CN105325057A - 有机电致发光元件的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种有机电致发光元件的驱动方法，对第1发光层施加第1电流峰值，对第2发光层施加第2电流峰值，其中，对在第2电流峰值的电流密度下发光效率比第1发光层更低的第2发光层，施加电流密度比第1电流峰值更低的第2电流峰值，对第1发光层施加比第2电流峰值更高的第1电流峰值。

Description

有机电致发光元件的驱动方法
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件的驱动方法。
背景技术
有机电致发光元件(有机EL元件)相比于液晶显示装置，具有视场角依赖性少、对比度比高、能够薄膜化等优点。
另外，近年来，利用有机EL元件的便携显示器、便携背面显示器等也积极地被投放市场。关于利用这些有机EL元件的显示器，由于视觉辨认性高，期待向大型电视的市场投放，推动被报道部分投放计划等的平板显示器的市场投放。
另外，有机EL元件是自发光型光源、并且是面发光光源，所以作为下一代照明受到瞩目，作为有机EL照明在各领域进行了开发。
有机EL元件在电极间内具有RGB的各发光材料，通过任意地调制驱动RGB的发光输出、或者通过实施包括有机层的厚度的层设计，能够自由地改变发光颜色、发光颜色强度。因此，关于有机EL元件，作为按照明用途所要求的白色，例如，能够在从色温2000K、3000K等灯泡颜色至5000K、6000K等白天颜色的范围内自由地发光。进而，通过使用磷光材料，能够实现与LED、荧光灯等同或者超过它的发光效率，期待实现薄型化照明。
另外，还提出了如下照明、光源：为了能够如显示器那样可变为多种颜色，通过例如在水平方向上长条状地形成RGB发光层，并改变各种发光颜色的强度比，从而改变颜色(例如参照专利文献1)。
进而，还提出了通过在与透明基板垂直的方向上将发光层堆叠，增加开口率而进行调色(例如参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2003-066868号公报
专利文献2：日本特表2008-503055号公报
发明内容
但是，在具备多个发光层的有机电致发光元件中，各发光层的寿命(劣化速度)不同。因此，有机电致发光元件的发光颜色的色调随着时间经过而从初始的色调起发生变化。其结果，有机电致发光元件的显示品质随着时间经过而降低。
为了解决上述问题，在本发明中，提供一种能够抑制显示品质的降低的有机电致发光元件的驱动方法。
本发明提供一种有机电致发光元件的驱动方法，对第1发光层施加第1电流峰值，对第2发光层施加第2电流峰值，其中，对在第2电流峰值的电流密度下发光效率比第1发光层更低的第2发光层，施加电流密度比第1电流峰值更低的第2电流峰值，对第1发光层施加比第2电流峰值更高的第1电流峰值。
根据本发明的有机电致发光元件的驱动方法，对发光效率高的第1发光层施加电流密度高的第1电流峰值，对发光效率低的第2发光层施加电流密度低的第2电流峰值。由此，能够促进第1发光层的亮度降低，抑制第2发光层的亮度降低。因此，能够抑制由于时间经过而产生的各发光层的亮度降低之差，抑制有机电致发光元件的色调的变化。因此，能够抑制有机电致发光元件的显示品质的降低。
根据本发明，能够提供能够抑制显示品质的降低的有机电致发光元件的驱动方法。
附图说明
图1是示出有机EL元件的结构的图。
图2是示出图1所示的有机EL元件的效率特性的图。
图3是示出在使用以往的有机EL元件的驱动方法的情况下的驱动波形的图。
图4是示出在使用以往的有机EL元件的驱动方法的情况下的寿命劣化特性的图。
图5是示出在使用实施方式的有机EL元件的驱动方法的情况下的驱动波形的图。
图6是示出在使用实施方式的有机EL元件的驱动方法的情况下的寿命劣化特性的图。
符号说明
10：有机EL元件；11：第1发光功能层；12：第2发光功能层；13：第3发光功能层；14：第1电极；15：第2电极；15：第3电极；16：第3电极；17：第4电极；19：基板。
具体实施方式
以下，说明用于实施本发明的最佳实施方式的例子，但本发明不限于以下的例子。
另外，按照以下的顺序进行说明。
1.本发明的概要
