JPH0268888A - Ｅｌ素子 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、　ＥＬ素子（電界（電圧）印加型真性電界発
光素子）に関し、特に■−■族化合物を用いたＥＬ素子
に関する。

（従来の技術） １１−Ｖｌ族化合物である硫化亜鉛（ＺｎＳ）　、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）　、硫化カルシウム（ＣａＳ）　、硫化
バリウム（ＢａＳ）　。

硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）等は、マンガン（Ｍｎ）
等の遷移金属元素、希土類（ランタノイドのセリウム（
Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）　、ネオジウム（Ｎｄ
）　。

プロメチウム（Ｐａ）　、サマリウム（Ｓｓ）　、ユー
ロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム
（Ｔｂ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈ
ｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテ
ルビウム（Ｙｂ）　、ルテチウム（Ｌｕ）　）等が添加
されて、赤色５橙色、緑色、青色の電界印加型ＥＬ素子
の母体材料として用いられている。

このような■−■族化合物の発光体材料を用いた従来の
ＥＬ素子の一例を第５図に示す。このＥＬ素子は、ガラ
ス基板４１上に９例えばインジウム・錫の酸化物（ＩＴ
Ｏ）膜等でなる透明導電層４２が積層されている。該透
明導電層４２は、平行になった多数の帯状電極部の一端
部同士を連結したくし形状をしており、該透明導電１ｉ
４２には、各帯状電極部の一端部同士を連結する部分を
除いて第１絶縁層４３および第２絶縁層４４が積層され
ている。該透明導電層４２の各帯状電極部には金属電極
４９が配設されている。これらの絶縁層４３および４４
は２例えばＳｉｎｇ。

Ｓｉ＋Ｎａ、　ＡｌｚＯｉ等の複合層とされているが、
これらの材料を混合した一層構造としてもよい。第２絶
縁層４４には、　ＺｎＳに数％のＭｎを添加した発光層
４５が積層され、該発光層４５上に、第３絶縁層４６お
よび第４絶縁層４７が積層されている。これらの絶縁層
４６および４７も上記第１および第２絶縁層４３および
４４と同様の材料の複合層である。第４絶縁層４７上に
は、　ＡＩ等の金属を用いたくし形の金属電極４８が積
層されている。該くし形の金属電極４８は、平行になっ
た多数の帯状電極部が、下方のくし形の透明電極７１４
２の帯状電極部と直交するように配設されている。

このようなＥＬ素子は、該金属電極４８の各帯状電極部
と、透明導電層４２の各帯状電極部との間に。

電圧を選択的に印加して１両帯状電極部の交差領域に電
界を形成し１発光層４５におけるその交差領域を発光画
素として発光させている。

なお、上記ＥＬ素子は２発光層４５としてＭｎが添加さ
れたＺｎＳを用いる構成であるが、　Ｔｂ、　Ｔｍ、あ
るいはＥｕが添加されたＺｎＳ、　Ｃｅが添加されたＣ
ａＳ。

Ｃｅが添加されたＳｒＳ等を発光層として用いても同様
である。

（発明が解決しようとする課題） このように発光層４５が絶縁層４３および４４と絶縁層
４６および４７とにより挟まれて絶縁されたＥＬ素子で
は透明導電層４２を、各絶縁層４３および４４９発光層
４５．各絶縁層４６および４７等に先立って基板４１上
に積層しなければならない。このため、導電層４２０層
厚は、後に該発光層４５上に積層される各層の厚さに比
較して十分に厚くすることは困難である。

その結果、クシ形状になった透明導電層４２の帯状電極
部が薄くなるため、この帯状電極部の長さが１０インチ
（約２５ｃｍ）以上になると、該帯状電極部自体が有す
る電気抵抗により電圧降下が生じ、該帯状電極部により
発光層全体に一定の電圧を印加することができなくなる
。その結果、帯状電極部の電圧が降下した部分により発
光される発光層部分は、他の部分よりも発光輝度が低（
なり１発光層全体に均一な発光輝度が得られない。

また、このように、透明導電層４２の各帯状電極部には
、その内部に抵抗分布が形成され、しかも各帯状電極部
にて電圧が印加されることにより発光される発光層の発
光画素が容量性であることがら、　ＥＬ素子全体に抵抗
と容量にて規定される分布定数回路が形成される。その
結果、各画素の発光時定数（発光の応答）にばらつきが
生じ、各画素を同時に発光させることができなくなるお
それがある。このようなおそれは、　ＥＬ素子全体が大
型化して２発光画面が４０インチ程度以上になれば、顕
著になる。

