JPH046274B2 - - Google Patents
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- JPH046274B2 JPH046274B2 JP60114780A JP11478085A JPH046274B2 JP H046274 B2 JPH046274 B2 JP H046274B2 JP 60114780 A JP60114780 A JP 60114780A JP 11478085 A JP11478085 A JP 11478085A JP H046274 B2 JPH046274 B2 JP H046274B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tbf
- light
- emitting layer
- thin film
- light emitting
- 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 - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は電界の印加に応答してEL（エレクト
ロ・ルミネセンス）発光を呈する薄膜EL素子に
関し、特にフツ化物又は塩化物を発光センターと
する発光層を誘電体層で挾設した多層構造の薄膜
EL素子における層間密着性の改善に関するもの
である。
ロ・ルミネセンス）発光を呈する薄膜EL素子に
関し、特にフツ化物又は塩化物を発光センターと
する発光層を誘電体層で挾設した多層構造の薄膜
EL素子における層間密着性の改善に関するもの
である。
＜従来技術＞
ZnSまたはZnSe等に発光センターとしてMn等
をドープした発光層の両面は酸化膜または窒化膜
等の誘電体層で被覆して成る二重絶縁構造薄膜
EL素子は、高輝度で発光し、しかも長寿命であ
るという性質を有するため、情報表示用平面デイ
スプレイパネル等としてすでに広範囲な用途に利
用されている。しかしながら、一般的に普及して
いるものはZnS母材中に発光センターとしてMn
をドープしたZnS：Mnを発光層とし、Y2O3や
Si3N4等を誘電体層として発光層の両面に層設し
た黄橙色の発光色のものに限定されており、EL
発光を多色化した薄膜EL素子については実用化
のレベルにまで達していないのが実情である。一
方、近年の情報処理技術の発展にともなつて、デ
ィスプレイにおける表示の多色化は欠くことので
きない要素となりつつある。
をドープした発光層の両面は酸化膜または窒化膜
等の誘電体層で被覆して成る二重絶縁構造薄膜
EL素子は、高輝度で発光し、しかも長寿命であ
るという性質を有するため、情報表示用平面デイ
スプレイパネル等としてすでに広範囲な用途に利
用されている。しかしながら、一般的に普及して
いるものはZnS母材中に発光センターとしてMn
をドープしたZnS：Mnを発光層とし、Y2O3や
Si3N4等を誘電体層として発光層の両面に層設し
た黄橙色の発光色のものに限定されており、EL
発光を多色化した薄膜EL素子については実用化
のレベルにまで達していないのが実情である。一
方、近年の情報処理技術の発展にともなつて、デ
ィスプレイにおける表示の多色化は欠くことので
きない要素となりつつある。
EL発光の多色化を得る目的で、稀土類フツ化
物等を発光センターとして用いると、たとえば
TbF3、SmF3、TmF3あるいはPrF3により、それ
ぞれ緑色、赤色、青色、白色のEL発光が得られ
ることは良く知られているが、特に発光層を
ZnS：TbF3とした場合には実用的輝度に近い値
が得られるため、緑色EL発光素子として有望視
されている。発光層をZnS：Mnとする薄膜EL素
子の場合、Mr原子はZn格子位置に置換してい
る。これに対し、ZnS：TbF3を発光層とする薄
膜EL素子では、TbF3は分子状及び粒子状の状態
にあり、極論すれば混合状態にある。このため、
ZnS：TbF3発光層と誘電体層との密着力は、
TbF3濃度が高くなる程弱くなり、誘電体層と発
光層間の接合部で剥離という問題が生じる。この
現象は次のような原因によると考えられる。例え
ばTbF3濃度が1.6mol％のZnS膜を想定すれば、
TbF3分子が等間隔に分布しているとして、TbF3
の最短分子間隔中にはZnとＳの対が３組だけ存
在すること（（1.6/100）1/3＝1/4）になる。四方が
ZnとＳの対に囲まれたZnとＳの対は、TbF3分子
の最稠密面上で、極めて少ない。第３図はこの様
子を模式的に示す説明図である。A1はTbF3の発
光センター、A2はTbF3と接するZn−Ｓ対、A3
はTbF3と接しないZn−Ｓ対を表わしている。Zn
とＳの対に囲まれないZnとＳの対が多数生じる
結果、密着力が著しく低下すると考えられる。と
ころで、発光輝度に対する最適膜中のTbF3濃度
