电致发光元件以及显示装置的制作方法

文档序号:8172171阅读:330来源:国知局
专利名称:电致发光元件以及显示装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种电致发光元件以及显示装置。
技术背景近年来,在平面型的显示装置中,电致发光(以下简称为EL)元件 备受瞩目。该EL元件具有自发发光性、视认性出色、视角宽、应答性快 等特征。另外,目前正在开发的EL元件包括使用无机材料作为发光体的 无机EL元件和使用有机材料作为发光体的有机EL元件。无机EL元件以硫化锌等无机荧光体作为发光体,被106V/cm高电场 加速的电子碰撞激发荧光体的发光中心,在它们缓和时发光。另外,无机 EL元件包括使荧光体粉末分散于高分子有机材料等中,上下设置电极 的结构的分散型EL元件;在一对电极间设置二层电介质层和进而被夹持 在电介质层之间的薄膜发光层的薄膜型EL元件。分散型EL元件容易制 造,但亮度低,寿命短,所以其利用受到限制。另一方面的薄膜型EL元 件显示出,1974年被猪口等提出的二重绝缘结构的元件具有高亮度和长 寿命,已向车载用显示器实用化。另外,还公开了,使用绝缘性的陶瓷基 板作为基板,构成二重绝缘结构的一方电介质层作为厚膜电介质的无机 EL元件(例如参照专利文献1。)。该无机EL元件可以减少因制造工序的 灰尘等形成的气孔造成的驱动时的绝缘破坏。以下使用图4,对作为以往的无机LE元件具有代表性的二重绝缘型 EL元件进行说明。该无机EL元件40在透明基板41上依次层叠形成透 明电极42、第1电介质层43、发光层44、第2电介质层46和对置电极 47。第1电介质层43、第2电介质层46具有限制在发光层44内流动的 电流的功能,具有可以抑制元件40的绝缘破坏而且可以得到稳定的发光 特性的作用。另外,还已知有,在条纹上形成图案使透明电极41与对置电极47正交,通过向以矩阵选择的特定的像素施加电压,进行任意图案 显示的无源矩阵驱动方式的显示装置。用作所述第1电介质层43 、第2电介质层46的电介质可以举出Y203、 Ta205、 A1203、 Si3N4、 BaTi03、 SrTi03等,利用溅射或蒸镀等成膜。用作所述发光层44的无机荧光体通常以绝缘物结晶作为基质晶体, 在其中掺杂成为发光中心的元素而成。该基质晶体由于使用物理化学上稳 定的物质,所以无机EL元件的可靠性高,寿命也可以实现3万小时以上。 但是,例如,通过在发光层中以ZnS为主体,掺杂Mn、 Cr、 Tb、 Eu、 Tm、 Yb等过渡金属元素或稀土类元素,尽管可以提高发光亮度,但平均亮度 不到400cd/m2,作为电视机等而言显示器器件不充分(例如参照专利文献 2。)。专利文献1:特公平7—44072号公报 专利文献2:特公昭54—8080号公报发明内容在将EL元件用作电视机等显示器件的情况下,必需实现平均亮度为 400cd/m2以上的亮度和其寿命至少达3万小时左右,而以往的无机EL元 件不能得到充分的亮度。本发明的目的在于提供一种解决以往的无机EL元件的课题的高亮度 且长寿命的EL元件和使用该EL元件的显示装置。本发明中的电致发光元件的特征在于,具备第1电极、在所述第1电极上设置的第1电介质层、 与所述第1电介质层对向设置的第2电介质层、 在所述第2电介质层上设置的第2电极、 被所述第1电介质层与所述第2电介质层夹持的发光层,和 根据来自被所述第1电介质层与所述第2电介质层夹持的所述发光层 的光而产生电子一空穴对的光电转换层,所述第1电极及所述第2电极中的至少一方为透明或半透明。