JP2007220397A - Connection structure of voltage driving type element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロルミネッセンス(EL)現象を利用した発光素子などの電圧駆動型素子と外部回路とを接続してなる接続構造に関する。 The present invention relates to a connection structure in which a voltage-driven element such as a light emitting element utilizing an electroluminescence (EL) phenomenon is connected to an external circuit.
電圧駆動型素子として、例えば無機EL素子が知られている。この無機EL素子は、一般的に、第1の電極、第1の絶縁層、発光層、第2の絶縁層、第2の電極が順次積層されてなり、第1および第2の電極間に電圧を印加することにより発光層を発光させるものである。 For example, inorganic EL elements are known as voltage driven elements. In general, the inorganic EL element has a first electrode, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating layer, and a second electrode, which are sequentially stacked, and is interposed between the first and second electrodes. The light emitting layer emits light by applying a voltage.
また、このような無機EL素子は、その周辺に設けられ無機EL素子に電気的に接続された配線と、外部回路としての駆動回路とを、フレキシブルプリント配線板やボンディングワイヤなどを介して電気的に接続することで、外部回路と接続される。 In addition, such an inorganic EL element has a wiring electrically connected to the inorganic EL element and a drive circuit as an external circuit electrically connected to the inorganic EL element via a flexible printed wiring board or a bonding wire. By connecting to the external circuit, it is connected to the external circuit.
このように、無機EL素子は、発光層の両側を一対の絶縁層で挟み、さらに、その外側を一対の電極で挟んでなるものであるが、比較的駆動電圧が高いため、駆動回路のコストが高くなってしまう。そこで、従来では、無機EL素子の駆動電圧を低電圧化する方法として絶縁層の容量を高くする方法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
無機EL素子の絶縁層を単純に薄膜化して容量を高くする場合、絶縁耐圧が低下してしまい無機EL素子を駆動するには不十分となるが、従来では、絶縁層としてAl2O3膜とTiO2膜とを交互に積層してなるAl2O3/TiO2積層構造膜(以下、これをATO膜という)を用い、このATO膜に占めるTiO2膜の比率を大きくすることでATO膜を薄膜化しても絶縁耐圧を確保できるようにしている。 When the insulating layer of the inorganic EL element is simply thinned to increase the capacity, the withstand voltage is lowered, which is insufficient for driving the inorganic EL element. Conventionally, an Al 2 O 3 film is used as the insulating layer. ATO by a TiO 2 film and formed by alternately stacking Al 2 O 3 / TiO 2 multilayer structure film (hereinafter referred to as ATO film) used to increase the ratio of the TiO 2 film occupied in the ATO film Even if the film is thinned, the withstand voltage can be secured.
しかしながら、このATO膜を用いた無機EL素子はATO膜の膜厚が薄いためリーク電流が大きくなってしまう。また、リーク電流が増大すると、必要な素子特性を得るための消費電力が大きくなったり、素子の信頼性が低下するといった問題がある。 However, the inorganic EL element using the ATO film has a large leakage current because the ATO film is thin. Further, when the leakage current increases, there is a problem that power consumption for obtaining necessary element characteristics increases and reliability of the element decreases.
このような無機EL素子の例に限らず、いずれにせよ、電圧駆動型素子側の構成を変えてリーク電流を抑制することは、電圧駆動型素子における種々の問題を引き起こすことになるため、好ましくない。 In any case, it is not limited to such an example of an inorganic EL element, and in any case, it is preferable to change the configuration of the voltage-driven element side to suppress the leakage current because it causes various problems in the voltage-driven element. Absent.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電圧駆動型素子と外部回路とを配線を介して接続してなる接続構造において、電圧駆動型素子の構成を変えることなく、電圧駆動型素子のリーク電流を防止できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. In a connection structure in which a voltage-driven element and an external circuit are connected via a wiring, the voltage-driven element can be used without changing the configuration of the voltage-driven element. An object is to prevent leakage current of the element.
本発明者は、上記目的を達成するため、電圧駆動型素子のリーク電流を抑制する方法について検討を行った。 In order to achieve the above object, the present inventor has studied a method for suppressing the leakage current of the voltage driven element.
電圧駆動型素子では、必要な時間、素子を機能させるために、電圧駆動型素子を機能させるときには、当該素子を機能させないときの電圧に比べて電界強度の強い電圧を印加して一定時間保持する。そして、電圧駆動型素子を機能させないときには電界強度を弱くする電圧に戻す。 In the case of a voltage-driven element, in order to make the element function for a necessary time, when the voltage-driven element is made to function, a voltage having a stronger electric field strength is applied and held for a certain period of time than the voltage when the element is not made to function. . When the voltage-driven element is not functioned, the voltage is returned to a voltage that weakens the electric field strength.
