JPH09134782A - 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Info
- Publication number
- JPH09134782A JPH09134782A JP7290782A JP29078295A JPH09134782A JP H09134782 A JPH09134782 A JP H09134782A JP 7290782 A JP7290782 A JP 7290782A JP 29078295 A JP29078295 A JP 29078295A JP H09134782 A JPH09134782 A JP H09134782A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- srs
- light emitting
- emitting layer
- luminescent
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- 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.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＢａＳとのバンドギャップエネルギー差の大き
いアルカリ土類金属硫化物を発光層母体材料とした場合
のＢａ含有による発光スペクトルの長波長側へのシフト
を防ぐ。 【解決手段】絶縁層３および５を介して電極２および６
にはさまれる発光層４の母体材料のＳｒＳなどのアルカ
リ土類金属硫化物のＢａ含有量を、従来の半分以下の１
０００ｐｐｍ以下に抑えることにより、輝度および色純
度の良い発光が得られる。
いアルカリ土類金属硫化物を発光層母体材料とした場合
のＢａ含有による発光スペクトルの長波長側へのシフト
を防ぐ。 【解決手段】絶縁層３および５を介して電極２および６
にはさまれる発光層４の母体材料のＳｒＳなどのアルカ
リ土類金属硫化物のＢａ含有量を、従来の半分以下の１
０００ｐｐｍ以下に抑えることにより、輝度および色純
度の良い発光が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄型表示装置に用い
る薄膜エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関す
る。
る薄膜エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電圧印加によりエレクトロルミネッセン
ス（ＥＬ）を呈する薄膜ＥＬ素子は、高輝度発光、高速
応答、広視野角、薄型軽量、高解像度などの多くの優れ
た特徴を有することから、薄型表示装置として注目され
ている。ＥＬ素子の発光色は、発光層を構成する硫化亜
鉛（ＺｎＳ）や硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）などの半
導体母体と、添加される発光中心の組合せできまり、例
えば黄橙色の発光は硫化亜鉛（ＺｎＳ）母体に発光中心
としてマンガン（Ｍｎ）を添加することで得られる。
ス（ＥＬ）を呈する薄膜ＥＬ素子は、高輝度発光、高速
応答、広視野角、薄型軽量、高解像度などの多くの優れ
た特徴を有することから、薄型表示装置として注目され
ている。ＥＬ素子の発光色は、発光層を構成する硫化亜
鉛（ＺｎＳ）や硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）などの半
導体母体と、添加される発光中心の組合せできまり、例
えば黄橙色の発光は硫化亜鉛（ＺｎＳ）母体に発光中心
としてマンガン（Ｍｎ）を添加することで得られる。
【０００３】しかしながら、現在実用レベルの輝度に達
しているものはマンガン（Ｍｎ）を硫化亜鉛（ＺｎＳ）
にドープしたＺｎＳ：Ｍｎによる黄橙色発光のモノカラ
ーディスプレイのみである。このためマルチカラー、フ
ルカラー用の薄膜ＥＬ素子の開発が強く望まれている。
アルカリ土類金属硫化物、なかでも硫化ストロンチウム
（ＳｒＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）は母体材料とし
