WO1992008333A1 - Thin-film el element - Google Patents

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Atsushi Miyakoshi
Akira Matsuno
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Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/18—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the nature or concentration of the activator
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers

Definitions

  • the present invention is an improvement of a thin-film EL device that emits EL light in response to the application of an electric field, and particularly maintains a long-term stable luminance and a blue display luminance.
  • improved thin-film EL devices Background technology
  • the present invention focuses on such a conventional problem, can maintain a long-term stable luminance, and can increase the luminance of a blue display at least two to three times as compared with the conventional case. It has been one hundred years to provide thin film EL devices that can be improved. Disclosure of the invention
  • the thin-film EL element according to the present invention is a thin-film EL element in which a light-emitting layer and an insulating layer are interposed between a pair of electrodes facing each other, wherein the light-emitting layer is an alkaline earth metal.
  • the compound of The insulating layer in contact with the light emitting layer is composed of an alkaline earth metal sulfate or carbonate.
  • the luminescence exhibits a configuration in which Ce is used as the luminescence center in the base material of SrS, and Pb of 1 at% or less is added as a co-activator. .
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a thin-film EL device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a thin-film EL device according to a second embodiment
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a third embodiment. Blue thin-film EL device
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between luminance and Pb addition amount in a 1 kHz sine wave
  • FIG. 4 shows a thin film EL device for blue display according to the embodiment and a blue display according to a conventional technique.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between luminance and voltage in a 1 kHz sine wave with an element for use.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best embodiment of the thin-film EL device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • Figure 1 is one Oh constitutional view of the engagement Ru thin film EL device in the first embodiment, I n 2 0 a, transparency electrode 2 such as S n 0 2 is formed on a glass la scan the substrate 1 , S r S 0 4 also rather is S r CO 3 or the like first insulation ⁇ 3 scan bar jitter a Le force rather also re earth metal sulfate is that a or carbonate et al over its It is formed by law.
  • a light emitting layer 4 of SrS: Ce, C is formed by vacuum evaporation or the like in which SrS is used as a base material and Ce and CI are added as a light emission center. It is.
  • the luminescent layer 4 same as the first insulating layer 3 rather also S r S 0 4 and the second Ze' layer 5 such as S r C 0 3, and the metal electrode 6 on the its film formation It has been done.
  • Figure 2 is one Oh constitutional view of the engagement Ru thin film EL element in the second embodiment, ln z 0 3, S n 0 transparency electrode 2 such as 2 over the glass la scan the substrate 1 is formed, ⁇ the transparent electrode 2 and the _ first insulating layer 3.
  • S ⁇ 0 ⁇ , S i N insulating layers 3 a and 5 a, respectively Re its forms, such as H, It is a composite insulating layer.
  • the light-emitting layer based on the sulfide of the alkaline earth metal is used as the insulating layer made of the sulfate or the carbonate of the alkaline earth metal. It is a configuration that is sandwiched between. In these cases, Ce and C were used for the emission center of the light-emitting layer.
  • the present invention is not limited to these, and other additives may be appropriately selected according to the emission color. can do .
  • Ni will Yo of this, than had use a stable of compounds with an insulating exhibition, in preventing the passage of time changes rather gunna a child that will be invasion Ri by the moisture in the atmosphere or C 0 2, etc. Wear .
  • the insulation extension contains the same element as the light emitting layer and forms a good interface, the light emitting eyebrows themselves can maintain stable luminance for a long time. Wear .
  • the brightness increased with the addition of at% of Pb when Pb was added.
  • the brightness (L 30) at a luminance of 30 V from the light emission starting voltage is about three times, and at a luminance (L 60) of 60 V from the light emission starting voltage, It shows about twice the brightness.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between luminance and voltage at a 1 kHz sine wave for a conventional element consisting of SrS: Ce.
  • the thin-film EL element for blue display of the present invention has a luminance (L30) of 180 V (luminance starting voltage of 150 V to 30 V). Shows about 3 times the brightness, and about 2 times the brightness (L60) at 210 V (starting voltage from 150 N to 60 V).
  • the light emitting layer is made of SrS: Ce, Pb as described above, the luminance is increased by a factor of 2 to 3 as compared with the conventional device made of SrS: Ce.
  • the rise of the luminance with respect to the voltage is improved.

