DE4226593A1

DE4226593A1 - Elektrolumineszenz- (el) - anzeigetafel und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE4226593A1
Application number: DE4226593A
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Kawashima; Harutaka Taniguchi; Hisato Katou; Kazuyoshi Shibata
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-08-20
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2012-08-12
Also published as: US5721562A; GB2258944A; GB9216476D0; JP2833282B2; US5660697A; DE4226593B4; JPH0547473A; GB2258944B

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung oder eine Anzeigetafel einer Elektrolumineszenzvorrichtung (hiernach kurz "EL" bezeichnet), die so aufgebaut ist, daß Dünnschicht laminate eine dünne, Licht emittierende Schicht sandwichartig umgeben, die aus Zinksulfid oder anderen Verbindungen ein schließlich Mangan besteht, und die für eine Ansteuerung und Anzeige mit einer relativ niedrigen Spannung geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.

Stand der Technik

Die mit der oben erwähnten Dünnschichtlaminatstruktur ausge stattete EL-Anzeigetafel verwendet eine sogenannte Flach plattenkonstruktion, die veränderbare Anzeigen auf einem großen Bildschirm ermöglicht, und eine große Zahl von EL-emittierenden Bildelementen innerhalb der Anzeigefläche in der Form einer Matrix umfaßt; die Vorrichtung ist auf weiten Gebieten zur Anzeige von Zeichen und Graphiken verwendet worden, wie für einen Rechner, der dünn ist, ein geringes Gewicht aufweist und selbstleuchtend ist. Es ist wohl bekannt, daß EL-Anzeigetafeln eine EL-Lichtemittanz ver wenden, die sich entwickelt, wenn ein elektrisches Feld an eine Licht emittierende Schicht angelegt wird, die aus Basismaterialien wie Zinksulfid, Mangan und Seltenerdatomen besteht, die als Licht emittierendes Zentrum zum Entwickeln der vorbestimmten Farbe wirken. Da jedoch der Lichtemissions-Wirkungsgrad verringert und verschlechtert wird, wenn das elektrische Feld direkt an die Licht emittierende Schicht angelegt wird, sind entweder an beiden Seiten oder an einer Seite der Licht emittierenden Schicht dünne Isolations schichten angeordnet, die dielektrisch sind und normalerweise aus anorganischen Isolationssubstanzen bestehen, und die Anzeigespannung wird an dieses Dünnschichtlaminat angelegt. Obwohl der Mechanismus schon wohlbekannt ist, wird die EL-Anzeigetafel mit einer solchen Dünnschichtstruktur, die eine Licht emittierende Schicht sandwichartig umgibt, im folgenden unter Bezug auf Fig. 4 kurz erklärt.

Die EL-Anzeigetafel 10 mit der Form einer flachen Platte und ihr Kantenabschnitt, der in dem vergrößerten Querschnitt von Fig. 4 gezeigt ist, ist mit dem Isolationssubstrat 1 ausge bildet, das aus transparenten Glasplatten besteht sowie mit extrem dünnen transparenten Elektrodenschichten 2 aus trans parentem und elektrisch leitendem Indiumzinnoxid, die in einem streifenartigen, in Längsrichtung langem Muster in großer Zahl horizontal an ihrer Oberfläche in der Figur ausgelegt sind, einer Isolationsschicht 3 mit einer Dicke von mehreren Hundert nm (mehreren Tausend Å) aus einer anorga nischen Isolationssubstanz, die Siliciumnitrid umfaßt und die transparenten Elektrodenschichten abdeckt, einer Licht emit tierenden Schicht 4 mit einer Dicke von mehreren Hundert nm (mehreren Tausend Å), die aus einer anorganischen Isolations substanz hergestellt ist, die Mangan enthält, und auf der Isolationsschicht 3 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 5 deckt in ähnlicher Weise wie die Isolationsschicht 3 die Licht emittierende Schicht 4 ab, und die hintere Elektro denschicht 6, die eine Dicke von mehreren Hundert nm (mehreren Tausend Å) aufweist und aus Aluminium oder ähn lichem hergestellt ist, ist in Form einer großen Zahl von Streifen längs der Tiefe der Figur in einem horizontal langen, streifenartigen Muster angeordnet.

