JPH027388A - Ｅｌ素子 - Google Patents
Ｅｌ素子Info
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- JPH027388A JPH027388A JP63157282A JP15728288A JPH027388A JP H027388 A JPH027388 A JP H027388A JP 63157282 A JP63157282 A JP 63157282A JP 15728288 A JP15728288 A JP 15728288A JP H027388 A JPH027388 A JP H027388A
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (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、ＥＬ素子に関し、特に直流型の薄膜ＥＬ素子
に関する。
に関する。
近年、ＥＬ素子は、発光表示装置や、情報機器端末とし
て用いられている自己発光型平面デイスプレィや、表示
ランプ等に利用されている。
て用いられている自己発光型平面デイスプレィや、表示
ランプ等に利用されている。
第２図、第３図は従来のＥＬ素子の一例を説明するため
のチップの断面図である。従来のＥＬ素子として、ガラ
ス基板１上にＩＴＯ（Ｓｎ０２とＩｎ２Ｏ５の混合物）
等になる透明電８ｉｉ２．Ｚｎ５ｅ：Ｍｎ等よりなる発
光層３．アルミニウム等よりなる背面電極７を順次積層
して、透明電極と背面電極の間に数Ｖから数１０Ｖの電
圧を印加することにより発光が得られることが、例えば
、アイイーイーイートランザクションズ・オン・エレク
トロン・デバイシズ（Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ｔｒａｎｓａ
ｃｔｉｏｎｓＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、第
ＥＤ−３０巻、１９８３年、第４号、第２８２頁に記載
されている。
のチップの断面図である。従来のＥＬ素子として、ガラ
ス基板１上にＩＴＯ（Ｓｎ０２とＩｎ２Ｏ５の混合物）
等になる透明電８ｉｉ２．Ｚｎ５ｅ：Ｍｎ等よりなる発
光層３．アルミニウム等よりなる背面電極７を順次積層
して、透明電極と背面電極の間に数Ｖから数１０Ｖの電
圧を印加することにより発光が得られることが、例えば
、アイイーイーイートランザクションズ・オン・エレク
トロン・デバイシズ（Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ｔｒａｎｓａ
ｃｔｉｏｎｓＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、第
ＥＤ−３０巻、１９８３年、第４号、第２８２頁に記載
されている。
上述した従来のＥＬ素子では、発光動作中に破壊を生じ
やすく、このため信頼性が低くなり、寿命が短いという
問題点があった。この破壊は、素子に電圧を印加すると
、ピンホール等の欠陥等により、発光層の抵抗が低くな
っている部分に電流が集中して多量に流れるため、この
部分が熱的に破壊するためと考えられる。この電流集中
は、薄膜発光眉の不均一性に起因しているなめ、素子の
外部に抵抗を取り付けても防止することはできない、そ
こで、発光層の低抵抗部においても電流を制限するため
に、第３図に示すように、発光層３に接した高抵抗Ｎ８
を設けることが、例えば、昭和５２年春季第２４回応用
物理学関係連合講演会講演予稿集（第２分冊）３３頁、
講演番号２６ｐ−に−１４に記載されている。しがしな
がら、このような構造でも、抵抗層にピンホール等の欠
陥があると低抵抗の部分を生じ、破壊が起ってしまう、
しかも薄膜の低抵抗層は必ずしも安定でないため、経時
変化により、抵抗値が部分的に変化してしまい、破壊を
生じるばがってなく、多数の素子を製造した場合、各素
子間における抵抗層の特性置物を生じるなめ、素子特性
を生じてしまうという欠点があった。
やすく、このため信頼性が低くなり、寿命が短いという
問題点があった。この破壊は、素子に電圧を印加すると
、ピンホール等の欠陥等により、発光層の抵抗が低くな
っている部分に電流が集中して多量に流れるため、この
部分が熱的に破壊するためと考えられる。この電流集中
は、薄膜発光眉の不均一性に起因しているなめ、素子の
