JPH05211093A - 直流エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
直流エレクトロルミネッセンス素子Info
- Publication number
- JPH05211093A JPH05211093A JP3067852A JP6785291A JPH05211093A JP H05211093 A JPH05211093 A JP H05211093A JP 3067852 A JP3067852 A JP 3067852A JP 6785291 A JP6785291 A JP 6785291A JP H05211093 A JPH05211093 A JP H05211093A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- phosphor
- band gap
- energy band
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 青色光や白色光が高効率で発光するエレクト
ロルミネッセンス素子を提供する。 【構成】 透明絶縁性基板上に透明電極、発光層、導電
性微粉末をバインダーで固めた電流制限層、背面電極が
順次形成されたエレクトロルミネッセンス素子で、発光
層がより大きいエネルギーバンドギャップを有する蛍光
体層とより小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍
光体層が交互に積層されたすくなくとも２層以上からな
る積層体で量子井戸を形成し、より大きいエネルギーバ
ンドギャップを有する蛍光体の禁制帯内には電子の励起
順位を生起させる不純物が含まれている直流エレクトロ
ルミネッセンス素子。
ロルミネッセンス素子を提供する。 【構成】 透明絶縁性基板上に透明電極、発光層、導電
性微粉末をバインダーで固めた電流制限層、背面電極が
順次形成されたエレクトロルミネッセンス素子で、発光
層がより大きいエネルギーバンドギャップを有する蛍光
体層とより小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍
光体層が交互に積層されたすくなくとも２層以上からな
る積層体で量子井戸を形成し、より大きいエネルギーバ
ンドギャップを有する蛍光体の禁制帯内には電子の励起
順位を生起させる不純物が含まれている直流エレクトロ
ルミネッセンス素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、キャラクターやグラフ
ィックスなどの表示に用いるエレクトロルミネッセンス
（以下ＥＬと略する）素子のうち、特に薄膜一粉末混成
型ＥＬ素子に関し、さらに詳しくは、発高層がエネルギ
ーバンドギャップの異なる２種の蛍光体を積層した多層
膜からなる直流駆動型ＥＬ素子に関する。
ィックスなどの表示に用いるエレクトロルミネッセンス
（以下ＥＬと略する）素子のうち、特に薄膜一粉末混成
型ＥＬ素子に関し、さらに詳しくは、発高層がエネルギ
ーバンドギャップの異なる２種の蛍光体を積層した多層
膜からなる直流駆動型ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＥＬ素子を応用したＥＬディスプレイ
は、高い表示品質のキャラクターやグラフィックスなど
を表示出来るディスプレイとして、近年ポータブルタイ
プのコンピュータの端末やワークステイションの端末な
どに急速に普及しつつある有望なフラットディスプレイ
の１つである。キャラクターやグラフィックスなどを表
示出来るＥＬ素子としては、薄膜の発光層とその両側に
配置された絶縁層を電極ではさんだ構造を有する交流薄
膜型ＥＬ素子が良く知られており、既に実用化されてい
る。図３は、従来技術の交流薄膜ＥＬ素子の基本的な構
成を示している。この図を用いて交流薄膜型ＥＬ素子の
基本構造、製造方法および動作メカニズムを説明する。
は、高い表示品質のキャラクターやグラフィックスなど
を表示出来るディスプレイとして、近年ポータブルタイ
プのコンピュータの端末やワークステイションの端末な
どに急速に普及しつつある有望なフラットディスプレイ
の１つである。キャラクターやグラフィックスなどを表
示出来るＥＬ素子としては、薄膜の発光層とその両側に
配置された絶縁層を電極ではさんだ構造を有する交流薄
膜型ＥＬ素子が良く知られており、既に実用化されてい
る。図３は、従来技術の交流薄膜ＥＬ素子の基本的な構
成を示している。この図を用いて交流薄膜型ＥＬ素子の
基本構造、製造方法および動作メカニズムを説明する。
【０００３】ガラス基板１上に、透明電極２としてＩＴ
Ｏなどの透明電極材料をスパッタ、真空蒸着などの方法
により成膜した後に、フォトリソグラフィなどの技術を
用いて所定の形状にパターニングする。その上に下部絶
縁層４として、ＳｉＯＮ、Ｔａ2 Ｏ5 、ＡＩ2 Ｏ3 、Ｔ
ｉＯ2 などをスパッタ法、ＡＬＥ法、ゾルゲル法などの
方法によって成膜する。その上に発光層３を真空蒸着
法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＥ法、電気永動
法、ガスデポジション法などを用いて形成する。発光層
３としては、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣａＳ、ＳｒＳなどの
２−６族あるいは２ａ−６ｂ族化合物にＭｎ、Ｃｕなど
の遷移金属やＴｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｃｅなどの希土
類あるいはそれらのフッ化物、塩化物などを発光中心と
してドープしたものがよく用いられる。続いて発光層３
の上に、上部絶縁層５を成膜する。その上に、上部電極
６としてＡ１（アルミニウム）などを真空蒸着法を用い
