JPH04363895A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャラクターやグラフ
ィックスなどの表示に用いるエレクトロルミネッセンス
（以下ＥＬと略する）素子に関し、さらに詳しくは、高
い発光効率を有する薄膜ー粉末混成型のＥＬ素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＥＬ素子を応用した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イションの端末など
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。

【０００３】キャラクターやグラフィックスなどを表示
できるＥＬ素子には、薄膜の発光層とその両側に配置さ
れた絶縁層を電極で挟んだ構造を有する交流薄膜型ＥＬ
素子や、硫化亜鉛の粉末からなる発光層と銅（Ｃｕ）を
コートした硫化亜鉛の粉末層からなる電流制限層を電極
で挟んだ構造の直流粉末型ＥＬ素子、の２つのタイプが
知られ実用化されている。しかし、最近ではこの２種の
ＥＬ素子以外にも、優れた表示品質を低コストで達成で
きるコストパーフォーマンスの高いＥＬ素子として、薄
膜の発光層と粉末の電流制限層とを組み合わせた薄膜ー
粉末混成型ＥＬ素子（以下、混成型ＥＬと呼ぶ）が発表
されている。（例えば、英国特許公報ＧＢ２１７６３４
１Ａ）図３は、この従来技術の混成型ＥＬ素子の構成を
示した図である。図３を用いて混成型ＥＬ素子の構造、
製造方法および動作メカニズムを説明する。

【０００４】ガラス基板１上に、透明電極２としてＩＴ
Ｏなどの透明電極材料をスパッタ、真空蒸着法により被
覆した後に、フォトリソグラフイなどの方法を用いて所
定の形状にパターニングする。その上に発光層３を真空
蒸着法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法などの方法で形成す
る。　発光層３の物質としては、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｃ
ａＳ、ＳｒＳなどの２ー６族あるいは２ａー６ｂ族化合
物に、Ｍｎ、Ｃｕなどの遷移金属やＴｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、
Ｅｕ、Ｃｅなどの希土類元素あるいはそれらのフッ化物
、塩化物などを発光中心としてドープしたものがよく用
いられる。続いて発光層３の上に、電流制限層４を被覆
する。電流制限層４は、発光層３に過大な電流が流れる
のを防ぐ抵抗の役割を果たし、通常、３×１０３Ωｃｍ
〜１×１０６Ωｃｍの抵抗率を有する導電性微粉末を、
バインダーとして有機樹脂を用いて１〜３０μｍの膜厚
に固めた膜からなる。導電性微粉末としては、Ｃｕをコ
ートしたＺｎＳ、ＭｎＯ２、ＰｂＳ、ＣｕＯ、ＰｂＯ、
Ｔｂ４Ｏ７、Ｅｕ２Ｏ３、ＰｒＯ２、カーボンまたはチ
タン酸バリウムなどが、単独でまたは混合して用いられ
る。表示のコントラストを上げるために、電流制御層に
は黒色または暗色の物質が好んで使われる。その上に、
上部電極５としてアルミニウム（Ａｌ）などを真空蒸着
法を用いて約１μｍ被覆し、ダイヤモンドの針を用いて
上部電極と電流制限層を機械的にスクライブすることに
よって、ドットマトリックス型あるいはセグメント型の
混成型ＥＬ素子とする。

【０００５】このＥＬ素子は、直流でも交流でも駆動す
ることができるが、通常、透明電極２を陽極に、背面電
極５を陰極にして、直流のパルス電圧を印加して駆動さ
せる。キャラクターやグラフィックスなどを表示するド
ットマトリックス型の表示素子とする場合は、一般に行
側のラインを順次走査する時分割駆動法を用いる。ＥＬ
素子の駆動により、電子は電流制限層と発光層との間の
界面から発光層に注入される。そして発光層中を高電界
により加速され、高いエネルギーを持った状態で発光中
心に衝突し、それにより励起された発光中心が緩和する
ときに発光する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す従来の混成型ＥＬ素子では、例えば発光層にＭｎを
ド−プした硫化亜鉛を用いた場合、その発光エネルギー
と素子に投入したエネルギーとの比（発光効率）は、０
．１〜０．２５ｌｍ／Ｗ（ルーメン／ワット）であった
。発光効率が０．２ｌｍ／Ｗ程度では、ドットマトリッ
クスタイプでキャラクターやグラフィックスなどを表示
するには、発光効率が低いという問題点があった。６４
０×２００ドット程度の容量のディスプレイとして実用
的に必要な輝度である５０ｃｄ／ｍ２を得ることができ
るが、６４０×４００あるいは１０２４×８００などの
中容量から大容量のディスプレイでは、１素子当りに電
圧が印加される時間、いわゆるデューティー比が小さく
なるために、輝度は２０〜４０ｃｄ／ｍ２程度となり、
実用上輝度が不足するという問題点があった。

