JPWO2014200034A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、近年では、有機EL素子を利用した携帯ディスプレイや携帯背面ディスプレイ等も積極的に市場投入されている。これらの有機EL素子を利用したディスプレイは、視認性の高さから、大型テレビへの市場投入が期待され、一部投入計画が報道されるなどフラットパネルディスプレイでの市場投入に拍車がかかってきている。
有機EL素子は、電極間内にRGBの発各光材料を有し、RGBの発光出力を任意に調製して駆動することで、又は、有機層の厚さを含めた層設計を施すことで、発光色や発光色強度を自由に変えることが可能となる。このため、有機EL素子は、照明用途として要求される白色として、例えば、色温度2000Kや3000Kなどの電球色から、5000Kや6000Kなどの昼白色まで、自由に発光することが可能である。さらに、燐光材料を使用することで、LEDや蛍光灯と同等又はそれを超える発光効率を実現でき、薄型化照明としての実現が期待されている。
さらに、発光層を透明基板と垂直方向にスタックすることで開口率を増やし、調色することも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.本発明の概要
2.有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法の実施形態
本発明の具体的な実施形態の説明に先立ち、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の駆動方法の概要について説明する。
図1に示す有機EL素子10は、基板19上に、第1電極14、第1発光機能層11、第2電極15、第2発光機能層12、第3電極16、第3発光機能層13、及び、第4電極17がこの順に積層された構成を有する。
本例では、第1発光機能層11に緑色(G)発光色を有する発光層を有し、第2発光機能層12に赤色(R)発光色を有する発光層を有し、第3発光機能層13に青色(B)発光色を有する発光層を有する。また、第1発光機能層11及び第2発光機能層12の緑色発光層と赤色発光層とにリン光材料を使用され、第3発光機能層13の青色発光層に蛍光材料が使用されている。
第1電極14は300nmのITO、第2電極15は15nmのAl、第3電極16は15nmのAl、第4電極17は100nmのAlで形成されている。
図2に示す効率特性は、縦軸に、第1発光機能層11、第2発光機能層12、及び、第3発光機能層13のそれぞれの発光効率、横軸に印加する電流密度を示している。
図2に示すように、各発光機能層に応じて発光効率が大きく異なる。特に、リン光材料で構成した第1発光機能層11と第2発光機能層12は、蛍光材料で構成した第3発光機能層13に比べて、低電流密度でも発光効率が高い。
また、リン光材料で構成した第1発光機能層11と第2発光機能層12は、電流密度を高くすることにより発光効率が、第3発光機能層13よりも大きく低下する。そして、ある程度の電流密度において、蛍光材料で構成した第3発光機能層13と同等の発光効率以下に低下している。
図3に示す駆動波形は、第1発光機能層11、第2発光機能層12、及び、第3発光機能層13のそれぞれについて、縦軸に印加する電流密度、横軸に印加時間を示している。
また、従来の一般的な駆動方法において、上記構成の有機EL素子10は、青色で約4.9cd/A、赤色で約21cd/A、緑色で約25cd/Aの発光効率を有する。
図4に示すように、従来の駆動方法を用いた場合には、有機EL素子の駆動時間の経過とともに、各発光機能層が異なる輝度低下を示す。上記有機EL素子10では、発光効率の低い蛍光材料を用いた第3発光機能層13の輝度低下が大きく、発光効率の高いリン光材料を用いた第1発光機能層11の輝度低下が小さい。つまり、第3発光機能層13の寿命が短く、第1発光機能層11の寿命が長い。
しかし、この方法では、発光効率の高い緑発光層だけを表示するような場合、非点灯域が視認されるなどの問題があり、装飾用の有機EL照明のような視認される光源としては芳しくない。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の駆動方法の実施形態について説明する。なお、本例では、上述の概要の説明において用いた、図1に示す構成と同様の構成の有機EL素子の駆動方法について説明する。また、有機EL素子の各発光機能層の効率特性も、上述の図2と同様である。
図5に示すように、本実施形態の駆動方法では、発光効率の高いリン光材料を用いた緑色発光の第1発光機能層11に印加する電流密度が最も大きく、発光効率の低い蛍光材料を用いた青色発光の第3発光機能層13に印加する電流密度を最も小さくする。発光効率が両者の間にある第2発光機能層12では、印加する電流密度を第1発光機能層11と第3発光機能層13との間の値とする。
