(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第一電極層、第一絶縁層、発光層、第二絶縁層、および第二電極層を順次積層して成る無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子において、導電性材料から成る電極層であって、前記第一電極層および前記第二電極層のいずれにも接することがないように、前記第一絶縁層および前記第二絶縁層の少なくとも一方の中に設けられた内挿フローティング電極層を有し、
前記第一電極層は、複数本の同一幅の帯状電極を、等間隔で平行に配列して構成され、前記第二電極層は、複数本の同一幅の帯状電極を、等間隔で平行に、かつ、前記第一電極層の帯状電極と直交するように配列して構成され、前記内挿フローティング電極層は、複数本の帯状の内挿フローティング電極を平行に配列して構成され、前記内挿フローティング電極は、その配列ピッチが、前記第一電極層および前記第二電極層のいずれか一方の電極の配列ピッチと同一となるように、かつ、前記いずれか一方の電極とほぼ重なるように配列されていることを特徴とする無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記内挿フローティング電極は、幅が前記いずれか一方の電極の幅の０．９倍以上１．２倍以下であり、長さが、第一電極層の帯状電極と第二電極層の帯状電極とが重複する部分である画素の長さであって、前記いずれか一方の帯状電極の長辺方向に沿う画素の長さの２倍以上であることを特徴する請求項１記載の無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記内挿フローティング電極層の厚みは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記導電性材料は、透明な導電性材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記透明な導電性材料は、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系材料、ＺｎＯ系材料、およびＳｎＯ系材料のいずれかであることを特徴とする請求項４記載の無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置などに用いられる無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、典型的な従来例である無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子という）５０の平面図であり、図９（ａ）は、図８に示す切断面線ａ−ａの断面図であり、図９（ｂ）は、図８に示す切断面線ｂ−ｂの断面図である。ＥＬ素子５０は、発光層５５を一対の絶縁層５４，５６で狭持する構造である二重絶縁構造を有する。
【０００３】
このＥＬ素子５０は具体的には以下のような構成である。透明なガラス基板５１上に、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（Indium-Tin Oxide、ＩＴＯ）系材料などから成る第一電極層である透明電極層５３が形成されている。この透明電極層５３は、複数本の同一幅の帯状透明電極５２を、等間隔で平行に配列して構成されている。
【０００４】
この透明電極層５３の上に、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5などから成る第一絶縁層５４が形成されている。さらに、この第一絶縁層５４の上にＺｎＳ：Ｍｎなどから成る発光層５５が形成され、その発光層５５の上に、上述した第一絶縁層５４と同様の材料から成る第二絶縁層５６が形成されている。
【０００５】
さらにこの第二絶縁層５６の上に、アルミニウムなどの金属材料から成る第二電極層である金属電極層５８が形成されている。この金属電極層５８は、複数本の同一幅の帯状金属電極５７を、等間隔で平行に、かつ、帯状の前記透明電極５２と直交するように配列して構成されている。
【０００６】
上記のようなＥＬ素子５０は、透明電極５２と金属電極５７との間に存在する発光層部分および絶縁層部分が画素であり、この画素がＸ−Ｙマトリクス状に配列されている。ＥＬ素子５０の駆動は、前記透明電極５２および前記金属電極５７のそれぞれ選択された電極である選択ラインに交流電圧を印加することで行われる。前記透明電極５２はデータ側電極、前記金属電極５７は走査側電極である。
