JP2005216758A - Electroluminescent element - Google Patents

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良夫 斎田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroluminescent element showing sufficiently excellent luminance and sufficiently suitable for practical application. <P>SOLUTION: This inorganic EL element 100 is provided, on a substrate 2, with: facing electrode pairs; a pair of insulator layers 4 and 6 formed between electrodes 3 and 7 constituting the electrode pairs; three or more layers of phosphor layers 52, 54 and 56 formed between the pair of insulator layers 4 and 6 and stacked along the facing direction of the electrode pairs. The lower insulator layer 4 includes an insulation layer having a film thickness so as to prevent dielectric breakdown from occurring between the lower electrodes 3 and the phosphor layer 5 formed by interposing the insulator layer 4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電界発光(Electroluminescence;以下、「EL」という)素子に関するものであり、特に積層型の発光体層を備える無機EL素子に関するものである。   The present invention relates to an electroluminescence (hereinafter referred to as “EL”) element, and more particularly, to an inorganic EL element having a laminated light emitting layer.

EL現象を利用した無機物質からなる発光体層を有する薄膜EL素子(以下、「無機EL素子という。」は、素子寿命が長く且つ耐久性に優れるといった良好な特性を有しており、発光デバイスとして平面薄型ディスプレイ等への応用が期待されている。   A thin film EL element having a phosphor layer made of an inorganic substance utilizing the EL phenomenon (hereinafter referred to as “inorganic EL element”) has a good characteristic such as a long element life and excellent durability. As such, it is expected to be applied to flat and thin displays.

かかる無機EL素子の発光色は、その素子が備える発光体層の材料によって定まる。従来、発光体層の材料としては、母体材料中に発光中心元素がドープされた種々のものが採用又は提案されている。母体材料としては、例えば、ZnS、CaS、SrS等が広く知られており、また、発光中心元素は、例えば、希土類元素や遷移金属元素から適宜選択されて使用されている。   The light emission color of such an inorganic EL element is determined by the material of the light emitting layer provided in the element. Conventionally, various materials in which a luminescent center element is doped in a host material have been adopted or proposed as a material for the luminescent layer. As the base material, for example, ZnS, CaS, SrS and the like are widely known, and the emission center element is appropriately selected from, for example, rare earth elements and transition metal elements.

近年、無機EL素子には、高輝度且つフルカラー化及び白色化が熱望されており、そのためには、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の三原色が効率よく発光する素子構造が必要となる。かかるフルカラー化を達成する無機EL素子に備えられる発光体層としては、非特許文献1に記載されているように、(1)積層型、(2)平面配置型、(3)白色ELとカラーフィルタ積層型、及び(4)二重基板型の4通りの構造を有するものが検討されている。これらのうち、(1)の積層型構造を有する発光体層を備える無機EL素子は、高解像度のものが得られること、発光層に含まれる各層の膜厚の調整により、比較的容易に所望の色の発光が可能であることなど、他の発光体層構造を有する無機EL素子よりも有利な点があるので、その実用化が熱望されている。
「カラーELディスプレイパネルの最近の進歩」、小野義正、ディスプレイ・アンド・イメージング、1994年、vol.3、159〜171頁
In recent years, inorganic EL elements have been eagerly desired to have high brightness, full color, and whitening. For this purpose, an element structure in which the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) emit light efficiently. Is required. As described in Non-Patent Document 1, as the light emitter layer provided in the inorganic EL element that achieves such full color, (1) laminated type, (2) planar arrangement type, (3) white EL and color A filter stack type and (4) a double substrate type have been studied. Among these, the inorganic EL element including the phosphor layer having the laminated structure (1) can be obtained relatively easily by obtaining a high-resolution one and adjusting the thickness of each layer included in the light-emitting layer. Since there are advantages over inorganic EL elements having other light-emitting layer structures, such as the ability to emit light of the above color, their practical application is eagerly desired.
“Recent Advances in Color EL Display Panels”, Yoshimasa Ono, Display and Imaging, 1994, vol. 3, pp. 159-171

しかしながら、上記非特許文献1に記載された積層型の発光体層構造を有する無機EL素子は、発光体層に十分な電圧を印可して優れた輝度を得るために、その発光体層を挟んで設けられる電極対の他に、発光体層の各層間にも電極を備える構造を有していた(165頁、Fig.7を参照。)。かかる特許文献1に図示された無機EL素子(以下「積層型無機EL素子」という。)は、発光体層の各層間に電極を備えるのみでなく、電極と発光層との間の絶縁破壊を防止するための絶縁体層を、それぞれの電極を挟み込むように備える必要がある。その結果、上記積層型無機EL素子は、その製造コストが膨大となり、また非常に多くの層を備えることにより膜質が低下するため、歩留の低下(信頼性の低下)に繋がり、実用化には適さないものであった。   However, the inorganic EL element having the multilayered phosphor layer structure described in Non-Patent Document 1 sandwiches the phosphor layer in order to obtain a sufficient luminance by applying a sufficient voltage to the phosphor layer. In addition to the electrode pair provided in (1), it has a structure in which electrodes are also provided between the respective layers of the luminous body layer (see page 165, FIG. 7). The inorganic EL element illustrated in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “laminated inorganic EL element”) includes not only electrodes between the layers of the light emitting layer, but also dielectric breakdown between the electrodes and the light emitting layer. It is necessary to provide an insulator layer for preventing the electrodes so as to sandwich each electrode. As a result, the multilayer inorganic EL element has a large manufacturing cost, and the film quality deteriorates due to the provision of a very large number of layers, leading to a decrease in yield (decrease in reliability) and practical application. Was unsuitable.

また、本発明者らは、上述した積層型の発光層を備える無機EL素子以外の、従来の無機EL素子について詳細に検討を行ったところ、このような従来の無機EL素子は十分に優れた輝度を示さないことを見出した。すなわち、非特許文献1に記載されている(2)平面配置型の無機EL素子は、一つの発光色当たりの、実質的に発光に有効な面積が小さくなるため、(3)、(4)の無機EL素子はフィルタによりある波長範囲を有する発光の一部が吸収されるため、それぞれ十分に優れた輝度を示さないことが判明した。   Moreover, when the present inventors examined in detail about the conventional inorganic EL element other than an inorganic EL element provided with the laminated | stacked light emitting layer mentioned above, such conventional inorganic EL element was fully excellent. It was found that it does not show luminance. That is, the (2) planar arrangement type inorganic EL element described in Non-Patent Document 1 has a substantially small effective area for light emission per emission color, and therefore (3), (4) It was found that each of the inorganic EL elements does not exhibit sufficiently good luminance because part of light emission having a certain wavelength range is absorbed by the filter.

そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、十分に優れた輝度を示し、実用化に十分適した電界発光素子を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electroluminescent element that exhibits sufficiently high luminance and is sufficiently suitable for practical use.

上記目的を達成するため、本発明の無機EL素子は、対向する電極対と、その電極対を構成する電極間に設けられている一対の絶縁体層と、その一対の絶縁体層の間に設けられ、該電極対の対向方向に沿って積層されてなる3層以上の発光体層とを備え、一対の絶縁体層のうち一方の絶縁体層が、その絶縁体層を挟んで設けられている電極と発光体層との間の絶縁破壊を引き起こさないように所定の膜厚を有してなる絶縁層を含むものであることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an inorganic EL element of the present invention includes an opposing electrode pair, a pair of insulator layers provided between the electrodes constituting the electrode pair, and the pair of insulator layers. And three or more light-emitting layers that are stacked along the opposing direction of the electrode pair, and one of the pair of insulator layers is provided with the insulator layer interposed therebetween. And an insulating layer having a predetermined thickness so as not to cause dielectric breakdown between the electrode and the light emitting layer.

かかる構成を備える本発明の電界発光素子(以下、「無機EL素子」という。)は、発光体層を構成する各層の間に電極を備えておらず、また、それらの電極を挟み込む絶縁体層も備えていない。したがって、上述の非特許文献1に記載された積層型無機EL素子ほど多くの層を形成する必要がないので、製造コストが膨大ではなく、また膜質の低下も十分に抑制され、歩留も良好なものとなる。その結果、本発明の無機EL素子は、実用化に十分に優れたものである。   The electroluminescent element of the present invention having such a configuration (hereinafter referred to as “inorganic EL element”) does not include an electrode between the layers constituting the light emitter layer, and is an insulator layer sandwiching the electrodes. It does not have. Therefore, since it is not necessary to form as many layers as the multilayer inorganic EL element described in Non-Patent Document 1 described above, the manufacturing cost is not enormous, the deterioration of the film quality is sufficiently suppressed, and the yield is also good. It will be something. As a result, the inorganic EL element of the present invention is sufficiently excellent for practical use.

ところで、本発明のように3層以上の発光体層をそれらの間に電極を介することなく積層すると、発光体層を挟み込む電極間の距離がより遠くなるので、十分な輝度を得るために、駆動電圧を従来よりも一層高くする必要がある。そうなると、従来の無機EL素子に設けられていた絶縁体層では、電極と発光体層との間の絶縁破壊を防止することが困難となる傾向にある。特に、無機EL素子を製造する際に電極上に形成される従来の絶縁体層では、その傾向が強くなる。その結果、該無機EL素子に、輝点若しくはダークスポットが生じるため、実用化には適さないものとなる。   By the way, when three or more light emitter layers are stacked without interposing electrodes between them as in the present invention, the distance between the electrodes sandwiching the light emitter layer is further increased. The drive voltage needs to be higher than before. If it becomes so, in the insulator layer provided in the conventional inorganic EL element, it exists in the tendency for it to become difficult to prevent the dielectric breakdown between an electrode and a light-emitting body layer. In particular, in the conventional insulator layer formed on an electrode when manufacturing an inorganic EL element, the tendency becomes strong. As a result, a bright spot or dark spot is generated in the inorganic EL element, which is not suitable for practical use.

