JP7496194B2 - Inorganic EL element, display element, image display device, and system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a DC-driven inorganic EL element, a display element, an image display device, and a system.
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。 In recent years, organic electroluminescence (OLED) elements and compound semiconductor LEDs have been developed for use as illumination light sources and displays. These are current-injection type light-emitting elements that emit light when driven by direct current, and are characterized by the ability to emit light with high brightness even at low voltages. However, since OLEDs are made of organic materials, they have the disadvantage of low durability. In addition, LEDs have the disadvantage that RGB elements cannot be formed on active matrix thin-film transistors (AM-TFTs), which are widely used in displays, because LEDs are made by epitaxially growing compound semiconductors on a single crystal substrate. On the other hand, inorganic EL elements made of oxide or oxysulfide luminescent materials are highly durable and may be able to form RGB elements on AM-TFTs, making them promising light-emitting elements for next-generation displays.
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。 Inorganic EL elements are broadly divided into AC-driven and DC-driven types, depending on the driving method. AC-driven inorganic EL elements emit light by sandwiching a thin inorganic light-emitting layer between dielectric layers, or by applying an AC voltage of several hundred volts to a layer in which fluorescent particles are dispersed in a dielectric binder. This method has been extensively researched and developed, and is now in practical use.
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)。
On the other hand, DC-driven inorganic EL elements, which are a type of EL (Electroluminescence), are well known in the past as DC-driven inorganic EL elements that use inorganic phosphors as the light-emitting layer. In DC-driven inorganic EL elements, for example, a light-emitting layer is provided between a pair of electrodes, and when a voltage is applied between the pair of electrodes, the light-emitting layer emits light, thereby illuminating the surroundings. DC-driven inorganic EL has the advantages of being inexpensive and not generating heat when emitting light, and is expected to become more widespread in the future. As an inorganic EL element phosphor, a technology in which rare earth elements are added to zinc oxide and used as a DC-driven inorganic EL light-emitting layer is well known (see Non-Patent
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)。
In addition, an inorganic EL element has been proposed in which a rare earth diffusion prevention film is provided between the light-emitting layer and the substrate (see
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。
However, with conventional technology, it has not been possible to realize an inorganic EL element that can be driven with a direct current at a low voltage and emits light with high efficiency.
An object of the present invention is to provide a direct-current-driven inorganic EL element which emits light at a sufficiently low voltage and with high efficiency.
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。
The means for solving the above problems are as follows.
The inorganic EL element of the present invention is an inorganic EL element including an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode laminated thereon,
the hole transport layer is an oxide film,
the light-emitting layer is an oxide film,
The electron transport layer is an oxide film.
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。 The inorganic EL element of the present invention makes it possible to provide a durable light-emitting element that emits light at a low voltage and with high efficiency.
(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。
(Inorganic EL element)
The inorganic EL device of the present invention has at least a light-emitting layer, and further has other members such as an anode, a cathode, a hole transport layer, and an electron transport layer, if necessary.
The inorganic EL element is of a direct current driving type.
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。
The light-emitting layer is an oxide film, and is preferably an amorphous oxide film.
The hole transport layer is an oxide film, and is preferably an amorphous oxide film.
The electron transport layer is an oxide film, and is preferably an amorphous oxide film.
前記酸化物膜には微結晶が含まれていてもよい。 The oxide film may contain microcrystals.
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。
The oxide film serving as the light-emitting layer is preferably made of an oxide doped with a light-emitting center.
The luminescent center is preferably a transition metal ion or a rare earth ion.
The luminescent center preferably contains at least one of titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), tungsten (W), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), and ytterbium (Yb).
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。
In the oxide film that is the light-emitting layer, it is preferable that an oxide having a band gap energy equal to or greater than the excitation energy of the light-emitting center serves as a host for the light-emitting center.
In the oxide film that is the light-emitting layer, it is preferable that an oxide having a band gap energy equal to or greater than the light-emitting energy of the light-emitting center serves as a host for the light-emitting center.
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。 The oxide film that is the hole transport layer is preferably a p-type oxide semiconductor.
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。 The oxide film that is the electron transport layer is preferably an n-type oxide semiconductor.
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。
It is preferable that the oxide film serving as the hole transport layer is a p-type oxide semiconductor doped with a light emitting center, and also serves as the light emitting layer.
It is preferable that the oxide film serving as the electron transport layer is an n-type oxide semiconductor doped with a light-emitting center, and also serves as the light-emitting layer.
The luminescent center is preferably a transition metal ion or a rare earth ion.
The luminescent center preferably contains at least one of titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), tungsten (W), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), and ytterbium (Yb).
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。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the DC-driven inorganic EL element of the present invention.
The
<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。
<Cathode>
The material of the
<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。
<Anode>
The material of the
<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。
<Inorganic EL Thin Film Layer>
The inorganic EL
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。
Here, the
In addition, the so-called "bottom emission" in which light is extracted from the substrate side (the lower side in FIG. 1) has been described, but "top emission" in which light is extracted from the side opposite the substrate (the lower side in FIG. 1) may also be used.
