JP2000075836A - 有機el発光装置とその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
て駆動することを可能ならしめる。 【解決手段】 少なくとも一方が透明な第1と第2の電
極層の間に挟持されていてEL発光を生じさせるための
有機発光層(3,4)を含み、少なくとも第1電極層は
空間的に周期性を持って配置された複数の電極(2)を
含み、第1電極層に含まれる複数の電極(2)は1以上
の電極(5)を含む第2電極層の近接する領域とによっ
て空間的に周期性を持って配置された複数の電極対領域
を形成している有機EL発光装置の駆動方法は、複数の
電極対領域の互いに隣接する領域に対して、強さと方向
の少なくとも一方が異なる電界を時間依存で変化させつ
つ印加することを特徴としている。
Description
て発光するエレクトロルミネッセンス(EL)物質であ
る有機化合物を含む有機EL発光装置を高輝度で長寿命
にわたって発光させる技術に関するものである。
示装置の大面積化に伴って、軽量かつ薄型でさらには低
消費電力を特徴とする平面発光装置、特にEL発光を利
用したディスプレイの実用化が期待されている。
極間に挟まれた発光層の材料によって、無機EL発光装
置と有機EL発光装置に大別することができる。無機E
L発光装置では、一般に、発光層内に存在する電子を2
層の電極間の高電界で加速して衝突させることによって
励起された発光中心のエネルギ緩和時に放出される蛍光
が利用される。すなわち、無機EL発光装置において
は、高電圧の印加が必要である。
陰電極層のそれぞれから発光層内に注入したホールと電
子を発光中心で再結合させることによって有機分子を励
起し、これらの励起された分子がエネルギの基底状態に
戻るときに放出される蛍光が利用される。したがって、
有機EL発光装置においては、一般に、EL発光のため
には直流電流が発光層内に注入されることが特徴とな
る。そして、有機EL発光装置は、100V以上の印加
電圧を必要とする無機EL発光装置と異なって約15V
以下の低電圧で駆動することが可能であり、広範囲の応
用機器にその用途が広げられるものと期待されている。
すなわち、高輝度発光と低消費電力駆動が期待され得る
有機EL発光装置は、各種情報機器用表示装置は勿論の
こと、蛍光灯に代わる照明用光源、各種表示用バックラ
イトさらにはプリンタ用光源などの用途が考えられ、そ
の潜在的需要ははかり知れない。
の電極層間の基本的な構成例としては、3種類が存在す
る。第1の種類として、ホール輸送層と発光層の性質を
兼備した有機化合物層に電子輸送層を積層した2層構成
がある。第2の種類として、電子輸送層と発光層の性質
を兼備した有機化合物層にホール輸送層を積層した2層
構成がある。そして、第3の種類として、有機化合物の
発光層をホール輸送層と電子輸送層で挟んだダブルヘテ
ロ構成があり、これは特に発光強度や発光色を制御した
い場合に採用される。
れの層の機能を発現し得る種々の有機化合物材料が開発
されている。たとえば、発光層材料としては、アルミニ
ウムトリスオキシン、スチルアミン誘導体、スチルベン
ゼン誘導体、アミノピレン誘導体などが利用され得る。
ホール輸送層材料としては、フタロシアニン類、芳香族
3級アミンなどが利用され得る。そして、電子輸送層材
料としては、オキサジアゾール誘導体などが利用され得
る。
送層または発光層へのホールの注入を効果的に行なうた
めに、仕事関数の大きな材料が陽電極層として用いら
れ、電子輸送層または発光層への電子注入を効果的に行
なうために、仕事関数の小さい材料が陰電極層として用
いられる。
発光装置は一般に直流電力によって駆動されるが、概し
てその寿命が短く、長時間にわたって高輝度で発光を維
持し得る有機EL発光装置を得ることは容易ではない。
順方向の直流電圧の印加によって発光動作を続ける有機
EL発光装置の劣化の原因としては、電極層とキャリア
輸送層との界面またはキャリア輸送層と発光層との界面
に電荷が蓄積されることや、一定電界の下で有機分子が
誘電分極を生じて欠陥を誘起してキャリア注入効率が低
下することなどが考えられている。また、これらの電荷
の蓄積や欠陥の誘起は場所的に不均一に起こるので、印
加電圧または電流の局部集中を招き、キャリア輸送層内
や発光層内で電荷輸送経路の固定化を生じ、これによっ
て有機EL発光装置の劣化の進行がますます早まること
にもなる。
するために、対向する2つの電極層に間欠的に逆方向電
圧を印加して経時的劣化を抑制した報告(特開平4−3
08687)や電極層間の極性が交互に変わる交流電圧
を印加して長時間にわたって輝度が維持できたとの報告
