JP2005141933A - 有機エレクトロルミネッセンス装置とその駆動方法、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 長寿命化と高輝度化の両立が実現可能な有機ＥＬ装置およびその駆動方法を提供する。
【解決手段】 本発明の有機ＥＬ装置１０は、２組の有機ＥＬ素子１３，１４が積層されてなり、これら２組の有機ＥＬ素子１３，１４の各々に対して互いに位相が１８０°ずれた交流電流を供給する交流電流供給手段が備えられている。そして、各有機ＥＬ素子１３，１４からの光が、積層された２組の有機ＥＬ素子１３，１４の一方の側から射出される構成となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（Electroluminescence, 以下、ＥＬと略記する）装置とその駆動方法、電子機器に関し、特に交流電流を用いた駆動方法に関するものである。

各画素に対応して有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置は、高輝度で自発光であること、直流低電圧駆動が可能であること、応答が高速であること、固体有機膜による発光であることなどから表示性能に優れたものである。また、表示装置の薄型化、軽量化、低消費電力化の可能性が高く、将来的に液晶表示装置に続く表示装置として期待されている。有機ＥＬ素子は、外部から電子と正孔を注入し、有機発光層で再結合させることで蛍光性有機材料を励起させ、それが基底状態に移行するときに発光する「キャリア注入型素子」である。したがって、有機ＥＬ素子は、陰極と陽極の関係および各キャリアの注入方向が決まっており、ダイオード特性を示すことから、一般的には直流駆動を行っている。

ところが、有機ＥＬ表示装置は、上記のような利点を持つ反面、寿命が短いという欠点を持つことが知られている。そこで、有機ＥＬ表示装置を交流駆動して寿命を延ばすことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ところが、交流駆動を採用した有機ＥＬ表示装置では、交流駆動ゆえに非点灯時間が存在し、その非点灯時間があるために全体として輝度が低下してしまう。そこで、輝度低下を補うために点灯時間での輝度を高めようとすると、電流値を大きくしなければならず、その結果、寿命が思ったほど延びない、あるいは直流駆動の場合に比べてむしろ寿命が短くなる、といった問題があった。特許文献１では、交流駆動時の電荷バランスを考慮しつつ輝度を高めるため、交流駆動時の逆バイアス電圧を順方向電圧に等しいかそれより大きくし、順方向電圧印加時間を逆バイアス印加時間より長くする構成を採用している。
特開平８−１８０９７２号公報

以上述べたように、有機ＥＬ表示装置を交流駆動した場合、長寿命化を図ることと輝度の向上を図ることを両立させるのは困難であった。上記の特許文献１の構成は、２つの特性を如何にバランス良く発揮させるかを提案するものであって、これらの特性の改善には限界がある。そこで、将来の有機ＥＬ表示装置の発展のためには、長寿命化と高輝度化という従来相反する特性を両立させるための技術が望まれている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、長寿命化と高輝度化の両立が実現可能な有機ＥＬ装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ装置は、複数組の有機ＥＬ素子が積層されてなり、これら複数組の有機ＥＬ素子の各々に対して交流電流を供給する交流電流供給手段が備えられ、前記各有機ＥＬ素子からの光が、積層された複数組の有機ＥＬ素子の一方の側から射出される構成となっていることを特徴とする。
本発明の構成においては、積層された複数組の有機ＥＬ素子の各々が交流駆動されるので、装置全体として交流駆動が本来持っている長寿命化という効果を得ることができる。さらに、各有機ＥＬ素子からの光が、積層された複数組の有機ＥＬ素子の一方の側から射出される構成となっているため、各有機ＥＬ素子からの射出光が重畳され、１個の有機ＥＬ素子を単に交流駆動する場合に比べて高輝度化を図ることができる。このように、本発明の有機ＥＬ装置によれば、長寿命化と高輝度化の２つの利点を同時に満足することができる。

また、前記交流電流供給手段が、前記複数組の有機ＥＬ素子に対して位相がずれた交流電流を供給することが望ましい。
複数組の有機ＥＬ素子に対して位相がずれた交流電流が供給された場合、複数組の有機ＥＬ素子のうちのいずれかが非点灯期間であるときに他の素子が点灯時間となるので、複数組の素子が補間しあい、装置全体として相対的に点灯期間を長く、非点灯期間を短くすることができる。これにより、駆動電圧が低くても必要な輝度が得られる、あるいは同じ駆動電圧でも輝度を高くすることができる、という効果が得られる。

