JPH0434278B2 - - Google Patents
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- JPH0434278B2 JPH0434278B2 JP60193135A JP19313585A JPH0434278B2 JP H0434278 B2 JPH0434278 B2 JP H0434278B2 JP 60193135 A JP60193135 A JP 60193135A JP 19313585 A JP19313585 A JP 19313585A JP H0434278 B2 JPH0434278 B2 JP H0434278B2
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は電圧−発光輝度特性の向上を図ると共
に良好なマトリクス表示を可能としたエレクトロ
ルミネツセンス（以下ELと称す）パネルに関す
る。
に良好なマトリクス表示を可能としたエレクトロ
ルミネツセンス（以下ELと称す）パネルに関す
る。
（従来の技術）
従来、この種の装置として信学技報83〔266〕
P67−73に記載されるものがあつた。前記文献で
は、EL素子中への過大電流の流入によるEL素子
の破壊を防ぐために、スパツタ法により形成され
た抵抗率1012Ωcm以上のTa2O5膜を発光層の両側
に２重に設けた複合絶縁層構造のELパネルが開
示されている。第２図は前記文献に開示された従
来のELパネルの構成を示す側断面図である。第
２図において、１はガラス基板、２はガラス基板
１上に所定のピツチで複数本配設されたITOから
成る透明電極、３は透明電極２上にスパツタ法に
より形成された厚さ1500Åで抵抗率1014Ωcmの
Ta2O5から成る第１絶縁層、４は第１絶縁層３上
にスパツタ法により形成された厚さ500Åで抵抗
率1012ΩcmのTa2O5から成る第２絶縁層、５は第
２絶縁層４上にスパツタ法により形成された
ZnS：TbF3から成る発光層、６は発光層５上に
スパツタ法により形成された前述の第２絶縁層４
と厚み、材質共に同じで第２絶縁層４と対をなす
他の第２絶縁層、７は第３絶縁層６上にスパツタ
法により形成された前述の第１絶縁層３と厚み、
材質共に同じで第１絶縁層３と対をなす他の第１
絶縁層、８は第１絶縁層７上に形成され且つ前述
の透明電極２と直交する方向に配設された複数の
背面電極である。このELパネルの発光は選択さ
れた透明電極２と背面電極８との間に所定の電圧
を印加することにより行なつている。具体的に
は、両電極間に所定の電圧が印加され、発光層５
の電界強度が0.7×106〜１×106Ｖ／cmに達し、
発光層５の抵抗が非常に小さくなつて発光層内に
急激に大きな電流が流れ易い状態になると、発光
層５と第２絶縁層４，６との界面に捕獲されてい
る電子が発光層５に注入されてアバランシエ現象
が発生し、発光層中の発光母材ZnSにドープされ
た発光中心TbF3を励起して発光が得られる。
P67−73に記載されるものがあつた。前記文献で
は、EL素子中への過大電流の流入によるEL素子
の破壊を防ぐために、スパツタ法により形成され
た抵抗率1012Ωcm以上のTa2O5膜を発光層の両側
に２重に設けた複合絶縁層構造のELパネルが開
示されている。第２図は前記文献に開示された従
来のELパネルの構成を示す側断面図である。第
２図において、１はガラス基板、２はガラス基板
１上に所定のピツチで複数本配設されたITOから
成る透明電極、３は透明電極２上にスパツタ法に
より形成された厚さ1500Åで抵抗率1014Ωcmの
Ta2O5から成る第１絶縁層、４は第１絶縁層３上
にスパツタ法により形成された厚さ500Åで抵抗
率1012ΩcmのTa2O5から成る第２絶縁層、５は第
２絶縁層４上にスパツタ法により形成された
ZnS：TbF3から成る発光層、６は発光層５上に
スパツタ法により形成された前述の第２絶縁層４
と厚み、材質共に同じで第２絶縁層４と対をなす
他の第２絶縁層、７は第３絶縁層６上にスパツタ
法により形成された前述の第１絶縁層３と厚み、
材質共に同じで第１絶縁層３と対をなす他の第１
絶縁層、８は第１絶縁層７上に形成され且つ前述
の透明電極２と直交する方向に配設された複数の
背面電極である。このELパネルの発光は選択さ
れた透明電極２と背面電極８との間に所定の電圧
を印加することにより行なつている。具体的に
は、両電極間に所定の電圧が印加され、発光層５
の電界強度が0.7×106〜１×106Ｖ／cmに達し、
発光層５の抵抗が非常に小さくなつて発光層内に
急激に大きな電流が流れ易い状態になると、発光
層５と第２絶縁層４，６との界面に捕獲されてい
る電子が発光層５に注入されてアバランシエ現象
が発生し、発光層中の発光母材ZnSにドープされ
た発光中心TbF3を励起して発光が得られる。