<<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。
<<Light-emitting layer>>
The oxide film, which is the light-emitting layer in the inorganic EL element of the present invention, is preferably composed of an oxide doped with a light-emitting center. The light-emitting center is not particularly limited, and transition metal ions or rare earth ions can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include Ti, Cr, Mn, Cu, W, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb.
The host oxide can be appropriately selected depending on the purpose, but it is preferable that the band gap energy is equal to or greater than the excitation energy of the luminescence center, and it is also preferable that the band gap energy is equal to or greater than the luminescence energy of the luminescence center. Examples of such host oxides include Al2O3 , Ga2O3 , La2O3 , ZrO2 , YAO (yttrium aluminum oxide), YGO (yttrium gadolinium oxide), and LAO (lanthanum aluminum oxide).
The concentration of the luminescence center can be appropriately selected depending on the purpose, but for example, it is preferably 10 atom % or less of the host cation, and particularly preferably about 1 to 5 atom %.
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。 The oxide film, which is the light-emitting layer, is preferably an oxide containing at least one of beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), lutetium (Lu), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), silicon (Si), germanium (Ge), antimony (Sb), bismuth (Bi), and tellurium (Te).
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。 The thickness of the light-emitting layer can be appropriately selected depending on the purpose, but for example, a thickness of 100 nm or less is preferable, and a thickness of about 5 to 30 nm is particularly preferable.
<<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。
<<Electron Transport Layer>>
The oxide film, which is the electron transport layer in the inorganic EL element of the present invention, is preferably composed of an n-type oxide semiconductor. The material of the n-type oxide semiconductor is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and examples thereof include InGaZnO (indium gallium zinc oxide), IMO (indium magnesium oxide), ZTO (zinc tin oxide), IAO (indium aluminum oxide), and ILO (indium lanthanum oxide). In order to control the electron carrier of the n-type oxide semiconductor, carrier doping is also preferable.
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。 The oxide film that is the electron transport layer is preferably an n-type oxide semiconductor that contains at least one of zinc (Zn), cadmium (Cd), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), titanium (Ti), and tungsten (W).
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。 The oxide film, which is the electron transport layer, is preferably an n-type oxide semiconductor further containing at least one of beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanoids (Ln), boron (B), aluminum (Al), silicon (Si), antimony (Sb), and tellurium (Te).
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。 The thickness of the electron transport layer can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 100 nm or less, and more preferably about 5 to 30 nm.
<<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。
<<Hole transport layer>>
The oxide film serving as the hole transport layer in the inorganic EL element of the present invention is preferably composed of a p-type oxide semiconductor. The material of the p-type oxide semiconductor is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include Cu2O , CuInO2 (copper indium oxide), CuAlO2 (copper aluminum 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), etc. Carrier doping is also suitable for controlling hole carriers in the p -type oxide semiconductor.
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。 The oxide film that is the hole transport layer is preferably a p-type oxide semiconductor that contains at least one of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), thallium (Tl), tin (Sn), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), and tellurium (Te).
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。 The thickness of the hole transport layer can be appropriately selected depending on the purpose, but for example, a thickness of 100 nm or less is preferable, and a thickness of about 5 to 30 nm is particularly preferable.
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。
When the light-emitting layer and the electron-transporting layer are formed in one layer, it is preferable to dope the electron-transporting layer with the light-emitting center of the light-emitting layer.
When the light emitting layer and the hole transporting layer are formed in one layer, it is preferable to dope the hole transporting layer with the light emitting center of the light emitting layer.
The combination of the type and concentration of the luminescent center, the material and film thickness of the electron transport layer and the hole transport layer, etc. can be appropriately selected.
<<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。
<<Electron injection layer>>
The electron injection layer in the inorganic EL element of the present invention is present between the cathode and the electron transport layer, and serves to facilitate the injection of electrons from the cathode. As described above, it is particularly useful when the light emitting layer and the electron transport layer are configured as one layer. The oxide film as the electron injection layer in the inorganic EL element of the present invention is preferably configured from an n-type oxide semiconductor. There is no particular limitation on the material of the n-type oxide semiconductor, and it can be appropriately selected according to the purpose, and examples thereof include InGaZnO (indium gallium zinc oxide), IMO (indium magnesium oxide), ZTO (zinc tin oxide), IAO (indium aluminum oxide), and ILO (indium lanthanum oxide).
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。 The oxide film that is the electron injection layer is preferably an n-type oxide semiconductor that contains at least one of zinc (Zn), cadmium (Cd), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), titanium (Ti), and tungsten (W).
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。 The n-type oxide semiconductor, which is the electron injection layer, is preferably carrier-doped to lower the barrier for electron injection from the cathode. As the carrier dopant, it is preferable to add an element having a higher valence than the constituent elements of the n-type oxide semiconductor. For example, tin (Sn), titanium (Ti), niobium (Nb), and tungsten (W) are preferable for IMO (Indium Magnesium Oxide). For ZTO (Zinc Tin Oxide), niobium (Nb), molybdenum (Mo), and tungsten (W) are preferable.
