JP2007516579A - カラーフィルタ技術および適応調整された白色発光材料を有するフルカラー有機ディスプレイ並びにその使用 - Google Patents

Abstract

カラーフィルタ技術および適応調整された白色発光材料を伴うフルカラー有機ディスプレイ並びにその使用
本発明は、ピクセル（１）を有するカラー有機ディスプレイ（ＯＬＥＤディスプレイ）に関する。このピクセルは赤色、緑色および青色を伴うサブピクセルセット（２，３，４）をそれぞれ有しており、以下のものを有しており：すなわち
・少なくとも部分的に可視光に対して透過性の基板（５）を有しており、
・前記サブピクセル（２，３，４）の色を生じさせ、前記基板（５）の上に続いて配置された構造化されたカラーフィルタ（６）を有しており、
・少なくとも部分的に可視光に対して透過性であり、前記カラーフィルタ（６）上に続く第１の電極（７，９）を有しており、
・前記第１の電極（７，９）上に続く、発光材料を含む少なくとも１つのアクティブ層（８）を有しており、当該発光材料は電磁ビームを生成するのに適しており、当該電磁ビームのスペクトルは、等しい電流信号による駆動制御時に前記ピクセル（１）が色位置がＣＩＥ色度図の白領域内に位置する光を送出するように、前記カラーフィルタ（６）に合わせて調整されており、
・前記アクティブ層（８）上に続く第２の電極（７，９）を有している、
ことを特徴とする、カラー有機ディスプレイ。

Description

本発明は、改善された色安定性を有するフルカラー有機発光ディスプレイ（有機発光ダイオードディスプレイ：略して「ＯＬＥＤディスプレイ」）に関する。ここでは色は、カラーフィルタによって生じる。このカラーフィルタは、発光体の前に配置されている。さらに、本発明は、例えば通信、自動車、消費電子機器、ビジネス、医療技術、産業電子機器または家電機器の領域における、この種のＯＬＥＤディスプレイの使用に関する。

例えば、以下のように構成されている、フルカラーディスプレイを製造するためのＯＬＥＤが知られている：すなわちＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が積層された基板上に発光層が被着される。これはしばしば、付加的な、平面化中間層および／またはホール輸送中間層の上に被着される。発光層は、ピクセル状に（個別の点で）構造化され、異なる発光材料から成る（典型的に赤、緑および青）か、または統一して発光する材料から成る。ここで個々のカラーピクセルは、前置接続されたカラーフィルタによって生じる（カラーフィルタ技術）。ここで、ディスプレイ上で所定の色（例えば白色点）を得るために、個々の色のサブピクセルが特定の電流割合で駆動される。これは発光材料およびカラーフィルタに依存する。

人間が識別することができる全ての色は、例えば、いわゆるＣＩＥ色度図内の領域によって定められる。このような面内で、セグメントまたはサブセットの境界が示される。これは、フルカラーディスプレイの構成にとって充分である色に境界を付ける。いずれにせよこのサブセットによって、いわゆるホワイトポイントまたは白色点が囲まれる。ここでは各サブピクセルの数および強度は、色が白色に発光されるように選択される。

有機発光ダイオードで白色発光を得るために、例えば、構造化された発光層を有する目下のフルカラーディスプレイでは、サブピクセル赤、緑および青は１．２（赤）対１（緑）対１．８（青）で駆動される。すなわち、青のサブピクセルは、緑のサブピクセルのほぼ２倍の電流密度で駆動されている。個々のサブピクセルセットが、フルカラーディスプレイの通常の使用時に平均して、白色点の平均的な色として再現されるように駆動されることを前提条件とすると、青のサブピクセルは緑のサブピクセルのほぼ２倍、経年劣化する。結果として、ディスプレイの経年劣化時には実際に示される色が変わってしまう。

従って本発明の課題は、カラーフィルタ技術を伴う有機ディスプレイの全寿命にわって色が変化せずに保たれるフルカラーディスプレイを実現することである。

前述の課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴部分の構成を有するカラーディスプレイによって解決される。有利な発展形態および使用は、従属請求項に記載されている。

本発明の対象は、赤色、緑色および青色を有するサブピクセルセットをそれぞれ含むピクセルを有するカラー有機ディスプレイ（ＯＬＥＤディスプレイ）である。このカラー有機ディスプレイは次のものを含む。すなわち、
・少なくとも部分的に可視光に対して透過性である基板。
・サブピクセルの色を生じさせ、基板の上に配置される、構造化されたカラーフィルタ。
・少なくとも部分的に可視光に対して透過性である、カラーフィルタの上に続く第１の電極。
・第１の電極の上に続く、発光材料を含む少なくとも１つのアクティブ層。この発光材料は電磁ビームを生成するのに適しており、この電磁ビームのスペクトルはカラーフィルタに次のように適応調整されている。すなわち、等しい電気信号による駆動制御時にピクセルが、ＣＩＥ色度図の白色領域内に位置する色位置を有する光を送出するように適応調整されている。
・アクティブ層の上に続く第２の電極。

