JPH01112691A - 薄膜ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子の製造方法Info
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- JPH01112691A JPH01112691A JP62268559A JP26855987A JPH01112691A JP H01112691 A JPH01112691 A JP H01112691A JP 62268559 A JP62268559 A JP 62268559A JP 26855987 A JP26855987 A JP 26855987A JP H01112691 A JPH01112691 A JP H01112691A
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は発光の均一な薄膜ＥＬ素子の製造方法に関す
るものであり、キャラクタやグラフィックスなどの表示
素子の製造に用いることができる従来の技術 例えば薄膜ＥＬｉ子は、第２図に示すようなストライプ
状の透明電極群ｌＯが形成されたガラス基板ｌｌ上に第
１誘電体層１２を介してＥＬ（エレクトロルミネッセン
ス）発光体層１３を形成し、さらにその−Ｈに第２誘電
体Ｍ１４を形成し、その上に上記透明電極群１０と互い
に直交するようにストライプ状の背面電極群１５を設け
た構成になっている。それぞれの電極群に接続された給
電線により切り換え装置を通して信号を加え、画電極の
交点部分の電場発光Ｍ（以下ＥＬ発光体層と略称する）
を発光させ（この交点の発光部分面を絵素と称する）、
発光した絵素の組み合わせによって文字記号、図形等を
表示させるものである。
るものであり、キャラクタやグラフィックスなどの表示
素子の製造に用いることができる従来の技術 例えば薄膜ＥＬｉ子は、第２図に示すようなストライプ
状の透明電極群ｌＯが形成されたガラス基板ｌｌ上に第
１誘電体層１２を介してＥＬ（エレクトロルミネッセン
ス）発光体層１３を形成し、さらにその−Ｈに第２誘電
体Ｍ１４を形成し、その上に上記透明電極群１０と互い
に直交するようにストライプ状の背面電極群１５を設け
た構成になっている。それぞれの電極群に接続された給
電線により切り換え装置を通して信号を加え、画電極の
交点部分の電場発光Ｍ（以下ＥＬ発光体層と略称する）
を発光させ（この交点の発光部分面を絵素と称する）、
発光した絵素の組み合わせによって文字記号、図形等を
表示させるものである。
第１誘電体層や第２誘電体層に用いる材料としては、誘
電率が大きく、絶縁破壊電界強度が大きい材料が低電圧
駆動に適している。前者は、主に透明電極および背面電
極により印加される電圧の、より多くの割合をＥＩ、発
光体層に印加し、駆動電圧を低下させるためであり、後
者は主に絶縁破壊を起こさない安定な動作のために重要
である。このような低電圧で駆動ができ、安定性の優れ
た薄膜ＥＬ素子を構成するための誘電体層としては誘電
率が大きな酸化物誘電体膜の方が誘電率が小さな酸化珪
素や窒化珪素より適しており、酸化物誘電体膜を用いた
薄膜ＥＬ素子が広く研究されている。第２誘電体層の誘
電体膜は、従来から高周波マグネトロンスパッタリング
法で形成されている。
電率が大きく、絶縁破壊電界強度が大きい材料が低電圧
駆動に適している。前者は、主に透明電極および背面電
極により印加される電圧の、より多くの割合をＥＩ、発
光体層に印加し、駆動電圧を低下させるためであり、後
者は主に絶縁破壊を起こさない安定な動作のために重要
である。このような低電圧で駆動ができ、安定性の優れ
た薄膜ＥＬ素子を構成するための誘電体層としては誘電
率が大きな酸化物誘電体膜の方が誘電率が小さな酸化珪
素や窒化珪素より適しており、酸化物誘電体膜を用いた
薄膜ＥＬ素子が広く研究されている。第２誘電体層の誘
電体膜は、従来から高周波マグネトロンスパッタリング
法で形成されている。
透明導電膜、第１誘電体層、およびＥＬ発光体層が積層
されて形成されたガラス基板上に誘電体膜をスパッタリ
ング法で付着形成させる際、透明導電膜とスパッタリン
グ装置のアノード電極とを電気的に短絡し電子が自由に
出入り可能とすると、しばしば透明導電膜の一部が還元
されて黒化し、抵抗値が増大する現象が発生する。この
透明導電膜の還元現象の発生を防ぐための一方法として
、絶縁物で電極の取り出し部を覆ってアノード電極と絶
縁して、電子の出入りがないようにする方法が考えられ
