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CN101521965B - 电激发光元件 - Google Patents

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CN101521965B
CN101521965B CN2008101339671A CN200810133967A CN101521965B CN 101521965 B CN101521965 B CN 101521965B CN 2008101339671 A CN2008101339671 A CN 2008101339671A CN 200810133967 A CN200810133967 A CN 200810133967A CN 101521965 B CN101521965 B CN 101521965B
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钱玉涵
许士杰
张悠扬
李正中
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    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
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    • H05B33/145—Arrangements of the electroluminescent material

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

本发明提供了一种电激发光元件，包括一第一电极层、一荧光粉层、一具永久累积电荷层及一第二电极层。所述荧光粉层位于第一电极层上方，具永久累积电荷层位于荧光粉层上方，第二电极层位于具永久累积电荷层上方。本发明通过于元件结构中加入具永久累积电荷层，可降低元件驱动电压。

Description

电激发光元件
技术领域
本发明是关于一种电激发光元件。
背景技术
电激发光(Electroluminescence，EL)是由于施加电场致使荧光粉层(phosphor layer)受激发而发出光。电激发光元件已应用在照明装置及显示器上。图1为传统电激发光元件的截面示意图，其包括一底部基板100、一第一电极层101位于该底部基板100上方、一荧光粉层102位于该第一电极层101上方及一第二电极层103位于该荧光粉层102上方。一交流电源是连接至所述第一电极层101及第二电极层103，以驱动该电激发光元件。在该电激发光元件发射黄光的情况下，是藉由电子束蒸气沉积方法、溅镀方法、网印印刷方法、旋转涂布或喷墨印刷等方法于该第一电极层101上方形成掺杂锰(发光中心)的硫化锌(母体材料)烧结颗粒(ZnS:Mn sinteredpellets)，以形成荧光粉层102。该荧光粉层102也可包含掺杂三氟化铽(TbF3)或磷化铽(TbP)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TbF3 sintered pellets或ZnS:TbPsintered pellets)而发出绿光，或者可包含掺杂三氟化铥(TmF3)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TmF3 sintered pellets)而发出蓝光。在照明应用上，所述第一电极层101及第二电极层103分别为一连续平面层，以使位于该第一电极层101及第二电极层103之间的整个荧光粉层102受到电场作用。在显示器应用上，所述第一电极层101及第二电极层103是经图案蚀刻形成多条电极列(未于图中示出)，而这些电极列的每一重迭部分构成一像素单元。当电场作用在该电激发光元件之际，第一电极层101的电子经由电场加速射入荧光粉层102，而该荧光粉层102的发光中心外层电子受到加速的一次电子撞击后，产生电子迁移现象，提升至母体传导带形成自由电子；同时发光中心离子化，前述自由电子与离子化的发光中心再次结合，两者能阶间的能量差以光放射的形式释出。
传统的电激发光元件仍然存在诸多问题，例如高驱动电压及低发光亮度。电激发光元件的技术研究及改良持续广泛进行着，以期提高发光质量。
发明内容