さらに、２組の有機ＥＬ素子が積層されてなり、前記交流電流供給手段が、前記２組の有機ＥＬ素子に対して互いに１８０°位相がずれた交流電流を供給する構成であることが望ましい。
図７は上記構成の作用をわかりやすく説明するための図である。この図に示すように、本発明の有機ＥＬ装置７０は、積層された２組の有機ＥＬ素子７１，７２の各々に対してあくまでも交流駆動を行うものであるから、交流駆動の本来の利点である長寿命化という効果は得られることになる。その上、交流電流供給手段７３によって、図７の右側に図示したように、２組の有機ＥＬ素子７１，７２に対して１８０°位相がずれた交流電流が供給されるため、一方の有機ＥＬ素子に順バイアス電圧が印加されたときに他方の有機ＥＬ素子には逆バイアス電圧が印加される関係にあるので、一方の有機ＥＬ素子の非点灯期間は常に他方の有機ＥＬ素子の点灯期間となる。つまり、３組以上の有機ＥＬ素子を用いる必要がないことで装置構成が簡単になるのと同時に、装置全体として非点灯期間がなくなる。したがって、本構成の有機ＥＬ装置によれば、長寿命化と高輝度化が両立できることに加えて、簡単な装置構成で交流電流の周波数によらずにちらつきのない表示を得ることができる。

前記有機ＥＬ素子の各々が上下２つの電極を有し、積層された２組のうちの下側の有機ＥＬ素子の上電極と上側の有機ＥＬ素子の下電極とが１層の共通電極で構成され、前記下側の有機ＥＬ素子の下電極と前記上側の有機ＥＬ素子の上電極とが別の層で構成されるとともに電気的に接続されたことを特徴とする。
この構成によれば、中央の共通電極が２組の有機ＥＬ素子の一方の電極を兼ねるので、３層の電極で２組の有機ＥＬ素子を構成でき、層構成を簡略化することができる。さらに、下側有機ＥＬ素子の下電極と上側有機ＥＬ素子の上電極とが電気的に接続されているので、これら電極と共通電極との間に一つの交流電源を接続するだけで２組の有機ＥＬ素子に対して電界の方向が逆転した、すなわち１８０°位相がずれた交流電流を供給することが可能となる。したがって、上記の交流電流供給手段が一つの交流電源だけで済み、装置構成が簡単になるとともに投入した電力を有効利用できる。

前記共通電極と電気的に接続された共通電極用引き出し配線が備えられたことを特徴とする。
この構成によれば、共通電極用引き出し配線に交流電源を接続することによって各有機ＥＬ素子に交流電流を供給することができる。その際、共通電極用引き出し配線を自由に引き回すことができ、装置設計の自由度が向上する。

前記下側の有機ＥＬ素子の下電極と前記上側の有機ＥＬ素子の上電極とが、これらの間に挟持された層を貫通するコンタクトホールを介して電気的に接続されたことを特徴とする。
この構成によれば、下側有機ＥＬ素子の下電極と上側有機ＥＬ素子の上電極とを接続するための新たな場所を占有することなく、コンタクトホールの形成工程を追加するのみで下側有機ＥＬ素子の下電極と上側有機ＥＬ素子の上電極とを電気的に接続することができる。

前記下側の有機ＥＬ素子と前記上側の有機ＥＬ素子とが同一の層構成からなることを特徴とする。
この構成においては、２組の有機ＥＬ素子の発光特性の閾値が等しくなる。したがって、２組の有機ＥＬ素子に対して同じ波高値、同じデューティー比を持つ交流電流を供給することにより、２組の有機ＥＬ素子から等しい輝度の発光が得られ、ちらつきのない表示を実現することができる。

前記下側の有機ＥＬ素子と前記上側の有機ＥＬ素子とが異なる層構成からなることを特徴とする。
この構成においては、一般的には２組の有機ＥＬ素子の発光特性の閾値が等しくならない。その場合、例えば、前記２組の有機ＥＬ素子のうち、閾値が高い方の有機ＥＬ素子に対してより大きな電流が供給されるように交流電流波形の波高値を調整することが望ましい。あるいは、閾値が高い方の有機ＥＬ素子に対して電流がより長時間供給されるように交流電流波形のデューティー比を調整することが望ましい。
こうすることにより、２組の有機ＥＬ素子から等しい輝度の発光が得られるような調整が可能となり、ちらつきのない表示を実現することができる。

