JP2005310782A - 有機発光ダイオードを用いたディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 両面（上面および下面）発光ができるＯＬＥＤの画素構造を提供することを課題とするものである。
【解決手段】本願発明は、第一透明陽極および第二透明陽極と、第一透明陽極と第二透明陽極との間に形成される第一有機発光層および第二有機発光層と第一有機発光層と第二有機発光層との間に形成される第一電極とを含むことを特徴とする有機発光ダイオードとした。さらに、有機発光ダイオードの第一有機発光層および第二有機発光層は、透明陽極に順次堆積した正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層とを含むものとすることができる。
【選択図】 図２Ａ

Description

本発明は、有機発光ダイオード、特に、両面発光の有機発光ダイオードに関するものである。

近年、携帯電話、ノート型パソコンなどの市場では、従来のディスプレイに比べ、小型で消費電力の少ないフラットディスプレイの需要が急増している。フラットディスプレイの一つとして、液晶ディスプレイがある。

液晶ディスプレイは、従来のＣＲＴディスプレイに比べ、軽い、奥行きが小さい、色の均一性が高い等の特性を有するディスプレイである。しかしながら、視野角が狭いこと、信号の反応時間が遅いため映像の表示が遅くなること、自己発光型で無いためバックライバックライトを別に設ける必要があり消費電力が大きくなること、さらにパネルを大型化した場合製造工程が複雑になるなどの欠点があった。

そこで、液晶ディスプレイにかわり、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を有する有機ＥＬディスプレイが開発されてきている。有機ＥＬディスプレイは、自己発光型のディスプレイであり、バックライトが不要である。さらに、液晶ディスプレイと比べ、発光効率が高いこと、視野角が広いこと、駆動電圧が低いことなどの利点を有する。

図１Ａおよび図１Ｂは、従来のＯＬＥＤの画素構造の概略断面図を示している。図１Ａは下部発光（ｂｏｔｔｏｍ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）のＯＬＥＤ画素構造１２０、図１Ｂは上部発光（ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）のＯＬＥＤの画素構造１２０´である。

下部発光のＯＬＥＤの画素構造１２０は、透明基板１００と、透明基板１００の上に形成された透明陽極１３０と、透明陽極１３０の上に形成された有機発光層１４０と、有機発光層１４０の上に形成され、陰極として働く金属電極１５０を含む。透明陽極１３０と金属電極１５０との間に電位を加えると、有機発光層１４０は光１６０を発する。そして光１６０は、透明電極１３０を通過し、画素構造１２０の下部から外部に放射する。

また、図１Ｂに示した上部発光ＯＬＥＤの画素構造１２０’では、透明基板１００と、透明基板１００の上に形成された金属電極１５０’と、金属電極１５０’の上に形成された有機発光層１４０と、有機発光層１４０の上に形成され、陰極として働く透明陽極１３５を含む。金属電極１５０’と透明陽極１３５との間に電位を加えると、有機発光層１４０は光１６０を発する。そして、光１６０は、透明電極１３５を通過し、画素構造１２０’の上部（最上層の電極側）から外部に放射する。

今後は、従来の下部発光および上部発光のみのＯＬＥＤの画素構造を有する単面ディスプレイに加え、下部発光ＯＬＥＤと上面発光ＯＬＥＤとの画素構造を有する両面ディスプレイの開発が要望されている。

下部発光と上部発光とが同時にできるＯＬＥＤの画素構造を開発することは、将来のフラットディスプレイ技術を応用させる上で非常に重要であり、目下、有機発光ディスプレイ技術開発においての重要な課題の一つである。

上記の課題を解決するため、本願発明者が鋭意研究した結果、本願発明は、第一透明陽極および第二透明陽極と、第一透明陽極と第二透明陽極との間に形成される第一有機発光層および第二有機発光層と第一有機発光層と第二有機発光層との間に形成される第一電極とを含むことを特徴とする有機発光ダイオードとした。

また、本願発明の有機発光ダイオードは、更に第一有機発光層と第二有機発光層との間に形成される第二電極と、第一電極と第二電極との間に形成される絶縁層とを含むことができる。この有機発光ダイオードは、第一電極と第二電極とが、絶縁層によって電気的に隔離されて構造である。

さらに、これらの有機発光ダイオードの第一有機発光層および第二有機発光層は、透明陽極に順次堆積した正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層とを含むものである。たとえば、第一有機発光層は、第一透明陽極の上に正孔注入層、正孔注入層の上に正孔輸送層、正孔輸送層の上に発光層、発光層の上に電子輸送層とが順次堆積するように形成することができる。

