JP6064914B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法、評価装置、評価プログラム、記録媒体および製造方法 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法、評価装置、評価プログラム、記録媒体および製造方法 Download PDFInfo
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Description
しかし、この評価方法では、有機EL素子の耐久性を含めた厳密な評価ができておらず、通常の有機EL素子の評価方法と同じ評価結果が得られたとしても、駆動耐久性試験を行うと評価結果が異なってしまうという問題がある。
このため、有機EL素子の耐久性まで含めた厳密な性能を簡便かつ短時間で非破壊検査でき、安定した素子性能の有機EL素子を大量に安定供給が可能となる有機EL素子の評価方法が求められていた。
IS法は、微小な正弦波電圧信号を有機EL素子に印加し、その応答電流信号の振幅と位相からインピーダンスを算出し、印加電圧信号の周波数の関数としてインピーダンススペクトルを得る測定方法である。
印加電圧信号の周波数をパラメータとし、得られたインピーダンス(Z)を複素平面上に表示したものをCole−Coleプロットと呼ぶ。さらに、このインピーダンスから、基本的な伝達関数であるモジュラス(M)、アドミタンス(Y)、誘電率(ε)を得ることができる。例えば、モジュラスは、次式により求められる(例えば、非特許文献1参照)。
式中、jは虚数単位、ω=2πf(fは周波数)を表している。
例えば、有機EL素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、IS法により測定したMプロットにおける円弧部の数をm、有機層の層数をnとし、n>mを満たす場合には評価対象の有機EL素子が良好であると判定する評価方法が開示されている(特許文献2参照)。
また、基準の有機EL素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、IS法により測定したMプロットの形状と、検査対象の有機EL素子のMプロットの形状とを比較し、±5%以内であれば良好であると判定する評価方法が開示されている(特許文献3参照)。
原因として、特許文献2,3においては、発光素子面積の小さい有機EL素子が用いられており、さらに各有機層に対応した円弧状のMプロットを得るため、有機EL素子を発光開始電圧以下で駆動しているためと考えられる。
上記のように、Mプロットを用いた評価方法では、照明用途などを目的とした大面積有機EL素子の評価には不十分であることが明らかになった。
陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、100mm2以上1m2以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法であって、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧−輝度特性を測定し、当該電圧−輝度特性から前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光開始電圧を求める工程と、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、所定の測定周波数範囲における、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する工程と、
前記インピーダンス分光から電気容量を算出する工程と、
前記電気容量の値が、すべての前記測定周波数範囲において、正の値であるか否かを判定する工程と、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法が提供される。
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
(1)有機EL素子の構成
本発明に係る有機EL素子は、支持基盤(基板)、電極、種々の機能を有する有機層等によって構成されている。好ましい構成の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(ii)陽極/正孔輸送層/電子阻止層/発光層ユニット/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(iii)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層ユニット/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層ユニット/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
「キャリア」とは電子及び正孔をいい、「キャリア輸送層」はキャリア輸送材料からなる層であるが、p型又はn型半導体層から構成されることが好ましい。ここで、「p型又はn型半導体層」とは、各々電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含有し半導性を示す有機層をいう。
本発明に係る発光層ユニットは、複数または単一の発光層を有する構成単位である。
複数の発光層を有する場合、発光層ユニットとは最も陽極側の発光層から最も陰極側の発光層まで積層された有機層を指す。すなわち、各発光層は異なる発光色の発光性化合物を含有する有機層からなる。なお、当該ユニットは、各発光層間に非発光性の中間層を有してもよい。
また、本発明に係る発光層は、電極、電子輸送層、又は正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
また、蒸着サイトを限定するために蒸着パターンに応じたマスクを利用することも好ましい。
