專利名稱：有機(jī)el器件的驅(qū)動方法和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)EL器件的亮度長壽命化、防止恒流驅(qū)動時的驅(qū)動電壓上升或者驅(qū)動功率增大的有機(jī)EL器件的驅(qū)動方法和顯示裝置。
背景技術(shù)：
一般的有機(jī)EL器件為由陽極和陰極夾持含有發(fā)光層的有機(jī)薄膜的構(gòu)造，通過施加直流電壓，從陽極注入空穴、從陰極注入電子使其發(fā)光。當(dāng)電子和空穴因構(gòu)成這些層的物質(zhì)的電荷遷移率、能量壘等的影響而失去平衡時，電荷的蓄積狀態(tài)將持續(xù)下去。在該有機(jī)薄膜中蓄積的一部分電荷使有機(jī)材料變質(zhì)或使有機(jī)層的構(gòu)造發(fā)生變化，這被認(rèn)為是有機(jī)EL器件劣化的一個原因。
下述專利文獻(xiàn)1記載了這樣的技術(shù)通過在陽極和陰極間施加正弦交流電壓來驅(qū)動單層或者疊層的有機(jī)EL器件，使施加在該器件上的電壓周期性地變化，周期性地反復(fù)進(jìn)行器件的導(dǎo)通(發(fā)光)和截止(不發(fā)光)，由此劣化在截止時得到恢復(fù)，從而加長驅(qū)動壽命。
下述專利文獻(xiàn)2記載了這樣的技術(shù)通過在陽極和陰極間施加頻率大于或等于5kHz的脈沖電壓來驅(qū)動單層或者疊層的有機(jī)EL器件，通過將該脈沖驅(qū)動時的頻率設(shè)定為大于或等于5kHz，增大截止時的劣化恢復(fù)效果，從而抑制了器件的劣化。
日本特開2000-30862號公報[專利文獻(xiàn)2]日本特開2000-36383號公報發(fā)明內(nèi)容在上述專利文獻(xiàn)1中，為了在直流電壓驅(qū)動下得到相同的亮度，需要提高施加電壓，從而發(fā)光的效率降低。另外，由于瞬間流過大電流，電荷蓄積得更多，因此防止劣化的效果差。
在上述專利文獻(xiàn)2中，通過增加關(guān)斷脈沖電壓的次數(shù)來加大效果，并未提及發(fā)光信號截止時的反向偏壓等，因此所蓄積的電荷的釋放不充分。
作為為了釋放這些被蓄積的電荷而對有機(jī)EL器件施加反向偏壓的方法，本發(fā)明著眼于交流電壓的施加方法。
即，作為有機(jī)EL器件劣化的主要原因是存在以下問題當(dāng)只用正向電壓驅(qū)動有機(jī)EL器件時，電荷的蓄積引起驅(qū)動功率的增大是短期性的，長期性的是產(chǎn)生由被蓄積的電荷引起形成器件的有機(jī)材料的變質(zhì)劣化，從而亮度降低。
因此，作為防止這個問題的方法，為了釋放所蓄積的電荷，可以在驅(qū)動信號截止的期間施加絕對值比有機(jī)EL器件的發(fā)光開始電壓(以下稱為“built-in-voltage”)的絕對值小的正負(fù)電壓、或者使之疊加在驅(qū)動信號上。在這里，所謂驅(qū)動信號是指在陽極和陰極之間施加的、驅(qū)動有機(jī)EL元件的電壓。
另外，通過研究有機(jī)EL器件的靜電電容的電壓依賴關(guān)系，施加靜電電容達(dá)到最大的電壓(比built-in-voltage小)，施加或者疊加的電壓會有效地進(jìn)行所蓄積的電荷的釋放。另外，因?yàn)槭潜萣uilt-in-voltage小的電壓，所以不發(fā)光。
使該施加的電壓的頻率小于與器件的響應(yīng)速度相應(yīng)的頻率，在驅(qū)動信號截止的期間大于或等于兩個周期，由此有效地進(jìn)行載流子的釋放。
這些不受器件的構(gòu)造及所用的材料限制。
