JPS6129095A - 薄膜elパネル - Google Patents

薄膜elパネル

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JPS6129095A
JPS6129095A JP14962084A JP14962084A JPS6129095A JP S6129095 A JPS6129095 A JP S6129095A JP 14962084 A JP14962084 A JP 14962084A JP 14962084 A JP14962084 A JP 14962084A JP S6129095 A JPS6129095 A JP S6129095A
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JP
Japan
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thin film
oxide
light
panel
composite oxide
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JP14962084A
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富造 松岡
雅博 西川
洋介 藤田
阿部 惇
新田 恒治
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Panasonic Holdings Corp
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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、情報化社会における今後一層の進歩発展が期
待されるOA分野において、人間と機器との接点の役割
を果すブイスジレイ・ぐネルに関するものである。その
中で本発明に係る薄膜ELパネルは、薄膜軽量の全固体
式で、かつ見易い特徴を持ち、キャラクタ−およびグラ
フィックディスプレイとして、パソコン端末ディスプレ
イ等に最適なものである。
(従来例の構成とその問題点) 一般にE L 、a!’ネルは、ガラス基板の」二に透
明電極(インゾウム・スズ混晶酸化物:■TO)、下部
絶縁体層、蛍光体層、上部絶縁体層および背面電極(普
通はA、l金属)の順に、Al以外は透明な薄膜を積層
した構造を持つ。従って観測者側のガラス基板側から見
た場合、積層された薄膜が透明であり、外光(周囲光)
はAl電極面で反射されるために、ノぐネル全体が鏡面
になってしまう。
外光がノeネル面に垂直に入射した場合について説明す
る。表面ガラスおよび薄膜界面により、Al電極入射直
前までに約8チが反射される。残り92チの光のうち、
Al電極により90φが反射されて、すべて表面に出て
くるとすると、・ぞネル全体で91チの高い反射率と々
る。実際には薄膜内の吸収や界面での散乱で光が失なわ
れ、80〜90係となる。従って外光が全く無い時の輝
度が標準的な] 00 nitのパネルは、かなり明る
いオフィスの照度4. OOllxと同じ面照度で、か
つ光が面に垂直入射し垂直に反射して、その方向から見
た場合入射した4001xが反射して約] 00 ni
tの輝度分としてブラックレベル(消灯時)をあげ、コ
ントラストは約21と低くなる欠点があった。このこと
は次に示すコントラストを求める式から明らかである。
LO:映像の輝度(nit) AL  パネル面における外光の強さく1x)Rf、・
ぐネルの外光反射率 上式において、LO=] OOnit 、 Rf = 
0.8〜0.9、AL=4001xを入れれば前記の結
果が導き出せる。
一般にパネル面が400 lxの照度でも5:1以上の
コントラストが望ましい。
コントラストを改善するために、・やネル前面に円偏光
フィルターを配置する方法や、蛍光体層と背面電極の間
に黒色絶縁膜を介在させる方法が考えられている。前者
は輝度が40%程度に減少し、かつ高価であるという欠
点を持つ。後者は最高50−1で輝度が落ちることがあ
るが、コントラスト改善にはコストも低く、優れた方法
