(57)【要約】【課題】信頼性に優れた有機ＥＬ発光素子を提供する。【解決手段】アクティブマトリックス回路を用いて有機ＥＬ発光部の発光を制御する有機ＥＬ発光素子において、主たる発光電流を供給する駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが平面的に重ならず、かつ駆動素子部と有機ＥＬ発光部とがサブピクセル内で隣接せず、しかも駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが隣接サブピクセル間で隣接しないように配置されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリックス回路を用いて有機ＥＬ発光部の発光を制御する有機ＥＬ発光素子において、
主たる発光電流を供給する駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが平面的に重ならず、
かつ駆動素子部と有機ＥＬ発光部とがサブピクセル内で隣接せず、
しかも駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが隣接サブピクセル間で隣接しないように配置されていることを特徴とする有機ＥＬ発光素子。
【請求項２】
サブピクセル内には、平面的に重ならず、かつ隣接しない配置の有機ＥＬ発光部と、前記有機ＥＬ発光部の主たる発光電流を供給する駆動素子部とを含み、さらに前記駆動素子部の出力電流を制御する電圧を維持するための保持容量部と、サブピクセルへの通電を選択する選択素子部とを含み、
サブピクセル内の駆動素子部と有機ＥＬ発光部との間に保持容量部若しくは選択素子部が配置されており、サブピクセル内の有機ＥＬ発光部と隣接サブピクセル内の駆動素子部との間にも保持容量部若しくは選択素子部が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項３】
駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが２５μｍ以上離れていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項４】
駆動素子部及び選択素子部は薄膜トランジスタで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ発光素子を用いた画像表示可能な画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は陽極と陰極間に発光層を含む一層以上の有機層を有する有機ＥＬ発光素子と、その有機ＥＬ発光素子が複数配置され各有機ＥＬ発光素子が選択及び駆動用のトランジスタと保持容量を備え、画像表示が可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ発光素子は、電界を印加することによって陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子の再結合エネルギーによって有機材料から成る発光層が発光する原理を利用した自発光素子である。自発光のため広い視野角や充分な動画応答性を有していることから、ディスプレイ素子として理想的な特徴を有している。また薄く軽量で、耐衝撃性に優れるなど、モバイル用ディスプレイ素子としても理想的な特徴を有している。
【０００３】
特に、Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇらによる積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ発光素子の報告（非特許文献１）がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ発光素子に関する研究が盛んに行われている。
【０００４】
近年、この理想的な特性を大画面サイズの画像表示装置に適用するための技術開発が始まっている。その場合、小画面サイズ（凡そ１０”以下）において、それほど課題視されていなかった熱対策の重要性が増してくる。ここで発熱量が消費電力に比例するとし、消費電力がどの程度増加するのか概算してみる。
【０００５】
まず１番目として、大画面サイズになるとサブピクセルにおける有機ＥＬ発光部面積が大きくなる。そのため、小画面サイズにおける有機ＥＬ発光部面積と同程度の発光強度（ｃｄ／ｍ2）にするためには発光電流量が面積増加分だけ必要となる。消費電力は、Ｗ＝Ｉ・Ｖ＝Ｉ2・Ｒであり、電流の２乗に比例して増加する。発熱量は消費電力に比例すると考えれば、電流の２乗に比例して増加すると予想される。
【０００６】
次に２番目として、大画面サイズの画像表示装置においては、画面を構成するピクセル数が増加し、その分に比例して消費電力が増す。例えば小画面サイズで一般的に用いられるＶＧＡ解像度（縦６４０×横４８０ピクセル）と大画面サイズで普及しようとしているフルＨＤ解像度（縦１９２０×横１０８０ピクセル）においてピクセル面積を同一と仮定する。その場合、ＶＧＡ解像度からフルＨＤ解像度へ変わることで消費電力は６．７５倍になる。
