JPS59154793A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
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- JPS59154793A JPS59154793A JP58028006A JP2800683A JPS59154793A JP S59154793 A JPS59154793 A JP S59154793A JP 58028006 A JP58028006 A JP 58028006A JP 2800683 A JP2800683 A JP 2800683A JP S59154793 A JPS59154793 A JP S59154793A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜ＥＬ素子に関する。
薄膜ＥＬ素子はＺｎＳ：Ｍｎ薄膜等の光学的に活性な発
光層に電圧を印加し発光を得るものである。
光層に電圧を印加し発光を得るものである。
薄膜ＥＬ素子の特質として透明薄膜の面発光であり視認
性に優れている。また薄膜プロセスで製造される全固体
デバイスであり表示パネルとして軽量、極薄型、機械的
衝撃に強い特長があり、ホトリングラフ技術により容易
に高解像度化が可能である。また発光輝度が高く、印加
電圧に対して発光輝度が臨界電圧以上で急激に立上る特
性を示すために表示パネルとして時分割駆動性に優れて
いる。これらの特長から薄膜ＥＬ累子はドツトマトリッ
クス型の平面ディスプレーとして注目され情報端末等の
表示装置として期待されている。
性に優れている。また薄膜プロセスで製造される全固体
デバイスであり表示パネルとして軽量、極薄型、機械的
衝撃に強い特長があり、ホトリングラフ技術により容易
に高解像度化が可能である。また発光輝度が高く、印加
電圧に対して発光輝度が臨界電圧以上で急激に立上る特
性を示すために表示パネルとして時分割駆動性に優れて
いる。これらの特長から薄膜ＥＬ累子はドツトマトリッ
クス型の平面ディスプレーとして注目され情報端末等の
表示装置として期待されている。
薄膜ＥＬ素子は発光層の両側に電極を形成し、直流電圧
で発光するＤＣ型と、発光層と電祢間に電気絶縁層を設
置し、交番電圧で発光するＡＣ型がある。現在のところ
、発光電圧は高いが発光輝度、信頼付の点でＡＣ型が優
れている。
で発光するＤＣ型と、発光層と電祢間に電気絶縁層を設
置し、交番電圧で発光するＡＣ型がある。現在のところ
、発光電圧は高いが発光輝度、信頼付の点でＡＣ型が優
れている。
第１図は従来のＡＣ型ＥＬ素子の一例の断面図である。
このＥＬ素子は二重絶縁型と言われるＡＣ型ＥＬ素子で
ある。透明ガラス基板上にインジウム錫酸化物（以下Ｉ
ＴＯという）等の透明電極２゜Ｙ２０Ｒ＊ Ｔａ２０５
＊ Ｓ ｉａ Ｎ４等の第１絶縁層３゜ＺｎＳ やｚ
ｎＳｅ 等を母体としＭｒ？イオンやＴｂ Ｆ ｓ等
の希土類フッ化物等を付活した発光層４゜第１絶縁層と
同じ材料か、あるいは異なった絶縁体で形成された第２
絶縁層５．背面電極６からなる基本構造であり透明箱７
（全と背面電俊間に交番電圧全印加することにより電場
発光させうる。
ある。透明ガラス基板上にインジウム錫酸化物（以下Ｉ
ＴＯという）等の透明電極２゜Ｙ２０Ｒ＊ Ｔａ２０５
＊ Ｓ ｉａ Ｎ４等の第１絶縁層３゜ＺｎＳ やｚ
ｎＳｅ 等を母体としＭｒ？イオンやＴｂ Ｆ ｓ等
の希土類フッ化物等を付活した発光層４゜第１絶縁層と
同じ材料か、あるいは異なった絶縁体で形成された第２
絶縁層５．背面電極６からなる基本構造であり透明箱７
（全と背面電俊間に交番電圧全印加することにより電場
発光させうる。
このようなＥＬ素子においては基本特性である輝度の向
上と低電圧駆動化が重要である。これらの特性向上のた
めに、構成材料、成膜及び熱処理プロセスの最適化、各
層の膜厚の最適化が検討されている。例えば絶縁層を湧
くするか、 ＰｂＴ１０ｓ等の高誘電本の絶縁層の採用
は発光層に印加される実効的な電圧の増大をもたらし、
発光に必要な外部電圧を低下させうる。しかし逆に前者
の場合ではＥＬ素子が破壊しやすく寿命等において信頼
性の欠如をもたらす、また後者の場合でも成膜の再現性
に困難があるとともにＥＬ素子の容ｔ１゛が増大するた
めに高速駆動には適していない等の欠点會有している。
