(57)【要約】発光素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の平板電極と、前記電極間に挟まれて設けられている無機蛍光体を含む発光層と、前記発光層に加えて、前記電極間に挟まれて設けられている少なくとも一層の強誘電性高分子材料からなる誘電体層とを備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられている無機蛍光体を含む発光層と、
前記発光層に加えて、前記電極間に挟まれて設けられている少なくとも一層の強誘電性高分子材料からなる誘電体層と
を備えることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記誘電体層は、残留分極量が４μＣ／ｃｍ２以上の強誘電性高分子材料を主体としてなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記強誘電性高分子材料は、フッ素系高分子材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光層は、無機蛍光体微粒子をバインダ中に分散させた構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層は、無機蛍光薄膜であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光層は、前記誘電体層の厚さの１／２０以上の厚さを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記支持体基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記支持体基板は、可撓性を有する透明樹脂基板であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の複数の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略記）素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、多くの種類の平面型の表示装置の中でも、エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置に期待が集まっている。このＥＬ素子を用いた表示装置は、自発発光性を有し、視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持つ。また、現在開発されているＥＬ素子には、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子と、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子とがある。【０００３】  硫化亜鉛等の無機蛍光体を発光体とする無機ＥＬ素子は、１０６Ｖ／ｃｍもの高電界で加速された電子が蛍光体の発光中心を衝突励起し、それらが緩和する際に発光する。無機ＥＬ素子には、蛍光体粉末を高分子有機材料等に分散させ、上下に電極を設けた構造の分散型ＥＬ素子と、一対の電極間に二層の誘電体層と、更に誘電体層の間に挟まれた薄膜発光層とを設けた薄膜型ＥＬ素子がある。分散型ＥＬ素子は、製造が容易ではあるが、輝度が低く寿命が短いため、その利用は限られてきた。一方の薄膜型ＥＬ素子では、１９７４年に猪口らによって提案された二重絶縁構造の素子が高い輝度と長寿命を持つことを示し、車載用ディスプレイ等への実用化がなされた。また、基板として絶縁性のセラミック基板を用い、二重絶縁構造を構成する一方の誘電体層を厚膜誘電体層とした無機ＥＬ素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この無機ＥＬ素子では、製造工程のゴミ等によって形成されるピンホールに起因した駆動時の絶縁破壊を減らすことができる。【０００４】  以下、従来の無機ＥＬ素子について、図７を用いて説明する。図７は、厚膜誘電体を用いたＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子６０は、基板１１上に対向電極１２と、厚膜誘電体層６１と、発光層１４と、透明電極１５とが、この順に積層された構造となっている。発光は透明電極１５側より取り出す。厚膜誘電体層６１は、薄膜発光層１４内を流れる電流を制限する機能を有し、ＥＬ素子６０の絶縁破壊を抑えることが可能であり、且つ安定な発光特性が得られるように作用する。また、対向電極１２と、透明電極１５とを、互いに直交するようにストライプ上にパターニングし、マトリックスで選択された特定の画素に電圧を印加することにより、任意のパターン表示を行うパッシブマトリックス駆動方式の表示装置が知られている。【０００５】  前記厚膜誘電体層６１として用いられる誘電体は、高誘電率で絶縁抵抗、耐電圧が高いことが好ましく、一般的には、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｓｒ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３等のペロブスカイト構造を有する誘電体材料が用いられる。これらの誘電体材料は、微粒子化され、有機高分子マトリクス中に分散、ペースト化された後、厚膜印刷法を用いて成膜される。また、前記発光層１４として用いられる無機蛍光体は、一般に絶縁物結晶を母体結晶として、その中に発光中心となる無機材料をドープしたものである。この母体結晶は物理的化学的に安定であるものが用いられるため、無機ＥＬ素子は信頼性が高く、寿命も３万時間以上を実現している。例えば、発光層にＺｎＳを主体とし、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｂ，Ｅｕ，Ｔｍ，Ｙｂ等の遷移金属元素や希土類元素をドープするこ���によって、発光輝度の向上が図られている（例えば、特許文献２参照。）。【０００６】  また、厚膜誘電体層の焼成時にクラック等が発生するのを最小限に抑えるために、比較的焼成温度の低い鉛系の誘電体材料が用いられる場合がある（例えば、特許文献３参照。）。【０００７】
【特許文献１】特公平７−４４０７２号公報
【特許文献２】特公昭５４−８０８０号公報
【特許文献３】特開平７−５０１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  前記厚膜誘電体層６１が所望の特性を得るには、成膜後に高温の焼成処理を必要とする。そのため、基板１１には耐熱性を有する石英基板やセラミック基板が用いられている。しかしながら、前述の誘電体材料と基板材料との熱膨張率の違い、或いは有機高分子マトリックス中における分散の不均一性等から、焼成時に誘電体層にクラック等の表面欠陥が形成され、耐電圧が低くなる等の課題があった。【０００９】  また、上記のように低温焼成可能な鉛系の誘電体材料を用いて低温焼成することで誘電体層のクラック発生を抑制できるが、その一方で人体に有害な鉛を原料として使用することは、製造及び使用上好ましくない。【００１０】  本発明の目的は、高輝度で、且つ安全、安価なＥＬ素子と、そのＥＬ素子を用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明に係る発光素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられている無機蛍光体を含む発光層と、
前記発光層に加えて、前記電極間に挟まれて設けられている少なくとも一層の強誘電性高分子材料からなる誘電体層と
を備えることを特徴とする。【００１２】  また、前記誘電体層は、残留分極量が４μＣ／ｃｍ２以上の強誘電性高分子材料を主体としてなることが好ましい。さらに、前記強誘電性高分子材料は、フッ素系高分子材料であってもよい。【００１３】  さらに、前記発光層は、無機蛍光体微粒子をバインダ中に分散させた構造を有するものであってもよい。あるいは、前記発光層は、無機蛍光薄膜であってもよい。前記発光層は、前記誘電体層の厚さの１／２０以上の厚さを有することが好ましい。【００１４】  またさらに、前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよい。前記支持体基板は、ガラス基板を用いてもよい。また、前記支持体基板は、可撓性を有する透明樹脂基板であってもよい。【００１５】  本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】  本発明に係るＥＬ素子及び表示装置によれば、誘電体層として残留分極量が４μＣ／ｃｍ２以上の強誘電性高分子材料を用いることにより、高輝度の発光が得られる。また、誘電体微粒子を使用しないことから、焼成工程や有機高分子マトリクス中への分散工程も必要としないため、高歩留まりで製造することが可能となり、基板コスト、製造コストを抑えることができる。また、鉛系の誘電体材料も不要であるため、人体に対して安全で且つ安価で信頼性の高いＥＬ素子及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るＥＬ素子の別例の発光面に垂直な断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図６】有機強誘電体材料のヒステリシス特性を示すグラフである。
【図７】従来例のＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  以下、本発明の実施の形態に係るＥＬ素子及び該ＥＬ素子を用いた表示装置について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。【００１９】第１実施形態；
