JPS60205990A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
- Publication number
- JPS60205990A JPS60205990A JP59064143A JP6414384A JPS60205990A JP S60205990 A JPS60205990 A JP S60205990A JP 59064143 A JP59064143 A JP 59064143A JP 6414384 A JP6414384 A JP 6414384A JP S60205990 A JPS60205990 A JP S60205990A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- layer
- light emitting
- dielectric
- light
- 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.)
- Pending
Links
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
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は交流電界の印加に依ってＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒ。
Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光を呈する薄膜ＥＬ素子
に関し、特に印加電圧に対する発光輝度特性にヒステリ
シスを有する薄膜ＥＬ発光素子に関するものである。
に関し、特に印加電圧に対する発光輝度特性にヒステリ
シスを有する薄膜ＥＬ発光素子に関するものである。
〈従来技術〉
従来、表示装置の表示体として用いられる薄膜ＥＬ素子
に関して、発光層に規則的に高い交流電界（１０′″Ｖ
／釧程度）を印加し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安
定性等を高めるために０．１〜２．０ｗｔ％のＭｎ（あ
るいはＣｕ、Ｄｙ、ＰｒＦｓ等）をドープしたＺｎＳ、
Ｚｎ５ｅ等の半導体発光層をＹ２Ｏ３、Ｔａ２０５．５
ｉ０２．Ｔｉ０ｚ又はＳｉ３Ｎ４等の誘電体薄膜でサン
ドインチした三層構造Ｚ ｎ Ｓ ： Ｍ ｎ （又は
Ｚｎ５ｅ：Ｍｎ）ＥＬ素子が開発され、発光緒特性の向
上が確かめられている。
に関して、発光層に規則的に高い交流電界（１０′″Ｖ
／釧程度）を印加し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安
定性等を高めるために０．１〜２．０ｗｔ％のＭｎ（あ
るいはＣｕ、Ｄｙ、ＰｒＦｓ等）をドープしたＺｎＳ、
Ｚｎ５ｅ等の半導体発光層をＹ２Ｏ３、Ｔａ２０５．５
ｉ０２．Ｔｉ０ｚ又はＳｉ３Ｎ４等の誘電体薄膜でサン
ドインチした三層構造Ｚ ｎ Ｓ ： Ｍ ｎ （又は
Ｚｎ５ｅ：Ｍｎ）ＥＬ素子が開発され、発光緒特性の向
上が確かめられている。
この薄膜ＥＬ素子は数ＫＨｚの交流電界印加によって高
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。
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。
まだこの薄膜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
印加電圧に対して発光輝度が異なるといったヒステリシ
ス特性を有していることが発見され、そしてこのヒステ
リシス特性を有する薄膜ＥＬ素子に印加電圧を昇圧する
過程に於いて、光、電界、熱等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Ｌ光
、電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発光輝度は
高くなった状態で維持される、いわゆるメモリー機能を
具設することができ、表示技術の新だな利用分野を開拓
するものとして期待されている。
していく過程と高電圧側より降圧していく過程で、同じ
印加電圧に対して発光輝度が異なるといったヒステリシ
ス特性を有していることが発見され、そしてこのヒステ
リシス特性を有する薄膜ＥＬ素子に印加電圧を昇圧する
過程に於いて、光、電界、熱等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Ｌ光
、電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発光輝度は
高くなった状態で維持される、いわゆるメモリー機能を
