JP4986631B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は改良された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置、特に、効率が高まったカラーディスプレイ装置に関する。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、電子光学ディスプレイの特に有利な形を含む。これらは、明るく、カラフルで、迅速な切り替えができ、広い視角を提供し、種々の基板上に容易に安く形成することができる。有機ＬＥＤは、使用される材料に応じて、色の範囲において（又は、多数色ディスプレイにおいて）ポリマー又は低分子を使用して形成されることができる。ポリマーベースの有機ＬＥＤの例は、ＷＯ９０／１３１４８、ＷＯ９５／０６４００及びＷＯ９９／４８１６０に記載されており、いわゆる低分子ベースの装置の例はＵＳ４，５３９，５０７に記載されている。
典型的な有機ＬＥＤの基本構造１００は、図１に示されている。ガラス又はプラスチック基板１０２が、その上に正孔輸送層１０６、電子発光層１０８及びカソード１１０が堆積される透明アノード層１０４（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を含む）を支持する。電子発光層１０８は、例えば、ＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレネビニレン））及び正孔輸送層１０６を含むことができ、これは、アノード層１０４と電子発光層１０８の正孔エネルギーレベルを適合させるのを助け、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレン−スルフォネート添加ポリエチレン−ジオキシチオフェン）を含むことができる。カソード層１１０は、典型的には、カルシウムのような低仕事関数の金属を含み、アルミニウム層のような追加の層を含むことができる。アノード及びカソードへの接触ワイヤ１１４及び１１６はそれぞれ電源１１８への接続をもたらす。同じ基本構造が低分子装置に適用され得る。
図１に示される例においては、光１２０が透明アノード１０４及び基板１０２を通じて放射され、このような装置は「底面発光体」と呼ばれる。カソードを通じて放射する装置も、例えば、カソードが実質的に透明になるようにカソード層１１０の厚さを約５０〜１００ｎｍ未満に維持することによって構築され得る。
有機ＬＥＤは、単一又は多数色画素ディスプレイを形成するために画素マトリックスの基板上に堆積され得る。多数色ディスプレイは、赤、緑及び青色発光画素の群を使用して構築されることができる。このようなディスプレイにおいては、ディスプレイを作製するために、通常、個々の要素は画素を選択するために行（又は列）線を活性化することによってアドレス化され、画素の行（又は列）は書き込まれる。このような配列においては、画素に書き込まれたデータが他の画素がアドレスされる間保持されるように各画素に関連する記憶素子を有することが望ましいことが理解されよう。一般的に、これは駆動トランジスターのゲートに印加される電位を蓄積する蓄積キャパシタによって達成される。このような装置はアクティブマトリックスディスプレイと呼ばれ、ポリマー及び低分子アクティブマトリックスディスプレイドライバーの例はＷＯ９９／４２９８３及びＥＰ０，７１７，４４６Ａにそれぞれ見出すことができる。
ＯＬＥＤの輝度は装置を流れる電流によって決まり、これが生成する光子の数を決めるので、電圧制御駆動でなく電流制御駆動がＯＬＥＤに提供されるのが通常である。電圧制御構造においては、輝度は、時間、温度及び年代と共にディスプレイの全面積を横断して変化し得、所与の電圧によって駆動されるとき画素がどのように明るくなるかは予測困難である。カラーディスプレイにおいては、カラー表現の正確さも影響され得る。
図２ａは、参照電流シンク２２０を使用して、ＯＬＥＤ駆動トランジスター２１２（この例においては、スイッチトランジスター２１４を通じても流れる）のドレインソース電流を設定するためにＯＬＥＤ２１６を通して流れる電流が設定される電流制御画素駆動回路２２０の例を示す。回路は、このドレイン−ソース電流に必要とされる駆動トランジスターゲート電圧をキャパシタ２１８に記憶させる。このようにして、ＯＬＥＤ２１６の輝度が調整可能な参照電流シンク２２０に流入する電流Ｉcolによって決められ、この電流は画素がアドレス化されるのに望まれるように設定される。１つの電流シンク２２０は各列データ線に供給される。例示される回路においては、全てのトランジスターはＰＭＯＳ（ＮＭＯＳトランジスターも使用されるが）であり、したがって電源接続はＧＮＤに向かっており、Ｖssは負である。
