(57)【要約】【課題】単位面積当りの駆動電流の増加を抑えつつ、充分な発光部面積を確保できる表示パネルとこれを備えた表示装置を提供すること。【解決手段】有機ＥＬ素子を用いた表示パネルにおいて、第１発光層および第２発光層を重ねて形成する。ガラス基材２００において、第１発光層に第１色の発光素子１０１が形成され、第２発光層には第２色および第３色の発光素子１０２，１０３がそれぞれ形成される。例えば、第１色が緑色で、第２色が青色で、第３色が赤色である。発光素子１０１から１０３により１つの画素部が構成される。各色の発光部の面積比は、色毎の必要輝度や発光効率、画素劣化速度に応じて決定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１発光層および第２発光層を備えた表示パネルであって、
前記第１発光層に形成した第１色の発光素子と、前記第２発光層に形成した第２色の発光素子および第３色の発光素子とによって画素部を構成したことを特徴とする表示パネル。
【請求項２】
前記第１発光層と前記第２発光層を積層した構造を有することを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項３】
第１発光層に形成した第１色の発光素子と、第２発光層に形成した第２色の発光素子および第３色の発光素子を有する第１画素部と、
前記第１発光層に形成した第２色の発光素子および第３色の発光素子と、前記第２発光層に形成した第１色の発光素子を有する第２画素部を備え、
前記第１画素部と前記第２画素部を表示面に沿って交互に配列したことを特徴とする表示パネル。
【請求項４】
前記第１発光層または前記第２発光層において隣接する複数の発光素子を用いて１つの画素部を構成し、前記第１発光層または前記第２発光層を発光させる制御モードを有することを特徴とする請求項３に記載の表示パネル。
【請求項５】
透明基材を備え、
前記透明基材の片面に前記第１発光層と前記第２発光層を重ねて形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項６】
前記第１発光層と前記第２発光層は、駆動する画素部を選択する信号を共通して供給する配線を有することを特徴とする請求項５に記載の表示パネル。
【請求項７】
透明基材を備え、
前記透明基材の第１面に前記第１発光層を形成し、前記透明基材の第２面に前記第２発光層を形成したことを特徴とする請求項１または３または４のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項８】
前記第１色は緑色、前記第２色は青色、前記第３色は赤色であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項９】
画素部を構成する前記第１色、第２色、および第３色の、各発光素子はそれらの発光部面積の比率が白色光を得るための光量の比率に比例し、発光効率および劣化速度に反比例することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の表示パネルを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
第１発光層および第２発光層を備えた表示パネルの製造方法であって、
第１色、第２色、および第３色の発光素子によって画素部を形成する工程にて、前記第１発光層に前記第１色の発光素子を形成する工程と、前記第２発光層に前記第２色の発光素子および前記第３色の発光素子を形成する工程を有することを特徴とする表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子などの発光素子を用いた表示パネルの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精細画像の撮影機能を有する撮像装置や録画装置が製品化されており、これらの装置はFHD（Full High Definition:1920×1080画素）を超える画素数を有する高精細画像の信号処理を行う。例えば、４×フルHDと呼ばれる3840×2160画素の高精細画像や、4ｋと呼ばれる4096×2160画素の高精細画像が知られている。
画像データの表示パネルは、１画素につきＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に各々対応する複数のサブ画素で構成され、マトリクス状に配列されている。各サブ画素に駆動信号を送るための配線パターンや駆動回路は表示パネル内に形成される。しかし、高精細画像の場合、画素数に応じた配線パターンや駆動回路の占有面積、更には画素間の隔壁が占める面積が大きくなる。その結果、描画に寄与する画素部分の面積が相対的に少なくなるので、必要な輝度を得ることが技術的に難しくなる。
