JP5138424B2 - Control method and control apparatus for organic EL device - Google Patents
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Description
本発明は、有機ELデバイスの制御方法および制御装置に関する。 The present invention relates to an organic EL device control method and a control apparatus.
近年、地球の温暖化問題に対して関心が高まっている。炭酸ガスの排出量を減らし、温暖化を低減するために、様々の省エネが模索されている。その中でも、照明器具のエネルギー利用の高効率化が、1つの重要なポイントとされている。現在、広く使われている白熱ランプおよび蛍光灯は発光効率の点から飽和状態となり、さらに発光効率のよい照明器具の研究開発が盛んに行われている。中でも、有機EL素子に関しては、将来技術として発光効率100〜200lm/W、寿命60,000時間が期待されており、白熱ランプの15lm/W、1,000〜2,000時間、および蛍光灯の50〜100lm/W、10,000時間に対して、地球環境に優しい照明になり得ると考えられている。今後の研究開発の課題は、上述の性能を実現していくとともに、その製造コストを削減することである。 In recent years, there has been an increasing interest in global warming issues. Various energy savings are being sought to reduce carbon dioxide emissions and reduce global warming. Among them, one of the important points is to increase the efficiency of energy use of lighting fixtures. Currently, incandescent lamps and fluorescent lamps that are widely used are saturated from the standpoint of luminous efficiency, and research and development of lighting fixtures with higher luminous efficiency are being actively conducted. In particular, regarding organic EL elements, as future technologies, luminous efficiency of 100 to 200 lm / W and lifetime of 60,000 hours are expected, incandescent lamps of 15 lm / W, 1,000 to 2,000 hours, and fluorescent lamps It is considered that the lighting can be friendly to the global environment for 50 to 100 lm / W for 10,000 hours. The subject of future research and development is to realize the above-mentioned performance and reduce the manufacturing cost.
図1は、次世代の照明として期待され、開発が進められている発光ダイオード(light emitting diode:LED)を用いた光源を示す図である(非特許文献1参照)。図1の光源は、反対面上にヒートシンク240を設けたセラミック基板210上の金属パターン220に、複数のLED230をフリップチップ実装して、その上に蛍光樹脂層250を設けたものであり、白色光を放射する。複数のLEDの高密度配置により発光強度ムラを減らしているが、高密度配置には限界がある。また、複数のLEDを実装していく必要があるので、組み立てコストが上昇し、また大面積の面発光光源の製造が困難であるという問題点を有している。
FIG. 1 is a diagram showing a light source using a light emitting diode (LED), which is expected as next-generation illumination and is being developed (see Non-Patent Document 1). The light source in FIG. 1 is obtained by flip-chip mounting a plurality of
上記の問題点に関して、有機EL素子を用いる場合には、複数の有機EL素子を同一基板上に容易に作成できるという利点がある。したがって、前述したLEDを用いる場合と比べて、素子を実装するコストを削減することができ、より低コストの面発光光源器具が実現可能であると考えられている。しかしながら、大面積の面発光光源を作製する場合、短絡欠陥が発生しやすい。短絡欠陥が存在すると電流が欠陥部に集中して発光が著しく劣化する。この問題を回避するために、複数の有機EL素子を直列に接続した大面積の面発光光源が提案されている(特許文献1参照)。直列接続構造とすることにより、一部の有機EL素子に短絡欠陥が生じても他の有機EL素子へ電流を流すことが可能であるため、光源全体としての発光の劣化を抑制することができる。また、特許文献2には発光効率の向上のために、特許文献3には所望の光量を得るために、有機EL素子を直列接続した構造が例示されている。
Regarding the above problems, when an organic EL element is used, there is an advantage that a plurality of organic EL elements can be easily formed on the same substrate. Therefore, compared with the case of using the LED described above, it is considered that the cost for mounting the element can be reduced, and a lower cost surface emitting light source device can be realized. However, when producing a surface emitting light source having a large area, short circuit defects are likely to occur. If there is a short-circuit defect, the current concentrates on the defect and the light emission is significantly degraded. In order to avoid this problem, a large-area surface-emitting light source in which a plurality of organic EL elements are connected in series has been proposed (see Patent Document 1). By adopting a series connection structure, even if a short-circuit defect occurs in some organic EL elements, it is possible to flow current to other organic EL elements, so that deterioration of light emission as a whole light source can be suppressed. . Further,
しかしながら、複数の有機EL素子を用いる面発光光源においては、各有機EL素子間で性能のバラツキが不可避的に発生して、光源の発光面における発光輝度のバラツキ、色むらが発生し、均一な照明が困難である。また、隣接する2つの有機EL素子間に発光が行われない間隙が不可避的に発生し、面内での輝度バラツキが大きくなる。 However, in a surface-emitting light source using a plurality of organic EL elements, performance variations inevitably occur between the organic EL elements, and light emission luminance variations and color unevenness occur on the light-emitting surface of the light source. Lighting is difficult. In addition, a gap in which no light is emitted is inevitably generated between two adjacent organic EL elements, resulting in large variations in luminance within the surface.
