JPS6329489A - 薄膜el素子 - Google Patents

薄膜el素子

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JPS6329489A
JPS6329489A JP61172298A JP17229886A JPS6329489A JP S6329489 A JPS6329489 A JP S6329489A JP 61172298 A JP61172298 A JP 61172298A JP 17229886 A JP17229886 A JP 17229886A JP S6329489 A JPS6329489 A JP S6329489A
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JP
Japan
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layer
electron acceleration
emission
thin film
excitation
Prior art date
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Pending
Application number
JP61172298A
Other languages
English (en)
Inventor
三村 義行
磯野 靖雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPS6329489A publication Critical patent/JPS6329489A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子加速層と励起発光層を分離した機能分
離型の薄膜EL:i子に関する。
〔従来の技術〕
一般に、薄膜EL素子としては第3図に示すように、透
明なガラス基板11に密着させた透明電極12と対向配
置させた背面電極16との間に発光体として螢光体層1
4を介存させている。即ち、ZnS : Mn 螢光体
14を電子ビーム蒸着、スパッタ等)こより薄膜形成し
た螢光体ノ@14を、Y2O,。
At、O,、Ta、 05. BuTiO,、PbTi
0. 、5rTiO,等の誘電薄膜層13.15で両側
から挾んだ、所謂二重絶縁構造にしたものが広く知られ
ている。
この薄膜EL素子の発光メカニズムζゴ、ミ工う−(G
、0 、 Miiller 、 Physjca 5t
atus 8o1idi (a)1、・ より供給される電子が、外部より印加さnていざ〈 電界の助f″jを借りて、螢光体層14内で矢印Aの如
く電子で加速さn十分なエネルギーを得た後、螢光体層
14の発光センターBを励起し、発光を生じさせるもの
であると理解されている。
このような発光メカニズム及びその製造法による制約等
に起因して、薄膜EL素子に適する螢光体としては、上
記ZnS:Mnの他1こZnS:Tb−?ZnS:RE
(BEは希土類)とかS r S : CeC2やOa
S :Eu等が実用に用いられたり、実験検討用して用
いられており、ここらは、例nも母体が、電子供給、電
子加速の点から硫化物lこかたよっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
現在用いられている薄膜EL素子の螢光体が硫化物にか
たよっている事から、CRT用、紫外線励起ランプ用、
低速電子線用等の高輝度でしかも種々の色を必要とする
螢光体が、薄膜EL素子用の螢光体としては十分に利用
されていなかった。
この発明は、上記の問題を解決するため、電子加速層と
発光励起層を分離した機能分離型の構造にする事により
、多くの材料を高輝度tよ螢光体として使用する事ので
きる薄膜EL累子を提供する事を目的とする。
〔問題点を解決する手段および作用〕
この薄膜EL索子は、螢光体層部分を電子加速層及び発
光励起層に分離した構造となる事1こより、誘電体層よ
り供給さnる電子を電子加速層で十分に加速した後、発
光励起層に侵入させ、発光センターを励起させると云う
機能分離型の構造をとっている。
〔実施例〕
以下この発明の一実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図は、透明なガラス基板1の上に透明電極2そ配設
し、この透明電極2の上に絶縁材として第1の誘電体層
3を配設している。
上記誘電体層3の上には、先ず第1の・を子加速層7a
を配設し、この加速層7aと組をなす第1の発光励起層
8aをその上に配設している。
これら一対の電子加速層7aと発光励起層8aの上に、
更に第2の電子加速Jfi7bと第2の発光励起層8b
を重ねた多重層構造としている。
上記第2の発光励起層8bの上(こ、更に第3の電子加
速層7Cを配設した後、第2の誘電体層5を介して背面
電極6を設けて薄膜EL素子を形成している。
このように構成した薄膜EL索子の一対の電極2.6間
に所定のt圧を印加すると、第2図に示すように、電子
の供給は第1の誘電体N3と第1の電子加速層7aとの
界面準位9で(ごく一部は、第1の電子加速層7a内ま
たは第1の発光励起層8aと第2の電子加速層7bの界
面準位で行う)行う。この供給された電子を第1.第2
の電子加速層7a、7bで十分加速10した後、紺1.
