JP2007262391A - Luminous material, luminous element, luminous device, electronic equipment and method for producing luminous material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子の発光材料に関する。また、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置および電子機器に関する。 The present invention relates to a light-emitting material of a light-emitting element using electroluminescence. In addition, the present invention relates to a light emitting element utilizing electroluminescence. Further, the present invention relates to a light-emitting device and an electronic device each having a light-emitting element.
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が活発に行われている。発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を挟んでなるものであり、両電極間に電圧を印加することによって発光性の物質からの発光を得ることができる。 In recent years, research and development of light-emitting elements using electroluminescence have been actively conducted. The basic structure of the light-emitting element is that a light-emitting substance is sandwiched between a pair of electrodes, and light emission from the light-emitting substance can be obtained by applying a voltage between both electrodes.
このような発光素子は、自発光型であることから液晶ディスプレイに比べて視野角が広く、視認性に優れているという点に加えて、応答速度が速く、薄型軽量化が可能であるといった特徴を有している。 Such light-emitting elements are self-luminous and have a wider viewing angle and better visibility than liquid crystal displays. In addition, the light-emitting element has a high response speed and is thin and lightweight. have.
また、発光素子は、発光性の物質として有機化合物を用いた有機発光素子と、無機化合物を用いた無機発光素子に分けられる。 The light-emitting elements are classified into an organic light-emitting element using an organic compound as a light-emitting substance and an inorganic light-emitting element using an inorganic compound.
なお、これらの発光素子は、発光性の物質が異なるというだけでなく発光機構や特徴においてもそれぞれ異なっている。 Note that these light-emitting elements have different light-emitting substances and different light-emitting mechanisms and features.
このうち無機発光素子は、図１０に示すように一対の電極（第１の電極１５０１、第２の電極１５０５）間に絶縁膜（第１の絶縁膜１５０２、第２の絶縁膜１５０４）で挟まれた発光層１５０３を有する絶縁二重構造を有しており、両電極（第１の電極１５０１、第２の電極１５０５）にそれぞれの電源（第１の電源１５０６、第２の電源１５０７）から交流電圧を印加することにより発光が得られている。
Among these, the inorganic light-emitting element is sandwiched between a pair of electrodes (
また、無機発光素子は、その素子構成により分散型発光素子と薄膜型発光素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。 In addition, inorganic light-emitting elements are classified into distributed light-emitting elements and thin-film light-emitting elements depending on the element structure. The former has a light-emitting layer in which particles of a light-emitting material are dispersed in a binder, and the latter has a light-emitting layer made of a thin film of the light-emitting material. It is common in the point that requires. Note that the obtained light emission mechanism includes donor-acceptor recombination light emission using a donor level and an acceptor level, and localized light emission using inner-shell electron transition of a metal ion.
しかし、無機発光素子は、有機発光素子に比べて材料面での信頼性に優れているものの、発光輝度等が十分に得られておらず様々な研究が進められている（例えば、特許文献１）。 However, although inorganic light emitting devices are superior in reliability in terms of materials as compared with organic light emitting devices, light emission luminance and the like are not sufficiently obtained, and various studies are being conducted (for example, Patent Document 1). ).
さらに、無機発光素子は、高い電界で加速された電子による発光中心材料への衝突励起によって発光が得られるという発光機構のために発光素子に数百Ｖの電圧を印加することが必要とされているが、ディスプレイパネル等に適用するためには駆動電圧を低減させ、輝度の高い発光素子を提供することが重要となっている。
本発明では無機化合物を用いた発光材料において、発光材料の結晶構造の観点から従来よりも高い発光輝度の得られる発光材料を提供することを目的とする。また、低電圧駆動が可能な発光素子を提供することを課題とする。また、消費電力の低減された発光装置および電子機器を提供することを課題とする。また、低コストで作製可能な発光装置及び電子機器を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a light emitting material using an inorganic compound, which can obtain higher light emission luminance than the conventional light emitting material from the viewpoint of the crystal structure of the light emitting material. Another object is to provide a light-emitting element that can be driven at a low voltage. It is another object to provide a light-emitting device and an electronic device with reduced power consumption. It is another object to provide a light-emitting device and an electronic device that can be manufactured at low cost.
本発明は、主となる結晶構造が六方晶となることで発光効率の高い発光材料になることを特徴とする。また、該発光材料を用いて、輝度の高い発光素子、発光装置又は電子機器を作製することを特徴とする。 The present invention is characterized in that the main crystal structure is a hexagonal crystal, whereby a light emitting material with high light emission efficiency is obtained. In addition, a light-emitting element, a light-emitting device, or an electronic device with high luminance is manufactured using the light-emitting material.
本発明の発光材料は、母体材料と、発光中心となる不純物元素と、を含み、主となる結晶構造が六方晶となり、母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする。 The light-emitting material of the present invention includes a base material and an impurity element which is a light emission center, and a main crystal structure is a hexagonal crystal. The base material is a compound or a group including elements of Group 2 and Group 16. It is a compound containing Group 12 and Group 16 elements, and as impurity elements, manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium ( It is characterized by containing at least one of Ce) or praseodymium (Pr).
本発明の発光材料は、母体材料と、発光中心となる不純物元素と、第１４族の元素と、を含み、主となる結晶構造が六方晶となり、母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする。 The light-emitting material of the present invention includes a base material, an impurity element serving as a light emission center, and an element belonging to Group 14, the main crystal structure of which is a hexagonal crystal, and the base material includes Groups 2 and 16 Or an impurity element such as manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), It contains at least one of europium (Eu), cerium (Ce), and praseodymium (Pr).
本発明の発光材料において、第１４族の元素は、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、又は鉛（Ｐｂ）であることを特徴とする。 In the light-emitting material of the present invention, the Group 14 element is carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), or lead (Pb).
本発明の発光材料において、第２族と第１６族の元素を含む化合物として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、セレン化ストロンチウム（ＳｒＳｅ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、テルル化マグネシウム（ＭｇＴｅ）、テルル化カルシウム（ＣａＴｅ）、テルル化ストロンチウム（ＳｒＴｅ）、又はテルル化バリウム（ＢａＴｅ）を含むことを特徴とする。 In the luminescent material of the present invention, magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO), magnesium sulfide (MgS) are used as the compounds containing Group 2 and Group 16 elements. , Calcium sulfide (CaS), strontium sulfide (SrS), barium sulfide (BaS), magnesium selenide (MgSe), calcium selenide (CaSe), strontium selenide (SrSe), barium selenide (BaSe), magnesium telluride (MgTe), calcium telluride (CaTe), strontium telluride (SrTe), or barium telluride (BaTe).
本発明の発光材料において、第１２族と第１６族の元素を含む化合物として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化水銀（ＨｇＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、又はテルル化水銀（ＨｇＴｅ）を含むことを特徴とする。 In the light-emitting material of the present invention, zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), mercury oxide (HgO), zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS) are used as the compounds containing Group 12 and Group 16 elements. Mercury sulfide (HgS), zinc selenide (ZnSe), cadmium selenide (CdSe), mercury selenide (HgSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium telluride (CdTe), or mercury telluride (HgTe). It is characterized by including.
