JPS5823191A - 薄膜ｅｌ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】 本発明は交流電界の印加に依ってＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒ。

Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光を呈する薄膜ＥＬ素子
の構造に関するものである。

従来、交流動作の薄膜ＥＬ素子（こ関して、発光層に規
則的に高い電界Ｃ１０／、程度）を印加し絶縁耐圧１発
光効率及び動作の安定性等振高めるために、０／〜コ、
０ｗｔ１ＧのＭｎ（あるいはＣｕ。

Ａ）、Ｂｒ等）をドープしたＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ等の半導
体発光層をＹ２Ｏ３＊Ｔ　ｉ　０２等の誘電体薄膜でサ
ンドイッチした三層構造ＺｎＳ：Ｍｎ　（又はＺ　ｎ　
Ｓ　ｅ　：　Ｍ　ｎ’　）　Ｅ　、Ｌ素子が開発され、
発光緒特性の向上が確かめられている。この薄膜ＥＬ素
子は数ＫＨｚの交流電界印加によ−て高輝度発光ししか
も長寿命であるという特徴を有している。またこの薄膜
ＥＬ素子の発光に関しては印加電圧を昇圧していく過程
と高電圧側より降圧していく過程で、同じ印加電圧に対
して発光輝度が異なるといったヒステリシス特性を有し
ていることが発見され、そしてこのヒステリシス特性を
有する薄膜ＥＬ素子に印加電圧を昇圧する過程に於いて
、光、電界、熱等が付与されると薄膜ＥＬ素子はその強
度に対応した発光輝度の状態に戻しても発光輝度は高く
なった状態で維持される、いわゆるメモリー現象が表示
技術の新たな利用分野を開拓するに到つた。

薄膜ＥＬ素子の一例としてＺｎＳ：Ｍｎ薄膜ＥＬ素子の
基本的構造を第１図に示す。

第１図に基いて薄膜ＥＬ素子の構造を具体的に説明する
と、表面が平滑に処理されたガラス基板／上にＩｎ２ｏ
３ｘＳｎ０２等の透明電極コ、さらにその上に積層して
Ｙ２Ｏ３、Ｔ　ｉ　０２　、　Ａ　１２０３　。

Ｓｉ３Ｎ４．５ｉ０２等からなる第１の誘電体層３がス
パッタあるいは電子ビーム蒸着法等により重畳形成きれ
ている。第１の誘電体層３上にはＺｎＳ：Ｍｎ焼結ペレ
ットを電子ビーム蒸着することにより得られるＺｎＳｎ
Ｓ発光層形成されている。

この時蒸着用のＺｎＳ：Ｍｎ焼結ペレットには活性物質
となるＭｎが目的に応じた濃度に設定でれたペレットが
使用される。ＺｎＳ発光層グ上には第１の誘電体層３と
同様の材質から成る第一の誘電体層５が積層され、更に
その上に１等から成る背面電極２が蒸着形成されている
。透明電極−と背面電極ｇは交流電源２に接続され、薄
膜ＥＬ素子が駆動される。　　　　′□ 電極コ、２間にＡＣ電圧を印加すると、ＺｎＳｎＳ発光
層液側の誘電体層３，５間に上記ＡＣ電圧が誘起される
ことになり、従ってＺｎＳ発光層グ内に発生した電界に
よって伝導帯に励起されかつ加速されて充分なエネルギ
ーを得た電子が、直接Ｍｎ発光センターを励起し、励起
されたＭｎ発光センターが基底状態に戻る際に黄橙色の
発光を行なう。即ち高電界で加速された電子がＺｎＳ発
光層り中の発光センターであるＺｎサイトに入ったＭｎ
原子の電子を励起し、基底状態に落ちる時略々シ♂６０
Ａ０をピークに幅広い波長領域で、強い発光を呈する。

活性物質としてＭｎ以外に希土類の弗化物を用いた場合
にはこの希土類に特有の緑色その他の発光色が得られる
。

薄膜ＥＬ素子はＺｎＳ発光層グ内へ導電電流を流ざず、
ＺｎＳ発光＠グ内の変位電流即ち自由電子の移動によっ
て発光を得るものであり、ＺｎＳｎＳ発光層液覆してい
る第１及び第一の誘電体層３．５の膜特性によって決定
される絶縁耐圧は薄膜ＥＬ素子の信頼性に非常に重要な
因子となる。

薄膜ＥＬ素子の素子耐圧は誘電体層３，５の材質のみな
らず膜厚によっても影響を受け、絶縁耐圧を向上させる
ためには膜厚は厚い方が有効である。

しかしながら、誘電体層３．ｊの膜厚を厚くすると、第
゛−？図の印加電圧対発光輝度特性図に示す如く、駆動
電圧が高くなり、駆動電圧の増、加に対する発光輝度の
立ち上がりも緩慢なものとなる。図中の曲線ノ２は曲線
ノ１　よりも膜厚を厚くした場合の特性曲線である。従
−て第１の誘電体層３の膜厚ｄｌ　と第一の誘電体層５
の膜厚ｄ２を加えた全誘電体膜厚ｄ１＋ｄ２には上限値
があり、素子耐圧の向上はこの範囲内で企ることか必要
となる。

