JPS60124396A - 薄膜発光素子 - Google Patents
薄膜発光素子Info
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- JPS60124396A JPS60124396A JP58233015A JP23301583A JPS60124396A JP S60124396 A JPS60124396 A JP S60124396A JP 58233015 A JP58233015 A JP 58233015A JP 23301583 A JP23301583 A JP 23301583A JP S60124396 A JPS60124396 A JP S60124396A
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- thin film
- dielectric
- film
- light emitting
- voltage
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
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- Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
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- Y10T428/265—1 mil or less
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
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するものであ
り、近年コンピュタ一端末装置などの見やすい高精細度
フラットパネルディスプレイとして応用Ｉできるもので
ある。
り、近年コンピュタ一端末装置などの見やすい高精細度
フラットパネルディスプレイとして応用Ｉできるもので
ある。
従来例の構成とその問題点
交流電界印加により発光する電場発光素子（以後Ｅ、Ｌ
素子と略記）は螢光体薄膜層の片面あるいは両面に誘電
体薄膜層を設け、これを二つの電極層で挾む構造を持つ
。ここに用いる螢光体層はＺｎＳ 、 Ｚｎ５ｅおよび
Ｚ ｎＦ２等の母体の中に発光中心としてＭｎや稀土類
フッ化物を添加したものである。隨を発光中心として添
加したＺｎＳ螢光体素子においては一周波数５ ｋＨｚ
の電圧印加で、最高３６ｏＯ〜５ｏｏｏｃｄ／、＋の輝
度が達成されている。
素子と略記）は螢光体薄膜層の片面あるいは両面に誘電
体薄膜層を設け、これを二つの電極層で挾む構造を持つ
。ここに用いる螢光体層はＺｎＳ 、 Ｚｎ５ｅおよび
Ｚ ｎＦ２等の母体の中に発光中心としてＭｎや稀土類
フッ化物を添加したものである。隨を発光中心として添
加したＺｎＳ螢光体素子においては一周波数５ ｋＨｚ
の電圧印加で、最高３６ｏＯ〜５ｏｏｏｃｄ／、＋の輝
度が達成されている。
誘電体材料トシテハＹ２Ｏ３，５ｉ０２，５ｉ３Ｎ４．
八１２０３およびＴ ａ ２０５などが代表的なもので
ある。各層の厚みはＺｎＳ層が６０００〜７０００人、
誘電体層が４０００〜８ＱＯｏＡ程度である。
八１２０３およびＴ ａ ２０５などが代表的なもので
ある。各層の厚みはＺｎＳ層が６０００〜７０００人、
誘電体層が４０００〜８ＱＯｏＡ程度である。
交流駆動する場合、素子に印加された電圧はＺｎＳ層と
誘電体層に分圧される。ＥＬ素子は二つのコンテンサー
が直列接続されているのと等価であるから、ε□Ｖ１／
ｌｉ−εｚ■ｚ／ ｔｚ （ε：比誘電率。
誘電体層に分圧される。ＥＬ素子は二つのコンテンサー
が直列接続されているのと等価であるから、ε□Ｖ１／
ｌｉ−εｚ■ｚ／ ｔｚ （ε：比誘電率。
■：印加電圧、ｔ：厚み、添え字ｉ：誘電体を示す、添
え字ｚ ： ＺｎＳを示す）の関係から、各々の分圧は
１ｉ＝ｊ、であるならば誘電率に逆比例する。
え字ｚ ： ＺｎＳを示す）の関係から、各々の分圧は
１ｉ＝ｊ、であるならば誘電率に逆比例する。
したがって、上記Ｙ２Ｏ３等の誘電体でばε、が約４〜
２６ 、 ＺｎＳのε２が約９であるので、ＺｎＳ層に
は全印加電圧の４〜６割程度しかかがらない。
２６ 、 ＺｎＳのε２が約９であるので、ＺｎＳ層に
は全印加電圧の４〜６割程度しかかがらない。
よって、かかる素子においては、数ｋＨ１のパルス駆動
で２００■以上の電圧がかけられているのが現状である
。この高電圧は駆動回路に多大な負担をおわせでおり、
特別な高耐圧駆動ＩＣが必要となり、コストアップにつ
ながっている。
で２００■以上の電圧がかけられているのが現状である
。この高電圧は駆動回路に多大な負担をおわせでおり、
特別な高耐圧駆動ＩＣが必要となり、コストアップにつ
ながっている。
駆動電圧を下げるために、誘電体層がいがなる特性を持
つべきかつぎに述べる。すでに述べた電圧分割の関係か
らεｉ／ｌｉが大きくなければならない。発光が始捷っ
だ後は、電圧がもっばら誘電体層に印加されるので、■
、ｂ（誘電体層の絶縁破壊電圧）も大きくなけれは優秀
な誘電体薄膜といえない。したがって、誘電体層の性能
指数γはγ−ε１ｖ、ｂ／ｌ□−εｉＥ、ｂ （Ｅｌｂ：誘電体膜の絶縁破壊電場強度）で示される。
つべきかつぎに述べる。すでに述べた電圧分割の関係か
らεｉ／ｌｉが大きくなければならない。発光が始捷っ
だ後は、電圧がもっばら誘電体層に印加されるので、■
、ｂ（誘電体層の絶縁破壊電圧）も大きくなけれは優秀
な誘電体薄膜といえない。したがって、誘電体層の性能
指数γはγ−ε１ｖ、ｂ／ｌ□−εｉＥ、ｂ （Ｅｌｂ：誘電体膜の絶縁破壊電場強度）で示される。