本発明の発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、母体材料と発光中心となる不純物元素とを含む発光材料を有する発光層を有し、発光材料は、主となる結晶構造が六方晶となり、母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする。 The light-emitting element of the present invention includes a light-emitting layer including a light-emitting material including a base material and an impurity element serving as a light emission center between a first electrode and a second electrode, and the light-emitting material is mainly used. The crystal structure is hexagonal, and the base material is a compound containing elements of Group 2 and Group 16 or a compound containing elements of Group 12 and Group 16. As impurity elements, manganese (Mn), samarium ( It is characterized by containing at least one of Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr).
本発明の発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、母体材料と発光中心となる不純物元素と第１４族の元素とを含む発光材料を有する発光層を有し、発光材料は、主となる結晶構造が六方晶となり、母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする。 The light-emitting element of the present invention includes a light-emitting layer having a light-emitting material including a base material, an impurity element serving as a light emission center, and a Group 14 element between a first electrode and a second electrode. The material has a main crystal structure of hexagonal crystal, and the base material is a compound containing Group 2 and Group 16 elements or a compound containing Group 12 and Group 16 elements, and the impurity element is manganese. It contains at least one of (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr). And
本発明の発光素子において、第１４族の元素は、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、又は鉛（Ｐｂ）であることを特徴とする。 In the light-emitting element of the present invention, the Group 14 element is carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), or lead (Pb).
本発明の発光素子において、第２族と第１６族の元素を含む化合物として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、セレン化ストロンチウム（ＳｒＳｅ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、テルル化マグネシウム（ＭｇＴｅ）、テルル化カルシウム（ＣａＴｅ）、テルル化ストロンチウム（ＳｒＴｅ）、又はテルル化バリウム（ＢａＴｅ）を含むことを特徴とする。 In the light-emitting element of the present invention, magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO), magnesium sulfide (MgS) is used as the compound containing elements of Group 2 and Group 16. , Calcium sulfide (CaS), strontium sulfide (SrS), barium sulfide (BaS), magnesium selenide (MgSe), calcium selenide (CaSe), strontium selenide (SrSe), barium selenide (BaSe), magnesium telluride (MgTe), calcium telluride (CaTe), strontium telluride (SrTe), or barium telluride (BaTe).
本発明の発光素子において、第１２族と第１６族の元素を含む化合物として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化水銀（ＨｇＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、又はテルル化水銀（ＨｇＴｅ）を含むことを特徴とする。 In the light-emitting element of the present invention, zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), mercury oxide (HgO), zinc sulfide (ZnS), and cadmium sulfide (CdS) are used as compounds containing Group 12 and Group 16 elements. Mercury sulfide (HgS), zinc selenide (ZnSe), cadmium selenide (CdSe), mercury selenide (HgSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium telluride (CdTe), or mercury telluride (HgTe). It is characterized by including.
本発明の発光装置又は電子機器は、前記発光素子を有する。 The light-emitting device or electronic device of the present invention has the light-emitting element.
本発明の発光材料の作製方法は、母体材料と発光中心となる不純物元素とを焼成して、主となる結晶構造を六方晶とし、母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする。 In the method for manufacturing a light-emitting material according to the present invention, a base material and an impurity element serving as a light emission center are baked so that a main crystal structure is a hexagonal crystal, and the base material includes elements of Group 2 and Group 16. Compound or a compound containing Group 12 and Group 16 elements, and as impurity elements, manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu) , Cerium (Ce), or praseodymium (Pr).
本発明の発光材料の作製方法は、母体材料と発光中心となる不純物元素と第１４族の元素とを焼成して、主となる結晶構造を六方晶とし、母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする。 In the method for manufacturing a light-emitting material according to the present invention, a base material, an impurity element serving as a light emission center, and a Group 14 element are fired so that a main crystal structure is a hexagonal crystal. A compound containing an element of group 16 or a compound containing elements of group 12 and group 16, and as impurity elements, manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm ), Europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr).
本発明の発光材料の作製方法において、第１４族の元素は、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、又は鉛（Ｐｂ）であることを特徴とする。 In the method for manufacturing a light-emitting material of the present invention, the Group 14 element is carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), or lead (Pb).
本発明の発光材料の作製方法において、第２族と第１６族の元素を含む化合物として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、セレン化ストロンチウム（ＳｒＳｅ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、テルル化マグネシウム（ＭｇＴｅ）、テルル化カルシウム（ＣａＴｅ）、テルル化ストロンチウム（ＳｒＴｅ）、又はテルル化バリウム（ＢａＴｅ）を含むことを特徴とする。 In the method for manufacturing a light-emitting material of the present invention, magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO), magnesium sulfide is used as the compound containing the elements of Group 2 and Group 16. (MgS), calcium sulfide (CaS), strontium sulfide (SrS), barium sulfide (BaS), magnesium selenide (MgSe), calcium selenide (CaSe), strontium selenide (SrSe), barium selenide (BaSe), It contains magnesium telluride (MgTe), calcium telluride (CaTe), strontium telluride (SrTe), or barium telluride (BaTe).
本発明の発光材料の作製方法において、第１２族と第１６族の元素を含む化合物として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化水銀（ＨｇＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、又はテルル化水銀（ＨｇＴｅ）を含むことを特徴とする。 In the method for manufacturing a light-emitting material according to the present invention, zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), mercury oxide (HgO), zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide can be used as a compound containing Group 12 and Group 16 elements. (CdS), mercury sulfide (HgS), zinc selenide (ZnSe), cadmium selenide (CdSe), mercury selenide (HgSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium telluride (CdTe), or mercury telluride ( HgTe).
本発明では、母体材料と発光中心となる不純物元素とを用いて、主となる結晶構造が六方晶となる発光材料を作製することにより、従来よりも高い発光輝度を得ることができる。また、本発明の発光素子は主となる結晶構造が六方晶となる発光材料を有しているため発光効率が高く、駆動電圧が低いだけでなく劣化に強い発光素子を提供することができる。また、本発明の発光装置は、主となる結晶構造が六方晶となる発光材料を有する発光素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。 In the present invention, by using a base material and an impurity element which is a light emission center, a light emitting material whose main crystal structure is a hexagonal crystal can be manufactured, whereby higher emission luminance than before can be obtained. In addition, since the light-emitting element of the present invention includes a light-emitting material whose main crystal structure is a hexagonal crystal, it is possible to provide a light-emitting element that has high luminous efficiency and low resistance to deterioration as well as low driving voltage. Further, since the light-emitting device of the present invention includes a light-emitting element having a light-emitting material whose main crystal structure is hexagonal, power consumption can be reduced. In addition, since a driving circuit with high withstand voltage is unnecessary, manufacturing cost of the light-emitting device can be reduced.
以下に、本発明の一態様について図面等を用いながら詳細に説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.
