CN1452440A

CN1452440A - 场致发光光发射元件及其制造方法

Info

Publication number: CN1452440A
Application number: CN03110702A
Authority: CN
Inventors: 坂元豪介; 田中治夫
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2003-10-29
Also published as: US20070259586A1; US7285908B2; US20030193287A1; JP2003308968A

Abstract

一种场致发光光发射元件，具有依次设置在一基板上的一金属电极层，一能根据场致发光而发光的光发射层，和一透明电极层，其中所述光发射层所发射的光从靠近所述透明电极层一侧发出。

Description

场致发光光发射元件及其制造方法

发明背景

发明领域

本发明涉及一种使用根据场致发光而发射的光的场致发光光发射元件，以及其制造方法。

相关技术描述

希望场致发光光发射元件能用于平面板显示器中。在应用于显示器时，重要的是所发射的光具有高亮度和高发光效率。

图1表示一种相关技术场致发光光发射元件的结构。在这种结构中，一透明电极层32，一光发射层33和一金属电极层34依次层叠在玻璃基板31上。当电场施加在透明电极层32与金属电极层34之间时，由于场致发光，从光发射层33中发射出光。所发射的光在通过透明电极层32与玻璃基板31之后发射到空气30中。

不过，玻璃基板31的折射率与空气30的折射率之间存在较大差别，且当从玻璃基板31到空气30的入射角大于或等于全反射的临界角时，光发射层33发射的光不能入射到空气30中。因为玻璃基板的折射率一般为大约1.5，故从玻璃基板31到空气30的临界角近似为42°。在玻璃基板31内传播的入射角大于或等于该临界角的任何光都将被限制在玻璃基板31等内。由于这种限制的作用，大部分光不能从玻璃基板31发射到空气30中。从而，希望尽可能减小限制在玻璃基板内的作用，以便有效地将场致发射光发射到空气中。

另外，因为光发射层33、透明电极层32、玻璃基板层31和空气30均具有不同折射率，所以由于从光发射层33到透明电极层32，从透明电极层32到玻璃基板31，和从玻璃基板31到空气30各个边界处的折射率差异，便产生反射光。当产生反射光时，由于衰减了场致发射光，所以不可能有效地将光发射到空气中。从而，希望尽可能减小场致发射光通过不同折射率介质的次数，以便有效地将场致发射光发射到空气中。

发明概述

为了解决上述相关技术中的问题，本发明的目的在于提供一种能够有效地将场致发射光发射到空气中的场致发光光发射元件，以及其制造方法。

为了达到上述目的，根据权利要求1，本发明为一种场致发光光发射元件，其具有依次设置在一基板上的一金属电极层，一能根据场致发光而发光的光发射层，和一透明电极层，其中该光发射层所发射的光从靠近透明电极层的一侧发出。

从而，由于可以减小场致发射光通过具有不同折射率的介质的次数，故有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。

根据权利要求2，本发明为如权利要求1所述的场致发光光发射元件，其中该透明电极层的厚度小于该光发射层所发射的光的波长。

根据波动光学，通过光的弥散(effusion)，光发射层所发射的场致发射光能从光发射层直接发射到外部。

根据权利要求3，本发明为如权利要求1所述的场致发光光发射元件，其中该光发射层的厚度与该透明电极层的厚度之和小于该光发射层所发射的光的波长。

根据波动光学，通过光的弥散，该光发射层所发射的场致发射光能更有效地从该光发射层直接发射到外部。

根据权利要求4，本发明为一种场致发光光发射元件，其具有依次设置在一金属基板上的一能根据场致发光而发光的光发射层，和一透明电极层，其中该光发射层所发射的光从靠近该透明电极层的一侧发出。

从而，由于可以减小场致发射光通过具有不同折射率的介质的次数，故有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。另外，因为该金属基板还可以用作金属电极，故有可能简化该场致发光光发射元件的结构。

