JP3496492B2 - Ｅｌ素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ（エレクトロ
ルミネッセンス）素子の製造方法に関し、特にＥＬ素子
の高輝度化に関する。
ルミネッセンス）素子の製造方法に関し、特にＥＬ素子
の高輝度化に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＥＬ素子は、基板上に第１電極、第１絶
縁層、発光層、第２絶縁層、第２電極を積層することに
よって構成されている。このようなＥＬ素子において、
それぞれの膜表面が光学的に平滑で、かつ膜界面におい
て屈折率が不連続であると、膜界面での反射による光の
閉じこめが発生し、高輝度化を図ることができないとい
う問題がある。
縁層、発光層、第２絶縁層、第２電極を積層することに
よって構成されている。このようなＥＬ素子において、
それぞれの膜表面が光学的に平滑で、かつ膜界面におい
て屈折率が不連続であると、膜界面での反射による光の
閉じこめが発生し、高輝度化を図ることができないとい
う問題がある。
【０００３】このような問題を解決するものとして、特
開昭６１−１５６６９１号公報、特開平１−１８６５８
８号公報には、基板表面に凹凸を形成して高輝度化を図
るようにしたものが記載されている。しかしながら、こ
のように基板表面に凹凸を形成すると、その上に形成さ
れている第１電極に凹凸が形成されるため、その凹凸部
分で電界集中が生じ、素子破壊が生じる可能性がある。
開昭６１−１５６６９１号公報、特開平１−１８６５８
８号公報には、基板表面に凹凸を形成して高輝度化を図
るようにしたものが記載されている。しかしながら、こ
のように基板表面に凹凸を形成すると、その上に形成さ
れている第１電極に凹凸が形成されるため、その凹凸部
分で電界集中が生じ、素子破壊が生じる可能性がある。
【０００４】また、特開平３−２２５７９１号公報に
は、発光層表面を白濁を示す程度に粗面化して高輝度化
を図るようにしたものが記載されている。しかしなが
ら、このものにおいては、それほどの輝度向上がなく、
凹凸形成による白濁のため、ＥＬ素子の透明性が損なわ
れ、またハロー現象によりコントラストが低下するとい
う問題がある。
は、発光層表面を白濁を示す程度に粗面化して高輝度化
を図るようにしたものが記載されている。しかしなが
ら、このものにおいては、それほどの輝度向上がなく、
凹凸形成による白濁のため、ＥＬ素子の透明性が損なわ
れ、またハロー現象によりコントラストが低下するとい
う問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
みたもので、素子破壊、コントラストの低下といった不
具合を生じることなく、素子の高輝度化を図ることを目
的とする。
みたもので、素子破壊、コントラストの低下といった不
具合を生じることなく、素子の高輝度化を図ることを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】一般にＥＬ素子の発光層
は、ＺｎＳやＳｒＳ等を発光母材とする柱状多結晶膜か
らなり、その表面には粒界部による凹凸が存在する。こ
の凹凸高さは、熱処理で結晶成長することにより増大
し、最大で約１２０〜１５０ｎｍ（平均で約３０〜５０
ｎｍ）にも達する。
は、ＺｎＳやＳｒＳ等を発光母材とする柱状多結晶膜か
らなり、その表面には粒界部による凹凸が存在する。こ
の凹凸高さは、熱処理で結晶成長することにより増大
し、最大で約１２０〜１５０ｎｍ（平均で約３０〜５０
ｎｍ）にも達する。
【０００７】本発明者等は、この凹凸が破壊起点となる
のではないかと考え、発光層表面を研磨し、その凹凸を
なくす実験を試みた。その結果、他のほとんど全ての特
性は変わらず、輝度だけが２／３〜１／２程度まで落ち
込むことが分かった。そこで、逆に、輝度向上を狙っ
て、発光層表面の凹凸を大きくすることを試みた。しか
し、凹凸を大きくするにつれて、どんどん白濁化してい
き、輝度も微小な発光輝点が増えるだけで全体的にほと
んど向上せず、その輝点近傍が破壊起点となることが分
かった。これは、自然に発光層表面にできた凹凸による
散乱により、既に光取り出し効率が高められているから
である。
のではないかと考え、発光層表面を研磨し、その凹凸を
なくす実験を試みた。その結果、他のほとんど全ての特
性は変わらず、輝度だけが２／３〜１／２程度まで落ち
込むことが分かった。そこで、逆に、輝度向上を狙っ
て、発光層表面の凹凸を大きくすることを試みた。しか
し、凹凸を大きくするにつれて、どんどん白濁化してい
き、輝度も微小な発光輝点が増えるだけで全体的にほと
んど向上せず、その輝点近傍が破壊起点となることが分
かった。これは、自然に発光層表面にできた凹凸による
散乱により、既に光取り出し効率が高められているから
である。
【０００８】これに対し、絶縁層はアモルファスである
ため、粒界による凹凸はなく、絶縁層と発光層の界面は
光学的にフラットな面が形成されている。このため、臨
界角以下で発光層から放射された光は、絶縁層との屈折
