JP3862053B2

JP3862053B2 - 電界発光素子及び電界発光素子の製造方法

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Publication number: JP3862053B2
Application number: JP10580499A
Authority: JP
Inventors: 方哉石田; 丈夫金子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2019-04-13
Also published as: JP2000299191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばノート型コンピュータ、携帯型テレビジョン、移動通信機器のディスプレイ等の携帯型情報端末に利用される電界発光薄膜を用いた電界発光素子の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特定の蛍光体に強い電場を加えたときに蛍光体が発光するエレクトロルミネセンス現象を利用した電界発光素子が多数開発されている。この電界発光素子は自己発光のため視認性が高く、完全固体素子であるため耐衝撃性に優れ、低駆動電圧などの特徴を有することから、各種表示装置における発光素子としての利用されている。
【０００３】
従来、電界発光素子をカラー表示可能に構成した発明として、例えば（１）赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の三原色で発光する電界発光材料をマトリックス状に配置する方法（特開昭５７−１５７４８７号公報，特開昭５８−１４７９８９号公報，特開平３−２１４５９３号公報など）、（２）白色で発光する電界発光素子とカラーフィルターを組み合わせＲＧＢの三原色を取り出す方法（特開平１−３１５９８８号公報，特開平２−２７３４９６号公報，特開平３−１９４８９５号公報など）、（３）青色で発光する電界発光素子と蛍光変換膜とを組み合わせＲＧＢの三原色に変換する方法（特開平３−１５２８９７号公報）などが知られていた。これら発明において陰極は電子親和力が小さい、つまり電子を出し易い性質であることが要件とされている。従来、陰極材料としてはアルカリ金属やアルカリ土類金属、アルミニウムが使用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の陰極材料は陰極材料が酸化し易いものであったため、電界発光素子の耐久性や信頼性が低くなるという不都合があった。また、この陰極材料の酸化を少しでも防止するために不活性雰囲気中で陰極形成から連続的に保護膜の形成を行う必要があった。このために製造工程が複雑化していた。
そこで、本願発明者は上記課題に鑑み、電界発光素子の陰極として適する性質を備え、かつ酸化されにくい陰極を備えることにより、耐久性および信頼性を向上させることのできる電界発光素子を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明に係る電界発光素子は、陽極と陰極との間に蛍光性化合物で形成される発光層を配置した構造を備える電界発光素子において、該陰極は、ダイヤモンドと導電性材料層との積層構造で形成されており、該導電性材料層はカーボンで構成されていることを特徴とする。
本発明に係る他の電界発光素子は、基板上に形成された電界発光素子であって、該基板上に形成された、導電性材料層とダイヤモンドとの積層構造からなる陰極と、該陰極上に蛍光性化合物で形成された発光層と、該発光層上に形成された陽極と、を備え、該導電性材料層はカーボンで構成されていることを特徴とする。