(特開平4−349388)がある。しかし、先行技術
において、実用的水準と考えられる5000時間の輝度
維持(輝度保持率0.7)を達成したという報告はな
く、また、輝度劣化の原因も十分には解明されていない
のが現状である。
は、有機EL発光装置を高輝度で長寿命にわたって発光
させることを可能にする技術を提供することを目的とし
ている。
くとも一方が透明な第1と第2の電極層と、それら第1
と第2の電極層の間に挟持されていてEL発光を生じさ
せるための有機発光層とを含み、少なくとも第1電極層
は空間的に周期性を持って配置された複数の電極を含
み、第1電極層に含まれる複数の電極は1以上の電極を
含む第2電極層の近接する領域とによって空間的に周期
性を持って配置された複数の電極対領域を形成している
有機EL発光装置が作製され、それら複数の電極対領域
の互いに隣接する領域に対して、強さと方向の少なくと
も一方が異なる電界を時間依存で変化させつつ電圧印加
手段によって印加することを特徴としている。
方向電圧が印加されてホール注入と電子注入が起こる電
極対領域に隣接して少なくともキャリアの強い注入が起
こらない電極対領域が設けられ、しかもそれらの隣接す
る電極対領域に対して印加される電圧が時間依存で変化
させられる。
領域は空間的かつ時間的に限定されるので、発光領域内
における印加電界の均一性は、発光層全体として間欠的
に全面発光および全面消光させる従来の間欠的逆電圧印
加の場合に比べて向上する。また、順方向電圧が印加さ
れている電極対領域において層界面付近に蓄積される傾
向にある電荷や有機分子の分極配向は、隣接する電極対
に逆方向電圧を印加することによって防止される傾向に
なる。さらに、互いに隣接する電極対間において印加電
圧の極性を時間に依存して交互に反転することによっ
て、有機EL発光装置の劣化の誘発要因をより速やかに
排除することが可能になる。
て、互いに隣接する少なくとも2つの電極対領域を設け
て、それぞれに順方向電圧と逆方向電圧を時間に依存し
て印加する場合に、任意の1時点における発光領域が発
光層の全面積の1/2に減少するので初期輝度の半減を
もたらすが、有機EL発光装置の劣化防止による長寿命
化と輝度の安定化はそのような一部の不利な点を補って
余りある利点である。
て、本発明による第1の実施の形態が模式的な断面図で
図解されている。この図1に示された有機EL発光パネ
ルの作製においては、ガラス基板1上にITO(インジ
ウム・錫酸化物)からなる複数のストライプ状透明電極
2が形成され、イソプロピルアルコール中で超音波洗浄
された後に10分間の紫外線洗浄が行なわれた。これら
のストライプ状透明電極2は図1の紙面に直交する方向
に延びており、50μmの幅と17mmの長さを有し、
100μmのピッチで配置されている。ホール注入電極
としての透明電極2の材料としてはITOに限られず、
好ましくは4eV以上の仕事関数を有する他の透明導電
性酸化物をも用いることができる。
スエナミン化合物[N,N′−ジフェニル−N,N′−
ジ(1,2,3,4−テトラヒドロナフチル−1−メチ
ルイジニル)ベンジディン]層が真空蒸着法によって厚
さ200nmに堆積され、次いで、電子供与機能を有す
る発光層4としてBeBq2[ビス(10−ヒドロオキ
シベンゾ[h]キノネート)ベリリウム]層が同じく真
空蒸着法によって厚さ200nmに堆積された。
子注入電極5が形成された。これらの電子注入電極5
は、マスキング法を利用した電子ビーム蒸着によって、
厚さ200nmのMgIn共蒸着層を堆積させることに
よって形成された。電子注入電極5のための材料として
は、好ましくは4eV以下の仕事関数を有するMg,S
n,Inなどの種々の金属材料を用いることができる。
図1の実施の形態においては、電子注入電極5は透明電
極2と同じ幅と長さを有し、かつ透明電極2に対向して
配置されている。
物層3,4を大気中の水分や酸素から保護するために、
電極2,5への配線接続部を除いて、厚さ40nmのシ
リコン窒化膜6で被覆された。
パネルにおいて、複数のホール注入電極2のうちで、奇
数番目の複数の電極同士が互いに電気的に接続され、偶
数番目の複数の電極同士も互いに電気的に接続された。
同様に、複数の電子注入電極5のうちで、奇数番目の複
数の電極同士が互いに電気的に接続され、偶数番目の複
数の電極同士も互いに電気的に接続された。そして、互
いに対向するホール注入電極2と電子注入電極5との複
数の電極対のうちで、奇数番目の電極対と偶数番目の電
極対は、それらに印加される電圧の極性が互いに逆にな
るように交番電圧源7に接続された。
電圧源7から実効電圧15Vで60Hzの正弦波電圧が
