JPH11260560A

JPH11260560A - Ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH11260560A
Application number: JP10055317A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ishihara; 元石原; Masahiko Osada; 雅彦長田; Tamotsu Hattori; 有服部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ドットマトリクス方式のＥＬ素子において、
輝度むらの発生を防止する。【解決手段】ＥＬ素子１００は、ガラス基板１上に、
走査電極である第１電極２、第１絶縁層３、発光層４、
第２絶縁層５、信号電極である第２電極６が順次積層さ
れてなる。第１絶縁層３の膜厚は、第１電極２の長手方
向に、電極取り出し側から順に薄くなっている。また、
走査電極と信号電極とが直交する領域が発光画素（表示
画素）として形成され、１つの発光画素内における両絶
縁層３，５の膜厚を同一としている。また、第１電極２
と第２電極６のうち、少なくとも走査電極２側が透明電
極である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドットマトリクス
方式のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ドットマトリクス方式のＥＬ素
子は、絶縁性基板上に、第１電極、第１絶縁層、発光
層、第２絶縁層、第２電極が順次積層されており、一方
の電極を走査電極、他方の電極を信号電極として表示を
行っている。ＥＬ素子の発光輝度が駆動周波数に比例し
て大きくなることは、一般的に知られていることである
が、ドットマトリクス方式のＥＬ素子においては、駆動
周波数は走査電極の本数によって決まってくる。そこ
で、高輝度のＥＬ素子を得るためには、通常、図３、図
４のように、見かけ上走査電極の本数を極力少なくする
構造がとられている。

【０００３】図３のＥＬ素子２００では、基板２０３上
において走査電極２０１と信号電極２０２とが発光層
（図示せず）を挟んで直交するドットマトリクスを形成
している。そして、走査電極２０１を２分割し、走査電
極の配線抵抗を低くし、高い発光輝度を得ようとするも
のである。一方、図４のＥＬ素子３００では、基板３０
３上でドットマトリクスを形成する走査電極３０１と信
号電極３０２のうち走査電極３０１において、一本毎に
反対方向から電極取出しを行っており、駆動回路３０４
を複雑化することなく、高い発光輝度を得ようとするも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記両
ＥＬ素子２００、３００においては、走査電極の取り出
し側に最も近い発光画素（ドット）Ａ１及びＢ１と、最
も遠い発光画素（ドット）Ａ２及びＢ２とには、配線抵
抗による配線遅延が生じ、走査電極２０１、３０１の取
出し側から遠くなればなるほど発光輝度が低くなるた
め、輝度むらが生じる。

【０００５】なお、図３のＥＬ素子２００においては、
走査電極２０１を２分割して走査電極の配線抵抗を低く
しようとしているが、やはり配線遅延は避けられない。
特に、ＥＬ素子を大面積にすればするほど、走査電極は
長くなるため、走査電極の配線抵抗は高くなり、上記輝
度むらは顕著となってくる。また、図３のＥＬ素子２０
０では、走査電極２０１を２分割しているため、駆動回
路２０４の構成が複雑となり、効率的ではない。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みて、ドットマト
リクス方式のＥＬ素子において、輝度むらの発生を防止
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記輝度むらは、配線遅
延によって走査電極の取り出し側から遠い方の発光画素
にかけて、見かけ上、発光開始電圧が上昇するために発
生することに着目し、走査電極の取り出し側の発光画素
よりも遠い方の発光画素における発光開始電圧を下げる
ような素子構成とすることで、上記問題の解決を図っ
た。

【０００８】ここで、ＥＬ素子の発光開始電圧Ｖthは、
下記の数式１にて示される。

【０００９】

【数１】Ｖth＝Ｅａ×（ｔａ＋ｔｉ（εａ／εｉ））ここで、Ｅａ：発光層のクランプ電界強度ｔａ：発光層の膜厚 εａ：発光層の比誘電率ｔｉ：絶縁層の膜厚 εｉ：絶縁層の比誘電率従って、発光開始電圧は、発光層の膜厚、絶縁層の膜厚
によって変化させることができる。請求項１ないし請求
項３の発明は、発光開始電圧を変化させるために絶縁層
の膜厚を工夫したものである。

【００１０】なお、発光開始電圧を変化させる方法とし
て発光層の膜厚を変化させることも考えられるが、本発
明では、発光層の膜厚を一定としている。この理由は、
発光層の膜厚は発光輝度に大きな影響を及ぼす（発光輝
度∝発光層膜厚）ため、発光層の膜厚を変化させると、
ますます輝度むらがひどくなってしまうからである。す
なわち、請求項１記載の発明では、絶縁性基板（１）上
に、第１電極（２）、第１絶縁層（３）、発光層
（４）、第２絶縁層（５）、第２電極（６）を順次積層
し、上記両電極のうち一方を走査電極（２）、他方を信
号電極（６）として構成するドットマトリクス方式のＥ
Ｌ素子において、上記両絶縁層のうち少なくとも一方の
絶縁層（３）の膜厚を、走査電極（２）の長手方向に、
電極取り出し側から順に薄くしたことを特徴としてい
る。