本発明に係る他の電界発光素子は、陽極と陰極との間に蛍光性化合物で形成される発光層を配置した構造を備える電界発光素子であって、基板上に形成され、画素領域毎に電気的に独立させて形成されている該陰極と、基板上に形成され、該画素領域毎の陰極を電気的に接続する導電性材料層とを備え、該陰極はダイヤモンドで形成されており、該導電性材料層はカーボンで形成されていることを特徴とする。
上記の電界発光素子では、導電性材料層がカーボンで形成されている。ダイヤモンドは炭素で形成されており、カーボンと密着性がよいので、カーボンで形成された導電性材料層は、ダイヤモンドで形成された陰極と基板とを強固に密着させるために適し、また、比較的高抵抗のダイヤモンドの陰極に対し万遍なく電荷を供給可能である。
上記の電界発光素子において、前記陰極は、ダイヤモンド型構造、せん亜鉛鉱構造またはウルツ鉱構造のいずれかの結晶構造を備えていてもよい。
上記の電界発光素子において、前記発光層と前記陰極との間に電子の輸送能を向上させる電子輸送層を備えていてもよい。
上記の電界発光素子において、前記発光層と前記陽極との間に正孔の輸送能を向上させる正孔輸送層を備えていてもよい。
上記の電界発光素子において、前記陽極または陰極のいずれかが画素単位で独立して駆動可能にパターニングされていてもよい。
上記の電界発光素子において、各画素単位を構成する前記発光層は、各々が異なる原色で発光する蛍光性化合物で構成されていてもよい。
上記の電界発光素子において、前記発光層は、特定色で発光する蛍光性化合物で構成されており、各原色のうち前記特定色以外の原色で発光させる前記画素領域には、前記特定色の蛍光を前記特定色以外の原色に変換する蛍光変換層が設けられていてもよい。
上記の電界発光素子において、前記発光層は、白色で発光する蛍光性化合物で構成されており、各前記画素領域には、白色の蛍光のうち、各原色の蛍光を透過させるカラーフィルタが設けられていてもよい。
本発明に係る電界発光素子の製造方法は、上記の電界発光素子を製造するための製造方法であって、
前記陰極は、化学気相成長法によって形成されることを特徴とする。
本発明に係る電界発光素子は、陽極と陰極との間に蛍光性化合物で形成される発光層を配置した構造を備える電界発光素子において、陰極は、は電子親和力が０．５ｅＶ以下の物質であり、電子親和力がゼロまたは負の値を有する場合を含む。ここで「電子親和力」とは、真空中で中性原子と電子とが結合する際に放出されるエネルギーをいい、電子親和力が負であるとは電子を放出しやすい性質であることを示す。電子親和力が少ない物質は電子を出し易いので、ダイヤモンドは陰極材料として適する。特に電子親和力がゼロまたは負である場合には発光効率が良くなる傾向にあるので好ましい。
【０００６】
また陰極は、ダイヤモンド型構造、せん亜鉛鉱構造またはウルツ鉱構造のいずれかを備える物質で構成される。ここで「ダイヤモンド型構造」とは、共有結合で作られた単体の結晶が、単位格子に８個の原子を含み、１個の原子に他の４個の原子が正四面体形に配置したような結晶構造をいう。この結晶は独立した二組の面心立方格子から構成され、一方の格子は他方の立体対角線に沿ってその長さの１／４だけ平行移動した位置を占める。ただし、ここでは物質が総ての点でダイヤモンドと同じ結晶構造を備えるという意味ではなく、一部空間配置がダイヤモンド型構造と異なる場合を含む。
【０００７】
このような条件を満たす物質としては、例えば、ダイヤモンド、窒化ホウ素または窒化アルミニウムのうちいずれかの半導体類が挙げられる。ダイヤモンドには、Ｉ型とＩＩ型とがあるが、ホウ素が混合されたＩＩｂ型の人工ダイヤモンドは抵抗率が１０〜１０^６Ωｃｍ程度のｐ型半導体であり好ましい。ダイヤモンドは真空中におけるエネルギー準位が高く、電界発光素子の陰極に適する性質を数々備えている。
【０００８】