しかしながら、本発明の無機EL素子は、電極上に形成されてなる一方の絶縁体層が、その絶縁体層を挟んで設けられている電極と発光体層との間の絶縁破壊を引き起こさないように所定の膜厚を有してなる絶縁層を含む。したがって、本発明の無機EL素子に従来よりも一層高い駆動電圧を印可しても、絶縁破壊の発生は十分に抑制されるので、実用化に十分適したものとなる。   However, in the inorganic EL element of the present invention, one insulator layer formed on the electrode does not cause dielectric breakdown between the electrode provided on the insulator layer and the light emitter layer. Includes an insulating layer having a predetermined film thickness. Therefore, even when a higher driving voltage than before is applied to the inorganic EL element of the present invention, the occurrence of dielectric breakdown is sufficiently suppressed, so that it is sufficiently suitable for practical use.

上述の絶縁層としては、例えば、厚膜絶縁体層を用いることができる。ここで「厚膜絶縁体層」とは、いわゆる厚膜法により形成されてなる絶縁体層をいう。すなわち、粉体を含有するペースト若しくは前駆体溶液をその下層上に印刷又は塗布した後、乾燥、焼成することにより形成される所定厚さと所定形状を有した層をいう。   As the above-described insulating layer, for example, a thick film insulator layer can be used. Here, the “thick film insulator layer” refers to an insulator layer formed by a so-called thick film method. That is, it refers to a layer having a predetermined thickness and a predetermined shape formed by printing or applying a powder-containing paste or precursor solution on the lower layer, followed by drying and baking.

絶縁層を構成する材料は、100〜10000の比誘電率を有するものであると好ましい。絶縁層をこのような材料で構成することにより、発光体層に印加される実効電圧の降下を抑止できるので、該無機EL素子の輝度を更に向上させることができる。同様の観点から、絶縁層を構成する材料は、BaTiO、PbTiO、PbNb、PZT、BiTi12及びPMN(Pb(Mg1/3Nb2/3)O)からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。 The material constituting the insulating layer is preferably one having a relative dielectric constant of 100 to 10,000. By configuring the insulating layer with such a material, a drop in effective voltage applied to the light-emitting layer can be suppressed, so that the luminance of the inorganic EL element can be further improved. From the same viewpoint, the material constituting the insulating layer is made of BaTiO 3 , PbTiO 3 , PbNb 2 O 6 , PZT, Bi 4 Ti 3 O 12 and PMN (Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 ). It is preferable to contain one or more materials selected from the group consisting of:

また、絶縁破壊の発生を更に抑制すべく、絶縁層が10〜30μmの膜厚を有するものであると好ましい。   In order to further suppress the occurrence of dielectric breakdown, it is preferable that the insulating layer has a thickness of 10 to 30 μm.

本発明の無機EL素子は、3層以上の発光体層のうち3層以上の各発光体層が、互いに異なる色の発光を呈し、かつ、それらの発光を組み合わせることにより白色発光を呈するものであると好ましい。こうすることにより、本発明の無機EL素子は、十分な輝度を有する白色発光を呈する無機EL素子となる。   In the inorganic EL element of the present invention, among the three or more light-emitting layers, each of the three or more light-emitting layers emits light of different colors, and emits white light by combining the light emission. Preferably there is. By doing so, the inorganic EL element of the present invention becomes an inorganic EL element that exhibits white light emission with sufficient luminance.

また、本発明の無機EL素子において、上記各発光体層の呈する各発光色が、色度座標において、互いに座標(0.3、0.3)を取り囲む座標を有すると好ましい。ここで「色度座標」とは、XYZ表色系に基づくCIE色度図における色度座標(x、y)のことをいう。この色度座標において座標(0.3、0.3)付近で表される色は白色である。3層以上の各発光体層の呈する各発光色が、この座標を取り囲む座標を有すると、それらの発光を組み合わせることにより、本発明の無機EL素子は、十分な輝度を有する白色の発光を呈することが可能となる。   Moreover, in the inorganic EL element of the present invention, it is preferable that each luminescent color exhibited by each of the light emitting layers has coordinates that mutually surround coordinates (0.3, 0.3) in chromaticity coordinates. Here, “chromaticity coordinates” refers to chromaticity coordinates (x, y) in a CIE chromaticity diagram based on the XYZ color system. In this chromaticity coordinate, the color represented near the coordinates (0.3, 0.3) is white. When each luminescent color exhibited by each of the three or more luminescent layers has coordinates surrounding this coordinate, the inorganic EL element of the present invention emits white light having sufficient luminance by combining the luminescence. It becomes possible.

そのような3層以上の発光体層としては、主として青色発光材料からなる青色発光体層と、主として赤色発光材料からなる赤色発光体層と、主として緑色発光材料からなる緑色発光体層とを含むものであると好ましい。これにより、十分な輝度を有する白色発光を呈すると共に、十分な輝度を有するフルカラーの無機EL素子となる。すなわち、かかる3層以上の発光体層を備える本発明の無機EL素子は、積層型である故に、一つの発光層で十分に有効な発光面積を確保することができ、しかもフィルタを用いる必要がなく、発せられた光の吸収は十分に抑制されるので、十分な輝度を有する。さらに、各発光体層がそれぞれ青色、赤色若しくは緑色の三原色の発光を呈するので、これらの発光色を含めた非常に多くの発光色を十分な輝度をもって実現することができる。   Such three or more light emitting layers include a blue light emitting layer mainly made of a blue light emitting material, a red light emitting layer made mainly of a red light emitting material, and a green light emitting layer made mainly of a green light emitting material. Preferably. As a result, a full-color inorganic EL element having sufficient luminance and white light emission with sufficient luminance is obtained. That is, since the inorganic EL element of the present invention having three or more phosphor layers is a laminated type, it is possible to secure a sufficiently effective light emitting area with one light emitting layer and to use a filter. In addition, the absorption of the emitted light is sufficiently suppressed, so that it has sufficient luminance. Further, since each light emitting layer emits light of three primary colors of blue, red, or green, it is possible to realize a very large number of emission colors including these emission colors with sufficient luminance.

より具体的には、上記3層以上の発光体層は、それらの合計の膜厚が300〜600nmであり、主としてBa、Al及びSからなる母体材料中に発光中心としてEuが含有されてなるもの、主としてSr及びSからなる母体材料中に発光中心としてCuが含有されてなるもの、並びに、主としてSr及びSからなる母体材料中に発光中心としてCeが含有されてなるもの、のうちの1種以上からなる第1発光体層と、主としてZn及びSからなる母体材料中に発光中心としてMnが含有されてなるもの、主としてCa及びSからなる母体材料中に発光中心としてEuが含有されてなるもの、主としてZn及びSからなる母体材料中に発光中心としてSmが含有されてなるもの、並びに、主としてMg、Ga及びOからなる母体材料に発光中心としてEuが含有されてなるもののうちの1種以上からなる第2発光体層と、主としてZn及びSからなる母体材料中に発光中心としてTbが含有されてなるもの、主としてCa及びSからなる母体材料中に発光中心としてCeが含有されてなるもの、並びに、主としてSr、Ga及びSからなる母体材料中に発光中心としてEuが含有されてなるもののうちの1種以上からなる第3発光体層とを含むものであると好ましい。これらの材料を用いることにより、青色、赤色及び黄色の色純度が一段と高い発光層を得ることができる。   More specifically, the three or more phosphor layers have a total film thickness of 300 to 600 nm, and Eu is contained as a light emission center in a base material mainly composed of Ba, Al, and S. Among them, one in which Cu is contained as a luminescent center in a base material mainly composed of Sr and S, and one in which Ce is contained as a luminescent center in a base material mainly composed of Sr and S A first phosphor layer composed of at least seeds, a matrix material mainly composed of Zn and S containing Mn as an emission center, and a matrix material mainly composed of Ca and S containing Eu as an emission center. In the matrix material mainly composed of Zn and S, Sm is contained as the emission center, and the matrix material mainly composed of Mg, Ga and O is emitting light. A second light emitting layer composed of at least one of those containing Eu as a base material, a base material composed mainly of Zn and S, containing Tb as an emission center, and a base composed mainly of Ca and S A third phosphor layer comprising at least one of a material containing Ce as a luminescent center in a material and a matrix material mainly comprising Sr, Ga and S containing Eu as a luminescent center Are preferably included. By using these materials, it is possible to obtain a light emitting layer having a higher color purity of blue, red, and yellow.

本発明によれば、十分に優れた輝度を示し、実用化に十分適した電界発光素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electroluminescent element which shows the sufficiently outstanding brightness | luminance and is suitable for practical use can be provided.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

はじめに、本発明の第1の実施形態の無機EL素子の要部を示す斜視図である図1を参照する。   First, reference is made to FIG. 1 which is a perspective view showing a main part of the inorganic EL element of the first embodiment of the present invention.

図1に示す無機EL素子100は、トップ・エミッションタイプの二重絶縁型の無機EL素子であり、基板2上に、下部電極3、下部絶縁体層4、発光体層5、上部絶縁体層6及び上部電極7がこの順に積層されている。発光体層5は、さらに第1発光体層52、第2発光体層54、及び第3発光体層56がこの順に積層されてなるものである。また、下部電極3及び上部電極7は、一方が行電極、他方が列電極とされて、両者の延在方向が互いに直交するように配置されている。   An inorganic EL element 100 shown in FIG. 1 is a top emission type double-insulated inorganic EL element. On a substrate 2, a lower electrode 3, a lower insulator layer 4, a light emitter layer 5, and an upper insulator layer are provided. 6 and the upper electrode 7 are laminated in this order. The light emitter layer 5 is formed by further laminating a first light emitter layer 52, a second light emitter layer 54, and a third light emitter layer 56 in this order. The lower electrode 3 and the upper electrode 7 are arranged such that one is a row electrode and the other is a column electrode, and their extending directions are orthogonal to each other.

