JPS6262437B2 - - Google Patents

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JPS6262437B2
JPS6262437B2 JP58203370A JP20337083A JPS6262437B2 JP S6262437 B2 JPS6262437 B2 JP S6262437B2 JP 58203370 A JP58203370 A JP 58203370A JP 20337083 A JP20337083 A JP 20337083A JP S6262437 B2 JPS6262437 B2 JP S6262437B2
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JP
Japan
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substrate
transparent electrode
electrode
thin film
dielectric layer
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JP58203370A
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Japanese (ja)
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JPS6095888A (en
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Masaaki Hirai
Kinichi Isaka
Jun Kawaguchi
Hiroshi Kishishita
Hisashi Kamiide
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、交流電界の印加によつてEL
(Electro Luminescence)発光を呈する薄膜EL
素子の構造に関し、特に電極構造が改良された薄
膜EL素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention provides an electroluminescent device that uses an alternating current electric field.
(Electro Luminescence) Thin film EL that emits light
The present invention relates to the structure of an element, and particularly to a thin film EL element with an improved electrode structure.

発明の背景 従来、交流動作の薄膜EL素子に関して、発光
層に規則的に高い電界(106V/cm程度)を印加
し、絶縁耐圧、発光効率および動作の安定性など
を高めるために、0.1〜2.0重量%のMn(あるい
はCu、Al、Brなど)をドープしたZnS、ZnSeな
どの半導体発光層をY2O3、TiO2などの誘電体薄
膜でサンドイツチした3層構造のZnS:Mn(ま
たはZnSe:Mn)EL素子が開発されており、発
光諸特性の向上が確かめられている。この薄膜
EL素子は数KHzの交流電界の印加によつて高輝
度発光し、しかも長寿命であるという特徴を有し
ている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, for AC-operated thin-film EL devices, a high electric field (about 10 6 V/cm) is regularly applied to the light-emitting layer to improve dielectric strength, luminous efficiency, and operational stability. A three- layer ZnS: Mn ( Alternatively, ZnSe:Mn) EL devices have been developed, and improvements in various light-emitting properties have been confirmed. This thin film
EL elements are characterized in that they emit high-intensity light when an alternating current electric field of several KHz is applied, and that they have a long life.

また、この薄膜EL素子の発光に関しては、印
加電圧を昇圧していく過程と高電圧側より降圧し
ていく過程で、同じ印加電圧に対しての発光輝度
が異なるというヒステリシス特性を有しているこ
とが発見されており、このヒステリシス特性を有
する薄膜EL素子に印加電圧を昇圧する過程にお
いて、光、電界、熱などが付与されると、薄膜
EL素子はその強度に対応した発光輝度の状態に
励起され、光、電界、熱などを除去し元の状態に
戻しても発光輝度が高くなつた状態に留まるとい
つたメモリー現象が存在することが知られてい
る。このメモリー現象を有効に活用して、薄膜
EL素子をメモリー素子に利用する薄膜EL素子応
用技術が現在産業界で研究開発途上にある。
Furthermore, the light emission of this thin film EL element has a hysteresis characteristic in which the luminance of the light emitted by the same applied voltage differs in the process of increasing the applied voltage and in the process of decreasing it from the high voltage side. It has been discovered that when light, electric field, heat, etc. are applied during the process of increasing the applied voltage to a thin film EL element with this hysteresis characteristic, the thin film
There is a memory phenomenon in which an EL element is excited to a state of luminance corresponding to its intensity, and remains in a state of high luminance even after removing light, electric field, heat, etc. and returning to its original state. It has been known. By effectively utilizing this memory phenomenon, thin film
Thin film EL device application technology that uses EL devices as memory devices is currently under research and development in industry.

薄膜EL素子の一例としてZnS:Mn薄膜EL素子
の基本的構造を第1図に正面断面図で示す。
As an example of a thin film EL device, the basic structure of a ZnS:Mn thin film EL device is shown in a front sectional view in FIG.

