JPH01315987A - 多色表示型薄膜エレクトロルミネツセンス素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はデイスプレィ装置などに使用されるエレクト
ロルミネッセンス（以下、ＥＬという）素子、とくに赤
および緑の２原色とその間の全ての中間色の発光が可能
な多色表示型の薄膜ＥＬ素子に関する。

〔従来の技術〕

従来、赤および緑の２原色とその中間色の発光が可能な
多色表示型の薄膜Ｅｌ、素子として、ＺｎＳ：Ｔｂ、Ｆ
発光層を有する緑色発光ＥＬ素子とＺｎＳ：Ｓｍ、Ｆ発
光層を有する赤色発光ＥＬ素子とを積層して３端子構造
としたもの（ＪＡＰＡＮ　ＤＩＳＰＬＡＹ　　’８３　
ＤＩＧＥＳＴ）、フォトリソグラフィーによるパターン
ニングによってＺｎＳ：Ｔｂ、ＦとＺｎｓ：ｓｒｎ、Ｆ
の両全光体部分が平面的に配置された発光層を有するも
の（Ｐｒａｃｅｅｄｒｎｇ　ｏｆ　　’８７　ＳＩＤ　
Ｉｎｔ、　Ｓｙｍｐ、）、ＣａＳ：Ｅｕからなる赤色発
光ＥＬ素子とＳｒＳ：Ｃｅからなる青緑色発光ＥＬ素子
とを透明電極同志を対向させて重ね合わせたもの（同上
文献）などが提案されている。

し発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前記一番目のｊ３端子構造とした素子で
は、素子全体としての薄膜積層数が多くなることから特
性的に不安定になりやすく素子形成も面倒であった。ま
た、二番１」の発光層をパターンニングした素子では、
発光層の形成とそのパターンに対応しまた電極の形成に
極めて高度な微細加工技術を必要とし、とくに大面積で
高精細なデイスプレィの作製が非常に困触であるという
問題があった。その」二、上記画素子で使用する赤色発
光体であるＺｎＳ：Ｓｍ、Ｆは輝度が最大でも１，００
０ｃｄ／ｍ程度と低いため、Ｅ　Ｉ−、パネルなどの表
示装置としては輝度不足で実用性に乏しい。

一方、前記三番目の素子でも、現状ではまだ輝度が不充
分で実用段階に達しておらず、かつ両全光層の発光体の
母体材料であるＣａＳおよびＳｒＳば吸湿による劣化が
著しいために素子の耐久性が悪くなりやずいという欠点
があった。

したがって、この発明は、−ト記従来の課題を解決し、
輝度および発光効率に優れて製作容易な多色表示型薄膜
Ｅ　Ｌ素子を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検耐
を重ねた結果、特定の発光層による発光をフィルターを
通して赤色発光として取出しうるようにした赤色発光素
子部と、特定の発光層を有する緑色発光素子部とを、特
定の配置形態で対向配置した形態のＥ　Ｌ素子とすれば
、赤および緑の２原色ならびに赤から緑にわたる全ての
中間色の発光が高輝度かつ高発光効率で得られ、しかも
素子作製上で格別高度な微細加工技術を要さず駆動回路
も簡素に構成しうろことを見い出し、この発明をなすに
至った。

すなわち、この発明は、少なくとも光取出し側が透明性
導電材料からなる一対の電極間にＺｎＳ：Ｍｎからなる
発光層および絶縁層が配設され、かつ光取出し側に波長
５７０ｎｍ以下の光をカットするフィルターが設ＬＪら
れてなる赤色発光素子部と、ともに透明性導電材料から
なる一対の電極間にＺｎＳ：Ｔｂ、Ｆ発光層および絶縁
層が配設されてなる緑色発光素子部とを、表示側に緑色
発光素子部が位置し、かつ赤色発光素子部の光取出し側
の電極が緑色発光素子部の片側の電極と向かい合・う形
で、対向配置してなる多色表示型）Ｗ膜Ｅ　Ｌ素子に係
るものである。

また、この発明では、上記のＥ　Ｌ素子において、赤色
発光素子部と緑色発光素子部との対向間隙に透光性絶縁
物質が介在された構成を好適態様としている。

〔発明の構成・作用〕

第１図はこの発明を適用した多色表示型Ｅｌ−素子の一
例を示すものである。

このＥ　Ｌ素子は、ガラス製の背面側４％＋＆ｌａ上に
設けた赤色発光素子部へと同様の表示側基板１ｂ」二に
設けた緑色発光部Ｂとが小間隙を置いて対向配置され、
側基板１ａ、ｌｂとそれらの周辺部間に介挿された環状
スペーサ２とがエポキシ樹脂などの接着剤３にて固着封
止され、かつ内部にシリコーンオイルなどからなる透光
性絶縁物質４が封入されており、表示側基板１ｂの表面
が表示面となっている。

