JP3656608B2 - Organic thin film EL device and driving method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば平面型自発光表示装置をはじめ通信、照明その他の用途に供する各種光源として使用可能な自発光の素子に係る有機エレクトロルミネセンス(EL)素子およびその駆動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年平面型の表示装置としてはLCDパネルが幅広く用いられているが、依然として応答速度が遅い、視野角が狭い等の欠点があり、またこれらを改善した多くの新方式においても特性が十分でなかったりパネルとしてのコストが高くなるなどの課題がある。そのような中で自発光で視認性に優れ、応答速度も速く広範囲な応用が期待できる新たな発光素子としての有機EL素子に期待が集まっている。
【0003】
有機EL素子は有機物層に電極から電子、正孔を注入しその再結合によって発光を得るものであり、古くから多くの研究がなされてきたが、一般にその発光効率は低く実用的な発光素子への応用とは程遠いものであった。
【0004】
そのような中で、1987年にTangらによって提案された素子(「アプライ フィジックス レター」第51巻1987年(C.W.Tang and S.A.Vanslyke:Appl.Phys.Lett.51(1987)913.))は、透明基板上に透明正孔注入電極、発光機能層、電子注入電極を有する構成の素子であって、発光機能層が正孔輸送層と発光層(電子輸送層)を積層した構成であり、また電子注入電極として仕事関数が低く電子注入障壁の低い金属と比較的仕事関数が大きく安定な金属との合金としてMgAgを用いたものであった。
【0005】
このような電子注入電極を用いる事により高効率で比較的安定して電子を注入する事が可能となり、正孔輸送層と発光層(電子輸送層)の界面近傍で高効率で発光を得る事が可能となった。Tangらはこのような構成で、10V以下の低い電圧で1000cd/m2 以上の高い輝度と、1.5lm/W以上の高い効率を実現している。このTangらの報告がきっかけとなって現在でも活発な検討が続けられている。
【0006】
以下に現在一般に検討されている有機EL素子について概説する。
【0007】
有機EL素子は一般に、透明基板上に正孔注入電極、発光機能層、電子注入電極の順に積層して形成し、発光機能層は正孔輸送層と発光層(電子輸送層)などのように複数の積層膜とすることが多い。このように各層に役割を機能分離させて担わせる事により各層に適切な材料選択が可能となり素子の特性も向上する。
【0008】
透明基板としては一般にコーニング1737等のガラス基板が広く用いられている。板厚は0.7〜1.1mm程度が強度と重量の観点から扱いやすい。
【0009】
正孔注入電極としてはITOのスパッタ膜、エレクトロンビーム蒸着膜、イオンプレーティング膜等の透明電極が用いられる。膜厚は必要とされるシートレジスタンス値と可視光透過率から決定されるが、有機EL素子では比較的駆動電流密度が高いため、シートレジスタンスを小さくするため100nm以上の厚さで用いられることが多い。
【0010】
発光機能層は種々の構成が検討されているが、トリフェニルジアミン誘導体などの正孔輸送材料を真空蒸着により数十nm膜厚に形成した正孔輸送層と、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム等の発光材料(電子輸送材料)を真空蒸着により数十nmの膜厚に形成した層を積層した構成とすることが多い。
【0011】
一般に、電子と正孔が再結合し発光する部分を発光層と呼んでいるが、この部分が正孔注入電極または電子注入電極の近傍にあると再結合によって生成したエキシトンが非発光失活し発光効率が低下する。この現象を防止するためと、下地となる基板の表面状態の影響の緩和のため、正孔注入電極側には正孔輸送層を設け、電子注入電極側には電子輸送層を設ける構成が必要である。トリス(8−キノリノラト)アルミニウムは緑色の発光性の電子輸送材料であり、発光層と電子輸送層を兼ねた層として用いられているが、その正孔輸送層側の部分が実際には発光層として機能し、電子注入電極側の部分が電子輸送層として機能しているものと考えられる。
【0012】
電子注入電極はTangらの提案したMgAg合金またはAlLi合金等、仕事関数が低く電子注入障壁の低い金属と比較的仕事関数が大きく安定な金属との合金が用いられることが多い。
【0013】
またこのような素子をマトリクス状に配置して、線順次に走査して発光させれば単なる発光素子にとどまらず像情報の表示装置として有用である。しかしこの場合、例えば縦480画素×横640画素のマトリクスで、縦方向に順に走査して発光させる駆動を考えると、各画素の発光時間は1/480となり、例えばパネルの明るさとして平均輝度100カンデラを得ようとすれば、各画素の実際の発光輝度は480倍で48000カンデラが必要となる。このように高い瞬時輝度を得ようとすれば高い駆動電圧と高い瞬時電流が必要であり、配線抵抗による損失電力増加など消費電力の増大を招くことになる。
【0014】
そこで像情報の表示装置としては、上記のような単純マトリクス(パッシブマトリクス)駆動以外に、個々の発光素子(画素)に駆動用薄膜トランジスタと、電圧で与えられた情報を次の情報付与までの期間保持するメモリー容量を有する構成のアクティブマトリクス駆動によるものが検討されている(例えば、「プロシーディングス オブザ 18番 インタナショナル ディスプレイ リサーチコンファレンス」第217頁から第220頁(Proceedings ofthe 18th International Display Research Conference,p217〜p220)など)。
【0015】
このようなアクティブマトリクス駆動では、必須の構成要素として各画素毎に有機薄膜EL素子と駆動用薄膜トランジスタとメモリー容量が必要である他、電圧で与える発光情報を順次に書き込んでいくためのスイッチング用トランジスタなどの書き込み手段が最低限必要となる。すなわち一般に最低限2つのトランジスタと1つの容量素子が有機薄膜EL素子以外に必要となる。
【0016】
このようにアクティブマトリクス駆動においてはその像情報表示に必要な構成部材は増加するが、パッシブマトリクス駆動と異なり、各画素は順次に選択されていない期間も引き続きメモリー容量に保持された電圧に従って発光を続けることとなり、パネルの平均輝度と比較して素子自体の発光輝度が著しく高くなる現象が無く、パネルとしての消費電力が著しく低下できる特徴がある。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
このようにTangらの提案による機能分離した積層型の素子構成を用い、また電子注入電極としてMgAg等の仕事関数が低く電子注入障壁の低い金属と比較的仕事関数が大きく安定な金属との合金を用いる事により、数V程度の低電圧でも数百カンデラ程度の十分な輝度が得られる素子が実現できる。また、前述したトリス(8−キノリノラト)アルミニウムは緑色の発光性の電子輸送材料であり、緑色の有機薄膜EL素子を作製する場合には、発光層と電子輸送層を兼ねた層として用いることが出来て便利である。
【0018】
しかしながら、上述のトリス(8−キノリノラト)アルミニウムまたはその誘導体で発光性の電子輸送層としての特性に優れ高効率の得られる材料を用いた場合、発光層を他の材料で構成して他の発光色を得ようとしても、トリス(8−キノリノラト)アルミニウムまたはその誘導体からの発光が混在する課題がある。
【0019】
すなわち、発光層と電子輸送層を積層して発光層のみから発光を得ようとしても、電子輸送層が上記のような発光性の材料の場合、発光層を通過した正孔が電子輸送層にまで達し、当該領域で再結合して発光する現象を完全には避け難い課題がある。
【0020】
例えば電子輸送層の膜厚を20nm程度の比較的薄い膜厚にすることにより、電子輸送層内で再結合して生成したエキシトンの電極による失活割合を高め、電子輸送層からの発光を抑制することも考えられるが、このような膜厚の最適化では効率と色純度のトレードオフによりおのずと限界があり、高い効率と色純度と長寿命を同時に実現できる優れた有機薄膜EL素子を得ることは困難であった。
【0021】
また固定パターン発光を印刷物並みの高解像度で得ようとする場合には、陰極または陽極のパターン化で行うには限界があり、絶縁層のパターン化による方法が期待されていたが、通常のフォトリソグラフィー工程を利用した場合には、初期から陰極の断線や、陰極陽極間短絡、発光効率の低下などの課題があり、また連続駆動時の信頼性も極めて低い課題があった。また非発光時にも発光パターンが視認可能となり、発光非発光の電気的制御で情報の表示非表示を制御できない課題があった。
【0022】
また前述のようなマトリクス状の表示装置では、特に画素数が多い表示装置では、消費電力の大きなパッシブマトリクス駆動に代わって、消費電力を大幅に低減できるアクティブマトリクス駆動が期待されているが、一般にこのような用途に用いられる薄膜トランジスタのゲート電圧Vgに対するソース−ドレイン電流特性(I−Vg特性)には素子間で大きなバラツキがあり、これが発光の不均一またはそれに起因する有効階調数の減少という形となって画像品質の低下につながる課題が指摘されている。
【0023】
電流が流れ始めるゲート電圧Vthのバラツキに関しては、自動的にこれをキャンセルする電圧を各画素(各駆動用薄膜トランジスタ)毎に発光情報のメモリ容量とは別の容量にメモリーして補正する技術が検討されている。(SID98Digest,p11〜p14)。
【0024】
しかしながらこのような手法の実現には各画素毎に4つのトランジスタと2つの容量が必要であり、また実際の駆動時のゲート電圧領域での電流バラツキ(I−Vg特性の傾きのバラツキに相当)が依然として大きく発光の不均一またはそれに起因する有効階調数の減少という形となって画像品質の低下につながる課題がある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
このような状況に鑑み、筆者等は種々の物性を有する材料を用い、種々の構成で種々の特性の機能性薄膜を積層し発光効率、色純度、寿命の観点で評価を行った中から、特定の機能層を用いることにより、または特定の材料を組み合わせて用いることにより、正孔と電子の再結合域を効果的に制御できることを見出して本発明を完成させるに至った。
【0026】
また筆者等は印刷物並みの高い解像度の固定パターン表示を高い発光効率で信頼性良く実現するために、種々の絶縁層によるパターン化発光素子を試作した中から、特定の絶縁層を用いることにより、高い発光効率を得ることが可能であること、また陰極の断線や、陰極陽極間短絡、効率低下等の抑制による信頼性向上が可能であること、また非発光時にはパターンの視認が困難であり情報の表示非表示を電気的な発光非発光で制御可能とすることが出来ることを見出して本発明を完成させるに至った。
【0027】
また筆者等は種々の薄膜トランジスタの組み合わせによる駆動手段を検討し、チャンネルの移動度が変化した場合に、実際の発光がどのように変化するかを検討した中から、駆動手段として特定のトランジスタ、容量、抵抗の組み合わせにより、各画素の発光均一性が高く、すなわち高レベルの階調が実現できることを見出して本発明を完成させるに至った。
【0028】
具体的には、第1の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層と電子注入輸送層を有し、前記発光層と電子注入輸送層との間に非発光性電子輸送層を有することを特徴とする。
【0029】
また、第2の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層と電子注入輸送層を有し、前記発光層と電子注入輸送層との間に非発光性正孔阻止層を有することを特徴とする。
【0030】
また、第3の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層と電子注入輸送層を有し、前記発光層が正孔輸送能と電子輸送能の両方を有することを特徴とする。
【0031】
また、第4の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層と電子注入輸送層を有し、前記発光層と電子注入輸送層との間にアクセプター性有機分子からなる薄層を有することを特徴とする。
【0032】
また、第5の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層と電子注入輸送層を有し、前記発光層が主として有機発光分子とアクセプター性有機分子からなることを特徴とする。
【0033】
また、第6の発明の有機薄膜EL素子は、前記アクセプター性有機分子が主として7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンよりなることを特徴とする。
【0034】
また、第7の発明の有機薄膜EL素子は、前記アクセプター性有機分子が主としてテトラシアノエチレンよりなることを特徴とする。
【0035】
また、第8の発明の有機薄膜EL素子は、前記電子注入輸送層が発光性であり、且つ当該発光波長が発光層の発光波長と異なることを特徴とする。
【0036】
また、第9の発明の有機薄膜EL素子は、前記電子注入輸送層が発光性であり、且つ当該発光波長より発光層の発光波長が短波長であることを特徴とする。
【0037】
また、第10の発明の有機薄膜EL素子は、前記電子注入輸送層が主としてトリス(8−キノリノラト)アルミニウムまたはその誘導体よりなることを特徴とする。
【0038】
また、第11の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層を有し、前記発光層が、主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミンからなることを特徴とする。
【0039】
また、第12の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層を有し、前記発光層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジンからなることを特徴とする。
【0040】
また、第13の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層と正孔阻止層を有し、前記正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンからなることを特徴とする。
【0041】
また、第14の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光層と正孔阻止層を有し、前記正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとテトラフェニルエチレンからなることを特徴とする。
【0042】
また、第15の発明の有機薄膜EL素子は、前記発光層が、主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミンからなることを特徴とする。
【0043】
また、第16の発明の有機薄膜EL素子は、前記発光層が、主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジンからなることを特徴とする。
【0044】
また、第17の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に連続して設けられた発光層と正孔阻止層と非発光性電子輸送層を有し、前記発光層が主として、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミンからなり、前記正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンからなることを特徴とする。
【0045】
また、第18の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に連続して設けられた発光層と正孔阻止層と非発光性電子輸送層を有し、前記発光層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジンからなり、前記正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンからなることを特徴とする。
【0046】
また、第19の発明の有機薄膜EL素子は、前記非発光性電子輸送層が主として7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンよりなることを特徴とする。
【0047】
また、第20の発明の有機薄膜EL素子は、前記非発光性電子輸送層が主としてテトラシアノエチレンよりなることを特徴とする。
【0048】
また、第21の発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた絶縁層と発光機能層を有し、前記絶縁層が像情報に対応してパターン形成されたフォトレジスト層であることを特徴とする。
【0049】
また、第22の発明の有機薄膜EL素子は、前記フォトレジスト層が膜厚0.02μm以上0.2μm以下であり、且つパターン形成された後に150℃以上の温度で完全硬化されていることを特徴とする。
【0050】
また、第23の発明の有機薄膜EL素子は、前記正孔注入電極上に前記フォトレジスト層を形成し完全硬化した後で、発光機能層を形成する前に前記正孔注入電極表面の気相クリーニングを行うことを特徴とする。
【0051】
また、第24の発明は、正孔注入電極と電子注入電極との間に電圧を加えることで電流を流し発光を得る有機薄膜EL素子の駆動方法であって、電源の片方の極と有機薄膜EL素子の片方の極を接続するとともに、それぞれの他方の極を薄膜トランジスタを介して接続し、且つ当該トランジスタのゲート電圧保持用のメモリー容量を有し、一定の時間間隔毎に発光強度の情報または発光非発光の情報を当該メモリー容量に充放電させることにより書き込んで、発光状態を制御する駆動方法において、当該メモリー容量と並列に前記薄膜トランジスタのチャネル層と同時に同じ成膜条件で作成した層を抵抗として配置したことを特徴とする。
【0052】
また、第25の発明は、前記メモリー容量と抵抗の平均値の積より求められる時定数が、少なくとも前記の一定の時間間隔より小さく、且つ当該時間間隔の1/100の時間より大きいことを特徴とする。
【0053】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る有機薄膜EL素子について説明する。
【0054】
本発明の有機薄膜EL素子は、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた発光機能層により構成される。ここで発光機能層とは両電極から注入された正孔と電子によって発光する過程に関与する各層を集合的に総称するものであり、一般に知られるように、実際には正孔輸送層と電子輸送性発光層との積層構造であったり、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の積層構造であったり、さらに正孔注入層や電子注入層などの層が積層された構造であったりする。
【0055】
前記透明基板は、有機薄膜EL素子を坦持出来るものであればよく、コーニング1737ガラスなどの通常のガラス基板が用いられる事が多いが、ポリエステルその他の樹脂フィルムなども用いる事が出来る。一般に電子注入電極および正孔注入電極は、そのどちらか一方が透明である必要があり、透明基板上に透明電極を設けて発光を外部に取り出すことが多いが、シリコン基板などの不透明基板上に成膜し上部電極を透明電極として発光を取出しても良い。通常、正孔注入電極に透明なITO(インジウム錫酸化物)膜を用いる事が多く、電子注入電極はTangらの提案したMgAg合金またはAlLi合金など、仕事関数が低く電子注入障壁の低い金属と比較的仕事関数が大きく安定な金属との合金が用いられることが多い。
【0056】
また、電子注入電極は、実質的に発光機能層への電子の注入に寄与する層と電極としての電気伝導性を担う層の積層構造としてもよく、一般には数Å程度の膜厚の弗化リチウム層や酸化リチウム層とアルミニウム層の積層構造の電子注入電極などが用いられる。この場合、電子注入電極にアルミニウム層のみを用いた場合と比較して駆動電圧が低下し発光効率が向上することが知られている。
