JPH08162273A - 薄膜el素子 - Google Patents

薄膜el素子

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JPH08162273A
JPH08162273A JP6297051A JP29705194A JPH08162273A JP H08162273 A JPH08162273 A JP H08162273A JP 6297051 A JP6297051 A JP 6297051A JP 29705194 A JP29705194 A JP 29705194A JP H08162273 A JPH08162273 A JP H08162273A
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JP
Japan
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layer
light emitting
film
thin film
zns
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Application number
JP6297051A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Okada
勝博 岡田
Kosuke Terada
幸祐 寺田
Akiyoshi Mikami
明義 三上
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 チオガレート発光層を有する薄膜EL素子で
あって、発光層を複数積層し、各発光層を400nm以
下とし、各発光層の下側にZnS層、最上部を除く各発
光層の上側に中間絶縁層を設けた構造である。 【効果】 色純度及び発光輝度が共に向上した明るい青
色発光を呈する薄膜EL素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄型でかつ平板状の表
示手段として好適に用いられる薄膜EL(エレクトロル
ミネセンス)素子で、特に青色EL素子に関する。
【0002】
【従来の技術】エレクトロルミネセンス(電界効果)と
いう現象を応用した薄膜EL素子は、発光デバイスとし
て平面薄型ディスプレイに用いられている。
【0003】このELディスプレイのフルカラー化のた
めに、赤色、緑色、青色を呈するEL発光層の研究が現
在盛んに行われている。
【0004】これらの発光層のうち、青色発光層として
はSrS:Ce等が発光材料として用いられて来た。
【0005】ところが、SrS:Ceの発光ピークは、
Ceの置換するサイトの大きさ等から480nm程度よ
り短波長側にはならないことが予想され、色純度の点で
他の色の発光層より劣ってしまう。
【0006】そこで最近では、特開平5−65478号
公報に開示されているように、青色発光材料としてアル
カリ土類チオガレートが検討されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ELディスプレイのフ
ルカラー化を実現させるためには、高輝度で色純度の優
れた青色発光素子を作り出す必要があるが、特開平5−
65478号公報に記載されているEL素子の場合に
は、色純度は優れているものの、発光輝度では十分な特
性が得られていないという欠点がある。
【0008】本発明の目的は、上記課題を解決するため
に、アルカリ土類チオガレートを発光材料に用いて、高
輝度で色純度の優れた青色EL発光素子を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
薄膜EL素子は、いずれか一方が透光性を有する一対の
電極間に母体材料としてアルカリ土類チオガレート、発
光中心材料としてCeがそれぞれ添加されたEL発光層
が配置され、前記EL発光層と電極との間に絶縁層がそ
れぞれ配置されたEL構造体を備えており、前記発光層
を複数層積層した多層構造としたことを特徴としてい
る。
【0010】本発明の請求項2記載の薄膜EL素子は、
請求項1の構成において、上記EL発光層の母体材料と
して、Sr2Ga25を用いたことを特徴としている。
【0011】本発明の請求項3記載の薄膜EL素子は、
請求項2の構成に加えて、上記EL発光層の1層あたり
の膜厚を400nm以下としたことを特徴としている。
【0012】本発明の請求項4記載の薄膜EL素子は、
請求項3の構成に更に加えて、各発光層の下側にZnS
層を設けたことを特徴としている。
【0013】本発明の請求項5記載の薄膜EL素子は、
請求項4の構成において、発光層の上側に、上部に積層
された発光層の下側に設けられたZnS層と接触しない
ように絶縁層を設けたことを特徴としている。
【0014】
【作用】上記請求項1の構成によれば、発光層を複数層
積層した多層構造としたことにより、発光輝度を高める
ことができる。
【0015】上記請求項2の構成によれば、上記EL発
光層の母体材料として、Sr2Ga25を用いたことに
より、色純度の良い青色発光素子が得られる。
【0016】上記請求項3の構成によれば、上記EL発
光層の各層の膜厚を400nm以下としたことにより、
発光輝度を高めることができる。
【0017】上記請求項4の構成によれば、各発光層の
