JPS62122096A - 薄膜発光素子 - Google Patents
薄膜発光素子Info
- Publication number
- JPS62122096A JPS62122096A JP60263274A JP26327485A JPS62122096A JP S62122096 A JPS62122096 A JP S62122096A JP 60263274 A JP60263274 A JP 60263274A JP 26327485 A JP26327485 A JP 26327485A JP S62122096 A JPS62122096 A JP S62122096A
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- JP
- Japan
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- light emitting
- light
- thin film
- emitting layer
- emitting device
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- Pending
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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。
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、電界の印加に応答してＥ Ｌ （Ｅｌｅｃｔ
ｒ。
ｒ。
Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光を呈する薄膜発光素子
に関し、特に発光輝度−印加電圧特性にヒステリシス現
象を有するメモリー機能付薄膜発光素子に関するもので
ある。
に関し、特に発光輝度−印加電圧特性にヒステリシス現
象を有するメモリー機能付薄膜発光素子に関するもので
ある。
〈従来の技術〉
活性物質をドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ）に交流電界を
印加することにより、高輝度のＥＬ発光を呈する薄膜発
光素子が開発されて以来、素子構造に関する幾多の研究
が行なわれ、発光センターとしてＭｎを添加したＺｎＳ
発光層を絶縁層で両面から挾持し、さらにその両側を少
なくとも一方が透明な電極でサンドイッチした二重絶縁
構造の薄膜発光素子が、その高輝度・長寿命特性を生か
した軽量で薄型のＥＬディスプレイパネルとして商品化
されるに至っている。
印加することにより、高輝度のＥＬ発光を呈する薄膜発
光素子が開発されて以来、素子構造に関する幾多の研究
が行なわれ、発光センターとしてＭｎを添加したＺｎＳ
発光層を絶縁層で両面から挾持し、さらにその両側を少
なくとも一方が透明な電極でサンドイッチした二重絶縁
構造の薄膜発光素子が、その高輝度・長寿命特性を生か
した軽量で薄型のＥＬディスプレイパネルとして商品化
されるに至っている。
また、添加するＭｎ量を制御することにより印加電圧の
昇圧過程と降圧過程で、同一電圧値における発光輝度が
異なるといったヒステリシス現象（メモリー効果）を有
する薄膜発光素子が開発され、さらにこの素子は光や熱
によっても書き込み、消去が可能なことから多目的入出
力端末機器としての応用研究が推進されている。
昇圧過程と降圧過程で、同一電圧値における発光輝度が
異なるといったヒステリシス現象（メモリー効果）を有
する薄膜発光素子が開発され、さらにこの素子は光や熱
によっても書き込み、消去が可能なことから多目的入出
力端末機器としての応用研究が推進されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、上述のメモリー効果は従来ＺｎＳ母材に
発光センターとしてＭｎを添加した薄膜発光素子の場合
に限られており、Ｍｎ固有のオレンジ色の発光色しか得
られないため、ディスプレイ端末としては不十分であっ
た。そこでより広範囲な用途の利用を開拓するため、他
の発光色でメモリー効果を有する薄膜発光素子に関する
研究が続けられているが、現在までのところ実現される
には至っていない。
発光センターとしてＭｎを添加した薄膜発光素子の場合
に限られており、Ｍｎ固有のオレンジ色の発光色しか得
られないため、ディスプレイ端末としては不十分であっ
た。そこでより広範囲な用途の利用を開拓するため、他
の発光色でメモリー効果を有する薄膜発光素子に関する
研究が続けられているが、現在までのところ実現される
には至っていない。
く問題点を解決するための手段〉
