JPS6151797A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

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 この発明は、電界の印加によってＥ　Ｌ　（Ｅｌｅｃｔ
ｒ。

−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　）発光を呈する薄膜ＥＬ
素子に関するものであり、とくに薄膜ＥＬ素子の輝変向
上に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来より電場発光螢光体を用いた固体映像表示装置とし
ては、Ｘ−Ｙマド９２フ表示装置が知られている。この
装置は電場発光層の両面に水平平行電極群と垂直平行電
極群とを互いに直交するように配置し、それぞれの電極
群に接続された給電線により切換装置を通して信号を加
えて両電極の交点部分の電場発光層（以下、ＥＬ発光体
層と略称）を発光させ（この交点の発光部分面が絵累）
、発発光桧素の組合せによって文字記号２図形等を表示
させるものであるｂ ここで用いられる固体映像表示板は、通常ガラスなどの
透光性基板上に透明平行電極群を形成し、その上に片側
、あるいは両側に誘電体層を介してＥＬ発光体層を順次
積層し、さらにその上に背面平行電極群を下層の透明平
行電極群に直交する配置で積層して形成する。第１図に
示したのは従来の薄膜ＥＬ素子でちシ、一般に透明平行
電極ｍ１としては平滑なガラス基板２上に酸化錫や酸化
インジウムを被着するなどによ膜形成される。

これに直交し、対向する背面平行電極群３としてはアル
ミニウムが真空蒸着などによ膜形成される。

ＥＬ発光体層４としては目的の発光色によって各皿のも
のが用いられるが、たとえば黄橙色では主としてマンガ
ン付活硫化亜鉛が用いられている。

誘電体層５としては、従来耐圧性、透光性、膜形成の容
易さなどから、酸化アルミニウム（’Ａｄ２０　、　）
。

酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ，）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ
２）や窒化シリコン（５ｉ３Ｎ４）などが、電子ビーム
蒸着法やヌハノタ法などで形成して用いられている。

しかしこれらの防電体材料の誘電率は、周波数１に■２
において十数以下程度であシ、そのため素子の駆動電圧
に２０ＯＶ以上必要としだ。そこで最近では、外部から
印加する駆動電圧を低減する目的で高誘電率のペロブス
カイト構造誘電体材料、たとえば、チタン酸鉛（ＰｂＴ
ｉＯ，）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などが誘
電体層として用いられている。この方法によると駆動電
圧は１００ｖ以下に低減できるが、輝度も同時に低下し
てしまうという欠点があった。

発明の目的 本発明は、上記のように、微細に分割された多数の電極
を有する薄膜ＥＬ素子において、誘電体層として高誘電
率材料を用いたときにも発光輝度の大きい薄膜ＥＬ素子
を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は上記の目的を達成するだめに、薄膜ＥＬ素子を
以下の構成にすることを特徴とする。

複数対の透明電極と背面電極間にすくなくとも片側に誘
電体層を介してＥＬ発光体層が設けられてなる薄膜ＥＬ
素子において、前記誘電体層と前記ＥＬ発光体層との間
にＭｎＯ２−ｘ（ただし、０≦ｘ＜１．０）層を設ける
ことによ）、従来より発光輝度の大きい薄膜ＥＬ素子を
作製することができた。

実施例の説明 第２図は本発明の素子の一実施例を説明するだめの図で
ある。図において、１１はこの実施例の薄膜ＥＬ素子で
、絶縁性基板１２の上に、下部電極１３が形成され、そ
の上に第１誘電体層１４、ＭｎＯ２Ｘ　（０≦ｘ　＜　
１．０　）層１５が順次積層されて形成されている。さ
らにその上に順次ＥＬ発光体層１６、第２銹電体層１７
および上部電極１８が形成されている。