赤色発光素子部Ａは、基板１ａの片面全面に形成された
Ａβ薄膜あるいはインジウム−スズ複合酸化物（以下、
ＩＴＯという）やフッ素を含む酸化スズの如き透明性導
電＋４料の薄膜などからなる第４の電極５」二に、順次
、第１の絶縁層６、ＺｎＳ＋Ｍｎからなる発光層７、第
２の絶縁層８、所定形状にパターン化された上記透明性
導電材料の薄膜からなる第２の電極９が積層形成され、
さらに第２の電極９を覆って赤色光透過フィルター１０
が設けられてなる。

また緑色発光素子部Ｂは、基板１ｂの片面全面に形成さ
れた前記同様の透明性導電材料の薄膜からなる第１の電
極１１」二に、順次、第１の絶縁層１２、ＺｎＳ＋Ｔｂ
、Ｆからなる発光層１３、第２の絶縁層１４、上記同様
の透明性導電材料の薄膜からなる第２の電極１５が積層
形成されてなる。

なお、第２の電極１５は、赤色発光素子部への第２の電
極９と同一形状にパターン化されている。

そして、赤色発光素子部Ａと緑色発光素子部Ｂとは、両
者の第２の電極９，１５が上下に重なる形で対向配置さ
れており、画素子部Ａ、ＢがそれぞれＥＬ素子として個
別に駆動できるように設定されている。

上記構成の多色表示型薄膜Ｅ　Ｌ素子では、各素子部Ａ
またはＢの画電極５，９間または１１．１５間に発光層
７またば１３の発光開始電圧以上の交流電圧を印加する
ことＧ、こより、発光層７または１３が発光する。この
発光は、発光層７ではＺｎＳ：Ｍｎによる黄橙色発光、
発光層１３ではＺｎＳ：Ｔｂ、Ｆによる緑色発光である
が、発光層７による黄橙色発光は光取出し側に設けられ
た赤色光透過フィルター１０を透過する際に赤色よりも
短波長側の光がカットされて赤色発光として放出される
。

したがって、表示側基板１ｂの表面において、赤色発光
素子部Ａのみの駆動では赤色の発光表示、緑色発光素子
部Ｂのみの駆動では緑色の発光表示、画素子部Ａ、　　
Ｂの同時駆動では赤色発光と緑色発光とが混合した中間
色の発光表示がなされる。そして、中間色発光は、画素
子部Ａ、Ｂに印加する電圧、パルス幅、パルス数、周波
数などを変化させて両発光の強度を変えることにより、
赤色に近い混色から緑色に近い混色まで全ての中間色発
光を任意に選択できるとともに、連続的な色調変化も可
能である。

ここで、赤色発光素子部への発光層７を構成するＺｎＳ
：Ｍｎは、本来の発光色が黄橙色であるが、波長５００
〜７００ｎｍにわたる広い発光スペクトルを有し、波長
６００〜７００ｎｍにかけてかなりの赤色成分を含んで
おり、しかも５ＫＨｚ駆動で６，０００ｃｄ／ｍ以上と
いう非常に高い発光輝度と３１１ｍ／Ｗ以上の高い発光
効率を示すものである。したがって、素子部Ａによる赤
色発光は、赤色光透過フィルター１０および緑色発光素
子部Ｂを透過する際の吸収や反射によっである程度は減
衰しているが、従来の赤色発光用Ｅ　Ｌ材料として一般
的なＺｎＳ：Ｓｍ、Ｆによる発光に比較して格段に高輝
度でより赤の原色に近く、カラーＣＲＴ　（Ｃａｔｈｏ
ｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）の赤色にほぼ一致するものと
なしうる。

赤色光透過フィルター１０としては、波長５７０ｎｍ以
下の光をカットするものであればよいが、カラーＣＲＴ
の赤色に近領する原色発光を得るには波長５８０ｎｍ以
下の光をカットして波長６００ｎｍ以上の光を９０％以
上透過させるものが好ましい。なお、カットする光の波
長の上限が５７０ｎｍＯものではＺ’ｎ　Ｓ　：　Ｓ　
ｍ、　　Ｆにほぼ一致した赤色発光が得られる。しかし
、カットする光の波長の上限が５８０ｎｍより長波長側
になると、色純度は向上するが、輝度の低下が大きくな
るため好ましくない。

このフィルター１０を形成するには、通常では所要の選
択的光吸収能を有する色素とバインダを含む塗料を調製
し、これをスクリーン印刷法などの印刷塗布手段によっ
て第２の電極９上に乾燥後の厚さが０．５〜２０μｍ程
度となるように塗布。