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。 The thickness of the electron injection layer can be appropriately selected depending on the purpose, but for example, a thickness of 100 nm or less is preferable, and a thickness of about 5 to 30 nm is particularly preferable.
<<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。
<<Hole injection layer>>
The hole injection layer in the inorganic EL element of the present invention is present between the anode and the hole transport layer, and serves to facilitate the injection of holes from the anode. As described above, this is particularly useful when the light emitting layer and the hole transport layer are configured as one layer. The oxide film that is the hole injection layer in the inorganic EL element of the present invention is preferably configured from a p-type oxide semiconductor. The material of the p-type oxide semiconductor is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the material include Cu2O , CuInO2 (copper indium oxide), CuAlO2 (copper aluminum oxide), MCO (magnesium copper oxide), CCO (calcium copper oxide), SCO (strontium copper oxide), ACO (antimony copper oxide), CTO (copper tin oxide), NiO, and ZnIr2O4 ( zinc iridium oxide).
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。 The oxide film that is the hole injection layer is preferably a p-type oxide semiconductor that contains at least one of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), thallium (Tl), tin (Sn), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), and tellurium (Te).
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。 The p-type oxide semiconductor serving as the hole injection layer is preferably carrier-doped to lower the barrier for hole injection from the anode. As the carrier dopant, an element having a lower atomic valence than the constituent elements of the p-type oxide semiconductor is preferably added. For example, magnesium (Mg), calcium (Ca), and strontium (Sr) are preferable for CuInO 2 (copper indium oxide).
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。 The thickness of the hole transport layer can be appropriately selected depending on the purpose, but for example, a thickness of 100 nm or less is preferable, and a thickness of about 5 to 30 nm is particularly preferable.
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。 There are no particular limitations on the method for forming the inorganic EL thin film layer, and it can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include vacuum film formation methods such as CVD and ALD, and printing methods such as spin coating and slit die coating.
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。 The sealing film and other components can be selected appropriately depending on the purpose.
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。 There are no particular limitations on the substrate, and it can be selected appropriately depending on the purpose. Examples include glass substrates and plastic substrates.
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。 There are no particular limitations on the method for forming the electrode layers (anode and cathode), and the method can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include vacuum film formation methods such as sputtering, CVD, and vacuum deposition, and printing methods such as spin coating and slit die coating.
<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。
<Method of Manufacturing Inorganic EL Element>
The method for producing the inorganic EL element is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the method includes a step of forming the inorganic EL thin film layer using a coating liquid for forming an inorganic EL thin film, and further includes other steps as necessary.
The inorganic EL thin film-forming coating liquid is a coating liquid for forming at least one of the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer that constitute the inorganic EL thin film layer.
-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。
- Coating solution for forming inorganic EL thin film -
The inorganic EL thin film forming coating liquid is preferably one in which the metal elements constituting the light emitting layer, p-type, and n-type oxide semiconductors are dissolved in a solvent as at least one of oxides, inorganic salts, carboxylates, organic compounds, and organic metals. The oxides, inorganic salts, carboxylates, organic compounds, and organic metals may be dissolved uniformly in the solvent, and may be dissociated into ions. When the oxides, inorganic salts, carboxylates, organic compounds, and organic metals are dissolved in the inorganic EL thin film forming coating liquid, segregation of the concentration in the inorganic EL thin film forming coating liquid is unlikely to occur, so the inorganic EL thin film forming coating liquid can be used for a long period of time. In addition, the thin film prepared using this coating liquid also has a uniform composition, so the uniformity of characteristics is also good when used in an inorganic EL thin film layer.
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。 Preferred luminescence center raw materials constituting the coating liquid for forming the luminescent layer, which is an example of the coating liquid for forming the inorganic EL thin film, include transition metal compounds including titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), tungsten (W), etc., and rare earth metal compounds including cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), and ytterbium (Yb), etc.
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。 The following describes examples of the above compounds that are the luminescence center raw materials that make up the coating liquid for forming the luminescent layer.
<<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。
<<Manganese (Mn)-containing compounds>>
The manganese (Mn)-containing compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the manganese (Mn)-containing compound include organic manganese compounds and inorganic manganese compounds.
-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。
-Organic manganese compounds-
The organic manganese compound is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose as long as it is a compound having manganese and an organic group. The manganese and the organic group are bonded, for example, by an ionic bond, a covalent bond, or a coordinate bond.
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。
The organic group is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include an alkoxy group which may have a substituent, an acyloxy group which may have a substituent, an acetylacetonate group which may have a substituent, etc. Examples of the alkoxy group include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, etc. Examples of the acyloxy group include an acyloxy group having 1 to 10 carbon atoms, etc.
Examples of the substituent include halogen and a tetrahydrofuryl group.
Examples of the organic manganese compound include manganese(II) acetate tetrahydrate, manganese(II) benzoate tetrahydrate, manganese(III) acetylacetonate, and manganese(II) 2-ethylhexanoate.
-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。
- Inorganic manganese compounds -
The inorganic manganese compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the inorganic manganese compound include manganese oxoacids, manganese halides, and manganese oxides.