上と低電圧駆動化が重要である。これらの特性向上のた
めに、構成材料、成膜及び熱処理プロセスの最適化、各
層の膜厚の最適化が検討されている。例えば絶縁層を湧
くするか、 ＰｂＴ１０ｓ等の高誘電本の絶縁層の採用
は発光層に印加される実効的な電圧の増大をもたらし、
発光に必要な外部電圧を低下させうる。しかし逆に前者
の場合ではＥＬ素子が破壊しやすく寿命等において信頼
性の欠如をもたらす、また後者の場合でも成膜の再現性
に困難があるとともにＥＬ素子の容ｔ１゛が増大するた
めに高速駆動には適していない等の欠点會有している。
また発光層−１〃゛体についてはバンドギャップに対応
してＺｎ５ｅの方がＺｎＳより低電圧で発光を開始する
ことが知られているが、飽和輝度が低い欠点を有してい
る。更に、発光中心に関しても現在多用されているＭｎ
２＋を越える特性のものは得られていない。
してＺｎ５ｅの方がＺｎＳより低電圧で発光を開始する
ことが知られているが、飽和輝度が低い欠点を有してい
る。更に、発光中心に関しても現在多用されているＭｎ
２＋を越える特性のものは得られていない。
以上のように発光輝度、信頼性を犠牲にすることなく駆
動電圧を低くすることには大きな困難性かあ９％現在の
ところ１５０〜２００■程度の駆動電圧が必要である。
動電圧を低くすることには大きな困難性かあ９％現在の
ところ１５０〜２００■程度の駆動電圧が必要である。
このように動作１Ｅ圧が筒いことは表示装置として不可
欠である駆動回路のＩＣ化に大きな障害となるという欠
点があった。
欠である駆動回路のＩＣ化に大きな障害となるという欠
点があった。
本発明の目的は、上記欠点を除去し、駆動電圧を低くす
ることができ、しかも品輝度である薄膜ＥＬ素子全提供
することにある。
ることができ、しかも品輝度である薄膜ＥＬ素子全提供
することにある。
本発明によれば、透明基板と、該透明基板の一生面に設
けられた透明電極と、該透明電極に対向して設けられた
背面′電極と、前記透明電極と背面電栖との間に設けら
れた発光層及び絶縁層と、前記発光層と絶縁膜との間に
設けられた非晶質半導体の界面層とを含むことを特徴と
する薄膜ＥＬ素子が得られる。
けられた透明電極と、該透明電極に対向して設けられた
背面′電極と、前記透明電極と背面電栖との間に設けら
れた発光層及び絶縁層と、前記発光層と絶縁膜との間に
設けられた非晶質半導体の界面層とを含むことを特徴と
する薄膜ＥＬ素子が得られる。
前記非晶質半導体として非晶質Ｓｌまたは非晶％Ｓｉｘ
Ｃ１−ｘ を用いる。
Ｃ１−ｘ を用いる。
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第２図は本発明の一実施例の断面図である。
透明なガラス基板１の上に透明電極２として■ＴＯ蒸層
膜を０．０２μｍ の厚さに設け、その上に第１絶縁層
３として反応性スパッタ法によりＳｉ３Ｎ４膜を０，２
５μｍの厚さに形成する。第１の界面層７をスパッタ法
で設ける。これについては後述する。第１の界面層７の
上に発光層４としてＭｎを０．５モル％含むＺｎＳ：Ｍ
ｎｅｏ、６ μｍの厚さに形成する。この上に第２の界
面層８′ｆ：設ける。こ−れについても後述する。第２
の界面層８の上に第２絶縁膜５としてＳｉ３Ｎ４を０．
２５μｍの厚さに蒸着し、その上に背面電極６をＡｔ蒸
着膜で形成する。
膜を０．０２μｍ の厚さに設け、その上に第１絶縁層
３として反応性スパッタ法によりＳｉ３Ｎ４膜を０，２
５μｍの厚さに形成する。第１の界面層７をスパッタ法
で設ける。これについては後述する。第１の界面層７の
上に発光層４としてＭｎを０．５モル％含むＺｎＳ：Ｍ
ｎｅｏ、６ μｍの厚さに形成する。この上に第２の界
面層８′ｆ：設ける。こ−れについても後述する。第２
の界面層８の上に第２絶縁膜５としてＳｉ３Ｎ４を０．
２５μｍの厚さに蒸着し、その上に背面電極６をＡｔ蒸
着膜で形成する。
前述の第１及び第２の界面層７，８は、２棟類の材料に
ついて試別を作成した、即ち（１）非晶質Ｓ１を約６Ｏ
Ａの厚さにスパッタして作った試別、（２）非晶質５ｉ
Ｃｆｆｉ約１５０Ａの厚さにスノくツタした作った試料
の２種類である。特に、非晶質Ｓｉを界面層としたＥＬ
素子は、絶縁層もＳｉ をターゲットとしており、スパ
ッタリングガスｋＮ２−Ａｒ混合ガス及びＡｒ−Ｈ２混
合ガスを切替えてスノ（ツタ室から取出すことなく連続
的に成膜した。
