JPH07335382A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH07335382A JPH07335382A JP6132261A JP13226194A JPH07335382A JP H07335382 A JPH07335382 A JP H07335382A JP 6132261 A JP6132261 A JP 6132261A JP 13226194 A JP13226194 A JP 13226194A JP H07335382 A JPH07335382 A JP H07335382A
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- light
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7701—Chalogenides
- C09K11/7702—Chalogenides with zinc or cadmium
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- Y10S428/917—Electroluminescent
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い発光強度の紫外光を得る。
【構成】 透光性基板１の一方表面１ａには、透明電極
２、第１絶縁層３、ＥＬ発光層４、第２絶縁層５および
金属電極６がこの順に積層される。ＥＬ発光層４の母材
としては、一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳで表される化合物が
選ばれ、発光中心としてはＧｄまたはＧｄ化合物が選ば
れる。母材として選ばれる化合物の組成比ｘは０．３３
≦ｘ＜１の範囲に選ばれ、また好ましくは０．４≦ｘ≦
０．８の範囲に選ばれる。したがって、母材のバンドギ
ャップエネルギが発光中心のバンドギャップエネルギよ
りも大きくなり、発光した光が母材によって吸収される
ことがなくなって、高い発光強度の紫外光が得られる。
２、第１絶縁層３、ＥＬ発光層４、第２絶縁層５および
金属電極６がこの順に積層される。ＥＬ発光層４の母材
としては、一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳで表される化合物が
選ばれ、発光中心としてはＧｄまたはＧｄ化合物が選ば
れる。母材として選ばれる化合物の組成比ｘは０．３３
≦ｘ＜１の範囲に選ばれ、また好ましくは０．４≦ｘ≦
０．８の範囲に選ばれる。したがって、母材のバンドギ
ャップエネルギが発光中心のバンドギャップエネルギよ
りも大きくなり、発光した光が母材によって吸収される
ことがなくなって、高い発光強度の紫外光が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外領域（波長２００
ｎｍ〜４００ｎｍ）の発光が得られる薄膜ＥＬ（エレク
トロルミネッセント）素子に関する。
ｎｍ〜４００ｎｍ）の発光が得られる薄膜ＥＬ（エレク
トロルミネッセント）素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜ＥＬ素子は、エレクトロルミネッセ
ンス（電界発光）現象を利用した自発光型のデバイスで
あり、平面・薄型のデバイスが実現できることから実用
化に向けての検討、たとえばカラー表示を行う表示デバ
イスとしての検討が行われている。カラー表示を行うた
めには、高純度でかつ高輝度な赤、青、緑の発光が必要
であるけれども、現行の薄膜ＥＬ素子では充分な青色発
光が得られない。そこで高純度でかつ高輝度な青色発光
を得る１つの手法として、紫外光を発光する薄膜ＥＬ素
子と、ＰＬ（フォトルミネッセント）素子とを組合わせ
たデバイスが検討されている。
ンス（電界発光）現象を利用した自発光型のデバイスで
あり、平面・薄型のデバイスが実現できることから実用
化に向けての検討、たとえばカラー表示を行う表示デバ
イスとしての検討が行われている。カラー表示を行うた
めには、高純度でかつ高輝度な赤、青、緑の発光が必要
であるけれども、現行の薄膜ＥＬ素子では充分な青色発
光が得られない。そこで高純度でかつ高輝度な青色発光
を得る１つの手法として、紫外光を発光する薄膜ＥＬ素
子と、ＰＬ（フォトルミネッセント）素子とを組合わせ
たデバイスが検討されている。
【０００３】紫外光を発光する薄膜ＥＬ素子とＰＬ素子
とを組合わせたデバイスの例は、本件出願人による特公
昭６３−１８３１９号公報に開示されている。該公報に
よれば、電界印加に応答して紫外領域のＥＬ発光を生じ
るＥＬ発光層を励起光源とし、前記ＥＬ発光層からの励
起光の照射によってＰＬ発光を生じるＰＬ発光層を発光
源とし、前記ＥＬ発光層とＰＬ発光層とを重畳するよう
に配置することによって、広範囲の発光色を任意に選定
することのできる面発光素子が提供できる。ＥＬ発光層
材料としては、ＺｎＳ：ＧｄまたはＺｎＳ：ＧｄＦ3 な
どが用いられ、ＰＬ発光層材料としては、Ｙ2Ｏ3：Ｅ
ｕ，ＹＶＯ4：Ｅｕ，ＣａＷＯ4：Ｐｄ，Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：
Ｅｕ，Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ，ＬａＰＯ4：ＣｅまたはＬ
ａＰＯ4 ：Ｔｂなどが用いられる。
とを組合わせたデバイスの例は、本件出願人による特公
昭６３−１８３１９号公報に開示されている。該公報に
よれば、電界印加に応答して紫外領域のＥＬ発光を生じ
るＥＬ発光層を励起光源とし、前記ＥＬ発光層からの励