て成膜し、さらにフォトリソグラフィ法などを用いてパ
ターニングすることによりドットマトリックス型あるい
はセグメント型の交流薄膜型ＥＬ素子とする。この素子
の駆動は、通常、交流のパルス電圧を印加されることに
よって行う。キャラクターやグラフィックスなどを表示
することが出来るドットマトリックス型の場合は、一般
に行側のラインを順次走査する時分割駆動法を用いる。
電子は、発光層と絶縁層の間の界面近傍の欠陥準位から
発生し、発光層内を往復する。発光は、発光層中に高電
界により加速され高いエネルギーをもった電子が、発光
中心に衝突し、それにより励起された電子が緩和すると
きに起こる。発光色は、主として蛍光体の母体中にドー
プした発光中心の材質で決まる。例えば、赤色発光とし
ては、ＺｎＳ：Ｓｍ系、ＣａＳ：Ｅｕ系などの蛍光体
が、青色発光としては、ＺｎＳ：Ｔｍ系、ＳｒＳ：Ｔｍ
系、ＳｒＳ：Ｃｅ系、緑色発光としては、ＺｎＳ：Ｔｂ
系などが知られている。しかし、これらの蛍光体のう
ち、ＺｎＳ：Ｔｂ系においてはなんとか実用的な輝度が
得られているものの、それ以外の蛍光体では、実用的な
輝度は得られていないのが現状である。
Ｏなどの透明電極材料をスパッタ、真空蒸着などの方法
により成膜した後に、フォトリソグラフィなどの技術を
用いて所定の形状にパターニングする。その上に下部絶
縁層４として、ＳｉＯＮ、Ｔａ2 Ｏ5 、ＡＩ2 Ｏ3 、Ｔ
ｉＯ2 などをスパッタ法、ＡＬＥ法、ゾルゲル法などの
方法によって成膜する。その上に発光層３を真空蒸着
法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＥ法、電気永動
法、ガスデポジション法などを用いて形成する。発光層
３としては、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣａＳ、ＳｒＳなどの
２−６族あるいは２ａ−６ｂ族化合物にＭｎ、Ｃｕなど
の遷移金属やＴｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｃｅなどの希土
類あるいはそれらのフッ化物、塩化物などを発光中心と
してドープしたものがよく用いられる。続いて発光層３
の上に、上部絶縁層５を成膜する。その上に、上部電極
６としてＡ１（アルミニウム）などを真空蒸着法を用い
て成膜し、さらにフォトリソグラフィ法などを用いてパ
ターニングすることによりドットマトリックス型あるい
はセグメント型の交流薄膜型ＥＬ素子とする。この素子
の駆動は、通常、交流のパルス電圧を印加されることに
よって行う。キャラクターやグラフィックスなどを表示
することが出来るドットマトリックス型の場合は、一般
に行側のラインを順次走査する時分割駆動法を用いる。
電子は、発光層と絶縁層の間の界面近傍の欠陥準位から
発生し、発光層内を往復する。発光は、発光層中に高電
界により加速され高いエネルギーをもった電子が、発光
中心に衝突し、それにより励起された電子が緩和すると
きに起こる。発光色は、主として蛍光体の母体中にドー
プした発光中心の材質で決まる。例えば、赤色発光とし
ては、ＺｎＳ：Ｓｍ系、ＣａＳ：Ｅｕ系などの蛍光体
が、青色発光としては、ＺｎＳ：Ｔｍ系、ＳｒＳ：Ｔｍ
系、ＳｒＳ：Ｃｅ系、緑色発光としては、ＺｎＳ：Ｔｂ
系などが知られている。しかし、これらの蛍光体のう
ち、ＺｎＳ：Ｔｂ系においてはなんとか実用的な輝度が
得られているものの、それ以外の蛍光体では、実用的な
輝度は得られていないのが現状である。
【０００４】そこで、最近、発光中心の衝突励起のみで
はなく、発光母体そのもののエネルギーバンド間の遷移
に基づく発光を利用したＥＬ素子の開発がおこなわれて
いる。図２は、発光母体のエネルギーバンド間遷移を用
いた従来技術のＥＬ素子の構造を示している。この図を
用いて、この素子の構造を説明する。ガラス基板１上
に、透明電極２としてＩＴＯ、下部絶縁膜４としてＴａ
2 Ｏ5 、発光層３として蛍光体Ａ７：ＣｄＳ（厚み１ｎ
ｍ）と蛍光体Ｂ８：ＺｎＳ：Ｔｂ（厚み３ｎｍ）を３５
０周期積層した多層膜、上部絶縁膜５としてＴａ
2 Ｏ5 、上部電極６としてＡ１を順次積層する。このＥ
Ｌ素子は、交流薄膜型ＥＬ素子であって、駆動は、交流
のパルスを電極間に印加することによって行う。ただ
し、発光メカニズムは、通常の交流薄膜ＥＬと異なる。
発光メカニズムの違いを以下に説明する。まず、電極間
に電圧が印加されると、絶縁膜と発光層の界面近傍の欠
陥準位から電子が放出され、発光層内で加速される。前
記電子の一部は、母体であるＺｎｓに衝突し、電子と正
孔の対をつくる。この電子と正孔の対は、エネルギー的
により安定なＣｄＳの伝導帯と価電子帯に移動する。ま
た、ある電子はＴｂの発光中心に衝突し、それを励起す
る。通常、励起された電子は緩和して、５４５ｎｍをピ
ークにもつ発光を生じるが、この場合のように、励起さ
れたＴｂの準位が、他の発光層材であるＣｄＳの伝導帯
に近い場合には、トンネル効果により励起されたＴｂの
電子の一部はＣｄＳの伝導帯に移る。この結果、ＣｄＳ
の伝導帯には電子が、価電子帯には正孔が溜るようにな
る。そして、ＣｄＳのバンド間で電子と正孔の対が再結
合することにより、ＣｄＳのバンド間のエネルギーに相
当する中心波長４８０ｎｍ程度のブロードな青色発光が
生じる。したがって、ＥＬ素子全体としては、青緑色の
発光色となる。このような発光原理を用いたＥＬ素子の
場合、電子源である不純物の種類と、蛍光体の物質をか
えることにより、任意の発光色を得ることが出来る。し
たがって、発光層の蛍光体物質としては、上記のＺｎ
Ｓ、ＣｄＳのほか、ＺｎＳｅ、ＳｒＳ、ＣａＳなどの２
−６族や２ａ−６ｂ族半導体を用いることができる。不
純物の種類としても、Ｔｂ以外に、Ｍｎ、Ｃｕなどの遷
移金属やＴｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｃｅなどの希土類あ
