JPH03216997A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子Info
- Publication number
- JPH03216997A JPH03216997A JP2010786A JP1078690A JPH03216997A JP H03216997 A JPH03216997 A JP H03216997A JP 2010786 A JP2010786 A JP 2010786A JP 1078690 A JP1078690 A JP 1078690A JP H03216997 A JPH03216997 A JP H03216997A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphor
- electrode
- electrodes
- voltage
- counter electrode
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- Pending
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[利用分野]
本発明は相対向しない対電極を形成してなるエレクトロ
ルミネッセンス素子に関する。
ルミネッセンス素子に関する。
[従来技術1
エレクトロルミネッセンス素子(以下EL素子と呼ぶ)
は、平面形固体発光表示装置への応用に対し古くから研
究され、その実用化に対し根強い期待がある。このEL
素子は構造上、基板上に蛍光体の結晶性薄膜を形成させ
ることを特徴とするNL!形と蛍光体粉末を有機系誘電
体バインダー中に均一に分散混合させることを特徴とす
る有機分散形及び蛍光体粉末をガラス等の無機系バイン
ダーで結着させることを特徴とする無機分散形に分けら
れる。無機分散形ELは、しばしばセラミックス形EL
と呼ばれることもあるが、あくまでも蛍光体粉末粒子が
この無機系バインダー中に分散したものに過ぎない。従
来、開発されているEL素子のすべては、(両面に形成
した)相対向する一対の電極(少なくとも片方は光取り
出し用透明電極)の間に発光層や絶縁層を適当に配置し
て扶持する構造を基本としている。
は、平面形固体発光表示装置への応用に対し古くから研
究され、その実用化に対し根強い期待がある。このEL
素子は構造上、基板上に蛍光体の結晶性薄膜を形成させ
ることを特徴とするNL!形と蛍光体粉末を有機系誘電
体バインダー中に均一に分散混合させることを特徴とす
る有機分散形及び蛍光体粉末をガラス等の無機系バイン
ダーで結着させることを特徴とする無機分散形に分けら
れる。無機分散形ELは、しばしばセラミックス形EL
と呼ばれることもあるが、あくまでも蛍光体粉末粒子が
この無機系バインダー中に分散したものに過ぎない。従
来、開発されているEL素子のすべては、(両面に形成
した)相対向する一対の電極(少なくとも片方は光取り
出し用透明電極)の間に発光層や絶縁層を適当に配置し
て扶持する構造を基本としている。
最近、発明者らは、マンガン添加硫化亜鉛(以下ZnS
: l[nと呼ぶ)蛍光体粉末を850℃以上の高温
で焼結した蛍光体焼結セラミックス板を基板兼発光層と
して用い、これを相対向する一対の透明電極と対向電極
で挟んだだけの簡単な構造の素子によって数10Vの直
流低電圧駆動にも拘わらず数1000cd/s+”とい
う直流高輝度EL素子(以下PCEL素子と呼ぶ)を実
現している(特開昭61− 224291)[発明が解
決しようとする問題点] 現在までに提案されている平面形発光素子であるEL素
子のすべては、相対向する電極間に電圧を印加すること
により発光させているため、素子駆動電圧を供給するた
めのリード線を必ず2面から取り出して使用している。
: l[nと呼ぶ)蛍光体粉末を850℃以上の高温
で焼結した蛍光体焼結セラミックス板を基板兼発光層と
して用い、これを相対向する一対の透明電極と対向電極
で挟んだだけの簡単な構造の素子によって数10Vの直
流低電圧駆動にも拘わらず数1000cd/s+”とい
う直流高輝度EL素子(以下PCEL素子と呼ぶ)を実
現している(特開昭61− 224291)[発明が解
決しようとする問題点] 現在までに提案されている平面形発光素子であるEL素
子のすべては、相対向する電極間に電圧を印加すること
により発光させているため、素子駆動電圧を供給するた
めのリード線を必ず2面から取り出して使用している。
すなわち、EL素子の発光面の裏側にも電極配線が必要
である。これは素子作製上のブレーナ技術と相反するた
め、素子の作製−ヒおよび素子の実装し、致命的な欠点
である。
である。これは素子作製上のブレーナ技術と相反するた
め、素子の作製−ヒおよび素子の実装し、致命的な欠点
である。
高性能なPCEL素子が実現している現在、実用的素子
として広く芭及するためには、素子の経時特性が安定で
なければならないこと、またEL素子の応用を考える場
合、電極のバターニングや、素子の実装が容易でなけれ
ばならないことが必要条件である。蛍光体焼結セラミッ
クス板を用いるf)CEL素子では、透明重極と対向電
極の間に肉厚の該セラミックスが挟まれることになり、
素子駆動中に直流EL素子の劣化機構の一つであるファ
ーザーフォーミングが進行するため、経時特性に問題か
あるが、従来のPCEL素子の構造ではパルス電圧駆動
等の駆動方式による以外解決策がない。その結果、応用
節囲が大幅に狭められるという問題点がある。
として広く芭及するためには、素子の経時特性が安定で
なければならないこと、またEL素子の応用を考える場
合、電極のバターニングや、素子の実装が容易でなけれ
ばならないことが必要条件である。蛍光体焼結セラミッ
クス板を用いるf)CEL素子では、透明重極と対向電
極の間に肉厚の該セラミックスが挟まれることになり、
素子駆動中に直流EL素子の劣化機構の一つであるファ
ーザーフォーミングが進行するため、経時特性に問題か
あるが、従来のPCEL素子の構造ではパルス電圧駆動
等の駆動方式による以外解決策がない。その結果、応用
節囲が大幅に狭められるという問題点がある。
[問題点を解決するための千段]
本発明は、前記問題点を解決するための手段として、直
流低電圧駆動が可能であるという特長を持つPCEI.