したがって、電界強度を保った状態でリーク電流を抑制することが必要となる。また、これらの機能の切り替えは交流的であるため、交流での機能を阻害しないことが必要となる。 Therefore, it is necessary to suppress the leakage current while maintaining the electric field strength. In addition, since the switching of these functions is alternating, it is necessary not to disturb the function of alternating current.
このような検討結果に基づいて、電圧駆動型素子を駆動する外部回路と電圧駆動型素子との間にコンデンサを挿入することを考えた。これにより一定電圧で保持した時のリーク電流を抑制することが期待できる。 Based on such examination results, it was considered to insert a capacitor between the external circuit for driving the voltage-driven element and the voltage-driven element. This can be expected to suppress the leakage current when the voltage is held at a constant voltage.
本発明はこのような考えに基づいてなされたものであり、電圧駆動型素子(10)と外部回路(20)とを配線(30)を介して接続してなる接続構造において、配線(30)と外部回路(20)との接続部のうちの少なくとも一箇所を、配線(30)と外部回路(20)との間にコンデンサ(40)を直列に挿入した状態で容量結合により電気的に接続したことを特徴とする。 The present invention has been made based on such an idea. In the connection structure in which the voltage-driven element (10) and the external circuit (20) are connected via the wiring (30), the wiring (30) And at least one of the connections between the external circuit (20) and the external circuit (20) is electrically connected by capacitive coupling with a capacitor (40) inserted in series between the wiring (30) and the external circuit (20) It is characterized by that.
それによれば、配線(30)と外部回路(20)との間に設けたコンデンサ(40)により直流成分をカットできるから、電圧駆動型素子(10)の構成を変えることなく、電圧駆動型素子(10)のリーク電流を防止できる。 According to this, since the DC component can be cut by the capacitor (40) provided between the wiring (30) and the external circuit (20), the voltage driven element can be changed without changing the configuration of the voltage driven element (10). The leakage current of (10) can be prevented.
ここで、コンデンサ(40)は、外部回路(20)と電圧駆動型素子(10)との間に配置すればよく、外部回路(20)側に配置したり、電圧駆動型素子(10)が設けられている支持基板(11)側に設けてもよい。 Here, the capacitor (40) may be disposed between the external circuit (20) and the voltage driven element (10), and may be disposed on the external circuit (20) side, or the voltage driven element (10) may be disposed. You may provide in the support substrate (11) side provided.
また、電圧駆動型素子(10)が支持基板(11)上に形成されるとともに、誘電体(13、15)を含んで構成されている場合、支持基板(11)上に配置されるコンデンサ(40)が、電圧駆動型素子(10)を構成する誘電体(13、15)に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体で構成されていてもよい。 In addition, when the voltage-driven element (10) is formed on the support substrate (11) and includes the dielectric (13, 15), a capacitor (on the support substrate (11)) ( 40) may be made of a thin film dielectric made of a material having a higher dielectric constant than the dielectrics (13, 15) constituting the voltage-driven element (10).
配線(30)と外部回路(20)との間に挿入されるコンデンサ(40)は、電圧駆動型素子(10)の容量に比べて高いことが望ましく、電圧駆動型素子(10)を構成する誘電体(13、15)に比べて誘電率の高い材料で形成すればその容量を高くすることが容易となる。 The capacitor (40) inserted between the wiring (30) and the external circuit (20) is preferably higher than the capacity of the voltage driven element (10), and constitutes the voltage driven element (10). If it is made of a material having a dielectric constant higher than that of the dielectric (13, 15), it is easy to increase its capacity.
また、電圧駆動型素子(10)が支持基板(11)上に形成されるとともに、誘電体(13、15)を含んで構成されている場合、支持基板(11)上に配置されるコンデンサ(40)が、電圧駆動型素子(10)を構成する誘電体(13、15)と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されていてもよい。 In addition, when the voltage-driven element (10) is formed on the support substrate (11) and includes the dielectric (13, 15), a capacitor (on the support substrate (11)) ( 40) may be made of a thin film dielectric made of the same material as the dielectrics (13, 15) constituting the voltage driven element (10).
それによれば、支持基板(11)上に配置されるコンデンサ(40)を形成するための新たな工程が不要であり、コストダウンが期待される。 According to this, a new process for forming the capacitor (40) disposed on the support substrate (11) is unnecessary, and cost reduction is expected.
ここで、電圧駆動型素子としては、エレクトロルミネッセンス現象を利用した発光素子(10)を採用することができ、このような発光素子としては、発光層(14)の両側を一対の絶縁層(13、15)で挟み、さらに、その外側を一対の電極(12、16)で挟んでなる無機EL素子(10)を採用できる。 Here, a light-emitting element (10) using an electroluminescence phenomenon can be adopted as the voltage-driven element. As such a light-emitting element, both sides of the light-emitting layer (14) are provided on a pair of insulating layers (13). 15), and an inorganic EL element (10) in which the outside is sandwiched between a pair of electrodes (12, 16).
