JP2010072579A - 発光装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＣＬ素子を利用した発光装置の実用化に有利な技術を提供する。
【解決手段】本発明の発光装置は、発光材料と溶媒とを含有した溶液を含んだ発光層１２と、溶液と接触した電極１１ａ及び１１ｂと、電極１１ａ及び１１ｂ間に動作電圧を印加する電圧供給回路２と、電極１１ａ及び１１ｂ間を流れる電流の大きさを測定する電流計３と、動作電圧の極性が反転するように電圧供給回路２の動作を制御し、極性を反転させるタイミングを電流計３の出力に基づいて決定するコントローラ５とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

有機ＥＬ（electroluminescent）素子は、薄く且つ様々な発光色を実現できる。そのため、有機ＥＬ素子は、表示装置及び照明装置などの発光装置への応用が期待されている。しかしながら、有機ＥＬ素子には、電荷注入に関する種々の欠点を有している。

この欠点を解決するものとして、電気化学発光（ＥＣＬ:electrochemiluminescence）を利用した発光素子、即ちＥＣＬ素子が開発されている。

特許文献１に記載されているように、ＥＣＬ素子の発光層は液体である。それゆえ、有機ＥＬ素子とは異なり、ＥＣＬ素子では、発光材料が発光層内で循環することができる。従って、ＥＣＬ素子は、有機ＥＬ素子と比較して焼き付きを生じ難い。

また、有機ＥＬ素子は、一般に、高い発光効率を達成するために、発光層と電荷輸送層と電荷注入層と一対の電極とを含んだ多層構造を採用している。これに対し、ＥＣＬ素子は、液体からなる発光層及び一対の電極のみで構成することができる。それゆえ、ＥＣＬ素子は、有機ＥＬ素子と比較して低コストで製造することができる。

更に、有機ＥＬ素子とは異なり、ＥＣＬ素子は電気化学反応を利用する。従って、ＥＣＬ素子は、有機ＥＬ素子と比較して低電圧で駆動することができる。

このように、ＥＣＬ素子は、様々な点で有機ＥＬ素子よりも優れている。しかしながら、ＥＣＬ素子を利用した発光装置は、未だ実用化には至っていない。
特開２００８−８４６４４号公報

本発明の目的は、ＥＣＬ素子を利用した発光装置の実用化に有利な技術を提供することにある。

本発明の第１側面によると、発光材料と溶媒とを含有した溶液を含んだ発光層と、前記溶液と接触した第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極間に動作電圧を印加する電圧供給回路と、前記第１及び第２電極間を流れる電流の大きさを測定する電流計と、前記動作電圧の極性が反転するように前記電圧供給回路の動作を制御し、前記極性を反転させるタイミングを前記電流計の出力に基づいて決定するコントローラとを具備したことを特徴とする発光装置が提供される。

本発明の第２側面によると、発光材料と溶媒とを含有した溶液を含んだ発光層と、前記溶液と接触した第１及び第２電極と、前記第１及び第２電極間に動作電圧を印加する電圧供給回路と、前記第１及び第２電極間を流れる電流の大きさを測定する電流計と、オペレータが知覚可能な形態で情報を出力する出力装置と、前記オペレータが命令を入力する入力装置と、前記電流計の出力から前記情報を生成し、前記入力装置に前記命令が入力された場合に前記動作電圧の極性が反転するように前記電圧供給回路の動作を制御するコントローラとを具備したことを特徴とする発光装置が提供される。

本発明の第３側面によると、発光材料と溶媒とを含有した溶液を含んだ発光層と、前記溶液と接触した第１及び第２電極とを具備した発光装置の駆動方法であって、前記第１及び第２電極間に動作電圧を印加することと、前記第１及び第２電極間を流れる電流の大きさを測定することと、前記動作電圧の極性を反転させることと、前記極性を反転させるタイミングを前記電流の大きさに基づいて決定することとを含んだことを特徴とする駆動方法が提供される。

本発明によると、ＥＣＬ素子を利用した発光装置の実用化に有利な技術が提供される。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の第１態様に係る発光装置を概略的に示す断面図である。
図１に示すこの発光装置は、例えば照明装置又は表示装置である。ここでは、説明を容易にするため、この発光装置は、表示装置と比較して構造がより簡単な照明装置であるとする。

この発光装置は、ＥＣＬセル１と、電圧供給回路２と、電流計３と、電圧計４ａ及び４ｂと、コントローラ５とを含んでいる。この発光装置は、白抜きの矢印で示す方向に光を射出する。

ＥＣＬセル１は、基板１０ａ及び１０ｂを含んでいる。基板１０ａ及び１０ｂは、小さな距離を隔てて向き合っている。このＥＣＬセル１は、基板１０ａ側が背面側であり、基板１０ｂ側が前面側である。

基板１０ａは、光透過性を有していてもよく、光透過性を有していなくてもよい。基板１０ａの材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、プラスチック又は半導体を使用することができる。プラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン又はポリカーボネートを使用することができる。基板１０ａは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。

基板１０ｂは、光透過性を有しており、典型的には透明である。基板１０ｂの材料としては、例えば、ガラス又はプラスチックを使用することができる。プラスチックとしては、例えば、基板１０ａについて例示した材料を使用することができる。基板１０ｂは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。

基板１０ａの基板１０ｂとの対向面には、電極１１ａが設けられている。電極１１ａは、後述する発光層１２に電圧を印加すると共に、これに電荷を注入する役割を果たす。

電極１１ａは、光透過性を有していてもよく、光透過性を有していなくてもよい。例えば、電極１１ａは、透明であってもよく、光反射性であってもよい。電極１１ａの材料としては、例えば、透明材料及び／又は光反射性材料を使用することができる。透明材料としては、例えば、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、ストロンチウム酸化物、亜鉛酸化物、錫酸化物、インジウム酸化物、イットリウム酸化物、ランタン酸化物、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物及びタングステン酸化物などの遷移金属酸化物；ＳｒＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃及びＳｒＮｂ₂Ｏ₃などのペロブスカイト；これらの１つ以上を含んだ複合酸化物；ＧａＮ；又はこれらの１つ以上を含んだ混合物を使用することができる。光反射性材料としては、例えば、アルミニウム及び銀などの金属又は合金を使用することができる。

