JPS63170896A - エレクトロルミネセンス表示素子 - Google Patents
エレクトロルミネセンス表示素子Info
- Publication number
- JPS63170896A JPS63170896A JP62001689A JP168987A JPS63170896A JP S63170896 A JPS63170896 A JP S63170896A JP 62001689 A JP62001689 A JP 62001689A JP 168987 A JP168987 A JP 168987A JP S63170896 A JPS63170896 A JP S63170896A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- display element
- emitting layer
- insulator
- dielectric constant
- 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
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
本発明は、コンピュータの端末機＝等の如き種々の分野
に用いられる薄膜のエレクトロルミネセンス表示素子の
改良に関するものである。
に用いられる薄膜のエレクトロルミネセンス表示素子の
改良に関するものである。
（従来技術）
一般に、この種のエレクトロルミネセンス表示素子とし
てガラス板の如き絶縁基板とこの絶縁基板上に１組の電
極を挟んて薄膜絶縁して配置されたエレクトロルミネセ
ンス特性を有する発光層とから成っているいわゆる薄膜
三層構造の表示素子と、セラミック等の絶縁基板とこの
絶縁基板上に設けられた第１の電極とこの第１の電極の
１−に設けられたＢ ａ Ｔ １０１． Ｐ ｂ Ｔｉ
ｃ）＋の如き比誘電率が５０００以上の高誘電率材料の
絶縁体とこの絶縁体の上に設けられた発光層とこの発光
層の」二に設けられた第２の電極（透明電極）とから成
っているいわゆる高誘電率絶縁構造（セラミック構造）
の表示素子とがある。この後者の高誘電率絶縁構造の表
示素子は絶縁体として焼成した高誘電体な厚膜で形成す
るために結品のグレインサイズか数７ｔｍにまで成長す
るので数千λの厚みで形成される薄膜三層構造のものに
比べて比誘電率か２００〜１ｏｏｏ倍以上大きく、従っ
て９例えば９εが１０．０００のＢａＴｉ０．をｌＯＢ
ｍて形成する場合には、これはεが５０て２００Ａの薄
膜に電気的に等価であり、このため絶縁膜を見掛は上昇
室にＲくすることかでき、従ってこの部分での電圧降下
か通常の８０〜１００Ｖに比べて１／１０以下に抑えら
れるので低電圧駆動が回部となる。従来の薄膜構造の表
示素子は３０００〜５０００Ａの絶縁膜厚が要求されて
いたか、これはピンホールによって絶縁耐圧か劣化する
のを防止するためである。また、高誘電率絶縁構造の表
示素子の絶縁耐圧は絶縁膜の厚みか薄Ｖａ造の表示素子
に比べて２０〜３０倍と著しく大きいため非常に大きい
。
てガラス板の如き絶縁基板とこの絶縁基板上に１組の電
極を挟んて薄膜絶縁して配置されたエレクトロルミネセ
ンス特性を有する発光層とから成っているいわゆる薄膜
三層構造の表示素子と、セラミック等の絶縁基板とこの
絶縁基板上に設けられた第１の電極とこの第１の電極の
１−に設けられたＢ ａ Ｔ １０１． Ｐ ｂ Ｔｉ
ｃ）＋の如き比誘電率が５０００以上の高誘電率材料の
絶縁体とこの絶縁体の上に設けられた発光層とこの発光
層の」二に設けられた第２の電極（透明電極）とから成
っているいわゆる高誘電率絶縁構造（セラミック構造）
の表示素子とがある。この後者の高誘電率絶縁構造の表
示素子は絶縁体として焼成した高誘電体な厚膜で形成す
るために結品のグレインサイズか数７ｔｍにまで成長す
るので数千λの厚みで形成される薄膜三層構造のものに
比べて比誘電率か２００〜１ｏｏｏ倍以上大きく、従っ
て９例えば９εが１０．０００のＢａＴｉ０．をｌＯＢ
ｍて形成する場合には、これはεが５０て２００Ａの薄
膜に電気的に等価であり、このため絶縁膜を見掛は上昇
室にＲくすることかでき、従ってこの部分での電圧降下
か通常の８０〜１００Ｖに比べて１／１０以下に抑えら
れるので低電圧駆動が回部となる。従来の薄膜構造の表
示素子は３０００〜５０００Ａの絶縁膜厚が要求されて
いたか、これはピンホールによって絶縁耐圧か劣化する
のを防止するためである。また、高誘電率絶縁構造の表
示素子の絶縁耐圧は絶縁膜の厚みか薄Ｖａ造の表示素子
に比べて２０〜３０倍と著しく大きいため非常に大きい
