CN1709013B - 发光装置 - Google Patents

Abstract

在不使用电源电压为反向偏压的时候，可在有机EL元件等发光元件的不良结构中流动反向电流的发光装置。该发光装置具有通过施加直流正方向电压发光的有机元件等电容性的发光元件。使用推挽电路(5)，直流正方向电压施加停止后将有机EL元件的两电极接地，只需通过使该发光元件的残留电荷放电，可通过低电阻不良结构，在该发光元件内流动反方向电流。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及具有利用有机EL(Electro Luminescence)现象的有机发光元件等的电容性的发光元件，用于在图像形成装置的感光体上形成静电潜像的光源、显示器所使用的发光装置。

背景技术

根据在例如特开平11-198433号公报上所公布的，尝试有机发光元件不仅仅是用于显示，也在打印机等图像形成装置的感光体上成像的打印头上使用。如图9所示，在打印头11上，有机发光元件驱动电路9和有机发光元件ELD排成横向一列，其数目可达超过数千个之多。从这些多个驱动电路取出一个有机发光元件驱动电路9的电路成为例如如图10所示的构成。

根据图10说明有机发光元件驱动电路9的动作。该图所示的开关元件FET1、FET2、FET3以及电容器CN构成电流复制者(currentcopier)电路4。

在上述结构中，首先将电流源10的电流值设定为规定的电流值。接着将触发器信号端子2的电平置为“H”，将开关元件FET2及开关元件FET3置为导通，同时将点亮用选通脉冲信号端子3的电平置为“L”，开关元件FET6置为断开。并且，通过从电流源10经由开关元件FET2及FET3给电容CN通规定时间的电，给电容CN加载有机发光元件ELD点亮所需要的电荷。其后短时间内(直到打印头11的全部有机发光元件驱动电路9的电容CN都被加载的时间)触发器信号端子2及点亮用选通脉冲信号端子3的电平置为“L”，将电荷保持在电容上。

接着，将触发器信号端子2的电平置为“L”，将点亮用选通脉冲信号端子3的电平置为“H”，开关元件FET2及FET3变为断开，同时开关元件FET6变为导通，保持在电容CN上的加载电荷流入有机发光元件，该流入的加载电荷点亮有机发光元件ELD。此时，开关元件FET1变为看起来和二极管相同状态，与加载在电容CN上的电荷相等的电荷从电容CN通过开关元件FET1及FET6流进有机发光元件ELD中。

并且，在电源端子1上连接驱动构成驱动电路的开关元件的+电源。另外，开关元件还可以是FET、三极管中的一个。

在打印机上，通过对应输入图像送给打印头的各有机发光元件的信号来点亮或者熄灭各有机发光元件，在感光体上形成静电潜像。

在制造含有这种发光装置的有机发光元件时，不管发光装置的用途，有时在构成有机发光元件ELD的有机EL的一个元件内会产生被通常称为“黑点”的不发光部分。这通常是，由于在制作过程中混入异物等而使有机EL发光层变得薄的部分，因为与其他有机EL层相比该部分电阻明显低，所以引起电荷集中。因此，即使流了规定的电流值也不能得到希望的光量。另外，该“黑点”由于电荷集中，慢慢将周围有机EL层破坏，随着时间的流逝，导致光量大幅下降，从而最坏情况下造成有机发光元件ELD被损坏。

于是，如图11和图12所示，提出了为了破坏低电阻的不良结构部分，去除“黑点”，而在有机发光元件上施加反向偏压的有机发光元件驱动电路9。

如图11A所示电路作为反向偏压施加电路包含由三个开关元件FET8、FET9及FET10构成的电位切换电路。

该电路上，将点亮信号端子6的电平置为“H”，因此，开关元件FET7及FET10置为导通，同时通过反相器INV，开关元件FET8及FET9变为断开，有机发光元件ELD的点亮电流IC1通过开关元件FET7和FET10流进有机发光元件ELD中，点亮该有机发光元件ELD。

其后，将点亮信号端子6的电平置为“L”，如图11B所示，开关元件FET7及FET10变为断开，同时通过反相器INV，开关元件FET8及FET9变为导通，有机发光元件ELD的阴极通过开关元件FET8连接到+电源1。另外，有机发光元件ELD的阳极通过开关元件FET9接地。因此，有机发光元件ELD被反向偏压。在该有机发光元件ELD中存在不良结构部分的情况下，与从该元件阴极流向阳极的上述IC1方向相反的电流IC2通过该不良结构部分急剧流动。

