発光装置の駆動方法
【課題】 カラー有機ＥＬ表示装置で、消費電力を最小にするために、各色の有機ＥＬ素子を発光効率が最大になる電流密度で発光させると、ホワイトバランスが取れない。
【解決手段】 異なる色の有機ＥＬ素子を含む発光装置の駆動方法であって、
白色光を出力する際に、
前記異なる色の有機ＥＬ素子のうち、発光効率を最大にする電流密度で発光させたときの輝度が他の有機ＥＬ素子よりも低い少なくとも１つの色の有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度より大きい電流密度の電流を、前記異なる色の有機ＥＬ素子のなかで最も高いデューティで供給し、
残る色の前記有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度の電流を、前記デューティより低いデューティで供給することを特徴とする発光装置の駆動方法。
【解決手段】 異なる色の有機ＥＬ素子を含む発光装置の駆動方法であって、
白色光を出力する際に、
前記異なる色の有機ＥＬ素子のうち、発光効率を最大にする電流密度で発光させたときの輝度が他の有機ＥＬ素子よりも低い少なくとも１つの色の有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度より大きい電流密度の電流を、前記異なる色の有機ＥＬ素子のなかで最も高いデューティで供給し、
残る色の前記有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度の電流を、前記デューティより低いデューティで供給することを特徴とする発光装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光型の表示装置や照明装置などの発光装置の駆動方法、詳しくは有機ＥＬ素子を用いた発光装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置は、有機ＥＬ素子を発光素子として用いる。有機ＥＬ素子は、有機化合物を含む薄膜が陽極と陰極に挟持された構造を有する。電流を流すと、陽極と陰極から正孔（ホール）および電子が注入され、有機化合物層内で結合して励起子が生成され、この励起子が基底状態に戻る際に光を放射する。有機ＥＬ表示装置は、コントラストが高く、薄型化が容易なことからフラットパネルディスプレイの有力候補として注目されている。また、液晶表示装置に対して応答速度が非常に速く、動画表示にも適している。画素を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の有機ＥＬ素子を副画素として構成することにより、カラー表示が可能である。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、自発光型であるため、個々の発光素子ごとに点灯または消灯させることができ、全面にバックライトが必要な液晶表示装置より消費電力を小さくできる可能性がある。個々の有機ＥＬ素子の発光効率を高めるとともに、表示装置全体としての消費電力を最小にすることが望まれている。
【０００４】
特許文献１は、各色の有機ＥＬ素子をその最大発光効率を与える電流密度で動作させることにより、消費電力を軽減する発明を開示する。
【０００５】
特許文献２には、燐光材料からなる青の有機ＥＬ素子が劣化しやすいので、ＲＧＢの各有機ＥＬ素子の電流密度を、青の発光効率が最大となる値に揃えることにより、劣化を最小に抑える発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０５９６５１号公報
【特許文献２】特開２００４−２６５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、Ｒ（△）、Ｇ（◆），Ｂ（●）の有機ＥＬ素子の電流密度と発光効率の関係を示す図である。対数スケールの横軸は電流密度（Ａ／ｍ２）、リニアスケールの縦軸は発光効率（ｃｄ／Ａ）を表している。電流密度を増加させると、図１のように、電流密度が低いところでは、電流密度とともに発光効率が増加し、最大値に達した後、電流密度が増えるにつれて低下する。
【０００８】
図１の有機ＥＬ素子の材料、構造、製造方法については、後で詳しく説明するが、Ｒは燐光材料の三重項励起子による発光を利用しており、ＧとＢは蛍光材料の一重項励起子による発光を用いている。
【０００９】
最大値より高い電流密度における発光効率の低下は、特に、燐光材料を用いた有機ＥＬ素子で著しい。この現象は、Ｔ−Ｔアニヒレーションと呼ばれる三重項励起子同士の衝突により、ホストから発光ドーパントへのエネルギー移動が起こりにくくなることが原因であるといわれている。本来、燐光材料を用いた有機ＥＬ素子は、三重項励起子からの発光を利用するので、発光効率が高いと期待されるが、この現象のために、比較的低い電流密度で発光効率がピークを示し、ピークでの発光効率も必ずしも高くない。
【００１０】
燐光発光と蛍光発光の有機ＥＬ素子が異なる色で混在する表示装置では、それぞれの色を発光効率が最大となる電流密度で発光させると、燐光発光の有機ＥＬ素子の輝度が蛍光発光の有機ＥＬ素子の輝度より飛び離れて低くなってしまう。燐光発光と蛍光発光が混在する場合でなくとも、発光効率と電流密度の関係は、異なる色の有機ＥＬ素子の間で大きく異なるのが普通である。そのような有機ＥＬ素子で画素を構成し、白色光を出力するために各色を最大発光効率の電流密度で発光させると、各色の輝度が大きく異なることになる。
【００１１】
標準的な白色光となるためには、ホワイトバランスの取れた、すなわち決められた輝度比の光になければならない。また、合計輝度も表示装置の規格として定められた値にする必要がある。最大発光効率を与える電流密度で各色の有機ＥＬ素子を駆動すると、ホワイトバランスの取れた所定の輝度の白色光を得ることができない。
【００１２】
しかし、各色の輝度を調整するために電流密度を最大発光効率から外れた値にすると、消費電力の増加を招く。ＲＧＢの発光素子を並列配置して合成した白色光を得る照明装置についても、同様の課題がある。消費電力を低く抑えて、所定の明るさでホワイトバランスの取れた出力を得る方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、異なる色の有機ＥＬ素子を含む発光装置の駆動方法であって、
白色光を出力する際に、
前記異なる色の有機ＥＬ素子のうち、発光効率を最大にする電流密度で発光させたときの輝度が他の有機ＥＬ素子よりも低い少なくとも１つの色の有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度より大きい電流密度の電流を、前記異なる色の有機ＥＬ素子のなかで最も高いデューティで供給し、