図２ｂは、アクティブマトリックスディスプレイ２０２のディスプレイドライバーを示す。図２ｂにおいて、アクティブマトリックスディスプレイ２０２は、それぞれ各内部行及び列線２０６、２１０（明確化のため、２つのみを図示）に接続される複数の行電極２０４ａ〜ｅと複数の列電極２０８ａ〜ｅを有する。電力（Ｖｓｓ）及び接地接続がディスプレイの画素に電力を供給するために提供される。画素２００がＶｓｓ、接地、行及び列線に接続される。実用上は、複数の画素が通常供給され、しかしながら必須ではなく、長方形の配電網に配列され、行及び列電極２０４、２０８によってアドレス化される。アクティブマトリックス画素２００は、図２ａの回路のような従来のいずれかのアクティブマトリックス画素駆動回路を含んでもよい。
行及び列電極２０４、２０８は、ディスプレイ駆動ロジック２４６によって制御される行及び列ドライバー２３０、２３４によって駆動される。例示されるように、各列電極は、調整可能な一定電流発電機２４０によって駆動され、次いでディスプレイ装置ロジック２４６（明確化のため、１つのみを図示）からのデータ出力２３６によって制御される。電圧制御ディスプレイにおいては、電流ドライバーより電圧ドライバーが導入され得る。
動作において、アクティブマトリックスディスプレイ２０２の各行は行電極８０４を使用して順番に選択され、各行においては、行の各画素の輝度は電流又は電圧を含む輝度データを有する列電極２０８を駆動することによって設定される。アクティブマトリックス画素は、選択されないときにおいても行の照明を保つ記憶要素、通常はキャパシタを含み、したがってデータがいったんディスプレイに書き込まれると、データは画素への変更によって更新される必要があるだけである。ディスプレイへの電力は、電池２２４及び規則化されたＶｓｓ出力２２８を提供する電力供給ユニット２２２によって供給される。
多くの種類のＯＬＥＤ画素駆動回路、例えば、本発明の出願人の英国特許出願ＧＢ２，３８１，６４３に記載される改良された画素駆動回路がある。しかしながら、下記の検討のため、これらの駆動配列、及び電圧制御駆動回路にも共通の問題を例示するため、図３ａの単純化された回路モデルが使用される。
図３ａを参照すると、これはアクティブマトリックス型カラーＯＬＥＤディスプレイの１つの画素３００及びその関連の駆動回路を示す。これは、ディスプレイの各画素について再現される。画素は可視スペクトルの赤、緑及び青色部をそれぞれ放射する３つのサブ画素３００ａ、ｂ、ｃを含む。各サブ画素はＯＬＥＤ３０２ａ、ｂ、ｃと典型的には薄膜トランジスターである関連の駆動トランジスター３０４ａ、ｂ、ｃを含む。サブ画素のアドレス化の残りの部分及び駆動回路は示されていない。各３つのサブ画素とそれらの関連の駆動トランジスターは共通で電源（この場合、Ｖｓｓ）及び接地線に接続される。通常、アクティブマトリックス型ディスプレイの全画素において共通である。
図３ｂは、複数の画素３００を含むアクティブマトリックス型カラーディスプレイ３１０のディスプレイ面を上から見た図を示し、図３ｃは単一画素３００の詳細を示す図３ｂの拡大図を示す。この例において、サブ画素３００ａ、ｂ、ｃの赤、緑及び青色ＯＬＥＤ３０２ａ、ｂ、ｃが３つの隣接する垂直なストライプとして形成されるが、多くの他の位置の関係の構成も可能であることが理解されよう。大まかに言って、断面においてはディスプレイは図１に示されるものに類似であるが、駆動回路が形成されるガラス基板に直接隣接する追加の１又は２以上の半導体層を含む。
図３ｃにおいては、簡略化のため、駆動回路は省略されるが、実際には、各画素の面積の一部を占める。開口割合は、画素（又はサブ画素）の活性領域を有効画素面積全体で除して定義され得る。したがって、カラーディスプレイにおいては、開口割合は、通常、各サブ画素の開口割合の総計が全体の開口割合に等しくなるように定義される。
