JPS5913746B2 - 三層構造薄膜el素子のメモリ−消去法 - Google Patents

三層構造薄膜el素子のメモリ−消去法

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JPS5913746B2
JPS5913746B2 JP52016353A JP1635377A JPS5913746B2 JP S5913746 B2 JPS5913746 B2 JP S5913746B2 JP 52016353 A JP52016353 A JP 52016353A JP 1635377 A JP1635377 A JP 1635377A JP S5913746 B2 JPS5913746 B2 JP S5913746B2
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voltage
memory
erasing
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pulse voltage
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JP52016353A
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JPS53101235A (en
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忠昭 井上
孝司 富田
「じゆん」公 高木
俊樹 土方
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発光輝度Bと印加電圧Vap間にヒステリシス
特性を有する三層構造薄膜EL素子に対し、光、電界、
熱等の照射又は印加を行なつたため発光輝度が高くなつ
たEL素子を元の発光輝度状態に戻すメモリー消去方法
に関するものでより少な5 い消去パルス数及び消去時
間でメモリー消去を行なう三層構造薄膜EL素子のメモ
リー消去法を提供することを目的とする。
MnをドープしたZnS、ZnSe等の半導体発光薄膜
をY2O3、TiO2等の誘電体薄膜でサンド10イツ
チした三層構造ZnS−Mn(又はZnSe・Mn)薄
膜EL素子は数kH2のAC電圧印加によつて高輝度発
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Vap
を昇圧していく過程と高15電圧側より降圧していく過
程で、同じVapに対して発光輝度Bが異なるといつた
ヒステリシス特性を有していることが発見された。そし
てこのヒステリシス特性を有する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2
0と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
発光輝度が高くなつた状態に留まるといつたメモリー現
象が存在することが知られている。そしてこのメモリー
現象を有効に活用して!5EL素子をメモリ素子に利用
するEL素子応用技術が現在産業界で研究開発されてい
る。この薄膜EL素子をメモリー素子として利用する場
合、書き込み手段としては、光、電界(パルス印加)、
熱等の照射又は印加によつて比較的簡!0 単に書き込
むことができるが、一度書き込んだ内容を消去してメモ
リー素子を元の状態に戻すメモリー消去手段に於いては
非常に困難な技術を必要とする。
従来実施されているメモリー消去方法としては”5 発
光消滅電圧(後述する第1図のVRに相当)程度又はそ
れ以下のパルス電圧を印加する方法がある。
この方法によればメモリー素子をある程度元の状態に戻
すことができる。
しかし充分に消去するためには極性の反転した消去パル
ス電圧を数回印加する必要が有り、書き込み、消去を高
速度で行なう必要がある場合には上記方法は適用するこ
とができなくなる。従つて情報処理の増大にともなう処
理能力の迅速化が要求される現在、簡単で短時間に完全
なメモリー消去を行なうことができる新たな技術の開発
が切望されている。本発明は消去パルス数を少なくし、
短時間により完全なメモリー消去を行なうメモリー消去
法を完成させることにより産業界よりの要請に応えたも
のである。
以下本発明及び本発明の完成に至るまでの研究開発過程
につ(・て詳説する。第1図は薄膜EL素子の発光輝度
Bと印加AC電圧Vapの関係を示す特性図で横軸は印
加AC電圧Vap、縦軸は発光輝度Bを表わす。
また第2図aは駆動電圧波形、書き込みパルス電圧波形
及び従来の消去パルス電圧波形を表わす。第2図bは第
2図aに対応するEL素子の発光輝度波形を表わす。あ
る一定の電界を印加されたEL素子に書き込み手段とし
て光、熱、又は電界が照射又は印加されるとZnS−M
n発光層中の電子トラツブ準位に捕獲されていた電子が
各強度に相当する数だけ伝導帯中に励起され伝導電子と