残る色の前記有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度の電流を、前記デューティより低いデューティで供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、最大発光効率を与える電流密度で発光させたときに最も輝度の低い色の有機ＥＬ素子は、最大発光効率の電流密度より高い電流密度で、かつ他の色より高いデューティで、発光させる。その他の色の有機ＥＬ素子については、最大発光効率となる電流密度で発光させ、デューティを小さくしてホワイトバランスを調整する。この結果、最大発光効率の電流密度より高い電流密度で発光する有機ＥＬ素子の消費電力増加を小さく抑えることができ、表示装置全体として、輝度あたりの消費電力を最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の電流密度と発光効率の関係を示す図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の断面構造を示す模式図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子を駆動するための駆動回路を示す図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ素子を駆動するための別の駆動回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示す各有機ＥＬ素子の最大発光効率とそのときの電流密度およびそれらの積である輝度を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
発光効率は、有機ＥＬ素子の発光面を横切って流れる電流あたりの、有機ＥＬ素子から外部に出て来る光の強度（光度）である。輝度は、単位面積あたりの強度であるから、発光効率と電流密度の積であらわされる。実際の表示装置の表示面における明るさは、輝度に開口率を乗じたものになる。そのほか、偏光板があるときはその吸収によって明るさがさらに減少する。
各有機ＥＬ素子の色度はＣＩＥｘｙ座標において
Ｒ＝（０．６７２，０．３２７）
Ｇ＝（０．２２０，０．６９０）
Ｂ＝（０．１３４，０．０８４）
であった。
【００１９】
この有機ＥＬ素子を用いて、標準的な白色
Ｄ６５＝（０．３１３，０．３２９）
を得るためのＲＧＢの輝度比ｌＲ：ｌＧ：ｌＢは、周知の計算により、
ｌＲ：ｌＧ：ｌＢ＝０．２８５：０．６０７：０．１０８
と定められる。
【００２０】
一方、普通の室内で用いられるディスプレイに対しては一定の値以上の明るさが規格され、通常は、白色光を出力した画面の輝度が２５０ｃｄ／ｍ２以上であることが求められる。開口率がＲＧＢそれぞれ１８％、偏光板の透過率が４５％とすると、発光面でのＲＧＢ合計の輝度は、
２５０／０．１８／０．４５＝３０９０
すなわち３０９０ｃｄ／ｍ２以上が必要である。これを、上の標準白色にするための比率で配分すると、各色の輝度は、Ｒが８７９ｃｄ／ｍ２、Ｇが１８７０ｃｄ／ｍ２、Ｂが３３４ｃｄ／ｍ２以上でなければならない。
【００２１】
表１に示すＲＧＢの輝度は、まず、標準白色を得るための比率からかけ離れているだけでなく、最大発光効率条件下では最も輝度の低いＲは、ディスプレイとして要求される明るさを満足するには輝度が絶対的に不足している。Ｇも、２５０ｃｄ／ｍ２の白色を得るには足りず、電流密度を上げるか、もしくは開口率を広げる必要がある。
【００２２】
先に述べたように、所定の輝度の標準白色を得るために、各色の電流密度を最大発光効率の条件からはずしてそれぞれの輝度を調節すると、どの色も最大発光効率から離れた条件下で発光させることになり、消費電力が高くなってしまう。
【００２３】
そこで、規格値として定められた明るさに対して輝度が不足する色については、電流密度を最大発光効率より高いところに設定して発光させる。その色の有機ＥＬ素子は、設定した電流密度とそのときの発光効率の積で決まる輝度で発光し、最大発光効率の電流密度における輝度より高くなる。その他の、最大発光効率の電流密度で十分な輝度が得られる色については、そのままの電流密度に設定し、単位時間内の電流供給時間の比率、すなわちデューティを調節する。有機ＥＬ素子は電流の供給開始とほぼ同時に発光し、電流の供給終了とほぼ同時に発光を停止するから、電流供給デューティは発光デューティと実質的に同じである。デューティが１００％より小さくなると、時間的な平均を取った見かけの輝度はデューティ分だけ低くなる。輝度が不足する色の電流密度と、その他の色のデューティとは、合成したときに決められた明るさの標準白色が得られるように調節される。
【００２４】
輝度が不足する色は、電流供給デューティを、他の色よりも高い、許容される最大のデューティに設定する。デューティを最大限に大きくすることにより、最大発光効率となる値からの電流密度の増加が最小限に抑えられる。その他の色は最大発光効率で発光させることにより、全体として、輝度あたりの消費電力を最小にすることができる。
【００２５】
デューティの最大は通常は１００％であるが、マトリクス表示装置においては、各画素にデータ信号を書き込むための時間が必要で、その期間は電流の供給が停止するため、デューティの上限が１００％より小さいこともある。この場合は、電流密度を増大させる色についてもデューティが１００％より小さくなり、その他の色も比例的にデューティが小さくなる。
【００２６】
ＲＧＢすべての色が、最大発光効率の電流密度で十分な輝度を持っているときは、最大発光効率での電流密度で所定の輝度が維持できる限りその電流密度で発光させればよい。それによって、与えられた輝度のもとでの消費電力を最小にすることができる。しかし、そのような有機ＥＬ素子であっても、発光デューティの上限が定まっており、そのデューティ制限のもとでは一部の色の輝度が不足するという場合には、その色について電流密度を最大発光効率での電流密度より高くし、かつ最大のデューティに設定する。他の色については、最大発光効率の電流密度を維持し、デューティを最大値より小さくして輝度を調節する。
【００２７】
発光効率が最大となる電流密度で発光させたときの輝度が一番低い色だけでなく、２番目に低い色についても輝度が不足するという場合は、それら２つの色について、発光効率の最大を与える電流密度より高い電流密度にする。
【００２８】
以下、実施例で具体的に説明する。以下の実施例において、開口率はＲＧＢで等しく、ともに１８％であるとする。発光面から出た光が偏光板によって吸収されると仮定しているが、保護膜その他があるときはその吸収も含むと考えればよい。有機ＥＬ素子は図１と表１に示した特性をもつとして説明する。図１の有機ＥＬ素子は、Ｒが燐光発光材料、ＧとＢが蛍光発光材料からなるが、本発明はこれに限定されない。
【実施例１】
【００２９】
本実施例では、ＲとＧの電流密度を最大発光効率を与える値より高いところに設定し、それぞれデューティ１００％で電流を供給する。Ｂは最大発光効率の電流密度に設定し、デューティを調節することにより、ホワイトバランスをとる。
【００３０】
先に述べたように、標準的な白色光を出力したときの表示画面上の明るさが２５０ｃｄ／ｍ２となるためには、ＲとＧの輝度は、それぞれ、ＬＲ＝８７９ｃｄ／ｍ２、ＬＧ＝１８７０ｃｄ／ｍ２でなければならない。一方、Ｂは最大発光効率の電流密度で駆動するので、表１に示した輝度ＬＢ＝１６２０ｃｄ／ｍ２で発光している。ＢのデューティをＴＢ％とすると、Ｂの見かけの輝度は、ＬＢ×ＴＢ／１００である。上のＲ、Ｇと合わせてホワイトバランスをとるには、見かけの輝度が３３４ｃｄ／ｍ２でなければならないから、
ＬＢ×（ＴＢ／１００）＝３３４ｃｄ／ｍ２
より、
ＴＢ＝２１％
となる。
【００３１】
