JPH0817115B2 - Elディスプレイの製造方法 - Google Patents
Elディスプレイの製造方法Info
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- JPH0817115B2 JPH0817115B2 JP1122593A JP12259389A JPH0817115B2 JP H0817115 B2 JPH0817115 B2 JP H0817115B2 JP 1122593 A JP1122593 A JP 1122593A JP 12259389 A JP12259389 A JP 12259389A JP H0817115 B2 JPH0817115 B2 JP H0817115B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば計器類のバックライト用の面光源等
に使用されるエレクトロルミネッセンス(EL)ディスプ
レイの製造方法に関する。
に使用されるエレクトロルミネッセンス(EL)ディスプ
レイの製造方法に関する。
[従来の技術] ELディスプレイは、硫化亜鉛(ZnS)等の蛍光体に電
界をかけたときに発光する現象を利用したもので、自発
光型の平面ディスプレイとして注目されている。
界をかけたときに発光する現象を利用したもので、自発
光型の平面ディスプレイとして注目されている。
このような従来のELディスプレイの一例を第3図に示
す。
す。
図において、ガラス基板1上には、ITO膜よりなる透
明電極61、酸化タンタル(Ta2O5)等よりなる第1絶縁
層31、発光層41、第2絶縁層32が順次積層形成してあ
り、さらにその上にITO膜よりなる透明電極62が配設し
てある。
明電極61、酸化タンタル(Ta2O5)等よりなる第1絶縁
層31、発光層41、第2絶縁層32が順次積層形成してあ
り、さらにその上にITO膜よりなる透明電極62が配設し
てある。
ITO(Indium Tin Oxide)膜は、酸化インジウム(In2
O3)にすず(Sn)をドープした透明の導電膜で、低抵抗
率であることから従来より透明電極用として広く使用さ
れている。
O3)にすず(Sn)をドープした透明の導電膜で、低抵抗
率であることから従来より透明電極用として広く使用さ
れている。
発光層41としては、例えば、ZnSを母材層とし、発光
中心としてマンガン(Mn)や三フッ化テルビウム(Tb
F3)を添加したものが使用される。EL発光による発光色
はZnS中の添加物の種類によって決まり、例えば発光中
心としてMnを添加した場合にはオレンジの、TbF3を添加
した場合にはグリーンの発光が得られる。
中心としてマンガン(Mn)や三フッ化テルビウム(Tb
F3)を添加したものが使用される。EL発光による発光色
はZnS中の添加物の種類によって決まり、例えば発光中
心としてMnを添加した場合にはオレンジの、TbF3を添加
した場合にはグリーンの発光が得られる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記構造のELディスプレイを製作し、
連続発光試験に供したところ、わずか200時間で絶縁破
壊が生じ、耐久性能面で大きな問題を有することが判明
した。これは駆動電圧が低い場合にはそれほど重要では
ないが、表示面積の拡大等で駆動電圧を高くする必要が
生じた場合には大きな問題となる。
連続発光試験に供したところ、わずか200時間で絶縁破
壊が生じ、耐久性能面で大きな問題を有することが判明
した。これは駆動電圧が低い場合にはそれほど重要では
ないが、表示面積の拡大等で駆動電圧を高くする必要が
生じた場合には大きな問題となる。
また、近年、異なる発光色を示す発光層を複数積層し
て、ELディスプレイを多色化することが提案されている
(例えば、特開昭60−264096号公報、特開昭60−216496
号公報等)。
て、ELディスプレイを多色化することが提案されている
(例えば、特開昭60−264096号公報、特開昭60−216496
号公報等)。
ところが、上記した絶縁層の耐圧低下現象は、このよ
うな積層型のELディスプレイにおいて特に顕著であるこ
