説明

有機EL表示装置

【課題】消費電力を低減する有機EL表示装置を提供する。
【解決手段】基板と、該基板上に設けられ少なくとも一種類の蛍光発光画素と、少なくとも一種類の燐光発光画素と、からなる表示部と、から構成され、該蛍光発光画素が、陽極と、蛍光発光層を含む蛍光性有機化合物層と、陰極と、がこの順に積層されてなる蛍光発光素子を複数有する部材であり、該燐光発光画素が、陽極と、燐光発光層を含む燐光性有機化合物層と、陰極と、がこの順に積層されてなる燐光発光素子を複数有する部材であり、該燐光発光画素又は該燐光発光画素それぞれの総面積が、いずれの蛍光発光画素の総面積よりも大きいことを特徴とする、有機EL表示装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は有機EL表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
燐光発光素子は蛍光発光素子よりも発光効率がよいため、現在では有機EL表示装置の表示部を構成する部材として利用され始めている。その具体例として、特許文献1では、赤色に発光する燐光発光素子と、緑色に発光する蛍光発光素子と、青色に発光する蛍光発光素子と、混載した有機EL表示装置が開示されている。
【0003】
【特許文献1】特開2002−62824号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで燐光発光素子は、従来、高電流密度下で駆動すると発光効率が低下する現象(ロールオフ現象)が起こるという課題があった。この現象は、三重項励起子同士が反応する三重項―三重項励起子消滅(T−T Annihilation)が原因である。この三重項―三重項励起子消滅は、燐光発光素子特有の現象である。
【0005】
このように燐光発光素子が抱える課題が判明する一方で、燐光発光素子特有のロールオフ現象を考慮した有機EL表示装置の設計はなされていなかった。そのため、燐光発光素子の駆動を効率が低下する高電流密度下で行うことにより、結果として消費電力が高くなるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記課題、特に、燐光発光素子における発光効率の電流密度依存性という課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力を低減する有機EL表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の有機EL表示装置は、基板と、
該基板上に設けられ少なくとも一種類の蛍光発光画素と、少なくとも一種類の燐光発光画素と、からなる表示部と、から構成され、
該蛍光発光画素が、陽極と、蛍光発光層を含む蛍光性有機化合物層と、陰極と、がこの順に積層されてなる蛍光発光素子を複数有する部材であり、
該燐光発光画素が、陽極と、燐光発光層を含む燐光性有機化合物層と、陰極と、がこの順に積層されてなる燐光発光素子を複数有する部材であり、
特定の発光色を示す該燐光発光画素の総面積が、他の発光色を示す該蛍光発光画素の総面積よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明の有機EL表示装置は、燐光発光画素又は各燐光発光画素の総面積がいずれの蛍光発光画素の総面積よりも大きいため、燐光発光素子の駆動に必要な電流密度を小さくすることができる。このため燐光発光する有機発光素子の駆動条件を発光効率がよい低電流密度条件にすることができる。従って、本発明によれば、消費電力を低減する有機EL表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明の有機EL表示装置は、基板と、この基板上に設けられる表示部と、から構成される。またこの表示部は少なくとも一種類の蛍光発光画素と、少なくとも一種類の燐光発光画素と、からなる部材である。
【0010】
ここで蛍光発光画素とは、陽極と、蛍光発光層を含む蛍光性有機化合物層と、陰極と、がこの順に積層されてなる蛍光発光素子を複数有する部材である。
【0011】
また燐光発光画素とは、陽極と、燐光発光層を含む燐光性有機化合物層と、陰極と、がこの順に積層されてなる燐光発光素子を複数有する部材である。