本发明提供的一种电激发光元件，包括一第一电极层、一荧光粉层、一具永久累积电荷层及一第二电极层。所述荧光粉层是位于第一电极层上方，具永久累积电荷层是位于荧光粉层上方，及第二电极层是位于具永久累积电荷层上方。
本发明提供的另一种电激发光元件，包括一第一电极层、一荧光粉层、一第二电极层及一具永久累积电荷层。所述荧光粉层是位于第一电极层上方，第二电极层是位于荧光粉层上方，及具永久累积电荷层是位于第二电极层上方。
附图说明
图1是传统电激发光元件的截面示意图；
图2是本发明第一具体实施例的电激发光元件的截面示意图；
图3是本发明第二具体实施例的电激发光元件的截面示意图；
图4是本发明第三具体实施例的电激发光元件的截面示意图；及
图5是本发明第四具体实施例的电激发光元件的截面示意图。
【主要元件符号对照说明】
100----底部基板     101----第一电极层
102----荧光粉层     103----第二电极层
200----底部基板     201----第一电极层
202----荧光粉层      203----具永久累积电荷层
204----第二电极层    300----底部基板
301----第一电极层    302----具永久累积电荷层
303----荧光粉层      304----第二电极层
400----底部基板      401----第一电极层
402----第一介电层    403----荧光粉层
404----第二介电层    405----具永久累积电荷层
406----第二电极层    500----底部基板
501----第一电极层    502----具永久累积负电荷层
503----第一介电层    504----荧光粉层
505----第二介电层    506----具永久累积正电荷层
507----第二电极层
具体实施方式
本发明提供一种电激发光元件，是藉由于元件结构中加入具永久累积电荷层，以增加对元件内部荧光粉层的激发能量，进而可降低元件驱动电压。
本发明提供一种电激发光元件，是包括一基底(底部基板)、一下电极层位于该基底上方、一荧光粉层位于该下电极层上方、一上电极层位于该荧光粉层上方，及一具永久累积电荷层是介于该荧光粉层与下电极层之间，或者介于该荧光粉层与该上电极层之间。所述具永久累积电荷层也可位于下电极层下方或上电极层上方。本发明的电激发光元件也可包含一具永久累积电荷层位于下电极层附近及另一具永久累积电荷层位于上电极层附近。
本发明前述基底可以是不透光或具透光性。所述下电极层可以是由具导电性透光材料或者导电性反光材料所形成，视前述基底而定。当前述基底为不透光时，下电极层较佳是由反光材料形成。当前述基底为具透光性时，其可供做一发光面，并且下电极层是由透光材料形成。
本发明的电激发光元件藉由以下具体实施例配合附图予以详细说明。
图2是根据本发明第一具体实施例的电激发光元件的截面示意图。在第一具体实施例中，一第一电极层201是藉由溅镀或电子束蒸气沉积、网印印刷、旋转涂布或喷墨印刷等方式形成于一底部基板200上。该第一电极层201为反光材料，例如金、银或铝等。一荧光粉层202是藉由电子束蒸气沉积方法、溅镀方法、网印印刷方法、旋转涂布或喷墨印刷等方法形成于第一电极层201上方。该荧光粉层202可包含掺杂锰(发光中心)的硫化锌(母体中心)烧结颗粒(ZnS:Mn sintered pellets)。该荧光粉层202也可包含掺杂三氟化铽(TbF3)或磷化铽(TbP)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TbF3sintered pellets或ZnS:TbP sintered pellets)而发出绿光，或者可包含掺杂三氟化铥(TmF3)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TmF3 sintered pellets)而发出蓝光。一具永久累积电荷层203是形成于荧光粉层202上方。该具永久累积电荷层203可以是一带电荷的驻极体层(electret layer)。一具透光性第二电极层204例如氧化铟锡(ITO)层或氧化铟锌(IZO)层是形成于具永久累积电荷层203上方。该电激发光元件的电源是一直流电源。图2所示的电激发光元件可视为具有一对电极板的电容器。储存在该电容器的能量可根据公式E＝1/2VQ计算得到，其中Q为电极板上的累积电荷，而V为该对电极板之间的电压差，当V或Q任一者增加时，储存的能量即增加。在第一具体实施例中，具永久累积电荷层203是加入该电激发光元件中以在该元件内部诱导产生一电场，以致于可降低激发该元件发光的一外加电场大小。