JP2005003902A

JP2005003902A - 有機エレクトロルミネッセンス装置、及びその駆動方法、並びに電子機器

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Publication number: JP2005003902A
Application number: JP2003166839A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kobayashi; 英和小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子の長寿命化を実現した有機エレクトロルミネッセンス装置を提供する。
【解決手段】電界の印加により発光する発光層を有する発光素子（有機ＥＬ素子）３を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置において、前記発光素子３に、画素選択期間内で順バイアス電圧と逆バイアス電圧とを交互にスイッチングして印加する素子制御部（素子駆動手段）ＣＯＮＴが設けられており、前記素子制御部ＣＯＮＴにより印加される前記順バイアス電圧により前記発光素子３が定電流駆動され、続いて印加される前記逆バイアス電圧の波高値が、前記順バイアス電圧とほぼ同一の波高値である構成とした。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、及びその駆動方法、並びに電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置）が期待されている。有機ＥＬ表示装置は、発光層を上下の電極間に挟持した有機ＥＬ素子を基板面内に複数配列して構成され、各有機ＥＬ素子を独立に駆動制御することで所望の表示を行うようになっている。この有機ＥＬ表示装置では、駆動初期には高輝度で発光することが可能であるが、連続的に発光を行うと徐々に効率が低下し、輝度が低下するという問題を有していた。そこで、有機ＥＬ素子の長寿命化を図るべく、有機ＥＬ素子を交流駆動とした有機ＥＬ装置（特許文献１参照）や、正弦波の交流駆動とした有機ＥＬ装置（特許文献２参照）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１８０９７２号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０８６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記各文献に記載の技術によれば、上記個別の問題点について一応の解決手段を提供することが可能であると思われる。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、点灯に費やせる期間を長くでき、比較的高輝度の表示が可能であると考えられるものの、その分逆バイアス電圧の波高値が高くなり、逆バイアス電圧による有機ＥＬ素子の絶縁破壊を起こし易くなるという問題点を有している。一方、特許文献２に記載の技術では、順方向の電流、ないし逆バイアス電圧についてリミットを設け、有機ＥＬ素子の絶縁破壊の防止を図っている。しかし、交流駆動波形として正弦波を用いるため、大容量表示に対応できる駆動波形を印加するのは、駆動にＩＣを用いる以上かなり難しい。また、上記特許文献１，２に記載の技術では、駆動時に完全な交流電界（波高値、電荷総量において順逆で同等となる電界）を印加することができないため、駆動中に素子内部に電荷の偏りが発生し、電極、電荷注入輸送層、発光層の分解を引き起こすおそれがある。そのため、表示装置として充分な寿命を確保することが極めて困難になる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、有機ＥＬ素子の長寿命化を実現した有機エレクトロルミネッセンス装置、及びその駆動方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、電界の印加により発光する発光層を有する有機ＥＬ素子を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記有機ＥＬ素子に、画素選択期間内で順バイアス電圧と逆バイアス電圧とを交互にスイッチングして印加する素子駆動手段が設けられており、前記素子駆動手段により印加される前記順バイアス電圧により前記有機ＥＬ素子が定電流駆動され、続いて印加される前記逆バイアス電圧の波高値が、直前に印加された前記順バイアス電圧の波高値とほぼ同一の波高値とされていることを特徴とする。
本発明では、回路的にみてダイオードと等価な有機ＥＬ素子において、円滑に電流が流れる方向（順方向）に印加される電圧を前記順バイアス電圧とし、逆に電流がほとんど流れない方向（逆方向）に印加される電圧を前記逆バイアス電圧としている。
上記構成によれば、前記素子駆動手段から印加される順バイアス電圧により前記有機ＥＬ素子が定電流駆動されるとともに、前記逆バイアス電圧の印加によって、発光動作に伴い有機ＥＬ素子に蓄積された電荷を解放することができる。これにより、有機ＥＬ素子の発光輝度制御を良好に行うことができるとともに、印加された順バイアス電圧に応じて蓄積した電荷を同電圧の逆バイアス電圧により解放するので、発光層における電荷のバランスがとれ、効果的に有機ＥＬ素子の寿命を延ばすことが可能である。従って、本構成によれば、長期間に渡り使用可能な有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
【０００７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置では、前記素子駆動手段により前記有機ＥＬ素子に印加される逆バイアス電圧の波高値が、その直前に前記有機ＥＬ素子に印加された順バイアス電圧の波高値未満であることが好ましい。