第1図を参照して、ガラス基板1上には
In2O3、SnO2などの材料からなる透明電極2が、
さらに透明電極2の上に積層してY2O3、TiO2
Al2O3、Si3N4、SiO2などからなる第1の誘電体
層3が、スパツタあるいは電子ビーム蒸着法など
の方法により重畳形成されている。第1の誘電体
層3上には、ZnS:Mn焼結ペレツトを電子ビー
ム蒸着することにより得られるZnS発光層4が形
成されている。この際蒸着用のZnS:Mn焼結ペ
レツトには、活性物質となるMnが目的に応じた
濃度に設定されたペレツトが用いられる。
Referring to FIG. 1, on the glass substrate 1
A transparent electrode 2 made of materials such as In 2 O 3 and SnO 2 is
Furthermore, Y 2 O 3 , TiO 2 ,
A first dielectric layer 3 made of Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , SiO 2 or the like is formed in an overlapping manner by sputtering or electron beam evaporation. A ZnS light emitting layer 4 is formed on the first dielectric layer 3, which is obtained by electron beam evaporation of ZnS:Mn sintered pellets. At this time, the ZnS:Mn sintered pellets used for deposition are pellets in which the concentration of Mn, which is an active substance, is set to suit the purpose.

ZnS発光層4上には、第1の誘電体層3と同様
の材質からなる第2の誘電体層5が積層されてお
り、さらに第2の誘電体層5の上面にはAlなど
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とは互いに直交する方向に配
列されて交流電源7に接続され、薄膜EL素子が
駆動される。
A second dielectric layer 5 made of the same material as the first dielectric layer 3 is laminated on the ZnS light-emitting layer 4, and the upper surface of the second dielectric layer 5 is made of Al or the like. A back electrode 6 is formed by vapor deposition. The transparent electrode 2 and the back electrode 6 are arranged in directions perpendicular to each other and are connected to an AC power source 7 to drive the thin film EL element.

電極2,6間に交流電圧を印加すると、ZnS発
光層4の両側の誘電体層3,5間に該交流電圧が
誘起されることになり、したがつてZnS発光層4
内に発生した電界によつて伝導帯に励起されかつ
加速されて十分なエネルギを得た電子が、直接
Mn発光センターを励起し、励起されたMn発光セ
ンターが基底状態に戻る際に黄色の発光を行な
う。すなわち、高電界で加速された電子がZn発
光層4中の発光センターであるZnサイトに入つ
たMn原子の電子を励起し、該電子が基底状態に
落ちるとき、略々5850Åをピークに幅広い波長領
域で強い発光を呈する。
When an AC voltage is applied between the electrodes 2 and 6, the AC voltage is induced between the dielectric layers 3 and 5 on both sides of the ZnS light emitting layer 4.
Electrons that are excited and accelerated to the conduction band by the electric field generated in the
It excites the Mn luminescent center and emits yellow light when the excited Mn luminescent center returns to the ground state. In other words, electrons accelerated by a high electric field excite electrons of Mn atoms that have entered the Zn site, which is the luminescent center in the Zn luminescent layer 4, and when the electrons fall to the ground state, a wide wavelength range with a peak of approximately 5850 Å is generated. It exhibits strong luminescence in the area.

