JPH08255685A - カラーエレクトロルミネセンス素子及びその製造方法 - Google Patents

カラーエレクトロルミネセンス素子及びその製造方法

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JPH08255685A
JPH08255685A JP7345108A JP34510895A JPH08255685A JP H08255685 A JPH08255685 A JP H08255685A JP 7345108 A JP7345108 A JP 7345108A JP 34510895 A JP34510895 A JP 34510895A JP H08255685 A JPH08255685 A JP H08255685A
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layer
fluorescent layer
electrode
fluorescent
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Yong Kang Hai
ヘ・リョン・ガン
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LG Semicon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より発光効率を高めたカラーＥＬ素子とその
製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明のカラーＥＬ素子は、基板と、前
記基板上に形成される第１電極と、前記第１電極上に形
成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成される
複数個の中間絶縁層が一定な間隔に挿入された蛍光層
と、前記蛍光層上に形成される第２絶縁層と、そして、
前記第２絶縁層上に形成される第２電極とを含めて構成
されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエレクトロルミネセ
ンス（Electroluminescence ：以下、“ＥＬ”という）
素子に係り、特に青色ＥＬ表示素子の蛍光層に層間絶縁
膜を多層に形成して輝度を高めたカラーＥＬ素子及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にＥＬ表示素子は、発光させる光の
カラーに応じて蛍光層の物質構造が異なる。即ち、蛍光
層の主物質としては、ＺｎＳ系列、ＳｒＳ系列などを使
用し、これら主物質に得ようとする色の光に応じて元素
を添加する。赤色の光を望む場合はＳｎを添加し、緑色
の光を望む場合はＴｂを添加し、黄色の光を望む場合は
Ｍｎを添加し、青色の光を望む場合はＣｅを添加する。
この際、赤色及び緑色や黄色を望む場合は、主物質とし
てＺｎＳ系列を用い、青色を望む場合はＺｎＳ系列を用
いずに、主物質としてＳｒＳ系列を使用する。
【０００３】しかしながら、最近の技術傾向を調べる
と、ＺｎＳ系列を用いた赤色及び緑色などのＥＬ表示素
子は明るい光を発光しているが、青色のＥＬ表示素子は
輝度が相当に弱い。このような青色ＥＬ表示素子を、添
付した図面を参照して説明すれば、次の通りである。図
１は従来の技術によるＳｒＳ：Ｃｅ ＥＬ表示素子の構
造断面図であり、図２は従来の技術によるＳｒＳ：Ｃｅ
ＥＬ表示素子のリーディングエッジとトレーリングエ
ッジを示したグラフである。
【０００４】従来のＳｒＳ：Ｃｅ ＥＬ素子の製造方法
は、ガラス基板１上に透明導電膜であるＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）を積層した後、フォトリソグラフィ工程法
でパタニングしてＩＴＯ層２を形成し、前記ＩＴＯ層２
上にＴａ2Ｏ5を約２０００Åの厚さに蒸着して第１絶縁
層３を形成する。引き続き、前記第１絶縁層３上に所望
の色を発光する元素を添加した発光層である蛍光層４を
約６０００Åの厚さに蒸着させ、前記蛍光層４上に第２
絶縁層５を約２０００Å程度の厚さに蒸着させる。ここ
で、所望の色が青色なので、主物質ＳｒＳに元素Ｃｅを
添加したＳｒＳ：Ｃｅを発光素子として用いる。その
後、前記第２絶縁層５上にアルミニウムを蒸着した後、
フォトリソグラフィ法を用いて所望の形態にエッチング
を施して上部電極６を形成し、湿気や酸化などによる素
子の機能低下を防止するためにシリコンオイルとホワイ
トグラスを用いてシーリングを行うことにより青色ＥＬ
素子を完成する。
【０００５】かかる製造過程により完成された二重絶縁
層構造を有する従来の青色ＥＬ素子は、両端電極に約２
００ボルト程度の交流電圧を印加すると、前記蛍光層４
と第１絶縁層３及び第２絶縁層５間に高電圧が発生して
前記蛍光層４と絶縁層３，５間の界面に存在する電子を
