JP2002117977A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一対の陽極と陰極からなる有機ＥＬ点灯用面状
電極及びその間に挟まれる面状発光層をもち、発光面輝
度分布を制御可能な有機ＥＬ素子において、特殊な構造
の有機ＥＬ素子を使わずとも、簡単に発光面輝度分布を
得ることができる有機ＥＬ素子を提供する。 【解決手段】有機ＥＬ素子の点灯用面状電極から面状発
光層へのキャリア注入の分布を制御する手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一対の陽極と陰極からなる点灯用面状電
極及びその間に挟まれる面状発光層をもち、発光面輝度
分布を制御可能な有機ＥＬ素子において、点灯用面状電
極面でキャリア注入濃度分布を制御し発光面の輝度分布
を制御できる有機ＥＬ素子は今までなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記状況を
鑑みてなされた物であり、特殊な構造の有機ＥＬ素子を
使わずとも、簡単に発光面輝度分布を変えることができ
る有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】一対の陽極と陰極からな
る有機ＥＬ点灯用面状電極と、その間に挟まれる面状発
光層をもち、発光面輝度分布を制御可能な有機ＥＬ素子
において、有機ＥＬ点灯用面状電極から面状発光層への
キャリア注入時のキャリア濃度分布を有機ＥＬ点灯用面
状電極に平行な面内において制御するキャリア注入濃度
制御手段を設けたことを特徴とした。

【０００５】上記のような手段を設けることで、有機Ｅ
Ｌ点灯用面状電極から面状発光層に濃度分布を持ってキ
ャリアを注入することができる。注入されたキャリア
は、それぞれ対極に向かって面状の濃度分布を保ったま
ま移動し、再結合する。再結合するキャリアの量に応じ
て発光面輝度が決まるため、キャリアの注入濃度分布に
応じた発光面輝度を得ることができる。

【０００６】前記キャリア注入濃度制御手段は、有機Ｅ
Ｌ点灯用面状電極の少なくとも一方の面状電極面内に広
がるキャリアの濃度分布を制御する電極面内キャリア分
布制御手段であることを特徴とした。

【０００７】上記手段を設けることで、有機ＥＬ点灯用
面状電極面内において面状にキャリアの濃度分布を発生
させることができる。そのため、キャリアを電極から面
状発光層へ注入する際のキャリア注入濃度分布を容易に
得ることができる。

【０００８】前記電極面内キャリア分布制御手段は、前
記有機ＥＬ点灯用電極の少なくとも一方の面状電極にお
いて、有機ＥＬ点灯用面状電極面に発生する電位勾配を
制御する手段であることを特徴とした。

【０００９】上記手段を設けることで、有機ＥＬ点灯用
面状電極の電極面内に電位勾配を発生させ、電位勾配を
変えることができる。有機ＥＬ点灯用面状電極面内にお
いて、キャリアは電位勾配に応じた濃度分布を持つた
め、電位勾配を制御することで、有機ＥＬ点灯用面状電
極面内のキャリア濃度分布を制御することができる。

【００１０】前記電極面内キャリア分布制御手段は、前
記有機ＥＬ点灯用電極の少なくとも一方の面状電極にお
いて、有機ＥＬ点灯用電源から有機ＥＬ点灯用面状電極
面の１部に注入するキャリア量を調節する手段であるこ
とを特徴とした。

【００１１】上記のような手段を設けることで、有機Ｅ
Ｌ点灯用電極内でキャリア注入部位のキャリア量を調節
できる。そのため、キャリア注入部位付近で他の場所と
キャリア量を変えることができ、有機ＥＬ点灯用電極内
にキャリア濃度分布を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明にかかる有機ＥＬ素
子を、その実施の形態を示した図面とともに詳細に説明
する。

【００１３】本発明の実施例にかかる有機ＥＬ素子は、
発光面の大きさは50mm×50mmであり、ガラス基板６上に
設けられたＩＴＯ透明電極５を陽極として、ホール輸送
層４と電子輸送層３を真空蒸着にて順次積層し、更に金
属陰極２を同じく真空蒸着により積層することにより得
られた。また、有機ＥＬ素子は点灯用直流電源１を用い
て点灯される。

