[发明专利]无机电致发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及无机电致发光装置等。

背景技术

荧光材料是在外部向其施加能量(比如光、电、压力、热或电子束)时发光的材料，且它们是长时间已知的材料。在这样的材料中，利用它们的发光特征和稳定性已将无机材料制成的荧光材料用于布朗管(Braun tube)、荧光灯、电致发光(EL)装置等。近年来，对在LED中用作色彩转化材料的无机发光体和在PDP中用于通过慢电子束激发的那些无机发光体进行了积极的研究。

根据它们的驱动方法，使用无机发光体材料的电致发光(EL)装置大致分为交流电驱动或直流电驱动。交流电驱动EL装置分成两种：发光体颗粒分散在高介电粘合剂中的分散类型和发光体薄膜夹在两个介电层之间的薄膜类型。直流驱动EL装置中包括直流薄膜EL装置，每个直流薄膜EL装置具有夹在透明电极和金属电极之间的发光体薄膜且由低压直流电驱动。

上世纪七十到八十年代对直流电驱动的无机EL装置进行了积极的研究(Journal of Applied Physics，52(9)，5797，1981)。这类EL装置是构造成具有ZnSe:Mn膜的装置，所述ZnSe:Mn膜通过使用MBE在GaAs衬底上形成并夹在衬底和Au电极之间。这样的装置的发光机理在于，当把约4V电压施加于该装置时，电子通过隧道效应从电极射入并激发Mn作为发光中心。然而，这样的装置具有低发光效率(最多0.05lm/W)和低重现性，因此从那时起甚至它们的科学研究就没有进行过，更不用说商业化。

近来已报道新的直流电驱动的无机EL装置(WO 07/043676小册子)。该新的装置使用含迄今已知的发光中心(比如Cu或Mn)的ZnS体系作为其发光材料，且具有ZnS体系夹在作为透明电极的ITO电极和作为背电极的Ag电极之间的结构。尽管该文件没有描述该装置的发光机理，可以想到的机理是体系中共同含有的Cu和Cl形成DA对，且射入的电子和空穴通过该DA对重组并发光。

另外，JP-A-2006-233147公开了使用无机发光体的电致发光装置，该无机发光体由硫化锌颗粒组成，含作为活化剂的铜、作为共活化剂的至少氯或溴、和至少一种属于第二或第三过渡系列的6到10族的金属元素。

此外，出于采用直流电驱动的目的，WO 07/139032小册子公开了表面发射的电致发光装置，其中引入了透明的金属氧化物半导体/绝缘体。

和通过类似于上面所述的驱动方法发光的有机EL装置相比，其中所有成分是无机材料的直流电驱动的无机EL装置具有高耐久性且可在各种领域比如照明和显示中完全使用。按同样的方法驱动的LED的相似点在于各自的所有成分是无机材料，但LED的光发射的面积最小，或者相当于点发光。因此，尽管LED产生每单位面积的高强度的激光，但产生的激光达不到绝对光量(光通量)；因此，LED的应用有限。另一方面，无机EL装置原本就发出表面发光，因此它们在光通量的投放量的可能性上具有优势。

另外，JP-A-10-270733描述了使用p型化合物半导体的发光装置，所述p型化合物半导体主要由属于元素周期表的11、13和第16族的元素组成。

JP-A-2007-242603公开了直流电驱动的无机EL装置，其具有p型Cu-掺杂的ZnS半导体层和具有给体浓度的n型ZnS半导体层。

发明内容

然而，WO 07/043676和WO 07/139037中公开的直流电驱动的无机EL装置的发光效率低。至于JP-A-2006-233147中描述的EL装置，其中使用的发光体材料是DA(给体-受体)对的发光类型因为它含有铜作为它的活化剂。由于DA对的发光类型的无机发光体材料仅可应用于交流电驱动的发光装置，因此存在这种类型的发光体材料应用有限的问题。另一方面，JP-A-10-270733没有对可用于增强发光效率的发光体材料给出详细描述。WO 07/139037、JP-A-10-270733和JP-A-2007-242603中公开的装置共同具有的另一问题是在明确分离的两层之间在它们各自的结构中形成了界面且在界面上积聚的载体诱发界面降解。因此，探求了针对该问题的解决方法。

因此本发明旨在提供具有充分的发光效率和耐久性的无机EL装置。

作为我们深入研究的成果，我们通过使用具有基体(即基质材料)中的Cu浓度沿着发光层的厚度方向以至少10的倍数变化的组分梯度的发光层而成功实现了高效发光和高耐久性。

本发明通过满足下述要求而实现：

(1)无机电致发光装置，包括：

多层结构，其含有：

至少一对电极，和