如上所述，本發(fā)明除了施加驅(qū)動信號之外，還在器件間施加絕對值比built-in-voltage的絕對值小的電壓，或施加絕對值與器件的靜電電容達(dá)到最大的電壓的絕對值相等的正負(fù)信號，或施加頻率小于與器件的響應(yīng)速度相應(yīng)的頻率且在驅(qū)動信號截止的期間大于或等于兩個周期的電壓，或施加應(yīng)用了多個上述電壓的電壓波形，由此能夠充分地釋放電荷，而不降低有機(jī)EL器件的發(fā)光效率，與以往的器件相比，發(fā)光效率高，防止了器件的劣化。
也就是說，在有機(jī)EL器件的發(fā)光(驅(qū)動信號)截止的期間，通過施加正負(fù)信號的電壓，產(chǎn)生反向電位，能釋放所蓄積的電荷，能夠抑制有機(jī)層的劣化。
根據(jù)只注入電子和空穴的實(shí)驗(yàn)，觀察到當(dāng)有機(jī)層中的電子和空穴失去平衡時，電阻值增加，亮度降低，所以有機(jī)層劣化被認(rèn)為是因有機(jī)層中存在多余的電荷(蓄積的電荷)而導(dǎo)致的。
這些電荷在有機(jī)層界面的蓄積被認(rèn)為是由有機(jī)層間的能量壘引起的，在各界面都發(fā)生電荷蓄積的情況下，其蓄積量最多。
另外，器件的靜電電容與膜厚成反比，在邊提高電壓邊測量器件的靜電電容時，電荷逐漸地越過能量壘而被注入，因此實(shí)效膜厚變薄，器件的靜電電容變大。
在該靜電電容達(dá)到最大的電壓下，電荷的蓄積達(dá)到最大，所以通過反向施加與此相同的電壓，能夠釋放所蓄積的電荷。
如果施加大于最大值的電壓，則會發(fā)生不必要的電荷的蓄積和不必要的發(fā)光，如果施加小于最大值的電壓，則蓄積電荷的釋放不充分。因此，通過施加最大值的電壓能夠防止這些情況的發(fā)生。
另外，為了在發(fā)光(驅(qū)動信號)截止的期間，釋放蓄積的電荷，需要施加電壓在該期間成為反向偏壓，次數(shù)越多越能有效地釋放電荷，所以在截止期間，希望頻率為反向偏壓的次數(shù)最低不少于2次的頻率。
另外，如果施加的交流電壓的周期比有機(jī)EL器件的響應(yīng)時間短(頻率大)，則電荷的移動不能隨施加電壓的變化而變化，因此蓄積的電荷就不能充分釋放。雖然響應(yīng)時間隨器件的構(gòu)造不同而有所不同，但是根據(jù)過渡響應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)可知，響應(yīng)時間為10-8～10-7秒左右，所以希望施加的交流電壓的頻率小于或等于10MHz。
如上所述，在驅(qū)動有機(jī)器件EL器件時，能夠抑制有機(jī)層的劣化和電壓上升(由于電荷移動的降低、各有機(jī)層和電極界面的變質(zhì)而導(dǎo)致的電荷注入效率降低)。
這樣，由于能夠抑制因電荷蓄積而導(dǎo)致的有機(jī)層的劣化，所以能夠抑制有機(jī)EL器件的亮度降低、驅(qū)動電壓上升。由于抑制了亮度降低和電壓上升，因此能夠提高器件壽命。


圖1為本發(fā)明的有機(jī)EL器件的概略構(gòu)造剖視圖。
圖2為有機(jī)EL器件的電壓-電流特性圖。
圖3A～圖3E為施加電壓的波形圖。
圖4A～圖4C為施加電壓的波形圖。
圖5為表示電荷平衡的實(shí)驗(yàn)方法的圖。
圖6為電荷注入引起的PL強(qiáng)度變化的圖。
圖7A、圖7B為表示由電壓引起的電荷蓄積的圖。
圖8為電壓和靜電電容的關(guān)系圖。
圖9為表示有機(jī)EL器件的響應(yīng)速度的圖。
圖10A、圖10B為使用了本發(fā)明的有機(jī)EL器件的顯示裝置的概略圖。
圖11為表示各實(shí)驗(yàn)的驅(qū)動條件和各測量結(jié)果的表。
