JPS61142690A - Luminescence apparatus and driving thereof - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はディスプレイ装置などに用いられるエレクト
ロルミネセンス（ＥＬ　）装置とその駆動方法に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electroluminescence (EL) device used in display devices and the like and a method for driving the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ＥＬ装置として多色表示できるようにしたものが
ある（文献不詳）。すなわち、第３図に示すようにガラ
ス基板３１上に第１の透明電極３２を介して第１および
第２の絶縁層３３．３５ならびにこれら絶縁層ｉ３．３
５に挾持された第１の発光体層３４を積層状に形成し、
さらに上記第２の絶縁層３５上に第２の透明電極３６を
介して第３および第４の絶縁層３７．３９ならびに第１
の発光体層３４とは異なる発光色を有し、上記両絶縁層
３７゜３９に挾持された第２の発光体層３８を積層状に
形成して、その上に背面電極４０を形成してあも上記構
成において、第１の透明電極３２と第２の透明電極３６
との間に第１の交流電源４２を、第２の透明電極３６と
背面電極４０との間に第２の交流電源４ｒをそれぞれ接
続し、各電極間に電圧を印加すると、たとえば第１の発
光体層３４によって赤色の発光を呈し、第２の発光体層
３８によって緑色の発光を呈する。上記印加電圧を変化
させれば、２色の混色の程度が変化する。Conventionally, there is an EL device that is capable of displaying multiple colors (document unknown). That is, as shown in FIG. 3, first and second insulating layers 33.35 and these insulating layers i3.3 are formed on a glass substrate 31 via a first transparent electrode 32.
The first light emitter layer 34 sandwiched between
Furthermore, third and fourth insulating layers 37, 39 and the first
A second light emitting layer 38 having a different emission color from the light emitting layer 34 and sandwiched between the two insulating layers 37 and 39 is formed in a laminated manner, and a back electrode 40 is formed thereon. In the above configuration, the first transparent electrode 32 and the second transparent electrode 36
When a first AC power source 42 is connected between the second transparent electrode 36 and the back electrode 40, and a second AC power source 4r is connected between the second transparent electrode 36 and the back electrode 40, and a voltage is applied between each electrode, for example, the first The light emitter layer 34 emits red light, and the second light emitter layer 38 emits green light. By changing the applied voltage, the degree of mixing of the two colors changes.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかるに、上記従来のものは、単色の２重絶縁層形薄膜
ＥＬ素子を２段重ねた多層構造のため、膜厚が不均一と
なって高信頼性のものが得られにくいうえ、中間の透明
電極３６の安定化のための熱処理で他の層の剥離を招き
易く、製造歩留りが悪い等の種々の欠点を有している。However, since the above-mentioned conventional device has a multilayer structure in which two layers of single-color double insulating layer type thin-film EL elements are stacked, the film thickness becomes uneven, making it difficult to obtain a highly reliable one. Heat treatment for stabilizing the electrode 36 tends to cause peeling of other layers, and it has various drawbacks such as poor manufacturing yield.

このため、第４図に示すようにガラス基板５１上に透明
電極５２を形成・し、この透明電極５２上に、第１およ
び第２の絶縁層５３．５６とに挾持されて互に異なる発
光中心を有する２層の発光体層５４．５５を設け、上記
透明電極５２と第２の絶縁層５６上に形成された背面電
極５７との間に交流電源５８に接続し、各電極５２．５
７に印加される一電圧値を変化させて上記両光光層５４
．５５を発光させることにより、多色表示できるように
することが案出されている。For this purpose, a transparent electrode 52 is formed on a glass substrate 51 as shown in FIG. Two light emitting layers 54.55 having a center are provided, connected to an AC power source 58 between the transparent electrode 52 and a back electrode 57 formed on the second insulating layer 56, and each electrode 52.5
By changing the voltage value applied to the double-light optical layer 54
．． It has been devised that multicolor display can be achieved by emitting light from 55.

