(57)【要約】【課題】回路に発生するサージ電圧による有機ＥＬ素子の破壊を防止できる有機ＥＬ装置を提供する。【解決手段】第１電極層２０、有機層、及び第２電極層４０が積層された有機ＥＬ素子１と、第１の出力端子２０１、及び第２電極層４０と電気的に接続する第２の出力端子２０２を有する電源２００と、第１経路１１０、及び第１経路１１０よりインピーダンスが低い第２経路１２０を有し、第１経路１１０及び第２経路１２０のいずれか介して電源２００の第１の出力端子２０１と第１電極層２０とを電気的に接続する切り換え回路１００とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極層、有機層、及び第２電極層が積層された有機エレクトロルミネセンス素子と、
第１の出力端子、及び前記第２電極層と電気的に接続する第２の出力端子を有する電源と、
第１経路、及び前記第１経路よりインピーダンスが低い第２経路を有し、前記第１経路及び前記第２経路のいずれか介して前記電源の前記第１の出力端子と前記第１電極層とを電気的に接続する切り換え回路と
を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス装置。
【請求項２】
前記切り換え回路が、前記電源がオン動作する場合及びオフ動作する場合に、前記第１経路を介して前記第１の出力端子と前記第１電極層とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
【請求項３】
前記切り換え回路が、前記電源がオン動作又はオフ動作した後のそれぞれ一定時間後に、前記第２経路を介して前記第１の出力端子と前記第１電極層とを電気的に接続することを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
【請求項４】
前記第１経路が、前記電源の出力電圧に発生するサージ電圧のエネルギーを吸収する吸収抵抗Ｒａを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
【請求項５】
前記電源と前記有機ＥＬ素子間に配置され、前記有機ＥＬ素子に過電流が流れるのを防止する過電流防止素子を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子を用いた有機エレクトロルミネセンス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機物中に注入された電子と正孔の再結合を利用して発光する有機エレクトロルミネセンス（以下において、「有機ＥＬ」という。）素子が、照明や表示装置等に使用されてきている。通常、有機ＥＬ素子は、ガラス基板やプラスティック基板等の透明基板上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明電極層からなる下部電極、有機層、金属膜等からなる上部電極を積層して形成される。そして、下部電極と上部電極間に電圧を印加して有機層に電流を流すことにより、有機層で光を発生させる。
【０００３】
一般的に、有機ＥＬ素子を使用する装置では、有機ＥＬ素子に印加される電圧に生じるサージ電圧やサージ電流の影響を排除する必要がある。このため、リセット開始状態及びリセット解除状態となるときに有機ＥＬ素子に流れるサージ電流を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−９３７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記方法では、電源オン動作時或いは電源オフ動作時に発生するサージ電圧による有機ＥＬ素子の有機層の破壊を防止することができず、電極間ショートが発生するという問題があった。有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ装置においては、サージ電圧による有機ＥＬ素子の破壊を防止することは重要である。
【０００５】
