JP2020140946A - 無機ｅｌ素子、表示素子、画像表示装置、及びシステム - Google Patents

無機ｅｌ素子、表示素子、画像表示装置、及びシステム Download PDF

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Abstract

【課題】充分に低電圧・高効率で発光する直流駆動型無機ＥＬ素子を提供する。。
【解決手段】陽極３１４と、正孔輸送層３４６と、発光層３４４と、電子輸送層３４２と、陰極３１２と、を積層した無機ＥＬ素子３５０であって、正孔輸送層３４６が、酸化物膜であり、発光層３４４が、酸化物膜であり、電子輸送層３４２が、酸化物膜である、無機ＥＬ素子３５０。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流駆動型無機ＥＬ素子、表示素子、画像表示装置、及びシステムに関する。
近年、照明光源やディスプレイ用途に有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）素子や化合物半導体ＬＥＤなどの開発が進められている。これらは直流駆動で発光する電流注入型発光素子であり、低電圧でも高輝度で発光するという特徴がある。しかし、ＯＬＥＤは有機物で構成されていることから、耐久性が低いという欠点がある。また、ＬＥＤは単結晶基板上に化合物半導体をエピタキシャル成長させることから、広くディスプレイに用いられるアクティブマトリックス薄膜トランジスタ（ＡＭ−ＴＦＴ）上にＲＧＢ素子を形成することができないという欠点がある。一方、酸化物又は酸硫化物発光材料からなる無機ＥＬ素子は、耐久性が高く、且つＲＧＢ素子をＡＭ−ＴＦＴ上に形成できる可能性があり、次世代ディスプレイ用発光素子として、期待される。
無機ＥＬ素子は、駆動方法によって交流駆動型と直流駆動型に大別される。交流駆動型無機ＥＬ素子は、誘電体層間に無機発光層薄膜を挟むか、誘電体バインダー中に蛍光微粒子を分散させた層に対し、数百ボルトの交流電圧をかけることによって発光する。この方式は盛んに研究開発された結果、実用化されている。
一方、直流駆動型無機ＥＬ素子は、従来、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）の一種として、無機蛍光体を発光層として使用する直流駆動型無機ＥＬ素子が周知である。直流駆動型無機ＥＬ素子は、例えば一対の電極の間に発光層が設けられ、一対の電極の間に電圧を印加して発光層が光ることにより、周囲を照明する。直流駆動型無機ＥＬは、コストが安く、発光に発熱を伴わないという利点があり、今後の普及が期待されている。無機ＥＬ素子蛍光体としては、酸化亜鉛に希土類元素を添加して直流駆動無機ＥＬ発光層として利用した技術が周知である（非特許文献１等参照）。
また、希土類拡散防止膜を発光層と基板との間に設けた無機ＥＬ素子が提案されている（特許文献１等参照）。
しかしながら、従来の技術では低電圧で直流駆動し、高効率で発光する無機ＥＬ素子は実現できていない。
本発明は、充分に低電圧・高効率で発光する直流駆動型無機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明の無機ＥＬ素子は、陽極と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、陰極と、を積層した無機ＥＬ素子であって、
前記正孔輸送層が、酸化物膜であり、
前記発光層が、酸化物膜であり、
前記電子輸送層が、酸化物膜である、ことを特徴とする。
本発明の無機ＥＬ素子によれば、低電圧・高効率で発光する耐久性のある発光素子を提供することが可能となる。
図１は、本発明の直流駆動型無機ＥＬ素子の一例を示す概略構成図である。 図２は、画像表示装置を説明するための図である。 図３は、本発明の表示素子の一例を説明するための図である。 図４は、表示素子における無機ＥＬ素子と電界効果型トランジスタの位置関係の一例を示す概略構成図である。 図５は、表示素子における無機ＥＬ素子と電界効果型トランジスタの位置関係の他の一例を示す概略構成図である。 図６は、表示制御装置を説明するための図である。 図７は、実施例１で作製した無機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性を示す図である。 図８は、実施例１で作製した無機ＥＬ素子のＥＬスペクトルを示す図である。 図９は、実施例１、及び４で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを示す模式図である。 図１０は、実施例２で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを示す模式図である。 図１１は、実施例３で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを示す模式図である。 図１２は、実施例５で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを示す模式図である。 図１３は、実施例６で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを示す模式図である。
（無機ＥＬ素子）
本発明の無機ＥＬ素子は、発光層を少なくとも有し、更に必要に応じて、陽極、陰極、正孔輸送層、電子輸送層などのその他の部材を有する。
前記無機ＥＬ素子は、直流駆動型である。
前記発光層は、酸化物膜であり、アモルファス酸化物膜であることが好ましい。
前記正孔輸送層は、酸化物膜であり、アモルファス酸化物膜であることが好ましい。
前記電子輸送層は、酸化物膜であり、アモルファス酸化物膜であることが好ましい。
前記酸化物膜には微結晶が含まれていてもよい。
前記発光層である前記酸化物膜は、発光中心をドープした酸化物から構成されることが好ましい。
前記発光中心は、遷移金属イオン、又は希土類イオンであることが好ましい。
前記発光中心は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
前記発光層である前記酸化物膜においては、前記発光中心の励起エネルギー以上のバンドギャップエネルギーを持つ酸化物が前記発光中心のホストであることが好ましい。
前記発光層である前記酸化物膜においては、前記発光中心の発光エネルギー以上のバンドギャップエネルギーを持つ酸化物が前記発光中心のホストであることが好ましい。
前記正孔輸送層である前記酸化物膜は、ｐ型酸化物半導体であることが好ましい。
前記電子輸送層である前記酸化物膜は、ｎ型酸化物半導体であることが好ましい。
前記正孔輸送層である前記酸化物膜は、発光中心をドープしたｐ型酸化物半導体であって、前記発光層を兼ねていることが好ましい。
前記電子輸送層である前記酸化物膜は、発光中心をドープしたｎ型酸化物半導体であって、前記発光層を兼ねていることが好ましい。
前記発光中心は、遷移金属イオン、又は希土類イオンであることが好ましい。
前記発光中心は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
図１は、本発明の直流駆動型無機ＥＬ素子の一例を示す概略構成図である。
図１の無機ＥＬ素子３５０は、陰極３１２と、陽極３１４と、無機ＥＬ薄膜層３４０とを有する。
＜陰極＞
陰極３１２の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）−リチウム（Ｌｉ）合金、金（Ａｕ）−ゲルマニウム合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などが挙げられる。なお、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金は、充分厚ければ高反射率電極となり、極薄膜（２０ｎｍ程度未満）では半透明電極となる。図では陽極側から光を取りだしているが、陰極を透明、または半透明電極とすることによって陰極側から光を取り出すことができる。
＜陽極＞