【0012】
本発明の有機EL表示装置は、特定の発光色を示す燐光発光画素の総面積が、他の発光色を示す蛍光発光画素の総面積よりも大きいことを特徴とするものである。即ち、燐光発光画素が一種類の場合、その燐光発光画素の総面積が、他の発光色を示す蛍光発光画素の総面積よりも大きいことを特徴とするものである。ただし、その燐光発光画素の総面積は、全ての種類の蛍光発光画素の総面積よりも大きくする必要はない。また本発明の有機EL表示装置は、燐光発光画素が複数種類の場合、各燐光発光画素の総面積が、他の発光色を示す蛍光発光画素の総面積よりも大きいことを特徴とするものである。ただし、各燐光発光画素の総面積は、全ての種類の蛍光発光画素の総面積よりも大きくする必要はない。
【0013】
ここで燐光発光画素の総面積とは、一種類の燐光発光画素が設けられている領域の面積の合計である。ここで、燐光発光画素が設けられている領域が1箇所であれば、当該1箇所の領域の面積が燐光発光画素の総面積に該当する。一方で、燐光発光画素が設けられている領域が複数箇所存在する場合は、各箇所の面積を合計した値が燐光発光画素の総面積に該当する。
【0014】
一方、蛍光発光画素の総面積とは、蛍光発光画素が設けられている領域の面積の合計である。蛍光発光画素が複数種類ある場合は各々の蛍光発光画素が設けられている領域の面積の合計である。ここで、蛍光発光画素が設けられている領域が1箇所であれば、当該1箇所の面積が蛍光発光画素の総面積に該当する。一方で、蛍光発光画素が設けられている領域が複数箇所存在する場合は、各箇所の面積を合計した値が蛍光発光画素の総面積に相当する。
【0015】
以上のように、本発明の有機EL表示装置は、構成材料として一重項励起子により発光する蛍光発光材料と三重項励起子により発光する燐光発光材料とを有する。
【0016】
ところで蛍光材料を有する有機発光素子(蛍光発光素子)は、生成される励起子の25%に相当する一重項励起子しか発光に寄与しない。一方、燐光材料を有する有機発光素子(燐光発光素子)は、残りの75%に相当する三重項励起子も発光に寄与するため、蛍光発光素子と比べて発光効率が高くなる。
【0017】
しかし燐光発光素子は、電流密度を上げると発光効率がかえって低下する現象(ロールオフ現象)が起こる。これは電流密度を挙げると発光層の中で三重項―三重項励起子消滅(T−T Annihilation)が起こるためである。このロールオフ現象は燐光素子特有の現象である。
【0018】
そこで、本実施形態においては、燐光発光をする燐光発光画素又は各燐光発光画素の総面積をいずれの蛍光発光画素の総面積よりも大きくする。こうすることで有機EL表示装置を駆動するのに必要な電流密度を小さくすることができる。
【0019】
本発明の有機EL表示装置は、その駆動方式は特に限定されないが、燐光発光画素の構成部材である燐光発光素子をパルス時間変調駆動方式で駆動してもよい。この駆動方式は高輝度で素子を発光し、発光させる時間を変調することで階調を制御する駆動方式であるため、駆動時に必要な電流密度は高い。しかし本発明の有機EL表示装置では、パルス時間変調駆動方式であっても、燐光発光素子を駆動するのに必要な電流密度を下げることができるため、有機EL表示装置の消費電力が低減される。
【0020】
本発明の有機EL表示装置は、蛍光発光画素と燐光発光画素とを配置する方法としては、二次元的な配置方法であってもよいし、画素と画素とを積層させるような配置方法であってもよい。尚、ここでいう積層とは、有機EL表示装置を構成する表示部に含まれる少なくとも1つのサブピクセルにおいて、異なる発光色を示す2つ以上の発光素子が積層されていることをいう。好ましくは、このサブピクセルにおいて、蛍光発光画素のうち少なくとも一種類と、燐光発光画素のうち少なくとも一種類と、が積層されていることをいう。
【0021】
ここで画素と画素とを積層させるような配置方法について以下に説明する。この配置方法は、一般的には、下部電極と上部電極との間の複数の有機化合物層を設け、有機化合物層と有機化合物層との間に中間電極層を設ける構成をいうものである。この配置方法において、好ましくは、有機化合物層の数は2又は3である。具体的な実施形態については後述する。