るいはそれらのフッ化物、塩化物などを用いることが出
来る。
はなく、発光母体そのもののエネルギーバンド間の遷移
に基づく発光を利用したＥＬ素子の開発がおこなわれて
いる。図２は、発光母体のエネルギーバンド間遷移を用
いた従来技術のＥＬ素子の構造を示している。この図を
用いて、この素子の構造を説明する。ガラス基板１上
に、透明電極２としてＩＴＯ、下部絶縁膜４としてＴａ
2 Ｏ5 、発光層３として蛍光体Ａ７：ＣｄＳ（厚み１ｎ
ｍ）と蛍光体Ｂ８：ＺｎＳ：Ｔｂ（厚み３ｎｍ）を３５
０周期積層した多層膜、上部絶縁膜５としてＴａ
2 Ｏ5 、上部電極６としてＡ１を順次積層する。このＥ
Ｌ素子は、交流薄膜型ＥＬ素子であって、駆動は、交流
のパルスを電極間に印加することによって行う。ただ
し、発光メカニズムは、通常の交流薄膜ＥＬと異なる。
発光メカニズムの違いを以下に説明する。まず、電極間
に電圧が印加されると、絶縁膜と発光層の界面近傍の欠
陥準位から電子が放出され、発光層内で加速される。前
記電子の一部は、母体であるＺｎｓに衝突し、電子と正
孔の対をつくる。この電子と正孔の対は、エネルギー的
により安定なＣｄＳの伝導帯と価電子帯に移動する。ま
た、ある電子はＴｂの発光中心に衝突し、それを励起す
る。通常、励起された電子は緩和して、５４５ｎｍをピ
ークにもつ発光を生じるが、この場合のように、励起さ
れたＴｂの準位が、他の発光層材であるＣｄＳの伝導帯
に近い場合には、トンネル効果により励起されたＴｂの
電子の一部はＣｄＳの伝導帯に移る。この結果、ＣｄＳ
の伝導帯には電子が、価電子帯には正孔が溜るようにな
る。そして、ＣｄＳのバンド間で電子と正孔の対が再結
合することにより、ＣｄＳのバンド間のエネルギーに相
当する中心波長４８０ｎｍ程度のブロードな青色発光が
生じる。したがって、ＥＬ素子全体としては、青緑色の
発光色となる。このような発光原理を用いたＥＬ素子の
場合、電子源である不純物の種類と、蛍光体の物質をか
えることにより、任意の発光色を得ることが出来る。し
たがって、発光層の蛍光体物質としては、上記のＺｎ
Ｓ、ＣｄＳのほか、ＺｎＳｅ、ＳｒＳ、ＣａＳなどの２
−６族や２ａ−６ｂ族半導体を用いることができる。不
純物の種類としても、Ｔｂ以外に、Ｍｎ、Ｃｕなどの遷
移金属やＴｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｃｅなどの希土類あ
るいはそれらのフッ化物、塩化物などを用いることが出
来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の蛍光体自身のエネルギーバンド間遷移を用いたＥＬ
素子では、発光効率が低く、実用に適さないという問題
があった。その原因としては２つ考えられる。１つは、
発光層内の電界強度が大きいことである。交流薄膜型Ｅ
Ｌ素子の発光層内の電界強度は２ＭＶ／ｃｍ程度にな
る。それにより、ＣｄＳのエネルギーバンドが大きく傾
斜するため、トンネル効果によりＣｄＳの伝導帯に溜っ
た電子やＣｄＳの価電子帯に溜った正孔がすぐに再放出
してしまい、電子と正孔の再結合確率が低下してしま
う。発光層内の電界強度がこのような高電界になってし
まう理由としては、交流薄膜型ＥＬでは、発光に必要な
電子を界面近傍の欠陥凖位から放出させているためであ
り、それを実現するには２ＭＶ／ｃｍ程度の高電界をか
けてエネルギーバンドを強く傾ける必要がある。これは
交流型ＥＬの本質的な問題であり、解決することは極め
て難しい。もう１つの問題は、正孔のキャリア数が少な
いということである。交流型薄膜ＥＬ素子において発光
層間を流れているのは電子であって正孔ではない。正孔
は、電子が発光層の母体そのものを衝突し価電子帯の電
子を伝導帯に励起したときに発生するだけであり、正孔
のキャリア数は電子のキャリア数に比べて著しく少な
い。そのため、電子と正孔の再結合による発光強度が弱
く、発光効率が低いという問題があった。
術の蛍光体自身のエネルギーバンド間遷移を用いたＥＬ
素子では、発光効率が低く、実用に適さないという問題
があった。その原因としては２つ考えられる。１つは、
発光層内の電界強度が大きいことである。交流薄膜型Ｅ
Ｌ素子の発光層内の電界強度は２ＭＶ／ｃｍ程度にな
る。それにより、ＣｄＳのエネルギーバンドが大きく傾
斜するため、トンネル効果によりＣｄＳの伝導帯に溜っ
た電子やＣｄＳの価電子帯に溜った正孔がすぐに再放出
してしまい、電子と正孔の再結合確率が低下してしま
う。発光層内の電界強度がこのような高電界になってし
まう理由としては、交流薄膜型ＥＬでは、発光に必要な
電子を界面近傍の欠陥凖位から放出させているためであ
り、それを実現するには２ＭＶ／ｃｍ程度の高電界をか
けてエネルギーバンドを強く傾ける必要がある。これは
交流型ＥＬの本質的な問題であり、解決することは極め
て難しい。もう１つの問題は、正孔のキャリア数が少な
いということである。交流型薄膜ＥＬ素子において発光
層間を流れているのは電子であって正孔ではない。正孔
は、電子が発光層の母体そのものを衝突し価電子帯の電
子を伝導帯に励起したときに発生するだけであり、正孔
のキャリア数は電子のキャリア数に比べて著しく少な
い。そのため、電子と正孔の再結合による発光強度が弱
く、発光効率が低いという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、Ｅ
Ｌの構成を交流型ではなく直流型ＥＬ素子にした。すな
わち本発明は、透明絶縁性基板上に透明電極、発光層、
導電性微粉末をバインダーで固めた電流制限層、背面電
極が順次形成されたエレクトロルミネッセンス素子であ
って、前記発光層がより大きいエネルギーバンドギャッ
プを有する蛍光体層とより小さいエネルギーバンドギャ
ップを有する蛍光体層が交互に積層されたすくなくとも
