阅读说明：本技术 无机el元件、显示元件、图像显示装置和系统 (Inorganic EL element, display element, image display device, and system ) 是由 植田尚之 中村有希 安部由希子 松本真二 曾根雄司 早乙女辽一 新江定宪 草柳岭秀 于 2019-03-13 设计创作，主要内容包括：一种无机EL元件,包括：阳极；空穴传输层；发光层；电子传输层和阴极,所述阳极、所述空穴传输层、所述发光层、所述电子传输层和所述阴极层叠置,其中,所述空穴传输层是氧化物膜,所述发光层是氧化物膜,并且所述电子传输层是氧化物膜。(An inorganic EL element comprising: an anode; a hole transport layer; a light emitting layer; an electron transport layer and a cathode, the anode, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the cathode layer being stacked, wherein the hole transport layer is an oxide film, the light emitting layer is an oxide film, and the electron transport layer is an oxide film.)

无机EL元件、显示元件、图像显示装置和系统

技术领域

本公开涉及直流驱动的无机EL元件、显示元件、图像显示装置和系统。

背景技术

近年来，有机EL(OLED)元件或化合物半导体LED被开发用于照明光源或显示器。它们是电流注入型发光元件，其通过直流驱动器而发光并且具有即使在低电压下也以高亮度发光的特性。然而，OLED由有机物形成，因此耐久性低，这是不利的。另外，LED具有以下缺点：由于LED是通过化合物半导体在单晶基板上的外延生长获得的，因此不能在广泛用于显示器的有源矩阵薄膜晶体管(AM-TFT)上形成RGB元件。同时，由氧化物或氧硫化物发射材料形成的无机EL元件具有高耐久性并且具有能在AM-TFT上形成RBG元件的可能性。因此，期望无机EL元件作为下一代显示器的发光元件。

根据驱动方法，将无机EL元件主要分为交流驱动的无机EL元件和直流驱动的无机EL元件。交流驱动的无机EL元件通过将无机发光层的薄膜夹在介电体层之间或将数百伏的交流电压施加到分散有荧光微粒的介电体粘合剂中的层而发光。经过广泛的研究和开发，该系统已投入实际使用。

按照惯例，作为直流驱动的无机EL元件，使用无机荧光物质(它是一种EL(电致发光))作为发光层的直流驱动的无机EL元件是众所周知的。在直流驱动的无机EL元件中，发光层设置在例如一对电极之间。电压施加在一对电极之间，并且发光层发光以照亮其周围。直流驱动的无机EL具有成本低且发光不涉及发热的优点，并且有望在将来普及。作为无机EL元件的荧光体，通过向氧化锌添加稀土元素而得到的直流驱动的无机EL发光层所使用的技术是众所周知的(例如，参照非专利文献1)。

另外，已经提出了一种无机EL元件，其中，在发光层和基板之间设置有用于防止稀土元素扩散的膜(例如，参见专利文献1)。

[引文列表]

[专利文献]

专利文献1：日本未经审查的专利申请公开第2014-35827号

[非专利文献]

非专利文献1：J.C.Ronfard-Haret,J.Kossanyi,“Tm³⁺和Li⁺掺杂的ZnO陶瓷中Tm³⁺离子的电致发光和光致发光。烧结温度的影响(Electro-and photoluminescence of theTm³⁺ion in Tm³⁺-and Li⁺-doped ZnO ceramics.Influence of the sinteringtemperature)”,Chem.Phys.241(1999)339-349

发明内容

技术问题

然而，在传统技术中，不能实现由低压直流驱动并以高效率发光的无机EL元件。

本公开的目的是提供一种直流驱动的无机EL元件，其以低电压·高效率进行充分发光。

解决问题的技术方案

解决上述问题的手段如下。也就是说，本公开的无机EL元件包括：阳极；空穴传输层；发光层；电子传输层；和阴极，所述阳极、所述空穴传输层、所述发光层、所述电子传输层和所述阴极层叠置。所述空穴传输层是氧化物膜，所述发光层是氧化物膜，并且所述电子传输层是氧化物膜。

本发明的有益效果

根据本公开的无机EL元件，可以提供具有耐久性并且以低电压和高效率进行发光的发光元件。

附图说明

图1是示出本发明的直流驱动的无机EL元件的一个实例的概略结构图。

图2是示出图像显示装置的图。

图3是示出本公开的显示元件的一个实例的图。

图4是示出显示元件中的无机EL元件与场效应晶体管之间的位置关系的一个实例的结构示意图。

图5是示出显示元件中的无机EL元件与场效应晶体管之间的位置关系的另一实例的结构示意图。

图6是示出显示控制装置的图。

图7是示出实施例1中制造的无机EL元件的I-V特征的图。

图8是示出实施例1中制造的无机EL元件的EL光谱的图。

图9是示出实施例1和4中制造的无机EL元件的能量图的示意图。

图10是示出实施例2中制造的无机EL元件的能量图的示意图。

图11是示出实施例3中制造的无机EL元件的能量图的示意图。

图12是示出实施例5中制造的无机EL元件的能量图的示意图。

图13是示出实施例6中制造的无机EL元件的能量图的示意图。

具体实施方式

(无机EL元件)