本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法は、積層された２組の有機ＥＬ素子を備え、前記２組の有機ＥＬ素子からの光が、前記２組の有機ＥＬ素子の一方の側から射出される構成の有機ＥＬ装置の駆動方法であって、前記２組の有機ＥＬ素子に対して互いに位相がずれた交流電流を供給することを特徴とする。
本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法においては、上述したように、積層された２組の有機ＥＬ素子の各々が交流駆動を行いつつ、２組の有機ＥＬ素子に対して位相のずれた交流電流が供給され、素子全体としては通常の交流駆動の場合に比べて点灯期間が実効的に長くなるため、長寿命化と高輝度化を同時に実現することができる。

また、前記交流電流の周波数を３０Ｈｚ以上とすることが望ましい。６０Ｈｚ以上であれば、より望ましい。
交流電流の周波数を３０Ｈｚ以上とすれば、上下の有機ＥＬ素子で多少の輝度ばらつきがあったとしても、使用者の目にはちらつきが視認されないため、好ましい。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図４、図６を参照して説明する。
本実施の形態の有機ＥＬ装置は、電極を含めた層構成が異なる２組の有機ＥＬ素子を積層したものであって、発光した光を基板側に射出させる、いわゆるボトムエミッション型の例である。
図１は本実施の形態の有機ＥＬ装置の断面図、図２は同、有機ＥＬ装置の１ドットの概略平面図、図３および図４は駆動用の交流電流波形の一例を示す図、図６は１ドットの等価回路図、である。なお、以下の各図面においては、図面中の各構成部材等を見やすくするため、寸法、膜厚等の縮尺は適宜異ならせてある。

本実施の形態の有機ＥＬ装置１０は、図１に示すように、画素スイッチング用の薄膜トランジスタ１１（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えた透明基板１２の上面に２組の有機ＥＬ素子１３，１４が積層されている。画素スイッチング用のＴＦＴ１１は、実際には図６の等価回路図に示すように、各画素毎に２個のＴＦＴが設けられているが、図１では画素電極に直接接続されたドライビングＴＦＴのみを図示する。図１には３つのドット１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを図示したが、これらのドット１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂはそれぞれ赤（Ｒ）表示用、緑（Ｇ）表示用、青（Ｂ）表示用のドットであり、Ｒ，Ｇ，Ｂ３つのドットで１つの画素を構成する。

透明基板１２上にＴＦＴ１１が形成され、ＴＦＴ１１が第１層間絶縁膜１６、第２層間絶縁膜１７に覆われている。第１層間絶縁膜１６上に電源線１８が形成され、この電源線１８がＴＦＴ１１のソース領域に接続されている。一方、第２層間絶縁膜１７上には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる下側の有機ＥＬ素子１３（以下、下側素子と略記する）の透明陽極２０が形成され、この透明陽極２０がＴＦＴ１１のドレイン領域に接続されている。また、第１バンク層２１が第２層間絶縁膜１７上に形成され、第１バンク層２１上に第２バンク層２２がさらに積層されている。第１バンク層２１および第２バンク層２２は、各ドット１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの表示領域に対応した開口部２１ａ，２２ａを有し、隣接するドット間を区画するものである。特に、第１バンク層２１は下側素子１３の有機ＥＬ層等を積層するためのもの、第２バンク層２２は上側素子１４の有機ＥＬ層等を積層するためのもの、として機能する。

透明陽極２０上の第１バンク層２１の開口部２１ａに、下側素子１３の正孔注入層２４、有機ＥＬ層２５、電子注入層２６が順次積層されている。正孔注入層２４の材料は、例えばポリチオフェン誘導体やポリピロール誘導体が用いられる。有機ＥＬ層２５の材料には、蛍光や燐光を発光可能な公知の発光材料が用いられ、例えば（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ペニレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素等が用いられる。電子注入層２６の材料には、例えばバソフェンセシウム等が用いられる。なお、この電子注入層２６は、電子注入性を有する陰極の一部と見なすことができる。