基板１０ｂの基板１０ａとの対向面には、電極１１ｂが設けられている。電極１１ｂは、発光層１２に電圧を印加すると共に、これに電荷を注入する役割を果たす。

電極１１ｂは、光透過性を有している。例えば、電極１１ｂは、透明である。電極１１ｂの材料としては、例えば、電極１１ａについて例示した透明材料を使用することができる。

基板１０ａ及び１０ｂ間には、電極１１ｃが設置されている。電極１１ｃは、発光層１２が含んでいる溶液と電極１１ａ又は１１ｂとの間の電圧を測定するための参照電極としての役割を果たす。加えて、電極１１ｃは、基板１０ａ及び１０ｂを互いから離間させるスペーサとしての役割を果たしている。電極１１ｃの材料としては、例えば銀を使用することができる。電極１１ｃは、省略することができる。

基板１０ａ及び１０ｂ間には、枠状のシール層（図示せず）が更に介在している。シール層は、電極１１ａ乃至１１ｃを取り囲んでいる。基板１０ａ及び１０ｂとシール層とは、密閉空間を形成している。発光層１２は、この密閉空間を満たしている。

発光層１２は、発光材料と溶媒とを含有した溶液を含んでいる。
発光材料は、電気化学発光を生じる材料である。発光層１２を発光させている間、発光材料の一部は溶媒に可溶な第１陽イオンとして存在し、発光材料の他の一部は第１陽イオンの還元生成物であって溶媒に可溶な第２陽イオンとして存在している。そして、第２陽イオンの還元生成物は、溶媒に不溶であるか又は難溶な非イオン化合物である。例えば、第１及び第２陽イオンの各々は錯イオンであり、非イオン化合物は錯体である。

発光材料としては、例えば、遷移金属原子とこれに配位した窒素含有芳香族複素環とを含んだ錯体を使用することができる。遷移金属原子は、例えば、鉄原子、ルテニウム原子及びオスミウム原子の少なくとも１つである。窒素含有芳香族複素環は、２，２’−ビピリジン、１，１０−フェナントロリン及びそれらの誘導体の少なくとも１つである。

溶媒としては、例えば、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、ｏ−ジクロロベンゼン、グリセリン、水、エチルアルコール、プロピルアルコール、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、２−メチルテトラヒドロフラン、トルエン、テトラヒドロフラン、ベンゾニトリル、シクロヘキサン、ノルマルヘキサン、アセトン、ニトロベンゼン、１，３−ジオキソラン、フラン、ベンゾトリフルオリド又はそれらの１つ以上を含んだ混合物を使用することができる。

この溶液は、典型的には、電解質を更に含有している。電解質としては、例えば、テトラブチルアンモニウムパークロレート、ヘキサフルオロ燐酸カリウム、トリフッ化メタンスルホン酸リチウム、過塩素酸リチウム、テトラフルオロ硼酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム、トリプロピルアミン、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムフルオロボレート又はそれらの１つ以上を含んだ混合物を使用することができる。

この溶液は、塩化物イオンを更に含んでいてもよい。この場合、電極１１ｃの材料として銀を使用すると、電極１１ｃを銀−塩化銀電極として利用することができる。

電圧供給回路２と電流計３とは、電極１１ａ及び１１ｂ間で直列に接続されている。
電圧供給回路２は、電極１１ａ及び１１ｂ間に動作電圧を印加する。電圧供給回路２は、この動作電圧の極性を反転させることができる。更に、電圧供給回路２は、この動作電圧の絶対値を変更可能である。電極１１ｃを省略した場合、電圧供給回路２は、動作電圧の絶対値を変更不可能であってもよい。

電流計３は、電圧供給回路２と電極１１ｂとの間に接続されている。電流計３は、電圧供給回路２と電極１１ａとの間に接続されていてもよい。電流計３は、電極１１ａ及び１１ｂ間を流れる電流の大きさを測定する。

電圧計４ａは、電極１１ａ及び１１ｃ間に接続されている。電圧計４ａは、電極１１ａ及び１１ｃ間の電位差を測定する。この電位差は、電極１１ａと溶液との間の電位差と対応している。電圧計４ａは、省略することができる。

電圧計４ｂは、電極１１ｂ及び１１ｃ間に接続されている。電圧計４ｂは、電極１１ｂ及び１１ｃ間の電位差を測定する。この電位差は、電極１１ｂと溶液との間の電位差と対応している。電圧計４ｂは、省略することができる。

コントローラ５は、電圧供給回路２と、電流計３と、電圧計４ａ及び４ｂとに接続されている。コントローラ５は、動作電圧の極性が反転するように電圧供給回路２の動作を制御し、この極性を反転させるタイミングを電流計３の出力に基づいて決定する。加えて、コントローラ５は、電圧計４ａ及び４ｂの少なくとも一方の出力に基づいて、動作電圧の絶対値が許容範囲内となるように電圧供給回路２の動作を制御する。これら制御については、後で詳しく説明する。

次に、上述したＥＣＬセル１の特性について、図２を参照しながら説明する。
図２は、サイクリックボルタンメトリによって得られたＥＣＬセル１の電気化学的特性の一例を示している。

図２に示すデータは、発光材料として、トリスビピリジンルテニウムヘキサフルオロフォスフェート［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］（ＰＦ₆）₂を使用したＥＣＬセル１について得られたものである。図２において、横軸は電位を示し、縦軸は電流を示している。なお、ここでは、電極１１ｃの電位をゼロとしている。