【０００７】また、ディスプレイの消費電力は発光効率
に反比例するため、６４０×２００ドットの容量でＡ５
サイズのデイスプレイパネルとした場合、混成型ＥＬ素
子の消費電力は全面を発光させる状態で２５Ｗ程度にな
るのに対し、例えば交流薄膜型ＥＬ素子では、同じパネ
ルサイズで１０Ｗ程度であり、混成型ＥＬ素子は消費電
力が著しく大きいという問題点があった。

【０００８】また、このように消費電力が大きいために
、素子に投入する電力が大きく、そのため寿命が著しく
短いという問題点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流駆動混成
型ＥＬ素子が有する上記問題点を解決するためになされ
たもので、透明な絶縁性基板上に透明電極、発光層、導
電性微粉末を固めてなる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
記透明電極と前記発光層の間または前記発光層と前記電
流制限層の間の少なくとも一方に介在するように、１０
３〜１０１０Ωｃｍの電気抵抗率を有する電子障壁層を
設け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。

【００１０】本発明のエレクトロルミネッセン素子の電
子障壁層は、その電気抵抗率が１０３〜１０１０Ωｃｍ
の範囲にあることが必要である。そして、この電気障壁
層は、透明電極と発光層の間に介在するように設けられ
ていてもよく、発光層と電流制限層の間に介在するよう
に設けられていてもよく、透明電極と発光層の間と発光
層と電流制限層の間の両方に同時に介在するように設け
られていてもよい。

【００１１】本発明の透明電極と発光層との間に設けら
れる電子障壁層の電気抵抗率が１０３Ωｃｍより小さい
と、透明電極の発光層に接する界面の凹凸形状に基因す
る発光層中に生ずる電流集中を抑制することが困難とな
るので好ましくない。

【００１２】一方、電気抵抗率が１０１０Ωｃｍよりも
大きいと駆動電圧の上昇によって消費電力が大きくなり
、ＥＬ素子全体としての発光効率が悪くなる。したがっ
て、本発明の透明電極と発光層との間に設けられる電子
障壁層の電気抵抗率は、１０３〜１０１０Ωｃｍの範囲
に定められる。発光効率を大きく、かつ、駆動電圧を低
く抑える観点から１０５〜１０８Ωｃｍの範囲にするの
が好ましい。さらに１０６〜１０８Ωｃｍの範囲にする
のが最も好ましい。

【００１３】一方、発光層と電流制限層との間に設けら
れる電気障壁層の電気抵抗率は、１０３Ωｃｍより小さ
いと、弱い電界を印加しても電子が流れ込んでしまい、
電界降伏効果が生じないので好ましくない。また、その
電気抵抗率が１０１０Ωｃｍよりも大きいとＥＬ素子の
消費電力が大きくなる。したがって、発光層と電流制限
層との間に設けられる電子障壁層の電気抵抗率は、１０
３〜１０１０Ωｃｍの範囲とする。

【００１４】電気障壁層に用いる物質としては、電気抵
抗率が１０３〜１０１０Ωｃｍの範囲であれば酸化物、
硫化物、セレン化物、テルル化物のいずれも用いること
ができる。　　とりわけ遷移金属酸化物、すなわち周期
律表の３Ａ〜７Ａ、８、２Ｂの各族の元素の酸化物が好
んで用いられ、かかる金属酸化物としては、スカンジウ
ム、イットリウム、希土類元素、チタン、ジルコニウム
、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム
、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、鉄
、コバルト、ニッケル、亜鉛、カドミウムの酸化物が挙
げられる。

【００１５】上記化合物のうち、とりわけ希土類元素酸
化物とイットリウム酸化物及びマンガン酸化物が好まし
く用いられ、そのような金属酸化物として、Ｍｎ３Ｏ４
、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２
Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、ＥｕＯ、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｅＯ
、Ｅｕ２Ｏ４、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、
Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３が挙
げられる。