本公开的无机EL元件至少包括发光层，并且如果需要的话还包括其他组件，如阳极、阴极、空穴传输层和电子传输层。

所述无机EL元件是直流驱动的无机EL元件。

所述发光层是氧化物膜，优选为非晶氧化物膜。

所述空穴传输层是氧化物膜，优选为非晶氧化物膜。

所述电子传输层是氧化物膜，优选为非晶氧化物膜。

所述氧化物膜可以包括微晶。

作为所述发光层的氧化物膜优选由掺杂有发光中心的氧化物形成。

所述发光中心优选为过渡金属离子或稀土离子。

所述发光中心优选包括选自由钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、钨(W)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)和镱(Yb)所组成的组中的至少一种。

在作为发光层的氧化物膜中，带隙能等于或高于发光中心的激发能的氧化物优选为所述发光中心的主体。

在作为发光层的氧化物膜中，带隙能等于或高于发光中心的发光能量的氧化物优选为所述发光中心的主体。

作为空穴传输层的氧化物膜优选为p型氧化物半导体。

作为电子传输层的氧化物膜优选为n型氧化物半导体。

优选地，作为所述空穴传输层的氧化物膜是掺杂有发光中心的p型氧化物半导体并且起发光层的作用。优选地，作为所述电子传输层的氧化物膜是掺杂有发光中心的n型氧化物半导体并且起发光层的作用。所述发光中心优选为过渡金属离子或稀土离子。所述发光中心优选包括选自由钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、钨(W)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)和镱(Yb)所组成的组中的至少一种。

图1是示出本发明的直流驱动的无机EL元件的一个实例的概略结构图。

图1中的无机EL元件350包括：阴极312、阳极314和无机EL薄膜层340。

<阴极>

阴极312的材料没有特别限定并且可根据预期目的进行适当选择。所述材料的实例包括铝(Al)、镁(Mg)银(Ag)合金、铝(Al)锂(Li)合金、金(Au)锗合金和氧化铟锡(ITO)。注意的是，如果具有足够的厚度的话，则镁(Mg)银(Ag)合金将成为高反射电极，并且MgAg合金的极薄薄膜(小于约20nm)将成为半透明电极。在该图中，光是从所述阳极侧取出的。然而，当阴极是透明电极或半透明电极时，光可以是从阴极侧取出的。

<阳极>

阳极314的材料没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。所述材料的实例包括：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、银(Ag)钕(Nd)合金和铝(Al)硅(Si)铜(Cu)合金。注意的是，在使用银合金的情况下，所得的电极将成为高反射电极，其适合于从阴极侧取出光。

<无机EL薄膜层>

无机EL薄膜层340包括例如电子传输层342、发光层344和空穴传输层346。所述电子传输层342耦联到所述阴极312，而空穴传输层346耦联到阳极314。当在阳极314和阴极312之间施加预定电压时，发光层344发光。

电子传输层342和发光层344可以形成单层。可选地，空穴传输层346和发光层344可以形成单层。此外，可以在电子传输层342和阴极312之间设置电子注入层。此外，可以在空穴传输层346和阳极314之间设置空穴注入层。

描述了所谓的“底发射”无机EL元件，其中光是从基板侧(图1中的底侧)取出的。然而，无机EL元件可以是“顶发射”无机EL元件，其中光是从与基板相反的一侧(图1中的底侧)取出的。

<<发光层>>

在本发明的无机EL元件中，作为发光层的氧化物膜优选由掺杂有发光中心的氧化物形成。发光中心没有特别限制并且可以根据预期目的从过渡金属离子和稀土离子中进行适当选择。其实例包括：Ti、Cr、Mn、Cu、W、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb。

主体氧化物可以根据预期目的进行适当选择，但是优选具有等于或高于发光中心的激发能的带隙能。优选地，主体氧化物还具有等于或高于发光中心的发光能量的带隙能。前述主体氧化物的具体实例包括Al₂O₃、Ga₂O₃、La₂O₃、ZrO₂、YAO(氧化钇铝)、YGO(氧化钇钆)和LAO(氧化镧铝)。

所述发光中心的浓度可以根据预期目的进行适当选择。其浓度优选为主体阳离子的10原子％或更小，特别优选为约1～5原子％。

作为发光层的氧化物膜优选为包括选自由铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、镥(Lu)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、硅(Si)、锗(Ge)、锑(Sb)、铋(Bi)和碲(Te)所组成的组中的至少一种的氧化物。

发光层的膜厚可以根据预期目的进行适当选择。例如，其膜厚度优选为100nm或更小，特别优选为约5nm至约30nm。

<<电子传输层>>

在本发明的无机EL元件中，作为电子输送层的氧化物膜优选由n型氧化物半导体形成。n型氧化物半导体的材料没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括：InGaZnO(氧化铟镓锌)、IMO(氧化铟镁)、ZTO(氧化锌锡)、IAO(氧化铟铝)和ILO(氧化铟镧)。为了控制n型氧化物半导体的电子载流子，适当地进行载流子掺杂。

作为电子传输层的氧化物膜优选为包括选自由锌(Zn)、镉(Cd)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、钛(Ti)和钨(W)所组成的组中的至少一种的n型氧化物半导体。

作为电子传输层的氧化物膜优选为进一步包括选自由铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、钪(Sc)、钇(Y)、镧系元素(Ln)、硼(B)、铝(Al)、硅(Si)、锑(Sb)和碲(Te)所组成的组中的至少一种的n型氧化物半导体。

