JPH0290493A - 交流駆動型薄膜el素子 - Google Patents

交流駆動型薄膜el素子

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JPH0290493A
JPH0290493A JP63241253A JP24125388A JPH0290493A JP H0290493 A JPH0290493 A JP H0290493A JP 63241253 A JP63241253 A JP 63241253A JP 24125388 A JP24125388 A JP 24125388A JP H0290493 A JPH0290493 A JP H0290493A
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JP
Japan
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film
substrate
fluorescent
thin film
crystal
Prior art date
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Pending
Application number
JP63241253A
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English (en)
Inventor
Kiyoaki Kojima
清明 小島
Yoshiki Nakabachi
中鉢 善樹
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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Publication date
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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] 本発明は、交流駆動型薄膜EL素子の改良に関するもの
である。
[発明の概要コ 本発明は、蛍光膜を形成するための下地基板に改良を加
え、その基板に蛍光膜をエピタキシャル成長させること
により、蛍光膜の結晶性を改善したものである。
[従来の技術] 従来、交流駆動型薄膜EL素子として、第3図の模式的
断面図に示すものが多用されている。即ち、同図におい
て、1はガラス基板、2は透明電極、3は蛍光膜、4,
5は蛍光膜をサンドインチ状にはさむ保護用絶縁膜、6
はアルミ電極である。
そして前記絶縁膜材料としては、Y2O,。
AQ20at SiN、SiO□等がEB蒸着法、スパ
ッタリング法、ALE法等の方法により形成され、蛍光
膜材料としては、ZnS、Zn5e、CaS。
SrS等に各種発光中心となる不純物を添加し、これも
EB法、スパッタリング法、ALE法等の方法により形
成されている。
[発明が解決しようとするS題] しかしながら、前記構成のEL素子にあっては、非晶質
のガラス基板上に各薄膜を形成するため、成膜手法に様
々な工夫を凝らしても、絶縁膜は非晶質乃至は結晶性の
悪い(結晶粒径が小さい)多結晶となる。したがって更
にその上に形成される蛍光膜についても、下地結晶の影
響を受け、結晶性の良好な膜を形成するのが困難である
また、ガラス基板を用いるため、その歪点以上に温度を
上げることができず、成膜温度の熱処理温度についても
500〜600℃が限界であり(石英ガラス以外は)、
この点も結晶性の改善を図る上での障碍となっている。
[発明の目的] 本発明は、従来の交流駆動型薄膜EL素子に較べ、蛍光
膜の結晶性向上が図れると共に膜厚が小でも輝度が増大
し、より薄膜化が可能となり、さらに低駆動電圧が実現
できる改良された交流駆動型薄膜EL素子を提供するこ
とを目的としているものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するため、半導体単結晶基板
と、その基板上に形成された金属膜と、その金属膜上に
形成された絶縁膜と、その絶縁膜上に形成された蛍光膜
とを含む構成、および前記基板と金属膜との間に絶縁膜
を介装した構成とすることにより、上述した問題点の解
決を図ったものである。
[作用] 上記構成の交流駆動型薄膜EL素子においては、下地基
板が半導体単結晶基板とされ、そのうえに金属膜、絶縁
膜が順次に形成され、絶縁膜に蛍光膜が形成されている
ので、結晶性の良い蛍光膜が得られる。
[実施例] 第1図は、本発明の一実施例を示す交流駆動型薄膜EL
素子の模式的構成を示すものである。
同図において、10はSi基板であって、このSi基板
10上に、金属膜11、第1の絶縁膜12、蛍光膜13
、第2の絶縁膜14、透明電極15が順次に層状に形成
されている。
上記薄膜E、L素子の構成において、Si基板10には
、SLが(100)または(111)面方位の結晶構造
のものを、金属膜11にはpt。
Mo等の高融点金属を、第1の絶縁膜12には、AAN
を、蛍光膜13にはMn、 Tb F 3 t S m
y Tm等の発光中心を含む六方晶(ウルツ鉱石)構造
のZnSを、第2の絶縁膜14にはSiO2,A203
゜SiN、Y2O,等を、透明電極15にはITo。
ZnO等を選択使用している。
上記構成の薄膜EL素子は、例えば下記の作製方法によ
って容易に得られる。
即ち、単結晶Si (111)基板上に、例えばDCス
パッタ法、EB蒸発源を用いた超高真空MBE法等の薄
膜形成法によって高融点金属(Ptl W、Mo等)を
堆積させる際に、適当な条件(基板温度、成膜レート等
)を選べば、面心立方最密六方バッキングの結晶構造を
とってエピタキシャル成長させることができる。
次に、その上に六方晶形の絶縁膜、例えばAQN (ウ
ルツ鉱型結晶)を超高真空のM B 、E法(分子線エ
ピタキシャル成長法)、、MOC:VD法(有機金属化