また、その他の従来のELパネルとして、前述
の第１絶縁層を電子ビーム蒸着法で形成した抵抗
率107〜109ΩcmのSiO2膜とし、前述の第２絶縁層
を反応性スパツタ法あるいはスパツタ法で形成し
た抵抗率1011〜1013ΩcmのTa2O5膜とし、このよ
うに複合絶縁層構造とすることにより、絶縁層に
生じるピンホール、クラツク等の欠陥の防止を図
つたものもある。
の第１絶縁層を電子ビーム蒸着法で形成した抵抗
率107〜109ΩcmのSiO2膜とし、前述の第２絶縁層
を反応性スパツタ法あるいはスパツタ法で形成し
た抵抗率1011〜1013ΩcmのTa2O5膜とし、このよ
うに複合絶縁層構造とすることにより、絶縁層に
生じるピンホール、クラツク等の欠陥の防止を図
つたものもある。
（本発明の解決しようとする問題点）
しかしながら、前者及び後者のいずれの従来の
ELパネルにおいても、第２絶縁層として反応性
スパツタ法あるいはスパツタ法で形成した抵抗率
1011〜1013Ωcmという高抵抗率のTa2O5膜を用い
ているため、発光させた時の発光輝度Ｂと印加電
圧Ｖとの関係を示す曲線（以後Ｂ−Ｖ曲線とい
う）の勾配の十分な急峻化が得られず、また発光
輝度も最大発光輝度103cd／m2（すなわち、１／
3.426×103fL≒292fL）と低く、印加電圧を上げ
ていつた場合発光輝度が飽和領域に達する前に素
子の破壊が生ずるという欠点があつた。
ELパネルにおいても、第２絶縁層として反応性
スパツタ法あるいはスパツタ法で形成した抵抗率
1011〜1013Ωcmという高抵抗率のTa2O5膜を用い
ているため、発光させた時の発光輝度Ｂと印加電
圧Ｖとの関係を示す曲線（以後Ｂ−Ｖ曲線とい
う）の勾配の十分な急峻化が得られず、また発光
輝度も最大発光輝度103cd／m2（すなわち、１／
3.426×103fL≒292fL）と低く、印加電圧を上げ
ていつた場合発光輝度が飽和領域に達する前に素
子の破壊が生ずるという欠点があつた。
本発明はこれらの欠点を除去して、Ｂ−Ｖ曲線
の勾配が急峻であるという特性を有し、かつ発光
輝度が高く、さらに飽和発光輝度領域の範囲が広
いELパネルを提供することを目的とする。
の勾配が急峻であるという特性を有し、かつ発光
輝度が高く、さらに飽和発光輝度領域の範囲が広
いELパネルを提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上述の問題点を解決するために、基板
上に、複数の第１電極、一方の第１絶縁層、一方
の第２絶縁層、発光層、他方の第２絶縁層、他方
の第１絶縁層、前記第１電極と直交方向に設けら
れる複数の第２電極を順次積層してなるELパネ
ルにおいて、 前記一方及び他方の第１絶縁層が、スパツタ法
により形成された、電界強度104〜106Ｖ／cmにお
ける抵抗率1012〜1015Ωcmで且つ膜厚400〜1000
ÅのSiO2膜から成り、前記一方及び他方の第２
絶縁層が、電子ビーム蒸着法により形成された、
電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率107〜109
Ωcmで且つ、膜厚500〜3500ÅのTa2O5膜から成
るようにしたものである。
上に、複数の第１電極、一方の第１絶縁層、一方
の第２絶縁層、発光層、他方の第２絶縁層、他方
の第１絶縁層、前記第１電極と直交方向に設けら
れる複数の第２電極を順次積層してなるELパネ
ルにおいて、 前記一方及び他方の第１絶縁層が、スパツタ法
により形成された、電界強度104〜106Ｖ／cmにお
ける抵抗率1012〜1015Ωcmで且つ膜厚400〜1000
ÅのSiO2膜から成り、前記一方及び他方の第２
絶縁層が、電子ビーム蒸着法により形成された、
電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率107〜109
Ωcmで且つ、膜厚500〜3500ÅのTa2O5膜から成
るようにしたものである。
（作用）
本発明のELパネルによれば、発光層の両側面
に、電子ビーム蒸着法により形成された、電界強
度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率が107〜109Ωcm
の１対のTa2O5膜を500〜3500Åの膜厚に設けて
あるため、Ｂ−Ｖ曲線の勾配が急峻で且つ飽和発
光輝度が高くなる。また、各Ta2O5膜の発光層と
接する面とは反対の面側に、スパツタ法により形
成された、電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗
率が1012〜1015ΩcmのSiO2膜を400〜1000Åの膜
厚に設けてあるため、絶縁耐圧が高くなり飽和発
光輝度領域の範囲が広くなる。
に、電子ビーム蒸着法により形成された、電界強
