(57)【要約】  ディスプレイは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）画素のアレイを備え、画素の少なくともいくつかは、駆動電流に並列に接続される第１のダイオード（３）と追加的ダイオード（４）とを備える。第１のダイオード（３）は追加的ダイオード（４）よりも大きな面積を有し、追加的ダイオード（４）は第１のダイオード（３）よりも薄い活性有機層を有し、それによって使用時には第１のダイオード（３）より大きな駆動電流密度が追加的ダイオード（４）に供給される。追加的ダイオードはより苛酷に駆動されるため、第１のダイオードより速く経年劣化する。経年劣化すると追加的ダイオードの導電率が低下し、第１のダイオードを流れる電流が増加する。そのため、第１のダイオードによって放射される光の減少速度は、追加的ダイオードがないときよりも緩やかになる。それによって寿命が改善されるうえ、ディスプレイの初期効率が若干低下するのと引き替えに、画像のバーンインが軽減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性有機層をそれぞれ備える有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）画素のアレイを備えたディスプレイであって、前記画素の少なくともいくつかは、互いに並列に接続されて使用時に駆動電流源に接続される第１のダイオードと追加的ダイオードとを備え、前記第１のダイオードは前記追加的ダイオードよりも大きな面積を有し、前記追加的ダイオードは前記第１のダイオードよりも薄い活性有機層を有し、それによって使用時には第１のダイオードより大きな駆動電流密度が前記追加的ダイオードに供給される、ディスプレイ。
【請求項２】
前記追加的ダイオードは非発光であるように適合される、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記追加的ダイオードによって放射される光が前記ディスプレイによって放射されないように構成される不透明体をさらに備える、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記画素のアレイは異なる色を有する複数の画素グループを含み、前記第１のダイオードと前記追加的ダイオードとを備える前記少なくともいくつかの画素はすべて同一色の画素グループに属する、請求項１〜３のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記同一色が青である、請求項４に記載のディスプレイ。
【請求項６】
各追加的ダイオードの面積が各第１のダイオードの面積の２０％未満である、請求項１〜５のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項７】
各追加的ダイオードの面積が各第１のダイオードの面積の１０％未満である、請求項１〜６のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記追加的ダイオードの活性領域の厚さが前記第１のダイオードの厚さより少なくとも１０％薄い、請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記追加的ダイオードの活性領域の厚さが前記第１のダイオードの厚さより少なくとも２０％薄い、請求項１〜８のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記第１のダイオードおよび前記追加的ダイオードの前記活性有機層はそれぞれ複数の層を備え、各層は異なる１つまたは複数の材料を含む、請求項１〜９のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記活性有機層の少なくとも１つは発光ポリマー材料を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記活性有機層の少なくとも１つは発光非ポリマー材料を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してディスプレイに関する。より具体的には、本発明は、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置など、有機エレクトロルミネセンス画素を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、特に有利な形態の電気光学ディスプレイを含む。それらは明るく、色彩に富み、切り替えが速く、広視野角を実現し、しかも多様な基板上に容易かつ安価に作製できる。
【０００３】
