KR100486988B1 - 전기발광 디스플레이, 전기발광 조명장치 및 그 구동방법,및 액정장치 및 전자기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전기발광소자를 사용한 전기발광 디스플레이 및 조명장치에 있어서 소비전력을 저감시키는 것을 목적으로 한다.
전기발광소자를 사용한 전기발광 디스플레이 또는 전기발광 조명장치에 있어서 전기발광소자의 구동시에 인가하는 전압 또는 전류의 크기를 상기 전기발광소자의 발광효율이 최대값 P의 80% 이상(0.8P 내지 P)이 되는 전압치 또는 전류치(V1 내지 V2)로 설정한다.
Description
본 발명은 EL 소자(전기발광소자)의 발광특성을 이용한 전기발광 디스플레이 및 조명장치에 관한 것으로, 특히 전기발광소자를 구동시키기 위한 소비전력을 저감시키는데 효과적인 구동방법에 관한 것이다.
종래부터, 전계발광을 이용한 전기발광소자를 사용하여 전기발광 디스플레이 및 조명장치를 구성하는 것이 실시되고 있다.
전기발광소자로서는 예를 들면, 적어도 발광층을 함유하는 유기층을 사이에 두고 투명전극과 금속전극을 마주보도록 배치시킨 것이 있다. 이러한 구성의 전기발광소자에서는, 투명전극과 금속전극의 사이에 전압 또는 전류를 인가하여 발광층에 전류를 흘리면 발광층이 발광하여 이 발광층으로부터의 빛이 투명전극을 투과하여 외부로 방출되도록 이루어져 있다. 일반적으로, 전기발광소자는 발광층에 흐르는 전류가 클수록 고휘도로 발광한다.
그런데, 전기발광 디스플레이나 조명장치에서는 밝은 디스플레이, 고휘도의 발광이 요구되기 때문에 전기발광소자에 고전압을 인가하여 발광층에 흐르는 전류밀도를 크게 함으로써 고휘도의 발광을 얻었지만, 소비전력이 크다는 결점이 있었다.
본 발명은 상기의 사정을 고려하여 이루어진 것으로 전기발광소자를 사용한 전기발광 디스플레이 및 조명장치에 있어서의 소비전력을 저감시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 전기발광소자의 발광특성에 관해서 예의 연구한 결과 다음 사항을 발견했다. 즉, 전기발광소자의 발광층에 흐르는 전류밀도(단위:mA/cm2)와 휘도(단위: cd/m2)와의 관계는 도 4중 실선으로 도시한 바와 같이 전류밀도가 커짐에 따라서 휘도도 커진다. 이에 대해 전류밀도와 발광효율(단위:lm/W)과의 관계는 도 4중 파선으로 도시한 바와 같이 전류밀도가 작은 영역에서는 전류밀도가 커짐에 따라서 발광효율도 커지지만, 결국 발광효율은 피크가 되어 이 피크를 지나면 전류밀도가 커짐에 따라서 발광효율이 저감하는 것이다.
이러한 발견으로부터, 종래와 같이 고휘도의 발광을 얻기 위해서 전기발광소자에 고전압을 인가하여 전류밀도를 크게 하면 발광효율이 매우 나빠지고 이것이 소비전력 증대의 요인이 되었음을 알았다.
여기에서 본 명세서에서의 발광 효율이란 전기발광소자에 전압 또는 전류를 인가했을 때에 전기발광소자에 흐르는 전류밀도와 전기발광소자로부터 발광되는 빛의 휘도를 측정하고, 휘도를 광속(단위:lm)으로 환산하여 소비전력(단위:W)으로 나눈 값으로 표시된다.
그래서 본 발명은 전기발광소자의 구동조건으로서 발광효율이 가장 양호한 영역을 사용함으로써, 효율적으로 소비 전력의 저감을 도모한 것이다.
구체적으로는 예컨대 도 5에 도시한 바와 같이, 미리 전기발광소자에 인가하는 전압 또는 전류의 크기(또는 그 인가전압에서의 전류치일 수도 있다)와 그 인가전압치 또는 전류치로 얻어지는 발광 효율과의 관계를 구해놓는다. 그리고, 전기발광소자의 구동조건으로서 전기발광소자에 인가하는 전압 또는 전류의 값을 발광효율이 최대값 P가 될 때의 인가전압치 VO 또는 그 부근의 값으로 설정한 것이 바람직하다. 특히, 전기발광소자로의 인가전압 또는 전류를 발광효율이 최대값 P의 80% 이상이 되는 인가전압치(또는 전류치) V1 내지 V2 또는 전류치의 범위내에서 설정하는 것이 발광효율을 증가시켜 소비전력의 저감을 꾀하면서 실용적인 휘도를 얻는 데에 있어서 바람직하고, 또한 인가전압(또는 전류치)를 상기 V1 내지 V2의 범위내에서 가변으로 하면 발광광의 휘도를 제어할 수 있기 때문에 컬러 디스플레이의 전기발광 디스플레이에 있어서의 중간톤 디스플레이에도 바람직하게 대응할 수 있다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 전기발광 조명장치의 구동방법은 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 전기발광소자, 및 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류인가수단을 구비한 전기발광 조명장치를 구동하는 방법으로서, 상기 전기발광소자의 구동시에 인가하는 전압 또는 전류의 크기를, 상기 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록 설정한 것을 특징으로 한다.
