JPH0439200B2 - - Google Patents
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- JPH0439200B2 JPH0439200B2 JP57091594A JP9159482A JPH0439200B2 JP H0439200 B2 JPH0439200 B2 JP H0439200B2 JP 57091594 A JP57091594 A JP 57091594A JP 9159482 A JP9159482 A JP 9159482A JP H0439200 B2 JPH0439200 B2 JP H0439200B2
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- thin film
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- -1 tungsten bronze type compound Chemical class 0.000 claims description 6
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電場発光をする薄膜発光素子に関す
る。
る。
交流電界の印加により発光する薄膜EL（エレク
トロルミネセンス）素子は螢光体薄膜層の片面な
いし両面に誘電体薄膜層を設け、これを２つの電
極層ではさむ構造で高輝度が得られている。誘電
体薄膜層が１層の素子は、構造が簡単で駆動電圧
が低いという特徴がある。誘電体薄膜層が２層の
素子は、絶縁破壊を起こしにくく輝度が特に高い
という特徴がある。ここに用いる螢光体材料は活
物質を添加したZnS，ZnSe，ZnF2等が知られて
おり、特にZnSを母体としMnを発光中心として
添加した素子では、最高3500〜5000cd／m2の輝
度が構成されている。誘電体材料はY2O3，SiO，
Si3N4，Al2O3，Ta2O5等が代表的なものである。
ZnSは厚さ500nm〜700nm、比誘電率が約９で、
誘電体薄膜は厚さ400nm〜800nm、比誘電率が４
〜25である。交流駆動する場合、素子に印加され
た電圧はZnS層と誘電体薄膜層に分圧され、前者
には４〜６割程度しかかからない。発光に必要な
電圧は見掛け上高くなっている。ZnS層の両面に
誘電体薄膜層を設けた素子においては、数KHz
のパルス駆動で200V以上の電圧がかけられてい
るのが現状である。この高電圧は駆動回路に多大
な負担をおわせており、特別な高耐圧ICが必要
となり、コストアップにもつながるものである。
トロルミネセンス）素子は螢光体薄膜層の片面な
いし両面に誘電体薄膜層を設け、これを２つの電
極層ではさむ構造で高輝度が得られている。誘電
体薄膜層が１層の素子は、構造が簡単で駆動電圧
が低いという特徴がある。誘電体薄膜層が２層の
素子は、絶縁破壊を起こしにくく輝度が特に高い
という特徴がある。ここに用いる螢光体材料は活
物質を添加したZnS，ZnSe，ZnF2等が知られて
おり、特にZnSを母体としMnを発光中心として
添加した素子では、最高3500〜5000cd／m2の輝
度が構成されている。誘電体材料はY2O3，SiO，
Si3N4，Al2O3，Ta2O5等が代表的なものである。
ZnSは厚さ500nm〜700nm、比誘電率が約９で、
誘電体薄膜は厚さ400nm〜800nm、比誘電率が４
〜25である。交流駆動する場合、素子に印加され
た電圧はZnS層と誘電体薄膜層に分圧され、前者
には４〜６割程度しかかからない。発光に必要な
電圧は見掛け上高くなっている。ZnS層の両面に
誘電体薄膜層を設けた素子においては、数KHz
のパルス駆動で200V以上の電圧がかけられてい
るのが現状である。この高電圧は駆動回路に多大
な負担をおわせており、特別な高耐圧ICが必要
となり、コストアップにもつながるものである。
一方駆動電圧を下げるために、高誘電率をもつ
PbTiO3やPb（Ti1-xZrx）O3等を主成分とした薄
膜を誘電体薄膜層に用いる事が提案されている。
これらの薄膜は比誘電率（以下εrと記す）が150
以上ある反面、絶縁破壊電界強度（以下Ebと記
す）が0.5〜0.6MV／cmと小さいので、従来用い
られて来た誘電体材料にくらべ、膜厚を大幅に厚
くする必要がある。高輝度の素子の場合、ZnS層
の厚さが0.6μm程度は必要で、素子の信頼性の面