このＥＣＬセル１の発光層１２では、下記式（１）及び（４）に示す酸化反応と、下記（２）、（３）及び（５）に示す還元反応とを生じ得る。なお、図２において、参照符号Ｒ１乃至Ｒ５は、それぞれ式（１）乃至（５）の反応を生じる電位を示している。

［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］²⁺→［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］³⁺＋ｅ^- …（１）
［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］³⁺＋ｅ^-→［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］²⁺ …（２）
［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］²⁺＋ｅ^-→［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］¹⁺ …（３）
［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］¹⁺→［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］²⁺＋ｅ^- …（４）
［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］¹⁺＋ｅ^-→［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］⁰ …（５）
式（１）に示す反応の生成物と式（３）に示す反応の生成物とが反応すると、下記式（６）に示すように励起子を生じる。

［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］³⁺＋［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］¹⁺
→［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］^2+*＋［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］²⁺ …（６）
そして、下記式（７）に示すように、この励起状態の錯イオンがエネルギーのより低い定常状態へと遷移するのに伴って発光が生じる。
［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］^2+*→［Ｒｕ（ｂｐｙ）₃］²⁺＋ｈν …（７）
これから明らかなように、式（１）及び（３）の反応を促進することにより、高い輝度を達成できる。即ち、図２から明らかなように、例えば、電極１１ａと溶液との電位差を約−１．７Ｖよりも低電圧とし、電極１１ｂと溶液との電位差を約１．０Ｖよりも高電位とすることにより、高い輝度を達成できる。

しかしながら、電極１１ａ又は１１ｂと溶液との電位差は、様々な要因によって変動し得る。それゆえ、電極１１ａ及び１１ｂ間に印加する電圧を、初期状態において電極１１ａと溶液との電位差が図２に示す電位Ｒ３より低く且つ電位Ｒ５より高くなるように設定したとしても、式（５）に示す反応を生じる可能性がある。

式（５）に示す反応の生成物は、溶媒に不溶又は難溶である。そのため、式（５）に示す反応を生じると、その生成物は、電極１１ａ上に堆積し、電極１１ａから発光層１２への電荷の注入を妨げる。その結果、ＥＣＬセル１の輝度が低下する。

図１に示す発光装置は、例えば、以下に図３及び図４を参照しながら説明する方法で駆動する。この場合、ＥＣＬセル１の輝度低下を抑制することができる。
図３及び図４は、図１に示す発光装置の駆動方法の一例を示すフローチャートである。

この駆動方法では、電極１１ａ及び１１ｂ間に印加する電圧を、初期状態において電極１１ａと溶液との電位差が図２に示す電位Ｒ３より低く且つ電位Ｒ５より高くなるように設定しておく。そして、図３及び図４に示すプロセスを、連続的に、一定の時間間隔で、又はオペレータが図示しない入力装置に命令を入力したときに実施する。

このプロセスでは、まず、ステップＳ１を実行する。ステップＳ１では、電極１１ａと電極１１ｃとの電位差Ｖ１を測定する。

コントローラ５は、電位差Ｖ１がゼロ未満であるか否かを判断する。電位差Ｖ１がゼロ以上であった場合、図４に示すプロセスを実行する。このプロセスについては、後で説明する。

電位差Ｖ１が負の値であった場合、コントローラ５は、電位差Ｖ１と上限値Ｖ_H１とを比較する。なお、上限値Ｖ_H１は、コントローラ５が記憶している負の値である。上限値Ｖ_H１は、電位Ｒ３よりも低い。

電位差Ｖ１が上限値Ｖ_H１と等しいか又はそれよりも高かった場合、ステップＳ２を実行する。ステップＳ２では、電極１１ａ及び１１ｂ間に印加する電圧Ｖの絶対値を、その極性を反転させることなしに増大させる。この増分は、電位Ｒ３と電位Ｒ５との差よりも小さくする。

その後、上記のステップＳ１を再び実行する。電位差Ｖ１が負の値であり且つ上限値Ｖ_H１よりも高い場合には、電位差Ｖ１が上限値Ｖ_H１と等しいか又はそれよりも低くなるまでステップＳ１及びＳ２のループを繰り返す。

電位差Ｖ１が上限値Ｖ_H１と等しいか又はそれよりも低い場合には、コントローラ５は、電位差Ｖ１と下限値Ｖ_L１とを比較する。なお、下限値Ｖ_L１は、コントローラ５が記憶している負の値である。下限値Ｖ_L１は、上限値Ｖ_H１よりも低く、電位Ｒ５よりも高い。

電位差Ｖ１が下限値Ｖ_L１よりも低かった場合、ステップＳ３を実行する。ステップＳ３では、電圧Ｖの絶対値を、その極性を反転させることなしに減少させる。この減分は、上限値Ｖ_H１と電位Ｒ５との差よりも小さくする。

その後、上記のステップＳ１を再び実行する。電位差Ｖ１が下限値Ｖ_L１よりも低い場合には、電位差Ｖ１が下限値Ｖ_L１と等しいか又はそれよりも高くなるまでステップＳ１及びＳ３のループを繰り返す。

電位差Ｖ１が下限値Ｖ_L１と等しいか又はそれよりも高い場合、ステップＳ４を実行する。ステップＳ４では、電極１１ｂと電極１１ａとの間を流れる電流の大きさＩを測定する。

コントローラ５は、電流の大きさＩの絶対値｜Ｉ｜と基準値Ｉ_min１とを比較する。絶対値｜Ｉ｜が基準値Ｉ_min１以上であった場合には、このプロセスを終了する。なお、基準値Ｉ_min１は、コントローラ５が記憶している正の値である。基準値Ｉ_min１は、初期状態において電極１１ｂと電極１１ａとの間を流れる電流の大きさの絶対値と比較してより小さい。

絶対値｜Ｉ｜が基準値Ｉ_min１未満であった場合には、ステップＳ５を実行する。ステップＳ５では、電圧Ｖの極性を反転させる。このとき、電圧Ｖの絶対値を変更してもよく、変更しなくてもよい。ステップＳ５を実行した後、このプロセスを終了する。