なつてZnS−Mn層を走行する。
そしてその途中でMn発光センターを励起、発光させる
為EL素子の発光輝度は増加する。これを図面について
説明すると第1図のAに相当する1駆動電圧を印加する
ことにより、EL素子はBAに相当する発光輝度で発光
する。駆動電圧は第2図aに示す如くパルス状に交番電
圧が印加される。またこの駆動電圧に対応するEL素子
の発光は第2図bに示す如く駆動電圧印加に同期する。
次に書き込み手段として書き込み電圧Bをパルス状に1
回又は複数回交番印加すると前述した理由により発光輝
度はBBに増加する。発光状態は同様に書き込み電圧V
Bに同期してパルス状となる。次に光、熱、電界を除去
してもZnS−Mn層と誘電体膜の界面近傍に掃引され
た伝導電子は界面近傍の界面準位に捕獲されており次の
駆動電圧印加によつて界面準位より伝導帯に抜け出しZ
nS・Mn層を走行して他方の界面に達する。
その際ZnS−Mn層中のもとの電子トラツプ近傍を通
過する伝導電子に対してはもとのトラツブ準位に再トラ
ツプされる確率よりも他方の界面に掃引される確率の方
が高い。これは駆動電圧による電界によつて伝導電子が
高速度となつているためである。このため発光輝度は元
の状態に戻らずメモリー現象を呈することとなる。これ
を図面について説明すると、書き込み電圧Bを除去した
時発光輝度BBはわずかに減少するがBB′の発光輝度
で保持され結果的に書き込み電圧Bにより電圧書込みが
行なわれたことになる。従つて次の駆動電圧。印加によ
りEL素子の発光は第2図bに示す如く最初の1駆動電
圧印加時よりもはるかに高い発光輝度を呈する。上記メ
モリーを消去するためには伝導電子をZnS−Mn層中
のもとの電子トラツブ準位に再トラツプさせることが必
要である。
そこで伝導電子を有効に再トラツプさせるためには、電
子トラツプ準位近傍を通過する伝導電子の速度を低下さ
せ印加電界によつて他方の界面に掃引される確率よりも
再トラツプされる確率が高くなるようにすることが必要
である。伝導電子の掃引速度を低くするためには消去用
のパルス電圧の電圧印加を低くすれば良いことになるが
あまり低くすると界面準位からZnS−Mn層の伝導体
に励起される確率が低下し、ZnS−Mn層中の電子ト
ラツプ準位近傍を走行する伝導電子の数が減少し、伝導
電子は界面準位に多くトラツプされた状態で残り、次の
駆動パルスで励起され再びZnS−Mn層中を掃引され
るため充分発光輝度が減少しない状態で残ることになる
。以上の点を勘案してメモリー消去を完全に行なうため
には、界面準位からZnS−Mn層中にトンネル効果、
プールプレンゲル効果等により伝導電子が励起されてい
る状態では充分高電界が印加されておりかつZnS−M
n層中を他方の界面に掃引されている状態では低い電界
が印加されるような外部電圧を消去パルス電圧として印
加すれば完全なメモリー消去を行なうことができると考
察される。第3図aはEL素子が矩形波パルス(立上が
り時間Tr≦2μ秒)の印加電圧で駆動されている時の
ZnS−Mn層中を流れる伝導電流波形を示したもので
図中印加電圧即の電圧値a及びVbは第3図bに示すE
L素子の発光輝度B一印加電圧v即特゛性図中のVa,
bに相当する。
第3図aより明らかな如くパルス電圧印加後5〜15μ
秒後に伝導電流は最大値となり50〜60μ秒後には程
んど減衰してしまう。このことよりパルス印加後5〜1
5μ秒以下の時間で大部分の電子は界面近傍のトラツプ
準位からZnS−Mn層の伝導帯中に励起され、その後
50〜60μ秒間で伝導帯を掃引されるものと考えられ
る。従つて消去パルス電圧としては立ち上がりより5〜
10μ秒以下では充分高電圧であり5〜10μ秒以上5
0〜60μ秒以下の間では低電圧であるような外部電圧
が最適の消去パルス電圧となる。ここで第1図及び第2
図に戻つて再度従来のメモリー消去法を考察する。
書き込み電圧Bにより電圧書き込みが行なわれたメモリ
素子は発光輝度BB′に保持されており、これを消去パ
ルス電圧cによつて消去し、もとの発光輝度BAに戻す
ことになるが、従来の消去パルス電圧Vcの印加では発
光輝度はBc程度にしか消去できずBAにするには5〜
8回の消去パルス電圧印加を必要とした。
なお上記に於いて消去パルス電圧dの値はEL素子を高
電圧側から降圧していく過程に於いてEL素子が発光を
呈しなくなる時の電圧即ち発光消滅電圧VR以下の一定
電圧値であり、消去パルス電圧はメモリー消去時にパル
ス状に交番印加される。以上詳述した系統的理論体系に
基いて本発明は技術的構成を完成させた新規有用なメモ
リー消去法を提唱するものであり以下その実施例につい
て詳説する。
書き込み手段により発光輝度BB′に保持されたメモリ
ー素子は第4図aに示す駆動パルス電圧VAが印加され
ると第4図bに示す如く高輝度発光する。
次に第4図aに示す本発明の第1実施例としての2段消
去パルス電圧を印加する。2段消去パルス電圧は高電圧
値を有する1段目のパルス電圧と低電圧値を有する2段