て有望であり、発光中心として希土類であるセリウム
（Ｃｅ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、プラセオジム（Ｐ
ｒ）を添加することにより、青緑色（ＳｒＳ：Ｃｅ）、
赤色（ＣａＳ：Ｅｕ）、白色（ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅｕ）あ
るいは白色（ＳｒＳ：Ｐｒ）に発光することが知られて
いる。
しているものはマンガン（Ｍｎ）を硫化亜鉛（ＺｎＳ）
にドープしたＺｎＳ：Ｍｎによる黄橙色発光のモノカラ
ーディスプレイのみである。このためマルチカラー、フ
ルカラー用の薄膜ＥＬ素子の開発が強く望まれている。
アルカリ土類金属硫化物、なかでも硫化ストロンチウム
（ＳｒＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）は母体材料とし
て有望であり、発光中心として希土類であるセリウム
（Ｃｅ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、プラセオジム（Ｐ
ｒ）を添加することにより、青緑色（ＳｒＳ：Ｃｅ）、
赤色（ＣａＳ：Ｅｕ）、白色（ＳｒＳ：Ｃｅ，Ｅｕ）あ
るいは白色（ＳｒＳ：Ｐｒ）に発光することが知られて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、発光層の母体
材料にアルカリ土類金属硫化物を用いた薄膜ＥＬ素子に
おいては、母体材料に含まれる不純物のため、所期の輝
度、色純度（色度）をもつ発光を得られることが多い。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、アルカリ土類金
属硫化物を発光層の母体材料とし、しかも輝度、色純度
（色度）がともに良好な発光を示す薄膜ＥＬ素子を提供
することにある。
材料にアルカリ土類金属硫化物を用いた薄膜ＥＬ素子に
おいては、母体材料に含まれる不純物のため、所期の輝
度、色純度（色度）をもつ発光を得られることが多い。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、アルカリ土類金
属硫化物を発光層の母体材料とし、しかも輝度、色純度
（色度）がともに良好な発光を示す薄膜ＥＬ素子を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、発光中心が添加される母体材料がＢａ
以外のアルカリ土類金属硫化物よりなる薄膜ＥＬ素子に
おいて、母体材料中のＢａの含有量が１０００ｐｐｍ以
下であるものとする。アルカリ土類金属硫化物は、同族
元素であるＣａ、Ｓｒ、Ｂａをお互いに不純物として多
く含む。また、それぞれ完全な固溶体を形成するため、
その物性はその固溶している割合に応じておときく変化
する。薄膜ＥＬ素子の発光スペクトル及び発光色は、母
体材料のバンドギャップエネルギーに作用される。Ｃａ
Ｓ、ＳｒＳ、ＢａＳのバンドギャップエネルギーはそれ
ぞれ、４．４１、４．３０、３．７８ｅＶであり、これ
らの固溶体におけるバンドギャップエネルギーはその固
溶している割合に応じて変化する。特にＢａＳのバンド
ギャップエネルギーとＣａＳ、ＳｒＳバンドギャップエ
ネルギーの差が大きいため、Ｂａ不純物としての混入の
影響が大きい。例えば、従来薄膜ＥＬ素子に用いてきた
ＳｒＳ中には、２０００〜３０００ｐｐｍ程度のＢａが
ＢａＳの形で含まれているため、発光スペクトルが長波
長側にシフトし、青色フィルタを用いた場合における輝
度、色純度（色度）がともに良好な発光を得ることがで
きなかった。このように他のアルカリ土類金属の硫化物
とのバンドギャップエネルギーの差が大きい硫化物を形
成するＢａ不純物を、従来の含有量の半分以下に抑える
ことにより発光スペクトルが長波長側にシフトすること
を防止することができる。発光層側の両側にそれぞれ絶
縁層を介して一方が透光性である電極を備えたことが有
効である。このような二重絶縁構造にすることにより、
輝度および寿命が向上する。発光層がＳｒＳを母体材料
とする青緑色発光層であることがよい。ＳｒＳ：Ｃｅは