電位差Ｖ１がゼロ又は正の値であった場合には、図４に示すように、ステップＳ６を実行する。ステップＳ６では、電極１１ｂと電極１１ｃとの電位差Ｖ２を測定する。

コントローラ５は、電位差Ｖ２がゼロ未満であるか否かを判断する。電位差Ｖ２がゼロ以上であった場合、ステップＳ７を実行する。ステップＳ７では、例えば、オペレータに異常を警告する。異常の警告には、例えば、視覚効果、音響効果及び振動の１つ以上を利用する。

電位差Ｖ２が負の値であった場合、コントローラ５は、電位差Ｖ２と上限値Ｖ_H２とを比較する。なお、上限値Ｖ_H２は、コントローラ５が記憶している負の値である。上限値Ｖ_H２は、電位Ｒ３よりも低い。

電位差Ｖ２が上限値Ｖ_H２と等しいか又はそれよりも高かった場合、ステップＳ８を実行する。ステップＳ８では、電極１１ａ及び１１ｂ間に印加する電圧Ｖの絶対値を、その極性を反転させることなしに増大させる。この増分は、電位Ｒ３と電位Ｒ５との差よりも小さくする。

その後、上記のステップＳ６を再び実行する。電位差Ｖ２が負の値であり且つ上限値Ｖ_H２よりも高い場合には、電位差Ｖ２が上限値Ｖ_H２と等しいか又はそれよりも低くなるまでステップＳ６及びＳ８のループを繰り返す。

電位差Ｖ２が上限値Ｖ_H２と等しいか又はそれよりも低い場合には、コントローラ５は、電位差Ｖ２と下限値Ｖ_L２とを比較する。なお、下限値Ｖ_L２は、コントローラ５が記憶している負の値である。下限値Ｖ_L２は、上限値Ｖ_H２よりも低く、電位Ｒ５よりも高い。

電位差Ｖ２が下限値Ｖ_L２よりも低かった場合、ステップＳ９を実行する。ステップＳ９では、電圧Ｖの絶対値を、その極性を反転させることなしに減少させる。この減分は、上限値Ｖ_H２と電位Ｒ５との差よりも小さくする。

その後、上記のステップＳ６を再び実行する。電位差Ｖ２が下限値Ｖ_L２よりも低い場合には、電位差Ｖ２が下限値Ｖ_L２と等しいか又はそれよりも高くなるまでステップＳ６及びＳ９のループを繰り返す。

電位差Ｖ２が下限値Ｖ_L２と等しいか又はそれよりも高い場合、ステップＳ１０を実行する。ステップＳ１０では、電極１１ｂと電極１１ａとの間を流れる電流の大きさＩを測定する。

コントローラ５は、電流の大きさＩの絶対値｜Ｉ｜と基準値Ｉ_min２とを比較する。絶対値｜Ｉ｜が基準値Ｉ_min２以上であった場合には、このプロセスを終了する。なお、基準値Ｉ_min２は、コントローラ５が記憶している正の値である。基準値Ｉ_min２は、初期状態において電極１１ｂと電極１１ａとの間を流れる電流の大きさの絶対値と比較してより小さい。

絶対値｜Ｉ｜が基準値Ｉ_min２未満であった場合には、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、電圧Ｖの極性を反転させる。このとき、電圧Ｖの絶対値を変更してもよく、変更しなくてもよい。ステップＳ１１を実行した後、このプロセスを終了する。

この駆動方法では、ステップＳ１乃至Ｓ３を含んだフィードバック制御によって、電位差Ｖ１を上限値Ｖ_H１と下限値Ｖ_L１との間に設定する。上限値Ｖ_H１は電位Ｒ３よりも低いので、式（３）に示す反応を生じさせることができる。そして、下限値Ｖ_L１は電位Ｒ５よりも高いので、式（５）に示す反応を抑制することができる。即ち、電極１１ａと電極１１ｂとの間に負の電圧を印加した場合に、高い輝度を達成できるのに加え、不溶性又は難溶性の錯体が生じるのを抑制できる。

また、この駆動方法では、ステップＳ６、Ｓ８及びＳ９を含んだフィードバック制御によって、電位差Ｖ２を上限値Ｖ_H２と下限値Ｖ_L２との間に設定する。下限値Ｖ_L２は電位Ｒ５よりも高いので、式（５）に示す反応を抑制することができる。そして、下限値Ｖ_L２は電位Ｒ５よりも高いので、式（５）に示す反応を抑制することができる。即ち、電極１１ａと電極１１ｂとの間に正の電圧を印加した場合に、高い輝度を達成できるのに加え、不溶性又は難溶性の錯体が生じるのを抑制できる。

更に、この駆動方法では、電極１１ｂと電極１１ａとの間を流れる電流の大きさの絶対値｜Ｉ｜が基準値Ｉ_min１未満である場合又は基準値Ｉ_min２未満である場合には、動作電圧Ｖの極性を反転させる。絶対値｜Ｉ｜は、電極１１ａ又は１１ｂ上に堆積した不溶性又は難溶性の錯体の量と相関している。即ち、電極１１ａ又は１１ｂ上の堆積物が増加すると、絶対値｜Ｉ｜は小さくなる。

動作電圧Ｖの極性を反転させると、式（５）に示す反応の逆反応を生じる。即ち、不溶性又は難溶性の錯体は、可溶性の錯イオンへと変化する。その結果、絶対値｜Ｉ｜は増加する。即ち、ＥＣＬセル１の性能が回復する。

この方法では、上限値Ｖ_H１及びＶ_H２と下限値Ｖ_L１及びＶ_L２との各々は固定値である。その代わりに、上限値Ｖ_H１及びＶ_H２と下限値Ｖ_L１及びＶ_L２との少なくとも１つは、例えば、オペレータが入力する命令に応じて変化する可変値であってもよい。