【０００７】
この交流電圧の印加は、以下のように行われる。まず、走査側電極に線順次で書き込み電圧を印加する。ここで、この走査側電極に、順次書き込み電圧を印加することを１走査という。一方、データ側電極には、書き込み電圧が印加されている走査側電極における画素に対応した変調電圧を印加する。この交流電圧の印加によって、それぞれの選択ライン間に存在する発光層５５を発光させる。また、駆動周波数とは、走査側電極において、１秒間に行う走査回数をいい、この駆動周波数を高くすると、発光層５５の発光回数が増加するので、ＥＬ素子５０の発光輝度は高くなる。
【０００８】
前記ＥＬ素子５０の二重絶縁構造において、前記第一絶縁層５４および第二絶縁層５６は、発光層５５に流れる電流を制限することで、ＥＬ素子５０の絶縁破壊を防ぎ、ＥＬ素子５０の動作の安定性、良好な発光特性などを付与する役割を有する。また、前記第一絶縁層５４および第二絶縁層５６は、吸湿性材料から成る発光層５５をパッシベート（不活性化）することでＥＬ素子５０に高信頼性を付与する役割も有する。したがって、前記絶縁層５４，５６は、絶縁破壊耐圧が高いこと、すなわち絶縁層材料の絶縁破壊耐圧ＥBが高いことが要求される。
【０００９】
また、低い駆動電圧で高輝度に発光するＥＬ素子５０を得るためには、以下のＥＬ素子の発光輝度Ｌに関する理論式に示すように、絶縁層５４，５６の静電容量Ｃins（＝εins・(ε0・Ｓ／ｄins)）を高めればよい。この絶縁層５４，５６の静電容量Ｃinsを高めるためには、絶縁層５４，５６の誘電率εinsを高めればよく、すなわち、絶縁層５４，５６の材料として誘電率εが高い材料を用いればよい。
Ｌ ＝ｋ・η・ｆ・ＥZ・ｄZ・εins・(ε0・Ｓ／ｄins)・Ｖm   
（Ｌ：発光輝度、ｋ：係数、η：発光効率、ｆ：駆動周波数、ＥZ：発光層にかかる電圧、ｄZ：発光層の膜厚、εins：絶縁層の誘電率、ε0：真空誘電率、Ｓ：発光層の面積、ｄins：絶縁層の膜厚、Ｖm：変調電圧）
【００１０】
ここで、発光輝度Ｌとは、発光層の発光開始電圧に変調電圧Ｖmを加えた電圧を印加したときに観測される輝度をいう。また、発光効率ηとは、入力パワーに対する出力光パワーの比率をいう。
【００１１】
以上より、絶縁層材料の特性を決定する指標として、絶縁層材料の絶縁破壊耐圧ＥB×絶縁層材料の誘電率εの値が採用されている。この指標に基づいて、絶縁層５４，５６の材料としては、上述したようにＡｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4およびＴａ2Ｏ5が一般的に使用されている。表１は、それぞれの材料の特性値を示す。
【００１２】
【表１】
0003984005.tif 000002
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
誘電率εが高い絶縁層材料は、同時に絶縁破壊耐圧ＥBが低い傾向にあるため、高誘電率を有するという本来の利点が発揮しきれない。具体的に言うと、絶縁層材料の誘電率εの値が十分大きいにもかかわらず、絶縁破壊耐圧ＥBを補うために絶縁層５４，５６の膜厚ｄinsを大きくせざるを得えなくなる。よって、上式からもわかるように、絶縁層材料の誘電率ε、すなわち絶縁層の誘電率εinsと膜厚ｄinsとが互いに打ち消し合うことになり、高誘電率を有する絶縁層材料を用いたとしても、ＥＬ素子５０の発光輝度Ｌを高めるのに十分な静電容量Ｃinsを得られないことになる。
【００１４】
このように、これまで採用されてきた高い誘電率を有する絶縁層材料を用いることでは、絶縁破壊耐圧ＥBが高い絶縁層５４，５６を有し、かつ、低い駆動電圧で高輝度に発光するＥＬ素子５０を提供できない。
【００１５】
これらの弊害を取り除くことを目的としたＥＬ素子として、たとえば特開平７−４０５１５号公報および特開平８−２４０７２号公報には誘電率と絶縁破壊耐圧のそれぞれを補完するために絶縁層を多層構造にしたＥＬ素子が開示され、特開平７−４４０７２号公報および特開平７−５０１９７号公報には高温焼結材料を用いた絶縁層を有するＥＬ素子が開示されている。しかしながら、これらのＥＬ素子は、低い駆動電圧で高輝度に発光するものとして実用化されるまでには至っていない。そのためにＥＬ素子の駆動には未だ高耐圧駆動回路が必要であり、エレクトロルミネッセンス表示装置のコストを押上げる要因となっている。
