JPH0737687A - Resistance type ac thin film el element - Google Patents

Resistance type ac thin film el element

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JPH0737687A
JPH0737687A JP5179255A JP17925593A JPH0737687A JP H0737687 A JPH0737687 A JP H0737687A JP 5179255 A JP5179255 A JP 5179255A JP 17925593 A JP17925593 A JP 17925593A JP H0737687 A JPH0737687 A JP H0737687A
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JP
Japan
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layer
thickness
dielectric
thin film
dielectric layer
Prior art date
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Application number
JP5179255A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunji Wada
俊司 和田
Shiro Kobayashi
史朗 小林
Tetsuro Yoshii
哲朗 吉井
Toshiaki Anzaki
利明 安崎
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0737687A publication Critical patent/JPH0737687A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a resistance type AC thin film EL element having high luminous efficiency and a good gradation display and capable of being driven at low voltage by sandwiching a luminescence layer with dielectric films having a prescribed range of thickness and a prescribed range of electric resistivity. CONSTITUTION:A transparent electrode 3, a dielectric layer 4, a luminescence layer 5, a dielectric layer, a current limiting layer 6 fixed with conducting fine powder by an organic resin, and a back electrode 7 are laminated in sequence on a transparent, electrically insulating substrate 2. The electric resistivity of the dielectric layers is set to 1.0X10<8>-1.0X10<10>OMEGAcm, and the thickness is set to 10-100nm. When the AC electric field is applied to the transparent electrode 3 and the back electrode 7, electrons pass through the dielectric layers by the tunneling effect, and the luminescence center in the luminescence layer 7 is excited.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、キャラクターやグラフ
ィックなどの表示に用いるエレクトロルミネッセンス
(EL)素子に関し、さらに詳述すれば抵抗型交流薄膜
EL素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroluminescence (EL) element used for displaying characters and graphics, and more particularly to a resistance type AC thin film EL element.

【0002】[0002]

【従来の技術】EL素子を用いた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
示でき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ー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。現在市販されているELディスプレイに用い
られているEL素子は、図5に示すような発光層4を二
つの電気絶縁層8でサンドイッチした構造のEL素子
(以下容量型交流薄膜EL素子という)である。この素
子は透明電極3と背面電極7の間に交流電界が印加され
ると、電気絶縁層8と発光層4の界面の電子は電界によ
り発光層4内に放出され、加速され、発光中心を励起し
て発光が生じる。生じた発光は透明な電気絶縁性基板2
を通過し外部へ放出される。
2. Description of the Related Art An EL display using EL elements is
It is one of the promising flat displays that is rapidly spreading in recent years to portable computer terminals and workstation terminals as a display that can display characters and graphics with high display quality.
Is one. The EL element used in the currently commercially available EL display is an EL element having a structure in which the light emitting layer 4 is sandwiched between two electric insulating layers 8 as shown in FIG. 5 (hereinafter referred to as a capacitive AC thin film EL element). is there. In this device, when an alternating electric field is applied between the transparent electrode 3 and the back electrode 7, electrons at the interface between the electric insulating layer 8 and the light emitting layer 4 are emitted into the light emitting layer 4 by the electric field and are accelerated, and the emission center is changed. Excitation causes emission of light. The emitted light is a transparent electrically insulating substrate 2
And is released to the outside.