さらに、上述したＥＬ素子では透明導電層４２上に積層
される第１および第２絶縁［４３および４４は。

発光層４５上に積層される第３および第４絶縁層４６お
よび４７と同様の特性（安定性）を要求されることから
、第１および第２絶縁層４３および４４の作製と同様の
精度で第３および第４絶縁層４６および４７を作製する
必要がある。絶縁層形成プロセスは。

ＥＬ素子作製プロセスにおいて、最も複雑でしがも長時
間を要するため、このようなプロセスを２回繰り返すこ
とは、　ＥＬ素子の製造効率を著しく低下させる。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり。

その目的は、均一でかつ優れた発光輝度が得られ。

しかも製造が容易であり７大面積の画面を有する高品位
の表示装置を実現し得るＥＬ素子を提供することにある
。

（課題を解決するための手段） 本発明のＩＬＬ素子は、基板上に透明導電層を介して積
層された発光層と、該発光層上に積層された絶縁層と、
前記発光層の発光させるべき領域に対応して該絶縁層上
に配設された複数の電極と、を具備し、前記発光層の所
定領域の発光に際して一対の所定電極間に電圧を印加す
ることを特徴としてなり、そのことにより上記目的が達
成される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

本発明のＥＬ素子は、第１図に示すように、ガラス基板
１１上に１例えばＩＴＯ膜でなる透明導電層１２が積層
されており、該透明導電層１２上に２例えば１〜１０重
量％のＭｎを含有するＺｎＳでなる発光層１３が積層さ
れている。該発光層１３上には、　５１０ｚ、　５１３
Ｎ４゜ＡｌｚＯｉ　、　ＰｂＴｉＯ３等でなる第１絶縁
層１４および第２絶縁１ｉ１５が順次積層されている。

そして、該第２絶縁層１５上には、対をなす金属電極１
６ａおよび１６ｂでなる電界印加電極１６が、ドツト状
に多数配設されている。各金属電極１６ａおよび１６ｂ
は１例えば直径１ｍｍの円板状をしており、金属電極１
６ａと１６ｂの間隔は、５０〜５００　ａ　ｍ程度とさ
れている。

このような構成のＥＬ素子は次のように製造される。ま
ず、ガラス基板１１上に透明導電層１２を積層し、該透
明導電層１２上に、電子ビーム蒸着法、スパッタリング
法、原子層エピタキシー法９分子線エピタキシー法、あ
るいは有機金属気相成長法により、１〜１０重量％のＭ
ｎを含有するＺｎＳを０．５〜１μｍ程度の厚さに堆積
して発光層１３を形成する。

その後、　Ｓｉｎｇ、　５ｉＪ４．　Ａｌｚ０３．　Ｐ
ｂＴ１０ｉ等の絶縁材料を、順次、　０．０５〜１μｍ
程度の厚さに積層して。

第１および第２絶縁層１４および１５を形成する。その
後、　ＡＩ等の金属を、電子ビーム蒸着法、スパッタリ
ング法、原子層エピタキシー法２分子線エピタキシー法
、あるいは有機金属気相成長法等により、直径１ｍｍ、
間隔が５０〜５００μｍとなるように。

堆積して、対をなす金属電極１６ａおよび１６ｂでなる
電界印加用電極１６を形成する。これにより、第１図に
示すＥＬ素子が製造される。

本実施例のＥＬ素子では、電界印加用電極１６の各金属
電極１６ａおよび１６ｂ間に２例えば１５０〜３００Ｖ
の電圧範囲で交流電流を流すと、各金属電極１６ａおよ
び１６ｂの下方の第１および第２絶縁層１４および１５
と発光層１３との厚さが０．５〜３μｍ程度であり、金
属電極１６ａと１６ｂとの間隔（平均５０〜５００μｍ
）に比べて十分に短いため、電界の印加される領域は各
金属電極１６ａおよび１６ｂの直下に限定される。両金
属電極１６ａおよび１６ｂ間に電圧が印加されると、電
流は、正極側の電極（例えば１６ａ）から、その電極の
下方の発光層１３の領域を経て導電層１２に達した後に
、該導電層１２から負極側の電極（例えば１６ｂ）の下
方の発光層１３の領域を得て。

