JP2014099272A - Electroluminescence element and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EL element capable of improving emission luminance and luminous efficiency without applying high electric field.SOLUTION: An EL element 1 has a first electrode layer 10, an emitter layer 30 and a second electrode layer 40, serially. The EL element 1 consists of a metal oxide positioned between the first electrode layer 10 and the emitter layer 30 and obtained by anodizing a part of a metal to be anodized, and has a plurality of acicular conductors 22 extending to a direction intersecting with a surface 30S of the first electrode layer 10 side of the emitter layer 30, and an acicular conductor layer 20 containing insulators 21 insulating between a plurality of acicular conductors 22. In a method for manufacturing the EL element 1, the metal to be anodized having a surface arithmetic average roughness before the anodizing, of equal to or less than 200 nm, is used.

Description

本発明は、エレクトロルミネセンス素子とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an electroluminescent device and a method for manufacturing the same.

無機エレクトロルミネセンス(以降、「EL」と略記する場合がある。)素子は、大面積化が可能である、長寿命であるなどの特徴を持つ自発光素子である。
従来、無機EL素子として、薄膜型無機EL素子と分散型無機EL素子とが知られている。
An inorganic electroluminescent (hereinafter, abbreviated as “EL”) element is a self-luminous element having features such as a large area and a long lifetime.
Conventionally, as an inorganic EL element, a thin film type inorganic EL element and a dispersion type inorganic EL element are known.

薄膜型無機EL素子は、透光性を有する絶縁性基板上に、透光性を有する下部電極層、発光体層、及び上部電極層が順次積層された素子である(特許文献1の図4参照)。
下部電極層と発光体層との間、及び/又は、発光体層と上部電極層との間に、絶縁体層が設けられる場合がある。
A thin-film inorganic EL element is an element in which a light-transmitting lower electrode layer, a light-emitting body layer, and an upper electrode layer are sequentially stacked on a light-transmitting insulating substrate (FIG. 4 of Patent Document 1). reference).
An insulator layer may be provided between the lower electrode layer and the light emitter layer and / or between the light emitter layer and the upper electrode layer.

薄膜型無機EL素子において、発光体層材料としては、母体化合物に少なくとも1種の発光中心元素が添加されたものが好ましく用いられる。
母体化合物としては、ZnS、SrS、及びCaS等のII−VI族二元化合物、並びにCaGa、SrGaS、及びBaAl等のII−III−VI族三元化合物等が知られている。また、発光中心元素としては、Mn、Cu、Au、及び希土類等の金属元素が挙げられる。
発光体層材料としては例えば、橙色の発光色を示すZnS:Mn、緑色の発光色を示すZnS:Tb、及び青色の発光色を示すBaAl:Eu等がある(特許文献1の段落0004参照)。
In the thin-film inorganic EL element, as the luminescent layer material, a material obtained by adding at least one luminescent center element to the base compound is preferably used.
Known host compounds include II-VI binary compounds such as ZnS, SrS, and CaS, and II-III-VI group ternary compounds such as CaGa 2 S 4 , SrGaS 4 , and BaAl 2 S 4. ing. Further, examples of the luminescent center element include metal elements such as Mn, Cu, Au, and rare earth.
Examples of the phosphor layer material include ZnS: Mn that exhibits an orange emission color, ZnS: Tb that exhibits a green emission color, and BaAl 2 S 4 : Eu that exhibits a blue emission color (paragraph of Patent Document 1). 0004).

電界中で、発光体層内を流れる電子が発光中心元素に衝突すると、発光中心元素が励起されて発光を示す。電子の衝突エネルギーが高い程、発光中心元素の励起が起こりやすいため、高電界になることで高い発光輝度が得られる。例えば、ZnS:Mnでは1×10V/cm以上の電界で励起が起き、急激に発光輝度が上昇する。 When electrons flowing in the luminescent layer collide with the luminescent center element in an electric field, the luminescent center element is excited to emit light. The higher the electron collision energy, the easier the excitation of the luminescent center element. Therefore, a high luminance can be obtained by applying a high electric field. For example, in ZnS: Mn, excitation occurs in an electric field of 1 × 10 6 V / cm or more, and the emission luminance rapidly increases.

一方、分散型無機EL素子は、フッ素系樹脂あるいはシアノ基含有樹脂等の高誘電性樹脂からなるバインダ中に蛍光体粒子を分散させた発光体層と、この発光体層を挟持する一対の電極板とを備える素子である(特許文献2の請求項7参照)。通常、分散型無機EL素子は、絶縁破壊を防ぐために高誘電性樹脂中にチタン酸バリウムのような誘電体物質を分散させた誘電体層をさらに備える。   On the other hand, a dispersion-type inorganic EL element has a phosphor layer in which phosphor particles are dispersed in a binder made of a high dielectric resin such as a fluorine-based resin or a cyano group-containing resin, and a pair of electrodes that sandwich the phosphor layer. It is an element provided with a board (refer claim 7 of patent document 2). Usually, the dispersion-type inorganic EL device further includes a dielectric layer in which a dielectric material such as barium titanate is dispersed in a high dielectric resin in order to prevent dielectric breakdown.

特許文献2には、硫化亜鉛(ZnS)を母体化合物とし、Cu等の付活剤及びCl等の共付活剤が添加されたEL蛍光体粉末、及びこれを用いたEL素子が開示されている(請求項1)。
付活剤としてCuを用いる場合、ZnS結晶内に固溶されなかった余剰のCuが、積層欠陥の隙間に析出し、針状導電体を形成する。この針状導電体を含む蛍光体粒子に交流電圧が印加されると、針状導電体の先端部に電界が集中し、発光に寄与する電流が集中的に流れることにより、1×10V/cm程度の比較的低電界でもEL発光が得られる(非特許文献1参照)。針状導電体が電極面に対して垂直であるほど、電界が集中しやすいため、高発光輝度が得られやすい。針状導電体が析出する(111)結晶面を配向させることで、電極面に対して垂直配向した針状導電体が増加し、電界集中が起こりやすくなり、発光輝度が向上する(特許文献2の段落0005参照)。
Patent Document 2 discloses an EL phosphor powder in which zinc sulfide (ZnS) is used as a base compound and an activator such as Cu and a coactivator such as Cl are added, and an EL element using the same. (Claim 1).
When Cu is used as the activator, excess Cu that is not dissolved in the ZnS crystal is deposited in the gap between the stacking faults to form a needle-like conductor. When an AC voltage is applied to the phosphor particles containing the needle-like conductor, an electric field concentrates on the tip of the needle-like conductor, and a current contributing to light emission flows intensively, thereby 1 × 10 4 V. EL emission can be obtained even at a relatively low electric field of about / cm (see Non-Patent Document 1). As the acicular conductor is perpendicular to the electrode surface, the electric field is more likely to be concentrated, so that high emission luminance is easily obtained. By orienting the (111) crystal plane on which the acicular conductor is deposited, the acicular conductor oriented perpendicular to the electrode surface increases, electric field concentration is likely to occur, and the light emission luminance is improved (Patent Document 2). Paragraph 0005).

特開2008−251336号公報(特許4928329号公報)JP 2008-251336 A (Patent No. 4928329) 特開2004−131583号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-131583

J. Electrochem. Soc., Vol.110, No.7, 733-748 (1963)J. Electrochem. Soc., Vol.110, No.7, 733-748 (1963)

特許文献1等に記載の従来の薄膜型無機EL素子においては、発光輝度及び発光効率等の発光特性の改良が試みられている。しかしながら、高発光輝度を得るためには高電界が必要であり、発光に寄与せず熱となる電力が多く、発光効率が低下する傾向がある。   In the conventional thin-film inorganic EL element described in Patent Document 1 or the like, attempts have been made to improve light emission characteristics such as light emission luminance and light emission efficiency. However, a high electric field is required in order to obtain a high light emission luminance, and there is a tendency for the light emission efficiency to decrease due to the large amount of power that does not contribute to light emission and becomes heat.

一方、特許文献2等に記載の従来の分散型無機EL素子においては、Cu等の針状導電体の先端部付近で集中電界が発生することで、比較的低電界で高発光輝度が得られる。しかしながら、発光体層が蛍光体粒子とバインダとを含むため、発光体層に印加された電界は蛍光体粒子とバインダとの両方に分配される。その結果、バインダにより消費される電力が大きく、発光効率が低下する傾向がある。また、蛍光体粒子内のCu等の針状導電体は結晶面内で多方向(ランダム方向)に析出することから、電極面に対して垂直配向している針状導電体の割合が少なく、電界が集中しにくい。   On the other hand, in the conventional dispersion-type inorganic EL element described in Patent Document 2 and the like, a concentrated electric field is generated in the vicinity of the tip of a needle-like conductor such as Cu, so that high emission luminance can be obtained with a relatively low electric field. . However, since the phosphor layer includes phosphor particles and a binder, the electric field applied to the phosphor layer is distributed to both the phosphor particles and the binder. As a result, the power consumed by the binder is large, and the light emission efficiency tends to decrease. In addition, since acicular conductors such as Cu in the phosphor particles are deposited in multiple directions (random directions) in the crystal plane, the proportion of acicular conductors oriented perpendicular to the electrode surface is small, The electric field is difficult to concentrate.

以上の理由から、従来の薄膜型無機EL素子と分散型無機EL素子は共に、発光輝度及び発光効率を充分に向上することは困難である。
上記は特に無機EL素子における課題であるが、有機EL素子でも発光輝度及び発光効率を充分に向上できることが好ましい。
For the above reasons, it is difficult for both the conventional thin film type inorganic EL element and the dispersion type inorganic EL element to sufficiently improve the light emission luminance and the light emission efficiency.
The above is a problem particularly in the inorganic EL element, but it is preferable that the organic EL element can sufficiently improve the light emission luminance and the light emission efficiency.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高電界を印加せずとも、発光輝度と発光効率を共に向上させることが可能なEL素子とその製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an EL element capable of improving both light emission luminance and light emission efficiency without applying a high electric field, and a method for manufacturing the same. It is.

