JPH04341797A - 青色発光薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
青色発光薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH04341797A JPH04341797A JP3112835A JP11283591A JPH04341797A JP H04341797 A JPH04341797 A JP H04341797A JP 3112835 A JP3112835 A JP 3112835A JP 11283591 A JP11283591 A JP 11283591A JP H04341797 A JPH04341797 A JP H04341797A
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- JP
- Japan
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- light
- thin film
- electrodes
- light emitting
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、青色発光薄膜ＥＬ素子
の素子構造及び材料に関する。
の素子構造及び材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌを発光層材料
とする青色発光薄膜ＥＬ素子の素子構造に関しては、光
電相互変換第１２５委員会ＥＬ分科会第３回研究会資料
，ｐｐ．２４−２９（１９９０）に論じられている。図
４に、従来の素子構造及び材料を示す。１はガラス基板
、６はインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）よりなる透明電
極、３は母体材料ＺｎＳに発光中心としてＡｇＣｌを添
加した発光層、７は五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）より
なる上部絶縁層、５はアルミニウム（Ａｌ）よりなる背
面電極を示す。
とする青色発光薄膜ＥＬ素子の素子構造に関しては、光
電相互変換第１２５委員会ＥＬ分科会第３回研究会資料
，ｐｐ．２４−２９（１９９０）に論じられている。図
４に、従来の素子構造及び材料を示す。１はガラス基板
、６はインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）よりなる透明電
極、３は母体材料ＺｎＳに発光中心としてＡｇＣｌを添
加した発光層、７は五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）より
なる上部絶縁層、５はアルミニウム（Ａｌ）よりなる背
面電極を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌは
、ＡｇとＣｌに捕獲された電子と正孔が再結合すること
によって発光する、いわゆるドナーアクセプタ（Ｄ−Ａ
）対再結合発光型蛍光材料である。このタイプの蛍光材
料が高輝度で発光するためには、次の２つの条件が満た
されている必要がある。
、ＡｇとＣｌに捕獲された電子と正孔が再結合すること
によって発光する、いわゆるドナーアクセプタ（Ｄ−Ａ
）対再結合発光型蛍光材料である。このタイプの蛍光材
料が高輝度で発光するためには、次の２つの条件が満た
されている必要がある。
【０００４】■蛍光体中に電子と正孔が、同数程度存在
すること、■発光時に、蛍光体にかかる電界強度ができ
るだけ低いこと。
すること、■発光時に、蛍光体にかかる電界強度ができ
るだけ低いこと。
【０００５】従来の素子構造は、上記の２条件が考慮さ
れた構造になっていなかった。即ち、発光層に隣接する
電極材料がＩＴＯであるため、発光層にかかる電界強度
は、約５×１０５Ｖ／ｃｍ と高い。また、ＺｎＳがｎ
型であるため、正孔密度は約１×１０１５ｃｍ−３以下
と低いという問題があった。
れた構造になっていなかった。即ち、発光層に隣接する
電極材料がＩＴＯであるため、発光層にかかる電界強度
は、約５×１０５Ｖ／ｃｍ と高い。また、ＺｎＳがｎ
型であるため、正孔密度は約１×１０１５ｃｍ−３以下
と低いという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌの高
輝度発光を実現するために、発光層にかかる電界強度を
５×１０５Ｖ／ｃｍ 以下にし、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ中
の正孔密度を１×１０１５ｃｍ−３以上にすることにあ
る。
輝度発光を実現するために、発光層にかかる電界強度を
５×１０５Ｖ／ｃｍ 以下にし、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ中
