JPS6260800B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6260800B2 JPS6260800B2 JP58183360A JP18336083A JPS6260800B2 JP S6260800 B2 JPS6260800 B2 JP S6260800B2 JP 58183360 A JP58183360 A JP 58183360A JP 18336083 A JP18336083 A JP 18336083A JP S6260800 B2 JPS6260800 B2 JP S6260800B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- thin film
- film
- voltage
- mol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 48
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 9
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 235000019557 luminance Nutrition 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- -1 rare earth fluoride Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OVSKIKFHRZPJSS-UHFFFAOYSA-N 2,4-D Chemical compound OC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1Cl OVSKIKFHRZPJSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10S428/917—Electroluminescent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
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
ものであり、近年コンピユター端末等の見易い高
精細度フラツトパネルデイスプレイとして応用さ
れているものである。 従来例の構成とその問題点 交流電界印加により発光する電場発光素子(以
後EL素子と略記)は螢光体薄膜層の片面あるい
は両面に誘電体薄膜層を設け、これを二つの電極
層で挾む構造を持つ。ここに用いる螢光体層は
ZnS、ZnSeおよびZnF2等の母体の中に発光中心
としてMnや稀土類フツ化物を添加したものであ
る。Mnを発光中心として添加したZnS螢光体素
子においては周波数5KHzの電圧印加で、最高
3500〜5000Cd/m2の輝度が達成されている。誘
電体材料としてはY2O3、SiO2、Si3N4、Al2O3お
よびTa2O5等が代表的なものである。各層の厚み
はZnS層が5000〜7000Å、誘電体層が4000〜8000
Å程度である。 交流駆動する場合、素子に印加された電圧は
ZnS層と誘電体層に分圧される。EL素子は二つ
のコンデンサーが直列接続されているのと等価で
あるからεiVi/ti=εzVz/tz(ε:比誘電
率、V:印加電圧、t:厚み、i:誘電体を示
す、z:ZnSを示す)の関係から各々の分圧はti
=tzなら誘電率の逆比になる。従つて上記Y2O3
等の誘電体ではεiが約4〜25、ZnSのεzが約9
であるので、ZnS層には全印加電圧の4〜6割程
度しかかからない。よつて、かかる素子において
は、数KHz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をおわせており、特別な高耐
圧駆動ICが必要となり、コストアツプにつなが
つている。そのため、できるだけ低電圧で駆動で
き、製造歩留りが良くてかつ信頼性と画質の優れ
た素子が要望されている。 駆動電圧を下げるために、誘電体層がいかなる
特性を持つべきかつぎに述べる。すでに述べた電
圧分割の関係からεi/tiが大きくなければなら
ない。発光が始まつた後には、電圧がもつぱら誘
電体層にかかつてくるので、Vib(誘電体層の
絶縁破壊電圧)も大きくなければ優秀な誘電体薄
膜といえない。したがつて、誘電体膜の性能指数
γはγ=εiVib/ti=εiEib(Eib:誘電体
膜の絶縁破壊電場強度)で示される。γは式から
示されるように誘電体膜が絶縁破壊する時の単位
面積あたりに蓄積された電荷に等しい。このγが
大きければ大きい程、低電圧駆動を安定して行う
ことができる。というのは、今、螢光体膜厚が同
じく、かつ誘電体膜厚も同じEL素子を2種作製
したとする。その時片方の素子は誘電体膜がεi
=100、Eib=1×106V/cm、γ=100×106V/
cm、他方の素子は誘電体がεi=50、Eib=3×
106V/cm、γ=150×106V/cmなる特性であつた
場合、当然、誘電体の厚みが一緒であるので前者
のεi=100の方がより低電圧発光である。ところ
が、εi=50、Eib=3×106V/cmの方は絶縁破
壊電圧が大きいので、前者と同等の耐電圧にした
場合、厚膜を1/3にできる。その結果、誘電体の
容量が3倍になり等価的にεi=150となる。した