Ｒの輝度が上の値（ＬＲ＝８７９ｃｄ／ｍ２）になるときの電流密度と発光効率を図１のＲの曲線上から求めると、電流密度は６７Ａ／ｍ２、そのときの発光効率は１３．１ｃｄ／Ａであった。最大の発光効率１４．１ｃｄ／Ａの９３％に低下している。
【００３２】
また、Ｇが上の値（１８７０ｃｄ／ｍ２）の輝度になるときの電流密度と発光効率を図１のＧの曲線上から求めると、８８Ａ／ｍ２、２１．１ｃｄ／Ａとなった。Ｇの電流密度も最大発光効率のところから増えるが、ピーク近くのため、発光効率は最大値とほとんど変わらない。
【００３３】
ＲとＧはデューティ１００％、Ｂはデューティ２１％で電流を流すので、時間平均を取った合計電流密度は、
６７＋８８＋３９６×０．２１＝２３５Ａ／ｍ２
である。消費電力は、これに駆動電圧をかけたものである。駆動電圧が７．５Ｖのとき、消費電力は、単位面積あたり１７６０Ｗ／ｍ２となる。白色表示の画面輝度２５０ｃｄ／ｍ２で割った輝度あたりの消費電力は７．０４Ｗ／ｃｄである。
【００３４】
白色より低い、白と黒の中間の輝度は、有機ＥＬ素子に流す電流の大きさを変調することにより得られる。Ｒは電流密度を０から６７Ａ／ｍ２の間で変調し、Ｇは０から８８Ａ／ｍ２の間で、Ｒは０から３９６Ａ／ｍ２の間でそれぞれ変調することにより０％から１００％までの階調表示が得られる。しかし、この方式では、Ｂは、最大輝度の表示以外は最大発光効率の電流密度より低い電流密度で駆動することになり、輝度あたりの消費電力は大きくなってしまう。
【００３５】
電流の大きさを一定にし、発光時間を変調することによって。中間の輝度を出力することも可能である。その場合は、ＲとＧは、デューティ０％から１００％まで変調し、Ｂのデューティを０％から２１％の間でそれぞれ変調する。この場合は、どの階調レベルにおいても電流密度が一定なので、輝度あたりの消費電力は白色光出力時と同じく最適に維持される。本発明の駆動方法では、階調表示方式としては、発光効率が最大になる電流密度に電流を固定し、デューティを変調する方式がのぞましいといえる。
【実施例２】
【００３６】
本実施例では、求められる白色光の輝度が、Ｒでのみ絶対的に不足し、ＧとＢではそれを上回っている場合についての例である。Ｒの電流密度を最大発光効率を与える値より大きいところに設定し、デューティ１００％で発光させ、ＧとＢは最大発光効率の電流密度に設定し、デューティを調節することにより、ホワイトバランスをとる。
【００３７】
標準白色を出力するときの輝度が１５０ｃｄ／ｍ２である場合、図１と表１に示す特性の有機ＥＬ素子に要求される輝度は、ＬＲが５２７ｃｄ／ｍ２、ＬＧが１１２４ｃｄ／ｍ２、ＬＢが２０１ｃｄ／ｍ２である。ただし、開口率および偏光板透過率は実施例１と同じであるとする。
【００３８】
最大発光効率の条件でそれぞれを発行させたときに、輝度が絶対的に不足するのはＲである。そこで、Ｒは、最大発光効率の電流密度より高い電流密度で発光させ、デューティは１００％にする。ＧとＢは、最大発光効率の電流密度で発光させ、デューティを１００％より小さくする。
ＬＲ＝５２７ｃｄ／ｍ２を得るための電流密度と発光効率を、図１のＲの曲線上から探すと、電流密度は３９Ａ／ｍ２、発光効率は１３．５ｃｄ／Ａとなる。
ＧとＢは、それぞれ、発光効率が最大となる電流密度の電流を流して発光させるので、表１の輝度ＬＧ＝１３４０ｃｄ／ｍ２、ＬＢ＝１６２０ｃｄ／ｍ２になる。Ｇ、ＢそれぞれのデューティをＴＧ％、ＴＢ％とすると、見かけの輝度がＬＲ＝５２７ｃｄ／ｍ２とホワイトバランスをとるには、
ＬＧ×ＴＧ／１００＝１１２４ｃｄ／ｍ２
ＬＢ×ＴＢ／１００＝２０１ｃｄ／ｍ２
でなければならない。これから、
ＴＧ＝８４％
ＴＢ＝１２％
となる。
【００３９】
時間平均をとった合計電流密度は、
３９＋６３×０．８４＋３９６×０．１２＝１３９Ａ／ｍ２、
駆動電圧７．５Ｖのときの１ｍ２あたりの消費電力は、１０４０Ｗ／ｍ２、
輝度１５０ｃｄ／ｍ２で規格化した消費電力は、６．９３Ｗ／ｃｄ
となる。
【００４０】
Ｒが最大発光効率から外れるが、ＧとＢを最大発光効率の電流密度で発光させることができるため、輝度あたりの消費電力は、実施例１よりもさらに小さくなる。
【００４１】
（比較例）
比較のために、実施例１において、Ｒ、ＧのみならずＢのデューティも１００％にした場合について説明する。
【００４２】
Ｂは、デューティ１００％で輝度３３４ｃｄ／ｍ２を出力するので、最大発光効率のところから外れて、電流密度８５Ａ／ｍ２、発光効率３．９ｃｄ／Ａで発光させることになる。発光効率は最大値の９５％に低下する。また、合計電流密度は
６７＋８８＋８５＝２４０Ａ／ｍ２、
駆動電圧７．５Ｖのときの消費電力は１ｍ２あたり１８００Ｗである。輝度あたりの消費電力は７．２Ｗ／ｃｄとなり、実施例１、２よりも増加する。
【００４３】
また、ＲＧＢのデューティをすべて５０％にすると、合計輝度２５０ｃｄ／ｍ２の白色を表示するための輝度は上の２倍になり、その輝度を得るための電流密度とそのときの発光効率は
Ｒは、電流密度１４６Ａ／ｍ２、発光効率１０．９ｃｄ／Ａ
Ｇは、電流密度１７７Ａ／ｍ２、発光効率２０．８ｃｄ／Ａ
Ｂは、電流密度２０１Ａ／ｍ２、発光効率４．０ｃｄ／Ａ
となる。それぞれの発光効率は最大値に対し、７７％：９８．１％：９７．５％に低下する。
【００４４】
合計電流密度は
（１４６＋１７７＋２０１）×０．５＝２６２Ａ／ｍ２
である。駆動電圧７．５Ｖのときの消費電力は１ｍ２あたり１９７０Ｗとなり、デューティをすべて１００％にしたときよりもさらに増加する。
【００４５】
＜駆動回路＞
異なる色の有機ＥＬ素子間で発光デューティを変えるためには、発光時間を制御できる駆動回路を使用しなければならない。図２はそのための回路の１例であり、有機ＥＬ表示装置の一部を拡大した回路図である。行方向には、ＲＧＢの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤＲ、ＯＬＥＤＧ、ＯＬＥＤＢが周期的に配置されている。列方向には同色の有機ＥＬ素子が配置されている。
【００４６】
各有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、トランジスタ２０−２３とキャパシタＣを含む駆動回路に接続されて駆動される。各行に、走査ラインＳＣＡＮＲｉ、ＳＣＡＮＧｉ、ＳＣＡＮＢｉと、消去走査ラインＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮＲｉ、ＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮＧｉ、ＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮＢｉが配置されている。ｉは行番号を示す添え字である。
【００４７】
図３に図２の回路の駆動タイミングチャートを示す。図３は、１フレーム期間ｔ０〜ｔＦにおける１つの行の走査ラインＳＣＡＮと消去ラインＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮの各信号と、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光のタイミングＲ，Ｇ，Ｂを示す。
【００４８】