【０００７】
これらの事実より、例えば５”サイズの小画面（ＶＧＡ解像度）から４２”サイズの大画面（フルＨＤ解像度）になった場合、サブピクセル面積は約９倍、ピクセル数は６．７５倍となり、消費電力は概算でも６１倍になる。加えて面積増加分における配線抵抗、画像処理ＩＣの負担を加味すれば、消費電力は１００倍以上になると予想される。凡そ１００倍オーダーで消費電力が増加するということは、発熱量もそれに比例して大きくなることが示唆される。
【０００８】
より詳細には、サブピクセル内における主発熱源は、有機ＥＬ発光部と主発光電流を制御（供給）する駆動ＴＦＴ部（駆動素子部）である。そして、サブピクセル内に占める面積は、一般に有機ＥＬ発光部が大きく駆動ＴＦＴ部は小さい。そのため、電力密度（Ｗ／ｍ2、熱流速ともいう）としては駆動ＴＦＴ部が高く、それに比例して駆動ＴＦＴ部は昇温することになる。
【０００９】
また有機ＥＬ材料（有機ＥＬ発光部を構成する材料）の高温下における劣化状況についての研究も盛んに行われている。例えば、有機ＥＬ材料において劣化開始する温度の目安として、Ｔｇ温度（ガラス転移点）が一般に用いられる。材料にもよるが一般的な有機ＥＬ材料のＴｇの最低温度は凡そ９０℃〜程度である。
【００１０】
非特許文献２によればホール輸送材料のＴｇ以上の高温下で有機ＥＬ発光素子を駆動させると、ホール輸送層の劣化が進行することが報告されている。
【００１１】
また非特許文献３によれば、非駆動時でも高温中（１００℃）においては、有機ＥＬ発光素子の各層間において原子の相互拡散が進行することが報告されている。熱拡散の進行によりデバイス特性が変化し、発光特性に対して影響を及ぼすことが推測される。
【００１２】
これらの報告から、有機ＥＬ材料は一般的な無機材料と比較して熱ダメージを受け易い材料ということが推察される。
【００１３】
上記の事実を鑑みて、有機ＥＬディスプレイにおいては発光時の昇温を抑えることが非常に重要となる。特に画面サイズが大きくなるほど消費電力、即ち発熱量が増加することから、発熱課題の重要性は増してくる。発生した熱を逃がす対策として、例えば基板の外側にペルチェ素子などのヒートシンクを取り付ける構成等が提案されている。
【００１４】
しかしながら、発熱源である駆動ＴＦＴ部、有機ＥＬ発光部の近傍から熱を逃がすための技術は少ないのが現状である。駆動ＴＦＴ部の発熱を、有機ＥＬ発光部に極力伝えず速やかに放熱することができれば、有機ＥＬ発光部の劣化を防止する上で非常に効果的である。
【００１５】
これらの技術課題において特許文献１では、ピクセル内において各サブピクセル領域を千鳥上に配列し、隣接する発光領域と互いに非接触状態にする構成を開示している。これにより製造時に必要な塗り分け用の隔壁マージンが必要無いため開口率が上がり、輝度を得るための消費電力を抑える効果がある。また駆動ＴＦＴ部を分散配置することにもなり、排熱性能の向上にも貢献している。
【００１６】
次に特許文献２では、チャネル部を形成する多結晶シリコン膜をゲート電極と重なり合う領域で分離することにより、放熱を大きくして温度上昇を抑制し、信頼性に優れた薄膜トランジスタを開示している。
【００１７】
また特許文献３では、ＥＬ表示装置に用いるＴＦＴの少なくとも半導体層の上層又は下層、或いは上下層に放熱層として熱伝導率の高い膜を形成する構成を開示している。これによりジュール熱で発生した熱を伝導し、半導体層のチャネル部の局所的な温度上昇を抑制することができる。
【００１８】
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ、Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅ、アプライドフィジックスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ    Ｐｈｙｓｉｃｓ    Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１巻、９１３頁、１９８７年
【非特許文献２】豊田中央研究所Ｒ＆ＤレビューＶｏｌ．３６  Ｎｏ．２（２００１．６）    正孔輸送性発光材料を用いた有機ＥＬ（発光）素子
【非特許文献３】２００６秋季応用物理学会  ３１Ｐ−ＺＶ−１３  有機ＥＬ（発光）素子の高温保存での劣化解析
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００４／０７３３５６公報
【特許文献２】特開２００３−１２４４７３号公報
【特許文献３】特開２００３−１３１５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