上限値Ｖ_H１及びＶ_H２は、等しくてもよく、異なっていてもよい。同様に、下限値Ｖ_L１及びＶ_L２は、等しくてもよく、異なっていてもよい。例えば、下限値Ｖ_L２を下限値Ｖ_L１と比較してより高くすると、電極１１ｂ上への不溶性又は難溶性錯体の堆積を、電極１１ａ上への不溶性又は難溶性錯体の堆積と比較してより生じ難くすることができる。

この発光装置は、上記の通り、基板１０ｂ側が前面側である。そのため、電極１１ｂ上に不溶性又は難溶性錯体が堆積すると、この堆積物が光の透過を妨げる。それゆえ、電極１１ｂ上への不溶性又は難溶性錯体の堆積を生じ難くすると、透過率の低下に起因した輝度の低下が生じ難くなる。

図３及び図４に示すプロセスにおいて、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ１０及びＳ１１は、省略してもよい。この場合、不溶性又は難溶性の錯体を可溶性の錯イオンへと変化させることは難しい。しかしながら、不溶性又は難溶性の錯体が生じるのを抑制することは可能である。

この方法では、コントローラ５が記憶している基準値Ｉ_min１及びＩ_min２を利用する。即ち、基準値Ｉ_min１及びＩ_min２の各々は固定値である。その代わりに、基準値Ｉ_min１及びＩ_min２の少なくとも一方は、例えば、オペレータが入力する命令に応じて変化する可変値であってもよい。

基準値Ｉ_min１及びＩ_min２は、等しくてもよく、異なっていてもよい。例えば、基準値Ｉ_min２を基準値Ｉ_min１と比較してより大きくすると、電極１１ｂ上への不溶性又は難溶性錯体の堆積を、電極１１ａ上への不溶性又は難溶性錯体の堆積と比較してより生じ難くすることができる。即ち、透過率の低下に起因した輝度の低下を生じ難くすることができる。

ステップＳ５において、動作電圧Ｖの極性を反転させてから一定時間経過した後、この極性を再び反転させてもよい。この時間が十分に長ければ、不溶性又は難溶性の錯体を可溶性の錯イオンへと変化させることができる。なお、この場合、図４に示すプロセスは実行されない。

図３に示すプロセスにおいて、ステップＳ１乃至Ｓ３は省略してもよい。この場合、ステップＳ１乃至Ｓ３は省略しない場合と比較して、不溶性又は難溶性の錯体が生じ易い。しかしながら、不溶性又は難溶性の錯体を可溶性の錯イオンへと変化させることは可能である。なお、この場合、図４に示すプロセスは実行されない。

この発光装置には、様々な変形が可能である。
図５は、図１に示す発光装置の一変形例を概略的に示す断面図である。図６は、図５に示す発光装置が含んでいる電極を概略的に示す平面図である。

図５に示す発光装置は、電極１１ａ及び１１ｂとして、平行平板電極の代わりに、図６に示す櫛形電極を使用している。これ以外は、図５に示す発光装置は、図６に示す発光装置と同様である。なお、この発光装置の前面側は基板１０ｂ側であり、背面側は基板１０ａ側である。

図５に示す構造を採用した場合、図１に示す構造を採用した場合と同様の効果を得ることができる。また、図５に示す構造では、電極１０ａ及び１０ｂの双方が基板１０ａ上に形成されている。従って、図５に示す発光装置は、図１に示す発光装置と比較して製造が容易である。

次に、本発明の第２態様について説明する。
図７は、本発明の第２態様に係る発光装置を概略的に示す断面図である。

図７に示す発光装置は、以下の構成を採用したこと以外は、図１を参照しながら説明した発光装置とほぼ同様である。

即ち、この発光装置は、出力装置６及び入力装置７を更に含んでいる。
出力装置６は、コントローラ５に接続されている。出力装置６は、コントローラ５が生成した情報を、オペレータが知覚可能な形態で出力する。例えば、出力装置は、視覚効果、音響効果及び振動の１つ以上を利用して情報を出力する。出力装置は、例えば、表示装置、ランプ、ブザー及びスピーカなどの音響発生器、又はバイブレータである。

入力装置７は、コントローラ５に接続されている。入力装置は、例えば、ボタンスイッチ、レバースイッチ、タッチパネル、キーボード又はマウスである。オペレータが入力装置７に命令を入力すると、コントローラ５は、後述するタスクを実行する。

コントローラ５は、図３及び図４を参照しながら説明したフィードバック制御を、連続的に、一定の時間間隔で、又はオペレータが入力装置７に命令を入力したときに実行する。そして、このコントローラ５は、ステップＳ４及びＳ５を含んだシーケンス制御並びにステップＳ１０及びＳ１１を含んだシーケンス制御の代わりに、以下のシーケンス制御を実行する。

コントローラ５は、連続的に、一定の時間間隔で、又はオペレータが入力装置７に命令を入力したときに、電流計３の出力、即ち電流の大きさＩから、出力装置６が出力すべき情報を生成する。例えば、コントローラ５は、電流の大きさＩ又はその絶対値｜Ｉ｜に対応した数値情報を生成する。或いは、コントローラ５は、電流の大きさＩの絶対値｜Ｉ｜と基準値Ｉ_min１又はＩ_min２とを比較する。そして、コントローラ５は、絶対値｜Ｉ｜が基準値Ｉ_min１又はＩ_min２以上である場合には第１情報を生成し、絶対値｜Ｉ｜が基準値Ｉ_min１又はＩ_min２未満である場合には第２情報を生成する。

コントローラ５は、このように生成した情報を出力装置６に出力する。出力装置６は、この情報を、オペレータが知覚可能な形態で出力する。例えば、出力装置６は、この情報を、ディスプレイ又はランプを利用して出力する。