换句话说，外加的驱动电压可被降低。本发明第一具体实施例的该电激发光元件所需要的驱动电压是低于传统的电激发光元件的驱动电压。即使本发明的驱动电压保持相同于传统的驱动电压，荧光粉层202的激发能量是藉由加入具永久累积电荷层203而增加。荧光粉层202的发光效率因而被提高而致提高该电激发光元件的发光亮度。在元件操作期间，第一电极层201的电子经由电场加速射入荧光粉层202，而荧光粉层202的发光中心外层电子受到加速的一次电子撞击后，产生电子迁移现象，提升至母体传导带形成自由电子；同时发光中心离子化，前述自由电子与离子化的发光中心再次结合，两者能阶间的能量差以光放射的形式释出。
另外，所述具永久累积电荷层203及具透光性第二电极层204的位置可以彼此互换(未于图中例示说明)。也就是说，具透光性第二电极层204可以形成在荧光粉层202上方，或具永久累积电荷层203是位于具透光性第二电极层204上方。
当该电激发光元件使用在一显示面板时，所述第一电极层201及第二电极层204是经由光蚀刻(photo-etching)方式蚀刻以形成适当的电极图案，而该第一电极层201及第二电极层204的电极图案的每一重迭部份构成一像素单元。
另一方面，在本发明第一具体实施例中，该电激发光元件的电源可以是一交流电源。在此情况下，图2中具永久累积电荷层203的累积电荷则不受限于正电荷或负电荷。换句话说，该具永久累积电荷层可以是一带正电荷或负电荷的驻极体层。至于第一电极层201及第二电极层204的电性极性则随着施加于其上的交流电极性改变。
图3是根据本发明第二具体实施例的一电激发光元件的截面示意图，其中一第一电极层301是藉由溅镀、电子束蒸气沉积、网印印刷、旋转涂布或喷墨印刷等方式形成在一底部基板300上方，该第一电极层301是一反光材料，例如金、银或铝等。一具永久累积电荷层302是形成于第一电极层301上方。该具永久累积电荷层302可以是一带电荷的驻极体层。一荧光粉层303是藉由电子束蒸气沉积方式、溅镀方式、网印印刷方法、旋转涂布或喷墨印刷等方法形成在具永久累积电荷层302上方。该荧光粉层303可包含掺杂锰(发光中心)的硫化锌(母体中心)烧结颗粒(ZnS:Mn sinteredpellets)。该荧光粉层303也可包含掺杂三氟化铽(TbF3)或磷化铽(TbP)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TbF3 sintered pellets或ZnS:TbP sintered pellets)而发出绿光，或者可包含掺杂三氟化铥(TmF3)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TmF3sintered pellets)而发出蓝光。一具透光性第二电极层304例如氧化铟锡(ITO)层或氧化铟锌(IZO)层是形成于荧光粉层303上方。在元件操作期间，第一电极层301的电子经由电场加速射入荧光粉层303，而荧光粉层303的发光中心外层电子受到加速的一次电子撞击后，产生电子迁移现象，提升至母体传导带形成自由电子；同时发光中心离子化，前述自由电子与离子化的发光中心再次结合，两者能阶间的能量差以光放射的形式释出。图3中所示该电激发光元件的电源是一直流电源，但也可以一交流电源取代。当该电激发光元件的电源为交流电源时，具永久累积电荷层302的累积电荷则不受限于正电荷或负电荷。换句话说，该具永久累积电荷层可以是一带正电荷或负电荷的驻极体层。至于第一电极层301及第二电极层304的电性极性则随着施加于其上的交流电极性改变。
另外，所述具永久累积电荷层302与第一电极层301的位置可以彼此互换(未示于图中)。换言之，具永久累积电荷层302可以形成在底部基板300上方，而第一电极层301形成在具永久累积电荷层302上方。同样地，当该电激发光元件的电源为一交流电源时，所述具永久累积正电荷层或负电荷层可以形成于底部基板300与第一电极层301之间(未示于图中)。至于第一电极层301及第二电极层304的电性极性则随着施加于其上的交流电极性改变。
另外，介电层可加入位于所述荧光粉层与第二电极层及第一电极层任一者之间，或者位于荧光粉层与第二电极层之间及位于荧光粉层与第一电极层之间。