下側にZnS層を設けたことにより、熱処理後の剥離を
防ぎ、発光層への電荷キャリア注入効果が得られ、発光
輝度を高めることができる。
【0018】上記請求項5の構成によれば、発光層の上
側に、上部に積層された発光層の下側に設けられたZn
S層と接触しないように絶縁層を設けたことにより、発
光輝度を高めることができる。
【0019】
【実施例】本発明の実施例を図1乃至図5を用いて説明
する。以下の実施例で用いたEL構造体は、ガラス等で
実現される透光性基板の一方の表面に、下部電極、下部
絶縁膜、発光層、上部絶縁膜、上部電極を順次積層した
構造をもつものである。
【0020】図1は、本発明の一実施例である薄膜EL
素子の構造を示す断面図である。この実施例では、発光
層としてアルカリ土類チオガレート層を2層積層したも
のを用いている。
【0021】ガラス等で実現される透光性基板1の一方
の表面に、ITO等の透明電極で実現される下部電極2
を、高周波スパッタ法、EB蒸着法等により、50nm
程度の膜厚になるように形成する。
【0022】下部絶縁膜3は、高周波マグネトロンスパ
ッタ法等により、膜厚30nm〜80nmのSiO2
と、膜厚200〜300nmのSi34 膜とを成膜し
て、複合膜として形成する。
【0023】EL発光層4,5の形成法としては、EB
蒸着法や高周波スパッタ法などが用いられる。ZnS膜
やチオガレート発光層、中間絶縁層を別々の成長法によ
り形成することも可能であるが、生産性を考慮すると同
一の成長法によって形成するほうが望ましい。本実施例
では、すべて高周波スパッタ法を用いた。
【0024】まず、下部絶縁膜上にZnS膜4を高周波
スパッタ法により膜厚100nm〜200nmの厚さに
形成する。このZnS膜は、熱処理後の剥離を防ぐ効果
と、発光層への電荷キャリア注入効果とを持つことから
輝度向上のために設ける。
【0025】チオガレート発光層5は、Sr2Ga
25:Ceを用いた。ZnS膜上に高周波スパッタ法に
より膜厚100nm〜400nmのSr2Ga25:C
e層5を形成する。詳しくは、3PaのH2S+Ar雰
囲気中において、基板温度を150℃程度に設定してス
パッタを行う。
【0026】中間絶縁層6は、Si34 膜を用いた。
チオガレート発光層上に高周波スパッタ法により膜厚5
0nm〜200nmのSi34 膜6を形成する。
【0027】これらのZnS膜4、チオガレート発光層
5、中間絶縁層6を積層するには、ZnS膜4、チオガ
レート発光層5、中間絶縁層6を繰り返し成膜する。ま
た、積層する膜厚は、ZnS膜4、チオガレート発光層
5、中間絶縁層6の合計膜厚が2000nm以下とする
ことが望ましい。これは、合計膜厚と閾値電圧との関係
からなるものである。また、最上部のSr2Ga25
Ce層5の上側には中間絶縁層6は形成しない。
【0028】次に、上部絶縁膜7は、高周波スパッタ法
により膜厚100nm〜200nmのSi34 膜と膜
厚30nm〜80nmのSiO2 膜とを成膜して、複合
膜として形成する。
【0029】次に、真空中において670℃程度で1時
間程の熱処理を施した後、真空蒸着法により、金属Al
を蒸着して、膜厚300nm程度の上部電極8を形成す
る。以上の方法で作製した薄膜EL素子の各種特性を以
下に示す。
【0030】まず、本実施例で作製した薄膜EL素子に
もちいたSr2Ga25:Ceと、従来より青色EL素
子に用いられて来たSrS:Ceとの色純度の比較を図
2にてケリー図上に示す。
【0031】Sr2Ga25:Ceの色座標は同図中
(A)にて示され、(x=0.18,y=0.30)で
あり、従来青色EL素子に用いられて来たSrS:Ce
の色座標は同図中(B)にて示され、(x=0.20,
y=0.40)である。この図から分かるように本実施
例の方が、従来より良好な色純度が得られる。
【0032】次に、本実施例で作製した薄膜EL素子の
発光輝度−印加電圧特性を図3に示す。この発光輝度−
印加電圧特性は、上記薄膜EL素子の下部電極2と上部
電極8との間に駆動用交流電源を接続し、両電極間に素
子駆動周波数1000Hzの交流パルス電圧を変化させ
て印加したときに得られる発光輝度を測定したものであ
る。
【0033】図3中(A)にて示される特性曲線は、図
1の薄膜EL素子においてZnS層4とSr2Ga
25:Ce層5を200nm,800nmずつ1層だけ
成膜したものである。
【0034】同図中(B)にて示される特性曲線は、図
1の薄膜EL素子においてZnS層4とSr2Ga
25:Ce層5を200nm,600nmずつ1層だけ
成膜したものである。
【0035】同図中(C)にて示される特性曲線は、図
1の薄膜EL素子においてZnS層4とSr2Ga
25:Ce層5を200nm,400nmずつ1層だけ
成膜したものである。
【0036】同図中(D)にて示される特性曲線は、図
1の薄膜EL素子においてZnS層4とSr2Ga
25:Ce層5を200nm,400nmずつそれぞれ
2層、中間絶縁層6を100nmで1層成膜したもので
ある。
【0037】この結果から、本薄膜EL素子は、Sr2
Ga25:Ce層5の1層あたりの膜厚が400nm
で、単層よりも積層させたほうが発光輝度が向上するこ
とが分かる。
【0038】なお、本発明では、各EL発光層9の間に
中間絶縁層6を成膜した構造になっているが、これは、
チオガレート層5の上面にZnS層4が接触しない方が
発光輝度が向上するという実験結果に基づくものであ