本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子について、図１を用いて説明する。図１は、このＥＬ素子１０の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子１０は、強誘電性有機材料からなる誘電体層１３と、無機蛍光体を含む発光層１４とを備える。更に詳細には、このＥＬ素子１０は、基板１１の上に、対向電極１２と、誘電体層１３と、発光層１４と、透明電極１５とが、順次積層されている。無機蛍光体からの発光は、透明電極１５の側から取り出される。尚、前記構成に加えて、ＥＬ素子１０の全部又は一部を封止する構造を更に備えていてもよい。これによって無機蛍光体の耐湿性が向上し素子寿命を延ばすことが可能となる。更に対向電極１２は黒色を呈していてもよい。また更に、誘電体層１３内に黒色を呈する色素等を含んでいてもよい。これによって透明電極１５側からＥＬ素子内に入射してきた外光が対向電極１２の表面で反射することを防止することが可能となり、外光コントラストを良好にすることができる。【００２０】  次に、ＥＬ素子１０の各構成部材について詳細に説明する。
まず、基板１１について説明する。基板１１は、その上に形成する各層を支持できるもので、且つ、電気絶縁性の高い材料であればよい。更には対向電極１２との密着性に優れていることが好ましい。基板１１としては、コーニング１７３７等のガラス基板を用いることができるが、これらに限定されるものではない。通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光素子へ影響しないように、無アルカリガラスや、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしたソーダライムガラスであってもよい。また、ポリエステル等の樹脂フィルムを用いてもよい。樹脂フィルムは耐久性、柔軟性、電気絶縁性、防湿性の材料を用いればよく、ポリエチレンテレフタレート系やポリクロロトリフルオロエチレン系とナイロン６の組み合わせやフッ素樹脂系材料等を使用できる。また更に、表面に絶縁層を有する金属基板やセラミックス基板、シリコンウエハ等を用いることができる。【００２１】  次に、対向電極１２について説明する。対向電極１２としては、導電性であれば特に限定されない。更には基板１１や誘電体層１３との密着性に優れていることが好ましい。好適な例としては、ＩＴＯやＳｎＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物や、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の高分子材や、カーボン等を用いることができる。【００２２】  次に、誘電体層１３について説明する。誘電体層１３としては、電気絶縁性が高く、強誘電性を有する高分子系有機材料が用いられる（以下、「有機強誘電体材料」という。）。この有機強誘電体材料は、誘電体層１３や透明電極１５との密着性に優れていることが好ましい。また更に、ピンホールや欠陥を誘発する不純物、異物の混入が少なく、均一な膜厚や膜質を得やすい材料であることが好ましい。有機強誘電体材料として、特に好適な例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ））、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンと六フッ化プロピレンとの三元共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ／ＨＦＰ））、フッ化ビニリデンと四フッ化エチレンとの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｅＦＥ））、フッ化ビニリデンオリゴマー、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、フッ化ビニルと三フッ化エチレンとの共重合体（Ｐ（ＶＦ／ＴｒＦＥ））、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、シアン化ビニリデンと酢酸ビニルとの共重合体（Ｐ（ＶＤＣＮ／ＶＡｃ））等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの有機強誘電体材料は、共有結合で長く連なった分子鎖のコンフォーメーション変化を素過程とする個々の分子鎖の回転によって分極反転が起こる。また、これらの有機強誘電体材料は、分極反転に比較的強い電界が必要であるが、高分子系有機材料であるため薄膜化が容易であり、セラミック系材料のようにクラック等の欠陥もなく、絶縁性に優れた誘電体層を得ることができる。【００２３】  ここで、この誘電体層１３のヒステリシス特性について、図６を用いて説明する。図６は、誘電体層の分極量Ｐと誘電体層への印加電界強度Ｅとの関係を示す図であり、前記誘電体層のヒステリシス特性を示している。誘電体層の両面に電極を設け、この電極間に交流電圧を印加することによって、誘電体層内の各双極子の方位が電界方向に配向され、誘電体層全体としての分極を示す（状態Ａ）。続いて、印加電界がゼロに達した時点でも分極状態が維持される（状態Ｂ）。この時の分極量を残留分極量Ｐｒという。なお、さらに逆向きの電界を印加すると、逆向きの分極が飽和し（状態Ｃ）、その後、印加電界をゼロにしても逆向きの残留分極量が残る（状態Ｄ）。【００２４】  本発明者は、残留分極量Ｐｒが４μＣ／ｃｍ２より大きい有機強誘電体材料からなる誘電体層１３とすることにより高輝度のＥＬ素子及び表示装置が得られることを知見した。即ち、有機強誘電体材料のヒステリシス特性（図６に示す）において、残留分極量Ｐｒが大きい程、ＥＬ素子において発光層／誘電体層界面準位に蓄積される電荷により、内部分極が生じ、実効的な電界強度を増加させ、発光輝度が向上する。【００２５】  誘電体層１３の成膜方法としては、任意の有機溶媒等に前記有機強誘電体材料を溶解した後、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法、その他公知の溶剤キャスト法を使用することができる。また他の成膜方法として、蒸着重合法やＬＢ法等を用いてもよい。なお、誘電体層１３の成膜方法はこれらに限定されない。【００２６】  次に、発光層１４について説明する。発光層１４としては、前述のＭｎをドープしたＺｎＳに代表される第１２族−第１６族間化合物等公知の蛍光材料を用いることができるが、特に限定されるものではない。他の蛍光材料の母材として好適な例は、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の第１２族−第１６族間化合物や、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳｅ等の第２族−第１６族間化合物蛍光材料、ＺｎＭｇＳ、ＣａＳＳｅ、ＣａＳｒＳ等の前記化合物の混晶、又は部分的に偏析していてもよい混合物、さらには、ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＧａ２Ｓ４等のチオガレート系蛍光材料、ＣａＡｌ２Ｓ４、ＳｒＡｌ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４等のチオアルミネート蛍光材料、Ｇａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＧｅＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物蛍光材料、また、Ｚｎ２ＳｉＯ４、Ｚｎ２ＧｅＯ４、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣａＧａ２Ｏ４、ＣａＧｅＯ３、ＭｇＧｅＯ３、Ｙ４ＧｅＯ８、Ｙ２ＧｅＯ５、Ｙ２Ｇｅ２Ｏ７、Ｙ２ＳｉＯ５、ＢｅＧａ２Ｏ４、Ｓｒ３Ｇａ２Ｏ６、（Ｚｎ２ＳｉＯ４−Ｚｎ２ＧｅＯ４）、（Ｇａ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３）、（ＣａＯ−Ｇａ２Ｏ３）、（Ｙ２Ｏ３−ＧｅＯ２）等の多元酸化物蛍光材料等が挙げられる。これらの蛍光材料にはそれぞれ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ等の金属元素から選ばれる少なくとも１種類の元素が賦活されている。また、賦活物質としてはＣｌ、Ｉのような非金属元素やＴｂＦ３やＰｒＦ３等のフッ化物を用いてもよい。更に、上記の賦活物質のうち２種類以上を同時に賦活してもよい。【００２７】  発光層１４は、前記蛍光材料を主体とする無機蛍光薄膜であっても、あるいは、前記蛍光材料を主体とする微粒子がバインダとなる有機高分子材料中に分散された層であって��よい。この有機高分子材料には、例えばシアノエチルセルロースや、ポリフッ化ビニリデン等を用いることができる。【００２８】  また、本発明者は、前記発光層１４の膜厚を前記誘電体層１３の膜厚の１／２０以上とすることにより高輝度のＥＬ素子及び表示装置が得られることを知見した。ここで、誘電体層と発光層との膜厚の関係について説明する。有機強誘電体材料は一般的に、セラミック系の強誘電体材料に比べて抗電界（図６に示すＥｃにあたる）が大きいという特徴を有している。例えば、抗電界が５０ＭＶ／ｍの有機強誘電体材料を用いたＥＬ素子の場合、誘電体層の膜厚が４μｍを越えると、反転分極させるのに２００Ｖ程度の高電圧が必要となる。また、誘電体層の膜厚が薄いと欠陥等の影響を受けるために絶縁耐圧が問題となってくる。