電圧駆動型素子の接続構造
【課題】無機ＥＬ素子と駆動回路とを配線を介して接続してなる接続構造において、無機ＥＬ素子の構成を変えることなく、無機ＥＬ素子のリーク電流を防止する。
【解決手段】無機ＥＬ素子１０は、ガラス基板１０の上に形成され、発光層１４の両側を一対の絶縁層１３、１５で挟み、さらに、その外側を一対の電極１２、１６で挟んでなる。第１の電極１２の配線３０と駆動回路２０との接続部は、これら配線３０と駆動回路２０との間に、無機ＥＬ素子１０を構成する第２の絶縁層１５と同じ材料よりなるコンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層４０を直列に挿入した状態で容量結合により電気的に接続されている。
【解決手段】無機ＥＬ素子１０は、ガラス基板１０の上に形成され、発光層１４の両側を一対の絶縁層１３、１５で挟み、さらに、その外側を一対の電極１２、１６で挟んでなる。第１の電極１２の配線３０と駆動回路２０との接続部は、これら配線３０と駆動回路２０との間に、無機ＥＬ素子１０を構成する第２の絶縁層１５と同じ材料よりなるコンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層４０を直列に挿入した状態で容量結合により電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）現象を利用した発光素子などの電圧駆動型素子と外部回路とを接続してなる接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧駆動型素子として、例えば無機ＥＬ素子が知られている。この無機ＥＬ素子は、一般的に、第１の電極、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、第２の電極が順次積層されてなり、第１および第２の電極間に電圧を印加することにより発光層を発光させるものである。
【０００３】
また、このような無機ＥＬ素子は、その周辺に設けられ無機ＥＬ素子に電気的に接続された配線と、外部回路としての駆動回路とを、フレキシブルプリント配線板やボンディングワイヤなどを介して電気的に接続することで、外部回路と接続される。
【０００４】
このように、無機ＥＬ素子は、発光層の両側を一対の絶縁層で挟み、さらに、その外側を一対の電極で挟んでなるものであるが、比較的駆動電圧が高いため、駆動回路のコストが高くなってしまう。そこで、従来では、無機ＥＬ素子の駆動電圧を低電圧化する方法として絶縁層の容量を高くする方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１−１０７４９５号公報
【特許文献２】特開２００４−２３４８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
無機ＥＬ素子の絶縁層を単純に薄膜化して容量を高くする場合、絶縁耐圧が低下してしまい無機ＥＬ素子を駆動するには不十分となるが、従来では、絶縁層としてＡｌ2Ｏ3膜とＴｉＯ2膜とを交互に積層してなるＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜（以下、これをＡＴＯ膜という）を用い、このＡＴＯ膜に占めるＴｉＯ2膜の比率を大きくすることでＡＴＯ膜を薄膜化しても絶縁耐圧を確保できるようにしている。
【０００６】
しかしながら、このＡＴＯ膜を用いた無機ＥＬ素子はＡＴＯ膜の膜厚が薄いためリーク電流が大きくなってしまう。また、リーク電流が増大すると、必要な素子特性を得るための消費電力が大きくなったり、素子の信頼性が低下するといった問題がある。
【０００７】
このような無機ＥＬ素子の例に限らず、いずれにせよ、電圧駆動型素子側の構成を変えてリーク電流を抑制することは、電圧駆動型素子における種々の問題を引き起こすことになるため、好ましくない。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電圧駆動型素子と外部回路とを配線を介して接続してなる接続構造において、電圧駆動型素子の構成を変えることなく、電圧駆動型素子のリーク電流を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するため、電圧駆動型素子のリーク電流を抑制する方法について検討を行った。
【００１０】
電圧駆動型素子では、必要な時間、素子を機能させるために、電圧駆動型素子を機能させるときには、当該素子を機能させないときの電圧に比べて電界強度の強い電圧を印加して一定時間保持する。そして、電圧駆動型素子を機能させないときには電界強度を弱くする電圧に戻す。
【００１１】
したがって、電界強度を保った状態でリーク電流を抑制することが必要となる。また、これらの機能の切り替えは交流的であるため、交流での機能を阻害しないことが必要となる。
【００１２】
このような検討結果に基づいて、電圧駆動型素子を駆動する外部回路と電圧駆動型素子との間にコンデンサを挿入することを考えた。これにより一定電圧で保持した時のリーク電流を抑制することが期待できる。
【００１３】
本発明はこのような考えに基づいてなされたものであり、電圧駆動型素子（１０）と外部回路（２０）とを配線（３０）を介して接続してなる接続構造において、配線（３０）と外部回路（２０）との接続部のうちの少なくとも一箇所を、配線（３０）と外部回路（２０）との間にコンデンサ（４０）を直列に挿入した状態で容量結合により電気的に接続したことを特徴とする。
【００１４】
それによれば、配線（３０）と外部回路（２０）との間に設けたコンデンサ（４０）により直流成分をカットできるから、電圧駆動型素子（１０）の構成を変えることなく、電圧駆動型素子（１０）のリーク電流を防止できる。
【００１５】
ここで、コンデンサ（４０）は、外部回路（２０）と電圧駆動型素子（１０）との間に配置すればよく、外部回路（２０）側に配置したり、電圧駆動型素子（１０）が設けられている支持基板（１１）側に設けてもよい。
【００１６】
また、電圧駆動型素子（１０）が支持基板（１１）上に形成されるとともに、誘電体（１３、１５）を含んで構成されている場合、支持基板（１１）上に配置されるコンデンサ（４０）が、電圧駆動型素子（１０）を構成する誘電体（１３、１５）に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体で構成されていてもよい。
【００１７】
配線（３０）と外部回路（２０）との間に挿入されるコンデンサ（４０）は、電圧駆動型素子（１０）の容量に比べて高いことが望ましく、電圧駆動型素子（１０）を構成する誘電体（１３、１５）に比べて誘電率の高い材料で形成すればその容量を高くすることが容易となる。
【００１８】
また、電圧駆動型素子（１０）が支持基板（１１）上に形成されるとともに、誘電体（１３、１５）を含んで構成されている場合、支持基板（１１）上に配置されるコンデンサ（４０）が、電圧駆動型素子（１０）を構成する誘電体（１３、１５）と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されていてもよい。
【００１９】
それによれば、支持基板（１１）上に配置されるコンデンサ（４０）を形成するための新たな工程が不要であり、コストダウンが期待される。
【００２０】
ここで、電圧駆動型素子としては、エレクトロルミネッセンス現象を利用した発光素子（１０）を採用することができ、このような発光素子としては、発光層（１４）の両側を一対の絶縁層（１３、１５）で挟み、さらに、その外側を一対の電極（１２、１６）で挟んでなる無機ＥＬ素子（１０）を採用できる。
【００２１】
また、このような無機ＥＬ素子（１０）は、セグメント型の駆動方法により駆動するものであってもよい。
【００２２】
無機ＥＬ素子（１０）をセグメント型で使用する場合、発光させない領域すなわち非発光領域が大きいため、この非発光領域を配線（３０）とすれば、配線（３０）上に誘電体などのコンデンサ（４０）を配置する場合、コンデンサ（４０）の配置面積を大きくとることができ、コンデンサ（４０）の容量を高くすることが容易となる。
【００２３】
また、電圧駆動型素子を無機ＥＬ素子（１０）とした場合においては、発光層（１４）の一側における外部回路（２０）までの電気経路の全体の容量と、発光層（１４）の他側における外部回路（２０）までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。
【００２４】