【0057】
ITO膜はその透明性を向上させまたは抵抗率を低下させる目的でスパッタ、エレクトロンビーム蒸着、イオンプレーティング等の成膜方法が行われており、また抵抗率や形状制御の目的で種々の後処理が行われる事も多い。また膜厚は必要とされるシートレジスタンス値と可視光透過率から決定されるが、有機EL素子では比較的駆動電流密度が高いため、シートレジスタンスを小さくするため100nm以上の厚さで用いられることが多い。
【0058】
正孔注入電極には、これらの通常のITO膜を用いる事が出来る他、導電性粉体を分散した透明導電性塗料の塗布膜その他の電極を用いる事が出来る。また、電子注入電極には、上述したMgAg、AlLiその他の仕事関数が低く電子注入障壁の低い金属と比較的仕事関数が大きく安定な金属との合金の他、はじめに薄層のLi膜を形成した後にAl膜を比較的厚く形成するような積層電極や、LiF膜やAl23膜を薄層に形成した後にAl膜を比較的厚く形成するような積層電極や、その他の種々の電極構成を用いる事が出来る。
【0059】
第1の発明において、その要部は発光層と電子注入輸送層との間に非発光性の電子輸送層を設ける独自の構成にあり、各層を構成する材料は一般に知られている材料を広く用いることができる。
【0060】
第2の発明において、その要部は発光層と電子注入輸送層との間に非発光性の正孔阻止層を設ける独自の構成にあり、各層を構成する材料は一般に知られている材料を広く用いることができる。
【0061】
第3の発明において、その要部は発光層として電子と正孔の両方を輸送できるものを用いた独自の構成にあり、各層を構成する材料は一般に知られている材料を広く用いることができる。
【0062】
第4の発明において、その要部は発光層と電子注入輸送層との間にアクセプター性の有機分子からなる薄層を設ける独自の構成にあり、各層を構成する材料は一般に知られている材料を広く用いることができる。
【0063】
第5の発明において、その要部は発光層が有機発光分子とアクセプター性有機分子からなる独自の構成にあり、各層を構成する材料は一般に知られている材料を広く用いることができる。
【0064】
特に電子注入輸送層として発光性のトリス(8−キノリノラト)アルミニウムまたはその誘導体などの材料を用いる場合には、これらの構成とすることで顕著な色純度の向上と寿命の向上が認められる。
【0065】
これはこれらの独自の構成により正孔と電子の再結合領域が制御されて、発光性電子注入輸送層の発光が抑制され、効果的に発光層の中で再結合および発光が行われるためである。
【0066】
電子注入輸送層とは、電子注入電極から電子を注入され、且つ電子を輸送する役割を担う層を言い、単層または積層膜としてこの機能を有する部分の総称として用いている。正孔阻止層は正孔の移動を妨げ、その正孔注入電極側に正孔を溜める働きを有する層であれば良いが、その正孔注入電極側に接する層と比較してそのイオン化ポテンシャルが大きく正孔の注入が困難であるか、または注入できたとしても、正孔移動度が極端に小さい層であれば、このような役目を果たすことができる。正孔輸送能と電子輸送能の両方を有するとは、両キャリアの輸送能が大きな差でないことを指す。有機発光分子とは、分子に固有の蛍光を示し、特に本発明では固体薄膜状態で電気的な励起(電子と正孔の再結合)によって蛍光を発する材料を言う。
【0067】
第11の発明において、その要部は発光層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミンからなることにあり、正孔注入輸送層や電子注入輸送層その他の各層は通常の材料を幅広く用いることができる。この2つの材料は共蒸着または混合塗料からの塗布などにより発光層として成膜されるが、その混合割合は重量比で1:9以上9:1以下であればよい。この混合材料からなる発光層を用いることで高い発光効率が安定して得られるものである。
【0068】
第12の発明において、その要部は発光層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジンからなることにあり、正孔注入輸送層や電子注入輸送層その他の各層は通常の材料を幅広く用いることができる。この2つの材料は、共蒸着または混合塗料からの塗布などにより発光層として成膜されるが、その混合割合は重量比で1:9以上9:1以下であればよい。この混合材料からなる発光層を用いることで、高い発光効率が安定して得られるものである。
【0069】
第13の発明において、その要部は発光層と接して設けられた正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンからなることにあり、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層その他の各層は通常の材料を幅広く用いることができる。1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンはそのイオン化ポテンシャルが極めて大きく、正孔の注入障壁が高い特徴があり、結果としてそれに接する発光層内での再結合確率を高める働きをするものである。
【0070】
第14の発明において、その要部は発光層と接して設けられた正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとテトラフェニルエチレンからなることにあり、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層その他の各層は通常の材料を幅広く用いることができる。テトラフェニルエチレンを適量混合することにより、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンの結晶化による黒点(非発光欠陥)を抑制することができるが、多量に混合すると正孔阻止層としての効果が損なわれる。1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンに対するテトラフェニルエチレンの混合割合は重量比で0.5%以上60%以下である。
【0071】
第17の発明において、その要部は連続して設けられた発光層と正孔阻止層と非発光性電子輸送層を有し、前記発光層が、主として、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミンからなり、前記正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンからなることにあり、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層その他の各層は通常の材料を幅広く用いることができる。また非発光性電子輸送層としては7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンやテトラシアノエチレンなどの材料を用いることが出来る。
【0072】
この1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミンの発光層材料は、共蒸着、または混合塗料からの塗布などにより発光層として成膜されるが、その混合割合は重量比で1:9以上9:1以下であればよい。この混合材料からなる発光層を用いることと、正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンからなることで、正孔と電子の再結合領域を発光層内に効果的に限定し、色純度が良く高い発光効率が安定して得られるものである。
【0073】
第17の発明において、その要部は連続して設けられた発光層と正孔阻止層と非発光性電子輸送層を有し、前記発光層が、主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジンからなり、前記正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンからなることにあり、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層その他の各層は通常の材料を幅広く用いることができる。
【0074】
また、非発光性電子輸送層としては7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンやテトラシアノエチレン等の材料を用いることが出来る。この1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジンの発光層材料は、共蒸着または混合塗料からの塗布などにより発光層として成膜されるが、その混合割合は重量比で1:9以上9:1以下であればよい。この混合材料からなる発光層を用いることと、正孔阻止層が主として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンからなることで、正孔と電子の再結合領域を発光層内に効果的に限定し、色純度が良く高い発光効率が安定して得られるものである。
【0075】
第21の発明において、その要部はパターン形成されたフォトレジスト層を縁層として用いて発光をパターン化することにあり、発光機能層は通常のものを幅広く用いることが出来る。
【0076】
第22の発明において、要部は、上記に加えてフォトレジストの膜厚を0.02μm以上0.2μm以下とすることと、150℃以上の温度で完全硬化させることである。フォトレジスト膜厚を0.02μm以下にすると均一な膜を得ることが困難になり、ハジキなどの膜欠陥部が発光するなどの問題が顕著になる。また0.2μm以上では、フォトレジストの形成されている部分と非形成部分の段差が大きくなり、段差部で発光機能層の上部に形成する電極の導通が不十分となる問題が顕著になる他、段差部が目立ち、非発光時にも発光パターンが容易に視認出来てしまう問題がある。またフォトレジスト層の硬化温度が150℃未満で不十分であると、未硬化有機レジスト分子の発光部分への再付着によって著しく発光効率が低下する問題がある。
【0077】
第23の発明において、要部は、上記に加えてフォトレジスト層を完全硬化した後で、発光機能層を形成する前に、正孔注入電極表面の気相クリーニングを行うことにある。気相クリーニングの方法としては、酸素プラズマ処理やUVオゾン処理など一般に用いられている方法を幅広く用いることができる。このクリーニング処理により、表面に残留した微量の有機物層などを取り除き高い発光効率を安定して得ることができるものである。
【0078】
第24の発明において、その要部は有機薄膜EL素子の駆動用薄膜トランジスタ素子のゲート電圧をメモリーする容量と並列に、同トランジスタのチャネル層と同時に同じ成膜条件で作成した層を抵抗として配置することにある。これにより、基板条件や成膜条件等の局所的なバラツキにより、チャネル層の移動度、キャリア濃度等の特性が変化しても、それと同様に抵抗層の移動度、キャリア濃度も変化することとなる。すなわち、例えば各画素に一定の電圧が発光情報として与えられ、メモリー容量に蓄えられ、その電圧に応じて各駆動用薄膜トランジスタに電流が流れて有機薄膜EL素子が発光するわけであるが、この時移動度が大きいなどの理由により同一ゲート電圧に対する電流が大きくなる画素では、メモリー容量に並列に配置された上記抵抗を流れる電流も大きくなり、他の画素と比較して速くにゲート電圧が低下し、結果として発光時間が短くなることとなる。
【0079】
つまり、画素の駆動用薄膜トランジスタに流れる電流の大きな画素は、発光の輝度は流れる電流に応じて高くなるが、駆動用薄膜トランジスタのチャネルと同時に同条件で作成した抵抗を流れる電流も同じ割合で大きくなるため、その分だけメモリー容量の放電が速く、発光情報の書き込みから書き込みまでの時間間隔(1フレーム時間)の中での実際の発光時間が短くなることになり、パネルとして観察される平均の輝度は互いに補償されて同等になることを意味する。
【0080】
一方、反対に同一のゲート電圧に対して、駆動用薄膜トランジスタに流れる電流の小さな画素は、発光の輝度は流れる電流に応じて低くなるが、駆動用薄膜トランジスタのチャネルと同時に同条件で作成した抵抗を流れる電流も同じ割合で小さくなるため、その分だけメモリー容量の放電が遅く、1フレーム時間の中での実際の発光時間が長くなることになり、パネルとして観察される平均の輝度は互いに補償されて同等になることを意味する。
【0081】
第25の発明において、その要部は上記構成に加えて、メモリー容量と、駆動用薄膜トランジスタのチャネルと同時に同条件で作成した抵抗の各画素の平均値の積より求められる時定数が、少なくとも前記の1フレーム時間より小さく、且つ1フレーム時間の1/100の時間より大きいことである。移動度のバラツキなどにより上述の抵抗値はばらつくことになるが、その平均値とメモリー容量の積(放電時定数)が1フレーム時間より長いと、実質的にほとんどの画素においては、1フレーム時間全体に渡って発光を続けることとなり、効果的な電流バラツキの補償が期待できない。
【0082】
一方、同時定数が1フレーム時間の1/100以下では、補償は効果的に機能するものの、実際に必要なピーク輝度がパネル輝度の100倍以上となり、先に述べたパッシブマトリクス駆動と同様に消費電力が大きくなりアクティブマトリクス駆動のメリットが得られない。すなわち、本発明の駆動手段はこれらの現象に鑑み、前述の時定数の平均を1フレーム時間より小さく、且つ1フレーム時間の1/100の時間より大きくなるようにメモリー容量および抵抗層の幅と長さを設定することによって、平均より時定数が大きい画素も小さい画素も発光時間がその輝度に反比例することによって輝度バラツキを抑制できるものである。
【0083】
本駆動手段で設けたメモリー容量と並列に配置する抵抗層による、駆動用薄膜トランジスタの特性バラツキの補償効果は極めて顕著であり、ここで述べた抵抗層をメモリー容量と並列に設けない通常の駆動手段では、トランジスタの特性バラツキにより一桁以上の輝度バラツキとなる場合でも、目視では全く輝度バラツキを認識出来ないレベルにまで抑制することが出来る。これによりゲート電圧値自体で階調制御する場合でも、サブフィールド法を用いる場合でも、高い階調再現性が得られる。
【0084】
一方、通常の駆動手段による方法では、メモリー容量は僅かなリーク電流で放電するのみであり、通常、走査によるデータ書き込みの僅かな時間以外は常に発光を続けているのに対して、本発明による駆動手段を用いた場合には、そのトランジスタ特性のバラツキに応じて、画素によって発光時間が短くなっており、その分だけ発光効率が低下することになるのが欠点である。しかしながら、本欠点は、表示画像として要求される均一性や階調レベルに応じて、前述の放電時定数を適切に設定することによって最小化することが出来る。
【0085】
次に具体的な実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
【0086】
(実施例1)
透明基板上に正孔注入電極を形成した基板として、市販のITO付きガラス基板(三容真空株式会社製、サイズ100×100mm×t=0.7mm、シート抵抗約14Ω/□)を用い、電子注入電極との重なりにより発光面積が10×10mmとなるようにフォトリソグラフィーによりパターン化した。フォトリソ後の基板処理は市販のレジスト剥離液(ジメチルスルホキシドとN−メチル−2−ピロリドンとの混合溶液)に浸漬して剥離を行った後、アセトンでリンスし、さらに発煙硝酸中に1分間浸漬して完全にレジストを除去した。
【0087】
ITO表面の洗浄は、基板の裏面表面の両面を十分に行い、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.238%水溶液を十分に供給しながら、ナイロンブラシによる機械的な擦り洗浄を行った。その後、純水で十分にすすぎ、スピン乾燥を行った。また有機薄膜EL素子の蒸着前には、市販のプラズマリアクター(ヤマト科学株式会社製、PR41型)中で、酸素流量20sccm、圧力0.2Torr、高周波出力300Wの条件で1分間の酸素プラズマ処理を行ってから、蒸着槽内に配置した。
【0088】
真空蒸着装置は市販の高真空蒸着装置(日本真空技術株式会社製、EBV−6DA型)を改造した装置を用いた。主たる排気装置は排気速度1500リットル/minのターボ分子ポンプ(大阪真空株式会社製、TC1500)であり、到達真空度は約1×10-6Torr以下であり、全ての蒸着は2〜3×10-6Torrの範囲で行った。また全ての蒸着はタングステン製の抵抗加熱式蒸着ボートに直流電源(菊水電子株式会社製、PAK10−70A)を接続して行った。
【0089】
このようにして真空層中に配置したITO付きガラス基板上に、正孔輸送層として、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)と、4−N,N−ジフェニルアミノ−α−フェニルスチルベンを、それぞれ0.3nm/sおよび0.01nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約80nmに形成した。
【0090】
次に、発光層として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)を0.3nm/sの蒸着速度で膜厚約10nmに形成した。
【0091】
次に、非発光性電子輸送層7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(関東化学株式会社製)を0.1nm/sの蒸着速度で膜厚約5nmに形成した。
【0092】
次に電子輸送層としてトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(同仁化学株式会社製)を0.3nm/sの蒸着速度で膜厚約25nmに形成した。
【0093】
次に、電子注入電極として、AlLi合金(高純度化学株式会社製、Al/Li重量比99/1)から低温でLiのみを、約0.1nm/sの蒸着速度で膜厚約1nmに形成し、続いて、そのAlLi合金をさらに昇温しLiが出尽くした状態から、Alのみを、約1.5nm/sの蒸着速度で膜厚約100nmに形成し、積層型の電子注入電極とした。
【0094】
このようにして作成した有機薄膜EL素子は、蒸着槽内を乾燥窒素でリークした後、乾燥窒素雰囲気下で、コーニング7059ガラス製の蓋を接着剤(アネルバ株式会社製、商品名スーパーバックシール953−7000)で貼り付けてサンプルとした。
【0095】
このようにして得た有機薄膜EL素子サンプルは、次のようにして評価を行った。DC駆動電源は直流定電流電源(アドバンテスト株式会社製、商品名マルチチャンネルカレントボルテージコントローラーTR6163)を用い、発光波長のスペクトル測定およびCIE色度測定は瞬間マルチ測光システム(大塚電子株式会社製、MCPD5000)により測定し、輝度は輝度計(東京光学機械株式会社製、商品名トプコンルミネセンスメーターBM−8)によって測定した。輝度ムラ、黒点(非発光部)等の発光画像品質は、50倍の光学顕微鏡により観察した。
【0096】
初期の評価は素子の蒸着後ガラス蓋を接着してから12時間後に常温常湿の通常の実験室環境で行い、発光色度CIE(X,Y)、発光効率(cd/A)、100cd/m2発光時の駆動電圧を評価した。また初期輝度が100cd/m2となる電流値で、常温常湿の通常の実験室環境で直流定電流駆動で連続発光試験を行った。この試験から色度が変化するか、輝度が半減(50cd/m2 )に達した時間を寿命として評価した。これらの評価結果を(表1)に示す。
【0097】
【表1】

Figure 0003656608
【0098】
本実施例によれば、色純度が良く、高い発光効率を有し、低い駆動電圧で自発光で視認性に優れた発光が得られ、連続発光試験においても輝度低下が小さく、色度の変化が無い、少ない消費電力で、極めて長期間にわたって安定して使用できる有機薄膜EL素子を実現できた。
【0099】
(実施例2)
実施例1の非発光性電子輸送層の形成において、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(関東化学株式会社製)の代わりに、テトラシアノエチレン(関東化学株式会社製)を用いた以外は実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0100】
(実施例3)