Die an die oben erwähnte EL-Anzeigetafel 10 angelegte Anzeigespannung DV ist über die transparenten Elektroden schichten 2 und die hintere Elektrodenschicht 6 angelegt, so daß die Polaritäten normalerweise innerhalb eines jeden Rahmenzyklus auf der Anzeige zwischen positiv und negativ umschalten, wie dies in der Figur gezeigt ist; unter diesem elektrischen Feld wird die EL-Emittanz unter Verwendung der Teile erzeugt, die jedem Kreuzungsabschnitt der beiden Elektroden 2 und 6 in der Licht emittierenden Schicht 4 entsprechen, wobei jedes Bildelement auf der Anzeige als ein Anzeigelicht DL aus dem transparenten Isolationssubstrat 1 herausgenommen wird.

Die anorganischen Isolationssubstanzen für die oben erwähnten Isolationsschichten 3 und 5, die geeigneterweise verwendet werden können, umfassen Tantaloxid, Yttriumoxid, Aluminium oxid sowie Siliciumoxid neben dem oben erwähnten Silicium nitrid, und das Sputter-Verfahren oder das CVD-Verfahren werden in herkömmlicher Weise allgemein zum Ausbilden von Schichten aus jedem dieser Materialien angewendet. Calcium sulfid und Strontiumsulfid können neben dem oben erwähnten Zinksulfid als Basismaterial für die Licht emittierende Schicht verwendet werden, und verschiedene seltene Erd elemente können zusätzlich zu Mangan für Atome in dem Licht emittierenden Zentrum verwendet werden, je nach den erfor derlichen Lichtfarben. Allgemein wird das Elektronenstrahl dampfverfahren zur Ausbildung der Licht emittierenden Schicht 4 unter Verwendung jedes dieser Materialien angewendet. Es ist nicht unbedingt erforderlich, die Isolationsschichten 3 und 5 an jeder Seite der Licht emittierenden Schicht 4 anzuordnen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Es kann eher eine der Schichten, besonders die letzte, weggelassen werden.

Dagegen ist bei der bekannten EL-Anzeigetafel mit- der oben erwähnten Dünnschichtlaminatstruktur die Anzeigespannung, die die Vorrichtung ansteuert, so hoch, daß die Anzeigeansteuer schaltung tendenziell groß wird, wodurch die Kosten erhöht werden. Um dies näher zu erklären: bei der EL-Anzeigetafel 10 mit der Laminatstruktur, in welcher die Isolationsschicht 3 und 5 an jeder Seite der Licht emittierenden Schicht 4 angeordnet ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, ist für eine Anzeige mit für die Praxis ausreichender Luminanz eine Anzeigespannung von 200 V oder mehr erforderlich. Im Ergebnis ist für die integrierte Schaltungsvorrichtung zum Ansteuern der Anzeige beispielsweise eine Haltespannung von etwa 300 V erforderlich. Daher erhöht sich die Größe des Chips, und höhere Kosten lassen sich nicht vermeiden.

Selbstverständlich besteht der einfachste Weg zur Ver ringerung der Anzeigespannung in der EL-Anzeigetafel darin, die Gesamtdicke der Dünnschichtlaminatstruktur zu verringern. Selbst wenn jedoch die Dicke der Licht emittierenden Schicht 4 zum Erreichen der erforderlichen Luminanz auf ein Minimum von etwa 400 nm bis 500 nm (4000-5000 Å) herabgesetzt wird, und wenn die Isolationsschichten 3 und 5 auf eine Dicke von etwa 300 nm (3000 Å) gebracht werden, um ihre innere elektri sche Feldstärke auf 10⁵ V/cm oder mehr anzuheben, dann läßt sich die die Anzeigespannung immer noch schwer unter 200 V halten. Falls die Schichtdicke unter den oben erwähnten Niveaus gehalten wird, dann wird das Risiko eines Isolations zusammenbruchs während des Betriebs der Vorrichtung stark zunehmen. Es ist zwar möglich, die Anzeigespannung zu verringern, wenn eine der Isolationsschichten 3 und 5 weggelassen wird; dann wird es jedoch erforderlich, die Dicke der restlichen Schicht, ganz gleich wie gering, zu erhöhen. Im Ergebnis ist die praktische Wirkung gering, und es ergibt sich ein Problem mit dem nachteiligen Effekt auf die Zuver lässigkeit des Produkts, da sich die Möglichkeit eines Isolationszusammenbruchs oder einer Verschlechterung der Luminanz erhöht.

