CN101455123A - 表面发射型电致发光器件 - Google Patents

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CN101455123A CNA2007800193407A CN200780019340A CN101455123A CN 101455123 A CN101455123 A CN 101455123A CN A2007800193407 A CNA2007800193407 A CN A2007800193407A CN 200780019340 A CN200780019340 A CN 200780019340A CN 101455123 A CN101455123 A CN 101455123A
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Abstract

本发明提供一种表面发射型电致发光器件，其能够使用低电压AC电源，实现均匀的亮度，并且具有大面积的发射表面，在电致发光器件中，该器件被应用于背光和显示装置，并且其特征在于能够实现使用塑料衬底的柔性材料构造，并且能够通过不使用真空单元的相对简单步骤，以低成本生产该器件，而且通过将多种发射色彩不同的荧光材料粒子混合，或通过将荧光染料用于色彩转换，能够容易地控制该器件的发射色彩。一种具有堆叠结构的表面发射型电致发光器件，其中，透明电导体层、透明半导体层和/或透明绝缘体层、光发射层、介电层以及背电极层以此顺序排列，透明电导体层、透明半导体层、透明绝缘体层以及介电层各自包含金属氧化物。

Description

表面发射型电致发光器件
技术领域
本发明涉及一种表面发射型电致发光器件。
背景技术
平面发射型电致发光器件(下文有时称为“EL器件”)包括：例如，分散型无机EL器件，其中，荧光粒子分散在具有高介电常数的粘合剂中(例如，专利文献1)；薄膜型无机EL器件，其中，具有高介电常数的介电层和薄膜光发射层相堆叠；以及有机EL器件，其具有电子传输层、空穴传输层和光发射层相堆叠的结构，这些层各自包括有机材料。
专利文献1：JP-A-2005-339924
非专利文献1：蛍光体ハンドプツク手册(荧光体手册)，第II版，第2章，蛍光体同学会编辑，オ—ム社出版。
非专利文献2：エレクトロルミネツセントデイスプレイ(电致发光显示器)，猪口敏夫著
非专利文献3：宫田清藏(编辑)，有機EL
Figure A200780019340D0003112312QIETU
子とその工業化最前線(有机EL器件及其工业化的第一线)，NTS
发明内容
本发明要解决的问题
在这些器件中，分散型有机EL器件能够由直流电驱动，然而，由于与面积增大相关联的电压下降，使得容易出现亮度不均匀，并且使得难以获得均匀的大的发射表面。
另一方面，分散型无机器件和薄膜型无机EL器件各自具有绝缘介电层夹在电极与光发射层之间的结构，并且要求用于光发射的高电压，典型地，100V以上的有效电压，通常是200V以上，这会在安全性方面存在问题，或者导致诸如需要大尺寸逆变电路的问题。
在这些情况下，作出本发明，并且旨在解决传统技术中的这些问题，并且实现下列目的。
本发明提供了一种具有堆叠结构的表面发射型电致发光器件(下文有时称为“表面发射型EL器件”)，其由于由无机材料构成而增强了耐用性，并且在100V以下的低压发射光。而且，该表面发射型电致发光器件通过交流电驱动，因此，该器件变成容性负载，有利于大面积制造。
解决问题的方法
通过随后本发明及其优选实施方式的详细描述，能够实现本发明的目的。
(1)一种具有堆叠结构的表面发射型电致发光器件，其中，透明电导体层、透明半导体层和/或透明绝缘层、光发射层、介电层和背电极层以此顺序排列，该透明电导体层、透明半导体层、透明绝缘层和介电层各自包括金属氧化物。
(2)如(1)中的表面发射型电致发光器件，其中该透明半导体层和透明绝缘层各自包括选自由属于元素周期表的第12族、第13族和第14族的元素所构成的组的至少一种元素。
