JPS60264097A

JPS60264097A - 薄膜ｅｌ素子

Info

Publication number: JPS60264097A
Application number: JP59121395A
Authority: JP
Inventors: 布村　恵史
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1985-12-27

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】（発明の技術分野）本発明は、交流電圧を印加することにょｔ）ＥＬ（エレ
クトロルミネセンス）発光を呈する薄膜ＥＬ素子に係り
、特に輝度特性を改善したメモリ型の薄膜ＥＬ素子に関
するものである。

（従来技術とその問題点）ＥＬ素子は、薄型の自己発光型表示装置として情報端末
装置等に使用されている。第１図に代表的なＥＬ素子で
ある交流駆動の従来の２重絶縁型薄膜ＢＬ素子の一例の
構造を示す模式的断面図を示す。透明基板１上に透明電
極２．第１絶縁体層３、発光層４．第２絶縁体層５．背
面電極６からなる積層構造を有している。

発光層としてはＺｎＳやＺｎ８ｅ　及びこれらの混晶を
母体としてＭｎやＴｂＦ３．ＳｍＦ３等の発光中心がド
ープされた薄膜が使用され、第１及び第２絶縁体層とし
ては、Ｙ２Ｏ，Ｔａ２０６　、Ｓｉ３Ｎ４゜ＢａＴｉＯ
３等の透明な誘電体が使用されている。

この薄膜ＥＬ素子に交流電源Ｅにより、高電界を印加す
ることにより、電界加速された電子が発光中心を衝突励
起し発光するものである。絶縁体層は素子の破壊にいた
る過剰電流を阻止するとともに、発光層と絶縁体層界面
での電荷蓄積による分極効果を交流駆動により有効に利
用する働きをも有している。また、湿気等に弱い発光層
の保護の効果もある。これらの効果により２重絶縁型薄
膜ＥＬ素子により輝度特性や信頼性が大幅に改善された
。

更に、Ｍｎｉ発光中心とする２重絶縁型薄膜ＥＬ電圧を
昇圧していく場合と、逆に高電圧印加状態から電圧をＦ
けていく場合において、発光輝度が異なる、いわゆるヒ
ステリシス特性を示すものである。このようなメモリ効
果を利用することにより、従来のメモリ効果を示さない
薄膜ＥＬ素子では非常に困難な、大表示容址のドツトマ
トリックス型表示装置の実現可能性がある。また、メモ
リ効果を示す薄膜ＥＬ素子特有の光書込みや電子線書込
み等の新しい現象を利用したストレージチューブ等の新
しい応用への展開も期待されている。

この薄膜ＥＬ索子のメモリ効果は、素子構成材料や作成
条件に微妙に影響されるものであるが、特に重要な因子
はＺｎ８発光層中のＭｎ濃度でおることが判っている。

すなわち、第２図に示したメモＩＪ効果の指標であるヒ
ステリシス電圧幅Ｖ□はＭｎ濃度に影響され、第３図の
ヒステリシス電圧幅−Ｍｎｆｌｋ［特性曲線に示すよう
な傾向を有し、１．５重量％前後のＭｎ１１度で最大の
■Ｈを示す。

また、薄膜ＥＬ素子の発光輝度や発光効率もＭｎ濃度に
著しく依存している。第４図の発光輝度−Ｍｎ濃度特性
曲線に示すように約０．４５重量％のＭｎ＃度で最高の
発光輝度を有し、それ以後は、Ｍｎ＃度の増大とともに
急激に発光輝度が低下する傾向を示す。発光効率につい
てもほぼ同様である。

従って、最高輝度を与えるＭｎ濃度ではほとんどメモリ
効果はなく、また、良好なメモリ効果を与えるＭｎ濃度
の薄膜ＥＬ素子では最高輝度に対して５分の１程度の低
い輝度しか得られない。当然、交流駆動素子であるため
に、駆動周波数を高くすることにより実質的に高輝度を
得ることができ、特にメモリ型では発光保持電圧印加の
周波数を高くするような駆動方式の工夫が可能である。

しかし、薄膜ＥＬ素子が大容量の容量型素子であり、駆
動電圧も高いために、実用的な表示面積の素子では、あ
まり高い駆動周波数を取ることはできず、また消費電力
や素子の発熱の問題も生じる。

（発明の目的）本発明の目的は、上記問題点を解消することにより、大
容量表示装置や新たな応用を可能にする良好な発光輝度
特性を有する、メモリ型の薄膜ＥＬ累子全提供すること
にある。

（発明の構成）本発明の薄膜ＥＬ素子は、２層の絶縁体層で発光中心と
してＭｎを含む発光層を挾持した構造を有する薄膜ＥＬ
素子において、前記発光層が少くとも２つの前記Ｍｎ濃
度の異なる発光Ｎを含んで形成されていることから構成
される。

（構成の詳細な説明）本発明は、薄膜ＥＬ素子では、発光輝度特性は発光層全
体が関与し、メモリ特性は絶縁体層との界面近傍がより
多く関与しているという知見にもとづいてなされたもの
である。すなわち、メモリ特性と発光輝度特性の両立の
ために、発光層の中央部層では輝度特性に優れた０、２
から０．８重量％の低Ｍｎ濃度とし、界面近傍ではメモ
リ特性に優れ７’ｃＯ１８〜２重量％の高Ｍｎ＃度とし
たものである。