2.有机电致发光元件的驱动方法的实施方式
<1.本发明的概要>
在说明本发明的具体的实施方式之前，说明有机电致发光元件(有机EL元件)的驱动方法的概要。
图1示出应用驱动方法的有机EL元件的结构例。
图1所示的有机EL元件10具有在基板19上依次层叠了第1电极14、第1发光功能层11、第2电极15、第2发光功能层12、第3电极16、第3发光功能层13以及第4电极17的结构。
在本例子中，在第1发光功能层11中包括具有绿色(G)发光颜色的发光层，在第2发光功能层12中包括具有红色(R)发光颜色的发光层，在第3发光功能层13中包括具有蓝色(B)发光颜色的发光层。另外，在第1发光功能层11以及第2发光功能层12的绿色发光层和红色发光层中使用了磷光材料，在第3发光功能层13的蓝色发光层中使用了荧光材料。
有机EL元件10按40mm×40mm的外形尺寸形成。
第1电极14由300nm的ITO形成，第2电极15由15nm的Al形成，第3电极16由15nm的Al形成，第4电极17由100nm的Al形成。
另外，第1发光功能层11在第1电极14上，作为空穴注入层，由30nm的MoO3形成，作为空穴输送层，由50nm的α-NPD形成，作为发光层，由发光用主材料和具有绿色发光颜色的浓度是3～5％的磷光材料形成，作为发光掺杂物的电子输送层，由30nm的Alq3形成，作为电子注入材料，由1nm的LiF形成。
第2发光功能层12在第2电极15上，作为空穴注入层，由30nm的MoO3形成，作为空穴输送层，由50nm的α-NPD形成，作为发光层，由发光用主材料和具有红色发光颜色的发光掺杂物的浓度是3～5％的磷光材料形成，作为电子输送层，由30nm的Alq3形成，作为电子注入材料，由1nm的LiF形成。
第3发光功能层13在第3电极15上，作为空穴注入层，由30nm的MoO3形成，作为空穴输送层，由50nm的α-NPD形成，作为发光层，由发光用主材料和具有蓝色发光颜色的发光掺杂物的浓度是3～5％的荧光材料形成，作为电子输送层，由30nm的Alq3形成，作为电子注入材料，由1nm的LiF形成。
图2示出上述结构的有机EL元件的各发光功能层的效率特性。
关于图2所示的效率特性，在纵轴中，示出了第1发光功能层11、第2发光功能层12以及第3发光功能层13各自的发光效率，在横轴中，示出了所施加的电流密度。
如图2所示，根据各发光功能层，发光效率大幅不同。特别是，由磷光材料构成了的第1发光功能层11和第2发光功能层12相比于由荧光材料构成了的第3发光功能层13，即使在低电流密度下发光效率也较高。
另外，关于由磷光材料构成了的第1发光功能层11和第2发光功能层12，通过提高电流密度，发光效率比第3发光功能层13更大幅降低。并且，在某种程度的电流密度下，降低到与由荧光材料构成了的第3发光功能层13等同的发光效率以下。
接下来，图3示出在使用以往的一般的驱动方法的情况下的驱动波形。
关于图3所示的驱动波形，针对第1发光功能层11、第2发光功能层12以及第3发光功能层13中的各层，在纵轴中示出了所施加的电流密度，在横轴中示出了施加时间。
如图3所示，在以往的一般的驱动方法中，对各发光功能层施加的施加时间相同。即，对各发光功能层施加的施加时间是帧频100Hz的1/3占空。RGB分别为3.3msec的独立发光。
在以往的一般的驱动方法中，如果上述结构的有机EL元件10进行CIE色度<0.3，0.3>的白色1000cd/m2的显示，则此时使用的各颜色的电流峰值在绿色发光层中是3.8mA/m2、在红色发光层中是4.2mA/m2、在蓝色发光层中是22mA/cm2。
另外，在以往的一般的驱动方法中，上述结构的有机EL元件10在蓝色下具有约4.9cd/A的发光效率、在红色下具有约21cd/A的发光效率、在绿色下具有约25cd/A的发光效率。
有机EL元件由于发光时间的经过，各发光功能层的亮度降低。图4示出表示该发光功能层的由于时间经过所致的亮度降低的寿命劣化特性。
如图4所示，在使用以往的驱动方法的情况下，随着有机EL元件的驱动时间的经过，各发光功能层呈现出不同的亮度降低。在上述有机EL元件10中，使用发光效率低的荧光材料的第3发光功能层13的亮度降低大，使用发光效率高的磷光材料的第1发光功能层11的亮度降低小。即，第3发光功能层13的寿命短，第1发光功能层11的寿命长。
