JPS6132798B2 - - Google Patents

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JPS6132798B2
JPS6132798B2 JP54127114A JP12711479A JPS6132798B2 JP S6132798 B2 JPS6132798 B2 JP S6132798B2 JP 54127114 A JP54127114 A JP 54127114A JP 12711479 A JP12711479 A JP 12711479A JP S6132798 B2 JPS6132798 B2 JP S6132798B2
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JP
Japan
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light
thin film
zns
luminescent
layer
Prior art date
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JP54127114A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5650084A (en
Inventor
Masaru Yoshida
Toshio Inoguchi
Yoshinobu Kakihara
Takuro Yamashita
Koji Taniguchi
Koichi Tanaka
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電界の印加に依つてEL(Electro
Luminescene)発光を呈する薄膜EL素子に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention utilizes EL (Electro
This relates to thin film EL devices that emit light (luminescene).

従来、交流動作の薄膜EL素子に関して、発光
層に規則的に高い電界(106V/cm程度)を印加
し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安定性等を高
めるために、0.1〜2.0wt%のMn(あるいはCu、
Al、Br等)をドープしたZnS、ZnSe等の半導体
発光層をY2O3、TiO2等の誘電体薄膜でサンドイ
ツチした三層構造ZnS:Mn(又はZnSe:Mn)
EL素子が開発され、発光諸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
界印加によつて高輝度発光し、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つたヒステリシ
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素子の印加電
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
光輝度の状態に励起され、光、電界、熱等を除去
して元の状態に戻しても発光輝度は高くなつた状
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。
Conventionally, for AC-operated thin-film EL devices, a high electric field (about 10 6 V/cm) is regularly applied to the light-emitting layer to improve dielectric strength, luminous efficiency, operation stability, etc. %Mn (or Cu,
A three-layer structure ZnS:Mn (or ZnSe:Mn) in which a semiconductor light-emitting layer such as ZnS, ZnSe, etc. doped with Al, Br , etc. is sandwiched with a dielectric thin film such as Y 2 O 3 , TiO 2, etc.
EL devices have been developed, and improvements in various light-emitting characteristics have been confirmed. This thin-film EL element emits high-intensity light when an alternating current electric field of several KHz is applied, and has a long lifespan. Furthermore, regarding the light emission of this thin film EL element, it has a hysteresis characteristic in which the light emission brightness differs for the same applied voltage in the process of increasing the applied voltage and in the process of decreasing the voltage from the high voltage side. was discovered, and in the process of increasing the voltage applied to a thin film EL element with this hysteresis characteristic, when light, electric field, heat, etc. are applied, the thin film EL element is excited to a state of luminance corresponding to the intensity. The so-called memory phenomenon, in which the luminance remains high even after light, electric field, heat, etc. are removed and the display returns to its original state, has opened up a new field of application for display technology.

薄膜EL素子の1例としてZnS:Mn薄膜EL素子
の基本的構造を第1図に示す。
As an example of a thin film EL device, the basic structure of a ZnS:Mn thin film EL device is shown in FIG.

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、ガラス基板1上にln2O3、SnO2等の
透明電極2、さらにその上に積層してY2O3
TiO2、Al2O3、Si3N4、SiO2等からなる第1の誘
電体層3がスパツタあるいは電子ビーム蒸着法等
により重畳形成されている。第1の誘電体層3上
にはZnS:Mn焼結ペレツトを電子ビーム蒸着す
ることにより得られるZnS発光層4が形成されて
いる。この時蒸着用のZnS:Mn焼結ペレツトに
は活性物質となるMnが目的に応じた濃度に設定
されたペレツトが使用される。ZnS発光層4上に
は第1の誘電体層3と同様の材質から成る第2の
誘電体層5が積層され、更にその上にAl等から
成る背面電極6が蒸着形成されている。透明電極
2と背面電極6は交流電源7に接続され、薄膜
EL素子が駆動される。
The structure of a thin film EL element will be explained in detail based on FIG. 1. A transparent electrode 2 made of ln 2 O 3 , SnO 2 , etc. is placed on a glass substrate 1, and Y 2 O 3 , etc.
A first dielectric layer 3 made of TiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , SiO 2 or the like is formed in an overlapping manner by sputtering or electron beam evaporation. A ZnS light emitting layer 4 is formed on the first dielectric layer 3 by electron beam evaporation of ZnS:Mn sintered pellets. At this time, the ZnS:Mn sintered pellets used for deposition are pellets in which the concentration of Mn, which is an active substance, is set to suit the purpose. A second dielectric layer 5 made of the same material as the first dielectric layer 3 is laminated on the ZnS light emitting layer 4, and a back electrode 6 made of Al or the like is further deposited thereon. The transparent electrode 2 and the back electrode 6 are connected to an AC power source 7, and the thin film
The EL element is driven.

