JP2819804B2 - Electroluminescence device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、表示機器等に用いられるエレクトロルミ
ネッセンス素子とその製造方法に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroluminescent element used for a display device and the like, and a method for manufacturing the same.
従来から用いられているエレクトロルミネッセンス素
子（以下、EL素子と略す）の基本的な構造は、ガラス基
板からなる電気絶縁性基板の表面にITO（Indium−Tin−
Oxide）膜からなる透明電極が形成され、この透明電極
の上に第１絶縁体層が形成される。そして、この第１絶
縁体層の上にZnS等の発光体層と第２絶縁体層とが順次
積層され、最後に第２絶縁体層の上に高い導電性を有し
て低コスト、しかも第２絶縁体層との密着力が良いアル
ミニウム（Al）からなる背面電極が積層される。この背
面電極と透明電極との間に高周波電源が接続される。The basic structure of a conventionally used electroluminescent element (hereinafter, abbreviated as EL element) is such that an ITO (Indium-Tin-
Oxide) A transparent electrode made of a film is formed, and a first insulator layer is formed on the transparent electrode. Then, a light emitting layer such as ZnS and a second insulating layer are sequentially laminated on the first insulating layer, and finally, the second insulating layer has high conductivity and has a low cost, and A back electrode made of aluminum (Al) having good adhesion to the second insulator layer is laminated. A high frequency power supply is connected between the back electrode and the transparent electrode.
この第１絶縁体層および第２絶縁体層を構成する材料
は、比誘電率や絶縁耐圧を高くして発光体層への電界強
度を大きくしたり、発光体層に湿気や不純物が拡散して
劣化するのを防ぎ、形成が容易で低コスト等の理由によ
り、酸化ケイ素（SiO2），窒化ケイ素（Si3N4），酸化
アルミニウム（Al2O3）等の薄膜が単層または複層で用
いられている。The material forming the first insulator layer and the second insulator layer increases the relative dielectric constant and the withstand voltage to increase the electric field strength to the light-emitting layer, or the moisture and impurities diffuse into the light-emitting layer. In order to prevent the formation of a thin film of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), etc. Used in layers.
このような構成のEL素子において、発光体層の発光
は、高周波電源から高周波電圧を透明電極と背面電極と
の間に印加することによりえられる。この電圧により発
光体層と第１絶縁体層および第２絶縁体層との界面など
にトラップされていたキャリアなどが発光体層の発光中
心に衝突し、この発光中心を励起する。そして、この励
起された発光中心が基底状態に遷移するときに光が放射
される。この光が電気絶縁性基板を透過して観察され
る。In the EL element having such a configuration, light emission from the light emitting layer is obtained by applying a high frequency voltage from a high frequency power supply between the transparent electrode and the back electrode. With this voltage, carriers trapped at the interface between the light emitting layer and the first and second insulator layers collide with the light emitting center of the light emitting layer and excite the light emitting center. Then, light is emitted when the excited luminescence center transitions to the ground state. This light is transmitted through the electrically insulating substrate and observed.
しかしながら、従来のEL素子は、第１絶縁体層および
第２絶縁体層の耐候性が低いため、湿気等の影響で発光
体層が劣化し易くEL素子自体の寿命が短い。また、背面
電極以外のEL素子を構成する部分の各薄膜層の透過光性
が高いことと、背面電極の光の反射率が高いことから電
気絶縁性基板の表面から入射する光が、各薄膜層を透過
して背面電極で反射された後、電気絶縁基板を通過して
外部に放射されるので、この反射光が発光体層の光と相
互干渉等を起こし、発光画素と非発光画素とのコントラ
スト低下させ、比較的明るい条件の下でEL素子を使用す
る場合、発光体層の視認性が低下するという問題があ
る。However, in the conventional EL device, since the weather resistance of the first insulator layer and the second insulator layer is low, the light emitting layer is easily deteriorated by the influence of moisture or the like, and the life of the EL device itself is short. In addition, since the light transmitting property of each thin film layer of the portion constituting the EL element other than the back electrode is high and the light reflectance of the back electrode is high, light incident from the surface of the electrically insulating substrate is After passing through the layer and being reflected by the back electrode, the light passes through the electrically insulating substrate and is radiated to the outside. When the EL element is used under relatively bright conditions, the visibility of the light emitting layer is reduced.
この発明の第１の目的は、第１絶縁性層および第２絶
縁体層の耐候性を高めて寿命を長くすることができるエ
レクトロルミネッセンス素子とその製造方法を提供する
ことである。A first object of the present invention is to provide an electroluminescent device capable of increasing the weather resistance of a first insulating layer and a second insulating layer and extending the life thereof, and a method of manufacturing the same.
この発明の第２の目的は、明るい条件の下でもコント
ラストが低下せず、発光体層の視認性に影響を及ぼすこ
とがないエレクトロルミネッセンス素子とその製造方法
を提供することである。A second object of the present invention is to provide an electroluminescent element which does not lower the contrast even under bright conditions and does not affect the visibility of the light emitting layer, and a method for manufacturing the same.