图4是根据本发明第三具体实施例的电激发光元件的截面示意图，其中一第一电极层401是经由溅镀、电子束蒸气沉积、网印印刷、旋转涂布或喷墨印刷等方式形成在一底部基板400上方。该第一电极层401是一反光材料，例如金、银或铝等。一第一介电层402是以溅镀或电子束蒸气沉积方式形成在第一电极层401上方。较佳地，该第一介电层402具有高介电常数，以降低元件驱动电压。该第一介电层402的材料可以是BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3或PbNbO3等介电材料。一荧光粉层403是藉由电子束蒸气沉积方式、溅镀方式、网印印刷方法、旋转涂布或喷墨印刷等方法形成在第一介电层402上方。该荧光粉层403可包含掺杂锰(发光中心)的硫化锌(母体中心)烧结颗粒(ZnS:Mn sintered pellets)。该荧光粉层403也可包含掺杂三氟化铽(TbF3)或磷化铽(TbP)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TbF3 sinteredpellets或ZnS:TbP sintered pellets)而发出绿光，或者可包含掺杂三氟化铥(TmF3)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TmF3 sintered pellets)而发出蓝光。一第二介电层404是形成于荧光粉层403上方，该第二介电层404的材质相似于第一介电层402。一具永久累积电荷层405是形成于第二介电层404上方。该具永久累积电荷层405具有透光性并且可以是一驻极体层。一具透光性第二电极层406例如是氧化铟锡(ITO)层或氧化铟锌(IZO)层是形成于具永久累积电荷层405上方。在元件操作期间，第一介电层402与荧光粉层403的介面的电子是经由电场加速射入荧光粉层403，而该荧光粉层403的发光中心外层电子受到加速的一次电子撞击后，产生电子迁移现象，提升至母体传导带形成自由电子；同时发光中心离子化，前述自由电子与离子化的发光中心再次结合，两者能阶间的能量差以光放射的形式释出。第二介电层404是做为一保护层，防止来自第一介电层402与荧光粉层403介面的电子被吸引至具永久累积电荷层405。该电激发光元件的电源为一直流电源。同上述，该电激发光元件的电源也可以是一交流电源；在此情况下，具永久累积电荷层405的累积电荷则不受限于是正电荷或负电荷。具永久累积电荷层405可以一具永久累积负电荷层例如带负电荷的驻极体层(未示于图中)代替，而第一电极层401及第二电极层406的电性极性则随着施加于其上的交流电极性改变。
在该第三具体实施例的一变化例中，所述第一介电层402及第二介电层404任一者可从元件结构中省略(此变化例未于图中例示说明)。在该第三具体实施例的另一变化例中，所述具永久累积电荷层位于第一电极层401与第一介电层402之间。同前述，当该电激发光元件的电源为一交流电源时，具永久累积电荷层的累积电荷则不受限于是正电荷或负电荷，其可以一具永久累积正电荷层代替，例如一带正电荷的驻极体层。至于第一电极层401及第二电极层406的电性极性则随着施加于其上的交流电极性改变。
图5是根据本发明第四具体实施例的一电激发光元件的截面示意图，其中一第一电极层501是藉由溅镀、电子束蒸气沉积、网印印刷、旋转涂布或喷墨印刷等方式形成在一底部基板500上方。该第一电极层501是一反光材料，例如金、银或铝等。一具永久累积负电荷层502，例如一带负电荷的驻极体层，是形成于第一电极层501上方。一第一介电层503是形成于具永久累积负电荷层502上方。较佳地，该第一介电层503具有高介电常数，以降低元件驱动电压。第一介电层503的材料可以是BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3或PbNbO3等介电材料。一荧光粉层504是形成于第一介电层503上方。该荧光粉层504可包含掺杂锰(发光中心)的硫化锌(母体中心)烧结颗粒(ZnS:Mn sintered pellets)。该荧光粉层504也可包含掺杂三氟化铽(TbF3)或磷化铽(TbP)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TbF3 sintered pellets或ZnS:TbPsintered pellets)而发出绿光，或者可包含掺杂三氟化铥(TmF3)的硫化锌(ZnS)烧结颗粒(ZnS:TmF3 sintered pellets)而发出蓝光。一第二介电层505是形成于荧光粉层504上方，该第二介电层505的材质相似于第一介电层503。一具永久累积正电荷层506是形成于第二介电层505上方。该具永久累积正电荷层506可以是一带正电荷的驻极体层。