ＥＬ素子において、実用的な印加電圧の範囲で発光し、且つ良好な耐圧性を確保するためには、誘電体層の膜厚は、好ましくは、１μｍ〜１０μｍの範囲内、特に好ましくは２μｍ〜５μｍの範囲内である。一方、発光層の膜厚は、薄すぎると発光効率が低下し、厚すぎると駆動電圧が上昇するため、好ましくは、０．１μｍ〜１μｍの範囲内、特に好ましくは０．２μｍ〜０．５μｍの範囲内である。従って、有機強誘電体材料を用いる効果が得られるのは、発光層の膜厚が誘電体層の膜厚の１／２０以上となる範囲に限定される。【００２９】  発光層１４の成膜方法について説明する。無機蛍光薄膜の発光層１４の場合には、スパッタリング法、ＥＢ蒸着法、抵抗加熱蒸着法、ＣＶＤ法等を用いて成膜することができる。また、蛍光材料を主体とする微粒子が有機高分子材料中に分散された発光層１４の場合には、任意の有機溶媒等に前記蛍光材料微粒子と前記有機高分子材料とを分散、溶解した後、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法、その他公知の溶剤キャスト法を使用して成膜することができる。【００３０】  次に、透明電極１５について説明する。透明電極１５としては、透過性を有するものであればよく、低抵抗であることが好ましい。特に好適な例としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＩｎＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物が用いられるが、これらに限定されるものではない。ＩＴＯは、その透明性を向上させる目的、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等公知の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１５の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。更に、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性樹脂を用いることもできる。前記導電性樹脂を用いる場合は、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法等公知の成膜方法を使用することができる。【００３１】  尚、対向電極１２を透明電極１５と同様に光透過性電極とし、且つ基板１１を透明又は半透明にすることにより、ＥＬ素子の両面から発光を取り出すこともできる。【００３２】第２実施形態
本発明の第２実施形態に係るＥＬ素子について、図２を用いて説明する。図２は、このＥＬ素子２０の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子２０は、第１実施形態に係るＥＬ素子１０と比較すると、透明基板２１上に各電極及び各層を形成し、透明基板２１の側から発光を取り出す点で相違する。更に詳細には、透明基板２１上に、透明電極１５と、発光層１４と、誘電体層１３と、対向電極１２とが順次積層されている点で相違する。【００３３】  次に、ＥＬ素子２０の各構成部材について詳細に説明する。尚、第１実施形態に係るＥＬ素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。【００３４】  透明基板２１としては、その上に形成する各層を支持できるものであればよい。また、発光層１４内で生じた発光を取り出せるように可視光領域において８０％以上の透過率を有し、且つ、電気絶縁性の高い材料であればよい。透明基板２１としては、例えば、コーニング１７３７等のガラス基板を用いることができるが、特にこれらに限定されるものではない。また、無アルカリガラスやソーダライムガラス等であってもよい。また更に、ポリエステル等の樹脂フィルムを用いることもできる。【００３５】第３実施形態
本発明の第３実施形態に係るＥＬ素子について、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は、このＥＬ素子３０及び４０の発光面に垂直な断面図である。この図３に示すＥＬ素子３０は、第１実施形態に係るＥＬ素子１０と比較すると、発光層１４と透明電極１５との間に、第２誘電体層３２を更に備える点で相違する。更に詳細には、基板１１上に、対向電極１２と、第１誘電体層３１と、発光層１４と、第２誘電体層３２と、対向電極１５とが順次積層されている点で相違する。第２誘電体層３２としては、第１誘電体層３１に用いられる有機強誘電体材料と同様の材料であって、且つ、発光層１４内で生じた発光を取り出せるように可視光領域において透明又は半透明であればよい。この有機強誘電体材料は前述の第１実施形態に係るＥＬ素子１０の誘電体層１３に用いた有機強誘電体材料と実質的に同一であるため説明は省略する。また、図４に示すＥＬ素子４０は、ＥＬ素子３０と比較すると、透明基板２１上に、各電極、各層を積層し、発光の取り出し方向（矢印）がＥＬ素子３０とは逆方向となる点で相違するが、ＥＬ素子３０と実質的に同一である。同一構成部分には同一符号が附してあり、各構成部材の説明は省略する。尚、ＥＬ素子３０及び４０においても、両面から光を取り出す場合は、基板１１及び対向電極１２を光透過性材料で構成すればよい。【００３６】  なお、第１から第３の実施形態において、ＥＬ素子より取り出す発光色を白色とするには、補色関係にある２色、あるいは、ＲＧＢ３色の蛍光体を用い、発光層１４内に混在させる、あるいは、複数の発光層を積層する等の方法がある。また、これらの蛍光体は、必ずしもＥＬによる発光を示すものでなくてもよい。例えば、青色のＥＬ発光を示す蛍光体と、その青色発光を励起源として、より長波長の緑色、あるいは、赤色の発光に色変換する蛍光体、あるいは、染料と組み合わせる等の方法がある。【００３７】第４実施形態
本発明の第４実施形態に係る表示装置について、図５を用いて説明する。図５は、互いに直交する対向電極１２と透明電極１５とによって構成されるパッシブマトリクス表示装置５０を示す概略平面図である。この表示装置５０は、前記第１実施形態に係るＥＬ素子が複数個、２次元配列しているＥＬ素子アレイを備える。また、ＥＬ素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の対向電極１２と、ＥＬ素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１５とを備える。さらに、この表示装置５０では、１対の対向電極１２と透明電極１５との間に外部交流電圧を印加して１つのＥＬ素子を駆動し、得られた発光を透明電極１５側から取り出す。この表示装置５０によれば、各画素のＥＬ素子の絶縁層として有機強誘電体が用いられている。これにより、高輝度で安全且つ安価なＥＬ素子表示装置が得られる。【００３８】  また、カラーの表示装置の場合、発光層をＲＧＢの各色の蛍光体で色分けして成膜すればよい。あるいは、電極／発光層／絶縁層／電極といったＲＧＢ各色毎の発光ユニットを積層してもよい。また更に、別例のカラー表示装置の場合、単一色又は２色の発光層による表示装置を作成した後、カラーフィルター及び／又は色変換フィルターを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。【００３９】  尚、前述の各実施形態は一例を示したものであり、その構成は各実施形態の構成に限定されるものではない。
【実施例】
【００４０】  以下に、本発明に係る実施例について更に詳細に説明する。なお、本発明はここに説明する実施例に限定されるものではない。【００４１】実施例１
本発明の実施例１に係るＥＬ素子について図１を用いて説明する。このＥＬ素子では、第１実施形態に係るＥＬ素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。このＥＬ素子では、基板１１として、市販の無アルカリガラス基板を用いた。対向電極１２としては、カーボンペーストを用いた。誘電体層１３としては、市販のＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）からなる層を用いた。発光層１４としては、ＭｎをドープしたＺｎＳ薄膜を用いた。透明電極１５としては、ＩＴＯ薄膜を用いた。【００４２】  次に、このＥＬ素子の製造方法について説明する。このＥＬ素子は、以下の手順によって作製した。
（ａ）無アルカリガラス基板を、アルカリ洗剤、水、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて超音波洗浄し、次いで沸騰したＩＰＡ溶液から引き上げて乾燥した。最後に、ＵＶ／Ｏ３洗浄した。この無アルカリガラス基板を基板１１として用いた。
（ｂ）次に、前記無アルカリガラス基板１１上に、対向電極１２として、カーボンペーストをライン状に、スクリーン印刷法により成膜した後、乾燥させて、パターン電極付基板を得た。
（ｃ）次に、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）をターピネオールに３０重量％になるように溶解した溶液を準備し、これをスクリーン印刷法により、前記パターン電極付基板上に成膜した。その後、乾燥温度１２０℃にて乾燥した。乾燥膜厚を２μｍとした。前記誘電体層１３と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は５μＣ／ｃｍ２であった。
（ｄ）次に、ＭｎをドープしたＺｎＳ蒸着源を用い、基板温度１２０℃下で、真空蒸着法により、前記誘電体層１３上に発光層１４を成膜した。膜厚は０．５μｍとした。
（ｅ）次に、前記発光層１４上に、ＩＴＯターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、透明電極１５を形成した。透明電極１５の膜厚は０．５μｍとした。
