JPH01286289A - 直流駆動エレクトロルミネッセント・デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 主粟上虫且且光■ 本発明は、エレクトロルミネッセント・デバイス（以下
、ＥＬデバイスという）に関する。更に詳しくは、透明
基板上に、透明電極と、発光膜と絶縁膜および背面電極
からなるＥＬディスプレイにおいて、絶縁膜として高比
抵抗の第１の絶縁膜に厚みが５００Å以下好ましくは３
００人更に好ましくは２００Å以下で、絶縁破壊強度が
１ｘｌＯ’Ｖ／ｅ１ｍ以上でかつ耐熱性が３００℃以上
好ましくは４００℃以上更に好ましくは５００℃以上で
ある耐熱性高分子ＬＢｌｉと低比抵抗の第２の絶縁膜と
を用いたーことを特徴とする直流駆動エレクトロルミネ
ッセント・デバイスに関する。

′　の　′　・　　　（°シよ゛と　るい　δ型子機器
の軽薄短小化や表示品質の向上などの社会的要請のもと
、ＥＬデバイスの研究が盛んに行われている。

最近、ＭｎをドープしたＺｎＳ発光層の両側を絶縁層（
誘電体層）でサンドインチした高輝度で寿命の長い、い
わゆる二重絶縁構造の薄膜ＥＬデバイスが開発され、実
用化されてきている。

しかしながら、二重絶縁構造の薄膜ＥＬデバイスは２０
０部程度の高い交流電圧を必要とするため、専用の高耐
圧ＩＣを用いなければならず、これがコストを引上げ、
広い実用化が妨げられているという問題がある。

このような問題を解決して駆動回路を単純化するため、
低電圧で駆動しうる薄膜ＥＬデバイスの開発が望まれて
おり、チタン酸鉛のような強誘電体を使用することによ
って６０Ｖ程度まで動作電圧を下げうろことが報告され
ているが、十分な誘電率を得るためには、基板を高温度
に加熱しなければならないなど実用上は問題がある。

そこで本発明者らは、耐熱性高分子ＬＢ膜を利用した低
電圧で駆動させることができる直流駆動ＥＬデバイスを
すでに提案しているが、安定性に問題があった。

口　占　　゛　るための そこで本発明者らは、上記のごとき実情に鑑み、低電圧
で駆動させることができ、しかも安定性の向上した直流
駆動ＥＬデバイスを得るために検討し、透明基板上に、
透明電極と、発光膜と耐熱性高分子ＬＢ膜と背面電極と
からなるＥＬディスプレイに低比抵抗の第２の絶縁膜を
挿入することによって解決できることを見出した。ここ
において、高比抵抗の第１の絶縁膜は厚みが５０００Å
以下で好ましくは３００人更に好ましくは２００人であ
り、絶縁破壊強度がｌＸ１０６Ｖ／ｃｍ以上でかつ耐熱
性が３００℃以上好ましくは４００℃以上更に好ましく
は５００℃以上である耐熱性高分子ＬＢ膜であり低抵抗
の第２の絶縁膜として、比抵抗が１０６〈ρく１０９好
ましくは１０５〈ρ〈１０７Ω・備で膜厚が５００−１
００００人好ましくは３０００〜１００００人である。

実施例 本発明に用いる発光膜とは、周期律表１）Ａ族またはｎ
Ｂ族に属する元素とＶＩＢ族に属する元素から選ばれた
少なくとも１種ずつの元素の組合せによってできるＩＩ
−Ｖｌ族化合物からなる多結晶薄膜のことである。前記
、ｎ−ｖｔ族化合物は固溶体として存在し得るので、上
記化合物の元素を他の元素で置き換えた固溶体も本発明
に用いうる。たとえば、Ｚｎ（７）１部をＣｄ”ｉ？置
き換えたＺｎｘＣｄｌ−ｘＳ　（０＜ｘ＜１）やＳの１
部をＳｅで置き換えたＺｎ５ｘＳｅ　１−　ｘ（Ｑ＜ｘ
＜ｌ）など、さらにはＺｎｚＣｄｌ−ｚＳｙ　５ｅ１−
ｙ（０＜ｙ＜１、Ｏ＜ｚ＜１）などである、また、これ
らＩＩ−Ｖｌ族化合物には非化学量論的組成のずれが存
在しうるので、■族元素１：■族元素の比が必ずしもｌ
：１ではないようなものも本発明に使用し得る。

通常、ＩＩ−Ｖｌ族化合物多結晶薄膜は、Ｍｎ、Ｃｕ。

ＡｇなどやＴｂ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｐｒ、Ｔｍなどの
ような希土類金属、ＴｂＦａ　、ＳｍＦｓ　。

ＥｒＦａ　、ＨｏＦａ　、ＰｒＦａ　、ＴｍＦｓなどの
ような希土類ぶつ化物からなる賦活剤でドープされてお
り、さらに要すればハロゲンイオンやＡ１などの３価金
属の塩のような共賦活剤を含有していても良い。