起光の照射によってＰＬ発光を生じるＰＬ発光層を発光
源とし、前記ＥＬ発光層とＰＬ発光層とを重畳するよう
に配置することによって、広範囲の発光色を任意に選定
することのできる面発光素子が提供できる。ＥＬ発光層
材料としては、ＺｎＳ：ＧｄまたはＺｎＳ：ＧｄＦ3 な
どが用いられ、ＰＬ発光層材料としては、Ｙ2Ｏ3：Ｅ
ｕ，ＹＶＯ4：Ｅｕ，ＣａＷＯ4：Ｐｄ，Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：
Ｅｕ，Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ，ＬａＰＯ4：ＣｅまたはＬ
ａＰＯ4 ：Ｔｂなどが用いられる。
【０００４】紫外光を発光するＥＬ発光層材料として
は、前記ＺｎＳ：ＧｄやＺｎＳ：ＧｄＦ3の他に、Ｚｎ
Ｆ2：Ｇｄなども公知であり、このような材料は、たと
えば「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３１
（１９９２）」（ｐｐ．５１〜５９）に記載されてい
る。
は、前記ＺｎＳ：ＧｄやＺｎＳ：ＧｄＦ3の他に、Ｚｎ
Ｆ2：Ｇｄなども公知であり、このような材料は、たと
えば「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３１
（１９９２）」（ｐｐ．５１〜５９）に記載されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような紫外光を発光するＥＬ発光層とＰＬ発光層とを
組合わせたデバイスでは、充分なＰＬ発光強度を得るた
めのＥＬ発光強度が得られないという問題がある。前述
したＺｎＳ：ＧｄまたはＺｎＳ：ＧｄＦ3 を用いた薄膜
ＥＬ素子では、実用化に対して充分なＥＬ発光が得られ
ず、このため前記面発光素子は実用化されていない。
たような紫外光を発光するＥＬ発光層とＰＬ発光層とを
組合わせたデバイスでは、充分なＰＬ発光強度を得るた
めのＥＬ発光強度が得られないという問題がある。前述
したＺｎＳ：ＧｄまたはＺｎＳ：ＧｄＦ3 を用いた薄膜
ＥＬ素子では、実用化に対して充分なＥＬ発光が得られ
ず、このため前記面発光素子は実用化されていない。
【０００６】また、前述したＺｎＦ2 ：Ｇｄを用いた薄
膜ＥＬ素子は、発光寿命が比較的短く、さらに発光強度
の安定性が低いことから、この材料についても実用化に
は至っていない。
膜ＥＬ素子は、発光寿命が比較的短く、さらに発光強度
の安定性が低いことから、この材料についても実用化に
は至っていない。
【０００７】本発明の目的は、発光強度の高い紫外光が
得られる薄膜ＥＬ素子を提供することである。
得られる薄膜ＥＬ素子を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の電極間
に少なくともＥＬ発光層が配置され、前記ＥＬ発光層は
母材と当該母材中に添加される発光中心を含んで成る薄
膜ＥＬ素子において、前記母材として、一般式Ｚｎ(1-x)
ＭｇxＳ（０＜ｘ＜１）で表される化合物が選ばれ、前
記発光中心として、ＧｄまたはＧｄ化合物が選ばれるこ
とを特徴とする薄膜ＥＬ素子である。
に少なくともＥＬ発光層が配置され、前記ＥＬ発光層は
母材と当該母材中に添加される発光中心を含んで成る薄
膜ＥＬ素子において、前記母材として、一般式Ｚｎ(1-x)
ＭｇxＳ（０＜ｘ＜１）で表される化合物が選ばれ、前
記発光中心として、ＧｄまたはＧｄ化合物が選ばれるこ
とを特徴とする薄膜ＥＬ素子である。
【０００９】また本発明は、前記母材として選ばれる化
合物の組成比ｘが、０．３３≦ｘ＜１の範囲に選ばれる
ことを特徴とする。
合物の組成比ｘが、０．３３≦ｘ＜１の範囲に選ばれる
ことを特徴とする。
【００１０】また本発明は、前記母材として選ばれる化
合物の組成比ｘが、０．４≦ｘ≦０．８の範囲に選ばれ
ることを特徴とする。
合物の組成比ｘが、０．４≦ｘ≦０．８の範囲に選ばれ
ることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明に従えば、一対の電極間に少なくともＥ
Ｌ発光層が配置される薄膜ＥＬ素子の前記ＥＬ発光層を
構成する母材として、一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳ（０＜ｘ
＜１）で表される化合物を用い、発光中心としてＧｄま
たはＧｄ化合物を用いることによって、ＥＬ発光として
紫外光が得られるとともに、発光波長帯域を変えること
なく、母材の組成を自由に選ぶことができる。
Ｌ発光層が配置される薄膜ＥＬ素子の前記ＥＬ発光層を
構成する母材として、一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳ（０＜ｘ
＜１）で表される化合物を用い、発光中心としてＧｄま
たはＧｄ化合物を用いることによって、ＥＬ発光として
紫外光が得られるとともに、発光波長帯域を変えること
なく、母材の組成を自由に選ぶことができる。
【００１２】また好ましくは、母材として選ばれる化合
物の組成比ｘが０．３３≦ｘ＜１の範囲に選ばれる。こ
れによって、母材のバンドギャップエネルギが、発光中
心となるＧｄ原子のバンドギャップエネルギ（４．０ｅ
Ｖ相当）よりも大きくなる。一般に母材として用いられ
る材料は半導体であり、半導体にはそのバンドギャップ
エネルギよりも高エネルギの光を吸収するという性質が
あるけれども、前述したような比率に選ぶことによっ
て、発光した光が母材によって吸収されることはなく、
したがって高い発光強度の紫外光が得られる。
物の組成比ｘが０．３３≦ｘ＜１の範囲に選ばれる。こ