ｔ０からｔ１の期間はデータの書き込みが行われる。ＲＧＢの走査ラインＳＣＡＮと消去ラインＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮがともにＨＩＧＨになる（以下、色を表す添え字と行番号を表す添え字は省略する）。トランジスタ２０とトランジスタ２１が導通して、その行のトランジスタ２３のゲートがＤＡＴＡラインに接続され、駆動トランジスタ２３のソース−ドレイン間に電流が流れて、その電流がＯＬＥＤに供給され、ＯＬＥＤが発光する。
【００４９】
その後ｔ１で走査ラインＳＣＡＮと消去走査ラインＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮがともにＬＯＷになるが、トランジスタ２３のゲート電圧が保持容量Ｃに保持され、発光が継続する。
【００５０】
ｔＲ，ｔＧ，ｔＢからΔＴの期間は、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂのデータを消去して消灯する期間である。データ消去の際には、ＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮラインがＬＯＷのまま、走査ラインＳＣＡＮがＨＩＧＨになり、トランジスタ２３のゲートがＶｄｄラインに接続され、トランジスタ２３がオフになり発光が終了する。同時に保持容量Ｃの放電が行なわれるので、その後は消灯のままとなる。
【００５１】
データ消去のタイミングｔＲ，ｔＧ，ｔＢを調節することにより、ＲＧＢの発光時間を制御することが可能である。
【００５２】
＜製造方法＞
実施例１の有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。
【００５３】
図４は、実施例１の有機ＥＬ素子の断面構造を示す図である。画素は、ＲＧＢの３色からなるトップエミッション型の有機ＥＬ素子から構成される。陽極が基板側、陰極が光取り出し側に位置する。
【００５４】
ＴＦＴが形成された基板１上に、コンタクトホールを有する平坦化膜を形成した（ＴＦＴ、平坦化膜、コンタクトホールは図示しない）。次に、スパッタ法によって、Ａｇ合金膜を１００ｎｍ形成した上に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を１０ｎｍ積層し、これらをパターニングすることにより陽極２とした（図２には、Ａｇ合金膜とＩＴＯ膜を合わせて陽極２と記載する）。陽極２はコンタクトホールを介してＴＦＴに接続している。Ａｇ合金膜は陽極であるとともに、反射面の役割を果たす。次に陽極２上に形成した絶縁層に対してリソグラフィ技術を用いて素子分離膜を作製した（図示しない）。素子分離膜は、画素および副画素を分離し、ＴＦＴによって独立に駆動させるために設けられる。
【００５５】
次に基板の前処理について説明する。基板を、真空中で１００℃５分間ベイク、乾燥空気中でＵＶによるオゾン洗浄、真空中で１００℃１０分間再ベイクを実施した。
【００５６】
前処理が終了したのち、金属マスクを基板にアライメントして、必要な膜厚を塗り分け、有機層を形成した。
【００５７】
正孔注入層３、ＲＧ画素の電子ブロック層５は形成しない場合もある。
正孔輸送層としては、ジアミン化合物を、Ｒ画素が２３０ｎｍ、Ｇ画素が１６０ｎｍ、Ｂ画素が９０ｎｍとなるように形成した。
【００５８】
次に、Ｂ画素に対してのみ、電子ブロック層５として、モノアミンを１０ｎｍ蒸着した。
【００５９】
下記有機材料を４０ｎｍ共蒸着して、Ｇの発光層７を形成した。下記構造式（Ｇ）で示す緑色発光ドーパントＧＤ１２が１０ｖｏｌ％とアシストドーパントＧＤ９が含まれる。
【００６０】
【化１】
【００６１】
下記有機材料を３０ｎｍ共蒸着して、Ｒの発光層６を形成した。下記の式（Ｒ）に構造式で示す赤色発光ドーパントＲＤ９が２ｖｏｌ％、アシストドーパントＲＤ１２が１５ｖｏｌ％含まれる。ＲＤ９とＲＤ１２は燐光材料である。
【００６２】
【化２】
【００６３】
下記有機材料を３５ｎｍ共蒸着して、Ｂの発光層８を形成した。Ｂの有機ＥＬ材料には、下記式（Ｂ）で示される青色発光ドーパントＢＤ１２が２ｖｏｌ％含まれる。
【００６４】
【化３】
【００６５】
以下の層については、ＲＧＢ共通である。
【００６６】
正孔ブロック層９は、フルオレン化合物を１０ｎｍの膜厚で成膜した。次に、電子輸送層１０として、フェナントロリン化合物を１０ｎｍの膜厚で成膜した。
【００６７】
電子輸送層１０を形成後、前記フェナントロリン化合物と炭酸セシウムを、セシウムの濃度が２３ｗｔ％となるように蒸着レートを調整して、共蒸着膜の厚さが６０ｎｍになるまで成膜し、電子注入層１１とした。
【００６８】
陰極１２は、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）を、６０ｎｍスパッタし形成した。ＩＺＯの上部界面は屈折率段差を利用した反射面となり、陽極側の反射膜とともに、マイクロキャビティ構成を形成する。
【００６９】
最後に、Ｎ２雰囲気下で基板１周縁部に紫外線硬化樹脂を塗布し、ガラス基板を貼り合わせて紫外線を照射し封止する。この際、画素部に紫外線が当たらないようにマスクする。
【００７０】
本発明は、図４に示す構成の有機ＥＬ素子に限らず、電流密度に対する発光効率が最大ピークを持つ有機ＥＬ表示装置に適用できる。本発明で使用される有機ＥＬ材料は、蛍光材料・燐光材料のいずれであっても良い。少なくとも１色の有機ＥＬ素子が燐光材料を含有し、その発光効率が最大となる電流密度が、他の蛍光材料を含有する有機ＥＬ素子のそれより小さいときに、本発明は好ましく適用される。
【００７１】
また、トップエミッション型の有機ＥＬ素子だけでなく、ボトムエミッション型や両面発光型などの有機ＥＬ表示素子を用いた表示装置にも本発明は適用できる。陰極よりも陽極の方が基板に近く、駆動ＴＦＴ（図示しない）を陽極に接続する有機ＥＬ素子であっても、その逆の配置であってもよい。
【００７２】
１つの画素がＲＧＢから構成される有機ＥＬ表示装置に限らず、ＲＧＢＢなど、１画素につき同色の副画素が２つ以上含まれる有機ＥＬ表示装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
ＯＬＥＤ 有機ＥＬ素子
ＳＣＡＮ 走査ライン
ＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮ 消去ライン
ＤＡＴＡ データライン
ＶＤＤ 電源ライン
２０−２３ トランジスタ
Ｃ 保持容量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光型の表示装置や照明装置などの発光装置の駆動方法、詳しくは有機ＥＬ素子を用いた発光装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置は、有機ＥＬ素子を発光素子として用いる。有機ＥＬ素子は、有機化合物を含む薄膜が陽極と陰極に挟持された構造を有する。電流を流すと、陽極と陰極から正孔（ホール）および電子が注入され、有機化合物層内で結合して励起子が生成され、この励起子が基底状態に戻る際に光を放射する。有機ＥＬ表示装置は、コントラストが高く、薄型化が容易なことからフラットパネルディスプレイの有力候補として注目されている。また、液晶表示装置に対して応答速度が非常に速く、動画表示にも適している。画素を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の有機ＥＬ素子を副画素として構成することにより、カラー表示が可能である。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は、自発光型であるため、個々の発光素子ごとに点灯または消灯させることができ、全面にバックライトが必要な液晶表示装置より消費電力を小さくできる可能性がある。個々の有機ＥＬ素子の発光効率を高めるとともに、表示装置全体としての消費電力を最小にすることが望まれている。