また、このような無機EL素子(10)は、セグメント型の駆動方法により駆動するものであってもよい。 Moreover, such an inorganic EL element (10) may be driven by a segment type driving method.
無機EL素子(10)をセグメント型で使用する場合、発光させない領域すなわち非発光領域が大きいため、この非発光領域を配線(30)とすれば、配線(30)上に誘電体などのコンデンサ(40)を配置する場合、コンデンサ(40)の配置面積を大きくとることができ、コンデンサ(40)の容量を高くすることが容易となる。 When the inorganic EL element (10) is used in a segment type, since a region that does not emit light, that is, a non-light emitting region is large, if this non-light emitting region is a wiring (30), a capacitor (such as a dielectric) on the wiring (30) ( When 40) is arranged, the arrangement area of the capacitor (40) can be increased, and the capacity of the capacitor (40) can be easily increased.
また、電圧駆動型素子を無機EL素子(10)とした場合においては、発光層(14)の一側における外部回路(20)までの電気経路の全体の容量と、発光層(14)の他側における外部回路(20)までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。 When the voltage-driven element is an inorganic EL element (10), the entire capacity of the electrical path to the external circuit (20) on one side of the light emitting layer (14) and the other of the light emitting layer (14) The total capacity of the electrical path to the external circuit (20) on the side is preferably equal.
無機EL素子は通常、正弦波や方形波の交流で駆動する。このとき、発光層(14)の両側に位置する外部回路までの電気経路において、絶縁層(13、15)やコンデンサ(40)の容量を同じにすると電荷の偏りが抑えられ、電圧−輝度特性の経時変化を少なくすることができ、好ましい。 Inorganic EL elements are usually driven by a sine wave or square wave alternating current. At this time, in the electrical path to the external circuit located on both sides of the light emitting layer (14), if the capacitances of the insulating layers (13, 15) and the capacitor (40) are made the same, the bias of charge can be suppressed, and the voltage-luminance characteristics. Is preferable because it is possible to reduce the change with time.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in a claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機EL素子10の接続構造の概略断面構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a connection structure of an
本実施形態の接続構造は、大きくは、電圧駆動型素子である無機EL素子10と、無機EL素子10と電気的に接続された配線30と、無機EL素子10を駆動する外部回路としての駆動回路20とを備え、配線30と外部回路20とが電気的に接続されてなる。
The connection structure of this embodiment is roughly driven by an
無機EL素子10は、電圧駆動型素子の支持基板であり絶縁性基板であるガラス基板11の一面上に、第1の電極12、第1の絶縁層13、発光層14、第2の絶縁層15、第2の電極16を順次積層して構成されている。
The
つまり、無機EL素子10は、発光層14の両側を一対の絶縁層13、15で挟み、さらに、その外側を一対の電極12、16で挟んでなるものである。ここで、第1の電極12、第1の絶縁層13、第2の絶縁層15、第2の電極16のうち少なくとも光取出し側が透光性を有する材料によって構成されている。
In other words, the
第1の電極12と第2の電極16は、透明なITO(Indium Tin Oxide)膜にて構成されている。この第1の電極12と第2の電極16とが交差した部分が、両電極12、16間に挟まれている第1の絶縁層13、第2の絶縁層15および発光層14とともに画素17を構成している。
The
そして、第1の電極12と第2の電極16との間に交流電圧を印加することで、この画素において発光層14が発光する。本例では、発光層14の光が第1の絶縁層13、第1の電極12およびガラス基板11を透過して、ガラス基板11の他面から取り出されるようになっている。
Then, by applying an AC voltage between the
発光層14は例えば、ZnS、ZnSe等の半導体材料にて構成されており、発光中心としては、Mn、Tb、Sm等を用いることができる。なお、発光中心にMnを用いた場合では黄橙色、Tbを用いた場合では緑色、Smを用いた場合では、赤色の発光を生じる。本例では、発光層14はZnS:Mn膜としている。
The
また、第1の絶縁層13および第2の絶縁層15は、Al2O3膜とTiO2膜とを交互に積層してなるATO膜、HfO2膜とTiO2膜とを交互に積層してなるHTO膜、ZrO2膜とTiO2膜とを交互に積層してなるZTO膜、TiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4等の誘電体により構成された透明な電気絶縁性の膜である。これらは、ALE法(原子層エピタキシャル成長法)やスパッタ、CVDなどにより形成できる。
The first insulating
本実施形態では、第1の絶縁層13および第2の絶縁層15はATO膜からなり、ALE法にて成膜されたものである。具体的に本例では、ATO膜は、Al2O3膜の1層当たりの厚さを5nm、TiO2膜の1層当たりの厚さを30nmとし、層の数はAl2O3膜が6層、TiO2膜が5層としている。
In this embodiment, the 1st insulating
また、このATO膜をALE法を用いて原子層オーダで形成する場合を考えると、Al2O3膜の1層当たりの膜厚は0.5nmから100nmとするのがよい。Al2O3膜の1層当たりの膜厚が0.5nmよりも薄い場合では、Al2O3膜が絶縁体として機能せず、100nmよりも厚い場合には、積層構造による耐圧の向上効果が低下するためである。 Considering the case where the ATO film is formed on the atomic layer order using the ALE method, the film thickness per layer of the Al 2 O 3 film is preferably 0.5 nm to 100 nm. In case where the film thickness per one layer of the Al 2 O 3 film is thinner than 0.5 nm, the Al 2 O 3 film does not function as an insulator, if thicker than 100nm, the effect of improving the breakdown voltage of the laminate structure This is because of a decrease.