有機ＥＬ素子に印加される逆バイアス電圧は、回路的に見てダイオードを成す有機ＥＬ素子の逆方向に印加される電圧であるため、過大な逆電圧は素子破損の原因となるおそれがある。そこで、上記のように直前に印加された順バイアス電圧より低い逆バイアス電圧を印加する構成とすることで、逆バイアス電圧による素子の破損の可能性を低減しつつ、有機ＥＬ素子の寿命を延ばす効果を得ることが可能になる。
【０００８】
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、電界の印加により発光する発光層を有する有機ＥＬ素子を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記有機ＥＬ素子に、画素選択期間内で順バイアス電圧と逆バイアス電圧とを交互にスイッチングして印加する素子駆動手段が設けられており、前記素子駆動手段により印加される前記順バイアス電圧により前記有機ＥＬ素子が定電流駆動され、前記逆バイアス電圧の波高値が、前記順バイアス電圧の波高値以下の一定の波高値であることを特徴とする。
この構成によれば、上記逆バイアス電圧の印加により、発光動作に伴って有機ＥＬ素子に蓄積した電荷の解放を行うことができ、かつ有機ＥＬ素子に印加される逆バイアス電圧が、順バイアス電圧の波高値以下の一定の波高値とされていることで、逆バイアス電圧の印加による有機ＥＬ素子の破損を防止した、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
尚、上記順バイアス電圧は、有機ＥＬ素子の劣化による輝度低下に伴い、経時的に徐々に上昇していくため、上記逆バイアス電圧の波高値は、実質的には駆動初期における順バイアス電圧の波高値以下として設定される。
【０００９】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置では、前記逆バイアス電圧の波高値が、前記順バイアス電圧の波高値未満であることが好ましい。
この構成によれば、上記逆バイアス電圧の印加による素子破損の可能性をさらに低減でき、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
【００１０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置では、前記有機ＥＬ素子の階調方式が、電流階調である構成とすることができる。
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置では、前記有機ＥＬ素子の階調方式が、時間階調である構成とすることもできる。
上記いずれの階調方式においても、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置では、順バイアス電圧を印加するサブフレームに続くサブフレームにて逆バイアス電圧の印加を行うことができるので、逆バイアス電圧による有機ＥＬ素子の長寿命化効果を得ることができる。
【００１１】
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法は、電界の印加により発光する発光層を有する有機ＥＬ素子を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、１フレームを複数のサブフレームに分割し、１サブフレームにおいて順バイアス電圧を印加することにより前記有機ＥＬ素子を定電流駆動し、続くサブフレームにおいて前サブフレームで印加した前記順バイアス電圧の波高値とほぼ同一の波高値の逆バイアス電圧を印加することを特徴とする。
この駆動方法によれば、前記順バイアス電圧により前記有機ＥＬ素子を定電流駆動するとともに、前記逆バイアス電圧の印加によって、発光動作に伴い有機ＥＬ素子に蓄積された電荷を解放することができる。これにより、有機ＥＬ素子の発光輝度制御を良好に行うことができ、また、印加された順バイアス電圧に応じて蓄積した電荷を同電圧の逆バイアス電圧により解放することで、発光層における電荷のバランスがとれ、効果的に有機ＥＬ素子の寿命を延ばすことが可能になる。
【００１２】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法では、前記逆バイアス電圧の波高値を、直前に印加した前記順バイアス電圧の波高値以下とすることが好ましい。
この駆動方法によれば、逆バイアス電圧の印加による有機ＥＬ素子の破損を効果的に防止しつつ、長期間に渡り有機エレクトロルミネッセンス装置を駆動することができる。
【００１３】
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法は、電界の印加により発光する発光層を有する有機ＥＬ素子を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、１フレームを複数のサブフレームに分割し、１サブフレームにおいて順バイアス電圧を印加することにより前記有機ＥＬ素子を定電流駆動し、続くサブフレームにおいて前記有機ＥＬ素子に、一定の波高値の前記逆バイアス電圧を印加することを特徴とする。
この駆動方法によれば、上記逆バイアス電圧の印加により、発光動作に伴って有機ＥＬ素子に蓄積した電荷の解放を行うことができ、また有機ＥＬ素子に印加される逆バイアス電圧を、順バイアス電圧の波高値以下の一定の波高値としたことで、逆バイアス電圧の印加による有機ＥＬ素子の破損を防止することができる。
【００１４】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法では、前記逆バイアス電圧の波高値を、前記順バイアス電圧の波高値未満とすることが好ましい。この駆動方法によれば、逆バイアス電圧印加による素子破損の可能性をさらに低減できる。
【００１５】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法では、前記有機ＥＬ素子の階調方式を、電流階調とすることができる。
