JP2004296415A - マトリクス表示用溝付き型薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 - Google Patents
マトリクス表示用溝付き型薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004296415A JP2004296415A JP2003126028A JP2003126028A JP2004296415A JP 2004296415 A JP2004296415 A JP 2004296415A JP 2003126028 A JP2003126028 A JP 2003126028A JP 2003126028 A JP2003126028 A JP 2003126028A JP 2004296415 A JP2004296415 A JP 2004296415A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- groove
- ceramic sheet
- light emitting
- emitting layer
- 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
Images
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
【課題】電界が印加される部分の強誘電体セラミックスシートの厚さを低減してクロストークの発生を抑制すると同時に、溝以外の厚いセラミックシートの部分がセラミックスシートの機械的強度維持できるマトリクス表示セラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子、並びにその製造技術を提供する。
【解決手段】ストライプ状の溝付き強誘電体セラミックシート４を公知のセラミックス加工技術を用いて作製し、溝のついていない方の面上に発光層２を形成し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として熱処理を施す。その上に透明電極１として各種透明導電膜を前記の薄膜作製技術を用いて溝に対して直交するようにパターン形成する。次に強誘電体セラミックシート４の溝中に背面電極３として金属膜を形成する。
【選択図】図１
【解決手段】ストライプ状の溝付き強誘電体セラミックシート４を公知のセラミックス加工技術を用いて作製し、溝のついていない方の面上に発光層２を形成し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として熱処理を施す。その上に透明電極１として各種透明導電膜を前記の薄膜作製技術を用いて溝に対して直交するようにパターン形成する。次に強誘電体セラミックシート４の溝中に背面電極３として金属膜を形成する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はマトリクス表示用溝付き型薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】申請者らは、基体兼絶縁層材料として強誘電体セラミックスシートを用いるセラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子を実現している。該薄膜ＥＬ素子は、従来からの交流駆動二重絶縁構造薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以下薄膜ＥＬ素子と呼ぶ）における、絶縁層絶縁破壊による素子特性の劣化や、カタストロフィック破壊の問題を解決でき、且つ簡単な素子の構造を有することから、安価な素子作製が期待できる。例えば、申請者らの発明になる特願昭６１−２２７４１０、特願昭６３−９９１２９及び特願昭６３−９９１３０においては、基板兼絶縁層として強誘電体である焼結チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）セラミックシート上に各種硫化物蛍光体からなる薄膜発光層を形成したＥＬ素子において高輝度多色発光を実現している。また、ごく最近ではＭｎ添加亜鉛ガレート（Ｚｎ２ＧａＯ４：Ｍｎ）（特願平７−２１２３３２）等の各種酸化物蛍光体薄膜を発光層に用いる同様の素子構造を有するセラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子において、長寿命・高輝度多色発光を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】該薄膜ＥＬ素子の絶縁層兼基体材料として、例えばＢａＴｉＯ３セラミックスシートを用いた場合、ＢａＴｉＯ３セラミックシートに基板としての十分な機械的強度を持たせるためには、ＢａＴｉＯ３セラミックシートの厚さを０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に作製することが望ましい。しかしながら、この様な比較的厚いセラミックシートを用いた場合発光層に有効な電界を印加することが困難であり、且つ背面電極と透明電極を直交させて形成して単純マトリクス表示をさせる場合には、セラミックシートの厚さのためにクロストークが発生し、マトリクスの高精細化が困難である問題点がある。
【０００４】
本発明は、絶縁層兼基体材料である強誘電体セラミックスシートに、深さが約０．１から０．３ｍｍになるようにストライプ状の溝を一定の間隔を持って形成し、溝中に背面電極を形成することにより、電界が印加される部分の強誘電体セラミックスシートの厚さを低減してクロストークの発生を抑制すると同時に、溝以外の厚いセラミックシートの部分がセラミックスシートの機械的強度維持できるマトリクス表示セラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子、並びにその製造技術を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するため、厚さ０．４ｍｍから１ｍｍ程度の単層もしくは多層の焼結体セラミックスシートからなる強誘電体絶縁層に、深さが約０．１から０．３ｍｍになるようにストライプ状の溝を一定の間隔を持って形成し、溝の無い方の面に蛍光体薄膜を全面に形成し、該蛍光体薄膜上に該セラミックスに形成した溝と直交する用に一定の間隔持ったストライプ状の透明電極を形成し、溝中に背面電極を形成することにより、マトリクス表示が可能なエレクトロルミネッセンス素子を発明した。セラミックシートの材料としては、一般に用いられている強誘電体もしくは誘電体セラミックシートが利用可能である。溝の形成方法としては、一般に用いられている、機械的、化学的もしくは物理的なセラミックシートの加工技術を使用できる。また、セラミックの焼結前の状態であるプレス成形体やグリーンシート作製時にあらかじめ溝を形成し、そのまま焼結することにより作製する溝付きセラミックシートの利用によっても可能である。
【０００６】
本発明に係わる薄膜ＥＬ素子は、ストライプ状の溝を形成した強誘電体セラミックシートの表面上に発光層として各種蛍光体薄膜をスパッタリング法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、有機金属化学気相成長法もしくはゾルーゲル法等の公知の薄膜作製技術を用いて形成し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として熱処理を施す。その上に透明電極として各種透明導電膜を前記の薄膜作製技術を用いて溝に対して直交するようにパターン形成する。次に強誘電体セラミックシートの溝中に背面電極として金属膜を形成することによって作製できることを発明した。また、ダイヤモンドカッター等の機械的加工技術用いてセラミックシート上に溝を形成する場合、ダイヤモンドカッターのすぐ後ろに、導電性ペーストを塗布するノズルを設けることにより、溝の形成と背面電極の形成を同時に行う方法も発明した。この技術を用いることによりＥＬ素子の作製工程を短縮することを発明した。また、蛍光体薄膜を形成後、熱処理により発光層としての機能を付与した後に、上記の方法を用いてセラミックスに溝を形成することは全く差し支えない。