ここで、第1の電極12と第2の電極16との間に交流電圧を印加することは、外部回路としての駆動回路20により行われる。この第1の電極12および第2の電極16と駆動回路20との接続部の構成は、従来の一般的な構成を基本にしたもので、それぞれ第1の電極12、第2の電極16をガラス基板11の周辺部に延長し、この延長した部分を配線とし、この配線と駆動回路20とを接続するものである。
Here, the application of the AC voltage between the
図1では、第1の電極12の配線30が示されており、第2の電極16の配線は省略してある。この配線30は、第1の電極12と一体のITO膜よりなり、このITO膜がガラス基板11の周辺部まで延長されたものである。
In FIG. 1, the
この配線30における駆動回路20との接続部には、コンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層40が積層され、さらに、このコンデンサ用絶縁層40の上には、駆動回路20との電気的接続を行うための接続用電極50が積層されている。
A
つまり、この配線30と駆動回路20との接続部は、コンデンサであるコンデンサ用絶縁層40が直列に挿入された状態で容量結合により電気的に接続されている。また、このコンデンサ用絶縁層40は、無機EL素子10が形成されているガラス基板11上に設けられた形となっている。
That is, the connection portion between the
ここでは、コンデンサ用絶縁層40は、第1の絶縁層13や第2の絶縁層15と同じ絶縁膜材料よりなる。つまり、本例では、コンデンサ用絶縁層40は、無機EL素子10を構成する誘電体としての各絶縁層13、15と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものである。
Here, the
本例では、コンデンサ用絶縁層40は、第2の絶縁層15と同じ成膜プロセスで形成されたものであり、つまりのところ、第2の絶縁層15と同じ材料よりなる。
In this example, the
また、接続用電極50は、第2の電極16と同じ材料よりなるもので、第2の電極16と同じ成膜プロセスにより形成されたものである。そして、この接続用電極50と駆動回路20とは、FPC(フレキシブルプリント基板)やワイヤボンディングなどにより電気的に接続されている。
The
なお、第2の電極16の配線は図では省略してあるが、第2の電極16の一部をガラス基板11の周辺部に延長したものからなる。ここでは、第2の電極16の配線は、一般のELと同様に、FPCやワイヤボンディングなどにより駆動回路20と電気的に接続されている。
Although the wiring of the
次に、上記具体例に基づき、本無機EL素子10の製造方法について述べる。まず、ガラス基板11上に、光学的に透明であるITO膜を、スパッタ法やフォトリソグラフ技術を用いて、成膜・パターニングすることにより、第1の電極12および配線30を形成する。
Next, a manufacturing method of the present
その上に、第1の絶縁層13として、ATO膜をALE法によって形成する。このALE法によるATO膜の形成は、後述する第2の絶縁層15およびコンデンサ用絶縁層40の形成と同様であるので、その詳細については後述する。
Further, an ATO film is formed as the first insulating
次に、第1の絶縁層13の上に、ZnS:Mnからなる発光層14を蒸着法により形成する。なお、この発光層14の膜厚は、100〜2000nmにするのがよい。これは、100nmより薄くなると、発光に寄与しない領域が多くなり発光効率が極端に低下し、2000nmより厚くすれば駆動電圧が高くなってしまうためである。
Next, a
次に、第2の絶縁層15およびコンデンサ用絶縁層40としてのATO膜を、第1の絶縁層13と同様にしてALE法で成膜する。この各絶縁層13、15、40としてのATO膜を形成するALE法としては、具体的に次のように行う。
Next, an ATO film as the second insulating
ここでは、Al2O3膜を形成する原料として三塩化アルミニウム(AlCl3)およびH2Oを用い、TiO2膜を形成する原料として四塩化チタン(TiCl4)およびH2Oを用いる。 Here, aluminum trichloride (AlCl 3 ) and H 2 O are used as raw materials for forming the Al 2 O 3 film, and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and H 2 O are used as raw materials for forming the TiO 2 film.
