JPH0714677A - 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
- JPH0714677A JPH0714677A JP5175982A JP17598293A JPH0714677A JP H0714677 A JPH0714677 A JP H0714677A JP 5175982 A JP5175982 A JP 5175982A JP 17598293 A JP17598293 A JP 17598293A JP H0714677 A JPH0714677 A JP H0714677A
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- Japan
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- insulating layer
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- sialon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】色純度良く安定したEL素子を提供すること。
【構成】図１は、EL素子10の断面構造で、絶縁性基板の
ガラス基板１上に順次、透明なZnO 又はITO から成る下
部透明電極2(第１電極）、その上面にとしてサイアロン
（SiAlON）下部絶縁層3(第１絶縁層）、そして酸化ユー
ロピウム(Eu2O3）添加の硫化カルシウム(CaS）発光層
４、そしてサイアロン上部絶縁層5(第２絶縁層）、アル
ミニウム等の金属電極またはITO,ZnO 等の透明電極から
成る上部電極6(第２電極）が形成されている。Eu2O3 を
添加することで発光輝度が高くなり、EL素子の発光効率
が向上する。Eu単体を添加する場合に比べて、酸素が発
光中心近傍に安定して存在することができる。それで従
来、再現性の低下の原因となっていた残留酸素量の影響
が低減し、素子特性の再現性が向上した。また、CIE 色
度図に示す様に色光発光の色純度が向上する。
ガラス基板１上に順次、透明なZnO 又はITO から成る下
部透明電極2(第１電極）、その上面にとしてサイアロン
（SiAlON）下部絶縁層3(第１絶縁層）、そして酸化ユー
ロピウム(Eu2O3）添加の硫化カルシウム(CaS）発光層
４、そしてサイアロン上部絶縁層5(第２絶縁層）、アル
ミニウム等の金属電極またはITO,ZnO 等の透明電極から
成る上部電極6(第２電極）が形成されている。Eu2O3 を
添加することで発光輝度が高くなり、EL素子の発光効率
が向上する。Eu単体を添加する場合に比べて、酸素が発
光中心近傍に安定して存在することができる。それで従
来、再現性の低下の原因となっていた残留酸素量の影響
が低減し、素子特性の再現性が向上した。また、CIE 色
度図に示す様に色光発光の色純度が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロルミネッセ
ンス（Electroluminescence、以下ＥＬ）素子に関する
もので、特に高輝度，高色純度の赤色発光を提供するＥ
Ｌ素子に関するものである。
ンス（Electroluminescence、以下ＥＬ）素子に関する
もので、特に高輝度，高色純度の赤色発光を提供するＥ
Ｌ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＥＬ素子は、発光層中に添加され
る発光中心材料の種類により異なる発光色で発光し、例
えば遷位金属元素のマンガン（Mn）は黄橙色を、希土類
元素のうちテルビウム（Tb）は緑色を、サマリウム（S
m）は赤色を、ツリウム（Tm）は青色をそれぞれ発光す
る。ところが、これらの発光輝度及び発光効率はマンガ
ン（Mn）を除き、いずれも実用的なレベルには至ってい
ない。その他には、ＥＬ素子の色純度や輝度の向上が期
待できるものとして、発光層の母体材料に硫化カルシウ
ム(CaS）を用い、発光中心としてユーロピウム（Eu）を
添加した材料が提案されている。
る発光中心材料の種類により異なる発光色で発光し、例
えば遷位金属元素のマンガン（Mn）は黄橙色を、希土類