（実施の形態１）
本実施の形態では、輝度の高い発光素子を作製するための発光材料について説明する。なお、本実施の形態の発光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とを有し、主となる結晶構造が六方晶となる材料である。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a light-emitting material for manufacturing a light-emitting element with high luminance will be described. Note that the light-emitting material of this embodiment includes a base material and an impurity element which serves as a light emission center, and is a material whose main crystal structure is a hexagonal crystal.
無機発光素子では発光層の母体材料である硫化物などの無機材料と発光中心となる不純物元素の結晶構造によって、素子の発光効率が左右される。発光材料の結晶構造において、主となる結晶構造が六方晶となることにより、従来より高いＰＬ発光輝度を得ることができ、発光効率を向上することができる。本実施の形態において、輝度の高い発光素子の発光材料として、六方晶の結晶構造を多く含む発光材料について説明する。 In an inorganic light-emitting element, the light-emitting efficiency of the element depends on the crystal structure of an inorganic material such as sulfide, which is the base material of the light-emitting layer, and the impurity element that is the emission center. In the crystal structure of the light emitting material, the main crystal structure is a hexagonal crystal, so that higher PL light emission luminance than conventional can be obtained, and the light emission efficiency can be improved. In this embodiment, a light-emitting material containing a large amount of hexagonal crystal structures is described as a light-emitting material of a light-emitting element with high luminance.
主となる結晶構造が六方晶となる発光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とを７００〜１５００℃で焼成させることにより作製することができる。例えば、母体材料として硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用い、不純物元素としてマンガン（Ｍｎ）を用いた場合、母体材料であるＺｎＳのＺｎの一部が発光中心であるＭｎと置換され、立方晶または六方晶の結晶構造を有する構造となる。その後、電気炉で７００〜１５００℃に加熱して反応させることにより、主に六方晶の結晶構造を有する材料へと変化させることができる。 A light-emitting material whose main crystal structure is a hexagonal crystal can be manufactured by baking a base material and an impurity element serving as a light emission center at 700 to 1500 ° C. For example, when zinc sulfide (ZnS) is used as a base material and manganese (Mn) is used as an impurity element, a part of Zn in the base material ZnS is replaced with Mn which is an emission center, and cubic or hexagonal crystal It becomes the structure which has the crystal structure of. Then, it can change to the material which mainly has a hexagonal crystal structure by making it react with heating at 700-1500 degreeC with an electric furnace.
また、主となる結晶構造が六方晶となる発光材料として、母体材料と発光中心となる不純物元素にさらに周期表の第１４族の元素を加えたものを用いてもよい。母体材料と発光中心となる不純物元素にさらに第１４族の元素を添加することにより、発光材料中に含有する立方晶の結晶構造を六方晶の結晶構造に変換する反応を誘発することができ、さらに効率よく六方晶の結晶構造を有する材料を作製することができる。 Further, as a light-emitting material whose main crystal structure is a hexagonal crystal, a material obtained by adding a Group 14 element of the periodic table to an impurity element serving as a base material and a light emission center may be used. By further adding an element belonging to Group 14 to the base material and the impurity element serving as the emission center, a reaction for converting the cubic crystal structure contained in the light emitting material into a hexagonal crystal structure can be induced, Further, a material having a hexagonal crystal structure can be produced efficiently.
本実施の形態において、第１４族の元素として、例えば、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）などを用いることができる。ただし、母体材料と不純物元素にさらに添加する材料は第１４族の元素に限定されず、主となる結晶構造が六方晶となる材料であればよい。 In this embodiment, for example, carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), or the like can be used as the Group 14 element. However, the material further added to the base material and the impurity element is not limited to the Group 14 element, and may be any material as long as the main crystal structure is a hexagonal crystal.
また、母体材料として周期表の第２族と第１６族の元素の化合物や第１２族と第１６族の元素の化合物などを用いることができる。ただし、これに限定されるものではない。 In addition, as a base material, a compound of elements of Group 2 and Group 16 of the periodic table, a compound of elements of Group 12 and Group 16, or the like can be used. However, it is not limited to this.
第２族と第１６族の元素の化合物として、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、セレン化ストロンチウム（ＳｒＳｅ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、テルル化マグネシウム（ＭｇＴｅ）、テルル化カルシウム（ＣａＴｅ）、テルル化ストロンチウム（ＳｒＴｅ）、テルル化バリウム（ＢａＴｅ）等が挙げられる。または、第２族元素と第１６族元素のどちらか、または両方が２原子以上含まれたものでもよい。 Examples of compounds of Group 2 and Group 16 elements include magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO), magnesium sulfide (MgS), and calcium sulfide (CaS). , Strontium sulfide (SrS), barium sulfide (BaS), magnesium selenide (MgSe), calcium selenide (CaSe), strontium selenide (SrSe), barium selenide (BaSe), magnesium telluride (MgTe), telluride Examples include calcium (CaTe), strontium telluride (SrTe), and barium telluride (BaTe). Alternatively, either one or both of the Group 2 element and the Group 16 element, or both may be included.
また、第１２族と第１６族の元素の化合物として、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化水銀（ＨｇＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等が挙げられる。また、第１２族元素と第１６族元素のどちらか、または両方が２原子以上含まれたものでもよい。 Moreover, as a compound of an element of Group 12 and Group 16, for example, zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), mercury oxide (HgO), zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS), mercury sulfide ( HgS), zinc selenide (ZnSe), cadmium selenide (CdSe), mercury selenide (HgSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium telluride (CdTe), mercury telluride (HgTe) and the like. In addition, one or both of the Group 12 element and the Group 16 element or both may be contained.
また、発光中心となる不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）などのうち少なくとも１種を含む。または、これらの不純物元素を含む無機化合物を用いることができる。これらの発光中心となる不純物元素の添加により、金属イオンの内殻電子遷移を利用した発光を得ることができる。なお、発光中心となる不純物元素の添加には、金属元素単体のみならず、電荷補償のため、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。ただし、これに限定されるものではない。なお、好ましくは、発光中心となる不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）を用いることにより、主となる結晶構造が六方晶になり、より発光効率の良い発光材料を作製することができる。 In addition, as an impurity element serving as an emission center, manganese (Mn), copper (Cu), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), It contains at least one of praseodymium (Pr), silver (Ag), lead (Pb) and the like. Alternatively, an inorganic compound containing these impurity elements can be used. By adding the impurity element serving as the emission center, light emission utilizing inner-shell electron transition of metal ions can be obtained. Note that the impurity element serving as the light emission center may be added with not only a single metal element but also a halogen element such as fluorine (F) or chlorine (Cl) for charge compensation. However, it is not limited to this. Preferably, as an impurity element serving as an emission center, manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium By using (Pr), the main crystal structure becomes hexagonal, and a light-emitting material with higher light emission efficiency can be manufactured.
