JPH05182768A - 薄膜el素子 - Google Patents

薄膜el素子

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JPH05182768A
JPH05182768A JP4000797A JP79792A JPH05182768A JP H05182768 A JPH05182768 A JP H05182768A JP 4000797 A JP4000797 A JP 4000797A JP 79792 A JP79792 A JP 79792A JP H05182768 A JPH05182768 A JP H05182768A
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JP
Japan
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film
thin film
insulating
light emitting
zns
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Withdrawn
Application number
JP4000797A
Other languages
English (en)
Inventor
Seichiku Kou
青竹 高
Mitsuro Mita
充郎 見田
Katsuaki Sakamoto
勝昭 坂本
Tatsushi Hasegawa
達志 長谷川
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】 【目的】 絶縁耐圧が高く、かつ、L40の高い薄膜EL
素子を実現する。 【構成】 第一層絶縁膜3を発光膜5に近い側から順
に、Si3 4 :H膜3bとSiO2 膜3aを配置した
複合絶縁膜とし、第二層絶縁膜7をSi3 4 :H膜7
bとSiO2 膜7aを発光膜5を挟んで第一層絶縁膜3
と対称になるように配置した複合絶縁膜とする。また、
Si3 4 :H膜3b,7bと発光膜5との間にZnS
膜4,6を配置する。緻密なSi3 4 :H膜を形成す
ることにより、膜形成時のストレスを緩和し、さらに欠
陥やダングリングボンド等を低減して絶縁耐圧の高い絶
縁膜を形成することができる。また、ZnS膜の電荷注
入機能により、さらに発光輝度が向上する。

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EL素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ELディスプレイは、超薄型、完全固
体、自発光型、高視認性、高信頼性等のメリットを有す
るフラットディスプレイである。白色EL、カラーEL
のために発光膜の母体材料として、例えばCaS、Sr
S、BaSを用いたELの研究が盛んになりつつある。
図3はこのようなアルカリ土類の硫化物を発光母体材料
として用いた薄膜EL素子の一般的な構造を示すもので
ある。
【0003】図3の構造は、発光膜の両側を絶縁膜で挟
んだ構造であり、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、ZnS膜14、発光膜15、ZnS膜16、第
二層絶縁膜17、背面電極18の順に積層される。ガラ
ス基板11上の透明電極12はストライプ状に形成さ
れ、材料としてはITO(Indium Tin Ox
ide)等が用いられる。
【0004】絶縁膜13,17にはSiO2 、Si3
4 等が用いられる。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。
具体的には図4に示すように、絶縁膜23,27におい
ては23aをSiO2 等、23bをSi3 4 等、これ
と対称的になるように27aをSiO2 等、27bをS
3 4 等とする。
【0005】そして、第一層絶縁膜23及び第二層絶縁
膜27と発光膜25の間にZnS膜24,26が設けら
れる。このZnS膜24,26は、電荷注入の機能を果
たすことにより、輝度の向上を図るために挿入した膜で
ある。図3の発光膜15はCaS、SrS、BaS等の
母体材料に0.01〜数mol%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。白色発光の薄膜EL
素子の場合には、母体材料SrSにCe、Euの発光中
心と、電価補償材料としてKを添加したSrS:Ce、
Eu、Kが用いられる。発光膜15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。
【0006】背面電極18は、透明電極12と直交する
方向にストライプ状に形成され、Al等の金属電極が用
いられる。EL発光は透明電極12と背面電極18に2
00V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11を通して
