JPH07130471A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子Info
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- JPH07130471A JPH07130471A JP5301092A JP30109293A JPH07130471A JP H07130471 A JPH07130471 A JP H07130471A JP 5301092 A JP5301092 A JP 5301092A JP 30109293 A JP30109293 A JP 30109293A JP H07130471 A JPH07130471 A JP H07130471A
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- insulating layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高輝度を有するエレクトロルミネッセンス素子
を提供すること。 【構成】エレクトロルミネッセンス素子10は、絶縁性の
ガラス基板１上に、第１金属電極21、低屈折率絶縁層3
1、高屈折率絶縁層32、低屈折率絶縁層33からなる第１
絶縁層（反射増加膜)3、発光層４、第２絶縁層５、第２
電極６、第３絶縁層７及び有機顔料分散型フィルタ８が
積層形成されている。反射増加膜と、金属電極を組み合
わせることにより、金属電極のみの反射率以上に所望の
波長での反射を効果的にし、輝度を向上できる。発光ピ
ーク波長は610nm であり、この波長において、反射率を
60％に増加する事ができ、第１電極の金属電極にガラス
基板の熱膨張係数に近いTa（20℃〜 500℃の温度範囲で
熱膨張係数が 1×10-5以下）を用い、剥離などなく良好
な結果を得、実用的なエレクトロルミネッセンス素子を
提供できた。
を提供すること。 【構成】エレクトロルミネッセンス素子10は、絶縁性の
ガラス基板１上に、第１金属電極21、低屈折率絶縁層3
1、高屈折率絶縁層32、低屈折率絶縁層33からなる第１
絶縁層（反射増加膜)3、発光層４、第２絶縁層５、第２
電極６、第３絶縁層７及び有機顔料分散型フィルタ８が
積層形成されている。反射増加膜と、金属電極を組み合
わせることにより、金属電極のみの反射率以上に所望の
波長での反射を効果的にし、輝度を向上できる。発光ピ
ーク波長は610nm であり、この波長において、反射率を
60％に増加する事ができ、第１電極の金属電極にガラス
基板の熱膨張係数に近いTa（20℃〜 500℃の温度範囲で
熱膨張係数が 1×10-5以下）を用い、剥離などなく良好
な結果を得、実用的なエレクトロルミネッセンス素子を
提供できた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば車載用メータ等
の表示器に使用されるエレクトロルミネッセンス素子に
関し、特に金属電極を有するエレクトロルミネッセンス
素子に関する。
の表示器に使用されるエレクトロルミネッセンス素子に
関し、特に金属電極を有するエレクトロルミネッセンス
素子に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）
素子は、硫化亜鉛(ZnS) などの蛍光体に電界をかけたと
きに発光する現象を利用したもので、自発光型の平面デ
ィスプレイを構成するものとして注目されている。図４
は、従来のＥＬ素子１２の典型的な断面構造を示した模
式図である。ＥＬ素子１２は、絶縁性基板であるガラス
基板１上に、第１電極２２、第１絶縁層３、発光層４、
第２絶縁層５及び第２電極６が順次積層され形成されて
いる。第１電極としてITO 等の透明電極、第１絶縁層及
び第２絶縁層としてTa2O5 等をスパッタ法などにより形
成する。発光層としてZnS を母体材料とし、Mn,Tb,Sm,T
m などを発光中心元素として添加して、真空蒸着やスパ
ッタ法により形成する。発光中心の種類により所望の発
光色として、上記Mnではオレンジ色、Tbでは緑色、Smで
は赤色、Tmでは青色がそれぞれ得られる。その上に第２
絶縁層、第２電極を形成しＥＬ素子を構成する。しか
し、上述の構造から成るＥＬ素子の発光輝度は、フルカ
ラー化の基本となるRGB(赤、緑、青）の３原色について
は、何れも実用的レベルには至っていないのが現状であ
る。
素子は、硫化亜鉛(ZnS) などの蛍光体に電界をかけたと
きに発光する現象を利用したもので、自発光型の平面デ
ィスプレイを構成するものとして注目されている。図４
は、従来のＥＬ素子１２の典型的な断面構造を示した模
式図である。ＥＬ素子１２は、絶縁性基板であるガラス
基板１上に、第１電極２２、第１絶縁層３、発光層４、
第２絶縁層５及び第２電極６が順次積層され形成されて
いる。第１電極としてITO 等の透明電極、第１絶縁層及
び第２絶縁層としてTa2O5 等をスパッタ法などにより形
成する。発光層としてZnS を母体材料とし、Mn,Tb,Sm,T
m などを発光中心元素として添加して、真空蒸着やスパ
ッタ法により形成する。発光中心の種類により所望の発
光色として、上記Mnではオレンジ色、Tbでは緑色、Smで
は赤色、Tmでは青色がそれぞれ得られる。その上に第２
絶縁層、第２電極を形成しＥＬ素子を構成する。しか
し、上述の構造から成るＥＬ素子の発光輝度は、フルカ
ラー化の基本となるRGB(赤、緑、青）の３原色について
は、何れも実用的レベルには至っていないのが現状であ
る。
【０００３】そこで、近年、オレンジ色発光を呈するZn
S:Mn系の発光層からなるＥＬ素子に波長570nm より短い
波長の光をカットするフィルタを用いて赤色発光を得た
り、青緑色発光を呈するSrS:Ce系の発光層からなるＥＬ