乾燥すればよいが、後述する各層５〜９や１１〜１５と
同様の真空中薄膜形成法も採用できる。

絶縁層６，８，１２．１４の構成材料としては、既存の
絶縁材料をいずれも使用でき、たとえばＴａ２０Ｓ、Ａ
７！２０３、Ｙ２０３．５ｉＯｚ、Ｓｉ、Ｎｓ　、、Ｔ
ｉＯ□、Ｎｂｚ　ｏ３、ＢａＴｉ０＋、５ｒＴｉＯ＋　
、ＰｂＴｉ０＋などが挙げられ、各絶縁層で異なるもの
を使用してもよい。なお、これら絶縁層６，８，１２．
１４としては、それぞれの層を構成材料の異なる２層以
上の積層物としても差し支えない。

各層の厚さは、発光層７，１３では３，０００〜ｓ、ｏ
ｏｏ人程度、絶縁層６，８，１２．１４では３．０００
〜７．０００人程度、電極５，９，１１゜１５では５０
０〜３，０００人程度である。なお、これら各層の形成
手段としては、電子ビーム蒸着や抵抗加熱蒸着の如き真
空蒸着法、高周波スパッタリングの如きスパッタリング
法、イオンブレーティング法などの既存の種々の真空中
薄膜形成法を使用材料種に応じて適宜採用できる。

透光性絶縁物質４は、画素子部Ａ、Ｂ間の間隙での屈折
率差を縮小して発光の減衰を少なくするとともに、画素
子部のＡ、Ｂを保護する機能をもつもので、一般的には
シリコーンオイルなどの絶縁性流体が使用されるが、接
着剤やモールド用樹脂などの樹脂硬化層とすることも可
能である。ただし、その月質は上記の点から第２の電極
９．１５およびフィルター１０と屈折率が近いものを選
択ずへきである。なお、この透光性絶縁物質４は、場合
により省くこともできる。

一方、」二組で例示したＥ　Ｌ素子では画素子部Ａ２Ｂ
の第２の電極９，１５を同一パターンとしているか、全
電極５，９，１．１．、］、５が上下に重なる領域が存
在すれば、この領域で中間色発光が得られるため、画素
子部Ａ、Ｂの間で同一パターンとする電極の組み合わせ
は電極５と］１．５と１５．９と１１のいずれでも同様
となる。また画素子部Ａ、Ｂの発光領域をずらせて、重
なる領域で中間色発光を行うと同時に重ならぬ領域で赤
あるいは緑の原色発光を行う複数色発光表示も可能であ
る。

さらに、各素子部へまたはＢにおりる画電極の一方を複
数の電極部に区割し、他方の電極をこれら電極部に対す
る共通電極として、各電極部またはその群ごとに印加電
圧、パルス幅、パルス数、周波数などを変化させる構成
を採用すれば、複数色による表示とその色数変化も行え
る。

また、この発明の１？、Ｌ素子は、画素子部Ａ、　　Ｂ
を例示のように二重絶縁形のＥ　Ｌ素子構成したものの
他、各素子部Ａ、Ｂを絶縁層が一層である卓絶縁形のＥ
　Ｌ素子構成とすることも可能である。

（発明の効果〕 ごの発１！ＩＩ　Ｑこ係る多色表示型ＥＬ素子は、Ｚｎ
Ｓ・Ｍｎからなる発光層および赤色光透過フィルターを
備えた赤色発光素子部とＺｎＳ：Ｔｂ、Ｆからなる発光
層を備えた緑色発光素子部とを特定の配置構成で組み合
わせたものであるから、赤と緑の２原色とその間の全て
の中間色の発光をＩＥ　Ｌパネルなどの表示装置として
実用性充分な高輝度かつ高発光効率で行うことができ、
しかも画素子部自体は通常の単色発光Ｅ　Ｌ素子と同様
の構造であるため、素子全体の構成が非常に簡素であっ
て、格別な微細加工技術を要さず容易に製作できる。

また、−ト記ＥＬ素子に、画素子部の対向間隙に透光性
絶縁物質を介在させることにより、該間隙における屈折
率差が縮小して赤色発光の減衰が抑圧されるとともに、
画素子部が保護されて附久性が向」二するという利点が
ある。

〔実施例〕

以下、この発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例１ 縦３４龍、横３４ｍ、厚さ１．１鰭のガラス製の背面側
基板の片面全面に抵抗加熱蒸着法によって厚さ１．５０
０人のＡｎ薄膜からなる第１の電極を形成し、この電極
上に順次、Ｔａ２Ｏ，、からなる第１の絶縁層、ＺｎＳ
：Ｍｎからなる発光層、′ｒａ２０５からなる第２の絶
縁層をそれぞれ５，０００人の厚めで積層形成し、さら
に第２の絶縁層−ヒに厚さ２，０００人のＩ　Ｔ　Ｏか
らなる第２の電極を所定パターンで形成した。なお、両
絶縁層は高周波スパッタリング法、発光層および第２の
電極は電子ヒーム蒸着法により形成した。