オペレータは、出力装置６が出力した情報に基づいて、動作電圧Ｖの極性を反転させる必要があるか否かを判断する。オペレータは、極性を反転させる必要があると判断した場合、これに対応した命令を入力装置７に入力する。コントローラ５は、この命令に従って、動作電圧Ｖの極性を反転させる。

この駆動方法では、極性反転の要否をオペレータが判断する。従って、極性反転に伴って輝度が変化した場合、オペレータは、その変化が極性反転の結果であることを理解できる。

この発光装置には、様々な変形が可能である。
図８は、図７に示す発光装置の一変形例を概略的に示す断面図である。

図８に示す発光装置は、電極１１ａ及び１１ｂとして、平行平板電極の代わりに櫛形電極を使用している。これ以外は、図８に示す発光装置は、図７に示す発光装置と同様である。

図８に示す構造を採用した場合、図７に示す構造を採用した場合と同様の効果を得ることができる。また、図８に示す構造では、電極１０ａ及び１０ｂの双方が基板１０ａ上に形成されている。従って、図８に示す発光装置は、図７に示す発光装置と比較して製造が容易である。

次に、この発光装置を適用した表示装置の例を、図９を参照しながら説明する。
図９に示す表示装置は、ＥＣＬセル１と、信号線駆動回路２ａと、給電線駆動回路２ｂと、コントローラ５と、走査線駆動回路８とを含んでいる。

ＥＣＬセル１は、アクティブマトリクス型の表示パネルである。このＥＣＬセル１は、以下の構成を採用したこと以外は、図１又は図５を参照しながら説明したＥＣＬセル１と同様である。

即ち、このＥＣＬセル１は、複数の画素ＰＸを含んでいる。基板１０ａ及び１０ｂ間では、画素ＰＸの行に対応して、走査線ＳＬと参照配線ＲＬと給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２とが配列している。更に、基板１０ａ及び１０ｂ間では、画素ＰＸの列に対応して信号線ＶＬが配列している。

画素ＰＸの各々は、発光素子ＬＥＤと駆動トランジスタＤＲとスイッチＳＷとキャパシタＣとを含んでいる。
発光素子ＬＥＤは、電極１１ａ及び１１ｂと発光層１２とを含んでいる。各発光素子ＬＥＤの電極１１ｂは、給電線ＰＳＬ２に接続されている。

駆動トランジスタＤＲは、給電線ＰＳＬ１と発光素子ＬＥＤの電極１１ａとの間に接続されている。駆動トランジスタＤＲは、例えば薄膜トランジスタである。ここでは、一例として、駆動トランジスタＤＲは、ｎチャネル薄膜トランジスタである。駆動トランジスタＤＲは、ｐチャネル薄膜トランジスタであってもよい。

スイッチＳＷは、信号線ＶＬと駆動トランジスタＤＲのゲートとの間に接続されている。スイッチＳＷは、例えば薄膜トランジスタである。ここでは、一例として、スイッチＳＷはｎチャネル薄膜トランジスタである。スイッチＳＷは、ｐチャネル薄膜トランジスタなどの他のスイッチング素子であってもよい。

キャパシタＣは、駆動トランジスタＤＲのゲートと参照配線ＲＬとの間に接続されている。キャパシタＣは、省略することができる。

信号線駆動回路２ａには、信号線ＶＬが接続されている。信号線駆動回路２ａは、各信号線ＶＬに、映像信号に対応した大きさの電圧信号、即ち表示すべき画像の階調に対応した大きさの電圧信号を出力する。

給電線駆動回路２ｂには、参照配線ＲＬと給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２とが接続されている。給電線駆動回路２ｂは、参照配線ＲＬに、例えば定電圧を供給する。更に、給電線駆動回路２ｂは、給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２の各々に、第１及び第２電源電圧を供給する。

給電線駆動回路２ｂは、各々が給電線ＰＳＬ１又はＰＳＬ２に接続された電流計を含んでいる。各電流計は、給電線ＰＳＬ１又はＰＳＬ２を流れる電流の大きさＩを測定する。なお、信号線駆動回路２ａと給電線駆動回路２ｂとの組み合わせは、図１及び図５に示すＥＣＬセル１における電圧供給回路２と電流計３との組み合わせに相当している。

走査線駆動回路８には、走査線ＳＬが接続されている。走査線駆動回路８は、例えば、走査線ＳＬを順次選択し、選択した走査線ＳＬにスイッチＳＷを閉じる第１走査信号を供給し、非選択の走査線ＳＬにスイッチＳＷを開く第２走査信号を供給する。

コントローラ５には、信号線駆動回路２ａと、給電線駆動回路２ｂと、走査線駆動回路８とが接続されている。コントローラ５は、これら駆動回路２ａ、２ｂ及び８の動作を制御する。

この表示装置は、例えば、図１０に示す方法により駆動することができる。
図１０は、図９に示す表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。図９において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧又は電位を示している。「Ｖ_scan（ｍ）」は、走査線駆動回路８がｍ行目の走査線ＳＬに出力する電圧の波形を示している。「Ｖ_video」は、信号線駆動回路２ａが或る画素ＰＸに接続された信号線ＶＬに出力する電圧の波形を示している。「Ｖ_pw1（ｍ）」及び「Ｖ_pw2（ｍ）」は、それぞれ給電線駆動回路２ｂがｍ行目の給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２に出力する電圧の波形を示している。

図１０に示す駆動方法では、各フレームを１つのフィールドで構成している。各フィールド期間では、走査線ＳＬを順次選択し、選択した走査線ＳＬにスイッチＳＷを閉じる第１走査信号Ｖ_scan１を供給する。そして、走査線駆動回路８が１つの走査線ＳＬに第１走査電圧Ｖ_scan１を供給している各選択期間内に、選択した走査線ＳＬに接続された各画素ＰＸに対して書込動作を実行する。

