JPS62285398A - 直流駆動薄膜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 本発明は直流駆動薄膜ＥＬ素子に関し、とりわけ、コン
トラストおよび安定性に優れ、駆動が容易な直流駆動薄
膜ＥＬ素子に関する。

従来の技術 ］ンピュータ端末等に用いるフラットパネルディスプレ
イとして、交流駆動薄膜ＥＬ素子が盛んに研究されてい
る。従来このような薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板上にイ
ンジウム、スズ混晶酸化物（以後ＩＴＯと記す）からな
る透明電極、酸化イツトリウム、酸化チタニウム、チタ
ン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化珪素、酸化ア
ルミニウムおよび窒化珪素等からなる第１誘電体層、マ
ンゲン、テルビウムおよびサマリウム等を添加した硫化
亜鉛からなる螢光体層、第１誘電体層と同材質から成る
第２−誘電体層、およびアルミニウム薄膜からなる背面
電極を順次積層した構造を有するものである。

ドツトマトリックスを形成するためにＩＴＯ電極とアル
ミニウム電極はストライプ状に加工され、互いに直交し
ている。この両電極間に交流パルス電圧を印加すること
によシ、両電極にはさまれた交点を発光せしめ、文字や
図形を表示する。かがる交流駆動薄膜ＥＬ素子は、輝度
が高く、長時間に渡り安定に動作するという大きな特徴
を有するが、動作電圧が高くまた交流パルスで駆動する
ため、駆動回路が複雑になり高価なものとなる欠点があ
った。また輝度変調がしにぐいという欠点もあった。

これに対し直流駆動薄膜ＥＬ素子は、誘電体層を用いず
ＥＬ発光体層を直接電極で挾んだ構成のものや、誘電体
層のかわシに抵抗体層や半導体層を用いた構成のものが
試作されている（特開昭５９−１８１４８５号公報）。

直流駆動薄膜ＥＬ素子は、マトリックス型表示装置を構
成した場合、駆動回路が単純で低コストの表示装置が可
能となり、輝度変調も容易であるという特徴を有する。

発明が解決しようとする問題点 直流駆動薄膜ＥＬ素子は前記のような長所を有するが、
安定性に欠けるという欠点がある。つまり電圧を印加し
て素子を発光させた時、絶縁破壊が生じ易く、長時間駆
動した場合、絵素欠けや断線が発生するという問題点が
あった。また薄膜ＥＬ素子は交流および直流駆動タイプ
両方とも一般にコントラスト悪いが、本発明は直流駆動
ＥＬ素子ノコントラストも改善するものである。

問題点を解決するための手段 透明電極と、ＥＬ発光体層と、ＰｒＯ′！たはＰ　ｒ　
ｅ○１１＋ＰｒＯ２の混合体層からなる電流制御層と、
背面電極とを順次配置した構成の素子とする。

作　　用 Ｐｒ６Ｏ１１　　またはＰｒ６Ｏ１１＋ＰｒＯ２混合酸
化物薄膜は抵抗率として１０　Ω・ｃｒｎ台の値を持ち
、また絶縁破壊電界強度も大きく、長期間に渡シ安定な
抵抗体として動作する。その結果、直流駆動Ｅ、Ｌ素子
の電流制御層として用いることによシ、長期間に渡シ安
定に発光する直流ＥＬ素子が可能になるものと考えられ
る。またこの材料は黒褐色を量し、１０　ｃｍ　前後の
大きい光吸収係数を有するので、ダ、光を効果的に吸収
し、パネルの外光反射率を低減してコントラストの高い
素子を形成することができる。

実施例 第１図に本発明の薄膜ＥＬ素子の断面図を示す。

コーニング７０５９ガラスからなるガラス基板１に、ス
パッタリング法により厚さ２０００人の錫添加酸化イン
ジウム薄膜（ＩＴＯ薄膜と以後略記）を形成し、ホトリ
ソグラフィ技術によりストライプ状に加工し透明電柵２
とした。その上にマンガンと硫化亜鉛との共蒸着法によ
り、基板温度２０ｏ℃で厚さ４０００人のマンガン添加
硫化亜鉛薄膜から成るＥＬ発光体層３を形成した。その
後真空中、４６０℃で１時間熱処理を行い、ＥＬ発光体
層３の活性化を行った。その上にＰｒ６Ｏ１１セラミツ
クターゲツトを６Ｏ％の酸素を含むアルゴン雰囲気中で
基板温度２００℃、圧力３Ｘ１０−２Ｔｏｒｒでスパッ
タリングすることによシ厚さ２０ｏＯＡのＰ　ｒ　ｅ○
１１　薄膜からなる電流制御層４を形成した。この電流
制御層は黒褐色を量する薄膜で別途の実験で比抵抗的８
×１ｏ８Ω・ｃｍ　　、従って２０ｏＯ人の厚さの時は
面積抵抗４ｘ１０　Ω／口である。

光吸収係数は波長５０００Ａで約１０５ｃ、−ｉ　の大
きい値を持つ。

この電流制御層はスパッタリング条件やターゲットを変
えることＫよシ組成が変化する。Ｐ　ｒ　６０１１酸化
物セラミツクターゲツトを用いた場合、普通Ｐｒ６Ｏ１
１　薄膜が形成されるが、スパッタリングガス中の酸素
の割合を大きくしたり、低いスパッタリングレートにす
るとＰ　ｒ　Ｏ２が一部生じてＰ　ｒ　６０１１＋Ｐ　
ｒ０２混合酸化物薄膜になる。ターゲットｆＰｒメタル
にし、酸化性雰囲気で活性スパッタリングを行うと、ス
パッタリング条件により薄膜の結晶配向性が変化するが
、Ｐｒ６Ｏ１１　薄膜が形成される。以上各種スパッタ
リング条件で形成された膜はいずれも比抵抗として１ｏ
　Ω・ｃｍ台の値を持ち、かつＰｒＯ２が混在した薄膜
はよシ黒褐色化し光吸性能力が大きくなるため、高コン
トラストＥＬ素子を作成するには都合がよい。よシ黒褐
色化するのは３価Ｐｒ　　よシも光吸収能力の大きい４
価Ｐｒ　　が相対的に増すからである。