このように有機ＥＬ発光素子を用いた画像表示装置、特に画面サイズが大きいほど画素回路内の半導体に多くの電流を流すため、半導体のチャネル部温度は一層上昇する。これに対し有機ＥＬ材料は熱に弱いことから、半導体の温度が高いと、その近くに配置されている有機ＥＬ発光部の特性劣化が促進してしまう。
【００２０】
ところで、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部とが平面的に重なっている配置について、特開２００５−２１５６４６号公報を用いて説明する。主たる発光電流を供給する駆動ＴＦＴ部直上の断面図（前記文献の図４）は、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部とが立体的に重なっていて、またサブピクセル上面図（前記文献の図３）でみた場合において、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部とは平面的に重なっている。このような場合を、平面的に重なっている配置とする。
【００２１】
数”〜１０”程度の小画面においてはサブピクセルサイズが小さいために、必要な輝度を得るためには最低限の開口率が必要となる。そのため多くの場合、前記文献に記載のように主たる発光電流を供給する駆動ＴＦＴ部の直上に有機ＥＬ発光部を配置することになる。その場合、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部との層間に樹脂（厚さ１〜２μｍ）による絶縁膜等を配置するのが普通である。しかし４０”を超えるような大画面になると、サブピクセルサイズを比較的大きく取ることが可能になる。そのため、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部とを平面的に重ならない配置にしても、開口率をそれほど犠牲にすることはない。
【００２２】
本発明は、有機ＥＬ発光素子における半導体の発熱を有機ＥＬ発光部に伝えにくくする構成を提示し、信頼性に優れた有機ＥＬ発光素子及び、前記素子を用いた画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。すなわち本発明は、
アクティブマトリックス回路を用いて有機ＥＬ発光部の発光を制御する有機ＥＬ発光素子において、
主たる発光電流を供給する駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが平面的に重ならず、
かつ駆動素子部と有機ＥＬ発光部とがサブピクセル内で隣接せず、
しかも駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが隣接サブピクセル間で隣接しないように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明を実施することで、駆動素子部の発熱による有機ＥＬ発光部のダメージを低減させ、信頼性に優れた有機ＥＬ発光素子及び、前記素子を用いた画像表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る画像表示装置、例えばアクティブマトリックス型画像表示装置の構成例を示す回路図である。ここでは、図面の簡略化のために、ｉ行〜ｉ＋１行、ｉ列〜ｉ＋１列の２行２列分の画素配列を例にとって示している。なお、以下の説明において、画素７０８、有機ＥＬ発光素子は略同一の意味であるが、文意により使い分けている。
【００２６】
図１において、画素回路７０７がマトリックス状に多数配置されて表示領域を構成している。この表示領域には、画素回路７０７の各々に対して、走査信号Ｙ（ｉ）〜Ｙ（ｉ＋１）が順に与えられることによって各画素７０８を行単位で選択する走査線７０４が配線されている。さらに各画素７０８に画像データ、例えば輝度データＸ（ｉ）〜Ｘ（ｉ＋１）を供給する信号線７０１が配線されている。
【００２７】
以下の説明では、画素回路７０７として、ｉ行ｉ列の画素（ｉ，ｉ）を例にとって説明する。但し、他画素の画素回路についても、同じ回路構成となっている。なお、画素回路としては、この回路例に限定されるものではない。
【００２８】
この画素回路７０７は、画素７０８を選択するための選択素子部７０５と、駆動素子部７０６のゲート電圧を維持（つまり、出力電流を制御）するための保持容量部７１０と、有機ＥＬ発光部７０９を駆動するための駆動素子部７０６とを有する構成となっている。なお、選択素子部７０５と駆動素子部７０６とを合わせて画素トランジスタと呼ぶ。そして、輝度データが信号線７０１から電圧の形で与えられ、有機ＥＬ発光部７０９にはデータ電圧に応じた電流が流れるようになっている。
【００２９】
具体的な接続関係として、有機ＥＬ発光部７０９は、その陽極が電源線７０２（電源電圧Ｖｄｄ）に接続されている。駆動素子部７０６は、有機ＥＬ発光部７０９の陰極とグランド線７０３との間に接続されている。保持容量部７１０は、駆動素子部７０６のゲートとグランド線との間に接続されている。選択素子部７０５は、信号線７０１と駆動素子部７０６のゲートとの間に接続され、そのゲートが走査線７０４に接続されている。
