JP2008210950A - 有機ｅｌパネル - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬパネルの各画素の輝度劣化を均一化し、表示品質を向上させることが可能な有機ＥＬパネルを提供する。
【解決手段】一対の電極４，８間に少なくとも発光層を含む有機層７を形成してなる発光部を有する画素を複数配置してなる有機ＥＬパネル１である。前記画素は、発熱分布に応じて異なる開口率で形成されてなる。また、前記画素は、高温領域において低温領域よりも開口率が高く形成されてなる。また、前記画素は、パネル中央部側においてパネル端部側よりも開口率が高く形成されてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた有機ＥＬパネルに関し、特に各画素の輝度劣化の均一化に関するものである。

従来、発光素子として、ガラス材料からなる透光性の支持基板上に、陽極となるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等からなる透明電極と、正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層等からなる有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の背面電極と、を順次積層形成して構成される有機ＥＬ素子が知られている（例えば特許文献１参照）。

有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルは、自発光型平面表示装置として近年脚光を浴びており、液晶表示装置と比較して視野角依存性が少ない、コントラスト比が高い、薄膜化が可能であるなどの利点から各所で研究開発が行われている。

有機ＥＬパネルを含む平面表示装置は、市場要求からその大画面化が進んでいる。そのため特にパッシブマトリクス型の有機ＥＬパネルにおいては、高Ｄｕｔｙ化や発光面積の拡大が進み、自己発熱に伴い有機ＥＬパネル内の温度が上昇している。また、有機ＥＬパネルの発光輝度は温度上昇に伴って劣化する傾向があるため、有機ＥＬパネルの温度上昇は輝度劣化を加速させる要因となっている。これに対し、例えば特許文献２に開示されるように放熱特性の向上など温度上昇を抑えることで輝度劣化を低減する技術が数多く考えられている。
特開２０００−６８０５７号公報 特開２００２−３４３５５９号公報

しかしながら、有機ＥＬパネルにおいてはパネル内において放熱特性が異なるため、発熱による温度分布はパネル内で不均一であり、各画素の輝度劣化に時間差が生じ、輝度のバラツキが大きくなることで表示品質が著しく低下するという点で改良の余地があった。

本発明は、このような問題に鑑み、有機ＥＬパネルの各画素の輝度劣化を均一化し、表示品質を向上させることが可能な有機ＥＬパネルを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、一対の電極間に少なくとも発光層を含む有機層を形成してなる発光部を有する画素を複数配置してなる有機ＥＬパネルであって、前記画素は、発熱分布に応じて異なる開口率で形成されてなることを特徴とする。

また、前記画素は、高温領域において低温領域よりも開口率が高く形成されてなることを特徴とする。

また、前記画素は、パネル中央部側においてパネル端部側よりも開口率が高く形成されてなることを特徴とする。

本発明は有機ＥＬパネルに関するものであって、有機ＥＬパネルの各発光画素の輝度劣化を均一化し、表示品質を向上させることが可能となる。

図１は、本発明の実施形態であるパッシブマトリクス型の有機ＥＬパネル１を示す図である。有機ＥＬパネル１は、基板２上に有機ＥＬ素子３が形成されてなるものである。また、基板２上には有機ＥＬ素子３を気密的に覆う封止部材が設けられるが、図１においては封止部材を省略している。

基板２は、長方形形状の透明ガラス材からなり、電気絶縁性の基板である。

有機ＥＬ素子３は、図１及び図２に示すように、ライン状に複数形成される陽極４と、絶縁層５と、隔壁部６と、有機層７と、ライン状に複数形成される陰極８と、から主に構成される。有機ＥＬパネル１は、各陽極４と各陰極８との交差個所である発光部を含む複数の画素をマトリクス状に配置し、所定表示を行う表示領域を形成している。

陽極４は、ＩＴＯ等の透光性の導電材料からなり、スパッタリング法等の手段によって基板２上に前記導電材料を層状に形成した後、フォトリソグラフィー法等によって互いに略平行となるようにライン状に複数形成される。

絶縁層５は、例えばポリイミド系の電気絶縁性材料から構成され、陽極４と陰極８との間に位置するように陽極４上に形成され、陽極４を露出させる開口部５ａを有するものである。絶縁層５は、両電極４，８の短絡を防止するとともに、各発光部の輪郭を明確にするものである。また、開口部５ａによって前記各発光部の面積を調整でき、各画素の開口率を調整することができる。なお、各画素の開口率は画素全体の面積に対する発光部の面積の比によって求められる。