から上記誘電体薄膜層の厚さは1.5μm以上必要と
なる。膜厚を厚くすると、基板温度が高いため
に、膜中の粒子が成長する。このため膜が白濁し
て光の透過率が下る。この様な白濁膜を用いた
EL素子は、Ｘ−Ｙマトリツクス等にした場合、
非発光のセグメントまでも、他セグメントの発光
を散乱することによりクロストークを生じるとい
う難点がある。
PbTiO3やPb（Ti1-xZrx）O3等を主成分とした薄
膜を誘電体薄膜層に用いる事が提案されている。
これらの薄膜は比誘電率（以下εrと記す）が150
以上ある反面、絶縁破壊電界強度（以下Ebと記
す）が0.5〜0.6MV／cmと小さいので、従来用い
られて来た誘電体材料にくらべ、膜厚を大幅に厚
くする必要がある。高輝度の素子の場合、ZnS層
の厚さが0.6μm程度は必要で、素子の信頼性の面
から上記誘電体薄膜層の厚さは1.5μm以上必要と
なる。膜厚を厚くすると、基板温度が高いため
に、膜中の粒子が成長する。このため膜が白濁し
て光の透過率が下る。この様な白濁膜を用いた
EL素子は、Ｘ−Ｙマトリツクス等にした場合、
非発光のセグメントまでも、他セグメントの発光
を散乱することによりクロストークを生じるとい
う難点がある。
本発明は以上の点を鑑みなされたものであつ
て、誘電体層にεrとEbが大きなタングステンブロ
ンズ型の化合物を主成分とする誘電体層を用いる
ことにより、従来の薄膜EL素子の輝度を低下さ
せずに駆動電圧を下げることができたものであ
る。
て、誘電体層にεrとEbが大きなタングステンブロ
ンズ型の化合物を主成分とする誘電体層を用いる
ことにより、従来の薄膜EL素子の輝度を低下さ
せずに駆動電圧を下げることができたものであ
る。
交流駆動薄膜EL素子において、誘電体層にか
かる電圧は、誘電体薄膜層における膜厚tiと、電
界強度Eiとの積ti・Eiである。ti・Eiが小さいほど
螢光体薄膜層に有効に電圧が印加されている。素
子が絶縁破壊を起こさずに安定に動作するには、
tiは誘電体薄膜層のEbに反比例すると考えてよ
い。Eiは螢光体薄膜層における電界強度Ezと比誘
電率εzと誘電体薄膜層のεrよりEi＝Ez・εz／εrと
いう関係にある。Ezおよびεzは一定とすれば、Ei
はεrに反比例する。従つてti・EiはおおまかにEb
とεrの積Eb・εrに反比例すると言える。Eb・εrが
大きいほど誘電体薄膜層としてすぐれているわけ
である。
かる電圧は、誘電体薄膜層における膜厚tiと、電
界強度Eiとの積ti・Eiである。ti・Eiが小さいほど
螢光体薄膜層に有効に電圧が印加されている。素
子が絶縁破壊を起こさずに安定に動作するには、
tiは誘電体薄膜層のEbに反比例すると考えてよ
い。Eiは螢光体薄膜層における電界強度Ezと比誘
電率εzと誘電体薄膜層のεrよりEi＝Ez・εz／εrと
いう関係にある。Ezおよびεzは一定とすれば、Ei
はεrに反比例する。従つてti・EiはおおまかにEb
とεrの積Eb・εrに反比例すると言える。Eb・εrが
大きいほど誘電体薄膜層としてすぐれているわけ
である。
本発明において用いられるタングステンブロン
ズ型化合物薄膜はEb・εiが従来の材料より大きく
EL用誘電体薄膜としてすぐれたものである。タ
ングステンブロンズ型化合物は基本的な化学式と
してAB2O6の形をとつている。ここでＡはPb，
Cd，Ba，Sr，Ca等の２価金属元素、ＢはTa，
Nbである。これらの化合物のバルクのεrは大き
く、例えばPbNb2O6は300，PbTa2O6も300，
（Pb0.55Sr0.45）Nb2O6は1600の値が報告されてい
る。薄膜にした場合はバルクと同じεrを得ること
は困難であるが、40以上のεrはスパツタリングに
より容易に得られる。又、薄膜のEbは２×106
Ｖ／cm以上と高い。これらの薄膜のEb・εrは80×
106Ｖ／cm以上の値となる。従来用いられてきた
材料のEb・εrは、例えばY2O3では約50×106Ｖ／
cm、Al2O3では30×106Ｖ／cm、Si3N4では70×106
Ｖ／cmであるのと比較して本発明において用いら
れるタングステンブロンズ型の化合物薄膜がすぐ
れていることがわかる。なかでもAB2O6のＡ元
素がPbであるところのPbTa2O6とPbNb2O6は
Eb・εrが150×106Ｖ／cm，120×106Ｖ／cmあり非
常にすぐれたEL用薄膜材料である。これらの薄
膜は、セラミツクスをターゲツトとし、RFスパ
ツタリングにより形成する。基板温度は高ければ
