に取り付けられていることを特徴とする有機ＥＬ素子用封止缶。
【請求項２】
前記バイメタルが、封止缶の外側から前記切欠部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子用封止缶。
【請求項３】
基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶であって、
封止缶の少なくとも一部に、封止缶の材料よりも熱膨張率の大きな材料からなる金属板が、貼り合わされていることを特徴とする有機ＥＬ素子用封止缶。
【請求項４】
前記金属板が、封止缶の外側に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子用封止缶。
【請求項５】
基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶であって、
封止缶の少なくとも一部に切欠部が形成され、封止缶の材料よりも熱膨張率の大きな材料からなる金属板が、前記切欠部に取り付けられていることを特徴とする有機ＥＬ素子用封止缶。
【請求項６】
前記金属板が、封止缶の外側から前記切欠部に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子用封止缶。
【請求項７】
基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶であって、
封止缶の少なくとも一部に切欠部が形成され、該切欠部に可撓性を有するフィルムが取り付けられていることを特徴とする有機ＥＬ素子用封止缶。
【請求項８】
前記フィルムが、ポリエステルまたはポリアミドからなるフィルムであることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子用封止缶。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の封止缶によって封止されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶及びそれを用いた有機ＥＬ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセント）素子は、通常、陰極としてのＡｌ膜等を形成した後、ガラスまたは金属缶などで封止される。しかしながら、素子を駆動させた際、素子の表面が発熱し、室温に対して１０℃〜２０℃程度高くなる。有機ＥＬ素子の表面は、上述のように封止ガラスまたは封止缶により封止されており、閉じられた空間となっているため、素子駆動時の温度上昇により内部の圧力が増加する。このような内部の圧力増加が、素子の駆動の際に繰り返されると、圧力による負荷で、封止ガラスまたは封止缶を基板に取り付けている封止樹脂の強度が低下したり、封止樹脂にピンホール等が発生するおそれがある。
【０００３】
このような問題を解消するため、特許文献１においては、冷却用の流体を流すことにより、有機ＥＬ素子を冷却する方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９６１６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷却用の流体等を流すためには、特別な構造が必要となり、素子の構造が複雑になるなどの問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、素子駆動時における封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことができる有機ＥＬ素子用封止缶及びそれを用いた有機ＥＬ素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従う第１の局面は、基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶であって、封止缶の少なくとも一部に切欠部が形成され、熱膨張率が互いに異なる少なくとも２枚の金属板を貼り合わせてなるバイメタルが、熱膨張率の大きい金属板を外側にして切欠部に取り付けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明においては、熱膨張率が互いに異なる少なくとも２枚の金属板を貼り合わせてなるバイメタルが、熱膨張率の大きい金属板を外側にして切欠部に取り付けられている。バイメタルは、熱膨張率が互いに異なる少なくとも２枚の金属板を貼り合わせてなるものであるので、温度が上昇すると、熱膨張率の大きい金属板側が膨らむように変形する。本発明においては、熱膨張率の大きい金属板を外側にしてバイメタルが切欠部に取り付けられているので、封止缶内の温度が上昇すると、バイメタルが外側に膨らむように変形する。このため、封止缶内の容積が増加し、温度上昇による圧力の増加を防止することができる。従って、素子駆動時に封止缶内部の温度が上昇しても、封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことができる。
【０００９】
バイメタルは、封止缶の内側から取り付けられてもよいし、外側から取り付けられてもよいが、好ましくは封止缶の外側から切欠部に取り付けられる。バイメタルを封止缶の切欠部に取り付ける方法としては、切欠部の周囲とバイメタルとを接着剤や溶接により密閉するように取り付ける方法が挙げられる。
