JPH088147B2 - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH088147B2 JPH088147B2 JP62173230A JP17323087A JPH088147B2 JP H088147 B2 JPH088147 B2 JP H088147B2 JP 62173230 A JP62173230 A JP 62173230A JP 17323087 A JP17323087 A JP 17323087A JP H088147 B2 JPH088147 B2 JP H088147B2
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は文字図形などの表示に用いる薄膜EL素子に関
するものであり、更に詳しくは発光特性が長期に渡って
安定な薄膜EL素子に関する。
するものであり、更に詳しくは発光特性が長期に渡って
安定な薄膜EL素子に関する。
薄膜EL素子は薄型で表示の視認性が優れているため、
OA機器などの端末ディスプレイとして最適である。
OA機器などの端末ディスプレイとして最適である。
従来の技術 従来より薄膜EL素子をＸ−Ｙマトリックス構成にした
薄膜ELディスプレイパネルが知られている。このパネル
は第１誘電体層／蛍光体層／第２誘電体層の積層薄膜の
両面に水平平行電極群と垂直平行電極群とを互いに直交
するように配置し、それぞれの電極群に接続された給電
線により、切換え装置を通して信号を加えて両電柱の交
点部分の蛍光体層を発光させ（この交点の発光部分面を
絵素と称する）、発光した絵素の組み合わせによって文
字記号，図形等を表示させるものである。
薄膜ELディスプレイパネルが知られている。このパネル
は第１誘電体層／蛍光体層／第２誘電体層の積層薄膜の
両面に水平平行電極群と垂直平行電極群とを互いに直交
するように配置し、それぞれの電極群に接続された給電
線により、切換え装置を通して信号を加えて両電柱の交
点部分の蛍光体層を発光させ（この交点の発光部分面を
絵素と称する）、発光した絵素の組み合わせによって文
字記号，図形等を表示させるものである。
上記薄膜ELディスプレイパネルは、通常ガラス製の透
光性基板上に、スズをドープした酸化インジウムからな
る透明な平行電極群を形成し、その上に第１誘電体層、
蛍光体層、第２誘電体層を順次積層し、さにその上に一
般にAl金属からなる背面平行電極群を前記透明平行電極
群に直交する配置で積層して作成する。
光性基板上に、スズをドープした酸化インジウムからな
る透明な平行電極群を形成し、その上に第１誘電体層、
蛍光体層、第２誘電体層を順次積層し、さにその上に一
般にAl金属からなる背面平行電極群を前記透明平行電極
群に直交する配置で積層して作成する。
蛍光体層は一般にZnS母体に発光センターとしてMnや
希土類元素等をドープしたもの、あるいはCaSやSrS母体
に発光センターとしてCe,Eu等をドープしたものが用い
られる。
希土類元素等をドープしたもの、あるいはCaSやSrS母体
に発光センターとしてCe,Eu等をドープしたものが用い
られる。
第1,第２誘電体層にはY2O3,SiO2,Al2O3,Ta2O5,Sm2O3,
Si3N4,BaTiO3,PbTiO3,BaTa2O6等から選ばれた誘電体薄
膜が用いられる。
Si3N4,BaTiO3,PbTiO3,BaTa2O6等から選ばれた誘電体薄
膜が用いられる。
誘電体層は蛍光体層の中を流れる電流を制御する電流
リミッターとしての働きを持ち、ELディスプレイパネル
の電気的ブレークダウンを防止し、耐電圧信頼性を保つ
ために重要である。
リミッターとしての働きを持ち、ELディスプレイパネル
の電気的ブレークダウンを防止し、耐電圧信頼性を保つ
ために重要である。
更に誘電体層は輝度−電圧特性（B/V特性）の経時変
化に対して大きな影響力を持ち、B/V特性が駆動時間と
共に変化すると画像が乱れたり、コントラスト特性が悪
くなるので、できる限りその経時変化が少くなるような
誘電体薄膜を選ばなくてはならない。
化に対して大きな影響力を持ち、B/V特性が駆動時間と
共に変化すると画像が乱れたり、コントラスト特性が悪
くなるので、できる限りその経時変化が少くなるような
誘電体薄膜を選ばなくてはならない。
発明が解決しようとする問題点 マトリックス状電極を有する薄膜EL素子を、一斉反転
方式により線順次駆動（特公昭55−27354参照）し、一
走査期間で２回の発光を行わせる場合、透明電極と背面
電極に挟まれた各絵素においては絵素が配置された場所
によって、正極性のパルスが印加されてから逆方向のパ
ルスが印加されるまでの時間と、逆極性のパルスが印加
されてから正極性のパルスが印加されるまでの時間が異
る。このように正，逆パルスの位相が異なる駆動性によ
