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JP2004235015A - Electroluminescence device, driving method and evaluation method of electroluminescence device, and electronic device - Google Patents

Electroluminescence device, driving method and evaluation method of electroluminescence device, and electronic device Download PDF

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JP2004235015A
JP2004235015A JP2003022164A JP2003022164A JP2004235015A JP 2004235015 A JP2004235015 A JP 2004235015A JP 2003022164 A JP2003022164 A JP 2003022164A JP 2003022164 A JP2003022164 A JP 2003022164A JP 2004235015 A JP2004235015 A JP 2004235015A
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JP
Japan
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light emitting
emitting layer
light
emitting region
layer
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Application number
JP2003022164A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Kobayashi
英和 小林
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】良好な発光特性及び寿命特性を有するエレクトロルミネッセンス装置を提供する。
【解決手段】エレクトロルミネッセンス装置１は発光層６を有しており、発光層６内の発光領域８の膜厚方向における位置が、発光層６とこの発光層６に隣接する機能層である正孔注入／輸送層５、及び陰極７との界面９、１０より所定距離ｄ３、ｄ４離れた位置に設定されている。
【選択図】 図１An electroluminescence device having good light emission characteristics and good life characteristics is provided.
An electroluminescence device has a light emitting layer, and a position of a light emitting region in the light emitting layer in a thickness direction is a positive light emitting layer and a functional layer adjacent to the light emitting layer. It is set at a position separated by predetermined distances d 3 and d 4 from the interfaces 9 and 10 with the hole injection / transport layer 5 and the cathode 7.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法及び評価方法、並びにエレクトロルミネッセンス装置を備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の表示装置としてエレクトロルミネッセンス（ＥＬ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置が期待されている。ＥＬ装置は発光物質を含む発光層を陽極及び陰極で挟んだ構成の発光素子を有しており、陽極側から注入された正孔と陰極側から注入された電子とが発光層内で再結合し、励起状態から失括する際の発光現象を利用している。下記特許文献にはＥＬ装置に関する技術の一例が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−２７３３１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＬ装置においては、正孔と電子とが再結合した際に発生するエネルギーにより周囲の分子を励起し、励起状態の励起分子が基底状態に戻るときの差分エネルギーを光として放出するため、正孔と電子との再結合領域近傍が発光層内における発光領域となる。ここで、発光（正孔と電子との再結合）が例えば金属電極近傍で生じると、その励起分子から金属の自由電子へのエネルギー移動によって励起状態の失括が起こり、発光効率が著しく低下するという問題が生じる。また、発光層において、発光層に隣接する機能層との界面近傍では機能層の形成材料が不純物（ドーパント）としてドーピングされている場合があり、この界面近傍で発光が生じると前記不純物の影響により発光効率が低下したり素子寿命が短くなるといった問題も生じる。例えば、発光層に隣接する機能層（例えば正孔注入／輸送層）の酸性度が高い場合、発光層の界面近傍が酸性によるダメージを受け、界面近傍で発光させようとすると良好な発光効率が得られなかったり素子劣化が進行する。あるいは、発光層にＬｉＦやＣａ等からなる電極（陰極）が隣接している場合においても前記電極からの不純物の影響により発光効率が低下したり素子寿命が短くなる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、良好な発光特性及び寿命特性を有するエレクトロルミネッセンス装置、及びこのエレクトロルミネッセンス装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。また、良好な発光特性及び寿命特性を維持できるエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法を提供することを目的とする。更に、良好な発光特性及び寿命特性を維持するために必要な条件を求めることができるエレクトロルミネッセンス装置の評価方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のエレクトロルミネッセンス装置は、発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置において、前記発光層内の発光領域の膜厚方向における位置が、前記発光層と該発光層に隣接する機能層との界面より所定距離離れた位置に設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、発光層内の発光領域、すなわち正孔と電子との再結合により周囲の分子を励起状態にする再結合領域を、発光層の膜厚方向において隣接する機能層との界面より離れた位置に設定したことにより、発光領域は機能層からのドーパント成分の影響を抑制された位置に設定されたことになるので、ドーパント成分の影響を受けることなく良好な発光特性及び寿命特性で発光できる。更に、発光領域は発光層のうち隣接する機能層との界面より発光層の内部側に潜った位置に設定されたことになるので電極（金属電極）に対して離れた位置に設定されたことになる。したがって、励起分子から金属の自由電子へのエネルギー移動によって励起状態の失括が起こり、発光効率が著しく低下するという問題の発生を抑制でき、良好な発光効率を得ることができる。
ここで、前記機能層とは、有機エレクトロルミネッセンス装置において発光層に隣接する所定の機能を有する材料層であって、陽極、陰極、正孔注入／輸送層、電子注入／輸送層、その他各種材料層を含む。したがって、発光層が陽極及び陰極（電極）に挟持され、発光層に隣接する機能層がこれら電極である場合には、発光領域は発光層のうち電極との界面から所定距離離れた位置に設定される。また、例えば発光層に隣接する機能層が正孔注入／輸送層である場合には、発光領域は発光層のうち正孔注入／輸送層との界面から所定距離離れた位置に設定される。
【０００７】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置において、前記発光層は２つの電極間に設けられており、前記発光領域の位置は前記電極の位置を基準として設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、電極の位置を基準として発光領域の膜厚方向での位置を設定することにより、電極が金属電極である場合、励起分子から金属の自由電子へのエネルギー移動によって励起状態の失括が起こり、発光効率が著しく低下するという問題の発生を抑制でき、良好な発光効率を得ることができる。
【０００８】
この場合において、前記発光領域は前記界面より５ｎｍ以上離れた位置に設定されていることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ以上離れた位置に設定されていることが好ましい。更に、前記発光領域は前記発光層の前記膜厚方向における略中央部に設定されていることが更に好ましい。
これにより、発光領域は、発光層に隣接する機能層からのドーパント成分の影響を低減された領域に設定され、良好な発光特性及び寿命特性を維持できる。また、電極に対しても離れた位置に設定されるので、電極による励起状態の失括に基づく発光効率の低下といった不都合の発生を抑制できる。
【０００９】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置において、前記発光領域の位置を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、発光層の膜厚や電極を含む各機能層の材料特性等に応じて、発光層内の発光領域の位置を制御装置により最適に設定できる。
【００１０】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置において、前記制御装置は前記発光領域の位置を移動することを特徴とする。
本発明によれば、例えば発光領域を常時同じ位置に設定していると発光層のうち発光領域が設定された部分の劣化が早く進行するため、発光層全体の寿命低下を招くことになるが、発光領域を移動することで発光層全体を発光領域として用いることができ、常時同じ位置で発光させる場合に比べて素子の長寿命化を実現できる。
【００１１】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置において、前記制御装置は前記発光領域の位置を電界で制御することを特徴とする。
本発明によれば、陽極側から注入される正孔の移動度（移動速度）と陰極側から注入される電子の移動度とは発光層内において異なる挙動を示すとともに、正孔及び電子の電界に対する応答性も異なるため、発光層に印加する電界（電圧あるいは電流）の値を変化させることで、陽極側から注入された正孔と陰極側から注入された電子とが発光層内において再結合する膜厚方向での位置を変化させることができる。したがって、電界の値を調整することで発光領域の位置を容易に制御できる。
例えば定電圧駆動である場合には駆動電流を変化させることで発光領域の位置を調整でき、一方、定電流駆動である場合には駆動電圧を変化させることで発光領域の位置を調整できる。具体的には、例えば、定電圧駆動の場合には、印加する電流値を大きくすることにより、発光層内の発光領域を陰極側にシフトすることができ、電流値を小さくすることにより発光領域を陽極側にシフトすることができる。同様に、定電流駆動の場合には、印加する電圧値を大きくすることにより発光領域を陰極側にシフトすることができ、一方、印加する電圧値を小さくすることにより発光領域を陽極側にシフトすることができる。このように、印加する電圧あるいは電流を調整することで発光領域の発光層の膜厚方向における位置を容易に設定することができる。
【００１２】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置において、前記制御装置は予め設定された階調レベルに基づいて前記発光層に対して電界を印加する時間及び時間間隔のうち少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする。
本発明によれば、エレクトロルミネッセンス装置を表示装置として用いる場合、発光領域を所望の位置（例えば発光層の膜厚方向における略中央部）に設定しようとする際に発光層に印加する電界の強さが、所望の階調レベル（輝度レベル）を得るための電界の強さに対して異なる場合であっても、電界を印加する時間あるいは時間間隔を調整することで、発光領域を所望の位置に維持した状態で所望の階調レベルを得ることができる。例えば、１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、予め設定された階調レベルに基づいて各サブフィールドをオン電圧又はオフ電圧で駆動し、電圧パルスの印加時間によって発光層に印加する実効電圧を変化させることにより所望の階調レベルを得ることができる。具体的には、例えば所望の輝度レベルがＫ１〔ｃｄ〕である場合に対して、発光領域を所望の位置に設定するための電界を印加した際に得られる輝度レベルがＫ１〔ｃｄ〕より大きいＫ２〔ｃｄ〕である場合には、発光層に対して電圧を印加する時間を短くしたり時間間隔を長くする等の制御を行うことにより、予め設定された所望の階調レベル（輝度レベル）の発光状態を実現することができる。
【００１３】
この場合において、前記制御装置は前記発光領域の位置を維持しつつパルス幅変調方式を用いて階調表示することができる。あるいは、前記制御装置は前記発光領域の位置を維持しつつフレーム階調方式を用いて階調表示することができる。ここで、パルス幅変調方式は、１画素を駆動するための信号のパルス幅を変えて階調表示する方法である。フレーム階調方式は、１画面を数回の駆動の累積で表示し、その総回数の中で各画素を駆動する回数を変えて階調表示する方法である。
【００１４】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置は、発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置において、前記発光層内の発光領域の膜厚方向における位置を電界で制御する制御装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、発光層に印加する電界を調整することで、発光層に隣接する機能層からの不純物（ドーパント）のドーピング領域以外の領域、すなわちドーパント成分の影響を抑制された領域に発光領域を設定することができ、良好な発光特性及び寿命特性を実現することができる。
【００１５】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法は、発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法において、前記発光層内の発光領域の膜厚方向における位置を、前記発光層と該発光層に隣接する機能層との界面より所定距離離れた位置に設定しつつ発光させることを特徴とする。
本発明によれば、発光層内の発光領域を、発光層に隣接する機能層との界面より離れた位置に設定しつつ発光させることにより、発光領域は機能層からのドーパント成分の影響を抑制された領域に設定されたことになるので、ドーパント成分の影響を受けることなく良好な発光特性及び寿命特性を維持できる。また、発光領域は電極（金属電極）に対しても離れた位置に設定されたことになるので、励起分子から金属の自由電子へのエネルギー移動によって励起状態の失括が起こり、発光効率が著しく低下するという問題の発生を抑制でき、良好な発光効率を得ることができる。
【００１６】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法において、前記発光層に印加する電界を調整することで前記発光領域の位置を制御することを特徴とする。本発明によれば、電界を調整するだけで発光領域の位置を容易に制御することができる。
【００１７】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法において、前記発光層に対して印加する電界と前記発光層から発光する光に関する情報との関係を測定するとともに、前記発光領域の位置と前記発光層から発光する光に関する情報との関係を所定条件に基づいて算出し、前記測定結果と前記算出結果とに基づいて、前記発光層に対して印加する電界と前記発光領域の位置との関係を求め、前記求めた結果に基づいて、前記発光領域の位置を調整するための電界を設定することを特徴とする。
本発明によれば、発光層に対して電界を印加した際に発光層から発光する光に関する情報（具体的にはスペクトル情報）を測定して電界とスペクトル情報との関係を求めるとともに、発光領域の位置に応じて発光層から発光する光に関する情報（スペクトル情報）をシミュレーション等を用いて算出して発光領域の位置とスペクトル情報との関係を求めることにより、測定結果に基づく発光層に印加した電界とスペクトル情報との関係と、シミュレーション結果に基づく発光領域の位置とスペクトル情報との関係とに基づいて、電界と発光領域の位置との関係を求めることができる。したがって、発光領域の位置を調整するための電界を設定する際には、前記求めた関係に基づいて最適な電界（電圧又は電流）値を設定することができる。
ここで、発光領域の位置と発光層から発光する光のスペクトル情報との関係をシミュレーションする際の所定条件とはシミュレーションする際のパラメータ条件を含む。そして、前記パラメータ条件は、発光層を含む各機能層の膜厚に関する情報、発光層の含む各機能層の屈折率に関する情報、及び発光層の発光領域から発光される光の波長に関する情報等を含む。そして、この所定条件（パラメータ条件）基づいてシミュレーションを行うことにより、実際の発光状態を精度良く再現することができる。
【００１８】