の正孔密度を１×１０１５ｃｍ−３以上にすることにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、以下の新しい素子構造を提案する。まず発光層にか
かる電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍ以下にするために、
ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ発光層の一方の表面に隣接する電極
材料にＭｇを用いた。またＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ中の正孔
密度を１×１０１５ｃｍ−３以上にするために、ＺｎＳ
：Ａｇ，Ｃｌ発光層の他方の表面にｐ型半導体を隣接さ
せた。
に、以下の新しい素子構造を提案する。まず発光層にか
かる電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍ以下にするために、
ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ発光層の一方の表面に隣接する電極
材料にＭｇを用いた。またＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ中の正孔
密度を１×１０１５ｃｍ−３以上にするために、ＺｎＳ
：Ａｇ，Ｃｌ発光層の他方の表面にｐ型半導体を隣接さ
せた。
【０００８】
【作用】ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ発光層の一方の表面に隣接
する電極材料にＭｇを用いた結果、発光層にかかる電界
強度が約１×１０４Ｖ／ｃｍ まで下げることができた
。 またＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ発光層の他方の界面にｐ型半導
体を隣接させた結果、ｐ型半導体が正、発光層が負とな
る電圧が印加されると、ｐ型半導体から発光層に１×１
０１５ｃｍ−３以上の正孔が注入されるようになった。 この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌを発光層とする薄膜ＥＬ
素子の青色発光輝度が約２桁向上し、初めて実用レベル
に達した。
する電極材料にＭｇを用いた結果、発光層にかかる電界
強度が約１×１０４Ｖ／ｃｍ まで下げることができた
。 またＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ発光層の他方の界面にｐ型半導
体を隣接させた結果、ｐ型半導体が正、発光層が負とな
る電圧が印加されると、ｐ型半導体から発光層に１×１
０１５ｃｍ−３以上の正孔が注入されるようになった。 この結果、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌを発光層とする薄膜ＥＬ
素子の青色発光輝度が約２桁向上し、初めて実用レベル
に達した。
【０００９】
実施例１
本発明の１実施例を図１〜図３を用いて説明する。
【００１０】図１は、本発明にかかる薄膜ＥＬ素子の１
実施例を示す要部断面図である。１はガラス基板、２は
マグネシウム（Ｍｇ）よりなる下部電極、３は母体材料
ＺｎＳに発光中心としてＡｇＣｌを添加した発光層、４
は硫化胴（Ｃｕ２Ｓ ）よりなるｐ型半導体層、５はイ
ンジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）よりなる透明電極を示す
。図２は、本発明によるＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ青色発光薄
膜ＥＬ素子の輝度−電圧特性を示す。図には比較のため
、発光層が本実施例のものと等しく、素子構造が図３に
示した従来構造である素子の特性を比較のために示す。 しきい電圧が約１桁低下し、輝度は約２桁向上したこと
がわかる。この図から、本実施例の効果が容易に理解で
きる。
実施例を示す要部断面図である。１はガラス基板、２は
マグネシウム（Ｍｇ）よりなる下部電極、３は母体材料
ＺｎＳに発光中心としてＡｇＣｌを添加した発光層、４
は硫化胴（Ｃｕ２Ｓ ）よりなるｐ型半導体層、５はイ
ンジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）よりなる透明電極を示す
。図２は、本発明によるＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ青色発光薄
膜ＥＬ素子の輝度−電圧特性を示す。図には比較のため
、発光層が本実施例のものと等しく、素子構造が図３に
示した従来構造である素子の特性を比較のために示す。 しきい電圧が約１桁低下し、輝度は約２桁向上したこと
がわかる。この図から、本実施例の効果が容易に理解で
きる。
【００１１】上記構造の薄膜ＥＬ素子は次のようにして
作成する。まず、コーニング＃７０５９ガラス基板１上
にマグネシウム（Ｍｇ）よりなる下部電極２を抵抗加熱
真空蒸着法により形成する。その上に母体材料ＺｎＳに
