JP2671301B2 - 薄膜発光素子 - Google Patents

薄膜発光素子

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JP2671301B2
JP2671301B2 JP62048027A JP4802787A JP2671301B2 JP 2671301 B2 JP2671301 B2 JP 2671301B2 JP 62048027 A JP62048027 A JP 62048027A JP 4802787 A JP4802787 A JP 4802787A JP 2671301 B2 JP2671301 B2 JP 2671301B2
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誠二 藤野
伸也 水木
真澄 荒井
服部  正
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は薄膜発光素子に関し、特に色調の優れた白色
光を発して構造簡単なカラーディスプレイパネルを実現
し、あるいは照明としても好適に使用できる発光素子に
関する。 [従来の技術] 電界発光を利用した薄膜発光素子、すなわちエレクト
ロルミネッセンス(EL)素子は、プラズマ表示素子等の
他の平面型表示素子に比して動作可能範囲が広く応答速
度が早い、あるいはコンパクトである等の特徴を有し、
これを使用したカラーディスプレイパネルの実現が望ま
れている。 これを実現する方法としては発光色が異なるEL素子を
積層する方法、あるいは一面の発光層を異なる発光色を
発するパターンに区画する等の方法は考えられる。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記第1の方法によれば、各EL素子間
に電極及び必要により絶縁層を積層するから構造が複雑
になるとともに信頼性に欠けるという問題点がある。ま
た、上記第2の方法によれば、発光層に上記パターンに
従って異なる不純物をドープする必要があってパターン
化が繁雑であるとともに生産性にも劣り、且つ表示パタ
ーンが定型化するという問題点がある。 発明者等は、先に白色光を発する発光層を挟んで上下
にストライプ状の平行電極を互いに交差する方向に配
し、各交差面上に発光画素を形成し、相隣れるこれら発
光画素上にカラーフィルタ層を形成したEL素子を提案し
た(特願昭61−268348号)。 しかしながら例えばZnS母材層中に発光中心としてPrF
3を含む発光層から得られる発光スペクトルは波長460〜
800nmとスペクトル幅は広いものの、青色に相当する波
長460〜483nm域の発光強度が低く白色発光として充分と
はいえなかった。その結果、青色カラーフィルターを通
過した発光輝度が不十分であり、色調のそろつたフルカ
ラーディスプレイパネルが得られなかつた。 本発明はかかる問題点に鑑み、構造簡単で生産性に優
れるとともに白色光を構成する各波長光の強度のバラつ
きがなく、色調の優れた白色光を発することが可能なEL
素子を提供することを目的とする。 [問題点を解決する為の手段] 本発明のEL素子の構成を第1図で説明すると、1は一
対の電極2、3の間に設けられた発光層であり、電極2
は透明電極である。また発光層1は母材中に少なくとも
2種の発光中心を層状に分布せしめて構成されており、
異種発光中心を含む層の界面には発光中心を含まない発
光母材層を介在せしめてある。 発光中心が2種である場合には発光層1は第1発光層
1aと第2発光層1bを形成する。第2図にその要部断面図
を示す。 [作用] 上記電極2、3に通電すると、発光層中の2種以上の
発光中心がそれぞれ励起され、基底状態にもどる際に全
体として白色発光を生起する。得られる発光スペクトル
はこれら複数の発光中心の示すスペクトルを重畳したも
のとなるから、発光中心を適宜選択すれば所望の波長域
の発光強度を高めることができ、さらに広い発光スペク
トルを生起せしめることができるため、色調の優れた白
色光が得られる。また、発光中心を含まない発光母材層
を介在させることで、発光中心を含む発光層の結晶性の
低下による発光効率低下を防ぐことができる。 [効果] 上記構造によれば、簡単な構造で生産性も良く、しか
も各波長域の発光輝度が充分な色調の優れた白色光が得
られる。従ってこれを例えば先に提案したカラーディス
プレイに使用すればカラーフィルタ層を透過して得られ
る各色の色調をほぼ同一とすることができる。また、発
光中心を含む発光層の結晶性の低下による発光効率低下
を防ぐことができる。 [実施例] 以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明す
る。 第1図において、ガラス基板5の下面には一定幅のス
トライプ状平行電極2が複数形成されている。該平行電
極2はIn2O3あるいはSnO3からなる透明電極であり、さ
らにその下面にはTa2O5、Al2O3、Si3N4、Y2O3などから
なる第1絶縁層61がスパッタまたは電子ビーム蒸着等に
よつて成膜される。 第1絶縁層61の下面には発光母材中に少なくとも2種
の発光中心を層状に分布させた発光層1が形成される。
発光層母材としてはZnS等が用いられ第2図に示す如く
発光中心を2種含む場合には発光層1の厚さ(d)に対
し、厚さ0〜d1の部分にはTmF3が厚さd3〜dの部分には
PrF3またはMnが層状に分布してそれぞれ第1発光層1a、
第2発光層1bを形成する(第3図)。第1発光層1aと第
2発光層1bの界面には発光中心を含まない母材層(厚さ
d2〜d3)が介在している。ここで発光層1の厚さdは50
00Å〜1μmである。また各発光中心の濃度はそれぞれ
最高輝度が得られるように設定される。第3図において
発光中心AをTbF3、BをSmF3とした組合せとしてもよ
い。 上記第1発光層1a、第2発光層1bは蒸着、スパッタあ
るいはCVD法により形成される。例えばZnSを母材としTm
F3を含有する蒸着ペレットまたはスパッタリングターゲ
ットを使用して成膜した後、さらにZnSを母材としPrF3
を含有する蒸着ペレットまたはスパッタリングターゲッ
トを使用して成膜することにより発光中心TmF3、PrF3
層状に分布させた発光層1が形成される。多元スパッタ