【0003】また、上記EL素子に対して、図2に示す
ように、透明電極3、発光層4、中間層8、導電性微粉
末を有機樹脂で固定した電流制限層6、背面電極7を順
次積層した直流電圧による駆動が可能な粉末・薄膜混成
型EL素子(以下DCHEL素子という)が知られてい
る。上記のDCHEL素子は、電子をEL素子外部より
発光層内に注入する。そしてEL素子に印加する電圧波
形のパルス幅を変調することにより、発光層内を流れる
電流量を調整し、容易に良好な階調表示を得ることがで
きる特徴を有し、上記の容量型交流薄膜EL素子に比
べ、低電圧で駆動できるという利点がある。
Further, as shown in FIG. 2, a transparent electrode 3, a light emitting layer 4, an intermediate layer 8, a current limiting layer 6 in which conductive fine powder is fixed with an organic resin, and a back electrode 7 are provided for the EL element. A powder / thin film mixed molding EL element (hereinafter referred to as a DCHEL element) capable of being driven by a DC voltage sequentially laminated is known. In the above-mentioned DCHEL element, electrons are injected into the light emitting layer from the outside of the EL element. By modulating the pulse width of the voltage waveform applied to the EL element, the amount of current flowing in the light emitting layer can be adjusted, and good gradation display can be easily obtained. It has an advantage that it can be driven at a lower voltage than a thin film EL element.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の容量型交流薄膜
EL素子においては、発光に寄与する電子は発光層と絶
縁層の界面にチャージされる電子であり、この電子が交
流の高電界で加速されて発光中心を励起し発光する。し
たがって、素子の発光効率が大きいという利点を有する
が、絶縁層は絶縁破壊を防止するために厚い誘電体で形
成する必要があり、このため駆動電圧が高くなるという
欠点がある。またこのEL素子は、その薄膜積層構造に
基因して、図3(a)、(b)に示すように印加電圧パ
ルスの立ち上がり時のt1,t2でのみ、発光層内を界面
から放出された電子による伝導電流が流れるため、移動
する電荷の大部分は電圧の印加時間の長さにほとんど関
係なく、印加電圧の大きさによってのみ変化する。した
がって、輝度変調は印加電圧変調で行われるという特性
を有する。しかし、電圧の変化幅に対し輝度の変化幅が
大きいため、微妙な階調表示が得られにくいという欠点
がある。また、素子の絶縁破壊を防止するために電気絶
縁層の厚みを厚くする必要があり、これにより200V
程度の高電圧で駆動しなければならないという欠点を有
する。
In the above capacitive AC thin film EL element, the electrons contributing to light emission are the electrons charged at the interface between the light emitting layer and the insulating layer, and these electrons are accelerated by a high AC electric field. Then, the emission center is excited to emit light. Therefore, the device has an advantage that the luminous efficiency of the device is high, but the insulating layer needs to be formed of a thick dielectric in order to prevent dielectric breakdown, resulting in a drawback that the driving voltage becomes high. Due to the thin film laminated structure, this EL element emits from the interface inside the light emitting layer only at t 1 and t 2 when the applied voltage pulse rises as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Since a conduction current due to the generated electrons flows, most of the electric charges that move are largely independent of the length of the voltage application time and change only according to the magnitude of the applied voltage. Therefore, the brightness modulation has a characteristic of being applied voltage modulation. However, since the change width of the luminance is large with respect to the change width of the voltage, it is difficult to obtain a subtle gradation display. In addition, it is necessary to increase the thickness of the electric insulating layer in order to prevent dielectric breakdown of the element, which results in 200 V
It has the drawback that it must be driven at a high voltage of the order of magnitude.

【0005】一方、DCHEL素子は、EL素子外部か
ら発光層内に電子を注入するため、容量型交流薄膜EL
素子に比べて発光層内のクランプ電界(ある電圧以下の
電圧を印加した状態では絶縁性示すが、その電圧以上の
電圧を印加すると電流が流れる半導体特性を有するとき
のその電圧値)は低く、EL素子の発光効率は低いとい
う欠点を有する。本発明は、上記の従来の技術が有する
問題点を解決し、高発光効率を有し良好な階調表示がで
き、かつ低電圧で駆動できるEL素子を提供することを
目的としている。
On the other hand, since the DCHEL element injects electrons from the outside of the EL element into the light emitting layer, it is a capacitive AC thin film EL element.
The clamping electric field in the light emitting layer (insulating property when a voltage of a certain voltage or lower is applied, but the voltage value when the semiconductor has characteristics that a current flows when a voltage of a certain voltage or higher is applied) is lower than that of the device, The EL element has a drawback that the luminous efficiency is low. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the above-mentioned conventional techniques, and to provide an EL element which has high luminous efficiency, can perform good gradation display, and can be driven at a low voltage.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、透明な電気絶
縁性の基板上に、透明電極、第1誘電体層、発光層、第
2誘電体層、導電性微粉末を有機樹脂で固定した電流制
限層および背面電極を順次積層したエレクトロルミネッ
センス素子であって、前記第1と第2の誘電体層の電気
抵抗率を1.0×108〜1.0×1010Ωcmとし、
かつ、その厚みを10〜100nmとすることにより、
前記透明電極と前記背面電極に交流電界を印加したと
き、電子が前記誘電体層中をトンネリング効果により通
過して発光層内の発光中心を励起させるようにしたこと
を特徴とするエレクトロルミネッセンス素子である。
According to the present invention, a transparent electrode, a first dielectric layer, a light emitting layer, a second dielectric layer and a conductive fine powder are fixed on a transparent electrically insulating substrate with an organic resin. In the electroluminescence device, in which the current limiting layer and the back electrode are sequentially laminated, the electric resistivity of the first and second dielectric layers is 1.0 × 10 8 to 1.0 × 10 10 Ωcm,
And by making the thickness 10 to 100 nm,
When an alternating electric field is applied to the transparent electrode and the back electrode, electrons pass through the dielectric layer by a tunneling effect to excite the emission center in the light emitting layer. is there.