Examples of the manganese oxoacid include manganese nitrate, manganese sulfate, and manganese carbonate.
Examples of the manganese halides include manganese fluoride, manganese chloride, manganese bromide, and manganese iodide.
Among these, manganese(II) nitrate tetrahydrate and manganese(II) chloride tetrahydrate are more preferred because of their high solubility in various solvents.
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。 These manganese-containing compounds may be synthetic or commercially available.
<<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。
<<Europium (Eu)-containing compounds>>
The europium (Eu)-containing compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include organic europium compounds and inorganic europium compounds.
-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。
-Organic europium compounds-
The organic europium compound is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose as long as it is a compound having europium and an organic group. The europium and the organic group are bonded, for example, by an ionic bond, a covalent bond, or a coordinate bond.
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。
The organic group is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include an alkoxy group which may have a substituent, an acyloxy group which may have a substituent, an acetylacetonate group which may have a substituent, etc. Examples of the alkoxy group include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, etc. Examples of the acyloxy group include an acyloxy group having 1 to 10 carbon atoms, etc.
Examples of the substituent include halogen and a tetrahydrofuryl group.
Examples of the organic europium compounds include europium(III) acetate hydrate, europium(III) acetylacetonate hydrate, and europium(III) 2-ethylhexanoate.
-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。
- Inorganic europium compounds -
The inorganic europium compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the inorganic europium compound include europium oxoacid, europium halide, and europium oxide.
Examples of the europium oxoacid include europium nitrate, europium sulfate, and europium carbonate.
Examples of the europium halide include europium fluoride, europium chloride, europium bromide, and europium iodide.
Among these, europium (III) nitrate hexahydrate, europium (III) chloride hexahydrate, and europium (III) sulfate octahydrate are more preferred because of their high solubility in various solvents.
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。 These europium-containing compounds may be synthetic or commercially available.
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。
In the above, manganese (Mn) and europium (Eu) have been described in detail, as well as compounds containing them.
A similar explanation applies to, for example, titanium (Ti), chromium (Cr), copper (Cu), tungsten (W), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and the like.
The same explanation also applies to beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), lutetium (Lu), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), silicon (Si), germanium (Ge), antimony (Sb), bismuth (Bi), tellurium (Te), etc., which constitute an example of the light-emitting layer.
The same explanation also applies to nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), thallium (Tl), tin (Sn), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), tellurium (Te), and the like, which constitute an example of the hole transport layer.
The same explanation also applies to zinc (Zn), cadmium (Cd), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), titanium (Ti), tungsten (W), and the like, which constitute an example of the electron transport layer.
(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。
(Display element)
The display element of the present invention comprises at least a light control element and a drive circuit for driving the light control element, and further comprises other members as necessary.
<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。
<Light Control Element>
The light control element is an element that controls light output in response to a drive signal, and may include other types of light control elements as long as it includes the inorganic EL element of the present invention. The other types of light control elements are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include organic electroluminescence (EL) elements, electrochromic (EC) elements, liquid crystal elements, electrophoretic elements, and electrowetting elements.
<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。
<Drive circuit>
The driving circuit is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it preferably includes a field effect transistor such as a thin film transistor (TFT) having an active layer made of a-Si, LTPS, or oxide semiconductor.
<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。
<Other materials>
The other members are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
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。 The display element of the present invention has the inorganic EL element of the present invention, so it emits light efficiently at a low voltage and changes little over time, resulting in a display element with a long life.
(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。
(Image display device)
The image display device of the present invention includes at least a plurality of display elements, a plurality of wirings, and a display control device, and further includes other members as necessary.
<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。
<Display element>
The display elements are not particularly limited as long as they are the display elements of the present invention arranged in a matrix, and can be appropriately selected depending on the purpose.
<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。
<Wiring>
The wiring is not particularly limited as long as it is possible to apply a gate voltage and an image data signal individually to each field effect transistor in the display element, and can be appropriately selected depending on the purpose.
<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。
<Display Control Device>
The display control device is not particularly limited as long as it is capable of individually controlling the gate voltage and the signal voltage of each field effect transistor via a plurality of wirings in accordance with image data, and can be appropriately selected according to the purpose.
<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。
<Other materials>
The other members are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
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。 The image display device of the present invention has a long life and operates stably because it has the display element of the present invention.
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。 The image display device of the present invention can be used as a display means in portable information devices such as mobile phones, portable music players, portable video players, electronic books, and PDAs (Personal Digital Assistants), as well as imaging devices such as still cameras and video cameras. It can also be used as a display means for various types of information in mobile systems such as cars, airplanes, trains, and ships. Furthermore, it can be used as a display means for various types of information in measuring devices, analytical devices, medical devices, and advertising media.
(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。
(system)
The system of the present invention comprises at least the image display device of the present invention and an image data creation device.
The image data creation device creates image data based on image information to be displayed, and outputs the image data to the image display device.
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。 The system of the present invention is equipped with the image display device of the present invention, making it possible to display image information with high definition.
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。
Next, the image display device of the present invention will be described.