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法では、前記有機ＥＬ素子の階調方式を、時間階調とすることもできる。
上記いずれの階調方式も、本発明に係る駆動方法に好適に用いることができ、いずれの階調方式においても、順バイアス電圧を印加するサブフレームに続くサブフレームにて前記逆バイアス電圧を有機ＥＬ素子に印加でき、素子の発光寿命を延ばすことができる。
【００１６】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、有機ＥＬ素子の発光動作に伴い前記発光層に蓄積される電荷を、前記逆バイアス電圧の印加により減少させることで、素子の長寿命化を実現した本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことで、長寿命の表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である有機エレクトロルミネッセンス装置の概略断面図である。以下の説明では有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置を適宜「有機ＥＬ装置」と称する。また、以下の説明では、有機ＥＬ装置として、発光層からの発光光を基板側から取り出す形態である所謂「ボトムエミッション型」の有機ＥＬ装置を例にして説明する。
【００１８】
図１に示す有機ＥＬ装置１は、光を透過可能な基板２と、基板２の一方の面に設けられた複数の発光素子（有機ＥＬ素子）３と、これらの発光素子３とそれぞれ電気的に接続された素子制御部（素子駆動手段）ＣＯＮＴと、基板２の素子形成面側に披着された封止基板１２とを主体として構成されている。
発光素子３は、一対の電極（陽極４及び陰極７）に挟持された有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層（ＥＬ層）６と正孔注入／輸送層５とを備えており、陽極４にて素子駆動手段としての素子制御部ＣＯＮＴと電気的に接続されている。図示した３つの発光層６はそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色の発光層により構成され、これら３色の発光素子３（ドット）が、有機ＥＬ装置１の１画素を構成している。
また、封止基板１２と基板２とは図示略の接着層を介して接着されており、封止基板１２及び接着層により有機ＥＬ素子３が封止されている。また、封止基板１２の内面側に、封止された空間の水分を除去するための乾燥剤が配設されている。先に記載のように、図１に示す有機ＥＬ装置１は発光層６からの発光を基板２側から装置外部に取り出す形態（ボトムエミッション型、基板側発光型）である。
【００１９】
図２は、図１に示す有機ＥＬ装置１のうち、１色（例えば青色（Ｂ））の発光層６を含む要部を拡大して示す部分断面構成図である。図２に示すように、基板２上に、陽極４と、正孔注入／輸送層５と、発光層６と、陰極７とが順次積層され、陽極４及び陰極７を介して発光素子３（発光層６）に所定値の電界を印加する素子制御部（素子駆動手段）ＣＯＮＴが電気的に接続されている。この素子制御部ＣＯＮＴは、本実施形態において、図示略の電源装置から供給される電力を、当該発光素子３の階調に応じて適宜スイッチングすることにより発光素子３の発光状態を制御するものであり、一例を挙げるならば、表示回路から供給されるデータに応じて発光素子３への印加電圧情報を出力する第１のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子から出力される印加電圧情報に基づき、電源線から発光素子へ電圧を印加する第２のスイッチング素子とを備えた構成とすることができる。
【００２０】
また、係る素子制御部ＣＯＮＴを介して発光素子３に電力を供給する電源装置は、回路的に見てダイオードを成す発光素子３の順方向と、逆方向とにパルス状の電圧をそれぞれ印加可能に構成されており、一例を示すならば、図３に示すように、定電圧源Ｅと定電流源Ｊとが、オシレータ等の整流回路Ｏを備えたスイッチング回路Ｓに接続された構成の電源装置を用いることができる。
図３に示す電源装置は、前記定電圧源Ｅと定電流源Ｊとを、前記スイッチング回路Ｓにおいて整流回路Ｏから供給される所定の波形に基づき周期的に切り替えることで、素子制御部ＣＯＮＴに対して周期的なパルス電圧を供給できるようになっている。そして、本実施形態の場合、上記定電流源Ｊが発光素子３に順バイアス電圧を供給し、定電圧源Ｅが発光素子３に逆バイアス電圧を供給するようになっており、各発光色の発光素子３毎に異なる逆バイアス電圧を印加可能に構成されている。
このように、発光素子３を発光させるための順バイアス電圧は定電流駆動とし、逆バイアス電圧は定電圧で印加するように構成することで、発光素子３に対して過大な逆バイアス電圧が印加されるのを防止でき、逆バイアス電圧による発光素子３の破損を防止することができる。
【００２１】
また、本実施形態の有機ＥＬ装置１では、図３に示すように、さらに各発光素子３の電荷注入総量を記憶する電荷注入量記憶手段Ｍを備えた構成とすることができる。そして、この電荷注入量記憶手段Ｍに蓄積された電荷注入総量に基づき前記素子駆動手段ＣＯＮＴにより各発光素子３に対して印加される逆バイアス電圧を決定する構成とすれば、駆動時間の経過とともに輝度が低下する有機ＥＬ素子を、その駆動履歴に応じて制御することが可能になる。
【００２２】
