JPS62246290A - 電界発光装置 - 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．絶緑性表面を右り゛る基板上に形成され、■
つ電界が！ｊλられることによって発光づる半導体発光
ｈフを用いた電界充光装置に関する。

従来の技術 従来、ｍ７図に示７１　Ｊ：うな、透明ＩＩ！ＩＩｌ材
で形成された透明な！Ｌｔ板１上に、透明な電極層２が
形成され、その電極層２上に、絶縁層３を介して、電界
が与えられることによって発光する、ｚｎｓｌｚｎｓｅ
、ＣａＳなどの■−■族化合物半尋体、ＧａＡＳなどの
■−ｖ族化合物半導体などで＜’にる半導体発光層４が
形成され、また、・ての半導体発光層４上に、絶縁層５
を介して、電極層３と（よ対になる池の電極層′Ｇが形
成されている、という（’ｌ”Ｉ成をイＪ−７Ｊ’る電
界充光装置が提業凸れでいる。

このにうな構成を右する電界充光装置にＪ：れば、その
電極層２及び６間に、駆動電源７から交流駆動７Ｇ圧を
印加ざｌれば、それによって、半導体発光層４に、絶縁
層３及び４を介して、交流駆動電圧の値に応じた交流電
界が与えられ、Ｊ：って、半）９体光光１ｉ！１４が交
流駆動電圧の１直に応じた輝度で発光し、そして、その
光が、絶縁層３、電源用電瞳１ｒ４２及び基板１を介し
て外部に出ＱＪづる、というｇ１構で、電界充光装置と
しての機能が１７られる。

ところで、第７図に示す電界充光装置の場合、基板１と
して絶縁材で形成されているものを用いているので、そ
の基板１として大面積のものを容易に用意することがで
き、従って、電界充光装置δを大なる発光面稍を右する
ものに容易に構成することができる。

発明が解決しＪ：うとする問題点 しかしながら、第７図に示す従来の電界充光装置の場合
、電極ＦＩ２及び６間に印加づ′る交流駆！ＦＩＪ電圧
の値を制υＩＩ　することによって、半導体発光層４で
の発光の輝度を制御しているため、その交流駆動電圧を
、駆動電源７から、１００〜２００Ｖという大りる電圧
範囲で制御されているものとして１１する必要があり、
よって、駆動電源７が大型、複雑化する、という欠点を
右していた。

上点を町迭するための手代 にって、本発明は、上ｊホした欠点のない、新規な電界
充光装置を提案ｌ！′ｌυとするらのである。

本発明ににる電界充光装置によれば、１１！！縁凹表面
を右する以、汲上に形成されＩζ第１の半導体導電性層
と、その第１の半導体）９電性層上に形成された半導体
発光層と、その半導体発光層上に形成された第１の絶縁
層と、その第１の絶縁層上に形成された第１のＴｉ電源
用電極層を有する。

また、上記基板上に、上記第１の半導体導電性層と連接
して形成された半導体抵抗層と、上記基板上に、上記半
導体抵抗層と連接して形成された第２の半導体導電性層
と、上記第２の半々体；り電１１Ｌ層と連結して形成さ
れた上記第１の電源用電極層と対になる第２の電源用Ｔ
ｉ極唐と、上記半導体抵抗層」二に形成された第２の絶
豚居と、上記第２の絶縁層上に形成さ゛れｌζ制御用“
電極層とを右する。

Ｌユニｊ−工 このよう＜Ｋ構成を右ザる本発明による電界充光装置に
よれば、第１及び第２の電源用電極居間に駆動用交流電
源から、交流駆動電圧を印加さμれば、それにＪζって
、半導体発光層に、第１の絶＄１層、第１の半導体導電
ＩＬ半うｒλ体低抗層及び第２の半導体導電性層を介し
て、交流電界が与えられ、Ｊ：っで、半導体発光層が発
光する。そしＣ１この場合、制御用電極層及び第２の電
源用電極層間に、制９０用電源から１１制御電圧を印加
さゼれば、それによって、半入り層成抗層が制御電圧の
値に１，６じｌこ抵抗を呈し、このため、半導体発光層
に、５１す御電圧にＪ：って制御された交流電界が与え
られる。