第2図および第3図は、第1図に示した薄膜
EL素子の問題点を説明するための図であり、第
1図に示した構造における基板1、透明電極2お
よび誘電体層3の相互の関係を示す部分切欠き平
面図および第1図のX方向から見た部分断面図で
ある。上述ような構造を有する薄膜EL素子にお
いて、全体の面積を同一に保つたままで表示容量
を増大させるには、帯状電極群2,6の電極幅
(ストライプ幅)を細くしなければならない。し
かしながら、第2図に明瞭に示されている透明電
極2のストライプ幅を細くすれば、その線抵抗
は、 R=ρ・l/(d・W) 式……(1) の式から明らかにように、透明電極2の末端部分
に行くに従い印加電圧の降下が大きくなることに
なる。なお、式(1)においてlは電極2の長さ、d
は電極2の厚み、Wは電極2の幅、ρは比抵抗お
よびRは線抵抗を示す。このように電圧降下が発
生し、無視できないほど大きくなれば、電極2の
取出側から電極の長手方向に沿つて発光輝度が順
次低下し、均一な発光状態を得ることができなく
なり、結果表示素子として用いることができなく
なる。
Figures 2 and 3 show the thin film shown in Figure 1.
1 is a partially cutaway plan view showing the mutual relationship between the substrate 1, the transparent electrode 2, and the dielectric layer 3 in the structure shown in FIG. 1; It is a partial sectional view seen from the direction. In a thin film EL element having the above-described structure, in order to increase the display capacity while keeping the overall area the same, the electrode width (stripe width) of the band-shaped electrode groups 2 and 6 must be made narrower. However, if the stripe width of the transparent electrode 2, which is clearly shown in Fig. 2, is made narrower, its line resistance becomes R = ρ・l/(d・W)... From the equation (1), it is clear that As shown, the drop in the applied voltage increases toward the end of the transparent electrode 2. Note that in equation (1), l is the length of electrode 2, and d
is the thickness of the electrode 2, W is the width of the electrode 2, ρ is the specific resistance, and R is the linear resistance. If a voltage drop occurs in this way and becomes so large that it cannot be ignored, the luminance of the light emitted from the electrode 2 will gradually decrease along the longitudinal direction of the electrode, making it impossible to obtain a uniform light emitting state, and as a result, the display element It can no longer be used as a

したがつて、透明電極2のストライプ幅を細く
し、しかも線抵抗を増大させないためには、式(1)
から明らかなように透明電極2の膜厚dを厚くす
る必要がある。しかしながら、薄膜EL素子は、
前述したように、その構造の大部分がスパツタ、
真空蒸着、プラズマCVDなどの方法により形成
されている。したがつて形成される層のうち最も
下層となる透明電極2の膜厚dを大きくすると、
基板1上での透明電極2の上方への突出量が大き
くなり、透明電極2の端縁での段差が大きくな
り、さらにその上に誘電体層3などの均一な膜を
積層することが困難となる。
Therefore, in order to reduce the stripe width of the transparent electrode 2 without increasing the line resistance, formula (1)
As is clear from the above, it is necessary to increase the film thickness d of the transparent electrode 2. However, thin film EL devices
As mentioned above, most of the structure is spats,
It is formed using methods such as vacuum evaporation and plasma CVD. Therefore, if the thickness d of the transparent electrode 2, which is the lowest layer among the formed layers, is increased,
The amount of upward protrusion of the transparent electrode 2 on the substrate 1 increases, the step difference at the edge of the transparent electrode 2 increases, and furthermore, it is difficult to stack a uniform film such as the dielectric layer 3 on top of it. becomes.

発明の目的 それゆえに、この発明の目的は、透明電極の電
極幅を細くしても線抵抗の増大を効果的に防止す
ることができ、したがつて大容量の表示を可能と
し得る新規な構造の薄膜EL素子を提供すること
にある。
OBJECTIVES OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a novel structure that can effectively prevent an increase in line resistance even if the electrode width of a transparent electrode is made thinner, and that can therefore enable large-capacity display. The purpose of the present invention is to provide a thin film EL device.

発明の構成 この発明は、要約すれば、複数本の電極からな
り、互いに交差するように配置された第1および
第2の電極群から構成されるマトリクス電極間
に、誘電体層でサンドイツチされたEL発光層を
配置し、基板上に搭載してなる薄膜EL素子にお
いて、第1および第2の電極群のうち前記基板と
前記誘電体層間に設けられた電極群は前記基板に
埋設されて形成されていることを特徴とする、薄
膜EL素子である。
Structure of the Invention In summary, the present invention consists of a plurality of electrodes, and a dielectric layer is sandwiched between the matrix electrodes, which are composed of first and second electrode groups arranged to intersect with each other. In a thin film EL element in which an EL light emitting layer is disposed and mounted on a substrate, the electrode group provided between the substrate and the dielectric layer among the first and second electrode groups is embedded in the substrate. This is a thin film EL element characterized by:

この発明のその他の特徴は、以下の実施例の説
明により明らかとなろう。
Other features of the invention will become clear from the following description of the embodiments.

