使用有機電致發光元件的發光器件的製作方法
2023-09-19 23:30:10
專利名稱：使用有機電致發光元件的發光器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用有機電致發光元件(以下稱為「有機EL元件」)的發光器件。更具體地，本發明涉及一種當有機EL元件不發光時將反向電壓加到有機EL元件的發光器件。
背景技術：
有機EL元件是一種包括有機發光層、陽極和陰極的發光元件。在陽極和陰極之間設置有機發光層。通過加超過發光閾值電壓的電壓、從而陽極獲得比陰極更高的電位(即，加正向電壓)，產生從有機EL元件發射的光。一旦加上這種電壓，電子空穴就會從陽極注入到有機發光層，並且電子就會從陰極注入到有機發光層。這就會在有機發光層中激發發光，由此有機EL元件就會發射光。
有機EL元件可以發射高亮度、低功耗和快速響應的光，並且能夠利用低壓直流進行工作。因此，期望使用有機EL元件作為用在電子器件中進行顯示的光源。
然而，由於在長周期使用之後發光強度降低，則給使用有機EL元件的發光器件帶來困難。發光強度的這種降低被認為是由於在有機發光層的界面上的俘獲電荷積累造成的。已經公知，將電壓加到有機EL元件以致陽極獲得比陰極更低的電位(即，提供反向電壓)將有效克服有機EL元件的發光強度的降低，發光強度的降低是由於如上所述的積累電荷而產生的。
日本公開專利申請No.3-110786公開了一種使用有機EL元件的發光器件的實例。該發光器件包括用於將反向電壓加到有機EL元件的裝置。
為了降低承載液晶顯示器的器件重量的並改善顯示圖像，對使用有機EL元件的發光器件就需要進一步降低重量並縮小尺寸。為了減少發光器件的重量並使它更加緊湊，就必須進一步簡化器件結構。因此，就應當在儘可能簡單的結構中實現對有機EL元件加反向電壓。
日本公開專利申請No.3-110786中說明的發光器件需要用於發射光和提供反向電壓的兩種獨立電源。然而，反過來，它會使發光器件的結構複雜化並且增加其尺寸。需要一種結構更加簡單、能夠施加反向電壓的發光器件。
發明內容
為了解決常規技術的上述問題而做出了本發明，因此，本發明的目的在於，提供一種使用有機EL元件的發光器件，其中利用一種簡單結構就獲得了對有機EL元件加反向電壓。
在本發明的一個方面，發光器件包括電源，有機EL元件和電容器。當發光器件點亮時，電源就將正向電壓加到有機EL元件並對電容器充電。當發光器件熄滅時，電容器就將反向電壓加到有機EL元件，而不使用電源。
在說明書中，電壓的施加以致有機EL元件的陽極獲得比它的陰極更高的電位稱為「施加正向電壓」，而施加電壓以致陽極獲得比陰極更低的電位稱為「施加反向電壓」。
在發光器件中，有機EL元件根據從電源提供的電流發光。此時，電流還被加到電容器，並且電容器積聚電荷。
當發光器件順序熄滅時，就使用聚集有電荷的電容器將反向電壓加到有機EL元件，而不使用電源。因此，在有機EL元件的有機發光層的界面處積聚的電荷就傳輸到電容器，由此從有機EL元件消除。通過消除這種聚集的電荷，就能夠抑制有機EL元件發光強度的降低。
在本發明的發光器件中，可以將反向電壓加到有機EL元件而不使用用於將反向電壓加到有機EL元件的單獨的電源。這種結構就能夠實現將反向電壓加到有機EL元件的具有簡單結構的發光器件。
優選使用恆定電流源作為發光器件中的電源。
優選發光器件還包括在其中有機電致發光元件的陽極連接到電容器的第一端子的第一狀態和其中有機電致發光元件的陽極連接到電容器的第二端子的第二狀態之間進行切換的第一開關；以及在其中有機電致發光元件的陰極連接到電容器的第一端子的第三狀態和其中有機電致發光元件的陰極連接到電容器的第二端子的第四狀態之間進行切換的第二開關。當發光器件點亮時，第一開關切換到第一狀態，且第二開關切換到第四狀態。另一方面，當發光器件熄滅時，第一開關切換到第二狀態，且第二開關切換到第三狀態。
