表面發射型電致發光器件的製作方法

2023-08-11 17:18:26 1

專利名稱：表面發射型電致發光器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種表面發射型電致發光器件。
背景技術：
平面發射型電致發光器件(下文有時稱為"EL器件")包括例 如，分散型無機EL器件，其中，螢光粒子分散在具有高介電常數的粘
合劑中(例如，專利文獻l);薄膜型無機EL器件，其中，具有高介電 常數的介電層和薄膜光發射層相堆疊；以及有機EL器件，其具有電子 傳輸層、空穴傳輸層和光發射層相堆疊的結構，這些層各自包括有機 材料。
專利文獻l: JP-A-2005-339924 專利文獻2: JP-A-58-l 12299 專利文獻3: JP-A-62-l 16359
非專利文獻i:螢光體八乂K:/:j/夕(螢光體手冊)，第II版，第2
章，蛍光體同學會編輯，才一厶社出版。
非專利文獻2:工w夕卜口/i^卑5Hr:/K^^義:7V^ (電致發光
顯示器)，豬口敏夫著
非專利文獻3:宮田清藏(編輯)，有機EL素子fc子C工業化最前 線(有機EL器件及其工業化的第一線)，NTS

發明內容
本發明要解決的問題
在這些器件中，分散型無機EL器件和薄膜型無機EL器件各自通常 具有絕緣介電層夾在電極與光發射層之間的結構，並且僅通過在100V 左右相對高壓的AC驅動而發射光，因此，逆變電路是必須的。而且，
3因為該器件變成用於驅動電源的電容性負載，相對於消耗電流的電路 電流值變大，這引起了例如電源尺寸增大的問題。
有機EL器件能夠通過直流驅動，但是該器件由有機材料組成，因 此具有耐用性不足的問題。
在這些情況下，做出本發明，並且旨在提供一種DC驅動的表面發
射電致發光器件，該器件使用無機材料，具有優秀的耐用性，並且解 決了在傳統技術中的這些問題。
本發明提供了一種包括堆疊結構的電致發光器件，其中，透明電 導體層、透明半導體層和/或透明絕緣層、光發射層和背電極層以該順 序排列，透明電導體層、透明半導體層和透明絕緣層各自包括金屬氧 化物。在光發射層上面的上部分完全由透明材料組成，以便光能夠作 為平面發射而被獲得，並且能夠實現高亮度。
解決問題的方法
通過隨後本發明及其優選實施方式的詳細描述，能夠實現本發明 的目的。
(1) 一種包括堆疊結構的表面發射型電致發光器件，其中，透明 電導體層、透明半導體層和/或透明絕緣層、光發射層和背電極層以該 順序排列，該透明電導體層、透明半導體層和透明絕緣層各自包括金 屬氧化物。
(2) 如(1)中的表面發射型電致發光器件，其中該透明半導體 層和/或透明絕緣層各自包括選自由屬於元素周期表第12族、第13族和 第14族的元素所構成的組的至少一種元素。
(3) 如(1)或(2)中的表面發射型電致發光器件，其中，構成該光發射層的物質是化合物半導體，該化合物半導體包括選自由元素
周期表的第2族元素和第i6族元素所構成的組的至少一種元素，禾n/或選
自由元素周期表第13族元素和第15族元素所構成的組的至少一種元 素。
本發明的優勢
根據本發明，能夠提供一種表面發射型電致發光器件，該器件能
夠由DC電源驅動並且確保優秀的耐用性和高亮度。


圖l是示出了本發明的表面發射型電致發光器件的一個實施方式 的剖面示意圖。
具體實施例方式
本發明的表面發射型電致發光器件特徵在於包括一種堆疊結構， 其中，透明電導體層、透明半導體層和/或透明絕緣層、光發射層和背 電極層以此順序排列，該透明電導體層、透明半導體層和透明絕緣層 各自包括金屬氧化物。
