(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１電極（１０）と第２電極（２０）との間に、第１絶縁層（４０）、発光層（５０）、第２絶縁層（６０）が順次積層され、前記発光層は、第１発光層（５１）と、前記第１発光層とは異なる色で発光する第２発光層（５２）と、を備えており、前記第２発光層が前記第１発光層と前記第２絶縁層（６０）との間に配置されてなるＥＬ表示装置であって、
前記第１発光層は、硫化亜鉛ＺｎＳにマンガンＭｎが添加された発光層であり、前記第２発光層は硫化ストロンチウムＳｒＳに銅Ｃｕが添加された発光層であり、
前記第１電極と前記第２電極との間に、一定時間ごとに一定電圧で階段状に増加する複数の段で構成される階段状電圧の波形と、前記階段状電圧の波形の後に続く波形であると共に、前記発光層を発光させる発光電圧の波形と、が連結して構成される電圧波形の電圧を印加するようになっており、前記一定電圧の値を変化させることで、前記発光層の発光色を変化させることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項２】
対向配置された第１電極（１０）と第２電極（２０）との間に、第１絶縁層（４０）、発光層（５０）、第２絶縁層（６０）が順次積層され、前記発光層は、第１発光層（５１）と、前記第１発光層とは異なる色で発光する第２発光層（５２）と、を備えており、前記第２発光層が前記第１発光層と前記第２絶縁層（６０）との間に配置されてなるＥＬ表示装置であって、
前記第１発光層は、硫化亜鉛ＺｎＳにマンガンＭｎが添加された発光層であり、前記第２発光層は硫化ストロンチウムＳｒＳに銅Ｃｕが添加された発光層であり、
前記第１電極と前記第２電極との間に、一定電圧であるオフセット電圧（７２）を示す波形と、前記オフセット電圧を示す波形の後に続く波形であると共に、前記発光層を発光させる発光電圧（７３）を示す波形と、が連結して構成される電圧波形（７１）の電圧を印加するようになっており、前記オフセット電圧の電圧値を変化させることで、前記発光層の発光色を変化させることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項３】
対向配置された第１電極（１０）と第２電極（２０）との間に、第１絶縁層（４０）、発光層（５０）、第２絶縁層（６０）が順次積層され、前記発光層は、第１発光層（５１）と、前記第１発光層とは異なる色で発光する第２発光層（５２）と、を備えており、前記第２発光層が前記第１発光層と前記第２絶縁層（６０）との間に配置されてなるＥＬ表示装置であって、
前記第１発光層は、硫化亜鉛ＺｎＳにマンガンＭｎが添加された発光層であり、前記第２発光層は硫化ストロンチウムＳｒＳに銅Ｃｕが添加された発光層であり、
前記第１電極と前記第２電極との間に、一定時間（Δｔ）の間に一定勾配で増加する直線波（８３）の波形と、前記直線波の波形の後に続く波形であると共に、前記発光層を発光させる発光電圧（８２）の波形と、が連結して構成される電圧波形（８１）の電圧を印加するようになっており、前記一定時間を変化させて前記一定勾配を変化させることで、前記発光層の発光色を変化させることを特徴とするＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光層を挟み込んで構成されるＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多色発光を行うＥＬ表示装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、ガラス基板上に透明電極が形成され、この透明電極上に絶縁体層を介して緑色に発光する第１発光体層（ＺｎＳ：ＴｂＦ３）が形成され、この第１発光体層上に絶縁体層を介して中間電極としての透明電極が形成されている。さらに、中間電極上に絶縁体層を介して赤色に発光する第２発光体層（ＺｎＳ：ＳｍＦ３）が形成され、この第２発光体層上に絶縁体層を介して金属電極が形成された構造のＥＬ表示装置が提案されている。このようなＥＬ表示装置では、各発光体層はＥＬ材料で構成されており、透明電極と中間電極との間に第１交流電圧が接続され、中間電極と金属電極との間に第２交流電圧が接続されている。
【０００３】
