JPS5975595A - 電界発光表示素子 - 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】 この発明は、電界発光表示素子（以下ｒＥＬ表示素子」
と略称する）の構造、さら比詳しくは、直流駆動を可能
とする薄膜型ＥＬ表示素子の構造に関する。

薄膜型ＥＬ表示素子は、高輝度で多色化が可能であると
共に平面形状に形成できることから、近年表示装置のデ
ィスプレイデバイスとして活発に研究開発が行われ、各
種分野において実用化されつつある。

第１図は、従来の薄膜型βＬ表示素子の概略構造を示す
もので、ｌは透光性を有する絶縁性の基板、２は基板ｊ
上に設けられた透光性の表面電極、３は表面電極２上に
設けられた透光性の絶縁層、４は絶縁層３上に設けられ
た電界発光体層（以下１−　ＩＥ　Ｉ、層」と略称する
）、５はＥ　Ｌ層４上に設けた前記絶縁層３と同様な絶
縁層、６は絶縁層５上に設けた“光反射性を有する背面
電極である。

このように、ＥＬｍ４を絶縁層３，５、さらに電極２．
６でサンドインチ状に挾み積層形状に構成されたＥＬ表
示素子は、表面電極２と背面電極６との間に交流電圧を
印可してＥ　Ｌ層４内の発光中心が励起されて発光し、
その発光が直接あるいは背面電極らで反射して、基板１
を通り薄膜型ＥＬ表示素子の外部へ出るものである。

ところで、この薄膜型ＥＬ表示素子は、ＥＬＪＷ４の両
面に絶縁層３．５を有しているため、絶縁Ｊ＆３．ＥＬ
Ｉ−４．絶縁層５の各容量Ｃ３，Ｃ４゜Ｃ５が電気的に
直列接続されることになる。このうち容量Ｃ３，Ｃ５の
各両値に生じる電圧降下Ｖ３．Ｖ５の合計は容量Ｃ４の
両輪に印加される■４を低下させ、実係電極２，６間に
印加される駆動電圧ＶＯよりもかなり小さな値の電圧し
かＥＬ層４には印加されない。このため、この薄膜型Ｅ
Ｌ表示素子の駆動電圧ＶＯは前記絶縁層３，５による電
圧降下分を見込んで１００〜２００Ｖ　（ピーク値）と
高く、それに伴う交流駆動回路を必要とすることから回
路構成が複雑になるという問題を有していた。

特に、この薄膜型ＥＬ表示素子を車両の計器等の表示部
に使用しようとする場合、車載バッテリ等の電源から前
記駆動電圧を得ることは容易でなく、これがため、この
種計器への応用を困難なものとしていた。

この発明は、前記薄膜型ＥＬ表示素子に対して、直流駆
動を可能とするべく技術的手段を駆使したものであり、
発光中心を含むＺｎＳ等のｎ型半導体であるＥＬ層と高
導電率のｐ型半導体である半導体層とを積層形成してこ
れらを電極で挟み、この電極への直流電圧印加によって
ＥＬ層と半導体層とのｐ−ｎ接合部分でキャリア注入を
行い、前記接合部分での空乏層に加わる電界によってキ
ャリアを加速してＥＬ層内の発光中心を１ｔｉ突励起し
、発光を呈するようにした新規有用なる薄膜型Ｅ　Ｌ表
示素子を提供することを目的とするものである。

以下、この発明に係る薄膜型ＥＬ表示素子を具体的実施
例に暴づき説明する。

第２図は、この発明による薄膜型ＥＬ表示素子の概略構
造を示ず断面図で、１０は透明な厚さ約１ｍ霧のガラス
平板から成る基板、ＩＩは基板１０上にＩＴＯ膜から成
る透明導電体を電子ビーム蒸着法で膜厚約３０００人に
設（Ｊた表示形状の表面電極、１２は表面電極ＩＩ上に
Ｚｎ　Ｓ　：　Ｍ　ｎがら成る発光体原料を膜厚２００
０〜６０００人に設けたｒｌ型半導体であるＥ　Ｌ層で
、Ｅｌ一層１１の母体材料となるＺｎＳは真空焼結ベレ
ットを用いた電子ビーム加熱蒸着、発光中心となるＭｎ
は粉末Ｍｎを蒸着源としタングステンボートを用いた抵
抗加熱蒸着法でおこなう。１３はＥＬＬ層２上にＣｕ　
２　Ｓから成る高導電率のｐ型半導体を電子ヒーム蒸着
法で膜厚１０００〜２０００人に設けた半導体層、１４
は半導体層１３」−に八ｐがら成る導電体を抵抗加熱蒸
着法で膜厚約３０００人に設けた光反射性を有する背面
電極である。

この薄膜型Ｅｌ−表示素子は、両電極１１．１４間に電
圧を印加しない場合、第３図のエネルギーバンドダイヤ
グラムで示すような状態にあるが、表面電極１１に正、
背面電極１４に負の電圧を印加すると、ＥＬＬ層２と半
導体層１３の接合部分は逆バイアスされることになり、
第４図のエネルギーバンドダイヤグラムで示す状態に変
化すること、すなわち、半導体層１３が高導電率をもっ
ているのでＥＬＬ層２との接合部分の空乏層（第３図、
第４図に範囲Ａで図示）はＥＬＬ層２内に伸びること、
この空乏層には高電界が生じること等の現象により、空
乏層のへテロ接合界面に注入された電子は電界によって
加速され高エネルギーをもったホットエレクトロンとな
ること、この電子は殆どＥＬＬ層２内で加速されるので
接合界面から平均自由行程分範囲で発光中心を衝突励起
すると考えられること等の理由で、直流駆動により従来
の場合と同様の発光が得られる。