根据权利要求5，本发明为如权利要求4所述的场致发光光发射元件，其中该透明电极层的厚度小于该光发射层所发射的光的波长。

根据波动光学，通过光的弥散，光发射层所发射的场致发射光能从光发射层直接发射到外部。

根据权利要求6，本发明为如权利要求4所述的场致发光光发射元件，其中该光发射层的厚度与该透明电极层的厚度之和小于该光发射层所发射的光的波长。

根据波动光学，通过光的弥散，光发射层所发射的场致发射光能更有效地从光发射层直接发射到外部。

根据权利要求7，本发明为如权利要求1～6中任一权利要求所述的场致发光光发射元件，其中该透明电极层被涂覆一无反射膜。

因此，该无反射涂层有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。

根据权利要求8，本发明为如权利要求1～6中任一权利要求所述的场致发光光发射元件，其中在该透明电极层的顶面上设置一金属电极栅。

因此，该金属电极栅使其有可能在即使该透明电极具有高电阻值时避免电压下降。

根据权利要求9，本发明为一种如权利要求8所述的场致发光光发射元件的制造方法，其中一透明电极材料被形成为具有该金属电极栅的厚度，然后进行蚀刻，以使被蚀刻部分形成该透明电极层，而且剩余部分形成该金属电极栅。

通过用这种方法形成金属栅，有可能简化场致发光光发射元件的制造过程。

根据权利要求10，本发明为一种场致发光光发射元件，其具有依次设置在一基板上的一反射层，一第一透明电极层，一能根据场致发光而发光的光发射层和一第二透明电极层，其中该光发射层所发射的光从靠近该第二透明电极层一侧发出。

从而，由于可以减小场致发射光通过具有不同折射率的介质的次数，故有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。另外，该反射层使之有可能有效地将场致发射光发射到外部。

根据权利要求11，本发明为如权利要求10所述的场致发光光发射元件，其中使该第二透明电极层的厚度小于该光发射层所发射的光的波长。

根据权利要求12，本发明为如权利要求10所述的场致发光光发射元件，其中该光发射层的厚度与该第二透明电极层的厚度之和小于该光发射层所发射的光的波长。

根据权利要求13，本发明为如权利要求10～12中任一权利要求所述的场致发光光发射元件，其中该第二透明电极层被涂覆一无反射膜。

因此，该无反射膜有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。

根据权利要求14，本发明为如权利要求10～12中任一权利要求所述的场致发光光发射元件，其中在该第二透明电极层的顶面上设置一金属电极栅。

根据权利要求15，本发明为如权利要求14所述的场致发光光发射元件的制造方法，其中一透明电极材料被形成为具有该金属电极栅的厚度，然后进行蚀刻，以使被蚀刻部分形成该透明电极层，而且剩余部分形成该金属电极栅。

附图简要说明

图1是表示相关技术的场致发光光发射元件结构的示意图。

图2是表示本发明的场致发光光发射元件结构的示意图。

图3是表示本发明的场致发光光发射元件结构的示意图。

图4是表示本发明的场致发光光发射元件结构的示意图。

图5是表示本发明的场致发光光发射元件结构的示意图。

图6为示意图，表示应用于本发明的场致发光光发射元件上的金属电极栅的结构。

图7为示意图，表示应用于本发明的场致发光光发射元件上的另一种金属电极栅的结构。

图8为工艺流程图，表示应用于本发明的场致发光光发射元件上的金属电极栅的制造方法。

最佳实施例的详细描述

现在将参照附图详细描述本发明的最佳实施例。

第一实施例

图2表示本发明第一实施例。在图2中，通过依次在一玻璃基板11上层叠一金属电极层12，一能根据场致发光而发光的光发射层13和一透明电极层14，构成一场致发光光发射元件。当将电场施加在透明电极层14与金属电极层12之间时，该光发射层13发射出场致发射光。在所发射的光中，射向透明电极层14的光穿过该透明电极层14，发射到空气10中；射向金属电极层12的光被该金属电极层12反射，然后在穿过透明电极层14之后入射到空气10中。当将金属电极层12和透明电极层14均形成为具有正交条纹形状时，就构成了能显示图像的场致发光光发射元件。

