JPH01307191A

JPH01307191A - 薄膜ｅｌ素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH01307191A
Application number: JP63136565A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Tsuda; 幸宏津田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1989-12-12

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明は、薄膜ＥＬ素子およびその製造方法に係り、特
に二重絶縁膜構造の薄膜ＥＬ素子における金属電極によ
る外部光の反射防止補選に関する。

〔従来の技術〕

薄膜ＥＬ素子は、発光層が透明な薄膜で構成されており
、発光層内部で発光した光が散乱されることなく、効率
良く導出されて釘明でコントラストの良い表示をおこな
うことができることから、車両への搭載用、コンピュー
タ端末等の表示Ｖ２置あるいは照明用として脚光を浴び
ている。

従来、簿膜ＥＬ素子はその１例を第３図に示すように、
透明基板１上に酸化インジウムＷ（ＩＴＯ）からなる透
明電極２、酸化イツトリウム（Ｙ２０３　＞からなる第
１の絶縁膜３、発光中心としてマンガン（Ｍｎ）を含む
硫化亜鉛（ＺｎＳ）からなる発光層４、酸化イツトリウ
ム（Ｙ２０３　）からなる第２の絶縁膜５、アルミニウ
ムからなる金属電極６とが順次積層されてなる二重絶縁
膜構造を構成している。

そして、発光の過程は次に示す如くである。

前記透明電極２と前記金属電ｇ！６との間に電圧を印加
すると、発光層４内に誘起された電界によって界面準位
にトラップされていた電子が引き出されて加速され充分
なエネルギーを得、この電子が発光中心Ｍｎの軌道電子
に衝突しこれを励起する。

そしてこの励起された光光中心が基底状態に戻る際に発
光を行う。このようにして発光層から出てくる光を透明
基板側からとりだすもので、このような薄膜ＥＬ素子を
所定の間隔で配列し、これを選択的に発光させることに
より、文字や図形等を表示することができる。

しかし、このような構成の薄膜Ｅし素子の場合、透明基
板側から表示を見るわけであるが、表示部分は黄だいだ
い色に発光しているが、非表示部分は透明電極２、第１
の絶縁膜３、発光層４、第２の絶縁膜５がほぼ透明であ
るため、金属電極により外部光が反射され金属光沢色と
なる。このため、コントラストが悪化するという問題が
あった。

このような金ＨＮｍによる外部光の反）１を防止するた
め、金属電極側に配置される第２の絶縁膜５に不透明の
薄膜を用い、金ｆ１電極から反射されてくる光を吸収す
るようにしたものが提案されている。

例えば、金属シリコンをターゲットとし、アルゴンガス
と炭化水素ガスとの混合ガス雰囲気中でスパッタリング
して形成した水素化アモルファスシリコンカーバイド（
ａ−Ｓｉ　ｘ　Ｃ１−ｘ　：　Ｈ）　’Ｘ５膜を用いた
もの（特開昭５８−２１６３９２号公報）、チタン、タ
ンタルあるいはシリコンをターゲットとし、アルゴンと
酸素の混合ガス雰囲気中でスパッタリングして形成した
酸化度の異なる酸化チタンの複合膜（ＴｉＯ２−Ｔｉｅ
）、酸化タンタルの複合膜（Ｔａ２０ｓ　−Ｔａ０２　
）あるいは酸化シリコンの複合膜（Ｓ　１ｏ２−８　ｉ
Ｏ）を用いたちのく特開昭６０−１７０６７８丹公報）
、炭化シリコンをターゲットとしアルゴンと窒素の混合
ガス雰囲気中でスパッタリングして形成した少量の窒素
原子を含む炭化シリコン膜、またはシリコンをターゲッ
トとし窒素と炭化水素を含む希ガス雰囲気中でスパッタ
リングして形成した少量の窒素原子を含む炭化シリコン
膜を用いたもの（特開昭６２−２３７６９４号公報）等
が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような従来の第２の絶縁膜は、いずれもスパッ
タリング法で成膜されている。スパッタリング法は、ア
ルゴンイオンのようなｍい荷電粒子をターゲツト材に照
射し、その衝撃によりターゲツト材から放出されてくる
粒子を対向する試料上に付着させるものであるが、スパ
ッタリング法で上述したような不透明の絶縁膜を形成す
るには、アルゴンのような希ガスに加え、炭化水素ガス
や酸素ガス等の他の反応性ガスを導入し、ターゲツト材
から放出されてくる粒子と反応させなければならない。