元素のうちテルビウム（Tb）は緑色を、サマリウム（S
m）は赤色を、ツリウム（Tm）は青色をそれぞれ発光す
る。ところが、これらの発光輝度及び発光効率はマンガ
ン（Mn）を除き、いずれも実用的なレベルには至ってい
ない。その他には、ＥＬ素子の色純度や輝度の向上が期
待できるものとして、発光層の母体材料に硫化カルシウ
ム(CaS）を用い、発光中心としてユーロピウム（Eu）を
添加した材料が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
硫化カルシウム(CaS）にユーロピウム（Eu）を添加して
作成したＥＬ素子の発光輝度及び色純度は、性能向上は
見られるものの、実用的に十分ではなく、また複雑な成
膜方法によって成膜されるため成膜条件のパラメータが
多く、最適な成膜条件を見いだすことは困難であった。
さらに、発光層中の発光中心がどのような状態の場合に
高輝度・高効率が得られるのか等、不明な点が多い。そ
のため高輝度・高効率化への指針が無く、成膜条件、特
に成膜装置内の残留酸素量などが素子特性に影響を与え
ており、再現性良く優れたＥＬ素子を製作することは困
難な現状であった。
硫化カルシウム(CaS）にユーロピウム（Eu）を添加して
作成したＥＬ素子の発光輝度及び色純度は、性能向上は
見られるものの、実用的に十分ではなく、また複雑な成
膜方法によって成膜されるため成膜条件のパラメータが
多く、最適な成膜条件を見いだすことは困難であった。
さらに、発光層中の発光中心がどのような状態の場合に
高輝度・高効率が得られるのか等、不明な点が多い。そ
のため高輝度・高効率化への指針が無く、成膜条件、特
に成膜装置内の残留酸素量などが素子特性に影響を与え
ており、再現性良く優れたＥＬ素子を製作することは困
難な現状であった。
【０００４】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、酸素を発光中心周辺に添加すること
によって、発光輝度、色純度に優れ、発光層形成装置に
依存しないＥＬ素子を再現性良く形成し提供することに
ある。
されたものであり、酸素を発光中心周辺に添加すること
によって、発光輝度、色純度に優れ、発光層形成装置に
依存しないＥＬ素子を再現性良く形成し提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、絶縁性基板上に、第１電極、第１絶
縁層、アルカリ土類硫化物を母体材料とする発光層、第
２絶縁層及び第２電極を有し、少なくとも光を取り出す
側の層が、光学的に透明な材料にて順次積層されて形成
されているエレクトロルミネッセンス素子であって、前
記発光層の発光中心として酸化ユーロピウム(Eu2O3）が
添加されていることを特徴とする。
め本発明の構成は、絶縁性基板上に、第１電極、第１絶
縁層、アルカリ土類硫化物を母体材料とする発光層、第
２絶縁層及び第２電極を有し、少なくとも光を取り出す
側の層が、光学的に透明な材料にて順次積層されて形成
されているエレクトロルミネッセンス素子であって、前
記発光層の発光中心として酸化ユーロピウム(Eu2O3）が
添加されていることを特徴とする。
【０００６】
【作用】発光層の従来の発光中心であるユーロピウム
（Eu）原子の周囲に酸素原子があることにより、発光量
が増大していることが実験の結果確認された。なお、そ
の理論的解明は成されておらず、推定としてEu原子の電
子の準位が影響を受け、発光に寄与する電子の量が増大
し発光量が増すと考えられる。
（Eu）原子の周囲に酸素原子があることにより、発光量
が増大していることが実験の結果確認された。なお、そ
の理論的解明は成されておらず、推定としてEu原子の電
子の準位が影響を受け、発光に寄与する電子の量が増大
し発光量が増すと考えられる。
【０００７】
【発明の効果】本発明のＥＬ素子は、発光層の発光中心
として酸化ユーロピウム(Eu2O3）が存在するため、ユー
ロピウム単体が添加された場合より発光効率が向上して
発光輝度が高くなり、初めから酸素原子で安定している
ので再現性よく成膜できる。又、本発明のＥＬ素子は、
図４のＣＩＥ色度図に示す様に赤色発光の色純度が向上
する。
として酸化ユーロピウム(Eu2O3）が存在するため、ユー
