JP2004192987A - Thin film electroluminescent (el) element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film EL element having a luminescent layer formed of a new oxide phosphor thin film capable of emitting light having various colors including blue. <P>SOLUTION: The luminescent layer 4 of this inorganic thin film EL element for a display device contains MSb<SB>2</SB>O<SB>X</SB>(M is any of Mg, Ca, Sr and Ba or a combination thereof; and X=4, 5 or 6) as a matrix, and it is activated with the luminescent center by Mn ions or the like. The thin film EL element is formed by sequentially stacking, on a glass substrate 1, a lower electrode layer 2, a lower insulation layer 3, the luminescent layer 4, an upper insulation layer 5 and an upper electrode layer 6, and EL light emission 7 of the luminescent layer 4 is outputted through the glass substrate 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄型で平面性に優れ、長寿命かつ高コントラストという特長を有するエレクトロルミネッセントディスプレイに用いられる薄膜エレクトロルミネッセント素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
発光現象の一つであるエレクトロルミネッセンスを応用したエレクトロルミネッセント素子(以下、EL素子と称する)を、平面型ディスプレイに用いることが広く知られている。
【0003】
このようなEL素子を構成する発光層として、従来より、ZnS:Mnなどの硫化物蛍光体薄膜を用いたものが知られている。その一方で、上記発光層として、大気中での取り扱いや安定性において優れた酸化物蛍光体薄膜を用いることが試みられている。例えば、緑色発光するZnSiO:MnやZnGa:Mn、赤色発光するCaO:Mn、さらには青色発光するCaO:Pb等が酸化物蛍光体薄膜として知られている(非特許文献1参照)。
【0004】
【非特許文献1】
『フラットパネルディスプレイ大辞典』、監修 内田,内池、工業調査会
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した酸化物蛍光体薄膜、特にMnイオンを発光中心とした蛍光体薄膜により、上述した如き緑色,赤色さらには黄色等の各種発光が得られているが、青色の発光については得られていない。そのため、R,G,Bの各色光を発光するフルカラーパネルを作製する上で、各色光用の発光中心材料を同一の材料とすることは困難とされていた。その結果、各色光発光用の蛍光体薄膜を形成する際に、その熱処理温度等の成膜条件が互いに異なることによってパネル製造プロセスが複雑になったり、発光特性が十分引き出せない等の問題が生じていた。
【0006】
勿論、青色成分は、発光された青緑色成分からカラーフィルタを用いて取り出すことができるが、このようにして得られる青色成分の発光輝度は,色純度やカラーフィルタの特性によっても多少異なるものの、元の青緑色成分の発光輝度の約10分の1程度となってしまう。
【0007】
また、上述した酸化物蛍光体薄膜を、硫化物系薄膜と組み合わせてフルカラーパネルを作製することが考えられる。例えば、3元化合物のチオガレートであるCaGaあるいはSrGaを母体材料とし、Ce3+イオンを発光中心として付活した場合、さらにはチオアルミネートであるBaAlを母体材料とし、Eu2+イオンを付活した場合には実用可能な青色発光が得られる。
【0008】
しかしながら、酸化物系蛍光体薄膜の形成には大気中あるいは酸素雰囲気中での高温加熱処理が必要とされるため、これによって硫化物系蛍光体薄膜が酸化されてしまい、本来の発光性能を発揮することが困難となる。
【0009】
したがって、酸化物蛍光体薄膜のみを用いて、R,G,Bの3原色光を発光し得るフルカラーパネルを作製することが要望されている。