(3)如(1)或(2)中的表面发射型电致发光器件，其中，该光发射层包括化合物半导体，该化合物半导体包括选自由元素周期表第2族元素和第16族元素所构成的组的至少一种元素，和/或选自由元素周期表第13族元素和第15族元素所构成的组的至少一种元素。
(4)如(1)～(3)任意一个中的表面发射型电致发光器件，其中，该透明电导体层形成在包括有机材料的膜和/或塑料衬底上。
(5)如(1)～(4)任意一个中的表面发射型电致发光器件，其中，有效驱动电压是100V以下。
本发明的优势
在本发明的表面发射型电致发光器件中，透明电导体层、透明半导体层和/或透明绝缘层以及介电层，各自包括金属氧化物，从而该器件能够由低压AC电源驱动，能够实现均匀的亮度，并且能够具有大面积发射表面。
附图说明
图1示出了本发明的表面发射型电致发光器件的一个实施方式的剖面示意图。
具体实施方式
本发明的表面发射型电致发光器件特征在于具有堆叠结构，其中，透明电导体层、透明半导体层和/或透明绝缘层、光发射层、介电层和背电极层以此顺序排列，该透明电导体层、透明半导体层、透明绝缘层和介电层各自包含金属氧化物。
下文将基于附图详细描述本发明的实施方式。
图1是示出了根据本发明的表面发射型电致发光器件构造的示意图。
如图1中所示，表面发射型电致发光器件包括绝缘支撑物，并且具有堆叠结构，其中，透明电导体层、透明半导体层和透明绝缘层两者或者透明半导体层和透明绝缘层之一、光发射层、介电层、背电极层和绝缘层在该支撑物上以此顺序排列。AC电源连接至透明电导体层和背电极层。
在具有透明半导体层和透明绝缘层两者的情况下，这些层以透明电导体层/透明半导体层/透明绝缘体层/光发射层/介电层/背电极层/绝缘层的顺序堆叠在支撑物上。
(支撑物)
本发明的表面发射型EL器件中，透明电导体层优选形成在绝缘支撑物上。能够在此使用的支撑优选地是包括有机材料的膜和/或塑料衬底。衬底表示透明电导体层在其上形成的构件。在膜的情形下，可以优选使用为有机材料的高分子聚合物材料。该包括有机材料的膜的实例包括诸如聚对苯二甲酸乙醇二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或三醋酸纤维素基透明膜。该塑料衬底的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯以及聚苯乙烯。
而且，可以使用玻璃衬底或陶瓷衬底作为支撑物。
支撑物的厚度优选30μm～1cm，更优选50～1,000μm。
(透明电导体层)
优选用于本发明的透明电导体层优选具有0.01～10Ω/sq的表面电阻值，更优选0.01～1Ω/sq。
根据JIS K6911描述的方法能够测量透明电导体层的表面电阻率。
用于本发明的透明电导体层包括金属氧化物。透明电导体层优选形成在膜和/或塑料衬底上，该膜由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或三醋酸纤维素基有机材料构成。
通过诸如气相沉积、涂覆和印刷的方法，例如，在由有机材料构成的膜上和/或塑料衬底上，通过将诸如氧化铟锡(ITO)、铟氧化锡和氧化锌的透明导电材料粘附和成膜，来获得透明电导体层。
在这种情况下，为了提高耐用性的目的，透明电导体层的表面优选为主要包括氧化锡的层。
透明电导体层的制备方法可以是诸如溅射和真空气相沉积的气相方法。而且，可以通过涂覆或丝网印刷施用糊状ITO或氧化锡，并且通过加热整个膜或在激光下加热，来形成膜。在该情况下，可以优选使用具有高耐热性的透明膜。
本发明的表面发射型EL器件中，将通常所使用的任意透明电极材料用于透明电导体层。其实例包括金属氧化物，诸如掺锡氧化锡、掺锑氧化锡、掺锌氧化锡、掺氟氧化锡以及氧化锌；多层结构，其中，薄银膜夹在高折射率层之间；以及共轭聚合物，诸如聚苯胺和聚吡咯。
在获得比单独使用这类材料的电阻更低的情况下，优选地改善电传导，例如，通过在网络或条纹图案中设置梳形、网格型等的薄金属线。对于薄金属或合金线，优选使用铜、银、铝、镍等。薄金属线可以具有任意尺寸，但优选其尺寸在大约0.5μm和20μm之间。薄金属线优选设置在具有50～400μm间距的间隔处，更优选100～300μm。当设置薄金属线时，光透射率降低。重要的是，优选这种降低尽可能的小，并且更优选确保80％至小于100％的透射率。
