JPH0740515B2 - 薄膜発光素子 - Google Patents

薄膜発光素子

Info

Publication number
JPH0740515B2
JPH0740515B2 JP61188487A JP18848786A JPH0740515B2 JP H0740515 B2 JPH0740515 B2 JP H0740515B2 JP 61188487 A JP61188487 A JP 61188487A JP 18848786 A JP18848786 A JP 18848786A JP H0740515 B2 JPH0740515 B2 JP H0740515B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
light emitting
insulating layer
layer
film
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
JP61188487A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6345797A (ja
Inventor
盛明 府山
克 田村
和夫 田口
賢一 鬼沢
佐藤  明
健一 橋本
隆博 中山
良夫 阿部
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61188487A priority Critical patent/JPH0740515B2/ja
Publication of JPS6345797A publication Critical patent/JPS6345797A/ja
Publication of JPH0740515B2 publication Critical patent/JPH0740515B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜発光素子に係り、特に絶縁層の構造を改良
することにより、低電圧,高信頼性を達成した薄膜発光
素子に関する。
なお、薄膜発光素子を以下、薄膜EL素子ともいう。
〔従来の技術〕
従来の薄膜EL素子の基本的な断面構造を第2図に示す。
第2図に基づいて薄膜EL素子の構造を具体的に説明する
と、ガラス基板1上にインジウム酸化物(In2O3),す
ず酸化物(SnO2),等の透明電極2、さらにその上にイ
ツトリウム酸化物(Y2O3),窒化けい素(Si3N4),二
酸化けい素(SiO2)等からなる第一電気絶縁層3がスパ
ツタリングあるいは電子ビーム蒸着法等により形成され
る。第一電気絶縁層3の上には発光層4が形成される。
この発光層は、黄橙色の発光の場合にはたとえば亜鉛と
硫黄の化合物(ZnS)中に付活剤としてマンガン(Mn)
をドープした焼結ペレツトを電子ビームあるいはスパツ
タリングすることにより形成される。その他に、発光層
を形成するための焼結ペレツトとしては、緑色の発光の
場合にはたとえばZnS中に付活剤としてテルビウムのふ
つ化物(TbF3)、或はテルビウムとりんの化合物(Tb
P)をドープしたもの、赤色発光の場合にはサマリウム
のふつ化物(SmF3)をドープしたもの、青色発光の場合
にはツリウムのふつ化物(TmF3)をドープしたものなど
がある。発光層4上には第一電気絶縁層3と同様な材質
から成る第二電気絶縁層5が積層され、更にその上にア
ルミニウム(Al),金(Au)等から成る背面電極6が蒸
着形成される。透明電極2と背面電極6との間に交流電
圧が接続され、薄膜EL素子が駆動される。このように発
光層の両面に電気絶縁層を設けた構造の薄膜EL素子は、
特開昭60−134277号公報,特開昭54−55190号公報等に
記載されている。
第一電気絶縁層或は第二電気絶縁層を異種材料よりなる
2層構造とすることも行なわれており、たとえば特開昭
52−129266号公報,特開昭59−114791号公報等に記載さ
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
発光層の両面に電気絶縁層を設けた構造の薄膜EL素子全
般に共通する問題点として、発光輝度が低い、駆動電圧
が高い、発光効率が低い、素子の信頼性が低いことなど
がある。このため高輝度化,低電圧化,高効率化及び高
信頼化などの発光諸特性の向上を目標に、精力的に研究
開発がなされているのが現状である。
薄膜EL素子の特性を向上させる一つの有効な手段は、い
かに高品質な電気絶縁層を作製するか、或いはいかに最
適な絶縁層構成を選定するかにある。何故ならば、薄膜
EL素子の発光は、発光層に約106V/cmの電界が印加され
ることにより起り、電気絶縁層にはそれ以上の絶縁破壊
強度を有することが要求され、これは絶縁層の材料或は
層構成によつて著しく影響されるからである。
電気絶縁層材料としては、従来SiO,SiO2,Y2O3,Al
2O3,Si3N4等が用いられているが、これらの絶縁層材料
は比誘電率が低いために、絶縁層にかかる印加電圧の分