観測される。このような薄膜EL素子、特に図4に示し
た複合絶縁膜を用いた薄膜EL素子により、現在、1k
Hz駆動時に500cd/m2 程度の輝度が得られてい
る。
【0007】図5は図4に示した従来の薄膜EL素子を
1kHzの正弦波で駆動した時の印加電圧と発光輝度と
の関係を示す特性図である。白色発光の薄膜EL素子を
マトリクス駆動する時、一般に使われているドライバー
において、ドライバーの駆動電圧のレンジは80V以下
という制限があり、多くは40Vが採用されている。そ
のため、白色発光の薄膜EL素子についての発光輝度は
40で評価する方法が用いられる。L40とは発光輝度1
cd/m2 のところの発光開始電圧に対して40Vプラ
スした時の発光輝度として定義されている。また、発光
効率η40は発光輝度がL40の時の発光効率である。フル
カラー用のELディスプレイを実用化するためにフィル
タ付きでL40とη40の高い白色発光の薄膜EL素子が望
まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の薄膜EL素子では、図5に示したように、1kHz
の正弦波で駆動した時、L40が450cd/m2 であ
り、かつ、絶縁耐圧が低いため、最大輝度は500cd
/m2 しか得られない。この絶縁耐圧の低い原因は、薄
膜EL素子を構成する絶縁膜自体の膜質の不完全性によ
るものと考えられる。例えば、窒素原子のコヴァレント
半径(共有結合半径)はSi原子のコヴァレント半径と
比べ短いため、Si3 4 膜を形成する時に緻密な膜の
形成ができず、アモルファスのネットワックでストレス
を発生する。そして、このストレスの発生によりSi3
4 膜に欠陥が発生したり、下地となるSiO2 膜から
剥がれたりすることがある。
【0009】このようなSi3 4 膜の緻密程度の低さ
及びストレスの発生による欠陥及びSi3 4 膜の剥が
れ等の存在により、薄膜EL素子を駆動する際、高電界
での絶縁耐圧が十分ではなくなり、薄膜EL素子の破壊
の原因となる。本発明は、前記問題点を解決して、絶縁
膜の絶縁耐圧が高く、かつ、L40の高い薄膜EL素子を
提供することを目的とする。
【0010】
【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、アルカリ土類硫化物を発光材料とし、
かつ、発光膜の両側を絶縁膜で挟んだ薄膜EL素子にお
いて、絶縁膜をSiO 2 膜とSi3 4 :H膜を発光膜
に対して対称的に積層した複合絶縁膜で構成したもので
ある。
【0011】緻密な膜であるSi3 4 :H膜は、例え
ば、プラズマCVD(PCVD)法を用いて、Si3
4 を形成する際、水素を導入することにより形成する。
また、本発明は、アルカリ土類硫化物を発光材料とし、
かつ、発光膜の両側を絶縁膜で挟んだ薄膜EL素子にお
いて、絶縁膜をSiO2 膜とSi3 4 :H膜を発光膜
に対して対称的に積層した複合絶縁膜で構成し、かつ、
発光膜とSi3 4 :H膜との間にZnS膜を形成した
ものである。
【0012】
【作用】本発明によれば、以上のように薄膜EL素子を
構成したので、SiO2 膜の緻密かつ基板表面に付着力
の強い利点と、Si3 4 膜のL40の高い利点を生かす
と同時に絶縁耐圧の高いSi3 4 :H膜を得ることが
できる。この結果、薄膜EL素子の高輝度化が達成でき
る。
【0013】これは、水素原子と窒素原子間でボンドを
結合し、緻密なSi3 4 :H膜を形成することによ
り、膜のストレスを緩和し、さらに欠陥やダングリング
ボンド等を低減して絶縁耐圧の高い絶縁膜を形成するこ
とができるためである。また、ZnS膜はSi3 4
H膜と接した時のみ発光膜への有効な電荷注入効果を持
つため、発光輝度が向上する。
【0014】
【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係る薄
膜EL素子の構造を示す断面図である。以下、本実施例
の構成及びその製造方法を説明する。本実施例において
は、ガラス基板1上に透明電極2を形成した後、第一層
絶縁膜3を形成する。第一層絶縁膜3は二種類の絶縁膜
を積層した複合絶縁膜で、透明電極2側の絶縁膜3aと
しては、透明電極2とガラス基板1に対して付着力の強
いSiO2 を80nmの厚みに形成し、その上の絶縁膜
3bはSi3 4 :Hを150nmの厚みに形成する。
本実施例では、SiO2 膜はスパッタリング法で形成
し、さらにSi3 4 :H膜はPCVD法で水素を導入
しながら形成する。
【0015】続いて、ZnS膜4を形成する。さらに発
光膜5は白色発光SrS:Ce,Eu,kにおいて、S
rS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CeC1の形で0.1mol%、Eu
は赤の発光中心として希土類化合物EuSを0.03m
ol%、Ceの電価補償材料KとしてKC1の形で0.
