JPH01130495A - 薄膜エレクトロルミネセンス素子 - Google Patents
薄膜エレクトロルミネセンス素子Info
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- JPH01130495A JPH01130495A JP62288676A JP28867687A JPH01130495A JP H01130495 A JPH01130495 A JP H01130495A JP 62288676 A JP62288676 A JP 62288676A JP 28867687 A JP28867687 A JP 28867687A JP H01130495 A JPH01130495 A JP H01130495A
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高輝度、高効率な薄膜エレクトロルミネセン
ス素子(以下、薄膜EL素子と記述する)に関するもの
である。
ス素子(以下、薄膜EL素子と記述する)に関するもの
である。
〔従来技術・発明が解決しようとする問題点〕II−V
l族化合物半導体、例えば硫化亜鉛(Z nS )を母
体とし、これに発光中心を形成するマンガン(Mn)、
あるいは希土類化合物等を添加した薄膜を発光層とし、
この両側に酸化物、あるいは窒化物等の絶縁層(誘電体
層)薄膜をサンドイッチ状に設け、更にこの薄膜構造体
を、その一方が透明な一対の対向電極で挟持した薄膜E
L素子は周知であり、対向電極間に交流電圧を印加する
ことによって高輝度に発光し、しかも長寿命であること
が知られている。
l族化合物半導体、例えば硫化亜鉛(Z nS )を母
体とし、これに発光中心を形成するマンガン(Mn)、
あるいは希土類化合物等を添加した薄膜を発光層とし、
この両側に酸化物、あるいは窒化物等の絶縁層(誘電体
層)薄膜をサンドイッチ状に設け、更にこの薄膜構造体
を、その一方が透明な一対の対向電極で挟持した薄膜E
L素子は周知であり、対向電極間に交流電圧を印加する
ことによって高輝度に発光し、しかも長寿命であること
が知られている。
第5図は従来の薄膜EL素子の断面構造図を示すもので
あり、図において1はガラス基板、2はInzOs:S
n等からなる透明電極膜、3はTatOa、SmvO3
、Y a O3、ALO3、Si3N+、5ift、等
の内の1種類、或は2種類以上の膜からなる第1絶縁層
膜、4はMnあるいは希土類化合物を添加したZnS
あるいはSrS 等のI[−VI族化合物半導体発
光層膜、5は3と同様な第2絶縁層膜、6はA1等より
なる背面金属電極膜である。
あり、図において1はガラス基板、2はInzOs:S
n等からなる透明電極膜、3はTatOa、SmvO3
、Y a O3、ALO3、Si3N+、5ift、等
の内の1種類、或は2種類以上の膜からなる第1絶縁層
膜、4はMnあるいは希土類化合物を添加したZnS
あるいはSrS 等のI[−VI族化合物半導体発
光層膜、5は3と同様な第2絶縁層膜、6はA1等より
なる背面金属電極膜である。
このような構造の薄膜EL素子に交流電圧を印加した時
、発光層内・部の電界強度が約108V/cn+程度に
なると、絶縁層と発光層の界面等から生成され電界で加
速された電子が発光中心物質を衝突励起することによっ
て、EL全発光得られる。
、発光層内・部の電界強度が約108V/cn+程度に
なると、絶縁層と発光層の界面等から生成され電界で加
速された電子が発光中心物質を衝突励起することによっ
て、EL全発光得られる。
第5図に示したような発光層膜を絶縁層膜でサンドイッ
チ状に挟んだ、通常2重絶縁構造と呼ばれている構成の
素子では、I BMのM arrelloらによって報
告されている(J、Appl、Phys、、52、(1
981)、3590)ように、特にZnS:Mnを発光
層に用いた場合、効率良く発光するのは発光層の中でも
絶縁層に近い領域であり、発光層の中心部での発光効率
は低いと考えられている。しかしながら、これまでは発
光層の中心部の効率の良くない部分を如何に効率よく発
光せしめ、その結果として素子全体の発光効率を向上さ
せる手段は明確にはされていなかった。発光効率を改善
するためには、単に発光層膜の結晶性を向上させ、素子
全体の発光効率を向上さ仕るという方法しか知られてい
なかった。
チ状に挟んだ、通常2重絶縁構造と呼ばれている構成の
素子では、I BMのM arrelloらによって報
告されている(J、Appl、Phys、、52、(1
981)、3590)ように、特にZnS:Mnを発光
層に用いた場合、効率良く発光するのは発光層の中でも
絶縁層に近い領域であり、発光層の中心部での発光効率
は低いと考えられている。しかしながら、これまでは発
光層の中心部の効率の良くない部分を如何に効率よく発
光せしめ、その結果として素子全体の発光効率を向上さ
