JP2005317548A - マルチカラー電子発光ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 特定発光の光線の減衰を軽減できるマルチカラーＥＬディスプレイを提供する。
【解決手段】 本発明は、基板上に設置された画素域、前記画素域の中に設置されたサブピクセルを複数備えるマルチカラーＥＬディスプレイであって、前記サブピクセルは、特定色の光線を発する電子発光材料からなるカラー発光ユニットを含む多層堆積構造を有し、前記画素域は、少なくとも二種の異なる多層堆積構造を有するサブピクセルを備え、二種以上の異なる色の光線を発するマルチカラーＥＬディスプレイである。本発明ではサブピクセル内の発光ユニットの数、領域を変更することでサブピクセルのサイズ、堆積を変化させ、サブピクセルの色の減衰を補償する。
【選択図】 図２Ａ

Description

本発明は、マルチカラー電子発光（ＥＬ）ディスプレイに関し、特に、画素構造中の特定の発光色の減衰を補償することができるマルチカラーＥＬディスプレイの画素構造に関するものである。

近年、電子発光（ＥＬ）ディスプレイ技術は、発光ディスプレイ（ｅｍｉｓｓｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｙ）の分野で多くの発展と研究がなされてきた。ＥＬディスプレイは、その他のタイプの発光ディスプレイ、例えば、プラズマディスプレイ等に比べ、低消費電力、小型、及び高画像明度、鮮明さ等の利点を保証することができる。ＥＬディスプレイのシステムでは、通常、スキャンラインとデータラインの網から定義された発光装置に接続された画素アレイを含む。この発光装置は、例えば、有機発光装置（ＯＬＥＤ）等であり、通常、各画素に対応した駆動回路によって駆動される。

有機発光装置のセル構造は、基本的に、有機材料層を挟んだ両電極層の膜層の堆積によって構成され、上述の両電極層は、陽極と陰極である。有機材料層は通常、一つの正孔輸送層、一つの発光層と、一つの電子輸送層を含む。適当な電圧を陽極と陰極の間に加えたとき、そこから放射された正電荷と負電荷は、発光層内で再結合し、光を発生させる。

有機発光装置によって発される色の光は、そこに含まれる有機材料のタイプによって決まる。マルチカラーＥＬディスプレイ内の画素構造は、通常、複数の基本発光色を含む有機発光装置によって構成される。実際の操作では、これらの光線を混合することによって表示色の全スペクトルを提供する。

図１Ａは、従来のマルチカラーＥＬディスプレイを応用した画素構造の概略図である。画素１００は、通常、少なくとも３色のサブピクセル１１０、１２０と、１３０に分けられ、それぞれ透明基板１０２の上に形成された有機発光装置を含み、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）と、青色（Ｂ）を発光する。各サブピクセル１１０、１２０、１３０では、有機発光装置は、発光ユニット１１４、１２４、１３４と、電荷生成層１０８から構成された堆積構造が上電極１０４と下電極１０６の間に形成されることで構成することができる。

従来のＥＬディスプレイが直面する技術的問題の一つとして信頼性の問題がある。これは、各色の発光ユニットの老化率が異なることから、一定時間の使用後、ＥＬディスプレイの画面が不均一になるものである。この点、明度実験によれば、赤色の有機発光装置は、約１００００時間の寿命を有し、緑色の有機発光装置は、約３０００時間の寿命を有し、青色の有機発光装置は、約１０００時間の寿命を有することが把握されている。

図１Ｂのグラフは、赤色、緑色、青色の有機発光装置に関する減衰速度の相違を示している。ここでは青色の減衰速度が極めて早いことが見られ、緑色と赤色の衰減は、比較的遅い。よって、ＥＬディスプレイのホワイトバランスは、一定時間後、特定色の明度減衰のため、偏差が生じる。このような問題は、有機発光ディスプレイの使用寿命を縮めさせる。

