JP3308308B2 - 薄膜ｅｌディスプレイ素子及びその製造方法 - Google Patents
薄膜ｅｌディスプレイ素子及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、計器類のドッ
トマトリックスやキャラクタディスプレイ表示器又はバ
ックライト照明用などの面発光源として使用される薄膜
ＥＬ(Electroluminescence) ディスプレイ素子に関す
る。
トマトリックスやキャラクタディスプレイ表示器又はバ
ックライト照明用などの面発光源として使用される薄膜
ＥＬ(Electroluminescence) ディスプレイ素子に関す
る。
【０００２】
【従来技術】薄膜ＥＬディスプレイ素子は、硫化亜鉛
(ＺnＳ）などの蛍光体に電界をかけたときに発光する現
象を利用したもので自発光型の平面ディスプレイを構成
するものとして注目されている。図５は、従来の薄膜Ｅ
Ｌディスプレイ素子１０の典型的な断面構造を示した模
式図である。薄膜ＥＬディスプレイ素子１０は、ガラス
基板１上に、透明電極２、第１絶縁層３、発光層４、第
２絶縁層５及び背面電極６が順次積層され形成されてい
る。絶縁性基板であるガラス基板１としては、一般にＮ
a などのアルカリイオンを含まないノンアルカリガラス
が用いられる。透明電極２及び背面電極６としては、酸
化インジウム（Ｉn2Ｏ3)に錫（Ｓn)をドープしたＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）膜又は酸化亜鉛(ＺnＯ）にガリウ
ム（Ｇa)、アルミニウム（Ａl)などをドープしたものが
用いられる。上記ＩＴＯ膜は光学的に透明な導電膜で、
低抵抗率であることから従来より透明電極用として広く
使用されている。絶縁膜である第１絶縁層３及び第２絶
縁層５としては、五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)、窒化珪素
（Ｓi3Ｎ4)、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3 やそれらの混合物もしく
はそれらの複合膜が用いられる。発光層４としては、例
えば、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料とし、発光中心とし
てマンガン（Ｍn)やテルビウム（Ｔb)，酸素（Ｏ），フ
ッ素（Ｆ）などを添加したものが使用され、その発光層
４に106Ｖ/cm以上の電界が印加される。薄膜ＥＬディス
プレイ素子の発光色は硫化亜鉛(ＺnＳ）中の添加物の種
類によって決まり、例えば、発光中心としてマンガン
（Ｍn)を添加した場合には黄橙色、Ｔb,Ｏ,Ｆ を添加し
た場合には緑色の発光が得られる。
(ＺnＳ）などの蛍光体に電界をかけたときに発光する現
象を利用したもので自発光型の平面ディスプレイを構成
するものとして注目されている。図５は、従来の薄膜Ｅ
Ｌディスプレイ素子１０の典型的な断面構造を示した模
式図である。薄膜ＥＬディスプレイ素子１０は、ガラス
基板１上に、透明電極２、第１絶縁層３、発光層４、第
２絶縁層５及び背面電極６が順次積層され形成されてい
る。絶縁性基板であるガラス基板１としては、一般にＮ
a などのアルカリイオンを含まないノンアルカリガラス
が用いられる。透明電極２及び背面電極６としては、酸
化インジウム（Ｉn2Ｏ3)に錫（Ｓn)をドープしたＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）膜又は酸化亜鉛(ＺnＯ）にガリウ
ム（Ｇa)、アルミニウム（Ａl)などをドープしたものが
用いられる。上記ＩＴＯ膜は光学的に透明な導電膜で、
低抵抗率であることから従来より透明電極用として広く
使用されている。絶縁膜である第１絶縁層３及び第２絶
縁層５としては、五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)、窒化珪素
（Ｓi3Ｎ4)、ＳiＯ2、Ａl2Ｏ3 やそれらの混合物もしく
はそれらの複合膜が用いられる。発光層４としては、例
えば、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料とし、発光中心とし
てマンガン（Ｍn)やテルビウム（Ｔb)，酸素（Ｏ），フ
ッ素（Ｆ）などを添加したものが使用され、その発光層
４に106Ｖ/cm以上の電界が印加される。薄膜ＥＬディス
プレイ素子の発光色は硫化亜鉛(ＺnＳ）中の添加物の種
類によって決まり、例えば、発光中心としてマンガン
（Ｍn)を添加した場合には黄橙色、Ｔb,Ｏ,Ｆ を添加し
た場合には緑色の発光が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の構造の薄膜ＥＬ
