JPS63254699A - 薄膜el素子およびその製造方法 - Google Patents

薄膜el素子およびその製造方法

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JPS63254699A
JPS63254699A JP62089406A JP8940687A JPS63254699A JP S63254699 A JPS63254699 A JP S63254699A JP 62089406 A JP62089406 A JP 62089406A JP 8940687 A JP8940687 A JP 8940687A JP S63254699 A JPS63254699 A JP S63254699A
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JP
Japan
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thin film
layer
dielectric
dielectric layer
calcium sulfide
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JP62089406A
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English (en)
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雅博 西川
任田 隆夫
洋介 藤田
純 桑田
富造 松岡
阿部 惇
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
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 この発明はキャラクタやグラフィックスなどの表示に用
いる薄膜EL素子およびその製造方法に関するものであ
り、さらに詳しくは発光特性が長期にわたって安定な薄
膜EL素子およびその製造方法に関する。
従来の技術 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X−Yマ) l)クス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
群に接続された給重線により切換え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
層と略称する)を発光させ(この交点の発光部分面を絵
素と称する)、発光した絵素の組み合わせによって文字
記号9図形等を表示させるものである。
ここで用いられる固体映像表示装置の表示板としては、
通常ガラス等の透光性基板上に透明な平行電極群を形成
し、その上に第1誘電体層、EL発光体層、第2誘電体
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。
一般に透明平行電極としては平滑なガラス基板上に酸化
錫を被着するなどにより形成される。これに直交し、対
向する背面電極としてはアルミニウムが真空蒸着などに
より形成される。
第1誘電体層や第2誘電体層に用いる材料としては、誘
電率が大きく、絶縁破壊電界強度が大きい材料が低電圧
駆動に適している。前者は、主に透明電極および背面電
極により印加される電圧の、より多くの割合をEL発光
体層に印加し、駆動電圧を低下させるためであり、後者
は主に絶縁破壊を起こさない安定な動作のために重要で
ある。このような低電圧で駆動ができ、安定性の優れた
薄膜EL素子を構成するだめの誘電体層としては誘7π
率が大きな酸化物誘電体薄膜の方が法が誘電率が小さな
酸化珪素や窒化珪素より適しており、酸化物誘電体薄膜
を用いた薄膜EL素子が広く研究されている。
発明が解決しようとする問題点 マ) IJクス状電極を有する薄膜EL素子を、−斉反
転方式により線順次駆動し、1走査期間で2回の発光を
行わせる場合、透明電極と背面電極に挾1れた各絵素に
おいては、正極性のパルスが印加されてから逆方向のパ
ルスが印加されるまでの時間と、逆極性のパルスが印加
されてから正極性のパルスが印加されるまでの時間が異
なる。このような正・逆パルスの位相が異なる駆動法に
より従来技術による薄膜EL素子を長時間駆動した場合
表示情報に応じて発光させた絵素では、発光させなかっ
た絵素と比較して、発光開始電圧が数ボルト変動すると
いう問題点があった。
本発明の目的は、前記問題点を解決し、位相が異なる交
流パルスや正・逆方向の振幅が異なる交流パルスで駆動
しても、長期間に渡り安定した動作が可能な薄膜EL素
子およびその製造方法を提供することにある。
問題点を解決するだめの手段 本発明においては、透光性基板上に、透明電極。
第1誘電体層、EL発光体層、第2誘電体層、および背
面電極を順次積層してなる薄膜EL素子において、前記
第1誘電体層と前記EL発光体層の間、前記第2誘電体
層と前記EL発光体層の間の少なくとも一方に厚さ10
nm以上、200 n m以下の硫化カルシウムを含む
混合膜からなる層を挿入して構成する。
また製造工程においては、前記EL発光体層を450’
C以上、600℃以下の温度で加熱処理する。
作  用 発光開始電圧の変動は、EL発光体層と誘電体層との界
面に種々の深さのトラップ準位が形成されることや、E
L発光体層と誘電体層との反応により生じるものと考え
られる。EL発光体層と誘電体層との間に10nm以上
200 nm以下の硫化カルシウムを含む混合膜からな
る層を介在させることにより、トラップ準位の形成が抑
制され、長期間に渡シ安定した動作が可能になったもの
と考えられる。
実施例 第1図は本発明にかかる薄膜EL素子の製造方法の一実
施例により作製した薄膜EI、素子の断面構造を示す。
図において、1はガラス基板であり、コーニング705
9ガラスを用いた。ガラス基板1上に、スパッタリング
法により厚さ200nmの錫添加酸化インジウム薄膜を