第2 (7)発光励起層8a、8bに侵入させ、励起/
i8a、8b内の発光センター11a、llbと衝突し
て励起しEL発光させる。
このように、供給される電子を加速専門の層と、電子を
衝突させて発光センターの励起専門の層と云うように機
能を分離させる事により高輝度な発光を得るものである
電子加速層の材料としては、ZnS 、 CdS 、(
Zn、C!d)S 、 Zn5e、 (Zn、C!d)
Se 、 CdSe、 (Zn、cd)SxSel−。
工、CaS、OrS、ZnO等が適している。これらの
材料は、完全導体ではなく、半導性を持つものが多く、
そのため外部電界を印加した際、適度iこ全素子に対し
て分配電圧を有することにより加速電界を得ることがで
きる。また、この加速電界の助けて借り、その比較的高
いt子易動度により電子を加速する事が可能となるから
である。
なお、これら電子加速ノーは、抵抗加熱蒸着法、電子ビ
ーム蒸着法、スパッタリング法、MOG¥D法htBE
法、 ALE法およびクライスターイオンビーム法等の
成膜手法により形成する。
一方、発光励起層に用いられる螢光体としては、CRT
用、紫外線励起ランプ用および低速電子線用1こ用いら
nてきた高発光効率のものが幅広く利用することができ
る。
具体的には、比較的高抵抗なZn、Sin、 :Mn 
(緑)。
Y、S iO,:Oe (育) 、 Zn、 (PO,
)、  :Mn(赤) 、’CaXへ04:W(青紫)
 、 MgSiO3:Mn(赤)、Y2O3:Eu(赤
)。
Y20zS : Eu (赤) 、 C)d、0.S 
: Tb (緑)、La20.S:Tb(緑) 、 (
Y、Ud) 0.S : Tb (白) 、 Y、A1
501 y : Ce (緑)。
CaSiO3:Pb :Mn (赤)、Ba2Mg  
Si、O,: Eu” (青緑)。
Y2O,S : Pr (緑) 、 YVO,: Eu
 (赤)2よびBaFBr:Ell(赤)等をこの発明
のような構造(ζすることによりEL素子用の発光励起
層として用いることができる。
また、半導性のZn8:Mn(末1) 、 ZnS :
 RE(RE i;!希土類により各色を発光する) 
、Cab:Eu (赤)。
Sr8:Oe、Cj(赤)、(乙u 、cd )S :
 Ag (赤)1゜ZnS : Cu 、At (緑)
、 ZnS : Cu、I (青) 、 (Zn、Cd
)S :AuAj (黄緑)、Zn8 : Au、At
 (黄緑) 、 ZnS : Ag(”りおよびZn(
S、Se):Ag(緑)等の材料を発光励起層とするこ
とも可能で、この場合は、より発光開始電圧が低下する
と共に高輝度の発光を示している。
なお、発光励起層も上記電子加速層と同様な成膜手法に
より形成する。
誘電体層の材質は、従来用いられていたY2O,。
At10. 、 Ta2O,、Ba’ri03 、 P
b’f’i0. 、5rTiO,、Si、N、。
Gem、 、 S 1OxNy 、 A10xNy 、
 8 iAI!ON 、 Tie、等のものが適してお
り、その膜厚は200〜800 nmが好ましい0 この実施例では、誘電体層を第1と第2と云うように二
重絶縁タイプ多こなっているが、誘電体層が透明を極側
だけに設けたMISタイプ構造のものであってもよい。
また、電子加速層と発光励起層の組み合せ層は、好まし
