JPS6068589A - 薄膜発光素子 - Google Patents

薄膜発光素子

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JPS6068589A
JPS6068589A JP58175352A JP17535283A JPS6068589A JP S6068589 A JPS6068589 A JP S6068589A JP 58175352 A JP58175352 A JP 58175352A JP 17535283 A JP17535283 A JP 17535283A JP S6068589 A JPS6068589 A JP S6068589A
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JP
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thin film
dielectric
film
film layer
light emitting
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洋介 藤田
任田 隆夫
富造 松岡
阿部 惇
新田 恒治
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

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。
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KL(エレクトI]
ルミネセンス)素子は螢光体薄膜層の片面ないし両面に
誘電体薄膜層金膜け、これ金工つの電極層ではさむ構造
で高輝度が得られている。誘電体薄膜層が1層の素子は
、構造が筒片で、駆動電圧が低いという特徴をもってい
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をもっている。螢光体
A−A料としては、活物質を添加したZnS 、 Zn
5e 、およびZnF2等が知られており、特にZnS
 f母体としMnを発光中心として添加した素子では、
最高3500〜6000 C(1層m’の輝度が達成さ
れている。誘電体材料はY2O3、SiO,5i31′
J4 。
Al2O5,およびTa205等が代表的なものである
ZnSは厚さ500〜700nm、比誘電率が約9で、
誘電体薄膜は厚さ400〜soonm、比誘電率が4〜
26である。交流駆動する場合、素rに印加された電圧
はZnS層と誘電体薄膜層に分圧され、前者には4〜6
割程度しかかからない。
発光に必要な電圧は見掛は上高くなっている。
ZnS 層の両面に誘電体薄膜層を設け/ζ素子に」・
・いては、数K llzのパルス駆動で200V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金おわせでおり、特別な高側圧集積
回路(IC)が必要となり、コストアップにもつながる
ものである。
一方駆動電圧を下げるために、高誘電率をもつPbTi
O3やPb (Ti、 −x zrx)03等ケ主成分
とした薄膜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10
0以上ある反面、絶縁破壊電界強度(以下Eb と記す
)が○、is MY /CTL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全大幅に)ワくする
必要がある。高輝度の素子の場合、ZnS層の厚さが0
.6μm程度は必要で、素子の信頼性の面から」−2誘
電体薄膜層の厚さは1.6μm以上必要と乃:ろ。膜厚
全厚ぐすると、基板温度が高いために、膜中の粒子が成
長する。このため膜が白πjして光の透過率が下る。こ
のような白濁膜を用いたEL素子は、X−Yマトリック
ス等にした場合、非発光のセグメント1でも、他セグメ
ントの発光を散乱することによりクロストークを生じる
という難点がある。
発明の目的 本発明は輝度がこれまでのEL素子と同等以上であって
駆動電圧の低い薄膜EL素子全提供すること全目的とす
る。
発明の構成 本発明は誘電体層にε、とEbが大きな一般式AB20
6で表わされる複合酸化′JeAk主成分とする誘電体
層を用いることにより、上記目的を達成できたものであ
る。UnでAはPb 、 Ca 、 Sr、 Ba。
Cdのうち少なくとも1種を、またBはTa 、 Nb
のうぢの少なくとも1種を表わす。
交流駆動薄膜EL素子において、誘電体層にかかる電圧
は、誘電体薄膜層におけろ膜厚ti と、電界強度E工
との積t工・E工である。ti−E工が小さいほど螢光
体薄膜層に有効に電圧が印加されている。素子が絶縁破
壊を起こさずに安定に動作するには、t工は誘電体薄膜
層のEbに反比例すると考えてよい。Eiは螢光体薄膜
層における電界強度Ezと比誘電率ε2と誘電体薄膜層
のε、より、EニーE2・ε2/ε1という関係にある
。E2およびε2は一定とすれば、E工はε、に反比例
する。
したがって、t工・E工はおお捷かにEbとε1の積E
b・ε1に反比例すると言え7)。Eb・ε□が太きな
いほど誘電体薄膜層として優れているわけである。
本発明において用いられる一般式AB206で表わされ
る複合酸化物′L′4膜はFb・ε、が従来の材料より
太き(EL用誘電体薄膜として毀れたものである。t=
コr、AはPb、Cd、Ba、Sr、Caの2側合1属
元紫のうちの少なくとも1柿、BはTa 、 Nbのい
ずれか一方捷たは両方である。これらの複合酸化物のバ
ルクの81は大きく、たとえばPbNb2O6は300
 、PbTa206%300゜(PbO,550,45
)Nb206U 16ooco値が報告されている。薄
膜にした場合には、バルクと同じεrkイぢることは困
難であるが、40以上のSrはスパッタリングに、J:
り容易に得られる。
丑だ、4膜のEbは2×1o6■/CrrL以上と高い
これらの薄膜のEl)−Srは8o×106v/crr
LL)、上の値となる。従来用いられてきた材料のEb
・ε1は、たとえばY2O3では約50×106V冷n
、Al2O5では30 X 106V/C1n 、 S
i 3N 4 Tは70×10v/cTTLであるのに
比較して、本発明において用いられろAB206で表わ
される複合酸化物薄膜が優れていることがわかる。
この匿れた性質は2価金属元素酸化物やら価金属酸化物
では得られない性質である。たとえばpboやCdOは
電気抵抗が低く絶縁体とは言えない材料であり、当然耐
