JPS63264894A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）現象を利
用した薄膜ＥＬ素子に関するものである。

「従来の技術」 エレクトロルミネセンス現象を利用した発光素子の一種
に薄膜ＥＬ素子がある。

従来、このような薄膜ＥＬ索子としては、第２図社示す
ようなものが知られている。この薄膜ＥＬ素子は、ガラ
ス基板上１にインジウムスズの酸化物（ＩＴＯ）などか
らなる格子状の透明ｉ極２が形成され、この透明電極２
上に酸化イツトリウム（ｙ　ｔｏ　３）、酸化ケイ素（
Ｓ　ｉｏ　１）、窒化ケイ素（Ｓ　ｉ。

Ｎ４）、酸化ヂタン（Ｔｉｅｓ）、酸化アルミニウム（
Ａｌ＊Ｏａ）、チタン酸バリウム（［（ａ’ｒ　ｉ　Ｏ
ａ）などからなる第一絶縁層３が形成されている。この
第一絶縁層３には、硫化亜鉛（Ｚ　ｎｓ　）などの母材
にマンガン（Ｍｎ）などの付活剤を添加してなる発光層
４が形成され、この発光層４十には、上記第一絶縁層３
と同様な材料からなる第二絶縁層５が形成されている。

そして、この第二絶縁層５上には、アルミニウム（Ａ　
Ｉ）などからなる格子状の背面電極６が上記透明電極２
の格子方向と直交する方向に配されて形成されている。

どのような薄膜ＥＬ素子では、透明電極２と背面電極６
との間に高電圧を印加し、発光層４に高電界を印加して
発光させ、この発光を透明電極２、ガラス基板ｌを経て
外部に導光するようになっており、発光層４に印加する
電界が強い程高輝度に発光する。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記のような薄膜ＥＬ素子では、あまり高い
電圧を印加すると絶縁破壊を起こしてしまう。また、こ
のような薄膜ＥＬ素子は、第一絶縁層、発光層、第二絶
縁層という三つのコンデンサが直列に接続された回路と
電気的に等価であるから、この薄膜ＥＬ素子に一定の電
圧を印加した場合、第一絶縁層および第二絶縁層の誘電
率が大きい程、これら絶縁層に加わる電圧が小さくなり
、発光層に加わる電圧が大きくなる。したがって、上記
第一絶縁層および第二絶縁層として、チタン酸バリウム
などのような強誘電体材料を用いることが従来から試み
られてきたが、強誘電体材料は、誘電率が高い反面、絶
縁耐力に劣り、高電界中で誘電率が減少したり損失が大
きくなる等の問題点があり、高誘電率の利点を有効に活
用するこ°とができなかった。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、誘電
率が高く、かつ、絶縁耐力に優れた絶縁層を有する薄膜
ＥＬ素子を提供することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 この発明の薄膜ＥＬ素子は、絶縁層をチタン酸ストロン
チウム（以下、５ｒＴｉＯ，、と呼ぶ。）−酸化ビスマ
ス（以下、Ｂ　ｉ、ｏ　ｙと呼ぶ。）−酸化チタン（以
下、Ｔｉｄｅと呼ぶ。）系の誘電体材料から構成したも
のである。

上記誘電体材料は、好ましくは、その組成比が５ｒＴｉ
’Ｏｓ７０〜９０ｗｔ％、Ｂｉ＊Ｏｓｌ　Ｏ〜３０ｗＬ
％、Ｔ　ｉｏ　＊５〜１５ｗｔ％とされたものである。

以下、この発明の詳細な説明する。

この例の薄膜ＥＬ素子は、従来の薄膜ＥＬ素子と同様に
、ガラス基板上に透明電極と第一絶縁層と発光層と第二
絶縁層と背面電極とが順次積層されたものであるが、こ
の薄膜ＥＬ素子では、第一絶縁層および第二絶縁層がＳ
　ｒＴ　ｉｏ　ａ　　Ｂ　ｉｘｏ　５−ＴｉＯ，系の誘
電体材料から構成されている。

Ｓ　ｒＴ　ｉｏ　ｓ−Ｂ　ｉｔｏ　ｓ−Ｔ　ｉＯを系の
誘電体材料は、第１図に示すように、その組成比の変化
に応じて、強誘電性の正方品から常誘電性の立方晶に変
化し、さらにこの立方晶側においても、その組成比の変
化に応じて誘電率を変化させ、特定の組成比にしたとき
に高誘電率となる。この誘電体材料を絶縁層に用いる場
合には、絶縁破壊を防ぐと共に高電界中での誘電率を一
定に維持するために常誘電性を示す範囲の組成比にしな
ければならず、しかも、高い誘電率を示す組成比を選択
しなければならない。この場合、絶縁層として最適の組
成比は、５ｒＴｉｏｓ７０〜９０ｗｔ％、Ｂ　＋ｔＯ３
１０〜３０　ｗｔ％。