近年、上述の信頼性の問題を改善するための多くの技術が提供されている。その中の一つは、追加のフィードバック制御回路によって、有機発光装置に流れる電流を調整することで、特定の発光ユニットの減衰特性を補償している。しかし、この方法には効果に限界があり、有機発光ディスプレイの使用寿命を延長することができない。
米国特許第５７０３４３６号明細書 米国特許第５９３２８９５号明細書 米国特許第６２７４９８０号明細書 米国特許第６３３７４９２号明細書

よって、上述の欠点を克服し、色偏差を生じない、より長い使用寿命を有するＥＬディスプレイが必要である。そこで、本発明は、特定発光の光線の減衰を軽減できるマルチカラーＥＬディスプレイを提供することを目的とする。

本発明は、基板の上に設置された画素域、前記画素域の中に設置されたサブピクセルを複数備えるマルチカラーＥＬディスプレイであって、前記サブピクセルは、特定色の光線を発する電子発光材料からなるカラー発光ユニットを含む多層堆積構造を有し、前記画素域は、少なくとも二種の異なる多層堆積構造を有するサブピクセルを備え、二種以上の異なる色の光線を発するマルチカラーＥＬディスプレイである。

ここで、サブピクセルの間の多層堆積構造の相違とは、そのサイズ、体積の相違であり、より具体的には、サブピクセル内の発光ユニットの数、サブピクセルの基板上における領域のサイズが挙げられる。

即ち、第一のサブピクセル内のカラー発光ユニットの減衰が、第二のサブピクセル内のカラー発光ユニットの減衰より早い場合においては、前記第一のサブピクセルのカラー発光ユニットの数又は基板上における領域が、前記第の二サブピクセル内のカラー発光ユニットの数又は基板上における領域より多くするものである。この際発光ユニットの数、領域を相違させる条件としては、上記した各色の発光ユニットの減衰（寿命）の比、サブピクセルの製造効率を考慮したもの（例えば、赤：緑：青＝１：２：３と整数比とする）等、任意に設定できる。そして、かかるサブピクセルの構造の相違により、サブピクセルの色の減衰を補償することができる。

本発明のマルチカラー電子発光（ＥＬ）ディスプレイによれば、赤色、緑色、青色の明度の減衰率が均一し、従来のようなマルチカラーＥＬディスプレイの色の強さの偏差を生じさせることがない。その結果、ＥＬディスプレイの使用寿命を伸ばすことができる。

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。

本発明は、マルチカラーＥＬディスプレイに関するものである。ＥＬディスプレイは、画素アレイを含み、各画素は、有色のサブピクセルによって構成され、多層構造からなる発光ユニットを含む。発光ユニットが比較的容易に老化するとき、多層構造のサイズを増加することによって、カラーサブピクセルの明度減衰を補償する。

図２Ａは、本発明の一実施例に基づいたマルチカラーＥＬディスプレイに適用される多層構造の概略図である。図２Ａは、ほぼ一つの画素ユニットの領域を示している。画素ユニット２００は、複数の特定色のサブピクセル２１０、２２０と２３０を含む。図２Ａで示す実施例では、赤色、緑色と青色の三つの基本色を例としており、よって、各画素ユニット２００内は、少なくとも三つの異なる発光色、つまり、赤色のサブピクセル、緑色のサブピクセルと青色のサブピクセルのサブピクセルを形成する。

サブピクセル２１０、２２０と２３０は、それぞれ透明基板２０２の上に堆積した発光ユニット２１４、２２４と２３４を含む。透明基板の材料は、例えば、サファイア、ガラス、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、又はそれらに類似する透明材料である。発光ユニット２１４、２２４と２３４は、それぞれ例えば、重合体の電場発光物質の有機材料を含む電場発光物質から構成された堆積膜層を含む。各堆積層の発光ユニット２１４、２２４と２３４の数量は、対応するサブピクセルに基づいて異なる。例えば、図２Ａは、赤色発光ユニット２１４を一つ含む赤色サブピクセル２１０、緑色発光ユニット２２４を二つ堆積したものを含む緑色のサブピクセル２２０と、青色発光ユニット２３４を三つ堆積したものを含む青色のサブピクセル２３０を示している。本実施例では、特定の発光ユニットの老化時間が早いほど、対応するサブピクセル内の発光ユニットの数量が増加しその明度の減衰を補償する。

