JPS59224098A - 薄膜発光素子 - Google Patents
薄膜発光素子Info
- Publication number
- JPS59224098A JPS59224098A JP58098343A JP9834383A JPS59224098A JP S59224098 A JPS59224098 A JP S59224098A JP 58098343 A JP58098343 A JP 58098343A JP 9834383 A JP9834383 A JP 9834383A JP S59224098 A JPS59224098 A JP S59224098A
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- JP
- Japan
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- thin film
- light emitting
- dielectric
- aluminum
- tantalum
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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。
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
本発明は電場発光をする薄膜発光素子に関し、特に、特
定の誘電体材料を使用することにより動作特性および信
頼性のよい薄膜発光素子に関する。
定の誘電体材料を使用することにより動作特性および信
頼性のよい薄膜発光素子に関する。
従来例の構成とその問題点
交流電界の印加により発光する薄膜EL(エレクトロル
ミネセンス)素子では、螢光体薄膜層の片面また両面に
誘電体薄膜層を設け、これを二つの電極層ではさむ構造
で高い輝度を得ている0誘電体薄膜層が一層の素子は、
構造が簡単で駆動電圧が低いという特徴がある。誘電体
薄膜層が二層の素子は、絶縁破壊を起こしにくく輝度が
特に高いという特徴がある。ここに用いる螢光体材料は
活性物質を添加したZnSやZn5e 、ZnF2
などが知られている0ZnS : Mn発光層等に代表
されるように、EL全発光得るための電界強度は1o’
V/cTL と高く、誘電体薄膜としては発光層に効
率よく電界を加えるためには、比誘電率の高い拐料がよ
い。
ミネセンス)素子では、螢光体薄膜層の片面また両面に
誘電体薄膜層を設け、これを二つの電極層ではさむ構造
で高い輝度を得ている0誘電体薄膜層が一層の素子は、
構造が簡単で駆動電圧が低いという特徴がある。誘電体
薄膜層が二層の素子は、絶縁破壊を起こしにくく輝度が
特に高いという特徴がある。ここに用いる螢光体材料は
活性物質を添加したZnSやZn5e 、ZnF2
などが知られている0ZnS : Mn発光層等に代表
されるように、EL全発光得るための電界強度は1o’
V/cTL と高く、誘電体薄膜としては発光層に効
率よく電界を加えるためには、比誘電率の高い拐料がよ
い。
また安定した動作を行なわせるためKは、誘電体薄膜と
しては、絶縁耐圧が高く、漏れ電流が小さいことが望1
tLる。他にも、透明度が高いこと、作製が容易である
ことなどが必要である。
しては、絶縁耐圧が高く、漏れ電流が小さいことが望1
tLる。他にも、透明度が高いこと、作製が容易である
ことなどが必要である。
現在誘電体薄膜の材料としては、Y2O3や、SiO,
5i02,5isN4.Al2O3などが代表的なもの
であるが、こnらの材料は比誘電率が4〜10と低い。
5i02,5isN4.Al2O3などが代表的なもの
であるが、こnらの材料は比誘電率が4〜10と低い。
又流駆動する場合、素子に印加さnた電圧はZnS層と
誘電体薄膜層とに分圧さn1前者に効率よく高電界を加
えることができないo駆動電圧が高いと、駆動回路のI
C(集積回86)化や小形化が困難となり、特別な高耐
圧ICを必要とするため、コストアップにもつながる0
駆動電圧を下げるために、TIL205やBa Ti
Osなどの高誘電率材料を誘電体薄膜層に用いることが
提案されている。これらの薄膜は比誘電率(以下εrと
記す)が26〜100と比較的高い反面、ピンホールが