素子に波長500nm 以上の光をカットするフィルタを用い
て青色発光を得る方法が提案されている。しかし、フィ
ルタにより色純度のよい光は得られるものの、発光輝度
は低下する。
S:Mn系の発光層からなるＥＬ素子に波長570nm より短い
波長の光をカットするフィルタを用いて赤色発光を得た
り、青緑色発光を呈するSrS:Ce系の発光層からなるＥＬ
素子に波長500nm 以上の光をカットするフィルタを用い
て青色発光を得る方法が提案されている。しかし、フィ
ルタにより色純度のよい光は得られるものの、発光輝度
は低下する。
【０００４】一方、発光輝度を向上させる手段に従来技
術としては、実開平3-69899 号公報がある。ここでは、
透過型ＥＬ素子において、発光層より前面の絶縁層の膜
厚を、発光層のピーク波長で反射率が最小となるよう設
定し、かつ発光層より背面の絶縁層の膜厚を、発光層の
ピーク波長で反射率が最大となるよう設定し、表示輝度
の向上を図っている。しかしながら実質、輝度向上効果
は少ない。その他にも、(a) 光取り出し側とは反対側の
電極に金属電極を用いる、(b) 発光層に熱処理を施す方
法等が提案されている。
術としては、実開平3-69899 号公報がある。ここでは、
透過型ＥＬ素子において、発光層より前面の絶縁層の膜
厚を、発光層のピーク波長で反射率が最小となるよう設
定し、かつ発光層より背面の絶縁層の膜厚を、発光層の
ピーク波長で反射率が最大となるよう設定し、表示輝度
の向上を図っている。しかしながら実質、輝度向上効果
は少ない。その他にも、(a) 光取り出し側とは反対側の
電極に金属電極を用いる、(b) 発光層に熱処理を施す方
法等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のフィルタ、金属
電極及び発光層熱処理を組み合わせる事により、色純度
が良く、高輝度発光であるＥＬ素子を得る事ができる。
しかし、マルチカラー及びフルカラーのＥＬ素子を形成
するためにＥＬ素子を対向させる構成の場合、フィルタ
を挿入したＥＬ素子は、光取り出し方向からみて奥側に
位置させなければならず、金属電極と組み合わせる為に
は、金属電極を光取り出し側でない第１電極に配置する
必要がある。金属電極が第１電極の場合、電極より上の
各層は蒸着、スパッタなどでガラス基板を加熱しながら
堆積させたり、発光層の熱処理工程にさらされる等、高
温にさらされる事が多く、ガラス基板の熱膨張係数（約
4×10-6）との差が大きい場合、剥離が生じるという問
題がある。
電極及び発光層熱処理を組み合わせる事により、色純度
が良く、高輝度発光であるＥＬ素子を得る事ができる。
しかし、マルチカラー及びフルカラーのＥＬ素子を形成
するためにＥＬ素子を対向させる構成の場合、フィルタ
を挿入したＥＬ素子は、光取り出し方向からみて奥側に
位置させなければならず、金属電極と組み合わせる為に
は、金属電極を光取り出し側でない第１電極に配置する
必要がある。金属電極が第１電極の場合、電極より上の
各層は蒸着、スパッタなどでガラス基板を加熱しながら
堆積させたり、発光層の熱処理工程にさらされる等、高
温にさらされる事が多く、ガラス基板の熱膨張係数（約
4×10-6）との差が大きい場合、剥離が生じるという問
題がある。
【０００６】発明者らは、上述の様々な問題点を考慮に
いれ、図３に示すように、波長590nm より短い波長の光
をカットするフィルターを素子上部に挿入し、従来構成
の第１電極のみを金属電極に変えてエレクトロルミネッ
センス素子を作製し、輝度向上効果について検討した
が、金属薄膜の反射率から期待されるほどの輝度向上効
果は得られなかった経緯がある。本発明は、上記の課題
を解決するために成されたものであり、その目的とする
ところは、高輝度を有するエレクトロルミネッセンス素
子を提供することである。
いれ、図３に示すように、波長590nm より短い波長の光
をカットするフィルターを素子上部に挿入し、従来構成
の第１電極のみを金属電極に変えてエレクトロルミネッ
センス素子を作製し、輝度向上効果について検討した
が、金属薄膜の反射率から期待されるほどの輝度向上効
果は得られなかった経緯がある。本発明は、上記の課題
を解決するために成されたものであり、その目的とする
ところは、高輝度を有するエレクトロルミネッセンス素
子を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成における特徴は、金属電極と光取り出し
用の透明電極とからなる一対の電極間に、蛍光体を含む
発光層、および絶縁層が配設されたエレクトロルミネッ
センス素子において、前記金属電極上に第一低屈折率絶
縁層を有し、前記発光層の直下に、低屈折率絶縁層と、
該低屈折率絶縁層の直下の高屈折率絶縁層との積層を少
なくとも一組以上有し、前記各絶縁層の厚みが、前記発
光層から放射される波長λにより、数１式で決まるｄを
中心とする厚さｄ±λ／10となっていることである。こ
こで、低屈折率絶縁層とは屈折率が1.8 以下の絶縁層、
高屈折率絶縁層とは、屈折率が1.8 以上の絶縁層とし、
望ましくは屈折率の差が大きい構成とする。
の本発明の構成における特徴は、金属電極と光取り出し
用の透明電極とからなる一対の電極間に、蛍光体を含む
発光層、および絶縁層が配設されたエレクトロルミネッ
センス素子において、前記金属電極上に第一低屈折率絶
縁層を有し、前記発光層の直下に、低屈折率絶縁層と、
該低屈折率絶縁層の直下の高屈折率絶縁層との積層を少
なくとも一組以上有し、前記各絶縁層の厚みが、前記発
光層から放射される波長λにより、数１式で決まるｄを
中心とする厚さｄ±λ／10となっていることである。こ
こで、低屈折率絶縁層とは屈折率が1.8 以下の絶縁層、
高屈折率絶縁層とは、屈折率が1.8 以上の絶縁層とし、
望ましくは屈折率の差が大きい構成とする。
