JPS6255893A - Ｅｌパネル - 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） 本発明は電圧−発光輝度特性の向上を図ると共に良好な
マトリクス表示を可能としたエレクトロルミネッセンス
（以下ＥＬと称す）−Ｊ？ネルに関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置として信学技報８３　（２６６）Ｐ
６７−７３に記載されるものがあった。第２図は従来の
Ｅ　Ｌ　ａ４ネルの構成例を示す側断面図である。第２
図において、１はガラス基板、２はガラス基板１上に所
定のピッチで複数本配設されたＩＴＯから成る透明電極
、３は透明電極２上にス・母ツタ法によシ形成された厚
さ１５００Ｘで抵抗率１０１４Ω鋸のＴａ２Ｏ５から成
る第１絶縁層、４は第１絶縁層３上にスパッタ法により
形成された厚さ５００Ｘで抵抗率１０１２Ω譚のＴμ２
Ｏ５から成る第２絶縁層、５は第２絶縁層４上にス・母
ツタ法によシ形成されたＺｎＳ：ＴｂＦ３から成る発光
層、６は発光層５上にスｔ４ツタ法によシ形成された前
述の第２絶縁層４と厚み、材質共に同じで第２絶縁層４
と対をなす他の第２絶縁層、７は第３絶縁層６上にス、
ｐＪ？ツタ法によシ形成された前述の第１絶縁層３と厚
み、材質共に同じで第１絶縁層３と対をなす他の第１絶
縁層、８は第１絶縁層７上に形成され且つ前述の透明電
極２と直交する方向に配設された複数の背面電極である
。このＥＬパネルの発光は選択された透明電極２と背面
電極８との間に所定の電圧を印加することにより行なっ
ている。

（本発明の解決しようとする問題点） 従来のＥＬパネルでは発光させた時の発光輝度（Ｂ）と
印加電圧間との関係を示す曲線（以後Ｂ−Ｖ曲線という
）の勾配の急峻化は図られているものの、最大発光輝度
が１０３ｃｄ／ｍ２（すなわち１／３．４２６Ｘ１０３
ｆＬ）と低く、印加電圧を上げていった場合発光輝度が
飽和領域に達する前に素子の破壊が生ずるという欠点が
あった。

本発明はこれらの欠点を除去して、Ｂ−Ｖ曲線の勾配が
急峻であるという特性を有し、かつ発光輝度が高く、さ
らに飽和発光輝度領域の範囲が広いＥ　Ｌ　ａｅネルを
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を解決するために、ＥＬパネルに
おいて、発光層と、当該発光層を挾持する如く当該発光
層の両側面に設けられるものであって電界強度１０４〜
１０４Ｖ／ｃｍにおける抵抗率が１０７〜１０９０画の
Ｔａ２Ｏ５膜を５００〜３５００Ｘの膜厚に設けてなる
１対の第１絶縁層と、当該１対の第１絶縁層と前記発光
層とを挾持する如く当該１対の第１絶縁層の露出側面に
設けられるものであって電界強度１０４〜１０６ｖ／ｃ
ｒｎにおける抵抗率が１０１２〜１０１５ＱｃｒＩｔの
５ｉ０２膜を４００〜１０００Ｘの膜厚に設けてなる１
対の第２絶縁層とを備えるようにしたものである。

（作用） 本発明のＥ　Ｌ　／＃ネルによれば、発光層の両側面に
電界強度１０４〜１０６ｖ＾における抵抗率が１０７〜
１０９０備の１対のＴ　ａ　２Ｏ５膜を５００〜３５０
０Ｘの膜厚に設けであるため、Ｂ−Ｖ曲線の勾配が急峻
で且つ飽和発光輝度が高くなる。また各Ｔａ２Ｏ５膜の
露出側面に電界強度１０４〜１０６Ｖ／ｃｍにおける抵
抗率が１０１２〜１０１５Ω（７）の５ｉ０２膜を４０
０〜１００ＯＸの膜厚に設けであるため、絶縁耐圧が高
くなり飽和発光輝度領域の範囲が広くなる。