【００１４】更に有機ＥＬ素子のＩＴＯ電極５周辺に新
たに各辺に沿って線状の電極ａ、ｂ、ｃ、ｄを設け、線
状電極ａｂ間に定電圧電源７と０．４Ωから３０Ωまで
抵抗値を変えることができる可変抵抗９からなるキャリ
ア分布制御部１１を、線状電極ｃｄ間に定電流電源８と
０．４Ωから３０Ωまで抵抗値を変えることができる可
変抵抗１０からなるキャリア分布制御部１２を接続する
構造とした。

【００１５】上記構造において、キャリア分布制御部１
１は、電極間ａｂに電圧を印加する。有機ＥＬ点灯用面
状電極には面抵抗があるため、印加された電圧に応じ
て、有機ＥＬ点灯用面状電極面内において、電極間ａｂ
に電位差が発生する。

【００１６】元々有機ＥＬ点灯用面状電極内には、有機
ＥＬ点灯用電源から注入されたキャリアが、ある濃度分
布を持って存在しているが、電極間ａｂに新たに電圧を
印加することによって発生した電位差により、有機ＥＬ
点灯用電極面内でキャリアが新たな濃度分布を持つこと
になる。

【００１７】濃度分布を持ったキャリアは、有機ＥＬ点
灯用面状電極間に有機ＥＬ点灯用電源によって印加され
ている電界によって、形成された濃度分布を保ったま
ま、有機ＥＬ点灯用電極から面状発光層内に注入され
る。注入されたキャリアは、対向する電極に向かって移
動し、その際、有機ＥＬ点灯用電極面に平行な方向には
ほとんど移動しない。

【００１８】そのため、注入時の濃度分布を保ったま
ま、再結合部位に到達し、再結合を起こす。発光量は、
再結合する粒子量に依存するので、上記のように注入時
の濃度分布が、再結合時まで保たれていた場合、注入時
の濃度分布に応じた発光面輝度分布として観測される。

【００１９】更にキャリア分布制御部１１においては、
可変抵抗９によって電極間ａｂにかかる電位を変化させ
ることができるため、電極間ａｂにかかる電位勾配を変
化させることができ、発光面輝度分布を調節できる。キ
ャリア制御部１１では、可変抵抗９を大きくすると、電
極間ａｂにかかる電圧は小さくなるため、電位勾配が小
さくなり、発光面輝度分布の傾きは緩やかになる。逆に
抵抗を小さくすると電極間ａｂにかかる電圧は大きくな
り、電位勾配が大きくなるため、発光面輝度分布の傾き
は急になる（図３）。

【００２０】また、上記構造において、キャリア分布制
御部１２は、キャリアの注入量を制御する制御部であ
る。キャリア分布制御部１２では、定電流電源８の開放
電圧に応じた電位が電極間ｃｄに印加される。ここで、
可変抵抗１０の抵抗を変化させた場合、電極間ｃｄに印
加される電圧は変わらずに可変抵抗１０と電極間ｃｄを
流れる電流の割合が、可変抵抗１０の変化に応じて変化
する。

【００２１】したがって、電極ｃ、ｄに注入されるキャ
リア量が変化することになる。注入されたキャリアは、
電極ｃ、ｄから離れるにしたがって拡散し、濃度勾配を
持つので、電極間ｃｄにキャリア濃度分布が発生し、濃
度勾配に応じた発光面輝度分布を得ることができる。

【００２２】実際に線状電極ａ、ｂ間のみに線状電極ａ
を陽極、線状電極ｂを陰極として定電圧電源７と可変抵
抗９からなるキャリア分布制御部１１を接続した。

【００２３】図４に発光面輝度比と図１Ａ−Ｂ上での位
置との関係を示す。図４において、発光面輝度は、キャ
リア制御部１１を接続していない状態での最高輝度の点
を１として相対値を示している。また、位置について
も、電極ａｂ間の相対値で示している。

【００２４】キャリア制御部１１で電圧を印加していな
い状態では、電極間ａｂに電極ａから電極ｂに向かって
緩やかな発光面輝度の減少の分布が見られた。これは、
有機ＥＬの発光面が大きく、抵抗を持つため、有機ＥＬ
点灯用電源から注入されるキャリアが有機ＥＬ点灯用電
極面内で分布を持つことに起因する（図４中の◇印）。

【００２５】キャリア制御部１１を可変抵抗の値を小さ
くした状態（０．４Ω）で接続したところ、キャリア制
御部１１を接続する前に比べて、陽極ａから陰極ｂに向
けての発光面輝度分布の傾きが急になっていることを確
認できた（図４中の△印）。

