JPH0467319B2 - - Google Patents
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- JPH0467319B2 JPH0467319B2 JP58197578A JP19757883A JPH0467319B2 JP H0467319 B2 JPH0467319 B2 JP H0467319B2 JP 58197578 A JP58197578 A JP 58197578A JP 19757883 A JP19757883 A JP 19757883A JP H0467319 B2 JPH0467319 B2 JP H0467319B2
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は薄膜EL発光装置に関するものであり、
より詳細には、コンピユータ表示端末装置や薄膜
平面デイスプレイ、面発光体等に適用可能な、非
晶質材料を用いた薄膜EL発光装置に関するもの
である。[Detailed Description of the Invention] Technical Field The present invention relates to a thin film EL light emitting device,
More specifically, the present invention relates to a thin film EL light emitting device using an amorphous material, which can be applied to computer display terminals, thin film flat displays, surface light emitters, and the like.
従来技術
半導体に高電界を印加してキヤリアを加速さ
せ、母材構成原子或いは適当な方法で母材中に混
入した発光中心となる原子や分子を衝突励起して
輻射再結合を起こさせて発光を得るEL発光素子
が知られている。この様なEL発光素子は、通常、
発光物質からなる発光層の両側に少くとも一方を
透明とした１対の電極でサンドイツチさせた構造
を有しており、１対の電極間に電圧を印加するこ
とによつて発光層に電界を形成させて発光を行な
わせる。又、発光効率を上げる為に、活性体と呼
ばれる不純物を発光物質中にドープすることが行
なわれる。Conventional technology A high electric field is applied to a semiconductor to accelerate carriers, and atoms constituting the base material or atoms or molecules that become the luminescent center mixed in the base material by an appropriate method are excited by collision to cause radiative recombination to emit light. EL light-emitting devices that obtain the following are known. Such EL light emitting elements usually
It has a sandwich structure with a pair of electrodes, at least one of which is transparent, on both sides of a light-emitting layer made of a light-emitting substance, and an electric field is applied to the light-emitting layer by applying a voltage between the pair of electrodes. It is caused to form and emit light. Furthermore, in order to increase luminous efficiency, impurities called active substances are doped into luminescent substances.
ところで、従来のEL素子においては、特開昭
57−53585号に見られる様にZnS.ZnSe等の−
族化合物半導体の薄膜中にMn、Pr、Tb等をド
ープした発光材料を使用したものが主流である
が、駆動電圧が高い（100V〜200V）為専用の駆
動用ICが必要であつた。又、Mnドープ以外は発
光強度が実用域に達しておらず、多様化、多色化
が遅れているという問題があつた。 By the way, regarding conventional EL elements,
As seen in No. 57-53585, ZnS, ZnSe, etc.
The mainstream is to use a light-emitting material doped with Mn, Pr, Tb, etc. in a thin film of a group compound semiconductor, but because the driving voltage is high (100V to 200V), a dedicated driving IC is required. In addition, there was a problem in that the luminescence intensity of materials other than Mn doping did not reach a practical level, and diversification and multicolorization were delayed.
目 的
本発明は以上の問題を解決する為に成されたも
のであつて、駆動用の薄膜トランジスタと一体化
した構造を持ち、多色化が容易な材料からなり、
全固体で信頼性が高く、低電圧駆動の可能な薄膜
EL発光装置を提供することを目的とする。Purpose The present invention has been made to solve the above problems, and has a structure integrated with a thin film transistor for driving, and is made of a material that can be easily multicolored.
All-solid-state, highly reliable thin film that can be driven at low voltages
The purpose is to provide an EL light emitting device.