（実施例） 第１図は本発明によるＥ　ｌ、　ｔ＋ネルの一実施例の
構成を示す側断面図である。第１図において、１ノはガ
ラス基板、１２はガラス基板１１上に等ピッチで形成さ
れた複数の透明電極、１３は透明電極１２上にスパッタ
法により形成された電界強度１０４〜１０６Ｖ　／ｃｍ
における抵抗率が少なくとも１０１２Ｏｍ以上で且つ膜
厚４００〜１ｏｏｏＸのＳｉＯ２から成る第１絶縁層、
１４は第１絶縁層１３上に電子ビーム蒸着法（以下、Ｅ
Ｂ蒸着法と称す）により形成された電界強度１０４〜１
ｏ６ｖ／ｃＩｎにおける抵抗率が１０７〜１ｏ９餡で且
っ膜厚５００〜３５００ＸのＴａ　２Ｏ５から成る第２
絶縁層、１５は第２絶縁層１４上にＥＢ蒸着法により形
成されたＺｎＳを母材とし発光中心としてＭｎをドーグ
してなる発光層、１６は発光層１５上に前述の第２絶縁
層１４と同様にして形成されたＴａ２Ｏ５膜で第２絶縁
層１４と対をなす他の第２絶縁層、１７は第２絶縁層１
７上に前述の第１絶縁層１３と同様にして形成された５
ｉ０２膜で第１絶縁層１３と対をなす他の第１絶縁層、
１８は第１絶縁層１７上に形成され且つ前述の透明電極
１２と直交する方向に配設されたＡｔなどからなる複数
の背面電極である。

ところで、Ｅ　Ｌ　ｐＪ？ネルにおいて発光を開始する
のは発光層に１０５〜１０　’　Ｖ／ｃｍの電界が印加
された時であるが、発光層の電界強度が１０５〜１０４
　Ｖ／ｃｍである時の絶縁層の電界強度は１０４〜１０
６Ｖ、に１となる。従って本発明のＥＬパネルに用いら
れる絶縁層の特性は１０４〜１０　’　Ｖ／ｃｍの電界
強度が印加された時の値を示す。

ここで第２絶縁層１３．１６のＴａ２Ｏ５膜の作り方を
さらに詳しく説明する。まず、材料としてＴａ　２Ｏ５
粉体を１０００　ｋｌｌ／ｃｍ２以上の圧力でプレス成
形し、その後食なくとも５００℃以上の温度で大気中も
しくは真空中で焼成したベレットを用いる。この時１０
００℃以下で焼成する場合はバインダーを必要としない
が、１０００℃以上の場合は、ベレットの形がくずれる
可能性があるのでバインダーを混ぜた方が望ましい。こ
のようなＴａ２Ｏ５　”ｅレットを用いてＥＢ蒸着を行
なうが、このＥＢ蒸着はＴａ２Ｏ５ペレットにＴａ２Ｏ
５ペレットの少なくとも表面が溶融するまで小さなパワ
ーの電子ビームを照射し、溶融したら照射１？ワーを徐
々に大きくしてゆくことにより平滑な膜表面を有し抵抗
率１０７〜１０９Ω儂のＴａ２Ｏ５膜１３．１６を安定
的に形成できる。ところで、Ｔａ２Ｏ５ペレットの表面
が溶融する前に電子ビームの照射Ａ？クワ−大きくする
とＴａ２Ｏ５の大きな粒が基板に付着することもありう
るが、１０００℃以上の温度でＴａ２Ｏ５ペレットが焼
成してあればこの問題は生じない。

また、一方の第２絶縁層１４１発光層１５．他方の第２
絶縁層１６はそれぞれＥＢ蒸着法で形成するため、同一
のＦＢ蒸着装置内で連続的に形成することができ、そめ
結果発光層１５と第２絶縁層１４もしくは１６との界面
に発光特性を劣化させるエネルギーレベル（例えばフミ
なと）を形成する確率が低くなる。次に、本発明におけ
る第２絶縁層１４．１６の膜厚とＢ−Ｖ曲線の勾配の急
峻イ°ヒとは直接に関係があることを実験的に見い出し
たので、それについて説明する。

