近 畿 大 学 工 学 部 研 究 報 告No.44,2010年,pp.83‑85 ResearchReportsoftheFacultyofEngineering,
KinkiUniversityNo.442010,pp.83…85
試 行 駆 動 に よ るEL素 子 劣 化 改 善 の メカ ニ ズ ム
野 村 佳 史 、 岡 田和 之 ※
Improvement Mechanism in Degradation of Electroluminescent Devices by Pre-Operation
Yoshifumi NOMURA and Kazuyuki OKADA'
Abstract
The organic light-emitting diodes (OLEDs) were operated on pre-operation mode. The degradation characteristics of the OLEDs on this mode were improved in comparison with that on standard mode. The improvement mechanism in degradation did not depend on the emissive materials and the driving current on the pre-operation mode.
Key words : EL device, Degradation, Display, Organic thin film
1.は じめ に
有 機EL素 子 は 、構 造 上 、積 層 型 と単層 型 に大 別 で き る。 積 層 型 素 子 は 、低 電 圧 駆 動 ・高 効 率 な どが特 徴 と して 挙 げ られ る。単層 型 素 子 は 、作製 が容 易 で あ り、
大 型 化 が 可 能 で あ る。 デ ィ ス プ レイ や 照 明へ の応 用 に 関す る研 究 が盛 ん な現 在 は 、素 子 効 率 の観 点 か ら積 層 型 の研 究 が 主 流 と な って い る。1‑5)EL素 子 の実 用 化 に 向 けて 、素 子 の 高 効 率 化 と共 に長 寿命 化 が 課題 で あ る。
素 子 材 料 に ドー プ を行 うこ とに よ り長 寿 命 化 で き る こ とが報 告 され て い る。6)し か し、 材 料 ・素 子 構 成 が 複 雑 に な る ほ ど製 作 工 程 が 増 え、 生 産 に高 度 な技 術 が
近 畿 大 学 大 学 院 シ ステ ム工 学 研 究 科
※近 畿 大 学 工 学 部 電 子 情 報 工 学 科
必 要 に な り、 大 量 生産 は難 し くな る。 そ こで 、 比 較 的 簡 単 な構 造 の 素子 で 、駆 動 条件 を 工夫 す る こ とで長 寿 命 化 を試 み た。
前 回 の研 究 報 告 で は 、EL素 子 を 一 定 電圧 で 駆 動 した 後 、電 圧 を 上昇 して駆 動 す る試 行 駆 動 方 式 に お い て 劣 化 特 性 の 改 善 が観 られ た こ とを報 告 した。本 論 文 で は 、 試 行 駆 動 方 式 に よ る 素子 劣 化 改 善 の メ カ ニ ズ ム を 二 っ
の方 法 に て検 討 した。 第 一 に 、発 光剤 を 変 え て材 料 自 体 の劣 化 特 性 改 善 へ の影 響 を検 討 した。 第 二 に 、試 行 駆 動 中 の駆 動 電流 の影 響 とそれ に伴 い発 生 す る熱 の影 響 を検 討 した。
Graduate School of Systems Engineering, Kinki University Department of Electronic Engineering and Computer Science, Faculty of Engineering, Kinki University
近 畿 大 学 工 学 部研 究 報 告No.44
2.有 機EL素 子 の 作 製 手 順
今 回 の 実 験 で は 二 種 類 の 有 機EL素 子 を 作 製 し た 。 Poly(3,4‑ethylenedioxythiophene)‑poly(styrenesulfonate)
(PEDOT‑PSS)をITO膜 付 ガ ラ ス 基 板 上 に ス ピ ン コ ー ト し た 。 次 に 、 そ の 有 機 膜 上 に 真 空 蒸 着 法 を 用 い て N,N'‑bis(3‑methylphenyl)‑N,N'‑diphenylbenzidine(TPD),
Bis[N‑(1‑naphthyl)‑N‑phenyl]benzidine(a‑NPD), 2,9‑Dime七hy1‑4,7‑diphenyl・1,10‑phenan七hroline(BCP)
の 有 機 膜 を 形 成 し た 。 最 後 にMgAg電 極 を 蒸 着 し て 素 子(素 子 ①)を 完 成 し た 。 ま た 、 発 光 層 を α一NPDか
らTris(8‑hydroxyquinolinato)aluminum(III)(Alq3)
に 変 更 し た 素 子(素 子 ②)も 作 製 し た 。 作 製 し た 二 種 類 の 素 子 エ ネ ル ギ ー 準 位 図 を そ れ ぞ れ 図2.1、 図2.2 に 示 す 。
4.測 定 結 果 及 び 検 討
4.1材 料 自体 の 劣 化 特 性 改 善 へ の 影 響
素 子 ① の 構 成 で 駆 動 電 圧 を 、 試 行 駆 動 中 は6.40V、
試 行 駆 動 後 は8.90Vに 設 定 し て 発 光 強 度 ・駆 動 電 流 の 時 間 変 化 を 測 定 し た 。 そ の 結 果 を 図4.1.1に 示 す 。
素 子 ② の 構 成 で 駆 動 電 圧 を 、 試 行 駆 動 中 は6.80V、
試 行 駆 動 後 は7.57Vに 設 定 し て 発 光 強 度 ・駆 動 電 流 の 時 間 変 化 を 測 定 し た 。 そ の 結 果 を 図4.1.2に 示 す 。