実施例1の正孔輸送層と発光層との間に、新たな発光層として1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)とN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)を、それぞれ0.15nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約10nmに形成した。
【0101】
それ以外の構成は全て実施例1と同様にして、有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0102】
(実施例4)
実施例3の非発光性電子輸送層の形成において、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(関東化学株式会社製)の代わりに、テトラシアノエチレン(関東化学株式会社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0103】
(実施例5)
実施例3の発光層である1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン層と、非発光性電子輸送層である7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンの代わりに、新たな発光層として、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)と7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(関東化学株式会社製)を、それぞれ0.15nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約10nmに形成した。
【0104】
それ以外の構成は全て実施例3と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0105】
(実施例6)
実施例5の新たな発光層において、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(関東化学株式会社製)の代わりに、テトラシアノエチレン(関東化学株式会社製)を用いた以外は実施例5と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0106】
(実施例7)
実施例1の発光層の形成において、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン層の代わりに、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)とCoumarin540(LambdaPhysik株式会社製)を、それぞれ0.15nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約10nmに形成した。
【0107】
それ以外の構成は全て実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0108】
(実施例8)
実施例7の非発光性電子輸送層として、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(関東化学株式会社製)の代わりに、テトラシアノエチレン(関東化学株式会社製)を用いた以外は実施例7と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0109】
(実施例9)
実施例1の非発光性電子輸送層である7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン層の代わりに、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)と7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(関東化学株式会社製)を、それぞれ0.15nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約10nmに形成した。
【0110】
それ以外の構成は全て実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0111】
(実施例10)
実施例9の7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(関東化学株式会社製)の代わりに、テトラシアノエチレン(関東化学株式会社製)を用いた以外は実施例9と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0112】
(実施例11)
実施例1の電子輸送層の形成において、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(同仁化学株式会社製)の代わりに、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(ケミプロ化成株式会社製)を用いた以外は実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0113】
(実施例12)
実施例2の電子輸送層の形成において、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(同仁化学株式会社製)の代わりに、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(ケミプロ化成株式会社製)を用いた以外は実施例2と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0114】
(実施例13)
実施例3の新たな発光層の形成において、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)の代わりに、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(同仁化学株式会社製)を用いた以外は実施例3と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0115】
(実施例14)
実施例4の新たな発光層の形成において、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)の代わりに、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(同仁化学株式会社製)を用いた以外は実施例4と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0116】
(実施例15)
実施例7の非発光性電子輸送層として用いた7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン層5nmの代わりに、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)を10nmの膜厚に形成した以外は実施例7と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0117】
(実施例16)
実施例1の発光層として設けた1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン層10nmの代わりに、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)とN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)を、各々0.15nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約10nmに形成し、さらに続けて、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)とテトラフェニルエチレン(関東化学株式会社製)を、それぞれ0.15nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約10nmに形成した。
【0118】
それ以外は実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0119】
(実施例17)
実施例15の発光層として設けた1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとCoumarin540との共蒸着層10nmの代わりに、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)とN,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)を、それぞれ0.15nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約10nmに形成した。
【0120】
それ以外は実施例15と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0121】
(実施例18)
実施例15の発光層として設けた1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエンとCoumarin540との共蒸着層10nmの代わりに、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(関東化学株式会社製)とN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(同仁化学株式会社製)を、それぞれ0.15nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約10nmに形成した。
【0122】
それ以外は実施例15と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0123】
(実施例19)
実施例3の電子輸送層の形成において、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム層の膜厚を25nmの代わりに、20nmとした以外は実施例3と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0124】
(実施例20)
実施例3の電子輸送層の形成において、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム層の膜厚を25nmの代わりに、30nmとした以外は実施例3と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0125】
(実施例21)
実施例3の正孔輸送層の形成に続いて、発光層形成の前に、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)を0.3nm/sの蒸着速度で膜厚約5nmに形成した以外は実施例3と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0126】
(実施例22)
実施例4の正孔輸送層の形成に続いて、発光層形成の前に、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)を0.3nm/sの蒸着速度で膜厚約5nmに形成した以外は実施例4と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1に記載のように評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0127】
(比較例1)
実施例1において、非発光性電子輸送層(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン層5nm)を形成せず、また電子輸送層(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム層25nm)を膜厚15nmに形成した以外は実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1と同様に評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0128】
(比較例2)
実施例1において、非発光性電子輸送層(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン層5nm)を形成せず、また電子輸送層(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム層25nm)を膜厚20nmに形成した以外は実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1と同様に評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0129】
(比較例3)
実施例1において、非発光性電子輸送層(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン層5nm)を形成せず、また電子輸送層(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム層25nm)を膜厚25nmに形成した以外は実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1と同様に評価を行った。その結果を(表1)に示す。
【0130】
(比較例4)
実施例1において、非発光性電子輸送層(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン層5nm)を形成せず、また電子輸送層(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム層25nm)を膜厚30nmに形成した以外は実施例1と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例1と同様に評価を行った。その結果を(表1)に示す。(表1)において各実施例および比較例の素子構成は略号によって略記されており、
「TPT」は、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン、
「TPD」は、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、
「PS」は、4−N,N−ジフェニルアミノ−α−フェニルスチルベン、
「TPB」は、1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン、
「TPE」は、テトラフェニルエチレン、
「C540」は、Coumarin540
「TCNQ」は、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン、
「TCNE」は、テトラシアノエチレン、
「Alq3」は、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム、
「Almq3」は、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム、
を表し、左から積層構成を表す記号として/で区切ってITO電極側から順に記載した。()内の数字は膜厚をnmで示し、+は共蒸着を示す。
【0131】
(実施例23)
透明基板上に正孔注入電極を形成した基板として、市販のITO付きガラス基板(三容真空株式会社製、サイズ100×100mm×t=0.7mm、シート抵抗約14Ω/□)を用い、電子注入電極との重なりにより発光可能面積が70×70mmとなるようにフォトリソグラフィーによりパターン化した。フォトリソ後の基板処理は市販のレジスト剥離液(ジメチルスルホキシドとnメチル2ピロリドンとの混合溶液)に浸漬して剥離を行った後、アセトンでリンスし、さらに発煙硝酸中に1分間浸漬して完全にレジストを除去した。ITO表面の洗浄は、基板の裏面表面の両面を十分に行い、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.238%水溶液を十分に供給しながら、ナイロンブラシによる機械的な擦り洗浄を行った。その後、純水で十分にすすぎ、スピン乾燥を行った。
【0132】
このようにして作製した正孔注入電極の上に、絶縁層を次のように形成した。ポジ型フォトレジスト(東京応化工業株式会社製OFPR5000)を専用シンナーで希釈してスピナーで塗布した。露光前のプリベークとして130℃15分間のオーブン加熱を行った後、発光パターンに対応したマスクを用いて露光し、現像して発光パターンに対応したレジスト膜を得た。さらに180℃30分間のオーブン加熱を行って、膜厚約0.1μmのパターン化されたフォトレジスト層(絶縁層)を得た。
【0133】
発光パターンに対応したマスクは、市販のプリンター(アルプス電機株式会社製MD2000)でOHPシートに600dpiの解像度で黒色プリントしたものを用いた。
【0134】
次に、再度基板の裏面表面の両面を、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.238%水溶液を十分に供給しながら、ナイロンブラシによる機械的な擦り洗浄を行った。その後、純水で十分にすすぎ、スピン乾燥を行った。
【0135】
また発光機能層の蒸着前には、市販のプラズマリアクター(ヤマト科学株式会社製、PR41型)中で、酸素流量20sccm、圧力0.2Torr、高周波出力300Wの条件で1分間の酸素プラズマ処理を行ってから、蒸着槽内に配置した。
【0136】
真空蒸着装置は市販の高真空蒸着装置(日本真空技術株式会社製、EBV−6DA型)を改造した装置を用いた。主たる排気装置は排気速度1500リットル/minのターボ分子ポンプ(大阪真空株式会社製、TC1500)であり、到達真空度は約1×10-6Torr以下であり、全ての蒸着は2〜3×10-6Torrの範囲で行った。また全ての蒸着はタングステン製の抵抗加熱式蒸着ボートに直流電源(菊水電子株式会社製、PAK10−70A)を接続して行った。
【0137】
このようにして真空層中に配置したITO付きガラス基板上に、正孔輸送層として、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)と、4−N,N−ジフェニルアミノ−α−フェニルスチルベンを、それぞれ0.3nm/sおよび0.01nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約80nmに形成した。
【0138】
次に、発光層(発光性電子輸送層)としてトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(同仁化学株式会社製)を0.3nm/sの蒸着速度で膜厚約40nmに形成した。
【0139】
次に、電子注入電極として、AlLi合金(高純度化学株式会社製、Al/Li重量比99/1)から低温でLiのみを、約0.1nm/sの蒸着速度で膜厚約1nmに形成し、続いて、そのAlLi合金をさらに昇温しLiが出尽くした状態から、Alのみを、約1.5nm/sの蒸着速度で膜厚約100nmに形成し、積層型の電子注入電極とした。
【0140】
このようにして作成した有機薄膜EL素子は、蒸着槽内を乾燥窒素でリークした後、乾燥窒素雰囲気下で、コーニング7059ガラス製の蓋を接着剤(アネルバ株式会社製、商品名スーパーバックシール953−7000)で貼り付けてサンプルとした。
【0141】
このようにして得た有機薄膜EL素子サンプルは、市販の小型ボタン電池(3V×2個)で駆動し、明るく視認性に優れ、低消費電力で長寿命なだけでなく、用いた600dpiのマスクパターンに極めて忠実な、通常の印刷物に匹敵する優れた解像度のパターン発光を得ることができた。発光輝度は6Vで300cd/m2、輝度半減寿命は5000時間以上であった。
【0142】
また発光パターン情報は非発光時にはほとんど見えず、判読は極めて困難であり、通電の有無のみで情報の表示・非表示を切りかえれるものであった。
【0143】