本発明のエレクトロルミネセンス(EL)素子の製造方法は、
第1の電極層と発光体層と透光性を有する第2の電極層とを順次備え、
さらに、
前記第1の電極層と前記発光体層との間に、
被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体からなり、前記発光体層側の面において開口し、当該発光体層側の面に対して交差方向に延びた複数の針状細孔を有する細孔構造体からなる絶縁体と、前記複数の針状細孔の内部に形成された複数の針状導電体とを含む針状導電体層を備えたエレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、
陽極酸化前の表面の算術平均粗さRaが200nm以下である前記被陽極酸化金属体を用意する工程(A)と、
前記被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して前記金属酸化物体を生成する工程(B)と、
前記金属酸化物体の前記複数の針状細孔の内部に前記複数の針状導電体を形成して、前記針状導電体層を得る工程(C)とを有するエレクトロルミネセンス素子の製造方法。
The manufacturing method of the electroluminescence (EL) element of the present invention is as follows:
A first electrode layer, a light emitter layer, and a second electrode layer having translucency are sequentially provided,
further,
Between the first electrode layer and the phosphor layer,
A plurality of metal oxide bodies obtained by anodizing at least a part of a metal body to be anodized, open on the surface of the light emitter layer side, and extend in a direction intersecting the surface of the light emitter layer side An electroluminescent device comprising a needle-like conductor layer including an insulator composed of a pore structure having needle-like pores and a plurality of needle-like conductors formed inside the plurality of needle-like pores A manufacturing method of
A step (A) of preparing the anodized metal body having an arithmetic average roughness Ra of the surface before anodization of 200 nm or less;
A step (B) for producing the metal oxide body by anodizing at least part of the anodized metal body;
And a step (C) of forming the plurality of needle-shaped conductors inside the plurality of needle-shaped pores of the metal oxide body to obtain the needle-shaped conductor layer.

本発明のエレクトロルミネセンス(EL)素子は、
第1の電極層と発光体層と透光性を有する第2の電極層とを順次備えたエレクトロルミネセンス素子であって、
さらに、
前記第1の電極層と前記発光体層との間に、
被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体からなり、前記発光体層側の面において開口し、当該発光体層側の面に対して交差方向に延びた複数の針状細孔を有する細孔構造体からなる絶縁体と、前記複数の針状細孔の内部に形成された複数の針状導電体とを含む針状導電体層を備え、
陽極酸化前の表面の算術平均粗さRaが200nm以下である前記被陽極酸化金属体を用いて製造されたものである。
The electroluminescence (EL) element of the present invention is
An electroluminescent device comprising a first electrode layer, a light emitter layer, and a second electrode layer having translucency in order,
further,
Between the first electrode layer and the phosphor layer,
A plurality of metal oxide bodies obtained by anodizing at least a part of a metal body to be anodized, open on the surface of the light emitter layer side, and extend in a direction intersecting the surface of the light emitter layer side A needle-like conductor layer comprising an insulator composed of a pore structure having needle-like pores and a plurality of needle-like conductors formed inside the plurality of needle-like pores;
It is manufactured using the metal body to be anodized whose arithmetic average roughness Ra of the surface before anodization is 200 nm or less.

本明細書において、「針状」とは長さ/直径が2以上の形状を指す。
本明細書において、「表面の算術平均粗さRa」は、JIS B 0601(2001)に準拠の方法にて測定するものとする。
In this specification, “needle” refers to a shape having a length / diameter of 2 or more.
In this specification, “the arithmetic average roughness Ra of the surface” is measured by a method based on JIS B 0601 (2001).

本発明によれば、高電界を印加せずとも、発光輝度と発光効率を共に向上させることが可能なEL素子とその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an EL element capable of improving both light emission luminance and light emission efficiency without applying a high electric field, and a method for manufacturing the same.

本発明に係る一実施形態のEL素子の全体模式断面図である。1 is an overall schematic cross-sectional view of an EL element according to an embodiment of the present invention. 細孔構造体の製造工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing process of a pore structure. 細孔構造体の製造工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the manufacturing process of a pore structure. 左図は、針状導電体層の表面研磨を実施しなかった場合のEL素子を示し、右図は、針状導電体層の表面研磨を実施した場合のEL素子の様子を示す模式断面図である。The left figure shows the EL element when the surface polishing of the acicular conductor layer is not performed, and the right figure is a schematic cross-sectional view showing the state of the EL element when the surface polishing of the acicular conductor layer is performed. It is. 図1のEL素子の設計変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a design change of the EL element of FIG. 図1のEL素子の設計変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a design change of the EL element of FIG. 市販のAl板の光学顕微鏡像の例である。It is an example of the optical microscope image of a commercially available Al plate. 被陽極酸化金属体の縦方向のRaと横方向のRaの測定例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of a measurement of Ra of the vertical direction and Ra of a horizontal direction of a to-be-anodized metal body. 試験例1で得られたEL素子のSEM像である。3 is a SEM image of an EL element obtained in Test Example 1. 試験例2で得られたEL素子のSEM像である。4 is a SEM image of an EL element obtained in Test Example 2.

「EL素子」
図面を参照して、本発明に係る一実施形態のEL素子の構造とその製造方法について説明する。
図1は、本実施形態のEL素子の全体模式断面図である。
図2A〜図2Bは、細孔構造体の製造工程を示す模式斜視図である。
図3の左図は、針状導電体層の表面研磨を実施しなかった場合のEL素子を示し、図3の右図は、針状導電体層の表面研磨を実施した場合のEL素子(本実施形態のEL素子)の様子を示す模式断面図である。
図4及び図5は、設計変更例を示す図である。
図1、図4及び図5において、同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。
"EL element"
With reference to the drawings, a structure of an EL device according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described.
FIG. 1 is an overall schematic cross-sectional view of the EL element of the present embodiment.
2A to 2B are schematic perspective views showing a manufacturing process of the pore structure.
The left figure of FIG. 3 shows the EL element when the surface polishing of the acicular conductor layer is not performed, and the right figure of FIG. 3 shows the EL element when the surface polishing of the acicular conductor layer is performed ( It is a schematic cross section which shows the mode of the EL element of this embodiment.
4 and 5 are diagrams showing examples of design changes.
1, 4, and 5, the same components are denoted by the same reference numerals.

図1に示すように、本実施形態のEL素子1は、下部電極層(第1の電極層)10と発光体層30と透光性を有する上部電極層(第2の電極層)40とを順次備えている。
EL素子1は、さらに、下部電極層10と発光体層30との間に、発光体層30の下部電極層10側の面30Sに対して交差方向に延びた複数の針状導電体22と、複数の針状導電体22の間を絶縁する絶縁体とを含む針状導電体層20を備えている。
As shown in FIG. 1, the EL element 1 of the present embodiment includes a lower electrode layer (first electrode layer) 10, a light emitter layer 30, and a translucent upper electrode layer (second electrode layer) 40. Are sequentially provided.
The EL element 1 further includes a plurality of needle-like conductors 22 extending between the lower electrode layer 10 and the light emitter layer 30 in a direction intersecting the surface 30S of the light emitter layer 30 on the lower electrode layer 10 side. The needle-shaped conductor layer 20 including an insulator that insulates between the plurality of needle-shaped conductors 22 is provided.

本実施形態において、針状導電体層20をなす絶縁体は、発光体層30側の面において開口し、発光体層30側の面に対して交差方向に延びた複数の針状細孔21Pを有する細孔構造体21である。そして、複数の針状細孔21Pの内部に複数の針状導電体22が形成されている。   In the present embodiment, the insulator forming the acicular conductor layer 20 is open on the surface on the light emitter layer 30 side, and has a plurality of acicular pores 21P extending in the intersecting direction with respect to the surface on the light emitter layer 30 side. It is the pore structure 21 which has. A plurality of needle-like conductors 22 are formed inside the plurality of needle-like pores 21P.

本実施形態において、細孔構造体21は被陽極酸化金属体の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体であり、下部電極層10は陽極酸化後に残る被陽極酸化金属体の残部である。   In the present embodiment, the pore structure 21 is a metal oxide body obtained by anodizing a part of the anodized metal body, and the lower electrode layer 10 is the remaining portion of the anodized metal body remaining after anodization. .

被陽極酸化金属体の主成分としては特に制限なく、Al、Ti、Ta、Hf、Zr、Si、In、及びZn等が挙げられる。被陽極酸化金属体はこれらを1種又は複数種含むことができる。
被陽極酸化金属体の主成分としては、Al等が特に好ましい。
本明細書において、「被陽極酸化金属体の主成分」は99質量%以上の成分と定義する。
The main component of the metal to be anodized is not particularly limited, and examples thereof include Al, Ti, Ta, Hf, Zr, Si, In, and Zn. The anodized metal body may contain one or more of these.
As the main component of the anodized metal body, Al or the like is particularly preferable.
In this specification, the “main component of the metal to be anodized” is defined as a component of 99% by mass or more.

図2A〜図2Bを参照して、細孔構造体21の製造方法と構造について説明する。
図2A及び図2Bは模式斜視図である。
With reference to FIG. 2A-FIG. 2B, the manufacturing method and structure of the pore structure 21 are demonstrated.
2A and 2B are schematic perspective views.

はじめに図2Aに示すように、Al等の被陽極酸化金属を主成分とする被陽極酸化金属体Mを用意する。
被陽極酸化金属体Mの形状は制限されず、板状等が挙げられる。また、支持体の上に被陽極酸化金属体Mが層状に成膜されたものなど、支持体付きの形態で用いることも差し支えない。
First, as shown in FIG. 2A, an anodized metal body M having an anodized metal such as Al as a main component is prepared.
The shape of the anodized metal body M is not limited, and examples thereof include a plate shape. Further, it may be used in a form with a support such as a layer in which the metal anodized M is formed on the support.

図2Bに示すように、被陽極酸化金属体Mの一部を陽極酸化すると、金属酸化物からなる細孔構造体21が生成される。例えば、被陽極酸化金属体MがAlを主成分とする場合、Alを主成分とする細孔構造体21が生成される。
通常、細孔構造体21は金属酸化物層であり、被陽極酸化金属体Mの残部に対して、生成される細孔構造体21は薄いが、図面では、視認しやすくするため、細孔構造体21を大きく図示してある。
As shown in FIG. 2B, when a part of the anodized metal body M is anodized, a pore structure 21 made of a metal oxide is generated. For example, when the anodized metal body M has Al as a main component, a pore structure 21 having Al 2 O 3 as a main component is generated.
Usually, the pore structure 21 is a metal oxide layer, and the generated pore structure 21 is thin with respect to the remainder of the anodized metal body M. The structure 21 is greatly illustrated.

