JPS6314835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は電界の印加に応答してEL（Electro
Luminescence）発光を呈する薄膜発光素子に関
し、特に素子を構成する各薄膜の膜厚均一化を達
成した薄膜発光素子の構造に関するものである。

＜従来技術＞ 従来より薄型の発光表示パネルに適する薄膜発
光素子として、高い交流駆動電圧（10⁶V／cm程
度）を印加した際の絶縁耐圧、発光効率及び動作
の安定性等を高く維持するために、活性物質をド
ープしたZnS、ZnSe等の薄膜発光層の両主面を
誘電体薄膜で被覆した三層構造薄膜発光素子が開
発され、その実用化が積極的に推し進められてい
る。この薄膜発光素子は数ＫHzの交流電圧によつ
て高輝度発光し、表示が鮮明であると同時に長寿
命であるいう特徴を有している。

薄膜発光素子の１例としてZnS：Mn薄膜発光
素子の基本的構造を第１図に示す。

第１図に基いて薄膜発光素子の構造及び製造方
法を具体的に説明すると、ガラス基板１上に
In₂O₃，SnO₂等の透明電極２、更にその上に積層
してY₂O₃，Ta₂O₅，TiO₂，Al₂O₃，SiO₂，
BaTiO₃，Si₃N₄等から成る第１の誘電体層３が
スパツタリングあるいは電子ビーム蒸着法等によ
り形成されている。第１の誘電体層３上にはZnS
とMnの混成された焼結ペレツトを電子ビーム蒸
着することにより得られる発光層４が積層されて
いる。この時、蒸着ターゲツト材料の焼結ペレツ
トは活性物質となるMnが目的に応じた濃度に添
加されたZnSで構成され、得られる発光層４は
ZnSを母材とし、この中にMnが0.05〜2.5wt％程
度均一にドープされた層となる。発光層４上には
第１の誘電体層３と同様の材料群より選定された
第２の誘電体層５が被覆され、これによつて発光
層４は誘電体層３，５内に埋設される。第２の誘
電体層５上にはAl等からなる背面電極６が蒸着
形成されており、透明電極２と背面電極６は交流
電源に接続されて薄膜発光素子に駆動電圧が印加
される。この透明電極２及び背面電極６をマトリ
ツクス電極とするかあるいは一方をセグメント電
極に形成することにより情報をパターン表示する
ことができる。

電極２，６間に交流電圧を印加すると、発光層
４の両側の誘電体層３，５間に上記交流電圧が誘
起されることになり、従つて発光層４内に発生し
た電界によつて伝導帯に励起されかつ加速されて
充分なエネルギーを得た電子が自由電子となつて
発光層４界面へ誘引され、この界面で蓄積されて
内部分極を形成する。この時に高速移動する自由
電子がMn発光センターを衝突励起し、励起され
たNn発光センターが基底状態に戻る際に黄橙色
のEL光を放射する。即ち高い交流電界で加速さ
れた自由電子が発光層の界面から他方の界面へ移
動する過程で発光センターを励起状態とし、この
発光センターが基底状態へ復帰する時に放出する
エネルギーが略々5850Åをピークにした強いEL
発光となつて現われる。活性物質としてMn以外
に希土類元素あるいは弗化物等を用いた場合には
赤色、緑色、白色その他活性物質に特有の発光色
が得られる。

表示素子として実用上必要な輝度を得るために
は充分な数の自由電子に発光センター励起に要す
る運動エネルギーを付与する必要があり、印加電
圧対発光輝度特性には閾値現象が現われる。閾値
電圧は基本的には発光層４の電界の閾値に起因す
るため、各構成薄膜の膜厚及び誘電率の関数にな
る。膜厚に分布が生じるとこれに対応した発光開
始電圧の分布が生じ、そのため表示画面で輝度ム
ラができることとなり表示品位が低下する。従つ
て、素子構成薄膜は表示画面領域で均一に設定す
ることが重要な要素となる。

