JPH01272095A - エレクトロルミネッセンス素子及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエレクトロルミネッセンス素子及びその製造法
に関する。

（従来の技術） 一般にエレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子
と記す）は、平面形固体発光表示素子として各種デイス
プレィなどに利用されている。このＢＬ素子は構造上、
薄膜形と分散形に分けられ、いずれも、その駆動方式か
ら交流電圧駆動形と直流電圧駆動形に分けられるが、現
在、薄膜形の交流二重絶縁構造ＥＬ素子及び分散形の交
流駆動誘電体分散形ＥＬ素子が使用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これらのＥＬ素子は高価で、駆動電圧が
高く、十分な輝度を得るためには、通常、容易に得難い
高周波電源を必要とするため、単相商用電源や直流電源
を用いる表示ランプ等への応用が困難であった。さらに
、薄膜形における高電圧印加によるカタストロフィツク
な絶縁破壊や分散形における短寿命の問題があった。こ
のため、従来のＢＬ素子にあっては、薄膜形は高価なコ
ンピュータ用端末デイスプレィ等限られた用途のみに使
用され、分散形は十分な輝度と寿命が得られないため、
その用途が極めて限られてい暮のが現状である。

従って、本発明は、安価で、容易に製造でき、低電圧で
、交流駆動でき、カタストロフィツクな絶縁破壊の心配
もなく、しかも大面積に高輝度な発光を示す長寿命なＥ
Ｌ素子を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前期問題点を解決するための手段として、透
明電極をつけた基体上に薄膜発光層、絶縁層および対向
電極を付けた構造からなるエレクトロルミネッセンス素
子において、前記ｌｖＭ発光層を硫化物系蛍光体を含む
少なくとも一種の蛍光体からなる薄膜と、前記絶縁層を
厚さ５μｍから０．５ｍｍの少なくとも一種の強誘電体
からなる層で構成するようにしたものである。

本発明に係るＥＬ素子を構成する薄膜発光層は、硫化物
系蛍光体を含む少なくとも一種の蛍光体材料を用い真空
蒸着法、スパッタ法もしくは有機金属化学気相成長法で
透明電極上に形成することができる。さらに、本発明に
係るＢＬ素子を構成する強誘電体からなる絶縁層は、強
誘電体粉末に適当な有機バインダーと粘稠性液体を混合
したものを所定の厚さに加工し、乾燥して薄膜発光層上
に形成できる。

本発明に係るＥＬ素子は、第１図に示すように基体１／
透明電極２／薄膜発光層３／絶縁層４／対向電極５のよ
うな構造を持つが、透明電極をガラスあるいは有機フィ
ルム等の透明な基体上に真空蒸着法、スパッタ法、スプ
レー法あるいは化学気相成長法等の公知の任意の方法に
よって形成し、その上に薄膜発光層を付けたものと、前
記の絶縁層上に対向電極として真空蒸着法やスパッタ法
で金属薄膜を作成するか、もしくは金属箔を張り付け、
蛍光体発光層と絶縁層が接するように張り合わせること
によりＥＬ素子を作製することが出来る。または、基体
上の透明電極の上に薄膜発光層を形成した後、塗布法ま
たはスクリーン印刷法等により前記絶縁層を形成し対向
電極を付けてＥＬ素子を作製することも出来る。

また、薄膜発光層に効率的に電子を注入するため、第２
図に示すように、薄膜発光層３と絶縁層４の間に電荷注
入層６を形成するか、もしくは絶縁層４に導電性を付加
しても良い。

（作用） 本発明に係るＥＬ素子は、薄膜発光層を作成する技術と
して高品質薄膜の形成が可能である分子線蒸着法、有機
金属化学気相成長法ならびに原子層エピタキシー法等が
使用できるため、結晶性が高品質な発光層を存する薄膜
形ＥＬ素子の特徴である高い発光輝度および発光効率を
実現でき、さらに絶縁層には、厚さ５μｍから０．５ｍ
ｍの絶縁性が高く、一般に分散形ＥＬ素子で使用してい
る高い誘電率をもつ強誘電体を使用しているため、薄膜
形ＥＬ素子で問題となるカタストロフィツタな絶縁破壊
の心配もない。さらに、薄い発光層と誘電率の高い絶縁
層を有するため、低電圧駆動が可能である。すなわち、
薄膜形と分散形の長所を兼ね備えたＥＬ素子である。