高いほどεrの高い薄膜が得られる。Ebは基板温度
が約400℃以下ではほぼ一定の値であり、それ以
上に加熱すると少しずつ減少してゆく。Eb・εrが
最も大きくなるのは、基板温度が400℃前後であ
る。この温度域ならば、螢光体薄膜層に悪影響も
及ぼさないし、ガラス基板も熱的な変形等の問題
もなしに使用できる。また、タングステンブロン
ズ薄膜層も粒成長による白濁化はまつたく起らな
い。
ズ型化合物薄膜はEb・εiが従来の材料より大きく
EL用誘電体薄膜としてすぐれたものである。タ
ングステンブロンズ型化合物は基本的な化学式と
してAB2O6の形をとつている。ここでＡはPb，
Cd，Ba，Sr，Ca等の２価金属元素、ＢはTa，
Nbである。これらの化合物のバルクのεrは大き
く、例えばPbNb2O6は300，PbTa2O6も300，
（Pb0.55Sr0.45）Nb2O6は1600の値が報告されてい
る。薄膜にした場合はバルクと同じεrを得ること
は困難であるが、40以上のεrはスパツタリングに
より容易に得られる。又、薄膜のEbは２×106
Ｖ／cm以上と高い。これらの薄膜のEb・εrは80×
106Ｖ／cm以上の値となる。従来用いられてきた
材料のEb・εrは、例えばY2O3では約50×106Ｖ／
cm、Al2O3では30×106Ｖ／cm、Si3N4では70×106
Ｖ／cmであるのと比較して本発明において用いら
れるタングステンブロンズ型の化合物薄膜がすぐ
れていることがわかる。なかでもAB2O6のＡ元
素がPbであるところのPbTa2O6とPbNb2O6は
Eb・εrが150×106Ｖ／cm，120×106Ｖ／cmあり非
常にすぐれたEL用薄膜材料である。これらの薄
膜は、セラミツクスをターゲツトとし、RFスパ
ツタリングにより形成する。基板温度は高ければ
高いほどεrの高い薄膜が得られる。Ebは基板温度
が約400℃以下ではほぼ一定の値であり、それ以
上に加熱すると少しずつ減少してゆく。Eb・εrが
最も大きくなるのは、基板温度が400℃前後であ
る。この温度域ならば、螢光体薄膜層に悪影響も
及ぼさないし、ガラス基板も熱的な変形等の問題
もなしに使用できる。また、タングステンブロン
ズ薄膜層も粒成長による白濁化はまつたく起らな
い。
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
なおここでは比較のために従来例も併せて説明
する。
する。
従来例を第１図に、また本発明の一実施例を第
２図にそれぞれ示すように、ITO（インジウム錫
酸化物）よりなる透明電極２，１２の付与された
ガラス基板１，１１上に、厚さ40nmのY2O3膜
３，１３を電子ビーム蒸着した。この上にZnsと
Mnを同時蒸着しZns：Mnの螢光体層４，１４を
形成した。膜厚は600nmである。熱処理は真空中
580℃で１時間行なった。この素子を３分割し、
そのうちの第１の素子は比較用の従来例として、
第１図に示すように、400nmの厚さのY2O3膜５
を形成した。一方本発明の一実施例として第２の
素子には、第２図に示すように、Zns：Mnの保
護用に厚さ30nmのTa2O5膜１５を電子ビーム蒸
着し、その上にPbNb2O6のセラミツクスをター
ゲツトに用いてマグネトロンRFスパツタリング
によるPbNb2O6膜１６を形成した。スパツタリ
ング雰囲気は、O2：Ar＝１：４で圧力は6Paで
ある。基板温度は420℃、膜厚は700nmである。
また本発明の他の実施例として第３の素子には、
ターゲツトとしてPbNb2O6のかわりにPbTa2O6
を用い、他は第２の素子の場合と同一の条件に
し、PbTa2O6膜を形成した。以上の条件で作製
したPbNb2O6膜とPbTa2O6膜の特性は、Ebがそ
れぞれ2.2×106Ｖ／cm，2.6×106Ｖ／cm，εrがそ
れぞれ70，48である。又、Ｘ線回折の結果、それ
ぞれの膜においてPbNb2O6膜，PbTa2O6のピー
クと非晶質を示すハローピークとの重なつた回折
パターンが得られた。一方膜の白濁はみられなか
つた。
２図にそれぞれ示すように、ITO（インジウム錫
酸化物）よりなる透明電極２，１２の付与された
ガラス基板１，１１上に、厚さ40nmのY2O3膜
３，１３を電子ビーム蒸着した。この上にZnsと
Mnを同時蒸着しZns：Mnの螢光体層４，１４を
形成した。膜厚は600nmである。熱処理は真空中
580℃で１時間行なった。この素子を３分割し、
そのうちの第１の素子は比較用の従来例として、