素子では、発光層と基体を兼ね、I族金属である銅を0
.01〜10%含有する少なくとも一種の硫化物系蛍光
体から成る850℃〜1250℃の範囲で焼結された蛍
光体焼結セラミックス板を利用していることから、処女
状態の該セラミックスは低抵抗であるという点に着目し
、蛍光体セラミックス板の片方の表面側にのみ透明電極
と対向電極からなる対電極を形成することによって、実
装性を著しく向上させるようにしたものである。さらに
、蛍光体セラミックス表面上の電極の形成していない部
分の改質処理および変形加工等により電流制御層や電界
制御層を形成することによって経時特性の改善や、高性
能化を達成することができる。
流低電圧駆動が可能であるという特長を持つPCEI.
素子では、発光層と基体を兼ね、I族金属である銅を0
.01〜10%含有する少なくとも一種の硫化物系蛍光
体から成る850℃〜1250℃の範囲で焼結された蛍
光体焼結セラミックス板を利用していることから、処女
状態の該セラミックスは低抵抗であるという点に着目し
、蛍光体セラミックス板の片方の表面側にのみ透明電極
と対向電極からなる対電極を形成することによって、実
装性を著しく向上させるようにしたものである。さらに
、蛍光体セラミックス表面上の電極の形成していない部
分の改質処理および変形加工等により電流制御層や電界
制御層を形成することによって経時特性の改善や、高性
能化を達成することができる。
[作用]
本発明は以下に述べる作用効果を有する。即ち、PCE
L素子の場合、銅(Cu)を含むことによる低抵抗な蛍
光体焼結セラミックス板が発光層と基板を兼ねることが
出来るBulk材料(厚み0.1mm 〜0.8ms)
であるため、電極面が対向しない対電極を形成すること
により駆動することが可能であるという従来のEL素子
の常識からは想像出来ない素子構成が可能となる。
L素子の場合、銅(Cu)を含むことによる低抵抗な蛍
光体焼結セラミックス板が発光層と基板を兼ねることが
出来るBulk材料(厚み0.1mm 〜0.8ms)
であるため、電極面が対向しない対電極を形成すること
により駆動することが可能であるという従来のEL素子
の常識からは想像出来ない素子構成が可能となる。
本発明によるPCEL素子の作用効果を、蛍光体として
ZnS : Iinを採用する場合を一例として以下に
説明するが、ここに述べる作用効果が蛍光体ZnS:l
[nおよびその素子作製方法等に限定されるものではな
いことは勿論である。ZnS : Mn蛍光体粒子を、
I族金属であるCuを含む溶液中において、Cuコーテ
ィングし、その後成型、焼結プロセスを経て作製された
蛍光体焼結セラミックス板上に前記対電極を形成し、透
明電極側を正極に、対向電極側を負極になるように直流
電圧を印加すると、Cuコーティングされた蛍光体粒子
からなる該セラミックスは低抵抗であるために大きな電
流が流れる。この電圧を印加し続けるとCuイオンは負
極に至る竃界の向きに沿って移動(マイグレーション)
するため、透明電極下部にCuの枯渇した高抵抗のZn
S : I[n発光層が生成され、電流が減少するとと
もにこの蛍光体層に高電界がかかり始め発光する。一旦
抵抗が高くなると電流はより抵抗の低い部分を流れるた
め、発光部分もそれにつれて広がり最終的には透明電極
下部全体に高抵抗のZnS : l[n蛍光体層が形成
され、全面発光に至る。これがフオーミング現象である
。
ZnS : Iinを採用する場合を一例として以下に
説明するが、ここに述べる作用効果が蛍光体ZnS:l
[nおよびその素子作製方法等に限定されるものではな
いことは勿論である。ZnS : Mn蛍光体粒子を、
I族金属であるCuを含む溶液中において、Cuコーテ
ィングし、その後成型、焼結プロセスを経て作製された
蛍光体焼結セラミックス板上に前記対電極を形成し、透
明電極側を正極に、対向電極側を負極になるように直流
電圧を印加すると、Cuコーティングされた蛍光体粒子
からなる該セラミックスは低抵抗であるために大きな電
流が流れる。この電圧を印加し続けるとCuイオンは負
極に至る竃界の向きに沿って移動(マイグレーション)
するため、透明電極下部にCuの枯渇した高抵抗のZn
S : I[n発光層が生成され、電流が減少するとと
もにこの蛍光体層に高電界がかかり始め発光する。一旦
抵抗が高くなると電流はより抵抗の低い部分を流れるた
め、発光部分もそれにつれて広がり最終的には透明電極
下部全体に高抵抗のZnS : l[n蛍光体層が形成
され、全面発光に至る。これがフオーミング現象である
。
しかしながら、本発明によるEL素子ではフオーミング
完了後、長時間に渡って素子を直流連続駆動すると時間
の経過と共にこの高抵抗層が広くなることにより素子抵
抗が上昇するため、一定駆動電圧の下では輝度が漸次低
下するという劣化モード(ファーザーフt−ミング)が
現れることがある。
完了後、長時間に渡って素子を直流連続駆動すると時間
の経過と共にこの高抵抗層が広くなることにより素子抵