母体材料と発光中心となる不純物元素とを７００〜１５００℃で焼成させることで、主となる結晶構造が六方晶となり、十分に輝度の高い発光材料を得ることができる。また、母体材料と発光中心となる不純物元素にさらに第１４族の元素を添加して、７００〜１５００℃で焼成することにより、主となる結晶構造が六方晶となる発光材料を効率よく作製することができ、輝度の高い発光材料を得ることができる。 By firing the base material and the impurity element serving as the light emission center at 700 to 1500 ° C., the main crystal structure becomes hexagonal and a light-emitting material with sufficiently high luminance can be obtained. In addition, a Group 14 element is further added to the base material and the impurity element serving as the emission center, and firing is performed at 700 to 1500 ° C., whereby a light-emitting material whose main crystal structure is a hexagonal crystal is efficiently manufactured. And a light-emitting material with high luminance can be obtained.
また、例えば、母体材料としてＺｎＳを用いた場合、発光材料の材料の混合比を、ＺｎＳを１００ｍｏｌ％とした場合、ＭｎまたはＭｎＳを１〜１０ｍｏｌ％、Ｓｉを１〜１０ｍｏｌ％の割合でそれぞれ混合することにより、主となる結晶構造が六方晶となる発光材料を効率よく作製することができる。 For example, when ZnS is used as the base material, the mixing ratio of the materials of the light emitting material is 100 mol%, and when Mn or MnS is mixed at 1 to 10 mol% and Si is mixed at a ratio of 1 to 10 mol%, respectively. Thus, a light-emitting material whose main crystal structure is hexagonal can be efficiently manufactured.
本実施の形態で示した発光材料を発光素子の発光層として用いることにより、輝度の高い発光素子を得ることができる。 By using the light-emitting material described in this embodiment mode as a light-emitting layer of a light-emitting element, a light-emitting element with high luminance can be obtained.
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示す材料を用いた発光素子について図１を用いて説明する。なお、本実施の形態では薄膜型発光素子について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a light-emitting element using the material described in Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. Note that in this embodiment, a thin film light-emitting element is described.
本実施の形態で示す発光素子は、図１に示すように基板１００の上に、第１の電極１０１と第２の電極１０５を有し、第１の電極１０１と第２の電極１０５との間に、発光層１０３を有し、第１の電極１０１と発光層１０３との間に第１の誘電体層１０２を有し、発光層１０３と第２の電極１０５の間に第２の誘電体層１０４を有する構成とする。なお、発光素子の構成は図１に示すものに限らず、第１の誘電体層１０２又は第２の誘電体層１０４のいずれか一方だけを有する構成としてもよい。なお、本実施の形態では、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０５は陰極として機能するものとして以下説明をする。
The light-emitting element described in this embodiment includes a
基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えば、ガラス、石英又はプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでも用いることができる。
The
第１の電極１０１及び第２の電極１０５は、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。
For the
これらの導電性金属酸化物の膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）膜は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＷＺＯ）膜は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等を第１の電極１０１及び第２の電極１０５の材料として用いることができる。
These conductive metal oxide films are usually formed by sputtering. For example, an indium oxide-zinc oxide (IZO) film can be formed by sputtering using a target in which 1 to 20 wt% of zinc oxide is added to indium oxide. An indium oxide (IWZO) film containing tungsten oxide and zinc oxide is formed by sputtering using a target containing 0.5 to 5 wt% tungsten oxide and 0.1 to 1 wt% zinc oxide with respect to indium oxide. be able to. In addition, aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt ( Co), copper (Cu), palladium (Pd), a nitride of a metal material (eg, titanium nitride: TiN), or the like can be used as a material for the
なお、第１の電極１０１または第２の電極１０５を、透光性を有する電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＤＶ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
Note that in the case where the
ただし、発光は、第１の電極１０１もしくは第２の電極１０５を通って外部に取り出されるため、第１の電極１０１および第２の電極１０５のうち、少なくとも一方は透光性を有する材料で形成されている必要がある。また、第２の電極１０５よりも第１の電極１０１の方が仕事関数が大きくなるように材料を選択することが好ましい。
However, since light emission is extracted to the outside through the
発光層１０３を構成する材料としては、実施の形態１で示した主となる結晶構造が六方晶である発光材料を用いることができる。
As a material for forming the light-emitting
また、第１の誘電体層１０２と第２の誘電体層１０４を構成する材料は、酸化物などの無機材料である。例えば、高い比誘電率を有するチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）や五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等を用いることができる。
The material constituting the
本発明に係る発光材料において、母体材料に不純物元素を添加した材料を用いる場合には、固相反応、すなわち、母体材料である硫化物と、不純物元素とを秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱して反応させる方法により、硫化物に不純物元素を含有させる。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。７００℃より温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、１５００℃より温度が高すぎる場合は硫化物が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。 In the light-emitting material according to the present invention, when a material in which an impurity element is added to the base material is used, solid phase reaction, that is, the sulfide as the base material and the impurity element are weighed, mixed in a mortar, and an electric furnace Impurity elements are contained in the sulfide by the method of heating and reacting at The firing temperature is preferably 700 to 1500 ° C. This is because the solid-phase reaction does not proceed when the temperature is lower than 700 ° C., and the sulfide is decomposed when the temperature is higher than 1500 ° C. In addition, although baking may be performed in a powder state, it is preferable to perform baking in a pellet state.
また、本発明に係る発光材料において、固相反応を利用する場合の不純物元素としては、発光中心となる不純物元素を含む化合物をもちいてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光中心を含む発光材料を得ることができる。さらに、発光材料中に余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。発光中心となる不純物元素を含む化合物として、例えば、フッ化銅（ＣｕＦ２）、塩化銅（ＣｕＣｌ）、ヨウ化銅（ＣｕＩ）、臭化銅（ＣｕＢｒ）、窒化銅（Ｃｕ３Ｎ）、リン化銅（Ｃｕ３Ｐ）、フッ化銀（ＡｇＦ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、ヨウ化銀（ＡｇＩ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）、塩化金（ＡｕＣｌ３）、臭化金（ＡｕＢｒ３）等を用いることができる。 In the light-emitting material according to the present invention, a compound containing an impurity element serving as a light emission center may be used as the impurity element in the case of using a solid phase reaction. In this case, since the impurity element is easily diffused and the solid-phase reaction easily proceeds, a light emitting material including a uniform light emission center can be obtained. Further, since no extra impurity element enters the light emitting material, a light emitting material with high purity can be obtained. Examples of the compound containing an impurity element serving as a light emission center include copper fluoride (CuF 2 ), copper chloride (CuCl), copper iodide (CuI), copper bromide (CuBr), copper nitride (Cu 3 N), phosphorus Copper chloride (Cu 3 P), silver fluoride (AgF), silver chloride (AgCl), silver iodide (AgI), silver bromide (AgBr), gold chloride (AuCl 3 ), gold bromide (AuBr 3 ), etc. Can be used.
発光層１０３、第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０４を形成する方法としては、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、または、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。発光層１０３、第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０４の膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
The
本発明の発光素子は、直流駆動または交流駆動のいずれにおいても低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。 The light-emitting element of the present invention can provide a light-emitting element that can operate at a low drive voltage in either DC driving or AC driving. In addition, since light can be emitted with a low driving voltage, a light-emitting element with reduced power consumption can be obtained.