电子传输层的膜厚度可以根据预期目的进行适当选择。例如，其膜厚度优选为100nm或更小，特别优选为约5nm至约30nm。

<<空穴输送层>>

在本发明的无机EL元件中，作为空穴输送层的氧化物膜优选由p型氧化物半导体形成。p型氧化物半导体的材料没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括：Cu₂O、CuInO₂(氧化铜铟)、CuAlO₂(氧化铜铝)、MCO(氧化镁铜)、CCO(氧化钙铜)、SCO(氧化锶铜)、ACO(氧化锑铜)、CTO(氧化铜锡)、NiO和ZnIr₂O₄(氧化锌铱)。为了控制p型氧化物半导体的空穴载流子，适当地进行载流子掺杂。

作为空穴传输层的氧化物膜优选为包括选自由(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、铊(Tl)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)和碲(Te)所组成的组中的至少一种的p型氧化物半导体。

所述空穴输送层的膜厚可以根据目的进行适当选择。例如，其膜厚度优选为100nm或更小，特别优选为约5nm至约30nm。

当发光层和电子传输层形成单层时，电子传输层优选掺杂有上述发光层的发光中心。

当发光层和空穴传输层形成单层时，空穴传输层优选掺杂有上述发光层的发光中心。

可以适当地选择例如发光中心的种类和浓度与电子传输层和空穴传输层的材料和膜厚度的组合。

<<电子注入层>>

本公开的无机EL元件中的电子注入层存在于阴极与电子传输层之间，并且具有促进电子从阴极注入的功能。如上所述，在发光层和电子传输层形成单层的情况下特别有用。在本发明的无机EL元件中，作为电子注入层的氧化物膜优选由n型氧化物半导体形成。n型氧化物半导体的材料没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括：InGaZnO(氧化铟镓锌)、IMO(氧化铟镁)、ZTO(氧化锌锡)、IAO(氧化铟铝)和ILO(氧化铟镧)。

作为电子注入层的氧化物膜优选为包括选自由锌(Zn)、镉(Cd)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、钛(Ti)和钨(W)所组成的组中的至少一种的n型氧化物半导体。

作为电子注入层的n型氧化物半导体适当地进行载流子掺杂，以降低来自阴极的电子的注入势垒。作为载流子掺杂剂，优选添加具有比n型氧化物半导体的构成元素更高价态的元素。对于IMO(氧化铟镁)而言，例如，锡(Sn)、钛(Ti)、铌(Nb)和钨(W)是优选的。对于ZTO(氧化锌锡)而言，例如，铌(Nb)、钼(Mo)和钨(W)是优选的。

电子注入层的膜厚度可以根据预期目的进行适当选择。例如，其膜厚度优选为100nm或更小，特别优选为约5nm至约30nm。

<<空穴注入层>>

本公开的无机EL元件中的空穴注入层存在于阳极与空穴传输层之间，并且具有促进从阳极注入空穴的功能。如上所述，在发光层和空穴传输层形成单层的情况下是特别有用的。在本发明的无机EL元件中，作为空穴注入层的氧化物膜优选由p型氧化物半导体形成。p型氧化物半导体的材料没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括：Cu₂O、CuInO₂(氧化铜铟)、CuAlO₂(氧化铜铝)、MCO(氧化镁铜)、CCO(氧化钙铜)、SCO(氧化锶铜)、ACO(氧化锑铜)、CTO(氧化铜锡)、NiO和ZnIr₂O₄(氧化锌铱)。

作为空穴注入层的氧化物膜优选为包括选自由镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、铊(Tl)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)和碲(Te)所组成的组中的至少一种的p型氧化物半导体。

作为空穴注入层的p型氧化物半导体适当地进行载流子掺杂，以降低来自阳极的空穴的注入势垒。作为载流子掺杂剂，优选添加价态比p型氧化物半导体的构成元素的价态更低的元素。对于CuInO₂(铜铟氧化物)而言，例如，镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)是优选的。

空穴输送层的膜厚可以根据目的进行适当选择。例如，其膜厚度优选为100nm或更小，特别优选为约5nm至约30nm。

无机EL薄膜层的成膜方法没有特别限定并且可以根据目的进行适当选择。其实例包括成膜的真空法(例如，CVD法和ALD法)和印刷法，如旋涂法和狭模涂布法(slit diecoating method)。

密封膜或其他组件可以根据预期目的进行适当选择。

基板没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括玻璃基板和塑料基板。

电极层(阳极和阴极)的成膜方法没有特别限定并且可以根据目的进行适当选择。其实例包括成膜的真空法(例如，溅射方法、CVD法和真空气相沉积法)和印刷方法，如旋涂法和狭模涂布法。

<无机EL元件的制造方法>

无机EL元件的制造方法没有特别限定并且可以根据目的进行适当选择。无机EL元件的制造方法包括例如使用形成无机EL薄膜的涂布液来形成无机EL薄膜层的步骤，并且根据需要还包括其他步骤。