抗が上昇するため、一定駆動電圧の下では輝度が漸次低
下するという劣化モード(ファーザーフt−ミング)が
現れることがある。
本発明になる素子構造では、対電極が同一平面上にあり
、さらに発光層兼基板である蛍光体セラミックスは[f
ulk材料でもあるため、容易に加工することができ、
Cuの移動経路を自由に制御することが可能となる。必
要に応じて、該セラミックスの対電極の付いていない部
分をエッチング、コーティングもしくはドーピング等の
処理によって、高抵抗ZnS:l[n蛍光体層の直流電
界を制御することが出来る。すなわち、Cuの移動経路
に当たる部分に外部から故意に第三元素を注入し、Cu
の移動速度を制御することが可能であり、また、更に電
極間の幾何学的な加工やドーピングにより電流制限層(
部分)を形成すれば、前述の連続駆動時においてさえも
素子の安定動作および長寿命化を実現できる。
、さらに発光層兼基板である蛍光体セラミックスは[f
ulk材料でもあるため、容易に加工することができ、
Cuの移動経路を自由に制御することが可能となる。必
要に応じて、該セラミックスの対電極の付いていない部
分をエッチング、コーティングもしくはドーピング等の
処理によって、高抵抗ZnS:l[n蛍光体層の直流電
界を制御することが出来る。すなわち、Cuの移動経路
に当たる部分に外部から故意に第三元素を注入し、Cu
の移動速度を制御することが可能であり、また、更に電
極間の幾何学的な加工やドーピングにより電流制限層(
部分)を形成すれば、前述の連続駆動時においてさえも
素子の安定動作および長寿命化を実現できる。
一方、蛍光体セラミックスの片方の表面上に形成した対
電極と、これらの両電極と相対向する他方の表面上に形
成した金属等からなる電極との間に前者を正、後者を負
とする直流バイアス電圧を印加し、フォーミングを行う
ことによって、上記対電極直下に高抵抗ZnS:lln
蛍光体層を形成させ、しかる後、対電極間に交流電圧を
印加すれば両電極での発光が実現でき、かつCuの移動
方向が電界方向によって変化するため、フγ−ザーフォ
ーミング等による劣化を抑えることができる。
電極と、これらの両電極と相対向する他方の表面上に形
成した金属等からなる電極との間に前者を正、後者を負
とする直流バイアス電圧を印加し、フォーミングを行う
ことによって、上記対電極直下に高抵抗ZnS:lln
蛍光体層を形成させ、しかる後、対電極間に交流電圧を
印加すれば両電極での発光が実現でき、かつCuの移動
方向が電界方向によって変化するため、フγ−ザーフォ
ーミング等による劣化を抑えることができる。
以上のように本発明によるEL素子は同一平面上の対電
極に電圧を印加するため、すなわち、電極を一面上に形
成すればよいため、簡単に作製でき、配線の取り出しは
最後にワイヤボンディング等で可能であり、面発光形照
光ランプや平面形固体発光表示装置等への実装上極めて
有利となるのみならず、EL特性の高性能化および高機
能化が可能となる。よって、本発明になる素子構造は従
来の概念を逸脱するものであり画期的といえる。
極に電圧を印加するため、すなわち、電極を一面上に形
成すればよいため、簡単に作製でき、配線の取り出しは
最後にワイヤボンディング等で可能であり、面発光形照
光ランプや平面形固体発光表示装置等への実装上極めて
有利となるのみならず、EL特性の高性能化および高機
能化が可能となる。よって、本発明になる素子構造は従
来の概念を逸脱するものであり画期的といえる。
以下、本発明を実施例により説明する。
[実施例l]
市販のZnS:I[n蛍光体粉末に塩化銅(CuCl
z )を0.38%加え、さらにバインダーとしてバラ
フィンを8.5%加え均一に混合した後4t/cm”の
プレス圧力で直径25mI1、厚さ0. 6mmのディ
スク状に金型成型し、減圧下600℃で5時間バインダ
ー除去を行い、その後950℃で1時間アルゴンと二硫
化炭素の混合雰囲気ガス中にて焼結し、第1図に示すよ
うな蛍光体焼結セラミックス板1を作製した。このセラ
ミックス板の片面中心上に、マグネトロンスバッタ法に
より直径16■、厚さ1000n一のアルミニウム(A
I)添加酸化亜鉛(ZnO:Al)円形透明竃極2を形
成し、その周囲に真空蒸着法により内径21簡一、外径
25mm、厚さ約30on一のドーナツ状AI対向電極
3を形成し、第1図に示すような同一表面に対電極を有
するPCEL素子を作製した。透明竃極2を正極に、対
向電極3を負極とする直流バイアス電圧を印加しフォー
ミングを行った後、EL特性を測定した結果、第2図に
見られるように発光開始電圧vth(1i度led/■
2が得られる印加電圧の値)50v、100v印加時の
輝度(L+oo)2000cd/m”(7)黄橙色発光
という、従来の素子構造で得られている特性と同程度の
ものが実現出来た。さらに、駆動電圧を半波整流や直流
パルス波形としても同等のEL特性が得られ、かつ、そ
のEL特性の経時特性は向上した。
z )を0.38%加え、さらにバインダーとしてバラ