隔壁部６は、例えばフェノール系の電気絶縁性材料からなり、絶縁層５上に形成される。隔壁部６は、その断面が絶縁層５に対して逆テーパー形状等のオーバーハング形状となるようにフォトリソグラフィー法等の手段によって形成されるものである。また、隔壁部６は、陽極４と直交する方向に等間隔にて複数形成される。隔壁部６は、その上方から蒸着法やスパッタリング法等によって有機層７及び陰極８となる金属膜を形成する場合にオーバーハング形状によって有機層７及び前記金属膜が段切れを起こす構造を得るものである。

有機層７は、少なくとも発光層を有する複数層からなり陽極４上に形成される。本実施の形態においては、有機層７は、正孔注入層，正孔輸送層，第一発光層，第二発光層，第一電子輸送層，第二電子輸送層及び電子注入層を蒸着法等の手段によって順次積層形成してなる。なお、前記第一の発光層はアンバー色の発光を呈し、前記第二の発光層は青色の発光を呈するものであり、有機ＥＬ素子１は混色によって白色を得るものである。

陰極８は、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の陽極４よりも導電率が高い金属性導電材料を蒸着法等の手段により層状に形成して金属膜を形成し、隔壁部６によってこの金属膜に段切れを生じてライン状に複数形成してなるものである。陰極８の各ラインは陽極４の各ラインと略直角に交わる（交差する）ように形成される。また、陰極８は接続配線部９に電気的に接続されている。接続配線部９は、陽極４とともに形成されるものであり、同一材料のＩＴＯからなるものである。

また、有機ＥＬパネル１は各画素が発熱分布に応じて異なる開口率で形成されてなることを特徴とするものである。

図３は、有機ＥＬパネルの輝度劣化の一例を示したものである。図３においては例えば白色有機ＥＬパネルの温度が４０℃である場合の輝度劣化特性Ｓ１と温度が６０℃である場合の輝度劣化特性Ｓ２とを示している。図３から有機ＥＬパネルはその温度の上昇に伴って輝度劣化が進行する性質を有することがわかる。なお、図３において、輝度劣化特性Ｓ１及びＳ２における任意の時間Ｔ１での相対温度をそれぞれＬａ及びＬｂとする。

また、有機ＥＬパネル内の発熱分布は熱電対やサーモグラフィー等の温度検出手段によって測定可能であり、一般的には有機ＥＬパネルの中央部よりも端部の方が放熱特性に優れるため、中央部に近づくにつれて温度が高くなる傾向を有することがわかっている。

ところで、有機ＥＬパネルは温度のみならず発光に寄与する電流密度にも依存して輝度劣化が進行する傾向を有する。有機ＥＬパネルの電流密度と輝度劣化の関係を示すと、例えば図４のようになる。なお、図４は有機ＥＬパネルを時間Ｔ１駆動させた場合の電流密度と輝度劣化の関係を示しており、有機ＥＬパネルの温度が４０℃である場合の輝度劣化特性Ｓ３と温度が６０℃である場合の輝度劣化特性Ｓ４とを示している。また、輝度劣化特性Ｓ３における相対輝度Ｌａ時及び輝度劣化特性Ｓ３における相対輝度Ｌｂ時の電流密度をそれぞれＪａ及びＪｂとする。

本願発明者は、有機ＥＬパネルが電流密度にも依存して輝度劣化が進行する点に着目し、発熱分布に応じてバラツキが生じる輝度劣化特性を電流密度依存性を利用して調整し、有機ＥＬパネル全体としての輝度劣化特性を均一化する方法を見いだした。すなわち、本発明は発熱分布に応じて各画素の電流密度を調整する方法として各画素の開口率を変更するものである。ここで、本実施形態である有機ＥＬパネル１内の低温部の開口率をＦａ，高温部の開口率をＦｂとしたとき、開口率比Ｆが下記数１となるように各画素を形成することで、有機ＥＬパネル１内の温度差に起因した輝度劣化特性を一致させることが可能となる。

本実施形態におけるＪｂ／Ｊａ比は最大約１．１３であり、開口率比Ｆが同様の１．１３となるように画素を形成した場合の有機ＥＬパネル１の輝度劣化特性を図５に示す。なお、本実施形態においてはパネル端部側の画素の開口率が低温部の開口率Ｆａとなり、パネル中央部側の画素の開口率が高温部の開口率Ｆｂとなるようにしている。図５からも明らかなように、温度分布に応じて各画素の開口率を調整することによってパネル端部側の画素の輝度劣化特製Ｓ５とパネル中央部側の画素の輝度劣化特性Ｓ６とを近似させることができる。