上記問題点を鑑み、本発明は、電源オン時動作や電源オフ動作時等に回路に発生するサージ電圧による有機ＥＬ素子の破壊を防止できる有機ＥＬ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、（イ）第１電極層、有機層、及び第２電極層が積層された有機エレクトロルミネセンス素子と、（ロ）第１の出力端子、及び第２電極層と電気的に接続する第２の出力端子を有する電源と、（ハ）第１経路、及び第１経路よりインピーダンスが低い第２経路を有し、第１経路及び第２経路のいずれか介して電源の第１の出力端子と第１電極層とを電気的に接続する切り換え回路とを備える有機エレクトロルミネセンス装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回路に発生するサージ電圧による有機ＥＬ素子の破壊を防止できる有機ＥＬ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【０００９】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置は、図１に示すように、第１電極層２０、有機層、及び第２電極層４０が積層された有機ＥＬ素子１と、第１の出力端子２０１、及び第２電極層４０と電気的に接続する第２の出力端子２０２を有する電源２００と、第１経路１１０、及び第１経路１１０よりインピーダンスが低い第２経路１２０を有し、第１経路１１０及び第２経路１２０のいずれか介して電源２００の第１の出力端子２０１と第１電極層２０とを電気的に接続する切り換え回路１００とを備える。
【００１１】
切り替え回路１００では、第１スイッチＳ１と吸収抵抗Ｒａが直列接続された第１経路１１０と、第２スイッチＳ２を有する第２経路１２０とが、第１端子１０１と第２端子１０２間で並列接続されている。吸収抵抗Ｒａを有する第１経路１１０のインピーダンスは第２経路１２０のインピーダンスより高い。切り替え回路１００は、後述するように、電源２００のオン動作、オフ動作等に応じて、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２の開閉を制御する。
【００１２】
図１に示すように、切り替え回路１００の第１端子１０１は電源２００の第１の出力端子２０１と接続し、第２端子１０２は有機ＥＬ素子１の第１電極層２０と電気的に接続する。また、電源２００の第２の出力端子２０２は、有機ＥＬ素子１の第２電極層４０と電気的に接続する。図１において、有機ＥＬ素子１は、ダイオードＤEL、容量ＣEL、抵抗ＲELが並列接続する等価回路として表示している。
【００１３】
有機ＥＬ素子１の構造例を図２に示す。図２に示すように、有機ＥＬ素子１は、基板１０の主面１１上に第１電極層２０、有機層３０及び第２電極層４０がこの順に積層された構造である。第１電極層２０をアノード電極とし、第２電極層４０をカソード電極として、電源２００の第１の出力端子２０１と第２の出力端子２０２間に出力される電圧を有機層３０に印加することで、有機層３０で光が発生する。
【００１４】
具体的には、第１電極層２０から有機層３０に正孔が供給され、第２電極層４０から有機層３０に電子が供給される。そして、正孔と電子の再結合により発生した光が有機層３０から放出され、第１電極層２０及び基板１０を透過して、主面１１に対向する基板１０の裏面（以下において「発光面」という。）１２から有機ＥＬ素子１の外部に出力光Ｌが出力される。このため、第１電極層２０は透明電極であり、基板１０は透明基板である。
【００１５】
基板１０には、例えばガラス基板やプラスティック基板等が採用可能である。第１電極層２０には、ＩＴＯ膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜、アルミニウム（Ａｌ）ドープの酸化チタン（ＴｉＯ2）膜、酸化スズ（ＳｎＯ2）膜等が採用可能である。
【００１６】
有機層３０は、有機化合物等からなる正孔輸送層や電子輸送層等が積層された構造が採用可能である。例えば、正孔輸送層にジフェニルナフチルジアミン（ＮＰＤ）膜等を採用可能であり、電子輸送層にキノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ3）膜等を採用できる。なお、有機層３０が、正孔輸送層と電子輸送層の間に配置された発光層を備える構造であってもよい。また、正孔注入層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）層を第１電極層２０と正孔輸送層間に配置してもよい。
【００１７】
第２電極層４０には、Ａｌ膜、マグネシウム（Ｍｇ）−Ａｇ合金膜等が採用可能である。
【００１８】