図３ａをもう一度参照すると、画素の効率、すなわちＯＬＥＤ及びドライバーの組み合わせの効率は、ＯＬＥＤの固有の効率（通常、１アンペア当たりのカンデラ（ｃｄ／Ａ）で測定される）、及びＯＬＥＤ駆動トランジスターにおける損失によって決められる。これらは、好ましくは飽和状態で駆動され、駆動トランジスターを横切る電圧の落下を考慮するとき電力供給がＯＬＥＤを最大の望まれる輝度において駆動するのにちょうど十分であるように、電力供給電位（上記例では、Ｖｓｓ）は選択される。しかしながら、従来のシリコンダイオードと同様な方法で、「ターンオン」電圧に達すると、電位のほんの少しの増加が装置を流れる電流の急速な増加を引き起こすため、ＯＬＥＤの駆動電位は装置を通過する電流で少しだけ変化し、ほぼ一定と見なされ得る（これが、図３ａの画素３００のようなアクティブマトリックス画素におけるドライバーが通常制御される電流源又はシンクを提供する理由である）。
図３ａの構成は便利であるが、赤、緑及び青色ＯＬＥＤ３０２ａ、ｂ、ｃが非常に異なる駆動電位を有するとき問題が生じる。これは、全ての３つのＯＬＥＤが発光ポリマーから形成されるとき、青色の電位は特に赤色の電位よりかなり高くなる傾向にあるときに生じる。しかしながら、異なる色のＯＬＥＤに異なる種類の材料が使用されるときこの問題は特に重大である。したがって、低分子ＯＬＥＤは発光ポリマー（ＬＥＤ）系の装置より非常に高い駆動電圧を要求する傾向にある。特に、燐光発光低分子はポリマーＯＬＥＤより非常に高い固有の効率を有する傾向にあるが、駆動電位も高いことを要求する傾向にある。イリジウムフェニルピリジン燐光性錯体の例は、"Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence" M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson, and S. R. Forrest Applied Physics Letters Vol 75 (1) pp. 4-6, July 5, 1999に記載される。
緑色発光燐光系OLEDは、例えば、５５ｃｄ／Aの最高効率を示すことができる。青色ＬＥＰ系蛍光ＯＬＥＤは１２ｃｄ／Ａ程度の効率しか有し得ない。これら効率の変化は発光の態様から一部生じる。すなわち、これは、１重項励起子による主として蛍光であるか、又は、効率の増加をもたらす３重項励起子をも追加的に利用する主として燐光であるかによって生じる。
発光デンドリマーは、発光材料の追加の種類を含む。発光デンドリマーは、デンドロンと呼ばれる分岐状の分子鎖に囲まれた発光性の核を含む。特に有益な種類の燐光性発光デンドリマーは、ＷＯ０２／０６６５５２に開示されている。
効率の高いＯＬＥＤディスプレイを創作するには、樹枝状燐光性緑色発光体、ポリマー系青色発光体並びに樹枝状燐光又はポリマー系赤色発光体のような異なる種類の材料から形成されるＯＬＥＤを結合できることが好ましい。しかしながら、樹枝状燐光性材料は蛍光系（ポリマー及び低分子の両方）より効率が高いが、ディスプレイにおいて蛍光性材料と結合されるとき、全体としてより高い駆動電圧が要求されるため、これによって下記に述べるように駆動損失の増加がディスプレイ全体の効率を低下させる。例えば、緑色樹枝状燐光性発光体は約７ボルトの駆動電圧を要求し、例えば、飽和時において駆動トランジスターを横切って４ボルト降下を伴い、これが約１１ボルトの最低供給電圧を決める。しかしながら、青色及び赤色ＬＥＤ系素子の駆動電圧は、例えば、それぞれ４ボルト及び３ボルトにすぎないであろう。このように、この例においては、３ボルト×駆動電流の青色サブ画素の電力損失、４ボルト×駆動電流の赤色サブ画素の電力損失が生じる。
本発明は、サブ画素が異なる種類のＯＬＥＤ材料から形成されるカラーディスプレイ、例えば、異なる波長の光を放出し、異なる駆動電圧を要求し、これによってディスプレイの全体の効率を下げてしまうディスプレイに生じる上記の問題を軽減することを目的とするものである。
特開２０００−０８９６９１号公報は電力消費を改良するためにＯＬＥＤの連続接続について述べているが、ディスプレイにおいて実質的に異なる駆動電圧を有する発光分子が使用される際に生じる問題について述べていない。特開２０００−０２９４０４号公報も有機電子発光要素の連続接続について述べているが、上記問題に関する点ではなく構成要素内での短絡の影響（画素を暗くしてしまう）を減ずるために述べている。