陽極酸化は例えば、被陽極酸化金属体Mを陽極とし、カーボンあるいはアルミニウム等を陰極(対向電極)とし、これらを陽極酸化用電解液に浸漬させ、陽極と陰極との間に電圧を印加することで実施できる。
電解液としては制限されず、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、及びアミドスルホン酸等の酸を、1種又は2種以上含む酸性電解液が好ましく用いられる。
Anodizing is, for example, using an anodized metal body M as an anode, carbon or aluminum as a cathode (counter electrode), immersing them in an anodizing electrolyte, and applying a voltage between the anode and the cathode. Can be implemented.
The electrolytic solution is not limited, and an acidic electrolytic solution containing one or more acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, chromic acid, oxalic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, and amidosulfonic acid is preferably used.

被陽極酸化金属体Mを陽極酸化すると、図2Bに示すように、表面(図示上面)からこの面に対して略垂直方向に酸化反応が進行し、金属酸化物体が生成される。
陽極酸化により生成される金属酸化物体は、略正六角柱状の複数の柱状体21Cが互いに隙間なく隣接して配列した構造を有するものとなる。各柱状体21Cの略中心部には、表面から深さ方向に延びた針状細孔21Pが開孔される。針状細孔21Pの底面と金属酸化物体の底面との間には、針状細孔21Pのないバリア層21Bが生成される。
図示するように、針状細孔21Pは被陽極酸化金属体Mの表面に対して概ね垂直方向に開孔されるが、多少斜め方向に開孔される場合もある。
本実施形態では、陽極酸化後に残る被陽極酸化金属体Mの残部が下部電極層10となる。
When the anodized metal body M is anodized, as shown in FIG. 2B, an oxidation reaction proceeds from the surface (upper surface in the figure) in a direction substantially perpendicular to this surface, and a metal oxide body is generated.
The metal oxide body generated by anodization has a structure in which a plurality of substantially regular hexagonal columnar bodies 21C are arranged adjacent to each other without a gap. Needle-like pores 21P extending in the depth direction from the surface are opened at substantially the center of each columnar body 21C. Between the bottom surface of the acicular pore 21P and the bottom surface of the metal oxide body, a barrier layer 21B without the acicular pore 21P is generated.
As shown in the figure, the needle-like pores 21P are opened in a direction substantially perpendicular to the surface of the anodized metal body M, but may be opened in a slightly oblique direction.
In the present embodiment, the remaining portion of the anodized metal body M remaining after the anodic oxidation becomes the lower electrode layer 10.

本実施形態においては、金属酸化物体からなる細孔構造体21に開孔された複数の針状細孔21Pの内部に、複数の針状導電体22が形成されている。   In the present embodiment, a plurality of needle-like conductors 22 are formed inside a plurality of needle-like pores 21P opened in a pore structure 21 made of a metal oxide body.

本実施形態のEL素子1の製造方法は、
陽極酸化前の表面の算術平均粗さRaが200nm以下である被陽極酸化金属体Mを用意する工程(A)と、
被陽極酸化金属体Mの少なくとも一部を陽極酸化して金属酸化物体を生成する工程(B)と、
金属酸化物体の複数の針状細孔21Pの内部に複数の針状導電体22を形成して、針状導電体層20を得る工程(C)とを有する。
The manufacturing method of the EL element 1 of the present embodiment is as follows:
A step (A) of preparing an anodized metal body M having an arithmetic average roughness Ra of the surface before anodization of 200 nm or less;
A step (B) of producing a metal oxide body by anodizing at least a part of the anodized metal body M;
A step (C) of forming a plurality of needle-shaped conductors 22 inside the plurality of needle-shaped pores 21P of the metal oxide body to obtain the needle-shaped conductor layer 20;

蒸着法等により成膜される発光体層30は、熱処理により発光中心の活性化が行われるが、その温度が高い程、発光中心が活性化し、発光性能が向上する傾向がある。発光体層30の発光中心を活性化する際の熱処理時に、下部電極層10と針状導電体層20との間の熱膨張係数の差に起因して、これらの間に応力が発生する。
一般に、Al等の市販の被陽極酸化金属体Mは圧延体であり、圧延方向に延びた多数の筋(圧延筋)を有している(図6を参照)。被陽極酸化金属体Mでは圧延方向に対して交差方向に応力が集中しやすいため、針状導電体層20にクラックが発生する恐れがある。
本発明者は、陽極酸化前の表面の算術平均粗さRaが200nm以下である被陽極酸化金属体Mを用いることで、陽極酸化により得られる金属酸化物体において特定方向に応力がかかることが抑制され、クラックの発生を抑制できることを見出した。その結果、発光体層30の発光中心を活性化する際の熱処理時に、針状導電体層20に素子耐電圧を向上できることを見出した。
In the phosphor layer 30 formed by vapor deposition or the like, the emission center is activated by heat treatment, and the higher the temperature, the more the emission center is activated and the emission performance tends to be improved. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the lower electrode layer 10 and the acicular conductor layer 20 during the heat treatment for activating the luminescent center of the luminescent layer 30, stress is generated between them.
In general, a commercially available anodized metal body M such as Al is a rolled body, and has a large number of stripes (rolling stripes) extending in the rolling direction (see FIG. 6). In the anodized metal body M, stress tends to concentrate in the crossing direction with respect to the rolling direction, so that there is a possibility that cracks may occur in the needle-like conductor layer 20.
The inventor suppresses stress applied in a specific direction in a metal oxide body obtained by anodization by using an anodized metal body M having an arithmetic average roughness Ra of 200 nm or less on the surface before anodization. And found that the generation of cracks can be suppressed. As a result, it has been found that the device withstand voltage can be improved in the acicular conductor layer 20 during the heat treatment when activating the luminescent center of the luminescent layer 30.

なお、被陽極酸化金属体Mが圧延体である場合、圧延方向に対して平行方向(縦方向)と、圧延方向に対して垂直方向(横方向)のいずれの方向のRaも200nm以下とする。
通常、横方向のRa>縦方向のRaであるので、横方向のRaを200nm以下にすればよい。
When the anodized metal body M is a rolled body, Ra in the direction parallel to the rolling direction (longitudinal direction) and the direction perpendicular to the rolling direction (transverse direction) is 200 nm or less. .
Usually, since Ra in the horizontal direction> Ra in the vertical direction, the Ra in the horizontal direction may be set to 200 nm or less.

市販のAl等の被陽極酸化金属体Mでは、通常、圧延方向に対して平行方向(縦方向)と、圧延方向に対して垂直方向(横方向)のいずれの方向のRaも200nm超であるので、市販の被陽極酸化金属体Mの表面を研磨して、縦方向と横方向のいずれの方向のRaも200nm以下としてから、陽極酸化を実施することが好ましい。
表面研磨は、公知方法により実施できる。
例えば、Al等の被陽極酸化金属体Mをリン酸、硝酸あるいはこれらの組み合わせを含む酸性液に浸漬する化学研磨が好ましい。
In a commercially available anodized metal body M such as Al, the Ra in both the direction parallel to the rolling direction (longitudinal direction) and the direction perpendicular to the rolling direction (lateral direction) is usually more than 200 nm. Therefore, it is preferable to perform anodic oxidation after polishing the surface of the commercially available anodized metal body M and setting the Ra in either the vertical direction or the horizontal direction to 200 nm or less.
Surface polishing can be performed by a known method.
For example, chemical polishing in which the anodized metal body M such as Al is immersed in an acid solution containing phosphoric acid, nitric acid, or a combination thereof is preferable.

市販のAl板の光学顕微鏡写真の例を図6に示す。この図には、多数の圧延筋と応力の方向が図示されている。
図6中の応力の方向は模式的なものであり、実際の応力の方向は圧延筋の方向に対して垂直方向等の交差方向である。
An example of an optical micrograph of a commercially available Al plate is shown in FIG. This figure shows a number of rolling rebars and stress directions.
The direction of stress in FIG. 6 is schematic, and the actual direction of stress is a crossing direction such as a direction perpendicular to the direction of rolling bars.

市販のAl板とその表面研磨物について、縦方向のRaと横方向のRaの測定例を図7に示す。
図中、Raの最も大きい右上のデータが表面研磨なしのデータであり、他の2点のデータが表面研磨ありのデータである。
FIG. 7 shows an example of measurement of Ra in the vertical direction and Ra in the horizontal direction for a commercially available Al plate and its surface polished product.
In the figure, the data on the upper right with the largest Ra is data without surface polishing, and the other two data are data with surface polishing.

本発明者は、陽極酸化前の表面の算術平均粗さRaが200nm以下である被陽極酸化金属体Mを用いることで、EL素子1の発光輝度が向上することも見出している。
これは、針状導電体層20の表面粗さの低減につながり、面内の電界刺激が一様になるためと考えられる。
The present inventor has also found that the light emission luminance of the EL element 1 is improved by using the anodized metal body M having an arithmetic average roughness Ra of 200 nm or less before anodic oxidation.
This is considered to be because the surface roughness of the acicular conductor layer 20 is reduced, and the in-plane electric field stimulation becomes uniform.

