JP2005026224A - 発光素子、表示デバイス及び表示デバイスの制御方法 - Google Patents
発光素子、表示デバイス及び表示デバイスの制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 発光素子は、発光性無機材料を含む発光体層と、前記発光体層を面に垂直な方向から挟む第1及び第2誘電体層と、前記第1及び第2誘電体層を面に垂直な方向から挟む第1及び第2電極とを備え、前記第1及び第2誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が3μC/cm2以上であって、且つ、抗電界が20kV/cm以上である。
【選択図】 図1
Description
前記発光体層を面に垂直な方向から挟む第1及び第2誘電体層と、
前記第1及び第2誘電体層を面に垂直な方向から挟む第1及び第2電極と
を備え、
前記第1及び第2誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が3μC/cm2以上であって、且つ、抗電界が20kV/cm以上であることを特徴とする。
前記発光体層の一方の面側に設けられた誘電体層と、
前記発光体層と前記誘電体層とを面に垂直な方向から挟む第1及び第2電極と
を備え、
前記誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が3μC/cm2以上であって、且つ、抗電界が20kV/cm以上であることを特徴とする。
前記発光素子アレイの面に平行な第1方向に平行に延在している複数の第1電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数の第2電極と
を備え、
一組の前記第1電極と前記第2電極との間に交流電圧を印加して少なくとも一つの発光素子を駆動することを特徴とする。
前記第1電極と前記第2電極との間に正負交互の外部電界を印加することによって各発光素子を駆動して、前記発光素子アレイの全体にわたって走査するステップと、
前の走査時に印加した電界の大きさと上記強誘電体層を構成する強誘電体のヒステリシス特性に応じて、次の走査時に印加する電界の大きさを制御するステップと
を含むことを特徴とする。
この発光素子は、支持体基板上に固定してもよい。この支持体基板としては、電気絶縁性が高い材料を用いる。支持体基板側から発光素子の光を取り出す場合には、可視領域での光の透過性が高い材料からなる支持体基板を用いる。発光素子の作製工程において支持体基板の温度が数百℃に達する場合は、軟化点が高く耐熱性に優れ、熱膨張係数が積層する膜と同程度である材料を用いる。このような支持体基板としてはガラス、セラミックス、シリコンウエハなどが使用できるが、通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光素子へ影響しないように、無アルカリガラスを用いてもよい。また、ガラス表面に発光素子へのアルカリイオンのイオンバリア層としてアルミナ等をコートしてもよい。
(a)第1電極と第2電極との間に正負交互の外部電界を印加することによって各発光素子を駆動して、前記発光素子アレイの全体にわたって走査するステップと、
(b)前の走査時に印加した電界の大きさと、次の走査時に印加する電界の大きさを入力情報として、予め準備した変換テーブルにより、次の走査時に印加する電界の大きさを決定して、輝度を制御するステップと
を含んでいる。前記変換テーブルは、強誘電体のヒステリシス特性による残留分極量を考慮して作成されたものである。また、発光体層の両面に強誘電体層を設けた2重絶縁構造の発光素子の場合、発光時に電界によって誘電体層との界面近傍から放出された電子が発光体層に注入され、他方の誘電体層界面に到達した際、界面の深いトラップに捕獲され、残留電荷を形成する(分極効果と呼ばれる)。そのため、強誘電体のヒステリシス特性に伴う残留分極量と発光に伴う残留電荷の両方を考慮した変換テーブルを作成することによって、より高精度な階調制御が可能になる。これにより、印加する外部電界により256階調の制御が可能となった。
本発明の実施の形態1に係る発光素子について、図1を用いて説明する。図1は、この発光素子10の素子構造を示す概略図である。この発光素子10は、発光体として発光性無機材料を用いた無機EL素子である。この発光素子10は、発光体層4を2層の第1及び第2強誘電体層3、5で挟み、さらに該誘電体層3、5を2つの第1及び第2電極2、6の間に挟んでいる。各層の積層関係の観点から説明すると、この発光素子10は、支持体1の上に、第1電極2、第1強誘電体層3、発光体層4、第2強誘電体層5及び第2電極6が順に積層されている。また、第1電極2が金属電極、第2電極6が透明電極であって、この場合、発光性無機材料からの発光は、該第2電極6の側から取り出される。
まず、支持体1としては特に限定されることなく、樹脂フィルム、ガラス、セラミック、シリコンウエハ等の各種のものを用いることができる。耐熱性を有する支持体1としては、無アルカリのガラスを使用できる。なお、ナトリウム等のアルカリイオンが含まれているアルカリガラスをそのまま支持体として用いた場合には、ガラス基板上に形成した発光体膜などへ拡散し発光特性を低下させる恐れがある。そこで、アルカリイオンの拡散を防止するイオンバリヤ層を表面にコートしたソーダライムガラスを用いることもできる。イオンバリア層の材料としては、例えば、酸化アルミニウム等を使用できる。
(a)透明基板1として無アルカリ基板1を用いた。基板1の厚みは1.7mmであった。
(b)基板1の上に、第1電極としてPd電極ペーストをライン状に、スクリーン印刷し、乾燥させ、パターン電極2付基板を得た。
(c)次に、パターン電極2の上に第1強誘電体層としてチタン酸バリウムからなる強誘電体膜(第1強誘電体層)3をスパッタリング法によって形成した。この誘電体膜の抗電界Ecは約20kV/cmであり、残留分極量Prは約4μC/cm2であった。
(d)形成された強誘電体膜3の上に、EB蒸着法によりマンガンドープ硫化亜鉛発光体薄膜(発光体層)4を形成した。
(e)さらに、マンガンドープ硫化亜鉛からなる発光体層4の上に、チタン酸バリウムからなる強誘電体層(第2強誘電体層)5をスパッタリング法により形成した。
(f)上記強誘電体層5の上に、ITO酸化物ターゲットを用いてRFマグネトロンスパッタリング法により、ITO透明電極6を形成した。
以上の工程によって発光素子10を完成した。
本発明の実施の形態2に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化タンタルTa2O5膜を備える点で相違する。酸化タンタルからなる強誘電体厚膜の抗電界Ecは約25kV/cmであり、残留分極量Prは約3μC/cm2であった。酸化タンタルTa2O5膜は、スパッタリング法によって形成した。2つの電極の間に220Vの電圧を印加することにより、410cd/m2の発光輝度が得られた。図4からわかるように、発光輝度は外部印加電圧180Vから220Vまでの広い範囲で緩やかに変化したので、印加電圧によって輝度を256階調で制御することができた。