具體實(shí)施例方式
下面，利用

本發(fā)明的實(shí)施例。
下面說明的本發(fā)明的有機(jī)EL器件，可以選用公知的材料，而且能夠適當(dāng)?shù)厥褂霉臉?gòu)造。
在這里，首先說明有機(jī)EL器件中的電荷蓄積、靜電電容和響應(yīng)速度的實(shí)驗(yàn)例。
圖5為表示電荷平衡的實(shí)驗(yàn)方法的圖，表示了兩個電極夾持有機(jī)層的器件的截面構(gòu)造和由驅(qū)動電源對其電極施加電壓的狀態(tài)。圖6為表示由電子和空穴、即電荷注入引起的PL強(qiáng)度的變化的圖。圖7A、圖7B為按施加的電壓的大小示意地表示電荷蓄積狀態(tài)的圖，圖7A為示意地表示施加比靜電電容達(dá)到最大的電壓低很多的電壓時的電荷蓄積狀態(tài)的圖，圖7B為示意地表示施加靜電電容達(dá)到最大的電壓時的電荷蓄積狀態(tài)的圖。
如圖5所示，準(zhǔn)備在有機(jī)層51的一個面上設(shè)置了電介質(zhì)層52且由電極53、54夾持它們的構(gòu)造的器件，然后進(jìn)行施加來自驅(qū)動電源55的直流電壓的實(shí)驗(yàn)。此時，通過調(diào)換施加電壓的極性，能夠只使電子或者空穴從電極53直接接觸的有機(jī)層51側(cè)注入有機(jī)層51。只能注入電子或者空穴，是因?yàn)橛袡C(jī)層51的一個面存在電介質(zhì)層52。
通過比較如此注入電荷前后的熒光強(qiáng)度(PL強(qiáng)度)，能夠確認(rèn)電荷的蓄積是否產(chǎn)生變化。該實(shí)驗(yàn)用有機(jī)層為依次層疊了公知的CuPc(酞菁銅)、α-NPD(α-萘基苯基二胺)、Alq3(8-羥基喹啉鋁)的構(gòu)造的器件來進(jìn)行，如圖6所示，雖然電子注入幾乎沒有變化，但是可以看到熒光的強(qiáng)度因空穴注入而大幅降低。由此可知相同的器件構(gòu)造，在空穴過剩的狀態(tài)下會劣化。
下面，如圖7A、圖7B所示，當(dāng)逐漸地提高施加電壓54時，從圖7A向圖7B變化，電荷越過各層間的能量壘被注入，這時，一部分電荷被蓄積在界面上。并且，電荷蓄積得最多時，是即將開始發(fā)光之前，靜電電容的實(shí)效膜厚最小，所以靜電電容最大。
關(guān)于作為有機(jī)層依次層疊了CuPc、α-NPD、Alq3的器件，準(zhǔn)備膜厚分別為40nm、40nm、40nm的器件3(OLED3)、分別為40nm、80nm、40nm的器件4(OLED4)，以及分別為40nm、80nm、80nm的器件5(OLED5)，改變電壓來測量這些器件的靜電電容。圖8表示測量結(jié)果。如圖8所示，構(gòu)成有機(jī)層的層的膜厚不同，靜電電容的變化也不同，但各層的能量壘相同，所以靜電電容達(dá)到最大的電壓幾乎相同。
其次，響應(yīng)時間隨有機(jī)EL器件的構(gòu)造不同而不同，但根據(jù)過渡響應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)可知，如圖9所示，響應(yīng)時間為10-8～10-7秒左右，所以希望交流的施加電壓54的頻率小于或等于10MHz。
下面，根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明本實(shí)施例。
圖1為表示有機(jī)EL器件構(gòu)造的圖，在玻璃透明基板1上濺射形成ITO膜之后，進(jìn)行用于布線、電極化的圖形化，形成作為陽極的透明電極2。
在該透明電極2上，作為第1和第2空穴輸送功能層形成作為空穴注入層31的CuPc和作為空穴輸送層32的α-NPD。
