JP2002501633A - 有機電界発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有機LED装置（ディスプレイまたはバックライト）において、LEDの（逆）特性の光依存性が、LEDのバイアス電圧/電流によるLEDの光出力の制御に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 有機電界発光装置 技術分野 本発明は、有機材料の活性層を有する電界発光材料の層を有している電界発光 装置であって、その層が、第一および第二の電極パターンの間に位置し、前記２ つのパターンのうちの少なくとも１つが、前記活性層によって発せられる光に対 し透明であり、そして、第一パターンが、発光のためにバイアス電圧またはバイ アス電流を加えることによって、電荷担体を注入するために適切に使用すること ができる材料を有していて、そして、当該装置が、前記活性層の一部にバイアス 電圧を加えるための、または前記活性層の一部に流れるバイアス電流を設定する ためのコントロールユニットを有している、電界発光装置に関する。 本発明は、このような電界発光装置を有している表示装置にも関する。 背景技術 エレクトロルミネッセンス（電界発光）装置は、照明光源として、そして、例 えば、ディスプレイおよび表示ランプに使用することができる。このような構造 における活性層には、半導体の有機重合体のような有機材料の使用が増大してい る。これは、この種の装置に使用可能な材料の種類を増大させる。 活性層と２枚の電極層とにより１つの発光ダイオード（LED）を構成すること ができるが、電界発光装置は、例えば、WO 96/36959（PHN 15.320）に記載され ている表示素子として、例えば、分割された発光面、またはマトリックスに配置 されている発光面、またはそれらの組合せの形態の数多くのLEDを有することが 好ましい。作動は、活性層の何れかの側に位置する電極から（順方向動作の間に ）半導体材料に注入される電子−ホール対の再結合に基づく。これらの再結合に より、（可視）光の形でエネルギーが放出される。これは、エレクトロルミネッ センスと称される現象である。波長、つまり、放出された光の色は、（半導体） 材料のバンドギャップによっても決定される。 電界発光装置の使用形態に依り、このタイプの表示装置を、様々な環境照明状 況で使用するときに、典型的な問題が発生する。 例えば、このようなディスプレイを「自動車の」ディスプレイ装置（自動車、 電車などの動力車）に使用する際、それは暗い場所でまぶしいほど光ってはなら ない、しかし、他方、太陽光のもとでの光出力は、読みやすさが十分満足行くよ うに確保されなければならない。このようなディスプレイ装置は、一般に、（透 過LCDとLED-バックライトの組合せ、直接発光エレクトロルミネセントディスプ レイ素子の）いわゆるネガティブタイプである。しかしながら、携帯電話に広く 使われているようないわゆるポジティブタイプの表示装置（半透過型(transflec tive)LCDとLED-バックライトの組合せ）でのアプリケーションでは、暗い場所で 充分な読みやすさを確保するために光源を追加する必要がある。 発明の開示 本発明の目的の１つは、上述の欠点の一つ以上を取り除くことである。 これを達成するために、本発明の電界発光素子が特徴とする点は、前記コント ロールユニットが、前記活性層の一部に電圧を加え、前記関連電流値を測定し、 そして当該測定された電流値に応じて、前記バイアス電圧またはバイアス電流を 変化させる手段を有する点である。 電流値は、活性層の一部に逆方向に電圧を加えることによって測定されること が望ましい。 本発明は、特に、逆方向の動作の間、電界発光素子が、入射光の量を示す光電 流を供給するとの認識に基づく。光電流は、感光ダイオード（この場合、活性層 によって形成されるダイオード）が、逆バイアス状態での（または、例えば、い わゆる閾値電圧以下の順方向電圧で）一般に公知の方法により、入射光によって 発生する逆電流として測定することができる。 バイアス電圧またはバイアス電流は、例えば、直流電圧（電流）として、また 、（周波数またはパルス変調による）交流電圧として、多様な方法で、設定する ことができる。 光電流は、例えば、表示装置またはそれが組み込まれている装置（例えば、携 帯電話）が動作に入る度に、測定することができる。 長期間の使用の（例えば、電界発光装置が、（液晶）表示装置に対する光源（ バックライト）として機能する）場合、光電流は、周辺光に対して絶えず適応出 来るように、繰り返し測定されるのが好ましい。（特に、相対的に大きい表面積 の場合）多くの位置で光電流を測定することによって、表示装置の面に渡って平 均化することが好ましい。 光電流測定を実行するために、電界発光要素の接続体を使用することができる ので、接続体を付加することは必要ない。 本発明のこれらおよび他の観点は、以下に記載される実施例から明らかとなる であろう。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の表示装置の一部の模式的な、断面図である。 第２図は、本発明の他の表示装置の一部の模式的な、断面図である。 第３図は、本発明の表示装置の等価回路図を図式的に示す。 第４図は、電界発光要素の電圧電流特性を示す。 第6〜8図は、このような装置に対する制御信号を示す。 これらの図は、線図的に画かれていて、正確な比例関係には画かれていない。 原則として、対応している要素には、同じ参照番号が付されている。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、透過型で作動するディスプレイパネル１により構成される、コント ロールユニット４から制御ライン2、3を介して制御される、例えば、液晶ディス プレイパネルのような表示装置の一部の横断面図である。コントロールユニット ４は、例えば、ビデオ情報、また、携帯電話のようなディスプレイパネルを有す る装置、自動車に搭載されるボードコンピュータまたは測定機器についての情報 を提供することができる。 ディスプレイパネル１は、光源（バックライト）14から発生する光を変調し、 これにより情報が表示される。 光源14は、導電材料の２枚の電極層6，7間に挿入されている活性層５を有する 。活性層は、通常、蒸着によって堆積される、高分子材料または低分子有機材料 （OLED）を有することができる。 このようにして、中間の活性物質が、発光ダイオード（LED）14を形成するた めに使用される。光源14は、活性層５の面の横断方向に、矢印15によって図式的 に示されるように、光を発する。電極６は、活性層から放出光に対して透明であ る。動作の間、電極６は、電極７に対して十分に正の電圧により活性層にホール が注入されるように、制御ライン９により駆動される。この電極６の材料は、高 い仕事関数を有し、かつ一般的にはインジウム酸化物またはインジウム錫酸化物 （ITO）の層によって形成される。特にITOが、その良好なコンダクタンスと高い 透過性の点から適切である。電極７は、電極６に対し、活性層内に電子を注入す る陰極として機能する。この具体例の場合、この層に対し使用される材料は、ア ルミニウムであるが、これに代えて、インジウム、カルシウム、バリウムまたは マグネシウムのような低仕事関数を有する材料を使用することも可能である。こ れらの層を、逆の順に設けることもできる。 光源14の光強度は、順方向電圧に依存する。第１図の矢印15によって示される ように、アプリケーションのタイプに応じて、この順方向電圧を環境光の光強度 に適応させることが望ましい。例えば、自動車のアプリケーションの場合、環境 光の光強度が増大すると、光源14の光強度（したがって、電界発光要素全体の順 方向電圧）も、増大させなければならないし、かつ環境光の光強度が減小すると 、まぶしいほど光る危険性を避けるために、光強度は減小させなければならない 。 本発明によれば、環境光の輝度は、好ましくは逆方向（逆バイアス）で、電界 発光素子（有機LED）の光電流を測定することによって（一回または連続して） 決定される。これに代えて、（閾値電圧以下の電圧で）順方向電圧での測定も可 能である。 このために（第５図参照）、逆電圧-V_bが、時点t₀で電極６および７間の電界 発光要素（LED）に加えられ、入射光13によって生成される光電流が測定される 。測定値は、例えば、コントロールユニット４でデジタル化される。このよう にして得られた値は、設定されるべき順方向電圧（この場合V₀）を計算するため に、使用され、次いでt₁から電界発光要素（LED）全体に加えられる。第４図は 、入射光13によって生成される光電流が、電圧-V_bで電界発光要素全体に、入射 光13の輝度の異なった値(曲線a，b，c)に対しどのように依存し、そして順方向 電圧が、順方向の電流したがって電界発光要素が発する光の輝度をどのように決 定するかを示す。 表示機能が短い期間しか使用されないアプリケーション（例えば、携帯電話） の場合、照度光源は一度だけ設定すれば十分である。表示機能がより長い期間に 対して必要でありかつ入射光の輝度が変化するアプリケーション（例えば、自動 車のアプリケーションまたはオーガナイザの場合）に対しては、設定は周期的に 調整される。このために、時点t₂で、逆電圧-V_bが電界発光要素全体に再び加え られ、入射光13によって発生される光電流が測定される。測定値は、必要に応じ 、コントロールユニット４により時点t₃等で順方向電圧を変更するために使用さ れる。測定された光電流に応じて、活性層の一部のバイアス電圧は、変化する。 このような適合化は、アプリケーションに依存する。（例えば、バックライト 付きの半透過型(transflective)LCD）である「ポジティブディスプレイ」として 具体化される「オーガナイザ」が、例えば、昼間に使用されるときには、ディス プレイ装置はそれ程明るくする必要は無い。この場合、より明るい光（第４図の 光電流b）は、電界発光装置（バックライト14）の順方向バイアスをより低いレ ベル（第４図の電圧V₁）に設定するであろう。しかしながら、弱い光または暗い 環境においては、表示装置は明るくならなければならないので、順方向電圧はよ り高いレベル（第４図の電圧V₂）に設定されるであろう。しかしながら、車（ボ ードコンピュータ）に使用される場合には、（バックライトを有する透過LCDま たは電界発光表示装置として具体化される通常「ネガティブディスプレイ」であ る）表示装置は、まぶしいほど輝いてはならず、そして環境光の光度が低い場合 、表示装置はより明るくなってはならず、順方向電圧はより低いレベル（第４図 の電圧V₁）に設定されなければならない。一方、より明るい環境光の場合、順方 向電圧は、より高いレベル（第４図の電圧V₂）に設定されなければ ならない。 第２図は、導電材料の電極層6、7の２つのパターンに挿入されている活性層５ を有する他の表示装置を示す。この例では、電極６は、列つまりデータ電極を形 成し、電極７は、行つまり選択電極を形成する。このようにして、画素またはピ クセルとも称される、発光ダイオード（LED）のマトリックスが、中間活性物質 によって形成される。電極パターンのうちの少なくとも１つは、活性層の放出光 に対し透明である。動作の間、列またはデータ電極６は、それらが、活性層にホ ールを注入するために選択電極７に対し十分に高い正電圧となるように、駆動さ れる。これらの電極６の材料は、高い仕事関数を有していて、一般的にインジウ ム酸化物またはインジウムスズ酸化物（ITO）の層によって、形成されている。 特に、ITOは、それが良好な導電率と高い透明度を示すので、適切である。選択 電極７は、（電極６に対する）活性層の電子の注入陰極として機能する。この例 では、この層の材料は、アルミニウムである。 第３図は、図式的にn行およびm列を有するこのようなLEDのマトリックスの一 部の電気等価回路図を示す。この装置は、行−選択回路12（例えば、マルチプレ ックス回路）とデータレジスタ11を更に含む。外部から提供される情報（例えば 、ビデオ信号）は、表示される情報に応じてデータレジスタの各部をロードする 、コントロールユニット４において処理される。行−選択電圧は、行−選択回路 12によって与えられる。列の選択と列電極６への電圧供給間の相互同期は、制御 ライン10を介してコントロールユニット４によって行われる。 このような装置に対する制御信号は、第6〜8図に図式的に示されている。これ らは、上記の例において、選択電圧V_selを与えることによって、選択期間t_Lの間 に、ライン1、2、3...nを選択する行−選択信号またはライン-選択信号を表す。 （例えば、フィールド時間または（この場合のように）フレーム時間t_Fと等しい ）残りの時間の間は、非選択電圧V_nonselが、与えられる。 フレーム時間の間に、列またはデータ電極には、ピクセルが所望の強度の光を 発するような電圧が与えられる。 