Aufgabe und Lösung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung soll diese Probleme aus dem Stand der Technik lösen und gleichzeitig die Anzeigespannung ver ringern, die zum Ansteuern einer EL-Anzeigetafel mit einer Dünnschichtlaminatstruktur erforderlich ist.

Entsprechend der EL-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung kann das genannte Ziel dadurch erreicht werden, daß die Isolationsschichten, die mit der Licht emittierenden Schicht in der Dünnschichtlaminatstruktur in Kontakt gelangen, als Schichten aus einer anorganischen Isolationssubstanz ausge bildet werden, die ein Gefüge aus säulenartigen Kristallen aufweisen, die sich in Richtung eines durch die Anzeigespan nung erzeugten elektrischen Feldes erstrecken, und nach dem Verfahren zur Herstellung der Anzeigevorrichtung der vorlie genden Erfindung, indem die anorganische Isolationssubstanz, die mit der Licht emittierenden Schicht in Kontakt tritt, in einer Plasmaatmosphäre unter einem Atmosphärendruck über dem Grenzdruck abgeschieden wird, bei dem die säulenartigen Kristalle bis zu einer Höhe wachsen, die der Dicke der Isolationsschicht entspricht.

Die für die Isolationsschichten in der oben genannten Kon struktion verwendbaren anorganischen Isolationssubstanzen können Siliciumnitrid, Tantaloxid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid und Siliciumoxid umfassen; durch Abscheidung der anorga nischen Isolationssubstanz unter einem Atmosphärendruck von etwa 2,66 Pa (20 mTorr) oder mehr, falls die Substanz Siliciumnitrid ist, und etwa 5,32 Pa (40 mTorr) oder mehr, falls sie Tantaloxid ist, können Dünnschichten mit einem Gefüge von säulenartigen Kristallen als Isolationsschichten ausgebildet werden. Zum Ausbilden der Dünnschichten mit solchen säulenartigen Kristallen als Film oder zu ihrer Abscheidung als Isolationsschichten ist es höchst vorteil haft, ein reaktives Sputter-Verfahren anzuwenden, das als Target Silicium oder Tantal als das Hauptkomponentenmaterial für die anorganische Isolationssubstanz verwendet, oder ansonsten ein Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung eines reaktiven Gases, das mit dem Komponentengas der anorganischen Isolationssubstanz gemischt ist, oder aber ein Sputter-Ver fahren, bei dem die anorganische Isolationssubstanz als Target verwendet wird. Darüberhinaus läßt sich die Abschei dungsgeschwindigkeit durch die Erwärmung des Targets unter Verwendung von Elektronenstrahlen verbessern.

Wirkungen

Die vorliegende Erfindung nimmt von der Tatsache Kenntnis, daß die anorganischen Substanzen in Abhängigkeit von der strukturellen Ausrichtung der Kristalle unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten haben und sich die an die Licht emittierende Schicht aus der Anzeigespannung angelegte Spannung erhöht, wenn die Dielektrizitätskonstante der Isolationsschichten angehoben wird; die Anzeigespannung wird demnach erfolgreich dadurch verringert, daß die anorganischen Substanzen für die Isolationsschichten zu einem Gefüge aus säulenartigen Kristallen gemacht werden, die in Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet sind.

Zur Erklärung: die an die Laminatstruktur aus der Licht emittierenden Schicht und den Isolationsschichten angelegte Spannung wird von beiden Teilen hauptsächlich über die sogenannte Kapazitätsspaltung geteilt, wobei die anteilige Spannung jeder Schicht proportional zu der Schichtdicke und umgekehrt proportional zu der Dielektrizitätskonstanten ist. Falls nun die Dielektrizitätskonstante für die Isolations schicht angehoben wird, dann wird ihr Spannungsanteil verringert, und der Spannungsanteil der Licht emittierenden Schicht erhöht sich um diesen Betrag, die Ausnutzung der Anzeigespannung verbessert sich, und die der Laminatstruktur mit den Isolationsschichten zuzuführende Anzeigespannung, um die erforderliche Spannung an die Licht emittierende Schicht anzulegen, damit die gewünschte EL-Luminanz erreicht wird, wird verringert. Die Dielektrizitätskonstanten für solche anorganischen Substanzen für die Isolationsschichten sind nicht merklich hoch, wenn die Kristallteilchen in der Struk tur statistisch ausgerichtet sind, aber die Konstanten werden um ein Vielfaches höher, wenn die Kristalle gut ausgerichtet sind. Deshalb kann die EL-Anzeigetafel nach der vorliegenden Erfindung die Anzeigespannung auf weniger als die Hälfte der Spannung bei herkömmlichen Vorrichtungen verringern, wenn dies auch in Abhängigkeit von den Arten der verwendeten anorganischen Isolationsschichten leicht variiert, indem die Isolationsschichten, wie oben beschrieben, unter Verwendung einer anorganischen Substanz mit einem Gefüge aus säulen artigen Kristallen konstruiert werden.

