JPH0272592A

JPH0272592A - 薄膜ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH0272592A
Application number: JP63221281A
Authority: JP
Inventors: Koyata Takahashi; 小弥太高橋; Akio Kondo; 近藤　昭夫
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1990-03-12

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、交流電界の印加によってＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光を呈するＥＬ素子に
関するものであり、特にその薄膜発光層に特徴のあるＥ
Ｌ素子に関するものである。

（従来の技術）一般的に薄膜ＥＬ素子は第１図に示すとおりガラス等の
透明基板１上に透明電極２を形成し、この透明電極２上
に第一絶縁層３、発光層４、第二絶縁層５を順次形成し
、さらにその上に背面電極６を形成した二重絶縁構造を
有している。

現在、この様な構造の薄膜ＥＬ素子の発光層の母材とし
てＺｎＳを用いたものが実用化されており、さらに近年
、ＥＬ水素子多色化を目的として赤色、緑色、青色を呈
するＥＬ発光層について検討されている。このようなＥ
Ｌ発光層として、ＣａＳ、ＳｒＳ等のアルカリ土類金属
硫化物を母材とした発光層が注目されており、例えばＣ
ａＳ母材にＥｕをドープしてなる発光層を有するＥＬ水
素子赤色に、ＳｒＳ母材にＣｅをドープしてなる発光層
を有するＥＬ水素子青緑色に発光することが知られてい
る。また、ＳｒＳ母材にＣｅとＥｕをドープしてなる発
光層を有するＥＬ水素子、白色発光素子として期待され
ている。

また、青色発光を呈するＥＬ水素子関しては、ＳｒＳ母
材にＣｅをドープしてなる発光層を何する青緑色発光Ｅ
Ｌ素子とカラーフィルタを組合せた素子やＳｒＳ母材に
ＣｅとＥｕをドープしてなる発光層を有するＥＬ水素子
が検討されているが、これらの素子は青色、赤色の強度
、青色の色純度あるいは発光効率が不十分であるという
問題を有する。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的は、高輝度で広い発光スペクトル領域を有
するＥＬ水素子提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者等は上記問題点を解決するために、鋭意検討を
行った結果、ＣａＳ、ＳｒＳ及びＢａＳからなる群から
選ばれた一種以上の硫化物とＧａ２Ｓ３の混合組成物か
らなる材料を母材としたＥＬ発光層は、ＣａＳまたはＳ
、ｒ　Ｓを母材としたＥＬ発光層にないスペクトル領域
での良好な発光特性を有することを見出し、本発明を完
成するに至った。

すなわち本発明は、組成式が（ＭＳ）　　争Ｇａ２Ｓ３（ただし、０．７≦ｘ≦１．５゜ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれた１種以
上の元素を示す。）で示される母材に１種以上の光学的に活性な元素をドー
プしてなる発光層を有することを特徴とする薄膜ＥＬ素
子である。

本発明の薄膜ＥＬ素子の構造としては例えば、ＴＳ１図
に示すとおりガラスなどの基板１上にＩｎ　　　　ＯＳ
ｎ０　　　　　１ＴＯＳ　ＺｎＯ二　／ｊ）　　な２３
１　　　２ゝどの材料からなる透明電極２を形成し、透明電極２上に
Ｙ　　ＯＴｉＯＳｉＮ、Ａｌｌ　　２０３．２　　３ゝ
　　　　　　　２ゝＳ　１Ａｆｆ　ＯＮ、Ｓ　ｉｏ　２、Ｔ、ａ２０５．５
ｒＴｉＯ８などの単層ある。いは多層からなる第一絶縁
層３を形成し、さらにその上層に発光層４、第一絶縁層
と同様の材料からなる第二絶縁層５、Ａｌｌなどからな
る背面電極６で構成されたものなどが挙げられる。

本発明の薄膜ＥＬ素子における発光層の母材は組成式（
ＭＳ）　　・Ｇａ２Ｓ３で示されるが、ｘ＝１の前後で
最大の輝度特性を示し、Ｘが０．７未満あるいはＸが１
．５を越える領域では、発光特性が著しく低下してしま
う。