２層以上からなる積層体で量子井戸を形成し、前記より
大きいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体の禁制
帯内には電子の励起順位を生起させる不純物が含まれて
いる直流エレクトロルミネッセンス素子である。透明電
極としては、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）などの
透明電極材料をスパッタ、真空蒸着法により成膜したも
のを用いることができる。
Ｌの構成を交流型ではなく直流型ＥＬ素子にした。すな
わち本発明は、透明絶縁性基板上に透明電極、発光層、
導電性微粉末をバインダーで固めた電流制限層、背面電
極が順次形成されたエレクトロルミネッセンス素子であ
って、前記発光層がより大きいエネルギーバンドギャッ
プを有する蛍光体層とより小さいエネルギーバンドギャ
ップを有する蛍光体層が交互に積層されたすくなくとも
２層以上からなる積層体で量子井戸を形成し、前記より
大きいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体の禁制
帯内には電子の励起順位を生起させる不純物が含まれて
いる直流エレクトロルミネッセンス素子である。透明電
極としては、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）などの
透明電極材料をスパッタ、真空蒸着法により成膜したも
のを用いることができる。
【０００７】本発明のＥＬ素子の発光層は、エネルギー
バンドギャップが異なる２種の蛍光体層が交互に積層さ
れ量子井戸を形成するようにされた多層膜からなる。そ
して蛍光体層の厚みは０．５〜１００ｎｍとするのが好
ましく、さらに１〜１０ｎｍとするのが、電子や正孔が
より小さなエネルギーバンドギャップをもつ蛍光体層に
閉じ込められ易くなり発光効率が高くなるので好まし
い。積層する蛍光体層は５周期以上交互に積層する。す
なわち１０層以上とするのが好ましく、さらには５０周
期（１００層）以上とするのが好ましい。前記周期の上
限は特に限定されないがＥＬ素子の製作効率を考えると
３００周期（６００層）以下が好ましい。本発明に用い
られるより大きいエネルギーバンドギャップをもつ蛍光
体とより小さいエネルギーバンドギャップをもつ蛍光体
の組合せを例示すれば、ＳｒＳ：ＴｍＸとＣｄＳ（Ｘは
ハロゲン元素、以下同じ）、ＣａＳ：ＴｍＸとＣｄＳ、
ＳｒＳ：ＣｅＸとＺｎＳｅ、ＳｒＳ：ＥｕＸとＺｎＳ
ｅ、ＳｒＳ：ＴｍＸとＺｎＳｅ、ＺｎＳ：ＴｍＸとＺｎ
Ｓｅ、ＣａＳ：ＣｅＸとＺｎＳｅ、ＣａＳ：ＥｕＸとＺ
ｎＳｅ、ＣａＳ：ＴｍＸとＺｎＳｅなどの２−６族や２
ａ−６ｂ族の半導体を例示できる。それらの蛍光体は、
真空蒸着法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＥ法など
の公知の方法を用いて形成することができる。より大き
いエネルギーバンドギャップをもつ蛍光体にドープする
不純物としては、前記以外に、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓ
ｍ、Ｄｙなどの元素あるいはそれらのフッ化物、塩化物
などのハロゲン化物を用いることができる。
バンドギャップが異なる２種の蛍光体層が交互に積層さ
れ量子井戸を形成するようにされた多層膜からなる。そ
して蛍光体層の厚みは０．５〜１００ｎｍとするのが好
ましく、さらに１〜１０ｎｍとするのが、電子や正孔が
より小さなエネルギーバンドギャップをもつ蛍光体層に
閉じ込められ易くなり発光効率が高くなるので好まし
い。積層する蛍光体層は５周期以上交互に積層する。す
なわち１０層以上とするのが好ましく、さらには５０周
期（１００層）以上とするのが好ましい。前記周期の上
限は特に限定されないがＥＬ素子の製作効率を考えると
３００周期（６００層）以下が好ましい。本発明に用い
られるより大きいエネルギーバンドギャップをもつ蛍光
体とより小さいエネルギーバンドギャップをもつ蛍光体
の組合せを例示すれば、ＳｒＳ：ＴｍＸとＣｄＳ（Ｘは
ハロゲン元素、以下同じ）、ＣａＳ：ＴｍＸとＣｄＳ、
ＳｒＳ：ＣｅＸとＺｎＳｅ、ＳｒＳ：ＥｕＸとＺｎＳ
ｅ、ＳｒＳ：ＴｍＸとＺｎＳｅ、ＺｎＳ：ＴｍＸとＺｎ
Ｓｅ、ＣａＳ：ＣｅＸとＺｎＳｅ、ＣａＳ：ＥｕＸとＺ
ｎＳｅ、ＣａＳ：ＴｍＸとＺｎＳｅなどの２−６族や２
ａ−６ｂ族の半導体を例示できる。それらの蛍光体は、
真空蒸着法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＥ法など
の公知の方法を用いて形成することができる。より大き
いエネルギーバンドギャップをもつ蛍光体にドープする
不純物としては、前記以外に、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓ
ｍ、Ｄｙなどの元素あるいはそれらのフッ化物、塩化物
などのハロゲン化物を用いることができる。
【０００８】電流制限層は、導電生微粉末をバインダー
樹脂に混合して固めたものが用いられ、用いる導電生微
粉末としては電気抵抗率が３×１０3 Ωｃｍ〜１×１０
6 Ωｃｍであるのが好ましく、電流制限層の厚みは１〜
３０μｍに固めるのが好ましい。また、導電性微粉末と
しては、ＣｕをコートしたＺｎＳ、ＭｎＯ2 、ＰｂＳ、
ＣｕＯ、ＰｂＯ、Ｔｂ4 Ｏ7 、Ｅｕ2 Ｏ3 、ＰｒＯ2 カ
ーボン、チタン酸バリウムなどが、単体、あるいは、混
合物の形で用いられる。表示のコントラストを向上させ
るために、黒色または暗色の物質を電流制御層とするの
が好ましい。背面電極としては、Ａ１（アルミニウム）
などを真空蒸着法を用いて形成した膜をパタニングして
つくることが出来る。透明絶縁性基板としては、ガラス
基板が好んで用いられる。
樹脂に混合して固めたものが用いられ、用いる導電生微