このように本実施例によれば、高い発光効率で、低い駆動電圧で自発光で視認性に優れた発光が得られ、また極めて高解像度で忠実な発光パターンが再現性良く得られ、且つ連続発光試験においても輝度低下が小さく、少ない消費電力で、極めて長期間にわたって安定して使用できる有機薄膜EL素子を実現できるものである。
【0144】
(比較例5)
実施例23において、パターン化絶縁層(フォトレジスト)の現像後、180℃30分間の硬化を行わず、代わりに通常のポストベークとして135℃30分の乾燥を行った以外は実施例23と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例23と同様に発光させた。
【0145】
このようにして得た有機薄膜EL素子サンプルは、同じ電池による駆動ではほとんど発光せず、通常の直流電源による駆動でも発光効率が低く、発光を得るのに極めて高い電圧が必要であった。発光輝度は、12Vで100cd/m2 であった。
【0146】
また発光パターン情報は実施例23と同様に、非発光時にはほとんど見えず、判読は極めて困難であり、通電の有無のみで情報の表示・非表示を切りかえれるものであった。
【0147】
(比較例6)
実施例23において、パターン化絶縁層(フォトレジスト)の膜厚0.1μmの代わりに、膜厚0.3μmに形成を行った以外は実施例23と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例23と同様に発光させた。
【0148】
このようにして得た有機薄膜EL素子サンプルは、初期においては実施例23と同様の優れた発光状態が得られるものもあったが、発光を続けていると部分的に陰極が劣化し非発光となる部分が増加し、数時間で相当の部分が非発光となった。またサンプルによっては初期から非発光部分のあるものや、正負電極の短絡により全く発光しないものも多かった。
【0149】
また本素子が非発光の時もパターンが容易に判読することが出来る状態であり、通電の有無のみで情報の表示・非表示を切り替えることが出来なかった。
【0150】
(比較例7)
実施例23において、パターン化絶縁層(フォトレジスト)の膜厚0.1μmの代わりに、膜厚0.01μmに形成を行った以外は実施例23と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例23と同様に発光させた。
【0151】
このようにして得た有機薄膜EL素子サンプルは、パターンとしては非発光であるべきところの多くが発光し、極めて表示品質が低下した判読しにくいものであった。発光の輝度および寿命においては実施例23と同様に良好であった。
【0152】
また発光パターン情報は実施例23と同様に、非発光時にはほとんど見えず、判読は極めて困難であったが、前述のように発光時も本来非発光であるべき部分の発光により判読が困難であった。
【0153】
(実施例24)
透明基板として、ガラス基板(コーニング1737)を用い、通常の低温ポリシリコンTFTの作製プロセスを用いて、駆動手段を次のように作製した。
【0154】
画素数は縦480、横640のVGAとし、各画素毎に透明電極としてITO膜を形成した。ITO電極と正電極ライン間には駆動用薄膜トランジスタとしてW=30μm、L=3μmのp型低温ポリシリコン薄膜トランジスタを形成して接続した。また、このゲート電極と正電極ライン間には0.2pFのメモリー容量を設けた。
【0155】
また、このメモリー容量と並列に前記の駆動用薄膜トランジスタのp型チャネル層形成と同時に、同条件で抵抗層を形成した。抵抗層の抵抗値は厚さ、幅、長さが一定であっても移動度の差などの成膜バラツキにより異なるが、全画素の平均値で10GΩとなるように形成した。
【0156】
また、各画素の発光情報を一定の時間毎にメモリー容量を充放電させることにより書き込むため、各画素毎に順次情報書き込み用薄膜トランジスタとしてW=3μm、L=3μmのp型低温ポリシリコン薄膜トランジスタを形成して、同トランジスタのゲートを走査電極に、ソースをデータ(ソース)電極に、ドレインを前記駆動用薄膜トランジスタのゲートに接続した。
【0157】
このようにして作製した駆動手段の上に、前記のITO電極部のみを開口部として残して絶縁膜を形成した。
【0158】
次に、この基板を洗浄した後、市販のプラズマリアクター(ヤマト科学株式会社製、PR41型)中で、酸素流量20sccm、圧力0.2Torr、高周波出力300Wの条件で1分間の酸素プラズマ処理を行ってから、蒸着槽内に配置した。
【0159】
真空蒸着装置は市販の高真空蒸着装置(日本真空技術株式会社製、EBV−6DA型)を改造した装置を用いた。主たる排気装置は排気速度1500リットル/minのターボ分子ポンプ(大阪真空株式会社製、TC1500)であり、到達真空度は約1×10-6Torr以下であり、全ての蒸着は2〜3×10-6Torrの範囲で行った。また全ての蒸着はタングステン製の抵抗加熱式蒸着ボートに直流電源(菊水電子株式会社製、PAK10−70A)を接続して行った。
【0160】
このようにして真空層中に配置した駆動手段形成後のガラス基板上に、正孔輸送層として、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(保土ヶ谷化学株式会社製)と、4−N,N−ジフェニルアミノ−α−フェニルスチルベンを、それぞれ0.3nm/sおよび0.01nm/sの蒸着速度で共蒸着して膜厚約80nmに形成した。
【0161】
次に、発光層(発光性電子輸送層)としてトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(同仁化学株式会社製)を0.3nm/sの蒸着速度で膜厚約40nmに形成した。
【0162】
次に、電子注入電極として、AlLi合金(高純度化学株式会社製、Al/Li重量比99/1)から低温でLiのみを、約0.1nm/sの蒸着速度で膜厚約1nmに形成し、続いて、そのAlLi合金をさらに昇温しLiが出尽くした状態から、Alのみを、約1.5nm/sの蒸着速度で膜厚約100nmに形成し、積層型の電子注入電極とした。
【0163】
このようにして作成した有機薄膜EL素子は、蒸着槽内を乾燥窒素でリークした後、乾燥窒素雰囲気下で、コーニング7059ガラス製の蓋を接着剤(アネルバ株式会社製、商品名スーパーバックシール953−7000)で貼り付けてサンプルとした。
【0164】
このようにして得た有機薄膜EL素子サンプルは、電子注入電極を接地し、正電極ラインに7Vの直流電圧を印加し、走査電極を順に走査して、データ(ソース)電極に各画素の発光情報に対応した電圧を与えて発光させた。走査は横一行毎に順に縦方向に480行の走査を行った。走査の繰り返し周波数(フレームレート)は100Hzとし、データ(ソース)電極に与える各画素の発光情報に対応した電圧値は発光の階調情報に対応した256段階の直流電圧を与えた。
【0165】
このようにして発光させたVGAサイズの有機薄膜EL素子は、全画素に同一のデータを与えた場合には、輝度ムラや発光の不均一が無く、256段階の階調信号を与えた場合には、信号に忠実な発光が得られた。また全画素最大輝度で点灯時のパネルの輝度は300cd/m2 であり、直流7Vの駆動で高い発光輝度が得られた。また連続点灯時の寿命は5000時間以上であった。
【0166】
このように本実施例によれば、表示が多くの画素から構成される場合であっても、高い発光効率で、低い駆動電圧で自発光で視認性に優れた発光が得られ、またムラなどの不均一の無い極めて一様性に優れた発光が得られ、また256階調の高い階調再現性が得られた。また連続発光試験においても輝度低下が小さく、少ない消費電力で、極めて長期間にわたって安定して使用できる有機薄膜EL素子を実現できるものである。
【0167】
(比較例8)
実施例24において、メモリー容量と並列に抵抗層を形成しない以外は全て実施例24と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例24と同様に発光させた。
【0168】
このようにして発光させたVGAサイズの有機薄膜EL素子は、全画素に同一データを与えた場合にもは、輝度ムラや発光の不均一が認められ、256段階の階調信号を与えた場合にも、階調の再現性が悪く、極めて低品質な表示画像しか得られなかった。また全画素最大輝度で点灯時のパネルの輝度は高い部分では500cd/m2を超える一方、低い部分は50cd/m2以下であった。
【0169】
(実施例25)
実施例24と駆動手段および有機薄膜EL素子は同様に作製し、駆動方法も実施例24と同様に正電極ラインに7Vの直流電圧を印加し、走査電極を順に走査して、データ(ソース)電極に各画素の発光情報に対応した電圧を与えて発光させた。階調の表現方法のみ、実施例24の方法の代わりに、データ(ソース)電極には常に発光または非発光に対応する電圧を与えることとし、走査速度を速くしてサブフィールド法により階調制御を行った。
【0170】
このようにして発光させたVGAサイズの有機薄膜EL素子は、全画素が同じ明るさとなるように駆動した場合には、輝度ムラや発光の不均一が無く、256段階の階調をサブフィールド法で与えた場合には信号に忠実な発光が得られた。また全画素最大輝度で点灯時のパネルの輝度は250cd/m2 であり、直流7Vの駆動で高い発光輝度が得られた。また連続点灯時の寿命は5000時間以上であった。
【0171】
(比較例9)
実施例25において、メモリー容量と並列に抵抗層を形成しない以外は全て実施例25と同様にして有機薄膜EL素子サンプルを作成し、実施例25と同様に発光させた。
【0172】
このようにして発光させたVGAサイズの有機薄膜EL素子は、全画素に同一の条件で駆動した場合にも、輝度ムラや発光の不均一が認められ、256段階の階調をサブフィールド法で与えた場合にも、階調の再現性が悪く、極めて低品質な表示画像しか得られなかった。また全画素をフルフィールドで点灯時のパネルの輝度は高い部分では400cd/m2を超える一方、低い部分は50cd/m2以下であった。
【0173】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、色純度が良く、高い発光効率を有し、低い駆動電圧で自発光で視認性に優れた発光が得られ、連続発光試験においても輝度低下が小さく、色度の変化が無い、少ない消費電力で、極めて長期間にわたって安定して使用できる有機薄膜EL素子を実現できるものである。
【0174】
また、透明基板上に正孔注入電極と電子注入電極と、少なくとも前記正孔注入電極と電子注入電極との間に設けられた絶縁層と発光機能層を有し、前記絶縁層が像情報に対応してパターン形成されたフォトレジスト層としたことによって、高い発光効率で、低い駆動電圧で自発光で視認性に優れた発光が得られ、また極めて高解像度で忠実な発光パターンが再現性良く得られ、且つ連続発光試験においても輝度低下が小さく、少ない消費電力で、極めて長期間にわたって安定して使用できる有機薄膜EL素子を実現できるものである。
【0175】
また、正孔注入電極と電子注入電極との間に電圧を加えることで電流を流し、発光を得る有機薄膜EL素子の駆動方法であって、電源の片方の極と有機薄膜EL素子の片方の極を接続するとともに、それぞれの他方の極を薄膜トランジスタを介して接続し、且つ当該トランジスタのゲート電圧保持用のメモリー容量を有し、一定の時間間隔毎に発光強度の情報または発光非発光の情報を当該メモリー容量に充放電させることにより書き込んで、発光状態を制御する駆動方法において、当該メモリー容量と並列に前記薄膜トランジスタのチャネル層と同時に同じ成膜条件で作成した層を抵抗として配置したことによって、表示が多くの画素から構成される場合であっても、高い発光効率で、低い駆動電圧で自発光で視認性に優れた発光が得られ、またムラなどの不均一の無い極めて一様性に優れた発光が得られ、また256階調の高い階調再現性が得られた。また連続発光試験においても輝度低下が小さく、少ない消費電力で、極めて長期間にわたって安定して使用できる有機薄膜EL素子を実現できるものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic electroluminescence (EL) element and a method for driving the same, which are self-luminous elements that can be used as various light sources for communication, illumination, and other applications including flat-type self-luminous display devices.
[0002]
[Prior art]
In recent years, LCD panels have been widely used as flat display devices, but they still have drawbacks such as a slow response speed and a narrow viewing angle, and many of the new systems that have improved these have insufficient characteristics. There is a problem that the cost as a panel becomes high. Under such circumstances, organic EL elements as new light-emitting elements that are self-luminous, have excellent visibility, have a high response speed, and can be expected to be used in a wide range are expected.
[0003]
An organic EL device is one in which electrons and holes are injected from an electrode into an organic material layer to obtain light emission by recombination. Many studies have been made for a long time, but generally its light emission efficiency is low and it becomes a practical light emitting device. It was far from the application of.
[0004]
Under such circumstances, a device proposed by Tang et al. In 1987 ("Apply Physics Letter" Vol. 51 1987 (CW Tang and SA Vanslyke: Appl. Phys. Lett. 51 (1987)). 913.)) is an element having a transparent hole injection electrode, a light emitting functional layer, and an electron injection electrode on a transparent substrate, and the light emitting functional layer is a laminate of a hole transport layer and a light emitting layer (electron transport layer). In addition, MgAg was used as an alloy of a metal having a low work function and a low electron injection barrier as an electron injection electrode and a metal having a relatively large work function and stability.
[0005]
By using such an electron injection electrode, electrons can be injected with high efficiency and relatively stably, and light emission can be obtained with high efficiency in the vicinity of the interface between the hole transport layer and the light emitting layer (electron transport layer). Became possible. Tang et al. Have a structure of 1000 cd / m at a low voltage of 10 V or less in such a configuration. 2 The above high brightness and high efficiency of 1.5 lm / W or more are realized. Tang et al.'S report has led to ongoing active studies.
[0006]
An outline of organic EL devices that are currently being examined generally will be described below.
[0007]
In general, an organic EL element is formed by laminating a hole injection electrode, a light emitting functional layer, and an electron injection electrode in this order on a transparent substrate, and the light emitting functional layer includes a hole transport layer and a light emitting layer (electron transport layer). In many cases, a plurality of laminated films are used. In this way, by making each layer play a role by separating functions, an appropriate material can be selected for each layer, and the characteristics of the element are improved.
[0008]
In general, a glass substrate such as Corning 1737 is widely used as the transparent substrate. A thickness of about 0.7 to 1.1 mm is easy to handle from the viewpoint of strength and weight.
[0009]
As the hole injection electrode, a transparent electrode such as an ITO sputtered film, an electron beam deposited film, or an ion plating film is used. The film thickness is determined from the required sheet resistance value and visible light transmittance. However, since the organic EL element has a relatively high driving current density, it may be used with a thickness of 100 nm or more in order to reduce the sheet resistance. Many.