といえる。
しかし一般に光を十分吸収する黒色で、かつ絶縁性の高
い薄膜は得難い。一般に黒色絶縁薄膜は約10Ω/(」
以上のシート抵抗を持つことが要求される。もちろん薄
膜の透過率は可視領域において、0%に近い程よく、捷
だ誘電率が高い方が)Eネルの駆動電圧を低くするのに
都合がよい。すでに本発明者らは、プラセオジウム(P
r)酸化物黒色絶縁薄膜で構成したEL−eネルを提案
した(特願昭59−56954号参照)。プラセオジウ
ム酸化物はEL・母ネルにおける高コントラスト化に良
好な特性を示しているが、希土類元素であるのでコスト
高になる欠点があった。従って性能、コスト共に優れた
黒色絶縁薄膜はいまだ見い出されていない。
(発明の目的) 本発明は、・ぐネル面の照度がたとえば4001xと大
きい場合でも、5:1以上の高いコントラストを持つ見
易いE Lフラット・やネルを提供することを目的とす
る。
(発明の構成) 本発明は、(従来例の構成とその問題点)の項で述べた
黒色絶縁薄膜に必要な特性、すなわち可視光をほとんど
吸収し、かつ絶縁性と誘電率も高いという性能を持つ薄
膜を新だに見い出し、それをELフラット・クネルに適
用したものであり、端末グラフィックあるいはキャラク
タ−ディスプレイとしてELフラット・やネルの実用性
を一層向上させたものである。すなわち、黒色絶縁薄膜
として、プラセオジウムとマンガンの複合酸化物あるい
はマンガン酸化物を新たに見い出し、その高い光吸収特
性と高誘電率および高絶縁抵抗を利用し、蛍光体層と背
面電極層との間に配置して、優れたコントラストのEL
 i8ネルを提供するものである。
寸だ上記薄膜は従来のプラセオジウム酸化物薄膜に比し
、廉価なマンガンを使用しており、かつ、ス・ぐツタ−
法で薄膜を作製する場合、酸素なしのアルゴン雰囲気で
作製できるのでデIジションレートが速く効率的であり
、総合的により廉価で作製容易である特徴を持つ。
(実施例の説明) はじめにPr −Mn複合酸化物系を選定した理由を以
下述べる。
(1)  Prは希土類元素であり、Y2O3、Sm2
O3の例のごとく、ZnS:Mn蛍光膜や他の酸化物に
対し強い付着強度を有し、EL素子に適した絶縁薄膜と
なる。まだMnもZnS −MnS固溶体の例のごとく
、ZnSとの付着強度は強いと考えられる。
(2)  Pr酸化物は希土類元素の中で、需要が多い
ため、最も廉価に入手できるが、しかし典型元素や通常
の遷移元素より高価である。従ってZnS :Mn蛍光
膜に対し、発光の害の少いと考えられるMnとPrの複
合酸化物とすれば、Prの使用量が減少してコストをよ
り低くすることができる。
(3)  Pr 、 Mn酸化物は両者とも強く黒色系
に着色しており、強い光吸収能力が期待できる。
(4)  Pr 、 Mn酸化物は両者とも高い電気抵
抗率が期待される。Mnはp型のMnOあるいはMnO
2にならなければよいし、たとえp型の他のMn酸化物
でも一般に抵抗は高く、還元性雰囲気で作製した場合、
p型がおさえられ、より高抵抗になる。
Pr −Mn複合酸化物の薄膜は、高周波あるいは直流
ス・ぞツタ−法、EB蒸着法にて作製できた。
以下ス・ぐツタ−法について説明する。PrとMn金属
を適当な面積比に組合せだターケ9ットを用い、酸素中
活性ス・やツタ−で薄膜は作製できるが、より廉価なP
r6O11酸化物とMnCO3を原料にし、それらを適
当な原子比で配合し、仮焼(1−000℃)、焼結(1
380℃で2時間)して厚み5叫のセラミック板となし
、それをス・eツタ−ターゲットとした。
RFマグネトロンス・ぐツタ−装置を用い、基板温度2
00℃でArガスあるいは02ガス中で、ガラス基板あ
るいはA7を蒸着したガラス基板上に薄膜を形成した。
PrとMnの原子比を変えてターデッドを作り、それら
を3X10TorrのAr中でスパッターして作製した
薄膜の光吸収係数を測定し、第1表にまとめた。
第1表 第1表から波長5000X付近の、可視光の中で最も視
感度の高い領域において、SiやGaAsの基礎吸収に
匹適する1 0”(m”)オーダーの吸収係数は、35
〜100原子係のMnを含む複合酸化物あるいはMn酸
化物で得られることが判る。一般に短波長はど吸収が強