【0007】本発明の透明な電気絶縁性の基板として
は、ガラス板、プラスチック板を用いることができ、と
りわけソーダライム組成のガラスや、硼珪酸ガラスなど
が好んで用いられる。本発明の透明電極としては、錫を
ドープした酸化インジウムや酸化錫の透明導電膜を用い
ることができる。これらの透明導電膜は、表示する文
字、図により、必要により所定寸法に微細パターン加工
される。
As the transparent electrically insulating substrate of the present invention, a glass plate or a plastic plate can be used, and in particular, glass of soda lime composition or borosilicate glass is preferably used. As the transparent electrode of the present invention, a transparent conductive film of tin-doped indium oxide or tin oxide can be used. These transparent conductive films are finely patterned into predetermined dimensions as necessary according to the characters and figures to be displayed.

【0008】本発明の第1誘電体層および第2誘電体層
は、その厚み範囲および電気抵抗率の範囲が定められ、
したがって誘電体層の厚み方向の抵抗値の範囲が定めら
れている。第1誘電体層および第2誘電体層の電気抵抗
率は、それぞれ1.0×108〜1.0×1010Ωcm
の範囲内とされ、かつ、その厚みはそれぞれ10〜10
0nmの範囲とされる。従って、第1誘電体層および第
2誘電体層の厚み方向の抵抗値は1平方cm当たり、1
2〜105Ωの範囲である。前記抵抗値が105Ωより
も大きいと、前記誘電体層中をトンネリング効果により
通過する電子により発光層の発光中心を励起発光させる
ことが困難になる。前記抵抗値が102Ωよりも小さい
と発光層内を流れる電子のエネルギーが小さく、発光に
寄与する電子の割合が低下し、発光効率が小さくなる。
誘電体の抵抗値のさらに好ましい範囲は、発光効率を低
下させることなく、かつ低電圧駆動できるというELデ
イスプレーとしての実用的観点から1平方cm当たり、
102〜103Ωである。 上記電気抵抗率を有する誘電
体としては、希土類酸化物が好ましく用いられ、具体的
には酸化ユウロピウムを例示することができる。酸化ユ
ウロピウムEuOx(0<x≦2)の場合、構成元素で
あるEuが硫化亜鉛発光層の硫黄欠陥を補償し、そのた
めエネルギー的に界面の浅い準位は減少し、EL素子の
クランプ電界を向上させることができる。したがって、
本発明の発光効率は、従来の技術のDCHEL素子より
高いという特徴を有する。本発明の誘電体層は、発光層
を挟むように設けた第1誘電体層と第2誘電体層に加え
て、第3の誘電体層を発光層を2層に分離するように設
けることができる。この場合、分割した発光層の厚みは
200〜400nmとするのが好ましく、第1、第2、
第3の誘電体層の厚みは、それぞれ10〜50nmとす
るのが好ましい。また、第3、第4の誘電体層により発
光層を3層に分割した構造、さらに4つ以上に発光層を
分割した構造にしてもよい。
In the first dielectric layer and the second dielectric layer of the present invention, the thickness range and the electric resistivity range are defined,
Therefore, the range of the resistance value in the thickness direction of the dielectric layer is defined. The electric resistivities of the first dielectric layer and the second dielectric layer are 1.0 × 10 8 to 1.0 × 10 10 Ωcm, respectively.
And the thickness is 10 to 10 respectively.
The range is 0 nm. Therefore, the resistance value in the thickness direction of the first dielectric layer and the second dielectric layer is 1 per square cm.
It is in the range of 0 2 to 10 5 Ω. When the resistance value is larger than 10 5 Ω, it becomes difficult to excite the emission center of the light emitting layer to emit light by electrons passing through the dielectric layer due to the tunneling effect. When the resistance value is smaller than 10 2 Ω, the energy of the electrons flowing in the light emitting layer is small, the ratio of the electrons contributing to the light emission is reduced, and the light emission efficiency is reduced.
The more preferable range of the resistance value of the dielectric is 1 cm <2> from a practical viewpoint as an EL display that can be driven at a low voltage without lowering the luminous efficiency.
It is 10 2 to 10 3 Ω. A rare earth oxide is preferably used as the dielectric having the above electrical resistivity, and specifically, europium oxide can be exemplified. In the case of europium oxide EuOx (0 <x ≦ 2), Eu, which is a constituent element, compensates for sulfur defects in the zinc sulfide light-emitting layer, so that the shallow level at the interface is reduced in terms of energy and the clamp electric field of the EL element is improved. Can be made. Therefore,
The luminous efficiency of the present invention is characterized by being higher than that of the prior art DCHEL device. In addition to the first dielectric layer and the second dielectric layer provided so as to sandwich the light emitting layer, the dielectric layer of the present invention is provided with a third dielectric layer so as to separate the light emitting layer into two layers. You can In this case, it is preferable that the divided light emitting layers have a thickness of 200 to 400 nm.
The thickness of each of the third dielectric layers is preferably 10 to 50 nm. Further, the light emitting layer may be divided into three layers by the third and fourth dielectric layers, or the light emitting layer may be divided into four or more layers.