【００１６】また、上記の金属酸化物を用いて電子障壁
層としたときその組成が出発物質からずれて化学量論組
成でなくても、電気抵抗率が１０３〜１０１０Ωｃｍの
範囲であればよい。例えばＰｒ６Ｏ１１（添え字は便宜
上つけたものであり、化学量論組成上では、ＰｒＯ２と
Ｐｒ２Ｏ３を両方含む）の酸化物を用いることができる
。

【００１７】本発明の電子障壁層は、その電気抵抗率が
１０１０Ωｃｍ以下になる範囲内で、種々の不純物、例
えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐ、Ｓｂ、Ｌｉ、Ｃｌ、
Ｂなどを含んでいてもよい。また、１種の化合物からな
っていてもよく、例えばＰｒ２Ｏ３ーＳｍ２Ｏ３などの
混晶系、ＥｕＯとＧｄ２Ｏ３の混合物などからなってい
てもよい。また電子障壁層のミクロな構造は、結晶質で
あっても非晶質であってもよい。

【００１８】上記遷移金属酸化物のうちでも、とりわけ
ＥｕＯ、Ｐｒ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２
Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４は、発光効率を大きく向
上させるので好ましい。また、透明電極と発光層との間
と発光層と電流制限層のと間の両方に同時に電子障壁層
を設けることは、発光効率をより大きくするう上で好ま
しい。

【００１９】電子障壁層の厚みは、５〜２００ｎｍとす
るのが好ましい。厚みが５ｎｍよりも薄いと電子障壁層
は連続膜構造になりにくく、ＥＬ素子としたときに輝度
むらが生じやすくなるので好ましくない。また、２００
ｎｍより厚くなると発光効率が低下し、さらに所定の輝
度を得るのに駆動電圧が高くなるので好ましくない。駆
動電圧が高くなると、ＥＬ素子を駆動するドライバーＩ
Ｃのコストが高くなり、ＥＬ素子のブレイクダウンが生
じやすくなるので好ましくない。上記理由により、電子
障壁層は１０〜１００ｎｍとするのがさらに好ましい。

【００２０】本発明の透明絶縁性基板としては、ナトリ
ウム成分をほとんど含まない無アルカリ組成のガラス板
、シリカやアルミナ成分を含む体積膨張係数が小さい低
膨張ガラス板、石英ガラス板、ソーダ石灰ガラス板にシ
リカ膜をコーテイングしたものなどが用いられる。

【００２１】本発明の透明電極としては、ＩＴＯ（錫を
ドープした酸化インジウム）膜や酸化錫を所定の形状に
フオトリソグラフイなどの手法によりパターニングした
ものが用いられる。

【００２２】本発明にかかる発光層としては、ＺｎＳ、
ＺｎＳｅ、ＣａＳ、ＳｒＳなどの２ー６族化合物にＭｎ
、Ｃｕなどの遷移金属やＴｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｃｅ
などの希土類元素、あるいはそれらのフッ化物、塩化物
などを発光中心としてドープしたものが用いられる。

【００２３】本発明の電流制限層は、発光層に過大な電
流が流れるのを防ぐ役割をはたし、３×１０３〜１×１
０６Ωｃｍの電気抵抗率を有する導電性微粉末を、バイ
ンダー樹脂等を用いて１〜３０μｍの厚みに固めたもの
が用いられる。導電性微粉末としては、銅をコーテイン
グした硫化亜鉛、二酸化マンガン、チタン酸バリウム、
カーボンなどが単体で、あるいはこれらを混合して用い
られる。また、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選ぶのが好ましい。

【００２４】本発明の背面電極は、アルミニウムなどを
たとえば真空蒸着法により約１μｍの厚みに被覆し、そ
の後ダイヤモンドなどの針で機械的にスクライブする方
法によりドットマトリックス型またはセグメント型の表
示に適した形状にされる。

【００２５】

【作用】発光層に用いられるＺｎＳ、ＣａＳ、ＳｒＳな
どの物質は、３〜５ｅＶ程度のバンドギャップを有して
おり、またｎ型半導体の性質をもつことから、伝導帯と
フェルミ準位のエネルギー差は、１．０〜１．５ｅＶ程
度である。したがって、室温状態では、伝導帯上に励起
されている電子の数は、ほとんどゼロに近く、発光層は
絶縁体である。しかし、発光層に１ＭＶ／ｃｍ程度以上
の高電界が印加されると、電子は熱電子状態となり、発
光層の導電性は著しく大きくなる。ＥＬ素子の発光は、
このような状態で起こる。このときの印加電圧は、発光
層の閾値電界と膜厚によって決定される。