[0010]
Various configurations of the light emitting functional layer have been studied. A hole transporting layer in which a hole transporting material such as a triphenyldiamine derivative is formed to a thickness of several tens of nanometers by vacuum deposition, tris (8-quinolinolato) aluminum, etc. In many cases, the light emitting material (electron transport material) is formed by stacking layers formed to have a film thickness of several tens of nanometers by vacuum deposition.
[0011]
In general, the part where electrons and holes recombine and emit light is called the light-emitting layer. If this part is in the vicinity of the hole injection electrode or the electron injection electrode, the exciton generated by recombination is deactivated without light emission. Luminous efficiency decreases. In order to prevent this phenomenon and to alleviate the influence of the surface state of the underlying substrate, it is necessary to provide a hole transport layer on the hole injection electrode side and an electron transport layer on the electron injection electrode side It is. Tris (8-quinolinolato) aluminum is a green light-emitting electron transport material, and is used as a layer serving as both a light-emitting layer and an electron transport layer, but the portion on the hole transport layer side is actually a light-emitting layer. It is considered that the portion on the electron injection electrode side functions as an electron transport layer.
[0012]
As the electron injection electrode, an alloy of a metal having a low work function and a low electron injection barrier and a metal having a relatively large work function and a stable metal such as an MgAg alloy or an AlLi alloy proposed by Tang et al. Is often used.
[0013]
Further, if such elements are arranged in a matrix and light is emitted by scanning line-sequentially, it is useful not only as a light emitting element but also as a display device for image information. However, in this case, for example, in the case of driving in which light is emitted by sequentially scanning in the vertical direction in a matrix of vertical 480 pixels × horizontal 640 pixels, the light emission time of each pixel becomes 1/480, for example, the average brightness 100 as the panel brightness. In order to obtain a candela, the actual light emission luminance of each pixel is 480 times and 48000 candela is required. In order to obtain a high instantaneous luminance in this way, a high drive voltage and a high instantaneous current are required, leading to an increase in power consumption such as an increase in power loss due to wiring resistance.
[0014]
Therefore, as a display device for image information, in addition to the simple matrix (passive matrix) driving as described above, a thin film transistor for driving each light emitting element (pixel) and a period until information given by voltage is applied to the next information. An active matrix driving configuration having a memory capacity to be held has been studied (for example, “Proceedings of the 18th International Display Research Conference”, pages 217 to 220 (Processings of 18th International Display Conference, p217). ~ P220)).
[0015]
In such an active matrix driving, an organic thin film EL element, a driving thin film transistor, and a memory capacity are required for each pixel as essential components, and a switching transistor for sequentially writing light emission information given by voltage Writing means such as are required at a minimum. That is, generally, at least two transistors and one capacitance element are required in addition to the organic thin film EL element.
[0016]
As described above, in the active matrix drive, the number of components necessary for displaying the image information is increased. However, unlike the passive matrix drive, each pixel continues to emit light according to the voltage held in the memory capacity even during a period when it is not sequentially selected. As a result, there is no phenomenon in which the light emission luminance of the element itself is remarkably higher than the average luminance of the panel, and the power consumption as the panel is remarkably reduced.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
In this way, a layered device structure separated by function proposed by Tang et al. Is used, and an alloy of a metal having a low work function such as MgAg and a low electron injection barrier and a metal having a relatively large work function and stable as an electron injection electrode. By using this, an element capable of obtaining sufficient luminance of about several hundred candela even at a low voltage of about several volts can be realized. Further, tris (8-quinolinolato) aluminum described above is a green light-emitting electron transport material, and when a green organic thin film EL device is manufactured, it is used as a layer serving as both a light-emitting layer and an electron transport layer. It is possible and convenient.
[0018]
However, when the above-described tris (8-quinolinolato) aluminum or a derivative thereof is used and a material capable of obtaining high efficiency with high characteristics as a light-emitting electron transport layer is used, the light-emitting layer is made of another material and other light emission is achieved. Even if a color is to be obtained, there is a problem that light emission from tris (8-quinolinolato) aluminum or a derivative thereof is mixed.
[0019]
That is, even if it is intended to obtain light emission only from the light emitting layer by laminating the light emitting layer and the electron transport layer, when the electron transport layer is a light emitting material as described above, the holes that have passed through the light emitting layer are formed in the electron transport layer. There is a problem that it is difficult to completely avoid the phenomenon of recombination and light emission in the region.
[0020]
For example, by reducing the thickness of the electron transport layer to about 20 nm, the deactivation rate of the exciton generated by recombination in the electron transport layer is increased, and light emission from the electron transport layer is suppressed. However, there is a natural limit to the optimization of film thickness due to the trade-off between efficiency and color purity, and obtaining an excellent organic thin film EL device that can simultaneously achieve high efficiency, color purity, and long life. Was difficult.
[0021]
In addition, when trying to obtain fixed pattern light emission with a resolution as high as that of printed matter, there is a limit to patterning the cathode or anode, and a method by patterning an insulating layer has been expected. When the lithography process is used, there are problems such as disconnection of the cathode, short-circuit between the cathode and anode, and reduction in light emission efficiency from the beginning, and there are also problems of extremely low reliability during continuous driving. In addition, the light emission pattern can be visually recognized even when no light is emitted, and there is a problem that the display / non-display of information cannot be controlled by electrical control of light emission / no light emission.
[0022]
In addition, in the matrix display device as described above, in particular for a display device with a large number of pixels, an active matrix drive that can greatly reduce power consumption is expected instead of passive matrix drive with large power consumption. A source-drain current characteristic (I-Vg characteristic) with respect to a gate voltage Vg of a thin film transistor used for such an application has a large variation between elements, which is non-uniformity of light emission or a decrease in the number of effective gradations resulting therefrom. There are problems that have been reduced to image quality.
[0023]
Regarding the variation in the gate voltage Vth at which the current starts to flow, a technique for correcting the voltage that automatically cancels this by storing it in a capacity different from the memory capacity of the light emission information for each pixel (each driving thin film transistor) is examined. Has been. (SID98Digest, p11-p14).
[0024]
However, the realization of such a method requires four transistors and two capacitors for each pixel, and current variation in the gate voltage region during actual driving (corresponding to variation in the slope of the I-Vg characteristic). However, there is still a problem that the image quality is lowered in the form of large non-uniform light emission or a decrease in the number of effective gradations resulting therefrom.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In view of such a situation, the authors use materials having various physical properties, laminate functional thin films with various characteristics in various configurations, and perform evaluation in terms of luminous efficiency, color purity, and life, The inventors have found that the recombination region of holes and electrons can be effectively controlled by using a specific functional layer or a combination of specific materials, and have completed the present invention.
[0026]
In addition, in order to realize a fixed pattern display with a resolution as high as that of a printed material with high luminous efficiency and reliability, the authors and others have made prototypes of patterned light emitting elements with various insulating layers, and by using specific insulating layers, It is possible to obtain high luminous efficiency, and it is possible to improve reliability by suppressing cathode disconnection, cathode anode-to-cathode short circuit, efficiency reduction, etc. The present invention has been completed by finding that display non-display can be controlled by electrical light emission / non-light emission.
[0027]
In addition, the authors studied driving means using various combinations of thin film transistors, and examined how actual light emission changes when the channel mobility changes. The present inventors have completed the present invention by finding that the combination of resistors provides high emission uniformity of each pixel, that is, a high level of gradation can be realized.
[0028]
Specifically, the organic thin film EL element of the first invention includes a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, and a light emitting layer provided at least between the hole injection electrode and the electron injection electrode. An electron injecting and transporting layer is provided, and a non-light emitting electron transporting layer is provided between the light emitting layer and the electron injecting and transporting layer.
[0029]
The organic thin film EL device according to the second aspect of the invention includes a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, and a light emitting layer provided between at least the hole injection electrode and the electron injection electrode, and an electron injection transport. And a non-light emitting hole blocking layer between the light emitting layer and the electron injecting and transporting layer.
[0030]
The organic thin film EL device according to the third aspect of the invention includes a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, and a light emitting layer provided between at least the hole injection electrode and the electron injection electrode, and an electron injection transport. And the light emitting layer has both a hole transporting capability and an electron transporting capability.
[0031]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an organic thin film EL device comprising: a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate; and a light emitting layer provided at least between the hole injection electrode and the electron injection electrode; And a thin layer made of an acceptor organic molecule between the light emitting layer and the electron injecting and transporting layer.
[0032]
An organic thin film EL device according to a fifth aspect of the invention includes a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, at least a light emitting layer provided between the hole injection electrode and the electron injection electrode, and an electron injection transport. And the light emitting layer is mainly composed of an organic light emitting molecule and an acceptor organic molecule.
[0033]
The organic thin film EL element of the sixth invention is characterized in that the acceptor organic molecule is mainly composed of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane.
[0034]
The organic thin film EL element of the seventh invention is characterized in that the acceptor organic molecule is mainly composed of tetracyanoethylene.
[0035]
The organic thin film EL element of the eighth invention is characterized in that the electron injecting and transporting layer is luminescent and the emission wavelength is different from the emission wavelength of the emission layer.
[0036]
The organic thin film EL element of the ninth invention is characterized in that the electron injecting and transporting layer is luminescent, and the emission wavelength of the light emitting layer is shorter than the emission wavelength.
[0037]
In the organic thin film EL element according to the tenth invention, the electron injecting and transporting layer is mainly composed of tris (8-quinolinolato) aluminum or a derivative thereof.
[0038]
The organic thin film EL element of the eleventh invention has a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, and a light emitting layer provided at least between the hole injection electrode and the electron injection electrode, The light emitting layer is mainly composed of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl- It consists of 4,4'-diamine.
[0039]
The organic thin film EL element of the twelfth invention has a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, and a light emitting layer provided at least between the hole injection electrode and the electron injection electrode, The light emitting layer is mainly composed of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine. It is characterized by.
[0040]
An organic thin film EL device according to a thirteenth aspect of the present invention includes a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, at least a light emitting layer provided between the hole injection electrode and the electron injection electrode, and hole blocking. And the hole blocking layer is mainly composed of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene.
[0041]
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an organic thin film EL device comprising: a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate; and a light emitting layer provided at least between the hole injection electrode and the electron injection electrode; And the hole blocking layer is mainly composed of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and tetraphenylethylene.
[0042]
In the organic thin film EL element according to the fifteenth aspect, the light emitting layer is mainly composed of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-diphenyl-N, N′-bis ( 3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine.
[0043]
In the organic thin film EL element according to the sixteenth aspect of the present invention, the light emitting layer mainly comprises 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-bis (4′-diphenylamino-4). -Biphenylyl) -N, N'-diphenylbenzidine.
[0044]
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided an organic thin film EL device comprising: a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate; and a light emitting layer continuously provided at least between the hole injection electrode and the electron injection electrode. The light-emitting layer mainly comprises 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N'-diphenyl-N, N'- It is made of bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine, and the hole blocking layer is mainly made of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene. It is characterized by.
[0045]
An organic thin film EL element according to an eighteenth aspect of the present invention includes a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, and a light emitting layer provided continuously between at least the hole injection electrode and the electron injection electrode. A hole-blocking layer and a non-light-emitting electron transport layer, wherein the light-emitting layer mainly comprises 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-bis (4′-diphenylamino- 4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine, and the hole blocking layer is mainly composed of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene.
[0046]
In the organic thin film EL element according to the nineteenth invention, the non-light emitting electron transport layer is mainly composed of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane.
[0047]
The organic thin film EL element of the twentieth invention is characterized in that the non-light emitting electron transport layer is mainly composed of tetracyanoethylene.
[0048]
An organic thin film EL device according to a twenty-first aspect includes a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, and an insulating layer and a light emitting functional layer provided at least between the hole injection electrode and the electron injection electrode. And the insulating layer is a photoresist layer patterned in accordance with image information.
[0049]
In the organic thin film EL element of the 22nd invention, the photoresist layer has a film thickness of 0.02 μm or more and 0.2 μm or less, and is completely cured at a temperature of 150 ° C. or more after pattern formation. Features.
[0050]
The organic thin film EL device of the twenty-third aspect of the present invention is the vapor phase on the surface of the hole injection electrode after forming the photoresist layer on the hole injection electrode and completely curing it, and before forming the light emitting functional layer. It is characterized by performing cleaning.
[0051]
According to a twenty-fourth aspect of the invention, there is provided a driving method of an organic thin film EL element that obtains light emission by applying a voltage between a hole injection electrode and an electron injection electrode, wherein one pole of the power source and the organic thin film One side of the EL element is connected, and the other side is connected via a thin film transistor, and has a memory capacity for holding the gate voltage of the transistor. In a driving method in which information on light emission and non-light emission is written by charging / discharging the memory capacity and the light emission state is controlled, a layer created under the same film formation conditions simultaneously with the channel layer of the thin film transistor in parallel with the memory capacity It is characterized by arranging as follows.
[0052]
In a twenty-fifth aspect of the invention, a time constant obtained from a product of the memory capacity and the average value of resistance is at least smaller than the predetermined time interval and larger than 1/100 of the time interval. And
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The organic thin film EL element according to the embodiment of the present invention will be described below.
[0054]
The organic thin film EL device of the present invention is composed of a hole injection electrode and an electron injection electrode on a transparent substrate, and a light emitting functional layer provided at least between the hole injection electrode and the electron injection electrode. Here, the light emitting functional layer is a collective term for each layer involved in the process of emitting light by holes and electrons injected from both electrodes, and as is generally known, in fact, a hole transport layer and an electron are actually used. A laminated structure with a transporting light-emitting layer, a laminated structure of a hole-transporting layer, a light-emitting layer, and an electron-transporting layer, or a structure in which layers such as a hole-injecting layer and an electron-injecting layer are laminated To do.
[0055]
The transparent substrate is not particularly limited as long as it can carry an organic thin film EL element, and a normal glass substrate such as Corning 1737 glass is often used, but a polyester or other resin film can also be used. In general, one of the electron injection electrode and the hole injection electrode needs to be transparent. In many cases, the transparent electrode is provided on the transparent substrate to extract the emitted light to the outside. It is also possible to extract light emission by forming a film and using the upper electrode as a transparent electrode. Usually, a transparent ITO (indium tin oxide) film is often used for the hole injection electrode, and the electron injection electrode is made of a metal having a low work function and a low electron injection barrier, such as MgAg alloy or AlLi alloy proposed by Tang et al. An alloy with a stable metal having a relatively large work function is often used.