粉末としては電気抵抗率が３×１０3 Ωｃｍ〜１×１０
6 Ωｃｍであるのが好ましく、電流制限層の厚みは１〜
３０μｍに固めるのが好ましい。また、導電性微粉末と
しては、ＣｕをコートしたＺｎＳ、ＭｎＯ2 、ＰｂＳ、
ＣｕＯ、ＰｂＯ、Ｔｂ4 Ｏ7 、Ｅｕ2 Ｏ3 、ＰｒＯ2 カ
ーボン、チタン酸バリウムなどが、単体、あるいは、混
合物の形で用いられる。表示のコントラストを向上させ
るために、黒色または暗色の物質を電流制御層とするの
が好ましい。背面電極としては、Ａ１（アルミニウム）
などを真空蒸着法を用いて形成した膜をパタニングして
つくることが出来る。透明絶縁性基板としては、ガラス
基板が好んで用いられる。
【０００９】
【作用】電極間に電圧が印加されると、電流制限層から
発光層へ電子が注入され、発光層内で加速される。前記
電子の一部は、蛍光体の母体に衝突し、電子と正孔の対
をつくる。この電子と正孔の対は、エネルギー的により
安定な、より小さなエネルギーバンドギャップを有する
蛍光体の伝導帯と価電子帯に移動する。また、前記以外
の電子のなかには、より大きいエネルギーバンドギャッ
プを有する蛍光体中にドープされた発光中心に衝突し、
それを励起するものがある。通常、励起された電子は緩
和して、不純物特有の波長の光を発するが、不純物の励
起準位がより小さいエネルギーバンドギャップを有する
蛍光体の伝導帯に近い場合は、トンネル効果により励起
された不純物の電子の一部はより小さいエネルギーバン
ドギャップを有する蛍光体の伝導帯に移る。この結果、
より小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体の
伝導帯には電子が溜るようになる。一方、陽極からは正
孔が注入され、より小さいエネルギーバンドギャップを
有する蛍光体の価電子帯に溜る。このようにして、より
小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体の伝導
帯、価電子帯にはそれぞれ数多くの電子、正孔が溜る。
これらの電子と正孔の対が再結合することにより、より
小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体のエネ
ルギーバンド間のエネルギーに相当する波長の発光が生
じる。前記エネルギーバンド間のエネルギーの大きさ
は、より小さなエネルギーバンドギャップを有する蛍光
体の固有のバンドギャップに加えて量子効果により新た
に発生した前記固有のバンドギャップよりも大きいバン
ドギャップを含むためある幅をもった値となる。また、
電子はバリアハイトの低い電流制限層から発光層に注入
されるため、発光層内の電界強度は、交流型ＥＬ素子の
電界強度と比べて大幅に低くなり、約１ＭＶ／ｃｍ弱と
なる。そのため、より小さなエネルギーバンドギャップ
を有する蛍光体の伝導帯や価電子帯から電子および正孔
がトンネル効果により再放出する確率が減少し、その結
果エネルギーバンド間再結合による発光確率が増え発光
効率が増加する。また、導電性粉末からなる電流制限層
は、電流集中による破壊を防ぐ作用をもつ。
発光層へ電子が注入され、発光層内で加速される。前記
電子の一部は、蛍光体の母体に衝突し、電子と正孔の対
をつくる。この電子と正孔の対は、エネルギー的により
安定な、より小さなエネルギーバンドギャップを有する
蛍光体の伝導帯と価電子帯に移動する。また、前記以外
の電子のなかには、より大きいエネルギーバンドギャッ
プを有する蛍光体中にドープされた発光中心に衝突し、
それを励起するものがある。通常、励起された電子は緩
和して、不純物特有の波長の光を発するが、不純物の励
起準位がより小さいエネルギーバンドギャップを有する
蛍光体の伝導帯に近い場合は、トンネル効果により励起
された不純物の電子の一部はより小さいエネルギーバン
ドギャップを有する蛍光体の伝導帯に移る。この結果、
より小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体の
伝導帯には電子が溜るようになる。一方、陽極からは正
孔が注入され、より小さいエネルギーバンドギャップを
有する蛍光体の価電子帯に溜る。このようにして、より
小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体の伝導
帯、価電子帯にはそれぞれ数多くの電子、正孔が溜る。
これらの電子と正孔の対が再結合することにより、より
小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体のエネ
ルギーバンド間のエネルギーに相当する波長の発光が生
じる。前記エネルギーバンド間のエネルギーの大きさ
は、より小さなエネルギーバンドギャップを有する蛍光
体の固有のバンドギャップに加えて量子効果により新た
に発生した前記固有のバンドギャップよりも大きいバン
ドギャップを含むためある幅をもった値となる。また、
電子はバリアハイトの低い電流制限層から発光層に注入
されるため、発光層内の電界強度は、交流型ＥＬ素子の
電界強度と比べて大幅に低くなり、約１ＭＶ／ｃｍ弱と
なる。そのため、より小さなエネルギーバンドギャップ
を有する蛍光体の伝導帯や価電子帯から電子および正孔
がトンネル効果により再放出する確率が減少し、その結
果エネルギーバンド間再結合による発光確率が増え発光
効率が増加する。また、導電性粉末からなる電流制限層
は、電流集中による破壊を防ぐ作用をもつ。
【００１０】
【実施例】以下に本発明を実施例により説明する。図１
は、本発明のエレクトロルミネッセンス素子の一実施例
の一部断面図である。図２、図３は従来技術によるエレ
クトロルミネッセンス素子の一部断面である。
は、本発明のエレクトロルミネッセンス素子の一実施例
の一部断面図である。図２、図３は従来技術によるエレ
