KR101142876B1 - Organic electroluminescence device and its driving method - Google Patents
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Abstract
적어도 발광층을 포함하는 유기 화합물 박막이 양극과 음극의 사이에 배치되어서 이루어지는 유기 일렉트로루미네슨스 소자이다. 양극 또는 음극의 시트 저항을 이용하여, 단일 발광면 내에서의 휘도, 또는 색채의 분포가 시간경과에 따라 변조하도록 구동된다. 예를 들면, 양극 및 음극의 적어도 한쪽에 2 이상의 접속부를 설치하고, 이들 접속부에 각각 전압을 인가함과 동시에 접속부 마다 인가하는 전압의 진폭, 주파수, 위상, 오프셋의 적어도 1종을 변조한다. 이것에 의해, 단일 발광면에서 예를 들면 파도치는 것과 같은 휘도 변조, 색 변조가 가능한 완전히 신규한 유기 일렉트로루미네슨스 소자가 실현된다.
유기 일렉트로루미네슨스 소자, 발광면, 오프셋, 위상, 주파수, 색 변조
It is an organic electroluminescent element in which the organic compound thin film containing a light emitting layer at least is arrange | positioned between an anode and a cathode. Using the sheet resistance of the anode or cathode, the luminance or color distribution in a single light emitting surface is driven to modulate with time. For example, at least one connection part is provided in at least one of an anode and a cathode, and a voltage is applied to each of these connection parts, and at least one of the amplitude, frequency, phase, and offset of the voltage applied to each connection part is modulated. As a result, a completely novel organic electroluminescent device capable of, for example, wave-like luminance modulation and color modulation on a single light emitting surface is realized.
Organic electroluminescent element, emitting surface, offset, phase, frequency, color modulation
Description
본 발명은 자발광형의 유기 일렉트로루미네슨스 소자 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 특히, 조명용도 등과 같은 대면적의 유기 일렉트로루미네슨스 소자의 단일 발광면 내에서, 경시적인 휘도 분포, 색 분포를 가진 발광을 실현하기 위한 완전히 신규한 구동 기술에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
유기 일렉트로루미네슨스 소자(이하, 유기 EL 소자라고 칭한다.)는 자발광형의 면 형상 광원으로, 응답속도가 고속이고, 시야각 의존성이 없는 등의 이점을 가짐과 동시에, 화소의 대형화나 플랙시블화 등이 비교적 용이하므로, 조명장치나 디스플레이 등, 폭넓은 분야에의 응용이 기대되고 있다. An organic electroluminescent element (hereinafter referred to as an organic EL element) is a self-luminous type light source, which has advantages such as high response speed and no viewing angle dependence, and enlargement and flexibilization of pixels. Since the light is relatively easy, application to a wide range of fields such as lighting devices and displays is expected.
유기 EL 소자의 구성으로서는, 예를 들면 투명한 유리기판 상에 인듐주석 산화물(ITO)로 이루어지는 투명전극(양극)을 형성하고, 이 위에 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극 등을 진공증착법 등에 의해 형성한 것이 알려져 있다. 이러한 구성의 유기 EL 소자에서는, 양극인 투명전극과 음극 사이에 직류전압을 인가하면, 투명전극으로부터 정공주입층을 통하여 주입된 홀(정공)이 정공수송층을 거쳐 발광층으로 이동하고, 한편, 음극으로부터 전자주입층을 통하여 주입된 전자가 전자수송층을 거쳐 발광층으로 이동하고, 발광층에서 이들 전자-정공 쌍의 재결합이 생기고, 그 결과 소정 파장의 광이 생기고, 이것이 투명한 유리기판측에서 관찰된다. As the configuration of the organic EL device, for example, a transparent electrode (anode) made of indium tin oxide (ITO) is formed on a transparent glass substrate, and a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like are formed thereon. It is known to form a cathode or the like by vacuum deposition or the like. In the organic EL device having such a configuration, when a direct current voltage is applied between the transparent electrode as the anode and the cathode, holes (holes) injected from the transparent electrode through the hole injection layer move to the light emitting layer via the hole transport layer, and from the cathode Electrons injected through the electron injection layer move to the light emitting layer via the electron transport layer, and recombination of these electron-hole pairs occurs in the light emitting layer, resulting in light of a predetermined wavelength, which is observed on the transparent glass substrate side.
그런데, 전술의 유기 EL 소자에서, 예를 들면 시각적 효과를 노리고 소정의 화면 내에서 경시적으로 휘도 변조를 행하려고 한 경우, 통상은 각종 디스플레이와 동일하게 표시장치로서의 구성을 채용할 필요가 있다. 예를 들면, 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열한 디스플레이에 있어서, 종 1열의 화소의 휘도를 동일하게 맞추고, 화면의 좌측에서 우측으로 각 열의 휘도가 순차적으로 커지도록 조정하고, 어떤 주파수에서 좌측에서 우측으로 횡방향으로 스크롤시키면 화면이 파도치는 것 같이 보인다. 이러한 표시는, 화소(발광 소자)가 무수하게 배치된 표시 패널과, 각 화소의 하나하나를 타이밍 좋게 정확한 휘도로 발광시키기 위한 드라이버 IC나 CPU 등으로 구성되는 제어장치가 없으면 실현할 수 없다. By the way, in the above-mentioned organic EL element, when trying to perform brightness modulation for a visual effect over time in a predetermined screen, for example, it is usually necessary to employ | adopt the structure as a display apparatus similarly to various displays. For example, in a display in which light emitting elements are arranged in a matrix, the luminance of one column of pixels is equally adjusted, and the luminance of each column is sequentially increased from left to right on the screen, and at a certain frequency, from left to right. Scroll horizontally to make the screen appear wavy. Such display cannot be realized unless there is a display panel in which a number of pixels (light emitting elements) are arranged, and a control device composed of a driver IC, a CPU, or the like for causing each of the pixels to emit light at an accurate and timely brightness.