【００１６】
本発明の目的は、絶縁破壊耐圧が高い絶縁層を有し、かつ、低い駆動電圧でも高輝度に発光する無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に、第一電極層、第一絶縁層、発光層、第二絶縁層、および第二電極層を順次積層して成る無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子において、導電性材料から成る電極層であって、前記第一電極層および前記第二電極層のいずれにも接することがないように、前記第一絶縁層および前記第二絶縁層の少なくとも一方の中に設けられた内挿フローティング電極層を有し、
前記第一電極層は、複数本の同一幅の帯状電極を、等間隔で平行に配列して構成され、前記第二電極層は、複数本の同一幅の帯状電極を、等間隔で平行に、かつ、前記第一電極層の帯状電極と直交するように配列して構成され、前記内挿フローティング電極層は、複数本の帯状の内挿フローティング電極を平行に配列して構成され、前記内挿フローティング電極は、その配列ピッチが、前記第一電極層および前記第二電極層のいずれか一方の電極の配列ピッチと同一となるように、かつ、前記いずれか一方の電極とほぼ重なるように配列されていることを特徴とする無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２０】
好ましくは、前記内挿フローティング電極は、幅が前記いずれか一方の電極の幅の０．９倍以上１．２倍以下とし、長さが、第一電極層の帯状電極と第二電極層の帯状電極とが重複する部分である画素の長さであって、前記いずれか一方の帯状電極の長辺方向に沿う画素の長さの２倍以上とする。
【００２１】
本発明に従えば、前記第一電極層および前記第二電極層のいずれにも接することがないように、絶縁層の中に導電性材料から成る内挿フローティング電極層が設けられている。無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子においては、第一電極層と第二電極層とが重複する部分が発光部となり、複数の発光部が間隔をあけて配置されている。そのため内挿フローティング電極層は複数の発光部と重なるように設けられている。これによって、複数の発光部の絶縁層部分同士が電気的に接続されることになる。したがって、発光部における絶縁層部分の静電容量が、内挿フローティング電極層により電気的に接続された他の発光部における絶縁層部分の静電容量分増加する。
さらに、前記内挿フローティング電極の配列ピッチが、前記第一電極層および前記第二電極層のいずれか一方の電極の配列ピッチと同一となるように、かつ、その幅が、前記いずれか一方の電極とほぼ重なるように配列されているので、内挿フローティング電極が目立たない。
【００２２】
また本発明は、前記内挿フローティング電極層の厚みは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、前記内挿フローティング電極層の厚みが、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であるので、内挿フローティング電極の最適な抵抗値が得られるとともに、内挿フローティング電極が設けられた絶縁層に段差ができない。
【００２４】
また本発明は、前記導電性材料が、透明な導電性材料であることを特徴とする。
【００２５】
好ましくは、前記透明な導電性材料は、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系材料、ＺｎＯ系材料、およびＳｎＯ系材料のいずれかとする。
【００２６】
本発明に従えば、内挿フローティング電極に、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系材料、ＺｎＯ系材料、ＳｎＯ系材料などの透明な導電性材料を用いるので、ＥＬ素子の基板側からでも、その反対側の膜面側からでも光を取り出せる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である無機薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子という）１の平面図であり、図２（ａ）は、図１に示す切断面線ａ−ａの断面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す切断面線ｂ−ｂの断面図である。ＥＬ素子１は、発光層１０を一対の絶縁層５，１１で狭持する構造である二重絶縁構造を有する。