在發光器件中，在發光期間，電容器的一個端子(即，電容器的第一端子)連接到有機EL元件的陽極，並且電容器的另一個端子(即，電容器的第二端子)連接到有機EL元件的陰極。因此，有機EL元件與電容器並聯連接。當從電源將正向電壓加到有機EL元件時，同樣相等的電壓就被加到電容器。
此後，當發光器件熄滅時，有機EL元件的陽極就與電容器的第二端子連接，並且有機EL元件的陰極就與電容器的第一端子連接。通過電容器中積聚的電荷提供相對於陰極的低於陽極電位的到達有機EL元件的電壓即，反向電壓，而不使用電源。
根據如上所述結構的發光器件，僅僅採用兩個開關的簡單結構就能夠實現有機EL元件和電容器之間的並聯連接，以及能夠實現從電容器將反向電壓施加到有機EL元件。因此，就能夠簡化使用有機EL元件的發光器件的結構。
還優選如上所述的發光器件同樣可以通過脈衝驅動在點亮和熄滅狀態之間重複地交替。
如果脈衝驅動發光器件以便在點亮和熄滅狀態之間重複地進行交替，那麼此後當發光器件熄滅時就能夠立即消除在點亮狀態期間積聚的電荷，從而抑制發光強度的顯著下降。根據上述發光器件，就能夠利用簡單結構，實現在使用的長周期之內可維持發光強度的發光器件。
為了能夠改善發光器件，可以單獨或者組合地利用這些方面和特徵。此外，在閱讀以下結合附圖和權利要求書的詳細說明書之後，將易於理解本發明的其他目的、特徵和優點。當然，利用上述方面和特徵，同樣可以單獨或組合地利用在此公開的附加特徵和方面。
圖1是示出根據第一實施例的發光器件12的結構的示意圖。
圖2是示出根據第一實施例的開關20、22和24的狀態方式轉換的示意圖。
圖3是示出根據第一實施例的修改的發光器件32的結構的示意圖。
具體實施例方式
此後，將參照附圖來解釋本發明的實施例。作為介紹，以下將列舉實施例的主要特徵。
(特徵1)發光器件包括恆流源、有機EL元件、電容器、第一開關、第二開關和第三開關，其中恆流源的正極端子通過第三開關連接到有機EL元件的陽極，
恆流源的負極端子連接到有機EL元件的陰極，電容器的第一端子通過第一開關連接到有機EL元件的陽極，並且通過第二開關連接到有機EL元件的陰極，電容器的第二端子通過第一開關連接到有機EL元件的陽極，並且通過第二開關連接到有機EL元件的陰極，第一開關可以在有機EL元件的陽極和電容器的第一端子之間的導電狀態和在有機EL元件的陽極和電容器的第二端子之間的導電狀態之間進行切換，第二開關可以在有機EL元件的陰極和電容器的第一端子之間的導電狀態和在有機EL元件的陰極和電容器的第二端子之間的導電狀態之間進行切換，第三開關可以在導電狀態和非導電狀態之間進行切換。
(第一實施例)現在，將參照附圖來解釋本發明的實施例。
如圖1中所示，發光器件12包括恆流源14、有機EL元件16和電容器18。
有機EL元件16包括有機發光層、陽極26和陰極28。在陽極26和陰極28之間設置有機發光層。
例如，可以通過在襯底上形成陽極26、有機發光層和陰極28來構成有機EL元件16。在本實施例中，有機EL元件16被形成為其中從襯底側提取從有機發光層發射的光的底發光型有機EL元件。
襯底是一種用於支撐有機EL元件16的平板類部件，並採用表現出相對於所提取光的高透光係數的透明襯底作為此襯底。例如，作為這種襯底，可以採用在可見光區中表現出高透光係數的玻璃襯底、透明聚乙烯等。
通過具有導電率的金屬氧化物材料來形成陽極26，例如，可以採用ITO(銦錫氧化物)、IZO(銦鋅氧化物)、ZnO(氧化鋅)和SnO2(氧化錫)等。