【０００８】又、別の構成の特徴は、金属電極を第１電
極として絶縁性基板上に形成した構造の場合、熱膨張係
数が20℃〜 500℃の温度範囲で１×10-5以下である金属
を用いることである。
極として絶縁性基板上に形成した構造の場合、熱膨張係
数が20℃〜 500℃の温度範囲で１×10-5以下である金属
を用いることである。
【０００９】さらに別の構成としては、前記発光層が59
0nm 以上の長い波長の発光スペクトルを含む光を放射す
る蛍光体からなり、前記金属電極から光取り出し側に反
射される反射光が590nm 以上の長い波長域で多くなる厚
さで、光取り出し側に、前記反射光の590nm 以上の長い
波長の光を透過し、590nm より短い波長の光を吸収及び
／または反射してカットするフィルターを設けたことを
特徴とし、また別の構成は、前記発光層が500nm 以下の
短い波長の発光スペクトルを含む光を放射する蛍光体か
らなり、前記金属電極から光取り出し側に反射される反
射光が500nm 以下の短い波長域で高くなる厚さで、光取
り出し側に、前記反射光の500nm 以下の短い波長の光を
透過し、500nm より長い波長の光を吸収及び／または反
射してカットするフィルターを設けたことを特徴とす
る。
0nm 以上の長い波長の発光スペクトルを含む光を放射す
る蛍光体からなり、前記金属電極から光取り出し側に反
射される反射光が590nm 以上の長い波長域で多くなる厚
さで、光取り出し側に、前記反射光の590nm 以上の長い
波長の光を透過し、590nm より短い波長の光を吸収及び
／または反射してカットするフィルターを設けたことを
特徴とし、また別の構成は、前記発光層が500nm 以下の
短い波長の発光スペクトルを含む光を放射する蛍光体か
らなり、前記金属電極から光取り出し側に反射される反
射光が500nm 以下の短い波長域で高くなる厚さで、光取
り出し側に、前記反射光の500nm 以下の短い波長の光を
透過し、500nm より長い波長の光を吸収及び／または反
射してカットするフィルターを設けたことを特徴とす
る。
【００１０】第二発明の構成の特徴は、透光性絶縁基板
上に、第１発光色を呈する発光層、及び絶縁層を、一対
の透明電極間に挟んで形成した第１透光性エレクトロル
ミネッセンス素子と、前記第１発光色と異なる第２発光
色を呈する第２発光層、及び絶縁層を、少なくとも光取
り出し側が透明電極よりなる一対の電極間でに挟んで絶
縁性基板上に形成した第２エレクトロルミネッセンス素
子とを、表示側に第１透光性エレクトロルミネッセンス
素子を配置し、かつ第２エレクトロルミネッセンス素子
の光取り出し側の電極を第１透光性エレクトロルミネッ
センス素子の片側の電極と向かい合う形で配置して、前
記各絶縁基板間を一定の間隙に保持するとともに、その
間隙に透光性絶縁物質を充填し気密封止してなる可変色
のエレクトロルミネッセンス素子において、金属電極
が、前記第２エレクトロルミネッセンス素子の第１電極
として前記絶縁性基板上に形成された構造であって、前
記金属電極の熱膨張係数が、20℃〜 500℃の温度範囲で
１×10-5以下の金属材料である素子となっていることで
ある。
上に、第１発光色を呈する発光層、及び絶縁層を、一対
の透明電極間に挟んで形成した第１透光性エレクトロル
ミネッセンス素子と、前記第１発光色と異なる第２発光
色を呈する第２発光層、及び絶縁層を、少なくとも光取
り出し側が透明電極よりなる一対の電極間でに挟んで絶
縁性基板上に形成した第２エレクトロルミネッセンス素
子とを、表示側に第１透光性エレクトロルミネッセンス
素子を配置し、かつ第２エレクトロルミネッセンス素子
の光取り出し側の電極を第１透光性エレクトロルミネッ
センス素子の片側の電極と向かい合う形で配置して、前
記各絶縁基板間を一定の間隙に保持するとともに、その
間隙に透光性絶縁物質を充填し気密封止してなる可変色
のエレクトロルミネッセンス素子において、金属電極
が、前記第２エレクトロルミネッセンス素子の第１電極
として前記絶縁性基板上に形成された構造であって、前
記金属電極の熱膨張係数が、20℃〜 500℃の温度範囲で
１×10-5以下の金属材料である素子となっていることで
ある。
【００１１】
【作用及び発明の効果】金属電極と発光層の間の絶縁層
を、反射増加膜となるような構成とした。即ちこの反射
増加膜とは、金属電極と発光層の間に低屈折率膜、高屈
折率膜、低屈折率膜と、屈折率の異なる絶縁層を繰り返
し奇数層積層したもので、屈折率の異なる層界面に光が
入射すると光は反射される。ここで低屈折率絶縁層と
は、屈折率が1.8 以下の絶縁層、高屈折率絶縁層とは、
屈折率が1.8 以上の絶縁層とする。低屈折率と高屈折率
の差が大きいほど反射増加膜の効果は高くなる。この反
射は金属電極からの反射に限らず、絶縁膜で生じてもよ
いので、低屈折率膜と高屈折率膜との積層が何層設けら
れていてもよく、発光層と金属電極は屈折率が比較的大
きいので、それに接触する層は低屈折率層である必要が
あり、従って絶縁層の構成は奇数層となる。
を、反射増加膜となるような構成とした。即ちこの反射
増加膜とは、金属電極と発光層の間に低屈折率膜、高屈
折率膜、低屈折率膜と、屈折率の異なる絶縁層を繰り返
し奇数層積層したもので、屈折率の異なる層界面に光が
入射すると光は反射される。ここで低屈折率絶縁層と
は、屈折率が1.8 以下の絶縁層、高屈折率絶縁層とは、
屈折率が1.8 以上の絶縁層とする。低屈折率と高屈折率
の差が大きいほど反射増加膜の効果は高くなる。この反
射は金属電極からの反射に限らず、絶縁膜で生じてもよ
いので、低屈折率膜と高屈折率膜との積層が何層設けら
れていてもよく、発光層と金属電極は屈折率が比較的大
きいので、それに接触する層は低屈折率層である必要が
あり、従って絶縁層の構成は奇数層となる。
【００１２】又、発光層から放射される波長域の光が金
