JP2006302699A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光体の発光を均一化できるEL素子を提供する。
【解決手段】背面基板(1)と、背面側電極(2)と、誘電体層(3)と、平滑化層(4)と、蛍光体層(6)と、絶縁層(7)と、光取り出し側電極(8)を含むEL素子において、前記誘電体層(3)から上であって前記蛍光体層(6)より下の部分であって、1画素に対応する領域にダミー電極(9)を介在させる。これにより、背面側電極と光取り出し側電極の間のキャパシター作用を、見掛け上光取り出し側電極とダミー電極の間で起こさせることができ、蛍光体からの発光を均一にすることができる。この結果、誘電体層の表面に凹凸が存在し、内部がポーラスな構造であっても、蛍光体からの発光を均一にすることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】背面基板(1)と、背面側電極(2)と、誘電体層(3)と、平滑化層(4)と、蛍光体層(6)と、絶縁層(7)と、光取り出し側電極(8)を含むEL素子において、前記誘電体層(3)から上であって前記蛍光体層(6)より下の部分であって、1画素に対応する領域にダミー電極(9)を介在させる。これにより、背面側電極と光取り出し側電極の間のキャパシター作用を、見掛け上光取り出し側電極とダミー電極の間で起こさせることができ、蛍光体からの発光を均一にすることができる。この結果、誘電体層の表面に凹凸が存在し、内部がポーラスな構造であっても、蛍光体からの発光を均一にすることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、表示装置等に使用されるエレクトロルミネッセンス(EL)素子に関する。
近年、ディスプレイデバイスとして平面型のディスプレイが注目されており、一例としてプラズマディスプレイが実用化されている。プラズマディスプレイは大型化が容易であること、高い輝度が得られること、視野角が広いことなどから注目されている。しかし、ディスプレイの構造が複雑であり、その製造工程も複雑であるため、改良が進んではいるものの現時点ではまだ高価なものとなっている。
また、エレクトロルミネッセンス(EL)現象を利用するディスプレイも提案されている。無機ELでは半導体の無機蛍光体に電極を配置し、電圧印加により無機蛍光体の電子とホールの再結合又は励起子により発光するか、又は半導体中の加速された電子が発光中心に衝突し、発光中心となる原子又はイオンが励起され、それが元の状態に戻る際に発光するものである。無機ELディスプレイとして、蛍光体発光層はスパッタなどの気相堆積法により形成し、その上と下を誘電体層により電気的に絶縁した構造とする。このようにEL素子は、上下電極間に蛍光体層を挟み、前記蛍光体層に電界をかけることにより発光する原理を利用して、文字や画像(以下「画像等」という。)を表示する。単一光表示はもちろん可能であるが、単一光を色変換層により色変換してフルカラー表示することもできる。前記誘電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛(下記特許文献1)、チタン酸バリウムと窒化シリコン又は酸窒化シリコンを積層する提案がある(下記特許文献2)。また、誘電体層を研磨し、その際に発生する研磨粉を凹部に埋め込む提案がある(下記特許文献3)。
特開平8−83686号公報
特開2003−77677号公報
特開2003−157972号公報
しかし、前記誘電体層は表面が凹凸で内部もポーラスな構造であり、蛍光体の発光が均一にならないという問題がある。
本発明は前記従来の問題を解決するため、蛍光体の発光を均一化できるEL素子を提供する。
本発明のEL素子は、背面基板と、背面側電極と、誘電体層と、平滑化層と、蛍光体層と、絶縁層と、光取り出し側電極を含むEL素子において、前記誘電体層から上であって前記蛍光体層より下の部分であって、1画素に対応する領域にダミー電極を介在させたことを特徴とする。本発明において、ダミー電極とは、電源に接続されていない浮き電極をいう。
本発明は、前記誘電体層から上であって前記蛍光体層より下の部分であって、1画素に対応する領域にダミー電極を介在させたことにより、背面側電極と光取り出し側電極の間のキャパシター作用を、見掛け上光取り出し側電極とダミー電極の間で起こさせることにより、蛍光体からの発光を均一にすることができる。この結果、誘電体層の表面に凹凸が存在し、内部がポーラスな構造であっても、蛍光体からの発光を均一にすることができる。
本発明の無機EL素子は、対向する2つの電極間に少なくとも発光層を備える。前記発光層は、無機の蛍光体等の発光物体を層状にしたものである。前記発光層の両側には電気絶縁層(誘電体層)を配置する。無機ELは、対向する2つの電極間に誘電体層を設け、キャパシターの原理を用いて電界により発光させるものである。さらに、下側(背面)電極と蛍光体との間には高誘電体層を介在させてもよい。
前記高誘電体層としては、厚みが2μm以上20μm以下の範囲のBaTiO3,SrTiO3,PbZrTiO3,BaTaO6,BaTa2O6又はBa(Zr・Ti)O3等を使用できる。
また、平滑層と絶縁体層としては、例えば厚みが0.1μm以上1μm以下の範囲のAl2O3,SiO2,TiO2,BaTiO3等を使用できる。
前記ダミー電極の位置は、前記平滑化層の上又は下のいずれであってもよいし、平滑層がない場合は誘電体層の上にあってもよい。
