JPH0243190B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、平面薄型デイスプレイ・デバイスと
して文字、記号及び図形等を含むココンピユータ
の出力表示端末機器、その他種々の表示装置に文
字、記号及び図形等の静止画像や動画像の表示手
段として利用される薄膜EL素子に関し、特にコ
ントラストを向上された薄膜EL素子に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の薄膜EL素子としては、第５図
に示すものが紹介されており、１は透光性基板、
２はIn₂O₃，SnO₂等からなる透明電極、３は
Y₂O₃，Si₃N₄，Ta₂O₅等からなる第１誘電体層、
４は発光中心として0.1〜2.0wt％のMnをドープ
したZnSのEL発光層、５はY²O₃，Si₃N₄，Ta₂O₅
等からなる第２誘電体層であり、そして、６は複
合電極であつて、第２誘電体層５上に多段積層し
た不完全酸化アルミニウム膜７と、Alからなる
金属膜８とで構成されている。

ここで、透明電極２は透光性基板１上に複数帯
状に平行配列され、複合電極６は透明電極２と直
交する方向に複数帯状に平行配列されており、透
明電極２と複合電極６とが平面図的に見て交叉し
た位置がパネルの１絵素に相当する。

そして、両電極２，６間にAC電圧を印加する
ことにより、EL発光層４内に発生した電界によ
つて伝導帯に励起され、かつ加速されて充分なエ
ネルギーを得た電子が直Mn光中心を励起し、こ
の励起されたMn発光中心が基底状態に戻る際に
橙黄色の発光を呈する。その際、複合電極６の不
完全酸化アルミニウム膜７は、Alのみからなる
背面電極と対比してコントラストを向上するよう
作用する。

また、前述した複合電極６に代えて、酸素欠乏
型のクロム酸化物からなる背面電極を形成して、
コントラストの向上を試みた提案がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記薄膜EL素子は不完全酸化
アルミニウム膜７を２〜５層に積層しても、金属
膜８との界面での反射率が14〜28％もあることか
ら、明るい環境下ではコントラストの点で未だ不
充分であつた。そして、反射率を低くするには金
属膜８のAlの酸化度を高くしたり、不完全アル
ミニウム膜７の段層数を多くしなければならない
ために、抵抗が高くなり、ひいては発光電圧を高
くして発光効率の低下を招く問題点があつた。

また、酸素欠乏型のクロム酸化物からなる背面
電極を形成した場合、絶縁破壊を引き起こしやす
い問題点があつた。

本発明は、上記した問題点を解決するためにな
されたもので、外部光に対し光吸収効果が高く、
かつ発光特性を損うことがないばかりか、絶縁破
壊が生じにくい新規有用な薄膜EL素子を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明は、
背面電極がEL発光層側からクロムオキシナイト
ライド層と金属層とからなる複合電極であること
を特徴とする薄膜EL素子である。

〔作用〕

本発明によれば、クロムオキシナイトライド層
は外部光を充分に吸収し、誘電体層（第２誘電体
層）との付着力が強いことから耐久性があり、電
圧印加に対して通常使用されているAl電極と同
程度に絶縁破壊を生じにくい。

以下、本発明を実施例図面を参照して詳細に説
明する。

実施例 １ 第１図は、透明電極と背面電極とをそれぞれ帯
状に形成して互いに直交する如く複数本配列され
た、いわゆるマトリツクス電極構造タイプの本発
明の一実施例による薄膜EL素子を示す要部構成
断面図である。