したがって、本発明の第１の態様によると、複数の画素を含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置であって、各画素は少なくとも２つの異なるタイプのサブ画素を含み、第１のサブ画素のタイプは第１のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含み、第２のサブ画素のタイプは第２のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含み、ここで、サブ画素の前記第１及び第２のタイプの少なくとも１つは複数の連続して接続されたＯＬＥＤ素子を含むＯＬＥＤディスプレイ装置が提供される。
連続したサブ画素の２つのタイプの少なくとも１つのＯＬＥＤ素子を接続することによって、サブ画素のＯＬＥＤの駆動電圧をバランスのより良くとれたものにすることができ、全体として画素のドライバーにおける損失を減らす。典型的にはディスプレイはマルチカラーディスプレイ装置であり、ＯＬＥＤ材料の第１及び第２のタイプは、サブ画素が、例えば、赤及び／又は緑及び／又は青色サブ画素を含むように異なる波長の発光ピークを有する。どのサブ画素を連続して接続するかの選択は、サブ画素のＯＬＥＤを形成する材料の駆動電圧によって決められ得る。このようにして、ＯＬＥＤ材料の第１のタイプがＯＬＥＤ材料の第２のタイプより低い駆動電圧を有する場合、サブ画素の第１のタイプは連続して接続されたＯＬＥＤ素子を含むことができる。各サブ画素への別個の駆動ラインが導入され得るが、好ましくは画素は少なくとも２つのサブ画素へ電力を供給するための共通の電力供給ライン（及び好ましくは共通の接地ライン）を有する。すなわち、典型的には、ディスプレイの全ての画素について共通の電力ラインと接地ラインが供給される。典型的な構成において、各サブ画素は、例えば、サブ画素に電流駆動を提供し、サブ画素の１又は２以上のＯＬＥＤ素子間に接続される関連する駆動トランジスター及び／又は（共通の）画素電力供給ラインを有する。
好ましい実施態様において、画素は３つの異なるタイプ、すなわち、カラーディスプレイを提供するために好ましくは異なるピーク発光波長のサブ画素を含む。このようにして、ディスプレイはＯＬＥＤ材料の第３のタイプを含む第３のサブ画素タイプを含むことができ、この場合、サブ画素タイプの少なくとも２つは複数の連続接続されたＯＬＥＤ素子を含むことができる。好ましくは、どの１つのサブ画素の連続して接続された素子は他のものと実質的に同じ発光面積を有する。このようにして、所与のサブ画素発光面積は、連続接続された素子が導入されているか否かにかかわらず実質的に同じ光出力を有し、これによってディスプレイ装置のデザインを簡略化させることができる（いくつかの実施態様において、異なる面積の連続接続素子が導入され得るが）。しかしながら、サブ画素の２つ（又は３つ）のタイプの発光面積は異なり得る。例えば、緑／青色発光材料は赤色発光材料より短い寿命を有する傾向にあるので、赤色発光面積を小さくし赤色サブ画素を強力に駆動することによって赤色の感知輝度の実質的に同等量が達成され得る一方、より繊細な画素ピッチ及び／又はサブ画素の寿命をバランスされるため、赤色サブ画素は緑又は青色サブ画素より小さくなる。
ＯＬＥＤ材料の第１のタイプは蛍光材料を含み、第２のタイプのＯＬＥＤ材料は燐光性ＯＬＥＤ材料を含むことができる。他の態様では、第１のタイプのＯＬＥＤ材料はポリマー材料を含み、第２のタイプのＯＬＥＤ材料はデンドリマー系又は低分子系材料を含むことができる。
本発明は、さらに、上記のＯＬＥＤディスプレイ装置を組み込むアクティブマトリックス型のカラーディスプレイを提供する。
さらなる態様において、本発明は、各画素が共通の供給ラインから電力供給される赤、緑及び青色のサブ画素を含み、関連のサブ画素駆動トランジスターを有し、前記赤、緑及び青色サブ画素の少なくとも１つは１又は２以上の連続接続された有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含む複数の画素を有するカラーアクティブマトリックス型ＯＬＥＤディスプレイを提供する。
好ましくは、前記赤、緑及び青色サブ画素の電力要求は、前記赤、緑及び青色サブ画素が照明された状態での、前記関連のサブ画素駆動トランジスターを含む前記画素の電力要求が前記サブ画素が連続接続されたＯＬＥＤを含まない場合に前記画素が実質的に同じ感知輝度に関して有するであろう電力要求より低くなるようにバランスされる。