この発明の請求項（１）のエレクトロルミネッセンス
素子は、電気絶縁性基板の上に、透明電極，第１絶縁体
層，発光体層，第２絶縁体層および背面電極を順次積層
してなるエレクトロルミネッセンス素子において、第１
絶縁体層が窒化アルミニウム（AlN）薄膜により形成さ
れ、第２絶縁体層が黒色の窒化アルミニウム（AlN）薄
膜により形成されることを特徴とするものである。An electroluminescent device according to a first aspect of the present invention is an electroluminescent device in which a transparent electrode, a first insulator layer, a light emitting layer, a second insulator layer, and a back electrode are sequentially laminated on an electrically insulating substrate. In the luminescence element, the first
The insulator layer is formed of an aluminum nitride (AlN) thin film, and the second insulator layer is formed of a black aluminum nitride (AlN) thin film.
請求項（２）のエレクトロルミネッセンス素子の製造
方法は、電気絶縁性基板の上に、透明電極，第１絶縁体
層，発光体層，第２絶縁体層および背面電極を順次積層
するエレクトロルミネッセンス素子の製造方法におい
て、第１絶縁体層および第２絶縁体層が、アルミニウム
（Al）の真空蒸着と同時または交互に窒素（Ｎ）イオン
を照射して形成される窒化アルミニウム（AlN）薄膜で
構成されることを特徴とするものである。The method for manufacturing an electroluminescent element according to claim 2, wherein the transparent electrode, the first insulator layer, the luminescent layer, the second insulator layer, and the back electrode are sequentially laminated on the electrically insulating substrate. In the manufacturing method, the first insulator layer and the second insulator layer are formed of an aluminum nitride (AlN) thin film formed by irradiating nitrogen (N) ions simultaneously or alternately with vacuum deposition of aluminum (Al). It is characterized by being performed.
請求項（３）のエレクトロルミネッセンス素子の製造
方法は、請求項（２）記載のエレクトロルミネッセンス
素子の製造方法において、第１絶縁体層および第２絶縁
体層を、窒素（Ｎ）イオンの加速エネルギをイオン一個
当たり2KeV以上、5KeV以下とし、かつ真空蒸着するアル
ミニウム（Al）粒子と窒素（Ｎ）イオンの個数比を１以
上、３以下の条件で100Å以上、5000Å以下の膜厚で形
成した後、窒素（Ｎ）イオンの加速エネルギをイオン一
個当たり10eV以上、1KeV以下とし、かつ真空蒸着するア
ルミニウム（Al）粒子と窒素（Ｎ）イオンの個数比を0.
1以上、２以下の条件で形成するものである。According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electroluminescent element according to the second aspect, the first insulator layer and the second insulator layer are formed by accelerating energy of nitrogen (N) ions. Is formed in a film thickness of 100 to 5,000 mm under the condition that the number ratio of aluminum (Al) particles and nitrogen (N) ions to be vacuum-deposited is 1 to 3 and 1 to 3, respectively. The acceleration energy of nitrogen (N) ions is set to 10 eV or more and 1 KeV or less per ion, and the number ratio of aluminum (Al) particles and nitrogen (N) ions to be vacuum-deposited is set to 0.1.
It is formed under one or more and two or less conditions.
請求項（４）のエレクトロルミネッセンス素子の製造
方法は、請求項（２）記載のエレクトロルミネッセンス
素子の製造方法において、第１絶縁体層を、窒素（Ｎ）
イオンの加速エネルギをイオン一個当たり2KeV以上、5K
eV以下とし、かつ真空蒸着するアルミニウム（Al）粒子
と窒素（Ｎ）イオンの個数比を１以上、３以下の条件で
100Å以上、5000Å以下の膜厚で形成した後、窒素
（Ｎ）イオンの加速エネルギをイオン一個当たり10eV以
上、1KeV以下とし、かつ真空蒸着するアルミニウム（A
l）粒子と窒素（Ｎ）イオンの個数比を0.1以上、２以下
の条件で形成し、 第２絶縁体層を、窒素（Ｎ）イオンの加速エネルギを
イオン一個当たり2KeV以上、5KeV以下とし、かつ真空蒸
着するアルミニウム（Al）粒子と窒素（Ｎ）イオンの個
数比を１以上、３以下の条件で100Å以上、5000Å以下
の膜厚で形成した後、窒素（Ｎ）イオンの加速エネルギ
をイオン一個当たり10eV以上、20KeV以下とし、かつ真
空蒸着するアルミニウム（Al）粒子と窒素（Ｎ）イオン
の個数比を１以上、３以下の条件で形成するものであ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electroluminescent element according to the second aspect, the first insulator layer is formed of nitrogen (N).
Acceleration energy of ions is 2 KeV or more per ion, 5 K
eV or less, and the number ratio of aluminum (Al) particles and nitrogen (N) ions to be vacuum-deposited is 1 or more and 3 or less.
After the film is formed to a thickness of 100 ° to 5000 °, the acceleration energy of nitrogen (N) ions is set to 10 eV to 1 KeV per ion, and aluminum (A) is vacuum-deposited.
l) The number ratio of particles to nitrogen (N) ions is formed under the condition of 0.1 or more and 2 or less, and the second insulator layer is set so that the acceleration energy of nitrogen (N) ions is 2 KeV or more and 5 KeV or less per ion, In addition, the film is formed in a film thickness of 100 ° or more and 5000 ° or less under the condition that the number ratio of aluminum (Al) particles and nitrogen (N) ions to be vacuum-deposited is 1 or more and 3 or less. It is formed at a condition of 10 eV or more and 20 KeV or less per unit, and the number ratio of aluminum (Al) particles and nitrogen (N) ions to be vacuum-deposited is 1 or more and 3 or less.