陽極３１４の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、銀（Ａｇ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金、アルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）−銅（Ｃｕ）合金、などが挙げられる。なお、銀合金を用いた場合は、高反射率電極となり、陰極側から光を取り出す場合に好適である。
＜無機ＥＬ薄膜層＞
無機ＥＬ薄膜層３４０は、例えば、電子輸送層３４２と、発光層３４４と、正孔輸送層３４６とを有する。電子輸送層３４２は、陰極３１２に接続され、正孔輸送層３４６は、陽極３１４に接続されている。陽極３１４と陰極３１２との間に所定の電圧を印加すると、発光層３４４が発光する。
ここで、電子輸送層３４２と発光層３４４が１つの層を形成してもよく、正孔輸送層３４６と発光層３４４が１つの層を形成してもよい。また、電子輸送層３４２と陰極３１２との間に電子注入層が設けられてもよく、更に、正孔輸送層３４６と陽極３１４との間に正孔注入層が設けられてもよい。
また、基材側（図１における下側）から光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の場合について説明したが、基材（図１における下側）と反対側から光を取り出す「トップエミッション」であってもよい。
＜＜発光層＞＞
本発明の無機ＥＬ素子に於ける発光層である酸化物膜は、発光中心をドープした酸化物から構成されることが好ましい。発光中心としては特に制限はなく、遷移金属イオンや希土類イオンを目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂなどが挙げられる。
ホスト酸化物としては、目的に応じて適宜選択することができるが、バンドギャップエネルギーが発光中心の励起エネルギー以上であることが好ましく、バンドギャップエネルギーが発光中心の発光エネルギー以上であることもまた好ましい。そのようなホスト酸化物としては、例えばＡｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＹＡＯ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＹＧＯ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＬＡＯ（Ｌａｎｔｈａｎｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、などが挙げられる。
発光中心の濃度としては、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばホスト陽イオンの１０ａｔｏｍ％以下が好ましく、１〜５ａｔｏｍ％程度が特に好ましい。
前記発光層である前記酸化物膜は、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含む酸化物であることが好ましい。
発光層の膜厚は、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば１００ｎｍ以下が好ましく、５〜３０ｎｍ程度が特に好ましい。
＜＜電子輸送層＞＞
本発明の無機ＥＬ素子に於ける電子輸送層である酸化物膜は、ｎ型酸化物半導体から構成されることが好ましい。ｎ型酸化物半導体の材質としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＭＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＬＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｌａｎｔｈａｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、などが挙げられる。ｎ型酸化物半導体の電子キャリアを制御するために、キャリアドーピングすることも好適である。
前記電子輸送層である前記酸化物膜は、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、及びタングステン（Ｗ）の少なくともいずれかを含むｎ型酸化物半導体であることが好ましい。
前記電子輸送層である前記酸化物膜は、更に、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド（Ｌｎ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含むｎ型酸化物半導体であることが好ましい。
電子輸送層の膜厚は、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば１００ｎｍ以下が好ましく、５〜３０ｎｍ程度が特に好ましい。
＜＜正孔輸送層＞＞
本発明の無機ＥＬ素子に於ける正孔輸送層である酸化物膜は、ｐ型酸化物半導体から構成されることが好ましい。ｐ型酸化物半導体の材質としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＩｎＯ２（Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＣｕＡｌＯ２（Ｃｏｐｐｅｒ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＭＣＯ（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ）、ＣＣＯ（Ｃａｌｃｉｕｍ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ）、ＳＣＯ（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＣＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ）、ＣＴＯ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＮｉＯ、ＺｎＩｒ２Ｏ４（Ｚｉｎｃ Ｉｒｉｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、などが挙げられる。ｐ型酸化物半導体の正孔キャリアを制御するために、キャリアドーピングすることも好適である。
前記正孔輸送層である前記酸化物膜は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タリウム（Ｔｌ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含むｐ型酸化物半導体であることが好ましい。
正孔輸送層の膜厚は、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば１００ｎｍ以下が好ましく、５〜３０ｎｍ程度が特に好ましい。
発光層と電子輸送層を１つの層で構成する場合には、前記電子輸送層に前記発光層の発光中心をドープすることが好ましい。
発光層と正孔輸送層を１つの層で構成する場合には、前記正孔輸送層に前記発光層の発光中心をドープすることが好ましい。
発光中心の種類と濃度、電子輸送層及び正孔輸送層の材質と膜厚、等の組合せは、適宜選択することができる。
＜＜電子注入層＞＞
本発明の無機ＥＬ素子に於ける電子注入層は、陰極と電子輸送層の層間に存在し、陰極からの電子の注入を容易にする働きを持つ。前述のように発光層と電子輸送層を１つの層で構成する場合には特に有用である。本発明の無機ＥＬ素子に於ける電子注入層である酸化物膜は、ｎ型酸化物半導体から構成されることが好ましい。ｎ型酸化物半導体の材質としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＭＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＬＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｌａｎｔｈａｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、などが挙げられる。