The image display device of the present invention may have the configuration described in, for example, paragraphs [0059] to [0060], FIG. 2, and FIG. 3 of JP-A-2010-074148.
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。
An embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
Fig. 2 is a diagram showing a display in which display elements are arranged in a matrix. As shown in Fig. 2, the display has n scanning lines (X0, X1, X2, X3, ..., Xn-2, Xn-1) arranged at equal intervals along the X-axis direction, m data lines (Y0, Y1, Y2, Y3, ..., Ym-1) arranged at equal intervals along the Y-axis direction, and m current supply lines (Y0i, Y1i, Y2i, Y3i, ..., Ym-1i) arranged at equal intervals along the Y-axis direction. Note that in Figs. 3 and 6, the same symbols (e.g., X1, Y1) have the same meaning.
Therefore, the
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。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the display element of the present invention.
As shown in Fig. 3 as an example, the display element has an inorganic EL (electroluminescence)
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。
The
The
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。
The
The
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。
The
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。
When the
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。
Figure 4 shows an example of the positional relationship between an
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。
4, it is also preferable to provide a protective film on the
5, an
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。
4 and 5, the
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。
FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the image display device of the present invention.
In FIG. 6, the image display device includes a
The
The image
The scanning
The data line driving
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。 Although the above describes a case where the system of the present invention is a television device, the present invention is not limited to this and may be any device that includes an image display device for displaying images and information. For example, the system may be a computer system in which a computer (including a personal computer) is connected to an image display device.
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。 The system of the present invention has a long life and operates stably because it includes the image display device of the present invention.
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。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples in any way.
(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。
(Production Example 1-1)
<Preparation of Coating Solution for Forming Light-Emitting Layer>
50 mmol of lanthanum 2-ethylhexanoate and 2 mmol of europium 2-ethylhexanoate were weighed out, and dissolved in 1000 mL of 2-ethylhexanoic acid (octylic acid) by mixing at room temperature to prepare a coating liquid for forming a light-emitting layer (coating liquid 1-1).
(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。
(Production Example 2-1)
<Preparation of Coating Solution for Forming Electron Transport Layer>
10 mmol each of zinc acetate dihydrate, gallium nitrate octahydrate, and indium nitrate trihydrate were weighed out, and dissolved in 300 mL each of ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, and ethanol at room temperature to prepare a coating liquid for forming an electron transport layer (coating liquid 2-1).
(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。
(Production Example 3-1)
<Preparation of Coating Solution for Forming Hole Transport Layer>
25 mmol of copper nitrate trihydrate and 25 mmol of magnesium nitrate hexahydrate were weighed out, and dissolved in 400 mL each of ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, and ethanol at room temperature to prepare a coating liquid for forming a hole transport layer (coating liquid 3-1).
(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。
Example 1
<Preparation of Inorganic EL Element>
On a non-alkali glass substrate (with a patterned ITO electrode film of 100 nm) that had been cleaned with UV and ozone, the coating solution 3-1 was printed using a spin coater. After drying on a hot plate at 120° C. for 3 minutes, the substrate was baked in an air atmosphere at 400° C. for 1 hour to obtain a hole transport layer with a thickness of 40 nm.
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。 The substrate was then cleaned with UV ozone, and coating solution 1-1 was printed on it using a spin coater. It was then dried on a hot plate at 120°C for 3 minutes, and then baked in air at 400°C for 1 hour to form a 20 nm-thick light-emitting layer.
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。 The substrate was then cleaned with UV ozone and coated with coating solution 2-1 using a spin coater. It was then dried on a hot plate at 120°C for 3 minutes and then baked in air at 400°C for 1 hour to form an electron transport layer with a thickness of 40 nm.
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。 Finally, aluminum was deposited using a metal mask by vacuum deposition to form a 100 nm thick Al cathode.
<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。
<Evaluation>
The luminescence characteristics of the inorganic EL element prepared in Example 1 were measured.
When a DC voltage was applied between the electrodes, the voltage-current characteristics were as shown in Figure 7. Moreover, at 4 V, good red light emission specific to europium was observed.
7, "e" represents a power of 10. That is, "e-6" represents "10 -6 ".
The EL spectrum of the inorganic EL element prepared in Example 1 was also measured, and the results are shown in FIG.
(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。
(Production Examples 1-2 to 1-6)
<Preparation of Coating Solution for Forming Light-Emitting Layer>
Coating solutions for forming a light-emitting layer (Coating Solutions 1-2 to 1-6) were prepared in the same manner as in Production Example 1-1, except that the raw materials in Production Example 1-1 were changed to the raw materials shown in Table 1.
(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。
(Production Examples 2-2 to 2-4)
<Preparation of Coating Solution for Forming Electron Transport Layer>
Coating solutions for forming an electron transport layer (Coating Solutions 2-2 to 2-4) were prepared in the same manner as in Production Example 2-1, except that the raw materials in Production Example 2-1 were changed to the raw materials shown in Table 2.