このような構成を有する無機EL素子100においては、下部電極3及び上部電極7によりマトリックス電極が構成され、行電極と列電極との交差部における発光体層5が画素となる。このマトリックス電極によって構成される各画素に交流電源9から交流電圧又はパルス電圧が選択的に印加されることにより、発光体層5が電界発光し、その出射光が上部絶縁体層6及び上部電極7を透過して外部に出射される。以下、無機EL素子100の各部材を構成する材料について説明する。   In the inorganic EL element 100 having such a configuration, the lower electrode 3 and the upper electrode 7 form a matrix electrode, and the light emitter layer 5 at the intersection of the row electrode and the column electrode becomes a pixel. By selectively applying an AC voltage or a pulse voltage from the AC power source 9 to each pixel constituted by the matrix electrode, the luminescent layer 5 emits electroluminescence, and the emitted light is emitted from the upper insulator layer 6 and the upper electrode. 7 is emitted to the outside. Hereinafter, the material which comprises each member of the inorganic EL element 100 is demonstrated.

(基板2)
基板2は、上部に無機EL素子100における各層を形成可能であり、また上方に形成された発光体層5を汚染するおそれのないものであれば特に限定されず、無機EL素子100の形成の際に行われるアニール処理におけるアニール温度に耐え得る耐熱性を有していることが好ましい。このような特性を有する基板2としては、セラミックス基板や、セラミックス材料粉末をフィラーとしてガラス粉末を混合焼結させたガラスセラミックス基板、アルカリ土類結晶化成分を含む結晶化ガラス基板等が挙げられる。
(Substrate 2)
The substrate 2 is not particularly limited as long as each layer of the inorganic EL element 100 can be formed on the substrate 2 and there is no possibility of contaminating the light emitting layer 5 formed above. It is preferable to have heat resistance that can withstand the annealing temperature in the annealing treatment performed at the time. Examples of the substrate 2 having such characteristics include a ceramic substrate, a glass ceramic substrate obtained by mixing and sintering glass powder using a ceramic material powder as a filler, and a crystallized glass substrate containing an alkaline earth crystallization component.

(下部電極3)
下部電極3は、複数の帯状電極が一定間隔でストライプ状に一定方向に延在するように、基板2上に配設されてなっている。この下部電極3の構成材料としては、無機EL素子の電極として公知である材料であれば特に限定されず用いられるが、所定の高導電性を発現するものであり、アニール処理の際の高温や酸化性雰囲気によって損傷を受け難いものであると好ましい。更に、上方に形成される発光体層5との反応性が極力低いものであるとより好ましい。具体的には、下部電極3を構成する材料としては、金属材料が好ましく、例えば、貴金属合金、貴金属を主成分とし卑金属元素が添加された合金が好ましい例として挙げられる。これらの金属材料を用いることにより、高温又は酸化性雰囲気に対する耐性が充分に高められる。
(Lower electrode 3)
The lower electrode 3 is disposed on the substrate 2 so that a plurality of strip electrodes extend in a certain direction in a striped manner at regular intervals. The constituent material of the lower electrode 3 is not particularly limited as long as it is a material that is known as an electrode of an inorganic EL element. However, the lower electrode 3 exhibits a predetermined high conductivity, and has a high temperature during annealing. It is preferable that it is hard to be damaged by an oxidizing atmosphere. Furthermore, it is more preferable that the reactivity with the light emitting layer 5 formed above is as low as possible. Specifically, the material constituting the lower electrode 3 is preferably a metal material. For example, a noble metal alloy or an alloy containing a noble metal as a main component and a base metal element added is preferable. By using these metal materials, resistance to high temperatures or oxidizing atmospheres can be sufficiently enhanced.

(下部絶縁体層4)
下部絶縁体層4は、下部電極3上に形成されてなるものであり、下部電極3と発光体層5との間で絶縁破壊を起こさないように所定の膜厚を有する絶縁層を含むものである。
(Lower insulator layer 4)
The lower insulator layer 4 is formed on the lower electrode 3 and includes an insulating layer having a predetermined thickness so as not to cause a dielectric breakdown between the lower electrode 3 and the light emitter layer 5. .

絶縁層の上記所定の膜厚は、下部電極3や発光体層5の構成材料、下部電極3の厚さ、絶縁層を構成する材料などにより異なるが、10〜30μmであると、十分に絶縁性を確保することができるので好ましい。さらに絶縁層がかかる範囲の膜厚を有すると、無機EL素子100に印可する駆動電圧を抑制できる傾向にあるので、そのような観点からも好ましい。   The predetermined film thickness of the insulating layer varies depending on the constituent material of the lower electrode 3 and the light emitter layer 5, the thickness of the lower electrode 3, the material constituting the insulating layer, and the like. This is preferable because it can ensure the property. Furthermore, since it exists in the tendency which can suppress the drive voltage applied to the inorganic EL element 100 when it has the film thickness of this range, an insulating layer is preferable also from such a viewpoint.

絶縁層の構成材料は特に限定されないが、例えば、BaTiO、(BaCa1−x)TiO、(BaSr1−x)TiO、PbTiO、PZT、PLZT等のペロブスカイト構造を持った(強)誘電体材料や、PMN(Pb(Mg1/3Nb2/3)O)等に代表される複合ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材料、BiTi12、SrBiTa等に代表されるビスマス層状化合物、(SrBa1−x)Nb、PbNb等に代表されるタングステンブロンズ型強誘電体材料が好ましく用いられる。 The constituent material of the insulating layer is not particularly limited. For example, it has a perovskite structure such as BaTiO 3 , (Ba x Ca 1-x ) TiO 3 , (Ba x Sr 1-x ) TiO 3 , PbTiO 3 , PZT, and PLZT. (Ferro) dielectric materials, composite perovskite relaxor type ferroelectric materials typified by PMN (Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 ), Bi 4 Ti 3 O 12 , SrBi 2 Ta 2 A bismuth layered compound typified by O 9 or the like, a tungsten bronze type ferroelectric material typified by (Sr x Ba 1-x ) Nb 2 O 6 , PbNb 2 O 6 or the like is preferably used.

これらのなかでは、より高い誘電率を達成でき且つ焼成処理が比較的容易な観点から、BaTiOやPZT、PMN等のペロブスカイト構造の強誘電体材料がより好ましく、さらにそれらのなかでも化学組成中に鉛原子を含む誘電体材料が特に好ましい。かかる鉛を含む誘電体材料は、酸化鉛の融点が888℃と低く、且つ酸化鉛と他の酸化物系材料(例えばSiOやCuO、Bi、Fe等)との間で600〜800℃程度の低温で液相が形成されるため、適切な焼結助剤を用いることにより低温での焼成が可能となり、また、極めて高い誘電率が発現される。 Among these, a ferroelectric material having a perovskite structure such as BaTiO 3 , PZT, and PMN is more preferable from the viewpoint that a higher dielectric constant can be achieved and firing is relatively easy. Particularly preferred are dielectric materials containing lead atoms. Such a lead-containing dielectric material has a low melting point of lead oxide as low as 888 ° C., and between lead oxide and other oxide materials (for example, SiO 2 , CuO, Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3, etc.). Since a liquid phase is formed at a low temperature of about 600 to 800 ° C., firing at a low temperature is possible by using an appropriate sintering aid, and an extremely high dielectric constant is exhibited.

このような鉛を含む誘電体材料としては、例えばPZTやPLZT(Laを添加したPbZrO−PbTiO固溶体)等のペロブスカイト構造誘電体材料、PMN(Pb(Mg1/3Nb2/3)O)等に代表される複合ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材料、PbNb等に代表されるタングステンブロンズ型強誘電体材料を好ましく用いることができる。これらは、800℃前後の焼成温度で比誘電率1000以上の絶縁体層を簡易に形成することができ、特にPMN等の複合ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材料を用いると、比誘電率が10000を超える高誘電率を示す絶縁体を得ることも可能である。 Examples of such a dielectric material containing lead include a perovskite structure dielectric material such as PZT and PLZT (PbZrO 3 —PbTiO 3 solid solution to which La is added), PMN (Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O, and the like. 3 ), a composite perovskite relaxor-type ferroelectric material, and a tungsten bronze-type ferroelectric material typified by PbNb 2 O 6 can be preferably used. These can easily form an insulator layer having a relative dielectric constant of 1000 or more at a firing temperature of about 800 ° C., and when using a composite perovskite relaxor type ferroelectric material such as PMN, the relative dielectric constant is 10,000. It is also possible to obtain an insulator exhibiting a high dielectric constant exceeding.

絶縁層の比誘電率は、100〜10000であると、絶縁性の確保及び発光体層5に印可される実効電圧の増加の観点から好ましい。絶縁層の比誘電率がこの範囲内になるように、その構成材料を選択し、各構成材料の含有割合を調整すればよい。   The relative dielectric constant of the insulating layer is preferably 100 to 10,000 from the viewpoint of ensuring insulation and increasing the effective voltage applied to the light-emitting layer 5. The constituent material may be selected and the content ratio of each constituent material may be adjusted so that the dielectric constant of the insulating layer is within this range.

絶縁層は、厚膜絶縁体層であってもよい。ここで「厚膜絶縁体層」とは、いわゆる厚膜法により形成される絶縁体層をいう。すなわち、粉体を含有するペースト若しくは前駆体溶液をその下層上に印刷又は塗布した後、乾燥、焼成することにより形成される所定厚さと所定形状を有した層をいう。このようにして絶縁層を形成することにより、気相成長法で絶縁層を形成するよりも、無機EL素子100の製造コストを低減することができ、量産性にも優れるので、その観点から好ましい。   The insulating layer may be a thick film insulator layer. Here, the “thick film insulator layer” refers to an insulator layer formed by a so-called thick film method. That is, it refers to a layer having a predetermined thickness and a predetermined shape formed by printing or applying a powder-containing paste or precursor solution on the lower layer, followed by drying and baking. By forming the insulating layer in this manner, the manufacturing cost of the inorganic EL element 100 can be reduced and the mass productivity is excellent as compared with the case where the insulating layer is formed by the vapor phase growth method. .