前記電子注入層である前記酸化物膜は、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、及びタングステン（Ｗ）の少なくともいずれかを含むｎ型酸化物半導体であることが好ましい。
前記電子注入層である前記ｎ型酸化物半導体は、陰極からの電子の注入障壁を下げるために、キャリアドーピングすることも好適である。キャリアドーパントとしては、前記ｎ型酸化物半導体の構成元素よりも高い原子価を持つ元素を添加することが好ましい。例えば、ＩＭＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）に対しては、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、及びタングステン（Ｗ）などが好ましい。ＺＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）に対しては、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びタングステン（Ｗ）などが好ましい。
電子注入層の膜厚は、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば１００ｎｍ以下が好ましく、５〜３０ｎｍ程度が特に好ましい。
＜＜正孔注入層＞＞
本発明の無機ＥＬ素子に於ける正孔注入層は、陽極と正孔輸送層の層間に存在し、陽極からの正孔の注入を容易にする働きを持つ。前述のように発光層と正孔輸送層を１つの層で構成する場合には特に有用である。本発明の無機ＥＬ素子に於ける正孔注入層である酸化物膜は、ｐ型酸化物半導体から構成されることが好ましい。ｐ型酸化物半導体の材質としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＩｎＯ２（Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＣｕＡｌＯ２（Ｃｏｐｐｅｒ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＭＣＯ（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ）、ＣＣＯ（Ｃａｌｃｉｕｍ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ）、ＳＣＯ（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＣＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ）、ＣＴＯ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＮｉＯ、ＺｎＩｒ２Ｏ４（Ｚｉｎｃ Ｉｒｉｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、などが挙げられる。
前記正孔注入層である前記酸化物膜は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タリウム（Ｔｌ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含むｐ型酸化物半導体であることが好ましい。
前記正孔注入層である前記ｐ型酸化物半導体は、陽極からの正孔の注入障壁を下げるために、キャリアドーピングすることも好適である。キャリアドーパントとしては、前記ｐ型酸化物半導体の構成元素よりも低い原子価を持つ元素を添加することが好ましい。例えば、ＣｕＩｎＯ２（Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）に対しては、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、及びストロンチウム（Ｓｒ）などが好ましい。
正孔輸送層の膜厚は、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば１００ｎｍ以下が好ましく、５〜３０ｎｍ程度が特に好ましい。
無機ＥＬ薄膜層の成膜方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ＣＶＤ法やＡＬＤ法などの真空成膜方法、スピンコート法、スリットダイコート法、などの印刷方法などが挙げられる。
封止膜やその他の部材は、目的に応じて適宜選択することができる。
基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基材、プラスチック基材などが挙げられる。
電極層（陽極及び陰極）の成膜方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法などの真空成膜方法、スピンコート法、スリットダイコート法、などの印刷方法などが挙げられる。
＜無機ＥＬ素子の製造方法＞
前記無機ＥＬ素子の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機ＥＬ薄膜形成用塗布液を用いて前記無機ＥＬ薄膜層を形成する工程を含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
なお、前記無機ＥＬ薄膜形成用塗布液とは、前記無機ＥＬ薄膜層を構成する前記正孔輸送層、前記発光層、及び前記電子輸送層の少なくともいずれかを形成するための塗布液である。
−無機ＥＬ薄膜形成用塗布液−
無機ＥＬ薄膜形成用塗布液は、発光層、ｐ型、ｎ型酸化物半導体を構成する金属元素を、酸化物、無機塩、カルボン酸塩、有機化合物、又は有機金属の少なくともいずれかとして溶媒に溶解させたものが好ましい。前記酸化物、無機塩、カルボン酸塩、有機化合物、又は有機金属は、前記溶媒中に均一に溶解すればよく、解離してイオンとなっていても構わない。前記酸化物、無機塩、カルボン酸塩、有機化合物、又は有機金属が前記無機ＥＬ薄膜形成用塗布液に溶解している場合には、前記無機ＥＬ薄膜形成用塗布液中の濃度の偏析などが生じにくいため、前記無機ＥＬ薄膜形成用塗布液は、長期の使用が可能である。またこの塗布液を用いて作製した薄膜も均一な組成であるため無機ＥＬ薄膜層に用いた場合の特性均一性も良好である。
前記無機ＥＬ薄膜形成用塗布液の一例である発光層形成用塗布液を構成する発光中心原料としては、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）等を含む遷移金属化合物、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）等を含む希土類金属化合物等が好ましい。
以下、発光層形成用塗布液を構成する発光中心原料である上記化合物について例示して説明する。
＜＜マンガン（Ｍｎ）含有化合物＞＞
マンガン（Ｍｎ）含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機マンガン化合物、無機マンガン化合物などが挙げられる。
−有機マンガン化合物−
前記有機マンガン化合物としては、マンガンと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記マンガンと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記有機基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアシルオキシ基、置換基を有していてもよいアセチルアセトナート基などが挙げられる。前記アルコキシ基としては、例えば、炭素数１〜６のアルコキシ基などが挙げられる。前記アシルオキシ基としては、例えば、炭素数１〜１０のアシルオキシ基などが挙げられる。