形成し、ホトリングラフィ技術によりストライプ状に加
工し透明電極2とした。その上にチタンジルコン酸スト
ロンチウム(Sr(TixZrl−、)03’:lを基
板温度400℃でスパッタリングすることにより厚さ6
00 nmの酸化物誘電体薄膜からなる第1誘T体層3
を形成したさらにその上に、硫化カルシウムと硫化亜鉛
が重量比1:10で混合して焼成してなるペレ、トを蒸
発源として基板温度300℃で電子ビーム蒸着すること
により厚さ50nmの硫化カルシウム混合層4を形成し
た。硫化カルシウム混合層4の上には、共蒸着法により
、基板温度200’Cで、厚さ400 nmのマンガン
添加硫化亜鉛薄膜からなるEL発光体層6を形成した。
さらにその上に、硫化カルシウムと硫化亜鉛が重量比1
:10で混合して焼成してなるペレットを蒸発源として
基板温度300℃で電子ビーム蒸着することにより厚さ
50nmの硫化カルシウム混合層6を形成した。
その後真空中550℃で1時間熱処理の後、その上にタ
ンタル酸バリウム[BaTa2O6:]焼結体を、基板
温度100℃でスパッタリングすることにより厚さ20
0 nmの酸化物誘電体薄膜7を形成した。最後にその
上に厚さ150nmのA7を真空蒸着し、ホトリソグラ
フィ技術によシ、透明電極2とは直交する方向にストラ
イプ状の背面電極8を形成し、薄膜EL素子を完成した
本発明の一実施例にかかる薄膜EL素子と、本発明の一
実施例にかかる薄膜EL素子から硫化カルシウム混合層
4,6を除いた従来の薄膜EL素子とに、第2図に示す
ような位相の異なる交流パルス電圧を印加し、発光開始
電圧の経時変化を測定したところ、第3図に示すように
、従来の薄膜EL素子では100時間で約6%発光開始
電圧が低下したのに対しく第2図b)、本発明の薄膜E
I。
素子では1.2%以下であった(第2図a)。
このような効果は硫化カルシウム混合層4.6から硫化
亜鉛を除いてもほとんど変わらないが、薄い硫化カルシ
ウム薄膜は剥離しやすく、とくにEL発光体層5の上に
形成する硫化カルシウム薄膜は付着力が弱く、膜の端部
より剥離を生じることがある。もし端部より剥離を生じ
た場合には、この上に形成される第2誘電体層の剥離は
もちろん、背面電極の断線にもつながる。しかし硫化カ
ルシウム薄膜と、比較的付着力の強い硫化亜鉛薄膜とを
混合することで改善される。硫化亜鉛薄膜はEL発光体
層5を形成するマンガン添加硫化亜鉛薄膜と主成分は同
一であり、したがって付着力は強い。
本実施例では硫化カルシウム混合層4,6の形成に電子
ビーム蒸着法を用いたが、他の方法例えばスパッタリン
グ法では膜が剥離を起こし易く、さらにEL発光体層の
熱処理温度が500℃以上では薄膜EL素子の発光開始
電圧の経時変化を抑制する効果が減少してあまり有効で
なかった。
硫化カルシウム混合層4,6の厚さは、10nmより薄
い場合は、発光開始電圧の経時変化を抑制する効果が少
なく、200nmより厚くした場合は、硫化カルシウム
混合層の誘電率は小さいため、厚くするほど薄膜EL素
子を駆動するのに必要な電圧が高くなり、駆動用のIC
が高価なものとなって好ましくない。
硫化カルシウム混合層に硫化カルシウムとともに混合す
る材料としては、EL発光体層を構成する螢光体材料が
付着力の点で望ましいが、他の材料、例えば弗化物や窒
化物などでも多少効果は落ちるが有効である。
本実施例では、硫化カルシウム混合層4と硫化カルシウ
ム混合層6とを設けたが、どちらが一方例えば硫化カル
シウム混合層4のみを設けた場合は薄膜EL素子の発光
開始電圧の経時変化を抑制する効果が減少した。
EL発光体層5としては活性物質を含む硫化亜鉛(Zn
S)を用いることができる。活性物質としではM n 
+ Cu + A q r A u + T b F 
3 、 S mF 3.E r F 3゜TmF3.D
yF3.PrF3.EuF3などが適当である。
EL発光体層6は硫化亜鉛以外のものでもよく、例えば
活性物質を含むSrSやCaSなどの電場発光を示すも
のであればよい。
第1誘電体層に用いる酸化物誘電体薄膜の厚さは、第2
誘電体層より厚くした方が、絶縁破壊に対する安定性が
高い。厚い第1誘電体層を用いるには、酸化物誘電体薄
膜の比誘電率が大きいほど好ましく、実験結果からは1
5以上が好ましかった。比誘電率が15より小さい場合
、100〜180vの電圧で安定に駆動できる薄膜EL
素子を形成するのは困難であった。このような酸化物誘
電体薄膜としては、ペロブスカイト形の結晶溝道を含む
薄膜が、絶縁破壊電圧の而からも適していた。その中で
も5rTi○3. S r xMgl−xT io3゜
5rTixZr1−xO3,SrxMgl、TiyZr
l−y03等のチタン酸ストロンチウム系の薄膜を第1
誘電体層の酸化物誘電体薄膜に用いることにより、極め
て安定な薄膜EL素子を構成することができた。
第2誘電体層の酸化物誘電体薄膜の一つとしては、比誘
電率が約22のタンタル酸バリウム系薄膜が適しており
、タンタル酸バリウム系薄膜を用いることによシ、伝播
性絶縁破壊を抑制することができ、信頼性の高い薄膜E
L素子を形成する事ができた。
発明の効果 以上のように本発明によれば、低電圧駆動が可能であり
、長時間の駆動によっても発光開始電圧の変動が極めて
小さい薄膜EL素子を再現性良く形成することができ、
コンピュータ端末などの薄形、高品位ディスプレイなど
に広く利用でき、実用的価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる薄膜EL素子の一実施例の構成
を示す断面図、第2図は薄膜EL素子の駆動電圧波形を
示す図、第3図は発光開始電圧の経時変化を示すグラフ
である。 1・・・・・・ガラス基板、2・・・・・・透明電極、
3・・・・・・第1誘電体層、4・・・・・・硫化カル
シウム混合層、6・・・・・・EL発光体層、6・・・
・・・硫化カルシウム混合層、7・・・・・・第2誘電
体層、8・・・・・・背面電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名笥1

