JP3690643B2

JP3690643B2 - パッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイ

Info

Publication number: JP3690643B2
Application number: JP32471499A
Authority: JP
Inventors: 貴稔小野田
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2019-11-15
Also published as: JP2001142415A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機発光素子を用いたパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイに関し、特に低電圧、低消費電力、高輝度で駆動可能なパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光素子は、自己発光型素子であるため視認性が高く、低電圧で駆動できるという特徴を持つため実用化研究が積極的になされている。有機発光素子としては、透明基板上に陽極の透明導電性膜、有機物から成る正孔輸送層と発光層、陰極の金属膜を形成した有機層が２層からなる構造や、有機層が、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の３層からなる構造などが知られている。
【０００３】
有機発光素子の発光機構は次のように考えられている。陰極から注入された電子と、陽極から注入された正孔とが、正孔輸送層と発光層の界面近傍で再結合することにより励起子が生じ、この励起子が放射失活する過程で光を放つ。この光が陽極である透明導電性膜および透明基板を通して外部に放出される。
【０００４】
有機発光素子の用途の一つに、図７に一例として示すような、パッシブマトリクス型（単純マトリクス型）ディスプレイがある。図７に示すパッシブマトリクス型ディスプレイは、透明基板上に複数列に配置された陽極１と、陽極１に交差するように複数行に配置された陰極２と、これらに挟持された（発光層を含む）有機層とから構成される。陽極１と陰極２の交差領域の発光部を１単位として１画素を形成し、この画素を２次元的に複数個配列することにより表示部３が形成される。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色の発光層が図７に示すように順番に配置されている。陽極１および陰極２を表示部３より基板周囲へ延長し形成した接続部を介して、外部駆動回路（データ側駆動回路４および走査側駆動回路５）と表示部３とを接続することによりディスプレイ装置が構成される。図８に示されるように、画像信号（ＲＧＢデータ）はメモリコントローラ６によって書き込みおよび読み出しが制御されるフレームメモリ７に一時記憶され、例えば線順次走査に応答して読み出され、階調制御回路８によって階調が制御されてデータ側駆動回路４に供給される。メモリコントローラ６、階調制御回路８、データ側駆動回路４および走査側駆動回路５は、クロック発生器９からのクロックに基づいて、その動作タイミングが制御され、例えば線順次走査された画像が表示部３に表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ディスプレイの大型化や高精細化が要求されている。このため線順次走査を行なう上で、１本の走査線を選択する時間が短くなっている。このことはパッシブマトリクス・ディスプレイにおいては、１本の走査線を発光させる時間が短くなり、その結果輝度低下を招く。これを補うためには表示部への印加電圧を上昇させる必要があり、消費電力の増大をもたらす。
【０００６】
線順次走査における走査線の発光時間の制限を排除するために考えられたのがアクティブマトリクス駆動である。これは各画素毎にスイッチング素子と情報保持用のキャパシタンスを持つことを特徴とする。これにより駆動Ｄｕｔｙを限りなく１に近づけることができ、高い輝度が得られる。しかしその半面、スイッチング素子の作り込みに多大な技術とコストが必要となり、また製品の歩留まりも低下する。
【０００７】
上述したようにパッシブマトリクス・ディスプレイは高精細化に当たって輝度が低下し、また消費電力が増大するという問題点を持ち、アクティブマトリクス・ディスプレイは歩留まり低下とコスト増大をもたらす。