前記置換基としては、例えば、ハロゲン、テトラヒドロフリル基などが挙げられる。
前記有機マンガン化合物としては、例えば、酢酸マンガン（ＩＩ）四水和物、安息香酸マンガン（ＩＩ）四水和物、マンガン（ＩＩＩ）アセチルアセトナート、２−エチルヘキサン酸マンガン（ＩＩ）などが挙げられる。
−無機マンガン化合物−
前記無機マンガン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸マンガン、ハロゲン化マンガン、酸化マンガンなどが挙げられる。
前記オキソ酸マンガンとしては、例えば、硝酸マンガン、硫酸マンガン、炭酸マンガンなどが挙げられる。
前記ハロゲン化マンガンとしては、例えば、フッ化マンガン、塩化マンガン、臭化マンガン、沃化マンガンなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、硝酸マンガン（ＩＩ）四水和物、塩化マンガン（ＩＩ）四水和物がより好ましい。
これらのマンガン含有化合物は、合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
＜＜ユーロピウム（Ｅｕ）含有化合物＞＞
ユーロピウム（Ｅｕ）含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機ユーロピウム化合物、無機ユーロピウム化合物などが挙げられる。
−有機ユーロピウム化合物−
前記有機ユーロピウム化合物としては、ユーロピウムと、有機基とを有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記ユーロピウムと前記有機基とは、例えば、イオン結合、共有結合、又は配位結合で結合している。
前記有機基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアシルオキシ基、置換基を有していてもよいアセチルアセトナート基などが挙げられる。前記アルコキシ基としては、例えば、炭素数１〜６のアルコキシ基などが挙げられる。前記アシルオキシ基としては、例えば、炭素数１〜１０のアシルオキシ基などが挙げられる。
前記置換基としては、例えば、ハロゲン、テトラヒドロフリル基などが挙げられる。
前記有機ユーロピウム化合物としては、例えば、酢酸ユーロピウム（ＩＩＩ）水和物、ユーロピウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート水和物、２−エチルヘキサン酸ユーロピウム（ＩＩＩ）などが挙げられる。
−無機ユーロピウム化合物−
前記無機ユーロピウム化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキソ酸ユーロピウム、ハロゲン化ユーロピウム、酸化ユーロピウムなどが挙げられる。
前記オキソ酸ユーロピウムとしては、例えば、硝酸ユーロピウム、硫酸ユーロピウム、炭酸ユーロピウムなどが挙げられる。
前記ハロゲン化ユーロピウムとしては、例えば、フッ化ユーロピウム、塩化ユーロピウム、臭化ユーロピウム、沃化ユーロピウムなどが挙げられる。
これらの中でも、各種溶媒に対する溶解度が高い点で、硝酸ユーロピウム（ＩＩＩ）六水和物、塩化ユーロピウム（ＩＩＩ）六水和物、硫酸ユーロピウム（ＩＩＩ）八水和物がより好ましい。
これらのユーロピウム含有化合物は、合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
以上では、マンガン（Ｍｎ）、ユーロピウム（Ｅｕ）に関し、それを含有する化合物について詳細に説明した。
同様の説明が、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等についても、当てはまる。
また、同様の説明が、前記発光層の一例を構成する、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、テルル（Ｔｅ）等についても、当てはまる。
また、同様の説明が、前記正孔輸送層の一例を構成する、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タリウム（Ｔｌ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、テルル（Ｔｅ）等についても、当てはまる。
また、同様の説明が、前記電子輸送層の一例を構成する、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等についても、当てはまる。
（表示素子）
本発明の表示素子は、少なくとも、光制御素子と、前記光制御素子を駆動する駆動回路とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
＜光制御素子＞
前記光制御素子としては、駆動信号に応じて光出力を制御する素子であり、本発明の無機ＥＬ素子を含んでいる限り、その他の種類の光制御素子を含んでいてもよい。その他種類の光制御素子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子、液晶素子、電気泳動素子、及びエレクトロウェッティング素子などが挙げられる。
＜駆動回路＞
前記駆動回路としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ａ−Ｓｉ、ＬＴＰＳ、或いは酸化物半導体を活性層とする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの電界効果型トランジスタを含むことが好ましい。
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の前記表示素子は、本発明の無機ＥＬ素子を有しているため、低電圧で高効率に発光し、経時変化が少ないため、長寿命化の表示素子が実現する。
（画像表示装置）
本発明の画像表示装置は、少なくとも、複数の表示素子と、複数の配線と、表示制御装置とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
＜表示素子＞
前記表示素子としては、マトリックス状に配置された本発明の前記表示素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
＜配線＞
前記配線は、前記表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と画像データ信号とを個別に印加可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
＜表示制御装置＞
前記表示制御装置としては、画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタの前記ゲート電圧と前記信号電圧とを複数の前記配線を介して個別に制御可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の画像表示装置は、本発明の前記表示素子を有しているため、長寿命で安定して動作する。
本発明の画像表示装置は、携帯電話、携帯型音楽再生装置、携帯型動画再生装置、電子ＢＯＯＫ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯情報機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像機器における表示手段に用いることができる。また、車、航空機、電車、船舶等の移動体システムにおける各種情報の表示手段にも用いることができる。更に、計測装置、分析装置、医療機器、広告媒体における各種情報の表示手段を用いることができる。
（システム）
本発明のシステムは、少なくとも、本発明の前記画像表示装置と、画像データ作成装置とを有する。
前記画像データ作成装置は、表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する。
本発明のシステムは、本発明の前記画像表示装置を備えているため、画像情報を高精細に表示することが可能となる。