【００２８】
このＥＬ素子１は以下のような構成を有する。透明である基板２上に、第一電極層である透明電極層４が形成されている。この透明電極層４は、複数本の同一幅の帯状透明電極３を、等間隔で平行に配列して構成されている。
【００２９】
この透明電極層４の上に、第一絶縁層５が形成されており、さらに、前記第一絶縁層５の上に発光層１０が形成され、その発光層１０の上に、第二絶縁層１１が形成されている。
【００３０】
さらにこの第二絶縁層１１の上に、第二電極層である金属電極層１３が形成されている。この金属電極層１３は、複数本の同一幅の帯状金属電極１２を、等間隔で平行に、かつ、帯状の前記透明電極３と直交するように配列して構成されている。
【００３１】
このようなＥＬ素子１は、透明電極３と金属電極１２との間に存在する発光層部分および絶縁層部分が画素であり、この画素がＸ−Ｙマトリクス状に配列されている。ＥＬ素子１の駆動は、上述した典型的な従来例であるＥＬ素子５０と同様であり、変調電圧が印加される電極である前記透明電極３および書込み電圧が印加される電極である前記金属電極１２のそれぞれ選択された電極である選択ラインに交流電圧を印加することで行われる。この交流電圧の印加により、両選択ラインの間に存在する画素の発光層１０を発光させる。
【００３２】
本実施形態の特徴は、前記第一絶縁層５の中に、内挿フローティング電極層９を設けたことである。第一絶縁層５は、下部層６と上部層７とから成り、この下部層６および上部層７の間に挟まれるように内挿フローティング電極層９が設けられている。この内挿フローティング電極層９は、複数本の帯状の透明な内挿フローティング電極８が平行に配列されて構成されている。ここで、図１の斜線部は、内挿フローティング電極８である。
【００３３】
内挿フローティング電極８は、透明電極３の配列ピッチと同一の配列ピッチであって、かつ、前記透明電極３とほぼ重なるように設けられている。すなわち、１つの内挿フローティング電極８は、内挿フローティング電極８が存在する領域が、４つの画素が存在する領域に重なるように設けられている。この内挿フローティング電極８は、第一絶縁層５で囲まれているので他の電極などとの接点がなく、絶縁性が保たれている。なお、内挿フローティング電極８は、内挿フローティング電極８が存在する領域に、４つの画素が存在する領域が含まれるように設けてもよいし、図１に示すように内挿フローティング電極８が存在する領域から、４つの画素が存在する領域がはみ出るように設けてもよい。
【００３４】
複数の画素が存在する領域に重なるように内挿フローティング電極８を設けることで、内挿フローティング電極８が設けられた領域内に存在する画素の第一絶縁層５の部分同士が電気的に接続されることになる。このように、内挿フローティング電極８が、変調電圧が印加される電極である透明電極３の配列ピッチと同一となるように、かつ、該透明電極３とほぼ重なるように第一絶縁層５中に配列されることで、交流電圧が印加された画素における第一絶縁層５の静電容量を増加させることができる。また、第一絶縁層５の中に設けられた前記内挿フローティング電極８が目立たない。
【００３５】
図１、図３および図４を用い、内挿フローティング電極を設けることによる絶縁層の静電容量の増加について説明する。図１に示すように、内挿フローティング電極８は、画素イ〜ニが存在する領域に重なるように設けられている。ＥＬ素子１の画素イ〜ニにおける第一絶縁層５、発光層１０および第二絶縁層１１は、それぞれ静電容量を有しており、図３に示すように、３つのコンデンサーが直列に結合して、透明電極３および金属電極１２に接続されていると考えることができる。ここで、画素イ〜ニにおける第一絶縁層５の静電容量をＣinsu、発光層１０の静電容量をＣlum、第二絶縁層１１の静電容量をＣinsoとする。
【００３６】