率差からその界面で反射して閉じ込められてしまう。そ
こで、本発明者等は、基板に近い側の絶縁層と発光層の
間の膜界面が光学的に平滑である点に着目し、その界面
に微小な凹凸を形成すれば、第１電極には凹凸が形成さ
れないため素子破壊の問題が生じることなく、また微小
な凹凸によって白濁が生じることなく、素子の高輝度化
を図ることができると考えた。
ため、粒界による凹凸はなく、絶縁層と発光層の界面は
光学的にフラットな面が形成されている。このため、臨
界角以下で発光層から放射された光は、絶縁層との屈折
率差からその界面で反射して閉じ込められてしまう。そ
こで、本発明者等は、基板に近い側の絶縁層と発光層の
間の膜界面が光学的に平滑である点に着目し、その界面
に微小な凹凸を形成すれば、第１電極には凹凸が形成さ
れないため素子破壊の問題が生じることなく、また微小
な凹凸によって白濁が生じることなく、素子の高輝度化
を図ることができると考えた。
【０００９】本発明はこのような検討をもとになされた
もので、請求項１に記載の発明においては、基板に近い
順に、第１電極、絶縁層、発光層、第２電極を備えてな
るＥＬ素子の製造方法において、絶縁層の表面をエッチ
ングしてその表面に凹凸を形成し、この凹凸が形成され
た絶縁層の上に前記発光層を成膜することを特徴とす
る。このことにより、絶縁層と発光層の界面に凹凸が形
成するされたＥＬ素子を製造することができる。このよ
うに絶縁層と発光層の界面に凹凸を形成することによっ
て、輝度を向上させることができる。また凹凸の高さを
微小なものとすれば白濁やハロー現象を抑制することが
できる。具体的には、請求項２に記載の発明のように、
凹凸の高さを１００〜４００ｎｍにする。このように凹
凸の高さを１００ｎｍ以上にすることにより、光の散乱
を用いて光取り出し効率を向上させ高輝度化を図ること
ができ、また凹凸の高さを４００ｎｍ以下にすることに
よってハロー現象を防止でき、コントラストの低下を防
ぐことができる。
もので、請求項１に記載の発明においては、基板に近い
順に、第１電極、絶縁層、発光層、第２電極を備えてな
るＥＬ素子の製造方法において、絶縁層の表面をエッチ
ングしてその表面に凹凸を形成し、この凹凸が形成され
た絶縁層の上に前記発光層を成膜することを特徴とす
る。このことにより、絶縁層と発光層の界面に凹凸が形
成するされたＥＬ素子を製造することができる。このよ
うに絶縁層と発光層の界面に凹凸を形成することによっ
て、輝度を向上させることができる。また凹凸の高さを
微小なものとすれば白濁やハロー現象を抑制することが
できる。具体的には、請求項２に記載の発明のように、
凹凸の高さを１００〜４００ｎｍにする。このように凹
凸の高さを１００ｎｍ以上にすることにより、光の散乱
を用いて光取り出し効率を向上させ高輝度化を図ること
ができ、また凹凸の高さを４００ｎｍ以下にすることに
よってハロー現象を防止でき、コントラストの低下を防
ぐことができる。
【００１０】ここで、凹凸の高さを４００ｎｍ以下にす
ることによって輝度性能の向上とハロー現象の防止を同
時に達成できる理由は、次のように考えられる。本来、
凹凸形成による輝度性能の向上とハロー現象はどちらも
ＥＬ素子内に閉じ込められた光が外部に取り出されるこ
とによって生じる。しかしながら、ハロー現象は主に基
板の表裏面での反射によって生じ、一方で、輝度性能の
向上に関わる光散乱は発光層内での散乱によって生じる
ため、後者は前者に比べて散乱の発生する回数が著しく
増加する。そのため、凹凸の高さを４００ｎｍ以下にす
ることによって輝度性能の向上に関わる光散乱のみが効
率よくおこるものと考えられる。
ることによって輝度性能の向上とハロー現象の防止を同
時に達成できる理由は、次のように考えられる。本来、
凹凸形成による輝度性能の向上とハロー現象はどちらも
ＥＬ素子内に閉じ込められた光が外部に取り出されるこ
とによって生じる。しかしながら、ハロー現象は主に基
板の表裏面での反射によって生じ、一方で、輝度性能の
向上に関わる光散乱は発光層内での散乱によって生じる
ため、後者は前者に比べて散乱の発生する回数が著しく
増加する。そのため、凹凸の高さを４００ｎｍ以下にす
ることによって輝度性能の向上に関わる光散乱のみが効
率よくおこるものと考えられる。
【００１１】また、請求項１に記載の発明においては、
絶縁層を主構成材料と凹凸形成材料にて形成し、主構成
材料を優先的にエッチングして、絶縁層の表面に凹凸を
形成することを特徴としている。このようにエッチング
速度の違いを利用して上述した凹凸を容易に形成するこ
とができる。
絶縁層を主構成材料と凹凸形成材料にて形成し、主構成
材料を優先的にエッチングして、絶縁層の表面に凹凸を
形成することを特徴としている。このようにエッチング
速度の違いを利用して上述した凹凸を容易に形成するこ
とができる。
【００１２】この場合、請求項３に記載の発明のよう
に、絶縁層を非晶質にて形成すれば、凹凸形成材料に比
べて主構成材料のエッチング速度をより向上させ、効果
的に凹凸を形成することができる。なお、凹凸形成材料