多く、漏れ電流が太きいため螢光面の輝度が不均一 と
なり、湿気などが発光層中に浸入し、故障の原因となる
。また、絶縁破壊電界強度(以下Eb と記す)がo、
6×106〜1.6×106V/cmと小さいので、従
来用いられて来た誘電体材料に比べて膜厚を太幅に厚く
しなければならない。このため透明度が悪くなり、x−
YマトリックスKL素子の場合クロストークなどの原因
となる0 駆動電圧を下げかつ信頼性の向」二をはかるため、誘電
体薄膜層を二層構造にすることが提案さnている。この
場合形成工程が余分に付加され、工程数が増す。1だ処
理条件の制御が複雑となり、量産に向かず、コストアッ
プにつながる〇発明の目的 本発明は、従来の薄膜発光素子における前記問題を解決
すべくなされたものであって、駆動電圧が低く、安定な
特性を有し、作製の容易な薄膜発光素子を提供すること
を目的とするものである。
誘電体薄膜層とに分圧さn1前者に効率よく高電界を加
えることができないo駆動電圧が高いと、駆動回路のI
C(集積回86)化や小形化が困難となり、特別な高耐
圧ICを必要とするため、コストアップにもつながる0
駆動電圧を下げるために、TIL205やBa Ti
Osなどの高誘電率材料を誘電体薄膜層に用いることが
提案されている。これらの薄膜は比誘電率(以下εrと
記す)が26〜100と比較的高い反面、ピンホールが
多く、漏れ電流が太きいため螢光面の輝度が不均一 と
なり、湿気などが発光層中に浸入し、故障の原因となる
。また、絶縁破壊電界強度(以下Eb と記す)がo、
6×106〜1.6×106V/cmと小さいので、従
来用いられて来た誘電体材料に比べて膜厚を太幅に厚く
しなければならない。このため透明度が悪くなり、x−
YマトリックスKL素子の場合クロストークなどの原因
となる0 駆動電圧を下げかつ信頼性の向」二をはかるため、誘電
体薄膜層を二層構造にすることが提案さnている。この
場合形成工程が余分に付加され、工程数が増す。1だ処
理条件の制御が複雑となり、量産に向かず、コストアッ
プにつながる〇発明の目的 本発明は、従来の薄膜発光素子における前記問題を解決
すべくなされたものであって、駆動電圧が低く、安定な
特性を有し、作製の容易な薄膜発光素子を提供すること
を目的とするものである。
発明の構成
本発明は前記の目的を達成するため、薄膜発光
6素子の螢光体薄膜層の少なくとも一方の面上にタン
タルとアルミニウムとの複合酸化膜からなる誘電体薄膜
層を設けることを特徴とする。
6素子の螢光体薄膜層の少なくとも一方の面上にタン
タルとアルミニウムとの複合酸化膜からなる誘電体薄膜
層を設けることを特徴とする。
タンゲルとアルミニウムとの複合酸化膜は、たとえば、
第1図のようにメンタル板1の上に透孔を有するアルミ
ニウム板2を重ねた構造のターゲットを、アルゴンと酸
素との混合ガス中で反応性スパッタすることにより、得
られる。タンタルとアルミニウムとの複合酸化膜中の酸
化メンタルと酸化アルミニウムとの組成比は、第1図で
表面に露出しているタンタルの部分の面積を変えること
により容易に所望の値とすることができる。
第1図のようにメンタル板1の上に透孔を有するアルミ
ニウム板2を重ねた構造のターゲットを、アルゴンと酸
素との混合ガス中で反応性スパッタすることにより、得
られる。タンタルとアルミニウムとの複合酸化膜中の酸
化メンタルと酸化アルミニウムとの組成比は、第1図で
表面に露出しているタンタルの部分の面積を変えること
により容易に所望の値とすることができる。
前記複合酸化膜の効果をムl電極ではさんで測定した誘
電特性から説明する〇 第2図はタンタルとアルミニウムとの複合酸化膜中の酸
化タンタルの分子比率とεr、 tanδとの関係を示
す。第2図から明らかなように、εrを7から26まで
の範囲内で自由に選択することができる。分子比率を変
えることにより、εrの高い材料を得ることができる。
電特性から説明する〇 第2図はタンタルとアルミニウムとの複合酸化膜中の酸
化タンタルの分子比率とεr、 tanδとの関係を示
す。第2図から明らかなように、εrを7から26まで
の範囲内で自由に選択することができる。分子比率を変
えることにより、εrの高い材料を得ることができる。
一方tanδはほとんど変化せず、すぐ扛た誘電特性を
持つ。
持つ。
第3図は、分子比率を変えたときの、容量あた6 。