유기 EL 소자를 사용한 디스플레이로서는, 예를 들면 일본 특개2003-76324호 공보나 일본 특개2002-91377호 공보 등에 개시되는 바와 같이, 각종 방식의 것이 알려져 있지만, 어느 쪽의 경우에도, 각각 유기 EL 소자로서의 구성을 갖는 화소를 매트릭스 형상으로 배열할 필요가 있고, 이들 화소에 대응하여 주사선이나 신호선, 스위칭 소자, 게다가 이것들을 구동 제어하는 구동회로 등이 필요 불가결하다. As a display using an organic EL element, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-76324, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-91377, and the like, various types are known. It is necessary to arrange the pixels having the configuration in a matrix form, and a scan line, a signal line, a switching element, and a driving circuit for driving control of these are indispensable for these pixels.
그러나, 전술의 표시 패널이나 제어장치를 제작하기 위해서는, 대단한 수고와 코스트를 요하고, 예를 들면 조명장치에서, 어떠한 시각적 효과를 얻는 것을 목적으로 휘도 변조를 행하고자 한 경우, 표시장치와 동일한 구성을 채용하는 것은, 그다지 현실적이지 않다. However, in order to manufacture the above-described display panel and control device, a great deal of labor and cost are required, and for example, in the lighting device, when the luminance modulation is to be performed for the purpose of obtaining some visual effect, the same configuration as the display device is achieved. It is not very realistic to adopt it.
최근, 장식용의 조명장치나, 인테리어용의 보조 조명장치 등에서는, 단순한 광원으로서의 기능뿐만 아니라, 조광기능이나 메인터넌스성 등의 부가가치와 더불어, 종래와 같은 획일적인 디자인이 아니라, 컨셉을 가진 개성적인 조명이 요구되고 있고, 간단한 구성으로 휘도나 색채의 변조를 행할 수 있다면, 예를 들면 환상적인 시각효과를 얻을 수 있어, 그 필요성은 클 것으로 기대된다. In recent years, the decorative lighting device and the auxiliary lighting device for interior use not only functions as a light source but also adds value such as dimming function and maintainability. If this is required and the luminance and the color can be modulated with a simple configuration, for example, a fantastic visual effect can be obtained, and the necessity is expected to be large.
본 발명은, 상기 종래의 실정을 감안하여 제안된 것이다. 즉, 본 발명은 화소(발광 소자)가 매트릭스 형상으로 배열된 표시 패널이나, 복잡한 회로구성이 요구되는 구동회로, 제어장치 등이 불필요하고, 발광면에서 예를 들면 파도치는 것과 같은 휘도 변조, 색 변조가 가능한 전혀 신규한 유기 일렉트로루미네슨스 소자를 제공하고, 게다가 그 응용으로서, 조명장치나 장식장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 간단한 회로구성으로 상기 휘도 변조나 색 변조를 실현할 수 있는 유기 일렉트로루미네슨스 소자의 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been proposed in view of the above conventional circumstances. That is, the present invention eliminates the need for a display panel in which pixels (light emitting elements) are arranged in a matrix, a driving circuit, a control device, and the like, which require a complicated circuit configuration, and for example, luminance modulation and color, such as waves, that are emitted from a light emitting surface. It is an object of the present invention to provide an entirely novel organic electroluminescent device that can be modulated, and to provide an illumination device or a decoration device as an application thereof. In addition, an object of the present invention is to provide a method for driving an organic electroluminescence element which can realize the above-mentioned luminance modulation and color modulation with a simple circuit configuration.
본 발명자들은 전술의 목적을 달성하기 위해, 장기에 걸쳐 여러 연구를 거듭해 왔다. 그 결과, 조명용 등과 같이, 어느 정도 발광면의 면적이 큰 유기 EL 소자에서는, 전극(양극이나 음극)의 저항값에 기인하여, 접속부에서의 거리에 따라 인가되는 전압이 다르고, 이것을 이용함으로써 휘도 변조나 색 변조가 가능하다라는 결론을 얻기에 이르렀다. The present inventors have carried out various studies over a long time in order to achieve the above object. As a result, in an organic EL element having a large area of light emitting surface, such as for lighting, due to the resistance value of the electrode (anode or cathode), the applied voltage varies depending on the distance from the connecting portion, and the luminance modulation is used by using this. I have come to the conclusion that color modulation is possible.
본 발명은, 이와 같이 종래와는 다른 전혀 새로운 착상에 기초하여 안출된 것이다. 즉, 본 발명의 유기 일렉트로루미네슨스 소자는, 적어도 발광층을 포함하는 유기 화합물 박막이 양극과 음극의 사이에 배치되고, 상기 양극 및 음극이 면 형상 전극으로 되어 소정의 면적을 갖는 발광면이 구성되어 이루어지는 유기 일렉트로루미네슨스 소자로서, 상기 면 형상 전극으로 된 양극 및 음극의 적어도 한쪽은, 2 이상의 접속부를 통하여 전원과 접속됨과 동시에, 이들 접속부의 적어도 일부에서 서로 다른 파형의 구동전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 것이며, 또, 본 발명의 조명장치나 장식장치는 이러한 유기 일렉트로루미네슨스 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다. The present invention has been devised based on a completely new idea unlike the conventional one. That is, in the organic electroluminescent device of the present invention, at least an organic compound thin film including a light emitting layer is disposed between an anode and a cathode, and the anode and the cathode are planar electrodes, and a light emitting surface having a predetermined area is configured. An organic electroluminescent device comprising: at least one of an anode and a cathode of the planar electrode is connected to a power supply through two or more connecting portions, and at least a portion of these connecting portions is applied with driving waveforms of different waveforms. Moreover, the illuminating device and the decorative device of this invention are equipped with such an organic electroluminescent element. It is characterized by the above-mentioned.