属電極によって光取り出し側に反射され、その反射光を
強める（＝反射率が高くなる）ことになる各絶縁層の膜
厚は、数１式を満たす厚さとする。この反射増加膜と、
金属電極を組み合わせることにより、金属電極のみの反
射率以上に、所望の波長での反射を効果的に上げ、輝度
を向上させることができる。
属電極によって光取り出し側に反射され、その反射光を
強める（＝反射率が高くなる）ことになる各絶縁層の膜
厚は、数１式を満たす厚さとする。この反射増加膜と、
金属電極を組み合わせることにより、金属電極のみの反
射率以上に、所望の波長での反射を効果的に上げ、輝度
を向上させることができる。
【００１３】又、上記金属電極は、第１電極としてガラ
ス基板上に形成した構造の場合、熱膨張係数が20℃〜 5
00℃の温度範囲で 1×10-5以下とする。これにより、金
属電極上の各層成膜時における高温や、発光層の輝度向
上のための熱処理にさらされても、剥離する事なく素子
を形成する事ができる。
ス基板上に形成した構造の場合、熱膨張係数が20℃〜 5
00℃の温度範囲で 1×10-5以下とする。これにより、金
属電極上の各層成膜時における高温や、発光層の輝度向
上のための熱処理にさらされても、剥離する事なく素子
を形成する事ができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係るＥＬ素子の断面構造を示し
た模式図である。ＥＬ素子１０は、絶縁性基板であるガ
ラス基板１上に順次、第１金属電極２１、低屈折率絶縁
層３１、高屈折率絶縁層３２、低屈折率絶縁層３３から
なる第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁層５、第２電極
６、第３絶縁層７及び有機顔料分散型フィルタ８が積層
形成され構成されている。尚、ＥＬ素子１０では矢印方
向に光を取り出している。又、以下各層の膜厚値はその
中央部分を基準として述べてある。
明する。図１は本発明に係るＥＬ素子の断面構造を示し
た模式図である。ＥＬ素子１０は、絶縁性基板であるガ
ラス基板１上に順次、第１金属電極２１、低屈折率絶縁
層３１、高屈折率絶縁層３２、低屈折率絶縁層３３から
なる第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁層５、第２電極
６、第３絶縁層７及び有機顔料分散型フィルタ８が積層
形成され構成されている。尚、ＥＬ素子１０では矢印方
向に光を取り出している。又、以下各層の膜厚値はその
中央部分を基準として述べてある。
【００１５】次に、上述のＥＬ素子１０の製造方法を以
下に述べる。 a)絶縁性基板であるガラス基板１（ノンアルカリガラ
ス、歪点 650℃）上に、Ta（タンタル）金属をターゲッ
トとしてDCスパッタ法により成膜し、金属電極とした。 b)その後ドライエッチングにより所望のパターン形状に
加工し、第１金属電極２１を形成した。第一金属電極２
１は、20℃〜 500℃の温度範囲で熱膨張係数が 1×10-5
以下となる。 c)その上部に、屈折率が1.8 以下の低屈折率絶縁層を形
成する。低屈折率絶縁層としてとして、例えば、シリコ
ンをターゲットとして用い、アルゴン、酸素の混合ガス
雰囲気中で高周波スパッタ法により屈折率ｎ＝1.45のSi
O2（酸化珪素）３１を成膜する。 d)その上に、屈折率が1.8 以上の高屈折率絶縁層を形成
する。高屈折率絶縁層として、例えば、Ta2O5(５酸化タ
ンタル）、Al2O3(酸化アルミニウム）を混合ターゲット
として用い、アルゴン、酸素の混合ガス雰囲気中で高周
波スパッタ法により屈折率ｎ＝2.06の Ta2O5・Al2O3 ３
２を成膜する。 e)その上に、再びSiO2３３を成膜し、第１絶縁層（反射
増加膜）３を形成した。なお、膜厚は数１式に基づき、
低屈折率絶縁層３１を110nm 、高屈折率絶縁層３２を22
0nm 、低屈折率絶縁層３３を110nm とした。 f)更に、発光中心としてマンガン(Mn)を添加したZnS を
ターゲットとして用い、蒸着法により成膜し、発光層４
を形成した。 g)その後、ＥＬ素子１０を 5×10-4Paの真空中、400 〜
600℃で３時間熱処理を行った。 h)その上に、シリコンをターゲットとして用い、アルゴ
ン、窒素、酸素の混合ガス雰囲気中で高周波スパッタ法
によりSiON（酸窒化珪素）を、又、Ta2O5,Al2O3を混合
ターゲットとして用い、アルゴン、酸素の混合ガス雰囲
気中で高周波スパッタ法により Ta2O5・Al2O3 を成膜
し、SiON／ Ta2O5・Al2O3 の２層から成る第２絶縁層５
を形成した。 i)その上に、Ga2O3(酸化ガリウム）を添加したZnO(酸化
亜鉛）を蒸着材として用い、イオンプレーティングによ
り成膜し、その後、ウエットエッチングにより所望形状
に加工し、第２電極６を形成した。 j)その上に、SiONから成る第３絶縁層７を、第２絶縁層
のSiONと同一の方法で形成した。 k)上記第３絶縁層７上に、既知の量分の有機顔料を滴下
し、スピンナーにより有機顔料分散型の赤色光透過フィ
ルタ８を形成した。 l)以降、露光現像、そして140 ℃×2minでレジストベー
クを行った。 m)最終的には、ＥＬ素子１０の最上層レジスト８の上
に、吸湿防止のため、シリコンオイルの真空注入後、ガ
ラス基板が組み付けられている。
下に述べる。 a)絶縁性基板であるガラス基板１（ノンアルカリガラ
ス、歪点 650℃）上に、Ta（タンタル）金属をターゲッ
トとしてDCスパッタ法により成膜し、金属電極とした。 b)その後ドライエッチングにより所望のパターン形状に
加工し、第１金属電極２１を形成した。第一金属電極２
１は、20℃〜 500℃の温度範囲で熱膨張係数が 1×10-5
以下となる。 c)その上部に、屈折率が1.8 以下の低屈折率絶縁層を形