每当光入射在具有不同折射率的介质上时，由于折射率的这种差异，产生反射光，且该反射光衰减了该前进光。因此，与相关技术结构相比，由于通过这样一种构造，其中场致发射光穿过光发射层到达透明电极层，然后从该透明电极层到达空气，减小了该场致发射光通过具有不同折射率的介质的次数，故有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。

在这个方面，当透明电极层14的厚度小于光发射层13所发射的光的波长时，于是根据波动光学通过光的弥散，光发射层13内靠近透明电极层14处所产生的场致发射光能从该光发射层13直接发射到空气10中。

另外，当光发射层13的厚度与透明电极层14的厚度之和小于该光发射层13所发射的光的波长时，于是根据波动光学通过光的弥散，该场致发射光能从该光发射层13直接发射到空气10中。金属电极层12所反射的光也能从该光发射层13直接发射到空气10中。

因此，与相关技术的结构相比，由于这种构造的效果相当于场致发射光不通过具有不同折射率的介质，消除由于反射导致的场致发射光的衰减。另外，根据波动光学通过利用光的弥散，光从光发射层直接发射到空气中，由此减小了临界角的限制作用，使其有可能有效地将场致发射光发射到空气中。

第二实施例

图3表示本发明第二实施例。在图3中，通过在金属基板16上依次层叠一能根据场致发光而发光的光发射层13和一透明电极层14，构成场致发光光发射元件。当将电场施加在金属基板16与透明电极层14之间时，该光发射层13发射出场致发射光。在所发射的光中，射向透明电极层14的光穿过该透明电极层14发射到空气10中；射向金属基板16的光被该金属基板16反射，然后在穿过透明电极层14之后发射到空气10中。

因此，与相关技术的结构相比，由于通过这样一种构造，其中场致发射光通过光发射层到达透明电极层，然后从该透明电极层到达空气，由此减小了该场致发射光通过具有不同折射率的介质的次数，故有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。

另外，当光发射层13的厚度与透明电极层14的厚度之和小于该光发射层13所发射的光的波长时，于是根据波动光学通过光的弥散，该场致发射光能从该光发射层13直接发射到空气10中。金属基板16所反射的光也能从该光发射层13直接发射到空气10中。

因此，与相关技术的结构相比，由于这种构造的效果相当于场致发射光不通过不同折射率的介质，消除了由于反射导致的场致发射光的衰减。另外，根据波动光学通过光的弥散，光从光发射层直接发射到空气中，从而减小了临界角的限制作用，故有可能有效地将场致发射光发射到空气中。

另外，因为金属基板16也可以用作金属电极，故有可能简化场致发光光发射元件的结构。

第三实施例

图4表示本发明第三实施例。在图4中，通过在玻璃基板11上依次层叠一反射层15，一第一透明电极层17，一能根据场致发光而发光的光发射层13和一第二透明电极层20，以构成场致发光光发射元件。当将电场施加在第一透明电极层17与第二透明电极层20之间时，该光发射层13发射出场致发射光。在所发射的光中，射向第二透明电极层20的光穿过第二透明电极层20发射到外部；射向第一透明电极层17的光被反射层15反射，然后在穿过该第二透明电极层20之后发射到空气10中。当将第一透明电极层17和第二透明电极层20均形成为具有正交条纹形状时，就构成了能显示图像的场致发光光发射元件。

因此，与相关技术的结构相比，由于通过这样一种构造，其中场致发射光通过光发射层到达透明电极层，然后从该透明电极层到达空气，从而减小了该场致发射光通过具有不同折射率的介质的次数，故有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。

