JPH0896960A - Ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フィルタ機能の質を低下させずに、絶縁破壊を
防止し、高輝度、高信頼性を有した、安定かつ実用的な
EL素子を提供すること。 【構成】ＥＬ素子100 の光学フィルタが厚すぎると発光
層に自己修復不可能型の破壊が生じやすくなるので、フ
ィルタ厚さを２μm 以下 0.5μm 以上の薄さで形成す
る。また組み合わせガラス９に同じ光学フィルタの層8'
を形成する。第３絶縁層が完全に第２電極を被覆してい
ると、光学フィルタの発光層に対する直接の影響が抑制
され、絶縁破壊の影響が少なくなり、表示品質が低下し
ない。多色ＥＬ素子200 の場合、両側のＥＬ素子の第３
絶縁層７の上に、第一ＥＬ素子の発光色に対する同じ光
学フィルタを設け、光学フィルタを二箇所に分散させて
形成する構成となるので、色純度を低下させることな
く、絶縁破壊を抑制し表示品質を低下させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば計器類の自発光
型のセグメント表示やマトリクス表示、或いは各種情報
端末機器のディスプレイなどに利用されるＥＬ素子（エ
レクトロルミネッセンス素子、Electroluminescence ）
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＬ素子は数種の色があり、フルカラー
の三原色となる赤、緑、青色の各色を発色されるＥＬ素
子が求められているが、そのうち赤色は、従来より、赤
橙色の発光を呈する硫化亜鉛(ZnS) にマンガン(Mn)を添
加したZnS:Mn発光層を用いて、赤色フィルタを組み合わ
せて純色の赤色が得られるようにしている。このような
構成のＥＬ素子として従来例えば、特開平1-315978号公
報に記載されているように、特定の波長を透過または遮
断する光学フィルタを用いて、これを介してＥＬ素子の
発光として特定色を得るという手段が取り入れられてい
る。

【０００３】光学フィルタを電極上に設ける場合（図
３）、光学フィルタが電極に影響を与え、やはり自己修
復不可能型の破壊が生じ、問題があることが判明してい
る。

【０００４】表裏の電極に挟まれた誘電体薄膜のある一
点で絶縁破壊が起こったとき、破壊が隣接点に伝播して
次第に広範囲に破壊領域が拡大していく（自己修復不可
能型、あるいは伝播モードという）場合と、破壊がその
一点のみに留まる（点破壊、あるいは自己修復モードと
いう）場合との差異がある。特に自己修復不可能型はEL
素子に致命的であり、これらのモードは、電極の材質や
厚さにも依存していて種々の材料が試用されているが、
破壊のはっきりした原因はまだ解明されておらず、実用
的に安定な素子を提供するに至っていない。

【０００５】それで光学フィルタの形成位置として、例
えば実公平5-21278 号公報の様に、酸化インジウム（In
₂O₃)電極５８の上に直接色素入りカラーフィルタをスク
リーン印刷により形成したEL素子５００が提案されてい
る（図５）。この第２電極５８上に直接光学フィルタ５
９を形成した構造では、独立した色を選択して取り出す
ことができるが、エージング及び連続発光試験を行った
結果、EL素子の絶縁破壊の率が極めて高い状態であるこ
とが判明している。

【０００６】このため、本発明者らは、図４に示すよう
に光学フィルタを第２電極に直接接触しないように第３
絶縁層を設けた構造を提案している（特願平5-259368
号、および特願平6-87666 号）。これらの発明の構成で
絶縁破壊はかなり抑制されるようになった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、色純度
を上げようとして第三絶縁層上に設けたフィルタ厚さを
厚くすると、絶縁破壊の面積が増え、大きい面積の破壊
点、すなわち自己修復不可能な破壊も生じるという問題
が発生することが判明した。つまり、色純度を良くしよ
うとして光学フィルタを厚くすると、このフィルタが直
接第２電極に接触していなくても、発光層に、絶縁破壊
によって発光しなくなる領域の発生が多くなり、品質等
の観点から実用上問題があることが明らかになった。

【０００８】従って本発明の目的は、光学フィルタを必
要とするＥＬ素子で、フィルタ機能の質を低下させず
に、絶縁破壊を防止し、高輝度、高信頼性を有した、安
定かつ実用的なEL素子を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、絶縁性の支持基板上に第１電極、第
１絶縁層、発光層、第２絶縁層及び第２電極が順次積層
され、少なくとも該発光層、第２絶縁層及び第２電極が
光学的に透明なものにて構成されたＥＬ素子において、
前記第２電極の上に第３絶縁層が積層され、前記第３絶
縁層の上に前記発光層の光を選択する光学フィルタ層を
0.5 μm 以上、２μm 以下の膜厚で形成し、光取り出し
側の組み合わせガラスにも前記発光層の光を選択する同
じ光学フィルタ層を形成することである。