以下、本研究の実施例について説明する。

（実施例１） 市販の錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）透明導電ガラ
ス（１−（ＯＹ　Ａガラス製）上に、亜鉛ソースとして
ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）、イオウソースとして二硫化イ
オウ（ＣＳ、）を用いた有機金属化学気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法により形成した硫化亜鉛（ＺｎＳ）薄膜に約６
００℃で熱拡散法によりマンガン（Ｍｎ）をドープし、
さらにその上に、チタン酸バリウム（Ｂ　ａＴ　ｉ　０
３）粉末に無色透明な有機系のバインダーを主成分とす
る粘稠性液体を混ぜ室温で２時間混練して作成したペー
ストをスクリーン印刷法により約２０μｍの厚さに塗布
し、１２０℃で約３０分間乾燥した後、アルミニウム（
ＡＩ）金属薄膜を真空蒸着法により蒸着して対向電極と
しＥＬ素子を作製した。このＥＬ素子を５ｋＨｚの正弦
波交流電圧で駆動していくと、約４０Ｖからオレンジ色
の発光が認められ、最大輝度的１０００ｃｄ／ｍ″を得
た。この場合のＥＬ素子の発光部の面積は約４００ｍｍ
”であり、この発光は素子全面にわたって均一であった
。得られた印加電圧に対する輝度特性番第３図に示す。

（実施例２） 実施例Ｉと同様の方法でＴＴＯ透明導電ガラス上にＭｎ
をドープしたＺｎＳ：Ｍｎ薄膜発光層を形成したものと
、対向電極としての厚さ約１００μｍのＡｌ板上に実施
例１と同様の材料を混合して作成したペースト状のＢ　
ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３をスクリーン印刷法により厚さ約２０
μｍに塗布したものを、＃膜発光層と絶縁層が相接する
ようにして、線圧的１．８ｋｇｆ／ｃｍで１４０℃の温
度で熱圧着してＥＬ素子を作製した。このＥＬ素子を５
ｋＨ２の正弦波交流電圧で駆動していくと、約４０Ｖか
らオレンジ色の発光が認められ、最大輝度的１０００　
ｃ　ｄ　／ｍ’を得た。また発光は素子全面にわたって
均一であった。

（実施例３） 実施例１と同様の方法でＩＴＯ透明導電ガラス上にＭｎ
をドープしたＺｎＳ：Ｍｎ薄膜発光層を形成しさらにそ
の上に電荷注入層として厚さ約３０ｎｍの化学虫論的組
成比のずれた酸化タンタル（Ｔ　ａ　ｔｏ　ｓ）薄膜抵
抗層をスパッタ法により形成し、実施例１または２と同
様の方法で絶縁層のＢａ　Ｔ　ｉ　ＯｓおよびＡＩの対
向電極を使用したＥｌ。

素子を作製した。このＥＬ素子を５ｋＨｚの正弦波交流
電圧で駆動していくと、約３０Ｖから強いオレンジ色の
発光が認められ、最大輝度的１５００ｃｄ／ｍ、’を得
た。また、発光は素子全面にわたって均一であった。

（実施例４） 実施例１および２において、ＩＴＯ透明導電ガラスの代
わりに、コーニング７０５９ガラス上に高周波マグネト
ロンスパッタ法で作製したアルミニウムドープ酸化亜鉛
（ＺｎＯ：Ａｌ）透明電極を用いて実施例１および２と
同様にしてＥＬ素子を作製した。このＥＬ素子を５ｋＨ
ｚの正弦波交流電圧で駆動したところ最高輝度的１５０
０ｃｄ／　ｍ　’を得た。また、発光は素子全面にわた
って均一であった。

（実施例５） 実施例１〜４において、ＺｎＳ：Ｍｎ薄膜発光層の代わ
りに、フッ化テリビウムドーブ硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｔｂ
Ｆｔ）薄膜発光層を用いて実施例１〜４と同様にしてＥ
Ｌ素子を作製したところ、いずれの場合も素子全面にわ
たって均一な緑色の発光を得た。

（実施例６） 実施例１〜４において、あらかじめ、透明電極を任意の
文字にパターン化したＥＬ素子を作製した。このＥＬ素
子を５ｋＨｚの正弦波交流電圧で駆動したところ、文字
状にパターン化した透明電極上全面にわたって均一なオ
レンジ色発光を得た。