絶縁性基板１２にはガラス、アルミナまたはフォルステ
ライトなど通常の薄膜用基板を用いることができる。

下部電極１３および上部電極１８のどちらがは酸化すず
（ＳｎＯ２）や酸化インジウム（工ｎ２０５）のような
透明導電性膜で形成し、他方はアルミニウム（人ｌ）、
白金（ｐｔ）　、金（人Ｕ）などの金属でよい。

第１．第２誘電体層１４，１了はＢｅ、　Ｍｇ、Ｙ。

Ｔｉ、　　Ｚｒ、　Ｓｒ、　Ｈｆ、　Ｗｂ、　Ｔａ、　
Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ。

Ｚｎ、　　ｋｌ、　　Ｇａ、　　Ｓｉ　　またはランタ
ナイド元素の酸化物などが適しておシ、これらの混合物
または化合物でもよい。とくにペロブスカイト構造の酸
化物では高誘電率の誘電体層が得られる。

ＥＬ、発光体層１６は、たとえば活性物質を含む硫化亜
鉛を用いることができる。活性物質としてはＭｎ、　　
Ｃｕ、　　λｇ、　人ｕ、　　ＴｂＦ３．　　ＳｍＦ３
．　　ＥｒＦ、。

ＴｍＦ３．　　ＤｙＦ、　、　　ＰｒＦ、　、　ＥｕＦ
３などが適当である。

ＥＬ発光体層１６は硫化亜鉛以外のものでもよく、たと
えば活性物質を含むＳｒＳやＧａｓなど、電場発光を示
すものであればよい。

ＭｎＯ２−ｘ層１６はこの実施例においてもっとも特徴
的なものであり、その厚さは０．０２〜０．８μｍが適
当である。それが０．０２μｍよシも薄いと、連続的な
ＭｎＯ２−ｘ層を形成するのが困難であシ、まだ０．８
μｍよシも厚いと、ＥＬ発光体層１６に印加される実効
的な電界を減少させ、またＭｎＯ２−Ｘ層の形成に際し
、より長い時間が必要となり、実用的でない。

下部電極１３と上部電極１８との間に交流電圧を印加し
て、この素子の発光特性について調べた結果、ＭｎＯ２
−Ｘ層１５を介在させなかった従来の素子と比較して発
光輝度が大きいことが判明した。

このようＫＥＬ素子の発光特性を改善するＭｎＯ２−ｘ
層の作用については、現在のところ明らかになっていな
いが、ＭｎＯ２−ｘ層が固体電解質のように働き、誘電
体層の酸素欠陥の多い部分を非可逆的に酸化するためで
はないかと考えられ、したがってＥＬ発光体層と誘電体
層との間にＭｎＯ２−ｘ層を設けることがＥＬ素子の特
性向上に効果があるものと思われる。

次に本発明の具体的な一例について、第３図を用いて説
明する。第３図人に示す薄膜ＥＬ素子２１を次の手順で
作製した。市販の透明なガラ廠２２を基板とし、この上
に電子ビーム蒸着法にて基板温度３００°Ｃで薄膜０．
２μｍの酸化すずインジウム膜（以下ＩＴＯ膜と略す）
を全面に形成し、写真食刻法を用いて透明電極２３を所
望のパターンに形成する。次に４００’Ｃの基板温度で
０．６７１＠の厚さにチタン酸ストロンチウム（５ｒＴ
ｉＯ，）膜をスパッタリング法にて蒸着し、第１誘電体
層２４を形成した。

この上に、厚さ０．２μｍのＭｎＯ□−エ層２５を電子
ビーム蒸着法により形成した。このとき蒸発源としては
ＭｎＯ□を用い、基板温度を１５０°ｃとし、真空チャ
ンバ内の酸素分圧を５×１０−’　Ｔｏｒｒに保った。