本発明の発明者は、均一かつ高効率の面発光光源を低コストで実現するために、次のような面発光光源を提案している(図2参照)。この面発光光源は、基板10と、基板10側から少なくとも第1電極20t、有機発光層30および第2電極40rをこの順に有する平面的に配置された複数の有機EL素子から構成される少なくとも1つの直列接続有機EL素子群と、少なくとも1つの色変換層60とを備える。少なくとも1つの色変換層60は、隣接する有機EL素子間の領域の少なくとも一部に延在している。少なくとも1つの直列接続有機EL素子群を構成する複数の有機EL素子は、それぞれの第1電極20tと隣接する有機EL素子の第2電極40rとが電気的に接続されている。添え字tは透明電極であることを意味し、添え字rは反射電極であることを意味する。
The inventor of the present invention has proposed the following surface emitting light source in order to realize a uniform and highly efficient surface emitting light source at low cost (see FIG. 2). This surface-emitting light source includes at least one organic EL element that is arranged in a plane having at least a first electrode 20t, an organic light-
それぞれの有機EL素子の第1電極20tの一端(直列接続される有機EL素子に対向する端部)は、有機発光層30によって覆われて、第1電極20tと第2電極40rとの間の短絡を防止する。このような構造では、1つの有機EL素子において短絡欠陥が発生したとしても、直列接続有機EL素子群の短絡欠陥が発生していない他の有機EL素子は発光を継続することができる。この特徴は、量産化・低コスト化において非常に重要である。
One end of the first electrode 20t of each organic EL element (the end facing the organic EL element connected in series) is covered by the organic
また、直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子の数を変更することによって、各有機EL素子に印加される電圧を制御することができる。たとえば、100〜120Vの電圧を20個の有機EL素子で構成される直列接続有機EL素子群に印加した場合、各有機EL素子に印加される電圧は5〜6Vとなる。したがって、たとえば家庭用の交流電源を、電圧降下の必要がなく電力変換効率の高い方法で直流に変換することによって、この面発光光源を駆動することができ、高効率化を図ることができる。 Moreover, the voltage applied to each organic EL element is controllable by changing the number of the organic EL elements which comprise a series connection organic EL element group. For example, when a voltage of 100 to 120 V is applied to a series-connected organic EL element group composed of 20 organic EL elements, the voltage applied to each organic EL element is 5 to 6 V. Therefore, for example, by converting a home AC power source into a direct current by a method having high power conversion efficiency without the need for a voltage drop, the surface-emitting light source can be driven, and high efficiency can be achieved.
さらに、各有機EL素子の有効発光領域、すなわち第1電極20tと第2電極40rに挟持された有機発光層30の領域の幅xを、発光領域間距離yに比較して十分に大きくすることによって、面内均一性の高い発光を得ることができる。たとえば、半導体製造技術を活用すれば、発光領域間距離yを0.1mm以下にすることはそれほど難しいことではない。したがって、たとえば、本面発光光源において、有効発光領域の幅xを2mm以上にすることによって、高い面内均一性を有する発光を得ることができる。各有機EL素子間の領域にも色変換層を配置することにより、有機EL素子が発する光を効果的に色変換して発光の面内均一性を高めることができる。なお、本明細書中において「有機EL素子間の領域」とは、隣接する有機EL素子の間、およびその上方および下方の領域を含む。この効果に加えて、色変換層60の膜厚zを適切に設定することによって、発光の面内均一性をさらに高めることができる。たとえば、色変換層60の膜厚zを0.5μm以上にすることによって、有機EL素子の有効発光領域(幅xで示される)と発光領域間領域(距離yで示される)との間の輝度および色相の差を減少させることができる。
Furthermore, the effective light emitting region of each organic EL element, that is, the width x of the region of the organic
なお、有機発光層30の材料、構成および設計、ならびに色変換層60の材料および構成を変更することによって、出射光の色温度を任意に設定することができる。図2においては単一の色変換層60を設ける場合を示したが、複数の色変換層(たとえば赤色変換層および緑色変換層)の積層体を用いてもよい。また、第1パッシベーション層62および第2パッシベーション層64は任意選択的な層である。しかしながら、有機発光層30の水分および酸素による劣化を防止するために、設けることが望ましい層である。ただし、ガラスなどの水分および酸素の透過性が低い材料を用いて基板10を形成し、その上に層を形成する際の色変換層60のダメージを考慮しなくてもよく、および色変換層60が水分および酸素を包含しない場合には、第1パッシベーション層62を省略することができる。
Note that the color temperature of the emitted light can be arbitrarily set by changing the material, configuration and design of the organic
このような面発光光源により、均一かつ高効率の面発光光源を低コストで実現することができるものの、さらなる性能向上のために安定して駆動することが望まれる。 Although such a surface emitting light source can realize a uniform and highly efficient surface emitting light source at low cost, it is desired to drive stably for further performance improvement.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の直列接続有機EL素子群を並列に備える面発光光源を安定して駆動するための制御方法および制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a control method and a control apparatus for stably driving a surface-emitting light source including a plurality of series-connected organic EL element groups in parallel. Is to provide.
このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の直列接続有機EL素子群を並列に備える面発光光源を駆動するための制御方法であって、前記直列接続有機EL素子群の各々に直列に接続された抵抗およびトランジスタを備え、前記制御方法は、前記複数の直列接続有機EL素子群のそれぞれについて、前記直列接続有機EL素子群に直列に接続された抵抗を流れる電流を測定し、前記複数の直列接続有機EL素子群について平均電流を算出する測定ステップと、前記複数の直列接続有機EL素子群のいずれかについて予め求めた、抵抗を流れる電流とトランジスタのゲート電圧との関係に基づいて、前記測定ステップにより測定した前記平均電流が予め設定した電流となるように、前記直列接続有機EL素子群に直列に接続されたトランジスタのゲート電圧を制御するゲート電圧制御ステップとを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1, a control method for driving a surface emitting light source comprising a plurality of series connected organic EL element groups in parallel, before Symbol series organic Each of the EL element groups includes a resistor and a transistor connected in series, and the control method includes, for each of the plurality of series-connected organic EL element groups, a resistor connected in series to the series-connected organic EL element group. A measurement step of measuring a flowing current and calculating an average current for the plurality of series-connected organic EL element groups; a current flowing through a resistor and a gate of a transistor obtained in advance for any of the plurality of series-connected organic EL element groups based on the relationship between the voltage, so that the said average current measured by the measurement step is current set in advance, in series with the series connection the organic EL element group Characterized in that it comprises a gate voltage control step of controlling the gate voltage of the connection transistors.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記面発光光源を駆動する交流電源を全波整流するためのブリッジ回路と並列に接続された平滑容量を調整して、前記面発光光源の駆動中のリップルによるちらつきを抑制するステップをさらに含むことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the surface light emission is achieved by adjusting a smoothing capacitor connected in parallel with a bridge circuit for full-wave rectification of an AC power source that drives the surface light source. The method further includes a step of suppressing flickering due to ripple during driving of the light source.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、前記直列接続有機EL素子群は、基板側から第1電極、有機発光層および第2電極をこの順に有する複数の有機EL素子から構成され、第1電極および第2電極の少なくとも一方は透明電極であり、前記直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子のそれぞれの第1電極は、隣接する有機EL素子の第2電極と電気的に接続されていることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the organic EL element according to claim 1 or 2, wherein the series-connected organic EL element group includes a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode in this order from the substrate side. And at least one of the first electrode and the second electrode is a transparent electrode, and each first electrode of the organic EL elements constituting the series-connected organic EL element group is a second electrode of an adjacent organic EL element It is electrically connected to.
また、請求項4に記載の発明は、請求項3において、前記面発光光源は、少なくとも1つの色変換層を有し、前記少なくとも1つの色変換層は、前記有機EL素子間の領域の少なくとも一部に延在していることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the surface-emitting light source includes at least one color conversion layer, and the at least one color conversion layer is at least in a region between the organic EL elements. It is characterized by extending partly.
また、請求項5に記載の発明は、複数の直列接続有機EL素子群を並列に備える面発光光源を駆動するための制御装置であって、前記直列接続有機EL素子群の各々に直列に接続された抵抗およびトランジスタを備え、前記制御装置は、前記複数の直列接続有機EL素子群のそれぞれについて、前記直列接続有機EL素子群に直列に接続された抵抗を流れる電流を測定し、前記複数の直列接続有機EL素子群について平均電流を算出する測定手段と、前記複数の直列接続有機EL素子群のいずれかについて予め求めた、抵抗を流れる電流とトランジスタのゲート電圧との関係に基づいて、前記測定手段により測定した前記平均電流が予め設定した電流となるように、前記直列接続有機EL素子群に直列に接続されたトランジスタのゲート電圧を制御するゲート電圧制御手段とを備えることを特徴とする。 The invention of claim 5 is a control apparatus for driving a surface emitting light source comprising a plurality of series connected organic EL element groups in parallel, in series with each of the previous SL series organic EL element group The control device includes a resistor and a transistor connected to each other, and the control device measures, for each of the plurality of series-connected organic EL element groups, a current flowing through a resistor connected in series to the series-connected organic EL element group, Based on the relationship between the current flowing through the resistor and the gate voltage of the transistor, which is obtained in advance for any of the plurality of series-connected organic EL element groups, the measuring means for calculating the average current for the series-connected organic EL element groups of as the average current measured by said measuring means becomes a current which is set in advance, the gate voltage of the series-connected organic EL element transistor connected in series to the group Characterized in that it comprises a gate voltage control means for controlling.
