JPH04169092A - 発光素子 - 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、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ
、測定機器などのデイスプレィ、表示灯及び照明灯など
に使用される発光素子に関する。

（従来の技術） 現在、エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬという）発
光体の層（以下ＥＬ発発光色いう）をもつ発光素子（以
下ＥＬ素子という）には、ＥＬＬ光層として蛍光体粉末
を用いた厚膜ＥＬ素子、薄膜蛍光体をＥＬＬ光層として
もつ薄膜ＥＬ素子などがある。これらＥＬ素子の発光駆
動は、交流電圧を印加して行われている。

（発明が解決しようとする課題） 従来、ＥＬ素子を発光駆動するためには、１００〜３０
０ボルトの高電圧を印加する必要がある。特に、薄膜Ｅ
Ｌ素子の場合には２００ボルト以上の電圧を必要とする
。そのため、ＥＬ素子を構成するＥＬＬ光層、絶縁体層
などに電気的な欠陥などがある場合には、その部分で容
易に絶縁破壊などの不良を生じ、発光、表示素子として
の品質低下、不良の原因となる。

また、高電圧駆動により発光するするため、発光時の駆
動消費電力が大きい、駆動が複雑であるという問題があ
る。

本発明は、信頼性に優れると共に低電圧での発光駆動が
可能なＥＬ素子を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、発光母体に発光付活剤が添加されたＥＬ発光
体に、紫外線を照射しつつ、このＥＬ発光体がＥＬ光発
光呈する発光開始電圧値以下の交流電圧を印加して発光
を得るように構成するか、あるいは、ＥＬ発光体にこの
ＥＬ発光体がＥＬ光発光呈する発光開始電圧値以下の交
流電圧を印加しつつ、紫外線を照射して発光を得るよう
に構成した発光素子である。

本発明は、従来のＥＬ素子のように電圧のみによる発光
駆動はせず、電圧駆動と紫外線励起による発光を組合わ
せた駆動により、高信頼性を有し、低消費電力駆動が可
能な発光素子を提供するものある。

ＥＬ発光体がＥＬ光発光呈する発光開始電圧値とは、輝
度が１０ｃｄ／ｒａを示すときの印加電圧値である。

ＥＬ発光層に、ＺｎＳ発光母体に発光付活剤としてＭｎ
を添加したものを用いた二重絶縁層構造の薄膜ＥＬ素子
に、交流電圧を印加しながら紫外線を照射したところ、
電圧を印加しない（０ボルト（■））ときには紫外線を
照射しても発光はほとんど観測されないが、徐々に電圧
を上げるに従い素子の発光が観測された。その発光輝度
は、電圧印加のみによる純粋なＥＬ光発光生じる発光開
始電圧まで上昇した。それ以上の電圧では輝度の上昇は
見られず、さらに電圧を上げるとＥＬ光発光強くなり、
紫外線による発光は観測できなくなった。また、紫外線
を照射し、電圧を印加した部分のみが発光することが観
察された。

本発明は、この現象を見いだしたことにもとづいてなさ
れたものであり、紫外線を照射しながら、ＥＬ発光層に
電圧を印加し紫外線励起され易い状態をつくることによ
り発光を得るようにするか、あるいは、ＥＬ発光層で紫
外線励起による発光が生じ昌い状態をＥＬ発光層に電圧
を印加することによりつくりだし、そこに紫外線を照射
し強い発光を得るようにしたものである。

そのため、本発明では、電圧印加は通常のＥＬ光発光る
までの電圧を印加する必要はなく、ＥＬ発光開始電圧値
以下の電圧で良い。

ＥＬ発光体に、紫外線を照射しつつ、このＥＬ発光体が
ＥＬ光発光呈する発光開始電圧値以下の交流電圧を印加
して発光を得るようにする場合に、（１）紫外線をＥＬ
発光体全面に照射し、電圧を発光体の発光を得ようとす
る部分のみに印加する、（２）紫外線をＥＬ発光体の発
光を得ようとする部分のみに照射し、電圧を発光体全面
に印加する、（３）紫外線をＥＬ発光体の発光を得よう
とする部分のみに照射し、電圧を発光体の発光を得よう
とする部分のみに印加する、 よう呻することができる。