た。 （特開昭６０−６８５９０号公報）発明が解決し
ようとする問題点 このように絶縁性マスクを用いて透明電極と装置のアノ
ード電極とを電気的に短絡させない方法でも、ストライ
プ状の透明電極群、第１誘電体層、およびＥＬ発光体層
が積層されて形成されたガラス基板上に誘電体膜を高周
波マグネトロンスパッタリング法で付着形成させるとき
、スパッタリング中に発生する透明電極の抵抗値の増大
にの防止に対しては一応の効果が得られる。しかしスト
ライプ状の透明電極群、第１誘電体層、およびＥＬ発光
体層が積層されて形成されたガラス基板をスパッタリン
グターゲットに対して移動させながらターゲットの誘電
体材料をスパッタリングする方法では、とくに誘電体膜
を形成しはじめるときに同一の透明電極上で電位差が生
じて電子の出入りか起こり、その結果抵抗値が部分的に
増大する。
されて形成されたガラス基板上に誘電体膜をスパッタリ
ング法で付着形成させる際、透明導電膜とスパッタリン
グ装置のアノード電極とを電気的に短絡し電子が自由に
出入り可能とすると、しばしば透明導電膜の一部が還元
されて黒化し、抵抗値が増大する現象が発生する。この
透明導電膜の還元現象の発生を防ぐための一方法として
、絶縁物で電極の取り出し部を覆ってアノード電極と絶
縁して、電子の出入りがないようにする方法が考えられ
た。 （特開昭６０−６８５９０号公報）発明が解決し
ようとする問題点 このように絶縁性マスクを用いて透明電極と装置のアノ
ード電極とを電気的に短絡させない方法でも、ストライ
プ状の透明電極群、第１誘電体層、およびＥＬ発光体層
が積層されて形成されたガラス基板上に誘電体膜を高周
波マグネトロンスパッタリング法で付着形成させるとき
、スパッタリング中に発生する透明電極の抵抗値の増大
にの防止に対しては一応の効果が得られる。しかしスト
ライプ状の透明電極群、第１誘電体層、およびＥＬ発光
体層が積層されて形成されたガラス基板をスパッタリン
グターゲットに対して移動させながらターゲットの誘電
体材料をスパッタリングする方法では、とくに誘電体膜
を形成しはじめるときに同一の透明電極上で電位差が生
じて電子の出入りか起こり、その結果抵抗値が部分的に
増大する。
したがって同一の透明電極上で抵抗値の大小部分が発生
し、薄膜ＥＬ素子を発光させたときの輝度ムラになると
いう問題点があった。
し、薄膜ＥＬ素子を発光させたときの輝度ムラになると
いう問題点があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、透明導電膜
からなるストライプ状の透明電極群、第１誘電体層、お
よびＥ Ｌ発光体層が積層された透光性基板上に高周波
マグネトロンスパッタリング法によって誘電体膜を形成
するときの、スパッタリング中に発生する透明電極の抵
抗値のムラを防ぐことが可能な薄膜ＥＬ素子の製造方法
を提供するものである。
からなるストライプ状の透明電極群、第１誘電体層、お
よびＥ Ｌ発光体層が積層された透光性基板上に高周波
マグネトロンスパッタリング法によって誘電体膜を形成
するときの、スパッタリング中に発生する透明電極の抵
抗値のムラを防ぐことが可能な薄膜ＥＬ素子の製造方法
を提供するものである。
問題点を解決するための手段
透光性基板上に、透明導電膜からなる複数のストライプ
状透明電極、第１誘電体層、ＥＬ発光体層、第２誘電体
層、および前記透明電極と直交する方向の複数のストラ
イプ状背面電極を順次積層してなる薄膜ＥＬ素子の製造
方法において、前記第２誘電体層を形成する工程を、前
記透光性基板をスパッタリングターゲットに対して前記
透明電極のストライプの方向と直交する方向に動かしな
がら誘電体材料をスパッタリングすることにより行なう
。
状透明電極、第１誘電体層、ＥＬ発光体層、第２誘電体
層、および前記透明電極と直交する方向の複数のストラ
イプ状背面電極を順次積層してなる薄膜ＥＬ素子の製造
方法において、前記第２誘電体層を形成する工程を、前
記透光性基板をスパッタリングターゲットに対して前記
透明電極のストライプの方向と直交する方向に動かしな
がら誘電体材料をスパッタリングすることにより行なう
。
作用
上記のように、基板をスパッタリングターゲットに対し
て前記ストライプ状の透明電極のストライプの方向と直
交する方向に動かしながら誘電体材料をスパッタリング
することにより、薄膜ＥＬ素子を発光させたときに画面
内における輝度ムラの原因となる透明電極抵抗値の長さ
方向の不均一化を防ぐことができたものと考えられる。