また陰極は、ダイヤモンド型構造、せん亜鉛鉱構造またはウルツ鉱構造のいずれかを備える物質で構成される層と導電性材料で構成される層との積層構造を備えていてもよい。ダイヤモンド構造物質等だけでは高抵抗である場合には、金属などの導電性材料の層と積層すればムラなく電子を放出するような構造にできる。
【０００９】
さらに陰極は、ダイヤモンド型構造、せん亜鉛鉱構造またはウルツ鉱構造のいずれかを備える物質で構成される画素領域と導電性材料で構成される接続領域とを備え、独立して形成されている当該画素領域を当該接続領域が相互に電気的に接続して構成されていてもよい。電子を注入すべき画素領域以外には導電性材料が形成されているので、ダイヤモンド型構造物質が高抵抗であっても電子をむらなく注入させることができる。
【００１０】
なお、発光層と陰極との間に電子の輸送能を向上させる電子輸送層を備えていてもよい。電子輸送層が作用して、発光層に効率的に電子を注入させることができる。また発光層と陽極との間に正孔の輸送能を向上させる正孔輸送層を備えていてもよい。正孔輸送層が作用して、発光層に効率的にキャリアを注入させることができる。
【００１１】
ここで陽極または陰極のいずれかが画素単位で独立して駆動可能にパターニングされていることが好ましい。画素単位に電界の印加を制御できるので、複数の画素を集合させることで画像表示をさせることができる。
【００１２】
特に、各画素単位を構成する発光層を、各々が異なる原色で発光する蛍光性化合物で構成すれば、原色発光の有無を制御することで、それらの組み合わせによって任意の色を発光させ、カラー表示装置として使用することが可能である。ここでカラー表示のためには、発光層は、特定色で発光する蛍光性化合物で構成されており、各原色のうち特定色以外の原色で発光させる画素領域には、特定色の蛍光を特定色以外の原色に変換する蛍光変換層が設けられている構造が考えられる。「特定色」とは例えば青色などである。またカラー表示のためには、発光層は、白色で発光する蛍光性化合物で構成されており、各画素領域には、白色の蛍光のうち、各原色の蛍光を透過させるカラーフィルタが設けられていてもよい。
【００１３】
本発明の電界発光素子の製造方法において、陰極は化学気相成長法によって形成される。例えばプラズマＣＶＤ法やホットフィラメントＣＶＤ法が考えられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１は、陰極を単層のダイヤモンド薄膜で構成したカラー表示可能な電界発光素子に関する。図１に、本実施形態１における電界発光素子の一部断面図を示す。以下本明細書の断面図では、カラー表示に足りる三原色の画素領域からなるカラー画素の模式的な断面を示す。本実施形態１の電界発光素子は、図１に示すように、基板１０、ダイヤモンド陰極１１、絶縁膜１２、発光層１３ｒ、１３ｇ、１３ｂ、陽極１４から構成されている。
【００１５】
基板１０は、光透過性があり、ある程度の機械的強度を有する材料、例えば基板１０は、ガラス、石英、樹脂などで構成される。ただし発光層１３の光を陽極１４側に射出可能なように電界発光素子を構成するなら、基板が光透過性を備えていなくてもよい。この場合に基板には例えばシリコンが適用できる。
【００１６】
ダイヤモンド陰極１１は、電子親和力が０．５ｅＶ以下、好ましくは電子親和力がゼロまたは負の値を備えることを要する。このような物質は電子を出しやすい性質を備えるため電界発光素子の陰極に適する。またこの陰極は、ダイヤモンド型構造、せん亜鉛鉱構造またはウルツ鉱構造のいずれかを備える物質で構成される。ダイヤモンド型構造等を備える物質は、概ね酸化されにくく化学的に極めて安定である。このため電界発光素子の耐久性や信頼性を向上させるのに適する。具体的な陰極材料としては、人工ダイヤモンドを利用する。一般にダイヤモンドは絶縁体であるが、Ｉ型の結晶は窒素を含むので比較的低抵抗であり陰極に適する。ただしＩＩ型の結晶であっても窒素やホウ素がドープされたダイヤモンドであれば抵抗値が１０〜１０^６Ωｃｍの半導体であり、陰極に使用することが可能である。ダイヤモンドに窒素がドープされていた方が電子のエミッター特性をより良好にできるので、陰極材料として好ましい。なお、ダイヤモンドの他に、同様の条件を備える元素、例えば窒化ホウ素または窒化アルミニウムのうちいずれかが代替可能である。