有利な実施形態では、第１の電極はアノードとして機能し、少なくとも酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む。なぜならＩＴＯは、電子に対して高い仕事関数を有する材料であり、実質的に可視光に対して透過性だからである。

本発明の方法ではサブピクセルは、全ての同じ発光材料を含み、異なる色印象赤、緑および青は、構造化されたカラーフィルタによって生じる。カラーフィルタは、次のように構造化されている。すなわち、このカラーフィルタがサブピクセルの領域において各所望の色の可視光に対する透過を示すように構造化されている。これは、異なる色の発光体から成るサブピクセルを有するカラーディスプレイとは異なり、次のような製造技術的な利点を提供する。すなわち１つの材料のみが使用されればよいという利点を提供する。さらに統一された発光材料を使用する場合には、異なるサブピクセルの発光材料が僅かに混ざった場合にも、ディスプレイの質に影響が与えられない。

本発明では、カスタムメイドの広帯域発光体が使用される。これはそれぞれカラーフィルタの透過性に同調されている。この組み合わせによってまずは、全ての３つのサブピクセルセットを同じ電流または強度または輝度で駆動することが可能になり、これによって、サブピクセルセットの経年劣化／寿命が同じではないという問題が克服される。この問題は、これまでインクジェット印刷方式でも、広帯域発光体の場合でも生じており、フルカラーディスプレイの実現時の大きな問題の原因となっていた。ここでこの広帯域発光体は大面積で被着され、カラーフィルタによって異なる色で発光する。個々のカラーフィルタの異なった透過が原因で、従来技術ではこのサブピクセルは、全て、異なる電流強さで駆動される。

発光材料がカラーフィルタのスペクトルに合わせて設計されており、全てのサブピクセルは同じ電気信号で駆動されるので、発光層のアクティブ材料は、同じように経年劣化する。従って有利には、ディスプレイの色印象は運転持続時間にわたって実質的に一定である。

３つのサブピクセルセットを同じ電流で駆動させることによって、フルカラーディスプレイのピクセルは、異なる色の平均的な均等な駆動制御時にほぼ同じ寿命を有する。

ピクセルに対して運転中に使用される電流密度は、発光材料の寿命に直接的に影響を及ぼす。従って、ピクセルの輝度が電流密度の上昇によってファクタ２だけ上昇されると、ピクセルの寿命は少なくともファクタ２だけ低減する。

本発明の対象は、ＯＬＥＤディスプレイであり、そのサブピクセルセットの個々のサブピクセル赤、緑および青は同じ寿命を有している。

カラー有機ディスプレイの１つの実施形態では、発光材料は緑の色印象を生じさせる第１の発色団と、赤の色印象を生じさせる第２の発色団を有するポリマーを含む。第１の（緑の）発色団と、第２の（赤の）発色団は前記ポリマーと混合されている（いわゆるポリマーブレンド）か、または前記ポリマーに共有結合されている。

有利にはこの実施形態では、青色発光ポリマーが発光材料として使用されている。これは例えばポリスピロ化合物またはポリフルオレン化合物であり、このポリマーに赤および緑の発色団が共有結合される。青色発光ポリマーに赤および緑の発色団を共有結合させることによって、白色発光コポリマーが生成される。

この発色団を異なるポリマーに結合させ、これを混合することも可能である。各発色団の成分は有利には次のように選択されている。すなわち、発光材料の発光スペクトルがカラーフィルタの透過スペクトルに次のように適応調整されるように選択されている。すなわち、サブピクセルが等しい電気信号によって駆動制御可能であるように適応調整されるように選択されている。

カラー有機ディスプレイの有利な実施形態では、発光材料はさらに、青の色印象を生成する発色団を含む。付加的な青の発色団によって、発光材料の発光スペクトルが特に容易にかつ正確に、カラーフィルタの透過スペクトルに、赤、緑および青のサブピクセルを生成するために適応調整される。

最後に、本発明の対象は、例えば次のような領域、すなわち通信、自動車、消費電子機器、ビジネス、医療技術、産業用電子機器または家庭用機器における、本発明に相応する、カラーフィルタ技術を用いた有機ディスプレイの使用である。

以降の明細書で、本発明を以下の実施例に基づいて、図１〜４および５ａ〜５ｄに関連して説明する。

図１は本発明に相応するカラーディスプレイの概略的な断面図であり、
図２はＣＩＥ色度図であり、
図３は２つのフィルタセット♯１および♯２の透過スペクトルであり、
図４は、青色発光ポリマーに共有結合された赤および緑の発色団を有する広帯域発光体の発光スペクトルであり、
図５ａ〜図５ｄは、発光材料の色を与えるサブユニットおよびホール輸送サブユニットの化学的構造である。