本発明は土述の問題点に鑑みてなされたもので、アルカ
リ土類金属の硫化物を母体材料とし、発光センターとし
てＥｕ を添加した発光層の膜厚を１．３μｍ以上に制
御することによって、赤色系の発光色でメモリー効果を
付与したことを特徴とする薄膜発光素子を提供すること
を目的とする。
リ土類金属の硫化物を母体材料とし、発光センターとし
てＥｕ を添加した発光層の膜厚を１．３μｍ以上に制
御することによって、赤色系の発光色でメモリー効果を
付与したことを特徴とする薄膜発光素子を提供すること
を目的とする。
〈実施例〉
第１図は、本発明の１実施例を示す薄膜発光素子の構成
図である。ガラス基板１上にＩｎｚＯ３＋ＳｎＯ２等の
透明電極２、さらにその上に積層して、５ｉＯｚ、 Ｙ
２Ｏ３，Ｔａ２０５＋ Ｔｉ０ｚ＋ ＡＬｚＯ３＋ Ｓ
ｉ３Ｎ＜等から適宜選択されて成る第１絶縁層３が各種
の薄膜形成法により重畳されている。第１絶縁層３の上
には、発光センターとなる適量（０，０１〜２．０ｍａ
ｔ％望ましくは０．２ｍｏｔ％以上）の硫化ユーロピウ
ム（ＥｕＳ ）を添加した硫化カルシウム（ＣａＳ）材
を加圧成型したペレットを蒸発源とする電子ビーム蒸着
法により、膜厚が１．３μｍ以上になるように制御され
た発光層４が形成されている。本実施例ではＣａＳ材に
０．４ｍｏｔ％のＥｕＳを添加したベレットを用いて成
膜した。得られた発光層４は０．２〜０．３ａｔｍ％の
Ｅｕが添加されたＣａＳ：Ｅｕとなる。発光層４の上に
は第１絶縁層３と同様の材料からなる第２絶縁層５が積
層され、さらにその上にＡｔ等からなる背面電極６が蒸
着形成されている。透明電極２と背面電極６は、交流電
源７に接続され薄膜発光素子が駆動される。
図である。ガラス基板１上にＩｎｚＯ３＋ＳｎＯ２等の
透明電極２、さらにその上に積層して、５ｉＯｚ、 Ｙ
２Ｏ３，Ｔａ２０５＋ Ｔｉ０ｚ＋ ＡＬｚＯ３＋ Ｓ
ｉ３Ｎ＜等から適宜選択されて成る第１絶縁層３が各種
の薄膜形成法により重畳されている。第１絶縁層３の上
には、発光センターとなる適量（０，０１〜２．０ｍａ
ｔ％望ましくは０．２ｍｏｔ％以上）の硫化ユーロピウ
ム（ＥｕＳ ）を添加した硫化カルシウム（ＣａＳ）材
を加圧成型したペレットを蒸発源とする電子ビーム蒸着
法により、膜厚が１．３μｍ以上になるように制御され
た発光層４が形成されている。本実施例ではＣａＳ材に
０．４ｍｏｔ％のＥｕＳを添加したベレットを用いて成
膜した。得られた発光層４は０．２〜０．３ａｔｍ％の
Ｅｕが添加されたＣａＳ：Ｅｕとなる。発光層４の上に
は第１絶縁層３と同様の材料からなる第２絶縁層５が積
層され、さらにその上にＡｔ等からなる背面電極６が蒸
着形成されている。透明電極２と背面電極６は、交流電
源７に接続され薄膜発光素子が駆動される。
第２図は、第１図に示す薄膜発光素子の発光層の膜厚を
１．８μｍとした場合の発光輝度対印加電圧特性（Ｂ−
Ｖ特性）を示す特性図である０発光輝度は印加電圧の昇
圧時と降圧時で異なる曲線上を通り、Ｂ−Ｖ特性には図
のようなヒステリシス現象（メモリー効果）が生じる。
１．８μｍとした場合の発光輝度対印加電圧特性（Ｂ−
Ｖ特性）を示す特性図である０発光輝度は印加電圧の昇
圧時と降圧時で異なる曲線上を通り、Ｂ−Ｖ特性には図
のようなヒステリシス現象（メモリー効果）が生じる。
第３図は、第１図に示す薄膜発光素子の発光層４の膜厚
を変えた場合の膜厚とメモリー幅Ｖｍの関係を示す特性
図である。発光層の膜厚が１．３μｍ以下ではほとんど
ヒステリシス現象は観測されないが、膜厚が１．３μｍ
以上になると急激にヒステリシス現象が現われ、膜厚の
増加に伴ってＶｍも増大する。
を変えた場合の膜厚とメモリー幅Ｖｍの関係を示す特性
図である。発光層の膜厚が１．３μｍ以下ではほとんど
ヒステリシス現象は観測されないが、膜厚が１．３μｍ
以上になると急激にヒステリシス現象が現われ、膜厚の
増加に伴ってＶｍも増大する。
一般に、薄膜発光素子における励起機構は、発光層内に
発生した電子が発光層中の高電界によシ加速され、ホッ
トエレクトロンとなって発光センターに衝突し発光セン
ターが励起されて発光する直接衝突励起が支配的である
とされている。励起に関与する電子は、発光層と絶縁層
の界面あるいは発光層内部の準位から高電界により伝導
帯に放出される。これらの電子は、励起後、発光層と絶
縁層の界面にトラップされて分極を形成するため、この
分極電圧が、極性反転時には、外部から印加される電圧
に重畳され、高輝度発光が得られる。
発生した電子が発光層中の高電界によシ加速され、ホッ
トエレクトロンとなって発光センターに衝突し発光セン
ターが励起されて発光する直接衝突励起が支配的である
とされている。励起に関与する電子は、発光層と絶縁層
の界面あるいは発光層内部の準位から高電界により伝導