本発明の有機発光ダイオードでは、下部発光と上部発光とが同時に可能である。つまり、このダイオードをＥＬディスプレイに組み込めば、通信装置の画面から映像を提供することが出来る。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図２Ａは、実施例１の両面発光ＯＬＥＤの断面構造図を示している。両面発光ＯＬＥＤ２２０はガラスやプラスチックからなる透明基板２１０に下部透明陽極２３０と、下部有機発光層２４０と、金属電極２５０と、上部有機発光層２６０と、上部透明陽極２６０とを積層する。本実施例では、下部透明陽極２３０、下部有機発光層２４０、金属電極２５０、上部有機発光層２６０、上部透明陽極２６０の順に、透明基板２１０上へ形成される。

下部有機発光層２４０と、上部有機発光層２６０の中には、下部透明陽極２３０と上部透明陽極２６０間の仕事関数（ｗｏｒｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が４．５ｅＶより大きい値を有するように、正孔を注入する。下部透明陽極２３０および上部透明陽極２６０は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ、または金、銀、白金、銅金属または合金から構成される。下部透明陽極と上部透明陽極とは、同じ材料から構成してもよく、異なる材料で構成しても良い。

下部有機発光層２４０および上部有機発光層２６０は、有機層で構成される。図２Ａに示すように単層で構成されてもよく、複数の有機層によって構成されてもよい。図５には、複数の有機層によって構成された下部有機発光層２４０’及び上部有機発光層２６０’の一例を示している。下部有機発光層２４０’は、下部透明陽極２３０の上に、正孔注入層２４１、正孔輸送層２４２、発光層２４３、電子輸送層２４４と電子注入層２４５が順次堆積しており、さらに、正孔注入層２４１は、下部透明陽極２３０と隣接している。また、上部有機発光層２６０’は、電子注入層２６１、電子輸送層２６２、発光層２６３、正孔輸送層２６４、正孔注入層２６５が順次堆積しており、さらに、正孔注入層２６５は、上部透明陽極２６０と隣接している。

下部有機発光層２４０および上部有機発光層２６０の有機材料は、高分子系型、または低分子系型いずれでもよい。また、下部有機発光層２４０および上記有機発光層は、上記材料をこれらの材料を真空蒸着、物理気相堆積、回転塗布、インクジェットおよびスクリーンプリントの各種方法により積層することで形成する。

金属電極２５０は、下部有機発光層２４０と上部有機発光層２６０の間に堆積され、電子を下部有機発光層２４０と上部有機発光層２６０に注入する。金属電極２５０は、例えば、アルミニウムまたは銀の単層伝導層でも良く、例えば、フッ化リチウム／アルミニウム金属層、バリウム／アルミニウム金属層、またはマグネシウム／銀金属層などの積層伝導層でも良い。そして、金属電極２５０は、上記材料をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、化学気相蒸着法と噴霧熱分解法の各種方法により積層することにより形成する。

下部有機発光層２４０及び上部有機発光層２６０は、下部透明陽極２３０と金属電極２５０との間及び上部透明陽極２６０と金属電極２５０と間に電流が流れると、赤色、青色、緑色または白色の光を同時に発する。下部有機発光層２４０と上部有機発光層２６０の光の色は同じ場合もあれば、異なる場合もある。下部有機発光層から発する光は、下部透明陽極２３０を通過し、外部に放出され、上部有機発光層から発する光は、上部透明陽極２３０を通過し、外部に放出される。このことにより、両面白光ＯＬＥＤ２２０は、下部透明基板側と上部透明基板に同時に発光することができる。

図２Ｂには、図２Ａで示した両面発光ＯＬＥＤ２２０を含むアクティブマトリクスディスプレイ２８０の概略図である。図２では、アクティブマトリクスディスプレイ２８０の構造を簡略化するために、一組の画素構造について示している。ＯＬＥＤ２２０の下部透明陽極２３０は、第一駆動トランジスタＴ_１のソース電極と電気的に接続され、上部透明陽極２６０は、第二駆動トランジスタＴ_２のソース電極と電気的に接続されている。また、金属電極２５０は、共通電極Ｖ_ｃｏｍ（未表示）に接続されている。第一駆動トランジスタＴ_１および第二駆動トランジスタＴ_２のドレイン電極は、それぞれロジック供給電圧のバスラインＶｄｄ_１と、ディスプレイ供給電圧のバスラインＶｄｄ_２と電気的に接続され、第一駆動トランジスタＴ_１と第二駆動トランジスタＴ_２のゲート電極は、スイッチングトランジスタＴ_３のドレイン電極と電気的に接続されている。また、スイッチングトランジスタＴ_３のソース電極は、データライン２８５と接続され、スイッチングトランジスタＴ_３のゲート電極は、スキャンライン２９０と電気的に接続されている。第一駆動トランジスタＴ_１と第二駆動トランジスタＴ_２と、スイッチングトランジスタＴ_３は、それぞれＰＭＯＳインバータでもよく、ＮＭＯＳインバータでもよい。図２Ｂに示す実施例では、トランジスタＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_３全てＮＭＯＳインバータである。