特に、高温加熱処理による酸化物系蛍光体薄膜の形成プロセスを考慮すると、発光中心元素だけでなく母体材料もできるだけ同じ系列の材料を用いることが要望されている。
【0010】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、発光層が酸化物蛍光体薄膜よりなり、青色を含む種々の色光を発光し得る新規な母体材料により構成された薄膜EL素子を提供することを目的とするものである。
【0011】
また、本発明は、同一の発光中心元素および/または同一系列の発光層の母体材料を用いてR,G,Bの3原色光を発生し得る、酸化物蛍光体薄膜よりなる発光層を備えた薄膜EL素子を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄膜エレクトロルミネッセント素子(薄膜EL素子)は、2つの電極層間に配設された発光層の母体材料を、SrSb(但し、X=4,5,6)により形成したことを特徴とするものである。
このように、発光層の母体材料としてSrSbを用いれば、発光中心元素を適宜変更することにより、青色を含む、種々の色光を発光することが可能となる。
【0013】
発光層の母体材料としてSrSbを用いるという本発明は、このSrSbの結晶構造内において、発光中心元素のイオンと置換するSrイオンと、酸素イオンとの間隔が広いことから、発光中心元素のイオンに対する酸素イオンの影響が小さいであろうという本願発明者の着想およびその後の実験により、初めてなし得たものである。
【0014】
また、上記母体材料であるSrSbにMnイオンを発光中心として付活することにより、従来から要望されていた青色EL発光が可能となった。
また、このように構成された薄膜EL素子によれば、青色発光の蛍光体薄膜としてはSrSb:Mn(X=4,5,6)を用い、緑色発光の蛍光体薄膜としては前述したZnSiO:MnやZnGa:Mnを用いることにより、少なくとも発光中心元素が同じとなりプロセスの簡略化を図ることができる。
【0015】
さらに、このSrSbと同一系列の母体材料であるCaSb(X=4,5,6)にMnを発光中心として付活して緑色発光用の蛍光体薄膜として用いれば,さらに温度プロセスの共通化が図られ、コスト低減を促進することができる。また、同一系列の母体材料と発光中心元素の組合せによって種々の発光色を得ることができ、マルチカラーパネルの作製も容易となる。
【0016】
また、本発明に係る他の薄膜エレクトロルミネッセント素子は、以下のように構成されている。
すなわち、2つの電極層間に配設された発光層の母体材料を、MSb(但し、MはMg,Ca,Ba,Srのうちから選択される元素、X=4,5,6)により形成してなるものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜エレクトロルミネッセント(EL)素子について図面を用いて説明する。
【0018】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜EL素子について具体的に説明する。
本発明の一実施形態に係る薄膜EL素子は、発光中心としてMn2+イオンを用い、発光層に3元化合物SrSbO(X=4,5,6)を用いたものである。
この薄膜EL素子は図1に示すような断面構造をなす、2重絶縁構造タイプのものである。
【0019】
図1に示すように、本実施形態に係る薄膜EL素子は、ガラス基板1上に、下部電極層2、下部絶縁層3、発光層4、上部絶縁層5および上部電極層6を順次積層することにより形成されており、発光層4のEL発光7はガラス基板1を介して出力される。なお、上記発光層4の上下隣接位置の少なくとも一方にバッファ層を設けてもよい。
【0020】
上記下部電極層2は、例えば、ITO(錫添加酸化インジウム)やZnO等からなる透明電極層であり、一方上記上部(背面)電極層6は、Al等からなる不透明な電極層である。これら電極層2、6の層厚は各々例えば約200nmである。なお、この上部電極層6は、透明電極層とすることも可能である。
また、上記上下部各絶縁層3、5は、例えばTaにより形成されており、その層厚は例えば約500nmである。
【0021】
さらに、上記発光層4は酸化物蛍光体薄膜であって、前述したように、SrSb:Mn(X=4、5、6)により形成されている。その層厚は例えば約0.8μmとされている。
【0022】
ところで、Mn2+イオンは3d電子の禁制遷移によって発光するが、配位子による影響を強く受けてその発光色が決定する。しかし、これまで知られている酸化物蛍光体薄膜では、Mn2+イオンを取り巻く配位子である酸素イオンの影響がMn2+イオンに強く影響しているため、赤色から緑色(青緑色)までの間の色光発光は得られるものの、青色発光のものは得られていなかった。
【0023】