外部に抵抗を取り付けても防止することはできない、そ
こで、発光層の低抵抗部においても電流を制限するため
に、第３図に示すように、発光層３に接した高抵抗Ｎ８
を設けることが、例えば、昭和５２年春季第２４回応用
物理学関係連合講演会講演予稿集（第２分冊）３３頁、
講演番号２６ｐ−に−１４に記載されている。しがしな
がら、このような構造でも、抵抗層にピンホール等の欠
陥があると低抵抗の部分を生じ、破壊が起ってしまう、
しかも薄膜の低抵抗層は必ずしも安定でないため、経時
変化により、抵抗値が部分的に変化してしまい、破壊を
生じるばがってなく、多数の素子を製造した場合、各素
子間における抵抗層の特性置物を生じるなめ、素子特性
を生じてしまうという欠点があった。
本発明の目的は、発光層の一部に電流が集中することを
防止し、発光層の破壊が起きないＥＬ素子を提供するこ
とにある。
防止し、発光層の破壊が起きないＥＬ素子を提供するこ
とにある。
本発明のＥＬ素子は、一対の電極と前記電極間に設けた
発光層から成るＥＬ素子において、少なくとも一方の前
記電極と前記発光層の間に半導電性の薄膜と絶縁性の薄
膜を交互に積層した積層抵抗層を２層以上配置すること
を含んで構成される。
発光層から成るＥＬ素子において、少なくとも一方の前
記電極と前記発光層の間に半導電性の薄膜と絶縁性の薄
膜を交互に積層した積層抵抗層を２層以上配置すること
を含んで構成される。
本発明のＥＬ素子において、電極と発光層の間に設けた
半導電性の第１薄膜４と絶縁性の第２薄膜５からなる積
層抵抗層に電圧を印加すると、まず第１薄膜４から電子
が第２ Ｎ ｐｌＡ５に注入される。次に注入された電
子のうちエネルギーの高い電子は主としてトンネル効果
により第２薄膜５を通過し次の第１薄膜４に到達する。
半導電性の第１薄膜４と絶縁性の第２薄膜５からなる積
層抵抗層に電圧を印加すると、まず第１薄膜４から電子
が第２ Ｎ ｐｌＡ５に注入される。次に注入された電
子のうちエネルギーの高い電子は主としてトンネル効果
により第２薄膜５を通過し次の第１薄膜４に到達する。
以下この過程をくり返すことにより電子は積層抵抗層６
を通過することができる。この積層抵抗層は異質な薄膜
の積層構造をとっているため、一部の薄膜内に欠陥が発
生しても、積層プロセスを経るうちにこの欠陥が異質の
薄膜によりカバーされ、欠陥の発生率が低下する。これ
により積層抵抗層では、部分的に低抵抗な個所がなくな
るため、薄膜の一部に電流が集中することができなくな
り、素子の破壊防止が可能となる。
を通過することができる。この積層抵抗層は異質な薄膜
の積層構造をとっているため、一部の薄膜内に欠陥が発
生しても、積層プロセスを経るうちにこの欠陥が異質の
薄膜によりカバーされ、欠陥の発生率が低下する。これ
により積層抵抗層では、部分的に低抵抗な個所がなくな
るため、薄膜の一部に電流が集中することができなくな
り、素子の破壊防止が可能となる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明のＥＬ素子の第１の実施例を説明するた
めのチップの断面図である。同図に示すように、ガラス
基板１上に例えば厚さ２００ｎｍのＩＴＯよりなる透明
電極を形成し、次にＺｎ５ｉ：Ｍｎよりなる発光層を真
空中における抵抗加熱蒸着法により成膜した。Ｍｎｆｉ
度は低すぎると励起されるＭｎの数が少なくなり、高す
ぎるとＭｎとＭｎの相互作用により、いわゆる濃度クエ
ンチングを生じて輝度が低下するので、０．１〜２モル
％、望ましくは０．５から１モル％とし、膜厚は３００
０人とした。第１薄膜４はＳｉよりなり積層抵抗層６を
構成する。ここで第１薄膜４として導電性の良好なＡＩ
やＭｏ、Ｗ、Ｃｒ。
めのチップの断面図である。同図に示すように、ガラス
基板１上に例えば厚さ２００ｎｍのＩＴＯよりなる透明
電極を形成し、次にＺｎ５ｉ：Ｍｎよりなる発光層を真
空中における抵抗加熱蒸着法により成膜した。Ｍｎｆｉ
度は低すぎると励起されるＭｎの数が少なくなり、高す
ぎるとＭｎとＭｎの相互作用により、いわゆる濃度クエ
ンチングを生じて輝度が低下するので、０．１〜２モル
％、望ましくは０．５から１モル％とし、膜厚は３００
０人とした。第１薄膜４はＳｉよりなり積層抵抗層６を
構成する。ここで第１薄膜４として導電性の良好なＡＩ
やＭｏ、Ｗ、Ｃｒ。
Ｎｉなどを用いると、導電性が良好すぎて第２薄膜５の
欠陥部分でショート状態となり、第１薄膜４の各層間が