は約2mol％を必要とし、このため発光輝度を高
くすることと密着力が強く信頼性の高い素子を製
作することは相反する状況にあつた。この問題は
発光センターとしてTbF3を用いた場合に限らず、
他のフツ化物や塩化物を用いた場合でも同様に生
じる。
物等を発光センターとして用いると、たとえば
TbF3、SmF3、TmF3あるいはPrF3により、それ
ぞれ緑色、赤色、青色、白色のEL発光が得られ
ることは良く知られているが、特に発光層を
ZnS：TbF3とした場合には実用的輝度に近い値
が得られるため、緑色EL発光素子として有望視
されている。発光層をZnS：Mnとする薄膜EL素
子の場合、Mr原子はZn格子位置に置換してい
る。これに対し、ZnS：TbF3を発光層とする薄
膜EL素子では、TbF3は分子状及び粒子状の状態
にあり、極論すれば混合状態にある。このため、
ZnS：TbF3発光層と誘電体層との密着力は、
TbF3濃度が高くなる程弱くなり、誘電体層と発
光層間の接合部で剥離という問題が生じる。この
現象は次のような原因によると考えられる。例え
ばTbF3濃度が1.6mol％のZnS膜を想定すれば、
TbF3分子が等間隔に分布しているとして、TbF3
の最短分子間隔中にはZnとＳの対が３組だけ存
在すること（（1.6/100）1/3＝1/4）になる。四方が
ZnとＳの対に囲まれたZnとＳの対は、TbF3分子
の最稠密面上で、極めて少ない。第３図はこの様
子を模式的に示す説明図である。A1はTbF3の発
光センター、A2はTbF3と接するZn−Ｓ対、A3
はTbF3と接しないZn−Ｓ対を表わしている。Zn
とＳの対に囲まれないZnとＳの対が多数生じる
結果、密着力が著しく低下すると考えられる。と
ころで、発光輝度に対する最適膜中のTbF3濃度
は約2mol％を必要とし、このため発光輝度を高
くすることと密着力が強く信頼性の高い素子を製
作することは相反する状況にあつた。この問題は
発光センターとしてTbF3を用いた場合に限らず、
他のフツ化物や塩化物を用いた場合でも同様に生
じる。
＜発明の概要＞
本発明は上述の問題点に鑑み、薄膜EL素子の
信頼性を得るための素子構造を提供することを目
的とする。
信頼性を得るための素子構造を提供することを目
的とする。
一般に、二重絶縁構造薄膜EL素子の発光メカ
ニズムは、外部電圧の印加によつて生じた発光層
中の誘起電界により電子が加速され、これよつて
得られるホツトエレクトロンが発光センターへ衝
突して発光センターを励起することにより電磁ス
ペクトルがEL発光として放出される。発光層中
の電界強度は均一でなく誘電体層との界面近傍で
電界が強くなつている。電界が強い程電子のエネ
ルギーは高く、発光センター励起が効率良く行な
われる。しかし電界強度の不均一は、外部電圧が
低い場合すなわち発光輝度一印加電圧特性におい
て低輝度領域でのみ顕著である。実用的に問題と
なる高輝度領域（飽和輝度）では、不均一は生じ
ない。従つて界面近傍で発光センター濃度を下げ
ることによる輝度低下は少ない。以上より、発光
層と誘電体層の界面近傍で発光層中の発光センタ
ー濃度を下げることにより、発光輝度の大幅な低
下をもたらすことなく膜間の剥離による素子の信
頼性低下を防ぐことが可能となる。
ニズムは、外部電圧の印加によつて生じた発光層
中の誘起電界により電子が加速され、これよつて
得られるホツトエレクトロンが発光センターへ衝
突して発光センターを励起することにより電磁ス
ペクトルがEL発光として放出される。発光層中
の電界強度は均一でなく誘電体層との界面近傍で
電界が強くなつている。電界が強い程電子のエネ
ルギーは高く、発光センター励起が効率良く行な
われる。しかし電界強度の不均一は、外部電圧が
低い場合すなわち発光輝度一印加電圧特性におい
て低輝度領域でのみ顕著である。実用的に問題と
なる高輝度領域（飽和輝度）では、不均一は生じ
ない。従つて界面近傍で発光センター濃度を下げ
ることによる輝度低下は少ない。以上より、発光
層と誘電体層の界面近傍で発光層中の発光センタ
ー濃度を下げることにより、発光輝度の大幅な低
下をもたらすことなく膜間の剥離による素子の信
頼性低下を防ぐことが可能となる。
＜実施例＞
第１図は本発明の１実施例を示す薄膜EL素子
の構成図である。ガラス基板１上にIn2O3、SnO2
等から成る透明電極２が帯状に配列され、この上
にSi3N4から成る下部誘電体層３がスパツタ法に
より堆積されている。下部誘電体層３上にはZnS
母材中にTbF3をドープした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：TbF3
から成る発光層が積層されている。この発光層は
下部誘電体層３と接する側に位置するTbF3のド
ープ量が少ない低濃度領域４とこの上に重畳され
るEL発光に最適の濃度にTbF3をドープした高濃