更に本発明のＥＬ水素子おける・発光層は、上記の母材
に１種以上の光学的に活性な元素をドープしてなるもの
であり、これらの元素としてはＣｕ。

Ｓｎ、Ｐｂなどの遷移金属、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ。

Ｅｒ、Ｔｍなどの希土類元素などを例示することができ
る。また、これらのドープ量は母材に対して０，０５〜
１０ａ＋ｏ１％であることが好ましく、この範囲より多
い場合、得られるＥＬ水素子発光特性が低下し、少ない
場合、発光が弱くなるおそれがある。

更に、ドープ元素のうち特にＰｂ、Ｅｕ及びＣｅを選択
し、発光層の組成式を（ＭＳ）　　　φＧａ　　Ｓ　　：Ｃｅ　　、Ｅｕ　　
。

Ｘ　　　　２３　　　　ｙ　　　　ｚｂ　　　Ａ１’　　　ｔｉ（ただし、０．７≦ｘ≦１．５＋Ｏ≦ｙ＜０．１．Ｏ≦ｚｏ０．１゜０≦１くΩ、１，０≦ｃｍ＜０．１゜ＡはＬ　１ＳＮａ、ＫＳＲｂ、Ｆ、ＣΩ、ＢｒまたはＩ
。

ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれた１種以
上の元素を示す。）とすることにより、ｙまたはｌが２より遥かに大きい場
合、青色から白色を紅でオレンジまでの発光を呈するＥ
Ｌ素子が得られる。このとき、１が０に近づく程、ＥＬ
素子の発光色は青緑色に近づき、ｙが０に近づく程オレ
ンジ色を呈する。また、途中の組成で？すられる白色光
は４２０から７２０ｎｍの波長領域を有し青、赤共に広
い発光スペクトル領域が得られ、これらの発光層にＥｕ
をドーブスことにより緑色の発光が改善される。更にＡ
は、電荷補償のために用いられるものであり、Ｃｅ濃度
と同程度にドープすることによりＥＬ素子の発光特性の
安定化がなされる。

本発明のＥＬ素子の発光層は、蒸着法、スパッタリング
法、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＥ法などにより得られ、発光層
以外の層についても、従来の蒸着法、スパッタリング法
、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＥ法などにより調製することがで
きる。

（実施例）以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない
。

実施例１第１図に示すＥＬ素子を次の手順で作製した。

始めに、透明電極２をバターニングしたガラス基板１上
にＳｔ　　　Ａ、Ｑ　　　ＯＮ　　　の組成の５．５　
　０．５　０．５　７．５ターゲツトを用い、Ａ　ｒ　：　Ｎ　２の比率を３：１
とした混合ガス中でスパッタリングを行うことにより、
厚さ２００ｎｍの第一絶縁層３を調製した。

その後、Ｇａ２Ｓ３のペレットとＳｒＳのペレットにＣ
ｅ　Ｆ　ａを０．５ｓ＋ｏ１％′混合したペレットを用
い、温度２００℃、　　５　Ｘ　１０−５ｔｏｒｒのＨ
３雰囲気中で、電子ビーム共蒸着法により、第一絶縁層
３上に１１０００ｎの厚みの発光層４を調製した。また
、このときのＧａ２Ｓ３とＳｒＳは（Ｓ　ｒ　Ｓ　）　
　・Ｇ　ａ　２　Ｓ　ａでＸが０．５〜１．８＋　　　
　Ｘまで変化させ、種々の組成比の発光層を有するＥＬ素子
を得た。次いでＡ「ガス気流中で６００℃の温度で熱処
理を１時間行った後、前述の第一絶縁層３と同じ方法で
厚さ２００ｎｍの第二絶縁層５を調製し、ざらにＡｆｉ
からなる背面電極６を電子ビーム蒸着法により調製し薄
膜ＥＬ素子を得た。

