JP2002324683A - 有機el素子およびこれを用いた有機elディスプレイ - Google Patents
有機el素子およびこれを用いた有機elディスプレイInfo
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Abstract
な有機EL素子、およびこれを用いた有機ELディスプ
レイを提供すること。 【解決手段】 陽極層および陰極層と、これら陽極層と
陰極層の間に設けられた少なくとも1つの有機EL層と
を備える有機EL素子において、閾値以上の電圧の印加
により高抵抗状態から低抵抗状態へと変化し、且つ、当
該変化の後に印加電圧が前記閾値未満に低下する場合に
低抵抗状態を維持可能であって、有機EL層と直列に接
続されているスイッチング要素を設けた。
Description
セント(以下、「EL」と略記する)素子に関する。よ
り詳細には、有機EL素子、及び、表示素子として有機
EL素子を用いた有機ELディスプレイに関する。
注目を集めている。有機EL素子は、自己発光型の表示
素子として知られているEL素子の一種である。EL素
子は、蛍光性化合物からなる層を備え、この層に電場が
加えられることにより、当該蛍光性化合物の発光中心が
励起されて発光する素子であり、発光層に使用される蛍
光性化合物が有機物か無機物かによって、有機EL素子
と無機EL素子とに分けられる。
中心の励起状態、すなわち発光プロセスが異なるとこ
ろ、この相違に起因して、有機EL素子は、一般に、直
流で動作することが知られており、無機ELと比較して
遥かに低電圧で駆動可能であることも知られている。加
えて、有機EL素子は、多色化の自由度が高いため、フ
ルカラーディスプレイの表示素子として実用的である。
合、有機EL素子は、自己発光型であるため、非自己発
光型の液晶素子などと比較して、広視野角および高コン
トラストを達成することができ、視認性に優れている。
そして、バックライトが不要なため、ディスプレイの薄
型化や軽量化が可能となり、ひいては消費電力の面でも
有利である。また、有機EL素子は、応答時間が短いの
で、動画を表示した場合の画質も優れている。更に、素
子全体が固体によって構成されているので、振動に強
く、動作可能温度範囲も広いといった特徴も有する。以
上のような有利な特徴を有する有機EL素子は、テレビ
や計帯電話などの各種のフルカラー表示装置の表示素子
として極めて好適である。
有機EL層の積層構造に基づいて、一般に、単層型、2
層型、および3層型に類別されている。図6は、そのう
ちの2層型の有機EL素子について、基板上に積層形成
された場合の断面構成図を表す。
100は、基板S上に形成された陽極101と、この陽
極101上に順次積層された、ホール輸送層102と、
発光層103と、陰極104とからなる。2層型の有機
EL素子では、独立した電子輸送層が設けられず、発光
層103としては、ある程度の電子輸送性を示すものが
用いられる。陽極101から陰極104への方向、即ち
順方向に電圧が印加されると、陽極101からホール輸
送層102へホール105が注入され、注入されたホー
ル105は発光層103に向かってホール輸送層102
内を移動する。これと同時に、陰極104から発光層1
03へ電子106が注入され、注入された電子106は
ホール輸送層102に向かって発光層103内を移動す
る。そして、ホール105と電子106が発光層103
内で再結合することによって、発光層103から光Lが
放射される。基板Sおよび陽極101が、可視領域にお
ける光透過率の高い材料により構成されている場合、発
光層103から放射された光Lは、陽極101および基
板Sを介して、有機EL素子100の外部に取り出され
る。
向に電圧が印加されて直流電流が流れた場合に駆動され
る電流制御型発光素子である。且つ、従来の有機EL素
子100は、電圧が印加されないときには発光しない。
すなわち、従来の有機EL素子100自身は、発光現象
においてメモリ性を有さない。他の積層構造を有する従
来の有機EL素子も同様である。そのため、従来の有機
EL素子をマトリックス状に配列することによって画素
アレイが構成されている有機ELディスプレイにおい