成する。低屈折率絶縁層としてとして、例えば、シリコ
ンをターゲットとして用い、アルゴン、酸素の混合ガス
雰囲気中で高周波スパッタ法により屈折率ｎ＝1.45のSi
O2（酸化珪素）３１を成膜する。 d)その上に、屈折率が1.8 以上の高屈折率絶縁層を形成
する。高屈折率絶縁層として、例えば、Ta2O5(５酸化タ
ンタル）、Al2O3(酸化アルミニウム）を混合ターゲット
として用い、アルゴン、酸素の混合ガス雰囲気中で高周
波スパッタ法により屈折率ｎ＝2.06の Ta2O5・Al2O3 ３
２を成膜する。 e)その上に、再びSiO2３３を成膜し、第１絶縁層（反射
増加膜）３を形成した。なお、膜厚は数１式に基づき、
低屈折率絶縁層３１を110nm 、高屈折率絶縁層３２を22
0nm 、低屈折率絶縁層３３を110nm とした。 f)更に、発光中心としてマンガン(Mn)を添加したZnS を
ターゲットとして用い、蒸着法により成膜し、発光層４
を形成した。 g)その後、ＥＬ素子１０を 5×10-4Paの真空中、400 〜
600℃で３時間熱処理を行った。 h)その上に、シリコンをターゲットとして用い、アルゴ
ン、窒素、酸素の混合ガス雰囲気中で高周波スパッタ法
によりSiON（酸窒化珪素）を、又、Ta2O5,Al2O3を混合
ターゲットとして用い、アルゴン、酸素の混合ガス雰囲
気中で高周波スパッタ法により Ta2O5・Al2O3 を成膜
し、SiON／ Ta2O5・Al2O3 の２層から成る第２絶縁層５
を形成した。 i)その上に、Ga2O3(酸化ガリウム）を添加したZnO(酸化
亜鉛）を蒸着材として用い、イオンプレーティングによ
り成膜し、その後、ウエットエッチングにより所望形状
に加工し、第２電極６を形成した。 j)その上に、SiONから成る第３絶縁層７を、第２絶縁層
のSiONと同一の方法で形成した。 k)上記第３絶縁層７上に、既知の量分の有機顔料を滴下
し、スピンナーにより有機顔料分散型の赤色光透過フィ
ルタ８を形成した。 l)以降、露光現像、そして140 ℃×2minでレジストベー
クを行った。 m)最終的には、ＥＬ素子１０の最上層レジスト８の上
に、吸湿防止のため、シリコンオイルの真空注入後、ガ
ラス基板が組み付けられている。
【００１６】なお、この実施例における各層の膜厚は、
第１金属電極２が 100nm、第１絶縁層３がSiO2の 110n
m、 Ta2O5・Al2O3 の220nm とSiO2の110nm の３層構成
で450nm 、発光層４が 800nm、第２絶縁層５がSiONの10
0nm と Ta2O5・Al2O3 の 400nmの２層構成で500nm 、第
２電極６が 400nm、第３絶縁層が500nm 、赤色光透過フ
ィルタが2000nmである。
第１金属電極２が 100nm、第１絶縁層３がSiO2の 110n
m、 Ta2O5・Al2O3 の220nm とSiO2の110nm の３層構成
で450nm 、発光層４が 800nm、第２絶縁層５がSiONの10
0nm と Ta2O5・Al2O3 の 400nmの２層構成で500nm 、第
２電極６が 400nm、第３絶縁層が500nm 、赤色光透過フ
ィルタが2000nmである。
【００１７】この反射増加膜３では、各層の界面で光が
反射する。まず発光層４から基板側へ放射された光は低
屈折率絶縁層３３との界面で反射する。低屈折率絶縁層
３３を通過した光は、高屈折率絶縁層３２へ入射する際
に反射する。また高屈折率絶縁層３２を通過した光が、
低屈折率絶縁層３１との界面でも反射し、さらに最終的
に金属電極で反射する。そしてこれらの反射した光は、
三つの絶縁層３１、３２、３３それぞれが強め合う関係
の数１式の厚さとなっているので、お互いに干渉を起こ
して、光取り出し側へ強く反射する。高屈折率絶縁層が
複数含まれる場合は界面の反射が多数となり、より干渉
に寄与することになり、反射はより強くなる。つまり全
体として反射率が高くなる。
反射する。まず発光層４から基板側へ放射された光は低
屈折率絶縁層３３との界面で反射する。低屈折率絶縁層
３３を通過した光は、高屈折率絶縁層３２へ入射する際
に反射する。また高屈折率絶縁層３２を通過した光が、
低屈折率絶縁層３１との界面でも反射し、さらに最終的
に金属電極で反射する。そしてこれらの反射した光は、
三つの絶縁層３１、３２、３３それぞれが強め合う関係
の数１式の厚さとなっているので、お互いに干渉を起こ
して、光取り出し側へ強く反射する。高屈折率絶縁層が
複数含まれる場合は界面の反射が多数となり、より干渉
に寄与することになり、反射はより強くなる。つまり全
体として反射率が高くなる。
【００１８】図２は、上述の方法にて製造したＥＬ素子
１０（本発明品）の、各波長に対する反射率の変化を示
したものである。尚、比較のため従来方法にて第１電極
をTaとして製造した図３のＥＬ素子１１（従来品）にお
ける各波長に対する反射率の変化についても示した。従
来品の各層の膜厚は、第１金属電極２１が 100nm、第１
絶縁層３が Ta2O5・Al2O3 の400nm 、発光層４が 800n
m、第２絶縁層５がSiONの100nm と Ta2O5・Al2O3 の 40
0nmの２層構成で500nm 、第２電極６が 400nm、第３絶
縁層が500nm 、赤色光透過フィルタが2000nmである。こ
れらの膜厚は、本発明品と比較して第１絶縁層の構成の
みが違うだけとしてある。
１０（本発明品）の、各波長に対する反射率の変化を示
したものである。尚、比較のため従来方法にて第１電極
をTaとして製造した図３のＥＬ素子１１（従来品）にお
ける各波長に対する反射率の変化についても示した。従
来品の各層の膜厚は、第１金属電極２１が 100nm、第１
絶縁層３が Ta2O5・Al2O3 の400nm 、発光層４が 800n
m、第２絶縁層５がSiONの100nm と Ta2O5・Al2O3 の 40