無機ＥＬ素子は通常、正弦波や方形波の交流で駆動する。このとき、発光層（１４）の両側に位置する外部回路までの電気経路において、絶縁層（１３、１５）やコンデンサ（４０）の容量を同じにすると電荷の偏りが抑えられ、電圧−輝度特性の経時変化を少なくすることができ、好ましい。
【００２５】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０の接続構造の概略断面構成を示す図である。
【００２８】
本実施形態の接続構造は、大きくは、電圧駆動型素子である無機ＥＬ素子１０と、無機ＥＬ素子１０と電気的に接続された配線３０と、無機ＥＬ素子１０を駆動する外部回路としての駆動回路２０とを備え、配線３０と外部回路２０とが電気的に接続されてなる。
【００２９】
無機ＥＬ素子１０は、電圧駆動型素子の支持基板であり絶縁性基板であるガラス基板１１の一面上に、第１の電極１２、第１の絶縁層１３、発光層１４、第２の絶縁層１５、第２の電極１６を順次積層して構成されている。
【００３０】
つまり、無機ＥＬ素子１０は、発光層１４の両側を一対の絶縁層１３、１５で挟み、さらに、その外側を一対の電極１２、１６で挟んでなるものである。ここで、第１の電極１２、第１の絶縁層１３、第２の絶縁層１５、第２の電極１６のうち少なくとも光取出し側が透光性を有する材料によって構成されている。
【００３１】
第１の電極１２と第２の電極１６は、透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜にて構成されている。この第１の電極１２と第２の電極１６とが交差した部分が、両電極１２、１６間に挟まれている第１の絶縁層１３、第２の絶縁層１５および発光層１４とともに画素１７を構成している。
【００３２】
そして、第１の電極１２と第２の電極１６との間に交流電圧を印加することで、この画素において発光層１４が発光する。本例では、発光層１４の光が第１の絶縁層１３、第１の電極１２およびガラス基板１１を透過して、ガラス基板１１の他面から取り出されるようになっている。
【００３３】
発光層１４は例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ等の半導体材料にて構成されており、発光中心としては、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ等を用いることができる。なお、発光中心にＭｎを用いた場合では黄橙色、Ｔｂを用いた場合では緑色、Ｓｍを用いた場合では、赤色の発光を生じる。本例では、発光層１４はＺｎＳ：Ｍｎ膜としている。
【００３４】
また、第１の絶縁層１３および第２の絶縁層１５は、Ａｌ2Ｏ3膜とＴｉＯ2膜とを交互に積層してなるＡＴＯ膜、ＨｆＯ2膜とＴｉＯ2膜とを交互に積層してなるＨＴＯ膜、ＺｒＯ2膜とＴｉＯ2膜とを交互に積層してなるＺＴＯ膜、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等の誘電体により構成された透明な電気絶縁性の膜である。これらは、ＡＬＥ法（原子層エピタキシャル成長法）やスパッタ、ＣＶＤなどにより形成できる。
【００３５】
本実施形態では、第１の絶縁層１３および第２の絶縁層１５はＡＴＯ膜からなり、ＡＬＥ法にて成膜されたものである。具体的に本例では、ＡＴＯ膜は、Ａｌ2Ｏ3膜の１層当たりの厚さを５ｎｍ、ＴｉＯ2膜の１層当たりの厚さを３０ｎｍとし、層の数はＡｌ2Ｏ3膜が６層、ＴｉＯ2膜が５層としている。
【００３６】
また、このＡＴＯ膜をＡＬＥ法を用いて原子層オーダで形成する場合を考えると、Ａｌ2Ｏ3膜の１層当たりの膜厚は０．５ｎｍから１００ｎｍとするのがよい。Ａｌ2Ｏ3膜の１層当たりの膜厚が０．５ｎｍよりも薄い場合では、Ａｌ2Ｏ3膜が絶縁体として機能せず、１００ｎｍよりも厚い場合には、積層構造による耐圧の向上効果が低下するためである。
【００３７】
ここで、第１の電極１２と第２の電極１６との間に交流電圧を印加することは、外部回路としての駆動回路２０により行われる。この第１の電極１２および第２の電極１６と駆動回路２０との接続部の構成は、従来の一般的な構成を基本にしたもので、それぞれ第１の電極１２、第２の電極１６をガラス基板１１の周辺部に延長し、この延長した部分を配線とし、この配線と駆動回路２０とを接続するものである。
【００３８】
図１では、第１の電極１２の配線３０が示されており、第２の電極１６の配線は省略してある。この配線３０は、第１の電極１２と一体のＩＴＯ膜よりなり、このＩＴＯ膜がガラス基板１１の周辺部まで延長されたものである。
【００３９】
この配線３０における駆動回路２０との接続部には、コンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層４０が積層され、さらに、このコンデンサ用絶縁層４０の上には、駆動回路２０との電気的接続を行うための接続用電極５０が積層されている。
【００４０】
つまり、この配線３０と駆動回路２０との接続部は、コンデンサであるコンデンサ用絶縁層４０が直列に挿入された状態で容量結合により電気的に接続されている。また、このコンデンサ用絶縁層４０は、無機ＥＬ素子１０が形成されているガラス基板１１上に設けられた形となっている。
【００４１】
ここでは、コンデンサ用絶縁層４０は、第１の絶縁層１３や第２の絶縁層１５と同じ絶縁膜材料よりなる。つまり、本例では、コンデンサ用絶縁層４０は、無機ＥＬ素子１０を構成する誘電体としての各絶縁層１３、１５と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものである。
【００４２】
本例では、コンデンサ用絶縁層４０は、第２の絶縁層１５と同じ成膜プロセスで形成されたものであり、つまりのところ、第２の絶縁層１５と同じ材料よりなる。
【００４３】
また、接続用電極５０は、第２の電極１６と同じ材料よりなるもので、第２の電極１６と同じ成膜プロセスにより形成されたものである。そして、この接続用電極５０と駆動回路２０とは、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）やワイヤボンディングなどにより電気的に接続されている。
【００４４】
なお、第２の電極１６の配線は図では省略してあるが、第２の電極１６の一部をガラス基板１１の周辺部に延長したものからなる。ここでは、第２の電極１６の配線は、一般のＥＬと同様に、ＦＰＣやワイヤボンディングなどにより駆動回路２０と電気的に接続されている。
【００４５】
次に、上記具体例に基づき、本無機ＥＬ素子１０の製造方法について述べる。まず、ガラス基板１１上に、光学的に透明であるＩＴＯ膜を、スパッタ法やフォトリソグラフ技術を用いて、成膜・パターニングすることにより、第１の電極１２および配線３０を形成する。
【００４６】
その上に、第１の絶縁層１３として、ＡＴＯ膜をＡＬＥ法によって形成する。このＡＬＥ法によるＡＴＯ膜の形成は、後述する第２の絶縁層１５およびコンデンサ用絶縁層４０の形成と同様であるので、その詳細については後述する。
【００４７】
次に、第１の絶縁層１３の上に、ＺｎＳ：Ｍｎからなる発光層１４を蒸着法により形成する。なお、この発光層１４の膜厚は、１００〜２０００ｎｍにするのがよい。これは、１００ｎｍより薄くなると、発光に寄与しない領域が多くなり発光効率が極端に低下し、２０００ｎｍより厚くすれば駆動電圧が高くなってしまうためである。
【００４８】
次に、第２の絶縁層１５およびコンデンサ用絶縁層４０としてのＡＴＯ膜を、第１の絶縁層１３と同様にしてＡＬＥ法で成膜する。この各絶縁層１３、１５、４０としてのＡＴＯ膜を形成するＡＬＥ法としては、具体的に次のように行う。
【００４９】
ここでは、Ａｌ2Ｏ3膜を形成する原料として三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）およびＨ2Ｏを用い、ＴｉＯ2膜を形成する原料として四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）およびＨ2Ｏを用いる。
【００５０】
まず、第１のステップとして、Ａｌの原料ガスとしてＡｌＣｌ3、酸素（Ｏ）の原料ガスとしてＨ2Ｏを用いて、Ａｌ2Ｏ3膜を形成する。ＡＬＥ法では１原子層ずつ膜を形成していくために、原料ガスを交互に供給する。
【００５１】
したがって、この場合には、ＡｌＣｌ3を窒素（Ｎ2）のキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＡｌＣｌ3ガスを排気するのに十分なパージを行う。
【００５２】