页另外,本发明中的电致发光元件的特征在于, 具备-透明或半透明的第1电极、在所述第1电极上设置的第1电介质层、在所述第1电介质层上设置的发光层、在所述发光层上设置的根据来自所述发光层的光而产生电子一空穴 对的光电转换层、在所述光电转换层上设置的第2电介质层、和 在所述2电介质层上设置的第2电极。另外,所述光电转换层以无定形硫硒碲类材料、无定形四面体类材料、第12族一第16族化合物半导体材料中的至少一种材料作为主体含有。另外,进而,所述光电转换层以縮合多环醌类材料、偶氮类材料、靛蓝类材料、酞菁类材料、萘酞菁(naphthalocyanine)类材料、斯夸琳 (squarylium)类材料、奧鐺(azulenium)类材料、噻卩南鎗(thiapyrilium) 类材料、花青苷类材料中的至少一种材料为主体含有。另外,进而,所述发光层也可以为无机荧光薄膜。本发明中的显示装置的特征在于,具备多个所述EL元件2维排列而成的发光元件阵列,在与所述发光元件阵列的发光面平行的第1方向上彼此平行地延伸 存在的多个x电极,在与所述发光元件阵列的发光面平行且与所述第1方向正交的第2方 向上平行地延伸存在的多个y电极。利用本发明的EL元件,通过与发光层邻接设置光电转换层,在从所 述发光层内的荧光体发出的光的作用下,在所述光电转换层内产生空穴一 电子对,在向元件施加电压时,被该电场强度分离的电子碰撞激发发光层 内的荧光体。由于与以往的无机EL元件相比,有助于发光的电子的密度 增加,所以可以提供高亮度的发光元件及显示装置。


图1是与本发明的第1实施方式中的EL元件的发光面垂直的截面图。图2是本发明的第2实施方式中的显示装置的立体图。 图3是与本发明的第3实施方式中的EL元件的发光面垂直的截面图。 图4是与以往例的EL元件的发光面垂直的截面图。 图中,1—透明基板,2—透明电极,3 —第1电介质层,4一发光层, 5 —光电转换层,6—第2电介质层,7—对置电极,10、 30、 40—EL元件, 20—显示装置,21—x电极,22—y电极,31—基板,41一透明基板,42 一透明电极,43—第1电介质层,44 —发光层,46—第2电介质层,47 —对置电极。
具体实施方式
以下使用附图,对本发明的实施方式中的EL元件以及使用该发光元 件的显示装置进行说明。其中,在附图中,给实际上为同一构件的构件赋 予同一符号。(第1实施方式)使用图1说明本发明的第1实施方式中的EL元件。图1是与该EL 元件10的发光面垂直的截面图。该EL元件10用2层的第1及第2电介 质层3、 6夹持由无机荧光体构成的发光体层4,进而,在透明电极2与 对置电极7之间夹持所述电介质层3、 6。另外,在发光层4与第2电介 质层之间夹持光电转换层5。该EL元件10是在透明基板1上依次层叠透 明电极2、第1电介质层3、发光层4、光电转换层5、第2电介质层6、 对置电极7而形成。从无机荧光体发出的光从透明基板1的一侧取出。另 外,除了所述构成以外,也可以进而具备密封EL元件10的全部或一部 分的结构。这样,即使在使用存在耐湿性等问题的无机荧光体的情况下, 也可以提高可靠性,延长元件寿命也成为可能。进而,对置电极7也可以 呈现黑色,另外,也可以在第2电介质层6内含有呈现黑色的色素等。这 样,可以防止从透明电极2的一侧向EL元件10内入射的外光在对置电 极7的表面反射,使外光对比度良好。另夕卜,进而,通过将对置电极7设 为透明电极,也可以从两面取出发出的光。接着,对EL元件10的各构成构件进行详细说明。首先,对透明基板1进行说明。透明基板1只要能支撑在其上形成的 各层即可。另外,只要是为了取出在发光层4内产生的光而为透明或半透明且绝缘性高的材料即可。作为透明基板1,例如可以使用Comingl737 等玻璃基板。为了使通常的玻璃中内含的碱离子等不影响发光元件,也可 以为无碱玻璃或在玻璃表面涂敷氧化铝等作为离子阻挡层的钠钙玻璃。