発光中心としてＡｇＣｌを添加した発光層３を有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により約１μｍの厚さに
形成する。その上に、硫化胴（Ｃｕ２Ｓ ）よりなるｐ
型半導体層４を電子ビーム蒸着法により約１μｍの厚さ
に形成する。ｐ型半導体層の形成後、発光層とｐ型半導
体層の密着性を向上するため、基板温度約５００℃で約
１時間の熱処理を行なう。最後にインジウム・錫酸化物
（ＩＴＯ）よりなる透明電極５を抵抗加熱真空蒸着法に
より形成する。
作成する。まず、コーニング＃７０５９ガラス基板１上
にマグネシウム（Ｍｇ）よりなる下部電極２を抵抗加熱
真空蒸着法により形成する。その上に母体材料ＺｎＳに
発光中心としてＡｇＣｌを添加した発光層３を有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により約１μｍの厚さに
形成する。その上に、硫化胴（Ｃｕ２Ｓ ）よりなるｐ
型半導体層４を電子ビーム蒸着法により約１μｍの厚さ
に形成する。ｐ型半導体層の形成後、発光層とｐ型半導
体層の密着性を向上するため、基板温度約５００℃で約
１時間の熱処理を行なう。最後にインジウム・錫酸化物
（ＩＴＯ）よりなる透明電極５を抵抗加熱真空蒸着法に
より形成する。
【００１２】本実施例では、ガラス基板１上にＭｇ電極
２，発光層３，ｐ型半導体層４の順序で素子を形成して
いるが、この順序は逆でも構わない。即ち、図４に示す
素子構造のように、ガラス基板１上に透明電極５，ｐ型
半導体層４，発光層３，Ｍｇ電極２の順序で形成した素
子でも全く同様の効果が得られる。
２，発光層３，ｐ型半導体層４の順序で素子を形成して
いるが、この順序は逆でも構わない。即ち、図４に示す
素子構造のように、ガラス基板１上に透明電極５，ｐ型
半導体層４，発光層３，Ｍｇ電極２の順序で形成した素
子でも全く同様の効果が得られる。
【００１３】また本実施例では、ｐ型半導体層材料とし
て硫化胴（Ｃｕ２Ｓ ）を用いているが、ＺｎＳ：Ａｇ
，Ｃｌに十分な数（１×１０１５ｃｍ−３以上）の正孔
を注入できる材料であれば何でも構わない。例えば、元
々ｐ型のＺｎＴｅでも良いし、最近ｐ制御が可能になっ
たＮドープのｐ型のＺｎＳｅでも良い。
て硫化胴（Ｃｕ２Ｓ ）を用いているが、ＺｎＳ：Ａｇ
，Ｃｌに十分な数（１×１０１５ｃｍ−３以上）の正孔
を注入できる材料であれば何でも構わない。例えば、元
々ｐ型のＺｎＴｅでも良いし、最近ｐ制御が可能になっ
たＮドープのｐ型のＺｎＳｅでも良い。
【００１４】また本実施例では、発光中心にＡｇＣｌを
用いて青色発光を得ているが、ドナーアクセプタ（Ｄ−
Ａ）対再結合発光型の発光中心であれば緑色発光が得ら
れるし、ＣｕとＩｎであれば赤色発光が得られる。
用いて青色発光を得ているが、ドナーアクセプタ（Ｄ−
Ａ）対再結合発光型の発光中心であれば緑色発光が得ら
れるし、ＣｕとＩｎであれば赤色発光が得られる。
【００１５】次に、本装置の駆動方法について簡単に説
明する。本発明により、素子の発光輝度は従来構造の素
子と比較して約２桁向上した結果、２重絶縁構造の薄膜
ＥＬ素子と同様に、交流パルス電圧駆動しても実用レベ
ルの発光輝度を得ることができる。従って、本発明によ
る素子は、既存のＥＬ駆動回路によっても、実用レベル
の発光輝度を得ることができる。
明する。本発明により、素子の発光輝度は従来構造の素
子と比較して約２桁向上した結果、２重絶縁構造の薄膜
ＥＬ素子と同様に、交流パルス電圧駆動しても実用レベ
ルの発光輝度を得ることができる。従って、本発明によ
る素子は、既存のＥＬ駆動回路によっても、実用レベル
の発光輝度を得ることができる。
【００１６】実施例２
本発明の２番目の実施例を、以下に図を用いて説明する
。図５は本発明にかかる薄膜ＥＬディスプレイ装置の概
略図である。８はＥＬディスプレイ表示部であり、マグ
ネシウム（Ｍｇ）で形成したＸ１，Ｘ２，……，Ｘｍ
からなるＸ電極９とＹ１，Ｙ２，……，Ｙｎ からなる
透明なＹ電極１０を対向させる。図６に前記ＥＬディス
プレイ表示部の要部断面図を示す。前記Ｘ電極８の上に
発光層３，ｐ型半導体層４を順次実施例１の方法で積層
する。 最後に前記透明なＹ電極９を積層する。Ｘ電極に走査回
路１１を接続しＹ電極に信号回路１２を接続しＸ電極と
Ｙ電極の各交点（Ｘｉ，Ｙｊ）（ｉ＝１，２，……，ｍ
、ｊ＝１，２，……，ｎ）を単純マトリクス駆動するこ
とによりＥＬディスプレイ表示部に青色画像を表示する
。
。図５は本発明にかかる薄膜ＥＬディスプレイ装置の概
略図である。８はＥＬディスプレイ表示部であり、マグ
ネシウム（Ｍｇ）で形成したＸ１，Ｘ２，……，Ｘｍ
からなるＸ電極９とＹ１，Ｙ２，……，Ｙｎ からなる
透明なＹ電極１０を対向させる。図６に前記ＥＬディス
プレイ表示部の要部断面図を示す。前記Ｘ電極８の上に
発光層３，ｐ型半導体層４を順次実施例１の方法で積層
する。 最後に前記透明なＹ電極９を積層する。Ｘ電極に走査回
路１１を接続しＹ電極に信号回路１２を接続しＸ電極と
Ｙ電極の各交点（Ｘｉ，Ｙｊ）（ｉ＝１，２，……，ｍ