次に、Ｈ2Ｏを同様に窒素キャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返して所定の膜厚のＡｌ2Ｏ3膜を形成する。
【００５３】
第２のステップとして、Ｔｉの原料ガスとしてＴｉＣｌ4、酸素の原料ガスとしてＨ2Ｏを用いて、ＴｉＯ2膜を形成する。具体的には、第１のステップと同様にＴｉＣｌ4を窒素キャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＴｉＣｌ4を排気するのに十分なパージを行う。
【００５４】
次に、Ｈ2Ｏを同様に窒素キャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返して所定の膜厚のＴｉＯ2膜を形成する。
【００５５】
このように、Ａｌ2Ｏ3膜を形成する第１のステップとＴｉＯ2膜を形成する第２のステップを繰り返すことにより、Ａｌ2Ｏ3膜とＴｉＯ2膜とを１層ずつ交互に積層していき、所定膜厚のＡＴＯ膜を形成する。そして、このＡＴＯ膜をエッチングなどによりパターニングして、第１の絶縁層１３、または、第２の絶縁層１５およびコンデンサ用絶縁層４０としてのＡＴＯ膜を形成する。
【００５６】
次に、第２の絶縁層１５の上、および、コンデンサ用絶縁層４０の上に、それぞれ第２の電極１６、接続用電極５０としてのＩＴＯ膜を、スパッタ法やフォトリソグラフ技術を用いて、成膜・パターニングする。このようにして、本実施形態の無機ＥＬ素子１０を作製することができる。
【００５７】
従来では、第１の電極１２とつながる配線３０の外部回路２０との接続部に形成されている絶縁膜をエッチングなどにより除去して、配線３０と外部回路２０とを電気的に接続するが、本例では、配線３０上の外部回路２０との接続部に形成されている絶縁膜を除去せずにコンデンサ用絶縁層４０として残し、さらに接続用電極５０を形成することによってコンデンサ４０を形成し、外部回路２０と容量結合させることにより接続している。
【００５８】
それにより、本実施形態では、配線３０と外部回路２０との間に設けたコンデンサ４０により直流成分をカットできるから、電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０の構成を変えることなく、無機ＥＬ素子１０のリーク電流を防止できる。
【００５９】
上記図１において接続部のコンデンサ用絶縁層４０の容量を変えたものを作製し、コンデンサ用絶縁層４０の容量によってリーク電流が、どの程度抑制できるか実験を行い、調査した。ここで、コンデンサ用絶縁層４０の容量は、この層４０の面積や厚さを異ならせることで変えた。その結果を図２に示す。
【００６０】
図２は、コンデンサ用絶縁層４０を挿入しない場合、素子容量（無機ＥＬ素子１０の容量）の５．５倍のコンデンサ用絶縁層４０を挿入した場合、および５４倍のコンデンサ用絶縁層４０を挿入した場合についての、無機ＥＬ素子１０に印加した電圧とリーク電流との関係を示す図である。
【００６１】
図２に示されるように、コンデンサ用絶縁層４０を挿入することによってリーク電流をかなり抑制することができる。そして、この図２に示されるような結果から、駆動電圧の狙い値によって、駆動電圧の上昇を考慮しながら、コンデンサ用絶縁層４０の容量を決めてやればよい。
【００６２】
なお、無機ＥＬ素子１０と駆動回路２０との間にコンデンサ用絶縁層４０を直列に挿入すると、それぞれの容量の逆比に比例した電圧が印加され同じ特性を得るための駆動電圧が上昇する。
【００６３】
そのため、コンデンサ用絶縁層４０の容量は、素子容量よりも高いことが好ましい。たとえば、コンデンサ用絶縁層４０の容量を無機ＥＬ素子１０の容量に対して１０倍とすれば必要な駆動電圧は１．１倍程度であり、５０倍とすれば１．０２倍にまで抑えることができる。
【００６４】
本例では、無機ＥＬ素子１０を構成する誘電体である第２の絶縁層１５と同じ材料でコンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層４０を形成したが、コンデンサ用絶縁層４０は、第１の絶縁層１３と同じ材料で形成してもよいし、第１の絶縁層１３と第２の絶縁層１５との積層膜でもよい。
【００６５】
このように、コンデンサ用絶縁層４０が、無機ＥＬ素子１０を構成する誘電体としての絶縁層１３、１５により構成されていれば、これら絶縁層１３、１５の成膜プロセスにより同時にコンデンサ用絶縁層４０を形成することができる。その結果、コンデンサ用絶縁層４０を形成するための新たな工程が不要であり、コストダウンが期待される。
【００６６】
また、この場合、コンデンサ用絶縁層４０の容量を高くするには、コンデンサ用絶縁層４０を薄くすることが考えられる。この場合、無機ＥＬ素子１０の絶縁層１３や１５とは、コンデンサ用絶縁層４０の成膜工程を変えるなどの必要がある。
【００６７】
ここで、無機ＥＬ素子１０の絶縁層１３、１５と同時にコンデンサ用絶縁層４０を形成し、安価な製造プロセスを実現するためには、コンデンサ用絶縁層４０の膜厚を、無機ＥＬ素子１０の絶縁層１３、１５の膜厚と同じにすることが好ましい。その場合、コンデンサ用絶縁層４０の上に形成する接続用電極５０の面積を大きくすれば、コンデンサ用絶縁層４０の容量を高くすることができる。
【００６８】
なお、上記例では、コンデンサ用絶縁層４０として無機ＥＬ素子１０を構成する絶縁層１３、１５と同じ材料の誘電体を用いたが、これとは異なる材料でもよい。つまり、コンデンサ用絶縁層４０は、無機ＥＬ素子１０を構成する誘電体としての絶縁層１３、１５に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであってもよい。
【００６９】
上述したように、配線３０と外部回路２０との間に挿入されるコンデンサ用絶縁層４０は、無機ＥＬ素子１０の容量に比べて高いことが望ましく、上記のように、より誘電率の高い材料で形成すればその容量を高くすることが容易となる。
【００７０】
そのような高誘電率の材料としては、例えば、酸化タンタル、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛などが上げられる。
【００７１】
また、このコンデンサ用絶縁層４０を表示部分に配置しなければ、この高誘電体材料は透光性を有していなくてもよい。このような各材料よりなるコンデンサ用絶縁層４０は、上記したＡＬＥ法以外にも、スパッタやＣＶＤなどの各種の成膜方法により形成できる。
【００７２】
また、本実施形態においては、発光層１４の一側における駆動回路２０までの電気経路の全体の容量と、発光層１４の他側における駆動回路２０までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。
【００７３】
上記したようにコンデンサ用絶縁層４０を直列に挿入することで、挿入した側のコンデンサ用絶縁層４０と絶縁層との合成容量が、挿入しない状態に比べて変化してしまう。
【００７４】
上記図１に示される例では、発光層１４を挟んで、第１の絶縁層１３、第１の電極１２、配線３０、コンデンサ用絶縁層４０、接続用電極５０、駆動回路２０に至る電気経路と、第２の絶縁層１５、第２の電極１６、図示しない上記第２の電極１６側の配線、駆動回路２０に至る電気経路とで、それぞれの電気経路における容量が互いに異なることは、好ましくない。
【００７５】
通常、無機ＥＬ素子では、正弦波や方形波の交流で駆動するが、発光層の両側に形成される上記電気経路の容量が大きく異なっていると、発光層内で電荷の偏りが生じ、輝度−電圧特性の経時変化が大きくなる。
【００７６】
したがって、上記したようにコンデンサ用絶縁層４０を挿入した場合であっても、上記両電気経路における容量を等しいものにすれば、電荷の偏りが抑えられ、電圧−輝度特性の経時変化を少なくすることができる。ここで、両電気経路における容量が等しいとは、完全に等しくすることだけでなく、±１０％の範囲で等しければよいことを意味する。
【００７７】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０の接続構造の概略断面構成を示す図である。
【００７８】
上記第１実施形態では、コンデンサ４０は、電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０が設けられている支持基板１１側に設けられていたが、コンデンサは、駆動回路２０と無機ＥＬ素子１０との間に配置されていればよく、駆動回路２０側に配置されていてもかまわない。
【００７９】