れによって、母材のバンドギャップエネルギが、発光中
心となるＧｄ原子のバンドギャップエネルギ（４．０ｅ
Ｖ相当）よりも大きくなる。一般に母材として用いられ
る材料は半導体であり、半導体にはそのバンドギャップ
エネルギよりも高エネルギの光を吸収するという性質が
あるけれども、前述したような比率に選ぶことによっ
て、発光した光が母材によって吸収されることはなく、
したがって高い発光強度の紫外光が得られる。
【００１３】さらに好ましくは、前記組成比ｘは、０．
４≦ｘ≦０．８の範囲に選ばれる。組成比ｘをこのよう
な範囲に選ぶことによって、より高い発光強度の紫外光
が得られることが確認された。
４≦ｘ≦０．８の範囲に選ばれる。組成比ｘをこのよう
な範囲に選ぶことによって、より高い発光強度の紫外光
が得られることが確認された。
【００１４】このような高い発光強度の紫外光が得られ
る薄膜ＥＬ素子は、たとえばＰＬ素子と組合わせて用い
られ、電圧印加によってＥＬ発光を生じる前記薄膜ＥＬ
素子を励起光源とし、前記薄膜ＥＬ素子からの光によっ
てＰＬ発光を生じるＰＬ素子を発光源として用いられ
る。このようなデバイスでは、励起光源とされる本発明
の薄膜ＥＬ素子から高い発光強度の紫外光が生じるの
で、充分なＰＬ発光強度が得られ、たとえば表示装置の
発光表示部または光源として好適に用いられる。
る薄膜ＥＬ素子は、たとえばＰＬ素子と組合わせて用い
られ、電圧印加によってＥＬ発光を生じる前記薄膜ＥＬ
素子を励起光源とし、前記薄膜ＥＬ素子からの光によっ
てＰＬ発光を生じるＰＬ素子を発光源として用いられ
る。このようなデバイスでは、励起光源とされる本発明
の薄膜ＥＬ素子から高い発光強度の紫外光が生じるの
で、充分なＰＬ発光強度が得られ、たとえば表示装置の
発光表示部または光源として好適に用いられる。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である薄膜ＥＬ素
子７の構成を示す断面図である。薄膜ＥＬ素子７は、透
光性基板１、透明電極２、第１絶縁層３、ＥＬ発光層
４、第２絶縁層５および金属電極６を含んで構成され
る。たとえばガラスで実現される透光性基板１の一方表
面１ａには、透明電極２が形成される。透明電極２は、
たとえば２００ｎｍの膜厚のＩＴＯ（インジウム錫酸化
物）膜で実現される。透明電極２の表面には第１絶縁層
３が形成される。第１絶縁層３は、たとえば２００ｎｍ
の膜厚に形成され、たとえば前記透明電極２上に形成さ
れるＳｉＯ2 膜と前記ＳｉＯ2膜上に形成されるＳｉ3Ｎ
4膜とから成る。
子７の構成を示す断面図である。薄膜ＥＬ素子７は、透
光性基板１、透明電極２、第１絶縁層３、ＥＬ発光層
４、第２絶縁層５および金属電極６を含んで構成され
る。たとえばガラスで実現される透光性基板１の一方表
面１ａには、透明電極２が形成される。透明電極２は、
たとえば２００ｎｍの膜厚のＩＴＯ（インジウム錫酸化
物）膜で実現される。透明電極２の表面には第１絶縁層
３が形成される。第１絶縁層３は、たとえば２００ｎｍ
の膜厚に形成され、たとえば前記透明電極２上に形成さ
れるＳｉＯ2 膜と前記ＳｉＯ2膜上に形成されるＳｉ3Ｎ
4膜とから成る。
【００１６】第１絶縁層３の表面には、ＥＬ発光層４が
形成される。ＥＬ発光層４は、一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳ
（０＜ｘ＜１）で表される化合物を母材とし、当該母材
中に少なくとも発光中心としてＧｄＦ3 を添加したＥＬ
発光層材料から成る。ＥＬ発光層４は、たとえば８００
ｎｍの膜厚に形成される。ＥＬ発光層４の表面には、第
２絶縁層５が形成される。第２絶縁層５は、たとえば２
００ｎｍの膜厚に形成され、たとえば前記ＥＬ発光層４
上に形成されるＳｉ3Ｎ4膜と前記Ｓｉ3Ｎ4膜上に形成さ
れるＳｉＯ2 膜とから成る。第２絶縁層５の表面には、
金属電極６が形成される。金属電極６は、たとえば１５
０ｎｍの膜厚のＡｌ膜で実現される。
形成される。ＥＬ発光層４は、一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳ
（０＜ｘ＜１）で表される化合物を母材とし、当該母材
中に少なくとも発光中心としてＧｄＦ3 を添加したＥＬ
発光層材料から成る。ＥＬ発光層４は、たとえば８００
ｎｍの膜厚に形成される。ＥＬ発光層４の表面には、第
２絶縁層５が形成される。第２絶縁層５は、たとえば２
００ｎｍの膜厚に形成され、たとえば前記ＥＬ発光層４
上に形成されるＳｉ3Ｎ4膜と前記Ｓｉ3Ｎ4膜上に形成さ
れるＳｉＯ2 膜とから成る。第２絶縁層５の表面には、
金属電極６が形成される。金属電極６は、たとえば１５
０ｎｍの膜厚のＡｌ膜で実現される。
【００１７】なお、前記透明電極２としては前述したＩ
ＴＯの他に、ＡｌをドープしたＺｎＯを用いてもよく、
また第１および第２絶縁層３，５としては前述した材料
の他に、Ｔａ2Ｏ5またはＡｌ2Ｏ3などを用いてもよい。
透明電極２、第１絶縁層３、ＥＬ発光層４および第２絶
縁層５とされる薄膜は、たとえばスパッタリング法、電
子ビーム蒸着法などの薄膜形成法によって成膜される。
また、金属電極６とされるＡｌ薄膜は、たとえば抵抗加
熱蒸着法によって成膜される。また、ＥＬ発光層４の発
光中心としては、前述したＧｄＦ3 などのＧｄのフッ化
物の他に、Ｇｄの塩化物を用いてもよく、また母材中に
Ｇｄ単体とＦ単体とを個別に添加してもよい。
ＴＯの他に、ＡｌをドープしたＺｎＯを用いてもよく、
また第１および第２絶縁層３，５としては前述した材料
の他に、Ｔａ2Ｏ5またはＡｌ2Ｏ3などを用いてもよい。
透明電極２、第１絶縁層３、ＥＬ発光層４および第２絶
縁層５とされる薄膜は、たとえばスパッタリング法、電