図３Ａは、実施例２の両面発光ＯＬＥＤ３２０の断面構造図を示している。前述の実施例と同様に、両面発光ＯＬＥＤ３２０は、ガラスやプラスチックから成る透明基板３１０に下部透明陽極陽極３３０と、下部有機発光層３４０と、下部金属電極３５０ａと、絶縁層３５５と、上部金属電極３５０ｂと、上部有機発光層３６０と、上部透明陽極３７０とを積層する。本実施例では、下部透明陽極３３０、下部有機発光層３４０、下部金属電極３５０ａ、絶縁層３５５、上部金属電極３５０ｂ、上部有機発光層３６０と、上部透明陽極３７０の順に透明基板３１０の上に形成されている。

本実施例では、上部金属電極と絶縁層と下部金属電極とを有する点で図２Ａに記載のと相違する。本実施例における下部透明陽極３３０と、上部透明陽極３７０と、下部有機発光層３４０と、上部有機発光層３６０とは、図２Ａに記載のＯＬＥＤ２２０のものと同一であるので、説明は省略する。

下部金属電極３５０ａと上部金属電極３５０ｂは、電子を下部有機発光層３４０と上部有機発光層３６０に注入する。下部金属電極３５０ａと上部金属電極３５０ｂは、例えば、アルミニウムまたは銀の単層伝導層でも良く、例えば、フッ化リチウム／アルミニウム金属層、バリウム／アルミニウム金属層、またはマグネシウム／銀金属層などの積層伝導層でも良い。そして、金属電極２５０は、上記材料をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、化学気相蒸着法と噴霧熱分解法の各種方法により積層することにより形成する。

絶縁層３５５は、下部金属電極３５０ａと上部金属電極３５０ｂの間に形成され、下部金属電極３５０ａと上部金属電極３５０ｂとを電気的に分離する。絶縁層３５５は、酸化ケイ素、窒化ケイ素などの誘電体材料であり、スパッタリング法、または化学気相蒸着法により形成される。

図３Ｂには図３Ａで示した両面発光ＯＬＥＤ３２０を含むアクティブマトリクスディスプレイ３８０の概略図である。図３Ｂでは、アクティブマトリクスディスプレイ２８０の構造を簡略化するために、一組の画素構造について示している。

図３Ｂで示すように、ＯＬＥＤ３２０の下部透明陽極３３０は、第一駆動トランジスタＴ_１のソース電極と電気的に接続され、上部透明電極３６０は、第二駆動トランジスタＴ_２のソース電極と電気的に接続されている。

また、下部金属電極３５０ａと上部金属電極３５０ｂは、それぞれ共通電極Ｖ_ｃｏｍ（未表示）に接続されている。第一駆動トランジスタＴ_１と第二駆動トランジスタＴ_２のドレイン電極は、それぞれロジック供給電圧のバスラインＶｄｄ_１とＶｄｄ_２と電気的に接続され、第一駆動トランジスタＴ_１と第二駆動トランジスタＴ_２のゲート電極は、スイッチングトランジスタＴ_３のドレイン電極と電気的に接続されている。

また、スイッチングトランジスタＴ_３のソース電極は、データライン３８５と電気的に接続され、スイッチングトランジスタＴ_３のゲート電極は、スキャンライン３９０と電気的に接続されている。第一駆動トランジスタＴ_１と第二駆動トランジスタＴ_２と、スイッチングトランジスタＴ_３は、ＰＭＯＳインバータでもよく、ＮＭＯＳインバータでもよい。図３Ｂに示す実施例では、トランジスタＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_３は、全てＮＭＯＳインバータである。