り、従来技術により薄膜EL素子を長時間駆動した場合、
表示情報に応じて発光させた絵素では、発光させなかっ
た絵素と比較して、発光開始電圧が10V前後変動すると
いう問題点があった。
方式により線順次駆動（特公昭55−27354参照）し、一
走査期間で２回の発光を行わせる場合、透明電極と背面
電極に挟まれた各絵素においては絵素が配置された場所
によって、正極性のパルスが印加されてから逆方向のパ
ルスが印加されるまでの時間と、逆極性のパルスが印加
されてから正極性のパルスが印加されるまでの時間が異
る。このように正，逆パルスの位相が異なる駆動性によ
り、従来技術により薄膜EL素子を長時間駆動した場合、
表示情報に応じて発光させた絵素では、発光させなかっ
た絵素と比較して、発光開始電圧が10V前後変動すると
いう問題点があった。
本発明の目的は、前記問題点を解決し、位相が異なる
交流パルスや正，逆方向の振幅が異なる交流パルスで駆
動しても、長時間に渡り、安定したB/V特性を持つ薄膜E
L素子を提供することにある。また同時に薄膜相互の付
着力が高く、かつ耐電圧特性の優れた薄膜EL素子を提供
することも目的としている。
交流パルスや正，逆方向の振幅が異なる交流パルスで駆
動しても、長時間に渡り、安定したB/V特性を持つ薄膜E
L素子を提供することにある。また同時に薄膜相互の付
着力が高く、かつ耐電圧特性の優れた薄膜EL素子を提供
することも目的としている。
問題点を解決するための手段 本発明は透孔性基板上に、透明電極，第１誘電体層,E
L蛍光体層，第２誘電体層、および背面電柱を順次積層
してなる薄膜EL素子において、前記第１誘電体層および
前記第２誘電体層を前記発光体層側をAlNとしたAl2O3と
AlNの２層形複合誘電体層とする。
L蛍光体層，第２誘電体層、および背面電柱を順次積層
してなる薄膜EL素子において、前記第１誘電体層および
前記第２誘電体層を前記発光体層側をAlNとしたAl2O3と
AlNの２層形複合誘電体層とする。
作用 発光開始電圧の変動は、EL蛍光体層と誘電体層と誘電
体層との界面に、種々の深さのトラップ準位が新たに形
成されたためと考えられる。EL蛍光体層に接し、重要な
界面を形成する誘電体薄膜をAlNにすることによって、
新たなトラップ準位の形成が抑制され、長時間に渡って
安定したB/V特性を示すようになったと考えられる。
体層との界面に、種々の深さのトラップ準位が新たに形
成されたためと考えられる。EL蛍光体層に接し、重要な
界面を形成する誘電体薄膜をAlNにすることによって、
新たなトラップ準位の形成が抑制され、長時間に渡って
安定したB/V特性を示すようになったと考えられる。
AlNは酸化インジウム主成分の透明電極やAl電極との
密着性に難があるので更にAlNにAl2O3薄膜を重ねたAlN
とAl2O3複合誘電体層で第１および第２誘電体層を形成
することによってすべての薄膜間の密着性が優れ、なお
かつ複合誘電体層にすることによるピンホール等の膜欠
陥の低減で耐電圧特性も優れた薄膜EL素子を作成でき
た。
密着性に難があるので更にAlNにAl2O3薄膜を重ねたAlN
とAl2O3複合誘電体層で第１および第２誘電体層を形成
することによってすべての薄膜間の密着性が優れ、なお
かつ複合誘電体層にすることによるピンホール等の膜欠
陥の低減で耐電圧特性も優れた薄膜EL素子を作成でき
た。
実 施 例 第１図は本発明にかかる薄膜EL素子の断面構造を示
す。図において、１はガラス基板であり、その上に合金
ターゲートを用いてインジウム、スズ混晶酸化物薄膜
（以下ITO薄膜と略称する）を直流スパッター法で形成
し、ホトリソグラフィ技術によりストライプ状に加工
し、透明電極２とした。その上に第１誘電体層３とし
て、Al2O3薄膜４とAlN薄膜５の複合膜を形成した。Al2O
3およびAlN薄膜の膜厚は各々1000Åである。作成は両者
ともAl金属ターゲットを用いた高周波マグネトロン活性
スパッタ法を用いた。Al2O3薄膜は活性電子ビーム加熱
蒸着法（EB蒸着法）で作成することもできるが、上記の
ようにAl金属ターゲットを用いて、単にスパッタガスを
O2からN2へと切り換えることによって、ワンポンプダウ
ンでAl2O3とAlN薄膜の積層膜を作成できる活性スパッタ
法が便利である。まずAl2O3薄膜の作成条件を説明す
る。金属Alをターゲットにして、O2＋Ar雰囲気中で活性
スパッタを行った。O2とArの流量比は1:3程度が適当で
ある。O2をより多くしてもかまわないが、スパッタレイ
トを遅くしないために上記分割のArを含む方が製造上有
利である。スパッタ圧力は４〜７×10-3Torr、基板温度
は150〜400℃、パワー密度は２〜3W/cm2で本発明のEL素
子に適したAl2O3薄膜を作成できる。次にAlNの作成はひ