【００１７】
ダイヤモンド陰極の製造方法としては、プラズマＣＶＤ法やホットフィラメントＣＶＤ法等で炭素の結晶構造を成長させる方法がある。例えばＣＨ_４＋Ｈ_２の混合ガスから、０．１Ｔｏｒｒで数百度以上の雰囲気化で炭素結晶を化学気相成長させることでダイヤモンド薄膜形成が可能である。
【００１８】
絶縁膜１２は、画素領域間を隔てる隔壁として機能可能に形成されている。この絶縁膜は画素領域ごとに独立して駆動させる構造の場合に必要である。画素ごとの発光制御をせずに全体を一体として発光させる構造にする場合には、絶縁膜は不要である。絶縁膜１２は、画素分離を行うために電気的抵抗の高い材料、例えば感光性ポリイミドなど通常用いられるフォトレジスト材料をパターニングして露光・現像することで形成される。
【００１９】
発光層１３は、蛍光性の有機化合物であり、通常用いられる電界発光薄膜材料を適用可能である。赤色の発光層１３ｒの材料としては、ＢＰＰＣ、ペリレン、ＤＣＭ、Ｅｕ錯体、ＰＡＴが使用可能である。緑色の発光層１３ｇの材料としては、コロネン、Ａｌｑ_３等が適用可能である。青色の発光層１３ｂの材料としては、アントラセン、ＰＰＣＰ，Ｚｎ（ＯＸＺ）_２、ジスチルベンゼン、その誘導体（ＰＥＳＢ）、ＴＰＤ、ＰＤＨＦ、ＰＤＡＦ，ＦＰ−ＰＰＰ、ＲＯ−ＰＰＰ，ＰＰＰ、ＰＢＤなどが適用可能である。発光層１３の形成方法としては、ロールコートやスピンコート等の各種塗布法、スクリーン印刷法などが適用可能である。またインクジェット方式により絶縁膜１２間の画素領域に溶液状の発光材料を充填して発光層を成膜させてもよい。
【００２０】
陽極１４は、電子親和力が大きい導電性のある材料で形成される。このような材料は多種存在するが、蛍光を陽極側に射出する構成にする場合には、光透過性もある必要がある。例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を利用可能である。この実施形態では画素領域ごとに独立して発光層を駆動させるために、陽極１４を画素領域単位に駆動可能なようにパターニングしておく。ただし陽極１４を共通電極とする場合には陰極１１側をパターニングして構成する。なお、陽極と発光層や正孔輸送層とのコンタクトを良好にし正孔注入を容易にするために、陽極の発光層側にバッファ層を設けてもよい。バッファ層としては例えば銅フタロシアニン、非晶質カーボン、導電性ポリマ等が利用できる。
【００２１】
ここで、電界発光素子を表示装置として構成するならば、単純マトリクス方式またはアクティブマトリクス方式で各画素領域に電界を印加可能に構成することになる。単純マトリクス方式で構成するなら陰極と陽極ともストライプ状に独立してパターニングしＸ−Ｙマトリクス構造の配線を行う。アクティブマトリクス方式で構成するなら、上記の陽極の形成にあたってＴＦＴ素子のようなアクティブ素子を形成し、保持容量により各画素領域の印加電圧を維持可能な構成にする。
【００２２】
上記構成において、共通電極であるダイヤモンド陰極１１といずれかの陽極１４間に図示しない駆動回路から高電圧が印加されると、その画素領域の発光層１３にキャリアが注入されエレクトロルミネセンス現象を生じ、その発光層におけるＨＯＭＯ（最高被占準位）−ＬＵＭＯ（最低空準位）で規定される波長で蛍光が発生する。赤色発光層１３ｒに電圧を印加すれば赤色が、緑色発光層１３ｇに電圧を印加すれば緑色が、青色発光層１３ｂに電圧を印加すれば青色が射出される。これらの発光層により構成されるカラー画素では、各原色発光の有無や強度に応じて色が合成され任意の色彩で発光させることが可能となる。
