JP2002208485A

JP2002208485A - 有機ｌｅｄディスプレイ

Info

Publication number: JP2002208485A
Application number: JP2001000955A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kaneko; 好之金子; Yoshikazu Aratani; 介和荒谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来駆動法による有機ＬＥＤ画像表示装置で
は、ＲＧＢの混色のために駆動電圧を変更せざるをえ
ず、発光の効率が低くならざるを得なかった。【解決手段】青色，緑色及び赤色に発光する有機ＬＥＤ
の発光層５−Ｂ、５−Ｇ、５−Ｒは、隔壁４により分離
されており、前記蛍光色素が付設された有機ＬＥＤ発光
層５−Ｂ、５−Ｇ、５−Ｒの少なくとも１色の幅が、他
の色の有機ＬＥＤ発光層５−Ｂ、５−Ｇ、５−Ｒの幅と
異なった構成とした。有機ＬＥＤディスプレイにおい
て、青色，緑色，赤色の発光画素それぞれの駆動電圧を
大幅に変更することなく発光効率と輝度を最適にして、
かつ白色表示を適切な色度に設定することが可能になる
という効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機半導体膜など
の発光薄膜に駆動電流を流すことによって発光させるＥ
Ｌ（エレクトロルミネッセンス）素子またはＬＥＤ（発
光ダイオード）素子などによる有機ＬＥＤディスプレイ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高度情報化社会の到来に伴い、パ
ーソナルコンピュータ，携帯情報端末，情報通信機器あ
るいはこれらの複合製品の需要が増大している。これら
の製品には、薄型，軽量のディスプレイが好適であり、
液晶表示装置あるいは自発光型のＥＬ素子またはＬＥＤ
素子などによる表示装置が用いられている。後者の自発
光型の表示装置には、視認性がよいこと，視角特性が広
いこと，高速応答で動画表示に適することなどの特徴が
あり、今後、情報通信分野でますます重要になることが
予想されている。実際、近年の有機物を発光層とする有
機ＥＬ素子または有機ＬＥＤ素子（以下ではこれらを総
称してＯＬＥＤと呼ぶ）の発光効率の急速な向上と、映
像通信を可能にするネットワーク技術の進展との２つが
あいまって、ＯＬＥＤディスプレイへの期待は、高まる
ばかりである。

【０００３】従来技術によるＯＬＥＤディスプレイの例
が、Pioneer R＆D Ｖol.８，Ｎo.３，pp.４１−４９に
記載されている。これによれば、図７に示されるよう
に、縦方向にｎ本の陽極６１を横方向にｍ本の陰極６２
を各交点にＯＬＥＤを配置し、画素Ｐ１１，…，Ｐｍｎ
を設けた単純マトリクスであり、陰極線１本ごとに各陽
極線を定電流源６３で駆動し、各陰極線を順次走査する
時分割駆動をしたものである。

【０００４】上記単純マトリクスにかわり、各画素にＴ
ＦＴを設けたアクティブマトリクス駆動も検討されてき
ている。ＯＬＥＤディスプレイをアクティブマトリクス
構造として作製し駆動する技術は、例えば特開平８−２
４１０４８号公報および該出願の優先権出願のひとつで
ある米国特許公報ＵＳＰ5550066 号、および駆動電圧関
係についてより詳細に記述された国際特許公報ＷＯ９８
／３６４０７号などに開示されている。これらによる、
アクティブマトリクス方式ＯＬＥＤディスプレイの典型
的な画素は、図８に示すように、少なくとも２つのＴＦ
ＴスイッチトランジスタＴｓｗ７３及びドライバトラン
ジスタＴｄｒ７４と１つの蓄積容量７５で構成されるア
クティブ素子駆動回路によりＯＬＥＤ７６の発光輝度を
制御するものである。具体的には、スイッチトランジス
タ７３を介して蓄積容量７５に蓄えられた電圧がドライ
バトランジスタ７４のゲート電圧を規定し、これにより
定まる電流でＯＬＥＤ７６を駆動するものである。