本発明の実施の形態3に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層として、チタン酸バリウムに代えて、チタン酸鉛PbTiO3を備える点で相違する。チタン酸鉛からなる誘電体厚膜の抗電界Ecは約20kV/cmであり、残留分極量Prは約19μC/cm2であった。チタン酸鉛PbTiO3膜は、EB蒸着によって形成した。2つの電極の間に220Vの電圧を印加することにより、550cd/m2の比較的大きな発光輝度が得られ、外部印加電圧195Vから220Vまでの範囲で発光輝度が変化し、外部印加電圧によって輝度を256階調で制御することができた。
本発明の実施の形態4に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化サマリウム膜を備える点で相違する。酸化サマリウムからなる強誘電体厚膜の抗電界Ecは約20kV/cmであり、残留分極量Prは約3μC/cm2であった。酸化サマリウム膜は、電子線蒸着法によって形成した。2つの電極の間に220Vの電圧を印加することにより、400cd/m2の発光輝度が得られた。
本発明の実施の形態5に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、鉛チタン酸と酸化窒化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。鉛チタン酸PbTiO3と酸化窒化ケイ素SiONからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約20kV/cmであり、残留分極量Prは約3.5μC/cm2であった。鉛チタン酸と酸化窒化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は鉛チタン酸4に対して酸化窒化ケイ素1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、540cd/m2の発光輝度が得られた。発光輝度は外部印加電圧180Vから220Vまでの広い範囲で緩やかに変化したので、外部印加電圧によって輝度を256階調で制御することができた。
本発明の実施の形態6に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、タンタル酸バリウムと酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。タンタル酸バリウムと酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ecは約25kV/cmであり、残留分極量Prは約3μC/cm2であった。タンタル酸バリウムと酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はタンタル酸バリウム8に対して酸化ケイ素1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、400cd/m2の発光輝度が得られた。
本発明の実施の形態7に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、チタン酸鉛と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。チタン酸鉛と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ecは約25kV/cmであり、残留分極量Prは約3.5μC/cm2であった。チタン酸鉛と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸鉛8に対して酸化ケイ素1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、690cd/m2の発光輝度が得られた。
本発明の実施の形態8に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、チタン酸鉛とSiONからなる混合組成の膜を備える点で相違する。チタン酸鉛とSiONからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約25kV/cmであり、残留分極量Prは約5μC/cm2であった。チタン酸鉛とSiONからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸鉛が8に対してSiONが1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、720cd/m2の発光輝度が得られた。
本発明の実施の形態9に係る発光素子について、図9を用いて説明する。図9は、この発光素子30の素子構造を示す概略図である。この発光素子30は、発光体として発光性無機材料を用いた無機EL素子である。この発光素子30は、実施の形態1に係る発光素子10と比較すると、強誘電体層が発光体層4の片側の面にのみ形成されている点で相違する。さらに詳細には、この発光素子30を各層の積層関係の観点から説明すると、支持体1の上に第1電極2、強誘電体層3、発光体層4、第2電極6が順に積層されている。また、第1電極2が金属電極、第2電極6が透明電極であって、この場合、発光性無機材料からの発光は、該第2電極6の側から取り出される。なお、前記構成に加えて、発光素子30の全部又は一部を封止する構造をさらに備えていてもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、ナイロン等の樹脂やガラス、石英、セラミックス等を用いることができる。これによって、無機蛍光体の耐湿性が向上し、素子寿命を延ばすことができる。さらに、第1電極2は黒色を呈していてもよい。これによって第1電極2側から発光素子内に入射してきた外光が第2電極6上で表面反射することを防止でき、外光コントラストを良好にすることができる。またさらに、支持体1に透明基板を用いて、第1電極2に透明電極を用いることによって、第1電極2の側から、もしくは第1電極2,第2電極6の双方から光を取り出すこともできる。
(a)透明基板1として無アルカリ基板1を用いた。基板1の厚みは1.7mmであった。
(b)基板1の上に、第1電極としてPd電極ペーストをライン状に、スクリーン印刷し、乾燥させ、パターン電極2付基板を得た。
(c)次に、パターン電極2の上に第1強誘電体層としてチタン酸バリウムからなる強誘電体膜(第1強誘電体層)3をスパッタリング法によって形成した。この誘電体膜の抗電界Ecは約20kV/cmであり、残留分極量Prは約4μC/cm2であった。
(d)形成された強誘電体膜3の上に、EB蒸着法によりマンガンドープ硫化亜鉛発光体薄膜(発光体層)4を形成した。
(e)上記発光体層4の上に、ITO酸化物ターゲットを用いてRFマグネトロンスパッタリング法により、ITO透明電極6を形成した。
以上の工程によって発光素子30を完成した。
本発明の実施の形態10に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、Ta2O5を用いている点で相違する。Ta2O5からなる強誘電体膜の抗電界Ec、残留分極量Pr及び成膜方法は、実施の形態2に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、400cd/m2の発光輝度が得られた。また、この発光素子を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく256階調の制御を行うことができた。