また、前記ダミー電極は、Al,Au,Ag,Cr,Mo,Ni,Ti,SiO2-x,CrO2-x及びTiO2-x(但し、0<x≦1)から選ばれる少なくとも一つで構成されることが好ましい。
また、前記ダミー電極の面積は、有効画素面積に対し、80%以上120%以下の範囲であることが好ましい。
また、前記ダミー電極の厚みは0.05μm以上1μm以下の範囲であることが好ましい。
(実施形態1)
(実施形態1)
図1は本発明にかかる無機EL素子の構造を示す斜視分解図である。
まず、基板1として高融点ガラス基板上に下部電極層2としてAu薄膜を耐熱性ガラス基板上に膜厚0.5μmとなるように蒸着法で形成した。下部電極層2は表示装置を単純マトリクスタイプとする場合、複数のストライプ状パターンを有するように形成しその線幅が1画素の幅となる。本実施形態では線幅600μm、スペース50μmで形成した。
下部電極2の上に誘電体層3を形成した。誘電体層3は、高誘電率で高耐圧の材質で構成することが望ましく、本実施形態ではブチラール樹脂を含むビヒクル中にBaTiO3粉体を分散したスラリーを作成し、ドクタープレード法を用いてグリーンシートを作成し、これを基板に熱転写して、600℃、10分で焼成し形成した。なお、BaTiO3粉体だけでは、膜は形成するものの、基板への密着力がないため、若干の有機酸金属塩を含有させて密着させた。このときの誘電体層3の厚みは20μmとなるようにした。
次に平滑化層4を形成するため、オクチル酸Ba、オクチル酸Tiをモル等量含む溶液を基板上にスピンコートし、120℃、10分乾燥し、600℃、10分焼成して平滑化層4を形成した。このときの厚みは0.6μmであった。
次にダミー電極層9としてCrを蒸着法で平滑化層上に成膜し、1画素に相当する矩形上にパターニングした。さらに第1薄膜絶縁層5としてアルミナをスパッタした。この第1薄膜絶縁層5上に発光層6として、200℃に加熱した状態でMnをドープしたZnS蒸着源を用い、ZnS発光体薄膜を厚さ0.6μmとなるよう蒸着法により形成した後、真空中450℃で10分間熱処理した。
次に、第2薄膜絶縁層7としてSi3N4薄膜と、透明電極層8としてITO薄膜をスパッタリング法により順次形成することにより薄膜EL素子とした。その際、上部電極層のITO薄膜はメタルマスクを成膜時に用いることにより幅1mmのストライプ状にパターニングした。発光特性は、得られた素子構造の下部電極、上部透明電極から電極を引き出し、1kHz、パルス幅50μsにて発光輝度が飽和するまでの電界を印加して棚定した。また、それぞれの薄膜EL素子を所定の個数づつ作製し評価した。
その結果、ダミー電極9を形成した無機薄膜EL素子は印可電圧180Vにて最高輝度1200cd/m2この薄膜EL素子1画素中の微小輝度分布を測定したところ、輝度分布の標準偏差が±10cd/m2であった。これに対しダミー電極9を有しない無機薄膜EL素子の最高輝度は1000cd/m2で微小輝度分布の標準偏差は±50cd/m2であった。
この結果は、従来発光層6から下部電極層2側に放射される光がポーラスな誘電体層3で散乱、吸収されていたものが、ダミー電極9に垂直反射され効果的に透明電極層8側に到達しため、EL素子の実質的な発光輝度に寄与した結果と考えられる。また、微小輝度分布の標準偏差が小さくなっているのは、誘電体層3上を平滑層4で平滑化したもののキャパシタンスと容量が各画索内で分布していたものが、ダミー電極9を挿入することにより1画素中のキャパシタンス分布がなくなり均一化したためと考えられる。
本実施形態1ではダミー電極9として、Crを用いたが、導電率の高いAl、Au、Ag、Cr、Mo、Ni、Tiなどを用いても同様の効果が得られる。また、SiO2-x、CrO2-x、およびTiO2-x(0<X≦1)のような半導体的な導電率を持つものも可能であり、とくにTiOなどは黒色であり、発光輝度分布の低減とコントラスト向上に有効である。
1 基板
2 下部電極層
3 誘電体層
4 平滑化層
5 第1薄膜絶縁層
6 発光層(蛍光体層)
7 第2薄膜絶縁層
8 透明電極層
9 ダミー電極
2 下部電極層
3 誘電体層
4 平滑化層
5 第1薄膜絶縁層
6 発光層(蛍光体層)
7 第2薄膜絶縁層
8 透明電極層
9 ダミー電極
Claims (5)
- 背面基板と、背面側電極と、誘電体層と、平滑化層と、蛍光体層と、絶縁層と、光取り出し側電極を含むエレクトロルミネッセンス素子において、
前記誘電体層から上であって前記蛍光体層より下の部分であって、1画素に対応する領域にダミー電極を介在させたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 前記ダミー電極の位置が、前記平滑化層の上又は下である請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記ダミー電極がAl,Au,Ag,Cr,Mo,Ni,Ti,SiO2-x,CrO2-x及びTiO2-x(但し、0<x≦1)から選ばれる少なくとも一つで構成される請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記ダミー電極の面積が、有効画素面積に対し、80%以上120%以下の範囲である請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記ダミー電極の厚みが0.05μm以上1μm以下の範囲である請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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