がつてεiにかかわらず性能指数の大きい方がよ
り低電圧発光の素子を作製し得る。γの値はでき
るだけ大きく、低電圧発光の目安としてZnSのε
z=9、Ezb=1.6×106V/cmを前記の式に代入
して得られるγ=14×106V/cmより10倍以上で
あることが望まれる。 従来知られている誘電体膜の性能指数は、たと
えばY2O3で約50×106V/cm、Al2O3で約30×
106V/cm、Si3N4で約70×106V/cmと小さく、低
電圧発光には向かない。 ところで、近年、高誘電率を持つPbTiO3やPb
(Ti1-xZrx)O3等を主成分とした薄膜を誘電体層
に用いることが提案された。これらはεiが150以
上ある反面、Eibが(0.5〜0.6)×106V/cmと小
さいので、従来用いられてきた誘電体材料に比べ
て、膜厚を大巾に厚くする必要がある。したがつ
てZnSの6000Åに対し、素子の信頼性の面から上
記誘電体薄膜の厚さは15000Å以上必要となり、
一般にかかる材料では薄膜形成時の基板温度が高
いため膜中の粒子が成長して白濁し易い。このよ
うな白濁膜を用いたX−Yマトリツクスデイスプ
レイでは、非発光セグメントからも、他セグメン
トからの発光が散乱されることによつて光が放出
されるために画質が悪くなる。 発明者等は上記のことを考慮し、Eibおよび
Eib×εiがともに高くて低電圧駆動に適し、白
濁しない誘電体薄膜としてSrTiO3を主成分とす
る誘電体薄膜を用いたEL素子を提案した。 駆動電圧が下がることは、駆動回路の信頼性な
らびにコストの面から好ましい。この点、まだ技
術的解決が十分なされていない。そこで、発明者
等は前記SrTiO3誘電体膜について一層組成的に
検討を加え、より低電圧駆動に適し、かつ信頼性
の高い誘電体膜を得ることができた。 発明の構成 本発明はSrTiO3誘電体膜より、低電圧駆動化
と信頼性に対し、より優れた特性を得るために、
SrTiO3誘電体膜を組成的に一層改善した。 そのため化学成分であるTiO2とSrOの混合比
を化学量論的組成である1:1から大巾にずらし
たり、さらにTiやSrの一部をそれぞれ他の4価
や2価の元素でおきかえてセラミツクのスパツタ
ー用ターゲツトを作製し、それらをマグネトロン
RFスパツタリング法により薄膜化した。形成さ
れた薄膜の組成は化学分析の結果、ターゲツトの
それとほぼ一致している。 上記組成ならびに構造の誘電体膜において、た
とえばTiO2−SrO系をとつてみると、化学量論
的組成よりもむしろずれた組成で、εiあるいは
Eibの優れた特性が得られ、εi×Eibの値も化
学量論的組成を有するSrTiO3膜に比べて高くな
ることを見出した、形成された誘電体膜は
SrTiO3膜同様粒成長による白濁も見られず透明
であり、EL素子の誘電体薄膜に使用した場合画
質の良いEL素子を得ることができる。さらに
TiO2−SrO系のTiやSrの位置をそれぞれ他の4
価および2価の元素でおきかえることにより、よ
り高いεiあるいはEibが得られ、特徴的な誘電
体膜が得られることも見い出した。また上記3成
分、あるいは4成分にすると、TiO2−SrO系の
膜において見られた熱処理時に膜クラツクが入る
という現象が発生しないという特徴も見い出し
た。クラツクは誘電体膜に粒成長がおこることに
起因して発生する。多少のクラツクはEL素子と
して正常に動作し得るが、素子の信頼性の観点か
らは当然ない方がよい。というのは、稀である
が、クラツクに起因するマトリツクス電極の断線
が見られるからである。すなわち素子の信頼性の
低下につながる。したがつて3成分あるいは4成
分系の誘電体膜を用いると誘電体膜にクラツクの
ない信頼性の高いEL素子を高い歩留で製作でき
る。 実施例の説明 以下、本発明の実施例について、図を用いて説
明する。 図に示すように、ITO透明電極2の付与された
ガラス基板上1に、xTiO2−ySrO(x+y=100
モル%)なる組成の誘電体膜を(x、y)の組合
せで、(30、70)、(40、60)、(50、50)、(60、
40)、(70、30)、(80、20)、(90、10)と変化させ
てマグネトロンRFスパツタリング法により各々
厚さ5000Å付着させた。スパツタリングガスとし
てはO2とArの混合ガス(O2分圧25%)を用い、
スパツタ時のガス圧は8×10-1Paである。ターゲ
ツトは上記組成に混合し、1400℃で焼結したセラ
ミツク板を用いた。基板温度は400℃である。得
られた薄膜は全組成とも透明で、白濁は見られな
かつた。 誘電体薄膜を形成したこの時点で、各組成のε
iとEibの値をチエツクした。その後誘電体薄膜
の上にZnSとMnを抵抗加熱により同時蒸着し、
ZnS:Mnの螢光体層4を厚さ5000Å形成した。
その熱処理を620℃で1時間、真空中で行なつ
た。ZnS:Mn膜の保護用にTa2O5膜5を電子ビー
ム蒸着法により厚さ400Å付着させた。その上に
PbNb2O6膜6をマグネトロンRFスパツタリング
法により厚さ1000Å付着させた。スパツタリング
ガスとして25%のO2を含むAr混合ガスを用い、
そのスパツターガス圧は3Paである。ターゲツト
にはPbNb2O6のセラミツクを用い、基板温度は
380℃である。最後に上部電極としてAl膜7を抵
抗加熱蒸着により厚さ1000Å付着させて、EL素
子を完成した。EL素子を繰返周波数5KHzの交流
パルスで駆動し、電圧輝度特性を求めた。表1に