【０００７】
【作用】本発明に係わる薄膜ＥＬ素子は、強誘電体セラミックスシートにストライプ状の溝を形成し、その溝中に背面電極を形成することにより、電界が印加される部分の強誘電体セラミックスシートの厚さを低減してクロストークの発生を抑制すると同時に、溝以外の厚いセラミックシートの部分がセラミックスシートの機械的強度維持できるマトリクス表示セラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子を実現できる。強誘電体セラミックスシートの加工には、これまでセラミック加工技術として開発されている広範な技術を使用可能な作用効果がある。さらに、該薄膜ＥＬ素子は単純な素子構造であることから実用的には非常に安価にマトリクス表示の薄膜ＥＬディスプレイを製作できる。
【０００８】
以下、本発明を実施例により説明する。
【０００９】
【実施例１】厚さ２ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にダイヤモンドカッターを用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って１０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し図１に示す構造の黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、図２に示すように、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、図３に１画素の輝度−印加電圧特性を示す。同図に示すように最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１０】
【実施例２】
厚さ２ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にダイヤモンドカッターを用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って２０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になるＭｎ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｍｎ蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、その後、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を２０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し緑色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、２０×２０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、図４に１画素の輝度−印加電圧特性を示す。同図に示すように最高輝度２０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度緑色発光が得られた。
【００１１】
【実施例３】厚さ２ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にダイヤモンドカッターを用いて幅０．１ｍｍのストライプ状の溝を０．１ｍｍの間隔を持って６０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に赤色発光層として申請者らの発明になるＣｒ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｃｒ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｃｒ赤色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、緑色発光層として申請者らの発明になるＭｎ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｍｎ緑色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、赤色蛍光体膜に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、青色発光層として申請者らの発明になるＴｉ添加Ｓｒ２ＰＯ４（Ｓｒ２ＰＯ４：Ｔｉ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＳｒ２ＰＯ４：Ｔｉ青色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、緑色蛍光体膜に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。最後に、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行ってＲＧＢ発光層を形成する。次に、そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．１ｍｍ、間隔０．１ｍｍのストライプ状の透明電極を６０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成しフルカラー薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、２０×２０のクロストークの無いフルカラーマトリクス表示を実現した。
【００１２】
【実施例４】厚さ０．５ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層に希王水を用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って１０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１３】
【実施例５】厚さ０．４ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にアルゴンスパッタ法を用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って１０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１４】
【実施例６】厚さ０．４ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にアルゴンスパッタ法を用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って１０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になるＭｎ添加ＺｎＧａ２Ｏ４（ＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、その後、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度３０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１５】