可以採用諸如Alq3的發光材料作為有機發光層，以便獲得表現出紅、綠、藍、黃或其他顏色的單色光的結構，並獲得表現出通過單色光結構組合的諸如白光的發光顏色的其他結構。表現出白光的可能結構包括兩層發光層或三層發光層疊置的層疊結構；將不同發光材料複合為一個發光層的複合結構；以及其中將一個發光層分隔為具有不同顏色的多個子像素的分隔結構。
此外，還可以適當採用功能層，例如電荷(電子空穴、電子)注入層、電荷(電子空穴、電子)傳輸層、阻擋層等。
作為陰極28，例如，可以採用至少對可見光表現出反射性的反射電極，該反射電極由金屬例如鋁、金、銀、銅或鉻及其合金形成。
為了防止有機發光層被氧化並防水，還可以在陰極28的外側設置保護部分。例如，保護部分可以被形成為鈍化膜或密封腔、或它們的組合。
為了形成陽極26、有機發光層、陰極28和保護部分，可以適當地採用公知的薄膜形成方法諸如真空氣相澱積和濺射澱積。
當將正向電壓加到有機EL元件16時，電子空穴和電子就被注入到有機發光層，由此有機EL元件16就發射光。然而，長時間的發光會導致在有機發光層界面處的電荷聚集，這會降低發光強度。通過將使陽極26獲得比陰極28更低電位(即，反向電壓)的電壓施加到有機EL元件16，就能夠消除在有機發光層的界面處聚集的電荷。
電容器18可以是普通的電容器，只要其能夠聚集足夠的電荷，從而當有機EL元件16熄滅時將反向電壓加到有機EL元件16。
恆流源14包括正電極端子和負電極端子，並將來自於正電極端子的恆定直流加到負電極端子。恆流源14的正電極端子通過開關20連接到有機EL元件16的陽極26。開關20在導電狀態和非導電狀態之間切換。有機EL元件16的陰極28連接到恆流源14的負電極端子。通過將開關20切換至導電狀態，導通發光器件12，並且通過將開關20切換至非導電狀態，熄滅發光器件12。
電容器18通過第一開關22和第二開關24與有機EL元件16並聯連接。開關22是在A-B導電狀態(第一狀態)和A-C導電狀態(第二狀態)之間切換的轉換開關。開關24也是一種轉換開關，並且在A』-B』導電狀態(第三狀態)和A』-C』導電狀態(第四狀態)之間切換。有機EL元件16的陽極26連接到開關22的端子A，並且有機EL元件16的陰極28連接到開關24的端子A』。電容器18的一端處的端子E連接到開關22的端子B和開關24的端子C』。電容器18的另一端處的端子F連接到開關22的端子C和開關24的端子B』。
當開關22在端子A和B之間電導通且開關24在端子A』和B』之間電導通時，有機EL元件16和電容器18並聯連接。而且，當開關22在端子A和C之間電導通且開關24在端子A』和C』之間電導通時，有機EL元件16和電容器18反極性並聯連接。
開關20、22和24彼此同步地改變它們的狀態。圖2示出了根據本發明的發光器件12中的整個時間之內開關20、22和24狀態轉換的實施例。如果開關20切換為導電狀態，那麼開關22和24就分別切換為A-B和A』-B』導電狀態。可選擇地，如果開關20切換為非導電狀態，那麼開關22和24就分別切換為A-C和A』-C』導電狀態。
對於使開關22和24與開關20同步，可以採用任何類型的方法。例如，可以採用其中開關22和24與開關20機械連動以使開關22和24的狀態與開關20的狀態同步改變的結構。可選擇，可以操作開關20、22和24以致按照恆定同步方式分別切換它們的狀態。
在下文中，將解釋根據第一實施例的發光器件12的操作。