次に、サージ電圧について説明する。一般に、電源オン動作時或いは電源オフ動作時に、電源の出力電圧にサージ電圧が発生する。図３に、電源オン動作時において発生するサージ電圧の例を示す。時刻ｔ１で交流電源がオン動作して出力を開始してから時刻ｔ２までの間、交流電源の負荷に印加される印加電圧ＶOUTにサージ電圧が発生し、定常状態より大きな電圧が負荷に印加される。サージ電圧の発生が時刻ｔ２までであるとすれば、時刻ｔ２後の印加電圧ＶOUTは定常状態となる。
【００１９】
有機ＥＬ素子１が負荷である場合、電源オン動作時等において印加電圧ＶOUTに発生するサージ電圧によって、有機ＥＬ素子１が破壊される可能性がある。特に、有機ＥＬ装置の使用条件として低電圧駆動であることが好ましいが、低電圧化に対応する構造にした場合に有機ＥＬ素子１の絶縁耐圧が低下する。このため、電源オン動作時や電源オフ動作時に発生するサージ電圧により有機ＥＬ素子１の有機層３０が破壊され、第１電極層２０と第２電極層４０間での電極間ショートが発生しやすくなる。
【００２０】
しかし、図１に示した有機ＥＬ装置では、以下に説明するように、交流電源である電源２００の電源オン動作時或いは電源オフ動作時等の、電源２００の出力電圧にサージ電圧が発生する時間領域においては、インピーダンスの高い第１経路１１０を介して有機ＥＬ素子１に電源２００の出力電圧が印加される。このため、吸収抵抗Ｒａがサージ電圧のエネルギーを熱にして吸収し、有機ＥＬ素子１に印加されるサージ電圧値が低下する。その結果、サージ電圧によって有機ＥＬ素子１が破壊されることを防止できる。
【００２１】
以下に、図４に示すタイミングチャートを参照して、切り替え回路１００の動作を説明する。図４は、電源２００のオン・オフ状態、第１スイッチＳ１の開閉状態、及び第２スイッチＳ２の開閉状態をそれぞれ示す。
【００２２】
（イ）時刻ｔ１に電源２００がオン動作する。このとき、第１スイッチＳ１は閉じており、第２スイッチＳ２は開いている。このため、第１経路１１０を介して有機ＥＬ素子１に電源２００の出力電圧が印加される。
【００２３】
（ロ）時刻ｔ１からら一定時間（以下において、「オン時切り替え時間」という。）Ｔ１後の時刻ｔ２において、第２スイッチＳ２が閉じる。第１経路１１０より第２経路１２０の方がインピーダンスが低いため、第２スイッチＳ２が閉じた後は、第２経路１２０を介して有機ＥＬ素子１に電源２００の出力電圧が印加される。
【００２４】
（ハ）電源２００がオフ動作する前の時刻ｔ３において、第２スイッチＳ２が開き、第１スイッチＳ１のみが閉じている状態になる。つまり、第１経路１１０を介して有機ＥＬ素子１に電源２００の出力電圧が印加される。
【００２５】
（ニ）時刻ｔ４において電源２００がオフ動作する。このとき、第２スイッチＳ２は開き、第１スイッチＳ１のみが閉じている状態である。
【００２６】
（ホ）電源２００がオフ動作してから一定時間（以下において、「オフ時切り替え時間」という。）Ｔ２後の時刻ｔ５において、第１スイッチＳ１が開く。
【００２７】
以上に説明したように、電源２００がオン動作する場合、若しくはオフ動作する場合には、切り換え回路１００の第１スイッチＳ１が閉じ、第２スイッチＳ２が開いている。なお、時刻ｔ２で第２スイッチＳ２が閉じた後、第２スイッチＳ２が閉じた状態の間は第１スイッチＳ１を開いてもよい。
【００２８】
オン時切り替え時間Ｔ１は、電源２００がオン動作する場合に電源２００の出力電圧にサージ電圧が発生している時間より長く設定する必要がある。また、オフ時切り替え時間Ｔ２は、電源２００がオフ動作する場合に電源２００の出力電圧にサージ電圧が発生している時間より長く設定する。通常、サージ電圧が発生している時間は有機ＥＬ装置全体の時定数に依存する。このため、有機ＥＬ素子１の容量ＣELの容量値、抵抗ＲELの抵抗値、電源２００のインピーダンス等が考慮された有機ＥＬ装置全体の時定数に応じて、オン時切り替え時間Ｔ１及びオフ時切り替え時間Ｔ２が設定される。
【００２９】
また、電源２００のオン動作時及びオフ動作時に発生するサージ電圧によって有機ＥＬ素子１が破壊されないように第１経路１１０のインピーダンスを設定し、有機ＥＬ素子１に印加されるサージ電圧値が有機ＥＬ素子１の絶縁耐圧以下になるようにする必要がある。つまり、電源２００の出力電圧に発生すると予測されるサージ電圧値に応じて吸収抵抗Ｒａの抵抗値が設定され、第１経路１１０のインピーダンスが決定される。