【実施例７】厚さ０．４ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にアルゴンスパッタ法を用いて幅０．１ｍｍのストライプ状の溝を０．１ｍｍの間隔を持って６０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に赤色発光層として申請者らの発明になるＣｒ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｃｒ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｃｒ赤色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、緑色発光層として申請者らの発明になるＭｎ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｍｎ緑色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、赤色発光層に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、青色発光層として申請者らの発明になるＴｉ添加Ｓｒ２ＰＯ４（Ｓｒ２ＰＯ４：Ｔｉ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＳｒ２ＰＯ４：Ｔｉ青色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、緑色発光層に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。最後に、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行ってＲＧＢ発光層を形成する。次に、そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．１ｍｍ、間隔０．１ｍｍのストライプ状の透明電極を６０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成しフルカラー薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、２０×２０のクロストークの無いフルカラーマトリクス表示を実現した。
【００１６】
【実施例８】厚さ２．０ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３グリーンシートに金型を用いて、幅０．６ｍｍのストライプ状の溝を０．６ｍｍの間隔を持って１０本形成し、大気中１３００℃で焼結し、幅０．４ｍｍ、間隔０．４ｍｍのストライプ状の溝を形成したセラミックシートを作製する。溝を付けていない方の面上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１７】
【実施例９】厚さ２．０ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３グリーンシートに金型を用いて、幅０．６ｍｍのストライプ状の溝を０．６ｍｍの間隔を持って１０本形成し、大気中１３００℃で焼結し、幅０．４ｍｍ、間隔０．４ｍｍのストライプ状の溝を形成したセラミックシートを作製する。溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になるＭｎ添加ＺｎＧａ２Ｏ４（ＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、その後、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度３０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１８】
【実施例１０】幅０．６ｍｍのストライプ状の溝を０．６ｍｍの間隔を持って１０本形成した、厚さ２．０ｍｍ、５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３プレス成形体を作製し、大気中１３００℃で焼結し、幅０．４ｍｍ、間隔０．４ｍｍのストライプ状の溝を形成したセラミックシートを作製する。溝を付けていない方の面上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１９】
【実施例１１】幅０．６ｍｍのストライプ状の溝を０．６ｍｍの間隔を持って１０本形成した、厚さ２．０ｍｍ、５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３プレス成形体を作製し、大気中１３００℃で焼結し、幅０．４ｍｍ、間隔０．４ｍｍのストライプ状の溝を形成したセラミックシートを作製する。溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になるＭｎ添加ＺｎＧａ２Ｏ４（ＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、その後、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度３０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度緑色発光が得られた。
【００２０】
【実施例１２】厚さ２ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層上に赤色発光層として申請者らの発明になるＣｒ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｃｒ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｃｒ赤色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、緑色発光層として申請者らの発明になるＭｎ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｍｎ緑色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、赤色蛍光体膜に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、青色発光層として申請者らの発明になるＴｉ添加Ｓｒ２ＰＯ４（Ｓｒ２ＰＯ４：Ｔｉ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＳｒ２ＰＯ４：Ｔｉ青色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、緑色蛍光体膜に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行ってＲＧＢ発光層を形成する。その後、ＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層の発光層の形成されていない面にダイヤモンドカッターを用いて幅０．１ｍｍのストライプ状の溝を０．１ｍｍの間隔を持って６０本形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．１ｍｍ、間隔０．１ｍｍのストライプ状の透明電極を６０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成しフルカラー薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、２０×２０のクロストークの無いフルカラーマトリクス表示を実現した。