下文將基於附圖詳細描述本發明的實施方式。
圖l是示出了根據本發明的表面發射型電致發光器件的優選構造 的示意圖。
如圖1中所示，該表面發射型電致發光器件包括諸如膜支撐物或玻 璃襯底的支撐物，並且優選具有堆疊結構，其中，透明電導體層、透 明半導體層和透明絕緣層兩者或者透明半導體層和透明絕緣層之一、 光發射層、背電極層和絕緣層在支撐物上以此順序排列。DC電源優選 連接至透明電導體層和背電極層。在具有透明半導體層和透明絕緣層兩者的情況下，該順序優選為 支撐物/透明電導體層/透明半導體層/透明絕緣層/光發射層/背電極層/ 絕緣層。
在本發明中，通過實現未夾有絕緣層(介電層)的器件結構，使 得能夠用DC驅動。
(支撐物)
本發明的表面發射型EL器件中，透明電導體層優選形成在絕緣透 明支撐物上。能夠在此使用的支撐物優選地是包括有機材料的膜或塑 料襯底。襯底表示透明電導體層在其上形成的構件。在膜的情形下， 可以優選使用為有機材料的聚合物材料。該包括有機材料的膜的實例 包括諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或三醋酸纖維 素基透明膜。該塑料襯底的實例包括聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺、聚碳 酸酯以及聚苯乙烯。
除了上文描述的那些，也可以使用柔軟的透明樹脂片、玻璃襯底 或陶瓷襯底。
支撐物的厚度優選30pm lcm，更優選50 l,00(Him。
(透明電導體層) 用於本發明的透明電導體層優選具有0.01 10O/sq的表面電阻值，
更優選0.01 lQ/sq。
根據JIS K6911描述的方法能夠測量透明導電膜的表面電阻值。
透明導電膜能夠形成在膜上，例如，在諸如聚對苯二甲酸乙二醇 酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或三醋酸纖維素基透明膜上，並且通過諸如 氣相沉積、塗覆和印刷的方法，通過將諸如氧化銦錫(ITO)、氧化錫和
6氧化鋅的透明導電材料粘附和成膜而獲得。
在這種情況下，為了提高耐用性的目的，透明電導體層的表面優 選為主要包括氧化錫的層。
透明導電膜的製備方法可以是諸如濺射和真空氣相沉積的氣相方 法。而且，可以通過塗覆或絲網印刷施用糊狀ITO或氧化錫，並且通過 加熱整個膜或在雷射下加熱，來形成膜。在該情況下，可以優選使用 具有更高耐熱性的透明膜。
本發明的表面發射型EL器件中，將通常所使用的任意透明電極材
料用於透明電導體層。其實例包括金屬氧化物，諸如摻錫氧化錫、摻
銻氧化錫、摻鋅氧化錫、摻氟氧化錫以及氧化鋅；多層結構，其中薄 銀膜夾在高折射率層之間；以及共軛聚合物，諸如聚苯胺和聚吡咯。
在獲得比單獨使用這類材料的電阻更低的情況下，優選改善電傳 導，例如通過在網絡或條紋圖案中設置梳形、網格型等薄金屬線。對 於薄金屬或合金線，優選使用銅、銀、鋁、鎳等。薄金屬線可以具有 任意尺寸，但優選其尺寸在大約0.5nm和2(Him之間。薄金屬線優選設置 在具有50 40(Him間距的間隔處，更優選100 30(^m。當設置薄金屬線 時，光透射率降低。重要的是，這種降低儘可能小，並且優選確保80% 至小於100%的透射率。
對於薄金屬線，可以將網線層壓至透明電導體膜，或者可以將金 屬氧化物等塗覆或氣相沉積到薄金屬線上，該薄金屬線通過氣相沉積 或掩膜蝕刻預先在膜上形成。此外，上述薄金屬線可以在預先形成的 薄金屬氧化膜上形成。