【００３０】
なお、電源２００がオン動作してからオン時切り替え時間Ｔ１が経過した後の定常状態では、第２経路１２０を介して有機ＥＬ素子１に電源２００の出力電圧が印加される。このため、有機ＥＬ素子１の低電圧駆動のために、第２経路１２０のインピーダンスはできるだけ低いことが好ましい。
【００３１】
また、有機ＥＬ素子１で電極間ショートが発生し、その結果生じる過電流によって有機ＥＬ素子１等が焼損するのを防止するために、図５に示すように、ヒューズ３００を有機ＥＬ素子１と直列に挿入してもよい。ヒューズ３００は過電流によって溶断し、有機ＥＬ素子１に過電流が流れるのを防止する過電流防止素子として機能する。ヒューズ３００の代わりに過電流から回路を保護する他の過電流防止素子、例えばブレーカ等を電源２００と有機ＥＬ素子１間に配置してもよい。
【００３２】
上記においては、電源２００のオン動作時及びオフ動作時に発生するサージ電圧による有機ＥＬ素子１の破壊を防止する方法について説明した。しかし、電源２００の出力電圧にサージ電圧が発生するのは電源２００のオン・オフ動作時に限られない。例えば、電源２００によって電圧が印加された状態において有機ＥＬ装置で有機ＥＬ素子１を抜き差しする場合等において、サージ電圧が発生する。また、電源２００が複数の有機ＥＬ素子１を駆動する場合において、そのうちの１つの有機ＥＬ素子１を抜き差しする場合にも、残りの有機ＥＬ素子１にサージ電圧が印加され得る。
【００３３】
上記のような有機ＥＬ素子１にサージ電圧が印加され得る場合においても、第２スイッチＳ２を開き、かつ第１スイッチＳ１を閉じて第１経路１１０を介して電源２００と有機ＥＬ素子１とを電気的に接続することにより、サージ電圧による有機ＥＬ素子１の破壊を防止できる。
【００３４】
以上に説明したように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置では、サージ電圧が発生する時間領域においては、インピーダンスの高い第１経路１１０を介して有機ＥＬ素子１に電源２００の出力電圧が印加される。一方、サージ電圧が発生していない定常状態においては、インピーダンスの低い第２経路１２０を介して有機ＥＬ素子１に電源２００の出力電圧が印加される。このため、図１に示した有機ＥＬ装置では、電源２００の出力電圧に発生するサージ電圧によるエネルギーが第１経路１１０において熱にして吸収され、サージ電圧よる有機ＥＬ素子の破壊を防止できる有機ＥＬ装置が提供される。
【００３５】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３６】
既に述べた実施の形態の説明においては、有機ＥＬ装置に含まれる有機ＥＬ素子１が１つである例を示したが、互いに直列接続若しくは並列接続された複数の有機ＥＬ素子１を電源２００が駆動する場合にも本発明は適用可能である。また、アノード電極となる第１電極層２０と電源２００の間に切り換え回路１００が配置される例を示したが、カソード電極となる第２電極層４０と電源２００の間に切り換え回路１００を配置してもよい。
【００３７】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の構成を示す模式的な回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置に含まれる有機ＥＬ素子の模式的な断面図である。
【図３】サージ電圧を説明するための模式的なグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置の他の構成を示す模式的な回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｒａ…吸収抵抗
Ｓ１…第１スイッチ
Ｓ２…第２スイッチ
１…有機ＥＬ素子
１０…基板
２０…第１電極層
３０…有機層
４０…第２電極層
１００…切り替え回路
１０１…第１端子
１０２…第２端子
１１０…第１経路
１２０…第２経路
２００…電源
２０１…第１の出力端子
２０２…第２の出力端子
３００…ヒューズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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