次に、本発明の画像表示装置について説明する。
本発明の画像表示装置としては、例えば、特開２０１０−０７４１４８号公報の段落〔００５９〕〜〔００６０〕、図２、及び図３に記載の構成などを採ることができる。
以下、本発明の実施態様の一例を、図を用いて説明する。
図２は、表示素子がマトリックス上に配置されたディスプレイを表す図である。図２に示されるように、ディスプレイは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置されているｎ本の走査線（Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・、Ｘｎ−２、Ｘｎ−１）と、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されているｍ本のデータ線（Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・、Ｙｍ−１）、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されているｍ本の電流供給線（Ｙ０ｉ、Ｙ１ｉ、Ｙ２ｉ、Ｙ３ｉ、・・・・・、Ｙｍ−１ｉ）とを有する。なお、図３、及び図６において、同じ符号（例えば、Ｘ１、Ｙ１）は、同じ意味を有する。
よって、走査線とデータ線とによって、表示素子３０２を特定することができる。
図３は、本発明の表示素子の一例を示す概略構成図である。
前記表示素子は、一例として図３に示されるように、無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子３５０と、該無機ＥＬ素子３５０を発光させるためのドライブ回路３２０とを有している。即ち、ディスプレイ３１０は、いわゆるアクティブマトリックス方式の無機ＥＬディスプレイである。また、ディスプレイ３１０は、カラー対応の５５インチ型のディスプレイである。なお、大きさは、これに限定されるものではない。
図３におけるドライブ回路３２０について図４を用いて説明する。
ドライブ回路３２０は、２つの電界効果型トランジスタ１０及び２０と、キャパシタ３０とを有する。
電界効果型トランジスタ１０は、スイッチ素子として動作する。電界効果型トランジスタ１０のゲート電極Ｇは、所定の走査線に接続され、電界効果型トランジスタ１０のソース電極Ｓは、所定のデータ線に接続されている。また、電界効果型トランジスタ１０のドレイン電極Ｄは、キャパシタ３０の一方の端子に接続されている。
電界効果型トランジスタ２０は、無機ＥＬ素子３５０に電流を供給する。電界効果型トランジスタ２０のゲート電極Ｇは、電界効果型トランジスタ１０のドレイン電極Ｄと接続されている。そして、電界効果型トランジスタ２０のドレイン電極Ｄは、無機ＥＬ素子３５０の陽極に接続され、電界効果型トランジスタ２０のソース電極Ｓは、所定の電流供給線に接続されている。
キャパシタ３０は、電界効果型トランジスタ１０の状態、即ちデータを記憶する。キャパシタ３０の他方の端子は、所定の電流供給線に接続されている。
そこで、電界効果型トランジスタ１０が「オン」状態になると、信号線Ｙ２を介して画像データがキャパシタ３０に記憶され、電界効果型トランジスタ１０が「オフ」状態になった後も、電界効果型トランジスタ２０を画像データに対応した「オン」状態に保持することによって、無機ＥＬ素子３５０は駆動される。
図４には、表示素子における無機ＥＬ素子３５０とドライブ回路としての電界効果型トランジスタ２０との位置関係の一例が示されている。ここでは、電界効果型トランジスタ２０の横に無機ＥＬ素子３５０が配置されている。なお、電界効果型トランジスタ及びキャパシタ（図示せず）も同一基材上に形成されている。
図４には図示されていないが、活性層２２の上部に保護膜を設けることも好適である。前記保護膜の材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、フッ素系ポリマーなどが適宜利用できる。
また、例えば、図５に示されるように、電界効果型トランジスタ２０の上に無機ＥＬ素子３５０が配置されてもよい。この場合には、ゲート電極２６に透明性が要求されるので、ゲート電極２６には、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｇａが添加されたＺｎＯ、Ａｌが添加されたＺｎＯ、Ｓｂが添加されたＳｎＯ２などの導性を有する透明な酸化物が用いられる。なお、符号３６０は層間絶縁膜（平坦化膜）である。この絶縁膜にはポリイミドやアクリル系の樹脂等を利用できる。
ここで、図４及び図５において、電界効果型トランジスタ２０は、基材２１と、活性層２２と、ソース電極２３と、ドレイン電極２４と、ゲート絶縁層２５と、ゲート電極２６とを有する。無機ＥＬ素子３５０は、陰極３１２と、陽極３１４と、無機ＥＬ薄膜層３４０とを有する。
図６は、本発明の画像表示装置の他の一例を示す概略構成図である。
図６において、画像表示装置は、表示素子３０２と、配線（走査線、データ線、電流供給線）と、表示制御装置４００とを有する。
表示制御装置４００は、画像データ処理回路４０２と、走査線駆動回路４０４と、データ線駆動回路４０６とを有する。
画像データ処理回路４０２は、映像出力回路の出力信号に基づいて、ディスプレイにおける複数の表示素子３０２の輝度を判断する。
走査線駆動回路４０４は、画像データ処理回路４０２の指示に応じてｎ本の走査線に個別に電圧を印加する。
データ線駆動回路４０６は、画像データ処理回路４０２の指示に応じてｍ本のデータ線に個別に電圧を印加する。
以上、本発明のシステムがテレビジョン装置である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、画像及び情報を表示する装置として画像表示装置を備えていればよい。例えば、コンピュータ（パソコンを含む）と画像表示装置とが接続されたコンピュータシステムであってもよい。
本発明のシステムは、本発明の画像表示装置を有しているため、長寿命で安定して動作する。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるもの
ではない。
（製造例１−１）
＜発光層形成用塗布液の作製＞
２−エチルヘキサン酸ランタン５０ｍｍｏｌと２−エチルヘキサン酸ユーロピウム２ｍｍｏｌを秤量し、２−エチルヘキサン酸（オクチル酸）１０００ｍＬとを室温で混合して溶解させ、発光層形成用塗布液（塗布液１−１）を作製した。
（製造例２−１）
＜電子輸送層形成用塗布液の作製＞
酢酸亜鉛二水和物、硝酸ガリウム八水和物、硝酸インジウム三水和物、各１０ｍｍｏｌを秤量し、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、エタノール、各３００ｍＬと室温で混合して溶解させ、電子輸送層形成用塗布液（塗布液２−１）を作製した。
（製造例３−１）
＜正孔輸送層形成用塗布液の作製＞
硝酸銅三水和物２５ｍｍｏｌと硝酸マグネシウム六水和物２５ｍｍｏｌを秤量し、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、エタノール、各４００ｍＬとを室温で混合して溶解させ、正孔輸送層形成用塗布液（塗布液３−１）を作製した。
（実施例１）
＜無機ＥＬ素子の作製＞
ＵＶオゾン洗浄済みの無アルカリガラス基板（パターニングＩＴＯ電極膜１００ｎｍ付き）上に、スピンコート装置で塗布液３−１を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、４０ｎｍ厚みの正孔輸送層を得た。
更に、前記基板をＵＶオゾン洗浄し、スピンコート装置で塗布液１−１を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、２０ｎｍ厚みの発光層を積層した。
更に、前記基板をＵＶオゾン洗浄し、スピンコート装置で塗布液２−１を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、４０ｎｍ厚みの電子輸送層を積層した。
