JPH0410392A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH0410392A JPH0410392A JP2108922A JP10892290A JPH0410392A JP H0410392 A JPH0410392 A JP H0410392A JP 2108922 A JP2108922 A JP 2108922A JP 10892290 A JP10892290 A JP 10892290A JP H0410392 A JPH0410392 A JP H0410392A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
- H05B33/24—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers of metallic reflective layers
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）
本発明はデイスプレィパネル等の大面積デバイスとして
使用される薄膜ＥＬ素子の構造に関するものである。
使用される薄膜ＥＬ素子の構造に関するものである。
（従来の技術）
薄膜ＥＬ素子は、蒸着やスパッタリング法といった成膜
方法を用いることにより、大面積基板上に発光素子を製
作することができ、フラットパネルデイスプレィとして
応用されている。
方法を用いることにより、大面積基板上に発光素子を製
作することができ、フラットパネルデイスプレィとして
応用されている。
フラットパネルデイスプレィは、マトリックス状に配置
された複数の薄膜ＥＬ素子と、これを駆動する駆動回路
とから構成され、薄膜ＥＬ素子の構造を第５図を参照し
て説明する。
された複数の薄膜ＥＬ素子と、これを駆動する駆動回路
とから構成され、薄膜ＥＬ素子の構造を第５図を参照し
て説明する。
各薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板１１上に、マトリックス
電極の一方側電極（Ｘ側電極）となる下部電極１２．第
１の誘電体層１３１発光層１４゜第２の誘電体層１５．
他方側電極（Ｙ側電極）となる上部電極１６が順次積層
された２重誘電体構造で構成されている。
電極の一方側電極（Ｘ側電極）となる下部電極１２．第
１の誘電体層１３１発光層１４゜第２の誘電体層１５．
他方側電極（Ｙ側電極）となる上部電極１６が順次積層
された２重誘電体構造で構成されている。
以上のようなマトリックス構成のフラットパネルデイス
プレィにおいて、下部電極１２及び上部電極１６間に挾
まれた発光層１４に対し、電圧２００Ｖ〜２５０ｖの交
流電界を印加すると、発光層５から光が放射されるよう
になっている。
プレィにおいて、下部電極１２及び上部電極１６間に挾
まれた発光層１４に対し、電圧２００Ｖ〜２５０ｖの交
流電界を印加すると、発光層５から光が放射されるよう
になっている。
そして、上述したフラットパネルデイスプレィを駆動す
るには、前記Ｘ側電極数をｍ、前記Ｙ側電極数をｎとす
れば、合計（ｍ＋ｎ）のドライバ回路が必要となり、複
数の駆動用ＩＣ（図示せず）を必要としている。
るには、前記Ｘ側電極数をｍ、前記Ｙ側電極数をｎとす
れば、合計（ｍ＋ｎ）のドライバ回路が必要となり、複
数の駆動用ＩＣ（図示せず）を必要としている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記構造の薄膜ＥＬ素子によると、発光
層１４の発光開始電圧が２００Ｖ〜２５０■程度と高く
、そのため各薄膜ＥＬ素子に対してスイッチング素子と
して作用する前記駆動用ＩＣが高耐圧でなければならな
い。高耐圧の駆動用ＩＣは、特殊なプロセスでの製造が
必要とされるので高価であり、結果としてフラットパネ
ルデイスプレィのコストが高くなるという問題点があっ
た。
層１４の発光開始電圧が２００Ｖ〜２５０■程度と高く
、そのため各薄膜ＥＬ素子に対してスイッチング素子と
して作用する前記駆動用ＩＣが高耐圧でなければならな