図２Ａに示すように、赤色を発するサブピクセル２１０は、２つの電極層２０４と２０６で挟まれた赤色の発光ユニット２１４で形成された多層堆積を含む。実施例では、赤色発光ユニット２１４は、一つの多層構造からなることができ、その材料は、α−ＮＰＤ（４，４‘−ｂｉｓ[Ｎ−１−ｎａｐｔｈｙｌ−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ]ｂｉｐｈｅｎｙｌ）からなる正孔輸送層、材料が３％のＤＣＭ２（［２−ｍｅｔｈｙｌ−６−［２−（２，３，６，７−ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ−１Ｈ，５Ｈ−ｂｅｎｚｏ ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎ−９−ｙｌ）ｅｔｈｅｎｙｌ］−４Ｈ−ｐｙｒａｎ−４ｙｌｉｄｅｎｅ］ｐｒｏｐａｎｅ−ｄｉｎｉｔｒｉｌｅ）ドープのＡｌｑ３（Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（ＩＩＩ））からなる一つの赤色の発光層と、材料がＡｌｑ３からなる電子輸送層を含む。

緑色を発光するサブピクセル２２０は、２つの電極２０４と２０６の間に設置された複数の緑色を発光する発光ユニット２２４と複数の電荷生成層２０８で交互に形成された堆積構造を含む。実施例では、緑色を発する発光ユニット２２４は、例えば、正孔輸送層の働きをするα−ＮＰＤ層と、電子輸送層の働きをするＡｌｑ３を含む。

青色を発するサブピクセル２３０は、２つの電極２０４と２０６の間に設置された複数の青色を発光する発光ユニット２３４と複数の電荷生成層２０８で交互に形成された堆積構造を含む。青色を発光する発光ユニット２３４は、例えば、正孔輸送層の働きをするα−ＮＰＤ層と、青色発光層の働きをするＡｌｑ２ＯＰｈ（ｂｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙ）ｑｕｉｎａｌｄｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｈｅｎｏｘｉｄｅ）層と、電子輸送層の働きをするＡｌｑ３を含む。

電極層２０６の材料は、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、又はそれらに類似する透明導電材料を適用することができ、電極層２０４の材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、又はそれらに類似する導電金属、又は金属合金を適用することができる。本実施例では、電極層２０４は、約１５００〜４０００のÅの厚さを有する。

本実施例の装置では、上電極２０４と下電極２０６の間に加えられた偏圧は、上電極２０４から下電極２０６に向かって流れる電流を生成する。その結果、発光ユニット２１４、２２４と２３４内の各色のサブピクセル２１０、２２０と２３０を激発し、異なる色の光を発する。

図２Ｂのグラフは、本発明の一つの実施例に基づいたＥＬディスプレイにおける各色の明度の減衰を示している。図に示すように、赤色、緑色と青色の明度の減衰率は均一しており、且つ、互いに接近している。このようなマルチカラーディスプレイは、従来のようなマルチカラーＥＬディスプレイの色の強さに偏差を生じさせることがない。また、図２Ｂでは更に、その減衰曲線の傾斜が従来のより急でないため、ＥＬディスプレイの使用寿命を伸ばすことができる。

図２Ｃは、本発明の他の実施例に係るマルチカラーＥＬディスプレイの中に設置された多層構造の概略図である。各サブピクセル２１０、２２０と２３０の堆積は、それぞれ一つ又は複数の基板２０２を占める、表面領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の発光ユニット２１４、２２４と２３４を含む。表面領域Ｓ１、Ｓ２とＳ３の大きさは、異なる発光ユニットの老化率によって変化したものとすることができ、老化率が早い発光ユニットほど、その多重構造が占める表面領域が大きくなる。

