JPH0632308B2 - 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法 - Google Patents

薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法

Info

Publication number
JPH0632308B2
JPH0632308B2 JP59140639A JP14063984A JPH0632308B2 JP H0632308 B2 JPH0632308 B2 JP H0632308B2 JP 59140639 A JP59140639 A JP 59140639A JP 14063984 A JP14063984 A JP 14063984A JP H0632308 B2 JPH0632308 B2 JP H0632308B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film layer
dielectric thin
dielectric
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59140639A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6122597A (ja
Inventor
純 桑田
洋介 藤田
富造 松岡
惇 阿部
隆夫 任田
恒治 新田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59140639A priority Critical patent/JPH0632308B2/ja
Publication of JPS6122597A publication Critical patent/JPS6122597A/ja
Publication of JPH0632308B2 publication Critical patent/JPH0632308B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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) 本発明は電場発光をする薄膜発光素子に関するものであ
り、コンピュータ端末装置をはじめとするOA機器用の
高精細度フラットパネルディスプレイとして応用できる
ものである。
(従来例の構成とその問題点) 交流電界印加により発光する電場発光素子(以下EL素
子と略記する)は螢光体薄膜層の片面あるいは両面に誘
電体薄膜層を設け、これを二つの電極層で挾む構造を持
っている。ここに用いる螢光体薄膜層は、ZnS,ZnSeお
よびZnF等の母体の中に発光中心としてMnや稀土類フ
ッ化物を添加したものである。Mnを発光中心として添加
したZnS螢光体素子においては周波数5kHzの電圧印加
で、最高3500〜5000Cd/m2の輝度が達成されている。誘
電体材料としてはY2O3,SiO2,Si3N4,Al2O3およびTa2O
5などが代表的なものである。各層の厚みはZns層が5000
〜7000Å、誘電体薄膜層が4000〜8000Å程度である。
交流駆動する場合、EL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る。EL素子は二つのコン
デンサーが直列接続されているのと等価であるから、ε
iVi/ti=εzVz/tz(ε:比誘電率、V:印加電圧、
t:厚み、添え字i:誘電体、添え字z:ZnS)の関係
から、各々の分圧はti=tzであるならば誘電率に逆比例
する。したがって、上記Y2O3等の誘電体ではεiが約4
〜25、ZnSのεzが約9であるので、ZnS層には全印加電
圧の4〜6割程度しかかからない。よって、かかるEL
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負わせており、高耐圧駆動ICが
必要となり、コストアップにつながっている。
駆動電圧を下げるには、εi/tiが大きくなければなら
ない。発光開始後は、電圧がもっぱら誘電体薄膜層に印
加されるので、Vib(誘電体薄膜層の絶縁破壊電圧)も
大きくなければ優秀な誘電体薄膜とはいえない。すなわ
ち、誘電体薄膜層の性能指数γは、 γ=εiVib/ti=εiEib (Eib:誘電体薄膜の絶縁破壊電場強度) で示される。
γは式から示されるように、誘電体薄膜が絶縁破壊する
時の単位面積あたりに蓄積された電荷に比例する。この
γが大きければ大きいほど低電圧駆動を行なうことがで
きる。低電圧発光の目安としてZnSのεz=9、Ezb=1.6
×106V/cmを前記の式に代入して得られるγ=14×106V/
cmより10倍以上であることが望まれる。
従来知られている誘電薄膜の性能指数は、例えば、Y2O3
で約50×106V/cm、Si3N4で約70×106V/cmと小さく低電
圧発光には向かない。一方、近年、高誘電率を持つ、Pb
TiO3、Pb(Ti1-xZrx)O等を主成分とする薄膜を誘電体