γは式から示されるように、誘電体膜が絶縁破壊する時
の単位面積あたりに蓄積された電荷に等しい。このγが
太きければ大きい程低電圧駆動を安定して行うことがで
きる。というのは、今、螢光体膜厚が同じく、かつ誘電
体膜厚も同じＥＬ素子を２種において、片方の素子は誘
電体膜がε１＝１０Ｑ、Ｅｌｂ−１×１ｏ６■／／ｃｍ
・、γ＝１ｏ○Ｘ １０６Ｖ／ｃｙｎ、 。
の単位面積あたりに蓄積された電荷に等しい。このγが
太きければ大きい程低電圧駆動を安定して行うことがで
きる。というのは、今、螢光体膜厚が同じく、かつ誘電
体膜厚も同じＥＬ素子を２種において、片方の素子は誘
電体膜がε１＝１０Ｑ、Ｅｌｂ−１×１ｏ６■／／ｃｍ
・、γ＝１ｏ○Ｘ １０６Ｖ／ｃｙｎ、 。
他方の素子は誘電体がＪ＝５０． Ｅｉｂ＝３Ｘ１０６
Ｖ／ｃｍ。
Ｖ／ｃｍ。
γ−１５０Ｘ １．０６Ｖ／ｃＩｎ−なる特性であった
場合、当然誘電体の厚みが一諸であるので前者のε・−
１００の方がよυ低い電圧で発光する。ところがε１＝
５Ｑ。
場合、当然誘電体の厚みが一諸であるので前者のε・−
１００の方がよυ低い電圧で発光する。ところがε１＝
５Ｑ。
Ｅ−３×１０６ｖ／／ｃｍ、の方は絶縁破壊電圧が大き
いｂ− ので、前者と同等の耐電圧にした場合、膜厚を〆にでき
る。その結果、誘電体の容量が３倍になり等価的にε１
＝１５０ となる。したがって、ε、にかかわらず、性
能指数の大きい方がより低電圧発光の素子を作製するこ
とができる０γの値はできるだけ大きく、低電圧発光の
目安としてＺｎＳのｌ：□−９、Ｅ２ｂ−１、６Ｘ １
゜６■／／ｃつを前記の式に代入して得られるγ−１４
×１０６Ｖ／ｃｍ、より１０倍以上であることが望まれ
る。
いｂ− ので、前者と同等の耐電圧にした場合、膜厚を〆にでき
る。その結果、誘電体の容量が３倍になり等価的にε１
＝１５０ となる。したがって、ε、にかかわらず、性
能指数の大きい方がより低電圧発光の素子を作製するこ
とができる０γの値はできるだけ大きく、低電圧発光の
目安としてＺｎＳのｌ：□−９、Ｅ２ｂ−１、６Ｘ １
゜６■／／ｃつを前記の式に代入して得られるγ−１４
×１０６Ｖ／ｃｍ、より１０倍以上であることが望まれ
る。
従来知られている誘電体膜の性能指数は、たとえばＹ２
Ｏ３で約６０×１Ｑ６■／ｃｎＬ、Ａｂ０３で約３０×
１０６■７九、Ｓｉ３Ｎ４テ約７０ Ｘ １０６ｖ％ｍ
と小さく、低電圧発光には向かない。
Ｏ３で約６０×１Ｑ６■／ｃｎＬ、Ａｂ０３で約３０×
１０６■７九、Ｓｉ３Ｎ４テ約７０ Ｘ １０６ｖ％ｍ
と小さく、低電圧発光には向かない。
ところで、近年、高誘電率を持つＰｂＴ １０３やｐｂ
（Ｔｉ１−ｘＺｒｘ）０３等を主成分とした薄膜を誘電
体層に用いることが提案された。これらはε・が１００
以上ある反面、Ｅｌｂが５ Ｘ １０”１７ｃｍ、程度
と小さいので、従来用いられてきた誘電体材料上に比べ
て、膜厚を大幅に厚くする必要がある。したがって、Ｚ
ｎＳの６０００八に対して、素子の信頼性の面から上記
誘電体薄膜の厚さは１５０００人 以上必要となり、一
般にかかる材料では、薄膜形成時の基板温度が高いため
、膜中の粒子が成長して白濁しやすい。この様な白濁膜
を用いたＸ−Ｙマトリックスティスプレィでは、非発光
セグメントからも、他セグメントからの発光が散乱され
ることによって光が放出されるために画質か悪くなる。
（Ｔｉ１−ｘＺｒｘ）０３等を主成分とした薄膜を誘電
体層に用いることが提案された。これらはε・が１００
以上ある反面、Ｅｌｂが５ Ｘ １０”１７ｃｍ、程度
と小さいので、従来用いられてきた誘電体材料上に比べ
て、膜厚を大幅に厚くする必要がある。したがって、Ｚ
ｎＳの６０００八に対して、素子の信頼性の面から上記
誘電体薄膜の厚さは１５０００人 以上必要となり、一
般にかかる材料では、薄膜形成時の基板温度が高いため
、膜中の粒子が成長して白濁しやすい。この様な白濁膜
を用いたＸ−Ｙマトリックスティスプレィでは、非発光
セグメントからも、他セグメントからの発光が散乱され
ることによって光が放出されるために画質か悪くなる。
発明者らは上記のことを考慮し、ＥｌｂおよびＥｌｂと
ε１の積が共に高くて低電圧駆動に適した白濁しない誘
電体薄膜として５ｒＴｉ○３を主成分とする誘電体薄膜
を用いたＥＬ素子をすでに提案した。駆動電圧が下がる
ことは、駆動回路の信頼性ならびにコストの面から好ま
しい。この点、まだ−技術的解決が十分なされていない
０特に、螢光体薄膜層の発光輝度を増すために、薄膜形
成後に熱処理を行なうのであるが、その際に螢光体薄膜
層の下に誘電体層がある場合、同時に熱処理を受ける。
ε１の積が共に高くて低電圧駆動に適した白濁しない誘
電体薄膜として５ｒＴｉ○３を主成分とする誘電体薄膜
を用いたＥＬ素子をすでに提案した。駆動電圧が下がる
ことは、駆動回路の信頼性ならびにコストの面から好ま
しい。この点、まだ−技術的解決が十分なされていない
０特に、螢光体薄膜層の発光輝度を増すために、薄膜形
成後に熱処理を行なうのであるが、その際に螢光体薄膜
層の下に誘電体層がある場合、同時に熱処理を受ける。
その結果、誘電体層の膜厚がＱ、６／ｊｍ程度以」二の
場合誘電体膜内に欠陥を生じ、耐圧が低下する。また、
絶縁破壊状態が伝播性になりやすく、自己回復しにくい
という欠点がある。
場合誘電体膜内に欠陥を生じ、耐圧が低下する。また、
絶縁破壊状態が伝播性になりやすく、自己回復しにくい
という欠点がある。
発明の目的 ゛
発明者等は前記ＳｒＴｉＯ３誘電体膜に対して一層組成
的に検討を加え、より低電圧駆動に適し、かつ信頼性の
高い誘電体膜を得ようと末るものである。特に、ＥＬ素
子としては、致命的とも言える伝帳性絶縁破壊が起こら
ないいわゆる自各回復形絶縁破壊する誘電体膜を得よう
とするものである。
的に検討を加え、より低電圧駆動に適し、かつ信頼性の