従って、本光用にＪ、る電界充光装置によれば、発光輝
度を制御電圧によって制御ざＵることができる。

また、この場合、半導体抵抗層の抵抗を、敗Ｖ程度以下
の１１℃い範囲で６効果的に制御ざμることがでさ゛る
の“で、７１．ｌ＋御開回路複雑、大型化覆ることがな
い。勿論、駆動電源が大型、複電化することも４にい。

従って、本発明にＪこる電界充光装置によれば、全体と
して筒易へ１７．Ｈ成で、発光ル１：度の制御を行わぜ
ることがでさる。

さらに、本発明にＪ：る電界充光装置にＪ：れば１、ｒ
、ｉ板として．絶緑性表面を右する基板を用いているの
で、その基板を絶縁材で形成されたものどすることがで
き、このため、基板として大面積のものを容易に用意す
ることができる。従つて、電界発光）ム買を犬なる発光
面積を右するしのに容易に構成することができる。

火直■ユ 次に、第１図をＣＩ’なって、本発明にＪ：る電界充光
装置の第１の実施例を述べよう。

第１図に示す本発明による電弄発光装２？は、次に述べ
る＋Ｂｙ成を有りる。

ずなわら．絶緑性表面を右する基板２１を右する。その
基板２１は例えば石英でなる。

また、）、（板２１上に形成された゛１ニ導体導電性層
２２を右づる。この半導体導電性層２２は、Ｊ、Ｌ板２
１上にＩ！ｌＩえば気相成長法にＪ：って形成された、
例えばシリコンでなる半導体層（非単結晶１’　２７体
層どして形成される）の再結易化層内に導電性を与える
不純物が導入されている’ｌ′−７＋７体■結晶化居で
なる。

さらに、半導体導電性層２２上に形成された、第１図で
上述した半導体発光層４と同様の半導体発光層２３を右
する。

また、半導体発光層２３上に、その側面ち覆うように形
成された、絶縁層２４を右する。この絶縁層２４は、例
えばＴａ２０５でなる。

さらに、絶縁層２４土に形成された、透明な電源用電極
層２５を右する。この電源用電極層２５は例えばＩＴＯ
でなる。

一方、基板２１１に、半導体導電性層２２と連接しＣ形
成された半）９体抵抗Ｆｙ′！２６を右する。

この゛）′、’１９体抵抗ｆ＆２６は、基板２１上に気
相成長法にＪ：って形成された、例えばシリコンでなる
半導体層（非単結晶半導体層どして形成される）の再結
晶化されてなる半導体再結晶化Ｅｎでなる。

また、基板２１上に、”＋４心体低抗唐２６と連接して
形成されＩζζ半導体導電成層２７右する。

この半ν）体導電ＩＱｈ３２７は、例えば半導体導電性
層２２と同様の半シー）体再結晶化層でなる。

さらに、崖導体導電性層２７に連接している、電源用電
極層２５と対となる電源用？′ｔ？ｉｉ疹１２８を有づ
゛る。この電源用電極層２８は、例えばＡ１でなり、例
えばＬｔ板２１から、半導体導電性層２７上に延長して
いる。

また、半尋体抵抗ｌｉ？ｉ２６上に形成された絶縁Ｐｙ
ｉ２９を右する。この絶縁層２７は、例えば、再れ１；
晶化半３り体層でなる半導体抵抗層２Ｇの表面の酸化層
でなる。

さらに、絶縁層２９上に形成された、例えばＡ１でなる
制御用電極層３０を右する。

Ｌス上が、本発明にＪ：る電界充光装置の第１の実施例
の構成である。

実際上、このような構成を有する本発明による電界充光
装置は、第１図との対応部分には同−符号を付して詳細
説明は省略するが、第２図をと乙イｒって次に述べる方
法によって製ｊ古される。

づなｂち、予め得られた基板２１（第２図へ）上に、例
え１．ｒ気相成長法によって、例えばシリコンでなる半
導体層５１を形成する（第２図Ｂ）。この゛￥導体層５
１は、例えば０．１μｍ以下の粒子’ｉｙをイＴ　’！
Ｊ’る微結晶からなる半導体層に形成される。

次、半導体層５１に対する、例えばシリコンレーザを用
いたアニール処理によって、半フク体層５１が再結晶化
されてなる半導体再結晶化層５２を形成する（第２図Ｃ
）、この“半ｙ９体■結品化唐５２は、例えば１０μｍ
以上の粒径を有する多結晶からなる半導体層に形成され
る。