【００２６】通常用いられるＩＴＯのような薄膜状の透
明電極の表面は、円柱状の結晶粒の先端が幾つも突き出
した形状をしており、１０〜１００ｎｍ程度の凹凸を有
している。発光層をこのような凹凸がある電極表面に直
接被覆した場合、その結晶粒は概ねエピタキシャル的に
成長し、発光層界面には透明電極表面の凹凸と同程度か
あるいはそれよりも大きな凹凸が生成する。従って、発
光層の膜厚は、膜面方向におよそ１００ｎｍ程度の微視
的なばらつきを有するようになる。このため発光層の閾
値電圧も膜面方向に１００ｎｍ程度の距離でその大きさ
に微視的なばらつきを有するようになる。

【００２７】このような閾値電圧のばらつきを有した発
光層が、金属的な導電性を有する透明電極と３×１０３
〜１×１０６Ωｃｍの比較的低抵抗の電流制限層に挟ま
れた状態で電圧が印加された場合、発光層の最も膜厚の
薄い部分が最初に閾値電界に達し、ツェナー降伏が起こ
ってホットエレクトロンの伝導が開始する。このとき、
より膜厚の厚い部分の閾値電圧は、最初にツェナー降伏
の起こる部分の閾値電圧よりも高いので、最初にツェナ
ー降伏の起こる部分に電流が集中してしまい、それ以外
の部分には電圧が印加されず、発光する領域は最も膜厚
の薄い部分に限定されてしまう。このようになると、発
光層面内に非発光部が不均一に存在するようになり、全
体の発光効率は低くなる。

【００２８】透明電極と発光層の間に設けられた１０３
〜１０１０Ωｃｍの抵抗率を有する電子障壁層は、この
ような素子を横切って流れる電流の不均一を緩和する作
用を有する。すなわち、本発明の透明電極と発光層との
間に電子障壁層の抵抗率を１０３Ωｃｍ以上とすること
により、発光層の膜厚に多少の差があっても、電流集中
が防止され、非発光部の生成が防止される。このために
、発光はより均一になり、発光効率が大きくなる。また
、電子制限層の欠陥準位の深さ、つまり欠陥準位と伝導
帯とのエネルギー差が大きいほど降伏電界が大きくなる
ので、発光効率向上の効果が大きくなる。このエネルギ
ー差は、２００ｍｅＶ以上であることが好ましい。

【００２９】発光層と電流制限層との間に設けられる電
子障壁層は、弱い電界が印加されている状態では電子を
多く流さない高抵抗体として振る舞い、ある程度以上の
強電界が印加されると、電子を多く流す半導体的な電気
的性質を有する。そして、発光層内に注入される電子を
比較的大きいエネルギを有するものにスクリーニングす
る作用を有する。

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明する
。図１は、本発明のエレクトロルミネッセンス素子の一
実施例の断面図である。図２は、実施例１で作成したＥ
Ｌ素子の発光特性を、比較例で作製したＥＬ素子の発光
特性とともに示した図である。図３は、従来技術のエレ
クトロルミネッセンス素子の断面図である。

【００３０】図１に示されるＥＬ素子は、紙面と平行な
方向にガラス基板１の上に設けられたストライプ状の複
数の透明電極２が互いに電気絶縁されて設けられており
、さらに発光層３および電子障壁層６が透明電極２およ
びガラス基板１の露出部分を覆うようにガラス基板１の
ほぼ全面に設けられ、さらに紙面に垂直な方向に複数の
ストライプ状の電流制限層４と背面電極５とが電子障壁
層６の上に設けられている。そして、背面電極５と透明
電極２との間に直流パルス電圧が電源７により印加され
て駆動される。 実施例１ 透明なガラス基板（コーニング社製商品名７０５９ガラ
ス）上に、透明電極としてＩＴＯを反応性スパッタ法に
より約５００ｍｍの厚さに被覆した後、フオトリソグラ
フイ法により１ｍｍ当たり５本のピッチでストライプ状
にパターニングした。続いて、発光層としてＺｎＳとＭ
ｎをそれぞれの蒸着スピードを独立に制御した２源の電
子ビーム蒸着装置を用いて、基板温度２００℃、蒸着速
度８０／ｍｉｎの条件で被覆し、Ｍｎを０．５重量％含
んだＺｎＳを１μｍ被覆した。その後真空中で５５０℃
、２時間アニールした。つぎに、純度９９．９％のユー
ロピウム（Ｅｕ）のペレットを蒸着材料として、電子ビ
ーム蒸着法を用いて、酸素ガス圧力１×１０ー４Ｔｏｒ
ｒ、基板温度２００℃の条件で、１０ｎｍの厚みのＥｕ
Ｏを電子障壁層として被覆した。