子ビーム蒸着法などの薄膜形成法によって成膜される。
また、金属電極６とされるＡｌ薄膜は、たとえば抵抗加
熱蒸着法によって成膜される。また、ＥＬ発光層４の発
光中心としては、前述したＧｄＦ3 などのＧｄのフッ化
物の他に、Ｇｄの塩化物を用いてもよく、また母材中に
Ｇｄ単体とＦ単体とを個別に添加してもよい。
【００１８】このようにして形成される薄膜ＥＬ素子７
の電極２，６を交流電源８に接続して、ＥＬ発光層４が
発光し始める閾値電圧以上の交流電圧（たとえば２００
Ｖ程度）を印加すると、ＥＬ発光層４でエレクトロルミ
ネッセンス現象が生じる。この現象によって生じた光
は、前記透光性基板１の一方表面１ａとは反対の他方表
面１ｂ側から出射する。すなわち、ＥＬ発光層４で生じ
た光は、第１絶縁層３、透明電極２、透光性基板１の順
に透過して出射する。なお、ＥＬ発光層４の第２絶縁層
５側に出射した光は第２絶縁層５を透過して金属電極６
で反射し、再び第２絶縁層５を透過して、ＥＬ発光層
４、第１絶縁層３、透明電極２および透光性基板１の順
に透過する。印加電圧が閾値電圧未満の時には、ＥＬ発
光層４ではエレクトロルミネッセンス現象は生じない。
したがって、印加電圧を制御することによって、発光／
非発光状態を得ることができる。
の電極２，６を交流電源８に接続して、ＥＬ発光層４が
発光し始める閾値電圧以上の交流電圧（たとえば２００
Ｖ程度）を印加すると、ＥＬ発光層４でエレクトロルミ
ネッセンス現象が生じる。この現象によって生じた光
は、前記透光性基板１の一方表面１ａとは反対の他方表
面１ｂ側から出射する。すなわち、ＥＬ発光層４で生じ
た光は、第１絶縁層３、透明電極２、透光性基板１の順
に透過して出射する。なお、ＥＬ発光層４の第２絶縁層
５側に出射した光は第２絶縁層５を透過して金属電極６
で反射し、再び第２絶縁層５を透過して、ＥＬ発光層
４、第１絶縁層３、透明電極２および透光性基板１の順
に透過する。印加電圧が閾値電圧未満の時には、ＥＬ発
光層４ではエレクトロルミネッセンス現象は生じない。
したがって、印加電圧を制御することによって、発光／
非発光状態を得ることができる。
【００１９】前記ＥＬ発光層４は、たとえば以下のよう
にして作成される。ＺｎＳとＭｇＳとを（１−ｘ）：ｘ
の比率（モル比）で混合する。この混合物に１モル％の
ＧｄＦ3 を添加し、当該混合物を加圧成形した後、Ａｒ
ガス雰囲気中、９００℃で１時間焼結処理し、ペレット
を作成する。焼結することによって大部分のＺｎＳとＭ
ｇＳとが化学反応してＺｎ(1-x)ＭｇxＳ化合物となる。
このようにして作成されたペレットを用いて電子ビーム
蒸着法によってＥＬ発光層４を成膜する。以下に、ＥＬ
発光層４の母材であるＺｎ(1-x)ＭｇxＳの組成比ｘの検
討結果について説明する。
にして作成される。ＺｎＳとＭｇＳとを（１−ｘ）：ｘ
の比率（モル比）で混合する。この混合物に１モル％の
ＧｄＦ3 を添加し、当該混合物を加圧成形した後、Ａｒ
ガス雰囲気中、９００℃で１時間焼結処理し、ペレット
を作成する。焼結することによって大部分のＺｎＳとＭ
ｇＳとが化学反応してＺｎ(1-x)ＭｇxＳ化合物となる。
このようにして作成されたペレットを用いて電子ビーム
蒸着法によってＥＬ発光層４を成膜する。以下に、ＥＬ
発光層４の母材であるＺｎ(1-x)ＭｇxＳの組成比ｘの検
討結果について説明する。
【００２０】図２は、発光中心となるＧｄ原子のエネル
ギ準位を示す図である。Ｇｄ原子の発光は、Ｇｄの原子
核を中心として回転運動している電子が内殻遷移すると
きに生じる。原子の状態は、４つの量子数ｎ，ｌ，ｍお
よびｓの組合わせで表される。ここで、ｎは主量子数、
ｌは軌道角運動量の量子数、ｍは磁気量子数、ｓはスピ
ン角運動量の量子数を表す。また、原子全体の状態は、
全軌道角運動量Ｌ、全スピン角運動量Ｓおよび全角運動
量Ｊを用いて、2S+1ＬJ の形で表される。なお、前記全
軌道角運動量Ｌは、Ｌ＝１，２，３，４，５，…に対応
してＳ，Ｐ，Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，…で表される。全軌道角
運動量Ｌが大きいほどエネルギが大きいことを意味して
いる。
ギ準位を示す図である。Ｇｄ原子の発光は、Ｇｄの原子
核を中心として回転運動している電子が内殻遷移すると
きに生じる。原子の状態は、４つの量子数ｎ，ｌ，ｍお
よびｓの組合わせで表される。ここで、ｎは主量子数、
ｌは軌道角運動量の量子数、ｍは磁気量子数、ｓはスピ
ン角運動量の量子数を表す。また、原子全体の状態は、
全軌道角運動量Ｌ、全スピン角運動量Ｓおよび全角運動
量Ｊを用いて、2S+1ＬJ の形で表される。なお、前記全
軌道角運動量Ｌは、Ｌ＝１，２，３，４，５，…に対応
してＳ，Ｐ，Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，…で表される。全軌道角
運動量Ｌが大きいほどエネルギが大きいことを意味して
いる。
【００２１】Ｇｄ原子の発光時には、原子全体の状態が
6Ｐ7/2 状態から 8Ｓ状態へ遷移し、そのバンドギャッ
プエネルギは４．０ｅＶである。また、生じる光は、３
１０ｎｍの波長の紫外光である。このような内容は、
「物性１９６３年７月号」（ｐｐ．３８７〜３９７）、
および「応用物理第４０巻第６号（１９７１）」（ｐ
ｐ．６６９〜６７８）に記載されている。
6Ｐ7/2 状態から 8Ｓ状態へ遷移し、そのバンドギャッ
プエネルギは４．０ｅＶである。また、生じる光は、３
１０ｎｍの波長の紫外光である。このような内容は、
「物性１９６３年７月号」（ｐｐ．３８７〜３９７）、
および「応用物理第４０巻第６号（１９７１）」（ｐ
ｐ．６６９〜６７８）に記載されている。