最後に厚さ２０００Ａのアルミニウムを真空蒸着し、ホ
トリソグラフィ技術によ、ｊ）　Ｉ　Ｔｏ透明電極２と
は直交する方向のストライプ状の背面電極５を形成し、
薄膜ＥＬ素子を完成した。

全く同じ構成で、ただし電流制御層のみ従来からよく知
られているＴ　ａ　２０６薄膜に変えたＥＬ素子も比較
のため作成した。Ｔａ２Ｏ，薄膜はＴａ金属ターゲット
を用いＡ　ｒ　＋０２雰囲気中で活性スパッタリング法
により形成し、直流ＥＬ素子用として作成条件を最適化
したものである。

本発明のＥＬ素子を背面電極６を陽極として、第２図に
示すようなデユティ１１５２０　、周波数６０Ｈｚ、パ
ルス巾３２μＢのパルスで線順次駆動を行ったところ第
３図に示すような輝度電圧特性が得られた。ＥＬ素子の
発光部分は全面積の６４％に相当し、発光、非発光部分
を含んだ平均輝度を示しである。６２Ｖよシ立上シ、ａ
ｏＶで実用的な５０ｃｄ／−を得た。８０Ｖで１０００
時間駆動した後の輝度変化特性を破線で示した。図に示
されたようにその変化は小さくａｏＶで輝度が１０％程
度低くなるのみで、１０００時間の駆動中安定に動作し
、何ら絶縁破壊による電極断線を示さなかった。また本
発明のＥＬ素子は電流制御層を螢光体とアルミニウム背
面電極との間に設けたが、黒色なので、特にアルミニウ
ム電極による外光反射が効果的に防止され、外光反射率
が７チと低かった。従って高コントラストＥＬ素子が得
られる。

一方、Ｔ　ａ　２０６薄膜を用いた従来型のＥＩ、素子
はｓｓＶよシ発光が立上り、本発明の黒褐色電流制御層
の場合と異り、透明でかつアルミニウム背面電極での発
光の反射も効いているため９０Ｖで８０　ｃ　ｄ／ｍ”
　　の輝度が得られるが、同様に１０００時間、９０Ｖ
で駆動を行ったところ６０チに輝度が低下し、部分的に
断線も生じた。また外光反射率は６７％と高い。もし２
００　ｃｄ／−の外光光源が素子の表面で正反射したと
したら、本発明の素子は５０ｃｄ／−の輝度で３．６：
１のコントラストが得られる。一方上記従来型のＥＬ素
子は輝度が８０Ｃｄ／ｒｒ？でも０．６　：　１と非常
に小さい。

以上説明したように本発明の直流薄膜ＥＬ素子は従来例
に比較し、より安定な輝度電圧特性、駆動安定性および
より優れたコントラスト特性を持つ。

上記実施例ではＰ　ｒ　ｅｓ○１１電流制御層を用いた
場合について説明したがＰｒ　Ｏ＋ＰｒＯ２混合薄膜に
してもコントラストがより良くなるのみで他の特性は変
らない。

またＥＬ発光層としては上記マンガン添加硫化亜鉛以外
に、テルビウム、サマリウムなどの希土類元素を添加し
た硫化亜鉛や、同じく希土類元素を添加した硫化カルシ
ウムや硫化ストロンチウムを用いても安定に動作する高
コントラストの直流駆動薄膜ＥＬ素子を作成することが
できた。

発明の効果 本発明によれば、コントラストが高く、長期間に渡り安
定に駆動できる直流駆動薄膜ＥＬ素子を形成することが
できる。直流駆動型であるため、輝度階調制御が容易で
、駆動回路も低コストで構成でき、素子の構成も単純で
あるので、廉価な視認性が優れた薄型ディスプレイとし
て実用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における直流駆動薄膜ＥＬ素
子の断面図、第２図は素子の駆動に用いた直流パルスを
示す波形図、第３図は本発明の素子の輝度電圧特性を示
すグラフである。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・透明電極、
３・・・・・・ＥＬ発光体層、４・・・・・電流制御層
、５・・・・・・背面電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 電７ミ（１／）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）透明電極と、ＥＬ発光体層と、Ｐｒ＿６Ｏ＿１
   ＿１酸化物またはＰｒ＿６Ｏ＿１＿１＋ＰｒＯ＿２混合
   酸化物薄膜からなる電流制御層と、背面電極とを順次配
   置して構成したことを特徴とする直流駆動薄膜ＥＬ素子
   。
2. 　（２）Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１酸化物またはＰｒ＿６Ｏ＿
   １＿１＋ＰｒＯ＿２混合酸化物薄膜がＰｒ＿６Ｏ＿１＿
   １酸化物をターゲットとして酸化性雰囲気中でスパッタ
   リング法により作成されたものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の直流駆動薄膜ＥＬ素子。
3. 　（３）Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１酸化物薄膜が、Ｐｒ金属を
   ターゲットとして酸化性雰囲気中で活性スパッタリング
   法により作成されたものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の直流駆動薄膜ＥＬ素子。