下部絶縁体層4は、例えば公知のセラミック材からなる薄膜を、上記絶縁層の上に積層してなるものであってもよい。その薄膜は、例えば、絶縁層の表面を被覆して、平坦性を確保するための層であってもよい。この場合、上記薄膜の膜厚は、絶縁層表面に生じ得る微小な凹凸が十分に埋め込まれる程度の厚さであると好ましい。この薄膜の膜厚は、具体的には例えば、0.5μm以上であると好ましく、より好ましくは1μm以上、更に好ましくは2μm以上であるとよい。なお、かかる微細凹凸の埋め込みを主目的とする場合には、この薄膜の膜厚は10μmを超える必要はない。   The lower insulator layer 4 may be formed by, for example, laminating a thin film made of a known ceramic material on the insulating layer. The thin film may be, for example, a layer for covering the surface of the insulating layer to ensure flatness. In this case, it is preferable that the thickness of the thin film is such that minute irregularities that can occur on the surface of the insulating layer are sufficiently embedded. Specifically, for example, the thickness of the thin film is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, and further preferably 2 μm or more. When the main purpose is embedding such fine irregularities, the thickness of the thin film does not need to exceed 10 μm.

また、絶縁層の上に形成される薄膜は、その誘電率が絶縁層の誘電率よりも高いとより好ましく、比誘電率が100以上であると更に好ましく、500以上であると一層好ましい。このような高誘電率が発現される誘電体材料としては、上述した絶縁層に好適に用いられる材料と同種の材料が挙げられるが、絶縁層に用いられる材料とは異なる材料であって、絶縁層に用いられる材料よりも高い比誘電率を有する材料であると、より好ましい。   The thin film formed on the insulating layer preferably has a dielectric constant higher than that of the insulating layer, more preferably 100 or more, and even more preferably 500 or more. Examples of the dielectric material exhibiting such a high dielectric constant include the same types of materials as those suitably used for the insulating layer described above, but different from the materials used for the insulating layer, It is more preferable that the material has a higher relative dielectric constant than the material used for the layer.

下部絶縁体層4は、上記薄膜上にさらに、発光体層5との界面における電子状態の制御を容易にし、その発光体層5への電子注入を安定化させると共にその効率を高めるための薄膜を設けてもよい。そのような薄膜の構成材料の具体例としては、酸化イットリウム(Y)などの希土類酸化物、酸化ケイ素(SiO)、窒化ケイ素(Si)、酸化タンタル(Ta)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、チタン酸バリウム(BaTiO)、ジルコニア(ZrO)、ハフニア(HfO)、シリコンオキシナイトライド(SiON)、アルミナ(Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ガリウム(GaN)が挙げられる。 The lower insulator layer 4 is a thin film for further facilitating the control of the electronic state at the interface with the light emitter layer 5 on the thin film, stabilizing the electron injection into the light emitter layer 5 and increasing its efficiency. May be provided. Specific examples of such thin film constituent materials include rare earth oxides such as yttrium oxide (Y 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5). ), Strontium titanate (SrTiO 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), zirconia (ZrO 2 ), hafnia (HfO 2 ), silicon oxynitride (SiON), alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN) ) And gallium nitride (GaN).

(発光体層5)
発光体層5は、下部絶縁体層4上に形成されており、第1発光体層52、第2発光体層54及び第3発光体層56をこの順に下から積層してなるものである。
(Luminescent layer 5)
The light emitter layer 5 is formed on the lower insulator layer 4, and is formed by laminating a first light emitter layer 52, a second light emitter layer 54, and a third light emitter layer 56 in this order from the bottom. .

第1発光体層52は、青色発光材料からなる青色発光体層である。青色発光材料としては、無機EL素子の発光体層材料として公知の青色発光材料を用いることができる。それらのなかで、主としてBa、Al及びSからなる母体材料中に発光中心としてEuが含有されてなるもの(以下、「BaAlS:Eu」のように表記する。)、SrS:Cu及びSrS:Ceのいずれか1種以上の材料を用いると、第1発光体層52の輝度及び青色の色純度が一層高くなる傾向にあるので、好ましい。同様の観点から、これらのなかでもBaAlS:Euが特に好ましい。   The first light emitter layer 52 is a blue light emitter layer made of a blue light emitting material. As the blue light emitting material, a known blue light emitting material can be used as a light emitting layer material of the inorganic EL element. Among them, a base material mainly composed of Ba, Al and S contains Eu as a light emission center (hereinafter referred to as “BaAlS: Eu”), SrS: Cu and SrS: Ce. It is preferable to use one or more of these materials because the luminance and blue color purity of the first light emitter layer 52 tend to be higher. From the same viewpoint, BaAlS: Eu is particularly preferable among these.

このBaAlS:Euを、各元素(イオン)の組成比を考慮してBaaAlbS:Euと表す場合、Baの組成比aは0.05〜0.625、Alの組成比bは0.025〜0.63が好適である。さらに、発光中心であるEuの添加量としては、cが、(ここでcは、全体の元素比に占めるcの比を示す。)特に0.2〜1.2、より好ましくは0.4〜1、更に好ましくは0.6〜0.8がよい。 The BaAlS: Eu a, Ba a Al b S in consideration of the composition ratio of each element (ion): When expressed as Eu c, the composition ratio a of Ba is from 0.05 to 0.625, the composition ratio of Al b is 0.025 to 0.63 is preferred. Further, as the addition amount of Eu as the emission center, c is (where c represents the ratio of c in the total element ratio), particularly 0.2 to 1.2, more preferably 0.4. To 1, more preferably 0.6 to 0.8.

これらの材料は「青色の色純度が高い」、すなわちその発光スペクトルが、他の発光材料と比較して、より短波長側(より高エネルギー側)に極大ピークを有する。他の発光材料に添加物質を含有させても、このような極大ピークを得ることは困難である。一方で、これらの材料に別の添加物質を含有させることで長波長側に極大ピークをシフトさせることは可能である。したがって、これらの材料を用いた青色発光体層52を備えることにより、本実施形態の無機EL素子100は、他の材料を用いては実現し得ない多彩な色の光を発することができる。   These materials have “high blue color purity”, that is, their emission spectrum has a maximum peak on the shorter wavelength side (higher energy side) than other light emitting materials. It is difficult to obtain such a maximum peak even if an additive substance is contained in another light emitting material. On the other hand, it is possible to shift the maximum peak to the long wavelength side by adding another additive to these materials. Therefore, by providing the blue light emitting layer 52 using these materials, the inorganic EL element 100 of the present embodiment can emit light of various colors that cannot be realized using other materials.

第2発光体層54は、緑色発光材料からなる緑色発光体層である。緑色発光材料としては、無機EL素子の発光体層材料として公知の緑色発光材料を用いることができる。それらのなかで、ZnS:Tb、ZnS:TbOF、CaS:Ce及び/又はSrGa:Euを用いると、第2発光体層54の輝度及び緑色の色純度が一層高くなる傾向にあるので、好ましい。同様の観点から、これらのなかでもZnS:TbOFが特に好ましい。 The second light emitter layer 54 is a green light emitter layer made of a green light emitting material. As the green light emitting material, a known green light emitting material can be used as the light emitting layer material of the inorganic EL element. Among them, when ZnS: Tb, ZnS: TbOF, CaS: Ce and / or SrGa 2 S 4 : Eu are used, the luminance and green color purity of the second light-emitting layer 54 tend to be higher. ,preferable. From the same viewpoint, among these, ZnS: TbOF is particularly preferable.

第3発光体層56は、赤色発光材料からなる赤色発光体層である。赤色発光材料としては、無機EL素子の発光体層材料として公知の赤色発光材料を用いることができる。それらのなかで、ZnS:Mn、CaS:Eu、ZnS:Sm及びMgGa:Euのいずれか1種以上の材料を用いると、第3発光体層56の輝度及び赤色の色純度が一層高くなる傾向にあるので、好ましい。同様の観点から、これらのなかでもZnS:Mnが特に好ましい。 The third light emitter layer 56 is a red light emitter layer made of a red light emitting material. As the red light emitting material, a known red light emitting material can be used as the light emitting layer material of the inorganic EL element. Among them, when one or more materials of ZnS: Mn, CaS: Eu, ZnS: Sm, and MgGa 2 O 4 : Eu are used, the luminance and red color purity of the third light emitter layer 56 are further increased. This is preferable because it tends to be high. From these viewpoints, ZnS: Mn is particularly preferable among these.

上述に例示した材料を用いて、第1発光体層52、第2発光体層54及び第3発光体層56を積層すると、得られる発光体層5は、一層広範囲の波長範囲に亘って、発光スペクトルのピークを示すことができるので好ましい。   When the first light emitter layer 52, the second light emitter layer 54, and the third light emitter layer 56 are stacked using the materials exemplified above, the resulting light emitter layer 5 has a wider wavelength range. Since the peak of an emission spectrum can be shown, it is preferable.

これら第1発光体層52、第2発光体層54及び第3発光体層56を、それらの膜厚の比を調整して積層することにより、得られる発光体層5は、白色の発光を呈することができる。白色の発光は、色度座標(x、y)では(0.3、0.3)付近に該当するが、上記の各発光材料に基づくそれぞれの発光色は、互いにこの座標(0.3、0.3)を取り囲む座標に位置するので、これらの各材料からなるそれぞれの層を組み合わせることにより、白色発光が可能となる。   By stacking the first light emitter layer 52, the second light emitter layer 54, and the third light emitter layer 56 by adjusting the ratio of the film thickness, the resulting light emitter layer 5 emits white light. Can be presented. The white light emission corresponds to the vicinity of (0.3, 0.3) in the chromaticity coordinates (x, y), but the respective emission colors based on the above-described light emitting materials have the coordinates (0.3, 0.3, 0.3), it is located at the coordinates surrounding it, so that it is possible to emit white light by combining the layers made of these materials.