高い誘電体膜を得ようと末るものである。特に、ＥＬ素
子としては、致命的とも言える伝帳性絶縁破壊が起こら
ないいわゆる自各回復形絶縁破壊する誘電体膜を得よう
とするものである。
発明の構成
本発明は、螢光体薄膜層の少なくとも一方の側に誘電体
薄膜層が設けられるとともに、少なくとも一方が光透過
性を有する二つの電極層により前記の螢光体薄膜層と誘
電体薄膜層に電圧が印加されるように構成され、誘電体
薄膜層が、その主成分組成式を ｘ （Ｔ １ｌ−ｙＡｙ○２）−（１−Ｘ）（Ｂａ、
−７Ｂ２０） ？Ｑ＜ｘ＜１．○＜ ｙ＜ １ 、 Ｏ
＜ ｚ ＜ １と表わした時０．４＜ｘ ＜０．８ の
範囲で、かつＡはＺｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、ＢはＭｇ 、Ｃａ
のうちから選ばれた少くとも１種からなることを特徴
とする薄膜発光素子である。
薄膜層が設けられるとともに、少なくとも一方が光透過
性を有する二つの電極層により前記の螢光体薄膜層と誘
電体薄膜層に電圧が印加されるように構成され、誘電体
薄膜層が、その主成分組成式を ｘ （Ｔ １ｌ−ｙＡｙ○２）−（１−Ｘ）（Ｂａ、
−７Ｂ２０） ？Ｑ＜ｘ＜１．○＜ ｙ＜ １ 、 Ｏ
＜ ｚ ＜ １と表わした時０．４＜ｘ ＜０．８ の
範囲で、かつＡはＺｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、ＢはＭｇ 、Ｃａ
のうちから選ばれた少くとも１種からなることを特徴
とする薄膜発光素子である。
実施例の説明
本発明は、従来の薄膜発光素子に用いられる誘電体薄膜
の新しい組成を見い出したことを特徴としている。すな
わち、前記に示したように、Ｔｉの位置にＺｒ、Ｈｆ、
Ｓｉで置換し、またさらにＢａの位置をＣａ、Ｍｇで置
換したことにより、ε、が５ｏ以上でしかもＥｉｂが３
Ｘ １０ Ｖ／ｃｍ、の誘電体膜が得られた。薄膜形
成は、マグネトロンＩ’ｌ Ｆスパッタリング法を用い
て行なわれた。その際、用いたターゲットは、焼結体磁
器ターゲットをそれぞれの組成物について作製されたも
のである。形成された薄膜の組成は化学分析の結果、タ
ーゲットのそれとほぼ一致する。
の新しい組成を見い出したことを特徴としている。すな
わち、前記に示したように、Ｔｉの位置にＺｒ、Ｈｆ、
Ｓｉで置換し、またさらにＢａの位置をＣａ、Ｍｇで置
換したことにより、ε、が５ｏ以上でしかもＥｉｂが３
Ｘ １０ Ｖ／ｃｍ、の誘電体膜が得られた。薄膜形
成は、マグネトロンＩ’ｌ Ｆスパッタリング法を用い
て行なわれた。その際、用いたターゲットは、焼結体磁
器ターゲットをそれぞれの組成物について作製されたも
のである。形成された薄膜の組成は化学分析の結果、タ
ーゲットのそれとほぼ一致する。
上記組成ならびに構造の誘電体膜において、例えばＢａ
０−Ｔ １ｏ２−３ｎＯ２系をとってみると、Ｂ ａＴ
ｉＯ３膜や５ｒＴｉ○３膜よりもε□あるいはＥｉｂ
の優れた特性が得られ、εｉＸ Ｅ ｉ’ ｂの値もＢ
ａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３膜に比べて高くなることを見
出した。形成された膜は、粒成長による白濁も見られず
透明であり、ＥＬ素子の誘電体薄膜層に使用した場合、
画質のよいＥＬ素子を得ることができる。さらに、Ｔ１
をＺｒ、あるいはＨｆ で置換することにより、Ｓｎで
置換した場合と同様に高いε、あるいはＥｉｂが得られ
、しかも耐熱性のある特徴的な誘電体薄膜層が得られる
ことも見い出した。熱処理時に膜にクラックが入ること
は、ト；Ｌ素子の信頼性の低下につながる。なぜならば
、稀であるが、クラックに起因するマトリックス電極の
断線が見られるからである。したがって、ここに示した
多成分系の誘電体薄膜層を用いると誘電体薄膜層にクラ
ンクのない信頼性の高いＥＬ素子を高い歩留で製作する
ことができる。
０−Ｔ １ｏ２−３ｎＯ２系をとってみると、Ｂ ａＴ
ｉＯ３膜や５ｒＴｉ○３膜よりもε□あるいはＥｉｂ
の優れた特性が得られ、εｉＸ Ｅ ｉ’ ｂの値もＢ
ａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３膜に比べて高くなることを見
出した。形成された膜は、粒成長による白濁も見られず
透明であり、ＥＬ素子の誘電体薄膜層に使用した場合、
画質のよいＥＬ素子を得ることができる。さらに、Ｔ１
をＺｒ、あるいはＨｆ で置換することにより、Ｓｎで
置換した場合と同様に高いε、あるいはＥｉｂが得られ
、しかも耐熱性のある特徴的な誘電体薄膜層が得られる
ことも見い出した。熱処理時に膜にクラックが入ること
は、ト；Ｌ素子の信頼性の低下につながる。なぜならば
、稀であるが、クラックに起因するマトリックス電極の
断線が見られるからである。したがって、ここに示した
多成分系の誘電体薄膜層を用いると誘電体薄膜層にクラ
ンクのない信頼性の高いＥＬ素子を高い歩留で製作する
ことができる。
以下、本発明の実施例について、図を用いて説明する。
図に示すようにＩＴＯ透明電極２の付与されたガラス基
板上１にｘ（Ｔｉｏ、８Ｓｎ０．２０２）−（１−ｘ）
ＢａＯなる組成の誘電体膜３をＸの値を０．４，０．６
，０゜６゜０．７，０．８と変化させてマグネトロンＲ
Ｆスパッタリング法により各々厚さ６００Ｑ人付着させ
た。
板上１にｘ（Ｔｉｏ、８Ｓｎ０．２０２）−（１−ｘ）
ＢａＯなる組成の誘電体膜３をＸの値を０．４，０．６
，０゜６゜０．７，０．８と変化させてマグネトロンＲ
Ｆスパッタリング法により各々厚さ６００Ｑ人付着させ
た。
スパッタリングガスとしては０２とＡｒの混合ガス（０
２分圧２５％）を用いた。スパッタ時のガス圧は、０．
８Ｐａである。夕〜ゲットとしては、上記組成に混合し