最後に、真空蒸着によりアルミニウムをメタルマスク製膜して、１００ｎｍ厚みのＡｌ陰極を積層した。
＜評価＞
実施例１で作製した無機ＥＬ素子の発光特性を測定した。
直流電圧を電極間に印加したところ、図７に示すような電圧−電流特性を示した。また、４Ｖでユーロピウムに特有の良好な赤色発光を示した。
なお、図７において、「ｅ」は１０のべき乗を表す。即ち、「ｅ−６」は、「１０−６」を表す。
また、実施例１で作製した無機ＥＬ素子のＥＬスペクトルを測定した。結果を図８に示した。
（製造例１−２〜製造例１−６）
＜発光層形成用塗布液の作製＞
製造例１−１において、原料を、表１に記載の原料に変えた以外は、製造例１−１と同様にして、発光層形成用塗布液（塗布液１−２〜塗布液１−６）を作製した。
（製造例２−２〜製造例２−４）
＜電子輸送層形成用塗布液の作製＞
製造例２−１において、原料を、表２に記載の原料に変えた以外は、製造例２−１と同様にして、電子輸送層形成用塗布液（塗布液２−２〜塗布液２−４）を作製した。
（製造例３−２〜製造例３−４）
＜正孔輸送層形成用塗布液の作製＞
製造例３−１において、原料を、表３に記載の原料に変えた以外は、製造例３−１と同様にして、正孔輸送層形成用塗布液（塗布液３−２〜塗布液３−４）を作製した。
（製造例４−１〜製造例４−２）
＜正孔注入層形成用塗布液及び電子注入層形成用塗布液の作製＞
製造例１−１において、原料を、表４に記載の原料に変えた以外は、製造例１−１と同様にして、正孔注入層形成用塗布液（塗布液４−１）及び電子注入層形成用塗布液（塗布液４−２）を作製した。
表１〜表４の原料は、以下の通りである。
＜表１・原料Ａ＞
Ｌａ（Ｃ８Ｈ１５Ｏ２）３ ： ２−エチルヘキサン酸ランタン
Ｙ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸イットリウム六水和物
Ａｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ ： 硝酸アルミニウム九水和物
ＬａＣｌ３・７Ｈ２Ｏ ： 塩化ランタン七水和物
ＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏ ： 塩化アルミニウム六水和物
Ｌａ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸ランタン六水和物
＜表１・原料Ｂ＞
Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸マグネシウム六水和物
ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ： 塩化カルシウム二水和物
ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ ： 塩化ストロンチウム六水和物
＜表１・原料Ｃ＞
Ｅｕ（Ｃ８Ｈ１５Ｏ２）３ ： ２−エチルヘキサン酸ユーロピウム
Ｔｂ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸テルビウム六水和物
ＥｕＣｌ３・６Ｈ２Ｏ ： 塩化ユーロピウム六水和物
Ｗ（ＣＯ）６ ： タングステンカルボニル
ＣｒＣｌ３・６Ｈ２Ｏ ： 塩化クロム六水和物
Ｔｍ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸ツリウム六水和物
＜表２・原料Ａ＞
Ｚｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２・２Ｈ２Ｏ ： 酢酸亜鉛二水和物
Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸亜鉛六水和物
Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸マグネシウム六水和物
Ｌａ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸ランタン六水和物
＜表２・原料Ｂ＞
Ｇａ（ＮＯ３）３・８Ｈ２Ｏ ： 硝酸ガリウム八水和物
Ｉｎ（ＮＯ３）３・３Ｈ２Ｏ ： 硝酸インジウム三水和物
ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏ ： 塩化スズ五水和物
＜表２・原料Ｃ＞
Ｔｂ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸テルビウム六水和物
ＴｍＣｌ３・７Ｈ２Ｏ ： 塩化ツリウム七水和物
＜表３・原料Ａ＞
Ｃｕ（ＮＯ３）２・３Ｈ２Ｏ ： 硝酸銅三水和物
Ｃｕ（Ｃ１０Ｈ１９Ｏ２）２ ： ネオデカン酸銅
Ｔｌ（Ｃ８Ｈ１５Ｏ２） ： ２−エチルヘキサン酸タリウム
ＣｕＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ： 塩化銅二水和物
＜表３・原料Ｂ＞
Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ ： 硝酸マグネシウム六水和物
Ｓｎ（Ｃ８Ｈ１５Ｏ２）２ ： ２−エチルヘキサン酸スズ
Ｂｉ（Ｃ８Ｈ１５Ｏ２）３ ： トリス（２−エチルヘキサン酸）ビスマス
ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ： 塩化バリウム二水和物
＜表３・原料Ｃ＞
Ｃｒ（Ｃ８Ｈ１５Ｏ２）３ ： トリス（２−エチルヘキサン酸)クロム
ＴｂＣｌ３・６Ｈ２Ｏ ： 塩化テルビウム六水和物
＜表４・原料Ａ＞
Ｃｕ（Ｃ１０Ｈ１９Ｏ２）２ ： ネオデカン酸銅
Ｃｄ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏ ： 硝酸カドミウム二水和物
＜表４・原料Ｂ＞
Ｃａ（Ｃ８Ｈ１５Ｏ２）２ ： ２−エチルヘキサン酸カルシウム
ＩｎＣｌ３・４Ｈ２Ｏ ： 塩化インジウム四水和物
＜表４・原料Ｃ＞
ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏ ： 塩化スズ五水和物
＜表１〜表４・溶媒Ｄ＞
オクチル酸
ＥＧＭＥ ： エチレングリコールモノメチルエーテル
ＰＧＭＥ ： プロピレングリコール１−モノメチルエーテル
ＤＭＦ ： Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド
ＥＧＩＰＥ ： エチレングリコールモノイソプロピルエーテル
Ｔｏｌｕｅｎｅ ： トルエン
Ｘｙｌｅｎｅ ： キシレン
＜表１〜表４・溶媒Ｅ＞
ＥＧ ： エチレングリコール
ＰＧ ： プロピレングリコール
ＣＨＢ ： シクロヘキシルベンゼン
＜表１〜表４・溶媒Ｆ＞
ＭｅＯＨ ： メタノール
ＥｔＯＨ ： エタノール
ＩＰＡ ： イソプロパノール
Ｈ２Ｏ ： 水
（実施例２）
＜無機ＥＬ素子の作製＞
実施例１において、ホール輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）を表５に記載の塗布液を用いて作製した以外は、実施例１と同様にして、無機ＥＬ素子を作製した。
作製した無機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価した。
なお、実施例２の無機ＥＬ素子は、正孔輸送層である酸化物膜が、発光中心をドープしたｐ型酸化物半導体であって、発光層を兼ねている。
（実施例３及び４）
＜無機ＥＬ素子の作製＞
実施例１において、陽極（Ａｎｏｄｅ）、及び陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）を表５のとおりとし、更に、ホール輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）を表５に記載の塗布液を用いて作製した以外は、実施例１と同様にして、無機ＥＬ素子を作製した。
作製した無機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価した。