本発明によれば、（この例の場合）行１が初めて選択される間に、対抗電圧-V_b が期間t₀-t₁の間電界発光要素全体に加えられるように、選択信号が設定され、 入射光13によって発生する光電流が測定される。このために、選択信号は、例え ば、選択期間t_Lの一部の間、電圧-V_bを受信する。この間、データ電圧は０ボル トである。測定値は、必要に応じて、上記の方法における次のフレームの時点t₀ 'での所望の順方向電圧をコントロールユニット４によって変更するために使用 される。測定された光電流に応じて、バイアス電圧は、この場合も活性層の一部 にわたって変化する。 第6〜8図に示されるパルスパターンに従って、ピクセルの第二行に入射する光 は、第二フレームの間に、ピクセルの第三行に入射する光は、第三フレームにと 、以下同様に、測定される。全ての行において光電流を測定した後に、必要な補 正を、コントロールユニット４において計算することもできる。この例では、２ つの測定の間の時間は、フレーム時間に等しい。より単純な表示装置の場合、こ の時間は、より長くてもよい。 このような方法で、表示装置の面全体について平均された補正が行われる。列 方向の平均化またはそれとの組合せも、可能である。第１図とは異なり、必ずし も、光源（バックライト）に与えられる制御電圧V₀に補正を加える必要は無いが 、補正は、選択電圧または灰色の明度の範囲を含むことができるデータ電圧、ま たはそれら両方の電圧を補正するように機能する。 また、この場合、そのような適合化の程度は、アプリケーションによって決ま る。例えば、「オーガナイザ」が、昼間に使用される場合、より明るい光（第４ 図の光電流b）により、電界発光装置の順方向電圧がより高いレベルに設定され るであろう。一方、より暗い環境において、順方向電圧はより低いレベルに設定 される。車（ボードコンピュータ）のアプリケーションについては、ピクセルは 高い光強度と低い光強度の両方で、発光しなければならず、そして順方向電圧は 関連レベルに設定されなければならない。 第２図の変更例の場合、付加されたピクセル行（n+1）は、（第３図の破線16 によって示される）クロムのような不透明な材料によりおおわれている。この装 置の場合、測定された光電流は、それをクロムの下に位置するピクセルの行の光 電流と比較することによって比較される。必要な補正は、この場合、差分測定に よって決定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 有機材料の活性層を有する電界発光材料の層を有している電界発光装置であ って、その層が、第一および第二の電極パターンの間に位置し、前記２つのパ ターンのうちの少なくとも１つが、前記活性層によって発せられる光に対し透 明であり、そして、第一パターンが、発光のためにバイアス電圧またはバイア ス電流を加えることによって、電荷担体を注入するために適切に使用すること ができる材料を有していて、そして、当該装置が、前記活性層の一部にバイア ス電圧を加えるための、または前記活性層の一部に流れるバイアス電流を設定 するためのコントロールユニットを有している、電界発光装置において、前記 コントロールユニットが、前記活性層の一部に電圧を加え、前記関連電流値を 測定し、そして当該測定された電流値に応じて、前記バイアス電圧またはバイ アス電流を変化させる手段を有することを特徴とする電界発光装置。 2. 前記コントロールユニットが、逆方向の電圧を前記活性層の一部に加える手 段を有することを特徴とする請求項１に記載の電界発光装置。 3. 前記電流が、繰り返し測定されることを特徴とする請求項１に記載の電界発 光装置。 4. 前記電流が、前記活性層の異なる部分にわたって、交互に測定されることを 特徴とする請求項３に記載の電界発光装置。 5. 前記バイアス電圧が、前記活性層の異なる部分にわたって測定される前記電 流値の平均によって決定されることを特徴とする請求項４に記載の電界発光装 置。 6. 前記バイアス電圧が、前記活性層の異なる部分について測定された電流値の 間の差によって決定され、前記２つの部分のうちの一方が、入射光から保護さ れていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光装置。 7. 請求項１に記載の電界発光装置を有している表示装置。