JPH05326149A - 分散型エレクトロルミネッセンス - Google Patents

分散型エレクトロルミネッセンス

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JPH05326149A
JPH05326149A JP4127445A JP12744592A JPH05326149A JP H05326149 A JPH05326149 A JP H05326149A JP 4127445 A JP4127445 A JP 4127445A JP 12744592 A JP12744592 A JP 12744592A JP H05326149 A JPH05326149 A JP H05326149A
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JP
Japan
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light emitting
emitting layer
layer
insulating layer
peak
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JP4127445A
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English (en)
Inventor
Masahiro Saito
昌宏 斉藤
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Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分散型ELの寿命を大幅に延長する。 【構成】 表面電極12と背面電極18との間に電界が
形成されることにより、発光層14が発光する分散型エ
レクトロルミネッセンス。上記表面電極12と発光層1
4との間に、金属酸化物等からなる絶縁層14を介在さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分散型エレクトロルミ
ネッセンスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、エレクトロルミネッセンス(以
下、ELと称する。)は、塗布により発光層が形成され
る分散型ELと、蒸着により薄膜の発光層が形成される
薄膜型ELとに大別される。分散型ELは、薄膜型EL
よりも輝度が低く、寿命も短いが、低コスト、真空
チャンバを有しないので大面積のものが製造可能、多
色化が可能、低電圧で駆動可能、等、数々の利点を有
しているため、現在でも各分野で広く用いられている。
【0003】図2は、従来の一般的な分散型ELの構造
を示したものである。この分散型ELは、硝子等からな
る透明基板10を有し、その上に表面電極12、発光層
14、誘電体層16、及び背面電極18が順に積層され
ている。発光層14は、母体である硫化亜鉛(ZnS)
と、ドーパントとで構成されるとともに、一次電子(発
光を司る電子)の供給源である硫化銅(I)(Cu2S)
を含んでいる。そして、電界の形成により、上記ドーパ
ントの添加で生じたドナー準位またはトラップ準位から
電子が伝導帯へ励起し(励起過程)、その後一度ドナー
準位またはトラップ準位に落ちてからアクセプタである
発光中心へと落ちる(再結合過程)際に、発光が生じ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記分散型ELは、そ
の構造上湿気に弱く、上述のように薄膜型ELと比べて
寿命が短いため、その寿命を延ばすべく、保水層の導入
やフッ素フィルム、PETフィルムの改良等が行われて
いる。しかしながら、これらはいずれも外部からの湿気
による劣化を和らげる手段に過ぎず、根本的な発光層の
劣化原因をなくすものではないので、著しい効果は期待
できない。
【0005】本発明は、このような事情に鑑み、分散型
ELの根本的な劣化原因を解明し、寿命を大幅に延長し
た分散型ELを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、分散型E
Lの根本的な劣化原因を解明すべく、次のような検討を
行った。
【0007】まず、分散型ELスペクトルと、紫外線の
照射により発光するフォトルミネッセンス(以下、PL
と称する。)スペクトルとにつき、発光強度及び発光波
形強度の経時変化を調べた。その結果を図3に示す。こ
の結果から、分散型ELスペクトルの発光強度は駆動時
間とともに急激に低下するのに対し、PLスペクトルの
発光強度はさほど急激な変化がないことがわかる。ここ
で、PLスペクトルとELスペクトルの再結合過程は共
通しているので、ELの輝度劣化の原因は励起過程にあ
ることを知ることができる。
【0008】次に、分散型ELの劣化に伴う変化が発光
波形強度に現れると考え、その測定を行った。図4に示
す発光波形は、光電子増倍管からの出力をオシロスコー
プに入力したものであり、これは正弦波駆動での測定で
ある。同図において、「Aピーク」は、背面電極側に正
電圧が印加され、一次電子が背面電極側に引かれた時の
発光ピークであり、Bピークはその逆、すなわち表面電