電子注入層２６の上面から第１バンク層２１の上面にかけて、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明共通陽陰極２８が形成されている。透明共通陽陰極２８は下側素子１３と上側素子１４で兼用する電極であり、下側素子１３にとっては陰極として機能するとともに、上側素子１４にとっては陽極として機能する。また、第１バンク層２１の上面には、任意の導電材料からなる共通陽陰極用引き出し配線２９が形成されている。共通陽陰極用引き出し配線２９は、透明共通陽陰極２８と直接接触することで透明共通陽陰極２８と電気的に接続され、透明共通陽陰極２８に電流を供給する役目を担っている。

透明共通陽陰極２８上の第２バンク層２２の開口部２２ａに、上側素子１４の正孔注入層３１、有機ＥＬ層３２が順次積層されている。これら正孔注入層３１、有機ＥＬ層３２の材料は、下側素子１３の正孔注入層２４、有機ＥＬ層３２の材料と同じものを用いることができる。さらに、有機ＥＬ層３２上に上側素子１４の反射陰極３３が形成されている。反射陰極３３は、下層側のカルシウム（Ｃａ）層３４と上層側のアルミニウム（Ａｌ）層３５の２層構造を採っている。上層側には、Ａｌの他、光反射率の高い金属材料を用いることができる。上側素子１４の反射陰極３３と下側素子１３の透明陽極２０とは、第１バンク層２１、第２バンク層２２を貫通するコンタクトホール３６を介して電気的に接続されている。したがって、上側素子１４の反射陰極３３と下側素子１３の透明陽極２０には、ＴＦＴ１１を通じて共通の電圧が印加される。さらに、上側素子１４の反射陰極３３の上方は、封止樹脂層３８、封止基板３９で順次覆われている。

図２は各電極の重なり状態のみを示す概略平面図である。２重の略楕円形の輪郭が図示されているが、内側の楕円形が第１バンク層２１の開口部２１ａ、外側の楕円形が第２バンク層２２の開口部２２ａ、２つの楕円形に挟まれた環状部分が第２バンク層２２から内側に張り出した第１バンク層２１のひさしの部分を示している。このひさしの部分の長手方向にわたって共通陽陰極用引き出し配線２９が形成されている。また、１つのドット１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂのうち、共通陽陰極用引き出し配線２９が配置された側と反対側の縁には、上側素子１４の反射陰極３３と下側素子１３の透明陽極２０とを電気的に接続するコンタクトホール３６が配置されている。

上記の構成の有機ＥＬ装置の製造プロセスについて簡単に説明する。
まず、透明基板１２上に公知の方法によりＴＦＴ１１を形成し、透明陽極２０を形成する。次に、下側素子１３の有機ＥＬ層２５等を積層するための第１バンク層２１を形成し、第１バンク層２１の上面に共通陽陰極用引き出し配線２９を形成した後、上側素子１４の有機ＥＬ層３２等を積層するための第２バンク層２２を形成する。次に、第１，第２バンク層２１，２２の表面に親液／撥液処理を施した後、インクジェット法により各材料を開口部２１ａ内に塗布し、下側素子１３の正孔注入層２４、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の有機ＥＬ層２５を順次形成する。次に、バソフェンセシウム膜を蒸着法により成膜し、電子注入層２６を形成した後、共通陽陰極用引き出し配線２９上にかかるようにＩＴＯ等を成膜、パターニングして透明共通陽陰極２８を形成する。

次に、第２バンク層２２の表面に親液／撥液処理を施した後、インクジェット法により各材料を開口部２２ａ内に塗布し、上側素子１４の正孔注入層３１、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の有機ＥＬ層３２を順次形成する。次に、Ｃａ膜３４／Ａｌ膜３５を蒸着法等により成膜、パターニングして反射陰極３３を形成する。最後に、封止樹脂層３８を介して封止基板３９を貼り合わせることによって本実施形態の有機ＥＬ装置１０が完成する。なお、第２バンク層２２表面の親液／撥液処理は必ずしも必要ではない。

上記構成の有機ＥＬ装置１０において、１ドットの構成を等価回路図に表したものが図６である。各ドット毎にスイッチングＴＦＴ４１とドライビングＴＦＴ４２が設けられており、各有機ＥＬ素子１３，１４はダイオードとして表すことができる。ドライビングＴＦＴ４２の一端（ソース）が電源線１８に接続される一方、他端（ドレイン）が下側素子１３の陽極１３ａおよび上側素子１４の陰極１４ｂに接続されている。また、下側素子１３の陰極１３ｂおよび上側素子１４の陽極１４ａは共通陽陰極２８として接地されている。本実施形態では２つの有機ＥＬ素子１３，１４を交流駆動するものであるから、この等価回路において、電源線１８に交流電流を供給するものとする。