ディスプレイ素子１０を作成し、電圧を印加し発光させ
た。図２に従来品として示したように、上記薄膜ＥＬデ
ィスプレイ素子１０は 200Ｖ以上の電圧を印加した時点
で発光（発光輝度100＝１cd/m2以上）を開始し、印加電
圧 364Ｖのときの発光輝度は約2000cd/m2(１ＫＨz 駆
動）であったここで、発明者らは、この従来品より低い
電圧で高輝度を得る方法について鋭意実験研究を重ね、
以下のような結論に到達した。発光に何ら寄与せず発光
層を流れる電流を制限するための絶縁層が発光層の両側
に存在することにより絶縁層部分での電圧降下が大きく
なり、駆動電圧が高くなっている。即ち、薄膜ＥＬディ
スプレイ素子に印加した電圧が発光層に有効に印加され
ていないということである。尚、従来構造の薄膜ＥＬデ
ィスプレイ素子において、絶縁層での電圧降下を抑える
ために膜厚を薄くすることも考えられる。ところが、絶
縁層は１層あたり所定の厚みを確保しないと絶縁耐圧を
越え絶縁破壊を起こしてしまうのである。又、絶縁膜が
所定の厚みより薄くなると製造工程でピンホールなどが
発生し易くなり信頼性が失われてしまうのである。
ディスプレイ素子１０を作成し、電圧を印加し発光させ
た。図２に従来品として示したように、上記薄膜ＥＬデ
ィスプレイ素子１０は 200Ｖ以上の電圧を印加した時点
で発光（発光輝度100＝１cd/m2以上）を開始し、印加電
圧 364Ｖのときの発光輝度は約2000cd/m2(１ＫＨz 駆
動）であったここで、発明者らは、この従来品より低い
電圧で高輝度を得る方法について鋭意実験研究を重ね、
以下のような結論に到達した。発光に何ら寄与せず発光
層を流れる電流を制限するための絶縁層が発光層の両側
に存在することにより絶縁層部分での電圧降下が大きく
なり、駆動電圧が高くなっている。即ち、薄膜ＥＬディ
スプレイ素子に印加した電圧が発光層に有効に印加され
ていないということである。尚、従来構造の薄膜ＥＬデ
ィスプレイ素子において、絶縁層での電圧降下を抑える
ために膜厚を薄くすることも考えられる。ところが、絶
縁層は１層あたり所定の厚みを確保しないと絶縁耐圧を
越え絶縁破壊を起こしてしまうのである。又、絶縁膜が
所定の厚みより薄くなると製造工程でピンホールなどが
発生し易くなり信頼性が失われてしまうのである。
【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、低電圧の
印加で高輝度発光することができる薄膜ＥＬディスプレ
イ素子を提供することである。
されたものであり、その目的とするところは、低電圧の
印加で高輝度発光することができる薄膜ＥＬディスプレ
イ素子を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の発明の構成は、絶縁性基板上で積層構造を成
し、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に透明とし
た薄膜ＥＬディスプレイ素子であって、積層構造は、光
取り出し側から透明絶縁性基板、透明電極、１層以上の
透明電極側発光層、少なくとも１層から成る絶縁層、１
層以上の背面電極側発光層、背面電極とから成り、背面
電極はパターニング工程により所望の形状に形成され、
絶縁層は少なくとも２層から成り、そのうち透明電極側
発光層に接する層は酸化物でないことを特徴とする。ま
た、第２の発明の構成は、絶縁層を形成する層のうち透
明電極側発光層に接しない層は、透明電極側発光層に接
する層よりも誘電率の大きい材料から成ることを特徴と
する。また、第３の発明の構成は、絶縁性基板上で積層
構造を成し、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に
透明とした薄膜ＥＬディスプレイ素子を製造する方法で
あって、透明絶縁性基板の上に、透明電極、１層以上の
透明電極側発光層、少なくとも１層から成り透明電極側
発光層に接する側が非酸化物で構成された絶縁層、１層
以上の背面電極側発光層、背面電極をこれらの順に積層
構造を成すように成膜する工程と、上記積層構造を成膜
後に背面電極を所定形状にパターニングする工程と、を
備え、絶縁層を少なくとも２層として、透明電極側発光
層に接する層は非酸化物で構成され、背面電極側発光層
に接する層は酸化物で構成され、酸化物層を成膜する際
には成膜雰囲気が酸素を含む雰囲気であり、背面電極の
パターニングは水を用いるプロセスにて行うことを特徴
とする。
の第１の発明の構成は、絶縁性基板上で積層構造を成
し、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に透明とし
た薄膜ＥＬディスプレイ素子であって、積層構造は、光