図３に示されるように、本実施形態では、コンデンサ４０をチップコンデンサなどよりなるものとして、支持基板としてのガラス基板１１ではなく、駆動回路２０を有する外部回路部２１に設けられている。例えば、外部回路部２１は回路基板などにより構成されるが、この回路基板上にて駆動回路２０の前段にコンデンサ４０を設けてやればよい。
【００８０】
なお、この場合も、発光層１４の第２の電極１６側における駆動回路２０までの電気経路の全体の容量と、発光層１４の第１の電極１２側におけるコンデンサ４０を含む駆動回路２０までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。
【００８１】
（第３実施形態）
図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０の接続構造の概略平面構成を示す図であり、図４（ｂ）は、比較例として一般的な無機ＥＬ素子１０の接続構造の概略平面構成を示す図である。なお、図４では、識別化のために便宜上ハッチングを施してある。
【００８２】
上記各実施形態における無機ＥＬ素子１０は、ドットマトリクス型の駆動方法でも、セグメント型の駆動方法でもよいが、本実施形態は、特に、無機ＥＬ素子１０がセグメント型の駆動方法により駆動する場合の例を示すものである。
【００８３】
まず、図４（ｂ）に示される比較例では、ガラス基板１１上に片側斜線ハッチングで示される第１の電極１２が形成されている。そして、この第１の電極１２の上には、７個の長方形の画素１７を有する無機ＥＬ素子１０が形成されている。なお、各画素１７には点ハッチングを施してある。
【００８４】
ここで、これら無機ＥＬ素子１０全体すなわち画素１７全体として数字の「８」の形を構成している。もちろん、各画素１７においては、上記実施形態に示したように、第１の電極１２、第１の絶縁層１３、発光層１４、第２の絶縁層１５、第２の電極１６が積層された構成となっており、各画素１７を発光させることで、例えば「０」〜「９」までの数字の表示が可能となっている。
【００８５】
この図４（ｂ）に示されるように、無機ＥＬ素子１０をセグメント型で使用する場合、発光させない領域すなわち非発光領域が大きい。ここで、非発光領域は、画素１７以外に第１の電極１２が広く形成された領域であり、無機ＥＬ素子１０における第１電極１２の配線３０である。
【００８６】
そこで、図４（ａ）では、この非発光領域に位置する配線３０の上に、上記実施形態と同様のコンデンサ用絶縁層および接続用電極５０を、クロスハッチングにて示されるように形成している。
【００８７】
なお、図４（ａ）では示さないが、コンデンサ用絶縁層は、接続用電極５０の下部に存在すればよく、そのようにパターニングされていてもよいが、画素１７も含めて第１電極１２の全域の上に存在していてもよい。
【００８８】
このように、非発光領域の第１の電極１２すなわち配線３０の上に、コンデンサ用絶縁層、接続用電極５０を形成すれば、コンデンサ用絶縁層４０の配置面積を大きくとることができ、コンデンサ容量を高くすることが容易となる。
【００８９】
また、このようなセグメント型の場合、発光する一つのセグメントすなわち画素１７の面積が大きいため、画素１７内において絶縁層１３、１５などの膜欠陥が存在する確率が高くなる。
【００９０】
このような膜欠陥が存在すると、その部分での電界が正常な部分に比べて高くなり、リーク電流が大きくなってしまう。したがって、本発明をこのようなセグメント型に適用することは有効である。
【００９１】
（他の実施形態）
なお、上記第１および第２実施形態では、無機ＥＬ素子１０の第１電極１２側の配線３０のみにコンデンサ４０を設けたが、第２電極１６側の配線においても、これと同様に、コンデンサ用絶縁層４０を設けたり、外部回路２０側にコンデンサ４０を設けるようにしてもよい。さらには、第１電極１２側と第２電極１６側の両方の配線に対してコンデンサを設けてもよい。
【００９２】
また、上記第１および第２実施形態では、第１電極１２と第２電極１６との交差部分が画素１７であるが、ドットマトリクス型の画素構成においては、第１電極１２と第２電極１６とを、互いに交差するストライプ状にパターニングすることでマトリクス状の画素を形成する。
【００９３】
そして、この場合、これら複数本の第１電極１２、第２電極１６の全部に対してコンデンサを設けてもよいし、第１電極１２や第２電極１６のうちの一部あるいは第１電極１２や第２電極１６の一本に対してのみ、コンデンサを設けてもよい。要するに、コンデンサは、配線と外部回路との接続部のうちの少なくとも一箇所に設けられればよい。
【００９４】
また、無機ＥＬ素子１０としては、上記の各電極１２、１６や発光層１４の構成は上記実施形態にのべたものに限定されるものではなく、適宜設計変更してもよい。
【００９５】
また、電圧駆動型素子としては、上記した無機ＥＬ素子以外のエレクトロルミネッセンス現象を利用した発光素子であってもよい。さらには、電圧で駆動するものであれば、それ以外にも種々のものが採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子の接続構造の概略断面図である。
【図２】素子容量を変えた場合について無機ＥＬ素子に印加した電圧とリーク電流との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子の接続構造の概略断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子の接続構造の概略平面図、（ｂ）は、比較例としての一般的な接続構造の概略平面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子、１１…支持基板としてのガラス基板、
１２…第１の電極、１３…第１の絶縁層、１４…発光層、１５…第２の絶縁層、
１６…第２の電極、２０…外部回路としての駆動回路、３０…配線、
４０…コンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）現象を利用した発光素子などの電圧駆動型素子と外部回路とを接続してなる接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧駆動型素子として、例えば無機ＥＬ素子が知られている。この無機ＥＬ素子は、一般的に、第１の電極、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、第２の電極が順次積層されてなり、第１および第２の電極間に電圧を印加することにより発光層を発光させるものである。
【０００３】
また、このような無機ＥＬ素子は、その周辺に設けられ無機ＥＬ素子に電気的に接続された配線と、外部回路としての駆動回路とを、フレキシブルプリント配線板やボンディングワイヤなどを介して電気的に接続することで、外部回路と接続される。
【０００４】
このように、無機ＥＬ素子は、発光層の両側を一対の絶縁層で挟み、さらに、その外側を一対の電極で挟んでなるものであるが、比較的駆動電圧が高いため、駆動回路のコストが高くなってしまう。そこで、従来では、無機ＥＬ素子の駆動電圧を低電圧化する方法として絶縁層の容量を高くする方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１−１０７４９５号公報
【特許文献２】特開２００４−２３４８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
無機ＥＬ素子の絶縁層を単純に薄膜化して容量を高くする場合、絶縁耐圧が低下してしまい無機ＥＬ素子を駆動するには不十分となるが、従来では、絶縁層としてＡｌ2Ｏ3膜とＴｉＯ2膜とを交互に積層してなるＡｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2積層構造膜（以下、これをＡＴＯ膜という）を用い、このＡＴＯ膜に占めるＴｉＯ2膜の比率を大きくすることでＡＴＯ膜を薄膜化しても絶縁耐圧を確保できるようにしている。
【０００６】
しかしながら、このＡＴＯ膜を用いた無機ＥＬ素子はＡＴＯ膜の膜厚が薄いためリーク電流が大きくなってしまう。また、リーク電流が増大すると、必要な素子特性を得るための消費電力が大きくなったり、素子の信頼性が低下するといった問題がある。
【０００７】