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Description

明 細 窨 薄膜 E L 素 子 技 術 分 野
本発明 は、 電界 の 印 加 に 応答 し て E L 発光 を呈 す る 薄 膜 E L 素子 の 改良 で あ っ て 、 特 に 县期的 に 安定 し た 輝度 を維持 し 、 且 つ青色表示 の 輝度 を 向 上す る 薄膜 E L 素 子 に 関 す る 。 背 景 技 術
従来か ら 薄膜 E L 素 子 の 多 色化 に 関 し て 種 々 の 研究 が 行わ れ、 発光層 の 母材 と し て S r や C a の よ う な ア ル 力 リ 土類金属 の 硫化物で あ る 硫化 ス ト 口 ン チ ウ ム （ S r S ) や硫化 カ ル シ ウ ム （ C a S ) が用 い ら れて い る 。 こ の よ う な 薄膜 E L 素子を 县期的 に 安定 し て 発光 さ せ る に は 、 発光層 と こ れを 両面か ら 挟持 す る 絶縁展 と の 間 に 良好 な 界面を 形成 す る 必要 が あ る 。 こ の た め た と え ば特開昭 6 2 — 5 5 9 6 に 記載 さ れて い る よ う に 、 S i 3 N 4 , A 1 N ま た は B N等 の 窒化物か ら な る 絶緣層 を用 い た 素 子が提案 さ れ て い る 。
し か し な が ら 上記構造 の 薄膜 E L 素子 に お い て は、 発 光層 を両面か ら 挟持す る 絶緣展 に 窒化物を用 い て も 、 発 光層母材 の S r S ま た は C a S が大気 '中 の 水分、 C 0 2 等 に よ っ て 反応 し 、 部分的 に S r O , C a O の よ う な 酸 化物、 或 い は S r C 0 3 , C a C O 3 の よ う な炭酸化物 を生 じ て 径時変化す る た め 、 短時間 の う ち に 輝度が低下 し て し ま う と い う 問題点が あ る 。
ま た、 従来 の 青色表示用 薄膜 E L 素子の発光展 と し て は、 S r S ： C e あ る い は Z n S ： T m F 3 等が用 い ら れて い る 。
し か し 、 青色表示用 薄膜 E L 素子 の 中 で最 も 輝度の 高 い S r S ： C e を 発一光展 に 用 い た も の で あ っ て も 、 最高 輝度 は 5 k H z 正弦波 に お い て 1 0 0 0 c d Z ni 2 程度 で あ る 。 ド ッ ト マ ト リ ク ス デ ィ ス プ レ イ で表示す る場合 の 6 0 H z 駆動で は、 2 0 〜 3 0 c d Z m z の輝度を必 要 と す る が、 S r S ： C e を発光展 に用 い た も の で は、 そ の 1 ノ 2 〜 ： L / 3 で あ る 1 0 c d / m 2 程度の 輝度 し か得 ら れ な い と い う 問題点があ る 。
本発明 はかか る 従来 の問題点 に着 目 し 、 县期的 に安定 し た 輝度 を維持す る こ と がで き 、 且つ青色表示 の 輝度を 従来 よ り 少な く と も 2 〜 3 倍向上する よ う な 薄膜 E L 素 子を提供す る こ と を 百 的 と レて い る 。 発 明 の 開 示
本発明 に 係 る 薄膜 E L 素子 は 、 対向す る 一対 の 電極間 に発光層 と 絶緣層 と の 重畳体を介装 し た 薄膜 E L 素子 に お い て 、 発光層が ア ル 力 リ 土類金属 の 化物 を母材 と し 、 こ の 発光層 と 接 す る 絶縁展 が ア ル カ リ 土類金属 の 硫酸 塩 も し く は炭酸塩 で 構成 さ れて い る 。 こ の 絶縁層 と 電極 と の 間 に は、 さ ら に T a 2 0 5 , S i 0 N , S i N ： H 等 の 絶縁層を 形成 し て も 良 い。
ま た 、 発光展 が S r S の 母材 に C e を 発光 中心 と し 、 こ れ に 共付活剤 と し て 1 a t % 以 下 の P b を ド 一 ブ し た 構 成 で あ る 。
上記構成 に よ れ ば、 絶緣雇 と し て 用 い た ア ル カ リ 土類 金属 の 硫酸塩 も し く は 炭酸塩が安定 し た 化合物 で あ る た め 、 大気 中 の 水分 や C 0 2 等で 侵 さ れ る こ と は な い 。 し か も 、 絶緣層 は ア ル 力 リ 土類金属 の 硫化物を 母材 と す る 発光展 と 同 じ 元素 を含 んで い る た め 、 良好 な 界面 を形成 す る こ と が で き 、 発光眉 の 経時変化 を防止す る こ と が で き る 。