構 成
本発明の構成について、以下、具体的な実施例
に基づいて説明する。第１図は本発明の薄膜EL
発光装置を使用したマトリクス駆動のELデイス
プレイパネル１の平面図、第２図は第１図の−
線に沿つた断面図である。ELデイスプレイパ
ネル１において、発光部２はXY方向にマトリク
スを構成する所定寸法の画素（A1，A2，…，
An）に分割されており、１個画素に１ずつ駆動
用の薄膜トランジスタ３が設けられている。Ｘ方
向の電極３ｋとＹ方向の電極３ｈを選択的に駆動
して各画素（A1，A2，…，An）を発光させるこ
とによりデイスプレイパネルとして表示を行な
う。第３図はELデイスプレイパネル１に於ける
発光部２の構成を示す断面図である。ガラス基
板、ポリマー基板等の透明材料からなる支持体２
ｆ上に透明導電膜（ITO）等からなる電極膜２ｅ
が形成され、その上に強誘電体の絶縁層２ｄが形
成されている。絶縁層２ｄは例えば、ニオブ酸リ
チウム、チアン酸鉛、ジルコンチタン酸リチウ
ム、チタン酸バリウム等の材料を使用する。この
絶縁層２ｄの上に非晶質シリコン系の発光材料か
らなる発光層２ｃが形成され、その上に前述した
絶縁層２ｄと同一材料からなる絶縁層２ｂが形成
され、さらにその上に電極膜２ａが形成されてお
り、電極膜２ａは所定の画素サイズに分割されて
いる。第４図はELデイスプレイパネル１におけ
る薄膜トランジスタ３の構成を示す断面図であ
る。発光部２′（第１図の２ｂ，２ｃ，２ｄ，２
ｅ，２ｆからなるものであるが便宜的に一層とし
て示してある。）上に電極膜材料、例えばCr、
Ni、Mo、Al等からなる。ゲート電極３ｋがXY
マトリクスのＸ方向電極としてパタン形成され、
その上にゲート絶縁層３ｍが電極膜２ａ上の１部
に窓開けを有する様な形状にパタン形成されてい
る。絶縁層３ｍは第３図の絶縁層２ｖ，２ｄと同
一材料からなるものとする。第４図において、ゲ
ート絶縁層３ｍを介在させてゲート電極３ｋの上
部位置に非晶質シリコン系材料からなる半導体層
３ｌがパタン形成され、更にその上に電極膜材
料、例えばCr、Ni、Mo、Al等からなるソース
電極３ｈがXYマトリクスのＹ方向電極として、
又ドレイン電極３ｊがゲート絶縁層３ｍの窓開け
を通して電極膜２ａと部分的に接触する様な形状
にパタン形成されている。Configuration The configuration of the present invention will be described below based on specific examples. Figure 1 shows the thin film EL of the present invention.
A plan view of a matrix-driven EL display panel 1 using light emitting devices, FIG. 2 is the same as in FIG. 1.
It is a sectional view along a line. In the EL display panel 1, the light emitting unit 2 has pixels (A 1 , A 2 ,...,
An), and one driving thin film transistor 3 is provided for each pixel. Display is performed as a display panel by selectively driving the electrode 3k in the X direction and the electrode 3h in the Y direction to cause each pixel (A 1 , A 2 , . . . , An) to emit light. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the light emitting section 2 in the EL display panel 1. As shown in FIG. Support body 2 made of a transparent material such as a glass substrate or a polymer substrate
An electrode film 2e made of a transparent conductive film (ITO) etc. on f
is formed, and a ferroelectric insulating layer 2d is formed thereon. The insulating layer 2d is made of, for example, lithium niobate, lead thianate, lithium zirconium titanate, barium titanate, or the like. A light-emitting layer 2c made of an amorphous silicon-based light-emitting material is formed on this insulating layer 2d, an insulating layer 2b made of the same material as the above-mentioned insulating layer 2d is formed, and an electrode film is further formed thereon. 2a is formed, and the electrode film 2a is divided into predetermined pixel sizes. FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the thin film transistor 3 in the EL display panel 1. Light emitting part 2' (2b, 2c, 2d, 2 in Fig. 1)
e and 2f, but for convenience they are shown as a single layer. ) on top of the electrode film material, e.g. Cr,
Consists of Ni, Mo, Al, etc. Gate electrode 3k is XY
patterned as an X-direction electrode of the matrix,
Thereon, a gate insulating layer 3m is patterned to have a window opening in a portion of the electrode film 2a. It is assumed that the insulating layer 3m is made of the same material as the insulating layers 2v and 2d in FIG. In FIG. 4, a semiconductor layer 3l made of an amorphous silicon material is patterned on the upper part of the gate electrode 3k with a gate insulating layer 3m interposed therebetween, and an electrode film material such as Cr, Ni, Mo. , the source electrode 3h made of Al, etc. serves as the Y direction electrode of the XY matrix,
Further, the drain electrode 3j is patterned in such a shape that it partially contacts the electrode film 2a through the opening in the gate insulating layer 3m.