度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率が107〜109Ωcm
の１対のTa2O5膜を500〜3500Åの膜厚に設けて
あるため、Ｂ−Ｖ曲線の勾配が急峻で且つ飽和発
光輝度が高くなる。また、各Ta2O5膜の発光層と
接する面とは反対の面側に、スパツタ法により形
成された、電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗
率が1012〜1015ΩcmのSiO2膜を400〜1000Åの膜
厚に設けてあるため、絶縁耐圧が高くなり飽和発
光輝度領域の範囲が広くなる。
（実施例）
第１図は本発明によるELパネルの一実施例の
構成を示す側断面図である。第１図において、１
１はガラス基板、１２はガラス基板１１上に等ピ
ツチで形成された複数の透明電極、１３は透明電
極１２上にスパツタ法により形成された電界強度
104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率が少なくとも1012
Ωcm以上で且つ膜厚400〜1000ÅのSiO2から成る
第１絶縁層、１４は第１絶縁層１３上に電子ビー
ム蒸着法（以下、EB蒸着法と称す）により形成
された電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率が
107〜109Ωcmで且つ膜厚500〜3500ÅのTa2O5か
ら成る第２絶縁層、１５は第２絶縁層１４上に
EB蒸着法により形成されたZnSを母材とし発光
中心としてMnをドープしてなる発光層、１６は
発光層１５上に前述の第２絶縁層１４と同様にし
て形成されたTa2O5膜で第２絶縁層１４と対をな
す他の第２絶縁層、１７は第２絶縁層１７上に前
述の第１絶縁層１３と同様にして形成された
SiO2膜で第１絶縁層１３と対をなす他の第１絶
縁層、１８は第１絶縁層１７上に形成され且つ前
述の透明電極１２と直交する方向に配設された
Alなどからなる複数の背面電極である。
構成を示す側断面図である。第１図において、１
１はガラス基板、１２はガラス基板１１上に等ピ
ツチで形成された複数の透明電極、１３は透明電
極１２上にスパツタ法により形成された電界強度
104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率が少なくとも1012
Ωcm以上で且つ膜厚400〜1000ÅのSiO2から成る
第１絶縁層、１４は第１絶縁層１３上に電子ビー
ム蒸着法（以下、EB蒸着法と称す）により形成
された電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率が
107〜109Ωcmで且つ膜厚500〜3500ÅのTa2O5か
ら成る第２絶縁層、１５は第２絶縁層１４上に
EB蒸着法により形成されたZnSを母材とし発光
中心としてMnをドープしてなる発光層、１６は
発光層１５上に前述の第２絶縁層１４と同様にし
て形成されたTa2O5膜で第２絶縁層１４と対をな
す他の第２絶縁層、１７は第２絶縁層１７上に前
述の第１絶縁層１３と同様にして形成された
SiO2膜で第１絶縁層１３と対をなす他の第１絶
縁層、１８は第１絶縁層１７上に形成され且つ前
述の透明電極１２と直交する方向に配設された
Alなどからなる複数の背面電極である。
ところで、ELパネルにおいて発光を開始する
のは発光層に105〜106Ｖ／cmの電界が印加された
時であるが、発光層の電界強度が105〜106Ｖ／cm
である時の絶縁層の電界強度は104〜106Ｖ／cmと
なる。従つて本発明のELパネルに用いられる絶
縁層の特性は104〜106Ｖ／cmの電界強度が印加さ
れた時の値を示す。
のは発光層に105〜106Ｖ／cmの電界が印加された
時であるが、発光層の電界強度が105〜106Ｖ／cm
である時の絶縁層の電界強度は104〜106Ｖ／cmと
なる。従つて本発明のELパネルに用いられる絶
縁層の特性は104〜106Ｖ／cmの電界強度が印加さ
れた時の値を示す。
ここで第２絶縁層１３，１６のTa2O5膜の作り
方をさらに詳しく説明する。まず、材料として
Ta2O5粉体を1000Kg／cm2以上の圧力でプレス成形
し、その後少なくとも500℃以上の温度で大気中
もしくは真空中で焼成したペレツトを用いる。こ
の時1000℃以下で焼成する場合はバインダーを必
要としないが、1000℃以上の場合は、ペレツトの
形がくずれる可能性があるのでバインダーを混ぜ
た方が望ましい。このようなTa2O5ペレツトを用
いてEB蒸着を行なうが、このEB蒸着はTa2O5ペ
レツトにTa2O5ペレツトの少なくとも表面が溶融
するまで小さなパワーの電子ビームを照射し、溶
融したら照射パワーを徐々に大きくしてゆくこと
により平滑な膜表面を有し抵抗率107〜109Ωcmの
Ta2O5膜１３，１６を安定的に形成できる。とこ
ろで、Ta2O5ペレツトの表面が溶融する前に電子