【0009】本発明の発光層の物質としては、硫化亜鉛
ZnSを用いることができ、発光中心としては、発光色
によりMn、TbF3などの公知の物質を用いることが
できる。発光層にZnSを用いた場合、その厚みは40
0〜800nmとするのが好ましい。400nmより薄
いと十分な発光輝度が得られなくなり好ましくなく、8
00nmより厚いとEL素子の駆動電圧が高くなり好ま
しくない。
Zinc sulfide ZnS can be used as the substance of the light emitting layer of the present invention, and known substances such as Mn and TbF 3 can be used as the emission center depending on the emission color. When ZnS is used for the light emitting layer, its thickness is 40
The thickness is preferably 0 to 800 nm. If the thickness is less than 400 nm, sufficient emission brightness cannot be obtained, which is not preferable.
If it is thicker than 00 nm, the driving voltage of the EL element becomes high, which is not preferable.

【0010】本発明の電流制限層は、導電性微粉末を有
機樹脂で固定したものが用いられる。導電性微粉末とし
ては、3×103〜1×106Ωcmの抵抗率を有するも
のが用いられ、銅を被覆した亜鉛、二酸化マンガン、硫
化鉛、酸化第一銅、酸化テルビウム(Tb47)、酸化
ユウロピウム(Eu23)、酸化プラセオジウム(Pr
2)、カーボン、チタン酸バリウムなどが例示でき
る。表示のコントラストを大きくするためには黒色また
は暗色の物質を用いるのがよい。そして、これらの微粉
末の粒径を1μm以下、好ましくは0.2μm以下にし
て有機樹脂をバインダーとして層状に固定する。バイン
ダーに用いる樹脂としては、ビニル系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース系樹脂、ポリ
ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、シ
リコーン系樹脂、尿素系樹脂が例示できるが、とりわけ
水酸基、カルボキシル基、スルホニル基、ニトロ基など
の極性基、エポキシ基、イソシアヌル基、シラノール基
などの反応基を有した高分子材料が好適に用いられる。
また、微粉末と有機樹脂との体積混合比率は、微粉末:
有機樹脂=2:8〜6:4の範囲内とすることが好まし
い。これにより、乾燥固定した後の電流制限層の電気抵
抗率は、ほぼ導電性微粉末自身の抵抗値となる。
For the current limiting layer of the present invention, a conductive fine powder fixed with an organic resin is used. As the conductive fine powder, one having a resistivity of 3 × 10 3 to 1 × 10 6 Ωcm is used, and zinc coated with copper, manganese dioxide, lead sulfide, cuprous oxide, terbium oxide (Tb 4 O). 7 ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), praseodymium oxide (Pr)
O 2 ), carbon, barium titanate and the like can be exemplified. To increase the display contrast, it is preferable to use a black or dark substance. Then, the particle diameter of these fine powders is set to 1 μm or less, preferably 0.2 μm or less, and the organic resin is used as a binder to be fixed in layers. Examples of the resin used for the binder include vinyl resins, polyester resins, polyamide resins, cellulose resins, polyurethane resins, epoxy resins, melamine resins, silicone resins, urea resins, but especially hydroxyl groups, Polymer materials having polar groups such as a carboxyl group, a sulfonyl group and a nitro group, and a reactive group such as an epoxy group, an isocyanuric group and a silanol group are preferably used.
Further, the volume mixing ratio of the fine powder and the organic resin is as follows:
The organic resin is preferably within the range of 2: 8 to 6: 4. As a result, the electrical resistivity of the current limiting layer after being dried and fixed is almost the resistance value of the conductive fine powder itself.