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置を設計する方法であって、ディスプレイ装置は、複数の画素を含み、各画素が少なくとも２つの異なるタイプのサブ画素を含み、第１のサブ画素のタイプは第１のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含み、第２のサブ画素のタイプは第２のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含み、前記第１及び第２のタイプのサブ画素の少なくとも１つは複数の連続接続されたＯＬＥＤ素子を含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置を設計する方法も提供する。前記方法は、前記第１及び第２のタイプのサブ画素が前記サブ画素の前記ＯＬＥＤ素子の駆動電圧に依存する連続接続されたＯＬＥＤ素子を含むかどうかを選択することを含む。
本発明のこれら及び他の側面は、単に１つの例として、図を参照しながらさらに説明する。
図４を参照すると、これはカラーアクティブマトリックスＯＬＥＤディスプレイの画素の回路モデル４００を示す。この回路においては、赤色サブ画素４０２ａは約３ボルトの駆動電圧を有する赤色発光燐光性デンドリマー系ＯＬＥＤ材料を採用し、緑色サブ画素４０２ｂは約７ボルトの駆動電圧を有する緑色発光燐光性デンドリマー系ＯＬＥＤ材料を採用し、青色サブ画素４０２ｃは約４ボルトの駆動電圧を有する緑色発光蛍光性ポリマー系ＯＬＥＤ材料を採用する。各サブ画素４０２ａ、ｂ、ｃは各サブ画素の制御された電流駆動を提供するために、図３ａを参照した上記の記載のように、それぞれ、関連する駆動トランジスター４０４ａ、ｂ、ｃを有する。サブ画素４０２ａは赤色発光連続接続ＯＬＥＤ素子４０２ａａ、４０２ａｂ、及び同様のものの組を含み、サブ画素４０２ｃは青色発光連続接続ＯＬＥＤ素子４０２ｃａ、４０２ｃｂの組を含む。素子４０２ａａ、４０２ａｂの総発光面積及び素子４０２ｃａ、４０２ｃｂの総発光面積は、好ましくは、連続接続素子が採用されない場合に採用されるであろう発光面積に対応し、これは図３ａに示される通りである（ただし、図３ａの配列に関するものと同じ総発光出力が望ましい）。
それぞれの連続接続素子４０２ａａ、４０２ａｂ、４０２ｃａ、４０２ｃｂは、完全照明のためにこれを横断する完全駆動電圧を要求し、したがって、ｎ連続接続ＯＬＥＤ素子はｎＶdrive駆動電圧が要求され、ここで、Ｖdriveは１つの素子の駆動電圧である。しかしながら、所与の光出力に要求される電流はｎ分の１に減らされる。（これは、例えば、２つの連続接続素子を通過する１つの電子は１ではなく２つの光子を生成することから理解され得る。）したがって、同じ光出力のために、連続接続素子によって導入される総電力は実質的に変わらない。
２つのＯＬＥＤ素子を単純に連続して接続することにより、いくらかの電力の節約が可能となる。これは、約４ボルト降下する薄膜駆動トランジスターによって制御される３ボルトの駆動電圧を有する赤色発光素子の例を考慮することによって理解され得る。この場合、約５７％の電力が駆動トランジスターで消失されるが、もし２つの赤色発光素子が総駆動電圧が６ボルトになるように連続して接続されると、総電力の４０％のみが駆動トランジスターで消失され（それでも４ボルト降下する）、４連続接続素子においては（１２ボルト駆動電圧）は電力の２５％が駆動トランジスターで消失される。しかしながら、個々のサブ画素に要求される駆動電圧をバランスすることによってカラーディスプレイにおいてさらに節約が達成され得る。
図５ａ及び図５ｂはそれぞれ図３ａ及び図４の回路モデルの電力損失を例示する。各図５ａ及び５ｂは、３つのバー５００、５１０、５２０及び５５０、５６０、５７０を示し、これは、それぞれ、赤、緑及び青色サブ画素の電力分配を表す。簡潔化のため各サブ画素において同じ電流密度、Ｊを仮定するが、電流はＯＬＥＤ装置の上面と底面の電極間を流れるので、横の発光面積が例えば半分になるとき装置を通過する電流も半分となる。図５ａ及び５ｂにおいては、サブ画素を通過する電流はバーの幅によって表され、したがって、図３ａ／５ａで表される構造に比較して、赤色及び青色サブ画素においては図４/５ｂの電流は半分になることが理解できる。