加速化させるようになる。
【０００６】前記の過程でエネルギーを得た電子は、蛍
光層４をＳｒＳ：Ｃｅで形成したので、蛍光層４内にあ
る発光元素Ｃｅと衝突し、その結果、電子が有するエネ
ルギーを発光元素Ｃｅに伝達して発光元素Ｃｅの外郭電
子を励起させるようになる。したがって、前記励起され
た電子は高いエネルギー準位に遷移してから再び基底状
態への遷移が行われて励起状態と基底状態とのエネルギ
ー差に相当するエネルギーを光エネルギーとして放出す
るようになる。この際、前記蛍光層４をＳｒＳ：Ｃｅで
形成するので青色の光を発光するようになる。
【０００７】このように青色の光を発光するＳｒＳ：Ｃ
ｅ ＥＬ素子の特性を説明すれば、次の通りである。青
色は通常４７０〜４８０ｎｍの波長を有するが、任意の
波長の光を分析してみると、従来のＳｒＳ：Ｃｅ ＥＬ
素子は、図２のようなリーディングエッジとトレーリン
グエッジ特性を有する。
【０００８】図２のＡは電圧を、Ｂは消費電流を、Ｃは
光の放出量を示す。一般的にＳｒＳ：Ｃｅを蛍光層とし
て用いる場合は、光の発光時、リーディングエッジとト
レーリングエッジが発生して、トレーリングエッジの効
率がリーディングエッジの約５倍に達するようになる。
一旦、ＥＬ素子に電界が加えられると、蛍光層にフィー
ルドクランピングが発生し、リーディングエッジの高電
界領域で発光元素Ｃｅのイオン化が行われ、界面で捕獲
された電子により蛍光層の内部は極性を持つようにな
る。
【０００９】その後、トレーリングエッジでスイッチン
グオフされると、前記蛍光層では有効電界が低くなり、
結局は電界の逆転が発生するようになる。この際、低い
界面状態に捕獲されていた電子が再び蛍光層の内部に再
放出されて拡散により移動してイオン化され、クーロン
引力により互いに引っ張る発光元素と再結合しながら光
を発光するようになる。この光がトレーリングエッジと
して現れる。
【００１０】ところが、従来のＳｒＳ：Ｃｅ ＥＬ素子
の場合には、蛍光層と絶縁膜の界面が両側にしかないの
で、トレーリングエッジの大きさがリーディングエッジ
の大きさに比して非常に微弱であるということが判る。
したがって、前述したように、トレーリングエッジがリ
ーディングエッジに比して微弱なので、従来のＳｒＳ：
Ｃｅを蛍光層として用いるＥＬ素子はＺｎＳ系列を蛍光
層として用いる青色や緑色のＥＬ素子に比して光の輝度
が相対的に弱いので、実際の製品への適用において多く
の問題があり、かつ、製品の効率もよくない短所があ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
前記のような問題点を鑑みて創案されたものであり、蛍
光層と絶縁層の界面を拡張して青色ＥＬ素子の輝度と効
率を向上させることを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために本発明のカラーＥＬ素子は、基板と、前記基
板上に形成される第１電極と、前記第１電極上に形成さ
れる第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成される複数
個の中間絶縁層が一定な間隔に挿入された蛍光層と、前
記蛍光層上に形成される第２絶縁層と、そして、前記第
２絶縁層上に形成される第２電極とを有することを特徴
とするものである。
【００１３】また、前記のような目的を達成するための
本発明のカラーＥＬ素子の製造方法は、基板を用意する
段階と、前記基板上に第１電極を形成する段階と、前記
第１電極上に第１絶縁層を形成する段階と、前記第１絶
縁層上に蛍光層及び中間絶縁層を繰り返して形成させ、
最上層を蛍光層とする段階と、その蛍光層上に第２絶縁
層を形成する段階と、前記第２絶縁層上に第２電極を形
成する段階とを有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本実
施形態のカラーＥＬ素子を詳細に説明する。図３ａは本
発明の一実施例のＥＬ素子構造の断面図である。図３ｂ
は図３ａのＩ部分の詳細構成の断面図である。
【００１５】本実施形態のカラーＥＬ素子は基板１０上
に透明導電膜であるＩＴＯ１２が形成されており、その
上に第１絶縁層１４と蛍光層１６が順に積層されてい
る。次に、前記蛍光層１６上には中間絶縁層１８が形成
されており、前記中間絶縁層１８上には蛍光層１６、第
２絶縁層２０及び上部電極２２が順に積層された構造よ
りなっている。即ち、蛍光層１６の内部に他の絶縁層の
中間絶縁層１８が挿入された構造を有している。図３ａ
では２層の蛍光層の間に１層の中間絶縁層が配置された
形状であるが、実際には、ｂに示すように、この蛍光層
１６及び中間絶縁層１８は多層に積層されている。ここ
で、前記中間絶縁層１８は極めて薄い厚さで、その材料
としては、Ｔａ2Ｏ5 ，ＴｉＯ2 ，ＳｉＯ2 ，Ｙ2Ｏ3 ，
ＳｉＯＮのうちいずれか一つが選ばれる。
