JPS59143297A - 交流駆動薄膜電場発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は平板型キャラクタ−およびグラフィックディプ
レイとして、高い輝度、見易さおよび長寿命という特徴
を持つ交流駆動薄膜電場発光素子（以下、交流薄膜ＥＬ
素子と記す）に関す゛るものである。

従来例の構成とその問題点 コンピューターやワードプロセッサーの表示装置におい
ては、ＣＲＴが多く用いられているが、そこで見易いと
いう人間工学的見地から緑色の表示がもっばら用いられ
てきた。

したがって、ＥＬ表示素子を上記表示装置として応用す
る場合も当然緑色の発光素子が望捷れる。

ところで、ＥＬ表示素子としては、はぼ実用的輝度レベ
ルの黄色発光素子があるが、より望ましい緑色発光素子
は最も輝度の高いフッ化テルビウム付活硫化亜鉛螢光薄
膜を用いたＥＬ素子で、前記黄色発光素子の約％の輝度
で、実用にはいま一歩の輝度改善が必要である。

発明の目的 本発明は１．もっとも実用価値の高い発光色である緑色
のＥＬ素子の輝度の向上を目的とする。

発明の構成 本発明はフン化テルビウム付活硫化亜鉛螢光膜の化学組
成に検討を加え、ＥＬ素子の緑色発光輝度を向上させる
ことができだものである。

ＥＬ発光素子は一般にガラス基板にコートされた透明電
極と金属背面電極の間に、絶縁層、螢光体層、絶縁層の
順にはさみ積層した構造を持つ。

かかる螢光体層には、緑色発光の場合、硫化亜鉛の中に
フッ化テルビウムをドープした（のが用いられる。従来
は、テルビウムとフッ素とは１：３のフッ化テルビウム
の化学量論比で導入されていたが、本発明においては、
フッ素イオンを上記、１：３の化学量論比以上に硫化亜
鉛中に導入して、緑色発光の輝度向上を図ったものであ
る。

実施例の説明 ＥＬ発光素子は、通常、透明電極をコートしたガラス基
板上に絶縁体層、螢光体層、絶縁体層および金属電極層
の順に積み重ねて作製し、透明電極と金属電極間に交流
電界を印加して発光させるものである。

上記螢光体層を形成するには、フッ化テルビウムと硫化
亜鉛の混合物ターゲットをスパッターする方法がよく用
いられる。スパッターターゲット中のフッ化テルビウム
の含量は、硫化亜鉛１モルに対して０．０２モル付近が
最適である。スパッターで形成された直後、螢光膜の発
光性能を向上させるだめに、真空あるいは不活性ガス中
でその熱処理が行なわれる。本発明において、まずその
熱処理温度条件がＥＬ発光特性および螢光膜の化学組成
に及ぼす効果をオージェ電子スペクトロスコピーで調べ
た。その結果、３５０°Ｃまで輝度へ向上が認められ、
そこで最高輝度を示し、さらに熱処理温度を高くすると
輝度が低下した。

同時にオージェ電子分光分析でフッ素とテルビウムの強
度比を求めた。３６０°Ｃまではフッ素とテルビウム元
素のオージェ電子強度比が純粋な化学量論比のフッ化テ
ルビウムのそれと同じく、それ以上の温度では化学量論
比よりフッ素が減少し始め、５ｏｏ′Ｃでは化学量論比
の約％になって熱処理中に失なわれることが判った。

以上の結果からフッ素の硫化亜鉛膜中の含量が輝度に大
きく影響するものと考えられ、添加されたフッ化テルビ
ウムの化学量論比のフッ素以上にフッ素を含む方がよい
と考えて輝度向上を検討した。

そのだめに、本発明では、あらかじめ螢光膜をスパッタ
ー法にて形成するさいに、フッ化テルビウムと硫化亜鉛
混合ターゲットにさらに７ツ化亜鉛を混合させ、螢光膜
中に添加したフッ化テルビウムによって導入される置板
上にフッ素を含有させた。その結果、フッ化テルビウム
の化学量論比のフッ素以上にフッ素が硫化亜鉛螢光膜中
に含有される時、ＥＬ素子は高い輝度を示すことがわか
った。

以下具体的データを用いて説明する。

スパッターターゲットとして下表に示す組成の混合物（
モル比）を作製した。

各化合物を組成に従い秤量し、アセトン媒体中で湿式混
合し、アセトンを飛ばして乾燥した後、石英製ボートに
入れて焼成を行なった。４００°Ｃ／時の速度で昇温し
、５００′Ｃまでは含まれている未発を除去する目的で
真空中で、それ以上の温度ではアルゴンガスに切換えて
、昇温した。フッ化亜鉛は８７２℃に融点を持ち、比較
的蒸発しゃすい化学物であるので、７５０℃で２時間保
持した。

このようにして作製した混合物をステンレススチール製
の皿に２ｒｒｒＩｎの厚みにつめてターゲットとした０ 透明電極がコートされたガラス基板上に、初めに電子ビ
ーム蒸着法で酸化イン）　ＩＪウム絶縁体層を０．０５
μｍの厚みに活性蒸着した。さらにその上傾上表に示し
だ各々のターゲットを用いて、以下の条件でマグネトロ
ンスパッター法にて。、３０／１ｍの厚さの螢光体層を
形成した。

