JPH04215291A - 薄膜エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法 - Google Patents
薄膜エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法Info
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- JPH04215291A JPH04215291A JP3035243A JP3524391A JPH04215291A JP H04215291 A JPH04215291 A JP H04215291A JP 3035243 A JP3035243 A JP 3035243A JP 3524391 A JP3524391 A JP 3524391A JP H04215291 A JPH04215291 A JP H04215291A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜エレクトロルミネ
ッセンス（ＴＦＥＬ）装置を用いたディスプレイパネル
の輝度を増大させる方法及び構造に関するものである。
ッセンス（ＴＦＥＬ）装置を用いたディスプレイパネル
の輝度を増大させる方法及び構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＴＦＥＬパネルは、一対の絶縁層によっ
て挟まれた薄膜エレクトロルミネッセンス層と第１及び
第２電極層とを有し、これら電極層により電界が生ぜし
められると可視光を生じるフラットディスプレイスクリ
ーンである。かかる装置の数例は“マルチカラード・シ
ン・フィルム・エレクトロルミネッセント・ディスプレ
イ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｌｏｒｅｄ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌ
ｙ）”なる名称の米国特許第４，７１９，３８５ 号明
細書に示されている。これらの装置で光を発生する薄膜
は一般に図１Ａに示すようにガラスのようなほぼ平坦な
基板上に堆積されている。発光素子は蒸着又はスパッタ
リングにより形成しうる ＺｎＳ ： Ｍｎ のような
燐光物質薄膜である。 ＺｎＳ ： Ｔｂ のようなある燐光物質の場合、薄
膜の化学組成を適切なものにする為にスパッタリングが
必要である。しかし、スパッタリングされた薄膜の表面
は極めて平滑である。
て挟まれた薄膜エレクトロルミネッセンス層と第１及び
第２電極層とを有し、これら電極層により電界が生ぜし
められると可視光を生じるフラットディスプレイスクリ
ーンである。かかる装置の数例は“マルチカラード・シ
ン・フィルム・エレクトロルミネッセント・ディスプレ
イ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｌｏｒｅｄ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌ
ｙ）”なる名称の米国特許第４，７１９，３８５ 号明
細書に示されている。これらの装置で光を発生する薄膜
は一般に図１Ａに示すようにガラスのようなほぼ平坦な
基板上に堆積されている。発光素子は蒸着又はスパッタ
リングにより形成しうる ＺｎＳ ： Ｍｎ のような
燐光物質薄膜である。 ＺｎＳ ： Ｔｂ のようなある燐光物質の場合、薄
膜の化学組成を適切なものにする為にスパッタリングが
必要である。しかし、スパッタリングされた薄膜の表面
は極めて平滑である。
【０００３】燐光物質薄膜は代表的に極めて大きな屈折
率を有しており、これにより反射の臨界角を小さくする
。θＣ を臨界角とすると、 ｓｉｎ θＣ ＝ｎ′／ｎ となる。ここにｎ′は燐光物質の外部の媒質の屈折率で
あり、ｎは燐光物質の屈折率である。例えば、ＺｎＳ
は２．３４の大きな屈折率を有する。ｎ′を空気の屈折
率（１．００）として規定すると、臨界角は２５．３°
となる。このことは、装置の前面に当たる光の大部分が
内面反射により失なわれるということを意味する。この