【００１６】上記構造の本実施形態カラーＥＬ素子の製
造方法は次の通りである。ガラス基板１０上に透明導電
膜であるＩＴＯ層１２を形成し、前記ＩＴＯ層１２上に
第１絶縁層１４を形成する。そして、前記第１絶縁層１
４上にＳｒＳ：Ｃｅ等の蛍光層１６と中間絶縁層１８を
繰り返し積層する。そして蛍光層１６を最上層に形成せ
しめる。このように、蛍光層１６と中間絶縁層１８が繰
り返し積層された前記蛍光層１６上に第２絶縁層２０及
び上部電極２２を順に形成して完成する。
【００１７】このような本発明のカラーＥＬ素子の動作
及び効果を説明すれば、次の通りである。本発明のカラ
ーＥＬ素子は図３ｂのように蛍光層１６の内部に中間絶
縁層１８を挿入し、これら中間絶縁層１８を多層に積層
するので、界面が多数個形成されてトレーリングエッジ
の大きさを拡大させることができる。
【００１８】即ち、界面で捕獲された電子は、その距離
を考慮すれば、インターフェース付近の限られた発光中
心にのみ到達する。しかしながら、多層に形成された本
発明の構造を有する場合には、リーディングエッジの間
に電子を捕獲する低い界面状態を形成する役割を果たす
界面層をさらに多く確保することができるので、リーデ
ィングエッジ以後、低い界面状態に捕獲された前記電子
が蛍光層の内部の電界がゼロになる間に再放出とイオン
化された発光元素Ｃｅとの再結合を確実にし、従来より
多量の光を放出しうるようになる。結果的にトレーリン
グエッジは大きくなって素子の全体的な輝度も向上され
る。即ち、従来のＥＬ素子よりも明るい光の輝度を得る
ことができる。
【００１９】図４には前記のような効果を有するリーデ
ィングエッジとトレーリングエッジの関係が示されてい
る。前記の図面にこのような効果をさらに確実にするた
めに、電圧、電流及び放出量を互いに分離して示した
が、前記図面のＤは従来の電流値と光の放出量を、Ｅ及
びＦは本実施形態による電流値と光の放出量を示したも
のであり、Ｅは内部に中間絶縁層が挿入された蛍光層が
５層よりなる場合を、Ｆは内部に中間絶縁層が挿入され
た蛍光層が９層よりなる場合を示したものである。
【００２０】前記図面から判るように、従来の場合より
は本発明の積層構造を有する場合、また、前記５層に積
層された場合よりは９層に積層された場合が光の放出量
がさらに多いことが判る。即ち、ＥＬ素子の蛍光層を多
層として形成するほど光の放出量が次第に増えるので、
前記素子の輝度も向上される。
【００２１】
【発明の効果】以上前述した本発明によれば、蛍光層の
内部に中間絶縁層を挿入し、これら層を多層に積層する
と、多数の界面が形成され、前記界面はリーディングエ
ッジの間に電子を捕獲する低い界面状態をさらに多く形
成するので、ここに捕獲された電子が再放出されてイオ
ン化された発光中心と再結合した後に光を放出すると、
トレーリングエッジが大きくなり、結果的に放出した全
体光量が増えて既存のＥＬ素子の発光輝度よりさらに高
い輝度の放出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術によるＳｒＳ：Ｃｅ ＥＬ表示
素子を示した断面図である。
【図２】 従来の技術によるＥＬ素子のリーディング
エッジとトレーリングエッジを示したグラフである。
【図３】 Ａは本発明によるＥＬ素子を示した断面図
であり、Ｂは図３ＡのＩ部分を示した要部断面図であ
る。
【図４】 本発明によるＥＬ素子のリーディングエッジ
とトレーリングエッジを示したグラフである。
【符号の説明】
１０．．．ガラス基板 １２．．．透明導電膜 １４．．．第１絶縁層 １６．．．蛍光層 １８．．．層間絶縁膜 ２０．．．第２絶縁層 ２２．．．上部電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、 前記基板上に形成される第１電極と、 前記第１電極上に形成される第１絶縁層と、 前記第１絶縁層上に形成される複数個の中間絶縁層を一
    定の間隔で挿入した蛍光層と、 前記蛍光層上に形成される第２絶縁層と、 前記第２絶縁層上に形成される第２電極とを有すること
    を特徴とするカラーエレクトロルミネセンス素子。
  2. 【請求項２】 基板を用意する段階と、 前記基板上に第１電極を形成する段階と、 前記第１電極上に第１絶縁層を形成する段階と、 前記第１絶縁層上に蛍光層及び中間絶縁層を繰り返して
    形成し、最上層を蛍光層とする段階と、 前記蛍光層上に第２絶縁層を形成する段階と、 前記第２絶縁層上に第２電極を形成する段階とを有する
    ことを特徴とするカラーエレクトロルミネセンス素子の
    製造方法。
JP7345108A 1994-12-08 1995-12-08 カラーエレクトロルミネセンス素子及びその製造方法 Pending JPH08255685A (ja)

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