、１４００°Ｃで焼結したセラミック板を用いた。基板
温度は４００°Ｃである。得られた薄膜は全組成とも透
明で、白濁は見られなかった。
２分圧２５％）を用いた。スパッタ時のガス圧は、０．
８Ｐａである。夕〜ゲットとしては、上記組成に混合し
、１４００°Ｃで焼結したセラミック板を用いた。基板
温度は４００°Ｃである。得られた薄膜は全組成とも透
明で、白濁は見られなかった。
誘電体膜３を形成したこの時点で、各組成のε、とＥｉ
ｂＯ値をチェックした。その後、誘電体傳膜の上にＺｎ
Ｓ、：Ｍｎを電子ビーム蒸着法により同時蒸着し、Ｚｎ
Ｓ：Ｍｎの螢光体層４を厚さ５０００人形成した。その
熱処理を６００″Ｃで１時間真空中で行なった。ＺｎＳ
：Ｍｎ膜の保護用にＴａ２Ｏ，膜５を電子ビーム蒸着
法により厚さ４００人付着きせた。そノ上ＫＰｂＮｂ２
０６膜６ヲマｆネトｌニア ７ＲＦｒ、ハ７タリング法
により厚さ１０００人付着人付た。スパッタリングガス
として２５チの０２ を含むＡｒ混合ガスを用い、その
スパッターガス圧は３Ｐａ である。ターゲットにはＰ
ｂＮｂ２Ｏ６のセラミックを用い、基板温度を３８０°
Ｃとした。最後に上部電極としてＡｌ膜７を抵抗加熱蒸
着法により厚さ１０００人付着きせて、ＥＬ素子を完成
した。
ｂＯ値をチェックした。その後、誘電体傳膜の上にＺｎ
Ｓ、：Ｍｎを電子ビーム蒸着法により同時蒸着し、Ｚｎ
Ｓ：Ｍｎの螢光体層４を厚さ５０００人形成した。その
熱処理を６００″Ｃで１時間真空中で行なった。ＺｎＳ
：Ｍｎ膜の保護用にＴａ２Ｏ，膜５を電子ビーム蒸着
法により厚さ４００人付着きせた。そノ上ＫＰｂＮｂ２
０６膜６ヲマｆネトｌニア ７ＲＦｒ、ハ７タリング法
により厚さ１０００人付着人付た。スパッタリングガス
として２５チの０２ を含むＡｒ混合ガスを用い、その
スパッターガス圧は３Ｐａ である。ターゲットにはＰ
ｂＮｂ２Ｏ６のセラミックを用い、基板温度を３８０°
Ｃとした。最後に上部電極としてＡｌ膜７を抵抗加熱蒸
着法により厚さ１０００人付着きせて、ＥＬ素子を完成
した。
ＥＬ素子を繰返周波数５ ｋＨｚの交流パルスで駆動し
、電圧輝度特性をめた。第１表に各誘電体組成（Ｘ値）
について電気的特性、および発光特性を示す。
、電圧輝度特性をめた。第１表に各誘電体組成（Ｘ値）
について電気的特性、および発光特性を示す。
第 １ 表
発光特性は飽和輝度３４００〜３ｅｓｏｏＣｄ／ｙＪに
達する電圧が記しである０表から明らか々ようＫＸが０
．５の時誘電率ε、は最高値に達し、ε、×ＥｉｂＯ値
も最大と彦っている。特にこの系で注目すべき点は、絶
縁破壊電場Ｅｌｂが３×１０Ｖ／ｃｍ。
達する電圧が記しである０表から明らか々ようＫＸが０
．５の時誘電率ε、は最高値に達し、ε、×ＥｉｂＯ値
も最大と彦っている。特にこの系で注目すべき点は、絶
縁破壊電場Ｅｌｂが３×１０Ｖ／ｃｍ。
以上と、Ｓ ｒ Ｔ ｉＯ３に比べそはるかに優れてお
り１さらに絶縁破壊状態が自己回復形となっている点で
ある。また６００″Ｃで１時間熱処理をすると誘電率が
１００以上になるものがあった。上記εｉおよびＥｉｂ
の組成比の変動に対する依存性からＸの値が０．４−０
．８の間では、５ｒＴｉ○３と同程度の性能指数を持ち
、しかもＥｉｂがはるかに優れていることを見い出した
。Ｅｌｂが高いことは、薄膜発光素子の信頼性を向上す
る意味で不可欠である０発光特性を見ると飽和輝度３４
００〜３５００Ｃｄ／＋ＭＦに達する電圧はｘ ＝ ｏ
、 ５で最低値を示しており１１０■と、低電圧で駆動
できる。またＸの値が０．４〜０．８の範囲内でも１４
０ｖ以下と低電圧駆動になる０ 上記結果から総合的に判断し、Ｘ （Ｔ １ ｏ、 ｓ
Ｓ ｎｏ、 ２！Ｏ２）−（１−ｘ）ＢａＯなる組成式
で０．４≦Ｘ≦０．８の範囲内で低電圧駆動型ＥＬ素子
の誘電体膜としてＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３膜より優
れた薄膜を得ることカニできる。
り１さらに絶縁破壊状態が自己回復形となっている点で
ある。また６００″Ｃで１時間熱処理をすると誘電率が
１００以上になるものがあった。上記εｉおよびＥｉｂ
の組成比の変動に対する依存性からＸの値が０．４−０
．８の間では、５ｒＴｉ○３と同程度の性能指数を持ち
、しかもＥｉｂがはるかに優れていることを見い出した
。Ｅｌｂが高いことは、薄膜発光素子の信頼性を向上す
る意味で不可欠である０発光特性を見ると飽和輝度３４
００〜３５００Ｃｄ／＋ＭＦに達する電圧はｘ ＝ ｏ
、 ５で最低値を示しており１１０■と、低電圧で駆動
できる。またＸの値が０．４〜０．８の範囲内でも１４
０ｖ以下と低電圧駆動になる０ 上記結果から総合的に判断し、Ｘ （Ｔ １ ｏ、 ｓ
Ｓ ｎｏ、 ２！Ｏ２）−（１−ｘ）ＢａＯなる組成式
で０．４≦Ｘ≦０．８の範囲内で低電圧駆動型ＥＬ素子
の誘電体膜としてＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３膜より優
れた薄膜を得ることカニできる。
つぎに、上記ｘ（Ｔｉｏ、 ５ｓｎｏ、 ２０２）−（
１−ｘ）ＢａＯ系の特性の優れた組成領域Ｘが０．５
において、さらに、Ｔｉ の一部をＳｎに置換する量を
変化させた場合について以下に示す。Ｓｎの置換量をＯ
から０．４まで変化させた結果を記す。誘電体膜の評価
、素子の構成と作成条件および発光特性の測定の条件は
、前記Ｔｉｏ、 ５ｓｎｏ、 ２０２−ＢａＯ系と同じ
である。第２表にＴｉ の位置にＳｎを置換した結果を
示した。特性項目の中に新たに誘電体膜３の上部に形成
されたＺｎＳ：Ｍｎ螢光体層４をアニールする時に誘電
体膜に何条クラックが入るか（１０枚のザンプルのうち
クラックの入った枚数から計算を示す項目を設けた。さ