另 外,进而,也可以使用聚酯等树脂薄膜。树脂薄膜只要使用耐久性、柔软 性、透明性、电绝缘性、防湿性的材料即可,可以使用聚对苯二甲酸乙二 醇酯类或聚氯三氟乙烯类和尼龙6的组合或氟树脂类材料等。接着,对透明电极2进行说明。作为透明电极2,只要是具有透过性 的透明电极即可,优选为低电阻。作为透明电极2,作为特别优选的例子, 可以使用ITO (铟锡氧化物)、InZnO、 Sn02等,但不限定于这些。ITO 为了提高其透明性或者使电阻率降低,可以用溅射法、电子束蒸镀法、离 子镀法等成膜方法成膜。另外,在成膜之后,为了控制电阻率,也可以实 施等离子处理等表面处理。透明电极2的膜厚由必要的片材电阻值和可见 光透过率来决定。进而,也可以使用聚苯胺等导电性树脂。另外,通过使 对置电极7成为透明或半透明,也可以从两面取出发出的光。接着,对电介质层3、 6进行说明。作为电介质层3、 6,优选介电常 数高且电绝缘性高的电介质层。在交流驱动型的无机EL元件中,有助于 发光的在发光层内流动的电流与电介质层的容量大致成比例。因而,通过 加大电介质层的容量,驱动电压降低,可以得到高亮度。作为电介质材料, 可以使用氧化物或氮化物或者复合它们的材料。作为优选例,可以使用 Si02、 Si3N4、 PbO、 Pb02、 A1203、 Ti02、 Zr02、 Hf02、 Nb205、 Ta205、 Li20、 CaO、 SrO、 BaO、 Y203、 BaTi03、 BaTa206、 LiNb03、 SrTi03、 PbTi03、 PbZr03、 Pb (Ti、 Zr) 03、 PbNb206等,但不限定于这些。另外,也可以 使用两种以上,也可以做成其他层进而层叠,或者也可以混合。进而,第 1电介质层3由于取出来自发光层4的光,所以在可见光区域,透过率优 选为80%以上,特别优选为90%以上。作为电介质层3、 6的成膜方法,可以使用溅射法、EB蒸镀法、电阻 加热蒸镀法、CVD法、溶胶凝胶法等。另外,作为电介质层3、 6的膜厚, 为0.01 l/xm,优选为0.1 0.5pim左右。另外,电介质层3、 6在成膜后,也可以在空气、N2、 He、 Ar等单独或混合气体气氛或者真空中,进行加 热处理。这样,提高电介质层的结晶性等,可以实现高亮度化。加热处理 的温度为电介质层材料的熔点以下的温度,且考虑对发光层材料或基板等 的影响来决定。接着,对发光层4进行说明。作为发光层4,可以使用掺杂了所述 Mn的以ZnS为代表的第12族一第16族化合物等公知材料,但不限定于 所述材料。作为发光层4的成膜方法,可以使用溅射法、EB蒸镀法、电阻加热 蒸镀法、CVD法等。另外,作为发光层4的膜厚,没有特别限定,但如 果过薄,则发光效率降低,如果过厚,则驱动电压上升。优选为0.1 2/xm左右。另外,在成膜发光层4之后,也可以进行加热处理。加热处理的温度 根据发光层材料而不同,优选为40(TC以上,为电介质层3、 6的烧成温 度以下。另外,作为加热处理时的气氛,可以使用空气、N2、 He、 Ar等 的单独或混合气体。接着,对光电转换层5进行说明。作为光电转换层5,可以使用一旦 吸收光则电子一空穴对被激发而电导率增加的、显示所谓光电导效应的光 电转换材料。作为该显示出光电导效应的光电转换材料,包括吸收具有 大于自身的带隙的能量的光,通过带间跃迁激发电子一空穴对的本征型光 电导性材料;和在掺杂了杂质的材料中,从较浅的杂质能级激发载流子的 非本征型光电导性材料。作为光电转换材料,从实用方面出发,可以使用 电子照相过程中使用的感光体材料或摄像管等中使用的各种材料。