따라서 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역을 사용하여 조명을 하기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효과적으로 얻을 수 있고, 소비전력의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.
상기 전기발광 조명장치가 상이한 색의 발광을 발생시키는 복수의 전기발광소자를 구비한 경우에는 발광색이 상이한 전기발광소자마다 인가전압 또는 전류의 크기와 그 인가전압치 또는 전류치로 얻어지는 발광효율과의 관계가 다르기 때문에 각색의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류의 크기를 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면 조명장치를 구성하고 있는 각색의 전기발광소자의 각각에 있어서 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역을 사용하여 조명을 하기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고, 소비전력의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.
본 발명의 전기발광 조명장치는 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 전기발광소자, 및 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류인가수단을 구비하고, 상기 전기발광소자의 구동시에 인가되는 전압 또는 전류의 크기가, 상기 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록 설정된 것을 특징으로 한다.
따라서 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역에서 구동되기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고 소비전력이 효과적으로 저감된다.
본 발명의 전기발광 조명장치가 상이한 색의 발광을 발생시키는 복수의 전기발광소자를 구비한 경우, 발광색이 상이한 전기발광소자마다 인가전압 또는 전류의 크기와 상기 인가전압치 또는 전류치로 얻어지는 발광효율과의 관계가 다르기 때문에 각색의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류의 크기가 설정된 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면 조명장치를 구성하고 있는 각색의 전기발광소자 각각에 있어서, 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역을 사용하여 조명이 실시되기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고 소비전력의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.
본 발명의 전기발광 디스플레이의 구동방법은 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 복수의 전기발광소자, 및 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류인가수단을 구비하고, 상기 복수의 전기발광소자가 개별적으로 구동가능하게 구성되어 있는 전기발광 디스플레이를 구동하는 방법으로서, 상기 전기발광소자의 구동시에 인가하는 전압 또는 전류의 크기를, 상기 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
따라서 전기발광소자의 발광효율이 가장 양호한 영역을 사용하여 디스플레이의 표시를 실시하기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고, 소비전력의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.
본 발명의 전기발광 디스플레이의 구동방법은 상기 전기발광 디스플레이가 색이 상이한 발광을 발생시키는 복수의 전기발광소자를 구비한 경우에는 각색의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류의 크기를 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 디스플레이를 구성하고 있는 각색의 전기발광소자 각각에 있어서 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역을 사용하여 디스플레이가 실시되기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고, 소비전력의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.
본 발명의 전기발광 디스플레이는 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 복수의 전기발광소자, 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류인가수단, 및 상기 복수의 전기발광소자의 온·오프를 개별적으로 스위칭하는 스위칭 수단을 구비하고, 상기 전기발광소자의 구동시에 인가되는 전압 또는 전류의 크기가, 상기 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80%의 값 이상이 되도록 설정된 것을 특징으로 한다.
따라서 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역에서 구동되기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고, 소비전력이 효과적으로 저감된다.
본 발명의 전기발광 디스플레이가, 색이 상이한 발광을 발생시키는 복수의 전기발광소자를 구비한 경우, 각색의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류의 크기가 설정된 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면, 디스플레이를 구성하고 있는 각색의 전기발광소자 각각에 있어, 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역을 사용하여 디스플레이의 표시가 실시되기 때문에 저소비 전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고, 소비전력의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기발광 디스플레이는 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 복수의 전기발광소자, 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류인가수단, 상기 복수의 전기발광소자의 온·오프를 개별적으로 스위칭하는 스위칭 수단, 및 상기 전기발광소자의 구동시에 인가하는 전압 또는 전류의 크기를, 상기 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되는 범위로 변화시킬 수 있는 전압 또는 전류 제어수단을 구비한 구성으로 할 수도 있다.
따라서 중간톤 디스플레이를 실시할 수 있음과 동시에 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역에서 중간톤 디스플레이가 실시되기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고, 소비전력이 효과적으로 저감된다.