【０００８】
本発明は、パッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイにおいて、駆動Ｄｕｔｙを増加させ発光時間を増加させることにより、低電圧駆動化と低消費電力化ならびに高輝度を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、透明基板上に、複数列に配置された第一の電極部と、複数行に配置された第二の電極部とを有し、かつ前記第一および第二電極部間に少なくとも有機発光層を挟持してなるパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイにおいて、前記第一の電極部の各列は、複数の画素電極と当該複数の画素電極に給電する給電電極とから構成して、前記給電電極上に前記複数の画素電極を配置し、前記給電電極の幅を前記画素電極の幅より小さくし、同一行上の隣接画素電極間の非発光領域上に隣接行の給電電極を配置し、前記第一および第二の電極部は、それぞれ複数組の電気的に独立したマトリクスに分けて、前記各マトリクスを同時に駆動することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記非発光領域の幅は前記画素電極の幅より小さいことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記画素電極は透明導電性膜であり、前記給電電極は金属電極であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、パッシブマトリクス有機薄膜発光素子の電極構造の一例を示す。なお、本実施形態および以下に示す各実施形態では、第一の電極部を陽極とし、第二の電極部を陰極としたが、本発明は、これに限定されず、この逆の場合でもよい。
【００１４】
この第１の実施形態に係る、パッシブマトリクス有機薄膜発光素子においては、基板上に、複数列に配置された第一の電極部としてのストライプ状にパターニングされた透明性導電膜からなる陽極と、それと交差し複数行に配置された第二の電極部としての金属膜からなる陰極とが形成され、陽極、絶縁膜、有機層、陰極が順次積層されて表示部が形成されている。陽極と陰極の交差領域の発光部を１単位として１画素を形成し、この画素を２次元的に複数個配列することにより表示部１２が形成される。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色の発光層が図１に示すように順番に配置されている。なお、陽極と陰極が交差している部分のうち、画素となる部分に絶縁膜は形成されず、画素とならない部分には絶縁膜を形成する。これにより、画素とならない陽極と陰極の交点における短絡を防ぐことができる。
【００１５】
第一の電極部の奇数列目の電極２１は奇数列データ側駆動回路１１に接続し、第一の電極部の偶数列目の電極２２は偶数列データ側駆動回路１０に接続し、第二の電極部の電極は走査側駆動回路５に接続して、第一の電極部の奇数列目の電極２１と第二の電極部の奇数行目の電極２３とを電気的に独立した一つのマトリクスとし、且つ第一の電極部の偶数列目の電極２２と第二の電極部の偶数行目の電極２４とを電気的に独立した別のマトリクスとすることによって、それぞれのマトリクス内を同時に線順次走査する。すなわち、図９に示されるように、画像信号（ＲＧＢデータ）はメモリコントローラ６によって書き込みおよび読み出しが制御されるフレームメモリ７に一時記憶され、例えば線順次走査に応答して読み出され、階調制御回路８によって階調が制御されて奇数列データ側駆動回路１１および偶数列データ側駆動回路１０に供給される。メモリコントローラ６、階調制御回路８、奇数列データ側駆動回路１１、偶数列データ側駆動回路１０および走査側駆動回路５は、クロック発生器９からのクロックに基づいて、その動作タイミングが制御される。例えば第二の電極部の奇数行目の電極のうちの任意の１行と偶数行目の電極のうちの任意の１行を同時に選択し、線順次走査を行なうことができる。これによって、駆動Ｄｕｔｙを２倍にすることができる。つまり一画面を構成する時間を短縮でき、また各１行毎の選択時間を長くすることができる。これによりフレーム周波数を下げることなく高精細化が可能となり、またメモリ効果を有しない有機薄膜発光ディスプレイにおいては輝度向上を図ることができる。よって低電圧駆動化と低消費電力化を可能とする。