各誘電体組成について、電気的特性および発光特
性を示した。
ものであり、近年コンピユター端末等の見易い高
精細度フラツトパネルデイスプレイとして応用さ
れているものである。 従来例の構成とその問題点 交流電界印加により発光する電場発光素子(以
後EL素子と略記)は螢光体薄膜層の片面あるい
は両面に誘電体薄膜層を設け、これを二つの電極
層で挾む構造を持つ。ここに用いる螢光体層は
ZnS、ZnSeおよびZnF2等の母体の中に発光中心
としてMnや稀土類フツ化物を添加したものであ
る。Mnを発光中心として添加したZnS螢光体素
子においては周波数5KHzの電圧印加で、最高
3500〜5000Cd/m2の輝度が達成されている。誘
電体材料としてはY2O3、SiO2、Si3N4、Al2O3お
よびTa2O5等が代表的なものである。各層の厚み
はZnS層が5000〜7000Å、誘電体層が4000〜8000
Å程度である。 交流駆動する場合、素子に印加された電圧は
ZnS層と誘電体層に分圧される。EL素子は二つ
のコンデンサーが直列接続されているのと等価で
あるからεiVi/ti=εzVz/tz(ε:比誘電
率、V:印加電圧、t:厚み、i:誘電体を示
す、z:ZnSを示す)の関係から各々の分圧はti
=tzなら誘電率の逆比になる。従つて上記Y2O3
等の誘電体ではεiが約4〜25、ZnSのεzが約9
であるので、ZnS層には全印加電圧の4〜6割程
度しかかからない。よつて、かかる素子において
は、数KHz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をおわせており、特別な高耐
圧駆動ICが必要となり、コストアツプにつなが
つている。そのため、できるだけ低電圧で駆動で
き、製造歩留りが良くてかつ信頼性と画質の優れ
た素子が要望されている。 駆動電圧を下げるために、誘電体層がいかなる
特性を持つべきかつぎに述べる。すでに述べた電
圧分割の関係からεi/tiが大きくなければなら
ない。発光が始まつた後には、電圧がもつぱら誘
電体層にかかつてくるので、Vib(誘電体層の
絶縁破壊電圧)も大きくなければ優秀な誘電体薄
膜といえない。したがつて、誘電体膜の性能指数
γはγ=εiVib/ti=εiEib(Eib:誘電体
膜の絶縁破壊電場強度)で示される。γは式から
示されるように誘電体膜が絶縁破壊する時の単位
面積あたりに蓄積された電荷に等しい。このγが
大きければ大きい程、低電圧駆動を安定して行う
ことができる。というのは、今、螢光体膜厚が同
じく、かつ誘電体膜厚も同じEL素子を2種作製
したとする。その時片方の素子は誘電体膜がεi
=100、Eib=1×106V/cm、γ=100×106V/
cm、他方の素子は誘電体がεi=50、Eib=3×
106V/cm、γ=150×106V/cmなる特性であつた
場合、当然、誘電体の厚みが一緒であるので前者
のεi=100の方がより低電圧発光である。ところ
が、εi=50、Eib=3×106V/cmの方は絶縁破
壊電圧が大きいので、前者と同等の耐電圧にした
場合、厚膜を1/3にできる。その結果、誘電体の
容量が3倍になり等価的にεi=150となる。した
がつてεiにかかわらず性能指数の大きい方がよ
り低電圧発光の素子を作製し得る。γの値はでき
るだけ大きく、低電圧発光の目安としてZnSのε
z=9、Ezb=1.6×106V/cmを前記の式に代入
して得られるγ=14×106V/cmより10倍以上で
あることが望まれる。 従来知られている誘電体膜の性能指数は、たと
えばY2O3で約50×106V/cm、Al2O3で約30×
106V/cm、Si3N4で約70×106V/cmと小さく、低
電圧発光には向かない。 ところで、近年、高誘電率を持つPbTiO3やPb
(Ti1-xZrx)O3等を主成分とした薄膜を誘電体層
に用いることが提案された。これらはεiが150以
上ある反面、Eibが(0.5〜0.6)×106V/cmと小
さいので、従来用いられてきた誘電体材料に比べ
て、膜厚を大巾に厚くする必要がある。したがつ
てZnSの6000Åに対し、素子の信頼性の面から上
記誘電体薄膜の厚さは15000Å以上必要となり、
一般にかかる材料では薄膜形成時の基板温度が高
いため膜中の粒子が成長して白濁し易い。このよ
うな白濁膜を用いたX−Yマトリツクスデイスプ
レイでは、非発光セグメントからも、他セグメン
トからの発光が散乱されることによつて光が放出
されるために画質が悪くなる。 発明者等は上記のことを考慮し、Eibおよび
Eib×εiがともに高くて低電圧駆動に適し、白
濁しない誘電体薄膜としてSrTiO3を主成分とす
る誘電体薄膜を用いたEL素子を提案した。 駆動電圧が下がることは、駆動回路の信頼性な
らびにコストの面から好ましい。この点、まだ技
術的解決が十分なされていない。そこで、発明者
等は前記SrTiO3誘電体膜について一層組成的に
検討を加え、より低電圧駆動に適し、かつ信頼性
の高い誘電体膜を得ることができた。 発明の構成 本発明はSrTiO3誘電体膜より、低電圧駆動化
と信頼性に対し、より優れた特性を得るために、
SrTiO3誘電体膜を組成的に一層改善した。 そのため化学成分であるTiO2とSrOの混合比
を化学量論的組成である1:1から大巾にずらし
たり、さらにTiやSrの一部をそれぞれ他の4価
や2価の元素でおきかえてセラミツクのスパツタ
ー用ターゲツトを作製し、それらをマグネトロン
RFスパツタリング法により薄膜化した。形成さ