本発明に係る有機EL素子の発光層に含まれるホスト化合物とは、その化合物上のキャリアの再結合によって生成した励起子のエネルギーを発光性ドーパントに移動し、その結果、当該発光性ドーパントを発光させる化合物、及び当該ホスト化合物上のキャリアを発光性ドーパントにトラップさせ、当該発光性ドーパント上で励起子を生成させ、その結果、当該発光性ドーパントを発光させる化合物をいう。したがって、ホスト化合物自体の発光能は低い程良く、例えば、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満、好ましくは0.01未満である化合物である。
また、発光層に含有される化合物の中で、そのホスト化合物の比率は20質量%以上であることが好ましい。
また、後述する発光性ドーパントとして用いられるリン光性化合物等を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することが可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。
本発明に係る有機EL素子を構成する各層の有機化合物は、100℃以上のガラス転移温度(Tg)を有する材料を、各々の層の少なくとも80質量%以上含有することが好ましい。
ここで、ガラス転移温度(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS−K−7121に準拠した方法により求められる値である。上記のような同一の物理的特性を有するホスト化合物を用いること、さらに好ましくは、同一の分子構造を有するホスト化合物を用いることにより、有機EL素子の有機化合物層全体に渡って均質な膜性状が得られる。また、ホスト化合物のリン光発光エネルギーを2.9eV以上になるように調整することにより、ドーパントからのエネルギー移動を効率的に抑制し、高輝度を得ることが出来る。
本発明に係る有機EL素子の発光層や発光層ユニットには、より発光効率の高い有機EL素子を得る観点から、上記のホスト化合物を含有すると同時にリン光発光ドーパントを含有することが好ましい。
リン光発光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が室温(25℃)において0.01以上、好ましくは0.1以上の化合物である。
リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
リン光発光ドーパントとしては、例えば、元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物が好ましく、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、特に好ましくはイリジウム化合物である。
正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物薄膜(有機層)の形成には、スピンコート法、インクジェット法、スプレー法、印刷法等の塗布法を用いてもよい。
塗布法に適した有機EL素子材料として公知の化合物材料を用いることができ、具体的には特開2010−272286号などに記載されている化合物などを用いることができる。
有機EL素子材料の分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、照明装置(家庭用照明、車内照明)、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられ、これらに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
本発明の有機EL素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては従来公知の方法を用いることができる。
有機EL素子の評価装置の一例としては、図1に示すように、インピーダンス分光測定装置1が使用される。
インピーダンス分光測定装置1は、主に、制御部10と、測定部20と、記憶部30と、入力部40と、出力部50とから構成されている。
CPU12は、インピーダンス分光測定装置1の各部を集中制御する。CPU12は、記憶部30に記憶されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムをRAM14に展開し、RAM14に展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。例えば、CPU12は、プログラムとの協働により、後述する測定処理を実行することにより、データ作成手段、判定手段として機能する。
ポテンショスタット24は、有機EL素子に対し、直流電圧に30〜100mVrmsの交流(周波数範囲は0.1Hz〜10MHz)を重畳して印加する。
インピーダンスアナライザー22は、電圧印加された有機EL素子からの応答電流信号を受信し、当該信号を制御部10に送信する。
インピーダンスアナライザー22及び誘電体インターフェイスを用いた測定システムでは、最大直流電流の装置スペックは100mAであり、インピーダンスアナライザー22及びポテンショスタット24を用いた測定システムでは、最大直流電流の装置スペックは2Aである。
2mm×2mm程度の発光素子面積を有する有機EL素子において、100cd/m2の輝度を得るための電流は10μA程度であるが、駆動電流は発光素子面積に比例して大きくなるため、照明用途で実用的な50×50mmの発光素子面積では、同じく100cd/m2の輝度を得るための電流は5mA以上に達する。
このため、大電流(1mA以上の直流電流)に重畳させた微小な交流信号を精度良く測定するためには、上記のようなポテンショスタット24を含むインピーダンス測定システムが好ましい。
ポテンショスタット24としては、具体的には、Solartron社製1287型ポテンショスタットを用いることができる。