【0011】電流制限層の厚みは1〜200μmとする
のが好ましく、さらに1〜30μmとするのが好まし
い。厚みが1μmより薄いと、EL素子内の微小破壊に
より大電流が流れたとき、素子を保護する役割が低下す
るので好ましくなく、厚みが200μmを越えると、E
L素子の抵抗分が増加するので印加電圧を除去したとき
残像が残ったり(時定数が増加する)、駆動電圧が高く
なるので好ましくない。
The thickness of the current limiting layer is preferably 1 to 200 μm, more preferably 1 to 30 μm. When the thickness is less than 1 μm, the role of protecting the element is deteriorated when a large current flows due to minute breakage in the EL element, which is not preferable, and when the thickness exceeds 200 μm, E
Since the resistance component of the L element increases, an afterimage remains (the time constant increases) when the applied voltage is removed, and the driving voltage increases, which is not preferable.

【0012】背面電極の膜としては、アルミニウム、ニ
ッケル、クロムなどの金属膜を用いることができる。上
記の透明導電膜、誘電体層、発光層は、蒸着法やスパッ
タリング法の物理的方法で設けることができ、電流制限
層は塗布法により設けることができる。
As the back electrode film, a metal film of aluminum, nickel, chromium or the like can be used. The transparent conductive film, the dielectric layer, and the light emitting layer can be provided by a physical method such as a vapor deposition method or a sputtering method, and the current limiting layer can be provided by a coating method.

【0013】[0013]

【作用】本発明のEL素子によれば、発光層を所定の厚
み範囲と所定の電気抵抗率の範囲を有する誘電体膜で挟
むことにより、外部から供給された電子が誘電体層中を
トンネリング効果により通過して発光層内の発光中心を
励起させることを可能にし、かつ、発光層の一方の側に
電流制限層を設けることにより、発光層、誘電体層中を
流れる電子は、素子断面において局所的に電子が集中し
て流れることが防止される。これにより、本発明のEL
素子は、従来の技術の容量型交流薄膜EL素子よりも低
い駆動電圧で発光させることができ、素子内を電流が集
中して流れないので電圧破壊の発生が防止される。また
図4に示すように、印加電圧波形のパルス幅を調整する
ことによりEL素子を流れる電流量が制御され、その電
流量に伴い素子の発光強度の積分値が変化し、この積分
値は輝度に比例するので、従来の技術の容量型交流薄膜
EL素子より良好な階調表示を得ることができる。
According to the EL element of the present invention, by sandwiching the light emitting layer between the dielectric films having a predetermined thickness range and a predetermined electric resistivity range, electrons supplied from the outside tunnel through the dielectric layer. Electrons that flow in the light-emitting layer and the dielectric layer are allowed to pass through by the effect to excite the emission center in the light-emitting layer, and by providing a current-limiting layer on one side of the light-emitting layer, At, the electrons are prevented from locally concentrating and flowing. Thus, the EL of the present invention
The device can emit light at a lower drive voltage than that of the capacitive AC thin film EL device of the prior art, and current is not concentrated and does not flow in the device, so that the occurrence of voltage breakdown is prevented. Further, as shown in FIG. 4, the amount of current flowing through the EL element is controlled by adjusting the pulse width of the applied voltage waveform, and the integrated value of the light emission intensity of the element changes with the amount of current, and this integrated value is the luminance. Since it is proportional to, it is possible to obtain a better gradation display than the conventional capacitive AC thin film EL element.