【００３０】
選択素子部７０５及び駆動素子部７０６は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されており、必要電流量やサブピクセルサイズにより、アモルファスシリコン半導体、ポリシリコン半導体、低温ポリシリコン半導体、透明酸化物半導体を選択することが可能である。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態に係る画像表示装置、例えばアクティブマトリックス型画像表示装置におけるピクセル図を示す。実際の構成として、これらの画素回路７０７及び有機ＥＬ発光部７０９が、図２に示す各サブピクセル８０５内に対応して配置される。
【００３２】
ここで、例えば４２”フルＨＤ解像度におけるピクセル及びサブピクセル８０５を示す。４２”フルＨＤ解像度においては、サブピクセル長辺８０１が略４８０μｍ、サブピクセル短辺８０２が略１６０μｍであり、各色を分離するためのバンク８０６が併設されている。もちろんピクセル形状が正方形、サブピクセル形状が１ピクセルの３等分に限定されるものではなく、目的／仕様によって変更することもあり得る。
【００３３】
サブピクセル長辺８０１に平行して、サブピクセルへ画像データを転送する信号線８０４が配置され、サブピクセル短辺８０２に平行して、水平位置を選択するための走査線８０３が配置されるのが一般的である。また電源線、グランド線は、設計条件によって、サブピクセルの長辺、若しくは短辺に沿って配置することが可能である。これらの線の線幅、配置については、目的／仕様において変更することが可能である。
【００３４】
また、基板を透過してＥＬ発光を取り出す場合（ボトムエミッション構成）や基板を透過せずＥＬ発光を取り出す場合（トップエミッション構成）、及び画像表示装置のサイズによっては、多様なサブピクセルのレイアウト配置を取ることが可能である。しかし、本発明においては、駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが平面的に重ならない配置を取る場合のみを対象とする。
【００３５】
ここで、平面的に重ならない配置について図３を用いて説明する。まずサブピクセル部を上面図でみた場合、主たる発光電流を供給する駆動素子部（駆動ＴＦＴ部）と有機ＥＬ発光部とが立体的に重ならい構成を意味する。また、断面図でみた場合、主たる発光電流を供給する駆動素子部の直上に有機ＥＬ発光部が配置されていない構成を意味する。
【００３６】
図３の断面図においては、駆動素子部と有機ＥＬ発光部とを模式的に基板の同一高さに配置している。しかし実際の断面構成においては、計数１００ｎｍ程度の絶縁膜や電極層が層間にあるため、同一高さに配置されることは無い。
【００３７】
図４は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ発光素子の断面図である。
【００３８】
ボトムエミッション構成の場合は、ガラス基板９０８の光取り出し方向と逆側に有機ＥＬ発光素子が設けられている。そして、有機ＥＬ発光素子の電極（Ｃａｔｈｏｄｅ９０５）の上層に、防湿のための封止膜９０４（封止部）、そして封止膜を保護する保護膜９０３、及び接着層９０２、放熱部９０１が構成されている。
【００３９】
これらの構成要素について、更に詳細に説明する。有機ＥＬ発光素子を形成する基板としてはガラス、Ｓｉウエハ、アルミナなどのセラミック、透明樹脂、ステンレスに絶縁膜を付けたものなどが用いられる。ボトムエミッション構成では、光透過性の良い部材を使用する。基板上には、素子駆動用の配線（電源線、信号線、選択線、グランド線）、トランジスタ部（駆動素子部、選択素子部）がホトリソ工程により形成・配置されている。さらに駆動素子部のトランジスタのゲート電圧を保持するための保持容量部、上記電子デバイスを各々導通させるための配線がホトリソ工程により形成・配置されている。
【００４０】
有機ＥＬ発光部における電極は、Ａｎｏｄｅ（陽極）９０７が正孔を正孔輸送層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料は特に限定されるものではないが、例えば、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛系等の酸化物透明電極材料を用いることができる。また、Ｃａｔｈｏｄｅ（陰極）９０５としては、電子輸送帯又は発光層に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金；
マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金、並びにこれらの混合物等が使用できる。
【００４１】
これらの電極は、陽極９０７、陰極９０５のうち一方の電極が可視光の領域において透明で、もう一方の電極が高反射率を有するものとする。また、これらの電極の厚さは電極として本来の機能を果たす厚さであれば特に限定されることはないが、好ましくは０．０２μｍ〜２μｍの範囲である。