フィンを8.5%加え均一に混合した後4t/cm”の
プレス圧力で直径25mI1、厚さ0. 6mmのディ
スク状に金型成型し、減圧下600℃で5時間バインダ
ー除去を行い、その後950℃で1時間アルゴンと二硫
化炭素の混合雰囲気ガス中にて焼結し、第1図に示すよ
うな蛍光体焼結セラミックス板1を作製した。このセラ
ミックス板の片面中心上に、マグネトロンスバッタ法に
より直径16■、厚さ1000n一のアルミニウム(A
I)添加酸化亜鉛(ZnO:Al)円形透明竃極2を形
成し、その周囲に真空蒸着法により内径21簡一、外径
25mm、厚さ約30on一のドーナツ状AI対向電極
3を形成し、第1図に示すような同一表面に対電極を有
するPCEL素子を作製した。透明竃極2を正極に、対
向電極3を負極とする直流バイアス電圧を印加しフォー
ミングを行った後、EL特性を測定した結果、第2図に
見られるように発光開始電圧vth(1i度led/■
2が得られる印加電圧の値)50v、100v印加時の
輝度(L+oo)2000cd/m”(7)黄橙色発光
という、従来の素子構造で得られている特性と同程度の
ものが実現出来た。さらに、駆動電圧を半波整流や直流
パルス波形としても同等のEL特性が得られ、かつ、そ
のEL特性の経時特性は向上した。
[実施例2]
実施例lと同じ条件で作製した第3図に示すような厚さ
約0.51の蛍光体焼結セラミックス板1の片面上に、
スバッタZnO:AL透明電極2として英文字やセグメ
ントパターンを、対向電極3として内径21mm、外径
25■一、厚さ1000n閣のドーナツ状ZnO:Al
スバッタ膜を形成したPCEL素子を作製した。透明電
極2を正極に、対向電極3を負極として直流電圧を印加
しフオーミングを行った後、各パターンのEL特性を測
定した結果、各パターンは全面均一に発光し、vthは
55V, l+ooは2100cd/cm”と、実施例
1とほぼ同じ特性を示した。また、駆動電圧を半波整流
や直流パルス波形としても同等のEL特性が得られ、か
つ、その経時安定性は向上した。
約0.51の蛍光体焼結セラミックス板1の片面上に、
スバッタZnO:AL透明電極2として英文字やセグメ
ントパターンを、対向電極3として内径21mm、外径
25■一、厚さ1000n閣のドーナツ状ZnO:Al
スバッタ膜を形成したPCEL素子を作製した。透明電
極2を正極に、対向電極3を負極として直流電圧を印加
しフオーミングを行った後、各パターンのEL特性を測
定した結果、各パターンは全面均一に発光し、vthは
55V, l+ooは2100cd/cm”と、実施例
1とほぼ同じ特性を示した。また、駆動電圧を半波整流
や直流パルス波形としても同等のEL特性が得られ、か
つ、その経時安定性は向上した。
[実施例3]
実施例1と同じ条件で作製した厚さ0.51の蛍光体焼
結セラミックス板1の片面上に、マグネトロンスパッタ
法により第4図に示すような直径16mm,厚さ400
nmのZnO : A 1円形透明電極2およびその周
囲に内径21l.外径25lのドーナツ状対向透明電極
・3を形成し、更に該蛍光体セラミックス板の反対側の
面には電界制御層としてAI金属層もしくは導電ペイン
ト層4を形成した面発光形照光ランプ用PCEL素子を
作製した。同図に示すように対電極2、3と、Al金属
層4との間に、前者を正、後者を負とする直流バイアス
電圧を印加しフォーミングを行った。フt−ミング終了
後、該対電極間に4 0 0 II z交流電圧を印加
し素子を発光させた。EL特性を測定した結果、Lhは
40V, L+ooは5500cd/c+*”の黄橙色
発光を呈した。尚、輝度半減時間は6000時間に達し
た。また、同図の対電極のうち2を正に、3と金属f!
14を接続しこれを負とする直流電圧を印加した場合や
、同じく、対電極のうち2を正、3を負とする直流電圧
を印加すると同時に電極3を正、金属層4を負とする直
流電圧を印加した結果、いずれも前述の交流駆動の場合
とほぼ同等のEL特性が得られた。上記直流駆動の場合
、半波整流や直流パルス駆動いずれにおいても同程麿の
EL特性が得られ、かつ、経時特性の改善ができた。
結セラミックス板1の片面上に、マグネトロンスパッタ
法により第4図に示すような直径16mm,厚さ400
nmのZnO : A 1円形透明電極2およびその周
囲に内径21l.外径25lのドーナツ状対向透明電極
・3を形成し、更に該蛍光体セラミックス板の反対側の
面には電界制御層としてAI金属層もしくは導電ペイン
ト層4を形成した面発光形照光ランプ用PCEL素子を
作製した。同図に示すように対電極2、3と、Al金属
層4との間に、前者を正、後者を負とする直流バイアス
電圧を印加しフォーミングを行った。フt−ミング終了
後、該対電極間に4 0 0 II z交流電圧を印加
し素子を発光させた。EL特性を測定した結果、Lhは
40V, L+ooは5500cd/c+*”の黄橙色
発光を呈した。尚、輝度半減時間は6000時間に達し
た。また、同図の対電極のうち2を正に、3と金属f!