ＴｉＯ，５〜１５ｗｔ％であり、このときの誘電率は、
７００〜１０００である。

このにうな薄膜ＥＬ索子を作成する場合には、ガラス基
板上に透明電極を常法により形成し、この透明電極上に
５ｒＴｉＯａ　　ＢｉｙＯ＊　　Ｔｉ１ｔ系の誘電体材
料からなる第一絶縁層をスパッタ法等により形成する。

次いで、この第一絶縁層上に硫化亜鉛などの蛍光体材料
からなる発光層を蒸着法等により形成し、この発光層上
に第一絶縁層と同様な誘電体材料からなる第二絶縁層を
第一絶縁層を形成した方法と同様な方法により形成する
。このようにした後、この第二絶縁層上にアルミニウム
などからなる背面電極を蒸着法等により形成する。

このような構成の薄膜ＥＬ素子によれば、絶縁層をＳ　
ｒＴ　ｉｏ　ａ　−Ｂ　ｉｚｏ　ｓ　−Ｔ　ｉｏ　、系
の誘電体材料から構成したので、誘電率が高く、かつ、
絶縁耐力に優れた絶縁層を形成することができる。この
ため、電極間電圧が低い場合にも、発光層に高い電界を
印加することができ、この発光層を高輝度に発光させる
ことができる。また、電極間電圧を高くした場合にも、
絶縁破壊が起こらない。

なお、この薄膜ＥＬ素子では、５ｒＴｉＯａ−Ｂｉ、Ｏ
，−ＴｉＯ，系誘電体材料からなる絶縁層を発光層の両
側に形成したが、発光層の片側だけに絶縁層を形成して
も差し支えなく、また、発光層の片側に上記誘電体材料
からなる絶縁層を形成し、反対側にＹ、０．のような他
の誘電体材料からなる絶縁層を形成しても差し支えない
。

「実施例」 ガラス基板上に透明電極を常法により形成し、この透明
電極上に、Ｓ　ｒＴ　ｉｏ　、’８０　ｗｔ％、Ｂｉｔ
’５１５ｗｔ％、Ｔｉ０．５ｗｔ％の粉末成形体をター
ゲットとしてスパッタ法により厚さ４００ｒｖの第一絶
縁層を形成した。次いで、上記第一絶縁層上に流下亜鉛
のマンガン添加物を蒸着して厚さ３００ｔｉｏ＋の発光
層を形成し、さらに、この発光層上に上記第一絶縁層を
形成した方法と同様な方法で厚さ４００ｎｍの第二絶縁
層を形成した。そして、この後、この第二絶縁層上にア
ルミニウムを蒸着して厚さ１μ肩の背面電極を形成した
。

このようにして作成した薄膜ＥＬ素子を発光させたとこ
ろ、立ち上がり電圧が９０Ｖとなった。

また、同様にして、第一絶縁層および第二絶縁層がアル
ミナから構成された従来の薄膜ＥＬ素子を発光させたと
ころ、立ち上がり電圧が１４０Ｖであった。

「発明の効果」 この発明の薄膜ＥＬ索子によれば、絶縁層をＳｒＴ　＋
Ｏｓ　　Ｂ　＋ｔＯｓ　　Ｔ　ｉｏ　を系の誘電体材料
から構成したので、誘電率が高く、かつ、絶縁耐力に優
れた絶縁層を形成することができる。このため、電極間
電圧が低い場合にも、発光層に高い電界を印加すること
ができ、この発光層を高輝度に発光させることができる
。また、電極間電圧を高くした場合にも、絶縁破壊が起
こらない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の薄膜ＥＬ素子の絶縁層に用いられ
たＳ　ｒＴ　ｉｏ　ｓ　−Ｂ　ｉ、ｏ　ｓ　−Ｔ　ｉｏ
　を系誘電体材料の組成と誘電率との関係を示すグラフ
である。 第２図は、従来の薄膜ＥＬ素子の概略構成断面図である
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　一対の電極間にＥＬ発光層と絶縁層とが積層さ
   れた薄膜ＥＬ素子において、上記絶縁層をチタン酸スト
   ロンチウム（ＳｒＴｉＯ＿３）−酸化ビスマス（Ｂｉ＿
   ２Ｏ＿３）−酸化チタン（ＴｉＯ＿２）系の誘電体材料
   から構成したことを特徴とする薄膜ＥＬ素子。
2. （２）　上記誘電体材料の組成比がチタン酸ストロンチ
   ウム７０〜９０ｗｔ％、酸化ビスマス１０〜３０ｗｔ％
   ，酸化チタン５〜１５ｗｔ％であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の薄膜ＥＬ素子。