、ｊ＝１，２，……，ｎ）を単純マトリクス駆動するこ
とによりＥＬディスプレイ表示部に青色画像を表示する
。
【００１７】実施例３
本発明の３番目の実施例を以下に図を用いて説明する。
実施例２では発光層を単一層で構成したため青色のモノ
クロ表示のＥＬディスプレイ表示装置となっているが発
光層の構成はこれに限ったものではない。図７は、高輝
度のフルカラー画像表示薄膜ＥＬディスプレイ装置の発
光層の構成を示す。Ｘ電極またはＹ電極に沿って本発明
による青色発光層１３と赤色発光層１４，緑色発光層１
５をストライプ状に積層した発光層を有するＥＬディス
プレイ表示部を走査回路及び信号回路で駆動することに
より高輝度のフルカラー画像表示薄膜ＥＬディスプレイ
装置が得られる。
クロ表示のＥＬディスプレイ表示装置となっているが発
光層の構成はこれに限ったものではない。図７は、高輝
度のフルカラー画像表示薄膜ＥＬディスプレイ装置の発
光層の構成を示す。Ｘ電極またはＹ電極に沿って本発明
による青色発光層１３と赤色発光層１４，緑色発光層１
５をストライプ状に積層した発光層を有するＥＬディス
プレイ表示部を走査回路及び信号回路で駆動することに
より高輝度のフルカラー画像表示薄膜ＥＬディスプレイ
装置が得られる。
【００１８】実施例４
図８は、本実施例の薄膜ＥＬディスプレイ装置のＭｇ電
極及び発光層の製造装置の概略図である。本製造装置で
は、Ｍｇ電極形成装置の真空槽と、発光層形成装置の真
空槽が、搬送槽で接続されている。薄膜ＥＬディスプレ
イ装置を形成するためのガラス基板は、Ｍｇ電極形成装
置および発光層形成装置の真空を破ることなく、搬送槽
を通じて両装置に間を移動することができる。従って、
本製造装置により、Ｍｇ下部電極を形成したガラス基板
を大気中に出すことなく、連続してＭｇ下部電極上に発
光層を形成し、ガラス基板と発光層でＭｇ下部電極を挾
むことができる。本製造装置を用いることにより、極め
て酸化しやすい電極材料Ｍｇを酸化させることなく、本
実施例の薄膜ＥＬディスプレイ装置を製造することがで
きる。
極及び発光層の製造装置の概略図である。本製造装置で
は、Ｍｇ電極形成装置の真空槽と、発光層形成装置の真
空槽が、搬送槽で接続されている。薄膜ＥＬディスプレ
イ装置を形成するためのガラス基板は、Ｍｇ電極形成装
置および発光層形成装置の真空を破ることなく、搬送槽
を通じて両装置に間を移動することができる。従って、
本製造装置により、Ｍｇ下部電極を形成したガラス基板
を大気中に出すことなく、連続してＭｇ下部電極上に発
光層を形成し、ガラス基板と発光層でＭｇ下部電極を挾
むことができる。本製造装置を用いることにより、極め
て酸化しやすい電極材料Ｍｇを酸化させることなく、本
実施例の薄膜ＥＬディスプレイ装置を製造することがで
きる。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、青色発光薄膜ＥＬ素子の
発光輝度が約２桁向上し、初めて実用レベルに達するこ
とができた。この結果、現在ほぼ実用レベルにあるＺｎ
Ｓ：Ｓｍ，Ｃｌを発光層材料とする赤色発光薄膜ＥＬ素
子及びＺｎＳ：ＴｂＯＦ発光層材料とする緑色発光薄膜
ＥＬ素子と組み合わせることにより、フルカラーのエレ
クトロルミネセント・ディスプレイを実現することがで
きる。
発光輝度が約２桁向上し、初めて実用レベルに達するこ
とができた。この結果、現在ほぼ実用レベルにあるＺｎ
Ｓ：Ｓｍ，Ｃｌを発光層材料とする赤色発光薄膜ＥＬ素
子及びＺｎＳ：ＴｂＯＦ発光層材料とする緑色発光薄膜
ＥＬ素子と組み合わせることにより、フルカラーのエレ
クトロルミネセント・ディスプレイを実現することがで
きる。
【図１】本発明の実施例の素子構造図である。
【図２】本実施例及び従来例の輝度−電圧特性図である
。
。
【図３】本発明の実施例のもう一つの素子構造図である
。
。
【図４】従来例の素子構造図である。
【図５】ＥＬディスプレイパネルを示す図である。
【図６】ＥＬディスプレイパネルの要部断面図である。
【図７】フルカラーＥＬディスプレイの発光層を示す図
である。
である。
【図８】薄膜ＥＬディスプレイ製造装置を示した図であ
る。
る。
１…ガラス基板、２…マグネシウム（Ｍｇ）電極、３…
発光層、４…ｐ型半導体層、５…透明電極、６…絶縁層
、７…背面電極、８…ＥＬディスプレイ表示部、９…Ｘ
電極、１０…Ｙ電極、１１…走査回路、１２…信号回路
、１３…青色発光層、１４…赤色発光層、１５…緑色発
光層。
発光層、４…ｐ型半導体層、５…透明電極、６…絶縁層
、７…背面電極、８…ＥＬディスプレイ表示部、９…Ｘ
電極、１０…Ｙ電極、１１…走査回路、１２…信号回路
、１３…青色発光層、１４…赤色発光層、１５…緑色発
光層。
Claims (4)
- 【請求項１】母体材料ＺｎＳに発光中心としてＡｇＣｌ
を添加した薄膜発光層に、発光層を挾む電極により、発
光層に電圧を印加することにより青色発光する、薄膜エ
レクトロルミネセント（ＥＬ）・素子において、発光層
の一方の表面には、マグネシウムからなる電極が直接接
し、発光層の他方の表面と透明電極の間には、ｐ型半導