そこで、本願発明者はJanin等により、その結晶構造が報告されているSrSb結晶に着目した(J. Janin and R. Bernard: Compt. Rend. 240 614 (1953))やM. l. Y. Allusalu(Tr. Inst. Fiz. Astron. Akad. Nauk. Est. SSR. 8 58 (1958))。すなわち、この報告によれば、Sr(Ca)Sb結晶において、Srイオンと酸素イオンとの距離が2.5Åと大きい。
【0024】
本願発明者は、このSrSbを母体材料とし、Mnイオンを発光中心とすれば、Mnイオンと置換されるSrイオンと、酸素イオンとの距離が2.5Åと大きいことから、Mnイオンが酸素イオンの束縛を受け難く青色発光させることができると考えた。
しかして、SrSb:Mn(X=4,5,6)により形成された発光層4から青色の発光が得られることが確認された。
【0025】
以下各層1〜6の成膜方法について説明する。
【0026】
上記下部電極層2および上記上部電極層6は、電子線蒸着法により成膜しているが、その他の成膜方法、例えば、その他の蒸着法やスパッタ法、イオンプレーティング法あるいはCVD法などで形成することも可能である。
【0027】
また、上記各絶縁層3、5は、高周波マグネトロンスパッタ法により成膜しているが、例えば、蒸着法、イオンプレーティング法あるいはCVD法などで形成することも可能である。
【0028】
また、上記発光層4は、電子線蒸着法によって形成しているが、その他の成膜方法、例えば、共蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ゾル−ゲル法あるいはCVD法などで形成することも可能である。
【0029】
以下、上記発光層4の成膜方法について説明する。
上記発光層4の成膜方法は以下の2つの製造工程からなる。
【0030】
すなわち、まず、ガラス基板1を温度200℃程度まで加熱するとともに、SrO,Sb,MnOの各材料を混合し、固めたペレットに対して電子線を照射することにより該材料を蒸発させて、絶縁層3上にSrSb:Mn(X=4,5,6)の薄膜を形成する(第1工程)。
【0031】
続いて、大気中で約1時間に亘り約500℃の加熱処理を行って結晶化を促進させる(第2工程)。
【0032】
【実施例】
上述した実施形態において説明した成膜方法によって、発光層4を形成した。
発光層4の成膜は2回行った。
【0033】
図2は、このようにして形成された本実施例の発光層4のX線回折パターンを示すものである。(A)は第1回目に形成した発光層4についてのX線回折パターンを示すものであり、(B)は第2回目に形成した発光層4についてのX線回折パターンを示すものである。第1回目と第2回目とでは、熱処理温度等の成膜条件が若干相違する。
【0034】
図2(A)、(B)から明らかなように、本実施例によれば、互いに組成比が若干相違するものの、いずれもSrSb:Mn(X=4,5,6)の多結晶薄膜が形成されていることが確認できた。
【0035】
また、図3に、上記実施例によって形成した発光層を備えた薄膜EL素子を駆動したときのEL発光スペクトルを示す。この図3において、450nm付近に位置するピークがMn2+イオンによる青色発光を示すものである。なお、紫外域に近い400nm付近に位置するピークはSb5+による発光を示すものであり、Mn2+による発光が増大すれば、それに応じて減少する。
【0036】
また、前述した実施形態のものでは、蛍光体薄膜としてSrSb:Mn(X=4,5,6)を用いているが、Mnイオンに替えてCu、Cr、Pb、Bi等のイオンを発光中心として用いても類似した結果が得られると考えられる。また、Mnイオンに替えて希土類元素のイオンを発光中心として用いれば、発光中心として用いた希土類元素の種類に応じて、種々の色光(例えばR、G、Bの各色光)を発光させることができ、各色光用の発光層の母体材料を共通化しつつフルカラーパネルを作製することができるので、製造工程における温度プロセスの共通化を図ることができ、製造コストを低減することができる。
【0037】
また、上述した蛍光体薄膜SrSb:Mn(X=4,5,6)において、母体材料のSrを他の元素、特にMg,Ca,Ba等の他の2A族に替えて蛍光体薄膜を形成することにより、種々の色光を発光することが可能である。例えば、SrをCaに替えることにより得られる蛍光体薄膜CaSb:Mn(X=4,5,6)からは、510nm付近にピークをもつ緑色発光が得られることが確認されている。このような構成を採用することにより、同一系列の母体材料および同一の発光中心元素を用いてフルカラーパネルの製造が可能となり、これにより、さらなる温度プロセスの共通化が図られ、コスト低減をさらに促進することができる。また、同一系列の母体材料と発光中心材料の組合せによって種々の発光色を得ることができ、マルチカラーパネルの製作も容易となる。
