JP2001160492A - Organic thin film electroluminescent element and its driving method - Google Patents
Organic thin film electroluminescent element and its driving methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、有機薄膜エレクト
ロルミネッセンス（以下、単にＥＬと称することがあ
る）素子およびその駆動方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an organic thin-film electroluminescence (hereinafter sometimes simply referred to as EL) element and a driving method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】有機薄膜ＥＬ素子は、低電圧で高輝度が
得られること、超薄型・超軽量化が可能であること、有
機化合物は無機材料に比べて多様な材料を合成できるの
でフルカラー表示の実現が期待されるなどの特性を有
し、近年、ディスプレイ等としての開発が活発に進めら
れている。2. Description of the Related Art An organic thin-film EL device is capable of obtaining high luminance at a low voltage, being ultra-thin and ultra-lightweight, and is capable of synthesizing a variety of organic compounds as compared to inorganic materials. It has characteristics such as realization of display, and has been actively developed in recent years as a display or the like.
【０００３】この有機薄膜ＥＬ素子は有機薄膜の両面に
電極を設けた構造から成り、この両電極間に電場（電
圧）を印加することによって両面の電極から有機薄膜中
に注入される電子と正孔の再結合による発光を利用する
電流駆動型の自発光素子である。従って、有機薄膜ＥＬ
素子が発光する時間は、印加した電圧により電子と正孔
が注入されている間だけに限られ、素子が発光状態であ
るか非発光状態かは、一定の値の駆動電圧印加の有無の
みに対応している。即ち、駆動のための電気エネルギー
の供給と発光、非発光の駆動情報の付与とを切り離すこ
とが不可能である。This organic thin film EL device has a structure in which electrodes are provided on both surfaces of an organic thin film. By applying an electric field (voltage) between the two electrodes, electrons injected from the electrodes on both surfaces into the organic thin film are positive. This is a current-driven self-luminous element utilizing light emission due to recombination of holes. Therefore, the organic thin film EL
The time during which the element emits light is limited only to the time during which electrons and holes are injected by the applied voltage. Yes, it is. That is, it is impossible to separate the supply of electric energy for driving and the provision of drive information of light emission and non-light emission.
【０００４】このため、有機薄膜ＥＬ素子を多数のピク
セルから構成される面状表示素子として利用する場合
に、各ピクセルの発光にメモリー効果がないので、単純
マトリックス方式による直接駆動か、アクティブマトリ
ックス薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いる駆動方式か
を採用しなければ、画像表示はできない。単純マトリッ
クス駆動方式にはクロストークや、階調付与の困難性な
どの問題があり、アクティブマトリックス駆動方式は作
製コストが高いこと、多画素の大面積表示が困難である
ことなどに問題を残している。For this reason, when the organic thin-film EL element is used as a planar display element composed of a large number of pixels, there is no memory effect in the light emission of each pixel. Unless a driving method using (TFT) is adopted, an image cannot be displayed. The simple matrix drive method has problems such as crosstalk and difficulty in giving gradation, while the active matrix drive method has problems such as high manufacturing cost and difficulty in displaying large areas with multiple pixels. I have.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
したような従来の有機薄膜ＥＬ素子とは異なり、発光・
非発光状態が過去の印加電圧の加え方に応じたメモリー
性を有し、この結果、ＯＮ／ＯＦＦ信号を加えることに
より発光・非発光状態を制御できるような新しいタイプ
の有機薄膜ＥＬ素子とその駆動方法を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light emitting / emitting device which differs from the conventional organic thin film EL device described above.
A new type of organic thin-film EL device, in which the non-light emitting state has a memory property according to how the applied voltage was applied in the past, and as a result, the light emitting / non-light emitting state can be controlled by applying an ON / OFF signal, and It is to provide a driving method.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者は、通常の有機
薄膜ＥＬ素子に用いる陽極と有機薄膜との間および／ま
たは陰極と有機薄膜との間に特定の電流スイッチング層
を挿入することにより、上記のごとき目的が達成される
ことを見出し、本発明を導き出したものである。The present inventor has proposed that a specific current switching layer is inserted between an anode and an organic thin film and / or between a cathode and an organic thin film used in a conventional organic thin film EL device. The present inventors have found that the above objects can be achieved, and have derived the present invention.
【０００７】かくして、本発明に従えば、有機薄膜の両
面に電極を設け、この両電極間に電場を印加することに
より発光が生じる有機薄膜エレクトロルミネッセンス素
子において、前記有機薄膜と前記電極の片面または両面
との間に、所定の値以上の電圧を印加することによって
絶縁体から導体に転移する物質の薄膜から形成された電
流スイッチング層が設けられていることを特徴とする有
機薄膜エレクトロルミネッセンス素子が提供される。Thus, according to the present invention, in an organic thin-film electroluminescence device in which electrodes are provided on both surfaces of an organic thin film and an electric field is applied between the two electrodes to emit light, one side of the organic thin film and one of the electrodes or An organic thin-film electroluminescent element, characterized in that a current switching layer formed from a thin film of a substance that transitions from an insulator to a conductor by applying a voltage equal to or more than a predetermined value is provided between the both surfaces. Provided.