帯に放出される。これらの電子は、励起後、発光層と絶
縁層の界面にトラップされて分極を形成するため、この
分極電圧が、極性反転時には、外部から印加される電圧
に重畳され、高輝度発光が得られる。
ところで、薄膜発光素子におけるメモリー効果は、印加
電圧を降圧し昇圧時で未発光の電圧値になっても、伝導
帯に励起された電子によって形成される分極電圧が保持
されるため、これが印加電圧に重畳され、発光状態を持
続する現象と考えられている。即ち、−坦発光層界面に
トラップされた分極は印加電圧を降圧しても容易に消滅
し難いという性質に基いている。ヒステリシス現象を発
現させるためには伝導電子が放出される準位が深いこと
、及び浅い準位からの電子数が少ないことが必要となる
。これらの準位は、伝導電子により形成される分極電圧
の変動に関与し、浅い準位からの電子が多い場合には、
電界の減少によシ伝導電子の走行速度が低下した場合に
容易に元の準位へ捕獲されてしまうため分極電圧が急激
に減少し分極電圧が保持されないのでメモリー効果は現
われない。一方、多数の電子が深い準位から放出された
ものであれば、電子の走行速度が多少低下しても再捕獲
され難いため、分極電圧が持続される。よって、外部電
圧が降圧されて、昇圧時に未発光の電圧値と同一電圧に
なっても所定の電圧範囲では分極電圧が重畳されること
になるため、高輝度の発光が保持されメモリー効果が現
われる。
電圧を降圧し昇圧時で未発光の電圧値になっても、伝導
帯に励起された電子によって形成される分極電圧が保持
されるため、これが印加電圧に重畳され、発光状態を持
続する現象と考えられている。即ち、−坦発光層界面に
トラップされた分極は印加電圧を降圧しても容易に消滅
し難いという性質に基いている。ヒステリシス現象を発
現させるためには伝導電子が放出される準位が深いこと
、及び浅い準位からの電子数が少ないことが必要となる
。これらの準位は、伝導電子により形成される分極電圧
の変動に関与し、浅い準位からの電子が多い場合には、
電界の減少によシ伝導電子の走行速度が低下した場合に
容易に元の準位へ捕獲されてしまうため分極電圧が急激
に減少し分極電圧が保持されないのでメモリー効果は現
われない。一方、多数の電子が深い準位から放出された
ものであれば、電子の走行速度が多少低下しても再捕獲
され難いため、分極電圧が持続される。よって、外部電
圧が降圧されて、昇圧時に未発光の電圧値と同一電圧に
なっても所定の電圧範囲では分極電圧が重畳されること
になるため、高輝度の発光が保持されメモリー効果が現
われる。
現在までに知られているメモリー効果は、ＺｎＳ母材に
Ｍｎを添加した発光層の場合に限られているが、これは
、ＭｎがＺｎＳ母材中で２価のイオンとな月ｉと同価数
であること、Ｚｎ′＋とＭｎ２＋近似しているため、Ｚ
ｎＳ母材の結晶格子を乱すことなくＺｎとＭｎが置換で
き、ＺｎＳ母材中に格子歪等に起因する浅い準位を導入
しないこと、さらにＭｎ がＺｎＳ母材中で深い準位を
形成することによると考えられている。
Ｍｎを添加した発光層の場合に限られているが、これは
、ＭｎがＺｎＳ母材中で２価のイオンとな月ｉと同価数
であること、Ｚｎ′＋とＭｎ２＋近似しているため、Ｚ
ｎＳ母材の結晶格子を乱すことなくＺｎとＭｎが置換で
き、ＺｎＳ母材中に格子歪等に起因する浅い準位を導入
しないこと、さらにＭｎ がＺｎＳ母材中で深い準位を
形成することによると考えられている。
本発明においては、アルカリ土類金属の硫化物（ＣａＳ
、ＳｒＳ等）を母体材料とし、発光センターとしてＥｕ
を用いており、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属とＥｕ
は共に２価のイオンであり、イオン半径もＣａ ・０．
９９Ａ、Ｓｒ −１，１６Ａに対しＥｕ ・・・１．１
２Ａで近いことから母体材料の結晶格子を乱すことなり
Ｅｕ が置換できると考えられる。また、メモリー効
果が生じることから、Ｂ ｕ２＋イオンは発光層内にあ
る程度深い準位を形成すると考えられる。ここで、メモ
リー効果を得るためには発光層の膜厚が１．３μｍ以上
必要な理由について考察する。薄膜発光素子の発光開始
電界（しきい電界）が、ＺｎＳの場合は〜１．５Ｘ１０
８ｖ４であるのに対しアルカリ土類金属の硫化物例えば
ＣａＳの場合には〜０．８Ｘ１０”◇猾と低いため、ｚ
ｎＳに比べて発光時の伝導電子の走行速度が遅く、この
ため元の準位に再補獲され易いと考えられる。したがっ
て発光層の膜厚が薄く発光層内部からの伝導電子による
分極電圧が低い場合には、重畳される電界も少さく電子
は再補獲されてしまうためメモリー効果が現われない。
、ＳｒＳ等）を母体材料とし、発光センターとしてＥｕ
を用いており、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属とＥｕ
