JPH0152878B2 - - Google Patents

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JPH0152878B2
JPH0152878B2 JP59087363A JP8736384A JPH0152878B2 JP H0152878 B2 JPH0152878 B2 JP H0152878B2 JP 59087363 A JP59087363 A JP 59087363A JP 8736384 A JP8736384 A JP 8736384A JP H0152878 B2 JPH0152878 B2 JP H0152878B2
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light
light absorption
thin film
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layer
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JP59087363A
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Hisao Kawai
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Hoya Corp
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Hoya Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、平面薄型デイスプレイ・デバイスと
して、コンピユータの出力表示端末機器その他
種々の表示装置に文字、記号及び図形等の静止画
像、動画像を表示する手段として利用される薄膜
EL素子に関し、より詳しくはコントラストを向
上させた薄膜EL素子に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の薄膜EL素子としては、第1図
a,b及びcに示すものが紹介されており、同図
において、1はガラス基板、2はIn2O3、SnO2
からなる透明電極、3はY2O3、Ta2O5等からな
る第1誘電体層、4は発光中心として0.1〜2.0wt
%Mn(又はTb、Sm、Cu、Al、Br等)をドープ
したZnS(又はZnSe等)からなる発光層、5は
Y2O3、Ta2O5等からなる第2誘電体層、6はAl
等からなる背面電極、7はCdTeからなる光吸収
層、及び8はAl低級酸化物とAlとの多層膜から
なる複合電極である。ここで、透明電極2はガラ
ス基板1上に複数帯状に平行配列され、背面電極
6と複合電極8は透明電極2と直交する方向に複
数帯状に平行配列されており、透明電極2と背面
電極6又は複合電極8とが平面図的に見て交叉し
た位置がパネルの1絵素に相当する。そして、電
極2,6(又は8)間にAC電圧を印加すること
により、発光層4内に発生した電界によつて伝導
帯に励起され且つ加速されて充分なエネルギーを
得た電子が、直接Mn発光中心を励起し、この励
起されたMn発光中心が基底状態に戻る際に黄色
の発光を呈する。その際、光吸収層7は、ガラス
基板1側から入射した外部光を吸収して、薄膜
EL素子のコントラストを高くする。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、第1図aによる薄膜EL素子は、
第2図の曲線aで示す通り、印加電圧に対する発
光輝度の立ち上りがゆるやかであり、発光輝度を
高くするためには、印加電圧を相当高くしなけれ
ばならず、また絶縁性の光吸収層7を介在してい
るために、高電界を加えた場合に絶縁破壊を起こ
しやすい欠点があつた。次に、第1図bによる薄
膜EL素子は、第2図の曲線bで示す通り、発光
開始電圧が高くなる欠点と、前述したと同様な理
由で高電界を加えた場合に絶縁破壊を起こしやす
い欠点があつた。そして、第1図Cによる薄膜
EL素子は、第2図の曲線cで示す通り発光開始
電圧が比較的低くなる利点と、電界が加わる領域
に前述したような絶縁性の光吸収層7が存在して
いないために、絶縁破壊が起こりにくい構造であ
る利点とがあるものの、主目的であるコントラス
トが充分に得られていなかつた。すなわち、この
薄膜EL素子は、第2誘電体層5と複合電極8と
の間の反射率が約19%もあるために、薄膜EL素
子の発光輝度Bの6倍以上の光強度Iの入射光が
あつた場合、そのコントラスト比Cは後述する式
(3)により、2より小さくなり、表示品位が低下す
る欠点があつた。
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたも
のであり、本発明の目的は、印加電圧−発光輝度
特性を良好に維持することと、絶縁破壊を起こし
にくくすることと、コントラストを向上すること