(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。
(Production Examples 3-2 to 3-4)
<Preparation of Coating Solution for Forming Hole Transport Layer>
Except for changing the raw materials in Production Example 3-1 to the raw materials shown in Table 3, coating solutions for forming a hole transport layer (Coating Solutions 3-2 to 3-4) were prepared in the same manner as in Production Example 3-1.
(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。
(Production Example 4-1 to Production Example 4-2)
<Preparation of Coating Liquid for Forming Hole Injection Layer and Coating Liquid for Forming Electron Injection Layer>
A coating liquid for forming a hole injection layer (Coating Liquid 4-1) and a coating liquid for forming an electron injection layer (Coating Liquid 4-2) were prepared in the same manner as in Production Example 1-1, except that the raw materials in Production Example 1-1 were changed to the raw materials shown in Table 4.
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
The raw materials in Tables 1 to 4 are as follows.
<Table 1: Raw Material A>
La(C 8 H 15 O 2 ) 3 : Lanthanum 2-ethylhexanoate Y(NO 3 ) 3.6H 2 O : Yttrium nitrate hexahydrate Al(NO 3 ) 3.9H 2 O : Aluminum nitrate nonahydrate LaCl 3.7H 2 O : Lanthanum chloride heptahydrate AlCl 3.6H 2 O : Aluminum chloride hexahydrate La(NO 3 ) 3.6H 2 O : Lanthanum nitrate hexahydrate <Table 1, Raw material B>
Mg( NO3 ) 2.6H2O : Magnesium nitrate hexahydrate CaCl2.2H2O : Calcium chloride dihydrate SrCl2.6H2O : Strontium chloride hexahydrate <Table 1 : Raw material C>
Eu(C 8 H 15 O 2 ) 3 : Europium 2-ethylhexanoate Tb(NO 3 ) 3.6H 2 O : Terbium nitrate hexahydrate EuCl 3.6H 2 O : Europium chloride hexahydrate W(CO) 6 : Tungsten carbonyl CrCl 3.6H 2 O : Chromium chloride hexahydrate Tm(NO 3 ) 3.6H 2 O : Thulium nitrate hexahydrate
<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
<Table 2: Raw Material A>
Zn( CH3COO ) 2.2H2O : Zinc acetate dihydrate Zn( NO3 ) 2.6H2O : Zinc nitrate hexahydrate Mg ( NO3 ) 2.6H2O : Magnesium nitrate hexahydrate La( NO3 ) 2.6H2O : Lanthanum nitrate hexahydrate <Table 2: Raw material B>
Ga(NO 3 ) 3.8H 2 O: Gallium nitrate octahydrate In(NO 3 ) 3.3H 2 O: Indium nitrate trihydrate SnCl 4.5H 2 O: Tin chloride pentahydrate <Table 2: Raw material C>
Tb( NO3 ) 3.6H2O : Terbium nitrate hexahydrate TmCl3.7H2O : Thulium chloride heptahydrate
<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
<Table 3: Raw Material A>
Cu(NO 3 ) 2 ·3H 2 O: Copper nitrate trihydrate Cu(C 10 H 19 O 2 ) 2 : Copper neodecanoate Tl(C 8 H 15 O 2 ): Thallium 2-ethylhexanoate CuCl 2 ·2H 2 O: Copper chloride dihydrate <Table 3: Raw material B>
Mg(NO 3 ) 2.6H 2 O: Magnesium nitrate hexahydrate Sn(C 8 H 15 O 2 ) 2 : Tin 2-ethylhexanoate Bi(C 8 H 15 O 2 ) 3 : Bismuth tris( 2 -ethylhexanoate) BaCl 2.2H 2 O: Barium chloride dihydrate <Table 3: Raw material C>
Cr(C 8 H 15 O 2 ) 3 : Chromium tris( 2 -ethylhexanoate) TbCl 3.6H 2 O : Terbium chloride hexahydrate <Table 4: Raw material A>
Cu( C10H19O2 ) 2 : Copper neodecanoate Cd( NO3 ) 2.2H2O : Cadmium nitrate dihydrate <Table 4 : Raw material B>
Ca(C 8 H 15 O 2 ) 2 : Calcium 2-ethylhexanoate InCl 3.4H 2 O : Indium chloride tetrahydrate <Table 4: Raw material C>
SnCl4.5H2O : tin chloride pentahydrate
<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
<Tables 1 to 4: Solvent D>
Octylic acid EGME: Ethylene glycol monomethyl ether PGME: Propylene glycol 1-monomethyl ether DMF: N,N-dimethylformamide EGIPE: Ethylene glycol monoisopropyl ether Toluene: Toluene Xylene: Xylene <Tables 1 to 4: Solvent E>
EG: Ethylene glycol PG: Propylene glycol CHB: Cyclohexylbenzene <Tables 1 to 4, Solvent F>
MeOH: Methanol EtOH: Ethanol IPA: Isopropanol H2O : Water
(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。
Example 2
<Preparation of Inorganic EL Element>
An inorganic EL device was produced in the same manner as in Example 1, except that the hole transport layer (HTL), the light emitting layer (EML), and the electron transport layer (ETL) were produced using the coating solutions shown in Table 5.