とが判明し、実用化に際し大きな障害となっている。
うな積層型のELディスプレイにおいて特に顕著であるこ
とが判明し、実用化に際し大きな障害となっている。
しかして、本発明の目的は、絶縁層の電気耐圧が高
く、高電圧駆動時においても絶縁破壊が生じることがな
い、高い信頼性を有するELディスプレイを提供すること
にある。
く、高電圧駆動時においても絶縁破壊が生じることがな
い、高い信頼性を有するELディスプレイを提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明では、少なくとも
一方を透明電極膜で構成した一対の電極層に、絶縁層を
介して硫化亜鉛を母材とする膜を用いた発光層を設けて
なるELディスプレイをにおいて、上記透明導電膜を、酸
化亜鉛を主成分とし、3価以上の原子価を有する少なく
とも一種の元素を含有する膜を用い、かつ上記発光層を
形成後に熱処理を施すものである。
一方を透明電極膜で構成した一対の電極層に、絶縁層を
介して硫化亜鉛を母材とする膜を用いた発光層を設けて
なるELディスプレイをにおいて、上記透明導電膜を、酸
化亜鉛を主成分とし、3価以上の原子価を有する少なく
とも一種の元素を含有する膜を用い、かつ上記発光層を
形成後に熱処理を施すものである。
[作用] 硫化亜鉛を母材とする発光層を積層形成した後、熱処
理を施すと、その結晶性が上がり、発光輝度が向上す
る。ところが、この熱処理を従来のITO膜を用いてELデ
ィスプレイに適用したところ、絶縁層の耐圧低下減少が
見られた。これは、成膜工程において、透明電極を構成
するITO膜が部分的に還元されてIn金属となり、導電体
であるInが、さらに熱処理の過程で絶縁層中に拡散して
絶縁性を低下させるためと考えられる。
理を施すと、その結晶性が上がり、発光輝度が向上す
る。ところが、この熱処理を従来のITO膜を用いてELデ
ィスプレイに適用したところ、絶縁層の耐圧低下減少が
見られた。これは、成膜工程において、透明電極を構成
するITO膜が部分的に還元されてIn金属となり、導電体
であるInが、さらに熱処理の過程で絶縁層中に拡散して
絶縁性を低下させるためと考えられる。
これに対し、本発明において使用するZnOを主成分と
する透明導電膜は、安定で、熱処理を行なってもITOの
ような拡散現象を生じない。従って、高輝度化と耐圧低
下の防止を同時に実現することができる。
する透明導電膜は、安定で、熱処理を行なってもITOの
ような拡散現象を生じない。従って、高輝度化と耐圧低
下の防止を同時に実現することができる。
[実施例] 第1図には本発明のELディスプレイの一実施例を示
す。図において、ガラス基板1上には第1透明電極21が
形成してあり、その上面には第1絶縁層31、発光層41、
第2絶縁層32、第2透明電極22が順次積層形成してあ
る。
す。図において、ガラス基板1上には第1透明電極21が
形成してあり、その上面には第1絶縁層31、発光層41、
第2絶縁層32、第2透明電極22が順次積層形成してあ
る。
第1透明電極21および第2透明電極22は、酸化亜鉛を
主成分とし、不純物ドナーとして3価以上の原子価を有
する少なくとも一種の元素を含有する透明導電膜で構成
されている。
主成分とし、不純物ドナーとして3価以上の原子価を有
する少なくとも一種の元素を含有する透明導電膜で構成
されている。
以下、上記構造のELディスプレイの製造方法の一例を
説明する。
説明する。
まず、ガラス基板1上に、第1透明電極21を成膜し
た。蒸着材料としては、ZnO粉末にGa2O3粉末を2重量%
加えて混合し、ペレット状に成形したものを用い、成膜
装置としてはイオンプレーティング装置を用いた。装置
内にArガスを導入して装置内圧力を3×10-4Torrに保持
し、高周波電力70W、基板温度100℃で、蒸着レートが1.
0〜2.0Å/secの範囲になるように電子ビーム電力を調整
した。
た。蒸着材料としては、ZnO粉末にGa2O3粉末を2重量%
加えて混合し、ペレット状に成形したものを用い、成膜
装置としてはイオンプレーティング装置を用いた。装置
内にArガスを導入して装置内圧力を3×10-4Torrに保持
し、高周波電力70W、基板温度100℃で、蒸着レートが1.