在这个方面，当第二透明电极层20的厚度小于光发射层13所发射的光的波长时，于是根据波动光学通过光的弥散，光发射层13内靠近该第二透明电极层20处所产生的场致发射光能从该光发射层13直接发射到空气10中。

另外，当光发射层13的厚度与第二透明电极层14的厚度之和小于该光发射层13所发射的光的波长时，于是根据波动光学通过光的弥散，该场致发射光能从该光发射层13直接发射到空气10中。反射层15所反射的光也能从该光发射层13直接发射到空气10中。

因此，与相关技术的结构相比，由于这种构造的效果相当于场致发射光不通过具有不同折射率的介质，故消除了由于反射导致的场致发射光的衰减。另外，根据波动光学通过光的弥散，光从光发射层直接发射到空气中，从而减小了临界角的限制作用，故有可能有效地将场致发射光发射到空气中。

另外，如果赋予反射层15以高反射率，则由于可使该反射率高于金属电极层的反射率，故有可能更有效地将场致发射光发射到外部。

第四实施例

图5表示本发明第四实施例。通过在第二实施例中增加一无反射涂层，构成本实施例。即，在图5中，通过在金属基板16上依次层叠一能根据场致发光而发光的光发射层13和一透明电极层14，然后用一无反射涂层膜18涂覆该透明电极层14，构成场致发光光发射元件。当将电场施加在金属基板16与透明电极层14之间时，该光发射层13发射出场致发射光。在所发射的光中，射向透明电极层14的光穿过该透明电极层14和无反射涂层膜18，然后入射到空气10中；射向金属基板16的光被该金属基板16反射，然后在穿过透明电极层14和无反射涂层膜18之后入射到空气10中。

因此，与相关技术的结构相比，由于在透明电极层上设置一无反射涂层，故有可能减小由于反射导致的场致发射光的衰减。

另外，由于该金属基板16也可以用作金属电极，故有可能简化场致发光光发射元件的结构。

除了第二实施例以外，本实施例中设置在透明电极上且场致发射光通过它发出的无反射涂层也可以应用于第一和第三实施例，故有可能减小反射导致的场致发射光的衰减。

第五实施例

在第一到第四实施例中，在使透明电极层14或第二透明电极层20较薄时，透明电极层14或第二透明电极层20的电阻将增大。当透明电极的电阻值增大时，电压降使得不可能将足够大的电场施加给光发射层13，从而减小了发光效率。另外，由于在不同位置中发生电压下降，所以施加给光发射层的电压不均匀，因而导致所发射的光也变得不均匀。

由此，构造这样一种场致发射光发射元件，使得即使透明电极层14或第二透明电极层20较薄，也能避免电压下降。即，图6表示本实施例的电极结构。在图6中，在透明电极层14的表面上设置一金属电极栅19。由于该金属电极栅19保证足够大的厚度，故与透明电极层14相比电阻率较小，因而有可能避免电压下降。金属电极栅19的形状不限于图6中所示的栅格形状，可以使用图7所示的蜂巢形状。不过，这两种形状是示例，可以使用覆盖透明电极的任何形状。

在透明电极层表面上增加金属电极栅可以应用于权利要求1～5中的任一发明中。特别是，由于将透明电极层制得较薄，所以在透明电极具有大电阻值时施加金属电极栅具有很大的作用。

如果使金属电极栅的面积比较大，则有可能避免电压下降，但另一方面，当使金属电极栅的面积比较大时，不能有效地将光发射层发射的场致发射光发射到空气中。金属电极栅的面积比指的是占有透明电极层表面的金属电极栅的面积百分比。在这个方面，如果使金属电极栅相对场致发射光穿过其发射的透明电极层或第二透明电极层的表面的面积比为30％或更低，在不降低能量的条件下能增大发射效率，还可以避免电压下降。