学気相法)、ALE法(原子層エピタキシャル成長法)
等の堆積法でエピタキシャル成長させる。
更にその上にALE法、MBE法またはM、OCVD法
等により、ウルツ鉱型結晶構造をもっZnS膜をエピタ
キシャル成長させる。その際、望む発光色により、Mn
、 Tb F 3+ S mg Tm、 P r等の発
光中心を添加しておく。
次にSin、、A、03.SiN、Y2O3等の第2絶
縁膜を堆積させ、最後にITO,ZnO等の透明電極を
形成し、薄膜EL素子とする。ただし、前記第2絶縁膜
を省いてMIS型のEL素子とすることができる。
第2図に示したものは、本発明の他の実施例であって、
前記構成のSi基板10と金属膜11とのあいだに前記
と同様なAQN (ウルツ鉱型結晶)のエピタキシャル
絶縁膜16を形成したものである。
上記各薄膜EL素子の構成上の特徴は、蛍光膜を堆積す
るための下地基板表面が六方晶(ウルツ鉱型)の絶縁膜
で覆われている点にある。
これに対し、従来のEL素子は、前述したように、ガラ
ス基板上の非晶質乃至多結晶である絶縁膜にEB法等で
ZnS膜が形成されたものであり、その多くは立方晶(
せん亜鉱型)で、(111)に配向しているが、結晶性
(配向性)の悪い多結晶であるため、その上に形成され
る蛍光膜にあっては、下地結晶の影響を受け、結晶性の
良好な膜を形成するのが難しい。
また、前記下地基板を用い、ALE法、MSD法により
、六方晶(ウルツ鉱型)のC軸配向多結晶膜を作製した
報告があり、それぞれEL素子特性において、高効率化
、低電圧駆動が達成できたとしている。
前記実施例で示したものは、それを更に押し進め、Si
単結晶基板上に六方晶の高融点金属および絶縁膜をエピ
タキシャル成長させ、ZnS六方晶エピタキシャル薄膜
形成を可能とし、更に一層の結晶性の向上を実現したも
のである。
実際の素子形態としては、図面に示した構成の基本素子
を任意の形状にて、静止画像または透明電極と下部の金
属電極を共に平行な線状にし、それらが互いに直交する
ような、いわゆるマトリックス状にし、かつSi基板部
の画素間の分離を誘電体およびpn接合を用いて行えば
、単純マトリックス駆動型とすることができる。更には
同様に素子分離を行えば、駆動制御回路をSi基板上に
作り込むことも可能である。
その場合、第2図に示すように、Si基板と金属膜との
あいだにエピタキシャル絶縁膜16を形成したものにあ
っては、Si基板との電気的分離、画素間、EL発光部
(画素)とSi基板内の駆動回路と、の分離が容易にな
る。
[発明の効果] 以上に述べたように、本発明は、下地基板に半導体単結
晶基板を用い、その上に金属膜、絶縁膜、蛍光膜を順次
に形成して薄膜EL素子を構成するものであるから、従
来のEL素子より一層蛍光膜の結晶性を向上させること
ができる。そして蛍光膜の結晶性の改善により、下記の
効果が得られる。
(1)効率の向上、高輝度化が実現できる。
交流駆動型薄膜EL素子の原理は、絶縁膜/蛍光膜の界
面またはその近傍の準位から放出された電子を電解によ
り加速し、発光中心原子(活性物質)に衝突させ、その
原子を励起状態し、その原子が基底状態に戻る際にエネ
ルギーを光として放出するものと考えられていることか
ら、結晶性の改善(とくに蛍光層であるZnSを六方晶
でエピタキシャルすること)の効果は、界面から放出さ
れた電子を電界により加速する際に、結晶欠陥その他に
よる散乱等の損失を低減し、かつ非発光チャンネルを減
少させ、効率の向上が図れる。
また、結晶性の向上により、界面からの電子を初期電子
とするなだれ増倍を起し易くなり(低電圧でなだれを生
ずる)、結果として、これも効率の増大に寄与する。
さらに、効率が増大すると、結果として同電圧でも高輝
度となり、閾値電位が低下すると共に蛍光層の膜厚を簿
<シても高輝度となるため、この膜厚の減少による低電
圧化も実現できる。
(2)半導体結晶を基板とすることによる効果前述した
如く、誘電体膜およびpn接合の逆バイアスを用いた素
子または画素間分離を行えば、EL素子の駆動制御回路
を画素(EL発光部)以外の基板部分に集積化すること
ができる。
また、いわゆる「アクティブ駆動JEL素子を単一基板
を用いて実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ本発明の実施例を示す交
流駆動型薄膜EL素子の模式的構成図、第3図は従来の
交流駆動型薄膜EL素子の模式的構成図である。 10・・・・・・・・・Si基板、11・・・・・・・
・・金属膜、12・・・・・・・・・第1の絶縁膜、1
3・・・・・・・・・蛍光膜、14・・・・・・・・・
第2の絶縁膜、15・・・・・・・・・透明電極、16
・・・・・・・・・絶縁膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体単結晶基板と、その基板上に形成された金
    属膜と、その金属膜上に形成された絶縁膜と、その絶縁
    膜上に形成された蛍光膜とを含む交流駆動型薄膜EL素
    子。
  2. (2)半導体単結晶基板と金属膜との間に絶縁膜が介装
    されている第1請求項記載の交流駆動型薄膜EL素子。
JP63241253A 1988-09-27 1988-09-27 交流駆動型薄膜el素子 Pending JPH0290493A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993021744A1 (en) * 1992-04-16 1993-10-28 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Thin-film el element
KR100497154B1 (ko) * 2002-07-25 2005-06-23 한국과학기술연구원 실리콘 캐비티를 이용하여 봉지화한 유기발광소자 및 그제조방법

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