本発明の実施の形態11に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、Sm2O3を用いている点で相違する。Sm2O3からなる強誘電体膜の抗電界Ec、残留分極量Pr及び成膜方法は、実施の形態4に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、400cd/m2の発光輝度が得られた。また、この発光素子を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく256階調の制御を行うことができた。
本発明の実施の形態12に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、PbTiO3とSiONからなる混合組成の膜を備える点で相違する。PbTiO3とSiONとの組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ec、残留分極量Pr及び成膜方法は、実施の形態5に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、490cd/m2の発光輝度が得られた。また、この発光素子を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく256階調の制御を行うことができた。
本発明の実施の形態13に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、PbTiO3とSiONからなる混合組成の膜を備える点で相違する。PbTiO3とSiONとの組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ec、残留分極量Pr及び成膜方法は、実施の形態8に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、620cd/m2の発光輝度が得られた。また、この発光素子を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく256階調の制御を行うことができた。
比較例1の発光素子について説明する。比較例1の発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層として、チタン酸バリウムに代えて、酸化ケイ素からなる誘電体層を備える点で相違する。酸化ケイ素からなる誘電体膜の抗電界Ecは約60kV/cmであり、残留分極量Prは約2μC/cm2であった。酸化ケイ素膜は、スパッタリング法により形成した。この発光素子では、2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、170cd/m2の発光輝度が得られた。図4からわかるように、比較例1の発光素子の輝度は外部印加電圧215Vから220Vまでの範囲で変化したので、外部印加電圧によって輝度を256階調で制御することができなく、発光輝度そのものが小さいので、テレビ等の表示デバイスとしては使用できない。
比較例2の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、SrTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。SrTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ecは約20kV/cmであり、残留分極量Prは約2.5μC/cm2であった。SrTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はSrTiO3が4に対して酸化ケイ素が1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、160cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例3の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、SrTiO3とSiONからなる混合組成の膜を備える点で相違する。SrTiO3とSiONからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約19kV/cmであり、残留分極量Prは約6μC/cm2であった。チタン酸ストロンチウムとSiONからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸ストロンチウムが7に対してSiONが1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、390cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例4の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、PbTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。PbTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ecは約19kV/cmであり、残留分極量Prは約3μC/cm2であった。PbTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はPbTiO3が2に対して酸化ケイ素が1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、350cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例5の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、PbTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。PbTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ecは約18kV/cmであり、残留分極量Prは約3μC/cm2であった。PbTiO3と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はPbTiO3と酸化ケイ素が8:3の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、200cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例6の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化イットリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。酸化イットリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約25kV/cmであり、残留分極量Prは約1μC/cm2であった。