て前記ストライプ状の透明電極のストライプの方向と直
交する方向に動かしながら誘電体材料をスパッタリング
することにより、薄膜ＥＬ素子を発光させたときに画面
内における輝度ムラの原因となる透明電極抵抗値の長さ
方向の不均一化を防ぐことができたものと考えられる。
実施例
第１図は本発明にかかる薄膜ＥＬ素子の製造方法の第１
実施例を説明するための図である。図において、１はガ
ラス基板であり、コーニング７０５９ガラスを用いた。
実施例を説明するための図である。図において、１はガ
ラス基板であり、コーニング７０５９ガラスを用いた。
ガラス基板１上に、スパッタリング法により厚さ２００
ｎｍの錫添加酸化インジウム薄膜を形成し、ホトリソグ
ラフィ技術により幅０−１５ｍｍ、長さ２００ｍｎ＋の
ストライプ状に加工し透明電極２とした。その上に第１
誘電体層としてチタン酸ジルコン酸ストロンチウム［５
ｒ（ＴｉｘＺｒ＋−ア）０９］を基板温度４００℃でス
パッタリングすることにより厚ざ６００ｎｍの酸化物誘
電体膜３を形成した。その上には、共蒸着法により、基
板温度２００℃で厚さ５００ｎｍのマンガン添加硫化亜
鉛薄膜からなるＥＬ発光体層４を形成した。その後真空
中・５００℃で１時間熱処理の後、このガラス基板を基
板ホルダ５に設置して、１、 ５ｍｍ／ｍｉｎの一定速
度で、図中の矢印で示すようにカソード６上のスパッタ
リングターゲット７に対して透明電極２の長さ方向と直
交する方向に移動させながら高周波マグネトロンスパッ
タリング法にて、スパッタリングターゲット７をスパッ
タリングしてＥＬ発光体層４の上に第２誘電体層として
タンタル酸バリウム［ＢａＴａ２Ｏ６１膜からなる厚さ
２００ｎｍの酸化物誘電体膜８を形成した。
ｎｍの錫添加酸化インジウム薄膜を形成し、ホトリソグ
ラフィ技術により幅０−１５ｍｍ、長さ２００ｍｎ＋の
ストライプ状に加工し透明電極２とした。その上に第１
誘電体層としてチタン酸ジルコン酸ストロンチウム［５
ｒ（ＴｉｘＺｒ＋−ア）０９］を基板温度４００℃でス
パッタリングすることにより厚ざ６００ｎｍの酸化物誘
電体膜３を形成した。その上には、共蒸着法により、基
板温度２００℃で厚さ５００ｎｍのマンガン添加硫化亜
鉛薄膜からなるＥＬ発光体層４を形成した。その後真空
中・５００℃で１時間熱処理の後、このガラス基板を基
板ホルダ５に設置して、１、 ５ｍｍ／ｍｉｎの一定速
度で、図中の矢印で示すようにカソード６上のスパッタ
リングターゲット７に対して透明電極２の長さ方向と直
交する方向に移動させながら高周波マグネトロンスパッ
タリング法にて、スパッタリングターゲット７をスパッ
タリングしてＥＬ発光体層４の上に第２誘電体層として
タンタル酸バリウム［ＢａＴａ２Ｏ６１膜からなる厚さ
２００ｎｍの酸化物誘電体膜８を形成した。
このときの基板温度は１００℃であった。この基板Ｅに
さらに引き続いて第３図に示すようζこ厚さ１５０ｎｍ
のＡ１を真空蒸着し、ホトリソグラフィ技術により、透
明電極２とは直交する方向にストライプ状の背面電極９
を形成し、薄膜ＥＬ素子を完成した。
さらに引き続いて第３図に示すようζこ厚さ１５０ｎｍ
のＡ１を真空蒸着し、ホトリソグラフィ技術により、透
明電極２とは直交する方向にストライプ状の背面電極９
を形成し、薄膜ＥＬ素子を完成した。
このようにして完成した薄膜ＥＬ素子を交流パルス電圧
を印加し発光させ、透明電極に沿った方向の輝度ムラを
従来の薄膜１１．Ｉ、素子の製造方法で作製した薄膜Ｅ
Ｌ素子の輝度ムラと比較すると、発光開始の駆動電圧よ
り１８Ｖ高い駆動電圧で発光させたときに、従来の製造
方法による薄膜ＥＬ素子は透明電極に沿った方向の輝度
の最大値と最小値の差が２５％以上あったのに対し、本
発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の一実施例を用いて作製
した薄膜Ｅ Ｌ素子では、４．８％以下であった。
を印加し発光させ、透明電極に沿った方向の輝度ムラを
従来の薄膜１１．Ｉ、素子の製造方法で作製した薄膜Ｅ
Ｌ素子の輝度ムラと比較すると、発光開始の駆動電圧よ
り１８Ｖ高い駆動電圧で発光させたときに、従来の製造
方法による薄膜ＥＬ素子は透明電極に沿った方向の輝度
の最大値と最小値の差が２５％以上あったのに対し、本
発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の一実施例を用いて作製
した薄膜Ｅ Ｌ素子では、４．８％以下であった。