ここで、下側素子１３の陽極１３ａおよび上側素子１４の陰極１４ｂに正電位が印加される期間は、下側素子１３にとっては順バイアスとなって電流が流れる一方、上側素子１４にとっては逆バイアスとなって電流が流れない。よって、この期間では下側素子１３が点灯し、上側素子１４が点灯しない。逆に、下側素子１３の陽極１３ａおよび上側素子１４の陰極１４ｂに負電位が印加される期間は、上側素子１４にとっては順バイアスとなって電流が流れる一方、下側素子１３にとっては逆バイアスとなって電流が流れない。よって、この期間では上側素子１４が点灯し、下側素子１３が点灯しない。このように、本実施の形態の有機ＥＬ装置１０の構成において、電源線１８に交流電流を供給すると、この交流電流がドライビングＴＦＴ４２を通じて下側素子１３および上側素子１４に供給される結果、下側素子１３と上側素子１４とが交番的に発光を繰り返すことになる。また、合わせて３層の電極のうち、下側素子１３の陽極１３ａが透明電極、共通陽陰極２８が透明電極、上側素子１４の陰極１４ｂが反射電極となっているため、双方の素子１３，１４から発光した光は全て下方に向けて射出できるように構成されている。そのため、双方の素子１３，１４から発光した光は全ての期間で透明基板１２の下方に取り出され、有機ＥＬ装置全体として見ると非点灯期間がないことになる。

本実施の形態の有機ＥＬ装置１０によれば、積層された２組の有機ＥＬ素子１３，１４の各々が交流駆動されるので、交流駆動が本来持っている長寿命化の効果を得ることができる。さらに、各有機ＥＬ素子１３，１４からの光がともに下方に向けて射出される構成となっているため、１組の有機ＥＬ素子を単に交流駆動する場合に比べて高輝度化を図ることができる。その結果、長寿命化と高輝度化の２つの利点を同時に満足することができる。より具体的に言えば、寿命に関しては、交流駆動自体の効果と電界反転による素子の回復効果とが相俟って、１組の有機ＥＬ素子を直流駆動した場合に比べると４倍の輝度半減期を得ることができる。また、特に本実施の形態の場合、非点灯期間がなくなるため、簡単な装置構成で交流電流の周波数によらずにちらつきのない表示が得られる。

また、中央の透明共通陽陰極２８が２組の有機ＥＬ素子１３，１４の一方の電極を兼ねるので、３層の電極で２組の有機ＥＬ素子１３，１４を構成でき、層構成を簡略化することができる。さらに、下側素子１３の透明陽極２０と上側素子１４の反射陰極３３とが電気的に接続されているので、これら電極２０，３３と透明共通陽陰極２８との間に交流電流を供給するだけで２組の有機ＥＬ素子１３，１４に対して１８０°位相がずれた交流電流を供給でき、装置構成が簡単になるとともに投入した電力を有効利用できる。また、透明共通陽陰極２８と電気的に接続された共通電極用引き出し配線２９が備えられているので、共通電極用引き出し配線２９に交流電源を接続することによって各有機ＥＬ素子１３，１４に交流電流を供給することができる。その際、共通電極用引き出し配線２９を自由に引き回すことができ、装置設計の自由度が向上する。また、下側素子１３の透明陽極２０と上側素子１４の反射陰極３３とがコンタクトホール３６を介して電気的に接続されているため、これらの電極２０，３３を接続するための新たな場所を占有することなく、コンタクトホール３６の形成工程を追加するのみでこれらの電極２０，３３を容易に電気的接続することができる。