れた薄膜の組成は化学分析の結果、ターゲツトの
それとほぼ一致している。 上記組成ならびに構造の誘電体膜において、た
とえばTiO2−SrO系をとつてみると、化学量論
的組成よりもむしろずれた組成で、εiあるいは
Eibの優れた特性が得られ、εi×Eibの値も化
学量論的組成を有するSrTiO3膜に比べて高くな
ることを見出した、形成された誘電体膜は
SrTiO3膜同様粒成長による白濁も見られず透明
であり、EL素子の誘電体薄膜に使用した場合画
質の良いEL素子を得ることができる。さらに
TiO2−SrO系のTiやSrの位置をそれぞれ他の4
価および2価の元素でおきかえることにより、よ
り高いεiあるいはEibが得られ、特徴的な誘電
体膜が得られることも見い出した。また上記3成
分、あるいは4成分にすると、TiO2−SrO系の
膜において見られた熱処理時に膜クラツクが入る
という現象が発生しないという特徴も見い出し
た。クラツクは誘電体膜に粒成長がおこることに
起因して発生する。多少のクラツクはEL素子と
して正常に動作し得るが、素子の信頼性の観点か
らは当然ない方がよい。というのは、稀である
が、クラツクに起因するマトリツクス電極の断線
が見られるからである。すなわち素子の信頼性の
低下につながる。したがつて3成分あるいは4成
分系の誘電体膜を用いると誘電体膜にクラツクの
ない信頼性の高いEL素子を高い歩留で製作でき
る。 実施例の説明 以下、本発明の実施例について、図を用いて説
明する。 図に示すように、ITO透明電極2の付与された
ガラス基板上1に、xTiO2−ySrO(x+y=100
モル%)なる組成の誘電体膜を(x、y)の組合
せで、(30、70)、(40、60)、(50、50)、(60、
40)、(70、30)、(80、20)、(90、10)と変化させ
てマグネトロンRFスパツタリング法により各々
厚さ5000Å付着させた。スパツタリングガスとし
てはO2とArの混合ガス(O2分圧25%)を用い、
スパツタ時のガス圧は8×10-1Paである。ターゲ
ツトは上記組成に混合し、1400℃で焼結したセラ
ミツク板を用いた。基板温度は400℃である。得
られた薄膜は全組成とも透明で、白濁は見られな
かつた。 誘電体薄膜を形成したこの時点で、各組成のε
iとEibの値をチエツクした。その後誘電体薄膜
の上にZnSとMnを抵抗加熱により同時蒸着し、
ZnS:Mnの螢光体層4を厚さ5000Å形成した。
その熱処理を620℃で1時間、真空中で行なつ
た。ZnS:Mn膜の保護用にTa2O5膜5を電子ビー
ム蒸着法により厚さ400Å付着させた。その上に
PbNb2O6膜6をマグネトロンRFスパツタリング
法により厚さ1000Å付着させた。スパツタリング
ガスとして25%のO2を含むAr混合ガスを用い、
そのスパツターガス圧は3Paである。ターゲツト
にはPbNb2O6のセラミツクを用い、基板温度は
380℃である。最後に上部電極としてAl膜7を抵
抗加熱蒸着により厚さ1000Å付着させて、EL素
子を完成した。EL素子を繰返周波数5KHzの交流
パルスで駆動し、電圧輝度特性を求めた。表1に
各誘電体組成について、電気的特性および発光特
性を示した。
【表】
発光特性は飽和輝度3400〜3500Cd/m2に達す
る電圧が記してある。 表から明らかなように、xすなわちTiO2成分
が化学量論的組成より多くなるにつれてεiが増
加するが、80モル%あたりから減少し始める。逆
の見方をすると50モル%からTiO2成分が少くな
るにつれてεiは減少し、30モル%では急激に減
少する。一方、Eibの方は50モル%以下で急に
大きくなり、50〜80モル%の範囲ではほぼ一定値
を示す。しかし90モル%では小さくなる。上記ε
iおよびEibの組成比の変動に対する依存性か
ら、(x、y)が(40、60)と(80、20)の間で
SrTiO3膜x=y=50モル%より誘電体膜の性能
指数εi×Eibのより高い値が得られることを見
い出した。発光特性をみると飽和輝度3400〜
3500Cd/m2に達する電圧はεiを反映して50<x
≦80の範囲で化学量論的組成を有するSrTiO3膜
の場合の電圧よりも低くできる。ところが(x、
y)が(40、60)の場合には(50、50)の時より
εiが小さいので電圧が上つている。これは表1
に示した各素子の誘電体膜厚が同一であるためで
ある。しかしEibが高く、結果としてγがより
大きくなつているので、(50、50)のEibと同等
にするため誘電体膜厚を小さくして4100Åとでき
る。したがつてεiは156と等価になり、106Vで
3500Cd/m2が得られ、(x、y)が(50、50)の
場合より低電圧駆動になる。 上記結果から総合的に判断し、xTiO2−ySrO
(x+y=100モル%)なる組成式で40≦x≦80、
20≦y≦60モル%の範囲(ただしx=y=50モル
%は除く)でSrTiO3膜よりも、低電圧駆動型EL
素子の誘電薄膜としてより優れた薄膜を得ること
ができる。 つぎに上記TiO2−SrO系の特性が優れた組成
領域において、さらにTiあるいはSrの一部を他
の元素で置き換えた場合について以下示す。はじ
めに、Srの位置をMg、Ba、Caにて置換した結果
を記す。誘電体膜の評価、素子の構成と作製条件
および発光特性の測定の条件は前記TiO2−SrO
系と同じである。 第2表にSrの位置にMgを置換した結果を示し
た。特性項目の中に新たに誘電体膜3の上部に形