また、請求項6に記載の発明は、請求項5において、前記直列接続有機EL素子群は、基板側から第1電極、有機発光層および第2電極をこの順に有する複数の有機EL素子から構成され、第1電極および第2電極の少なくとも一方は透明電極であり、前記直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子のそれぞれの第1電極は、隣接する有機EL素子の第2電極と電気的に接続されていることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項7に記載の発明は、請求項6において、前記面発光光源は、少なくとも1つの色変換層を有し、前記少なくとも1つの色変換層は、前記有機EL素子間の領域の少なくとも一部に延在していることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to
本発明によれば、直列接続有機EL素子群に直列に接続された抵抗を流れる電流を測定し、複数の直列接続有機EL素子群について平均電流を算出し、次いで、複数の直列接続有機EL素子群のいずれかについて予め求めた、抵抗を流れる電流とトランジスタのゲート電圧との関係に基づいて、測定した平均電流が予め設定した電流となるように、直列接続有機EL素子群に直列に接続されたトランジスタのゲート電圧を制御することによって、複数の直列接続された有機EL素子群を並列に備える面発光光源を安定して駆動するための制御方法および制御装置を提供することができる。 According to the present invention, a current flowing through a resistor connected in series to a series-connected organic EL element group is measured, an average current is calculated for the plurality of series-connected organic EL element groups, and then the plurality of series-connected organic EL elements Based on the relationship between the current flowing through the resistor and the gate voltage of the transistor obtained in advance for any of the groups, the measured average current is connected in series to the series-connected organic EL element group so as to be a preset current. By controlling the gate voltage of the transistor, it is possible to provide a control method and a control device for stably driving a surface emitting light source including a plurality of organic EL element groups connected in series in parallel.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図3は、本発明に係る制御装置を説明するための図である。図3に示す例示的な面発光光源50は、有機EL素子を20個直列接続した直列接続有機EL素子群を5列(51〜55)並列に配置したものである。各有機EL素子は、上述したように本発明者が提案しているものに限らず、ダイオード型の有機EL素子であれば本発明に係る制御方法および制御装置を適用しうる点に留意されたい。直列接続有機EL素子群の詳細は、実施例として後述する。直列接続有機EL素子群(51〜55)のそれぞれには、MOSFET(M1〜M5のいずれか)と抵抗(R1〜R5のいずれか)が直列に接続されている。面発光光源50は、交流電源により駆動されており、交流電源はダイオードD1〜D4で構成されたブリッジ回路により全波整流される。そして、ブリッジ回路と並列に、ツェナーダイオードZDおよび平滑容量Cが接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 3 is a diagram for explaining a control device according to the present invention. An exemplary surface-emitting
本発明に係る制御装置300には、1つの直列接続有機EL素子群、たとえば直列接続有機EL素子群51と直列に接続された抵抗R1を流れる電流を、抵抗R1と直列に接続されたMOSFET M1のゲート電圧を変えながら測定して、直列接続有機EL素子群51を流れる電流とMOSFET M1のゲート電圧との関係(負荷線)を表すデータを予め求めて記憶しておく。
In the
たとえば、交流電源を100Vとし、ツェナーダイオードZDとして120Vのものを用い、MOSFET M1〜M5を200V/0.2Aのものとした例を考える。MOSFET M1〜M5の電流値は図3(b)の形で与えられ、
I1=f(VGS、VDS) (1)
と書ける。ゲート電圧VGSが6V付近で0.1Aの電流値が得られ、VDSにはあまり依存しない特性となっている。20個直列接続した直列接続有機EL素子群では、一素子が5V印加で0.1A流れるので、約50Ωの素子20個で約1000Ωとなり、この値をRで現すと、直列接続有機EL素子群に流れる電流I2は、
120=R・I2+VDS (2)
と書ける。従って、
I2=120/R−VDS/R=0.12−VDS/1000 (3)
の関係が得られる。I1=I2であるから、
f(VGS、VDS)=120/R−VDS/R (4)
となる。ゲート電圧VGSは制御パラメータで一定に定められ、Rは素子で決まるので、この式から決まるVDSの値で電流値が決まることになる。一方、MOSFETの電流−電圧特性でゲート電圧VGSの値を決めるとVDSの値によって電流値は殆ど変化しないので、ゲート電圧VGSを制御することによって任意の電流値を流すことができる訳である。
For example, consider an example in which the AC power supply is 100V, the Zener diode ZD is 120V, and the MOSFETs M1 to M5 are 200V / 0.2A. The current values of the MOSFETs M1 to M5 are given in the form of FIG.
I 1 = f (V GS , V DS ) (1)
Can be written. A current value of 0.1 A is obtained when the gate voltage V GS is around 6 V, and the characteristics do not depend much on V DS . In a group of 20 series-connected organic EL elements connected in series, one element flows 0.1 A when 5 V is applied, so about 20 Ω elements are about 1000 Ω. When this value is expressed as R, the series-connected organic EL element group The current I 2 flowing through
120 = R · I 2 + V DS (2)
Can be written. Therefore,
I 2 = 120 / R-V DS /R=0.12-V DS / 1000 (3)
The relationship is obtained. Since I 1 = I 2 ,
f (V GS , V DS ) = 120 / R−V DS / R (4)
It becomes. Since the gate voltage V GS is fixedly determined by the control parameter and R is determined by the element, the current value is determined by the value of V DS determined from this equation. On the other hand, if the value of the gate voltage V GS is determined by the current-voltage characteristics of the MOSFET, the current value hardly changes depending on the value of V DS , so that an arbitrary current value can flow by controlling the gate voltage V GS. It is.