第１図に示すように、400nmの厚さのY2O3膜５
を形成した。一方本発明の一実施例として第２の
素子には、第２図に示すように、Zns：Mnの保
護用に厚さ30nmのTa2O5膜１５を電子ビーム蒸
着し、その上にPbNb2O6のセラミツクスをター
ゲツトに用いてマグネトロンRFスパツタリング
によるPbNb2O6膜１６を形成した。スパツタリ
ング雰囲気は、O2：Ar＝１：４で圧力は6Paで
ある。基板温度は420℃、膜厚は700nmである。
また本発明の他の実施例として第３の素子には、
ターゲツトとしてPbNb2O6のかわりにPbTa2O6
を用い、他は第２の素子の場合と同一の条件に
し、PbTa2O6膜を形成した。以上の条件で作製
したPbNb2O6膜とPbTa2O6膜の特性は、Ebがそ
れぞれ2.2×106Ｖ／cm，2.6×106Ｖ／cm，εrがそ
れぞれ70，48である。又、Ｘ線回折の結果、それ
ぞれの膜においてPbNb2O6膜，PbTa2O6のピー
クと非晶質を示すハローピークとの重なつた回折
パターンが得られた。一方膜の白濁はみられなか
つた。
なお第１図，第２図に示すように、光反射Al
電極６，１７としてAlの薄膜を蒸着した。
電極６，１７としてAlの薄膜を蒸着した。
以上の様にして作製されたEL素子は5KHzの
正弦波駆動をしたところ、第１の素子では約
150Vで輝度がほぼ飽和し、第２の素子では100V
で、第３の素子では110Vで輝度がほぼ飽和し安
定に発光した。飽和輝度は３素子ともに約
3000cd／cm2であつた。
正弦波駆動をしたところ、第１の素子では約
150Vで輝度がほぼ飽和し、第２の素子では100V
で、第３の素子では110Vで輝度がほぼ飽和し安
定に発光した。飽和輝度は３素子ともに約
3000cd／cm2であつた。
以上説明した様に、本発明の薄膜発光素子は、
従来素子にくらべ駆動電圧が低く、安定に動作す
るものである。
従来素子にくらべ駆動電圧が低く、安定に動作す
るものである。
第１図は従来の薄膜発光素子の断面図、第２図
は本発明の一実施例である薄膜発光素子の断面図
である。 １，１１……ガラス基板、２，１２……透明電
極、３，１３……Y2O3膜、４，１４……ZnS：
Mn膜、５……Y2O3膜、１５……Ta2O5膜、１６
……PbNb2O6膜、６，１７……Al電極。
は本発明の一実施例である薄膜発光素子の断面図
である。 １，１１……ガラス基板、２，１２……透明電
極、３，１３……Y2O3膜、４，１４……ZnS：
Mn膜、５……Y2O3膜、１５……Ta2O5膜、１６
……PbNb2O6膜、６，１７……Al電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 螢光体薄膜層の少なくとも一方の面上に誘電
体薄膜層が設けられるとともに、少くとも一方が
光透過性を有する２つの電極層により上記薄膜層
に電圧が印加されるよう構成され、上記誘電体薄
膜層がタングステンブロンズ形の化合物を主成分
とする誘電体からなることを特徴とする薄膜発光
素子。 ２ タングステンブロンズ形の化合物が一般式
AB2O６で表わされ、上記一般式中のＡがPb，
Ca，Sr，BaおよびCdよりなるグループのなかか
ら選ばれた少くとも一種からなり、同ＢがTa，
Nbの内少くとも一種からなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の薄膜発光素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57091594A JPS58209093A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 薄膜発光素子 |
| PCT/JP1983/000164 WO1983004339A1 (en) | 1982-05-28 | 1983-05-26 | Thin film electric field light-emitting device |
| DE8383901629T DE3367039D1 (en) | 1982-05-28 | 1983-05-26 | Thin film electric field light-emitting device |
| EP83901629A EP0111568B1 (en) | 1982-05-28 | 1983-05-26 | Thin film electric field light-emitting device |