Die Ausrichtungsstruktur solcher Kristallteilchen aus einer anorganischen Substanz variiert zwar in Abhängigkeit von den Bedingungen der Schichtbildung oder -abscheidung; die Erfin der der vorliegenden Erfindung haben jedoch herausgefunden, daß diese Ausrichtung in hohem Maße als Ergebnis der Drücke in der Atmosphäre zum Zeitpunkt der Abscheidung variiert, und daß die Kristalle amorph werden oder eine Struktur mit insta biler Ausrichtung annehmen; wird jedoch der Atmosphärendruck über eine spezifische Druckgrenze für jede Art der anorgani schen Isolationssubstanz, zum Beispiel etwa 2,66 Pa (20 mTorr) für Siliciumnitrid und 5,32 Pa (40 mTorr) für Tantal oxid erhöht, dann läßt sich eine Struktur mit guter Kristall teilchenausrichtung erhalten. Obwohl diese Druckbedingung nicht je nach der angewendeten Abscheidungsmethode unter schiedlich ist, wie bei dem Sputter- und dem CVD-Verfahren, ist es wünschenswert, daß die Substanz in einer Plasma atmosphäre abgeschieden wird. Deshalb wird in der vorliegen den Erfindung die anorganische Isolationssubstanz für die Isolationsschichten in einer Plasmaatmosphäre unter einem Atmosphärendruck über dem Grenzdruck abgeschieden, bei dem, wie im vorhergehenden Absatz beschrieben, die Kristalle wachsen.

Beispiele

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 den teilweise vergrößerten Querschnitt der EL-Anzeige tafel nach der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 und 3 Graphen mit den Lichtemissionskennlinien zur Darstellung der Ergebnisse von Versuchen, bei denen Silicium nitrid und Tantaloxid als Isolationsschicht abgeschieden wurden, wobei die Teile, die denen in der vorstehend erläuterten Fig. 4 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen erhielten.

Die in Fig. 1 gezeigte EL-Anzeigetafel 10 weist transparente Elektrodenschichten 2 aus Indiumzinnoxid oder ähnlichem auf, die etwa 200 nm (2000 Å) dick sind und auf dem Isolations substrat 1 ausgebildet sind, das wie bei den herkömmlichen Vorrichtungen, von denen eine in Fig. 4 gezeigt ist, eine transparente Glasplatte in einem streifenartigen Muster in der Tiefenrichtung der Figur ist; dann wird in dieser Aus führungsform eine anorganische Substanz wie Siliciumnitrid oder Tantaloxid für die Isolationsschichten 3 mit einer Dicke von 300 nm auf die Struktur abgeschieden, so daß die säulen artigen Kristalle 3a beispielsweise unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf eine Höhe gezüchtet werden, die der gezeigten Schichtdicke entspricht. Die über der Isolations schicht angeordnete, Licht emittierende Schicht 4 kann die gleiche Struktur wie herkömmliche Vorrichtungen aufweisen, bei denen Zinksulfat, das Mangan mit 0,5% enthält, als Licht emittierender Kern beispielsweise unter Verwendung eines Elektronenstrahl-Abscheidungsverfahrens zu einer Schicht mit einer Dicke von 500 nm geformt ist. Die Schicht wird dann bei einer Temperatur von 500 bis 600°C wärmebehandelt, um den Licht emittierenden Kern zu aktivieren.