注意的是，形成无机EL薄膜的涂布液是形成构成无机EL薄膜的空穴传输层、发光层和电子传输层中的至少一种的涂布液。

-形成无机EL薄膜的涂布液-

形成无机EL薄膜的涂布液优选通过将构成发光层的金属元素、p型氧化物半导体和n型氧化物半导体(其形式为选自由氧化物、无机盐、羧酸盐、有机化合物和有机金属所组成的组中的至少一种)溶解在溶剂中而获得。氧化物、无机盐、羧酸盐、有机化合物或有机金属可以均匀地溶解在溶剂中并且可以离解以形成离子。当将氧化物、无机盐、羧酸盐、有机化合物或有机金属溶解在形成无机EL薄膜的涂布液中时，在形成无机EL薄膜的涂布液中几乎不发生浓度的偏析。因此，可以长期使用无机EL薄膜形成用涂布液。此外，使用该涂布液制备的薄膜也具有均一配方。因此，当将涂布液用于无机EL薄膜时，特性的均一性也是有利的。

构成形成发光层的涂布液的发光中心的材料的优选实例(作为形成无机EL薄膜的涂布液的一个实例)包括：例如，含有钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)和钨(W)的过渡金属化合物；以及例如，含有铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铊(Tm)和镱(Yb)的稀土金属化合物。

在下文中，将举例说明上述化合物，它们各自是构成形成发光层的涂布液的发光中心的材料。

<<含锰(Mn)化合物>>

含锰(Mn)化合物没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括有机锰化合物和无机锰化合物。

-有机锰化合物-

有机锰化合物没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择，只要它是包括锰和有机基团的化合物即可。锰和有机基团通过例如离子键、共价键或配位键而结合。

有机基团没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。有机基团的实例包括可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基和可具有取代基的乙酰丙酮基。烷氧基的实例包括包含1至6个碳原子的烷氧基。酰氧基的实例包括含1至10个碳原子的酰氧基。

取代基的实例包括卤素和四氢呋喃基。

有机锰化合物的实例包括四水合乙酸锰(II)、四水合苯甲酸锰(II)、乙酰丙酮锰(III)和2-乙基己酸锰(II)。

-无机锰化合物-

无机锰化合物没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括含氧锰酸、卤化锰和氧化锰。

含氧锰酸的实例包括硝酸锰、硫酸锰和碳酸锰。

卤化锰的实例包括氟化锰、氯化锰、溴化锰和碘化锰。

其中，就对各种溶剂的高溶解性而言，四水合硝酸锰(II)和四水合氯化锰(II)是更优选的。

作为这些含锰化合物，可以使用合成产物，也可以使用市售品。

<<含铕(Eu)化合物>>

含铕(Eu)化合物没有特别限制并且可以根据目的进行适当选择。其实例包括有机铕化合物和无机铕化合物。

-有机铕化合物-

有机铕化合物没有特别限制并且可以根据预期目的适当选择，只要它是包括铕和有机基团的化合物即可。铕和有机基团通过例如离子键、共价键或配位键而结合。

有机基团没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。有机基团的实例包括可具有取代基的烷氧基、可具有取代基的酰氧基和可具有取代基的乙酰丙酮基。烷氧基的实例包括包含1至6个碳原子的烷氧基。酰氧基的实例包括含1至10个碳原子的酰氧基。

取代基的实例包括卤素和四氢呋喃基。

有机铕化合物的实例包括水合乙酸铕(III)、水合乙酰丙酮铕(III)和2-乙基己酸铕(III)。

-无机铕化合物-

无机铕化合物没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。其实例包括含氧酸铕、卤化铕和氧化铕。

含氧酸铕的实例包括硝酸铕、硫酸铕和碳酸铕。

卤化铕的实例包括氟化铕、氯化铕、溴化铕和碘化铕。

其中，从对各种溶剂的溶解性高的观点出发，六水合硝酸铕(III)、六水合氯化铕((III)和八水合硫酸铕(III)是更优选的。

作为这些含铕化合物，可以使用合成产物，也可以使用市售品。

如上所述，详细描述了含锰(Mn)化合物和含铕(Eu)化合物。

相同的描述也适用于例如钛(Ti)、铬(Cr)、铜(Cu)、钨(W)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铊(Tm)和镱(Yb)。

相同的描述也适用于例如构成发光层的一个实例的铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、镥(Lu)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、硅(Si)、锗(Ge)、锑(Sb)、铋(Bi)和碲(Te)。

相同的描述也适用于例如构成空穴传输层的一个实例的镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、铊(Tl)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)和碲(Te)。

相同的描述也适用于例如构成电子传输层的一个实例的锌(Zn)、镉(Cd)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、钛(Ti)和钨(W)。

(显示元件)

本公开的显示元件至少包括光学控制元件和配置成驱动光学控制元件的驱动电路。如果需要的话，显示元件还包括其他组件。

<光学控制元件>

光学控制元件是配置成根据驱动信号来控制光输出的元件，并且可以包括其他种类的光学控制元件，只要其他种类的光学控制元件包括本公开的无机EL元件即可。其他种类的光学控制元件没有特别限定并且可以根据目的进行适当选择。其实例包括有机电致发光(EL)元件、电致变色(EC)元件、液晶元件、电泳元件和电润湿元件。

<驱动电路>

驱动电路没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。驱动电路优选包括场效应晶体管，如含有a-Si、LTPS或氧化物半导体作为有源层的薄膜晶体管(TFT)。

<其他组件>

其他组件没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。

本发明的显示元件包括本公开的无机EL元件。因此，由于随时间的变化较小，显示元件以低电压和高效率发光并且实现长寿命。

(图像显示装置)