本実施形態のEL素子1において、針状導電体層20に電圧が印加されると、針状導電体22が高誘電率であるため、針状導電体22の発光体層30側の先端部の電荷密度が高くなる。
以降、特に明記しない限り、針状導電体22の先端部は、「針状導電体22の発光体層30側の先端部」を意味するものとする。
電荷に近いほど電気力線は高密度になり、電気力線の密度は電界強度に比例するため、針状導電体22の先端部付近は高電界強度となる。つまり、針状導電体22の先端部付近で電界集中が起こる。
針状導電体22が電圧印加方向に対して長いほど、先端部の電荷密度が高くなり、先端部付近の電界強度が増大する傾向がある。また、針状導電体22の直径が小さいほど、先端部の電荷密度が高くなり、先端部付近の電界強度が増大する傾向がある。
「背景技術」の項に挙げた非特許文献1より、集中電界強度は以下の式で表されると考えられる。
(集中電界強度)=(係数)×(針状導電体の長さ/針状導電体の断面積)×(平均印加電界)
In the EL element 1 of the present embodiment, when a voltage is applied to the needle-like conductor layer 20, the needle-like conductor 22 has a high dielectric constant, so that the tip of the needle-like conductor 22 on the light emitter layer 30 side. The charge density becomes higher.
Hereinafter, unless otherwise specified, the tip of the needle-like conductor 22 means “tip of the needle-like conductor 22 on the light emitter layer 30 side”.
The closer to the electric charge, the higher the electric field lines become, and the density of the electric field lines is proportional to the electric field strength. That is, electric field concentration occurs near the tip of the needle-like conductor 22.
The longer the needle-like conductor 22 is in the voltage application direction, the higher the charge density at the tip, and the electric field strength near the tip tends to increase. Further, the smaller the diameter of the needle-like conductor 22, the higher the charge density at the tip, and the electric field strength near the tip tends to increase.
From Non-Patent Document 1 listed in the section “Background Art”, it is considered that the concentrated electric field strength is expressed by the following equation.
(Concentrated electric field strength) = (coefficient) × (needle conductor length / needle conductor cross-sectional area) 2 × (average applied electric field)

本実施形態において、針状細孔21P及び針状導電体22の断面積は、およそ細孔径の2乗に比例する。また、発光輝度は集中電界強度の2乗に比例するため、細孔長の4乗に比例し、細孔径の4乗に反比例する。すなわち、細孔長が長く、細孔径が小さいほど、集中電界強度が増加し、発光強度が増加する傾向がある。
なお、針状細孔21P及び針状導電体22の断面形状が真円からずれる場合、その直径は、同等の断面積を有する真円の直径により定義するものとする。
In the present embodiment, the cross-sectional areas of the acicular pores 21P and the acicular conductor 22 are approximately proportional to the square of the pore diameter. Further, since the luminance is proportional to the square of the concentrated electric field strength, it is proportional to the fourth power of the pore length and inversely proportional to the fourth power of the pore diameter. That is, as the pore length is longer and the pore diameter is smaller, the concentrated electric field strength tends to increase and the emission intensity tends to increase.
In addition, when the cross-sectional shape of the acicular pore 21P and the acicular conductor 22 deviates from a perfect circle, the diameter shall be defined by the diameter of a perfect circle which has an equivalent cross-sectional area.

複数の針状細孔21Pの内部への複数の針状導電体22の形成方法は特に制限されず、例えば、下部電極層10を電極とした電解メッキ等の電解析出が好ましい。   The method for forming the plurality of needle-shaped conductors 22 inside the plurality of needle-shaped pores 21P is not particularly limited, and for example, electrolytic deposition such as electrolytic plating using the lower electrode layer 10 as an electrode is preferable.

針状導電体22の組成は特に制限されず、導電性が高い程、集中電界強度が高くなり、好ましい。
針状導電体22は、Ag、Au、Cd、Co、Cu、Fe、Ni、Sn、及びZnからなる群より選択された少なくとも1種の金属を含むことが好ましい。
導電性及び封孔のしやすさを考慮すれば、針状導電体22はCu及び/又はNiを含むことが好ましい。
発光体層30への拡散抑止を考慮すれば、針状導電体22はAuを含むことが好ましい。
The composition of the acicular conductor 22 is not particularly limited, and the higher the conductivity, the higher the concentrated electric field strength, which is preferable.
The acicular conductor 22 preferably contains at least one metal selected from the group consisting of Ag, Au, Cd, Co, Cu, Fe, Ni, Sn, and Zn.
In consideration of conductivity and ease of sealing, the acicular conductor 22 preferably contains Cu and / or Ni.
In consideration of suppression of diffusion to the light emitting layer 30, the acicular conductor 22 preferably contains Au.

「課題を解決するための手段」の項で定義したように、本明細書において、「針状」とは長さ/直径が2以上の形状を指す。
従来の分散型無機EL素子で用いられる蛍光体粒子内の針状導電体の長さは、粒子径にもよるが通常1〜20μmの範囲内であり、針状導電体の直径は通常0.01〜0.5μmである。本実施形態における針状導電体22についても、同様の長さと直径が好ましい。
電界集中効果が高くなることから、針状導電体22の長さは1μm以上であることが好ましく、5μm以上であることが特に好ましい。
電界集中効果が高くなることから、針状導電体22の直径は0.5μm以下であることが好ましく、0.1μm以下であることがより好ましく、0.05μm以下であることが特に好ましい。
形成容易性を考慮すれば、針状導電体22の直径は0.02μm以上であることが好ましい。
電界集中効果が高くなることから、針状導電体22の長さ/直径は100以上であることが好ましい。
As defined in the section “Means for Solving the Problems”, in this specification, “needle” refers to a shape having a length / diameter of 2 or more.
The length of the acicular conductor in the phosphor particles used in the conventional dispersion-type inorganic EL element is usually in the range of 1 to 20 μm, although depending on the particle diameter, and the diameter of the acicular conductor is usually 0.00. 01 to 0.5 μm. The same length and diameter are preferable for the needle-like conductor 22 in the present embodiment.
Since the electric field concentration effect is enhanced, the length of the needle-like conductor 22 is preferably 1 μm or more, and particularly preferably 5 μm or more.
Since the electric field concentration effect is enhanced, the diameter of the needle-like conductor 22 is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.1 μm or less, and particularly preferably 0.05 μm or less.
Considering the ease of formation, the diameter of the needle-like conductor 22 is preferably 0.02 μm or more.
The length / diameter of the acicular conductor 22 is preferably 100 or more because the electric field concentration effect is enhanced.

本実施形態において、複数の針状導電体22は、複数の針状細孔21Pの内部に形成されている。
針状導電体22の好ましいサイズを考慮すれば、針状細孔21Pの長さは1μm以上であることが好ましく、5μm以上であることが特に好ましい。
針状細孔21Pの直径は0.5μm以下であることが好ましく、0.1μm以下であることがより好ましく、0.05μm以下であることが特に好ましい。針状細孔21Pの直径は0.02μm以上であることが好ましい。
針状細孔21Pの長さ/直径は100以上であることが好ましい。
In the present embodiment, the plurality of acicular conductors 22 are formed inside the plurality of acicular pores 21P.
Considering the preferable size of the acicular conductor 22, the length of the acicular pore 21P is preferably 1 μm or more, and particularly preferably 5 μm or more.
The diameter of the acicular pores 21P is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.1 μm or less, and particularly preferably 0.05 μm or less. The diameter of the acicular pores 21P is preferably 0.02 μm or more.
The length / diameter of the acicular pores 21P is preferably 100 or more.

図面上はすべての針状細孔21Pの内部に、針状導電体22が完全に充填され、針状導電体22の先端部と発光体層30とは互いに密着している場合について図示してあるが、個々の針状細孔21Pの内部における針状導電体22の充填率は100%でなくてもよい。
つまり、針状導電体22の先端部と発光体層30とは互いに密着している必要は無い。ただし、集中電界強度が高くなることから、針状導電体22の先端部と発光体層30とは近いほど好ましい。この点を考慮すれば、個々の針状細孔21Pの内部における針状導電体22の充填率は高いほど好ましい。
本明細書において、個々の針状細孔21Pの内部における針状導電体22の充填率は、針状導電体22の長さ/針状細孔21Pの長さ×100(%)により定義するものとする
個々の針状細孔21Pの内部における針状導電体22の充填率は、70〜100%が好ましい。
In the drawing, the needle-shaped conductor 22 is completely filled in all the needle-shaped pores 21P, and the tip of the needle-shaped conductor 22 and the light emitting layer 30 are shown in close contact with each other. However, the filling rate of the acicular conductors 22 in the individual acicular pores 21P may not be 100%.
That is, the tip of the needle-like conductor 22 and the light emitting layer 30 do not need to be in close contact with each other. However, since the concentrated electric field strength is high, it is preferable that the tip of the needle-like conductor 22 and the light emitting layer 30 are closer. Considering this point, it is preferable that the filling rate of the acicular conductors 22 in each acicular pore 21P is higher.
In this specification, the filling rate of the acicular conductor 22 in each acicular pore 21P is defined by the length of the acicular conductor 22 / the length of the acicular pore 21P × 100 (%). The filling rate of the needle-like conductors 22 inside the individual needle-like pores 21P is preferably 70 to 100%.

個々の針状細孔21Pの内部における針状導電体22の充填率にばらつきがあってもよいが、この場合、針状細孔21Pと発光体層30との離間距離にばらつきが生じ、電界集中効果にばらつきが生じることになる。発光の面内均一性を考慮すれば、充填率のばらつきは小さい方が好ましい。   There may be variations in the filling rate of the needle-shaped conductors 22 inside the individual needle-shaped pores 21P. In this case, however, the separation distance between the needle-shaped pores 21P and the light emitter layer 30 varies, resulting in an electric field. The concentration effect will vary. Considering the in-plane uniformity of light emission, it is preferable that the variation in the filling rate is small.

針状細孔21Pの長さは、好ましい針状導電体22の長さと、針状細孔21Pの内部における針状導電体22の充填率とを考慮して、決定される。   The length of the acicular pore 21P is determined in consideration of the preferable length of the acicular conductor 22 and the filling rate of the acicular conductor 22 inside the acicular pore 21P.

本実施形態のEL素子1の製造方法は、
針状導電体層20の表面を研磨して、表面の算術平均粗さRaを小さくする工程(D)を有することが好ましい。
The manufacturing method of the EL element 1 of the present embodiment is as follows:
It is preferable to have the process (D) of grind | polishing the surface of the acicular conductor layer 20, and making arithmetic mean roughness Ra of the surface small.

工程(D)においては、針状導電体層20の表面の算術平均粗さRaを10nm以下とすることが好ましい。
針状導電体層20の発光体層30側の表面の算術平均粗さRaを小さく、好ましくは10nm以下とすることで、複数の針状細孔21Pの内部における複数の針状導電体22の充填率のばらつきを小さくすることができる。
また、針状導電体層20の表面研磨を実施しても、表面に研磨傷等があれば、表面粗さが大きくなり、面内の電界刺激が一様でなくなり、発光効率が低下する恐れがある。針状導電体層20の発光体層30側の表面の算術平均粗さRaを小さく、好ましくは10nm以下とすることで、面内の電界刺激を一様にすることができる。
上記作用効果によって、発光の面内均一性を高めることができ、発光効率を高めることができる。
図3の左図は、針状導電体層20の表面研磨を実施しなかった場合のEL素子を示し、図3の右図は、針状導電体層20の表面研磨を実施した場合のEL素子(本実施形態のEL素子1)の様子を示す模式断面図である。
In the step (D), the arithmetic average roughness Ra of the surface of the acicular conductor layer 20 is preferably 10 nm or less.
The arithmetic average roughness Ra of the surface of the acicular conductor layer 20 on the light emitter layer 30 side is small, preferably 10 nm or less, so that the plural acicular conductors 22 inside the acicular pores 21P are formed. Variation in filling rate can be reduced.
Even if the surface of the needle-shaped conductor layer 20 is polished, if there are polishing scratches or the like on the surface, the surface roughness becomes large, the in-plane electric field stimulation is not uniform, and the luminous efficiency may decrease. There is. By setting the arithmetic average roughness Ra of the surface of the acicular conductor layer 20 on the light emitter layer 30 side to be small, preferably 10 nm or less, in-plane electric field stimulation can be made uniform.
Due to the above effects, the in-plane uniformity of light emission can be increased, and the light emission efficiency can be increased.
The left figure of FIG. 3 shows the EL element when the surface polishing of the acicular conductor layer 20 is not performed, and the right figure of FIG. 3 shows the EL when the surface polishing of the acicular conductor layer 20 is performed. It is a schematic cross section which shows the mode of an element (EL element 1 of this embodiment).