そして、上記ＥＬ表示装置において、透明電極と中間電極との間のみに第１交流電圧を印加することで、緑色の発光が得られる。また、中間電極と金属電極との間のみに第２交流電圧を印加することで、赤色の発光が得られる。さらに、第１交流電圧および第２交流電圧を同時に印加することで、緑色と赤色の混合色としての白色の発光が得られる。
【特許文献１】特開昭５８−３００９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、多色発光させるため、各発光体層に共通の中間電極を介して積層した電極構造を採用しなければならない。このような中間電極は、この中間電極上にさらに第２発光体層等を形成しなければならないため、構造が複雑になってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、中間電極を用いない構造において多色発光させることができるＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、中間電極を用いない一対の電極間に発光層を挟み込み、発光層を発光させる電圧を印加する前に、電極間に電圧を印加しておくと共に、その電圧の値を調整することによって、発光層で発光する色を変化させることができることを見出した。
【０００７】
したがって、上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴では、対向配置した第１電極（１０）と第２電極（２０）との間に、第１絶縁層（４０）、発光層（５０）、第２絶縁層（６０）を順次積層し、発光層を第１発光層（５１）と、この第１発光層とは異なる色で発光する第２発光層（５２）と、で構成する。また、第２発光層を第１発光層と第２絶縁層（６０）との間に配置した積層構造とする。そして、第１電極と第２電極との間に、一定時間ごとに一定電圧で階段状に増加する複数の段で構成される階段状電圧の波形と、階段状電圧の波形の後に続く波形であると共に、発光層を発光させる発光電圧の波形と、が連結して構成される電圧波形の電圧を印加し、一定電圧の値を変化させて発光層の発光色を変化させる。
【０００８】
また、本発明の第２の特徴では、第１電極と第２電極との間に、一定電圧であるオフセット電圧（７２）を示す波形と、オフセット電圧を示す波形の後に続く波形であると共に、発光層を発光させる発光電圧（７３）を示す波形と、が連結して構成される電圧波形（７１）の電圧を印加し、オフセット電圧の電圧値を変化させて発光層の発光色を変化させる。
【０００９】
さらに、本発明の第３の特徴では、第１電極と第２電極との間に、一定時間（Δｔ）の間に一定勾配で増加する直線波（８３）の波形と、直線波の波形の後に続く波形であると共に、発光層を発光させる発光電圧（８２）の波形と、が連結して構成される電圧波形（８１）の電圧を印加し、一定勾配で増加する時間である一定時間（Δｔ）を変化させて一定勾配を変化させ、発光層の発光色を変化させる。
【００１０】
以上のように、発光層を発光させる発光電圧を印加する前に、電極間に発光電圧よりも低い電圧を印加しておく。これにより、発光層のうち第２発光層内における分極を進めることができると考えられる。すなわち、発光電圧を印加する前の電圧を変化させることで、この分極の度合いを調整することができ、ひいては発光させる色を変化させることができる。したがって、中間電極を用いない構成としても、一対の電極間に印加する電圧波形を変形することで、多色発光を行うことができる。
【００１１】
上記の第１の特徴ないし第３の特徴において、多色発光は、第１発光層を硫化亜鉛ＺｎＳにマンガンＭｎを添加した発光層として構成し、第２発光層を硫化ストロンチウムＳｒＳに銅Ｃｕを添加した発光層として構成した際に実現することができる。
【００１２】
以上のような電圧波形により、実際に発光色が変化した実験結果が得られた（後述する図４、図６等）。すなわち、オフセット電圧の値や、直線波の勾配を調整する時間を変化させることで、色度座標ｘ、ｙが変化する結果が得られた。このような実験結果からも、中間電極を用いない一対の電極間に発光層を挟んだ構成で、多色発光を行うことができたと言える。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示されるＥＬ表示装置は、例えばＥＬディスプレイとして用いられるものである。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態に係るＥＬ表示装置を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図１（ａ）に示されるように、ＥＬ表示装置Ｓ１は、ｙ軸方向に伸びた第１電極１０とｘ軸方向に伸びた第２電極２０とが互い交差して一対の電極を形成している。これら第１電極１０および第２電極２０は、それぞれｙ軸方向およびｘ軸方向にストライプ状に形成されてそれぞれ交差した状態になっており（図示せず）、図１（ａ）では一交差点が示されている。つまり、この一交差点がＥＬディスプレイの一画素に相当する。