具設することができ、表示技術の新だな利用分野を開拓
するものとして期待されている。
第１図は薄膜ＥＬ素子の発光輝度−交流印加電圧特性（
Ｂ−Ｖ特性）の１例を示す説明図である。
Ｂ−Ｖ特性）の１例を示す説明図である。
交流電圧の印加に応答して誘起される発光層内・′ −
＼の電界によって伝導帯に励起されかつ加速されて充分
なエネルギーを得だ電子が、自由電子となって発光層界
面へ誘引さり１−１この界面で蓄積されて内部分極を形
成する。この時に高速移動する自由電子が直接Ｍｎ等の
発光センターを励起し、励起された発光センターが基底
状態に戻る際に黄橙色その他の発光色のＥＬ光を放射す
る。第１図に於いて、閾値電圧ｖｔｈ以上の高電圧の書
込みパルスを印加するとＥＬ全発光特性曲線に従って高
輝度発光状態となる。次に印加電圧を降圧して維持電圧
Ｖｓの維持パルスとすると、書込みによって形成された
高電界の内部分極が維持され、高輝度発光状態が持続さ
れる。次に印加電圧を更に降圧して消去電圧ＶＦの消去
パルスにすると発光層内に維持されていた内部分極は急
激に消滅し、ＥＬ発光動作は消去状態と々る。従ってこ
の状態で再びＶｓの維持パルスを印加してもＥＬ全発光
得られない。維持パルスの電圧値Ｖｓを選択し、これに
対応して書込み及び消去パルスを適宜設定することによ
り上記ヒステリシス特性を利用したＥＬ発尤のメモリ効
果を得ることができる。印加電圧の千１．圧１１１１１
と降圧時における特性曲線間の電位差はメモリ幅ＶＭ
と称される。このようなヒステリシス特性に基くメモリ
機能を具設することにより、例えばＸＹマトリックス電
極構造を利用した表示方式に於いて電極ライン数を容易
に増加させることができ、高解像度、高密度の表示を行
なうことが可能となる。
＼の電界によって伝導帯に励起されかつ加速されて充分
なエネルギーを得だ電子が、自由電子となって発光層界
面へ誘引さり１−１この界面で蓄積されて内部分極を形
成する。この時に高速移動する自由電子が直接Ｍｎ等の
発光センターを励起し、励起された発光センターが基底
状態に戻る際に黄橙色その他の発光色のＥＬ光を放射す
る。第１図に於いて、閾値電圧ｖｔｈ以上の高電圧の書
込みパルスを印加するとＥＬ全発光特性曲線に従って高
輝度発光状態となる。次に印加電圧を降圧して維持電圧
Ｖｓの維持パルスとすると、書込みによって形成された
高電界の内部分極が維持され、高輝度発光状態が持続さ
れる。次に印加電圧を更に降圧して消去電圧ＶＦの消去
パルスにすると発光層内に維持されていた内部分極は急
激に消滅し、ＥＬ発光動作は消去状態と々る。従ってこ
の状態で再びＶｓの維持パルスを印加してもＥＬ全発光
得られない。維持パルスの電圧値Ｖｓを選択し、これに
対応して書込み及び消去パルスを適宜設定することによ
り上記ヒステリシス特性を利用したＥＬ発尤のメモリ効
果を得ることができる。印加電圧の千１．圧１１１１１
と降圧時における特性曲線間の電位差はメモリ幅ＶＭ
と称される。このようなヒステリシス特性に基くメモリ
機能を具設することにより、例えばＸＹマトリックス電
極構造を利用した表示方式に於いて電極ライン数を容易
に増加させることができ、高解像度、高密度の表示を行
なうことが可能となる。
上記ヒステリシス特性は発光層母料（例えばＺｎ５）中
の活性物質（例えばＭｎ、希土類元素。
の活性物質（例えばＭｎ、希土類元素。
弗化物）の濃度制御により得られることが知られている
が、しかしながら、表示装置として長時間動作させるに
は安定性の点で充分な条件が確立されておらず、メモリ
ー機能を有する表示装置としての実用化が停滞する原因
となっている。
が、しかしながら、表示装置として長時間動作させるに
は安定性の点で充分な条件が確立されておらず、メモリ
ー機能を有する表示装置としての実用化が停滞する原因
となっている。
〈発明の目的〉
本発明は、上記現状に鑑み、薄膜ＥＬ素子の素子構造に
技術的手段を駆使することによりメモリ幅が広く長時間
動作に際しても安定に動作する新規有用な薄膜ＥＬ素子
を提供することを目的とする。
技術的手段を駆使することによりメモリ幅が広く長時間
動作に際しても安定に動作する新規有用な薄膜ＥＬ素子
を提供することを目的とする。
〜実施例−゛
第２図は本発明の１実施例を示す薄膜Ｅ Ｌ素子の模式
構成図である。
構成図である。
パイレックスもしくＱまソーダガラス等から成るガラス
基板ＩＪ：にＩｎ２Ｏ３，５ｎＯｚ等の透明電極２、さ
らにその上シて積層して第１の誘電体層３がスパッタあ
るいｌｌＪ：電子ビーム蒸着法等により重畳形成されて
いる。第１め誘′屯体層３上にはＺｎＳ：Ｍｎ焼結ペレ
ットを電子ビーム蒸着することにより得られるＺｎＳを
母材とし活性物質としてＭｎをドープした発光層４が形
成されている。この時、蒸着用のＺ ｎ Ｓ ： Ｍ
ｎ 焼結ペレットには活性物質となるＭｎがヒステリシ
ス特性を得るように０．４〜２．０ｗｔ％望ましくは０