としては、請求項４に記載のように、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ
のいずれか１つを含む化合物を用いることができ、主構
成材料としては、請求項５に記載のように、Ｔａ、Ｓ
ｉ、Ａｌのいずれか１つを含む化合物を用いることがで
きる。また、絶縁層としては、請求項６に記載のように
主構成材料と凹凸形成材料とをターゲットとしてスパッ
タ法を用いて成膜することができる。さらに、絶縁層の
エッチングとしては、請求項７に記載のように、ドライ
エッチングを用いて行うことができ、この場合、ドライ
エッチングに用いるガスとしては、請求項８に記載のよ
うに、少なくともＣＦ4 ガスとＯ2 ガスのいずれかを用
いることができる。
に、絶縁層を非晶質にて形成すれば、凹凸形成材料に比
べて主構成材料のエッチング速度をより向上させ、効果
的に凹凸を形成することができる。なお、凹凸形成材料
としては、請求項４に記載のように、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ
のいずれか１つを含む化合物を用いることができ、主構
成材料としては、請求項５に記載のように、Ｔａ、Ｓ
ｉ、Ａｌのいずれか１つを含む化合物を用いることがで
きる。また、絶縁層としては、請求項６に記載のように
主構成材料と凹凸形成材料とをターゲットとしてスパッ
タ法を用いて成膜することができる。さらに、絶縁層の
エッチングとしては、請求項７に記載のように、ドライ
エッチングを用いて行うことができ、この場合、ドライ
エッチングに用いるガスとしては、請求項８に記載のよ
うに、少なくともＣＦ4 ガスとＯ2 ガスのいずれかを用
いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る
ＥＬ素子の断面構造を示す。ＥＬ素子は、ガラス基板１
の上に、第１電極としてのＩＴＯ電極２、第１絶縁層と
してのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３、ＺｎＳ：Ｔｂ発光
層４、第２絶縁層としてのＳｉＯＮ膜５ａとＴａ／Ｓｎ
／Ｏ複合酸化膜５ｂ、および第２電極としてのＡｌ背面
電極６が、順に積層して形成されたものである。
基づいて説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る
ＥＬ素子の断面構造を示す。ＥＬ素子は、ガラス基板１
の上に、第１電極としてのＩＴＯ電極２、第１絶縁層と
してのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３、ＺｎＳ：Ｔｂ発光
層４、第２絶縁層としてのＳｉＯＮ膜５ａとＴａ／Ｓｎ
／Ｏ複合酸化膜５ｂ、および第２電極としてのＡｌ背面
電極６が、順に積層して形成されたものである。
【００１４】第１絶縁層としてのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸
化膜３の表面には、複数の凹凸３ａが一様に形成されて
おり、発光層４との界面が微小な凹凸形状になってい
る。また、凹凸３ａは高さが１００〜４００ｎｍで、各
凸部における最大幅（すそ部分の幅）は、その高さと略
等しく１００〜４００ｎｍになっている。なお、第１電
極としてのＩＴＯ電極２と絶縁層としてのＴａ／Ｓｎ／
Ｏ複合酸化膜３の界面は概略平滑となっている。
化膜３の表面には、複数の凹凸３ａが一様に形成されて
おり、発光層４との界面が微小な凹凸形状になってい
る。また、凹凸３ａは高さが１００〜４００ｎｍで、各
凸部における最大幅（すそ部分の幅）は、その高さと略
等しく１００〜４００ｎｍになっている。なお、第１電
極としてのＩＴＯ電極２と絶縁層としてのＴａ／Ｓｎ／
Ｏ複合酸化膜３の界面は概略平滑となっている。
【００１５】次に、上記したＥＬ素子の製造方法につい
て説明する。まず、ガラス基板１上に反応性スパッタ法
によってＩＴＯ電極２を形成する。そして、ＩＴＯ電極
２の表面を研磨によって平滑化し、厚さを２００ｎｍ程
度にする。この後、Ｔａ2 Ｏ5 （９０ｗｔ％）／ＳｎＯ
2 （１０ｗｔ％）混合ターゲットを用い、スパッタ法に
よって厚さ５００ｎｍ程のＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３
を形成する。さらに、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３が成
膜された基板を、１３．５６ＭＨｚのＲＦ放電によって
励起されたＣＦ4 （８５％）／Ｏ2 （１５％）ガスプラ
ズマ内に３０秒さらし、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３の
膜表面をドライエッチングによって粗面化し、凹凸３ａ
を形成する。この場合、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３の
膜厚は、エッチングによって１００ｎｍ程度減少し、４
００ｎｍ程度となる。
て説明する。まず、ガラス基板１上に反応性スパッタ法