取り出し側から透明絶縁性基板、透明電極、１層以上の
透明電極側発光層、少なくとも１層から成る絶縁層、１
層以上の背面電極側発光層、背面電極とから成り、背面
電極はパターニング工程により所望の形状に形成され、
絶縁層は少なくとも２層から成り、そのうち透明電極側
発光層に接する層は酸化物でないことを特徴とする。ま
た、第２の発明の構成は、絶縁層を形成する層のうち透
明電極側発光層に接しない層は、透明電極側発光層に接
する層よりも誘電率の大きい材料から成ることを特徴と
する。また、第３の発明の構成は、絶縁性基板上で積層
構造を成し、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に
透明とした薄膜ＥＬディスプレイ素子を製造する方法で
あって、透明絶縁性基板の上に、透明電極、１層以上の
透明電極側発光層、少なくとも１層から成り透明電極側
発光層に接する側が非酸化物で構成された絶縁層、１層
以上の背面電極側発光層、背面電極をこれらの順に積層
構造を成すように成膜する工程と、上記積層構造を成膜
後に背面電極を所定形状にパターニングする工程と、を
備え、絶縁層を少なくとも２層として、透明電極側発光
層に接する層は非酸化物で構成され、背面電極側発光層
に接する層は酸化物で構成され、酸化物層を成膜する際
には成膜雰囲気が酸素を含む雰囲気であり、背面電極の
パターニングは水を用いるプロセスにて行うことを特徴
とする。
【０００６】
【作用及び効果】上記の手段によれば、薄膜ＥＬディス
プレイ素子を構成する絶縁層を実質的に一重（１層）と
できるため絶縁層での電圧降下が少なくなる。又、上記
絶縁層は所定の厚みを確保することができるため絶縁耐
圧を越えて絶縁破壊することを防ぐことができる。これ
により、薄膜ＥＬディスプレイ素子に加えられた電界が
有効に発光層に印加されることとなり、発光層に対する
印加電圧の分圧が高くなり、印加電圧に対する発光輝度
を高くすることが可能となる。また、透明電極側発光層
と絶縁層との界面で剥離を防止しながら、比誘電率の大
きい絶縁層を形成することも可能となる。 請求項３に記
載の製造方法によれば、水を用いた背面電極のパターニ
ングの際に、絶縁層の剥離をその非酸化物層にて防止す
ることができる。
プレイ素子を構成する絶縁層を実質的に一重（１層）と
できるため絶縁層での電圧降下が少なくなる。又、上記
絶縁層は所定の厚みを確保することができるため絶縁耐
圧を越えて絶縁破壊することを防ぐことができる。これ
により、薄膜ＥＬディスプレイ素子に加えられた電界が
有効に発光層に印加されることとなり、発光層に対する
印加電圧の分圧が高くなり、印加電圧に対する発光輝度
を高くすることが可能となる。また、透明電極側発光層
と絶縁層との界面で剥離を防止しながら、比誘電率の大
きい絶縁層を形成することも可能となる。 請求項３に記
載の製造方法によれば、水を用いた背面電極のパターニ
ングの際に、絶縁層の剥離をその非酸化物層にて防止す
ることができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子
１００の断面構造を示した模式図である。薄膜ＥＬディ
スプレイ素子１００は、絶縁性基板であるガラス基板１
１上に順次、以下の薄膜が積層形成され構成されてい
る。ガラス基板１１上には、可視光に対して透明な酸化
物透明電極であるＩＴＯ透明導電膜から成る透明電極１
２が形成され、その上面には、Ｔb,Ｏ,Ｆ が添加された
硫化亜鉛(ＺnＳ）から成る第１発光層１３、光学的に透
明なＳiＮxの化学式で表されるシリコン窒化物から成る
第１絶縁層１４ａ及び五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から成
る第２絶縁層１４ｂ、テルビウム（Ｔb)，酸素（Ｏ），
フッ素（Ｆ）が添加された硫化亜鉛(ＺnＳ）から成る第
２発光層１５、アルミニウム（Ａl)から成る背面電極１
６が形成されている。
明する。図１は本発明に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子
１００の断面構造を示した模式図である。薄膜ＥＬディ
スプレイ素子１００は、絶縁性基板であるガラス基板１
１上に順次、以下の薄膜が積層形成され構成されてい
る。ガラス基板１１上には、可視光に対して透明な酸化
物透明電極であるＩＴＯ透明導電膜から成る透明電極１
２が形成され、その上面には、Ｔb,Ｏ,Ｆ が添加された
硫化亜鉛(ＺnＳ）から成る第１発光層１３、光学的に透
明なＳiＮxの化学式で表されるシリコン窒化物から成る
第１絶縁層１４ａ及び五酸化タンタル（Ｔa2Ｏ5)から成
る第２絶縁層１４ｂ、テルビウム（Ｔb)，酸素（Ｏ），
フッ素（Ｆ）が添加された硫化亜鉛(ＺnＳ）から成る第
２発光層１５、アルミニウム（Ａl)から成る背面電極１