酸化イットリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は酸化イットリウムと酸化チタンが5:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、150cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例7の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化サマリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。酸化サマリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約20kV/cmであり、残留分極量Prは約1μC/cm2であった。酸化サマリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は酸化サマリウムと酸化チタンが5:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、130cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例8の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化タンタルと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。酸化タンタルと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約19kV/cmであり、残留分極量Prは約1μC/cm2であった。酸化タンタルと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は酸化タンタルと酸化チタンが5:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、100cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例9の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、PbNb2O6と酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。PbNb2O6と酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約18kV/cmであり、残留分極量Prは約1μC/cm2であった。PbNb2O6と酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はPbNb2O6と酸化チタンが5:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、95cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例10の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、チタン酸バリウムとPbNb2O6からなる混合組成の膜を備える点で相違する。チタン酸バリウムとPbNb2O6からなる混合組成の膜の抗電界Ecは約19kV/cmであり、残留分極量Prは約3.5μC/cm2であった。チタン酸バリウムとPbNb2O6からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸バリウムとPbNb2O6が4:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、370cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例11の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、チタン酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。チタン酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約18kV/cmであり、残留分極量Prは約3.5μC/cm2であった。チタン酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸バリウムと酸化チタンが7:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、210cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例12の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、タンタル酸バリウムとPbNb2O6からなる混合組成の膜を備える点で相違する。タンタル酸バリウムとPbNb2O6からなる混合組成の膜の抗電界Ecは約19kV/cmであり、残留分極量Prは約4.5μC/cm2であった。タンタル酸バリウムとPbNb2O6からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はタンタル酸バリウムとPbNb2O6が4:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、385cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例13の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約18kV/cmであり、残留分極量Prは約4.5μC/cm2であった。タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はタンタル酸バリウムと酸化チタンが7:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、220cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例14の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、PbNb2O6と酸化サマリウムからなる混合組成の膜を備える点で相違する。PbNb2O6と酸化サマリウムからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約17kV/cmであり、残留分極量Prは約5μC/cm2であった。PbNb2O6と酸化サマリウムからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はPbNb2O6と酸化サマリウムが4:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、150cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例15の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、PbNb2O6と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。PbNb2O6と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ecは約17kV/cmであり、残留分極量Prは約3μC/cm2であった。