によってＩＴＯ電極２を形成する。そして、ＩＴＯ電極
２の表面を研磨によって平滑化し、厚さを２００ｎｍ程
度にする。この後、Ｔａ2 Ｏ5 （９０ｗｔ％）／ＳｎＯ
2 （１０ｗｔ％）混合ターゲットを用い、スパッタ法に
よって厚さ５００ｎｍ程のＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３
を形成する。さらに、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３が成
膜された基板を、１３．５６ＭＨｚのＲＦ放電によって
励起されたＣＦ4 （８５％）／Ｏ2 （１５％）ガスプラ
ズマ内に３０秒さらし、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３の
膜表面をドライエッチングによって粗面化し、凹凸３ａ
を形成する。この場合、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３の
膜厚は、エッチングによって１００ｎｍ程度減少し、４
００ｎｍ程度となる。
【００１６】続いて、Ｔｂを微量に含んだＺｎＳターゲ
ットを用い、スパッタ法によって厚さ７００ｎｍ程度の
ＺｎＳ：Ｔｂ発光層４を形成する。さらに、Ｓｉターゲ
ットを用い、反応性スパッタ法によって厚さ１００ｎｍ
程度のＳｉＯＮ膜５ａを形成し、その上に第１絶縁層３
と同様の方法で厚さ２００ｎｍのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸
化膜５ｂを形成する。最後に、スパッタ法によって厚さ
４５０ｎｍのＡｌ背面電極６を形成する。
ットを用い、スパッタ法によって厚さ７００ｎｍ程度の
ＺｎＳ：Ｔｂ発光層４を形成する。さらに、Ｓｉターゲ
ットを用い、反応性スパッタ法によって厚さ１００ｎｍ
程度のＳｉＯＮ膜５ａを形成し、その上に第１絶縁層３
と同様の方法で厚さ２００ｎｍのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸
化膜５ｂを形成する。最後に、スパッタ法によって厚さ
４５０ｎｍのＡｌ背面電極６を形成する。
【００１７】上記した製造方法によれば、アモルファス
構造のＴａ2 Ｏ5 にＳｎＯ2 という固形物を散在させた
構成の絶縁層（Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜）を使用して
いるため、その表面をドライエッチングしたときに、エ
ッチング速度の違いによって絶縁層の表面に微小な凹凸
を形成することができる。すなわち、一般に絶縁層はア
モルファスであるため、通常のエッチングでは一様にエ
ッチングされてしまうため凹凸は形成されないが、上記
した製造方法のように、絶縁層を、Ｔａ2 Ｏ5（主構成
材料）とＳｎＯ2 （凹凸を形成するための材料）で構成
し、Ｔａ2 Ｏ5をＳｎＯ2 に対し優先的にエッチングす
ることによって、絶縁層の表面に凹凸を形成することが
できる。
構造のＴａ2 Ｏ5 にＳｎＯ2 という固形物を散在させた
構成の絶縁層（Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜）を使用して
いるため、その表面をドライエッチングしたときに、エ
ッチング速度の違いによって絶縁層の表面に微小な凹凸
を形成することができる。すなわち、一般に絶縁層はア
モルファスであるため、通常のエッチングでは一様にエ
ッチングされてしまうため凹凸は形成されないが、上記
した製造方法のように、絶縁層を、Ｔａ2 Ｏ5（主構成
材料）とＳｎＯ2 （凹凸を形成するための材料）で構成
し、Ｔａ2 Ｏ5をＳｎＯ2 に対し優先的にエッチングす
ることによって、絶縁層の表面に凹凸を形成することが
できる。
【００１８】なお、図１には明確に示されていないが、
Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３と発光層４の界面に形成さ
れた凹凸３ａは、その上に積層される膜にもある程度踏
襲されていくので、発光層４の上部界面にも凹凸が形成
される。図２に、上述した方法で作成されたＥＬ素子の
印加電圧−輝度曲線Ａを示す。また、第１絶縁層３をＣ
Ｆ4 ／Ｏ2 プラズマにさらさなかったＥＬ素子（以下、
比較例という）の印加電圧−輝度曲線を図中にＢとして
示す。なお、比較例においては、第１絶縁層３の膜厚を
３００ｎｍとしている。
Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３と発光層４の界面に形成さ
れた凹凸３ａは、その上に積層される膜にもある程度踏
襲されていくので、発光層４の上部界面にも凹凸が形成
される。図２に、上述した方法で作成されたＥＬ素子の
印加電圧−輝度曲線Ａを示す。また、第１絶縁層３をＣ
Ｆ4 ／Ｏ2 プラズマにさらさなかったＥＬ素子（以下、
比較例という）の印加電圧−輝度曲線を図中にＢとして
示す。なお、比較例においては、第１絶縁層３の膜厚を
３００ｎｍとしている。
【００１９】この図２に示す結果から、本実施形態の方