【発明の効果】
本発明によれば、該薄膜ＥＬ素子は、絶縁層兼基板材料である強誘電体セラミックシートにストライプ状の溝を作製することにより、基板としての強度を保持したまま、クロストークの無いマトリクス表示が実現できる。さらに、該薄膜ＥＬ素子は背面電極のパターニングプロセスが不用のため実用的には非常に安価に製作できる画期的な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における素子構造
１‥‥‥‥透明電極層
２‥‥‥‥蛍光体層
３‥‥‥‥強誘電体セラミックスシート
４‥‥‥‥背面電極層
【図２】実施例１におけるマトリックス表示の状態
【図３】実施例１における駆動周波数１ｋＨｚ正弦波時の輝度−印加電圧特性
【図４】実施例２における駆動周波数１ｋＨｚ正弦波時の輝度−印加電圧特性
【産業上の利用分野】
本発明はマトリクス表示用溝付き型薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】申請者らは、基体兼絶縁層材料として強誘電体セラミックスシートを用いるセラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子を実現している。該薄膜ＥＬ素子は、従来からの交流駆動二重絶縁構造薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以下薄膜ＥＬ素子と呼ぶ）における、絶縁層絶縁破壊による素子特性の劣化や、カタストロフィック破壊の問題を解決でき、且つ簡単な素子の構造を有することから、安価な素子作製が期待できる。例えば、申請者らの発明になる特願昭６１−２２７４１０、特願昭６３−９９１２９及び特願昭６３−９９１３０においては、基板兼絶縁層として強誘電体である焼結チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）セラミックシート上に各種硫化物蛍光体からなる薄膜発光層を形成したＥＬ素子において高輝度多色発光を実現している。また、ごく最近ではＭｎ添加亜鉛ガレート（Ｚｎ２ＧａＯ４：Ｍｎ）（特願平７−２１２３３２）等の各種酸化物蛍光体薄膜を発光層に用いる同様の素子構造を有するセラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子において、長寿命・高輝度多色発光を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】該薄膜ＥＬ素子の絶縁層兼基体材料として、例えばＢａＴｉＯ３セラミックスシートを用いた場合、ＢａＴｉＯ３セラミックシートに基板としての十分な機械的強度を持たせるためには、ＢａＴｉＯ３セラミックシートの厚さを０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に作製することが望ましい。しかしながら、この様な比較的厚いセラミックシートを用いた場合発光層に有効な電界を印加することが困難であり、且つ背面電極と透明電極を直交させて形成して単純マトリクス表示をさせる場合には、セラミックシートの厚さのためにクロストークが発生し、マトリクスの高精細化が困難である問題点がある。
【０００４】
本発明は、絶縁層兼基体材料である強誘電体セラミックスシートに、深さが約０．１から０．３ｍｍになるようにストライプ状の溝を一定の間隔を持って形成し、溝中に背面電極を形成することにより、電界が印加される部分の強誘電体セラミックスシートの厚さを低減してクロストークの発生を抑制すると同時に、溝以外の厚いセラミックシートの部分がセラミックスシートの機械的強度維持できるマトリクス表示セラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子、並びにその製造技術を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するため、厚さ０．４ｍｍから１ｍｍ程度の単層もしくは多層の焼結体セラミックスシートからなる強誘電体絶縁層に、深さが約０．１から０．３ｍｍになるようにストライプ状の溝を一定の間隔を持って形成し、溝の無い方の面に蛍光体薄膜を全面に形成し、該蛍光体薄膜上に該セラミックスに形成した溝と直交する用に一定の間隔持ったストライプ状の透明電極を形成し、溝中に背面電極を形成することにより、マトリクス表示が可能なエレクトロルミネッセンス素子を発明した。セラミックシートの材料としては、一般に用いられている強誘電体もしくは誘電体セラミックシートが利用可能である。溝の形成方法としては、一般に用いられている、機械的、化学的もしくは物理的なセラミックシートの加工技術を使用できる。また、セラミックの焼結前の状態であるプレス成形体やグリーンシート作製時にあらかじめ溝を形成し、そのまま焼結することにより作製する溝付きセラミックシートの利用によっても可能である。
【０００６】
本発明に係わる薄膜ＥＬ素子は、ストライプ状の溝を形成した強誘電体セラミックシートの表面上に発光層として各種蛍光体薄膜をスパッタリング法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、有機金属化学気相成長法もしくはゾルーゲル法等の公知の薄膜作製技術を用いて形成し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として熱処理を施す。その上に透明電極として各種透明導電膜を前記の薄膜作製技術を用いて溝に対して直交するようにパターン形成する。次に強誘電体セラミックシートの溝中に背面電極として金属膜を形成することによって作製できることを発明した。また、ダイヤモンドカッター等の機械的加工技術用いてセラミックシート上に溝を形成する場合、ダイヤモンドカッターのすぐ後ろに、導電性ペーストを塗布するノズルを設けることにより、溝の形成と背面電極の形成を同時に行う方法も発明した。この技術を用いることによりＥＬ素子の作製工程を短縮することを発明した。また、蛍光体薄膜を形成後、熱処理により発光層としての機能を付与した後に、上記の方法を用いてセラミックスに溝を形成することは全く差し支えない。
【０００７】
【作用】本発明に係わる薄膜ＥＬ素子は、強誘電体セラミックスシートにストライプ状の溝を形成し、その溝中に背面電極を形成することにより、電界が印加される部分の強誘電体セラミックスシートの厚さを低減してクロストークの発生を抑制すると同時に、溝以外の厚いセラミックシートの部分がセラミックスシートの機械的強度維持できるマトリクス表示セラミックス絶縁形薄膜ＥＬ素子を実現できる。強誘電体セラミックスシートの加工には、これまでセラミック加工技術として開発されている広範な技術を使用可能な作用効果がある。さらに、該薄膜ＥＬ素子は単純な素子構造であることから実用的には非常に安価にマトリクス表示の薄膜ＥＬディスプレイを製作できる。
【０００８】
以下、本発明を実施例により説明する。
【０００９】
