(57)【要約】      （修正有）【課題】  発光素子及びディスプレイの発光機構や構造と性能とを維持したまま、有機ＥＬ素子より発生する熱を外部へ効率よく放熱する有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】  基板１上に、第１電極３１、有機発光層を含む有機ＥＬ層３３と第２電極３２とをこの順に備えたボトムエミッション型有機ＥＬ素子からなり、前記第１電極が接する側とは反対側の基板面上に、透光性冷却媒体を循環できる媒体の流入口と排出口とを有する透光性容器５を備えた有機ＥＬパネルである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１電極、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、第２電極とをこの順に備えたボトムエミッション型有機ＥＬ素子からなり、
前記第１電極が接する側とは反対側の基板面上に、透光性冷却媒体を循環できる媒体の流入口と排出口とを有する透光性容器を備えたことを特徴とする有機ＥＬパネル。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬパネルと、前記排出口と前記流入口とを接続する媒体循環用配管とを備えた有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記媒体循環用配管が、透光性容器の流入口と排出口との近傍に、それぞれ透光性冷却媒体の温度変化による体積変化を吸収するための圧力弁を備えた請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記媒体循環用配管が、さらに放熱板を備えた請求項２または３に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記媒体循環用配管の両端が、前記透光性容器の流入口と排出口に、互いに対向するように挿入され、該媒体循環用配管の両端の開口部が、前記透光性容器内において逆テーパー状に拡大した断面形状を有する請求項２ないし４のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記媒体循環用配管が、媒体循環手段を備えた請求項２ないし５のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記透光性冷却媒体が、エチレングリコール、グリセリン、エチレングリコールもしくはグリセリンの水溶液、又は、エチレングリコールとグリセリンとの混合媒体である請求項２ないし６のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
基板上に、第１電極、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、第２電極とをこの順に備えたボトムエミッション型有機ＥＬ素子の冷却方法であって、前記第１電極が接する側とは反対側の基板面を冷却する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬパネルおよび有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイといった表示装置は現在様々な分野・用途で使用されている。これらの表示装置に適用される発光素子としては、大きく自発光型と非発光型の２つのタイプに分けられる。上記自発光型にはＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＥＬ（エレクトロ・ルミネセンス素子）、ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）、ＣＲＴ等がある。一方、非発光型の代表的なものに液晶表示素子がある。
またＰＤＰやＥＬ及び液晶表示素子は特にＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）と呼ばれ用途分野を問わずディスプレイとしては現在主流となっており、より高品位で美しい画像を表示させる為に大画面化、高輝度化の開発が進められている。
【０００３】
しかしＦＰＤの大画面化、高輝度化を進める上での問題の一つとして、発光素子より発せられる熱が重要な課題となっており、自発光型ＦＰＤであるＥＬにとっては発光素子の輝度及び素子寿命に悪影響を与える要因として対策が求められてきた。
【０００４】
このＦＰＤの発光素子による発熱の間題への対策として、冷却ファンによって発熱部を強制的に冷却する方法（例えば、特許文献１を参照。）が考えられているが、ある程度の放熱効果が得られるものの、冷却ファンの風切り音に騒音が発生してしまう問題があった。また現在も更に大型化が進んでいるＦＰＤに対しては、発熱部を強制的に冷却する冷却ファンでは今後充分対応できないことが考えられる。
【０００５】
そこで発光素子やディスプレイの発光機構や構造を変更せずに発光素子による発熱を放熱させる方法として、比熱の充分高い冷却媒体を発熱部に間接接触させた後に外部へ放熱させる又は強制冷却させる方法が考えられる。
【０００６】
冷却媒体を用いた方法としては、液晶表示素子等の発光部であり発熱部であるバックライト背面を冷却媒体が注入された配管によって冷却する方法（例えば、特許文献２を参照。）が考えられている。
【特許文献１】特開２００４−３０２７２６号公報
【特許文献２】特開２００５−１７４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、発光素子及びディスプレイの発光機構や構造と性能とを維持したまま、有機ＥＬ素子より発生する熱を外部へ効率よく放熱する有機ＥＬ表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明に係る有機ＥＬパネルは、上記目的を達成するために、基板上に、第１電極、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、第２電極とをこの順に備えたボトムエミッション型有機ＥＬ素子からなり、前記第１電極が接する側とは反対側の基板面上、または、光取出し側に、透光性冷却媒体を循環できる媒体の流入口と排出口とを有する透光性容器を備えたことを特徴とする。