この発明のEL素子の一例を第１図に、その第１絶縁体
層および第２絶縁体層の窒化アルミニウム（AlN）薄膜
を形成する装置の一例を第２図に基づいて説明する。An example of the EL element of the present invention will be described with reference to FIG. 1, and an example of an apparatus for forming an aluminum nitride (AlN) thin film of the first and second insulator layers will be described with reference to FIG.
真空装置内（図示せず）において、ホルダ10にガラス
基板からなる電気絶縁性基板１が固定される。この電気
絶縁性基板１の表面には、あらかじめマグネトロンスパ
ッタ法やイオンプレーティング法によりITO膜からなる
透明電極２が形成されている。そして、電気絶縁性基板
１の斜め下方には電子ビーム（EB），レーザ線または高
周波等により高温度に加熱することのできる蒸発源８が
設けられている。この蒸発源８の中には蒸発物質となる
アルミニウム（Al）８′が入れられている。また、電気
絶縁性基板１に正対する方向にはマウフマン型やプラズ
マを閉じ込めるためのカスプ磁場を用いたバスケット型
等のイオン源11が設けられている。An electrically insulating substrate 1 made of a glass substrate is fixed to a holder 10 in a vacuum device (not shown). On the surface of the electrically insulating substrate 1, a transparent electrode 2 made of an ITO film is formed in advance by magnetron sputtering or ion plating. An evaporation source 8 that can be heated to a high temperature by an electron beam (EB), a laser beam, a high frequency, or the like is provided obliquely below the electrically insulating substrate 1. The evaporation source 8 contains aluminum (Al) 8 'as an evaporating substance. An ion source 11 of a Mauffman type or a basket type using a cusp magnetic field for confining plasma is provided in a direction directly facing the electrically insulating substrate 1.
このイオン源11は、電気絶縁性基板１に形成した透明
電極２の表面に窒素ガス（N2）をイオン化したイオン1
1′にして照射する装置である。さらに、真空装置内に
は、膜厚計９とイオン電流測定器12とが配置されてい
る。The ion source 11 is an ion source which ionizes nitrogen gas (N 2 ) on the surface of a transparent electrode 2 formed on an electrically insulating substrate 1.
It is a device that irradiates with 1 '. Further, a film thickness meter 9 and an ion current measuring device 12 are arranged in the vacuum device.
この膜厚計９は、透明電極２の表面に蒸着積層される
アルミニウム（Al）８′の膜厚ならびにアルミニウム
（Al）原子の粒子数を測定するためのものであり、例え
ば水晶振動子を使用した水晶振動式膜厚計等である。ま
た、イオン電流測定器12は、透明電極２の表面に照射さ
れるイオン11′の窒素イオンの個数を計測するためのも
のであり、例えばファラデーカップのような２次電子抑
制電極を持つカップ型構造のイオンビーム電流測定器等
である。This film thickness meter 9 is for measuring the film thickness of aluminum (Al) 8 ′ deposited on the surface of the transparent electrode 2 and the number of particles of aluminum (Al) atoms. And the like. The ion current measuring device 12 is for measuring the number of nitrogen ions of the ions 11 ′ irradiated on the surface of the transparent electrode 2, and is, for example, a cup type having a secondary electron suppressing electrode such as a Faraday cup. It is an ion beam current measuring device having a structure.
上記のような構成において、蒸発源８からアルミニウ
ム（Al）８′を電気絶縁性基板１に形成した透明電極２
の表面に蒸着すると同時または交互にイオン源11から窒
素ガス（N2）のイオン11′を照射して窒化アルミニウム
（AlN）の薄膜（以下、AlN薄膜と略す）を形成する。In the above-described configuration, the transparent electrode 2 in which aluminum (Al) 8 ′ is formed on the electrically insulating substrate 1 from the evaporation source 8.
Simultaneously or alternately, the film is irradiated with ions 11 ′ of nitrogen gas (N 2 ) from the ion source 11 to form a thin film of aluminum nitride (AlN) (hereinafter abbreviated as an AlN thin film).
このとき、イオン源11から照射されるイオン11′の加
速エネルギの値と、形成されるAlN薄膜の中のアルミニ
ウム（Al）粒子と窒素のイオン11′の個数比（以下、Al
/N輸送比と略す）とを、膜厚計９とイオン電流測定器12
とで測定制御しながら適宜調整してAlN薄膜を形成す
る。At this time, the value of the acceleration energy of the ions 11 'irradiated from the ion source 11 and the number ratio of the aluminum (Al) particles to the nitrogen ions 11' in the formed AlN thin film (hereinafter referred to as Al
/ N transport ratio), the film thickness meter 9 and the ion current meter 12
The AlN thin film is formed by making appropriate adjustments while performing measurement control in the steps (1) and (2).