本実施の形態において、発光層に六方晶の結晶構造を有する発光材料を用いるため、輝度の高い発光素子を得ることができる。 In this embodiment mode, since a light-emitting material having a hexagonal crystal structure is used for the light-emitting layer, a light-emitting element with high luminance can be obtained.
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１で示す材料を用いた分散型発光素子の構成について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a structure of a distributed light-emitting element using the material described in Embodiment 1 will be described.
分散型発光素子の場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の発光層を形成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって発光層中に均一に分散し固定される。 In the case of a dispersion-type light emitting element, a particulate light emitting material is dispersed in a binder to form a film-like light emitting layer. When particles having a desired size cannot be obtained sufficiently by the method for manufacturing a light emitting material, the particles may be processed into particles by pulverization or the like in a mortar or the like. A binder is a substance for fixing a granular light emitting material in a dispersed state and maintaining the shape as a light emitting layer. The light emitting material is uniformly dispersed and fixed in the light emitting layer by the binder.
分散型発光素子の場合、発光層の形成方法は、選択的に発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。 In the case of a dispersion-type light emitting element, a light emitting layer can be formed by a droplet discharge method capable of selectively forming a light emitting layer, a printing method (screen printing, offset printing, etc.), a coating method such as a spin coating method, a dipping method, A dispenser method or the like can also be used. The film thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 1000 nm. In the light-emitting layer including the light-emitting material and the binder, the ratio of the light-emitting material may be 50 wt% or more and 80 wt% or less.
図２（Ａ）乃至（Ｃ）に本発明の発光素子として用いることのできる分散型発光素子の一例を示す。図２（Ａ）における発光素子は、第１の電極６０、発光層６２、第２の電極６３の積層構造を有し、発光層６２中にバインダによって保持された発光材料６１を含む。なお、本実施の形態において、発光材料６１として実施の形態１に示した材料と同様のものを用いることができる。
2A to 2C illustrate an example of a distributed light-emitting element that can be used as the light-emitting element of the present invention. The light-emitting element in FIG. 2A has a stacked structure of a
本実施の形態の分散型発光素子に用いることのできるバインダとしては、有機材料または無機材料を用いることができ、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。また、置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。または、置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂を有機材料として用いてもよい。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば光硬化型ポリベンゾオキサゾール樹脂などを用いることができる。これらの樹脂に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。 As a binder that can be used for the distributed light-emitting element of this embodiment, an organic material or an inorganic material can be used, or a mixed material of an organic material and an inorganic material may be used. As the organic material, a polymer having a relatively high dielectric constant, such as a cyanoethyl cellulose resin, or a resin such as a polyethylene resin, a polypropylene resin, a polystyrene resin, a silicone resin, an epoxy resin, or vinylidene fluoride can be used. Alternatively, a heat-resistant polymer such as aromatic polyamide, polybenzimidazole, or siloxane resin may be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. Alternatively, a fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, a vinyl resin such as polyvinyl alcohol or polyvinyl butyral, a resin such as a phenol resin, a novolac resin, an acrylic resin, a melamine resin, or a urethane resin may be used as the organic material. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, a photocurable polybenzoxazole resin can be used. The dielectric constant can be adjusted by appropriately mixing fine particles of high dielectric constant such as barium titanate (BaTiO 3 ) and strontium titanate (SrTiO 3 ) with these resins.
バインダに含まれる無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ＺｎＳその他の無機材料を含む物質から選ばれた材料を用いることができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる（添加等によって）ことによって、発光材料及びバインダよりなる発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。 Examples of the inorganic material contained in the binder include silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon containing oxygen and nitrogen, aluminum nitride (AlN), aluminum containing oxygen and nitrogen, or aluminum oxide (Al 2 O 3 ), Titanium oxide (TiO 2 ), BaTiO 3 , SrTiO 3 , lead titanate (PbTiO 3 ), potassium niobate (KNbO 3 ), lead niobate (PbNbO 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), tantalate A material selected from materials including barium (BaTa 2 O 6 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), ZnS, and other inorganic materials can be used. . By including an inorganic material having a high dielectric constant in the organic material (by addition or the like), the dielectric constant of the light emitting layer made of the light emitting material and the binder can be further controlled, and the dielectric constant can be further increased.
本実施の形態の分散型発光素子の作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピ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モノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢともいう）などを用いることができる。 In the manufacturing process of the dispersion-type light-emitting element of this embodiment mode, the light-emitting material is dispersed in a solution containing a binder. However, as a solvent of a solution containing a binder that can be used in this embodiment mode, the binder material is dissolved. A method for forming a light emitting layer (various wet processes) and a solvent capable of producing a solution having a viscosity suitable for a desired film thickness may be appropriately selected. For example, when a siloxane resin is used as a binder, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (also referred to as PGMEA), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (also referred to as MMB). Etc. can be used.
図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示す発光素子は、図２（Ａ）の発光素子において、電極と発光層間に誘電体層を設ける構造である。図２（Ｂ）に示す発光素子は、第１の電極６０と発光層６２との間に誘電体層６４を有し、図２（Ｃ）に示す発光素子は、第１の電極６０と発光層６２との間に誘電体層６４ａ、第２の電極６３と発光層６２との間に誘電体層６４ｂとを有している。このように誘電体層は発光層を挟持する一対の電極のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また誘電体層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。
The light-emitting element illustrated in FIGS. 2B and 2C has a structure in which a dielectric layer is provided between an electrode and a light-emitting layer in the light-emitting element in FIG. The light-emitting element illustrated in FIG. 2B includes a
また、図２（Ｂ）では第１の電極６０に接するように誘電体層６４が設けられているが、誘電体層と発光層の順番を逆にして、第２の電極６３に接するように誘電体層６４を設けてもよい。
In FIG. 2B, the
図２における誘電体層６４のような誘電体層は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を誘電体層として用いることができる。これらを用いた誘電体層は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。また、誘電体層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して成膜してもよい。バインダは、発光層に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すればよい。また、誘電体層の膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。
A dielectric layer such as the
本実施の形態で示す発光素子は、発光層を挟持する一対の電極間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。 The light-emitting element described in this embodiment can emit light by applying a voltage between a pair of electrodes sandwiching the light-emitting layer, but can operate in either DC driving or AC driving.
本実施の形態において、発光材料として六方晶の結晶構造を有する材料を用いるため、輝度の高い発光素子を得ることができる。 In this embodiment mode, a material having a hexagonal crystal structure is used as the light-emitting material, so that a light-emitting element with high luminance can be obtained.
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について図３を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, a light-emitting device including the light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施の形態で示す発光装置は、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置である。図３には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。 The light-emitting device described in this embodiment is a passive light-emitting device in which a light-emitting element is driven without particularly providing a driving element such as a transistor. FIG. 3 is a perspective view of a passive light emitting device manufactured by applying the present invention.