这样，根据在有机发光元件ELD上通过开关元件FET8及FET9施加来自+电源1的反方向电场，来烧光“黑点”结构部分及其周围部分，不再扩大更多的不良地方。可确保有机发光元件ELD的发光光量，延长有机发光元件ELD的寿命。

图12所示的电路包含为了给有机发光元件ELD施加反方向偏压，由+电源7切换到-电源8的电源切换电路。

在该电路上，将点亮信号端子6的电平置为“H”，如图12A所示，开关元件FET11变为导通，同时通过连接到该点亮用信号端子6的反相器INV，开关元件FET12变为断开。通过这个导通的开关元件FET11，在有机发光元件ELD上施加来自+电源7的点亮有机发光元件ELD的电流IC1。

其后，将点亮信号端子6的电平置为“L”，如图12B所示，开关元件FET11变为断开，同时通过该点亮信号6，开关元件FET12变为导通。通过这个导通的开关元件FET12，将有机发光元件ELD的阳极连接到-电源8，给有机发光元件ELD施加反向偏压。这时如果在该有机发光元件ELD中存在不良结构部分，则与从该元件的阴极流向阳极的上述IC1方向相反的电流IC2在不良结构部分内急剧流动。这样即使切换电源，和上述电位切换电路同样，上述“黑点”结构被烧光。

但是，在这些技术中，需要如上述电位切换电路、上述电源切换电路那样将电源电压用于反向偏压用的电路。进而，由于给有机发光元件ELD用电源强制施加反向偏压，所以有其反向偏压变得过大，进而破坏发光元件自身的可能性。

发明内容

本发明是基于上述课题提出的，其目的在于提供一种不将电源电压用于反向偏压，而可在有机EL元件等发光元件的不良结构部分中流动反方向电流的发光装置。

本发明为了实现上述目的采用以下手段。本发明的发光装置具有通过施加直流正方向电压来发光的有机元件等的电容性的发光元件。通过进行、停止该施加电压来实现发光元件点亮、熄灭。而且，只通过在直流电源正方向施加电压停止后放掉发光元件上的残留电荷，就可通过低电阻不良结构部分在该发光元件上流动反方向电流。

在施加电压停止后电压急速变化时，因为在发光元件上因残留电荷而产生反电动势，所以如果该发光元件上有低电阻不良结构部分，则通过使残留电荷放电，反方向电流集中在不良结构部分急剧流动。因此在该发光装置上，无需为了排除由于不良结构部分带来的不好影响而将电源电压用于反向偏压，另外因为只使用残留电荷所以反向电流不会过大到破坏发光元件自身的程度。

用于在直流正方向施加电压停止后将反方向电流流向发光元件的电路，例如，可只是在其电压施加停止后将被施加了直流正方向电压的发光元件的电极分别接地。如果发光元件是有机发光二极管，则将该二极管的两电极接地。通过使用这样的电路，可延长发光元件的寿命，同时，还可谋求电路成本降低、控制工序简洁、装置小型化。

类似在作为打印机、显示器的光源被使用的时候，在以规定的周期反复对有机EL元件进行直流正方向电压施加和停止施加的时候，在其每次停止施加时，如果将该有机EL元件的两电极接地，则可在不良结构部分未生长阶段确实烧光该不良结构部分。其结果有机EL元件的寿命大幅度延长。

另外，按照控制对有机EL元件施加直流正方向电压的信号，如果将该有机EL元件的两电极接地，则可简单地防止由于对地连接和电压施加同时发生而产生施加电压短路的情况，能够除去定时丢失。进而，像为了对多个元件的每一个都进行灰度表现而使用PWM(Pulse Width Modulation)电路令各元件点亮时间不同的情况那样，即使是在对地连接和电压施加的切换时间的调节很难的情况下，如果按照控制对有机EL元件施加直流正方向电压的信号进行切换的话，则可对每个元件设计该切换用的电路。根据电流控制、电压控制进行各元件灰度显示时，在使各元件同一时间点亮的情况下，没有必要对每个元件设计该切换电路。

与此相对，按照除了控制对有机EL信号施加直流正方向电压的信号以外的信号，如果将该有机EL元件的两电极接地，可在任意时间在有机EL元件上生成反电动势。

进而，在有机EL元件上未施加直流正方向电压期间，如果将有机EL元件的两个电极接地，可从在有机EL元件非发光时间使有机EL元件经常保持短接状态，因而可保护元件免受由噪声、不经意的电源短路等引起的破坏。

以下参考添加的附图，说明本发明的实施方式。另外，以下的实施方式是本发明具体的一个例子，不具有限定本发明技术范围的特性。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的有机发光元件驱动电路的概略电路图；