短絡してつながってしまい、積層抵抗層が抵抗層として
働かなくなるので用いられない。そこで半導電性物質と
してＳｔを用いた。第１薄膜４の一層の厚さは、あまり
厚いと面方向に導電性を示すばかりでなく、第１薄膜４
における電圧降下が増し、ＥＬ素子の動作電圧が上昇し
てしまうが、極端に厚さを薄くすると電気伝導性が失わ
れてしまう。実験の結果、第１薄膜４の一層の厚さは、
１〜２０ｎｍの範囲が適当で、望ましくは３〜８ｎｍで
あった。このような範囲の膜厚を選ぶことにより膜に垂
直方向に対して適度な電気伝導度を保ちつつ、膜と平行
な方向での伝導度を低く保つことができる。第２薄膜５
はＳ ｉ ０２などの絶縁性材料を用いる。膜厚として
は、トンネル電流を流す程度に薄くして使用するが、極
端に薄くすると平面的に連続な膜の作成が困難となる。
欠陥部分でショート状態となり、第１薄膜４の各層間が
短絡してつながってしまい、積層抵抗層が抵抗層として
働かなくなるので用いられない。そこで半導電性物質と
してＳｔを用いた。第１薄膜４の一層の厚さは、あまり
厚いと面方向に導電性を示すばかりでなく、第１薄膜４
における電圧降下が増し、ＥＬ素子の動作電圧が上昇し
てしまうが、極端に厚さを薄くすると電気伝導性が失わ
れてしまう。実験の結果、第１薄膜４の一層の厚さは、
１〜２０ｎｍの範囲が適当で、望ましくは３〜８ｎｍで
あった。このような範囲の膜厚を選ぶことにより膜に垂
直方向に対して適度な電気伝導度を保ちつつ、膜と平行
な方向での伝導度を低く保つことができる。第２薄膜５
はＳ ｉ ０２などの絶縁性材料を用いる。膜厚として
は、トンネル電流を流す程度に薄くして使用するが、極
端に薄くすると平面的に連続な膜の作成が困難となる。
実験の結果、第２Ｎ膜５の厚さとしては３〜２０ｎｍが
適当で、望ましくは４〜１０ｎｍであった。このような
範囲の膜厚を選ぶことにより膜に垂直方向に対して適度
の電気抵抗性を持たせることができる。第１薄膜４、第
２薄膜５はどちらもＲＦマグネトロンスパッタ法により
Ｓｉターゲットを用いて作成し、第１薄膜４を作成する
場合はスパッタガスとしてＡｒを、第２薄膜５を作成す
る場合はスパッタガスとしてＡｒに０２を１０〜５０％
混合したものを用いて化成スパッタにより作成した。第
１薄膜４と第２薄膜５は各々２〜１００層望ましくは各
々２０〜５０層積層して積層抵抗層６を形成した。ｆ＆
後に背面電極としてＡＩを２００ｎｍ真空蒸着しＥＬ素
子とした。
適当で、望ましくは４〜１０ｎｍであった。このような
範囲の膜厚を選ぶことにより膜に垂直方向に対して適度
の電気抵抗性を持たせることができる。第１薄膜４、第
２薄膜５はどちらもＲＦマグネトロンスパッタ法により
Ｓｉターゲットを用いて作成し、第１薄膜４を作成する
場合はスパッタガスとしてＡｒを、第２薄膜５を作成す
る場合はスパッタガスとしてＡｒに０２を１０〜５０％
混合したものを用いて化成スパッタにより作成した。第
１薄膜４と第２薄膜５は各々２〜１００層望ましくは各
々２０〜５０層積層して積層抵抗層６を形成した。ｆ＆
後に背面電極としてＡＩを２００ｎｍ真空蒸着しＥＬ素
子とした。
この第１薄ｒｐＡ４と第２薄膜５の積層膜からなる積層
抵抗層６に電圧を印加すると、まず第１薄膜４から電子
が第２薄膜５に注入される。更に注入された電子のうち
エネルギーの高い電子は主としてトンネル効果により第
２薄膜５を通過し次の第１薄膜４に到達する。以下この
過程をくり返すことにより電子は積層抵抗Ｎ６を通過す
ることができる。この積層抵抗層６は異質な薄膜の積Ｎ
ＩＩＩ造をとっているため、一部の薄膜内に欠陥が発生
しても、積層プロセスを経るうちにこの欠陥が異質の薄
膜によりカバーされ、欠陥の発生率が非常に低下した。
抵抗層６に電圧を印加すると、まず第１薄膜４から電子
が第２薄膜５に注入される。更に注入された電子のうち
エネルギーの高い電子は主としてトンネル効果により第
２薄膜５を通過し次の第１薄膜４に到達する。以下この
過程をくり返すことにより電子は積層抵抗Ｎ６を通過す
ることができる。この積層抵抗層６は異質な薄膜の積Ｎ
ＩＩＩ造をとっているため、一部の薄膜内に欠陥が発生
しても、積層プロセスを経るうちにこの欠陥が異質の薄
膜によりカバーされ、欠陥の発生率が非常に低下した。
この効果により積層抵抗層では部分的に低抵抗な個所が
なくなるため、薄膜の一部に電流が集中することができ
なくなり、素子の破壊を防止することができた。また積