（実施例７） 実施例１〜４において、透明電極と対向電極を互いに直
角に対向するように、それぞれストライブ状にパターン
ニングした構造のＥＬ素子を作製した。このＥＬ素子を
５ｋＨｚの正弦波交流電圧で駆動したところ、ドツトマ
トリックス状にオレンジ色発光を得た。

（発明の効果） 本発明によれば、Ｅ■、素子は絶縁層とさて厚さ５μｍ
から０．５ｍｍの強誘電体を使用しているため、従来の
薄膜形ＥＬ素子で問題となるカタストロフィブクな絶縁
破壊による素子の破損の問題を解消できる。さらに、絶
縁層が厚いため絶縁層を形成する際、望む粒径の強誘電
体粉末を使用できる為、薄膜にくらべ高い誘電率をもつ
絶縁層を得ることができ、素子の発光しきい値電圧の低
減化が可能となっている。さらに発光層は、高品質な硫
化物系蛍光体薄膜が作製可能なＭＯＣＶＤ法。

原子層エピタキシ法、分子線蒸着などの真空蒸着法ある
いはスパッタ法などを使って作成が可能なため、従来の
分散形ＥＬ素子に比べ、高い発光輝度および発光効率が
実現できる。また、透明電極を加工するだけで文字パタ
ーンの表示ができ、さらに、透明電極と対向電極が直角
に対向するようにそれぞれストライブ状にパターンニン
グすることにより簡単にマトリックス表示が可能となる
。

すなわち、本発明のＢＬ素子は、従来の薄膜形ＥＬ素子
と分散形ＥＬ素子の長所を兼ね備え、かっ、それぞれの
短所を捕ったこれまでに無い８Ｌ素子といえる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子の
構造の一例を示す断面図、第２図は本発明に係るエレク
トロルミネッセンス素子の構造の他の実施例を示す断面
図である。第３図は本発明に係るエレクトロルミネッセ
ンス素子の電圧−輝度特性の一例である。 １〜基体、２〜透明電極１．３〜輝膜発光層、４〜絶縁
層、５〜対向電極、６〜電荷注入層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　透明電極を形成した透明基体上に形成した厚さ
   ０．１μｍから２．０μｍの少なくとも一種の蛍光体か
   らなる薄膜発光層に、厚さ５μｍから０．５ｍｍの少な
   くとも一種の強誘電体粉末を適当な有機バインダー中に
   分散させてなる絶縁層が接し、その絶縁層側に対向電極
   を有する構造を特徴とする交流駆動エレクトロルミネッ
   センス素子。
2. （２）　前記薄膜発光層が硫化物系蛍光体を含む少なく
   とも一種の蛍光体からなる単層膜もしくは、２種類以上
   の蛍光体による多層膜もしくは、蛍光体自体の発光効率
   を低下させない範囲で蛍光体以外の薄膜との多層膜であ
   る特許請求の範囲第１項記載の交流駆動エレクトロルミ
   ネッセンス素子。
3. （３）　前記絶縁層が強誘電体粉末と常誘電体粉末の混
   合物もしくは、強誘電体粉末と抵抗体粉末の混合物であ
   る特許請求の範囲第１項記載の交流駆動エレクトロルミ
   ネッセンス素子。
4. （４）　前記薄膜発光層と絶縁層の間に薄膜発光層内へ
   の電荷注入層として働く薄膜抵抗層を挿入してなる特許
   請求の範囲第１項記載の交流駆動エレクトロルミネッセ
   ンス素子。
5. （５）　透明電極を形成した透明基体上に前記薄膜発光
   層を形成し、その上に、前記絶縁層を塗布もしくは成型
   し、さらにその上に、対向電極を連続して形成すること
   を特徴とする交流駆動エレクトロルミネッセンス素子の
   製造法。
6. （６）　透明電極を形成した透明基体上に形成した前記
   薄膜発光層と、導電体から成る対向電極上に塗布もしく
   は成型した前記絶縁層を別々に作成した後、薄膜発光層
   と絶縁層が接するように張り合わせて作製する特許請求
   の範囲第５項記載の交流駆動エレクトロルミネッセンス
   素子の製造法。