基板２はガラス等を形成材料とし発光層６から発光する光に対して透過性を有する透明基板であり、陽極４はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等を形成材料とし発光層６から発光する光に対して透過性を有する透明電極である。正孔注入／輸送層５及び発光層６は有機エレクトロルミネッセンス材料により形成されている。陰極７はアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属を形成材料とし発光層６から発光する光に対して反射性を有する反射電極である。また、陰極７と発光層６との間にフッ化リチウム（ＬｉＦ）やカルシウム（Ｃａ）等を設けることができる。上述したように、本実施形態における有機ＥＬ装置１は、発光層６から発光した光を陽極４及び基板２を介して有機ＥＬ装置１外部に取り出す形態である所謂「ボトムエミッション型」の有機ＥＬ装置である。
【００２３】
本実施形態の有機ＥＬ装置１では、素子制御部ＣＯＮＴから、例えば図４に示すような略矩形波状の波形にて電圧が供給されて各発光素子３の発光を行うようになっており、１選択期間（すなわち１フレーム）を複数の期間（サブフレーム）に分割するとともに、前記各サブフレームにおいてそれぞれ順バイアス電圧の印加又は逆バイアス電圧の印加が行われるようになっている。
素子制御部ＣＯＮＴにより陽極４及び陰極７を介して発光素子３に順バイアス電圧が印加されると、陽極４から正孔注入／輸送層５を介して発光層６に正孔が注入されるとともに、陰極７から発光層６に電子が注入される。そして、陽極４側から注入された正孔と陰極７側から注入された電子とが発光層６内で再結合し、再結合した際に発生するエネルギーにより発光層６内における周囲の分子が励起され、励起状態の励起分子が基底状態に失括する際の差分エネルギーが光として放出される。この発光層６内における正孔と電子との再結合領域が発光層６の発光領域８となる。
【００２４】
そして、上記順バイアス電圧の印加に続いて逆バイアス電圧の印加が行われると、ダイオードを成す発光素子３では電流がほとんど流れず、発光が停止される。また、このような逆バイアス電圧の印加を行うと、上記発光動作により発光層６に生じた電荷の蓄積を減少させることができ、これにより前記電荷の蓄積に起因して生じる発光素子３の劣化を効果的に防止できるようになっている。
このようにして、本実施形態の有機ＥＬ装置１では、発光素子３のオン／オフを周期的に繰り返すことで表示を行うとともに、効果的に発光素子３に蓄積した電荷の解放を行い、素子の劣化を回復するようになっている。
【００２５】
本実施形態の有機ＥＬ装置１は、階調表示を行うための駆動方式として、電流階調方式、時間階調方式のいずれも適用できる。電流階調方式では、前記サブフレームにおいて発光素子３に印加する順バイアス電圧を調整し、もって１フレーム内で発光素子３に流れる電流値を調整することにより、発光素子３の輝度を増減させて階調表示を行う。また、時間階調方式では、前記サブフレームにおける発光素子３の発光時間（順バイアス電圧の印加時間）を増減させることで階調表示を行う。
いずれの駆動方式により駆動した場合にも、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、前記発光動作を行うサブフレームの後のサブフレームにおいて逆バイアス電圧を印加するようになっており、係る逆バイアス電圧印加によって蓄積電荷を解放する作用により発光素子３の劣化を防止しつつ、表示の色バランスを維持することができるようになっている。
【００２６】
以上の構成を備えた本実施形態のＥＬ装置１は、各発光素子３に備えられた素子制御部ＣＯＮＴにより発光素子３の駆動を行うことで、発光素子３への逆バイアス電圧の印加による素子の破損を効果的に防止しつつ、発光素子３の発光寿命を著しく向上させることができるようになっている。以下、本発明に係る駆動方法の各実施の形態とともに、さらに詳細に説明する。
【００２７】
＜駆動方法の第１実施形態＞
まず、本発明に係る有機ＥＬ装置の駆動方法の第１実施形態について、図４を参照して説明する。図４は、本駆動方法を適用した有機ＥＬ装置１において、素子制御部ＣＯＮＴから発光素子３に印加される電圧波形を示す説明図である。
本実施形態の駆動方法は、複数の発光色の発光素子３を備えた有機ＥＬ装置１において、素子制御部ＣＯＮＴにより発光素子３に対して順逆のバイアス電圧をスイッチングしながら印加するとともに、逆バイアス電圧の印加に際して、直前に印加した順バイアス電圧とほぼ同一の波高値の逆バイアス電圧を印加する方法である。
【００２８】
有機ＥＬ素子である発光素子３は、順方向に印加される電界によって、発光層６に電荷の蓄積を生じ、それに起因して経時的に発光輝度が低下する。すなわち、図４に示すように、発光初期では電圧Ｖａ_０により駆動していたとしても、定電流駆動するため、駆動電圧が徐々に上昇し、ある程度駆動時間が経過した時点では、より高い駆動電圧Ｖａが発光素子３に印加されるようになる。そして、このような駆動電圧Ｖａの上昇に伴い、発光層６に蓄積される電荷量も大きくなるため、本実施形態では、上記駆動電圧Ｖａの上昇に応じた波高値の逆バイアス電圧（Ｖｂ_０〜Ｖｂ）を、発光素子３に対して印加するようになっている。この駆動方法によれば、順バイアス電圧の波高値とほぼ同一の波高値の逆バイアス電圧を印加するので、発光層６における電荷の蓄積と解放とのバランスをとることができ、発光素子３の寿命を延ばすことができる。また、図１に示すようなカラー表示の有機エレクトロルミネッセンス装置に適用すれば、各発光色の発光素子３の輝度低下の違いによる色バランスの変化を効果的に抑制することができ、長期間に渡り良好な色バランスを保持できるという効果も得られる。
【００２９】
（第１の実施例）
本発明者は、先の実施形態の有機ＥＬ装置１を基本構成とする有機ＥＬ装置を作製し、各色の発光素子３を直流駆動した場合と、順逆のバイアス電圧を周期的に印加して駆動した場合の各発光素子３の寿命について検証を行った。その検証結果について以下に報告する。
本例では、ガラス基板２上に、ＩＴＯからなる陽極４をパターン形成し、この陽極４上にバイエル社製ＢｙｔｒｏｎＰ（商品名）を用いて正孔注入／輸送層５を形成し、この上に各色（赤、緑、青）の発光材料Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を成膜して発光層６を形成した後、陰極７を形成して封止基板１２により発光素子３を封止して有機ＥＬ装置を作製した。そして、作製した有機ＥＬ装置に、図４に示す駆動波形の電圧を印加して、各色の発光素子３の寿命を測定した。測定結果を表１に示す。