青緑色発光層として有用であり、青色フィルタを用いる
ことにより青色発光層となり、本発明の作用を有効に利
用できる。
めに、本発明は、発光中心が添加される母体材料がＢａ
以外のアルカリ土類金属硫化物よりなる薄膜ＥＬ素子に
おいて、母体材料中のＢａの含有量が１０００ｐｐｍ以
下であるものとする。アルカリ土類金属硫化物は、同族
元素であるＣａ、Ｓｒ、Ｂａをお互いに不純物として多
く含む。また、それぞれ完全な固溶体を形成するため、
その物性はその固溶している割合に応じておときく変化
する。薄膜ＥＬ素子の発光スペクトル及び発光色は、母
体材料のバンドギャップエネルギーに作用される。Ｃａ
Ｓ、ＳｒＳ、ＢａＳのバンドギャップエネルギーはそれ
ぞれ、４．４１、４．３０、３．７８ｅＶであり、これ
らの固溶体におけるバンドギャップエネルギーはその固
溶している割合に応じて変化する。特にＢａＳのバンド
ギャップエネルギーとＣａＳ、ＳｒＳバンドギャップエ
ネルギーの差が大きいため、Ｂａ不純物としての混入の
影響が大きい。例えば、従来薄膜ＥＬ素子に用いてきた
ＳｒＳ中には、２０００〜３０００ｐｐｍ程度のＢａが
ＢａＳの形で含まれているため、発光スペクトルが長波
長側にシフトし、青色フィルタを用いた場合における輝
度、色純度（色度）がともに良好な発光を得ることがで
きなかった。このように他のアルカリ土類金属の硫化物
とのバンドギャップエネルギーの差が大きい硫化物を形
成するＢａ不純物を、従来の含有量の半分以下に抑える
ことにより発光スペクトルが長波長側にシフトすること
を防止することができる。発光層側の両側にそれぞれ絶
縁層を介して一方が透光性である電極を備えたことが有
効である。このような二重絶縁構造にすることにより、
輝度および寿命が向上する。発光層がＳｒＳを母体材料
とする青緑色発光層であることがよい。ＳｒＳ：Ｃｅは
青緑色発光層として有用であり、青色フィルタを用いる
ことにより青色発光層となり、本発明の作用を有効に利
用できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、発光層に電圧を印加す
るための両電極をそれぞれ絶縁層を介して設ける二重絶
縁型薄膜ＥＬ素子のＢａＳを除くアルカリ土類金属硫化
物を母体材料とし、それぞれ発光色に対応した発光中心
を添加した発光層に対して実施できる。これらの発光層
は、電子ビーム蒸着あるいはスパッタで成膜する。さら
にこれらの発光層の上に他の硫化物、例えばＺｎＳを母
体材料とした発光層を積層することができる。二重絶縁
構造のための絶縁層の絶縁材料には、ＳｉＯ2 、ＳｉＯ
Ｎ、Ｙ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、Ｔａ
2 Ｏ5 、ＢａＴａ2 Ｏ5、ＳｉＴｉＯ3 、ＰｂＴｉ
Ｏ3 、ＺｒＯ2 などをあげることができ、通常、これら
の混合膜または積層膜を用いる。
るための両電極をそれぞれ絶縁層を介して設ける二重絶
縁型薄膜ＥＬ素子のＢａＳを除くアルカリ土類金属硫化
物を母体材料とし、それぞれ発光色に対応した発光中心
を添加した発光層に対して実施できる。これらの発光層
は、電子ビーム蒸着あるいはスパッタで成膜する。さら
にこれらの発光層の上に他の硫化物、例えばＺｎＳを母
体材料とした発光層を積層することができる。二重絶縁
構造のための絶縁層の絶縁材料には、ＳｉＯ2 、ＳｉＯ
Ｎ、Ｙ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、Ｔａ
2 Ｏ5 、ＢａＴａ2 Ｏ5、ＳｉＴｉＯ3 、ＰｂＴｉ
Ｏ3 、ＺｒＯ2 などをあげることができ、通常、これら
の混合膜または積層膜を用いる。
【０００７】
【実施例】以下、図を引用して本発明の実施例について
述べる。図１は、本発明の一実施例の薄膜ＥＬ素子の構
造を示す。この素子は、図に示すようにガラス基板１の
上に平行条状の透明な第一電極２を介して、第一絶縁層
３、発光層４、第二絶縁層５を積層した二重絶縁構造を
有し、上面に上部電極としての条状第二電極６が設置さ
れている。そして、第一電極２と第二電極６との間に電
源７により交流電界を印加することにより発光する。こ
の薄膜ＥＬ素子は次のようにして製造した。