圧分が極めて大きくなる。したがつて、発光層を発光さ
せるためには極めて高い駆動電圧が必要となる。駆動電
圧を下げる方法として、SiO2よりも比誘電率が高いTa2O
5膜,PbTiO3,SrTiO3,BaTa2O6等の絶縁層材料を用いる
ことが検討されているが、発光前のエージング処理(Zn
S中に付加剤、例えばEuS,TbF3,SmF3,TmF3などを均一
拡散させるための工程)で、絶縁破壊が起こりやすく、
画素が破壊してしまう問題がある。
本発明の目的は、絶縁破壊や画素の破壊を起こすことな
く、駆動電圧を低減し得る薄膜EL素子を提供するにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、電気絶縁性基板上に透明電極、第一電気絶縁
層、発光層、第二電気絶縁層および背面電極を順次有す
る薄膜EL素子において、前記第一電気絶縁層および前記
第二電気絶縁層の少なくとも一方が、厚さ20〜1000Åの
SiO2膜からなる超薄膜と、厚さ20〜1000ÅのTa2O5膜と
からなる超薄膜とを4層以上交互に積層した多層構造よ
りなるようにしたものである。
超薄膜の材料は、比誘電率が低いSiO,SiO2,Y2O3,Al2O
3,Si3N4から選ばれたものと、比誘電率が高いTa2O
5膜,PbTiO3,SrTiO3,BaTa2O6から選ばれたものとを組
み合せることが好ましい。その組み合せ方は、比誘電率
が高い群から選ばれた超薄膜と比誘電率が低い群から選
ばれた超薄膜とを交互に積層することが最も好ましい
が、必ずしも交互に積層しなくてもこれらの両方が含ま
れていれば効果はある。
超薄膜を積層した場合に、発光層に接する面は比誘電率
が高い群から選ばれた材料により構成し、電極に接する
面は比誘電率が低い群から選ばれた材料により構成する
ことが高輝度を得るうえから望ましい。
SiO2膜とTa2O5膜とを交互に合計4層以上積層した電気
絶縁膜は非常に効果があることを確認した。合計で4〜
8層積層した実験では、多層になるほど低電圧化の効果
があつた。
超薄膜の積層数は、合計で6層以上とすることが望まし
く、2層のときにくらべて駆動電圧の低減効果が顕著に
現れる。3層では、2層のときにくらべて駆動電圧の低
減効果が殆どない。
超薄膜の一層当りの厚さは、20Å〜1000Åとする。20Å
よりも薄いと多層構造でなく、混合膜になりやすい。10
00Åよりも厚いと駆動電圧の低減効果が乏しい。
超薄膜を積層したときの合計の厚さは、10000Å以下に
することが好ましい。これ以上になると駆動電圧の低減
効果が乏しい。
〔作用〕
電気絶縁層の厚さを薄くすると電子の放出が活発にな
り、駆動電圧を低くすることができるようになる。しか
し、絶縁層の厚さを薄くすることにより、ピンホールが
多くなると同時に絶縁耐圧が低くなることから、画素破
壊が生じやすくなる。その他の低電圧化の方法として
は、絶縁層材料に比誘電率が大きい材料を用いる方法が
考えられるが、比誘電率が大きくなればなるほど絶縁耐
圧が小さくなる傾向があり、信頼性がとぼしくなる。
電気絶縁層を多層構造にすることにより、単層膜に比較
して、ピンホールは少なくなり、絶縁耐圧も向上する。
しかし、2層構造ではEL素子の駆動電圧を低くするにい
たらなかつた。4層以上積層することによつて顕著な効
果を得た。
異種絶縁材料を合計4層以上積層した多層絶縁層構造と
することにより、ピンホールをほぼ完全になくすことが
できた。
さらに、絶縁膜の界面が実質的に多くなることから、発
光層への電子の注入が多くなつた。
これらが密接に結びついて、駆動電圧を低減できたもの
と思われる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す薄膜EL素子の断面構成
図である。以下第1図の工程順に従つて説明する。
ガラス基板1(コーニング#7059)上に、SnO2及びIn2O
3等から成る透明電極2を膜厚2000Å程度で、面積抵抗
が10〜20Ω/□になるように形成した。形成方法として
は、スパツタリング法あるいは電子ビーム蒸着法が最適
であり、本実施例ではスパツタリング法を適用した。ス
パツタリング法で形成する場合の条件としては、反応ガ
スとしてArと10重量%O2の混合ガスを用い、ターゲツト
にSnあるいはInを用いてリアクテイブスパツタリングす
ればよい。
次に、EL素子に必要な所定の電極パターンにするため、
透明電極2をフオトエツチング技術を用いて、帯状に平
行配列にエツチングした。その際の透明電極のエツチン
グ液としては、HCl−HNO3系エツチング液を用いた。
上記透明電極2の上に、本発明の第一超薄膜多層絶縁層
7を形成した。この第一超薄膜多層絶縁層7の形成方法
としては、スパツタリング法を採用した。具体的には、
同一真空室内に、2つのターゲツトを有するスパツタリ
ング装置により、ターゲツト材料としてTa2O5とSiO2
用いて、交互にスパツタリングすることにより、Ta2O5
とSiO2とを交互に積層した。その時のTa2O5とSiO2の膜