ま た 、 S r S 母材 に C e を発光中 心 と し、 共付活剤 と し て 1 a t %以下 の P b を 添加 し て S r S ： C e , P b と し た の で 、 C e の 通常 の 励起 の 他 に 、 励起 さ れ た P b か ら C e へ の エ ネ ル ギ ー 伝達 に よ る 励起が あ り 、 従来 の S r S ： C e に 比 べ励起確率が高い 。 ま た P b の 発光帯 は じ e の 吸収帯 に 近 い の で 、 P b か ら C e へ の 'エ ネ ル キ' 一伝達が有効 に 行 わ れ、 S r S : C e だ け よ り も 輝度 を 高 め る こ と が で き る 。 図 面 の 簡 単 な 説 明 - 第 1 図 は本発明 の 第 1 実施例 に 係 る 薄膜 E L 素子 の 構 成図、 第 2 図 は第 2 実施例 に 係 る 薄膜 E L 素子 の 構成図 、 第 3 図 は第 3 実施例 に 係 る 青色表示用 薄膜 E L 素子 の
1 k H z 正弦波に お け る 輝度 一 P b 添加量の 関係を示 す 特性図、 第 4 図 は 同実施例 に係 る 青色表示用 薄膜 E L 素 子 と 従来 の技術 に よ る 青色表示用 素子 と の 1 k H z 正弦 波 に お け る 輝度 一 電圧 の関係を示す 特性図で あ る 。 発 明 を実施す る た め の最良 の 形態 本発明 に 係 る 薄膜 E L 素子 の 最良 の実施例 に つい て 、 図面を参照 し て詳細 に 説明 す る 。
第 1 図 は第 1 実施例 に 係 る 薄膜 E L 素子 の 構成図で あ つ て 、 ガ ラ ス 基板 1 の 上 に I n 2 0 a , S n 0 2 等 の 透 明電極 2 が形成 さ れ、 そ の 上 に S r S 0 4 も し く は S r C O 3 等 の ア ル 力 リ 土類金属の 硫酸塩 も し く は炭酸塩か ら な る 第 1 絶緣展 3 が ス バ ッ タ 法等で積展形成 さ れて い る 。 そ の 上 に S r S を 母材 と し 、 発光中 心 と し て C e と C I と を添加 し て な る S r S ： C e , C の 発光層 4 が 真 空蒸着等で 形成 さ れ る 。 発光層 4 の上 に は、 第 1 絶縁 層 3 と 同 じ S r S 0 4 も し く は S r C 0 3 等 の 第 2 絶緣 層 5 と、 そ の 上 に 金属電極 6 と が成膜 さ れて い る 。
第 2 図 は第 2 実施例 に係 る 薄膜 E L 素子 の 構成図で あ つ て 、 ガ ラ ス 基板 1 の 上 に l n z 0 3 , S n 0 2 等 の 透 明電極 2 が形成 さ れ、 透明 電極 2 と 第 _ 1 絶縁層 3. と の 閫 お よ び第 2 絶緣層 5 と 金属電極 6 と の 間 に 、 T a z O 5 , S ϊ 0 Ν , S i N : H 等 の絶縁層 3 a 及び 5 a を そ れ ぞ れ形成 し 、 複合絶縁層 と し た も の で あ る 。
い ずれ の 実施例 も 、 ア ル カ リ 土類金属 の 硫化物 を母材 と す る 発光層 を、 ア ル カ リ 土類金属 の硫酸塩 も し く は 炭 酸塩 か ら な る 絶縁層で 挟持す る 構成 で あ る 。 こ れ等の 場 合、 発光層 の 発光 中心 に は C e , C を用 い た が、 こ れ に 限 る も の で は な く 、 発光色 に 対応 し て 他 の 添加物を 適 宜選択す る こ と が で き る 。
こ の よ う に 、 絶縁展 と し て 安定 し た 化 合物 を用 い た の で 、 大気 中 の 水分 や C 0 2 等 に よ り 侵 さ れ る こ と がな く 経時変化 を防止で き る 。 し か も 、 絶縁展 は発光層 と 同 じ 元 素 を 含んで い て 良好 な 界面を形成す る の で 、 発光眉 自 体 は县期的 に 安定 し た 輝度を維持す る こ と がで き る 。