りの漏れ電流と印加電圧との関係を示す。実線a。
b、c、dはそれぞれ酸化メンタルの分子比率が100
%、84%、37%、0%のときの測定結果である。こ
の図より明らかなように、タンタルとアルミニウムの複
合酸化膜(b、c)はTa205のみ(IL)に比べて
容量あたりの謡れ電流が極端に小さく、たとえば酸化タ
ンタルが37%である場合(C+)には、印加電圧がe
ovB下では、A1203(d)よりも容量あたりの漏
れ電流が小さくなっている。
%、84%、37%、0%のときの測定結果である。こ
の図より明らかなように、タンタルとアルミニウムの複
合酸化膜(b、c)はTa205のみ(IL)に比べて
容量あたりの謡れ電流が極端に小さく、たとえば酸化タ
ンタルが37%である場合(C+)には、印加電圧がe
ovB下では、A1203(d)よりも容量あたりの漏
れ電流が小さくなっている。
これは、誘電体薄膜中のイオン伝導に寄与してい、た空
格子点がアルミニウム原子により埋められたためである
と考えられる。
格子点がアルミニウム原子により埋められたためである
と考えられる。
下表に酸化メンタルの分子比率とEb との関係を示
す。
す。
7−
上表よりメンタルとアルミニウムとの複合酸化膜は、T
IL205 (100%)よりもEbがずっと向上して
いることがわかる。
IL205 (100%)よりもEbがずっと向上して
いることがわかる。
以上説明したように、本発明による薄膜発光素子は、誘
電体薄膜層として、εrが大きく、漏れ電流が非常に小
さく、Ebの大きいタンタルとアルミニウムとの複合酸
化膜を使用しているので、駆動電圧が低く安定な特性を
有している。また前記複合酸化膜は、電極材料(ITO
,Alなど)との結合性もよく耐水性にもぼれている。
電体薄膜層として、εrが大きく、漏れ電流が非常に小
さく、Ebの大きいタンタルとアルミニウムとの複合酸
化膜を使用しているので、駆動電圧が低く安定な特性を
有している。また前記複合酸化膜は、電極材料(ITO
,Alなど)との結合性もよく耐水性にもぼれている。
実施例の説明
本発明による薄膜発光素子の一実施例をならびにその比
較例について第4図を用いて説明する。
較例について第4図を用いて説明する。
ガラスからなる絶縁基板3上に1100n程度の膜厚を
有するITO(インジウム錫酸化物)よりなる透明電極
4を、さらにその上にaonm程度の膜厚を有するY2
O6膜6を電子ビーム蒸着法で順次蒸着した。この上に
20onm程度の膜厚を有するZnS:Mnの螢光体層
6をスパッタ法により形成した。その後、真空中におい
て620℃で1時間熱処理を行なった。この素子を三分
割し、そのうちの素子1および素子2は比較用の試料と
して、第4図(A) 、 (B)に示すように、それぞ
れ300nm程度の膜厚を有するTa205膜7および
Al2O3膜8をスパッタ法により形成した。−力木発
明の一実施例としての素子3には、第4図(C)に示す
ように、3oonm程度の膜厚を有するTa205の分
子比率が6o%であるメンタルとアルミニウムとの複合
酸化膜からなる誘電体薄膜層9をスパッタ法により形成
した。最後に1100n程度の膜厚を有する光反射用A
I主電極0を真空蒸着した。
有するITO(インジウム錫酸化物)よりなる透明電極
4を、さらにその上にaonm程度の膜厚を有するY2
O6膜6を電子ビーム蒸着法で順次蒸着した。この上に
20onm程度の膜厚を有するZnS:Mnの螢光体層
6をスパッタ法により形成した。その後、真空中におい
て620℃で1時間熱処理を行なった。この素子を三分
割し、そのうちの素子1および素子2は比較用の試料と
して、第4図(A) 、 (B)に示すように、それぞ
れ300nm程度の膜厚を有するTa205膜7および
Al2O3膜8をスパッタ法により形成した。−力木発
明の一実施例としての素子3には、第4図(C)に示す
ように、3oonm程度の膜厚を有するTa205の分
子比率が6o%であるメンタルとアルミニウムとの複合
酸化膜からなる誘電体薄膜層9をスパッタ法により形成
した。最後に1100n程度の膜厚を有する光反射用A
I主電極0を真空蒸着した。
以上の三素子について5kllzの正弦波電圧を印加し
て駆動したところ、発光輝度Bは第6図に示すようにな
った。図においてe+ f + qはそれぞれ素子1.