【００１１】本発明では、走査電極（２）取り出し側か
ら遠い発光画素ほど絶縁層（３）の膜厚が薄いため、走
査電極（２）取り出し側から遠い発光画素の発光開始電
圧は、走査電極（２）取り出し側から近い発光画素の発
光開始電圧より低くなる。従って、配線遅延による見か
け上の発光開始電圧の上昇分を補うことができ、輝度む
らの発生を防止することができる。

【００１２】なお、走査電極（２）の長手方向に電極取
り出し側から順に薄くなっているとは、連続的であって
も、段階的であってもよく、上記数式１等を考慮して設
計することができる。また、ドットマトリクス方式のＥ
Ｌ素子においては、走査電極と信号電極とが直交する領
域が発光画素（表示画素）として形成される。請求項２
記載の発明では、１つの発光画素内における上記両絶縁
層（３、５）の膜厚を同一としているから、発光画素内
の輝度むらもなくすことができる。特に、１つの発光画
素のサイズが大きくなった場合に有効である。

【００１３】請求項３では、第１電極と第２電極（２、
６）のうち、少なくとも走査電極（２）側が透明電極で
あることを特徴としており、金属電極に比べて抵抗の高
い透明電極でも輝度むらの生じることのない透明ＥＬ素
子を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。（第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態に係る
ＥＬ素子１００の縦断面を示した模式図である。本例で
は、ＥＬ素子１００は対角サイズが１０インチのものと
している。

【００１５】ＥＬ素子１００は、絶縁性基板である透明
なガラス基板１上に、順次、以下の薄膜が積層形成され
ている。ここで、例えばＥＬ素子１００の光取出しは、
薄膜積層面と反対のガラス基板１の面の方向（図中の白
抜き矢印方向）に行われる。ガラス基板１上には、例え
ばＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）からなる厚さ
（膜厚）６５０ｎｍの透明なストライプ状の第１電極
（走査電極）２が形成されている。そして、電極取出し
側の取り出し側部位２ａにて外部駆動回路７に電気的に
接続されている。

【００１６】第１電極２の形成されたガラス基板１上に
おいて、第１電極２の上には例えば透明な酸化タンタル
（Ｔａ₂Ｏ₅）を主成分とする第１絶縁層３が形成され
ている。そして、その厚さ（膜厚）は、第１電極２の取
り出し側部位２ａから、第１電極２の長手方向すなわち
反対側の部位２ｂに向かって、順に連続的に薄くなるよ
うに第１絶縁層３が形成されている。

【００１７】具体的には、例えば、上記取り出し側部位
２ａの厚さが５００ｎｍであり、上記反対側の部位２ｂ
の厚さが上記取り出し側部位２ａの厚さよりも数１０ｎ
ｍ〜１００ｎｍ薄くなるように形成されている。第１絶
縁層３の上には、発光層４が形成されている。発光層４
は、例えばマンガン（Ｍｎ）の添加された硫化亜鉛（Ｚ
ｎＳ）で厚さ９５０ｎｍ形成されている。発光層４の上
には、一様に第２絶縁層５が形成されている。第２絶縁
層５は、例えば光学的に透明な酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮ
ｙ）から成り、厚さ１２０ｎｍで形成されている。そし
て、第２絶縁層５の上には、例えばＩＴＯからなる厚さ
６５０ｎｍのストライプ状の第２電極（信号電極）６が
形成されている。

【００１８】ここで、第１電極２と第２電極６とは、従
来技術にて述べたようなストライプ電極が直交して構成
されるドットマトリクス電極を構成している。そして、
両電極２、６の直交する領域が表示画素としての発光画
素（発光ドット）として構成され、外部駆動回路７から
電圧印加されることで、発光画素にて発光する。なお、
各電極２、６はストライプの１本毎に外部駆動回路７
に、図示されてはいないが電気的に接続されている次
に、上述のＥＬ素子１００製造方法を以下に述べる。

【００１９】ガラス基板１上にＩＴＯを一様にＤＣ（直
流電圧）スパッタリングした後、ストライプ形状にエッ
チングして第１電極２を形成する。次に、Ｔａ₂Ｏ₅を
主成分とする第１絶縁層３をスパッタにより形成する。
本例では、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ₂）をスパッタ
ガスとしてガス圧０．６Ｐａに保持し、Ｔａ₂Ｏ₅を主
成分とする焼結ターゲットを用いて、高周波電力を２ｋ
Ｗから４ｋＷまで徐々に変化させて成膜した。

【００２０】具体的には、基板搬送式のスパッタ装置を
用いて、基板を搬送させる際に、ガラス基板１の向きを
第１絶縁層３を薄くさせたい部分を、基板の進行方向に
対して先頭になるように設置し、基板搬送とともに高周
波電力を徐々に大きくして成膜した。第１絶縁層３の成
膜レートは高周波電力に比例して大きくなるため、高周
波電力の小さいときに成膜される部分の第１絶縁層３の
膜厚は薄くなり、高周波電力を大きいときに成膜される
部分の第１絶縁層３の膜厚は厚くなる。こうして、上記
連続的に薄くなった構造を有する第１絶縁層３を形成し
た。