0〜2.0Å/secの範囲になるように電子ビーム電力を調整
した。
このようにして得られた第1透明電極21の抵抗値は約
2×10-4Ωcmであり、従来のITOとほぼ同等の抵抗値が
得られた。
2×10-4Ωcmであり、従来のITOとほぼ同等の抵抗値が
得られた。
ZnOに添加する不純物としては、Gaに限らず、3価以
上の原子価を有する元素であれば透明電極の抵抗値を下
げる効果を有する。具体的には、Ga以外に、Al、Si、
P、Ge、La、B、Ti、Hf、Zr、Sn、Pb等が挙げられ、こ
れらは通常、酸化物等の形で添加される。
上の原子価を有する元素であれば透明電極の抵抗値を下
げる効果を有する。具体的には、Ga以外に、Al、Si、
P、Ge、La、B、Ti、Hf、Zr、Sn、Pb等が挙げられ、こ
れらは通常、酸化物等の形で添加される。
ここで、ZnOに添加する不純物の量は、0.5〜5原子%
とすることが望ましい。これら不純物の役割は、余剰電
子を生成することにあり、抵抗値の低減に大きく寄与す
る。添加量が0.5原子%未満ではこの効果が小さく、ま
た5原子%を超えるとZnOの結晶性が低下するので好ま
しくない。
とすることが望ましい。これら不純物の役割は、余剰電
子を生成することにあり、抵抗値の低減に大きく寄与す
る。添加量が0.5原子%未満ではこの効果が小さく、ま
た5原子%を超えるとZnOの結晶性が低下するので好ま
しくない。
第1透明電極21の上面には、Ta2O5よりなる第1絶縁
層31をスパッタにより形成し、第1絶縁層31上にはZnS
を母材層とし、発光中心としてMnを添加した発光層41を
蒸着により形成した。その後、発光層41の結晶性を向上
させ、発光輝度を上げるため、真空中、300〜550℃で熱
処理を行なった。
層31をスパッタにより形成し、第1絶縁層31上にはZnS
を母材層とし、発光中心としてMnを添加した発光層41を
蒸着により形成した。その後、発光層41の結晶性を向上
させ、発光輝度を上げるため、真空中、300〜550℃で熱
処理を行なった。
さらにTa2O5よりなる第2絶縁層32をスパッタによ
り、第2透明電極22を蒸着により順次積層して本発明の
ELディスプレイとした。各々の膜厚は、透明電極21、22
が3000Å、絶縁層31、32が6000Å、発光層41が6000Åで
ある。なお、熱処理は第2透明電極22の成膜後に行なっ
てもよい。
り、第2透明電極22を蒸着により順次積層して本発明の
ELディスプレイとした。各々の膜厚は、透明電極21、22
が3000Å、絶縁層31、32が6000Å、発光層41が6000Åで
ある。なお、熱処理は第2透明電極22の成膜後に行なっ
てもよい。
このようにして得たELディスプレイはバックライト用
光源として十分高い輝度を有し、また、を、連続発光試
験に供したところ(印加電圧130〜180V)、500時間経過
後も絶縁破壊は認められず、高輝度、高耐圧の良好な性
能を有することがわかった。
光源として十分高い輝度を有し、また、を、連続発光試
験に供したところ(印加電圧130〜180V)、500時間経過
後も絶縁破壊は認められず、高輝度、高耐圧の良好な性
能を有することがわかった。
第2図には本発明の他の実施例を示す。本実施例では
上記第1実施例の構造上にさらに第2の発光層を積層し
た積層型のELディスプレイとしてある。
上記第1実施例の構造上にさらに第2の発光層を積層し
た積層型のELディスプレイとしてある。
図において、中間電極となる第2透明電極22上にはTa
2O5よりなる第3絶縁層33がスパッタにより形成してあ
り、その上に第2発光層42が形成してある。第2発光層
42は、ZnSを母材層とし、発光中心としてTbF3を添加し
たものでグリーン発光する。
2O5よりなる第3絶縁層33がスパッタにより形成してあ
り、その上に第2発光層42が形成してある。第2発光層
42は、ZnSを母材層とし、発光中心としてTbF3を添加し
たものでグリーン発光する。
第2発光層42上には、Ta2O5よりなる第4絶縁層34を
介してAlよりなる上部電極5が形成してある。絶縁層3
3、34、第2発光層42の膜厚はいずれも6000Åであり、
上部電極5は1000Åである。また、各発光層の成膜後、
あるいは上部電極5の成膜後に300〜550℃にて熱処理を
施してある。
介してAlよりなる上部電極5が形成してある。絶縁層3
3、34、第2発光層42の膜厚はいずれも6000Åであり、