度領域５の計２層構造より構成されている。低濃
度領域４のTbF3濃度は0.1乃至1.0mol％、高濃度
領域５のTbF3濃度は2mol％前後の適当な値に設
定される。低濃度領域４の厚さは10〜1000Å程度
望ましくは50〜500Åの範囲に、また発光層全体
の厚さは2000〜10000Å程度に設定される。発光
層にドープするTbF3の濃度制御は、電子ビーム
蒸着過程でターゲツトとなる焼結ペレツトを
TbF3の含有されたZnSとし、この焼結ペレツト
中のTbF3含有量を制御することにより決定する。
発光層上にはY2O3から成る上部誘電体層７がス
パツタ法又は電子ビーム蒸着法等によつて被覆さ
れている。上部誘電体層７上には背面電極８とし
て蒸着法等により帯状に成形されたAlが透明電
極２と直交する方向に配列され、マトリツクス電
極構造が形成されている。
の構成図である。ガラス基板１上にIn2O3、SnO2
等から成る透明電極２が帯状に配列され、この上
にSi3N4から成る下部誘電体層３がスパツタ法に
より堆積されている。下部誘電体層３上にはZnS
母材中にTbF3をドープした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：TbF3
から成る発光層が積層されている。この発光層は
下部誘電体層３と接する側に位置するTbF3のド
ープ量が少ない低濃度領域４とこの上に重畳され
るEL発光に最適の濃度にTbF3をドープした高濃
度領域５の計２層構造より構成されている。低濃
度領域４のTbF3濃度は0.1乃至1.0mol％、高濃度
領域５のTbF3濃度は2mol％前後の適当な値に設
定される。低濃度領域４の厚さは10〜1000Å程度
望ましくは50〜500Åの範囲に、また発光層全体
の厚さは2000〜10000Å程度に設定される。発光
層にドープするTbF3の濃度制御は、電子ビーム
蒸着過程でターゲツトとなる焼結ペレツトを
TbF3の含有されたZnSとし、この焼結ペレツト
中のTbF3含有量を制御することにより決定する。
発光層上にはY2O3から成る上部誘電体層７がス
パツタ法又は電子ビーム蒸着法等によつて被覆さ
れている。上部誘電体層７上には背面電極８とし
て蒸着法等により帯状に成形されたAlが透明電
極２と直交する方向に配列され、マトリツクス電
極構造が形成されている。
透明電極２と背面電極８を介して発光層に交流
電界を印加すると、発光層ではホツトエレクトロ
ンが誘起された交流電界の極性に応じて発光層の
界面から他方の界面へ走行し、TbF3の発光セン
ターと衝突して励起スペクトルのEL発光が生起
される。このEL発光は発光特性の最適値に近い
値にTbF3がドープされている主として高濃度領
域５より放射され、ガラス基板１を介して高輝度
の緑色に近い発光が観察される。低濃度領域４は
厚さが薄いため、実質的に高濃度領域５のEL発
光輝度を低下させることはほとんどなく、コント
ラストの高い発光表示を実行することができる。
電界を印加すると、発光層ではホツトエレクトロ
ンが誘起された交流電界の極性に応じて発光層の
界面から他方の界面へ走行し、TbF3の発光セン
ターと衝突して励起スペクトルのEL発光が生起
される。このEL発光は発光特性の最適値に近い
値にTbF3がドープされている主として高濃度領
域５より放射され、ガラス基板１を介して高輝度
の緑色に近い発光が観察される。低濃度領域４は
厚さが薄いため、実質的に高濃度領域５のEL発
光輝度を低下させることはほとんどなく、コント
ラストの高い発光表示を実行することができる。
TbF3を発光層中に高濃度にドープすると誘電
体層との接合界面で密着力が弱くなる傾向にある
ことは前述した如くであるが、本実施例では、特
に、密着力が主としてフアンデルワールス力に依
存し、酸化膜に比べて密着性の弱いアモルフアス
のSi3N4から成る下部誘電体層３と発光層との接
合界面領域にTbF3のドープ量が少ない低濃度領
域４を介挿して密着力の低下を抑制している。
体層との接合界面で密着力が弱くなる傾向にある
ことは前述した如くであるが、本実施例では、特
に、密着力が主としてフアンデルワールス力に依
存し、酸化膜に比べて密着性の弱いアモルフアス
のSi3N4から成る下部誘電体層３と発光層との接
合界面領域にTbF3のドープ量が少ない低濃度領
域４を介挿して密着力の低下を抑制している。
第２図は本発明の他の実施例を示す薄膜EL素
子の構成図である。
子の構成図である。
本実施例では発光層と下部誘電体層３の接合界
面領域に上記同様の低濃度領域４を介挿するとと
もに発光層と上部誘電体層７の接合界面領域にも
同様な低濃度領域６を介挿し、発光層と誘電体層
の密着力の低下をより顕著に防止している。上部
の低濃度領域６も厚さは上記同様に10〜1000Å程
度、望ましくは50〜500Åの範囲とする。また上
部誘電体層７も下部誘電体層３と同様な耐水性の