電極2,6間にAC電圧を印加すると、ZnS発
光層4の両側の誘電体層3,5間に上記AC電圧
が誘起されることになり、従つてZnS発光層4内
に発生した電界によつ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4
中の発光センターであるZnサイトに入つたMn原
子の電子を励起し、基底状態に落ちる時、略々
5850Åをピークに幅広い波長領域で、強い発光を
呈する。
When an AC voltage is applied between the electrodes 2 and 6, the above AC voltage is induced between the dielectric layers 3 and 5 on both sides of the ZnS luminescent layer 4, and therefore the electric field generated within the ZnS luminescent layer 4 Therefore, electrons that are excited and accelerated into the conduction band and have obtained sufficient energy can directly
The Mn luminescent center is excited, and when the excited Mn luminescent center returns to the ground state, it emits yellow light. In other words, electrons accelerated by a high electric field reach the ZnS light emitting layer 4.
When the electron of the Mn atom that enters the Zn site, which is the luminescent center of the inside, is excited and falls to the ground state, approximately
It emits strong light in a wide wavelength range with a peak of 5850 Å.

上記の如き構造を有する薄膜EL素子はスペー
ス・フアクタの利点を生かした平面薄型デイスプ
レイ・デバイスとして、文字及び図形を含むコン
ピユーターの出力表示端末機器その他種々の表示
装置に文字、記号、静止画像、動画像等の表示手
段として利用することができる。平面薄型表示装
置としての薄膜ELパネルは従来のブラウス管
(CRT)と比較して動作電圧が低く、同じ平面型
デイスプレイ・デバイスであるプラズマデイスプ
レイパネル(PDP)と比較すれば重量や強度面で
優れており、液晶(LCD)に比べて動作可能温
度範囲が広く、応答速度が速い等多くの利点を有
している。また純固定マトリツクス型パネルとし
て使用できるため動作寿命が長く、そのアドレス
の正確さとともにコンピユーター等の入出力表示
手段として非常に有効なものである。
The thin film EL element having the structure described above can be used as a flat thin display device that takes advantage of the space factor to display characters, symbols, still images, moving images, etc. It can be used as a means of displaying images, etc. Thin-film EL panels as flat flat display devices have a lower operating voltage than conventional blouse tubes (CRTs), and are superior in terms of weight and strength compared to plasma display panels (PDPs), which are also flat display devices. It has many advantages over liquid crystals (LCDs), such as a wider operating temperature range and faster response speed. Furthermore, since it can be used as a pure fixed matrix type panel, it has a long operating life, and its address accuracy makes it very effective as an input/output display means for computers and the like.

上記従来の薄膜EL素子は黄色発光を行なうも
のであるが、黄色発光以外の発光色を得るための
技術開発も試みられている。しかしながら同一発
光層中に複数種の発光センターを導入し、それぞ
れの発光センター固有の発光を得るとともにこれ
らの発光を混合させ、混色発光を得ることは非常
に困難であつた。従つて任意の発光色特に白色に
発光する薄膜EL素子を単純な構造で実現するこ
とのできる技術の開発が従来より切望されてい
た。
Although the conventional thin film EL device described above emits yellow light, attempts have also been made to develop technologies to obtain light emitting colors other than yellow light. However, it has been extremely difficult to introduce a plurality of types of luminescent centers into the same luminescent layer, to obtain luminescence specific to each luminescent center, and to mix these luminescent lights to obtain mixed-color luminescence. Therefore, there has been a long-awaited desire for the development of a technology that can realize a thin film EL element that emits light of any color, especially white, with a simple structure.

本発明は上記現状に鑑み、発光層4に導入する
発光センターとして希土類のプラセオジウムのフ
ツ化物を使用することにより、容易に発光色の白
色化を可能とした新規有用な薄膜EL素子を提供
することを目的とするものである。
In view of the above-mentioned current situation, the present invention provides a new and useful thin-film EL element that can easily whiten the luminescent color by using a rare earth praseodymium fluoride as a luminescent center introduced into the luminescent layer 4. The purpose is to

以下、本発明の1実施例を製造工程順に詳細に
説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail in the order of manufacturing steps.