このため、分解ガス成分等の存在により、放電状態が不
安定になる。

また、希ガス以外の導入ガスの混入により、ガスの混合
状態が不均一になり易いため、成膜された膜の組成が不
均一となったり、再現性が悪くなつたりすることが多い
。

さらに、このような不透明の絶縁膜をＣＶＤ法によって
成膜しようとした場合にも、原料ガス混合比のコントロ
ールが難しく、再現性が悪い。

本発明は、前記実情に工みてなされたもので、コントラ
ストが良く、製造の容易な１ｔＩＷＡＥＬ素子を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明では、透明電極と金属電極との間にそれぞ
れ第１の絶縁膜および第２の絶縁膜を介して発光層を挾
持してなる二重絶縁膜構造の簿膜ＥＬ素子において、前
記第２の絶縁膜を酸素を含む水素化アモルファスシリコ
ン薄ＭＪ（ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｏ）から構成している。

また、本発明の方法では、透明電極と金属電極との間に
それぞれ第１の絶縁膜および第２の絶縁膜を介して発光
層を挟持してなる二重絶縁膜構造の薄膜ＥＬ素子の製造
方法において、前記第２の絶縁膜の形成工程に、原料ガ
スとして、シランガスに１％以下の酸素ガスを付加して
なる混合ガスを使用したプラズマＣＶＤ工程、グロー放
電工程、光ＣＶＤ工程のいずれかを用いるようにしてい
る。

（作用）上記構成により、酸素を含む水素化アモルファスシリコ
ン薄膜は黒色であり、絶縁性も従来用いていた絶縁膜と
比較して、充分実用的な値である。

従って、光の透過率が低いため外部光が金属電極に到達
するのを防ぐことができる。また、外部光が金属電慟に
到達したとしても、反射光はこの第２の絶縁膜で吸収さ
れるため、コントラストが良く特性の良好なＨｐ　ＷＡ
Ｅ　Ｌ素子を提供することが可能となる。

また、原料ガスとして、シランガスに１％以下の酸素ガ
スを付加してなる混合ガスを使用したプラズマＣＶＤ工
程、グロー放電工程、光ＣＶＤ工程のいずれかを用いる
ようにしているため、容易に再現性良くコントラストが
良く特性の良好な薄膜ＥＬ素子を提供することが可能と
なる。

（実施例〕以下、本発明の実施例について図面を参照しっつ詳細に
説明する。

この薄膜ＥＬ素子は、第２の絶縁膜１５を酸素を含む水
素化アモルファスシリコン薄膜（ａ−８ｒ　：Ｈ，ｏ＞
で構成したことを特徴とするもので、構造としては、第
３図に示した従来の二重絶縁膜構造の薄膜ＥＬ素子と同
梯である。

すなわち、この薄膜Ｅ　Ｌ素子は、厚さ１＋＋＋ｌの透
光性のガラス基板１１上に、ｔ［ｉｏ、３μｌの酸化イ
ンジウム錫（ＩＴＯ＞からなる透明電極１２．１１１０
．５μｍの酸化イツトリウム（Ｙ２０３　＞からなる第
１の絶縁ＷＡ１３、膜厚０．５μｌの発光中心としてマ
ンガン（Ｍｎ）を含む硫化亜鉛（ＺｎＳ）からなる発光
層１４、膜ＭＯ，５，ｃｚｎの１素を含む水素化アモル
ファスシリコン薄膜からなる第２の絶縁１１９１５、膜
が０．５μ■のアルミニウムからなる金属電極１６とが
順次積層されてなるものである。