針状導電体22の数密度は高いほど集中電界による発光部分が増加するため、高い発光輝度が得られるし、発光輝度の面内均一性も高くなり、好ましい。しかしながら、互いに隣接する針状導電体22間の距離が近くなりすぎると、それぞれの針状導電体22に集中する電気力線が低密度になり、電界強度が低下する恐れがある。このような電界強度の低下を抑制するには、互いに隣接する針状導電体22の離間距離を0.02μm以上とすることが好ましい。
本実施形態において、針状導電体22の数密度は針状細孔21Pの数密度に相当する。
針状細孔21P及び針状導電体22の数密度は、1個/μm以上であることが好ましい。
針状細孔21P及び針状導電体22の数密度は、400個/μm以下であることが好ましい。
針状細孔21P及び針状導電体22の数密度は、10〜300個/μmであることがより好ましい。
The higher the number density of the needle-like conductors 22, the more light emitting portions due to the concentrated electric field increase, so that high light emission luminance is obtained and the in-plane uniformity of the light emission luminance is also preferable. However, if the distance between the adjacent needle-shaped conductors 22 becomes too short, the lines of electric force concentrated on the respective needle-shaped conductors 22 become low in density, which may reduce the electric field strength. In order to suppress such a decrease in electric field strength, it is preferable that the distance between the needle-like conductors 22 adjacent to each other is 0.02 μm or more.
In the present embodiment, the number density of the acicular conductors 22 corresponds to the number density of the acicular pores 21P.
The number density of the acicular pores 21P and the acicular conductors 22 is preferably 1 piece / μm 2 or more.
The number density of the acicular pores 21P and the acicular conductors 22 is preferably 400 pieces / μm 2 or less.
The number density of the acicular pores 21P and the acicular conductors 22 is more preferably 10 to 300 / μm 2 .

電界集中は、針状導電体22の延びる方向が電圧印加方向に近い程、効果的に発現する。陽極酸化法によれば、電圧印加方向に対して平行又はそれに近い方向に延びる複数の針状細孔21Pが規則正しくアレイ配列した細孔構造体21を、簡易なプロセスで形成できる。陽極酸化法によれば、針状細孔21Pのサイズ(長さと直径)及び数密度の制御がしやすく、大面積化も容易である。陽極酸化法は、低コストな方法である。   The electric field concentration is more effective as the extending direction of the needle-like conductor 22 is closer to the voltage application direction. According to the anodic oxidation method, the pore structure 21 in which a plurality of needle-like pores 21P extending in a direction parallel to or close to the voltage application direction is regularly arrayed can be formed by a simple process. According to the anodizing method, it is easy to control the size (length and diameter) and number density of the needle-shaped pores 21P, and it is easy to increase the area. The anodizing method is a low cost method.

陽極酸化法によれば、陽極酸化後に残る被陽極酸化金属体Mの残部を下部電極層10とすることができる。
したがって、下部電極層10と針状導電体層20とを同一プロセスで一体形成することができる。この方法では、下部電極層10と針状導電体層20とを1つの被陽極酸化金属体Mから生成するので、これらの密着性が高く、好ましい。
なお、下部電極層10の組成は、用いた被陽極酸化金属体Mと同一である。
According to the anodic oxidation method, the remainder of the anodized metal body M remaining after the anodic oxidation can be made the lower electrode layer 10.
Therefore, the lower electrode layer 10 and the acicular conductor layer 20 can be integrally formed by the same process. In this method, since the lower electrode layer 10 and the acicular conductor layer 20 are generated from one anodized metal body M, their adhesion is high and preferable.
The composition of the lower electrode layer 10 is the same as that of the used anodized metal body M.

プロセスが簡易になることから、陽極酸化後に残る被陽極酸化金属体Mの残部を導電体10とすることが好ましいが、被陽極酸化金属体Mのすべてを陽極酸化してもよい。
また、図5のEL素子3に示すように、被陽極酸化金属体Mの少なくとも一部を陽極酸化し、あれば被陽極酸化金属体Mの残部と金属酸化物体のバリア層21Bを除去し、複数の針状細孔21Pを貫通孔としてもよい。この場合、バリア層21Bが除去されるので、より高い電界集中効果が得られ、好ましい。
例えば、被陽極酸化金属体Mの残部及びバリア層21Bは、切削等により物理的に除去することができる。
また、被陽極酸化金属体Mの残部及びバリア層21Bは、リン酸等の酸性液に浸漬することでも除去できる。
Since the process becomes simple, it is preferable that the remainder of the anodized metal body M remaining after the anodization is the conductor 10, but the entire anodized metal body M may be anodized.
Further, as shown in the EL element 3 in FIG. 5, at least a part of the anodized metal body M is anodized, and if there is, the remaining part of the anodized metal body M and the barrier layer 21B of the metal oxide body are removed. A plurality of needle-like pores 21P may be used as through holes. In this case, since the barrier layer 21B is removed, a higher electric field concentration effect is obtained, which is preferable.
For example, the remainder of the anodized metal body M and the barrier layer 21B can be physically removed by cutting or the like.
Further, the remainder of the anodized metal body M and the barrier layer 21B can be removed by immersing in an acidic liquid such as phosphoric acid.

被陽極酸化金属体Mの残部を残さない場合、別途導電体10を設ける必要がある。
導電体10は、導電性基材でもよいし、導電体膜でもよい。
例えば、バリア層を除去した細孔構造体にAu膜等の導電体膜を形成することができる。この場合、必要に応じて、アルミナ基材等の絶縁性基材と導電体膜付き細孔構造体とを銀ペースト等の接着成分を介して貼り合わせ、熱処理することで、これらを接着することができる。
この後、本実施形態と同様に、好ましくは導電体10を電極とした電解メッキ等の電解析出により、複数の針状細孔21Pの内部に複数の針状導電体22を形成して、針状導電体層20を製造することができる。
When the remainder of the anodized metal body M is not left, it is necessary to provide the conductor 10 separately.
The conductor 10 may be a conductive substrate or a conductor film.
For example, a conductor film such as an Au film can be formed on the pore structure from which the barrier layer has been removed. In this case, if necessary, an insulating base material such as an alumina base material and a pore structure with a conductor film are bonded to each other through an adhesive component such as a silver paste and heat-treated to adhere them. Can do.
Thereafter, similarly to the present embodiment, a plurality of needle-shaped conductors 22 are formed inside the plurality of needle-shaped pores 21P, preferably by electrolytic deposition such as electrolytic plating using the conductor 10 as an electrode, The acicular conductor layer 20 can be manufactured.

発光体層30は電界中で励起されて発光する層である。発光体層30の厚さは、針状導電体22の先端部付近に電界を集中させる点から薄い方が好ましく、具体的には0.05〜2μmの範囲が好ましい。
発光体層30の材料としては特に制限されず、EL素子用の公知の発光体材料を用いることができる。
EL素子1は、平面視にて、異なる波長の光を発光する複数種の発光体層30がアレイ配列されたものであってもよい。
発光体層30の材料としては、ZnS:Mn、ZnS:Tb,F、ZnS:Pr,F、ZnS:Ag,Cl、ZnS:Cu,Cl、Y:Eu、ZnSiO:Eu、SrS:Ce、BaAl:Eu、BaMgAl1017:Eu、MgWO、CaWO、RbVO、及びCsVOなどの無機化合物、あるいはAlq3などの有機化合物が挙げられる。これらは、1種又は複数種を用いることができる。
The phosphor layer 30 is a layer that emits light when excited in an electric field. The thickness of the luminous body layer 30 is preferably thinner from the viewpoint of concentrating the electric field near the tip of the needle-like conductor 22, and specifically, a range of 0.05 to 2 μm is preferable.
The material of the light emitter layer 30 is not particularly limited, and a known light emitter material for an EL element can be used.
The EL element 1 may be an array in which a plurality of types of light emitter layers 30 that emit light of different wavelengths in a plan view.
As a material of the light emitting layer 30, ZnS: Mn, ZnS: Tb, F, ZnS: Pr, F, ZnS: Ag, Cl, ZnS: Cu, Cl, Y 2 O 3 : Eu, ZnSiO 4 : Eu, SrS : Ce, BaAl 2 S 4 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Inorganic compounds such as Eu, MgWO 4 , CaWO 4 , RbVO 3 , and CsVO 3 , or organic compounds such as Alq3. These can use 1 type or multiple types.

図4及び図5に示す設計変更例のEL素子2、3に示すように、針状導電体層20と発光体層30との間に、絶縁体層(下部絶縁体層)50を設けてもよい。絶縁体層50は、単層構造でも積層構造でもよい。
絶縁体層50はバリア層として機能し、針状細孔21Pの内部に形成された針状導電体22の成分が発光体層30に拡散し、発光を不活性にすることを抑止できる。
絶縁体層50の材料としては、SiO、Ta、TiO、BaTiO、Alなどの酸化物、Si、AlN、TiNなどの窒化物、SiON、AlONなどの酸窒化物、及びこれらの組合わせ等が挙げられる。
As shown in EL elements 2 and 3 in the design modification example shown in FIGS. 4 and 5, an insulator layer (lower insulator layer) 50 is provided between the needle-like conductor layer 20 and the light emitter layer 30. Also good. The insulator layer 50 may have a single layer structure or a laminated structure.
The insulator layer 50 functions as a barrier layer, and it is possible to prevent the components of the needle-like conductor 22 formed inside the needle-like pores 21P from diffusing into the light-emitting body layer 30 and inactivating light emission.
Examples of the material for the insulator layer 50 include oxides such as SiO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , BaTiO 3 , and Al 2 O 3 , nitrides such as Si 3 N 4 , AlN, and TiN, SiON, and AlON. Examples thereof include oxynitrides and combinations thereof.