なお、実施例３の無機ＥＬ素子は、電子輸送層である酸化物膜が、発光中心をドープしたｎ型酸化物半導体であって、発光層を兼ねている。
表５において、「ＩＴＯ」は、「スズドープ酸化インジウム」を表し、「ＡＳＣ」は、「アルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）−銅（Ｃｕ）合金」を表す。
図９に、実施例１、及び４で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムの模式図を示した。
図１０に、実施例２で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムの模式図を示した。
図１１に、実施例３で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムの模式図を示し
た。
（実施例５）
＜無機ＥＬ素子の作製＞
ＵＶオゾン洗浄済みの無アルカリガラス基板（パターニングＩＴＯ電極膜１００ｎｍ付き）上に、スピンコート装置で塗布液４−１を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、３０ｎｍ厚みの正孔注入層（ＨＩＬ）を得た。
更に、前記基板をＵＶオゾン洗浄し、スピンコート装置で塗布液３−３を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、３０ｎｍ厚みの正孔輸送層を兼ねる発光層（発光層を兼ねる正孔輸送層）を積層した。
更に、前記基板をＵＶオゾン洗浄し、スピンコート装置で塗布液２−２を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、６０ｎｍ厚みの電子輸送層を積層した。
最後に、真空蒸着によりアルミニウムをメタルマスク製膜して、１００ｎｍ厚みのＡｌ陰極を積層した。
（実施例６）
＜無機ＥＬ素子の作製＞
ＵＶオゾン洗浄済みの無アルカリガラス基板（パターニングＩＴＯ電極膜１００ｎｍ付き）上に、スピンコート装置で塗布液３−２を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、６０ｎｍ厚みの正孔輸送層を得た。
更に、前記基板をＵＶオゾン洗浄し、スピンコート装置で塗布液２−３を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、３０ｎｍ厚みの電子輸送層を兼ねる発光層（発光層を兼ねる電子輸送層）を積層した。
更に、前記基板をＵＶオゾン洗浄し、スピンコート装置で塗布液４−２を印刷した。ホットプレートで１２０℃、３分間に乾燥させた後、大気雰囲気中４００℃で１時間焼成して、３０ｎｍ厚みの電子注入層（ＥＩＬ）を積層した。
最後に、真空蒸着によりアルミニウムをメタルマスク製膜して、１００ｎｍ厚みのＡｌ陰極を積層した。
実施例５及び６の無機ＥＬ素子の層構造を表６に示した。
図１２に、実施例５で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムの模式図を示した。
図１３に、実施例６で作製した無機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムの模式図を示し
た。
実施例２〜６の無機ＥＬ素子も実施例１の無機ＥＬ素子と同様に、良好な電圧−電流特性及び発光スペクトルを示した。すなわち、充分に低電圧・高効率で発光する直流駆動型無機ＥＬ素子であった。
以上説明したように、本発明の無機ＥＬ素子によれば、低電圧高効率で安定な発光素子を提供することができる。また、本発明の画像表示装置によれば、大画面で高品質の画像を表示するのに適している。また、本発明のシステムは、画像情報を高精細に表示することができ、テレビジョン装置、コンピュータシステム、スマートフォンなどに好適に使用できる。
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 陽極と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、陰極と、を積層した無機ＥＬ素子であって、
前記正孔輸送層が、酸化物膜であり、
前記発光層が、酸化物膜であり、
前記電子輸送層が、酸化物膜である、ことを特徴とする無機ＥＬ素子である。
＜２＞ 前記正孔輸送層である前記酸化物膜が、ｐ型酸化物半導体である前記＜１＞に記載の無機ＥＬ素子である。
＜３＞ 前記電子輸送層である前記酸化物膜が、ｎ型酸化物半導体である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜４＞ 前記発光層である前記酸化物膜が、発光中心をドープした酸化物から構成される前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜５＞ 前記正孔輸送層である前記酸化物膜が、発光中心をドープしたｐ型酸化物半導体であって、前記発光層を兼ねている前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜６＞ 前記電子輸送層である前記酸化物膜が、発光中心をドープしたｎ型酸化物半導体であって、前記発光層を兼ねている前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜７＞ 前記発光中心が、遷移金属イオン、又は希土類イオンである前記＜４＞から＜６＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜８＞ 前記発光中心が、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の少なくともいずれかを含む前記＜４＞から＜７＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜９＞ 前記発光層である前記酸化物膜において、前記発光中心の励起エネルギー以上のバンドギャップエネルギーを持つ酸化物が前記発光中心のホストである前記＜４＞から＜６＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜１０＞ 前記発光層である前記酸化物膜において、前記発光中心の発光エネルギー以上のバンドギャップエネルギーを持つ酸化物が前記発光中心のホストである前記＜４＞から＜６＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜１１＞ 前記発光層である前記酸化物膜が、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含む酸化物である前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜１２＞ 前記正孔輸送層である前記酸化物膜が、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タリウム（Ｔｌ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含むｐ型酸化物半導体である前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜１３＞ 前記電子輸送層である前記酸化物膜が、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、及びタングステン（Ｗ）の少なくともいずれかを含むｎ型酸化物半導体である前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子である。
＜１４＞ 前記電子輸送層である前記酸化物膜が、更に、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド（Ｌｎ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含むｎ型酸化物半導体である前記＜１３＞に記載の無機ＥＬ素子である。