６が形成されている。
【０００８】次に、上述の薄膜ＥＬディスプレイ素子１
００の製造方法を以下に述べる。先ず、ガラス基板１１
上に透明電極１２を真空蒸着法により形成した。具体的
な蒸着材料としては、酸化インジウム（Ｉn2Ｏ3)中に酸
化錫(ＳnＯ2)をＩn 原子に対してＳn 原子が５％となる
ように混合し、焼成してぺレット状に成形したものを用
いた。上記ガラス基板１１及び上記蒸着材料を電子ビー
ム蒸着装置内にセットし、ガラス基板１１を 250℃に保
持したまま真空槽内を３×10-4Ｐa まで排気した。次
に、 6.7×10-2Ｐa まで酸素を導入し蒸着速度が0.1〜
0.3nm/secとなるように電子ビームの出力を調整しなが
らＩＴＯ透明導電膜を 200nm成膜した。このＩＴＯ透明
導電膜をフォトリソグラフィの手法を用いてパターニン
グすることにより透明電極１２とした。
００の製造方法を以下に述べる。先ず、ガラス基板１１
上に透明電極１２を真空蒸着法により形成した。具体的
な蒸着材料としては、酸化インジウム（Ｉn2Ｏ3)中に酸
化錫(ＳnＯ2)をＩn 原子に対してＳn 原子が５％となる
ように混合し、焼成してぺレット状に成形したものを用
いた。上記ガラス基板１１及び上記蒸着材料を電子ビー
ム蒸着装置内にセットし、ガラス基板１１を 250℃に保
持したまま真空槽内を３×10-4Ｐa まで排気した。次
に、 6.7×10-2Ｐa まで酸素を導入し蒸着速度が0.1〜
0.3nm/secとなるように電子ビームの出力を調整しなが
らＩＴＯ透明導電膜を 200nm成膜した。このＩＴＯ透明
導電膜をフォトリソグラフィの手法を用いてパターニン
グすることにより透明電極１２とした。
【０００９】上記透明電極１２上にＺnＳ を母体材料と
し発光中心としてＴb,Ｏ,Ｆ を添加した第１発光層１３
をスパッタリングにより形成した。具体的には、上述の
各層が形成されたガラス基板１１をスパッタ装置内にセ
ットし、そのガラス基板１１を 400℃に保持しその真空
槽内を１×10-3Ｐa 以下に排気した。その後、Ａr ガス
を30cc/min、Ｈe ガスを20cc/minの割合で真空槽内に導
入しつつ排気バルブを調整し真空槽内の圧力を 2.4Ｐa
に設定した。ＺnＳ 中にＴb,Ｏ,Ｆ を添加した焼結ター
ゲットを用い単位面積あたり1.86Ｗ/cm2投入しプリスパ
ッタを15分間行った後、50nm/minの堆積速度の条件にて
成膜を行い第１発光層１３を 800nm堆積した。この第１
発光層１３の成膜後、上記ガラス基板１１を 550℃で３
時間の熱処理を行った。
し発光中心としてＴb,Ｏ,Ｆ を添加した第１発光層１３
をスパッタリングにより形成した。具体的には、上述の
各層が形成されたガラス基板１１をスパッタ装置内にセ
ットし、そのガラス基板１１を 400℃に保持しその真空
槽内を１×10-3Ｐa 以下に排気した。その後、Ａr ガス
を30cc/min、Ｈe ガスを20cc/minの割合で真空槽内に導
入しつつ排気バルブを調整し真空槽内の圧力を 2.4Ｐa
に設定した。ＺnＳ 中にＴb,Ｏ,Ｆ を添加した焼結ター
ゲットを用い単位面積あたり1.86Ｗ/cm2投入しプリスパ
ッタを15分間行った後、50nm/minの堆積速度の条件にて
成膜を行い第１発光層１３を 800nm堆積した。この第１
発光層１３の成膜後、上記ガラス基板１１を 550℃で３
時間の熱処理を行った。
【００１０】次に、上記第１発光層１３上に、ＲＦ(Rad
io Frequency：高周波）マグネトロンスパッタ法にてＳ
iＮxから成る第１絶縁層１４ａ及びＴa2Ｏ5 から成る第
２絶縁層１４ｂを形成した。先ず、第１層目の第１絶縁
層１４ａは以下のようにして形成した。透明電極１２が
形成されたガラス基板１１をスパッタ装置にセットし 2
00℃に30分間保持した後、その真空槽内を 3.5×10-3Ｐ
a まで排気した。その後、Ａrガスを60cc/min、Ｎ2 ガ
スを 140cc/minの割合で真空槽内に導入しつつ排気バル
ブを調整し真空槽内の圧力を0.75Ｐa に設定した。ター
ゲットとしてはＳi を用い高周波電力をターゲット単位
面積あたり1.55Ｗ/cm2投入しプリスパッタを10分間行っ
た後、7.63nm/minの堆積速度の条件にて成膜を行い第１
絶縁層１４ａを 100nm堆積した。
io Frequency：高周波）マグネトロンスパッタ法にてＳ
iＮxから成る第１絶縁層１４ａ及びＴa2Ｏ5 から成る第
２絶縁層１４ｂを形成した。先ず、第１層目の第１絶縁
層１４ａは以下のようにして形成した。透明電極１２が
形成されたガラス基板１１をスパッタ装置にセットし 2
00℃に30分間保持した後、その真空槽内を 3.5×10-3Ｐ
a まで排気した。その後、Ａrガスを60cc/min、Ｎ2 ガ