述べる。図１は、本発明の一実施例の薄膜ＥＬ素子の構
造を示す。この素子は、図に示すようにガラス基板１の
上に平行条状の透明な第一電極２を介して、第一絶縁層
３、発光層４、第二絶縁層５を積層した二重絶縁構造を
有し、上面に上部電極としての条状第二電極６が設置さ
れている。そして、第一電極２と第二電極６との間に電
源７により交流電界を印加することにより発光する。こ
の薄膜ＥＬ素子は次のようにして製造した。
【０００８】まず、ガラス基板１上にスパッタ法で膜厚
２００ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、それをパターニングし
て透明第一電極２とし、その上に膜厚３０ｎｍのＳｉＯ
2 膜と膜厚１８０ｎｍのＳｉＮ4 とをスパッタ法で積層
してなる第一絶縁層３を形成した。そして、図２の蒸着
装置を用いる電子ビーム蒸着法により、基板温度５００
℃で膜厚１０００ｎｍのＳｒＳ：Ｃｅ発光層４を形成し
た。
２００ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、それをパターニングし
て透明第一電極２とし、その上に膜厚３０ｎｍのＳｉＯ
2 膜と膜厚１８０ｎｍのＳｉＮ4 とをスパッタ法で積層
してなる第一絶縁層３を形成した。そして、図２の蒸着
装置を用いる電子ビーム蒸着法により、基板温度５００
℃で膜厚１０００ｎｍのＳｒＳ：Ｃｅ発光層４を形成し
た。
【０００９】図２の蒸着装置は、排気口１２を有する真
空槽１１の上部に背後にヒータ１３を備えた基板ホルダ
１４が設置され、その下面にガラス基板１が支持され
る。この基板１に対向して発光層材料ペレット１５を収
容した容器１６が配置される。発光層材料ペレット１５
は、精製により不純物のＢａを２００ｐｐｍ以下に減ら
したＳｒＳに発光中心としてＣｅを０．２ｍｏｌ％添加
したものである。真空槽１１内を排気口１２により排気
し、ガラス基板１の温度をヒータ１３により５００℃に
したのち、電子銃１６により電子ビーム１７をペレット
１５に照射して発光層材料を加熱し、蒸発させて基板１
上に１０００ｎｍの厚さに蒸着した。次に、再びスパッ
タ法により厚さ１８０ｎｍのＳｉＮ4 と厚さ３０ｎｍの
ＳｉＯ2 とを順次形成し第二絶縁層５とした。最後に、
Ａｌを電子ビーム蒸着法により蒸着し、パターニングし
て第二電極６とした。
空槽１１の上部に背後にヒータ１３を備えた基板ホルダ
１４が設置され、その下面にガラス基板１が支持され
る。この基板１に対向して発光層材料ペレット１５を収
容した容器１６が配置される。発光層材料ペレット１５
は、精製により不純物のＢａを２００ｐｐｍ以下に減ら
したＳｒＳに発光中心としてＣｅを０．２ｍｏｌ％添加
したものである。真空槽１１内を排気口１２により排気
し、ガラス基板１の温度をヒータ１３により５００℃に
したのち、電子銃１６により電子ビーム１７をペレット
１５に照射して発光層材料を加熱し、蒸発させて基板１
上に１０００ｎｍの厚さに蒸着した。次に、再びスパッ
タ法により厚さ１８０ｎｍのＳｉＮ4 と厚さ３０ｎｍの
ＳｉＯ2 とを順次形成し第二絶縁層５とした。最後に、
Ａｌを電子ビーム蒸着法により蒸着し、パターニングし
て第二電極６とした。
【００１０】このようにして製造した実施例の薄膜ＥＬ
素子と、従来のＢａを２０００〜３０００ｐｐｍ程度含
んだＳｒＳよりなる発光層を有する薄膜ＥＬ素子との青
色フィルタを用いた場合の輝度を図３に示す。図のよう
に実施例の素子の輝度が５倍程度向上している。図４は
実施例および従来例の薄膜ＥＬ素子の色度図である。Ａ
に示す青色フィルタを用いない場合はｘ刺激値、ｙ刺激
値共に本発明により減少し、それに伴い、Ｂに示す青色
フィルタを用いて緑色をカットした場合はｙ刺激値のみ
が減少して色純度の良好な青色が得られることがわか
る。
素子と、従来のＢａを２０００〜３０００ｐｐｍ程度含
んだＳｒＳよりなる発光層を有する薄膜ＥＬ素子との青
色フィルタを用いた場合の輝度を図３に示す。図のよう
に実施例の素子の輝度が５倍程度向上している。図４は
実施例および従来例の薄膜ＥＬ素子の色度図である。Ａ
に示す青色フィルタを用いない場合はｘ刺激値、ｙ刺激
値共に本発明により減少し、それに伴い、Ｂに示す青色