この加速エネルギとAl/N輸送比との具体的な値は、Al
N薄膜の形成の開始時において、イオン源11から照射さ
れるイオン11′の加速エネルギをイオン一個当たり2eV
以上、5KeV以下とし、Al/N輸送比を１以上、３以下とし
て薄膜の膜厚を100Å以上、5000Å以下に形成した後、
イオン11′の加速エネルギをイオン一個当たり10eV以
上、1KeV以下とし、Al/N輸送比を0.1以上、２以下とし
て所定膜圧の第１絶縁体層３を形成することが好まし
い。これは、AlN薄膜の形成の開始時にイオン11′の加
速エネルギを2KeV以上にすると透明電極２と、形成され
るAlN薄膜との界面に、両者の構成原子の混合層を形成
し易くなり透明電極２とAlN薄膜との密着性を高めるた
めであり、加速エネルギを5KeV以下とするのは形成され
るAlN薄膜の内部に欠陥や損傷が発生するのを抑えるた
めである。そして、Al/N輸送比を１以上、３以下にする
のは、形成されるAlN薄膜の透光性を良くするためであ
る。また、形成されるAlN薄膜の膜厚が、100Åより薄い
と前述の透明電極２とAlN薄膜との混合層の形成状態が
不十分になり密着性に劣り、5000Åより厚いと透光性に
悪影響を与えるので好ましくない。さらにその後、イオ
ン11′の加速エネルギを10eV以上、1KeV以下とするの
は、加速エネルギが1KeVを超えると、形成されるAlN薄
膜の耐候性が劣り、10eVに満たないとイオン11′が引き
出せないからである。また、Al/N輸送比を0.1以上、２
以下とするのは、形成されるAlN薄膜が緻密性に優れ耐
候性が良く、透光性に優れたAlN薄膜を形成するためで
ある。The specific value of this acceleration energy and Al / N transport ratio is Al
At the start of the formation of the N thin film, the acceleration energy of the ions 11 'irradiated from the ion source 11 is increased by 2 eV per ion.
Above, 5 KeV or less, after forming an Al / N transport ratio of 1 or more and 3 or less and forming a thin film having a thickness of 100 ° or more and 5000 ° or less,
It is preferable that the acceleration energy of the ions 11 ′ be 10 eV or more and 1 KeV or less per ion, and the Al / N transport ratio be 0.1 or more and 2 or less to form the first insulator layer 3 having a predetermined film pressure. This is because if the acceleration energy of the ions 11 'is set to 2 KeV or more at the start of the formation of the AlN thin film, a mixed layer of the constituent atoms of the transparent electrode 2 and the formed AlN thin film can be easily formed at the interface between the two. The reason why the acceleration energy is set to 5 KeV or less is to improve the adhesion between the AlN thin film 2 and the AlN thin film in order to suppress the occurrence of defects and damage inside the formed AlN thin film. The reason why the Al / N transport ratio is set to 1 or more and 3 or less is to improve the translucency of the formed AlN thin film. On the other hand, if the thickness of the formed AlN thin film is less than 100 mm, the state of formation of the mixed layer of the transparent electrode 2 and the AlN thin film becomes insufficient, resulting in poor adhesion. Is not preferred. Further, the acceleration energy of the ions 11 'is set to 10 eV or more and 1 KeV or less. Because. Further, the Al / N transport ratio is 0.1 or more,
The reason for the following is to form an AlN thin film having excellent denseness and excellent weather resistance and excellent translucency.
つぎに、前述の方法により得られた第１絶縁体層３の
上に、所定濃度のマンガン（Mn）を添加した硫化亜鉛
（ZnS）等の材料を用いて真空蒸着で発光体層４を形成
する。この発光体層４の形成は、第１絶縁体層３を形成
した装置（第２図）のイオン源11を使用せず、蒸発源８
のみを使用して形成してもよく、別の真空蒸着装置を用
いてもよい。Next, on the first insulator layer 3 obtained by the above-described method, a luminescent layer 4 is formed by vacuum deposition using a material such as zinc sulfide (ZnS) to which manganese (Mn) is added at a predetermined concentration. I do. This luminous body layer 4 was formed without using the ion source 11 of the apparatus (FIG. 2) in which the first insulator layer 3 was formed,
Alternatively, it may be formed using only one, or another vacuum deposition apparatus may be used.
そしてつぎに、第１絶縁体層３を形成した装置と同じ
装置（第２図）を用いて、発光体層４の上にAlN薄膜か
らなる第２絶縁体層５を形成する。この第２絶縁体層５
の形成方法は、第１絶縁体層２と同様の条件でアルミニ
ウム（Al）８′の真空蒸着と窒素ガス（N2）のイオン1
1′の照射とを行いAlN薄膜の形成を開始し、第１絶縁体
層３と同じく発光体層４との密着性が良く、透光性に悪
影響を与えない膜厚（100Å以上、5000Å以下）のAlN薄
膜を形成する。つぎに、形成されるAlN薄膜が緻密性に
優れ耐候性が良く、透光性が良い第２絶縁体層５を形成
する場合には、第１絶縁体層３の形成条件と同じように
イオン11′の加速エネルギとAl/N輸送比の条件を変更し
て所定膜厚のAlN薄膜を形成する。一方、形成される第
２絶縁体層５を緻密性に優れ耐候性が良い黒色のAlN薄
膜を形成する場合には、イオン11′の加速エネルギをイ
オン一個当たり10KeV以上、20KeV以下とし、Al/N輸送比
を１以上、３以下として所定膜厚のAlN薄膜を形成す
る。Then, a second insulator layer 5 made of an AlN thin film is formed on the light-emitting layer 4 by using the same device (FIG. 2) as the device on which the first insulator layer 3 was formed. This second insulator layer 5
Is formed under the same conditions as the first insulator layer 2 by vacuum deposition of aluminum (Al) 8 'and ion 1 of nitrogen gas (N 2 ).