【実施例１】厚さ２ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にダイヤモンドカッターを用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って１０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し図１に示す構造の黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、図２に示すように、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、図３に１画素の輝度−印加電圧特性を示す。同図に示すように最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１０】
【実施例２】
厚さ２ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にダイヤモンドカッターを用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って２０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になるＭｎ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｍｎ蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、その後、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を２０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し緑色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、２０×２０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、図４に１画素の輝度−印加電圧特性を示す。同図に示すように最高輝度２０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度緑色発光が得られた。
【００１１】
【実施例３】厚さ２ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にダイヤモンドカッターを用いて幅０．１ｍｍのストライプ状の溝を０．１ｍｍの間隔を持って６０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に赤色発光層として申請者らの発明になるＣｒ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｃｒ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｃｒ赤色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、緑色発光層として申請者らの発明になるＭｎ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｍｎ緑色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、赤色蛍光体膜に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、青色発光層として申請者らの発明になるＴｉ添加Ｓｒ２ＰＯ４（Ｓｒ２ＰＯ４：Ｔｉ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＳｒ２ＰＯ４：Ｔｉ青色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、緑色蛍光体膜に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。最後に、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行ってＲＧＢ発光層を形成する。次に、そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．１ｍｍ、間隔０．１ｍｍのストライプ状の透明電極を６０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成しフルカラー薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、２０×２０のクロストークの無いフルカラーマトリクス表示を実現した。
【００１２】
【実施例４】厚さ０．５ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層に希王水を用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って１０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１３】
【実施例５】厚さ０．４ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にアルゴンスパッタ法を用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って１０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１４】
【実施例６】厚さ０．４ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にアルゴンスパッタ法を用いて幅０．５ｍｍのストライプ状の溝を０．５ｍｍの間隔を持って１０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になるＭｎ添加ＺｎＧａ２Ｏ４（ＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、その後、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度３０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１５】
【実施例７】厚さ０．４ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層にアルゴンスパッタ法を用いて幅０．１ｍｍのストライプ状の溝を０．１ｍｍの間隔を持って６０本形成し、溝を付けていない方のセラミックシート上に赤色発光層として申請者らの発明になるＣｒ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｃｒ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｃｒ赤色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、緑色発光層として申請者らの発明になるＭｎ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｍｎ緑色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、赤色発光層に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、青色発光層として申請者らの発明になるＴｉ添加Ｓｒ２ＰＯ４（Ｓｒ２ＰＯ４：Ｔｉ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＳｒ２ＰＯ４：Ｔｉ青色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、緑色発光層に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。最後に、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行ってＲＧＢ発光層を形成する。次に、そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．１ｍｍ、間隔０．１ｍｍのストライプ状の透明電極を６０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成しフルカラー薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、２０×２０のクロストークの無いフルカラーマトリクス表示を実現した。