印加する電流波高値は、上述の図2に示す電流密度と発光効率の関係から導くことができる。例えば、最も発光効率の低い第3発光機能層13に合わせて、第1発光機能層11と第2発光機能層12に印加する電流波高値を決める。
このように、第3発光機能層13に印加する電流密度を決めることにより、第3発光機能層13の発光効率が決まる。
図6に示すように、発光効率を基準にして電流密度を調整することにより、有機EL素子の各発光機能層の寿命劣化特性を改善することができる。
つまり、発光効率の低い発光機能層に、他の発光機能層よりも低い電流波高値を印加することにより、発光効率の低い発光機能層の輝度低下を緩やかにして長寿命化する。また、発光効率の低い発光機能層に印加される電流密度において、発光効率が高い発光機能層に対しては、発光効率の低い発光機能層に印加される電流密度よりも高い電流波高値を印加することにより輝度低下を促進する。
この結果、各発光機能層の寿命劣化特性が一致する方向に遷移する。
上述の概要で説明した方法では、発光機能層に印加する電流密度を調整することにより、有機EL素子の調色を行う。本実施形態では、発光機能層に印加する電流密度は、発光効率と寿命劣化特性とにより決められるため、印加する電流密度の調整による調色は難しい。従って、各発光機能層の発光時間を制御することにより、有機EL素子の調色を行う。
上述のように、第1発光機能層11に高い電流波高値を印加すると、第1発光機能層11の輝度は高くなる。また、第3発光機能層13の発光効率に低い電流波高値を印加すると、第3発光機能層13の輝度は低くなる。このため、輝度の低くなる第3発光機能層13の発光時間を長くすることにより、輝度の低下を補う。また、輝度が高くなる第1発光機能層の発光時間を短くすることにより、輝度増加分を相殺する。
これにより、発光効率に伴う寿命変化を各発光機能層で補い、各発光機能層で同等の寿命劣化特性を得ることができる。
このように、上述の発光効率と寿命劣化特性との関係に加えて、有機EL素子の調色のための点灯率を考慮することにより、有機EL素子の寿命劣化特性を改善することができる。
従って、有機ELディスプレイ等で一般的に広く採用されている、塗り分け法にて各発光機能層を並列に形成する際に、異なる発光効率有する有機発光層の発光面積又は開口率を変える素子形成方法においても、上述の実施形態の駆動方法を適用することにより、視認性を損なうことなく表示することが可能となる。
例えば、リン光材料のみを用いた場合にも、上述の実施形態の第1発光機能層(G)と第2発光機能層(R)とのように、発光効率に応じた電流波高値を印加し、印加時間を調整することにより、各発光層の寿命劣化特性を一致させることができる。蛍光材料のみを用いた場合や、その他組み合わせにおいても同様である。
Claims (6)
- 第1発光層に第1電流波高値を印加し、第2発光層に第2電流波高値を印加する有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法であって、
前記第2電流波高値の電流密度において前記第1発光層よりも発光効率が低い前記第2発光層に、前記第1電流波高値よりも電流密度の低い前記第2電流波高値を印加し、
前記第1発光層に、前記第2電流波高値よりも高い前記第1電流波高値を印加する
有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法。 - 前記第1電流波高値の印加時間が、前記第2電流波高値の印加時間よりも小さい請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法。
- 前記第2電流波高値は、前記第1発光層と前記第2発光層との発光効率が一致する電流密度よりも小さい請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法。
- 前記第1発光層に、前記第2電流波高値での前記第2発光層の発光効率と同じ発光効率となる電流密度以上の前記第1電流波高値を印加する請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法。
- 同じ発光面積を有する前記第1発光層と前記第2発光層とに、前記第1電流波高値、前記第2電流波高値を印加する請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法。
- 積層された前記第1発光層と前記第2発光層とに、前記第1電流波高値、前記第2電流波高値を印加する請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法。
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