本発明のエレクトロルミネッセンス装置の評価方法は、発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置の評価方法において、前記発光層に対して印加する電界と前記発光層から発光する光に関する情報との関係を測定する測定ステップと、前記発光層内の発光領域の膜厚方向における位置と前記発光層から発光する光に関する情報との関係を所定条件に基づいて算出する算出ステップと、前記測定ステップでの測定結果と前記算出ステップでの算出結果とに基づいて、前記発光層に電界を印加した際の前記発光領域の位置情報を求める導出ステップとを有することを特徴とする。
本発明によれば、電界と発光層からの発光光のスペクトル情報との関係を測定結果に基づいて求めるとともに、発光領域の位置と発光層からの発光光のスペクトル情報との関係をシミュレーション結果に基づいて求め、これら測定結果とシミュレーション結果とに基づいて、発光層に所定の電界を印加した際の発光領域の位置情報を求めることができる。したがって、発光領域が発光層の膜厚方向においてどの位置にあるかを印加した電界の値に基づいて把握することができるので、発光領域がドーパント成分の影響を受ける領域にあるかどうかを評価でき、これに伴って発光特性や寿命特性を評価することができる。
【００１９】
本発明の電子機器は、上記記載の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。
本発明によれば、発光特性及び寿命特性に優れた電子機器を提供できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエレクトロルミネッセンス装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明のエレクトロルミネッセンス装置の一実施形態を示す概略構成図である。以下の説明ではエレクトロルミネッセンス（ＥＬ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置を適宜「ＥＬ装置」と称する。また、以下の説明では、ＥＬ装置として、発光層からの発光光を基板側から取り出す形態である所謂「ボトムエミッション型」のＥＬ装置を例にして説明する。
【００２１】
図１において、ＥＬ装置１は、基板２と、基板２の一方の面側に設けられた有機ＥＬ素子である発光素子３とを備えている。本実施形態において、発光素子３は、基板２上に設けられた陽極４と、陽極４上に設けられた正孔注入／輸送層５と、正孔注入／輸送層５上に隣接して設けられた発光層６と、発光層６上に隣接して設けられた陰極７とを備えており、正孔注入／輸送層５及び発光層６は２つの電極である陽極４及び陰極７の間に設けられた構成となっている。更に、ＥＬ装置１は、陽極４及び陰極７を介して発光素子３（発光層６）に所定値の電界を印加する制御装置ＣＯＮＴを備えている。
【００２２】
正孔注入／輸送層５及び発光層６は有機エレクトロルミネッセンス材料により形成されている。基板２はガラス等を形成材料とし発光層６から発光する光に対して透過性を有する透明基板であり、陽極４はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等を形成材料とし発光層６から発光する光に対して透過性を有する透明電極である。一方、陰極７はアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属を形成材料とし発光層６から発光する光に対して反射性を有する反射電極である。また、陰極７と発光層６との間にフッ化リチウム（ＬｉＦ）やカルシウム（Ｃａ）等を設けることができる。上述したように、本実施形態におけるＥＬ装置１は、発光層６から発光した光を陽極４及び基板２を介してＥＬ装置１外部に取り出す形態である所謂「ボトムエミッション型」のＥＬ装置である。
【００２３】
ＥＬ装置１において、制御装置ＣＯＮＴにより陽極４及び陰極７を介して発光素子３に所定値の電界、ここでは所定値の電圧が印加されると、陽極４から正孔注入／輸送層５を介して発光層６に正孔が注入されるとともに、陰極７から発光層６に電子が注入される。そして、陽極４側から注入された正孔と陰極７側から注入された電子とが発光層６内で再結合し、再結合した際に発生するエネルギーにより発光層６内における周囲の分子が励起され、励起状態の励起分子が基底状態に失括する際の差分エネルギーが光として放出される。そのため、発光層６内における正孔と電子との再結合領域が発光層６の発光領域８である。このように、発光領域８は発光層６の膜厚方向における一部の領域であって、一例として、発光層６の膜厚ｄ１が７０ｎｍ〜８０ｎｍである場合、発光領域８の厚みｄ２は例えば２０ｎｍ〜３０ｎｍである。そして、図１に示すように、発光層６内において、発光領域８の発光層６の膜厚方向における位置が、発光層６とのこの発光層６に隣接する正孔注入／輸送層５との界面９より所定距離ｄ３だけ離れた位置に設定されてるとともに、発光層６とこの発光層６に隣接する陰極７との界面１０より所定距離ｄ４だけ離れた位置に設定されている。
【００２４】
発光層６内の発光領域８を、発光層６の膜厚方向において隣接する機能層（ここでは正孔注入／輸送層５及び陰極７）との界面９、１０より離れた位置に設定したことにより、発光領域８は機能層からのドーパント成分の影響を抑止された位置に設定されたことになるので、ドーパント成分の影響を受けることなく良好な発光特性及び寿命特性で発光できる。例えば、発光層６に隣接する正孔注入／輸送層５がポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳである場合、このＰＳＳは酸性材料であるため、正孔注入／輸送層５の酸性度が高いと、発光層６のうち界面９近傍が酸性によるダメージを受け、この界面９近傍に発光領域８を設定すると良好な発光効率が得られなかったり素子劣化が進行する場合がある。また、発光層６の陰極７との界面１０近傍では、上述したＬｉＦやＣａがドーパントとしてドーピングされている場合があり、この界面１０近傍のドーピング領域に発光領域８を設定した場合においても、前記ドーパントの影響により発光効率が低下したり素子寿命が短くなるといった問題も生じる。しかしながら、発光領域８を界面９、１０より所定距離離れた位置に設定し、ドーパント成分の影響を受けないようにしたので、良好な発光特性及び寿命特性を発揮することができる。
【００２５】
そして、本実施形態において、発光領域８は界面９、１０のそれぞれより５ｎｍ以上好ましくは１０ｎｍ以上離れた位置に設定されている。こうすることにより、発光領域８をドーパント成分の影響を受けない領域に確実に設定することができる。したがって、図１に示すように、発光領域８を発光層６の膜厚方向におけるほぼ中央部に設定することにより、発光領域８を更に確実にドーパント成分の影響を受けない領域に設定することができる。なお、発光層６の膜厚ｄ１を７０ｎｍ、発光領域８の厚みｄ２を２０ｎｍとした場合、発光領域８を発光層９の膜厚方向における中央部に設定することにより、距離ｄ３、ｄ４は２５ｎｍとなり、上記条件（ｄ３、ｄ４≧５ｎｍ、好ましくはｄ３、ｄ４≧１０ｎｍ）を満足する。
【００２６】
本実施形態では、発光領域８の位置は界面９、１０を基準として設定されているが、陽極４及び陰極７の位置を基準として設定されてもよい。すなわち、正孔と電子とが再結合して周囲の分子を励起分子に変換した際、この再結合領域（すなわち発光領域８）が金属からなる電極（陽極及び陰極）に対して近い位置に設定されていると、励起分子から金属の自由電子へのエネルギー移動によって励起状態の失括が起こり、発光効率が著しく低下するという問題が発生する。そこで、発光領域８を金属電極の位置を基準としてこの電極の位置から所定距離離れた位置に設定することにより、上述したような励起分子から金属の自由電子へのエネルギー移動によって励起状態の失括が生じて発光効率が低下するといった不都合の発生を抑えることができ、良好な発光効率を得ることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、発光領域８は正孔注入／輸送層５との界面９より所定距離離れた位置に設定されているように説明したが、発光素子３が発光層６を陽極４及び陰極７で挟持した構成の場合（すなわち正孔注入／輸送層５が設けられていない構成の場合）、発光領域８は発光層６と陽極４との界面より所定距離離れた位置に設定される。また、陰極７と発光層６との間に電子注入／輸送層が設けられている構成の場合、発光領域８は発光層６と電子注入／輸送層との界面より所定距離離れた位置に設定される。
【００２８】
図２は発光層６内の発光領域８の位置が制御装置ＣＯＮＴにより制御されている状態を示す模式図である。
発光領域８の位置は発光層６に印加する電界の強さに応じて変化する。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、発光領域８の位置を電界で制御する。ここでは、制御装置ＣＯＮＴは発光層６に印加する電圧の値を変化させることで発光領域８の位置を制御する。陽極４側から注入される正孔の移動度（移動速度）と陰極７側から注入される電子の移動度とは発光層６内において異なる挙動を示すとともに、正孔及び電子の電圧（電界）に対する応答性も異なる。したがって、発光層６に印加する電圧の値を変化させることで、陽極４側から注入された正孔と陰極７側から注入された電子とが発光層６内において再結合する膜厚方向での位置が変化するため、電圧の値を調整することで発光領域８の位置を容易に制御できる。
【００２９】
例えば、発光層６（発光素子３）に印加する電圧値を小さくすることにより、図２（ａ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは発光領域８を陽極４側にシフトすることができ、一方、印加する電圧値を大きくすることにより発光領域８を陰極７側にシフトすることができる。このように、印加する電圧を調整することで発光領域８の発光層６の膜厚方向における位置を容易に設定することができる。
【００３０】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、発光層４内の発光領域８の膜厚方向における位置を、発光層６とこの発光層６に隣接する機能層（ここでは正孔注入／輸送層５及び陰極７）との界面９、１０より所定距離ｄ３、ｄ４離れた位置に設定しつつ発光させることにより、素子劣化を抑制した状態で良好な発光効率を実現することができる。
【００３１】
なお、ここでは電圧値を調整することで発光領域８の位置を制御しているが、発光層６（発光素子３）に印加する電流値を調整することによっても発光領域８の位置を制御できる。例えば、発光層６（発光素子３）に対して印加する電流値を小さくすることにより、発光層６内の発光領域８を陽極４側にシフトすることができ、一方、電流値を大きくすることにより発光領域８を陰極７側にシフトすることができる。
【００３２】
また、制御装置ＣＯＮＴは発光層６に印加する電圧又は電流値を変化させることで、発光領域８の位置を移動しつつ発光させることができる。これにより、素子の長寿命化を実現できる。例えば、発光領域８を発光層６内において常時同じ位置に設定していると、発光層６のうち発光領域８が設定された部分の劣化が早く進行するため、発光層６全体の寿命低下を招くことになる。しかしながら、発光領域８を移動することで発光層６全体を発光領域８として用いることができ、常時同じ位置で発光させる場合に比べて素子の長寿命化を実現できる。例えば、制御装置ＣＯＮＴは、図２（ａ）に示した状態で所定期間だけ発光動作を行い、前記所定期間経過後、図２（ｂ）に示した状態で発光動作を行うといった構成とすることができる。
【００３３】
なお本実施形態では、発光層６（発光素子３）に印加する電界を調整することにより発光領域８の位置を制御しているが、発光層６に隣接する機能層の材料特性に基づいて発光領域８の位置を制御することもできる。例えば、発光層６に隣接する正孔注入／輸送層５を、小さい電気抵抗を有する材料により形成した場合、大きい電気抵抗を有する材料により形成した場合に比べて、発光領域８を陰極７側にシフトさせることができる。逆に大きい電気抵抗を有する材料により正孔注入／輸送層５を形成すれば発光領域８を陽極４側にシフトさせることができる。このように、発光層６に隣接する機能層の形成材料（材料特性）を発光領域の目標位置に応じて選択することによっても発光領域８の位置を制御することができる。
【００３４】
ところで、ＥＬ装置１を表示装置として用いる場合、発光領域８を所望の位置（例えば発光層６の膜厚方向におけるほぼ中央部）に設定するために発光層６に印加する電界の強さが、所望の輝度レベル（階調レベル）を得るための電界の強さに対して異なる場合がある。例えば、図２（ａ）に示す状態において発光した光の輝度レベルが所望値であるとする。この場合、図２（ａ）に示すように、発光領域８の位置は界面９近傍にあり、このとき発光層６（発光素子３）に印加されている電圧値（あるいは電流値）は小さい。一方、図１に示すように発光領域８を発光層６の膜厚方向におけるほぼ中央部（すなわち所望の位置）に設定した場合、発光層６に印加する電圧値は図２（ａ）に示す状態に比べて大きいため、このとき発光する光の輝度レベルは所望値に対して高い（明るい）状態となる。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、予め設定された目標階調レベル（目標輝度レベル）に基づいて、発光層６に対して電圧（あるいは電流）を印加する時間及び時間間隔のうち少なくともいずれか一方を制御することで、発光領域８を所望の位置（発光層６の膜厚方向におけるほぼ中央部）に維持した状態で所望の階調レベルを得ることができる。
【００３５】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、所望の階調レベルを得るために、発光領域８の位置を維持しつつパルス幅変調方式、あるいはフレーム階調方式を用いて階調表示することができる。パルス幅変調方式は１画素を駆動するための信号のパルス幅を変えて階調表示する方法である。また、フレーム階調方式は１画面を数回の駆動の累積で表示しその総回数の中で各画素を駆動する回数を変えて階調表示する方法である。ここで、１フレームとは自然動画に必要な表示画像の１枚の単位であって、例えば３０ミリ秒の時間に相当する。
【００３６】
図３はパルス幅変調方式に基づいて発光層６に印加される電圧を示す模式図である。図３において、例えば、駆動電圧Ｖ１（例えば５Ｖ）を発光層６に対して１フィールド（１フレーム）分だけ連続的に印加した際に所望の発光輝度Ｋ１（例えば１００ｃｄ）が得られるとする。このとき、発光領域８の位置は界面９近傍に設定されている。一方、発光領域８の位置を所望の位置（発光層６の膜厚方向におけるほぼ中央部）に設定するための駆動電圧が電圧Ｖ１と異なる値である電圧Ｖ２（例えば８Ｖ）であって、このとき得られる発光輝度がＫ２（例えば６０００ｃｄ）であるとする。すなわち、発光領域８を所望の位置に設定するために駆動電圧の値を変化させると、目標輝度レベル（目標階調レベル）とは異なる輝度レベル（階調レベル）が得られてしまう。
【００３７】
そこで、制御装置ＣＯＮＴは、駆動電圧値Ｖ２を一定にして発光領域８の位置を維持しつつ、得られる階調レベル（輝度レベル）を所望の階調レベルにするために、電圧Ｖ１を印加した際に得られる発光輝度Ｋ１と、発光領域８を所定の位置に設定するための電圧Ｖ２を印加した際に得られる発光輝度Ｋ２とに基づいて、電圧Ｖ１を印加する時間Ｆから電圧Ｖ２を印加する時間Ｆｔを求める。なお、時間Ｆは上記１フィールドに相当する。また、以下の説明では、時間Ｆｔに相当するフィールドを適宜「変更後単位フィールド」と称する。
【００３８】
ここで、所望の輝度レベルを得るために、
Ｆｔ＝Ｆ×（Ｋ１／Ｋ２） … （１）
の関係が成り立つため、Ｋ２＝６０００ｃｄ、Ｋ１＝１００ｃｄとすると、電圧Ｖ２を印加した際に所望の階調レベル（１００ｃｄ）を得るためには、上記（１）式より、Ｆｔ＝Ｆ／６０となる。すなわち、６０００ｃｄに対応する電圧Ｖ２を印加した際に予め設定された輝度レベルを得るためには、印加するパルス幅を１／６０（１フィールドを３０ミリ秒とした場合、０．５ミリ秒）に設定し、電圧Ｖ２を０．５ミリ秒だけ印加すれば残像により実効輝度として１００ｃｄの輝度レベルを得ることができる。
【００３９】
そして、階調表示をするために、この変更後単位フィールドを複数のサブフィールドに分割し、分割したサブフィールドに対してパルス電圧を印加する。具体的には、Ｍ階調表示するために変更後単位フィールドはＭ−１分割される。例えば６４階調表示するためには、変更後単位フィールド（１フィールドの１／６０）を６３分割して０〜６３の階調を表示する。このとき、変更後単位フィールドは１フィールドを６０分割した構成であり、変更後単位フィールドはサブフィールドによって６３分割された構成であるため、１フィールドは、６０（１フィールド中の変更後単位フィールドの数）×６３（変更後単位フィールド中のサブフィールドの数）＝３７８０のサブフィールドに分割されたことになる。例えば、６４階調のうち４階調目を表示したい場合には、図３に示すように、変更後単位フィールドの３つのサブフィールドに駆動電圧を印加する。ここで、ＥＬ素子の応答速度は例えば１マイクロ秒と高速であるため、上記階調表示を容易に行うことができる。
【００４０】
なお、ここでは４階調目を表示するために、図３に示すように、第１の変更後単位フィールドの３つのサブフィールドに駆動電圧を印加しているが、例えば、第１、第２、及び第３の変更後単位フィールドのそれぞれにあるサブフィールドの１つずつに対して駆動電圧を印加するようにしてもよい。あるいは、例えば、第２、第４、及び第６の変更後単位フィールドのそれぞれにあるサブフィールドの１つずつに対して駆動電圧を印加するといったように、パルス電圧を間引いて印加するようにしてもよい。
【００４１】
図４はフレーム階調方式に基づいて発光層６に印加される電圧を示す模式図である。図４において、１フレームは、階調表示するために複数のサブフレームに分割されている。具体的には、Ｍ階調表示するために、１フレームはＭ−１分割されている。例えば、上述同様６４階調表示するために、１フレームは６３分割され、６３のサブフレームにより構成されている。
更に、制御装置ＣＯＮＴは、駆動電圧Ｖ２を一定にして発光領域８の位置を維持しつつ、得られる階調レベル（輝度レベル）を所望の階調レベルにするために、電圧Ｖ１を印加した際に得られる所望の発光輝度Ｋ１と、発光領域８を所定の位置に設定するための電圧Ｖ２を印加した際に得られる発光輝度Ｋ２とに基づいて、サブフレームのそれぞれを更に複数のサブフィールドに分割する。ここで、サブフレームの時間をＦａ、サブフィールドの時間をＦｓとすると、所望の輝度レベルを得るために、