スを 140cc/minの割合で真空槽内に導入しつつ排気バル
ブを調整し真空槽内の圧力を0.75Ｐa に設定した。ター
ゲットとしてはＳi を用い高周波電力をターゲット単位
面積あたり1.55Ｗ/cm2投入しプリスパッタを10分間行っ
た後、7.63nm/minの堆積速度の条件にて成膜を行い第１
絶縁層１４ａを 100nm堆積した。
【００１１】次に、第２層目の第２絶縁層１４ｂは以下
のようにして形成した。上記各層が形成されたガラス基
板１１をスパッタ装置内にセットし 200℃に30分間保持
した後、その真空槽内を３×10-2Ｐa まで排気した。そ
の後、Ａr ガスを 180cc/min、Ｏ2 ガスを20cc/minの割
合で真空槽内に導入しつつ排気バルブを調整し真空槽内
の圧力を１Ｐa に設定した。ターゲットとしてはＴa2Ｏ
5 から成る焼結ターゲットを用い高周波電力をターゲッ
ト単位面積あたり2.07Ｗ/cm2投入しプリスパッタを10分
間行った後、5.76nm/minの堆積速度の条件にて成膜を行
い第２絶縁層１４ｂを 500nm堆積した。
のようにして形成した。上記各層が形成されたガラス基
板１１をスパッタ装置内にセットし 200℃に30分間保持
した後、その真空槽内を３×10-2Ｐa まで排気した。そ
の後、Ａr ガスを 180cc/min、Ｏ2 ガスを20cc/minの割
合で真空槽内に導入しつつ排気バルブを調整し真空槽内
の圧力を１Ｐa に設定した。ターゲットとしてはＴa2Ｏ
5 から成る焼結ターゲットを用い高周波電力をターゲッ
ト単位面積あたり2.07Ｗ/cm2投入しプリスパッタを10分
間行った後、5.76nm/minの堆積速度の条件にて成膜を行
い第２絶縁層１４ｂを 500nm堆積した。
【００１２】次に、上記絶縁層１４ａ，１４ｂ上に第２
発光層１５を形成した。第２発光層１５は上記第１発光
層１３と同一の方法にて成膜し 800nm堆積した。更に、
上記第２発光層１５上にＡl を用いた電子ビーム蒸着法
により背面電極１６を形成した。蒸着材料としては高純
度の金属アルミニウムを用いた。上記第２絶縁層１４ｂ
まで形成されたガラス基板１１と蒸着材料とを電子ビー
ム蒸着装置内にセットし、その真空槽内を 6.7×10-4Ｐ
a 以下まで排気した後、成膜速度が３nm/sec以上となる
ように電子ビームの出力を調整しＡl 膜を 300nm堆積し
た。このＡl 膜をフォトリソグラフィの手法を用いてパ
ターニングすることにより背面電極１６とした。
発光層１５を形成した。第２発光層１５は上記第１発光
層１３と同一の方法にて成膜し 800nm堆積した。更に、
上記第２発光層１５上にＡl を用いた電子ビーム蒸着法
により背面電極１６を形成した。蒸着材料としては高純
度の金属アルミニウムを用いた。上記第２絶縁層１４ｂ
まで形成されたガラス基板１１と蒸着材料とを電子ビー
ム蒸着装置内にセットし、その真空槽内を 6.7×10-4Ｐ
a 以下まで排気した後、成膜速度が３nm/sec以上となる
ように電子ビームの出力を調整しＡl 膜を 300nm堆積し
た。このＡl 膜をフォトリソグラフィの手法を用いてパ
ターニングすることにより背面電極１６とした。
【００１３】本実施例に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子
１００では絶縁層を１４ａ，１４ｂの２層構造としてい
る。これは以下の理由による。ＺnＳ から成る発光層上
に直接、Ｔa2Ｏ5 から成る絶縁層膜をスパッタリング法
にて形成する。この時、真空槽内に導入されるＯ2 ガス
がプラズマ化されることにより発光層と絶縁層との界面
に微量の硫酸亜鉛(ＺnＳＯ4)が生成する。この生成され
たＺnＳＯ4は、水に対する溶解度が大きいため後工程の
背面電極のパターニングの際に、発光層と絶縁層との界
面で剥離が発生する。この剥離防止のため、上記薄膜Ｅ
Ｌディスプレイ素子１００では、ＺnＳ から成る発光層
直上にはその発光層と絶縁層との界面にＺnＳＯ4を生成
しないＳiＮxから成る第１絶縁層を形成し、その上に比
誘電率の大きいＴa2Ｏ5 から成る第２絶縁層を形成した
ものである。従って、発光層との界面にＺnＳＯ4を生成
しない絶縁層である、例えば、窒化珪素、硫化タンタル
などを用いた場合にはその絶縁層を１層のみとしても何
ら問題はない。又、後工程で水を用いることのないプロ
セス、例えば、ステンレスなどのマスクを用いて特定の
領域にのみ背面電極をスパッタ又は蒸着し形成するよう
なプロセスならば、Ｔa2Ｏ5 から成る絶縁層の１層でも
良い。このようにして得られた薄膜ＥＬディスプレイ素
子１００の透明電極１２と背面電極１６の間に通電し発
光させたところ絶縁破壊や輝度ムラもなく安定した発光
が観察できた。尚、本発明の薄膜ＥＬディスプレイ素子