ビームの照射パワーを大きくするとTa2O5の大き
な粒が基板に付着することもありうるが、1000℃
以上の温度でTa2O5ペレツトが焼成してあればこ
の問題は生じない。
方をさらに詳しく説明する。まず、材料として
Ta2O5粉体を1000Kg／cm2以上の圧力でプレス成形
し、その後少なくとも500℃以上の温度で大気中
もしくは真空中で焼成したペレツトを用いる。こ
の時1000℃以下で焼成する場合はバインダーを必
要としないが、1000℃以上の場合は、ペレツトの
形がくずれる可能性があるのでバインダーを混ぜ
た方が望ましい。このようなTa2O5ペレツトを用
いてEB蒸着を行なうが、このEB蒸着はTa2O5ペ
レツトにTa2O5ペレツトの少なくとも表面が溶融
するまで小さなパワーの電子ビームを照射し、溶
融したら照射パワーを徐々に大きくしてゆくこと
により平滑な膜表面を有し抵抗率107〜109Ωcmの
Ta2O5膜１３，１６を安定的に形成できる。とこ
ろで、Ta2O5ペレツトの表面が溶融する前に電子
ビームの照射パワーを大きくするとTa2O5の大き
な粒が基板に付着することもありうるが、1000℃
以上の温度でTa2O5ペレツトが焼成してあればこ
の問題は生じない。
また、一方の第２絶縁層１４、発光層１５、他
方の第２絶縁層１６はそれぞれEB蒸着法で形成
するため、同一のEB蒸着装置内で連続的に形成
することができ、その結果発光層１５と第２絶縁
層１４もしくは１６との界面に発光特性を劣化さ
せるエネルギーレベル（例えばゴミなど）を形成
する確率が低くなる。次に、本発明における第２
絶縁層１４，１６の膜厚とＢ−Ｖ曲線の勾配の急
峻化とは直接に関係があることを実験的に見い出
したので、それについて説明する。
方の第２絶縁層１６はそれぞれEB蒸着法で形成
するため、同一のEB蒸着装置内で連続的に形成
することができ、その結果発光層１５と第２絶縁
層１４もしくは１６との界面に発光特性を劣化さ
せるエネルギーレベル（例えばゴミなど）を形成
する確率が低くなる。次に、本発明における第２
絶縁層１４，１６の膜厚とＢ−Ｖ曲線の勾配の急
峻化とは直接に関係があることを実験的に見い出
したので、それについて説明する。
第３図はこの実験に用いたELパネルの構成を
示したもので、前述の第１図の構成から１対の第
１絶縁層１３，１７を取り除きその他は前述の第
１図の構成と同様の構成、すなわちガラス基板１
１、透明電極１２、Ta2O5膜の第２絶縁層１４、
発光層１５、Ta2O5膜の第２絶縁層１６、背面電
極１８から成つている。第３図に示す構成のEL
パネルで測定したＢ−Ｖ曲線を第４図に示す。第
４図の横軸は印加電圧Ｖであり、縦軸は発光輝度
Ｂである。また印加電圧は1kHzの正弦波を用い
ている。第４図において、各曲線ａ〜ｂはEB蒸
着法により第２絶縁層１４，１６としての各Ta2
O5膜を形成したものである。それぞれのTa2O5
膜の厚さは、曲線ａの場合200Å、曲線ｂの場合
500Å、曲線ｃの場合2000Å、曲線ｄの場合3500
Å、曲線ｅの場合4000Åとなつている。これら曲
線ａ〜ｅのものは前述の如くしてEB蒸着法によ
り形成されているため各々の抵抗率は107〜109Ω
cmである。また曲線ｆはスパツタ法によりTa2O5
膜の厚さを500Åに形成した場合であるが、この
ものは抵抗率が1011Ωcmである。第４図から明ら
かなように、曲線ｂ〜ｄすなわちTa2O5膜の膜厚
が500〜3500Åの場合は各Ｂ−Ｖ曲線の勾配は急
峻化し、且つ1200fL近くもしくはそれ以上の高
輝度発光が得られる。これに対して曲線ａすなわ
ちTa2O5膜の厚さが200Åの場合は曲線ｂ〜ｄの
場合に比べ勾配も緩やかで輝度も低いものであ
る。また、曲線ｅすなわちTa2O5膜の厚さが4000
Åの場合及び曲線ｆすなわちTa2O5膜の厚さがス
パツタ法により500Åに形成されている場合は曲
線ｂ〜ｄの場合に比べ曲線の勾配が非常に緩やか
となつている。この結果、EB蒸着法を用いて抵
抗率107〜109ΩcmのTa2O5膜を500〜3500Åの膜
厚に形成することにより、Ｂ−Ｖ曲線の勾配が急
峻で且つ高輝度発光度が得られることがわかる。
なお抵抗率106Ωcm以下のTa2O5膜の場合は、リ
ーク電流が大きくELパネルが破損するためＢ−
Ｖ曲線の測定は不可能であつた。
示したもので、前述の第１図の構成から１対の第
１絶縁層１３，１７を取り除きその他は前述の第
１図の構成と同様の構成、すなわちガラス基板１
１、透明電極１２、Ta2O5膜の第２絶縁層１４、
発光層１５、Ta2O5膜の第２絶縁層１６、背面電
極１８から成つている。第３図に示す構成のEL
パネルで測定したＢ−Ｖ曲線を第４図に示す。第
４図の横軸は印加電圧Ｖであり、縦軸は発光輝度
Ｂである。また印加電圧は1kHzの正弦波を用い
ている。第４図において、各曲線ａ〜ｂはEB蒸
