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発光デバイスの駆動方法及び駆動装置 新技術説明会

国内特許コード P120008284
掲載日 2012年11月19日
出願番号 特願2009-552549
登録番号 特許第5403518号
出願日 平成21年2月6日(2009.2.6)
登録日 平成25年11月8日(2013.11.8)
国際出願番号 JP2009052092
国際公開番号 WO2009099205
国際出願日 平成21年2月6日(2009.2.6)
国際公開日 平成21年8月13日(2009.8.13)
優先権データ
  • 特願2008-029318 (2008.2.8) JP
発明者
  • 山雄 健史
  • 清水 康弘
  • 寺▲崎▼ 皓平
  • 堀田 収
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 発光デバイスの駆動方法及び駆動装置 新技術説明会
発明の概要 発光デバイス(1)は半導体材料(例えば、有機半導体)からなる発光層(10)と、発光層に電気的に接続された第1及び第2の電極(12、13)と、発光層に絶縁体層(14)を介して接続された第3の電極(15)とを備える。第1の電極(12)と第2の電極(13)間に対して直流電圧(VD-VS)を印加するとともに、第3の電極(15)に対して交流電圧(VG)を印加する。
従来技術、競合技術の概要



発光層に有機半導体材料を用いた有機発光デバイスとして、有機電界発光素子や有機電界効果トランジスタが研究されている。例えば、有機電界効果トランジスタについて、特許文献1に、絶縁性支持基板上にゲート電極が設けられ、その上に絶縁体層と有機発光層が設けられ、更にその上にソース電極とドレイン電極が設けられた有機電界効果トランジスタが開示されている(図28参照)。このような有機発光デバイスを発光させるためには、発光層に電子とホールとを効率的に注入し、再結合させる必要がある。





効率的な再結合を実現するため、有機電界発光素子は、一般に、仕事関数の大きな金属(陽極)と、ホールを流しやすい有機半導体(p型半導体)と、発光材料としての有機半導体と、電子を流しやすい有機半導体(n型半導体)と、仕事関数の小さい金属(陰極)とを含む素子構造で構成され、有機半導体全体の膜厚は1μm以下になるよう形成される。陽極およびp型半導体からはホールが、陰極およびn型半導体からは電子がそれぞれ発光層へ注入され、それらを発光層内で再結合させることで発光が実現される。





一方、図28に示すような有機電界効果トランジスタでは、電子とホールの双方をキャリアとする両極性(もしくはp型またはn型)の有機半導体材料からなる有機発光層に直接取り付けられたソース電極12と、有機半導体材料に絶縁体層14を介して取り付けられたゲート電極15との間に電圧を印加することで、絶縁体層側の有機半導体材料からなる有機発光層10内にキャリアを誘起する。そして、ソース電極12と、有機発光層10に取り付けられたもう1つの電極であるドレイン電極13との間に電圧を印加することにより、ソース電極12とドレイン電極13間に電流を流す。両極性有機半導体の場合には有機発光層10の内部で発光が観測され、p型半導体の場合には、有機発光層10内のドレイン電極13側で発光が観測される(図28参照)。





有機電界発光素子では、発光輝度は陽極および陰極間の電圧値を変えることで制御できる。この素子は2つの電極のみを備えた素子(2極素子)であるため、輝度を調整するために電源の電圧を変えると、その制御に用いている電源を流れる電流も同時に変化してしまう。





一方、有機電界効果トランジスタは3つの電極を備えた素子(3極素子)であり、ソース電極とドレイン電極に電力を供給できる一定電圧の電源を接続しておきさえすれば、ソース電極とドレイン電極間を流れる電流はゲート電圧の値を変化させるだけで制御することができる。このときゲート電極に電流は流れない。すなわち有機電界効果トランジスタでは、発光輝度の制御用電源(ゲート電圧制御用電源)は電力供給の必要がなく、このため、有機電界効果トランジスタは表示パネルなどの実用用途に好適である。





しかし、従来の有機電界効果トランジスタの駆動方法では、発光制御の電圧に直流電源を用いており、このため、有機発光層内に電子とホールを有効に注入できず、発光輝度が上昇しないという問題があった。これを解決するものとして特許文献2に開示された技術がある。





特許文献2では、ゲート電位(第1の導体)を基準として、有機電界効果トランジスタのソース電極及びドレイン電極(第2の導体)の一方に正電位の矩形波電圧を印加して有機発光層内にホールを注入し、一定時間経過後に、ソース電極及びドレイン電極の他方に負電位の矩形波電圧を印加し、有機発光層内に電子を注入することにより、有機発光層内にキャリアを有効に注入する方法が開示されている。