実施例の説明 第4図ないし第6図は、この発明の一実施例を
説明するための図であり、第4図はこの発明の一
実施例に用いられる基板に溝を形成した状態を示
す斜視図であり、第5図および第6図は、従来技
術で示した第2図および第3図に相当する図であ
る。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIGS. 4 to 6 are diagrams for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a state in which grooves are formed in a substrate used in an embodiment of the present invention. It is a perspective view, and FIGS. 5 and 6 are views corresponding to FIGS. 2 and 3 shown in the prior art.

この実施例では、まず第4図に斜視図で示すよ
うに、ガラス基板1の表面に透明電極を埋設する
ための溝11を形成する。溝11は、目的の透明
電極の厚みと同一の深さを有するように形成され
ており、たとえばフツ酸を用いたフオトエツチン
グなどの公知の方法により形成し得る。なおこの
フオトエツチングに際しては、基板1の裏面の腐
食を避けるため、基板1の裏面全面および基板1
の表面の透明電極を構成しない部分をレジストで
コーテイングしておく。このようにして溝11を
形成した後、透明電極2を構成する材料を基板1
の全面に形成し、表面を研磨することにより複数
本の帯状電極からなる透明電極2を形成し、さら
にその上に誘電体層3を積層する。この状態が第
6図に示されている。第6図から明らかなよう
に、この実施例では透明電極2が基板1に形成さ
れた溝11内に埋設されて形成されているため、
透明電極2の厚みを厚くしたとしても、透明電極
2と基板1との間に段差は生じない。したがつて
誘電体層3、さらにはZnS発光層4…などを均一
に順次積層することが可能である。それゆえに、
透明電極2のストライプ幅を細くしても、透明電
極2の厚みを厚みすることにより線抵抗Rの増大
を防ぐことができる。
In this embodiment, first, as shown in a perspective view in FIG. 4, a groove 11 for embedding a transparent electrode is formed on the surface of a glass substrate 1. The groove 11 is formed to have the same depth as the desired thickness of the transparent electrode, and can be formed by a known method such as photoetching using hydrofluoric acid. In addition, during this photoetching, in order to avoid corrosion on the back surface of the substrate 1, the entire back surface of the substrate 1 and the substrate 1 are etched.
The portion of the surface that does not constitute the transparent electrode is coated with a resist. After forming the grooves 11 in this way, the material constituting the transparent electrode 2 is applied to the substrate 1.
A transparent electrode 2 consisting of a plurality of strip-shaped electrodes is formed by forming the transparent electrode 2 on the entire surface and polishing the surface, and then a dielectric layer 3 is laminated thereon. This state is shown in FIG. As is clear from FIG. 6, in this embodiment, the transparent electrode 2 is embedded in the groove 11 formed in the substrate 1.
Even if the thickness of the transparent electrode 2 is increased, no step is created between the transparent electrode 2 and the substrate 1. Therefore, it is possible to uniformly and sequentially stack the dielectric layer 3, furthermore the ZnS light emitting layer 4, etc. Hence,
Even if the stripe width of the transparent electrode 2 is made thinner, an increase in the line resistance R can be prevented by increasing the thickness of the transparent electrode 2.