上部電極5は1000Åである。また、各発光層の成膜後、
あるいは上部電極5の成膜後に300〜550℃にて熱処理を
施してある。
上記構造のELディスプレイにおいて、第1の発光層4
1、または第2の発光層42に電圧を印加することによ
り、それぞれオレンジ、グリーンの発光色が得られ、さ
らに発光層41、42を同時に発光させることによりこれら
の混色であるイエローの発光色が得られるので、これら
を組合わせることによりマルチカラーディスプレイが可
能となる。
1、または第2の発光層42に電圧を印加することによ
り、それぞれオレンジ、グリーンの発光色が得られ、さ
らに発光層41、42を同時に発光させることによりこれら
の混色であるイエローの発光色が得られるので、これら
を組合わせることによりマルチカラーディスプレイが可
能となる。
上記構造のELディスプレイでも輝度の向上および絶縁
耐圧の向上に対し良好な性能が得られ、連続発光試験に
供したところ、500時間経過後も絶縁破壊は認められな
かった。
耐圧の向上に対し良好な性能が得られ、連続発光試験に
供したところ、500時間経過後も絶縁破壊は認められな
かった。
次に、比較のため、第3図、第4図に示す従来構造の
ELディスプレイを作製した。これらは、それぞれ、上記
第1実施例(第1図)および第2実施例(第2図)の第
1透明電極21および第2透明電極22に代えて、ITO膜よ
りなる透明電極61および透明電極62を有している。他の
構造は上記第1、2実施例と同じである。
ELディスプレイを作製した。これらは、それぞれ、上記
第1実施例(第1図)および第2実施例(第2図)の第
1透明電極21および第2透明電極22に代えて、ITO膜よ
りなる透明電極61および透明電極62を有している。他の
構造は上記第1、2実施例と同じである。
これらを連続発光試験に供したところ、第3図の構造
では200時間で絶縁破壊が生じ、第4図の構造では40時
間で絶縁破壊が生じた。
では200時間で絶縁破壊が生じ、第4図の構造では40時
間で絶縁破壊が生じた。
このITOによる絶縁破壊を調べるため、第5図のよう
に、ガラス基板1上にITO電極6を設け、その上にTa2O5
絶縁膜3をスパッタ法で成膜した試料を作製してAES分
析(オージェ電子分光分析)を行なった。試料は側端面
を5゜に斜め研磨し、深さ方向の元素の分布がわかるよ
うにした。結果を第6図に示す。
に、ガラス基板1上にITO電極6を設け、その上にTa2O5
絶縁膜3をスパッタ法で成膜した試料を作製してAES分
析(オージェ電子分光分析)を行なった。試料は側端面
を5゜に斜め研磨し、深さ方向の元素の分布がわかるよ
うにした。結果を第6図に示す。
また、成膜後、350℃で熱処理したもの、550℃で熱処
理したものにつき、同様の分析を行ない、結果をそれぞ
れ第7図、第8図に示した。各図の明らかなように、熱
処理によりTaとInのオーバーラップが大きくなってお
り、Inが絶縁層3を構成するTa2O5中に浸入していく様
子がよくわかる。また、熱処理温度を高くすることでさ
らにその傾向が増加している。
理したものにつき、同様の分析を行ない、結果をそれぞ
れ第7図、第8図に示した。各図の明らかなように、熱
処理によりTaとInのオーバーラップが大きくなってお
り、Inが絶縁層3を構成するTa2O5中に浸入していく様
子がよくわかる。また、熱処理温度を高くすることでさ
らにその傾向が増加している。
Inは導電体であるため、絶縁層3中へInが拡散すると
絶縁層の電気耐圧は低くなり、これが原因となって絶縁
破壊が生じると考えられる。このInの絶縁層中への拡散
は、ITO膜の上層の絶縁層の成膜時に、スパッタのよう
にプラズマを利用する方法を用いるため、In2O3が還元
されて部分的にIn金属となって存在するからで、このIn
金属が熱処理の過程で拡散するためではないかと考えら
れている。
絶縁層の電気耐圧は低くなり、これが原因となって絶縁
破壊が生じると考えられる。このInの絶縁層中への拡散
は、ITO膜の上層の絶縁層の成膜時に、スパッタのよう
にプラズマを利用する方法を用いるため、In2O3が還元
されて部分的にIn金属となって存在するからで、このIn
金属が熱処理の過程で拡散するためではないかと考えら
れている。
なお、同様の試験をZnOにGaを添加したZnO系透明導電
膜を用いて行なった結果を第9図に示した。図に明らか
なように550℃熱処理後もZnの絶縁層中への拡散は見ら