上記のものは従来の欠点を解消できるものの、両電極５
２．５７のうちの一方に印加された電圧で２種類の発光
体＠　５４　、５５が同時に発光するおそれをなくすた
め、上記両光光体層５４．５５の厚さを大にしなければ
ならず、換言すればＥＬ波装置発光動作電圧が高くなり
、消費電力の増大化は避けられない。Although the above method can overcome the drawbacks of the conventional method, both electrodes 5
In order to eliminate the possibility that the two types of light emitters@54 and 55 will emit light at the same time due to the voltage applied to one of the light emitter layers 54 and 55, the thickness of both the light emitter layers 54 and 55 must be increased. In other words, the light emission operating voltage of the EL wave device increases, and an increase in power consumption is unavoidable.

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、信頼性お
よび歩留りの向上が図れるうえ、低消費電力化が可能と
なるＥＬ波装置提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide an EL wave device that can improve reliability and yield as well as reduce power consumption.

この発明の他の目的は、上記ＥＬ波装置多色表示用とし
て適正に動作させ得るＥＬ波装置駆動方法を提供するこ
とにある。Another object of the present invention is to provide a method for driving an EL wave device that can properly operate the EL wave device for multicolor display.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明者は、発光体層などを厚くすることなく不要な
混色のおそれを解消し得るＥＬ波装置開発について鋭意
検討するなかで、絶縁層と発光体層との界面で加速され
る電子は発光体層の結晶性が良い程、平均自由工程が長
くなってエネルギーが増すという事実から、逆に結晶性
の悪いつまり非晶質ないし多結晶質（ポリクリスタル）
の発光体層を電子の障壁として利用すれば、発光体層を
厚くする必要がなくなることを確認してこの発明を完成
させるに至った。While intensively studying the development of an EL wave device that could eliminate the risk of unnecessary color mixing without increasing the thickness of the light emitting layer, the inventor discovered that electrons accelerated at the interface between the insulating layer and the light emitting layer emit light. From the fact that the better the crystallinity of the body layer, the longer the mean free path becomes and the more energy it has, conversely, the better the crystallinity of the body layer, the longer the mean free path and the higher the energy.
The inventors completed this invention by confirming that if the luminescent layer is used as an electron barrier, there is no need to increase the thickness of the luminescent layer.

すなわち、この発明は、少なくとも一方が透明である１
対の電極間に、第１および第２の絶縁層に挾持されて互
に異なる発光中心を有する２層構造の発光体層を設けた
ものであって、上記両光光体層間に付活剤を添加しない
発光母体層を介在させ、上記各電極への各印加電圧値が
可変できる交流電圧を上記電極間に印加するようにした
ものである。That is, the present invention provides 1 in which at least one side is transparent.
A two-layered light emitting layer having different luminescent centers is provided between the pair of electrodes and is sandwiched between first and second insulating layers, and an activator is provided between the two light emitting layers. A light-emitting base layer not added with is interposed, and an alternating current voltage whose applied voltage value to each electrode can be varied is applied between the electrodes.

［作　用］ この発明は、上記各電極に印加された交流電圧を変化す
るこχにより、２層構造の各発光体層と絶縁層との界面
での発光中心が電子に衝突励起され、２種の発光色およ
びその混色の表示が可能となり、さらに一方の電極に印
加された電圧で一方の発光体層から他方の発光体層へ電
子が入り込むのが付活剤無添加で非晶質ないしポリクリ
スタル性の発光母体層で阻止されるため、発光体層を厚
くする必要がなくなる。[Function] According to the present invention, by changing the alternating current voltage applied to each of the electrodes, the luminescent center at the interface between each luminescent layer and the insulating layer of the two-layer structure is excited by collision with electrons, and 2 It is possible to display the emitted light color of a species and its mixed colors, and furthermore, when a voltage is applied to one electrode, electrons can enter from one light emitting layer to the other light emitting layer without the addition of an activator. Since this is blocked by the polycrystalline luminescent host layer, there is no need to make the luminescent layer thicker.

〔実施例〕〔Example〕

第１図はこの発明に係るＥＬ波装置一例を示すものであ
る。FIG. 1 shows an example of an EL wave device according to the present invention.

同図において、１は透明性材、たとえば無アルカリガラ
スからなる基板であり、この基板１上には、ＩＴＯ膜、
たとえばＩ　ｎｅｏ３−　Ｓ　ｎ　０２からなる透明電
極２がスパッタ法により厚さ２，０ＯＯＸ程度に形成さ
れている。３は上記透明電極２上に電子ビーム蒸着法で
形成されたＹ２Ｏ３からなる厚さ４、ｏｏｏ′Ｘ程度の
第１の絶縁層、４は第１の絶縁層３上に形成された第１
の発光体層、５は第１の発光体層４上に付活剤を含有さ
せてない発光母体層６を介して形成された第２の発光体
層である。In the figure, 1 is a substrate made of a transparent material, for example, non-alkali glass, and on this substrate 1, an ITO film,
For example, a transparent electrode 2 made of Ineo3-Sn02 is formed to a thickness of about 2.000X by sputtering. 3 is a first insulating layer made of Y2O3 formed on the transparent electrode 2 by electron beam evaporation and has a thickness of about 4, ooo'X; 4 is a first insulating layer formed on the first insulating layer 3;
The luminescent layer 5 is a second luminescent layer formed on the first luminescent layer 4 via a luminescent matrix layer 6 that does not contain an activator.

上記第１の発光体層４は、たとえばＺｎＳの母体に緑色
発光用の付活剤ＴｂＦ３を重量比で５％添加したものを
電子ビーム蒸着法で形成したもので、その厚さは３，０
ＯＯＸ程度に設定されている。第２の発光体層５は、た
とえばＺｎＳの母体に赤色発光用の付活剤ＳｍＦ３を重
量比で０．５％添加したものを、同じく電子ビーム蒸着
法で、厚さ３，０ＯＯＡ程度に形成しである。これら発
光体層４．５の蒸着速度は５Ｘ／秒とした。The first light-emitting layer 4 is formed by electron beam evaporation of a matrix of ZnS to which 5% by weight of an activator TbF3 for green light emission is added, and has a thickness of 3.0% by weight.
It is set to about OOX. The second light-emitting layer 5 is formed by adding 0.5% by weight of an activator SmF3 for red light emission to a ZnS matrix to a thickness of about 3,000 OA using the same electron beam evaporation method. It is. The deposition rate of these phosphor layers 4.5 was 5X/sec.

上記発光母体層６はＺｎＳからなり、電子ビーム蒸着で
、厚さ１．ｏｏｏＸ程度に形成してあり、この蒸着速度
は４０Ｘ／秒とした。この結果、上記発光体層４，５が
正方晶結晶質であったのに対し、発光母体層６は非晶質
なものになった。The light emitting base layer 6 is made of ZnS and is deposited by electron beam evaporation to a thickness of 1. oooX, and the deposition rate was 40X/sec. As a result, while the luminescent layers 4 and 5 were tetragonal crystalline, the luminescent matrix layer 6 became amorphous.

７は上記第２の発光体層５上に形成されたＹ２Ｏ３から
なる厚さ４．０００″Ａ程度の第２の絶縁層、８は第２
の絶縁層７上に形成された背面電極であり、抵抗加熱蒸
着法により厚さ２，０ＯＯＸ程度に形成されている。7 is a second insulating layer made of Y2O3 formed on the second light emitting layer 5 and has a thickness of about 4.000''A; 8 is a second insulating layer formed on the second light emitting layer 5;
This is a back electrode formed on the insulating layer 7, and is formed to a thickness of about 2,000× by resistance heating evaporation method.

上記構成において、透明電極２と背面電極８との間に交
流電源９により、たとえばパルス電圧を印加し、各電極
８，２にそれぞれ印加される電圧値を変えることにより
、赤色から緑色までの任意の発光色を得ることができる
。In the above configuration, for example, a pulse voltage is applied between the transparent electrode 2 and the back electrode 8 by the AC power supply 9, and by changing the voltage value applied to each electrode 8, 2, any color from red to green can be colored. It is possible to obtain a luminescent color of .

つぎに、上記ＥＬ装置の具体的な駆動方法を第２図＾〜
（Ｅ）で説明する。Next, the specific driving method of the above EL device is shown in Figure 2~
This will be explained in (E).

まず、透明電極２と背面電極８との間に、透明電極２が
正、背面電極８が負となるように、第２図（５）に示す
２　ＫＨｚの交流対称パルス電圧を加えると、第１の発
光体層４からの緑色の発光と、第２の発光体層５からの
赤色の発光とが生じる。ところで、緑色の発光と赤色の
発光はそれらの中間色である黄色となるが、緑色の方が
赤色よりも発光輝度が高いため、両電極２，８に同じ値
のパルス電圧が印加されると、基板１を通して外部に取
り出される発光色は緑かかった黄色となった。この時、
上記電極２，８にそれぞれ印加される各パルス電圧の電
圧値は１７０ｖであった。なお、従来のもので同レベル
の輝度を発光させた時には、第２図（２）の破線で示す
ようにパルス電圧の電圧値は２００Ｖであった。First, when a 2 KHz AC symmetrical pulse voltage is applied between the transparent electrode 2 and the back electrode 8 so that the transparent electrode 2 is positive and the back electrode 8 is negative, as shown in FIG. Green light is emitted from the first light emitting layer 4 and red light is emitted from the second light emitting layer 5. By the way, green light emission and red light emission have a yellow color which is intermediate between them, but since green light emission brightness is higher than red light emission, when the same value of pulse voltage is applied to both electrodes 2 and 8, The color of the emitted light extracted to the outside through the substrate 1 was greenish yellow. At this time,
The voltage value of each pulse voltage applied to the electrodes 2 and 8 was 170V. Note that when the conventional device emitted light with the same level of brightness, the voltage value of the pulse voltage was 200 V, as shown by the broken line in FIG. 2 (2).

また、透明電極２側のみに第２図（Ｂ）に示すようなパ
ルス電圧を印加した場合は、発光現象が第１の発光体層
４と第１の絶縁層３との界面付近で起るため、緑色の単
色発光を呈する。当然のように、背面電極８のみに第２
図（Ｃ）に示すようなパルス電圧を印加した場合も、上
記と同様の原理で赤色の単色発光が生じる。In addition, when a pulse voltage as shown in FIG. 2(B) is applied only to the transparent electrode 2 side, a light emission phenomenon occurs near the interface between the first light emitter layer 4 and the first insulating layer 3. Therefore, it emits green monochromatic light. Naturally, the second electrode is connected only to the back electrode 8.
Even when a pulse voltage as shown in Figure (C) is applied, red monochromatic light emission occurs based on the same principle as above.

このような一方の電極のみにパルス電圧を印加した場合
、第１および第２の発光体層４，５間に介在しである付
活剤無添加の発光母体層６は結晶性が悪いから、たとえ
ば第１の発光体層４からの電子は上記発光母体層６で運
動エネルギーを失って他方の第２の発光体層５には至ら
ない。換言すれば、第１および第２の発光体層４，５の
厚さが第４図のもの（５，０００λ程度）よりも薄肉の
３，０００λ程度であっても、不要な混色が防止できる
。When a pulse voltage is applied to only one of the electrodes, the activator-free luminescent matrix layer 6 interposed between the first and second luminescent layers 4 and 5 has poor crystallinity. For example, electrons from the first luminescent layer 4 lose kinetic energy in the luminescent host layer 6 and do not reach the other second luminescent layer 5. In other words, even if the thickness of the first and second light-emitting layers 4 and 5 is about 3,000λ, which is thinner than that in FIG. 4 (about 5,000λ), unnecessary color mixing can be prevented. .

