JPH01298680A - 薄膜電界発光素子 - 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、交流電圧によって駆動される薄膜形の電界発
光（以下ＥＬという）素子に係り、特に背面電極がＡｆ
ｉ等の金属薄膜で形成されるＥＬ素子におけるコントラ
ストの向上を図ったものである。

〔従来の技術〕

一般にＥＬ素子は、蛍光体を含んだ誘電体層からなる発
光層に強い電界（１０’Ｖ／ａｍ以上）を加えることに
より、発光層と誘電体層との界面に生じた電子や発光層
内に存在している電子を移動させ、これらを発光中心に
衝突させて励起発光させることによって表示を行うもの
である。

このようなＥＬ素子においては、現在種々の形式のもの
が提案されているが、寿命や発光輝度の点から薄膜交流
駆動形のＥＬ素子が有望視されており、一部では実用化
されている。

第３図は、典型的なＥＬ素子の構造を示す模式的断面図
である。ここで１０１は、例えばガラス等の透光性材料
からなる基板であり、この基板１０１の一方の面（図中
では上面）には、ＳｎＯ２薄膜あるいはＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）　ｆｉｔ膜等の透光
性の電極１０２が形成されている。そして、この電極１
０２上に・は、Ｙ２Ｏ３等よりなる第１の誘電体層１０
３゜ＺｎＳ：Ｍｎ等の蛍光体を含む発光層１０４及び第
２の誘電体層１０５が、真空蒸着法やスパッタリング法
、あるいは電子ビーム蒸着法などの手段によって、順次
積層被着されている。なお、誘電体層を発光層の片面の
みに設けた構造のＥＬ素子も知られている。さらに、第
２の誘電体層１０５上には、Ａ１膜等の背面電極１０６
が形成されている。ＥＬ素子によってドツトマトリクス
表示を行おうとするならば、前記電極１０２と背面電極
１０６とは、それぞれストライブ状に形成し、それぞれ
の配列方向が互いに直交するような構造にすればよい。

そして、背面電極１０６と電極１０２とは、駆動回路部
１０７等に接続されており、表示信号が与えられるよう
に構成されている。

ところで、この種のＥＬ素子では、背面電極１０６とし
て、前述したように一般に蒸着法により形成されるＡ２
膜が使用される。このＡｆ！、膜は、金属固有の高い反
射率をもち、基板１０１側から進入する外光や、発光層
１０４自体の発光を反射して、発光部と非発光部とのコ
ントラスを著しく低下させるという問題点を有している
。

そこで従来、この背面電極での反射によるコントラスト
の低下を防ぐため、種々の工夫がなされており１例えば
発光層１０４に積層される第２の誘電体層１０５を暗色
化したり、あるいは発光層１０４と誘電体層１０５との
間に光吸収層を介在させる等の手段がとられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術におけるコントラストの改善手段は、不要光の
吸収を主体としたものであり、ＥＬ素子自体の輝度の向
上には何らの効果もない。

本発明は、この不要光を吸収してコントラストの向上を
図るとともに、更にＥＬ素子としての発光輝度の向上を
も図ろうとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の薄膜電界発光素子は、蛍光体を有する発光層と
該発光層の少なくとも一面側に積層された誘電体層とが
、透光性の基板上に形成された透光性の電極と背面電極
との間に挟持され、前記両電極間に交流電圧を印加する
ことによって前記発光層を発光させる薄膜電界発光素子
において、前記発光層の背面電極側に、光導電材料から
なる光吸収層を積層したことを特徴としている。

〔作　　用〕

外光あるいは発光層から背面電極側に射出した光が光吸
収層に入射すると、これらの光はここで吸収される。光
吸収層はこれらの光を吸収し、電子−正孔対を発生する
。そして、このうちの電子が、電極間に印加された電界
により自由電子となって加速され、光吸収層と発光層の
界面を通フて発光層内に注入され、発光センタを励起し
て発光させる。

〔実施例〕

構造は、第１図の通りであり、第３図に示した従来例に
対応する構成部分には、第３図における各符号の１桁目
の番号を付す。従来構造と異なる点は、発光層４と第２
の誘電体層５との間に光吸収層８が介在している点であ
る。