着法により第２絶縁層１４，１６としての各Ta2
O5膜を形成したものである。それぞれのTa2O5
膜の厚さは、曲線ａの場合200Å、曲線ｂの場合
500Å、曲線ｃの場合2000Å、曲線ｄの場合3500
Å、曲線ｅの場合4000Åとなつている。これら曲
線ａ〜ｅのものは前述の如くしてEB蒸着法によ
り形成されているため各々の抵抗率は107〜109Ω
cmである。また曲線ｆはスパツタ法によりTa2O5
膜の厚さを500Åに形成した場合であるが、この
ものは抵抗率が1011Ωcmである。第４図から明ら
かなように、曲線ｂ〜ｄすなわちTa2O5膜の膜厚
が500〜3500Åの場合は各Ｂ−Ｖ曲線の勾配は急
峻化し、且つ1200fL近くもしくはそれ以上の高
輝度発光が得られる。これに対して曲線ａすなわ
ちTa2O5膜の厚さが200Åの場合は曲線ｂ〜ｄの
場合に比べ勾配も緩やかで輝度も低いものであ
る。また、曲線ｅすなわちTa2O5膜の厚さが4000
Åの場合及び曲線ｆすなわちTa2O5膜の厚さがス
パツタ法により500Åに形成されている場合は曲
線ｂ〜ｄの場合に比べ曲線の勾配が非常に緩やか
となつている。この結果、EB蒸着法を用いて抵
抗率107〜109ΩcmのTa2O5膜を500〜3500Åの膜
厚に形成することにより、Ｂ−Ｖ曲線の勾配が急
峻で且つ高輝度発光度が得られることがわかる。
なお抵抗率106Ωcm以下のTa2O5膜の場合は、リ
ーク電流が大きくELパネルが破損するためＢ−
Ｖ曲線の測定は不可能であつた。
ところで、曲線ｂ〜ｄの場合においても、飽和
発光輝度領域に達すると印加電圧のわずかな増加
でELパネルの破損を招くが、この問題は各Ta2
O5膜の外側に絶縁耐圧の大きいSiO2膜を設ける
ことにより解決される。一般にSiO2膜の絶縁耐
圧は106〜107Ｖ／cmであり、Al2O3，Ta2O5，Si3
N4などの薄膜よりはるかに大きい電界強度まで
耐え得るものである。
発光輝度領域に達すると印加電圧のわずかな増加
でELパネルの破損を招くが、この問題は各Ta2
O5膜の外側に絶縁耐圧の大きいSiO2膜を設ける
ことにより解決される。一般にSiO2膜の絶縁耐
圧は106〜107Ｖ／cmであり、Al2O3，Ta2O5，Si3
N4などの薄膜よりはるかに大きい電界強度まで
耐え得るものである。
第５図は第１図の構成において、１対の第２絶
縁層１４，１６のTa2O5膜の膜厚をそれぞれ3500
Åとして、１対の第１絶縁層１３，１７の各
SiO2膜の膜厚を０〜2000Åまで変化させた時の
ELパネルのＢ−Ｖ曲線を示したものである。第
５図の各曲線のSiO2膜の膜厚については、曲線
（）の場合は０、曲線（）の場合は400Å、曲
線（）の場合は1000Å、曲線（）の場合は
1300Å、曲線（）の場合は2000Åにそれぞれ形
成される。また印加電圧は1kHzの正弦波を用い
ている。第５図から明らかなように、SiO2膜の
膜厚を増すにつれ高電圧まで印加できるようにな
り（すなわち、絶縁耐圧が高くなつていき）、ま
た曲線（），（）すなわちSiO2膜の厚さを400
〜1000Åの厚さにした場合、Ｂ−Ｖ曲線の勾配が
急峻で、飽和発光輝度が1200fLと高くまた飽和
発光輝度領域の範囲が広いELパネルとなる。こ
れに対して、曲線（）すなわちSiO2膜がない
場合には発光輝度領域の範囲が狭く、また曲線
（）すなわちSiO2膜の厚さが1300Åの場合及び
曲線（）すなわちSiO2膜の厚さが2000Åの場
合はＢ−Ｖ曲線の勾配が緩やかとなり且つ発光輝
度も低いものとなる。
縁層１４，１６のTa2O5膜の膜厚をそれぞれ3500
Åとして、１対の第１絶縁層１３，１７の各
SiO2膜の膜厚を０〜2000Åまで変化させた時の
ELパネルのＢ−Ｖ曲線を示したものである。第
５図の各曲線のSiO2膜の膜厚については、曲線
（）の場合は０、曲線（）の場合は400Å、曲
線（）の場合は1000Å、曲線（）の場合は
1300Å、曲線（）の場合は2000Åにそれぞれ形
成される。また印加電圧は1kHzの正弦波を用い
ている。第５図から明らかなように、SiO2膜の
膜厚を増すにつれ高電圧まで印加できるようにな
り（すなわち、絶縁耐圧が高くなつていき）、ま
た曲線（），（）すなわちSiO2膜の厚さを400
〜1000Åの厚さにした場合、Ｂ−Ｖ曲線の勾配が
急峻で、飽和発光輝度が1200fLと高くまた飽和
発光輝度領域の範囲が広いELパネルとなる。こ
れに対して、曲線（）すなわちSiO2膜がない
場合には発光輝度領域の範囲が狭く、また曲線
（）すなわちSiO2膜の厚さが1300Åの場合及び
曲線（）すなわちSiO2膜の厚さが2000Åの場
合はＢ−Ｖ曲線の勾配が緩やかとなり且つ発光輝
度も低いものとなる。
このように１対の第１絶縁層１３，１７として
用いる各SiO2膜の膜厚は400〜1000Å程度が望ま
しい。なお、第５図はTa2O5膜の厚さを3500Åと