图2是本发明实施方式中的推挽电路的概略电路图；

图3说明去除有机发光元件的黑点时的现象的图；

图4表示适用本发明情况下有机发光元件的寿命的图；

图5表示不适用本发明情况下有机发光元件的寿命的图；

图6表示其他适用本发明情况下有机发光元件的寿命的图；

图7表示其他不适用本发明情况下有机发光元件的寿命的图；

图8表示将本发明适用于显示器的情况下的有机发光元件的排列的例子的图；

图9是使用有机发光元件的打印头的概念图；

图10是已有技术中有机发光元件驱动电路的概略电路图；

图11是已有技术中电位切换电路的概略电路图；

图12是已有技术中电位切换电路的概略电路图。

具体实施方式

在本实施方式中，本发明的发光装置作为构成打印结构的打印头被具体化。该打印头具有多个作为容量性发光元件的有机发光元件ELD，通过对应输入图像控制各有机发光元件的点亮及熄灭，在感光体上形成对应该图像的静电潜像。和如图9所示的已有的例子一样，在该打印头上配置多个有机发光元件及其驱动电路9，图1表示其中一个电路的结构。

用于点亮有机发光元件ELD的电流由电流供给电路4提供。该电流供给电路4在这里使用电流复制者电路。电流复制者电路和已有的例子一样由开关元件FET1、FET2、FET3及作为用于存储电荷的电容性元件的电容CN构成。其操作也和已有的例子一样。

使用电流复制者电路作为电流供给电路4，将电容CN上存储的电荷作为将有机发光元件ELD点亮的电流，不进行增幅等处理原样发出，所以即使在构成电流复制者电路的元件上有特性的偏离，也能够得到不受其影响的稳定的发光特性。

进一步，在使用电流复制者电路的打印头上，给电流复制者电路内的电容CN加载电荷，在给所有的电流复制者电路的电容CN加载结束时，可使用同一点亮用选通脉冲信号将多个有机发光元件ELD一齐点亮。在进行这样静态点亮的打印头上，因为同时发生有机发光元件ELD的点亮，所以即使移动打印机的感光体(例如感光鼓)，沿着有机发光元件ELD的排列方向(主扫描方向，参考图9)能够在一条直线上写入潜像。此时输入图像上的直线在印刷品上也通常呈直线显示。依次发送点亮用数据给各有机发光元件，与通过在该数据发来的时间点上使各元件发光的数据移位方式的点亮相比，得到线性优秀的图像。

在电路供给电路4的一端连接推挽电路5。推挽电路5是由纵列连接的第一开关元件FET4和第二开关元件FET5构成，第一开关元件FET4的一端连接到电流复制者电路4的开关元件FET1、FET2、FET3的连接点上。

有机发光元件ELD的阳极连接到推挽电路5的开关元件FET4与FET5的连接点上。有机发光元件ELD的阴极和推挽电路5的另一端，这里是FET5，接地。

来自电流供给电路4的电流经由推挽电路5供给有机发光元件ELD。如图2A所示，在该推挽电路5中，将开关电路元件FET4置为导通，将开关元件FET5置为断开，使有机发光元件ELD点亮的电流IC1通过开关元件FET4提供给有机发光元件ELD。

分别通过点亮用选通脉冲信号端子3及连接到该信号端子3的反相器INV，进行开关元件FET4及FET5的导通、断开控制。将点亮用选通脉冲信号端子3的电平置为“H”，开关元件FET4变为导通的同时，通过反相器INV，开关元件FET5变为断开。据此，有机发光元件ELD的阳极和阴极之间施加适当的直流正方向电压，电流IC1通过开关元件FET1及FET4，流动到有机发光元件ELD中。

此时，如图3A所示，如果有机发光元件ELD是无“黑点”的正常的情况，保持对应有机发光元件ELD的电容性成分的电压同时给有机发光元件ELD注入载流子，有机发光元件ELD按希望的亮度发光。

与此相对，如图3B所示，如果有机发光元件ELD存在“黑点”，即使给有机发光元件ELD提供直流正方向电流，在短路状态含有低电阻的“黑点”附近载流子集中，流动与发光不相称的过剩的电流。因此有得不到需要的光量、有机发光元件ELD不发光，最坏的情况，因短路而引起电路毁坏的可能。

为了排除该“黑点”的坏影响，在本实施方式中的打印头上，只根据直流正方向电压施加停止后使有机发光元件ELD的残留电荷放电来经由不良结构部分在该有机发光元件ELD上流动反方向电流。