한편, 본 발명의 유기 일렉트로루미네슨스 소자의 구동방법은, 적어도 발광층을 포함하는 유기 화합물 박막이 양극과 음극의 사이에 배치되고, 상기 양극 및 음극이 면 형상 전극으로 되어 소정의 면적을 갖는 발광면이 구성되어 이루어지는 유기 일렉트로루미네슨스 소자의 구동방법으로서, 적어도 1개의 발광면 내에서 휘도 및/또는 색채가 다른 분포상태를 거쳐, 상기 발광면 내에서의 휘도 및 색채의 분포상태가 시간 경과에 따라 변조하도록 구동하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, in the method of driving the organic electroluminescent device of the present invention, at least an organic compound thin film including a light emitting layer is disposed between an anode and a cathode, and the anode and the cathode are planar electrodes, and have light emission having a predetermined area. A method of driving an organic electroluminescent element having a plane, wherein the luminance and / or color are distributed in at least one light emitting plane, and the luminance and color distribution in the light emitting plane is time-lapsed. Drive to modulate according to the present invention.
발광면적이 큰 유기 EL 소자에서, 예를 들면 양극으로서 유기 화합물 박막 아래에 소정의 면적으로 형성되는 투명전극이 소정의 저항값을 갖는 경우, 발광면 내에서 균일하게 전압이 인가되는 것은 아니고, 투명전극에 설치되는 접속부로부터의 거리에 따라 인가전압이 변동한다. 여기에서, 예를 들면 상기 투명전극에 복수(2 이상)의 접속부를 설치하고, 이들 접속부에 각각 실효전압이나 주파수, 위상 등이 다른 구동전압을 인가하면, 각 접속부로부터의 거리에 따라, 각각 다른 패턴의 구동전압이 인가되게 된다. 그 결과, 발광면 내에서 휘도나 색채에 분포를 가지고 발광이 행해진다. 예를 들면, 1개 발광면 내에 있는 부분에서는 휘도가 높고, 다른 부분에서는 휘도가 낮다고 하는 것과 같이, 1개의 발광면 내에서 휘도나 색채가 다른 분포상태가 실현된다. 여기에서, 상기 실효전압이나 주파수, 위상 등을 적정하게 제어하면, 상기 분포상태가 시간과 함께 변화되어, 예를 들면 단일의 발광면 내에서 화면이 파도치는 등, 움직임을 수반하는 발광이 실현된다. In an organic EL device having a large light emitting area, for example, when a transparent electrode formed as a predetermined area under an organic compound thin film as an anode has a predetermined resistance value, voltage is not uniformly applied within the light emitting surface, but transparent The applied voltage varies with the distance from the connecting portion provided in the electrode. Here, for example, when a plurality (two or more) of connecting portions are provided in the transparent electrode, and driving voltages having different effective voltages, frequencies, phases, and the like are respectively applied to the connecting electrodes, the distances from the respective connecting portions are different. The driving voltage of the pattern is applied. As a result, light emission is performed with distribution in luminance and color in the light emitting surface. For example, a distribution state in which the luminance and the color are different in one emission surface is realized, such that the luminance is high in the portion within one light emitting surface and the luminance is low in the other portion. In this case, when the effective voltage, frequency, phase, and the like are properly controlled, the distribution state changes with time, for example, light emission accompanied with movement such as a screen wave in a single light emitting surface is realized. .
본 발명에서는, 상기 움직임을 수반하는 발광이, 단일의 발광면 내에서 행해지고, 따라서, 디스플레이와 같이 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열할 필요는 없어, 통상의 조명용도의 유기 EL 소자와 동일한 구성이어도 된다. 또, 상기 접속부에 인가하는 구동전압을 제어하기 위해서 약간의 구동회로는 필요하지만, 화소에 대응한 주사선이나 신호선, 스위칭 소자, 게다가 이것들을 구동 제어하기 위한 복잡한 구동회로 등은 불필요하다. In the present invention, light emission accompanied with the above motion is performed in a single light emitting surface, and thus, it is not necessary to arrange the light emitting elements in a matrix like a display, and may have the same configuration as that of an organic EL element for ordinary lighting purposes. . In addition, some driving circuits are required to control the driving voltage applied to the connecting portion, but scanning lines, signal lines, switching elements corresponding to pixels, and complicated driving circuits for controlling the driving of them are not necessary.
발명의 효과 Effects of the Invention
본 발명에 의하면, 화소(발광 소자)가 매트릭스 형상으로 배열된 표시 패널이나, 복잡한 회로구성이 요구되는 구동회로, 제어장치 등이 불필요하고, 발광면에서 예를 들면 파도치는 것과 같은 휘도 변조, 색 변조가 가능한 완전히 신규한 유기 일렉트로루미네슨스 소자 및 그 구동방법을 제공하는 것이 가능하고, 이것을 응용함으로써 부가가치가 높은 조명장치나 장식장치를 제공하는 것이 가능하다. According to the present invention, there is no need for a display panel in which pixels (light emitting elements) are arranged in a matrix, a driving circuit, a control device, or the like requiring a complicated circuit configuration, and for example, luminance modulation and color such as waves that are emitted from a light emitting surface. It is possible to provide a completely novel organic electroluminescent element which can be modulated, and a driving method thereof. By applying this, it is possible to provide a high value-added lighting device or a decorative device.
도 1은 유기 EL 소자의 기본구성을 도시하는 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing the basic configuration of an organic EL element.
도 2는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of the present invention.
도 3은 접속부 사이의 영역에 있어서의 점 a~d에서의 등가회로를 도시하는 도면이다. 3 is a diagram showing an equivalent circuit at points a to d in the area between the connecting portions.
도 4는 접속부(A)에 전압을 인가한 경우의 접속부 사이의 영역에 있어서의 인가전압의 변화를 나타내는 특성도이다. 4 is a characteristic diagram showing a change in applied voltage in the region between the connecting portions when a voltage is applied to the connecting portion A. FIG.
도 5는 전원 C, D에 의해 인가되는 인가전압의 1예를 도시하는 파형도이다. 5 is a waveform diagram illustrating an example of an applied voltage applied by the power sources C and D. FIG.
도 6은 파도치는 것과 같은 휘도 변조의 일례를 경시적으로 도시하는 도면이다. 6 is a diagram showing an example of luminance modulation such as waves over time.
도 7은 실시예에서 제작한 유기 EL 소자를 도시하는 개략 평면도이다. 7 is a schematic plan view showing an organic EL device produced in an example.
도 8은 실시예에서의 유기 EL 소자(면 내 단자수 2개소)의 접속 예를 도시하는 개략 사시도이다. 8 is a schematic perspective view showing a connection example of the organic EL elements (two in-plane terminals) in the embodiment.
도 9는 도 8에 도시하는 접속예에서의 각 발광면의 발광 거동을 도시하는 모식도이다. FIG. 9 is a schematic diagram showing the light emission behavior of each light emitting surface in the connection example shown in FIG. 8.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
이하, 본 발명을 적용한 유기 EL 소자 및 그 구동방법에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the organic electroluminescent element and its drive method which apply this invention are demonstrated in detail, referring drawings.
본 발명은, 발광면적이 10mm×10mm(=100mm2)을 초과하는 대면적의 유기 EL 소자, 예를 들면 조명용이나 장식용의 유기 EL 소자에 적용하기 적합하다. 이것 은, 디스플레이의 유기 EL 소자와 같이 화소의 면적이 작은 유기 EL 소자에서는, 단일 화소 내에서의 휘도 변조나 색 변조는 시각적으로 무의미한 것, 조명용이나 장식용의 유기 EL 소자에서 부가가치를 높이는 것이 요구되고 있고, 휘도 변조나 색 변조의 필요성이 높은 것 등의 이유로 따른다. 그래서, 이하의 실시형태에서는, 조명용이나 장식용 등의 대면적 유기 EL 소자를 상정하여 설명한다. The present invention is suitable for application to a large area organic EL device having a light emitting area exceeding 10 mm x 10 mm (= 100 mm 2 ), for example, an organic EL device for lighting or decoration. This is because in organic EL devices having a small area of pixels, such as organic EL elements in displays, luminance modulation and color modulation in a single pixel are visually meaningless, and it is required to increase added value in organic EL elements for lighting and decoration. The reason for this is that the luminance modulation and the need for color modulation are high. So, in the following embodiment, it demonstrates a large area organic EL element, such as for illumination and decoration.
본 발명의 유기 EL 소자의 기본구성은, 일반적인 유기 EL 소자와 다른 점은 없고, 예를 들면 도 1에 도시하는 바와 같이, 기판(1) 위에 양극으로서 기능하는 투명전극(2), 유기 화합물 박막(3), 및 음극(4)을 차례로 적층 형성함으로써 소자부를 구성하여 이루어지는 것이다. The basic configuration of the organic EL device of the present invention is not different from the general organic EL device. For example, as shown in FIG. 1, the
기판(1)은 소자부를 지지하는 지지체로서 기능하는 것 이외에, 수분, 산소 등의 소자부에의 침입을 저지하는 배리어성층으로서도 기능한다. 이 기판(1)의 구성재료는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 보톰 에미션형의 유기 EL 소자일 경우에는 기판(1)을 통하여 발광이 취출되므로, 투명재료인 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들면 유리나 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 유리는 수분이나 산소 등의 배리어성에도 우수하므로 바람직한 재료이다. 플라스틱을 사용하는 경우에는, 상기 배리어성이 부족할 경우가 있으므로, 그 경우에는, 표면에 배리어성층을 형성하는 것이 바람직하다. The board |
상기 기판(1) 위에는 양극이 형성되지만, 전술의 보톰 에미션형의 유기 EL 소자일 경우에는, 이 양극도 투명한 것이 바람직하다. 따라서, 양극은, 예를 들면 인듐주석 산화물(ITO) 등의 무기 투명 도전재료에 의해 형성되는 투명전극(2)으로 하는 것이 통상이다. Although an anode is formed on the said board |
투명전극(2) 위에는, 유기 화합물 박막(3)이 형성되지만, 그 구성으로서는, 최저한, 발광층을 구비하고 있으면 되고, 예를 들면, 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8), 및 전자주입층(9)으로 이루어지는 5층구조로 할 수 있다. 물론, 이것에 한정되지 않고, 정공주입층(5)이나 정공수송층(6), 전자수송층(8), 전자주입층(9)에 대해서는, 적당하게 생략하는 것도 가능하다. Although the organic compound
각층을 구성하는 재료로서는, 유기 EL 소자에서 공지의 것을 모두 사용가능하고, 특별히 제약은 없다. 예시하면, 정공주입층(5)의 재료로서는, 예를 들면 4,4',4"-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]-트리페닐아민(TNATA)이나 TDATA 등의 아릴아민류나, 구리 프탈로시아닌(CuPc) 등의 프탈로시아닌류, 루이스산 도핑 유기층 등을 들 수 있다. 정공수송층(6)의 재료로서는, 예를 들면 TPD, 스피로 TPD, NPD, TPAC 등의 아릴 아민류 등을 들 수 있다. As a material which comprises each layer, all well-known thing can be used by organic electroluminescent element, There is no restriction | limiting in particular. For example, as the material of the
발광층(7)의 재료로서는, 예를 들면 트리아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 폴리아릴렌, 방향족 축합 다환 화합물, 방향족 복소환 화합물, 방향족 복소 축합환 화합물, 금속 착체 화합물 등을 들 수 있다. 또는, 알루미늄 착체(Alq3)나 베릴륨 착체(Bebq2) 등을 호스트 재료로 하고, 이것에 도판트 색소를 도핑 한 것 등도 사용가능하다. 이 경우, 도핑 색소로서는, 페릴렌, 쿠마린6, 퀴나크리돈(Qd), 루브렌, DCM 등을 들 수 있다. As a material of the
전자수송층(8)의 재료로서는, 예를 들면 알루미늄 착체, 옥사디아졸류, 트리 아졸류, 페난트롤린류 등을 들 수 있다. 전자주입층(9)의 재료로서는, 리튬 등의 알칼리금속, 불화 리튬, 산화 리튬, 리튬 착체, 알칼리금속 도핑 유기 재료 등을 들 수 있다. As a material of the
유기 화합물 박막(3) 위에 포개지는 음극(4)은, 예를 들면 알루미늄 등의 금속재료나, 알루미늄-리튬 합금, 마그네슘-은 합금 등의 합금재료 등으로 구성된다. 이들 금속재료나 합금재료를, 예를 들면 스퍼터나 증착 등의 진공 박막형성기술에 의해 성막함으로써 음극(4)이 형성된다. The
본 발명에서는, 전술의 구성의 유기 EL 소자의 투명전극(2) 또는 음극(4)의 어느 한쪽, 또는 양쪽에 전원과 접속되는 2 이상의 접속부를 설치하고, 이들 접속부에 인가하는 구동전압을 제어함으로써 단일 발광면에서 휘도나 색채의 분포가 경시변화 되는 휘도 변조나 색 변조를 실현한다. 이 경우, 2 이상의 접속부를 설치하는 전극은 어느 정도 저항값이 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는 시트저항이 20Ω/□ 이상인 것이 바람직하다. 상기 시트저항이 지나치게 낮으면, 소정의 전압차를 줄 수 없어, 눈에 보이는 형태로의 휘도 변조나 색 변조가 어렵게 된다. In the present invention, two or more connecting portions connected to a power source are provided on either or both of the
일반적으로, ITO로 이루어지는 투명전극(2)은 시트저항이 비교적 높으므로, 상기 2 이상의 접속부를 설치하는 전극으로서 바람직하다. 음극(4)은, Al 등의 금속이나 합금으로 형성되어 있으므로 전기저항이 작아, 통상의 막두께에서는 변조를 가하는 것은 어렵지만, 막두께를 얇게 하여 저항값을 크게 하면, 상기 투명전극(2)과 같이 음극(4)을 2 이상의 접속부를 설치하는 전극으로서 이용하는 것도 가능하다. In general, since the
상기 투명전극(2)이나 음극(4)에 있어서, 접속부를 설치하는 위치는, 서로 떨어져 있으면 상관없지만, 어느 정도의 거리를 가지고 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들면 정사각형이나 직사각형의 발광면에서, 파도치는 것과 같이 발광시키는 경우 등에는, 정사각형이나 직사각형의 발광 영역의 서로 대향하는 2변의 외측에 각각 접속부를 배치하는 것이 바람직하다. In the
다음에, 상기 구성의 유기 EL 소자에 있어서의 경시적인 휘도 변조 또는 색 변조의 원리에 대해 설명한다. Next, the principle of luminance modulation or color modulation over time in the organic EL element having the above-described configuration will be described.
도 2에 도시하는 바와 같이, 유기 EL 소자의 구성으로서는, 기판(1) 위에 ITO 등으로 이루어지는 투명전극(2), 발광층을 포함하는 유기 화합물 박막(3), 및 Al 등으로 이루어지는 음극(4)을 적층 형성하여 이루어지는 것이다. 여기에서, 투명전극(2)의 유기 화합물 박막(3)을 끼운 양측에 각각 접속부(A, B)를 설치하고, 이것들에 교류전원(C, D)을 각각 도시한 바와 같이 접속하여 단일 발광면을 구동하는 경우를 생각한다. As shown in FIG. 2, the structure of an organic electroluminescent element is the
상기한 바와 같이, ITO 등으로 이루어지는 투명전극(2)은, 소정의 저항값을 갖고, 접속부(A)에서 접속부(B)까지의 사이의 각 점(a~d)의 사이에는, 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이, 각각 저항(R)이 존재하는 것과 등가가 된다. 이때, 예를 들면 접속부(A)에 접속되는 교류전원의 전압은 도 3(a)~도 3(d)의 등가회로에 표시되는 바와 같은 형으로 각 점(a~d)에 인가되게 된다. 따라서, 각 점(a~d)에 인가 되는 전압은, 각 저항(R)에 의한 전압강하에 의해 접속부(A)로부터의 거리에 따라 상이하게 되고, 예를 들면 접속부(A)에 V1인 전압을 인가했다고 해도, 도 4에 도시하는 바와 같이, 접속부(A)로부터 떨어짐에 따라서 Va로부터 Vd까지 감쇠한다. 교류전원(C)에 의해 인가하는 전압을 V1~-V1까지 흔든 경우에도 동일하여, 도 4의 각 선으로 나타내는 바와 같이 접속부(A)에 가까운 점(a)에서는 진폭이 크고, 먼 점(d)에서는 진폭이 작아진다. As described above, the
이 각 점에서의 진폭의 차이에 의해 휘도 분포가 생기는데, 이 휘도 분포의 모양은, 예를 들면 연필의 일단을 지지점으로 하여 흔든 경우에 비유할 수 있다. 연필의 일단을 지지점으로 하고 어느 정도의 속도로 흔들면, 인간의 눈에는 연필이 만곡한 것 같이 보인다. 도 4에 도시하는 바와 같은 전압인가를 행한 경우에도, 이것과 동일한 현상이 일어나, 접속부(A)에 도 4에 도시하는 바와 같은 소정의 주파수의 교류전압을 인가함과 동시에 접속부(B)의 전위를 도면 중 화살표로 도시하는 바와 같이 소정의 진폭, 주파수로 진동시킴으로써, 접속부(A)로부터 접속부(B)에 이르기 까지의 사이의 휘도 변화가, 잔상 등의 영향에 의해 매끄러운 휘도 변화로서 관찰된다. The luminance distribution occurs due to the difference in amplitude at each of these points. The shape of the luminance distribution can be compared, for example, by shaking one end of a pencil as a supporting point. When one end of the pencil is supported and shaken at a certain speed, the human eye seems to be curved. Even when voltage is applied as shown in FIG. 4, the same phenomenon occurs as above, and an AC voltage having a predetermined frequency as shown in FIG. 4 is applied to the connection portion A while the potential of the connection portion B is applied. By vibrating at a predetermined amplitude and frequency as shown by the arrow in the figure, the luminance change from the connection part A to the connection part B is observed as a smooth luminance change under the influence of an afterimage.
이것은 접속부(B)에 대해서도 동일하며, 따라서, 예를 들면 도 5에 도시하는 바와 같이, 전원(C)에 의해 인가되는 전압(VC)과, 전원(D)에 의해 인가되는 전압(VD)에 소정의 위상차 등을 부여함으로써 도 6에 도시하는 바와 같이, 화면이 파도치는 것과 같은 휘도 변조가 가능하게 된다. 도 6에서, 우선, 도 6(a)에서는, 도면 중 좌단의 휘도가 가장 높게 되어 있는데, 각 접속부(A, B)에 인가되는 전압을 점차로 바꾸어 감으로써 도 6(b), 도 6(c)에 도시하는 바와 같이 가장 휘도가 높은 영역이 점차로 도면 중 우측으로 이동해 간다. 게다가 도 6(d)에 도시하는 바와 같이, 가장 휘도가 높은 영역이 발광면의 우단으로 이동한다. 휘도가 가장 높은 영역의 양측에서는, 소정의 그라이데이션을 가지고 점차로 휘도가 저하되어 있고, 가장 휘도가 높은 영역의 상기 일련의 움직임과 아울러, 화면 전체에서 광이 파도치는 것과 같은 환상적인 발광이 실현된다. The same applies to the connection portion B, and therefore, as shown in FIG. 5, for example, the voltage V C applied by the power source C and the voltage V D applied by the power source D. FIG. By providing a predetermined phase difference or the like, the luminance modulation such as a wave of the screen is possible as shown in FIG. In Fig. 6, first, in Fig. 6 (a), the brightness at the left end is the highest in the drawing, but by gradually changing the voltage applied to each of the connection portions A and B, Figs. 6 (b) and 6 (c) are shown. As shown in Fig. 1), the region with the highest luminance gradually moves to the right in the drawing. In addition, as shown in Fig. 6D, the region with the highest luminance moves to the right end of the light emitting surface. On both sides of the region with the highest luminance, the luminance gradually decreases with a predetermined gradation, and in addition to the series of movements in the region with the highest luminance, fantastic light emission such as light waves in the entire screen is realized.
이상, 발광 영역의 서로 대향하는 2변 사이에서의 발광의 파도치기를 예로서 설명했지만, 휘도 변조나 색 변조는, 이것에 한정되는 것은 아니고, 여러 변경이 가능하다. 예를 들면, 접속부를 예를 들면 3개소 이상에 설치함으로써, 보다 복잡한 휘도 변조, 색 변조를 실현하는 것도 가능하다. 또, 각 전극에 인가하는 전압은, 진폭이나 오프셋, 서로의 위상차, 주파수 등을 적당하게 변경함으로써 여러 패턴으로 휘도 변조나 색 변조를 행하는 것이 가능하다. 또, 인가하는 구동전압 파형은, 예를 들면 정현파형 등을 들 수 있고, 이것에 의해 매끄러운 휘도 변조, 색 변조를 행할 수 있는데, 이것에 한정되지 않고, 삼각파나 직사각형파 등 이어도 된다. As mentioned above, although wave | undulation of the light emission between two mutually opposing sides of a light emitting area was demonstrated as an example, brightness modulation and color modulation are not limited to this, A various change is possible. For example, by providing the connection portion at three or more places, for example, it is possible to realize more complicated luminance modulation and color modulation. In addition, the voltage applied to each electrode can be subjected to luminance modulation and color modulation in various patterns by appropriately changing amplitude, offset, phase difference, frequency, and the like. In addition, the driving voltage waveform to be applied includes, for example, a sine wave and the like, and smooth luminance modulation and color modulation can be performed by this, but the present invention is not limited to this, and may be a triangular wave or a rectangular wave.
또한, 특히 색 변조를 행하는 경우에는, 예를 들면 다른 색으로 발색하는 발광층을 유기 화합물 박막 내에 복수 설치하면 된다. 이때, 각 발광층의 발광에 필요한 전압 레벨을 바꿈으로써, 상기와 동일한 전압구동에 의해 색 변조가 실현된다. In particular, in the case of performing color modulation, a plurality of light emitting layers emitting colors of different colors may be provided in the organic compound thin film. At this time, by changing the voltage level required for light emission of each light emitting layer, color modulation is realized by the same voltage driving as described above.
이하, 본 발명을 적용한 구체적인 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 실제로 유기 EL 소자를 제작하고, 휘도 변 조나 색 변조를 시험했다. Hereinafter, specific examples to which the present invention is applied will be described. In the present Example, in order to confirm the effect of this invention, the organic electroluminescent element was produced and the brightness modulation and the color modulation were tested.