有機ＥＬ素子を用いた自発光式の画像表示パネルの場合、輝度を上げるためには、駆動電流を増やして単位面積当りの発光量を増やす方法と、発光面積を増やす方法がある。駆動電流を増加する方法の場合、使用時間に伴って有機ＥＬ素子の劣化が進み、特に温度が高い環境下では劣化が加速されてしまう。このため、駆動電流によって昇温を招くような状況を回避する必要がある。また発光面積を増加させる方法の場合、配線パターンや駆動回路、画素間の隔壁等が占める面積に制約があるため、実際上の適用が難しくなる。
そこで、積層構造の採用が考えられ、複数の発光素子を層状に重ねることにより、充分な面積を確保することが可能である。特許文献１では、異なる発光色の素子を複数層に重ねることにより、発光に供する部分の面積を増やす方法が開示されている。また、特許文献２では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のサブ画素ごとに面積を変える方法が提案されている。各色の発光素子に応じて駆動電流は異なるが、表示パネル内の各画素に設けられる駆動回路は駆動電流に比例して必要な面積が異なる。このため、歩留まりの観点からパターン密度の均一化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２７２４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−００２４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の装置では、単位面積当りの駆動電流の増加を抑えつつ、充分な発光部面積を確保することが難しいという問題がある。
特許文献１に示す構成の場合、発光に寄与する面積は増加するが、フルカラー表示の為にはＲ，Ｇ，Ｂの３層を重ねる必要があるため、大幅なコスト上昇を招くおそれがある。更には、画像表示パネルに応用する場合、駆動用配線を表示パネル外に引き出す部分の構造が複雑になると、表示パネルの周囲に設けるタブエリアに大きな面積が必要となる。また、特許文献２の示す構成の場合、輝度を高める効果は期待できない。
本発明の目的は、単位面積当りの駆動電流の増加を抑えつつ、充分な発光部面積を確保できる表示パネルとこれを備えた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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る装置は、第１発光層および第２発光層を備えた表示パネルであって、前記第１発光層に形成した第１色の発光素子と、前記第２発光層に形成した第２色の発光素子および第３色の発光素子とによって画素部を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、単位面積当りの駆動電流の増加を抑えつつ、充分な発光部面積を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図２から図５と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、表示パネルを例示する概略断面図である。
【図２】表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】表示パネルを示す斜視図である。
【図４】表示パネルの配線を説明する図である。
【図５】発光素子部の等価回路図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る表示パネルを例示する概略断面図（Ａ）、および画素配列図（Ｂ）である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る表示パネルの配線を説明する図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る表示パネルを例示する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、各実施形態では有機ＥＬ素子を用いた表示パネルとこれを備えた表示装置を例示して説明する。
【０００９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を説明する。
図１は有機ＥＬ表示パネルの概略断面図、図２は表示パネルを用いた表示装置の回路ブロック図、図３は表示パネルの外観図である。
まず、図２を参照して表示装置について説明する。入力部３０１は、外部の信号源機器（不図示）から画像信号を受信して画像処理部３０２に出力する。画像処理部３０２は描画用の画像データを生成し、画像表示パネルブロック３００が表示画面に描画する。この時、制御部３０４は描画に必要な補正データを記憶部３０３から読み出し、画像処理部３０２に補正処理を指示する。