ＥＬ発光体層は活性物質を含む硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用
いることができる。活性物質としてはＭｎ、 Ｃｕ。
いることができる。活性物質としてはＭｎ、 Ｃｕ。
Ａｏ、 Ａｎ、 ＴｂＦ：＋、 ＳｍＦ：＋、 Ｅｒ
Ｆ３．ＴｍＦ３． ＤｙＦｔ、 ＰｒＦ３゜ＥｕＦ３
などが適当である。ＥＬ発光体層は活性物質を含む硫化
亜鉛以外のものでもよく、たとえば活性物質を含むＳｒ
ＳやＣａＳなどの電場発光を示すものであればよい。
Ｆ３．ＴｍＦ３． ＤｙＦｔ、 ＰｒＦ３゜ＥｕＦ３
などが適当である。ＥＬ発光体層は活性物質を含む硫化
亜鉛以外のものでもよく、たとえば活性物質を含むＳｒ
ＳやＣａＳなどの電場発光を示すものであればよい。
Ｅ Ｌ発光体層の熱処理温度は、ＥＬ発光体Ｊｉの発光
特性を向旧させるために施され、４５０℃以上で効果が
あるが、望ましくは５００℃以上の方が高い輝度が得ら
れ易い。また６５０℃以上ではガラス基板の変形などが
発生するようになり、実用的でなくなる。
特性を向旧させるために施され、４５０℃以上で効果が
あるが、望ましくは５００℃以上の方が高い輝度が得ら
れ易い。また６５０℃以上ではガラス基板の変形などが
発生するようになり、実用的でなくなる。
第１誘電体層に用いる酸化物誘電体膜の厚さは、第２誘
電体層より厚くしたほうが、絶縁破壊に対する安定性が
高い。厚い第１誘電体層を用いるに゛ は、誘電体膜の
比誘電率が大きいほど好ましく、実験結果からは１５以
上が好ましかった。比誘電率が１５より小さい場合、１
００〜１８０Ｖの電圧で安定に駆動できる薄膜ＥＬ素子
を形成するのは田作であった。このような酸化物誘電体
膜としては、ペロブスカイト形の結晶構造を含む薄膜が
、Ｐａ破壊電圧の面からも適していた。その中でも５ｒ
Ｔｉ０３． ＳｒｙＭｇ＋−ｘＴｉ０３＋ ５ｒＴｉｘ
Ｚｒ＋−ｘ０３＋ あるいはＳｒｗＭｇ＋−ｘＴｉ、
、Ｚｒ＋−１１０３などのチタン酸ストロンチウム系の
簿膜を、第１誘電体層に用いることにより極めて安定な
薄膜ＥＬ素子を構成することができた。
電体層より厚くしたほうが、絶縁破壊に対する安定性が
高い。厚い第１誘電体層を用いるに゛ は、誘電体膜の
比誘電率が大きいほど好ましく、実験結果からは１５以
上が好ましかった。比誘電率が１５より小さい場合、１
００〜１８０Ｖの電圧で安定に駆動できる薄膜ＥＬ素子
を形成するのは田作であった。このような酸化物誘電体
膜としては、ペロブスカイト形の結晶構造を含む薄膜が
、Ｐａ破壊電圧の面からも適していた。その中でも５ｒ
Ｔｉ０３． ＳｒｙＭｇ＋−ｘＴｉ０３＋ ５ｒＴｉｘ
Ｚｒ＋−ｘ０３＋ あるいはＳｒｗＭｇ＋−ｘＴｉ、
、Ｚｒ＋−１１０３などのチタン酸ストロンチウム系の
簿膜を、第１誘電体層に用いることにより極めて安定な
薄膜ＥＬ素子を構成することができた。
第２誘電体層の一つとしては、比誘電率が約２２のタン
タル酸バリウム系薄膜が適しており、タンタル酸バリウ
ム系薄膜を用いることにより、伝播性絶縁破壊を抑淋１
することができ、信頼性の高い薄膜ＥＬ素子を形成する
ことができた。このタンタル酸バリウム系薄膜は第一誘
電体層として用いても優れた特性を示し、高耐圧で安定
な薄膜ＥＬ、Ｗ子を形成することができた。
タル酸バリウム系薄膜が適しており、タンタル酸バリウ
ム系薄膜を用いることにより、伝播性絶縁破壊を抑淋１
することができ、信頼性の高い薄膜ＥＬ素子を形成する
ことができた。このタンタル酸バリウム系薄膜は第一誘
電体層として用いても優れた特性を示し、高耐圧で安定
な薄膜ＥＬ、Ｗ子を形成することができた。
発明の効果
本発明によれば、透明電極に沿った方向の輝度ムラが極
めて小さい薄膜ＥＬ素子を効率的に再現性良く製造する
ことができ、コンピュータ端末などの薄形、高品位デイ
スプレィなどに広く利用でき、実用的価値が大きい。
めて小さい薄膜ＥＬ素子を効率的に再現性良く製造する
ことができ、コンピュータ端末などの薄形、高品位デイ
スプレィなどに広く利用でき、実用的価値が大きい。
第１図（ａ）は、本発明にかかる薄膜ＥＬ素子の製造方
法の一実施例を説明するための正面図、第１図（ｂ）は
それを下方より見た図、第２図は薄膜ＥＬ素子の構造を
示す模式的断面図、第３図（ａ）は、第１図に示した薄
膜ＥＬ素子の製造方法を用いて製造した薄膜ＥＴ、素子
の平面図、第３図（ｂ）はそのＢ−Ｂ’断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・誘電
