JPH0529077A - El素子 - Google Patents

El素子

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JPH0529077A
JPH0529077A JP3106687A JP10668791A JPH0529077A JP H0529077 A JPH0529077 A JP H0529077A JP 3106687 A JP3106687 A JP 3106687A JP 10668791 A JP10668791 A JP 10668791A JP H0529077 A JPH0529077 A JP H0529077A
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JP
Japan
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compound
phosphor powder
phosphor
organic
powder particles
Prior art date
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Pending
Application number
JP3106687A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Deguchi
浩司 出口
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フルカラー表示に対応でき、かつ信頼性の高
いEL素子を提供する。 【構成】 II−VI族化合物を母体材料とした蛍光体
粉末粒子1に、該母体材料と同様な化合物からなる材料
で被膜を形成したのち、有機バインダー中に分散させた
発光層を有した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉末型のEL素子に関
する。
【0002】
【従来の技術】電界発光素子いわゆるEL素子を大きく
分けると、薄膜型と粉末型とに分けられる。安定性や寿
命の点では薄膜型が優れているが、効率が悪く、またカ
ラー化の点では発光層材料固有の性質が反映しているた
め、非常に困難である。また、従来用いられている発光
層材料の薄膜化は、技術的に非常に難しく、これが効率
の改良を困難にしている。一方、粉末型はカラー化や効
率の点では薄膜型に比べて優れているが、安定性や寿命
の点で劣る。寿命の問題は、その発光機構が不明なこと
から様々な原因が考えられるが、そのうちの一つとし
て、発光に寄与する電子の発生源が挙げられる。また、
製造コストについて考えると、粉末型は安価に製造でき
るという利点がある。
【0003】一般に粉末型の種類は、その作製プロセス
や発光機構からACタイプとDCタイプとに分けられ
る。
【0004】DCタイプの場合、発光に寄与する電子の
発生源をCuコーティングといわれるプロセスを用いて
形成する。これは蛍光体粒子をCuで被覆し、これに電
流を流すとCuが熱と電界によってマイグレーション
し、発光層内部にCuが含まれていない高抵抗層が形成
され、この層が通電によって発光する。この過程を“f
orming”、そしてこの層を“formed la
yer”と呼ぶ。
【0005】ACタイプの場合、発光に寄与する電子の
発生源は蛍光体粒子中に含まれた硫化銅(Cu2 S)が
転位などの結晶欠陥にそって針状に析出する。Cu2
はP型半導体で電気伝導度が高いので、この“針”の先
端部分では電場の集中が起こり高電場が発生する。この
高電場によってCu2 Sから蛍光体へエレクトロンとホ
ールが放出され、“針”近傍で再結合し発光する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、DCタイプ
の場合、“formedlayer”が形成される“f
orming”現象は使用中にも進行するが、そのため
に“formed layer”の厚みが徐々に増大
し、その結果、しきい値電圧が徐々に上昇する。このよ
うな“further forming”と呼ばれてい
る現象がDC粉末EL素子の寿命が短いことの最大の原
因である。さらに、“forming”処理自体の安定
性にも問題があり、プロセス制御上の困難がある。
【0007】またACタイプの場合、このように発光に
寄与する電子の発生源は、結晶欠陥に起因していること
から高い発光輝度を示すと欠陥が増え、寿命が短くな
る。
【0008】本発明は上記の点を解決しようとするもの
で、その目的はフルカラー表示に対応でき、かつ信頼性
の高いEL素子を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、II−VI族
化合物を母体材料とした蛍光体粉末粒子に、該母体材料