きつづき同じAl金属ターゲットを用い50％以下のArを含
むN2雰囲気中で活性スパッタを行った。Arを50％より多
く含む雰囲気では窒化反応が十分でないこともあるの
で、上記のように50％以下にした方がよい。スパッタガ
ス圧は６×10-3〜６×10-2Torr,基板温度は200〜500
℃，パワー密度は２−3W/cm2で所望のAlN薄膜を作成で
きる。
す。図において、１はガラス基板であり、その上に合金
ターゲートを用いてインジウム、スズ混晶酸化物薄膜
（以下ITO薄膜と略称する）を直流スパッター法で形成
し、ホトリソグラフィ技術によりストライプ状に加工
し、透明電極２とした。その上に第１誘電体層３とし
て、Al2O3薄膜４とAlN薄膜５の複合膜を形成した。Al2O
3およびAlN薄膜の膜厚は各々1000Åである。作成は両者
ともAl金属ターゲットを用いた高周波マグネトロン活性
スパッタ法を用いた。Al2O3薄膜は活性電子ビーム加熱
蒸着法（EB蒸着法）で作成することもできるが、上記の
ようにAl金属ターゲットを用いて、単にスパッタガスを
O2からN2へと切り換えることによって、ワンポンプダウ
ンでAl2O3とAlN薄膜の積層膜を作成できる活性スパッタ
法が便利である。まずAl2O3薄膜の作成条件を説明す
る。金属Alをターゲットにして、O2＋Ar雰囲気中で活性
スパッタを行った。O2とArの流量比は1:3程度が適当で
ある。O2をより多くしてもかまわないが、スパッタレイ
トを遅くしないために上記分割のArを含む方が製造上有
利である。スパッタ圧力は４〜７×10-3Torr、基板温度
は150〜400℃、パワー密度は２〜3W/cm2で本発明のEL素
子に適したAl2O3薄膜を作成できる。次にAlNの作成はひ
きつづき同じAl金属ターゲットを用い50％以下のArを含
むN2雰囲気中で活性スパッタを行った。Arを50％より多
く含む雰囲気では窒化反応が十分でないこともあるの
で、上記のように50％以下にした方がよい。スパッタガ
ス圧は６×10-3〜６×10-2Torr,基板温度は200〜500
℃，パワー密度は２−3W/cm2で所望のAlN薄膜を作成で
きる。
以上説明した条件で各々1000Åの厚さのAl2O3とAlN薄
膜を順次積層した後その上にEB蒸着方でZnS:Mn蛍光体薄
膜６を4000Åの厚さに形成した。発光センサのMnの含量
は0.8原子％にした。
膜を順次積層した後その上にEB蒸着方でZnS:Mn蛍光体薄
膜６を4000Åの厚さに形成した。発光センサのMnの含量
は0.8原子％にした。
薄膜形成後輝度アップのため真空雰囲気中で550℃,1
時間の熱処理を行った。
時間の熱処理を行った。
つぎに第２誘電体層７を螢光体層６の上に形成した。
第１誘電体層３と全く同じ手法で、単にAl2O3とAlH薄膜
の作成順序を逆にして形成し、螢光体層６にAlN薄膜が
接するように配置した。第１誘電体層の場合と同様各々
1000Åの膜厚で、2000Åの複合誘電体層にした。
第１誘電体層３と全く同じ手法で、単にAl2O3とAlH薄膜
の作成順序を逆にして形成し、螢光体層６にAlN薄膜が
接するように配置した。第１誘電体層の場合と同様各々
1000Åの膜厚で、2000Åの複合誘電体層にした。
最後にAl背面電極８をAl薄膜をEB蒸着法で付けた後、
ホトリソグラフィ技術でITO電極と直交するストライプ
状に加工して薄膜EL素子を完成した。
ホトリソグラフィ技術でITO電極と直交するストライプ
状に加工して薄膜EL素子を完成した。
本発明の一実施例にかかる上記薄膜EL素子と、従来よ
く用いられてきた誘電体薄膜Y2O3,Ta2O5,およびAl2O3を
第１と第２誘電体層に使用した素子（第1,第２誘電体層
の厚さは各々2000Å）に、第２図に示したように位相の
異なる交流パルス電圧を印加した。印加電圧VHは薄膜EL
素子の発光しきい電圧Vthに更に30Vプラスした電圧とし
た。本発明の一実施例である上記膜厚構成のEL素子は発
光しきい電圧は160VであるのでVHは190V印加した。一般
に発光しきい電圧は各薄膜の膜厚と、特に誘電体薄膜の
誘電率に大きく依存し、膜厚は薄い程、誘電率は大きい
程発光しきい電圧は低くなる。
く用いられてきた誘電体薄膜Y2O3,Ta2O5,およびAl2O3を
第１と第２誘電体層に使用した素子（第1,第２誘電体層
の厚さは各々2000Å）に、第２図に示したように位相の
異なる交流パルス電圧を印加した。印加電圧VHは薄膜EL
素子の発光しきい電圧Vthに更に30Vプラスした電圧とし
た。本発明の一実施例である上記膜厚構成のEL素子は発
光しきい電圧は160VであるのでVHは190V印加した。一般
に発光しきい電圧は各薄膜の膜厚と、特に誘電体薄膜の
誘電率に大きく依存し、膜厚は薄い程、誘電率は大きい
程発光しきい電圧は低くなる。