図３において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６が設けられており、電極９５２と電極９５６との間には層９５５が設けられている。なお、層９５５は実施の形態１で示した主となる結晶構造が六方晶である発光材料を用いた発光層を含んでいる。
In FIG. 3, an
電極９５２の側端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
A side end portion of the
また、本発明の発光装置は、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。また、発光装置の軽量化、駆動回路部分の小型化が可能である。 Further, since the light-emitting device of the present invention does not require a high withstand voltage driving circuit, the manufacturing cost of the light-emitting device can be reduced. In addition, the light emitting device can be reduced in weight and the drive circuit portion can be reduced in size.
また、本実施の形態では、発光層に六方晶の結晶構造を有する発光材料を用いるため、輝度の高い発光装置を得ることができる。 In this embodiment, since a light-emitting material having a hexagonal crystal structure is used for the light-emitting layer, a light-emitting device with high luminance can be obtained.
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment mode, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention will be described.
本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明する。具体的には、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図４を用いて説明する。なお、図４（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。図４（Ａ）において点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
In this embodiment, an active light-emitting device in which driving of a light-emitting element is controlled by a transistor will be described. Specifically, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention in a pixel portion will be described with reference to FIG. 4A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along lines A-A ′ and B-B ′ in FIG. 4A. In FIG. 4A, 601 indicated by a dotted line is a driver circuit portion (source side driver circuit), 602 is a pixel portion, and 603 is a driver circuit portion (gate side driver circuit).
なお、図４（Ｂ）の引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
Note that a
次に、断面構造について図４（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit portion and a pixel portion are formed over the
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、画素部と同一の基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
Note that the source
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁膜６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより絶縁膜６１４を形成する。
The
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁膜６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁膜６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁膜６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁膜６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型フォトレジスト、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型フォトレジストのいずれも使用することができる。
In order to improve the coverage, a curved surface having a curvature is formed on the upper end portion or the lower end portion of the insulating
第１の電極６１３上には、実施の形態１に示す発光材料を含む層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。第１の電極６１３および第２の電極６１７の少なくとも一方は透光性を有しており、発光材料を含む層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
Over the
なお、第１の電極６１３、発光材料を含む層６１６、第２の電極６１７の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。具体的には、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。また、各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
Note that various methods can be used for forming the
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
Further, the sealing
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール材及び充填材はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルフィルム、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
Note that an epoxy-based resin is preferably used for the
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。 As described above, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention can be obtained.
本発明の発光装置は、実施の形態１で示したような主となる結晶構造が六方晶となる発光材料を有する発光素子を有するため、低駆動電圧で動作が可能である。また、高い発光効率を実現することができる。よって、消費電力を低減された輝度の高い発光装置を得ることができる。 The light-emitting device of the present invention includes a light-emitting element having a light-emitting material whose main crystal structure is a hexagonal crystal as described in Embodiment Mode 1, and thus can operate with a low driving voltage. Moreover, high luminous efficiency can be realized. Thus, a light-emitting device with high luminance and reduced power consumption can be obtained.
また、本発明の発光装置は、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。また、発光装置の軽量化、駆動回路部分の小型化が可能である。 Further, since the light-emitting device of the present invention does not require a high withstand voltage driving circuit, the manufacturing cost of the light-emitting device can be reduced. In addition, the light emitting device can be reduced in weight and the drive circuit portion can be reduced in size.
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態５に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１で示した発光材料を用いた発光素子を有する。よって、駆動電圧が低減され、輝度の高い発光素子を有するため、消費電力の低減された輝度の高い電子機器を提供することが可能である。
(Embodiment 6)
In this embodiment mode, electronic devices of the present invention which include the light-emitting device described in Embodiment Mode 5 as a part thereof will be described. An electronic device of the present invention includes a light-emitting element using the light-emitting material described in Embodiment 1. Therefore, since a driving voltage is reduced and a light-emitting element with high luminance is included, an electronic device with high luminance with reduced power consumption can be provided.
本発明の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図５に示す。 As electronic devices manufactured using the light-emitting device of the present invention, cameras such as video cameras and digital cameras, goggle-type displays, navigation systems, sound playback devices (car audio, audio components, etc.), computers, game devices, portable information Plays back a recording medium such as a terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.) and recording medium (specifically, Digital Versatile Disc (DVD)) and displays the image. And a display device). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
図５（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１で示した発光材料を用いた発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
FIG. 5A illustrates a television device according to the present invention, which includes a
図５（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１で示した発光材料を用いた発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、住環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能となり、持ち運ぶときの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供することができる。
FIG. 5B illustrates a computer according to the present invention, which includes a
図５（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１で示した発光材料を用いた発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
FIG. 5C illustrates a cellular phone according to the present invention, which includes a
図５（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１で示した発光材料を用いた発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
FIG. 5D illustrates a camera according to the present invention, which includes a
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で輝度が高く、信頼性の高い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。 As described above, the applicable range of the light-emitting device of the present invention is so wide that the light-emitting device can be applied to electronic devices in various fields. By using the light-emitting device of the present invention, an electronic device having a display portion with low power consumption, high luminance, and high reliability can be provided.
また、本発明の発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる一態様を、図６を用いて説明する。 In addition, the light-emitting device of the present invention includes a light-emitting element with high emission efficiency, and can also be used as a lighting device. One mode in which the light-emitting element of the present invention is used as a lighting device will be described with reference to FIGS.
図６は、本発明の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図６に示した液晶表示装置は、筐体５０１、液晶層５０２、バックライト５０３、筐体５０４を有し、液晶層５０２は、ドライバＩＣ５０５と接続されている。また、バックライト５０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子５０６により、電流が供給されている。
FIG. 6 illustrates an example of a liquid crystal display device using the light-emitting device of the present invention as a backlight. The liquid crystal display device illustrated in FIG. 6 includes a
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、消費電力の低減された輝度の高いバックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。 By using the light-emitting device of the present invention as a backlight of a liquid crystal display device, a backlight with high luminance and reduced power consumption can be obtained. Further, the light-emitting device of the present invention is a surface-emitting illumination device and can have a large area, so that the backlight can have a large area and a liquid crystal display device can have a large area. Further, since the light emitting device is thin and has low power consumption, the display device can be thinned and the power consumption can be reduced.
本実施例では、発光材料としてＺｎＳとＭｎとの混合材料、ＺｎＳとＭｎＳとの混合材料、ＺｎＳとＭｎＳとＳｉとの混合材料を用いた場合の結晶構造の違いについて説明する。なお、本実施例において、ＺｎＳとＭｎとの混合材料をＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳとＭｎＳとの混合材料をＺｎＳ：ＭｎＳ、ＺｎＳとＭｎＳとＳｉとの混合材料をＺｎＳ：ＭｎＳ：Ｓｉという。 In this embodiment, a difference in crystal structure when a mixed material of ZnS and Mn, a mixed material of ZnS and MnS, or a mixed material of ZnS, MnS, and Si is used as a light emitting material will be described. In this embodiment, the mixed material of ZnS and Mn is called ZnS: Mn, the mixed material of ZnS and MnS is called ZnS: MnS, and the mixed material of ZnS, MnS, and Si is called ZnS: MnS: Si.