作为光 电转换材料的优选例,可以使用a—Se、 a—Se 'Te、 a—Se 'As、 a—As2Se3 等无定形硫硒碲类,a—Si、 a—SiC、 a—SiO、 a—SiON等无定形四面体 类等,ZnO、 CdS、 CdSe、 PbS等第12族一第16族化合物半导体类的无 机系材料,或者茈等縮合多环醌类、偶氮颜料类、靛蓝颜料类、酞菁颜料 类、斯夸琳(squarylium)色素类、萸鐺(azulenium)色素类、噻喃鑰 (thiapyrilium)色素类、花青苷色素类等有机系材料,或者它们的混合材 料,但不限定于这些。另外,也可以在这些主要光电转换材料中为了增感 而掺杂色素等。另外,也可以为利用多个光电转换材料的层叠结构。另外,进而,也可以为分散了树脂的这些光电转换材料的薄膜。作为光电转换层5的成膜方法,根据使用的材料而不同,可以使用溅射法、EB蒸镀法、电阻加热蒸镀法、CVD法等。另外,作为光电转换层 5的膜厚,没有特别限定,优选为0.01 10Mm左右。在此,对所述光电转换层5的作用进行说明。如果向无机EL元件10 施加1(^V/cm的高电场,则由于Poole—Frenkel效果或者隧道效果,电子 被注入发光层4内,碰撞激发荧光体的发光中心,在它们缓和时进行发光。 如果该发光到达光电转换层5内的光电转换材料,则产生被光激发的电子 一空穴对。该电子一空穴对在外部电场小时被彼此的库仑场束缚,不能自 由地活动而立即复合,在向无机EL元件10施加的高电场的作用下分离, 成为所谓的光电流。己分离的电子的一部分被再次注入到发光层4内,碰 撞激发荧光体,有助于发光。在以上的作用下,可以得到高亮度、高发光 效率的发光元件。另外,该EL元件10构成为发光层4和光电转换层5各1层,但也 可以构成为一方或各方层叠多个。例如,还可以举出在2个发光层之间夹 持光电转换层的构成等。接着,对对置电极7进行说明。作为对置电极7,优选为低电阻且相 对电介质层6的粘附性好的电极,可以使用以Al为代表的公知的金属电 极。另外,为了改善外光对比度,也可以使用碳、Mn02、 1102等黑色化 的电极材料。作为对置电极7的形成方法,可以使用电阻加热蒸镀法或溅 射法、网板印刷法等公知的成膜方法。 (第2实施方式)使用图2,说明本发明的第2实施方式中的显示装置。图2是表示由 该显示装置20的彼此正交的x电极21和y电极22构成的无源矩阵显示 装置的概略俯视图。该显示装置20基板具有多个所述第l实施方式中 的EL元件2维排列而成的发光元件阵列。另外,还具备在与发光元件 阵列的面平行的第1方向上平行地延伸存在的多个x电极21;在与发光 元件阵列的面平行且与第1方向正交的第2方向上平行地延伸存在的多个 y电极22,它们分别相当于所述第1实施方式中的EL元件的透明电极和 对置电极。进而,在该显示装置20中,向1组透明电极和对置电极之间施加外部交流电压,驱动1个EL元件,从透明电极的一侧取出光。利用该显示装置20,在各像素的EL元件上设置光电转换层5。这样,可以得 到高亮度、高发光效率的显示装置另外,在为彩色的显示装置的情况下,将发光层4分色为R (红)、 G (绿)、B (蓝)的各色荧光体,成膜即可。或者,也可以层叠RGB各 色发光层。另外,进而,在为其他例的彩色显示装置的情况下,在作成单 一色或2色的发光层的显示装置之后,也可以使用滤色片及/或色转换过 滤器,显示RGB。(第3实施方式)使用图3说明本发明的第3实施方式中的EL元件。图3是与该EL 元件30的发光面垂直的截面图。该EL元件30与第1实施方式中的EL 元件10相比,则在基板31上形成电极及各层,从透明电极2的一侧取出 发光的点上不同。进而,更具体而言,在基板31上依次层叠对置电极7、 第2电介质层6、光电转换层5、发光层4、第l电介质层3和透明电极2 的点上不同。