【００１０】
バイメタルに用いる金属板の熱膨張率は、温度が上昇した際に必要とされる変形の度合い、バイメタルの大きさ、各金属板の厚みなどを考慮して適宜設定される。
【００１１】
本発明に従う第２の局面は、基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶であって、封止缶の少なくとも一部に、封止缶の材料よりも熱膨張率の大きな材料からなる金属板が貼り合わされていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の第２の局面においては、封止缶の材料よりも熱膨張率の大きな材料からなる金属板が封止缶の少なくとも一部に貼り合わされている。すなわち、封止缶の材料自体をバイメタルの一方の金属板とし、その外側にバイメタルのもう一方の金属板を溶接等により貼り合わせて、バイメタルの機能を付与している。従って、上記の第１の局面と同様に、封止缶内の温度が上昇すると、金属板が取り付けられた部分が外側に膨らむように変形し、これによって封止缶内の容積を増加させることができ、温度上昇による圧力の増加を防止することができる。従って、素子駆動時に封止缶内部の温度が上昇しても、封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことができる。
【００１３】
金属板を封止缶に取り付ける方法としては、第１の局面におけるバイメタルの取り付け方法と同様の方法を採用することができる。
金属板の熱膨張率は、封止缶の材料の熱膨張率との関係、温度が上昇した際に必要とされる変形の度合い、金属板の厚み等により適宜設定される。
【００１４】
本発明に従う第３の局面は、基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶であって、封止缶の少なくとも一部に切欠部が形成され、封止缶の材料よりも熱膨張率の大きな材料からなる金属板が、切欠部に取り付けられていることを特徴としている。
【００１５】
本発明の第３の局面においては、封止缶の材料よりも熱膨張率の大きな材料からなる金属板が、切欠部に取り付けられている。従って、素子駆動時において封止缶内の温度が上昇した際、切欠部に取り付けられた金属板が封止缶よりもより大きく膨張する。この膨張により、封止缶の外側に向かって金属板が膨らむように変形するので、これによって封止缶の容積を増加させ、温度上昇による圧力の増加を防止することができる。このため、素子駆動時における封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことができる。
【００１６】
金属板は、封止缶の内側から取り付けてもよいし、外側から取り付けてもよいが、好ましくは外側から取り付けられる。取り付け方法としては、第１の局面におけるバイメタルの取り付け方法と同様の方法を採用することができる。
【００１７】
金属板の熱膨張率は、封止缶の材料の熱膨張率との関係、温度が上昇した際に必要とされる変形の度合い、金属板の厚み等により適宜設定される。
本発明に従う第４の局面は、基板上に形成された有機ＥＬ素子を覆い封止するための封止缶であって、封止缶の少なくとも一部に切欠部が形成され、該切欠部に可撓性を有するフィルムが取り付けられていることを特徴としている。
【００１８】
フィルムとしては、水分を透過しにくいフィルムが好ましく用いられる。このようなフィルムとしては、ポリエステルフィルム、及びポリアミドフィルム、並びにこれらのフィルムに窒化ケイ素膜や酸化ケイ素膜等の低透湿性フィルムをコーティングしたものなどが挙げられる。
【００１９】
第４の局面においては、素子駆動時に封止缶内の温度が上昇し、封止缶内の空気が膨張すると、これによってフィルムが外側に膨らむように変形する。この結果、封止缶内部の容積が増加するので、封止缶内の圧力が増加するのを防止することができる。従って、封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことができる。
【００２０】
フィルムを、切欠部の周辺に取り付ける方法としては、接着剤等を用いてフィルムで密閉するように取り付ける方法が挙げられる。
本発明の第１〜第４の局面においては、封止缶の大きさに応じて、１つの封止缶に対して切欠部または金属板取り付け部を複数設けてもよい。このように複数設けることにより、封止缶の剛性を保ちつつ、さらに変形量を一定以内に保った状態で、大面積化及び薄型化に対応することができる。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記本発明の封止缶によって封止されていることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変更して実施することができるものである。
【００２３】
（実施例１）
図１及び図２は、本発明の第１の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す断面図及び平面図である。図１に示すように、ガラス基板１の上には、有機ＥＬ層２が設けられ、有機ＥＬ層２の上に陰極３が形成されている。有機ＥＬ層２及び陰極３からなる有機ＥＬ素子を覆うように、ガラス基板１の上に、封止缶４が設けられている。封止缶４は、接着剤によりガラス基板１上に取り付けられている。