電界集中効果が高くなることから、針状導電体22の先端部と発光体層30とは近いほど好ましいことを述べた。
絶縁体層50の有無に拘わらず、針状導電体22と発光体層30との離間距離は1μm以下であることが好ましい。
絶縁体層50の厚さは、針状導電体22に電界を集中させる点から薄い方が好ましく、具体的には0.2μm以下であることが好ましい。
絶縁体層50の厚みが過小では、バリア層として機能が効果的に得られない。
絶縁体層50の膜厚は、0.05μm以上であることが好ましい。
It has been described that the closer the tip of the acicular conductor 22 and the light emitting layer 30 are, the higher the electric field concentration effect becomes.
Regardless of the presence or absence of the insulator layer 50, the distance between the acicular conductor 22 and the light emitter layer 30 is preferably 1 μm or less.
The thickness of the insulator layer 50 is preferably thinner from the viewpoint of concentrating the electric field on the acicular conductor 22, and specifically, it is preferably 0.2 μm or less.
If the thickness of the insulator layer 50 is too small, the function as a barrier layer cannot be obtained effectively.
The film thickness of the insulator layer 50 is preferably 0.05 μm or more.

上記のように、針状導電体層20と発光体層30との間に絶縁体層50を設けてもよいが、針状導電体層20と発光体層30との間に導電体層は設けない。針状導電体層20と発光体層30との間に導電体層は設けると、導電体層が実質的に下部電極層として機能し、複数の針状導電体22による電界集中効果が得られなくなる。   As described above, the insulator layer 50 may be provided between the acicular conductor layer 20 and the light emitter layer 30, but the conductor layer between the acicular conductor layer 20 and the light emitter layer 30 is Not provided. When a conductor layer is provided between the acicular conductor layer 20 and the light emitting layer 30, the conductor layer substantially functions as a lower electrode layer, and an electric field concentration effect by the plurality of acicular conductors 22 is obtained. Disappear.

図4及び図5に示す設計変更例のEL素子2、3に示すように、発光体層30と上部電極層40との間に、絶縁体層(上部絶縁体層)60を設けてもよい。絶縁体層60は、単層構造でも積層構造でもよい。
絶縁体層60はキャップ層として機能し、発光体層30の表面における材料の脱着を抑止し、発光体層30の組成を均一にすることができ、発光特性を向上できる。
絶縁体層60の材料としては、SiO、Ta、TiO、BaTiO、及びAlなどの酸化物、Si、AlN、及びTiNなどの窒化物、SiON、及びAlONなどの酸窒化物、及びこれらの組合わせ等が挙げられる。
絶縁体層60の厚さは、針状導電体22に電界を集中させる点から薄い方が好ましく、具体的には0.2μm以下であることが好ましい。
絶縁体層60の厚みが過小では、キャップ層として機能が効果的に得られない。
絶縁体層60の膜厚は、0.05μm以上であることが好ましい。
As shown in the EL elements 2 and 3 of the design modification example shown in FIGS. 4 and 5, an insulator layer (upper insulator layer) 60 may be provided between the light emitter layer 30 and the upper electrode layer 40. . The insulator layer 60 may have a single layer structure or a laminated structure.
The insulator layer 60 functions as a cap layer, suppresses desorption of materials on the surface of the light emitter layer 30, makes the composition of the light emitter layer 30 uniform, and improves the light emission characteristics.
Examples of the material of the insulator layer 60 include oxides such as SiO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , BaTiO 3 , and Al 2 O 3 , nitrides such as Si 3 N 4 , AlN, and TiN, SiON, and Examples thereof include oxynitrides such as AlON and combinations thereof.
The thickness of the insulator layer 60 is preferably thinner from the viewpoint of concentrating the electric field on the acicular conductor 22, and specifically, it is preferably 0.2 μm or less.
If the thickness of the insulator layer 60 is too small, the function as a cap layer cannot be obtained effectively.
The thickness of the insulator layer 60 is preferably 0.05 μm or more.

図4及び図5に示す設計変更例のEL素子2、3では、バリア層として機能する絶縁体層50とキャップ層として機能する絶縁体層60の双方を設ける態様を示してあるが、これら絶縁体層のうち一方のみを設ける構成としてもよい。   In the EL elements 2 and 3 of the design modification examples shown in FIGS. 4 and 5, there is shown an aspect in which both the insulator layer 50 functioning as a barrier layer and the insulator layer 60 functioning as a cap layer are provided. Only one of the body layers may be provided.

上部電極層40の材料は、透光性を有する導電材料であればよく、ITO(インジウム錫酸化物)、FTO(フッ素添加酸化スズ)、SnO、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)、及びCNT(カーボンナノチューブ)等が好ましく用いられる。 The material of the upper electrode layer 40 may be any conductive material having translucency, such as ITO (indium tin oxide), FTO (fluorine-added tin oxide), SnO 2 , PEDOT (polyethylenedioxythiophene), and CNT ( Carbon nanotubes) are preferably used.

発光体層30、上部電極層40、及び絶縁体層50、60の成膜方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。
成膜法としては、スパッタリング法、あるいは電子線蒸着法等の真空下での物理的蒸着法、並びに、成膜しようとする層の成分又は前駆体を含む溶液又は分散液を、スピンコート法、ディップコート法、バーコート法、又はスプレー塗工法等により塗布する塗布法等の液相法等が挙げられる。
発光体層30と絶縁体層50、60は、バインダとして非導電性ポリマーを含むものであってもよい。
The film formation method of the light emitting layer 30, the upper electrode layer 40, and the insulator layers 50 and 60 is not particularly limited, and a known method can be adopted.
As a film forming method, a sputtering method or a physical vapor deposition method under vacuum such as an electron beam evaporation method, and a solution or dispersion containing a component or precursor of a layer to be formed into a film, a spin coating method, Examples thereof include a liquid phase method such as a coating method applied by a dip coating method, a bar coating method, a spray coating method, or the like.
The light emitter layer 30 and the insulator layers 50 and 60 may include a non-conductive polymer as a binder.

本実施形態のEL素子1は、下部電極層10と発光体層30との間に、発光体層30の下部電極層10側の面30Sに対して交差方向に延びた複数の針状導電体22と、複数の針状導電体22の間を絶縁する絶縁体(本実施形態では細孔構造体21)とを含む針状導電体層20を備えている。   The EL element 1 of the present embodiment includes a plurality of needle-like conductors extending in a direction intersecting the surface 30S of the light emitter layer 30 on the lower electrode layer 10 side between the lower electrode layer 10 and the light emitter layer 30. 22 and an acicular conductor layer 20 including an insulator (in this embodiment, a pore structure 21) that insulates the acicular conductors 22 from each other.

「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、特許文献1等に記載の従来の薄膜型無機EL素子では、発光輝度及び発光効率等の発光特性改良が試みられている。しかしながら、充分な発光輝度を得るためには高電界が必要であり、発光効率が低下する傾向がある。
本実施形態の構成では、針状導電体22の先端部付近で集中電界が発生することで、比較的低電界でも高い発光輝度が得られる。
As described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, the conventional thin-film inorganic EL elements described in Patent Document 1 and the like have attempted to improve the light emission characteristics such as light emission luminance and light emission efficiency. However, in order to obtain sufficient light emission luminance, a high electric field is required, and the light emission efficiency tends to decrease.
In the configuration of the present embodiment, a concentrated electric field is generated in the vicinity of the tip of the needle-like conductor 22, so that high emission luminance can be obtained even with a relatively low electric field.

「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、特許文献2等に記載の従来の分散型無機EL素子は、針状導電体の先端部付近で高電界が発生することで、比較的低電界で高発光輝度が得られる。しかしながら、発光体層に含まれるバインダにより消費される電力が大きく、発光効率が低下する傾向がある。また、蛍光体粒子内の針状導電体は結晶面内で多方向(ランダム方向)に析出することから、電極面に対して垂直配向している針状導電体の割合が少なく、電界が集中しにくい。
本実施形態では、針状導電体層20にバインダが不要であるため、バインダにより消費される電力による発光効率の低下が生じない。本実施形態ではまた、針状導電体22を電圧印加方向又はそれに近い方向に容易に配向させることができ、電界集中を効果的に起こすことができる。
As described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, the conventional dispersion-type inorganic EL element described in Patent Document 2 and the like generates a high electric field in the vicinity of the tip of the acicular conductor, High luminance can be obtained with a relatively low electric field. However, the electric power consumed by the binder contained in the light emitting layer is large, and the light emission efficiency tends to decrease. In addition, since the acicular conductors in the phosphor particles are deposited in multiple directions (random directions) in the crystal plane, the proportion of acicular conductors oriented perpendicular to the electrode surface is small and the electric field is concentrated. Hard to do.
In the present embodiment, since no binder is required for the needle-like conductor layer 20, the light emission efficiency is not reduced by the power consumed by the binder. In the present embodiment, the needle-like conductor 22 can be easily oriented in the voltage application direction or a direction close thereto, and electric field concentration can be effectively caused.

本実施形態のEL素子1は、陽極酸化前の表面の算術平均粗さRaが200nm以下である被陽極酸化金属体Mを用いて製造されたものである。そのため、陽極酸化により得られる金属酸化物体である細孔構造体21において、特定方向に応力がかかることが抑制され、素子耐電圧が向上されたものとなる。また、針状導電体層20の表面粗さの低減につながり、発光輝度の向上効果も得られる。   The EL element 1 of this embodiment is manufactured using an anodized metal body M whose surface has an arithmetic average roughness Ra of 200 nm or less before anodic oxidation. Therefore, in the pore structure 21 which is a metal oxide body obtained by anodic oxidation, stress is suppressed in a specific direction, and the device withstand voltage is improved. Moreover, it leads to reduction of the surface roughness of the acicular conductor layer 20, and the improvement effect of light emission luminance is also acquired.

本実施形態では、針状導電体層20の発光体層30側の表面の算術平均粗さRaを小さく、好ましくは10nm以下としているので、複数の針状細孔21Pの内部における複数の針状導電体22の充填率のばらつきを小さくすることができ、発光の面内均一性を高め、発光効率を高めることができる。   In the present embodiment, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the acicular conductor layer 20 on the light emitter layer 30 side is small, preferably 10 nm or less, and therefore a plurality of acicular shapes inside the acicular pores 21P. The variation in the filling rate of the conductor 22 can be reduced, the in-plane uniformity of light emission can be increased, and the light emission efficiency can be increased.