まず、発光材料の母体材料であるＺｎＳと発光中心であるＭｎとを、窒素雰囲気下でメノウ乳鉢ですりつぶして混合し、ＺｎＳにＭｎを分散させた。また、発光材料の母体材料であるＺｎＳと発光中心であるＭｎＳとを窒素雰囲気下でメノウ乳鉢ですりつぶして混合し、ＺｎＳにＭｎＳを分散させた。また、発光材料の母体材料であるＺｎＳに発光中心であるＭｎＳと更にＳｉとを加えて、窒素雰囲気下でメノウ乳鉢ですりつぶして混合し、ＺｎＳにＭｎＳを分散させた。その後、それぞれの材料を坩堝に入れ電気炉を窒素置換し、予熱として１５０度で１時間、その後１０００度で４時間焼成を行なった。焼成終了後、放冷し取り出す事により、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：ＭｎＳ、ＺｎＳ：ＭｎＳ：Ｓｉを作製した。 First, ZnS which is a base material of a light emitting material and Mn which is a light emission center were ground and mixed in an agate mortar in a nitrogen atmosphere, and Mn was dispersed in ZnS. Further, ZnS as a base material of the light emitting material and MnS as the light emission center were ground and mixed in an agate mortar under a nitrogen atmosphere, and MnS was dispersed in ZnS. Further, MnS, which is the emission center, and Si were further added to ZnS, which is the base material of the light-emitting material, and ground and mixed in an agate mortar in a nitrogen atmosphere to disperse MnS in ZnS. Thereafter, each material was put in a crucible, and the electric furnace was replaced with nitrogen. As preheating, firing was performed at 150 ° C. for 1 hour and then at 1000 ° C. for 4 hours. After firing, the film was allowed to cool and taken out to produce ZnS: Mn, ZnS: MnS, and ZnS: MnS: Si.
なお、発光材料の材料の混合比はＺｎＳ：Ｍｎの場合、ＺｎＳ ５ｇに対し、Ｍｎは８４．５ｍｇ使用した。なお、この混合比において、ＺｎＳを１００ｍｏｌ％とすると、Ｍｎは約３ｍｏｌ％となる。また、ＺｎＳ：ＭｎＳの場合、ＺｎＳ ５ｇに対し、ＭｎＳは１３４ｍｇを使用した。なお、この混合比において、ＺｎＳを１００ｍｏｌ％とすると、ＭｎＳは約３ｍｏｌ％となる。また、ＺｎＳ：ＭｎＳ：Ｓｉの場合、ＺｎＳ ５ｇに対し、ＭｎＳは１３４ｍｇ、Ｓｉは１４．５ｍｇを使用した。なお、この混合比において、ＺｎＳを１００ｍｏｌ％とすると、ＭｎＳは約３ｍｏｌ％、Ｓｉは約１ｍｏｌ％となる。 In the case of ZnS: Mn, the mixture ratio of the light emitting material was 84.5 mg of Mn with respect to 5 g of ZnS. In this mixing ratio, when ZnS is 100 mol%, Mn is about 3 mol%. In the case of ZnS: MnS, 134 mg of MnS was used with respect to 5 g of ZnS. In this mixing ratio, when ZnS is 100 mol%, MnS is about 3 mol%. In the case of ZnS: MnS: Si, 134 mg of MnS and 14.5 mg of Si were used with respect to 5 g of ZnS. In this mixing ratio, when ZnS is 100 mol%, MnS is about 3 mol% and Si is about 1 mol%.
この発光材料をＸ線回折法（ＸＲＤ）で測定した。ＺｎＳ：ＭｎのＸＲＤ分析の測定結果を図７、ＺｎＳ：ＭｎＳの結果を図８、ＺｎＳ：ＭｎＳ：Ｓｉの結果を図９に示す。図７、図８、及び図９において、縦軸は回折強度（任意単位）、横軸はＸ線の回折角度を示す。また、図中のＷｕｒｔｚｉｔｅ．ｓｙｎ−ＺｎＳは六方晶のＺｎＳのピークパターンを、Ｓｐｈａｌｅｒｉｔｅ．ｓｙｎ−ＺｎＳは立方晶のＺｎＳのピークパターンを示している。 This luminescent material was measured by X-ray diffraction (XRD). FIG. 7 shows the measurement results of ZnS: Mn XRD analysis, FIG. 8 shows the results of ZnS: MnS, and FIG. 9 shows the results of ZnS: MnS: Si. 7, 8, and 9, the vertical axis represents the diffraction intensity (arbitrary unit), and the horizontal axis represents the X-ray diffraction angle. In addition, Wurtzite. syn-ZnS shows the peak pattern of hexagonal ZnS, Spharelite. syn-ZnS indicates a peak pattern of cubic ZnS.
図７〜図９より、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：ＭｎＳ、ＺｎＳ：ＭｎＳ：Ｓｉの順に六方晶のピーク強度が高くなり、立方晶のピーク強度が小さくなっていることが分かる。従って、ＺｎＳ：ＭｎＳ：Ｓｉの結晶構造は、ＺｎＳ：Ｍｎの結晶構造に比べて六方晶の割合が高いといえる。また、焼成後の発光材料のｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＰＬ）強度測定を行ったところ、ＰＬ強度はＺｎＳ：Ｍｎ＜ＺｎＳ：ＭｎＳ＜ＺｎＳ：ＭｎＳ：Ｓｉであり、ＺｎＳ：ＭｎＳ：Ｓｉは、高いＰＬ強度が得られた。このことからこの発光材料では結晶構造が六方晶となる方が高い発光輝度の得られる発光材料を得る事が出来ると言える。 7 to 9 that the peak intensity of the hexagonal crystal increases in the order of ZnS: Mn, ZnS: MnS, and ZnS: MnS: Si, and the peak intensity of the cubic crystal decreases. Therefore, it can be said that the crystal structure of ZnS: MnS: Si has a higher ratio of hexagonal crystals than the crystal structure of ZnS: Mn. Moreover, when the photoluminescence (PL) intensity | strength measurement of the luminescent material after baking was performed, PL intensity | strength is ZnS: Mn <ZnS: MnS <ZnS: MnS: Si, ZnS: MnS: Si has high PL intensity | strength. It was. From this, it can be said that this light emitting material can provide a light emitting material having higher light emission luminance when the crystal structure is hexagonal.
６０ 第１の電極
６１ 発光材料
６２ 発光層
６３ 第２の電極
６４ 誘電体層
６４ａ 誘電体層
６４ｂ 誘電体層
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第１の誘電体層
１０３ 発光層
１０４ 第２の誘電体層
１０５ 第２の電極
60
Claims (17)
主となる結晶構造が六方晶となり、
前記母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、
前記不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする発光材料。 Including a base material and an impurity element which becomes a light emission center,
The main crystal structure is hexagonal,
The base material is a compound containing a Group 2 and Group 16 element or a compound containing a Group 12 and Group 16 element,
As the impurity element, at least one of manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr). A light emitting material comprising a seed.