て、画素アレイをアクティブ・マトリックス駆動するた
めには、各画素に対してメモリ効果を付与すべく、各画
素ごとに、TFT(thin film transistor)などの、比
較的複雑な構造を有するスイッチング素子およびキャパ
シタ素子を設けなければならなかった。
を用いて構成された従来の有機ELディスプレイ用画素
アレイ200の一部の回路図である。各単位画素は、有
機EL素子100と、これに流れる電流を制御するため
の電流制御用TFT201と、電荷保持用のキャパシタ
202と、スイッチングTFT203とからなる。各単
位画素は、画素アレイの各行ごとに設けられた走査線2
04と、各列ごとに設けられた信号線205とに接続さ
れている。また、有機EL素子を駆動するための電源に
接続された電源供給線206と、共通陰極207とが、
各画素に接続されている。
クティブ・マトリクス駆動方式により、有機EL素子1
00を用いた画素アレイ200を駆動する方法を説明す
る。
イバにより選択され、所定の期間、走査線204aに接
続する全てのスイッチングTFT203がオン状態とさ
れる。そして、信号線205bが図外の信号線ドライバ
により選択され、走査線204aおよび信号線205b
に接続する単位画素Pのキャパシタ202には、信号線
205bおよびスイッチングTFT203を介して単位
画素Pに応じた所定量の電荷が供給される。その結果、
キャパシタ202の電極間には、供給電荷に応じた所定
の電位差が生じる。キャパシタ202の電極間電圧は、
電流制御用TFT201のゲート−ソース間に印加され
るので、TFT201のゲート電圧−ドレイン電流特性
に応じた電流が、電源供給線206から供給される。こ
の電流は、有機EL素子100およびTFT201を通
過して共通陰極207へ流れる。その結果、有機EL素
子100が、通過電流の大きさに応じて発光する。
経過後、図外の走査線ドライバにより走査線204aの
選択状態が解除される。走査線204aの選択状態が解
除されると、スイッチングTFT203がオフ状態とな
るが、キャパシタ202の電極間の電位差は維持され
る。したがって、この電極間電位差がリセットされるま
では、単位画素Pの有機EL素子100には電流が供給
され、素子100の発光が維持される。
状態を解除した後、次の走査線204bを選択し、走査
線204bに接続される画素行において、上述と同様の
過程が繰り返される。画素アレイを構成する全ての画素
行にわたって、このような線順次走査を行うことによっ
て一つの画像を形成し、このような線順次走査を繰り返
すことによって順次画像が更新されていく。
開平7−111341号公報、および特開平8−241
048号公報には、図7に示すような、従来の有機EL
素子を用いた画素アレイをアクティブマトリックス駆動
するための回路構成が開示されている。いずれにおいて
も、有機EL素子の発光状態にメモリ性を付与するため
に、各画素ごとにスイッチングTFTおよびキャパシタ
が設けられている。
有機EL素子は、素子自体にメモリ性がない。そのた
め、従来の有機EL素子の発光現象にメモリ性を付与す
るには、1つの有機EL素子に対して、TFTなどの、
比較的複雑な構造を有するスイッチング素子およびキャ
パシタ素子が必須でる。従って、アクティブ・マトリク
ス駆動方式の有機ELディスプレイの製造においては、
各有機EL素子ごとに、極微なスイッチング素子および
キャパシタ素子を、有機EL素子とは別に基板上に形成
しなければならず、製造工程の煩雑化および長時間化な
らびに製造コストの上昇の原因となっている。特に、大
画面ディスプレイの製造においては、画素数が極端に増
大するため、この傾向が顕著である。
ては、上述のとおり、単位画素あたり、有機EL素子以
外に多数の素子が存在する。そのため、スイッチ素子の
オン/オフ制御やキャパシタへの電荷供給時間など、各
素子間の適切なタイミング制御が複雑である。このよう
な制御系の複雑化も、製造工程の煩雑化および製造コス
トの上昇の原因となっている。
を解決または軽減することを課題とし、素子自体がメモ
リ性を有するように制御可能な有機EL素子、およびこ
れを用いた有機ELディスプレイを提供することを目的