．５〜０．８ｗｔ％程度の濃度に設定されたペレットが
使用される。ＺｎＳ発光層４上には第２の誘電体層５Ａ
、５Ｂが２層構造で積層され、更にその上にＡ１等から
成る背面電極６が蒸着形成されている。透明電極２と背
面電極６は交流電源に接続され、薄膜ＥＬ素子が駆動さ
れる。
基板ＩＪ：にＩｎ２Ｏ３，５ｎＯｚ等の透明電極２、さ
らにその上シて積層して第１の誘電体層３がスパッタあ
るいｌｌＪ：電子ビーム蒸着法等により重畳形成されて
いる。第１め誘′屯体層３上にはＺｎＳ：Ｍｎ焼結ペレ
ットを電子ビーム蒸着することにより得られるＺｎＳを
母材とし活性物質としてＭｎをドープした発光層４が形
成されている。この時、蒸着用のＺ ｎ Ｓ ： Ｍ
ｎ 焼結ペレットには活性物質となるＭｎがヒステリシ
ス特性を得るように０．４〜２．０ｗｔ％望ましくは０
．５〜０．８ｗｔ％程度の濃度に設定されたペレットが
使用される。ＺｎＳ発光層４上には第２の誘電体層５Ａ
、５Ｂが２層構造で積層され、更にその上にＡ１等から
成る背面電極６が蒸着形成されている。透明電極２と背
面電極６は交流電源に接続され、薄膜ＥＬ素子が駆動さ
れる。
上記構造の薄膜ＥＬ素子に於いて、第１及び第２の誘電
体層３，５の材質としては、Ｓｉｇｈ。
体層３，５の材質としては、Ｓｉｇｈ。
Ａｌ２Ｏ，＋ 、Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２０５＋ Ｔｉ０ｚ、
ＧａＴｉ０ｚ。
ＧａＴｉ０ｚ。
Ｇ ｅ ０２ 等の酸化物やＳ ｔ ３ Ｎ４ ＋ Ｓ
ｉＯＮ等の窒化物より適宜選定される。誘電体層に要
求される一般的な特性としては、絶縁耐圧が高く界面で
の密着性が良好で耐湿性に優れていること等である。
ｉＯＮ等の窒化物より適宜選定される。誘電体層に要
求される一般的な特性としては、絶縁耐圧が高く界面で
の密着性が良好で耐湿性に優れていること等である。
酸化膜は一般に強固な密着が得られる反面耐湿性に乏し
く、逆に窒化膜は絶縁耐圧や耐湿性は良好であるが密着
性が劣るといった一長一短がある。
く、逆に窒化膜は絶縁耐圧や耐湿性は良好であるが密着
性が劣るといった一長一短がある。
一方、薄膜ＥＬ素子のメモリ機能を利用して表示装置を
構成する場合には、ヒステリシス特性におけルメモリ幅
ＶＭは広い程維持電圧の設定が容易となり、表示に際し
てのコントラ・ストも高くすることができる。この観点
より上記誘電体層の各神月狛ｖこついてメモリの安定化
及びメモリ幅特性を調べると、５ｉＯｚ、’ＡｅｚＯ３
，Ｔａ’ｚＯｓ等の金属酸化膜に比較してＳｉ３Ｎ４を
用いた素子のメモリ幅は非常に狭いことが判明した。こ
の理由は誘電体層を酸化物で構成すると発光層４との接
合界面で誘電体層３．５中の酸素原干亦内部分極に影響
を与え、その結果ヒステリシス特性のメモリ幅ＶＭが拡
大するものと考えられる。１だ同時にヒステリシス特性
も安定化され、長時間動作に対し−Ｃも一定のメモリ効
果が得られる。酸素原子が内部分極に与える影響め詳細
原理については定かではないが、ＺｎＳ発光層生成時に
生じたＳ空孔へ誘電体層中の酸素原子が移動配置され、
結果的に発光層界面での空孔密度が減少したと同等の効
果となって表われるため、ヒステリシス特性が安定化さ
れるとともに内部分極の消滅作用が抑制されてメモリ幅
が拡大されるものと推測されている。
構成する場合には、ヒステリシス特性におけルメモリ幅
ＶＭは広い程維持電圧の設定が容易となり、表示に際し
てのコントラ・ストも高くすることができる。この観点
より上記誘電体層の各神月狛ｖこついてメモリの安定化
及びメモリ幅特性を調べると、５ｉＯｚ、’ＡｅｚＯ３
，Ｔａ’ｚＯｓ等の金属酸化膜に比較してＳｉ３Ｎ４を
用いた素子のメモリ幅は非常に狭いことが判明した。こ
の理由は誘電体層を酸化物で構成すると発光層４との接
合界面で誘電体層３．５中の酸素原干亦内部分極に影響
を与え、その結果ヒステリシス特性のメモリ幅ＶＭが拡
大するものと考えられる。１だ同時にヒステリシス特性
も安定化され、長時間動作に対し−Ｃも一定のメモリ効
果が得られる。酸素原子が内部分極に与える影響め詳細
原理については定かではないが、ＺｎＳ発光層生成時に
生じたＳ空孔へ誘電体層中の酸素原子が移動配置され、
結果的に発光層界面での空孔密度が減少したと同等の効
果となって表われるため、ヒステリシス特性が安定化さ
れるとともに内部分極の消滅作用が抑制されてメモリ幅
が拡大されるものと推測されている。
以上の観点に立脚して、本実施例では第１の誘′１（１
体層３としてＹ２０３ 、Ｔａ２０５ その他の金属酸
化物を選定して使用する。金属酸化物とすることＶこよ
−・て発光層４の界面が酸化物と接することりこなり、
また前述した酸化膜の特性より層間密着力も強固なもの
となる。尚、酸素原子を有するものとして５ｉＯＮ膜を
利用しても良い。次に、第２の誘電体層５Ａ、５Ｂは発