このようにＩＩ−ＶＩ族化合物多結晶薄膜に賦活剤をド
ープすることによって、赤、緑、青、黄、黄橙などの種
々の発光をうろことができる。このとき、マトリックス
である■−■族化合物は可視光領域の光を吸収しないよ
うに、ｎ−ｖｔ族化合物としてバンドギャップの大きい
、できよば２．５ｅ■以上のものを選択することが好適
である。このようなＩＩ−Ｖｌ族化合物としては、たと
えばＺｎＳ。

Ｚｎ５ｅのほか、ＺｎＯ，ＣａＳ、ＳｒＳなどがあげら
れるが、発光効率が高いという点からするとＺｎＳ、　
　Ｚｎ５ｅが好ましい。

ドープする賦活剤の量はＩＩ−Ｖ［族化合物多結晶薄膜
１００部（重量部、以下同様）当り０．０１〜７部、好
ましくは０．２〜３部であり、共賦活剤は好ましくは０
．０１〜３部より好ましくは０．０５〜１部である。前
記賦活剤の量が０．０１部未満になると発光に寄与する
活性点の濃度が低く、有効な発光が得られず、７部をこ
えると活性点の濃度が高すぎ飽和現象がおこったり、ｎ
−ｖｔ族化合物多結晶薄膜の結晶性の低下を生じる傾向
があり、いずれも好ましくない。また、共賦活剤の量も
上記の範囲をこえると、賦活剤の場合とおなし理由で望
ましくない。

このような賦活剤や共賦活剤をドーピングする方法につ
いては特に制限はなく、通常の方法が採用されうる。

本発明におけるＩｔ−Ｖｌ族化合物の薄膜の形成法には
特に制限はなく、たとえば蒸着法、スパッタ法、スプレ
ーパイロリシス法、塗布法、ＣＶＤ法（化学的気相成長
法）　、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）、ＭＢ２
法（分子線エピタキシ法）、ＡＬＥ法（原子層エピタキ
シ法）などを利用した薄膜形成法によって基板上に形成
される。

本発明に用いるＩＩ−Ｖｌ族化合物の結晶系は、六方晶
系、立方晶系、あるいはそれらが混合した形などで存在
するが、いずれの場合も使用しうる。

さらに前記多結晶薄膜は、各種雰囲気で熱処理すること
によって結晶性などの物性が改善されることが知られて
いるので、薄膜形成後に熱処理して使用しても良い。

本発明に用いる多結晶薄膜は多数の小結晶がいろいろの
方位をもって集合してできた結晶質の薄膜であるが、小
結晶の方位の分布に規則性があり、繊維構造や柱状構造
をもっていることが望ましい。

多結晶薄膜の厚さについては特に限定はないが、通常１
００人〜１０μｍ程度、さらに０．１〜１．０μｍ程度
が好適である。

つぎに、基板および電極について説明する。基板につい
ては特に限定はなく、ガラス、アルミナ、石英などの一
般的な基板材料からなる基板のほか、金属板、金属製ホ
イル、プラスチック基板、プラスチックフィルム、■族
半導体、■−■族化合物半導体、多結晶ウェハーなどが
使用される。

電極としては、アルミニウム、金、銀、白金、パラジウ
ム、インジウム、Ｉｎ−Ｆｌｇ、Ｉｎ−Ｇａなどのほか
、酸化スズや酸化スズ・インジウム（ＩＴＯ）などの透
明電極などを使用しうるが、発光を取り出すために少な
くとも一方の電極は半透明または透明な電極であること
が必要である。実用上はネサガラスやＩＴＯガラスなど
透明電極つき基板をもちい、背面電極としてＡｌ、’ｌ
’ｉ、　Ｎｔ−Ｃｒなどからなる金属電極を用いること
が好ましい。もちろん両側の電極とも透明電極でも良い
。

また、デバイスを表示デバイスとして使用する場合には
、一般に行われているようにこれら２つの電極（透明電
極および背面電極）をパターン化して用いても良い。

つぎに絶縁膜について述べる。まず、低抵抗絶縁膜であ
るが、この絶縁膜は比抵抗が１０６＜ρ〈１０９好まし
くは１０５くρく１０７Ω・値で膜厚が５００〜１００
００人好ましくは３０００〜１００００人である。絶縁
膜としては、ＴａｚＯａが好適てあり、電子ビーム蒸着
法で好ましく作製される。

つぎに本発明にもちいる第１の高抵抗絶縁膜である耐熱
性ＬＢ膜について説明する。

実用的な直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスに
使用できるためには、ＬＢ膜の耐熱性が３００℃以上好
ましくは４００℃以上更に好ましくは５００℃以上であ
り、絶縁破壊強度が１ｘｌＯ６Ｖ　／　ｃｍ以上である
ことが望ましい。ＬＢ膜の上に発光層が形成される場合
には耐熱性が３００℃以上あることが望まれる。なぜな
ら、発光層が蒸着される時は、２００℃程度の温度でな
されるが、形成後３００℃以上好ましくは４００℃以上
更に好ましくは５００℃以上でアニールして結晶性を改
善させる方法が取られるからである。ＬＢ膜が、発光膜
の上に形成される時には、耐熱性は必要ではないが、デ
バイス動作時の発熱に耐えればよい。