ついて試別を作成した、即ち（１）非晶質Ｓ１を約６Ｏ
Ａの厚さにスパッタして作った試別、（２）非晶質５ｉ
Ｃｆｆｉ約１５０Ａの厚さにスノくツタした作った試料
の２種類である。特に、非晶質Ｓｉを界面層としたＥＬ
素子は、絶縁層もＳｉ をターゲットとしており、スパ
ッタリングガスｋＮ２−Ａｒ混合ガス及びＡｒ−Ｈ２混
合ガスを切替えてスノ（ツタ室から取出すことなく連続
的に成膜した。
第３図は第２肉に示す一実施例の印加電圧−発光輝度の
関係を示す特性曲線図である。
関係を示す特性曲線図である。
図でＡは前記の界面層を設けていない従来のＥＬ累子、
Ｂ、Ｃはそれぞれ第１及び第２の界面層として非晶質Ｓ
ｉ及び非晶質ｓｉｃ −を用いたＥＬ累子である。輝度
測定は５ ｋ Ｈｚの正弦波を用いて行−）た。第３図
から明らかなように、界面層を設けたＥＬ素子Ｂ、Ｃは
界面層のない従来のＥＬ素子Ａに対して印加電圧を低く
しても従来と同等もしくはそれ以上の発光輝度が得られ
る。このように界面隅金設けることにより駆動電圧の低
圧化と輝度向上が実現できる。
Ｂ、Ｃはそれぞれ第１及び第２の界面層として非晶質Ｓ
ｉ及び非晶質ｓｉｃ −を用いたＥＬ累子である。輝度
測定は５ ｋ Ｈｚの正弦波を用いて行−）た。第３図
から明らかなように、界面層を設けたＥＬ素子Ｂ、Ｃは
界面層のない従来のＥＬ素子Ａに対して印加電圧を低く
しても従来と同等もしくはそれ以上の発光輝度が得られ
る。このように界面隅金設けることにより駆動電圧の低
圧化と輝度向上が実現できる。
上記実施例では界面層全発光層の両側に設けたが、片側
のみに設けても良い。特に背面側に設ける場合には光吸
収による損失が小さくなる利点と、発光層の熱処理に伴
う拡散の悪影響を回避できる利点がある。また、上記実
施例は二重絶縁型のＥＬ累子で説明したが、本発明は片
側絶縁型ＥＬ素子に対しても適用できることはもちろん
である。
のみに設けても良い。特に背面側に設ける場合には光吸
収による損失が小さくなる利点と、発光層の熱処理に伴
う拡散の悪影響を回避できる利点がある。また、上記実
施例は二重絶縁型のＥＬ累子で説明したが、本発明は片
側絶縁型ＥＬ素子に対しても適用できることはもちろん
である。
ＺｎＳ：Ｍｎ等の電場発光の原理は次のように考えられ
ている。発光層に印加された高電場により伝導電子が加
速され熱電子になる。十分なエネルギー（Ｍｎ励起では
２．２ｅＶ以上）を得た熱電子が発光中心に衝突し、発
光中心の価電子を基底状態から励起状態へ直接励起する
。励起状態から基底状態への回復時に発光を生ずる。
ている。発光層に印加された高電場により伝導電子が加
速され熱電子になる。十分なエネルギー（Ｍｎ励起では
２．２ｅＶ以上）を得た熱電子が発光中心に衝突し、発
光中心の価電子を基底状態から励起状態へ直接励起する
。励起状態から基底状態への回復時に発光を生ずる。
このような励起過程のほかに熱電子の起源となる伝導電
子の創出過程も特にＡＣ型ＥＬ素子では重吸である。Ａ
Ｃ型ＥＬ累子は絶縁層で囲まれておｐ１外部から面接電
子金供和できない、従って伝導電子は絶縁層との界面に
できる界面準位にトラップされている電子や螢光体内部
の浅いトラップから高電場によりトンネル効果で伝導帯
に注入されると考えられている。本発明の界面層は低い
電場で多量の伝導電子を発光層に供給することに寄与し
ているものと思われる。即ち非晶質半導体の界面層は界
面層と発光層及び界面層と絶縁層の界、面に多量の界面
準位を形成するとともに非晶ａ半導体には多針のトラッ
プ準位が存在する。これらの準位に捕捉された多量の電
子がよジ低い外部電圧印加で多針に発光層に注入さね結
果として薄膜ＥＬ素子の低電圧化、高輝度化をもたらす
ものと思われる。
子の創出過程も特にＡＣ型ＥＬ素子では重吸である。Ａ
Ｃ型ＥＬ累子は絶縁層で囲まれておｐ１外部から面接電
子金供和できない、従って伝導電子は絶縁層との界面に
できる界面準位にトラップされている電子や螢光体内部
の浅いトラップから高電場によりトンネル効果で伝導帯
に注入されると考えられている。本発明の界面層は低い
電場で多量の伝導電子を発光層に供給することに寄与し
ているものと思われる。即ち非晶質半導体の界面層は界
面層と発光層及び界面層と絶縁層の界、面に多量の界面
準位を形成するとともに非晶ａ半導体には多針のトラッ
プ準位が存在する。これらの準位に捕捉された多量の電
子がよジ低い外部電圧印加で多針に発光層に注入さね結