또한 색이 상이한 발광을 발생시키는 복수의 전기발광소자를 구비한 구성으로 하면, 풀 컬러 디스플레이가 가능하고, 전기발광소자의 발광효율이 가장 좋은 영역에서 풀 컬러 디스플레이가 실시되기 때문에 저소비 전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고, 소비전력이 효과적으로 저감된다.
또한 본 발명의 액정장치는 본 발명의 전기발광 조명장치를 구비한 것이기 때문에 저소비 전력형의 액정장치를 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 전자기기는 본 발명의 액정장치, 또는 본 발명의 전기발광 디스플레이를 구비한 것이기 때문에 저소비 전력형의 전자기기를 실현할 수 있다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[제 1 실시형태의 전기발광 조명장치]
도 1은 본 발명의 전기발광 조명장치의 한 가지 실시형태를 나타낸 도면이며, 전기발광 조명장치에 구비된 전기발광소자를 나타낸 모식 단면도이다.
부호 1은 유리 등으로 이루어진 투명기판을 나타내고 있다. 본 실시형태의 전기발광 조명장치에 있어서, 투명기판(1)상에는 복수의 전기발광소자(10)가 배치되어 있고, 투명전극(2) 및 금속전극(5) 사이에 전압 또는 전류를 인가하기 위한 전압 또는 전류인가수단(15)이 마련되고 있다.
전기발광소자(10)는 투명기판(1)상에 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide, 이하, ITO라 약기한다)막 등으로 이루어진 투명전극(2)과 투명전극(2)으로부터 정공을 주입하기 쉽게하는 정공 수송층(3)과 전기발광재료로 이루어진 발광층(4)과 금속전극(5)이 순차로 적층된 것이고, 발광층(4)을 사이에 두고 투명전극(2)과 금속전극(5)이 서로 마주보게 되어 있다.
본 실시형태에 있어서 전기발광소자(10)로서는 투명전극(2)이 양극으로서 기능하고, 금속전극(5)이 음극으로서 기능하도록 구성되어 있다.
정공 수송층(3)으로서는 예컨대, 4,4'-비스(m-트리페닐아미노)비페닐(TPD), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(α-NPD), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(m-MTDATA) 등의 트리페닐아민 유도체 및, 폴리비닐카바졸, 폴리에틸렌 디옥시티오펜과 같이 종래의 정공수송층에 사용되고 있는 재료를 사용한 것 등을 들 수 있다. 또한, 정공 수송층(3)에 사용되는 재료로서는 1종 또는 다양한 종류를 사용할 수 있다.
발광층(4)으로서는 종래의 발광층에 사용되고 있는 유기 전기발광재료(유기 전자발광재료)로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 발광층(4)을 구성하는 유기 전기발광재료의 종류에 따라, 전기발광소자(10)로부터 발광되는 빛의 색이 변하기 때문에 얻고자 하는 조명광의 색에 따라 발광층(4)의 재료를 적절히 선택하면 바람직하다.
예컨대 녹색 발광을 발생시키는 전기발광재료로서는 퀴나크리돈 및 그 유도체 등이 있다. 적색발광을 발생시키는 전기발광재료로서는 로다민 및 그 유도체 등이 있다. 청색발광을 발생시키는 전기발광재료로서는 디스티릴비페닐 및 그 유도체, 쿠마린 및 그 유도체, 테트라페닐부타디엔 및 그 유도체 등이 있다.
하나의 발광층(4)을 형성시키는데 사용된 전기발광재료는 1종일 수도 있고 다양한 종류를 병용할 수도 있다.
금속전극(5)으로서는 예컨대, 알루미늄, 은, 은합금, 마그네슘 등 종래의 금속전극에 사용되고 있는 재료를 사용한 것 등을 들 수 있다.
이러한 구성의 전기발광 조명장치를 구동하여 조명광을 얻을 때에는 투명전극(2)및 금속전극(5) 사이에 소정의 전압 또는 전류를 인가하여 발광층(4)을 발광시킨다. 발광층(4)으로부터의 빛은 투명전극(2) 및 투명기판(1)을 투과하여, 투명기판(1)측(도 1에 있어서 하측)으로부터 외부로 향하여 출사된다.
인가전압치 또는 전류치를 설정하는데 있어서는 미리, 전기발광소자(10)에 관해서 예컨대 도 5에 나타내는 것과 같은 인가전압치 또는 전류치(또는 그 인가전압에서의 전류치일 수도 있다)와 그 인가전압 또는 전류치로 얻어지는 발광효율과의 관계를 구해둔다. 그리고, 투명전극(2) 및 금속전극(5)사이에 인가하는 전압 또는 전류의 값을 발광효율이 최대값 P가 될 때의 인가전압치(또는 전류치) V0 또는 그 부근의 값으로 설정한다. 바람직하게는 발광효율이 최대값 P의 80% 이상이 되는 인가전압치(또는 전류치) V1 내지 V2의 범위내의 값으로 설정한다. 특히, 이 범위내에서도, 발광효율이 최대값 P가 될 때의 인가전압치(또는 전류치) VO 보다도 고전압측(또는 전류가 큰 측)의 범위, 즉 V0 내지 V2의 범위내의 값으로 설정한 쪽이, 동일한 발광효율이라도 더 고휘도의 발광을 얻을 수 있기 때문에 보다 바람직하다.