Ｆｓ＝Ｆａ×（Ｋ１／Ｋ２） … （２）
の関係が成り立つため、Ｋ２＝６０００ｃｄ、Ｋ１＝１００ｃｄとすると、サブフレームは６０のサブフィールドに分割される。そして、例えば、６４階調のうち４階調目を表示したい場合には、図４に示すように、第１、第２、及び第３のサブフレームそれぞれのサブフィールド１つずつに対して駆動電圧を印加する。この場合においても、例えば第２、第４、及び第６のサブフレームそれぞれのサブフィールド１つずつに対して駆動電圧を印加するなど、パルス電圧を間引いて印加するようにしてもよい。
【００４２】
なお、ここでは、所望の輝度レベルが得られる駆動電圧Ｖ１に対して、発光領域８を所望の位置に設定するための駆動電圧Ｖ２が高い場合について説明したが、駆動電圧Ｖ１に対して発光領域８を所望の位置に設定するための駆動電圧が低い場合についても、同様の制御を行うことができる。
【００４３】
そして、ＥＬ装置１をフルカラー表示装置に適用する際、すなわち、設けられる発光層が赤色（Ｒ）発光層、緑色（Ｇ）発光層、及び青色（Ｂ）発光層により構成されている場合、前記階調表示をＲＧＢの各発光層毎にそれぞれ個別に行うことができる。
【００４４】
そして、上述したように、素子の長寿命化を図るために電圧値を調整して発光領域８を移動させつつ発光動作を実行する際にも、電圧印加時間や印加時間間隔の調整動作を組み合わせることにより（すなわちパルス幅変調方式やフレーム階調方式を組み合わせることにより）、所望の輝度レベルの発光を得ることができる。
【００４５】
次に、図５及び図６を参照しながら、発光領域８の位置を求める方法について説明する。
まず、発光層のフォトルミネッセンス（ＰＬ）を測定する（図５のステップＳ１）。
具体的には、可視光より短波長で高エネルギーな例えば紫外線光を測定光として発光層６に照射する。ここで、発光層６に測定光を照射する際には、発光層６を基板２上に設けて電極４、７で挟む必要は無く（発光素子３とする必要は無く）、発光層形成材料に直接測定光を照射する構成とすることができる。この照射した測定光（紫外線光）のエネルギーに基づいて発光層６から発光が生じる。以下の説明では、測定光を照射したことにより発光層６から発光する光を適宜「フォトルミネッセンス光（ＰＬ光）」と称する。そして、このＰＬ光の光情報として発光波長と発光強度との関係であるＰＬスペクトルを測定する。ＰＬ光のスペクトルであるＰＬスペクトルの一例を図６（ａ）に示す。例えば発光層６を青色発光層とした場合、波長λ１（４５０ｎｍ近傍）がピーク波長である。このとき、ＰＬスペクトルは発光層６を形成する形成材料固有のスペクトルを示す。
【００４６】
次に、発光層６のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を測定する（ステップＳ２：測定ステップ）。
図１に示したように、基板２上に発光層６を含む機能層（電極４、７や正孔注入／輸送層５など）を設け、発光素子３を形成した状態で発光層６に電界を印加して発光させる。以下の説明では、発光層６（発光素子３）に電界を印加した際に発光層６から発光する光を適宜「エレクトロルミネッセンス光（ＥＬ光）」と称する。そして、このＥＬ光の光情報として発光波長と発光強度との関係であるＥＬスペクトルを測定する。ここで、ＥＬスペクトルは、発光層内における発光領域の位置、すなわち印加する電界の強さに応じて変化する。図６（ｂ）にＥＬ光のスペクトルであるＥＬスペクトルの一例を示す。図６（ｂ）に示すように、例えば電圧がＶａである場合にはλ１がピーク波長であってスペクトル幅も比較的狭いＥＬスペクトルＳＰａが得られる。一方、電圧がＶｂである場合にはピーク波長はλ１と異なるλ２となってスペクトル幅も僅かに拡がり、ピーク強度も僅かに小さいＥＬスペクトルＳＰｂが得られる。更に、電圧がＶｃであるとピーク波長がλ３となってスペクトル幅も比較的大きくなるとともにピーク強度が低下するＥＬスペクトルＳＰｃが得られる。このように、発光層６に対して互いに異なる複数の値の電圧を印加し、それぞれの電圧を印加した際のＥＬスペクトルを測定することにより、発光層６に対して印加する電圧（電界）と発光層６から発光する光情報であるＥＬスペクトルとの関係を測定することができる。
【００４７】
ここで、リファレンスとしてステップＳ１で測定したＰＬスペクトルを参照することにより、電圧Ｖａを印加することで発光層６固有の波長に基づくスペクトルを得ることができると評価することができる。
【００４８】
次に、発光領域の位置に応じたＥＬスペクトルをシミュレーションする（ステップＳ３：算出ステップ）。
シミュレーションする際のパラメータ条件には、発光層６、正孔注入／輸送層５、陽極４、及び基板（光透過層）２等の各機能層の屈折率に関する情報、発光層６を含む各機能層の膜厚に関する情報、発光層６の発光領域８から発光される光の波長に関する情報等を含む。一例として、例えば、発光層６の屈折率は約１．９、陽極４（ＩＴＯ）の屈折率は約１．８、正孔注入層５（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の屈折率は約１．５である。そして、発光領域８の位置を順次変更した際に得られるＥＬスペクトルをシミュレーションする。つまり、発光領域８の位置と、このときの発光層６から発光する光の光情報であるＥＬスペクトルとの関係を前記パラメータ条件に基づいてシミュレーション（算出）する。
【００４９】
ここで、発光領域８から射出した光（ＥＬ光）は、直接基板２側に射出する光成分と、一旦陰極７側で反射してから基板２側に射出する光成分とに分けられる。以下の説明において、発光領域８の所定の位置から基板２側に直接射出する光を「第１の光Ｌ１」、陰極７側で反射してから基板２側に射出する光を「第２の光Ｌ２」と称する。そして、発光領域８から発光して基板２側から射出する光は、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との干渉状態に応じて異なるスペクトルを示す。つまり、第１，第２の光Ｌ１、Ｌ２のそれぞれは基板２側から射出されるまでに、互いに異なる屈折率を有する各機能層を伝播することにより波長を変化させつつ且つ互いの位相を変化させながら基板２側より射出するとともに、発光領域８の位置に応じて第１、第２の光Ｌ１、Ｌ２の発光層６内を進行するそれぞれの距離が変化するため、基板２側から射出する際の第１，第２の光Ｌ１、Ｌ２の干渉状態（発光状態）が発光領域８の位置に応じて変化する。例えば、図７（ａ）に示すように、シミュレーション条件として発光領域８が膜厚方向において比較的上方（陰極７側）にある場合、すなわち、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との発光層６内を進行する距離がほぼ同じである場合、ＥＬスペクトルのシミュレーション結果は例えば図６（ｃ）のスペクトルＳＰ１のようになる。図７（ｂ）に示すように、シミュレーション条件として発光領域８が膜厚方向においてほぼ中央部にある場合には、第１の光Ｌ１が発光層６内を進行する距離と第２の光Ｌ２が発光層６内を進行する距離とは異なるため、ＥＬスペクトルのシミュレーション結果は例えば図６（ｃ）のスペクトルＳＰ２のようになり、図７（ｃ）に示すように、シミュレーション条件として発光領域８が膜厚方向において下方（陽極４側）にある場合には、ＥＬスペクトルのシミュレーション結果は例えば図６（ｃ）のスペクトルＳＰ３のようになる。
【００５０】
以上説明したように、発光層６中の発光領域８の位置に応じて第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との光路長が異なり、基板２側から射出されるまでに、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との位相や波長が変化し、これによって第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との光干渉状態も変化するため、発光領域８の位置に応じて得られるスペクトルが変化する。したがって、発光領域８の位置と発光層６から発光する光情報であるＥＬスペクトルとの関係を前記パラメータ条件に基づいてシミュレーションすることができ、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との光干渉に関する情報を求めることができる。
【００５１】
次に、ステップＳ２で求めたＥＬスペクトルの測定結果とステップＳ３で求めたＥＬスペクトルのシミュレーション結果とを比較する（ステップＳ４）。
そして、ステップＳ２では電圧（電界）とＥＬスペクトルとの関係が求められており、ステップＳ３では発光領域８の位置とＥＬスペクトルとの関係が求められているため、これら各関係よりフィッティングを行うことにより、発光層６に印加する電圧（電界）と発光領域８の位置との関係を導出することができるとともに、発光層６内の発光領域８の膜厚方向における位置を求めることができる。例えば、図６（ｂ）のラインＳＰａと図６（ｃ）のラインＳＰ１とは類似しているため、ラインＳＰａのスペクトルが得られる電圧を印加した際には、発光領域８の位置はラインＳＰ１のスペクトルが得られる位置に設定されていると判断できる。
【００５２】
そして、前記導出した関係に基づいて、発光領域８の位置を調整するために発光層６に印加すべき電圧（電界）を設定することができる（ステップＳ５）。
【００５３】
そして、印加電圧と発光層６からの発光光のＥＬスペクトルとの関係を測定結果に基づいて求めるとともに、発光領域８の位置と発光層６からの発光光のＥＬスペクトルとの関係をシミュレーション結果に基づいて求め、これら測定結果とシミュレーション結果とに基づいて、発光層６に所定の電圧を印加した際の発光領域８の位置情報を求めることができる。したがって、発光領域８が発光層６の膜厚方向においてどの位置にあるかを印加した電圧値に基づいて把握することができるので、発光領域８がドーパント成分の影響を受ける領域（界面９、１０近傍）にあるかどうかを評価できる。
【００５４】
なお、上記各実施形態では、発光層６からの発光光を基板２側から取り出す所謂ボトムエミッション型を例にして説明したが、基板２と反対側から取り出す形態である所謂トップエミッション型にも本発明を適用可能である。
【００５５】
＜実験例＞
ガラス基板２上に陽極４としてＩＴＯを製膜し、この陽極４上に正孔注入／輸送層５としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを厚さ５０ｎｍで製膜し、この正孔注入／輸送層５上に発光層６として緑発光材料をキシレンで溶液化したものをスピンコート法により厚さ１８０ｎｍで製膜し、更に、この発光層６上に陰極７としてＣａを２０ｎｍ、Ａｌを２００ｎｍの厚さで順次蒸着した。更に、ガラス基板２上に形成された発光素子３（陽極４、正孔注入／輸送層５、発光層６、及び陰極７）を封止部材で封止した。そして、発光素子３に対して電圧を印加し、発光領域８の位置の測定を行った。なお、発光領域８の位置の測定は、図５〜図７を用いて説明したように、ＥＬスペクトルに基づいて行った。印加電圧が７Ｖ以下では、発光領域８は発光層６内において陽極４側にシフトし、印加電圧が１０Ｖ以上では、発光領域８は発光層６内において陰極７側にシフトする。そこで、駆動電圧を１０Ｖに設定し、駆動周波数１ｋＨｚとし、パルス幅変調方式を用いて階調制御を行った。本構成により発光寿命を２倍に延ばすことができた。同様に、フレーム階調方式を用いて階調制御した際にも発光寿命を２倍に延ばすことができた。
【００５６】
＜有機ＥＬ装置の具体例＞
以下、ＥＬ装置の具体的な構成例について図８を参照しながら説明する。
図８において、ＥＬ装置１は、光を透過可能な基板（光透過層）２と、基板２の一方の面側に設けられ一対の電極（陽極４及び陰極７）に挟持された有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層（ＥＬ層）６と正孔注入／輸送層５とからなる有機ＥＬ素子（発光素子）３と、基板２の一方の面側に設けられ、陽極４に接続するスイッチング素子としての薄膜トランジスタＴＦＴと、封止基板１２とを有している。発光層６は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色の発光層により構成されている。また、封止基板１２と基板２とは接着層で接着されており、封止基板１２及び接着層により有機ＥＬ素子３が封止されている。ここで、図８に示す有機ＥＬ装置１は発光層６からの発光を基板２側から装置外部に取り出す形態（ボトムエミッション型、基板側発光型）である。
【００５７】
基板２の形成材料としては、光を透過可能な透明あるいは半透明材料、例えば、透明なガラス、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。特に、基板２の形成材料としては、安価なガラスが好適に用いられる。
【００５８】
陽極４は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等からなる透明電極であって光を透過可能である。正孔注入／輸送層５は、例えば、高分子系材料として、ポリチオフェン、ポリスチレンスルホン酸、ポリピロール、ポリアニリン及びこの誘導体などが例示される。また、低分子系材料を使用する場合は、正孔注入層と正孔輸送層を積層して形成するのが好ましい。その場合、正孔注入層の形成材料としては、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）や、ポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等が挙げられるが、特に銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を用いるのが好ましい。また、正孔輸送層としては、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体等からなる。具体的には、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示されるが、トリフェニルジアミン誘導体が好ましく、中でも４，４’−ビス（Ｎ（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルが好適とされる。なお、正孔輸送層または正孔注入層のいずれか一方を形成してもよい。
【００５９】
発光層６の形成材料としては、高分子発光体や低分子の有機発光色素、すなわち各種の蛍光物質や燐光物質などの発光物質が使用可能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリーレンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが特に好ましい。低分子発光体では、例えばナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等、または特開昭５７−５１７８１、同５９−１９４３９３号公報等に記載されている公知のものが使用可能である。陰極７はカルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる金属電極が好ましい。
【００６０】
なお、陰極７と発光層６との間に、必要に応じて電子輸送層や電子注入層を設けてもよい。電子輸送層の形成材料としては、特に限定されることなく、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等が例示される。具体的には、先の正孔輸送層の形成材料と同様に、特開昭６３−７０２５７号、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号、同２−１３５３６１号、同２−２０９９８８号、同３−３７９９２号、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示され、特に２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウムが好適とされる。
【００６１】
封止基板１２としては、例えばガラス基板を用いるが、透明でガスバリア性に優れていれば例えば、プラスチック、プラスチックのラミネートフィルム、ラミネート成型基板等のガラス基板以外の部材、またはガラスのラミネートフィルム等を用いてもよい。また、保護層として紫外線を吸収する部材を用いることも好ましい。
【００６２】
図示はしないが、本実施形態の有機ＥＬ装置１はアクティブマトリクス型であり、実際には複数のデータ線と複数の走査線とが格子状に基板２に配置される。そして、データ線や走査線に区画されたマトリクス状に配置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドライビングトランジスタ等の駆動用ＴＦＴを介して上記の有機ＥＬ素子３が接続されている。そして、データ線や走査線を介して駆動信号が供給されると電極間に電流が流れ、有機ＥＬ素子３の発光層６が発光して基板２の外面側に光が射出され、その画素が点灯する。
【００６３】
図９に示す有機ＥＬ装置１は、発光層６からの発光を基板２と反対側（封止基板１２側）から装置外部に取り出す形態（トップエミッション型、封止側発光型）の有機ＥＬ装置である。トップエミッション型の有機ＥＬ装置においては、基板２は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。また、陽極４は、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる金属電極が好ましい。これら金属電極は発光層６からの発光光に対して反射性を有しており、発光層６からの発光光を封止基板１２側に反射する。また、陰極７は、ＩＴＯ等の透明電極により形成される。
【００６４】
上記発光層６を含む機能層は液滴吐出法（インクジェット法）を用いて形成することができる。液滴吐出法を用いて機能層を形成する際には、該機能層が形成されるべき領域に開口部１３を有するバンク１４が形成される。そして、液滴吐出装置の吐出ヘッドより、前記機能層形成用材料を含む液体材料がバンク１４の開口部１３に対して吐出されることにより、所定の位置に機能層が形成される。
【００６５】