加えて、駆動中に各直列接続有機EL素子群を流れる電流を設定する。これは、予め制御装置300にデータとして記憶しておいてもよいし、駆動時に入力してもよい。
In addition, the current flowing through each series-connected organic EL element group during driving is set. This may be stored in advance in the
そして、駆動中に各直列接続有機EL素子群を流れる電流が等しくなるように、各直列接続有機EL素子群と直列に接続された抵抗(R1〜R5)を流れる電流を測定し、予め求めたデータに基づいて、平均電流が設定値になるようにMOSFET(M1〜M5)のゲート電圧を制御する。測定した電流が設定値未満であればゲート電圧を上げ、設定値を超えていればゲート電圧を下げる。電流が設定値と一致したら、そのゲート電圧を記憶する。直列接続有機EL素子群51〜55を同一の電流で安定して駆動すると、均一な発光が得られる。直列接続有機EL素子群を流れる電流とMOSFETのゲート電圧との関係を表すデータは、制御装置300のメモリ等に記憶すればよく、ゲート電圧の制御には、制御用のLSIを用いればよい。
Then, the current flowing through the resistors (R1 to R5) connected in series with each series-connected organic EL element group was measured so as to equalize the current flowing through each series-connected organic EL element group during driving, and obtained in advance. Based on the data, the gate voltages of the MOSFETs (M1 to M5) are controlled so that the average current becomes a set value. If the measured current is less than the set value, increase the gate voltage, and if it exceeds the set value, decrease the gate voltage. When the current matches the set value, the gate voltage is stored. When the series-connected organic
均一性の評価は、例えばマルチチャネルフォトディテクタ(大塚電子)などを用いて、CIE色座標で±0.02、輝度±5%となるように制御するのが好ましい。 The evaluation of uniformity is preferably controlled using, for example, a multi-channel photodetector (Otsuka Electronics) so that the CIE color coordinates are ± 0.02 and the luminance is ± 5%.
加えて、トップコン輝度計等を用いて、輝度を測定して、輝度が100Hzの周期で振動を示していないかをチェックしてもよい。交流電源の周波数が50Hzの地域では100Hzの振動が、60Hzの地域では120Hzの振動を主としてチェックする。平滑容量Cの容量が100μFを超えると、リップルによるちらつきが見られなくなる。 In addition, the luminance may be measured using a topcon luminance meter or the like to check whether the luminance shows vibration at a cycle of 100 Hz. In the region where the frequency of the AC power supply is 50 Hz, the vibration of 100 Hz is mainly checked, and in the region of 60 Hz, the vibration of 120 Hz is mainly checked. When the capacitance of the smoothing capacitor C exceeds 100 μF, flicker due to ripple is not observed.
また、直列の中にショートの素子が混入している場合でも、トランジスタの等価抵抗を調整することによって、他の列を同じ電流となるように制御可能である。たとえば、5119がショートした場合を考える。数式(1)から(4)に関連して言及した例において1つの素子がショートすると、数式(3)は
I2=0.12−VDS/950
となって、図3(b)の有機EL素子の負荷直線の傾きが少し大きくなる。したがって、その結果得られる電流値が少し小さくなるが、MOSFETのI−V曲線でVDSの変化に対して電流値が変わらないところなので、ほとんど変わらない電流値で動作することになる。電流値を上げたい場合は、ゲート電圧を少し大きくして調整すればよい。
Even when a short element is mixed in the series, the other columns can be controlled to have the same current by adjusting the equivalent resistance of the transistor. For example, consider the case where 5119 is short-circuited. In the example mentioned in connection with equations (1) to (4), if one element is shorted, equation (3) is I 2 = 0.12-V DS / 950.
Thus, the slope of the load straight line of the organic EL element shown in FIG. Therefore, although the current value obtained as a result becomes a little small, the current value does not change with respect to the change of V DS in the MOSFET IV curve, so that it operates with a current value almost unchanged. If you want to increase the current value, adjust the gate voltage slightly higher.
実施例
図2の構造の実施例を示す。ガラスなどの透明基板10の上に、光を吸収して発光する材料を用いて色変換層(CCM層:color change material)60を形成する。蛍光色素としてクマリン6(0.6重量部)、ローダミン6G(0.3重量部)、ベーシックバイオレット11(0.3重量部)を溶剤のプロピレングリコールモノアセテート(PEGMEA)120重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「VPA100」(商品名、新日鉄化成工業)100重量部を加えて溶解させ,塗布液を得た。この塗布液を、透明基板10上にスピンコート法を用いて塗布し赤色色変換層を形成した。透明基板から出す光の度合いによっては、この層を緑色の色変換層と重ねて形成する場合もある。
EXAMPLE An example of the structure of FIG. 2 is shown. A color conversion material (CCM layer: color change material) 60 is formed on a
次に、プラズマCVD装置にて、原料ガスとしてモノシラン(SiH4)、アンモニア(NH3)及び窒素(N2)を用いて、膜厚1umの窒化シリコン(SiN)を堆積させ、第1パッシベーション層62を形成した。SiNを堆積する際に基板温度は100℃以下で行った。 Next, using a plasma CVD apparatus, monosilane (SiH 4), ammonia (NH 3), and nitrogen (N 2) are used as source gases to deposit silicon nitride (SiN) having a thickness of 1 μm, thereby forming a first passivation layer 62. did. When depositing SiN, the substrate temperature was 100 ° C. or lower.