ここで「互いに座標(0.3、0.3)を取り囲む座標」とは以下に説明するような座標のことをいう(図2参照)。すなわち、例えば、発光体層5に含まれる各発光体層52、54、56の呈する各発光色の座標をそれぞれ(x52、y52)、(x54、y54)、(x56、y56)とする。そして、色度座標において、これらの座標間をそれぞれ線分で結び、座標(x52、y52)と(x54、y54)とを結ぶ線分をSa、座標(x54、y54)と(x56、y56)とを結ぶ線分をSb、座標(x56、y56)と(x52、y52)とを結ぶ線分をScとする。この場合に、色度座標において、図2に示すように、線分Sa、Sb及びScにより形成される三角形の中心側に座標(0.3、0.3)が位置していれば、座標(x52、y52)、(x54、y54)、(x56、y56)は「互いに座標(0.3、0.3)を取り囲む座標」である。 Here, “coordinates that mutually surround the coordinates (0.3, 0.3)” means coordinates as described below (see FIG. 2). That is, for example, the coordinates of the light emission colors exhibited by the light emitter layers 52, 54, and 56 included in the light emitter layer 5 are respectively (x 52 , y 52 ), (x 54 , y 54 ), (x 56 , y 56 ). In the chromaticity coordinates, these coordinates are connected by line segments, and the line segment connecting the coordinates (x 52 , y 52 ) and (x 54 , y 54 ) is Sa, and the coordinates (x 54 , y 54 ). A segment connecting the line (x 56 , y 56 ) to Sb, and a line segment connecting the coordinates (x 56 , y 56 ) and (x 52 , y 52 ) to Sc. In this case, in the chromaticity coordinates, if the coordinates (0.3, 0.3) are located on the center side of the triangle formed by the line segments Sa, Sb, and Sc as shown in FIG. (X 52 , y 52 ), (x 54 , y 54 ), and (x 56 , y 56 ) are “coordinates that mutually surround the coordinates (0.3, 0.3)”.

一方、「互いに座標(0.3、0.3)を取り囲む座標」に相当しない場合は、例えば、図2に表される座標(xa、ya)、(xb、yb)、(xc、yc)のように、互いの座標を結ぶ線分により形成される三角形の線分上若しくは周囲側に座標(0.3、0.3)が位置する場合、あるいは互いの座標を結ぶ線分により三角形が形成されない場合が挙げられる。   On the other hand, when it does not correspond to “coordinates that mutually surround the coordinates (0.3, 0.3)”, for example, the coordinates (xa, ya), (xb, yb), (xc, yc) shown in FIG. When the coordinates (0.3, 0.3) are positioned on or around the line segment of the triangle formed by the line segments that connect the coordinates of each other, or the triangle is formed by the line segments that connect the coordinates of each other The case where it is not formed is mentioned.

また、第1発光体層52、第2発光体層54及び第3発光体層56を、それらの膜厚の比を調整して積層することにより、得られる発光体層5は、いわゆるペーパーホワイトの発光を呈することができる。このペーパーホワイトの発光は色度座標において座標(0.35、0.35)付近で表される。青色、緑色及び赤色発光の色度座標は、このペーパーホワイトの座標をも互いに取り囲む座標である。   Further, by stacking the first light emitter layer 52, the second light emitter layer 54, and the third light emitter layer 56 by adjusting the ratio of the film thickness, the light emitter layer 5 obtained is a so-called paper white. It is possible to exhibit luminescence. The light emission of this paper white is expressed in the vicinity of coordinates (0.35, 0.35) in chromaticity coordinates. The chromaticity coordinates of blue, green, and red light emission are coordinates that also surround the paper white coordinates.

発光体層5の膜厚は特に限定されないが、300〜600nmであると好ましく、400〜500nmであるとより好ましい。発光体層5の膜厚が、300nmより薄いと、発光効率(輝度)が低下する傾向にあり、600nmより厚いと駆動電圧が上昇する傾向にある。また発光体層5に含まれる各層52、54及び56の膜厚は特に限定されず、発光体層5としての膜厚が上述した範囲内となれば好ましい。   Although the film thickness of the light-emitting body layer 5 is not specifically limited, It is preferable in it being 300-600 nm, and it is more preferable in it being 400-500 nm. When the thickness of the light emitting layer 5 is less than 300 nm, the light emission efficiency (brightness) tends to decrease, and when it is thicker than 600 nm, the driving voltage tends to increase. Moreover, the film thickness of each layer 52, 54, and 56 contained in the light-emitting body layer 5 is not specifically limited, It is preferable if the film thickness as the light-emitting body layer 5 becomes in the range mentioned above.

(上部絶縁体層6)
上部絶縁体層6は、発光体層5との界面における電子状態の制御を容易にし、発光体層5への電子注入を安定化させると共にその効率を高めるためのものである。上部絶縁体層6は、絶縁耐圧を担保する機能を有する必要はなく、膜厚は比較的薄くてもよく、好ましくは10〜1000nm、より好ましくは20〜200nm程度であればよい。
(Upper insulator layer 6)
The upper insulator layer 6 is intended to facilitate control of the electronic state at the interface with the light emitter layer 5, stabilize electron injection into the light emitter layer 5, and increase its efficiency. The upper insulator layer 6 does not have to have a function of ensuring the withstand voltage, and the film thickness may be relatively thin, preferably 10 to 1000 nm, more preferably about 20 to 200 nm.

上部絶縁体層6の比抵抗は、好ましくは10Ω・cm以上、より好ましくは1010〜1018Ω・cmオーダーとされる。さらに、これらの構成材料は特に制限されないが、具体的には比誘電率が好ましくは3以上の物質から構成されると好適である。かかる観点から、上部絶縁体層6は、例えば、酸化ケイ素(SiO)、窒化ケイ素(Si)、酸化タンタル(Ta)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化イットリウム(Y)、ジルコニア(ZrO)シリコンオキシナイトライド(SiON)、アルミナ(Al)等の電気絶縁性を有する金属酸化物材料から構成される。 The specific resistance of the upper insulator layer 6 is preferably 10 8 Ω · cm or more, more preferably on the order of 10 10 to 10 18 Ω · cm. Further, these constituent materials are not particularly limited, but specifically, it is preferable that the constituent materials are composed of substances having a relative dielectric constant of preferably 3 or more. From this point of view, the upper insulator layer 6 includes, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ) silicon oxynitride (SiON), alumina (Al 2 O 3 ), and other metal oxide materials having electrical insulation.

(上部電極7)
上部電極7は、複数の帯状電極が一定間隔でストライプ状に下部電極3の延在方向と直交する平面方向に延在するように、上部絶縁体層6上に配設されてなっている。この上部電極7は、無機EL素子100上部から発光を取り出すために透明導電材料から構成される。このような透明導電材料としては、In、SnO、ITO又はZnO−Alといった酸化物導電性材料等を用いることができる。
(Upper electrode 7)
The upper electrode 7 is disposed on the upper insulator layer 6 so that a plurality of strip electrodes extend in a planar direction perpendicular to the extending direction of the lower electrode 3 in a striped manner at regular intervals. The upper electrode 7 is made of a transparent conductive material in order to extract light emitted from the upper part of the inorganic EL element 100. As such a transparent conductive material, an oxide conductive material such as In 2 O 3 , SnO 2 , ITO, or ZnO—Al can be used.

(無機EL素子100の製造方法)
以上説明してきた無機EL素子100を製造する方法の一例について以下に説明する。まず、上述のような構成材料からなる基板2を準備する。次に、この基板2上に印刷法、エッチプロセス等によりストライプ状に下部電極3を形成させる。次に、下部電極3が形成された基板2上に、下部絶縁体層4を形成させる。下部絶縁体層4が厚膜絶縁体層である場合、かかる厚膜絶縁体層は、予めセラミック材料粉末にバインダー、溶剤等を混合した厚膜ペーストを基板2上に塗布し、乾燥させて厚膜グリーンとした後、この厚膜グリーンを焼成する方法や、ゾルゲル法、MOD(Metallo-Organic Decomposition)法等により形成することができる。
(Manufacturing method of inorganic EL element 100)
An example of a method for manufacturing the inorganic EL element 100 described above will be described below. First, the substrate 2 made of the constituent material as described above is prepared. Next, the lower electrode 3 is formed in a stripe shape on the substrate 2 by a printing method, an etching process or the like. Next, the lower insulator layer 4 is formed on the substrate 2 on which the lower electrode 3 is formed. In the case where the lower insulator layer 4 is a thick film insulator layer, the thick film insulator layer is coated with a thick film paste prepared by previously mixing a ceramic material powder with a binder, a solvent, etc. on the substrate 2 and then dried. After forming the film green, the thick film green can be formed by firing, a sol-gel method, a MOD (Metallo-Organic Decomposition) method, or the like.