薄膜層に用いることが提案された。これらは、εiが1
50以上ある反面、Eibが5×105V/cm程度と小さく、厚
みを厚くしなければならず、薄膜形成時の基板温度も高
く、薄膜中の粒子が成長して白濁しやすいという欠点を
持っている。
本発明者らは上記のことを考慮し、EibおよびEibとεi
の積が共に高くて低電圧駆動に適した白濁しない誘電体
薄膜としてSrTiO3を主成分とする誘電体薄膜を用いたE
L素子をすでに提案した。駆動電圧が下がることは、駆
動回路の信頼性ならびにコストの面から好ましい。この
点技術的解決が十分なされていない。特に、螢光体薄膜
層の発光輝度を増すために、薄膜形成後に熱処理を行な
うのであるが、その際に螢光体薄膜層の下に誘電体薄膜
層がある場合、同時に熱処理を受ける。その結果、誘電
体薄膜層と螢光体薄膜層の境界で、相互拡散、螢光体薄
膜層形成時の結晶成長の状態等の複雑な現象が重なり、
螢光体薄膜層本来の輝度が充分発揮されず周波数5kHz
で高々4000cd/m2の輝度しか得られない。
(発明の目的) 本発明は、前記SrTiO3を主成分とする誘電体薄膜のよう
な低電圧駆動に適した信頼性の高い誘電体薄膜を用い、
螢光体薄膜自身の持つ電界発光の能力を充分発揮できる
構成を得ようとするものである。
(発明の構成) 本発明は、螢光体薄膜層の少なくとも一方の側に誘電体
薄膜層が設けられるとともに、少なくとも一方が光透過
性を有する二つの電極層により前記螢光体薄膜層と前記
誘電体薄膜層に電圧が印加されるように構成され、前記
誘電体薄膜層と螢光体薄膜層との界面に酸素欠乏の非化
学量論的組成を有している酸化物薄膜層を挾むことを特
徴とする薄膜エレクトロルミネセンス素子に関するもの
である。
(実施例の説明) 本発明は、従来の薄膜発光素子に用いられる誘電体薄膜
にペロブスカイト型酸化物を用い、螢光体薄膜との界面
を酸素欠乏状態のペロブスカイト型酸化物薄膜層を挾む
ことにより輝度が向上することを見い出したことに基づ
いている。同一の磁器ターゲットを用いたスパッタ膜で
も、基板温度スパッタガスの種類を選択すれば結晶性、
電気的特性、組成等の異なる薄膜が形成される。
表1に一例としてチタン酸ジルコン酸ストロンチウム
〔Sr(Ti0.8Zr0.2)O3〕をターゲットに用いた場合のスパ
ッタガス圧による諸物性の変化を示してある。希ガスと
酸素ガス圧比を変えるだけで、結晶性、電気的特性が大
きく変わることが表より明らかである。
また、酸素欠乏状態の様子は、X線光電子分光法による
組成分析により知ることができる。結晶構造は、X線回
折法を用いて観測できる。その結果、スパッタガスの比
を変えて作製した薄膜はペロブスカイト構造の(11
0),(111),(200)面の回折線が主に観測でき、各線
は、幅広く格子定数が変動していることがわかる。また
各線の回折強度から配向性もガス圧比で変動する。比誘
電率εr,誘電損失tanδを1kHz正弦波で測定したとこ
ろ、65εr81,tanδ:1.0%と多少の変動はある
が、それほど変化なく、比抵抗ρは、スパッタガスをア
ルゴンのみとした場合4×107Ωcmと低く、酸素量を増
加すると1014Ωcm以上の値にまで達し、大きく変化す
る。それと同様に絶縁破壊電界強度Eibも変化する。ス
パッタガスをアルゴンのみとした場合、0.2MV/cm程
度であるのに対し、酸素量を増加すると4MV/cmまで大
きくなる。このように誘電体薄膜をスパッタ法で形成す
る場合、スパッタガス圧比が大変重要であることがわか
る。薄膜エレクトロルミネセンス素子に用いられる誘電
体薄膜は、前記の性能指数が大きく、しかも螢光体薄膜
の持つ電界発光を効率良く引き出す必要があり、螢光体
薄膜形成時の出発点である誘電体薄膜の表面状態は極め
て重要である。本発明は、この表面状態を酸素欠乏の非
化学量論的組成を有する酸化物薄膜層にすることにより
飛躍的に輝度が向上することを見い出したことによるも
ので、画質の良いEL素子を得ることができ、信頼性の
高いEL素子を高い歩留りで製作することができる。
以下、本発明の実施例について、図を用いて説明する。
図に示すようにITO透明電極2の付与されたガラス基板
1上にSr(Ti0.8Zr0.2)O3なる組成の誘電体薄膜3をマグ
ネトロンRFスパッタリング法により厚さ5000Å付着さ
せた。スパッタリングガスとしてはO2とArの混合ガス
(O2分圧80%)を用いた。スパッタ時のガス圧は、
0.8Paである。ターゲットとしては、上記組成に混合
し、1200℃で焼結したセラミック板を用いた。基板温度
は400℃である。次の誘電体薄膜4は2種類の酸素欠
乏の非化学量論的組成を有する酸化物薄膜の複合膜であ
る。この誘電体薄膜4を誘電体薄膜3と同じターゲッ
ト、基板温度で、スパッタリングガスをArのみとして10
00Å付着させた。その後さらに電子ビーム蒸着法を用い
てY2O3セラミックより10-5Torr程度の真空中でY2O3膜を
500Å付着させた。その後、誘電体薄膜の上にZnSとMnを
電子ビーム蒸着法により同時蒸着し、ZnS:Mnの螢光体層
