JPH06260286A - 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

薄膜エレクトロルミネッセンス素子

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JPH06260286A
JPH06260286A JP5046376A JP4637693A JPH06260286A JP H06260286 A JPH06260286 A JP H06260286A JP 5046376 A JP5046376 A JP 5046376A JP 4637693 A JP4637693 A JP 4637693A JP H06260286 A JPH06260286 A JP H06260286A
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JP
Japan
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film
light emitting
carrier
emitting film
layer
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Withdrawn
Application number
JP5046376A
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English (en)
Inventor
Kazunori Menda
和典 免田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、低電圧駆動で高輝度の発光を得るこ
とを目的とする。 【構成】透明基板(11)と、この透明基板(11)上に形成さ
れた透明電極(12)と、この透明電極(12)上に第1の絶縁
膜(13)を介して形成された発光膜(16)と、この発光膜(1
6)上に第2の絶縁膜(19)を介して形成された背面電極(2
0)とを具備する薄膜レクトロルミネッセンス素子におい
て、前記発光膜(16)と絶縁膜(13 ,19) との間の発光膜
側に該発光膜(16)の母材と同じもしくはバンドギャップ
が発光膜(16)よりも大きな材料からなるキャリア加速層
(15 ,17) を設け、かつ前記発光膜(16)と絶縁膜(13 ,
19) との間の絶縁膜側に注入電子の供給源としての機能
を持つキャリア供給層(14 ,18) を設けることを特徴と
する薄膜レクトロルミネッセンス素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜エレクトロルミネッ
センス(EL)素子に関し、特に表示装置に利用される
薄膜EL素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜EL素子としては、例えば図
2に示すものが知られている(特開平2−199794
号)。
【0003】図中の1は、ガラス基板である。このガラ
ス基板1上には、透明電極2,厚い第1の絶縁膜3,第
1の中間電極4,薄い第2の絶縁膜5,蛍光(発光)層
6,薄い第3の絶縁膜7,第2の中間電極8,厚い第4
の絶縁膜9及び背面電極10が順次形成されている。ここ
で、前記中間電極4,8としては、Al,Au等の金属
やITO(Indium Tin Oxide)等の透明電極、ある
いは非常に高濃度にドナーをドープしたn型半導体でも
良い。但し、金属や半導体を用いる場合には、光を取り
出す側の中間電極は少なくとも光が透過する程度に十分
薄くしなければならない。
【0004】こうした構成の薄膜EL素子において、背
面電極10と透明電極2との間に電圧を印加し、発光膜6
に電界を加えると、中間電極4,8から電子が薄い第2
の絶縁膜5,第3の絶縁膜7をトンネリングして発光膜
6中に注入される。注入電子は発光膜6内に生じている
電界によって加速され、発光膜6中の発光中心に衝突
し、発光中心を励起する。
【0005】中間電極4,8がない場合、発光膜6に注
入される電子は、絶縁膜5,7と発光膜6との界面に存
在する準位(トラップ)から供給される。従って、同一
電界において、中間電極4,8がある場合の方が注入電
子が多くなり、発光輝度も増加する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の薄膜
EL素子においては、中間電極4,8から発光膜6に注
入された電子の内、電界による加速で得られたエネルギ
ーが発光中心を励起するのに必要なエネルギーよりも大
きい電子のみが輝度向上に貢献する。従って、中間電極
4、8から発光膜6に注入直後の電子は、十分なエネル
ギーが電界によって得られていないため、発光中心に衝