2A以上の電流が必要な場合は、例えば、東陽テクニカ社製PBi250型パワーブースターを用いれば25Aまでの測定が可能となる。
また、IS法の解析ではCole−Coleプロットの軌跡から有機EL素子の等価回路を推定し、その等価回路から計算したCole−Coleプロットの軌跡と測定データを一致させ、等価回路を決定する。等価回路解析には、例えば、Scribner Associates社製のZviewを用いることができる。
記憶部30は、プログラムやデータが予め記憶された記録媒体(図示略)を有しており、この記録媒体は、記憶部30に固定的に、または着脱自在に装着することができる。各プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、CPU12は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
また、記憶部30はHDD等により構成してもよい。
また、出力部50は、入力部40と一体的にタッチパネルを構成する態様としてもよい。
図2は、制御部10が記憶部30から評価プログラムP1を読み出して実行する測定処理の流れを示すフローチャートである。評価プログラムP1は、記録媒体に格納され、後述するステップS1〜S7を実行する。
なお、当該評価プログラムP1を用いた評価方法は、100mm2〜1m2の発光素子面積を有する有機EL素子に適用することができる。
具体的には、予め電圧−輝度特性により求めた発光開始電圧以上の直流電圧を有機EL素子に印加する。このとき、有機EL素子の発光輝度が1cd/m2以上となる電圧を印加するのが好ましい。
また、インピーダンス分光の測定周波数範囲は1μHz〜10MHzが好ましい。1μHz以下と10MHz以上の周波数は、実用上利用可能なインピーダンス分光測定装置1の測定周波数範囲を外れるため好ましくない。さらに好ましい測定周波数範囲は10mHz〜10kHzである。10kHz以上の周波数では、電極の影響が大きくなり発光層の評価には適していない。10mHz以下の周波数は、測定時間が著しく長くなるため実用上適していない。
電気容量は、下記式により求められる。
ここで、ω=2πf(fは周波数)、Zはインピーダンス、ReZはインピーダンスの実数部、ImZはインピーダンスの虚数部を表している。
なお、C−fプロットとは、Cole−Coleプロットと同様に、インピーダンス分光から得られる電気特性である。
すべての周波数域で電気容量が正の値ではない(C<0)と判断した場合には(ステップS5:NO)、有機EL素子を不良であると判定し、出力部50に出力する(ステップS7)とともに、本処理を終了させる。
例えば、図3Aに示すように、測定周波数範囲において、電気容量の値がすべて正のときには有機EL素子を良好と判定する。図3Bに示すように、測定周波数範囲において、電気容量の値が負を示す領域が観測された場合には、有機EL素子を不良であると判定する。
なお、本実施形態において有機EL素子が良好であるとは、発光効率および耐久性を含む性能が高いことを意味する。また、有機EL素子が不良であるとは、基準となる有機EL素子に対して、発光寿命が10%以上短いことを意味している。
幾何容量C0は下記式により求められる。
ここで、ε0は真空の誘電率、Sは発光素子面積、dは有機EL素子の膜厚を表している。
従来のMプロットを用いた評価方法では、耐久性の異なる各大面積有機ELパネルのMプロットの形状に相違が見られず、駆動劣化試験を行うと異なる結果が得られ、厳密な耐久性評価ができなかった。
しかし、本実施形態のようにC−fプロットを用いた評価方法では、耐久性の異なる各大面積有機ELパネルのC−fプロットの形状が、その耐久性に対応して異なっており、発光効率とともに厳密な耐久性評価を行うことができる。
測定部20において有機EL素子に印加する直流電圧は、有機EL素子の発光輝度が1cd/m2〜500cd/m2となる電圧であることが好ましい。
また、インピーダンス分光の測定周波数範囲は1Hz〜10kHzである。
本変形例において、評価プログラムP1を用いた評価方法は、100mm2〜1m2の発光素子面積を有する有機EL素子に適用することができるが、好ましくは大面積素子の中でも小さい発光素子面積を有する有機EL素子、具体的には発光素子面積100mm2〜10000mm2の有機EL素子に適用することができる。
第2の実施形態は、主に下記の点で、第1の実施形態と異なっている。
なお、当該評価プログラムP2を用いた評価方法は、100mm2〜1m2の発光素子面積を有する有機EL素子に適用することができるが、好ましくは大面積素子の中でも大きい発光素子面積を有する有機EL素子、具体的には発光素子面積10000mm2〜1m2の有機EL素子に適用することができる。
具体的には、予め電圧−輝度特性により求めた発光開始電圧以上の直流電圧を有機EL素子に印加する。このとき、有機EL素子の発光輝度が10cd/m2〜5000cd/m2となる電圧を印加するのが好ましい。
インピーダンス分光の測定周波数範囲は1Hz〜10kHzである。
ステップS5において、すべての周波数域で電気容量が正の値ではない(C<0)と判断した場合には(ステップS5:NO)、制御部はステップS11の処理を行う。
ここで、Aは発光素子面積(mm2)を表している。
例えば、図5に示すように、しきい値周波数fthが0.01×Aより小さい場合には(図5中、曲線C1)、有機EL素子を良好であると判定し、しきい値周波数fthが0.01×Aより大きい場合には(図5中、曲線C2)、有機EL素子を不良であると判定する。
また、第1の実施形態と異なり、負の電気容量が観測された場合であっても、しきい値周波数により耐久性に優れた大面積有機ELパネルの評価を行うことができる。
例えば、非特許文献1によれば、負の電気容量と有機EL素子の発光効率の間に関係があることを明らかにしている。
負の電気容量が生じる原因として、正孔と電子の複注入が起こる発光開始電圧以上でどちらかのキャリアが過剰となっている、つまりキャリアバランスが崩れているためと考えられている。他の原因として、再結合確率が低くキャリア寿命が長い場合には、過剰なキャリアが陽極と陰極の間を交流電圧により走行、到達すること等が挙げられる。