| US06/576,394 US4547703A (en) | 1982-05-28 | 1983-05-26 | Thin film electroluminescent element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57091594A JPS58209093A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 薄膜発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58209093A JPS58209093A (ja) | 1983-12-05 |
| JPH0439200B2 true JPH0439200B2 (ja) | 1992-06-26 |
Family
ID=14030874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57091594A Granted JPS58209093A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 薄膜発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58209093A (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5111503A (ja) * | 1974-07-19 | 1976-01-29 | Nippon Electric Co | |
| JPS5111502A (ja) * | 1974-07-19 | 1976-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Senkyokusochi |
| JPS53116499A (en) * | 1977-03-23 | 1978-10-11 | Sharp Corp | Preparing high dielectric thin film |
| JPS53118390A (en) * | 1977-03-25 | 1978-10-16 | Sharp Corp | Thin film luminous element |
| JPS5426712A (en) * | 1977-07-30 | 1979-02-28 | Otani Denki Kk | Magnetic head core holder |
| JPS57105994A (en) * | 1980-12-22 | 1982-07-01 | Fujitsu Ltd | Method of producing el display element |
-
1982
- 1982-05-28 JP JP57091594A patent/JPS58209093A/ja active Granted
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5111503A (ja) * | 1974-07-19 | 1976-01-29 | Nippon Electric Co | |
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| JPS53116499A (en) * | 1977-03-23 | 1978-10-11 | Sharp Corp | Preparing high dielectric thin film |
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| JPS5426712A (en) * | 1977-07-30 | 1979-02-28 | Otani Denki Kk | Magnetic head core holder |
| JPS57105994A (en) * | 1980-12-22 | 1982-07-01 | Fujitsu Ltd | Method of producing el display element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58209093A (ja) | 1983-12-05 |
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