【００１６】
【実施例８】厚さ２．０ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３グリーンシートに金型を用いて、幅０．６ｍｍのストライプ状の溝を０．６ｍｍの間隔を持って１０本形成し、大気中１３００℃で焼結し、幅０．４ｍｍ、間隔０．４ｍｍのストライプ状の溝を形成したセラミックシートを作製する。溝を付けていない方の面上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１７】
【実施例９】厚さ２．０ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３グリーンシートに金型を用いて、幅０．６ｍｍのストライプ状の溝を０．６ｍｍの間隔を持って１０本形成し、大気中１３００℃で焼結し、幅０．４ｍｍ、間隔０．４ｍｍのストライプ状の溝を形成したセラミックシートを作製する。溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になるＭｎ添加ＺｎＧａ２Ｏ４（ＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、その後、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度３０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１８】
【実施例１０】幅０．６ｍｍのストライプ状の溝を０．６ｍｍの間隔を持って１０本形成した、厚さ２．０ｍｍ、５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３プレス成形体を作製し、大気中１３００℃で焼結し、幅０．４ｍｍ、間隔０．４ｍｍのストライプ状の溝を形成したセラミックシートを作製する。溝を付けていない方の面上に申請者らの発明になる硫黄ソースとして二硫化炭素を用いる有機金属化学気相長法によりＭｎ添加硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）蛍光体薄膜を膜厚約４５０ｎｍ成膜し、その後、蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、８００℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度９０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度黄色発光が得られた。
【００１９】
【実施例１１】幅０．６ｍｍのストライプ状の溝を０．６ｍｍの間隔を持って１０本形成した、厚さ２．０ｍｍ、５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３プレス成形体を作製し、大気中１３００℃で焼結し、幅０．４ｍｍ、間隔０．４ｍｍのストライプ状の溝を形成したセラミックシートを作製する。溝を付けていない方のセラミックシート上に申請者らの発明になるＭｎ添加ＺｎＧａ２Ｏ４（ＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、その後、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行って発光層を形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのストライプ状の透明電極を１０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成し黄色発光薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、１０×１０のクロストークの無いマトリクス表示を実現した。また、最高輝度３０００ｃｄ／ｍ２を越える高輝度緑色発光が得られた。
【００２０】
【実施例１２】厚さ２ｍｍ、５×５ｃｍ角のＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層上に赤色発光層として申請者らの発明になるＣｒ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｃｒ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｃｒ赤色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、緑色発光層として申請者らの発明になるＭｎ添加Ｇａ２Ｏ３（Ｇａ２Ｏ３：Ｍｎ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＧａ２Ｏ３：Ｍｎ緑色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、赤色蛍光体膜に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、青色発光層として申請者らの発明になるＴｉ添加Ｓｒ２ＰＯ４（Ｓｒ２ＰＯ４：Ｔｉ）蛍光体粉末をターゲットとして用いる高周波マグネトロンスパッタ法を用いてＳｒ２ＰＯ４：Ｔｉ青色発光蛍光体薄膜発光層を膜厚約１μｍに成膜し、ドライエッチング法により、緑色蛍光体膜に並行して溝１本の幅になるように不要部分をエッチングにより除去する。次に、該蛍光体薄膜の結晶性の改善によるＥＬ特性の向上を目的として不活性ガス雰囲気中、１０２０℃で１時間熱処理を行ってＲＧＢ発光層を形成する。その後、ＢａＴｉＯ３セラミックシート絶縁層の発光層の形成されていない面にダイヤモンドカッターを用いて幅０．１ｍｍのストライプ状の溝を０．１ｍｍの間隔を持って６０本形成する。そして該発光層薄膜上にアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）透明導電膜をマグネトロンスパッタ法により形成し、ドライエッチング法により幅０．１ｍｍ、間隔０．１ｍｍのストライプ状の透明電極を６０本形成した。最後に溝の底面にＡｌ薄膜を真空蒸着法により形成しフルカラー薄膜ＥＬディスプレイを作製した。該薄膜ＥＬディスプレイに１ｋＨｚ正弦波交流電圧を印加したところ、２０×２０のクロストークの無いフルカラーマトリクス表示を実現した。
【発明の効果】
本発明によれば、該薄膜ＥＬ素子は、絶縁層兼基板材料である強誘電体セラミックシートにストライプ状の溝を作製することにより、基板としての強度を保持したまま、クロストークの無いマトリクス表示が実現できる。さらに、該薄膜ＥＬ素子は背面電極のパターニングプロセスが不用のため実用的には非常に安価に製作できる画期的な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における素子構造
１‥‥‥‥透明電極層
２‥‥‥‥蛍光体層
３‥‥‥‥強誘電体セラミックスシート
４‥‥‥‥背面電極層