【００１６】
図２は本発明の第２の実施形態に係る、パッシブマトリクス有機薄膜発光素子の電極構造の一例を示す。
【００１７】
本実施形態においては、第一の電極部の各列の電極を、（透明）画素電極（２５で例示）と当該画素電極に給電する給電電極（２６で例示）とから構成し、給電電極は同一列上の画素電極間を接続する。第１の実施形態のマトリックスの構成の仕方、駆動回路および図９の信号処理手段等は、本実施形態にそのまま適用される。
【００１８】
給電電極を細くすることで非発光部分を減らし、それぞれのマトリクス内を同時に線順次走査する。給電電極２６の幅を画素電極２５の幅より小さく（細く）することによって、同一行上で、隣接する画素電極同士を接近させることができる。これによって、非発光部分を減らし、また画素ピッチを狭くすることで高精細化を可能としている。尚、画素間を接続している給電電極に金属電極を用いることで配線抵抗を低減できる。
【００１９】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る、パッシブマトリクス有機薄膜発光素子の電極構造の一例を示す。
【００２０】
本実施形態は、表示部の上および下側に奇数列データ側駆動回路１１および偶数列データ側駆動回路１０をそれぞれ配置し、走査側駆動回路を２つから構成して、２つの走査側駆動回路５Ａ，５Ｂの各々を表示部の両側に配置したものであり、それ以外は、第２の実施形態と同様であり、図９の信号処理手段と同様の構成の信号処理手段が適用される。高精細化することにより電極間のピッチが狭くなった場合は、本実施形態のように第一の電極部の各列の給電電極を交互に反対方向に取り出すことによりデータ側駆動回路の回路接続の簡便性を得ることができる。さらに本実施形態では第二の電極部の各電極に対して、両側の２つの走査側駆動回路５Ａ，５Ｂから電力供給も可能なので、第二の電極部の各電極の配線抵抗を下げ電圧降下を抑制するとができる。これにより第二の電極部の１つ１つの電極内の輝度差を低減し、大面積化に対応している。
【００２１】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る、パッシブマトリクス有機薄膜発光素子の電極構造の一例を示す。
【００２２】
本実施形態は、画素電極間を接続する給電電極の配置を変更した場合の電極構造の一例であり、第二の電極部の各行の電極を２つの走査側駆動回路５Ａ，５Ｂに交互に接続し、給電電極２６を画素電極２５の端部に位置させた以外は、図３の実施形態と同様である。画素電極間を接続する給電電極の配置はこれらの例に制限されない。
【００２３】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る、パッシブマトリクス有機薄膜発光素子の電極構造の一例を示す。
【００２４】
本実施形態は、表示部１８を上側および下側の2つの部分に分け、各部分は、第２の実施形態と同様の構成としたものである。したがって、４つの独立したマトリックスが形成され、通常の単純マトリクスの４倍の駆動Ｄｕｔｙが得られ、有機薄膜発光ディスプレイにおいては４倍の輝度を得ることができる。
【００２５】
図５および図１０に示すように、上側の部分においては、第一の電極部の奇数列目の電極は上側奇数列データ側駆動回路１７に接続し、第一の電極部の偶数列目の電極は上側偶数列データ側駆動回路１６に接続し、第二の電極部の電極は上側走査側駆動回路１３Ａに接続して、第一の電極部の奇数列目の電極と第二の電極部の奇数行目の電極とを電気的に独立した一つのマトリクスとし、且つ第一の電極部の偶数列目の電極と第二の電極部の偶数行目の電極とを電気的に独立した別のマトリクスとする。同様に、下側の部分においては、第一の電極部の奇数列目の電極は下側奇数列データ側駆動回路１４に接続し、第一の電極部の偶数列目の電極は下側偶数列データ側駆動回路１５に接続し、第二の電極部の電極は下側走査側駆動回路１３Ｂに接続して、第一の電極部の奇数列目の電極と第二の電極部の奇数行目の電極とを電気的に独立した一つのマトリクスとし、且つ第一の電極部の偶数列目の電極と第二の電極部の偶数行目の電極とを電気的に独立した別のマトリクスとする。これによって、４つのマトリクス内を同時に線順次走査することができる。
【００２６】
図６は、本発明の第６の実施形態に係る、パッシブマトリクス有機薄膜発光素子の電極構造の一例を示す。
【００２７】