。
しかし、この高誘電率絶縁構造の表示素子は下側（第１
の電極側）で高誘電率絶縁しており、−ヒ側（第２の電
極側）では第２の電極か発光層の上に直接設けられてい
るために交流駆動時に電極の極性によって発光層に注入
される電子エネルギーか異なり、このため駆動の対称性
か損なわれ、従って素子の寿命か低下し、電力無効消費
分が多くなって不経済であった。
の電極側）で高誘電率絶縁しており、−ヒ側（第２の電
極側）では第２の電極か発光層の上に直接設けられてい
るために交流駆動時に電極の極性によって発光層に注入
される電子エネルギーか異なり、このため駆動の対称性
か損なわれ、従って素子の寿命か低下し、電力無効消費
分が多くなって不経済であった。
この原因としては次のようなことが考えられる。即ち９
表示素子か発光するためには発光中心であるＭｎ’Ｊを
励起するために高エネルギー電子が必要となるか、この
ように電子を高エネルギー化するためには絶縁層及び発
光層内に高電界か生じており、この高電界中で電子が数
ｌＯ〜ｆｉ１００Ａの距離に亘っていることが必要であ
る。しかし、既にのべたように、高誘電率絶縁構造の表
示素子は上部絶縁層がないために第２の電極（透明電極
）に（−）極性のパルスがかけられた場合にはこの第２
の電極から電子が加速されないまま発光層に注入される
ため電子の加速は発光層内部の下部に近い部分でしか行
なわれないためにこの時両電極間に流れる電流は発光に
ほとんど寄与しない無効電流となる。これと逆に第１の
電極（下？１１電極）に（−）極性のパルスかかけられ
た場合には第１の電極と発光層との間に絶縁層が介在す
るために両者の間に高電界が発生し、絶縁層内、絶縁層
−発光層界面のトラップ準位にある電子が容易に加速さ
れるので発光中心を有効に励起することができる。この
ために発光輝度及び電流は第３図に示すように電極の極
性によって非対称となる＝一方、このように非対称駆動
が生じると９表示素子の寿命か低下する理由は次のよう
に考えられる。 Ｉ！ｌち、第２の電極（透明電極）か
（−）の時には発光層内に注入される電子は低エネルギ
ーであり、逆に第１の電極（下部電極）が（−）の時に
は電子は高エネルギーであるのでこのような電子か結晶
内を走る時に生ずる電子に比べて発光層であるＺｎＳ等
の結晶格子、結晶粒界２発光中心との衝突による格子の
電離。
表示素子か発光するためには発光中心であるＭｎ’Ｊを
励起するために高エネルギー電子が必要となるか、この
ように電子を高エネルギー化するためには絶縁層及び発
光層内に高電界か生じており、この高電界中で電子が数
ｌＯ〜ｆｉ１００Ａの距離に亘っていることが必要であ
る。しかし、既にのべたように、高誘電率絶縁構造の表
示素子は上部絶縁層がないために第２の電極（透明電極
）に（−）極性のパルスがかけられた場合にはこの第２
の電極から電子が加速されないまま発光層に注入される
ため電子の加速は発光層内部の下部に近い部分でしか行
なわれないためにこの時両電極間に流れる電流は発光に
ほとんど寄与しない無効電流となる。これと逆に第１の
電極（下？１１電極）に（−）極性のパルスかかけられ
た場合には第１の電極と発光層との間に絶縁層が介在す
るために両者の間に高電界が発生し、絶縁層内、絶縁層
−発光層界面のトラップ準位にある電子が容易に加速さ
れるので発光中心を有効に励起することができる。この
ために発光輝度及び電流は第３図に示すように電極の極
性によって非対称となる＝一方、このように非対称駆動
が生じると９表示素子の寿命か低下する理由は次のよう
に考えられる。 Ｉ！ｌち、第２の電極（透明電極）か
（−）の時には発光層内に注入される電子は低エネルギ
ーであり、逆に第１の電極（下部電極）が（−）の時に
は電子は高エネルギーであるのでこのような電子か結晶
内を走る時に生ずる電子に比べて発光層であるＺｎＳ等
の結晶格子、結晶粒界２発光中心との衝突による格子の
電離。
発光中心のドリフト度合が異なることによる第２の電極
側への偏析、結晶性、化学ψ１性の膜内不均一が観測さ
れる。特に発光中心の第１の電極（下部電極）側への偏
析か輝度の低下に著しい影響を及ぼし、２０００Ｈｒ、
５００Ｈｚで駆動すると、輝度の低下は４０〜５０％に
も及ぶ。
側への偏析、結晶性、化学ψ１性の膜内不均一が観測さ
れる。特に発光中心の第１の電極（下部電極）側への偏
析か輝度の低下に著しい影響を及ぼし、２０００Ｈｒ、
５００Ｈｚで駆動すると、輝度の低下は４０〜５０％に
も及ぶ。
このような非対称駆動をなくすために−Ｉ：、部偏にセ
ラミック焼結層を設けることが考えられるが、これはセ
ラミック材料に強誘電性をもたせるためにはグリーンシ