ロピウム単体が添加された場合より発光効率が向上して
発光輝度が高くなり、初めから酸素原子で安定している
ので再現性よく成膜できる。又、本発明のＥＬ素子は、
図４のＣＩＥ色度図に示す様に赤色発光の色純度が向上
する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明に係わるＥＬ素子１０の断面構
造を示した模式図である。ＥＬ素子１０は、絶縁性基板
であるガラス基板１（厚さ 1.1mm，ノンアルカリガラ
ス）上に順次、以下の薄膜が積層形成され構成されてい
る。ガラス基板１上には、第１電極として、光学的に透
明な酸化亜鉛(ZnO）又はＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸
化インジウム−錫）から成る下部透明電極２が形成さ
れ、その上面には第１絶縁層として、サイアロン（SiAl
ON）から成る下部絶縁層３、そして酸化ユーロピウム(E
u2O3）の添加された硫化カルシウム(CaS）を主成分とす
る発光層４、光学的に透明なサイアロン（SiAlON）から
成る第２絶縁層としての上部絶縁層５、第２電極として
のアルミニウム（Al）等の金属電極や、さらにＩＴＯ，
酸化亜鉛(ZnO）等の透明電極から成る上部電極６が形成
されている。なお、図示したＥＬ素子の構造は、発光さ
せる部分とさせない部分を代表して描いたものであり、
構造としてはこの図の断面形状に限らず、発光層４に電
界が印加されて、本発明の趣旨を実現するＥＬ構造をな
せば、どのような構造であってもよい。
明する。図１は、本発明に係わるＥＬ素子１０の断面構
造を示した模式図である。ＥＬ素子１０は、絶縁性基板
であるガラス基板１（厚さ 1.1mm，ノンアルカリガラ
ス）上に順次、以下の薄膜が積層形成され構成されてい
る。ガラス基板１上には、第１電極として、光学的に透
明な酸化亜鉛(ZnO）又はＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸
化インジウム−錫）から成る下部透明電極２が形成さ
れ、その上面には第１絶縁層として、サイアロン（SiAl
ON）から成る下部絶縁層３、そして酸化ユーロピウム(E
u2O3）の添加された硫化カルシウム(CaS）を主成分とす
る発光層４、光学的に透明なサイアロン（SiAlON）から
成る第２絶縁層としての上部絶縁層５、第２電極として
のアルミニウム（Al）等の金属電極や、さらにＩＴＯ，
酸化亜鉛(ZnO）等の透明電極から成る上部電極６が形成
されている。なお、図示したＥＬ素子の構造は、発光さ
せる部分とさせない部分を代表して描いたものであり、
構造としてはこの図の断面形状に限らず、発光層４に電
界が印加されて、本発明の趣旨を実現するＥＬ構造をな
せば、どのような構造であってもよい。
【０００９】次に、上述のＥＬ素子１０の製造方法を以
下に述べる。まず、ガラス基板１上に下部透明電極１２
を成膜する。次に、下部透明電極２上にサイアロン（Si
AlON）から成る下部絶縁層３をスパッタにより形成す
る。これは、ガラス基板１の温度を 250℃に保持し、ス
パッタ装置内を 1.3Paに維持し、装置内にアルゴン(Ar)
と酸素（O2）の混合ガスを導入し、2.55W/cm2 の高周波
電力の条件で行う。そして上記下部絶縁層３上に、酸化
ユーロピウム(Eu2O3) を添加した硫化カルシウム(CaS）
をターゲットとしてスパッタすることにより、発光層４
を形成する。このターゲットは図２のＡに示す様に、硫
化カルシウム(CaS）に対して発光中心として酸化ユーロ
ピウム(Eu2O3) を添加し、発光中心助剤（コドーパン
ト）としてCuBr2 を添加する。コドーパントは添加する
ことにより発光中心に対して発光を増大させる効果を持
つもので、ここではユーロピウムに衝突する電子の数量
を増大させる役割と考えてよい。スパッタの条件は、ガ
ラス基板１の温度を 300℃に保持し、スパッタ装置内を
13.3Paに維持してアルゴン（Ar）とヘリウム（He）の混
合ガスを導入し、2.55W/cm2 の高周波電力で行う。そし
て安定化のための 500℃ 2時間程の熱処理後、サイアロ
ン（SiAlON）から成る上部絶縁層５を、下部絶縁層３と
同一の方法（スパッタ）により発光層４上に形成する。