＜１５＞ 前記発光層である前記酸化物膜が、アモルファス酸化物膜であり、
前記正孔輸送層である前記酸化物膜が、アモルファス酸化物膜であり、
前記電子輸送層である前記酸化物膜が、アモルファス酸化物膜である、前記＜１＞に記載の無機ＥＬ素子である。
＜１６＞ 直流駆動型である前記＜１＞に記載の無機ＥＬ素子である。
＜１７＞ 前記＜１＞から＜１６＞のいずれかに記載の無機ＥＬ素子を有し、駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
前記光制御素子を駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示素子である。
＜１８＞ 画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の前記＜１７＞に記載の表示素子であって、前記駆動回路が電界効果型トランジスタを有する表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と信号電圧とを個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタの前記ゲート電圧と前記信号電圧とを前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置とを有することを特徴とする画像表示装置である。
＜１９＞ 前記＜１８＞に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置とを有することを特徴とするシステムである。
１０、２０ 電界効果型トランジスタ
２１ 基材
２２ 活性層
２３ ソース電極
２４ ドレイン電極
２５ ゲート絶縁層
２６ ゲート電極
３０２ 表示素子
３１０ ディスプレイ
３２０ 画素回路
３４０ 無機ＥＬ薄膜層
３４２ 電子輸送層
３４４ 発光層
３４６ 正孔輸送層
３５０ 無機ＥＬ素子
４００ 表示制御装置
特開２０１４−３５８２７号公報

Claims (19)

  1. 陽極と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、陰極と、を積層した無機ＥＬ素子であって、
    前記正孔輸送層が、酸化物膜であり、
    前記発光層が、酸化物膜であり、
    前記電子輸送層が、酸化物膜である、ことを特徴とする無機ＥＬ素子。
  2. 前記正孔輸送層である前記酸化物膜が、ｐ型酸化物半導体である請求項１に記載の無機ＥＬ素子。
  3. 前記電子輸送層である前記酸化物膜が、ｎ型酸化物半導体である請求項１から２のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  4. 前記発光層である前記酸化物膜が、発光中心をドープした酸化物から構成される請求項１から３のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  5. 前記正孔輸送層である前記酸化物膜が、発光中心をドープしたｐ型酸化物半導体であって、前記発光層を兼ねている請求項１から４のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  6. 前記電子輸送層である前記酸化物膜が、発光中心をドープしたｎ型酸化物半導体であって、前記発光層を兼ねている請求項１から５のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  7. 前記発光中心が、遷移金属イオン、又は希土類イオンである請求項４から６のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  8. 前記発光中心が、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の少なくともいずれかを含む請求項４から７のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  9. 前記発光層である前記酸化物膜において、前記発光中心の励起エネルギー以上のバンドギャップエネルギーを持つ酸化物が前記発光中心のホストである請求項４から６のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  10. 前記発光層である前記酸化物膜において、前記発光中心の発光エネルギー以上のバンドギャップエネルギーを持つ酸化物が前記発光中心のホストである請求項４から６のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  11. 前記発光層である前記酸化物膜が、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含む酸化物である請求項１から１０のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  12. 前記正孔輸送層である前記酸化物膜が、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タリウム（Ｔｌ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含むｐ型酸化物半導体である請求項１から１１のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  13. 前記電子輸送層である前記酸化物膜が、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、及びタングステン（Ｗ）の少なくともいずれかを含むｎ型酸化物半導体である請求項１から１２のいずれかに記載の無機ＥＬ素子。
  14. 前記電子輸送層である前記酸化物膜が、更に、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド（Ｌｎ）、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれかを含むｎ型酸化物半導体である請求項１３に記載の無機ＥＬ素子。
  15. 前記発光層である前記酸化物膜が、アモルファス酸化物膜であり、
    前記正孔輸送層である前記酸化物膜が、アモルファス酸化物膜であり、
    前記電子輸送層である前記酸化物膜が、アモルファス酸化物膜である、請求項１に記載の無機ＥＬ素子。
  16. 直流駆動型である請求項１に記載の無機ＥＬ素子。
  17. 請求項１から１６のいずれかに記載の無機ＥＬ素子を有し、駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
    前記光制御素子を駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示素子。
  18. 画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
    マトリックス状に配置された複数の請求項１７に記載の表示素子であって、前記駆動回路が電界効果型トランジスタを有する表示素子と、
    前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と信号電圧とを個別に印加するための複数の配線と、
    前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタの前記ゲート電圧と前記信号電圧とを前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置とを有することを特徴とする画像表示装置。
  19. 請求項１８に記載の画像表示装置と、
    表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置とを有することを特徴とするシステム。

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