本実施形態によれば、上記の作用効果が相俟って、高電界を印加せずとも、発光輝度と発光効率を共に向上させることが可能であり、素子耐電圧の高いEL素子1を提供することができる。
本発明は、無機EL素子及び有機EL素子のいずれにも適用可能であり、無機EL素子に好ましく適用できる。
According to the present embodiment, combined with the above-described effects, it is possible to improve both the light emission luminance and the light emission efficiency without applying a high electric field, and to provide an EL element 1 with a high element withstand voltage. can do.
The present invention is applicable to both inorganic EL elements and organic EL elements, and is preferably applicable to inorganic EL elements.

以下に試験例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, the present invention will be further described with reference to test examples, but the present invention is not limited thereto.

<試験例1、2>
各例においては、算術平均粗さRaが異なり、その他の条件は同一のアルミニウム板を用意した。いずれの例においても、アルミニウム板は、厚み3mm、サイズ100×100mmとした。
試験例1では、市販のアルミニウム板を40質量%リン酸及び10質量%硝酸を混合した酸性水溶液に60分浸漬する化学研磨により、アルミニウム板の圧延筋を除去した。次に、表面の酸化膜を除去するため、バフ研磨装置(マルトー社製 ダイヤラップ、ML−150P)を用いて機械研磨を実施した。粒度が小さい研磨布(マルトー社製、硬質ポリシングクロスMM414)と液体研磨剤(フジミ社製、コロイダルシリカ、平均粒径70nm)を用いて、表面研磨を10分間実施した。表面研磨後、表面に残留した砥粒を水洗で除去した。
試験例2では、市販のアルミニウム板をそのまま用いた。
アルミニウム板の算術平均粗さRaは接触式段差計(Veeco社製、DEKTAK150)にて測定した。
アルミニウム板の算術平均粗さRaを表1に示す。
用いたアルミニウム板は圧延体であり、圧延方向に対して垂直方向(横方向)のRa>圧延方向に対して平行方向(縦方向)のRaである。
表1のRaは横方向のデータである。
<Test Examples 1 and 2>
In each example, the arithmetic average roughness Ra was different, and the same aluminum plate was prepared under other conditions. In any example, the aluminum plate had a thickness of 3 mm and a size of 100 × 100 mm.
In Test Example 1, the rolling streaks of the aluminum plate were removed by chemical polishing in which a commercially available aluminum plate was immersed in an acidic aqueous solution mixed with 40% by mass phosphoric acid and 10% by mass nitric acid for 60 minutes. Next, in order to remove the oxide film on the surface, mechanical polishing was performed using a buff polishing apparatus (Diarup, manufactured by Marto, ML-150P). Surface polishing was carried out for 10 minutes using a polishing cloth having a small particle size (manufactured by Marto, Inc., hard polishing cloth MM414) and a liquid abrasive (manufactured by Fujimi, colloidal silica, average particle diameter of 70 nm). After the surface polishing, the abrasive grains remaining on the surface were removed by washing with water.
In Test Example 2, a commercially available aluminum plate was used as it was.
The arithmetic average roughness Ra of the aluminum plate was measured with a contact-type step gauge (Veeco, DEKTAK150).
Table 1 shows the arithmetic average roughness Ra of the aluminum plate.
The aluminum plate used is a rolled body, where Ra in the direction perpendicular to the rolling direction (lateral direction)> Ra in the direction parallel to the rolling direction (longitudinal direction).
Ra in Table 1 is data in the horizontal direction.

上記アルミニウム板に対して、以下の条件で陽極酸化処理を行い、複数の針状細孔を有するアルミナ層を形成した。
・対向電極(陰極):アルミニウム
・電解液:0.3M硫酸
・浴温:15〜19℃
・電圧:直流40V
・時間:100分
The aluminum plate was anodized under the following conditions to form an alumina layer having a plurality of needle-like pores.
-Counter electrode (cathode): Aluminum-Electrolyte: 0.3 M sulfuric acid-Bath temperature: 15-19 ° C
・ Voltage: DC 40V
・ Time: 100 minutes

得られたアルミナ層について、走査型電子顕微鏡(SEM、日立製作所社製、S−4800)を用いて表面及び断面を観察した。表面SEM像(80,000倍)において、細孔100個の細孔面積から平均細孔径を求めた。また、同表面SEM像中の細孔個数から細孔密度を求めた。断面SEM像 (10,000倍)において、細孔100個の細孔長から平均細孔長を求めた。
得られたアルミナ層は、複数の針状細孔がほぼ規則正しく開孔しており、平均細孔径0.02μm、平均細孔長8μm、平均細孔密度300個/μmであった。
About the obtained alumina layer, the surface and the cross section were observed using the scanning electron microscope (SEM, Hitachi Ltd. make, S-4800). In the surface SEM image (80,000 times), the average pore diameter was determined from the pore area of 100 pores. Further, the pore density was determined from the number of pores in the same surface SEM image. In the cross-sectional SEM image (10,000 times), the average pore length was determined from the pore length of 100 pores.
The obtained alumina layer had a plurality of needle-like pores opened almost regularly, and had an average pore diameter of 0.02 μm, an average pore length of 8 μm, and an average pore density of 300 / μm 2 .

次に、上記アルミナ層の複数の針状細孔の内部に、次の条件下でNiを電解メッキ析出させて、複数の針状導電体を形成した。
・電解浴:0.3M硫酸ニッケル・6水和物、0.1M硫酸アンモニウム、及び0.5M硼酸の混合液
・浴温:22〜25℃
・pH:4.0〜4.5
・電圧:交流10V(50Hz)
・処理時間:30分
Next, Ni was electrolytically deposited inside the plurality of needle-shaped pores of the alumina layer under the following conditions to form a plurality of needle-shaped conductors.
Electrolytic bath: 0.3M nickel sulfate hexahydrate, mixed solution of 0.1M ammonium sulfate and 0.5M boric acid Bath temperature: 22-25 ° C
-PH: 4.0-4.5
・ Voltage: AC 10V (50Hz)
・ Processing time: 30 minutes

得られた針状導電体層のSEM断面観察を実施したところ、針状細孔の内部における針状導電体の充填率は70〜100%であった。   When the SEM cross section observation of the obtained acicular conductor layer was implemented, the filling rate of the acicular conductor in the inside of acicular pores was 70 to 100%.

針状導電体層の形成後に、バフ研磨装置(マルトー社製、ダイヤラップ、ML−150P)にて表面研磨を行い、Niの電解析出時に針状細孔の上部に残った非封孔部分を除去した。
表面研磨は、2回に分けて実施した。粒度が大きい耐水研磨紙(三共理化学社製、平均粒径7.9μm、2000番)と液体研磨剤(マルトー社製、ダイヤモンドスラリー、平均粒径0.5μm)を用いて、1回目の研磨を30分間実施した。その後、粒度が小さい研磨布(マルトー社製、硬質ポリシングクロスMM414)と液体研磨剤(フジミ社製、コロイダルシリカ、平均粒径70nm)を用いて、2回目の研磨を30分間実施した。これら2回の表面研磨後、表面に残留した砥粒を除去するため、0.6質量%リン酸と0.18質量%クロム酸の混酸で洗浄した。
この例では、すべての針状細孔の内部における針状導電体の充填率を100%とした。
表面研磨後の平均細孔長は8μmであった。
After the formation of the acicular conductor layer, the surface is polished with a buffing device (Malto, Dialap, ML-150P), and the non-sealed portion remaining on the upper portion of the acicular pores during Ni electrolytic deposition Was removed.
Surface polishing was performed in two steps. Using a water-resistant abrasive paper with a large particle size (Sankyo Rikagaku Co., Ltd., average particle size 7.9 μm, No. 2000) and a liquid abrasive (Malto Co., Ltd., diamond slurry, average particle size 0.5 μm) Conducted for 30 minutes. Thereafter, a second polishing was carried out for 30 minutes using a polishing cloth having a small particle size (manufactured by Marto, hard polishing cloth MM414) and a liquid abrasive (manufactured by Fujimi, colloidal silica, average particle diameter: 70 nm). After these two times of surface polishing, in order to remove the abrasive grains remaining on the surface, the surface was washed with a mixed acid of 0.6% by mass phosphoric acid and 0.18% by mass chromic acid.
In this example, the filling rate of the acicular conductors in all the acicular pores was 100%.
The average pore length after surface polishing was 8 μm.

次に、窒化ケイ素Siのペレットをターゲットとして、酸素添加スパッタリングにより酸窒化ケイ素SiONを成膜した。蒸着時の真空度は5×10−4Pa以下、基板温度200℃、蒸着速度2nm/minに設定し、膜厚100nmのSiONバリア層を得た。 Next, a silicon oxynitride SiON film was formed by oxygen-added sputtering using a silicon nitride Si 3 N 4 pellet as a target. The degree of vacuum during the deposition was set to 5 × 10 −4 Pa or less, the substrate temperature was set to 200 ° C., and the deposition rate was set to 2 nm / min to obtain a SiON barrier layer having a thickness of 100 nm.

次に、0.5質量%のMnを添加したZnS粉末を焼結したペレットをターゲットとして、スパッタリングにより発光体層を成膜した。蒸着時の真空度は5×10−4Pa以下、基板温度200℃、蒸着速度20nm/minに設定し、膜厚800nmのZnS:Mn発光体層を得た。 Next, a phosphor layer was formed by sputtering using a pellet obtained by sintering ZnS powder added with 0.5 mass% Mn as a target. The degree of vacuum during vapor deposition was set to 5 × 10 −4 Pa or less, the substrate temperature was set to 200 ° C., and the vapor deposition rate was set to 20 nm / min to obtain a ZnS: Mn phosphor layer having a thickness of 800 nm.

次に、SiONバリア層と同条件で、スパッタリングにより酸窒化ケイ素SiONを成膜し、膜厚100nmのSiONキャップ層を得た。   Next, silicon oxynitride SiON was formed by sputtering under the same conditions as the SiON barrier layer to obtain a SiON cap layer having a thickness of 100 nm.