【0014】また、交流駆動において、誘電体層と発光
層の界面にチャージアップしている電子による内部電界
を逆極性の電圧を印加したときに重ね合わせることがで
き、発光層内の電界は、駆動電圧のみによる電界よりも
高くなる。この理由により同じ輝度を得るのに要する駆
動電圧は小さくなり、EL素子の発光効率が向上する。
Further, in AC driving, an internal electric field due to electrons charged up at the interface between the dielectric layer and the light emitting layer can be superposed when a voltage of opposite polarity is applied, and the electric field in the light emitting layer is It is higher than the electric field due to the driving voltage alone. For this reason, the driving voltage required to obtain the same brightness is reduced, and the luminous efficiency of the EL element is improved.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。本
発明のEL素子の一実施例の一部断面構造を図1に示
す。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. FIG. 1 shows a partial cross-sectional structure of one embodiment of the EL device of the present invention.

【0016】実施例 透明な電気絶縁性の基板2(厚みが1mmのガラス基板
を用いた)上にITO透明導電膜を約500nmの厚さ
に被覆し、フォトリソグラフィ法により紙面と平行な方
向に複数のストライプ状にパターニングして透明電極3
とした。続いて、電子線蒸着法によりEuメタルを蒸着
源とし、酸素分圧を5×10ー2Paとした減圧雰囲気中
で誘電体膜である酸化ユウロピウムEuOx(0<x≦
2)薄膜を約20nm成膜して第1の誘電体層3とし、
その後、酸素を止め、高真空中でMnを0.3重量%ド
ープしたZnS(以下ZnS:Mnとする)を約300
nm成膜して発光層4とした。その後、この操作をもう
一度繰り返し第3の誘電体膜4、発光層5を被覆し、そ
の後同様の条件でEuOx薄膜を約20nm被覆し第2
の誘電体膜とした。そして、真空中で、550℃で約2
時間アニールを施した。続いて、MnO2微粉末を有機
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1×105Ωcm
で膜厚が12μmの電流制限層を形成した。 さらに、
1μmの厚みのアルミニウム(Al)を電子線蒸着法で
成膜し、その後紙面とは垂直な方向に背面電極と電流制
限層を同時に金属棒で引っかいてストライプ状のパター
ンとし、最後に素子全体をカバーガラスで覆うことによ
り耐湿度対策を施し、ドットマトリックスタイプのEL
素子1を作成した。
EXAMPLE A transparent electrically insulating substrate 2 (a glass substrate having a thickness of 1 mm was used) was coated with an ITO transparent conductive film to a thickness of about 500 nm, and was formed in a direction parallel to the paper surface by a photolithography method. Transparent electrode 3 by patterning into multiple stripes
And Then, the Eu metal and an evaporation source by electron beam evaporation method, the oxygen partial pressure in the reduced pressure atmosphere with 5 × 10 over 2 Pa dielectric film in which europium oxide EuOx (0 <x ≦
2) A thin film is formed to a thickness of about 20 nm to form the first dielectric layer 3,
Then, oxygen was stopped, and ZnS (hereinafter referred to as ZnS: Mn) doped with 0.3% by weight of Mn in a high vacuum was added to about 300.
nm to form a light emitting layer 4. After that, this operation is repeated once again to cover the third dielectric film 4 and the light emitting layer 5, and then the EuOx thin film is coated to a thickness of about 20 nm under the same conditions.
Of the dielectric film. And about 2 at 550 ° C in vacuum
Time annealing was performed. Subsequently, a paint prepared by dispersing MnO 2 fine powder in a mixed liquid of an organic resin and a thinner is applied by a spray method and dried to obtain a resistivity of 1 × 10 5 Ωcm.
To form a current limiting layer having a thickness of 12 μm. further,
Aluminum (Al) with a thickness of 1 μm was formed by an electron beam evaporation method, and then a back electrode and a current limiting layer were simultaneously scratched by a metal rod in a direction perpendicular to the paper surface to form a stripe pattern, and finally the entire device was formed. Dot-matrix EL that is covered with cover glass to prevent humidity
Element 1 was prepared.