ここで、上下の有機ＥＬ素子１３，１４の構造に着目してみる。
双方の有機ＥＬ素子１３，１４で正孔注入層２４，３１、有機ＥＬ層２５，３２等の発光部自体の構成は同じであるが、電極の構成が異なっている。具体的には、下側素子１３については陽極（透明陽極２０）がＩＴＯ、陰極（透明共通陽陰極２８）がバソフェンセシウム／ＩＴＯ、上側素子１４については陽極（透明共通陽陰極２８）が（バソフェンセシウム／）ＩＴＯ、陰極（反射陰極３３）がＣａ／Ａｌ、である。バソフェンセシウム／ＩＴＯの仕事関数が２．４ｅＶ、Ｃａ／Ａｌの仕事関数が２．９ｅＶと異なるため、各有機ＥＬ素子１３，１４における発光特性の閾値が異なり、緑色光の発光特性として比較すると下側素子１３の閾値が１．８Ｖ、上側素子１４の閾値が２．０Ｖとなる。このような違いにより、下側素子１３と上側素子１４に共通の電圧を印加したのでは双方の素子で発光輝度が異なり、場合によってはちらつきが視認されることになる。

この問題を回避する方法として、以下の２通りの方法がある。
第１の方法は、閾値が高い方の有機ＥＬ素子に対してより大きな電流が供給されるように交流電流波形の波高値を調整することである。図３に示すように、下側素子１３については、透明陽極２０に（透明共通陽陰極２８に対して）正電圧を印加したときに発光が生じるが、閾値が１．８Ｖと低いため、例えば波高値Ｖ１＝＋２．５Ｖの電圧を印加する。一方、上側素子１４については、反射陰極３３に（透明共通陽陰極２８に対して）負電圧を印加したときに発光が生じるが、閾値が２．０Ｖと高いため、例えば波高値Ｖ２＝−３．０Ｖの電圧というように、下側素子１３よりも大きい電圧を印加する。このように、正側と負側で非対称の波形を持つ交流電流を供給することによって２組の有機ＥＬ素子１３，１４の発光輝度を合わせることが可能となり、ちらつきのない表示を実現することができる。

第２の方法は、閾値が高い方の有機ＥＬ素子に対して電流がより長い期間供給されるように交流電流波形のデューティー比を調整することである。図４に示すように、下側素子１３については、透明陽極２０に（透明共通陽陰極２８に対して）正電圧を印加したときに発光が生じるが、閾値が１．８Ｖと低いため、例えばデューティー比ｔ１＝４０％とする。一方、上側素子１４については、反射陰極３３に（透明共通陽陰極２８に対して）負電圧を印加したときに発光が生じるが、閾値が２．０Ｖと高いため、例えばデューティー比ｔ２＝６０％というように、下側素子１３よりも長い期間電流を供給する。このように交流電流波形のデューティー比を調整することによって２組の有機ＥＬ素子１３，１４の発光輝度を合わせることが可能となり、ちらつきのない表示を実現することができる。

その他、上下の有機ＥＬ素子１３，１４間で多少の輝度ばらつきがあったとしても、交流電流の周波数を３０Ｈｚ以上とすれば、使用者の目にはちらつきが視認されないため、支障がなくなる。交流電流の周波数を６０Ｈｚ以上とすればより望ましい。

［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。
本実施の形態の有機ＥＬ装置は、電極を含めた層構成が同一の２組の有機ＥＬ素子を積層したものであって、発光した光を上側素子の上方に射出させる、いわゆるトップエミッション型の例である。
図５は本実施の形態の有機ＥＬ装置の断面図である。本実施の形態の有機ＥＬ装置は、積層構造および光の射出方向が第１の実施の形態と異なるのみであって、平面構造や基本的な動作原理は共通であるため、これらの図示および説明は省略する。

本実施の形態の有機ＥＬ装置５０においては、図５に示すように、基板５１上にＴＦＴ１１が形成され、ＴＦＴ１１が第１層間絶縁膜１６、第２層間絶縁膜１７に覆われている。本実施の形態では光が上方に射出されるため、基板５１が必ずしも透明である必要はない。第１層間絶縁膜１６上に電源線１８が形成され、この電源線１８がＴＦＴ１１のソース領域に接続されている。一方、第２層間絶縁膜１７上には、Ａｌ等の光反射率の高い金属材料からなる第１層５２とＩＴＯ等の透明導電膜からなる第２層５３の２層構造の下側素子５４の反射陽極５６が形成され、この反射陽極５６がＴＦＴ１１のドレイン領域に接続されている。また、第１バンク層２１が第２層間絶縁膜１７上に形成され、第１バンク層２１上に第２バンク層２２がさらに積層されている。第１バンク層２１および第２バンク層２２の構成および機能は、第１の実施の形態と同様である。反射陽極５６上の第１バンク層２１の開口部２１ａに、下側素子５４の正孔注入層２４、有機ＥＬ層２５、電子注入層２６が順次積層されている。正孔注入層２４、有機ＥＬ層２５、電子注入層２６の材料には、第１の実施の形態と同様のものが用いられる。電子注入層２６の上面から第１バンク層２１の上面にかけて、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明共通陽陰極２８が形成されている。また、第１バンク層２１の上面には、任意の導電材料からなる共通陽陰極用引き出し配線２９が形成されている。共通陽陰極用引き出し配線２９は、透明共通陽陰極２８と直接接触することで透明共通陽陰極２８と電気的に接続されている。