ここで、液滴吐出装置の吐出ヘッドはインクジェットヘッドを含む。インクジェット方式としては、圧電体素子の体積変化により流動体を吐出させるピエゾジェット方式であっても、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式であってもよい。なお、液滴吐出装置としてはディスペンサー装置でもよい。また、液体材料とは、吐出ヘッドのノズルから吐出可能な粘度を備えた媒体をいう。水性であると油性であるとを問わない。ノズル等から吐出可能な流動性（粘度）を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。また、液体材料に含まれる固体物質は融点以上に加熱されて溶解されたものでも、溶媒中に微粒子として分散させたものでもよく、溶媒の他に染料や顔料その他の機能性材料を添加したものであってもよい。
【００６６】
図１０は本実施形態に係る電気光学装置を、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置（電気光学装置）に適用した場合の一例を示すものである。回路図である図１０に示すように、基板上に、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の共通給電線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素（画素領域素）ＡＲが設けられて構成されたものである。
【００６７】
信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路３９０が設けられている。
一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路３８０が設けられている。また、画素領域ＡＲの各々には、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給される第１のトランジスタ３２２と、この第１のトランジスタ３２２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される第２のトランジスタ３２４と、この第２のトランジスタ３２４を介して共通給電線１３３に電気的に接続したときに共通給電線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極（陽極）４と、この画素電極４と対向電極（陰極）７との間に挟み込まれる発光層６とが設けられている。
【００６８】
このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されて第１のトランジスタ３２２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、第２のトランジスタ３２４の導通状態が決まる。そして、第２のトランジスタ３２４のチャネルを介して共通給電線１３３から画素電極４に電流が流れ、さらに発光層６を通じて対向電極７に電流が流れることにより、発光層６はこれを流れる電流量に応じて発光するようになる。
【００６９】
＜電子機器＞
次に、上述のエレクトロルミネッセンス装置を備えた電子機器の例について説明する。図１１は上述した実施形態に係る表示装置を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータ（情報処理装置）の構成を示す斜視図である。同図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、上述したエレクトロルミネッセンス表示装置１１０６を備えた表示装置ユニットとから構成されている。このため、発光効率が高く明るい表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００７０】
なお、上述した例に加えて、他の例として、携帯電話、腕時計型電子機器、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、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、電子ペーパー、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエレクトロルミネッセンス装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】発光層の発光領域が移動する様子を示す模式図である。
【図３】パルス幅変調方式に基づいて発光素子に印加する電圧を示すタイミングチャート図である。
【図４】フレーム階調方式に基づいて発光素子に印加する電圧を示すタイミングチャート図である。
【図５】エレクトロルミネッセンス装置の評価方法を説明するためのフローチャート図である。
【図６】ＰＬスペクトル及びＥＬスペクトルを示す模式図である。
【図７】発光領域の位置に応じて装置外部に取り出される光の発光状態の違いを説明するための模式図である。
【図８】有機エレクトロルミネッセンス装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】有機エレクトロルミネッセンス装置の一例を示す概略構成図である。
【図１０】アクティブマトリクス型の表示装置を示す回路図である。
【図１１】本実施形態のエレクトロルミネッセンス装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…エレクトロルミネッセンス装置、２…基板（機能層）、
３…発光素子（有機ＥＬ素子）、４…陽極（電極、機能層）、
５…正孔注入／輸送層（機能層）、６…発光層、７…陰極（電極、機能層）、
８…発光領域、９…界面、１０…界面、ＣＯＮＴ…制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electroluminescence device having a light-emitting layer, a driving method and an evaluation method of the electroluminescence device, and an electronic apparatus including the electroluminescence device.
[0002]
[Prior art]
Electroluminescence (EL) devices are expected as next-generation display devices. An EL device has a light-emitting element in which a light-emitting layer containing a light-emitting substance is sandwiched between an anode and a cathode, and holes injected from the anode and electrons injected from the cathode recombine in the light-emitting layer. Then, the light emission phenomenon at the time of being lost from the excited state is used. The following patent document describes an example of a technique relating to an EL device.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-273316
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In an EL device, surrounding molecules are excited by energy generated when holes and electrons are recombined, and the difference energy when excited molecules in the excited state return to the ground state is emitted as light. The vicinity of the recombination region of electrons and electrons becomes a light emitting region in the light emitting layer. Here, if light emission (recombination of holes and electrons) occurs, for example, in the vicinity of a metal electrode, the excited state is lost due to energy transfer from the excited molecule to free electrons of the metal, and the luminous efficiency is significantly reduced. The problem arises. In the light-emitting layer, a material for forming the functional layer may be doped as an impurity (dopant) in the vicinity of the interface with the functional layer adjacent to the light-emitting layer. There are also problems such as a decrease in luminous efficiency and a shortened element life. For example, when the acidity of the functional layer (for example, the hole injection / transport layer) adjacent to the light emitting layer is high, the vicinity of the interface of the light emitting layer is damaged by the acidity, and if the light is emitted near the interface, good luminous efficiency is obtained. It cannot be obtained or the element deteriorates. Alternatively, even when an electrode (cathode) made of LiF, Ca, or the like is adjacent to the light-emitting layer, the luminous efficiency is reduced or the device life is shortened due to the influence of impurities from the electrode.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an electroluminescence device having good light emission characteristics and lifetime characteristics, and an electronic apparatus including the electroluminescence device. It is another object of the present invention to provide a method for driving an electroluminescence device which can maintain good emission characteristics and life characteristics. It is still another object of the present invention to provide a method for evaluating an electroluminescent device, which can determine conditions necessary for maintaining good light emission characteristics and good life characteristics.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an electroluminescence device according to the present invention is an electroluminescence device having a light emitting layer, wherein a position in a thickness direction of a light emitting region in the light emitting layer is adjacent to the light emitting layer and the light emitting layer. It is characterized in that it is set at a position away from the interface with the functional layer by a predetermined distance.
According to the present invention, a light-emitting region in a light-emitting layer, that is, a recombination region in which surrounding molecules are excited by recombination of holes and electrons, is provided at an interface between the light-emitting layer and a functional layer adjacent in the film thickness direction. By setting the position farther away, the light emitting region is set at a position where the influence of the dopant component from the functional layer is suppressed, so that the light emitting region has good light emitting characteristics and lifetime characteristics without being affected by the dopant component. Can emit light. Further, since the light-emitting region is set at a position that dives into the light-emitting layer from the interface with the adjacent functional layer, the light-emitting region is set at a position distant from the electrode (metal electrode). become. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the problem that the excited state is lost due to the energy transfer from the excited molecules to the free electrons of the metal and the luminous efficiency is remarkably reduced, so that good luminous efficiency can be obtained.
Here, the functional layer is a material layer having a predetermined function adjacent to the light emitting layer in the organic electroluminescence device, and includes an anode, a cathode, a hole injection / transport layer, an electron injection / transport layer, and various other materials. Including layers. Therefore, when the light emitting layer is sandwiched between the anode and the cathode (electrode) and the functional layer adjacent to the light emitting layer is these electrodes, the light emitting region is set at a position in the light emitting layer at a predetermined distance from the interface with the electrode. Is done. Further, for example, when the functional layer adjacent to the light emitting layer is a hole injection / transport layer, the light emitting region is set in the light emitting layer at a position away from the interface with the hole injection / transport layer by a predetermined distance.