【0017】得られたEL素子1と従来の技術の容量型
交流薄膜EL素子30の輝度と印加電圧の関係を図6に
示す。印加電圧の発光しきい値は約50V低下してい
た。
FIG. 6 shows the relationship between the luminance and the applied voltage of the obtained EL element 1 and the conventional capacitive AC thin film EL element 30. The light emission threshold of the applied voltage was reduced by about 50V.

【0018】図7(a)、(b)に得られたEL素子の
印加電圧波形に対する電流波形を示す。電圧印加中に伝
導電流が流れていることから、階調表示はパルス幅変調
により行うことができることがわかった。したがって、
良好な階調表示を得ることが可能である。
FIGS. 7A and 7B show current waveforms with respect to applied voltage waveforms of the obtained EL element. It was found that the gradation display can be performed by pulse width modulation because the conduction current flows during the voltage application. Therefore,
It is possible to obtain good gradation display.

【0019】比較例1 実施例と同じようにして、ガラス基板上に、500nm
の厚みのITO透明電極、600nmの厚みのMnを
0.3重量%ドープしたZnSからなる発光層を被覆
し、その後30nmの厚みの酸化ユウロピウムからなる
中間層8を被覆した。さらにその上に電流制限層6と背
面電極7を実施例と同じようにして設け、DCHEL素
子を作成した。
Comparative Example 1 In the same manner as in Example 1, 500 nm was formed on a glass substrate.
Was coated with an ITO transparent electrode having a thickness of 100 nm, a light emitting layer made of ZnS having a thickness of 600 nm doped with 0.3% by weight of Mn, and then an intermediate layer 8 made of europium oxide having a thickness of 30 nm was coated. Further, a current limiting layer 6 and a back electrode 7 were provided thereon in the same manner as in the example, to prepare a DCHEL element.

【0020】比較例2 実施例と同じようにしてガラス基板上に、500nmの
厚みのITO透明電極、200nmの厚みのシリコンの
オキシナイトライドからなる電気絶縁層、600nmの
厚みのMnを0.3重量%ドープしたZnSからなる発
光層、200nmの厚みのシリコンのオキシナイトライ
ドからなる電気絶縁層を被覆し、さらに1μmの厚みの
アルミニウムからなる背面電極を設けて容量型薄膜交流
EL素子を作成した。
Comparative Example 2 In the same manner as in the example, an ITO transparent electrode having a thickness of 500 nm, an electric insulating layer made of oxynitride of silicon having a thickness of 200 nm, and an Mn having a thickness of 600 nm are 0.3 on a glass substrate. A capacitive thin film AC EL device was prepared by coating a light emitting layer made of ZnS doped by weight% and an electric insulating layer made of oxynitride of silicon having a thickness of 200 nm, and further providing a back electrode made of aluminum having a thickness of 1 μm. .

【0021】表1に上記3種の素子の発光効率を示す。
本発明の交流駆動するEL素子は、容量型交流薄膜EL
素子に比較して、発光効率をDCHELタイプの素子程
大きく低下させることなく、より低い電圧で駆動でき、
耐絶縁破壊性と階調表示特性が改善されていることがわ
かる。
Table 1 shows the luminous efficiency of the above three types of devices.
The AC element of the present invention driven by AC is a capacitive AC thin film EL element.
Compared to the device, it can be driven at a lower voltage without significantly lowering the luminous efficiency of the DCHEL type device,
It can be seen that the dielectric breakdown resistance and gradation display characteristics are improved.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、容量型交流薄膜EL素
子より駆動電圧が低く駆動電源を小型軽量にすることが
できると同時に、より細かい階調表示が可能となり、従
来容量型交流薄膜EL素子において不十分であった耐絶
縁破壊性が改善された抵抗型交流駆動薄膜EL素子を得
ることができる。
According to the present invention, the driving voltage is lower than that of the capacitive AC thin film EL element, and the driving power source can be made smaller and lighter, and at the same time, finer gradation display can be performed. It is possible to obtain a resistance type AC drive thin film EL element having improved dielectric breakdown resistance, which was insufficient in the element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の一部断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】比較例1の微粉末・薄膜混成型EL素子の一部
断面図である。
2 is a partial cross-sectional view of a fine powder / thin film mixed molding EL element of Comparative Example 1. FIG.

