JPH0298093A - 交流駆動型薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
交流駆動型薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH0298093A JPH0298093A JP63250644A JP25064488A JPH0298093A JP H0298093 A JPH0298093 A JP H0298093A JP 63250644 A JP63250644 A JP 63250644A JP 25064488 A JP25064488 A JP 25064488A JP H0298093 A JPH0298093 A JP H0298093A
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Landscapes
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- 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。
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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、交流駆動型薄膜ＥＬ素子の改良に関するもの
である。
である。
［発明の概要］
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。
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ッチ状にはさむ保護用絶縁膜、６
はアルミ電極である。
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ッ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、Ｙ、０３゜Ａ Ｒ２０
３ｔ Ｓ ｚＮ ｇ ＳｊＯ，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。
３ｔ Ｓ ｚＮ ｇ ＳｊＯ，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。
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課題］
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
。
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。
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。
［発明の目的コ
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。
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。
と、その基板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ているので。
板が半導体単結晶基板とされているので。
結晶性の良い蛍光膜が形成される。
［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。
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（例えば高濃度ドープの
ｎ型）であって、このＳｉ基板１０上に、第１の絶縁膜
１１、蛍光膜１２、第２の絶縁膜１３、透明電極１４が
順次に層状に形成されている。１５はＳｉ基板の下部面
に形成されたオーミック電極である。
ｎ型）であって、このＳｉ基板１０上に、第１の絶縁膜
１１、蛍光膜１２、第２の絶縁膜１３、透明電極１４が
順次に層状に形成されている。１５はＳｉ基板の下部面
に形成されたオーミック電極である。
上記薄膜ＥＬ素子の構成において、Ｓｉ基板には、Ｓｉ
が（１１１）または（００１）面方位の結晶構造のもの
を、第１の絶縁膜１１にはＡＱＮを、−蛍光膜１２には
Ｍｎ、 ＴｂＦ、、 Ｓｓ、 Ｔ＋＋＋等の発光中心を
含む六方晶（ウルツ鉱型）構造のＺｎＳを、また第２の
絶縁膜１３にはＳ ｘ Ｏ２１Ａ Ｑ ２０□。
が（１１１）または（００１）面方位の結晶構造のもの
を、第１の絶縁膜１１にはＡＱＮを、−蛍光膜１２には
Ｍｎ、 ＴｂＦ、、 Ｓｓ、 Ｔ＋＋＋等の発光中心を
含む六方晶（ウルツ鉱型）構造のＺｎＳを、また第２の
絶縁膜１３にはＳ ｘ Ｏ２１Ａ Ｑ ２０□。
ＳｉＮ、Ｙ２Ｏ，，５Ｌ１２０３等を、透明電極１４に
はＩＴＯ，ＺｎＯ等をそれぞれ選択使用している。
はＩＴＯ，ＺｎＯ等をそれぞれ選択使用している。
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。
って容易に得られる。
即ち、Ｓｉ基板上にＡＱＮ膜をエピタキシャル成長させ
て第１の絶縁膜１１とする。このエピタキシャル成長に
ついては、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相法）または
ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法）において報告
されており、また、本発明者等の実験においても、Ｓｉ
（１１１）面上には［１１芝０ＶＡＱＮ／［１１０］
Ｓｉの配向関係、５ｉ（００１）面、ｌ：Ｉ；ｔ、［１
１２０１ＡＱＮ／［１１０］Ｓｉ＃ヨヒ［１１２０］
／ ［Ｉ ＴＯＩ ５ｉ（７）２種の配向関係で、Ａ
Ｑ ＮｌｌＩＣ面がエピタキシャル成長することが確認
されている。
て第１の絶縁膜１１とする。このエピタキシャル成長に
ついては、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相法）または
ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法）において報告
されており、また、本発明者等の実験においても、Ｓｉ
（１１１）面上には［１１芝０ＶＡＱＮ／［１１０］
Ｓｉの配向関係、５ｉ（００１）面、ｌ：Ｉ；ｔ、［１
１２０１ＡＱＮ／［１１０］Ｓｉ＃ヨヒ［１１２０］
／ ［Ｉ ＴＯＩ ５ｉ（７）２種の配向関係で、Ａ
Ｑ ＮｌｌＩＣ面がエピタキシャル成長することが確認
されている。
更にその上にＺｎＳ （発光中心を含む）膜をＭＯＣＶ
Ｄ法、ＡＬＥ法（原子層エピタキシャル成長法）等で成
長させて蛍光膜１２とする。
Ｄ法、ＡＬＥ法（原子層エピタキシャル成長法）等で成
長させて蛍光膜１２とする。
前記ＡＱＮ膜は、その結晶構造がウルツ鉱型（格子定数
ａ＝３．１１１人、ｃ＝４．９８０人）であるため、Ｚ
ｎＳにはせん亜鉛型（格子定数ａ＝ ５．４０９３人）
とウルツ鉱型（格子定数ａ＝３．８２０人、ｃ＝６．２
６０人）の結晶型があるが、この内のウルツ鉱型結晶を
形成するのに良好な下地結晶となっている。
ａ＝３．１１１人、ｃ＝４．９８０人）であるため、Ｚ
ｎＳにはせん亜鉛型（格子定数ａ＝ ５．４０９３人）
とウルツ鉱型（格子定数ａ＝３．８２０人、ｃ＝６．２
６０人）の結晶型があるが、この内のウルツ鉱型結晶を
形成するのに良好な下地結晶となっている。
次に、前記蛍光膜１２上ニＳ ｌｏｇ ＊ Ａ Ｑ ２
０３ ｙＳｉＮ、Ｙ、○、、 Ｓｍ、Ｏ，等を任意の作
製法にて成膜して第２の絶縁膜１３とする。最後にその
上にＩＴＯ，ＺｎＯ等を形成して透明電極１４とする。
０３ ｙＳｉＮ、Ｙ、○、、 Ｓｍ、Ｏ，等を任意の作
製法にて成膜して第２の絶縁膜１３とする。最後にその
上にＩＴＯ，ＺｎＯ等を形成して透明電極１４とする。
一方、Ｓｉ基板１０の最下部面には、オーム性電極１５
を付け、この電極と透明電極とのあいだに交流電圧を印
加し、透明電極側から光を取り出す構造とする。
を付け、この電極と透明電極とのあいだに交流電圧を印
加し、透明電極側から光を取り出す構造とする。
第２図に示したものは、本発明の他の実施例であって、
これは、Ｓｉ基板１０の基板表面にオーミック電極１５
を形成し、透明電極１４との間に交流電圧を印加し、発
光させるようにしたものである。
これは、Ｓｉ基板１０の基板表面にオーミック電極１５
を形成し、透明電極１４との間に交流電圧を印加し、発
光させるようにしたものである。
上記薄１ｉＥＬ素子の構成にあっては、５ｉ（１１１）
または（００１）面方位基板上に、前述した結晶方位関
係でＡＱＮはエピタキシャル成長するが、ＡＱＮはウル
ツ鉱型の六方晶であり、その上にエピタキシャル成長す
るＺｎＳも六方晶であるので、ＡＱＮと一致する結晶方
位関係とすることができる。
または（００１）面方位基板上に、前述した結晶方位関
係でＡＱＮはエピタキシャル成長するが、ＡＱＮはウル
ツ鉱型の六方晶であり、その上にエピタキシャル成長す
るＺｎＳも六方晶であるので、ＡＱＮと一致する結晶方
位関係とすることができる。
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結晶性の悪い多結晶（結晶粒径が
極く小さい）の絶縁膜の上にＥＢ法、スパッター法で蛍
光膜を堆積したものであり、その蛍光膜（ＺｎＳ）の結
晶性は六方晶（せん亜鉛鉱型）で、（１１１）に配向し
ているものの、配向性が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。
ス基板上の非晶質乃至結晶性の悪い多結晶（結晶粒径が
極く小さい）の絶縁膜の上にＥＢ法、スパッター法で蛍
光膜を堆積したものであり、その蛍光膜（ＺｎＳ）の結
晶性は六方晶（せん亜鉛鉱型）で、（１１１）に配向し
ているものの、配向性が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ＺｎＳ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、
低駆動電圧化が実現できたとの報告もあるが１本発明は
、それを更に押し進め、改善を図ったものである。
、六方晶（ウルツ鉱型）のＺｎＳ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、
低駆動電圧化が実現できたとの報告もあるが１本発明は
、それを更に押し進め、改善を図ったものである。
即ち、半導体単結晶基板上に絶縁膜をエピタキシャル成
長させるという下地基板の構成により、ＡＬＥ法、ＭＳ
Ｄ法のほか、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法その他の作製法に
よっても、作製条件（作製温度、成膜レート等）を適当
に選べば、六方晶のエピタキシャル蛍光膜（ＺｎＳ）が
確実に作製でき、従来のＥＬ素子に比べ、更に結晶性の
一層の改善によるＥＬ素子の高効率化、低電圧駆動を実
現したものである。
長させるという下地基板の構成により、ＡＬＥ法、ＭＳ
Ｄ法のほか、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法その他の作製法に
よっても、作製条件（作製温度、成膜レート等）を適当
に選べば、六方晶のエピタキシャル蛍光膜（ＺｎＳ）が
確実に作製でき、従来のＥＬ素子に比べ、更に結晶性の
一層の改善によるＥＬ素子の高効率化、低電圧駆動を実
現したものである。
なお、第１図および第２図の実施例では、Ｓｉ基板（高
濃度に不純物を添加し、低抵抗化したもの）を下部電極
とし、透明電極を上部電極とし、その間に交流電圧を印
加してＥＬ発光を生じさせる構成としており、その場合
下部電極であるＳｉ基板からの配線取り出しは１図示の
如＜、Ｓｉ基板裏面またはＳｉ基板表面上にオーム性接
触を設けて取り出す、Ｓｉ基板表面上にプランナー型に
オーム性電極を取り出す場合には１画素間および画素と
集積した駆動回路の分離を行えば、同一基板に作製する