次に、スパッタ法で、厚さ200nmのITOを前面蒸着し、このITOをフォトリソグラフィー法を用いて、所定のパターン状の透明電極20tを形成した。 Next, ITO having a thickness of 200 nm was vapor-deposited by sputtering, and a transparent electrode 20t having a predetermined pattern was formed using the ITO by photolithography.
次に,有機発光層30を形成するが、有機発光層は、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層等から構成され、これらはどういう光を発光させるかで異なる。したがって、設計的要素がたぶんにあるところである。ここでは、青色から青緑色発光を目指して、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の蛍光増白剤、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリデイン系化合物等を使用することができる。ホスト材料としては、アルミキレート、4,4−ビス(2,2−ジフェニルビニル)、2,5−ビス(5−tert−ブチルー2−ベンゾオキサゾルイル)−チオフェン(BBOT)、ビフェニル(DPVBi)を用いる。青色ドーパントとしては、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(TBP)4,4−ビス[2−{4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)などを0.1〜5%、添加することが用いられる。電子輸送層はAlq3を用いることができ、これにLiなどのアルカリ金属をドープしてもよい。
Next, the organic
また、次のような設計も考えられる。正孔注入層は、銅フタロシアニン(CuPc)を100nm積層する。正孔輸送層は、α―NPDを20nm積層する。発光層は、4,4−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)、TAZなどを20nm積層する。蛍光色素としては、ルブレンを体積比で、5%蒸着する。電子輸送層は、Alq3を20nm積層し、電子注入層は、LiFを0.5nm積層する。 The following design is also conceivable. For the hole injection layer, copper phthalocyanine (CuPc) is laminated to a thickness of 100 nm. The hole transport layer is formed by laminating 20 nm of α-NPD. As the light emitting layer, 4,4-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi), TAZ, and the like are stacked to a thickness of 20 nm. As a fluorescent dye, rubrene is vapor-deposited at a volume ratio of 5%. The electron transport layer is laminated with 20 nm of Alq3, and the electron injection layer is laminated with 0.5 nm of LiF.
この多層構造パターンを、メタルマスクを用いた蒸着法で行った。それは、有機発光層は、水分を極度に抑えることが重要だからである。 This multilayer structure pattern was formed by a vapor deposition method using a metal mask. This is because it is important for the organic light emitting layer to extremely suppress moisture.
次に、大気にさらすことなく、メタルマスクを用いて、メタル電極40rをパターン状に形成し、その結果、ユニットを形成する有機発光ユニット、20t/30/40rが、図2に示すように、互いに直列接続されるように構成する。 Next, the metal electrode 40r is formed in a pattern using a metal mask without being exposed to the atmosphere. As a result, the organic light emitting unit 20t / 30 / 40r forming the unit is formed as shown in FIG. It is configured to be connected in series with each other.
ついで、プラズマCVD法を用いて、SiN膜を1um程度全面に積層し、第2パッシベーション層64とする。この場合も、基板温度は、100℃以下で、形成した。
Next, a SiN film is stacked on the entire surface by a plasma CVD method to form a
なお、色変換層60は、基板10に関して有機発光層30と反対側に設けることもできる。こうすることによって、基板がガラスなどの水分、空気、酸素などを透過しないものであれば、第1パッシベーション層62を省略できる。色変換層60を設けない構造も可能である。
The color conversion layer 60 can also be provided on the side opposite to the organic
引き続いて、図3に示す面発光光源およびその制御装置を作製した。直列接続の発光素子を回路図で表すと、発光ユニット51〜55のように書ける。各発光ユニットの末尾に電流を制御するトランジスタM1〜M5を接続して、発光素子に流す電流を制御する。この電流の制御は図示してないが、トランジスタに併設された電流センサのデータに基づき、各ユニットの平均電流が同じとなるように、制御用LSIを用いて制御する。こうすることにより、事前の特性試験のデータを考慮して、各列の電流値を適正化することができ、色度合いの調整を適切に行うことができる。また、直列の中に1つ、ショートの素子が混入している場合でも、トランジスタの等価抵抗を調整することによって、他の列を同じ電流となるように制御可能である。
Subsequently, the surface emitting light source and its control device shown in FIG. 3 were produced. When the light emitting elements connected in series are represented by circuit diagrams, they can be written as light emitting