る。以下に、この実験結果について説明する。
【0039】図4は、チオガレート層5の上面にZnS
層4を成膜し、中間絶縁層6を設けずに作成した薄膜E
L素子である。
【0040】図1及び図4の構成で作成した薄膜EL素
子の発光輝度−印加電圧特性を図5に示す。
【0041】この発光輝度−印加電圧特性は、下部電極
2と上部電極8との間に駆動用交流電源を接続し、両電
極間に素子駆動周波数1000Hzの交流パルス電圧を
印加したときに得られる発光輝度を測定したものであ
る。
【0042】図5中(E)にて示される特性曲線は、図
4の薄膜EL素子においてZnS層4とSr2Ga
25:Ce層5を200nm,400nmずつそれぞれ
2層成膜したものである。
【0043】同図中(F)にて示される特性曲線は、図
1の薄膜EL素子においてZnS層4とSr2Ga
25:Ce層5を200nm,400nmずつそれぞれ
2層、中間絶縁膜6を100nmで1層成膜したもので
ある。
【0044】この結果、チオガレート層5の上面にZn
S層4が接触しないように中間絶縁層6を成膜すること
により、発光輝度が向上することが分かる。
【0045】以上、図2、図3及び図5から明らかなよ
うに、本発明の薄膜EL素子では、色純度及び発光輝度
が共に改善され、良好な特性を得ることができる。
【0046】
【発明の効果】本発明の請求項1によれば、いずれか一
方が透光性を有する一対の電極間に、母体材料としてア
ルカリ土類チオガレート、発光中心材料としてCeがそ
れぞれ添加されたEL発光層が配置され、前記EL発光
層と電極との間に絶縁層がそれぞれ配置されたEL構造
体を備える薄膜EL素子において、発光層を複数層積層
した多層構造としたことにより、発光輝度の向上した明
るい青色発光素子が得られる。
【0047】本発明の請求項2によれば、EL発光層の
母体材料として、Sr2Ga25を用いたことにより、
色純度が良好になり、安定した青色発光を呈する発光素
子が得られる。
【0048】本発明の請求項3によれば、EL発光層の
1層あたりの膜厚を、400nm以下としたことによ
り、発光輝度−印加特性の良好な青色発光素子が得られ
る。
【0049】本発明の請求項4によれば、各発光層の下
側にZnS層を設けたことにより、熱処理後の剥離を防
ぎ、発光層への電荷キャリア注入効果が得られ、発光輝
度の向上した明るい青色発光素子が得られる。
【0050】本発明の請求項5によれば、チオガレート
発光層の上側に、上部に積層されたチオガレート発光層
の下側に設けられたZnS層と接触しないように中間絶
縁層を設けたことにより、発光輝度の向上した明るい青
色発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る薄膜EL素子の実施例を示す断面
図である。
【図2】Sr2Ga25:Ce発光層、SrS:Ce発
光層それぞれの発光色の色座標をケリー図上に示した図
である。
【図3】発光層の膜厚と発光輝度−印加電圧特性との関
係を表したグラフである。
【図4】中間絶縁層を設けていない薄膜EL素子の実施
例を示す断面図である。
【図5】図1及び図4に係る薄膜EL素子のそれぞれの
発光輝度−印加電圧特性を表したグラフである。
【符号の説明】
1 透光性基板 2 下部電極 3 下部絶縁膜 4 ZnS層 5 チオガレート発光層 6 中間絶縁層 7 上部絶縁膜 8 上部電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 いずれか一方が透光性を有する一対の電
    極間に、母体材料としてアルカリ土類チオガレート、発
    光中心材料としてCeがそれぞれ添加されたEL発光層
    が配置され、前記EL発光層と電極との間に絶縁層がそ
    れぞれ配置されたEL構造体を備える薄膜EL素子にお
    いて、 発光層を複数層積層した多層構造としたことを特徴とす
    る薄膜EL素子。
  2. 【請求項2】 上記EL発光層の母体材料として、Sr
    2Ga25を用いたことを特徴とする請求項1記載の薄
    膜EL素子。
  3. 【請求項3】 上記EL発光層の1層あたりの膜厚を、
    400nm以下としたことを特徴とする請求項1記載の
    薄膜EL素子。
  4. 【請求項4】 各発光層の下側にZnS層を設けたこと
    を特徴とする請求項1記載の薄膜EL素子。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の薄膜EL素子において、
    各発光層の上側に、上部に積層された発光層の下側に設
    けられたZnS層と接触しないように絶縁層を設けたこ
    とを特徴とする薄膜EL素子。
JP6297051A 1994-11-30 1994-11-30 薄膜el素子 Pending JPH08162273A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955210A (en) * 1996-06-28 1999-09-21 Denso Corporation Electroluminescent device containing blue light emitting material
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