Die über der Licht emittierenden Schicht 4 angeordnete Isolationsschicht 5 kann je nach den Erfordernissen des Falles weggelassen werden, oder sie kann eine extrem dünne Schutzschicht sein. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs form ist jedoch die Isolationsschicht 5 mit einer Dicke von 300 nm (3000 Å) und einem Gefüge aus säulenartigen Kristallen 5a wie in der Isolationsschicht 3 so angeordnet, daß die Licht emittierende Schicht 4 sandwichartig umgeben wird. Die hintere Elektrodenschicht 6 aus Aluminium, die in einem langen streifenartigen Muster in horizontaler Richtung in der Figur ausgebildet ist, ist mit einer Dicke von beispielsweise etwa 500 nm (5000 Å) über der Isolationsschicht 5 angeordnet, wie dies schon früher bei herkömmlichen Vorrichtungen getan wurde.

In der so aufgebauten EL-Anzeigetafel 10 der vorliegenden Erfindung weisen die Isolationsschichten 3 und 5 mit einem Gefüge aus säulenartigen Kristallen 3a und 5a eine Dielektri zitätskonstante auf, die wenigstens einige Male höher ist als die in herkömmlichen Vorrichtungen; sie ist beträchtlich höher, beispielsweise etwa 20- bis 30mal höher, als die der Licht emittierenden Schicht 4. Deshalb wird der Spannungs anteil der Licht emittierenden Schicht 4 als ein Ergebnis der sogenannten Kapazitätsspaltung in der an die Schichten anzu legenden Anzeigespannung höher als bei herkömmlichen Fällen, während der Spannungsanteil der Isolationsschichten 3 und 5 umgekehrt um den Erhöhungsbetrag verringert wird.

Als Ergebnis wird der Ausnutzungsgrad der Anzeigespannung verbessert, und die zum Ansteuern der EL-Anzeigetafel der Dünnschicht-Laminatstruktur erforderliche Anzeigespannung kann auf weniger als die Hälfte davon verringert werden, was bei herkömmlichen Vorrichtungen erforderlich war. Da die innere elektrische Feldstärke in der Licht emittierenden Schicht 4 und den Isolationsschichten 3 und 5 umgekehrt proportional zu ihren Dielektrizitätskonstanten ist, was leicht zu verstehen ist, wird darüberhinaus die an die Isolationsschichten 3 und 5 angelegte elektrische Feldstärke verringert, wenn die zum Erhalt der gewünschten EL-Luminanz erforderliche Feldstärke an die Licht emittierende Schicht 4 angelegt wird, wodurch das Risiko verringert wird, daß die Isolationsschichten 3 und 5 während der Verwendung der EL-Anzeigetafel einen Isolationszusammenbruch verursachen. Im Ergebnis ist damit ihre langfristige Zuverlässigkeit verbessert.

Fig. 2 zeigt die Versuchsergebnisse als Lichtemissions kennlinien der EL-Anzeigetafel mit der gleichen Ausgestaltung wie der in Fig. 1 gezeigten bei Abscheiden von Silicium nitrid als anorganischem Isolationsmaterial für die Isolationsschichten 3 und 5, wobei die Bedingungen der Ausbildung der Schicht variiert sind. Die horizontale Achse in der Figur zeigt die Anzeigespannung DV, während die vertikale Achse die EL-Luminanz I der Licht emittierenden Schicht 4 in cd/cm² ausgedrückt zeigt. Bei dem Versuch wurde Siliciumnitrid auf den bei einer normalen Temperatur (Raumtemperatur) gehaltenen Teststücken durch ein Sputter-Verfahren mit einer hochfrequenten elektrischen Sputterleistungsdichte zur Plasmaerzeugung von 5 W/cm² abgeschieden, wobei Silicium als Target und Stickstoff als Sputtergas verwendet mit der Atmosphärendruck während der Entladung in einem Bereich von 0,665 Pa bis 5,32 Pa (5 bis 40 mTorr variiert wurde. Die Kennlinien 5x, 10x, 20x und 40x (x = 0,133) in der Figur gelten für Atmosphärendrücke ausgedrückt in Pa. Da üblicherweise die für eine Luminanz I von 1 cd/cm² verwendete Anzeigespannung DV als Bewertungskriterium für die Lichtemissionskennlinien einer EL-Anzeigetafel herangezogen wird, wird im folgenden der Einfachkeit halber die Anzeige spannung DV ebenfalls diese Definition verwenden.