あるSi3N4とし、発光層への湿気侵入を防止する
効果の高い構造とすることができる。
面領域に上記同様の低濃度領域４を介挿するとと
もに発光層と上部誘電体層７の接合界面領域にも
同様な低濃度領域６を介挿し、発光層と誘電体層
の密着力の低下をより顕著に防止している。上部
の低濃度領域６も厚さは上記同様に10〜1000Å程
度、望ましくは50〜500Åの範囲とする。また上
部誘電体層７も下部誘電体層３と同様な耐水性の
あるSi3N4とし、発光層への湿気侵入を防止する
効果の高い構造とすることができる。
尚、上記実施例はZnS：TbF3を発光層とする
薄膜EL素子について説明したが、発光層母材は
ZnSe，CdSe等用いても良く、発光センターとな
る不純物は他の稀土類フツ化物や塩化物を用いて
も良い。発光センターの種類の選択によつてそれ
に対応したEL発光色が得られ、発光表示の多様
化を計ることができるとともに素子の長期信頼性
も得られる。
薄膜EL素子について説明したが、発光層母材は
ZnSe，CdSe等用いても良く、発光センターとな
る不純物は他の稀土類フツ化物や塩化物を用いて
も良い。発光センターの種類の選択によつてそれ
に対応したEL発光色が得られ、発光表示の多様
化を計ることができるとともに素子の長期信頼性
も得られる。
＜発明の効果＞
以上詳説した如く本発明によれば、発光層界面
で接合強度を低下させることなく稀土類化合物に
対応した高輝度のEL発光を得ることができ、表
示の多様化を画ることができる。
で接合強度を低下させることなく稀土類化合物に
対応した高輝度のEL発光を得ることができ、表
示の多様化を画ることができる。
第１図は本発明の１実施例を示す薄膜EL素子
の構成図である。第２図は本発明の他の実施例を
示す薄膜EL素子の構成図である。第３図は
ZnS：FbF発光層の原子配列を示す模式説明図で
ある。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……下
部誘電体層、４，６……低濃度領域、５……高濃
度領域、７……上部誘電体層、８……背面電極。
の構成図である。第２図は本発明の他の実施例を
示す薄膜EL素子の構成図である。第３図は
ZnS：FbF発光層の原子配列を示す模式説明図で
ある。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……下
部誘電体層、４，６……低濃度領域、５……高濃
度領域、７……上部誘電体層、８……背面電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電界の印加に応答してEL発光を呈し、フツ
化物または塩化物の不純物を発光センターとして
ドープした薄膜発光層を絶縁膜で被覆してなる三
層構造部を有し、 前記薄膜発光層の少なくとも一方の絶縁膜との
接合界面近傍は、薄膜発光層の厚さ方向中央部に
比べて、前記不純物濃度が低く形成されてなるこ
とを特徴とする薄膜EL素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60114780A JPS61271780A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60114780A JPS61271780A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61271780A JPS61271780A (ja) | 1986-12-02 |
| JPH046274B2 true JPH046274B2 (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=14646495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60114780A Granted JPS61271780A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61271780A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5991697A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-26 | 富士通株式会社 | 薄膜ｅｌ素子 |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP60114780A patent/JPS61271780A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61271780A (ja) | 1986-12-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |