JPS636772A - Ｅｌ素子の駆動方法 - 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） 本発明は面光源や自己発光型表示装置に使用される高電
界の印加によりＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光
を示す薄膜ＥＬ素子で、特に絶縁層として高誘電率のセ
ラミックを用いたセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の駆動方
法に関する。

（従来の技術） 低電圧駆動で絶縁破壊に対して非常に安定な新構造の薄
膜ＥＬ素子として、セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子が１９
８５年度インターナショナル・デイスプレィ・リサーチ
・コンファレンス予稿集１７３頁　（Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ　　Ｒｅｃｏｒｄ　　ｏｆ　　ｔｈｅ　　ｌｎ’ｔ
ｅｒｎａＬｉｏｎａｌＤｉｓｐｌａｙ　Ｒｅ５ｅａｒｃ
ｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　１９０５〉に報告されてい
る。このセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の片絶縁型を第２
図（ａ）に、二重絶縁型の基本断面構造を第２図（ｂ）
に示す。第２図（ａ＞、（ｂ）において２１はセラミッ
ク基部、２２は銀・パラジウム合金等からなる内部電極
、２３はＰＺＴ系、ＤａＴｉＪ系、またはＰｂＴｉＯ３
系統のペロブスカイト化合物からなる高誘電率のセラミ
ック絶縁層であり、これらセラミック基部２１、内部電
極２２、及びセラミック絶縁層２３が一体に焼結されて
セラミック基板２４が構成される。２５はセラミック絶
縁層上に成膜されたＹ２Ｏ２、ＳｉＯ’２、Ｔａ５ｉＯ
（Ｔａ２０５と５ｉ０２の混合物）等からなる薄膜の介
在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。２Ｇはセラミック絶縁層２３あるいは介在層２５の
上に成膜されたＭ　ｎ　、　Ｔ　ｂ　Ｆ　３　、　Ｓ　
ｍ　Ｆ　３　。

ＰｒＦ３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等により形成さ
れる。２７は発光層２６の上に成膜された第二絶縁体層
であり１、材料及び成膜法は介在層と同様である。２８
は発光層２６または第二絶縁体層２７の上に成膜された
ＩＴＯ等よりなる透明電極で真空蒸着法やスパッタ蒸着
法により形成される。

このセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の内部電極２２と透明
電極２日の間に交流電圧を印加すると発光層２６におい
て発光を生じる。発生した光は透明電極２日を通して外
部へとり出される。この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体層や発光
層を積層した交流駆動型の薄膜ＥＬ素子（ニス・アイ・
デイ　７４ダイジエスト・オブ・テクニカル・ペーパー
ズ８４頁、（ＳＩＤ　７４　ｄｉｚｅｓＬ　ｏｆ　ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｐｅｒｓ））と変わるものではな
い。しかし数１０μｍ程度の厚さの非常に誘電率の高い
セラミック絶縁層２３の効果により動作電圧の大巾な低
減、絶縁破壊電圧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用の素子
として期待されている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来薄膜ＥＬ素子は発光層に直列に絶縁層が挿入されて
いるため交流電圧を印加しないと発光しないと考えられ
ていた。この交流電圧の例を第３図に示す。第３図に示
されたピーク電圧がＶｐの対称交流パルス電圧を薄膜Ｅ
Ｌ素子に印加すると第４図に示すような輝度対電圧特性
を示す。このとき発光が始まる電圧は発光開始電圧と呼
ばれる。

しかし特願昭６０−３５２号において本願発明者により
述べられているように薄膜ＥＬ素子の単極性のパルス電
圧を印加することによっても発光を行わせることができ
る。この場合の印加電圧の例を第５図に示す。ピーク電
圧がＶｍの単極性パルス電圧を薄膜ＥＬ素子に印加する
ことにより発光を生ずる。

しかしながら新規に開発されたセラミック絶縁薄Ｊｌ！
ＥＬ素子に単極性パルス電圧を印加して発光の可能性を
扱った報告はなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明によればセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の透明電極
側に正極性の単極性パルス電圧を印加して発光を行わせ
ることを特徴とする駆動方法が得られる。

′　（作用） 本発明は前述した構成により、セラミック絶縁薄膜ＥＬ
素子と単極性パルス電圧を用いて駆動する場合により高
い輝度が得られるものである。すなわち本願発明者は第
３図に示した交流パルス電圧を印加した場合第６図に示
す輝度対電圧特性を持つセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子に
第５図に示した単極性パルス電圧を印加して発光が生じ
ることを確認した。しかるのち単極性パルス電圧の極性
をかえてセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の発光特性を調べ
たところ第７図に示した結果が得られた。

第７図においてＡ及びＢは片絶縁型のセラミック絶縁薄
膜Ｅｌ−素子の、またＣ及びＤは二重絶縁型のセラミッ
ク絶縁薄膜ＥＬ素子の輝度対電圧特性を示しており、Ａ
及びＣは透明電極側に正極性の単極性パルス電圧を印加
した場合、Ｂ及びＤは透明電極側に負極性の単極性パル
ス電圧を印加した場合である。印加電圧を増していくと
単極性パルス電圧の極性により明らかな輝度差を生じる
。片絶縁型ＥＬ素子の場合印加電圧１５０ｖにおいては
ＡはＢの二倍近い輝度を示しており、透明電極側に正極
性電圧を印加した方がはるかに高い輝度が得られること
がわかる。また両地縁型の場合においてもＣとＤを比較
すれば容易にわかるようにやはり透明電極側に正極性の
パルス電圧を印加した方がより高い輝度が得られている
。