【００２６】次に可変抵抗を３０Ωまで大きくしたとこ
ろ、電極間ａｂでの発光面輝度分布の傾きが緩やかにな
るのを観測できた（図４中の□印）。

【００２７】更にキャリア分布制御部１１を線状電極ｂ
を陽極、線状電極ａを陰極として接続した。

【００２８】まず、キャリア制御部１１を可変抵抗の値
を小さくした状態（０．４Ω）で接続したところ、上記
とは逆に線状電極間ａｂにおいて陽極ｂから陰極ａに向
けて輝度が減少する発光面輝度分布の傾きが確認できた
（図４中の×印）。

【００２９】可変抵抗を３０Ωまで大きくしたところ、
有機ＥＬ点灯用電極の接続に起因する発光面輝度分布の
傾きを補正する形になり、電極間ａｂでの輝度分布がほ
ぼ均一になるのを確認できた（図４中の○印）。

【００３０】次に線状電極ａ、ｂ間に電極ａを陽極、電
極ｂを陰極として定電圧電源７と可変抵抗９からなるキ
ャリア分布制御部１１を接続し、線状電極ｃ、ｄ間に線
状電極ｃを陽極、電極ｄを陰極に定電流電源８と可変抵
抗１０からなるキャリア分布制御部１２を接続した。

【００３１】キャリア制御部１１を可変抵抗の値を小さ
くした状態（０．４Ω）に、キャリア分布制御部１２の
可変抵抗を大きくした状態（３０Ω）にして接続したと
ころ、線状電極ａと線状電極ｃで挟まれる角を最高輝度
の点として他の３つの角に向かって輝度が減少する発光
面分布を得ることができた。

【００３２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
る物ではなく、電極は、点状の電極でも良く、同一の辺
上に陽極と陰極が設けられても構わない。その場合は、
更に細かい面発光輝度分布の制御が可能になる。更に有
機ＥＬ素子も２層タイプに限定される物ではない。ま
た、制御回路は抵抗と電源で構成される物に限定される
物ではない。また、キャリア分布制御部は、キャリア分
布制御部１１とキャリア分布制御部１２を組み合わせた
形であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機ＥＬ点灯用電極陽極での電極ａ、ｂ、ｃ、
ｄの位置を示す図である

【図２】図１中のＡ−Ｂ断面図である

【図３】制御用電極ａ、ｂ間の電圧を変化させた場合の
電極間ａｂでの発光面輝度分布の概念図である

【図４】制御用電極ａ、ｂ間の電圧を変化させた場合の
電極間ａｂでの発光面輝度の測定データである

【符号の説明】

１ 有機ＥＬ点灯用直流電源 ２ 金属陰極 ３ 電子輸送層 ４ ホール輸送層 ５ ＩＴＯ電極 ６ ガラス基板 ７ 定電圧電源 ８ 定電流電源 ９ 可変抵抗 １０ 可変抵抗 １１ キャリア分布制御部 １２ キャリア分布制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の陽極と陰極からなる有機ＥＬ点灯用
   面状電極と、その間に挟まれる面状発光層と、有機ＥＬ
   点灯用電源を持ち、発光面輝度分布を制御可能な有機Ｅ
   Ｌ素子において、有機ＥＬ点灯用面状電極から面状発光
   層へのキャリア注入時のキャリア濃度分布を有機ＥＬ点
   灯用面状電極に平行な面内において制御するキャリア注
   入濃度制御手段を設けたことを特徴とする有機ＥＬ素
   子。
2. 【請求項２】前記キャリア注入濃度制御手段は、有機Ｅ
   Ｌ点灯用面状電極の少なくとも一方の面状電極面内に広
   がるキャリアの濃度分布を制御する電極面内キャリア分
   布制御手段であることを特徴とする請求項１に記載の有
   機ＥＬ素子。
3. 【請求項３】前記電極面内キャリア分布制御手段は、前
   記有機ＥＬ点灯用電極の少なくとも一方の面状電極にお
   いて、有機ＥＬ点灯用面状電極面に発生する電位勾配を
   制御する手段であることを特徴とする請求項２に記載の
   有機ＥＬ素子。
4. 【請求項４】前記電極面内キャリア分布制御手段は、前
   記有機ＥＬ点灯用電極の少なくとも一方の面状電極にお
   いて、有機ＥＬ点灯用電源から有機ＥＬ点灯用面状電極
   面の１部に注入するキャリア量を調節する手段であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。