【０００４】
特許文献１は、各色の有機ＥＬ素子をその最大発光効率を与える電流密度で動作させることにより、消費電力を軽減する発明を開示する。
【０００５】
特許文献２には、燐光材料からなる青の有機ＥＬ素子が劣化しやすいので、ＲＧＢの各有機ＥＬ素子の電流密度を、青の発光効率が最大となる値に揃えることにより、劣化を最小に抑える発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０５９６５１号公報
【特許文献２】特開２００４−２６５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、Ｒ（△）、Ｇ（◆），Ｂ（●）の有機ＥＬ素子の電流密度と発光効率の関係を示す図である。対数スケールの横軸は電流密度（Ａ／ｍ２）、リニアスケールの縦軸は発光効率（ｃｄ／Ａ）を表している。電流密度を増加させると、図１のように、電流密度が低いところでは、電流密度とともに発光効率が増加し、最大値に達した後、電流密度が増えるにつれて低下する。
【０００８】
図１の有機ＥＬ素子の材料、構造、製造方法については、後で詳しく説明するが、Ｒは燐光材料の三重項励起子による発光を利用しており、ＧとＢは蛍光材料の一重項励起子による発光を用いている。
【０００９】
最大値より高い電流密度における発光効率の低下は、特に、燐光材料を用いた有機ＥＬ素子で著しい。この現象は、Ｔ−Ｔアニヒレーションと呼ばれる三重項励起子同士の衝突により、ホストから発光ドーパントへのエネルギー移動が起こりにくくなることが原因であるといわれている。本来、燐光材料を用いた有機ＥＬ素子は、三重項励起子からの発光を利用するので、発光効率が高いと期待されるが、この現象のために、比較的低い電流密度で発光効率がピークを示し、ピークでの発光効率も必ずしも高くない。
【００１０】
燐光発光と蛍光発光の有機ＥＬ素子が異なる色で混在する表示装置では、それぞれの色を発光効率が最大となる電流密度で発光させると、燐光発光の有機ＥＬ素子の輝度が蛍光発光の有機ＥＬ素子の輝度より飛び離れて低くなってしまう。燐光発光と蛍光発光が混在する場合でなくとも、発光効率と電流密度の関係は、異なる色の有機ＥＬ素子の間で大きく異なるのが普通である。そのような有機ＥＬ素子で画素を構成し、白色光を出力するために各色を最大発光効率の電流密度で発光させると、各色の輝度が大きく異なることになる。
【００１１】
標準的な白色光となるためには、ホワイトバランスの取れた、すなわち決められた輝度比の光になければならない。また、合計輝度も表示装置の規格として定められた値にする必要がある。最大発光効率を与える電流密度で各色の有機ＥＬ素子を駆動すると、ホワイトバランスの取れた所定の輝度の白色光を得ることができない。
【００１２】
しかし、各色の輝度を調整するために電流密度を最大発光効率から外れた値にすると、消費電力の増加を招く。ＲＧＢの発光素子を並列配置して合成した白色光を得る照明装置についても、同様の課題がある。消費電力を低く抑えて、所定の明るさでホワイトバランスの取れた出力を得る方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、異なる色の有機ＥＬ素子を含む発光装置の駆動方法であって、
白色光を出力する際に、
前記異なる色の有機ＥＬ素子のうち、発光効率を最大にする電流密度で発光させたときの輝度が他の有機ＥＬ素子よりも低い少なくとも１つの色の有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度より大きい電流密度の電流を、前記異なる色の有機ＥＬ素子のなかで最も高いデューティで供給し、
残る色の前記有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度の電流を、前記デューティより低いデューティで供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、最大発光効率を与える電流密度で発光させたときに最も輝度の低い色の有機ＥＬ素子は、最大発光効率の電流密度より高い電流密度で、かつ他の色より高いデューティで、発光させる。その他の色の有機ＥＬ素子については、最大発光効率となる電流密度で発光させ、デューティを小さくしてホワイトバランスを調整する。この結果、最大発光効率の電流密度より高い電流密度で発光する有機ＥＬ素子の消費電力増加を小さく抑えることができ、表示装置全体として、輝度あたりの消費電力を最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の電流密度と発光効率の関係を示す図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の断面構造を示す模式図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子を駆動するための駆動回路を示す図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ素子を駆動するための別の駆動回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示す各有機ＥＬ素子の最大発光効率とそのときの電流密度およびそれらの積である輝度を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
発光効率は、有機ＥＬ素子の発光面を横切って流れる電流あたりの、有機ＥＬ素子から外部に出て来る光の強度（光度）である。輝度は、単位面積あたりの強度であるから、発光効率と電流密度の積であらわされる。実際の表示装置の表示面における明るさは、輝度に開口率を乗じたものになる。そのほか、偏光板があるときはその吸収によって明るさがさらに減少する。
各有機ＥＬ素子の色度はＣＩＥｘｙ座標において
Ｒ＝（０．６７２，０．３２７）
Ｇ＝（０．２２０，０．６９０）
Ｂ＝（０．１３４，０．０８４）
であった。
【００１９】
この有機ＥＬ素子を用いて、標準的な白色
Ｄ６５＝（０．３１３，０．３２９）
を得るためのＲＧＢの輝度比ｌＲ：ｌＧ：ｌＢは、周知の計算により、
ｌＲ：ｌＧ：ｌＢ＝０．２８５：０．６０７：０．１０８
と定められる。
【００２０】
一方、普通の室内で用いられるディスプレイに対しては一定の値以上の明るさが規格され、通常は、白色光を出力した画面の輝度が２５０ｃｄ／ｍ２以上であることが求められる。開口率がＲＧＢそれぞれ１８％、偏光板の透過率が４５％とすると、発光面でのＲＧＢ合計の輝度は、
２５０／０．１８／０．４５＝３０９０
すなわち３０９０ｃｄ／ｍ２以上が必要である。これを、上の標準白色にするための比率で配分すると、各色の輝度は、Ｒが８７９ｃｄ／ｍ２、Ｇが１８７０ｃｄ／ｍ２、Ｂが３３４ｃｄ／ｍ２以上でなければならない。
【００２１】