した場合であつたが、Ta2O5膜の厚さを500Åと
した場合も同様な結果が得られた。
用いる各SiO2膜の膜厚は400〜1000Å程度が望ま
しい。なお、第５図はTa2O5膜の厚さを3500Åと
した場合であつたが、Ta2O5膜の厚さを500Åと
した場合も同様な結果が得られた。
ここで本発明によるELパネルのＢ−Ｖ曲線の
勾配が急峻化する理由について次に説明する。電
子ビーム蒸着法で形成されたTa2O5膜は、従来技
術に示すスパツタ法で形成されたTa2O5膜と比
べ、酸素欠損状態になり易く、電界が印加される
と電荷補償のために該Ta2O5膜中に多量の電子を
捕獲する特性を有する。本発明のELパネルでは、
発光層の両側に、電子ビーム蒸着法で形成され
た、電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率107
〜109ΩcmのTa2O5膜を有するため、発光層に印
加された電界強度が0.7×106〜１×106Ｖ／cmに
達し発光層の抵抗が非常に小さくなつて発光層内
に急激に大きな電流が流れ易い状態になると、発
光層とTa2O5膜との界面に捕獲されている電子及
びTa2O5膜中に多量に捕獲されている電子が発光
層中に多量に注入され、激しいアバランシエ現象
を生じ、これによりＢ−Ｖ曲線の勾配の急峻化が
得られる。第６図は本発明によるELパネルにお
いて、Ta2O5膜とSiO2膜の厚さを選択することに
よりアバランシエ現象を起こすことを説明するた
めの図であり、発光層、Ta2O5膜の絶縁層、SiO2
膜とTa2O5膜とからなる複合膜の絶縁層それぞれ
の電界強度Ｅと電流密度Ｉとの関係を示す曲線
（以下、Ｅ−Ｉ曲線という）を示す図である。第
６図において、曲線イは発光層のＥ−Ｉ曲線、曲
線ロは3500Å膜厚のTa2O5膜のＥ−Ｉ曲線、曲線
ハはSiO2膜を400Å、Ta2O5膜を3500Åとした複
合膜のＥ−Ｉ曲線、曲線ニにSiO2膜を1000Å、
Ta2O5膜を3500Åとした複合膜のＥ−Ｉ曲線、曲
線ホはSiO2膜を2000Å、Ta2O5膜を3500Åとした
複合膜のＥ−Ｉ曲線である。発光層１５のＥ−Ｉ
曲線イにおいて電界強度Ｅが点ＡのＥ＝0.75×
106Ｖ／cmに達すると急激に電流が流れだす。即
ち、0.75×106Ｖ／cmの電界強度に達すると発光
層１５の抵抗値は小さくなり電流が流れ易くな
る。この時、発光層１５とTa2O5膜１４，１６と
の界面に捕獲されている電子及びTa2O5膜１４，
１６の膜中に多量に捕獲されている電子を、高電
圧によつて加速させて発光層１５中に多量に注入
し、発光中心材料であるMnに衝突させて励起し
発光させているため、高輝度な発光が得られる。
ここで発光層１５の電界強度が点Ａに達した時、
Ta2O5膜１４或は１６のＥ−Ｉ曲線はどうなつて
いるかを調べる。各膜の電界強度Ｅと誘電率
（ε）の積ε×Ｅが一定というコンデンサー理論
から各膜の電界強度Ｅを求めると、Ta2O5膜１４
或は１６のＥ−Ｉ曲線ロにおいて点ＢのEB＝0.3
×106Ｖ／cmとなり電流Ｉは大きい電流が流れ得
る状態となつているため、第４図曲線ｄに示す如
くＢ−Ｖ曲線は急峻化している電流が大きすぎて
ELパネルが破損する原因となつている。そこで
Ta2O5膜１４とSiO2膜１３を設けた複合膜（この
複合膜はTa2O5膜１６とSiO2膜１７との複合膜と
発光層１５を中心にして対称となつている）とし
たELパネルを考える。SiO2膜１３が400Åの時は
ED＝0.44×106Ｖ／cmで曲線ハの点Ｄに位置する。
所が曲線ハは点Ｃで急激に電流は流れ得るが点Ｄ
ではすでに電流は大きくなつており、Ｂ−Ｖ曲線
は急峻化する。またSiO2膜１３が1000Åになる
とEH＝0.45×106Ｖ／cmで曲線ニの点Ｈに位置す
ると、ところが、点Ｈは電流が急激に大きくなる
点であり、Ｂ−Ｖ曲線は急峻化する。ところが、
SiO2膜１３を2000ÅにするとEF＝0.46×106Ｖ／
cmとなり曲線ホの点Ｆに位置する。曲線ホで急激
に電流が流れ出すのは点Ｇであるため点Ｆでは電
流は小さく、従つて発光層５へは多量の電子を注
入し得ないため第５図曲線Ｖに示す様にＢ−Ｖ曲
線の勾配は緩やかとなる。
勾配が急峻化する理由について次に説明する。電
子ビーム蒸着法で形成されたTa2O5膜は、従来技
術に示すスパツタ法で形成されたTa2O5膜と比
べ、酸素欠損状態になり易く、電界が印加される
と電荷補償のために該Ta2O5膜中に多量の電子を
捕獲する特性を有する。本発明のELパネルでは、
発光層の両側に、電子ビーム蒸着法で形成され
た、電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率107
〜109ΩcmのTa2O5膜を有するため、発光層に印
加された電界強度が0.7×106〜１×106Ｖ／cmに
達し発光層の抵抗が非常に小さくなつて発光層内