【0022】
上述したように、本発明の有機EL表示装置には、構成部材として燐光発光材料を含むものである。燐光発光材料は、その発光色により、赤色燐光発光材料、緑色燐光発光材料、青色燐光発光材料に大別される。これら燐光発光材料は、実用的使用に耐え得るものであればどの材料であっても構わない。尚、ここでいう実用的使用に耐え得るとは、例えば、使用する材料が実用的使用において要求される寿命を有することをいう。
【0023】
赤色燐光発光材料としては、例えば、下記の化合物1(ホスト)と化合物2(ゲスト)との混合材料が挙げられる。尚、化合物1と化合物2との体積濃度比は、99.5:0.5である。
【0024】
【化1】

【0025】
緑色燐光発光材料としては、例えば、下記の化合物1(ホスト)と下記の化合物3(ゲスト)との混合材料が挙げられる。尚、化合物1と化合物3との体積濃度比は、98:2である。
【0026】
【化2】

【0027】
青色燐光発光材料としては、例えば、下記の化合物1(ホスト)と下記の化合物4(ゲスト)との混合材料が挙げられる。尚、化合物1と化合物4との体積濃度比は、90:10である。
【0028】
【化3】

【0029】
次に、本発明の有機EL表示装置の具体的な実施形態について図面を参照して説明する。ただし以下に説明する実施形態は、本発明の実施形態の一例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0030】
[実施形態1]
まず本発明の有機EL表示装置における第一の実施形態について説明する。
【0031】
図1は、本発明の有機EL表示装置における第一の実施形態を示す平面概略図である。図1の有機EL表示装置1は、基板(図示省略)上に、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)に発光する各発光画素が一定の順序で二次元的に配列されている。これら発光画素(R,G,B)が1組ずつ集合して1組の画素2が形成される。またこの画素2を二次元的に配列することにより、有機EL表示装置1の表示部が形成される。一方、各発光画素(R,G,B)は、複数の有機発光素子を二次元的に配列することにより構成される部材である。
【0032】
図2は、図1の有機EL表示装置を構成する発光画素に含まれる有機発光素子を示す断面概略図である。図2の有機発光素子10は、基板11上に、反射電極12、正孔輸送層13、発光層14、電子輸送層15、電子注入層16及び陰極17がこの順に積層されている。尚、図2の有機発光素子10は、陰極17側から光を取り出すトップエミッション方式であるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。
【0033】
また、図2の有機発光素子10は、正孔輸送層13、発光層14、電子輸送層15及び電子注入層16がこの順に積層されて有機化合物層18を形成するが、有機化合物層18の形態は、図2に示される形態に限定されるものではない。有機化合物層の他の形態の具体例としては、以下に示す形態が挙げられる。
(i)単層型(発光層)
(ii)2層型(発光層/正孔注入層)
(iii)3層型(電子輸送層/発光層/正孔輸送層)
(iv)4層型(電子注入層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層)
(v)5層型(電子注入層/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層)
【0034】
尚、有機化合物層18の構成材料として使用される有機材料(正孔注入・輸送材料、発光材料、電子注入・輸送材料等)は公知の材料を使用することができる。また有機化合物層の成膜方法は、真空蒸着法等の公知の方法を用いることができる。
【0035】
図2の有機発光素子において、基板11は、ガラス板等の基材のみで構成されてもよいが、この基材上にTFT等のスイッチング素子(図示省略)を形成してアクティブマトリクス型基板としてもよい。また基板11を、TFT駆動回路が不要なパッシブマトリクス型基板としてもよい。
【0036】