表１に示すＲＧＢの輝度は、まず、標準白色を得るための比率からかけ離れているだけでなく、最大発光効率条件下では最も輝度の低いＲは、ディスプレイとして要求される明るさを満足するには輝度が絶対的に不足している。Ｇも、２５０ｃｄ／ｍ２の白色を得るには足りず、電流密度を上げるか、もしくは開口率を広げる必要がある。
【００２２】
先に述べたように、所定の輝度の標準白色を得るために、各色の電流密度を最大発光効率の条件からはずしてそれぞれの輝度を調節すると、どの色も最大発光効率から離れた条件下で発光させることになり、消費電力が高くなってしまう。
【００２３】
そこで、規格値として定められた明るさに対して輝度が不足する色については、電流密度を最大発光効率より高いところに設定して発光させる。その色の有機ＥＬ素子は、設定した電流密度とそのときの発光効率の積で決まる輝度で発光し、最大発光効率の電流密度における輝度より高くなる。その他の、最大発光効率の電流密度で十分な輝度が得られる色については、そのままの電流密度に設定し、単位時間内の電流供給時間の比率、すなわちデューティを調節する。有機ＥＬ素子は電流の供給開始とほぼ同時に発光し、電流の供給終了とほぼ同時に発光を停止するから、電流供給デューティは発光デューティと実質的に同じである。デューティが１００％より小さくなると、時間的な平均を取った見かけの輝度はデューティ分だけ低くなる。輝度が不足する色の電流密度と、その他の色のデューティとは、合成したときに決められた明るさの標準白色が得られるように調節される。
【００２４】
輝度が不足する色は、電流供給デューティを、他の色よりも高い、許容される最大のデューティに設定する。デューティを最大限に大きくすることにより、最大発光効率となる値からの電流密度の増加が最小限に抑えられる。その他の色は最大発光効率で発光させることにより、全体として、輝度あたりの消費電力を最小にすることができる。
【００２５】
デューティの最大は通常は１００％であるが、マトリクス表示装置においては、各画素にデータ信号を書き込むための時間が必要で、その期間は電流の供給が停止するため、デューティの上限が１００％より小さいこともある。この場合は、電流密度を増大させる色についてもデューティが１００％より小さくなり、その他の色も比例的にデューティが小さくなる。
【００２６】
ＲＧＢすべての色が、最大発光効率の電流密度で十分な輝度を持っているときは、最大発光効率での電流密度で所定の輝度が維持できる限りその電流密度で発光させればよい。それによって、与えられた輝度のもとでの消費電力を最小にすることができる。しかし、そのような有機ＥＬ素子であっても、発光デューティの上限が定まっており、そのデューティ制限のもとでは一部の色の輝度が不足するという場合には、その色について電流密度を最大発光効率での電流密度より高くし、かつ最大のデューティに設定する。他の色については、最大発光効率の電流密度を維持し、デューティを最大値より小さくして輝度を調節する。
【００２７】
発光効率が最大となる電流密度で発光させたときの輝度が一番低い色だけでなく、２番目に低い色についても輝度が不足するという場合は、それら２つの色について、発光効率の最大を与える電流密度より高い電流密度にする。
【００２８】
以下、実施例で具体的に説明する。以下の実施例において、開口率はＲＧＢで等しく、ともに１８％であるとする。発光面から出た光が偏光板によって吸収されると仮定しているが、保護膜その他があるときはその吸収も含むと考えればよい。有機ＥＬ素子は図１と表１に示した特性をもつとして説明する。図１の有機ＥＬ素子は、Ｒが燐光発光材料、ＧとＢが蛍光発光材料からなるが、本発明はこれに限定されない。
【実施例１】
【００２９】
本実施例では、ＲとＧの電流密度を最大発光効率を与える値より高いところに設定し、それぞれデューティ１００％で電流を供給する。Ｂは最大発光効率の電流密度に設定し、デューティを調節することにより、ホワイトバランスをとる。
【００３０】
先に述べたように、標準的な白色光を出力したときの表示画面上の明るさが２５０ｃｄ／ｍ２となるためには、ＲとＧの輝度は、それぞれ、ＬＲ＝８７９ｃｄ／ｍ２、ＬＧ＝１８７０ｃｄ／ｍ２でなければならない。一方、Ｂは最大発光効率の電流密度で駆動するので、表１に示した輝度ＬＢ＝１６２０ｃｄ／ｍ２で発光している。ＢのデューティをＴＢ％とすると、Ｂの見かけの輝度は、ＬＢ×ＴＢ／１００である。上のＲ、Ｇと合わせてホワイトバランスをとるには、見かけの輝度が３３４ｃｄ／ｍ２でなければならないから、
ＬＢ×（ＴＢ／１００）＝３３４ｃｄ／ｍ２
より、
ＴＢ＝２１％
となる。
【００３１】
Ｒの輝度が上の値（ＬＲ＝８７９ｃｄ／ｍ２）になるときの電流密度と発光効率を図１のＲの曲線上から求めると、電流密度は６７Ａ／ｍ２、そのときの発光効率は１３．１ｃｄ／Ａであった。最大の発光効率１４．１ｃｄ／Ａの９３％に低下している。
【００３２】
また、Ｇが上の値（１８７０ｃｄ／ｍ２）の輝度になるときの電流密度と発光効率を図１のＧの曲線上から求めると、８８Ａ／ｍ２、２１．１ｃｄ／Ａとなった。Ｇの電流密度も最大発光効率のところから増えるが、ピーク近くのため、発光効率は最大値とほとんど変わらない。
【００３３】
ＲとＧはデューティ１００％、Ｂはデューティ２１％で電流を流すので、時間平均を取った合計電流密度は、
６７＋８８＋３９６×０．２１＝２３５Ａ／ｍ２
である。消費電力は、これに駆動電圧をかけたものである。駆動電圧が７．５Ｖのとき、消費電力は、単位面積あたり１７６０Ｗ／ｍ２となる。白色表示の画面輝度２５０ｃｄ／ｍ２で割った輝度あたりの消費電力は７．０４Ｗ／ｃｄである。
【００３４】
白色より低い、白と黒の中間の輝度は、有機ＥＬ素子に流す電流の大きさを変調することにより得られる。Ｒは電流密度を０から６７Ａ／ｍ２の間で変調し、Ｇは０から８８Ａ／ｍ２の間で、Ｒは０から３９６Ａ／ｍ２の間でそれぞれ変調することにより０％から１００％までの階調表示が得られる。しかし、この方式では、Ｂは、最大輝度の表示以外は最大発光効率の電流密度より低い電流密度で駆動することになり、輝度あたりの消費電力は大きくなってしまう。
【００３５】
電流の大きさを一定にし、発光時間を変調することによって。中間の輝度を出力することも可能である。その場合は、ＲとＧは、デューティ０％から１００％まで変調し、Ｂのデューティを０％から２１％の間でそれぞれ変調する。この場合は、どの階調レベルにおいても電流密度が一定なので、輝度あたりの消費電力は白色光出力時と同じく最適に維持される。本発明の駆動方法では、階調表示方式としては、発光効率が最大になる電流密度に電流を固定し、デューティを変調する方式がのぞましいといえる。
【実施例２】
【００３６】
本実施例では、求められる白色光の輝度が、Ｒでのみ絶対的に不足し、ＧとＢではそれを上回っている場合についての例である。Ｒの電流密度を最大発光効率を与える値より大きいところに設定し、デューティ１００％で発光させ、ＧとＢは最大発光効率の電流密度に設定し、デューティを調節することにより、ホワイトバランスをとる。
【００３７】
標準白色を出力するときの輝度が１５０ｃｄ／ｍ２である場合、図１と表１に示す特性の有機ＥＬ素子に要求される輝度は、ＬＲが５２７ｃｄ／ｍ２、ＬＧが１１２４ｃｄ／ｍ２、ＬＢが２０１ｃｄ／ｍ２である。ただし、開口率および偏光板透過率は実施例１と同じであるとする。
【００３８】