【００１０】また関連発明の構成は、絶縁性の支持基板
上に第１電極、第１絶縁層、発光層、第２絶縁層及び第
２電極が順次積層され、少なくとも該発光層、第２絶縁
層及び第２電極が光学的に透明なものにて構成された単
体ＥＬ素子を組み合わせた多色のＥＬ素子において、前
記第２電極の上に第３絶縁層が積層され、下層に長波長
発光色の発光層をもつ第一ＥＬ素子、上層に第一ＥＬ素
子の発光層の発光波長よりも短波長の発光層を有する第
二ＥＬ素子を有し、第一ＥＬ素子と第二ＥＬ素子のそれ
ぞれの第３絶縁層上に形成された光学フィルタが、共に
第一ＥＬ素子用であり、該光学フィルタの膜厚がそれぞ
れ0.5 μm 以上、２μm 以下の膜厚で形成されているこ
とを特徴とする。

【００１１】本発明はまた、請求項１に記載の発光層ま
たは請求項２に記載の第一ＥＬ素子の発光層が赤橙色発
光層であって、光学フィルタが赤色フィルタであること
を特徴とする。

【００１２】また別の発明の構成は、請求項１または２
に記載の第３絶縁層が、前記第２絶縁層からみた膜厚に
おいて、前記第２電極の膜厚よりも大きな膜厚を有し、
かつ前記第３絶縁層で前記第２電極の領域を完全に被覆
して構成されていることである。

【００１３】

【作用】光学フィルタが厚すぎると発光層に自己修復不
可能型の破壊が生じやすくなる原因は、フィルタ厚さと
いう要因からは、先願の特願平6-87666 号と同じく膜応
力の影響があると推察されるが、はっきりした原因は不
明である。しかし現実に光学フィルタの膜厚の影響が第
２電極以下の層に及び易く、厚すぎるフィルタは点破壊
全点数に対して面積規模の大きい破壊の割合が大きくな
るので、光学フィルタを２μm 以下の薄さで形成する。
光学フィルタの膜厚が 0.5μm 以下となると、実質、光
学フィルタとして機能しなくなるため、 0.5μm 以上は
確保する。素子に構成したフィルタ厚さでは色純度が不
足する場合に、いわば蓋となる組み合わせガラスの側
に、同じ光学フィルタの層を形成する。

【００１４】多色ＥＬ素子の場合、第３絶縁層側を向か
い合わせにして組み合わせて構成するが、従来、片側の
ＥＬ素子にのみ光学フィルタを設けていたものを、両側
のＥＬ素子に、下側にくるＥＬ素子（第一ＥＬ素子）の
発光色に対する同じ光学フィルタを設ける。上記のいず
れの構造のＥＬ素子においても、第２電極の上に構成さ
れた第３絶縁層は第２電極を保護し、第３絶縁層上に形
成した光学フィルタからの影響を抑制する。従って、第
３絶縁層が完全に第２電極を被覆していると、光学フィ
ルタの発光層に対する直接の影響が抑制される。

【００１５】

【発明の効果】光学フィルタの厚さを厚くしないこと
で、発光層に対する絶縁破壊の影響が少なくなり、表示
品質が低下しない。また、組み合わせガラスに同じ光学
フィルタを形成することで、素子に直接形成する光学フ
ィルタの厚さを補う。多色ＥＬ素子でも、薄い光学フィ
ルタを二箇所に分散させて形成する構成となるので、色
純度を低下させることなく、絶縁破壊を抑制し表示品質
を低下させない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１(a) は、ＥＬ素子１００の模式的な構成断
面図で、図１(a) は、従来構造と同じ構造（Ａ部分）の
ＥＬ素子１００の第２電極６の上に第３絶縁層７が、第
２電極６をすっかり覆うように形成され、さらにその上
に光学フィルタ８が薄く形成されている。この光学フィ
ルタ８は、厚さが２μm を越えないでほぼ２μm厚さに
成膜されている。これは光学フィルタとしては、なるべ
く厚い方がフィルタとしては効果が大きいためである。
しかしこの厚さが0.5 μm 以下であると、光学フィルタ
としての効果がなくなり実用性に欠ける。それで、色純
度の不足を補うことが必要な場合に、さらに、組み合わ
せガラス９の裏面に、同じ光学フィルタ８’を形成す
る。

【００１７】光学フィルタの膜厚が２μm 以下である場
合に、発光層に対する破壊の様子が従来よりも著しく減
少することを以下に示す。図２は、光学フィルタ膜厚に
対して、全点破壊数に対する点破壊発生率の割合を光学
フィルタ膜厚で見たものである。横軸に光学フィルタの
膜厚をとり、縦軸に全点破壊数に対する肉眼で確認可能
な点破壊率をパーセントで示してある。この図２から明
らかなように、光学フィルタ膜厚が２μm を越えると、
規模が大きい破壊発生率が20％を越え、素子上にかなり
目立ってくる。したがって光学フィルタ膜厚は２μm 以
下が有効である。なお、膜厚が0.5 μm 以下では、大規
模破壊の発生率は全く０となるが、色を特定するための
光学フィルタとしての効果が薄くなるにつれて弱くな
り、実質効果がなくなる。

【００１８】ＥＬ素子１００の第３絶縁層７は、第２絶
縁層５と第２電極６とでできた凹凸を埋め込んでしま
い、表面がほぼ平坦化し、この上に形成される光学フィ
ルタもやはり平坦に形成され、膜厚がほぼ一定したもの
になる。そして第２電極と光学フィルタとが直接に接触
しない構成となるので、発光層４に対する影響が抑制さ
れる。