この場合は３００℃以上あればよい。厚みについては、
出来るだけ低電圧駆動にする要請とともに厚いＬＢ膜を
使用することはコスト的にメリットがないので５００Å
以下が好ましい。３００Å以下更には２００人が好まし
い。このような３００℃以上の耐熱性とＩ　Ｘ　Ｉ　Ｏ
６Ｖ／ｃｍ以上の絶縁破壊強度かえられるＬＢ膜は、我
々が特願昭６１−１）６３９０に提案した高分子薄膜の
中から選ぶことが出来る。ペテロ環を含む耐熱性高分子
の前駆体構造をもち、これをＬＢ法で累積したのち環構
造を形成させた耐熱性高分子の薄膜が好ましい。

全芳香族ポリイミド系の薄膜が特に望ましい。

つぎにＬＢ膜の製法について説明する。

ＬＢ膜は膜を形成する物質を水面上に展開し、水面上に
展開された物質を一定の表面圧で圧縮した単分子膜を形
成し、その膜を基板上に移し取る方法（ラングミュア・
ブロジェット法）で作製しうる。このほかの水平付着法
、回転円筒法などの方法（新実験化学講座第１８巻、界
面とコロイド、４９８−５０８ページ）などでも作製し
うる。このような通常おこなわれている方法であれば特
に限定されることなく通用しうる。

つぎに、本発明のＥＬデバイスを実施例に基づき、さら
に詳しく説明する。

実施例１ パターン化したＩＴＯガラス上に、ＥＢ蒸着法で発光層
Ｚ　ｎ　Ｓ　：　Ｍ　ｎを約１０００人形成し、熱処理
しこの上に低抵抗絶縁膜としての酸化タンタルを２００
０人製Ｉ臭した。つづいて、ピロメリット酸ジステアリ
ルエステルの酸クロリドとジアミノジフェニルエーテル
とから合成されたポリイミド前駆体とステアリルアルコ
ールの１：１混合しＢ膜を、２１層累積し、これを４０
０℃で１時間キュアーしてイミド化した。最後に、アル
ミニウム電極をつけてＥＬデバイスとした。

しきい値電圧は１５Ｖ、最高輝度１５　ｆ　Ｌ　（ａｔ
２３ｖ）で黄橙色の発光が得られた。酸化タンタルを含
まないデバイスより安定的な発光が続いた。

実施例２ 実施例１と同様に発光層厚４０００人のデバイスを作製
した。５０Ｖより立上がり７０Ｖで２５ｆＬの最高輝度
かえられ、安定的な発光が続いた。

実施例３ パターン化したＩＴＯガラス上に、ピロメリット酸ジス
テアリルエステルの酸クロリドとジアミノジフェニルエ
ーテルとがら合成されたポリイミド前駆体とステアリル
アルコールの１　：　１ａ合ＬＢ膜を、２１層累積し、
これを４００”Ｃで１時間キュアーしてイミド化した。

この上に、２０００人の発光層ＺｎＳ：Ｍｎと２０００
人の酸化タンタルをすべてＥＢ蒸着法で製膜した。最後
に、アルミニウム電極をっけてＥＬデバイスとした。

しきい値電圧は３０Ｖ、最高輝度は２０ｆＬであった。

発明の効果 賦活剤でドープされているｎ−ｖｔ族化合物多結晶１）
ｊｌの少なくとも１方に厚みが５００Å以下で、絶縁破
壊強度が１ｘ１０６Ｖ／ｃｍ以上でかつ耐熱性が３００
℃以上である耐熱性高分子ＬＢ膜と低抵抗絶縁膜を設け
ることにより低電圧で駆動させることができ、安定な高
輝度の１ｌ−ＶＩ族化合物多結晶薄膜交流駆動ＥＬデバ
イスが得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　透明基板上に、透明電極と、発光膜と絶縁膜お
   よび背面電極からなるＥＬディスプレイにおいて、絶縁
   膜として高比抵抗の第１の絶縁膜に厚みが５００Å以下
   で、絶縁破壊強度が１×１０＾６Ｖ／ｃｍ以上でかつ耐
   熱性が３００℃以上である耐熱性高分子ＬＢ膜と低比抵
   抗の第２の絶縁膜とを用いたことを特徴とする直流駆動
   エレクトロルミネッセント・デバイス。
2. （２）　耐熱性高分子ＬＢ膜が、全芳香族ポリイミド系
   ＬＢ膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の直流駆動エレクトロルミネッセント・デバイス。