【0038】
また、上述した蛍光材料SrSb:Mn(X=4,5,6)の、母体材料のSrを他の元素に替える場合において、Srと替える元素を、例えば、Sr、Mg、Ca、Ba等の2A族元素の中から選択される2以上の元素とし、選択された2以上の元素の混合割合を調整することで、発光する色光の波長を任意の値に設定することが可能である。
【0039】
また、上述した実施形態に係る薄膜EL素子は、ガラス基板1上に、下部電極層2、下部絶縁層3、発光層4、上部絶縁層5および上部電極層6を順次積層することにより形成しているが、ガラス基板1に替えてセラミックス基板を用いることが可能である。特に、高誘電率のセラミックス材料からなるセラミックス基板を用いることにより、基板としての機能に加えて絶縁層としての機能を併せ持たすことが可能である。これにより、上述した絶縁層3、5を省略することができる。高誘電率のセラミックス基板の具体例としては、例えば、0.2mm厚のチタン酸バリウム板(BaTiO)を用いる。この基板上に直接、SrSb:Mn(X=4,5,6)薄膜からなる発光層が、上述した成膜方法を用いて形成される。なお、この後、結晶化を促進させるために、大気中で約1時間に亘り約500℃の加熱処理を行う。
【0040】
なお、この場合において、上部電極層は発光層上に、また下部電極層は発光層配置側とは逆側のセラミックス基板表面に直接形成する。
【0041】
なお、本発明の実施形態としては、上述したものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
例えば、本発明の薄膜EL素子の層構成としては、上述した実施形態のものに限られるものではなく、その他の層、例えばバッファ層等が上述した層間に介在する層構成であってもよく、また一方の絶縁層のみが存在するような層構成も可能である。
【0042】
また、各層の構成材料、厚みあるいは成膜方法も上記のものに限られるものではないことは勿論である。
【0043】
【発明の効果】
本発明の薄膜EL素子によれば、2つの電極層間に配設された発光層の母体材料を、SrSb(但し、X=4,5,6)により形成しており、これにより、発光層が、青色を含む種々の色光を発光させることが可能となる。特に、この母体材料に対してMnイオンを発光中心として付活した場合、Mnイオンを発光中心とした従来の酸化物蛍光体薄膜では得られなかった青色発光を得ることができる。
【0044】
また、2つの電極層間に配設された発光層の母体材料を、MSb(但し、MはMg,Ca,Ba,Srのうちから選択される元素、X=4,5,6)により形成することで、同一系列の母体材料を用いてR,G,Bの3原色光を発生し得る発光層を備えた薄膜EL素子を得ることができ、製造工程における温度プロセスの共通化を図ることができ、フルカラー表示を行うディスプレイ等の製造コストを低減することができる。
【0045】
また、この場合において、同一の発光中心元素、例えば上記Mnを用いてR,G,Bの3原色光を発生し得る発光層を形成すれば、同一系列の母体材料のみならず、同一の発光中心元素を用いてR,G,Bの3原色光を発生し得る発光層を備えた薄膜EL素子を得ることができるので、製造工程における温度プロセスのさらなる共通化を図ることができ、フルカラーの表示を行うディスプレイの製造コストをさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る薄膜EL素子の層構成を示す断面図
【図2】本発明の実施例に係る薄膜EL素子の発光層のX線回折パターンを示す図
【図3】本発明の実施例に係る薄膜EL素子のEL発光スペクトルを示す図
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 下部電極層
3 下部絶縁層
4 発光層
5 上部絶縁層
6 上部電極層
7 EL発光
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin-film electroluminescent device used for an electroluminescent display having features of being thin, having excellent flatness, having a long life, and having high contrast.
[0002]
[Prior art]
It is widely known that an electroluminescent element (hereinafter, referred to as an EL element) applying electroluminescence, which is one of the light emission phenomena, is used for a flat panel display.