と同様な化合物からなる材料で被膜を形成した後、有機
バインダー中に分散させた発光層を有することを特徴と
するEL素子に関する。
【0010】次に本発明を詳しく説明する。本発明は、
粉末型の発光機構を利用し、発光に寄与する電子を蛍光
体粉末粒子表面に被覆した被膜材料から発生させること
を特徴とする。
【0011】図1に本発明による素子の発光部の模式図
を示す。図1に示すように、蛍光体粉末粒子1を蛍光体
の母体材料と同様な材料(以下、被覆材料2とする)で
被覆する。ここに示した被覆材料2の条件としては、 透光性を有すること 比抵抗が蛍光体材料よりも大きいこと ある電界領域以上の電圧を印加することで電流が流れ
る。言いかえれば、あるエネルギーを電子が持った状態
で流れる。
【0012】以上の特性を最低満足しなければならな
い。このような状態に形成された発光部の発光状態を、
エネルギーバンド図を用いて図2に示す。この図は素子
に電圧が印加され、発光を示す状態の時を表している。
被覆材料は比抵抗が蛍光体材料よりも大きいことから電
界は被覆材料に集中し、蛍光体にはそれほど高い電界は
印加されない。被覆材料がある電界に達したとき電子が
発生し、その電子が電界により加速され、電子は容易に
ホットエレクトロンとなる。そして、電子が蛍光体に注
入され、蛍光体中に形成された正孔と再結合をして発光
を引き起こす。発光色は電子と正孔が再結合する際のエ
ネルギー差で決定される。従って、電子を捕獲する準
位、いわゆるドナー準位と正孔を捕獲する準位、いわゆ
るアクセプター準位のそれぞれの準位深さを調整するこ
とで、発光色は任意に選べる。
【0013】ここでは、いわゆるD−Aペア発光につい
て述べたが、もちろんイオン内殻遷移を利用した発光を
用いることもできる。
【0014】本発明の蛍光体粉末粒子1に用いられる蛍
光体材料については、一般にEL用蛍光体材料として用
いられるII−VI族化合物である。ただし、その粒径
については発光特性、特に発光輝度に大きく影響を及ぼ
すことから粒経はサブミクロンから数十ミクロン、望ま
しくは0.1〜10μm、最適には0.5〜2μmのも
のが望ましい。
【0015】本発明に用いる被覆材料2としては、蛍光
体粉末粒子1を被覆する必要があるため、液状もしくは
ゲル状が望ましい。また、上述した特性条件を満たす材
料は、有機物材料にはなく、無機材料を用いる必要があ
るが、形状として適した材料はない。
【0016】そこで本発明では、有機金属化合物を用い
て、それを有機溶媒中に溶かし、液状もしくはゲル状に
した後、蛍光体粉末粒子1を分散させ、その溶液を有機
金属化合物が熱分解を起こす温度以上で焼成し、有機金
属化合物を熱分解させ、有機溶媒や有機金属化合物から
生成される有機物を除去する方法を用いる。このような
方法で蛍光体粉末粒子1を被覆した後、この粉末を有機
バインダー中に分散させ、発光層として膜形成を行う。
【0017】有機バインダーの種類や蛍光体粉末粒子1
の分散方法、そして発光層の膜形成方法などは、特に制
限はなく、従来分散型ELに用いられている方法を用い
ても良い。
【0018】有機金属化合物としては、II族元素とV
I族元素の結合を少なくとも1つ有する有機化合物であ
り、常温・常圧で安定であり、特定の有機溶媒に溶解す
る必要がある。
【0019】また本発明では、II族元素を含む化合物
とVI族元素を含む化合物とそれぞれを特定の溶媒に溶
解させ、液状もしくはゲル状にした後、蛍光体粉末粒子
1を分散させ、その溶液を上述したそれぞれの化合物が
化学反応によりII−VI族化合物を生成する温度以上
で焼成する。この様な方法で蛍光体粉末粒子1を被覆し
た後、この粉末を有機バインダー中に分散させ、発光層
として膜形成を行う。蛍光体粉末粒子1を被覆するため
に用いるII族元素を含む化合物とVI族元素を含む化
合物としては、常温・常圧で安定であり、下地へのダメ
ージ等を考慮すれば、反応温度が600℃以下のものが
望ましい。また、特定の有機溶媒に溶解する必要があ
る。以上の方法により、蛍光体粉末粒子1に良好に被膜
材料を被覆することができる。
【0020】
【実施例】次に本発明を実施例を挙げて説明する。
【0021】実施例1 図3に示すような構造を有するEL素子を作製した。ガ
ラス基板3上に透明電極4を形成し、その上にZnS:
Ag,Cl蛍光体粉末粒子にZnS膜を被覆し、それら
を有機バインダー中に分散させたものを発光層5として
形成した。発光層膜の形成方法としては、ジエチレント
リアミン溶液にジエチルジチオカルバミン酸亜鉛を溶解
し、その中にZnS:Ag,Cl蛍光体粉末を添加す
る。この様にして作製した溶液を、ジエチルジチオカル
バミン酸亜鉛が熱分解を起こす温度即ち約400℃で焼
成し、その結果蛍光体粒子を被覆する。この様にして作
製した粉末を有機バインダーであるシアノエチルセルロ
ース中に分散させ、塗布法により薄膜を形成する。その