なお、上述した実施例では、マトリクス電極を
構成する透明電極2および背面電極6(第1図を
参照)はほぼ直交するように配置されていたが、
互いに交差するものでさえあればよく、必ずしも
直交するように配置されていなくともよいことを
指摘しておく。
In addition, in the above-mentioned embodiment, the transparent electrode 2 and the back electrode 6 (see FIG. 1) constituting the matrix electrode were arranged so as to be substantially perpendicular to each other.
It should be pointed out that they do not necessarily have to be orthogonal as long as they intersect with each other.

発明の効果 以上のように、この発明によれば、基板と誘電
体層間に設けられる電極群すなわち透明電極が、
基板に埋設されて形成されているため、透明電極
のストライプ幅を細くしたとしても、厚みを厚く
することにより線抵抗の増大を効果的に防止する
ことができ、したがつてピツチの細かい大容量の
表示が可能な薄膜EL素子を実現することが可能
となる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the electrode group, that is, the transparent electrode provided between the substrate and the dielectric layer,
Since the transparent electrode is embedded in the substrate, even if the stripe width of the transparent electrode is made thinner, increasing the thickness can effectively prevent an increase in line resistance. It becomes possible to realize a thin film EL element that can display images.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、薄膜EL素子の一例を示す正面断面
図である。第2図および第3図は、従来の透明電
極と基板との配置関係を示すための部分切欠き平
面図および部分切欠き側面断面図である。第4図
は、この発明の一実施例に用いられる基板に溝を
形成した状態いを示す部分切欠き斜視図である。
第5図および第6図は、第4図に資した基板を用
いて形成したこの発明の一実施例における透明電
極と基板との配置関係を説明するための部分切欠
き平面図および部分切欠き側面断面図であり、従
来技術で示した第2図および第3図に相当する図
である。 1……基板、2……基板と誘電体層間に設けら
れる電極群としての透明電極、3,5……誘電体
層、4……EL発光層、6……マトリクス電極を
構成する電極群としての背面電極。
FIG. 1 is a front sectional view showing an example of a thin film EL element. FIGS. 2 and 3 are a partially cutaway plan view and a partially cutaway side sectional view showing the arrangement relationship between a conventional transparent electrode and a substrate. FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a state in which grooves are formed in a substrate used in an embodiment of the present invention.
5 and 6 are a partially cutaway plan view and a partially cutaway plan view for explaining the arrangement relationship between a transparent electrode and a substrate in an embodiment of the present invention formed using a substrate similar to that shown in FIG. It is a side sectional view, and is a figure corresponding to FIG. 2 and FIG. 3 shown in a prior art. 1... Substrate, 2... Transparent electrode as an electrode group provided between the substrate and the dielectric layer, 3, 5... Dielectric layer, 4... EL light emitting layer, 6... As an electrode group constituting a matrix electrode. back electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数本の電極からなり、互いに交差するよう
に配置された第1および第2の電極群から構成さ
れるマトリクス電極間に、誘電体層でサンドイツ
チされたEL発光層を配置し、基板上に搭載して
なる薄膜EL素子において、 前記第1および第2の電極群のうち前記基板と
前記誘電体層間に設けられた電極群は、前記基板
に埋設されて形成されていることを特徴とする、
薄膜EL素子。
[Claims] 1. An EL light-emitting layer sandwiched with a dielectric layer is sandwiched between matrix electrodes consisting of a plurality of electrodes and first and second electrode groups arranged to intersect with each other. In the thin film EL element arranged and mounted on the substrate, the electrode group provided between the substrate and the dielectric layer among the first and second electrode groups is formed embedded in the substrate. characterized by having
Thin film EL element.
JP58203370A 1983-10-28 1983-10-28 Thin film el element Granted JPS6095888A (en)

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JP58203370A JPS6095888A (en) 1983-10-28 1983-10-28 Thin film el element

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JP58203370A JPS6095888A (en) 1983-10-28 1983-10-28 Thin film el element

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JPS6095888A JPS6095888A (en) 1985-05-29
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JPS61224293A (en) * 1985-03-28 1986-10-04 ホ−ヤ株式会社 Substrate with transparent electoductive film pattern and manufacture thereof

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