せる手段は明確にはされていなかった。発光効率を改善
するためには、単に発光層膜の結晶性を向上させ、素子
全体の発光効率を向上さ仕るという方法しか知られてい
なかった。
本発明はこの欠点を解決するために発明されたもので、
薄膜ELの素子構造の内の発光層中に発光中心を衝突励
起する電子を注入する層を設けることによって、高輝度
で高効率な薄膜エレクトロルミネセンス素子を提供する
ことを目的とするものである。
薄膜ELの素子構造の内の発光層中に発光中心を衝突励
起する電子を注入する層を設けることによって、高輝度
で高効率な薄膜エレクトロルミネセンス素子を提供する
ことを目的とするものである。
上記の目的を達成するため、本発明は薄膜構造体を一対
の電極で挟持し、交流電圧を当該電極間に印加して発光
せしめる薄膜エレクトロルミネセンス素子において、発
光層膜中に誘電損失が1%以上の低絶縁性誘電体膜から
なる電子注入層を挿入したことを特徴とするものである
。
の電極で挟持し、交流電圧を当該電極間に印加して発光
せしめる薄膜エレクトロルミネセンス素子において、発
光層膜中に誘電損失が1%以上の低絶縁性誘電体膜から
なる電子注入層を挿入したことを特徴とするものである
。
次に本発明の実施例を添付図面に従って説明する。なお
、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱し
ない範囲で、種種の変更あるいは改良を行いうろことは
言うまでもない。
、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱し
ない範囲で、種種の変更あるいは改良を行いうろことは
言うまでもない。
(実施例1)
第1図は本発明の薄膜EL素子の断面構成図の一例を示
すものであって、図において7はガラス基板、8は透明
電極膜、9は絶縁層膜、10は発光層膜、11は誘電損
失が1%以上の低絶縁性誘電体膜からなる電子注入層、
12は発光層膜、13は絶縁層膜、14は背面金属電極
膜(背面電極膜)である。!7は絶縁層膜9.13、発
光層膜10.12からなる薄膜構造体である。
すものであって、図において7はガラス基板、8は透明
電極膜、9は絶縁層膜、10は発光層膜、11は誘電損
失が1%以上の低絶縁性誘電体膜からなる電子注入層、
12は発光層膜、13は絶縁層膜、14は背面金属電極
膜(背面電極膜)である。!7は絶縁層膜9.13、発
光層膜10.12からなる薄膜構造体である。
第1図の薄膜EL素子を作製するにあたり、ガラス基板
7としてホヤ製のNA40を用いた。このガラス基板上
にInt03:Sn透明電極膜8を200 nm、スパ
ッタ法で形成した。次に、絶縁層膜9としてTatOs
を高周波マグネトロン・スパッタ法により300 nm
、発光層膜10としてZnS:Mnを電子ビーム蒸着法
により5 Q OHm、低絶縁性誘電体膜11として誘
電損失が5%以上のSi02 (lr −S io り
を高周波マグネトロン・スパッタ法により50 nm、
発光層膜12としてlOと同様にZnS:Mnを500
nm、絶縁層膜13として9と同様にTaxe、を3
00 nm、順次、積層形成した。そして、最後に背面
金属電極膜14としてAIを電子ビーム蒸着法によりl
oOnm形成して薄膜EL素子を作製した。また、比較
のために上記構成から低絶縁性誘電体膜11を除いた従
来の構造の素子を同時に作製した。以下、低絶縁性誘電
体膜11を含む素子を素子A、含まない素子を素子Bと
呼ぶこととする。
7としてホヤ製のNA40を用いた。このガラス基板上
にInt03:Sn透明電極膜8を200 nm、スパ
ッタ法で形成した。次に、絶縁層膜9としてTatOs
を高周波マグネトロン・スパッタ法により300 nm
、発光層膜10としてZnS:Mnを電子ビーム蒸着法
により5 Q OHm、低絶縁性誘電体膜11として誘
電損失が5%以上のSi02 (lr −S io り
を高周波マグネトロン・スパッタ法により50 nm、
発光層膜12としてlOと同様にZnS:Mnを500
nm、絶縁層膜13として9と同様にTaxe、を3
00 nm、順次、積層形成した。そして、最後に背面
金属電極膜14としてAIを電子ビーム蒸着法によりl
oOnm形成して薄膜EL素子を作製した。また、比較
のために上記構成から低絶縁性誘電体膜11を除いた従
来の構造の素子を同時に作製した。以下、低絶縁性誘電
体膜11を含む素子を素子A、含まない素子を素子Bと
呼ぶこととする。
第2図に、周波数1kHzの正弦波電圧で素子を駆動し
たときの輝度−電荷(L−Q)特性を示す。
たときの輝度−電荷(L−Q)特性を示す。
素子Aでは素子Bに比べて、同じ電荷密度で駆動した時
に得られる輝度が高い。また、輝度、発光効率などの素
子特性を表1にまとめて示す。
に得られる輝度が高い。また、輝度、発光効率などの素
子特性を表1にまとめて示す。
以 下 余 白
発光層中にIr 5iOz層を挿入することにより、
