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

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題
在這些器件中，分散型無(wú)機(jī)EL器件和薄膜型無(wú)機(jī)EL器件各自通常 具有絕緣介電層夾在電極與光發(fā)射層之間的結(jié)構(gòu)，并且僅通過(guò)在100V 左右相對(duì)高壓的AC驅(qū)動(dòng)而發(fā)射光，因此，逆變電路是必須的。而且，
3因?yàn)樵撈骷兂捎糜隍?qū)動(dòng)電源的電容性負(fù)載，相對(duì)于消耗電流的電路 電流值變大，這引起了例如電源尺寸增大的問(wèn)題。
有機(jī)EL器件能夠通過(guò)直流驅(qū)動(dòng)，但是該器件由有機(jī)材料組成，因 此具有耐用性不足的問(wèn)題。
在這些情況下，做出本發(fā)明，并且旨在提供一種DC驅(qū)動(dòng)的表面發(fā)
射電致發(fā)光器件，該器件使用無(wú)機(jī)材料，具有優(yōu)秀的耐用性，并且解 決了在傳統(tǒng)技術(shù)中的這些問(wèn)題。
本發(fā)明提供了一種包括堆疊結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光器件，其中，透明電 導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層和/或透明絕緣層、光發(fā)射層和背電極層以該順 序排列，透明電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層和透明絕緣層各自包括金屬氧 化物。在光發(fā)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(fā)射而被獲得，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度。
解決問(wèn)題的方法
通過(guò)隨后本發(fā)明及其優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明 的目的。
(1) 一種包括堆疊結(jié)構(gòu)的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件，其中，透明 電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層和/或透明絕緣層、光發(fā)射層和背電極層以該 順序排列，該透明電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)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(fā)射型電致發(fā)光器件，其中該透明半導(dǎo)體 層和/或透明絕緣層各自包括選自由屬于元素周期表第12族、第13族和 第14族的元素所構(gòu)成的組的至少一種元素。
(3) 如(1)或(2)中的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件，其中，構(gòu)成該光發(fā)射層的物質(zhì)是化合物半導(dǎo)體，該化合物半導(dǎo)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(gòu)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(gòu)成的組的至少一種元 素。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種表面發(fā)射型電致發(fā)光器件，該器件能
夠由DC電源驅(qū)動(dòng)并且確保優(yōu)秀的耐用性和高亮度。


圖l是示出了本發(fā)明的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)施方式 的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件特征在于包括一種堆疊結(jié)構(gòu)， 其中，透明電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層和/或透明絕緣層、光發(fā)射層和背 電極層以此順序排列，該透明電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層和透明絕緣層 各自包括金屬氧化物。
下文將基于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖l是示出了根據(jù)本發(fā)明的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件的優(yōu)選構(gòu)造 的示意圖。
如圖1中所示，該表面發(fā)射型電致發(fā)光器件包括諸如膜支撐物或玻 璃襯底的支撐物，并且優(yōu)選具有堆疊結(jié)構(gòu)，其中，透明電導(dǎo)體層、透 明半導(dǎo)體層和透明絕緣層兩者或者透明半導(dǎo)體層和透明絕緣層之一、 光發(fā)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(yōu)選 連接至透明電導(dǎo)體層和背電極層。在具有透明半導(dǎo)體層和透明絕緣層兩者的情況下，該順序優(yōu)選為 支撐物/透明電導(dǎo)體層/透明半導(dǎo)體層/透明絕緣層/光發(fā)射層/背電極層/ 絕緣層。
在本發(fā)明中，通過(guò)實(shí)現(xiàn)未夾有絕緣層(介電層)的器件結(jié)構(gòu)，使 得能夠用DC驅(qū)動(dòng)。
(支撐物)