該負極側の電極に達する。従って、各金属電極１６ａお
よび１６ｂの下方の発光層１３の領域は、流れる方向が
相反する電流により、同時に橙色に発光される。両金属
電極１６ａおよび１６ｂ間に交流電流が流される場合に
は、半サイクル毎に電流の方向が逆転されるが、各金属
電極１６ａおよび１６ｂの下方の発光ＦＪ１３の領域で
は電流方向が逆転しても同様の発光状態となるため、連
続的にその発光状態が維持される。

本実施例では１発光層１３はその上面に絶縁層１４およ
び１５が積層されているが、下面は透明導電層１２に直
接接している。このため２発光層１３の界面は非対称に
なり、交流電流の通電により電界方向が半サイクル毎に
反転すれば、該発光層１３の各界面における発光特性に
差異が生ずる。しかし、交流電流のサイクルが短いため
２発光層１３の各界面における発光が混合されることに
より、一定の単色発光として視認される。

上記実施例では、電界印加用電極１６が、短い５０〜５
００μｍの間隔で配設された一対の金属電極１６ａおよ
び１６ｂにて構成されているため９両金属電極１６ａお
よび１６ｂの下方の発光層１３領域が単一領域の発光と
みなされる。そのため、各金属電極１６ａおよび１６ｂ
を半円状にそれぞれ形成して、はぼ円形状になるように
配設すれば１発光領域はほぼ円形状に視認される。また
、セグメント型数字表示や文字表示も、一対の金属電極
１６ａおよび１６ｂにて発光単位素子を形成すれば容易
に行える。

なお、このように電界印加用電極１６を、短い間隔で配
設された一対の金属電極１６ａおよび１６ｂにて構成す
ることなく３例えば多数の金属電極をドツト状に配設し
て、任意の２つの金属電極に電圧を印加する構成として
もよい、この場合は、２点が同時に発光する対発光点を
有する一般的なＥＬ素子が形成される。

本実施例のＥＬ素子は２発光層工３の上方にのみ。

第１および第２絶縁層１４および１５が設けられている
ため、製造が極めて容易である。

上記実施例では１発光層１３としてＭｎが添加されたＺ
ｎＳを用いたが、　Ｃｅが添加されたＣａＳ、　Ｃｅが
添加されたＳｒＳ、　Ｃｅが添加されたＢａＳ、　Ｔｂ
が添加されたＺｎＳ、　Ｅｕが添加されたＺｎＳ、　Ｔ
ｍが添加されたＺｎＳ等、従来用いられている発光材料
を用いても同様に構成できる。

第２図に本発明のＥＬ素子の第２実施例を示す。

本実施例では、第１図に示したＥＬ素子の導電層１２と
発光層１３との間に、１００人〜１０００人程度の厚さ
の緩衝用絶縁層１７が介装されている。その他の構成は
第１図に示すＥＬ素子と同様である。

この実施例では２発光Ｎ１３と透明導電層１２とは緩衝
用絶縁層１７にて完全に分離されているため。

第１図に示すＥＬ素子の場合に生じた発光層１３の界面
の非対称性による発光特性の非対称性が改善され２発光
層１３の各界面の発光輝度をほぼ等しくすることができ
る。また２発光の立ち上がりおよび立ち下りの時定数を
改善することも可能である。

特に１本実施例のＥＬ素子は、金属電極がドツト状に配
設され、任意の２つの金属電極に電圧を印加して１発光
層の離れた部分を発光させる場合に。

各発光部の発光輝度をほぼ等しくさせるのに有効である
。

第３図に本発明の第３実施例におけるＥＬ素子を示す。

本実施例では、基板１１上に積層された透明導電層１２
上にその一側部を除いて、緩衝用絶縁層１７、発光層１
３．第１および第２絶縁層１４および１５が順次積層さ
れており、該第２絶縁層１５上に一対の金属電極１６ａ
および１６ｂでなる電界印加用電極１６が多数配設され
ている。そして、透明導電層１２の一例部上に制御電極
１８が配設されている。該制御電極１８と電界印加用電
極１６の各金属電極１６ａおよび１６ｂとの間には、交
流が印加される。