Irradiation of 1 ′ starts the formation of an AlN thin film, and has good adhesion to the light-emitting layer 4 like the first insulator layer 3 and a film thickness (100 ° or more and 5000 ° or less) that does not adversely affect the light transmittance. ) An AlN thin film is formed. Next, when the AlN thin film to be formed is to form the second insulator layer 5 having excellent denseness, good weather resistance, and good translucency, the same ion forming conditions as those for forming the first insulator layer 3 are used. The AlN thin film having a predetermined thickness is formed by changing the conditions of the acceleration energy and the Al / N transport ratio of 11 '. On the other hand, when the formed second insulator layer 5 is formed as a black AlN thin film having high density and good weather resistance, the acceleration energy of the ions 11 ′ is set to 10 KeV or more and 20 KeV or less per ion, and Al / An AlN thin film having a predetermined thickness is formed by setting the N transport ratio to be 1 or more and 3 or less.
そして最後に、上記の条件で形成した透明または黒色
の第２絶縁体層５の上に、真空蒸着法等の方法でアルミ
ニウム（Al）からなる背面電極６を形成する。Finally, a rear electrode 6 made of aluminum (Al) is formed on the transparent or black second insulator layer 5 formed under the above conditions by a method such as a vacuum evaporation method.
実施例１ 第２図に示して説明した装置において、表面にIn2O3
−SnO2膜の透明電極２を形成したガラス基板からなる電
気絶縁基板１を固定する。そして、アルミニウム（Al）
８′を蒸発物質として蒸発源８の内部に配置して真空装
置の内部を１×10-5Torr以下の高真空に保持し、蒸発源
８を電子ビーム（EB）で加熱してアルミニウム（Al）
８′を透明電極２の表面に蒸着させると同時に、イオン
源11に窒素ガス（N2）を導入して窒素のイオン11′を透
明電極２の表面に照射して透明な第１絶絶縁体層３を形
成した。In the apparatus shown and described in Example 1 Figure 2, an In 2 O 3 on the surface
An electric insulating substrate 1 made of a glass substrate on which a transparent electrode 2 of a SnO 2 film is formed is fixed. And aluminum (Al)
8 'is disposed inside the evaporation source 8 as an evaporating substance, the inside of the vacuum device is maintained at a high vacuum of 1 × 10 −5 Torr or less, and the evaporation source 8 is heated by an electron beam (EB) to form aluminum (Al). )
At the same time as depositing 8 ′ on the surface of the transparent electrode 2, a nitrogen gas (N 2 ) is introduced into the ion source 11 to irradiate the surface of the transparent electrode 2 with nitrogen ions 11 ′ to form a transparent first insulating material. Layer 3 was formed.
このとき、イオン11′の照射エネルギをイオン一個当
たり2KeVとし、形成されるAlN薄膜のAl/N輸送比が１に
なるように、アルミニウム（Al）８′の蒸発量とイオン
11′の照射量および照射エネルギを、膜厚計９とイオン
電流測定器12とで測定しながら制御して膜厚が1000Åの
AlNを薄膜を形成した後、イオン11′の照射エネルギを
イオン一個当たり1KeV、Al/N輸送比を１にし、最終的に
膜厚が4000Åの透明な第１絶縁体層３を形成した。At this time, the irradiation energy of the ions 11 'is set to 2 KeV per ion, and the evaporation amount of the aluminum (Al) 8' and the ions are adjusted so that the Al / N transport ratio of the formed AlN thin film becomes 1.
The irradiation amount and irradiation energy of 11 ′ are controlled while being measured by the film thickness meter 9 and the ion current measuring device 12, and the film thickness of 1000 ° is obtained.
After forming a thin film of AlN, the irradiation energy of the ions 11 'was set to 1 KeV per ion, the Al / N transport ratio was set to 1, and a transparent first insulator layer 3 having a thickness of 4000 ° was finally formed.
つぎに、この第１絶縁体層３の上に所定濃度のマンガ
ン（Mn）を添加した硫化亜鉛（ZnS）を用いて真空蒸着
で発光体層４を形成した後、第１の絶縁体層３の形成と
同様に、アルミニウム（Al）８′を発光体層４の表面に
蒸着させると同時に、窒素のイオン11′を発光体層４の
表面に照射して透明な第２絶縁体層５を形成した。Next, a luminous layer 4 is formed on the first insulator layer 3 by vacuum deposition using zinc sulfide (ZnS) to which manganese (Mn) is added at a predetermined concentration. In the same manner as the formation of aluminum, aluminum (Al) 8 ′ is vapor-deposited on the surface of the light emitting layer 4, and at the same time, the surface of the light emitting layer 4 is irradiated with nitrogen ions 11 ′ to form the transparent second insulator layer 5. Formed.
このとき、イオン11′の照射エネルギをイオン一個当
たり2KeVとし、形成されるAlN薄膜のAl/N輸送比が１に
なるように、アルミニウム（Al）８′の蒸発量とイオン
11′の照射量および照射エネルギを、測定制御しながら
膜厚が1000ÅのAlN薄膜を形成した後、イオン11′の照
射エネルギをイオン一個当たり3KeV、Al/N輸送比を１に
変更し、最終的に膜厚が5000Åの透明な第２絶縁体層５
を形成した。At this time, the irradiation energy of the ions 11 'is set to 2 KeV per ion, and the evaporation amount of the aluminum (Al) 8' and the ions are adjusted so that the Al / N transport ratio of the formed AlN thin film becomes 1.