図3(b)に、100V交流電源を全波整流した電源を用いて、実験した結果を示す。図3(a)は、回路図で、この場合は、有機EL素子を20直列、5並列に構成した。交流電源をダイオード、D1,D2,D3,D4を用いて整流した。図に示した各素子、たとえば、511を0.1Aで、駆動した。容量Cが100uFを超えると、ちらつきが見られなくなった。次に、トランジスタ、この場合は、MOSFET、M1、M2,M3,M4,M5を抵抗R1,R2,R3,R4,R5とともに、有機発光素子列51、52、53、54、55と直列に接続して、素子を点灯させた。図3(b)に用いたMOSFETの電圧―電流特性を示す。発光素子に流す電流に必要な電圧より、高い電圧を加えて駆動すると、Ids−Vds特性の平らな部分で、駆動ができ、安定な、光特性が得られた。たとえば、5119がショートした素子で、この列は、19直列であったにもかかわらず、光特性には、ほとんど差が認められなかった。また、さらに、制御性をあげるために、直列抵抗で、測定した電流(抵抗端の電圧でモニターする)を用いて、各列の駆動電流値をゲート電圧を微調整することによって、そろえることができることを確認した。この方式を用いることによって、光特性の均一で、安定な駆動を得ることができた。
FIG. 3B shows the result of an experiment using a power source obtained by full-wave rectification of a 100V AC power source. FIG. 3A is a circuit diagram. In this case, the organic EL elements are configured in 20 series and 5 in parallel. The AC power source was rectified using diodes D1, D2, D3, and D4. Each element shown in the figure, for example, 511 was driven at 0.1 A. When the capacitance C exceeded 100 uF, flicker was not observed. Next, a transistor, in this case, MOSFET, M1, M2, M3, M4, and M5 are connected in series with the organic light emitting
また、この製品特性をチェックすることにより、下記のように、判定ができる。
1)図3(a)の状態で、電圧をかけ、発光状態を見て、断線などのため、1列が光らないものは、排除する。また、画面の欠けが大きいもの(ショートの数がおおいもの)も排除する。
2)抵抗でモニターした電流値を、MOSFETのゲート電圧を変えることによって、各列の電流値が同じ値となるように調整する。
具体的には、120Vのツェナーダイオードを容量と並列に挿入した。制御用MOSFETは、200V/0.2Aのものを用いた。20直列接続された発光素子列51については、図3(b)に直線で示すような負荷となり、ゲート電圧6V近辺で、0.1Aに制御できる。(たとえば、直線は、I=0.12−V/1000であるが、1素子は、約50Ωであるので、20直列だと1000Ωとなり、発光素子の負荷線となる)
抵抗R1端の電圧を測定して、電流値をモニターして、ゲート電圧を調整することにより、電流値を精密に制御できる。
3)その電流値で、平滑容量Cの値が問題ないか、チェックする。大雑把に電流値をたとえば、0.1Aに設定して、すべての素子が、ほぼ同一の光を発散していることを確認した上で、トップコン輝度計を用いて、輝度を測定して、輝度が100Hzの周期で、振動を示していないか、チェックする。
100Hz電源周波数が50Hzの地域で起こることで、60Hzの交流電源を使っている場合は120Hzの振動を主としてチェックする。振動があれば、発光素子両端の電圧をオッシロスコープなどで、評価し、振動がなくなるように、容量Cを見直す。
4)再び、画面を必要な均一性を得るように、ゲート電圧を調整する。マルチチャネルフォトデテクター(大塚電子)などを用いて、面内の均一性を評価して、ゲート電圧を調整することによって、均一性が、CIE色座標で、±0.02、輝度±5%となるように制御する。
Further, by checking this product characteristic, the determination can be made as follows.
1) When a voltage is applied in the state of FIG. 3A and a light emission state is observed, a case where one row does not shine due to disconnection or the like is excluded. Also, screens with large screen defects (those with a large number of shorts) are eliminated.
2) The current value monitored by the resistance is adjusted so that the current value of each column becomes the same value by changing the gate voltage of the MOSFET.
Specifically, a 120V Zener diode was inserted in parallel with the capacitor. The control MOSFET used was 200V / 0.2A. The 20 light-emitting
The current value can be precisely controlled by measuring the voltage at the end of the resistor R1, monitoring the current value, and adjusting the gate voltage.
3) Check whether there is no problem with the value of the smoothing capacitor C with the current value. After roughly setting the current value to, for example, 0.1 A and confirming that all elements emit almost the same light, measure the luminance using a top-con luminance meter, It is checked whether or not there is no vibration at a luminance of 100 Hz.
Occurring in an area where the 100 Hz power supply frequency is 50 Hz, the vibration of 120 Hz is mainly checked when a 60 Hz AC power supply is used. If there is vibration, the voltage across the light emitting element is evaluated with an oscilloscope or the like, and the capacitance C is reviewed so that the vibration is eliminated.
4) Adjust the gate voltage again to obtain the required uniformity of the screen. By using a multi-channel photo detector (Otsuka Electronics) etc. to evaluate in-plane uniformity and adjusting the gate voltage, the uniformity is ± 0.02 in CIE color coordinates and brightness ± 5%. Control to be.