Aus der Figur kann ersehen werden, daß die Anzeigespannung DV für den Fall der Verwendung eines Druckes von 2,66 Pa (20 mTorr) oder mehr auf 80 V oder weniger verringert ist, während die Anzeigespannung DV bei Verwendung eines Atmosphären druckes von 1,33 Pa (10 mTorr) oder darunter für die Siliciumnitridabscheidung etwa 140 V oder höher ist. Man nimmt an, daß der Grund für diese Verringerung in der kristallinen Struktur des abgeschiedenen Siliciumnitrid liegt. Ein Druck von 1,33 Pa oder weniger erzeugt eine amorphe oder nahezu amorphe Struktur, während ein Druck von 2,66 Pa oder mehr eine Struktur erzeugt, die in säulenartige Kristalle integriert ist, wie dies graphisch in Fig. 1 gezeigt ist. Dieser Unterschied macht sich deutlich in der Dielektrizitätskonstanten bemerkbar, die für den Fall der Verwendung eines Druckes von 1,33 Pa oder weniger mit etwa 10 gemessen wird, während sie bei Verwendung eines Druckes von 2,66 Pa oder höher für den letzteren Fall bis zu 80 beträgt. Obwohl die Versuchsergebnisse in Fig. 2 alleine nicht genau den Atmosphärendruck während einer Abscheidung festlegen könnten, bei dem Siliciumnitrid sich in diesen Strukturtyp verändert, kann vorläufig die Verwendung eines Druckes von etwa 2,66 Pa für den Grenzdruck angestrebt werden.

Die Kennlinien in Fig. 2 alleine würden dies wiederum nicht notwendigerweise klar definieren, aber die Lichtemissions schwelle variiert selbstverständlich in Abhängigkeit von dem Unterschied in der Siliciumnitridstruktur. Daher ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herabsetzung der Lichtemis sionsschwelle in der EL-Anzeigetafel. Aus der Figur kann ersehen werden, daß die Anzeigespannung auf weniger als die Hälfte der üblichen Bedingung einer gebräuchlichen EL-Anzei getafel, die mit einer beträchtlich höheren Luminanz als 1 cd/cm² verwendet wird, verringert wird, da die Steigung in den Lichtemissionskennlinien steiler wird, wenn der Atmosphärendruck während der Abscheidung für den Fall der Verwendung von Siliciumnitrid erhöht wird.

Fig. 3 zeigt die Ergebnisse eines Versuches zur Abscheidung von Tantaloxid, wobei die Bedingungen der Schichtbildung in ähnlicher Weise wie in Fig. 2 variiert wurden. Bei diesem Versuch wurde Tantaloxid zu einer Schicht mit einer Dicke von 400 nm für die Isolationsschichten 3 und 5 ausgebildet, wobei der Atmosphärendruck zwischen 0,665 Pa (5 mTorr) und 7,98 Pa (60 mTorr) variierte; dies geschah unter Verwendung der gleichen Probentemperatur und Sputterdichte wie bei den vorhergehenden Proben, über ein Sputter-Verfahren, bei dem Tantal als Target verwendet wurde, sowie unter Verwendung eines Sputtergases aus Argon gemischt mit 30% Sauerstoff. Aus der Figur wird deutlich, daß auch ein großer Wirkungs unterschied zwischen einem Bereich von 0,665 Pa bis 3,99 Pa (30 mTorr) und einem Bereich von 5,32 Pa (40 mTorr) bis 7,98 Pa besteht, wobei die Anzeigespannung DV im ersten Fall 150-160 V wird, während sie im letzteren Fall, wenn auch mit einer gewissen Abweichung, auf etwa die Hälfte, nämlich 70 bis 110 V verringert wird. Der Grenzwert für den Atmosphären druck zur Unterscheidung der beiden Werte liegt bei etwa 5,32 Pa.

Das abgeschiedene Tantaloxid weist eine hauptsächlich amorphe Struktur innerhalb eines Bereiches niedriger Atmosphären drücke auf, während die Dielektrizitätskonstante mit etwa 25 ungefähr gleich der für die Licht emittierende Schicht 4 ist; dagegen weist das Tantaloxid innerhalb eines Bereiches hohen Atmosphärendruckes von 5,32 Pa oder mehr ein Gefüge aus säulenartigen Kristallen auf, wobei die Dielektrizitäts konstante bei etwa 100 oder höher liegt, was etwa viermal höher ist als für die Licht emittierende Schicht 4. Aus dieser Tatsache wird verständlich, daß die vorliegende Erfindung auch die Anzeigespannung für die EL-Anzeigetafel auf weniger als die Hälfte der herkömmlichen Anforderung verringern kann, wenn Tantaloxid als anorganische Isola tionssubstanz für die Isolationsschichten 3 und 5 verwendet wird. Darüberhinaus erreichen sowohl bei der in Fig. 2 als auch in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform die Dielektrizitäts konstanten das Mehrfache derer der Licht emittierenden Schicht 4. Daher ist es möglich, die innere elektrische Feldstärke auf einige Bruchteile herkömmlicher Stärken zu verringern, wodurch die Möglichkeit eines Isolations zusammenbruches herabgesetzt wird.