内面反射により光が実際に装置の縁部から漏出し、装置
の輝度が可成り減少する。理論的には、完全に平坦な表
面の場合、光の１０％しか実際に前面から放出しない。
率を有しており、これにより反射の臨界角を小さくする
。θＣ を臨界角とすると、 ｓｉｎ θＣ ＝ｎ′／ｎ となる。ここにｎ′は燐光物質の外部の媒質の屈折率で
あり、ｎは燐光物質の屈折率である。例えば、ＺｎＳ
は２．３４の大きな屈折率を有する。ｎ′を空気の屈折
率（１．００）として規定すると、臨界角は２５．３°
となる。このことは、装置の前面に当たる光の大部分が
内面反射により失なわれるということを意味する。この
内面反射により光が実際に装置の縁部から漏出し、装置
の輝度が可成り減少する。理論的には、完全に平坦な表
面の場合、光の１０％しか実際に前面から放出しない。
【０００４】薄膜の表面粗さを増大させることによりこ
の問題を軽減させる。しかし、スパッタリングされた薄
膜の表面形態は例えば蒸着された薄膜よりも平坦となる
。一方、エレクトロルミネッセンス燐光物質薄膜をスパ
ッタリングにより形成するのがより一層経済的である。
の問題を軽減させる。しかし、スパッタリングされた薄
膜の表面形態は例えば蒸着された薄膜よりも平坦となる
。一方、エレクトロルミネッセンス燐光物質薄膜をスパ
ッタリングにより形成するのがより一層経済的である。
【０００５】従来、薄膜の表面粗さを増大させ、これに
より、内面反射により失なわれる光の量を減少させる種
々の手段が講じられた。このような手段の１つは米国特
許第４，７７４，４３５ 号明細書に開示されており、
この場合、化学的なエッチング、機械的な研摩、その他
の技術により基板を粗面とし、基板の表面形態を、後に
堆積される薄膜層が複製するようにしている。これと同
じ手段は米国特許第４，７２８，５８１ 号明細書に記
載された技術でも用いられており、この場合基板上に最
初に堆積された電極の表面がある形態をしており、この
形態が上側の層に伝えられる。これらの手段で生じる問
題は、装置の信頼性が少なくなるということである。米
国特許第４，７２８，５８１ 号明細書に開示された手
段を用いると、透明な酸化錫インジウム（ＩＴＯ）導体
上の粗面の凸点が絶縁層に穴をあけるおそれがあり、こ
れにより破壊的な電気降服を生ぜしめるおそれがある。 また、粗面となったＩＴＯ導体の鋭い結晶切子面により
大きな局部的な電界が生ぜしめられ、これにより絶縁体
を破壊せしめる。米国特許第４，７７４，４３５ 号明
細書に開示されたディスプレイの場合、表面粗さは、電
極層中に傷や空所を生ぜしめ、最終的に破壊を生ぜしめ
る程度に大きくなるおそれがある。また、ガラス基板を
変形させることにより欠陥を生ぜしめるとともにガラス
表面上によごれを被着させ、これらは後に装置の欠陥に
つながる。
より、内面反射により失なわれる光の量を減少させる種
々の手段が講じられた。このような手段の１つは米国特
許第４，７７４，４３５ 号明細書に開示されており、
この場合、化学的なエッチング、機械的な研摩、その他
の技術により基板を粗面とし、基板の表面形態を、後に
堆積される薄膜層が複製するようにしている。これと同
じ手段は米国特許第４，７２８，５８１ 号明細書に記
載された技術でも用いられており、この場合基板上に最
初に堆積された電極の表面がある形態をしており、この
形態が上側の層に伝えられる。これらの手段で生じる問
題は、装置の信頼性が少なくなるということである。米
国特許第４，７２８，５８１ 号明細書に開示された手
段を用いると、透明な酸化錫インジウム（ＩＴＯ）導体
上の粗面の凸点が絶縁層に穴をあけるおそれがあり、こ
れにより破壊的な電気降服を生ぜしめるおそれがある。 また、粗面となったＩＴＯ導体の鋭い結晶切子面により
大きな局部的な電界が生ぜしめられ、これにより絶縁体
を破壊せしめる。米国特許第４，７７４，４３５ 号明
細書に開示されたディスプレイの場合、表面粗さは、電
極層中に傷や空所を生ぜしめ、最終的に破壊を生ぜしめ
る程度に大きくなるおそれがある。また、ガラス基板を
変形させることにより欠陥を生ぜしめるとともにガラス
表面上によごれを被着させ、これらは後に装置の欠陥に