【０００８】本発明の有機薄膜エレクトロルミネッセン
ス素子の好ましい態様においては、電流スイッチング層
が、テトラシアノキノジメタン一成分として含む薄膜か
ら形成される。[0008] In a preferred embodiment of the organic thin film electroluminescence device of the present invention, the current switching layer is formed from a thin film containing tetracyanoquinodimethane as one component.
【０００９】さらに、本発明はこのような有機薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子の駆動方法であって、該有機
薄膜エレクトロルミネッセンス素子の電極に所定電圧を
印加して電流スイッチ層を絶縁体から導体に転移させる
ことによって有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の
発光状態を出現させ、さらに、電圧を電流スイッチング
層が導体から絶縁体に転移するまで減ずることによって
有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の非発光状態を
出現させることを特徴とする方法を提供する。Further, the present invention relates to a method for driving such an organic thin-film electroluminescence device, wherein a predetermined voltage is applied to the electrodes of the organic thin-film electroluminescence device to transfer a current switch layer from an insulator to a conductor. Causing the organic thin film electroluminescent device to emit light, and further reducing the voltage until the current switching layer transitions from the conductor to the insulator, thereby causing the organic thin film electroluminescent device to emit light. I will provide a.
【００１０】本発明は、さらに、上記のごとき本発明の
有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法の特
に好ましい態様として、該有機薄膜エレクトロルミネッ
センス素子に一定電圧を印加した状態に保持し、この一
定電圧に正負のパルス電圧を重畳することにより発光状
態と非発光状態をスイッチングすることを特徴とする方
法も提供する。The present invention further provides, as a particularly preferred embodiment of the method for driving an organic thin-film electroluminescent element as described above, a state in which a constant voltage is applied to the organic thin-film electroluminescent element, A method for switching between a light emitting state and a non-light emitting state by superimposing positive and negative pulse voltages is also provided.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】特定の値以上の電圧の印加によっ
て絶縁体から導体に転移する物質の薄膜から形成された
電流スイッチング層が設けられた本発明の有機薄膜ＥＬ
素子においては、該素子が発光状態にあるか非発光状態
にあるかは、その素子を現在駆動している駆動電圧の値
だけでなく印加電圧の加え方（過去の駆動電圧の履歴）
に依存する、言い換えれば発光状態と非発光状態に双安
定性が存在し、メモリー性が付与される。かくして、本
発明の有機薄膜ＥＬ素子は、後に記述するように、ＯＮ
／ＯＦＦ信号（パルス電圧）を瞬間的に加えることによ
り発光・非発光を制御できるように駆動することができ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An organic thin film EL according to the present invention provided with a current switching layer formed from a thin film of a substance which changes from an insulator to a conductor when a voltage exceeding a specific value is applied.
In an element, whether the element is in a light emitting state or a non-light emitting state is determined not only by the value of the drive voltage that is currently driving the element, but also by how to apply an applied voltage (past drive voltage history).
In other words, bistability exists between the light emitting state and the non-light emitting state, and a memory property is provided. Thus, the organic thin film EL device of the present invention has an ON
By applying the / OFF signal (pulse voltage) instantaneously, light emission / non-light emission can be controlled.
【００１２】本発明の有機薄膜ＥＬ素子のスイッチング
層を形成するのに用いられる、所定電圧の印加によって
絶縁体から導体に転移する物質とは、有機薄膜ＥＬ素子
を駆動するのに用いられる電圧（一般的には、２０ボル
ト以下の電圧）の印加により、絶縁体（一般的には、１
０μＡ／ｃｍ２以下の電流しか流さない状態）から導体
（一般的には、絶縁体よりも少なくとも１００倍の電流
が流れる状態）に転移する物質を指称する。このような
特性を示す物質の代表例は、テトラシアノキノジメタン
（以下、ＴＣＮＱと称することがある）を構成成分とし
て含むものである。The substance which is used to form the switching layer of the organic thin film EL device of the present invention and which changes from an insulator to a conductor when a predetermined voltage is applied is a voltage used to drive the organic thin film EL device. Generally, by applying a voltage of 20 volts or less, an insulator (generally, 1 volt) is applied.
It refers to a substance that transitions from a state in which only a current of 0 μA / cm 2 or less flows to a conductor (in general, a state in which at least 100 times the current flows than an insulator). A typical example of a substance exhibiting such characteristics includes tetracyanoquinodimethane (hereinafter, sometimes referred to as TCNQ) as a constituent component.
【００１３】従来から、ＴＮＣＱの金属錯体や、ＴＣＮ
Ｑと電子供与性有機化合物との電荷移動錯体の薄膜にお
いては、直流電圧印加により電流のスイッチング現象が
起こることが広く知られている（R. S. Potember, T.