主となる結晶構造が六方晶となり、
前記母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、
前記不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする発光材料。 Including a base material, an impurity element serving as an emission center, and a Group 14 element;
The main crystal structure is hexagonal,
The base material is a compound containing a Group 2 and Group 16 element or a compound containing a Group 12 and Group 16 element,
As the impurity element, at least one of manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr). A light emitting material comprising a seed.
前記第１４族の元素は、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、又は鉛（Ｐｄ）であることを特徴とする発光材料。 In claim 2,
The light emitting material, wherein the Group 14 element is carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), or lead (Pd).
前記第２族と第１６族の元素を含む化合物として、
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、セレン化ストロンチウム（ＳｒＳｅ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、テルル化マグネシウム（ＭｇＴｅ）、テルル化カルシウム（ＣａＴｅ）、テルル化ストロンチウム（ＳｒＴｅ）、又はテルル化バリウム（ＢａＴｅ）を含むことを特徴とする発光材料。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
As a compound containing the elements of Group 2 and Group 16,
Magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO), magnesium sulfide (MgS), calcium sulfide (CaS), strontium sulfide (SrS), barium sulfide (BaS), selenization Magnesium (MgSe), calcium selenide (CaSe), strontium selenide (SrSe), barium selenide (BaSe), magnesium telluride (MgTe), calcium telluride (CaTe), strontium telluride (SrTe), or telluride A light-emitting material containing barium (BaTe).
前記第１２族と第１６族の元素を含む化合物として、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化水銀（ＨｇＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、又はテルル化水銀（ＨｇＴｅ）を含むことを特徴とする発光材料。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
As a compound containing the elements of Group 12 and Group 16,
Zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), mercury oxide (HgO), zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS), mercury sulfide (HgS), zinc selenide (ZnSe), cadmium selenide (CdSe), A light-emitting material containing mercury selenide (HgSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium telluride (CdTe), or mercury telluride (HgTe).
前記発光材料は、主となる結晶構造が六方晶となり、
前記母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、
前記不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする発光素子。 Between the first electrode and the second electrode, a light-emitting layer having a light-emitting material including a base material and an impurity element serving as a light-emitting center,
The light emitting material has a main crystal structure of hexagonal crystal,
The base material is a compound containing a Group 2 and Group 16 element or a compound containing a Group 12 and Group 16 element,
As the impurity element, at least one of manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr). A light emitting element comprising a seed.
前記発光材料は、主となる結晶構造が六方晶となり、
前記母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、
前記不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする発光素子。 A light-emitting layer having a light-emitting material including a base material, an impurity element serving as a light emission center, and a Group 14 element between the first electrode and the second electrode;
The light emitting material has a main crystal structure of hexagonal crystal,
The base material is a compound containing a Group 2 and Group 16 element or a compound containing a Group 12 and Group 16 element,
As the impurity element, at least one of manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr). A light emitting element comprising a seed.
前記第１４族の元素は、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、又は鉛（Ｐｄ）であることを特徴とする発光素子。 In claim 7,
The light emitting device according to claim 14, wherein the Group 14 element is carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), or lead (Pd).
前記第２族と第１６族の元素を含む化合物として、
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、セレン化ストロンチウム（ＳｒＳｅ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、テルル化マグネシウム（ＭｇＴｅ）、テルル化カルシウム（ＣａＴｅ）、テルル化ストロンチウム（ＳｒＴｅ）、又はテルル化バリウム（ＢａＴｅ）を含むことを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 6 to 8,
As a compound containing the elements of Group 2 and Group 16,
Magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO), magnesium sulfide (MgS), calcium sulfide (CaS), strontium sulfide (SrS), barium sulfide (BaS), selenization Magnesium (MgSe), calcium selenide (CaSe), strontium selenide (SrSe), barium selenide (BaSe), magnesium telluride (MgTe), calcium telluride (CaTe), strontium telluride (SrTe), or telluride A light-emitting element containing barium (BaTe).
前記第１２族と第１６族の元素を含む化合物として、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化水銀（ＨｇＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、又はテルル化水銀（ＨｇＴｅ）を含むことを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 6 to 8,
As a compound containing the elements of Group 12 and Group 16,
Zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), mercury oxide (HgO), zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS), mercury sulfide (HgS), zinc selenide (ZnSe), cadmium selenide (CdSe), A light-emitting element containing mercury selenide (HgSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium telluride (CdTe), or mercury telluride (HgTe).
前記母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、
前記不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする発光材料の作製方法。 By firing the base material and the impurity element that becomes the emission center, the main crystal structure is hexagonal,
The base material is a compound containing a Group 2 and Group 16 element or a compound containing a Group 12 and Group 16 element,
As the impurity element, at least one of manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr). A method for manufacturing a light-emitting material including a seed.
前記母体材料は、第２族と第１６族の元素を含む化合物又は第１２族と第１６族の元素を含む化合物であり、
前記不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、又はプラセオジウム（Ｐｒ）のうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする発光材料の作製方法。 By firing the base material, the impurity element serving as the emission center and the Group 14 element, the main crystal structure is hexagonal,
The base material is a compound containing a Group 2 and Group 16 element or a compound containing a Group 12 and Group 16 element,
As the impurity element, at least one of manganese (Mn), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), or praseodymium (Pr). A method for manufacturing a light-emitting material including a seed.
前記第１４族の元素は、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、又は鉛（Ｐｄ）であることを特徴とする発光材料の作製方法。 In claim 14,
The method for producing a light-emitting material, wherein the Group 14 element is carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), or lead (Pd).
前記第２族と第１６族の元素を含む化合物として、
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、セレン化ストロンチウム（ＳｒＳｅ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、テルル化マグネシウム（ＭｇＴｅ）、テルル化カルシウム（ＣａＴｅ）、テルル化ストロンチウム（ＳｒＴｅ）、又はテルル化バリウム（ＢａＴｅ）を含むことを特徴とする発光材料の作製方法。 In any one of Claims 13 thru / or Claim 15,
As a compound containing the elements of Group 2 and Group 16,
Magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO), magnesium sulfide (MgS), calcium sulfide (CaS), strontium sulfide (SrS), barium sulfide (BaS), selenization Magnesium (MgSe), calcium selenide (CaSe), strontium selenide (SrSe), barium selenide (BaSe), magnesium telluride (MgTe), calcium telluride (CaTe), strontium telluride (SrTe), or telluride A method for manufacturing a light-emitting material containing barium (BaTe).
前記第１２族と第１６族の元素を含む化合物として、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化水銀（ＨｇＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、又はテルル化水銀（ＨｇＴｅ）を含むことを特徴とする発光材料の作製方法。 In any one of Claims 13 thru / or Claim 15,
As a compound containing the elements of Group 12 and Group 16,
Zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), mercury oxide (HgO), zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS), mercury sulfide (HgS), zinc selenide (ZnSe), cadmium selenide (CdSe), A method for manufacturing a light-emitting material containing mercury selenide (HgSe), zinc telluride (ZnTe), cadmium telluride (CdTe), or mercury telluride (HgTe).
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