14を接続しこれを負とする直流電圧を印加した場合や
、同じく、対電極のうち2を正、3を負とする直流電圧
を印加すると同時に電極3を正、金属層4を負とする直
流電圧を印加した結果、いずれも前述の交流駆動の場合
とほぼ同等のEL特性が得られた。上記直流駆動の場合
、半波整流や直流パルス駆動いずれにおいても同程麿の
EL特性が得られ、かつ、経時特性の改善ができた。
[実施例4]
実施例lと同じ条件で作製した厚さ0.41■の蛍光体
セラミックス板の片面tに、同実施例1と同じ形状、大
きさの対電極を形成し、各電極をマスクとして、内側と
外側の電極間スペースに、第5図に示すように酸素をイ
オン注入法により打ち込み高抵抗な電流制限層5を形成
し面発光形照光ランプ用PCEL素子を作製した。該対
電極間もしくは該対電極と背面電極4との間に直流電圧
を印加しフォーミング終了後、EL特性を測定した結果
、Lbハ45V, L+oo4t6000cd/m”l
?アッタ。また、この方法により経時特性を著しく改善
することができた。さらに、駆動電圧を半波整流波形や
直流パルス波形にしても同等なEL特性が得られた。
セラミックス板の片面tに、同実施例1と同じ形状、大
きさの対電極を形成し、各電極をマスクとして、内側と
外側の電極間スペースに、第5図に示すように酸素をイ
オン注入法により打ち込み高抵抗な電流制限層5を形成
し面発光形照光ランプ用PCEL素子を作製した。該対
電極間もしくは該対電極と背面電極4との間に直流電圧
を印加しフォーミング終了後、EL特性を測定した結果
、Lbハ45V, L+oo4t6000cd/m”l
?アッタ。また、この方法により経時特性を著しく改善
することができた。さらに、駆動電圧を半波整流波形や
直流パルス波形にしても同等なEL特性が得られた。
[実施例5]
実施例lと同じ条件で作製した厚さ0.4■■の蛍光体
セラミックス板の片面上に、同実施例1と同じ形状、大
きさの対電極を形成し、各電極にマスキングを施し、内
側と外側の電極間スペースを、スパッタエッチングによ
り第6図に示すように幅2謹1、深さ0.2鳳lのリン
グ状溝6を掘り高抵抗化することによって電流制限層を
形成し、面発光形照光ランプ用PCEL素子を作製した
。該対電極間もしくは該対itIIと背面電極4との間
に直流電圧を印加し7ォーミング終了後、EL特性を測
定した結果、V+kは50V、t, I o oは57
00Cd/lI!テアッタ。
セラミックス板の片面上に、同実施例1と同じ形状、大
きさの対電極を形成し、各電極にマスキングを施し、内
側と外側の電極間スペースを、スパッタエッチングによ
り第6図に示すように幅2謹1、深さ0.2鳳lのリン
グ状溝6を掘り高抵抗化することによって電流制限層を
形成し、面発光形照光ランプ用PCEL素子を作製した
。該対電極間もしくは該対itIIと背面電極4との間
に直流電圧を印加し7ォーミング終了後、EL特性を測
定した結果、V+kは50V、t, I o oは57
00Cd/lI!テアッタ。
また、実施例4と同様経時特性を大幅に改善することが
できた。さらに、駆動電圧を半波整流や直流パルス波形
にしてもほぼ同様なEL特性が得られた。
できた。さらに、駆動電圧を半波整流や直流パルス波形
にしてもほぼ同様なEL特性が得られた。
[実施例6]
実施例lと同じ条件で作製した、第7図に示すような厚
さ0. 5m一の蛍光体セラミックス板1の片面上に、
マグネトロンスパッタ法により直径16l■、厚さ45
0n−のZnO:A1円形透明亀極2およびその周囲に
内径21g++s,外径25一鳳のドーナツ状透明電極
3を形成した。更に、該重極2と同3の電極間スペース
に内径18mm、外径19mmのドーナツ状^l対向電
極7を真空蒸着法により形成し面発光形照光ランプ用P
CEL素子を作製した。該竃極2と3を接続し、これを
正に、At対向電極7を負とする直流バイアス電圧を印
加し、フォーミング終了後、該透明電極2、3と対向竃
極7との間に直流駆動電圧を印加しEL特性を測定した
結果、Lhは34V, L+ooは6400cd/s”
であった。駆動電圧の波形を、半波整流や直流パルスの
いずれに替えてもほぼ同様のEL特性を示した。また、
第7図の楕造は、まず直径25mmのZnO・Al透明
電極を形成した後、スバッタエッチングによってパター
ニングすることにより作製することも可能であった。
さ0. 5m一の蛍光体セラミックス板1の片面上に、
マグネトロンスパッタ法により直径16l■、厚さ45
0n−のZnO:A1円形透明亀極2およびその周囲に
内径21g++s,外径25一鳳のドーナツ状透明電極
3を形成した。更に、該重極2と同3の電極間スペース
に内径18mm、外径19mmのドーナツ状^l対向電
極7を真空蒸着法により形成し面発光形照光ランプ用P
CEL素子を作製した。該竃極2と3を接続し、これを
正に、At対向電極7を負とする直流バイアス電圧を印
加し、フォーミング終了後、該透明電極2、3と対向竃
極7との間に直流駆動電圧を印加しEL特性を測定した
結果、Lhは34V, L+ooは6400cd/s”
であった。駆動電圧の波形を、半波整流や直流パルスの
いずれに替えてもほぼ同様のEL特性を示した。また、
第7図の楕造は、まず直径25mmのZnO・Al透明