如图4所示，在各颜色下具有不同的寿命劣化特性的有机EL元件中，随着时间经过，发光颜色从初始设定了的色调起发生变化。特别是，亮度降低大的蓝色的发光亮度降低，从初始设定了的色调变化为蓝色光降低了的色调，例如从初始设定了的白色的色调变化为带有点黄色的色调。这样，在以往的驱动方法中，随着时间经过，有机EL元件的发光颜色变化，显示品质降低。
上述发光层的亮度降低对应于上述图2所示的发光效率。即，在使用发光效率低的荧光材料的第3发光功能层13中，为了补偿发光效率低，在蓝色发光层中需要进行22mA/cm2的高电流密度下的驱动。相对于此，在使用发光效率高的磷光材料的第1发光功能层11中，能够进行低到3.8mA/m2的电流密度下的驱动。
元件的寿命根据所施加的电流密度而不同，在以高的电流峰值进行驱动时，元件的寿命容易变短，在以低的电流峰值进行驱动时，元件的寿命容易变长。即，在上述有机EL元件10中，蓝色发光层由于发光效率低到约4.9cd/A，并且以22mA/cm2的高电流密度进行驱动，所以亮度降低大。另外，绿色发光层由于发光效率高到约25cd/A，并且以3.8mA/m2的低电流密度进行驱动，所以亮度降低小。
如上所述，在以往的驱动方法中，对发光效率低的发光层施加高的电流峰值，对发光效率高的发光层施加低的电流峰值。其结果，各发光功能层的寿命劣化特性不同，导致时间经过所致的发光颜色的变化。
另外，在如上所述具有发光效率不同的发光功能层的有机EL元件中，作为使各发光功能层的寿命一致的方法，有例如在通过RGB分涂法并列地形成各发光功能层时，改变各颜色的发光面积或者开口率的元件形成方法。特别是在有机EL显示器等中，一般广泛采用了该方法。
但是，在该方法中，在仅显示发光效率高的绿发光层那样的情况下，存在非点亮区域被视觉辨认等问题，不适合作为装饰用的有机EL照明那样的被视觉辨认的光源。
因此，在本发明中，与上述以往的驱动方法相反地，针对发光效率低的发光功能层，施加低的电流峰值，针对发光效率高的发光功能层，施加高的电流峰值。通过采用这样的驱动方法，能够抑制在各发光功能层的寿命劣化特性中产生的差。即，能够使各发光功能层的由于时间经过所致的亮度降低速度接近，抑制时间经过所致的色调的变化。
<2.有机电致发光元件的驱动方法的实施方式>
说明本发明的有机电致发光元件(有机EL元件)的驱动方法的实施方式。另外，在本例子中，说明在上述概要的说明中使用了的、与图1所示的结构相同的结构的有机EL元件的驱动方法。另外，有机EL元件的各发光功能层的效率特性也与上述图2相同。
图5示出基于本例子的驱动方法的驱动波形。
如图5所示，在本实施方式的驱动方法中，对使用发光效率高的磷光材料的绿色发光的第1发光功能层11施加的电流密度最大，对使用发光效率低的荧光材料的蓝色发光的第3发光功能层13施加的电流密度最小。在发光效率处于两者之间的第2发光功能层12中，将所施加的电流密度设为第1发光功能层11与第3发光功能层13之间的值。
这样，通过调整所施加的电流密度，能够使各发光功能层的寿命劣化特性一致。具体而言，相对地，针对发光效率低的发光层施加低的电流峰值，针对发光效率高的发光层施加高的电流峰值。
对各发光功能层施加的电流峰值能够如下设定。
能够根据上述图2所示的电流密度和发光效率的关系，导入所施加的电流峰值。例如，与发光效率最低的第3发光功能层13配合地确定对第1发光功能层11和第2发光功能层12施加的电流峰值。
首先，设定对第3发光功能层13施加的电流峰值。在图2所示的例子中，对第3发光功能层13施加的电流峰值设为与第3发光功能层13的发光效率和第1发光功能层11的发光效率相同的电流密度相比更小的电流峰值。并且，设为与第3发光功能层13的发光效率和第2发光功能层12的发光效率相同的电流密度相比更小的电流峰值。
即，关于对第3发光功能层13施加的电流峰值，在图2中，在相比于第1发光功能层11的曲线和第2发光功能层12的曲线与第3发光功能层13的曲线交叉的位置，电流密度更低的位置处设定电流峰值。例如，在本例子中，将对第3发光功能层13施加的电流密度设为22mA/cm2。
这样，通过确定对第3发光功能层13施加的电流密度来确定第3发光功能层13的发光效率。