クトロルミネッセンス素子の一部断面である。
【００１１】実施例１ 図１に示す構造のＥＬ素子を製作した。透明なガラス基
板（ｃｏｒｎｉｎｇ７０５９）１の上に、透明電極２と
してＩＴＯを反応性スパッタ法を用いて約５００ｎｍの
厚さに成膜した後、フォトリソグラフィ法により１ｍｍ
当り１０本のピッチでストライプ状にパターニングし
た。続いて、発光層３として、ＺｎＳとＴｍＦ3 をそれ
ぞれ独立に制御した２源の電子ビーム蒸着法を用いて、
ガラス基板温度２００℃、蒸着速度８０ｎｍ／ｍｉｎの
条件で、厚みが３ｎｍのＴｍＦ3を１モル％含んだＺｎ
Ｓ：ＴｍＦ3 からなる層（より大きいエネルギーバンド
ギャップを有する層）を形成した。その後、引続き基板
温度を２００℃にしたままＣｄＳを電子ビームにより蒸
着速度２０ｎｍ／ｍｉｎで蒸発させ、ＣｄＳ層（より小
さいエネルギーバンドキャップを有する層）を１ｎｍ形
成した。その後ＺｎＳ：ＴｍＦ3 とＣｄＳを前記と同様
の方法で繰り返し２００の周期構造を有する多層膜を形
成し、全膜厚が８００ｎｍになるようにした。この発光
層を形成したガラス基板を蒸着装置より取り出し、Ｍｎ
Ｏ2 粉末を樹脂とシンナーとの混合液に分散させた塗料
をスプレー法を用いて塗布、乾燥させ、電気抵抗率が
１．５×１０5 Ω・ｃｍで膜厚が２０μｍの電流制限層
９を形成した。その後背面電極６を、１μｍの厚みのＡ
ｌ膜を電子ビーム蒸着法で被覆し、電流制限層とＡｌ膜
とを所定形状にスクライブすることにより作成した。そ
の後素子全体をカバーガラスで覆い樹脂でシールして対
湿度対策を施しＥＬ素子とした。このようにして作成し
たＥＬ素子の発光スペクトルは、ＴｍＦ3 の発光スペク
トルである４８０ｎｍ以外に加えて、ＣｄＳによる４８
０ｎｍから５１０ｎｍにかけてのブロードな発光が重な
った青色発光となった。発光効率は、０．１５１ｍ／Ｗ
であった。この値は図２に示される構造の交流薄膜型Ｅ
Ｌ素子の０．０２１ｍ／Ｗの７倍以上であった。
板（ｃｏｒｎｉｎｇ７０５９）１の上に、透明電極２と
してＩＴＯを反応性スパッタ法を用いて約５００ｎｍの
厚さに成膜した後、フォトリソグラフィ法により１ｍｍ
当り１０本のピッチでストライプ状にパターニングし
た。続いて、発光層３として、ＺｎＳとＴｍＦ3 をそれ
ぞれ独立に制御した２源の電子ビーム蒸着法を用いて、
ガラス基板温度２００℃、蒸着速度８０ｎｍ／ｍｉｎの
条件で、厚みが３ｎｍのＴｍＦ3を１モル％含んだＺｎ
Ｓ：ＴｍＦ3 からなる層（より大きいエネルギーバンド
ギャップを有する層）を形成した。その後、引続き基板
温度を２００℃にしたままＣｄＳを電子ビームにより蒸
着速度２０ｎｍ／ｍｉｎで蒸発させ、ＣｄＳ層（より小
さいエネルギーバンドキャップを有する層）を１ｎｍ形
成した。その後ＺｎＳ：ＴｍＦ3 とＣｄＳを前記と同様
の方法で繰り返し２００の周期構造を有する多層膜を形
成し、全膜厚が８００ｎｍになるようにした。この発光
層を形成したガラス基板を蒸着装置より取り出し、Ｍｎ
Ｏ2 粉末を樹脂とシンナーとの混合液に分散させた塗料
をスプレー法を用いて塗布、乾燥させ、電気抵抗率が
１．５×１０5 Ω・ｃｍで膜厚が２０μｍの電流制限層
９を形成した。その後背面電極６を、１μｍの厚みのＡ
ｌ膜を電子ビーム蒸着法で被覆し、電流制限層とＡｌ膜
とを所定形状にスクライブすることにより作成した。そ
の後素子全体をカバーガラスで覆い樹脂でシールして対
湿度対策を施しＥＬ素子とした。このようにして作成し
たＥＬ素子の発光スペクトルは、ＴｍＦ3 の発光スペク
トルである４８０ｎｍ以外に加えて、ＣｄＳによる４８
０ｎｍから５１０ｎｍにかけてのブロードな発光が重な
った青色発光となった。発光効率は、０．１５１ｍ／Ｗ
であった。この値は図２に示される構造の交流薄膜型Ｅ
Ｌ素子の０．０２１ｍ／Ｗの７倍以上であった。
【００１１】実施例２ 実施例１と同様の方法で、発光層を構成する蛍光体層の
種類を変えたＥＬ素子を作成した。透明なガラス基板
（ｃｏｒｎｉｎｇ ７０５９）上に、透明電極としてＩ
ＴＯを反応性スパッタ法を用いて約５００ｎｍの厚さに
成膜した後、フォトリソグラフィ法により１ｍｍ当り１
０本のピッチでストライプ状にパターニングした。続い
て、発光層として、ＳｒＳとＣｅＣｌ3 とＥｕをそれぞ
れ独立に制御した３源の電子ビームを用いて、ガラス基
板温度２００℃、蒸着速度２０ｎｍ／ｍｉｎの条件で成
膜を行い、ＣｅＣｌ3 とＥｕをそれぞれ２モル％含んだ
ＳｒＳ：ＣｅＣｌ3 、Ｅｕの層（より大きいエネルギー
バンドギャップを有する蛍光体層）を３ｎｍ形成した。
引続き基板温度２００℃のままで、ＣｄＳを蒸着速度２
０ｎｍ／ｍｉｎで電子ビームにより蒸発させ、１ｎｍの
厚みのより小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍
光体層を形成した。その後、ＺｎＳ：ＣｅＣｌ 3 ，Ｅｕ
層とＣｄＳ層を前記と同様の方法で繰り返し形成し１５
０の周期構造を有する全厚みが６００ｎｍの多層膜とし
た。このガラス基板を蒸着装置より取り出した。続い
て、ＭｎＯ2 粉末を、樹脂とシンナーとの混合液に分散
させた塗料をスプレー法を用いて塗布、乾燥させ、抵抗
率が１．５×１０5 Ω・ｃｍで膜厚が２０μｍの電流制
限層を形成した。背面電極は、１μｍの厚みのＡｌ膜を
電子ビーム蒸着法で被覆し、その後電流制限層とＡｌ膜
を所定形状にスクライプすることにより作成した。素子
全体をカバーガラスで覆い樹脂でシールすることにより
対湿度対策を施し、ＥＬ素子を作成した。このようにし
て作製したＥＬ素子の発光色は、ＣｅＣｌ3 による青成
分の弱い青緑色に加えて、Ｅｕの赤色、ＣｄＳの青が重
なり、色純度の良い白色発光になっていた。発光効率
は、０．５１ｍ／Ｗであり、図２で示される交流薄膜構
造のＥＬ素子の０．３１ｍ／Ｗより改善されていた。
種類を変えたＥＬ素子を作成した。透明なガラス基板