本例の薄膜EL素子は、先ず、アルミノシリケ
ートガラス（HOYA(株)製：NA−40）からなる透
光性基板１上に、スズ酸化物を混入した酸化イン
ジウムからなる透明導電性の透明電極２（膜厚：
2000Å）を真空蒸着法により成膜した後、この透
明電極２を、フオトリソ法によりエツチング液と
して、塩酸と塩化第２鉄の混合溶液を用いて複数
帯状（第１図に左右方向）に配列して形成した。
次に、酸化ハフニウムからなる第１誘電体層３
（膜厚：3000Å）と、活性物質として0.5wt％の
Mnを添加したZnS：MnからなるEL発光層４
（膜厚：6000Å）と、酸化ハフニウムからなる第
２誘電体層５（膜厚：3000Å）とを真空蒸着法に
より積層した。次に、第２誘電体層５上に、背面
電極を構成する、クロムオキシナイトライド層１
０（膜厚：500Å）とクロム層１１（膜厚：2000
Å）とがスパツタリング法により順次積層された
後、複数帯状に形成されるが、その際、このクロ
ムオキシナイトライド層は、金属クロムをターゲ
ツトとして酸素ガス及び窒素ガスをそれぞれ５％
及び20％混入したArガス（分圧：６×10^-1Pa）
をスパツタリング装置に導入し、高周波出力
6W／cm²にて反応性スパツタリングを行つて成膜
され、引き続いて、クロム層は、酸素ガスと窒素
ガスを排除して、Arガスのみで同様にスパツタ
リングを行つて成膜される。そして、このクロム
オキシナイトライド層とクロム層は、フオトリソ
法によりエツチング液として硝酸第２セリウムア
ンモン系の溶液を用いて、複数帯状（第１図にて
紙面垂直方向）に配列して形成されて、クロムオ
キシナイトライド層１０とクロム層１１とからな
る複合電極９を得る。したがつて、透明電極２と
複合電極９とは、従来と同様に互いに直交するよ
うに複数帯状に配列している。

このようにして製作した本例の薄膜EL素子は、
透明電極２と複合電極９のクロム層１１との間に
交流電圧を印加することにより、ピーク波長
580nmで橙黄色に発光した。

本例によれば、透光性基板１側から入射した外
部光は、クロムオキシナイトライド層１０におい
て充分に吸収され、可視光領域（波長400〜
700nm）にける平均反射率は、第４図に示すよう
に約８％まで低く抑えることができる。これは、
第２誘電体層５（屈折率n₅＝2.1）とクロムオキ
シナイトライド層１０（屈折率n₁₀＝2.5、消衰係
数k₁₀＝0.8）との界面における反射率R₅.₁₀が次の
式(1)によりR₅.₁₀＝3.7％となり、低く抑えること
ができるからである。なお、前記平均反射率８％
のうち、約半分の４％は透光性基板１の観測側表
面との反射率である。

R₅.₁₀＝〔（n₅−n₁₀）² ＋k₁₀ ²〕／〔（n₅＋n₁₀）²＋k₁₀ ²〕 …(1) その結果、本例の薄膜EL素子は、表示部と非
表示部との間の明暗のコントラスト比を高くする
ことができる。

また、クロムオキシナイトライド層１０は、第
２誘電体層５に強く付着しているのみならず、従
来のクロム酸化物層とは違つて、電圧を印加した
場合でも通常使用されているAl電極と同程度に
絶縁破壊を生じにくい。

クロムオキシナイトライド層１０は、その比抵
抗が１〜10Ω・cmであり、それ単独では電極とし
ての機能を充分に果さないが、クロム層１１を積
層して複合電極９を構成していることから、背面
電極として機能を充分に満たしている。

このクロムオキシナイトライド層１０の膜厚
は、クロム層１１との界面での反射を低く抑える
ために、200Å以上であることが望ましく、その
上限は電極における電力損失や成膜時間を考慮し
て5000Å以下であることが望ましい。

クロムオキシナイトライド層１０中の酸素濃度
は、それが高くなると絶縁破壊しやすくなる傾向
があるために、窒素濃度と同等又はそれ以下（反
応性スパツタリング法において、酸素ガスと窒素
ガスのArガス中の混入率比、すなわち酸素ガス
混入率／窒素ガス混入率が１以下）であることが
望ましい。その他、クロムオキシナイトライド層
１０中の酸素と窒素の各濃度は、前述した第２誘
電体層５との界面での反射率を低くするように考
慮して決定することが望ましい。

応用例 １、２ 第２図及び第３図は実施例１の薄膜EL素子を
使用して、コントラスト比を一層向上させた応用
例１及び２を示す。

実施例１の薄膜EL素子は、透明電極２、第１
誘電体層３、EL発光層４及び第２誘電体層５が
それぞれ光透過性であるために、透光性基板１側
から入射した外部光が、背面側の非電極部（複合
電極９が被覆されていない、すなわち露出されて
いる第２誘電体層５の部分）より後方に透過す
る。