[0007]
In the electroluminescence device according to the present invention, the light emitting layer is provided between two electrodes, and a position of the light emitting region is set based on a position of the electrode.
According to the present invention, by setting the position of the light emitting region in the thickness direction with reference to the position of the electrode, when the electrode is a metal electrode, the excited state is generated by energy transfer from excited molecules to free electrons of the metal. It is possible to suppress the occurrence of the problem that the luminous efficiency is remarkably reduced due to loss of function, and it is possible to obtain good luminous efficiency.
[0008]
In this case, the light emitting region is preferably set at a position at least 5 nm away from the interface, more preferably at a position at least 10 nm away from the interface. Further, it is more preferable that the light emitting region is set at a substantially central portion in the thickness direction of the light emitting layer.
Thereby, the light emitting region is set to a region in which the influence of the dopant component from the functional layer adjacent to the light emitting layer is reduced, and good light emitting characteristics and good life characteristics can be maintained. In addition, since the electrode is set at a position distant from the electrode, it is possible to suppress the occurrence of inconvenience such as a decrease in luminous efficiency due to the loss of the excited state by the electrode.
[0009]
The electroluminescent device according to the present invention is characterized by including a control device for controlling a position of the light emitting region.
According to the present invention, the position of the light emitting region in the light emitting layer can be optimally set by the control device according to the film thickness of the light emitting layer, the material characteristics of each functional layer including the electrodes, and the like.
[0010]
In the electroluminescence device according to the present invention, the control device moves a position of the light emitting region.
According to the present invention, for example, if the light-emitting region is always set at the same position, the portion of the light-emitting layer where the light-emitting region is set deteriorates quickly, so that the life of the entire light-emitting layer is reduced. By moving the light emitting region, the entire light emitting layer can be used as a light emitting region, and a longer life of the element can be realized as compared with a case where light is always emitted at the same position.
[0011]
In the electroluminescence device according to the present invention, the control device controls the position of the light emitting region by an electric field.
According to the present invention, the mobility (movement speed) of holes injected from the anode side and the mobility of electrons injected from the cathode side behave differently in the light emitting layer, and the electric field of holes and electrons is changed. Since the response to the electron emission differs, the holes injected from the anode side and the electrons injected from the cathode side are recombined in the light emitting layer by changing the value of the electric field (voltage or current) applied to the light emitting layer. The position in the film thickness direction can be changed. Therefore, the position of the light emitting region can be easily controlled by adjusting the value of the electric field.
For example, in the case of constant voltage driving, the position of the light emitting region can be adjusted by changing the driving current, while in the case of constant current driving, the position of the light emitting region can be adjusted by changing the driving voltage. Specifically, for example, in the case of constant voltage driving, the light emitting region in the light emitting layer can be shifted to the cathode side by increasing the applied current value, and the light emitting region can be shifted by reducing the current value. Can be shifted to the anode side. Similarly, in the case of constant current driving, the emission area can be shifted to the cathode side by increasing the applied voltage value, while the emission area can be shifted to the anode side by decreasing the applied voltage value. can do. Thus, the position of the light emitting region in the thickness direction of the light emitting layer can be easily set by adjusting the applied voltage or current.
[0012]
In the electroluminescence device according to the present invention, the control device controls at least one of a time and a time interval for applying an electric field to the light emitting layer based on a preset gray level. .
According to the present invention, when the electroluminescence device is used as a display device, the intensity of the electric field applied to the light emitting layer when the light emitting region is to be set at a desired position (for example, approximately the center in the thickness direction of the light emitting layer). However, even if the intensity of the electric field for obtaining a desired gradation level (luminance level) is different, by adjusting the time or the time interval for applying the electric field, the light emitting region can be positioned at a desired position. A desired gradation level can be obtained in the state maintained. For example, one field is divided into a plurality of sub-fields, each sub-field is driven by an on-voltage or an off-voltage based on a preset gradation level, and an effective voltage applied to the light-emitting layer is determined by a voltage pulse application time. By changing it, a desired gradation level can be obtained. Specifically, for example, when the desired luminance level is K 1 In contrast to the case of [cd], the luminance level obtained when an electric field for setting the light emitting region at a desired position is applied is K 1 K greater than [cd] 2 In the case of [cd], by performing control such as shortening the time for applying a voltage to the light emitting layer or increasing the time interval, a predetermined desired gradation level (luminance level) is set. A light emitting state can be realized.
[0013]
In this case, the control device can perform gradation display using a pulse width modulation method while maintaining the position of the light emitting region. Alternatively, the control device can perform gradation display using a frame gradation method while maintaining the position of the light emitting region. Here, the pulse width modulation method is a method of changing a pulse width of a signal for driving one pixel and performing gradation display. The frame gradation method is a method in which one screen is displayed by accumulating several times of driving, and gradation display is performed by changing the number of times of driving each pixel among the total number of times.
[0014]
An electroluminescent device according to the present invention is characterized in that, in the electroluminescent device having a light emitting layer, a control device for controlling a position in a thickness direction of a light emitting region in the light emitting layer by an electric field is provided.
According to the present invention, by adjusting the electric field applied to the light emitting layer, light is emitted to a region other than the doping region of the impurity (dopant) from the functional layer adjacent to the light emitting layer, that is, a region in which the influence of the dopant component is suppressed. An area can be set, and favorable light emission characteristics and life characteristics can be realized.
[0015]
The method for driving an electroluminescence device according to the present invention is the method for driving an electroluminescence device having a light-emitting layer, wherein the position of the light-emitting region in the light-emitting layer in the film thickness direction is determined by the function layer adjacent to the light-emitting layer and the light-emitting layer. The light is emitted while being set at a position away from the interface by a predetermined distance.
According to the present invention, by setting the light emitting region in the light emitting layer at a position away from the interface with the functional layer adjacent to the light emitting layer and emitting light, the light emitting region suppresses the influence of the dopant component from the functional layer. Since the region is set in the specified region, it is possible to maintain good emission characteristics and life characteristics without being affected by the dopant component. In addition, since the light-emitting region is set at a position away from the electrode (metal electrode), the energy transfer from the excited molecules to the free electrons of the metal causes the excited state to be lost, and the luminous efficiency is significantly increased. The occurrence of the problem of reduction can be suppressed, and good luminous efficiency can be obtained.
[0016]
In the method for driving an electroluminescence device according to the present invention, the position of the light emitting region is controlled by adjusting an electric field applied to the light emitting layer. According to the present invention, the position of the light emitting region can be easily controlled only by adjusting the electric field.
[0017]
In the method for driving an electroluminescence device according to the present invention, a relationship between an electric field applied to the light emitting layer and information about light emitted from the light emitting layer is measured, and light is emitted from the position of the light emitting region and the light emitting layer. Calculating a relationship with information about light based on a predetermined condition, obtaining a relationship between an electric field applied to the light emitting layer and a position of the light emitting region based on the measurement result and the calculation result. Based on the result, an electric field for adjusting the position of the light emitting region is set.
According to the present invention, the information (specifically, spectrum information) on light emitted from the light emitting layer when an electric field is applied to the light emitting layer is measured to determine the relationship between the electric field and the spectrum information, The information (spectral information) about the light emitted from the light emitting layer according to the position of the light emitting layer was calculated using a simulation or the like, and the relationship between the position of the light emitting region and the spectral information was obtained. The relationship between the electric field and the position of the light emitting region can be obtained based on the relationship between the electric field and the spectrum information and the relationship between the position of the light emitting region and the spectrum information based on the simulation result. Therefore, when setting an electric field for adjusting the position of the light emitting region, an optimum electric field (voltage or current) value can be set based on the obtained relationship.
Here, the predetermined condition for simulating the relationship between the position of the light emitting region and the spectrum information of the light emitted from the light emitting layer includes the parameter condition for the simulation. The parameter condition includes information on the thickness of each functional layer including the light emitting layer, information on the refractive index of each functional layer including the light emitting layer, information on the wavelength of light emitted from the light emitting region of the light emitting layer, and the like. Including. Then, by performing a simulation based on the predetermined condition (parameter condition), the actual light emitting state can be accurately reproduced.
[0018]
The method for evaluating an electroluminescent device according to the present invention is the method for evaluating an electroluminescent device having a light emitting layer, wherein a measuring step of measuring a relationship between an electric field applied to the light emitting layer and information on light emitted from the light emitting layer. A calculating step of calculating, based on a predetermined condition, a relationship between a position in the thickness direction of a light emitting region in the light emitting layer in the film thickness direction and information on light emitted from the light emitting layer; and a measurement result in the measuring step and the calculation. Deriving the position information of the light emitting region when an electric field is applied to the light emitting layer based on the calculation result in the step.
According to the present invention, the relationship between the electric field and the spectrum information of the light emitted from the light-emitting layer is obtained based on the measurement result, and the relationship between the position of the light-emitting region and the spectrum information of the light emitted from the light-emitting layer is converted into the simulation result. Based on the measurement result and the simulation result, the position information of the light emitting region when a predetermined electric field is applied to the light emitting layer can be obtained. Therefore, since the position of the light emitting region in the thickness direction of the light emitting layer can be determined based on the value of the applied electric field, it is possible to evaluate whether the light emitting region is in the region affected by the dopant component. Accordingly, the light emission characteristics and the life characteristics can be evaluated.
[0019]
According to another aspect of the invention, an electronic apparatus includes the above-described electroluminescence device.
According to the present invention, it is possible to provide an electronic device having excellent light emission characteristics and life characteristics.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the electroluminescent device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the electroluminescence device of the present invention. In the following description, an electroluminescence (EL) device is appropriately referred to as an “EL device”. In the following description, a so-called “bottom emission type” EL device in which light emitted from a light-emitting layer is extracted from a substrate side will be described as an example of the EL device.
[0021]
In FIG. 1, an EL device 1 includes a substrate 2 and a light emitting element 3 which is an organic EL element provided on one surface side of the substrate 2. In the present embodiment, the light emitting element 3 is provided with the anode 4 provided on the substrate 2, the hole injection / transport layer 5 provided on the anode 4, and provided adjacent to the hole injection / transport layer 5. And a cathode 7 provided adjacently on the light emitting layer 6. The hole injection / transport layer 5 and the light emitting layer 6 are disposed between the anode 4 and the cathode 7 which are two electrodes. It is provided in the configuration. Further, the EL device 1 includes a control device CONT for applying a predetermined electric field to the light emitting element 3 (light emitting layer 6) via the anode 4 and the cathode 7.
[0022]
The hole injection / transport layer 5 and the light emitting layer 6 are formed of an organic electroluminescent material. The substrate 2 is a transparent substrate that is made of glass or the like and has transparency to light emitted from the light emitting layer 6, and the anode 4 is a light emitting layer 6 that is made of indium tin oxide (ITO) and the like. It is a transparent electrode having transparency to light emitted from. On the other hand, the cathode 7 is a reflective electrode that is formed of a metal such as aluminum (Al), magnesium (Mg), gold (Au), and silver (Ag) and has a reflectivity for light emitted from the light emitting layer 6. Further, lithium fluoride (LiF), calcium (Ca), or the like can be provided between the cathode 7 and the light emitting layer 6. As described above, the EL device 1 according to the present embodiment is a so-called “bottom emission type” EL device in which light emitted from the light emitting layer 6 is extracted to the outside of the EL device 1 via the anode 4 and the substrate 2. .
[0023]
In the EL device 1, when a predetermined electric field, here a predetermined voltage, is applied to the light emitting element 3 via the anode 4 and the cathode 7 by the control device CONT, the anode 4 passes through the hole injection / transport layer 5 through the hole injection / transport layer 5. As a result, holes are injected into the light emitting layer 6 and electrons are injected from the cathode 7 into the light emitting layer 6. Then, the holes injected from the anode 4 side and the electrons injected from the cathode 7 side are recombined in the light emitting layer 6, and surrounding molecules in the light emitting layer 6 are excited by energy generated at the time of the recombination. Then, the difference energy when the excited molecule in the excited state loses the ground state is emitted as light. Therefore, the recombination region of holes and electrons in the light emitting layer 6 is the light emitting region 8 of the light emitting layer 6. As described above, the light emitting region 8 is a part of the light emitting layer 6 in the film thickness direction. 1 Is 70 nm to 80 nm, the thickness d of the light emitting region 8 is 2 Is, for example, 20 nm to 30 nm. As shown in FIG. 1, in the light emitting layer 6, the position of the light emitting region 8 in the thickness direction of the light emitting layer 6 is different from the position of the light emitting layer 6 between the hole injection / transport layer 5 adjacent to the light emitting layer 6. A predetermined distance d from the interface 9 3 And a predetermined distance d from an interface 10 between the light emitting layer 6 and the cathode 7 adjacent to the light emitting layer 6. 4 It is set only at a distance.