成されたZnS:Mn4をアニールする時に誘電体
膜に何%クラツクが入るか(10枚のサンプルのう
ちクラツクの入つた枚数から計算)を示す項目を
設けた。しかし、発光特性ははぶいてある。
る電圧が記してある。 表から明らかなように、xすなわちTiO2成分
が化学量論的組成より多くなるにつれてεiが増
加するが、80モル%あたりから減少し始める。逆
の見方をすると50モル%からTiO2成分が少くな
るにつれてεiは減少し、30モル%では急激に減
少する。一方、Eibの方は50モル%以下で急に
大きくなり、50〜80モル%の範囲ではほぼ一定値
を示す。しかし90モル%では小さくなる。上記ε
iおよびEibの組成比の変動に対する依存性か
ら、(x、y)が(40、60)と(80、20)の間で
SrTiO3膜x=y=50モル%より誘電体膜の性能
指数εi×Eibのより高い値が得られることを見
い出した。発光特性をみると飽和輝度3400〜
3500Cd/m2に達する電圧はεiを反映して50<x
≦80の範囲で化学量論的組成を有するSrTiO3膜
の場合の電圧よりも低くできる。ところが(x、
y)が(40、60)の場合には(50、50)の時より
εiが小さいので電圧が上つている。これは表1
に示した各素子の誘電体膜厚が同一であるためで
ある。しかしEibが高く、結果としてγがより
大きくなつているので、(50、50)のEibと同等
にするため誘電体膜厚を小さくして4100Åとでき
る。したがつてεiは156と等価になり、106Vで
3500Cd/m2が得られ、(x、y)が(50、50)の
場合より低電圧駆動になる。 上記結果から総合的に判断し、xTiO2−ySrO
(x+y=100モル%)なる組成式で40≦x≦80、
20≦y≦60モル%の範囲(ただしx=y=50モル
%は除く)でSrTiO3膜よりも、低電圧駆動型EL
素子の誘電薄膜としてより優れた薄膜を得ること
ができる。 つぎに上記TiO2−SrO系の特性が優れた組成
領域において、さらにTiあるいはSrの一部を他
の元素で置き換えた場合について以下示す。はじ
めに、Srの位置をMg、Ba、Caにて置換した結果
を記す。誘電体膜の評価、素子の構成と作製条件
および発光特性の測定の条件は前記TiO2−SrO
系と同じである。 第2表にSrの位置にMgを置換した結果を示し
た。特性項目の中に新たに誘電体膜3の上部に形
成されたZnS:Mn4をアニールする時に誘電体
膜に何%クラツクが入るか(10枚のサンプルのう
ちクラツクの入つた枚数から計算)を示す項目を
設けた。しかし、発光特性ははぶいてある。
【表】
【表】
表2から明らかなようにSrの一部をMgで置き
換えるとεiは減少し、逆にEibは上る傾向にあ
る。その結果Mgを5〜10%置換した領域でTiO2
−SrO系にまさる性能指数が得られる。クラツク
の入る割合はSrを2.5%置換しただけで1/4に減少
し、5%では何ら見られない。Mgが60%以上で
はεiが小さすぎ、低電圧発光に適した望ましい
性能指数140×106V/cm(ZnSの性能指数の10
倍)以下になつてしまう。したがつて、適当な
MgのSrに対する置換割合は40%以下といえる。
この領域内でアニール時にクラツクの入らない低
電圧駆動EL素子を歩留りよく作製できる。 表3にはSrの一部をBaで置換した場合を示し
た。
換えるとεiは減少し、逆にEibは上る傾向にあ
る。その結果Mgを5〜10%置換した領域でTiO2
−SrO系にまさる性能指数が得られる。クラツク
の入る割合はSrを2.5%置換しただけで1/4に減少
し、5%では何ら見られない。Mgが60%以上で
はεiが小さすぎ、低電圧発光に適した望ましい
性能指数140×106V/cm(ZnSの性能指数の10
倍)以下になつてしまう。したがつて、適当な
MgのSrに対する置換割合は40%以下といえる。
この領域内でアニール時にクラツクの入らない低
電圧駆動EL素子を歩留りよく作製できる。 表3にはSrの一部をBaで置換した場合を示し
た。
【表】
Mg置換と全く逆にBaが多くなるとεiが大きく
なりEibが減少する。クラツクに関しては2.5%
でも効果的に0%になし得る。性能指数から判断
し、Baの適当な置換割合は60%以内といえる。 上記Mg、Srの全く同様な手法でCaについて、
さらに検討した。この場合、εiとEibの傾向は
Mgの場合と同じであつた。クラツクに関しては
Mg同様2.5%でも効果を発揮し、約1/4に減少さ
せることができた。適当な置換範囲は30%以内
で、それより多い領域で性能指数は140より小さ
く、また多小白濁のし易い膜になる。70mol%
TiO2−30mol%(Sr0.7Ca0.30)なる組成の膜は
εi=90、Eib=2.1×106V/cm、εi×Eib=189
×106V/cmであつた。 つぎにTiの位置をZr、Sn、Hfで置換した場合
について述べる。Tiの位置の他4価元素による
置換は一般にクラツクに対して、Srの場合に比
較してより効果的である。上記Sr、Sn、Hfは
各々2.5%置換でクラツクを容易に0%にでき
た。表4にTiをZrで置換した場合の結果をまと
めて示す。
なりEibが減少する。クラツクに関しては2.5%
でも効果的に0%になし得る。性能指数から判断
し、Baの適当な置換割合は60%以内といえる。 上記Mg、Srの全く同様な手法でCaについて、
さらに検討した。この場合、εiとEibの傾向は