接下来，在第1发光功能层11中，求出发光效率与如上所述确定了的第3发光功能层13的发光效率相同的电流密度。然后，将达到该电流密度以上的电流峰值设定为对第1发光功能层11施加的电流峰值。例如，在本例子中，对第1发光功能层11施加的电流密度为120mA/cm2。
同样地，在第2发光功能层12中，求出发光效率与如上所述确定了的第3发光功能层13的发光效率相同的电流密度。然后，将达到该电流密度以上的电流峰值设定为对第2发光功能层12施加的电流峰值。例如，在本例子中，对第2发光功能层12施加的电流密度为95mA/cm2。
图6示出表示使用上述电流峰值的有机EL元件的由于时间经过所致的亮度降低的寿命劣化特性。
如图6所示，通过以发光效率为基准调整电流密度，能够改善有机EL元件的各发光功能层的寿命劣化特性。
即，通过对发光效率低的发光功能层施加比其他发光功能层更低的电流峰值，延缓发光效率低的发光功能层的亮度降低而实现长寿命化。另外，在对发光效率低的发光功能层施加的电流密度下，针对发光效率高的发光功能层，施加比对发光效率低的发光功能层施加的电流密度更高的电流峰值，从而促进亮度降低。
其结果，各发光功能层的寿命劣化特性向一致的方向转变。
另外，通过调整驱动各发光功能层的时间，进行有机EL元件的调色。
在上述概要中说明了的方法中，通过调整对发光功能层施加的电流密度，进行有机EL元件的调色。在本实施方式中，对发光功能层施加的电流密度由发光效率和寿命劣化特性来确定，所以难以通过调整所施加的电流密度来进行调色。因此，通过控制各发光功能层的发光时间，进行有机EL元件的调色。
如上所述，如果对第1发光功能层11施加高的电流峰值，则第1发光功能层11的亮度变高。另外，如果对第3发光功能层13的发光效率施加低的电流峰值，则第3发光功能层13的亮度变低。因此，通过延长亮度变低的第3发光功能层13的发光时间，补偿亮度的降低。另外，通过缩短亮度变高的第1发光功能层的发光时间，相互抵消亮度增加量。
发光功能层由于所施加的电流密度变高，发光效率降低，但存在亮度自身变高的倾向。在本例子中，按照比第3发光功能层13更高的电流密度，驱动第1发光功能层11和第2发光功能层12。因此，在利用以往示例的驱动方法的1/3占空驱动中，第3发光功能层13的亮度变低，第1发光功能层11以及第2发光功能层12的亮度变高，无法将有机EL元件10调整为期望的色调。
因此，如图5所示的驱动波形那样，相对地，缩短电流密度大且亮度高的第1发光功能层11以及第2发光功能层12的发光时间，延长电流密度小且亮度低的第3发光功能层13的发光时间。
例如，在有机EL元件10中，在显示CIE色度<0.3，0.3>的白色1000cd/m2时，以对第1发光功能层11施加120mA/cm2的电流、对第2发光功能层12施加95mA/cm2的电流、对第3发光功能层13施加22mA/cm2的电流的方式进行调整。
然后，将第1发光功能层11、第2发光功能层12以及第3发光功能层13的点亮率分别设为不同的施加时间。即，按照帧频100Hz，使第1发光功能层11点亮0.3msec，使第2发光功能层12点亮0.5msec，使第3发光功能层13点亮3.3msec。
这样，在预先通过发光效率和寿命劣化特性确定对各发光功能层施加的电流峰值的情况下，也能够通过调整各发光功能层的点亮率，进行有机EL元件的任意的调色。
由此，能够在各发光功能层中补偿与发光效率相伴的寿命变化，在各发光功能层中得到等同的寿命劣化特性。
另外，还考虑通过改变点亮率，对发光功能层的寿命劣化特性造成影响。例如，还考虑由于第1发光功能层的点亮率低且发光时间变短，所以亮度降低变缓。在该情况下，通过施加比第1发光功能层的发光效率比第3发光功能层的发光效率更低的电流密度、即上述电流密度更高的电流峰值，能够使亮度降低加速而使寿命劣化特性一致。
这样，除了上述发光效率和寿命劣化特性的关系以外，还考虑用于有机EL元件的调色的点亮率，从而能够改善有机EL元件的寿命劣化特性。
因此，根据本实施方式的有机EL元件的驱动方法，即使在同一有机EL元件内形成发光效率不同的各发光功能层，也能够改善寿命劣化特性，防止色调从初始的色度由于时间经过而变化。另外，能够提高有机EL元件的显示品质。