【００２３】
本実施形態によれば、ダイヤモンド陰極は電子親和力が負であるために電子を非常に出し易く電子を効果的に注入することができ、他の陰極材料に比べ高効率の電界発光素子を提供できる。
【００２４】
また、ダイヤモンドは化学的に極めて安定であるため、表面のクリーニングが容易であり、発光層との界面を安定的に形成することができる。
【００２５】
さらにダイヤモンドは酸化が極めてされ難く水分が界面から入り込んでも品質劣化が無いため、従来のように外気を遮断するために労力を払わなくても、電界発光素子の耐久性や信頼性を向上させることができる。
【００２６】
（実施形態２）
前記実施形態１では陰極を単層のダイヤモンド薄膜で構成したが、本実施形態は陰極を複数層で構成したカラー表示可能な電界発光素子に関する。図２に、本実施形態２における電界発光素子の一部断面図を示す。本実施形態２の電界発光素子は、図２に示すように、基板１０、導電性電極１５、ダイヤモンド陰極１１、絶縁膜１２、発光層１３ｒ、１３ｇ、１３ｂおよび陽極１４から構成されている。
【００２７】
基板１０、ダイヤモンド陰極１１、絶縁膜１２、各発光層１３および陽極１４に関しては上記実施形態１と同様なのでそれらの説明を省略する。
【００２８】
導電性電極１５は導電性材料、例えばカーボン、イリジウムなどで構成されている。カーボン等であれば、炭素で形成されたダイヤモンド陰極と密着性がよいため、導電性電極として適する。この導電性電極は比較的高抵抗のダイヤモンド陰極に対して万遍なく電荷を供給可能にするため、また基板１０とダイヤモンド陰極１１とをより強固に密着させるための層である。導電性電極１５の形成は、スパッタ法や蒸着法などの通常の薄膜形成方法を適用可能である。
【００２９】
本実施形態によれば、上記実施形態１と同様の効果を奏する他、導電性電極が存在するので、ダイヤモンド陰極が高抵抗である場合でも総ての画素に均等に電位をかけることができる。例えダイヤモンド陰極が極めて高い低効率を備えていても、ダイヤモンド陰極の厚みを薄くすることで、ダイヤモンドに電子注入機能を果たさせることができる。
【００３０】
（実施形態３）
上記各実施形態ではダイヤモンド陰極を素子全体に均一に構成したが、本実施形態はダイヤモンドをパターニングして構成したカラー表示可能な電界発光素子に関する。図３に、本実施形態３における電界発光素子の一部断面図を示す。本実施形態３の電界発光素子は、図３に示すように、基板１０、ダイヤモンド陰極１７、導電性電極１８、絶縁膜１２、発光層１３ｒ、１３ｇ、１３ｂおよび陽極１４から構成されている。
【００３１】
基板１０、絶縁膜１２、各発光層１３および陽極１４に関しては上記実施形態１と同様なのでそれらの説明を省略する。
【００３２】
ダイヤモンド陰極１７は、各画素領域において発光層１３に電界を印加可能な形状にパターニングされて形成されている。材料および製造方法に関しては上記実施形態１と同様である。ただしダイヤモンド薄膜をパターニングするために、酸素プラズマによるエッチングなどを用いる。
【００３３】
導電性電極１８は、導電性材料、例えばカーボンで構成されている。カーボンであればダイヤモンド薄膜と密着性がよいので、ダイヤモンド陰極と電気的に接続するための電極材料として適する。この導電性電極１８は、発光層が設けられていない非画素領域に形成される。すなわち各画素領域に形成されたダイヤモンド陰極１７を電気的に相互に接続可能なように、各ダイヤモンド陰極の間を充填するように形成されている。導電性電極１８の形成は、スパッタ法や蒸着法などの通常の薄膜形成方法を適用可能である。
【００３４】