ここで、図３と図５との関係から、時間Ｔ１における温度による輝度劣化と電流密度による輝度劣化が一致した曲線を得ることができ、その曲線を温度Ｔで微分することで温度差ΔＴにおける電流密度変化ΔＪ、すなわち輝度劣化特性を調整するための開口率比Ｆを得ることができる。本実施形態における開口率比Ｆは下記数２のとおりとなった。また、図６に本手法にて得られた開口率比Ｆと温度差ΔＴの関係を示す。

また、図７に有機ＥＬパネル１において異なる開口率で形成された画素の一例を示す。なお、図７においては説明を簡略化するために隔壁部６，有機層７及び陰極８を省略して図示している。図７（ａ）は有機ＥＬパネル１におけるパネル端部側の画素を示しており、図７（ｂ）は有機ＥＬパネル１におけるパネル中央部側の画素を示している。有機ＥＬパネル１は、開口率比Ｆを前述のようにするべく、パネル中央部側においては開口部５ａから露出する陽極４の面積（すなわち発光部の面積）がパネル端部側において開口部５ａから露出する陽極４の面積よりも大きくなるように形成されている。

以下、さらに実施例を上げ、本発明の具体的な効果を説明する。まず、従来例として、画素ピッチ４００μｍ、画素サイズ３８０μｍ×３８０μｍ、画素数６４×２５６であるパッシブマトリクス型の有機ＥＬパネルを作成した。なお、画素ピッチ及び画素サイズをすべての画素で同一とし、開口率を９０．２５％で統一している他は前述の有機ＥＬパネル１と同様の構成であるものとする。従来例の有機ＥＬパネルをエリア輝度２００ｃｄ／ｍ^２で全面点灯し２０分経過した温度安定時の表示面内温度分布は、室温に対する上昇温度がパネル中央部が＋１９℃と最も高く、パネル端部側（表示領域端部）が＋９℃と最も低かった。したがって、パネル全体における温度差は最大で１０℃であった。

また、実施例として、各画素の開口率を従来例で最も温度が高かったパネル中央部で９０．２５％とし、従来例で最も温度の低かったパネル端部側で７９．８７％とするように温度分布に応じて３段階に分けて変調した他は、従来例と同様にパッシブマトリクス型の有機ＥＬパネルを作製した。

さらに、従来例及び実施例の評価方法として、従来例及び実施例をエリア輝度２００ｃｄ／ｍ^２で全面点灯試験を実施し、各々の有機ＥＬパネルのパネル中央部の輝度劣化が７０％に到達した時点でも輝度分布を計測した。これらの計測結果を図８に示す。本評価の結果から、温度分布に応じて異なる開口率で画素を形成した実施例は、輝度のバラツキが従来例の９．０％から２．２％にまで低減し、表示品質が著しく改善した。また、従来例では、パネル中央部の輝度劣化の進行が早く、中央が暗くなることが確認された。かかる評価結果によっても本発明が十分な効果を奏することは明らかである。

なお、本発明はパッシブマトリクス型有機ＥＬパネルに限定されず、アクティブマトリクス型の有機ＥＬパネルにも適用可能である。

本発明の実施形態である有機ＥＬパネルを示す概観図。 同上の有機ＥＬパネルを示す模式断面図。 有機ＥＬパネルの輝度劣化を説明するための図。 有機ＥＬパネルの輝度劣化と電流密度との関係を説明するための図。 本発明の実施形態である有機ＥＬパネルの輝度劣化を示す図。 同上の有機ＥＬパネルの発光色と周囲温度及び駆動時間との関係を示す図。 同上の有機ＥＬパネルにおける画素の一例を示す図。 本発明の実施例と従来例とを比較した評価結果を示す図。

符号の説明

１ 有機ＥＬパネル
２ 基板
３ 有機ＥＬ素子
４ 陽極
５ 絶縁層
６ 隔壁部
７ 有機層
８ 陰極
９ 接続配線部

Claims (3)

1. 一対の電極間に少なくとも発光層を含む有機層を形成してなる発光部を有する画素を複数配置してなる有機ＥＬパネルであって、
   前記画素は、発熱分布に応じて異なる開口率で形成されてなることを特徴とする有機ＥＬパネル。
2. 前記画素は、高温領域において低温領域よりも開口率が高く形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
3. 前記画素は、パネル中央部側においてパネル端部側よりも開口率が高く形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。

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