らに絶縁破壊電場測定後の絶縁破壊状態の様子を観察し
、自己回復形絶縁破壊状態になるかどうかを定性的に示
す項目も設けた。
１−ｘ）ＢａＯ系の特性の優れた組成領域Ｘが０．５
において、さらに、Ｔｉ の一部をＳｎに置換する量を
変化させた場合について以下に示す。Ｓｎの置換量をＯ
から０．４まで変化させた結果を記す。誘電体膜の評価
、素子の構成と作成条件および発光特性の測定の条件は
、前記Ｔｉｏ、 ５ｓｎｏ、 ２０２−ＢａＯ系と同じ
である。第２表にＴｉ の位置にＳｎを置換した結果を
示した。特性項目の中に新たに誘電体膜３の上部に形成
されたＺｎＳ：Ｍｎ螢光体層４をアニールする時に誘電
体膜に何条クラックが入るか（１０枚のザンプルのうち
クラックの入った枚数から計算を示す項目を設けた。さ
らに絶縁破壊電場測定後の絶縁破壊状態の様子を観察し
、自己回復形絶縁破壊状態になるかどうかを定性的に示
す項目も設けた。
第２表
第２表から明らかなようにＴ１ の一部をＳｎで置き換
えるとε１ｌＥｉｂが共に上る傾向がある。その結果、
Ｓｎを置換して０．３以下の領域で、０−５ Ｔ ｚ
０２−０−５Ｂ ａｏ膜より上まわる性能指数が得られ
る。特にＳｎの置換量ｙが０．２の近傍でε１×）Ｅｉ
ｂの性能指数が最高値を示している。したがって、この
領域内でアニール時にクラックの入らない低電圧１駆動
ＥＬ素子を歩留りよく作製することができる。また、ア
ニール後の誘電体膜の誘電率−は５、Ｓｎの置換量ｙの
値が０．１．０．２．０．３の場合。
えるとε１ｌＥｉｂが共に上る傾向がある。その結果、
Ｓｎを置換して０．３以下の領域で、０−５ Ｔ ｚ
０２−０−５Ｂ ａｏ膜より上まわる性能指数が得られ
る。特にＳｎの置換量ｙが０．２の近傍でε１×）Ｅｉ
ｂの性能指数が最高値を示している。したがって、この
領域内でアニール時にクラックの入らない低電圧１駆動
ＥＬ素子を歩留りよく作製することができる。また、ア
ニール後の誘電体膜の誘電率−は５、Ｓｎの置換量ｙの
値が０．１．０．２．０．３の場合。
それぞれ、１５０，１３０，１ｏＯとアニール前よりも
大きくなり、ＥＬ素子の駆動電圧をさらに低下させるこ
とを見い出した。
大きくなり、ＥＬ素子の駆動電圧をさらに低下させるこ
とを見い出した。
上記のＴｉをＳｎで置換するのと全く同様な手法で、Ｓ
ｎの代わりにＺｒとＨｆについて調べたが、これら両者
の場合、置換量と共に、Ｓｎと同様にｙが０．２の近傍
でε□×Ｅｉｂが最高値を示し、さらにクラックも入り
にくいことを見い出した。しかしながら、Ｚｒ、Ｈｆの
場合は、これらの性能指数が高い範囲が広く、置換量ｙ
は、０．５でも十分低電圧駆動ＥＬ素子として利用でき
る誘電体膜であることを確認した。たとえば０．６（Ｔ
ｌｏ、７Ｚｒｏ、３０２）−〇、６ＢａＯでは、εｉ
が６０で、Ｅｉｂが２．５×１０６Ｖ／ｃｒｎ−トナッ
ており、しかも絶縁破壊後の様子は、自己回復形であっ
た。またｏ、 ５（Ｔｉ０．６Ｚｒｏ、６０２）−ｏ、
５ＢａＯではεｉが３０． Ｅ、Ｊ泊ｘ １ｏ６Ｖ／
ｃｍ、であり、○、 ５（Ｔｔｏ、６Ｈｆｏ、 ６０２
）−ｏ、 ５ＢａＯではεｉが３６、Ｅｌｂが３ Ｘ
１ Ｑ６Ｖ／ｃｍ、 ｆ ６ ッｆ７：−６壕だ、Ｔ１
の位置に置き換える元素、Ｓｎ、Ｚｒ。
ｎの代わりにＺｒとＨｆについて調べたが、これら両者
の場合、置換量と共に、Ｓｎと同様にｙが０．２の近傍
でε□×Ｅｉｂが最高値を示し、さらにクラックも入り
にくいことを見い出した。しかしながら、Ｚｒ、Ｈｆの
場合は、これらの性能指数が高い範囲が広く、置換量ｙ
は、０．５でも十分低電圧駆動ＥＬ素子として利用でき
る誘電体膜であることを確認した。たとえば０．６（Ｔ
ｌｏ、７Ｚｒｏ、３０２）−〇、６ＢａＯでは、εｉ
が６０で、Ｅｉｂが２．５×１０６Ｖ／ｃｒｎ−トナッ
ており、しかも絶縁破壊後の様子は、自己回復形であっ
た。またｏ、 ５（Ｔｉ０．６Ｚｒｏ、６０２）−ｏ、
５ＢａＯではεｉが３０． Ｅ、Ｊ泊ｘ １ｏ６Ｖ／
ｃｍ、であり、○、 ５（Ｔｔｏ、６Ｈｆｏ、 ６０２
）−ｏ、 ５ＢａＯではεｉが３６、Ｅｌｂが３ Ｘ
１ Ｑ６Ｖ／ｃｍ、 ｆ ６ ッｆ７：−６壕だ、Ｔ１
の位置に置き換える元素、Ｓｎ、Ｚｒ。
Ｈｆ を組み合わせることにより、優れた低電圧駆動Ｅ
Ｌ素子が作製できることは言う壕でもない。
Ｌ素子が作製できることは言う壕でもない。
次にＢａの′位置をＭｇ’ 、Ｃａにて置換した結果を
記す。
記す。
誘電体膜の評価、素子の構成と作製条件および発光特性
の測定条件は前記○。５Ｔｉ１−ｙＳｎｙＯ２−Ｏ０５
ＢａＯ系と同じである。
の測定条件は前記○。５Ｔｉ１−ｙＳｎｙＯ２−Ｏ０５
ＢａＯ系と同じである。
第３表にＢａの位置にＭｑを置換した結果を示した。
第３表
第３表から明らかなように、Ｂａの一部をＭｑで置き換
えると、εｉは減少し、逆にＥｌｂは上る傾向がある。
えると、εｉは減少し、逆にＥｌｂは上る傾向がある。
その結果、鞠を１０〜３０％程度置換した領域で性能指
数がＭｑを置換しない膜より向上する。クラックばＢａ
をＭｑ で置換しても全然観堅されなかった。陶が６０
係以上では、誘電率が２０と低くなり、低電圧発光に適
した性能指数１００ Ｘ １ ｏ６ｖ／ｃｖｒ、 （Ｚ
ｎＳの性能指数の約７倍）以下になってし捷う。したが
って、適当なＭｑのＳｒに対する置換割合は４ｏ％以下
といえる。
数がＭｑを置換しない膜より向上する。クラックばＢａ
をＭｑ で置換しても全然観堅されなかった。陶が６０
係以上では、誘電率が２０と低くなり、低電圧発光に適
した性能指数１００ Ｘ １ ｏ６ｖ／ｃｖｒ、 （Ｚ
ｎＳの性能指数の約７倍）以下になってし捷う。したが
って、適当なＭｑのＳｒに対する置換割合は４ｏ％以下
といえる。
この領域内でアニール時にクラックの入らない低電圧駆
動ＥＬ素子を歩留りよく作製できる。