本發(fā)明的表面發(fā)射型EL器件中，透明電導(dǎo)體層優(yōu)選形成在絕緣透 明支撐物上。能夠在此使用的支撐物優(yōu)選地是包括有機(jī)材料的膜或塑 料襯底。襯底表示透明電導(dǎo)體層在其上形成的構(gòu)件。在膜的情形下， 可以優(yōu)選使用為有機(jī)材料的聚合物材料。該包括有機(jī)材料的膜的實(shí)例 包括諸如聚對(duì)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(shí)例包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、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(shù)脂片、玻璃襯底 或陶瓷襯底。
支撐物的厚度優(yōu)選30pm lcm，更優(yōu)選50 l,00(Him。
(透明電導(dǎo)體層) 用于本發(fā)明的透明電導(dǎo)體層優(yōu)選具有0.01 10O/sq的表面電阻值，
更優(yōu)選0.01 lQ/sq。
根據(jù)JIS K6911描述的方法能夠測(cè)量透明導(dǎo)電膜的表面電阻值。
透明導(dǎo)電膜能夠形成在膜上，例如，在諸如聚對(duì)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，并且通過(guò)諸如 氣相沉積、涂覆和印刷的方法，通過(guò)將諸如氧化銦錫(ITO)、氧化錫和
6氧化鋅的透明導(dǎo)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(dǎo)體層的表面優(yōu) 選為主要包括氧化錫的層。
透明導(dǎo)電膜的制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(guò)涂覆或絲網(wǎng)印刷施用糊狀I(lǐng)TO或氧化錫，并且通過(guò) 加熱整個(gè)膜或在激光下加熱，來(lái)形成膜。在該情況下，可以優(yōu)選使用 具有更高耐熱性的透明膜。
本發(fā)明的表面發(fā)射型EL器件中，將通常所使用的任意透明電極材
料用于透明電導(dǎo)體層。其實(shí)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(jié)構(gòu)，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(dú)使用這類材料的電阻更低的情況下，優(yōu)選改善電傳 導(dǎo)，例如通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)或條紋圖案中設(shè)置梳形、網(wǎng)格型等薄金屬線。對(duì) 于薄金屬或合金線，優(yōu)選使用銅、銀、鋁、鎳等。薄金屬線可以具有 任意尺寸，但優(yōu)選其尺寸在大約0.5nm和2(Him之間。薄金屬線優(yōu)選設(shè)置 在具有50 40(Him間距的間隔處，更優(yōu)選100 30(^m。當(dāng)設(shè)置薄金屬線 時(shí)，光透射率降低。重要的是，這種降低盡可能小，并且優(yōu)選確保80% 至小于100%的透射率。
對(duì)于薄金屬線，可以將網(wǎng)線層壓至透明電導(dǎo)體膜，或者可以將金 屬氧化物等涂覆或氣相沉積到薄金屬線上，該薄金屬線通過(guò)氣相沉積 或掩膜蝕刻預(yù)先在膜上形成。此外，上述薄金屬線可以在預(yù)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，以形成適用于本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜。用于薄金屬膜的金屬優(yōu)選具有高抗蝕性和延展性等優(yōu)秀的 金屬，例如，Au、 In、 Sn、 Cu和Ni，但本發(fā)明不限于此。
這種多層膜優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)了高的光透射率，并且優(yōu)選地具有70%以 上的透射率，更優(yōu)選地，具有80%以上的透射率。用于確定該光透射率 的波長(zhǎng)為550nm。
透明電導(dǎo)體層的厚度優(yōu)選30nm 100^im，更優(yōu)選50nm 10^im。
(透明半導(dǎo)體層 透明絕緣體層) 用于本發(fā)明的透明半導(dǎo)體層和/或透明絕緣體層提供在透明電導(dǎo) 體層與光發(fā)射層之間，并且包含金屬氧化物。
能夠包含在透明半導(dǎo)體層以及透明絕緣體層中的元素，優(yōu)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(yōu)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(shí)例包括Ga、 In、 Sn、 Zn、 Al、 Sc、 Y、 La、 Si、 Ge、 Mg、 Ca、 Sr、 Rh以及Ir，優(yōu)選的是Ga、 In、 Sn、 Zn、 Si以及Ge。
除了這些元素以外，透明半導(dǎo)體可以優(yōu)選包含硫族元素(例如，S、 Se、 Te) 、 Cu、 Ag等。
而且，透明半導(dǎo)體層和/或透明絕緣體層優(yōu)選包含選自元素周期表 的族IIIB和/或族VB元素的元素?？梢允褂蒙厦孢@些元素的一種或多種。
在機(jī)能材料(功能材料)Vo1.25 No.4的5 73頁(yè)(2005.4月)以及 Optronics (光電子學(xué))No.l0的116 165頁(yè)(2004)中詳細(xì)描述了透明 絕緣體層，并且在這些文獻(xiàn)中所述的那些也可以優(yōu)選用于本發(fā)明。透明半導(dǎo)體的實(shí)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(xué)月干U)的115~165頁(yè)(2004.10月)以 及機(jī)能材料(功能材料)Vo1.25 No.4 (2005.4月)中具體描述了透明半導(dǎo) 體。
在本發(fā)明的電致發(fā)光器件中，透明半導(dǎo)體層以及透明絕緣體層的 厚度優(yōu)選為lnm 100^n，更優(yōu)選為lnm l^im。就在550nm處的光透射 率而言，該層的光透射率優(yōu)選為80%以上。
(光發(fā)射層)