第２図のような交流パルスを各薄膜EL素子に印加し、
時間と共に発光しきい電圧の変動を調べた。その結果を
第３図に示した。Y2O3,Ta2O5およびAl2O3を誘電体に用
いた従来の素子では100時間で約７％発光しきい電圧が
低下したのに対し（第３図a,b,c）、本発明の薄膜EL素
子では0.8％以下であった（第３図ｄ）。本発明のEL素
子は更にそれ以後5000時間では、ほとんど発光しきい電
圧の低下は見られなかった。位相の異なる交流パルス電
圧の印加によって発光しきい電圧が移動するのは、螢光
体層と誘電体層の界面の界面トラップ準位の分布や密度
が駆動時間と共に変化したためと考えられ、この変化が
ZnSとAlNとの界面では非常に抑えられ、安定化したと言
える。AlN薄膜がZnS:Mn螢光体薄膜の両表面に接して界
面を作っておれば原理的によく、単にAlN薄膜で第1,第
２誘電体を形成してもよい。しかしその場合、AlN薄膜
はITOやAl電極との付着力が十分でなく、時として製造
時にそれら薄膜との界面で剥離を生じることがあった。
これを防止し、かつ一層耐電圧特性を高める方法として
実施例で挙げたように第１および第２誘電体層をAlNとA
l2O3薄膜の複合誘電体層とした。これによって上記発光
しきい電圧の変動と薄膜間の剥離という製造上の不安定
要素を無くし、かつ耐電圧特性の優れたEL素子を得た。
時間と共に発光しきい電圧の変動を調べた。その結果を
第３図に示した。Y2O3,Ta2O5およびAl2O3を誘電体に用
いた従来の素子では100時間で約７％発光しきい電圧が
低下したのに対し（第３図a,b,c）、本発明の薄膜EL素
子では0.8％以下であった（第３図ｄ）。本発明のEL素
子は更にそれ以後5000時間では、ほとんど発光しきい電
圧の低下は見られなかった。位相の異なる交流パルス電
圧の印加によって発光しきい電圧が移動するのは、螢光
体層と誘電体層の界面の界面トラップ準位の分布や密度
が駆動時間と共に変化したためと考えられ、この変化が
ZnSとAlNとの界面では非常に抑えられ、安定化したと言
える。AlN薄膜がZnS:Mn螢光体薄膜の両表面に接して界
面を作っておれば原理的によく、単にAlN薄膜で第1,第
２誘電体を形成してもよい。しかしその場合、AlN薄膜
はITOやAl電極との付着力が十分でなく、時として製造
時にそれら薄膜との界面で剥離を生じることがあった。
これを防止し、かつ一層耐電圧特性を高める方法として
実施例で挙げたように第１および第２誘電体層をAlNとA
l2O3薄膜の複合誘電体層とした。これによって上記発光
しきい電圧の変動と薄膜間の剥離という製造上の不安定
要素を無くし、かつ耐電圧特性の優れたEL素子を得た。
すなわち第1,第２誘電体層として各々2000Åの厚さの
AlNの場合に比較し、1000ÅのAlNと1000ÅのAl2O3薄膜
の複合膜にした方が絶縁破壊，ピンホールの密度は1/10
0に減少し、誘電体薄膜自身の絶縁破壊強度も6MV/cmか
ら12MV/cmへと２倍に改善された。複合誘電体層の厚さ
は螢光体層の厚さによって調節しなくてはならないが、
AlNとAl2O3全体の中でAlNはZnS:Mnとの界面特性を決定
する重要な約割りを果すために少くとも500Åの厚さを
占めればよいことが実験的に調べられた。従って第１お
よび第２誘電体薄膜はZnS:Mnと接した少くとも500ÅのA
lNとEL素子の必要な耐電圧を考慮して適当な厚さのAl2O
3を組合せればよい。
AlNの場合に比較し、1000ÅのAlNと1000ÅのAl2O3薄膜
の複合膜にした方が絶縁破壊，ピンホールの密度は1/10
0に減少し、誘電体薄膜自身の絶縁破壊強度も6MV/cmか
ら12MV/cmへと２倍に改善された。複合誘電体層の厚さ
は螢光体層の厚さによって調節しなくてはならないが、
AlNとAl2O3全体の中でAlNはZnS:Mnとの界面特性を決定
する重要な約割りを果すために少くとも500Åの厚さを
占めればよいことが実験的に調べられた。従って第１お
よび第２誘電体薄膜はZnS:Mnと接した少くとも500ÅのA
lNとEL素子の必要な耐電圧を考慮して適当な厚さのAl2O
3を組合せればよい。
EL発光体層６はMn以外のたとえば希土類元素の活性物
質を含むZnS螢光体や、CaSやSrSにCeやEuの活性物質を
含んだものに対しても本発明のEL構成は効果があった。
これは界面準位が螢光体の母体と誘電体の種拘でほぼ決
まること、おびCaSやSrS母体が特に螢光体としてZnSに
似ているためと考えられる。
質を含むZnS螢光体や、CaSやSrSにCeやEuの活性物質を
含んだものに対しても本発明のEL構成は効果があった。
これは界面準位が螢光体の母体と誘電体の種拘でほぼ決
まること、おびCaSやSrS母体が特に螢光体としてZnSに