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、上記有機ＥＬパネルと、前記排出口と前記流入口とを接続する媒体循環用配管とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、発光素子及びディスプレイの発光機構や構造と性能を維持したまま、有機ＥＬ素子より発生する熱を効率よく外部へ放熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
一般的な有機ＥＬ素子の構造形態を図１に示す。
有機ＥＬ素子は、図１に示すように、液晶表示素子と異なり、基板１上に製膜された第１電極３１、有機ＥＬ層３３、および第２電極３２からなる有機ＥＬ素子を、封止硝子２１で窒素等の封入気体２２を封入したうえで乾燥剤２３とともに封止する構造のものが一般的である。従って、図１のような構造を有する有機ＥＬ素子においては、有機ＥＬ層３３から発生した熱は封止硝子２１側よりも基板１の、第１電極３１が接する側とは反対側に伝熱し易い構造となっており、背面側１１（封止硝子２１側）からの冷却では効果が充分得られないと考えられる。
【００１１】
本発明者らは、有機ＥＬ素子からの発熱と放熱の問題について鋭意検討した結果、基板１の第１電極３１が接する側とは反対側から冷却媒体によって放熱させることが必要であることがわかり、図２に示すように基板１の第１電極３１が接する側とは反対側に透光性容器５を設けた。
さらに、図３に示すように、該透光性容器５内の透光性冷却媒体４が基板表面から吸熱した後に透光性容器排出口５２より外部配管１０へ出され、放熱板７及び配管９を通る過程で放熱されて再び透光性容器流入口５１より透光性容器５に戻る一連の動作を繰り返すことによって有機ＥＬ素子より発生する熱を吸収して更に透光性容器５の外部において熱を放熱する手法を見出し、本願発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明の有機ＥＬパネルは、図２の模式図に示すように、基板１上に、第１電極３１、有機発光層を含む有機ＥＬ層３３、および第２電極３２を順次有する有機ＥＬ素子３からなり、前記基板１の第１電極３１が接する側とは反対側に透光性容器５を備えたものである。
【００１３】
基板１は、少なくとも透光性容器５を設置する部分が透光性であることを要する。本明細書において、透光性とは、可視光に対して透明であることを意味する。
当該部分の材質としては、例えば、ガラス、アクリル等が好適に用いられる。
【００１４】
透光性容器５は、映像を遮らない為にも無着色で透光性の優れた材料であれば良く、基板１と同じ材料を用いるのが望ましい。また、有機ＥＬ素子作製時に用いる基板１に透光性容器５を予め造り込んであれば製造工程の変更も生じず理想的である。
透光性容器５は、１つの有機ＥＬパネルに２つ以上設けてもよい。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、図３の模式図に示すように、前記透光性容器５の外部において熱を放熱する為に前記透光性容器５に透光性冷却媒体４を注入し、前記透光性容器５の流入口５１と排出口５２とを媒体循環用配管９で結び、所望により該媒体循環用配管９の途中に圧力弁６と放熱板７とを、さらに所望により循環手段として循環ポンプ８等を設けることによって、前記透光性冷却媒体４が循環し有機ＥＬ素子３より発生する熱を吸収した後に透光性容器５の外部において放熱することができる。
【００１６】
透光性冷却媒体４は、映像を遮らない為にも無着色で透光性が優れる液体であればよく、例えば、エチレングリコールやグリセリンまたはこれらの水溶液、エチレングリコールとグリセリンとの混合液等が望ましい。
透光性冷却媒体４の屈折率は、１．４〜１．５であることが好ましい。
透光性冷却媒体４は、比熱が、２４００Ｊ／（ｋｇ・℃）程度であることが好ましい。
【００１７】
透光性冷却媒体４は、基板表面からの熱吸収と、放熱板７による放熱７１及び媒体循環用配管９による放熱９１によって体積変化が生じ、気泡が発生してしまう。しかし媒体循環用配管９において、透光性容器５の流入口５１及び排出口５２近傍にそれぞれ圧力弁６を設けて常に一定の圧力差になるよう調整することによって気泡の発生を抑えることができる。
【００１８】
透光性容器５の流入口５１及び排出口５２は、限定されないが、透光性容器５内全体を透光性冷却媒体４が充分行き渡るように、対向角に設けられていることが好ましい。
【００１９】
媒体循環用配管９は、対角位置に設けられた透光性容器５の流入口５１と排出口５２とにお互いに対向するように接続していることが好ましい。
媒体循環用配管９の両端は、透光性容器５内で透光性冷却媒体４が充分広がるように先端に近づくにつれて開口部の断面形状が大きくなる逆テーパー形状を有していると効果的である。
媒体循環用配管９としては、Ｃｕ、Ａｌ等の比熱が４００〜１０００Ｊ／（ｋｇ・℃）である金属を用いるのが望ましい。
【００２０】
媒体循環用配管９は、放熱板７等の放熱手段を付加して表面積を広げることによって放冷効果を高めることができる。
放熱板の材質としては、通常、Ｃｕ、Ａｌ等を採用することができる。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板１の第１電極３１が接する側とは反対側に設けられた透光性容器５内の透光性冷却媒体４を外部と循環させることによって、発光素子及びディスプレイの発光機構や構造と性能を維持したまま、有機ＥＬ素子より発生する熱を外部へ放熱することができるものである。
【００２２】
図２に示すように、有機ＥＬ素子３は、基板１と、第１電極３１と、有機ＥＬ層３３と、第２電極３２とを順次形成して構成されている。
【００２３】
第１電極３１は、透光性導電性材料からなる膜であり、例えば、Ｉｎ−Ｔｉｎ酸化物（ＩＴＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物（ＩＺＯ）等が好ましく用いられる。
【００２４】
有機ＥＬ層３３が、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層から構成することができるが、該構成には特に限定されず、第１電極３１および第２電極３２に電圧が印加されることによって生じる正孔および電子が再結合することで発光する有機発光層を少なくとも含む構造であればよい。具体的には、有機ＥＬ層３３は、例えば、以下に示すような構造が挙げられる。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子輸送層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