本公开的图像显示装置至少包括多个显示元件、多条配线和显示控制装置。如果需要的话，图像显示装置还包括其他组件。

<显示元件>

显示元件没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择，只要显示元件是以矩阵形式布置的本公开的显示元件即可。

<配线>

配线没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择，只要能够将栅电压和图像数据信号分别施加到多个显示元件中的场效应晶体管即可。

<显示控制装置>

显示控制装置没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择，只要能够经由多条配线分别与图像数据相对应地控制场效应晶体管的栅电压和信号电压即可。

<其他组件>

其他组件没有特别限制并且可以根据预期目的进行适当选择。

本公开的图像显示装置包括本公开的显示元件。因此，图像显示装置具有长寿命并且被稳定地驱动。

本公开的图像显示装置可被用作移动信息设备(例如，移动电话、便携式音乐播放器、便携式视频播放器、电子书和个人数字助理(PDA))和摄像装置(例如，静态相机和摄像机)中的显示单元。图像显示装置还可以用于显示运输系统(例如，汽车、飞机、火车和轮船)中各种信息的单元。此外，图像显示装置可以用于测量装置、分析装置、医疗设备和广告媒体中的各种信息片段的显示单元。

(系统)

本公开的系统至少包括本公开的图像显示装置和图像数据生成装置。

图像数据生成装置配置成基于待显示的图像信息来生成图像数据并且将所述图像数据输出至所述图像显示装置。

因为本公开的系统包括本公开的图像显示装置，所以可以显示高清晰度的图像信息。

接下来将在下文中描述本公开的图像显示装置。

本公开的图像显示装置可以通过采用例如日本未经审查的专利申请公开第2014-35827号的第0059至0060段以及图2和图3中描述的配置来获得。

接下来将参考附图来描述本公开的实施方式的一个实例。

图2是示出显示元件以矩阵形式布置的显示器的图。如图2所示，显示器包括沿X轴方向以恒定间隔布置的“n”条扫描线(X0、X1、X2、X3、…Xn-2、Xn-1)、沿Y轴方向以恒定间隔布置的“m”条数据线(Y0、Y1、Y2、Y3、…Ym-1)和沿Y轴方向以恒定间隔布置的“m”条电源线(Y0i、Y1i、Y2i、Y3i、…Ym-1i)。在这里，附图标记(例如，X1和Y1)的含义在图3和图6中是相同的。

因此，可以通过扫描线和数据线来识别显示元件302。

图3是示出本公开的显示元件的一个实例的结构示意图。

如图3的一个实例所示，显示元件包括无机电致发光(EL)元件350和配置成允许无机EL元件350发光的驱动电路320。也就是说，显示器310是所谓的有源矩阵系统的无机EL显示器。此外，显示器310是适用于彩色的55英寸显示器。显示器310的尺寸不限于55英寸。

将描述图3中的驱动电路320。

驱动电路320包括两个场效应晶体管10和20以及电容器30。

场效应晶体管10用作开关元件。场效应晶体管10的栅极G耦联至预定的扫描线，并且场效应晶体管10的源极S耦联至预定的数据线。此外，场效应晶体管10的漏极D耦联至电容器30的一个端子。

场效应晶体管20配置成向无机EL元件350供应电流。场效应晶体管20的栅极G耦联到场效应晶体管10的漏极D。场效应晶体管20的漏极D耦联到无机EL元件350的阳极，并且场效应晶体管20的源极S耦联到预定的电源线。

电容器30配置成存储场效应晶体管10的状态，即数据。电容器30的另一端子耦联到预定的电源线。

当场效应晶体管10变为“开启”状态时，图像数据经由信号线Y2而被存储在电容器30中。即使在场效应晶体管10变为“关闭”状态之后，也通过维持与图像数据相对应的场效应晶体管20的“开启”状态来驱动无机EL元件350。

图4示出了显示元件中的无机EL元件350和用作驱动电路的场效应晶体管20之间的位置关系的一个实例。此处，无机EL元件350设置成与场效应晶体管20相邻。注意的是，场效应晶体管和电容器(未示出)也形成在同一基板上。

钝化膜适当地设置在有源层22上或上方，尽管该钝化膜未在图4中示出。作为钝化膜的材料，可以适当地使用SiO₂、SiNx、Al₂O₃和含氟聚合物。

如图5所示，例如，可以将无机EL元件350设置在场效应晶体管20上。在这种结构的情况下，要求栅极26具有透明性。因此，将导电透明氧化物(例如，ITO、In₂O₃、SnO₂、ZnO、Ga掺杂的ZnO、Al掺杂的ZnO和Sb掺杂的SnO₂)用作栅极26。注意的是，附图标记360是层间绝缘膜(流平膜)。聚酰亚胺或丙烯酸树脂可以用作绝缘膜。

在图4和图5中，场效应晶体管20包括基板21、有源层22、源极23、漏极24、栅绝缘层25和栅极26。无机EL元件350包括阴极312、阳极314和无机EL薄膜层340。

图6是示出本公开的图像显示装置的另一实例的结构示意图。

在图6中，图像显示装置包括显示元件302、配线(包括扫描线、数据线和电源线)和显示控制装置400。显示控制装置400包括图像数据处理电路402、扫描线驱动电路404和数据线驱动电路406。图像数据处理电路402基于图像输出电路的输出信号来确定显示器中的多个显示元件302的亮度。扫描线驱动电路404根据图像数据处理电路402的指令分别向“n”条扫描线施加电压。数据线驱动电路406根据图像数据处理电路402的指令分别向“m”条数据线施加电压。