透明电导体层的厚度优选从30nm～100μm，更优选50nm～100μm。
对于薄金属线，可以将网格层压至透明导电膜，或者可以将金属氧化物等涂覆或气相沉积到薄金属线上，该薄金属线通过气相沉积或掩膜蚀刻预先在膜上形成。此外，上述薄金属线可以在预先形成的薄金属氧化膜上形成。
虽然与这些方法不同，不使用薄金属线，但可以将具有100nm以上平均厚度的薄金属膜与金属氧化物堆叠，以形成适用于本发明的透明电导体层。用于薄金属膜的金属优选具有高抗蚀性和延展性等优秀的金属，例如，Au、In、Sn、Cu和Ni，但本发明不限于此。
这种多层膜优选地实现了高的光透射率，并且优选地具有70％以上的透射率，更优选地，具有80％以上的透射率。用于确定该光透射率的波长为550nm。
(透明半导体层和透明绝缘体层)
用于本发明的透明半导体层和/或透明绝缘体层提供在透明电导体层与光发射层之间，并且包含金属氧化物。
能够包含在透明半导体层以及透明绝缘体层中的元素，优选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III族))、第14族(以前的4B族(以前的IV族))、第15族(以前的5B族(以前的V族))或第16族元素，更优选是选自第12族、第13族和第14族元素的至少一种元素。其具体实例包括Ga、In、Sn、Zn、Al、Sc、Y、La、Si、Ge、Mg、Ca、Sr、Rh以及Ir，优选的是Ga、In、Sn、Zn、Si以及Ge。
除了这些元素以外，透明半导体可以优选包含硫族元素(例如，S、Se、Te)、Cu、Ag等。
可以使用上面的这些元素一种或多种。
能够包含在透明半导体层和/或透明绝缘层中的金属氧化物的具体实例描述在下文中。能够包含在透明半导体层和/或透明绝缘层中的金属氧化物的实例包括下列：
LaCuOS、LaCuOSe、LaCuOTe
SrCu2O2
ZnO-Rh2O3、ZnRh2O4
CuAlO2
为了获得这些金属氧化物，可以使用一般的方法，诸如等离子体氧化法、自然氧化方法和气相沉积法(例如，将氧化物用作目标的溅射)等。
在月刊オプトロニクス(光电子学月刊)的115～165页(2004.10月)以及機能材料(功能材料)Vol.25 No.4(2005.4月)中具体描述了透明半导体。
在本发明的电致发光器件中，透明半导体层以及透明绝缘体层的厚度优选为1nm～100μm，更优选为1nm～1μm。
就在550nm处的光透射率而言，该层的光透射率优选为80％以上。
(光发射层)
用于本发明的光发射层提供在透明半导体层和/或透明绝缘体层与介电层之间。
在本发明的电致发光器件中，光发射层的厚度优选为0.1～100μm，更优选为0.1～3μm。
就作为包含在光发射层中荧光物质的具体材料而言，其优选包含选自元素周期表的第2族(以前的2A族(以前的II族))元素与第16族(以前的6B族(以前的VI族))元素的至少一种元素，和/或选自元素周期表的第13族元素与第15族元素的至少一种元素，并且根据所需的光发射波长区域，任意选择这些元素。
在光发射层中，可以优选使用II-VI族以及III-V族化合物半导体。而且，优选N型半导体。
载流子密度优选为1017cm-3以下，并且优选给体-受体型发光中心。
例如，通过本领域中一般使用的空穴效应测量方法，能够确定载流子密度等。
该光发射层所包含的荧光物质的具体示例包括CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CaS、MgS、SrS、GaP、GaAs、GaN、InP、InAs及它们的混合晶体，并且可以优选使用ZnS、ZnSe、CaS等。