突してもエネルギーを失うだけで、発光中心を励起する
ことができない。
【0007】本発明は上記事情を鑑みてなされたもの
で、中間電極から注入された電子が無駄なく発光中心を
励起することができる薄膜EL素子を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板と、
この透明基板上に形成された透明電極と、この透明電極
上に第1の絶縁膜を介して形成された発光膜と、この発
光膜上に第2の絶縁膜を介して形成された背面電極とを
具備する薄膜レクトロルミネッセンス素子において、前
記発光膜と絶縁膜との間の発光膜側に該発光膜の母材と
同じもしくはバンドギャップが発光膜よりも大きな材料
からなるキャリア加速層を設け、かつ前記発光膜と絶縁
膜との間の絶縁膜側に注入電子の供給源としての機能を
持つキャリア供給層を設けることを特徴とする薄膜レク
トロルミネッセンス素子である。
【0009】図1は、本発明に係る薄膜EL素子の概念
図を示す。図中の11は、ガラス基板である。このガラス
基板11上には、透明電極12,第1の絶縁膜13,第1のキ
ャリア供給層14,第1のキャリア加速層15,蛍光(発
光)層16,第2のキャリア加速層17,第2のキャリア供
給層18,第2の絶縁膜19及び背面電極20が順次形成され
ている。ここで、前記キャリア供給層14,18は、従来例
の中間電極と同様に注入電子の供給源としての機能を持
つ。従って、その材質としては、従来例の場合と同様、
Al,Au等からなる金属膜やITO(Indium Tin
Oxide)等の透明電極、あるいは非常に高濃度にドナー
をドープしたn型半導体等を用いる。一方、キャリア加
速層15,17には、発光膜26の母材と同じ、又はバンドギ
ャップが発光膜16より大きな母材を使用し、この層には
発光中心をドープしない。
【0010】
【作用】図1の構成の薄膜EL素子において、背面電極
20と透明電極12との間に電圧を印加すると、キャリア供
給層14,18からキャリア加速層15,17に注入された電子
は、発光中心に衝突する(運動エネルギーを失う)こと
なく、発光中心を十分に励起できるエネルギーを持っ
て、発光膜16に注入される。従って、発光膜16に注入さ
れたすべての電子は、発光中心を励起することができる
ので、高効率の発光を得ることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
説明する。 (実施例1)図3を参照する。この実施例1に係る薄膜
EL素子は、Mnをドープした硫化亜鉛(ZnS:M
n)を蛍光(発光)膜としたものである。
【0012】図中の符号31は、ガラス基板である。この
ガラス基板31上には、ITO透明電極32,第1の絶縁膜
としてのHfO2 絶縁膜33,n型のZnO膜34,ZnS
膜35,Mnをドープした硫化亜鉛からなる発光膜36,Z
nS膜37,n型のZnO膜38,第2の絶縁膜としてのH
fO2 絶縁膜39が順次形成され、更に前記HfO2 絶縁
膜39上に背面電極としてのAg電極40が形成されてい
る。ここで、上記各膜,電極は真空蒸着法やスパッタ法
等により形成される。また、前記n型のZnO膜34,38
はキャリア供給層に相当し、ZnS膜35,37はキャリア
加速層に相当する。
【0013】こうした構成の薄膜EL素子において、電
圧を印加すると、n型のZnO膜34,38からZnS膜3
5,37に電子が注入され、加速された後、前記発光膜36
に注入される。そして、加速された注入電子は、発光中
心であるMnを励起し、黄橙色の光を放射する。
【0014】このように、実施例1によれば、発光膜36
とHfO2 絶縁膜33,39との間の発光膜36側にZnS膜
35,37を、かつ絶縁膜33,39側にn型のZnO膜34,38
を設けた構成になっているため、注入された電子が発光
中心を無駄なく励起し、低電圧駆動で高輝度の発光を得
ることができる。 (実施例2)図4を参照する。但し、図3と同部材は同
符号を付して説明を省略する。
【0015】この実施例2に係る薄膜EL素子は、発光
膜をn層形成したものである。同素子は、キャリア供給
層であるn型のZnO膜34,38間に、キャリア加速層と
しての第1〜第(n+1)ZnS膜351 ,352 ,353
35n ,35n+1 と第1〜第n発光膜361 ,362 ,363 ,36
n ,36n+1 を挟んだ多層構造になっている。
【0016】こうした構成の薄膜EL素子において、電
圧を印加(例えば、Ag電極40にマイナス)すると、n
型のZnO膜38から第1ZnS膜351 に注入された電子
は加速された後、第1発光膜361 に注入される。そし
て、発光中心であるMnを励起する。第1発光膜361
注入された電子の内、Mnの励起に使用されずに発光膜
を通過した電子は、次の第2ZnS膜352 で再び加速さ