い。高耐圧の駆動用ＩＣは、特殊なプロセスでの製造が
必要とされるので高価であり、結果としてフラットパネ
ルデイスプレィのコストが高くなるという問題点があっ
た。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、発光層の発
光開始電圧を従来に比較して下げることができる薄膜Ｅ
Ｌ素子を提供することを目的とする。
光開始電圧を従来に比較して下げることができる薄膜Ｅ
Ｌ素子を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
上記従来例の問題点を解消するため請求項１記載の薄膜
ＥＬ素子は、下部電極、第１の誘電体層、発光層、第２
の誘電体層、上部電極を順次積層してなる２重誘電体構
造の薄膜ＥＬ素子において、発光層と第１の誘電体層と
の間、発光層と第２の誘電体層との間、の少なくとも一
方に金属酸化膜を介在させたことを特徴としている。
ＥＬ素子は、下部電極、第１の誘電体層、発光層、第２
の誘電体層、上部電極を順次積層してなる２重誘電体構
造の薄膜ＥＬ素子において、発光層と第１の誘電体層と
の間、発光層と第２の誘電体層との間、の少なくとも一
方に金属酸化膜を介在させたことを特徴としている。
請求項２記載の薄膜ＥＬ素子は、前記金属酸化膜の代わ
りに金属窒酸化膜を介在させたことを特徴としている。
りに金属窒酸化膜を介在させたことを特徴としている。
請求項３記載の薄膜ＥＬ素子は、前記金属酸化膜の代わ
りに金属薄膜を介在させたことを特徴としている。
りに金属薄膜を介在させたことを特徴としている。
（作用）
請求項１記載の薄膜ＥＬ素子によれば、発光層と誘電体
層との間に金属酸化膜を介在させたことにより、発光層
と金属酸化膜との界面準位の位置を発光層伝導体の端よ
り浅い位置に形成するとともに、界面に多数の自由電子
を存在させることができ、発光層を発光させるためのし
きい値電界を従来に比較して下げることができる。
層との間に金属酸化膜を介在させたことにより、発光層
と金属酸化膜との界面準位の位置を発光層伝導体の端よ
り浅い位置に形成するとともに、界面に多数の自由電子
を存在させることができ、発光層を発光させるためのし
きい値電界を従来に比較して下げることができる。
請求項２記載の薄膜ＥＬ素子によれば、発光層と誘電体
層との間に金属窒化膜を介在させたことにより、発光層
と金属窒化膜との界面準位の位置を発光層伝導体の端よ
り浅い位置に形成するとともに、界面に多数の自由電子
を存在させることができ、発光層を発光させるためのし
きい値電界を従来に比較して下げることができる。
層との間に金属窒化膜を介在させたことにより、発光層
と金属窒化膜との界面準位の位置を発光層伝導体の端よ
り浅い位置に形成するとともに、界面に多数の自由電子
を存在させることができ、発光層を発光させるためのし
きい値電界を従来に比較して下げることができる。
請求項３記載の薄膜ＥＬ素子によれば、発光層と誘電体
層との間に金属薄膜を介在させたことにより、発光層と
金属膜との界面準位の位置を発光層伝導体の端より浅い
位置に形成するとともに、界面に多数の自由電子を存在
させることができ、発光層を発光させるためのしきい値
電界を従来に比較して下げることができる。
層との間に金属薄膜を介在させたことにより、発光層と
金属膜との界面準位の位置を発光層伝導体の端より浅い
位置に形成するとともに、界面に多数の自由電子を存在
させることができ、発光層を発光させるためのしきい値
電界を従来に比較して下げることができる。
（実施例）
本発明の薄膜ＥＬ素子の一実施例について第１図を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
本実施例に係る薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板１上に、下
部電極としての透明電極２、ＳｉＮ等から成る第１誘電
体層３、ＷＯｘ等から成る金属酸化膜４、ＺｎＳ：Ｔｂ
Ｆ、等から成る発光層５、ＷＯｘ等から成る金属酸化膜
６、ＳｉＮ等がら成る第２誘電体層７、上部電極として