体膜、４・・・ＥＬ発光体層、５・・・基板ホルダ、６
・・・カソード、７・・・スパッタリングターゲット、
８・・・誘電体膜、９・・・背面電極、 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 （ａ） （ｂ）
法の一実施例を説明するための正面図、第１図（ｂ）は
それを下方より見た図、第２図は薄膜ＥＬ素子の構造を
示す模式的断面図、第３図（ａ）は、第１図に示した薄
膜ＥＬ素子の製造方法を用いて製造した薄膜ＥＴ、素子
の平面図、第３図（ｂ）はそのＢ−Ｂ’断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・誘電
体膜、４・・・ＥＬ発光体層、５・・・基板ホルダ、６
・・・カソード、７・・・スパッタリングターゲット、
８・・・誘電体膜、９・・・背面電極、 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 （ａ） （ｂ）
Claims (6)
- （１） 透光性基板上に、透明導電膜からなる複数のス
トライプ状透明電極、第１誘電体層、ＥＬ発光体層、第
２誘電体層、および前記透明電極と直交する方向の複数
のストライプ状背面電極を順次積層してなる薄膜ＥＬ素
子の製造方法において、前記第２誘電体層を形成する工
程が、前記透光性基板をスパッタリングターゲットに対
して前記透明電極のストライプの方向と直交する方向に
動かしながら誘電体材料をスパッタリングすることによ
り行なわれることを特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法
。 - （２） スパッタリングが高周波マグネトロンスパッタ
リングであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - （３） 第１誘電体層がペロブスカイト形構造の結晶部
分を有する酸化物誘電体膜で構成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜ＥＬ素子の製造
方法。 - （４） 第１誘電体層がチタン酸ストロンチウム系薄膜
で構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - （５） 第２誘電体層が酸化物誘電体膜を含んで構成さ
れ、その酸化物誘電体膜としてタンタル酸バリウム系薄
膜を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - （６） ＥＬ発光体層がマンガンで活性化した硫化亜鉛
薄膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の薄膜ＥＬ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62268559A JPH01112691A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62268559A JPH01112691A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01112691A true JPH01112691A (ja) | 1989-05-01 |
Family
ID=17460211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62268559A Pending JPH01112691A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01112691A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63181296A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体膜の形成方法 |
-
1987
- 1987-10-23 JP JP62268559A patent/JPH01112691A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63181296A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体膜の形成方法 |
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