後、発光層上に電極として、Al薄膜を形成した。
【0022】このようにして作製したEL素子の発光輝
度−印加電圧(L−V)特性を図4に示す。素子の駆動
には、周波数1kHzの正弦波を用いた。比較のため
に、従来技術により作製されたZnS:Cu粉末型EL
素子のL−V特性を示す。この図からもわかるように、
本発明によるEL素子の特性は、従来の素子に比べてそ
れほど劣ってはいない。
【0023】次に、これらの素子の発光輝度の径時変化
を図5に示す。それぞれの素子に一定の電圧を印加し、
初期の発光輝度を100%と規定した。なお、測定条件
は温度25℃、湿度60%とした。素子の駆動条件は、
周波数1kHzの正弦波を用いた。この図からもわかる
ように、本発明によるEL素子の方が優れた特性を示
す。
【0024】実施例2 実施例1と同様な材料、素子構成及び作製方法を用いた
EL素子を、溶液の焼成温度を200℃、400℃、5
00℃の3種類の条件でそれぞれ作製した。このように
して作製したEL素子の発光輝度−印加電圧(L−V)
特性を図6に示す。素子の駆動条件は実施例1と同様で
ある。この図からもわかるように、基板温度が200℃
で作製されたEL素子は、他の2つのEL素子に比べて
特性が劣っている。
【0025】実施例3 図3に示すような構造を有するEL素子を作製した。ガ
ラス基板3上に透明電極4を形成し、その上にZnS:
Ag,Cl蛍光体粉末粒子にZnS膜を被覆し、それら
を有機バインダー中に分散させたものを発光層5として
形成した。発光層膜の形成方法としては、メタノール溶
液に塩化亜鉛とチオカルバミドを溶解し、その中にZn
S:Cl蛍光体粉末を添加する。このようにして作製し
た溶液を、塩化亜鉛とチオカルバミドが化学反応を起こ
して硫化亜鉛を生成する温度即ち約400℃で焼成し、
その結果蛍光体粉末粒子を被覆する。この様にして作製
した粉末を有機バインダーであるシアノエチルセルロー
ス中に分散させ、塗布法により薄膜を形成する。その
後、発光層上に電極として、Al薄膜を形成した。
【0026】このようにして作製したEL素子の発光輝
度−印加電圧(L−V)特性を図7に示す。素子の駆動
には周波数1kHzの正弦波を用いた。比較のために、
従来技術により作製されたZnS:Ag,Cu粉末型E
L素子のL−V特性を示す。この図からもわかるよう
に、本発明によるEL素子の特性は、従来の素子に比べ
てそれほど劣ってはいない。
【0027】次に、これらの素子の発光輝度の径時変化
を図8に示す。それぞれの素子に一定の電圧を印加し、
初期の発光輝度を100%と規定した。なお、測定条件
は温度25℃、湿度60%とした。素子の駆動条件は、
周波数1kHzの正弦波を用いた。この図からもわかる
ように、本発明によるEL素子の方が優れた特性を示
す。
【0028】実施例4 実施例3と同様な材料、素子構成及び作製方法を用いた
EL素子を、溶液の焼成温度を200℃、400℃、5
00℃の3種類の条件でそれぞれ作製した。このように
して作製したEL素子の発光輝度−印加電圧(L−V)
特性を図9に示す。素子の駆動条件は実施例3と同様で
ある。この図からもわかるように、基板温度が200℃
で作製されたEL素子は、他の2つのEL素子に比べて
特性が劣っている。
【0029】なお、本実施例では蛍光体材料にZnS:
Agを用いたが、他の蛍光体材料を用いても同様な結果
が得られた。さらに、ZnS被覆膜の形成材料として実
施例1、実施例2においてはジエチルジチオカルバミン
酸亜鉛を、実施例3、実施例4においては塩化亜鉛とチ
オカルバミドをそれぞれ用いたが、他の材料を用いても
同様な結果が得られた。さらに、有機バインダーとして
シアノエチルセルロースを用いたが、他の有機バインダ
ーを用いても本発明による効果は得られる。
【0029】また、本実施例では素子の駆動に正弦波を
用いているが、本発明による効果は駆動方法や形態には
依らない。
【0030】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、カラー化が容易で発光効率が高く、信頼性が高い
EL素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のEL素子の発光層中の蛍光体粉末粒子
の断面図である。
【図2】本発明のEL素子の発光状態を示すエネルギー
バンド図である。
【図3】本発明のEL素子の一実施例の断面図である。
【図4】実施例1のEL素子と従来のEL素子の発光輝
度−印加電圧特性を示すグラフである。
【図5】実施例1のEL素子と従来のEL素子の発光輝
度の経時変化を示すグラフである。
【図6】実施例2のEL素子の発光輝度−印加電圧特性
を示すグラフである。
【図7】実施例3のEL素子と従来のEL素子の発光輝
度−印加電圧特性を示すグラフである。
【図8】実施例3のEL素子と従来のEL素子の発光輝
度の経時変化を示すグラフである。