このような無機ＥＬ素子の例に限らず、いずれにせよ、電圧駆動型素子側の構成を変えてリーク電流を抑制することは、電圧駆動型素子における種々の問題を引き起こすことになるため、好ましくない。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電圧駆動型素子と外部回路とを配線を介して接続してなる接続構造において、電圧駆動型素子の構成を変えることなく、電圧駆動型素子のリーク電流を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するため、電圧駆動型素子のリーク電流を抑制する方法について検討を行った。
【００１０】
電圧駆動型素子では、必要な時間、素子を機能させるために、電圧駆動型素子を機能させるときには、当該素子を機能させないときの電圧に比べて電界強度の強い電圧を印加して一定時間保持する。そして、電圧駆動型素子を機能させないときには電界強度を弱くする電圧に戻す。
【００１１】
したがって、電界強度を保った状態でリーク電流を抑制することが必要となる。また、これらの機能の切り替えは交流的であるため、交流での機能を阻害しないことが必要となる。
【００１２】
このような検討結果に基づいて、電圧駆動型素子を駆動する外部回路と電圧駆動型素子との間にコンデンサを挿入することを考えた。これにより一定電圧で保持した時のリーク電流を抑制することが期待できる。
【００１３】
本発明はこのような考えに基づいてなされたものであり、電圧駆動型素子（１０）と外部回路（２０）とを配線（３０）を介して接続してなる接続構造において、配線（３０）と外部回路（２０）との接続部のうちの少なくとも一箇所を、配線（３０）と外部回路（２０）との間にコンデンサ（４０）を直列に挿入した状態で容量結合により電気的に接続したことを特徴とする。
【００１４】
それによれば、配線（３０）と外部回路（２０）との間に設けたコンデンサ（４０）により直流成分をカットできるから、電圧駆動型素子（１０）の構成を変えることなく、電圧駆動型素子（１０）のリーク電流を防止できる。
【００１５】
ここで、コンデンサ（４０）は、外部回路（２０）と電圧駆動型素子（１０）との間に配置すればよく、外部回路（２０）側に配置したり、電圧駆動型素子（１０）が設けられている支持基板（１１）側に設けてもよい。
【００１６】
また、電圧駆動型素子（１０）が支持基板（１１）上に形成されるとともに、誘電体（１３、１５）を含んで構成されている場合、支持基板（１１）上に配置されるコンデンサ（４０）が、電圧駆動型素子（１０）を構成する誘電体（１３、１５）に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体で構成されていてもよい。
【００１７】
配線（３０）と外部回路（２０）との間に挿入されるコンデンサ（４０）は、電圧駆動型素子（１０）の容量に比べて高いことが望ましく、電圧駆動型素子（１０）を構成する誘電体（１３、１５）に比べて誘電率の高い材料で形成すればその容量を高くすることが容易となる。
【００１８】
また、電圧駆動型素子（１０）が支持基板（１１）上に形成されるとともに、誘電体（１３、１５）を含んで構成されている場合、支持基板（１１）上に配置されるコンデンサ（４０）が、電圧駆動型素子（１０）を構成する誘電体（１３、１５）と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されていてもよい。
【００１９】
それによれば、支持基板（１１）上に配置されるコンデンサ（４０）を形成するための新たな工程が不要であり、コストダウンが期待される。
【００２０】
ここで、電圧駆動型素子としては、エレクトロルミネッセンス現象を利用した発光素子（１０）を採用することができ、このような発光素子としては、発光層（１４）の両側を一対の絶縁層（１３、１５）で挟み、さらに、その外側を一対の電極（１２、１６）で挟んでなる無機ＥＬ素子（１０）を採用できる。
【００２１】
また、このような無機ＥＬ素子（１０）は、セグメント型の駆動方法により駆動するものであってもよい。
【００２２】
無機ＥＬ素子（１０）をセグメント型で使用する場合、発光させない領域すなわち非発光領域が大きいため、この非発光領域を配線（３０）とすれば、配線（３０）上に誘電体などのコンデンサ（４０）を配置する場合、コンデンサ（４０）の配置面積を大きくとることができ、コンデンサ（４０）の容量を高くすることが容易となる。
【００２３】
また、電圧駆動型素子を無機ＥＬ素子（１０）とした場合においては、発光層（１４）の一側における外部回路（２０）までの電気経路の全体の容量と、発光層（１４）の他側における外部回路（２０）までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。
【００２４】
無機ＥＬ素子は通常、正弦波や方形波の交流で駆動する。このとき、発光層（１４）の両側に位置する外部回路までの電気経路において、絶縁層（１３、１５）やコンデンサ（４０）の容量を同じにすると電荷の偏りが抑えられ、電圧−輝度特性の経時変化を少なくすることができ、好ましい。
【００２５】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０の接続構造の概略断面構成を示す図である。
【００２８】
本実施形態の接続構造は、大きくは、電圧駆動型素子である無機ＥＬ素子１０と、無機ＥＬ素子１０と電気的に接続された配線３０と、無機ＥＬ素子１０を駆動する外部回路としての駆動回路２０とを備え、配線３０と外部回路２０とが電気的に接続されてなる。
【００２９】
無機ＥＬ素子１０は、電圧駆動型素子の支持基板であり絶縁性基板であるガラス基板１１の一面上に、第１の電極１２、第１の絶縁層１３、発光層１４、第２の絶縁層１５、第２の電極１６を順次積層して構成されている。
【００３０】
つまり、無機ＥＬ素子１０は、発光層１４の両側を一対の絶縁層１３、１５で挟み、さらに、その外側を一対の電極１２、１６で挟んでなるものである。ここで、第１の電極１２、第１の絶縁層１３、第２の絶縁層１５、第２の電極１６のうち少なくとも光取出し側が透光性を有する材料によって構成されている。
【００３１】
第１の電極１２と第２の電極１６は、透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜にて構成されている。この第１の電極１２と第２の電極１６とが交差した部分が、両電極１２、１６間に挟まれている第１の絶縁層１３、第２の絶縁層１５および発光層１４とともに画素１７を構成している。
【００３２】
そして、第１の電極１２と第２の電極１６との間に交流電圧を印加することで、この画素において発光層１４が発光する。本例では、発光層１４の光が第１の絶縁層１３、第１の電極１２およびガラス基板１１を透過して、ガラス基板１１の他面から取り出されるようになっている。
【００３３】
発光層１４は例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ等の半導体材料にて構成されており、発光中心としては、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ等を用いることができる。なお、発光中心にＭｎを用いた場合では黄橙色、Ｔｂを用いた場合では緑色、Ｓｍを用いた場合では、赤色の発光を生じる。本例では、発光層１４はＺｎＳ：Ｍｎ膜としている。
【００３４】
また、第１の絶縁層１３および第２の絶縁層１５は、Ａｌ2Ｏ3膜とＴｉＯ2膜とを交互に積層してなるＡＴＯ膜、ＨｆＯ2膜とＴｉＯ2膜とを交互に積層してなるＨＴＯ膜、ＺｒＯ2膜とＴｉＯ2膜とを交互に積層してなるＺＴＯ膜、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等の誘電体により構成された透明な電気絶縁性の膜である。これらは、ＡＬＥ法（原子層エピタキシャル成長法）やスパッタ、ＣＶＤなどにより形成できる。
【００３５】
本実施形態では、第１の絶縁層１３および第２の絶縁層１５はＡＴＯ膜からなり、ＡＬＥ法にて成膜されたものである。具体的に本例では、ＡＴＯ膜は、Ａｌ2Ｏ3膜の１層当たりの厚さを５ｎｍ、ＴｉＯ2膜の１層当たりの厚さを３０ｎｍとし、層の数はＡｌ2Ｏ3膜が６層、ＴｉＯ2膜が５層としている。
【００３６】
また、このＡＴＯ膜をＡＬＥ法を用いて原子層オーダで形成する場合を考えると、Ａｌ2Ｏ3膜の１層当たりの膜厚は０．５ｎｍから１００ｎｍとするのがよい。Ａｌ2Ｏ3膜の１層当たりの膜厚が０．５ｎｍよりも薄い場合では、Ａｌ2Ｏ3膜が絶縁体として機能せず、１００ｎｍよりも厚い場合には、積層構造による耐圧の向上効果が低下するためである。
【００３７】