雖然與這些方法不同，不使用薄金屬線，但可以將具有100nm以 上平均厚度的薄金屬膜與金屬氧化物堆疊，以形成適用於本發明的透明導電膜。用於薄金屬膜的金屬優選具有高抗蝕性和延展性等優秀的 金屬，例如，Au、 In、 Sn、 Cu和Ni，但本發明不限於此。
這種多層膜優選地實現了高的光透射率，並且優選地具有70%以 上的透射率，更優選地，具有80%以上的透射率。用於確定該光透射率 的波長為550nm。
透明電導體層的厚度優選30nm 100^im，更優選50nm 10^im。
(透明半導體層 透明絕緣體層) 用於本發明的透明半導體層和/或透明絕緣體層提供在透明電導 體層與光發射層之間，並且包含金屬氧化物。
能夠包含在透明半導體層以及透明絕緣體層中的元素，優選是元 素周期表中的第2族、第3族、第9族、第12族(以前的2B族(以前的IIB 族))、第13族(以前的3B族(以前的in族))、第14族(以前的4B 族(以前的IV族))、第15族或第16族元素，更優選是選自第12族、 第13族和第14族元素的至少一種元素。其具體實例包括Ga、 In、 Sn、 Zn、 Al、 Sc、 Y、 La、 Si、 Ge、 Mg、 Ca、 Sr、 Rh以及Ir，優選的是Ga、 In、 Sn、 Zn、 Si以及Ge。
除了這些元素以外，透明半導體可以優選包含硫族元素(例如，S、 Se、 Te) 、 Cu、 Ag等。
而且，透明半導體層和/或透明絕緣體層優選包含選自元素周期表 的族IIIB和/或族VB元素的元素。可以使用上面這些元素的一種或多種。
在機能材料(功能材料)Vo1.25 No.4的5 73頁(2005.4月)以及 Optronics (光電子學)No.l0的116 165頁(2004)中詳細描述了透明 絕緣體層，並且在這些文獻中所述的那些也可以優選用於本發明。透明半導體的實例包括下列
LaCuOS、 LaCuOSe、 LaCuOTe SrCu202
ZnO-Rh203、 ZnRh204 CuA102
在月刊才，'K口二夕7(光電子學月幹U)的115~165頁(2004.10月)以 及機能材料(功能材料)Vo1.25 No.4 (2005.4月)中具體描述了透明半導 體。
在本發明的電致發光器件中，透明半導體層以及透明絕緣體層的 厚度優選為lnm 100^n，更優選為lnm l^im。就在550nm處的光透射 率而言，該層的光透射率優選為80%以上。
(光發射層)
用於本發明的光發射層提供在透明半導體層和/或透明絕緣體層 與背電極層之間。
在本發明的電致發光器件中，光發射層的厚度優選為0.1 10(Htm， 更優選為0.1 3pm。
對於該光發射層，可以優選使用這樣的半導體，該半導體包含選 自元素周期表的第2族(以前的2A族(以前的II族))元素和第16族(以 前的6B族(以前的VI族))元素的至少一種元素，和/或選自元素周期 表的第13族(以前的3B族(以前的III族))元素和第15族(以前的5B族 (以前的V族))元素的至少一種元素。
在光發射層中，可以優選使用II-VI族以及III-V族化合物半導體。 而且，優選N型半導體。載流子密度優選地為101701^3以下，並且優選給體-受體型發光中心。
形成該光發射層的物質的具體實例包括CdS、 CdSe、 CdTe、 ZnS、 ZnSe、 ZnTe、 CaS、 MgS、 SrS、 GaP、 GaAs、 GaN、 InP、 InAs及它們 的混合晶體，並且可以優選使用ZnS、 ZnSe、 CaS等。