またＥＬ発光体にこのＥＬ発光体がＥＬ光発光呈する発
光開始電圧値以下の交流電圧を印加しつつ、紫外線を照
射する場合に、 （４）電圧をＥＬ発光体全面に印加し、紫外線を発光体
の発光を得ようとする部分のみに照射する、（５）電圧
をＥＬ発光体の発光を得ようとする部分のみに印加し、
紫外線を発光体全面に照射する、（６）電圧をＥＬ発光
体の発光を得ようとする部分のみに印加し、紫外線を発
光体の発光を得ようとする部分のみに照射印加する、 ようにすることができる。

ＥＬ発光層の発光は、図形、文字等の発光、面状の発光
、点状の発光等いかなる形状のでも可能である。

ＥＬ発光体としては、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｃｅ。

等の遷移金属、希土類などからなる発光付活剤を含むＺ
ｎＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ、Ｚｎ５ｅ等の発光母体からなる
蛍光体が使用される。また、この蛍光体中にわずかに酸
素を含むものも用いられる。

形成方法は、厚膜ＥＬ発光素子の場合、これらの蛍光体
粉末を有機バインダなどの接合剤に分散させ、それをス
クリーン印刷法等により塗布する方法、また蛍光体のみ
または無機バインダなどの接合剤を用い焼成し焼結体を
得る方法等が用いられる。一方、薄膜ＥＬ発光素子の場
合、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の真空蒸着
法及び化学的気相合成法等によりＥＬ発光層を形成する
。

本発明の発光素子としては、−船釣なセラミックＥＬ素
子、分散型ＥＬ素子等の厚膜ＥＬ素子及び二重絶縁層構
造等の薄膜ＥＬ素子等がある。

薄膜ＥＬ素子の場合、絶縁層がＥＬ発光層のどちらの界
面にもないもの、どちらか片側にあるもの及び両側にあ
るもの何れでもよいが、ＥＬ発光層に効率よく電圧を印
加するためには片側、できれば両側に絶縁層を設けるこ
とが望ましい。

ＥＬ発光層に交流電圧を印加するための電極は、効率よ
く紫外線をＥＬ発光層に照射できるように、少なくとも
片側には、紫外線を透過する酸化インジュウム・錫（Ｉ
ＴＯ）等の透明電極を用いるのが好ましい。

本発明での、交流電圧の周波数は特に規定する必要はな
いが、ちらつき等を考えると５０Ｈｚ以上でのものを使
用するのが望ましい。また、印加電圧波形は正弦波、パ
ルス波、三角波等何れでもよい。

紫外線の強さは、発光開始電圧値以下の交流電圧の印加
により発光が得られるに足るものであり、使用する電圧
により適宜状められる。

（実施例） 第１図に示すような構造の薄膜ＥＬ素子を作成した。ガ
ラス基板１としてのホウケイ酸ガラス板上にＩＴＯ膜を
スパッタリング法で形成し、これをエツチングして透明
電極２を形成した。この上に、第一の絶縁層３としてＳ
ｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法で０．２μｍの厚さに形成し
、さらに、ＥＬ発光層４として電子ビーム蒸着法でＭｎ
付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）膜を０．６μｍの厚さに
形成した。次いで、第二の絶縁層５としてＳｉＮ膜を第
一の絶縁層と同様プラズマＣＶＤ法で０゜２μｍの厚さ
に形成した。最後に、電子ビーム蒸着法でＡ１層を形成
し、エツチングして背面電極６を形成した。

第２図は、これにより得た薄膜ＥＬ素子に紫外線を照射
しながら、交流電圧を印加したときの電圧値と発光強度
の関係を示したものである。紫外線の照射は、ウルトラ
バイオレット社製のハンディ型ＵＶランプ（商品名　Ｍ
ＩＮＥＲＡＬＩＧＨＴ　、型式ＵＶＧＬ−１５に、　４
　Ｗ放電管）を使用し、波長３６６ｎｍ。