に急激に大きな電流が流れ易い状態になると、発
光層とTa2O5膜との界面に捕獲されている電子及
びTa2O5膜中に多量に捕獲されている電子が発光
層中に多量に注入され、激しいアバランシエ現象
を生じ、これによりＢ−Ｖ曲線の勾配の急峻化が
得られる。第６図は本発明によるELパネルにお
いて、Ta2O5膜とSiO2膜の厚さを選択することに
よりアバランシエ現象を起こすことを説明するた
めの図であり、発光層、Ta2O5膜の絶縁層、SiO2
膜とTa2O5膜とからなる複合膜の絶縁層それぞれ
の電界強度Ｅと電流密度Ｉとの関係を示す曲線
（以下、Ｅ−Ｉ曲線という）を示す図である。第
６図において、曲線イは発光層のＥ−Ｉ曲線、曲
線ロは3500Å膜厚のTa2O5膜のＥ−Ｉ曲線、曲線
ハはSiO2膜を400Å、Ta2O5膜を3500Åとした複
合膜のＥ−Ｉ曲線、曲線ニにSiO2膜を1000Å、
Ta2O5膜を3500Åとした複合膜のＥ−Ｉ曲線、曲
線ホはSiO2膜を2000Å、Ta2O5膜を3500Åとした
複合膜のＥ−Ｉ曲線である。発光層１５のＥ−Ｉ
曲線イにおいて電界強度Ｅが点ＡのＥ＝0.75×
106Ｖ／cmに達すると急激に電流が流れだす。即
ち、0.75×106Ｖ／cmの電界強度に達すると発光
層１５の抵抗値は小さくなり電流が流れ易くな
る。この時、発光層１５とTa2O5膜１４，１６と
の界面に捕獲されている電子及びTa2O5膜１４，
１６の膜中に多量に捕獲されている電子を、高電
圧によつて加速させて発光層１５中に多量に注入
し、発光中心材料であるMnに衝突させて励起し
発光させているため、高輝度な発光が得られる。
ここで発光層１５の電界強度が点Ａに達した時、
Ta2O5膜１４或は１６のＥ−Ｉ曲線はどうなつて
いるかを調べる。各膜の電界強度Ｅと誘電率
（ε）の積ε×Ｅが一定というコンデンサー理論
から各膜の電界強度Ｅを求めると、Ta2O5膜１４
或は１６のＥ−Ｉ曲線ロにおいて点ＢのEB＝0.3
×106Ｖ／cmとなり電流Ｉは大きい電流が流れ得
る状態となつているため、第４図曲線ｄに示す如
くＢ−Ｖ曲線は急峻化している電流が大きすぎて
ELパネルが破損する原因となつている。そこで
Ta2O5膜１４とSiO2膜１３を設けた複合膜（この
複合膜はTa2O5膜１６とSiO2膜１７との複合膜と
発光層１５を中心にして対称となつている）とし
たELパネルを考える。SiO2膜１３が400Åの時は
ED＝0.44×106Ｖ／cmで曲線ハの点Ｄに位置する。
所が曲線ハは点Ｃで急激に電流は流れ得るが点Ｄ
ではすでに電流は大きくなつており、Ｂ−Ｖ曲線
は急峻化する。またSiO2膜１３が1000Åになる
とEH＝0.45×106Ｖ／cmで曲線ニの点Ｈに位置す
ると、ところが、点Ｈは電流が急激に大きくなる
点であり、Ｂ−Ｖ曲線は急峻化する。ところが、
SiO2膜１３を2000ÅにするとEF＝0.46×106Ｖ／
cmとなり曲線ホの点Ｆに位置する。曲線ホで急激
に電流が流れ出すのは点Ｇであるため点Ｆでは電
流は小さく、従つて発光層５へは多量の電子を注
入し得ないため第５図曲線Ｖに示す様にＢ−Ｖ曲
線の勾配は緩やかとなる。
以上の様にSiO2膜１３の膜厚は1000Åが上限
である。尚、SiO2膜１３の抵抗率が1012〜1015Ω
cmであればＢ−Ｖ曲線の勾配は変化しない。
である。尚、SiO2膜１３の抵抗率が1012〜1015Ω
cmであればＢ−Ｖ曲線の勾配は変化しない。
また、1011Ωcm以下の抵抗率を有するSiO2膜１
３を設けたELパネルは、低電圧で破損し、SiO2
膜１３を設ける意味がなくなることを実験的に確
認したが、抵抗率が小さくなると膜の絶縁耐圧は
下がることは一般的に知られたことでありここで
新ためて説明はしない。
３を設けたELパネルは、低電圧で破損し、SiO2
膜１３を設ける意味がなくなることを実験的に確
認したが、抵抗率が小さくなると膜の絶縁耐圧は
下がることは一般的に知られたことでありここで
新ためて説明はしない。
なお、前述の実施例では、発光層はZnSを母材
とし、発光中心としてMnをトープした場合を示
したが、この他に母材がZnSもしくはCaSで、発
生中心としてドープされる物質がTbF3，SmF3、
もしくはTmF3である発光層、あるいは母材が
SrSで発光中心としてドープされる物質がCeCl3
である発光層等も本発明のELパネルに適用する
ことができる。
とし、発光中心としてMnをトープした場合を示
したが、この他に母材がZnSもしくはCaSで、発
生中心としてドープされる物質がTbF3，SmF3、
もしくはTmF3である発光層、あるいは母材が
SrSで発光中心としてドープされる物質がCeCl3
である発光層等も本発明のELパネルに適用する
ことができる。
（発明の効果）
以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、
Ｂ−Ｖ曲線の勾配が急峻で、飽和発光輝度が高