一具透光性第二电极层507例如是氧化铟锡(ITO)层或氧化铟锌(IZO)层是形成于具永久累积正电荷层506上方。在元件操作期间，第一介电层503与荧光粉层504介面的电子是经由电场加速射入荧光粉层504，而该荧光粉层504的发光中心外层电子受到加速的一次电子撞击后，产生电子迁移现象，提升至母体传导带形成自由电子；同时发光中心离子化，前述自由电子与离子化的发光中心再次结合，两者能阶间的能量差以光放射的形式释出。第二介电层505是做为一保护层，防止来自第一介电层503与荧光粉层504介面的电子被吸引至具永久累积正电荷层506。在这一具体实施例中，所述两层具永久累积电荷层产生的诱发电场强度是图2至图4所示电激发光元件的两倍。图5所示的电激发光元件相较于图2至图4所示电激发光元件所需要的驱动电压会较低。图5的该电激发光元件的电源为一直流电源，但其也可以是一交流电源。当该电激发光元件的电源为一交流电源时，第一电极层501及第二电极层507的电性极性则随着施加于其上的交流电极性改变，而具永久累积负电荷层502及具永久累积正电荷层506的位置可以互换(未示于图中)。
本发明上述实施例及其变化例可使用于显示面板，而其中的第一电极层及第二电极层是以光蚀刻方式蚀刻成所需要的电极图案，而第一电极层及第二电极层的每一重迭的部份构成一像素单元。
本发明第四具体实施例的一变化例中，第一介电层503及第二介电层505中任一者可从元件结构中省略(未于图式中例示说明)。
本发明是整合具永久累积电荷层于传统的电激发光元件中，而该具永久累积电荷层可降低该电激发光元件的驱动电压。本发明的电激发光元件的制造费用可明显降低，且其应用范围也被扩大。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种电激发光元件，其包括：
一第一电极层；
一荧光粉层，该荧光粉层位于第一电极层上方；
一具永久累积电荷层，该具永久累积电荷层位于荧光粉层上方，且该具永久累积电荷层为一带正电荷驻极体层或一带负电荷驻极体层；及
一第二电极层，该第二电极层位于具永久累积电荷层上方。
2.如权利要求1所述的电激发光元件，其中还包括一电源，该电源为直流电源或交流电源。
3.如权利要求1所述的电激发光元件，其中还包括一第一介电层，该第一介电层位于所述第一电极层与荧光粉层之间。
4.如权利要求1所述的电激发光元件，其中还包括一第二介电层，该第二介电层位于所述荧光粉层与具永久累积电荷层之间。
5.如权利要求3所述的电激发光元件，其中还包括一第二介电层，该第二介电层位于所述荧光粉层与具永久累积电荷层之间。
6.如权利要求2所述的电激发光元件，其中该电激发光元件的电源为交流电源。
7.如权利要求1所述的电激发光元件，其中还包含另一具永久累积电荷层，该另一具永久累积电荷层介于所述第一电极层与荧光粉层之间，且该另一具永久累积电荷层为一带正电荷驻极体层或一带负电荷驻极体层。
8.如权利要求7所述的电激发光元件，其中还包含一第一介电层及一第二介电层，该第一介电层介于具永久累积电荷层与荧光粉层之间，第二介电层介于荧光粉层与另一具永久累积电荷层之间。
9.一种电激发光元件，其包括：
一第一电极层；
一荧光粉层，该荧光粉层位于第一电极层上方；
一第二电极层，该第二电极层位于荧光粉层上方；及
一具永久累积电荷层，该具永久累积电荷层位于第二电极层上方，且该具永久累积电荷层为一带正电荷驻极体层或一带负电荷驻极体层。
10.如权利要求9所述的电激发光元件，其中该电激发光元件还包括一电源，该电源为直流电源或交流电源。
11.如权利要求9所述的电激发光元件，其中还包含另一具永久累积电荷层，该另一具永久累积电荷层位于第一电极层下方，且该另一具永久累积电荷层为一带正电荷驻极体层或一带负电荷驻极体层。
12.如权利要求10所述的电激发光元件，其中该电激发光元件的电源为交流电源。
13.如权利要求9所述的电激发光元件，其中还包含一第一介电层，该第一介电层介于第一电极层与荧光粉层之间。
14.如权利要求9所述的电激发光元件，其中还包含一第二介电层，该第二介电层介于第二电极层与荧光粉层之间。
15.如权利要求13所述的电激发光元件，其中还包含一第二介电层，该第二介电层位于第二电极层与荧光粉层之间。
16.如权利要求1所述的电激发光元件，其中该电激发光元件是供做一显示面板。
17.如权利要求9所述的电激发光元件，其中该电激发光元件是供做一显示面板。
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