【００４２】
本発明における有機ＥＬ発光部の素子構造は、上記電極間に有機層を１層あるいは２層以上積層した構造であり、特にその構造に制約を受けない。例としては、１．陽極、発光層、陰極、２．陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極、３．陽極、正孔輸送層、発光層、陰極、４．陽極、発光層、電子輸送層、陰極等の構造が挙げられる。
【００４３】
これらの有機層間及び／又は有機層／電極間に、電荷注入特性の向上や絶縁破壊を抑制あるいは発光効率を向上させる目的で、薄膜を挿入しても構わない。例えば、弗化リチウム、弗化マグネシウム、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等の無機の誘電体、絶縁体からなる薄膜層、有機層と電極材料又は金属との混合層；
ポリアニリン、ポリアセチレン誘導体、ポリジアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体等の有機高分子薄膜を挿入しても構わない。
【００４４】
本発明に用いられる発光材料としては特に限定されず、通常発光材料として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）やビスジフェニルビニルビフェニル（ＢＤＰＶＢｉ）、１，３−ビス（ｐ−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾールイル）フェニル（ＯＸＤ−７）；
Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ＢＰＰＣ）、１，４ビス（ｐ−トリル−ｐ−メチルスチリルフェニルアミノ）ナフタレンなどである。
【００４５】
正孔輸送層（ＨＩＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＩＬ）、陰極の製造方法としては、真空成膜若しくは、インクジェット法、ディスペンサー法、ノズルプリンティング法や印刷法等の成膜方法を用いることが可能である。もちろん全工程を真空蒸着することも可能であるが、プロセス中に真空工程を用いなければ、それだけ工程時間及びコストを低減できるため好ましい。
【００４６】
陽極、ＨＩＬ、ＥＭＬの成膜が終わった後に、真空蒸着法でＥＩＬと陰極とを基板全面に成膜する。その後パッシベーション膜（封止膜９０４）を成膜する。ここではＳｉＮｘ系の膜が防湿性に優れているので、応力調整をした単膜か、これを含む積層膜が適用できる。
【００４７】
更にはパッシベーション膜表面の機械的強度を増すために有機系の保護膜９０３を積層し、薄層の接着層９０２によって放熱部９０１と接着し有機ＥＬパネルとしての製造工程は終了する。封止膜９０４＋保護膜９０３＋接着層９０２のトータル厚さを、少なくとも１００μｍ以下、望ましくは５μｍまで薄くすることが効率的な冷却をする上で望ましい。
【００４８】
放熱部９０１は厚さ１０μｍ以上のアルミニウム、また金属やセラミックを主成分とする膜状部品を用いることが可能である。目的・仕様によっては、放熱部９０１に機械的な強度を持たせるだけの厚さにすることもあり得る。
【００４９】
放熱部９０１における冷却不良を防ぐには、接着層９０２との接着時に空気溜りが存在しないようにすることが必要である。そのためには、減圧下で放熱部９０１の接着をすることが好ましい。
【００５０】
図５は、本発明の実施形態に係る構成を決定する際に参考にした、伝熱計算の条件を説明する図である。この図を用いて駆動素子部１００３の発熱を有機ＥＬ発光部へ伝え難くする条件について説明する。
【００５１】
駆動素子部１００３の発熱から有機ＥＬ発光部を守るには、駆動素子部１００３と有機ＥＬ発光部との距離を離すことが効果的である。加えて、冷却部１００５の性能を最大限発揮させて駆動素子部１００３を冷却するためには、冷却部１００５と駆動素子部１００３との間（距離、材質）も考慮する必要がある。これらの関係を把握するために、汎用の有限要素法によるシミュレーターを用いて伝熱計算を行った。
【００５２】
この冷却部１００５の外側は、周囲空気に面接触する構成とし、一般的な空冷放熱を想定した。またここで温度境界を４０℃とした理由について以下に説明する。４２”ＦＨＤを１５０Ｗ駆動し、パネル両面が輻射／対流効果で冷却されるとした場合において熱シミュレーションしたところ、パネルの平均温度が約４０℃（室温２７℃）になった。そのため温度境界を４０℃とした。
【００５３】
ここで図５は、図４で説明したボトムエミッション構成を簡略化し計算モデルとした。特に封止部９０４、保護膜９０３、接着層９０２については、裏面部１００２と呼ぶことにする。裏面部１００２の厚さは、封止膜９０４の防湿性能、及び対ゴミのカバレッジ性能を考慮して、現実的な値５、１５、２５μｍを想定した。現実の冷却効率を考慮した場合、裏面部１００２はできるだけ薄いほうが望ましい。