くなる直向を示す。前出願のPr酸化物と異り、Arの
みの雰囲気で作製した膜でも」二記のような良好な結果
が得られている。このことは一般に02を含むことによ
るデポジションレイトの低下をまねかず、生産上非常に
有利なことといえる。もちろん酸素を含んでもか捷わず
、純粋な酸素中スパッターの場合、たとえば第1表にお
ける篇4の組成の場合、波長5000Xでの吸収係数が
約40係上昇する。しかしデポジションレイトは約1/
4に低下してしまう。上記光吸収の結果、肉眼ではMn
が多い程より黒褐色に、Prが多い程より黄味がかった
褐色になる。
第1図に、第1表のいくつかの組成のガラス基板上に形
成した薄膜の光透過分光曲線を示した。
図中の扁は第1表の扁と同一であり、薄膜の厚さも第1
表に記した値と同じである。図中Gは0.8闘厚のガラ
ス基板を透過したタングステンハロケ9ンランデのス波
りトルで、これを基準にして比較すると、A1.2,3
.5のカーブで示されるように、光をほとんど吸収して
しまうことが明らかである。すなわち、黒色絶縁膜とし
て好適な光学特性を持っている。
以上説明した光学特性から、Pr −Mn複合酸化物系
薄膜およびMn酸化物薄膜は本発明の目的に合った光吸
収特性を備えているが、より好ましくは、10crn 
以上の吸収係数を持ち、肉眼でより黒褐色を呈する35
原子チ以」二のMnを含むPr−Mn複合酸化物薄膜お
よびMn酸化物薄膜が適当である。
X線回折の結果、第1表中扁1のMnのみの組成はMn
2O3相が見い出された。他の扁2〜5はすべてブロー
ドな・・ローピーりであった。一方電気特性は、アルミ
ニウムを蒸着したガラス基板の上に前記黒色絶縁薄膜を
形成し、更にその上に1電極をつけてサンドイッチ状に
して測定した。比抵抗ρと誘電率εを求め、第2図にそ
れらの組成に対する変化を示した。扁が多い程ρが低く
なり、逆にεは増加する。35〜100原子チのMnを
含む組成領域で比抵抗3〜8×10Ω・ml ε300
〜600を有する。薄膜の面積抵抗R[]と比抵抗ρの
関係式 Rロー −(Ω/口)(t:厚さ) におイテt =4000 Xとすると、ρ=3×10Ω
°mの時でRローフ、 5 X 1..0  Ω/口と
なり、1007口以上を十分満足する。壕だ高いεは、
ZnSのそれ(ε≧8)と比較して判るように、十分大
きく、駆動電圧を高めることはない。
つぎに上記のようにして作製しだPr 、 Mn複合酸
化物あるいはMn酸化物を第2絶縁層として、組込んだ
ELパネルについて説明する。作製したELパネルの構
造を第2表に示しだ。
表中ITOはインジウムスズ混晶酸化物からなる透明電
極、STは厚さ60. Oo 久の5rTi03薄膜で
第1絶縁層を形成しており、誘電率約140を有する。
ZSMはZnS : Mn (0,8原子係)の蛍光体
膜で4500Xの厚さである。その他は実際の化学式で
示しカッコ中はその膜厚(X)を示した。発光の観測は
TTO側から行う。発光輝度は60 Hzで30μse
e幅の交流・(ルスを印加し、1サイクルあたり1,8
μ脇2の電荷密度を蛍光体層に流した時の値を求めた。
この電荷密度は通常のパネルの駆動条件にほぼ合ってい
る。コントラストは・ぐネ、ルの面照度が4001xの
時の発光セグメントが発光している時と発光していない
時の輝度比として求めた。更に発光開始しきい電圧を求
め、これらをまとめて第3表に示した。扁は第2表に記
したものと同じEL /4’ネル構造に対応する。
第3表 第3表の結果から、第2絶縁層の一部あるいは全部をP
r 、 Mn複合酸化物あるいはMn酸化物にすること
によってコントラストの良好な低電圧駆動のELフラッ
トノやネルを作製でき゛ることか判る。
黒色絶縁層の光吸収により、いくぶん輝度は落ちるが、
高いコントラストが、より効果的で見易くなる。前出願
のPr酸化物に比し、酸素を含まぬAr中でスミ4ツタ
−できるので、より高いデポジションレートが得られ、
かつ廉価なMn元素を含むのでより製造コストを低減す
ることができる長所を持つ。また本発明のPr 、 M
n複合酸化物あるいはMn酸化物を黒色絶縁層として用
いた上記EL A?ネルは、発光ならびに絶縁破壊に対
してずとぶる安定な特桟を示し、3000時間後はとん