[0024]
The light emitting region 8 in the light emitting layer 6 is set at a position apart from the interface 9, 10 with the functional layer (here, the hole injection / transport layer 5 and the cathode 7) adjacent to the light emitting layer 6 in the thickness direction. As a result, the light emitting region 8 is set at a position where the influence of the dopant component from the functional layer is suppressed, so that the light emitting region 8 can emit light with good light emission characteristics and good life characteristics without being affected by the dopant component. For example, when the hole injection / transport layer 5 adjacent to the light emitting layer 6 is PEDOT: PSS in which polythiophene derivative (PEDOT) is doped with polystyrenesulfonic acid (PSS), the hole injection / transport layer 5 is an acidic material. If the acidity of the transport layer 5 is high, the vicinity of the interface 9 in the light emitting layer 6 is damaged by the acidity, and if the light emitting region 8 is set near the interface 9, good luminous efficiency cannot be obtained or the element deterioration proceeds. May be. In the vicinity of the interface 10 between the light emitting layer 6 and the cathode 7, the above-described LiF or Ca may be doped as a dopant in some cases. Even when the light emitting region 8 is set in the doping region near the interface 10, There are also problems such as a reduction in luminous efficiency and a shortened device life due to the influence of the dopant. However, since the light emitting region 8 is set at a position away from the interfaces 9 and 10 by a predetermined distance so as not to be affected by the dopant component, good light emitting characteristics and good life characteristics can be exhibited.
[0025]
In the present embodiment, the light emitting region 8 is set at a position separated from each of the interfaces 9, 10 by at least 5 nm, preferably at least 10 nm. This ensures that the light emitting region 8 is set to a region that is not affected by the dopant component. Therefore, as shown in FIG. 1, by setting the light emitting region 8 substantially at the center in the thickness direction of the light emitting layer 6, the light emitting region 8 can be more reliably set as a region not affected by the dopant component. it can. The thickness d of the light emitting layer 6 1 Is 70 nm and the thickness d of the light emitting region 8 is 2 Is set to 20 nm, the distance d is set by setting the light emitting region 8 at the center of the light emitting layer 9 in the thickness direction. 3 , D 4 Is 25 nm, and the above condition (d 3 , D 4 ≧ 5 nm, preferably d 3 , D 4 ≧ 10 nm).
[0026]
In the present embodiment, the position of the light emitting region 8 is set based on the interfaces 9 and 10, but may be set based on the positions of the anode 4 and the cathode 7. That is, when holes and electrons are recombined to convert surrounding molecules into excited molecules, the recombination region (ie, the light-emitting region 8) is set to a position close to the metal electrodes (anode and cathode). In such a case, the excited state is lost due to the energy transfer from the excited molecules to the free electrons of the metal, which causes a problem that the luminous efficiency is significantly reduced. Therefore, by setting the light emitting region 8 at a position away from the position of the metal electrode by a predetermined distance with respect to the position of the metal electrode, the excited state is lost due to the energy transfer from the excited molecules to the free electrons of the metal as described above. It is possible to suppress the occurrence of inconveniences such as generation of light and a decrease in luminous efficiency, and it is possible to obtain good luminous efficiency.
[0027]
In the present embodiment, the light emitting region 8 is described as being set at a position separated by a predetermined distance from the interface 9 with the hole injection / transport layer 5, but the light emitting element 3 connects the light emitting layer 6 to the anode 4 and the anode 4. In the case of a configuration sandwiched between the cathodes 7 (that is, a configuration in which the hole injection / transport layer 5 is not provided), the light emitting region 8 is set at a position away from the interface between the light emitting layer 6 and the anode 4 by a predetermined distance. . In the case where the electron injecting / transporting layer is provided between the cathode 7 and the light emitting layer 6, the light emitting region 8 is set at a predetermined distance from the interface between the light emitting layer 6 and the electron injecting / transporting layer. Is done.
[0028]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state where the position of the light emitting region 8 in the light emitting layer 6 is controlled by the control device CONT.
The position of the light emitting region 8 changes according to the intensity of the electric field applied to the light emitting layer 6. Therefore, the control device CONT controls the position of the light emitting region 8 by the electric field. Here, the control device CONT controls the position of the light emitting region 8 by changing the value of the voltage applied to the light emitting layer 6. The mobility (movement speed) of holes injected from the anode 4 side and the mobility of electrons injected from the cathode 7 side show different behaviors in the light emitting layer 6 and the voltage (electric field) of holes and electrons. Responsiveness is also different. Therefore, by changing the value of the voltage applied to the light emitting layer 6, the holes injected from the anode 4 side and the electrons injected from the cathode 7 side recombine in the light emitting layer 6 in the film thickness direction. Since the position changes, the position of the light emitting region 8 can be easily controlled by adjusting the value of the voltage.
[0029]
For example, by reducing the voltage value applied to the light emitting layer 6 (the light emitting element 3), the control device CONT can shift the light emitting region 8 toward the anode 4 as shown in FIG. The light emitting region 8 can be shifted to the cathode 7 side by increasing the applied voltage value. As described above, the position of the light emitting region 8 in the thickness direction of the light emitting layer 6 can be easily set by adjusting the applied voltage.
[0030]
Then, the control unit CONT determines the position of the light emitting region 8 in the light emitting layer 4 in the film thickness direction in the light emitting layer 4 and the light emitting layer 6 and the functional layers adjacent to the light emitting layer 6 (here, the hole injection / transport layer 5 and the cathode 7). Distance d from interface 9, 10 with 3 , D 4 By emitting light while setting it at a distant position, good emission efficiency can be realized in a state in which element deterioration is suppressed.
[0031]
Here, the position of the light emitting region 8 is controlled by adjusting the voltage value, but the position of the light emitting region 8 can also be controlled by adjusting the current value applied to the light emitting layer 6 (the light emitting element 3). . For example, by reducing the current value applied to the light emitting layer 6 (the light emitting element 3), the light emitting region 8 in the light emitting layer 6 can be shifted to the anode 4 side, while increasing the current value Thus, the light emitting region 8 can be shifted to the cathode 7 side.
[0032]
Further, the control device CONT can emit light while moving the position of the light emitting region 8 by changing the voltage or the current value applied to the light emitting layer 6. Thereby, the life of the element can be extended. For example, if the light-emitting region 8 is always set at the same position in the light-emitting layer 6, the deterioration of the portion of the light-emitting layer 6 where the light-emitting region 8 is set progresses quickly, so that the life of the entire light-emitting layer 6 is reduced. Will be invited. However, by moving the light-emitting region 8, the entire light-emitting layer 6 can be used as the light-emitting region 8, and a longer life of the element can be realized as compared with a case where light is always emitted at the same position. For example, the control device CONT performs a light emitting operation for a predetermined period in the state shown in FIG. 2A, and performs a light emitting operation in the state shown in FIG. 2B after the predetermined period elapses. Can be.
[0033]
In the present embodiment, the position of the light emitting region 8 is controlled by adjusting the electric field applied to the light emitting layer 6 (the light emitting element 3), but the light emission is performed based on the material characteristics of the functional layer adjacent to the light emitting layer 6. The position of the area 8 can also be controlled. For example, when the hole injection / transport layer 5 adjacent to the light emitting layer 6 is formed of a material having a small electric resistance, the light emitting region 8 is located on the cathode 7 side as compared with a case where the hole injection / transport layer 5 is formed of a material having a large electric resistance. Can be shifted. Conversely, if the hole injection / transport layer 5 is formed of a material having a large electric resistance, the light emitting region 8 can be shifted to the anode 4 side. As described above, the position of the light emitting region 8 can be controlled by selecting the material (material property) of the functional layer adjacent to the light emitting layer 6 according to the target position of the light emitting region.
[0034]
By the way, when the EL device 1 is used as a display device, the intensity of the electric field applied to the light emitting layer 6 to set the light emitting region 8 at a desired position (for example, substantially at the center in the thickness direction of the light emitting layer 6) is: The intensity of the electric field for obtaining a desired luminance level (gray level) may be different. For example, it is assumed that the luminance level of the light emitted in the state shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 2A, the position of the light emitting region 8 is near the interface 9, and the voltage value (or current value) applied to the light emitting layer 6 (light emitting element 3) at this time is small. On the other hand, as shown in FIG. 1, when the light emitting region 8 is set at a substantially central part (that is, a desired position) in the thickness direction of the light emitting layer 6, the voltage value applied to the light emitting layer 6 is shown in FIG. Since it is larger than the state, the luminance level of the light emitted at this time is higher (brighter) than the desired value. Therefore, the control device CONT controls at least one of a time and a time interval for applying a voltage (or a current) to the light emitting layer 6 based on a preset target gradation level (target luminance level). By doing so, it is possible to obtain a desired gradation level while maintaining the light emitting region 8 at a desired position (approximately the center in the thickness direction of the light emitting layer 6).
[0035]
Then, the control device CONT can perform gradation display using a pulse width modulation method or a frame gradation method while maintaining the position of the light emitting region 8 in order to obtain a desired gradation level. The pulse width modulation method is a method of performing gradation display by changing a pulse width of a signal for driving one pixel. The frame gradation method is a method in which one screen is displayed by accumulating several times of driving, and gradation display is performed by changing the number of times of driving each pixel among the total number of times. Here, one frame is a unit of one display image required for a natural moving image, and corresponds to a time of, for example, 30 milliseconds.
[0036]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a voltage applied to the light emitting layer 6 based on the pulse width modulation method. In FIG. 3, for example, the driving voltage V 1 (For example, 5 V) is continuously applied to the light emitting layer 6 for one field (one frame), and the desired light emission luminance K 1 (For example, 100 cd). At this time, the position of the light emitting region 8 is set near the interface 9. On the other hand, the driving voltage for setting the position of the light emitting region 8 to a desired position (approximately the center in the thickness direction of the light emitting layer 6) is a voltage V 1 Voltage V different from 2 (For example, 8 V), and the emission luminance obtained at this time is K 2 (For example, 6000 cd). That is, when the value of the drive voltage is changed to set the light emitting region 8 at a desired position, a luminance level (gray level) different from the target luminance level (target gray level) is obtained.
[0037]
Therefore, the control device CONT provides the drive voltage value V 2 In order to keep the position of the light emitting region 8 constant while maintaining the obtained gradation level (luminance level) at a desired gradation level, the voltage V 1 The emission luminance K obtained when 1 And a voltage V for setting the light emitting region 8 at a predetermined position. 2 The emission luminance K obtained when 2 And the voltage V 1 Is applied from time F to voltage V 2 Is calculated. Note that the time F corresponds to the one field. In the following description, a field corresponding to the time Ft is appropriately referred to as a “unit field after change”.
[0038]
Here, in order to obtain a desired luminance level,
Ft = F × (K 1 / K 2 )… (1)
Holds, K 2 = 6000 cd, K 1 = 100 cd, the voltage V 2 In order to obtain a desired gradation level (100 cd) when is applied, from the above equation (1), Ft = F / 60. That is, the voltage V corresponding to 6000 cd 2 In order to obtain a preset luminance level when the voltage is applied, the pulse width to be applied is set to 1/60 (0.5 milliseconds when one field is 30 milliseconds), and the voltage V 2 Is applied for only 0.5 milliseconds, a luminance level of 100 cd can be obtained as an effective luminance due to an afterimage.
[0039]
Then, in order to perform gradation display, the unit field after the change is divided into a plurality of subfields, and a pulse voltage is applied to the divided subfields. Specifically, the changed unit field is divided by M-1 in order to display M gradations. For example, in order to display 64 gradations, the unit field after the change (1/60 of one field) is divided into 63 and gradations of 0 to 63 are displayed. At this time, the post-change unit field has a configuration in which one field is divided into 60, and the post-change unit field has a configuration in which the sub-field is divided into 63. Therefore, one field is 60 (of the post-change unit field in one field). (Number) × 63 (the number of subfields in the unit field after change) = 3780 subfields. For example, when it is desired to display the fourth gray scale out of 64 gray scales, as shown in FIG. 3, a drive voltage is applied to three subfields of the unit field after the change. Here, since the response speed of the EL element is as fast as 1 microsecond, for example, the gradation display can be easily performed.
[0040]
Here, in order to display the fourth gradation, as shown in FIG. 3, the drive voltage is applied to three subfields of the first unit field after change. , And one of the sub-fields in each of the third post-change unit fields. Alternatively, for example, the drive voltage is applied to each of the subfields in each of the second, fourth, and sixth post-change unit fields, and the pulse voltage is applied by thinning out. Is also good.
[0041]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a voltage applied to the light emitting layer 6 based on the frame gradation method. In FIG. 4, one frame is divided into a plurality of sub-frames for gradation display. Specifically, one frame is divided into M-1 in order to display M gradations. For example, in order to display 64 gradations in the same manner as described above, one frame is divided into 63 and composed of 63 sub-frames.
Further, the control device CONT operates with the drive voltage V 2 In order to keep the position of the light emitting region 8 constant while maintaining the obtained gradation level (luminance level) at a desired gradation level, the voltage V 1 Desired emission luminance K obtained by applying 1 And a voltage V for setting the light emitting region 8 at a predetermined position. 2 The emission luminance K obtained when 2 , Each of the subframes is further divided into a plurality of subfields. Here, assuming that the sub-frame time is Fa and the sub-field time is Fs, in order to obtain a desired luminance level,
Fs = Fa × (K 1 / K 2 )… (2)
Holds, K 2 = 6000 cd, K 1 = 100 cd, the subframe is divided into 60 subfields. Then, for example, when it is desired to display the fourth gradation out of 64 gradations, as shown in FIG. 4, the driving is performed for each of the first, second, and third sub-frames. Apply voltage. In this case, the pulse voltage may be thinned out and applied, for example, by applying a drive voltage to each subfield of each of the second, fourth, and sixth subframes.
[0042]
Here, the driving voltage V at which a desired luminance level is obtained 1 With respect to the driving voltage V for setting the light emitting region 8 at a desired position. 2 Has been described, the drive voltage V 1 In contrast, the same control can be performed when the driving voltage for setting the light emitting region 8 at a desired position is low.