厚は、Ta2O5500Å,SiO2500Åであり、合計の膜厚は0.4
μmとした。したがつて、絶縁膜としては8層構造とな
る。この際の膜厚制御法としては、あらかじめTa2O5,S
iO2の単独の付着速度を求めておき、付着時間で制御す
る方法を採用した。
引き続いて、ZnS中にMnをドープした焼結体を用いて電
子ビーム蒸着することにより、発光層4を0.5μm厚さ
に形成した。その後基板温度を550℃に上げて真空熱処
理をした。この熱処理により、ZnS中に付活剤であるMn
を均一に拡散させた。発光層4の上に第二超薄膜多層絶
縁層8を第一超薄膜多層絶縁層7と同じ方法を用いて形
成した。更にその上に、背面電極6を電子ビーム蒸着法
で形成した。背面電極としては、Alを用いたが、Au或は
透明導電膜でもよい。背面電極の膜厚は0.2μmとし
た。
以上のようにして得られた本発明のEL素子に、500KHz正
弦波の電圧を印加することにより、十分なエージング処
理を行なつた後、輝度特性を調べた。その結果を第3図
に示す。第3図では、SiO2とTa2O5よりなる2層絶縁膜
を用いて作製したEL素子と比較して本発明を示してあ
る。なお、絶縁膜の比誘電率及び膜厚は一定にしてあ
る。
第3図から明らかなように、本発明のEL素子の発光開始
電圧Vth(輝度5cd/m2になる電圧をVthとする)は従来技
術のEL素子のそれに比較して約50Vと低いことがわか
る。
第4図は従来技術によるSiO2とTa2O5よりなる2層絶縁
膜の膜厚の比を変化させて作製したEL素子、本発明のEL
素子について、発光開始電圧VthとdILεIL(dIL:絶
縁層の全膜厚、εIL:絶縁層の比誘電率)との関係を整
理したものである。
第4図から明らかなように、本発明のEL素子のVthは従
来技術のそれよりも、一段と低いところにあることがわ
かる。画素の破壊や絶縁破壊は生じなかつた。
実施例2 実施例1において、SiO2膜とTa2O5膜を合計で3層,4層
及び6層積層し、各膜の厚さを変えた。そして発光開始
電圧とdILεILとの関係を整理した。第4図に結果を
示す。4層以上の積層により低電圧化の効果が顕著に見
られた。
実施例3 実施例1においては、本発明の超薄膜多層絶縁層を発光
層の両側に配置したので、今回の実施例3では第1電気
絶縁層のみを超薄膜多層絶縁層とした。
素子構造を第5図に示す。基本的な素子構造は実施例1
の第1図と同じである。
このようにして作製したEL素子は実施例1と同じよう
に、従来技術で作製されたEL素子に比較して、低電圧化
が可能であることを確認した。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、絶縁破壊や画素の破
壊を生ずることなく駆動電圧を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は従来
の薄膜EL素子の断面図、第3図は本発明のEL素子の輝度
と駆動電圧との関係を示す特性図、第4図は本発明のEL
素子のVth(発光開始電圧)とdILεIL(絶縁層膜厚/
絶縁層の比誘電率)との関係を示す特性図、第5図は本
発明の他の実施例を示す断面図である。 1…ガラス基板、2…透明電極、3…第1電気絶縁層、
4…発光層、5…第2電気絶縁層、6…背面電極、7…
第一超薄膜多層絶縁層、8…第二超薄膜多層絶縁層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼沢 賢一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐藤 明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 橋本 健一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 中山 隆博 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 阿部 良夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−134277(JP,A) 特開 昭60−240097(JP,A) 実開 昭59−130395(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気絶縁性基板上に透明電極、第一電気絶
    縁層、発光層、第二電気絶縁層および背面電極を順次有
    する薄膜発光素子において、前記第一電気絶縁層および
    前記第二電気絶縁層の少なくとも一方が、厚さ20〜1000
    ÅのSiO2膜からなる超薄膜と、厚さ20〜1000ÅのTa2O5
    膜とからなる超薄膜とを4層以上交互に積層した多層構
    造よりなることを特徴とする薄膜発光素子。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記超薄
    膜の多層構造よりなる電気絶縁層の前記発光層と接する