為了使發光器件12發光，開關20應切換為導電狀態。如果開關20被切換為導電狀態，那麼開關22和24也同時被分別切換為A-B和A』-B』導電狀態。因此，就從恆流源14將電流加到有機EL元件16和電容器18。在恆流源14開始將電流加到發光器件12之後，由於電容器18中還沒有聚集電荷，所以X-Y電壓(即，在圖1中的點X、Y之間的電壓)就立即為0，但是X-Y電壓開始隨電容器18中電荷的聚集而增加。直至X-Y電壓達到發光閾值電壓，有機EL元件16才發光且被施加有電流。因此，來自於恆流源14的電流僅僅主要加到電容器18。一旦X-Y電壓增加並超過有機EL元件16的發光閾值電壓，電流就同樣被施加到有機EL元件16，並且就會有初始發光。在初始發光之後，有機EL元件16的電壓就基本上保持恆定。電容器18的電壓維持至有機EL元件16的電壓，因此就幾乎沒有電荷加給電容器18。因此，幾乎所有來自於恆流源14的電流就會被施加到有機EL元件16。此外，有機EL元件16就在對應於來自於恆流源14的電流強度的發光強度下發光。
為了結束髮光器件12的發光，就將開關20切換至非導電狀態。當開關20切換至非導電狀態時，那麼與開關20同步的開關22和24也同時被分別切換至A-C和A』-C』導電狀態。停止來自於恆流源14的電流供應，並結束有機EL元件16的發光。
此時通過分別將開關22和24切換至A-C和A』-C』導電狀態，由於電容器18中積聚的電荷，反向電壓就被施加到有機EL元件16。因此，在有機EL元件16的有機發光層界面處積聚的電荷就會被傳輸到電容器18，由此從有機EL元件16中消除。
為了使發光元件12此後再次發光，就將開關20切換至導電狀態且再一次從恆流源14提供電流，致使有機EL元件16發光。與開關20同步的開關22和24則分別切換至A-B和A』-B』導電狀態，從而電荷再一次在電容器18中聚集。
在第二次和隨後的發光中，在電容器18中就已經聚集了一定量的電荷。這是因為施加到有機EL元件16的反向電壓確保了在電容器18中聚集的電荷幾乎沒有任何下降。因此，為了使發光器件12再次發光，因為在電容器18中聚集的電荷，所以就需要更短的時間。反之，這就縮短了從開關20切換至導電狀態直至有機EL元件16發光的時間。
如上所解釋，通過由60Hz頻率或更高頻率的脈衝來脈衝驅動開關20，使根據本實施例的發光器件12重複地導通和熄滅。通常，在60Hz頻率或更高頻率下重複導通和熄滅的光對人眼來講似乎是連續導通的，因此可以將發光器件12用做照明器件。
如上所解釋，使用與有機EL元件16並聯連接的電容器18就能夠將反向電壓施加到有機EL元件16，而不用從電源提供電流。
對於驅動使用恆流源的電容器，採用如上所述的電容器施加反向電壓就會非常有效。
從有機EL元件發的光的強度根據施加的電流強度而變化。因此，通過採用恆流源驅動有機EL元件就會成為可能，從而直接控制發光的強度。
然而，如果採用恆流源來將反向電壓加到有機EL元件，由於與反向電壓相關的有機EL元件的阻抗非常大，所以要加相當大的電壓作為反向電壓，這樣會嚴重影響有機EL元件的耐用性。為了防止這種情況，就必須分開製備與用於發光的電源分離的用於提供反向電壓的恆壓源、或者提供適合的電壓調節器。然而，對發光器件附加的恆壓源或電壓調節器將會使器件結構複雜化並增加其尺寸。
根據本實施例的發光器件12，通過電容器18來獲得施加反向電壓，其中電荷積聚的同時發光器件12導通。因此，反向電壓的幅度幾乎維持為等於有機EL元件16的發光閾值電壓。也消除了所需的用於反向電壓的恆壓源或電壓調節器。因此，就能夠簡化器件結構。
(第一實施例的改型)
圖3示出了本實施例的改型。
圖3中所示的發光器件32採用恆壓源34來代替在發光器件12中的恆流源14。
在下文中，將解釋發光器件32的工作。
為了使發光器件32發光，將開關22切換至導電狀態。如果開關20切換至導電狀態，那麼開關22和24也會分別同步切換至A-B和A』-B』導電狀態。因此，電流就會從恆壓源34加到有機EL元件16和電容器18。採用恆壓源34，就提供超過發光閾值電壓的X-Y電壓，致使有機EL元件16發光。同時，電容器18也聚集電荷。