O. Poechler, D. O. Cowan, Appl. Phys. Lett. Vol. 3
4, 405 (1979)）。この現象は電流誘起の絶縁体−導体
相転移であり、完全に可逆的に多数回繰り返しが可能な
物理現象であることが実験的に確かめられている（R. K
umai, Y. Okimoto, Y. Tokura, Science, Vol. 284, 16
45 (1999)）。本発明はこの電流誘起の可逆的な相転移
現象を起こす物質の薄膜を有機薄膜ＥＬ素子と積層して
一体化した発光素子を作製するという、全く新規の発想
に基づくものである。Conventionally, metal complexes of TNCQ, TCN
It is widely known that in a thin film of a charge transfer complex of Q and an electron-donating organic compound, a current switching phenomenon occurs when a DC voltage is applied (RS Potember, T. et al.
O. Poechler, DO Cowan, Appl. Phys. Lett. Vol. 3
4, 405 (1979)). This phenomenon is a current-induced insulator-conductor phase transition, and it has been experimentally confirmed that it is a physical phenomenon that can be completely reversibly repeated many times (R. K.
umai, Y. Okimoto, Y. Tokura, Science, Vol. 284, 16
45 (1999)). The present invention is based on a completely new idea of producing a light-emitting element in which a thin film of a substance causing the current-induced reversible phase transition phenomenon is laminated with an organic thin-film EL element to produce an integrated light-emitting element.
【００１４】したがって、電流スイッチング層に用いる
のに特に好ましい材料としては、従来から知られている
多くのＴＣＮＱ金属錯体およびＴＣＮＱと電子供与性有
機化合物との錯体類が挙げられる。例えば、ＴＣＮＱの
銅錯体、ＴＣＮＱの銀錯体、ＴＣＮＱのリチウム錯体、
ＴＣＮＱのＲｂ錯体、ＴＣＮＱのＣ６０錯体、ＴＣＮＱ
とニッケルジチオラート錯体の混合物、ＴＣＮＱとメラ
ミンシアヌレートとの混合物など、多くの例がある。し
かしながら、上述したような電流誘起の可逆的な相転移
を起こす物質（一般的には有機固体）であれば必ずしも
ＴＣＮＱを含む物質に限られるものではない。また、高
分子化合物や、高分子化合物をバインダーとして含む低
分子有機化合物との複合体も用いられる。Therefore, particularly preferred materials for use in the current switching layer include many conventionally known TCNQ metal complexes and complexes of TCNQ with an electron donating organic compound. For example, a copper complex of TCNQ, a silver complex of TCNQ, a lithium complex of TCNQ,
TCNQ Rb complex, C 60 complexes of TCNQ, TCNQ
There are many examples, such as a mixture of melamine and nickel dithiolate complex, and a mixture of TCNQ and melamine cyanurate. However, the substance (generally, an organic solid) that causes the above-described current-induced reversible phase transition is not necessarily limited to the substance containing TCNQ. Further, a complex with a high molecular compound or a low molecular organic compound containing the high molecular compound as a binder is also used.
【００１５】電流スイッチング層と成る薄膜は、典型的
には真空蒸着により形成されるが、溶液からのスピンコ
ート法などの湿式製膜法も用いることができる。電流ス
イッチング層の膜厚は一般に２０〜５００ｎｍであり、
後の説明からも理解されるように、該スイッチング層の
スイッチング開始電圧（絶縁体−導体転移電圧）および
ＥＬ薄膜層の膜厚と発光開始電圧を考慮して、所定の範
囲の駆動電圧でＥＬ素子が駆動できるように選択され
る。The thin film serving as the current switching layer is typically formed by vacuum evaporation, but a wet film forming method such as a spin coating method from a solution can also be used. The thickness of the current switching layer is generally 20 to 500 nm,
As will be understood from the following description, the driving voltage within a predetermined range is determined in consideration of the switching start voltage (insulator-conductor transition voltage) of the switching layer, the film thickness of the EL thin film layer, and the light emission start voltage. The element is selected so that it can be driven.
【００１６】図１に電流スイッチング層を持つ本発明の
有機薄膜ＥＬ素子の構造を示す。素子は陽極、電流スイ
ッチング層、ＥＬ薄膜（有機薄膜）層、陰極から構成さ
れる。電流スイッチング層の挿入位置には３種類あり、
図１（ａ）に示すように陽極とＥＬ薄膜層との間、図１
（ｂ）に示すように陰極とＥＬ薄膜層との間、さらに図
１（ｃ）のように陽極とＥＬ薄膜層との間および陰極と
ＥＬ薄膜層との間の２ヵ所の場合である。FIG. 1 shows the structure of the organic thin film EL device of the present invention having a current switching layer. The device is composed of an anode, a current switching layer, an EL thin film (organic thin film) layer, and a cathode. There are three types of insertion positions for the current switching layer,
As shown in FIG. 1A, between the anode and the EL thin film layer, FIG.
This is the case of two places between the cathode and the EL thin film layer as shown in FIG. 1B, and between the anode and the EL thin film layer and between the cathode and the EL thin film layer as shown in FIG.