ここで、第１の電極１２と第２の電極１６との間に交流電圧を印加することは、外部回路としての駆動回路２０により行われる。この第１の電極１２および第２の電極１６と駆動回路２０との接続部の構成は、従来の一般的な構成を基本にしたもので、それぞれ第１の電極１２、第２の電極１６をガラス基板１１の周辺部に延長し、この延長した部分を配線とし、この配線と駆動回路２０とを接続するものである。
【００３８】
図１では、第１の電極１２の配線３０が示されており、第２の電極１６の配線は省略してある。この配線３０は、第１の電極１２と一体のＩＴＯ膜よりなり、このＩＴＯ膜がガラス基板１１の周辺部まで延長されたものである。
【００３９】
この配線３０における駆動回路２０との接続部には、コンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層４０が積層され、さらに、このコンデンサ用絶縁層４０の上には、駆動回路２０との電気的接続を行うための接続用電極５０が積層されている。
【００４０】
つまり、この配線３０と駆動回路２０との接続部は、コンデンサであるコンデンサ用絶縁層４０が直列に挿入された状態で容量結合により電気的に接続されている。また、このコンデンサ用絶縁層４０は、無機ＥＬ素子１０が形成されているガラス基板１１上に設けられた形となっている。
【００４１】
ここでは、コンデンサ用絶縁層４０は、第１の絶縁層１３や第２の絶縁層１５と同じ絶縁膜材料よりなる。つまり、本例では、コンデンサ用絶縁層４０は、無機ＥＬ素子１０を構成する誘電体としての各絶縁層１３、１５と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものである。
【００４２】
本例では、コンデンサ用絶縁層４０は、第２の絶縁層１５と同じ成膜プロセスで形成されたものであり、つまりのところ、第２の絶縁層１５と同じ材料よりなる。
【００４３】
また、接続用電極５０は、第２の電極１６と同じ材料よりなるもので、第２の電極１６と同じ成膜プロセスにより形成されたものである。そして、この接続用電極５０と駆動回路２０とは、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）やワイヤボンディングなどにより電気的に接続されている。
【００４４】
なお、第２の電極１６の配線は図では省略してあるが、第２の電極１６の一部をガラス基板１１の周辺部に延長したものからなる。ここでは、第２の電極１６の配線は、一般のＥＬと同様に、ＦＰＣやワイヤボンディングなどにより駆動回路２０と電気的に接続されている。
【００４５】
次に、上記具体例に基づき、本無機ＥＬ素子１０の製造方法について述べる。まず、ガラス基板１１上に、光学的に透明であるＩＴＯ膜を、スパッタ法やフォトリソグラフ技術を用いて、成膜・パターニングすることにより、第１の電極１２および配線３０を形成する。
【００４６】
その上に、第１の絶縁層１３として、ＡＴＯ膜をＡＬＥ法によって形成する。このＡＬＥ法によるＡＴＯ膜の形成は、後述する第２の絶縁層１５およびコンデンサ用絶縁層４０の形成と同様であるので、その詳細については後述する。
【００４７】
次に、第１の絶縁層１３の上に、ＺｎＳ：Ｍｎからなる発光層１４を蒸着法により形成する。なお、この発光層１４の膜厚は、１００〜２０００ｎｍにするのがよい。これは、１００ｎｍより薄くなると、発光に寄与しない領域が多くなり発光効率が極端に低下し、２０００ｎｍより厚くすれば駆動電圧が高くなってしまうためである。
【００４８】
次に、第２の絶縁層１５およびコンデンサ用絶縁層４０としてのＡＴＯ膜を、第１の絶縁層１３と同様にしてＡＬＥ法で成膜する。この各絶縁層１３、１５、４０としてのＡＴＯ膜を形成するＡＬＥ法としては、具体的に次のように行う。
【００４９】
ここでは、Ａｌ2Ｏ3膜を形成する原料として三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）およびＨ2Ｏを用い、ＴｉＯ2膜を形成する原料として四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）およびＨ2Ｏを用いる。
【００５０】
まず、第１のステップとして、Ａｌの原料ガスとしてＡｌＣｌ3、酸素（Ｏ）の原料ガスとしてＨ2Ｏを用いて、Ａｌ2Ｏ3膜を形成する。ＡＬＥ法では１原子層ずつ膜を形成していくために、原料ガスを交互に供給する。
【００５１】
したがって、この場合には、ＡｌＣｌ3を窒素（Ｎ2）のキャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＡｌＣｌ3ガスを排気するのに十分なパージを行う。
【００５２】
次に、Ｈ2Ｏを同様に窒素キャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返して所定の膜厚のＡｌ2Ｏ3膜を形成する。
【００５３】
第２のステップとして、Ｔｉの原料ガスとしてＴｉＣｌ4、酸素の原料ガスとしてＨ2Ｏを用いて、ＴｉＯ2膜を形成する。具体的には、第１のステップと同様にＴｉＣｌ4を窒素キャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＴｉＣｌ4を排気するのに十分なパージを行う。
【００５４】
次に、Ｈ2Ｏを同様に窒素キャリアガスで反応炉に１秒導入した後に、反応炉内のＨ2Ｏを排気するのに十分なパージを行う。このサイクルを繰り返して所定の膜厚のＴｉＯ2膜を形成する。
【００５５】
このように、Ａｌ2Ｏ3膜を形成する第１のステップとＴｉＯ2膜を形成する第２のステップを繰り返すことにより、Ａｌ2Ｏ3膜とＴｉＯ2膜とを１層ずつ交互に積層していき、所定膜厚のＡＴＯ膜を形成する。そして、このＡＴＯ膜をエッチングなどによりパターニングして、第１の絶縁層１３、または、第２の絶縁層１５およびコンデンサ用絶縁層４０としてのＡＴＯ膜を形成する。
【００５６】
次に、第２の絶縁層１５の上、および、コンデンサ用絶縁層４０の上に、それぞれ第２の電極１６、接続用電極５０としてのＩＴＯ膜を、スパッタ法やフォトリソグラフ技術を用いて、成膜・パターニングする。このようにして、本実施形態の無機ＥＬ素子１０を作製することができる。
【００５７】
従来では、第１の電極１２とつながる配線３０の外部回路２０との接続部に形成されている絶縁膜をエッチングなどにより除去して、配線３０と外部回路２０とを電気的に接続するが、本例では、配線３０上の外部回路２０との接続部に形成されている絶縁膜を除去せずにコンデンサ用絶縁層４０として残し、さらに接続用電極５０を形成することによってコンデンサ４０を形成し、外部回路２０と容量結合させることにより接続している。
【００５８】
それにより、本実施形態では、配線３０と外部回路２０との間に設けたコンデンサ４０により直流成分をカットできるから、電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０の構成を変えることなく、無機ＥＬ素子１０のリーク電流を防止できる。
【００５９】
上記図１において接続部のコンデンサ用絶縁層４０の容量を変えたものを作製し、コンデンサ用絶縁層４０の容量によってリーク電流が、どの程度抑制できるか実験を行い、調査した。ここで、コンデンサ用絶縁層４０の容量は、この層４０の面積や厚さを異ならせることで変えた。その結果を図２に示す。
【００６０】
図２は、コンデンサ用絶縁層４０を挿入しない場合、素子容量（無機ＥＬ素子１０の容量）の５．５倍のコンデンサ用絶縁層４０を挿入した場合、および５４倍のコンデンサ用絶縁層４０を挿入した場合についての、無機ＥＬ素子１０に印加した電圧とリーク電流との関係を示す図である。
【００６１】
図２に示されるように、コンデンサ用絶縁層４０を挿入することによってリーク電流をかなり抑制することができる。そして、この図２に示されるような結果から、駆動電圧の狙い値によって、駆動電圧の上昇を考慮しながら、コンデンサ用絶縁層４０の容量を決めてやればよい。
【００６２】
なお、無機ＥＬ素子１０と駆動回路２０との間にコンデンサ用絶縁層４０を直列に挿入すると、それぞれの容量の逆比に比例した電圧が印加され同じ特性を得るための駆動電圧が上昇する。
【００６３】
そのため、コンデンサ用絶縁層４０の容量は、素子容量よりも高いことが好ましい。たとえば、コンデンサ用絶縁層４０の容量を無機ＥＬ素子１０の容量に対して１０倍とすれば必要な駆動電圧は１．１倍程度であり、５０倍とすれば１．０２倍にまで抑えることができる。
【００６４】