第３図はこの実験に用いたＥＬパネルの構成を示したも
ので、前述の第１図の構成から１対の第１絶縁層１３．
１７を取り除きその他は前述の第１図の構成と同様の構
成、すなわちガラス基板ノー、透明電極１２　、　Ｔａ
２Ｏ５膜の第２絶縁層１４゜発光層１５　、　Ｔａ２Ｏ
５膜の第２絶縁層１６．背面電穫１８から成っている。

第３図に示す構成のＥＬノ４ネルで測定したＢ−Ｖ曲線
を第４図に示す。第４図の横軸は印加電圧（ロ）であり
、縦軸は発光輝度（Ｂ）である。また印加電圧はｌ　ｋ
Ｈｚの正弦波を用いている。第４図において、各曲線ａ
　＝　ｂ　＆′！、Ｅ　Ｂ蒸着法により第２絶縁層１４
．１６としての各Ｔａ　２Ｏ５膜を形成したものである
。それぞれのＴａ　２Ｏ５膜の厚さは、曲線ａの場合２
Ｏ０　Ａ　ｙ曲線すの場合５００　Ａ　ａ曲線Ｃの場合
２Ｏ０　ＯＸ　ｘ曲線番の場合３５００　Ａ　＃曲線ｅ
の場合４０００Ｘとなっている。これら曲線ａ　”−ｅ
のものは前述の如くしてＥＢ蒸着法により形成されてい
るため各各の抵抗率は１０７〜１０９Ω−である。また
曲線ｆはスノ臂ツタ法によりＴ　ａ　２Ｏ５膜の厚さを
５００Ｘに形成した場合であるが、このものは抵抗率が
１０１１Ω備である。第４図から明らかなように１曲線
ｂ〜ｄすなわちＴａ２Ｏ５膜の膜厚が５００〜３５ｏｏ
Ｘの場合は各Ｂ−Ｖ曲線の勾配は急峻化し、且つ１２Ｏ
０　ｆＬ近くもしくはそれ以上の高輝度発光が得られる
。これに対して曲線すすなわちＴａ　２Ｏ５膜の厚さが
２Ｏ０Ｘの場合は曲線ｂ−ｄの場合に比べ勾配も緩やか
で輝度も低いものである。また、曲線ｄすなわちＴａ２
Ｏ５膜の厚さが４０００Ｘの場合及び曲線ｆすなわちＴ
ａ　２Ｏ５膜の厚さがス・ぐツタ法により５００Ｘに形
成されている場合は曲線ｂ〜ｄの場合に比べ曲線の勾配
が非常に緩やかとなりている。この結果、ＥＢ蒸着法を
用いて抵抗率１０７〜１０９Ｑｔｒ１１のＴａ２Ｏ５膜
を５００〜３５００Ｘの膜厚に形成することにより、Ｂ
−Ｖ曲線の勾配が急峻で且つ高輝度発光が得られること
がわかる。

なお抵抗率が１０６Ωｍ以下のＴａ２Ｏ５膜の場合は、
リーク電流が太きく　Ｅ　ＬＡ’ネルが破損するためＢ
−Ｖ曲線の測定は不可能であった。

ところで、曲線ｂ−ｄの場合においても、飽和発光輝度
領域に達すると印加電圧のわずかな増加でＥ　Ｌ／＃ネ
ルの破損を招くが、この問題は各Ｔａ　２Ｏ　ｓ膜の外
側に絶縁耐圧の大きいＳ　ｉ　Ｏ２膜を設けることによ
り解決される。一般にＳ　ｉＯ２膜の絶縁耐圧は１０６
〜１０７ｖ／ｃｒＩＬであり、　Ａｔ２Ｏ５　＋　Ｔａ
　２Ｏ５１　ｓ　ｔ　３Ｎ４などの薄膜よりはるかに大
きい電界強度まで耐え得るものである。