在本实施方式中的打印头上，例如以对应感光体移动速度的周期反复进行上述各有机发光元件ELD的点亮(及熄灭)的控制。反复施加直流正方向电压及停止该施加。

点亮用选通脉冲信号端子3的电平一变为“L”，开关元件FET4变为断开，同时通过上述反相器INV开关元件FET5变为导通。此时如图2B所示，有机发光元件ELD的阳极通过开关元件FET5连接到地。

这样一来，即使在紧临施加电压停止之后由于将有机发光元件ELD的两电极连接到地而使电极电位急剧变化，如果有机发光元件ELD正常，则如图3C所示，存储在有机发光元件ELD上的电荷不能追踪其电位变化，由于偏向电荷而产生反电动势。由于正常的有机发光元件ELD的内部电阻很大，所以经过与由内部电阻及电容性成分决定的时间常数对应的时间，有机发光元件ELD上的残留电荷被慢慢放电。

与此相对，如果在有机发光元件ELD中有“黑点”，由于其不良结构部分的电阻和其他部分比较明显变低，所以如图3D所示，有机发光元件ELD的残留电荷由于反电动势，在“黑点”及其周围集中，急速放出，如图2B所示，反方向的放电流IC2通过开关元件FET5急剧流动。

其结果，即使不使用电源电压用于反相偏压，也和在施加反相偏压时候一样，不良结构部分被烧光，可抑制对有机发光元件ELD进行的破坏。另外，和强制施加反相偏压情况不同的是，反向电流没有可能大到破坏元件自身的程度。其结果可延长有机发光元件ELD的寿命。

图4及图5表示的是使用推挽电路时有机发光元件的寿命的曲线图。图6及图7表示的是不使用推挽电路时的有机发光元件的寿命的曲线图，分别对应图4及图5。图4及图6的有机发光元件和图5及图7的有机发光元件发光颜色，即材料不同。这些图4到图7的横轴表示是接通时间(h)，纵轴表示的是相对于接通时间为0的时候的亮度的相对亮度。

从这些图上明确看出，如果不破坏不良结构，随着接通时间增加，有机发光元件的相对亮度降低。特别在图7的例子中，接通时间超过200小时，相对亮度变为不足0.5。与此相对，使用推挽电路，按如上所述破坏不良结构，接通时间即使大于等于900，亮度基本上也不降低。从破坏不良结构和不破坏不良结构两种情况的不同之处可知道即使不使用电源电压作为反偏压，有机发光元件的寿命也可大幅延长。

有机发光元件ELD的发光亮度不仅仅是和不良结构的有无有关，还和上述不良结构的成长的程度有关系。在该例中由于通过点亮用选通脉冲信号3将有机发光元件ELD的两极连接到地，所以其连接在每次停止向有机发光元件ELD施加直流正方向电压时进行。通过在每次停止施加直流正方向电压时将有机发光元件ELD两极接地，可在不良结构未成长阶段的确实烧光该不良结构。另外，按照点亮用选通脉冲信号3，在未给有机发光元件ELD施加直流正方向电压期间，其有机发光元件ELD的两电极被接地。在未给有机发光元件ELD施加直流正方向电压期间，由于将有机发光元件ELD的两电极接地，有机发光元件ELD不发光时候，有机发光元件ELD总是保持短路状态。因此可以保护元件免受噪声、不经意的电源短路等造成的破坏。

另外，和点亮用选通脉冲信号3一样，按照控制对有机发光元件ELD施加直流正方向电压的信号，在将该有机发光元件ELD两极接地时，根据同一信号进行接地与电压施加的切换。由于接地与电压施加同时发生而可简单切实的防止施加电压短路，也可去除定时丢失。类似上述推挽电路5，如果使用根据同一信号进行接地与电压施加的切换处理的电路，则可在电流供给电路4中使用各种电路。像为了对多个元件每个都进行灰度显示而使用PWM电路使各元件的点亮时间不同的情况那样，即使是在接地与电压施加的切换期间的调节困难的情况下，如果根据控制对元件施加直流正方向电压的信号进行切换，则可对应对每个元件设计其切换用的电路。

另外，在控制构成推挽电路5的开关元件FET4及FET5的导通、断开的信号中，也可以不使用点亮用选通脉冲信号3，而根据除点亮用选通脉冲信号3以外的其他信号进行开关元件EFT5的导通、断开控制。此时因为是使用和点亮用选通脉冲信号3独立的信号进行控制，所以可在任意时间将有机发光元件ELD的两极接地。在停止施加直流正方向电压时不需要进行接地连接，何时进行该连接可对应有机发光元件ELD特性来决定。

而且上述例子是将开关元件FET4及FET5作成同样沟道结构，例如作成N沟道型的情况，但是如果例如将开关元件FET4作成N沟道型，将开关元件FET5作成P沟道型的话，则可省略反相器INV。