図２Ｄは、更なる他の実施例を示し、各サブピクセル２１０、２２０と２３０の堆積は、それぞれ単一の発光ユニット２１４、２２４と２３４を含む。発光ユニット２１４、２２４と２３４は、それぞれ上電極２０４と下電極２０６の間に設置される。発光ユニット２１４、２２４と２３４と上電極２０４の間に一つの任意の電荷生成層２０８を挿入することができる。赤色を発するサブピクセル２１０、緑色を発光するサブピクセル２２０と、青色を発するサブピクセル２３０が占める表面領域Ｓ１、Ｓ２とＳ３は、その減衰率に基づいて増加し、明度の減衰を補償する。

従来のマルチカラーＥＬディスプレイの画素構造を説明する概略図である。 従来のマルチカラーＥＬディスプレイの不均一な色の明度の減衰状態を説明するグラフである。 本発明の一実施例に基づいたマルチカラーＥＬディスプレイの画素構造を説明する概略図である。 本発明の一実施例に基づいたマルチカラーＥＬディスプレイの均一な色の明度の減衰状態を説明するグラフである。 本発明の他の実施例に基づいたマルチカラーＥＬディスプレイの画素構造の概略図である。 本発明の他の実施例に基づいたマルチカラーＥＬディスプレイの画素構造の概略図である。

符号の説明

１００、２００ 画素ユニット
１１０、１２０、１３０、２１０、２２０、２３０ サブピクセル
１１４、１２４、１３４、２１４、２２４、２３４ 発光ユニット
１０８、２０８ 電荷生成層
１０４、２０４ 上電極
１０６、２０６ 下電極
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 画素の占める領域

Claims (13)

1. 基板の上に設置された画素域、
   前記画素域の中に設置されたサブピクセルを複数備えるマルチカラー電子発光ディスプレイであって、
   前記サブピクセルは、特定色の光線を発する電子発光材料からなるカラー発光ユニットを含む多層堆積構造を有し、
   前記画素域は、少なくとも二種の異なる多層堆積構造を有するサブピクセルを備え、二種以上の異なる色の光線を発するマルチカラー電子発光ディスプレイ。
2. サブピクセルのサイズが異なり、サブピクセルの色の減衰を補償する請求項１に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
3. 少なくとも二つのサブピクセルのカラー発光ユニットの体積が異なる請求項１又は請求項２に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ
4. 第一のサブピクセル内のカラー発光ユニットの減衰が、第二のサブピクセル内のカラー発光ユニットの減衰より早い場合において、前記第一のサブピクセル内のカラー発光ユニットの数が、前記第の二サブピクセル内のカラー発光ユニットの数より多くなっている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
5. 少なくとも一つのサブピクセルが、上電極と下電極の間に交互に設置された複数の発光ユニットと、一つ又は複数の電荷生成層を有する請求項１に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
6. 上電極と下電極の一の材料は透明導電材料であり、他の電極の材料は金属導電材料からなる請求項５に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
7. サブピクセルの基板上における領域のサイズが異なる請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
8. 第一のサブピクセルが第二のサブピクセルの減衰より早い場合において、前記第一のサブピクセルの基板上における領域が、前記第二のサブピクセルの領域より大きくなっている請求項１〜請求７のいずれか１項に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
9. カラー発光ユニットは、青色、赤色、緑色を発光する請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
10. 青色を発するカラー発光ユニットが堆積する数が、緑色を発するカラー発光ユニットが堆積する数より多い請求項９に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
11. 緑色を発するカラー発光ユニットが堆積する数が、赤色を発するカラー発光ユニットが堆積する数より多い請求項９又は請求項１０に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
12. 基板の材料は、サファイア、ガラス、シリコンカーバイドである請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
13. カラー発光ユニットは、有機発光材料を含む請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のマルチカラー電子発光ディスプレイ。
    

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