次に、基板温度を２５０°Ｃに保って、ＺｎＳ　：　Ｍ
ｎ　（ＭｎＪ１度は１モル％）を０．４　μｆｉの厚さ
に電子ビーム蒸着してＥＬ発光体層２６を形成した。蒸
着後、引き続いて真空チャンバ内にち−いて５５０°Ｃ
の温度で１時間熱処理を施して、ＥＬ発光体層２６の特
性を向上させた。

それから、この上に０．０５μｍの厚さに酸化イツトリ
ウム（Ｙ２Ｏ２）膜を電子ビーム蒸着することにより、
第２誘電体層２７を形成した。なお、このときの基板温
度は２００’Ｃとした。さらにその上に、アルミニウム
を０．２μｍの厚さに真空蒸着して背面電極２８を形成
して、薄膜ＥＬ素子２１を完成した。

このようにして作製した薄膜ＥＬ素子の発光輝度特性を
周波数５ＫＩＩｚの正弦波電圧を用いて測定したところ
第３図Ｂのような結果が得られた。第３図Ｂは透明電極
２３と背面電極２８との間に外部から印加する駆動電圧
とＣｄ／ｉで表した発光輝度との関係を示しており、実
線（２Ｌ）はこの薄膜ＥＬ素子２１の電圧−輝度特性、
破線中）はＭｎＯ□−Ｘ層を含まない従来の薄膜ＥＬ素
子の電圧−輝度特性を示す。

この図から判るように、本実施例による薄膜ＥＬ素子は
従来の素子に比較して高い輝度が得られた。

また、このときの）ｌｎ０２−ｘ層の波長５８５０人の
光に対する透過率は７５％であυ、しだがって非発光絵
素における背面電極での外光の反射をその逆挿えること
ができ、表示を見やすくすることに対しても効果は大で
あった。

発明の効果 上述のように、本発明によれば薄膜ＥＬ素子において、
誘電体層として高誘電率材料を用いたときにも簡単な構
成で発光輝度の大きい薄膜ＥＬ素子を提供することがで
き、その実用的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の薄膜ＥＬ素子の一例構成を示す模型的断
面図、第２図は本発明にかかる薄膜ＥＬ素子の一実施例
の構成を示す模型的断面図、第３図人はその具体的な一
例構成を示す模型的断面図、第３図Ｂはその電圧輝度特
性を示す図である。 １２．２２・・・・・ガラス基板、１３　、２３・・・
・・透明電極、１４．２４　・・・・第１誘電体層、１
５　、２５・・・ＭｎＯ２−ｘ層、１６　、２６・、、
、Ｅ　Ｌ発光体層、１７．２７・・・・・第２誘電体層
、１８　、２８・・団・背面電極。 ′代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名勇
１図 ｑ 第　３　図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）複数対の透明電極と背面電極間のすくなくとも
   片側に誘電体層を介してＥＬ発光体層が設けられてなる
   薄膜ＥＬ素子において、前記誘電体層と前記ＥＬ発光体
   層との間にＭｎＯ＿２＿−＿ｘ（ただし、０≦ｘ＜１．
   ０）層を設けたことを特徴とする薄膜ＥＬ素子。
2. 　（２）ＥＬ発光体層が活性物質を含む硫化亜鉛からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜Ｅ
   Ｌ素子。
3. （３）活性物質がＭｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，ＴｂＦ＿３
   ，ＳｍＦ＿３，ＥｒＦ＿３，ＴｍＦ＿３，ＤｙＦ＿３，
   ＰｒＦ＿３およびＥｕＦ＿３のうちの少なくとも一つか
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の薄
   膜ＥＬ素子。
4. （４）前記誘電体層のすくなくとも一部が酸化物の誘電
   体材料で形成されてい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素子。
5. 　（５）前記酸化物の誘電体材料がペロブスカイト構造
   誘電体材料であることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の薄膜ＥＬ素子。
6. 　（６）ＭｎＯ＿２＿−＿ｘ（ただし、０≦ｘ＜１．０
   ）層の厚さが０．０２〜０．８μｍ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素子。