まず、第1のステップとして、Alの原料ガスとしてAlCl3、酸素(O)の原料ガスとしてH2Oを用いて、Al2O3膜を形成する。ALE法では1原子層ずつ膜を形成していくために、原料ガスを交互に供給する。 First, as a first step, an Al 2 O 3 film is formed using AlCl 3 as an Al source gas and H 2 O as an oxygen (O) source gas. In the ALE method, source gases are alternately supplied to form films one atomic layer at a time.
したがって、この場合には、AlCl3を窒素(N2)のキャリアガスで反応炉に1秒導入した後に、反応炉内のAlCl3ガスを排気するのに十分なパージを行う。 Accordingly, in this case, AlCl 3 is introduced into the reaction furnace with a carrier gas of nitrogen (N 2 ) for 1 second, and then a purge sufficient to exhaust the AlCl 3 gas in the reaction furnace is performed.
次に、H2Oを同様に窒素キャリアガスで反応炉に1秒導入した後に、反応炉内のH2Oを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返して所定の膜厚のAl2O3膜を形成する。 Next, H 2 O is similarly introduced into the reaction furnace with a nitrogen carrier gas for 1 second, and then a purge sufficient to exhaust the H 2 O in the reaction furnace is performed. This cycle is repeated to form an Al 2 O 3 film having a predetermined thickness.
第2のステップとして、Tiの原料ガスとしてTiCl4、酸素の原料ガスとしてH2Oを用いて、TiO2膜を形成する。具体的には、第1のステップと同様にTiCl4を窒素キャリアガスで反応炉に1秒導入した後に、反応炉内のTiCl4を排気するのに十分なパージを行う。 As a second step, a TiO 2 film is formed using TiCl 4 as a Ti source gas and H 2 O as an oxygen source gas. Specifically, similarly to the first step, TiCl 4 is introduced into the reaction furnace with a nitrogen carrier gas for 1 second, and then purge sufficient to exhaust the TiCl 4 in the reaction furnace is performed.
次に、H2Oを同様に窒素キャリアガスで反応炉に1秒導入した後に、反応炉内のH2Oを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返して所定の膜厚のTiO2膜を形成する。 Next, H 2 O is similarly introduced into the reaction furnace with a nitrogen carrier gas for 1 second, and then a purge sufficient to exhaust the H 2 O in the reaction furnace is performed. This cycle is repeated to form a TiO 2 film having a predetermined thickness.
このように、Al2O3膜を形成する第1のステップとTiO2膜を形成する第2のステップを繰り返すことにより、Al2O3膜とTiO2膜とを1層ずつ交互に積層していき、所定膜厚のATO膜を形成する。そして、このATO膜をエッチングなどによりパターニングして、第1の絶縁層13、または、第2の絶縁層15およびコンデンサ用絶縁層40としてのATO膜を形成する。
Thus, by repeating the second step of forming a first step and the TiO 2 film to form Al 2 O 3 film, laminating the the Al 2 O 3 film and the TiO 2 film alternately one layer Then, an ATO film having a predetermined thickness is formed. Then, the ATO film is patterned by etching or the like to form an ATO film as the first insulating
次に、第2の絶縁層15の上、および、コンデンサ用絶縁層40の上に、それぞれ第2の電極16、接続用電極50としてのITO膜を、スパッタ法やフォトリソグラフ技術を用いて、成膜・パターニングする。このようにして、本実施形態の無機EL素子10を作製することができる。
Next, an ITO film as the
従来では、第1の電極12とつながる配線30の外部回路20との接続部に形成されている絶縁膜をエッチングなどにより除去して、配線30と外部回路20とを電気的に接続するが、本例では、配線30上の外部回路20との接続部に形成されている絶縁膜を除去せずにコンデンサ用絶縁層40として残し、さらに接続用電極50を形成することによってコンデンサ40を形成し、外部回路20と容量結合させることにより接続している。
Conventionally, the insulating film formed in the connection portion of the
それにより、本実施形態では、配線30と外部回路20との間に設けたコンデンサ40により直流成分をカットできるから、電圧駆動型素子としての無機EL素子10の構成を変えることなく、無機EL素子10のリーク電流を防止できる。
Thereby, in this embodiment, since the direct current component can be cut by the
上記図1において接続部のコンデンサ用絶縁層40の容量を変えたものを作製し、コンデンサ用絶縁層40の容量によってリーク電流が、どの程度抑制できるか実験を行い、調査した。ここで、コンデンサ用絶縁層40の容量は、この層40の面積や厚さを異ならせることで変えた。その結果を図2に示す。
In FIG. 1, a capacitor in which the capacity of the