為了結束髮光器件32的發光，就將開關20切換至非導電狀態。當開關20切換至非導電狀態時，那麼開關22和24也同時被切換。停止來自於恆壓源34的電流供應，並結束有機EL元件16的發光。
此時通過將各個開關22和24切換至A-C和A』-C』導電狀態，由於電容器18中積聚的電荷，反向電壓就被施加到有機EL元件16。因此，在有機EL元件16的有機發光層界面處積聚的電荷就會被傳輸到電容器18，由此從有機EL元件16中消除。
為了使發光器件32此後再次發光，就將開關20切換至導電狀態且再一次從恆壓源34提供電流，致使有機EL元件16發光。開關22和24則分別切換至A-B和A』-B』導電狀態，從而電荷再一次在電容器18中聚集。
因此，如上所解釋，也在發光器件32中，採用與有機EL元件16並聯連接的電容器18就能夠將反向電壓施加到有機EL元件16，而不用從電源施加電流。
在發光器件32中，一旦開關20切換至導電狀態，有機EL元件16就會立即發光，而不用等待電容器18中電荷的初始積聚。無論發光器件是否為初期啟動，都能夠以最快的響應速度立即發光。
應當注意，雖然這裡將有機EL元件16形成為底發射型，但可以採用其中從相對襯底的一側提取從有機發光層發射的光的頂發射型。在此情況下，所使用的襯底可以是諸如玻璃的透明襯底、或諸如金屬襯底的不透明襯底。然而，必須透明地形成從此側面提取光的側面之上形成的電極和保護部分。
上文給出了根據本發明的實施例的詳細說明；然而，這僅僅是一個實例並非用於對本發明的範圍的限制。這些具體實例的各種改型和變化形式同樣應包含在權利要求書描述的範圍內。此外，在本說明書中或在附圖中描述的技術內容所表現的單獨的工業實用性或各種組合變化，且不是對申請文件的權利要求書中組合限制。在本說明書中或在附圖中說明的本發明可同時有多個目的，並且每一個目的本身都有技術實用性。
權利要求
1.一種發光器件，包括電源；有機電致發光元件；以及電容器，其中該電源將正向電壓加到該有機電致發光元件並且當該發光器件導通時對該電容器進行充電，並且當該發光器件熄滅時，該電容器將反向電壓加到該有機電致發光元件，而不用該電源。
2.根據權利要求1的發光器件，其中該電源是恆流源。
3.根據權利要求1或2的發光器件，還包括連接到該有機電致發光元件和該電容器的第一開關，該第一開關在其中該有機電致發光元件的陽極連接到該電容器的第一端子的第一狀態和其中該有機電致發光元件的該陽極連接到該電容器的第二端子的第二狀態之間進行切換；以及連接到該有機電致發光元件和該電容器的第二開關，該第二開關在其中該有機電致發光元件的陰極連接到該電容器的該第一端子的第三狀態和其中該有機電致發光元件的該陰極連接到該電容器的該第二端子的第四狀態之間進行切換，其中當該發光器件導通時，該第一開關切換至該第一狀態，且該第二開關切換至該第四狀態，並且當該發光器件熄滅時，該第一開關切換至該第二狀態，且該第二開關切換至該第三狀態。
4.根據權利要求1的發光器件，其中該發光器件通過脈衝驅動重複地在點亮和熄滅狀態之間變換。
全文摘要
公開了一種使用有機電致發光元件的發光器件，其中獲得了具有一種簡單結構的反向電壓的應用。發光器件包括電源，有機電致發光元件和電容器。當發光器件導通時，可以使用電源以便將正向電壓加到有機電致發光元件並對電容器充電。當發光器件熄滅時，可以利用電容器以便將反向電壓加到有機電致發光元件，而不採用電源。
文檔編號H05B33/02GK1878437SQ20061009288
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月6日 優先權日2005年6月6日
發明者井上敏樹 申請人:株式會社豐田自動織機