画素イ〜ニが存在する領域に重なるように内挿フローティング電極８を設けると、その内挿フローティング電極８が設けられた領域内に存在する画素の第一絶縁層５の部分同士が電気的に接続されることになる。この電気的な接続によって、画素イ〜ニにおける第一絶縁層５に相当するコンデンサーが並列に結合されると考えることができる。たとえば、画素ロに交流電圧が印加された場合を考える。図４に示すように、画素ロにおける第一絶縁層５が、内挿フローティング電極８により、他の画素イ、ハおよびニにおける第一絶縁層５と電気的に接続され、画素イ〜ニにおける第一絶縁層５に相当する各コンデンサーが並列に結合されると考えることができる。したがって、交流電圧が印加された場合の画素ロにおける第一絶縁層５の静電容量Ｃ´insuは、画素イ、ハおよびニにおける第一絶縁層５の静電容量分だけ増加したと考えられ、
Ｃ´insu ＝ ４×Ｃinsu
と表わせる。
【００３７】
またｎ個の画素における絶縁層部分を内挿フローティング電極で電気的に接続すれば、交流電圧が印加された画素における絶縁層部分の静電容量Ｃは、ｎ倍されることになる。すなわち、静電容量Ｃ＝ｎ×Ｃinsuと表わせる。したがって、内挿フローティング電極の長さが長いほど、接続される絶縁層部分の数が増加し、交流電圧が印加された画素における絶縁層部分の静電容量Ｃが増加する。
【００３８】
図５は、本発明の実施の他の形態を示す概念図である。上述した実施形態では第一絶縁層に内挿フローティング電極を設けたが、本実施形態のように、第二絶縁層に内挿フローティング電極を設けてもよい。第一絶縁層に内挿フローティング電極を設ける場合は、内挿フローティング電極２０，２１のように設けられ、第二絶縁層の中に内挿フローティング電極を設ける場合は、内挿フローティング電極２２，２３のように設けられる。内挿フローティング電極２０，２１、または内挿フローティング電極２２，２３は、透明電極の配列ピッチと同一となるように、かつ、透明電極とほぼ重なるように配列されている。金属電極には順次書き込み電圧（＋Ｖｗまたは−Ｖｗ）が印加される。一方、透明電極には、書き込み電圧が印加されている金属電極（選択ライン）における画素に対応した変調電圧が印加される。また、書込み電圧が印加されない金属電極（非選択ライン）は、フローティング電位を有している。
【００３９】
このように第一絶縁層または第二絶縁層に内挿フローティング電極２０，２１、または内挿フローティング電極２２，２３を設ければ、該内挿フローティング電極２０，２１、または内挿フローティング電極２２，２３によって電気的に接続された絶縁層部分の静電容量の合計が、交流電圧が印加された画素における絶縁層の静電容量となる。したがって、各画素における絶縁層の静電容量が増加する。
【００４０】
以上のように、絶縁層に内挿フローティング電極を設けるだけで、絶縁層の静電容量を増加させることができる。したがって、絶縁破壊耐圧を高めるために絶縁層の膜厚を適当な厚さにしても、絶縁層の静電容量を十分に増加させることができる。
【００４１】
以下に、本発明におけるＥＬ素子１の作製方法を説明する。基板２としては、透明ガラス基板、透明プラスチック基板などが挙げられる。基板２は、支持物であると同時に、光を取り出す面であるフェースプレートを兼ねるので、光の透過特性、熱的安定性などを考慮して選択される。
【００４２】
透明電極層４は、基板２の上に形成される。透明電極層４に用いられる材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ2などが挙げられる。この透明電極層４は、基板２上に真空蒸着法、スパッタリング法などによって、膜厚１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の透明電極膜を形成した後、フォトリソグラフ技術により、複数本の同一幅の帯状電極であって、等間隔で平行に配列されている透明電極３を形成することで得られる。
【００４３】
第一絶縁層５およびその中に設けられる内挿フローティング電極層９は、透明電極層４の上に形成される。まず、透明電極層４の上に、第一絶縁層５の下部層６を形成する。次に、その下部層６の上に内挿フローティング電極層９を形成する。さらに、下部層６および内挿フローティング電極層９の上に、第一絶縁層５の上部層７を形成する。
【００４４】
第一絶縁層５の下部層６および上部層７に用いられる材料としては、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5などが挙げられる。また、第一絶縁層５の下部層６および上部層７の形成方法としては、スパッタリング法、スプレー塗布法、電子ビーム蒸着法などが挙げられる。膜厚としては、下部層６が２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、上部層７が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００４５】