実施例および図面では、同じ構成部分または同様に作用する構成部分にはそれぞれ、同じ参照符号が付与されている。図面の図示されたエレメント、殊に層の厚さは縮尺通りではない。むしろ、これはより良く理解するために、部分的に誇張されて大きく示されている。

図１に記載された実施例では、それぞれ、カラー有機ディスプレイのピクセル１は、赤いサブピクセル２、緑のサブピクセル３および青いサブピクセル４に区分されている。これに加えて、基板５上には構造化されたカラーフィルタ６が設けられている。基板５は実質的に可視光に対して透過性であり、例えばガラスから成る。しかし殊にフレキシブルな用途の場合には、基板も光透過性のプラスチックから構成されてもよく、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスルフォン（ＰＳＯ）、ポリ（ｐ−ポリフェニレンエーテルスルホン）（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ（ビニルクロリド）（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）およびポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）が使用される。

構造化されたカラーフィルタ６は異なるフィールドを有している。これらのフィールドはそれぞれ、サブピクセル２、３、４の所望の色を有する光を伝送する。このフィールドは例えばポリアクリレートを含む。これには顔料が設けられており、所望の色印象を生じさせる。この材料は例えば湿式にホトリソグラフィプロセスによって積層される。

構造化されたカラーフィルタ６上には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から成るアノード７が積層される。これは完全に平坦である、または構造化されており、例えば、カラーフィルタ６のフィールドに相応して構成されている。ＩＴＯは例えばスパッタリングによって被着されている。

これに続いて、アノード７上には、アクティブ層８が配置されている。このアクティブ層は発光材料を含む。これに続いて、アクティブ層８上には、カソード９が続く。これは有利には、電子に対する仕事関数が低い材料から製造される。カソード９は例えばマグネシウムまたはカルシウムを含む。アクティブ層８と電極の間に別の層、例えばホール輸送層または電子輸送層を配置することも可能である。

図２は、人間の目に可視の全ての色のＣＩＥ座標と、一部としてここから三角形が示されている。この三角形は実質的に、例えばカラーテレビを今日の要求に応じて再現することができる多くの色を含んでいる。

このサブセットは、いわゆる白色点を含む。白色点は規定ではＣＩＥ色度図においてＸ＝０．３３／Ｙ＝０．３３に位置している。フルカラーディスプレイにおける色再現の均一性に対する尺度は、サブピクセルセットの同じ駆動制御のもとで生じる、混合点と白色点の距離である。

多くの通常のカラーフィルタシステムの場合、発光材料が次のように適応調整されることが望ましい。すなわち、赤−緑−青（ＲＧＢ）混合点が、一様の駆動制御のもとで、白色点（Ｘ＝０．３３／Ｙ＝０．３３）上に位置するように適応調整されることが望ましい（図２）。しかしフィルタの通過スペクトルに応じて、他の色位置が得ようとされることも可能である。

図３には、赤、緑および青に対する２つのカラーフィルタセット６の伝送が示されている。破線は、発光材料とフィルタセット♯１との相互に調整された組み合わせを示している。このフィルタセットは市販のフィルタから構成されている。

図３内の実線は、発光材料とフィルタセット♯２（赤、緑および青を含む）との相互に調整された組み合わせを示している。これは一様の駆動制御のもとで、すなわち同じ駆動条件のもとで、ともに白色点（０．３３；０．３３）を生成する。

フィルタセット♯２は、より良好な通過性に関して最適化されている。従って電流密度が同じ場合には、より高い伝送がより大きい輝度を可能にする。図３に示されているフィルタセット♯１の場合には（ここでは破線である）、市販のフィルタが選択されている。

図４は、カラーフィルタセット♯２に適応調整された有機発光体の発光スペクトルを示している。この発光材料は、広帯域の発光スペクトルを有している。これは例えば３つの広帯域の成分すなわち赤、緑および青を含む。これは最大で約４５０、５８０および６４０ｎｍを伴う。

図４内に示された放射特性は、例えば、赤、緑および青に発光する構造要素から構成されている有機発光材料（小分子またはポリマー、およびそこでのブレンドまたはコポリマーに基づく）のもとで得られる。殊にポリスピロまたはポリフルオレンが公知である。これはこれらの赤、緑および青を発光する構造要素を介して、例えば図３に示された広帯域の発光特性を有する。材料は少なくとも３つの発色団１０、１１、１２をポリマーの形状および／またはポリマーとこのコポリマーのブレンドまたは小分子の形状で含む。小分子は例えば蒸着技術によって被着される。これに対してポリマー発光材料は例えばスピンオンまたは印刷技術によって被着される。