層抵抗層では異質な性質の薄膜が積層されるため、直流
電圧印加による薄Ｍ ｔｆｌ成イオンのドリフトが押え
られる。従って積層抵抗層では長時間の動作における安
定性が著しく改善され特性の経時変化が少なく、このた
め動作中に破壊してしまうことが少な・くなった。また
積層抵抗層は多数の層を積み重ねていくため、一部分膜
質の不均一があっても全体として平均化される。このた
め積層抵抗層を用いたＥＬ素子では、素子製造時の均一
性がよく、各素子間における発光特性の再現性が良好に
なった。
なくなるため、薄膜の一部に電流が集中することができ
なくなり、素子の破壊を防止することができた。また積
層抵抗層では異質な性質の薄膜が積層されるため、直流
電圧印加による薄Ｍ ｔｆｌ成イオンのドリフトが押え
られる。従って積層抵抗層では長時間の動作における安
定性が著しく改善され特性の経時変化が少なく、このた
め動作中に破壊してしまうことが少な・くなった。また
積層抵抗層は多数の層を積み重ねていくため、一部分膜
質の不均一があっても全体として平均化される。このた
め積層抵抗層を用いたＥＬ素子では、素子製造時の均一
性がよく、各素子間における発光特性の再現性が良好に
なった。
次に、本発明のＥＬ素子と、第３図に示すように、積層
抵抗層６のかわりにやはりＲＦマグネトロンスパッタ法
で作成した酸素欠損のある膜厚２００ｎｍのＴａ２０５
抵抗層８を有する従来型素子とを、その歩留りで比較し
たところ、良品率が３倍以上に改善された。また長時間
の寿命試験においても、輝度半減時間が本発明のＥＬ素
子は、従来型素子の５倍以上にのび、著しい改善が見ら
れた。さらに素子特性のバラツキも従来型素子に比較し
て半分程度となった。また本発明の素子では背面電極７
に負電圧を印加した場合、特に強い発光が見られた。こ
れは積層抵抗層６から発光層３に高エネルギーの電子が
注入されるためと孝えられ、これにより輝度の効率が従
来型の１．５倍以上になるという効果も認められた。
抵抗層６のかわりにやはりＲＦマグネトロンスパッタ法
で作成した酸素欠損のある膜厚２００ｎｍのＴａ２０５
抵抗層８を有する従来型素子とを、その歩留りで比較し
たところ、良品率が３倍以上に改善された。また長時間
の寿命試験においても、輝度半減時間が本発明のＥＬ素
子は、従来型素子の５倍以上にのび、著しい改善が見ら
れた。さらに素子特性のバラツキも従来型素子に比較し
て半分程度となった。また本発明の素子では背面電極７
に負電圧を印加した場合、特に強い発光が見られた。こ
れは積層抵抗層６から発光層３に高エネルギーの電子が
注入されるためと孝えられ、これにより輝度の効率が従
来型の１．５倍以上になるという効果も認められた。
なおここでは透明電極上に発光層を作成し、その上に積
層抵抗層を作成した例について述べたが、これとは逆に
透明電極上にまず積層抵抗層を作成し、次に発光層を作
成してもよい。ただしこの場合は第１薄膜として透明な
材料を用いる必要がある。
層抵抗層を作成した例について述べたが、これとは逆に
透明電極上にまず積層抵抗層を作成し、次に発光層を作
成してもよい。ただしこの場合は第１薄膜として透明な
材料を用いる必要がある。
また発光層の材料はＺｎ５ｉ：Ｍｎに限らず、母体材料
としてはＺｎ５ｅ’？ＺｎＯ，ＳｒＳ、５ｒＳｅ、Ｃａ
Ｓ、ＣａＳｅなどの化合物、発光中心としてはＴｂ、Ｓ
ｍ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｕやそのフッ化物などの希土類元素
やその化合物を用いることができる。また発光層の膜厚
は上述した範囲に限らず必要な輝度や動作電圧に応じて
適当に設定できる。
としてはＺｎ５ｅ’？ＺｎＯ，ＳｒＳ、５ｒＳｅ、Ｃａ
Ｓ、ＣａＳｅなどの化合物、発光中心としてはＴｂ、Ｓ
ｍ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｕやそのフッ化物などの希土類元素
やその化合物を用いることができる。また発光層の膜厚
は上述した範囲に限らず必要な輝度や動作電圧に応じて
適当に設定できる。
また第１薄膜はＳＬに限らずＧｅ、ＧａＰ。
ＧａＡｓ、５ｎ０２ 、Ｉｎ２０３ 、ＩＴＯ，Ｚｎ５
ｅ等の半導電性材料を用いることができる。
ｅ等の半導電性材料を用いることができる。
また第２薄膜は５ｉ０２に限らすＹ２Ｏ，。
ＳｉＮ、Ｔａ２ ｏ２．Ａ１２０３．５ｉＯＮなどの絶
縁性の材料を用いることができる。