動ＥＬ素子を歩留りよく作製できる。
上記Ｍｇ 、 Ｂ ａと全く同様な手法でＣａについて
さらに検討した。この場合、ε１とＥｌｂの傾向は、Ｍ
ｑの場合と同様であった。クラックに関しては鞠同様全
く観緊されなかった。適当な置換範囲は３０％す、内で
、それより多い領域で性能指数は１００ Ｘ １ ｏ６
ｙ／ｃｎムより小さく、また多少白濁のしやすい膜にな
る。ｏ、 ５ （Ｔ ｌ ｏ、 ９ Ｓｎｏ、 １０２
”−０−５（Ｂａｏ、７Ｃａｏ、３０）なる組成の膜
は、ε、−６０。
さらに検討した。この場合、ε１とＥｌｂの傾向は、Ｍ
ｑの場合と同様であった。クラックに関しては鞠同様全
く観緊されなかった。適当な置換範囲は３０％す、内で
、それより多い領域で性能指数は１００ Ｘ １ ｏ６
ｙ／ｃｎムより小さく、また多少白濁のしやすい膜にな
る。ｏ、 ５ （Ｔ ｌ ｏ、 ９ Ｓｎｏ、 １０２
”−０−５（Ｂａｏ、７Ｃａｏ、３０）なる組成の膜
は、ε、−６０。
Ｅｌｂ−２，３×１０６ｖ／ｃへε、ＸＥｉｂ−１３８
×１ｏ６■７扁であった。さらにこの誘電体膜の絶縁破
壊状態は、Ｔｉ の位置にＳｎ を０．１に、３程度置
換すると自己回復形絶縁破壊することも見い出した。
×１ｏ６■７扁であった。さらにこの誘電体膜の絶縁破
壊状態は、Ｔｉ の位置にＳｎ を０．１に、３程度置
換すると自己回復形絶縁破壊することも見い出した。
以上説明したように、共通してクラックに対して効果的
で、また特徴的にεｉが比較的高く、Ｅｉｂの高い誘電
体膜が得られ性能指数も高（ＴｉをＳｎ、Ｚｒ、 Ｈｆ
で置換すると自己回復形絶縁破壊することも見い出され
た０ したがって、ＴｌＯ２７Ｂ ａＯに対して、各々置換し
た各元素（Ｔｉに対しＳｎ 、 Ｚｒ 、Ｈｆ 、 Ｂ
ａに対しＭｇ ’、Ｃａ ）の長所を組合せる目的で、
すでに説明した置押割合の範囲内で適当に４成分系にす
ることも可能である０ 発明の効果 以上のように、本発明によれば、薄膜発光素子の誘電体
薄膜層をｘ （Ｔｉ１−ｙＡｙＯ２）−（１−ｘ）Ｂａ
Ｏ組成を持つ性能指数の高い、あるいは同時にクラ、ン
クの入りにくく、自己回復形絶縁破壊しやすい誘電体で
構成しているので、画質ならびに信頼性の痺い低電圧駆
動型発光素子を歩留りよく得ることができる。このこと
は、駆動回路の信頼性向上およびコスト面から工業的価
値は大きい。
で、また特徴的にεｉが比較的高く、Ｅｉｂの高い誘電
体膜が得られ性能指数も高（ＴｉをＳｎ、Ｚｒ、 Ｈｆ
で置換すると自己回復形絶縁破壊することも見い出され
た０ したがって、ＴｌＯ２７Ｂ ａＯに対して、各々置換し
た各元素（Ｔｉに対しＳｎ 、 Ｚｒ 、Ｈｆ 、 Ｂ
ａに対しＭｇ ’、Ｃａ ）の長所を組合せる目的で、
すでに説明した置押割合の範囲内で適当に４成分系にす
ることも可能である０ 発明の効果 以上のように、本発明によれば、薄膜発光素子の誘電体
薄膜層をｘ （Ｔｉ１−ｙＡｙＯ２）−（１−ｘ）Ｂａ
Ｏ組成を持つ性能指数の高い、あるいは同時にクラ、ン
クの入りにくく、自己回復形絶縁破壊しやすい誘電体で
構成しているので、画質ならびに信頼性の痺い低電圧駆
動型発光素子を歩留りよく得ることができる。このこと
は、駆動回路の信頼性向上およびコスト面から工業的価
値は大きい。
図は本発明の一実施例である薄膜発光素子の断面図であ
る。 １・・・ ガラス基板、２・・・・・・透明電極、３・
・・・・・誘電体膜、４−・ＺｎＳ ：Ｍｎ螢光体膜、
５・・・Ｔａ２０５膜、６・・・・・・ＰｂＮｂ２Ｏ６
膜、７・・・・・・ＡＩ電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名々
〃 ／／ ／／ ４ ″ ４ ／／／、 ′〃、・′
７＼ｌ
る。 １・・・ ガラス基板、２・・・・・・透明電極、３・
・・・・・誘電体膜、４−・ＺｎＳ ：Ｍｎ螢光体膜、
５・・・Ｔａ２０５膜、６・・・・・・ＰｂＮｂ２Ｏ６
膜、７・・・・・・ＡＩ電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名々
〃 ／／ ／／ ４ ″ ４ ／／／、 ′〃、・′
７＼ｌ
Claims (1)
- （１）螢光体薄膜層の少なくとも一方の側に誘電体薄膜
層が設けられるとともに、少なくとも一方が光透過性を
有する二つの電極層により前記螢光体薄膜層と前記誘電
体薄膜層に電圧が印加されるように構成され、前記誘電
体薄膜層が、その主組成式を と表わした時 ０．４≦ｘ＜：０．８ の範囲で、か−）ＡはＺｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、ＢはＭｇ、Ｃ
ａのうちから選ばれた少なくとも１種からなることを特
徴とする薄膜発光素子。 （躊 誘電体薄膜層の主成分の組成式において、ＡがＺ
ｒ またはＨｆでかつｙ≦０．５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０ （→ 誘電体薄膜層の主成分の組成式において、ＡがＳ
ｎでかつｙ≦０．３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。 （→ 誘電体薄膜層の主成分の組成式において、Ｂが雨
でかつ２≦０．４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。 （＠ 誘電体薄膜層の主成分の組成式において、ＢがＣ
ａ でかつｚ＜０．３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 (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58233015A JPS60124396A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 薄膜発光素子 |