さ狛と、上記各電極２，８に第２図（Ｄ）のようなパル
ス電圧を印加すると、赤色と緑色の中間色である黄色の
発光を呈した。この場合、緑色の発光輝度が赤色のそれ
よりも高いため、緑色に対応する透明電極２への印加電
圧値を赤色に対応する背面電極８への印加電圧値を低く
しである。When a pulse voltage as shown in FIG. 2(D) was applied to the electrodes 2 and 8, yellow light was emitted, which is an intermediate color between red and green. In this case, since the luminance of green light is higher than that of red light, the voltage applied to the transparent electrode 2 corresponding to green and the voltage applied to the back electrode 8 corresponding to red are lowered.

ところで、第２図（Ｂ）　、　（Ｃ）に示すような定方
向のパルス電圧の印加は、分極効果によりＥＬ装置に印
加される実効電界が減少して輝度が低下する傾向にある
。このため、単色光を得る場合の最適の駆動方法は、第
２図■）に示すように両方向のパルス電圧において、一
方のパルス電圧の振幅値を動作電圧ｖＯとし、他方のパ
ルス電圧の振幅値を発光のしきい電圧ｖｈ以下にすれば
よい。これにより、上記発光体層４，５内でのキャリア
の蓄積が防止されて高輝度の単色発光を実現できる。By the way, when applying a unidirectional pulse voltage as shown in FIGS. 2(B) and 2(C), the effective electric field applied to the EL device tends to decrease due to the polarization effect, resulting in a decrease in brightness. Therefore, the optimal driving method when obtaining monochromatic light is to set the amplitude value of one pulse voltage to the operating voltage vO, and set the amplitude value of the other pulse voltage to the operating voltage vO when the pulse voltage is applied in both directions, as shown in Figure 2 (■). It is sufficient if the voltage is lower than the threshold voltage vh for light emission. This prevents accumulation of carriers within the light emitting layers 4 and 5, making it possible to realize high-intensity monochromatic light emission.

なお、上記発光体層４，５ならびに発光母体層６は上記
実施例のものに限定されることなく、適当な材料を選ぶ
ことができる。たとえば、発光体層４．５については、
黄色発光用としてのＺｎＳにＭｎもしくはＤｙＦ３を添
加したものや白色発光用としてＺｎＳにＰｒＦ３を添加
したものなどがある。Note that the luminescent layers 4 and 5 and the luminescent matrix layer 6 are not limited to those of the embodiments described above, and any suitable material can be selected. For example, for the emitter layer 4.5,
Examples include those in which Mn or DyF3 is added to ZnS for yellow light emission, and those in which PrF3 is added to ZnS for white light emission.

これら発光体層４，５の厚みとしては、一般に３．００
０〜５，０００λ程度の範囲で選択でき、また発光母体
層６の厚みは５００〜２，０ＯＯＸ程度の範囲とするの
がよい。The thickness of these light emitter layers 4 and 5 is generally 3.00 mm.
It can be selected in the range of about 0 to 5,000 λ, and the thickness of the light emitting base layer 6 is preferably in the range of about 500 to 2,0 OOX.

また、第１および第２の絶縁層３，７も上記Ｙ２Ｏ３に
限らず、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２０５、ＳｍＯ３、ＢａＴｉ
０．、、ＰｂＴｉＯ３，５ｒＴｉ０３　、Ｓｉ３Ｎ４等
から選べるもので□ある。Furthermore, the first and second insulating layers 3 and 7 are not limited to the above-mentioned Y2O3, but are also made of Al2O3, Ta205, SmO3, BaTi.
0. , , PbTiO3, 5rTi03, Si3N4, etc. □.