次に、ELデイスプレイパネル１の駆動方法に
ついて説明する。第２図において、ゲート電極３
ｋ（Ｘ方向電極）とソース電極３ｈ（Ｙ方向電極）
に対して所望の画素Anを駆動する様に外部信号
を与えると、画素Anに設けられている薄膜トラ
ンジスタ３がオン状態となりドレイン電極３ｊを
通して電極膜２ａをチヤージする。対向する電極
膜２ｅは通常アース電位に接続されており、画素
Anの電極膜２ａと電極膜２ｅの間にある発光層
２ｃに電界Ｅが形成されて発光hνが起こる。そ
の際、発光層の両側に形成されている絶縁層２ｂ
及び２ｄが強誘電体である為、実効的な内部電界
Ｆは次式の様になる。 Next, a method of driving the EL display panel 1 will be explained. In FIG. 2, the gate electrode 3
k (X direction electrode) and source electrode 3h (Y direction electrode)
When an external signal is applied to drive a desired pixel An, the thin film transistor 3 provided in the pixel An turns on and charges the electrode film 2a through the drain electrode 3j. The opposing electrode film 2e is normally connected to ground potential, and the pixel
An electric field E is formed in the light emitting layer 2c between the An electrode film 2a and the electrode film 2e, and light emission hν occurs. At that time, the insulating layer 2b formed on both sides of the light emitting layer
Since 2d and 2d are ferroelectric, the effective internal electric field F is as shown in the following equation.
Ｆ＝Ｅ＋１／3ε0Ｐ
ただし、Ｅは外部電界、ε0は真空の誘電率、Ｐ
は強誘電性に伴う自発分極である。即ち、上式に
おいて第２項の分だけ内部電界Ｆの方が電界強度
が強まることになる。又、薄膜トランジスタ３の
ゲート絶縁層３ｍも絶縁層２ｂ，２ｄと同じ強誘
電体であるから、薄膜トランジスタ３の内部電界
についても上述の式が当てはまる。従つて、薄膜
トランジスタ３と発光部２の系全体として駆動電
圧の低下を実現することができ、50V以下とする
ことが可能である。 F=E+1/3ε 0 P where E is the external electric field, ε 0 is the permittivity of vacuum, P
is the spontaneous polarization associated with ferroelectricity. That is, in the above equation, the electric field strength of the internal electric field F becomes stronger by the second term. Furthermore, since the gate insulating layer 3m of the thin film transistor 3 is also made of the same ferroelectric material as the insulating layers 2b and 2d, the above equation also applies to the internal electric field of the thin film transistor 3. Therefore, the drive voltage of the entire system of the thin film transistor 3 and the light emitting section 2 can be reduced to 50V or less.