Die obengenannten Ausführungsformen wurden für den Fall erläutert, bei dem Siliciumnitrid oder Tantaloxid unter Verwendung eines sogenannten reaktiven Sputter-Verfahrens, bei dem Silicium oder Tantal als Hauptkomponente als Target benützt wird, als anorganische Isolationssubstanz für die Isolationsschicht abgeschieden wird. Dagegen kann zusätzlich das Plasma-CVD-Verfahren angewendet werden, das ein mit einem Komponentengas der anorganischen Isolationssubstanz gemisch tes Gas verwendet, oder das Sputter-Verfahren kann angewendet werden, das die anorganische Isolationssubstanz selbst als Target verwendet, um ein Gefüge aus säulenartigen Kristallen in der anorganischen Isolationssubstanz zu erhalten, wobei nahezu die gleichen Abscheidungsbedingungen wie oben beschrieben angewendet werden. Außerdem muß die Art der anorganischen Isolationssubstanz für die Isolationsschicht nicht auf Siliciumnitrid oder Tantaloxid beschränkt sein, sondern es können, wo immer dies erforderlich ist, Yttrium oxid, Aluminiumoxid sowie Siliciumoxid verwendet werden.

Wirkungen der Erfindung

Die folgenden Wirkungen können gemäß der oben beschriebenen EL-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung erreicht werden, indem die Isolationsschichten, die mit der Licht emittie renden Schicht in der Dünnschichtlaminatstruktur in Kontakt treten, zu Dünnschichten aus einer anorganischen Isolations substanz gemacht werden, die ein Gefüge aus säulenartigen Kristallen aufweisen, die sich in Richtung eines durch die Anzeigespannung erzeugten elektrischen Feldes erstrecken, sowie indem die anorganische Isolationssubstanz der Isola tionsschichten, die mit der Licht emittierenden Schicht in Kontakt treten, in einer Plasmaatmosphäre unter einem Atmo sphärendruck über dem Grenzdruck abgeschieden wird, bei dem die säulenartigen Kristalle auf eine Höhe wachsen, die der Dicke der Isolationsschicht entspricht.

a) Dadurch, daß die anorganische Isolationssubstanz für die Isolationsschicht zu einem Gefüge aus gut ausgerichteten, säulenartigen Kristallen gemacht wird, wird die Dielek trizitätskonstante auf ein Vielfaches der für herkömm liche Strukturen erhöht, und dadurch, daß das Verhältnis des Spannungsanteils in der Licht emittierenden Schicht hauptsächlich als ein Ergebnis der Kapazitätsspaltung in der an die Laminatstruktur mit einer Licht emittierenden Schicht angelegten Anzeigespannung erhöht wird, wird der Ausnutzungsgrad der Anzeigespannung verbessert, wodurch die zum Ansteuern der EL-Anzeigetafel erforderliche Anzeigespannung auf die Hälfte oder weniger der herkömm lichen Anforderung verringert wird.
b) Dadurch, daß die innere elektrische Feldstärke der Isolationsschichten im umgekehrten Verhältnis zu deren Dielektrizitätskonstanten verringert wird, wobei deren Dielektrizitätskonstanten auf ein Vielfaches der herkömmlichen Strukturen erhöht sind, oder dadurch, daß die Dielektrizitätskonstante stärker angehoben wird als für den Fall der Licht emittierenden Schichten, oder aber dadurch, daß die an die Isolationsschicht angelegte elektrische Feldstärke verringert wird (weiter als für den Fall der Licht emittierenden Schicht), wenn an die Licht emittierende Schicht die für eine EL-Beleuchtung mit der gewünschten Luminanz erforderliche elektrische Feldstärke angelegt wird, wird ein Isolationszusammen bruch verhindert, wodurch die langfristige Zuverlässig keit der EL-Anzeigetafel verbessert wird.