本実施形態によれば、上記実施形態１と同様の効果を奏する他、導電性電極が存在するので、各画素領域に設けられた比較的高抵抗のダイヤモンド陰極に対して万遍なく電荷を供給することができ、総ての画素に均等に電位をかけることができる。
【００３５】
（実施形態４）
各前記実施形態では発光層を単層で構成したが、本実施形態は発光層を多層化して構成したカラー表示可能な電界発光素子に関する。図４に、本実施形態４における電界発光素子の一部断面図を示す。本実施形態４の電界発光素子は、図４に示すように、基板１０、導電性電極１５、ダイヤモンド陰極１１、絶縁膜１２、電子輸送層２０、発光層１３ｒ、１３ｇ、１３ｂ、正孔輸送層２１および陽極１４から構成されている。
【００３６】
基板１０、ダイヤモンド陰極１１、絶縁膜１２、各発光層１３および陽極１４に関しては上記実施形態１と同様なのでそれらの説明を省略する。
【００３７】
電子輸送層２０は、電子を効率的に輸送可能な電子輸送材料、例えばオキサジアゾール誘導体、ベリリウム錯体、シロール誘導体、ＰＢＤ、ＢＮＤ、ＢＭＤ、ＢＤＤ、ａ−ＮＰＤ、ＢＡＰＤ、ＢＢＯＴ、ＭＢＤＱ、ＭＢＳＱ、ＴＮＦ、Ａｌｑ_３等で構成される。電子輸送層の成膜方法としては、有機分子線蒸着法等の公知の薄膜形成方法を適用可能である。
【００３８】
正孔輸送層２１は、キャリアを効率的に輸送可能な正孔輸送材料、例えばアミン系のダイアミン、ＴＰＤ、ＰＤＡ、トリフェニルメタン（ＴＰＭ）、オキサゾール、ＯｘＺ、ＳＴＢ、ＤＥＨ、ＮＰＢ等で構成される。ヒドラゾン系ではＤＥＨ、ＣｚＨなどを用いる。スチルベン系ではＳＴＢ、スターバスト系ではｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ピラゾリン系には、ＴＰＴＥなどを用いる。正孔輸送層の成膜方法としては、有機分子線蒸着法等の公知の薄膜形成方法を適用可能である。
【００３９】
電子輸送層２０と正孔輸送層２１は、ラジカルカチオンおよびラジカルアニオンが容易に生成し発光層１３内においてこれらが結合消滅して電界発光効果が生じるように調整する。
【００４０】
なお、図４ではダイヤモンド陰極１１を実施形態１のような単層で形成したが、実施形態２または実施形態３の層構造で構成しても無論良い。
【００４１】
本実施形態によれば、上記実施形態１と同様の効果を奏する他、電荷輸送層が存在するので、発光効率を上げることができ、明るい表示が行える電界発光素子を提供可能である。
【００４２】
（実施形態５）
各前記実施形態では画素領域ごとに発光層を分離して構成したが、本実施形態は発光層を共通にし蛍光変換層で多色化可能に構成したカラー表示可能な電界発光素子に関する。図５に、本実施形態５における電界発光素子の一部断面図を示す。本実施形態５の電界発光素子は、図５に示すように、基板１０、ダイヤモンド陰極１１、青色発光層２２、陽極２３ｒ、２３ｇ、２３ｂおよび蛍光変換層２４ｒ、２４ｇから構成されている。
【００４３】
基板１０およびダイヤモンド陰極１１に関しては上記実施形態１と同様なのでそれらの説明を省略する。
【００４４】
青色発光層２２は、総ての画素にまたがって単層で形成されており、実施形態１の青色発光層１３ｂと同様の材料で構成されている。特に画素ごとのパターニングをせずに均一な厚みで薄膜形成されるものである。陽極２３は、青色発光層２２上において画素領域ごとにパターニングされて形成されている。具体的には実施形態１と同様である。
【００４５】
蛍光変換層２４ｒは、青色の蛍光を吸収し赤色の蛍光に変換して発光することが可能な波長変換材料で構成されている。例えば赤の波長変換物質としてペリレンが使用可能である。蛍光変換層２４ｇは、青色の蛍光を吸収し緑色の蛍光に変換して発光することが可能な波長変換材料で構成されている。例えば緑への波長変換物質としてクマリン６を用いることが可能である。この他、蛍光変換層の材料としては、ＤＣＭ１、キナクリドン誘導体、ルブレン、ＤＣＪＴ、ナイルレッドなどを用いることができる。