輝度、効率が40%程度向上し、輝度の立ち上がり特性
(dL/dQ)が急峻になる。素子Bで発光層膜を2回
に分けて蒸着形成したことによる素子特性への影響は、
T heisらの報告(J of CrystalGr
owth、63.(1983)、47)から無視できる
ものと思われる。従って、以上の結果から、発光層膜/
低絶縁性誘電体層の界面近傍が発光層膜の中心部より強
く発光していること、及びZnS:Mn発光層膜の中に
低絶縁性の5iOz層を挿入することが発光効率、並び
に発光輝度の改善に極めて有効であることがわかった。
輝度、効率が40%程度向上し、輝度の立ち上がり特性
(dL/dQ)が急峻になる。素子Bで発光層膜を2回
に分けて蒸着形成したことによる素子特性への影響は、
T heisらの報告(J of CrystalGr
owth、63.(1983)、47)から無視できる
ものと思われる。従って、以上の結果から、発光層膜/
低絶縁性誘電体層の界面近傍が発光層膜の中心部より強
く発光していること、及びZnS:Mn発光層膜の中に
低絶縁性の5iOz層を挿入することが発光効率、並び
に発光輝度の改善に極めて有効であることがわかった。
実施例においては、発光層膜の中に一層のみ、本発明の
骨子である低絶縁性の誘電体膜を配置した構造について
述べたが、これは−層だけに限る必要はなく、二層や三
層というように複数履用いても良い。
骨子である低絶縁性の誘電体膜を配置した構造について
述べたが、これは−層だけに限る必要はなく、二層や三
層というように複数履用いても良い。
次に、本発明の要素技術となる絶縁膜の誘電損失の制御
法について述べる。上記実施例中の低絶縁性誘電体層1
1に用いたSin、は誘電損失が5%以上の低絶縁性膜
であった。同じ材料でも成膜法により絶縁性は変化し、
5iOzを例にとると、本発明の方法、即ち5iOzの
酸化物ターゲットを用いてマグネトロン・スパッタ法に
より膜形成を行う場合には、成膜時のガス雰囲気により
形成した膜の絶縁性が変化する。膜形成時の雰囲気を酸
素を含まない不活性ガスとするとできた膜は上記実施例
に示したような低絶縁性膜となり、成膜時の雰囲気の酸
素濃度を増すに従って高絶縁性の膜とすることができる
。即ち、成膜時のガス雰囲気を調整することにより、誘
電損失を0.2から20%まで任意に制御した5ift
膜を得ることができる。
法について述べる。上記実施例中の低絶縁性誘電体層1
1に用いたSin、は誘電損失が5%以上の低絶縁性膜
であった。同じ材料でも成膜法により絶縁性は変化し、
5iOzを例にとると、本発明の方法、即ち5iOzの
酸化物ターゲットを用いてマグネトロン・スパッタ法に
より膜形成を行う場合には、成膜時のガス雰囲気により
形成した膜の絶縁性が変化する。膜形成時の雰囲気を酸
素を含まない不活性ガスとするとできた膜は上記実施例
に示したような低絶縁性膜となり、成膜時の雰囲気の酸
素濃度を増すに従って高絶縁性の膜とすることができる
。即ち、成膜時のガス雰囲気を調整することにより、誘
電損失を0.2から20%まで任意に制御した5ift
膜を得ることができる。
以上の実施例においては低絶縁性誘電体層11には誘電
損失5%以上の5ins膜を用いたが、誘電損失の値の
範囲としては(1%以上が適当である。誘電損失が1%
以下になると、注入される電子の数が減少するため、輝
度、効率の改善効果が低減する。
損失5%以上の5ins膜を用いたが、誘電損失の値の
範囲としては(1%以上が適当である。誘電損失が1%
以下になると、注入される電子の数が減少するため、輝
度、効率の改善効果が低減する。
また、絶縁層9と発光層IOの間、及び発光層l2と絶
縁層13との間に低絶縁性誘電体層を挟んだ構造とすれ
ば、それぞれの界面近傍での発光効率が改善され、更に
発光特性は向上する。なお、低絶縁性絶縁層の膜厚は、
駆動電圧の増加を最小限に抑えるという観点から、lO
〜100 nmが適当である。
縁層13との間に低絶縁性誘電体層を挟んだ構造とすれ
ば、それぞれの界面近傍での発光効率が改善され、更に
発光特性は向上する。なお、低絶縁性絶縁層の膜厚は、
駆動電圧の増加を最小限に抑えるという観点から、lO
〜100 nmが適当である。
(実施例2)
第3図に発光層の両側にも低絶縁性誘電体層15.16
を設けた構造を示した。この構造の素子を素子Cとする
。素子Cと従来構造の素子Bとの発光特性を比較して表
2に示す。また、素子Cと素子BのL−Q特性を第4図
に示す。表、及び図の結果から、素子Cの構造では更に
発光特性が著しく改善されること明らかである。
を設けた構造を示した。この構造の素子を素子Cとする
。素子Cと従来構造の素子Bとの発光特性を比較して表
2に示す。また、素子Cと素子BのL−Q特性を第4図
に示す。表、及び図の結果から、素子Cの構造では更に
発光特性が著しく改善されること明らかである。
以 下 余 白