次にELデイスプレイパネル１の製造工程の１
例を第２図に参照して説明する。まず、支持体２
ｆとしてガラス基板を使用し、その上に電極膜２
ｅとして透明導電膜ITO）を膜厚400Åに蒸着、
スパツタリング等の方法で形成する。次に、絶縁
層２ｄとしてニオブ酸リチウムを膜厚1000〜8000
ÅにプラズマCVD、スパツタリング等の方法に
より形成する。更にその上に、非晶質シリコン系
の発光層２ｃとしてａ−SixC1-x：Ｈを膜厚1000
〜10000Åにグロー放電分解法、常圧・減圧CVD
法、光CVD法等により形成する。更に、絶縁層
２ｂとしてニオブ酸リチウムを膜厚1000〜8000Å
にプラズマCVD、スパツタリング等の方法によ
り形成する。次に、電極膜２ｅとして透明導電膜
（ITO）を膜厚〜400Åに蒸着、スパツタリング等
の方法で形成し、フオトリソ工程により所定の画
素形状にパタン形成する。次に、Crを膜厚〜500
Åに蒸着、スパツタリング法等を用いて形成し、
フオトリソ工程により所定のパタンにエツチング
しゲート電極３ｋを作成する。次に、ゲート絶縁
層３ｍとしてニオブ酸リチウムを膜厚〜4000Åに
プラズマCVD、スパツタリング等の方法により
形成し、フオトリソ工程により所定のパタンにエ
ツチングする。更に、半導体層３ｌとしてａ−
Si：Ｈを膜厚〜4000Åにグロー放電分解法や常
圧・減圧CVD法により形成し、フオトリソ工程
により所定のパタンにエツチングする。次に、感
光性レジスト膜を形成し、フオトリソ工程により
ソース電極３ｈとドレイン電極３ｊのマスクパタ
ンを作成した後、Ni−Crを膜厚5000Åに蒸着、
スパツタリング等を用いて形成し、感光性レジス
タ膜を除去してソース電極３ｈとドレイン電極３
ｊを形成する。 Next, 1 of the manufacturing process of EL display panel 1
An example will be explained with reference to FIG. First, support 2
A glass substrate is used as f, and an electrode film 2 is placed on it.
A transparent conductive film (ITO) was deposited to a thickness of 400 Å as e.
It is formed by a method such as sputtering. Next, as the insulating layer 2d, lithium niobate is applied to a film thickness of 1000 to 8000.
It is formed by methods such as plasma CVD and sputtering. Furthermore, on top of that, a-Si x C 1-x :H is formed to a thickness of 1000 mm as an amorphous silicon-based light emitting layer 2c.
Glow discharge decomposition method, normal pressure/low pressure CVD to ~10000Å
It is formed by the method, optical CVD method, etc. Furthermore, as the insulating layer 2b, lithium niobate is formed to a thickness of 1000 to 8000 Å.
It is formed by methods such as plasma CVD and sputtering. Next, a transparent conductive film (ITO) is formed as the electrode film 2e to a thickness of 400 Å by a method such as vapor deposition or sputtering, and is patterned into a predetermined pixel shape by a photolithography process. Next, apply Cr to a film thickness of ~500
Formed using vapor deposition, sputtering method, etc.
A gate electrode 3k is formed by etching into a predetermined pattern using a photolithography process. Next, lithium niobate is formed as a gate insulating layer 3m to a thickness of 4000 Å by plasma CVD, sputtering, etc., and etched into a predetermined pattern by a photolithography process. Furthermore, as the semiconductor layer 3l, a-
A Si:H film is formed to a thickness of ~4000 Å by glow discharge decomposition or normal pressure/low pressure CVD, and then etched into a predetermined pattern by a photolithography process. Next, a photosensitive resist film is formed and a mask pattern for the source electrode 3h and drain electrode 3j is created by a photolithography process, and then Ni-Cr is deposited to a thickness of 5000 Å.
The source electrode 3h and the drain electrode 3 are formed by using sputtering, etc., and the photosensitive resistor film is removed.
form j.
効 果
以上の如く、薄膜EL発光装置において発光層
の両側の絶縁層と薄膜トランジスタのゲート絶縁
層とを同一材料とすることにより、製造工程が簡
素化しコストダウンがもたらされる。又、これら
の絶縁層を強誘電体としたことにより、従来の駆
動電圧100〜200Vが50V以下に低減でき、低電圧
駆動が可能になる。更に、発光層の両側の絶縁層
は発光層と電極膜との付着性を向上させ、発光層
を湿度や機械的衝撃から保護するから、大面積
化、多色化が容易な非晶質系材料を用いた薄膜
EL発光装置の信頼性を高めるという効果がある。Effects As described above, in a thin film EL light emitting device, by using the same material for the insulating layers on both sides of the light emitting layer and the gate insulating layer of the thin film transistor, the manufacturing process is simplified and costs are reduced. Furthermore, by making these insulating layers ferroelectric, the conventional driving voltage of 100 to 200 V can be reduced to 50 V or less, making low voltage driving possible. Furthermore, the insulating layers on both sides of the light-emitting layer improve the adhesion between the light-emitting layer and the electrode film, and protect the light-emitting layer from humidity and mechanical impact. thin film using materials
This has the effect of increasing the reliability of the EL light emitting device.