装置を用いる場合は発光中心を含まないZnSのスパッタ
リングターゲットとTmF3およびPrF3のスパッタリングタ
ーゲットを別々にあるいは同時に成膜することにより形
成される。またCVD法を用いる場合は母材を形成する材
料ガスと発光中心を形成する材料ガスの化学反応により
形成される。 発光層1の下面にはバッファ層63を介して第1絶縁層
61と同組成の第2絶縁層62がスパッタまたは電子ビーム
蒸着によって形成され、さらにその下面にはAl等により
一定幅のストライプ状平行電極3が複数形成され、背面
電極としてある。透明電極2と背面電極3とは互いに交
差する方向に配してあり、各交差面上に発光画素を形成
する。 上記ガラス基板5上には各発光画素に対応するカラー
フィルタ層4r、4g、4bが設けてある。該カラーフィルタ
層4r、4g、4bはゼラチン、ガゼイン等の有機薄膜をフォ
トリソグラフィによつて画素形状にパターンニング後染
色することによって形成される。カラーフィルタ層4r、
4g、4bはそれぞれ赤(波長640〜780nm)、緑(波長498
〜530nm)、青(波長467〜483nm)の各色を透過し、こ
れらはガラス基板5状に交互に配されている。 背面電極3の下方にはEL素子への湿気の侵入を防止す
るためにシリコンオイル7が封入ガラス8によって封入
される。 図略の通電装置により透明電極2と背面電極3に交流
電圧が印加されると、これらの交差面に対応する発光層
より白色光が発する。すなわち、絶縁層61、62間に誘起
された交流電圧により加速された電子が第1発光層1a内
のTmF3および第2発光層1b内のPrF3を励起する。励起さ
れた該発光中心がそれぞれ基底状態に戻る際に第4A図
x、yとして示す発光スペクトルを生ずる。第4A図中、
発光スペクトルxは波長460〜480nmの青色に対応する発
光を充分な強度で含んでおり、一方発光スペクトルyは
青色に対応する波長の強度はやや低いものの波長460〜6
80nmの幅の広いスペクトルを示す。従って発光スペクト
ル1a、1bを重ね合わせた発光層1全体としての発光は、
第4B図に示す如く青色に対応する波長域が強化された充
分な白色光となる。この白色光は各発光画素の上方に設
けられたカラーフィルタ層4r、4g、4bを通り、赤、緑な
いし青の各発光色となる。 かくして、上記透明電極2と背面電極3を適宜選択通
電することにより所望の位置で上記赤、緑、青の三原色
を組合せた所望の色を得ることができる。 また、発光中心Aを含む第1発光層1aと、発光中心1B
を含む第2発光層1bの界面に、発光中心を含まない母材
層を設けることにより第2発光層の結晶性の低下による
発光効率低下を防ぐことができる。 第5図は本発明の第2の実施例を示す。図において発
光層1は、出射面側SrSを母材としCeCl3を発光中心とす
る第1発光層1a′を、反出射面側にZnSを母材とし発光
中心としてPrF3はMnを含む第2発光層1b′を設けて構成
してある。この場合も第1発光層1a′と第2発光層1b′
の界面には発光中心を含まないZnSあるいはSrS等の母材
のみの層を設ける。このように異種発光中心を含む層の
母材をそれぞれ別々に選択してもよい。 本発明による薄膜発光素子は前述の二種絶縁構造を有
する薄膜発光素子に限定されることなく、MIS構造と呼
ばれる発光層の片側のみ絶縁層を持つ構造を有する薄膜
発光素子にも適用できる。また色調の優れた白色の面発
光が得られることから液晶ディスプレイ(LCD)のバッ
ク照明としても好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のEL素子の基本構成を示す部分断面斜視
図、第2図、第3図、第4A、B図は本発明の第1の実施
例を示し、第2図はEL素子の要部断面図、第3図は発光
層の構成図、第4A、B図は発光スペクトル図、第5図は
本発明の第2実施例を示すEL素子の要部断面図である。 1……発光層 2……透明電極(平行電極) 3……背面電極(平行電極) 4r、4g、4b……カラーフィルタ層 5……ガラス基板 61、62……絶縁層 63……バッファ層 7……シリコンオイル 8……封入ガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 正 西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会社日 本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−82598(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.少なくとも一方が透明電極である一対の電極とこれ
    ら電極間に設けられた発光層とを有し、上記発光層を母
    材中に少なくとも2種の発光中心を層状に分布せしめて
    構成し、かつ異種発光中心を含む層の界面に発光中心を
    含まない発光母材層を介在せしめたことを特徴とする薄
    膜発光素子。 2.上記一対の電極が絶縁層を介して発光層を挟んで上
    下にストライプ状の平行電極を形成するとともに、これ
    ら電極が互いに交差する方向に配して各交差面上に発光
    画素を形成し、相隣れるこれら発光画素上に交互に所定
    の色を選択的に透過せしめるカラーフィルタ層を形成し
    た特許請求の範囲第1項記載の薄膜発光素子。 3.上記発光層の母材をZnSとし、発光層の出射面側にT
    mF3を、反出射側にPrF3あるいはMnを層状に分布せしめ
    て構成した特許請求の範囲第1項又は記載の薄膜発光素
    子。 4.上記発光層の母材をZnSとし、発光層の出射面側にT
    bF3を、反出射側にSmF3を層状に分布せしめて構成した
    特許請求の範囲第1項又は記載の薄膜発光素子。 5.上記発光層の出射面側にSrSを母材としCeCl3を発光
    中心とする層を、反出射側にZnSを母材とPrF3あるいはM
    nを発光中心とする層を設けて構成した特許請求の範囲
    第1項又は記載の薄膜発光素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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