発光層全体の厚さが一定の場合、低Ｍｎ濃度層が厚い方
が発光輝度が高く、また、高Ｍｎ濃度層が厚い方がメモ
リ効果に優れており、必要に応じて最適な厚さを選択す
れば良い。

一般的に使用されているＯ、６ミクロン程度の発光層に
対しては、両界面近傍での高Ｍｎ濃度層の厚さは００２
から０．２ミクロン程度が適している。

０．０２　ミクロン以下ではほとんどメモリ効果を示さ
ず、また、０．２ミクロン以上では発光輝度の改善はわ
ずかしかない。

なお、発光層は上記のように中央部層と両端部層に分割
するだけでなく、それ以上に分割してそれぞれ適切なＭ
ｎ濃度分布を持つようにしても良い。

以上のようなＭｎ濃度に分布をもつ発光層はＺｎ８等の
発光層の母体とＭｎの共蒸着法を採用することにより、
成膜の各段階においてＺｎＳとＭｎの蒸発計を相対的に
調整することにより容易に作成することができる。甘た
、電子ビーム蒸着やスパッタ法で作成する場合において
も、Ｍｎ濃１ｆ’に変えた２種類の蒸着用ペレットやタ
ーゲッＨ−途中で切り換えて作成することにより、真空
を破らず連続的に成膜することができる。

（実施例）透明ガラス基板上にＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ
　Ｏｘｉ　−ｄｅ）透明導電膜、第１絶縁体層、ＺｎＳ
：Ｍｎ発光層、第２絶縁体層、ＡＩ背面電極を形成した
。

ここで、第１及び第２絶縁体層は厚さ０．２５ミクロン
のＹ２Ｏ３蒸着膜とした。ＺｎＳ：Ｍｎ発光層はＺｎＳ
とＭｎｉ別々の蒸発源とした共蒸着法により作成した。

ＺｎＳの蒸発速［−一定として、Ｍｎの蒸発速度金成膜
中に変え発光層中のＭｎ濃度に厚さ方向の分布をもたせ
て成膜した。最初の０．１５ミクロンは１．５重量％の
Ｍｎ濃度とし、次の０．３５ミクロンは０．４重量％の
Ｍｎ９度、最後の０１５ミクロンは再び１．５重量％の
Ｍｎ濃度とした。なお、ＺｎＳ：Ｍｎｎ層成後後真空中
５００°Ｇ−３０分間の熱処理を行なった。

この実施例の印加電圧輝度特性を第５図の曲線Ａに示す
。また、参考として第５図にはメモリ効果を示さないＭ
ｎ０．４５重量％の高輝度発光の薄膜ＥＬ素子と、メモ
リ特性に優れたＭｎ１．５重量−の薄膜ＥＬ素子の電圧
輝度特性を、それぞれ第５図中の曲線Ｂ及び曲線Ｃに示
す。これから判るように、本実施例の薄膜ＥＬ素子はヒ
ステリシス電圧幅が若干狭いが、発光輝度特性が大幅に
改善された。

（発明の効果）以上、詳細に述べたように、本発明の薄膜ＥＬ素子は、
発光層をそれぞれ発光輝度を高くするのに最適なＭｎ濃
度の発光層とメモリ特性を良くするのに最適なＭｎ濃度
の発光層を形成するように、Ｍｎ濃度分布を設けている
ので、メモリ効果を示す薄膜ＥＬ素子の発光輝度を高め
ることができるという効果を有している。従って、本発
明の薄膜ＥＬ素子を使用することにより、従来困難であ
った大表示容量のドットマ？　ＩＪツクス表示装置や高
輝度ノストレーンチューブ等の夾現を可能トなり、その
効果は犬である。

【図面の簡単な説明】第１図は従来の薄膜ＥＬ素子の一例の構造を示す模式的
断面図、第２図、第３図及び第４図は七発光輝度−Ｍｎ
濃度特性図、第５図は本発明の一実施例と従来例を比較
して示した発光輝度−印加電圧特性図である。・・・背面電極、Ｅ・・・・・・交流電源、ｖＨ・・・
・・・ヒステリシス幅。代理人　弁理士　内　原　音第７図印力ロ電圧（Ｖ）第？圀Ｍ７Ｌ儂虜（重量幻第３図〜濃度（ｉｔ％シ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２層の絶縁体層で発光中心としてＭｎｔ含む発光
層を挾持した構造を有する薄膜ＥＬ素子において、前記
発光層が少くとも２つの前記Ｍｎ濃度の異なる発光層を
含んで形成されていることを特徴とする薄膜ＥＬ素子。
（２）発光層が、発光輝度を高くするためにＭｎ濃度を
低くした中央部層と、メモリ特性を良くするためにＭｎ
濃度を高くした両端部層からなる特許請求の範囲第（１
）項記載の薄膜ＥＬ素子。
（３）メモリ特性を良くするためにＭｎ濃度を高くした
両端部層の厚さが０．０２μｍから０．２μｍの範囲内
にある特許請求の範囲第（２）項記載の薄膜ＥＬ素子。