【００３１】続いて、蒸着装置よりガラス基板を取り出
し、二酸化マンガンと樹脂とをシンナーで混合すること
により作製した二酸化マンガンを樹脂中に分散した塗料
をスプレー法を用いて電子障壁層の上に塗布し、それを
乾燥し、電気抵抗率が１×１０５Ωｃｍで、厚みが１２
μｍの電流制限層を形成した。さらに、背面電極として
１μｍの厚みのアルミニウムを電流制限層の上に電子ビ
ーム蒸着法で被覆し、その後所定形状にパターニングし
た。最後に、ＥＬ素子全体をカバーガラスで覆い密封す
ることにより耐湿度対策を施した。

【００３２】得られたＥＬ素子のサンプル１の電流対輝
度特性および発光効率特性を図２（黒い丸印と黒い三角
印で表示）に示した。

【００３３】図２から、サンプル１は、比較サンプルの
２倍以上の発光効率を有していることが分かる。すなわ
ち、６０Ｈｚ、３０μｓｅｃ、１００ｍＡ／ｃｍ２で駆
動したとき（これは、６４０×４００ドットのＥＬデイ
スプレイの駆動条件に相当する）、比較サンプルでは、
約２０ｃｄ／ｍ２の輝度であったが、同じ駆動条件では
サンプル１は、７０ｃｄ／ｍ２を上回る実用上十分な輝
度を得ることが出来た。

【００３４】また、サンプル１のＥＬ素子を用いてＡ５
版、６４０×４００のドットマトリックスデイスプレイ
を作成したところ、５０ｃｄ／ｍ２の輝度を得るのに必
要な電流値での発光効率は、０．１６Ｗ／Ｗであった。 この値は、比較サンプルを用いて同様に６４０×４００
のドットマトリックスデイスプレイとしたものの発光効
率０．０５Ｗ／Ｗの３．２倍であった。そのため、消費
電力は、比較サンプルを用いて製作したデイスプレイが
２５Ｗであったのに対し、約１／３の８Ｗに減少した。 さらに、消費電力の減少によりＥＬ素子の輝度寿命は、
比較サンプルの１０倍以上に改善された。 実施例２ 実施例１と同様にしてガラス基板（コーニング社製商品
名７０５９ガラス）上に、複数のストライプ状の透明電
極をフォトリソグラフィ法で作成した。次に、純度９９
．９％のＥｕのペレットを蒸着ソースとして、電子ビー
ム蒸着法を用いて、酸素ガスを導入して圧力１×１０ー
４Ｔｏｒｒで、基板温度２００℃の条件で、１０ｎｍの
膜厚のＥｕＯからなる電子障壁層を被覆した。

【００３５】続いて、発光層としてＺｎＳとＭｎを、そ
れぞれの蒸着スピードが独立に制御できる２源の電子ビ
ーム蒸着装置を用いて、基板温度２００℃、蒸着速度８
０ｎｍ／ｍｉｎの条件で被覆し、Ｍｎを０．５重量％含
んだＺｎＳを１μｍ被覆した。その後、真空中５５０℃
で２時間アニールを施した。

【００３６】続いて、ＭｎＯ２粉末と樹脂をシンナーを
用いて混合して作製したＭｎＯ２粉末を均一に分散させ
た塗料を、発光層の上にスプレー法を用いて塗布し、乾
燥させて、電気抵抗率が１×１０５Ωｃｍで、膜厚が１
２μｍの電流制限層を形成した。

【００３７】さらに、背面電極として、１μｍの膜厚の
アルミニウムを電子ビーム蒸着法で電流制限層で被覆し
、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、ＥＬ素子のサンプル２を作製した。

【００３８】得られたＥＬ素子の発光効率は約０．５ｌ
ｍ／Ｗであり、この値は電子障壁層を設けない比較サン
プルの２．５倍の発光効率であった。これによりＥＬ素
子サンプル２の輝度寿命は、比較サンプルの１０倍以上
に改善された。 実施例３ 実施例１と同様にしてガラス基板（コーニング社製商品
名７０５９ガラス）上に、複数のストライプ状の透明電
極をフォトリソグラフィ法で作成した。次に、純度９９
．９％のＭｎのペレットを蒸着ソースとして、電子ビー
ム蒸着法を用いて、酸素ガス導入圧力１×１０ー４Ｔｏ
ｒｒ、基板温度２００℃の条件で、１００ｎｍの膜厚の
ＭｎＯ２を電子障壁層として被覆した。