くは二つ以上二十以下の積層とする。積層数が一つだと
、電子加速層で加速された電子で、発光励起層の発光セ
ンターを100 %励起したとしても、発光センターの
数が不足し、十分な発光輝度が得らnない。積層数が二
十を起えると、各電子加速層、発光励起層の厚さを極め
て薄くしなけnばならず、結晶が十分に成長せず易動度
あるいは付活剤の母体へめ適切な固溶、拡散をはかるこ
とが大変難しくなる。
なお、単一の電子加速層、発光励起層の厚さは、各々の
材質、成膜法、積層数1こよっても異なって来るが、実
験の結果からも電子加速層は6ト300nm  、発光
励起層は5〜1100nのものが好ましく、特に高抵抗
螢光体の場合は、電子加速層120〜300nm、発光
励起層5〜50nm と云うように発光励起層を薄り、
電子加速層を厚くするのが望ましい。
〔第1実施例および比較例〕 70ン蒸気で洗浄されたガラス基板(コーニング705
9)上にITOを蒸着後、第1誘電体層としてTa1O
,をスパッタ法で400 n mの厚さ1こ形成した。
続いて緑色発光を示す粉末螢光体Gd、O,S:Tbを
石英シャーレに入n1一方のスパッタタゲートとし、加
圧成形した焦付1Znsをもう一方のターゲットとして
交互に二元スパッタを実施した。スパッタ圧は2X10
  Torrで各々実施し、パワーは150〜■であっ
た。
まず、’f’a20.の上にZnS、flを150nm
lこ形成し、20wAr  レーザーで表面を走査し、
レーザーアニールした後、Ga、O,S : ’l’b
層を30nmに形成し、ここも上記と同様レーザーアニ
ールした。
この成膜を繰り返し行い、最終的には30nmのGd、
02S : TbJme 4 /ff形成し、120n
mのZn8層を5層形成した後、第2訪電体としてSi
、VONを300nmの厚さに形成し、最後にA/背面
電啄そ蒸着してEL素子を形成した。
なお、比較サンプルとして()d、0.S : Tb 
のみを上記の第1.第2誘電体に侠まこる形で720n
m1こスパッタしたものを作成した。
このようfこ形成したサンプルを周波数5011Zの電
源でO■から昇圧しながら発光テストを行った所、比較
サンプルは250Vまで上げても発光しなかった。一方
実施例サンプルl:1t150V近辺で目視確認できる
発光があり、200Vでは30ft−Lの輝度を示した
〔第2実施例2よび比較例〕 第1実施例と同様のITOガラス上に、第1誘電体層と
してPbT1Cs%スバ、り法で500nmの厚さに形
成した。次いで、赤色発光するZn5(POt)t :
MnをMo  ボートに入n一方の蒸発源とし、Zn(
S。
Se)をもう一方のMOボート1こ入れ、他方の蒸発源
としてシャッタ開閉法による二元真空蒸着した。
真空度はlXl0−5Torrで実施し、先ずpb’r
io。
上にZn(S、Se)のシャッタを開いて、Zn(S、
Se)層を170nmに形成し、レーザーアニールした
次いで、Zff(S、Se)の’/ −y yりを閉じ
、Zn5(PO4)。
:Mtz層を20nmlこ形成し、表面をレーザーアニ
ールした。
この動作を繰り返し行い、最終的には20nmの厚さの
Zn5(PO,)、 : Mn層を3層、170nmの
厚さのZn(S、Se)層fi−4層形成した後AI!