内挿フローティング電極層９に用いられる材料としては、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系材料、ＺｎＯ系材料、ＳｎＯ系材料などの透明な導電性材料が挙げられる。ＺｎＯ系材料としては、ＺｎＯに、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなどを添加した、ＺｎＯ：Ｍ系材料（Ｍ＝Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなど）などが挙げられる。
【００４６】
この内挿フローティング電極層９の形成方法としては、まず、下部層６の上にスパッタリング法、真空蒸着法などにより、膜厚１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の透明電極膜を形成する。膜厚を１０ｎｍ以上とするのは、１０ｎｍ未満であると、内挿フローティング電極層の抵抗値が高くなり、電極としての機能が損なわれるからである。また、膜厚を２００ｎｍ以下とするのは、２００ｎｍより厚くすると、第一絶縁層５に段差ができ、画素内での電界集中が顕著に起こることで、ＥＬ素子の歩留まりの低下、絶縁破壊耐圧の低下などを引き起こすからである。
【００４７】
次に、この透明電極膜をフォトリソグラフ技術により、配列ピッチが透明電極３の配列ピッチと同一であって、幅が透明電極３の幅の０．９倍、長さが表示領域の辺の長さであって、透明電極３の長辺方向に沿う表示領域の辺の長さの０．９７倍となるような帯状のフローティング電極８を形成する。ここで、表示領域とは、画素が配列されている領域のことである。
【００４８】
本発明の実施の一形態であるＥＬ素子１の内挿フローティング電極８は、前記形状を有しているが、本発明におけるＥＬ素子では、配列ピッチが透明電極３の配列ピッチと同一であり、幅が透明電極３の幅の０．９倍以上１．２倍以下、好ましくは１．１倍以上１．２倍以下であり、長さが画素の長さであって、透明電極３の長辺方向に沿う画素の長さの２倍以上、表示領域の辺の長さであって、透明電極３の長辺方向に沿う表示領域の辺の長さ以下であるような帯状の内挿フローティング電極８であればよい。
【００４９】
内挿フローティング電極８は、図６に示すＥＬ素子３０のように設けられてもよい。ＥＬ素子３０には、配列ピッチが透明電極３の配列ピッチと同一、幅が透明電極３の幅の１．１倍、長さが画素の長さであって、透明電極３の長辺方向に沿う長さの２倍である内挿フローティング電極８を配列して構成される内挿フローティング電極層９が、第一絶縁層５に設けられている。この内挿フローティング電極８は、内挿フローティング電極８が存在する領域が、２つの画素が存在する領域を含むように設けられ、表示領域内の画素が存在する領域すべてとほぼ重なるように複数並べられる。このように内挿フローティング電極８を配列することによって、２つの画素における第一絶縁層５が電気的に接続され、交流電圧が印加された画素における第一絶縁層５の静電容量が２倍になる。ここで、図６の斜線部は、内挿フローティング電極８である。
【００５０】
本実施形態では、光を透過するガラス基板を用いたＥＬ素子について説明しているが、本発明では、内挿フローティング電極層９、すなわち内挿フローティング電極８を透明な導電性材料を用いて形成しているため、基板２がセラミック材などのように光を透過しない材料であっても、本発明を適用することができる。すなわち、ＥＬ素子の基板側からではなくその反対の膜面側から光を取るＥＬ素子、いわゆる反転構造をとるＥＬ素子においても、本発明を適用できる。
【００５１】
また内挿フローティング電極８の抵抗値は、形成過程における透明電極膜の成膜時に酸素流量を増加させたり、成膜後に大気もしくは酸素雰囲気でアニール処理したりすることで、５０Ω／□以上とする。
【００５２】