【００３９】続いて、発光層として、ＺｎＳとＭｎをそ
れぞれ蒸着スピードを独立に制御できる２源の電子ビー
ム蒸着法を用いて、基板温度２００℃、蒸着速度８０ｎ
ｍ／ｍｉｎの条件で被覆し、Ｍｎを０．５重量％含んだ
ＺｎＳを１μｍ被覆した。その後、真空中５５０℃で、
２時間アニールを施した。

【００４０】次に、純度９９．９％のＥｕのペレットを
蒸着ソースとして、電子ビーム蒸着法を用いて、酸素ガ
ス導入圧力１×１０ー４Ｔｏｒｒ下に於て、基板温度２
００℃の条件で、１０ｎｍの膜厚のＥｕＯ薄膜を被覆し
、更に純度９９．９％のＭｎのペレットを蒸着ソースと
して、電子ビーム蒸着法を用いて、酸素ガス導入圧力１
×１０ー４Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃の条件で、１５
０ｎｍの膜厚のＭｎＯ２を積層して２層構造からなる電
子障壁層とした。

【００４１】続いて、カーボンブラック粉末と樹脂をシ
ンナーで混合して作製したカーボンブラック粉末を分散
させた塗料を電子障壁層の上にスプレー法を用いて塗布
し、乾燥させ、電気抵抗率が１×１０５Ωｃｍで膜厚が
１２μｍの電流制限層を形成した。

【００４２】さらに、背面電極として、１μｍの膜厚の
アルミニウムを電子ビーム蒸着法でで被覆し、最後にＥ
Ｌ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、ＥＬ素子のサンプル３とした。

【００４３】得られたＥＬ素子のサンプル３の発光効率
は０．６ｌｍ／Ｗであり、従来のＥＬ素子と比べて３倍
の発光効率を有することが分かった。また、ＥＬ素子の
輝度寿命は、従来の１０倍以上に改善された。 実施例４ 透明電極と発光層との間および発光層と電流制限層との
間に、種々の材料を用いて電子障壁層を設けたＥＬ素子
のサンプル４〜１１を実施例２と同じ方法で作成した。 これらのＥＬ素子のサンプルを、６０Ｈｚ、３０μｓｅ
ｃ、１００ｍＡ／ｃｍ２で駆動したときの発光効率をサ
ンプル１、２、３および比較サンプルとともに表１に示
す。サンプル４〜１１のいずれも、比較サンプルよりも
発光効率が２．５倍以上大きいことが認められた。

【００４４】

【表１】

【００４５】比較例 実施例１とは、電子障壁層を設けなかったことの他は全
く同様にしてＥＬ素子の比較サンプルを作成した。この
ＥＬ素子の電流対輝度特性および発光効率特性を図２の
白い丸と白い三角印で示した。

【００４６】本実施例では発光層としてＭｎを含む硫化
亜鉛を用いたが、Ｍｎ以外の例えば、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｔｍ
などの希土類あるいは、それらのフッ化物、塩化物を含
んだ発光層を用いてもよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、発光効率が従来の素子
と比べて格段に向上する。そのため、従来よりも、大幅
な輝度アップ、大幅な消費電力の低減が可能になり、デ
ィスプレイとしての性能が飛躍的に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエレクトロルミネッセンス素子の一実
施例の断面図である。

【図２】実施例１と比較例のエレクトロルミネッセンス
素子のサンプルの発光特性を示す図である。

【図３】従来技術のエレクトロルミネッセンス素子の断
面図である。

【符号の説明】

１・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・発光
層、４・・・導電性微粉末を固めた電流制限層、５・・
・背面電極、６・・・電子障壁層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明な絶縁性基板上に透明電極、発光層、
   導電性微粉末を固めてなる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、
   前記透明電極と前記発光層との間または前記発光層と前
   記電流制限層との間の少なくとも一方に介在するように
   、１０３〜１０１０Ωｃｍの電気抵抗率を有する電子障
   壁層を設けたことを特徴とするエレクトロルミネッセン
   ス素子。
2. 【請求項２】前記電子障壁層の厚みが、５〜２００ｎｍ
   である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。
3. 【請求項３】前記電子障壁層が、希土類元素の酸化物、
   マンガン酸化物、イットリウム酸化物からなる群より選
   ばれた少なくとも１種からなる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。