電極対2,5に印加された場合に、輝度3400Cd/
m2の青緑色発光が得られ、1000時間の駆動後にお
いて初期発光輝度に対して0.96の輝度保持率が得ら
れ、その輝度保持率が十分に実用的水準に達しているこ
とが確認された。
3と有機発光層4の2層構造が採用されたが、有機発光
層4と電子注入電極5との間にさらに電子輸送層を配置
した3層構造を採用してもよく、またホール輸送機能を
有する有機発光層と電子輸送層とを積層した2層構造を
採用してもよい。また、ホール注入電極2と電子注入電
極5とは必ずしも鏡面対称に配置する必要はなく、半ピ
ッチ未満までずらすことも可能であり、複数のストライ
プ状電極の代わりに複数のドット状の電極を設けること
も可能である。さらに、印加される交番電圧は必ずしも
一定の時間周期を有する必要はなく、また、正弦波以外
に望まれる場合には矩形波や鋸波などの種々の波形の電
圧を用いることもできる。
おいては、図1に示されたものと類似の有機EL発光パ
ネルが第1の実施の形態の場合と同様の工程で作製され
た。すなわち、第2の実施の形態における有機EL発光
パネルは、図2のブロック図で模式的に示されているよ
うに、ホール注入電極2と電子注入電極5の寸法と配置
が変更されたことのみにおいて図1に示されたパネルと
異なっている。
ては、2本のホール注入電極2と2本の電子注入電極5
のそれぞれが10μmの幅と22mmの長さを有し、1
0.1μmのピッチで配置された。ただし、ホール注入
電極2と電子注入電極5は互いに直交して配置された。
なお、ホール注入電極2と電子注入電極5とは必ずしも
直交させる必要はなく、望まれる場合には直交以外の他
の任意の角度で交差させられてもよいことは言うまでも
ない。
注入電極2はセグメント電極S1,S2としてセグメン
ト駆動回路8aに接続され、2本の電子注入電極5はコ
モン電極C1,C2としてコモン駆動回路8bに接続さ
れている。これらのセグメント駆動回路8aとコモン駆
動回路8bは、制御回路8によって制御され、直流印加
電源9から直流電圧が供給される。
差領域は電極対領域P1を形成している。同様に、セグ
メント電極S2とコモン電極C1の交差領域は電極対領
域P2を形成し、セグメント電極S1とコモン電極C2
の交差領域は電極対領域P3を形成し、そしてセグメン
ト電極S2とコモン電極C2の交差領域は電極対領域P
4を形成している。
法の一例による電圧印加のタイミングチャートと発光電
極対領域との関係を表わしている。この駆動方法によれ
ば、まずホール注入電極としてのセグメント電極S1と
電子注入電極としてのコモン電極C1にそれぞれ6Vと
−6V(順方向電圧)を印加し、それらの極性が反転さ
れた電圧が他の電極S2とC2のそれぞれに印加され
る。これによって、電極対領域P1は発光するが、他の
電極対領域P2,P3,P4に関しては発光が生じなく
て、層界面に存在する電荷が掃き出される効果が得られ
る。次に電極対領域P2のみを発光させるために、セグ
メント電極S1とS2の電圧極性が同期して反転させら
れ、他の電極C1とC2の電圧は維持される。続いて、
電極領域P3のみを発光させるためには、すべての電極
S1,S2,C1およびC2の電圧極性が同時に反転さ
せられる。さらに、電極領域P4のみを発光させるため
には、電極S1とS2の電圧極性が同時に反転させられ
るが、他の電極C1とC2の電圧は維持される。
P4を5msecごとに順次発光させた場合に、輝度1
250Cd/m2 の青緑色の発光が得られ、5000時
間の駆動後において初期発光輝度に対して0.97の輝
度保持率が得られた。
に4つの電極対領域P1〜P4のみを含む有機EL発光
パネルが示されたが、そのパネルがさらに多くの電極対
領域を含み得ることは言うまでもない。その場合でも1
つの電極対領域ごとに選択的に発光させることは勿論の
こと、全電極対領域の半数や1/4などごとに発光させ
ることも可能である。
おいても、図1に示されたものと類似の有機EL発光パ
ネルが第1の実施の形態の場合と同様の工程で作製され
た。すなわち、第3の実施の形態における有機EL発光
パネルは、図4の模式的な断面図に示されているよう
に、電子注入電極5が1枚の共通電極として形成されて
いることのみにおいて図1に示されたパネルと異なって
いる。
注入電極2と1枚の電子注入共通電極5との間には、直
流電圧印加電源9から5Vの順方向電圧が印加された。
また、これと同時に、奇数番目のホール注入電極2と偶
数番目のホール注入電極2との間には、交流印加電源7
から実効電圧6Vで60Hzの正弦波電圧が印加され
た。
度3380Cd/m2 の青緑色の発光が得られ、500
0時間の駆動後において初期発光輝度に対して0.94
の輝度保持率が得られた。
L発光パネル上の発光領域を複数の電極対領域に分割
し、それらの電極対領域の互いに隣接する領域に対して
強さと方向の少なくとも一方が異なる電界を時間依存で
変化させつつ印加するので、発光層界面付近での電荷蓄
積などによる発光パネルの劣化が防止される。したがっ
て、有機EL発光装置を高輝度で長寿命にわたって駆動
することが可能になる。
光装置を示す模式的な断面図である。
光装置を示す模式的なブロック図である。
される電圧の一例を示すタイミングチャートである。
光装置を示す模式的な断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 少なくとも一方が透明な第1と第2の電
極層と、 前記第1と第2の電極層の間に挟持されていてEL発光
を生じさせるための有機発光層とを含み、 少なくとも前記第1電極層は空間的に周期性を持って配
置された複数の電極を含み、 前記第1電極層に含まれる複数の電極は1以上の電極を
含む前記第2電極層の近接する領域とによって空間的に
周期性を持って配置された複数の電極対領域を形成して
いる有機EL発光装置において、 前記複数の電極対領域の互いに隣接する領域に対して、
強さと方向の少なくとも一方が異なる電界を時間依存で
変化させつつ印加することを特徴とする有機EL発光装
置の駆動方法。 - 【請求項2】 前記複数の電極対領域の互いに隣接する
領域に対して印加されるべき強さと方向の少なくとも一
方が異なる電界を一定の時間周期で変化させることを特
徴とする請求項1に記載の有機EL発光装置の駆動方
法。 - 【請求項3】 前記複数の電極対領域の互いに隣接する
領域に対して逆極性の交番電圧を印加することを特徴と
する請求項2に記載の有機EL発光装置の駆動方法。 - 【請求項4】 少なくとも前記第1電極層はドット状と
ストライプ状のいずれかの形状の複数の電極を含むこと
を特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の有
機EL発光装置の駆動方法。 - 【請求項5】 前記第2電極層は、前記第1電極層に含
まれる前記複数のストライプ状電極に平行に配置された
複数のストライプ状電極を含むことを特徴とする請求項
4に記載の有機EL発光装置の駆動方法。 - 【請求項6】 前記第2電極層は、前記第1電極層に含
まれる前記複数のストライプ状電極に交差するように配
置された複数のストライプ状電極を含むことを特徴とす
る請求項4に記載の有機EL発光装置の駆動方法。 - 【請求項7】 前記第1電極層において、1つおきに隣
接する複数の電極が互いに電気的に接続されており、残
りの複数の電極も互いに電気的に接続されていることを
特徴とする請求項1から6のいずれかの項に記載の有機
EL発光装置の駆動方法。 - 【請求項8】 前記第2電極層において、1つおきに隣
接する複数の電極が互いに電気的に接続されており、残
りの複数の電極も互いに電気的に接続されていることを
特徴とする請求項5または6に記載の有機EL発光装置
の駆動方法。 - 【請求項9】 少なくとも一方が透明な第1と第2の電
極層と、 前記第1と第2の電極層の間に挟持されていてEL発光
を生じさせるための有機発光層と、 前記第1電極層に含まれる電極と前記第2電極層に含ま
れる電極との間に電圧を印加するための電圧印加手段と
を備え、 少なくとも前記第1電極層は空間的に周期性を持って配
置された複数の電極を含み、 前記第1電極層に含まれる複数の電極は1以上の電極を
含む前記第2電極層の近接する領域とによって空間的に
周期性を持って配置された複数の電極対領域を形成し、 前記電圧印加手段は、前記複数の電極対領域の互いに隣
接する領域に対して、強さと方向の少なくとも一方が異
なる電界を時間依存で変化させつつ印加するものである
ことを特徴とする有機EL発光装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10248292A JP2000075836A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 有機el発光装置とその駆動方法 |
US09/369,386 US20020084993A1 (en) | 1998-09-02 | 1999-08-06 | Organic el emission device and method of driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
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