においては、従来の積層構造と同様に絶縁性基板上で上
下対称な層構造であるため、電流−電圧特性が上下両方
向共に同じとなる。このため、薄膜ＥＬディスプレイ素
子を駆動する駆動回路は従来どおりの簡単なもので良
い。
１００では絶縁層を１４ａ，１４ｂの２層構造としてい
る。これは以下の理由による。ＺnＳ から成る発光層上
に直接、Ｔa2Ｏ5 から成る絶縁層膜をスパッタリング法
にて形成する。この時、真空槽内に導入されるＯ2 ガス
がプラズマ化されることにより発光層と絶縁層との界面
に微量の硫酸亜鉛(ＺnＳＯ4)が生成する。この生成され
たＺnＳＯ4は、水に対する溶解度が大きいため後工程の
背面電極のパターニングの際に、発光層と絶縁層との界
面で剥離が発生する。この剥離防止のため、上記薄膜Ｅ
Ｌディスプレイ素子１００では、ＺnＳ から成る発光層
直上にはその発光層と絶縁層との界面にＺnＳＯ4を生成
しないＳiＮxから成る第１絶縁層を形成し、その上に比
誘電率の大きいＴa2Ｏ5 から成る第２絶縁層を形成した
ものである。従って、発光層との界面にＺnＳＯ4を生成
しない絶縁層である、例えば、窒化珪素、硫化タンタル
などを用いた場合にはその絶縁層を１層のみとしても何
ら問題はない。又、後工程で水を用いることのないプロ
セス、例えば、ステンレスなどのマスクを用いて特定の
領域にのみ背面電極をスパッタ又は蒸着し形成するよう
なプロセスならば、Ｔa2Ｏ5 から成る絶縁層の１層でも
良い。このようにして得られた薄膜ＥＬディスプレイ素
子１００の透明電極１２と背面電極１６の間に通電し発
光させたところ絶縁破壊や輝度ムラもなく安定した発光
が観察できた。尚、本発明の薄膜ＥＬディスプレイ素子
においては、従来の積層構造と同様に絶縁性基板上で上
下対称な層構造であるため、電流−電圧特性が上下両方
向共に同じとなる。このため、薄膜ＥＬディスプレイ素
子を駆動する駆動回路は従来どおりの簡単なもので良
い。
【００１４】図２は、本発明品の薄膜ＥＬディスプレイ
素子と従来品の薄膜ＥＬディスプレイ素子とにおける印
加電圧と発光輝度との関係を示した特性図である。本発
明品の薄膜ＥＬディスプレイ素子は絶縁層が１層である
ため発光層内の電界強度が発光開始電界強度を越えた時
点からは低い駆動電圧で高輝度が得られている。このた
め、飽和輝度領域（本発明品と従来品との特性曲線が交
差している発光輝度以上の領域）において、本発明品は
従来品と比べ、同じ駆動電圧で高い発光輝度が得られて
いる。
素子と従来品の薄膜ＥＬディスプレイ素子とにおける印
加電圧と発光輝度との関係を示した特性図である。本発
明品の薄膜ＥＬディスプレイ素子は絶縁層が１層である
ため発光層内の電界強度が発光開始電界強度を越えた時
点からは低い駆動電圧で高輝度が得られている。このた
め、飽和輝度領域（本発明品と従来品との特性曲線が交
差している発光輝度以上の領域）において、本発明品は
従来品と比べ、同じ駆動電圧で高い発光輝度が得られて
いる。
【００１５】図３は、本発明に係る薄膜ＥＬディスプレ
イ素子の第２の実施例の断面構造を示した模式図であ
る。本実施例に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子２００
は、第１の実施例の薄膜ＥＬディスプレイ素子１００に
おける第１発光層の発光色と第２発光層の発光色とを変
えた例である。尚、第１の実施例の薄膜ＥＬディスプレ
イ素子１００と同じ構成から成る各層には同じ符号を付
してその説明を省略する。ガラス基板１１上にはＩＴＯ
透明導電膜から成る透明電極１２が形成されている。そ
の上にはＴb,Ｏ,Ｆ が添加されたＺnＳ から成る第１発
光層１３、ＳiＮx化学式で表されるシリコン窒化物から
成る第１絶縁層１４ａ、Ａl2Ｏ3 が添加されたＴa2Ｏ5
から成る第２絶縁層１４ｂ、Ｍn が添加されたＺnＳ か
ら成る第２発光層１５′、Ａl から成る背面電極１６が
順次積層され形成されている。
イ素子の第２の実施例の断面構造を示した模式図であ
る。本実施例に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子２００
は、第１の実施例の薄膜ＥＬディスプレイ素子１００に
おける第１発光層の発光色と第２発光層の発光色とを変
えた例である。尚、第１の実施例の薄膜ＥＬディスプレ
イ素子１００と同じ構成から成る各層には同じ符号を付
してその説明を省略する。ガラス基板１１上にはＩＴＯ
透明導電膜から成る透明電極１２が形成されている。そ
の上にはＴb,Ｏ,Ｆ が添加されたＺnＳ から成る第１発
光層１３、ＳiＮx化学式で表されるシリコン窒化物から
成る第１絶縁層１４ａ、Ａl2Ｏ3 が添加されたＴa2Ｏ5
から成る第２絶縁層１４ｂ、Ｍn が添加されたＺnＳ か
ら成る第２発光層１５′、Ａl から成る背面電極１６が