以上の工程によって、実施例１のＥＬ素子を完成した。【００４３】  このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が４４０ｃｄ／ｍ２を示した。【００４４】実施例２
本発明の実施例２に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ７５ｍｏｌ％）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は７μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が４７０ｃｄ／ｍ２を示した。【００４５】実施例３
本発明の実施例３に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｅＦＥ）（ＶＤＦ８０ｍｏｌ％）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は４μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が４００ｃｄ／ｍ２を示した。【００４６】実施例４
本発明の実施例４に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、Ｐ（ＶＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＦ５０ｍｏｌ％）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は４μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が４００ｃｄ／ｍ２を示した。【００４７】比較例１
比較例１に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、ポリシアノフェニレンサルファイド（ＰＣＰＳ）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は３μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が３１０ｃｄ／ｍ２を示した。【００４８】比較例２
比較例２に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、ポリウレア（ＰＵＡ）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は２μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が２４０ｃｄ／ｍ２を示した。【００４９】比較例３
比較例３に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、常誘電体であるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は２μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が１８０ｃｄ／ｍ２を示した。【００５０】実施例５
本発明の実施例５に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を３μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４５０ｃｄ／ｍ２を示した。【００５１】実施例６
本発明の実施例６に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を３μｍ、発光層１４の膜厚を０．１５μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４１０ｃｄ／ｍ２を示した。【００５２】実施例７
本発明の実施例７に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を４μｍ、発光層１４の膜厚を０．２μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４１０ｃｄ／ｍ２を示した。【００５３】実施例８
本発明の実施例８に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を５μｍ、発光層１４の膜厚を０．３μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４４０ｃｄ／ｍ２を示した。【００５４】実施例９
本発明の実施例９に係るＥＬ素子は、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を４μｍ、発光層１４の膜厚を０．３μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４６０ｃｄ／ｍ２を示した。【００５５】比較例４
比較例４に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を４μｍ、発光層１４の膜厚を０．１５μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子は、実施例４等に比べて発光に至る発光閾電圧が上昇した上に発光層が薄いため、上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が２９０ｃｄ／ｍ２であった。【００５６】比較例５
比較例５に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を５μｍ、発光層１４の膜厚を０．２μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子は、実施例４等に比べて発光閾電圧が上昇した上に発光層が薄いため、上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が３００ｃｄ／ｍ２であった。【００５７】比較例６
比較例６に係るＥＬ素子は、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を４μｍ、発光層１４の膜厚を０．１５μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子は、実施例１等に比べて発光閾電圧が上昇した上に発光層が薄いため、上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が３２０ｃｄ／ｍ２であった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】  本発明に係るＥＬ素子及び表示装置は、誘電体層に強誘電性高分子材料を用いることで、高輝度で、安全、且つ、安価な製品となる。特にテレビ等のディスプレイデバイスや、通信、照明などに用いられる各種光源として有用である。
【図１】
2005122651.tif 000002
【図２】
2005122651.tif 000003
【図３】
2005122651.tif 000004
【図４】
2005122651.tif 000005
【図５】
2005122651.tif 000006
【図６】
2005122651.tif 000007
【図７】
2005122651.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月5日(2006.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】  少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられている無機蛍光体を含む発光層と、
前記発光層に加えて、前記電極間に挟まれて設けられている少なくとも一層の強誘電性高分子材料からなる誘電体層と
を備えることを特徴とする発光素子。
【請求項２】  前記誘電体層は、残留分極量が４μＣ／ｃｍ２以上の強誘電性高分子材料を主体としてなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】  前記強誘電性高分子材料は、フッ素系高分子材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】  前記発光層は、無機蛍光体微粒子をバインダ中に分散させた構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】  前記発光層は、無機蛍光薄膜であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】  前記発光層は、前記誘電体層の厚さの１／２０以上の厚さを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】  前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】  前記支持体基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】  前記支持体基板は、可撓性を有する透明樹脂基板であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項１０】  請求項１から９のいずれか一項に記載の複数の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】  前記誘電体層の厚みは、１μｍ以上であって、１０μｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項１２】  前記誘電体層の厚みは、２μｍ以上であって、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月10日(2007.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられている無機蛍光体を含む発光層と、