【００５４】
駆動素子部１００３からの水平距離１００６を変数にし、その水平距離１００６の端部を温度測定位置１００４とした。そして、駆動素子部１００３に一定の発熱量を与え、温度測定位置１００４が駆動素子部１００３の温度からどの程度降下するか解析した。
【００５５】
図６は、上記条件における計算結果を説明する図である。
【００５６】
駆動素子部１００３から距離が離れていくことで、その位置の温度は駆動素子部１００３の温度から降下していくことが分かる。特に、駆動素子部１００３から２５μｍ以上離した位置では、駆動素子部１００３の温度から２０％は低下する。この２０％の温度降下は明らかに有意な差であり、有機ＥＬ発光素子の耐熱性能の弱さを考慮した場合、無視することはできない。そのため、駆動素子部と有機ＥＬ発光部とを少なくとも２５μｍ以上離した配置にすることが好ましい。この距離は、画素回路の種類、サブピクセルサイズ、配線配置を含めた上で自由に調整することが可能である。
【００５７】
この計算結果を顧みるに、もし主たる発光電流を供給する駆動素子部と、有機ＥＬ発光部とが平面的に重なっている場合、駆動素子部に隣接する有機ＥＬ発光部は駆動素子部の発熱を直接受けとめる。そのため、本対策を施した場合に比較してより大きな熱劣化を受けると予想される。
【００５８】
図７は、本発明を施した回路レイアウト例を説明する図である。この回路レイアウト図は、図１で説明したアクティブマトリックス回路を実際にレイアウトした一例である。
【００５９】
サブピクセル内には、駆動素子部７０６、選択素子部７０５、有機ＥＬ発光部７０９、保持容量部７１０、配線が配置されている。駆動素子部７０６の周囲に選択素子部７０５、保持容量部７１０が配置され、駆動素子部７０６と有機ＥＬ発光部７０９とは隣接していない。ここではＡＮＯＤＥ電極７１２と駆動素子部７０６との導通をとるために、保持容量部７１０の一部に配線領域が形成されているが、積層構成にして導通用の配線を保持容量部７１０の上／下層の何れかに形成しても構わない。
【００６０】
この回路レイアウトで示されるように、主たる発光電流を供給する駆動素子部と有機ＥＬ発光部とは平面的に重ならない配置になっており、かつ駆動素子部と有機ＥＬ発光部とは２５μｍ以上離れており、相互に隣接していない。また隣接するサブピクセル同士が各サブピクセル内の駆動素子部を取り囲むように配置されているので、隣接サブピクセルからみても駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが隣接サブピクセル間で隣接していない。
【００６１】
以上、要するに本発明の有機ＥＬ発光素子、及び前記素子を用いた画像表示装置は、駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが平面的に重ならないように配置されている。そして、駆動素子部と有機ＥＬ発光部とがサブピクセル内で隣接せず、しかも駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが隣接サブピクセル間で隣接しないように配置されている。そのため、駆動素子部の発熱による有機ＥＬ発光部のダメージを低減させ、信頼性に優れた有機ＥＬ発光素子及び、前記素子を用いた画像表示装置を提供することが可能となる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の実施例について説明する。実施例では有機ＥＬパネルにおけるピクセルの一部を取り上げて詳細に説明するが、他ピクセル部についても同様である。
【００６３】
また実施例を説明するのに適した名称変更として、駆動素子部を駆動ＴＦＴ部、選択素子部をその他ＴＦＴ部と呼ぶことする。夫々の機能は大きく変更するものではないが、駆動ＴＦＴ部とは主たる発光電流を制御（供給）するＴＦＴ部であり、その他ＴＦＴ部とは画素回路７０７に含まれる駆動ＴＦＴ部以外のＴＦＴ部を意味する。
【００６４】
（実施例１）
図８は、本発明による有機ＥＬ発光素子を用いた画像表示装置における、ピクセルレイアウトを示す模式図である。サブピクセル毎に、有機ＥＬ発光部１０４、保持容量部１０３、駆動ＴＦＴ部１０２、その他ＴＦＴ部１０１を有している構成をとった。そして、駆動ＴＦＴ部１０２と有機ＥＬ発光部１０４とは、平面的に重ならず、サブピクセル内及び隣接サブピクセル間において、夫々一定の距離で離れるように配置されている。ここで夫々一定の距離とは、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部との距離１０８である。
【００６５】
図９は、サブピクセルの詳細なレイアウトについて説明する図である。ここでは４２”フルＨＤ解像度の画像表示装置を想定した設計のため、サブピクセル長辺２１０は約４８０μｍ、サブピクセル短辺２１１は約１６０μｍとなる。サブピクセル内の回路としては、１つのサブピクセル内に４トランジスタと１キャパシターとを有する駆動回路を用いた。