【００２２】Ｇｄ原子の発光は電子の内殻遷移によって
生じるので、Ｇｄ原子近傍の母材原子の種類による発光
波長帯域の変化がほとんどない。したがって発光波長帯
域を変えることなく、母材の組成を自由に選ぶことがで
きる。
生じるので、Ｇｄ原子近傍の母材原子の種類による発光
波長帯域の変化がほとんどない。したがって発光波長帯
域を変えることなく、母材の組成を自由に選ぶことがで
きる。
【００２３】一般に、母材として用いられる材料は半導
体であり、半導体にはそのバンドギャップエネルギより
も高エネルギの波長の光を吸収する性質がある。したが
って、Ｇｄ原子の発光を効率よく取出すためには、Ｇｄ
原子のバンドギャップエネルギ（４．０ｅＶ）以上のバ
ンドギャップエネルギを有する母材を選ぶのが好まし
い。
体であり、半導体にはそのバンドギャップエネルギより
も高エネルギの波長の光を吸収する性質がある。したが
って、Ｇｄ原子の発光を効率よく取出すためには、Ｇｄ
原子のバンドギャップエネルギ（４．０ｅＶ）以上のバ
ンドギャップエネルギを有する母材を選ぶのが好まし
い。
【００２４】本実施例のＥＬ発光層４の母材となるＺｎ
ＳおよびＭｇＳのうちのＭｇＳはＺｎＳと同じ閃亜鉛鉱
型の結晶系を有し、そのバンドギャップエネルギは４．
６ｅＶである。また、ＭｇＳはＺｎＳと混晶を作る。こ
のため、母材中のＺｎとＭｇの比率を変えることによっ
て、母材のバンドギャップエネルギを制御することがで
きる。このような内容は、たとえば「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３２（１９９３）」（ｐｐ．
６７８〜６８０）に記載されている。このことから、Ｅ
Ｌ発光層中のＺｎ(1-x)ＭｇxＳの組成比を変えることに
よって、母材のバンドギャップエネルギをＧｄ原子のバ
ンドギャップエネルギよりも大きくすることができる。
ＳおよびＭｇＳのうちのＭｇＳはＺｎＳと同じ閃亜鉛鉱
型の結晶系を有し、そのバンドギャップエネルギは４．
６ｅＶである。また、ＭｇＳはＺｎＳと混晶を作る。こ
のため、母材中のＺｎとＭｇの比率を変えることによっ
て、母材のバンドギャップエネルギを制御することがで
きる。このような内容は、たとえば「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３２（１９９３）」（ｐｐ．
６７８〜６８０）に記載されている。このことから、Ｅ
Ｌ発光層中のＺｎ(1-x)ＭｇxＳの組成比を変えることに
よって、母材のバンドギャップエネルギをＧｄ原子のバ
ンドギャップエネルギよりも大きくすることができる。
【００２５】図３は、Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳの組成比ｘと、
バンドギャップエネルギとの関係を示すグラフである。
横軸は、組成比ｘを示し、縦軸はバンドギャップエネル
ギを表す。組成比ｘ＝０はＺｎＳの場合を示し、組成比
ｘ＝１はＭｇＳの場合を示す。ｘ＝０のとき、すなわち
ＺｎＳのときのバンドギャップエネルギは３．７ｅＶで
あり、ｘ＝１のとき、すなわちＭｇＳのときのバンドギ
ャップエネルギは４．６ｅＶである。バンドギャップエ
ネルギは、ＺｎとＭｇとの比率に対してほぼ直線的に変
化するので、母材であるＺｎ(1-x)ＭｇxＳのバンドギャ
ップエネルギＥｇは、Ｅｇ＝０．９ｘ＋３．７で求めら
れる。このことから、Ｅｇが４．０ｅＶとなる組成比ｘ
は０．３３であることがわかり、Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳの組
成比ｘを０．３３≦ｘ＜１の範囲に選ぶことが好まし
い。
バンドギャップエネルギとの関係を示すグラフである。
横軸は、組成比ｘを示し、縦軸はバンドギャップエネル
ギを表す。組成比ｘ＝０はＺｎＳの場合を示し、組成比
ｘ＝１はＭｇＳの場合を示す。ｘ＝０のとき、すなわち
ＺｎＳのときのバンドギャップエネルギは３．７ｅＶで
あり、ｘ＝１のとき、すなわちＭｇＳのときのバンドギ
ャップエネルギは４．６ｅＶである。バンドギャップエ
ネルギは、ＺｎとＭｇとの比率に対してほぼ直線的に変
化するので、母材であるＺｎ(1-x)ＭｇxＳのバンドギャ
ップエネルギＥｇは、Ｅｇ＝０．９ｘ＋３．７で求めら
れる。このことから、Ｅｇが４．０ｅＶとなる組成比ｘ
は０．３３であることがわかり、Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳの組
成比ｘを０．３３≦ｘ＜１の範囲に選ぶことが好まし
い。
【００２６】図４は、Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳの組成比ｘと、
作成された薄膜ＥＬ素子７の発光強度との関係を示すグ
ラフである。この結果から、組成比ｘが０．４≦ｘ≦
０．８の範囲のとき、特に優れた発光強度が得られるこ
とが確認された。
作成された薄膜ＥＬ素子７の発光強度との関係を示すグ
ラフである。この結果から、組成比ｘが０．４≦ｘ≦
０．８の範囲のとき、特に優れた発光強度が得られるこ
とが確認された。
【００２７】図５は、Ｚｎ0.4Ｍｇ0.6Ｓ（ｘ＝０．６）
で表される化合物を母材としたときの薄膜ＥＬ素子７の
発光スペクトルを示すグラフである。図示されるように
紫外領域内の３１０ｎｍに最も強いピークを有する発光
が得られることが確認された。
で表される化合物を母材としたときの薄膜ＥＬ素子７の
発光スペクトルを示すグラフである。図示されるように
紫外領域内の３１０ｎｍに最も強いピークを有する発光
が得られることが確認された。
【００２８】図６は、本発明に基づく薄膜ＥＬ素子とＰ
Ｌ素子とを組合わせることによって作成される面発光素