前記発光層に加えて、前記電極間に挟まれて設けられている少なくとも一層の強誘電性高分子材料からなる誘電体層と
を備えることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記誘電体層は、残留分極量が４μＣ／ｃｍ２以上の強誘電性高分子材料を主体としてなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記強誘電性高分子材料は、フッ素系高分子材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光層は、無機蛍光体微粒子をバインダ中に分散させた構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層は、無機蛍光薄膜であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光層は、前記誘電体層の厚さの１／２０以上の厚さを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記支持体基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記支持体基板は、可撓性を有する透明樹脂基板であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の複数の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
前記誘電体層の厚みは、１μｍ以上であって、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記誘電体層の厚みは、２μｍ以上であって、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略記）素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの種類の平面型の表示装置の中でも、エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置に期待が集まっている。このＥＬ素子を用いた表示装置は、自発発光性を有し、視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持つ。また、現在開発されているＥＬ素子には、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子と、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子とがある。
【０００３】
硫化亜鉛等の無機蛍光体を発光体とする無機ＥＬ素子は、１０６Ｖ／ｃｍもの高電界で加速された電子が蛍光体の発光中心を衝突励起し、それらが緩和する際に発光する。無機ＥＬ素子には、蛍光体粉末を高分子有機材料等に分散させ、上下に電極を設けた構造の分散型ＥＬ素子と、一対の電極間に二層の誘電体層と、更に誘電体層の間に挟まれた薄膜発光層とを設けた薄膜型ＥＬ素子がある。分散型ＥＬ素子は、製造が容易ではあるが、輝度が低く寿命が短いため、その利用は限られてきた。一方の薄膜型ＥＬ素子では、１９７４年に猪口らによって提案された二重絶縁構造の素子が高い輝度と長寿命を持つことを示し、車載用ディスプレイ等への実用化がなされた。また、基板として絶縁性のセラミック基板を用い、二重絶縁構造を構成する一方の誘電体層を厚膜誘電体層とした無機ＥＬ素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この無機ＥＬ素子では、製造工程のゴミ等によって形成されるピンホールに起因した駆動時の絶縁破壊を減らすことができる。
【０００４】
以下、従来の無機ＥＬ素子について、図７を用いて説明する。図７は、厚膜誘電体を用いたＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子６０は、基板１１上に対向電極１２と、厚膜誘電体層６１と、発光層１４と、透明電極１５とが、この順に積層された構造となっている。発光は透明電極１５側より取り出す。厚膜誘電体層６１は、薄膜発光層１４内を流れる電流を制限する機能を有し、ＥＬ素子６０の絶縁破壊を抑えることが可能であり、且つ安定な発光特性が得られるように作用する。また、対向電極１２と、透明電極１５とを、互いに直交するようにストライプ上にパターニングし、マトリックスで選択された特定の画素に電圧を印加することにより、任意のパターン表示を行うパッシブマトリックス駆動方式の表示装置が知られている。
【０００５】
前記厚膜誘電体層６１として用いられる誘電体は、高誘電率で絶縁抵抗、耐電圧が高いことが好ましく、一般的には、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｓｒ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３等のペロブスカイト構造を有する誘電体材料が用いられる。これらの誘電体材料は、微粒子化され、有機高分子マトリクス中に分散、ペースト化された後、厚膜印刷法を用いて成膜される。また、前記発光層１４として用いられる無機蛍光体は、一般に絶縁物結晶を母体結晶として、その中に発光中心となる無機材料をドープしたものである。この母体結晶は物理的化学的に安定であるものが用いられるため、無機ＥＬ素子は信頼性が高く、寿命も３万時間以上を実現している。例えば、発光層にＺｎＳを主体とし、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｂ，Ｅｕ，Ｔｍ，Ｙｂ等の遷移金属元素や希土類元素をドープすることによって、発光輝度の向上が図られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
また、厚膜誘電体層の焼成時にクラック等が発生するのを最小限に抑えるために、比較的焼成温度の低い鉛系の誘電体材料が用いられる場合がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特公平７−４４０７２号公報
【特許文献２】特公昭５４−８０８０号公報
【特許文献３】特開平７−５０１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記厚膜誘電体層６１が所望の特性を得るには、成膜後に高温の焼成処理を必要とする。そのため、基板１１には耐熱性を有する石英基板やセラミック基板が用いられている。しかしながら、前述の誘電体材料と基板材料との熱膨張率の違い、或いは有機高分子マトリックス中における分散の不均一性等から、焼成時に誘電体層にクラック等の表面欠陥が形成され、耐電圧が低くなる等の課題があった。
【０００９】
また、上記のように低温焼成可能な鉛系の誘電体材料を用いて低温焼成することで誘電体層のクラック発生を抑制できるが、その一方で人体に有害な鉛を原料として使用することは、製造及び使用上好ましくない。
【００１０】
本発明の目的は、高輝度で、且つ安全、安価なＥＬ素子と、そのＥＬ素子を用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る発光素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟まれて設けられている無機蛍光体を含む発光層と、
前記発光層に加えて、前記電極間に挟まれて設けられている少なくとも一層の強誘電性高分子材料からなる誘電体層と
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記誘電体層は、残留分極量が４μＣ／ｃｍ２以上の強誘電性高分子材料を主体としてなることが好ましい。さらに、前記強誘電性高分子材料は、フッ素系高分子材料であってもよい。
【００１３】
さらに、前記発光層は、無機蛍光体微粒子をバインダ中に分散させた構造を有するものであってもよい。あるいは、前記発光層は、無機蛍光薄膜であってもよい。前記発光層は、前記誘電体層の厚さの１／２０以上の厚さを有することが好ましい。
【００１４】
またさらに、前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよい。前記支持体基板は、ガラス基板を用いてもよい。また、前記支持体基板は、可撓性を有する透明樹脂基板であってもよい。
【００１５】
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るＥＬ素子及び表示装置によれば、誘電体層として残留分極量が４μＣ／ｃｍ２以上の強誘電性高分子材料を用いることにより、高輝度の発光が得られる。また、誘電体微粒子を使用しないことから、焼成工程や有機高分子マトリクス中への分散工程も必要としないため、高歩留まりで製造することが可能となり、基板コスト、製造コストを抑えることができる。また、鉛系の誘電体材料も不要であるため、人体に対して安全で且つ安価で信頼性の高いＥＬ素子及び表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係るＥＬ素子及び該ＥＬ素子を用いた表示装置について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００１８】