とする。
子が提供される。この有機EL素子は、陽極層および陰
極層と、これら陽極層と陰極層の間に設けられた少なく
とも1つの有機EL層と、閾値以上の電圧の印加により
高抵抗状態から低抵抗状態へと変化し、且つ、当該変化
の後に印加電圧が前記閾値未満に低下する場合に低抵抗
状態を維持可能であって、有機EL層と直列に接続され
ているスイッチング要素とを備えることを特徴とする。
ング要素は、スイッチング層として、有機EL素子と陽
極または陰極との間に設けられている。他の好ましい実
施の形態においては、スイッチング要素は、スイッチン
グ層として、有機EL層の内部に設けられている。ただ
し、スイッチング要素が有機EL層に対して直列に接続
されていれば、スイッチング要素が電極間に挿設されて
いない場合においても、本発明に係る有機EL素子を構
成することができる。
説明するように、実質的にメモリ性を有するように制御
することが可能である。まず、スイッチング要素ないし
スイッチング層が高抵抗状態をとる有機EL素子の電極
間に、所定の閾値より小さな第1の電圧を印加すると、
有機EL素子には、素子全体の高抵抗状態および第1の
電圧に応じた第1の電流が流れる。所定の閾値電圧と
は、スイッチング要素自体の閾値電圧に、素子内の有機
EL素子などに印加される電圧を加えたものに相当す
る。ここで有機EL層とは、発光層、キャリア輸送層、
キャリア注入層などによって様々な態様で構成すること
ができるが、本発明に係る有機EL素子が備える有機E
L層は、有機ELの機能を呈する構造であれば、いずれ
の積層構造をも採用することができる。
を、所定の閾値よりも大きな所定の値まで上昇させる
と、スイッチング要素は高抵抗状態から低抵抗状態へと
変化し、有機EL素子には、素子全体の低抵抗状態およ
び閾値以上の所定電圧に応じた電流が流れる。その後、
印加電圧を再び閾値未満の第1の電圧に降下させても、
スイッチング要素は低抵抗状態を維持しているので、有
機EL素子には、素子全体の低抵抗状態および第1の電
圧に応じた第2の電流が流れる。第1の電流に応じて有
機EL素子が第1の輝度で発光し、第2の電流に応じて
有機EL素子が第2の輝度で発光した場合、第2の輝度
は第1の輝度よりも高い。第2の輝度で発光していると
きの方が、同じ電圧の値に対して、スイッチング要素、
ひいては素子全体の抵抗値が小さいため、発光層には、
より大きな電流が流れるからである。
期状態から第2の状態を経て再び初期状態に復帰して
も、発光の輝度は初期状態から再び初期状態へと電位差
変化に平行的には復帰せず、電極間電位差が初期状態に
復帰しても、発光の輝度は、ある程度の高輝度を維持す
ることを意味する。すなわち、このうな制御により、有
機EL素子に実質的なメモリ性を付与することができる
ことを意味する。
材料として、高抵抗状態と低抵抗状態における抵抗値の
差が相当な程度に大きなものを採用すると、それに応じ
て第2の輝度が第1の輝度に比較して相当な程度に高く
なるので、第2の輝度で発光するときを発光状態とし、
第1の輝度で発光するときを実質的に非発光状態とする
ことができる。また、スイッチング要素が高抵抗状態に
あるときに発光層に印加される電圧を、発光層の発光中
心を励起するための閾値電圧未満に設定し、スイッチン
グ要素が低抵抗状態にあるときに発光層に印加される電
圧を、当該閾値電圧以上に設定することにより、有機E
L素子の発光状態と非発光状態を区別してもよい。
スイッチング要素の低抵抗状態から高抵抗状態への復帰
については、有機EL素子に対して、逆方向へ所定の電
圧パルスを供給することによって達成してもよいし、所
定期間、有機EL素子の電極層間の電位差を0とするこ
とによって達成してもよい。
EL素子は、素子自体がメモリ性を有するように制御可
能なため、有機ELディスプレイの表示素子として用い
られるときなど、有機EL素子にメモリ性を付与しなけ
ればならない場合において、有機EL素子とは別に、T
FT素子やキャパシタ素子を付設する必要がないことが
理解できよう。
以上の電圧の印加により高抵抗状態から低抵抗状態へと
変化し、且つ、当該変化の後に印加電圧が閾値未満に低
下する場合に低抵抗状態を維持可能な特性を示す有機電