れ、第2発光膜362 に注入される。以下、同様に、発光
膜で励起されなかった電子は、次の加速層で加速され発
光膜に導かれる。従って、キャリア供給層から注入され
た電子のすべてを発光中心の励起に使用することができ
る。
【0017】このように、実施例2によれば、キャリア
加速層としての第1〜第(n+1)ZnS膜351 ,3
52 ,353 ,35n ,35n+1 と第1〜第n発光膜361 ,36
2 ,363,36n ,36n+1 を、キャリア供給層であるn型
のZnO膜34,38間に挟んだ積層構造になっているた
め、実施例1の素子と比べて発光強度を強くできる。 (実施例3)図5を参照する。但し、図3と同部材は同
符号を付して説明を省略する。
【0018】図4の素子では、キャリア供給層が素子の
両側にのみ存在しているので、発光中心を励起する電子
数は、両電極付近の発光膜の方が素子中央付近の発光膜
よりも多い。従って、電極付近での発光強度が強く、素
子中央部の発光強度が弱くなる。実施例4の薄膜EL素
子は、この点を改善したものである。即ち、この薄膜E
L素子は、キャリア供給層としてのn型のZnO膜41と
キャリア加速層としてのZnS膜42と発光膜36を互いに
積層した多層構造となっている。
【0019】こうした薄膜EL素子に電圧を印加する
と、各ZnO膜41から隣のZnS膜42に電子が注入さ
れ、加速の後、各発光膜36の発光中心を励起する。この
時、各発光膜36に注入される電子数は同じであるため、
そこの発光強度も同じになる。このように、実施例3に
係る薄膜EL素子によれば、途中にキャリア供給層とし
てのn型のZnO膜41を設けてZnS膜42及び発光膜36
を介在させて互いに積層した多層構造た構成になってい
るため、図4の素子に比べて均一で更に発光強度が強く
なる。
【0020】なお、上記実施例では、発光母材層として
ZnSを用いた場合について述べたが、これに限らず、
CaS(カルシウムサルファイド),SrS(ストロン
チウムサルファイド)を用いても、上記実施例と同様に
適用できる。
【0021】また、上記実施例では、発光中心物質とし
てMnを用いた場合について述べたが、これに限らず、
Er(緑),Ho(緑),Dy(黄),Tb(緑),S
m(赤),Tm(青),Nb(橙)などの発光中心物質
も使用できる。
【0022】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、中間
電極から注入された電子が無駄なく発光中心を励起する
ことができ、低電圧駆動で高輝度の発光が得られる薄膜
EL素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のに係る薄膜EL素子の概念図。
【図2】従来の薄膜EL素子の断面図。
【図3】本発明の実施例1に係る薄膜EL素子の断面
図。
【図4】本発明の実施例2に係る薄膜EL素子の断面
図。
【図5】本発明の実施例3に係る薄膜EL素子の断面
図。
【符号の説明】
31…ガラス基板、 32…ITO透明電極、 33
…HfO2 絶縁膜、34,38,41…ZnO膜、 35,351
〜35n+1 …ZnS膜、36,361 〜36n+1 …発光膜、
37…ZnS膜、39…HfO2 絶縁
膜、 40…Ag電極(背面電極)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板と、この透明基板上に形成され
    た透明電極と、この透明電極上に第1の絶縁膜を介して
    形成された発光膜と、この発光膜上に第2の絶縁膜を介
    して形成された背面電極とを具備する薄膜レクトロルミ
    ネッセンス素子において、 前記発光膜と絶縁膜との間の発光膜側に該発光膜の母材
    と同じもしくはバンドギャップが発光膜よりも大きな材
    料からなるキャリア加速層を設け、かつ前記発光膜と絶
    縁膜との間の絶縁膜側に注入電子の供給源としての機能
    を持つキャリア供給層を設けることを特徴とする薄膜レ
    クトロルミネッセンス素子。
JP5046376A 1993-03-08 1993-03-08 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 Withdrawn JPH06260286A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1388904A2 (en) 2002-08-09 2004-02-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic electroluminescent device
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