また、発光素子面積が大きくなった場合、素子全体の直流電流が大きくなるため、負の電荷容量も現れやすくなる場合がある。例えば、10〜5000cd/m2の輝度を得るための直流電流は大きな値となるため、負の電気容量が表れやすい。
我々が開発した材料、層構成を用いた発光効率の高い大面積有機EL素子では、負の電気容量が観測できる場合と観測できない場合とがあることが確認され、さらに、負の電気容量の有無と、実際に有機EL素子を駆動し続けて劣化させた場合の寿命との間に関係があることがわかった。
負の電気容量が観測されない原因は、有機EL素子の発光効率が高いので、再結合が効率よく、またキャリアバランスも一致しており過剰キャリアが少ないためと考えられる。
そこで、本実施形態では、負の電気容量が観測された場合であっても、しきい値周波数が所定の条件を満たすことにより、大面積有機ELパネルの正確な耐久性評価を行うことができることを見出したものである。
(1.1)有機ELパネル1−1,2−1の作製
有機ELパネル1−1,2−1の作製は同時に行った。
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに各々固定し、発光素子面積が10mm×10mmとなるようにマスクを設置した。真空蒸着装置内の蒸着用るつぼに、CuPc(銅フタロシアニン)、NPD、Fir(pic)、DPVBi、CBP、Ir(ppy)3、Ir(piq)3、BAlq、Alq、LiFを素子作製に最適な量で充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
次いで、真空度4×10−4Paまで減圧した後、CuPcの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、CuPcを蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板のITO電極側に蒸着し、15nmの正孔注入層を設けた。
次いで、NPDを蒸着速度0.1nm/秒で正孔注入層上に蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、25nmの正孔輸送層を設けた。
次いで、Fir(pic)を3質量%として、DPVBiをホストとして、合計の蒸着速度0.1nm/秒で正孔輸送層上に共蒸着して、膜厚15nmの青色発光層を設けた。
次いで、中間層としてCBPを蒸着速度0.1nm/秒で青色発光層上に5nm蒸着した。
次いで、Ir(ppy)3を5質量%として、CBPをホストとして、合計の蒸着速度0.1nm/秒で中間層上に共蒸着して、膜厚10nmの緑色発光層を設けた。
次いで、中間層としてCBPを蒸着速度0.1nm/秒で緑色発光上に5nm蒸着した。
次いで、Ir(piq)3を8質量%として、CBPをホストとして、合計の蒸着速度0.1nm/秒で中間層上に共蒸着して、膜厚10nmの赤色発光層を設けた。
次いで、赤色発光層の上に正孔阻止層としてBAlqを蒸着速度0.1nm/秒で15nm蒸着した。
次いで、正孔阻止層の上に電子輸送層としてAlqを蒸着速度0.1nm/秒で30nm蒸着した。
次いで、電子注入層としてLiFを電子輸送層上に蒸着速度0.1nm/秒で1nm蒸着した。
次いで、アルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、発光素子面積10mm×10mmを有する有機EL素子を作製した。
図6Bに示すとおり、有機層506および陰極505が透明電極付きガラス基板507上に形成されている。ガラスカバー502内には窒素ガス508が充填され、デシカント剤(捕水剤)509が設けられている。
有機ELパネル1−1、2−1と同様にして、同時に2個ずつのパネルを作製した。
なお、製造条件は下記の通りとした。
(2.1)初期性能評価
有機ELパネル1−1〜1−5について、特許文献1に記載の評価方法で発光輝度を測定した。具体的には、10V直流電圧を印加した時の発光輝度(cd/m2)を測定した。発光輝度は有機ELパネル1−1を100とした時の相対値で表した。
発光輝度は、分光放射輝度計CS1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて測定した。
その結果を表2に示す。
作製した有機ELパネルを10mA/cm2の電流密度で定電流駆動させた際に、発光輝度が初期の輝度の90%になる時間(=輝度が初期の輝度から10%落ちる時間)を測定し、有機ELパネル1−1を100として相対値で示した。
発光輝度は、分光放射輝度計CS1000(コニカミノルタセンシング製)により測定した。
その結果を表2に示す。
有機ELパネル1−1〜1−5について、インピーダンス分光法によりMプロットを作成した。
インピーダンス分光法による測定は、Solartron社製1260型インピーダンスアナライザ及び1296型誘電体インターフェイスを用いて行った。印加電圧はDCバイアス+AC100mV、周波数範囲は0.1mHz〜1MHzとした。等価回路解析には、Scribner Associates社製のZViewを用いた。
その結果を図7〜11に示す。
なお、図8〜11中、点線で示されるグラフは有機ELパネル1−1のMプロットである。
(3.1)初期性能評価
有機ELパネル2−1〜2−5について、直流電源を用いて1〜10Vまで0.5Vずつ電圧を上げて印加したときの電流値と、発光輝度を分光放射輝度計CS1000(コニカミノルタセンシング製)により測定した。
さらに、10V直流電圧を印加した時の発光輝度(cd/m2)を測定し、有機ELパネル2−1を100とした時の相対値で表した。
その結果を表3に示す。
