JPH04259792A - 薄膜白色elパネル - Google Patents

薄膜白色elパネル

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JPH04259792A
JPH04259792A JP3018534A JP1853491A JPH04259792A JP H04259792 A JPH04259792 A JP H04259792A JP 3018534 A JP3018534 A JP 3018534A JP 1853491 A JP1853491 A JP 1853491A JP H04259792 A JPH04259792 A JP H04259792A
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JP
Japan
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film
insulating film
panel
voltage
thin
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3018534A
Other languages
English (en)
Inventor
Seichiku Kou
高 青竹
Mitsuro Mita
見田 充郎
Masanobu Kobayashi
小林 政信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry 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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像表示に使用される
薄膜白色ELパネルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ELディスプレイは、完全固定、自発光
型、超薄型、高視認性、高信頼性などのメリットを有す
るフラットディスプレイであり、ZnSにMnをドープ
したZnS:Mnを発光膜とするオレンジ色のELは広
く実用化されている。そして、白色EL、カラーELへ
の要求が高まっており、それらに関する研究報告も多い
。白色EL、カラーELのために発光膜の母体材料とし
てZnS以外の例えばCaS,SrS,BaS等のアル
カリ土類金属硫化物を用いたELの研究が盛んになりつ
つある。
【0003】従来、アルカリ土類金属硫化物を用いたE
Lとしては図3及び図4に示されたものが知られている
。図3はアルカリ土類の硫化物を発光母体材料として用
いたELの一般的な構造を示す図である。図3のELは
発光膜の両側を絶縁膜で挟んだ構造をしており、一般に
二重絶縁構造と呼ばれる。EL薄膜は、ガラス基板11
上に透明電極12、第一層絶縁膜13、バッファ膜14
、発光膜15、バッファ膜16、第二層絶縁膜17、背
面電極18の順に積層される。
【0004】ガラス基板上11の透明電極12はストラ
イプ状に形成され、材料としてはITO(Indium
  Tin  Oxide)などが用いられる。絶縁膜
13,17はSiO2 ,Si3 N4 、あるいはT
a2 O5 などが用いられる。絶縁膜13,17の性
能を極力引き出すためにそれぞれを複合絶縁膜にするこ
ともある。
【0005】図4は第一層絶縁膜及び第二層絶縁膜を複
合絶縁膜にしたELの構造を示すもので、絶縁膜23,
27において23aをSiO2 など、23bをTa2
 O5 などにより形成し、これと対称的になるように
27aをSiO2 など、27bをTa2 O5あるい
はSi3 N4 などにより形成する。バッファ層14
,16は、ZnS薄膜が用いられる。このバッファ層は
EL素子の発光膜の剥離防止及び酸化防止のために設け
られた薄膜である。
【0006】発光膜15は、CaS,SrS,BaSな
どの母体材料に、0.01〜数mo1%程度の希土類を
発光中心材料として混合したものである。白色発光のE
Lパネルの場合には、母体材料SrSにCe,Euの発
光中心と、電価補償材料としてKを用いたSrS:Ce
,Eu,Kが用いられる。発光膜はスパッタ法や、電子
線蒸着法などの真空成膜法により形成される。
【0007】背面電極18は、透明電極と直交する方向
にストライプ状に形成され、アルミニウムの金属電極が
用いられる。EL発光は、透明電極12と背面電極18
の間に、200V程度の交流電圧を印加することにより
、これらの電極の交差した部分から生じ、ガラス基板1
1を通して観測される。このようなEL素子、特に図4
に示した複合絶縁膜を用いた素子においては、1kHz
で駆動時において500cd/m2 程度の輝度が得ら
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の薄膜白色ELパネルにおいては、SiO2 膜は欠