本発明に相応した、カラーフィルタセット６への発色団割合の整合によって、フィルタセット♯２に対する、０．１８（赤）対０．９１（緑）対１（青）のピーク強度の最適な割合が得られる。

広帯域発光材料として実施例ではコポリマーが使用されている。これは以下の、色を与えるサブユニット（発色団）１０、１１、１２を含む：すなわち、青色発光スピロビフルオレンユニット１２（図５ａ参照）、緑色発光フェニレンビニレンオリゴマーユニット（ＯＰＶ）１０（図５ｃ参照）および赤色発光ユニット１１（図５ｄ参照）である。さらに発光材料は共有結合されたホール輸送ユニット１３を含む（図５ｂ参照）。

個々の発色団１０、１１、１２の含有量が変化することによって、発光光の色位置が領域内で調整される。この領域はＣＩＥ色度図内の個々の発色団１０、１１、１２の色位置によって定められ、調整されている。

白色点（０．３３；０．３３）の近傍の色位置を有する光が保持されるように、発光材料を保持するために、例えば約１％の緑色発光ＯＰＶユニット１０および約１％の赤色発光ユニット１１が、青色発光スピロビフルオレンユニット１２およびホール輸送ユニット１３から成るコポリマーに共有結合されている。この発光材料は例えば、シルクスクリーン印刷方法またはスピンコーティング等によって被着される。

本発明は初めに、カラーフィルタ技術を用いた有機ディスプレイを提供する。これは均一の駆動制御によって、サブピクセル２、３、４の経年劣化が均一でないという問題を解決する。

本発明の範囲は、実施例に基づいた本発明の記載によって制限されるのではない。むしろ本発明は各新たな特徴並びに特徴の各組み合わせを含む。これは殊に、その組み合わせが特許請求の範囲内に明示されていない場合にも、特許請求の範囲内の特徴の各組み合わせを含む。

本発明に相応するカラーディスプレイの概略的な断面図 ＣＩＥ色度図 ２つのフィルタセット♯１および♯２の透過スペクトル 青色発光ポリマーに共有結合された赤および緑の発色団を有する広帯域発光体の発光スペクトル 発光材料の色を与えるサブユニットおよびホール輸送サブユニットの化学的構造

Claims (9)

1. ピクセル（１）を有するカラー有機ディスプレイ（ＯＬＥＤディスプレイ）であって、
   前記ピクセルは赤色、緑色および青色を伴うサブピクセルセット（２，３，４）をそれぞれ有しており、以下のものを有しており：すなわち
   ・少なくとも部分的に可視光に対して透過性の基板（５）を有しており、
   ・前記サブピクセル（２，３，４）の色を生じさせ、前記基板（５）の上に続いて配置された構造化されたカラーフィルタ（６）を有しており、
   ・少なくとも部分的に可視光に対して透過性であり、前記カラーフィルタ（６）上に続く第１の電極（７，９）を有しており、
   ・前記第１の電極（７，９）上に続く、発光材料を含んでいる少なくとも１つのアクティブ層（８）を有しており、当該発光材料は電磁ビームを生じさせるのに適しており、当該電磁ビームのスペクトルは、等しい電流信号による駆動制御時に、色位置がＣＩＥ色度図の白色領域内に位置する光を前記ピクセル（１）が送出するように、前記カラーフィルタ（６）に合わせて調整されており、
   ・前記アクティブ層（８）上に続く第２の電極（７，９）を有している、
   ことを特徴とする、カラー有機ディスプレイ。
2. 前記発光材料はポリマーを含んでおり、当該ポリマーは、
   ・緑の色印象を生じさせる第１の発色団（１０）と、
   ・赤の色印象を生じさせる第２の発色団（１１）を有する、請求項１記載の有機ディスプレイ。
3. 前記ポリマーは、青の色印象を生じさせる発色団（１２）を含む、請求項２記載の有機ディスプレイ。
4. 前記第１の電極（７，９）はアノードであり、ＩＴＯを含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の有機ディスプレイ。
5. 前記アクティブ層（８）は、ポリスピロ化合物を含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の有機ディスプレイ。
6. 前記アクティブ層（８）は、ポリフルオレン化合物を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の有機ディスプレイ。
7. 前記サブピクセルセットの個々のサブピクセル（２，３，４）は同じ寿命を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の有機ディスプレイ。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載された、カラーフィルタ技術（６）を伴う有機ディスプレイの、電子機器内での使用。
9. 請求項１から７までのいずれか１項に記載された、カラーフィルタ技術（６）を伴う有機ディスプレイの、調整可能な色を有する照明目的のための使用。

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