有機（ここでは有機金属を含む）ＬＥＤは、使用する材料に応じてポリマー、非ポリマー分子、またはデンドリマーのいずれかを用い、ある範囲の色で作製されうる。ポリマー系有機ＬＥＤの例は、国際公開第９０／１３１４８号パンフレット、同第９５／０６４００号パンフレット、および同第９９／４８１６０号パンフレットに記載されている。非ポリマー分子系素子の例は米国特許第４５３９５０７号明細書に記載されている。また、デンドリマー系材料の例は国際公開第９９／２１９３５号パンフレットおよび同第０２／０６７３４３号パンフレットに記載されている。
【０００４】
標準的な有機ＬＥＤの基本構造は、ガラスまたはプラスチックの基板が例えば酸化インジウムすず（ＩＴＯ）を含む透明アノード層を支持し、その上に正孔輸送層、エレクトロルミネセンス層、および任意選択の電子輸送層、およびカソードが堆積されるものである。正孔輸送層は、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホレート（ｓｕｌｐｈｏｒａｔｅ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン）を含みうる。エレクトロルミネセンス層は、ポリフルオレンポリマー、ＰＰＶ、ポリチオフェン、または非発光ホスト内のルミネセンスゲストを含みうる。多くのかかる材料は書籍「Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」（Ｚｈｉｇａｎｇ  ＬｉとＨｏｎｇ  Ｍｅｎｇ編、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ（Ｔａｙｌｏｒ  ａｎｄ  Ｆｒａｎｃｉｓ）発行［２００７］（ＩＳＢＮ  １０：１−５７４４４−５７４−Ｘ））に記載されている。
【０００５】
カソード層は一般にカルシウムなどの低仕事関数金属を含み、また電子エネルギー準位の一致を向上させるために、フッ化ナトリウムもしくはフッ化リチウム、または導電性ポリマーの層などの追加層をエレクトロルミネセンス層のすぐ隣に含みうる。アノードおよびカソードへのコンタクトワイヤはそれぞれ電源への接続を提供する。同じ基本構造は低分子素子にも使用しうる。この構造では光は透明アノードと基板を通って放射でき、この構造をもつ素子は「底面発光体」と呼ばれる。カソードを通って発光する素子も、例えばカソード層の厚さを約５０〜１００ｍｍ未満に抑え、カソードを実質的に透明にすることによって製造しうる。
【０００６】
有機ＬＥＤは、単色もしくは多色の画素化ディスプレイを形成するために画素のマトリクスの形で基板上に堆積されうる。多色ディスプレイは赤、緑、および青色の発光画素グループを用いて製造されうる。異なる色を発する画素が等しい面積を有する必要はない。
【０００７】
完成された表示装置では、ビデオ入力信号に応答するなどして画素を駆動するために、画素は駆動回路に接続される。かかる回路およびＯＬＥＤ素子は一般にこの分野においてよく知られている。従来のＯＬＥＤ材料および素子に関する詳しい情報はさまざまな教本、例えば「Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」（Ｚｈｉｇａｎｇ  ＬｉとＨｏｎｇ  Ｍｅｎｇ編、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ（Ｔａｙｌｏｒ  ａｎｄ  Ｆｒａｎｃｉｓ）発行［２００７］（ＩＳＢＮ  １０：１−５７４４４−５７４−Ｘ））などに見ることができる。
【０００８】
かかるディスプレイにおいて、個々の要素は画素の選択のために一般に行（または列）のラインを活性化することによってアドレッシングされ、行（または列）の画素に書き込みが行われて表示が生成される。いわゆるアクティブ・マトリクス・ディスプレイは、各画素に対応するメモリ要素（標準的には蓄積コンデンサとトランジスタ）を備える。一方、パッシブ・マトリクス・ディスプレイはそのようなメモリ要素をもたず、代わりにＣＲＴピクチャに多少似た形で繰り返し走査され、静止画像の印象を作り出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第９０／１３１４８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第９５／０６４００号パンフレット
【特許文献３】国際公開第９９／４８１６０号パンフレット
【特許文献４】米国特許第４５３９５０７号明細書
【特許文献５】国際公開第９９／２１９３５号パンフレット
【特許文献６】国際公開第０２／０６７３４３号パンフレット