が比較例に比べて輝度性能が約２倍高くなっていること
がわかる。また、それぞれのＥＬ素子の第１絶縁層３の
表面を走査型電子顕微鏡で観測したところ、比較例にお
ける第１絶縁層の表面は倍率５万倍においてほぼ平滑で
あったのに対し、本実施形態におけるＥＬ素子では高さ
が１００〜２００ｎｍの凹凸３ａが第１絶縁層３の表面
に一様に発生していることが確認された。
が比較例に比べて輝度性能が約２倍高くなっていること
がわかる。また、それぞれのＥＬ素子の第１絶縁層３の
表面を走査型電子顕微鏡で観測したところ、比較例にお
ける第１絶縁層の表面は倍率５万倍においてほぼ平滑で
あったのに対し、本実施形態におけるＥＬ素子では高さ
が１００〜２００ｎｍの凹凸３ａが第１絶縁層３の表面
に一様に発生していることが確認された。
【００２０】次に、凹凸３ａの大きさ（高さ）と輝度向
上効果の関係を調べたところ、図３に示す結果が得られ
た。この図３は、凹凸３ａの大きさと輝度向上率（凹凸
を形成しないＥＬ素子に対して輝度の向上した割合）の
関係を示すものである。この図３から、凹凸３ａの大き
さが少なくとも１００ｎｍ以上でないと、光取り出し効
果が得られないことがわかる。なお、凹凸３ａの大きさ
は、第１絶縁層３に含有するＳｎの量を変化させること
で調整することができ、この場合、得られた第１絶縁層
３の表面を走査型電子顕微鏡で観測することによって凹
凸３ａの大きさを知ることができる。また、凹凸３ａを
大きくするほど輝度向上率が上昇するが、ハロー現象を
防止してコントラストの低下を防ぐという観点からすれ
ば、凹凸３ａの大きさは４００ｎｍ以下が好ましい。
上効果の関係を調べたところ、図３に示す結果が得られ
た。この図３は、凹凸３ａの大きさと輝度向上率（凹凸
を形成しないＥＬ素子に対して輝度の向上した割合）の
関係を示すものである。この図３から、凹凸３ａの大き
さが少なくとも１００ｎｍ以上でないと、光取り出し効
果が得られないことがわかる。なお、凹凸３ａの大きさ
は、第１絶縁層３に含有するＳｎの量を変化させること
で調整することができ、この場合、得られた第１絶縁層
３の表面を走査型電子顕微鏡で観測することによって凹
凸３ａの大きさを知ることができる。また、凹凸３ａを
大きくするほど輝度向上率が上昇するが、ハロー現象を
防止してコントラストの低下を防ぐという観点からすれ
ば、凹凸３ａの大きさは４００ｎｍ以下が好ましい。
【００２１】以下、凹凸３ａの高さが１００ｎｍ以上４
００ｎｍ以下が望ましいとする考察について説明する。
図４に、単純マトリクスの電極構成で駆動されるＥＬデ
ィスプレイの平面構成を示し、図５に、図４のＡ−Ａ断
面を示す。なお、ＥＬディスプレイの場合、ガラス基板
１が他のガラス基板と貼り合わされてその中にシリコン
オイルなどが封入される構造となっているが、図５には
その部分を省略してある。また、図５中のガラス基板１
からＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜５ｂに付した数字は、そ
の材料の屈折率を示している。
００ｎｍ以下が望ましいとする考察について説明する。
図４に、単純マトリクスの電極構成で駆動されるＥＬデ
ィスプレイの平面構成を示し、図５に、図４のＡ−Ａ断
面を示す。なお、ＥＬディスプレイの場合、ガラス基板
１が他のガラス基板と貼り合わされてその中にシリコン
オイルなどが封入される構造となっているが、図５には
その部分を省略してある。また、図５中のガラス基板１
からＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜５ｂに付した数字は、そ
の材料の屈折率を示している。
【００２２】図５において、発光層４内の例えば発光中
心１５からは全周囲に光が出射される。その一部は符号
１１で示すように、ディスプレイを出て観察者の方に向
かうが、その光１１は発光層４が発光する全光量の一部
でしかなく、例えば全光量の１０％程度にすぎない。残
りの光は、符号１２で示すように、ガラスと空気の界面
における全反射およびＡｌ背面電極６による反射によっ
てディスプレイ内部を伝播するか、あるい符号１３で示
すようにＥＬを構成する膜（以下、ＥＬ膜という）内を
伝播するようになる。このように光１１の光量に比べて
かなり多い光量がディスプレイ内部に閉じ込められてい
る。
心１５からは全周囲に光が出射される。その一部は符号
１１で示すように、ディスプレイを出て観察者の方に向
かうが、その光１１は発光層４が発光する全光量の一部
でしかなく、例えば全光量の１０％程度にすぎない。残
りの光は、符号１２で示すように、ガラスと空気の界面
における全反射およびＡｌ背面電極６による反射によっ
てディスプレイ内部を伝播するか、あるい符号１３で示
すようにＥＬを構成する膜（以下、ＥＬ膜という）内を
伝播するようになる。このように光１１の光量に比べて
かなり多い光量がディスプレイ内部に閉じ込められてい
る。
【００２３】しかしながら、ディスプレイ内部に閉じ込
められている光もディスプレイ内部に粗面があると、外
部に取り出すことが可能になる。つまり、ＥＬ膜内を伝