전기발광 조명장치를 구성하고 있는 복수의 전기발광소자(10)가 발광층(4)의 재료가 다른 복수종의 EL 소자, 즉 상이한 색의 발광을 발생시키는 복수의 전기발광소자로 구성되어 있는 경우에는 발광층(4)의 재료가 다른 전기발광소자마다 인가전압 또는 전류와 발광효율과의 관계가 다르기 때문에 각 종류의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류의 크기를 각각 상기의 바람직한 범위내로 설정한다.
본 실시형태에 따르면, 전기발광 조명장치를 구성하고 있는 각각의 전기발광소자(10)에서 높은 발광효율을 얻을 수 있는 조건으로 구동되기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있고, 구동시의 소비전력의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 이러한 구동방법과 맞춰서 예컨대 전기발광소자(10)의 투명기판(1)의 외측면상에 광산란층을 설치하는 등, 구조적으로 전기발광소자(10)로부터의 발광량(휘도)을 향상시키는 구성을 채용함으로써, 저소비전력으로 보다 고휘도의 발광을 얻을 수 있게 된다.
본 실시형태의 전기발광 조명장치는 예컨대 액정 디스플레이 및 프로젝터 등 각종 액정장치에 있어서의 조명장치로서 적합하게 사용되고, 저소비 전력형의 액정장치를 실현할 수 있다.
[제 2 실시형태의 전기발광 디스플레이]
도 2는 본 발명의 전기발광 디스플레이의 한가지 실시형태를 나타낸 도면이며, 기판측에서 본 평면도이다. 도 3은 도 2에 나타낸 전기발광 디스플레이의 일부를 나타낸 개략단면도이다.
본 실시형태의 전기발광 디스플레이는 유리 등으로 이루어진 투명기판(1)상에 적색의 발광을 발생시키는 전기발광소자(10R), 녹색의 발광을 발생시키는 전기발광소자(10G), 및 청색의 발광을 발생시키는 전기발광소자(10B)가 매트릭스상에 배치되어 있다. 각 전기발광소자(10R, 10G, 10B)의 주위에는 수지 블랙 레지스트 등으로 이루어진 격벽(8)이 마련되어 있다.
각색의 전기발광소자(10R, 10G, 10B)는 모두, 도 1에 나타낸 전기발광 조명장치에 있어서의 전기발광소자(10)와 거의 같은 구성을 갖고 있지만, 발광층(4)을 형성하고 있는 전기발광재료가 각기 다르다.
즉 전기발광소자(10R, 10G, 10B)는 투명기판(1)상에 ITO막 등으로 이루어진 투명전극(2), 정공 수송층(3) 및 전기발광재료로 이루어진 발광층(4), 금속전극(5)이 순차로 적층된 구성을 갖는다.
또한 도시하지 않았지만, 각 전기발광소자(10R, 10G, 10B)의 투명전극(2) 및 금속전극(5) 사이에 전압 또는 전류를 인가하기 위한 전압 또는 전류인가수단이 마련됨과 동시에 개개의 전기발광소자(10R, 10G, 10B)에서의 전압 또는 전류인가의 온·오프를 개별적으로 스위칭하는 박막트랜지스터(Tin Film Transistor; TFT라고도 한다) 등의 스위칭 수단이 마련되어 있다(도시생략). 이러한 구성의 전기발광 디스플레이에서는 각 전기발광소자(10R, 10G, 10B)가 개개의 픽셀을 형성한다. 그리고 전압 또는 전류인가수단 및 스위칭 소자에 의해서 화상을 형성하는 픽셀의 전기발광소자(10R)(10G 또는 10B)에 대하여 전압 또는 전류인가를 실시한다. 전압 또는 전류가 인가되면 전기발광소자(10R)(10G 또는 10B)에 전류가 흘러 발광층(4)이 발광한다. 이 발광층(4)으로부터의 빛은 투명전극(2) 및 투명기판(1)을 투과하고, 투명기판(1)측(도에서 아래쪽)으로부터 외부로 향하여 출사되기 때문에 픽셀이 점등하여, 투명기판(1)측의 디스플레이면에 컬러화상이 표시된다.