薄膜の形成過程に於いて、膜付着力あるいは結
晶学的膜質の改善等を企図してガラス基板１は加
熱処理されるが、一般に薄膜形成時のガラス基板
１の表面温度は膜の付着係数に大きく影響を与え
るため、この表面温度を均一に制御することは膜
厚を一定にする上で必要なことである。しかしな
がら、ガラス基板１と透明電極２の熱輻射率は大
きく相違し、従つて基板表面温度を均一にするこ
とは本質的に困難である。例えばガラス基板１を
パイレツクスとし、透明電極２をIn₂O₃膜で構成
した場合、透明電極２の熱輻射率が低いため、透
明電極２の表面温度はガラス基板１のそれより高
くなる。マトリツクス電極を構成するため、透明
電極２を帯状にして平行配列した場合、端部に配
列される透明電極２の部分で表面温度が著しく変
化する。

＜発明の目的＞ 本発明は上述した問題点に鑑み、電極に技術的
手段を駆使することにより、熱輻射率の相違等に
起因する薄膜の膜厚変動を防止した新規有用な薄
膜発光素子を提供することを目的とするものであ
る。本発明の他の目的は表示画面に於ける輝度ム
ラを解消した表示品位の高い表示装置を得ること
である。

＜実施例＞ 第２図Ａはガラス基板１上に帯状の透明電極２
を平行に配列した従来の配置構成を示し、第２図
Ｂはこれに対して帯状の透明電極２の外側に電気
的に接続されない補償電極群８を並設した本発明
の第１の実施例を示す平面図である。図中に斜線
で示す補償電極群８は透明電極２と同じIn₂O₃膜
で同時にエツチング形成されたものであり、温度
補償用パターンとして作用する。補償電極群８を
両側に配設したことによつて表示画面内に配列さ
れている透明電極２はその表面温度が大きく変動
することなく各電極とも均一に維持される。

第３図Ａはガラス基板１上にセグメント電極と
引出し電極の組み合わされた透明電極２を形成し
た従来の構成を示す。第３図Ｂはセグメント電極
と引出し電極以外のスペースに多数の帯状に成形
された補償電極群８を列設した本発明の第２の実
施例を示す平面図である。補償電極群８はガラス
基板１上に緻密に配置され、透明電極２と同材質
で電気的に接続されない透明導電膜である。

第４図は上述の各実施例の効果を説明する説明
図である。

ガラス基板１上に透明電極２と補償電極群８を
配置形成した第４図Ａに示す構造に於いて、各部
の表面温度分布及び膜厚はそれぞれ第４図Ｂ，Ｃ
に点線で示す如くとなる。尚、図中の実線は補償
電極群８を有しない場合の曲線であり、端部の透
明電極２上で温度変化、膜厚の不均一が発生して
いる。一方、本発明の実施例によれば、温度変
化、膜厚の不均一は全て補償電極群８上で発生し
ており、表示画面内の透明電極２上ではこれらは
全て均一化されている。

補償電極群８を含むガラス基板１上に誘電体層
と発光層の三層構造部を堆積し、更に背面電極を
形成することにより、本実施例の薄膜発光素子が
得られる。透明電極２上の表示画面内に堆積され
る各薄膜は透明電極２の表面温度が全て均一化さ
れることによつて蒸着、スパツタリング等の薄膜
形成工程に於ける膜付着係数が一定となり、膜厚
の均一な構成膜となる。従つて、発光開始電圧も
表示画面内全域で同一となる。

＜発明の効果＞ 以上詳説した如く本発明によれば素子構成膜の
下地面において温度補償用パターンを形成し単位
面積当りの透明導電膜の占有面積割合を全域にわ
たつてほぼ均一化することにより、成膜時におけ
る温度補償効果で成膜温度が一定となるため、表
示画に於ける素子構成膜の膜厚が均一となり、印
加電圧対発光輝度特性が一定で表示品位の良好な
薄膜発光素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜発光素子の基本的構造を示す構成
図である。第２図及び第３図はガラス基板上に形
成された電極の配列状態を示す平面図であり、第
２図Ａ及び第３図Ａは従来例、第２図Ｂ及び第３
図Ｂは本発明の一実施例を示す。第４図は第２図
に示す実施例の効果を説明する説明図である。 １…ガラス基板、２…透明電極、３，５…誘電
体層、４…発光層、８…補償電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス基板と該ガラス基板上に積層された素
   子構成膜との間に透明導電膜から成る透明電極パ
   ターンが介在されかつ該透明電極パターンの配列
   余地部には該透明電極パターンと同様の透明導電
   膜から成る温度補償用パターンが形成され、前記
   素子構成膜の下地面は単位面積当りの透明導電膜
   の占有面積割合が全域にわたつて略々均一化され
   ていることを特徴とする薄膜発光素子。