スパッターガス圧　：　アルゴン６　Ｘ　１Ｏ−３ｔｏ
ｒｒパワ一密度　　　：　　０．８０　Ｗ／ｃ、４基板
−ターゲット距離：　　　５５ｍ＋ｎ基板温度　　　　
：　２５０°Ｃ レイト　　　　　　：　約２００八／分上表のすべての
ターゲットについて、０．３０／１ｍ厚の螢光体薄膜を
形成した後、それらを同時に３６０℃の温度で１時間、
ＩＱ　　　ｔｏｒｒオーダーの真空中で熱処理した。ひ
きつづき、まだ同時［ＥＢ活性蒸着法で酸化イツトリウ
ム０．４０μｍ１酸化アルミニウム０．１０ｐｍおよび
アルミニウム電極０．１０μｍと順次形成し、ＥＬ素子
を完成さの正弦波電圧を印加し、電圧−輝度特性を測定
した。同時に、電圧−電流特性も測定した。ＥＬ素子は
低電圧ではなんら発光せず、コンデンサと同じ構造であ
るので単に変位電流が流れるのみであるが、ある特定の
電圧から発光し始め、同時に螢光体層の中に電圧と同位
相の電荷が流れだす。

この電圧と同位相の電荷が１．２６Ｘ１０　　’クーロ
ン（素子電極面積０　、０７０ｃｒｌ　）のときの輝度
を基準として素子間の輝度を比較した。このチャージ量
はほぼ実用駆動領域の値である。交流薄膜ＥＬ素子の特
質から、発光し始め、同位相の電荷が螢光体層の中を流
れると、その層内の電界強度は一定にクランプされる。

したがって、上記電荷一定のもとて輝度を測定すると、
それがほぼ螢光体層の発光効率に比例するものとなるの
で、相対的に螢光膜の性能を比較できる。

輝度測定の後、各ＥＬ素子についてオージェ電子分光分
析を行い、テルビウム／亜鉛およびフッ素／テルビウム
のオージェ電子強度比を求めた。

その結果、テルビウム／亜鉛　比はすべての素子でほと
んど同じで、同じ含量のテルビウムが含まれていること
がわかった。しかし、フッ素／テルビウム比は、ターゲ
ットの中に種々の量のフン化亜鉛を添加しているので、
素子間で異なっていた。純粋なフッ化テルビウムについ
てあらかじめフッ素／テルビウム比を求めておいた。

上表の爲１のターゲットを用いて形成した螢光体薄膜で
は、上記純粋なフン化テルビウムの７ノ素／テルビウム
比にはζんど近く、わずかに低い値を示す程度で誤差範
囲といえる。したがって硫化亜鉛中にはフッ化テルビウ
ムの化学量論比でフッ素とテルビウムが導入されている
。しかし、上表の爲２以降のターゲットを用いて形成し
た螢光体薄膜においては、フッ素／テルビウム　比が純
粋なフッ化テルビウムのそれより大きくなっており、明
らかにターゲット中に混入したフッ化テルビウムによっ
て化学量論比で導入される量販上にフッ素が入っている
。

そこで各組成について、フッ素／テルビウムオージェ電
子強度比から過剰のフッ素がフッ化テルビウムによって
導入された化学量論組成のフッ素の何倍かを求めた。

１だ最後に結晶相をチェックする目的でＸ線回折を行な
ったが、螢光体層は硫化亜鉛の結晶相以外については観
察されなかった。

上記過剰のフッ素量とそれに対応するＥＬ素子の輝度全
関係を図に示す。図の符号は上表のターゲット番号に相
当する。

図から明らかなように、過剰フッ素量が０．５〜３倍の
とき輝度が改善されていることがわかる。

過剰量が１．５〜１．８倍であるとき、従来の輝度（０
゜３０　／Ｊ　ｍの螢光体膜厚で２６０７ツトランバー
ト）の３０％増しの値が得られた。

以上螢光体薄膜の製造方法として、スパッター法につい
て述べてきたが、ＥＢ法によっても同じ効果が実現され
得ることを確認した。

すなわち、硫化亜鉛をＥＢ法で、フッ化亜鉛とフッ化テ
ルビウムを同時に他のソースから飛ばすことにより、過
剰のフッ素を螢光体膜中に導入できる。フッ化亜鉛のみ
レートを変えることによ−）でフッ素含量のいろいろ異
なった螢光膜が作製できる。この後、前に述べた同じ手
法でＥＬ素子を作製し、輝度とフッ素過剰量との関係を
求めると、入ハソタ〜法で作製した螢光膜と同様な結果
が得られた。

寸だ上表の各ターゲットで螢光体薄膜を作製した後、そ
れらのを同時に３５０°Ｃ以外の熱処理温度で処理した
場合、全体の輝度レベルが上下するのみで、輝度の過剰
フッ素に対する傾向は同じであった。

発明の効果 本発明の交流ＥＬ素子を適用することによシ、コンビュ
′−ターの端末ディスプレイやワードプロセッザーにお
いて、望まれる緑色発光のフラットディスプレイをより
実用的なものとなし得る。

【図面の簡単な説明】

図は硫化亜鉛中にフッ化テルビウムにより導入される化
学量論組成のフッ素以上の過剰フッ素量と、そのＥＬ素
子の輝度との関係を示すものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　フッ化テルビウム付活硫化亜鉛螢光体薄膜に
   おいて、導入されたフッ化テルビウムの化学量論組成以
   上に、過剰のフッ素を硫化亜鉛螢光体中に含むことを特
   徴とする交流駆動薄膜電場発光素子。
2. （２）過剰のフッ素が導入された７ノ化テルビウムの化
   学量論組成に対する量の０．５〜３．０倍であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交流駆動薄膜電
   場発光素子。