본 실시형태의 전기발광 디스플레이에 있어서, 각 전기발광소자(10R, 10G, 10B)에 인가하는 전압 또는 전류의 크기는 다음과 같이 하여 설정한다. 즉, 미리 각색의 전기발광소자(10R, 10G, 10B)에 관해서 예컨대 도 5에 나타낸 인가전압치 또는 전류치(또는 그 인가전압에서의 전류치일 수도 있다)와 그 인가전압치 또는 전류치로 얻어지는 발광효율과의 관계를 각각 구해둔다. 인가전압치(전류치)와 발광효율과의 관계는 발광층(4)을 형성하고 있는 전기발광재료에 따라 다르다.
그리고, 각색의 전기발광소자(10R, 10G, 10B)마다, 투명전극(2)및 금속전극(5)사이에 인가하는 전압 또는 전류의 값을 발광효율이 최대값 P가 될 때의 인가전압치(또는 전류치) V0 또는 그 부근의 값으로 각각 설정한다. 바람직하게는 발광효율이 최대값 P의 80% 이상이 되는 인가전압치(또는 전류치) V1 내지 V2의 범위내의 값으로 설정한다. 특히, 이 범위에서도, 발광효율이 최대값 P가 될 때의 인가전압치(또는 전류치) V0 보다도 고전압측(또는 전류가 큰 측)의 범위, 즉 V0 내지 V2의 범위내의 값으로 설정한 쪽이, 같은 발광효율이라도 더 고휘도의 발광이 얻어지기 때문에 보다 바람직하다.
본 실시형태에 따르면, 전기발광 디스플레이를 구성하고 있는 각색의 전기발광소자(10R, 10G, 10B)가 각각 높은 발광효율을 얻을 수 있는 조건으로 구동되기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효과적으로 얻을 수 있어서 구동시의 소비전력의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.
또한, 이러한 구동방법과 결합하여, 예컨대 투명기판(1)의 외측면상에 광산란층을 마련하는 등, 구조적으로 전기발광소자(10R, 10G, 10B)로부터의 발광량(휘도)을 향상시키는 구성을 채용함으로써 저소비전력으로 보다 고휘도의 발광을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태의 전기발광 디스플레이에 있어서, 개개의 전기발광소자(10R, 10G, 10B)에 인가되는 전압 또는 전류의 크기를 개별적으로 변화시킬 수 있는 전압 또는 전류 제어수단(도시하지 않음)을 마련하면, 컬러화상에서의 중간톤 디스플레이도 가능해진다.
이 경우에는 각색의 전기발광소자(10R, 10G, 10B)마다, 발광효율이 최대값 P의 80% 이상이 되는 인가전압치(또는 전류치) V1 내지 V2의 범위를 구해 놓고, 각 픽셀에서 얻고자 하는 색조에 따라, 이 범위내의 인가전압치(또는 전류치)를 전기발광소자(10R)(10G 또는 10B)에 인가한다.
특히, 이 인가전압치(또는 전류치) V1 내지 V2의 범위내에서도, 발광효율이 최대값 P가 될 때의 인가전압치(또는 전류치) V0 보다도 고전압측(또는 전류가 큰 측)의 범위, 즉 V0 내지 V2의 범위내의 값으로 설정한 쪽이, 동일한 발광효율이라도 보다 고휘도의 발광을 얻을 수 있기 때문에 인가전압(또는 전류) V2에서의 휘도를 최대휘도로서 이 보다도 인가전압 또는 전류가 작은 범위에서 중간톤 디스플레이를 실시하는 것이 바람직하다.
전기발광소자(10R, 10G, 10B)에서 발광되는 빛은 이것에 인가된 전압 또는 전류의 크기에 따라 휘도가 변화되기 때문에 인가전압 또는 전류를 제어하여 전기발광소자(10R)에서 발광된 적색의 빛, 및/또는 전기발광소자(10G)로부터 발광된 녹색의 빛, 및/또는 전기발광소자(10B)에서 발광되는 청색의 빛의 휘도를 변화시킴에 따라, 시인되는 화상의 색조를 미묘하게 변화시킬 수 있어서 세밀한 중간톤 디스플레이가 가능해진다.
또한, 전기발광소자(10R, 10G, 10B)로의 인가전압 또는 전류의 변화는 높은 발광효율을 얻을 수 있는 범위(V1 내지 V2)에서 실시되기 때문에 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효율적으로 얻을 수 있어서 구동시의 소비전력의 저감을 도모할 수 있다.
따라서 저소비전력에서의 풀 컬러 디스플레이를 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 본 발명의 전기발광소자의 일례로서 도 1에 도시한 바와 같이, 투명전극(2), 정공 수송층(3), 발광층(4G), 및 금속전극(5)으로 이루어진 것을 예로 들어 설명했지만, 본 발명의 전기발광소자는 이 예에 한정된 것이 아니다.