応用例１では第２図に示すように、上記した透
過光を吸収させるために、黒色で絶縁性を有する
有機樹脂（三井東圧(株)製：5106−B2等）又は導
電性の低い黒色酸化物（ゲルマニウム酸化物等）
からなる光吸収物１２を背面側の非電極部及び電
極部（クロム層１１）の全表面に被覆している。

応用例２では、第３図に示すように、背面側に
設置した防湿用のガラス又はセラミツクス製のカ
バー１３の内面に前述した光吸収物１２を被覆し
ている。また、この光吸収物１２はカバーの外面
に被覆してもよく、この光吸収物１２の代わり
に、EL素子とカバー１３との間の空間に、封じ
部１４を設けて黒色のシリコンオイル等の液体を
封入してもよい。

応用例１、２によれば、複合電極９の後方に光
吸収物１２を配設していることから、背面側の非
電極部からの透過光を吸収して、透光性基板１側
の表示コントラスト比を一層向上させることがで
きる。

以上、実施例１及び応用例１、２について詳述
したが、本発明はこれ等の事例の材料、膜厚及び
成膜方法に限定されない。先ず、複合電極の一部
分である金属層としてクロム層の代わりに、Al，
Mo，Ta，Fe，NiCr，NiAl等の金属を真空蒸着
法、スパツタリング法、イオンプレーテイング法
等により成膜してもよい。また、クロムオキシナ
イトライド層の成膜方法については反応性スパツ
タリング法に代えて、活性化反応蒸着法、イオン
プレーテイング法等を使用してもよい。その他、
透光性基板についてはソーダライムガラス等の多
成分ガラス又は石英ガラスでもよい。透明電極に
ついてはIn₂O₃若しくはこれにＷを添加したもの
又はSnO₂，にSb，Ｆ等を添加したものでもよい。
第１、第２誘電体層についてはAl₂O₃，SrTiO₃，
BaTa₂O₆，Y₂O₃，Ta₂O₅等の酸化物や、Si₃N₄、
シリコンオキシナイトライド又はこれ等の複合物
でもよい。なお、これ等の誘電体層の屈折率が２
前後であることから、実施例１と同様、誘電体層
とクロムオキシナイトライド層との界面での反射
率を低く抑えることができる。EL発光層につい
ては母材としてZnSe，CaS又はSrS等、ドーパン
トとしてEu，Sm，Tb，Tm等の希土類元素を使
用してもよい。透明電極と背面電極のストライプ
化手段として湿式法の代わりに、CCl₄等のガス
を主成分として用いるドライエツチング法や、マ
スク蒸着法等を使用して複数帯状に形成してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、クロムオキシナ
イトライド層が外部光を充分に吸収していること
から、表示コントラスト比の高い薄膜EL素子が
実現できる。また、クロムオキシナイトライド層
は電圧印加に伴う絶縁破壊を誘発しにくいため、
長寿命の薄膜EL素子が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である薄膜EL素子
の要部構成を示す断面図、第２図及び第３図は本
発明の応用例である薄膜EL素子の要部構成を示
す断面図、第４図は本発明の実施例による薄膜
EL素子の反射率特性図、並びに第５図は従来の
薄膜EL素子の要部構成を示す断面図である。 １…透光性基板、２…透明電極、３…第１誘電
体層、４…EL発光層、５…第２誘電体層、９…
複合電極、１０…クロムオキシナイトライド層、
１１…金属層、１２…光吸収物、１３…カバー、
１４…封じ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明電極と背面電極と、両電極間に介在した
   EL発光層と誘電体層とをそれぞれ透光性基板上
   に積層した薄膜EL素子において、前記背面電極
   が前記EL発光層側からクロムオキシナイトライ
   ド層と金属層とからなる複合電極であることを特
   徴とする薄膜EL素子。 ２ クロムオキシナイトライド層中の酸素濃度が
   窒素濃度と同等又はそれ以下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。 ３ クロムオキシナイトライド層の膜厚が200Å
   以上、5000Å以下であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の薄膜EL素子。