Mgの場合と同じであつた。クラツクに関しては
Mg同様2.5%でも効果を発揮し、約1/4に減少さ
せることができた。適当な置換範囲は30%以内
で、それより多い領域で性能指数は140より小さ
く、また多小白濁のし易い膜になる。70mol%
TiO2−30mol%(Sr0.7Ca0.30)なる組成の膜は
εi=90、Eib=2.1×106V/cm、εi×Eib=189
×106V/cmであつた。 つぎにTiの位置をZr、Sn、Hfで置換した場合
について述べる。Tiの位置の他4価元素による
置換は一般にクラツクに対して、Srの場合に比
較してより効果的である。上記Sr、Sn、Hfは
各々2.5%置換でクラツクを容易に0%にでき
た。表4にTiをZrで置換した場合の結果をまと
めて示す。
【表】
Srに対するMgの場合と同様な傾向を持つ。表
からZrによる適当な置換割合は60%以内であるこ
とがわかる。同様にSnとHfについて調べたが、
これら両者の場合置換費と共にεiを急激に減少
させるが、Eibは非常に大きな値になる特徴を
持つ。たとえば40%置換した70モル%
(Ti0.6Sn0.4O2)−30mol%SrOでεi=45、Eib=
4.2×106V/cm、εi×Eib=189×106V/cmの値
を持つ。また70モル%(Ti0.6Hf0.4O2)−30モル
%SrOでεi=50、Eib=3.6×106V/cm、εi×E
ib=180×106V/cmの特性が得られ、両者とも適
当な置換割合は40%以内と判断された。 以上3成分系で説明したように、3成分系は共
通してクラツクに対して効果的で、また特徴的に
εiの高い誘電体膜あるいはEibの高い誘電体膜
が得られ、性能指数もTiO2−SrO系と同等以上
のものが得られる。したがつて、TiO2−SrO系
同様低電圧駆動に適し、かつ信頼性の高いEL素
子を作成するのに、すでに説明した三成分系誘電
体膜は必要不可欠である。またTiO2−SrOに対
して置換した各元素の長所を組合せる目的ですで
に説明した置換割合の範囲内で適当に4成分系に
することも原理的に可能である。 発明の効果 以上のように、本発明によれば薄膜発光素子の
誘電体薄膜層をx(Ti1-sAsO2)−y
(Sr1-tBtO)、A=Zr、Hf、Sn、B=Mg、Ba、Ca
系の組成を持つ性能指数の高い、あるいは同時に
クラツクの入りにくい誘電体で構成しているの
で、画質ならびに信頼性の高い低電圧駆動型発光
素子を歩留りよく得ることができる。このことは
駆動回路の信頼性向上およびコスト面から工業的
価値は大きい。
からZrによる適当な置換割合は60%以内であるこ
とがわかる。同様にSnとHfについて調べたが、
これら両者の場合置換費と共にεiを急激に減少
させるが、Eibは非常に大きな値になる特徴を
持つ。たとえば40%置換した70モル%
(Ti0.6Sn0.4O2)−30mol%SrOでεi=45、Eib=
4.2×106V/cm、εi×Eib=189×106V/cmの値
を持つ。また70モル%(Ti0.6Hf0.4O2)−30モル
%SrOでεi=50、Eib=3.6×106V/cm、εi×E
ib=180×106V/cmの特性が得られ、両者とも適
当な置換割合は40%以内と判断された。 以上3成分系で説明したように、3成分系は共
通してクラツクに対して効果的で、また特徴的に
εiの高い誘電体膜あるいはEibの高い誘電体膜
が得られ、性能指数もTiO2−SrO系と同等以上
のものが得られる。したがつて、TiO2−SrO系
同様低電圧駆動に適し、かつ信頼性の高いEL素
子を作成するのに、すでに説明した三成分系誘電
体膜は必要不可欠である。またTiO2−SrOに対
して置換した各元素の長所を組合せる目的ですで
に説明した置換割合の範囲内で適当に4成分系に
することも原理的に可能である。 発明の効果 以上のように、本発明によれば薄膜発光素子の
誘電体薄膜層をx(Ti1-sAsO2)−y
(Sr1-tBtO)、A=Zr、Hf、Sn、B=Mg、Ba、Ca
系の組成を持つ性能指数の高い、あるいは同時に
クラツクの入りにくい誘電体で構成しているの
で、画質ならびに信頼性の高い低電圧駆動型発光
素子を歩留りよく得ることができる。このことは
駆動回路の信頼性向上およびコスト面から工業的
価値は大きい。
図は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……ガラス基板、2……透明電極、3……誘
電体膜、4……ZnS:Mn膜、5……Ta2O5膜、6
……PbNb2O6膜、7……Al電極。
面図である。 1……ガラス基板、2……透明電極、3……誘
電体膜、4……ZnS:Mn膜、5……Ta2O5膜、6
……PbNb2O6膜、7……Al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側に誘電体
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前記螢光体
と誘電体積層薄膜に電圧が印加されるように構成
され、前記誘電体薄膜層がその主成分組成式を x(Ti1-sAsO2)−y(Sr1-tBtO)、x+y=100
モル%、0≦S<1、O≦t<1と表わしたと
き、 40≦x≦80モル%、20≦y≦60モル% の範囲(ただしx=y=50モル%でs=t=0の
場合は除く)で、かつAはZr、Hf、Snの元素の
うちから選ばれた少なくとも1種と、BはMg、