本例では、無機ＥＬ素子１０を構成する誘電体である第２の絶縁層１５と同じ材料でコンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層４０を形成したが、コンデンサ用絶縁層４０は、第１の絶縁層１３と同じ材料で形成してもよいし、第１の絶縁層１３と第２の絶縁層１５との積層膜でもよい。
【００６５】
このように、コンデンサ用絶縁層４０が、無機ＥＬ素子１０を構成する誘電体としての絶縁層１３、１５により構成されていれば、これら絶縁層１３、１５の成膜プロセスにより同時にコンデンサ用絶縁層４０を形成することができる。その結果、コンデンサ用絶縁層４０を形成するための新たな工程が不要であり、コストダウンが期待される。
【００６６】
また、この場合、コンデンサ用絶縁層４０の容量を高くするには、コンデンサ用絶縁層４０を薄くすることが考えられる。この場合、無機ＥＬ素子１０の絶縁層１３や１５とは、コンデンサ用絶縁層４０の成膜工程を変えるなどの必要がある。
【００６７】
ここで、無機ＥＬ素子１０の絶縁層１３、１５と同時にコンデンサ用絶縁層４０を形成し、安価な製造プロセスを実現するためには、コンデンサ用絶縁層４０の膜厚を、無機ＥＬ素子１０の絶縁層１３、１５の膜厚と同じにすることが好ましい。その場合、コンデンサ用絶縁層４０の上に形成する接続用電極５０の面積を大きくすれば、コンデンサ用絶縁層４０の容量を高くすることができる。
【００６８】
なお、上記例では、コンデンサ用絶縁層４０として無機ＥＬ素子１０を構成する絶縁層１３、１５と同じ材料の誘電体を用いたが、これとは異なる材料でもよい。つまり、コンデンサ用絶縁層４０は、無機ＥＬ素子１０を構成する誘電体としての絶縁層１３、１５に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであってもよい。
【００６９】
上述したように、配線３０と外部回路２０との間に挿入されるコンデンサ用絶縁層４０は、無機ＥＬ素子１０の容量に比べて高いことが望ましく、上記のように、より誘電率の高い材料で形成すればその容量を高くすることが容易となる。
【００７０】
そのような高誘電率の材料としては、例えば、酸化タンタル、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛などが上げられる。
【００７１】
また、このコンデンサ用絶縁層４０を表示部分に配置しなければ、この高誘電体材料は透光性を有していなくてもよい。このような各材料よりなるコンデンサ用絶縁層４０は、上記したＡＬＥ法以外にも、スパッタやＣＶＤなどの各種の成膜方法により形成できる。
【００７２】
また、本実施形態においては、発光層１４の一側における駆動回路２０までの電気経路の全体の容量と、発光層１４の他側における駆動回路２０までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。
【００７３】
上記したようにコンデンサ用絶縁層４０を直列に挿入することで、挿入した側のコンデンサ用絶縁層４０と絶縁層との合成容量が、挿入しない状態に比べて変化してしまう。
【００７４】
上記図１に示される例では、発光層１４を挟んで、第１の絶縁層１３、第１の電極１２、配線３０、コンデンサ用絶縁層４０、接続用電極５０、駆動回路２０に至る電気経路と、第２の絶縁層１５、第２の電極１６、図示しない上記第２の電極１６側の配線、駆動回路２０に至る電気経路とで、それぞれの電気経路における容量が互いに異なることは、好ましくない。
【００７５】
通常、無機ＥＬ素子では、正弦波や方形波の交流で駆動するが、発光層の両側に形成される上記電気経路の容量が大きく異なっていると、発光層内で電荷の偏りが生じ、輝度−電圧特性の経時変化が大きくなる。
【００７６】
したがって、上記したようにコンデンサ用絶縁層４０を挿入した場合であっても、上記両電気経路における容量を等しいものにすれば、電荷の偏りが抑えられ、電圧−輝度特性の経時変化を少なくすることができる。ここで、両電気経路における容量が等しいとは、完全に等しくすることだけでなく、±１０％の範囲で等しければよいことを意味する。
【００７７】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０の接続構造の概略断面構成を示す図である。
【００７８】
上記第１実施形態では、コンデンサ４０は、電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０が設けられている支持基板１１側に設けられていたが、コンデンサは、駆動回路２０と無機ＥＬ素子１０との間に配置されていればよく、駆動回路２０側に配置されていてもかまわない。
【００７９】
図３に示されるように、本実施形態では、コンデンサ４０をチップコンデンサなどよりなるものとして、支持基板としてのガラス基板１１ではなく、駆動回路２０を有する外部回路部２１に設けられている。例えば、外部回路部２１は回路基板などにより構成されるが、この回路基板上にて駆動回路２０の前段にコンデンサ４０を設けてやればよい。
【００８０】
なお、この場合も、発光層１４の第２の電極１６側における駆動回路２０までの電気経路の全体の容量と、発光層１４の第１の電極１２側におけるコンデンサ４０を含む駆動回路２０までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることが好ましい。
【００８１】
（第３実施形態）
図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子１０の接続構造の概略平面構成を示す図であり、図４（ｂ）は、比較例として一般的な無機ＥＬ素子１０の接続構造の概略平面構成を示す図である。なお、図４では、識別化のために便宜上ハッチングを施してある。
【００８２】
上記各実施形態における無機ＥＬ素子１０は、ドットマトリクス型の駆動方法でも、セグメント型の駆動方法でもよいが、本実施形態は、特に、無機ＥＬ素子１０がセグメント型の駆動方法により駆動する場合の例を示すものである。
【００８３】
まず、図４（ｂ）に示される比較例では、ガラス基板１１上に片側斜線ハッチングで示される第１の電極１２が形成されている。そして、この第１の電極１２の上には、７個の長方形の画素１７を有する無機ＥＬ素子１０が形成されている。なお、各画素１７には点ハッチングを施してある。
【００８４】
ここで、これら無機ＥＬ素子１０全体すなわち画素１７全体として数字の「８」の形を構成している。もちろん、各画素１７においては、上記実施形態に示したように、第１の電極１２、第１の絶縁層１３、発光層１４、第２の絶縁層１５、第２の電極１６が積層された構成となっており、各画素１７を発光させることで、例えば「０」〜「９」までの数字の表示が可能となっている。
【００８５】
この図４（ｂ）に示されるように、無機ＥＬ素子１０をセグメント型で使用する場合、発光させない領域すなわち非発光領域が大きい。ここで、非発光領域は、画素１７以外に第１の電極１２が広く形成された領域であり、無機ＥＬ素子１０における第１電極１２の配線３０である。
【００８６】
そこで、図４（ａ）では、この非発光領域に位置する配線３０の上に、上記実施形態と同様のコンデンサ用絶縁層および接続用電極５０を、クロスハッチングにて示されるように形成している。
【００８７】
なお、図４（ａ）では示さないが、コンデンサ用絶縁層は、接続用電極５０の下部に存在すればよく、そのようにパターニングされていてもよいが、画素１７も含めて第１電極１２の全域の上に存在していてもよい。
【００８８】
このように、非発光領域の第１の電極１２すなわち配線３０の上に、コンデンサ用絶縁層、接続用電極５０を形成すれば、コンデンサ用絶縁層４０の配置面積を大きくとることができ、コンデンサ容量を高くすることが容易となる。
【００８９】
また、このようなセグメント型の場合、発光する一つのセグメントすなわち画素１７の面積が大きいため、画素１７内において絶縁層１３、１５などの膜欠陥が存在する確率が高くなる。
【００９０】
このような膜欠陥が存在すると、その部分での電界が正常な部分に比べて高くなり、リーク電流が大きくなってしまう。したがって、本発明をこのようなセグメント型に適用することは有効である。
【００９１】
（他の実施形態）
なお、上記第１および第２実施形態では、無機ＥＬ素子１０の第１電極１２側の配線３０のみにコンデンサ４０を設けたが、第２電極１６側の配線においても、これと同様に、コンデンサ用絶縁層４０を設けたり、外部回路２０側にコンデンサ４０を設けるようにしてもよい。さらには、第１電極１２側と第２電極１６側の両方の配線に対してコンデンサを設けてもよい。
【００９２】