目のパルス電圧で構成される2値電圧値を有する消去パ
ルス電圧である。
また2段消去パルス電圧の印加時間(2段消去パルス電
圧の幅)Tpは60μ秒程度以下であり、1段目のパル
ス電圧印加時間t1は5〜10μ秒又電圧値は書き込み
電圧VB程度あるいはそれ以下に設定することとする。
2段目のパルス電圧の印加時間T2は50〜55μ秒で
ある。
又その電圧値は従来に於ける消去パルス電圧cよりも低
く設定できる。この2段消去パルス電圧を印加すると発
光輝度は第1図に於けるBDにまで低下する。これを3
〜4回印加すると次の駆動パルス電圧A印加時に発光輝
度は第4図bに示す如く程んどBAと等しくなる。次に
本発明の第2実施例を第5図に基いて説明する。
メモリー素子は第1実施例と同様に発光輝度BB′に保
持されているものとする。このメモリー素子に印加され
る消去パルス電圧は第1実施例と同様に2値電圧値を有
する2段消去パルス電圧であるが2段目のパルス電圧が
第1実施例に対し逆極性となつている。この2段消去パ
ルス電圧を印加すると、発光輝度は第1図に於けるBD
よりもさらに低輝度のBEまで低下する。これを2〜3
回印加すると次の駆動パルス電圧VA印加時に発光輝度
は第5図bに示す如くBAと等しくなつてさらにメモリ
ー消去効果が大となる。これは高電圧値である1段目の
パルス電圧印加により界面準位より励起され伝導帯中を
走行している電子の速度が逆極性の低電圧値を有する2
段目のパルス電圧印加により減速されたためである。書
き込み手段で伝導帯に励起された伝導電子は熱エネルギ
ーの付加によるEL素子の温度上昇によつても元の電子
トラツプに再トラツプされやすくなる。
第6図はEL素子温度に付する伝導電流値の変化をあら
れしたものである。またこの時のEL素子は書き込み手
段としてパルス電圧Vapが印加されたものでありVa
pの値は第3図のVa及びVbに相当する。第6図から
明らかな如く低温で伝導体に励起された電子はEL素子
温度が上昇するに伴なつて再トラツプされ減少していく
。これはEL素子温度が上昇するに従つてZnS−Mn
層の格子振動等が活発化し、伝導電子の易動度が減少し
て再トラツプされる確率が増すためであると考えられる
。この現象を利用すればメモリー消去が可能となる。即
ちEL素子に熱線等のエネルギー光線を照射することに
より素子温度を一時的に上昇させることによりメモリー
消去を行なうことができる。以上詳説した如く本発明は
2値電圧値を有する2段消去パルス電圧を印加すること
によりメモリー消去を行なうものであり、簡単な操作で
短時間にしかも確実にメモリー消去をすることができる
という非常に優れた効果を奏する。
従つて情報処理等の迅速化という社会的二ーズに適合し
た産業的利用価値の高いメモリー消去法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は薄膜EL素子の発光輝度Bと印加AC電圧Ap
の関係を示す特性図で横軸は印加AC電圧V卵縦軸は発
光輝度Bを表わす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 誘電体膜−半導体発光層−誘電体膜より成る三層構
    造薄膜EL素子のメモリー消去法に於いて、誘電体膜−
    半導体発光層の界面近傍の電子トラップ準位に捕獲され
    た伝導電子が半導体発光層の伝導帯に励起されている状
    態で高電界を印加し、伝導電子が半導体発光層を他方の
    界面に掃引されている状態で半導体発光層中の電子トラ
    ップ準位に充分捕獲される低電界を前記高電界と順極性
    又は逆極性で印加する少なくとも2値電圧値を有する消
    去パルス電圧の1回又は複数回印加によりメモリー消去
    を行なうことを特徴とする三層構造薄膜EL素子のメモ
    リー消去法。
JP52016353A 1977-02-16 1977-02-16 三層構造薄膜el素子のメモリ−消去法 Expired JPS5913746B2 (ja)

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JPS53101235A JPS53101235A (en) 1978-09-04
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JP2616663B2 (ja) * 1993-07-20 1997-06-04 日本電気株式会社 プラズマディスプレイパネルの駆動方法
EP1199698B1 (en) 1998-09-04 2007-08-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. A plasma display panel driving method and apparatus

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