接着,对EL元件30的各构成构件进行详细说明。另外,省略与在 第1实施方式中的EL元件10中实际上为同一构件的说明。作为基板31,只要是能够支撑在其上形成的各层且绝缘性高的材料 即可。进而,优选与对置电极7的粘附性出色。作为基板31,可以使用 与Comingl737等所述透明基板l相同的玻璃基板或树脂基板。另外,进 而,也可以使用在表面具有绝缘层的金属基板或陶瓷基板、硅片等。另外,所述的各实施方式显示了本发明的构成的一例,本发明的构成 不限定于所述实施方式的构成。产业上的可利用性本发明中的EL元件可以用于显示装置、特别是电视机等显示器器件。
权利要求
1.一种电致发光元件,其特征在于,具备第1电极;在所述第1电极上设置的第1电介质层;与所述第1电介质层对向设置的第2电介质层;在所述第2电介质层上设置的第2电极;被所述第1电介质层与所述第2电介质层夹持的发光层;和利用来自被所述第1电介质层与所述第2电介质层夹持的所述发光层的光而产生电子一空穴对的光电转换层,所述第1电极及所述第2电极中的至少一方为透明或半透明。
2. 根据权利要求l所述的电致发光元件,其特征在于, 所述光电转换层以无定形硫硒碲类材料、无定形四面体类材料、第12族一第16族化合物半导体材料中的至少一种材料为主体含有。
3. 根据权利要求l所述的电致发光元件,其特征在于, 所述光电转换层以縮合多环醌类材料、偶氮类材料、靛蓝类材料、酞菁类材料、萘酞菁类材料、斯夸琳类材料、萸鎗类材料、噻喃鐵类材料、 花青苷类材料中的至少一种材料为主体含有。
4. 根据权利要求l所述的电致发光元件,其特征在于, 所述发光层为无机荧光薄膜。
5. —种显示装置,其特征在于, 具备权利要求1所述的多个所述电致发光元件2维排列而成的发光元件阵列;在与所述发光元件阵列的发光面平行的第1方向上彼此平行地延伸 存在的多个x电极;在与所述发光元件阵列的发光层平行且与所述第1方向正交的第2方 向上平行地延伸存在的多个y电极。
6. —种电致发光元件,其特征在于, 具备透明或半透明的第l电极;在所述第1电极上设置的第1电介质层;在所述第1电介质层上设置的发光层;在所述发光层上设置的、利用来自所述发光层的光而产生电子一空穴 对的光电转换层;在所述光电转换层上设置的第2电介质层;和 在所述2电介质层上设置的第2电极。
7. 根据权利要求6所述的电致发光元件,其特征在于, 所述光电转换层以无定形硫硒碲类材料、无定形四面体类材料、第12族一第16族化合物半导体材料中的至少一种材料为主体含有。
8. 根据权利要求6所述的电致发光元件,其特征在于, 所述光电转换层以縮合多环醌类材料、偶氮类材料、靛蓝类材料、酞菁类材料、萘酞菁类材料、斯夸琳类材料、奠鑰类材料、噻喃鎗类材料、 花青苷类材料中的至少一种材料为主体含有。
9. 根据权利要求6所述的电致发光元件,其特征在于, 所述发光层为无机荧光薄膜。
全文摘要
本发明提供一种电致发光元件,其中,具备第1电极、在所述第1电极上设置的第1电介质层、与所述第1电介质层对向设置的第2电介质层、在所述第2电介质层上设置的第2电极、被所述第1电介质层与所述第2电介质层夹持的发光层,和利用来自被所述第1电介质层与所述第2电介质层夹持的所述发光层的光而产生电子—空穴对的光电转换层,所述第1电极及所述第2电极中的至少一方为透明或半透明。
文档编号H05B33/22GK101258779SQ20068003237
公开日2008年9月3日 申请日期2006年9月4日 优先权日2005年9月5日
发明者小田桐优, 小野雅行, 那须昌吾, 青山俊之 申请人:松下电器产业株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1