電極を形成した後、スバッタエッチングによってパター
ニングすることにより作製することも可能であった。
この場合のEL特性は、前記特性と同等以上であり、か
つ経時特性も向上した。
つ経時特性も向上した。
[実施例7]
実施例1のセラミックス作製条件の中で、CuCl2を
全く含まないで作製した厚さ0.5■■の蛍光体焼結セ
ラミックス板lの片面全面にわたって第8図に示すよう
な金属Cu層8を、スバッタ法により、厚さ2000n
鳳形成し、アルゴン雰囲気中700℃で5時間熱拡散処
理を施して得られた第9図に示す蛍光体焼結セラミック
ス板9の上に、スパッタ法により外径16m■のZnO
: A 1円形透明電極2を、その周囲には対向電極
3として内径21置■、外径25一一のスパッタZnO
:^lからなる対電極を形成した。
全く含まないで作製した厚さ0.5■■の蛍光体焼結セ
ラミックス板lの片面全面にわたって第8図に示すよう
な金属Cu層8を、スバッタ法により、厚さ2000n
鳳形成し、アルゴン雰囲気中700℃で5時間熱拡散処
理を施して得られた第9図に示す蛍光体焼結セラミック
ス板9の上に、スパッタ法により外径16m■のZnO
: A 1円形透明電極2を、その周囲には対向電極
3として内径21置■、外径25一一のスパッタZnO
:^lからなる対電極を形成した。
対電極間に、該円形透明電極2を正極とする直流電圧を
印加してフォーミングしたところ、黄橙色発光が得られ
、EL特性を測定した結果、V+bは35L L+oo
は4000cd/m” ’T:あった。また、半波整流
や直流パルス駆動いずれにおいても同程度のEL特性が
得られた。尚、本実施例の熱拡散によるZnS :11
n焼結体セラミックス中へのCuの導入は、硫酸銅(C
IISO4)水溶液や塩化銅(CuCLz)メタノール
溶液中へセラミックスを浸すことによるCuの導入によ
って置き換えても全く支障がなかった。
印加してフォーミングしたところ、黄橙色発光が得られ
、EL特性を測定した結果、V+bは35L L+oo
は4000cd/m” ’T:あった。また、半波整流
や直流パルス駆動いずれにおいても同程度のEL特性が
得られた。尚、本実施例の熱拡散によるZnS :11
n焼結体セラミックス中へのCuの導入は、硫酸銅(C
IISO4)水溶液や塩化銅(CuCLz)メタノール
溶液中へセラミックスを浸すことによるCuの導入によ
って置き換えても全く支障がなかった。
本実施例に示したようなZnS : In蛍光体へのC
uの導入法を用いた蛍光体焼結セラミックスの場合にお
いても、実施例2から実施例6において示したEL素子
作製法が有効であるは勿論であった。
uの導入法を用いた蛍光体焼結セラミックスの場合にお
いても、実施例2から実施例6において示したEL素子
作製法が有効であるは勿論であった。
【実施例8]
実施例lと同じ条件で作製した、第10図・に示すよう
な厚さ0.4−の蛍光体セラミックス板1の片而上にマ
グネトロンスバッタ法により直径24l1厚さ420n
mのZnO:A1円形透明電極2を、該セラミックス板
1の側面外周に導電ペイントを塗布した対向電極3をそ
れぞれ形成した面発光形照光ランプ用PCEL素子を第
10図に示すように10個平面上に並べ、それらを並列
駆動することにより大面積の発光型照光ランプパネルを
作製した。各素子のEL特性は同実施例1で得られた結
果とほぼ同じであった。また、このパネルを直流、半波
整流波、直流パルスのいずれでも駆動することができ、
かつ経時特性の向上を図ることができた。
な厚さ0.4−の蛍光体セラミックス板1の片而上にマ
グネトロンスバッタ法により直径24l1厚さ420n
mのZnO:A1円形透明電極2を、該セラミックス板
1の側面外周に導電ペイントを塗布した対向電極3をそ
れぞれ形成した面発光形照光ランプ用PCEL素子を第
10図に示すように10個平面上に並べ、それらを並列
駆動することにより大面積の発光型照光ランプパネルを
作製した。各素子のEL特性は同実施例1で得られた結
果とほぼ同じであった。また、このパネルを直流、半波
整流波、直流パルスのいずれでも駆動することができ、
かつ経時特性の向上を図ることができた。
尚、第10図に示した各素子の対向電極3の形状やその
配置は同図に制限されるものではなく、さらに、この対
向竃極3と前述した第4図に示すような金属電界制御層
4を併用もしくは組み合わせて使用することは一向に差
し支えなかった。
配置は同図に制限されるものではなく、さらに、この対
向竃極3と前述した第4図に示すような金属電界制御層
4を併用もしくは組み合わせて使用することは一向に差
し支えなかった。
以上の実施例1から実施例8は、いずれも蛍光体として
ZnS:llnを採用した場合について説明してきたが
、この蛍光体をZnS:Tb.F, ZnS:Ss,P
等のZnS系や硫化ストロンチウム(SrS)系、硫化
カルシウム(CaS)系および硫化バリウム(BaS)
系に置き換えても全く同様の効果、性能が期待できるこ
とが確認された。
ZnS:llnを採用した場合について説明してきたが
、この蛍光体をZnS:Tb.F, ZnS:Ss,P
等のZnS系や硫化ストロンチウム(SrS)系、硫化