Ba、Caの元素のうちから選ばれた少なくとも1
種であることを特徴とする薄膜発光素子。 2 t0.4の範囲でSrをMgで置換したことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜発光素
子。 3 t0.6の範囲でSrをBaで置換したことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜発光素
子。 4 t0.3の範囲でSrをCaで置換したことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜発光素
子。 5 s0.6の範囲でTiをZrで置換したことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜発光素
子。 6 s≦0.4の範囲でTiをSnもしくはHfで置換し
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
薄膜発光素子。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58183360A JPS6074384A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜発光素子 |
US06/654,841 US4664985A (en) | 1983-09-30 | 1984-09-25 | Thin-film electroluminescent element |
DE8484306596T DE3468606D1 (en) | 1983-09-30 | 1984-09-27 | Thin-film electroluminescent element |
EP84306596A EP0143528B1 (en) | 1983-09-30 | 1984-09-27 | Thin-film electroluminescent element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58183360A JPS6074384A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6074384A JPS6074384A (ja) | 1985-04-26 |
JPS6260800B2 true JPS6260800B2 (ja) | 1987-12-17 |
Family
ID=16134391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58183360A Granted JPS6074384A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 薄膜発光素子 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4664985A (ja) |
EP (1) | EP0143528B1 (ja) |
JP (1) | JPS6074384A (ja) |
DE (1) | DE3468606D1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5225765A (en) * | 1984-08-15 | 1993-07-06 | Michael Callahan | Inductorless controlled transition and other light dimmers |
US5319301A (en) * | 1984-08-15 | 1994-06-07 | Michael Callahan | Inductorless controlled transition and other light dimmers |
US5629607A (en) * | 1984-08-15 | 1997-05-13 | Callahan; Michael | Initializing controlled transition light dimmers |
JP2531686B2 (ja) * | 1986-07-03 | 1996-09-04 | 株式会社小松製作所 | カラ−表示装置 |
JPS63146398A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-18 | 日産自動車株式会社 | 薄膜elパネル |
US5336893A (en) * | 1993-05-18 | 1994-08-09 | Eastman Kodak Company | Hafnium stannate phosphor composition and X-ray intensifying screen |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2732313A (en) * | 1956-01-24 | Titanium | ||
US3107315A (en) * | 1958-03-25 | 1963-10-15 | Westinghouse Electric Corp | Solid state display screens |
GB1481047A (en) * | 1973-07-05 | 1977-07-27 | Sharp Kk | Electroluminescent element |