如上所述，已经描述了本公开的系统是电视装置的情况。然而，本公开的系统不局限于电视装置。该系统没有特别限制，只要该系统包括用作被配置成显示图像和信息的装置的图像显示装置即可。例如，该系统可以是计算机(包括个人计算机)耦联到图像显示装置的计算机系统。

本公开的系统包括本公开的显示元件。因此，该系统寿命长并且被稳定地驱动。

实施例

接下来将通过实施例来描述本公开，但是本公开不应解释为局限于这些实施例。

(制备例1-1)

<形成发光层的涂布液的制备>

称重2-乙基己酸镧(50mmol)和2-乙基己酸铕(2mmol)。然后，在室温下将它们与2-乙基己酸(辛酸)(1000mL)混合以进行溶解，以制备用于形成发光层的涂布液(涂布液1-1)。

(制备例2-1)

<形成电子传输层的涂布液的制备>

分别称重二水合乙酸锌(10mmol)、八水合硝酸镓(10mmol)和三水合硝酸铟(10mmol)。然后，在室温下将它们与乙二醇单甲醚(300mL)、丙二醇(300mL)和乙醇(300mL)混合以进行溶解，以制备形成电子传输层的涂布液(涂布液2-1)。

(制备例3-1)

<形成空穴传输层的涂布液的制备>

称重三水合硝酸铜(25mmol)和六水合硝酸镁(25mmol)。然后，在室温下将它们与乙二醇单甲醚(400mL)、丙二醇(400mL)和乙醇(400mL)混合以进行溶解，以制备形成空穴传输层的涂布液(涂布液3-1)。

(实施例1)

<无机EL元件的制备>

在已经经历UV臭氧清洁的无碱玻璃基板(具有图案化的ITO电极膜100nm)上，使用旋涂装置印刷涂布液3-1。该基板通过使用加热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以获得厚度为40nm的空穴传输层。

对该基板进一步进行UV臭氧清洁。然后，通过使用旋涂装置将涂布液1-1印刷在基板上。该基板通过使用加热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以堆叠厚度为20nm的发光层。

对该基板进一步进行UV臭氧清洁。然后，通过使用旋涂装置将涂布液2-1印刷在基板上。该基板使用电热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以堆叠厚度为40nm的电子传输层。

最后，铝被用于通过使用真空蒸镀并通过金属掩模而形成膜，以堆叠厚度为100nm的Al阴极。

<评价>

测定实施例1中制造的无机EL元件的发光特性。

当在电极之间施加直流电压时，显示出如图7所示的电压-电流特性。另外，在4V下显示出良好的红色发光特性。

注意的是，在图7中，“e”表示10的指数。具体而言，“e－6”表示“10^－6”。

另外，对实施例1中制造的无机EL元件的EL光谱进行测定。结果显示在图8中。

(制备例1-2至制备例1-6)

<形成发光层的涂布液的制备>

除了将制造例1-1中的材料变更为表1中描述的材料以外，以与制造例1-1相同的方式制备形成发光层的各涂布液(涂布液1-2至涂布液1-6)。

[表1]

(制备例2-2至制备例2-4)

<形成电子传输层的涂布液的制备>

除了将制造例2-1中的材料变更为表2中描述的材料以外，以与制造例2-1相同的方式制备形成电子传输层的各涂布液(涂布液2-2至涂布液2-4)。

[表2]

(制备例3-2至制备例3-4)

<形成空穴传输层的涂布液的制备>

除了将制造例3-1中的材料变更为表3中描述的材料以外，以与制造例3-1相同的方式制备形成空穴传输层的各涂布液(涂布液3-2至涂布液3-4)。

[表3]

(制备例4-1至制备例4-2)

<形成空穴注入层的涂布液和形成电子注入层的涂布液的制备>

除了将制备例1-1中的材料变更为表4中描述的材料以外，以与制备例1-1中相同的方式制备形成空穴注入层的涂布液(涂布液4-1)和形成电子注入层的涂布液(涂布液4-2)。

[表4]