く、且つ飽和発光輝度領域の範囲が広いため高電
圧まで印加可能という効果を有し、電圧−発光輝
度特性の良いELパネルを実現でき、大表示容量
のELパネルに適用した場合良好な表示が実現で
きる。
Ｂ−Ｖ曲線の勾配が急峻で、飽和発光輝度が高
く、且つ飽和発光輝度領域の範囲が広いため高電
圧まで印加可能という効果を有し、電圧−発光輝
度特性の良いELパネルを実現でき、大表示容量
のELパネルに適用した場合良好な表示が実現で
きる。
第１図は本発明のELパネルの一実施例の構成
を示す側断面図、第２図は従来のELパネルの構
成例を示す側断面図、第３図は本発明に関する印
加電圧−発光輝度曲線（Ｂ−Ｖ曲線）測定のため
のELパネルの構成を示す側断面図、第４図は第
３図の構成のELパネルにおけるＢ−Ｖ曲線測定
図、第５図はTa2O2膜厚を固定しSiO2膜厚を変化
させた時のELパネルのＢ−Ｖ曲線測定図、第６
図はELパネルの各層の電界強度Ｅと電流密度Ｉ
との関係を示す曲線測定図である。 １１……ガラス基板、１２……透明電極、１
３，１７……第１絶縁層（SiO2）、１４，１６…
…第２絶縁層（Ta2O5）、１５……発光層、１８
……背面電極。
を示す側断面図、第２図は従来のELパネルの構
成例を示す側断面図、第３図は本発明に関する印
加電圧−発光輝度曲線（Ｂ−Ｖ曲線）測定のため
のELパネルの構成を示す側断面図、第４図は第
３図の構成のELパネルにおけるＢ−Ｖ曲線測定
図、第５図はTa2O2膜厚を固定しSiO2膜厚を変化
させた時のELパネルのＢ−Ｖ曲線測定図、第６
図はELパネルの各層の電界強度Ｅと電流密度Ｉ
との関係を示す曲線測定図である。 １１……ガラス基板、１２……透明電極、１
３，１７……第１絶縁層（SiO2）、１４，１６…
…第２絶縁層（Ta2O5）、１５……発光層、１８
……背面電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上に、複数の第１電極、一方の第１絶縁
層、一方の第２絶縁層、発光層、他方の第２絶縁
層、他方の第１絶縁層、前記第１電極と直交方向
に設けられる複数の第２電極を順次積層してなる
ELパネルにおいて、 前記一方及び他方の第１絶縁層が、スパツタ法
により形成された、電界強度104〜106Ｖ／cmにお
ける抵抗率1012〜1015Ωcmで且つ膜厚400〜1000
ÅのSiO2膜からなり、前記一方及び他方の第２
絶縁層が、電子ビーム蒸着法により形成された、
電界強度104〜106Ｖ／cmにおける抵抗率107〜109
Ωcmで且つ膜厚500〜3500ÅのTa2O5膜から成る
ことを特徴とするELパネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60193135A JPS6255893A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | Ｅｌパネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60193135A JPS6255893A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | Ｅｌパネル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6255893A JPS6255893A (ja) | 1987-03-11 |
| JPH0434278B2 true JPH0434278B2 (ja) | 1992-06-05 |
Family
ID=16302856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60193135A Granted JPS6255893A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | Ｅｌパネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6255893A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07118391B2 (ja) * | 1987-10-19 | 1995-12-18 | シャープ株式会社 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 |
-
1985
- 1985-09-03 JP JP60193135A patent/JPS6255893A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6255893A (ja) | 1987-03-11 |
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