5を厚さ5000Å形成した。その熱処理を550℃で1時
間真空中で行なった。さらに、Y2O3膜6を電子ビーム蒸
着法により厚さ3000Å付着させた。最後に上部電極とし
てAl膜7を電子ビーム蒸着法により厚さ1000Å付着させ
てEL素子を完成した。EL素子を繰返し周波数5kHz
の交流パルスで駆動し、電圧輝度特性を求めた。その結
果を表2にまとめてある。ここでSZT1とは、スパッタ
ガス圧をO2とArの混合ガスとした誘電体薄膜3のこと
で、SZT2は、アルゴンのみをスパッタガスに用いて形
成した誘電体薄膜4で、YO1は、電子ビーム蒸着して形
成された誘電体薄膜4、YO2は、同様の方法で形成され
た誘電体薄膜であるY2O3膜6をそれぞれ表現している。
表2から明らかなように、誘電体薄膜と、螢光体薄膜の
間に酸素欠乏の非化学量論的組成を有している酸化物薄
膜層を挾むことにより、従来のEL発光特性の約2倍の
輝度を得ることができる。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、薄膜エレクトロルミネ
センス素子の誘電体薄膜層と螢光体薄膜層の間に新たに
酸素欠乏の非化学量論的組成を有する酸化物薄膜層を設
けることにより、輝度が高く、画質ならびに信頼性の高
い低電圧駆動型発光素子を歩留り良く得ることができ
る。このことは、駆動回路の信頼性向上及びコスト面か
ら工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
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……ガラス基板、2……透明電極、3……誘電体薄
膜、4……酸素欠乏の非化学量論的組成を有する酸化物
からなる誘電体薄膜、5……ZnS:Mn螢光体薄膜、6……
Y2O3膜、7……Al電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 惇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 任田 隆夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新田 恒治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−101378(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】螢光体薄膜層の少なくとも一方の側に誘電
    体薄膜層が設けられるとともに、少なくとも一方が光透
    過性を有する二つの電極層により前記螢光体薄膜層と前
    記誘電体薄膜層に電圧が印加されるように構成され、前
    記誘電体薄膜層と螢光体薄膜層との界面に酸素欠乏の非
    化学量論的組成を有している酸化物薄膜層を挾み、該酸
    素欠乏の非化学量論的組成を有している酸化物薄膜層が
    0.8Pa以下のガス圧の希ガス中で形成されたスパッタ膜
    あるいは真空蒸着法で形成された蒸着膜であることを特
    徴とする薄膜エレクトロルミネセンス素子。
  2. 【請求項2】誘電体薄膜層及び酸素欠乏の非化学量論的
    組成を有している酸化物薄膜層の構成元素が同じである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の薄膜エ
    レクトロルミネセンス素子。
  3. 【請求項3】誘電体薄膜層及び酸素欠乏の非化学量論的
    組成を有している酸化物薄膜層の主成分がペロブスカイ
    ト型酸化物であるチタン酸ジルコン酸ストロンチウムで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の薄
    膜エレクトロルミネセンス素子。
  4. 【請求項4】主成分がペロブスカイト型酸化物であるチ
    タン酸ジルコン酸ストロンチウムである誘電体薄膜層及
    び酸化物薄膜層にさらに真空蒸着法で形成された酸化イ
    ットリウム薄膜を螢光体薄膜層との間に挾むことを特徴
    とする特許請求の範囲第(1) 項記載の薄膜エレクトロル
    ミネセンス素子。
  5. 【請求項5】透明基板上に順次透明電極層、第1の誘電
    体薄膜、第2の誘電体薄膜、第3の誘電体薄膜、螢光体
    薄膜層、第4の誘電体薄膜、電極を形成させる薄膜エレ
    クトロルミネセンス素子の製造方法において、前記第1
    の誘電体薄膜をペロブスカイト構造を成すチタン酸ジル
    コン酸ストロンチウム磁器をターゲットに用いて酸素雰
    囲気中でスパッタすることにより形成し、第2の誘電体
    薄膜を第1の誘電体薄膜を形成する際に用いた同じター
    ゲットを用い希ガス雰囲気中でスパッタすることにより
    形成し、第3の誘電体薄膜を酸化イットリウム磁器を真
    空中で電子ビーム蒸着法あるいはスパッタ法により形成
    させることを特徴とする薄膜エレクトロルミネセンス素
    子の製造方法。