[0043]
When the EL device 1 is applied to a full-color display device, that is, when the provided light emitting layer is constituted by a red (R) light emitting layer, a green (G) light emitting layer, and a blue (B) light emitting layer, The gradation display can be performed individually for each of the RGB light emitting layers.
[0044]
As described above, when performing the light emitting operation while adjusting the voltage value and moving the light emitting region 8 in order to extend the life of the element, the adjusting operation of the voltage application time and the application time interval is combined. In this way (that is, by combining the pulse width modulation method and the frame gradation method), light emission at a desired luminance level can be obtained.
[0045]
Next, a method for obtaining the position of the light emitting region 8 will be described with reference to FIGS.
First, the photoluminescence (PL) of the light emitting layer is measured (Step S1 in FIG. 5).
Specifically, the light emitting layer 6 is irradiated with, for example, ultraviolet light having a shorter wavelength and higher energy than visible light, such as ultraviolet light. Here, when the light emitting layer 6 is irradiated with the measuring light, the light emitting layer 6 does not need to be provided on the substrate 2 and sandwiched between the electrodes 4 and 7 (the light emitting element 3 does not need to be formed). May be directly irradiated with the measurement light. Light is emitted from the light emitting layer 6 based on the energy of the irradiated measurement light (ultraviolet light). In the following description, light emitted from the light-emitting layer 6 by irradiating the measurement light is appropriately referred to as “photoluminescence light (PL light)”. Then, a PL spectrum which is a relationship between an emission wavelength and an emission intensity is measured as optical information of the PL light. FIG. 6A shows an example of the PL spectrum, which is the spectrum of the PL light. For example, when the light emitting layer 6 is a blue light emitting layer, the wavelength λ 1 (Near 450 nm) is the peak wavelength. At this time, the PL spectrum indicates a spectrum unique to the material forming the light emitting layer 6.
[0046]
Next, the electroluminescence (EL) of the light emitting layer 6 is measured (Step S2: measurement step).
As shown in FIG. 1, a functional layer (electrodes 4 and 7 and a hole injection / transport layer 5 etc.) including a light emitting layer 6 is provided on a substrate 2, and an electric field is applied to the light emitting layer 6 in a state where the light emitting element 3 is formed. To emit light. In the following description, light emitted from the light emitting layer 6 when an electric field is applied to the light emitting layer 6 (the light emitting element 3) is appropriately referred to as "electroluminescence light (EL light)". Then, an EL spectrum, which is a relationship between the emission wavelength and the emission intensity, is measured as optical information of the EL light. Here, the EL spectrum changes according to the position of the light emitting region in the light emitting layer, that is, the intensity of the applied electric field. FIG. 6B shows an example of an EL spectrum which is a spectrum of EL light. As shown in FIG. 6B, for example, when the voltage is Va, λ 1 Is the peak wavelength, and the EL spectrum SPa having a relatively narrow spectrum width is obtained. On the other hand, when the voltage is Vb, the peak wavelength is λ 1 Different from λ 2 As a result, the EL spectrum SPb having a slightly wider spectrum width and a slightly lower peak intensity is obtained. Further, when the voltage is Vc, the peak wavelength becomes λ. 3 As a result, an EL spectrum SPc having a relatively large spectrum width and a reduced peak intensity is obtained. As described above, by applying a plurality of voltages having different values to the light emitting layer 6 and measuring the EL spectrum when each voltage is applied, the voltage (electric field) applied to the light emitting layer 6 is reduced. The relationship with the EL spectrum which is light information emitted from the light emitting layer 6 can be measured.
[0047]
Here, by referring to the PL spectrum measured in step S1 as a reference, it can be evaluated that a spectrum based on the wavelength unique to the light emitting layer 6 can be obtained by applying the voltage Va.
[0048]
Next, an EL spectrum according to the position of the light emitting region is simulated (step S3: calculation step).
The parameter conditions for the simulation include information on the refractive index of each functional layer such as the light emitting layer 6, the hole injection / transport layer 5, the anode 4, and the substrate (light transmitting layer) 2, and the functions including the light emitting layer 6. The information includes information on the thickness of the layer, information on the wavelength of light emitted from the light emitting region 8 of the light emitting layer 6, and the like. As an example, for example, the refractive index of the light emitting layer 6 is about 1.9, the refractive index of the anode 4 (ITO) is about 1.8, and the refractive index of the hole injection layer 5 (PEDOT: PSS) is about 1.5. is there. Then, an EL spectrum obtained when the position of the light emitting region 8 is sequentially changed is simulated. That is, the relationship between the position of the light emitting region 8 and the EL spectrum which is the optical information of the light emitted from the light emitting layer 6 at this time is simulated (calculated) based on the parameter condition.
[0049]
Here, the light (EL light) emitted from the light emitting region 8 is divided into a light component directly emitted to the substrate 2 side and a light component reflected once on the cathode 7 side and then emitted to the substrate 2 side. In the following description, light emitted directly from a predetermined position in the light emitting region 8 toward the substrate 2 is referred to as “first light L1”, and light emitted from the cathode 7 after being reflected toward the substrate 2 is referred to as “second light L1”. Light L2 ". The light emitted from the light emitting region 8 and emitted from the substrate 2 side has a different spectrum depending on the interference state between the first light L1 and the second light L2. In other words, each of the first and second lights L1 and L2 changes its wavelength and changes its phase while propagating through each functional layer having a different refractive index until it is emitted from the substrate 2 side. While the light is emitted from the substrate 2 side, the respective distances of the first and second lights L1 and L2 traveling in the light emitting layer 6 change according to the position of the light emitting region 8, so that the light is emitted from the substrate 2 side. The interference state (light emission state) of the first and second lights L1 and L2 at that time changes according to the position of the light emission area 8. For example, as shown in FIG. 7A, as a simulation condition, when the light emitting region 8 is relatively above (in the direction of the cathode 7) in the film thickness direction, that is, when the first light L1 and the second light L2 When the traveling distances in the light emitting layer 6 are substantially the same, the simulation result of the EL spectrum is, for example, as shown in the spectrum SP1 in FIG. As shown in FIG. 7B, when the light emitting region 8 is located substantially at the center in the film thickness direction as a simulation condition, the distance that the first light L1 travels in the light emitting layer 6 and the second light L2 Is different from the distance traveled in the light emitting layer 6, the simulation result of the EL spectrum becomes, for example, a spectrum SP2 in FIG. 6C, and as shown in FIG. Is below (on the side of the anode 4) in the film thickness direction, the simulation result of the EL spectrum becomes, for example, a spectrum SP3 in FIG. 6C.
[0050]
As described above, the optical path lengths of the first light L1 and the second light L2 differ depending on the position of the light emitting region 8 in the light emitting layer 6, and the first light L1 and the second light L2 change to the first light L1 before being emitted from the substrate 2 side. Since the phase and wavelength of the light L1 and the second light L2 change, and the light interference state between the first light L1 and the second light L2 also changes, it is obtained according to the position of the light emitting region 8. The spectrum changes. Therefore, it is possible to simulate the relationship between the position of the light emitting region 8 and the EL spectrum that is the light information emitted from the light emitting layer 6 based on the above parameter conditions, and the light of the first light L1 and the second light L2 can be simulated. Information about interference can be determined.
[0051]
Next, the measurement result of the EL spectrum obtained in step S2 is compared with the simulation result of the EL spectrum obtained in step S3 (step S4).
In step S2, the relationship between the voltage (electric field) and the EL spectrum is obtained. In step S3, the relationship between the position of the light emitting region 8 and the EL spectrum is obtained. Thus, the relationship between the voltage (electric field) applied to the light emitting layer 6 and the position of the light emitting region 8 can be derived, and the position of the light emitting region 8 in the light emitting layer 6 in the thickness direction can be obtained. For example, since the line SPa in FIG. 6B is similar to the line SP1 in FIG. 6C, when a voltage that can obtain the spectrum of the line SPa is applied, the position of the light emitting region 8 is changed to the line SP1. It can be determined that the spectrum is set at a position where the spectrum can be obtained.
[0052]
Then, based on the derived relationship, a voltage (electric field) to be applied to the light emitting layer 6 for adjusting the position of the light emitting region 8 can be set (step S5).
[0053]
Then, the relationship between the applied voltage and the EL spectrum of the light emitted from the light emitting layer 6 is determined based on the measurement result, and the relationship between the position of the light emitting region 8 and the EL spectrum of the light emitted from the light emitting layer 6 is obtained as a simulation result. Based on the measurement result and the simulation result, position information of the light emitting region 8 when a predetermined voltage is applied to the light emitting layer 6 can be obtained. Therefore, since the position of the light emitting region 8 in the thickness direction of the light emitting layer 6 can be grasped based on the applied voltage value, the light emitting region 8 is affected by the dopant component (the interface 9, 10). (Neighborhood) can be evaluated.
[0054]
In each of the above embodiments, a so-called bottom emission type in which light emitted from the light emitting layer 6 is extracted from the substrate 2 side has been described as an example. The invention is applicable.
[0055]
<Example of experiment>
ITO is formed on the glass substrate 2 as the anode 4, and PEDOT: PSS is formed on the anode 4 as the hole injecting / transporting layer 5 with a thickness of 50 nm, and light is emitted on the hole injecting / transporting layer 5. As a layer 6, a solution of a green light-emitting material in xylene was formed into a film with a thickness of 180 nm by a spin coating method. Further, on this light-emitting layer 6, 20 nm of Ca and 20 nm of Al were sequentially deposited as a cathode 7 as a cathode 7. did. Further, the light emitting element 3 (anode 4, hole injection / transport layer 5, light emitting layer 6, and cathode 7) formed on the glass substrate 2 was sealed with a sealing member. Then, a voltage was applied to the light emitting element 3 and the position of the light emitting region 8 was measured. The measurement of the position of the light emitting region 8 was performed based on the EL spectrum as described with reference to FIGS. When the applied voltage is 7 V or less, the light emitting region 8 shifts to the anode 4 side in the light emitting layer 6, and when the applied voltage is 10 V or more, the light emitting region 8 shifts to the cathode 7 side in the light emitting layer 6. Therefore, the driving voltage was set to 10 V, the driving frequency was set to 1 kHz, and gradation control was performed using a pulse width modulation method. With this configuration, the light emission life was doubled. Similarly, when the gradation was controlled using the frame gradation method, the light emission life could be doubled.
[0056]
<Specific example of organic EL device>
Hereinafter, a specific configuration example of the EL device will be described with reference to FIG.
In FIG. 8, an EL device 1 includes a substrate (light transmitting layer) 2 capable of transmitting light, and organic electroluminescence sandwiched between a pair of electrodes (anode 4 and cathode 7) provided on one surface side of the substrate 2. An organic EL element (light emitting element) 3 including a light emitting layer (EL layer) 6 made of a material and a hole injection / transport layer 5, and a switching element provided on one surface side of the substrate 2 and connected to the anode 4. And the sealing substrate 12. The light emitting layer 6 is composed of three color light emitting layers of red (R), green (G), and blue (B). The sealing substrate 12 and the substrate 2 are bonded with an adhesive layer, and the organic EL element 3 is sealed with the sealing substrate 12 and the adhesive layer. Here, the organic EL device 1 shown in FIG. 8 is of a mode (bottom emission type, substrate side light emitting type) in which light emitted from the light emitting layer 6 is taken out of the device from the substrate 2 side.
[0057]
As a material for forming the substrate 2, a transparent or translucent material capable of transmitting light, for example, transparent glass, quartz, sapphire, or a transparent synthetic resin such as polyester, polyacrylate, polycarbonate, polyetherketone, or the like can be given. . In particular, inexpensive glass is preferably used as a material for forming the substrate 2.
[0058]
The anode 4 is a transparent electrode made of indium tin oxide (ITO: Indium Tin Oxide) or the like, and is capable of transmitting light. The hole injection / transport layer 5 includes, for example, polythiophene, polystyrene sulfonic acid, polypyrrole, polyaniline, and derivatives thereof as a polymer material. When a low-molecular material is used, it is preferable to form the hole injection layer and the hole transport layer by lamination. In this case, as a material for forming the hole injection layer, for example, copper phthalocyanine (CuPc), polyphenylenevinylene which is polytetrahydrothiophenylphenylene, 1,1-bis- (4-N, N-ditolylaminophenyl) cyclohexane , Tris (8-hydroxyquinolinol) aluminum and the like, and it is particularly preferable to use copper phthalocyanine (CuPc). The hole transport layer is made of a triphenylamine derivative (TPD), a pyrazoline derivative, an arylamine derivative, a stilbene derivative, a triphenyldiamine derivative, or the like. Specifically, JP-A-63-70257, JP-A-63-175860, JP-A-2-135359, JP-A-2-135361, JP-A-2-209988, JP-A-3-37992, and JP-A-3-152184. Although those described in the gazette are exemplified, triphenyldiamine derivatives are preferred, and among them, 4,4′-bis (N (3-methylphenyl) -N-phenylamino) biphenyl is preferred. Note that one of the hole transport layer and the hole injection layer may be formed.