[0003]
As a light emitting layer constituting such an EL element, a light emitting layer using a sulfide phosphor thin film such as ZnS: Mn has been conventionally known. On the other hand, it has been attempted to use an oxide phosphor thin film excellent in handling and stability in the air as the light emitting layer. For example, Zn 2 SiO 4 : Mn and ZnGa 2 O 4 : Mn that emit green light, CaO: Mn that emits red light, and CaO: Pb that emits blue light are known as oxide phosphor thin films (Non-patent Documents). 1).
[0004]
[Non-patent document 1]
"Flat Panel Display Dictionary", supervised by Uchida, Uchiike, Industrial Research Committee [0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned oxide phosphor thin film, in particular, a phosphor thin film having Mn ions as a luminescence center, emits various kinds of light such as green, red, and yellow as described above, but does not emit blue light. Not. Therefore, it has been difficult to use the same luminescent center material for each color light in manufacturing a full-color panel that emits each color light of R, G, and B. As a result, when the phosphor thin films for each color light emission are formed, problems such as complicated panel manufacturing process and insufficient emission characteristics due to different film forming conditions such as heat treatment temperature arise. I was
[0006]
Of course, the blue component can be extracted from the emitted blue-green component using a color filter. The emission luminance of the blue component obtained in this way is slightly different depending on the color purity and the characteristics of the color filter. This is about one-tenth of the emission luminance of the original blue-green component.
[0007]
It is also conceivable to manufacture a full-color panel by combining the above-described oxide phosphor thin film with a sulfide-based thin film. For example, when CaGa 2 S 4 or SrGa 2 S 4 which is a ternary compound thiogallate is used as a base material and Ce 3+ ion is activated as a luminescence center, BaAl 2 S 4 which is a thioaluminate is used as a base material. When Eu 2+ ions are activated, practical blue light emission is obtained.
[0008]
However, the formation of an oxide phosphor thin film requires high-temperature heat treatment in the atmosphere or in an oxygen atmosphere, which oxidizes the sulfide phosphor thin film and exhibits its original light emission performance. It will be difficult to do.
[0009]
Therefore, it is demanded to manufacture a full-color panel capable of emitting light of three primary colors of R, G and B using only the oxide phosphor thin film.
In particular, in consideration of the process of forming an oxide-based phosphor thin film by high-temperature heat treatment, it is demanded that not only the luminescent center element but also a host material be made of the same series of materials as much as possible.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a thin-film EL device in which a light-emitting layer is formed of an oxide phosphor thin film and is formed of a novel base material capable of emitting various colors of light including blue. It is intended for that purpose.
[0011]
Further, the present invention includes a light-emitting layer composed of an oxide phosphor thin film capable of generating three primary colors of R, G, and B using the same light-emitting central element and / or the base material of the light-emitting layer of the same series. It is an object of the present invention to provide a thin film EL device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the thin film electroluminescent device (thin film EL device) according to the present invention, a base material of a light emitting layer disposed between two electrode layers is formed by SrSb 2 O X (where X = 4, 5, 6). It is characterized by having done.
As described above, when SrSb 2 O X is used as the base material of the light-emitting layer, various colors of light including blue can be emitted by appropriately changing the emission center element.
[0013]
The present invention in which SrSb 2 O X is used as the base material of the light-emitting layer is based on the fact that in the crystal structure of SrSb 2 O X , the distance between the Sr ion that replaces the ion of the emission center element and the oxygen ion is wide, This has been achieved for the first time based on the idea of the present inventor that the influence of oxygen ions on the ion of the luminescent center element will be small and subsequent experiments.
[0014]
In addition, by activating Mn ions as emission centers in SrSb 2 O X as the base material, blue EL emission, which has been conventionally required, has become possible.
Further, according to the thin film EL device thus configured, SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6) is used as the blue light emitting phosphor thin film, and the green light emitting phosphor thin film is as described above. By using Zn 2 SiO 4 : Mn or ZnGa 2 O 4 : Mn, at least the emission center element becomes the same, and the process can be simplified.