荷移動錯体を含む。この有機電荷移動錯体としては、好
ましくは、そのような特性を示すことが知られている、
7,7,8,8−テトラシアノキノンジメタン(以下、
「TCNQ」と略記する)またはTCNQ誘導体の銅錯
体または銀錯体である。或いは、スイッチング要素は、
金属電荷移動錯体でなくとも、ポリピロール又はピロー
ル誘導体の重合体にTCNQをドープないし拡散させた
ものにより構成してもよい。これらのものも、上述のよ
うな抵抗特性を示し得るからである
としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミ
ニウム錯体、ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯
体、トリ(ジベンゾイルメチル)フェナントロリンユー
ロピウム錯体、およびジトルイルビニルビフェニル、フ
ェニルピリジンイリジウム化合物などの蛍光またはりん
光性発光物質を用いることができる。また、ポリ(p−
フェニレンビニレン)、ポリアルキルチオフェン、ポル
フルオレン、及びこれらの誘導体などのような高分子発
光物質を用いてもよい。
ル輸送層および電子輸送層を共に設けてもよいし、いず
れか一方のみを設けてもよい。ホール輸送層としては、
例えば、1,1−ビス(4−ジ−p−アミノフェニル)
シクロヘキサン、トリフェニルアミンおよびその誘導
体、カルバゾールおよびその誘導体、トリフェニルメタ
ンおよびその誘導体を用いることができる。一方、電子
輸送層としては、例えば、アントラキノジメタン、ジフ
ェニルキノン、ペリレンテトラカルボン酸、トリアゾー
ル、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンズオキサゾ
ール、およびこれらの誘導体を用いることができる。
子アレイが提供される。この有機EL素子アレイは、上
述のいずれかの構成の有機EL素子が、基板上に複数の
行および複数の列をなすようにマトリクス状に配列され
ており、マトリックス状に配列された複数の有機EL素
子の各行に対応して設けられた複数の第1の電極線と、
各列に対応して設けられた複数の第2の電極線とを備
え、同一の行に属する有機EL素子の陽極層は、当該行
に対応して設けられた第1の電極線によって共通化され
ており、同一の列に属する単位画素の陰極層は、当該列
に対応して設けられた第2の電極線によって共通化され
ていることを特徴とする。
発明の構成に含まれる基板の側から取り出すためには、
基板としては、所定の波長領域における光が透過可能な
透明な基板を使用する。具体的には、例えば、バリウム
ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、石英ガラ
ス、パイレックス(登録商標)ガラスなどのガラス基板
を使用することができが、光透過性を示すものであれ
ば、プラスチック基板や薄いステンレス基板を使用して
もよい。また、リジッド基板のみならずフレキシブル基
板として構成してもよい。
および第2の電極線を構成する材料としては、例えば、
金、よう化銅、酸化錫、ITO(インジウム−すず合金
の酸化物)、アルミニウム、マグネシウム、銀、リチウ
ムなどを用いることができる。発光層の発光を取り出し
たい側の電極は、可視領域で透過率の高い物質であるの
がよく、好ましくは、陽極層および/または陰極層、な
いし第1の電極線および/または第2の電極線は、IT
Oにより構成され、当該ITO電極層ないし電極線を介
して発光を取り出す。
ィスプレイが提供される。この有機ELディスプレイ
は、上述のいずれかの形態の有機EL素子アレイと、当
該有機EL素子アレイの複数の第1の電極線に対して選
択的に電位を付与するための第1のドライバと、複数の
第2の電極線に対して選択的に電位を付与するための第
2のドライバと、を備えることを特徴とする。
アクティブ・マトリクス駆動方式によって駆動可能な有
機EL素子アレイおよび有機ELディスプレイを容易に
製造することができる。従来、有機ELディスプレイに
組み込まれる有機EL素子アレイをアクティブ・マトリ
クス駆動可能に構成するためには、各有機EL素子ごと