第５図は第１図の構成において、１対の第２絶縁層１４
．１６のＴａ２Ｏ５膜の膜厚をそれぞれ３５００Ｘとし
て、１対の第１絶縁層１３．１７の各ＳｉＯ□膜の膜厚
をθ〜２Ｏ００Ｘ’ｉで変化させた時のＥ　Ｌ　／？ネ
ルのＢ−Ｖ曲線を示したものである。第５図の各曲線の
５ｉＯ７膜の膜厚については、曲線（Ｉ）の場合は０１
曲線（ＩＩ）の場合は４００Ｘ、曲線Ｃｌｌ０の場合は
１００ＯＸ、曲線（Ｍの場合は１３０ＯＸ１曲線（■の
場合は２Ｏ００Ｘにそれぞれ形成される。また印加電圧
は１　ｋＨｚの正弦波を用いている。第５図から明らか
なように、曲線（ｕ）　、　（１１０すなわちＳｉＯ□
膜の厚さを４００〜１００ＯＸの厚さにした場合、Ｂ−
Ｖ曲線の勾配が急峻で、飽和発光輝度が１２Ｏ０　ｆＬ
と高くまた飽和発光輝度領域の範囲が広いＥ　Ｌ　ｉ＜
？ネルとなる。これに対して、曲線（Ｉ）すなわちＳｉ
Ｏ□膜がない場合には発光輝度領域の範囲が狭く、また
曲線（財）すなわちＳ　ｓ　Ｏ２膜の厚さが１３００Ｘ
の場合及び曲線（ト）すなわちＳｉＯ□膜の厚さが２Ｏ
００にの場合はＢ−Ｖ曲線の勾配が緩やかとなシ且つ発
光輝度も低いものとなる。

このように１対の第１絶縁層１３．１７として用いる各
Ｓ　ｔ　Ｏ２膜の膜厚は４００〜１００ＯＸ程度が望ま
しい。なお、第５図はＴａ　２Ｏ　ｓ膜の厚さを３５０
０Ｘとした場合であったが、Ｔａ２Ｏ５膜の厚さを５０
０Ｘとした場合も同様な結果が得られた。

ここで本発明によるＥ　Ｌ　／？ネルのＢ−Ｖ曲線の勾
配が急峻化する理由について次に説明する。一般にＥ　
Ｌ　／＃ネルのＢ−Ｖ曲線の急峻化を図るためには発光
層内に廊、激に電流が流れ得る状態の時に、絶縁膜から
高電界で加速された電子を多量に注入レアパランシェ現
象を起こさせると良いと言われているが、本発明による
Ｅ　Ｌ／＃ネルもアバランシェ現象を起こしやすいよう
に形成されている。第６図は本発明によるＥ　Ｌノ４ネ
ルにおいて、Ｔａ２Ｏ５膜とＳｉＯ□膜の厚さを選択す
ることによシア・ぐランシェ現象を起こすことを説明す
るための図であり、ｉ光層、　Ｔａ２Ｏ５膜の絶縁層、
ＳｉＯ２膜とＴａ　２Ｏｓ膜とからなる複合膜の絶縁層
それぞれの電界強度（匂と電流密度（Ｉ）との関係を示
す曲線（以下、Ｅ−１曲線という）を示す図である。第
７図において、曲線（イ）は発光層のＥ−Ｉ曲線１曲線
（ロ）は３５００Ｘ膜厚のＴａ　２Ｏ　ｓ膜のＥ−Ｉ曲
線、曲線←→はＳｉＯ□膜を４００　Ｘ、Ｔａ２Ｏ５膜
を３０００Ｘとした複合膜のＥ−Ｉ曲線１曲線に）にＳ
　ｉ　Ｏ２膜を１０００Ｘ、Ｔａ２Ｏ５膜を３５００Ｘ
とした複合膜のＥ−Ｉ曲線２曲線（ホ）はＳｉＯ２膜を
２Ｏ００　Ｘ　、　Ｔａ２Ｏ５膜を３５００Ｘとした複
合膜のＥ−Ｉ曲線である。発光層１５のＥ−Ｉ曲線（イ
）において電界強度Ｅが点（Ｎの　Ｅ＝０．７５Ｘ１０
６Ｖ／ｃＩｒＬに達すると急激に電流が流れだす。即ち
、０．７５　Ｘ　１０６Ｖ／ｃＩｒＬの電界強度に達す
ると発光層１５の抵抗値は小さくなシミ流が流れ易くな
る。この時、発光層１５の両側に設けたＴａ２Ｏ５膜１
４及び１６から高電界によって加速された電子を発光層
１５に多量に注入し、発光中心材料であるＭｎに衝突さ
せて励起して発光させると高輝度が得られる。ここで発
光層１５の電界強度が点（５）に達した時、Ｔａ２Ｏ５
膜１４或は１６のＥ−Ｉ曲線はどうなりているかを調べ
る。６膜の電界強度（６）と誘電率（ε）の積ε×Ｅが
一定というコンデンサー理論から６膜の電界強度Ｅを求
めると、Ｔａ２Ｏ５膜１４或は１６のＥ−Ｉ曲線（ロ）
において点（Ｂ）のＥＢ＝０．３×１０６ｖ／ｃｎｔと
なシミ流（Ｉ）は大きい電流が流れ得る状態となってい
るため、第４図曲線（ｄ）に示す如（Ｂ−Ｖ曲線は急峻
化しているが電流が大きすぎてｆ：、　Ｉ、　Ａネルが
破損する原因となっている。