表1至表4中的材料如下。

<表1·材料A>

La(C₈H₁₅O₂)₃：2-乙基己酸镧

Y(NO₃)₃·6H₂O：六水合硝酸钇

Al(NO₃)₃·9H₂O：九水合硝酸铝

LaCl₃·7H₂O：七水合氯化镧

AlCl₃·6H₂O：六水合氯化铝

La(NO₃)₃·6H₂O：六水合硝酸镧

<表1·材料B>

Mg(NO₃)₂·6H₂O：六水合硝酸镁

CaCl₂·2H₂O：二水合氯化钙

SrCl₂·6H₂O：六水合氯化锶

<表1·材料C>

Eu(C₈H₁₅O₂)₃：2-乙基己酸铕

Tb(NO₃)₃·6H₂O：六水合硝酸铽

EuCl₃·6H₂O：六水合氯化铕

W(CO)₆：羰基钨

CrCl₃·6H₂O：六水合氯化铬

Tm(NO₃)₃·6H₂O：六水合硝酸铥

<表2·材料A>

Zn(CH₃COO)₂·2H₂O：二水合乙酸锌

Zn(NO₃)₂·6H₂O：六水合硝酸锌

Mg(NO₃)₂·6H₂O：六水合硝酸镁

La(NO₃)₂·6H₂O：六水合硝酸镧

<表2·材料B>

Ga(NO₃)₃·8H₂O：八水合硝酸镓

In(NO₃)₃·3H₂O：三水合硝酸铟

SnCl₄·5H₂O：五水合氯化锡

<表2·材料C>

Tb(NO₃)₃·6H₂O：六水合硝酸铽

TmCl₃·7H₂O：七水合氯化铥

<表3·材料A>

Cu(NO₃)₂·3H₂O：三水合硝酸铜

Cu(C₁₀H₁₉O₂)₂：新癸酸铜

Tl(C₈H₁₅O₂)：2-乙基己酸铊

CuCl₂·2H₂O：二水合氯化铜

<表3·材料B>

Mg(NO₃)₂·6H₂O：六水合硝酸镁

Sn(C₈H₁₅O₂)₂：2-乙基己酸锡

Bi(C₈H₁₅O₂)₃：三(2-乙基己酸)铋

BaCl₂·2H₂O：二水合氯化钡

<表3·材料C>

Cr(C₈H₁₅O₂)₃：三(2-乙基己酸)铬

TbCl₃·6H₂O：六水合氯化铽

<表4·材料A>

Cu(C₁₀H₁₉O₂)₂：新癸酸铜

Cd(NO₃)₂·2H₂O：二水合硝酸镉

<表4·材料B>

Ca(C₈H₁₅O₂)₂：2-乙基己酸钙

InCl₃·4H₂O：四水合氯化铟

<表4·材料C>

SnCl₄·5H₂O：五水合氯化锡

<表1至表4·溶剂D>

辛酸

EGME：乙二醇单甲醚

PGME：丙二醇1-单甲醚

DMF：N,N-二甲基甲酰胺

EGIPE：乙二醇单异丙醚

甲苯：甲苯

二甲苯：二甲苯

<表1至表4·溶剂E>

EG：乙二醇

PG：丙二醇

CHB：环己基苯

<表1至表4·溶剂F>

MeOH：甲醇

EtOH：乙醇

IPA：异丙醇

H₂O：水

(实施例2)

<无机EL元件的制备>

除了使用表5中描述的涂布液制备空穴传输层(HTL)、发光层(EML)和电子传输层(ETL)以外，以与实施例1相同的方式制备无机EL元件。以与实施例1相同的方式评价所制备的无机EL元件。

注意的是，在实施例2的无机EL元件中，作为空穴传输层的氧化物膜是掺杂有发光中心的p型氧化物半导体并且起发光层的作用。

(实施例3和4)

<无机EL元件的制备>

除了使用表5中描述的阳极和阴极以及使用表5中描述的涂布液制备空穴传输层(HTL)、发光层(EML)和电子传输层(ETL)以外，以与实施例1相同的方式制备无机EL元件。以与实施例1相同的方式评价所制备的无机EL元件。

注意的是，在实施例3的无机EL元件中，作为电子传输层的氧化物膜是掺杂有发光中心的n型氧化物半导体并且起发光层的作用。

[表5]

在表5中，“ITO”表示“锡掺杂的氧化铟”并且“ASC”表示“铝(Al)硅(Si)铜(Cu)合金”。

图9示出了实施例1和4中制备的无机EL元件的能量图的示意图。

图10示出了实施例2中制备的无机EL元件的能量图的示意图。

图11示出了实施例3中制备的无机EL元件的能量图的示意图。

(实施例5)

<无机EL元件的制备>

在已经经历UV臭氧清洁的无碱玻璃基板(具有图案化的ITO电极膜100nm)上，使用旋涂装置印刷涂布液4-1。该基板通过使用加热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以获得厚度为30nm的空穴注入层(HIL)。

对该基板进一步进行UV臭氧清洁。然后，通过使用旋涂装置将涂布液3-3印刷在基板上。该基板通过使用加热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以堆叠厚度为30nm且充当空穴传输层的发光层(充当发光层的空穴传输层)。

对该基板进一步进行UV臭氧清洁。然后，通过使用旋涂装置将涂布液2-2印刷在基板上。该基板使用电热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以堆叠厚度为60nm的电子传输层。

最后，铝被用于通过使用真空蒸镀且通过金属掩模而形成膜，以堆叠厚度为100nm的Al阴极。

(实施例6)

<无机EL元件的制备>

在已经经历UV臭氧清洁的无碱玻璃基板(具有图案化的ITO电极膜100nm)上，使用旋涂装置印刷涂布液3-2。该基板通过使用加热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以获得厚度为60nm的空穴传输层。

对该基板进一步进行UV臭氧清洁。然后，通过使用旋涂装置将涂布液2-3印刷在基板上。该基板通过使用加热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以堆叠厚度为30nm且充当电子传输层的发光层(充当发光层的电子传输层)。

对该基板进一步进行UV臭氧清洁。然后，通过使用旋涂装置将涂布液4-2印刷在基板上。该基板使用电热板在120℃下干燥3分钟，并且在大气中在400℃下烘烤1小时，以堆叠厚度为30nm的电子注入层(EIL)。

最后，铝被用于通过使用真空蒸镀且通过金属掩模而形成膜，以堆叠厚度为100nm的Al阴极。

实施例5和6的无机EL元件的层结构示于表6。

[表6]