このような現象の原因は現在のところ明らかではないが
、発光層がセラミックないしは介在層と接している側と
発光層が透明電極ないしは第二絶縁体層に接している側
とで発光機構に差があるためと思われる。ともかくこの
ようにセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子においては輝度が単
極性パルス電圧の極性に強く依存しているため透明電極
側を正極性とするようにパルス電圧を印加する方が有利
であり、高い輝度が得られる。

（実施例） 以下本発明の実施例につき図面を参照して説明する。第
１図は本発明の片絶縁型セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の
透明電極側に正極性の単極性パルス電圧を印加する駆動
方法の説明図である。セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子部分
はその断面構造を示している。図において１はセラミッ
ク基部であり厚さ約ＩＩＩＩＩ＋、材料としては簡単の
ため以下に述べるセラミック絶縁層３と同じＰｂＴｉＯ
３系の高誘電率セラミックを用いた。２は内部電極であ
り１〜５ミクロンの厚さでＰＬを材料として用いた。３
はセラミック絶縁層でありＰｂＴｉＯ３系の高誘電率セ
ラミック材料を用い厚さは４０ミクロンとした。４はセ
ラミック基板でありセラミック基部１、内部電極２、セ
ラミック絶縁層３より構成されている。このセラミック
基板４はいわゆるグリーンシート法により作成した。す
なわちセラミック基部１となるセラミック生シートの最
上部表面にシルクスクリーン法を用いて内部電極２を印
刷し、その上にセラミック絶縁層３となるセラミック生
シートを積層し、圧着して一体に焼結した。このように
して作成したセラミック基板４上に発光層５としてＭｎ
を１モルパーセント含んだＺｎＳを０，３ミクロンの厚
さに真空蒸着し、さらに透明電極６として厚さ０．２ミ
クロンのＩＴＯをマグネＩ・ロンスパッタ法により成膜
した。

このようにして作成したセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子に
単極性パルス電源７を接続した。パルス電源７はピーク
電圧１００ｖ、パルスとパルスの間隔１ミリ秒、パルス
の幅２００マイクロ秒の単極性パルス電圧を発生する。

この単極性パルス電源７の正極性の出力を透明電極６に
アース側を内部電極２に接続して発光を行わせたところ
表示素子としては十分な１５０ｃｄ／ｍ２の輝度を得る
ことができた。またこの表示素子を乾燥チッ素中に置き
１０００時間以上動作させたが絶縁破壊により素子の破
壊はまったくなく、表示素子として十分な信頼性を有す
ることが確認された。

これに対して従来の薄膜ＥＬ素子に単極性パルス電圧を
印加して動作させたところ発光開始電圧がセラミック絶
縁薄膜ＥＬ素子に比較して高いうえに絶縁破壊が多く実
用に洪するに十分な信頼性が得られなかった。従ってこ
のような点からもセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子は単極性
パルス電圧による駆動に適しており実用上十分な信頼性
なもって単極性パルス電圧による駆動に供することがで
きる。

なお、ここで用いた単極性パルス電源は市販のトランジ
スタ等の電気部品を用いて容易に作成できるものである
。

またセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子は片絶縁型である必要
はなく二重絶縁型や二重絶縁型の介在を抜いたものを用
いることもできる。またパルス電源としてはここにあげ
た例だけでなくピーク電圧２０〜３００ｖ、パルスとパ
ルスの間隔１秒〜０．１ミリ秒、パルスの幅はパルスの
間隔に応じて１秒から１０マイクロ秒の広い範囲から用
途に応じて選択すればよい。またパルス波形は第５図に
示した波形がある必要はなく正弦波や三角波を半波整流
したものや台形波等、単極性の変動する電圧ならばどの
ような形状のものを用いてもよい。

また本発明の駆動方法を光パルスの発生等に用いる場合
はパルスとパルスの間隔は任意に設定してもよい。

またここではセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の駆動方法に
ついて実施例をあげて説明したが本発明の駆動方法はセ
ラミック絶縁薄膜ＥＬ素子を用いた面光源やドツトマト
リックス型表示パネル、セグメント型表示パネル等に利
用できる。

（発明の効果） 以上で述べたことから明らかなように本発明の駆動方法
を用いることにより、単極性のパルス電圧でセラミック
絶縁薄膜Ｅ　Ｌ、素子を駆動する場合に、より高い輝度
を得ることができる。またセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子
を駆動する電源として単極性のパルス電圧や変動電圧を
発生する回路があればよいのでセラミック絶縁薄膜ＥＬ
素子の駆動回路が簡単となるため駆動回路のコストを下
げることができ、また駆動回路の信頼性を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す説明図、第２図（ａ）、
（ｂ）は従来のセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の基本断面
構造を示す図、第３図は薄膜ＥＬ素子に印加する交流パ
ルス電圧を示す図、第４図は薄膜ＥＬ素子の輝度対電圧
特性を示す図、第５図は薄膜ＥＬ素子に印加する単極性
パルス電圧を示す図、第６図はセラミック絶縁薄膜ＥＬ
素子に交流パルス電圧を印加した場合の輝度対印加電圧
特性を示す図、第７図はセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子に
単極性パルス電圧を印加した場合の輝度対印加電圧特性
を示す図である。 １．２１　　　　セラミック基部 ２．２２　　　　内部電極 ３．２３　　　　セラミック絶縁層 ４．２４　　　　セラミック基板 ５．２６　　　　発光層 ６．２８　　　　透明電極 ７　　　　　　単極性パルス電源 ２５　　　　　　　介在層 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 交流パルス電圧　（Ｖｐ）　［Ｖ１ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の透明電極側に正極性の単
   極性パルス電圧を印加して発光を行わせることを特徴と
   するセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の駆動方法。