を同時に満足する新規な薄膜EL素子を提供する
ことである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記の目的を達成するためになされた
ものであり、電圧印加によりEL発光を呈する発
光層と、入射光を光吸収する光吸収層とを透明電
極と背面電極との間に介在してなる薄膜EL素子
において、前記光吸収層がゲルマニウムの低級酸
化物(GeOx:0<x<2)からなり、かつ前記
背面電極及び前記背面電極の間隙の下方に形成さ
れていることを特徴とする薄膜EL素子である。
ここで、光吸収率Aは光吸収層の光吸収係数α
及び膜厚dに関係し、次の式(1)で表わされる。
A=1−exp(−αd) ……(1) そして、光吸収率Aはコントラスト効果を奏す
る上で、波長580nmにおいて80%以上であること
が望ましく、そのためには光吸収係数αと膜厚d
の積が大きい程良いが、膜厚dの実用範囲が光吸
収効果及び蒸着時間等を考慮して500〜5000Åで
あり、その最大値5000Åに対する光吸収係数αの
最小値は、式(1)により3.3×104cm-1となり、結
局、実用的な光吸収係数αは波長580nmにおいて
3.3×104cm-1以上であることが望ましい。
そして、この光吸収係数αを小→大の方向に制
御する手段としては、後述する実施例の蒸着条件
において、温度を高温→低温、酸素分圧を大→小
(酸素ガス導入量を多→少)、蒸着速度を低→高の
方向にそれぞれ変えればよい。
〔実施例〕
本実施例による薄膜EL素子は、第3図に示す
ようにアルミノシリケートガラス((株)保谷硝子
製:NA−40)からなるガラス基板9上に、スズ
酸化物を混入した酸化インジウムからなる透明電
極10(膜厚:2000Å)と、Y2O3からなる第1
誘電体層11(膜厚:3000Å)と、活性物質とし
て0.5wt%のMnを添加したZnS:Mn焼結ペレツ
トを素材にした発光層12(膜厚:6000Å)と、
Y2O3からなる第2誘電体層13(膜厚:3000Å)
とを順次真空蒸着法により成膜した。そして、温
度350℃、5×10-5Torrの酸素分圧下で(高真空
にした後、酸素ガスを導入して5×10-5Torrの
酸素雰囲気状態にしている。)、Geをターゲツト
として電子ビームにより加熱して、蒸着速度1
Å/secで反応性真空蒸着し、Geの低級酸化物
(GeOx:0<x<2)からなる光吸収層14
(膜厚:1000Å)を前述した第2誘電体層13上
に成膜した。次に、Alからなる背面電極15
(膜厚:3000Å)を光吸収層14上に、そして、
ガラス基板9表面からの光反射を低減させるため
に、MgF2からなる反射防止層16(膜厚:1000
Å)をガラス基板9の光取り出し側に、それぞれ
真空蒸着法により成膜した。なお、透明電極10
と背面電極15は、第1図に示したものと同様、
互いに直交するように複数帯状に配列させた。ま
た、光吸収層14は第3図に示したように、背面
電極15の下方、及び背面電極15の間隙Gの下
方に形成されている。
このように製作した本例の薄膜EL素子の透明
電極10と背面電極15間に交流電圧(周波数
100Hz正弦波)を印加することにより、ピーク波
長580nmで黄色に発光し、そのときの発光輝度は
150cd/m2であつた。そして、本例の光吸収層1
4のシート抵抗は約109Ω/□もあることから、
背面電極15の存在部分以外が発光すること、す
なわち背面電極15の間隙部分が発光することに
よるクロストークの発生を防止している。
また、本例の光吸収層14の光吸収係数αは2
×105cm-1であることから、光吸収率Aは前述し
た式(1)により86%であつた。そして、このように
光吸収層14が充分に高い光吸収率Aを有するた
め、背面電極15の下方の光吸収層14の部分、
及び背面電極15の間隙Gの下方の光吸収層14
の部分で薄膜EL素子への入射光を充分に吸収し、
この結果、背面電極15の存在部分とその間隙部
分とで分光反射率特性が異なつてばらつくことに
より、背面電極15の存在部分とその間隙部分と
がガラス基板9側から区別して見えることを防止
し、薄膜EL素子の外観上の品位を向上させる。
次に、第2誘電体層13の屈折率n1は1.9、光
吸収層14の屈折率n2は3.8、その消衰係数k2
0.8であることから、第2誘電体層13と光吸収
層14の界面でのガラス基板9側への戻り光にお
ける反射率r1は、次の式(2)より12.8%であつて、
これ自体可なり小さい値である。
r1=(n1−n22+k2 2/(n1+n22+k2 2……(2) また、光吸収層14を通つて、この光吸収層1
4と背面電極15の界面でのガラス基板9側への
戻り光は、光吸収層14を2回通過することか
ら、exp(−2αd)=0.018となり、2%以下に減衰
する。
このように本例では、第2誘電体層13と光吸
収層14の界面での光反射を少なくすることと、
光吸収層14と背面電極15の界面で反射する光
の大部分を光吸収層14内で吸収してしまうこと