その後、アルミニウム(Al)から成る上部電極６を蒸着法
により形成して出来上がる。
下に述べる。まず、ガラス基板１上に下部透明電極１２
を成膜する。次に、下部透明電極２上にサイアロン（Si
AlON）から成る下部絶縁層３をスパッタにより形成す
る。これは、ガラス基板１の温度を 250℃に保持し、ス
パッタ装置内を 1.3Paに維持し、装置内にアルゴン(Ar)
と酸素（O2）の混合ガスを導入し、2.55W/cm2 の高周波
電力の条件で行う。そして上記下部絶縁層３上に、酸化
ユーロピウム(Eu2O3) を添加した硫化カルシウム(CaS）
をターゲットとしてスパッタすることにより、発光層４
を形成する。このターゲットは図２のＡに示す様に、硫
化カルシウム(CaS）に対して発光中心として酸化ユーロ
ピウム(Eu2O3) を添加し、発光中心助剤（コドーパン
ト）としてCuBr2 を添加する。コドーパントは添加する
ことにより発光中心に対して発光を増大させる効果を持
つもので、ここではユーロピウムに衝突する電子の数量
を増大させる役割と考えてよい。スパッタの条件は、ガ
ラス基板１の温度を 300℃に保持し、スパッタ装置内を
13.3Paに維持してアルゴン（Ar）とヘリウム（He）の混
合ガスを導入し、2.55W/cm2 の高周波電力で行う。そし
て安定化のための 500℃ 2時間程の熱処理後、サイアロ
ン（SiAlON）から成る上部絶縁層５を、下部絶縁層３と
同一の方法（スパッタ）により発光層４上に形成する。
その後、アルミニウム(Al)から成る上部電極６を蒸着法
により形成して出来上がる。
【００１０】上述の実施例の構造からなる赤色発光の薄
膜ＥＬ素子と、比較例として発光層の発光中心としてフ
ッ化ユーロピウム（EuF3）、硫化ユーロピウム（EuS)を
添加した赤色発光の薄膜ＥＬ素子とにおいて、印加電圧
Ｖ（Ｖ）と発光輝度Ｌとの関係を比較したものを図３に
示す。図３中、Ａが上述の本実施例の酸化ユーロピウム
を示し、Ｂがフッ化ユーロピウム（EuF3）、Ｃが硫化ユ
ーロピウム（EuS)の比較例を示す。この比較例Ｂ、Ｃ
は、上述した製造方法で素子を作成する際に、発光層を
形成する時のスパッタターゲットとして、図２に示す
Ｂ，Ｃを用いたものである。なお、その他の成膜条件等
は上述実施例と同一である。図３から明らかなように、
本発明の発光層構造から成る赤色発光のＥＬ素子１０
（図３のＡ）は、比較例（Ｂ、Ｃ）に比べて高い輝度が
得られている。
膜ＥＬ素子と、比較例として発光層の発光中心としてフ
ッ化ユーロピウム（EuF3）、硫化ユーロピウム（EuS)を
添加した赤色発光の薄膜ＥＬ素子とにおいて、印加電圧
Ｖ（Ｖ）と発光輝度Ｌとの関係を比較したものを図３に
示す。図３中、Ａが上述の本実施例の酸化ユーロピウム
を示し、Ｂがフッ化ユーロピウム（EuF3）、Ｃが硫化ユ
ーロピウム（EuS)の比較例を示す。この比較例Ｂ、Ｃ
は、上述した製造方法で素子を作成する際に、発光層を
形成する時のスパッタターゲットとして、図２に示す
Ｂ，Ｃを用いたものである。なお、その他の成膜条件等
は上述実施例と同一である。図３から明らかなように、
本発明の発光層構造から成る赤色発光のＥＬ素子１０
（図３のＡ）は、比較例（Ｂ、Ｃ）に比べて高い輝度が
得られている。
【００１１】図４は、ＥＬ素子の発光スペクトル（波長
−スペクトル強度）の比較で、図中実線(I) が本実施例
の酸化ユーロピウムＥＬ素子１０を示し、図中点線(II)
が図２の比較例ＢによるＥＬ素子を示す。図４から、本
実施例(I) の様に、ユーロピウム（Eu）に酸素を結合さ
せることにより発光スペクトルは短波長側の成分が減少
すると共に、ピークが尖鋭になっていることが分かる。
−スペクトル強度）の比較で、図中実線(I) が本実施例
の酸化ユーロピウムＥＬ素子１０を示し、図中点線(II)
が図２の比較例ＢによるＥＬ素子を示す。図４から、本
実施例(I) の様に、ユーロピウム（Eu）に酸素を結合さ
せることにより発光スペクトルは短波長側の成分が減少
すると共に、ピークが尖鋭になっていることが分かる。
【００１２】図５は、ＣＩＥ色度図の一部で、図中(I)
（Ｘ座標＝0.677 , Ｙ座標＝0.323）が上述実施例の酸
化ユーロピウムＥＬ素子を示し、図中(II)（Ｘ座標＝0.