有機ELパネル2−1〜2−5について、正面輝度1000cd/m2を初期輝度として与える電流密度の直流電流を印加して、連続駆動させたときの輝度変動を追跡し、輝度が50%に到達する時間tを半減寿命として評価した。半減寿命は有機ELパネル2−1を100(基準)とした時の相対値で表し、基準に対して半減寿命が20%以上短いものを「不良」であると評価した。
その結果を表3に示す。
有機ELパネル2−1〜2−5について、インピーダンス分光法によりC−fプロットを作成した。
インピーダンス分光法による測定は、Solartron社製1260型インピーダンスアナライザ及び1287型ポテンショスタットを用いて行った。印加電圧は上記初期性能評価の結果から、100cd/m2の輝度を与える時の電圧をDCバイアスとして印加し、更にAC100mVを加えた。周波数範囲は1Hz〜100kHzとした。等価回路解析には、Scribner Associates社製のZViewを用いた。
その結果を図12〜16に示す。
(1.1)有機ELパネル3−1の作製
陽極として、100mm×100mm、厚さ1.1mmのガラス基板上にITOを膜厚100nmで成膜し、ITO面積が50mm×50mmとなるようにマスクをしてパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
この透明支持基板上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer製、Baytron P AI 4083)を純水で70%に希釈した溶液を3000rpm、30秒でスピンコート法により成膜した後、180℃にて30分乾燥し、膜厚30nmの正孔注入層を設けた。
この基板を窒素雰囲気下に移し、20mgの化合物4−16を4mlのトルエンに溶解した溶液を1500rpm、30秒でスピンコート法により成膜した後、80℃で30分間乾燥した。次に出力35mW/cm2のUVランプを30秒照射して、重合・架橋し、膜厚20nmの正孔輸送層とした。
さらに、H−A(87.5質量部)、Ir−A(12.0質量部)、Ir−1(0.25質量部)、Ir−14(0.25質量部)、トルエン(8000質量部)からなる発光層組成物を1500rpm、30秒でスピンコート法により成膜した後、80℃で30分間乾燥して膜厚50nmの発光層を形成した。
最後に、白色発光有機EL素子を用いて、実施例1と同様にして有機ELパネル3−1を作製した。
有機ELパネル3−1と同様にして、有機ELパネル3−2〜3−5を作製した。
なお、製造条件は下記の通りとした。
(2.1)初期性能評価
有機ELパネル3−1〜3−5について、直流電源を用いて1〜10Vまで0.5Vずつ電圧を上げて印加したときの電流値と、発光輝度を分光放射輝度計CS1000(コニカミノルタセンシング製)により測定した。
さらに10V直流電圧を印加した時の発光輝度(cd/m2)を測定し、有機ELパネル3−1を100とした時の相対値で表した。
その結果を表5に示す。
有機ELパネル3−1〜3−5について、正面輝度1000cd/m2を初期輝度として与える電流密度の直流電流を印加して、連続駆動させたときの輝度変動を追跡し、輝度が50%に到達する時間tを半減寿命として評価した。半減寿命は有機ELパネル3−1を100(基準)とした時の相対値で表し、基準に対して半減寿命が20%以上短いものを「不良」であると評価した。
その結果を表5に示す。
有機ELパネル3−1〜3−5について、インピーダンス分光法によりC−fプロットを作成した。
インピーダンス分光法による測定は、Solartron社製1260型インピーダンスアナライザ及び1287型ポテンショスタットを用いて行った。印加電圧は初期性能評価の結果から、100cd/m2の輝度を与える時の電圧をDCバイアスとして印加し、更にAC100mVを加えた。周波数範囲は1Hz〜100kHzである。等価回路解析には、Scribner Associates社製のZViewを用いた。C−fプロットから負の電気容量の有無を判定した。
その結果を表5に示す。
ガラス基板のサイズを250mm×250mm、厚さ1.1mm、発光素子面積を200mm×200mmに変更した以外は実施例2と同様にして有機ELパネル4−1〜4−5を作製した。
(2)有機ELパネル4−1〜4−5の評価
(2.1)初期性能評価
実施例2と同様にして初期性能の評価を行った。
その結果を表6に示す。
なお、初期性能評価は有機ELパネル4−1を100とした時の相対値で表した。
(2.2)駆動寿命評価
実施例2と同様にして駆動寿命の評価を行った。
その結果を表6に示す。
なお、半減寿命は有機ELパネル4−1を100(基準)とした時の相対値で表した。
有機ELパネル4−1〜4−5について、インピーダンス分光法によりC−fプロットを作成した。
インピーダンス分光法による測定は、Solartron社製1260型インピーダンスアナライザ及び1287型ポテンショスタットを用いて行った。印加電圧は初期性能評価の結果から、1000cd/m2の輝度を与える時の電圧をDCバイアスとして印加し、さらにAC100mVを加えた。周波数範囲は1Hz〜100kHzとした。等価回路解析には、Scribner Associates社製のZViewを用いた。C−fプロットから電気容量が正から負に変わるしきい値周波数を求めた。
その結果を表6に示す。
10 制御部
12 CPU
14 RAM
20 測定部
22 インピーダンスアナライザー
24 ポテンショスタット
30 記憶部
32 ROM
40 入力部
50 出力部
501 有機EL素子
502 ガラスカバー
505 陰極
506 有機層
507 透明電極付きガラス基板
508 窒素ガス
509 デシカント剤
P1,P2 評価プログラム
C1,C2 曲線
Claims (13)