【００２５】
有機ＥＬ層３３における各層の材料としては、特に限定されるものではなく公知のものを使用することが可能である。有機発光層の材料は、所望する色調に応じて選択することが可能であり、例えば青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物等を使用することが可能である。
電子注入層の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓ等のアルカリ金属；Ｂａ、ＳＩ等のアルカリ土類金属；希士類金属；あるいはそれらのフッ化物、アルミキレート（Ａｌｑ）等を使用することが可能であるが、これらに限定するものではない。さらに、電子輸送層の材料としては、Ａｌｑ３、ベンズアズールを使用することが司能であるが、これらに限定するものではない。
正孔注入層としては、銅フタロシアニンを使用することが可能であるが、これに限定するものではない。正孔輸送層としては、４，４'−ビス［Ｎ−（ｌ−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等を使用することが可能であるが、これに限定するものではない。
【００２６】
有機ＥＬ層３３の、第１電極３１と反対側の面には、ダイヤモンドライクカーボン膜、アモルファスカーボン膜等からなる図示しない保護膜を設けることができる。
【００２７】
第２電極３２は、有機ＥＬ層３３の第１電極３１と反対側の表面に直接、あるいは前記保護膜を介して形成される。第２電極３２としては、Ｍｇ／Ａｇ等の導電性材料を用いることが好ましい。
【実施例１】
【００２８】
以下に本発明を適用した有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬディスプレイの作製例を説明する。有機ＥＬディスプレイは画素数１６０×１２０×ＲＧＢ、画素ピッチ０．３３ｍｍで形成した。
図３に示す有機ＥＬ素子の作製手順を説明する。
予め基板の片面に、基板と同材料からなる透光性容器（サイズ１１０ｍｍ×３３ｍｍ×３ｍｍ）を造り込み、基板１の透光性容器を造り込んだ側とは反対側に、第１電極３１、正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層からなる有機ＥＬ層３３、および、第２電極３２をこの順に積層した有機ＥＬ素子３を形成した。
【００２９】
まず第１電極３１は、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物パターンを形成した。ＤＣスパッタ法により室温において、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物膜を２００ｎｍ形成した。スパッタターゲットにはＩｎ−Ｚｎ酸化物ターゲットを用い、スパッタガスとしてＡｒおよび酸素を用いた。フォトリソグラフによりレジストをパターニングした後にシュウ酸をエッチング液として用いてパターニングすることにより配線幅１００μｍのパターンを形成した。パターニング後、乾燥処理（１５０℃）をおよびＵＶ処理（室温及び１５０℃）を行った。
【００３０】
ＵＶ処理後に抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層、真空を破らずに順次成膜して有機ＥＬ層３３を製膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０-5Ｐａまで減圧した。正孔注入層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ積層した。正孔輸送層は４，４'−ビス［Ｎ−（ｌ−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。有機発光層は４，４'−ビス（２，２'−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層した。電子輸送層は、アルミキレート（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。
【００３１】
この後、第１電極３１のラインと垂直に幅０．３０ｍｍ、空隙０．０３ｍｍギャップのストライプパターンが得られるマスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（１０：１の質量比率）層からなる第２電極３２を、真空を破らずに形成した。こうして得られた有機ＥＬ素子３をグローブボックス内乾燥窒素雰囲気下において、封止硝子２１（コーニング社製）とエポキシ系ＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。
【００３２】
続いて基板１の光取出し側の透光性容器５の流入口５１及び排出口５２に圧力弁６を設けた後に、放熱板７と循環ポンプ８で中継させたアルミニウム製の媒体循環用配管９を接続した。また接続する際には透光性容器５及び媒体循環用配管９内を透光性冷却媒体４としてエチレングリコール水溶液を充填した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、一般的な有機ＥＬ素子の模式図である。
【図２】図２は、本発明の有機ＥＬパネルの１つの実施の形態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の有機ＥＬ表示装置の１つの実施の形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基板
１１  背面側
１２  第１電極が接する側とは反対側
２１  封止硝子
２２  封入気体
２３  乾燥剤
３  有機ＥＬ素子
３１  第１電極
３２  第２電極
３３  有機ＥＬ層
４  透光性冷却媒体
５  透光性容器
５１  流入口
５２  排出口
６  圧力弁
７  放熱板
７１  放熱板からの放熱
８  循環ポンプ
９  媒体循環用配管
９１  配管からの放熱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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