カルシウム(CaS)系および硫化バリウム(BaS)
系に置き換えても全く同様の効果、性能が期待できるこ
とが確認された。
[実施例9]
市販の緑色発光用ZnS:Cu蛍光体粉末に/くイング
ーとしてバラフィンを8.0%加え均一に混合した後、
実施例lと同じ条件で第11図に示すようなZnS:C
u蛍光体焼結セラミックス板10 を作製した。
ーとしてバラフィンを8.0%加え均一に混合した後、
実施例lと同じ条件で第11図に示すようなZnS:C
u蛍光体焼結セラミックス板10 を作製した。
このセラミックス板の片面全面にマグネトロンスバッタ
法により厚さ300n園の高抵抗ZnS:l[niil
ll11を形成した。更にその上に同じくマグネトロン
スパッタ法により同実施例1と同じ形状、大きさのZn
O:A1円形透明電極2およびAt対向電極3からなる
対電極を形成した。対電極間に該円形透明電極2を正極
とする直流電圧を印加したところ、電圧の値を変えるこ
とにより緑色から黄橙色に変化する発光が得られた。E
L特性を測定した結果、Ytbは30V, L+oJ;
12000cd/l”l?あった。また、該F!4u
iiを青色および赤色蛍光体であるアルカリ土類を含む
SrS系やCaS系に置き換えても問程度の発光輝度を
有するEL特性が得られた。該薄膜を選択することによ
り、また、印加電圧の値を変化させることにより、望み
の発光色をもつPCEL素子を実現することができた。
法により厚さ300n園の高抵抗ZnS:l[niil
ll11を形成した。更にその上に同じくマグネトロン
スパッタ法により同実施例1と同じ形状、大きさのZn
O:A1円形透明電極2およびAt対向電極3からなる
対電極を形成した。対電極間に該円形透明電極2を正極
とする直流電圧を印加したところ、電圧の値を変えるこ
とにより緑色から黄橙色に変化する発光が得られた。E
L特性を測定した結果、Ytbは30V, L+oJ;
12000cd/l”l?あった。また、該F!4u
iiを青色および赤色蛍光体であるアルカリ土類を含む
SrS系やCaS系に置き換えても問程度の発光輝度を
有するEL特性が得られた。該薄膜を選択することによ
り、また、印加電圧の値を変化させることにより、望み
の発光色をもつPCEL素子を実現することができた。
さらに、駆動電圧波形を半波整流波、直流パルス波のい
ずれにおいても、ほぼ同じEL特性が得られた。
ずれにおいても、ほぼ同じEL特性が得られた。
以上の実施例では蛍光体セラミックスの焼結温度を95
0℃としたが、850℃から1250℃の温度範囲であ
れば本発明の発光層として使用可能な蛍光体セラミック
スを作製することができた。また、実施例では素子の横
造を円形としたが、本発明によるPCEL素子の形状は
全く任意であり、前記実施例に制限されるものではない
。さらに、本発明で実施した少なくとも一種の透明電極
は、ZnO系、ITO系あるいは酸化スズCSnOt)
系等いずれでも良く、更に必要に応じて素子の封止加工
を行って使用できる。
0℃としたが、850℃から1250℃の温度範囲であ
れば本発明の発光層として使用可能な蛍光体セラミック
スを作製することができた。また、実施例では素子の横
造を円形としたが、本発明によるPCEL素子の形状は
全く任意であり、前記実施例に制限されるものではない
。さらに、本発明で実施した少なくとも一種の透明電極
は、ZnO系、ITO系あるいは酸化スズCSnOt)
系等いずれでも良く、更に必要に応じて素子の封止加工
を行って使用できる。
[発明の効果]
本発明によるPCEL素子は対電極がセラミックスの片
面にのみ形成される故、実装性が著しく改善され、両電
極間のスペースに外から種々の加工を行うことによって
素子の劣化等に結び付く要因を抑制したり、高性能化や
新たな機能を付加することも可能である。薄膜形EL素
子では前述のような加工処理は全く不可能であり、従来
の平行平面対電極形のEL素子でも不可能であったが、
肉厚のバルクセラミックスを使用して片面上に対電極を
形成することによって初めて可能になったものである。
面にのみ形成される故、実装性が著しく改善され、両電
極間のスペースに外から種々の加工を行うことによって
素子の劣化等に結び付く要因を抑制したり、高性能化や
新たな機能を付加することも可能である。薄膜形EL素
子では前述のような加工処理は全く不可能であり、従来
の平行平面対電極形のEL素子でも不可能であったが、
肉厚のバルクセラミックスを使用して片面上に対電極を
形成することによって初めて可能になったものである。
本発明によるPCEL素子では、面発光体である特長を
活かす各種パターン表示を、発光ダイオード(LED)
並のワイヤボンディング実装技術を駆使して実現できる
ため、直流もしくは交流駆動の安価な平面形固体発光素
子を堤供できる。
活かす各種パターン表示を、発光ダイオード(LED)
並のワイヤボンディング実装技術を駆使して実現できる
ため、直流もしくは交流駆動の安価な平面形固体発光素
子を堤供できる。
第1図は本発明に係る面発光形照光ランプ用PCEL素
子の断面図、第2図は第1図で示したPCEL素子を直
流電圧で駆動した時の印加電圧に対する発光輝廣の変化
、第3図は本発明に係る平面形固体発光表示装置用PC