ことも可能である。
濃度に不純物を添加し、低抵抗化したもの）を下部電極
とし、透明電極を上部電極とし、その間に交流電圧を印
加してＥＬ発光を生じさせる構成としており、その場合
下部電極であるＳｉ基板からの配線取り出しは１図示の
如＜、Ｓｉ基板裏面またはＳｉ基板表面上にオーム性接
触を設けて取り出す、Ｓｉ基板表面上にプランナー型に
オーム性電極を取り出す場合には１画素間および画素と
集積した駆動回路の分離を行えば、同一基板に作製する
ことも可能である。
［発明の効果］
以上に述べたように１本発明は、下地基板に半導体単結
晶基板を用い、その上に絶縁膜および蛍光膜を順次に形
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改善させること
ができる。そして。
晶基板を用い、その上に絶縁膜および蛍光膜を順次に形
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改善させること
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
原子を励起状態にし、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、効率の向上を達成することができる。
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
原子を励起状態にし、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、効率の向上を達成することができる。
また、結晶性の向上により、界面からの初期電子による
なだれ増倍（アバランシュ増倍）を低電圧で生じ、低電
圧発光および効率の増大が実現できる。
なだれ増倍（アバランシュ増倍）を低電圧で生じ、低電
圧発光および効率の増大が実現できる。
さらに、効率向上の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薄くしても
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。
、閾値電位が低下すると共に蛍光層の膜厚を薄くしても
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マトリッ
クス状に画素（ＥＬ発光部）を作る場合、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。
クス状に画素（ＥＬ発光部）を作る場合、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。
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ＥＬｌ／４子の模式的構成図である。 １０・・・・・・・・・Ｓｉ基板、１１・・・・・・・
・・第１の絶縁膜。 １２・・・・・・・・・蛍光膜、１３・・・・・・・・
・第２の絶縁膜。 １４・・・・・・・・・透明電極、１５・・・・・・・
・・オーミック電極。
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ＥＬｌ／４子の模式的構成図である。 １０・・・・・・・・・Ｓｉ基板、１１・・・・・・・
・・第１の絶縁膜。 １２・・・・・・・・・蛍光膜、１３・・・・・・・・
・第２の絶縁膜。 １４・・・・・・・・・透明電極、１５・・・・・・・
・・オーミック電極。
Claims (1)
- 半導体単結晶基板と、その基板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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250644A JPH0298093A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 交流駆動型薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250644A JPH0298093A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 交流駆動型薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298093A true JPH0298093A (ja) | 1990-04-10 |
Family
ID=17210926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63250644A Pending JPH0298093A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 交流駆動型薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0298093A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008279828A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Japan Hamuwaaji Kk | 舵取機の舵角検出装置 |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP63250644A patent/JPH0298093A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008279828A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Japan Hamuwaaji Kk | 舵取機の舵角検出装置 |
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