ど輝度劣化や絶縁破壊を示さなかった。
以上ELA’ネルに光吸収性薄膜として応用したPr−
Mn系複合酸化物またはMn酸化物の薄膜は、EL y
Pネル以外にも、光吸収膜として光学デバイスに応用さ
れ得ることは、前に説明した特性より明らかである。ま
た非常に高抵抗の薄膜抵抗体としても応用できる可能性
を持ち、更に、光吸収性と高抵抗の両方を利用した応用
も考えられる工業上有用な薄膜材料である。
(発明の効果) Pr −Mn複合酸化物あるいはMn酸化物をE L 
yRネル構造の第2絶縁層の一部あるいは全部に適用し
たパネルは、40011Xの外囲光の中でも、従来に比
し、2倍強のコントラストを持ち、かつ低電圧で駆動で
きる。従って、明るい所でも優れた見易い表示画質によ
って、E L t9ネルのキャラクタ−あるいはグラフ
ィックディスプレイとしての実用性が一層高まる。
【図面の簡単な説明】
第1図ハ、タングステンノ)ロケ97ランプを光源とし
たときのガラス基板、およびこのガラス基板上に形成し
たPr 、 Mn複合酸化物あるいはMn酸化物薄膜の
光透過スペクトルを示す図で、Gニガラス基板、A 1
 : Mn酸化物、A5 、A 2 。 扁3:Pr、Mn複合酸化物、 第2図は、Pr 、 Mn複合酸化物系の組成による比
抵抗と誘電率を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 蛍光体層と背面電極層との間の絶縁体層の一部
    あるいは全部を、プラセオジウム(Pr)とマンガン(
    Mn)を主成分とする複合酸化物またはMn酸化物で構
    成し、前記背面電極層と対向して設けられた透明電極層
    を介してEL発光を取り出すことを特徴とする薄膜EL
    パネル。
  2. (2) 前記PrとMnを主成分とする複合酸化物また
    はMn酸化物において、Mnの原子数をx、Prの原子
    数をyとしたとき、x/(x+y)が0.35以上であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の薄
    膜ELパネル。
JP14962084A 1984-03-23 1984-07-20 薄膜elパネル Granted JPS6129095A (ja)

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JP14962084A JPS6129095A (ja) 1984-07-20 1984-07-20 薄膜elパネル
DE8585103125T DE3561435D1 (en) 1984-03-23 1985-03-18 Thin film el panel
EP85103125A EP0159531B1 (en) 1984-03-23 1985-03-18 Thin film el panel
US06/713,597 US4668582A (en) 1984-03-23 1985-03-19 Thin film EL panel

Applications Claiming Priority (1)

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JP14962084A JPS6129095A (ja) 1984-07-20 1984-07-20 薄膜elパネル

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63307693A (ja) * 1987-06-08 1988-12-15 Toppan Printing Co Ltd 表示素子に於ける遮光性絶縁膜

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5743392A (en) * 1980-08-28 1982-03-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electric field light emitting element

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