- 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、100mm2以上1m2以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法であって、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧−輝度特性を測定し、当該電圧−輝度特性から前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光開始電圧を求める工程と、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、所定の測定周波数範囲における、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する工程と、
前記インピーダンス分光から電気容量を算出する工程と、
前記電気容量の値が、すべての前記測定周波数範囲において、正の値であるか否かを判定する工程と、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。 - 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法において、
前記インピーダンス分光を測定する工程では、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を1Hz〜10kHzの範囲とするとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が1〜500cd/m2となる直流電圧を印加することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。 - 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法において、
前記インピーダンス分光を測定する工程では、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を1Hz〜10kHzの範囲とするとともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が10〜5000cd/m2となる直流電圧を印加し、
前記電気容量の値が正の値であるか否かを判定する工程では、前記電気容量の値が負の値となる周波数域があると判定した場合に、前記電気容量の値の正負の境界となる測定周波数をしきい値周波数fthとして、前記しきい値周波数fthが式(1)の条件を満たすかどうかをさらに判定することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価方法。
fth(Hz)<0.01×A・・・(1)
(式(1)中、fthはしきい値周波数、Aは発光素子面積(mm2)を表している。) - 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、100mm2以上1m2以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置であって、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子に、予め測定した電圧−輝度特性から求めた発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、所定の測定周波数範囲における、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する測定部と、
前記インピーダンス分光から電気容量を算出するとともに、前記電気容量の値が、すべての前記測定周波数範囲において、正の値であるか否かを判定する制御部と、
を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置。 - 請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置において、
前記測定部が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を1Hz〜10kHzの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が1〜500cd/m2となる直流電圧を印加することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置。 - 請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置において、
前記測定部が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を1Hz〜10kHzの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が10〜5000cd/m2となる直流電圧を印加し、
前記制御部が、前記電気容量の値が負の値となる周波数域があると判定した場合に、前記電気容量の値の正負の境界となる測定周波数をしきい値周波数fthとして、前記しきい値周波数fthが式(1)の条件を満たすかどうかをさらに判定することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置。
fth(Hz)<0.01×A・・・(1)
(式(1)中、fthはしきい値周波数、Aは発光素子面積(mm2)を表している。) - 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、100mm2以上1m2以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置としてのコンピューターに、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子に、予め測定した電圧−輝度特性から求めた発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、所定の測定周波数範囲における、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する機能と、