此外，可以优选使用BaAl2S4、CaGa2S4、Ga2O3、Zn2SiO4、Zn2GaO4、ZnGa2O4、ZnGeO3、ZnGeO4、ZnAl2O4、CaGa2O4、CaGeO3、Ca2Ge2O7、CaO、Ga2O3、GeO2、SrAl2O4、SrGa2O4、SrP2O7、MgGa2O4、Mg2GeO4、MgGeO3、BaAl2O4、Ga2Ge2O7、BeGa2O4、Y2SiO5、Y2GeO5、Y2Ge2O7、Y4GeO8、Y2O3、Y2O2S、SnO2以及它们的混合晶体等。
(介电层)
用于本发明的介电层提供在光发射层与背电极层之间，并且包括金属氧化物。能够包含在介电层中的金属氧化物包括选自Ti、Ba、Sr、Nb、Pb、Ta、Li、Y、Al、Zr、Si等中的一种或多种元素的氧化物。
其具体实例包括TiO2、BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、KNbO3、PbNbO3、Ta2O3、BaTa2O6、LiTa2O3、Y2O3、Al2O3、ZrO2、AlON和SiO2。这些金属氧化物可以提供为薄膜晶体层，可以被用作具有粒子结构的膜，或可以是二者的组合。
在薄膜晶体层的情况下，该层可以是通过诸如溅射的气相方法在衬底上形成的薄膜，或者可以是使用Ba、Sr等醇氧化物的溶胶-凝胶膜。在这种情形下，膜厚通常为1～50μm。上面的衬底被认为包括在含背电极侧上的衬底，以及在含光发射层侧上的衬底。在具有粒子结构的膜的情形下，优选粒子对于光发射层的厚度而言足够小。具体而言，粒子的尺寸优选为光发射层厚度的1/3～1/1000。
介电层可以包含具有高介电常数的有机粘结剂。其具体实例包括氰基树脂氟橡胶。
(背电极层)
用于本发明的背电极层设置在介电层上，并且优选提供在介电层与绝缘层之间。
具有导电性的任意材料能够用于背电极层，不从该背电极层所在侧获得光。根据制造器件的模式、制造过程中的温度等，材料适当地选自诸如金、银、铂、铜、铁和铝的金属以及石墨。首先，重要的是热传导性要高，并且热传导性优选为2.0W/cm·deg以上。
而且，为了确保高的热辐射和电传导，在EL器件的外围可以优选使用金属片或金属网。
背电极层的厚度没有特别限制，但优选0.01μm～1mm。
(绝缘层)
在本发明中，绝缘层还可以提供在背电极层上。
例如，绝缘层可以通过气相沉积或涂覆分散液等形成，其中，绝缘无机材料、聚合物材料或无机材料粉末在聚合物材料中分散。
(白色·荧光染料)
本发明的用途没有特别限制，但考虑用作光源时，发射色彩优选为白色。
用于获取白光发射的方法，优选是将多种光发射材料混合的方法，该光发射材料发射三原色或互补色(例如，蓝-绿-红的组合、带蓝色的绿-橙的组合)的光。而且，优选描述在JP-A-7-166161、JP-A-9-245511以及JP-A-2002-62530中的方法，其中，使用蓝色或带蓝的绿色光发射荧光材料和荧光颜料或染料，并且发射光的一部分波长转换(发射)成绿色或红色，从而产生白光。对于荧光染料，优选使用罗丹明基荧光染料。在CIE色度坐标(x，y)中，x值优选在0.30～0.4的范围内，且y值优选在0.30～0.40的范围内。
(封装·水吸收)
本发明的表面发射型EL器件优选在末端进行处理，通过使用适当的密封材料，以消除来自外部环境的湿气的影响。在器件的衬底本身具有足够高阻挡特性的情形下，封装优选这样执行：通过将阻挡片重叠在所制造的器件的顶部，并用诸如环氧的固化材料将周边密封。而且，为了阻止片状器件的弯曲，可以在两个表面上都提供阻挡片。在器件的衬底具有透湿性的情形下，在两个表面上都提供阻挡片是必要的。
根据目的，阻挡片选自玻璃、金属或塑料膜等，但可优选使用具有多层结构和由氧化硅组成的层的湿气阻挡膜，该多层结构由有机聚合物化合物组成，其公开在例如，JP-A-2003-249349中。也可以优选使用氯代三氟乙烯等。
该封装处理，如在JP-B-63-27837中所述(此处所使用的术语“JP-B”意为“已审查的日本专利公开”)，优选在真空或用惰性气体净化的氛围中进行，并且，重要的是，如在JP-A-5-166582中所述，在封装处理之前，充分地降低水含量。
在EL器件的制作中，吸水层优选提供在湿气阻挡膜的内部。吸水层优选由具有高吸水性能与高持水性能的材料构成，例如，尼龙和聚乙烯醇。高透明度也是重要的。只要透明度高，也可以优选使用诸如纤维素和纸的材料。