さらにまた、ＥＬ装置駆動用交流電圧としては、パルス
電圧の他、正弦波などの他の交流を用いることができる
。Furthermore, as the AC voltage for driving the EL device, in addition to the pulse voltage, other AC voltages such as a sine wave can be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、第１および第２の絶
縁層間に介在した２種の発光体層により多色表示が行え
るうえ、各層の積層数が少な（なって小形化や製作の容
易化が図れ、とくに両発光体層間に付活剤無添加の発光
母体層を設けたから、不要な混色のおそれがなく低電力
化に寄与し得るＥＬ装置とその駆動方法を提供すること
ができる。As described above, according to the present invention, it is possible to display multiple colors using the two types of light emitting layers interposed between the first and second insulating layers, and the number of laminated layers for each layer is small (resulting in miniaturization and manufacturing efficiency). It is possible to provide an EL device and a method for driving the same, which is easy to use, and in particular, since a luminescent matrix layer without the addition of an activator is provided between both luminescent layers, there is no risk of unnecessary color mixing and can contribute to lower power consumption. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明に係るＥＬ装置の一例を示す断面図、
第２図（４）〜（Ｅ）はこの発明に係るＥＬ装置の駆動
方法を説明するための印加電圧波形図、第３図は従来の
ＥＬ装置の断面図、第４図はこの発明とは異なるＥＬ装
置の一例を示す断面図である。 ２．８・・・電極、３・・・第１の絶縁層、４・・・第
１の発光体層、５・・・第２の発光体層、６・・・発光
母体層、７・・・第２の絶縁層、９・・・交流電源特許
出願人　　日立マクセル株式会社 ２．８．電ａ　　　　　　　　　　＠１図第３図 第４図FIG. 1 is a sectional view showing an example of an EL device according to the present invention;
2 (4) to (E) are applied voltage waveform diagrams for explaining the driving method of the EL device according to the present invention, FIG. 3 is a sectional view of a conventional EL device, and FIG. 4 is a diagram of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a different EL device. 2.8... Electrode, 3... First insulating layer, 4... First luminescent layer, 5... Second luminescent layer, 6... Luminous matrix layer, 7. ...Second insulating layer, 9...AC power supply patent applicant Hitachi Maxell Co., Ltd. 2.8. Electric a @Figure 1 Figure 3 Figure 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 　（１）少なくとも一方が透明で互に対向する１対の電
極と、この電極間で第１および第２の絶縁層に挾持され
た発光体層とを備え、上記発光体層を、互に異なる発光
中心を有する２層構造とするとともに、これら両発光体
層間に付活剤を添加しない発光母体層を介在したことを
特徴とするエレクトロルミネセンス装置。(1) A pair of electrodes, at least one of which is transparent, facing each other, and a light-emitting layer sandwiched between the electrodes by a first and second insulating layer, the light-emitting layer having different An electroluminescent device characterized in that it has a two-layer structure having a luminescent center, and a luminescent matrix layer to which no activator is added is interposed between both luminescent layers. 　（２）少なくとも一方が透明で互に対向する１対の電
極間に、第１および第２の絶縁層に挾持されて互に異な
る発光中心を有する２層構造の発光体層を配設するとと
もに両発光体層間に付活剤を添加しない発光母体層を介
在したエレクトロルミネセンス装置の駆動方法であつて
、上記１対の電極間に交流電圧を印加し、各電極に印加
される電圧値を可変できるようにしたエレクトロルミネ
センス装置の駆動方法。(2) A two-layer structure of light-emitting layers sandwiched between first and second insulating layers and having mutually different light-emitting centers is disposed between a pair of electrodes, at least one of which is transparent and facing each other; A method for driving an electroluminescent device in which a luminescent matrix layer without an activator is interposed between both luminescent layers, in which an alternating current voltage is applied between the pair of electrodes, and the voltage value applied to each electrode is determined. A method of driving an electroluminescence device that allows variable control.