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｚｈｉｇａｎｇ  ＬｉとＨｏｎｇ  Ｍｅｎｇ編「Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ（Ｔａｙｌｏｒ  ａｎｄ  Ｆｒａｎｃｉｓ）発行［２００７］（ＩＳＢＮ  １０：１−５７４４４−５７４−Ｘ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
有機発光材料に関する１つの問題は、他の技術に比べて寿命が短いことである。例えば、青色画素からの光が５０％減少するのにかかる時間は２０，０００時間のオーダーでありうる。また、目は明るさの違いに対して非常に敏感であるため、明るい領域の明るさが約３％低下するのに十分な時間にわたってある固定画像がディスプレイ上に存在すると、画像のバーンインもしくは画像の焼き付き（ｉｍａｇｅ  ｓｔｉｃｋｉｎｇ）が生じる。その場合、その後にどのような画像が表示されてもディスプレイ上に持続的な残像が恒久的に現れる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、活性有機層をそれぞれ備える有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）画素のアレイを備えたディスプレイであって、前記画素の少なくともいくつかは、互いに並列に接続されて使用時に駆動電流源に接続される第１のダイオードと追加的ダイオードとを備え、前記第１のダイオードは前記追加的ダイオードよりも大きな面積を有し、前記追加的ダイオードは前記第１のダイオードよりも薄い活性有機層を有し、それによって使用時には第１のダイオードより大きな駆動電流密度が前記追加的ダイオードに供給される、ディスプレイが提供される。
【００１３】
ある実施形態において、前記ディスプレイは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）画素のアレイを備え、前記画素の少なくともいくつかは、使用時に駆動電流源に並列に接続される第１のダイオードと追加的ダイオードとを備え、前記第１のダイオードは前記追加的ダイオードよりも大きな面積を有し、前記追加的ダイオードは前記第１のダイオードよりも薄い活性有機層を有し、それによって使用時には第１のダイオードより大きな駆動電流密度が前記追加的ダイオードに供給される。
【００１４】
使用時において、追加的ダイオードはより苛酷に駆動されるため、第１のダイオードより速く経年劣化する。経年劣化すると追加的ダイオードの導電率が低下し、第１のダイオードを流れる電流が増加する。そのため、第１のダイオードによって放射される光の減少速度は、追加的画素がないときよりも緩やかになる。それによって寿命が改善されるうえ、ディスプレイの初期効率が若干低下するのと引き替えに、画像のバーンインの問題が軽減される。
【００１５】
他の好ましい構成については従属請求項に記載されている。
【００１６】
特に、前記追加的ダイオードは非発光であるように適合されうるか、または追加的ダイオードによって放射される光がディスプレイによって放射されないように構成される不透明体をさらに備えうる。
【００１７】
前記画素のアレイは異なる色を有する複数の画素グループを含みうるうえ、前記第１のダイオードと前記追加的ダイオードとを備える前記少なくともいくつかの画素はすべて同一色（例えば青）の画素グループに属する。
【００１８】
好ましくは、各追加的ダイオードの面積は各第１のダイオードの面積の２０％未満であり、特に好ましくは、各第１のダイオードの面積の１０％以下である。
【００１９】
前記追加的ダイオードの活性領域の厚さは、有利な場合には、前記第１のダイオードの厚さより少なくとも１０％薄い。好ましくは、前記第１のダイオードの厚さより少なくとも２０％薄い。
【００２０】
前記第１のダイオードおよび前記追加的ダイオードの前記活性有機層はそれぞれ複数の層を備えうるうえ、各層は異なる１つまたは複数の材料を含む。
【００２１】
前記活性有機層の少なくとも１つは、ポリマー材料、非ポリマー材料、または両種の材料の混合物を含みうる。
【００２２】
ここで一例として本発明の実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は標準的な従来技術の画素の平面図である。（ｂ）は本発明による画素の平面図である。
【図２】本発明による画素の断面図である。
【図３】第１のダイオードと追加的ダイオードとが互いに並列に接続される様子を示す図である。
【図４】従来技術の画素および本発明による画素の輝度が経時的に変化する様子を示す図である。