陥が少ない緻密な膜であり、EL素子には欠かせない絶
縁膜として用いられるが、Si3 N4 ,Ta2 O
5 のようなSiO2 に積層する絶縁膜には以下のよ
うな欠点がある。
【0009】すなわち、Si3 N4 を絶縁膜として
用いる場合、Si3 N4 は誘電率が約9と低いため
、膜厚をあまり厚くできない。そして、絶縁膜Si3 
N4 の膜厚が不十分であると、耐圧性が低下し、EL
素子の破壊の原因となる。また、Ta2 O5 は誘電
率が24と高く、膜厚を十分厚くすることができ耐圧性
を良くできるが、Taと酸素Oの結合が弱いので、絶縁
膜から発光膜への酸素の拡散により、発光輝度が低減す
る原因となる。
【0010】つまり、SiO2 に積層する絶縁膜の材
料は誘電率が高く、かつ化学的な安定性の良いという条
件を備えていることが必要であるにもかかわらず、その
条件を満たす材料が得られていないという問題点があっ
た。ここで、前記問題点の理解を容易にするために、E
L用の絶縁膜の厚さ、誘電率、及び印加電圧の関係につ
いて説明しておく。
【0011】EL素子に対する印加電圧はすべてが発光
膜にかかるわけではなく、絶縁膜で電圧降下がおこる。 絶縁膜にかかる電圧が増加すると、その分、発光膜にか
かる電圧が減るため、発光輝度が低下し、また十分な輝
度を得るためには素子への印加電圧を増加する必要があ
る。一般にEL用の絶縁膜の厚さと絶縁膜にかかる電圧
の関係は式(1)で表している。 V=d・E  ……  (1) ここでVは絶縁膜にかかる電圧、dは膜の厚さ、Eは膜
内部の電界である。Vはdを減らせば小さくなるが、絶
縁膜を薄くすることは耐圧性を劣化することになるので
十分な耐圧性が得られる厚さ以下にはできない。
【0012】EL用の絶縁膜の誘電率によって、絶縁膜
の厚さをどのぐらいにできるか目安のために、誘電率ε
1 ,ε2 の二種類絶縁膜を用いて説明する。まず、
絶縁膜1と2の電束密度連続の条件より、 ε1 ・E1 =ε2 ・E2 ……  (2)が成り
立つ。
【0013】絶縁膜1と絶縁膜2の誘電率が、例えばε
1 がε2の3倍である。すなわち、ε1 =3ε2 
とすると、これを式(2)に代入して、 3ε2 ・E1 =ε2 ・E2 そこで、3E1 =
E2 ……  (3) が得られる。
【0014】次に、例えば誘電率ε1 ,ε2 二種類
の絶縁膜に同じ大きさの電圧がかかっている場合、すな
わちV1 =V2とすると、式(1)によりd1 ・E
1 =d2 ・E2 ……  (4)が得られる。式(
3)を式(4)に代入してd1 ・E1 =d2 ・3
E1 すなわち、d1 =3d2 となる。
【0015】以上の説明から分かるように、誘電率が3
倍大きな絶縁膜を用いると絶縁膜を3倍にしても同じ大
きさの電圧しかかからない。すなわち、誘電率の高い絶
縁膜の膜厚は厚くすることができることが分かる。さら
に、十分な耐圧性を維持する範囲で膜厚を薄くすると、
印加電圧を低下することができることが分かる。本発明
は、上記従来の問題点を解決してアルカリ土類硫化物を
発光母体材料として用いた薄膜EL素子の耐圧性の向上
及び印加電圧の低下が可能な薄膜白色ELパネルを提供
することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明は、アルカリ土類金属硫化物を材料とする
を発光膜を備えた薄膜白色ELパネルにおいて、誘電率
が高く、かつ化学的な安定性が良い窒化物であるSiA
lN、SiAlON等を絶縁膜として用いたものである
【0017】
【作用】本発明によれば、以上のように薄膜白色ELパ
ネルを構成したので、誘電率の低い絶縁膜を用いたもの
と比較すると、同じ印加電圧に対して絶縁膜を厚くする
ことが可能であり、耐圧性を高めることができる。また
、SiAlON、SiAlN等は化学的な安定性が高く
緻密な膜であるから、EL素子の絶縁膜の膜厚を薄くす
ることができ、印加電圧を低下させることが可能となる
。また、化学的な安定性が良い膜を用いたことにより、
絶縁膜から発光膜への酸素の拡散による発光輝度の低下
を防止することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例による薄
膜白色ELパネルの構造を示す一部断面図である。本発
明の実施例による薄膜白色ELパネルは、ガラス基板1
上に、透明電極2を形成したのち、第一層絶縁膜3を形
成する。この絶縁膜3は、二種類の絶縁膜を積層した複
合絶縁膜とする。透明電極2側の絶縁膜3aは透明電極
2とガラス基板1に対して付着力の強いSiO2 とし
、その上に絶縁膜3bとして誘電率が高く、かつ化学的
な安定性の良いSiAlN、あるいはSiAlONのよ
うな窒化物を積層する。この実施例においては、3aは
スパッタリング法で成膜した厚さ80nmのSiO2 
薄膜とし、3bは厚さ150nm〜300nmのSiA
lN薄膜あるいはSiAlON薄膜とした。