本実施例のＥＬ素子では２発光層１３の所定領域を発光
させるべく、電界印加用電極１６の対をなす金属電極１
６ａおよび１６ｂ間に電圧を印加した状態で。

両金属電極１６ａおよび１６ｂと制御電極１８との間に
。

電圧値９位相を時系列で制御した電圧を重畳して印加す
る。これにより９例えば電界印加用電極１６による発光
の変調、その発光に新たな発光の付加。

あるいはその発光の消去等を行うことができる。

この場合、透明導電層１２を、十分に厚くすることがで
きるため２例えば発光層１３の面積がｌｍＸ１ｍ程度に
大きくなっても、各電界印加用電極１６に印加される電
圧値やその電圧の位相のずれ等が生じず、しかも、制御
電極１８に印加される電圧は。

全ての発光画素に対して共通であるため、制御性に優れ
た高品質の表示が可能となる。

第４図は１本発明の第４実施例のＥＬ素子を示す。

本実施例では、第２絶縁層１５上にマトリクス状に配設
された多数の電界印加用電極１６における一方の金属電
極１６ａ同士が、＜シ形電極２１の平行となった多数の
帯状電極部にそれぞれ接続されており。

また他方の金属１６ｂ同士が、クシ形電極２２の平行と
なった多数の帯状電極部にそれぞれ接続されている。各
電界印加用電極１６の各金属電極１６ａおよび１６ｂと
、クシ形電極２１および２２は、それぞれが相互に絶縁
されているように、絶縁層１９内に配設されている。そ
の他の構成は、第３図に示す実施例と同様である。

このようなりＬ素子は１次のように製造される。

まず、ガラス基板ｌｌ上に、透明導電層１２．緩衝用絶
縁層１７２発光層１３．第１および第２絶縁層１４およ
び１５を、順次、積層して安定化処理した後に。

電界印加用電極１６のドツト状の各金属電極１６ａおよ
び１６ｂを配設する。そして、下側のくし形電極２１の
下面に相当する位置まで絶縁層を堆積した後に、一方の
金属電極１６ａの一部が露出するように。

反応性イオンビームエツチング、プラズマエツチング等
により、ヴイアホールを形成する。このような状態で、
クシ形電極２１を構成する例えばＡＩ等の金属材料を、
ヴイアホール内および絶縁層上に積層する。このとき、
形成されるくし形電極２１がその全体にわたって必要な
導電率を有するように。

金属材料の厚さが設定される。その後、所定のくし形状
になるようにフォトレジストマスクにより金属層を覆い
、不要な領域をエツチングにより除去する。これにより
くし形電極２１が形成される。

そして、このくし形電極２１と次に形成されるくし形電
極２２とを十分に絶縁されるような厚さ５μ１以上）に
絶縁層を、該（し形電極２１を覆うように形成し、該く
し形電極２１の帯状電極部に直交した帯状電極部を有す
るくし形電極２２を形成する。そして、該くし形電極２
２を覆うように絶縁層を形成することにより１本実施例
のＥＬ素子が製造される。

該ＥＬ素子は、電界印加用電極１６の各金属電極１６ａ
および１６ｂには、各くし形電極２１および２２のマト
リクス状になった帯状電極部を介して電圧が印加される
。制御電極１８に制御電圧が印加されて。

発光領域の発光の変調等が行えるのは、第３図に示す実
施例と同様である。

なお２本実施例の電極構成は液晶デイスプレィ等の電界
印加型発光あるいは表示装置にも適用できる。

（発明の効果） 本発明のＥし素子は、このように１発光層上に積層され
た複数の電極における一対の電極間に電圧を印加するこ
とにより発光層の所定領域を発光させる構成であるため
、各電極には電圧降下することなく所定の電圧が印加さ
れ、各発光領域の発光輝度を均一化し得る。その結果１
発光層の面積が大型化しても、その全ての領域において
発光輝度が低下するおそれがない。

Ｕ旧１＠誦ＪμＩ先咀 第１図〜第４図はそれぞれ本発明のＥＬ素子の一例を示
す断面図、第５図は従来のＥＬ素子の一例を示す断面図
である。

１１・・・ガラス基板、１２・・・透明導電層、１３・
・・発光層。

１４・・・第１絶縁層、１５・・・第２絶縁層、１６・
・・電界印加用電極。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．基板上に透明導電層を介して積層された発光層と，
   該発光層上に積層された絶縁層と，前記発光層の発光さ
   せるべき領域に対応して該絶縁層上に配設された複数の
   電極と，を具備し，前記発光層の所定領域の発光に際し
   て一対の所定電極間に電圧を印加することを特徴とする
   ＥＬ素子．