次いで、発光体層5を構成する材料をペレット状等に加工したものをターゲットとして用い、スパッタリングや蒸着により下部絶縁体層4上に、第1発光体層52、第2発光体層54及び第3発光体層56を順に積層させ、発光体層5を形成させる。積層時の作業性の観点からは、スパッタリングにより形成させることが好ましい。なお、発光体層5が形成された後に、必要に応じて酸化性雰囲気下等の条件下でアニール処理を施すことが、発光効率を一層向上させる観点から好ましい。アニール処理は、発光体層5の形成後すぐに、上部絶縁体層6の形成後すぐに、又は無機EL素子100の完成後に行うことができる。また、スパッタリングのプロセスタイムを適宜調節して、発光体層5に含まれる各発光体層52、54及び56の膜厚を所望のとおりに制御することが好ましい。   Next, a material obtained by processing the material constituting the light emitter layer 5 into a pellet or the like is used as a target, and the first light emitter layer 52, the second light emitter layer 54, and the first light emitter layer 52 are formed on the lower insulator layer 4 by sputtering or vapor deposition. The three light emitter layers 56 are sequentially laminated to form the light emitter layer 5. From the viewpoint of workability at the time of lamination, it is preferably formed by sputtering. In addition, after the light emitting layer 5 is formed, it is preferable to perform annealing treatment under conditions such as an oxidizing atmosphere as necessary from the viewpoint of further improving the light emission efficiency. The annealing treatment can be performed immediately after the formation of the light emitter layer 5, immediately after the formation of the upper insulator layer 6, or after the inorganic EL element 100 is completed. Moreover, it is preferable to control the film thickness of each light emitter layer 52, 54, and 56 included in the light emitter layer 5 as desired by appropriately adjusting the sputtering process time.

次に、発光体層5上に、気相堆積法(気相成長法)等により上部絶縁体層6を形成させた後、さらに、ストライプ状の上部電極7を、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法により形成させて、無機EL素子100を得る。   Next, after the upper insulator layer 6 is formed on the phosphor layer 5 by vapor deposition (vapor deposition method) or the like, a striped upper electrode 7 is further formed by vapor deposition, sputtering, or the like. The inorganic EL element 100 is obtained by forming by a known method.

上述のようにして得られた本実施形態の無機EL素子100は、発光体層を構成する各層の間に、従来の積層型無機EL素子が備えるような電極を備えておらず、また、それらの電極を挟み込む絶縁体層も備えていない。したがって、従来の積層型無機EL素子ほど多くの層を形成する必要がないので、製造コストが膨大ではなく、また膜質の低下も十分に抑制され、歩留も良好なものとなる。その結果、本実施形態の無機EL素子100は、実用化に十分に優れたものとなる。   The inorganic EL element 100 of the present embodiment obtained as described above does not include an electrode that is included in a conventional laminated inorganic EL element between the layers constituting the light emitting layer, and those Insulator layers that sandwich the electrodes are also not provided. Therefore, since it is not necessary to form as many layers as the conventional laminated inorganic EL element, the manufacturing cost is not enormous, the deterioration of the film quality is sufficiently suppressed, and the yield is improved. As a result, the inorganic EL element 100 of the present embodiment is sufficiently excellent for practical use.

また、無機EL素子100は、発光体層5に異なる発光を呈する3層の発光体層52、54及び56を備えるので、2層の発光体層を積層した発光体層を有する無機EL素子と比較して、より多彩な発光色を実現することができる。しかも、ペーパーホワイトなど、従来の無機EL素子では実現するのに困難であった色の発光を、発光体層5に含まれる各発光体層52、54及び56の膜厚の比を調整することにより、十分な輝度と共に比較的容易に得ることができる。   In addition, since the inorganic EL element 100 includes the three light-emitting layers 52, 54, and 56 that exhibit different light emission on the light-emitting layer 5, an inorganic EL element having a light-emitting layer in which two light-emitting layers are stacked; In comparison, more various emission colors can be realized. Moreover, the ratio of the film thickness of each of the light emitter layers 52, 54, and 56 included in the light emitter layer 5 is adjusted for light emission of a color that is difficult to achieve with conventional inorganic EL elements such as paper white. Thus, it can be obtained relatively easily with sufficient luminance.

さらに、本実施形態の無機EL素子100は、下部絶縁体層4が、下部電極3と発光体層5との間の絶縁破壊を引き起こさないように所定の膜厚を有してなる絶縁層を含んでいる。したがって、本実施形態の無機EL素子100に従来よりも一層高い駆動電圧を印可しても、絶縁破壊の発生は十分に抑制されるので、実用化に十分適したものとなる。   Furthermore, the inorganic EL element 100 of this embodiment includes an insulating layer having a predetermined film thickness so that the lower insulator layer 4 does not cause dielectric breakdown between the lower electrode 3 and the light emitter layer 5. Contains. Therefore, even when a higher driving voltage than before is applied to the inorganic EL element 100 of the present embodiment, the occurrence of dielectric breakdown is sufficiently suppressed, so that it is sufficiently suitable for practical use.

以上、本発明の無機EL素子の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although preferred embodiment of the inorganic EL element of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.

例えば、本発明の無機EL素子の別の実施形態において、発光体層は発光色の異なる4層以上の発光体層を含んでもよい。具体的には、青色、緑色及び赤色の他に、青緑色及び/又はオレンジ(橙色)の発光を呈する発光体層を含むことができる。青緑色発光材料としては、例えば、SrS:Cuなどが挙げられ、オレンジ発光材料としては、例えば、ZnS:Mnなどが挙げられる。   For example, in another embodiment of the inorganic EL element of the present invention, the light emitter layer may include four or more light emitter layers having different emission colors. Specifically, in addition to blue, green, and red, a phosphor layer that emits blue-green and / or orange (orange) light can be included. Examples of the blue-green light emitting material include SrS: Cu, and examples of the orange light emitting material include ZnS: Mn.

この場合、発光色の異なる各発光体層は、色度座標において、互いに座標(0.3、0.3)を取り囲む座標を有すると好ましい。具体的には、それらの発光体層が呈する発光色の座標を結んだ線分により凸型多角形が形成され、その凸型多角形の中心側に座標(0.3、0.3)が位置していると好ましい。これにより、無機EL素子は白色の発光を呈することができる。   In this case, it is preferable that the light emitting layers having different emission colors have coordinates surrounding the coordinates (0.3, 0.3) in the chromaticity coordinates. Specifically, a convex polygon is formed by a line segment connecting the coordinates of the luminescent colors exhibited by the light emitting layers, and the coordinates (0.3, 0.3) are on the center side of the convex polygon. Preferably it is located. Thereby, the inorganic EL element can exhibit white light emission.

また、3層若しくは4層以上の発光体層が積層されている場合に、それらのうち互いに同じ発光色を呈する発光体層が含まれていてもよい。その場合、3層以上の発光体層が互いに異なる発光色を呈すると好ましく、互いに異なる発光色を呈する3層以上の発光体層が、色度座標において、互いに座標(0.3、0.3)若しくは座標(0.33、0.33)を取り囲む座標を有しているとより好ましい。   Moreover, when three or four or more layers of light emitting layers are laminated, a light emitting layer that exhibits the same light emission color among them may be included. In that case, it is preferable that three or more light-emitting layers exhibit different light emission colors, and three or more light-emitting layers that exhibit different light emission colors are mutually coordinated (0.3, 0.3) in chromaticity coordinates. ) Or coordinates surrounding the coordinates (0.33, 0.33).

また、BaAlSなどの酸素が取り込まれやすい発光材料を用いる場合は、アニール時に絶縁体層及び/又は雰囲気中の酸素(O)がかかる発光材料に混入することを防止するために、その発光材料を含有する発光体層の片側又は両側にZnSを構成材料とするバリア層を設けてもよい。これにより、BaAlなどの発光材料へのOの混入を十分に抑制することができるので、所望の色の発光を呈する無機EL素子を得ることができる。 In the case of using a light-emitting material that easily takes in oxygen, such as BaAlS, the light-emitting material is used in order to prevent oxygen (O) in the insulator layer and / or the atmosphere from being mixed into the light-emitting material during annealing. You may provide the barrier layer which uses ZnS as a constituent material in the one side or both sides of the light-emitting body layer to contain. Thereby, since mixing of O into a light emitting material such as BaAl 2 S 4 can be sufficiently suppressed, an inorganic EL element that emits light of a desired color can be obtained.

さらに、3層若しくは4層以上の発光体層は、その積層の順番に特に制限はない。例えば、青色、緑色及び赤色の発光を呈する3層の発光体層が積層されている場合に、これらが積層されている順番が、下部絶縁体層の側から、青色、緑色、赤色の順番若しくはこの逆の順番であっても、緑色、赤色、青色の順番若しくはこの逆の順番であっても、赤色、青色、緑色の順番若しくはこの逆の順番であってもよい。   Furthermore, there is no restriction | limiting in particular in the order of the lamination | stacking of the light-emitting layer of 3 layers or 4 layers or more. For example, when three light-emitting layers that emit blue, green, and red light are stacked, the order in which these layers are stacked is the order of blue, green, and red from the side of the lower insulator layer, or The reverse order, the order of green, red, blue, or the reverse order, the order of red, blue, green, or the reverse order may be used.

また、本発明の更に別の実施形態の無機EL素子が、その発光スペクトルの極大ピークをシフトさせる、すなわち発光色を変化させるために、発光体層にMgなどの添加物質を含有していてもよい。   In addition, the inorganic EL device of still another embodiment of the present invention may contain an additive substance such as Mg in the phosphor layer in order to shift the maximum peak of the emission spectrum, that is, to change the emission color. Good.