画像表示パネルブロック３００は有機ＥＬ画像表示パネル部３１０を備える。Ｙドライバ３１２は、有機ＥＬ画像表示パネル部３１０にて駆動すべき何れか１ラインを選択する。第１Ｘドライバ３１３と第２Ｘドライバ３１４は、Ｙドライバ３１２にて選択された１ライン上の各画素に対し、描画すべき画素データをそれぞれ送出する。キャリブレーションセンサ３３０は、表示装置を校正する為に有機ＥＬ画像表示パネル部３１０の輝度を検出し、検出信号を制御部３０４に出力する。
図３に示す有機ＥＬ画像表示パネル部３１０にて、表示面３１１には表示用素子（画素部）が配列され、Ｙ方向タブ３２２にてＹドライバ３１２からのライン選択信号を受信する。また表示面３１１の上側に配置した第１Ｘタブ３２３は、第１Ｘドライバ３１３から画素データの信号を受信する。表示面３１１の下側に配置した第２Ｘタブ３２４は第２Ｘドライバ３１４から画素データの信号を受信する。
【００１０】
図１（Ａ）は、表示面３１１の水平方向における断面構造を模式的に表しており、図の右方を表示面側と定義する。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色のうち、第１色を緑色、第２色を青色、第３色を赤色として説明する。
表示面３１１を構成する透明基材の材質はガラスであり、ガラス基材２００は、その一方の表面上に複数の画素部１００が形成されている。各画素部１００は、緑色（以降、「Ｇ」と表記）発光素子１０１と、青色（以降、「Ｂ」と表記）発光素子１０２と、赤色（以降、「Ｒ」と表記）発光素子１０３を組み合わせて構成されている。Ｇ発光素子１０１は、第１透明電極２１０と第２透明電極２２０との間に挟まれた状態で形成されている。またＢ発光素子１０２とＲ発光素子１０３は、第２透明電極２２０とメタル電極２９０との間に挟まれた状態で形成されている。本実施形態の発光部では、Ｇ発光素子１０１を含む第１発光層と、Ｂ発光素子１０２とＲ発光素子１０３を含む第２発光層を重ねて形成した積層構造を有する。
Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光素子１０１〜１０３から発する光は、図１（Ａ）の右方（前面側）に直接放射されるとともに、左方（背面側）に放射された光はメタル電極２９０にて反射されて前面へ進行する。第１および第２透明電極２１０，２２０は、前面側への照射光の光路を妨げないように透明な導電材料が使用される。
【００１１】
図４（Ａ）は、第１透明電極２１０と第２透明電極２２０との間に形成される、Ｇ発光層の配置と配線を例示する。また図４（Ｂ）は、第２透明電極２２０とメタル電極２９０の間に形成される、Ｂ発光層とＲ発光層の配置と配線を例示する。何れもＹ1，Ｙ2，Ｙ3で示す横配線と、Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3，Ｘ4で示す縦配線が施され、マトリクス状に画素部が構成されている。図の横方向に４画素、縦方向に３画素を例示しており、これらは、横4096画素×縦2160画素の一部を示したものである。なお、発光素子部の回路構成については、いずれも同様であるため、図５にて横配線Ｙ1と縦配線Ｘ1-Ｇに接続された部分だけを示す。
横配線Ｙ1〜3は、Ｙ方向タブ３２２を経て信号が供給されるＹドライバ３１２からのライン選択信号線である。縦配線Ｘ1-Ｇ〜Ｘ4-Ｇは第１Ｘタブ３２３を経て信号が供給される第１Ｘドライバ３１３からの画素データ線であり、Ｇ発光素子用の配線である。また、縦配線Ｘ1-Ｂ〜Ｘ4-ＢおよびＸ1-Ｒ〜Ｘ4-Ｒは、第２Ｘタブ３２４を経て信号が供給される第２Ｘドライバ３１４からの画素データ線であり、それぞれＢ発光素子用の配線とＲ発光素子用の配線である。
横配線Ｙ1〜3は第２透明電極２２０上に形成され、各発光層に共通して信号を供給する。一方、縦配線Ｘ1-Ｇ〜Ｘ4-Ｇは第１透明電極２１０上に形成され、Ｇ発光層にのみ信号を供給する。縦配線Ｘ1-Ｂ〜Ｘ4-ＢおよびＸ1-Ｒ〜Ｘ4-Ｒはメタル電極２９０上に形成され、Ｂ発光層及びＲ発光層にそれぞれ信号を供給する。
【００１２】
図５に示すように、各発光素子にはトランジスタＴｒ1が形成され、そのゲートがライン選択信号Ｙ1〜3にそれぞれ接続されている。ライン選択信号によって選択されたライン上の画素部のみ、そのトランジスタＴｒ1がＯＮ状態となる。これにより、画素データ線からそれぞれ供給される画素データの信号はコンデンサＣの充電によって蓄積され、その電位はトランジスタＴｒ２のゲート電位となる。つまり、トランジスタＴｒ２は、そのゲートがコンデンサＣに接続され、ドレインが電源端子Ｖccに接続されており、ソースが発光素子ＥＬを介して電源端子Ｖddに接続されている。トランジスタＴｒ２が駆動されると、そのソース電流は発光素子ＥＬの駆動電流となって、それぞれの画素データに応じて素子が発光する。
Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光素子１０１〜１０３は占有面積（発光部面積）がそれぞれに異なる。これは以下の３点を考慮してのことである。
・各色により発光効率が異なること。
・白色光を得る為に要する光量が各発光素子で同一でないこと。
・色により発光強度の劣化速度が異なること。
下表１は、発光部面積の決定用パラメータを例示する。
【表１】
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表１の各行に示す、発光部面積の決定用パラメータについて説明する。RedはＲ発光素子、GreenはＧ発光素子、BlueはＢ発光素子をそれぞれ示している。
１行目の「発光効率」は、同じ電流値（単位電流値）に対して得られる光量を表わし、単位はｃｄ／Ａである。有機ＥＬ素子を構成する物質の違いにより発光効率は異なるが、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１２：２０：１０としている。２行目の「要輝度比」は、白色光を得る為に要する光量の比率であり、百分率で示す。Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光素子が発する光の波長や、目的とする色温度により若干の差異はあるが、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３０：６０：１０としている。３行目の「劣化速度」は、輝度値が所定の比率まで劣化するのにかかる時間を示しており、この時間が短いほど劣化速度は速い。「ｋ」は１０００を意味する。何れも一例としての値を示したものである。
【００１３】
次に、これらの値の扱い方について説明する。「発光効率」が高いほど（値が大きいほど）、各色の発光部面積は小さくて済む。また、「要輝度比」が大きいほど、各色の発光部面積を大きくする必要がある。「劣化速度」が速いほど（値が小さいほど）、各色の発光部面積を大きくする必要がある。以上の事項をまとめると、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の発光部面積は、「要輝度比」に比例し、「発光効率」および「劣化速度」に反比例する値とすべきである。この時の比例係数は１でよい。こうして求めた面積比が表１の４行目に示す「必要面積比」であり、百分率で示す。この必要面積比を更に簡単な整数比に丸め処理したものが、最下段の「発光部面積比」である。つまり、２層に分けた各発光層の内、その一方を全てＧ発光素子に割り当てることにより、その面積比５０％が占有される。残る発光層は、３対７の比率でＲ発光素子とＢ発光素子にそれぞれ割り当てることにより、Ｒ発光素子の占有面積比を１５％とし、Ｂ発光素子の占有面積比を３５％としている。
【００１４】
尚、図１に例示した構造では、ガラス基材２００に近い第１透明電極２１０および第２透明電極２２０の間に配置された発光層にＧ発光素子１０１を割り当てている。第２透明電極２２０とメタル電極２９０の間に配置された発光層にはＢ発光素子１０２とＲ発光素子１０３が割り当てられる。つまり、この場合には、第１発光層にＧ発光素子１０１を形成する工程と、さらに第２発光層にＢ発光素子１０２およびＲ発光素子１０３を形成する工程が実施される。これに限らず、図１（Ｂ）に示す変形例のように、各発光層の前後関係を逆転させた構造を採用してもよい。この例では、ガラス基材２００に近い第１透明電極２１０および第２透明電極２２０の間に配置された発光層にＢ発光素子１０２とＲ発光素子１０３が割り当てられる。第２透明電極２２０とメタル電極２９０の間に配置された発光層にはＧ発光素子１０１が割り当てられる。
第１実施形態では、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルに於いて、発光層を２層に重ねた構造を有する。第１発光層に第１色の発光素子が形成され、第２発光層には第２色の発光素子および第３色の発光素子が形成され、各色の必要輝度や発光効率、画素劣化速度を加味して各色の面積比が決定される。これにより、寿命に影響を及ぼす単位面積当りの駆動電流の増加を抑えつつ、充分な発光部面積を確保できる。したがって、高輝度で高精細の表示パネルを提供できる。また、発光層が２層で済むので、３層構造に比べて、製造コストを低減できる。
【００１５】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態では２層のうち、一方の発光層にＧ発光素子を形成した画素部と、他方の発光層にＧ発光素子を形成した画素部を、交互に配置した構造を有する。