発光層１０は、前記第一絶縁層５の上に形成される。発光層１０に用いられる材料としては、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＳｒＳ：Ｃｅ、ＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｔｂなどが挙げられる。形成方法としては、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法（化学的気相堆積法）、ＡＬＥ法（原子層エピタキシー法）などが挙げられる。膜厚としては、５００ｎｍ〜５μｍの範囲である。発光層１０を成膜後、真空、もしくは不活性ガス雰囲気中において、基板２の熱歪み点以下の温度でアニール処理を施す。具体的に、基板２がガラス材である場合は、６００〜６３０℃でアニール処理を施す。
【００５３】
第二絶縁層１１は、前記発光層１０の上に形成される。第二絶縁層１０に用いられる材料は、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、ＰＺＴ（Ｐｂ−Ｚｒ−Ｔｉ系材料）などが挙げられる。形成方法としては、スパッタリング法、ゾルゲル法、スクリーン印刷法などが挙げられる。膜厚としては、スパッタリング法であれば１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、ゾルゲル法であれば１μｍ以上である。また、ゾルゲル法で成膜した場合は、真空下もしくは不活性ガス雰囲気でアニール処理を施す。
【００５４】
金属電極層１３は、前記第二絶縁層１１の上に形成される。材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、それらの合金類などの金属材料が挙げられる。この金属電極層１３は、前記第二絶縁層１１の上に真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、スクリーン印刷法などによって、膜厚３００ｎｍ以上の金属電極膜を形成した後、フォトリソグラフ技術により、複数本の同一幅の帯状電極であって、等間隔で平行に配列され、帯状の前記透明電極３と直交する金属電極１２を形成することで得られる。膜厚を３００ｎｍ以上とするのは、３００ｎｍ未満となると、金属電極１２の抵抗値が増加するからである。
【００５５】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により説明する。
【００５６】
透明ガラス基板上に、スパッタリング法により、１５０〜３００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍの厚さのＩＴＯからなる透明電極膜を形成した。次に、フォトリソグラフ技術により透明電極膜に所望の電極パターンを有する透明電極を形成することで透明電極層を形成した。この透明電極層の上に、スパッタリング法により、２００〜５００ｎｍ、好ましくは２５０ｎｍの厚さの、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｙ2Ｏ3およびこれらの材料の複合膜からなる第一絶縁層の下部層を形成した。この第一絶縁層の下部層の上に、スパッタリング法により、２０ｎｍの厚さのＩＴＯからなる透明電極膜を形成した。次に、フォトリソグラフ技術により、この透明電極膜に、下層の透明電極の配列ピッチと同一の配列ピッチを有し、透明電極の１．１〜１．２倍の電極幅、膜厚２０ｎｍで、かつ、画素の長さの２〜１０倍、好ましくは４倍の長さとなるような内挿フローティング電極を形成した。また、内挿フローティング電極の抵抗値は、５０Ω／□以上となるように大気雰囲気で焼成処理した。この内挿フローティング電極の上に、スパッタリング法により、１００〜２００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍの厚さのＡｌ2Ｏ3からなる第一絶縁層の上部層を形成した。この第一絶縁層の上に、電子ビーム蒸着法により、膜厚８００ｎｍのＺｎＳ：Ｍｎからなる発光層を形成した。その後、真空下でガラス基板の熱歪み点以下の温度である６００℃でアニール処理した。この発光層の上に、スパッタリング法により膜厚１００〜２００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍのＡｌ2Ｏ3からなる第二絶縁層を形成した。この第二絶縁層の上に、真空蒸着法により、膜厚３００ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５００ｎｍのアルミニウムからなる金属電極膜を形成した。さらに、フォトリソグラフ技術により、前記金属電極膜に前記透明電極の配列ピッチと同一、かつ前記透明電極と直交するような金属電極を形成した。