次に、半導体再結晶化層５２に対するホトリソグラフィ
処理ににって、半導体再結晶化層５２から、半導体導電
性居２２、半導体抵抗層２６及び半）９休々１電性居２
７からなる居住のバクーンを有する半導体再結晶化層５
３を形成する（第２図Ｄ）。

次に、半埒体百結品化Ｆｔ　５３に対する酸化処理にＪ
：す、？Ｆ　＞９１木再結品化層５３の表面のシリコン
酸化層を例えば０．１μｍの厚さに形成し、次にそのシ
リコン酸化層に対するホトリソグラフィ処理 ぞの一部でなる絶縁層２９を形成する（第２図［）。

次に、半導体ＴＩｒＩｒ上品化層に対する絶縁層２つを
マスクどした、イオン注入法、熱拡散法による＞９電性
をりえる不純物のン厚入処理によって、半喰体再枯品（
ヒ層５３から、その絶縁層２９下の領域を゛１′、導体
低抗）７ｉ２６として残した関係で、絶縁層２９下以外
の領域にＪ：る、例えば０．１Ωｃｍの比抵抗を有する
゛に導体導電性層２２及び２７を形成する（第２図）。

次に、半導体導電性膚２２上に、電子ビーム加熱法、ス
パッタリング法などを用いて、　Ｆ４’−Ｙ、１体発光
１ｉ！ｉ２３を形成する（第２図Ｇ）。

次に、半導体発光層２３上に、スパッタリンク法を用い
て絶縁層２４を形成する（第２図１−１）次に、絶縁層
２／Ｉ上に電源用電極層２５を形成し、また、次に、ま
たはその１）ηに、電源用電極層２８及び制御用電極層
３０を形成する（第２図　！　ン　。

以上のＪ：うにもて、第１図に示す本発明による電界充
光装置を製造する。

第１図に示ず本発明による電界充光装置によれば、？Ｔ
？源用電極ヅ２５及び２８間に駆動用交流電源４０から
、交流駆動電圧を印加さＵれば、ぞれによって、半導体
発光層２３に、絶縁層２４、半導体導電性ＦＪ２２、半
導体抵抗層２Ｇ及び半導体導電性層２７を介して、交流
電界がＪｊえられ、Ｊ：つて、半導体発光Ｆ５２３が発
光し、その光が絶縁層２４及び電源用電極層２５を外部
に出ΩＪする。そして、この場合、制御用電極層３０及
び電源用電極層２８聞に、Ｕいざよよう電源４１から制
御電圧を印加さぼれば、それによって、半導体抵抗層２
Ｇが、第３図に示すように、制御電圧の１直に応じた抵
はを早ザるので、半導体発光ＶＩ２Ｇに、ｉ、＋制御電
圧ににってル１１１Ｉ＋された交流電界が与えられる。

なＪｊ、半導体発光層２６　ＩＬＬ、交流駆動電圧に対
する制ジ１１電圧をパラメータとして、第４図に示ずＪ
：うな輝度で発光Ｊるので、例えば、交流駆動電圧を８
０Ｖどし、制御電圧の値を数Ｖ以下の低い範囲でｔ１１
御することによって、半＞９体発光Ｆｉ　２６の発光輝
度を制御することができ、また、その発光輝度は、１１
制御電圧を第５図へに示づ°ようなパルス電圧とづると
さ、第５図Ｂに示ずような応答１、！１性で１７られる
。

なＪｊ、半ｖ）形成抗層２Ｇの抵抗がｆｌ、制御電圧に
よって制御されるのは、制別電圧の値にＪ：つで半導体
抵抗層２６におけるキトリアが制御用型４＠層３０側に
集ったり、それから、制狽１用電極ｆｆ１３０側とは反
対側に拡散したりするからであり、その念味にＪ５いて
、半導体抵抗層２Ｇが半導体再結易化層である場合、半
導体再結品化居されていない場合に比しＶヤリア移動度
が大であることにＪ：す、゛１１η体抵抗層２Ｇの抵抗
を上述した低い制御電圧の埴で制９１１ｖることがでさ
る乙のである。