背面’tiを蒸着してEL素子を形成した。
なお、比較サンプルとしては、Zη、 (PO,) :
 Mnのみをpb’rio、上に74Qnmに蒸着した
ものを作成に周波数50Hzの1を源でO■から除々に
昇圧しながら発光テストを行ったところ、比較サンプル
は250Vまで全昇圧しても発光しなかった。
一方、実施例のEL素子は180V近辺で目視確認でき
る発光が現われ、200■では15ft−Lの輝度を示
した。
〔第3実施例2よび比較例〕 第1実施例と同様のITOガラス上に、第1誘電体層と
してBaTi0.をスパッタで300 nmの厚さに形
成した、次いで青色発色する8rS:Ce、O1!ペレ
ットをEB蒸着ベレットハウスに入れ、一方の蒸着源と
し、(Zn、Cd)Sペレットをもう一方の蒸着源とし
、ハウス回転による二元EBBaf実施した0 この蒸着は、真空度I X 10 ”f’orr甲で、
先ずBaTi0.上に(Zn、Cd)8 /*i 15
0nmに形成し、レーザーアニールする。ついでSr8
 : Ce 、Cl層’)100nm形成し、レーザー
アニールした。
これを繰り返すことにより、150nmの(Zn、Cd
)SMlil−3ノ&+1100nのSrS:Ce、C
/層を2層形成後、 ’I’a20.誘電体層をスパッ
タ法により300nm蒸着した。そして最後にA/背面
電極を蒸着することにより、EL素子を形成した。
なお、比較サンプルを周波数50 Hzの電源で除々に
昇圧しながら発光テストを行った所為比較サンプルは1
80V近辺で発光が現わn、200Vでは、10ft−
Lの輝度を示したの(こ対し、実施例のEL素子は15
0V近辺で発光が始まり、200Vでは70ft−Lと
昼輝度な青色発光を示した。
Tよお、この実施例では電子の加速を透明電極の一方向
からのみ、説明しているか、電子加速層は発光励起/@
1そ挾むようlこして形成であるので、背面電極側から
電子を放出するときも必ず、電子加速層を介して発光励
起層に電子が到達するよう1こなっている。
〔発明の効果〕
この発明によると、電子加速層2発光起層の各々の層を
別々にすること1こより、EL螢光体として用いられて
いた材料の他fこ、EL螢九体として用いる半が出来な
かった材料でも、発光励起層として用いる事により高輝
度、高効率のEL発光が可能となり、青、縁、赤、白な
どの多色素足か容易(こ出来るようfこなった。
また、積層する層の構成を変化させる事によりEL発光
素子の発光電圧、輝度などを大巾1こ改良することも出
来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を原理的に説明する図、
第2図は、同側の動作を説明するための図、第3図は、
従来の説明図、第4図(ま第3図の動作を説明するため
の図である。 1・・・・・ガラス基板 2・・・・・透明′電極 3.5・・・・・誘電体層 ?a、7b、7c  ”電子加速層 8a、8b・・・・・発光励起層 壬q厚ミ← 手続補正書 昭和61年12月4日 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 1、事件の表示 特願昭61−172298号     1(″′き2、
発明の名称 薄膜EL素子 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (037)  オリンパス光学工業株式会社4、代理人 住 所  東京都大田区西蒲F)17丁目50番3号田
村ビル31借 〒144  電話 03−738−97716、補正の
対象 明MA書 7、補正の内容 (1)本願明a書第2頁4行目の’ B u T iO
3Jの部分を’BaTiO3」と訂正する。 (2)同明細書第2頁19行目のrSrS:CeCI」
の部分を’SrS:Ce、CIJと訂正する。 (3)同明細書第3頁1行目の「例れも」の部分を「い
ずれも」と訂正する。 (4)同明細書第5頁13行目のrcrs」の部分を「
SrS」と訂正する。 出願人  オリンパス光学工業株式会社χ′9;野士

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1.  (1) 少くとも一方が透明電極よりなり、互に対向
    して配設された一対の電極と、この透明電極に隣接し、
    かつ他方の電極との間に設けられた誘電体層と、この誘
    電体層と他方の電極間に、少とも電子加速層と発光励起
    層よりなる組み合せ層を介存させた事を特徴とする薄模
    EL素子。
  2.  (2)上記組み合せ層は、発光励起層の両側に電子加
    速層を有するようにした事を特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の薄膜EL素子。
JP61172298A 1986-07-21 1986-07-21 薄膜el素子 Pending JPS6329489A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210693A (ja) * 1988-06-28 1990-01-16 Nec Corp 有機薄膜el素子
JPH0414397U (ja) * 1990-05-28 1992-02-05
JPH0414398U (ja) * 1990-05-28 1992-02-05
JP2013243005A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 無機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法並びに発光装置

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