第１実施形態；
本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子について、図１を用いて説明する。図１は、このＥＬ素子１０の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子１０は、強誘電性有機材料からなる誘電体層１３と、無機蛍光体を含む発光層１４とを備える。更に詳細には、このＥＬ素子１０は、基板１１の上に、対向電極１２と、誘電体層１３と、発光層１４と、透明電極１５とが、順次積層されている。無機蛍光体からの発光は、透明電極１５の側から取り出される。尚、前記構成に加えて、ＥＬ素子１０の全部又は一部を封止する構造を更に備えていてもよい。これによって無機蛍光体の耐湿性が向上し素子寿命を延ばすことが可能となる。更に対向電極１２は黒色を呈していてもよい。また更に、誘電体層１３内に黒色を呈する色素等を含んでいてもよい。これによって透明電極１５側からＥＬ素子内に入射してきた外光が対向電極１２の表面で反射することを防止することが可能となり、外光コントラストを良好にすることができる。
【００１９】
次に、ＥＬ素子１０の各構成部材について詳細に説明する。
まず、基板１１について説明する。基板１１は、その上に形成する各層を支持できるもので、且つ、電気絶縁性の高い材料であればよい。更には対向電極１２との密着性に優れていることが好ましい。基板１１としては、コーニング１７３７等のガラス基板を用いることができるが、これらに限定されるものではない。通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光素子へ影響しないように、無アルカリガラスや、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしたソーダライムガラスであってもよい。また、ポリエステル等の樹脂フィルムを用いてもよい。樹脂フィルムは耐久性、柔軟性、電気絶縁性、防湿性の材料を用いればよく、ポリエチレンテレフタレート系やポリクロロトリフルオロエチレン系とナイロン６の組み合わせやフッ素樹脂系材料等を使用できる。また更に、表面に絶縁層を有する金属基板やセラミックス基板、シリコンウエハ等を用いることができる。
【００２０】
次に、対向電極１２について説明する。対向電極１２としては、導電性であれば特に限定されない。更には基板１１や誘電体層１３との密着性に優れていることが好ましい。好適な例としては、ＩＴＯやＳｎＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物や、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の高分子材や、カーボン等を用いることができる。
【００２１】
次に、誘電体層１３について説明する。誘電体層１３としては、電気絶縁性が高く、強誘電性を有する高分子系有機材料が用いられる（以下、「有機強誘電体材料」という。）。この有機強誘電体材料は、誘電体層１３や透明電極１５との密着性に優れていることが好ましい。また更に、ピンホールや欠陥を誘発する不純物、異物の混入が少なく、均一な膜厚や膜質を得やすい材料であることが好ましい。有機強誘電体材料として、特に好適な例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ））、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンと六フッ化プロピレンとの三元共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ／ＨＦＰ））、フッ化ビニリデンと四フッ化エチレンとの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｅＦＥ））、フッ化ビニリデンオリゴマー、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、フッ化ビニルと三フッ化エチレンとの共重合体（Ｐ（ＶＦ／ＴｒＦＥ））、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、シアン化ビニリデンと酢酸ビニルとの共重合体（Ｐ（ＶＤＣＮ／ＶＡｃ））等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの有機強誘電体材料は、共有結合で長く連なった分子鎖のコンフォーメーション変化を素過程とする個々の分子鎖の回転によって分極反転が起こる。また、これらの有機強誘電体材料は、分極反転に比較的強い電界が必要であるが、高分子系有機材料であるため薄膜化が容易であり、セラミック系材料のようにクラック等の欠陥もなく、絶縁性に優れた誘電体層を得ることができる。
【００２２】
ここで、この誘電体層１３のヒステリシス特性について、図６を用いて説明する。図６は、誘電体層の分極量Ｐと誘電体層への印加電界強度Ｅとの関係を示す図であり、前記誘電体層のヒステリシス特性を示している。誘電体層の両面に電極を設け、この電極間に交流電圧を印加することによって、誘電体層内の各双極子の方位が電界方向に配向され、誘電体層全体としての分極を示す（状態Ａ）。続いて、印加電界がゼロに達した時点でも分極状態が維持される（状態Ｂ）。この時の分極量を残留分極量Ｐｒという。なお、さらに逆向きの電界を印加すると、逆向きの分極が飽和し（状態Ｃ）、その後、印加電界をゼロにしても逆向きの残留分極量が残る（状態Ｄ）。
【００２３】
本発明者は、残留分極量Ｐｒが４μＣ／ｃｍ２より大きい有機強誘電体材料からなる誘電体層１３とすることにより高輝度のＥＬ素子及び表示装置が得られることを知見した。即ち、有機強誘電体材料のヒステリシス特性（図６に示す）において、残留分極量Ｐｒが大きい程、ＥＬ素子において発光層／誘電体層界面準位に蓄積される電荷により、内部分極が生じ、実効的な電界強度を増加させ、発光輝度が向上する。
【００２４】
誘電体層１３の成膜方法としては、任意の有機溶媒等に前記有機強誘電体材料を溶解した後、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法、その他公知の溶剤キャスト法を使用することができる。また他の成膜方法として、蒸着重合法やＬＢ法等を用いてもよい。なお、誘電体層１３の成膜方法はこれらに限定されない。
【００２５】
次に、発光層１４について説明する。発光層１４としては、前述のＭｎをドープしたＺｎＳに代表される第１２族−第１６族間化合物等公知の蛍光材料を用いることができるが、特に限定されるものではない。他の蛍光材料の母材として好適な例は、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の第１２族−第１６族間化合物や、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳｅ等の第２族−第１６族間化合物蛍光材料、ＺｎＭｇＳ、ＣａＳＳｅ、ＣａＳｒＳ等の前記化合物の混晶、又は部分的に偏析していてもよい混合物、さらには、ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＧａ２Ｓ４等のチオガレート系蛍光材料、ＣａＡｌ２Ｓ４、ＳｒＡｌ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４等のチオアルミネート蛍光材料、Ｇａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＧｅＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物蛍光材料、また、Ｚｎ２ＳｉＯ４、Ｚｎ２ＧｅＯ４、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣａＧａ２Ｏ４、ＣａＧｅＯ３、ＭｇＧｅＯ３、Ｙ４ＧｅＯ８、Ｙ２ＧｅＯ５、Ｙ２Ｇｅ２Ｏ７、Ｙ２ＳｉＯ５、ＢｅＧａ２Ｏ４、Ｓｒ３Ｇａ２Ｏ６、（Ｚｎ２ＳｉＯ４−Ｚｎ２ＧｅＯ４）、（Ｇａ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３）、（ＣａＯ−Ｇａ２Ｏ３）、（Ｙ２Ｏ３−ＧｅＯ２）等の多元酸化物蛍光材料等が挙げられる。これらの蛍光材料にはそれぞれ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ等の金属元素から選ばれる少なくとも１種類の元素が賦活されている。また、賦活物質としてはＣｌ、Ｉのような非金属元素やＴｂＦ３やＰｒＦ３等のフッ化物を用いてもよい。更に、上記の賦活物質のうち２種類以上を同時に賦活してもよい。
【００２６】
発光層１４は、前記蛍光材料を主体とする無機蛍光薄膜であっても、あるいは、前記蛍光材料を主体とする微粒子がバインダとなる有機高分子材料中に分散された層であってもよい。この有機高分子材料には、例えばシアノエチルセルロースや、ポリフッ化ビニリデン等を用いることができる。
【００２７】
また、本発明者は、前記発光層１４の膜厚を前記誘電体層１３の膜厚の１／２０以上とすることにより高輝度のＥＬ素子及び表示装置が得られることを知見した。ここで、誘電体層と発光層との膜厚の関係について説明する。有機強誘電体材料は一般的に、セラミック系の強誘電体材料に比べて抗電界（図６に示すＥｃにあたる）が大きいという特徴を有している。例えば、抗電界が５０ＭＶ／ｍの有機強誘電体材料を用いたＥＬ素子の場合、誘電体層の膜厚が４μｍを越えると、反転分極させるのに２００Ｖ程度の高電圧が必要となる。また、誘電体層の膜厚が薄いと欠陥等の影響を受けるために絶縁耐圧が問題となってくる。ＥＬ素子において、実用的な印加電圧の範囲で発光し、且つ良好な耐圧性を確保するためには、誘電体層の膜厚は、好ましくは、１μｍ〜１０μｍの範囲内、特に好ましくは２μｍ〜５μｍの範囲内である。一方、発光層の膜厚は、薄すぎると発光効率が低下し、厚すぎると駆動電圧が上昇するため、好ましくは、０．１μｍ〜１μｍの範囲内、特に好ましくは０．２μｍ〜０．５μｍの範囲内である。従って、有機強誘電体材料を用いる効果が得られるのは、発光層の膜厚が誘電体層の膜厚の１／２０以上となる範囲に限定される。