【０００５】上記従来のＯＬＥＤディスプレイにおいて
は、画素のアドレス方法によらず、青色，緑色及び赤色
に発光するＯＬＥＤは等間隔に設けられており、したが
って、すべての色の画素幅は等しく構成されている。こ
こで、各色の発光輝度と入力信号電圧の関係は、入力信
号が最大値のときに最大輝度となる。カラー画像は、青
色，緑色、および赤色の発光輝度をそれぞれ制御するこ
とにより表示される。青色，緑色および赤色の入力信号
が最大値のとき、最大の白色発光輝度が得られることに
なる。このとき、白色表示の色度を例えばＣ点のような
座標とするには、青色，緑色および赤色の発光色度から
その混色比率が定まる。例えば、白色表示の色度を青色
の方向に移動させるには、緑色および赤色の入力信号の
レベルを減らして発光レベルを低下することにより実現
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
に白色表示の色度調節のために、ある色の入力信号レベ
ルを減らすと、実効的な表示階調数が減じられてしま
う。すなわち、従来の構成によるＯＬＥＤディスプレイ
においては、階調表示品質あるいは輝度が損なわれると
いう課題があった。また、全体の輝度を上げるために、
駆動電圧を上昇させて、画素に流し込む電流密度を大き
くする方法も考えられるが、これによると、発光効率が
駆動電圧に逆比例して低下してしまうので、消費電力の
観点から課題があった。本発明は、かかる課題を解決す
るために、駆動電圧を変動させることなく、すなわち発
光効率を良好に保ったままで輝度を向上させる素子構成
を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるＯＬＥＤデ
ィスプレイでは、基板上に複数の電極群を有し、該複数
の電極群によりマスリクス状に形成された複数の画素を
有し、該複数の画素のそれぞれには青色，緑色および赤
色に発光する蛍光色素が付設された発光層を具備するＯ
ＬＥＤを有し、前記青色，緑色および赤色に発光するＯ
ＬＥＤの発光層は、隔壁により分離されており、前記蛍
光色素が付設されたＯＬＥＤ発光層の少なくとも１色の
幅が、他色の前記ＯＬＥＤの発光層の幅と異なった構成
をとらせている。

【０００８】これにより、青色，緑色，赤色の発光画素
それぞれの駆動電圧を大幅に変更することなく発光効率
と輝度を最適にして、かつ白色表示を適切な色度に設定
することが可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】（実施の形態）図１を参照して、
本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明による
OLEDディスプレイの断面図の概略を示すものである。こ
れによれば、本発明によるＯＬＥＤディスプレイでは、
ガラス基板１上に有機ＬＥＤを駆動する薄膜トランジス
タ画素回路２が形成され、その上に層間膜３を介して、
画素をしきる隔壁４が複数の間隔で設けられている。基
板と複数の間隔に仕切られた領域には、発光セルＲＧＢ
群５−Ｒ，５−Ｇ，５−Ｂが形成されている。隔壁４
は、薄膜トランジスタ回路２の上方に設置されている。
発光セルは、少なくとも有機層を含み、ＲＧＢ群に対応
して、赤色，緑色、及び青色に発光する蛍光色素がそれ
ぞれ付設されており、陽極６および陰極７にはさまれて
いる。陽極６と薄膜トランジスタ回路２の間は、コンタ
クト８により接続されている。

【００１０】本実施の形態では、赤色に発光する蛍光色
素群を有する発光セル（以下、赤色発光セル）群を構成
する隔壁の間隔Ｗｒ、次に青色に発光する蛍光色素群を
有する発光セル（以下、青色発光セル）群を構成する隔
壁の間隔Ｗｂ、緑色に発光する蛍光色素群を有する発光
セル（以下、緑色発光セル）群を構成する隔壁の間隔Ｗ
ｇの順に狭くなるように構成されている。本実施の形態
では、約１００カラー画素／インチの画像度のディスプ
レイパネルを構成しているので、１カラー画素のピッチ
は、Ｗｒ＋Ｗｇ＋Ｗｂ＝２５２μｍとなり、Ｗｒ＝１０
０μｍ，Ｗｇ＝５２μｍ，Ｗｂ＝１００μｍに設定し
た。これが従来例では、Ｗｒ＝Ｗｇ＝Ｗｂ＝８４μｍと
なるので差異は明らかである。

【００１１】図２は、上記本発明によるＯＬＥＤディス
プレイの赤色発光セル，青色発光セル，緑色発光セルか
らなるカラー画素の平面図である。上記のように各セル
の幅は異なっているが、他の一辺の長さＬは共通であ
る。発光面積は、セルの幅が小さくなれば小さくなるが
その関係は比例ではない。なぜなら、各セルには、駆動
のための配線や容量や回路を設ける必要があり、それら
は幅に比例せずに固定の値となって所定の面積を要する
からである。尚図２のＡ部は、これら回路要素の上に隔
壁を設けたことを示すものである。セル面積中（Ｗ×
Ｌ）の発光面積Ｓの割合を開口率と定義すると、本実施
の形態では、Ｗ＝５０μｍで３０％，Ｗ＝８０μｍで４
５％，Ｗ＝１００μｍで６０％が得られた。これを用い
ると、従来例における、各色ごとの発光面積比は、Ｓ
ｒ：Ｓｇ：Ｓｂ＝１：１：１であったのに対し、本実施
の形態では、ほぼＳｒ：Ｓｇ：Ｓｂ＝４：１：４となっ
た。また、Ｓｒ同士で比べると、本発明による赤色発光
セルの発光面積は、従来比で約１.７倍になった、緑色
発光面積のそれは０.４２倍であった。