最大発光効率の条件でそれぞれを発行させたときに、輝度が絶対的に不足するのはＲである。そこで、Ｒは、最大発光効率の電流密度より高い電流密度で発光させ、デューティは１００％にする。ＧとＢは、最大発光効率の電流密度で発光させ、デューティを１００％より小さくする。
ＬＲ＝５２７ｃｄ／ｍ２を得るための電流密度と発光効率を、図１のＲの曲線上から探すと、電流密度は３９Ａ／ｍ２、発光効率は１３．５ｃｄ／Ａとなる。
ＧとＢは、それぞれ、発光効率が最大となる電流密度の電流を流して発光させるので、表１の輝度ＬＧ＝１３４０ｃｄ／ｍ２、ＬＢ＝１６２０ｃｄ／ｍ２になる。Ｇ、ＢそれぞれのデューティをＴＧ％、ＴＢ％とすると、見かけの輝度がＬＲ＝５２７ｃｄ／ｍ２とホワイトバランスをとるには、
ＬＧ×ＴＧ／１００＝１１２４ｃｄ／ｍ２
ＬＢ×ＴＢ／１００＝２０１ｃｄ／ｍ２
でなければならない。これから、
ＴＧ＝８４％
ＴＢ＝１２％
となる。
【００３９】
時間平均をとった合計電流密度は、
３９＋６３×０．８４＋３９６×０．１２＝１３９Ａ／ｍ２、
駆動電圧７．５Ｖのときの１ｍ２あたりの消費電力は、１０４０Ｗ／ｍ２、
輝度１５０ｃｄ／ｍ２で規格化した消費電力は、６．９３Ｗ／ｃｄ
となる。
【００４０】
Ｒが最大発光効率から外れるが、ＧとＢを最大発光効率の電流密度で発光させることができるため、輝度あたりの消費電力は、実施例１よりもさらに小さくなる。
【００４１】
（比較例）
比較のために、実施例１において、Ｒ、ＧのみならずＢのデューティも１００％にした場合について説明する。
【００４２】
Ｂは、デューティ１００％で輝度３３４ｃｄ／ｍ２を出力するので、最大発光効率のところから外れて、電流密度８５Ａ／ｍ２、発光効率３．９ｃｄ／Ａで発光させることになる。発光効率は最大値の９５％に低下する。また、合計電流密度は
６７＋８８＋８５＝２４０Ａ／ｍ２、
駆動電圧７．５Ｖのときの消費電力は１ｍ２あたり１８００Ｗである。輝度あたりの消費電力は７．２Ｗ／ｃｄとなり、実施例１、２よりも増加する。
【００４３】
また、ＲＧＢのデューティをすべて５０％にすると、合計輝度２５０ｃｄ／ｍ２の白色を表示するための輝度は上の２倍になり、その輝度を得るための電流密度とそのときの発光効率は
Ｒは、電流密度１４６Ａ／ｍ２、発光効率１０．９ｃｄ／Ａ
Ｇは、電流密度１７７Ａ／ｍ２、発光効率２０．８ｃｄ／Ａ
Ｂは、電流密度２０１Ａ／ｍ２、発光効率４．０ｃｄ／Ａ
となる。それぞれの発光効率は最大値に対し、７７％：９８．１％：９７．５％に低下する。
【００４４】
合計電流密度は
（１４６＋１７７＋２０１）×０．５＝２６２Ａ／ｍ２
である。駆動電圧７．５Ｖのときの消費電力は１ｍ２あたり１９７０Ｗとなり、デューティをすべて１００％にしたときよりもさらに増加する。
【００４５】
＜駆動回路＞
異なる色の有機ＥＬ素子間で発光デューティを変えるためには、発光時間を制御できる駆動回路を使用しなければならない。図２はそのための回路の１例であり、有機ＥＬ表示装置の一部を拡大した回路図である。行方向には、ＲＧＢの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤＲ、ＯＬＥＤＧ、ＯＬＥＤＢが周期的に配置されている。列方向には同色の有機ＥＬ素子が配置されている。
【００４６】
各有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、トランジスタ２０−２３とキャパシタＣを含む駆動回路に接続されて駆動される。各行に、走査ラインＳＣＡＮＲｉ、ＳＣＡＮＧｉ、ＳＣＡＮＢｉと、消去走査ラインＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮＲｉ、ＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮＧｉ、ＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮＢｉが配置されている。ｉは行番号を示す添え字である。
【００４７】
図３に図２の回路の駆動タイミングチャートを示す。図３は、１フレーム期間ｔ０〜ｔＦにおける１つの行の走査ラインＳＣＡＮと消去ラインＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮの各信号と、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光のタイミングＲ，Ｇ，Ｂを示す。
【００４８】
ｔ０からｔ１の期間はデータの書き込みが行われる。ＲＧＢの走査ラインＳＣＡＮと消去ラインＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮがともにＨＩＧＨになる（以下、色を表す添え字と行番号を表す添え字は省略する）。トランジスタ２０とトランジスタ２１が導通して、その行のトランジスタ２３のゲートがＤＡＴＡラインに接続され、駆動トランジスタ２３のソース−ドレイン間に電流が流れて、その電流がＯＬＥＤに供給され、ＯＬＥＤが発光する。
【００４９】
その後ｔ１で走査ラインＳＣＡＮと消去走査ラインＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮがともにＬＯＷになるが、トランジスタ２３のゲート電圧が保持容量Ｃに保持され、発光が継続する。
【００５０】
ｔＲ，ｔＧ，ｔＢからΔＴの期間は、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂのデータを消去して消灯する期間である。データ消去の際には、ＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮラインがＬＯＷのまま、走査ラインＳＣＡＮがＨＩＧＨになり、トランジスタ２３のゲートがＶｄｄラインに接続され、トランジスタ２３がオフになり発光が終了する。同時に保持容量Ｃの放電が行なわれるので、その後は消灯のままとなる。
【００５１】
データ消去のタイミングｔＲ，ｔＧ，ｔＢを調節することにより、ＲＧＢの発光時間を制御することが可能である。
【００５２】
＜製造方法＞
実施例１の有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。
【００５３】
図４は、実施例１の有機ＥＬ素子の断面構造を示す図である。画素は、ＲＧＢの３色からなるトップエミッション型の有機ＥＬ素子から構成される。陽極が基板側、陰極が光取り出し側に位置する。
【００５４】
ＴＦＴが形成された基板１上に、コンタクトホールを有する平坦化膜を形成した（ＴＦＴ、平坦化膜、コンタクトホールは図示しない）。次に、スパッタ法によって、Ａｇ合金膜を１００ｎｍ形成した上に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を１０ｎｍ積層し、これらをパターニングすることにより陽極２とした（図２には、Ａｇ合金膜とＩＴＯ膜を合わせて陽極２と記載する）。陽極２はコンタクトホールを介してＴＦＴに接続している。Ａｇ合金膜は陽極であるとともに、反射面の役割を果たす。次に陽極２上に形成した絶縁層に対してリソグラフィ技術を用いて素子分離膜を作製した（図示しない）。素子分離膜は、画素および副画素を分離し、ＴＦＴによって独立に駆動させるために設けられる。
【００５５】