After forming an AlN thin film having a thickness of 1000 ° while measuring and controlling the irradiation amount and irradiation energy of 11 ′, the irradiation energy of ions 11 ′ was changed to 3 KeV per ion, and the Al / N transport ratio was changed to 1. 5000 mm transparent second insulator layer 5
Was formed.
最後に、透明な第２絶縁体層５の上にアルミニウム
（Al）を真空蒸着して背面電極６を形成してEL素子を製
造した。Finally, aluminum (Al) was vacuum-deposited on the transparent second insulator layer 5 to form a back electrode 6, thereby manufacturing an EL device.
このようにして、EL素子の第１絶縁体層３および第２
絶縁体層５をAlN薄膜で緻密に構成することにより、不
純物の水素等が混入すことがなく、耐候性や透光性が向
上する。また、このAlN薄膜は、発光体層４と同じ六方
晶系の結晶構造であるので、各界面の混合層での相性が
よく、発光効率が向上する。さらに、AlN薄膜は、自己
回復モードを有する材料なので、絶縁破壊が生じても破
壊伝播モードを有する例えばPbTiO3薄膜のように、画素
全体に破壊が伝播して非発光部が認められるという現象
を生じない。Thus, the first insulator layer 3 and the second
By densely forming the insulator layer 5 with an AlN thin film, the impurity such as hydrogen does not enter, and the weather resistance and the light transmission are improved. Further, since the AlN thin film has the same hexagonal crystal structure as that of the light-emitting layer 4, the AlN thin film has good compatibility with the mixed layer at each interface, and the luminous efficiency is improved. Furthermore, since the AlN thin film is a material having a self-healing mode, even if a dielectric breakdown occurs, the phenomenon that a non-light emitting portion is observed due to the propagation of the damage to the entire pixel, such as a PbTiO 3 thin film having a breakdown propagation mode. Does not occur.
実施例２ 実施例１と同様に電気絶縁基板１に形成した透明電極
２の表面に、アルミニウム（Al）８′を蒸着させると同
時に、窒素のイオン11′の照射エネルギを2KeV、Al/N輸
送比を１として膜厚が1000ÅのAlN薄膜を形成し、イオ
ン11′の照射エネルギを0.5KeV、Al/N輸送比を１にし、
最終的に膜厚が4000Åの透明な第１絶縁体層３に形成し
た後、この第１絶縁体層３の上に真空蒸着で発光体層４
を形成した。Example 2 Aluminum (Al) 8 'was vapor-deposited on the surface of the transparent electrode 2 formed on the electrically insulating substrate 1 in the same manner as in Example 1, and irradiation energy of nitrogen ions 11' was 2 KeV and Al / N transport was performed. An AlN thin film having a thickness of 1000 ° is formed at a ratio of 1, the irradiation energy of ions 11 ′ is set to 0.5 KeV, and the Al / N transport ratio is set to 1.
Finally, after forming on the transparent first insulator layer 3 having a thickness of 4000 °, the light emitting layer 4 is formed on the first insulator layer 3 by vacuum deposition.
Was formed.
つぎに、アルミニウム（Al）を発光体層４の面に蒸着
させると同時に、窒素のイオン11′を発光体層４の表面
に照射して黒色の第２絶縁体層５を形成した。Next, aluminum (Al) was vapor-deposited on the surface of the light-emitting layer 4 and, at the same time, the surface of the light-emitting layer 4 was irradiated with nitrogen ions 11 ′ to form a black second insulator layer 5.
このとき、イオン11′の照射エネルギを2KeV、Al/N輸
送比を１として膜厚が1000ÅのAlN薄膜を形成した後、
イオン11′の照射エネルギを10KeV、Al/N輸送比を１に
変更し、最終的に膜厚が5000Åの黒色の第２絶縁体層５
を形成した。At this time, after forming an AlN thin film having a thickness of 1000 ° with the irradiation energy of the ions 11 ′ being 2 KeV and the Al / N transport ratio being 1,
The irradiation energy of the ions 11 ′ was changed to 10 KeV, the Al / N transport ratio was changed to 1, and finally the black second insulator layer 5 having a thickness of 5000 ° was formed.
Was formed.
最後に、この第２絶縁体層５の上にアルミニウム（A
l）を真空蒸着して背面電極６を形成してEL素子を製造
した。Finally, aluminum (A) is formed on the second insulator layer 5.
l) was vacuum-deposited to form a back electrode 6 to produce an EL device.
このようにして、EL素子の第１絶縁体層３および第２
絶縁体層５に、不純物の水素等が混入することなく、Al
N薄膜で緻密に構成するので、耐候性が向上し、各界面
の混合層での相性がよく、発光効率が向上する。また、
AlN薄膜は、自己回復モードを有する材料なので、絶縁
破壊が生じても画素全体に破壊が伝播して非発光部が認
められるという現象を生じない。Thus, the first insulator layer 3 and the second
The insulator layer 5 does not contain impurities such as hydrogen and the like.
Since it is densely composed of the N thin film, the weather resistance is improved, the compatibility in the mixed layer at each interface is good, and the luminous efficiency is improved. Also,
Since the AlN thin film is a material having a self-healing mode, even if insulation breakdown occurs, the phenomenon that the breakdown propagates to the entire pixel and a non-light emitting portion is recognized does not occur.