本発明のなおも別の実施形態の無機EL素子は、所望の色の発光を取り出すために、上部電極の上部絶縁体層と反対側にカラーフィルタなどのフィルタを設けられてもよく、さらにそのフィルタを保護するためのオーバーコートを設けられてもよい。この場合、本発明の無機EL素子は、3層以上の積層された発光体層を備えることにより、その発光スペクトルが広い波長範囲の極大ピークを示し、しかもその波長範囲において、発光強度(輝度)の低くなる部分が比較的少ない。したがって、この無機EL素子は、フィルタを用いる場合に、例えば発光色の異なる発光体層を2層備えた無機EL素子と比較して、一層多彩な色の発光を、輝度を低下させることなく取り出すことができる傾向にある。   The inorganic EL device according to still another embodiment of the present invention may be provided with a filter such as a color filter on the side opposite to the upper insulator layer of the upper electrode in order to extract light of a desired color. An overcoat may be provided to protect the filter. In this case, the inorganic EL device of the present invention includes three or more layers of light-emitting layers, so that the emission spectrum shows a maximum peak in a wide wavelength range, and the emission intensity (luminance) in that wavelength range. There are relatively few parts that become low. Therefore, when this inorganic EL element uses a filter, it emits light of a wider variety of colors without lowering the luminance as compared with, for example, an inorganic EL element having two luminescent layers having different emission colors. Tend to be able to.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
まず、96%純度のアルミナ基板上に、ヘラウスRP2003/237−22%レジネート金ペーストを用いて焼成後の膜厚が0.6μmとなるようにスクリーン印刷、乾燥を繰り返した。その後、十分な空気を供給した雰囲気で850℃、20分の焼成を行い下部電極を得た。得られた下部電極をフォトエッチングの手法により、幅340μm、スペース20μmの多数のストライプ状パターンにパターニングした。
(Example 1)
First, screen printing and drying were repeated on a 96% purity alumina substrate using Heraus RP2003 / 237-22% resinate gold paste so that the film thickness after firing was 0.6 μm. Thereafter, firing was performed at 850 ° C. for 20 minutes in an atmosphere supplied with sufficient air to obtain a lower electrode. The obtained lower electrode was patterned into a large number of stripe patterns having a width of 340 μm and a space of 20 μm by a photoetching technique.

次にスクリーン印刷法により、厚膜絶縁体層(絶縁層)として誘電体セラミックス厚膜を形成した。厚膜ペーストとしては、ESL社製(商品名:4210C)厚膜絶縁体ペースト(主原料:PMN)を用い、焼成後の膜厚が15μmになるようにスクリーン印刷、乾燥を繰り返した。   Next, a dielectric ceramic thick film was formed as a thick film insulating layer (insulating layer) by screen printing. As the thick film paste, a thick film insulator paste (main material: PMN) manufactured by ESL (trade name: 4210C) was used, and screen printing and drying were repeated so that the film thickness after firing was 15 μm.

印刷乾燥後、厚膜はベルト炉を用い、十分な空気を供給した雰囲気で800℃、20分の焼成を行った。   After printing and drying, the thick film was baked at 800 ° C. for 20 minutes in an atmosphere supplied with sufficient air using a belt furnace.

次いで、厚膜絶縁体層上に、平坦化層として、溶液塗布焼成法を用いてPZTの誘電体層を形成した。具体的には、以下に示す方法で作成したPZTのゾルゲル液を前駆体溶液として用い、この前駆体溶液を上記誘電体層にスピンコーティング法にて塗布し、700℃で15分間焼成する作業を所定回繰り返した。   Next, a PZT dielectric layer was formed as a planarizing layer on the thick film insulator layer using a solution coating and firing method. Specifically, using a PZT sol-gel solution prepared by the following method as a precursor solution, applying this precursor solution to the dielectric layer by a spin coating method and baking at 700 ° C. for 15 minutes. Repeated predetermined times.

PZT前駆体溶液の作製方法は、8.49gの酢酸鉛三水和物と、4.17gの1,3−プロパンジオールとを約2時間加熱撹拌して透明な溶液を得た。これとは別に、3.70gのジルコニウム・ノルマルプロポキシド70質量%と、1−プロパノール溶液と、1.58gのアセチルアセトンとを乾燥窒素雰囲気中で30分間加熱撹拌し、これに3.14gのチタニウム・ジイソプロポキシド・ビスアセチルアセトネート75質量%と、2−プロパノール溶液と、2.32gの1,3−プロパンジオールとを加え、更に2時間加熱撹拌した。これら2つの溶液を80℃で混合し、乾燥窒素雰囲気中で2時間加熱撹拌し、褐色透明な溶液を作製した。この溶液を130℃で数分間保持することにより副生成物を取り除き、更に3時間加熱撹拌することによりPZT前駆体溶液を作製した。   The PZT precursor solution was prepared by heating and stirring 8.49 g of lead acetate trihydrate and 4.17 g of 1,3-propanediol for about 2 hours to obtain a transparent solution. Separately, 3.70 g of zirconium normal propoxide 70% by mass, 1-propanol solution and 1.58 g of acetylacetone were heated and stirred in a dry nitrogen atmosphere for 30 minutes, and 3.14 g of titanium was added thereto. -75 mass% of diisopropoxide bisacetylacetonate, a 2-propanol solution, and 2.32 g of 1,3-propanediol were added, and the mixture was further heated and stirred for 2 hours. These two solutions were mixed at 80 ° C., and heated and stirred in a dry nitrogen atmosphere for 2 hours to prepare a brown transparent solution. By keeping this solution at 130 ° C. for several minutes, by-products were removed, and the mixture was further heated and stirred for 3 hours to prepare a PZT precursor solution.

PZT前駆体溶液の粘度調製は、n−プロパノールを用いて希釈することにより行った。単層当たりの誘電体層の膜厚は、スピンコーティング条件及びPZT前駆体溶液の粘度を調製することにより約0.5μmとした。上記PZT前駆体溶液をスピンコーティングによる塗布と焼成を繰り返すことで、膜厚が約1.0μm厚のPZT誘電体層を形成した。
次に、薄膜誘電体層としてチタン酸バリウム層をスパッタ法により200nm形成し、下部絶縁体層を得た。このときの成膜条件は、以下のようにした。
ターゲット:BaTiO
スパッタガス(流量):Arガス(60SCCM)
成膜時の圧力:0.5Pa
成膜後、熱処理炉にて酸素雰囲気中で700℃、10分間の熱処理を行った。
The viscosity of the PZT precursor solution was adjusted by diluting with n-propanol. The film thickness of the dielectric layer per single layer was set to about 0.5 μm by adjusting the spin coating conditions and the viscosity of the PZT precursor solution. The PZT dielectric layer having a thickness of about 1.0 μm was formed by repeating application of the PZT precursor solution by spin coating and baking.
Next, a barium titanate layer having a thickness of 200 nm was formed as a thin film dielectric layer by sputtering to obtain a lower insulator layer. The film forming conditions at this time were as follows.
Target: BaTiO 3
Sputtering gas (flow rate): Ar gas (60 SCCM)
Pressure during film formation: 0.5 Pa
After film formation, heat treatment was performed at 700 ° C. for 10 minutes in an oxygen atmosphere in a heat treatment furnace.

続いて、発光体層を気相蒸着法により堆積させた。   Subsequently, the phosphor layer was deposited by vapor deposition.

まず、バリア層としてZnSを、Eガン(電子銃)を用い、設定膜厚を15nmとして成膜した。このときの基板温度は200℃とした。連続して、Euを5モル%添加したBaS粉を用い、Eガン(電子銃)により蒸発させると同時に抵抗加熱にてAl粉を蒸発させることにより、BaAlS:Euからなる第1の発光体層を得た。このときの基板温度は400℃にし、設定膜厚は200nmとした。更に連続で、バリア層としてZnSを、Eガン(電子銃)を用い、設定膜厚を15nmとして成膜した。この時の基板温度は200℃とした。 First, ZnS was deposited as a barrier layer using an E gun (electron gun) and a set film thickness of 15 nm. The substrate temperature at this time was 200 degreeC. Continuously, using a BaS powder to which 5 mol% of Eu was added, evaporating with an E gun (electron gun) and simultaneously evaporating Al 2 S 3 powder with resistance heating, the first AlCl: Eu made of BaAlS: Eu A phosphor layer was obtained. The substrate temperature at this time was 400 ° C., and the set film thickness was 200 nm. Further, ZnS was continuously formed as a barrier layer, an E gun (electron gun) was used, and a set film thickness was set to 15 nm. The substrate temperature at this time was 200 ° C.

次いで、ここまでの工程により得られた積層体を、ランプアニーラ(光照射アニール処理装置)を用いてNガス雰囲気中、700℃で2分間、熱処理を行った。 Next, the laminate obtained through the steps so far was heat-treated at 700 ° C. for 2 minutes in a N 2 gas atmosphere using a lamp annealer (light irradiation annealing treatment apparatus).

次に、第2の発光体層として、ZnS:Tbからなる層をスパッタ法により100nmの膜厚を有するように形成した。このときの成膜条件は、以下のようにした。
ターゲット:Tb1モル%含有ZnS
スパッタガス(流量):Arガス(160SCCM)
成膜時の圧力:2.5Pa
Next, a layer made of ZnS: Tb was formed as the second phosphor layer so as to have a thickness of 100 nm by a sputtering method. The film forming conditions at this time were as follows.
Target: ZnS containing 1 mol% of Tb
Sputtering gas (flow rate): Ar gas (160SCCM)
Pressure during film formation: 2.5 Pa

続いて、第3の発光体層として、ZnS:Mnからなる層をスパッタ法により100nmの膜厚を有するように形成した。このときの成膜条件は、以下のようにした。
ターゲット:Mn0.5モル%含有ZnS
スパッタガス(流量):Arガス(160SCCM)
成膜時の圧力:2.5Pa
Subsequently, a layer made of ZnS: Mn was formed as a third light emitting layer so as to have a thickness of 100 nm by a sputtering method. The film forming conditions at this time were as follows.
Target: ZnS containing 0.5 mol% of Mn
Sputtering gas (flow rate): Ar gas (160SCCM)
Pressure during film formation: 2.5 Pa

さらに、ランプアニーラを用いて、Nガス雰囲気中で550℃、2分間の熱処理を行った。次に、上部絶縁体層として、アルミナをEガン(電子銃)にて50nm成膜した。この時の基板温度は150℃であった。 Furthermore, heat treatment was performed at 550 ° C. for 2 minutes in a N 2 gas atmosphere using a lamp annealer. Next, as an upper insulator layer, an alumina film was formed to a thickness of 50 nm using an E gun (electron gun). The substrate temperature at this time was 150 ° C.