653, Ｙ座標＝0.346 ）が図２の比較例ＢによるＥＬ素
子を示す。また、比較のため標準的なＣＲＴの赤色を(I
II) に示した。色度の測定は市販の色度計によってい
る。図５から上述実施例の酸化ユーロピウムＥＬ素子
(I) は比較例ＢのＥＬ素子(II)と比較しても、色純度の
良好な赤色発光、即ち鮮やかな赤色が得られることが実
験により分かった。
（Ｘ座標＝0.677 , Ｙ座標＝0.323）が上述実施例の酸
化ユーロピウムＥＬ素子を示し、図中(II)（Ｘ座標＝0.
653, Ｙ座標＝0.346 ）が図２の比較例ＢによるＥＬ素
子を示す。また、比較のため標準的なＣＲＴの赤色を(I
II) に示した。色度の測定は市販の色度計によってい
る。図５から上述実施例の酸化ユーロピウムＥＬ素子
(I) は比較例ＢのＥＬ素子(II)と比較しても、色純度の
良好な赤色発光、即ち鮮やかな赤色が得られることが実
験により分かった。
【００１３】以上述べた様に、発光層の発光中心として
酸化ユーロピウム(Eu2O3）を添加することにより発光輝
度が高くなり、ＥＬ素子の発光効率が向上する。ユーロ
ピウム単体を添加する場合に比べて、酸素が周囲に初め
から存在することで酸素原子は安定して発光中心近傍に
存在できる。それで従来、再現性の低下の原因となって
いた成膜条件依存性、特に成膜装置内の残留酸素量（到
達真空度）の影響が低減し、素子特性の再現性が向上す
る。また、ＣＩＥ色度図に示す様に赤色発光の色純度が
向上する。
酸化ユーロピウム(Eu2O3）を添加することにより発光輝
度が高くなり、ＥＬ素子の発光効率が向上する。ユーロ
ピウム単体を添加する場合に比べて、酸素が周囲に初め
から存在することで酸素原子は安定して発光中心近傍に
存在できる。それで従来、再現性の低下の原因となって
いた成膜条件依存性、特に成膜装置内の残留酸素量（到
達真空度）の影響が低減し、素子特性の再現性が向上す
る。また、ＣＩＥ色度図に示す様に赤色発光の色純度が
向上する。
【図１】本発明に係わる一実施例のＥＬ素子の断面構造
を示した模式図。
を示した模式図。
【図２】同実施例と、比較例として、ＥｕＦ3，ＥｕＳ
を発光中心とする発光層から成るＥＬ素子を作成する組
成一覧図。
を発光中心とする発光層から成るＥＬ素子を作成する組
成一覧図。
【図３】同実施例と、比較例のＥｕＦ3 ，ＥｕＳを発光
中心とする発光層から成るＥＬ素子とにおける印加電圧
と発光輝度との関係を示した特性図。
中心とする発光層から成るＥＬ素子とにおける印加電圧
と発光輝度との関係を示した特性図。
【図４】同実施例と、比較例のＥｕＦ3を発光中心とす
る発光層から成るＥＬ素子とにおける波長とスペクトル
強度とを示した特性図。
る発光層から成るＥＬ素子とにおける波長とスペクトル
強度とを示した特性図。
【図５】同実施例と、比較例のＥｕＦ3を発光中心とす
る発光層から成るＥＬ素子とにおけるＣＩＥ色度図。
る発光層から成るＥＬ素子とにおけるＣＩＥ色度図。
１−ガラス基板（絶縁性基板） ２−ＩＴＯ（下部透明電極、第１電極） ３−ＳｉＡｌＯＮ（下部絶縁層） ４−ＣａＳ：Ｅｕ，Ｏ（発光層） ５−ＳｉＡｌＯＮ（上部絶縁層） ６−Ａｌ（上部電極、第２電極） １０−ＥＬ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 信衛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 服部 正 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 大西 秀臣 愛媛県松山市山越３丁目６−30
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板上に、第１電極、第１絶縁層、
アルカリ土類硫化物を母体材料とする発光層、第２絶縁
層及び第２電極を有し、 少なくとも光を取り出す側の層が、光学的に透明な材料
にて順次積層され形成されているエレクトロルミネッセ
ンス素子であって、 前記発光層の発光中心として酸化ユーロピウム（Ｅｕ2
Ｏ3）が添加されていることを特徴とするエレクトロル
ミネッセンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5175982A JPH0714677A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP5175982A JPH0714677A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0714677A true JPH0714677A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=16005638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5175982A Pending JPH0714677A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0714677A (ja) |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP5175982A patent/JPH0714677A/ja active Pending
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