【００１２】さて、上記のように、セルの発光面積を変
化させると、駆動電圧を同一に保った場合、電流の総量
を面積比だけ多くすることができるので発光束を多く取
り出すことができる。この効果について説明する。図３
は、ＯＬＥＤにおける発光の視感効率η(ｌｍ／Ｗ)の順
方向印加電圧(Ｖｆ)依存性の概略を示したものである。
順方向印加電圧Ｖｆを上昇してゆくと、Ｖｆ＝Ｖｔで発
光がターンオンする。その電圧Ｖｔより１〜２Ｖ程度高
い順方向電圧Ｖ０の点で、ηは最高に到達し、その後は
ほぼＶｆ−Ｖｔに逆比例する関係でηは低下する。Ｖ０
の値はＯＬＥＤ材料よって幾分の違いがあるものの、上
記の視感効率の挙動はほぼ同じである。投入電力は、ダ
イオードに印加する順方向電圧Ｖｆ(Ｖ)とそれを流れる
順方向電流Ｉｆ（Ａ）との積であり、順方向電流Ｉｆの
大きさは、発光面積Ｓ(cm²）と電流密度ｉ(Ａ／cm²）と
の積である。電流密度ｉは、順方向電圧に依存して一義
的に定まる。

【００１３】例えばＶｆ＝５Ｖ近辺にＶ０を有するＲ，
Ｇ，ＢのＯＬＥＤの視感効率が、それぞれ、２ｌｍ／
Ｗ，２０ｌｍ／Ｗ，２ｌｍ／Ｗとする。また各色の色度
からＣ点の白色を実現する混色比は、１：２：１とす
る。このＲＧＢのＯＬＥＤの組み合わせを用いて、従来
技術によるＳｒ：Ｓｇ：Ｓｂ＝１：１：１のセルにより
カラー画像を構成する。一例として、Ｇを最大効率で駆
動する場合を考える。この場合、パネルのＧ部分での消
費電力の総和を１Ｗとすると、発光束は２０ｌｍとな
る。混色比を考慮すると、パネルのＲ部分，Ｂ部分から
の発光束は、ともに１０ｌｍが必要になる。これを達成
するために、１０ｌｍ／（２ｌｍ／Ｗ）で、Ｒ，Ｂとも
に５Ｗが必要と試算するのは誤りである。なぜなら、大
きな電流を得るためには、電流密度を大きくせねばなら
ず、そのためには順方向電圧を大きくして、図３に見ら
れるように視感効率が低下した点で駆動せねばならな
い。例えば、１.５ｌｍ／Ｗの視感効率となって、所要
の電力はＲ，Ｂともに７Ｗ程度まで上昇してしまう。こ
れらの結果、パネルからの白色総発光束は４０ｌｍ、総
消費電力は１５Ｗ（白色の視感効率は、２.７ｌｍ／
Ｗ）となる。

【００１４】次に、上記と同じＯＬＥＤを用いて、本発
明による画素でカラー画像を構成する。Ｇ部分での駆動
電圧を上記従来技術と同じとすると、面積が０.４２倍
になったので流せる電流の総和も０.４２倍となり、消
費電力は０.４２Ｗ、発光束は８.４ｌｍとなる。混色
比から、パネルのＲ部分，Ｂ部分からの発光束は、４.
２ｌｍが必介要になる。一方、Ｒ，Ｂの面積は、Ｇの
４倍あるので、駆動電圧を最適点からずらすことなく、
０.４２×４＝１.７Ｗまで投入することができる。すな
わち最適効率をほぼ保って所望の発光束を達成すること
ができる。これらの結果、パネルからの白色総発光束は
１６.８ｌｍ、総消費電力は５Ｗ（白色の視感効率は、
３.４ｌｍ／Ｗ)となる。本発明は、従来技術と比較する
と、駆動電圧を変動させなくてもよいこと、視感効率が
最適なことなどの利点がある。