れない。
膜を用いて行なった結果を第9図に示した。図に明らか
なように550℃熱処理後もZnの絶縁層中への拡散は見ら
れない。
さらに第5図の構成の試料につき、第10図に示す装置
を使用して、絶縁層6のリーク電流を調べた。第10図に
おいて、7はAuメッキの針電極であり、これと試料のIT
O電極6間に電圧を印加して、熱処理前、550℃熱処理後
においてリーク電流がどのように変化するかを調べた。
また、ITO電極6に代えてZnO系透明導電膜を用いた場合
についても同様に熱処理前後のリーク電流変化を調べ、
結果を第11図に示した。
を使用して、絶縁層6のリーク電流を調べた。第10図に
おいて、7はAuメッキの針電極であり、これと試料のIT
O電極6間に電圧を印加して、熱処理前、550℃熱処理後
においてリーク電流がどのように変化するかを調べた。
また、ITO電極6に代えてZnO系透明導電膜を用いた場合
についても同様に熱処理前後のリーク電流変化を調べ、
結果を第11図に示した。
これらの結果を比較して明らかなように、ZnO系透明
導電膜では熱処理してもリーク電流はほとんど変化しな
いが、ITO膜では熱処理によりリーク電流が大きく増加
しており、絶縁破壊しやすくなっていることがわかる。
このように、ZnO系透明導電膜を用いることにより絶縁
破壊を抑制でき、高電圧駆動のELディスプレイにおいて
大きな効果を発揮する。
導電膜では熱処理してもリーク電流はほとんど変化しな
いが、ITO膜では熱処理によりリーク電流が大きく増加
しており、絶縁破壊しやすくなっていることがわかる。
このように、ZnO系透明導電膜を用いることにより絶縁
破壊を抑制でき、高電圧駆動のELディスプレイにおいて
大きな効果を発揮する。
上記実施例では、絶縁層をTa2O5で構成したが、Al
2O3、Si3N4、Y2O3等の他の絶縁材料で構成してもよい。
2O3、Si3N4、Y2O3等の他の絶縁材料で構成してもよい。
また、発光層として、ZnSにSm、Tm等の他の希土類金
属イオンを添加したものを用いてもよい。
属イオンを添加したものを用いてもよい。
上記実施例では発光層を1層または2層有する構成の
ものを示したが、本発明のELディスプレイは、発光層を
3層以上有する構成としてももちろんよく、例えば、赤
色系、緑色系、青色系の発光層を重ねることによりフル
カラー化が可能となる。
ものを示したが、本発明のELディスプレイは、発光層を
3層以上有する構成としてももちろんよく、例えば、赤
色系、緑色系、青色系の発光層を重ねることによりフル
カラー化が可能となる。
[発明の効果] 以上のように、本発明のELディスプレイは、透明電極
を、酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜で、発光層を硫
化亜鉛を母材とする膜で構成し、さらに発光層形成後に
熱処理を施したので、高輝度化が図れるとともに、絶縁
層の電気耐圧が飛躍的に向上し、絶縁破壊が生じること
を防止する。また、酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜
は、抵抗率が低く、安価であり、高い信頼性と優れた特
性を有するELディスプレイを実現する。
を、酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜で、発光層を硫
化亜鉛を母材とする膜で構成し、さらに発光層形成後に
熱処理を施したので、高輝度化が図れるとともに、絶縁
層の電気耐圧が飛躍的に向上し、絶縁破壊が生じること
を防止する。また、酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜
は、抵抗率が低く、安価であり、高い信頼性と優れた特
性を有するELディスプレイを実現する。
第1図は本発明の一実施例を示すELディスプレイの全体
断面図、第2図は本発明の他の実施例を示すELディスプ
レイの全体断面図、第3図および第4図は従来のELディ
スプレイの全体断面図、第5図は従来のELディスプレイ
におけるInの拡散状態を調べるための試料の部分断面
図、第6図〜第8図は従来のELディスプレイにおけるIn
の拡散状態を示す図、第9図は本発明のELディスプレイ
におけるZnの拡散状態を示す図、第10図は熱処理前後の
リーク電流変化を調べるための試験方法を示す図、第11