휘도 분포의 경시변화Change of luminance distribution over time
구동 조건의 최적화에는, 도 7에 도시하는 구조의 유기 EL 소자를 사용했다. 이 유기 EL 소자는, 도 7이 도시하는 바와 같이, ITO로 이루어지는 투명전극(2)이 형성된 유리기판(1) 위에, 유기 화합물 박막(3) 및 Al로 이루어지는 음극(4)을 적층형성한 것으로, 도면 중의 사선영역이 발광 영역이다. 기판 크기는 가로세로 100mm, 발광 영역의 크기는 가로세로 75mm이다. The organic EL element of the structure shown in FIG. 7 was used for optimization of drive conditions. As shown in Fig. 7, the organic EL device is formed by laminating an organic compound
유기 화합물 박막(3)은 CuPc(200Å)/α-NPD(300Å)/Alq3(1000Å)/LiF(10Å)의 4층 구조이다. 또, Al로 이루어지는 음극(4)의 두께는 800Å으로 했다. 각 층의 성막은 저항가열법에 의해 행했다. 또한, 유기 EL 소자는 유리 캡을 사용하여 밀봉했다. The organic compound
이러한 유기 EL 소자를 사용하고, 하기 표 1에 나타내는 구동 패턴 1~구동 패턴 4에 의해 유기 EL 소자에서의 휘도 분포의 경시변화를 시험했다. 이때, 음극(4)의 전압은 0V로 고정했다. 또, 양극인 투명전극(2)의 발광 영역의 양측 단자를, 각각 Ch1, Ch2로 정하고, 이것들에 모두 정현파형의 전압을 인가했다. 먼저, 휘도분포의 경시변화를 연필을 흔들어서 구부러져 보이는 것에 비유했지만, 이것에 적용하면, Ch1은 연필을 가지고 있던 지지점, Ch2가 연필 끝이 되고, 지지점과 연필 끝의 움직임의 요소(주파수, 진폭 등)가 표 1에 있는 각 패러미터에 해당된다. Using such an organic EL element, the time-dependent change of the luminance distribution in the organic EL element was tested by the
(1) 구동 패턴 1(1)
구동 패턴 1에서는, 점멸 표시가 행해지고, 문자 그대로 전체면이 점등, 소등을 반복했다. 이때, Ch1의 진폭을 올림으로써 명암을 확실하게 할 수 있었다. In the
(2) 구동 패턴 2(2)
구동 패턴 2에서는, 오디오기기 등에서 볼 수 있는 바 표시를 닮은 표시가 실현되었다. Ch1 측이 항상 점등이고, 종방향으로 그은 한 선이 좌우로 (Ch1⇔Ch2) 움직였다. Ch2의 오프셋을 올림으로써 Ch1 전극측의 휘도를 내릴 수 있어, 움직임이 선명해졌다. In the
(3) 구동 패턴 3(3)
구동 패턴 3에서는, 좌에서 우(우에서 좌)로 휘도의 구배로 표현된 파가 밀려오는 이미지가 실현되었다. Ch2의 진폭을 올림으로써 Ch2 측의 휘도가 상승하고, 여운이 깊어진다. 또, 파의 움직임은 Ch1, Ch2의 각 패러미터와 밀착하게 관계되어 있어, 각 패러미터를 변경한 경우, 그때마다, 위상차에 대해서도 조정할 필요가 있다. 본 구동 패턴의 패러미터의 경우, 좌에서 우로 밀려 온 파가 Ch2측에 도착하고, 전체 점등이 된 후, 좌에서 우로 휘도가 내려가고, 전체 소등이 된다. 또한, Ch1과 Ch2의 위상차는 ±90°에서 파의 진행방향이 반전된다. In the
(4) 구동 패턴 4(4)
구동 패턴 4에서도, 앞의 구동 패턴 3과 같이 휘도의 구배로 표현된 파가 밀려오는 이미지가 실현되었는데, 본 구동 패러미터의 경우, 좌에서 우로 밀려온 파가 Ch2측에 도착함과 동시에 Ch1 측의 휘도가 떨어지기 시작하고, 밀려온 동일한 속도로 좌에서 우로 사라져 갔다. Ch1과 Ch2의 위상차가 ±90°에서 파의 진행방향이 반전되는 것은, 앞의 구동 패턴 3의 경우와 동일하다. In the
이상과 같이, 정현파형의 패러미터를 조작함으로써 여러 표시, 즉 휘도 분포의 경시변화를 일으키게 하는 것이 가능하다. 덧붙여서 말하면, 인가하는 전압파형은 정현파에 한하지 않고, 삼각파나 직사각형파이어도 상관없지만, 표시는 인가한 파형에 따른 독특한 것이 된다. 정현파를 사용하면, 휘도 분포의 경시변화가 특히 매끄러워, 유기 EL을 인테리어 조명 등에 사용하는 경우 유효하다. As described above, it is possible to cause various changes in display, that is, the luminance distribution, over time by manipulating sine wave parameters. Incidentally, the voltage waveform to be applied is not limited to the sine wave, and may be a triangular wave or a rectangular fire, but the display is unique according to the applied waveform. The use of a sine wave makes the change in luminance distribution particularly smooth over time, and is effective when an organic EL is used for interior lighting or the like.
또, 본 실시예에서는, 기본표시에 대해 설명하기 위해서 간이적으로 주파수를 고정했지만, 주파수를 변경해도 전혀 상관 없다. 예를 들면, Ch1과 2의 주파수를 동일하게 올린 경우, 파의 표시라면, 파도치는 속도가 올라간다. Ch1과 2의 주파수를 상이한 값으로 한 경우에는, 점멸, 바 표시, 파의 표시가 변측적으로 나타난다. In this embodiment, the frequency is fixed simply for explaining the basic display. However, the frequency may be changed at all. For example, if the frequencies of Ch1 and 2 are raised equally, the wave speed increases if the wave is displayed. When the frequencies of Ch1 and 2 are set to different values, flickering, bar display, and wave display appear laterally.
또한, 본 실시예에서는 ITO 전극(투명전극(2))의 전기저항을 이용한 표시에 대해 설명했지만, Al 전극(음극(4))의 전기 저항을 이용하여 표시시키는 것도 가능하다. 그 경우, ITO 전극이 0V로 고정되고, 인가하는 정현파형 전압의 오프셋이 부전압이 된다. 또, ITO 전극측과 Al 전극측을 동시에 정현파 전압을 인가하는 것도 가능하다. 이 경우, 수평방향과 수직방향에 발생한 파가 중첩되어, 보다 복잡하고 재미있는 휘도 분포의 경시변화를 즐길 수 있다. In addition, although the display using the electrical resistance of the ITO electrode (transparent electrode 2) was demonstrated in the present Example, it is also possible to display using the electrical resistance of Al electrode (cathode 4). In that case, the ITO electrode is fixed at 0 V, and the offset of the sine wave voltage to be applied becomes a negative voltage. It is also possible to apply a sine wave voltage simultaneously to the ITO electrode side and the Al electrode side. In this case, waves generated in the horizontal direction and the vertical direction are superimposed to enjoy a more complicated and interesting change in luminance distribution over time.
면 내 단자수 2개소로 한 경우의 구체적 예Specific example in case of two in-plane terminals
본 예에서는, 도 2에 도시하는 유기 EL 소자를 발광 단위로 하여, 이것을 2개 접속하여 구동을 시험했다. 2개의 유기 EL 소자의 접속상태를 도 8에 도시한다. 또한, 각 유기 EL 소자의 구성은 앞의 도 2에 도시하는 것과 동일하다. 따라서, 도 2에 도시하는 것과 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 여기에서는 그 설명은 생략한다. In this example, two organic EL elements shown in FIG. 2 were used as light emitting units, and two of them were connected to test driving. The connection state of two organic electroluminescent elements is shown in FIG. In addition, the structure of each organic EL element is the same as that shown in previous FIG. Therefore, the same components as shown in Fig. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here.