0nmの２層構成で500nm 、第２電極６が 400nm、第３絶
縁層が500nm 、赤色光透過フィルタが2000nmである。こ
れらの膜厚は、本発明品と比較して第１絶縁層の構成の
みが違うだけとしてある。
【００１９】本発明品の発光ピーク波長は、発光層４の
発光ピーク波長575nm に590nm 以下の波長をカットする
フィルタ８を塗布しているため、610nm であり、色度座
標値は、Ｘ＝0.64、Ｙ＝0.36である。この波長において
本発明品では、反射率を従来では10％であったものを60
％に増加する事ができた（図２）。
発光ピーク波長575nm に590nm 以下の波長をカットする
フィルタ８を塗布しているため、610nm であり、色度座
標値は、Ｘ＝0.64、Ｙ＝0.36である。この波長において
本発明品では、反射率を従来では10％であったものを60
％に増加する事ができた（図２）。
【００２０】なお、フィルタの挿入位置としては、次の
３つが考えられる。ガラス基板に対して素子とは反対
側の面に形成する。ガラス基板と発光層の間の任意の
位置に形成する。発光層より上側の任意の位置に形成
する。
３つが考えられる。ガラス基板に対して素子とは反対
側の面に形成する。ガラス基板と発光層の間の任意の
位置に形成する。発光層より上側の任意の位置に形成
する。
【００２１】は、ガラス基板表面に形成されるため、
フィルタに傷が付きやすいという問題点がある。は、
フィルタより上の各層が、蒸着、スパッタなどでガラス
基板を加熱しながら堆積されたりすること、および発光
層が、発光輝度を向上させるための熱処理工程にさらさ
れるため、それらの温度に耐え得るフィルタ素材でなけ
ればならず、材料選択性に乏しく、現実的でない。又、
単色のＥＬ素子では問題ないが、マルチカラー及びフル
カラーのＥＬ素子を形成するためにＥＬ素子を向い合わ
せる場合、の挿入位置でのＥＬ素子は、光取り出し方
向が基板側であるため手前側にならなければならず、金
属電極と組み合わせる事は困難である。は、フィルタ
が熱処理工程にさらされることはないが、光取り出し方
向が素子側となるため、金属電極とフィルタを組み合わ
せるためには、金属電極を第１電極に持ってこなければ
ならない。金属電極が第１電極の場合、電極より上の各
層は蒸着、スパッタなどでガラス基板を加熱しながら堆
積させたり、発光層の熱処理工程にさらされる等、高温
にさらされる事が多く、ガラス基板の熱膨張係数（約 4
×10-6）との差が大きい場合、剥離が生じる。
フィルタに傷が付きやすいという問題点がある。は、
フィルタより上の各層が、蒸着、スパッタなどでガラス
基板を加熱しながら堆積されたりすること、および発光
層が、発光輝度を向上させるための熱処理工程にさらさ
れるため、それらの温度に耐え得るフィルタ素材でなけ
ればならず、材料選択性に乏しく、現実的でない。又、
単色のＥＬ素子では問題ないが、マルチカラー及びフル
カラーのＥＬ素子を形成するためにＥＬ素子を向い合わ
せる場合、の挿入位置でのＥＬ素子は、光取り出し方
向が基板側であるため手前側にならなければならず、金
属電極と組み合わせる事は困難である。は、フィルタ
が熱処理工程にさらされることはないが、光取り出し方
向が素子側となるため、金属電極とフィルタを組み合わ
せるためには、金属電極を第１電極に持ってこなければ
ならない。金属電極が第１電極の場合、電極より上の各
層は蒸着、スパッタなどでガラス基板を加熱しながら堆
積させたり、発光層の熱処理工程にさらされる等、高温
にさらされる事が多く、ガラス基板の熱膨張係数（約 4
×10-6）との差が大きい場合、剥離が生じる。
【００２２】しかし発明者らは、前記のフィルタの様々
な問題点を考慮にいれ、高輝度であるマルチカラー及び
フルカラーのＥＬ素子を実現するため、フィルタ挿入位
置を例に取り、第１電極の金属電極にガラス基板の熱
膨張係数に近いTa（20℃〜 500℃の温度範囲で熱膨張係
数が 1×10-5以下）を用いてＥＬ素子を作製して良好な
結果を得、以上述べてきたように、実用的なＥＬ素子を
提供できた。
な問題点を考慮にいれ、高輝度であるマルチカラー及び
フルカラーのＥＬ素子を実現するため、フィルタ挿入位
置を例に取り、第１電極の金属電極にガラス基板の熱
膨張係数に近いTa（20℃〜 500℃の温度範囲で熱膨張係
数が 1×10-5以下）を用いてＥＬ素子を作製して良好な
結果を得、以上述べてきたように、実用的なＥＬ素子を
提供できた。
【００２３】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく、以下のような種々の変形が可能である。 (1) 第１絶縁層（反射増加膜）３は、低屈折率絶縁層と
してSiO2，高屈折率絶縁層として Ta2O5・Al2O3 で構成
したが、これらは低屈折率絶縁層として、屈折率が1.8
以下の物質、例えば、Al2O3,MgF2,SiON 、高屈折率絶縁
層として屈折率が1.8 以上の物質、例えば、Si3N4,Ta2O
5,TiO2,PbTiO3,Y2O3、その他ＥＬ素子の特性を損なわな
いような誘電体で構成しても良い。 (2) 発光層をオレンジ色発光を呈する硫化亜鉛：マンガ
ン(ZnS:Mn)に替えて例えば、赤色発光を呈する硫化亜
鉛：サマリウム(ZnS:Sm)とする。第１絶縁層の膜厚は上
述と等しくする。このように構成されたエレクトロルミ
ネッセンスディスプレイ素子で、透過型のＥＬ素子に比
べて高輝度化が達成できる。 (3) 発光層をオレンジ色発光を呈する硫化亜鉛：マンガ
ン(ZnS:Mn)に替えて例えば、ノンドープのZnS でサンド
イッチした青緑色発光を呈する硫化ストロンチウム：セ
リウム(SrS:Ce)とし、500nm 以上の光をカットするフィ
ルタを設ける。又、第１絶縁層の膜厚は、SiO2の80nmと
Ta2O5・Al2O3 の230nm とSiO2の80nmの３層構成で390n