[0059]
As a material for forming the light-emitting layer 6, a polymer light-emitting substance or a low-molecular organic light-emitting dye, that is, a light-emitting substance such as various fluorescent substances or phosphorescent substances can be used. Among conjugated polymers serving as light emitting substances, those containing an arylenevinylene or polyfluorene structure are particularly preferable. Examples of the low molecular light emitter include naphthalene derivatives, anthracene derivatives, perylene derivatives, dyes such as polymethine, xathene, coumarin, and cyanine dyes, metal complexes of 8-hydroquinoline and its derivatives, aromatic amines, and tetraphenylcyclo. Pentadiene derivatives and the like, or known compounds described in JP-A-57-51781 and JP-A-59-194393 can be used. The cathode 7 is preferably a metal electrode made of calcium (Ca), aluminum (Al), magnesium (Mg), gold (Au), silver (Ag), or the like.
[0060]
Note that an electron transport layer or an electron injection layer may be provided between the cathode 7 and the light emitting layer 6 as necessary. The material for forming the electron transport layer is not particularly limited, and may be oxadiazole derivative, anthraquinodimethane and its derivative, benzoquinone and its derivative, naphthoquinone and its derivative, anthraquinone and its derivative, tetracyanoanthraquinodimethane And its derivatives, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and its derivatives, diphenoquinone derivatives, 8-hydroxyquinoline and its metal complexes, and the like. Specifically, similarly to the material for forming the hole transport layer, JP-A-63-70257, JP-A-63-175860, JP-A-2-135359, JP-A-2-135361, and JP-A-2-209988 And those described in JP-A-3-37992 and JP-A-3-152184, and particularly 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4. -Oxadiazole, benzoquinone, anthraquinone, tris (8-quinolinol) aluminum are preferred.
[0061]
As the sealing substrate 12, for example, a glass substrate is used, but if it is transparent and has excellent gas barrier properties, for example, a member other than a glass substrate such as a plastic, a plastic laminated film, a laminated molded substrate, or a glass laminated film may be used. May be used. It is also preferable to use a member that absorbs ultraviolet light as the protective layer.
[0062]
Although not shown, the organic EL device 1 of the present embodiment is of an active matrix type, and a plurality of data lines and a plurality of scanning lines are actually arranged on the substrate 2 in a grid pattern. The organic EL element 3 is connected to each pixel arranged in a matrix divided into data lines and scanning lines via driving TFTs such as switching transistors and driving transistors. When a driving signal is supplied via a data line or a scanning line, a current flows between the electrodes, the light emitting layer 6 of the organic EL element 3 emits light, and light is emitted to the outer surface side of the substrate 2, and the pixel is Light.
[0063]
The organic EL device 1 shown in FIG. 9 has a form (top emission type, sealing side light emitting type) in which light emitted from the light emitting layer 6 is taken out of the device from the side opposite to the substrate 2 (the sealing substrate 12 side). It is. In the top emission type organic EL device, the substrate 2 may be opaque. In this case, a ceramic sheet such as alumina, a metal sheet such as stainless steel is subjected to an insulation treatment such as surface oxidation, a thermosetting resin, A thermoplastic resin or the like can be used. The anode 4 is preferably a metal electrode made of calcium (Ca), aluminum (Al), magnesium (Mg), gold (Au), silver (Ag), or the like. These metal electrodes have reflectivity to the light emitted from the light emitting layer 6, and reflect the light emitted from the light emitting layer 6 toward the sealing substrate 12. The cathode 7 is formed of a transparent electrode such as ITO.
[0064]
The functional layer including the light emitting layer 6 can be formed by a droplet discharge method (inkjet method). When a functional layer is formed using the droplet discharge method, a bank 14 having an opening 13 is formed in a region where the functional layer is to be formed. Then, a liquid material containing the material for forming a functional layer is discharged from the discharge head of the droplet discharge device to the opening 13 of the bank 14 to form a functional layer at a predetermined position.
[0065]
Here, the discharge head of the droplet discharge device includes an inkjet head. The ink jet method may be a piezo jet method in which a fluid is discharged by a change in volume of the piezoelectric element, or a method using an electrothermal converter as an energy generating element. Note that a dispenser device may be used as the droplet discharge device. The liquid material refers to a medium having a viscosity that can be ejected from the nozzles of the ejection head. It does not matter whether it is aqueous or oily. It is sufficient that the material has fluidity (viscosity) that can be discharged from a nozzle or the like. Further, the solid substance contained in the liquid material may be dissolved by being heated to a temperature equal to or higher than the melting point, or may be dispersed as fine particles in a solvent. It may be.
[0066]
FIG. 10 shows an example in which the electro-optical device according to this embodiment is applied to an active matrix type display device (electro-optical device) using an organic electroluminescence element. As shown in FIG. 10 which is a circuit diagram, a plurality of scanning lines 131, a plurality of signal lines 132 extending in a direction intersecting the scanning lines 131, and a plurality of And a common power supply line 133 is provided, and a pixel (pixel area element) AR is provided at each intersection of the scanning line 131 and the signal line 132.
[0067]
For the signal line 132, a data line drive circuit 390 including a shift register, a level shifter, a video line, and an analog switch is provided.
On the other hand, for the scanning line 131, a scanning line driving circuit 380 including a shift register and a level shifter is provided. In each of the pixel regions AR, a first transistor 322 to which a scanning signal is supplied to a gate electrode through a scanning line 131 and an image signal to be supplied from a signal line 132 through the first transistor 322 are provided. , A second transistor 324 to which the image signal held by the holding capacitor cap is supplied to the gate electrode, and a second power supply line 133 electrically connected to the second power supply line 133 via the second transistor 324. A pixel electrode (anode) 4 to which a driving current flows from the common power supply line 133 sometimes, and a light emitting layer 6 interposed between the pixel electrode 4 and a counter electrode (cathode) 7 are provided.
[0068]
With such a configuration, when the scanning line 131 is driven and the first transistor 322 is turned on, the potential of the signal line 132 at that time is held in the storage capacitor cap, and according to the state of the storage capacitor cap. Thus, the conduction state of the second transistor 324 is determined. Then, a current flows from the common power supply line 133 to the pixel electrode 4 through the channel of the second transistor 324, and furthermore, a current flows to the counter electrode 7 through the light emitting layer 6. It emits light in response.
[0069]
<Electronic equipment>
Next, an example of an electronic apparatus including the above-described electroluminescent device will be described. FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile personal computer (information processing device) including the display device according to the above-described embodiment. In the figure, a personal computer 1100 includes a main body 1104 having a keyboard 1102, and a display device unit having the above-described electroluminescent display device 1106. For this reason, an electronic device including a bright display portion with high luminous efficiency can be provided.
[0070]
In addition to the above-described example, as other examples, a mobile phone, a wristwatch type electronic device, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct-view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, a calculator, a word processor, Examples include a workstation, a videophone, a POS terminal, electronic paper, and a device equipped with a touch panel. The electro-optical device according to the invention can be applied to a display unit of such an electronic apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an electroluminescence device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a state where a light emitting region of a light emitting layer moves.
FIG. 3 is a timing chart illustrating a voltage applied to a light emitting element based on a pulse width modulation method.
FIG. 4 is a timing chart illustrating a voltage applied to a light emitting element based on a frame gradation method.
FIG. 5 is a flowchart for explaining a method for evaluating an electroluminescence device.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a PL spectrum and an EL spectrum.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a difference in a light emitting state of light extracted outside the device according to a position of a light emitting region.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an organic electroluminescence device.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an organic electroluminescence device.
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an active matrix display device.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the electroluminescence device according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1. Electroluminescent device 2. Substrate (functional layer)
3 ... light-emitting element (organic EL element), 4 ... anode (electrode, functional layer),
5: hole injection / transport layer (functional layer), 6: light emitting layer, 7: cathode (electrode, functional layer),
8: Light-emitting area, 9: Interface, 10: Interface, CONT: Control device

Claims (17)

発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置において、
前記発光層内の発光領域の膜厚方向における位置が、前記発光層と該発光層に隣接する機能層との界面より所定距離離れた位置に設定されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。In an electroluminescent device having a light emitting layer,
An electroluminescent device, wherein a position in a thickness direction of a light emitting region in the light emitting layer is set at a position separated by a predetermined distance from an interface between the light emitting layer and a functional layer adjacent to the light emitting layer. 前記発光層は２つの電極間に設けられており、前記発光領域の位置は前記電極の位置を基準として設定されていることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス装置。The electroluminescent device according to claim 1, wherein the light emitting layer is provided between two electrodes, and a position of the light emitting region is set based on a position of the electrode. 前記発光領域は前記界面より５ｎｍ以上離れた位置に設定されていることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス装置。2. The electroluminescence device according to claim 1, wherein the light emitting region is set at a position separated from the interface by at least 5 nm. 前記発光領域は前記界面より１０ｎｍ以上離れた位置に設定されていることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス装置。2. The electroluminescent device according to claim 1, wherein the light emitting region is set at a position at least 10 nm away from the interface. 前記発光領域は前記発光層の前記膜厚方向における略中央部に設定されていることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス装置。The electroluminescent device according to claim 1, wherein the light emitting region is set at a substantially central portion of the light emitting layer in the thickness direction. 前記発光領域の位置を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のエレクトロルミネッセンス装置。The electroluminescence device according to claim 1, further comprising a control device that controls a position of the light emitting region. 前記制御装置は前記発光領域の位置を移動することを特徴とする請求項６記載のエレクトロルミネッセンス装置。The electroluminescence device according to claim 6, wherein the control device moves a position of the light emitting area. 前記制御装置は前記発光領域の位置を電界で制御することを特徴とする請求項６又は７記載のエレクトロルミネッセンス装置。The electroluminescence device according to claim 6, wherein the control device controls the position of the light emitting region by an electric field. 前記制御装置は予め設定された階調レベルに基づいて前記発光層に対して電界を印加する時間及び時間間隔のうち少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項８記載のエレクトロルミネッセンス装置。9. The electroluminescence device according to claim 8, wherein the control device controls at least one of a time and a time interval for applying an electric field to the light emitting layer based on a preset gradation level. . 前記制御装置は前記発光領域の位置を維持しつつパルス幅変調方式を用いて階調表示することを特徴とする請求項９記載のエレクトロルミネッセンス装置。The electroluminescence device according to claim 9, wherein the control device performs gradation display using a pulse width modulation method while maintaining the position of the light emitting region. 前記制御装置は前記発光領域の位置を維持しつつフレーム階調方式を用いて階調表示することを特徴とする請求項９記載のエレクトロルミネッセンス装置。10. The electroluminescence device according to claim 9, wherein the control device performs a gradation display using a frame gradation method while maintaining the position of the light emitting region. 発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置において、前記発光層内の発光領域の膜厚方向における位置を電界で制御する制御装置を備えることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。An electroluminescent device having a light emitting layer, comprising: a control device for controlling a position in a thickness direction of a light emitting region in the light emitting layer by an electric field. 発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法において、
前記発光層内の発光領域の膜厚方向における位置を、前記発光層と該発光層に隣接する機能層との界面より所定距離離れた位置に設定しつつ発光させることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。In a method for driving an electroluminescence device having a light emitting layer,
An electroluminescence device wherein light is emitted while setting the position of the light emitting region in the light emitting layer in the thickness direction at a predetermined distance from the interface between the light emitting layer and a functional layer adjacent to the light emitting layer. Drive method. 前記発光層に印加する電界を調整することで前記発光領域の位置を制御することを特徴とする請求項１３記載のエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。The method according to claim 13, wherein the position of the light emitting region is controlled by adjusting an electric field applied to the light emitting layer. 前記発光層に対して印加する電界と前記発光層から発光する光に関する情報との関係を測定するとともに、前記発光領域の位置と前記発光層から発光する光に関する情報との関係を所定条件に基づいて算出し、
前記測定結果と前記算出結果とに基づいて、前記発光層に対して印加する電界と前記発光領域の位置との関係を求め、
前記求めた結果に基づいて、前記発光領域の位置を調整するための電界を設定することを特徴とする請求項１４記載のエレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。The relationship between the electric field applied to the light emitting layer and the information about the light emitted from the light emitting layer is measured, and the relationship between the position of the light emitting region and the information about the light emitted from the light emitting layer is determined based on a predetermined condition. And calculate
Based on the measurement result and the calculation result, determine the relationship between the position of the light emitting region and the electric field applied to the light emitting layer,
The method according to claim 14, wherein an electric field for adjusting a position of the light emitting region is set based on the obtained result. 発光層を有するエレクトロルミネッセンス装置の評価方法において、
前記発光層に対して印加する電界と前記発光層から発光する光に関する情報との関係を測定する測定ステップと、
前記発光層内の発光領域の膜厚方向における位置と前記発光層から発光する光に関する情報との関係を所定条件に基づいて算出する算出ステップと、
前記測定ステップでの測定結果と前記算出ステップでの算出結果とに基づいて、前記発光層に電界を印加した際の前記発光領域の位置情報を求める導出ステップとを有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の評価方法。In an evaluation method of an electroluminescence device having a light emitting layer,
A measuring step of measuring a relationship between an electric field applied to the light emitting layer and information on light emitted from the light emitting layer,
A calculating step of calculating a relationship between a position in the thickness direction of a light emitting region in the light emitting layer and information about light emitted from the light emitting layer based on a predetermined condition;
A derivation step of obtaining position information of the light emitting region when an electric field is applied to the light emitting layer based on the measurement result in the measurement step and the calculation result in the calculation step. Device evaluation method. 請求項１〜請求項１２のいずれか一項記載の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。An electronic apparatus comprising the electroluminescent device according to claim 1.
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