に、極微なスイッチング素子およびキャパシタ素子を、
有機EL素子とは別に基板上に形成しなければならず、
製造工程の煩雑化および長時間化ならびに製造コストの
上昇の原因となっていた。これに対し、本発明による
と、有機EL素子ごとに、そのような他の素子を設ける
必要がない。スイッチング層を、発光層などと同様に、
パネル全体に薄膜形成することによって、アレイを構成
する各有機EL素子ごとに実質的にメモリ性を付与する
ことが可能だからである。特に、大画面ディスプレイ、
即ち画素数の極端に多い有機ELアレイひいては有機E
Lディスプレイを製造する場合においては、従来の有機
EL素子の構成に対するそような有利性は顕著となる。
従来の有機EL素子アレイでは、パネル面積が広くなる
に従って、形成すべきスイッチング素子およびキャパシ
タ素子の数が増加していたが、本発明の有機EL素子ア
レイによると、形成すべきスイッチング層の数は、パネ
ル面積に依存しないからである。
極間の電位差を直接的に制御することによって、有機E
L素子アレイ全体をアクティブ・マトリクス駆動するこ
とができるので、駆動についての制御精度を向上するこ
とができる。その結果、有機ELディスプレイにおい
て、良好なディスプレイ画像を提供することが可能とな
る。
態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
機EL素子アレイの一部平面図である。図2は、図1の
線II−IIに沿った断面図である。本実施形態における有
機EL素子アレイ10は、ガラス基板Sと、当該基板上
において所定間隔ごとに相互に平行に設けられた陽極と
しての複数のITO11と、その上に成膜されたスイッ
チング層12と、更にその上から成膜された有機EL層
13と、有機EL層上において所定間隔ごとに相互に設
けられた陰極としての複数のアルミニウム電極14とか
らなる。本実施形態においては、スイッチング層12は
TCNQの銅錯体より構成されている。また、図2に示
されているように、本実施形態においては、有機EL層
13は、ホール輸送層13aと、発光層13bと、電子
輸送層13cとからなる。
極11とアルミニウム電極14とは、平面視において格
子を形成するように配設されており、両電極は、スイッ
チング層12および有機EL層13を介して導通してい
る。したがって、両電極によって形成される格子の各交
差箇所には、一対の電極11,14と、スイッチング層
12と、有機EL層13とからなる有機EL素子10a
が構成されることとなる。図1には、合計4つの有機E
L素子10aが表されている。
の製造においては、まず、ガラス基板S上において、蒸
着またはスパッタリングにより、厚さ300〜2000
ÅのITO薄膜を成膜する。これをパターニングして、
基板S上において、10〜100μmの間隔で相互に平
行な複数のITO電極11を形成する。次に、このIT
O電極11の上方から、スイッチング層12を形成する
ために、厚さ0.1〜10μmのTCNQ銅錯体の層を
積層面の全面にわたって成膜する。
は、電子線蒸着や抵抗加熱蒸着などの真空蒸着法やスッ
パッタリングなどにより、ITO電極11が形成された
基板の上に、TCNQ銅錯体を直接的に堆積形成する方
法がある。ただし、これの代替として、蒸着法やスッパ
ッタリングなどにより銅膜を形成した後に、同じく蒸着
法やスッパッタリングなどによりTCNQを積層させ、
これらを100〜300℃で5分間加熱することによっ
て、当該2層界面付近において、TCNQ銅錯体を合成
してもよい。また、厚さ0.1〜10μmの銅膜を形成
した後、TCNQで飽和させたアセトニトリル溶液に基
板全体を浸漬させることによって、銅膜表面付近におい
てTCNQを銅錯体として析出させる方法を採用しても
よい。
て、真空蒸着法により、厚さ100〜1000Åの正孔
輸送層13a、厚さ100〜1000Åの発光層13
b、および厚さ100〜1000Åの電子輸送層13c
を、順次、堆積させ、有機EL層13を形成する。真空
蒸着法に代替する方法として、気相成長法やスピンコー
ト法やキャスト法を採用してもよい。ただし、本発明に
おいては、このような積層構造に代えて、有機EL層1
3の内部にスイッチング層12を積層形成してもよい。