상기 접속구조의 유기 EL 소자에 하기의 구동조건으로 구동전압을 인가하고, 그 발광을 시험했다. The drive voltage was applied to the organic EL element of the said connection structure under the following drive conditions, and the light emission was tested.
구동조건Driving condition
음극-양극 인가 파형(교류전원(D)에 의한 구동전압 파형): 정현파(진폭: 10V, 오프셋: 5V, 주파수 2Hz)Cathode-anode applied waveform (drive voltage waveform by AC power supply): sine wave (amplitude: 10V, offset: 5V, frequency 2Hz)
A-B간 인가 파형(교류전원(C)에 의한 구동전압 파형): 정현파(진폭: 6V, 오프셋: 0V, 주파수 1Hz)A-B applied waveform (drive voltage waveform by AC power supply): sine wave (amplitude: 6V, offset: 0V, frequency 1Hz)
교류전원(C)과 교류전원(D)의 구동전압 파형의 위상차: 120도 Phase difference of drive voltage waveform of AC power source (C) and AC power source (D): 120 degrees
그 결과, 도 9(a)~(c)에 도시하는 바와 같이, 각 유기 EL 소자(EL1, EL2)에서 여러 패턴으로의 발광이 실현되었다. 도 9(a)~(c)에서, 화살표는 고휘도 발광 영역의 이동방향을 나타내는 것으로, 예를 들면 도 9(a)에 도시하는 바와 같이 각 유기 EL 소자(EL1, EL2)에서 고휘도 발광 영역이 좌에서 우로 이동하거나, 도 9(b)에 도시하는 바와 같이 각 유기 EL 소자(EL1, EL2)에서 고휘도 발광 영역이 우에서 좌로 이동하는 등의 거동이 보여졌다. 게다가, 도 9(c)에 도시하는 바와 같이, 각 유기 EL 소자(EL1, EL2)에서 고휘도 발광 영역이 좌우로 왕복운동 하는 것과 같은 거동도 보였다. 이들 거동은, 타이밍에 의해 유기 EL 소자 EL1과 유기 EL 소자 EL2에서 동기하고 있거나, 약간의 어긋남이 생기는 등, 다채로운 변화가 관찰되었다. As a result, as shown in Figs. 9A to 9C, light emission in various patterns was realized in each of the organic EL elements EL1 and EL2. 9 (a) to 9 (c), the arrow indicates the moving direction of the high luminance light emitting region. For example, as shown in FIG. 9 (a), the high luminance light emitting region is displayed in each of the organic EL elements EL1 and EL2. As shown in Fig. 9 (b), high luminance light emitting regions move from right to left in the organic EL elements EL1 and EL2 as shown in Fig. 9B. In addition, as shown in Fig. 9C, the same behavior as that of the high luminance light emitting region reciprocating in each of the organic EL elements EL1 and EL2 was also observed. These behaviors were synchronized with the organic EL element EL1 and the organic EL element EL2 by timing, and various changes were observed, such as a slight shift | offset | difference.
색 분포의 경시변화Changes in color distribution over time
여기에서는, 발광 영역 내에서 색 분포를 발현시키고, 이것을 변조하는 것을 시험했다. 제작한 유기 EL 소자의 기판 크기는 가로세로 50mm, 발광 영역 크기는 20mm×30mm이다. 또, 유기 화합물 박막(3)의 층 구성으로서는, CuPc(200Å)/α-NPD(300Å)/페릴렌1% 도핑 CBP(200Å)/루브렌1% 도핑 Alq3(200Å)/Alq3(100Å)/LiF(10Å)의 6층 구조로 했다. 또, Al로 이루어지는 음극(4)의 두께는 2000Å으로 했다. 각 층의 성막은 저항가열법에 의해 행했다. 제작한 유기 EL 소자는 유리 캡을 사용하여 밀봉했다. Here, it was tested to express the color distribution in the light emitting region and to modulate it. The board | substrate size of the produced organic electroluminescent element is 50 mm wide, and the light emitting area size is 20 mm x 30 mm. In addition, as the layer structure of the organic compound
색 분포의 평가는 색 변화가 인가전압의 크기에 의해 정해지므로, 앞의 휘도 분포의 경시변화의 경우와 동일한 구동조건이어도 된다. 인가전압이 낮을 때, 홀 수송층(α-NPD)에 가까운 페릴렌이 청색으로 발광한다. 전압이 높아지면 점차로 루브렌도 황색으로 발광하기 시작하고, 유리면으로 발광을 관측하면, 청색과 황색의 혼색의 발광으로 되고 있는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 상기의 구동 패턴 1에 의해 표시를 행하면, 인가전압이 최대로 될 때(Ch1의 진폭/2+오프셋 전압+Ch2의 진폭/2+오프셋 전압=20.5VMax)에 가장 루브렌이 발광하고, CIE 색도 좌표에서 (0.27, 0.38) 부근의 파스텔 옐로우가 된다. 저전압 시는 페릴렌만이 발광하여 CIE 색도 좌표에서 (0.22, 0.40) 부근의 엷은 푸른색이다. 이 때문에, 인가전압에 의한 색 변화는, 단순하게 상기 2점을 직선적으로 이동하는 것은 아니지만, 2점의 좌표 사이의 혼색으로 관측되었다. 또한, 발광 색은 도판트의 농도나 소자의 막두께(광 공진구조의 영향)에 의해 변하므로, 원하는 색 변화에 따라, 이것들을 적정하게 설정하는 것이 필요하다. In the evaluation of the color distribution, since the color change is determined by the magnitude of the applied voltage, the same driving conditions as in the case of the change in the luminance distribution over time may be used. When the applied voltage is low, perylene close to the hole transport layer α-NPD emits blue light. When the voltage is increased, rubrene also gradually starts to emit yellow light, and when light emission is observed from the glass surface, it is understood that blue and yellow mixed light is emitted. For example, when the display is performed by the
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- 2005-06-10 KR KR1020067023325A patent/KR101142876B1/en active IP Right Grant
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