極側に正電圧が印加された時の発光ピークである。そし
て、図5は、上記Aピーク及びBピークの強度と、電圧
印加後、実際に上記両ピークに達するまでの遅れ時間t
a,tb との観測結果を示したものである。
【0009】この図5から明らかなように、A,Bピー
ク強度については、初期状態で両ピーク強度の差が大き
く、駆動時間とともに両ピークがほぼ同じ強度になるま
では急激に低下し、その後、Aピーク及びBピークの双
方が減衰する一方、遅れ時間ta,tb は劣化とともに増
大していくことがわかる。ここで、発光中心は一様に分
布していると考えられるため、Aピークの強度とBピー
クの強度との間に差が生じる原因は、一次電子数の違い
であると推定される。つまり、初期状態では表面電極と
発光素子との接触面より電子が注入され、しかも、時間
ta,tb(すなわち一次電子が価電子帯の電子を励起す
るために必要なエネルギをもつまでに要する時間)が輝
度劣化に伴い増大しているので、これにより、分散型E
Lでは一次電子を加速している素子の内部電界が低下し
ているという結論に達することができる。
【0010】従来、ELは、発光素子内部で供給された
一次電子のみによって発光していると考えられてきた
が、上記各事項により、従来の考え方が当てはまるのは
Bピーク時のみであり、Aピークの発光時には表面電極
から発光素子内に一次電子が注入されていることが判明
された。また、A,Bピークの減衰速度に着目すると、
初期ではAピーク強度の劣化の方がBピーク強度の劣化
より速く進行しているため、一般にELの初期劣化はA
ピークの劣化速度に支配されていると考えることができ
る。従って、このAピーク強度の劣化を抑制すれば、E
Lの寿命を大幅に延ばすことが可能となるはずである。
【0011】本発明は、このような検討の結果、なされ
たものであり、電界の形成により発光する発光層と、こ
の発光層の表裏両側に配される背面電極及び透明な表面
電極と、上記背面電極と発光層との間に介在する誘電体
層とを備えたエレクトロルミネッセンスにおいて、上記
表面電極と発光層との間に透明な絶縁層を介在させたも
のである(請求項1)。
【0012】上記絶縁層の形成については、真空蒸着、
スパッタリング法、イオンプレーティング法、塗布焼付
法等、従来から知られている種々の薄膜形成技術をその
まま採用することが可能である。例えば、蒸着材料とし
てケイ素やアルミニウム、チタンといった金属を用い
(請求項2)、これを酸素雰囲気中で蒸着してもよい
し、これらの金属のキレート物や塩化物を表面電極に塗
布して酸素雰囲気中で焼付けを行うといった方法でもよ
い。
【0013】上記絶縁層の層厚は、通常 1000Å〜5000
Åの範囲、より好ましくは 2000Å〜4000Åの範囲とす
るのがよい(請求項3)。絶縁層が薄すぎると絶縁破壊
を起こし易く、厚すぎると透明性の低下やEL素子の輝
度低下を招き易くなるからである。
【0014】
【作用】上記ELによれば、発光層の表裏両側が誘電体
層、透明絶縁層でそれぞれ絶縁されるため、これによっ
て発光層外部から発光層内への一次電子の注入が妨げら
れ、発光層の劣化が抑制される。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の第1実施例における分散型
ELの層構造を示したものである。
【0016】この分散型ELは、硝子等からなる透明基
板10を有し、その上に表面電極12、本発明の特徴と
なる絶縁層20、発光層14、誘電体層16、及び背面
電極18が順に積層されている。発光層14は、母体で
ある硫化亜鉛(ZnS)と、ドーパントとで構成される
とともに、一次電子の供給源である硫化銅(I)を含ん
でおり、前記図1に示したものと同様、上記表面電極1
2と発光層14との間に電解が形成されることにより、
上記ドーパントの添加で生じたドナー準位またはトラッ
プ準位から電子が伝導帯へ励起し、その後一度ドナー準
位またはトラップ準位に落ちてからアクセプタである発
光中心へと落ちる際に、発光が生じるようになってい
る。
【0017】この実施例における分散型ELの成形方法
は下記の通りである。
【0018】(a) 透明基板10の裏面(図1では上面)
に、ITO(In2O3,SnO2)や二酸化スズ(SnO2;スズネ
サ)等の透明導電物質からなる表面電極12を蒸着す
る。
【0019】(b) 表面電極12に図外のリード線を接続
する。
【0020】(c) 表面電極12の上に、二酸化ケイ素
(SiO2)をエレクトロンビーム加熱法により真空度
1〜3×10~5Torrで真空蒸着し、厚さが約3000Åの透明
な絶縁層20を形成する。
【0021】(d) 絶縁層20の上から、ZnSとシアノ
エチルセルロースの混合物をスクリーン印刷し、厚さ約
30μm の発光層14を形成する。その上から、同様に
して、誘電体層16としてBaTiO3とシアノエチル
セルロース混合物を約 30μm印刷し、さらに背面電極1
8を印刷する。
【0022】次に、この図1に示した本実施例における
分散型EL(以下、絶縁素子と称する。)と、前記図2
に示した従来の分散型EL(以下、通常素子と称す
る。)との比較を行う。
【0023】図6,7は、上記両ELについて、駆動時
間の経過に伴うA,Bピーク強度の変化及び発光遅れ時
間ta,tb の変化をそれぞれ示したものである。図示の