【図５】第１のダイオードの輝度の減衰を、それより小型の追加的ダイオードを流れる電流の減少の様子と併せて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、内部のアクティブ画素が画素内の電流密度を駆動中に変更する内蔵機構を備えるディスプレイを提供する。それはアクティブ画素と並行する小面積の「犠牲」ダイオードを利用する。この小面積ダイオードは主画素と同じ材料を用いて製造できる。その場合、小面積ダイオードは駆動時に発光する。この光がディスプレイによって放射されるのを防ぐために、不透明層（厚い金属電極など）を含む遮光要素を小面積ダイオードからの光路上に設けうる。あるいは、固有発光が最小限にとどまる材料を小面積画素に用いる方法もある。重要なのは、この小面積ダイオードからの光がディスプレイによって放射されないことである。なぜなら、主画素より苛酷に駆動されて主画素より速く経年劣化することは、小ダイオードによる画像の焼き付きもしくはバーンインが目に見えうることを意味するからである。
【００２５】
アクティブ画素が駆動されると、小面積非発光画素はより大きな電流密度で動作する。それによって小面積画素は発光画素よりも速く劣化する。劣化すると導電率が低下するため、アクティブ画素に向けて流れる電流が増加する。アクティブ画素における電流のこの増加は、駆動によるＰＬ効率の低下を相殺する。その結果、ルミネセンスの初期減衰が大幅に改善される。言い換えると、第１のダイオードによって放射される光の減少速度は、追加的画素がないときよりも緩やかになり、それによって寿命が改善されるうえ、ディスプレイの初期効率が若干低下するのと引き替えに画像のバーンインが軽減される。
【００２６】
図１は、（ａ）標準的な従来技術の画素１、および（ｂ）本発明による画素（２）の平面図を示す。画素２は、第１のダイオード３と追加的ダイオード４とを備える。追加的ダイオード４は、同一ＬＥＰ素子スタックから成るが画素２より薄いＬＥＰと小さい面積とを有する、並列画素を本質的に備える。これにより、この画素を流れる電流密度がアクティブ画素より大きくなることが保証されるが、引き出される総電流は最小に維持され、高いパネル効率が確保される。
【００２７】
本発明による  画素２を図２の断面図に示す。この図は、標準的にはガラスである基板（６）を示す。その上には、パターニングされたＩＴＯの層（８）がアノードとして動作するように設けられる。本実施形態では、追加的ダイオード４からの光がディスプレイによって使用中に放射されることがないよう、追加的ダイオード４とディスプレイ（１２）の表示面との間に不透明金属層（１０）が設けられている。ＩＴＯの上にはバンク層（１４）が設けられ、それは第１のダイオードおよび追加的ダイオードを規定しかつその周囲を独立して取り囲む外周壁を提供するように、パターニングされている。このように、バンク壁は、第１のダイオード（３）に対するものと、追加的ダイオード（４）に対するものの２つのウェルを形成する。次に、活性有機材料をインクジェット印刷によってこのウェルに堆積させることができる。
【００２８】
ＯＬＥＤ素子スタック（１６）を含むアクティブ材料は、例えば、インクジェット印刷によって堆積される正孔輸送層を含みうる。これはベーキングされるか、または発光有機層を堆積する前に後続のインクジェット印刷工程を通して架橋されてもよい。
【００２９】
「犠牲」追加的ダイオード（４）は、好ましくは、例えばより薄い発光有機層の堆積によって、より薄いＯＬＥＤ素子スタック（１８）を有するように構成される。
【００３０】
より薄い層の堆積は、印刷レシピによって実現できる。大きい（第１の）ダイオードは目標厚さを実現するために数滴を要するのに対し、小さい（追加的）ダイオードではより薄い発光層の実現にあたって滴数を低減できる。
【００３１】
１つの代替的方法は、発光層に対して２行程の印刷を行うことである。１回目は第１のダイオードを充填し、２回目は小さいほうの追加的ダイオードを充填する。
【００３２】
ここで、本発明に従って製造される素子の具体例について詳細に説明する。
【００３３】
透明ＩＴＯアノードを有するガラス基板上に素子を作製した。絶縁材料で製造されるバンクによってダイオードと追加的ダイオードを規定した。厚さ３５ｎｍの正孔注入層をアノード上のバンク内にインクジェット印刷によって堆積した後、ベーキングを行い、厚さ２２ｎｍの層間材料を堆積した。溶媒を除去するためにこの構造物を再度ベーキングした。
【００３４】
ダイオードの面積は１０平方ミリメートルであり、追加的ダイオードの面積は１平方ミリメートルであった。次に、厚さ９０ｎｍの発光ポリマー層を、ダイオードを規定するバンク内に堆積し、さらに厚さ５５ｎｍの同一材料の層を追加的ダイオード内に堆積した。過剰な溶媒を除去するため、これらの層を再度ベーキングした。その後、ＮａＦとアルミニウムの個別の層を順番に含むカソードを、シャドーマスクを通して素子の上に蒸着させた。
【００３５】
使用した正孔注入材料は、ポリ（チオフェン−３−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］−２，５−ジイル）のスルホン化溶液（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから市販されている）であった。