次に基板の前処理について説明する。基板を、真空中で１００℃５分間ベイク、乾燥空気中でＵＶによるオゾン洗浄、真空中で１００℃１０分間再ベイクを実施した。
【００５６】
前処理が終了したのち、金属マスクを基板にアライメントして、必要な膜厚を塗り分け、有機層を形成した。
【００５７】
正孔注入層３、ＲＧ画素の電子ブロック層５は形成しない場合もある。
正孔輸送層としては、ジアミン化合物を、Ｒ画素が２３０ｎｍ、Ｇ画素が１６０ｎｍ、Ｂ画素が９０ｎｍとなるように形成した。
【００５８】
次に、Ｂ画素に対してのみ、電子ブロック層５として、モノアミンを１０ｎｍ蒸着した。
【００５９】
下記有機材料を４０ｎｍ共蒸着して、Ｇの発光層７を形成した。下記構造式（Ｇ）で示す緑色発光ドーパントＧＤ１２が１０ｖｏｌ％とアシストドーパントＧＤ９が含まれる。
【００６０】
【化１】
【００６１】
下記有機材料を３０ｎｍ共蒸着して、Ｒの発光層６を形成した。下記の式（Ｒ）に構造式で示す赤色発光ドーパントＲＤ９が２ｖｏｌ％、アシストドーパントＲＤ１２が１５ｖｏｌ％含まれる。ＲＤ９とＲＤ１２は燐光材料である。
【００６２】
【化２】
【００６３】
下記有機材料を３５ｎｍ共蒸着して、Ｂの発光層８を形成した。Ｂの有機ＥＬ材料には、下記式（Ｂ）で示される青色発光ドーパントＢＤ１２が２ｖｏｌ％含まれる。
【００６４】
【化３】
【００６５】
以下の層については、ＲＧＢ共通である。
【００６６】
正孔ブロック層９は、フルオレン化合物を１０ｎｍの膜厚で成膜した。次に、電子輸送層１０として、フェナントロリン化合物を１０ｎｍの膜厚で成膜した。
【００６７】
電子輸送層１０を形成後、前記フェナントロリン化合物と炭酸セシウムを、セシウムの濃度が２３ｗｔ％となるように蒸着レートを調整して、共蒸着膜の厚さが６０ｎｍになるまで成膜し、電子注入層１１とした。
【００６８】
陰極１２は、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）を、６０ｎｍスパッタし形成した。ＩＺＯの上部界面は屈折率段差を利用した反射面となり、陽極側の反射膜とともに、マイクロキャビティ構成を形成する。
【００６９】
最後に、Ｎ２雰囲気下で基板１周縁部に紫外線硬化樹脂を塗布し、ガラス基板を貼り合わせて紫外線を照射し封止する。この際、画素部に紫外線が当たらないようにマスクする。
【００７０】
本発明は、図４に示す構成の有機ＥＬ素子に限らず、電流密度に対する発光効率が最大ピークを持つ有機ＥＬ表示装置に適用できる。本発明で使用される有機ＥＬ材料は、蛍光材料・燐光材料のいずれであっても良い。少なくとも１色の有機ＥＬ素子が燐光材料を含有し、その発光効率が最大となる電流密度が、他の蛍光材料を含有する有機ＥＬ素子のそれより小さいときに、本発明は好ましく適用される。
【００７１】
また、トップエミッション型の有機ＥＬ素子だけでなく、ボトムエミッション型や両面発光型などの有機ＥＬ表示素子を用いた表示装置にも本発明は適用できる。陰極よりも陽極の方が基板に近く、駆動ＴＦＴ（図示しない）を陽極に接続する有機ＥＬ素子であっても、その逆の配置であってもよい。
【００７２】
１つの画素がＲＧＢから構成される有機ＥＬ表示装置に限らず、ＲＧＢＢなど、１画素につき同色の副画素が２つ以上含まれる有機ＥＬ表示装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
ＯＬＥＤ 有機ＥＬ素子
ＳＣＡＮ 走査ライン
ＳＷＩＴＣＨ＿ＳＣＡＮ 消去ライン
ＤＡＴＡ データライン
ＶＤＤ 電源ライン
２０−２３ トランジスタ
Ｃ 保持容量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色の有機ＥＬ素子を含む発光装置の駆動方法であって、
白色光を出力する際に、
前記異なる色の有機ＥＬ素子のうち、発光効率を最大にする電流密度で発光させたときの輝度が他の有機ＥＬ素子よりも低い少なくとも１つの色の有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度より大きい電流密度の電流を、前記異なる色の有機ＥＬ素子のなかで最も高いデューティで供給し、
残る色の前記有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度の電流を、前記デューティより低いデューティで供給することを特徴とする発光装置の駆動方法。
【請求項２】
前記最も高いデューティが１００％より低いデューティであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項３】
前記異なる色の有機ＥＬ素子の各々に、前記白色光を出力する際の電流と等しい電流を、前記白色光を出力する際のデューティより低いデューティで供給することにより、前記白色光より低い輝度の光を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項４】
前記発光効率を最大にする電流密度で発光させたときの輝度が最も小さい有機ＥＬ素子は、発光層に燐光材料が含有されている有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１ないし３に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項１】
異なる色の有機ＥＬ素子を含む発光装置の駆動方法であって、
白色光を出力する際に、
前記異なる色の有機ＥＬ素子のうち、発光効率を最大にする電流密度で発光させたときの輝度が他の有機ＥＬ素子よりも低い少なくとも１つの色の有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度より大きい電流密度の電流を、前記異なる色の有機ＥＬ素子のなかで最も高いデューティで供給し、
残る色の前記有機ＥＬ素子に、前記発光効率を最大にする電流密度の電流を、前記デューティより低いデューティで供給することを特徴とする発光装置の駆動方法。
【請求項２】
前記最も高いデューティが１００％より低いデューティであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項３】
前記異なる色の有機ＥＬ素子の各々に、前記白色光を出力する際の電流と等しい電流を、前記白色光を出力する際のデューティより低いデューティで供給することにより、前記白色光より低い輝度の光を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項４】
前記発光効率を最大にする電流密度で発光させたときの輝度が最も小さい有機ＥＬ素子は、発光層に燐光材料が含有されている有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１ないし３に記載の発光装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−３２４５３（Ｐ２０１２−３２４５３Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６９７０１（Ｐ２０１０−１６９７０１）
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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