により、背面電極15の存在部分の反射率を低く
し、また前述したように背面電極15の間隙Gの
下方に光吸収層14の部分を形成し入射光を吸収
していることにより、背面電極15の間隙部分の
反射率を低くし、この結果、全体的な薄膜EL素
子の反射率を低くしている。
以上のようにして反射率を低くした本例の薄膜
EL素子のガラス基板9側での反射率特性は、第
4図の曲線dで示され、波長400〜700nmにおけ
る平均反射率は7%であり、低い値であつた。ま
た、コントラスト比Cが次の式(3)で表わされ、か
つ、上記たように薄膜EL素子の反射率r低くし
ていることから、コントラストを向上させてい
る。
C=(I・r+B)/(I・r)……(3) 〔ここで、Iは入射光強度(cd/m2)、rは薄膜
EL素子の反射率及びBは発光輝度である。〕そし
て、本例の薄膜EL素子について、そのコントラ
スト特性は第5図の曲線eで示され、本発明の光
吸収層14を成膜しない薄膜EL素子の曲線fと
比較して大幅にコントラストを向上させているこ
とが分る。
一方、印加電圧−発光輝度特性については、本
発明の光吸収層14の比抵抗が104Ω-cmであ
り、比較的低いことから、印加電圧が実質的に第
1誘電体層11と第2誘電体層13間に作用し、
前述した第2図の曲線cと同様になり、発光開始
電圧も低く維持することができ、絶縁破壊を防止
することができる。
本発明は以上の実施例に使用した各物質以外
に、ガラス基板についてはソーダライムガラス等
の多成分系ガラス又は石英ガラス、透明電極につ
いはIn2O3若しくはこれにWを添加したもの又は
SnO2にSb、F等を添加したもの、第1誘電体層
及び第2誘電体層についてはTa2O5、Al2O3
HfO2等の酸化物又はSi3N4等の窒化物、発光層に
ついてはZnS:Cu、ZnS:Al(何れも黄緑色発
光)、Zn(S・Se):Cu、Zn(S・Se):Br(何れ
も緑色発光)、ZnS:Sm(赤色発光)、ZnS:Tb
(緑色発光)、ZnS:Tm(青色発光)、背面電極に
ついてはTa、Mo、Fe、Ni、NiCr等の金属をそ
れぞれ使用してもよい。
〔発明の効果〕
以上の通り本発明によれば、薄膜EL素子の反
射率を低くしていることによりコントラストを向
上させ、かつ、光吸収層の比抵抗が低いことによ
り発光開始電圧を低くし印加電圧−発光輝度特性
を良好に維持するとともに、絶縁破壊を防止する
ことができる。さらに、本発明によれば背面電極
の下方及び背面電極の間隙の下方に高い光吸収率
を有する光吸収層を形成していることにより、背
面電極の存在部分とその間隙部分とが区別して見
えることを防止し、薄膜EL素子の外観上の品位
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜EL素子を示す断面図、第
2図は従来の薄膜EL素子における印加電圧−発
光輝度特性図、第3図は本発明の薄膜EL素子を
示す断面図、第4図は本発明の薄膜EL素子にお
ける反射率特性図、及び第5図は本発明の薄膜
EL素子におけるコントラスト特性図である。 9……ガラス基板、10……透明電極、11…
…第1誘電体層、12……発光層、13……第2
誘電体層、14……光吸収層、15……背面電
極、G……間隙。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電圧印加によりEL発光を呈する発光層と、
    入射光を光吸収する光吸収層とを透明電極と背面
    電極との間に介在してなる薄膜EL素子において、
    前記光吸収層がゲルマニウムの低級酸化物
    (GeOx:0<x<2)からなり、かつ前記背面
    電極及び前記背面電極の間隙の下方に形成されて
    いることを特徴とする薄膜EL素子。 2 特許請求の範囲第1項において、前記光吸収
    層の光吸収係数が波長580nmにおいて3.3×104cm
    -1以上であることを特徴とする薄膜EL素子。
JP59087363A 1984-04-30 1984-04-30 薄膜el素子 Granted JPS60232696A (ja)

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JPS6293897A (ja) * 1985-10-19 1987-04-30 日本精機株式会社 薄膜エレクトロルミネセンス素子
JPS6310494A (ja) * 1986-07-01 1988-01-18 株式会社小糸製作所 薄膜el素子の構造

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5753094A (en) * 1980-09-17 1982-03-29 Sharp Kk Thin film light emitting element

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