次 に 、 本発 明 に 係 る 第 3 実施例 に つ い て説 明 す る 。 薄 膜 E L 素子 の 発光母剤 と し て S r S を用 い、 発光 中心 と し て C e を用 い 、 且つ 共付活剤 と し て は P b を用 い て 5 種類 の 青色表示用 薄膜 E L 素子 を製作 し た 。 即 ち 、 こ れ ら の 素子 は C e を 0. 1 a t % と し 、 P b の a t %を 0. 1 , 0. 2 , 0. 3 , 0. 4 お よ び 1. 7 の 5 種類 と し た 。 こ れ ら の 素 子 の 1 k H z 正弦波 に お け る 輝度を 測定 し 、 S r S を 発光母材 と し、 発光 中心 と し て C e を 0. 1 a t %添加 し た だ け の従来技術に よ る 青色 表示用 薄膜 E L 素 子 の 輝 度 と 比較を行 っ た 。 そ の結果 は 第 3 図 に 示す よ う.に 、 従 来技術 の 素子 （ P b a t % = 0 ) に 対 し 、 P b を添加 し た も の は P b の a t % の增加に 伴 っ て輝度が增大す る 。 P b a t % = 0. 3 の場合、 発光開始電圧か ら 3 0 V の 輝 度 （ L 3 0 ) で は約 3 倍、 発光開始電圧か ら 6 0 V の 輝 度 （ L 6 0 ) で は約 2 倍 の 輝度を示 し て い る 。
P b の a t %が 0. 3 を超 え る と L 3 0 , L 6 0 の 双方 と も 輝度 は低下 し 、 P b a t % = 1. 7 で は、 従来 0 素子 よ り も 輝度が低下す る 。 こ れ ら の結果か ら 、 P b の a t % は 1 以 下 と す る こ と が望 ま し い。
第 4 図 は C e の a t % = 0. 1 、 P b の a t % = 0. 3 と し た S r S : C e , P b の 素子 と 、 C e の a t % = 0. 1 と し た S r S ： C e か ら な る 従 来 の 素子 に関 す る 1 k H z の 正弦波 に お け る 輝度一電圧 の関係を示す特性図で あ る 。 こ の 図か ら も 明 ら かな よ う に、 本発明 の 青色表示用 薄膜 E L 素子 は、 1 8 0 V (発光開始電圧 1 5 0 V か ら 3 0 V ) の輝度 （ L 3 0 ) で は約 3 倍、 2 1 0 V (癸光 開始電圧 1 5 0 N か ら 6 0 V ) の輝度 （ L 6 0 ) で は 約 2 倍 の輝度を示 し て い る 。
こ の よ う に 、 発光層 を S r S : C e , P b と し た の で 、 従来 の S r S ： C e か ら な る 素子 に比 べて 輝度が 2 〜 3 倍 に 増大 し 、 ド ッ ト マ ト リ ク ス デ ィ ス プ レ イ で 表示す る 場合 の 必要輝度を溝足 さ せ る こ と がで き る 。 ま た、 電 圧 に対す る 輝度 の 立 ち 上が り も 良 く な る 。 Ml
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Claims

請 求 の 範 囲
1 . 対向 す る 一対 の電極間 に 発光展 と 絶緣層 と の 重畳体 を介装 し て な る 薄膜 E L 素子に お い て、 前記発光層が ァ ル カ リ 土類金属 の 硫化物を母材 と し 、 少 な ぐと も こ の 発 光層 と 接す る 絶緣層が前記 ア ル 力 リ 土類金属 の硫酸塩 も し く は炭酸塩 の い ずれか一つで あ る こ と を特徴 と す る 薄 膜 E L 素子。
2 . 前記電極 と 前記絶緣層 と の 間に 、 T a 2 0 5 , S i O N , S i N ： H 等の 絶緣層 を形成 し た こ と を特徴 と す る 請求の範囲 1 記載の 薄膜 E L 素子。
3 . 対向 す る 一対 の電極間 に癸光展 と 絶縁層 と の 重畳体 を介装 し て な る 薄膜 E L 素子に お い て 、 前記発光展が S r S の母材に C e を発光中 心 と し、 こ れ に共付活剤 と し て P b を ド ー プ し た こ と を を特徵 と す る 薄膜 E L 素子。
4 . 前記共付活剤 と し て用 い る P b の添加量 は、 1 a t 下で あ る こ と を特徴 と す る 請求 の範囲 3 記載 の 薄膜 E L 素子。
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