FR2384836A1 (fr) * | 1977-03-25 | 1978-10-20 | Bric | Textiles photoluminescents par enduction |
US4357557A (en) * | 1979-03-16 | 1982-11-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Glass sealed thin-film electroluminescent display panel free of moisture and the fabrication method thereof |
FI61983C (fi) * | 1981-02-23 | 1982-10-11 | Lohja Ab Oy | Tunnfilm-elektroluminensstruktur |
FI62448C (fi) * | 1981-04-22 | 1982-12-10 | Lohja Ab Oy | Elektroluminensstruktur |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58183360A patent/JPS6074384A/ja active Granted
-
1984
- 1984-09-25 US US06/654,841 patent/US4664985A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-09-27 EP EP84306596A patent/EP0143528B1/en not_active Expired
- 1984-09-27 DE DE8484306596T patent/DE3468606D1/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0143528B1 (en) | 1988-01-07 |
US4664985A (en) | 1987-05-12 |
EP0143528A1 (en) | 1985-06-05 |
DE3468606D1 (en) | 1988-02-11 |
JPS6074384A (ja) | 1985-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100395632B1 (ko) | 전계발광소자 | |
US4547703A (en) | Thin film electroluminescent element | |
US7812522B2 (en) | Aluminum oxide and aluminum oxynitride layers for use with phosphors for electroluminescent displays | |
US6447654B1 (en) | Single source sputtering of thioaluminate phosphor films | |
US6403204B1 (en) | Oxide phosphor electroluminescent laminate | |
US8466615B2 (en) | EL functional film and EL element | |
US5955835A (en) | White-light emitting electroluminescent display device and manufacturing method thereof | |
KR100497523B1 (ko) | 형광체박막, 그 제조방법 및 el패널 | |
JPH0530039B2 (ja) | ||
JPS6260800B2 (ja) | ||
US20030039813A1 (en) | High performance dielectric layer and application to thin film electroluminescent devices | |
JP3574829B2 (ja) | 無機エレクトロルミネッセンス材料およびそれを用いた無機エレクトロルミネッセンス素子ならびに画像表示装置 | |
JP4831939B2 (ja) | 発光体薄膜及び発光素子 | |
JPH0632308B2 (ja) | 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法 | |
JPS60257098A (ja) | 薄膜エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法 | |
JPS6260799B2 (ja) | ||
JPS63994A (ja) | 薄膜電場発光素子の製造法 | |
JPH0130279B2 (ja) | ||
JPH0634389B2 (ja) | 薄膜発光素子の製造法 | |
JPH046278B2 (ja) | ||
JPH0878162A (ja) | 薄膜電場発光素子 | |
JPH0317996A (ja) | 薄膜el素子 | |
JPH0439200B2 (ja) | ||
JPS63261696A (ja) | 薄膜エレクトロルミネツセンス素子 | |
JPS63264894A (ja) | 薄膜el素子 |