【００２１】続いて、第１絶縁層３上に、硫化亜鉛（Ｚ
ｎＳ）を母体材料とし、発光中心としてマンガン（Ｍ
ｎ）を添加したＺｎＳ：Ｍｎから成る発光層４を一様に
形成する。具体的には、ガラス基板１の温度を一定に保
持し、蒸着装置内を５×１０^-4Ｐａ以下に維持し、堆積
速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で電子ビーム蒸
着を行った。

【００２２】この後、真空中４００〜６００℃で発光層
４の熱処理を行った。次に、発光層４の上に、ＳｉＯｘ
Ｎｙから成る第２絶縁層５をスパッタにより形成する。
具体的には、ガラス基板１の温度を３００℃に保持し、
スパッタ装置内にアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂）と少
量の酸素（Ｏ₂）の混合ガスを導入し、ガス圧を０．５
Ｐａに保持し、３ｋＷの高周波電力でシリコンをターゲ
ットとしてＳｉＯｘＮｙ膜を成膜した。

【００２３】次に、第２絶縁層上にＩＴＯを一様にＤＣ
スパッタリングした後、ストライプ形状にエッチングし
て第２電極６を形成した。ところで、本実施形態によれ
ば、第１電極（走査電極）２の取り出し側部位２ａから
遠い発光画素ほど第１絶縁層３の膜厚が薄いため、上記
取り出し側部位２ａから遠い発光画素の発光開始電圧
は、上記取り出し側部位２ａから近い発光画素の発光開
始電圧より低くなる。従って、配線遅延による見かけ上
の発光開始電圧の上昇分を補うことができる。

【００２４】また、本実施形態では、外部駆動回路７と
の接続も、通常のドットマトリクス方式のＥＬ素子と同
様の構成が適用できるので、複雑な回路構成は不要であ
る。従って、本実施形態のＥＬ素子１００によれば、効
率よく輝度むらの発生を防止することができる。さら
に、本実施形態では、第１電極と第２電極２、６を、金
属電極に比べて抵抗の高いＩＴＯを用いた透明電極とし
ているが、第１絶縁層３の配線遅延防止効果によって、
輝度むらの発生を防止した透明ＥＬ素子を得ることがで
きる。

【００２５】（第２実施形態）図２は、本発明の第２実
施形態に係るＥＬ素子１００の縦断面を示した模式図で
ある。第１実施形態と異なる点は、第１絶縁層３が、第
１電極２の長手方向に、電極取り出し側部位２ａから反
対側の部位２ｂに向かって順に連続的に薄くなっている
のではなく、１つの発光画素内では第１絶縁層３の膜厚
が同一（均一）で、段階的に薄くなっている点である。

【００２６】本実施形態によれば、１つの発光画素内に
おける両絶縁層３、５の膜厚を同一としているから、発
光画素内の輝度むらもなくすことができる。特に、１つ
の発光画素のサイズが大きくなった場合に有効である。（他の実施形態）なお、上記各実施形態では、第１電極
２を走査電極とし、第１電極２の長手方向に第１絶縁層
３の膜厚を変化させたが、第２電極６を走査電極とし、
第２電極６の長手方向に第１絶縁層３の膜厚を変化させ
たものとしてもよい。

【００２７】また、上記各実施形態では、第１絶縁層３
の膜厚を変化させたが、光の取り出し側に応じて、第２
絶縁層５の膜厚、または、両絶縁層３、５の膜厚を変化
させたものとしてもよい。また、発光層４としてＺｎ
Ｓ：Ｍｎを用いたが、本発明は発光層の種類によって限
定されることはなく、ＺｎＳ：Ｔｂ、ＳｒＳ：Ｃｅ等他
の材料を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子の縦断面
を示した模式図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係るＥＬ素子の縦断面
を示した模式図である。

【図３】従来のＥＬ素子の一例を示す模式図である。

【図４】従来のＥＬ素子の他の例を示す模式図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…第１電極、３…第１絶縁層、４…
発光層、５…第２絶縁層、６…第２電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板（１）上に、第１電極
（２）、第１絶縁層（３）、発光層（４）、第２絶縁層
（５）、第２電極（６）が順次積層され、前記第１及び
第２電極（２、６）のうち一方が走査電極（２）、他方
が信号電極（６）として構成されるドットマトリクス方
式のＥＬ素子において、前記第１及び第２絶縁層（３、５）のうち少なくとも一
方の絶縁層（３）の膜厚が、前記走査電極（２）の長手
方向に、電極取り出し側から順に薄くなっていることを
特徴とするＥＬ素子。
【請求項２】前記第１及び第２絶縁層（３、５）の膜
厚は、前記走査電極（２）と前記信号電極（６）とが直
交することにより形成される発光画素のうち１つの前記
発光画素内では同一であることを特徴とする請求項１に
記載のＥＬ素子。
【請求項３】前記第１及び第２電極（２、６）のう
ち、少なくとも前記走査電極（２）側が透明電極である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＥＬ素子。