【００２８】
発光層１４の成膜方法について説明する。無機蛍光薄膜の発光層１４の場合には、スパッタリング法、ＥＢ蒸着法、抵抗加熱蒸着法、ＣＶＤ法等を用いて成膜することができる。また、蛍光材料を主体とする微粒子が有機高分子材料中に分散された発光層１４の場合には、任意の有機溶媒等に前記蛍光材料微粒子と前記有機高分子材料とを分散、溶解した後、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法、その他公知の溶剤キャスト法を使用して成膜することができる。
【００２９】
次に、透明電極１５について説明する。透明電極１５としては、透過性を有するものであればよく、低抵抗であることが好ましい。特に好適な例としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＩｎＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物が用いられるが、これらに限定されるものではない。ＩＴＯは、その透明性を向上させる目的、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等公知の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１５の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。更に、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性樹脂を用いることもできる。前記導電性樹脂を用いる場合は、インクジェット法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、バーコート法等公知の成膜方法を使用することができる。
【００３０】
尚、対向電極１２を透明電極１５と同様に光透過性電極とし、且つ基板１１を透明又は半透明にすることにより、ＥＬ素子の両面から発光を取り出すこともできる。
【００３１】
第２実施形態
本発明の第２実施形態に係るＥＬ素子について、図２を用いて説明する。図２は、このＥＬ素子２０の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子２０は、第１実施形態に係るＥＬ素子１０と比較すると、透明基板２１上に各電極及び各層を形成し、透明基板２１の側から発光を取り出す点で相違する。更に詳細には、透明基板２１上に、透明電極１５と、発光層１４と、誘電体層１３と、対向電極１２とが順次積層されている点で相違する。
【００３２】
次に、ＥＬ素子２０の各構成部材について詳細に説明する。尚、第１実施形態に係るＥＬ素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
【００３３】
透明基板２１としては、その上に形成する各層を支持できるものであればよい。また、発光層１４内で生じた発光を取り出せるように可視光領域において８０％以上の透過率を有し、且つ、電気絶縁性の高い材料であればよい。透明基板２１としては、例えば、コーニング１７３７等のガラス基板を用いることができるが、特にこれらに限定されるものではない。また、無アルカリガラスやソーダライムガラス等であってもよい。また更に、ポリエステル等の樹脂フィルムを用いることもできる。
【００３４】
第３実施形態
本発明の第３実施形態に係るＥＬ素子について、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は、このＥＬ素子３０及び４０の発光面に垂直な断面図である。この図３に示すＥＬ素子３０は、第１実施形態に係るＥＬ素子１０と比較すると、発光層１４と透明電極１５との間に、第２誘電体層３２を更に備える点で相違する。更に詳細には、基板１１上に、対向電極１２と、第１誘電体層３１と、発光層１４と、第２誘電体層３２と、対向電極１５とが順次積層されている点で相違する。第２誘電体層３２としては、第１誘電体層３１に用いられる有機強誘電体材料と同様の材料であって、且つ、発光層１４内で生じた発光を取り出せるように可視光領域において透明又は半透明であればよい。この有機強誘電体材料は前述の第１実施形態に係るＥＬ素子１０の誘電体層１３に用いた有機強誘電体材料と実質的に同一であるため説明は省略する。また、図４に示すＥＬ素子４０は、ＥＬ素子３０と比較すると、透明基板２１上に、各電極、各層を積層し、発光の取り出し方向（矢印）がＥＬ素子３０とは逆方向となる点で相違するが、ＥＬ素子３０と実質的に同一である。同一構成部分には同一符号が附してあり、各構成部材の説明は省略する。尚、ＥＬ素子３０及び４０においても、両面から光を取り出す場合は、基板１１及び対向電極１２を光透過性材料で構成すればよい。
【００３５】
なお、第１から第３の実施形態において、ＥＬ素子より取り出す発光色を白色とするには、補色関係にある２色、あるいは、ＲＧＢ３色の蛍光体を用い、発光層１４内に混在させる、あるいは、複数の発光層を積層する等の方法がある。また、これらの蛍光体は、必ずしもＥＬによる発光を示すものでなくてもよい。例えば、青色のＥＬ発光を示す蛍光体と、その青色発光を励起源として、より長波長の緑色、あるいは、赤色の発光に色変換する蛍光体、あるいは、染料と組み合わせる等の方法がある。
【００３６】
第４実施形態
本発明の第４実施形態に係る表示装置について、図５を用いて説明する。図５は、互いに直交する対向電極１２と透明電極１５とによって構成されるパッシブマトリクス表示装置５０を示す概略平面図である。この表示装置５０は、前記第１実施形態に係るＥＬ素子が複数個、２次元配列しているＥＬ素子アレイを備える。また、ＥＬ素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の対向電極１２と、ＥＬ素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１５とを備える。さらに、この表示装置５０では、１対の対向電極１２と透明電極１５との間に外部交流電圧を印加して１つのＥＬ素子を駆動し、得られた発光を透明電極１５側から取り出す。この表示装置５０によれば、各画素のＥＬ素子の絶縁層として有機強誘電体が用いられている。これにより、高輝度で安全且つ安価なＥＬ素子表示装置が得られる。
【００３７】
また、カラーの表示装置の場合、発光層をＲＧＢの各色の蛍光体で色分けして成膜すればよい。あるいは、電極／発光層／絶縁層／電極といったＲＧＢ各色毎の発光ユニットを積層してもよい。また更に、別例のカラー表示装置の場合、単一色又は２色の発光層による表示装置を作成した後、カラーフィルター及び／又は色変換フィルターを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。
【００３８】
尚、前述の各実施形態は一例を示したものであり、その構成は各実施形態の構成に限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
以下に、本発明に係る実施例について更に詳細に説明する。なお、本発明はここに説明する実施例に限定されるものではない。
【００４０】
実施例１
本発明の実施例１に係るＥＬ素子について図１を用いて説明する。このＥＬ素子では、第１実施形態に係るＥＬ素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。このＥＬ素子では、基板１１として、市販の無アルカリガラス基板を用いた。対向電極１２としては、カーボンペーストを用いた。誘電体層１３としては、市販のＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）からなる層を用いた。発光層１４としては、ＭｎをドープしたＺｎＳ薄膜を用いた。透明電極１５としては、ＩＴＯ薄膜を用いた。
【００４１】
次に、このＥＬ素子の製造方法について説明する。このＥＬ素子は、以下の手順によって作製した。
（ａ）無アルカリガラス基板を、アルカリ洗剤、水、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて超音波洗浄し、次いで沸騰したＩＰＡ溶液から引き上げて乾燥した。最後に、ＵＶ／Ｏ３洗浄した。この無アルカリガラス基板を基板１１として用いた。
（ｂ）次に、前記無アルカリガラス基板１１上に、対向電極１２として、カーボンペーストをライン状に、スクリーン印刷法により成膜した後、乾燥させて、パターン電極付基板を得た。
（ｃ）次に、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）をターピネオールに３０重量％になるように溶解した溶液を準備し、これをスクリーン印刷法により、前記パターン電極付基板上に成膜した。その後、乾燥温度１２０℃にて乾燥した。乾燥膜厚を２μｍとした。前記誘電体層１３と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は５μＣ／ｃｍ２であった。
（ｄ）次に、ＭｎをドープしたＺｎＳ蒸着源を用い、基板温度１２０℃下で、真空蒸着法により、前記誘電体層１３上に発光層１４を成膜した。膜厚は０．５μｍとした。