图12示出了实施例5中制造的无机EL元件的能量图的示意图。

图13示出了实施例6中制造的无机EL元件的能量图的示意图。

以实施例1的无机EL元件相似，实施例2至6的无机EL元件也显示出良好的电压-电流特性和发射光谱。也就是说，它们是直流驱动的无机EL元件，其以足够低的电压和足够高的效率进行发光。

如上所述，本公开的无机EL元件可以提供在低电压下且以高效率发光的稳定发光元件。另外，本公开的图像显示装置适合于在大屏幕上显示高质量的图像。本公开的系统能够以高精度显示图像信息，并且能够适当地用于例如电视装置、计算机系统和智能电话。

例如，本公开的方面如下。

<1>一种无机EL元件，包括：

阳极；

空穴传输层；

发光层；

电子传输层；和

阴极，

所述阳极、所述空穴传输层、所述发光层、所述电子传输层和所述阴极层叠置，

其中，所述空穴传输层是氧化物膜，

所述发光层是氧化物膜，并且

所述电子传输层是氧化物膜。

<2>根据<1>所述的无机EL元件，

其中，作为所述空穴传输层的氧化物膜是p型氧化物半导体。

<3>根据<1>或<2>所述的无机EL元件，

其中，作为所述电子传输层的氧化物膜是n型氧化物半导体。

<4>根据<1>至<3>中任一项所述的无机EL元件，

其中，作为所述发光层的氧化物膜由掺杂有发光中心的氧化物形成。

<5>根据<1>至<4>中任一项所述的无机EL元件，

其中，作为所述空穴传输层的氧化物膜是掺杂有发光中心的p型氧化物半导体并且起发光层的作用。

<6>根据<1>至<5>中任一项所述的无机EL元件，

其中，作为所述电子传输层的氧化物膜是掺杂有发光中心的n型氧化物半导体并且起发光层的作用。

<7>根据<4>至<6>中任一项所述的无机EL元件，

其中，所述发光中心是过渡金属离子或稀土离子。

<8>根据<4>至<7>中任一项所述的无机EL元件，

其中，所述发光中心包括选自由钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、铜(Cu)、钨(W)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)和镱(Yb)所组成的组中的至少一种。

<9>根据<4>至<6>中任一项所述的无机EL元件，

其中，在作为所述发光层的氧化物膜中，带隙能等于或高于所述发光中心的激发能的氧化物是所述发光中心的主体。

<10>根据<4>至<6>中任一项所述的无机EL元件，

其中，在作为所述发光层的氧化物膜中，带隙能等于或高于所述发光中心的发光能量的氧化物是所述发光中心的主体。

<11>根据<1>至<10>中任一项的无机EL元件，

其中，作为所述发光层的氧化物膜是包括选自由铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、镥(Lu)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、硅(Si)、锗(Ge)、锑(Sb)、铋(Bi)和碲(Te)所组成的组中的至少一种的氧化物。

<12>根据<1>至<11>所述的无机EL元件，

其中，作为所述空穴传输层的氧化物膜是包括选自由镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、铊(Tl)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)和碲(Te)所组成的组中的至少一种的p型氧化物半导体。

<13>根据<1>至<12>中任一项所述的无机EL元件，

其中，作为所述电子传输层的氧化物膜是包括选自由锌(Zn)、镉(Cd)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、钛(Ti)和钨(W)所组成的组中的至少一种的n型氧化物半导体。

<14>根据<13>所述的无机EL元件，

其中，作为所述电子传输层的氧化物膜是还包括选自由铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、钪(Sc)、钇(Y)、镧系元素(Ln)、硼(B)、铝(Al)、硅(Si)、锑(Sb)和碲(Te)所组成的组中的至少一种的n型氧化物半导体。

<15>根据<1>所述的无机EL元件，

其中，作为所述发光层的氧化物膜是非晶氧化物膜，

作为所述空穴传输层的氧化物膜为非晶氧化物膜，并且

作为所述电子传输层的氧化物膜是非晶氧化物膜。

<16>根据<1>所述的无机EL元件，

其中，所述无机EL元件是直流驱动的无机EL元件。

<17>一种显示元件，包括：

光学控制元件，包括根据<1>至<16>中任一项所述的无机EL元件并且被配置成根据驱动信号来控制光输出；以及

驱动电路，其被配置成驱动所述光学控制元件。

<18>一种图像显示装置，其被配置成显示与图像数据相对应的图像，所述图像显示装置包括：

以矩阵形式布置的多个显示元件，所述多个显示元件中的每一个是根据<17>所述的显示元件，并且所述驱动电路包括场效应晶体管；

多条配线，其被配置成分别向所述多个显示元件中的场效应晶体管施加栅电压和信号电压；以及

显示控制装置，其被配置成通过多条配线分别与所述图像数据相对应地控制所述场效应晶体管的栅电压和信号电压。

<19>一种系统，包括：

根据<18>所述的图像显示装置；以及

图像数据生成装置，其被配置成基于待显示的图像信息来生成图像数据并且将所述图像数据输出至所述图像显示装置。

[附图标记列表]

10、20 场效应晶体管

21 基板

22 有源层

23 源极

24 漏极

25 栅绝缘层

26 栅极

302 显示元件

310 显示器

320 像素电路

340 无机EL薄膜层

342 电子传输层

344 发光层

346 空穴传输层

350 无机EL元件

400 显示控制装置