そこでＴａ　Ｏ膜１４とＳｉＯ□膜１３全１３た複合膜
（この複合膜はＴａ　Ｏ膜１６とＳｉＯ□膜１７との複
金膜と発光層１５金中心にして対称となっている）とし
ｆ？：、ＥＬＩやネルを考える。Ｓ　ｔ　Ｏ２膜１３が
４００Ｘの時ハＥｏ　”　０．４４　Ｘ　１０６Ｖ／ｃ
ｒｎ　テ曲線（ハ）の点りに位置する。所が曲線Ｑつは
点（Ｃ）で急激に電流は流れ得るが点りではすでに電流
は大きくなっておシ、Ｂ−Ｖ曲線は急峻化する。またＳ
　１０２膜１３が１０００ＸになるとＥ、＝０．４５　
Ｘ　１０６Ｖ／、ｎで曲線に）の点（ロ）に位置する。

ところが１点（６）は電流が急激に大きくなる点であり
、Ｂ−Ｖ曲線は急峻化する。ところが、ＳｉＯ□膜市を
２Ｏ００ＫにするとＥＦ　”　０．４６　Ｘ　１０６Ｖ
／ｃｍとなり曲線（ホ）の点（ト）に位置する０曲線（
ホ）で急激に電流が流れ出すのは点（Ｇ）であるため点
（ト）では電流は小さく、従って発光層５へは多量の電
子を注入し得ないため第５図曲線（ト）に示す様にＢ−
Ｖ曲線の勾配は緩やかとなる。

以上の様にＳｉＯ□膜１３全１３は１００ＯＸが上限で
ある。尚、ＳｉＯ□膜１３全１３率が１０１２〜１０１
５０備であればＢ−Ｖ曲線の勾配は変化しない。

また、１０１１０副以下の抵抗率を有するＳｉＯ□膜１
３全１３たＥ　Ｌ　ノ４ネルは、低電圧で破損し、Ｓｉ
Ｏ□膜１３全１３る意味がなくなることを実験的に破認
したが、抵抗率が小さくなると膜の絶縁耐圧は下がるこ
とは一般的に知られたことでありここで新ためて説明は
しない。