ように、通常素子では、初期状態においてAピーク強度
のみが最高値から急激に低下し、また時間ta のみが急
激に増大しているのに対し、絶縁素子では初期状態にお
いて既に両ピーク強度の値や時間ta,tb 同士が等し
く、その後ほぼ等しく緩やかに変化している。
【0024】図8は、駆動時間に対する相対輝度の変化
を示し、図9は、駆動時間に対する劣化速度の変化を示
したものである。これらのグラフに示されるように、絶
縁素子の初期劣化速度は通常素子のそれの約1/3に抑
制されており、逆に半減期(輝度が初期輝度の1/2ま
で低下するのに要する期間)は3倍に延びている。
【0025】なお、上記図6を参照した限りでは、初期
状態においてAピーク強度が絶縁素子よりも通常素子の
方が高く、この期間では通常素子の方が有利なようにも
見受けられるが、上述のように、このAピーク強度が高
いのは表面電極12から発光層14内に一次電子が注入
されているからであり、このような一次電子の注入が発
光層14の特定個所に対してのみ集中的に行われ、発光
層14の耐久性を超えていわゆる「焼付き」現象を生じ
させているので、その分通常素子の寿命が短縮されてい
る。このように初期のAピーク強度が高くても寿命の短
い通常素子より、終始安定した強度で長期にわたり使用
可能な絶縁素子の方が実用上優れていることは明白であ
る。
【0026】次に、第2実施例を説明する。この実施例
では、上記絶縁層20の形成の際、上記SiO2に代え
てTiO2を用い、他は全く同様にしてEL全体を作成
するとともに、このELの駆動時間に対する相対輝度の
変化を調べた。その結果を図10に示す。この図10と
前記図8とを比較して明らかなように、この第2実施例
におけるTiO2絶縁素子の方が、前記第1実施例にお
けるSiO2絶縁素子よりも高い輝度を有している。こ
れは、TiO2の比誘電率が約150であるのに対してSi
2のそれが約5であり、この比誘電率が小さいほど、
その物質自体に印加電圧がとられ、発光層14に加えら
れる電圧が低下することに起因すると考えられる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明は、表面電極と発光
層との間に絶縁層を介在させることにより、分散型EL
の短命の原因であった上記表面電極から発光層への電子
の注入を妨げ、この電子の注入による発光層のいわゆる
焼付き現象を抑制するようにしたものであるので、従来
の分散型ELに比べてその寿命を大幅に延長することが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例における分散型ELの断面
図である。
【図2】従来の分散型ELの一例を示す断面図である。
【図3】EL及びPLにおける発光波形強度の経年変化
を示すグラフである。
【図4】上記発光波形の観測結果を示すグラフである。
【図5】通常素子におけるピーク強度と電圧印加からピ
ークを迎えるまでの時間の経年変化を示すグラフであ
る。
【図6】通常素子及び絶縁素子におけるピーク強度の経
年変化を示すグラフである。
【図7】通常素子及び絶縁素子における電圧印加からピ
ークを迎えるまでの時間の経年変化を示すグラフであ
る。
【図8】通常素子及び絶縁素子における相対輝度の経年
変化を示すグラフである。
【図9】通常素子及び絶縁素子における劣化速度の経年
変化を示すグラフである。
【図10】上記絶縁素子と本発明の第2実施例の絶縁素
子とにおける絶縁素子の相対輝度の経年変化を示すグラ
フである。
【符号の説明】
10 透明基板 12 表面電極 14 発光層 16 誘電体層 18 背面電極 20 絶縁層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年5月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界の形成により発光する発光層と、こ
    の発光層の表裏両側に配される背面電極及び透明な表面
    電極と、上記背面電極と発光層との間に介在する誘電体
    層とを備えたエレクトロルミネッセンスにおいて、上記
    表面電極と発光層との間に透明な絶縁層を介在させたこ
    とを特徴とする分散型エレクトロルミネッセンス。
  2. 【請求項2】 上記絶縁層が、ケイ素、アルミニウム、
    チタンの中から得らばれる少なくとも一種の金属の酸化
    物であることを特徴とする請求項1記載の分散型エレク
    トロルミネッセンス。
  3. 【請求項3】 上記絶縁層の層厚が 1000Å以上 5000Å
    以下であることを特徴とする請求項1または2記載の分
    散型エレクトロルミネッセンス。
JP4127445A 1992-05-20 1992-05-20 分散型エレクトロルミネッセンス Pending JPH05326149A (ja)

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WO2012173079A1 (ja) * 2011-06-15 2012-12-20 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置

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