素子2.素子3の発光輝度特性を示している。この図よ
り明らかなように、誘電体薄膜層がTa205である場
合(θ)には、漏れ電流が多いために高電界では発光輝
度Bは飽和状態となる。
て駆動したところ、発光輝度Bは第6図に示すようにな
った。図においてe+ f + qはそれぞれ素子1.
素子2.素子3の発光輝度特性を示している。この図よ
り明らかなように、誘電体薄膜層がTa205である場
合(θ)には、漏れ電流が多いために高電界では発光輝
度Bは飽和状態となる。
一方、Al2O3の場合(f)には、駆動電圧が高い。
これに対して、本発明の実施例素子3の場合(q)に9
、− 駆動電圧がAl2O3の場合に比べて大幅に低く、Ta
zOsのみの場合より若干高い程度であり、絶縁耐圧も
向上しており高輝度が得られることがわかる0捷た、こ
の素子3は、経時変化も少なく、長寿命であることも確
認された。
、− 駆動電圧がAl2O3の場合に比べて大幅に低く、Ta
zOsのみの場合より若干高い程度であり、絶縁耐圧も
向上しており高輝度が得られることがわかる0捷た、こ
の素子3は、経時変化も少なく、長寿命であることも確
認された。
本実施例では、透明電極側の誘電体薄膜層をY2O3膜
としたが、これもタンタルとアルミニウムとの複合酸化
膜としてよいことは言うまでもないことである。
としたが、これもタンタルとアルミニウムとの複合酸化
膜としてよいことは言うまでもないことである。
発光活性物質としてはMn17外に、cu 、 Ag
。
。
Al、Tb、DyJ:r、Pr、Sm、Ho、Tm、
およびこれらのハロゲン化物からなるグループのなか
から選ばれた少なくとも1種を用いることにより、種々
の発光色の薄膜発光素子を構成することができた。
およびこれらのハロゲン化物からなるグループのなか
から選ばれた少なくとも1種を用いることにより、種々
の発光色の薄膜発光素子を構成することができた。
第6図は、タンタルとアルミニウムとの複合酸化膜にお
いて、’l’a20sの分子比率と印加電圧が20Vの
ときの容量あたりの漏れ電流との関係を示している。測
定は前述と同様Al電極で挾んで行なった。この図から
れかるように、Ta205の10゜ 分子比率を20%から7o%までとしたとき、比較的漏
れ電流が小さく、εrの高い誘電体薄膜層を得ることが
できる。
いて、’l’a20sの分子比率と印加電圧が20Vの
ときの容量あたりの漏れ電流との関係を示している。測
定は前述と同様Al電極で挾んで行なった。この図から
れかるように、Ta205の10゜ 分子比率を20%から7o%までとしたとき、比較的漏
れ電流が小さく、εrの高い誘電体薄膜層を得ることが
できる。
ガラス基板上の複数本のストライブ状透明電極と複数本
のストライプ状背面電極との間に螢光体薄膜層および誘
電体薄膜層を積層し、透明電極と背面電極が互いに交差
してマl−IJソックス極となるような構造の薄膜発光
素子を作製したが、この場合にも前述と同様の効果が得
らnた。
のストライプ状背面電極との間に螢光体薄膜層および誘
電体薄膜層を積層し、透明電極と背面電極が互いに交差
してマl−IJソックス極となるような構造の薄膜発光
素子を作製したが、この場合にも前述と同様の効果が得
らnた。
発明の効果
以上のように本発明によれば、誘電体薄膜層として、比
誘電率(εr)が大きく、漏れ電流が非常に小さく、絶
縁破壊電界強[(Eb)の大きいクンタルとアルミニウ
ムとの複合酸化膜を使用することにより、駆動電圧が低
く、安定な特性を有する薄膜発光素子を提供することが
できる。1だ、構造が簡単であるので、量産にも適し製
造コストを大幅に引き下げることができるため工業的価
値も高い。
誘電率(εr)が大きく、漏れ電流が非常に小さく、絶
縁破壊電界強[(Eb)の大きいクンタルとアルミニウ
ムとの複合酸化膜を使用することにより、駆動電圧が低
く、安定な特性を有する薄膜発光素子を提供することが
できる。1だ、構造が簡単であるので、量産にも適し製
造コストを大幅に引き下げることができるため工業的価
値も高い。
11
第1図は本発明による複合酸化膜をスノクツタするため
のターゲットの構成図、第2図、第3図および第6図は
誘電体薄膜の特性説明図、第4図(A)(B)は本発明
に対する比較例の、また同図(C)l′i本発明の薄膜
発光素子の一実施例の各構造を示す図、第6図はこの実
施例の特性を示す図である。 1・・・・・・’ra 板、2・・・・・・Al板、9
・・・・・・タンタルとアルミニウムとの複合酸化膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 Ta2ρ6め否3比津(%) 第3図 90υ鷹屋(V) 第4図 (A) 第6図 範5図
のターゲットの構成図、第2図、第3図および第6図は
誘電体薄膜の特性説明図、第4図(A)(B)は本発明
に対する比較例の、また同図(C)l′i本発明の薄膜
発光素子の一実施例の各構造を示す図、第6図はこの実