さらに、第２絶縁体層５を黒色のAlN薄膜とすること
により、背面電極６による反射光の影響をなくして円偏
光フィルタを配置したときと同様に、発光画素自体の輝
度を低下させずにコントラストを向上することができ
る。Further, by forming the second insulator layer 5 as a black AlN thin film, the influence of the reflected light from the back electrode 6 is eliminated, and the luminance of the luminescent pixel itself is not reduced as in the case where the circular polarization filter is arranged. The contrast can be improved.
この発明の請求項（１）のエレクトロルミネッセンス
素子は、第１絶縁体層および第２絶縁体層を不純物を含
有せず、緻密な窒化アルミニウム（AlN）薄膜で形成す
るので、耐候性を良くして寿命を長くすることができ
る。また、透明電極および発光体層との密着性を良くし
て発光効率を高める。さらに第２絶縁体層を黒色の窒化
アルミニウム（AlN）薄膜で形成するので、背面電極に
よる反射光の影響をなくし、コントラストを低下させる
ことがない。In the electroluminescent device of the present invention, the first and second insulator layers are formed of a dense aluminum nitride (AlN) thin film containing no impurities, thereby improving the weather resistance. Life can be extended. Further, the luminous efficiency is improved by improving the adhesion between the transparent electrode and the luminescent layer. Further, since the second insulator layer is formed of a black aluminum nitride (AlN) thin film, the influence of light reflected by the back electrode is eliminated, and the contrast is not reduced.
請求項（２）のエレクトロルミネッセンス素子の製造
方法は、第１絶縁体層および第２絶縁体層を、アルミニ
ウム（Al）の真空蒸着と同時または交互に窒素（Ｎ）イ
オンを照射し、窒化アルミニウム（AlN）薄膜で構成す
るので、第１絶縁体層および第２絶縁体層が不純物を含
有せず、緻密にすることができる。The method for manufacturing an electroluminescent device according to claim 2, wherein the first insulator layer and the second insulator layer are irradiated with nitrogen (N) ions simultaneously or alternately with the vacuum deposition of aluminum (Al), and the aluminum nitride is made of aluminum nitride. Since the first insulator layer and the second insulator layer are formed of the (AlN) thin film, they can be dense without containing impurities.
請求項（３）のエレクトロルミネッセンス素子の製造
方法は、第１絶縁体層および第２絶縁体層を、窒素
（Ｎ）のイオンの加速エネルギをイオン一個当たり2KeV
以上、5KeV以下とし、Al/N輸送比を１以上、３以下で10
0Å以上、5000Å以下形成した後、加速エネルギを10eV
以上、1KeV以下、Al/N輸送比を0.1以上、２以下に変更
して形成するので、透明性のよい透明の窒化アルミニウ
ム（AlN）薄膜からなる第１絶縁体層および第２絶縁体
層とすることができる。According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing an electroluminescent element, the first insulator layer and the second insulator layer are formed by accelerating nitrogen (N) ions at an acceleration energy of 2 KeV per ion.
Above, 5 KeV or less, the Al / N transport ratio is 1 or more, 3 or less, 10
After forming from 0 ° to 5000 °, accelerate energy to 10eV
As described above, the first and second insulator layers made of a transparent aluminum nitride (AlN) thin film having good transparency are formed by changing the Al / N transport ratio to be 0.1 KeV or less and 2 or less. can do.
請求項（４）のエレクトロルミネッセンス素子の製造
方法は、第２絶縁体層を、窒素（Ｎ）のイオンの加速エ
ネルギをイオン一個当たり2KeV以上、5KeV以下とし、Al
/N輸送比を１以上、３以下で100Å以上、5000Å以下形
成した後、加速エネルギを10KeV以上、20KeV以下、Al/N
輸送比を１以上、３以下に変更して形成するので、黒色
の窒化アルミニウム（AlN）薄膜からなる第２絶縁体層
とすることができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an electroluminescent element, the second insulator layer is formed so that the acceleration energy of nitrogen (N) ions is 2 KeV or more and 5 KeV or less per ion.
After forming a transport ratio of 1 to 3 and 100 or more and 5000 or less at a transport ratio of 1 to 3, the acceleration energy is 10 KeV or more, 20 KeV or less, Al / N
Since the transport ratio is changed to 1 or more and 3 or less, the second insulator layer made of a black aluminum nitride (AlN) thin film can be obtained.
第１図はこの発明の一実施例のエレクトロルミネッセン
ス素子の縦断面図、第２図はその製造装置の一例を説明
する概略図である。 １……電気絶縁基板、２……透明電極、３……第１絶縁
体操、４……発光体層、５……第２絶縁体層、６……背
面電極、７……高周波電源、８′……アルミニウム（A
l）、11′……イオンFIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electroluminescent device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing apparatus thereof. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrical insulating substrate, 2 ... Transparent electrode, 3 ... First insulator layer, 4 ... Light emitting layer, 5 ... Second insulator layer, 6 ... Back electrode, 7 ... High frequency power supply, 8 ′… Aluminum (A
l), 11 '... ion
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 哲 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (72)発明者 酒井 滋樹 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−176093（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−246790（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 33/22 H05B 33/10──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Satoshi Nishiyama 47-Umezu Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto Inside (72) Inventor Shiki Shiki 47-Umezu-Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto, Kyoto (56) References JP-A-62-176093 (JP, A) JP-A-1-246790 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H05B 33/22 H05B 33/10
Claims (4)
縁体層，発光体層，第２絶縁体層および背面電極を順次
積層してなるエレクトロルミネッセンス素子において、
前記第１絶縁体層が窒化アルミニウム（AlN）薄膜によ
り形成され、前記第２絶縁体層が黒色の窒化アルミニウ
ム（AlN）薄膜により形成されていることを特徴とする
エレクトロルミネッセンス素子。1. An electroluminescent device comprising a transparent electrode, a first insulator layer, a luminous layer, a second insulator layer and a back electrode sequentially laminated on an electrically insulating substrate.