次に、窒素雰囲気下500℃で1時間の熱処理を行い、発光中心のMnを活性化した。
次に、上記発光体層上にITOをスパッタリング法により100nm厚で成膜し、上部電極層を形成した。
以上のようにして、無機EL素子を得た。
Next, heat treatment was performed at 500 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to activate Mn at the emission center.
Next, ITO was deposited to a thickness of 100 nm on the phosphor layer by sputtering to form an upper electrode layer.
As described above, an inorganic EL element was obtained.

<評価1>
各例において得られたEL素子について、交流電源により周波数1kHzの交流電圧を印加し、電圧200Vにおける発光輝度を評価した。発光輝度は、色彩輝度計(トプコン社製 BM7)にて測定した。なお、試験例2においては160V印加で絶縁破壊により発光が得られなくなったため、電圧160Vにおける発光輝度を評価した。
また、印加電圧を上昇させ、絶縁破壊により発光が得られなくなった電圧を、素子耐電圧として求めた。
評価結果を表1に示す。
<Evaluation 1>
The EL element obtained in each example was applied with an AC voltage having a frequency of 1 kHz from an AC power source, and the light emission luminance at a voltage of 200 V was evaluated. The emission luminance was measured with a color luminance meter (BM7 manufactured by Topcon Corporation). In Test Example 2, light emission could not be obtained due to dielectric breakdown when 160 V was applied, so the light emission luminance at a voltage of 160 V was evaluated.
Further, the applied voltage was increased, and the voltage at which light emission could not be obtained due to dielectric breakdown was determined as the device withstand voltage.
The evaluation results are shown in Table 1.

表1に示すように、表面の算術平均粗さRaが200nm以下であるアルミニウム板を用いた試験例1では、表面の算術平均粗さRaが200nm超のアルミニウム板を用いた試験例2よりも高輝度で素子耐電圧の高いEL素子が得られた。   As shown in Table 1, in Test Example 1 using an aluminum plate having a surface arithmetic average roughness Ra of 200 nm or less, compared to Test Example 2 using an aluminum plate having a surface arithmetic average roughness Ra of more than 200 nm. An EL element with high luminance and high element withstand voltage was obtained.

<評価2>
各例において得られたEL素子について、上記評価後に、走査型電子顕微鏡(SEM、株式会社KEYENCE社製、VE−9800)による表面観察を実施した。表面SEM像を図8、図9に示す。
図8に示すように、表面の算術平均粗さRaが200nm以下であるアルミニウム板を用いた試験例1では、素子のクラックは見られなかった。
図9に示すように、表面の算術平均粗さRaが200nm超のアルミニウム板を用いた試験例2では、素子のクラックが見られた。
<Evaluation 2>
About the EL element obtained in each example, after the said evaluation, surface observation with a scanning electron microscope (SEM, the product made by KEYENCE Inc., VE-9800) was implemented. Surface SEM images are shown in FIGS.
As shown in FIG. 8, no cracks in the element were observed in Test Example 1 using an aluminum plate having a surface arithmetic average roughness Ra of 200 nm or less.
As shown in FIG. 9, in Test Example 2 using an aluminum plate having a surface arithmetic average roughness Ra of more than 200 nm, cracks in the element were observed.

1〜3 EL素子
10 下部電極層(第1の電極層)
20 針状導電体層
21 細孔構造体
21B バリア層
21C 柱状体
21P 針状細孔
22 針状導電体
30 発光体層
30S 発光体層の下部電極層側の面
40 上部電極層(第2の電極層)
50、60 絶縁体層
M 被陽極酸化金属体
1-3 EL element 10 Lower electrode layer (first electrode layer)
20 Needle-like conductor layer 21 Porous structure 21B Barrier layer 21C Columnar body 21P Needle-like pore 22 Needle-like conductor 30 Light emitter layer 30S Surface 40 of the light emitter layer on the lower electrode layer side Upper electrode layer (second Electrode layer)
50, 60 Insulator layer M Metal object to be anodized

Claims (14)

第1の電極層と発光体層と透光性を有する第2の電極層とを順次備え、
さらに、
前記第1の電極層と前記発光体層との間に、
被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体からなり、前記発光体層側の面において開口し、当該発光体層側の面に対して交差方向に延びた複数の針状細孔を有する細孔構造体からなる絶縁体と、前記複数の針状細孔の内部に形成された複数の針状導電体とを含む針状導電体層を備えたエレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、
陽極酸化前の表面の算術平均粗さRaが200nm以下である前記被陽極酸化金属体を用意する工程(A)と、
前記被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して前記金属酸化物体を生成する工程(B)と、
前記金属酸化物体の前記複数の針状細孔の内部に前記複数の針状導電体を形成して、前記針状導電体層を得る工程(C)とを有するエレクトロルミネセンス素子の製造方法。
A first electrode layer, a light emitter layer, and a second electrode layer having translucency are sequentially provided,
further,
Between the first electrode layer and the phosphor layer,
A plurality of metal oxide bodies obtained by anodizing at least a part of a metal body to be anodized, open on the surface of the light emitter layer side, and extend in a direction intersecting the surface of the light emitter layer side An electroluminescent device comprising a needle-like conductor layer including an insulator composed of a pore structure having needle-like pores and a plurality of needle-like conductors formed inside the plurality of needle-like pores A manufacturing method of
A step (A) of preparing the anodized metal body having an arithmetic average roughness Ra of the surface before anodization of 200 nm or less;
A step (B) for producing the metal oxide body by anodizing at least part of the anodized metal body;
And a step (C) of forming the plurality of needle-shaped conductors inside the plurality of needle-shaped pores of the metal oxide body to obtain the needle-shaped conductor layer.
さらに、
前記針状導電体層の表面を研磨して、当該表面の算術平均粗さRaを小さくする工程(D)を有する請求項1に記載のエレクトロルミネセンス素子の製造方法。
further,
The method for producing an electroluminescent element according to claim 1, further comprising a step (D) of polishing the surface of the acicular conductor layer to reduce the arithmetic average roughness Ra of the surface.
第1の電極層と発光体層と透光性を有する第2の電極層とを順次備えたエレクトロルミネセンス素子であって、
さらに、
前記第1の電極層と前記発光体層との間に、
被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体からなり、前記発光体層側の面において開口し、当該発光体層側の面に対して交差方向に延びた複数の針状細孔を有する細孔構造体からなる絶縁体と、前記複数の針状細孔の内部に形成された複数の針状導電体とを含む針状導電体層を備え、
陽極酸化前の表面の算術平均粗さRaが200nm以下である前記被陽極酸化金属体を用いて製造されたエレクトロルミネセンス素子。
An electroluminescent device comprising a first electrode layer, a light emitter layer, and a second electrode layer having translucency in order,
further,
Between the first electrode layer and the phosphor layer,
A plurality of metal oxide bodies obtained by anodizing at least a part of a metal body to be anodized, open on the surface of the light emitter layer side, and extend in a direction intersecting the surface of the light emitter layer side A needle-like conductor layer comprising an insulator composed of a pore structure having needle-like pores and a plurality of needle-like conductors formed inside the plurality of needle-like pores;
An electroluminescent device manufactured using the metal body to be anodized, wherein the arithmetic average roughness Ra of the surface before anodization is 200 nm or less.
前記針状導電体層と前記発光体層との間に導電体層を備えていない請求項3に記載のエレクトロルミネセンス素子。   The electroluminescent element according to claim 3, wherein a conductor layer is not provided between the needle-like conductor layer and the light emitting layer. 前記細孔構造体は、前記被陽極酸化金属体の一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体であり、
前記第1の電極層は、陽極酸化後に残る前記被陽極酸化金属体の残部である請求項3又は4に記載のエレクトロルミネセンス素子。
The pore structure is a metal oxide body obtained by anodizing a part of the anodized metal body,
5. The electroluminescent device according to claim 3, wherein the first electrode layer is a remaining part of the anodized metal body remaining after anodization.
前記細孔構造体は、前記被陽極酸化金属体の少なくとも一部を陽極酸化して得られる金属酸化物体のバリア層を除去し、前記複数の針状細孔を貫通孔としたものである請求項3又は4に記載のエレクトロルミネセンス素子。   The pore structure is obtained by removing a barrier layer of a metal oxide body obtained by anodizing at least a part of the anodized metal body, and forming the plurality of needle-like pores as through holes. Item 5. The electroluminescent device according to Item 3 or 4. 前記針状導電体は、Ag、Au、Cd、Co、Cu、Fe、Ni、Sn、及びZnからなる群より選択された少なくとも1種の金属を含む請求項3〜6のいずれかに記載のエレクトロルミネセンス素子。   The said acicular conductor contains at least 1 sort (s) of metal selected from the group which consists of Ag, Au, Cd, Co, Cu, Fe, Ni, Sn, and Zn. Electroluminescence element. 前記針状導電体層における前記針状導電体の数密度が1個/μm以上である請求項3〜7のいずれかに記載のエレクトロルミネセンス素子。 The electroluminescent element according to any one of claims 3 to 7, wherein a number density of the acicular conductors in the acicular conductor layer is 1 piece / µm 2 or more. 前記針状導電体の長さが1μm以上である請求項3〜8のいずれかに記載のエレクトロルミネセンス素子。   The electroluminescent element according to any one of claims 3 to 8, wherein the length of the acicular conductor is 1 µm or more. 前記針状導電体の直径が0.5μm以下である請求項3〜9のいずれかに記載のエレクトロルミネセンス素子。   The electroluminescent element according to any one of claims 3 to 9, wherein the needle-like conductor has a diameter of 0.5 µm or less. 前記針状導電体の長さ/直径が100以上である請求項3〜10のいずれかに記載のエレクトロルミネセンス素子。   The length / diameter of the said acicular conductor is 100 or more, The electroluminescent element in any one of Claims 3-10. 前記針状導電体層と前記発光体層との間に絶縁体層をさらに備えた請求項3〜11のいずれかに記載のエレクトロルミネセンス素子。   The electroluminescent element according to any one of claims 3 to 11, further comprising an insulator layer between the acicular conductor layer and the light emitting layer. 前記針状導電体と前記発光体層との離間距離が1μm以下である請求項3〜12のいずれかに記載のエレクトロルミネセンス素子。   The electroluminescent element according to claim 3, wherein a distance between the acicular conductor and the light emitting layer is 1 μm or less. 前記発光体層と前記第2の電極層との間に絶縁体層をさらに備えた請求項3〜13のいずれか1項に記載のエレクトロルミネセンス素子。   The electroluminescent element according to claim 3, further comprising an insulator layer between the light emitting layer and the second electrode layer.
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