図は熱処理前後のリーク電流変化を示す図である。 1……ガラス基板 21、22……透明電極(一対の電極) 31、32、33、34……絶縁層 41、42……発光層 5……上部電極
断面図、第2図は本発明の他の実施例を示すELディスプ
レイの全体断面図、第3図および第4図は従来のELディ
スプレイの全体断面図、第5図は従来のELディスプレイ
におけるInの拡散状態を調べるための試料の部分断面
図、第6図〜第8図は従来のELディスプレイにおけるIn
の拡散状態を示す図、第9図は本発明のELディスプレイ
におけるZnの拡散状態を示す図、第10図は熱処理前後の
リーク電流変化を調べるための試験方法を示す図、第11
図は熱処理前後のリーク電流変化を示す図である。 1……ガラス基板 21、22……透明電極(一対の電極) 31、32、33、34……絶縁層 41、42……発光層 5……上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 正 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−190294(JP,A) 特開 昭57−180891(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】少なくとも一方を透明電極膜で構成した一
対の電極間に、絶縁層を介して硫化亜鉛を母材とする膜
を用いた発光層を設けてなるELディスプレイの製造方法
において、上記透明導電膜として酸化亜鉛を主成分と
し、3価以上の原子価を有する少なくとも一種の元素を
含有する膜を用い、かつ上記発光層を形成後に熱処理を
施すことを特徴とするELディスプレイの製造方法。 - 【請求項2】上記熱処理温度が300〜500℃である請求項
1記載のELディスプレイの製造方法。 - 【請求項3】上記3価以上の原子価を有する元素の出発
原料として酸化ガリウムを用いる請求項1または2記載
のELディスプレイの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1122593A JPH0817115B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Elディスプレイの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1122593A JPH0817115B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Elディスプレイの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02301991A JPH02301991A (ja) | 1990-12-14 |
| JPH0817115B2 true JPH0817115B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=14839772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1122593A Expired - Fee Related JPH0817115B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Elディスプレイの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817115B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57180891A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-08 | Fujitsu Ltd | El display element |
| JPS63190294A (ja) * | 1987-01-31 | 1988-08-05 | 株式会社リコー | エレクトロルミネツセンス素子 |
-
1989
- 1989-05-16 JP JP1122593A patent/JPH0817115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02301991A (ja) | 1990-12-14 |
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