【００１７】陽極としては典型的にはインジウム錫酸化
物透明導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）が用いられるが、金、
アルミニウムなどの金属薄膜やシリコン基板などを用い
ることもできる。陽極の表面には陽極を保護し、正孔の
注入特性を改良する目的でバッファー層としてフタロシ
アニンの蒸着薄膜やポリアニリン、ポリチオフェンなど
の導電性高分子薄膜を形成して用いる場合もある。陰極
としては典型的にはアルミニウム、アルミニウム−リチ
ウム合金、カルシウム、マグネシウム−銀合金などの金
属電極が用いられる。金属薄膜と有機層の間にはバッフ
ァー層としてＬｉＦなどの無機誘電体薄膜、Ｌｉ酸化物
などの金属酸化物、アルカリ金属やアルカリ土類金属イ
オンを含む有機物薄膜層などが挿入される場合がある。
本明細書における陽極、陰極の表現で用いる電極にはこ
のようなバッファー層を付加した場合を含むものとす
る。As the anode, an indium tin oxide transparent conductive thin film (ITO thin film) is typically used.
A metal thin film such as aluminum or a silicon substrate can also be used. In some cases, a phthalocyanine vapor-deposited thin film or a conductive polymer thin film such as polyaniline or polythiophene is formed and used as a buffer layer on the surface of the anode for the purpose of protecting the anode and improving hole injection characteristics. A metal electrode such as aluminum, an aluminum-lithium alloy, calcium, or a magnesium-silver alloy is typically used as the cathode. Between the metal thin film and the organic layer, an inorganic dielectric thin film such as LiF, a metal oxide such as Li oxide, an organic thin film layer containing an alkali metal or alkaline earth metal ion may be inserted as a buffer layer. .
The electrodes used in the expressions of the anode and the cathode in this specification include the case where such a buffer layer is added.
【００１８】発光層と成るＥＬ薄膜層は、当該分野で知
られているような単層有機薄膜、ないしは２層以上の有
機薄膜を積層して形成される。有機薄膜には低分子化合
物から成るもの、高分子化合物から成るもの、両者の混
合物から成るものが含まれる。また、発光効率を改善し
たり発光色を制御するために蛍光量子効率の良い色素材
料を微量添加してもよい。ＥＬ薄膜を形成する方法とし
ては、真空蒸着法、溶液からの各種湿式製膜法が用いら
れる。The EL thin film layer serving as the light emitting layer is formed by a single-layer organic thin film as known in the art or by laminating two or more organic thin films. Organic thin films include those composed of low molecular weight compounds, those composed of high molecular weight compounds, and those composed of a mixture of both. Further, a trace amount of a dye material having good fluorescence quantum efficiency may be added to improve the luminous efficiency or control the luminescent color. As a method for forming an EL thin film, a vacuum evaporation method and various wet film forming methods from a solution are used.
【００１９】以上のような電流スイッチング層を有する
本発明の有機薄膜ＥＬ素子の動作特性を図２および図３
に沿って説明する。図２および図３は、それぞれ、後述
の実施例の系の電圧−電流関係および電圧−発光輝度関
係を示すものである。電流スイッチング層の膜厚が２０
０ｎｍ、ＥＬ薄膜層の膜厚が１００ｎｍの場合を典型例
として考える。ＥＬ薄膜層は典型的な２層積層構造であ
り、電流スイッチング層を挿入していない素子では目視
できる明るさの発光開始電圧は３．５Ｖである。即ち、
印加電圧を増加させてゆくと、３．５Ｖで発光を開始
し、さらに電圧を増加させると、電流値、発光輝度とも
に増加を続ける。FIGS. 2 and 3 show the operating characteristics of the organic thin film EL device of the present invention having the above-described current switching layer.
It is explained along. 2 and 3 show a voltage-current relationship and a voltage-emission luminance relationship of a system of an embodiment described later, respectively. When the thickness of the current switching layer is 20
A case where the thickness of the EL thin film layer is 0 nm and the thickness of the EL thin film layer is 100 nm is considered as a typical example. The EL thin film layer has a typical two-layer laminated structure, and a light emission starting voltage with a visible brightness is 3.5 V in an element in which a current switching layer is not inserted. That is,
When the applied voltage is increased, light emission starts at 3.5 V, and when the voltage is further increased, both the current value and the emission luminance continue to increase.
【００２０】一方、電流スイッチング層を挿入した本発
明の素子では、素子を流れる電流が小さい電圧領域で
は、電流スイッチング層、ＥＬ薄膜層ともに絶縁体とし
て振舞うため、印加した電圧はほぼ膜厚に比例して２：
１に分配される。従って、印加電圧３．５Ｖにおいては
ＥＬ薄膜層にはおよそ１．２Ｖしか電圧はかかっていな
いので発光は開始しない。印加電圧を増やしてゆくと、
印加電圧９Ｖで電流スイッチング層に分配される電圧が
電流スイッチング層のスイッチング開始電圧（６Ｖ）に
達するため、電流スイッチング層は絶縁体−導電体転移
を起こし、大きな電流が素子を流れ始め、電流スイッチ
ング層にかかる電圧は１．０Ｖ以下の非常に低い値へと
急激に減少する。この時点で、ＥＬ薄膜層にかかる電圧
はほぼ９Ｖに達するので、電流スイッチング層を挿入し
ていない通常の素子に９Ｖを印加した場合とほぼ等しい
電流が流れ、発光輝度も通常の素子の９Ｖにおける輝度
に達する。On the other hand, in the device of the present invention in which the current switching layer is inserted, in a voltage region where the current flowing through the device is small, both the current switching layer and the EL thin film layer behave as insulators, so that the applied voltage is almost proportional to the film thickness. And 2:
Distributed to 1. Therefore, at an applied voltage of 3.5 V, only about 1.2 V is applied to the EL thin-film layer, so that light emission does not start. As the applied voltage increases,
Since the voltage distributed to the current switching layer at the applied voltage of 9 V reaches the switching start voltage (6 V) of the current switching layer, the current switching layer undergoes an insulator-conductor transition, a large current starts flowing through the element, and the current switching starts. The voltage across the layer drops sharply to very low values of 1.0V or less. At this point, the voltage applied to the EL thin film layer reaches approximately 9 V. Therefore, a current substantially equal to that when 9 V is applied to a normal device without a current switching layer flows, and the emission luminance is 9 V of the normal device. Reaches the brightness.
【００２１】ここで印加電圧を徐々に減少させてゆく
と、電流、輝度ともに減少するが、この過程はほぼ通常
の素子の電圧−電流−輝度関係と同一である。印加電圧
が低下し、素子を流れる電流がさらに減少すると、電流
スイッチング層が導電相から絶縁相へと転移し、電流が
さらに急速に減少する。この電圧では電流スイッチング
層とＥＬ薄膜層への電圧分担は両者を絶縁体とした場合
の初期状態へと戻っている。かくして、電流スイッチン
グ層を挿入した本発明の有機薄膜ＥＬ素子では９Ｖと
３．５Ｖの間の電圧領域で発光状態と非発光状態に双安
定性が発現する。Here, when the applied voltage is gradually decreased, both the current and the luminance decrease, but this process is almost the same as the voltage-current-luminance relationship of a normal element. As the applied voltage decreases and the current flowing through the device further decreases, the current switching layer transitions from the conductive phase to the insulating phase, and the current decreases more rapidly. At this voltage, the voltage sharing between the current switching layer and the EL thin film layer has returned to the initial state when both are used as insulators. Thus, the organic thin film EL device of the present invention in which the current switching layer is inserted exhibits bistability in a light emitting state and a non-light emitting state in a voltage range between 9 V and 3.5 V.
【００２２】本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、このよう
に、該素子の電極に所定電圧を印加して電流スイッチン
グ層を絶縁体から導体に転移させることによって発光状
態が出現し、さらに、電流スイッチング層が導体から絶
縁体に転移するよう電圧を減ずることにより非発光状態
が出現するように駆動することにより、例えば数字を表
示するような簡易なディスプレイとして使用できる。し
かし、本発明の有機薄膜ＥＬ素子の特に好ましい駆動方
法に従えば、該素子に一定電圧を印加した状態に保持
し、この一定電圧に正負のパルス電圧を重畳することに
より発光状態と非発光状態をスイッチングすることがで
き、この駆動方法によって画素の多い画像表示を行うド
ットマトリックスディスプレイが実現できる。In the organic thin film EL device of the present invention, a light emitting state appears by applying a predetermined voltage to the electrodes of the device to transfer the current switching layer from the insulator to the conductor. By driving the non-light emitting state to appear by reducing the voltage so that the layer transitions from the conductor to the insulator, it can be used as a simple display such as displaying numbers. However, according to a particularly preferable driving method of the organic thin film EL device of the present invention, a light emitting state and a non-light emitting state are maintained by maintaining a state in which a constant voltage is applied to the element and superimposing positive and negative pulse voltages on the constant voltage. Can be switched, and a dot matrix display for displaying an image with many pixels can be realized by this driving method.
【００２３】すなわち、上述したようなスイッチング特
性を有する本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、この素子固有
のスイッチング電圧９Ｖ以下の一定電圧例えば７Ｖを印
加し続けただけでは発光は起こらない。この状態の素子
に瞬間的に＋３Ｖのパルス電圧を重畳して加えた場合、
素子に印加される電圧は瞬間的に１０Ｖに達するので、
素子は発光状態に転移し、この重畳パルス電圧が終わっ
た後でも発光状態は持続する。この７Ｖでの発光状態の
素子に瞬間的にマイナス４Ｖのパルスを重畳して印加す
ると、素子は３Ｖの電圧印加に対応する非発光状態へ転
移し、パルス印加終了後は電圧７Ｖが印加され続けてい
るにも関わらず、非発光状態が継続する。すなわち、素
子に一定の駆動電圧を印加した状態を初期状態として、
これに正負のパルス電圧を印加することで、発光状態、
非発光状態をスイッチできる。That is, the organic thin-film EL device of the present invention having the above-mentioned switching characteristics does not emit light only when a constant voltage of 9 V or less, for example, 7 V, which is inherent to the device, is continuously applied. When a pulse voltage of +3 V is instantaneously superimposed and applied to the element in this state,
Since the voltage applied to the device instantaneously reaches 10 V,
The element transitions to a light emitting state, and the light emitting state is maintained even after the end of the superimposed pulse voltage. When a pulse of minus 4 V is instantaneously superimposed and applied to the element in the light emitting state at 7 V, the element shifts to a non-light emitting state corresponding to the voltage application of 3 V, and after the pulse application is completed, the voltage of 7 V is continuously applied. The non-light-emission state continues despite that That is, a state in which a constant drive voltage is applied to the element is set as an initial state,
By applying positive and negative pulse voltages to this, the light emission state,
The non-light emitting state can be switched.
【００２４】このような特性を有するので、電流スイッ
チング層を持つ本発明の有機薄膜ＥＬ素子を用いたドッ
トマトリックス型ディスプレイでは、各画素のＯＮ、Ｏ
ＦＦ状態を電圧パルスで任意に制御できるので、多画素
の静止画像を表示したり、一定の表示状態をパルス電圧
印加で逐次書き換えてゆくことができ、新しいタイプの
自発光型ドットマトリックスディスプレイを実現でき
る。Because of these characteristics, in the dot matrix type display using the organic thin film EL element of the present invention having a current switching layer, each pixel is turned on and off.
Since the FF state can be arbitrarily controlled by a voltage pulse, a multi-pixel still image can be displayed, and a fixed display state can be sequentially rewritten by applying a pulse voltage, realizing a new type of self-luminous dot matrix display. it can.
【００２５】[0025]
【実施例】以下に、本発明の特徴をさらに明らかにする
ため実施例を示すが、本発明はこれらの実施例によって
制限されるものではない。実施例１ 本発明に従う有機薄膜ＥＬ素子を作製するため、２ｍｍ
幅の短冊状にＩＴＯ透明電極を形成し、よく洗浄したガ
ラス基板上に、２×１０−６torrの真空下で、ＴＣＮＱ
とビス[２−ブテン−２，３−ジチオラト（２−）−
ｓ，ｓ’]−ニッケル（ＢＢＤＮ）の等モル混合物をタ
ンタル製の容器に入れ、抵抗加熱方式で基板上に真空蒸
着により２００ｎｍの膜厚の電流スイッチング層薄膜を
形成した。この上に真空を破ることなく、正孔輸送層と
してのＮ，Ｎ’−ジフェニル，Ｎ，Ｎ’−ビス−３−メ
チルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジ
アミン（ＴＰＤ）、電子輸送／発光層としての８−オキ
シキノリノアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を真空蒸着に
より、それぞれ５０ｎｍの膜厚に形成した。さらにＩＴ
Ｏ透明電極のストライプと交差する方向に２ｍｍ幅の空
隙を有する金属マスクを挿入した後、上部陰極として２
００ｎｍの膜厚のＭｇＡｇ合金薄膜（重量比１０：１）
を形成した。The characteristics of the present invention will be further clarified below.
Therefore, the present invention will be described with reference to Examples.
There is no restriction.Example 1 2 mm for producing an organic thin film EL device according to the present invention.
A transparent ITO electrode is formed in a strip of width, and the
2 × 10 on the glass substrate-6Under vacuum of torr, TCNQ
And bis [2-butene-2,3-dithiolato (2-)-
An equimolar mixture of s, s']-nickel (BBDN)
And put it on a substrate by resistance heating.
200 nm thick current switching layer thin film
Formed. Without breaking the vacuum, the hole transport layer
N, N'-diphenyl, N, N'-bis-3-meth
Tylphenyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-di
Amine (TPD), 8-oxo as electron transport / emission layer
Shikinolino aluminum complex (Alq3) For vacuum evaporation
Thus, each was formed to a thickness of 50 nm. Further IT
O 2 mm wide sky in the direction intersecting the stripes of the transparent electrode
After inserting a metal mask with a gap, 2
MgAg alloy thin film with a thickness of 00 nm (weight ratio 10: 1)
Was formed.
【００２６】作製した素子を石英窓を有する測定容器に
移し、容器を真空にした後、素子特性の測定を行った。
素子にＩＴＯ電極をプラスにして直流電圧を印加し、印
加電圧を増加させたところ、９Ｖ以下の電圧では発光は
観測されなかった。９．２Ｖを越えた時発光が開始し、
発光輝度は急激に増加した。この時点で電圧を９．２Ｖ
に固定し電流を測定したところ１２０ｍＡ／ｃｍ２であ
り、発光輝度は８００ｃｄ／ｍ２であった。発光色は発
光ピークが５２０ｎｍの緑色であった。ここで印加電圧
を徐々に減少させると電流と発光輝度は次第に減少し、
４Ｖ付近で電流は急速に減少し発光は観測できなくなっ
た。The fabricated device was transferred to a measuring container having a quartz window, and after evacuating the container, the device characteristics were measured.