m とする。このように構成されたＥＬ素子では、透過型
のＥＬ素子に比べて高輝度化が達成できる。 (4) 第１金属電極２１は、Taで構成したが、Ｗ（タング
ステン）、Mo（モリブデン）など、20℃〜 500℃の温度
範囲で熱膨張係数が 1×10-5以下の条件を満たす金属で
構成しても良い。 (5) 金属電極は第１電極に限らず、第２電極に用いても
金属電極と発光層の間の絶縁層で反射増加膜を形成する
事により同様の効果が得られる。
はなく、以下のような種々の変形が可能である。 (1) 第１絶縁層（反射増加膜）３は、低屈折率絶縁層と
してSiO2，高屈折率絶縁層として Ta2O5・Al2O3 で構成
したが、これらは低屈折率絶縁層として、屈折率が1.8
以下の物質、例えば、Al2O3,MgF2,SiON 、高屈折率絶縁
層として屈折率が1.8 以上の物質、例えば、Si3N4,Ta2O
5,TiO2,PbTiO3,Y2O3、その他ＥＬ素子の特性を損なわな
いような誘電体で構成しても良い。 (2) 発光層をオレンジ色発光を呈する硫化亜鉛：マンガ
ン(ZnS:Mn)に替えて例えば、赤色発光を呈する硫化亜
鉛：サマリウム(ZnS:Sm)とする。第１絶縁層の膜厚は上
述と等しくする。このように構成されたエレクトロルミ
ネッセンスディスプレイ素子で、透過型のＥＬ素子に比
べて高輝度化が達成できる。 (3) 発光層をオレンジ色発光を呈する硫化亜鉛：マンガ
ン(ZnS:Mn)に替えて例えば、ノンドープのZnS でサンド
イッチした青緑色発光を呈する硫化ストロンチウム：セ
リウム(SrS:Ce)とし、500nm 以上の光をカットするフィ
ルタを設ける。又、第１絶縁層の膜厚は、SiO2の80nmと
Ta2O5・Al2O3 の230nm とSiO2の80nmの３層構成で390n
m とする。このように構成されたＥＬ素子では、透過型
のＥＬ素子に比べて高輝度化が達成できる。 (4) 第１金属電極２１は、Taで構成したが、Ｗ（タング
ステン）、Mo（モリブデン）など、20℃〜 500℃の温度
範囲で熱膨張係数が 1×10-5以下の条件を満たす金属で
構成しても良い。 (5) 金属電極は第１電極に限らず、第２電極に用いても
金属電極と発光層の間の絶縁層で反射増加膜を形成する
事により同様の効果が得られる。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係るＥＬ素子の縦
断面を示した模式図である。
断面を示した模式図である。
【図２】本発明に係るＥＬ素子と従来のＥＬ素子とにお
ける各波長に対する反射率の変化を示した特性図であ
る。
ける各波長に対する反射率の変化を示した特性図であ
る。
【図３】従来のＥＬ素子において、第１電極をＴａとし
て製造したＥＬ素子の縦断面を示した模式図である。
て製造したＥＬ素子の縦断面を示した模式図である。
【図４】従来のＥＬ素子の縦断面を示した模式図であ
る。
る。
１…ガラス基板（絶縁性基板） ２１…第１金属電極 ２２…第１電極 ３…第１絶縁層（反射増加膜） ３１…低屈折率絶縁層 ３２…高屈折率絶縁層 ３３…低屈折率絶縁層 ４…発光層 ５…第２絶縁層 ６…第２電極 ７…第３絶縁層 ８…有機顔料分散型フィルタ １０、１１、１２…ＥＬ素子（エレクトロルミネッセン
ス素子）
ス素子）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 信衛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 金属電極と光取り出し用の透明電極とか
らなる一対の電極間に、蛍光体を含む発光層、および絶
縁層が配設されたエレクトロルミネッセンス素子におい
て、 前記金属電極上に第一低屈折率絶縁層を有し、 前記発光層の直下に、低屈折率絶縁層と、該低屈折率絶
縁層の直下の高屈折率絶縁層との積層を少なくとも一組
以上有し、 前記各絶縁層の厚みが、前記発光層から放射される波長
λにより 【数１】ｎｄ＝（２Ｎ−１）λ／４ （ただし、ｎ：各絶縁膜の屈折率，ｄ：各絶縁膜の膜
厚，Ｎ：自然数）で決まるｄを中心とする厚さｄ±λ／
１０であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項２】 前記金属電極が、第１電極として絶縁性
基板上に形成された構造であって、 前記金属電極の熱膨張係数が、２０℃〜５００℃の温度
範囲で１×１０-5以下の金属材料であることを特徴とす
る請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項３】 前記発光層が、５９０ｎｍ以上の長い波
長の発光スペクトルを含む光を放射する蛍光体からな
り、 前記金属電極から光取り出し側に反射される反射光が５
９０ｎｍ以上の長い波長域で多くなる厚さで、光取り出
し側に、前記反射光の５９０ｎｍ以上の長い波長の光を
透過し、５９０ｎｍより短い波長の光を吸収及び／また
は反射してカットするフィルターを設けたことを特徴と
する請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項４】 前記発光層が、５００ｎｍ以下の短い波
長の発光スペクトルを含む光を放射する蛍光体からな
り、 前記金属電極から光取り出し側に反射される反射光が５
００ｎｍ以下の短い波長域で高くなる厚さで、光取り出
し側に、前記反射光の５００ｎｍ以下の短い波長の光を
透過し、５００ｎｍより長い波長の光を吸収及び／また
は反射してカットするフィルターを設けたことを特徴と
する請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項５】 透光性絶縁基板上に、第１発光色を呈す
る発光層、及び絶縁層を、一対の透明電極間に挟んで形
成した第１透光性エレクトロルミネッセンス素子と、前