図６（Ａ）は、第２実施形態に於ける表示パネルの概略断面図である。なお、第２実施形態および後述する第３実施形態にて第１実施形態と同様の機能を有する構成要素については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略し、以下では主に相違点を説明する。
【００１６】
第１画素部では、第１透明電極２１０と第２透明電極２２０の間に配置された発光層をＧ発光素子に割り当て、第２透明電極２２０とメタル電極２９０の間に配置された発光層をＲ発光素子とＢ発光素子に割り当てている。これに隣接する第２画素部では、図１（Ｂ）の場合と同様に、第１透明電極２１０と第２透明電極２２０の間に配置された発光層をＲ発光素子とＢ発光素子に割り当てる。そして、第２透明電極２２０とメタル電極２９０の間に配置された発光層をＧ発光素子に割り当てている。これを表示面側から見た場合の画素配列を表わした図が図６（Ｂ）であり、各発光層の配置と配線を図７（Ａ）と図７（Ｂ）に示す。この様に１画素おきに千鳥配置で２タイプの画素部がそれぞれ形成される。
表示パネルの通常の動作時には、第１実施形態の場合と同様に、画素部１００のように重なり合った各発光素子の組み合わせで１画素分の表示が行われる。一方、消費電力を低減させる省電力制御モードが設定された場合には、隣接する２×２、つまり計４画素分の画素部の内、第１透明電極２１０と第２透明電極２２０に挟まれた発光素子のみで１画素が構成される。その組み合わせの１画素に相当するのが画素部１１０である。図６（Ｂ）はこれを表示面側から見た図である。Ｇ発光素子１０１及び１２１、Ｂ発光素子１１２及び１３２、Ｒ発光素子１１３及び１３３の組み合わせによって１つの画素部が構成される。
第２実施形態では、第１発光層に第１色の発光素子を形成し、第２発光層に第２および第３色の発光素子を形成した第１画素部と、第１発光層に第２および第３色の発光素子を形成し、第２発光層に第１色の発光素子を形成した第２画素部を備える。第１画素部と第２画素部を交互に配列して形成した表示パネルに於いて、何れか一方の発光層のみを駆動することにより、発光時の消費電力を２分の１に低減できる。
【００１７】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態を説明する。
第１実施形態および第２実施形態では、ガラス基材２００の片面に発光層を２層重ねて形成したが、第３実施形態ではガラス基材２００の両面にそれぞれ発光層を形成する。つまり、本実施形態の場合、透明基材の第１面には第１発光層に第１色の発光素子を形成し、また透明基材の第２面には第２発光層に第２色および第３色の発光素子を形成する工程が実施される。
図８は、第３実施形態に於ける有機ＥＬ表示パネルの概略断面図である。ガラス基材２００の前面側には、第３透明電極２４０と第４の透明電極２５０の間に挟まれたＧ発光素子用の発光層が配置されている。またガラス基材２００の背面側には、第５の透明電極２６０とメタル電極２９０の間に挟まれたＢ発光素子およびＲ発光素子用の発光層が配置されている。２つの発光層はそれぞれ独立した横配線を具備する。
１つの画素部１１０は、ガラス基材２００の前面側に形成したＧ発光素子１０１と、ガラス基材２００の背面側に形成したＢ発光素子１０２およびＲ発光素子１０３の組み合わせで構成される。各色の発光素子の面積比については、第１実施形態の場合と同様である（表１参照）。尚、本実施形態の場合も、ガラス基材２００に対して、Ｇ発光素子用の発光層並びにＢ発光素子およびＲ発光素子用の発光層の位置関係を互いに入れ替えた構造にしてもよい。また、第２実施形態と同様に、画素の層構成を交互に入れ替えた構造でもよい。
第３実施形態では、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルに於いて、ガラス基材の両面にそれぞれ発光層を１層ずつ形成し、第１発光層には第１色の発光素子を形成し、第２発光層には第２および第３色の発光素子を形成する。各色の必要輝度や発光効率、画素劣化速度を加味して各色の面積比を決定することにより、前記実施形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００１８】
１００  画素部
１０１  Ｇ発光素子
１０２  Ｂ発光素子
１０３  Ｒ発光素子
２００  ガラス基材
【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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【図７】
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【図８】
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