図2の有機発光素子において、反射電極12は、光反射性の部材からなる電極である。尚、図2の有機発光素子において、反射電極12は、陽極として機能する。反射電極12の構成部材として、例えば、Cr、Al、Ag、Au、Pt等の金属材料が挙げられる。これらの金属材料は反射率が高い部材であるが、反射率が高ければ高いほど光取り出し効率を向上できるので好ましい。また、反射電極12は、反射機能を有する光反射性部材からなる層と、電極機能を有するITO膜等からなる透明導電層と、で構成される積層体であってもよい。
【0037】
図2の有機発光素子において、陰極17の構成材料は、電子注入が可能な部材であれば特に規定は無く、ITO、IZO等の透明導電極からAg、Mg、Al等の金属電極まで利用が可能である。
【0038】
本実施形態では、図1に示される赤色発光画素Rを燐光発光画素とする。一方、図1に示される緑色発光画素G及び青色発光画素Bを蛍光発光画素とする。ここで、各発光画素1組あたりの面積、表示装置内の画素数、及び表示装置内における各発光画素の総面積を下記表1の通りに設定する。
【0039】
【表1】

【0040】
図3は、有機EL表示装置に含まれる蛍光発光素子及び燐光発光素子のそれぞれにおける発光効率及び電流密度の関係を示すグラフである。図3に示されるように、蛍光発光素子の場合、発光効率の電流密度依存性は極めて小さい。一方、燐光発光素子の場合、電流密度が高くなるほど発光効率が低下するロールオフ現象が見られる。他方、電流密度は、画素面積に比例する。このため燐光発光素子の場合、駆動に必要な電流密度は燐光発光素子で構成する燐光発光画素の総面積に反比例する。
【0041】
本実施形態では表1に示すように、燐光発光画素Rの総面積が、蛍光発光画素G及び蛍光発光画素Bのいずれにも大きい。このため、有機EL表示装置を駆動するに必要な電流密度を小さくすることができるため、発光効率が高くなる。
【0042】
[比較形態1]
上記実施形態1との比較として、比較形態1では、燐光発光画素R、蛍光発光画素G及び蛍光発光画素Bの各発光画素1組あたりの面積、表示装置内の画素数、及び表示装置内における各発光画素の総面積を下記表2の通りに設定する。
【0043】
【表2】

【0044】
この形態において、燐光発光画素Rの総面積は上記実施形態1の2/3である。このため、燐光発光画素Rを駆動するのに必要な電流密度は実施形態1の1.5倍になる。従って、この比較形態1における燐光発光画素Rの発光効率は、図3に示されるグラフから考慮すると、実施形態1の約0.8倍に低下する。一方、蛍光発光画素G及び蛍光発光画素Bの発光効率は、実施形態1と同等である。
【0045】
以上より、この比較形態1は、実施形態1と比較して燐光発光画素Rの発光効率が低い分消費電力が大きくなる。
【0046】
[実施形態2]
次に本発明の有機EL表示装置における第二の実施形態について説明する。尚、本実施形態を説明するにあたり第一の実施形態と同様の事項については説明を省略することがある。
【0047】
図4は、本発明の有機EL表示装置における第二の実施形態を示す断面概略図である。図4の有機EL表示装置20は、基板21上に下部電極22が設けられている。また下部電極22上に、赤色発光画素Rの構成部材となる赤色発光有機化合物層23と、中間電極層24とがこの順に設けられている。そして、中間電極層24上には、緑色発光画素Gの構成部材となる緑色発光有機化合物層25aと、青色発光画素Bの構成部材となる青色発光有機化合物層25bとが二次元的に設けられている。また緑色発光有機化合物層25a及び青色発光有機化合物層25bは、中間電極層24上に設けられている画素分離膜26によって一定の領域にそれぞれ区画されている。そして、緑色発光有機化合物層25a及び青色発光有機化合物層25b上には上部電極27が設けられている。
【0048】