ート成形、焼結時に９００〜１５００℃の高温下で処理
して結晶粒を充分に大きくするのでＩＪ膜発光層の一ヒ
でこれを行なうと、２０％以上の成形収縮によって破壊
が起きるために発光層が完全に損傷される。
ラミック焼結層を設けることが考えられるが、これはセ
ラミック材料に強誘電性をもたせるためにはグリーンシ
ート成形、焼結時に９００〜１５００℃の高温下で処理
して結晶粒を充分に大きくするのでＩＪ膜発光層の一ヒ
でこれを行なうと、２０％以上の成形収縮によって破壊
が起きるために発光層が完全に損傷される。
（発明の目的）
本発明の目的は、有効に対称駆動することかでき、従っ
て低電圧で低消費電力で経済的に駆動することかでき、
且つ寿命を向上することかできる高誘電率絶縁構造のエ
レクトロルミネセンス発光素子を提供することにある。
て低電圧で低消費電力で経済的に駆動することかでき、
且つ寿命を向上することかできる高誘電率絶縁構造のエ
レクトロルミネセンス発光素子を提供することにある。
（発明の構成）
本発明に係るエレクトロルミネセンス表示素子は、絶縁
基板とこの絶縁基板上に設けられた第１の電極とこの第
１の電極の上に設けられた比誘電率か５０００以上の高
誘電率材料の絶縁体とこの絶縁体の」二に設けられた発
光層とこの発光層の上に設けられた第２の電極とから成
っているか１発光層と第２の電極との間にプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成された１０００Å以下の絶縁膜を有す
ることを特徴としている。
基板とこの絶縁基板上に設けられた第１の電極とこの第
１の電極の上に設けられた比誘電率か５０００以上の高
誘電率材料の絶縁体とこの絶縁体の」二に設けられた発
光層とこの発光層の上に設けられた第２の電極とから成
っているか１発光層と第２の電極との間にプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成された１０００Å以下の絶縁膜を有す
ることを特徴としている。
このようにすると、第２の電極側であるに側の絶縁膜を
第１の電極側である下側の絶縁体の電気容量と同じ電気
容量をもつように調整することによって表示素子を交流
対称駆動することかでき、従って輝度か向上する上に寿
命を延長することができる。
第１の電極側である下側の絶縁体の電気容量と同じ電気
容量をもつように調整することによって表示素子を交流
対称駆動することかでき、従って輝度か向上する上に寿
命を延長することができる。
（実施例）
本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明すると、第
１図は本発明に係るエレクトロルミネセンス表示素子Ｉ
Ｏを示し、このエレクトロルミネセンス表示素子ｌＯは
、純度か９９％のＡｌ２Ｏユのセラミック絶縁ノル板１
２と、この絶縁基板１２ 、、ｈにスクリーン印刷法に
よって形成された白金型の第１の電極（下側電極）１４
と、この第１の電極１４の上に形成されたＢａＴ ｉＯ
３を主成分とし比誘電率が５０００以りの絶縁体１６と
、この絶縁体１６の上に形成された発光層１８と、この
発光層１８のヒにプラズマＣＶＤ法等によって形成され
た１０００Å以下の絶縁膜２０と、この絶縁膜２０の上
に形成されたＩ ｎ ２０３ ・Ｓ ｎ ０２ （Ｉ
Ｔｏ）を主成分とする第２の電極（透明電極）２２と
から成っている。
１図は本発明に係るエレクトロルミネセンス表示素子Ｉ
Ｏを示し、このエレクトロルミネセンス表示素子ｌＯは
、純度か９９％のＡｌ２Ｏユのセラミック絶縁ノル板１
２と、この絶縁基板１２ 、、ｈにスクリーン印刷法に
よって形成された白金型の第１の電極（下側電極）１４
と、この第１の電極１４の上に形成されたＢａＴ ｉＯ
３を主成分とし比誘電率が５０００以りの絶縁体１６と
、この絶縁体１６の上に形成された発光層１８と、この
発光層１８のヒにプラズマＣＶＤ法等によって形成され
た１０００Å以下の絶縁膜２０と、この絶縁膜２０の上
に形成されたＩ ｎ ２０３ ・Ｓ ｎ ０２ （Ｉ
Ｔｏ）を主成分とする第２の電極（透明電極）２２と
から成っている。
次に２本発明のエレクトロルミネセンス表示素子の具体
例をのべる。先ず、セラミック絶縁基板１２をグリーン
シートのままとしてその一１―に白金の第１の電極１４
をスクリーン印刷法によって形成し、また絶縁体１６は
Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏｚを主成分とするグリーンシートを
積層し１３００℃のアルゴン雰囲気中で焼成して約４０
ＪＬ厚に形成する。次いでこの絶縁体１６はフロン洗浄