[전자기기]
다음으로, 상기 실시형태의 전기발광 조명장치 또는 전기발광 디스플레이를 구비한 전자기기의 구체예에 관해서 설명한다.
도 6a는 휴대전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 6a에 있어서 200은 휴대전화 본체를 나타내고, 201은 디스플레이부를 나타내고 있다.
이러한 구성의 휴대 전화 본체(201)에 있어서, 디스플레이부(201)를 상기 실시형태의 전기발광 조명장치를 구비한 액정표시장치, 또는 상기 실시형태의 전기발광 디스플레이를 사용하여 구성할 수 있다.
도 6b는 워드프로세서, PC 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 6b에 있어서 300은 정보처리장치, 301은 키보드 등의 입력부, 303은 정보처리본체, 302는 디스플레이부를 나타내고 있다.
이러한 구성의 정보 처리 장치(300)에 있어서, 디스플레이부(301)를 상기 실시형태의 전기발광 조명장치를 구비한 액정표시장치, 또는 상기 실시형태의 전기발광 디스플레이를 사용하여 구성할 수 있다.
도 6c는 손목 시계형 전자기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 6c에 있어서, 400은 시계본체를 나타내고, 401은 디스플레이부를 나타내고 있다.
이러한 구성의 손목 시계본체(400)에 있어서, 디스플레이부(401)를 상기 실시형태의 전기발광 조명장치를 구비한 액정표시장치, 또는 상기 실시형태의 전기발광 디스플레이를 사용하여 구성할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에 나타낸 전자기기는 상기 실시형태의 전기발광 조명장치 또는 상기 실시형태의 전기발광 디스플레이를 구비한 것이기 때문에 작은 소비전력으로 실용적인 밝기의 화상을 얻을 수 있다.
실시예
시험예 1
상기 실시형태에 따라서 도 2 및 도 3에 나타낸 구성을 갖는 전기발광 디스플레이를 제작했다. 단, 전부의 픽셀을 녹색의 발광을 발생시키는 전기발광소자(10G)로 구성했다. 또한 이 전기발광 디스플레이의 표시화면의 크기는 2인치 사이즈의 휴대전화의 표시화면과 동일한 크기로 했다.
여기에서 사용한 전기발광소자(10G)에 인가하는 전압 또는 전류의 크기를 변화시켰을 때의 휘도의 변화 및 발광효율의 변화는 도 4에 나타낸 바와 같다. 도 4에 있어서 횡축은 전기발광소자(10G)의 전극사이에 흐르는 전류밀도(단위:mA/cm2)를 나타낸다. 좌측의 세로축은 그 전류밀도의 전류가 흘렀을 때에 발광한 빛의 휘도(단위: cd/m2)를 나타내고, 오른쪽의 세로축은 그 전류밀도의 전류가 흘렀을 때의 발광효율(단위:lm/W)을 나타낸다. 또한 실선 B는 전류밀도와 휘도와의 관계를 나타내는 그래프이며, 점선 C는 전류밀도와 발광효율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 이 예에서 사용한 전기발광소자(10G)의 발광효율의 최대값 P은 약 6루멘(lm)/W이다. 따라서 발광효율의 최대값 P의 80%의 값은 약 4.8루멘(lm)/W이 되기 때문에 발광효율이 약 4.8루멘(lm)/W이 되는 전류밀도 0.45mA/cm2 보다도 작은 전류밀도로 중간톤 디스플레이를 행하였다. 즉, 전류밀도 0.45 mA/cm2에서의 휘도 50cd/m2가 최대휘도가 되도록 설정하고, 전류밀도 0.45mA/cm2 보다도 작은 전류밀도에서의 휘도로 중간톤을 설정한다.
실제로, 휘도가 O 내지 5Ocd/m2의 범위가 되도록 인가전압 또는 전류를 변화시켜 중간톤 디스플레이를 실시한 결과 소비전력의 최대값은 약 25mW이며, 평균치는 약 4mW였다.
그런데, 상기 시험예 1의 전기발광소자(10G)와 동일한 전기발광소자가 사용되고 있는 종래 휴대 전화의 컬러 스크린 디스플레이에서는 통상, 전류밀도 9mA/cm2로 얻어지는 약 1OOOcd/m2을 최대휘도로 하고, 이것보다도 작은 전류밀도로 중간톤 디스플레이를 하고 있었다. 그리고 이 경우에 필요한 소비전력은 최대로 약 885mW이며, 평균적으로는 약 400mW였다.