[0015]
Furthermore, the use as a phosphor thin film for green emitting Mn in this SrSb a base material of 2 O X the same series CaSb 2 O X (X = 4,5,6 ) and activated as a luminescent center, further A common temperature process can be achieved, and cost reduction can be promoted. In addition, various emission colors can be obtained by a combination of the same series of base material and emission center element, so that a multi-color panel can be easily manufactured.
[0016]
Further, another thin film electroluminescent device according to the present invention is configured as follows.
That is, the base material of the light emitting layer disposed between the two electrode layers is MSb 2 O X (where M is an element selected from Mg, Ca, Ba, and Sr, X = 4, 5, 6) It is formed by:
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a thin film electroluminescent (EL) element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
Hereinafter, the thin film EL device according to the embodiment of the present invention will be specifically described.
The thin-film EL device according to one embodiment of the present invention uses Mn 2+ ions as emission centers and uses a ternary compound SrSbO X (X = 4, 5, 6) for an emission layer.
This thin film EL element is of a double insulating structure type having a cross-sectional structure as shown in FIG.
[0019]
As shown in FIG. 1, in the thin-film EL device according to the present embodiment, a lower electrode layer 2, a lower insulating layer 3, a light emitting layer 4, an upper insulating layer 5, and an upper electrode layer 6 are sequentially stacked on a glass substrate 1. The EL light emission 7 of the light emitting layer 4 is output through the glass substrate 1. Note that a buffer layer may be provided on at least one of the vertically adjacent positions of the light emitting layer 4.
[0020]
The lower electrode layer 2 is a transparent electrode layer made of, for example, ITO (tin-added indium oxide) or ZnO, while the upper (back) electrode layer 6 is an opaque electrode layer made of Al or the like. Each of the electrode layers 2 and 6 has a thickness of, for example, about 200 nm. The upper electrode layer 6 can be a transparent electrode layer.
The upper and lower insulating layers 3 and 5 are made of, for example, Ta 2 O 5 and have a thickness of, for example, about 500 nm.
[0021]
Further, the light emitting layer 4 is an oxide phosphor thin film, and is made of SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6) as described above. Its layer thickness is, for example, about 0.8 μm.
[0022]
By the way, the Mn 2+ ion emits light due to the forbidden transition of the 3d electron, and its emission color is strongly determined by the influence of the ligand. However, so far the oxide phosphor thin film which is known, the influence of oxygen ions is a ligand surrounding the Mn 2+ ion is strongly affects Mn 2+ ions, from red to green (blue-green) Although light emission in the middle was obtained, light emission in the blue was not obtained.
[0023]
Accordingly, the present inventors by Janin etc., focusing on SrSb 2 O X crystals whose crystal structures have been reported (J. Janin and R. Bernard:. . Compt Rend 240 614 (1953)) and M. l. Y. Allusalu (Tr. Inst. Fiz. Astron. Akad. Nauk. Est. SSR. 858 (1958)). That is, according to this report, in the Sr (Ca) Sb 2 O X crystal, the distance between Sr ions and oxygen ions is as large as 2.5 °.
[0024]
If the present inventor uses this SrSb 2 O X as a base material and uses Mn ions as emission centers, the distance between oxygen ions and Sr ions replaced with Mn ions is as large as 2.5 °, so Mn ions It was thought that the compound could emit blue light without being bound by oxygen ions.
Thus, it was confirmed that blue light emission was obtained from the light emitting layer 4 formed of SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6).
[0025]
Hereinafter, a method of forming the layers 1 to 6 will be described.
[0026]
The lower electrode layer 2 and the upper electrode layer 6 are formed by an electron beam evaporation method, but may be formed by another film formation method, for example, another evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, or the like. It is also possible to form.
[0027]
The insulating layers 3 and 5 are formed by a high-frequency magnetron sputtering method, but may be formed by, for example, a vapor deposition method, an ion plating method, or a CVD method.
[0028]
The light emitting layer 4 is formed by an electron beam evaporation method, but is formed by another film formation method, for example, a co-evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, a sol-gel method, a CVD method, or the like. It is also possible.
[0029]
Hereinafter, a method for forming the light emitting layer 4 will be described.