When a DC voltage was applied to the device with the ITO electrode being positive and the applied voltage was increased, no light emission was observed at a voltage of 9 V or less. Light emission starts when the voltage exceeds 9.2 V,
The emission luminance increased sharply. At this point, the voltage is changed to 9.2V.
The current was measured at 120 mA / cm 2 , and the emission luminance was 800 cd / m 2 . The emission color was green with an emission peak of 520 nm. Here, when the applied voltage is gradually decreased, the current and the emission luminance gradually decrease,
At around 4 V, the current rapidly decreased and light emission could not be observed.
【００２７】実施例２ 実施例１と同一の条件で作製した電流スイッチング層を
有する素子について、パルス電圧による発光のスイッチ
ング特性を測定した。予め、ＩＴＯ電極をプラスとして
＋７．０Ｖの一定バイアス電圧を加えた状態で発光して
いない素子に、＋３．０Ｖのパルス幅１ミリ秒の正パル
スを重畳して印加した。パルス印加と同時に素子は発光
を始め発光輝度は６５ｃｄ／ｍ２であった。この状態は
パルスを印加して５分間は持続することを確かめた。こ
の発光状態にある素子に今度は−４Ｖのパルス幅１ミリ
秒の負パルスを重畳して印加した。パルス印加と同時に
素子は非発光状態になり、この非発光状態は＋７．０Ｖ
のバイアス電圧を切断するまで継続した。[0027]Example 2 A current switching layer manufactured under the same conditions as in Example 1 was used.
Switch for emitting light by pulse voltage
Aging characteristics were measured. In advance, make the ITO electrode plus
It emits light with a constant bias voltage of +7.0 V applied.
Positive pulse with + 3.0V pulse width 1ms
And superimposed. The device emits light upon pulse application
And the emission luminance is 65 cd / m2Met. This state
It was confirmed that the pulse was applied and lasted for 5 minutes. This
-4V pulse width of 1 mm
A second negative pulse was superimposed and applied. Simultaneously with pulse application
The element is in a non-light emitting state, which is at +7.0 V
Was continued until the bias voltage was cut off.
【００２８】比較例１ 実施例１の素子構造から、電流スイッチング層を取り除
いた構造を持つ、通常の有機薄膜ＥＬ素子を作製し、比
較実験を行った。２ｍｍ幅の短冊状にＩＴＯ透明電極を
形成したガラス基板上に、正孔輸送層としてのＮ，Ｎ’
−ジフェニル，Ｎ，Ｎ’−ビス−３−メチルフェニル）
−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰ
Ｄ）、電子輸送／発光層としての８−オキシキノリノア
ルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を真空蒸着により、それぞ
れ５０ｎｍの膜厚に形成し、ＩＴＯ透明電極のストライ
プと交差する方向に２ｍｍ幅の空隙を有する金属マスク
を挿入した後、上部陰極として２００ｎｍの厚さのＭｇ
Ａｇ合金薄膜（重量比１０：１）を形成した。作製した
素子を石英窓を有する測定容器に移し、容器を真空にし
たのち、素子特性の測定を行った。[0028]Comparative Example 1 The current switching layer is removed from the device structure of the first embodiment.
A normal organic thin film EL device
A comparative experiment was performed. ITO transparent electrode in 2mm width strip shape
On the formed glass substrate, N, N 'as a hole transport layer
-Diphenyl, N, N'-bis-3-methylphenyl)
-1,1'-diphenyl-4,4'-diamine (TP
D), 8-oxyquinolinoa as electron transport / light-emitting layer
Luminium complex (Alq3) By vacuum evaporation
To a thickness of 50 nm, and strike the ITO transparent electrode.
Mask having a gap of 2 mm width in the direction crossing the mask
Is inserted, and a 200 nm-thick Mg
An Ag alloy thin film (weight ratio 10: 1) was formed. Made
Transfer the device to a measuring vessel with a quartz window and evacuate the vessel.
After that, device characteristics were measured.