（ｃｏｒｎｉｎｇ ７０５９）上に、透明電極としてＩ
ＴＯを反応性スパッタ法を用いて約５００ｎｍの厚さに
成膜した後、フォトリソグラフィ法により１ｍｍ当り１
０本のピッチでストライプ状にパターニングした。続い
て、発光層として、ＳｒＳとＣｅＣｌ3 とＥｕをそれぞ
れ独立に制御した３源の電子ビームを用いて、ガラス基
板温度２００℃、蒸着速度２０ｎｍ／ｍｉｎの条件で成
膜を行い、ＣｅＣｌ3 とＥｕをそれぞれ２モル％含んだ
ＳｒＳ：ＣｅＣｌ3 、Ｅｕの層（より大きいエネルギー
バンドギャップを有する蛍光体層）を３ｎｍ形成した。
引続き基板温度２００℃のままで、ＣｄＳを蒸着速度２
０ｎｍ／ｍｉｎで電子ビームにより蒸発させ、１ｎｍの
厚みのより小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍
光体層を形成した。その後、ＺｎＳ：ＣｅＣｌ 3 ，Ｅｕ
層とＣｄＳ層を前記と同様の方法で繰り返し形成し１５
０の周期構造を有する全厚みが６００ｎｍの多層膜とし
た。このガラス基板を蒸着装置より取り出した。続い
て、ＭｎＯ2 粉末を、樹脂とシンナーとの混合液に分散
させた塗料をスプレー法を用いて塗布、乾燥させ、抵抗
率が１．５×１０5 Ω・ｃｍで膜厚が２０μｍの電流制
限層を形成した。背面電極は、１μｍの厚みのＡｌ膜を
電子ビーム蒸着法で被覆し、その後電流制限層とＡｌ膜
を所定形状にスクライプすることにより作成した。素子
全体をカバーガラスで覆い樹脂でシールすることにより
対湿度対策を施し、ＥＬ素子を作成した。このようにし
て作製したＥＬ素子の発光色は、ＣｅＣｌ3 による青成
分の弱い青緑色に加えて、Ｅｕの赤色、ＣｄＳの青が重
なり、色純度の良い白色発光になっていた。発光効率
は、０．５１ｍ／Ｗであり、図２で示される交流薄膜構
造のＥＬ素子の０．３１ｍ／Ｗより改善されていた。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、青色光や白色光が高効
率に発光するエレクトロルミネッセンス素子が得られ
る。
率に発光するエレクトロルミネッセンス素子が得られ
る。
【図１】本発明の直流エレクトロルミネッセンス素子の
一実施例の一部断面図
一実施例の一部断面図
【図２】従来技術の蛍光体のエネルギーバンド間遷移を
用いたエレクトロルミネッセンス素子の一部断面図
用いたエレクトロルミネッセンス素子の一部断面図
【図３】従来技術の交流薄膜型エレクトロルミネッセン
ス素子の一部断面図
ス素子の一部断面図
１ ガラス基板 ２ 透明電極 ３ 発光層 ４ 下部絶縁層 ５ 上部絶縁層 ６ 背面電極 ７ より大きいエネルギーバンドギャップを有する蛍
光体層 ８ より小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍
光体層 ９ 電流制御層
光体層 ８ より小さいエネルギーバンドギャップを有する蛍
光体層 ９ 電流制御層
Claims (4)
- 【請求項１】 透明絶縁性基板上に透明電極、発光層、
導電性微粉末をバインダーで固めた電流制限層、背面電
極が順次形成されたエレクトロルミネッセンス素子にお
いて、前記発光層がより大きいエネルギーバンドギャッ
プを有する蛍光体層とより小さいエネルギーバンドギャ
ップを有する蛍光体層が交互に積層されたすくなくとも
２層以上からなる積層体で量子井戸を形成し、前記より
大きいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体の禁制
帯内には電子の励起順位を生起させる不純物が含まれて
いることを特徴とする直流エレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項２】 前記蛍光体層の厚みを１〜１０ｎｍとし
たことを特徴とする請求項１に記載の直流エレクトロル
ミネッセンス素子。 - 【請求項３】 前記積層体の総数を１００〜６００とし
たことを特徴とする請求項１または２に記載の直流エレ
クトロルミネッセンス素子。 - 【請求項４】 前記より大きいエネルギーバンドギャッ
プを有する蛍光体層の母体がＳｒＳであり、前記より小
さいエネルギーバンドギャップを有する蛍光体層がＣｄ
Ｓからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
の項に記載の直流エレクトロルミネッセンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3067852A JPH05211093A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 直流エレクトロルミネッセンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3067852A JPH05211093A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 直流エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211093A true JPH05211093A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=13356904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3067852A Pending JPH05211093A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 直流エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05211093A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030079331A (ko) * | 2002-04-03 | 2003-10-10 | 대한민국 (한밭대학총장) | 백색광 전계발광소자 및 제조방법 |