또한, 상기 시험예 1은 녹색의 발광을 발생시키는 전기발광소자(10G)에 관한 시험이었지만, 적색의 발광을 발생시키는 전기발광소자(10R)에서도, 또한 청색의 발광을 발생시키는 전기발광소자(10B)에서도, 동일하게 전류밀도가 커짐에 따라 휘도는 커지지만, 발광효율은 피크를 나타내는 경향이 있다는 것이 발견되었다.
또한 각색의 전기발광소자(10R)(10B)에 관해서도, 동일한 방법으로, 각각 전기발광소자(10R)(10B)에 인가하는 전압 또는 전류의 크기를 변화시켰을 때의 휘도의 변화 및 발광효율의 변화를 조사했다. 그리고, 각각 발광효율이 최대값의 80%가 될 때 휘도를 최대휘도로서 2인치 사이즈의 표시화면으로 중간톤 디스플레이를 실시한 결과 소비전력이 종래의 휴대전화의 컬러 스크린 디스플레이에 비해 현저히 작아진다는 것이 발견되었다.
이와 같이, 전기발광 디스플레이를 구성하고 있는 각 전기발광소자(10R, 10G, 10B)에 관해서 각각 발광효율이 최대값의 80%가 될 때 휘도를 최대휘도로서 중간톤 디스플레이를 실시하면, 발광효율이 가장 좋은 범위로 표시를 실시할 수 있기 때문에 소비전력을 대폭 저감할 수 있다.
따라서 초저소비전력으로 풀컬러 디스플레이를 실시하는 것이 가능하다.
도 7a는 전기발광소자(10G)에 인가하는 전류의 크기를 변화시켰을 때의 휘도의 변화 및 발광효율의 변화를 나타낸 것이다. 도 7a에 있어서, 횡축은 전기발광소자(1OG)의 전극사이에 흐르는 전류밀도(단위: mA/cm2)를 나타낸다. 좌측의 세로축은 그 전류밀도의 전류가 흘렀을 때에 발광한 빛의 휘도(단위: cd/m2)를 나타내고, 오른쪽의 세로축은 그 전류밀도의 전류가 흘렀을 때의 발광효율(단위: lm/W)을 나타낸다. 또한 실선 B는 전류밀도와 휘도와의 관계를 나타내는 그래프이며, 파선 C는 전류밀도와 발광효율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 예에서 사용한 전기발광소자(10G)의 발광효율의 최대값 P는 약 6루멘(lm)/W이다. 따라서 발광효율의 최대값 P의 80%의 값은 약 4.8루멘(lm)/W가 되기 때문에 발광효율이 약 4.8루멘(lm)/W가 되는 전류밀도는 0.004mA/cm2와 0.45mA/cm2가 존재한다. 여기에서 상한측의 전류밀도 0.45 mA/cm2에서의 휘도 50cd/m2가 최대휘도가 되도록 설정하여 표시하고, 전류밀도 0.45 mA/cm2보다도 작은 전류밀도에서의 휘도로 중간톤을 설정하고 표시를 했다.
여기에서 풀 톤 디스플레이가 되는 일반적인 자연 이미지의 화상을 해상도 VGA(640 ×RGB ×480)의 전기발광소자로 표시했을 때의 G 표시의 휘도를 조사한 결과가 도 7b이다. 도 7b에 있어서, 횡축은 G 픽셀의 휘도이며, 세로축은 그 휘도의 픽셀 총수를 조사한 결과이다. 또한, 휘도가 O 내지 5Ocd/m2인 범위에서 표시를 했다.
이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 도 7b에 있어서 중간톤 디스플레이에서 디스플레이 빈도(픽셀수)가 가장 많을 때의 휘도를 P'라고 하면, 도 7a에서 이 휘도 P'에 상당하는 부분은 발광효율의 최대값 P 부근에 상당하게 된다. 일반적인 자연 이미지의 화상에서는 그레이 스케일(gray-scale) 디스플레이 범위가 발광효율의 최대값 P의 대강 80%의 범위에 있는 한, 일반적인 자연 이미지의 화상에서는 휘도 P' 부근이 되는 중간톤이 차지하는 비율이 대단히 높고, 이러한 비율이 높은 휘도 P' 부근이 되는 중간톤을 표시할 때의 발광효율이 최대값 P 부근에 상당하게 된다. 즉, 일반적인 자연 이미지의 표시에 있어서 디스플레이 빈도가 가장 많은 중간톤 디스플레이에서 대폭 소비전력을 저감할 수 있다.