図4の有機EL発光装置において、赤色発光画素Rは、下部電極22と、赤色発光有機化合物層23と、中間電極層24との順に形成されている部材である。緑色発光画素Gは、中間電極層24と、緑色発光有機化合物層25aと、上部電極27との順に形成されている部材である。青色発光画素Bは、中間電極層24と、青色発光有機化合物層25bと、上部電極27との順に形成されている部材である。ところで中間電極層24は、一層で構成されてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。中間電極層24が一層で構成される場合、中間電極層24は、赤色発光有機化合物層23、緑色発光有機化合物層25b及び青色発光有機化合物層25bの共通電極となる。例えば、下部電極22をアノードにすると、中間電極層24はカソードとなり、上部電極27はアノードとなる。一方、中間電極層24が複数の層、例えば、導電膜/絶縁膜/導電膜で構成される場合、赤色発光有機化合物層23と、緑色発光有機化合物層25a及び青色発光有機化合物層25bと、を個別に駆動させることができる。
【0049】
本実施形態では、赤色発光画素R及び緑色発光画素Gを燐光発光画素とし、青色発光画素Bを蛍光発光画素とする。各画素は、図5に示されるように配列する。即ち、赤色発光画素R上に、緑色発光画素Gと青色発光画素Bとを二次元的に配列する。ただし、本発明の有機EL表示装置において各発光画素の配置形式は図5の態様に限定されるものではない。例えば、まず緑色発光画素Gと青色発光画素Bとを二次元的に配列した後、赤色発光画素Rを配列してもよい。
【0050】
本実施形態において、各発光画素1組あたりの面積、表示装置内の画素数、及び表示装置内における各発光画素の総面積を下記表3の通りに設定する。
【0051】
【表3】

【0052】
表3に示すように、燐光発光画素である赤色発光画素R及び緑色発光画素Gの総面積は、いずれも蛍光発光画素である青色発光画素Bの総面積よりも大きい。このため、有機EL表示装置を駆動するのに必要な電流密度が小さくなるので発光効率が高くなる。
【0053】
[比較例2]
上記実施形態2との比較として、比較形態2では、燐光発光画素R、燐光発光画素G及び蛍光発光画素Bの配置を変更している。具体的には、青色発光画素B上に、緑色発光画素G又は赤色発光画素Rを二次元的に配列する。また比較形態2は、実施形態2と比較すると、実施形態2において、燐光発光画素R、燐光発光画素G及び蛍光発光画素Bが設けられている領域は、それぞれ蛍光発光画素B、燐光発光画素R及び燐光発光画素Gに置き換わっている。この結果、各発光画素1組あたりの面積、表示装置内の画素数、及び表示装置内における各画素の総面積は下記表4の通りになる。
【0054】
【表4】

【0055】
表3及び表4より、この比較形態2において、有機EL表示装置を駆動するのに必要な電流密度は、実施形態2と比較して、燐光発光画素Rでは2倍になり、緑色発光画素Gでは1.67倍になり、蛍光発光画素Bでは0.33倍になる。ここで図3のグラフを考慮すると、この比較形態2の発光効率は、実施形態2と比較して、燐光発光画素Rでは0.75倍になり、燐光発光画素Gでは0.8倍となり、蛍光発光画素Bでは1倍になる。
【0056】
以上より、この比較形態2は、実施形態2と比較して燐光発光画素R及び燐光発光画素Gの発光効率が低い分消費電力が大きくなる。
【0057】
以上説明したように、本発明によれば、燐光発光画素と蛍光発光画素とからなる有機EL表示装置において、発光画素の総面積を調整することで、有機EL表示装置の消費電力を低減させることができる。
【0058】
[実施形態3]
次に本発明の有機EL表示装置における第三の実施形態について説明する。尚、本実施形態を説明するにあたり上述した第一及び第二の実施形態と同様の事項については説明を省略することがある。
【0059】
図6は、本発明の有機EL表示装置における第三の実施形態を示す断面概略図である。
【0060】
図6の有機EL表示装置3は、基板30上に、下部電極31、第一有機化合物層32、第一中間電極層33、第二有機化合物層34、第二中間電極層35、第三有機化合物層36及び上部電極37がこの順に設けられている。
【0061】
図6の有機EL表示装置3においては、下部電極31又は中間電極層(33,35)と、有機化合物層(32、34、36)と、中間電極(33,35)又は上部電極37と、の順に積層されている構成部材がそれぞれ発光画素に該当する。図6の有機EL表示装置3において、各有機化合物層(32、34、36)は、それぞれ赤色(R)、緑色(G)又は青色(B)に発光する発光画素の構成部材となる。ただし、本発明においては、各有機化合物層における発光色の配置の順番について特に限定されるものではない。