そして、上部電極としてITO薄膜をスパッタ法により順次形成することにより実施例1の無機EL素子を得た。その際、ITO薄膜はフォトエッチングの手法により幅100μm、スペース20μmのストライプ状に第1の電極層と直交するようにパターニングした。   Then, an inorganic thin film element of Example 1 was obtained by sequentially forming an ITO thin film as an upper electrode by a sputtering method. At that time, the ITO thin film was patterned by a photo-etching method in a stripe shape having a width of 100 μm and a space of 20 μm so as to be orthogonal to the first electrode layer.

実施例1の無機EL素子の電極間に120Hz、パルス幅100μs、170〜200Vpの駆動電圧を印加し、輝度及びCIE色度図における色度座標(x、y)を測定した。結果を表1に示す。また、色度座標のプロットを図3に示す。   A drive voltage of 120 Hz, a pulse width of 100 μs, and 170 to 200 Vp was applied between the electrodes of the inorganic EL element of Example 1, and luminance and chromaticity coordinates (x, y) in the CIE chromaticity diagram were measured. The results are shown in Table 1. A plot of chromaticity coordinates is shown in FIG.

Figure 2005216758
Figure 2005216758

さらに、実施例1の無機EL素子の印可電圧200Vpの時における発光スペクトルを図4に示す。   Furthermore, the emission spectrum of the inorganic EL element of Example 1 when the applied voltage is 200 Vp is shown in FIG.

また、第1、第2及び第3の発光体層をそれぞれ単独で用いた無機EL素子の色度座標を表2に示す。   In addition, Table 2 shows chromaticity coordinates of inorganic EL elements each using the first, second, and third light-emitting layers independently.

Figure 2005216758
Figure 2005216758

(実施例2)
第2の発光体層の膜厚を100nmに代えて80nmとし、第3の発光体層の膜厚を100nmに代えて120nmとした以外は実施例1と同様にして、実施例2の無機EL素子を得た。得られた実施例2の無機EL素子の電極間に120Hz、パルス幅100μs、170〜200Vpの駆動電圧を印加し、輝度及びCIE色度図における色度座標(x、y)を測定した。結果を表3に示す。また、色度座標のプロットを図3に示す。
(Example 2)
Inorganic EL of Example 2 in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the second phosphor layer was changed to 80 nm instead of 100 nm and the thickness of the third phosphor layer was changed to 120 nm instead of 100 nm. An element was obtained. A drive voltage of 120 Hz, a pulse width of 100 μs, and 170 to 200 Vp was applied between the electrodes of the obtained inorganic EL element of Example 2, and luminance and chromaticity coordinates (x, y) in the CIE chromaticity diagram were measured. The results are shown in Table 3. A plot of chromaticity coordinates is shown in FIG.

Figure 2005216758
Figure 2005216758

第2の発光体層を形成せず、また、第3の発光体層の膜厚を100nmに代えて200nmとした以外は実施例1と同様にして、2層の発光体層を備える比較例1の無機EL素子を得た。得られた比較例1の無機EL素子の電極間に120Hz、パルス幅100μs、170〜200Vpの駆動電圧を印加し、輝度及びCIE色度図における色度座標(x、y)を測定した。結果を表4に示す。また、色度座標のプロットを図3に示す。   Comparative example provided with two light-emitting layers in the same manner as in Example 1 except that the second light-emitting layer was not formed and the film thickness of the third light-emitting layer was changed to 200 nm instead of 100 nm. 1 inorganic EL element was obtained. A drive voltage of 120 Hz, a pulse width of 100 μs, and 170 to 200 Vp was applied between the electrodes of the obtained inorganic EL element of Comparative Example 1, and luminance and chromaticity coordinates (x, y) in the CIE chromaticity diagram were measured. The results are shown in Table 4. A plot of chromaticity coordinates is shown in FIG.

Figure 2005216758
Figure 2005216758

さらに、比較例1の無機EL素子の印可電圧200Vpの時における発光スペクトルを図5に示す。   Furthermore, the emission spectrum of the inorganic EL element of Comparative Example 1 when the applied voltage is 200 Vp is shown in FIG.

本発明の実施形態に係る無機EL素子の要部を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the principal part of the inorganic EL element which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る無機EL素子を説明するための、色度座標の模式図である。It is a schematic diagram of chromaticity coordinates for explaining an inorganic EL element according to an embodiment of the present invention. 実施例及び比較例の無機EL素子の色度座標を示すプロット図である。It is a plot figure which shows the chromaticity coordinate of the inorganic EL element of an Example and a comparative example. 実施例1の無機EL素子の発光スペクトルを示すグラフである。3 is a graph showing an emission spectrum of the inorganic EL element of Example 1. 比較例1の無機EL素子の発光スペクトルを示すグラフである。6 is a graph showing an emission spectrum of an inorganic EL element of Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

2…基板、3…下部電極、4…下部絶縁体層、5…発光体層、6…上部絶縁体層、7…上部電極、100…無機EL素子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Board | substrate, 3 ... Lower electrode, 4 ... Lower insulator layer, 5 ... Light-emitting body layer, 6 ... Upper insulator layer, 7 ... Upper electrode, 100 ... Inorganic EL element.

Claims (5)

対向する電極対と、
前記電極対を構成する電極間に設けられている一対の絶縁体層と、
前記一対の絶縁体層の間に設けられ、前記電極対の対向方向に沿って積層されてなる3層以上の発光体層と、を備え、
前記一対の絶縁体層のうち前記電極上に形成されてなる一方の絶縁体層が、その絶縁体層を挟んで設けられている前記電極と前記発光体層との間の絶縁破壊を引き起こさないように所定の膜厚を有してなる絶縁層を含むことを特徴とする電界発光素子。
Opposing electrode pairs;
A pair of insulator layers provided between the electrodes constituting the electrode pair;
A light emitting layer of three or more layers provided between the pair of insulator layers and stacked along the opposing direction of the electrode pair;
One insulator layer formed on the electrode of the pair of insulator layers does not cause dielectric breakdown between the electrode provided on the insulator layer and the light emitting layer. Thus, an electroluminescent element comprising an insulating layer having a predetermined film thickness.
3層以上の前記各発光体層の呈する各発光色は、色度座標において、互いに座標(0.3、0.3)を取り囲む座標を有することを特徴とする請求項1記載の電界発光素子。   2. The electroluminescent device according to claim 1, wherein the light emission colors exhibited by each of the three or more light-emitting layers have coordinates that surround each other in coordinates (0.3, 0.3) in chromaticity coordinates. . 前記3層以上の発光体層は、主として青色発光材料からなる青色発光体層と、主として赤色発光材料からなる赤色発光体層と、主として緑色発光材料からなる緑色発光体層と、を含むものであることを特徴とする請求項1記載の電界発光素子。   The three or more light emitting layers include a blue light emitting layer mainly made of a blue light emitting material, a red light emitting layer made mainly of a red light emitting material, and a green light emitting layer made mainly of a green light emitting material. The electroluminescent element according to claim 1. 前記青色発光体層は、主としてBa、Al及びSからなる母体材料中に発光中心としてEuが含有されてなるもの、主としてSr及びSからなる母体材料中に発光中心としてCuが含有されてなるもの、及び、主としてSr及びSからなる母体材料中に発光中心としてCeが含有されてなるもの、のうちの1種以上からなることを特徴とする請求項3記載の電界発光素子。   The blue light-emitting layer is composed of a base material mainly composed of Ba, Al and S containing Eu as a light emission center, and a base material mainly composed of Sr and S containing Cu as a light emission center. 4. The electroluminescent device according to claim 3, wherein the electroluminescent device is composed of at least one selected from the group consisting of Sr and S containing Ce as an emission center. 前記3層以上の発光体層は、それらの合計の膜厚が300〜600nmであり、主としてBa、Al及びSからなる母体材料中に発光中心としてEuが含有されてなるもの、主としてSr及びSからなる母体材料中に発光中心としてCuが含有されてなるもの、並びに、主としてSr及びSからなる母体材料中に発光中心としてCeが含有されてなるもの、のうちの1種以上からなる第1発光体層と、
主としてZn及びSからなる母体材料中に発光中心としてMnが含有されてなるもの、主としてCa及びSからなる母体材料中に発光中心としてEuが含有されてなるもの、主としてZn及びSからなる母体材料中に発光中心としてSmが含有されてなるもの、並びに、主としてMg、Ga及びOからなる母体材料に発光中心としてEuが含有されてなるもののうちの1種以上からなる第2発光体層と、
主としてZn及びSからなる母体材料中に発光中心としてTbが含有されてなるもの、主としてCa及びSからなる母体材料中に発光中心としてCeが含有されてなるもの、並びに、主としてSr、Ga及びSからなる母体材料中に発光中心としてEuが含有されてなるもののうちの1種以上からなる第3発光体層と、
を含むものであることを特徴とする請求項1記載の電界発光素子。

The three or more phosphor layers have a total film thickness of 300 to 600 nm, and are formed by containing Eu as a luminescent center in a base material mainly composed of Ba, Al and S, mainly Sr and S A first material composed of one or more of a material in which Cu is contained as a luminescent center in a base material made of, and a material in which Ce is contained as a luminescent center in a base material mainly made of Sr and S. A phosphor layer;
A base material mainly composed of Zn and S containing Mn as a luminescent center, a base material mainly consisting of Ca and S containing Eu as a luminescent center, a base material mainly consisting of Zn and S A second light-emitting layer made of one or more of a material in which Sm is contained as a light emission center and a material in which Eu is contained in a base material mainly composed of Mg, Ga and O as a light emission center;
A base material mainly composed of Zn and S contains Tb as an emission center, a base material mainly composed of Ca and S contains Ce as an emission center, and mainly Sr, Ga and S A third light-emitting layer made of at least one of those containing Eu as a light emission center in a base material made of
The electroluminescent element according to claim 1, comprising:

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