具体的には、ｍ行目の走査線ＳＬを選択しているｍ行目選択期間において、給電線駆動回路２ｂは、コントローラ５による制御のもと、ｍ行目の給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２に、それぞれ、第１電源電圧Ｖ_pwＬ及び第２電源電圧Ｖ_pwＨを供給する。なお、電源電圧Ｖ_pwＨは、電源電圧Ｖ_pwＬと比較してより高い。ｍ行目の給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２の各々の電位は、信号線駆動回路２ａがｍ行目の走査線ＳＬを次に選択するまで一定に保つ。

そして、ｍ行目選択期間において、信号線駆動回路２ａは、コントローラ５による制御のもと、信号線ＶＬに、ｍ行目の画素ＰＸに書き込むべき映像信号に対応した大きさの信号電圧Ｖ_sigを供給する。これにより、駆動トランジスタＤＲのゲート−ソース間電圧を、信号電圧Ｖ_sigに対応した大きさに設定する。ｍ行目選択期間は、走査線駆動回路８がｍ行目の走査線ＳＬに、スイッチＳＷを開く第２走査電圧Ｖ_scan２を供給することにより終了する。

ｍ行目選択期間を開始してから、次のｍ行目選択期間を開始するまでの期間内に、給電線駆動回路２ｂが内蔵している電流計は、ｍ行目の給電線ＰＳＬ１又はＰＳＬ２を流れる電流の大きさＩ（ｍ）を測定する。コントローラ５は、表示すべき階調と発光素子ＬＥＤを流れる電流の大きさとの関係を記憶している。コントローラ５は、ｍ行目の画素ＰＸに書き込んだ映像信号を先の関係に参照して、ｍ行目の給電線ＰＳＬ１又はＰＳＬ２を流れるべき電流の大きさＩ_dv（ｍ）を算出する。更に、コントローラ５は、例えば関数を利用して、電流の大きさＩ_dv（ｍ）から下限値Ｉ_min１（ｍ）を算出する。なお、下限値Ｉ_min１（ｍ）は正の値である。

電流の大きさＩ（ｍ）の絶対値｜Ｉ（ｍ）｜が下限値Ｉ_min１（ｍ）と比較してより小さい場合、コントローラ５は、図１０に示すように、次のｍ行目選択期間を開始する際に、ｍ行目の給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２間の電圧の極性が反転するように、給電線駆動回路２ｂの動作を制御する。即ち、コントローラ５は、次のｍ行目選択期間を開始する際に、ｍ行目の給電線ＰＳＬ１に供給する電圧が第１電源電圧Ｖ_pwＬから第２電源電圧Ｖ_pwＨへと変化させ、ｍ行目の給電線ＰＳＬ２に供給する電圧が第２電源電圧Ｖ_pwＨから第１電源電圧Ｖ_pwＬへと変化させる。

他方、電流の大きさＩ（ｍ）の絶対値｜Ｉ（ｍ）｜が下限値Ｉ_min１（ｍ）以上である場合、コントローラ５は、ｍ行目の給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２に供給する電圧の各々が一定に保たれたまま次のｍ行目選択期間を開始するように、給電線駆動回路２ｂの動作を制御する。

このように、コントローラ５は、各フレーム期間において、極性反転の要否を行毎に判断する。そして、コントローラ５は、次のフレーム期間において、極性反転が必要であると判断した行についてのみ、給電線ＰＳＬ１及びＰＳＬ２間の電圧の極性を反転させる。従って、この駆動方法によると、不溶性又は難溶性の錯体が電極１１ａ又は１１ｂに堆積することに起因した輝度の低下を抑制することができる。

本発明の第１態様に係る発光装置を概略的に示す断面図。 サイクリックボルタンメトリによって得られるＥＣＬセルの電気化学的特性の一例を示すグラフ。 図１に示す発光装置の駆動方法の一例を示すフローチャート。 図１に示す発光装置の駆動方法の一例を示すフローチャート。 一変形例に係る発光装置を概略的に示す断面図。 図５に示す発光装置が含んでいる電極を概略的に示す平面図。 本発明の第２態様に係る発光装置を概略的に示す断面図。 図７に示す発光装置の一変形例を概略的に示す断面図。 表示装置の一例を概略的に示す平面図。 図９に示す表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…ＥＣＬセル、２…電圧供給回路、２ａ…信号線駆動回路、２ｂ…給電線駆動回路、３…電流計、４ａ…電圧計、４ｂ…電圧計、５…コントローラ、６…出力装置、７…入力装置、８…走査線駆動回路、１０ａ…基板、１０ｂ…基板、１１ａ…電極、１１ｂ…電極、１１ｃ…電極、１２…発光層、Ｃ…キャパシタ、ＤＲ…駆動トランジスタ、ＰＳＬ１…給電線、ＰＳＬ２…給電線、ＰＸ…画素、ＲＬ…参照配線、ＳＬ…走査線、ＶＬ…信号線。

Claims (21)