此外，可以優選地使用BaAl2S4、 CaGa2S4、 Ga203 、 Zn2Si04、 Zn2Ga04、 ZnGa204、 ZnGe03、 ZnGe04、 ZnAl204、 CaGa204、 CaGe03、 Ca2Ge207、 CaO、 Ga203、 Ge02、 SrAl204、 SrGa204、 SrP207、 MgGa204、 Mg2Ge04、 MgGe03、 BaAl204、 Ga2Ge207、 BeGa204、 Y2Si05、 Y2Ge05、 Y2Ge207、 Y4Ge08、 Y203、 Y202S、 Sn02以及它們的混合晶體等。
例如，通過本領域中一般使用的空穴效應測量方法，能夠確定載 流子密度等。
(背電極層)
用於本發明的背電極層設置在光發射層上，並且優選提供在光發 射層和絕緣層之間。
具有導電性的任意材料能夠用於背電極層，不從該背電極層所在 側獲得光。根據製造器件的模式、製造過程中的溫度等，材料適當地 選自諸如金、銀、鉑、銅、鐵和鋁的金屬以及石墨。首先，重要的是 熱傳導性要高，並且熱傳導性優選為2.0W/cm，deg以上。
而且，為了確保高的熱輻射和電傳導，在EL器件的外圍可以優選 使用金屬片或金屬網。
(絕緣層)
在本發明中，絕緣層還可以提供在背電極層上。
10例如，絕緣層可以通過氣相沉積或塗覆分散液等形成，其中，絕 緣無機材料、聚合物材料或無機材料粉末在聚合物材料中分散。
(電源)
本發明的表面發射型電致發光器件優選由直流電驅動。驅動電壓 優選為30V以下，更優選為1 15V，再更優選為2 10V。
能夠優選用於形成透明電導體層、透明半導體層、透明絕緣體層、 光發射層等的薄膜形成方法的實例包括，濺射方法、電子束沉積方法、
電阻加熱沉積方法、化學氣相沉積方法(CVD方法)以及等離子CVD 方法。
(其他)
如果期望的話，在本發明的器件構造中，可以增加襯底、反射層、 各種保護層、濾光器、光散射反射層等。
圖l示出了本發明的一個具體構造的實例。
雖然已經結合本發明的具體實施方式
對本發明進行了詳細描述， 但對於本領域技術人員顯而易見的是，在不背離本發明的精神和範圍 的條件下，能夠對本發明做出各種變更和修改。
本發明基於2006年5月26日提交的日本專利申請(專利申請 No.2006-146675)，其內容在此併入作為參考。
權利要求
1. 一種包括堆疊結構的表面發射型電致發光器件，其中，透明電導體層、透明半導體層和/或透明絕緣體層、光發射層以及背電極層以此順序排列，所述透明電導體層、所述透明半導體層以及所述透明絕緣體層各自包括金屬氧化物。
2. 根據權利要求l所述的表面發射型電致發光器件，其中，所述 透明半導體層和/或所述透明絕緣體層各自包括選自由屬於元素周期表 第12族、第13族和第14族的元素所構成的組的至少一種元素。
3. 根據權利要求1或2所述的表面發射型電致發光器件，其中， 構成所述光發射層的物質為化合物半導體，所述化合物半導體包括選 自由元素周期表第2族元素與第16族元素所構成的組的至少一種元 素，和/或選自由元素周期表第13族元素與第15族元素所構成的組的 至少一種元素。
全文摘要
本發明提供一種表面發射型電致發光器件，其能夠由DC電源驅動，並且耐用性優秀。一種表面發射型電致發光器件，其包含堆疊結構，其中，將透明電導體層、透明半導體層和/或透明絕緣體層、光發射層以及背電極層以此順序排列，透明電導體層、透明半導體層以及透明絕緣體層各自包含金屬氧化物。
文檔編號H05B33/22GK101455124SQ200780019430
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月25日 優先權日2006年5月26日
發明者佐藤忠伸, 山下清司, 白田雅史 申請人:富士膠片株式會社