用于本發(fā)明的光發(fā)射層提供在透明半導(dǎo)體層和/或透明絕緣體層 與背電極層之間。
在本發(fā)明的電致發(fā)光器件中，光發(fā)射層的厚度優(yōu)選為0.1 10(Htm， 更優(yōu)選為0.1 3pm。
對(duì)于該光發(fā)射層，可以優(yōu)選使用這樣的半導(dǎo)體，該半導(dǎo)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(fā)射層中，可以優(yōu)選使用II-VI族以及III-V族化合物半導(dǎo)體。 而且，優(yōu)選N型半導(dǎo)體。載流子密度優(yōu)選地為101701^3以下，并且優(yōu)選給體-受體型發(fā)光中心。
形成該光發(fā)射層的物質(zhì)的具體實(shí)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，并且可以優(yōu)選使用ZnS、 ZnSe、 CaS等。
此外，可以優(yōu)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(guò)本領(lǐng)域中一般使用的空穴效應(yīng)測(cè)量方法，能夠確定載 流子密度等。
(背電極層)
用于本發(fā)明的背電極層設(shè)置在光發(fā)射層上，并且優(yōu)選提供在光發(fā) 射層和絕緣層之間。
具有導(dǎo)電性的任意材料能夠用于背電極層，不從該背電極層所在 側(cè)獲得光。根據(jù)制造器件的模式、制造過(guò)程中的溫度等，材料適當(dāng)?shù)?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(dǎo)性要高，并且熱傳導(dǎo)性優(yōu)選為2.0W/cm，deg以上。
而且，為了確保高的熱輻射和電傳導(dǎo)，在EL器件的外圍可以優(yōu)選 使用金屬片或金屬網(wǎng)。
(絕緣層)
在本發(fā)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(guò)氣相沉積或涂覆分散液等形成，其中，絕 緣無(wú)機(jī)材料、聚合物材料或無(wú)機(jī)材料粉末在聚合物材料中分散。
(電源)
本發(fā)明的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件優(yōu)選由直流電驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電壓 優(yōu)選為30V以下，更優(yōu)選為1 15V，再更優(yōu)選為2 10V。
能夠優(yōu)選用于形成透明電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層、透明絕緣體層、 光發(fā)射層等的薄膜形成方法的實(shí)例包括，濺射方法、電子束沉積方法、
電阻加熱沉積方法、化學(xué)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(fā)明的器件構(gòu)造中，可以增加襯底、反射層、 各種保護(hù)層、濾光器、光散射反射層等。
圖l示出了本發(fā)明的一個(gè)具體構(gòu)造的實(shí)例。
雖然已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述， 但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍 的條件下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明做出各種變更和修改。
本發(fā)明基于2006年5月26日提交的日本專利申請(qǐng)(專利申請(qǐng) No.2006-146675)，其內(nèi)容在此并入作為參考。
權(quán)利要求
1. 一種包括堆疊結(jié)構(gòu)的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件，其中，透明電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層和/或透明絕緣體層、光發(fā)射層以及背電極層以此順序排列，所述透明電導(dǎo)體層、所述透明半導(dǎo)體層以及所述透明絕緣體層各自包括金屬氧化物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件，其中，所述 透明半導(dǎo)體層和/或所述透明絕緣體層各自包括選自由屬于元素周期表 第12族、第13族和第14族的元素所構(gòu)成的組的至少一種元素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面發(fā)射型電致發(fā)光器件，其中， 構(gòu)成所述光發(fā)射層的物質(zhì)為化合物半導(dǎo)體，所述化合物半導(dǎo)體包括選 自由元素周期表第2族元素與第16族元素所構(gòu)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(gòu)成的組的 至少一種元素。
全文摘要
本發(fā)明提供一種表面發(fā)射型電致發(fā)光器件，其能夠由DC電源驅(qū)動(dòng)，并且耐用性優(yōu)秀。一種表面發(fā)射型電致發(fā)光器件，其包含堆疊結(jié)構(gòu)，其中，將透明電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層和/或透明絕緣體層、光發(fā)射層以及背電極層以此順序排列，透明電導(dǎo)體層、透明半導(dǎo)體層以及透明絕緣體層各自包含金屬氧化物。
文檔編號(hào)H05B33/22GK101455124SQ200780019430
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者佐藤忠伸, 山下清司, 白田雅史 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社