発 光 層 が α一NPD、Alq3い ず れ の 素 子 に お い て も 改 善 の 度 合 い に 違 い は あ る が 、劣 化 特 性 の 改 善 が 観 られ た 。 材 料 自体 の 劣 化 特 性 改 善 へ の 影 響 は 小 さ い と 考 え る。
試 行 駆 動 後 の 駆 動 電 流 は 、 ど ち ら の 素 子 も 、 試 行 駆 動 中 よ り減 少 が 時 間 的 に 緩 や か で あ る 。 し た が っ て 、 試 行 駆 動 を 行 う こ と に よ り キ ャ リ ア の 注 入 ・輸 送 状 態 が 変 わ り 、 素 子 寿 命 が 長 く な っ た 可 能 性 が 高 い 。
図4.1.1
山 」1口 」Lノ 」」
素子①の発光劣化特性
図2.2素 子 ② の エ ネ ル ギ ー 準 位 図
3.測 定 方 法 ・手 順
作 製 した 素 子 とフ ォ トセ ンサ ー(浜 松 ホ トニ ク ス株 式 会 社 、H6780‑01)を9[cm]離 して配 置 した。 作製 したEL素 子 に大 気 中 で 直流 電 圧 を 印加 した。 発 光 領 域 全 体 が 発 光 す る こ とを確 認 した後 、発 光 面 に対 して 垂 直 方 向 に放 射 す る光 の強 度 と駆 動 電 流 の 時 間変 化 を 測 定 した 。 発 光 強 度 が減 少 した後 、駆 動 電 圧 を上 昇 さ せ て 発 光 強 度 と駆 動 電 流 の時 間変 化 を測 定 した。
一1」1ロ 」Lノ 」」
図4.1.2素 子 ② の 発 光 劣 化 特 性
試 行 駆 動 に よ るEL素 子 劣 化 改 善 メ カ ニ ズ ム
4.2試 行 駆 動 中 の 駆 動 電 流 の 影 響
こ こ で は 、 素 子 ① の 構 成 に て 実 験 ・測 定 を 行 っ た 結 果 に つ い て 述 べ る 。
従 来 の 試 行 駆 動 時(図4.1.1)の 約 半 分 の 電 流 値 に て 試 行 駆 動 を 行 っ た 。駆 動 電 圧 は 、試 行 駆 動 中 が3.OV、
試 行 駆 動 後 は7.OVで あ る 。発 光 強 度 ・駆 動 電 流 の 時 間 変 化 を 図4.2.1に 示 す 。
試 行 駆 動 開 始 直 後 の 電 流 は 、 図4.1.1で は0.1mA で あ り、図4.2.1で は0.05mAと 約 半 分 の 電 流 で あ る 。 試 行 駆 動 を 行 わ ず 測 定 した 場 合 の 発 光 強 度 半 減 時 間 は 約5分 で あ る が 、 試 行 駆 動 を 行 っ た 場 合 、 図4.1.1、
図4.2.1い ず れ も 十 数 分 で あ り、 劣 化 特 性 の 改 善 は 同 程 度 で あ る 。 本 格 的 に 駆 動 す る 前 に 電 流 を 流 す こ と が 劣 化 特 性 改 善 に 影 響 を 与 え て お り、 そ の 電 流 値 の 大 小 の 影 響 は 小 さ い と考 え る 。 前 回 の 報 告 で は 、 劣 化 改 善 の メ カ ニ ズ ム と して 、 熱 と 内 部 電 界 の 影 響 を 挙 げ た 。 しか し、0.05[mA]の 電 流 で10分 間 駆 動 した 場 合 、 有 機 膜 の エ ネ ル ギ ー 準 位 を 変 化 さ せ る ほ ど の 熱 が 発 生 す る 可 能 性 は 低 い と の 報 告 が あ り7)、 本 実 験 に お い て も 熱 の 影 響 は 小 さ い と推 測 さ れ る 。
今 後 は 、 内 部 電 界 に 注 目 し て 劣 化 特 性 改 善 メ カ ニ ズ ム の 検 討 を 行 う予 定 で あ る 。
5.ま とめ
異 な る発 光 剤 を使 用 した 二種 類 の 素子 で も 、 改 善 の 度 合 い に 多少 の差 は あ る が 、劣 化 特 性 が 改 善す る こ と を確 認 した。 劣 化 特 性 の 改 善 は材 料 固有 の特 性 で あ る 可能 性 は低 い。
試 行 駆 動 開始 直後 の駆 動 電 流 を低 く した場 合 で も 、 従 来 の試 行 駆 動 方 式 と同程 度 の劣 化 特 性 の 改 善 が観 ら れ た。 試 行 駆 動 中 に流 れ る駆 動 電 流 の有 無 が 大 き く影 響 し、試 行 駆 動 電 流 に よ っ て発 生 す る熱 の影 響 は小 さ
い と考 え る。
参 考 文献
1)筒 井 哲 夫;電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告,Vol.92, No.123(OME92,9‑15),p.p.1‑6(1992).
2)日 野 有 一;電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告,Vol.103, No.317(OME2003,72‑79),p.p.31‑36(2003).
3)大 石 教 博;電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告,Vol.105, No.576(OME2005,101‑111),p.p.15‑19(2006).
4)山 本 隆 裕;電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告,Vol.105, No。642(OME2005,ll2‑119),p.p.23‑26(2006).
5)藤 田 克 彦;未 来 材 料,Vol.9,No.6,p.p.34‑38(2009).
6)浜 田 祐 次;テ レ ビ ジ ョ ン 学 会 技 術 報 告,Vol.20,No.18
(IDY96,77‑81),p.p.13‑18(1996.).
7)ラ マ ン 分 光 法 を 用 い た 多 層 型 有 機EL素 子 中 の 有 機 層 の 構 造 解 析 と 温 度 測 定:椙 山 卓 郎(2008年)
Web:http://dspace.wul.waseda.ac.jp/dspace/bitstream/2 065/28703/3/Honbun‑4751.pdf.
図4.2.1試 行 駆 動 電 流 を抑 えた 場 合 の 発 光 強 度 特 性