また、上記第１および第２実施形態では、第１電極１２と第２電極１６との交差部分が画素１７であるが、ドットマトリクス型の画素構成においては、第１電極１２と第２電極１６とを、互いに交差するストライプ状にパターニングすることでマトリクス状の画素を形成する。
【００９３】
そして、この場合、これら複数本の第１電極１２、第２電極１６の全部に対してコンデンサを設けてもよいし、第１電極１２や第２電極１６のうちの一部あるいは第１電極１２や第２電極１６の一本に対してのみ、コンデンサを設けてもよい。要するに、コンデンサは、配線と外部回路との接続部のうちの少なくとも一箇所に設けられればよい。
【００９４】
また、無機ＥＬ素子１０としては、上記の各電極１２、１６や発光層１４の構成は上記実施形態にのべたものに限定されるものではなく、適宜設計変更してもよい。
【００９５】
また、電圧駆動型素子としては、上記した無機ＥＬ素子以外のエレクトロルミネッセンス現象を利用した発光素子であってもよい。さらには、電圧で駆動するものであれば、それ以外にも種々のものが採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子の接続構造の概略断面図である。
【図２】素子容量を変えた場合について無機ＥＬ素子に印加した電圧とリーク電流との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子の接続構造の概略断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子の接続構造の概略平面図、（ｂ）は、比較例としての一般的な接続構造の概略平面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…電圧駆動型素子としての無機ＥＬ素子、１１…支持基板としてのガラス基板、
１２…第１の電極、１３…第１の絶縁層、１４…発光層、１５…第２の絶縁層、
１６…第２の電極、２０…外部回路としての駆動回路、３０…配線、
４０…コンデンサとしてのコンデンサ用絶縁層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧駆動型素子（１０）と、前記電圧駆動型素子（１０）と電気的に接続された配線（３０）と、前記電圧駆動型素子（１０）を駆動する外部回路（２０）とを備え、前記配線（３０）と前記外部回路（２０）とが電気的に接続された接続構造において、
前記配線（３０）と前記外部回路（２０）との接続部のうちの少なくとも一箇所は、前記配線（３０）と前記外部回路（２０）との間にコンデンサ（４０）を直列に挿入した状態で容量結合により電気的に接続されていることを特徴とする電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項２】
前記コンデンサ（４０）は、前記外部回路（２０）側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項３】
前記電圧駆動型素子（１０）は、支持基板（１１）上に形成されており、
前記コンデンサ（４０）は、前記支持基板（１１）上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項４】
前記電圧駆動型素子（１０）は誘電体（１３、１５）を含んで構成されており、
前記コンデンサ（４０）は、前記電圧駆動型素子（１０）を構成する前記誘電体（１３、１５）に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項５】
前記電圧駆動型素子（１０）は誘電体（１３、１５）を含んで構成されており、
前記コンデンサ（４０）は、前記電圧駆動型素子（１０）を構成する前記誘電体（１３、１５）と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項６】
前記電圧駆動型素子は、エレクトロルミネッセンス現象を利用した発光素子（１０）であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項７】
前記発光素子は、発光層（１４）の両側を一対の絶縁層（１３、１５）で挟み、さらに、その外側を一対の電極（１２、１６）で挟んでなる無機ＥＬ素子（１０）であることを特徴とする請求項６に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項８】
前記無機ＥＬ素子（１０）は、セグメント型の駆動方法により駆動するものであることを特徴とする請求項７に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項９】
前記発光層（１４）の一側における前記外部回路（２０）までの電気経路の全体の容量と、前記発光層（１４）の他側における前記外部回路（２０）までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることを特徴とする請求項７または８に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項１】
電圧駆動型素子（１０）と、前記電圧駆動型素子（１０）と電気的に接続された配線（３０）と、前記電圧駆動型素子（１０）を駆動する外部回路（２０）とを備え、前記配線（３０）と前記外部回路（２０）とが電気的に接続された接続構造において、
前記配線（３０）と前記外部回路（２０）との接続部のうちの少なくとも一箇所は、前記配線（３０）と前記外部回路（２０）との間にコンデンサ（４０）を直列に挿入した状態で容量結合により電気的に接続されていることを特徴とする電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項２】
前記コンデンサ（４０）は、前記外部回路（２０）側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項３】
前記電圧駆動型素子（１０）は、支持基板（１１）上に形成されており、
前記コンデンサ（４０）は、前記支持基板（１１）上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項４】
前記電圧駆動型素子（１０）は誘電体（１３、１５）を含んで構成されており、
前記コンデンサ（４０）は、前記電圧駆動型素子（１０）を構成する前記誘電体（１３、１５）に比べて誘電率の高い材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項５】
前記電圧駆動型素子（１０）は誘電体（１３、１５）を含んで構成されており、
前記コンデンサ（４０）は、前記電圧駆動型素子（１０）を構成する前記誘電体（１３、１５）と同じ材料よりなる薄膜誘電体により構成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項６】
前記電圧駆動型素子は、エレクトロルミネッセンス現象を利用した発光素子（１０）であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項７】
前記発光素子は、発光層（１４）の両側を一対の絶縁層（１３、１５）で挟み、さらに、その外側を一対の電極（１２、１６）で挟んでなる無機ＥＬ素子（１０）であることを特徴とする請求項６に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項８】
前記無機ＥＬ素子（１０）は、セグメント型の駆動方法により駆動するものであることを特徴とする請求項７に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【請求項９】
前記発光層（１４）の一側における前記外部回路（２０）までの電気経路の全体の容量と、前記発光層（１４）の他側における前記外部回路（２０）までの電気経路の全体の容量とが、等しいものであることを特徴とする請求項７または８に記載の電圧駆動型素子の接続構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２２０３９７（Ｐ２００７−２２０３９７Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３７６５０（Ｐ２００６−３７６５０）
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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