JPS63164196A - 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） 本発明は発゛光表示装置や近年進展の著しい情報機器端
末として用いられる自己発光型ディスプレイや面光源と
して利用される交流駆動型ＥＬ素子で特に高誘電率セラ
ミックス焼結体を絶縁層に用いたＥＬ素子の輝度特性改
善に関するものである。

（従来の技術） 低電圧駆動が可能で絶縁破壊に対して非常に安定な新構
造のＥＬ素子として、所謂、セラミック絶縁薄膜ＥＬ素
子が１９８５年度インターナショナル・ディスプレイ・
リサーチ・コンファレンス予稿集１７３Ｘ。

（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒｅｃｏｒｄ　ｏｆ　ｔｈｅ
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ＤｉｓｐｌａｙＲｅｓ
ｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　１９８５）に報告
されている。このセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の基本構
造の断面図の一例を第３図に示す。

第３図において、４はセラミック基板、１〜３はそれぞ
れセラミック基板４の一部分であり、１はセラミック基
部、２はプラチナや銀・パラジウム合金等からなる内部
電極、３はＰＺＴ系、ＢａＴｉＯ３系、またはＰｂＴｉ
Ｏ３系統のペロプスカイト化合物等からなる高誘電率の
セラミック絶縁層である。７はセラミック絶縁層３の上
に蒸着されたＭｎ、　ＴｂＦ３．　ＳｍＦ３．　ＰｒＦ
３等の発光中心を含むＺｎＳからなる薄膜の発光層であ
り、真空蒸着法やスパッタ蒸着法により形成される。９
は発光層７の上に成膜されたＩＴＯ等からなる透明電極
、１０　ｉ、ｔＥＬ素子を駆動する交流電源であり、内
部電極２と透明電極９に接続されている。

第３図に示した例は、所謂片絶縁型のものであるが、発
光層７と透明電極９の間にｙ２ｏ３やＴａ２０５等の薄
膜絶縁層を挿入した二重絶縁構造としてもよい。

次に、セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の発光原理について
説明する。第３図に示す発光層７は、発光開始前は単純
なコンデンサと考えられる。１足って内部電極２と透明
電極９との間に交流電源１０がら交流電圧を印加すると
発光層７及びセラミック絶縁層３にはそれぞれの静電容
量に応じた電圧が加えられる。発光層７に加えられる電
界が十分大きくなると（約１０１０６ｖ１以上）発光層
７の伝導帯に電子が励起される。この電子は電界によっ
て加速され、十分なエネルギーを持って発光中心に衝突
する。この衝突時のエネルギーにより適当な励起状態に
上がった発光中心の電子が基底状態へ戻る際に、発光中
心に固有なエネルギー値を持った光が放出される。

実際には結晶格子との相互作用等により発光スペクトル
はある程度の拡がりを持つ。発光中心としてＭｎ、　Ｔ
ｂＦ３．　ＳｍＦ３またはＰｒＦ３を用いた場合は、そ
れぞれ黄楊色、緑色、赤色、白色の発光が観測される。

このような第３図に示すセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の
発光原理は従来のガラス基板上に薄膜の絶縁層や発光層
を積層した交流駆動型の薄膜ＥＬ素子（ニス・アイ・デ
ィ・７４・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパー
１８４頁、　（ＳＩＤ　７４　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ））と変わるものではな
い。しかし、数１０ｐｍ程度の厚さの非常に誘電率の高
いセラミック絶縁層３の効果により動作電圧の大巾な低
減、絶縁破壊に対する非常に高い安定性が実現されたも
のであり、低コストの面光源や発光表示装置として期待
されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したようにセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子は低電圧動
作が可能で絶縁破壊に対する非常に高い安定性を有して
いる。しかしながら印加電圧を徐々に増加させた場合の
輝度の増加がガラス基板上に作成した従来の薄膜ＥＬ素
子にくらべて少ない。ところで従来の薄膜ＥＬ素子を用
いた表示用ドツトマトリックスパネルではいわゆる単純
マトリックス方式が用いられているが、この方式では印
加電圧の増加に対する輝度の立上がりが鋭いほど誤発光
がなくコントラストの良好な高品位の表示が得られ、ま
たわずかな電圧の変調で発光状態と非発光状態を選択で
きるため発光と非発光を選択するに要する電力が少なく
なり好都合である。従って従来の薄膜ＥＬ素子に比較し
て印加電圧に対する輝度の立上がりかにぷいセラミック
絶縁薄膜ＥＬ素子はこのような単純マトリックス方式を
用いたドツトマトリックスパネルに適さないという欠点
があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、高誘電率セラミックス焼結体を絶縁層
に用い、この絶縁層の一方の面に電極を、他方の面に少
なくとも発光層と透明電極を順次積層したＥＬ素子にお
いて、前記絶縁層の発光層と透明電極を順次積層する側
の面を鏡面または鏡面に近くしたことを特徴とするＥＬ
素子が得られる。