誘電体層３．ｊの耐圧特性に対しては、上述の膜厚条件
以外に誘電体層３，５を層設する下地層の表面状態即ち
平滑性等も非常に大きな影響を与える。第１の誘電体層
３の場合、透明電極コの表面が直接下地層表面となり、
第一の誘電体層ｊの場合、ＺｎＳｎＳ発光層液面が直接
の下地層表面となる。透明電極−表面とＺｎＳ発光層７
表面を比較すると、透明電極コの場合、非常に滑らかな
ガラス基板／上に生成されており、膜厚も比較的薄いた
め、その表面は平滑性を保持しているが、ＺｎＳｎＳ発
光層形合多数の薄膜を堆積した上に形成されるため、各
薄膜表面状態の影響を順次受けかつＺｎＳｎＳ発光層液
桂的膜厚が厚く粒径の大きい多結晶質の膜であるため、
その表面は平滑性が失なわれ、凹凸の激しいピンホール
を有する粗面状態となっている。従−て第１及び第２の
誘電体層３，５を同一条件で成膜した場合には第２の誘
、電体層ｊの絶縁耐圧特性は第１の誘電体層３より悪く
なる。このため、従来より誘電体層３゜ｊの膜厚は第２
の誘電体層ｊを第１の誘電体層３より厚く形成していた
。しかしながら、このように膜厚を設定しても実際には
従来の薄膜ＥＬ素子（こ於いて充分な素子耐圧向上の効
果を得ることはできなか。た。

本発明は上記現状に鑑み、技術的手段を駆吏することに
より絶縁耐圧の向上を図った新規有用な薄膜ＥＬ素子を
提供することを目的とするものである。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
説する。

第３図は本発明の一実施例を説明する薄膜ＥＬ素子の構
成図で′ある。

第１図同様、ガラス基板／上に１ｎ２０３゜５ｎ０２等
の透明電極コを厚さ／ダ００　Ａ’程度形成し、その上
に５ｉ０２層とＳｉ３Ｎ４層の一層構造から成る第１の
誘電体層♂を厚さ、２．２０ＯＡ６程度スパッタあるい
は蒸着法で層設する。ｇＪ／の誘電体層♂上にはＺｎＳ
：Ｍｎ焼結ペレットを一蒸着してＺｎＳｎＳ発光層厚さ
ｇθＯＯＡ”程度形成し、この上にＳｉ３Ｎ４層とＡ１
２０３層の一層構造から成る第一の誘電体層りを厚ざ／
♂ｏｏＡ′程度層設する。更にＡノの背面電極ｇを蒸着
形成することにより、薄膜ＥＬ素子が構成される。

誘電体層♂、２の膜厚を種々に変化させて実験したとこ
ろ、薄膜ＥＬ素子の絶縁耐圧を向上させるためには第１
の誘電体層♂を厚くすると非常に有効であることが判明
した。逆に第２の誘電体層りを厚くしても絶縁耐圧の向
上はほとんど望むことができなかった。従って、上記実
施例では、上限値ををする誘電体層♂、りの全膜厚を４
１０００ｈ０とし、第１の誘電体層♂を、２　Ｊ　００
　Ａｏと厚く、第一の誘電体層りを／　、ｒ　００　Ａ
’と薄く形成している。

薄膜ＥＬ素子の絶縁耐圧は実験の結果下地層の表面が平
滑な上に層設されている第１の誘電体層♂の有する絶縁
耐圧特性によってほとんど決定され、第１の誘電体層♂
の絶縁耐圧が良好であれば第一の誘電体層りの絶縁耐圧
特性にあまり影響されることなく絶縁破壊を防止し得る
ことが確認された。

従って第１の誘電体層♂の絶縁耐圧を向上させるため、
膜厚を厚くし上限値の制約より第２の誘電体層２の膜厚
を可能な範囲で薄くすることにより薄膜ＥＬ素子の絶縁
耐圧特性が高くなる。尚、第一の誘電体層りの膜厚は極
端に薄くすると薄膜ＥＬ素子を動作させる上での分極保
持効果特性が維持できなくなるため、所定の膜厚は必要
であり第１の誘電体層♂の膜厚ｄ□と本Ｆの誘電体層２
の膜厚ｄ２はｄｌ＋ｄ２がダθ００Ａ０程度の場合／＜
ｄ）’　　＜Ｊの範囲に設定することが望ましい。

２ 以上詳説した如く、本発明は薄膜ＥＬ素子の絶縁耐圧特
性に直接影響を与える第１の誘電体層の膜厚を第一の誘
電体層の゛膜厚に対して厚く設定するため、薄膜ＥＬ素
子の絶縁耐圧が向上し、信頼性の高い表示装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は薄膜ＥＬ素子の基本的な構造を示す構成図であ
る。 第２図は薄膜ＥＬ素子の印加電圧対発光輝度特性を説明
する説明図である。 第３図は本発明の一実施例を示す薄膜ＥＬ素子の構成図
である。 グ・・・ＺｎＳ発光層、　♂・・・第１の誘電体層、２
・・・第一の誘電体層。 昌／（！！ＩＩ 晃２１！ｌｌ１ 纂３ｒＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　電界の印加によりＥＬ発光を呈する発光層の両生
   面を第１及び第一の誘電体層で被覆して成る三層構造部
   を透光性基板上に形成した薄膜ＥＬ素子に於いて、前記
   透光性基板上に透明電極を介して層設される前記第１の
   誘電体層の層厚を背面側に層設される前記ｇ４コの誘電
   体層の層厚より厚くしたことを特徴とする薄膜ＥＬ素子
   。