EL素子の断而図、第4図は該焼結セラミックス板の対
電極が形成されていない表面に電界制御層として金属層
を着けたPCEL素子の断面図、第5図および第6図は
対電極間のスペースに電流制限層を形成したPCEL素
子の断面図をそれぞれ示す、第7図は透明電極間スペー
スに^l対向電極を形成したPCEL素子の断面図、第
8図はCuを含まない蛍光体焼結セラミックス板の片面
上に金属Cuをコーティングしたセラミックスの断面図
、第9図は第8図のCuを熱拡敢処理した後その上に該
対電極を形成したPCEL素子の断面図、第10図は該
セラミックス板の側面上に対向電極を設けたPCEL素
子の断而図、第11図はZnS:Cu蛍光体焼結セラミ
ックス板上にさらに蛍光体発光層を形成したr’cEL
素子の断面図。 ■・・・蛍光体焼結セラミックス板、 2・・・透明電
極、 3・・・対向電極、4・・・金属電界制御層、
5・・・酸素イオン注入された電流制限層、 6・・・
スバッタエッチされた溝、7・・・At電極、 8・・
・金属Cu層、9・・・Cuを片面上に熱拡散させた蛍
光体焼結セラミックス板、 10・・・ZnS : C
u蛍光体焼結セラミックス板、 11・・・蛍光体薄膜
・ 第1図 第2図 O 50 印加電圧 100 150 Y [Y] 0T3図 第4図 第5図 第7図 第9図 第11図
子の断面図、第2図は第1図で示したPCEL素子を直
流電圧で駆動した時の印加電圧に対する発光輝廣の変化
、第3図は本発明に係る平面形固体発光表示装置用PC
EL素子の断而図、第4図は該焼結セラミックス板の対
電極が形成されていない表面に電界制御層として金属層
を着けたPCEL素子の断面図、第5図および第6図は
対電極間のスペースに電流制限層を形成したPCEL素
子の断面図をそれぞれ示す、第7図は透明電極間スペー
スに^l対向電極を形成したPCEL素子の断面図、第
8図はCuを含まない蛍光体焼結セラミックス板の片面
上に金属Cuをコーティングしたセラミックスの断面図
、第9図は第8図のCuを熱拡敢処理した後その上に該
対電極を形成したPCEL素子の断面図、第10図は該
セラミックス板の側面上に対向電極を設けたPCEL素
子の断而図、第11図はZnS:Cu蛍光体焼結セラミ
ックス板上にさらに蛍光体発光層を形成したr’cEL
素子の断面図。 ■・・・蛍光体焼結セラミックス板、 2・・・透明電
極、 3・・・対向電極、4・・・金属電界制御層、
5・・・酸素イオン注入された電流制限層、 6・・・
スバッタエッチされた溝、7・・・At電極、 8・・
・金属Cu層、9・・・Cuを片面上に熱拡散させた蛍
光体焼結セラミックス板、 10・・・ZnS : C
u蛍光体焼結セラミックス板、 11・・・蛍光体薄膜
・ 第1図 第2図 O 50 印加電圧 100 150 Y [Y] 0T3図 第4図 第5図 第7図 第9図 第11図
Claims (2)
- (1) 発光層と基体を兼ね、銅を0.01〜10%含
有する少なくとも一種の硫化物系蛍光体から成る850
℃〜1250℃の範囲で焼結された蛍光体焼結セラミツ
クスの表面上に、電極面が相対向しない少なくとも一つ
の対電極を形成し、対電極の少なくとも一方を透明電極
とし、対電極間に電圧を印加することにより該透明電極
を通して発光を取り出すことを特徴とするエレクトロル
ミネツセンス素子。 - (2) 面発光形照光ランプ、平面形固体発光表示装置
を製造するのに使用される特許請求の範囲第1項記載の
エレクトロルミネツセンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010786A JPH03216997A (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2010786A JPH03216997A (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03216997A true JPH03216997A (ja) | 1991-09-24 |
Family
ID=11760019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010786A Pending JPH03216997A (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03216997A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI418051B (zh) * | 2005-11-29 | 2013-12-01 | 飛利浦露明光學公司 | 用於發光裝置之發光陶瓷元件 |
-
1990
- 1990-01-20 JP JP2010786A patent/JPH03216997A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI418051B (zh) * | 2005-11-29 | 2013-12-01 | 飛利浦露明光學公司 | 用於發光裝置之發光陶瓷元件 |
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