【図２】実施例１におけるマトリックス表示の状態
【図３】実施例１における駆動周波数１ｋＨｚ正弦波時の輝度−印加電圧特性
【図４】実施例２における駆動周波数１ｋＨｚ正弦波時の輝度−印加電圧特性
Claims (7)
- 裏面にストライプ状の溝を有する基体上に形成した少なくとも１種の蛍光体薄を発光層とし、その上に基体裏面の溝に直交するストライプ状透明電極層を、基体裏面の溝中に対向電極層を配置した構造を特徴とするマトリックス表示エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記請求項１記載の基体が強誘電体セラミックシートである請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記請求項１記載の基体裏面の溝の深さが約０．１から０．３ｍｍになるようにダイヤモンドカッター等の機械的な方法により形成することを特徴とする前記請求項１記載の薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記請求項１記載の基体裏面の溝を酸もしくはアルカリ性溶液等を用いる化学的なエッチング方法により形成する前記請求項１記載の薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記請求項１記載の基体裏面の溝をスパッタリング等の物理的なエッチング方法により形成することを特徴とする前記請求項１記載の薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記請求項１記載の基体裏面のストライプ状の溝をプレス成形体もしくはグリーンシートに形成し、それを焼結して溝を形成することを特徴とする前記請求項１記載の薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記請求項３から６記載の製造方法で作製した前記請求項１に記載した薄膜エレクトロルミネッセンス素子を用いるＥＬ表示装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003126028A JP2004296415A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | マトリクス表示用溝付き型薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003126028A JP2004296415A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | マトリクス表示用溝付き型薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004296415A true JP2004296415A (ja) | 2004-10-21 |
Family
ID=33410258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003126028A Pending JP2004296415A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | マトリクス表示用溝付き型薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004296415A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015083412A1 (ja) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | シャープ株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法 |
-
2003
- 2003-03-26 JP JP2003126028A patent/JP2004296415A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015083412A1 (ja) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | シャープ株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4252665B2 (ja) | Ｅｌ素子 | |
| KR20070079926A (ko) | 유기발광소자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된유기발광소자 | |
| KR20050111335A (ko) | Ｅｌ 기능막 및 ｅｌ 소자 | |
| JP4528923B2 (ja) | Ｅｌ素子 | |
| JP2004296415A (ja) | マトリクス表示用溝付き型薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 | |
| JP4042895B2 (ja) | Ｐｌ、ｃｌ又はｅｌ用酸化物蛍光体及びエレクトロルミネッセンス素子並びにその製造方法 | |
| JPS61250993A (ja) | Ｅｌ素子 | |
| JP2004071398A (ja) | 無機電界発光素子およびその製造方法 | |
| JP4831939B2 (ja) | 発光体薄膜及び発光素子 | |
| JPH0935869A (ja) | エレクトロルミネッセンス素子の製造法 | |
| JP2004158315A (ja) | 有機電界発光素子用電極基板および有機ｅｌ発光装置 | |
| JPH08162273A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPH08102359A (ja) | Ｅｌ素子の製造方法 | |
| KR20090079810A (ko) | 무기형광체 | |
| JP2985096B2 (ja) | Ｚｎ▲下２▼ＳｉＯ▲下４▼：Ｍｎ薄膜を発光層として用いる交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 | |
| JP4848181B2 (ja) | 正孔注入型ｅｌ装置 | |
| JPH0831571A (ja) | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびマルチカラー薄膜エレクトロルミネッセンスパネル | |
| JP2905657B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 | |
| JP3865122B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子用硫酸化物蛍光体及びエレクトロルミネッセンス素子 | |
| JPH0294289A (ja) | 薄膜型エレクトロルミネツセンス素子の製造法 | |
| JPS63232296A (ja) | 薄膜エレクトロルミネセンス素子 | |
| JPH09260060A (ja) | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造法 | |
| JP2000277264A (ja) | 可変色エレクトロルミネッセンス素子 | |
| JP2005322628A (ja) | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 | |
| JPS6338982A (ja) | エレクトロルミネツセンス素子 |