（ｅ）次に、前記発光層１４上に、ＩＴＯターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、透明電極１５を形成した。透明電極１５の膜厚は０．５μｍとした。
以上の工程によって、実施例１のＥＬ素子を完成した。
【００４２】
このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が４４０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００４３】
実施例２
本発明の実施例２に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ７５ｍｏｌ％）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は７μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が４７０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００４４】
実施例３
本発明の実施例３に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｅＦＥ）（ＶＤＦ８０ｍｏｌ％）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は４μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が４００ｃｄ／ｍ２を示した。
【００４５】
実施例４
本発明の実施例４に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、Ｐ（ＶＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＦ５０ｍｏｌ％）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は４μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が４００ｃｄ／ｍ２を示した。
【００４６】
比較例１
比較例１に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、ポリシアノフェニレンサルファイド（ＰＣＰＳ）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は３μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が３１０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００４７】
比較例２
比較例２に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、ポリウレア（ＰＵＡ）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は２μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が２４０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００４８】
比較例３
比較例３に係るＥＬ素子について説明する。このＥＬ素子では、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ５５ｍｏｌ％）に代えて、常誘電体であるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いた点で相違する。なお、その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一なので、その説明を省略する。また、この誘電体層と同等の誘電体薄膜を一対の電極で挟んだサンプルを別例で作製し、ヒステリシス特性を測定したところ、残留分極量は２μＣ／ｃｍ２であった。さらに、このようにして作製したＥＬ素子に、２００Ｖ／５００Ｈｚの正弦波交流電圧を印加して評価したところ、発光輝度が１８０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００４９】
実施例５
本発明の実施例５に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を３μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４５０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００５０】
実施例６
本発明の実施例６に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を３μｍ、発光層１４の膜厚を０．１５μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４１０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００５１】
実施例７
本発明の実施例７に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を４μｍ、発光層１４の膜厚を０．２μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４１０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００５２】
実施例８
本発明の実施例８に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を５μｍ、発光層１４の膜厚を０．３μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４４０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００５３】
実施例９
本発明の実施例９に係るＥＬ素子は、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を４μｍ、発光層１４の膜厚を０．３μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子を上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が４６０ｃｄ／ｍ２を示した。
【００５４】
比較例４
比較例４に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を４μｍ、発光層１４の膜厚を０．１５μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子は、実施例４等に比べて発光に至る発光閾電圧が上昇した上に発光層が薄いため、上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が２９０ｃｄ／ｍ２であった。
【００５５】
比較例５
比較例５に係るＥＬ素子は、実施例４に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を５μｍ、発光層１４の膜厚を０．２μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例４に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子は、実施例４等に比べて発光閾電圧が上昇した上に発光層が薄いため、上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が３００ｃｄ／ｍ２であった。
【００５６】
比較例６
比較例６に係るＥＬ素子は、実施例１に係るＥＬ素子と比較すると、誘電体層１３の膜厚を４μｍ、発光層１４の膜厚を０．１５μｍとした点で相違する。その他の構成部材については実施例１に係るＥＬ素子と実質的に同一である。このようにして作製したＥＬ素子は、実施例１等に比べて発光閾電圧が上昇した上に発光層が薄いため、上記実施例と同様に評価したところ、発光輝度が３２０ｃｄ／ｍ２であった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係るＥＬ素子及び表示装置は、誘電体層に強誘電性高分子材料を用いることで、高輝度で、安全、且つ、安価な製品となる。特にテレビ等のディスプレイデバイスや、通信、照明などに用いられる各種光源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るＥＬ素子の別例の発光面に垂直な断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図６】有機強誘電体材料のヒステリシス特性を示すグラフである。
【図７】従来例のＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005122651.tif 000009
【図２】
2005122651.tif 000010
【図３】
2005122651.tif 000011
【図４】
2005122651.tif 000012
【図５】
2005122651.tif 000013
【図６】
2005122651.tif 000014
【図７】
2005122651.tif 000015
【国際調査報告】
2005122651.tif 000016
2005122651.tif 000017
2005122651.tif 000018
2005122651.tif 000019