子１８の構成を示す断面図である。面発光素子１８は透
光性基板１１、ＰＬ発光層１２、透明電極１３、第１絶
縁層１４、ＥＬ発光層１５、第２絶縁層１６および金属
電極１７を含んで構成される。たとえばガラスで実現さ
れる透光性基板１１の一方表面１１ａには、ＰＬ発光層
１２が形成される。ＰＬ発光層１２は、紫外光によって
可視光帯域の蛍光を生じる性質を有する材料を既知の薄
膜形成法で成膜して作成される。用いられる材料として
は、前記性質を有する種々の蛍光体材料が挙げられ、た
とえば、赤色発光材料としてはＥｕをドープしたＹ
2Ｏ3、ＥｕをドープしたＹＶＯ4 が挙げられ、青色発光
材料としてはＰｄをドープしたＣａＷＯ4 、Ｅｕをドー
プしたＳｒ2Ｐ2Ｏ7 が挙げられ、緑色発光材料としては
ＭｎをドープしたＺｎ2ＳｉＯ4、ＣｅまたはＴｂをドー
プしたＬａＰＯ4 が挙げられる。
Ｌ素子とを組合わせることによって作成される面発光素
子１８の構成を示す断面図である。面発光素子１８は透
光性基板１１、ＰＬ発光層１２、透明電極１３、第１絶
縁層１４、ＥＬ発光層１５、第２絶縁層１６および金属
電極１７を含んで構成される。たとえばガラスで実現さ
れる透光性基板１１の一方表面１１ａには、ＰＬ発光層
１２が形成される。ＰＬ発光層１２は、紫外光によって
可視光帯域の蛍光を生じる性質を有する材料を既知の薄
膜形成法で成膜して作成される。用いられる材料として
は、前記性質を有する種々の蛍光体材料が挙げられ、た
とえば、赤色発光材料としてはＥｕをドープしたＹ
2Ｏ3、ＥｕをドープしたＹＶＯ4 が挙げられ、青色発光
材料としてはＰｄをドープしたＣａＷＯ4 、Ｅｕをドー
プしたＳｒ2Ｐ2Ｏ7 が挙げられ、緑色発光材料としては
ＭｎをドープしたＺｎ2ＳｉＯ4、ＣｅまたはＴｂをドー
プしたＬａＰＯ4 が挙げられる。
【００２９】ＰＬ発光層１２が形成された透光性基板１
１の一方表面１１ａには、前記ＰＬ発光層１２を覆って
透明電極１３が形成され、透明電極１３上には、第１絶
縁層１４、ＥＬ発光層１５、第２絶縁層１６および金属
電極１７がこの順に形成される。透明電極１３、第１絶
縁層１４、ＥＬ発光層１５、第２絶縁層１６および金属
電極１７は、前述した薄膜ＥＬ素子７の透明電極２、第
１絶縁層３、ＥＬ発光層４、第２絶縁層５、および金属
電極６と同様にして形成される。
１の一方表面１１ａには、前記ＰＬ発光層１２を覆って
透明電極１３が形成され、透明電極１３上には、第１絶
縁層１４、ＥＬ発光層１５、第２絶縁層１６および金属
電極１７がこの順に形成される。透明電極１３、第１絶
縁層１４、ＥＬ発光層１５、第２絶縁層１６および金属
電極１７は、前述した薄膜ＥＬ素子７の透明電極２、第
１絶縁層３、ＥＬ発光層４、第２絶縁層５、および金属
電極６と同様にして形成される。
【００３０】このようにして形成される面発光素子１８
は、ＥＬ発光層１５を励起光源とし、ＰＬ発光層１２を
発光源としたものであり、ＥＬ発光層１５からの励起光
によってＰＬ発光層１２が発光する。ＥＬ発光層１５
は、本実施例に基づいて形成されるので、強い発光強度
の紫外光が生じる。したがって、比較的強いＰＬ発光強
度を得ることができる。
は、ＥＬ発光層１５を励起光源とし、ＰＬ発光層１２を
発光源としたものであり、ＥＬ発光層１５からの励起光
によってＰＬ発光層１２が発光する。ＥＬ発光層１５
は、本実施例に基づいて形成されるので、強い発光強度
の紫外光が生じる。したがって、比較的強いＰＬ発光強
度を得ることができる。
【００３１】なお、特開平３−２０７７８６号公報に
は、ＥＬ発光層の母材としてＺｎ(1-x)ＭｇxＳ（０≦ｘ
≦０．２）を用い、発光中心としてＰｒ3+を用いた例が
開示されているけれども、これは可視光領域の白色発光
を得ることを目的としたものであり、本件の高い発光強
度の紫外光を得るものとは異なるものである。
は、ＥＬ発光層の母材としてＺｎ(1-x)ＭｇxＳ（０≦ｘ
≦０．２）を用い、発光中心としてＰｒ3+を用いた例が
開示されているけれども、これは可視光領域の白色発光
を得ることを目的としたものであり、本件の高い発光強
度の紫外光を得るものとは異なるものである。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＥＬ発光
層の母材として一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳ（０＜ｘ＜１）
で表される化合物が選ばれ、発光中心としてＧｄまたは
Ｇｄ化合物が選ばれる。また好ましくは、前記母材とし
て選ばれる化合物の組成比ｘは０．３３≦ｘ＜１の範囲
に選ばれ、さらに好ましくは０．４≦ｘ≦０．８の範囲
に選ばれる。したがって、母材のバンドギャップエネル
ギが発光中心のバンドギャップエネルギよりも大きくな
り、発光した光が母材によって吸収されることはなく、
高い発光強度の紫外光を得ることができる。
層の母材として一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳ（０＜ｘ＜１）
で表される化合物が選ばれ、発光中心としてＧｄまたは
Ｇｄ化合物が選ばれる。また好ましくは、前記母材とし
て選ばれる化合物の組成比ｘは０．３３≦ｘ＜１の範囲
に選ばれ、さらに好ましくは０．４≦ｘ≦０．８の範囲
に選ばれる。したがって、母材のバンドギャップエネル
ギが発光中心のバンドギャップエネルギよりも大きくな
り、発光した光が母材によって吸収されることはなく、
高い発光強度の紫外光を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例である薄膜ＥＬ素子７の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】Ｇｄ原子のエネルギ準位を示す図である。