【００１７】
また、図１（ｂ）に示されるように、ＥＬ表示装置Ｓ１は、ガラス基板３０上に上記第１電極１０等が積層された積層構造になっている。すなわち、本実施形態では、ＥＬ表示装置Ｓ１は、ガラス基板３０上に、第１電極１０、第１絶縁層４０、発光層５０、第２絶縁層６０、第２電極２０が順に積層されて構成されている。
【００１８】
なお、図１（ｂ）ではガラス基板３０を上部に描いてある。すなわち、図１（ｂ）において第２電極２０からガラス基板３０側を見た平面図が図１（ａ）に相当する。
【００１９】
具体的に、ガラス基板３０上には例えば厚さが６００ｎｍのＩＴＯ（酸化インジウム）からなる透明導電材料で構成される上記第１電極１０が形成されている。このような第１電極１０は、スパッタの方法により形成される。
【００２０】
また、第１電極１０上には、当該第１電極１０の側部を覆うようにＡＴＯ膜からなる第１絶縁層４０が形成されている。この第１絶縁層４０は、例えば厚さが２００〜３００ｎｍであるＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）とＴｉ２Ｏ３（酸化チタン）との複合膜（Ａｌ２Ｏ３：Ｔｉ２Ｏ３）で構成されている。このような第１絶縁層４０は、例えばＡＬＥ（原子層エピタキシー成長）法により形成される。
【００２１】
そして、図１（ｂ）に示されるように、第１絶縁層４０上には、第１発光層５１、第２発光層５２の２層からなる発光層５０が形成されている。これら各発光層５１、５２のうち、第１発光層５１は、例えば厚さが３００ｎｍのＭｎ（マンガン）が添加されたＺｎＳ（硫化亜鉛）膜で構成され、黄色に発光するものである。また、第２発光層５２は、例えば厚さが１３００ｎｍのＣｕ（銅）が添加されたＳｒＳ（硫化ストロンチウム）膜で構成され、青色に発光するものである。発光層５１は例えば蒸着、発光層５２は例えばスパッタの方法により形成される。
【００２２】
この第２発光層５２上には、例えば厚さが４００ｎｍの光学的に透明なＡＴＯ／ＳｉＯｘＮｙ膜からなる第２絶縁層６０が形成されている。この第２絶縁層６０は、第２発光層５２を覆う第２絶縁下層６１と、第２絶縁下層６１上に形成された第２絶縁上層６２と、で構成される積層構造になっている。第２絶縁下層６１は例えば厚さが５０〜１００ｎｍ程度の光学的に透明なＳｉＯｘＮｙ（酸化窒化珪素）膜で構成されており、第２絶縁上層６２は例えば厚さが２００〜３００ｎｍのＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）とＴｉ２Ｏ３（酸化チタン）との複合膜（Ａｌ２Ｏ３：Ｔｉ２Ｏ３）で構成されている。この第２絶縁下層６１は、例えばスパッタの方法、第２絶縁上層６２は、第１絶縁層４０と同様にＡＬＥ法により形成される。
【００２３】
上記の積層構造に対して、第２絶縁層６０の上面および端面、さらに第１絶縁層４０、各発光層５０の端面、そしてガラス基板３０の一部を覆うように第２電極２０が設けられている。このような第２電極２０の厚さは例えば２００ｎｍのＡｌ（アルミニウム）膜で構成される。また、第２電極２０は、スパッタなどの方法によって形成される。以上が、本実施形態に係るＥＬ表示装置Ｓ１の構成である。
【００２４】
次に、上記ＥＬ表示装置Ｓ１にて多色発光させる作動について、図を参照して説明する。なお、ＥＬ表示装置Ｓ１には上記各電極１０、２０間に電圧を印加するため、図示しない電圧発生部が備えられており、この電圧発生部にて生成されたパルス電圧が各電極１０、２０間に印加されるようになっている。
【００２５】
図２は、ＥＬ表示装置Ｓ１の各電極１０、２０間に印加する電圧波形を示した図である。この図に示されるように、本実施形態に係る電圧波形７１は、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２、第３時間Ｔ３に応じて階段状をなしており、正電圧および負電圧が同じ波形になっている。このように、各電極１０、２０間に電圧を印加する場合、正負で同じ電圧波形をそれぞれ生成し、それら正負の電圧波形を一セットとして各電極１０、２０間に印加する。