尚、上記測定に際して各発光素子３に印加した順バイアス電圧Ｖａは、各発光素子３を定電流駆動するべく５Ｖ〜９Ｖの範囲内で適宜変化させた。また、逆バイアス電圧Ｖｂは６Ｖとした。直流定電流駆動における印加電圧は、４．５Ｖ〜８．５Ｖの範囲内で適宜変化させた。
表１から明らかなように、各色の発光素子３に対して、順逆のバイアス電圧を周期的に印加する構成とすることで、発光素子３の輝度半減期を約２〜４倍程度にまで延ばすことが可能である。
【００３０】
【表１】

【００３１】
＜駆動方法の第２実施形態＞
次に、本発明に係る有機ＥＬ装置の駆動方法の第２実施形態について、図５を参照して説明する。図５は、本駆動方法を適用した有機ＥＬ装置１において、素子制御部ＣＯＮＴから発光素子３に印加される電圧波形を示す説明図である。
本実施形態の駆動方法は、先の第１実施形態の駆動方法同様に、複数色の発光素子３を備えた前記有機ＥＬ装置１に適用できる。そして、図５に示すように、発光素子３を定電流駆動するべく印加された順バイアス電圧Ｖａに続いて印加される逆バイアス電圧Ｖｂとして、順バイアス電圧Ｖａより低い波高値の逆バイアス電圧Ｖｂを発光素子３に対して印加する駆動方法である。
【００３２】
有機ＥＬ素子を成す発光素子３は、順方向に印加される電界によって、発光層６に電荷の蓄積を生じ、それに起因して経時的に発光輝度が低下し、定電流駆動するための駆動電圧が徐々に上昇する。先の第１実施形態の駆動方法では、上記電圧上昇に応じて逆バイアス電圧の波高値も上昇させることとしたが、逆バイアス電圧Ｖｂは、ダイオードを成す発光素子３の逆方向に印加されるため、順バイアス電圧Ｖａの波高値と一致させると、発光素子３の耐圧を超えてしまうことも考えられる。そこで、本実施形態では、駆動初期の順バイアス電圧Ｖａに基づきそれより低い波高値の逆バイアス電圧Ｖｂを設定し、駆動期間中は前記設定された一定の逆バイアス電圧Ｖｂを発光素子３に対して印加するようになっている。
この駆動方法によれば、発光素子３の劣化に伴い徐々に上昇する順バイアス電圧Ｖａによらず、一定の波高値の逆バイアス電圧Ｖｂを印加するので、逆バイアス電圧Ｖｂの印加により発光素子３に破損を生じさせることがない。従って、本駆動方法によれば、特に発光素子３の寿命後期において大きな寿命延長効果を得ることができ、もって発光素子の長寿命化を実現できる。
【００３３】
（第２の実施例）
本発明者は、上記駆動方法の第２実施形態を適用することによる効果を、先の実施形態の有機ＥＬ装置１を基本構成とし、上記第２実施形態の駆動方法を適用した有機ＥＬ装置を作製して、その発光寿命を測定することにより検証している。その検証結果について以下に報告する。
本例では、ガラス基板２上に、ＩＴＯからなる陽極４をパターン形成し、この陽極４上にバイエル社製ＢｙｔｒｏｎＰ（商品名）を用いて正孔注入／輸送層５を形成し、この上に各色（赤、緑、青）の発光材料Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を成膜して発光層６を形成した後、陰極７を形成して封止基板１２により発光素子３を封止して有機ＥＬ装置を作製した。
そして、作製した有機ＥＬ装置に、図５に示す駆動波形の電圧を印加して、各色の発光素子３の寿命を測定した。その測定結果を表２に示す。また、表２には、比較のために各発光素子３を直流定電流駆動した場合の輝度半減期も併記している。尚、上記発光寿命の測定において、各発光素子３に印加された逆バイアス電圧は、駆動初期において設定した６Ｖで一定とした。
表２から明らかなように、本実施形態の駆動方法を適用することで、各発光素子３の輝度半減期を２〜５倍程度にまで延ばすことができ、長寿命の有機ＥＬ装置を提供することができる。
表１と表２を比較すると、本実施形態の駆動方法により有機ＥＬ装置１を駆動することで先の第１実施形態の駆動方法を適用した場合に比して、より発光素子３の長寿命化を実現できている。先の第１実施例では、発光素子３の寿命後期における逆バイアス電圧Ｖｂが大きくなりすぎたために、発光素子３の劣化が逆に早まり、第２実施例に比して寿命が短くなったと考えられる。
【００３４】
【表２】

【００３５】
＜駆動方法の第３実施形態＞
次に、本発明に係る有機ＥＬ装置の駆動方法の第３実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、本駆動方法を適用した有機ＥＬ装置１において素子制御部ＣＯＮＴから発光素子３に印加される電圧波形を示す説明図である。
本実施形態の駆動方法は、複数の発光色の発光素子３を備えた有機ＥＬ装置において、図６に示すように、素子制御部ＣＯＮＴにより発光素子３に供給される順バイアス電圧Ｖａのサブフレーム内における印加時間（パルス幅）を調整することで、発光素子３の階調を制御するものであり、いわゆる時間階調方式を適用した駆動方法である。すなわち、発光素子３を高輝度で発光させる場合には、順バイアス電圧Ｖａによる発光時間を長くし、低輝度で発光させる場合には、前記発光時間を短くすることにより、各発光素子３の階調制御を行うものである。
【００３６】
本実施形態の駆動方法においても、図６に示すように、１つのサブフレームで順バイアス電圧Ｖａの印加による素子の発光動作を行った後、続くサブフレームにおいて逆バイアス電圧Ｖｂの印加を行うので、発光動作に伴う発光層６での電荷の蓄積を減少させることができ、発光素子３の発光寿命を延ばすことができる。
【００３７】
本実施形態の駆動方法では、図６に示すように、逆バイアス電圧Ｖｂについても、パルス幅が可変となっているが、逆バイアス電圧Ｖｂの波高値を、直前のサブフレームの順バイアス電圧Ｖａの波高値と同一とする場合には、逆バイアス電圧Ｖｂの印加時間は、直前の順バイアス電圧Ｖａの印加時間に合わせた印加時間とする。仮に逆バイアス電圧Ｖｂの印加時間を駆動期間で固定したとすると、順バイアス電圧Ｖａは、画素の階調に応じて上下するため、大きな順バイアス電圧Ｖａが印加された際に、逆バイアス電圧Ｖｂの印加による蓄積電荷の解放が充分に行われず、例えば比較的高輝度で発光を続けた特定画素の輝度が低下し、焼き付きを生じるおそれがある。