또한, 파선 C의 특성에서 알 수 있는 바와 같이 발광효율은 어떤 소정의 전류밀도의 값에서 피크를 갖기 때문에, 발광효율 80%에 있어서의 전류밀도의 값은 발광효율이 최대가 되는 소정의 전류밀도의 값을 사이에 두고 두 개(하한측 0.004mA/cm2, 상한측 0.45mA/cm2) 존재한다. 따라서 도 7b의 디스플레이 픽셀의 톤 분포의 관점에서도 최대휘도를 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록 설정함과 동시에 수득된 전류밀도의 값이 발광효율이 최대가 될 때의 소정의 전류밀도의 값보다도 큰 값이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 최대휘도를 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록 설정하면 발광효율이 가장 양호한 범위에서 픽셀의 다수를 차지하는 중간톤의 표시를 실시할 수 있기 때문에 소비전력을 대폭 저감할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전기발광소자를 사용하여 이루어진 전기발광 조명장치 및 전기발광 디스플레이에 있어서, 전기발광소자의 구동시에 인가하는 전압 또는 전류의 크기를 상기 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록 설정함으로써 저소비전력으로 실용적인 휘도를 효과적으로 얻을 수 있기 때문에 소비전력의 저감을 효과적으로 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전기발광 조명장치의 일례를 모식적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 전기발광 디스플레이의 일례를 나타낸 도면으로서 기판측에서 본 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 전기발광 디스플레이의 일부를 나타낸 개략 단면도로서, 도 2의 A-A'단면도이다.
도 4는 전기발광소자의 전류밀도와 휘도 및 발광효율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 있어서의 전압 또는 전류의 설정범위를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6a는 상기 실시형태의 전기발광 디스플레이를 구비한 휴대전화의 일례를 나타내는 도면이며, 도 6b는 상기 실시형태의 전기발광 디스플레이를 구비한 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타내는 도면이며, 도 6c는 상기 실시형태의 전기발광 디스플레이를 구비한 손목 시계형 전자기기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7a는 전기발광소자(10G)에 인가하는 전류의 크기를 변화시켰을 때의 휘도의 변화 및 발광효율의 변화를 나타낸 것이고, 도 7b는 G 픽셀의 휘도 및 그 휘도의 픽셀총수를 조사한 결과이다.
부호의 설명
1 투명기판
2 투명전극
4 발광층
5 금속전극
8 격벽
10, 10R, 10G, 10B 전기발광소자
Claims (13)
- 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 복수의 전기발광소자, 및 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류 인가수단을 구비한 전기발광 조명장치를 구동하는 방법으로서,상기 복수의 전기발광소자가 상이한 색의 발광을 생성하고, 상기 각 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록, 각색의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류 크기를 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 전기발광 조명장치의 구동방법.
- 삭제
- 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 복수의 전기발광소자, 및 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류 인가수단을 구비하고, 상기 복수의 전기발광소자가 상이한 색의 발광을 생성하며,상기 각 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록, 각색의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류 크기가 다르게 설정된 것을 특징으로 하는 전기발광 조명장치.
- 삭제
- 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 복수의 전기발광소자, 및 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류 인가수단을 구비하고, 상기 복수의 전기발광소자가 각각 개별적으로 구동가능한 전기발광 디스플레이를 구동하는 방법으로서,상기 복수의 전기발광소자가 상이한 색의 발광을 생성하고, 상기 각 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록, 각색의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류의 크기를 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 전기발광 디스플레이의 구동방법.
- 삭제
- 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖는 복수의 전기발광소자, 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류 인가수단, 및 상기 복수의 전기발광소자의 온·오프를 개별적으로 스위칭하는 스위칭 수단을 갖고,상기 복수의 전기발광소자가 상이한 색의 발광을 생성하며, 상기 각 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록, 각색의 전기발광소자마다 구동시의 인가전압 또는 전류 크기가 다르게 설정된 것을 특징으로 하는 전기발광 디스플레이.
- 삭제
- 발광층을 함유하는 1개 이상의 유기층과 상기 유기층을 사이에 두고 서로 마주보는 한쌍의 전극을 갖고 상이한 색의 발광을 생성하는 복수의 전기발광소자, 상기 전기발광소자의 한쌍의 전극에 전압 또는 전류를 인가하는 전압 또는 전류 인가수단, 상기 복수의 전기발광소자의 온·오프를 개별적으로 스위칭하는 스위칭 수단, 및 상기 각 전기발광소자의 발광효율이 최대값의 80% 이상이 되도록 하는 범위내에서 각 색의 전기발광소자마다 구동시의 인가 전압 또는 전류의 크기를 다르게 변화시킬 수 있는 전압 또는 전류 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전기발광 디스플레이.
- 삭제
- 제 3 항에 기재된 전기발광 조명장치를 구비한 액정장치.
- 제 11 항에 기재된 액정장치를 구비한 전자기기.
- 제 7 항 또는 제 9 항에 따른 전기발광 디스플레이를 구비한 전자기기.
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