第１図は本発明を適用したマトリクス駆動の
ELデイスプレイパネル１の平面図、第２図は第
１図の−線による断面図、第３図はELデイ
スプレイパネル１における発光部２の構成を示す
断面図、第４図はELデイスプレイパネル１にお
ける薄膜トランジスタ３の構成を示す断面図であ
る。
（符号の説明）、２ａ，２ｅ：電極膜、２ｂ，
２ｄ：絶縁層、２ｃ：発光層、２ｆ：支持体、３
ｈ：ソース電極、３ｊ：ドレイン電極、３ｋ：ゲ
ート電極、３ｌ：半導体層、３ｍ：ゲート絶縁
層。
Figure 1 shows a matrix drive to which the present invention is applied.
2 is a sectional view taken along the - line in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the light emitting part 2 in the EL display panel 1, and FIG. 4 is a sectional view of the EL display panel 1. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a thin film transistor 3. FIG. (Explanation of symbols), 2a, 2e: electrode film, 2b,
2d: insulating layer, 2c: light emitting layer, 2f: support, 3
h: source electrode, 3j: drain electrode, 3k: gate electrode, 3l: semiconductor layer, 3m: gate insulating layer.
Claims (1)
ゲン原子の少くとも一方を含む非晶質シリコン系
材料を用いて形成され電界を印加することにより
発光する発光層と、前記発光層と一体化して前記
支持体上に形成され外部からの信号に応じて前記
発光層への電界の印加を制御する薄膜トランジス
タとを有する薄膜EL発光装置において、前記発
光層の両側に絶縁層が設けられており、前記絶縁
層材料が前記薄膜トランジスタのゲート絶縁層と
同一材料であることを特徴とする薄膜EL発光装
置。 ２ 上記第１項において、前記絶縁層材料が強誘
電体であることを特徴とする薄膜EL発光装置。 ３ 上記第２項において、前記強誘電体がニオブ
酸リチウムであることを特徴とする薄膜EL発光
装置。 ４ 上記第２項において、前記強誘電体がチタン
酸鉛であることを特徴とする薄膜EL発光装置。 ５ 上記第２項において、前記強誘電体がジルコ
ンチタン酸リチウムであることを特徴とする薄膜
EL発光装置。 ６ 上記第２項において、前記強誘電体がチタン
酸バリウムであることを特徴とする薄膜EL発光
装置。[Scope of Claims] 1: a support; a light-emitting layer formed on the support using an amorphous silicon-based material containing at least one of hydrogen atoms or halogen atoms, and which emits light by applying an electric field; A thin film EL light emitting device comprising a thin film transistor that is integrated with the light emitting layer and formed on the support and controls application of an electric field to the light emitting layer in response to an external signal, an insulating layer on both sides of the light emitting layer. A thin film EL light emitting device, wherein the insulating layer material is the same material as the gate insulating layer of the thin film transistor. 2. The thin film EL light emitting device according to item 1 above, wherein the insulating layer material is a ferroelectric material. 3. The thin film EL light emitting device according to item 2 above, wherein the ferroelectric material is lithium niobate. 4. The thin film EL light emitting device according to item 2 above, wherein the ferroelectric material is lead titanate. 5. The thin film according to item 2 above, wherein the ferroelectric material is zirconium lithium titanate.
EL light emitting device. 6. The thin film EL light emitting device according to item 2 above, wherein the ferroelectric material is barium titanate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58197578A JPS6091597A (en) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | Thin film EL light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58197578A JPS6091597A (en) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | Thin film EL light emitting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091597A JPS6091597A (en) | 1985-05-22 |
| JPH0467319B2 true JPH0467319B2 (en) | 1992-10-27 |
Family
ID=16376822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58197578A Granted JPS6091597A (en) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | Thin film EL light emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6091597A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5210473B2 (en) * | 1999-06-21 | 2013-06-12 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
-
1983
- 1983-10-24 JP JP58197578A patent/JPS6091597A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6091597A (en) | 1985-05-22 |
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