The inorganic EL device thus produced was evaluated in the same manner as in Example 1.
In the inorganic EL element of Example 2, the oxide film serving as the hole transport layer is a p-type oxide semiconductor doped with a light emitting center, and also serves as the light emitting layer.
(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。
(Examples 3 and 4)
<Preparation of Inorganic EL Element>
An inorganic EL element was produced in the same manner as in Example 1, except that the anode and cathode in Example 1 were as shown in Table 5, and further, the hole transport layer (HTL), the light emitting layer (EML), and the electron transport layer (ETL) were produced using the coating liquids shown in Table 5.
The inorganic EL device thus produced was evaluated in the same manner as in Example 1.
In the inorganic EL element of Example 3, the oxide film serving as the electron transport layer is an n-type oxide semiconductor doped with a light-emitting center, and serves also as the light-emitting layer.
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。 In Table 5, "ITO" stands for "tin-doped indium oxide" and "ASC" stands for "aluminum (Al)-silicon (Si)-copper (Cu) alloy."
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。
FIG. 9 shows a schematic diagram of an energy diagram of the inorganic EL elements prepared in Examples 1 and 4.
FIG. 10 shows a schematic diagram of an energy diagram of the inorganic EL element prepared in Example 2.
FIG. 11 shows a schematic diagram of an energy diagram of the inorganic EL element prepared in Example 3.
(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。
Example 5
<Preparation of Inorganic EL Element>
On a non-alkali glass substrate (with a patterned ITO electrode film of 100 nm) that had been subjected to UV ozone cleaning, the coating solution 4-1 was printed using a spin coater. After drying on a hot plate at 120° C. for 3 minutes, the substrate was baked in an air atmosphere at 400° C. for 1 hour to obtain a hole injection layer (HIL) with a thickness of 30 nm.
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。 The substrate was then cleaned with UV ozone, and coating solution 3-3 was printed on it using a spin coater. It was then dried on a hot plate at 120°C for 3 minutes, and then baked in air at 400°C for 1 hour to form a 30 nm-thick light-emitting layer that also functions as a hole transport layer (hole transport layer that also functions as a light-emitting layer).
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。 The substrate was then cleaned with UV ozone and coated with coating solution 2-2 using a spin coater. It was then dried on a hot plate at 120°C for 3 minutes and then baked in air at 400°C for 1 hour to form an electron transport layer with a thickness of 60 nm.
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。 Finally, aluminum was deposited using a metal mask by vacuum deposition to form a 100 nm thick Al cathode.
(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。
Example 6
<Preparation of Inorganic EL Element>
On a non-alkali glass substrate (with a patterned ITO electrode film of 100 nm) that had been subjected to UV ozone cleaning, the coating solution 3-2 was printed using a spin coater. After drying on a hot plate at 120° C. for 3 minutes, the substrate was baked in an air atmosphere at 400° C. for 1 hour to obtain a hole transport layer with a thickness of 60 nm.
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。 The substrate was then cleaned with UV ozone, and coating solution 2-3 was printed on it using a spin coater. It was then dried on a hot plate at 120°C for 3 minutes, and then baked in air at 400°C for 1 hour to form a 30-nm-thick light-emitting layer that also functions as an electron transport layer (electron transport layer that also functions as a light-emitting layer).
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。 The substrate was then cleaned with UV ozone and coated with coating solution 4-2 using a spin coater. It was then dried on a hot plate at 120°C for 3 minutes, and then baked in air at 400°C for 1 hour to form an electron injection layer (EIL) with a thickness of 30 nm.
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。 Finally, aluminum was deposited using a metal mask by vacuum deposition to form a 100 nm thick Al cathode.
実施例5及び6の無機EL素子の層構造を表6に示した。 The layer structures of the inorganic EL elements of Examples 5 and 6 are shown in Table 6.
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。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an energy diagram of the inorganic EL element prepared in Example 5.
FIG. 13 is a schematic diagram showing an energy diagram of the inorganic EL element prepared in Example 6.
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。 The inorganic EL elements of Examples 2 to 6 also exhibited good voltage-current characteristics and emission spectra, similar to the inorganic EL element of Example 1. In other words, they were direct-current-driven inorganic EL elements that emitted light at a sufficiently low voltage and with high efficiency.
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。 As described above, the inorganic EL element of the present invention can provide a stable light-emitting element with high efficiency at a low voltage. Furthermore, the image display device of the present invention is suitable for displaying high-quality images on a large screen. Furthermore, the system of the present invention can display image information with high definition, and can be suitably used in television devices, computer systems, smartphones, etc.
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。
For example, aspects of the present invention are as follows.
<1> An inorganic EL element including an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode laminated together,
the hole transport layer is an oxide film,
the light-emitting layer is an oxide film,
The inorganic EL element is characterized in that the electron transport layer is an oxide film.
<2> The inorganic EL element according to <1>, wherein the oxide film serving as the hole transport layer is a p-type oxide semiconductor.
<3> The inorganic EL element according to any one of <1> to <2>, wherein the oxide film serving as the electron transport layer is an n-type oxide semiconductor.