空蒸着法により、厚さ500〜1000Åのアルミニウ
ム層を堆積させる。アルミニウム層の真空蒸着は、有機
EL層13上において10〜100μmの間隔で相互に
平行な複数のアルミニウム電極14が形成されるよう
に、所定の開口形状を有するメタルマスクを介して行
う。
レイに含まれる有機EL素子10a、即ち、陽極として
のITO電極11および陰極としてのアルミニウム電極
14と、これら両電極間に設けられたホール輸送層13
a、発光層13b、電子輸送層13cと、ITO電極1
1とホール輸送層13aとの間に設けられたTCNQ銅
錯体によるスイッチング層12と、を含む有機EL素子
10aにおいては、発光および実質的に非発光の2つの
状態について、オン/オフ制御することができる。TC
NQ銅錯体により構成されたスイッチング層12が、電
圧の印加の仕方によって高抵抗状態と低抵抗状態の2つ
の安定的な状態の間をスイッチングし、且つ、これら2
つの状態の抵抗値は10〜1000倍のオーダーで異な
るため、有機EL素子10a全体が、導通および実質的
な非導通の2つの状態をとり得るためである。
〜10μmのスイッチング層12を形成した場合、本実
施例に係る有機EL素子10aは、高抵抗状態および低
抵抗状態において、各々、1〜10MΩ、100〜10
00Ω程度の抵抗値を示し、且つ、5〜6V程度の閾値
電圧を示す。ここで閾値電圧とは、スイッチング層自体
が高抵抗状態から低抵抗状態へスイッチするときの閾値
電圧に、素子10a内の他の層に印加されるべき電圧を
加えたものに相当する。
つの状態間の抵抗値の差が大きいので、スイッチング層
12が高抵抗状態にあるときに当該閾値未満の電圧を素
子10aに印加しても、素子10a内を流れる電流置が
極端に小さい。その結果、素子10a内の発光層13b
は、励起されず、発光しない。閾値以上の電圧を印加す
ると、スイッチング層12が高抵抗状態から低抵抗状態
へと変化し、素子10a内を1〜100mA/cm2程
度の電流が流れ、発光層13bの発光中心が励起されて
発光現象が起こる。発光は、可視領域における光透過性
が高いITO電極11およびガラス基板Sを介して素子
外部に取り出される。
層12は、印加電圧を閾値未満へ単に降下させただけで
は、直ちには高抵抗状態に復帰せず、印加電圧が閾値未
満であっても、低抵抗状態を維持する。したがって、有
機EL素子10aは発光し続ける。高抵抗状態への復帰
は、逆方向への電圧パルスを付与するか、素子電極間の
電位差を0Vとすることによって達成する。
機EL素子アレイ10の一部回路図である。各ITO電
極線11は、スイッチング層12および有機EL層13
を介して、各アルミニウム電極線14に電気的に接続さ
れている。すなわち、各有機EL素子10aの陽極層
は、ITO電極線11によって共通化され、各有機EL
素子10aの陰極層は、アルミニウム電極線14によっ
て共通化されている。スイッチング層12は上述のよう
にスイッチング機能を有し、有機EL層13には発光層
13bが含まれる。電極線ドライバ31は、複数のIT
O電極線11に対して選択的に電位を付与し、電極線ド
ライバ32は、複数のアルミニウム電極線14に対して
選択的に電位を付与する。したがって、電極線ドライバ
31,32の選択的な制御により、各有機EL素子10
aに印加される電圧が制御され、有機EL素子の発光・
非発光が制御される。簡略化の観点から、ドライバと電
極線との間の接続態様は省略する。本実施形態の有機E
L素子13は、上述のように、有機EL層13bの構成
いかんによっては5〜6Vの範囲の閾値電圧を示すが、
以下においては、説明の便宜上、5Vの閾値電圧を示す
ものとする。
法を説明するためのタイミングチャートである。グラフ
41は、一本のITO電極線11についての、電極線ド
ライバ31により制御された電位の経時変化を示したも
のである。グラフ42は、一本のアルミニウム電極線1
4についての、電極線ドライバ32により制御された電
位の経時変化を示したものである。グラフ43は、これ
ら着目したITO電極線11およびアルミニウム電極線
14の交差個所に構成される有機EL素子10aの発光
状態の経時変化を、その輝度により示したものである。