【図3】容量型交流薄膜EL素子への印加電圧波形とそ
の時の伝導電流波形を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a voltage waveform applied to a capacitive AC thin film EL element and a conduction current waveform at that time.

【図4】本発明の印加電圧波形のパルス幅に対する発光
強度の変化を示すずである。
FIG. 4 is a graph showing a change in emission intensity with respect to a pulse width of an applied voltage waveform of the present invention.

【図5】比較例2の容量型交流薄膜EL素子の一部断面
図である。
5 is a partial cross-sectional view of a capacitive AC thin film EL element of Comparative Example 2. FIG.

【図6】本発明と容量型交流薄膜EL素子の輝度と印加
電圧特性を比較説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for comparatively explaining the luminance and applied voltage characteristics of the present invention and a capacitive AC thin film EL element.

【図7】本発明の印加電圧波形と伝導電流波形の関係を
説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the applied voltage waveform and the conduction current waveform of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・本発明のEL素子、2・・・透明な電気絶縁性
の基板上、3・・・透明電極、4・・・誘電体層、5・
・・発光層、6・・・電流制限層、7・・・背面電極、
8・・・中間層、電気絶縁層、20・・・微粉末・薄膜
混成型EL素子、30・・・容量型交流薄膜EL素子
1 ... EL element of the present invention, 2 ... on transparent electrically insulating substrate, 3 ... transparent electrode, 4 ... dielectric layer, 5 ...
..Light-emitting layer, 6 ... Current-limiting layer, 7 ... Back electrode,
8 ... Intermediate layer, electric insulation layer, 20 ... Fine powder / thin film mixed molding EL element, 30 ... Capacitive AC thin film EL element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安崎 利明 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiaki Yasuzaki 3-5-11 Doshomachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Nippon Sheet Glass Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明な電気絶縁性の基板上に、透明電極、
第1誘電体層、発光層、第2誘電体層、導電性微粉末を
有機樹脂で固定した電流制限層および背面電極を順次積
層したエレクトロルミネッセンス素子において、前記第
1と第2の誘電体層の電気抵抗率を1.0×108
1.0×1010Ωcmとし、かつ、その厚みを10〜1
00nmとすることにより、前記透明電極と前記背面電
極に交流電界を印加したとき、電子が前記誘電体層中を
トンネリング効果により通過して発光層内の発光中心を
励起させるようにしたことを特徴とするエレクトロルミ
ネッセンス素子。
1. A transparent electrode on a transparent electrically insulating substrate,
The first and second dielectric layers include a first dielectric layer, a light emitting layer, a second dielectric layer, a current limiting layer in which conductive fine powder is fixed by an organic resin, and a back electrode, which are sequentially laminated. Electrical resistivity of 1.0 × 10 8 ~
1.0 × 10 10 Ωcm and its thickness is 10 to 1
With a thickness of 00 nm, when an AC electric field is applied to the transparent electrode and the back electrode, electrons pass through the dielectric layer due to the tunneling effect to excite the emission center in the emission layer. And an electroluminescent element.
【請求項2】前記電流制限層の電気抵抗率を3×103
〜1×106Ωcmとし、かつ、その厚みを1〜200
μmとしたことを特徴とする請求項1に記載のエレクト
ロルミネッセンス素子。
2. The electric resistivity of the current limiting layer is 3 × 10 3
˜1 × 10 6 Ωcm, and its thickness is 1 to 200
The electroluminescence device according to claim 1, wherein the electroluminescence device has a thickness of μm.
【請求項3】前記誘電体層を希土類酸化物からなる層と
したことを特徴とする請求項1または2に記載のエレク
トロルミネッセンス素子。
3. The electroluminescent element according to claim 1, wherein the dielectric layer is a layer made of a rare earth oxide.
【請求項4】前記希土類酸化物が酸化ユウロピウムであ
ることを特徴とする請求項3に記載のエレクトロルミネ
ッセンス素子。
4. The electroluminescent device according to claim 3, wherein the rare earth oxide is europium oxide.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005209647A (en) * 1998-12-16 2005-08-04 Cambridge Display Technol Ltd Organic light-emitting device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005209647A (en) * 1998-12-16 2005-08-04 Cambridge Display Technol Ltd Organic light-emitting device

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