Da die säulenartige Kristallisation der anorganischen Isola tionssubstanz für die Isolationsschicht nur erfordert, daß der Atmosphärendruck während der Abscheidung erhöht wird, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, eine EL-Anzeigetafel bereitzustellen, deren Anzeigespannung bei den gleichen Kosten wie bei herkömmlichen Vorrichtungen um die Hälfte verringert ist. Darüberhinaus kann die vorliegende Erfindung dadurch, daß der Energieverbrauch der Vorrichtung verringert ist, und daß außerdem die langfristige Zuverlässigkeit der Anzeigetafel verbessert ist, in einem weiteren Bereich verwendet werden, und sie stellt eine Leistungsverbesserung der für Rechner verwendeten EL-Anzeigetafel dar, da sie klein, von geringem Gewicht und selbstleuchtend ist.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung sind

Fig. 1 ein teilweise vergrößerter Querschnitt, der eine Ausführungsform der EL-Anzeigetafel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Graph mit Lichtemissionskennlinien, der die Ergebnisse von Versuchen zeigt, bei denen Siliciumnitrid als anorganische Isolationssubstanz für eine Isolationsschicht abgeschieden wird;

Fig. 3 ein Graph mit Lichtemissionskennlinien, der die Ergebnisse von Versuchen zeigt, bei denen Tantaloxid als anorganische Isolationssubstanz für eine Isolationsschicht abgeschieden wird; sowie

Fig. 4 ein vergrößerter Querschnitt, der eine Kante der EL-Anzeigetafel nach den herkömmlichen Techniken zeigt.

Bezugszeichenliste

3 Isolationsschicht
3a Säulenartige Kristalle, die aus der anorganischen Isolationssubstanz für die Isolationsschicht gebildet sind
4 Licht emittierende Schicht
5 Isolationsschicht
5a Säulenartige Kristalle, die aus der anorganischen Isolationssubstanz für die Isolationsschicht gebildet sind
10 EL-Anzeigetafel
DV Anzeigespannung
I EL-Luminanz

Claims

1. Elektrolumineszenz-Anzeigetafel (10) aus Dünnschichtlami naten, die eine Licht emittierende Schicht (4) sandwichartig so umgeben, daß sie Licht elektrolumineszierend emittieren kann, wenn eine Anzeigespannung (DV) angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie Isolationsschichten (3, 5) aufweist, die mit der Licht emittierenden Schicht (4) in Kontakt sind, wobei solche Schichten mit Dünnschichten aus einer anorga nischen Isolationssubstanz mit einem Gefüge aus säulenartigen Kristallen (3a, 5a) aufgebaut sind, die sich längs eines durch die Anzeigespannung erzeugten elektrischen Feldes erstrecken.

2. Verfahren zur Herstellung von Elektrolumineszenz-Anzeige tafeln (10) aus Dünnschichtlaminaten, die eine Licht emit tierende Schicht (4) sandwichartig umgeben, dadurch gekenn zeichnet, daß die anorganische Isolationssubstanz, die mit der Licht emittierenden Schicht (4) in Kontakt tritt, in einer Plasmaatmosphäre unter einem Atmosphärendruck über dem Grenzdruck abgeschieden wird, bei dem die säulenartigen Kristalle (3a, 5a) zu einer Höhe wachsen, die der Dicke der Isolationsschicht (3, 5) entspricht.

3. Verfahren zur Herstellung von Elektrolumineszenz-Anzeige tafeln (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Isolationssubstanz für die Isolationsschicht (3, 5) Siliciumnitrid ist, das unter einem Atmosphärendruck von wenigstens 2,66 Pa abgeschieden wird.

4. Verfahren zur Herstellung von Elektrolumineszenz-Anzeige tafeln (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Isolationssubstanz für die Isolationsschicht (3, 5) Tantaloxid ist, das unter einem Atmosphärendruck von wenigstens 5,32 Pa abgeschieden wird.

5. Verfahren zur Herstellung von Elektrolumineszenz-Anzeige tafeln (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschichten (3, 5) über ein reaktives Sputter-Ver fahren ausgebildet werden, das das Hauptkomponentenmaterial für die anorganische Isolationssubstanz als Target verwendet.