素子10aのスイッチング層12は高抵抗状態にある。
そして、陽極としてのITO電極線11には例えば3V
の電位が付与されており、陰極としてのアルミニウム電
極線14の電位は例えば0Vとされている。このとき、
有機EL素子10aの電極間の印加電圧すなわち電位差
は、3Vであり、有機EL素子10aの閾値電圧5Vよ
りも小さい。そのため、スイッチング層12は高抵抗状
態を維持し、有機EL素子の有機EL層13を流れる電
流は極めて小さい。したがって、発光層13bは発光し
ない。
御を受けて、陽極電位41は例えば5Vに上昇され、t
=T2までこの電位に維持される。これに呼応して、電
極線ドライバ32の制御を受けて、陰極電位42は例え
ば−2Vに降下され、t=T 2までこの電位に維持され
る。このとき有機EL素子10aの電極間電位差は、7
Vであり、閾値電圧5Vよりも大きい。そのため、スイ
ッチング層12は、高抵抗状態から低抵抗状態へと変化
し、有機EL層13を流れる電流は相対的に極めて大き
くなる。その結果、発光層13bの発光中心が励起され
て発光が生ずる。
再び3Vにまで降下され、これに呼応して、陰極電位4
2は0Vに戻される。このとき有機EL素子10aの電
極間電位差は、3Vであり、閾値電圧5Vよりも小さ
い。しかし、スイッチング層12は、低抵抗状態を維持
するため、有機EL層13を流れる電流は、電位差3V
に対応する相対的に大きな値を維持する。その結果、発
光層13bの発光中心の励起は繰り返され、所定の輝度
で発光が持続する。すなわち、この時点では、両電極線
の電位は共に初期状態に復帰したが、有機EL素子は未
だ初期状態に復帰していない。
Vに維持されつつ、陽極電位41は例えば−3Vに降下
される。このとき有機EL素子10aの電極間電位差
は、3Vであり、有機EL素子10aの逆方向へ電圧が
印加されている。この電気的な衝撃により、スイッチン
グ層12は、低抵抗状態から高抵抗状態へと変化し、有
機EL層13を流れる電流は相対的に極めて小さくな
る。その結果、発光層13bの発光中心の励起は停止さ
れ、有機EL素子10aは非発光状態となる。
31は、次のITO電極線11に対して所定の電位を付
与し、所定期間経過ごとに、電位を付与するITO電極
線11を順次ずらしていく。このような線順次方式によ
り、他の全てのITO電極線11ごとに選択的に電位を
付与し、ドライバ32の制御により、当該選択ITO電
極線に接続する同一行内の各有機EL素子10aを選択
的に発光させる。その後、t=T3において、図4に示
すように、上述の説明で着目したITO電極線11に対
して復帰電位を付与する。図4においては、t=T4以
降の電極間電位差は、初期状態と同じ3Vであり、有機
EL素子10aは非発光状態をとるが、図4により説明
している有機EL素子10aを更に発光させたい場合に
は、対応するITO電極線11およびアルミニウム電極
線14に対してt=T4直後から上述のt=T1以降の制
御を繰り返すものとする。このようにして、本発明は、
回路構成はパッシブ・マトリクス駆動方式に類似の形態
をとるが、実質的には、アクティブ・マトリクス駆動可
能となるのである。
機EL素子アレ50の断面構成図であり、第1の実施形
態における図2に対応する図である。本実施形態におい
ては、有機EL素子アレイ50は、ガラス基板Sと、当
該基板上において所定間隔ごとに相互に平行に設けられ
た陽極としての複数のITO51と、その上に成膜され
た有機EL層53と、更にその上位に積層されたスイッ
チング層52と、スイッチング層上において所定間隔ご
とに相互に設けられた陰極としての複数のアルミニウム
電極54とからなる。本実施形態においては、有機EL
層53は、陽極側から、ホール輸送層53aと、発光層
53bと、電子輸送層53cとからなる。
ール輸送層53aは、陽極としてのITO層51と直接
的に接合しており、スイッチング層52は、電子輸送層
53cと陰極としてのアルミニウム電極層54との間に
設けられている。その他の構成については、第1の実施
形態と同様である。
の実施形態である有機EL素子10aと同様に、素子内
において、スイッチング層と有機EL層とが直列の関係