本発明、及びその効果は上記実施例中に記述した材料に
なんら限定されるものではなく、例えばガラス基板とし
ては、コーニング7o59を用いても同様の効果が得ら
れろ。その他、発光層としてはTb、Sm、Ce等の希
土類化合物を添加したZnS1SrS、CaS 等の
II−Vl族化合物半導体薄膜、第1図の絶縁層9.1
3に用いる絶縁層としてはS rT io 3、B a
T io 8、P bT iOs、BaTatos、
TazOss SmtO3s Y!03s Al2O3
qSisN4.5ift薄膜等、あるいはこれらを2m
!類以上組み合わせた複合層を用いても同様の効果が期
待できる。また、上記の実施例においては、薄膜構造体
17の構成として、絶縁層膜を電極膜8.14の両方の
側に設けたが、この絶縁層膜は電極膜8.14のいずれ
か一方の側に設けるだけであってもよい。更に、第1図
の低絶縁性誘電体膜IIに用いる絶縁層としては、5i
ftの他に誘電損失が1%以上になるよう成膜条件を制
御して作製したTaxes、S Ill、03、Y2O
3、A LO3、Si3N4薄膜等を用いても同様な効
果が期待できる。実際に、低絶縁性誘電体膜としてマグ
ネトロン・スパッタ法で形成したAl2O3を 5if
tの代わりに用いて行ったところ、同様の効果が得られ
た。
なんら限定されるものではなく、例えばガラス基板とし
ては、コーニング7o59を用いても同様の効果が得ら
れろ。その他、発光層としてはTb、Sm、Ce等の希
土類化合物を添加したZnS1SrS、CaS 等の
II−Vl族化合物半導体薄膜、第1図の絶縁層9.1
3に用いる絶縁層としてはS rT io 3、B a
T io 8、P bT iOs、BaTatos、
TazOss SmtO3s Y!03s Al2O3
qSisN4.5ift薄膜等、あるいはこれらを2m
!類以上組み合わせた複合層を用いても同様の効果が期
待できる。また、上記の実施例においては、薄膜構造体
17の構成として、絶縁層膜を電極膜8.14の両方の
側に設けたが、この絶縁層膜は電極膜8.14のいずれ
か一方の側に設けるだけであってもよい。更に、第1図
の低絶縁性誘電体膜IIに用いる絶縁層としては、5i
ftの他に誘電損失が1%以上になるよう成膜条件を制
御して作製したTaxes、S Ill、03、Y2O
3、A LO3、Si3N4薄膜等を用いても同様な効
果が期待できる。実際に、低絶縁性誘電体膜としてマグ
ネトロン・スパッタ法で形成したAl2O3を 5if
tの代わりに用いて行ったところ、同様の効果が得られ
た。
以上説明したように、本発明の素子は発光特性が優れて
いることから、本発明の素子を用い、れば高輝度で高効
率の薄膜EL表示パネルを製造できるという利点がある
。
いることから、本発明の素子を用い、れば高輝度で高効
率の薄膜EL表示パネルを製造できるという利点がある
。
第1図は本発明の一実施例として示した薄膜EL素子の
断面図、第2図は本発明による素子、及び従来素子の輝
度−電荷特性を示すグラフ、第3図は本発明の別の実施
例として示した薄膜EL素子の断面図、第4図は本発明
による素子、及び従来素子の輝度−電荷特性を示すグラ
フ、第5図は従来の薄膜EL素子の断面図である。 8・・・・・・透明電極、9.13・・・・・・絶縁層
膜、10゜12・・・・・・発光層膜、11.15.1
6・・・・・・電子注大層(低絶縁性誘電体膜)、14
・・・・・・背面電極膜(背面金属電極膜)、17・・
・・・・薄膜構造体。 出願人 日本電信電話株式会社 第1図 8:透1F111極 14:背fl電輪膜 +7:、i11瞑Jll遺体 第3図
断面図、第2図は本発明による素子、及び従来素子の輝
度−電荷特性を示すグラフ、第3図は本発明の別の実施
例として示した薄膜EL素子の断面図、第4図は本発明
による素子、及び従来素子の輝度−電荷特性を示すグラ
フ、第5図は従来の薄膜EL素子の断面図である。 8・・・・・・透明電極、9.13・・・・・・絶縁層
膜、10゜12・・・・・・発光層膜、11.15.1
6・・・・・・電子注大層(低絶縁性誘電体膜)、14
・・・・・・背面電極膜(背面金属電極膜)、17・・
・・・・薄膜構造体。 出願人 日本電信電話株式会社 第1図 8:透1F111極 14:背fl電輪膜 +7:、i11瞑Jll遺体 第3図
Claims (3)
- (1)薄膜構造体を透明電極膜と背面電極膜とでなる一
対の電極膜で挟持し、交流電圧を当該電極膜間に印加し
て発光せしめる薄膜エレクトロルミネセンス素子におい
て、発光層膜の中に低絶縁性誘電体膜からなる電子注入
層を設けた構造とすることを特徴とする薄膜エレクトロ
ルミネセンス素子。 - (2)上記発光層膜の中に設けた電子注入層が、誘電損
失が1%以上のSiO_2、Ta_2O_5、Sm_2
O_3、Y_2O_3、Al_2O_3、Si_3N_
4のいずれかの膜で構成されることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の薄膜エレクトロルミネセンス素子