另外，在本实施方式中，作为帧频采用100Hz，但也可以使用不同的频率。另外，在具有发光效率显著不同的元件的情况下，非点亮时间变长，所以如果同样地使用100Hz左右的帧频，则看起来像闪烁。因此，帧频优选为极高、例如500Hz等。
另外，在上述实施方式中，例示了层叠有3层发光功能层的有机EL元件的占空驱动，但与有机EL元件的发光功能层的数量、占空比等没有特别关联。能够应用上述驱动方法的有机EL元件也可以不是层叠构造，并且，只要是能够控制向各发光功能层施加的电流峰值和驱动时间的结构，则也可以不是层叠构造，另外，也可以是能够同时驱动多个发光功能层的结构。
进而，在上述说明中，说明了在各发光功能层的发光面积相同的情况下、并且在各发光功能层的发光效率不同的情况下的有机EL元件的驱动方法，但有机EL元件的结构不限于此。例如，在有机EL元件中，还能够做成相比于发光效率高的发光层扩大了发光效率低的发光层的面积的结构。这样，通过增大发光效率低的发光层的面积，即使在更小的电流峰值下也能够确保高的亮度。另外，通过以小的电流峰值进行驱动，能够实现发光效率低的发光层的长寿命化。
在该情况下，通过使对发光效率高的发光层施加的电流峰值大于对发光效率低的发光层施加的电流峰值，能够使寿命劣化特性一致。即，能够并用基于发光效率低的发光层的面积扩大的长寿命化以及基于上述实施方式的驱动方法的使发光效率低的发光层和发光效率高的发光层的寿命劣化特性一致的技术。
另外，即使在改变了发光面积的情况下，通过应用上述实施方式的驱动方法，能够比以往缩小面积差。因此，能够防止各发光功能层的发光面积或者开口率的面积差所致的不均衡，能够抑制非点亮区域被视觉辨认等作为有机EL照明的问题。
因此，即使在当通过在有机EL显示器等中一般广泛采用的分涂法来并列地形成各发光功能层时改变具有不同的发光效率的有机发光层的发光面积或者开口率的元件形成方法中，通过应用上述实施方式的驱动方法，也能够不损失视觉辨认性地显示。
另外，进一步关于材料，使用磷光材料和荧光材料，但也可以仅使用磷光材料、或者仅使用荧光材料。
例如，在仅使用磷光材料的情况下，通过如上述实施方式的第1发光功能层(G)和第2发光功能层(R)那样，施加与发光效率对应的电流峰值并调整施加时间，能够使各发光层的寿命劣化特性一致。在仅使用荧光材料的情况下、在其他组合下也是同样的。
另外，在上述实施方式中，未考虑依赖于构成各发光功能层的材料的寿命劣化特性而进行了说明。即使在寿命劣化特性依赖于所使用的材料而不同的情况下，通过与上述实施方式同样地，对亮度降低大的材料施加低的电流峰值并对亮度降低小的材料施加高的电流峰值，能够使寿命劣化特性一致。另外，通过控制针对各发光功能层的施加时间，能够实现任意的调色。
另外，本发明不限于在上述实施方式例中说明了的结构，能够在不脱离本发明构成的范围内进行其他各种变形、变更。

Claims (6)

1.一种有机电致发光元件的驱动方法，对第1发光层施加第1电流峰值，对第2发光层施加第2电流峰值，所述有机电致发光元件的驱动方法的特征在于，
对在所述第2电流峰值的电流密度下发光效率比所述第1发光层更低的所述第2发光层，施加电流密度比所述第1电流峰值更低的所述第2电流峰值，
对所述第1发光层施加比所述第2电流峰值更高的所述第1电流峰值。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光元件的驱动方法，其特征在于，
所述第1电流峰值的施加时间小于所述第2电流峰值的施加时间。
3.根据权利要求1或者2所述的有机电致发光元件的驱动方法，其特征在于，
所述第2电流峰值比所述第1发光层和所述第2发光层的发光效率一致的电流密度更小。
4.根据权利要求1或者2所述的有机电致发光元件的驱动方法，其特征在于，
对所述第1发光层施加发光效率与所述第2电流峰值下的所述第2发光层的发光效率相同的电流密度以上的所述第1电流峰值。
5.根据权利要求1所述的有机电致发光元件的驱动方法，其特征在于，
对具有相同的发光面积的所述第1发光层和所述第2发光层，施加所述第1电流峰值、所述第2电流峰值。
6.根据权利要求1所述的有机电致发光元件的驱动方法，其特征在于，
对被层叠了的所述第1发光层和所述第2发光层，施加所述第1电流峰值、所述第2电流峰值。
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