図５ａにおいて、各サブ画素の電流はＩであり、総供給電位は１１ボルトであり、各サブ画素については４ボルトである。Ｉは、破線５３０（及び、同様に図５ｂにおける破線５８０によって）示されるように、薄膜駆動トランジスター（ＶＴＦＴ）で消失される。図５ａの緑色サブ画素においては、追加の消耗電力はないが、赤色サブ画素においては追加の消耗電力は４．Ｉあり、青色サブ画素においては３．Ｉの追加の消耗電力があり、全体で７．Ｉの追加の消耗電力となる。これに対して、図５ｂにおいては、供給電位は１２ボルトであり、青色サブ画素（バー５７０）においては追加の消耗電力は無く、緑色サブ画素においては１．Ｉの追加の消耗電力があり、赤色サブ画素においては２．（１／２Ｉ）の追加の消耗電力があり、実質的に同じ光出力を得るのに全体で２．Ｉの追加の消耗電力がある。また、駆動トランジスターでの電力消失は、図５ａにおける１２．Ｉに比較して、８．Ｉのみである。
下記に示される表１の他の例を検討しよう。これは、赤、緑及び青色サブ画素に等しく分割された、総開口比４０％を有する（出力円偏光板前）２５０ｃｄ／ｍ2 ディスプレイに関連する。表１のＯＬＥＤ材料については、赤色サブ画素は駆動電圧３．６ボルトを有し、緑色サブ画素は４．２ボルトの駆動電圧、青色サブ画素は５．１５ボルトの駆動電圧を有する。赤、緑及び青色のサブ画素の効率は、駆動電位における１アンペア当たりのカンデラによって、表の第２行に与えられる（これは、駆動電位とともに非常に遅く変化する）。表の第３行は、画素について駆動電流密度Ｊｄ を１平方メートル当たりのアンペアで示し、表の最下行は、サブ画素の感知輝度（所与の視覚方向）を１平方メートル当たりのカンデラで示す。この例において、駆動トランジスター準拠及び他の電力供給損失は＋１ボルトの電力供給電圧オーバーヘッドを必要とすると仮定するため、電力供給電圧は、青色サブ画素を効率的に駆動するのに最低６．１５ボルトでなければならない。全ての画素がオンである（すなわち、全てのサブ画素が完全に照明されている）ときのディスプレイによって導入される単位面積当たりの総電力は、供給電位に各画素についての電流密度をかけ、開口割合をかけることによって得られる。表１の例においては、単位面積当たりの総電力は、次の式で与えられる。
総電力＝（１５１＋９８．５＋７２．５）＊（５．１５＋１．０）＊（０．４／３）
これは、約２６０Ｗｍ2、すなわち典型的な１４インチ対角線のディスプレイで１６Ｗとなる
。
Figure 0004986631
上の例において、もし、同じＲＧＢ材料を有し、連続した２つの素子が緑及び青色サブ画素に使用され、３つは赤色サブ画素に使用される（なぜなら、赤色材料の駆動電位ははるかにより低いので）ならば、下記の表２で定義される構造及びパラメーターが得られる。
Figure 0004986631
＋１．０ボルトの同じ電圧を仮定すると、単位面積当たりの総電力は次の式で与えられる。
総電力＝（５０＋４９＋３６）＊（１０．８＋１．０）＊（０．４／３）
これは、約２１２Ｗ／ｍ2 、すなわち、通常の１４インチディスプレイでは約１３Ｗであり、したがって小さいが有意な電力節約を示している。
上記の電力節約だけでなく、減少した駆動電流はより小さい駆動トランジスターが導入されることも可能にし、これによって、潜在的にディスプレイの開口割合を増加させる。小さい駆動電流は駆動トランジスターの損傷を小さくすることもでき、これによってこれら装置の寿命を延ばす。
図６は、図４の回路モデル４００に対応する画素６００の拡大図を示す。これからわかるように、画素は、単一の緑色発光素子４０２ｂに加えて、赤色発光ＯＬＥＤ、４０２ａａ、４０２ａｂの隣接する一組、青色発光ＯＬＥＤ４０２ｃａ、４０２ｃｂの隣接する一組を含む（簡潔化のため、駆動回路は省略）。
素子４０２ａａ及び４０２ａｂは互いに隣接しているが、これらはその一方のアノードが他方のカソードに接続されるように連続接続される。これは、例えば、カソード金属を使用して装置内のパターン化された金属化層を形成することによって達成され得る。このようなカソード層は、カルシウムに対して第１のシャドウマスク、アルミニウムに対して第２のシャドウマスクを使用して物理蒸着によって堆積され得る。カソードラインの相互の電気的隔離は、カソード分離層、すなわち、カソードラインの間のパターン化されたフォトレジストのような材料の盛り上がったバンクを使用して改良され得る。バイアスは次の（カソード金属）金属化層の堆積の前に有機ＯＬＥＤ材料を選択的に除去することによって、１つの素子のアノードを他の素子のカソードに接続することによって形成される。これは、有機材料のレーザー除去、又は選択的堆積、例えば、インクジェット系堆積プロセスを使用してなされ得る。