なお、前述の実施例では、発光層はＺｎＳを母材とし、
発光中心としてＭｎをトープした場合を示したが、この
他に母材がＺｎＳもしくはＣａＳで、発光中心としてド
ープされる物質がＴｂＦ、　、　ＳｍＦ３．もしくはＴ
ｍＦｓである発光層、あるいは母材がＳｒＳで発光中心
としてドープされる物質がＣｅ　Ｃ２ｓである発光層等
も本発明のＥＬパネルに適用することができる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、Ｂ−Ｖ曲
線の勾配が急峻で、飽和発光輝度が高く、且つ飽和発光
輝度領域の範囲が広いため高電圧まで印加可能という効
果を有し、電圧−発光輝度特性の良いＥ　Ｌ／＃ネルを
実現でき、大表示容量のＥＬ　ノＪ？ネルに適用した場
合良好な表示が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＥＬノぐネルの一実施例の構成を示す
側断面図、第２図は従来のＥ　Ｌ　Ａ？ネルの構成例を
示す側断面図、第３図は本発明に関する印加電圧−発光
輝度曲線（Ｂ−Ｖ曲線）測定のためのＥ　Ｉ、　ｔＪ？
ネルの構成を示す側断面図、第４図は第３図の構成のＥ
Ｉ、ＡネルにおけるＢ−Ｖ曲線測定図、第５図はＴａ２
Ｏ２膜厚を固定しＳ　１０２膜厚を変化させた時のＥ　
Ｌ　ｉ４ネルのＢ−Ｖ曲線測定図、第６図はＥ　Ｌ　／
’Ｐネルの各層の電界強度（６）と電流密度（Ｉ）との
関係を示す曲線測定図である。 １１・・・ガラス基板、１２・・・透明電極、１３゜１
７・・・第１絶縁層（Ｓ　ｉＯ２）、１４．１６・・・
第２絶縁層（Ｔａ２Ｏ５）、１５・・・発光層、１８・
・・背面電極。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 Ａ発明１スイ糸るＥＬバネ」し。才茸入第１図 従９１　ｓＥＬ　ｔマ創しω構べ 第２図 Ｂ−Ｖ１１１線Ｈ４４ｉｉ＋１定ａＡ／のＥＬｒ？２１
しＪＪＦＡ第３図 印ｎ電圧Ｖ ＥＬノでネル（拓１凹）のｓ−ｖ　ｆｌｌｌ線測り閃Ｅ
−Ｉ　　曲線　シ則定国 第６図 手続補正書（睦） １、事件の表示 昭和６０年　特　　許　願第１９３１３５号２、発明の
名称 ＥＬパネル ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　特　許　出　願　人住　所
（〒１０５）　　東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号４
、代理人 住　所（〒１０５）　　東京都港区虎ノ門１丁目７番１
２号５、補正の対象　　明細書中「発明の詳細な説明」
の欄′　　〕 ６、補正の内容　別紙の通り　　　　　　　　、パ〆６
、補正の内容 （１）明細書第５頁第１５行目にｒ　Ｍｎをトープして
」とあるのを ｒ　Ｍｎをドープして」と補正する。　　・（２）同書
第１４頁第１６行目に「破認しだが、」とあるのを 「確認したが、」と補正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　発光層と、 　当該発光層を挾持する如く当該発光層の両側面に設け
   られるものであって、電界強度１０＾４〜１０＾６Ｖ／
   ｃｍにおける抵抗率が１０＾７〜１０＾９ΩｃｍのＴａ
   ＿２Ｏ＿５膜を５００〜３５００Åの膜厚に設けてなる
   １対の第１絶縁層と、 　当該１対の第１絶縁層と前記発光層とを挾持する如く
   当該１対の第１絶縁層の露出側面に設けられるものであ
   って、電界強度１０＾４〜１０＾６Ｖ／ｃｍにおける抵
   抗率が１０＾１＾２〜１０＾１＾５ΩｃｍのＳｉＯ＿２
   膜を４００〜１０００Åの膜厚に設けてなる１対の第２
   絶縁層とを備えることを特徴とするＥＬパネル。