液で洗浄して有機物等の汚染物質を除去し。
例をのべる。先ず、セラミック絶縁基板１２をグリーン
シートのままとしてその一１―に白金の第１の電極１４
をスクリーン印刷法によって形成し、また絶縁体１６は
Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏｚを主成分とするグリーンシートを
積層し１３００℃のアルゴン雰囲気中で焼成して約４０
ＪＬ厚に形成する。次いでこの絶縁体１６はフロン洗浄
液で洗浄して有機物等の汚染物質を除去し。
真空中で乾燥した。尚、この絶縁体１６の比誘電率を測
定したところ約１４０００てあった。
定したところ約１４０００てあった。
発光層１８は、ＺｎＳにＭ ｎ ′ｊｔ０ 、５ ｉ’
（（に％ドープしたベレットを電子ビーム落着法によっ
て６０００Ａの厚さに蒸着して形成された。
（（に％ドープしたベレットを電子ビーム落着法によっ
て６０００Ａの厚さに蒸着して形成された。
絶縁膜２０は比誘電率か２５のＴａ２０５に五塩化タン
タルを原料とし基板温度３００℃。
タルを原料とし基板温度３００℃。
Ｎ、Ｏ及び水素を反応ガスとしてプラズマＣＶＤ法によ
って堆積して形成された。プラズマＣＶＤ法は原料ガス
をプラズマ中で分解反応させて基板上に堆積させる方式
であるのでスパッタリンク法のようにプラズマをターゲ
ットに当てて蒸着させる方法のようにプラズマによって
原料が損傷することかない上にクラスターを発生するこ
とかない。このため、絶縁膜２０をプラズマＣＶＤ法に
よって形成すると、電子ビーム！Ｎ着法によって形成す
る場合のようにクラスターの付着及びその離脱によって
生ずる傾向かあるピンホールか生ずることかなく、また
スパッタ法によって形成する場合のようにクラスターの
付着及びその離脱、ターゲットをＡｒ等のスパッタガス
によって叩き出す際に膜として形成される傾向かあるプ
ラズマによって損傷した酸化物及び不安定化合物か生ず
ることかなく、従って構造欠陥が生じ難い。このため、
プラズマＣＶＤ法によって形成された絶縁！２２０は絶
縁耐圧か高く、厚みは１０００Å以下に抑えることかて
きる。この絶縁膜２０の厚みは絶縁体１６の電気容ｆｉ
ｃ、６＝εｏ−ｅ ｔ、＋−３／ ｄ ＋、＋ （ここ
でｄｌ、１は絶縁体１６の厚み４０７Ｌｍ、ｅ＋、＋は
絶縁体１６の比誘電率的９０００）と同じ電気容量Ｃ２
０＝ε。・２５・Ｓ／ｄとなるよう７１Ｏ＾に設定した
。
って堆積して形成された。プラズマＣＶＤ法は原料ガス
をプラズマ中で分解反応させて基板上に堆積させる方式
であるのでスパッタリンク法のようにプラズマをターゲ
ットに当てて蒸着させる方法のようにプラズマによって
原料が損傷することかない上にクラスターを発生するこ
とかない。このため、絶縁膜２０をプラズマＣＶＤ法に
よって形成すると、電子ビーム！Ｎ着法によって形成す
る場合のようにクラスターの付着及びその離脱によって
生ずる傾向かあるピンホールか生ずることかなく、また
スパッタ法によって形成する場合のようにクラスターの
付着及びその離脱、ターゲットをＡｒ等のスパッタガス
によって叩き出す際に膜として形成される傾向かあるプ
ラズマによって損傷した酸化物及び不安定化合物か生ず
ることかなく、従って構造欠陥が生じ難い。このため、
プラズマＣＶＤ法によって形成された絶縁！２２０は絶
縁耐圧か高く、厚みは１０００Å以下に抑えることかて
きる。この絶縁膜２０の厚みは絶縁体１６の電気容ｆｉ
ｃ、６＝εｏ−ｅ ｔ、＋−３／ ｄ ＋、＋ （ここ
でｄｌ、１は絶縁体１６の厚み４０７Ｌｍ、ｅ＋、＋は
絶縁体１６の比誘電率的９０００）と同じ電気容量Ｃ２
０＝ε。・２５・Ｓ／ｄとなるよう７１Ｏ＾に設定した
。
最後に、第２の電極（透明電極）２２はこの絶縁Ｗ２２
０の上にＩＴＯを２０００Ａの厚みに堆積して形成した
。
０の上にＩＴＯを２０００Ａの厚みに堆積して形成した
。
第２図は本発明のエレクトロルミネセンス表示素子の駆
動特性を示し、この図から解るように第２の電極に極性
の異なるパルスを印加すると、第３１ｍに示す従来の表
示素子に比べて対称性か非常によく、そのピーク差は僅
かに２％以内てあった。また、この素子の発光輝度を測
定したところ２０００Ｈｒ、５００Ｈｚて駆動した際に
従来の素子の発光輝度４０〜５０％（８００ｃｄ／ｍ”
）に比べて８０〜９０％（１１００ｃｄ／ｍ２）と向」
二して安定性が増した。
動特性を示し、この図から解るように第２の電極に極性
の異なるパルスを印加すると、第３１ｍに示す従来の表
示素子に比べて対称性か非常によく、そのピーク差は僅
かに２％以内てあった。また、この素子の発光輝度を測
定したところ２０００Ｈｒ、５００Ｈｚて駆動した際に