    面がTa2O5膜であることを特徴とする薄膜発光素子。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項において、前記超薄
    膜の多層構造よりなる電気絶縁層それぞれの厚さが1000
    0Å以下であることを特徴とする薄膜発光素子。
JP61188487A 1986-08-13 1986-08-13 薄膜発光素子 Expired - Lifetime JPH0740515B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61188487A JPH0740515B2 (ja) 1986-08-13 1986-08-13 薄膜発光素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61188487A JPH0740515B2 (ja) 1986-08-13 1986-08-13 薄膜発光素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6345797A JPS6345797A (ja) 1988-02-26
JPH0740515B2 true JPH0740515B2 (ja) 1995-05-01

Family

ID=16224590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61188487A Expired - Lifetime JPH0740515B2 (ja) 1986-08-13 1986-08-13 薄膜発光素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0740515B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02119093A (ja) * 1988-10-27 1990-05-07 Central Glass Co Ltd 薄膜el素子
JPH02215081A (ja) * 1989-02-14 1990-08-28 Yamaha Corp 薄膜el素子
JP4515274B2 (ja) * 2005-01-31 2010-07-28 大日本印刷株式会社 無機発光ディスプレイ

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59130395U (ja) * 1983-02-22 1984-09-01 沖電気工業株式会社 薄膜elパネル
JPS60134277A (ja) * 1983-12-22 1985-07-17 沖電気工業株式会社 Elパネルの製造方法
JPS60240097A (ja) * 1984-05-15 1985-11-28 沖電気工業株式会社 Elパネルとその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6345797A (ja) 1988-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0111568B1 (en) Thin film electric field light-emitting device
WO2002058438A2 (en) Insertion layer for thick film electroluminescent displays
JPH10125474A (ja) 有機el発光素子
JPS61230296A (ja) El素子とその製造方法
JPH0740515B2 (ja) 薄膜発光素子
JPH054797B2 (ja)
JP3258780B2 (ja) エレクトロルミネッセンス素子とその製造方法
JPH0156517B2 (ja)
JP3614182B2 (ja) エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
JPS5829880A (ja) 電場発光素子
JP2837007B2 (ja) Elディスプレイ素子
JPH0516158B2 (ja)
JPS6314833B2 (ja)
JP2003077677A (ja) 薄膜el素子及びその製造方法
JPS63994A (ja) 薄膜電場発光素子の製造法
JPH0124358B2 (ja)
JPS62150690A (ja) 薄膜el素子
JPH04363895A (ja) エレクトロルミネッセンス素子
JPS6338982A (ja) エレクトロルミネツセンス素子
JPH01146290A (ja) 薄膜el素子
JPS6196696A (ja) 薄膜el素子の製造方法
JPS62216194A (ja) エレクトロルミネツセンスパネル
JPS61269895A (ja) 薄膜発光素子
JPH0817115B2 (ja) Elディスプレイの製造方法
JPH02148598A (ja) エレクトロルミネツセンス素子