[0056]
The electron injection electrode may have a layered structure of a layer that substantially contributes to the injection of electrons into the light emitting functional layer and a layer that is responsible for electrical conductivity as an electrode. An electron injection electrode having a laminated structure of a lithium layer or a lithium oxide layer and an aluminum layer is used. In this case, it is known that the driving voltage is lowered and the luminous efficiency is improved as compared with the case where only the aluminum layer is used for the electron injection electrode.
[0057]
ITO film is formed by sputtering, electron beam evaporation, ion plating, etc. for the purpose of improving its transparency or decreasing the resistivity, and various post-treatments for the purpose of resistivity and shape control. Is often performed. The film thickness is determined from the required sheet resistance value and visible light transmittance. However, since the organic EL element has a relatively high driving current density, it should be used with a thickness of 100 nm or more in order to reduce the sheet resistance. There are many.
[0058]
As the hole injection electrode, these normal ITO films can be used, and a coating film of a transparent conductive paint in which conductive powder is dispersed and other electrodes can be used. In addition to the alloy of the above-mentioned MgAg, AlLi and other metals having a low work function and a low electron injection barrier and a metal having a relatively high work function and a stable metal, a thin Li film was first formed on the electron injection electrode. Laminated electrodes that later form a relatively thick Al film, LiF films, Al 2 O Three A laminated electrode in which the Al film is formed relatively thick after the film is formed into a thin layer, and other various electrode configurations can be used.
[0059]
In the first invention, the main part is a unique structure in which a non-light emitting electron transport layer is provided between the light emitting layer and the electron injection transport layer, and the materials constituting each layer are widely known materials. Can be used.
[0060]
In the second invention, the main part is a unique structure in which a non-light-emitting hole blocking layer is provided between the light emitting layer and the electron injecting and transporting layer, and the material constituting each layer is a generally known material. Can be widely used.
[0061]
In the third invention, the main part has a unique structure using a light emitting layer capable of transporting both electrons and holes, and generally known materials can be widely used as materials constituting each layer. .
[0062]
In the fourth invention, the main part is a unique structure in which a thin layer made of an acceptor organic molecule is provided between a light emitting layer and an electron injecting and transporting layer, and materials constituting each layer are generally known materials. Can be widely used.
[0063]
In the fifth aspect of the invention, the main part is that the light emitting layer has a unique structure composed of organic light emitting molecules and acceptor organic molecules, and generally known materials can be widely used as materials constituting each layer.
[0064]
In particular, when a material such as light-emitting tris (8-quinolinolato) aluminum or a derivative thereof is used as the electron injecting and transporting layer, a remarkable improvement in color purity and an improvement in life are recognized by using these materials.
[0065]
This is because the recombination region of holes and electrons is controlled by these unique configurations, the light emission of the light-emitting electron injecting and transporting layer is suppressed, and recombination and light emission are effectively performed in the light emitting layer. is there.
[0066]
The electron injecting and transporting layer refers to a layer in which electrons are injected from the electron injecting electrode and plays a role of transporting electrons, and is used as a general term for a part having this function as a single layer or a laminated film. The hole blocking layer may be a layer that prevents the movement of holes and has a function of accumulating holes on the hole injection electrode side, but has a higher ionization potential than the layer in contact with the hole injection electrode side. Even if it is difficult to inject holes or they can be injected, a layer having extremely low hole mobility can serve such a role. Having both hole transport ability and electron transport ability means that the transport ability of both carriers is not a big difference. The organic light-emitting molecule refers to a material that exhibits fluorescence inherent in the molecule, and in particular, in the present invention, emits fluorescence by electrical excitation (recombination of electrons and holes) in a solid thin film state.
[0067]
In the eleventh aspect, the light-emitting layer is mainly 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl). It consists of -1,1'-biphenyl-4,4'-diamine, and the hole injection / transport layer, the electron injection / transport layer, and other layers can use a wide variety of ordinary materials. These two materials are formed as a light emitting layer by co-evaporation or application from a mixed paint, but the mixing ratio may be 1: 9 or more and 9: 1 or less by weight. By using the light emitting layer made of this mixed material, high light emission efficiency can be stably obtained.
[0068]
In the twelfth aspect of the invention, the light-emitting layer is mainly 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N. , N′-diphenylbenzidine, and the hole injecting and transporting layer, the electron injecting and transporting layer, and other layers can use a wide variety of ordinary materials. These two materials are formed as a light emitting layer by co-evaporation or application from a mixed paint, but the mixing ratio may be 1: 9 or more and 9: 1 or less by weight. By using the light emitting layer made of this mixed material, high light emission efficiency can be stably obtained.
[0069]
In the thirteenth invention, the main part is that the hole blocking layer provided in contact with the light emitting layer is mainly composed of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene, and the hole injection transport. The layers, the light emitting layer, the electron injecting and transporting layer, and other layers can use a wide variety of ordinary materials. 1,1,4,4-Tetraphenyl-1,3-butadiene is characterized by an extremely high ionization potential and a high hole injection barrier. As a result, it increases the recombination probability in the light emitting layer in contact with it. It is something to do.
[0070]
In the fourteenth invention, the main part is that the hole blocking layer provided in contact with the light emitting layer is mainly composed of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and tetraphenylethylene, For the hole injecting and transporting layer, the light emitting layer, the electron injecting and transporting layer, and other layers, ordinary materials can be widely used. By mixing a suitable amount of tetraphenylethylene, black spots (non-luminous defects) due to crystallization of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene can be suppressed. The effect as a blocking layer is impaired. The mixing ratio of tetraphenylethylene to 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene is 0.5% or more and 60% or less by weight.
[0071]
In the seventeenth invention, the main part has a light emitting layer, a hole blocking layer, and a non-light emitting electron transport layer provided continuously, and the light emitting layer mainly comprises 1,1,4,4-tetra The hole blocking layer is composed of phenyl-1,3-butadiene and N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine. It consists mainly of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene, and the hole injection / transport layer, the light emitting layer, the electron injection / transport layer, and other layers can use a wide variety of ordinary materials. For the non-light emitting electron transport layer, materials such as 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene can be used.
[0072]
This 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′- The light-emitting layer material of diamine is formed as a light-emitting layer by co-evaporation or coating from a mixed paint. The mixing ratio may be 1: 9 or more and 9: 1 or less by weight. By using the light-emitting layer made of this mixed material and the hole blocking layer mainly made of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene, the hole-electron recombination region is formed in the light-emitting layer. The light emission efficiency is high and the light emission efficiency is high and the light emission efficiency is stably obtained.
[0073]
In the seventeenth invention, the main part has a light emitting layer, a hole blocking layer, and a non-light emitting electron transport layer provided continuously, and the light emitting layer is mainly 1,1,4,4-tetraphenyl. -1,3-butadiene and N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine, the hole blocking layer being mainly 1,1,4,4- It consists of tetraphenyl-1,3-butadiene, and the hole injecting and transporting layer, the light emitting layer, the electron injecting and transporting layer, and other layers can use a wide variety of ordinary materials.
[0074]
For the non-light emitting electron transport layer, materials such as 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene can be used. The light-emitting layer material of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine is a common material. The light-emitting layer is formed by vapor deposition or application from a mixed paint, but the mixing ratio may be 1: 9 or more and 9: 1 or less by weight. By using the light-emitting layer made of this mixed material and the hole blocking layer mainly made of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene, the hole-electron recombination region is formed in the light-emitting layer. The light emission efficiency is high and the light emission efficiency is high and the light emission efficiency is stably obtained.
[0075]
In the twenty-first aspect, the main part is to pattern light emission using a patterned photoresist layer as an edge layer, and a wide range of light emitting functional layers can be used.
[0076]
In the twenty-second aspect, in addition to the above, the main part is that the film thickness of the photoresist is 0.02 μm or more and 0.2 μm or less and that the photoresist is completely cured at a temperature of 150 ° C. or more. When the photoresist film thickness is 0.02 μm or less, it becomes difficult to obtain a uniform film, and problems such as light emission from film defects such as repellency become prominent. When the thickness is 0.2 μm or more, the step between the portion where the photoresist is formed and the portion where the photoresist is not formed becomes large, and the problem that the conduction of the electrode formed on the light emitting functional layer at the step portion becomes insufficient is remarkable. There is a problem that the stepped portion is conspicuous and the light emission pattern can be easily visually recognized even when there is no light emission. In addition, if the curing temperature of the photoresist layer is less than 150 ° C. and insufficient, there is a problem that the luminous efficiency is remarkably lowered due to redeposition of uncured organic resist molecules to the light emitting portion.
[0077]
In the twenty-third aspect, in addition to the above, the main part is to perform vapor phase cleaning of the surface of the hole injection electrode after completely curing the photoresist layer and before forming the light emitting functional layer. A widely used method such as oxygen plasma treatment or UV ozone treatment can be used as the method for vapor phase cleaning. By this cleaning treatment, a small amount of organic substance layer remaining on the surface is removed, and high luminous efficiency can be stably obtained.
[0078]
In the twenty-fourth aspect of the invention, the main part is arranged in parallel with the capacity for storing the gate voltage of the driving thin film transistor element of the organic thin film EL element, and the layer formed under the same film formation conditions as the resistance at the same time as the channel layer of the transistor. There is. As a result, even if characteristics such as channel layer mobility and carrier concentration change due to local variations such as substrate conditions and film formation conditions, the mobility and carrier concentration of the resistance layer also change in the same way. Become. That is, for example, a constant voltage is given to each pixel as light emission information, stored in the memory capacity, and according to the voltage, a current flows through each driving thin film transistor, and the organic thin film EL element emits light. In pixels where the current for the same gate voltage increases due to reasons such as high mobility, the current flowing through the resistor arranged in parallel with the memory capacity also increases, and the gate voltage decreases faster than other pixels. As a result, the light emission time is shortened.
[0079]
In other words, in a pixel with a large current flowing through the driving thin film transistor of the pixel, the luminance of light emission increases according to the flowing current, but the current flowing through the resistor created under the same conditions simultaneously with the channel of the driving thin film transistor also increases at the same rate. Therefore, the discharge of the memory capacity is faster by that amount, and the actual light emission time in the time interval (one frame time) from writing to writing of light emission information is shortened, and the average luminance observed as a panel Means compensated to be equal.
[0080]
On the other hand, for a pixel with a small current flowing through the driving thin film transistor for the same gate voltage, the luminance of the light emission decreases according to the flowing current. Since the flowing current also decreases at the same rate, the discharge of the memory capacity is delayed accordingly, and the actual light emission time in one frame time becomes longer, and the average luminance observed as a panel is compensated for each other. Means to be equivalent.
[0081]
In the twenty-fifth aspect of the invention, in addition to the above-described structure, the main part has at least the time constant obtained from the product of the memory capacity and the average value of each pixel of the resistance created under the same conditions simultaneously with the channel of the driving thin film transistor. Is smaller than one frame time and larger than 1/100 time of one frame time. The resistance value described above varies due to variations in mobility, etc., but if the product of the average value and the memory capacity (discharge time constant) is longer than one frame time, substantially the frame time is one frame time. Light emission continues throughout, and effective compensation of current variation cannot be expected.
[0082]
On the other hand, when the coincidence constant is 1/100 or less of one frame time, the compensation functions effectively, but the actually required peak luminance is 100 times or more of the panel luminance and is consumed in the same manner as the passive matrix driving described above. The power becomes large and the merit of active matrix driving cannot be obtained. That is, in view of these phenomena, the driving means of the present invention has a memory capacity and a width of the resistance layer so that the average of the time constant is smaller than one frame time and larger than 1/100 time of one frame time. By setting the length, it is possible to suppress variations in luminance because the light emission time is inversely proportional to the luminance of the pixels having a larger time constant than the average and smaller pixels.
[0083]
The compensation effect of the characteristic variation of the driving thin film transistor due to the resistance layer arranged in parallel with the memory capacity provided by this driving means is extremely remarkable, and normal driving means in which the resistance layer described here is not provided in parallel with the memory capacity Then, even when the luminance variation of one digit or more is caused by the characteristic variation of the transistor, the luminance variation can be suppressed to a level where the luminance variation cannot be recognized by visual observation. As a result, high gradation reproducibility can be obtained regardless of the gradation control by the gate voltage value itself or the subfield method.
[0084]
On the other hand, in the method using the normal driving means, the memory capacity is only discharged with a slight leakage current, and normally the light emission is always continued except for a short time of data writing by scanning. When the driving means is used, the light emission time is shortened depending on the pixel according to the variation in transistor characteristics, and the light emission efficiency is lowered accordingly. However, this drawback can be minimized by appropriately setting the above-described discharge time constant according to the uniformity and gradation level required for the display image.
[0085]
Next, it demonstrates further in detail based on a specific Example.
[0086]
(Example 1)
As a substrate having a hole injection electrode formed on a transparent substrate, a commercially available glass substrate with ITO (manufactured by Sanyo Vacuum Co., Ltd., size 100 × 100 mm × t = 0.7 mm, sheet resistance of about 14Ω / □) is used. Patterning was performed by photolithography so that the light emitting area was 10 × 10 mm by overlapping with the injection electrode. Substrate treatment after photolithography is performed by immersing in a commercially available resist stripping solution (mixed solution of dimethyl sulfoxide and N-methyl-2-pyrrolidone), rinsing with acetone, and then immersing in fuming nitric acid for 1 minute. Then, the resist was completely removed.
[0087]
Cleaning of the ITO surface was performed by mechanical rubbing with a nylon brush while sufficiently supplying both sides of the back surface of the substrate and sufficiently supplying a 0.238% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. Thereafter, it was sufficiently rinsed with pure water and spin-dried. In addition, before vapor deposition of the organic thin film EL element, oxygen plasma treatment for 1 minute was performed in a commercially available plasma reactor (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd., PR41 type) under the conditions of an oxygen flow rate of 20 sccm, a pressure of 0.2 Torr, and a high frequency output of 300 W. Then, it was placed in a vapor deposition tank.
[0088]
As the vacuum deposition apparatus, a device obtained by modifying a commercially available high vacuum deposition apparatus (manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd., EBV-6DA type) was used. The main exhaust device is a turbo molecular pump (TC 1500, manufactured by Osaka Vacuum Co., Ltd.) with an exhaust speed of 1500 liters / min, and the ultimate vacuum is about 1 × 10 -6 Less than Torr, all deposition is 2-3 × 10 -6 Performed in the range of Torr. All the vapor depositions were performed by connecting a direct current power source (manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd., PAK10-70A) to a resistance heating vapor deposition boat made of tungsten.