【００１５】上述のように、本発明では、カラー画素の
パターン化を行っているが、本発明では、特に高精細，
大画面に適した方法を用いた。以下では、それについて
説明する。図４〜図６は、図１に示した有機ＬＥＤの作
成プロセスフローである。これらの図には、薄膜トラン
ジスタ断面をより詳細に示してある。この基板表面に陽
極６パターンを形成した後に隔壁４を形成する（図４
（ａ））。通常のホトリソグラフィを用いて形成でき
る。材料としては、アクリル系やポリイミド系などの感
光性材料が試用できる。この隔壁の表面を撥水性にする
ためには、隔壁形成後ＣＦ₄ ガスを用いたプラズマ処理
を行うか、あるいは、隔壁材料にあらかじめフッ素原子
を有する材料を始めから用いてもよい（図４（ｂ））。
その後、電荷輸送材料を含む溶液を同基板上に塗布し
て、溶液を乾燥させることにより、電荷輸送層２４を形
成する（図４（ｃ））。次にこの基板に転写基板を押し
付ける。転写基板２１には、光熱変換層１９と赤，緑あ
るいは青の色素を含む転写層２０とが付設されている
（図５（ｄ））。この状態で、転写のためのレーザ光２
２を所望の位置に照射する（図５（ｅ））。この操作
を、赤，緑，青の各副画素用の材料で行うことにより、
電荷輸送層の上部のみに各色の発光層２３を形成するこ
とができる（図６（ｆ））。しかる後、陰極６を形成す
る（図６（ｇ））。この作成方法によれば、レーザビー
ムの形状に寄らず高精細な画素を形成することができ
る。その際、隔壁が色素転写の面より低い位置となって
いるので色素の混色などが生じにくくなっている。

【００１６】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではない。例えば、隔壁が直線の場合を主とし
て記したが、必須要件は、発光面積が色により異なって
いることである。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
有機ＬＥＤディスプレイにおいて、青色，緑色，赤色の
発光画素それぞれの駆動電圧を大幅に変更することなく
発光効率と輝度を最適にして、かつ白色表示を適切な色
度に設定することが可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による有機ＬＥＤディスプレイの断面図
である。

【図２】本発明による有機ＬＥＤディスプレイのカラー
画素の平面図である。

【図３】視感効率を説明するための図である。

【図４】図１の構造を作成するプロセスフローを説明す
るための図である。

【図５】図１の構造を作成するプロセスフローを説明す
るための図である。

【図６】図１の構造を作成するプロセスフローを説明す
るための図である。

【図７】従来技術を説明するための図である。

【図８】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…薄膜トランジスタ回路、３…層間
膜、４…隔壁、５…発光セル、６…陽極、７…陰極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に複数の電極群と、該複数の電極群
によりマスリクス状に形成された複数の画素を有し、該
複数の画素のそれぞれには青色，緑色および赤色に発光
する蛍光色素が付設された発光層を具備する有機ＬＥＤ
を有し、前記青色，緑色および赤色に発光する有機ＬＥ
Ｄの発光層は、隔壁により分離されている有機ＬＥＤデ
ィスプレイであって、前記蛍光色素が付設された有機Ｌ
ＥＤの発光層の少なくとも１色の幅が、他の色の前記有
機ＬＥＤの発光層の幅と異なっていることを特徴とする
有機ＬＥＤディスプレイ。
【請求項２】前記隔壁が不等な間隔で設けられていると
ともに、それぞれの画素における前記有機ＬＥＤの発光
層の少なくとも１色の幅が、別の色の前記有機ＬＥＤの
発光層の幅と異なっていることを特徴とする請求項１記
載の有機ＬＥＤディスプレイ。
【請求項３】前記発光層の高さが隣接する画素間に形成
された隔壁と比べて同じかあるいは高いことを特徴とす
る請求項１ないし２記載の有機ＬＥＤディスプレイ。
【請求項４】前記画素に設けられた有機ＬＥＤの発光層
に流す電流の制御を前記画素に設けられた薄膜トランジ
スタによって制御することを特徴とする請求項１ないし
３記載の有機ＬＥＤディスプレイ。
【請求項５】基板上に複数の電極群を有し、該複数の電
極群によりマスリクス状に形成された複数の画素を有
し、該複数の画素のそれぞれには青色，緑色および赤色
に発光する蛍光色素が付設された発光層を具備する有機
ＬＥＤを有し、前記青色，緑色および赤色に発光する有
機ＬＥＤの発光面積が、色によって異なっていることを
特徴とする有機ＬＥＤディスプレイ。