接下來，依次真空蒸鍍發(fā)光層4、電子輸送功能層5、作為陰極的金屬電極6。作為發(fā)光層4，宿主(host)材料使用Alq3，摻雜(dopant)材料使用公知的TPB(四苯基丁二烯)，作為電子輸送功能層5使用Alq3，作為金屬電極6使用氟化鋰、鋁。
為了驅(qū)動這樣形成的有機(jī)EL器件，在透明電極2和金屬電極6上連接驅(qū)動電源7，在有機(jī)EL器件上施加從該驅(qū)動電源7提供的電壓。
將使此時的有機(jī)層中的空穴注入層(CuPc)、空穴輸送層(α-NPD)、發(fā)光層(Alq3+TPB)、電子輸送功能層(Alq3)的膜厚分別為40nm、40nm、40nm、40nm的有機(jī)EL器件作為“有機(jī)EL器件1”(OLED1)使用，將使上述各層的膜厚分別為40nm、40nm、80nm、40nm的有機(jī)EL器件作為“有機(jī)EL器件2”(OLED2)使用。
圖2為這些有機(jī)EL器件的電壓-電流特性圖，在負(fù)電壓～4V下都不流過電流，4V以上開始流過電流，并且開始發(fā)光。即，built-in-voltage為4V。
此時的有機(jī)材料具有最大靜電電容的電壓(Vmc，參照圖3A～圖3E、圖4A～圖4C)為3.8V，所以施加的正負(fù)電壓為±3.8V。
施加電壓的波形如圖3A～圖3E和圖4A～圖4C所示。
圖3E是被稱為驅(qū)動信號的波形、是控制有機(jī)EL元件的導(dǎo)通和截止的電壓。本實(shí)施例中為矩形波。
圖3A～圖3D和圖4A～圖4C是只在截止期間使預(yù)定的波形疊加在驅(qū)動信號上，或者在導(dǎo)通期間和截止期間這兩個期間都使預(yù)定的波形疊加在驅(qū)動信號上時的波形圖。
圖3A為在驅(qū)動信號截止期間疊加正弦波Sine Wave1而得到的波形。
圖3B為在驅(qū)動信號截止期間疊加脈沖波Pulse Wave而得到的波形。
圖3C為在驅(qū)動信號截止期間疊加限制了最大電壓的正弦波SineWave2而得到的波形。
圖3D為在驅(qū)動信號截止期間疊加三角波Triangle Wave而得到的波形。
圖4A為在驅(qū)動信號截止期間疊加鋸齒波Sawtooth Wave1而得到的波形。
圖4B為在驅(qū)動信號截止期間疊加鋸齒波Sawtooth Wave1的反相鋸齒波Sawthooth Wave2而得到的波形。
圖4C為不僅在驅(qū)動信號截止期間、在導(dǎo)通期間也疊加正弦波Sine Wave3而得到的波形。
本實(shí)施例可以采用上述任意一種波形。
這些波形，在驅(qū)動信號(a)截止時，施加大于或等于兩個周期的周期性正弦波、脈沖波、三角波和鋸齒波中的任意一種。
在下面的實(shí)驗(yàn)中，對于上述的有機(jī)EL器件，調(diào)整驅(qū)動電源7的直流電壓，使得亮度為1000cd/m2。
對于上述的有機(jī)EL器件1，使正弦波電壓為3.8V、頻率為1000Hz時，最大電流為17mA/cm2?？刂浦绷麟妷哼M(jìn)行驅(qū)動，使得該電流值總是恒定時，亮度減半時間為3600h。
對于上述的有機(jī)EL器件1，使三角波電壓為±3.8V、頻率為1000Hz時，最大電流為15mA/cm2?？刂浦绷麟妷哼M(jìn)行驅(qū)動，使得該電流值總是恒定時，亮度減半時間為3700h。
對于上述的有機(jī)EL器件1，使脈沖波電壓為±3.8V、頻率為1000Hz時，最大電流為16mA/cm2?？刂浦绷麟妷哼M(jìn)行驅(qū)動，使得該電流值總是恒定時，亮度減半時間為3500h。