另外，上述例子说明了利用电流复制者电路的电容性元件，静态点亮有机发光元件ELD的情况，但是在本发明的发光装置中也可采用数据移位方式。数据移位方式中，对于构成打印头11的各有机发光元件ELD，依次发送点亮用数据，在该数据到来时，使各有机发光元件ELD立即开始发光。因为不需要保持数据功能，所以可谋求电路上的简化。但是由于在各有机发光元件ELD点亮时期有偏移产生，所以严格的看，直线并不是直线，印刷品作为斜线被画出来(例如由于印刷品用纸移动)。

在上述例子中，说明了本发明适用于打印头的情况，本发明也可适用于显示器等其他发光装置。在应用于显示器的时候，如图8所示，多个有机发光元件ELD排列成矩阵型，通过对应图像数据控制各元件点亮和熄灭来显示该图像。用各元件进行灰度表现的时候，一般的是同时进行元件点亮与熄灭，根据电压控制和电流控制进行每个元件的灰度表现。此时，无需对各个元件都设计推挽电路。如图8所示，给显示矩阵的源极一侧行的电源部分的每一行设计推挽电路，给漏极一侧行的电源部分设计对地切换连接部分，在从点亮转移到熄灭的时候，可使各元件的残留电荷放电。

在上述各例中，在电源供给电路5上使用电流复制者电路。将推挽电路4和具有电流放大作用的镜像电流电路组合，即使是有机发光元件ELD随时间恶化情况，当前镜像电流电路可给有机发光元件ELD增加大电流，获得稳定的发光特性。但是，按照如上所述，既可使用用于电源供给电路的具有PWM电路的电路，也可使用镜像电流电路、具有数字锁存电路和DA转换电路的其他电路。

上述例子中，开关元件采用使用PNP、NPN元件的两个电路的结构，如果可切换的话，也可采用使用模拟开关的一个电路的结构，也可采用大于等于三个电路的结构。例如可采用具有两个NPN元件和反相器的三个电路的结构

产业上可实用性

本发明的发光装置具有不使用电源电压作反偏压，也能在有机EL元件等的发光元件的不良结构内流动反方向电流的效果，可作为打印机、显示器等光源使用。

Claims (7)

1.一种发光装置，具有：

通过施加直流正方向电压而发光的电容性的有机EL元件；

将电流提供给上述有机EL元件的电流供给电路；和

将第一开关元件和第二开关元件纵列连接而成的推挽电路，其中，上述电流供给电路连接到上述第一开关元件的与上述第一开关元件和第二开关元件的连接点相对的一侧的端子上，上述有机EL元件的阳极连接到上述连接点上，上述有机EL元件的阴极及上述第二开关元件的与上述连接点相对的一侧的端子接地，

使上述第一开关元件为导通并且使上述第二开关元件为断开，从而在上述有机EL元件的阳极和阴极之间施加用于使上述有机EL元件以所希望的亮度发光的直流正方向电压，由此利用上述电流供给电路经由上述第一开关元件向上述有机EL元件提供用于点亮上述有机EL元件的电流，

在停止施加上述直流正方向电压后，使上述第一开关元件为断开并且使上述第二开关元件为导通，从而使上述有机EL元件的两端接地，使上述有机EL元件的残留电荷经由上述第二开关元件放电，由此经由产生在上述有机EL元件中的低电阻不良结构部分在该有机EL元件中流动反方向电流、并烧光该低电阻不良结构部分。

2.根据权利要求1所述的发光装置，在每次对有机EL元件停止施加直流正方向电压时，上述推挽电路将该有机EL元件的两电极接地。

3.根据权利要求1所述的发光装置，上述推挽电路按照控制对有机EL元件施加直流正方向电压的信号，将该有机EL元件的两电极接地。

4.根据权利要求1所述的发光装置，上述推挽电路按照除了控制对有机EL元件施加直流正方向电压的信号以外的信号，将该有机EL元件的两电极接地。

5.根据权利要求1所述的发光装置，在未给有机EL元件施加直流正方向电压的期间，上述推挽电路将该有机EL元件的两电极接地。

6.根据权利要求1所述的发光装置，在上述电流供给电路上设计存储电荷的电容性元件，在第一开关元件为导通并且第二开关元件为断开时经由第一开关元件，从电流供给电路的电容性元件将点亮电流提供给有机EL元件。

7.根据权利要求6所述的发光装置，在第一开关元件为断开时，通过向电流供给电路的电容性元件加载电荷来静态点亮有机EL元件。

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