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透光性基板上に、透明電極,第1誘電体層,EL
    発光体層,第2誘電体層、および背面電極を順次積層し
    てなる薄膜EL素子において、前記第1誘電体層と前記
    EL発光体層の間、前記第2誘電体層と前記EL発光体
    層の間の少なくとも一方に厚さ10nm以上、200n
    m以下の硫化カルシウムを含む混合膜からなる層を設け
    て構成したことを特徴とする薄膜EL素子。
  2. (2)第1誘電体層を比誘電率が15以上の酸化物誘電
    体薄膜で構成し、第2誘電体層を酸化物誘電体薄膜で構
    成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EL素子。
  3. (3)第1誘電体層が酸化物誘電体薄膜を含んで構成さ
    れ、その酸化物誘電体薄膜がペロブスカイト形構造の結
    晶部分を有す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。
  4. (4)第1誘電体層が酸化物誘電体薄膜を含んで構成さ
    れ、その酸化物誘電体薄膜としてチタン酸ストロンチウ
    ム系薄膜を用いた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)第2誘電体層が酸化物誘電体薄膜を含んで構成さ
    れ、その酸化物誘電体薄膜としてタンタル酸バリウム系
    薄膜を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項,
    第2項または第3項のいずれかに記載の薄膜EL素子。
  6. (6)硫化カルシウムを含む混合膜が、硫化カルシウム
    と前記EL発光体層を構成する螢光体膜との混合膜から
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項,第2項,
    第3項または第4項のいずれかに記載の薄膜EL素子。
  7. (7)EL発光体層がマンガンで活性化した硫化亜鉛膜
    を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項,第2項
    ,第3項または第4項のいずれかに記載の薄膜EL素子
  8. (8)少なくとも硫化カルシウムと硫化亜鉛を含む焼結
    体ペレットを蒸発源として電子ビーム蒸着法にて硫化カ
    ルシウムを含む混合膜を形成し、その上にEL発光体層
    を積層して形成する工程と、その上に少なくとも硫化カ
    ルシウムと硫化亜鉛を含む焼結体ペレットを蒸発源とし
    て電子ビーム蒸着法にて硫化カルシウムを含む混合膜を
    形成する工程と、前記EL発光体層を450℃以上、6
    00℃以下の温度で加熱処理する工程とを含むことを特
    徴とする薄膜EL素子の製造方法。
JP62089406A 1986-09-05 1987-04-10 薄膜el素子およびその製造方法 Pending JPS63254699A (ja)

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EP87112823A EP0258888B1 (en) 1986-09-05 1987-09-02 Thin film electroluminescence display device
DE8787112823T DE3779977T2 (de) 1986-09-05 1987-09-02 Duennschicht-elektrolumineszenzanzeigevorrichtung.
US07/093,263 US4869973A (en) 1986-09-05 1987-09-04 Thin film electroluminescence display device

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61121290A (ja) * 1984-11-19 1986-06-09 松下電器産業株式会社 薄膜el素子の製法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61121290A (ja) * 1984-11-19 1986-06-09 松下電器産業株式会社 薄膜el素子の製法

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