当業者であれば、画素に配列されたマルチカラーディスプレイの１又は２以上のサブ画素について連続接続されたサブ画素構造は、上面発光ディスプレイ（すなわち、カソードを通して発光するディスプレイ）及び底面発光ディスプレイ（すなわち、アノードを通して発光するディスプレイ）共に採用され得ることがわかる。
本発明の実施態様はアクティブマトリックス型ディスプレイを参照して記載してきたが、本発明の態様は、駆動回路が各（サブ）画素と併設されるのではなくディスプレイと別個であるパッシブマトリックス型ディスプレイにも応用できる。
他の多くの有効な代替形態を当業者が思い付くことは疑いなく、また、本発明は記載した実施態様に限定されるものではなく、本明細書に添付された特許請求の範囲の精神と範囲に属する当業者に自明な修正形態を包含するものと理解されよう。
基本的なＯＬＥＤの構造を示す。 電流が制御されるＯＬＥＤ駆動回路を示す。 アクティブマトリックス型ＯＬＥＤディスプレイ及びドライバーを示す。 カラーアクティブマトリックスＯＬＥＤディスプレイの画素の回路モデルを示す。 カラーＯＬＥＤディスプレイの正面図を示す。 図３ｂのディスプレイの画素の拡大図を示す。 本発明の実施態様によるカラーアクティブマトリックスＯＬＥＤディスプレイの画素の回路モデルを示す。 図３ａの回路モデルの電力損失を示す。 図４の回路モデルの電力損失を示す。 図４の回路モデルによって形成された画素の発光面を示すカラーアクティブマトリックスＯＬＥＤディスプレイの一部を示す。
１００ 典型的な有機ＬＥＤの基本構造
１０２ ガラス又はプラスチック基板
１０４ 透明アノード層
１０６ 正孔輸送層
１０８ 電子発光層
１１０ カソード層
１１４ 接触ワイヤ
１１６ 接触ワイヤ
１１８ 電源
１２０ 光
２００ 画素
２０２ アクティブマトリックスディスプレイ
２０４ 行電極
２０４ａ〜ｅ 行電極
２０６ 行選択
２０８ 列電極
２０８ａ〜ｅ 列電極
２１０ 列線
２１２ ＯＬＥＤ駆動トランジスター
２１４ スイッチングトランジスター
２１６ ＯＬＥＤ
２１８ キャパシタ
２２０ 電流シンク
２２２ 電力供給ユニット
２２４ 電池
２２８ Ｖｓｓ出力
２３０ 行選択ドライバー
２３４ 列データドライバー
２３６ データ出力
２４０ 電流発電機
２４６ ディスプレイ駆動ロジック
３００ 画素
３００ａ サブ画素
３００ｂ サブ画素
３００ｃ サブ画素
３０２ａ 赤色ＯＬＥＤ
３０２ｂ 緑色ＯＬＥＤ
３０２ｃ 青色ＯＬＥＤ
３０４ａ 関連駆動トランジスター
３０４ｂ 関連駆動トランジスター
３０４ｃ 関連駆動トランジスター
３１０ アクティブマトリックス型カラーディスプレイ
４００ 回路モデル
４０２ サブ画素
４０４ａ 関連駆動トランジスター
４０４ｂ 関連駆動トランジスター
４０４ｃ 関連駆動トランジスター
５００ 赤色サブ画素における電力配分を表すバー
５１０ 緑色サブ画素における電力配分を表すバー
５２０ 青色サブ画素における電力配分を表すバー
５３０ 破線
５５０ 赤色サブ画素における電力配分を表すバー
５６０ 緑色サブ画素における電力配分を表すバー
５７０ 青色サブ画素における電力配分を表すバー
５８０ 破線
８０４ 列電極

Claims (13)

  1. 複数の画素を含むディスプレイ装置であって、
    各画素は共通の電力供給ラインに接続された少なくとも２つの異なるタイプのサブ画素を含み、
    第１のサブ画素のタイプは第１のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含み、
    第２のサブ画素のタイプは第２のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含み、
    ここで、前記第１のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子は前記第２のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子より低い駆動電位を有し、前記第１のタイプのサブ画素は連続接続された素子を含み、その素子の数は、前記第２のタイプのサブ画素に含まれる連続接続された素子の数より多い有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置。