（作用） 本発明のＥＬ素子は薄膜層を形成するセラミック絶縁層
表面を鏡面または鏡面に近い状態とすることにより従来
技術の欠点であったセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の印加
電圧に対するにぷい輝度の立上がりを改善し、印加電圧
の増加に対する輝度の立上がりを従来の薄膜ＥＬ素子に
近いものとすることに成功した。我々は、セラミック絶
縁薄膜ＥＬ素子の輝度の立上がりが悪い原因を見出し、
これを解決することで、初めて輝度の立上がりのよいセ
ラミック絶縁薄膜ＥＬ素子を実現した。すなわち従来の
セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子では焼結したセラミック絶
縁層表面に直接薄膜層を成膜していたため、セラミック
絶縁層表面の粒界のへこんだ部分で電界の集中を生じ、
このため発光がまず粒界部分から始まる。さらに印加電
圧を増すと粒界だはでなく結晶粒上からも発光が始まり
やがて面全体が発光する。このため面全体が一様に光り
出す従来の薄膜ＥＬ素子とは異なり発光面での発光が異
なる印加電圧で不均一に始まり、この結果印加電圧に対
する輝度の立上がりが鈍くなっていた。しかしセラミッ
ク絶縁層表面を研磨し鏡面または鏡面に近い状態にする
ことにより粒界凹部における電界集中をとり除くことが
でき、この結果面内における発光開始電圧の不均一がと
り除かれ、輝度の立上がりが従来のガラス基板上に積層
した薄膜ＥＬ素子に近くなった。

（実施例） 次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面構造図である。第１図
において１はセラミック基部で材料はセラミック材料と
して一般的なアルミナとホウケイ酸ガラスの混合物を用
いた。２は内部電極であり厚さは約３１１ｍとし材料と
しては安価な銀、パラジウム合金を用いた。３は高誘電
率のセラミック絶縁層であり厚さは３５ｐｍとした。材
料はＰＺＴ系、ＢａＴｉＯ３系もしくはＰｂＴｉ０ａ系
などの高誘電率が得られる材料であれば何を用いてもよ
いが本実施例では低温焼成が可能なｐｂを含む複合ペロ
ブスカイト化合物を用いた。この材料の比誘電率は常温
で１５０００以上と非常に大きい。セラミック基板４は
、上で述べたセラミック基部１、内部電極２、セラミッ
ク絶縁層３を一体に焼結して得られる。５は本発明のセ
ラミック絶縁層表面の鏡面である。鏡面を得るためにま
ず６０００番のＳｉＣ研磨粉で軽く、研磨した後パフと
ダイアモンドペーストを用いて鏡面状に仕上げている。

この時の表面あらさは、０．０５ｐｍ〜０．１５ｐｍで
ある。６はセラミック絶縁層３から次に述べる発光層７
へむけての有害金属イオンの拡散を防止するとともに、
素子の輝度特性を改善する介在層で各種の絶縁材料を用
いることができるがここでは、Ｔａ５ｉＯ（Ｔａ２０５
と５ｉ０２の混合物）をスパッタ法によりセラミック絶
縁層３の上に０．３ｐｍの厚さに成膜した。７は介在層
６の上に真空蒸着法により成膜した発光層でＭｎを約１
モルパーセント含むＺｎＳよりなっており、厚さは０．
４ｐｍとした。８は発光層７の上に成膜した絶縁層であ
り、材質は介在層６と同じくＴａ５ｉＯで成膜法も介在
層６と同じである。なお厚さは０．２ｐｍとした。この
絶縁層８の上にＩＴＯよりなる透明電極９をスパッタ法
により成膜した。このようにして作成したＥＬ素子と、
セラミック絶縁層の表面をそのまま用い前記の素子と四
−ロットで作成したＥＬ素子の電圧輝度特性を第２図に
示した。第２図において（Ａ）はセラミック絶縁層の表
面をそのままで作成したＥＬ素子、（Ｂ）は本発明によ
るセラミック絶縁層の表面を鏡面とした後薄膜部分を作
成したＥＬ素子の特性である。（Ｂ）では発光開始する
電圧は高くなるが印加電圧の増加に対する輝度の増加、
いわゆる輝度の立上がりが早くなり、マトリックス駆動
に適した特性となっており、本発明の効果が明らかにな
った。

なお、ここで述べたセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の材料
や寸法、製造はセラミック絶縁層の表面を鏡面とするこ
とによる効果を確認するために述べたものであり、本発
明の適用できる範囲を何ら制限するものではない。

また本実施例では介在層６及び絶縁層８を有するセラミ
ック絶縁薄膜ＥＬ素子を例にとって述べたが、本発明の
効果は介在層６ないし絶縁層８の片方または両方がない
素子に対しても効果を有することはいうまでもない。

また本実施例と異なり、セラミック基部１を省略し、セ
ラミック絶縁層３を厚くしてセラミック絶縁層３のみ機
械的強度を保持したり、またはこれをさらに補強用の別
の板に貼りつけたりすることも可能である。

（発明の効果） 以上述べた通り本発明のＥＬ素子は、高誘電率セラミッ
ク焼結体を絶縁層に用い、この絶縁層の薄膜部を成膜す
る側の表面を鏡面または鏡面に近い状態とすることによ
り、印加電圧に対する輝度の立上がりを改善したためマ
トリックス駆動に適した発光特性を得られるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すセラミック絶縁薄膜ＥＬ
素子の断面図、第２図は本発明のセラミック絶縁薄膜Ｅ
Ｌ素子と従来のセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の電圧対輝
度特性を示す図、第３図は従来のセラミ・レフ絶縁薄膜
ＥＬ素子の断面図である。 １・・・セラミック基部　　２・・・内部電極３・・・
セラミック絶縁層　４・・・セラミック基板５・・・研
磨面　　　　　　　６・・・介在層７・・・発光層　　
　　　　　８・・・絶縁層第１図 第２図 印加電圧［Ｖ］ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高誘電率セラミツクス焼結体を絶縁層に用い、こ
   の絶縁層の一方の面に電極を、他方の面に少くとも発光
   層と透明電極を順次積層したＥＬ素子において、前記絶
   縁層の発光層と透明電極を順次積層する側の面を鏡面ま
   たは鏡面に近くしたことを特徴とするＥＬ素子。