(紫外吸收剂)
在本发明中，能够使用无机化合物，诸如JP-A-9-22781所描述的氧化铈。更优选地，能够使用有机化合物。
在本发明中，优选使用具有有高摩尔消光系数的三嗪骨架的化合物作为紫外吸收剂，并且，例如，可以使用下列出版物中所描述的化合物。
这些化合物是优选被加至成像光敏材料的化合物，但在本发明中也是有效的。能够使用的化合物的实例包括在JP-A-46-3335、JP-A-55-152776、JP-A-5-197074、JP-A-5-232630、JP-A-5-307232、JP-A-6-211813、JP-A-8-53427、JP-A-8-234364、JP-A-8-239368、JP-A-9-31067、JP-A-10-115898、JP-A-10-147577、JP-A-10-182621、德国专利公开19739797A、欧洲专利公开711804A以及JP-T-8-501291(此处所使用的术语“JP-T”意为“公开的PCT专利申请的日语翻译”)中所描述的化合物。
重要的是，紫外吸收剂必须设置成不允许光线发射层以及荧光染料吸收紫外线，并且可以被添加至在透明电极层外部的湿气阻挡膜或吸水膜中。当然，能够将紫外吸收剂涂覆或印刷在这种膜的表面，作为紫外吸收层。
(薄膜形成方法)
可以优选用于形成上述透明电导体层、透明半导体层、透明绝缘体层、光发射层、介电层、背电极层等的薄膜形成方法的实例，包括溅射法、电子束沉积法、电阻加热沉积法、化学气相沉积法(CVD法)以及等离子CVD法。
(电源)
本发明的表面发射型电致发光器件优选由交流电驱动。驱动有效电压优选为300V以下，更优选为10V～200V，再更优选为30V～150V。
在本发明中，用于驱动表面发射型EL器件的电源优选具有检测电流并使其保持不变的功能。
(其他)
如果期望的话，在本发明的器件构造中，可以增加衬底、反射层、各种保护层、滤光器、光散射反射层等。尤其是，对于衬底，除了玻璃衬底或陶瓷衬底之外，能够使用柔软的透明树脂片。
虽然已经结合本发明的具体实施方式对本发明进行了详细描述，但对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的条件下，可以对本发明做出各种变更和修改。
本发明基于2006年5月26日提交的日本专利申请(专利申请No.2006-146676)，其内容在此并入作为参考。

Claims (5)

1.一种具有堆叠结构的表面发射型电致发光器件，其中，透明电导体层、透明半导体层和/或透明绝缘体层、光发射层、介电层以及背电极层以此顺序排列，所述透明电导体层、所述透明半导体层、所述透明绝缘体层以及所述介电层各自包括金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的表面发射型电致发光器件，其中，所述透明半导体层和所述透明绝缘体层各自包括选自由属于元素周期表第12族、第13族和第14族的元素所构成的组的至少一种元素。
3.根据权利要求1或2所述的表面发射型电致发光器件，其中，所述光发射层包括化合物半导体，所述化合物半导体包括选自由元素周期表第2族元素和第16族元素所构成的组的至少一种元素，和/或选自由元素周期表第13族元素和第15族元素所构成的组的至少一种元素。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的表面发射型电致发光器件，其中，所述透明电导体层形成在包括有机材料的膜和/或塑料衬底上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的表面发射型电致发光器件，其中，有效驱动电压为100V以下。
CNA2007800193407A 2006-05-26 2007-05-25 表面发射型电致发光器件 Pending CN101455123A (zh)

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