【図9】実施例4のEL素子の発光輝度−印加電圧特性
を示すグラフである。
【符号の説明】
1 蛍光体粉末粒子 2 被膜材料 3 ガラス基板 4 透明基板 5 発光層 6 背面電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 II−VI族化合物を母体材料とした蛍
    光体粉末粒子に、該母体材料と同様な化合物からなる材
    料で被膜を形成した後、有機バインダー中に分散させた
    発光層を有することを特徴とするEL素子。
  2. 【請求項2】 前記蛍光体粉末粒子の被膜において、I
    I族元素とVI族元素の結合を少なくとも1つ内部に有
    する有機化合物を特定の溶媒に溶解させた溶液中に、前
    記蛍光体粉末粒子を混合し、その溶液を焼成して蛍光体
    粉末粒子を有機化合物中に含まれるII−VI族化合物
    で被膜を形成することを特徴とする請求項1に記載のE
    L素子。
  3. 【請求項3】 前記蛍光体粉末粒子の被膜において、I
    I族元素を含む化合物とVI族元素を含む化合物それぞ
    れを特定の溶媒に溶解させた溶液中に、前記蛍光体粉末
    粒子を混合し、その溶液を焼成して蛍光体粉末粒子を前
    記化合物の化学反応により生成されたII−VI族化合
    物で被膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の
    EL素子。
  4. 【請求項4】 前記蛍光体粉末粒子の被膜において、溶
    液を焼成する際の温度が前記有機化合物が熱分解を起こ
    し、有機化合物中に含まれたII−VI族化合物を生成
    する温度以上であることを特徴とする請求項2に記載の
    EL素子。
  5. 【請求項5】 前記蛍光体粉末粒子の被膜において、溶
    液を焼成する際の温度が前記化合物が化学反応を起こ
    し、II−VI族化合物を生成する温度以上であること
    を特徴とする請求項3に記載のEL素子。
JP3106687A 1990-11-27 1991-04-10 El素子 Pending JPH0529077A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32466590 1990-11-27
JP2-324665 1990-11-27
JP3-33732 1991-02-02
JP3373291 1991-02-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0529077A true JPH0529077A (ja) 1993-02-05

Family

ID=26372480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3106687A Pending JPH0529077A (ja) 1990-11-27 1991-04-10 El素子

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JP (1) JPH0529077A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2003055274A1 (ja) * 2001-12-17 2005-04-28 植澤 俊一 エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法
WO2005065815A1 (ja) * 2003-12-26 2005-07-21 Japan Nanotech Co., Ltd. 粉体のコーティング方法
JP2015057604A (ja) * 2008-07-24 2015-03-26 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 吸収を利用して画像形成を行うためのシステム及び方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2003055274A1 (ja) * 2001-12-17 2005-04-28 植澤 俊一 エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法
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JP2015057604A (ja) * 2008-07-24 2015-03-26 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 吸収を利用して画像形成を行うためのシステム及び方法

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