は共に２価のイオンであり、イオン半径もＣａ ・０．
９９Ａ、Ｓｒ −１，１６Ａに対しＥｕ ・・・１．１
２Ａで近いことから母体材料の結晶格子を乱すことなり
Ｅｕ が置換できると考えられる。また、メモリー効
果が生じることから、Ｂ ｕ２＋イオンは発光層内にあ
る程度深い準位を形成すると考えられる。ここで、メモ
リー効果を得るためには発光層の膜厚が１．３μｍ以上
必要な理由について考察する。薄膜発光素子の発光開始
電界（しきい電界）が、ＺｎＳの場合は〜１．５Ｘ１０
８ｖ４であるのに対しアルカリ土類金属の硫化物例えば
ＣａＳの場合には〜０．８Ｘ１０”◇猾と低いため、ｚ
ｎＳに比べて発光時の伝導電子の走行速度が遅く、この
ため元の準位に再補獲され易いと考えられる。したがっ
て発光層の膜厚が薄く発光層内部からの伝導電子による
分極電圧が低い場合には、重畳される電界も少さく電子
は再補獲されてしまうためメモリー効果が現われない。
一方、発光層の膜厚が厚くなり、多数の電子が放出され
ると、これに伴なう分極電圧の増加によシ、十分な内部
電界が重畳されるようになり伝導電子は再補獲されるこ
となく発光層内を走行して他方の界面準位まで到達でき
る走行速度が得られ分極が保持されるのでメモリー効果
が生じると考えられる。
ると、これに伴なう分極電圧の増加によシ、十分な内部
電界が重畳されるようになり伝導電子は再補獲されるこ
となく発光層内を走行して他方の界面準位まで到達でき
る走行速度が得られ分極が保持されるのでメモリー効果
が生じると考えられる。
このため、発光層の膜厚には、メモリー効果を得る上で
限界値が存在し、１．３μｍ以上が必要となる。また膜
厚１．３μｍ以上では、分極電圧の増加に伴ないＶｍも
増大する。
限界値が存在し、１．３μｍ以上が必要となる。また膜
厚１．３μｍ以上では、分極電圧の増加に伴ないＶｍも
増大する。
ＣａＳ：ＥｕまたはＳｒＳ ：Ｅｕ 発光層ヲ用イタ
薄膜発光素子は色純度のよい赤色で発光することから、
ＺｎＳ：Ｍｎ発光層と組み合わせることにより多色表示
が可能なメモリー機能付薄膜発光素子を実現することが
できる。
薄膜発光素子は色純度のよい赤色で発光することから、
ＺｎＳ：Ｍｎ発光層と組み合わせることにより多色表示
が可能なメモリー機能付薄膜発光素子を実現することが
できる。
尚、本実施例ではＣａＳ：Ｅｕ発光層を電子ビーム蒸着
法により形成したが、他の成膜法例えば、スパッタ法、
ＣＶＤ法、ＡＬＥ法等を用いても可能である。
法により形成したが、他の成膜法例えば、スパッタ法、
ＣＶＤ法、ＡＬＥ法等を用いても可能である。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く、本発明は、アルカリ土類金属の硫化
物を母体材料とし、発光センターとしてＥ ｕ２＋を添
加した発光層を用いた二重絶縁構造薄膜発光素子におい
て、発光層の膜厚を１．３μｍ以上に制御することによ
り、メモリー効果を有する薄膜発光素子を実現すること
ができ、メモリー機能付多色表示ＥＬパネルの実用化に
大きく貢献することができる。
物を母体材料とし、発光センターとしてＥ ｕ２＋を添
加した発光層を用いた二重絶縁構造薄膜発光素子におい
て、発光層の膜厚を１．３μｍ以上に制御することによ
り、メモリー効果を有する薄膜発光素子を実現すること
ができ、メモリー機能付多色表示ＥＬパネルの実用化に
大きく貢献することができる。
第１図は本発明の１実施例を示す薄膜発光素子の構成図
である。第２図は本発明の１実施例を示す薄膜発光素子
の発光輝度対印加電圧特性を示す特性図である。第３図
は第１図に示す薄膜発光素子の発光層の膜厚とメモリー
幅Ｖｍの関係を示す特性図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・第１絶
縁層、４・・・発光層、５・・・第２絶縁層、６・・・
背面電極、７・・・交流電源 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 印−ｖｏ電圧ｌ〃 第２図 ｓ ｙｅ：じ−翫ｑｎ唇（ｐｍ） 第３図
である。第２図は本発明の１実施例を示す薄膜発光素子
の発光輝度対印加電圧特性を示す特性図である。第３図
は第１図に示す薄膜発光素子の発光層の膜厚とメモリー
幅Ｖｍの関係を示す特性図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・第１絶
縁層、４・・・発光層、５・・・第２絶縁層、６・・・
背面電極、７・・・交流電源 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 印−ｖｏ電圧ｌ〃 第２図 ｓ ｙｅ：じ−翫ｑｎ唇（ｐｍ） 第３図