【0062】
図6の有機EL表示装置3を作製する場合は、燐光発光画素の総面積がいずれの蛍光発光画素の総面積よりも大きくするように制御する。発光画素は、有機発光層を2つの電極で挟持したものであるため、発光面積は電極の大きさによって決まる。従って、各発光画素の総面積を制御する方法としては、電極の大きさを変える方法等がある。尚、図6の有機発光装置3は、実際は、各電極間が基本的に絶縁されている。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】本発明の有機EL表示装置における第一の実施形態を示す平面概略図である。
【図2】図1の有機EL表示装置を構成する発光画素に含まれる有機発光素子を示す断面概略図である。
【図3】有機EL表示装置に含まれる蛍光発光素子と燐光発光素子とのそれぞれにおける発光効率及び電流密度の関係を示すグラフである。
【図4】本発明の有機EL表示装置における第二の実施形態を示す断面概略図である。
【図5】図4の有機EL表示装置を構成する発光画素の配置を示す平面概略図である。
【図6】本発明の有機EL表示装置における第三の実施形態を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【0064】
1 有機EL表示装置
2 画素
3 有機EL表示装置
10 有機発光素子
11 基板
12 反射電極
13 正孔輸送層
14 発光層
15 電子輸送層
16 電子注入層
17 陰極
18 有機化合物層
20 有機EL表示装置
21 基板
22 下部電極
23 赤色発光有機化合物層
24 中間電極層
25a 緑色発光有機化合物層
25b 青色発光有機化合物層
26 上部電極
30 基板
31 下部電極
32 第一有機化合物層
33 第一中間電極層
34 第二有機化合物層
35 第二中間電極層
36 第三有機化合物層
37 上部電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
該基板上に設けられ少なくとも一種類の蛍光発光画素と、少なくとも一種類の燐光発光画素と、からなる表示部と、から構成され、
該蛍光発光画素が、陽極と、蛍光発光層を含む蛍光性有機化合物層と、陰極と、がこの順に積層されてなる蛍光発光素子を複数有する部材であり、
該燐光発光画素が、陽極と、燐光発光層を含む燐光性有機化合物層と、陰極と、がこの順に積層されてなる燐光発光素子を複数有する部材であり、
特定の発光色を示す該燐光発光画素の総面積が、他の発光色を示す該蛍光発光画素の総面積よりも大きいことを特徴とする、有機EL表示装置。
【請求項2】
前記燐光発光素子をパルス時間変調駆動方式で駆動することを特徴とする、請求項1に記載の有機EL表示装置。
【請求項3】
前記表示部に含まれる少なくとも1つのサブピクセルにおいて、異なる発光色を示す2つ以上の発光素子が積層されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機EL表示装置。
【請求項4】
前記サブピクセルにおいて、前記蛍光発光画素のうち少なくとも一種類と、前記燐光発光画素のうち少なくとも一種類と、が積層されていることを特徴とする、請求項3に記載の有機EL表示装置。
【請求項5】
前記燐光発光画素が赤色発光画素及び緑色発光画素のいずれかであり、
前記蛍光発光画素が青色発光画素であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機EL表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−39241(P2010−39241A)
【公開日】平成22年2月18日(2010.2.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−202621(P2008−202621)
【出願日】平成20年8月6日(2008.8.6)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】