因此，本实施例有可能避免高电阻透明电极导致的电压下降。

第六实施例

本实施例是具有第五实施例的金属电极栅的场致发光光发射元件的制造方法，图8表示出根据本实施例的场致发光光发射元件的制造过程。

在图8中，图(1)～(4)表示制造过程的顺序。首先，在金属基板16上形成一能根据场致发光而发光的光发射层13和一透明电极材料22〔图8(1)〕。使透明电极材料的厚度与最后一步中金属电极栅19的厚度相同。然后，通过具有指定形状的光掩模形成金属电极栅图案〔图8(2)〕。之后，通过蚀刻产生具有指定厚度的透明电极层，蚀刻剩下的部分为金属电极栅19(图8(3))。最后，移去光掩模，得到薄透明电极层14和具有低电阻值的金属电极栅19(图8(4))。关于这一点，在形成金属电极栅图案时可以使用诸如金属掩模等的遮光板。

在上述制造过程中，由于无需层叠用于制造金属电极栅的层，故有可能简化制造过程。

在金属电极栅具有权利要求6中所述结构的情况下，本发明可应用于具有任何形状的金属电极栅。

与相关技术的结构相比，本发明有可能有效地将场致发射光发射到空气中。

另外，本发明有可能提供一种能避免电压下降的电极结构，并可能简化制造过程。

Claims

1.一种场致发光光发射元件，包括：

依次设置在一基板上的一金属电极层，一能根据场致发光而发光的光发射层，和一透明电极层；

其中所述光发射层发射的光从靠近所述透明电极层一侧发出。

2.如权利要求1所述的场致发光光发射元件，其中所述透明电极层的厚度小于所述光发射层所发射的光的波长。

3.如权利要求1所述的场致发光光发射元件，其中所述光发射层的厚度与所述透明电极层的厚度之和小于所述光发射层发射的光的波长。

4.一种场致发光光发射元件，包括：

依次设置在一金属基板上的一能根据场致发光而发光的光发射层，和一透明电极层；

其中所述光发射层所发射的光从靠近所述透明电极层一侧发出。

5.如权利要求4所述的场致发光光发射元件，其中所述透明电极层的厚度小于所述光发射层所发射的光的波长。

6.如权利要求4所述的场致发光光发射元件，其中所述光发射层的厚度与所述透明电极层的厚度之和小于所述光发射层所发射的光的波长。

7.如权利要求1～6中任一权利要求所述的场致发光光发射元件，其中所述透明电极层被涂覆一无反射膜。

8.如权利要求1～6中任一权利要求所述的场致发光光发射元件，其中在所述透明电极层的顶面上设置一金属电极栅。

9.一种如权利要求8所述的场致发光光发射元件的制造方法，包括以下步骤：

将一透明电极材料形成为具有所述金属电极栅的厚度；并且

然后进行蚀刻，以使被蚀刻部分形成所述透明电极层，而且剩余部分形成所述金属电极栅。

10.一种场致发光光发射元件，包括：

依次设置在一基板上的一反射层，一第一透明电极层，一能根据场致发光而发光的光发射层和一第二透明电极层；

其中所述光发射层所发射的光从靠近所述第二透明电极层一侧发出。

11.如权利要求10所述的场致发光光发射元件，其中所述第二透明电极层的厚度小于所述光发射层所发射的光的波长。

12.如权利要求10所述的场致发光光发射元件，其中所述光发射层的厚度与所述第二透明电极层的厚度之和小于所述光发射层所发射的光的波长。

13.如权利要求10～12中任一权利要求所述的场致发光光发射元件，其中所述第二透明电极层被涂覆一无反射膜。

14.如权利要求10～12中任一权利要求所述的场致发光光发射元件，其中在所述第二透明电极层的顶面上设置一金属电极栅。

15.一种如权利要求14所述的场致发光光发射元件的制造方法，包括以下步骤：

一透明电极材料被形成为具有所述金属电极栅的厚度；并且

然后进行蚀刻，以使被蚀刻部分形成所述第二透明电极层，而且剩余部分形成所述金属电极栅。