第1図に於いて、ガラス基板1上にIn2O3等の
透明電極2を形成し、透明電極2上にSiO2
Si3N4系の誘電体層3を約2000Å程度形成する。
更に誘電体層3上に発光層4としてZnS:PrF3
4000〜9000Å程度蒸着する。この時ZnSの発光層
4に含有されるPrF3の濃度は0.1〜1.5mol%の範
囲に選定する。プラセオジウムはPrF3以外にPr
単体あるいはPrCl3等の化合物としてZnS中にド
ープすることも考られるが、PrF3以外の形でド
ープした場合には発光効率が低下して実用性が確
保されない。即ち、プラセオジウムを発光層4中
にドープする場合には、上述の如くフツ化物の形
でドープすると最も輝度の高いEL発光が得られ
また発光の減衰時間も長くなる。この理由はZnS
中で金属Prの周囲をFがとり囲むことによつて
ZnS母材との相互作用をFが遮蔽し、Prの励起さ
れた電子のエネルギーを効率良く光エネルギーへ
変換することができるためであると推測されるが
詳細については未解明な点が残されている。次に
発光層4上にSi3N4、Al2O3系の誘電体層5を約
2000Å程度形成し、更に背面電極6としてAlを
蒸着形成する。
In FIG. 1, a transparent electrode 2 made of In 2 O 3 or the like is formed on a glass substrate 1, and SiO 2 , etc. is formed on the transparent electrode 2.
A Si 3 N 4 based dielectric layer 3 is formed to a thickness of about 2000 Å.
Furthermore, ZnS:PrF 3 is formed as a light emitting layer 4 on the dielectric layer 3.
Deposit about 4000 to 9000 Å. At this time, the concentration of PrF 3 contained in the ZnS light emitting layer 4 is selected to be in the range of 0.1 to 1.5 mol %. Praseodymium is Pr in addition to PrF 3
It is possible to dope ZnS as a single substance or as a compound such as PrCl 3 , but if it is doped in a form other than PrF 3 , the luminous efficiency decreases and practicality is not ensured. That is, when doping praseodymium into the light emitting layer 4, doping in the form of fluoride as described above provides the highest brightness of EL light and also lengthens the decay time of the light emission. The reason for this is ZnS
By surrounding the metal Pr inside, F surrounds it.
It is presumed that this is because F blocks the interaction with the ZnS base material and can efficiently convert the energy of the excited electrons of Pr into light energy, but the details remain unclear. ing. Next, a Si 3 N 4 , Al 2 O 3 based dielectric layer 5 is deposited on the light emitting layer 4.
A thickness of about 2000 Å is formed, and then Al is further formed as a back electrode 6 by vapor deposition.

以上の工程を介して製作された薄膜発光素子は
交流電圧を印加すると第2図に示す発光スペクト
ルで約5000Å及び約6500Å付近に強い発光をもつ
プラセオジウム特有の発光色を放射する。このプ
ラセオジウムによる発光色を色座標上にプロツト
すると第3図に示す如く白色に近い発光色である
ことがわかる。尚、第3図は国際標準色度図上で
の上記実施例の薄膜発光素子の発光色位置を示
す。
When an alternating current voltage is applied to the thin film light emitting device manufactured through the above steps, it emits a luminescent color peculiar to praseodymium, which has strong luminescence in the vicinity of about 5000 Å and about 6500 Å in the emission spectrum shown in FIG. 2. When the luminescent color due to praseodymium is plotted on the color coordinates, it can be seen that the luminescent color is close to white, as shown in FIG. Incidentally, FIG. 3 shows the emission color position of the thin film light emitting device of the above example on the international standard chromaticity diagram.

以上詳説した如く、発光層に添加する発光セン
ター形成用不純物として希土類プラセオジウムを
使用することにより2種以上の発光センターを使
用しなくても白色の発光色を呈する薄膜EL素子
を容易に得ることができる。
As explained in detail above, by using the rare earth praseodymium as an impurity for forming luminescent centers added to the luminescent layer, it is possible to easily obtain a thin film EL device that emits white light without using two or more types of luminescent centers. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は薄膜EL素子の構造を説明する構成図
である。第2図は本発明の1実施例に係る薄膜
EL素子の発光スペクトルを示す説明図である。
第3図は本発明の1実施例に係る薄膜EL素子の
発光色を説明する国際標準色度図である。 3,5……誘電体層、4……発光層。
FIG. 1 is a block diagram illustrating the structure of a thin film EL element. FIG. 2 shows a thin film according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the emission spectrum of an EL element.
FIG. 3 is an international standard chromaticity diagram illustrating the emission color of a thin film EL device according to an embodiment of the present invention. 3, 5...dielectric layer, 4...light emitting layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電圧の印加に応答してEL発光を呈する発光
層の母材中に発光センターを形成するための不純
物としてプラセオジウムのフツ化物を0.1〜
1.5mol%の濃度範囲でドープするとともに該発光
層を蒸着層で構成しかつその両主面を誘電体層で
被覆することにより白色のEL発光を生起するよ
うにしたことを特徴とする薄膜EL素子。
1 Praseodymium fluoride is added in an amount of 0.1 to 0.1 to
A thin film EL characterized in that it is doped in a concentration range of 1.5 mol %, the light emitting layer is composed of a vapor deposited layer, and both main surfaces thereof are covered with a dielectric layer to generate white EL light. element.
JP12711479A 1979-09-29 1979-09-29 Thin film el element Granted JPS5650084A (en)

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