の金属電極８を順次積層して構成されている。
部電極としての透明電極２、ＳｉＮ等から成る第１誘電
体層３、ＷＯｘ等から成る金属酸化膜４、ＺｎＳ：Ｔｂ
Ｆ、等から成る発光層５、ＷＯｘ等から成る金属酸化膜
６、ＳｉＮ等がら成る第２誘電体層７、上部電極として
の金属電極８を順次積層して構成されている。
透明電極２は、ＥＢ蒸着法又はスパッタリング法により
透明導電膜（ＩＴＯ）を１５００Ａの膜厚に着膜し、フ
ォトリソエツチング法によりパタニングして形成される
。
透明導電膜（ＩＴＯ）を１５００Ａの膜厚に着膜し、フ
ォトリソエツチング法によりパタニングして形成される
。
第１誘電体層３及び第２誘電体層７は、ＳｉＮ等をスパ
ッタリング法又はプラズマＣＶＤ法により２００ＯＡの
膜厚に着膜し、発光層５を完全に覆うように形成される
。
ッタリング法又はプラズマＣＶＤ法により２００ＯＡの
膜厚に着膜し、発光層５を完全に覆うように形成される
。
金属酸化膜４，６は、ＷＯｘやＭ ｏ Ｏｘ等をＥＢ蒸
着法又は反応性スパッタリング法により数１０Ａ（１０
０Ａ以下程度）の膜厚に着膜した半導電性の薄膜で形成
される。この金属酸化膜４．６は、膜厚を厚く形成する
と金属酸化膜４．６同士間で短絡する傾向があるので、
薄膜に形成することが好ましい。また、金属酸化膜４，
６は、発光層５より小さい面積に形成され、金属酸化膜
４゜６同士が接触しないように構成されている。
着法又は反応性スパッタリング法により数１０Ａ（１０
０Ａ以下程度）の膜厚に着膜した半導電性の薄膜で形成
される。この金属酸化膜４．６は、膜厚を厚く形成する
と金属酸化膜４．６同士間で短絡する傾向があるので、
薄膜に形成することが好ましい。また、金属酸化膜４，
６は、発光層５より小さい面積に形成され、金属酸化膜
４゜６同士が接触しないように構成されている。
発光層５は、ＥＢ蒸着法又はスパッタリング法によりＺ
ｎＳ：ＴｂＦ３等を４０００Ａの膜厚に着膜して形成さ
れる。金属電極８は、ＥＢ蒸着法又はスパッタリング法
によりアルミニウム等の金属を４００ＯＡの膜厚に着膜
し、フォトリソエツチング法によりバターニングして形
成される。
ｎＳ：ＴｂＦ３等を４０００Ａの膜厚に着膜して形成さ
れる。金属電極８は、ＥＢ蒸着法又はスパッタリング法
によりアルミニウム等の金属を４００ＯＡの膜厚に着膜
し、フォトリソエツチング法によりバターニングして形
成される。
本実施例においては、発光層５の下層及び上層にそれぞ
れ金属酸化膜４．６を形成したが、第２図及び第３図に
示すように、発光層５の上層のみ、または発光層５の下
層のみにそれぞれ金属酸化膜６．４を形成してもよい。
れ金属酸化膜４．６を形成したが、第２図及び第３図に
示すように、発光層５の上層のみ、または発光層５の下
層のみにそれぞれ金属酸化膜６．４を形成してもよい。
上記実施例では、誘電体層３．７と発光層５との間に金
属酸化膜４，６を介在させたが、金属酸化膜４．６の代
わりにＴａＮｘ等をＥＢ蒸着法又は反応性スパッタリン
グ法により数１０Ａの膜厚に着膜した半導電性の金属窒
化膜を用いてもよい。
属酸化膜４，６を介在させたが、金属酸化膜４．６の代
わりにＴａＮｘ等をＥＢ蒸着法又は反応性スパッタリン
グ法により数１０Ａの膜厚に着膜した半導電性の金属窒
化膜を用いてもよい。
また、金属酸化膜や金属窒化膜の代わりに、ＥＢ蒸着法
、スパッタリング法又は抵抗加熱蒸着法により形成した
金属薄膜（１００Ａ以下程度）を介在させてもよい。金
属の種類としては、Ｗ、 Ｔａ、Ｍｏ、Ａｕ等を使用す
る。
、スパッタリング法又は抵抗加熱蒸着法により形成した
金属薄膜（１００Ａ以下程度）を介在させてもよい。金
属の種類としては、Ｗ、 Ｔａ、Ｍｏ、Ａｕ等を使用す
る。
次に上記実施例の作用について説明する。
希土類フッ化物を発光中心として添加した発光層５を有
するＥＬ発光素子では、発光層５に印加される２、ＯＭ
Ｖ／ｃｍ程度の高電界により、発光層５と誘電体層３と
の界面準位にたまっていた電子が発光層５の中を走り、
それが発光層５中の発光中心に衝突し、エレクトロルミ
ネセンスを発する。界面準位から出た電子は発光層５と
誘電体層７の反対側の界面準位にたまり、次に交流電圧