フィルタを用いて緑色をカットした場合はｙ刺激値のみ
が減少して色純度の良好な青色が得られることがわか
る。
【００１１】同様にＢａを１０００ｐｐｍ以下に抑えた
ＳｒＳを発光層材料に用いることにより、ＳｒＳ：Ｃ
ｅ，ＥｕあるいはＳｒＳ：Ｐｒによって良好な白色が得
られた。また、Ｂａを１０００ｐｐｍ以下に抑えたＣａ
Ｓを発光層材料に用いることによりＣａＳ：Ｅｕによっ
て良好な赤色が得られた。
ＳｒＳを発光層材料に用いることにより、ＳｒＳ：Ｃ
ｅ，ＥｕあるいはＳｒＳ：Ｐｒによって良好な白色が得
られた。また、Ｂａを１０００ｐｐｍ以下に抑えたＣａ
Ｓを発光層材料に用いることによりＣａＳ：Ｅｕによっ
て良好な赤色が得られた。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、バンドギャップエネル
ギーがＢａＳと差のあるアルカリ土類金属硫化物に不純
物として入るＢａを抑えることにより、それら硫化物を
発光層母体材料としたときの発光スペクルトの長波長側
へのシフトを防止でき、輝度、色純度がともに有効な発
光が得られた。従って、フルカラーディスプレイに用い
る薄膜ＥＬ素子の開発に極めて有効である。
ギーがＢａＳと差のあるアルカリ土類金属硫化物に不純
物として入るＢａを抑えることにより、それら硫化物を
発光層母体材料としたときの発光スペクルトの長波長側
へのシフトを防止でき、輝度、色純度がともに有効な発
光が得られた。従って、フルカラーディスプレイに用い
る薄膜ＥＬ素子の開発に極めて有効である。
【図１】本発明の実施される二重絶縁型薄膜ＥＬ素子の
構造を示す断面図
構造を示す断面図
【図２】本発明の実施例の薄膜ＥＬ素子の発光層成膜に
用いた真空蒸着装置の断面図
用いた真空蒸着装置の断面図
【図３】本発明の実施例と従来例の薄膜ＥＬ素子の発光
輝度・駆動電圧特性線図
輝度・駆動電圧特性線図
【図４】本発明の実施例と従来例の薄膜ＥＬ素子の色度
図
図
１ ガラス基板 ２ 第一電極 ３ 第一絶縁層 ４ 発光層 ５ 第二絶縁層 ６ 第二電極
Claims (3)
- 【請求項１】発光中心が添加される発光層母体材料がバ
リウム以外のアルカリ土類金属硫化物である薄膜エレク
トロルミネッセンス素子において、母体材料中のバリウ
ムの含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とす
る薄膜エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項２】発光層の両側にそれぞれ絶縁層を介して一
方が透光性である電極を備えた請求項１記載の薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子。 - 【請求項３】発光層が硫化ストロンチウムを母体材料と
する青緑色発光層である請求項１あるいは２記載の薄膜
エレクトロルミネッセンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7290782A JPH09134782A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7290782A JPH09134782A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09134782A true JPH09134782A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=17760447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7290782A Pending JPH09134782A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09134782A (ja) |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP7290782A patent/JPH09134782A/ja active Pending
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