第５図は、この発明による薄膜型ＥＬ表示素子の他の実
施例の概略構造を示す断面図で、第２図においてＥＬ層
１２．背面電極１４間に介在されていた半導体１ｉｉｌ
１３が表面電極１１とＥＬＬ層２との間に位置する構成
となっている。

このような構成によれば、表面７ｕ極１１に負、背面電
極１４に正の電圧を印加すると、前記実施例で述べた現
象及び理由により、直流駆動による発光を得ることがで
きる。

第６図は、この発明による薄膜型Ｅ　Ｌ表示素子の更に
他の実施例の概略構成を示す断面図で、本出願人が昭和
５７年９　）Ｊ　２９　ｒ＋付に゛ζ発明の名称「電界
発光表示素子」なる特許願を行ったものに記載の電界発
光表示素子、すなわち、半導体単結晶基板にＥＬ層をエ
ピタキシャル的に成長形成し、これらを電極でサンドイ
ッチ状に挟んで直流駆動を可能とした電界発光表示素子
にこの発明を適用したものを示し、２０はｎ型Ｓｉ−ｗ
ａｆｅｒから成る半導体単結晶基板、２１は基板２０上
にＺｎＳ：Ｍｎから成る発光体原料を蒸着して設けたｎ
型半導体であるＥＬ層、２２はＥＬＬ層１上にＣｕ　２
　Ｓから成る高４電率のｐ型半導体を蒸着して設けた半
導体層、２３は半導体層２２上にＡｕから成る導電材料
を蒸着して設けた透光性の表面電極、２４は基板２０の
ＥＬＬ層１と対向する面にＡ７！から成る導電材料を蒸
着して設けた背面電極である。

このような半導体単結晶基板２０上に直接Ｅ　Ｌ層２１
をエピタキシャル的に成長形成したものでは、ヘテロエ
ピタキシャル成長した結晶性の良いＥ　Ｌ層２１はキャ
リアの平均自由行程が大きく、電界で効率良く加速され
ることによると思われる理由により、直流電圧での駆動
を行なえることが前記出願明細書中に示してあり、さら
に前記半導体層２２を設けることで、ＢＬＬ層１と半導
体層２２との接合部分における前記現象及び理由でいっ
そう電子の加速が増加されると考えられることにより、
両電極２３．２４間に与えられる直流電圧に前記明細書
中で示した直流電圧に比して低い電圧値を有する直流電
圧を用いても同様な発光を得られる効果を期待できる。

以」二のように、この薄膜型ＥＬ表示素子は、ｎ型半導
体であるＥ　Ｌ層と高導電率のｐ型半導体である半導体
層とを積層形成しこれらを電極で挟み、半導体層側に負
、ＩＥ　Ｌ層側に正の電圧を印加することにより、Ｅ　
Ｌ層と半導体層の接合部分は逆バイアスされて空乏層に
高電界が生じ、この高電界が印加されているヘテロ接合
界面に電子が注入されると加速され、発光中心を衝突励
起することにより発光を生じるもので、直流電圧による
駆動が可能となった。

マタ、Ｅ　Ｌ　層の両面に絶縁層を配しないため、表面
電極と背面電極間に印加された駆動電圧が殆どＥＬ層に
与えられることになり、従来のような電圧降下分を考慮
する必要はなく、効率の良い駆動を行うことができる。

よって、車両の計器等の表示部への応用を容易ならしめ
るものである。

なお、ＥＬ層はｎ型半導体となるものであれば前記Ｚｎ
Ｓ：Ｍｎの他にＣｕ等の遷移金属やＴｂ。

Ｓｒｎ等の希土類等を発光中心として含むＺｎＳ。

Ｚｎ５ｅ等の母体材料から成るものであっても良く、こ
れに対して半導体層は前記Ｃｕ２Ｓの他にＣｕ　２　Ｓ
　ｅ等の高導電率を有するｐ型半導体であれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の薄膜型ＥＬ表示素子の概略的な断面図
、 第２図は、この発明に係る薄膜型ＥＬ表示素子の一例の
概略的な断面図、 １３図、第４図は、同上薄膜型ＥＬ表示素子のエネルギ
ーバンドダイヤグラム、 第５図、第６図は、この発明に係る薄膜型Ｅｌ、表示素
子の他之例の概略的な断面図である。 １、１０．２ｏ：基板　　　２．　１１．２ａ：表面電
極３．５　　：絶縁層　　４．　１２．２１：　ＥＬ層
６、　１４．２４：背面電極　１３．２２　　　：半導
体層第　Ｉｍ 第２ｍ ０　１１ 第８図 第４図 第６図 １１￥６図 ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｎ−型半導体である電界発光体層と高導電率のｐ型半導
   体である半導体層とを積層形成し、これらを電極で挾む
   ことにより直流駆動を可能とした電界発光表示素子。