により逆向きにかけられた電界により、また電子か飛び
だし同様の過程が繰り返される。発せられたエレクトロ
ルミネセンスは、ガラス基板１側から外部に放射する。
するＥＬ発光素子では、発光層５に印加される２、ＯＭ
Ｖ／ｃｍ程度の高電界により、発光層５と誘電体層３と
の界面準位にたまっていた電子が発光層５の中を走り、
それが発光層５中の発光中心に衝突し、エレクトロルミ
ネセンスを発する。界面準位から出た電子は発光層５と
誘電体層７の反対側の界面準位にたまり、次に交流電圧
により逆向きにかけられた電界により、また電子か飛び
だし同様の過程が繰り返される。発せられたエレクトロ
ルミネセンスは、ガラス基板１側から外部に放射する。
本実施例では、発光層５と第１誘電体層３との間１発光
層５と第２誘電体層７との間の少なくとも一方に金属酸
化膜（金属窒化膜）（金属薄膜）を介在させることによ
り、より浅い界面準位を形成し、またそこに多数の自由
電子が存在するために、発光のしきい値電界が下がり、
従来２．ＯＭＶ／ａｍ程度であったものが０．８ＭＶ／
ｃｍ程度で発光することになる。その結果、従来構造に
よるＥＬ発光素子及び本実施例構造によるＥＬ発光素子
の印加電圧と輝度との関係は、それぞれ第４図に示すよ
うな点線、実線のようになり、ＥＬ発光素子の発光開始
電圧を２００ｖ程度から１００ｖ程度に下げることがで
きる。従って、ＥＬ発光素子に高電圧を印加しなくても
よいので、高電圧対応の高価なＥＬ発光素子駆動用ＩＣ
を必要としない。
層５と第２誘電体層７との間の少なくとも一方に金属酸
化膜（金属窒化膜）（金属薄膜）を介在させることによ
り、より浅い界面準位を形成し、またそこに多数の自由
電子が存在するために、発光のしきい値電界が下がり、
従来２．ＯＭＶ／ａｍ程度であったものが０．８ＭＶ／
ｃｍ程度で発光することになる。その結果、従来構造に
よるＥＬ発光素子及び本実施例構造によるＥＬ発光素子
の印加電圧と輝度との関係は、それぞれ第４図に示すよ
うな点線、実線のようになり、ＥＬ発光素子の発光開始
電圧を２００ｖ程度から１００ｖ程度に下げることがで
きる。従って、ＥＬ発光素子に高電圧を印加しなくても
よいので、高電圧対応の高価なＥＬ発光素子駆動用ＩＣ
を必要としない。
また、１００Ａ以下程度の膜厚の金属酸化膜。
金属窒化膜、金属薄膜は、その透過率を８０％程度に確
保できるので、発光層５から発せられたエレクトロルミ
ネセンスの輝度がガラス基板１側の金属酸化膜（金属窒
化膜）（金属薄膜）４によって大幅に減衰することはな
いが、発光効率を高めるためには、第２図の実施例で示
したように、金属電極８側のみに金属酸化膜（金属窒化
膜）（金属薄膜）６を形成するのが好ましい。
保できるので、発光層５から発せられたエレクトロルミ
ネセンスの輝度がガラス基板１側の金属酸化膜（金属窒
化膜）（金属薄膜）４によって大幅に減衰することはな
いが、発光効率を高めるためには、第２図の実施例で示
したように、金属電極８側のみに金属酸化膜（金属窒化
膜）（金属薄膜）６を形成するのが好ましい。
（発明の効果）
本発明によれば、発光層と誘電体層との間に金属酸化膜
、金属窒化膜、金属薄膜を介在させたことにより、界面
準位を浅く形成するとともに、界面に多数の自由電子を
存在させることができ、発光層を発光させるためのしき
い値電界を従来に比較して下げることができる。その結
果、ＥＬ発光素子に高電圧を印加する必要がなく、高電
圧対応の高価なＥＬ発光素子駆動用ＩＣを使用しなくと
もよいので、駆動回路を含んだフラットパネルデイスプ
レィのコストの軽減を図ることができる。
、金属窒化膜、金属薄膜を介在させたことにより、界面
準位を浅く形成するとともに、界面に多数の自由電子を
存在させることができ、発光層を発光させるためのしき
い値電界を従来に比較して下げることができる。その結
果、ＥＬ発光素子に高電圧を印加する必要がなく、高電
圧対応の高価なＥＬ発光素子駆動用ＩＣを使用しなくと
もよいので、駆動回路を含んだフラットパネルデイスプ
レィのコストの軽減を図ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す薄膜ＥＬ素子の断面説