對于上述的有機(jī)EL器件1，使鋸齒波1電壓為±3.8V、頻率為1000Hz時，最大電流為14mA/cm2?？刂浦绷麟妷哼M(jìn)行驅(qū)動，使得該電流值總是恒定時，亮度減半時間為3400h。
對于上述的有機(jī)EL器件1，進(jìn)行將正弦波疊加在與發(fā)光信號對應(yīng)的直流電流上的驅(qū)動，使正弦波電壓為±3.8V、頻率為1000Hz時，最大電流為24mA/cm2。控制直流電壓進(jìn)行驅(qū)動，使得該電流值總是恒定時，亮度減半時間為3300h。
對于上述的有機(jī)EL器件2，使正弦波電壓為3.8V、頻率為1000Hz時，最大電流為21mA/cm2。控制直流電壓進(jìn)行驅(qū)動，使得該電流值總是恒定時，亮度減半時間為3100h。
對于上述的有機(jī)EL器件1，只施加并調(diào)節(jié)直流電壓，使得亮度為1000cd/m2時，最大電流為15mA/cm2。控制直流電壓進(jìn)行驅(qū)動，使得該電流值總是恒定時，亮度減半時間為2100h。
對于上述的有機(jī)EL器件2，只施加并調(diào)節(jié)直流電壓，使得亮度為1000cd/m2時，最大電流為22mA/cm2。控制直流電壓進(jìn)行驅(qū)動，使得該電流值總是恒定時，亮度減半時間為1700h。
總結(jié)上述這些關(guān)系，得到圖11的表。
這樣，在有機(jī)EL器件的驅(qū)動中，通過除了施加驅(qū)動信號之外，還施加與該器件達(dá)到最大靜電電容值的電壓相當(dāng)?shù)恼?fù)信號，能夠改善有機(jī)EL器件的壽命特性。
圖10A為使用了本發(fā)明的有機(jī)EL器件的有源矩陣型顯示裝置的概略圖，圖10B為圖10A所示的像素部300的放大圖。
在圖10A中，數(shù)據(jù)信號與由掃描布線驅(qū)動電路100選擇的掃描布線101相對應(yīng)地從數(shù)據(jù)布線驅(qū)動電路200經(jīng)由數(shù)據(jù)布線201提供給顯示板400的像素部300。在驅(qū)動信號上加上了正弦波、脈沖波、三角波、鋸齒波的施加電壓從驅(qū)動電源500經(jīng)由驅(qū)動布線501提供給像素部300。另外，驅(qū)動電源500的公共電極502連接在顯示板400的公共電極上。
在圖10B中，第1薄膜晶體管10設(shè)置在掃描布線101和數(shù)據(jù)布線201的交叉部，掃描布線101連接在第1薄膜晶體管10的柵極電極11上，數(shù)據(jù)布線201連接在第1薄膜晶體管10的源極電極(或者漏極電極)12上，暫時保持?jǐn)?shù)據(jù)信號的保持電容20的一個電極連接在第1薄膜晶體管10的漏極電極(或者源極電極)13上。另外，第1薄膜晶體管10的漏極電極13連接在第2薄膜晶體管30的柵極電極31上。
驅(qū)動布線501連接在第2薄膜晶體管30的源極電極(或者漏極電極)32上，另外，有機(jī)EL器件40的一個電極連接在漏極電極(或源極電極)33上。有機(jī)EL器件40的另一個電極和保持容量20的另一個電極一起連接在公共電極502上。
在這樣構(gòu)成的顯示裝置中，數(shù)據(jù)信號暫時被保持在由掃描布線驅(qū)動電路100和數(shù)據(jù)布線驅(qū)動電路200選擇的像素部300的保持電容20上，來自驅(qū)動電源500的施加電壓，按照該被保持的數(shù)據(jù)信號提供給有機(jī)EL器件40，有機(jī)EL器件40發(fā)光。另外，未被選擇的像素部300的有機(jī)EL器件40按照保持電容20所保持的數(shù)據(jù)信號發(fā)光。