【００２６】
そして図２に示される電圧波形７１は、一定電圧であるオフセット電圧７２を示す波形と、このオフセット電圧７２を示す波形の後に続く波形であると共に、発光層５０を発光させる発光電圧７３を示す波形と、が連結して構成されている。
【００２７】
具体的に、図２の電圧波形７１に示されるように、第１時間Ｔ１の間、各電極１０、２０間に一定電圧であるオフセット電圧７２を印加する。そして、第１時間Ｔ１の経過後、オフセット電圧７２を印加した状態で第２時間Ｔ２の間に発光電圧７３を印加する。続いて、発光電圧７３をオフセット電圧７２まで下げて第３時間Ｔ３の間にオフセット電圧７２を印加する。この後、正電圧と同じ波形の負電圧を各時間Ｔ１〜Ｔ３に応じて印加する。
【００２８】
そして、フレーム周波数を２００Ｈｚ、第１時間Ｔ１を２５００μｓｅｃ、第２時間Ｔ２を５０μｓｅｃ、第３時間Ｔ３を２４５０μｓｅｃ、発光電圧７３を±２３８Ｖとし、オフセット電圧７２を０Ｖ〜８０Ｖの間で変化させたときにＥＬ表示装置Ｓ１で得られる発光の色度を輝度計（Ｔｏｐｃｏｎ  ＢＭ５）により計測した。この結果を図３および図４に示す。
【００２９】
図３は、オフセット電圧７２と色度座標ｘおよびｙとの相関関係を示した図である。また、図４は、色度座標ｘと色度座標ｙとの関係を示した図である。ここで、一般に知られている色度座標においては、色度座標ｘの値が０．１に近いほど青く、０．６に近いほど赤い。また、色度座標ｙが０．１に近いほど青く、０．７に近いほど緑色である。さらに、ｘおよびｙが共に大きいほど黄色になり、黄色の状態からｘおよびｙが共に小さくなると白、そして青というように色が変化する。
【００３０】
なお、ＮＴＳＣ色度座標においては、Ｒ（赤）はｘが０．６７、ｙが０．３３であり、Ｇ（緑）はｘが０．２１、ｙが０．７１であり、Ｂ（青）が０．１４、ｙが０．０８であり、Ｗ（白）が０．３１０、ｙが０．３１６と定義されている。
【００３１】
図３に示されるように、オフセット電圧７２が大きくなるに伴い、色度座標ｘおよびｙは共に大きくなっていくことがわかる。さらに、図４に示されるように、オフセット電圧７２が０の場合では、色度座標が白に近い値を示しており、オフセット電圧７２が大きくなるほど色度座標ｘおよびｙが黄色に近い値になっている。すなわち、オフセット電圧７２を調整することによって発光させる色を白から黄色の間で変化させることができ、一対の電極１０、２０間に各発光層５０を挟んだ構造において多色発光を実現することができる。
【００３２】
上記のような発光原理は、以下のように考えられる。まず、発光させる発光電圧７３に至る前に、ある程度の時間（本実施形態では第１時間Ｔ１）、オフセット電圧７２をあらかじめ加えておくことによって、第２発光層５２の青色の発光中心の分極が徐々に進む。このため、発光させる発光電圧７３が加わるときには、第２発光層５２の青の発光が弱くなり、その結果、色度が黄色に近くなると考えられる。この現象は、各発光層５０としてＳｒＳＣｕとＺｎＳＭｎとを組み合わせたときに起こる現象である。なお、負電圧を印加する場合では、上記とは逆の分極が起こっていると考えられる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、電極１０、２０間に発光電圧７３を印加する前に、オフセット電圧７２を印加して電極１０、２０間に発光電圧７３よりも低い電圧を印加しておくことで、第２発光層５２内における分極を進めることができると考えられる。つまり、発光電圧７３を印加する前のオフセット電圧７２を調整することで、この第２発光層５２における分極の度合いを調整することができ、ひいては発光させる色を変化させることができる。
【００３４】
このようにして、中間電極を用いない構成としても、一対の電極１０、２０間に印加する電圧波形７１を変形することで、多色発光を実現することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、図１に示されるＥＬ表示装置Ｓ１の各電極１０、２０間に印加する電圧波形が第１実施形態のものと異なる。
【００３６】
図５は、第２実施形態において、各電極１０、２０間に印加する電圧の電圧波形を示した図である。この図に示されるように、本実施形態に係る電圧波形８１は、発光電圧８２に至るまでに時間Δｔの間で一定の勾配で電圧が増加する直線波８３の波形になっており、時間Δｔ後に直線波８３が発光電圧８２に達し、時間ｔ１の間、発光電圧８２が維持される波形になっている。負電圧の場合も同様である。なお、時間Δｔが０のときは方形パルス波形となる。