で設けられている。したがって、有機EL素子50a
は、第1の実施形態に係る有機EL素子10aと同様の
機能を呈し、図4を参照して第1の実施形態に関して説
明したのと同様の方式で制御することができる。
て、有機ELディスプレイを構成することができる。有
機ELディスプレイには、モノクロ表示用とカラー表示
用とがあるが、本発明に係る有機ELディスプレイは、
いずれのタイプとして構成してもかまわない。カラーフ
ィルターや色変換層を利用してカラー表示を行う場合に
は、陽極とガラス基板との間にカラーフィルター層また
は色変換層が設けられる。また、カラー化を図るために
は、有機EL素子として、3原色またはこれに準ずる色
彩の各々に対応する色彩で発光する発光層を備えた3種
類の素子を用意し、素子アレイにおいて、これら3色の
有機EL素子を相互に近接する個所に配置してもよい。
基板上に設け、当該陽極およびガラス基板を介して発光
を外部に取り出す構成のみを示したが、本発明はこれに
限らず、ガラス基板を可視領域において透過性を示す陰
極側に設けて、当該陰極およびガラス基板を介して発光
を外部に取り出す構成にしてもよい。また、以上の実施
形態においては、有機EL層を、ホール輸送層、発光層
および電子輸送層よりなる3層構造としたが、本発明は
これに限らない。例えば、有機EL層を発光層のみから
構成してもよいし、キャリア輸送層を更に設けて構成し
てもよい。
レイの一部平面図である。
レイの一部回路図である。
説明するためのタイミングチャートである。
レイの断面構成図である。
従来の有機ELディスプレイ用画素アレイの一部回路図
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 陽極層および陰極層と、 これら陽極層と陰極層の間に設けられた少なくとも1つ
の有機EL層と、 閾値以上の電圧の印加により高抵抗状態から低抵抗状態
へと変化し、且つ、当該変化の後に印加電圧が前記閾値
未満に低下する場合に低抵抗状態を維持可能であって、
上記有機EL層と直列に接続されているスイッチング要
素と、を備えることを特徴とする、有機EL素子。 - 【請求項2】 上記スイッチング要素は、スイッチング
層として、上記有機EL層と、上記陽極または上記陰極
と、の間に設けられている、請求項1に記載の有機EL
素子。 - 【請求項3】 上記スイッチング要素は、スイッチング
層として、上記有機EL層の内部に設けられている、請
求項1に記載の有機EL素子。 - 【請求項4】 上記スイッチング要素は、閾値以上の電
圧の印加により高抵抗状態から低抵抗状態へと変化し、
且つ、当該変化の後に印加電圧が前記閾値未満に低下す
る場合に低抵抗状態を維持可能な特性を示す有機電荷移
動錯体を含む、請求項1から3のいずれか1つに記載の
有機EL素子。 - 【請求項5】 上記有機電荷移動錯体は、TCNQまた
はTCNQ誘導体の金属錯体である、請求項4に記載の
有機EL素子。 - 【請求項6】 請求項1から5のいずれか1つに記載の
複数の有機EL素子が、基板上に複数の行および複数の
列をなすようにマトリクス状に配列されており、 マトリックス状に配列された上記複数の有機EL素子の
各行に対応して設けられた複数の第1の電極線と、各列
に対応して設けられた複数の第2の電極線と、を備え、 同一の行に属する有機EL素子の陽極層は、当該行に対
応して設けられた第1の電極線によって共通化されてお
り、同一の列に属する有機EL素子の陰極層は、当該列
に対応して設けられた第2の電極線によって共通化され
ていることを特徴とする、有機EL素子アレイ。 - 【請求項7】 上記第1の電極線、及び/又は、上記第
2の電極線は、ITOにより構成されている、請求項6
に記載の有機EL素子アレイ。 - 【請求項8】 請求項6または7に記載の有機EL素子
アレイと、当該有機EL素子アレイの上記複数の第1の
電極線に対して選択的に電位を付与するための第1のド
ライバと、上記複数の第2の電極線に対して選択的に電
位を付与するための第2のドライバと、を備えることを
特徴とする、有機ELディスプレイ。
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