【００６６】
実際に回路をサブピクセル内に配置した結果、サブピクセルにおける開口率は約５０％となり、残りのサブピクセル領域に駆動ＴＦＴ部２０２、保持容量部２０３、その他ＴＦＴ部２０１を配置した。駆動ＴＦＴ部２０２と有機ＥＬ発光部２０４とは約５０μｍ離れ、その間には保持容量部２０３を配置した。またサブピクセル短辺を共有する、サブピクセル内の駆動ＴＦＴ部２０２と隣接サブピクセル内の有機ＥＬ発光部との間に、その他ＴＦＴ部２０１を配置した。サブピクセルの位置座標［Ｘ（ｉ）、Ｙ（ｉ）］に対応した電流及び信号を制御供給できるように配線した。具体的には、サブピクセル長辺２１０に沿ってグランド線２０５、信号線２０６、共通電源線２０７を配置し、サブピクセル短辺２１１に沿って走査線２０８を配置した。
【００６７】
有機ＥＬ発光部の陰極の上層には、ＳｉＮｘ系を主成分とする封止膜、樹脂製の保護膜、接着層、放熱部を順次積層しており、封止膜と保護膜と接着層との総厚さが１０μｍ程度になるように薄層化した。放熱部９０１は厚さ１００μｍのアルミニウム箔を用い、接続する筐体９１２に速やかに伝熱するようにした。有機ＥＬ発光層から放熱部に至る各層の断面構成は、図４に示す構成に順ずる。またガラス基板から筐体までの断面構成は図１４に示す構成に順ずる。
【００６８】
このようにサブピクセルのレイアウトにおいて駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部との配置関係、及び基板裏面側の放熱部構成を考慮したことで、駆動ＴＦＴ部の発熱による有機ＥＬ発光部の昇温を低減することができた。
【００６９】
（実施例２）
図１０は、本発明による有機ＥＬ発光素子を用いた画像表示装置における、ピクセルレイアウトを示す模式図である。サブピクセル毎に、有機ＥＬ発光部３０１、保持容量部３０２、駆動ＴＦＴ部３０３、その他ＴＦＴ部３０４を有している構成をとった。そして、駆動ＴＦＴ部３０３と有機ＥＬ発光部３０１とは、平面的に重ならず、サブピクセル内及び隣接サブピクセル間において、夫々一定の距離で離れるように配置されている。ここで夫々一定の距離とは、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部との距離３０５である。
【００７０】
図１１は、サブピクセルの詳細なレイアウトについて説明する図である。ここでは４２”フルＨＤ解像度の画像表示装置を想定した設計のため、サブピクセル長辺４１０は約４８０μｍ、サブピクセル短辺４１１は約１６０μｍとなる。サブピクセル内の回路としては、１つのサブピクセル内に４トランジスタと１キャパシターとを有する駆動回路を用いた。
【００７１】
実際に回路をサブピクセル内に配置した結果、サブピクセルにおける開口率は約５０％となり、残りのサブピクセル領域に駆動ＴＦＴ部４０２、保持容量部４０３、その他ＴＦＴ部４０１を配置した。駆動ＴＦＴ部４０２と有機ＥＬ発光部４０４とは約５０μｍ離れ、その間には保持容量部４０３を配置した。またサブピクセル短辺を共有する、サブピクセル内の駆動ＴＦＴ部４０２と隣接サブピクセル内の有機ＥＬ発光部との間に、その他ＴＦＴ部４０１を配置した。サブピクセルの位置座標［Ｘ（ｉ）、Ｙ（ｉ）］に対応した電流及び信号を制御供給できるように配線した。具体的にはサブピクセル長辺４１０に沿ってグランド線４０５、信号線４０６、共通電源線４０７を配置し、サブピクセル短辺４１１に沿って走査線４０８を配置した。
【００７２】
有機ＥＬ発光部の陰極から冷却部の構成は実施例１と同様とした。このようにサブピクセルのレイアウトにおいて駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部との配置関係、及び基板裏面側の放熱部構成を考慮したことで、駆動ＴＦＴ部の発熱による有機ＥＬ発光部の昇温を低減することができる。
【００７３】
（実施例３）
図１２は、本発明による有機ＥＬ発光素子を用いた画像表示装置における、ピクセルレイアウトを示す模式図である。サブピクセル毎に、有機ＥＬ発光部５０４、保持容量部５０３、駆動ＴＦＴ部５０２、その他ＴＦＴ部５０１を有している構成をとった。そして、駆動ＴＦＴ部５０２と有機ＥＬ発光部５０４とは、平面的に重ならず、サブピクセル内及び隣接サブピクセル間において、夫々一定の距離で離れるように配置されている。ここで夫々一定の距離とは、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部との距離５０５である。
【００７４】
図１３は、サブピクセルの詳細なレイアウトについて説明する図である。ここでは４２”フルＨＤ解像度の画像表示装置を想定した設計のため、サブピクセル長辺６１０は約４８０μｍ、サブピクセル短辺６１１は約１６０μｍとなる。サブピクセル内の回路としては、１つのサブピクセル内に４トランジスタと１キャパシターとを有する駆動回路を用いた。
【００７５】