【００１９】図１(b) に示すように、ＥＬ素子（第一
ＥＬ素子）、（第二ＥＬ素子）を二つ組み合わせて、
多色ＥＬ素子２００として構成する場合に、両ＥＬ素子
、に設ける光学フィルタ１４（例えば赤色フィル
タ）を、下側のＥＬ素子の発光色に対する光学フィル
タとする。なお、二つのＥＬ素子の間は、透明で屈折率
のほぼ等しいシリコーンオイルなどを充填することが多
い。それぞれのＥＬ素子、に対して光学フィルタ１
４を形成する工程は全く同一でよい。

【００２０】この多色ＥＬ素子２００の場合も、光学フ
ィルタ１４の厚さが２倍になったことに等しい。従来構
成で同じ効果とするには、光学フィルタの厚さを４μm
とする必要があり、そのような構成では第一ＥＬ素子
の発光層に負担がかかってしまい、破壊が生じることが
避けられなかった。従って本発明の如く、光学フィルタ
の厚さを２μm 以下で構成したものを二つのＥＬ素子
、に設けることで、発光層の点破壊を抑制し、表示
品質を保つ効果を発揮できる。即ちそれぞれのＥＬ素子
、に対しては発光層に自己回復不可能型の破壊を生
じさせることなく、表示品質の維持が見込める。

【００２１】光学フィルタ８、８’や１４の膜厚は、こ
の光学フィルタが有機材料であることから、スピンコー
タを用いて第３絶縁層７の表面に薄膜を形成しており、
材料の粘度やスピンコータの回転速度、維持時間等で制
御され、任意の厚さが形成できる。従って目標の厚さと
して、２μm を越えないで２μm 近くの厚さにするとい
うことは容易である。また第３絶縁膜７が、第２電極６
を完全に埋め込んで構成されていることから、第２電極
に直接接触しないで光学フィルタが形成でき、かつ第３
絶縁膜７の表面が平坦であり、フィルタ８、８’や１４
の膜厚もほぼ全体に渡って一定とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したＥＬ素子の模式的な構成断面
図。

【図２】ＥＬ素子の発光層における全点破壊数に対する
大規模な（肉眼で確認可能な）点破壊発生率と光学フィ
ルタ膜厚の依存性を示す説明図。

【図３】光学フィルタを第２電極上に直接構成した、従
来構成のＥＬ素子の模式的構成断面図。

【図４】第３絶縁層を第２電極上に設けた、先願のＥＬ
素子の模式的構成断面図。

【図５】第２電極上のみに光学フィルタを設けた、従来
構成のＥＬ素子の模式的構成断面図。

【符号の説明】

１００ ＥＬ素子 ２００ 多色ＥＬ素子 ３００、４００、５００ ＥＬ素子（従来構成） １、１１ ガラス基板 ４、１４ 発光層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性の支持基板上に第１電極、第１絶縁
   層、発光層、第２絶縁層及び第２電極が順次積層され、
   少なくとも該発光層、第２絶縁層及び第２電極が光学的
   に透明なものにて構成されたＥＬ素子において、 前記第２電極の上に第３絶縁層が積層され、 前記第３絶縁層の上に前記発光層の光を選択する光学フ
   ィルタ層を0.5 μm 以上、２μm 以下の膜厚で形成し、 光取り出し側の組み合わせガラスにも前記発光層の光を
   選択する同じ光学フィルタ層を形成することを特徴とす
   るＥＬ素子。
2. 【請求項２】絶縁性の支持基板上に第１電極、第１絶縁
   層、発光層、第２絶縁層及び第２電極が順次積層され、
   少なくとも該発光層、第２絶縁層及び第２電極が光学的
   に透明なものにて構成された単体ＥＬ素子を組み合わせ
   た多色のＥＬ素子において、 前記第２電極の上に第３絶縁層が積層され、 下層に長波長発光色の発光層をもつ第一ＥＬ素子、上層
   に第一ＥＬ素子の発光層の発光波長よりも短波長の発光
   層を有する第二ＥＬ素子を有し、 第一ＥＬ素子と第二ＥＬ素子のそれぞれの第３絶縁層上
   に形成された光学フィルタが、共に第一ＥＬ素子用であ
   り、該光学フィルタの膜厚がそれぞれ0.5 μm以上、２
   μm 以下の膜厚で形成されていることを特徴とするＥＬ
   素子。
3. 【請求項３】請求項１に記載の発光層または請求項２に
   記載の第一ＥＬ素子の発光層が赤橙色発光層であって、
   光学フィルタが赤色フィルタであることを特徴とするＥ
   Ｌ素子。
4. 【請求項４】請求項１または２に記載の第３絶縁層が、
   前記第２絶縁層からみた膜厚において、前記第２電極の
   膜厚よりも大きな膜厚を有し、かつ前記第３絶縁層で前
   記第２電極の領域を完全に被覆して構成されていること
   を特徴とするＥＬ素子。