  2. 前記複数の連続接続された素子はそれぞれ実質的に同じ発光面積を有する請求項１に記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  3. 前記第１及び第２のタイプのＯＬＥＤ材料は異なるピーク発光波長を有する請求項１または２に記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  4. 前記画素は３つの異なるタイプを含み、第３のサブ画素のタイプを含む前記画素は第３のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含む請求項１ないし３のいずれかに記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  5. 前記サブ画素のタイプの少なくとも２つは複数の連続接続されたＯＬＥＤ素子を含む請求項４に記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  6. 各サブ画素に関連する駆動トランジスターをさらに含む請求項１ないし５のいずれかに記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  7. 前記第１のタイプのＯＬＥＤ材料は蛍光性材料を含む請求項１ないし６のいずれかに記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  8. 前記第２のタイプのＯＬＥＤ材料は燐光性ＯＬＥＤ材料を含む請求項７に記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  9. 前記第１のタイプのＯＬＥＤ材料はポリマー材料を含む請求項１ないし７のいずれかに記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  10. 前記第２のタイプのＯＬＥＤ材料はデンドリマーＯＬＥＤ材料又は低分子ＯＬＥＤ材料を含む請求項９に記載のＯＬＥＤディスプレイ装置。
  11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載のＯＬＥＤディスプレイ装置を組み込むアクティブマトリックス型カラーディスプレイ。
  12. 複数の画素を有するカラーアクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイであって、
    各画素は、共通の供給ラインから電力を供給される関連のサブ画素駆動トランジスターを有する赤、緑及び青色のサブ画素を含み、
    前記赤色及び青色のＯＬＥＤ素子は緑色のＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子より低い駆動電位を有し、前記赤色又は青色のサブ画素は２又は３以上の連続接続された有機発光ダイオードを含み、前記緑色のサブ画素は連続接続されていない有機発光ダイオードを含むカラーアクティブマトリクス型ＯＬＥＤディスプレイ。
  13. 有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置の設計方法であって、
    前記ディスプレイ装置は、複数の画素を含み、
    各画素は共通の電力供給ラインに接続された少なくとも２つの異なるタイプのサブ画素を含み、
    第１のサブ画素タイプは第１のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含み、
    第２のサブ画素のタイプは第２のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子を含み、
    ここで、前記第１のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子は前記第２のタイプのＯＬＥＤ材料を含むＯＬＥＤ素子より低い駆動電位を有し、前記第１のタイプのサブ画素は連続接続された素子を含み、その素子の数は、前記第２のタイプのサブ画素に含まれる連続接続された素子の数より多く、
    前記設計方法は、前記サブ画素の前記ＯＬＥＤ素子の駆動電圧に依存して連続接続されたＯＬＥＤ素子を含む前記第１及び第２タイプのサブ画素を選択することを含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置の設計方法。
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