縁性の材料を用いることができる。
以上説明したように、本発明は、電極と発光層の間に、
半導電性の薄膜と絶縁性の薄膜を交互に積層した積層抵
抗層を２Ｎ以上配置することにより、積層抵抗層に部分
的な低抵抗部がなくなり、発光層の一部に電流が集中す
ることがないため、発光層の破壊が起こらない。したが
って、高歩留、長寿命、高信頼性でしかも高輝度、高効
率な特性のそろったＥＬ素子を得ることができる。
半導電性の薄膜と絶縁性の薄膜を交互に積層した積層抵
抗層を２Ｎ以上配置することにより、積層抵抗層に部分
的な低抵抗部がなくなり、発光層の一部に電流が集中す
ることがないため、発光層の破壊が起こらない。したが
って、高歩留、長寿命、高信頼性でしかも高輝度、高効
率な特性のそろったＥＬ素子を得ることができる。
第１図は本発明のＥＬ素子の第１の実施例を説明するた
めのチップの断面図、第２図、第３図は従来のＥＬ素子
の一例を説明するためのチップの断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・発光
層、４・・・第１薄膜、５・・・第２薄膜、６・・・積
層抵抗層、７・・・背面電極、８・・・抵抗層。
めのチップの断面図、第２図、第３図は従来のＥＬ素子
の一例を説明するためのチップの断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・発光
層、４・・・第１薄膜、５・・・第２薄膜、６・・・積
層抵抗層、７・・・背面電極、８・・・抵抗層。
Claims (1)
- 一対の電極と前記電極間に設けた発光層から成るＥＬ
素子において、少なくとも一方の前記電極と前記発光層
の間に半導電性の薄膜と絶縁性の薄膜を交互に積層した
積層抵抗層を２層以上配置することを特徴とするＥＬ素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63157282A JPH027388A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63157282A JPH027388A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH027388A true JPH027388A (ja) | 1990-01-11 |
Family
ID=15646256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63157282A Pending JPH027388A (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH027388A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174361A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Nippon Steel Corp | 焼入れ性と耐銹性の優れた低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| JP2006210204A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Dainippon Printing Co Ltd | 反射性の改善された背面用基板およびこれを用いたディスプレイ |
| JP2011103205A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Sony Corp | 発光素子及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP63157282A patent/JPH027388A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174361A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Nippon Steel Corp | 焼入れ性と耐銹性の優れた低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼 |
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