。 - (3)上記発光層膜の中に設けた電子注入層が誘電損失
が1%以上のSiO_2、Ta_2O_5、Sm_2O
_3、Y_2O_3、Al_2O_3、Si_3N_4
のいずれかの膜で構成され、かつ発光層の両側にも誘電
損失が1%以上のSiO_2、Ta_2O_5、Sm_
2O_3、Y_2O_3、Al_2O_3、Si_3N
_4のいずれかの膜が設けられていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の薄膜エレクトロルミネセン
ス素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62288676A JPH0824071B2 (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62288676A JPH0824071B2 (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01130495A true JPH01130495A (ja) | 1989-05-23 |
JPH0824071B2 JPH0824071B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=17733243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62288676A Expired - Lifetime JPH0824071B2 (ja) | 1987-11-16 | 1987-11-16 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0824071B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994007344A1 (fr) * | 1992-09-22 | 1994-03-31 | Hitachi, Ltd. | Element luminescent organique et son substrat |
JPH08255685A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-10-01 | Lg Semicon Co Ltd | カラーエレクトロルミネセンス素子及びその製造方法 |
JP2008251336A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kuraray Luminas Co Ltd | 薄膜型無機el素子 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5665492A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-03 | Sharp Kk | Thin film el element |
JPS59157996A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-07 | 松下電工株式会社 | El発光素子 |
-
1987
- 1987-11-16 JP JP62288676A patent/JPH0824071B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5665492A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-03 | Sharp Kk | Thin film el element |
JPS59157996A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-07 | 松下電工株式会社 | El発光素子 |
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JPH08255685A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-10-01 | Lg Semicon Co Ltd | カラーエレクトロルミネセンス素子及びその製造方法 |
JP2008251336A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kuraray Luminas Co Ltd | 薄膜型無機el素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0824071B2 (ja) | 1996-03-06 |
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