順次積層され形成されている。
【００１６】次に、上述の薄膜ＥＬディスプレイ素子２
００の製造方法を以下に述べる。薄膜ＥＬディスプレイ
素子２００の基本的な層構造は、上述の薄膜ＥＬディス
プレイ素子１００と同様であり、ガラス基板１１上に透
明電極１２、第１発光層１３、第１絶縁層１４ａ、第２
絶縁層１４ｂ、第２発光層１５′及び背面電極１６が形
成されている。このうち、透明電極１２、第１発光層１
３、第１絶縁層１４ａ及び第２絶縁層１４ｂの成膜は第
１の実施例と同様の方法にて形成した。第２発光層１
５′は電子ビーム蒸着法にて形成し 600nm堆積した。具
体的には、ＺnＳ 粉末中に 0.5〜１モル％のＭn 粉を混
入しよく混合した後、成型・焼結したペレットを蒸発材
として用いた。第２絶縁層１４ｂまでが形成されたガラ
ス基板１１を真空蒸着槽内で 200℃に保持し、その真空
槽内を 1.3×10-3Ｐa 以下の圧力まで排気した。この
後、堆積速度0.1〜0.5nm/secの条件で電子ビーム蒸着を
行った。次に、上記第２発光層１５′上に背面電極１６
を形成した。この背面電極１６は第１の実施例と同様の
方法にて形成した。尚、第２発光層１５′以外の各層の
膜厚は第１の実施例と同一に形成した。
００の製造方法を以下に述べる。薄膜ＥＬディスプレイ
素子２００の基本的な層構造は、上述の薄膜ＥＬディス
プレイ素子１００と同様であり、ガラス基板１１上に透
明電極１２、第１発光層１３、第１絶縁層１４ａ、第２
絶縁層１４ｂ、第２発光層１５′及び背面電極１６が形
成されている。このうち、透明電極１２、第１発光層１
３、第１絶縁層１４ａ及び第２絶縁層１４ｂの成膜は第
１の実施例と同様の方法にて形成した。第２発光層１
５′は電子ビーム蒸着法にて形成し 600nm堆積した。具
体的には、ＺnＳ 粉末中に 0.5〜１モル％のＭn 粉を混
入しよく混合した後、成型・焼結したペレットを蒸発材
として用いた。第２絶縁層１４ｂまでが形成されたガラ
ス基板１１を真空蒸着槽内で 200℃に保持し、その真空
槽内を 1.3×10-3Ｐa 以下の圧力まで排気した。この
後、堆積速度0.1〜0.5nm/secの条件で電子ビーム蒸着を
行った。次に、上記第２発光層１５′上に背面電極１６
を形成した。この背面電極１６は第１の実施例と同様の
方法にて形成した。尚、第２発光層１５′以外の各層の
膜厚は第１の実施例と同一に形成した。
【００１７】上記薄膜ＥＬディスプレイ素子２００に電
圧を印加することにより第１発光層１３からは緑色、第
２発光層１５′からは黄橙色の発光色がそれぞれ得られ
る。このため、人間の目にはこれらの混色である黄色に
見える。この黄色の色合いは、緑色の発光輝度と黄橙色
の発光輝度との比で決まる。つまり、緑色発光の第１発
光層１３の膜厚と黄橙色発光の第２発光層１５′の膜厚
とを替えたものを作成すると、図４に示されたように、
ＣＩＥ（国際照明委員会）ｘｙ色度図の座標上の緑色と
黄橙色を結ぶ線上における任意の発光色を得ることが可
能となる。尚、色合いの変化は、上述の膜厚を替える他
に印加電圧の条件を変化するなどの調整によっても行う
ことができる。
圧を印加することにより第１発光層１３からは緑色、第
２発光層１５′からは黄橙色の発光色がそれぞれ得られ
る。このため、人間の目にはこれらの混色である黄色に
見える。この黄色の色合いは、緑色の発光輝度と黄橙色
の発光輝度との比で決まる。つまり、緑色発光の第１発
光層１３の膜厚と黄橙色発光の第２発光層１５′の膜厚
とを替えたものを作成すると、図４に示されたように、
ＣＩＥ（国際照明委員会）ｘｙ色度図の座標上の緑色と
黄橙色を結ぶ線上における任意の発光色を得ることが可
能となる。尚、色合いの変化は、上述の膜厚を替える他
に印加電圧の条件を変化するなどの調整によっても行う
ことができる。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る薄膜ＥＬディ
スプレイ素子の断面構造を示した模式図である。
スプレイ素子の断面構造を示した模式図である。
【図２】同実施例に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子と従
来の薄膜ＥＬディスプレイ素子とにおける印加電圧と発
光輝度との関係を示した特性図である。
来の薄膜ＥＬディスプレイ素子とにおける印加電圧と発
光輝度との関係を示した特性図である。
【図３】本発明に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子の断面
構造における他の実施例を示した模式図である。
構造における他の実施例を示した模式図である。
【図４】図３の層構造の薄膜ＥＬディスプレイ素子を発
光させたときの発光スペクトルをＣＩＥｘｙ色度図の座
標上にプロットした説明図である。
光させたときの発光スペクトルをＣＩＥｘｙ色度図の座
標上にプロットした説明図である。
【図５】従来の薄膜ＥＬディスプレイ素子の断面構造を
示した模式図である。
示した模式図である。
１１…ガラス基板（絶縁性基板） １２…透明電極 １３…第１発光層 １４ａ…第１絶縁層 １４ｂ…第２絶縁層 １５…第２発光層 １６…背面電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 正 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−157996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−52892（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−136100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁性基板上で積層構造を成し、少なく
とも光取り出し側の材料を光学的に透明とした薄膜ＥＬ
ディスプレイ素子であって、 前記積層構造は、光取り出し側から透明絶縁性基板、透
明電極、１層以上の透明電極側発光層、少なくとも１層
から成る絶縁層、１層以上の背面電極側発光層、背面電
極とから成り、 前記背面電極はパターニング工程により所望の形状に形
成され、前記絶縁層は少なくとも２層から成り、そのうち前記透
明電極側発光層に接する層は、酸化物でない ことを特徴
とする薄膜ＥＬディスプレイ素子。 - 【請求項２】 前記絶縁層を形成する層のうち前記透明
電極側発光層に接しない層は、前記透明電極側発光層に
接する層よりも誘電率の大きい材料から成ることを特徴
とする請求項１に記載の薄膜ＥＬディスプレイ素子。 - 【請求項３】 絶縁性基板上で積層構造を成し、少なく
とも光取り出し側の材料を光学的に透明とした薄膜ＥＬ
ディスプレイ素子を製造する方法であって、 透明絶縁性基板の上に、透明電極、１層以上の透明電極
側発光層、少なくとも１層から成り前記透明電極側発光
層に接する側が非酸化物で構成された絶縁層、１層以上
の背面電極側発光層、背面電極をこれらの順に積層構造
を成すように成膜する工程と、 上記積層構造を成膜後に前記背面電極を所定形状にパタ
ーニングする工程と、を備え、 前記絶縁層を少なくとも２層として、前記透明電極側発
光層に接する層は非酸化物で構成され、前記背面電極側
発光層に接する層は酸化物で構成され、前記酸化物層を
成膜する際には成膜雰囲気が酸素を含む雰囲気であり、
前記背面電極のパターニングは水を用いるプロセスにて
行うことを 特徴とする薄膜ＥＬディスプレイ素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19313692A JP3308308B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 薄膜ｅｌディスプレイ素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19313692A JP3308308B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 薄膜ｅｌディスプレイ素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613185A JPH0613185A (ja) | 1994-01-21 |
| JP3308308B2 true JP3308308B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=16302881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19313692A Expired - Fee Related JP3308308B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 薄膜ｅｌディスプレイ素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3308308B2 (ja) |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP19313692A patent/JP3308308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0613185A (ja) | 1994-01-21 |
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