次に、この薄膜ＥＬ素子の製造工程について説明する。

まず、第２図（ａ）に示すごとく、透光性のガラス基板
１１上に、スパッタリング法により、酸化インジウム１
（ＩＴＯ）からなる透明電極１２を形成する。

次いで、第２図（ｂ）に示すごとく、スパッタリング法
により、酸化イッ］・リウム（Ｙ２０３）、世を」１偵
し、第１の絶縁膜１３を形成する。

続いて、第２図（Ｃ）に示すごとく、多元ビーム蒸着法
により、発光中心としてマンガン（Ｍｎ）を含む硫化亜
鉛（ＺｎＳ）層を成膜した後、発光層１４を形成する。

この後、第２図（ｄ）に示すごとく、０．８％の酸素を
含むシラン（ＳｉＨ４）からなる混合ガスを原料ガスと
して用いたプラズマＣＶＤ法により、酸素を含む水素化
アモルファスシリコン薄膜を堆積し、第２の絶縁膜１５
を形成する。この第２の絶縁膜の抵抗率は第３図に示す
ごとく、１０６〜１０１１Ω・ｃｍであった。

そして最後に、真空蒸着法により、アルミニウム薄膜を
成膜した後、バターニングし、金属電極１６を形成する
。

このようにして極めて容易に再現性良くコントラストの
良い７ａ膜ＥＬ素子を形成することが可能となる。

なお、前記実施例では、酸素を含む水素化アモルファス
シリコン薄膜からなる第２の絶縁膜の形成に際し、プラ
ズマＣＶＤ法を用いたが、これに限定されることなく、
原料ガスとして、シランガスに１％以下の酸素ガスを付
加してなる混合ガスを使用したグロー放電工程、光ＣＶ
ＤＩ程等を用いてもよい。

また、透明電極、第１の絶縁膜、発光層、金属電極の構
成材料としては、適宜変更可能であることはいうまでも
ない。

さらに、前記実施例においては、透光性基板を用い、基
板側から光をとりだすようにした４！！Ｉ造の薄膜ＥＬ
素子について説明したが、基板側を金属電極とし基板の
上面側から光をとりだすようにしてもよい。この場合は
、基板上に金属電極、第２の絶縁膜（酸素を含む水素化
アモルファスシリコン薄膜）、発光層、第１の絶縁膜、
透明電極の順に積層するものとする。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明の薄膜ＥＬ素子によれ
ば、第２の絶縁膜を酸素を含む水素化アモルファスシリ
コン薄膜で構成しているため、光の透過率が低く、外部
光による反射もなく、コントラストが良く、特性の優れ
たものとなる。

また、本発明の方法によれば、原料ガスとして、シラン
ガスに１％以下の酸素ガスを付加してなる混合ガスを使
用したプラズマＣＶＤ工程、グロー放電工程、光ＣＶＤ
工程のいずれかによって第２の絶縁膜を形成するように
しているため、容易に再現性良く、コントラストが良く
、特性の侵れた薄膜ＥＬ素子を提供でることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の薄膜ＥＬ素子を示す図、第２
図（ａ）乃至第２図（ｄ）は、同薄膜ＥＬ素子の製造工
程図、第３図は、本発明実施例の方法によって形成され
た第２の絶縁膜の抵抗率とガス組成との関係を示す図、
第４図は、従来例のｉ’ｉｉ［膜ＥＬ素子を示す図であ
る。１．１１・・・基板、２，１２・・・透明電極、３，１
３・・・第１の絶縁膜、４，１４・・・発光層、５，１
５・・・第２の絶縁膜、６，１６・・・金属電極。第１図第２図（０）第２図（ｂ）第２図（ｄ）第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　透明電極と金属電極との間にそれぞれ第１の絶
縁膜および第２の絶縁膜を介して発光層を挾持してなる
二重絶縁膜構造の薄膜ＥＬ素子において、前記第２の絶
縁膜が酸素を含む水素化アモルフアスシリコン薄膜（ａ
−Ｓｉ：Ｈ，Ｏ）からなることを特徴とする薄膜ＥＬ素
子。
（２）　透明電極と金属電極との間にそれぞれ第１の絶
縁膜および第２の絶縁膜を介して発光層を挾持してなる
二重絶縁膜構造の薄膜ＥＬ素子の製造方法において、前記第２の絶縁膜の形成工程が、原料ガスとして、シラ
ンガスに１％以下の酸素ガスを付加してなる混合ガスを
使用したプラズマＣＶＤ工程、グロー放電工程、光ＣＶ
Ｄ工程のいずれかであることを特徴とする薄膜ＥＬ素子
の製造方法。