施例の特性を示す図である。 1・・・・・・’ra 板、2・・・・・・Al板、9
・・・・・・タンタルとアルミニウムとの複合酸化膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 Ta2ρ6め否3比津(%) 第3図 90υ鷹屋(V) 第4図 (A) 第6図 範5図
Claims (4)
- (1)螢光体薄膜層の少なくとも一方の面上に、タンタ
ルとアルミニウムとの複合酸化膜からなる誘電体薄膜層
を設けたことを特徴とする薄膜発光素子。 - (2)螢光体薄膜層が発光活性物質を含む硫化亜鉛を主
成分とする発光体層であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の薄膜発光素子。 1 - (3)発光活性物質が、Mn 、 Cu 、 Ag 、
+#、 Tb 、Dy。 Er 、Pr 、Sm 、Ho 、Tmおよびこれらノ
ハロゲン化物から成るグループのなかから選ばれた少な
くとも1種であることを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の薄膜発光素子。 - (4)タンタルとアルミニウムとの複合酸化膜中の酸化
タンタルの分子比率が20%から70%捷でであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜発光素子
。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58098343A JPS59224098A (ja) | 1983-06-02 | 1983-06-02 | 薄膜発光素子 |
DE8484901397T DE3480243D1 (en) | 1983-03-31 | 1984-03-29 | Method of manufacturing thin-film integrated devices |
PCT/JP1984/000145 WO1984003992A1 (en) | 1983-03-31 | 1984-03-29 | Thin-film integrated device |
US06/678,547 US4602192A (en) | 1983-03-31 | 1984-03-29 | Thin film integrated device |
EP84901397A EP0139764B1 (en) | 1983-03-31 | 1984-03-29 | Method of manufacturing thin-film integrated devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58098343A JPS59224098A (ja) | 1983-06-02 | 1983-06-02 | 薄膜発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59224098A true JPS59224098A (ja) | 1984-12-15 |
JPH046277B2 JPH046277B2 (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=14217256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58098343A Granted JPS59224098A (ja) | 1983-03-31 | 1983-06-02 | 薄膜発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59224098A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5027488A (ja) * | 1973-07-10 | 1975-03-20 | ||
JPS58216391A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-16 | 株式会社リコー | 薄膜el素子 |
-
1983
- 1983-06-02 JP JP58098343A patent/JPS59224098A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5027488A (ja) * | 1973-07-10 | 1975-03-20 | ||
JPS58216391A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-16 | 株式会社リコー | 薄膜el素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH046277B2 (ja) | 1992-02-05 |
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