【００２４】
封止缶４の上面には、切欠部４ａが形成され、切欠部４ａの上には、封止缶４の外側からバイメタル５が取り付けられている。バイメタル５は、接着剤によって、封止缶４の切欠部４ａの周囲に取り付けられている。バイメタル５は、第１の金属板５ａと第２の金属板５ｂとを貼り合わせることにより構成されている。第１の金属板５ａは、第２の金属板５ｂよりも熱膨張率の大きい金属材料から形成されている。従って、熱膨張率の大きい第１の金属板５ａが外側に位置するようにバイメタル５が封止缶４に取り付けられている。
【００２５】
第１の金属板５ａ及び第２の金属板５ｂに用いる金属材料としては、例えば、表１に示すような材料を挙げることができる。表１には、各材料の熱膨張係数、絶対温度２９３Ｋにおける５０ｍｍの長さに対する絶対温度３１３Ｋのときの長さ、及び絶対温度２９３Ｋから３１３Ｋとなったときの膨張率を示している。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
本実例では、第１の金属板５ａとして、厚み０．３ｍｍ、長さ６０ｍｍ、幅２０ｍｍの亜鉛板を用いた。また、第２の金属板５ｂとして、厚み０．３ｍｍ、長さ６０ｍｍ、幅２０ｍｍのニッケル鋼板を用いた。なお、封止缶４の切欠部４ａの長さは５０ｍｍであり、幅１０ｍｍである。本実施例において封止缶４の材料は、ニッケル鋼であり、その厚みは０．５ｍｍである。
【００２８】
上記のバイメタルが、絶対温度２９３Ｋから３１３Ｋに温度上昇すると、以下に説明するように、第１の金属板５ａ側に約０．９ｍｍ膨らむように曲がる。
１）第１の金属板５ａ及び第２の金属板５ｂの厚みはそれぞれ０．３ｍｍであるので、第１の金属板が外側に位置し、第２の金属板が内側に位置した状態で円を形成したと想定したときにおける外側の第１の金属板と内側の第２の金属の長さの差（ΔＬ）は、以下のようになる。なお、Δｒは半径の差である。
ΔＬ＝２Δｒ×３．１４＝２×０．３×３．１４＝１．８８ｍｍ
【００２９】
２）上記の表１から明らかなように、切欠部における長さ５０ｍｍの第１の金属板（亜鉛）及び第２の金属板（ニッケル鋼）が絶対温度２９３Ｋから３１３Ｋに温度上昇したときの長さの差（ΔＬ′）は、以下の通りになる。
ΔＬ′＝５０．０３−５０．００＝０．０３ｍｍ
【００３０】
３）上記１）で想定した円の円周において、上記２）のバイメタルの長さが占める割合は、以下の通りになる。
ΔＬ′／ΔＬ＝０．０２４
【００３１】
従って、上記１）で想定した円の円周は、以下の通りになる。
円周＝バイメタルの長さ（５０ｍｍ）÷０．０２４＝２０９０ｍｍ
従って、上記１）で想定した円の直径は、以下の通りになる。
直径（Ｒ）＝２０９０÷３．１４＝６７０ｍｍ
【００３２】
４）上記のように１）で想定した円の直径は、６７０ｍｍであるので、バイメタルが温度上昇したときに膨らむ高さ（ΔＢ）は、以下の通りになる。
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以上のように、バイメタルが絶対温度２９３Ｋから３１３Ｋに温度上昇したときに膨らむ部分の高さは約０．９ｍｍである。
【００３３】
一方、封止缶内の空間部分が長さ６０ｍｍ、幅４０ｍｍ、高さ１ｍｍであるとすると、絶対温度２９３Ｋにおける空間部分の体積は２．４ｍｌである。絶対温度３１３Ｋでこの空間部分の体積が同じであるならば、圧力は３１３÷２９３＝１．０７となる。従って、空間部分の体積が２．５７ｍｌになれば、空間部分内の圧力は同じ圧力となる。従って、２．５７−２．４ｍｌとなり、約０．１７ｍｌの体積増加があれば同じ圧力となる。
【００３４】
上記のように、バイメタルは、絶対温度２９３Ｋから３１３Ｋに温度上昇することにより、その高さが約０．９ｍｍ高くなるように膨らむ。従って、バイメタルの膨らみによる体積の膨張分は、以下のようになる。
【００３５】
５０ｍｍ×１０ｍｍ×０．９ｍｍ×０．５＝０．２３ｍｌ
従って、約０．２３ｍｌに相当する容積が増加するので、上記の約０．１７ｍｌの体積増加にほぼ相当しており、バイメタルの膨らみによって、封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことができることがわかる。
【００３６】
（実施例２）
図３及び図４は、本発明の第２の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す断面図及び平面図である。
【００３７】
図１に示す実施例と同様に、ガラス基板１の上に、有機ＥＬ層２及び陰極３が設けられている。有機ＥＬ層２及び陰極３からなる有機ＥＬ素子は、封止缶４によって封止されている。封止缶４の上面には、厚みの薄い薄肉部４ｂが形成されている。薄肉部４ｂの長さは５０ｍｍであり、幅は１０ｍｍである。従って、実施例１における切欠部と同じ大きさである。薄肉部４ｂの厚みは０．３ｍｍであり、封止缶４の材料は、実施例１におけるバイメタルの第２の金属板５ｂと同一の材料から形成されている。
【００３８】
薄肉部４ｂの上には、金属板６が溶接により取り付けられている。金属板６は、実施例１のバイメタルの第１の金属膜５ａと同一の材料から形成されており、長さ６０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚み０．３ｍｍである。
【００３９】