【００３８】
また、本実施形態の駆動方法においても、先の第２実施形態の駆動方法と同様に、逆バイアス電圧Ｖｂの波高値を、駆動初期の順バイアス電圧に基づき設定した一定の波高値とすることができ、この場合にも、逆バイアス電圧Ｖｂの印加による発光素子３の破損が生じなくなるという利点が得られる。
【００３９】
上記実施の形態では、ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を例示して説明したが、本発明は、図７に示す形態の有機ＥＬ装置にも問題なく適用できる。図７は、発光層６からの発光を基板２と反対側（封止基板１２側）から装置外部に取り出す形態（トップエミッション型、封止側発光型）の有機ＥＬ装置である。
トップエミッション型の有機ＥＬ装置においては、基板２は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。また、陽極４は、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる金属電極が好ましい。これら金属電極は発光層６からの発光光に対する反射性を有しており、発光層６からの発光光を封止基板１２側に反射する。また、陰極７は、ＩＴＯ等の透明電極により形成される。
【００４０】
＜有機ＥＬ装置の具体例＞
以下、有機ＥＬ装置の具体的な構成例について図１を参照して説明する。
図１に示した有機ＥＬ装置１において、基板２の形成材料としては、光を透過可能な透明あるいは半透明材料、例えば、透明なガラス、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。特に、基板２の形成材料としては、安価なガラスが好適に用いられる。
【００４１】
陽極４は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等からなる透明電極であって光を透過可能である。正孔注入／輸送層５は、例えば、高分子系材料として、ポリチオフェン、ポリスチレンスルホン酸、ポリピロール、ポリアニリン及びこの誘導体などが好ましい構成材料として例示される。また、低分子系材料を使用する場合は、正孔注入層と正孔輸送層を積層して形成するのが好ましく、正孔注入層の形成材料としては、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）や、ポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等が挙げられるが、特に銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を用いるのが好ましい。また、正孔輸送層としては、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等からなる。具体的には、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示されるが、トリフェニルジアミン誘導体が好ましく、中でも４，４’−ビス（Ｎ（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルが好適とされる。なお、正孔輸送層または正孔注入層のいずれか一方を形成してもよい。
【００４２】
発光層６の形成材料としては、高分子発光体や低分子の有機発光色素、すなわち各種の蛍光物質や燐光物質などの発光物質が使用可能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリーレンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが特に好ましい。低分子発光体では、例えばナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等、または特開昭５７−５１７８１、同５９−１９４３９３号公報等に記載されている公知のものが使用可能である。陰極７はカルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる金属電極が好ましい。
【００４３】
なお、陰極７と発光層６との間に、必要に応じて電子輸送層や電子注入層を設けてもよい。電子輸送層の形成材料としては、特に限定されることなく、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等が例示される。具体的には、先の正孔輸送層の形成材料と同様に、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示され、特に２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウムが好適とされる。
【００４４】
封止基板１２としては、例えばガラス基板を用いるが、透明でガスバリア性に優れていれば例えば、プラスチック、プラスチックのラミネートフィルム、ラミネート成型基板等のガラス基板以外の部材、またはガラスのラミネートフィルム等を用いてもよい。また、保護層として紫外線を吸収する部材を用いることもできる。
【００４５】
図１又は図７に示す有機ＥＬ装置１の発光層６を含む機能層は液滴吐出法（インクジェット法）を用いて形成することができる。液滴吐出法を用いて機能層を形成する際には、該機能層が形成されるべき領域に開口部１３を有するバンク１４が形成される。そして、液滴吐出装置の吐出ヘッドより、前記機能層形成用材料を含む液体材料がバンク１４の開口部１３に対して吐出されることにより、所定の位置に機能層が形成される。
【００４６】