似ているためと考えられる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、耐電圧特性に優れ、か
つ長時間の駆動によっても発光しきい電圧の変動が極め
て少い薄膜EL素子を歩留りやく製造でき、コンピュータ
端末などの薄形、高品位ディスプレイなどに広く利用で
き、実用的価値は大きい。
つ長時間の駆動によっても発光しきい電圧の変動が極め
て少い薄膜EL素子を歩留りやく製造でき、コンピュータ
端末などの薄形、高品位ディスプレイなどに広く利用で
き、実用的価値は大きい。
第１図は本発明にかかる薄膜EL素子の構成を示す断面
図、第２図は薄膜EL素子の駆動電圧波形を示す図、第３
図は発光しきい電圧の経時変化を示す図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……第１誘電体
層、４……Al2O3薄膜、５……AlN薄膜、６……螢光体
層、７……第２誘電体層、８……Al背面電極。
図、第２図は薄膜EL素子の駆動電圧波形を示す図、第３
図は発光しきい電圧の経時変化を示す図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……第１誘電体
層、４……Al2O3薄膜、５……AlN薄膜、６……螢光体
層、７……第２誘電体層、８……Al背面電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 洋介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 任田 隆夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 阿部 惇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−85089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174298（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−119196（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】透光性基板上に、透明電極，第１誘電体
層，蛍光体層，第２誘電体層および背面電柱を順次積層
してなる薄膜EL素子において、前記第１誘電体層と第２
誘電体層を前記蛍光体層に接する側を常にAlNとしたAl2
O3とAlNの２層積層複合膜にしたことを特徴とする薄膜E
L素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62173230A JPH088147B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62173230A JPH088147B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6417395A JPS6417395A (en) | 1989-01-20 |
| JPH088147B2 true JPH088147B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=15956558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62173230A Expired - Lifetime JPH088147B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088147B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0410392A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-01-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 薄膜ｅｌ素子 |
| DE60323145D1 (de) | 2002-12-20 | 2008-10-02 | Ifire Ip Corp | Passivierter aluminiumnitrid-phosphor für elektrolumineszenzanzeigen |
-
1987
- 1987-07-10 JP JP62173230A patent/JPH088147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6417395A (en) | 1989-01-20 |
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