【0019】なお、SiAlNとSiAlONの誘電率
はそれぞれ18と21である。また、SiAlONは酸
化物であるが、化学的な安定性が高いため、絶縁膜の酸
素が発光膜へ拡散することはほとんどない。続いて、バ
ッファ層4のZnSを電子線蒸着で形成した。発光膜5
は、白色発光のSrS:Ce,Eu,Kにおいて、Sr
Sを母体材料とし、その中にCeは青緑の発光中心とし
て希土類化合物CeCl3 の形で0.1mo1%、E
uは赤の発光中心として希土類化合物EuSを0.03
mo1%、Ceの電荷補償材料KとしてKClの形で0
.1mo1%を混合した粉末を加圧成型したペレットを
蒸着材料として用い、電子線蒸着法により成膜した。
【0020】さらに、ZnS膜6をZnS膜4と同様に
形成した。第二層絶縁膜7は、第一層絶縁膜3の二種類
の絶縁膜3a,3bとの膜構成が発光膜5に対して対称
になるように形成する。すなわち、発光膜側に厚さ15
0nm〜300nmのSiAlONあるいはSiAlN
による薄膜7bを形成し、背面電極側にSiO2 薄膜
7aを形成した。
【0021】背面電極8は、例えばAlなどの金属電極
を用いた。EL発光は、透明電極と背面電極に交流電圧
を印加することにより、白色発光はこれらの電極の交差
した部分から生じ、ガラス基板を通して観測される。図
2は本発明の実施例による薄膜白色ELパネルの輝度−
電圧特性図で、EL素子の絶縁膜3b,7bのSiAl
ON(150nm)、あるいはSiAlN(150nm
)と図4の従来の素子23bのSi3 N4 (150
nm)の膜厚が同じ場合の輝度−電圧特性を示している
【0022】1kHzの正弦波で駆動した時、実施例の
SiAlON、SiAlN絶縁膜を用いた素子と従来の
Si3 N4 絶縁膜を用いた素子の最高輝度はほとん
ど同じである。しかし、実施例のEL素子はSi3N4
 絶縁膜のEL素子より、発光開始電圧がかなり低くな
った。 すなわち、同じ輝度1cd/m2 を得るのに、SiA
lON、SiAlN絶縁膜の素子の場合は、約110V
に対し、絶縁膜Si3 N4 のEL素子の場合は約1
50Vになる。したがって、SiAlON、あるいはS
iAlNを絶縁膜として用いることにより、印加電圧を
低下することが可能になる。
【0023】さらに、SiAlONやSiAlNのよう
な絶縁膜の膜厚を300nmまで増加すると、EL素子
への印加電圧は増加するが、絶縁膜の膜厚が厚くなった
ことで、耐圧も向上し、Si3 N4 絶縁膜を用いた
素子の約1.5倍の最大輝度が得られた。なお、上記実
施例においてはSiAlONもしくはSiAlNを絶縁
膜として用いているが、SiBON、SiBN、SiG
aON、SiGaNを絶縁膜として用いてもよい。
【0024】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではない
【0025】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アルカリ土類硫化物を発光材料とするEL素子に
おいて、SiAlON,SiAlNなどの誘電率が高く
、かつ化学的な安定性の良い絶縁膜を用いることによっ
て、EL素子の印加電圧の低下が達成でき、さらに耐圧
性の向上も達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による薄膜白色ELパネルの構
造を示す一部断面図である。
【図2】本発明の実施例による薄膜白色ELパネルの輝
度−電圧特性図である。
【図3】従来の薄膜白色ELパネルの構造を示す一部断
面図である。
【図4】従来の他の薄膜白色ELパネルの構造を示す一
部断面図である。
【符号の説明】
1      ガラス基板 2      透明電極 3a    SiO2 層 3b    SiAlN,SiAlON層4     
 バッファ層 5      発光膜 6      バッファ層 7      第二層絶縁膜 8      背面電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  アルカリ土類金属硫化物を材料とする
    を発光膜を備えた薄膜白色ELパネルにおいて、誘電率
    が高く、かつ化学的な安定性が良い窒化物により構成さ
    れる絶縁層を設けたことを特徴とする薄膜白色ELパネ
    ル。
  2. 【請求項2】  窒化物としてSiAlN、又はSiA
    lONを用いた請求項1記載の薄膜白色ELパネル。
  3. 【請求項3】  窒化物としてSiBN、SiBON、
    SiGaN、SiGaONのいずれか1つを用いた請求
    項1記載の薄膜白色ELパネル。
JP3018534A 1991-02-12 1991-02-12 薄膜白色elパネル Withdrawn JPH04259792A (ja)

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