本実施形態は、３つのデータ側駆動回路２７，２８，２９を有し、第一の電極部の各列の給電電極（２６で例示）を順次各データ側駆動回路に接続したものであって、３つの電気的に独立なマトリクスを構成することができる。３つの駆動回路の信号処理手段は、図９の回路に順じて構成することができる（データ側駆動回路が２つから３つに増える）。
【００２８】
なお、上記各実施形態においては、非発光領域において、第一の電極部と第二の電極部が接触し、短絡が発生するのを防止するために、第一の電極部と第二の電極部問に絶縁膜を形成する。絶縁膜は、金属膜よりも移動度の小さな材料であればキャリアの注入性を低くすることができ、発光損失を低減させる。例えば、金属膜を形成した後に酸化珪素やアルミナなどの酸化物をスパッタリング法や、ゾルゲル法等の方法で形成した後に、例えばリフトオフなどの方法で目的の形状に形成することや、フォトレジストなどの有機高分子膜を形成することが適用される。
【００２９】
本発明においては、基板としてガラス基板のほかにポリマーフイルム等のフイルム状基板や、ガラス基板上のカラーフィルター等の有機膜に対しても適用可能である。
【００３０】
透明導電性膜材料としてはＩＴＯやインジウム亜鉛酸化物のほかに、酸化錫や酸化亜鉛、アルミニウム錫酸化物などを用いることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、少なくとも２行を同時に選択し線順次走査を行なうことができる。その結果、高精細、低駆動電圧、低消費電力、高輝度が可能なパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパッシブマトリクス型有機発光素子ディスプレイの電極構造の一例を示す図である。
【図２】本発明に係るパッシブマトリクス型有機発光素子ディスプレイの電極構造の他の一例を示す図である。
【図３】本発明に係るパッシブマトリクス型有機発光素子ディスプレイの電極構造のさらに他の一例を示す図である。
【図４】本発明に係るパッシブマトリクス型有機発光素子ディスプレイの電極構造のさらに他の一例を示す図である。
【図５】本発明を用いた４画面分割駆動の電極構造の一例を示す図である。
【図６】本発明に係るパッシブマトリクス型有機発光素子ディスプレイの電極構造のさらに他の一例を示す図である。
【図７】従来のパッシブマトリクス型有機発光素子ディスプレイの電極構造の一例を示す図である。
【図８】図７の駆動回路に適用する信号処理手段のブロック図である。
【図９】図１等の駆動回路に適用する信号処理手段のブロック図である。
【図１０】図５の駆動回路に適用する信号処理手段のブロック図である。
【符号の説明】
５走査側駆動回路
１０偶数列データ側駆動回路
１１奇数列データ側駆動回路
１２表示部
２１第一の電極部の奇数列目の電極
２２第一の電極部の偶数列目の電極
２３第二の電極部の奇数行目の電極
２４第二の電極部の偶数行目の電極

Claims

透明基板上に、複数列に配置された第一の電極部と、複数行に配置された第二の電極部とを有し、かつ前記第一および第二電極部間に少なくとも有機発光層を挟持してなるパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイにおいて、
前記第一の電極部の各列は、複数の画素電極と当該複数の画素電極に給電する給電電極とから構成して、前記給電電極上に前記複数の画素電極を配置し、
前記給電電極の幅を前記画素電極の幅より小さくし、同一行上の隣接画素電極間の非発光領域上に隣接行の給電電極を配置し、
前記第一および第二の電極部は、それぞれ複数組の電気的に独立したマトリクスに分けて、前記各マトリクスを同時に駆動することを特徴とするパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイ。
請求項１記載のパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイにおいて、
前記非発光領域の幅は前記画素電極の幅より小さいことを特徴とするパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイ。
請求項１または２に記載のパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイにおいて、前記画素電極は透明導電性膜であり、前記給電電極は金属電極であることを特徴とするパッシブマトリクス有機薄膜発光ディスプレイ。