JP59140639A 1984-07-09 1984-07-09 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法 Expired - Lifetime JPH0632308B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59140639A JPH0632308B2 (ja) 1984-07-09 1984-07-09 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59140639A JPH0632308B2 (ja) 1984-07-09 1984-07-09 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6122597A JPS6122597A (ja) 1986-01-31
JPH0632308B2 true JPH0632308B2 (ja) 1994-04-27

Family

ID=15273351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59140639A Expired - Lifetime JPH0632308B2 (ja) 1984-07-09 1984-07-09 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0632308B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5193122A (en) * 1990-12-03 1993-03-09 Xerox Corporation High speed halftone detection technique

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57101378A (en) * 1980-12-12 1982-06-23 Omron Tateisi Electronics Co Method of producing el device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6122597A (ja) 1986-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6797413B2 (en) Composite substrate and EL device using the same
EP0111568B1 (en) Thin film electric field light-emitting device
US4482841A (en) Composite dielectrics for low voltage electroluminescent displays
EP1094689B1 (en) El element
EP1352545A2 (en) Insertion layer for thick film electroluminescent displays
US8466615B2 (en) EL functional film and EL element
US6403204B1 (en) Oxide phosphor electroluminescent laminate
EP0145470B1 (en) Thin-film electroluminescent element
US20050253510A1 (en) Light-emitting device and display device
US20030039813A1 (en) High performance dielectric layer and application to thin film electroluminescent devices
JPH0744072B2 (ja) El素子とその製造方法
EP0143528B1 (en) Thin-film electroluminescent element
JPH054797B2 (ja)
JPH0632308B2 (ja) 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法
JP3822815B2 (ja) El蛍光体積層薄膜およびel素子
JP4440403B2 (ja) 無機el用基板および無機el素子
JPH03112089A (ja) 薄膜el素子
JPH0130279B2 (ja)
JPS63994A (ja) 薄膜電場発光素子の製造法
JPH0634389B2 (ja) 薄膜発光素子の製造法
JPS60257098A (ja) 薄膜エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法
JPH046278B2 (ja)
JPS6129095A (ja) 薄膜elパネル
JPH0439200B2 (ja)
JPH07130470A (ja) 薄膜el素子およびその製造方法