| US06/678,406 US4613546A (en) | 1983-12-09 | 1984-12-05 | Thin-film electroluminescent element |
| DE8484308539T DE3478382D1 (en) | 1983-12-09 | 1984-12-07 | Thin-film electroluminescent element |
| EP84308539A EP0145470B1 (en) | 1983-12-09 | 1984-12-07 | Thin-film electroluminescent element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58233015A JPS60124396A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 薄膜発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124396A true JPS60124396A (ja) | 1985-07-03 |
| JPH0530039B2 JPH0530039B2 (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=16948472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58233015A Granted JPS60124396A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 薄膜発光素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4613546A (ja) |
| EP (1) | EP0145470B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60124396A (ja) |
| DE (1) | DE3478382D1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113595A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | シャープ株式会社 | 薄膜ｅｌ素子 |
| JPH0679513B2 (ja) * | 1985-12-25 | 1994-10-05 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 |
| JPH0697704B2 (ja) * | 1986-01-27 | 1994-11-30 | シャープ株式会社 | ＭＩＳ型ＺｎＳ青色発光素子 |
| EP0326615B1 (en) * | 1986-09-19 | 1993-11-10 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Thin-film el device |
| JPS63146398A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-18 | 日産自動車株式会社 | 薄膜ｅｌパネル |
| JP2650730B2 (ja) * | 1988-08-08 | 1997-09-03 | シャープ株式会社 | 炭化珪素半導体を用いたｐｎ接合型発光ダイオード |
| US5432015A (en) * | 1992-05-08 | 1995-07-11 | Westaim Technologies, Inc. | Electroluminescent laminate with thick film dielectric |
| JP4252665B2 (ja) | 1999-04-08 | 2009-04-08 | アイファイヤー アイピー コーポレイション | Ｅｌ素子 |
| US6771019B1 (en) | 1999-05-14 | 2004-08-03 | Ifire Technology, Inc. | Electroluminescent laminate with patterned phosphor structure and thick film dielectric with improved dielectric properties |
| KR100818058B1 (ko) * | 2002-06-28 | 2008-03-31 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 엠아이엠 캐패시터 형성방법 |
| CN111676456B (zh) * | 2020-06-04 | 2022-10-25 | 西安交通大学 | 一种自组装Ba(Hf,Ti)O3:HfO2纳米复合无铅外延单层薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB798503A (en) * | 1953-12-09 | 1958-07-23 | Thorn Electrical Ind Ltd | Improvements in and relating to electroluminescent lamps |
| US3143682A (en) * | 1954-12-20 | 1964-08-04 | British Thomson Houston Co Ltd | Electroluminescent devices with a barium titanate layer |