得られた薄膜ＥＬ素子の発光層中のＣｅ濃度は５ｒＳａ
度が変化してもほぼ０，５ｍｏ１％であった。第２図に
得られた薄膜ＥＬ素子を５　ｋ　ＩＩ　ｚで交流駆動し
たときの飽和輝度と発光層中のＳｒＳ濃度との関係を示
す。第２図よりＥＬ素子の飽和輝度は！−１，０付近ま
で増加し、それを越えたところでで減少していることが
わかる。第３図にｘ＝１．０の場合の発光スペクトルと
高輝度のＣＲＴの青色材料であるＺｎＳ　：　Ａｇの発
光スペクトルを示す。この図より得られたＥＬ素子の発
光スペクトルはＣＲＴの青色材料の発光スペクトルと近
似し、純度の良い青色を呈することがわかる。

実施例２実施例１と同様の方法で発光層の組成についてのみ、５ｒＳ−Ｇａ　　Ｓ　　：Ｃｅ　　、’Ｐｂ　　　、に
２　３　　　　ｙ　　　　Ｏ，０４Ｙとして、ｙを０．０００５から０，０１まで変化させて
発光特性を調べた。その結果、得られたＥＬ素子は、０
．００１　＜　ｙ　＜　０．００３において白色を示し
、得られた白色光は４２０から７２０ｎｍの波長領域を
有しＳｒＳ；Ｃｅ、Ｅｕと比較して青、赤共に広いもの
であった。更に、この発光層中にＥｕを０．０００５ド
ープすることにより得られたＥＬ素子の赤、緑、腎の発
光のバランスが改善された。

実施例３実施例１と同様の方法でＥＬ素子を作製し、発光層の組
成についてのみ、（ＢａＳ）　　　・Ｇａ　　Ｓ　　：Ｃｅｘ　　　　　
２　３　　　０．００５”としたところ実施例１と同様
にＥＬ素子の飽和輝度は！−１，０付近まで増加し、そ
れ以上で減少した。発光スペクトルに関しても同様にか
なりＺｎＳ：Ａｇのものに近く、純度の良い青色であっ
た。

（発明の効果）以上述べたとおり、本発明の薄膜ＥＬ素子は、従来のＣ
ａ５ＳＳｒＳを母材とする発光層を有するＥＬ素子には
ないスペクトル領域での高輝度な発光がｊｌられるもの
である。また、この母材にＣｅをドープしたＥＬ素子は
ＣＲＴの青色にほぼ相当する青色を呈する素子となり、
実用化に近い緑、赤のＥＬ材料と組合せることによりに
フルカラーのＥＬ素子を作ることができる。更に、この
母材にＣｅ、Ｅｕ、Ｐｂをドープした発光層を有するＥ
Ｌ素子は非常に広いスペクトル領域での発光が得られ、
カラーフィルターとｍねることにより容易にフルカラー
のＥＬ素子を作ることができる。

光層（Ｘ−１，０）及びＣＲＴの青色材料であるＺｎＳ
：Ａｇの発光スペクトルを示す図である。

図中、１・・・透明基板　　　　２・・・透明電極３・・・第
一絶縁層　　　４・・・発光層５・・・第二絶縁層　　
　６・・・背面電極を各々示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）組成式が（ＭＳ）＿ｘ．Ｇａ＿２Ｓ＿３（ただし、０．７≦ｘ≦１．５，ＭはＣａ，Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれた１種以上の元素を示す。）で示される発光層母材に１種以上の光学的に活性な元素
をドープしてなる発光層を有することを特徴とする薄膜
ＥＬ素子。
（２）組成式が（ＭＳ）＿ｘ．Ｇａ＿２Ｓ＿３：Ｃｅ＿ｙ，Ｅｕ＿ｚ，
Ｐｂ＿ｌ，Ａ＿ｍ（ただし、０．７≦ｘ≦１．５，０≦ｙ＜０．１，０≦ｚ＜０．１，０≦ｌ＜０．１，０≦ｍ＜０．１，ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩＭはＣａ，Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれた１種以上の元素を示す。）で示される発光層を有することを特徴とする薄膜ＥＬ素
子。