| KR100449856B1 (ko) * | 2000-12-01 | 2004-09-22 | 한국전자통신연구원 | 전류제어층을 구비한 박막전계발광소자 |
| WO2007029648A1 (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 |
| US7862738B2 (en) | 2005-10-11 | 2011-01-04 | Kuraray Co., Ltd. | Luminous body |
| US8258690B2 (en) | 2005-10-11 | 2012-09-04 | Kuraray Co., Ltd. | High brightness inorganic electroluminescence device driven by direct current |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP3067852A patent/JPH05211093A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100449856B1 (ko) * | 2000-12-01 | 2004-09-22 | 한국전자통신연구원 | 전류제어층을 구비한 박막전계발광소자 |
| KR20030079331A (ko) * | 2002-04-03 | 2003-10-10 | 대한민국 (한밭대학총장) | 백색광 전계발광소자 및 제조방법 |
| WO2007029648A1 (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 |
| US7862738B2 (en) | 2005-10-11 | 2011-01-04 | Kuraray Co., Ltd. | Luminous body |
| US8258690B2 (en) | 2005-10-11 | 2012-09-04 | Kuraray Co., Ltd. | High brightness inorganic electroluminescence device driven by direct current |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5955836A (en) | Organic electroluminescent component with exciplex formed from a mixed layer of a mixture of hole transporting and electron transporting organic material | |
| JP4153694B2 (ja) | 有機ｅｌ素子および表示装置 | |
| US20060152150A1 (en) | Electroluminescent display with improved light outcoupling | |
| JP2000100572A (ja) | 電界発光素子 | |
| US4967251A (en) | Thin film electroluminescent device containing gadolinium and rare earth elements | |
| JPH04334894A (ja) | 有機薄膜型電界発光素子 | |
| US5291098A (en) | Light emitting device | |
| JP4943440B2 (ja) | 発光素子及び表示装置 | |
| JPH03141588A (ja) | 電界発光素子 | |
| KR100547055B1 (ko) | 유기 전계발광 소자 | |
| JPH05211093A (ja) | 直流エレクトロルミネッセンス素子 | |
| JP2003297554A (ja) | 発光素子およびこれを用いた表示装置並びに照明装置 | |
| US20020125495A1 (en) | Thin film alternating current electroluminescent displays | |
| KR100528911B1 (ko) | 유기 전계 발광 표시 장치 | |
| JPH10204426A (ja) | 有機薄膜発光素子 | |
| JPS63121296A (ja) | 薄膜発光素子 | |
| JP2000194285A (ja) | 発光素子及びディスプレイ | |
| JP4641722B2 (ja) | エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法 | |
| JPH04363892A (ja) | 直流エレクトロルミネッセンス素子 | |
| JP2000173775A (ja) | 紫外発光エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 | |
| JP2000113983A (ja) | 表示装置 | |
| JPH05299175A (ja) | Ｅｌ発光素子 | |
| JP2002170688A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
| JPH06140157A (ja) | エレクトロルミネッセンス素子 | |
| JPS61273894A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 |