【図３】Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳの組成比ｘと、バンドギャッ
プエネルギとの関係を示すグラフである。
プエネルギとの関係を示すグラフである。
【図４】前記組成比ｘと薄膜ＥＬ素子７の発光強度との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図５】Ｚｎ0.4Ｍｇ0.6Ｓで表される化合物を母材とし
て用いた時の薄膜ＥＬ素子７の発光スペクトルを示すグ
ラフである。
て用いた時の薄膜ＥＬ素子７の発光スペクトルを示すグ
ラフである。
【図６】本発明に基づく薄膜ＥＬ素子とＰＬ素子とを組
合わせることによって作成される面発光素子１８の構成
を示す断面図である。
合わせることによって作成される面発光素子１８の構成
を示す断面図である。
【符号の説明】 １，１１ 透光性基板 ２，１３ 透明電極 ３，１４ 第１絶縁層 ４，１５ ＥＬ発光層 ５，１６ 第２絶縁層 ６，１７ 金属電極 ７ 薄膜ＥＬ素子
Claims (3)
- 【請求項１】 一対の電極間に少なくともＥＬ発光層が
配置され、前記ＥＬ発光層は母材と当該母材中に添加さ
れる発光中心とを含んで成る薄膜ＥＬ素子において、 前記母材として、一般式Ｚｎ(1-x)ＭｇxＳ（０＜ｘ＜
１）で表される化合物が選ばれ、 前記発光中心として、ＧｄまたはＧｄ化合物が選ばれる
ことを特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項２】 前記母材として選ばれる化合物の組成比
ｘが、０．３３≦ｘ＜１の範囲に選ばれることを特徴と
する請求項１記載の薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項３】 前記母材として選ばれる化合物の組成比
ｘが、０．４≦ｘ≦０．８の範囲に選ばれることを特徴
とする請求項２記載の薄膜ＥＬ素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132261A JPH07335382A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 薄膜ｅｌ素子 |
| US08/463,730 US5670839A (en) | 1994-06-14 | 1995-06-05 | Thin-film luminescence device utilizing Zn.sub.(1-x) Mgx S host material compound activated by gadolinium or a gadolinium compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132261A JPH07335382A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335382A true JPH07335382A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=15077149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6132261A Pending JPH07335382A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5670839A (ja) |
| JP (1) | JPH07335382A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2845233B2 (ja) * | 1997-01-29 | 1999-01-13 | 双葉電子工業株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 |
| US6642650B1 (en) | 1998-11-10 | 2003-11-04 | Agfa-Gevaert | Refusable personal monitoring device |
| EP1001277B1 (en) * | 1998-11-10 | 2005-12-07 | Agfa-Gevaert | Reusable personal radiation monitoring device and method for determining radiation quantity monitored with the device |
| US6541908B1 (en) * | 1999-09-30 | 2003-04-01 | Rockwell Science Center, Llc | Electronic light emissive displays incorporating transparent and conductive zinc oxide thin film |
| US6850002B2 (en) * | 2000-07-28 | 2005-02-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Light emitting device for generating specific colored light, including white light |
| EP1184440A3 (en) * | 2000-08-30 | 2003-11-26 | Hokushin Corporation | Electroluminescent device and oxide phosphor for use therein |