【００３７】
すなわち、本実施形態に係る電圧波形８１は、時間Δｔの間に一定勾配で増加する直線波８３の波形と、この直線波８３の波形の後に続く波形であると共に、発光層５０を発光させる発光電圧７３の波形と、が連結して構成されたものであると言える。
【００３８】
そして、半周期の時間ｔ０を５ｍｓｅｃ、時間ｔ１を２５μｓｅｃ、発光電圧８２を±２５０Ｖとし、時間Δｔを０μｓｅｃ〜２ｍｓｅｃの間で変化させたときにＥＬ表示装置Ｓ１で得られる発光の色度を計測した。この結果を図６に示す。
【００３９】
図６は、本実施形態において、時間Δｔを変化させたときの色度座標ｘと色度座標ｙとの関係を示した図である。この図に示されるように、時間Δｔが０μｓｅｃの場合では、色度座標が白に近い値になり、時間Δｔが大きくなるほど色度座標ｘおよびｙが共に大きくなって黄色に近い値になっている。すなわち、直線波８３の勾配を変化させる、つまり時間Δｔを調整することによって、発光させる色を白から黄色の間で変化させることができ、多色発光を実現することができる。
【００４０】
上記のような発光原理は、以下のように考えられる。まず、発光する発光電圧８２に至る前に、ある程度の時間（Δｔ）、発光電圧８２よりも小さい電圧をあらかじめ加えておく。これにより、第２発光層５２の青色の発光中心の分極が徐々に進むため、発光電圧８２を加えるときには、第２発光層５２の青の発光が弱くなる。その結果、色度が第１発光層５１の発光による黄色に近くなると考えられる。
【００４１】
この現象は、第１実施形態と同様に、各発光層５０としてＳｒＳＣｕとＺｎＳＭｎを組み合わせたときに起こる現象である。
【００４２】
以上のように、時間Δｔを変化させて印加電圧を発光電圧８２に達するようにすることにより、ＥＬ表示装置Ｓ１における多色発光を実現することができる。
【００４３】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、オフセット電圧７２を印加した状態で発光電圧７３を印加し、再びオフセット電圧７２に印加電圧を下げているが、発光電圧７３を印加した後、電圧を０に落としても構わない。なお、負電圧の電圧波形も同様である。
【００４４】
また、第１実施形態では一段のオフセット電圧７２の波形となっているが、オフセット電圧７２の段数はこれに限定されるわけではなく、複数の段でオフセット電圧７２の波形を構成しても良い。すなわち、発光電圧７３に至るまでに複数段でオフセット電圧７２を階段状に印加することにより、第２発光層５２の青の分極を少しずつ進めることができると考えられる。このような場合、電圧波形は、一定時間ごとに一定電圧で階段状に増加する複数の段で構成される階段状電圧の波形と、階段状電圧の波形の後に続く波形であると共に、発光層５０を発光させる発光電圧の波形と、が連結して構成されたものになる。
【００４５】
上記各実施形態では、第２絶縁層６０が第２絶縁上層６２および第２絶縁下層６１の２層構造になっているが、これは一例を示すものであって、第２絶縁層６０は単層でも複数層の積層構造であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＬ表示装置を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】ＥＬ表示装置の電極間に印加する電圧波形を示した図である。
【図３】オフセット電圧と色度座標ｘおよびｙとの相関関係を示した図である。
【図４】色度座標ｘと色度座標ｙとの関係を示した図である。
【図５】第２実施形態において、電極間に印加する電圧の電圧波形を示した図である。
【図６】第２実施形態において、時間Δｔを変化させたときの色度座標ｘと色度座標ｙとの関係を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…第１電極、２０…第２電極、３０…ガラス基板、４０…第１絶縁層、５０…発光層、５１…第１発光層、５２…第２発光層、６０…第２絶縁層、７１、８１…電圧波形、７２…オフセット電圧、７３、８２…発光電圧、８３…直線波、Δｔ…一定時間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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