01mol%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。そ
の上にZnS膜6を形成する。ここで、ZnS膜4,6
はSi3 4 :H絶縁膜と接した時のみ発光膜5への有
効な電荷注入効果を持つため、発光輝度を向上させる機
能を有する。
【0016】第二層絶縁膜7の2種類の絶縁膜7a、7
bの膜構成は、発光膜5に対して第一層絶縁膜3の二種
類の絶縁膜3a、3bの膜構成と対称となるように形成
する。すなわち、発光膜5側に絶縁膜7bのSi
3 4 :H(150nm)を形成し、背面電極8側に絶
縁膜7aのSiO2 (80nm)を形成する。次に、背
面電極8を、例えば、Al等の金属電極により形成す
る。
【0017】図2は本発明の実施例に係る薄膜EL素子
を1kHzの正弦波で駆動した時の印加電圧と発光輝度
との関係を示す特性図である。図に示すように、1kH
z正弦波で駆動した時、本実施例の最大輝度は700c
d/m2 以上であり、絶縁耐圧の改善により、従来のS
3 4 膜を用いた薄膜EL素子の約1.4倍以上の発
光輝度が得られた。そしてL40も620cd/m2 程度
であり、従来のSi3 4 膜を用いた薄膜EL素子の約
1.4倍以上の発光輝度が得られた。
【0018】なお、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。
【0019】
【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し、かつ発光
膜の両側を絶縁膜で挟んだ薄膜EL素子において、絶縁
膜をSiO2 膜とSi3 4 :H膜を発光膜に対して対
称的に積層した複合絶縁膜で構成したので、ストレスが
緩和され、欠陥及びダングリングボンド等を低減した緻
密な絶縁膜を形成することができる。そして、このよう
な緻密なSi3 4 :H膜を発光膜の両側に設けた絶縁
膜によって、白色EL素子の高輝度化と絶縁耐圧の改善
を達成することができる。
【0020】さらに、発光膜とSi3 4 :H膜との間
にZnS膜を入れることにより、発光輝度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る薄膜EL素子の構造を示
す断面図である。
【図2】本発明の実施例に係る薄膜EL素子の印加電圧
と発光輝度との関係を示す特性図である。
【図3】従来の薄膜EL素子の一般的構造を示す断面図
である。
【図4】従来の二重絶縁膜を用いた薄膜EL素子の一般
的構造を示す断面図である。
【図5】従来の薄膜EL素子の印加電圧と発光輝度との
関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 透明電極 3 第一層絶縁膜 3a SiO2 膜 3b Si3 4 :H膜 4,6 ZnS膜 5 発光膜 7 第二層絶縁膜 7a SiO2 膜 7b Si3 4 :H膜 8 背面電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 達志 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ土類硫化物を発光材料とし、か
    つ、発光膜の両側を絶縁膜で挟んだ薄膜EL素子におい
    て、該絶縁膜をSiO2 膜とSi3 4 :H膜を該発光
    膜に対して対称的に積層した複合絶縁膜で構成したこと
    を特徴とする薄膜EL素子。
  2. 【請求項2】 発光膜とSi3 4 :H膜との間にZn
    S膜を形成したことを特徴とする請求項1記載の薄膜E
    L素子。
JP4000797A 1992-01-07 1992-01-07 薄膜el素子 Withdrawn JPH05182768A (ja)

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