【００４６】
なお、図５では、ダイヤモンド陰極１１を実施形態１のような単層で形成したが、実施形態２または実施形態３の層構造で構成しても無論良い。また実施形態４のように電荷輸送層を設けてもよい。
【００４７】
上記の構成によれば、各陽極２３と陰極１１間に電圧が印加されると対応する画素領域の青色発光層２２が青色の蛍光を発する。この青色の蛍光は、蛍光変換層２４ｒを透過すると赤色の蛍光に変換され射出され、蛍光変換層２４ｇを透過すると緑色の蛍光に変換され射出される。これにより上記実施形態と同様に三原色が生成され任意の色彩を表示可能なカラー表示が行われる。
【００４８】
本実施形態によれば、上記実施形態１と同様の効果を奏する他、蛍光変換層が存在するので、単色の発光層であってもカラー表示が可能である。
【００４９】
（実施形態６）
各前記実施形態では画素領域ごとに発光層を分離して構成したが、本実施形態は発光層を共通にしカラーフィルタで多色化可能に構成したカラー表示可能な電界発光素子に関する。図６に、本実施形態６における電界発光素子の一部断面図を示す。本実施形態６の電界発光素子は、図６に示すように、基板１０、ダイヤモンド陰極１１、白色発光層２５、陽極２３ｒ、２３ｇ、２３ｂおよびカラーフィルタ２６ｒ、２６ｇ、２６ｂから構成されている。
【００５０】
基板１０、ダイヤモンド陰極１１および陽極２３ｒ、２３ｇ、２３ｂに関しては上記実施形態５と同様なのでそれらの説明を省略する。
【００５１】
白色発光層２２は、総ての画素にまたがって単層で形成されており、白色発光可能に構成されている。特に画素ごとのパターニングをせずに均一な厚みで薄膜形成されるものである。例えば実施形態１の三色の発光層を積層して同時に発光させることで白色発光が可能である。また多層構造を用いずに、ＰＶＫに赤から青色の発光を示すＴＰＢ，ＰＢＤ、マクリン、ＤＣＭ、Neil Redの色素をドープして同時に発光させても白色発光が可能である。
【００５２】
カラーフィルタ２６は、透明樹脂に顔料を混ぜたり染料を用いたりすることで特定波長帯の光のみを透過可能に構成されている。例えばカラーフィルタ２６ｒは赤色のみを透過可能であり、カラーフィルタ２６ｇは緑色のみを透過可能であり、カラーフィルタ２６ｂは青色のみを透過可能に構成されている。
【００５３】
なお、図６では、ダイヤモンド陰極１１を実施形態１のような単層で形成したが、実施形態２または実施形態３の層構造で構成しても無論良い。また実施形態４のように電荷輸送層を設けてもよい。
【００５４】
上記の構成によれば、各陽極２３と陰極１１間に電圧が印加されると対応する画素領域の白色発光層２５が白色の蛍光を発する。この白色の蛍光は、カラーフィルタ２６ｒで赤色の蛍光のみが透過され、カラーフィルタ２６ｇで緑色の蛍光のみが透過され、カラーフィルタ２６ｂで青色の蛍光のみが透過される。これにより上記実施形態と同様に三原色が生成され任意の色彩を表示可能なカラー表示が行われる。
本実施形態によれば、上記実施形態１と同様の効果を奏する他、カラーフィルタの作用によりカラー表示が可能である。
【００５５】
（その他の変形例）
本発明は上記各実施形態に限定されることなく、種々に変更して適用可能である。例えば、陽極と陰極の配置や形状は上記実施形態には限定されない。例えば陽極が下層で陰極が上層になるように構成してもよい。この場合であっても陰極がダイヤモンドなどの酸化され難く劣化し難い材料で構成されているので過剰な保護手段を設けることなく素子の耐久性や信頼性を向上させることが可能である。