記第１発光色と異なる第２発光色を呈する第２発光層、
及び絶縁層を、少なくとも光取り出し側が透明電極より
なる一対の電極間でに挟んで絶縁性基板上に形成した第
２エレクトロルミネッセンス素子とを、表示側に第１透
光性エレクトロルミネッセンス素子を配置し、かつ第２
エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し側の電極を
第１透光性エレクトロルミネッセンス素子の片側の電極
と向かい合う形で配置して、前記各絶縁基板間を一定の
間隙に保持するとともに、その間隙に透光性絶縁物質を
充填し気密封止してなる可変色のエレクトロルミネッセ
ンス素子において、 金属電極が、前記第２エレクトロルミネッセンス素子の
第１電極として前記絶縁性基板上に形成された構造であ
って、 前記金属電極の熱膨張係数が、２０℃〜５００℃の温度
範囲で１×１０-5以下の金属材料である素子であること
を特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5301092A JPH07130471A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5301092A JPH07130471A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130471A true JPH07130471A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17892765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5301092A Pending JPH07130471A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07130471A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006040881A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-02-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置 |
| JP2006210204A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Dainippon Printing Co Ltd | 反射性の改善された背面用基板およびこれを用いたディスプレイ |
| US8154197B2 (en) | 2008-06-05 | 2012-04-10 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Organic light emitting diode display device having refraction layers that improve light extraction efficiency and color reproducibility |
| WO2020091444A1 (ko) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 주식회사 엘지화학 | 차량용 램프 및 이의 제조 방법 |
-
1993
- 1993-11-04 JP JP5301092A patent/JPH07130471A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006040881A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-02-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置 |
| JP2006210204A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Dainippon Printing Co Ltd | 反射性の改善された背面用基板およびこれを用いたディスプレイ |
| JP4515274B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2010-07-28 | 大日本印刷株式会社 | 無機発光ディスプレイ |
| US8154197B2 (en) | 2008-06-05 | 2012-04-10 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Organic light emitting diode display device having refraction layers that improve light extraction efficiency and color reproducibility |
| WO2020091444A1 (ko) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 주식회사 엘지화학 | 차량용 램프 및 이의 제조 방법 |
| KR20200050202A (ko) * | 2018-11-01 | 2020-05-11 | 주식회사 엘지화학 | 차량용 램프 및 이의 제조 방법 |
| US11745641B2 (en) | 2018-11-01 | 2023-09-05 | Lg Chem, Ltd. | Vehicle lamp and method for manufacturing same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040210 |