播する光は、粗面に入射するとそこで散乱され、図の符
号１４で示すように光の進行方向が曲げられて、外部に
出射してくる。この現象においてディスプレイの輝度向
上に寄与する光は、ＥＬ膜内を伝播する光である。とい
うのは、この光は、図５に示すように高々３μｍ程度の
厚さのＥＬ膜に閉じ込められているため、周期が非常に
短く、１つの画素（下部電極２とＡｌ背面電極６が交差
する領域で、例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍのサイズの
もの）を横切るために何１０回とＥＬ膜内を上下動す
る。そのたびに粗面で散乱されるため、粗面の凹凸３ａ
が比較的小さくても全体では散乱光量はかなりの量に達
する。換言すれば、ＥＬ膜内を導波する光は、粗面に当
たる頻度が非常に高いため、例えば図６に示すような１
画素内の１点（ＥＬの発光波長の大きさを持つ点を想
定）２１に着目すると、この点には全周囲から導波光２
２が集まり、この点でほぼ確実に粗面で散乱されるため
この点の輝度が上昇する。
められている光もディスプレイ内部に粗面があると、外
部に取り出すことが可能になる。つまり、ＥＬ膜内を伝
播する光は、粗面に入射するとそこで散乱され、図の符
号１４で示すように光の進行方向が曲げられて、外部に
出射してくる。この現象においてディスプレイの輝度向
上に寄与する光は、ＥＬ膜内を伝播する光である。とい
うのは、この光は、図５に示すように高々３μｍ程度の
厚さのＥＬ膜に閉じ込められているため、周期が非常に
短く、１つの画素（下部電極２とＡｌ背面電極６が交差
する領域で、例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍのサイズの
もの）を横切るために何１０回とＥＬ膜内を上下動す
る。そのたびに粗面で散乱されるため、粗面の凹凸３ａ
が比較的小さくても全体では散乱光量はかなりの量に達
する。換言すれば、ＥＬ膜内を導波する光は、粗面に当
たる頻度が非常に高いため、例えば図６に示すような１
画素内の１点（ＥＬの発光波長の大きさを持つ点を想
定）２１に着目すると、この点には全周囲から導波光２
２が集まり、この点でほぼ確実に粗面で散乱されるため
この点の輝度が上昇する。
【００２４】この場合、その光量が直接外部に出射する
光１１の量に比べて十分な量になるには、凹凸３ａにあ
る程度の高さが必要であり、具体的には上述したように
１００ｎｍ以上必要となる。また、凹凸３ａの周期は、
長すぎると散乱現象が生じにくくなるため、凹凸３ａの
高さ程度かその数倍程度である必要がある。一方、ＥＬ
膜内を伝播する光は、粗面の凹凸３ａが１００ｎｍ以上
あれば、すぐに減衰し、画素周辺に若干漏れる程度であ
るが、図５の光１２に示すように、ガラスと空気の界面
における全反射およびＡｌ背面電極６による反射によっ
てディスプレイ内部を伝播する光は、周期が非常に長い
（例えば、２．２ｍｍ以上になる）ため、粗面による反
射は画素を超えて起こる。従って、この現象が生じる
と、ディスプレイ全体が散乱により光り出すハロー現象
が生じ、ディスプレイのコントラストが低下することに
なる。このハロー現象をなくすためには、界面に凹凸が
ないことが最も望ましいが、ハロー現象を生じさせる周
期が長い光に対しては、ある程度の凹凸があってもその
高さが４００ｎｍ以下程度であれば、凹凸がないのと実
質的に同様に扱うことができるため、ハロー現象による
コントラストの低下を防止することができる。
光１１の量に比べて十分な量になるには、凹凸３ａにあ
る程度の高さが必要であり、具体的には上述したように
１００ｎｍ以上必要となる。また、凹凸３ａの周期は、
長すぎると散乱現象が生じにくくなるため、凹凸３ａの
高さ程度かその数倍程度である必要がある。一方、ＥＬ
膜内を伝播する光は、粗面の凹凸３ａが１００ｎｍ以上
あれば、すぐに減衰し、画素周辺に若干漏れる程度であ
るが、図５の光１２に示すように、ガラスと空気の界面
における全反射およびＡｌ背面電極６による反射によっ
てディスプレイ内部を伝播する光は、周期が非常に長い
（例えば、２．２ｍｍ以上になる）ため、粗面による反
射は画素を超えて起こる。従って、この現象が生じる
と、ディスプレイ全体が散乱により光り出すハロー現象
が生じ、ディスプレイのコントラストが低下することに
なる。このハロー現象をなくすためには、界面に凹凸が
ないことが最も望ましいが、ハロー現象を生じさせる周
期が長い光に対しては、ある程度の凹凸があってもその
高さが４００ｎｍ以下程度であれば、凹凸がないのと実
質的に同様に扱うことができるため、ハロー現象による
コントラストの低下を防止することができる。
【００２５】なお、上記した実施形態においては、Ｔａ
を母材（主構成材料）として含む絶縁層に凹凸形成材料
としてＳｎを加えるもの示したが、凹凸形成材料として
はＳｎ以外にＩｎまたはＺｎを加えても上記実施形態と
同様の効果を得ることができる。また、Ｓｉを母材とし
て含む絶縁層、Ａｌを母材として含む絶縁層のいずれの
場合においても、凹凸形成材料としてＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ
を加えれば上記実施形態と同様の効果を得ることができ
る。
を母材（主構成材料）として含む絶縁層に凹凸形成材料
としてＳｎを加えるもの示したが、凹凸形成材料として
はＳｎ以外にＩｎまたはＺｎを加えても上記実施形態と
同様の効果を得ることができる。また、Ｓｉを母材とし
て含む絶縁層、Ａｌを母材として含む絶縁層のいずれの
場合においても、凹凸形成材料としてＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ
を加えれば上記実施形態と同様の効果を得ることができ
る。
【００２６】さらに、上記した実施形態においては、Ｔ
ａ2 Ｏ5 （９０ｗｔ％）／ＳｎＯ2（１０ｗｔ％）ター
ゲットを用いるものを示したが、ＳｎＯ2 の組成比は５
〜５０ｗｔ％であれば上記実施形態と同様の効果を得る
ことができる。さらに、ＥＬ素子としては、図１あるい
は図５に示す構成のものに限らず、他の構成のものであ
ってもよい。例えば、ガラス基板１と第１電極２の間に
バッファ層を介在させたもの、あるいは第２電極６の上
にパッシベーション膜を形成してシリコンオイルをなく
した構成のもの、さらに絶縁層、発光層を複数層にて構
成したものなどとすることができる。
ａ2 Ｏ5 （９０ｗｔ％）／ＳｎＯ2（１０ｗｔ％）ター
ゲットを用いるものを示したが、ＳｎＯ2 の組成比は５
〜５０ｗｔ％であれば上記実施形態と同様の効果を得る
ことができる。さらに、ＥＬ素子としては、図１あるい
は図５に示す構成のものに限らず、他の構成のものであ
ってもよい。例えば、ガラス基板１と第１電極２の間に
バッファ層を介在させたもの、あるいは第２電極６の上
にパッシベーション膜を形成してシリコンオイルをなく
した構成のもの、さらに絶縁層、発光層を複数層にて構
成したものなどとすることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＬ素子の断面構造
を示す図である。
を示す図である。
【図２】図１に示すＥＬ素子の印加電圧−輝度曲線を示
す図である。
す図である。
【図３】図１に示すＥＬ素子において、凹凸３ａの大き
さと輝度向上率の関係を示す図である。
さと輝度向上率の関係を示す図である。
【図４】ＥＬディスプレイの平面構成を示す図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図６】凹凸３ａによる輝度向上の説明に用いる説明図
である。
である。
１…基板、２…第１電極としてのＩＴＯ電極、３…第１
絶縁層としてのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜、３ａ…凹凸 ４…ＺｎＳ：Ｔｂ発光層、５ａ…ＳｉＯＮ膜、５ｂ…Ｔ
ａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜、６…第２電極としてのＡｌ背
面電極。
絶縁層としてのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜、３ａ…凹凸 ４…ＺｎＳ：Ｔｂ発光層、５ａ…ＳｉＯＮ膜、５ｂ…Ｔ
ａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜、６…第２電極としてのＡｌ背
面電極。
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平１−315992（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−119689（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−109481（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−225791（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−115671（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−96957（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−43996（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−249392（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 33/00 - 33/28
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも、基板と、この基板に近い順
に、第１電極、絶縁層、発光層、第２電極を備えてなる
ＥＬ素子の製造方法において、 前記絶縁層を主構成材料と凹凸形成材料にて形成し、前
記主構成材料を前記凹凸形成材料に対し優先的にエッチ
ングして前記絶縁層の表面に凹凸を形成し、この凹凸が
形成された前記絶縁層の上に前記発光層を成膜すること