【特許文献1】

開2004-128469号公報

【特許文献2】

開2005-328002号公報

産業上の利用分野



本発明は、半導体材料(例えば、有機半導体材料)からなる発光層と、発光層に電気的に接続された2つの電極と、発光層に絶縁体層を介して接続された電極とを備えた発光デバイスを駆動する方法及び装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
半導体材料からなる発光層と、前記発光層に電気的に接続された第1及び第2の電極と、前記発光層に絶縁体層を介して接続された第3の電極とを備えた発光デバイスの駆動方法であって、
前記第1の電極と第2の電極間に対して直流電圧を印加するとともに、前記第3の電極に対して交流電圧を印加し、
前記第3の電極に対する200Hz以上の周波数の交流電圧の印加により、前記第1及び第2の電極から前記発光層内へ誘導される2つの極性のキャリアの双方を直接的に制御する、
ことを特徴とする発光デバイスの駆動方法。

【請求項2】
前記交流電圧の振幅値が前記直流電圧値の1/2よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の発光デバイスの駆動方法。

【請求項3】
前記第1の電極に対して第1の直流電圧を印加し、前記第2の電極に対して、前記第1の直流電圧と極性が異なる第2の直流電圧を印加し、前記第3の電極に対して交流電圧を印加する、ことを特徴とする請求項1記載の発光デバイスの駆動方法。

【請求項4】
前記第1の電極の電位を基準電位として、前記第2の電極に対して第1の直流電圧を印加するとともに、前記第3の電極に対して、第2の直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する、ことを特徴とする請求項1記載の発光デバイスの駆動方法。

【請求項5】
前記半導体材料は有機材料である、ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の発光デバイスの駆動方法。

【請求項6】
前記有機材料は電子とホールの双方をキャリアとする両極性材料である、ことを特徴とする請求項5に記載の発光デバイスの駆動方法。

【請求項7】
前記第3の電極に対して印加する交流電圧は矩形波電圧である、ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の発光デバイスの駆動方法。

【請求項8】
前記有機材料は結晶であるとともに、その両端面が共振器構造を形成している、ことを特徴とする請求項5に記載の発光デバイスの駆動方法。

【請求項9】
半導体材料からなる発光層と、前記発光層に電気的に接続された第1及び第2の電極と、前記発光層に絶縁体層を介して接続された第3の電極とを備えた発光デバイスの駆動装置であって、
前記第1の電極と第2の電極間に対して直流電圧を供給する第1の電源と、
前記第3の電極に対して交流電圧を供給する第2の電源とを備え、
前記第2の電源から前記第3の電極に供給される200Hz以上の周波数の交流電圧により、前記発光デバイスの第1及び第2の電極から発光層へ誘導されるキャリアを直接的に制御する
ことを特徴とする発光デバイスの駆動装置。

【請求項10】
前記交流電圧の振幅値が前記直流電圧値の1/2よりも大きいことを特徴とする請求項9記載の発光デバイスの駆動装置。

【請求項11】
前記第1の電源は、前記第1の電極に対して第1の直流電圧を印加する直流電源と、前記第2の電極に対して前記第1の直流電圧と極性が異なる第2の直流電圧を印加する直流電源とを含む、ことを特徴とする請求項9記載の発光デバイスの駆動装置。

【請求項12】
前記第1の電源は、前記第1の電極の電位を基準電位として、前記第2の電極に対して第1の直流電圧を印加し、
前記第2の電源は、前記第1の電極の電位を基準電位として、前記第3の電極に対して第2の直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する、ことを特徴とする請求項9記載の発光デバイスの駆動装置。

【請求項13】
前記半導体材料は有機材料である、ことを特徴とする請求項9ないし12のいずれか1つに記載の発光デバイスの駆動装置。

【請求項14】
前記有機材料は電子とホールの双方をキャリアとする両極性材料である、ことを特徴とする請求項13に記載の発光デバイスの駆動装置。

【請求項15】
前記第3の電極に対して印加する交流電圧は矩形波電圧である、ことを特徴とする請求項9ないし12のいずれか1つに記載の発光デバイスの駆動装置。

【請求項16】
前記有機材料は結晶であるとともに、その両端面が共振器構造を形成している、ことを特徴とする請求項13に記載の発光デバイスの駆動装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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