明図、第２図及び第３図は本発明の他の実施例を示す薄
膜ＥＬ素子の断面説明図、第４図は印加電圧と輝度との
関係を示すグラフ、第５図は従来の薄膜ＥＬ素子の断面
説明図である。 １・・・・・・ガラス基板 ２・・・・・・透明電極 ３・・・・・・第１誘電体層 ４・・・・・・金属酸化膜（金属窒化膜）５・・・・・
・発光層 ６・・・・・・金属酸化膜（金属窒化膜）７・・・・・
・第２誘電体層 ８・・・・・・金属電極 （金属薄膜） （金属薄膜） 第２図 第３図
明図、第２図及び第３図は本発明の他の実施例を示す薄
膜ＥＬ素子の断面説明図、第４図は印加電圧と輝度との
関係を示すグラフ、第５図は従来の薄膜ＥＬ素子の断面
説明図である。 １・・・・・・ガラス基板 ２・・・・・・透明電極 ３・・・・・・第１誘電体層 ４・・・・・・金属酸化膜（金属窒化膜）５・・・・・
・発光層 ６・・・・・・金属酸化膜（金属窒化膜）７・・・・・
・第２誘電体層 ８・・・・・・金属電極 （金属薄膜） （金属薄膜） 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）下部電極、第１の誘電体層、発光層、第２の誘電
体層、上部電極を順次積層してなる２重誘電体構造の薄
膜ＥＬ素子において、 発光層と第１の誘電体層との間、発光層と第２の誘電体
層との間、の少なくとも一方に金属酸化膜を介在させた
ことを特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - （２）下部電極、第１の誘電体層、発光層、第２の誘電
体層、上部電極を順次積層してなる２重誘電体構造の薄
膜ＥＬ素子において、 発光層と第１の誘電体層との間、発光層と第２の誘電体
層との間、の少なくとも一方に金属窒酸化膜を介在させ
たことを特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - （３）下部電極、第１の誘電体層、発光層、第２の誘電
体層、上部電極を順次積層してなる２重誘電体構造の薄
膜ＥＬ素子において、 発光層と第１の誘電体層との間、発光層と第２の誘電体
層との間、の少なくとも一方に金属薄膜を介在させたこ
とを特徴とする薄膜ＥＬ素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2108922A JPH0410392A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 薄膜ｅｌ素子 |
| US07/691,426 US5164799A (en) | 1990-04-26 | 1991-04-25 | Thin-film electroluminescent device having a dual dielectric structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2108922A JPH0410392A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410392A true JPH0410392A (ja) | 1992-01-14 |
Family
ID=14497053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2108922A Pending JPH0410392A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5164799A (ja) |
| JP (1) | JPH0410392A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248186A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Toshiba Corp | 表示属性変換装置 |
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