An electroluminescent device, wherein the first insulator layer is formed of an aluminum nitride (AlN) thin film, and the second insulator layer is formed of a black aluminum nitride (AlN) thin film.
縁体層，発光体層，第２絶縁体層および背面電極を順次
積層するエレクトロルミネッセンス素子の製造方法にお
いて、前記第１絶縁体層および第２絶縁体層が、アルミ
ニウム（Al）の真空蒸着と同時または交互に窒素（Ｎ）
イオンを照射して形成される窒化アルミニウム（AlN）
薄膜で構成されることを特徴とするエレクトロルミネッ
センス素子の製造方法。2. A method for manufacturing an electroluminescent device, comprising: laminating a transparent electrode, a first insulator layer, a luminous layer, a second insulator layer, and a back electrode in this order on an electrically insulating substrate. The body layer and the second insulator layer are made of nitrogen (N) simultaneously or alternately with vacuum deposition of aluminum (Al).
Aluminum nitride (AlN) formed by ion irradiation
A method for manufacturing an electroluminescent device, comprising a thin film.
（Ｎ）イオンの加速エネルギをイオン一個当たり2KeV以
上、5KeV以下とし、かつ真空蒸着するアルミニウム（A
l）粒子と窒素（Ｎ）イオンの個数比を１以上、３以下
の条件で100Å以上、5000Å以下の膜厚で形成した後、
窒素（Ｎ）イオンの加速エネルギをイオン一個当たり10
eV以上、1KeV以下とし、かつ真空蒸着するアルミニウム
（Al）粒子と窒素（Ｎ）イオンの個数比を0.1以上、２
以下の条件で形成する請求項（２）記載のエレクトロル
ミネッセンス素子の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the first insulator layer and the second insulator layer have an acceleration energy of nitrogen (N) ions of 2 KeV or more and 5 KeV or less per ion, and aluminum (A) to be vacuum-deposited.
l) After forming a film with a film thickness of 100 ° or more and 5000 ° or less under the condition that the number ratio of particles and nitrogen (N) ions is 1 or more and 3 or less,
The acceleration energy of nitrogen (N) ions is 10
eV or more and 1 KeV or less, and the number ratio between aluminum (Al) particles and nitrogen (N) ions to be vacuum-deposited is 0.1 or more and 2
3. The method of manufacturing an electroluminescent device according to claim 2, wherein the device is formed under the following conditions.
エネルギをイオン一個当たり2KeV以上、5KeV以下とし、
かつ真空蒸着するアルミニウム（Al）粒子と窒素（Ｎ）
イオンの個数比を１以上、３以下の条件で100Å以上、5
000Å以下の膜厚で形成した後、窒素（Ｎ）イオンの加
速エネルギをイオン一個当たり10eV以上、1KeV以下と
し、かつ真空蒸着するアルミニウム（Al）粒子と窒素
（Ｎ）イオンの個数比を0.1以上、２以下の条件で形成
し、 第２絶縁体層を、窒素（Ｎ）イオンの加速エネルギをイ
オン一個当たり2KeV以上、5KeV以下とし、かつ真空蒸着
するアルミニウム（Al）粒子と窒素（Ｎ）イオンの個数
比を１以上、３以下の条件で100Å以上、5000Å以下の
膜厚で形成した後、窒素（Ｎ）イオンの加速エネルギを
イオン一個当たり10KeV以上、20KeV以下とし、かつ真空
蒸着するアルミニウム（Al）粒子と窒素（Ｎ）イオンの
個数比を１以上、３以下の条件で形成する請求項（２）
記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the first insulator layer has an acceleration energy of nitrogen (N) ions of 2 KeV or more and 5 KeV or less for each ion.
And vacuum deposited aluminum (Al) particles and nitrogen (N)
When the ion number ratio is 1 or more and 3 or less, 100 ° or more, 5
After being formed to a thickness of 000 mm or less, the acceleration energy of nitrogen (N) ions is set to 10 eV or more and 1 KeV or less per ion, and the number ratio of aluminum (Al) particles and nitrogen (N) ions to be vacuum-deposited is 0.1 or more. The second insulator layer is formed under conditions of 2 or less, the acceleration energy of nitrogen (N) ions is 2 KeV or more and 5 KeV or less per ion, and aluminum (Al) particles and nitrogen (N) ions are vacuum-deposited. Is formed in a film thickness of 100 ° or more and 5000 ° or less under the condition that the number ratio of 1 to 3 or less, the acceleration energy of nitrogen (N) ions is set to 10 KeV or more and 20 KeV or less for each ion, and aluminum ( (2) The composition is formed under the condition that the number ratio between Al) particles and nitrogen (N) ions is 1 or more and 3 or less.
The manufacturing method of the electroluminescent element of Claim.
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