また発光層や電子輸送層、正孔輸送層の材料は例示したものに限定されず、現在または将来生成される種々の電界発光素子に適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は、電界発光素子の陰極にダイヤモンド型構造の物質を適用したので、酸化されにくく化学的にも極めて安定であり、電界発光素子の耐久性および信頼性を大いに向上させることができる。特に、この種の発光素子における陰極に新たな素材を提供している点で産業に貢献している。
【００５７】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１における電界発光素子の層構造断面図である。
【図２】実施形態２における電界発光素子の層構造断面図である。
【図３】実施形態３における電界発光素子の層構造断面図である。
【図４】実施形態４における電界発光素子の層構造断面図である。
【図５】実施形態５における電界発光素子の層構造断面図である。
【図６】実施形態６における電界発光素子の層構造断面図である。
【符号の説明】
１１、１７…ダイヤモンド陰極
１３、２２，２５…発光層
１４，２３…陽極
１５、１８…導電性電極
２４…蛍光変換層
２６…カラーフィルタ

Claims

陽極と陰極との間に蛍光性化合物で形成される発光層を配置した構造を備える電界発光素子において、
該陰極は、ダイヤモンドと導電性材料層との積層構造で形成されており、
該導電性材料層はカーボンで構成されていることを特徴とする電界発光素子。
基板上に形成された電界発光素子であって、
該基板上に形成された、導電性材料層とダイヤモンドとの積層構造からなる陰極と、
該陰極上に蛍光性化合物で形成された発光層と、
該発光層上に形成された陽極と、を備え、
該導電性材料層はカーボンで構成されていること、
を特徴とする電界発光素子。
陽極と陰極との間に蛍光性化合物で形成される発光層を配置した構造を備える電界発光素子であって、
基板上に形成され、画素領域毎に電気的に独立させて形成されている該陰極と、
基板上に形成され、該画素領域毎の陰極を電気的に接続する導電性材料層とを備え、
該陰極はダイヤモンドで形成されており、
該導電性材料層はカーボンで形成されていること、
を特徴とする電界発光素子。
前記陰極は、ダイヤモンド型構造、せん亜鉛鉱構造またはウルツ鉱構造のいずれかの結晶構造を備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電界発光素子。
前記発光層と前記陰極との間に電子の輸送能を向上させる電子輸送層を備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電界発光素子。
前記発光層と前記陽極との間に正孔の輸送能を向上させる正孔輸送層を備える、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電界発光素子。
前記陽極または陰極のいずれかが画素単位で独立して駆動可能にパターニングされている請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電界発光素子。
各画素単位を構成する前記発光層は、各々が異なる原色で発光する蛍光性化合物で構成されている請求項７に記載の電界発光素子。
前記発光層は、特定色で発光する蛍光性化合物で構成されており、各原色のうち前記特定色以外の原色で発光させる前記画素領域には、前記特定色の蛍光を前記特定色以外の原色に変換する蛍光変換層が設けられている請求項７に記載の電界発光素子。
前記発光層は、白色で発光する蛍光性化合物で構成されており、各前記画素領域には、
白色の蛍光のうち、各原色の蛍光を透過させるカラーフィルタが設けられている請求項７に記載の電界発光素子。
請求項１乃至請求項１０に記載の電界発光素子を製造するための製造方法であって、
前記陰極は、化学気相成長法によって形成されることを特徴とする電界発光素子の製造方法。