図2は、コンデンサ用絶縁層40を挿入しない場合、素子容量(無機EL素子10の容量)の5.5倍のコンデンサ用絶縁層40を挿入した場合、および54倍のコンデンサ用絶縁層40を挿入した場合についての、無機EL素子10に印加した電圧とリーク電流との関係を示す図である。
FIG. 2 shows a case where the
図2に示されるように、コンデンサ用絶縁層40を挿入することによってリーク電流をかなり抑制することができる。そして、この図2に示されるような結果から、駆動電圧の狙い値によって、駆動電圧の上昇を考慮しながら、コンデンサ用絶縁層40の容量を決めてやればよい。
As shown in FIG. 2, the leakage current can be considerably suppressed by inserting the
なお、無機EL素子10と駆動回路20との間にコンデンサ用絶縁層40を直列に挿入すると、それぞれの容量の逆比に比例した電圧が印加され同じ特性を得るための駆動電圧が上昇する。
If the
そのため、コンデンサ用絶縁層40の容量は、素子容量よりも高いことが好ましい。たとえば、コンデンサ用絶縁層40の容量を無機EL素子10の容量に対して10倍とすれば必要な駆動電圧は1.1倍程度であり、50倍とすれば1.02倍にまで抑えることができる。
Therefore, the capacitance of the
本例では、無機EL素子10を構成する誘電体である第2の絶縁層15と同じ材料でコンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層40を形成したが、コンデンサ用絶縁層40は、第1の絶縁層13と同じ材料で形成してもよいし、第1の絶縁層13と第2の絶縁層15との積層膜でもよい。
In this example, the
このように、コンデンサ用絶縁層40が、無機EL素子10を構成する誘電体としての絶縁層13、15により構成されていれば、これら絶縁層13、15の成膜プロセスにより同時にコンデンサ用絶縁層40を形成することができる。その結果、コンデンサ用絶縁層40を形成するための新たな工程が不要であり、コストダウンが期待される。
As described above, if the
また、この場合、コンデンサ用絶縁層40の容量を高くするには、コンデンサ用絶縁層40を薄くすることが考えられる。この場合、無機EL素子10の絶縁層13や15とは、コンデンサ用絶縁層40の成膜工程を変えるなどの必要がある。
In this case, in order to increase the capacity of the
ここで、無機EL素子10の絶縁層13、15と同時にコンデンサ用絶縁層40を形成し、安価な製造プロセスを実現するためには、コンデンサ用絶縁層40の膜厚を、無機EL素子10の絶縁層13、15の膜厚と同じにすることが好ましい。その場合、コンデンサ用絶縁層40の上に形成する接続用電極50の面積を大きくすれば、コンデンサ用絶縁層40の容量を高くすることができる。
Here, in order to form the
なお、上記例では、コンデンサ用絶縁層40として無機EL素子10を構成する絶縁層13、15と同じ材料の誘電体を用いたが、これとは異なる材料でもよい。つまり、コンデンサ用絶縁層40は、無機EL素子10を構成する誘電体としての絶縁層13、15に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであってもよい。
In the above example, the dielectric of the same material as the insulating
上述したように、配線30と外部回路20との間に挿入されるコンデンサ用絶縁層40は、無機EL素子10の容量に比べて高いことが望ましく、上記のように、より誘電率の高い材料で形成すればその容量を高くすることが容易となる。
As described above, the
そのような高誘電率の材料としては、例えば、酸化タンタル、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛などが上げられる。 Examples of such a high dielectric constant material include tantalum oxide, barium titanate, strontium titanate, lead titanate, barium strontium titanate, lead zirconate titanate, and the like.
また、このコンデンサ用絶縁層40を表示部分に配置しなければ、この高誘電体材料は透光性を有していなくてもよい。このような各材料よりなるコンデンサ用絶縁層40は、上記したALE法以外にも、スパッタやCVDなどの各種の成膜方法により形成できる。
Further, if the
また、本実施形態においては、発光層14の一側における駆動回路20までの電気経路の全体の容量と、発光層14の他側における駆動回路20までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。
Further, in the present embodiment, the overall capacity of the electrical path to the
上記したようにコンデンサ用絶縁層40を直列に挿入することで、挿入した側のコンデンサ用絶縁層40と絶縁層との合成容量が、挿入しない状態に比べて変化してしまう。
As described above, when the
上記図1に示される例では、発光層14を挟んで、第1の絶縁層13、第1の電極12、配線30、コンデンサ用絶縁層40、接続用電極50、駆動回路20に至る電気経路と、第2の絶縁層15、第2の電極16、図示しない上記第2の電極16側の配線、駆動回路20に至る電気経路とで、それぞれの電気経路における容量が互いに異なることは、好ましくない。
In the example shown in FIG. 1, the electrical path to the first insulating
通常、無機EL素子では、正弦波や方形波の交流で駆動するが、発光層の両側に形成される上記電気経路の容量が大きく異なっていると、発光層内で電荷の偏りが生じ、輝度−電圧特性の経時変化が大きくなる。 Normally, an inorganic EL element is driven by an alternating current of a sine wave or a square wave. However, if the capacitances of the electrical paths formed on both sides of the light emitting layer are greatly different, a bias of charge occurs in the light emitting layer, resulting in luminance. -The change with time of the voltage characteristics becomes large.