圧は非常に低い。CaO。
SrO,BaOは化学的に安定な薄膜を作ることが不可
能で、耐圧が低く実用的でない。一方、Nb2O5薄膜
も電気抵抗力が低く、耐圧も非常に低い。
Ta205薄膜il″l:以上の材料に比べるとかなり
よい特性をもつものであるが、ε1が25程度であり、
耐圧も1,5 X 10’ V/mす、上の値は陽極酸
化膜の化成時の極性方向でしか得にくいものである。
本発明は、2価金属元素酸化物と5価金属元素酸化物の
複合させたAB206の組成全肉する複合酸化物が憂れ
た性質を有することを見い出したことにもとづいている
。なかでもAB20/、のA元素がpbであるところの
PbTa206とPbNb2O6はEb・ε、が150
X106V/Gn、、120X106V//Crnあり
非邦に1びれたE L用)等膜材料である。これらのン
λq11莫は、セラミックスをターゲットとし、RFス
パッタリンダにより形成する。基板温度が高け、九ば高
いほと、ε□の高い薄膜が得られる。Ebは基板温度が
約400°C以下ではほぼ一定の値であり、それ以上に
加熱すると少しずつ減少して行く。
Eb・ε、の値がもっとも大きくなるのは、基板温度が
40膜℃前後である。この温度域であるなら(−J]、
螢光体薄膜層に悪影響も及はさないし、ガラス基板も熱
的な変形等の問題もなしに使用できる。
−また、上記一般式AB206で表わされろ薄膜層も粒
成長にJ:る白濁化は寸りたく起らない。
実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
なお、ここでは比較のA−、めに、従来例もあわせて説
明する。
従来例を第1図に、寸だ本発明の一実旅例全第2図にそ
れぞれ示すように、ITO(インジウム錫酸化物)、J
:、9;’zる透明電極2,12のイ・]与されたガラ
ス基板1,111:に、厚さ40 nm ノY2O31
J莫3,13全電子ビーム蒸着した。この上にZnSと
Mnを同時蒸着しZnS : Mnの螢光体層4.14
を形成した。膜厚はeoonm である。熱処理は真空
中580℃で1時間行なった。この素子を5分割し、そ
のうちの素子1は、比較用の従来例として、第1図に示
すように、400nmの厚さのY2O3膜6を形成した
。一方、本発明の一実施例として素子2には、第2図に
示すように、ZnS :Mnの保護用に厚さ30膜mの
Ta205 膜15を電子ビーム蒸着し、その上にPb
Nb2O6のセラミックスをターゲットに用いてマグネ
トロンRFスパッタリングによりPbNb2O6膜16
全形成(〜た。
スハノクリング雰囲気は、02 :Ar二1:4で圧力
は0.6Paである。基板温度は420”c、膜厚ば7
00nm である。1だ本発明の他の実施例として素子
3には、ターゲットとしてPbNb 206のかわりに
PbTa206’Th用い、他は素子2の場合と同一の
条件にし、PbTa206膜を形成した。膜厚ば700
nmである。
本発明のもう一つの実施例として、素子4にはターゲッ
トとしてPbNb2O6のかわジにBaTa2O6を用
い、他は素子2の場合と同一の条件にして、BaTa2
O6膜を形成した。膜厚は500nmである。
さらに本発明の実施例、として、素子5にはターゲット
としてPbNb2O6のかわりに5rTa206i用い
、他は素′f2の場合と同一の条件にして、5rTa2
06膜全形成した。1膜厚は460nmである。
以上の条件で作製したPbNb2O6膜とPbTa20
6膜、BaTa2O6膜、5rTa206膜の特性は、
Ebがそれぞ*2,2x 1o”I/cx 、 2.6
x 1o6V/crri。
4.2 X 106V/crn 、 4,5 X 1 
o6V/cm (5,がそれそハフ0.48.26.2
2である。そして、−力11かの白7蜀は認められなか
った。
なお第1図、第2図に示すように、光反射A1電極6,
1了としてA1の薄膜全蒸着した。
以上のようにして作製されたEL素子は、5KllZの
正弦波駆動をしたところ、素子1では約150■で輝度
がほぼ飽和し、素子2では100vで、素子3では11
0vで、素子4では125vで、素子5ては125vで
輝度がほぼ飽和し安定に発、光した。飽和輝度は3素子
ともに約30oocd/c、Mであった。
発明の効果 本発明の薄膜発光素子は、従来素子に比へて駆動電圧が
低く、安定に動作するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜発光素子の断面図、第2図1d本発
明の一実施例である薄膜発光素子の断面図である。 1.11・・・・・ガラス基板、2.12・・・・−・
・・透明電極、3,13・・・・ ・Y2O3膜、4,
14・−、−ZnS : Mn膜、6、−、 ・、 、
、、 y 2 o3膜、15−−・・・Ta205膜、
16・・・−・・・・・PbNb2O6膜、17・・・
・・・A1電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 螢光体薄膜層の少なくとも一方の面上に誘電体薄膜層が
    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、上記薄膜層に電圧が印加され
    るよう構成され、上記誘電体薄膜層が、一般式AB20
    6で表わされ、上記一般式中のAがPb 、 Ca 、
     Sr 、 BaおよびCd 、iりなるダルーグのな
    かから選ばれた少なくとも一種であり、BがTaおよび
    Nbのうちの少なくとも一種である複合酸化物を主成分
    とする誘電体からなることを特徴とする薄膜発光素子。
JP58175352A 1983-09-22 1983-09-22 薄膜発光素子 Granted JPS6068589A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63994A (ja) * 1986-06-18 1988-01-05 松下電器産業株式会社 薄膜電場発光素子の製造法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63994A (ja) * 1986-06-18 1988-01-05 松下電器産業株式会社 薄膜電場発光素子の製造法

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JPS6260799B2 (ja) 1987-12-17

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