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)EL器件的驅(qū)動方法，其特征在于在有機(jī)EL器件的陽極和陰極之間，施加在有機(jī)EL器件的驅(qū)動信號上加上了絕對值比有機(jī)EL器件的發(fā)光開始電壓的絕對值小的正負(fù)電壓的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL器件的驅(qū)動方法，其特征在于上述正負(fù)電壓，在驅(qū)動信號截止期間加上，或者在驅(qū)動信號導(dǎo)通期間和截止期間這兩個期間都疊加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL器件的驅(qū)動方法，其特征在于上述正負(fù)電壓的絕對值，與有機(jī)EL器件的靜電電容達(dá)到最大的電壓相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL器件的驅(qū)動方法，其特征在于上述正負(fù)電壓的頻率，比與有機(jī)EL器件的響應(yīng)速度相應(yīng)的頻率小，在驅(qū)動信號截止期間，為大于或等于兩個周期的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)EL器件的驅(qū)動方法，其特征在于上述正負(fù)電壓的波形，為正弦波、脈沖波、三角波、鋸齒波的任意一種。
6.一種顯示裝置，具有向有機(jī)EL器件提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電源，該有機(jī)EL器件配置在多條掃描布線和多條數(shù)據(jù)布線的各交叉部，成矩陣狀；其特征在于上述驅(qū)動電源除了提供驅(qū)動信號之外，還提供絕對值比有機(jī)EL器件的發(fā)光開始電壓的絕對值小的正負(fù)電壓。
7.一種顯示裝置，具有向有機(jī)EL器件提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電源，該有機(jī)EL器件配置在多條掃描布線和多條數(shù)據(jù)布線的各交叉部，成矩陣狀；其特征在于上述驅(qū)動電源在有機(jī)EL器件截止期間，提供絕對值比有機(jī)EL器件的發(fā)光開始電壓的絕對值小的正負(fù)電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機(jī)EL器件的驅(qū)動方法和顯示裝置，能夠充分地釋放電荷，而不會使有機(jī)EL器件的發(fā)光效率降低，發(fā)光效率高，能夠防止器件的劣化。該有機(jī)EL器件，采用在玻璃透明基板(1)上依次形成了透明電極(2)、作為空穴輸送功能層(3)起作用的空穴注入層(31)及空穴輸送層(32)、發(fā)光層(4)、電子輸送功能層(5)、金屬電極(6)，并使驅(qū)動電源(7)連接在透明電極(2)和金屬電極(6)上的結(jié)構(gòu)，另外，從該驅(qū)動電源(7)提供施加電壓，作為該施加電壓，是在驅(qū)動信號上加上大于或等于兩個周期的正弦波、脈沖波、三角波、鋸齒波的任意一種，或者是在驅(qū)動信號上疊加大于或等于兩個周期的正弦波。
文檔編號G09G3/20GK1828707SQ200610058289
公開日2006年9月6日 申請日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者內(nèi)山則和, 奧中正昭, 西澤昌纮, 松清秀次, 松本優(yōu)子 申請人:株式會社日立顯示器