したがって、上記したようにコンデンサ用絶縁層40を挿入した場合であっても、上記両電気経路における容量を等しいものにすれば、電荷の偏りが抑えられ、電圧−輝度特性の経時変化を少なくすることができる。ここで、両電気経路における容量が等しいとは、完全に等しくすることだけでなく、±10%の範囲で等しければよいことを意味する。
Therefore, even when the
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機EL素子10の接続構造の概略断面構成を示す図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of the connection structure of the
上記第1実施形態では、コンデンサ40は、電圧駆動型素子としての無機EL素子10が設けられている支持基板11側に設けられていたが、コンデンサは、駆動回路20と無機EL素子10との間に配置されていればよく、駆動回路20側に配置されていてもかまわない。
In the first embodiment, the
図3に示されるように、本実施形態では、コンデンサ40をチップコンデンサなどよりなるものとして、支持基板としてのガラス基板11ではなく、駆動回路20を有する外部回路部21に設けられている。例えば、外部回路部21は回路基板などにより構成されるが、この回路基板上にて駆動回路20の前段にコンデンサ40を設けてやればよい。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
なお、この場合も、発光層14の第2の電極16側における駆動回路20までの電気経路の全体の容量と、発光層14の第1の電極12側におけるコンデンサ40を含む駆動回路20までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。
In this case as well, the entire capacitance of the electric path to the
(第3実施形態)
図4(a)は、本発明の第3実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機EL素子10の接続構造の概略平面構成を示す図であり、図4(b)は、比較例として一般的な無機EL素子10の接続構造の概略平面構成を示す図である。なお、図4では、識別化のために便宜上ハッチングを施してある。
(Third embodiment)
FIG. 4A is a diagram showing a schematic plan configuration of a connection structure of an
上記各実施形態における無機EL素子10は、ドットマトリクス型の駆動方法でも、セグメント型の駆動方法でもよいが、本実施形態は、特に、無機EL素子10がセグメント型の駆動方法により駆動する場合の例を示すものである。
The
まず、図4(b)に示される比較例では、ガラス基板11上に片側斜線ハッチングで示される第1の電極12が形成されている。そして、この第1の電極12の上には、7個の長方形の画素17を有する無機EL素子10が形成されている。なお、各画素17には点ハッチングを施してある。
First, in the comparative example shown in FIG. 4B, the
ここで、これら無機EL素子10全体すなわち画素17全体として数字の「8」の形を構成している。もちろん、各画素17においては、上記実施形態に示したように、第1の電極12、第1の絶縁層13、発光層14、第2の絶縁層15、第2の電極16が積層された構成となっており、各画素17を発光させることで、例えば「0」〜「9」までの数字の表示が可能となっている。
Here, the entire
この図4(b)に示されるように、無機EL素子10をセグメント型で使用する場合、発光させない領域すなわち非発光領域が大きい。ここで、非発光領域は、画素17以外に第1の電極12が広く形成された領域であり、無機EL素子10における第1電極12の配線30である。
As shown in FIG. 4B, when the
そこで、図4(a)では、この非発光領域に位置する配線30の上に、上記実施形態と同様のコンデンサ用絶縁層および接続用電極50を、クロスハッチングにて示されるように形成している。
Therefore, in FIG. 4A, the capacitor insulating layer and the
なお、図4(a)では示さないが、コンデンサ用絶縁層は、接続用電極50の下部に存在すればよく、そのようにパターニングされていてもよいが、画素17も含めて第1電極12の全域の上に存在していてもよい。
Although not shown in FIG. 4A, the capacitor insulating layer only needs to be present below the
このように、非発光領域の第1の電極12すなわち配線30の上に、コンデンサ用絶縁層、接続用電極50を形成すれば、コンデンサ用絶縁層40の配置面積を大きくとることができ、コンデンサ容量を高くすることが容易となる。
As described above, if the capacitor insulating layer and the
また、このようなセグメント型の場合、発光する一つのセグメントすなわち画素17の面積が大きいため、画素17内において絶縁層13、15などの膜欠陥が存在する確率が高くなる。
In the case of such a segment type, since the area of one segment that emits light, that is, the
このような膜欠陥が存在すると、その部分での電界が正常な部分に比べて高くなり、リーク電流が大きくなってしまう。したがって、本発明をこのようなセグメント型に適用することは有効である。 When such a film defect exists, the electric field in that portion becomes higher than that in a normal portion, and the leakage current increases. Therefore, it is effective to apply the present invention to such a segment type.