を特徴とするＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記凹凸の高さを１００〜４００ｎｍと
することを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子の製造
方法。 - 【請求項３】 前記絶縁層を非晶質にて形成することを
特徴とする請求項１又は２に記載のＥＬ素子の製造方
法。 - 【請求項４】 前記凹凸形成材料としてＳｎ、Ｉｎ、Ｚ
ｎのいずれか１つを含む化合物を用いることを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれか１つに記載のＥＬ素子の製
造方法。 - 【請求項５】 前記絶縁層の主構成材料として、Ｔａ、
Ｓｉ、Ａｌのいずれか１つを含む化合物を用いることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のＥＬ
素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記主構成材料と前記凹凸形成材料とを
ターゲットとしスパッタ法を用いて前記絶縁膜を成膜す
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記
載のＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記エッチングとして、ドライエッチン
グを用いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
１つに記載のＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記ドライエッチングに用いるガスとし
て、少なくともＣＦ4ガスとＯ2ガスのいずれかを用いる
ことを特徴とする請求項７に記載のＥＬ素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34823597A JP3496492B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Ｅｌ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34823597A JP3496492B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Ｅｌ素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11185969A JPH11185969A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3496492B2 true JP3496492B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=18395660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34823597A Expired - Fee Related JP3496492B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Ｅｌ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3496492B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW516164B (en) | 2000-04-21 | 2003-01-01 | Semiconductor Energy Lab | Self-light emitting device and electrical appliance using the same |
| KR100437886B1 (ko) * | 2001-09-25 | 2004-06-30 | 한국과학기술원 | 고발광효율 광결정 유기발광소자 |
| KR100908234B1 (ko) | 2003-02-13 | 2009-07-20 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조방법 |
| JP2008197296A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Sony Corp | エレクトロウェッティングデバイス及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-12-17 JP JP34823597A patent/JP3496492B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11185969A (ja) | 1999-07-09 |
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