つぎに、第２の電極を設番フた表面にスクリーン印刷法
によって厚さ５μｒｎの赤色光透過フィルターを設けて
赤色発光素子部を作製した。なお、このフィルターは、
波長５８０ｎｍ以下の光をカッ１〜して波長６００ｎｍ
以」二の光を９５％透過するものであった。

一方、上記背面側基板と同様のガラス製の表示側基板の
片面全面に電子ヒーム蒸着法によって厚さ２□０００人
のＩＴＯからなる第１の電極を形成し、この電極上に順
次、ＴａｚＯｓからなる第１の絶縁層、ＺｎＳ：Ｔｂ、
Ｆ゛からなる発光層、Ｔａ２０５からなる第２の絶縁層
をいずれも高周波スノマ゛ンタリング法によってそれぞ
れ５，０００人の厚めで積層形成し、さらに第２の絶縁
層」−に厚さ２．０００人のドＦＯからなる第２の電極
を電子ビーム蒸着法によって赤色発光素子部と同一パタ
ーンで形成して、緑色発光素子部を作製した。

つぎに、上記の画素子部を第２の電極同志が上下同位置
で対向するように１００．＋１ｍの間隙を置いて対向配
置させ、かつ両基板の周辺部間にガラス製の環状スペー
サを介装して該スペーサと両基板とをエポキシ系接着剤
にて封着するとともに、内部にシリコーンオイルを封入
し、第１図で示す構造の多色表示型薄膜ＥＬ素子を作製
した。

なお、このＢＬ素子は赤色発光素子部と緑色発光素子部
とで別個に駆動でき、かつそれぞれ印加電圧、パルス幅
、パルス数、周波数などを調整しうるように設定した。

このようにして作製したＥ　Ｌ素子について、±２００
Ｖ、６０Ｈｚの正弦波電圧を用いて各素子部を駆動させ
たところ、赤色発光は１８ｃｄ／ｎ（、緑色発光は６０
ｃｄ／ｒ＆であり、カラーＣＲＴにほぼ匹敵する輝度が
得られた。なお、赤色発光の色度座標値はＸ＝０．６２
、Ｙ＝０．３３であり、カラーＣＲＴの赤色とほぼ一致
していた。

また、画素子部を同時駆動して、画素子部の印加電圧を
変化させて赤色発光と緑色発光の相対輝度を変化させた
ところ、第２図の色度図における直線して示すような赤
から緑に至る連続的な発光色変化が得られた。なお、第
２図中、直線りを取り囲む略半楕円状の包囲線は、ＣＪ
Ｅ色度図の表示によるもので、可視域の色範囲を示した
ものである。

実施例２ 赤色光透過フィルターとして波長５１０ｎｍ以下の光を
カッ１〜して波長５９０ｎｍ以上の光を９５％透過する
ものを使用した以外は、実施例１と同様にして多色表示
型薄膜ＥＬ素子を作製した。

このＥＬ素子を実施例１のＥＬ素子と同様にして駆動さ
せたところ、赤色発光は色度座標値がＸ−０，６４、Ｙ
＝０．３８であってＺｎＳ：Ｓｍ、Ｆによる赤色発光と
ほぼ一致する色調であったが、その輝度は２２ｃｄ’／
−という高い値を示した。なお、緑色発光は実施例１の
ものと同じであった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る多色表示型薄膜エレクトロルミ
ネッセンス素子の構造例を示す要部縦断面図、第２図は
この発明の実施例１の同素子における発光色変化を示す
色度図である。 Ａ・・・赤色発光素子部、Ｂ・・・緑色発光素子部、４
・・・透明性絶縁物質、５，９．ＩＩ、１５・・・電極
、６，８．１２．１４・・・絶縁層、７．１３・・・発
光層、１０・・・フィルター特許出願人　　日立マクセ
ル株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　少なくとも光取出し側が透明性導電材料からな
   る一対の電極間にＺｎＳ：Ｍｎからなる発光層および絶
   縁層が配設され、かつ光取出し側に波長５７０ｎｍ以下
   の光をカットするフイルターが設けられてなる赤色発光
   素子部と、ともに透明性導電材料からなる一対の電極間
   にＺｎＳ：Ｔｂ、Ｆ発光層および絶縁層が配設されてな
   る緑色発光素子部とを、表示側に緑色発光素子部が位置
   し、かつ赤色発光素子部の光取出し側の電極が緑色発光
   素子部の片側の電極と向かい合う形で、対向配置してな
   る多色表示型薄膜エレクトロルミネツセンス素子。
2. （２）　赤色発光素子部と緑色発光素子部との対向間隙
   に透光性絶縁物質が介在されてなる請求項（１）に記載
   の多色表示型薄膜エレクトロルミネツセンス素子。