【００３６】
層間材料は、以下の反復単位をもつ共重合体を含んでいた。
【００３７】
【化１】
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【００３８】
【化２】
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【００３９】
【化３】
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この共重合体に使用した溶媒はオルトキシレンであった。
【００４０】
発光ポリマー層は、以下の反復単位をもつ共重合体を含んでいた：（ｄ）（９，９）ジ−オクチルフルオレン、（ｅ）（９，９，）ジ−ヘキシルフルオレン、および（ｆ）フェノキサジン。この共重合体に使用した溶媒はオルトキシレンであった。
【００４１】
これらの共重合体はよく知られた鈴木反応によって合成した。
【００４２】
上記素子、および追加的ダイオードをもたない通常の画素の輝度の減衰を図４に示す。Ｘ軸は、８ｍＡ／ｃｍ２の駆動電流において、測定された輝度を初期輝度で割った値である。Ｙ軸は、時間数で表した時間である。本発明の画素では初期輝度の８０％に達するのに要する時間が７時間から１６時間へと２倍超になっていることがわかるだろう。
【００４３】
図５は、第１の（大面積）ダイオードの輝度の初期減衰のプロットを、それより小型の追加的ダイオードを流れる電流が経年劣化とともに減少する様子と併せて示したものである。この図において上のグラフは第１のダイオードの輝度を左側の軸によって示す。左側の軸は、測定された輝度を任意の単位で示す。下のグラフは追加的ダイオードを流れる電流を右側の軸によって示す。表示の単位はミリアンペアである。
【００４４】
言うまでもなく、本発明の主および追加的ダイオードの構造には、上述した具体的な材料に代えて、ＯＬＥＤ素子の層の形成に使用可能なあらゆる材料が使用できる。具体的には、ＰＶＫおよびＰＰＶなどの代替的ポリマーを発光層に使用することができる。これは代替手段としてホストポリマー中にりん光ゲスト化合物を含むこともできる。正孔輸送材料または層間材料にはＰＥＤＯＴおよびトリアリールアミン共重合体が使用できる。
【００４５】
さらなる代替手段として、非ポリマー有機材料または有機金属材料を活性層として使用することができる。そのような材料にはＡｌｑ３、ＰＢＤ、ＮＰＤ、トリアリールアミンなどがある。そのような材料は「低分子」（ｓｍ）材料と呼ばれることがあり、二量体、三量体、もしくは四量体の構造、またはデンドリマーを含みうる。
【００４６】
適切なポリマーおよび非ポリマー材料の説明はさまざまな教本に記載されている。これには例えば「Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」（Ｚｈｉｇａｎｇ  ＬｉとＨｏｎｇ  Ｍｅｎｇ編、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ（Ｔａｙｌｏｒ  ａｎｄ  Ｆｒａｎｃｉｓ）発行［２００７］（ＩＳＢＮ  １０：１−５７４４４−５７４−Ｘ））の、特に第２章と第３章などがある。
【００４７】
ダイオードおよび追加的ダイオードは、発光層に加えて２つ以上の活性層、例えば、電子輸送層、正孔輸送層、励起子失活防止層（ｅｘｃｉｔｏｎ  ｂｌｏｃｋｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）、正孔および電子注入層を備えうる。一般に、低分子（非ポリマー）ＯＬＥＤは素子内に多くの活性層を有する傾向にある。
【００４８】
本実施形態の素子はインクジェット印刷を用いて作製したが、ノズル印刷、スピンコーティング、スロット・ダイ・コーティング、およびグラビアもしくはフレキソ印刷など、他の溶液処理方法を代替手段として用いることもできる。素子は、例えば蒸発やスパッタリングなど、蒸着の方法を用いて堆積した層を含んでもよい。
【００４９】
本発明については少数の特定の実施形態を詳細に説明しただけであるが、下記の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者がさまざまな改変および改善を成しうることは理解されるだろう。
【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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【国際調査報告】
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