10 基板
20 第1電極
30 有機発光層
40 第2電極
60 色変換層
62 第1パッシベーション層
64 第2パッシベーション層
50 面発光光源
51〜55 直列接続有機EL素子群
300 制御装置
M1〜M5 MOSFET(トランジスタに対応)
R1〜R5 抵抗
D1〜D4 ダイオード
ZD ツェナーダイオード
C 平滑容量
DESCRIPTION OF
R1 to R5 Resistance D1 to D4 Diode ZD Zener diode C Smoothing capacitance
Claims (7)
前記直列接続有機EL素子群の各々に直列に接続された抵抗およびトランジスタを備え、
前記制御方法は、前記複数の直列接続有機EL素子群のそれぞれについて、
前記直列接続有機EL素子群に直列に接続された抵抗を流れる電流を測定し、前記複数の直列接続有機EL素子群について平均電流を算出する測定ステップと、
前記複数の直列接続有機EL素子群のいずれかについて予め求めた、抵抗を流れる電流とトランジスタのゲート電圧との関係に基づいて、前記測定ステップにより測定した前記平均電流が予め設定した電流となるように、前記直列接続有機EL素子群に直列に接続されたトランジスタのゲート電圧を制御するゲート電圧制御ステップと
を含むことを特徴とする制御方法。 A control method for driving a surface-emitting light source comprising a plurality of series-connected organic EL element groups in parallel,
Comprising a resistor connected and the transistor in series with each of the prior SL series organic EL element group,
The control method is as follows for each of the plurality of series-connected organic EL element groups.
A measurement step of measuring a current flowing through a resistor connected in series to the series-connected organic EL element group, and calculating an average current for the plurality of series-connected organic EL element groups ;
Based on the relationship between the current flowing through the resistor and the gate voltage of the transistor obtained in advance for any of the plurality of series-connected organic EL element groups, the average current measured in the measurement step is set to a preset current. And a gate voltage control step of controlling a gate voltage of a transistor connected in series to the series-connected organic EL element group.
第1電極および第2電極の少なくとも一方は透明電極であり、
前記直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子のそれぞれの第1電極は、隣接する有機EL素子の第2電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の制御方法。 The series-connected organic EL element group is composed of a plurality of organic EL elements having a first electrode, an organic light emitting layer and a second electrode in this order from the substrate side,
At least one of the first electrode and the second electrode is a transparent electrode,
3. The first electrode of each organic EL element constituting the series-connected organic EL element group is electrically connected to a second electrode of an adjacent organic EL element. 4. Control method.
前記少なくとも1つの色変換層は、前記有機EL素子間の領域の少なくとも一部に延在していることを特徴とする請求項3に記載の制御方法。 The surface-emitting light source has at least one color conversion layer,
The control method according to claim 3, wherein the at least one color conversion layer extends to at least a part of a region between the organic EL elements.
前記直列接続有機EL素子群の各々に直列に接続された抵抗およびトランジスタを備え、
前記制御装置は、前記複数の直列接続有機EL素子群のそれぞれについて、
前記直列接続有機EL素子群に直列に接続された抵抗を流れる電流を測定し、前記複数の直列接続有機EL素子群について平均電流を算出する測定手段と、
前記複数の直列接続有機EL素子群のいずれかについて予め求めた、抵抗を流れる電流とトランジスタのゲート電圧との関係に基づいて、前記測定手段により測定した前記平均電流が予め設定した電流となるように、前記直列接続有機EL素子群に直列に接続されたトランジスタのゲート電圧を制御するゲート電圧制御手段と
を備えることを特徴とする制御装置。 A control device for driving a surface emitting light source comprising a plurality of series-connected organic EL element groups in parallel,
Comprising a resistor connected and the transistor in series with each of the prior SL series organic EL element group,
The control device, for each of the plurality of series connected organic EL element group,
Measuring means for measuring a current flowing through a resistor connected in series to the series-connected organic EL element group, and calculating an average current for the plurality of series-connected organic EL element groups ,
Based on the relationship between the current flowing through the resistor and the gate voltage of the transistor obtained in advance for any of the plurality of series-connected organic EL element groups, the average current measured by the measuring unit becomes a preset current. And a gate voltage control means for controlling a gate voltage of a transistor connected in series to the series-connected organic EL element group.
第1電極および第2電極の少なくとも一方は透明電極であり、
前記直列接続有機EL素子群を構成する有機EL素子のそれぞれの第1電極は、隣接する有機EL素子の第2電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項5に記載の制御装置。 The series-connected organic EL element group is composed of a plurality of organic EL elements having a first electrode, an organic light emitting layer and a second electrode in this order from the substrate side,
At least one of the first electrode and the second electrode is a transparent electrode,
The control according to claim 5, wherein each first electrode of the organic EL elements constituting the series-connected organic EL element group is electrically connected to a second electrode of an adjacent organic EL element. apparatus.
前記少なくとも1つの色変換層は、前記有機EL素子間の領域の少なくとも一部に延在していることを特徴とする請求項6に記載の制御装置。 The surface-emitting light source has at least one color conversion layer,
The control device according to claim 6, wherein the at least one color conversion layer extends to at least a part of a region between the organic EL elements.
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