果として薄膜ＥＬ素子の低電圧化、高輝度化をもたらす
ものと思われる。
本発明の界面層としては容易に成膜可能であり、安定性
及び透明度の点で非晶質Ｓｉ及び非晶質の５ｉｘＣｔ−
ｘ （０，１（ｘ （１） が望ましい。これらの
材料は透明ではないが界面層としては数分子層から数１
００Ａ以下の膜厚で効果金示すために光吸収金上廻る改
善効果があり有効性を損なうものではない。
及び透明度の点で非晶質Ｓｉ及び非晶質の５ｉｘＣｔ−
ｘ （０，１（ｘ （１） が望ましい。これらの
材料は透明ではないが界面層としては数分子層から数１
００Ａ以下の膜厚で効果金示すために光吸収金上廻る改
善効果があり有効性を損なうものではない。
以上詳細に駈、明したように、本発明によれば、駆動電
圧の低圧化と、面輝度化とが計れる薄膜ＥＬ素子が得ら
れるのでその効果は太きｂ０
圧の低圧化と、面輝度化とが計れる薄膜ＥＬ素子が得ら
れるのでその効果は太きｂ０
第１図は従来のＡＣ型ＥＬ素子の一例の断面図、第２図
は本発明の一実施例の断面図、第３図は第２図に示す一
実Ｍ例の印加電圧−輝度の関係を示す特性曲線図である
。 ｌ・・・・・・透明ガラス基板、２・・・・・・透明電
接、３・・・・・・第１絶綻、島、４・・・・・・発光
層、５・・・・・・第２絶縁層、６・・・・・・背面′
ｉ１￥極、７・・・・・・第１界面層、８・・・・・・
第２界面層。 躬 １図 第７図 第 ３ｍ
は本発明の一実施例の断面図、第３図は第２図に示す一
実Ｍ例の印加電圧−輝度の関係を示す特性曲線図である
。 ｌ・・・・・・透明ガラス基板、２・・・・・・透明電
接、３・・・・・・第１絶綻、島、４・・・・・・発光
層、５・・・・・・第２絶縁層、６・・・・・・背面′
ｉ１￥極、７・・・・・・第１界面層、８・・・・・・
第２界面層。 躬 １図 第７図 第 ３ｍ
Claims (2)
- （１）透明基板と、該透明基板の一生面に設けられた透
明電極と、該透明電極に対向して設けられた背面電極と
前記透明電極と背面電極との開に設けられた発光層及び
絶縁層と、前記発光層と絶縁膜との間に設けられた非晶
質半導体の界面層とを含むことを特徴とする薄膜ＥＬ素
子。 - （２）前記非晶質半導体として非晶質Ｓｉ または非
晶質ＳｉえＣ□−Ｘを用いる特許請求範囲第（１）項記
載の薄膜ＥＬ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028006A JPS59154793A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028006A JPS59154793A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59154793A true JPS59154793A (ja) | 1984-09-03 |
Family
ID=12236694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58028006A Pending JPS59154793A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59154793A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59175593A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-04 | 松下電器産業株式会社 | エレクトロルミネセンス表示装置 |
-
1983
- 1983-02-22 JP JP58028006A patent/JPS59154793A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59175593A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-04 | 松下電器産業株式会社 | エレクトロルミネセンス表示装置 |
| JPH0516158B2 (ja) * | 1983-03-25 | 1993-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd |
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