The method for forming the light emitting layer 4 includes the following two manufacturing steps.
[0030]
That is, first, the glass substrate 1 is heated to a temperature of about 200 ° C., and materials of SrO, Sb 2 O 5 , and MnO are mixed, and the solidified pellet is irradiated with an electron beam to evaporate the material. Then, a thin film of SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6) is formed on the insulating layer 3 (first step).
[0031]
Subsequently, crystallization is promoted by performing a heat treatment at about 500 ° C. for about one hour in the atmosphere (second step).
[0032]
【Example】
The light emitting layer 4 was formed by the film forming method described in the above embodiment.
The light emitting layer 4 was formed twice.
[0033]
FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern of the light emitting layer 4 of the present example thus formed. (A) shows the X-ray diffraction pattern of the light emitting layer 4 formed first time, and (B) shows the X-ray diffraction pattern of the light emitting layer 4 formed second time. The film forming conditions such as the heat treatment temperature are slightly different between the first time and the second time.
[0034]
As is clear from FIGS. 2A and 2B, according to the present embodiment, although the composition ratios are slightly different from each other, each of them has a large SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6). It was confirmed that a crystalline thin film was formed.
[0035]
FIG. 3 shows an EL emission spectrum when the thin-film EL device provided with the light-emitting layer formed according to the above embodiment is driven. In FIG. 3, the peak located near 450 nm indicates blue light emission due to Mn 2+ ions. The peak located near 400 nm near the ultraviolet region indicates light emission by Sb 5+ , and decreases as light emission by Mn 2+ increases.
[0036]
In the above-described embodiment, SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6) is used as the phosphor thin film, but ions of Cu, Cr, Pb, Bi, etc. are used instead of Mn ions. It is considered that similar results can be obtained even if is used as the emission center. If ions of rare earth elements are used as emission centers instead of Mn ions, various color lights (for example, R, G, and B color lights) can be emitted according to the type of rare earth elements used as emission centers. Thus, a full-color panel can be manufactured while the base material of the light-emitting layer for each color light is shared, so that the temperature process in the manufacturing process can be shared and the manufacturing cost can be reduced.
[0037]
In the above-described phosphor thin film SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6), Sr of the base material is replaced with another element, particularly another 2A group such as Mg, Ca, Ba, and the phosphor. By forming a thin film, it is possible to emit light of various colors. For example, it has been confirmed that a phosphor thin film CaSb 2 O x : Mn (X = 4, 5, 6, 6) obtained by replacing Sr with Ca can emit green light having a peak near 510 nm. By adopting such a configuration, it is possible to manufacture a full-color panel using the same series of base material and the same luminescent center element, thereby achieving a further common temperature process and further promoting cost reduction. can do. In addition, various emission colors can be obtained by combining the same series of base material and emission center material, which facilitates production of a multi-color panel.
[0038]
In the case where Sr of the base material of the above-described fluorescent material SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6) is replaced with another element, for example, Sr, Mg, Ca, By setting two or more elements selected from the group 2A elements such as Ba and adjusting the mixing ratio of the selected two or more elements, the wavelength of emitted color light can be set to an arbitrary value. is there.
[0039]
The thin-film EL device according to the above-described embodiment is formed by sequentially laminating a lower electrode layer 2, a lower insulating layer 3, a light emitting layer 4, an upper insulating layer 5, and an upper electrode layer 6 on a glass substrate 1. However, a ceramic substrate can be used instead of the glass substrate 1. In particular, by using a ceramic substrate made of a ceramic material having a high dielectric constant, it is possible to have a function as an insulating layer in addition to a function as a substrate. Thereby, the insulating layers 3 and 5 described above can be omitted. As a specific example of the high dielectric constant ceramic substrate, for example, a barium titanate plate (BaTiO 3 ) having a thickness of 0.2 mm is used. A light emitting layer composed of a thin film of SrSb 2 O X : Mn (X = 4, 5, 6, 6) is formed directly on the substrate by using the above-described film forming method. After that, in order to promote crystallization, heat treatment at about 500 ° C. is performed in the air for about 1 hour.