光層４と接する側の誘電体層５ＡをＹ２Ｏ３、Ａｌ＋０
３ 等の金属酸化膜とし、この上に堆積される誘電体層
５ＢをＳｉ３Ｎ４から成る窒化膜で形成して２層構造と
する。第２の誘電体層５Ａ 、５Ｂをこのように構成す
ることにより、発光層４の接合界面には酸素原子を有す
る層が配置され、また窒化膜の層で薄膜積層体が被覆さ
れたような効果が得られるため、窒化膜の耐湿性により
発光層４への湿気侵入が防止さり、る。
体層３としてＹ２０３ 、Ｔａ２０５ その他の金属酸
化物を選定して使用する。金属酸化物とすることＶこよ
−・て発光層４の界面が酸化物と接することりこなり、
また前述した酸化膜の特性より層間密着力も強固なもの
となる。尚、酸素原子を有するものとして５ｉＯＮ膜を
利用しても良い。次に、第２の誘電体層５Ａ、５Ｂは発
光層４と接する側の誘電体層５ＡをＹ２Ｏ３、Ａｌ＋０
３ 等の金属酸化膜とし、この上に堆積される誘電体層
５ＢをＳｉ３Ｎ４から成る窒化膜で形成して２層構造と
する。第２の誘電体層５Ａ 、５Ｂをこのように構成す
ることにより、発光層４の接合界面には酸素原子を有す
る層が配置され、また窒化膜の層で薄膜積層体が被覆さ
れたような効果が得られるため、窒化膜の耐湿性により
発光層４への湿気侵入が防止さり、る。
第１及び＠２の誘電体層の膜形成はスパッタあるいは電
子ビーム蒸着法が用いられ、第２の誘電体層５Ａ、５Ｂ
における金属酸化膜は５０〜１０００Ａ程度に薄く層設
すれば良い。窒化膜は誘電特性と耐湿効果を考慮して適
宜の厚さとする。
子ビーム蒸着法が用いられ、第２の誘電体層５Ａ、５Ｂ
における金属酸化膜は５０〜１０００Ａ程度に薄く層設
すれば良い。窒化膜は誘電特性と耐湿効果を考慮して適
宜の厚さとする。
尚、必要に応じて第１の誘電体層３を２層以上の多層構
造としても良くまだ第２の誘電体層は窒化膜の上に更に
背面電極６との密着力を得るためにＡｌ２Ｏ３等の金属
酸化膜を層積した３層構造とすることもできる。
造としても良くまだ第２の誘電体層は窒化膜の上に更に
背面電極６との密着力を得るためにＡｌ２Ｏ３等の金属
酸化膜を層積した３層構造とすることもできる。
第３図は上記実施例の薄膜ＥＬ素子におけるメモリ幅ｖ
Ｍ及び発光閾値電圧ｖｔｈの経時変化を示す特性図であ
る。図中１＋はｖｔｈの経時変化、１２はｖＭの経時変
化を示す。図より明らかな如く、上記実施例の薄膜ＥＬ
素子は非常に安定な動作特性を示す。
Ｍ及び発光閾値電圧ｖｔｈの経時変化を示す特性図であ
る。図中１＋はｖｔｈの経時変化、１２はｖＭの経時変
化を示す。図より明らかな如く、上記実施例の薄膜ＥＬ
素子は非常に安定な動作特性を示す。
〈発明の効果〉
本発明によｉｔば、ヒステリシス特性のメモリ幅が広く
長期動作に際しても安定な特性を示す薄膜ＥＬ素子が得
られる。従ってメモリ機能を有する発光型表示装置とし
ての実用化がより一層促進さり、る。
長期動作に際しても安定な特性を示す薄膜ＥＬ素子が得
られる。従ってメモリ機能を有する発光型表示装置とし
ての実用化がより一層促進さり、る。
第１図は薄膜ＥＬ素子のＢ −Ｖ特性を示す説明Ｉけｌ
”−ｙ＋素、２ 第２図は本発明の１実施例を示す薄膜ＥＬ素子の模式構
成図である。 第３図は第２図に示す薄膜ＥＬ素子のＶＭとｖｔｈの経
時変化を示す特性図である。 １・・・ガラス基板 ２・・・透明電極 ３ ・第１の
誘電体層 ４・・・発光層 ５Ａ、５Ｂ・・・第２の誘
電体層 ６・・・背面電極
”−ｙ＋素、２ 第２図は本発明の１実施例を示す薄膜ＥＬ素子の模式構
成図である。 第３図は第２図に示す薄膜ＥＬ素子のＶＭとｖｔｈの経
時変化を示す特性図である。 １・・・ガラス基板 ２・・・透明電極 ３ ・第１の
誘電体層 ４・・・発光層 ５Ａ、５Ｂ・・・第２の誘
電体層 ６・・・背面電極
Claims (1)
- １、電界印加に応答してＥＬ発光を呈する発光層の両生
面を誘電体層で被覆して成る薄膜ＥＬ素子に於いて、発
光層の界面と接する少なくとも一方の誘電体層を界面側
に位置する酸化物層とこれに隣接する窒化物層の２層積
層部で構成したことを特徴とする薄膜ＥＬ素子
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064143A JPS60205990A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 薄膜ｅｌ素子 |
| EP84110097A EP0141116B1 (en) | 1983-10-25 | 1984-08-24 | Thin film light emitting element |
| DE8484110097T DE3476624D1 (en) | 1983-10-25 | 1984-08-24 | Thin film light emitting element |