ここで、液滴吐出装置の吐出ヘッドはインクジェットヘッドを含む。インクジェット方式としては、圧電体素子の体積変化により流動体を吐出させるピエゾジェット方式であっても、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式であってもよい。なお、液滴吐出装置としてはディスペンサー装置でもよい。また、液体材料とは、吐出ヘッドのノズルから吐出可能な粘度を備えた媒体をいう。水性であると油性であるとを問わない。ノズル等から吐出可能な流動性（粘度）を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。また、液体材料に含まれる固体物質は融点以上に加熱されて溶解されたものでも、溶媒中に微粒子として分散させたものでもよく、溶媒の他に染料や顔料その他の機能性材料を添加したものであってもよい。
【００４７】
図示は省略したが、本実施形態の有機ＥＬ装置１はアクティブマトリクス型であり、実際には複数のデータ線と複数の走査線とが平面視略格子状に基板２上に形成される。そして、これらのデータ線や走査線に区画されてマトリクス状に配置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用ＴＦＴを介して発光素子３が接続されている。そして、データ線や走査線を介して駆動信号が供給されると電極間に電流が流れ、発光素子３の発光層６が発光して基板２の外面側に光が射出され、そのドット（画素）が点灯する。
【００４８】
＜表示装置＞
図８は実施形態に係る有機ＥＬ装置１を、アクティブマトリクス型の表示装置（電気光学装置）に適用した場合の一例を示すものである。図８に示すように、基板上に、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の電源線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素（画素領域素）ＡＲが設けられて構成されたものである。
【００４９】
信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチ等を備えるデータ線駆動回路３９０が設けられている。
一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ等を備える走査線駆動回路３８０が設けられている。また、画素領域ＡＲの各々には、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給される第１のトランジスタ３２２と、この第１のトランジスタ３２２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される第２のトランジスタ３２４と、この第２のトランジスタ３２４を介して電源線１３３に電気的に接続したときに電源線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極（陽極）４と、この画素電極４と対向電極（陰極）７との間に挟み込まれる発光層６とが設けられている。
【００５０】
このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されて第１のトランジスタ３２２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、第２のトランジスタ３２４の導通状態が決まる。そして、第２のトランジスタ３２４のチャネルを介して電源線１３３から画素電極４に電流が流れ、さらに発光層６を通じて対向電極７に電流が流れることにより、発光層６はこれを流れる電流量に応じて発光するようになる。
【００５１】
図９は、図８に示した回路構成を備えた表示装置の全体構成を示す平面図である。図９に示すように、ガラス等からなる透明な基板２と、マトリクス状に配置された発光素子３を具備して基板２上に形成された発光素子部１１を具備している。上記発光素子部１１には、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の発光素子３が配列されている。
基板２中央部の発光素子部１１が表示領域２ａとされ、その外側を取り囲む領域が非表示領域２ｃとされている。非表示領域２ｃには、前述の電源線１３３（１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂ）が配線されている。また表示領域２ａの両側には、前述の走査線駆動回路３８０、３８０が配置されている。更に、走査線駆動回路３８０、３８０の両側には、走査線駆動回路３８０、３８０に接続される駆動回路用制御信号配線１０５ａと駆動回路用電源配線１０５ｂとが設けられている。表示領域２ａの図９中上側には製造途中や出荷時の表示装置の品質、欠陥の検査を行う検査回路１０６が配設されている。また、配線１１５ａは、基板２上に形成された陰極用配線１１２ａや、上記信号配線１０５ａ、電源配線１０５ｂ等と、フレキシブル基板１１５上に設けられた駆動ＩＣ１１６とを電気的に接続するように引き回されている。
上記構成を備えた表示装置は、本発明に係る有機ＥＬ装置を主体として構成されていることで、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の発光素子３の寿命を延ばすことができ、長期間に渡り使用可能な表示装置とされている。
【００５２】
＜電子機器＞
次に、上記実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の例について説明する。図１０は上述した実施形態に係る有機ＥＬ装置を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータ（情報処理装置）の構成を示す斜視図である。同図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、上述したエレクトロルミネッセンス表示装置１１０６を備えた表示装置ユニットとから構成されている。このため、発光寿命が長く、また各色の発光素子（画素）間で寿命差が小さい、色バランスに優れる表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００５３】