<4> The inorganic EL element according to any one of <1> to <3>, wherein the oxide film serving as the light-emitting layer is made of an oxide doped with a light-emitting center.
<5> The inorganic EL element according to any one of <1> to <4>, wherein the oxide film serving as the hole transport layer is a p-type oxide semiconductor doped with a light-emitting center and serves as the light-emitting layer.
<6> The inorganic EL element according to any one of <1> to <5>, wherein the oxide film serving as the electron transport layer is an n-type oxide semiconductor doped with a light-emitting center and serves as the light-emitting layer.
<7> The inorganic EL element according to any one of <4> to <6>, wherein the luminescent center is a transition metal ion or a rare earth ion.
<8> The inorganic EL element according to any one of <4> to <7>, wherein the luminescent center contains at least one of titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), copper (Cu), tungsten (W), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), and ytterbium (Yb).
<9> The inorganic EL element according to any one of <4> to <6>, wherein in the oxide film serving as the light-emitting layer, an oxide having a band gap energy equal to or greater than an excitation energy of the light-emitting center serves as a host for the light-emitting center.
<10> The inorganic EL element according to any one of <4> to <6>, wherein in the oxide film serving as the light-emitting layer, an oxide having a band gap energy equal to or higher than the light-emitting energy of the light-emitting center serves as a host for the light-emitting center.
<11> The inorganic EL element according to any one of <1> to <10>, wherein the oxide film serving as the light-emitting layer is an oxide containing at least one of beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), lutetium (Lu), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), silicon (Si), germanium (Ge), antimony (Sb), bismuth (Bi), and tellurium (Te).
<12> The inorganic EL element according to any one of <1> to <11>, wherein the oxide film serving as the hole transport layer is a p-type oxide semiconductor containing at least one of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), thallium (Tl), tin (Sn), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), and tellurium (Te).
<13> The inorganic EL element according to any one of <1> to <12>, wherein the oxide film serving as the electron transport layer is an n-type oxide semiconductor containing at least one of zinc (Zn), cadmium (Cd), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), titanium (Ti), and tungsten (W).
<14> The inorganic EL element according to <13>, wherein the oxide film serving as the electron transport layer is an n-type oxide semiconductor further containing at least one of beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanoid (Ln), boron (B), aluminum (Al), silicon (Si), antimony (Sb), and tellurium (Te).
<15> The oxide film serving as the light-emitting layer is an amorphous oxide film,
the oxide film serving as the hole transport layer is an amorphous oxide film,
The inorganic EL element according to <1>, wherein the oxide film serving as the electron transport layer is an amorphous oxide film.
<16> The inorganic EL element according to <1>, which is a DC drive type.
<17> A light control element having the inorganic EL element according to any one of <1> to <16>, wherein the light output is controlled in response to a drive signal;
and a drive circuit for driving the light control element.
<18> An image display device that displays an image according to image data,
A plurality of display elements according to the above item <17>, which are arranged in a matrix, and the drive circuit has a field effect transistor;
a plurality of wirings for individually applying a gate voltage and a signal voltage to each of the field effect transistors in the plurality of display elements;
The image display device further comprises a display control device that controls the gate voltage and the signal voltage of each of the field effect transistors individually via the plurality of wirings in accordance with the image data.
<19> The image display device according to <18>,
and an image data creation device which creates image data based on image information to be displayed and outputs the image data to the image display device.
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
REFERENCE SIGNS
Claims (18)
前記正孔輸送層が、p型酸化物半導体である酸化物膜であり、
前記発光層が、発光中心をドープした酸化物膜であり、
前記電子輸送層が、n型酸化物半導体である酸化物膜である、ことを特徴とする無機EL素子。 An inorganic EL element comprising an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode,
the hole transport layer is an oxide film that is a p-type oxide semiconductor,
the light-emitting layer is an oxide film doped with a light-emitting center,
2. An inorganic EL element, wherein the electron transport layer is an oxide film that is an n-type oxide semiconductor.
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。 the oxide film serving as the light-emitting layer is an amorphous oxide film,
the oxide film serving as the hole transport layer is an amorphous oxide film,
2. The inorganic EL device according to claim 1, wherein the oxide film serving as the electron transport layer is an amorphous oxide film.
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。 A light control element having the inorganic EL element according to any one of claims 1 to 15, the light output of which is controlled in response to a drive signal;
A display element comprising: a drive circuit for driving the light control element.
マトリックス状に配置された複数の請求項16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、
複数の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。 An image display device that displays an image according to image data,
17. A display element according to claim 16, wherein the driving circuit includes a field effect transistor, and the display element is arranged in a matrix.
a plurality of wirings for individually applying a gate voltage and a signal voltage to each of the field effect transistors in the plurality of display elements;
and a display control device that controls the gate voltage and the signal voltage of each of the field effect transistors individually via the plurality of wirings in accordance with the image data.
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。 The image display device according to claim 17 ;
and an image data creation device which creates image data based on image information to be displayed and outputs the image data to the image display device.
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