図４Ａおよび図４Ｂは、図２Ｂおよび図３Ｂの両面発光アクティブマトリクスのディスプレイパネル２８０／３８０を含む通信装置４００を示している。通信装置４００とは、例えば携帯電話である。通信装置４００は、折畳み式ケース４１５が接続されている本体４１０を有し、折畳み式ケース４１５は、図２Ｂまたは図３Ｂの両面発光アクティブマトリクスのディスプレイパネルを有する。折畳み式ケース４１５がオープン（図４Ａ）、またはクローズ（図４Ｂ）の状態であっても、ユーザーはアクティブマトリクスのディスプレイパネル２８０／３８０の画像を見ることができる。

また、図２Ｂおよび図３Ｂの両面発光アクティブマトリクスのディスプレイパネル２８０／３８０は、その他の両面ディスプレイ機能を必要とする装置においても応用することができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神および範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来の下部発光ＯＬＥＤの断面構造図を示している。 従来の上部発光ＯＬＥＤの断面構造図を示している。 本発明が第１実施例の両面発光ＯＬＥＤの断面構造図を示している。 図２Ａの両面発光ＯＬＥＤを含むアクティブマトリクスの画素構造図を示している。 本発明の第２実施例の両面発光ＯＬＥＤの断面構造図を示している。 本発明の図３Ａの両面発光ＯＬＥＤを含むアクティブマトリクスの画素構造図を示している。 図２Ｂまたは図３Ｂの両面発光を含むアクティブマトリクスのディスプレイパネルの通信装置を示している。 図２Ｂまたは図３Ｂの両面発光を含むアクティブマトリクスのディスプレイパネルの通信装置を示している。 複数の有機層で構成された下部有機発光層および上部有機発光層の断面構造図を示している。

符号の説明

１００ 透明基板
１２０ 下部発光ＯＬＥＤ
１２０’ 上部発光ＯＬＥＤ
１３０ 透明陽極
１３５ 透明電極
１４０ 有機発光層
１５０、１５０’ 金属電極
１６０ 発光方向
２１０、３１０ 透明基板
２２０、３２０ 両面発光ＯＬＥＤ
２３０、３３０ 第二透明陽極
２４０、２４０’、３４０ 第二有機発光層
２４１、２６５ 正孔注入層
２４２、２６４ 正孔輸送層
２４３、２６３ 発光層
２４４、２６２ 電子輸送層
２４５、２６１ 電子注入層
２５０ 金属電極
２６０、２６０’、３６０ 第一有機発光層
２７０、３７０ 第一透明陽極
２７１、３７１ 発光方向
２８０、３８０ 両面発光アクティブマトリクスディスプレイパネル
２８５、３８５ データライン
２９０、３９０ スキャンライン
３５０ａ 下部金属電極
３５０ｂ 上部金属電極
３５５ 絶縁層
４００ 通信装置
４１０ 本体
４１５ 折畳み式ケース
Ｔ_１ 第一駆動トランジスタ
Ｔ_２ 第二駆動トランジスタ
Ｔ_３ スイッチングトランジスタ
Ｖｄｄ_１ ロジック供給電圧のバスライン
Ｖｄｄ_２ ディスプレイ供給電圧のバスライン

Claims (5)

1. 第一透明陽極および第二透明陽極と、
   第一透明陽極と第二透明陽極との間に形成される第一有機発光層および第二有機発光層と、
   第一有機発光層と第二有機発光層との間に形成される第一電極と
   を含むことを特徴とする有機発光ダイオード。
2. 第一有機発光層と第二有機発光層との間に形成される第二電極と、
   第一電極と第二電極との間に形成される絶縁層と、
   を更に含む請求項１に記載の有機発光ダイオード。
3. 第一有機発光層および第二有機発光層は、
   透明陽極に順次堆積した正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層とを含むものである請求項１または請求項２いずれかに記載の有機発光ダイオード。
4. 基板と、
   基板上に設置される少なくとも一つのスキャンラインと、
   基板上に設置される少なくとも一つのデータラインと、
   データラインに接続するソース電極、および、スキャンラインに接続するゲート電極を有するスイッチングトランジスタと、
   基板上に設置される、請求項１〜３いずれか１項に記載の有機発光ダイオードと、
   ゲート電極がスイッチングトランジスタのドレイン電極に接続し、ソース電極が第二透明陽極に接続する第一駆動トランジスタと、
   ゲート電極がスイッチングトランジスタのドレイン電極に接続し、ソース電極が第一透明陽極に接続する第二駆動トランジスタと
   を含む有機発光ダイオードのディスプレイパネル。
5. 本体と、本体に接続している折畳み式ケースとを有する通信装置において、
   折畳み式ケースは、請求項４に記載のディスプレイパネルを含む通信装置。
   

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