[0040]
In this case, the upper electrode layer is formed directly on the light emitting layer, and the lower electrode layer is formed directly on the surface of the ceramic substrate opposite to the light emitting layer side.
[0041]
The embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various other aspects can be changed.
For example, the layer configuration of the thin-film EL element of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may have a layer configuration in which another layer, for example, a buffer layer or the like is interposed between the above-described layers. A layer configuration in which only one insulating layer is present is also possible.
[0042]
Also, the constituent materials, thicknesses, and film forming methods of each layer are not limited to those described above.
[0043]
【The invention's effect】
According to the thin film EL device of the present invention, the base material of the light emitting layer provided between the two electrode layers is formed of SrSb 2 O X (where X = 4, 5, 6), whereby The light-emitting layer can emit various colors of light including blue. In particular, when the host material is activated with Mn ions as emission centers, blue light emission that cannot be obtained with a conventional oxide phosphor thin film using Mn ions as emission centers can be obtained.
[0044]
Further, the base material of the light emitting layer disposed between the two electrode layers is MSb 2 O X (where M is an element selected from Mg, Ca, Ba, and Sr, and X = 4, 5, 6) By using the same material, it is possible to obtain a thin-film EL element having a light emitting layer capable of generating three primary colors of R, G and B using the same series of base materials, and to use a common temperature process in the manufacturing process. Accordingly, manufacturing costs of a display or the like that performs full-color display can be reduced.
[0045]
In this case, if a light emitting layer capable of generating three primary colors of R, G, and B is formed using the same light emitting center element, for example, Mn, not only the same series of base materials but also the same light emission Since a thin-film EL device having a light-emitting layer capable of generating three primary colors of R, G, and B using the central element can be obtained, the temperature process in the manufacturing process can be further shared, and a full-color EL device can be obtained. The manufacturing cost of a display for displaying can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a layer configuration of a thin film EL device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an X-ray diffraction pattern of a light emitting layer of the thin film EL device according to an example of the present invention. The figure which shows the EL emission spectrum of the thin film EL element which concerns on the Example of this invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Lower electrode layer 3 Lower insulating layer 4 Light emitting layer 5 Upper insulating layer 6 Upper electrode layer 7 EL light emission

Claims (6)

2つの電極層間に配設された発光層の母体材料を、SrSb(但し、X=4,5,6)により形成したことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセント素子。A thin-film electroluminescent device, wherein a base material of a light emitting layer disposed between two electrode layers is formed of SrSb 2 O X (where X = 4, 5, 6). 前記母体材料にMnイオンを発光中心として付活した発光層を有することを特徴とする請求項1記載の薄膜エレクトロルミネッセント素子。2. The thin-film electroluminescent device according to claim 1, wherein the base material has a light emitting layer activated by Mn ions as a light emitting center. 前記母体材料に希土類元素のイオンを発光中心として付活した発光層を有することを特徴とする請求項1記載の薄膜エレクトロルミネッセント素子。2. The thin-film electroluminescent device according to claim 1, wherein the base material has a light-emitting layer in which ions of rare earth elements are activated as light-emission centers. 2つの電極層間に配設された発光層の母体材料を、MSb(但し、MはMg,Ca,Ba,Srのうちから選択される元素、X=4,5,6)により形成したことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセント素子。A base material of the light emitting layer disposed between the two electrode layers is formed of MSb 2 O X (where M is an element selected from Mg, Ca, Ba, and Sr, X = 4, 5, 6). A thin-film electroluminescent device, comprising: 前記MSbを構成するMが、Mg,Ca,Ba,Srのうちから選択される2つ以上の元素の組合せとされたことを特徴とする請求項4記載の薄膜エレクトロルミネッセント素子。5. The thin-film electroluminescent device according to claim 4, wherein M constituting said MSb 2 O X is a combination of two or more elements selected from Mg, Ca, Ba and Sr. . 前記2つの電極層間に前記発光層を積層したセラミックス板を配設したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載された薄膜エレクトロルミネッセント素子。The thin-film electroluminescent device according to any one of claims 1 to 5, wherein a ceramic plate having the light emitting layer laminated is provided between the two electrode layers.
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