まずガラス等の透光性の絶縁材料からなる基板１上に、
透光性の電極２としてＩＴＯ等を所要パターンで形成す
る。次いで、電子ビーム蒸着法により第１の誘電体層３
としてＹ２Ｏ３を２００ｎｍ蒸着し、その上に同じく電
子ビーム蒸着法により、発光層４としてのＺｎＳ：Ｍｎ
蛍光体を５００ｎｍ積層する。

この発光層４上に被着する光吸収層８は、前述したよう
に光導電材料から形成される。すなわち、光の入射によ
り電子−正孔対が発生する材料を用いるが、この光の照
射により低抵抗になりすぎると、第１．第２の誘電体層
３，５を介して、発光層４にかかる電圧が低下してしま
う虞れがあるため、この光吸収層８としては、ノンドー
プの半導体材料がよい。

さらに、光を吸収するためには、そのバンドギャップエ
ネルギが入射光のエネルギよりも小さいことが必要であ
る。

ここで、光吸収層８によりＺ　ｎ　Ｓ　：　Ｍ　ｎ発光
層４からの光（黄橙色）のみを吸収させることを考えれ
ば、ＣｄＳｅ　（バンドギャップ１．８６ｅＶ）やＡｊ
！Ｓｂ　（バンドギヤ”／プ１．８７ｅＶ）等の使用も
考えられる。

しかしながら、外光め入射もあるので、可視、域の光を
すべて吸収できる材料が好ましい。

したがって、この光吸収層８の材料としては、赤色光も
吸収できるバンドギャップ（Ｅｇａｐ）をもつ、以下の
材料が使用できる。

Ｓｉ　　−Ｅｇａｐ＝１．１３ｅＶ Ｇｅ　　−Ｅｇａｐ＝０．７５ｅＶ ＧａＡｓ−Ｅｇａｐ＝１．５２ｅＶ ＣｄＴｅ−Ｅｇａｐ＝１．６０ｅＶ Ｓｅ−Ｅｇａｐ＝０．７３ｅＶ 本実施例では、最もポピユラーな材料としてＳｉを選び
、発光層４上に、Ｈ２雰囲気中でスパッタリング法によ
りアモルファス状に５ｉ（ａ−Ｓｔ：Ｈ）膜を３００ｎ
ｍ積層した。

この光吸収層８は、光の照射により導電性を増せばよい
のであるから、特に結晶性にはこだわらず、アモルファ
ス状態で十分である。

次に、電子ビーム蒸着法により１前記光吸収層８の上に
Ｙ２Ｏ３を２００ｎｍ蒸着して第２の誘電体層５を形成
し、最後に背面電極６としてのＡＩＬ膜を被着した。

しかして、画電極２．６間に電圧を印加すると、外光及
び発光層４の発光によって光吸収層８に生成された電子
が、発光層４に注入され、加速される。そして加速され
た電子は、発光層４内の発光センタを励起して発光させ
る。この外部から注入された電子にもとず〈発光が、発
光層４０本来の発光に重畳され、輝度の向上がもたらさ
れる。

第２図に、従来のＥＬ素子における電圧−輝度特性と本
実施例における同特性とを比較して示す。

〔発明の効果〕

本発明の薄膜電界発光素子によれば、発光層の背面電極
側に光導電材料からなる光吸収層を積層し、外光及び発
光層からの不要光を該光吸収層で吸収して電子を生成す
るようにしたので、コントラストが向上し、かつ輝度の
向上が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構造を示す模式図、第２図
は同実施例と従来例の電圧−輝度特性を比較して示すグ
ラフ、第３図は従来のＥＬ素子の一橋造例を示す模式図
である。 １一基板、　　　　　　　　２−電極。 ３−第１の誘電体層、　　４−発光層。 ５−第２の誘電体層、　　６−背面電極。 ８−光吸収層。 特許出願人　双葉電子工業株式会社 代理人・弁理士　西　　村　　教　　先竿１図 第２図 ｅｐ−ｒロー１，１；＜ｖ＞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　蛍光体を有する発光層と該発光層の少なくとも一面側
   に積層された誘電体層とが、透光性の基板上に形成され
   た透光性の電極と背面電極との間に挟持され、前記両電
   極間に交流電圧を印加することによって前記発光層を発
   光させる薄膜電界発光素子において、前記発光層の背面
   電極側に、光導電材料からなる光吸収層を積層した構成
   になる薄膜電界発光素子。