１１５■、６０Ｈｚ、０．１６Ａの条件で行った。

第２図には、同時に紫外線を照射しないときの発光強度
も示す。紫外線による発光は、４０ボルト（Ｖ）あたり
までほとんど観測されないが、それ以上では急激に発光
が生じ、８０ボルト（Ｖ）以上では、紫外線を照射しな
いときの１００倍以上の発光を示した。なお、この薄膜
ＥＬ素子の発光開始電圧は１２０ボルト（Ｖ）であった
。

この結果から明かであるように、紫外線を照射すること
により、通常発光を生じない発光開始電圧よりも低い電
圧で発光を得ることができる。その発光強度は、印加電
圧を選ぶことにより変化させることかでき、８０ボルト
（Ｖ）以上で、紫外線を照射しないときの１００倍以上
の発光強度を示した。

なお、この実施例のＥＬ素子は、背面電極６がＡ１電極
であったが、これを透明電極とすることにより、背面か
ら紫外線を照射し、発光をガラス基板側から得ることも
できる。

（発明の効果） 本発明によれば、ＥＬ素子に紫外線を照射しつつ、発光
開始電圧以下の従来の駆動電圧に比べはるかに低い交流
電圧を印加することで発光を得、電圧のオン・オフによ
る発光強度差は、電圧を選ぶことで１００倍以上となる
。このような低電圧駆動により、発光時の消費電力の低
減が可能となるとともに、印加電圧が低いことで絶縁破
壊等の欠陥による不良を低減できる。また、通常のＥＬ
素子用の駆動回路が使用できる。

本発明によれば、ＥＬ素子に発光開始電圧以下の従来の
駆動電圧に比べはるかに低い交流電圧を印加しながら、
紫外線のオン・オフにより発光をオン・オフすることが
でき、オン・オフによる発光強度差は、電圧を選ぶこと
で１００倍以上となる。これにより、発光時の消費電力
の低減が可能となるとともに、印加電圧が低いことで絶
縁破壊等の欠陥による不良を低減できる。また、紫外線
を小径に絞るか、またはガラスファイバ等を用い、紫外
線をオン、オフしながら走査することによりデイスプレ
ィを作成すること、また、従来のＥＬデイスプレィのよ
うに複雑な駆動回路も、電極加工も必要とせず、表示部
分全体に同時に電圧を印加し使用することも可能である
。これは、本発明においては紫外線を照射した部分のみ
発光する特徴を利用したものであるためである。

このように本発明においては、大型の表示灯、発光灯等
の従来ＥＬ素子が使用されなかったような用途にも用い
ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜ＥＬ素子の一例を示す断面図、第
２図は薄膜ＥＬ素子に紫外線を照射しながら交流電圧を
印加したときの電圧値と発光強度の関係と、紫外線を照
射しないときの印加電圧値と発光強度の関係とを示すグ
ラフである。 符号の説明 １、ガラス基板 ２、透明電極 ３、第一の絶縁層 ４、ＥＬ発光層 ５、第二の絶縁層 ６、背面電極 代理人　弁理士　廣　瀬　　章、。、 １′−缶、＞、。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．発光母体に発光付活剤が添加されたエレクトロルミ
   ネッセンス発光体に、紫外線を照射しつつ、このエレク
   トロルミネッセンス発光体がエレクトロルミネッセンス
   発光を呈する発光開始電圧値以下の交流電圧を印加して
   発光を得るように構成した発光素子。
2. ２．発光母体に発光付活剤が添加されたエレクトロルミ
   ネッセンス発光体に、このエレクトロルミネッセンス発
   光体がエレクトロルミネッセンス発光を呈する発光開始
   電圧値以下の交流電圧を印加しつつ、紫外線を照射して
   発光を得るように構成した発光素子。
3. ３．発光素子が薄膜エレクトロルミネッセンス素子であ
   る請求項１又は２記載の発光素子。
4. ４．エレクトロルミネッセンス発光体の少なくとも一方
   の界面に絶縁層を有する請求項３記載の発光素子。