前記インピーダンス分光から電気容量を算出するとともに、前記電気容量の値が、すべての前記測定周波数範囲において、正の値であるか否かを判定する機能と、
を実現させることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラム。 - 請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムにおいて、
前記インピーダンス分光を測定する機能が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を1Hz〜10kHzの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が1〜500cd/m2となる直流電圧を印加する機能を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラム。 - 請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムにおいて、
前記インピーダンス分光を測定する機能が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を1Hz〜10kHzの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が10〜5000cd/m2となる直流電圧を印加する機能を有し、
前記電気容量の値が正の値であるか否かを判定する機能が、前記電気容量の値が負の値となる周波数域があると判定した場合に、前記電気容量の値の正負の境界となる測定周波数をしきい値周波数fthとして、前記しきい値周波数fthが式(1)の条件を満たすかどうかをさらに判定する機能を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラム。
fth(Hz)<0.01×A・・・(1)
(式(1)中、fthはしきい値周波数、Aは発光素子面積(mm2)を表している。) - 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、100mm2以上1m2以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価装置としてのコンピューターに、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子に、予め測定した電圧−輝度特性から求めた発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、所定の測定周波数範囲における、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する機能と、
前記インピーダンス分光から電気容量を算出するとともに、前記電気容量の値が、すべての前記測定周波数範囲において、正の値であるか否かを判定する機能と、
を実現させるための有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。 - 請求項10に記載の記録媒体において、
前記インピーダンス分光を測定する機能が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を1Hz〜10kHzの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が1〜500cd/m2となる直流電圧を印加する機能を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。 - 請求項10に記載の記録媒体において、
前記インピーダンス分光を測定する機能が、前記インピーダンス分光の測定周波数範囲を1Hz〜10kHzの範囲とするともに、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度が10〜5000cd/m2となる直流電圧を印加する機能を有し、
前記電気容量の値が正の値であるか否かを判定する機能が、前記電気容量の値が負の値となる周波数域があると判定した場合に、前記電気容量の値の正負の境界となる測定周波数をしきい値周波数fthとして、前記しきい値周波数fthが式(1)の条件を満たすかどうかをさらに判定する機能を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の評価プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。
fth(Hz)<0.01×A・・・(1)
(式(1)中、fthはしきい値周波数、Aは発光素子面積(mm2)を表している。) - 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有し、100mm2以上1m2以下の発光素子面積を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧−輝度特性を測定し、当該電圧−輝度特性から前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光開始電圧を求める工程と、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記発光開始電圧以上の直流電圧を印加し、所定の測定周波数範囲における、前記有機エレクトロルミネッセンス素子のインピーダンス分光を測定する工程と、
前記インピーダンス分光から電気容量を算出する工程と、
前記電気容量の値が、すべての前記測定周波数範囲において、正の値であるか否かを判定する工程と、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
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