JPS5855635B2 - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電界の印加に依ってＥ Ｌ （Ｅｌｅｃ
ｔｒ。

Ｌｕｒ市ｎｅ８ｃｅｎｅｅ ）発光を呈する薄膜ＥＬ素
子の構造に関するものである。

従来、交流動作の薄膜ＥＬ素子に関して、発光層に規則
的に高い電界（１０’ Ｖ／ｃｍ程度）を印加し、絶縁
耐圧、発光効率及び動作の安定性等を高めるために、０
．１〜２． Ｏｗ を多のＭｎ（あるいはＣｕ、Ａｌ、
Ｂｒ等）をドープしたＺ ｎ Ｓ ５ＺｎＳｅ等の半導
体発光層をＹ２０３ ｘ Ｔ １０２等の誘電体薄膜で
サンドイッチした三層構造ＺｎＳ：Ｍｎ（又はＺｎ５ｅ
：Ｍｎ）ＥＬ素子が開発され、発光緒特性の向上が確
かめられている。

この薄膜ＥＬ素子は数ＫＨｚの交流電界印加によって高
輝度発光し、しかも長寿命であるという特徴を有してい
る。

またこの薄膜ＥＬ素子の発光に関しては印加電圧を昇圧
していく過程と高電圧側より降圧していく過程で、同じ
印加電圧に対して発光輝度が異なるといったヒステリシ
ス特性を有していることが発見され、そしてこのヒステ
リシス特性を有する薄膜ＥＬ素子に印加電圧を昇圧する
過程に於いて、光、電界、熱等が付与されると薄膜ＥＬ
素子はその強度に対応した発光輝度の状態に励起され、
光、電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発光輝度
は高くなった状態で維持される、いわゆるメモリー現象
が表示技術の新たな利用分野を開拓するに到った。

薄膜ＥＬ素子の１例としてＺｎＳ：Ｍｎ薄膜ＥＬ素子の
基本的構造を第１図に示す。

添附図面に基いて薄膜ＥＬ素子の構造を具体的に説明す
ると、ガラス基板１上にＩｎ２Ｏ３゜ＳｎＯ２等の透明
電極２、さらにその上に積層してｙ２ｏ３．’ｒｉｏ２
ｊＡ１２０３−８ｉ３Ｎ４−８ｉＯ□等からなる第１の
誘電体層３がスパッタあるいは電子ビーム蒸着法等によ
り重畳形成されいる。

第１の誘電体層３上にはＺｎＳ：Ｍｎ焼結ペレットを電
子ビーム蒸着することにより得られるＺｎＳ発光層４が
形成されている。

この時蒸着用のＺｎＳ：Ｍｎ焼結ペレットには活性物質
となるＭｎが目的に応じた濃度に設定されたペレットが
使用される。

ＺｎＳ発光層４上には第１の誘電体層３と同様の材質か
ら成る第２の誘電体層５が積層され、更にその上にＡ１
等から成る背面電極６が蒸着形成されている。

透明電極２と背面電極６は交流電源Ｉに接続され、薄膜
ＥＬ素子が駆動される。

電極２，６間にＡＣ電圧を印加すると、ＺｎＳ発光層４
０両側の誘電体層３，５間に上記ＡＣ電圧が誘起される
ことになり、従ってＺｎＳ発光層４内に発生した電界に
よって伝導帯に励起されかつ加速されて充分なエネルギ
ーを得た電子が、直接Ｍｎ発光センターを励起し、励起
されたＭｎ発光センターが基底状態に戻る際に黄色の発
光を行なう。

即ち高電界で加速された電子がＺｎＳ発光層４中の発光
センターであるＺ、ｎサイトに入ったＭｎ原子の電子を
励起し、基底状態に落ちる時、略々５８５０Ａをピーク
に幅広い波長領域で、強い発光を呈する。

上記の如き構造を有する薄膜ＥＬ素子はスペース・ファ
クタの利点を生かした平面薄型ディスプレイ・デバイス
として、文字及び図形を含むコンピューターの出力表示
端末機器その他種々の表示装置に文字、記号、静止画像
、動画像等の表示手段として利用することができる。

平面薄型表示装置としての薄膜ＥＬパネルは従来のブラ
ウン管（ＣＲＴ）と比較して動作電圧が低く、同じ平面
型ディスプレイ・デバイスであるプラズマディスプレイ
バネ＃（ＦＤＰ）と比較すれば重量や強度面で優れてお
り、液晶（ＬＣＤ）に比べて動作可能温度範囲が広く、
応答速度が速い等多くの利点を有している。

また純固体マトリックス型パネルとして使用できるため
動作寿命が長く、そのアドレスの正確さとともにコンピ
ューター等の入出力表示手段として非常に有効なもので
ある。

本発明は上記の如く発光層と透明電極間に誘電体層が介
設された薄膜ＥＬ素子に於いて、誘電体層の屈折率を適
宜選択して発光層より得られる発光を有効に外部へ取り
出すことのできる新規有用な薄膜ＥＬ素子の構造を提供
することを目的とする。

以下、本発明の１実施例について詳細に説明する。

添附図面に於いて、透明電極２上に形成される誘電体層
３の膜厚をｄとし、透明電極２、誘電体層３、発光層４
の屈折率をｎ２．ｎ３．ｎ４とすると、発光層４と誘電
体層３に於ける反射係数γ４３は、 で表わされる。

また透明電極２と誘電体層３との界面の反射係数γ、２
は、 で表わされる。

ところで発光層４より発生した光が発光層４より誘電体
層３の界面で反射される光の強度Ｉ、は、で表わされる
。

但しεは発光層４と誘電体層３との界面より反射した光
と、誘電体層３と透明電極との界面より反射した光の位
相差を示し、ある波長λの光に対して、 で与えられる。

（３）式に於いて反射光の強度が零になる為には、（５
）、（６）の条件が満たされるとよい。

但し、ｍは０．１２で与えられるものである。

以上の如く、（５） 、 ＜６）式の条件に適合する様
に誘電体層３の屈折率と膜厚を選定すると発光層４より
発生した光を効率良く外部へ導出することができる。

ＺｎＳ：Ｍｎ発光層４０発光波長は５８００Ａ付近にあ
りその波長に於げるＺｎＳ発光層４及び誘電体層３、透
明電極２の屈折率はそれぞれ２．３５ 、１．９１であ
る。

ところ唄５）式を満足する誘電体層３の屈折率は２．１
２となる。

そこで５８００Ａ付近に於ける誘電体層３の屈折率が２
．１２に近い材質として、屈折率が２．１±０．１のＺ
ｒ Ｏ，が選定される。

次に誘電体層３の膜厚は（６）式よりｍ＝０に対して６
９０Ａ ｍ＝１に対して２０７１Ａとなる。

６９０Ａと２０７１Ａとの膜厚の選択は薄膜ＥＬ素子と
しての安定性及び発光開始電圧の関係で決定される。

以上詳説した如く、発光スペクトルのピーク波長での誘
電体層の屈折率が（５）式に適合する様に誘電体層を選
定し、その屈折率の誘電体層の膜厚が（６式に適合する
様に制御することにより発光層よりのＥＬ発光を有効に
外部に導出することができる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は薄膜ＥＬ素子の構造を示す構成図である。 ３・・・誘電体層、４・・・発光層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明電極と発光層との間に誘電体層が介設された薄
   膜ＥＬ素子に於いて、 前記誘電体層の屈折率を前記発光層との接合界面で光の
   反射が軽減される値に選定しＪかつ膜厚を光の透過が大
   となる値に制御したことを特徴とする薄膜ＥＬ素子。