1. 発光材料と溶媒とを含有した溶液を含んだ発光層と、
   前記溶液と接触した第１及び第２電極と、
   前記第１及び第２電極間に動作電圧を印加する電圧供給回路と、
   前記第１及び第２電極間を流れる電流の大きさを測定する電流計と、
   前記動作電圧の極性が反転するように前記電圧供給回路の動作を制御し、前記極性を反転させるタイミングを前記電流計の出力に基づいて決定するコントローラと
   を具備したことを特徴とする発光装置。
2. 前記第１及び第２電極はそれぞれ前記発光層の背面及び前面側に配置され、前記コントローラは、前記発光装置の使用期間の初期において前記第１電極が前記第２電極と比較して低電位となるように前記電圧供給回路の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１及び第２電極の各々は前記発光層の背面側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記コントローラは、前記電流の大きさの絶対値が基準値を下回ったときに前記極性が反転するように前記電圧供給回路の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
5. 前記コントローラは、前記第１電極が前記第２電極と比較して低電位である場合には、前記電流の大きさの絶対値が第１基準値を下回ったときに前記極性が反転するように前記電圧供給回路の動作を制御し、前記第１電極が前記第２電極と比較して高い電位である場合には、前記電流の大きさの絶対値が第２基準値を下回ったときに前記極性が反転するように前記電圧供給回路の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
6. 前記第２基準値は前記第１基準値と比較してより大きいことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 前記溶液と接触した第３電極と、
   前記第１電極と前記第３電極との第１電位差を測定する第１電圧計と
   を更に具備し、
   前記コントローラは、前記第１電位差が負の値であって、第１上限値を上回った場合に、前記動作電圧の絶対値が大きくなるように前記電圧供給回路の動作を制御し、前記第１電位差が負の値であって、前記第１上限値と比較してより低い第１下限値を下回った場合に、前記動作電圧の絶対値が小さくなるように前記電圧供給回路の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
8. 前記第２電極と前記第３電極との第２電位差を測定する第２電圧計を更に具備し、
   前記コントローラは、前記第２電位差が負の値であって、第２上限値を上回った場合に、前記動作電圧の絶対値が大きくなるように前記電圧供給回路の動作を制御し、前記第２電位差が負の値であって、前記第２上限値と比較してより低い第２下限値を下回った場合に、前記動作電圧の絶対値が小さくなるように前記電圧供給回路の動作を制御することを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
9. 前記第２下限値は前記第１下限値と比較してより高いことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
10. 前記発光材料の一部は前記溶媒に可溶な第１陽イオンとして存在し、前記発光材料の他の一部は前記第１陽イオンの還元生成物であって前記溶媒に可溶な第２陽イオンとして存在し、前記第２陽イオンの還元生成物は前記溶媒に不溶又は難溶であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
11. 発光材料と溶媒とを含有した溶液を含んだ発光層と、
    前記溶液と接触した第１及び第２電極と、
    前記第１及び第２電極間に動作電圧を印加する電圧供給回路と、
    前記第１及び第２電極間を流れる電流の大きさを測定する電流計と、
    オペレータが知覚可能な形態で情報を出力する出力装置と、
    前記オペレータが命令を入力する入力装置と、
    前記電流計の出力から前記情報を生成し、前記入力装置に前記命令が入力された場合に前記動作電圧の極性が反転するように前記電圧供給回路の動作を制御するコントローラと
    を具備したことを特徴とする発光装置。
12. 前記第１及び第２電極はそれぞれ前記発光層の背面及び前面側に配置され、前記コントローラは、前記発光装置の使用期間の初期において前記第１電極が前記第２電極と比較して低電位となるように前記電圧供給回路の動作を制御することを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
13. 前記第１及び第２電極の各々は前記発光層の背面側に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
14. 前記溶液と接触した第３電極と、
    前記第１電極と前記第３電極との第１電位差を測定する第１電圧計と
    を更に具備し、
    前記コントローラは、前記第１電位差が負の値であって、第１上限値を上回った場合に、前記動作電圧の絶対値が大きくなるように前記電圧供給回路の動作を制御し、前記第１電位差が負の値であって、前記第１上限値と比較してより低い第１下限値を下回った場合に、前記動作電圧の絶対値が小さくなるように前記電圧供給回路の動作を制御することを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
15. 前記第２電極と前記第３電極との第２電位差を測定する第２電圧計を更に具備し、
    前記コントローラは、前記第２電位差が負の値であって、第２上限値を上回った場合に、前記動作電圧の絶対値が大きくなるように前記電圧供給回路の動作を制御し、前記第２電位差が負の値であって、前記第２上限値と比較してより低い第２下限値を下回った場合に、前記動作電圧の絶対値が小さくなるように前記電圧供給回路の動作を制御することを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
16. 前記第２下限値は前記第１下限値と比較してより低いことを特徴とする請求項１５に記載の発光装置。
17. 前記発光材料の一部は前記溶媒に可溶な第１陽イオンとして存在し、前記発光材料の他の一部は前記第１陽イオンの還元生成物であって前記溶媒に可溶な第２陽イオンとして存在し、前記第２陽イオンの還元生成物は前記溶媒に不溶又は難溶であることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
18. 発光材料と溶媒とを含有した溶液を含んだ発光層と、前記溶液と接触した第１及び第２電極とを具備した発光装置の駆動方法であって、
    前記第１及び第２電極間に動作電圧を印加することと、
    前記第１及び第２電極間を流れる電流の大きさを測定することと、
    前記動作電圧の極性を反転させることと、
    前記極性を反転させるタイミングを前記電流の大きさに基づいて決定することと
    を含んだことを特徴とする駆動方法。
19. 前記極性の反転は、
    前記第１電極が前記第２電極と比較して低電位である場合には、前記電流の大きさの絶対値が第１基準値を下回ったときに前記極性を反転させることと、
    前記第１電極が前記第２電極と比較して高い電位である場合には、前記電流の大きさの絶対値が第２基準値を下回ったときに前記極性を反転させることと
    を含んだことを特徴とする請求項１８に記載の駆動方法。
20. 前記発光装置は、前記溶液と接触した第３電極を更に具備し、前記駆動方法は、
    前記第１電極と前記第３電極との第１電位差が負の値であって、第１上限値を上回った場合に、前記動作電圧の絶対値を大きくすることと、
    前記第１電位差が負の値であって、前記第１上限値と比較してより低い第１下限値を下回った場合に、前記動作電圧の絶対値を小さくすることと
    を更に含んだことを特徴とする請求項１８に記載の駆動方法。
21. 前記駆動方法は、
    前記第２電位差が負の値であって、第２上限値を上回った場合に、前記動作電圧の絶対値を大きくすることと、
    前記第２電位差が負の値であって、前記第２上限値と比較してより低い第２下限値を下回った場合に、前記動作電圧の絶対値を小さくすることと
    を更に含んだことを特徴とする請求項２０に記載の駆動方法。

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