【００２９】素子にＩＴＯ電極をプラスにして直流電圧
を印加し、印加電圧を増加させたところ、３．５Ｖを越
えた時発光が開始し、発光輝度は急激に増加した。電圧
を１０Ｖまで増加させたところ、この電圧で電流は２１
５ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は６３００ｃｄ／ｍ２
であった。ここで印加電圧を減少させると電流と発光輝
度は次第に減少し、３．５Ｖ付近で発光は観測できなく
なった。発光輝度と印加電圧の間に如何なる形の双安定
性挙動の兆候も見出せなかった。When a DC voltage was applied to the device with the ITO electrode being positive and the applied voltage was increased, light emission started when the voltage exceeded 3.5 V, and the light emission luminance increased sharply. When the voltage was increased to 10 V, at this voltage the current was 21
5 mA / cm 2 and emission luminance of 6300 cd / m 2
Met. Here, when the applied voltage was reduced, the current and the emission luminance gradually decreased, and emission could not be observed at around 3.5 V. No indication of any form of bistability behavior between emission brightness and applied voltage was found.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明に従えば、スイッチング機能を備
えるディスプレイとして有用な新しいタイプの有機薄膜
ＥＬ素子とその駆動方法が提供される。特に、本発明の
有機薄膜ＥＬ素子は、簡単なスイッチング回路とパルス
駆動回路だけを用いて単純マトリックス表示で静止画像
が表現でき、また、表示画像を逐次書き換えていく駆動
方式が可能であり、低コストでエネルギー消費が少ない
ディスプレイを実現できる。According to the present invention, a new type of organic thin-film EL device useful as a display having a switching function and a method of driving the same are provided. In particular, the organic thin-film EL element of the present invention can express a still image in a simple matrix display using only a simple switching circuit and a pulse driving circuit, and a driving method of sequentially rewriting a display image is possible. A display with low energy consumption at low cost can be realized.
【図１】本発明の有機薄膜エレクトロルミネッセンス素
子の積層構造を示す。FIG. 1 shows a laminated structure of an organic thin-film electroluminescence device of the present invention.
【図２】本発明の有機薄膜エレクトロルミネッセンス素
子の１例の電圧−電流の関係を示す。FIG. 2 shows a voltage-current relationship of one example of the organic thin-film electroluminescence device of the present invention.
【図３】本発明の有機薄膜エレクトロルミネッセンス素
子の１例の電圧−発光輝度の関係を示す。FIG. 3 shows a relationship between voltage and light emission luminance of an example of the organic thin film electroluminescence device of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05B 33/14 H05B 33/14 A
Claims (4)
極間に電場を印加することにより発光が生じる有機薄膜
エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機薄膜
と前記電極の片面または両面との間に、所定の値以上の
電圧を印加することによって絶縁体から導体に転移する
物質の薄膜から形成された電流スイッチング層が設けら
れていることを特徴とする有機薄膜エレクトロルミネッ
センス素子。1. An organic thin-film electroluminescence device in which electrodes are provided on both surfaces of an organic thin film and light is emitted by applying an electric field between the two electrodes, wherein between the organic thin film and one or both surfaces of the electrode, An organic thin-film electroluminescence device, comprising: a current switching layer formed of a thin film of a substance that changes from an insulator to a conductor when a voltage equal to or higher than a predetermined value is applied.
ノジメタンを一成分として含む薄膜から形成されている
ことを特徴とする請求項１の有機薄膜エレクトロルミネ
ッセンス素子。2. The organic thin-film electroluminescence device according to claim 1, wherein the current switching layer is formed of a thin film containing tetracyanoquinodimethane as one component.
クトロルミネッセンス素子の駆動方法であって、該有機
薄膜エレクトロルミネッセンス素子の電極に所定電圧を
印加して、電流スイッチング層を絶縁体から導体に転移
させることによって有機薄膜エレクトロルミネッセンス
素子の発光状態を出現させ、さらに、電圧を電流スイッ
チング層が導体から絶縁体に転移するまで減ずることに
よって有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の非発光
状態を出現させることを特徴とする方法。3. The method for driving an organic thin-film electroluminescence element according to claim 1, wherein a predetermined voltage is applied to an electrode of the organic thin-film electroluminescence element to move a current switching layer from an insulator to a conductor. The light emission state of the organic thin film electroluminescent element is caused by the transfer, and the non-light emitting state of the organic thin film electroluminescent element is caused by reducing the voltage until the current switching layer transfers from the conductor to the insulator. And how.
クトロルミネッセンス素子の駆動方法であって、該有機
薄膜エレクトロルミネッセンス素子に一定電圧を印加し
た状態に保持し、この一定電圧に正負のパルス電圧を重
畳することにより発光状態と非発光状態をスイッチング
することを特徴とする方法。4. The method for driving an organic thin-film electroluminescence device according to claim 1, wherein a constant voltage is applied to said organic thin-film electroluminescence device, and a positive or negative pulse voltage is applied to said constant voltage. Switching between a light-emitting state and a non-light-emitting state by superimposing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34583799A JP2001160492A (en) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | Organic thin film electroluminescent element and its driving method |
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|---|---|
| JP (1) | JP2001160492A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004021746A1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Pioneer Corporation | Organic el element |
| WO2004073079A1 (en) * | 2003-02-14 | 2004-08-26 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Switching device |
| WO2005017859A1 (en) * | 2003-08-19 | 2005-02-24 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Display and method for driving same |
| US7786470B2 (en) | 2003-02-17 | 2010-08-31 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Switching element |
-
1999
- 1999-12-06 JP JP34583799A patent/JP2001160492A/en active Pending
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