| US06/645,078 US4672266A (en) | 1983-10-25 | 1984-08-28 | Thin film light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064143A JPS60205990A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205990A true JPS60205990A (ja) | 1985-10-17 |
Family
ID=13249556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59064143A Pending JPS60205990A (ja) | 1983-10-25 | 1984-03-28 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60205990A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832393A (ja) * | 1981-08-19 | 1983-02-25 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜電場発光素子 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59064143A patent/JPS60205990A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832393A (ja) * | 1981-08-19 | 1983-02-25 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜電場発光素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5404075A (en) | TFEL element with tantalum oxide and tungsten oxide insulating layer | |
| JPS5823191A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS60205990A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS5857190A (ja) | 薄膜ｅｌ表示装置の駆動回路 | |
| JPH08138866A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS6113596A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS6124192A (ja) | 薄膜エレクトロルミネツセンス素子 | |
| JPS6323640B2 (ja) | ||
| JPS61271780A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPH0824071B2 (ja) | 薄膜エレクトロルミネセンス素子 | |
| JPH08148282A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS625596A (ja) | 薄膜発光素子 | |
| JPS6095889A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS59154794A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS6132393A (ja) | 薄膜直流（ｄｃ）作動エレクトロルミネツセント デイバイス | |
| JPS62290096A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS62225583A (ja) | 薄膜発光素子 | |
| JPS60202686A (ja) | 薄膜発光素子 | |
| JPS6089098A (ja) | 薄膜ｅｌ素子の電極構造 | |
| JPH02213089A (ja) | 薄膜ｅｌ素子の構造 | |
| JPS58175293A (ja) | 電場発光素子 | |
| JPS60264097A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS6035496A (ja) | Ｅｌパネル | |
| JPH01122594A (ja) | 薄膜型エレクトロルミネッセンス素子 | |
| JPS6050577A (ja) | 薄膜エレクトロルミネッセンスパネル |