透明共通陽陰極２８上の第２バンク層２２の開口部２２ａに、上側素子５５の正孔注入層３１、有機ＥＬ層３２が順次積層されている。これら正孔注入層３１、有機ＥＬ層３２の材料は、下側素子５４の正孔注入層２４、有機ＥＬ層２５の材料と同じものを用いることができる。さらに、有機ＥＬ層３２上に上側素子５５の透明陰極６３が形成されている。透明陰極６３は、電子注入層として機能するバソフェンセシウム層６１とその上層側のＩＴＯ等の透明導電層６２の２層構造を採っている。上側素子５５の透明陰極６３と下側素子５４の反射陽極５６とは、第１バンク層２１、第２バンク層２２を貫通するコンタクトホール３６を介して電気的に接続されている。したがって、上側素子５５の透明陰極６３と下側素子５４の反射陽極５６には、ＴＦＴ１１を通じて共通の電圧が印加される。さらに、上側素子５５の透明陰極６３の上方は、封止樹脂層３８、封止基板３９で順次覆われている。本実施の形態では、トップエミッション型のため、封止樹脂層３８および封止基板３９は光透過性を持つ必要がある。

本実施の形態の有機ＥＬ装置５０においても、長寿命化と高輝度化の２つの利点を同時に得ることができ、しかも非点灯期間がなくなることで簡単な装置構成で交流電流の周波数によらずにちらつきのない表示が得られる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、２組の有機ＥＬ素子５４，５５の積層構造に着目すると、本実施の形態は第１の実施の形態と異なり、正孔注入層２４，３１、有機ＥＬ層２５，３２等の発光部の構成のみならず、電極の構成も同じである。具体的には、下側素子５４については陽極（反射陽極５６）がＡｌ／ＩＴＯ、陰極（透明共通陽陰極２８）がバソフェンセシウム／ＩＴＯ、上側素子５５については陽極（透明共通陽陰極２８）が（バソフェンセシウム／）ＩＴＯ、陰極（透明陰極６３）がバソフェンセシウム／ＩＴＯ、である。下側素子５４の陽極については光反射性を持たせるために下側にＡｌを敷いている点で異なるが、あくまでも発光部側の電極はＩＴＯであり、上側素子５５と同じ電極構成と見なすことができる。このように、本実施の形態においては、２組の有機ＥＬ素子５４，５５の構成が同一であるため、発光特性の閾値が等しく、第１の実施の形態のように交流駆動波形の工夫をしなくても、２組の有機ＥＬ素子５４，５５の発光輝度が等しくなり、ちらつきのない表示が得られる。

［電子機器］
次に、本発明の上記実施の形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記有機ＥＬ装置を用いた表示部を示している。このような携帯電話等の電子機器の表示部に上記実施の形態の有機ＥＬ装置を用いた場合、長寿命で高輝度の表示部を備えた電子機器を実現することができる。

なお、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器としては、上記のものに限らず、他に例えば、テレビ、携帯用テレビ、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機、車載用オーディオ機器、自動車用計器、ＣＲＴ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、時計、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などを挙げることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では２組の有機ＥＬ素子の上下の電極を電気的に接続し、中央の電極を兼用してこれら電極間に交流電流を流す構成としたので、素子構成が簡略化できるとともに、必然的に２組の有機ＥＬ素子に対して位相が１８０°ずれた交流電流が印加される構成となっていた。この点で優れた実施形態である。しかしながら、素子構成や電流供給手段が複雑化するのを許容するとすれば、上下の有機ＥＬ素子を独立に駆動する構成とした上で、必ずしも交流電流の位相が１８０°ずれていなくても良い。１８０°以外のずれの場合には、だぶって点灯したり、両方とも点灯しない時間が一部できることになるが、それでも従来に比べれば長寿命を維持しつつ高輝度化を図ることができる。