(他の実施形態)
なお、上記第1および第2実施形態では、無機EL素子10の第1電極12側の配線30のみにコンデンサ40を設けたが、第2電極16側の配線においても、これと同様に、コンデンサ用絶縁層40を設けたり、外部回路20側にコンデンサ40を設けるようにしてもよい。さらには、第1電極12側と第2電極16側の両方の配線に対してコンデンサを設けてもよい。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the
また、上記第1および第2実施形態では、第1電極12と第2電極16との交差部分が画素17であるが、ドットマトリクス型の画素構成においては、第1電極12と第2電極16とを、互いに交差するストライプ状にパターニングすることでマトリクス状の画素を形成する。
In the first and second embodiments, the intersection of the
そして、この場合、これら複数本の第1電極12、第2電極16の全部に対してコンデンサを設けてもよいし、第1電極12や第2電極16のうちの一部あるいは第1電極12や第2電極16の一本に対してのみ、コンデンサを設けてもよい。要するに、コンデンサは、配線と外部回路との接続部のうちの少なくとも一箇所に設けられればよい。
In this case, a capacitor may be provided for all of the plurality of
また、無機EL素子10としては、上記の各電極12、16や発光層14の構成は上記実施形態にのべたものに限定されるものではなく、適宜設計変更してもよい。
Moreover, as the
また、電圧駆動型素子としては、上記した無機EL素子以外のエレクトロルミネッセンス現象を利用した発光素子であってもよい。さらには、電圧で駆動するものであれば、それ以外にも種々のものが採用可能である。 Further, the voltage driven element may be a light emitting element utilizing an electroluminescence phenomenon other than the inorganic EL element described above. In addition, various devices can be used as long as they are driven by voltage.
10…電圧駆動型素子としての無機EL素子、11…支持基板としてのガラス基板、
12…第1の電極、13…第1の絶縁層、14…発光層、15…第2の絶縁層、
16…第2の電極、20…外部回路としての駆動回路、30…配線、
40…コンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層。
DESCRIPTION OF
12 ... 1st electrode, 13 ... 1st insulating layer, 14 ... Light emitting layer, 15 ... 2nd insulating layer,
16 ... 2nd electrode, 20 ... Drive circuit as external circuit, 30 ... Wiring,
40: An insulating layer for a capacitor as a capacitor.
Claims (9)
前記配線(30)と前記外部回路(20)との接続部のうちの少なくとも一箇所は、前記配線(30)と前記外部回路(20)との間にコンデンサ(40)を直列に挿入した状態で容量結合により電気的に接続されていることを特徴とする電圧駆動型素子の接続構造。 A voltage-driven element (10), a wiring (30) electrically connected to the voltage-driven element (10), and an external circuit (20) for driving the voltage-driven element (10), In the connection structure in which the wiring (30) and the external circuit (20) are electrically connected,
At least one of the connection portions between the wiring (30) and the external circuit (20) is a state in which a capacitor (40) is inserted in series between the wiring (30) and the external circuit (20). And a voltage-driven element connection structure, wherein the connection structure is electrically connected by capacitive coupling.
前記コンデンサ(40)は、前記支持基板(11)上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電圧駆動型素子の接続構造。 The voltage-driven element (10) is formed on a support substrate (11),
The voltage-driven element connection structure according to claim 1, wherein the capacitor (40) is provided on the support substrate (11).
前記コンデンサ(40)は、前記電圧駆動型素子(10)を構成する前記誘電体(13、15)に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであることを特徴とする請求項3に記載の電圧駆動型素子の接続構造。 The voltage-driven element (10) includes a dielectric (13, 15),
The capacitor (40) is composed of a thin film dielectric made of a material having a higher dielectric constant than the dielectrics (13, 15) constituting the voltage-driven element (10). The connection structure for a voltage-driven element according to claim 3.
前記コンデンサ(40)は、前記電圧駆動型素子(10)を構成する前記誘電体(13、15)と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであることを特徴とする請求項3に記載の電圧駆動型素子の接続構造。 The voltage-driven element (10) includes a dielectric (13, 15),
The said capacitor | condenser (40) is comprised by the thin film dielectric material which consists of the same material as the said dielectric material (13,15) which comprises the said voltage drive type | mold element (10), The Claim 3 characterized by the above-mentioned. The connection structure of the voltage drive type element of description.
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