本実施例においては、封止缶４の薄肉部４ｂと金属板６により、実施例１と同様のバイメタルが構成される。従って、実施例１と同様に、封止缶内の温度が上昇しても、薄肉部４ｂ及び金属板６が外側に膨らむため、封止缶内の容積が増加し、これによって封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことができる。
【００４０】
（実施例３）
図５及び図６は、本発明の第３の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す断面図及び平面図である。
【００４１】
図１に示す実施例と同様に、ガラス基板１の上に、有機ＥＬ層２及び陰極３が設けられている。有機ＥＬ層２及び陰極３からなる有機ＥＬ素子は、実施例１と同様の材料からなる封止缶４によって封止されている。封止缶４の上面には、切欠部４ａが形成されている。切欠部４ａの上には、金属板６が設けられている。金属板６は、切欠部４ａの周囲に、溶接によって取り付けられている。
【００４２】
本実施例において、封止缶４は、厚さ０．５ｍｍのニッケル鋼により形成されている。また、金属板６は、長さ６０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの亜鉛板により形成されている。切欠部４ａは、実施例１と同様の寸法で形成されている。
【００４３】
金属板は、以下に説明するように、絶対温度２９３Ｋから３１３Ｋに温度上昇することにより、約０．８ｍｍ膨らむように変形する。図７を参照して、直線ＸＹは、温度上昇前の切欠部における金属板を示しており、円弧ＸＹは温度上昇後の切欠部における金属板を示している。従って、直線ＸＹの長さは５０ｍｍであり、円弧ＸＹの長さは５０．０３ｍｍである。
【００４４】
図７に示す角度θ及び半径Ｒは、以下のように計算される。
２ｒｓｉｎ（θ／２）＝５０ｍｍ                ………（１）
２πｒ（θ／３６０）＝５０．０３ｍｍ          ………（２）
（１）式より、θ＝ａｒｃｓｉｎ（５０／２ｒ）  ………（３）
（２）式より、θ＝５０／２πｒ                ………（４）
（３）式と（４）式より、ａｒｃｓｉｎ（５０／２ｒ）＝５０／２πｒなので
ｒ＝４１５ｍｍ、θ＝６．９°
【００４５】
ΔＢは、以下のようにして示されるので、上記のｒ及びθの値を挿入すると、以下のようになる。
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従って、金属板の部分が温度上昇により約０．８ｍｍ膨らむことになる。一方、空間部分が長さ６０ｍｍ、幅４０ｍｍ、高さ１ｍｍであるとすると、上述のように、約０．１７ｍｌ容積が増加すると、封止缶内の圧力がほぼ同じ圧力となる。
【００４６】
上記のように、金属板の部分は約０．８ｍｍ膨らむので、この膨らみによる容積の膨張は、以下のようになる。
５０ｍｍ×１０ｍｍ×０．８ｍｍ×０．５＝０．２ｍｌ
従って、約０．２ｍｌ容積が膨張することになるので、温度上昇による圧力増加を防止することができる。
【００４７】
（実施例４）
図１及び図５に示す封止缶と同様に、封止缶の上面に切欠部を形成し、この切欠部に、ポリエステルまたはナイロンフィルムなどの水分遮断性のフィルムを貼り付けた。
【００４８】
封止缶における空間部分は、長さ６０ｍｍ、幅４０ｍｍ、高さ１ｍｍであり、切欠部は、５０ｍｍ×１０ｍｍである。温度が絶対温度２９３Ｋから３１３Ｋに温度上昇した際、最も膨らんだ部分において、約１ｍｍ程度膨らむようにフィルムが変形した。これにより、封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことかできた。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、素子駆動時における封止缶内の圧力をほぼ一定に保つことができ、封止缶を基板に取り付けている封止樹脂部分におけるピンホール等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す断面図。
【図２】本発明の第１の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す平面図。
【図３】本発明の第２の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す断面図。
【図４】本発明の第２の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す平面図。
【図５】本発明の第３の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す断面図。
【図６】本発明の第３の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子を示す平面図。
【図７】図５及び図６に示す実施例における金属板の変形を説明するための模式図。
【符号の説明】
１…ガラス基板
２…有機ＥＬ層
３…陰極
４…封止缶
４ａ…封止缶の切欠部
４ｂ…封止缶の薄肉部
５…バイメタル
５ａ…第１の金属板
５ｂ…第２の金属板
６…金属板
【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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