【００５７】
このように作製したＥＬ素子の透明電極および金属電極の両選択ラインに交流電圧を印加した。交流１００Ｈｚ、パルス波（パルス幅４０μｓ）で、両電極において任意の１ラインを選択して、交流電圧を印加した場合、図７に示すように、従来のＥＬ素子と比べて、発光開始電圧が１７０Ｖから１４０Ｖに低減していた。
【００５８】
本発明の実施の形態では、目立たないようにするために、変調電圧が印加される電極である透明電極３の配列ピッチと同一の配列ピッチとなるように、かつ、前記透明電極３とほぼ重なるように配列されている内挿フローティング電極８について説明しているが、内挿フローティング電極８は、絶縁層中に設けられ、絶縁性が保たれた状態にあればどのように設けてもよい。たとえば、前記金属電極１２の配列ピッチと同一の配列ピッチとなるように、かつ、前記金属電極１２とほぼ重なるように配列されてもよく、これらの場合でも絶縁層の静電容量は増加する。
【００５９】
また、内挿フローティング電極８を透明な導電性材料で作製した場合について述べているが、透明でなくても導電性材料であれば、本発明に適用できる。
【００６０】
【発明の効果】
以上より本発明によれば、絶縁層の中に、絶縁性が保たれ、導電性材料から成る内挿フローティング電極層が設けられているので、交流電圧が印加された発光部における絶縁層部分の静電容量が増加する。したがって、低い駆動電圧でも高輝度に発光するＥＬ素子を提供できる。さらに、従来からある誘電率の高い絶縁層材料を用いた場合であっても、静電容量の低下を気にせずに絶縁層の膜厚を適当な厚さとすることで、絶縁破壊耐圧を高めることができる。
【００６１】
また本発明によれば、前記内挿フローティング電極の配列ピッチが、前記第一電極層および前記第二電極層のいずれか一方の電極の配列ピッチと同一となるように、かつ、前記いずれか一方の電極とほぼ重なるように配列されているので、内挿フローティング電極が目立たない。したがって、本発明のＥＬ素子を用いて製造した表示装置において、より鮮明な画像を表示できる。
【００６２】
また本発明によれば、前記内挿フローティング電極の厚みが、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であるので、内挿フローティング電極の最適な抵抗値が得られる。また、内挿フローティング電極が設けられた絶縁層に大きな段差ができないので、画素内での電界集中が顕著に起こらず、最適な絶縁破壊耐圧を得ることができる。
【００６３】
また本発明によれば、内挿フローティング電極に、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系材料、ＺｎＯ系材料、ＳｎＯ系材料などの透明な導電性材料を用いることで、ＥＬ素子の基板側からでも、その反対側の膜面側からでも光を取り出せるので、あらゆるＥＬ素子に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるＥＬ素子１の平面図である。
【図２】本発明の実施の一形態であるＥＬ素子１の断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態であるＥＬ素子１の各層の配置概念図である。
【図４】本発明の実施の一形態であるＥＬ素子１に内挿フローティング電極８を設けたときの各層の配置概念図である。
【図５】本発明の実施の他の形態であるＥＬ素子の各層の配置概念図である。
【図６】本発明のさらに他の形態であるＥＬ素子３０の平面図である。
【図７】実施例のＥＬ素子の発光特性と従来のＥＬ素子の発光特性を示すグラフである。
【図８】従来のＥＬ素子５０の平面図である。
【図９】従来のＥＬ素子５０の断面図である。
【符号の説明】
１，３０  ＥＬ素子
２  基板
３  透明電極
４  透明電極層
５  第一絶縁層
６  下部層
７  上部層
８，２０，２１，２２，２３  内挿フローティング電極
９  内挿フローティング電極層
１０  発光層
１１  第二絶縁層
１２  金属電極
１３  金属電極層
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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