PbNb2O6と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はPbNb2O6と酸化ケイ素が9:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、140cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例16の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態1に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてチタン酸バリウムに代えて、タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ecは約17kV/cmであり、残留分極量Prは約1μC/cm2であった。タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は、タンタル酸バリウムと酸化チタンが2:1の重量比率であった。2つの電極の間に220Vの外部電圧を印加することにより、90cd/m2の発光輝度が得られた。
比較例17の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、SrTiO3とSiO2からなる混合組成の膜を備える点で相違する。SrTiO3とSiO2との組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ec、残留分極量Pr、成膜方法は、比較例2に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、150cd/m2の発光輝度が得られた。この発光輝度は前述の実施の形態に比べて低かった。
比較例18の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、SrTiO3とSiONからなる混合組成の膜を備える点で相違する。SrTiO3とSiONとの組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ec、残留分極量Pr、成膜方法は、比較例3に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、370cd/m2の発光輝度が得られた。この発光輝度は、前述の実施の形態に比べて低かった。
比較例19の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、PbTiO3とSiO2からなる混合組成の膜を備える点で相違する。PbTiO3とSiO2との組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ec、残留分極量Pr、成膜方法は、比較例4に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、300cd/m2の発光輝度が得られた。この発光輝度は、前述の実施の形態に比べて低かった。
比較例17の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、Y2O3とTiO2からなる混合組成の膜を備える点で相違する。Y2O3とTiO2との組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ec、残留分極量Pr、成膜方法は、比較例6に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、160cd/m2の発光輝度が得られた。この発光輝度は、前述の実施の形態に比べて低かった。
比較例21の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態9に係る発光素子と比較すると、強誘電体層3としてBaTiO3に代えて、Ta2O5とTiO2からなる混合組成の膜を備える点で相違する。Ta2O5とTiO2との組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ec、残留分極量Pr、成膜方法は、比較例8に係る発光素子と同一である。この発光素子の第1電極と第2電極との間に220Vの外部電圧を印加することにより、100cd/m2の発光輝度が得られた。この発光輝度は、前述の実施の形態に比べて低かった。
Claims (6)
- 発光性無機材料を含む発光体層と、
前記発光体層を面に垂直な方向から挟む第1及び第2誘電体層と、
前記第1及び第2誘電体層を面に垂直な方向から挟む第1及び第2電極と
を備え、
前記第1及び第2誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が3μC/cm2以上であって、且つ、抗電界が20kV/cm以上であることを特徴とする発光素子。 - 発光性無機材料を含む発光体層と、
前記発光体層の一方の面側に設けられた誘電体層と、
前記発光体層と前記誘電体層とを面に垂直な方向から挟む第1及び第2電極と
を備え、
前記誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が3μC/cm2以上であって、且つ、抗電界が20kV/cm以上であることを特徴とする発光素子。 - 前記第1電極又は第2電極に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光素子。
- 前記第1電極と前記第2電極との間に印加する交流電圧を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の発光素子。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の複数の発光素子が2次元配列している発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの面に平行な第1方向に平行に延在している複数の第1電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数の第2電極と
を備え、
一組の前記第1電極と前記第2電極との間に交流電圧を印加して少なくとも一つの発光素子を駆動することを特徴とする表示デバイス。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の複数の発光素子が2次元配列している発光素子アレイと、前記発光素子アレイの面に平行な第1方向に平行に延在している複数の第1電極と、前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数の第2電極とを備え、一組の前記第1電極と前記第2電極との間に交流電圧を印加して少なくとも一つの発光素子を駆動する表示デバイスの制御方法であって、
前記第1電極と前記第2電極との間に正負交互のパルスを印加することによって各発光素子を駆動して、前記発光素子アレイの全体にわたって走査するステップと、
前の走査時に印加したパルスのパルス高さに応じて、次の走査時に印加するパルスのパルス高さを制御するステップと
を含むことを特徴とする表示デバイスの制御方法。
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