| US6617782B2 (en) | 2001-05-30 | 2003-09-09 | Ifire Technology Inc. | Thioaluminate phosphor material with a gadolinium co-activator |
| US6926972B2 (en) * | 2002-01-10 | 2005-08-09 | Basf Corporation | Method of providing an electroluminescent coating system for a vehicle and an electroluminescent coating system thereof |
| AU2003278009A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-05-04 | Ifire Technology Inc. | Color electroluminescent displays |
| JP2005158551A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｅｌファイバー及び光触媒反応容器 |
| US7625501B2 (en) * | 2004-05-18 | 2009-12-01 | Ifire Ip Corporation | Color-converting photoluminescent film |
| US20070126341A1 (en) * | 2004-11-22 | 2007-06-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | El fiber and photocatalyst reaction vessel |
| JP2011199174A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Fujifilm Corp | 発光層形成用固形材料、並びに有機電界発光素子及びその製造方法 |
| WO2012079226A1 (zh) | 2010-12-14 | 2012-06-21 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 钨酸盐荧光体及其制备方法 |
| DE102012218615B4 (de) * | 2012-10-12 | 2019-03-28 | Bundesdruckerei Gmbh | Sicherheitsmerkmal für ein Wert- und/oder Sicherheitsprodukt mit Farbverlaufsstruktur und das Sicherheitsmerkmal aufweisendes Wert- und/oder Sicherheitsdokument |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318319A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光記録装置 |
| EP0258888B1 (en) * | 1986-09-05 | 1992-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film electroluminescence display device |
| US4975338A (en) * | 1988-04-12 | 1990-12-04 | Ricoh Company, Ltd. | Thin film electroluminescence device |
| JPH02244031A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-09-28 | Toshiba Corp | 薄膜型エレクトロルミネッセンス表示素子 |
| US5270614A (en) * | 1989-04-10 | 1993-12-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Luminescent material |
| JPH03207786A (ja) * | 1990-01-10 | 1991-09-11 | Hitachi Ltd | 蛍光体組成物 |
| FI84960C (fi) * | 1990-07-18 | 1992-02-10 | Planar Int Oy | Lysaemnesskikt foer elektroluminescensdisplay. |
| DE69027337T2 (de) * | 1990-11-02 | 1997-01-02 | Komatsu Mfg Co Ltd | Elektroluminszentes dünnfilmelement |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP6132261A patent/JPH07335382A/ja active Pending
-
1995
- 1995-06-05 US US08/463,730 patent/US5670839A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5670839A (en) | 1997-09-23 |
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