さらに、２組の交流電流波形がずれていなくても良い。その場合は、１つの有機ＥＬ素子を交流駆動した場合と同様の点灯期間、非点灯期間が生じるが、２組の有機ＥＬ素子からの光が重畳されることで点灯期間における輝度が向上することになる。その結果、全体として長寿命を維持しつつ高輝度化を図ることができる。ただしこの場合、ちらつきの問題を考慮すると、交流電流の周波数を３０Ｈｚ以上（より望ましくは６０Ｈｚ以上）とするのが良い。その他、素子を構成する各層、発光部の材料、断面形状、平面形状等の具体的な記載については、上記実施の形態に限ることなく、適宜変更が可能である。

本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置の断面図である。 同、有機ＥＬ装置の１ドットの概略平面図である。 同、有機ＥＬ装置の駆動波形の一例を示す図である。 同、有機ＥＬ装置の駆動波形の他の例を示す図である。 本発明の第２実施形態の有機ＥＬ装置の断面図である。 同、有機ＥＬ装置の１ドットの等価回路図である。 本発明の原理を説明するための図である。 本発明の電子機器の一例を示す図である。

符号の説明

１０，５０…有機ＥＬ装置、１１…ＴＦＴ、１３，５４…下側素子（有機ＥＬ素子）、１４，５５…上側素子（有機ＥＬ素子）、２０…透明陽極、２４，３１…正孔注入層、２５，３２…有機ＥＬ層、２６…電子注入層、２８…透明共通陽陰極、２９…共通陽陰極用引き出し配線、３３…反射陰極、３６…コンタクトホール、５６…反射陽極、６３…透明陰極。

Claims (13)

1. 複数組の有機エレクトロルミネッセンス素子が積層されてなり、これら複数組の有機エレクトロルミネッセンス素子に対して交流電流を供給する交流電流供給手段が備えられ、前記各有機エレクトロルミネッセンス素子からの光が、積層された複数組の有機エレクトロルミネッセンス素子の一方の側から射出される構成となっていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
2. 前記交流電流供給手段が、前記複数組の有機エレクトロルミネッセンス素子の各々に対して位相がずれた交流電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
3. ２組の有機エレクトロルミネッセンス素子が積層されてなり、前記交流電流供給手段が、前記２組の有機エレクトロルミネッセンス素子に対して互いに１８０°位相がずれた交流電流を供給することを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
4. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子の各々が上下２つの電極を有し、積層された２組のうちの下側の有機エレクトロルミネッセンス素子の上電極と上側の有機エレクトロルミネッセンス素子の下電極とが１層の共通電極で構成され、前記下側の有機エレクトロルミネッセンス素子の下電極と前記上側の有機エレクトロルミネッセンス素子の上電極とが別の層で構成されるとともに電気的に接続されたことを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
5. 前記共通電極と電気的に接続された共通電極用引き出し配線が備えられたことを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
6. 前記下側の有機エレクトロルミネッセンス素子の下電極と前記上側の有機エレクトロルミネッセンス素子の上電極とが、これらの間に挟持された層を貫通するコンタクトホールを介して電気的に接続されたことを特徴とする請求項４または５に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
7. 前記下側の有機エレクトロルミネッセンス素子と前記上側の有機エレクトロルミネッセンス素子とが同一の層構成からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
8. 前記下側の有機エレクトロルミネッセンス素子と前記上側の有機エレクトロルミネッセンス素子とが異なる層構成からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
9. 前記２組の有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、閾値が高い方の有機エレクトロルミネッセンス素子に対してより大きな電流が供給されるように、交流電流波形の波高値が調整されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
10. 前記２組の有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、閾値が高い方の有機エレクトロルミネッセンス素子に対して電流がより長時間供給されるように、交流電流波形のデューティー比が調整されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
11. 積層された２組の有機エレクトロルミネッセンス素子を備え、前記２組の有機エレクトロルミネッセンス素子からの光が、前記２組の有機エレクトロルミネッセンス素子の一方の側から射出される構成の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、
    前記２組の有機エレクトロルミネッセンス素子に対して互いに位相がずれた交流電流を供給することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
12. 前記交流電流の周波数を３０Ｈｚ以上とすることを特徴とする請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
13. 請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
    

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