[0089]
Thus, on the glass substrate with ITO arranged in the vacuum layer, N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (Hodogaya) was used as a hole transport layer. Chemical Co., Ltd.) and 4-N, N-diphenylamino-α-phenylstilbene were co-deposited at a deposition rate of 0.3 nm / s and 0.01 nm / s, respectively, to form a film thickness of about 80 nm.
[0090]
Next, 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was formed as a light emitting layer to a thickness of about 10 nm at a deposition rate of 0.3 nm / s.
[0091]
Next, a non-light emitting electron transport layer 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was formed to a film thickness of about 5 nm at a deposition rate of 0.1 nm / s.
[0092]
Next, tris (8-quinolinolato) aluminum (manufactured by Dojin Chemical Co., Ltd.) was formed as an electron transport layer to a film thickness of about 25 nm at a deposition rate of 0.3 nm / s.
[0093]
Next, as an electron injection electrode, only Li is formed at a low temperature from an AlLi alloy (manufactured by High-Purity Chemical Co., Ltd., Al / Li weight ratio 99/1) at a deposition rate of about 0.1 nm / s to a film thickness of about 1 nm. Then, from the state where the temperature of the AlLi alloy was further raised and Li was exhausted, only Al was formed at a film thickness of about 100 nm at a deposition rate of about 1.5 nm / s to obtain a stacked electron injection electrode. .
[0094]
The organic thin film EL device thus prepared leaks the inside of the vapor deposition tank with dry nitrogen, and then, in a dry nitrogen atmosphere, attaches a lid made of Corning 7059 glass (made by Anelva Co., Ltd., trade name Super Back Seal 953). -7000) to prepare a sample.
[0095]
The organic thin film EL element sample thus obtained was evaluated as follows. The DC drive power supply uses a DC constant current power supply (trade name: Multichannel Current Voltage Controller TR6163, manufactured by Advantest Corporation), and the spectrum measurement of the emission wavelength and the CIE chromaticity measurement are instantaneous multiphotometry systems (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., MCPD5000). The luminance was measured with a luminance meter (trade name Topcon Luminescence Meter BM-8, manufactured by Tokyo Optical Machinery Co., Ltd.). Luminous image quality such as luminance unevenness and black spots (non-light emitting portion) was observed with a 50 × optical microscope.
[0096]
The initial evaluation was performed in a normal laboratory environment at normal temperature and humidity 12 hours after the glass lid was adhered after vapor deposition of the device, and the emission chromaticity CIE (X, Y), luminous efficiency (cd / A), 100 cd / m 2 The driving voltage during light emission was evaluated. The initial luminance is 100 cd / m 2 A continuous light emission test was performed by driving at a constant DC current in a normal laboratory environment at normal temperature and humidity. From this test, the chromaticity changes or the brightness is reduced by half (50 cd / m 2 ) Was evaluated as the lifetime. The evaluation results are shown in (Table 1).
[0097]
[Table 1]
Figure 0003656608
[0098]
According to this example, the color purity is good, the light emission efficiency is high, the light emission is excellent due to the self-light emission at a low driving voltage, the luminance decrease is small even in the continuous light emission test, and the chromaticity changes. Thus, an organic thin film EL element that can be used stably for an extremely long time with low power consumption can be realized.
[0099]
(Example 2)
In the formation of the non-light-emitting electron transport layer of Example 1, tetracyanoethylene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was used instead of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.). An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sample was evaluated and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0100]
(Example 3)
Between the hole transport layer and the light-emitting layer of Example 1, 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and N, N′- Bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) was co-deposited at a deposition rate of 0.15 nm / s to form a film thickness of about 10 nm. .
[0101]
All other configurations were made in the same manner as in Example 1, and organic thin film EL element samples were prepared and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0102]
(Example 4)
In the formation of the non-light-emitting electron transport layer of Example 3, tetracyanoethylene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was used instead of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.). An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sample was evaluated and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0103]
(Example 5)
Instead of the 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene layer, which is the light emitting layer of Example 3, and 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, which is the non-light emitting electron transport layer In addition, 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (Kanto Chemical Co., Ltd.) are used as new light emitting layers. Were manufactured by co-evaporation at a deposition rate of 0.15 nm / s to a thickness of about 10 nm.
[0104]
Other than that, organic thin film EL element samples were prepared in the same manner as in Example 3 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0105]
(Example 6)
Implementation was performed except that tetracyanoethylene (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was used in place of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) in the new light-emitting layer of Example 5. An organic thin film EL device sample was prepared in the same manner as in Example 5 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0106]
(Example 7)
In the formation of the light emitting layer of Example 1, 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (Kanto Chemical) was used instead of the 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene layer. Co., Ltd.) and Coumarin 540 (Lambda Physik Co., Ltd.) were co-deposited at a deposition rate of 0.15 nm / s to form a film thickness of about 10 nm.
[0107]
In all other configurations, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0108]
(Example 8)
As the non-light emitting electron transport layer of Example 7, tetracyanoethylene (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was used instead of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.). Prepared an organic thin film EL element sample in the same manner as in Example 7, and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0109]
Example 9
In place of the 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane layer, which is the non-light emitting electron transport layer of Example 1, 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (Kanto Chemical Co., Inc.) Company) and 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) were co-deposited at a deposition rate of 0.15 nm / s to form a film thickness of about 10 nm.
[0110]
In all other configurations, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0111]
(Example 10)
Instead of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) in Example 9, tetracyanoethylene (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was used in the same manner as in Example 9 Organic thin film EL device samples were prepared and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0112]
(Example 11)
In the formation of the electron transport layer of Example 1, tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd.) was used instead of tris (8-quinolinolato) aluminum (manufactured by Dojin Chemical Co., Ltd.). Except for the above, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0113]
(Example 12)
In formation of the electron transport layer of Example 2, tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (made by Chemipro Kasei Co., Ltd.) was used instead of tris (8-quinolinolato) aluminum (made by Dojin Chemical Co., Ltd.). Except for the above, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 2 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0114]
(Example 13)
In the formation of a new light-emitting layer of Example 3, N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) Except that N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (manufactured by Dojin Chemical Co., Ltd.) was used, the same procedure as in Example 3 was performed. Organic thin film EL device samples were prepared and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0115]
(Example 14)
In the formation of the new light-emitting layer of Example 4, N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) The same as in Example 4 except that N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (manufactured by Dojindo) was used. Organic thin film EL device samples were prepared and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0116]
(Example 15)
Instead of the 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane layer 5 nm used as the non-light emitting electron transport layer in Example 7, 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (Kanto) An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 7 except that Chemical Chemical Co., Ltd. was formed to a film thickness of 10 nm and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0117]
(Example 16)
Instead of the 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene layer 10 nm provided as the light-emitting layer of Example 1, 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (Kanto Chemical) Co., Ltd.) and N, N'-bis (4'-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N'-diphenylbenzidine (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) at a deposition rate of 0.15 nm / s. Vapor deposition forms a film with a thickness of about 10 nm, followed by 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and tetraphenylethylene (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.). The films were co-deposited at a deposition rate of 0.15 nm / s to form a film thickness of about 10 nm.
[0118]
Otherwise, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0119]
(Example 17)
Instead of the co-evaporated layer of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and Coumarin 540 provided as the light emitting layer of Example 15, 10 nm, 1,1,4,4-tetraphenyl-1, 3-butadiene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) were each 0.15 nm / Co-deposited at a deposition rate of s to form a film thickness of about 10 nm.
[0120]
Otherwise, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 15 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0121]
(Example 18)
Instead of the co-evaporated layer of 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene and Coumarin 540 provided as the light emitting layer of Example 15, 10 nm, 1,1,4,4-tetraphenyl-1, 3-butadiene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (manufactured by Dojin Chemical Co., Ltd.) ) Were co-deposited at a deposition rate of 0.15 nm / s to form a film thickness of about 10 nm.
[0122]
Otherwise, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 15 and evaluated as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0123]
(Example 19)
An organic thin-film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 3 except that the film thickness of the tris (8-quinolinolato) aluminum layer was changed to 20 nm instead of 25 nm in the formation of the electron transport layer of Example 3. Evaluation was performed as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0124]
(Example 20)
In the formation of the electron transport layer of Example 3, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the tris (8-quinolinolato) aluminum layer was changed to 30 nm instead of 25 nm. Evaluation was performed as described in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0125]
(Example 21)
Following the formation of the hole transport layer of Example 3, N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) was formed prior to the formation of the light emitting layer. An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 3 except that the film thickness was about 5 nm at a deposition rate of 0.3 nm / s, and evaluation was performed as described in Example 1. . The results are shown in (Table 1).
[0126]
(Example 22)
Following the formation of the hole transport layer of Example 4, N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) was formed before the light emitting layer was formed. An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 4 except that the film thickness was about 5 nm at a deposition rate of 0.3 nm / s, and evaluation was performed as described in Example 1. . The results are shown in (Table 1).
[0127]
(Comparative Example 1)
In Example 1, the non-light-emitting electron transport layer (7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane layer 5 nm) was not formed, and the electron transport layer (Tris (8-quinolinolato) aluminum layer 25 nm) was formed as a film. An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 15 nm, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0128]
(Comparative Example 2)
In Example 1, the non-light-emitting electron transport layer (7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane layer 5 nm) was not formed, and the electron transport layer (Tris (8-quinolinolato) aluminum layer 25 nm) was formed as a film. An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 20 nm, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0129]
(Comparative Example 3)
In Example 1, the non-light-emitting electron transport layer (7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane layer 5 nm) was not formed, and the electron transport layer (Tris (8-quinolinolato) aluminum layer 25 nm) was formed as a film. An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 25 nm, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in (Table 1).
[0130]
(Comparative Example 4)
In Example 1, the non-light-emitting electron transport layer (7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane layer 5 nm) was not formed, and the electron transport layer (Tris (8-quinolinolato) aluminum layer 25 nm) was formed as a film. An organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 30 nm, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in (Table 1). In (Table 1), the device configurations of the examples and comparative examples are abbreviated by abbreviations,
“TPT” means N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine,
“TPD” means N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine,
“PS” means 4-N, N-diphenylamino-α-phenylstilbene,
“TPB” is 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene,
“TPE” is tetraphenylethylene,
"C540" is the Coumarin 540
“TCNQ” is 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane,
“TCNE” is tetracyanoethylene,
"Alq Three "Is tris (8-quinolinolato) aluminum,
"Almq Three Is tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum,
From the left, it is divided by / as a symbol representing the laminated structure, and is described in order from the ITO electrode side. The numbers in parentheses indicate the film thickness in nm, and + indicates co-evaporation.
[0131]
(Example 23)
As a substrate having a hole injection electrode formed on a transparent substrate, a commercially available glass substrate with ITO (manufactured by Sanyo Vacuum Co., Ltd., size 100 × 100 mm × t = 0.7 mm, sheet resistance of about 14Ω / □) is used. Patterning was performed by photolithography so that the light-emitting area was 70 × 70 mm by overlapping with the injection electrode. Substrate treatment after photolithography is completed by immersing in a commercially available resist stripping solution (mixed solution of dimethyl sulfoxide and n-methyl 2-pyrrolidone), rinsing with acetone, and further immersing in fuming nitric acid for 1 minute. The resist was removed. Cleaning of the ITO surface was performed by mechanical rubbing with a nylon brush while sufficiently supplying both sides of the back surface of the substrate and sufficiently supplying a 0.238% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. Thereafter, it was sufficiently rinsed with pure water and spin-dried.
[0132]
On the hole injection electrode thus produced, an insulating layer was formed as follows. A positive photoresist (OFPR5000 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was diluted with a special thinner and applied with a spinner. As prebake before exposure, oven heating at 130 ° C. for 15 minutes was performed, and then exposure was performed using a mask corresponding to the light emission pattern, and development was performed to obtain a resist film corresponding to the light emission pattern. Further, oven heating at 180 ° C. for 30 minutes was performed to obtain a patterned photoresist layer (insulating layer) having a thickness of about 0.1 μm.
[0133]
As a mask corresponding to the light emission pattern, a commercially available printer (MD2000 manufactured by Alps Electric Co., Ltd.) was used which was printed black on an OHP sheet at a resolution of 600 dpi.
[0134]
Next, mechanical scrubbing with a nylon brush was performed again while sufficiently supplying a 0.238% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide on both sides of the back surface of the substrate. Thereafter, it was sufficiently rinsed with pure water and spin-dried.
[0135]
Further, before vapor deposition of the light emitting functional layer, oxygen plasma treatment for 1 minute was performed in a commercially available plasma reactor (PR41 type, manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.) under conditions of an oxygen flow rate of 20 sccm, a pressure of 0.2 Torr, and a high frequency output of 300 W. After that, it was placed in a vapor deposition tank.
[0136]
As the vacuum deposition apparatus, a device obtained by modifying a commercially available high vacuum deposition apparatus (manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd., EBV-6DA type) was used. The main exhaust device is a turbo molecular pump (TC 1500, manufactured by Osaka Vacuum Co., Ltd.) with an exhaust speed of 1500 liters / min, and the ultimate vacuum is about 1 × 10 -6 Less than Torr, all deposition is 2-3 × 10 -6 Performed in the range of Torr. All the vapor depositions were performed by connecting a direct current power source (manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd., PAK10-70A) to a resistance heating vapor deposition boat made of tungsten.
[0137]
Thus, on the glass substrate with ITO arranged in the vacuum layer, N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (Hodogaya) was used as a hole transport layer. Chemical Co., Ltd.) and 4-N, N-diphenylamino-α-phenylstilbene were co-deposited at a deposition rate of 0.3 nm / s and 0.01 nm / s, respectively, to form a film thickness of about 80 nm.
[0138]
Next, tris (8-quinolinolato) aluminum (manufactured by Dojin Chemical Co., Ltd.) was formed to a film thickness of about 40 nm at a deposition rate of 0.3 nm / s as a light emitting layer (light emitting electron transport layer).