| US3014813A (en) * | 1955-01-17 | 1961-12-26 | Sylvania Electric Prod | Electroluminescent lamp |
| DE1057251B (de) * | 1955-05-20 | 1959-05-14 | Standard Elek K Lorenz Ag | Bildwandler, bei welchem ein strahlungs-empfindlicher Stoff die Lumineszenz eines elektrolumineszierenden Stoffes steuert |
| US3283194A (en) * | 1955-11-16 | 1966-11-01 | Sylvania Electric Prod | Electroluminescent lamp with a barium titanate layer |
| US3107178A (en) * | 1956-06-28 | 1963-10-15 | Sylvania Electric Prod | High dielectric constant glass |
| US2894854A (en) * | 1958-07-29 | 1959-07-14 | Hughes Aircraft Co | Electroluminescent device |
| US3104339A (en) * | 1960-08-08 | 1963-09-17 | Sylvania Electric Prod | Electroluminescent device |
| US3073982A (en) * | 1960-12-23 | 1963-01-15 | Westinghouse Electric Corp | Electroluminescent device |
| DE1179300B (de) * | 1961-12-02 | 1964-10-08 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Elektrolumineszenter Leuchtkondensator zur Darstellung von Zeichen und Verfahren zu seiner Herstellung |
| GB1481047A (en) * | 1973-07-05 | 1977-07-27 | Sharp Kk | Electroluminescent element |
| JPS5324600A (en) * | 1976-08-19 | 1978-03-07 | Murata Manufacturing Co | Nonnreducing dielectric ceramic composition |
| DE2659672B2 (de) * | 1976-12-30 | 1980-12-04 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Kondensatordielektrikum mit inneren Sperrschichten und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JPS59125B2 (ja) * | 1978-10-20 | 1984-01-05 | ティーディーケイ株式会社 | 非直線性誘電体素子 |
| JPS5693289A (en) * | 1979-12-26 | 1981-07-28 | Ngk Spark Plug Co | Electroluminescent light transmitting ceramic dielectric substrate |
| FI62448C (fi) * | 1981-04-22 | 1982-12-10 | Lohja Ab Oy | Elektroluminensstruktur |
| DE3367039D1 (en) * | 1982-05-28 | 1986-11-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thin film electric field light-emitting device |
-
1983
- 1983-12-09 JP JP58233015A patent/JPS60124396A/ja active Granted
-
1984
- 1984-12-05 US US06/678,406 patent/US4613546A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-12-07 EP EP84308539A patent/EP0145470B1/en not_active Expired
- 1984-12-07 DE DE8484308539T patent/DE3478382D1/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0145470B1 (en) | 1989-05-24 |
| EP0145470A2 (en) | 1985-06-19 |
| DE3478382D1 (en) | 1989-06-29 |
| JPH0530039B2 (ja) | 1993-05-07 |
| EP0145470A3 (en) | 1987-06-03 |
| US4613546A (en) | 1986-09-23 |
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