犬濃ｆＰＩ　２ 次に、第６図を伴なって本発明にＪ：る電界充光装置の
第２の実施例を述べよう。

第６図にＪｊいて、第１図どの対応部分には同−符ｇを
付して詳細説明を省略する。

第６図１こ示寸木発明にＪ：る電界充光装置は、第１１
で上述した構成において、その十尋体導電性ＦＪ２２が
、例えばＳｉＯ２でなる絶縁層Ｇ１を介して、制御用電
（４層３０上に６延長し、これに応じて、゛１費マ体発
光層２３が゛１′、η体導電性届２２の延長部上にｂ延
長し、また、絶縁層２４が半導体発光層２３の延長部上
にも延長し、ざらに、電源用電極層２５が絶縁層２４の
延長部上に５延長していることを除いて、第１図で上述
したと同様の構成を右する。

以上が、本発明にＪ：る電界充光装置の第２の実施例の
構成である。

このような構成を有りる本発明にＪ：るＴｉ電界充光装
置よれば、それが上述した事項を除いて、第１図で上述
した本発明にＪ、る電界充光装置の場合と同様の４と１
成を右１Ｊるので、詳細説明は省略するが、第１図で上
ｊホした本発明にＪ：る電界充光装置の場合ど同様の作
用効采が１！？られる。

ただし、本例の場合、第１図に示す本発明による電界充
光装置の場合に比し、大なる面積の発光が（りられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電界充光装置の第１の丈／１魚
例を示１路線的斯面図である。 第２図は、その１ＩＩ２法の一例を示す゛順次の工程に
Ｊｊ　ＩＪる路線的断面図である。 第３図は、半導体発光層の、制御電圧にλ１ツる抵抗の
関係を示づ図である。 第４図は、半導体発光層の交流駆動電源にス・１する発
光輝度の関係を示づ図である。 第５図は、半）り体発光層の、制御電圧にス・１′！Ｊ
る発光輝度の応答特性を示ず図である。 第６図は、本発明による電界充光装置の第２の実施例を
示す！３線的断面図である。 第７図は、従来の電界充光装置を示づ路線的断面図であ
る。 ２１・・・・・・・・・基板 ２２．２７ ・・・・・・・・・半導体導電性府 ２３・・・・・・・・・半導体発光層 ２４．２つ、６１ ・・・・・・・・・絶縁層 ２５．２８ ・・・・・・・・・半導体導電性府 ２６　・・・　・・・川”１′−２９１水１仄抗層３０
・・・・・・・・・制υ口用電術層４０・・・・・・・
・・交流駆動電源 ／１１・・・・・・・・・制御電源 出願人　　日本電信電話株式会社 第１　図 第２図 第２図 ５］ 第２図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 　１．絶緑性表面を右する基板上に形成された第１の半
   導体導電性層と、 　上記第１の半導体導電性層上に形成された半導体発光
   層と、 　上記半導体発光層上に形成された第１の絶縁層と、 　上記第１の絶縁層上に形成された第１の電源用電極層
   と、 　上記基板上に、上記第１の半導体導電性層と連接して
   形成された半導体抵抗層と、 　上記基板上に、上記半導体抵抗層と連接して形成され
   た第２の半導体導電性層と、 　上記第２の半導体電導性層と連結して形成された上記
   第１の電源用電極層と対になる第２の電源用電極層と、 　上記半導体抵抗層上に形成された第２の絶縁層と、 　上記第２の絶縁層上に形成された制御用電極層とを右
   することを特徴とする電界発光装置。
2. ２．特許請求の範囲第１項記載の電界発光装置において
   、 　上記第１の半導体導電性層が、第３の絶縁層を介して
   、上記制御用電極層上にも延長し、　上記半導体発光層
   が、上記第１の半導体導電性層の上記制御用電極層上の
   延長部上にも延長し、 　上記第２の絶縁層が、上記半導体発光層の上記第１の
   半導体導電性層上の延長部上にも延長し、 　上記第１の電源用電極層が、上記第２の絶縁層の上記
   半導体発光層上の延長部上にも延長していることを特徴
   とする電界充光装置。
3. ３．特許請求の範囲第１項または第２項記載の電界発光
   装置において、 　上記半導体抵抗層、及び上記第１及び第２の半導体導
   電性層が再結晶化半導体層でなることを特徴とする電界
   発光装置。
4. 　４．特許請求の範囲第１項または第２項記載の電界発
   光装置において、 上記第２の絶縁層が、上記半導体抵抗層の 表面の酸化層でなることを特徴とする電界発光装置。