従来の素子の発光輝度４０〜５０％（８００ｃｄ／ｍ”
）に比べて８０〜９０％（１１００ｃｄ／ｍ２）と向」
二して安定性が増した。
尚、絶縁膜２０の厚みは極めて小さいので高調電車絶縁
構造の表示素子の低゛；Ｅ圧駆動の特長はそのまま維持
されている。
構造の表示素子の低゛；Ｅ圧駆動の特長はそのまま維持
されている。
（発明の効果）
本発明によれば、上記のように、高誘電率構造の表示素
子の低電圧駆動の特長を維持しつつその対称駆動性を確
保することができるので寿命か延びる上に輝度か向上す
る実益がある。
子の低電圧駆動の特長を維持しつつその対称駆動性を確
保することができるので寿命か延びる上に輝度か向上す
る実益がある。
第１図は未発ＩＩに係るエレクトロルミネセンス表示素
子の拡大断面図、第２図は本発明の表示素子の駆動特性
を示す線区、第３図は従来技術の表示素子の駆動特性を
示す線区である。 １０−−−−一エレクトロルミネセンス表示素子、１２
−−−−−セラミック絶縁基板、１４−一一一一第１の
電極、１６−−−−−絶縁体、１８−−−−一発光層、
２０−−−−−プラズマＣＶＤ法によって形成された絶
縁膜、２２−一一一一第２の電極。
子の拡大断面図、第２図は本発明の表示素子の駆動特性
を示す線区、第３図は従来技術の表示素子の駆動特性を
示す線区である。 １０−−−−一エレクトロルミネセンス表示素子、１２
−−−−−セラミック絶縁基板、１４−一一一一第１の
電極、１６−−−−−絶縁体、１８−−−−一発光層、
２０−−−−−プラズマＣＶＤ法によって形成された絶
縁膜、２２−一一一一第２の電極。
Claims (2)
- （１）絶縁基板と前記絶縁基板上に設けられた第１の電
極と前記第１の電極の上に設けられた比誘電率が５００
０以上の高誘電率材料の絶縁体と前記絶縁体の上に設け
られた発光層と前記発光層の上に設けられた第２の電極
とから成るエレクトロルミネセンス表示素子において，
前記発光層と前記第２の電極との間にプラズマＣＶＤ法
によつて形成された１０００Å以下の絶縁膜を有するこ
とを特徴とするエレクトロルミネセンス表示素子。 - （２）前記絶縁膜は前記絶縁体の電気容量と同じ電気容
量を有するように調整された膜厚を有する特許請求の範
囲第１項に記載のエレクトロルミネセンス表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62001689A JPS63170896A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | エレクトロルミネセンス表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62001689A JPS63170896A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | エレクトロルミネセンス表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63170896A true JPS63170896A (ja) | 1988-07-14 |
Family
ID=11508485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62001689A Pending JPS63170896A (ja) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | エレクトロルミネセンス表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63170896A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002270371A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Denso Corp | Ｅｌ素子およびそれを用いた表示パネル |
-
1987
- 1987-01-09 JP JP62001689A patent/JPS63170896A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002270371A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Denso Corp | Ｅｌ素子およびそれを用いた表示パネル |
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