体が挿入されていることを特徴とする青色発光薄膜ＥＬ
素子。 - 【請求項２】複数のマグネシウムからなるＸ電極と複数
の透明なＹ電極とを対向させ、前記複数のＸ電極と前記
複数のＹ電極との間に、請求項１に示した発光層及びｐ
型半導体層を、請求項１に示した順序で積層し、前記複
数のＸ電極に順次駆動を行うための走査回路を接続し、
前記複数のＹ電極に画像を表示するための信号回路を接
続したことを特徴とするマトリクス駆動青色発光薄膜Ｅ
Ｌディスプレイ装置。 - 【請求項３】請求項２において、前記発光層として青色
発光層に、赤及び緑の三原色発光する三種類の発光層材
料をストライプ状に配置したものを用いることにより、
フルカラー画像表示が可能なマトリクス駆動薄膜ＥＬデ
ィスプレイ装置。 - 【請求項４】請求項１〜３において、ガラス基板上に、
マグネシウム電極と、前記マグネシウム電極上に形成す
る発光層を、蒸着装置の真空を破らずに、連続して形成
することを可能にするため、マグネシウム電極形成装置
の真空槽と、発光層形成装置の真空槽を接続し、真空を
破らずに両装置間で請求項１〜３の薄膜ＥＬディスプレ
イ装置用ガラス基板を移動することを可能にした、薄膜
ＥＬディスプレイ製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3112835A JPH04341797A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 青色発光薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3112835A JPH04341797A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 青色発光薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04341797A true JPH04341797A (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=14596725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3112835A Pending JPH04341797A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 青色発光薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04341797A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998021919A1 (de) * | 1996-11-11 | 1998-05-22 | HEINRICH-HERTZ-INSTITUT FüR NACHRICHTENTECHNIK BERLIN GMBH | Phosphor für displays und dünnschicht-elektrolumineszenz-display mit einem solchen phosphor |
| WO2007091500A1 (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting element, light emitting device, and electronic device |
| JPWO2008013171A1 (ja) * | 2006-07-25 | 2009-12-17 | パナソニック株式会社 | 発光素子、及び、表示装置 |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP3112835A patent/JPH04341797A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998021919A1 (de) * | 1996-11-11 | 1998-05-22 | HEINRICH-HERTZ-INSTITUT FüR NACHRICHTENTECHNIK BERLIN GMBH | Phosphor für displays und dünnschicht-elektrolumineszenz-display mit einem solchen phosphor |
| WO2007091500A1 (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting element, light emitting device, and electronic device |
| JPWO2008013171A1 (ja) * | 2006-07-25 | 2009-12-17 | パナソニック株式会社 | 発光素子、及び、表示装置 |
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