実際に回路をサブピクセル内に配置した結果、サブピクセルにおける開口率は約５０％となり、残りのサブピクセル領域に駆動ＴＦＴ部６０２、保持容量部６０３、その他ＴＦＴ部６０１を配置した。駆動ＴＦＴ部６０２と有機ＥＬ発光部６０４とは約３０μｍ離れ、その間には保持容量部６０３を配置した。またサブピクセル短辺を共有する、サブピクセル内の駆動ＴＦＴ部６０２と隣接サブピクセル内の有機ＥＬ発光部との間に、その他ＴＦＴ部６０１を配置した。特に本実施例では、駆動ＴＦＴ部６０２が保持容量部６０３とその他ＴＦＴ部６０１とで囲まれた配置になっている。そのため、駆動ＴＦＴ部６０２の発熱を有機ＥＬ発光部６０４へ伝え難くすると共に、駆動ＴＦＴ部６０２が分散配置されることで冷却効率が向上する効果もある。
【００７６】
サブピクセルの位置座標［Ｘ（ｉ）、Ｙ（ｉ）］に対応した電流及び信号を制御供給できるように配線した。具体的にはサブピクセル長辺６１０に沿ってグランド線６０５、信号線６０６、電源線６０７を配置し、サブピクセル短辺６１１に沿って走査線６０８を配置した。
【００７７】
有機ＥＬ発光部の陰極から冷却部の構成は実施例１と同様とした。このようにサブピクセルのレイアウトにおいて駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部との配置関係、及び基板裏面側の放熱部構成を考慮したことで、駆動ＴＦＴ部の発熱による有機ＥＬ発光部の昇温を低減することができる。
【００７８】
（実施例４）
例えば実施例１〜３で作製した有機ＥＬ発光素子を用い４２”フルＨＤ解像度のパネル基板を試作した。その後パネル基板に配置されている駆動配線（信号線、選択線、電源線、グランド線）と、駆動信号をパネル基板へ出力するドライバーキット部を配線接続した。そして、画像信号をドライバーキット部に転送することで有機ＥＬ発光素子を用いた画像表示可能な画像表示装置として機能させた。
【００７９】
有機ＥＬ発光部の陰極の上層には、ＳｉＮｘ系を主成分とする封止膜、樹脂製の保護膜、接着層、放熱部を順次積層しており、封止膜と保護膜と接着層との総厚さが１０μｍ程度になるように薄層化した。放熱部は厚さ１．５ｍｍのアルミナ基板を用い機械的強度も持たせるようにした。アルミナ基板を通しての空冷を促進するため空気接触部（背面全域）にはフィンを取り付けた。そしてパネル周囲を保護するために金属製フレームで囲んだ。
【００８０】
このようにサブピクセルのレイアウトにおいて、駆動ＴＦＴ部と有機ＥＬ発光部との配置関係、及び基板裏面側の放熱部構成を考慮したことで、信頼性に優れた画像表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】有機ＥＬ発光素子を駆動するアクティブマトリックス回路の一例を示す図である。
【図２】画像表示装置で一般的なピクセル形状を示す図である。
【図３】（ａ）は駆動素子部と有機ＥＬ発光部とが平面的に重ならない状態を平面的に示す図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。
【図４】（ａ）は有機ＥＬ発光素子の断面構成を示す図である。（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図５】伝熱計算の条件を示す図である。
【図６】伝熱計算の結果を示すグラフである。
【図７】（ａ）はサブピクセルの回路レイアウト図である。（ｂ）はサブピクセルの回路レイアウトを詳細に示す図である。
【図８】本発明の実施例１を示す図である。
【図９】本発明の実施例１を詳細に示す図である。
【図１０】本発明の実施例２を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２を詳細に示す図である。
【図１２】本発明の実施例３を示す図である。
【図１３】本発明の実施例３を詳細に示す図である。
【図１４】有機ＥＬ発光素子の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０２  駆動ＴＦＴ部（駆動素子部）
１０３  保持容量部
１０４  有機ＥＬ発光部
２０２  駆動ＴＦＴ部（駆動素子部）
２０３  保持容量部
２０４  有機ＥＬ発光部
３０１  有機ＥＬ発光部
３０２  保持容量部
３０３  駆動ＴＦＴ部（駆動素子部）
４０２  駆動ＴＦＴ部（駆動素子部）
４０３  保持容量部
４０４  有機ＥＬ発光部
５０２  駆動ＴＦＴ部（駆動素子部）
５０３  保持容量部
５０４  有機ＥＬ発光部
６０２  駆動ＴＦＴ部（駆動素子部）
６０３  保持容量部
６０４  有機ＥＬ発光部
７０６  駆動素子部
７０９  有機ＥＬ発光部
７１０  保持容量部
８０５  サブピクセル領域
１００３  駆動素子部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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