Claims (1)
- アルカリ土類金属の硫化物を母体材料とし発光センタ
ーとしてＥｕ＾２＾＋を添加した発光層を誘電体層で挾
持して成る二重絶縁構造薄膜発光素子において、発光層
の膜厚を１．３μｍ以上に制御し、発光輝度対印加電圧
特性にヒステリシス現象を付与したことを特徴とする薄
膜発光素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60263274A JPS62122096A (ja) | 1985-11-21 | 1985-11-21 | 薄膜発光素子 |
| EP86116003A EP0226058A3 (en) | 1985-11-21 | 1986-11-18 | Thin film electroluminescent device |
| US06/932,034 US4727004A (en) | 1985-11-21 | 1986-11-18 | Thin film electroluminescent device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60263274A JPS62122096A (ja) | 1985-11-21 | 1985-11-21 | 薄膜発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62122096A true JPS62122096A (ja) | 1987-06-03 |
Family
ID=17387183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60263274A Pending JPS62122096A (ja) | 1985-11-21 | 1985-11-21 | 薄膜発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62122096A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7538483B2 (en) | 2002-08-07 | 2009-05-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Inorganic electroluminescent device and method of fabricating the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444558A (en) * | 1977-09-14 | 1979-04-09 | Sony Corp | Liquid crystal display device |
| JPS5682876A (en) * | 1979-12-12 | 1981-07-06 | Hitachi Ltd | Fluorescent substance and its preparation |
| JPS57102983A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electroluminescent element |
-
1985
- 1985-11-21 JP JP60263274A patent/JPS62122096A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444558A (en) * | 1977-09-14 | 1979-04-09 | Sony Corp | Liquid crystal display device |
| JPS5682876A (en) * | 1979-12-12 | 1981-07-06 | Hitachi Ltd | Fluorescent substance and its preparation |
| JPS57102983A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electroluminescent element |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7538483B2 (en) | 2002-08-07 | 2009-05-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Inorganic electroluminescent device and method of fabricating the same |
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