[0139]
Next, as an electron injection electrode, only Li is formed at a low temperature from an AlLi alloy (manufactured by High-Purity Chemical Co., Ltd., Al / Li weight ratio 99/1) at a deposition rate of about 0.1 nm / s to a film thickness of about 1 nm. Then, from the state where the temperature of the AlLi alloy was further raised and Li was exhausted, only Al was formed at a film thickness of about 100 nm at a deposition rate of about 1.5 nm / s to obtain a stacked electron injection electrode. .
[0140]
The organic thin film EL device thus prepared leaks the inside of the vapor deposition tank with dry nitrogen, and then, in a dry nitrogen atmosphere, attaches a lid made of Corning 7059 glass (made by Anelva Co., Ltd., trade name Super Back Seal 953). -7000) to prepare a sample.
[0141]
The organic thin film EL element sample thus obtained was driven by a commercially available small button battery (3V × 2), bright and excellent in visibility, low power consumption and long life, as well as the 600 dpi mask used. It was possible to obtain a pattern emission with an excellent resolution comparable to that of a normal print, which was extremely faithful to the pattern. Luminance is 6cd and 300cd / m 2 The luminance half-life was 5000 hours or more.
[0142]
In addition, the light emission pattern information is hardly visible when light is not emitted, and is extremely difficult to read. Information display / non-display can be switched only by the presence or absence of energization.
[0143]
As described above, according to this embodiment, light emission with high luminous efficiency, low driving voltage, and self-luminous emission with excellent visibility can be obtained, and an extremely high resolution and faithful light emission pattern can be obtained with good reproducibility, and continuous. Even in a light emission test, a decrease in luminance is small, and an organic thin film EL element that can be used stably for a very long time can be realized with low power consumption.
[0144]
(Comparative Example 5)
In Example 23, after development of the patterned insulating layer (photoresist), curing was not performed at 180 ° C. for 30 minutes, but instead drying was performed at 135 ° C. for 30 minutes as a normal post-bake, instead. Then, an organic thin film EL element sample was prepared, and light was emitted in the same manner as in Example 23.
[0145]
The organic thin film EL element sample thus obtained hardly emitted light when driven by the same battery, had low light emission efficiency even when driven by a normal DC power source, and required a very high voltage to obtain light emission. Luminance is 100cd / m at 12V 2 Met.
[0146]
Similarly to Example 23, the light emission pattern information was hardly visible when no light was emitted, and it was extremely difficult to read, and the display / non-display of information could be switched only by the presence or absence of energization.
[0147]
(Comparative Example 6)
In Example 23, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 23 except that the patterned insulating layer (photoresist) was formed to a thickness of 0.3 μm instead of the thickness of 0.1 μm. In the same manner as in Example 23, light was emitted.
[0148]
Some of the organic thin-film EL device samples obtained in this way had an excellent light emission state similar to that in Example 23 in the initial stage. However, when the light emission continued, the cathode partially deteriorated and the light emission did not occur. The number of parts increased, and a considerable part became non-luminescent in a few hours. Some samples had a non-light emitting portion from the beginning, and many samples did not emit light at all due to a short circuit between the positive and negative electrodes.
[0149]
In addition, even when this element is not emitting light, the pattern can be easily read, and it has not been possible to switch between displaying and hiding information only by energization.
[0150]
(Comparative Example 7)
In Example 23, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 23 except that the patterned insulating layer (photoresist) was formed to a thickness of 0.01 μm instead of the thickness of 0.1 μm. In the same manner as in Example 23, light was emitted.
[0151]
The organic thin-film EL element sample thus obtained had a lot of light that should be non-light-emitting as a pattern, and the display quality was extremely deteriorated. The luminance and lifetime of light emission were good as in Example 23.
[0152]
In addition, the light emission pattern information was hardly visible at the time of non-light emission as in Example 23 and was difficult to interpret. It was.
[0153]
(Example 24)
A glass substrate (Corning 1737) was used as a transparent substrate, and a driving means was manufactured as follows using a normal low-temperature polysilicon TFT manufacturing process.
[0154]
The number of pixels was VGA of 480 vertical and 640 horizontal, and an ITO film was formed as a transparent electrode for each pixel. A p-type low-temperature polysilicon thin film transistor having W = 30 μm and L = 3 μm was formed and connected between the ITO electrode and the positive electrode line as a driving thin film transistor. A memory capacity of 0.2 pF was provided between the gate electrode and the positive electrode line.
[0155]
In parallel with the memory capacity, a p-type channel layer of the driving thin film transistor was formed and a resistance layer was formed under the same conditions. The resistance value of the resistance layer was formed so that the average value of all the pixels would be 10 GΩ, although the thickness, width, and length differ depending on the film formation variation such as the difference in mobility.
[0156]
In addition, in order to write the light emission information of each pixel by charging and discharging the memory capacity at regular intervals, a p-type low-temperature polysilicon thin film transistor having W = 3 μm and L = 3 μm is sequentially formed for each pixel as an information writing thin film transistor. The gate of the transistor was connected to the scan electrode, the source was connected to the data (source) electrode, and the drain was connected to the gate of the driving thin film transistor.
[0157]
On the driving means thus produced, an insulating film was formed leaving only the ITO electrode portion as an opening.
[0158]
Next, after cleaning the substrate, oxygen plasma treatment for 1 minute was performed in a commercially available plasma reactor (PR41 type, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) under the conditions of an oxygen flow rate of 20 sccm, a pressure of 0.2 Torr, and a high frequency output of 300 W. After that, it was placed in a vapor deposition tank.
[0159]
As the vacuum deposition apparatus, a device obtained by modifying a commercially available high vacuum deposition apparatus (manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd., EBV-6DA type) was used. The main exhaust device is a turbo molecular pump (TC 1500, manufactured by Osaka Vacuum Co., Ltd.) with an exhaust speed of 1500 liters / min, and the ultimate vacuum is about 1 × 10 -6 Less than Torr, all deposition is 2-3 × 10 -6 Performed in the range of Torr. All the vapor depositions were performed by connecting a direct current power source (manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd., PAK10-70A) to a resistance heating vapor deposition boat made of tungsten.
[0160]
As a hole transport layer, N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenyl is formed as a hole transport layer on the glass substrate after forming the driving means arranged in the vacuum layer. Benzidine (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) and 4-N, N-diphenylamino-α-phenylstilbene were co-deposited at a deposition rate of 0.3 nm / s and 0.01 nm / s, respectively, to a film thickness of about 80 nm. Formed.
[0161]
Next, tris (8-quinolinolato) aluminum (manufactured by Dojin Chemical Co., Ltd.) was formed to a film thickness of about 40 nm at a deposition rate of 0.3 nm / s as a light emitting layer (light emitting electron transport layer).
[0162]
Next, as an electron injection electrode, only Li is formed at a low temperature from an AlLi alloy (manufactured by High-Purity Chemical Co., Ltd., Al / Li weight ratio 99/1) at a deposition rate of about 0.1 nm / s to a film thickness of about 1 nm. Then, from the state where the temperature of the AlLi alloy was further raised and Li was exhausted, only Al was formed at a film thickness of about 100 nm at a deposition rate of about 1.5 nm / s to obtain a stacked electron injection electrode. .
[0163]
The organic thin film EL device thus prepared leaks the inside of the vapor deposition tank with dry nitrogen, and then, in a dry nitrogen atmosphere, attaches a lid made of Corning 7059 glass (made by Anelva Co., Ltd., trade name Super Back Seal 953). -7000) to prepare a sample.
[0164]
In the organic thin film EL device sample thus obtained, the electron injection electrode is grounded, a DC voltage of 7 V is applied to the positive electrode line, the scan electrode is sequentially scanned, and the light emission of each pixel is applied to the data (source) electrode. A voltage corresponding to the information was applied to emit light. The scanning was performed for 480 lines in the vertical direction in order for every horizontal line. The scanning repetition frequency (frame rate) was 100 Hz, and the voltage value corresponding to the light emission information of each pixel applied to the data (source) electrode was a 256-step DC voltage corresponding to the light emission gradation information.
[0165]
The VGA-sized organic thin-film EL element that emits light in this way has no luminance unevenness and non-uniformity of light emission when giving the same data to all pixels, and gives a 256-level gradation signal. The light emission faithful to the signal was obtained. The panel brightness is 300 cd / m when all the pixels are at maximum brightness. 2 A high luminance was obtained by driving at a direct current of 7V. Moreover, the lifetime at the time of continuous lighting was 5000 hours or more.
[0166]
As described above, according to this embodiment, even when the display is composed of many pixels, light emission with high luminous efficiency, self-luminous emission with low driving voltage, and excellent visibility can be obtained. Light emission with excellent uniformity was obtained, and high gradation reproducibility with 256 gradations was obtained. Further, even in a continuous light emission test, a decrease in luminance is small, and an organic thin film EL element that can be used stably for a very long time with a small amount of power consumption can be realized.
[0167]
(Comparative Example 8)
In Example 24, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 24 except that the resistance layer was not formed in parallel with the memory capacity, and light was emitted in the same manner as in Example 24.
[0168]
The VGA-sized organic thin-film EL element that emits light in this way has a luminance unevenness and non-uniform light emission even when the same data is given to all pixels, and gives a 256-level gradation signal. In addition, the reproducibility of gradation was poor and only a display image with extremely low quality was obtained. In addition, when the luminance of the panel is high at the maximum luminance of all pixels, the luminance is 500 cd / m. 2 While the lower part is 50 cd / m 2 It was the following.
[0169]
(Example 25)
In Example 24, the driving means and the organic thin-film EL element were produced in the same manner, and the driving method was applied in the same manner as in Example 24 by applying a DC voltage of 7 V to the positive electrode line, scanning the scan electrodes in order, and data (source). A voltage corresponding to the light emission information of each pixel was applied to the electrode to emit light. Only in the gradation expression method, instead of the method of the embodiment 24, a voltage corresponding to light emission or non-light emission is always applied to the data (source) electrode, and the gradation control is performed by the subfield method by increasing the scanning speed. Went.
[0170]
The VGA-sized organic thin-film EL element that emits light in this way has 256 levels of gradation with no sub-field method when there is no luminance unevenness or non-uniform light emission when all pixels are driven to have the same brightness. When given in, light emission faithful to the signal was obtained. In addition, the brightness of the panel when lit at the maximum brightness of all pixels is 250 cd / m. 2 A high luminance was obtained by driving at a direct current of 7V. Moreover, the lifetime at the time of continuous lighting was 5000 hours or more.
[0171]
(Comparative Example 9)
In Example 25, an organic thin film EL element sample was prepared in the same manner as in Example 25 except that a resistance layer was not formed in parallel with the memory capacity, and light was emitted in the same manner as in Example 25.
[0172]
The VGA-sized organic thin-film EL element thus made to emit light has uneven luminance and non-uniform light emission even when all pixels are driven under the same conditions, and 256 gradations can be obtained by the subfield method. Even in this case, the reproducibility of the gradation was poor and only a display image with extremely low quality was obtained. In addition, the panel has a high luminance of 400 cd / m when all pixels are lit in full field. 2 While the lower part is 50 cd / m 2 It was the following.
[0173]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, light emission with good color purity, high light emission efficiency, self-light emission and excellent visibility with a low driving voltage can be obtained, and a decrease in luminance is small even in a continuous light emission test. It is possible to realize an organic thin film EL element that can be used stably over an extremely long period of time with little power consumption and no change in degree.
[0174]
Further, a transparent substrate has a hole injection electrode and an electron injection electrode, and at least an insulating layer and a light emitting functional layer provided between the hole injection electrode and the electron injection electrode. The corresponding patterned photoresist layer provides high luminous efficiency, low emission voltage and self-luminous emission with excellent visibility, and extremely high resolution and faithful emission pattern with good reproducibility. The organic thin-film EL element that can be obtained and can be used stably over a very long period of time can be realized with little power consumption even in a continuous light emission test.
[0175]
Also, there is provided a driving method of an organic thin film EL element in which a current is applied by applying a voltage between a hole injection electrode and an electron injection electrode to obtain light emission. Connects the other pole to each other via a thin film transistor, and has a memory capacity for holding the gate voltage of the transistor, and information on light emission intensity or light emission non-light emission at regular time intervals In the driving method for controlling the light emission state by charging / discharging the memory capacity, the layer formed under the same film formation conditions as the resistance of the thin film transistor channel layer in parallel with the memory capacity is arranged as a resistance. Even when the display is composed of many pixels, it is possible to obtain light emission with high luminous efficiency and excellent visibility due to self-emission with a low driving voltage. The light emission was obtained with excellent very uniformity without unevenness such as uneven and high gradation reproducibility of 256 gradations is obtained. Further, even in a continuous light emission test, a decrease in luminance is small, and an organic thin film EL element that can be used stably for a very long time with a small amount of power consumption can be realized.

Claims (3)

正孔注入電極と電子注入電極との間に電圧を加えることで電流を流し発光を得る有機薄膜EL素子の駆動方法であって、電源の片方の極と有機薄膜EL素子の片方の極を接続するとともに、それぞれの他方の極を薄膜トランジスタを介して接続し、且つ当該トランジスタのゲート電圧保持用のメモリー容量を有し、一定の時間間隔毎に発光強度の情報または発光非発光の情報を当該メモリー容量に充放電させることにより書き込んで、発光状態を制御する駆動方法において、当該メモリー容量と並列に前記薄膜トランジスタのチャネル層と同時に同じ成膜条件で作成した層を抵抗として配置したことを特徴とする有機薄膜EL素子の駆動方法。A driving method of an organic thin film EL element that emits light by applying a voltage between a hole injection electrode and an electron injection electrode, and connects one pole of a power source and one pole of the organic thin film EL element In addition, each of the other poles is connected via a thin film transistor, and has a memory capacity for holding the gate voltage of the transistor, and information on light emission intensity or light emission non-light emission is stored in the memory at regular time intervals. In the driving method for controlling the light emission state by writing by charging / discharging the capacitor, a layer formed under the same film formation conditions as the channel layer of the thin film transistor is arranged as a resistor in parallel with the memory capacitor. Driving method of organic thin film EL element. 前記メモリー容量と前記抵抗の平均値の積より求められる時定数が、少なくとも前記の一定の時間間隔より小さく、且つ当該時間間隔の1/100の時間より大きいことを特徴とする請求項2に記載の有機薄膜EL素子の駆動方法。The time constant calculated from the product of the memory capacity and the average value of the resistance is at least smaller than the certain time interval and larger than 1/100 of the time interval. Driving method of organic thin film EL element. 請求項1又は2の駆動方法により駆動される有機薄膜EL素子。An organic thin film EL element driven by the driving method according to claim 1.
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