なお、上述した例に加えて、他の例として、携帯電話、腕時計型電子機器、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、電子ペーパー、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の有機ＥＬ装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施形態の有機ＥＬ装置の断面構成図。
【図２】図２は、同、１色の発光素子を示す断面構成図。
【図３】図３は、同、電源装置の一構成例を示す図。
【図４】図４は、駆動方法の第１実施形態に係る電圧波形図。
【図５】図５は、駆動方法の第２実施形態に係る電圧波形図。
【図６】図６は、駆動方法の第３実施形態に係る電圧波形図。
【図７】図７は、他の形態の有機ＥＬ装置を示す断面構成図。
【図８】図８は、実施形態に係る有機ＥＬ装置を主体として構成されたアクティブマトリクス型の表示装置を示すブロック図。
【図９】図９は、同、表示装置の平面構成図。
【図１０】図１０は、本発明の電子機器の一例を示す斜視構成図。
【符号の説明】
１…有機エレクトロルミネッセンス装置（ＥＬ装置）、２…基板、３…発光素子（有機ＥＬ素子）、４…陽極、５…正孔注入／輸送層、６…発光層、７…陰極、８…発光領域、１１…発光素子部、１２…封止基板、１３…開口部、１４…バンク、ＣＯＮＴ…素子制御部（素子駆動手段）、Ｍ…電荷注入量記憶手段、Ｊ…定電流源、Ｅ…定電圧源、Ｏ…整流回路、Ｓ…スイッチング回路、Ｖａ…駆動電圧、Ｖｂ…逆バイアス電圧

Claims

電界の印加により発光する発光層を有する有機ＥＬ素子を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記有機ＥＬ素子に、画素選択期間内で順バイアス電圧と逆バイアス電圧とを交互にスイッチングして印加する素子駆動手段が設けられており、
前記素子駆動手段により印加される前記順バイアス電圧により前記有機ＥＬ素子が定電流駆動され、続いて印加される前記逆バイアス電圧の波高値が、直前に印加された前記順バイアス電圧の波高値とほぼ同一の波高値とされていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
前記素子駆動手段により前記有機ＥＬ素子に印加される逆バイアス電圧の波高値が、その直前に前記有機ＥＬ素子に印加された順バイアス電圧の波高値未満であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
電界の印加により発光する発光層を有する有機ＥＬ素子を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記有機ＥＬ素子に、画素選択期間内で順バイアス電圧と逆バイアス電圧とを交互にスイッチングして印加する素子駆動手段が設けられており、
前記素子駆動手段により印加される前記順バイアス電圧により前記有機ＥＬ素子が定電流駆動され、前記逆バイアス電圧の波高値が、前記順バイアス電圧の波高値以下の一定の波高値であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
前記逆バイアス電圧の波高値が、前記順バイアス電圧の波高値未満であることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
前記有機ＥＬ素子の階調方式が、電流階調であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
前記有機ＥＬ素子の階調方式が、時間階調であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
電界の印加により発光する発光層を有する有機ＥＬ素子を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、
１フレームを複数のサブフレームに分割し、１サブフレームにおいて順バイアス電圧を印加することにより前記有機ＥＬ素子を定電流駆動し、続くサブフレームにおいて前サブフレームで印加した前記順バイアス電圧の波高値とほぼ同一の波高値の逆バイアス電圧を印加することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
前記逆バイアス電圧の波高値を、直前に印加した前記順バイアス電圧の波高値以下とすることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
電界の印加により発光する発光層を有する有機ＥＬ素子を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、
１フレームを複数のサブフレームに分割し、１サブフレームにおいて順バイアス電圧を印加することにより前記有機ＥＬ素子を定電流駆動し、続くサブフレームにおいて前記有機ＥＬ素子に、一定の波高値の前記逆バイアス電圧を印加することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
前記逆バイアス電圧の波高値を、前記順バイアス電圧の波高値未満とすることを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
前記有機ＥＬ素子の階調方式を、電流階調とすることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
前記有機ＥＬ素子の階調方式を、時間階調とすることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。