つながる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的は
、内面反射により生ぜしめられる光の損失を排除するこ
とにより輝度を高めた薄膜エレクトロルミネッセンス装
置を提供せんとするにある。
、内面反射により生ぜしめられる光の損失を排除するこ
とにより輝度を高めた薄膜エレクトロルミネッセンス装
置を提供せんとするにある。
【０００７】本発明の他の目的は、エレクトロルミネッ
センス燐光物質層をスパッタリングにより形成しうる高
輝度エレクトロルミネッセンスパネルを提供せんとする
にある。
センス燐光物質層をスパッタリングにより形成しうる高
輝度エレクトロルミネッセンスパネルを提供せんとする
にある。
【０００８】本発明の更に他の目的は、内部の汚染によ
り生じる電気的な降服及び装置の欠陥の付随的な問題を
生じることなく、薄膜エレクトロルミネッセンス装置の
薄膜の表面をひずませて内面反射を減少させることにあ
る。
り生じる電気的な降服及び装置の欠陥の付随的な問題を
生じることなく、薄膜エレクトロルミネッセンス装置の
薄膜の表面をひずませて内面反射を減少させることにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、薄膜エレクト
ロルミネッセンス装置における光の内面反射を減少させ
る方法及び装置を提供するものであり、本発明では、透
明な平坦基板上に薄膜絶縁層を形成し、この薄膜絶縁層
上の上側面上に薄肉の透明電極層を堆積し、この透明電
極層の上側面上に薄膜積層エレクトロルミネッセンス構
造体を配置し、この薄膜積層エレクトロルミネッセンス
構造体の上側面上に背面電極層を配置する。
ロルミネッセンス装置における光の内面反射を減少させ
る方法及び装置を提供するものであり、本発明では、透
明な平坦基板上に薄膜絶縁層を形成し、この薄膜絶縁層
上の上側面上に薄肉の透明電極層を堆積し、この透明電
極層の上側面上に薄膜積層エレクトロルミネッセンス構
造体を配置し、この薄膜積層エレクトロルミネッセンス
構造体の上側面上に背面電極層を配置する。
【００１０】薄膜絶縁層は蒸着により形成して、他の層
によって複製される表面粗さを生ぜしめる。蒸着が最良
の結果をもたらすも、他の堆積処理によっても必要な程
度の粗さを有する表面を得ることができる。薄膜絶縁層
の粗さの程度はエレクトロルミネッセンス積層が放出す
る光の波長と同程度にする必要がある。例えば、 Ｚｎ
Ｓ： Ｔｂ 燐光物質により放出される緑色光の場合、
必要な表面粗さは１０００Å程度であり、この表面粗さ
はガラス基板上にＺｎＳを蒸着することにより得られる
。この方法を用いる場合、薄膜積層エレクトロルミネッ
センス構造体の燐光物質層はスパッタリングにより堆積
せしめることができる。絶縁層の表面粗さは電極層と薄
膜積層エレクトロルミネッセンス構造体との双方によっ
て複製され、すべての層間の界面にひずんだ又は包施形
の面を生ぜしめ、従って内面反射による損失を生じるこ
となく光をパネルの外部に散乱せしめる。粗い薄膜絶縁
層は蒸着により成長せしめうるいかなる絶縁材料からも
形成しうる。 絶縁材料としてはＺｎＳ が好ましいも、他のいかなる
絶縁材料を用いることもできる。
によって複製される表面粗さを生ぜしめる。蒸着が最良
の結果をもたらすも、他の堆積処理によっても必要な程
度の粗さを有する表面を得ることができる。薄膜絶縁層
の粗さの程度はエレクトロルミネッセンス積層が放出す
る光の波長と同程度にする必要がある。例えば、 Ｚｎ
Ｓ： Ｔｂ 燐光物質により放出される緑色光の場合、
必要な表面粗さは１０００Å程度であり、この表面粗さ
はガラス基板上にＺｎＳを蒸着することにより得られる
。この方法を用いる場合、薄膜積層エレクトロルミネッ
センス構造体の燐光物質層はスパッタリングにより堆積
せしめることができる。絶縁層の表面粗さは電極層と薄
膜積層エレクトロルミネッセンス構造体との双方によっ
て複製され、すべての層間の界面にひずんだ又は包施形
の面を生ぜしめ、従って内面反射による損失を生じるこ
となく光をパネルの外部に散乱せしめる。粗い薄膜絶縁
層は蒸着により成長せしめうるいかなる絶縁材料からも
形成しうる。 絶縁材料としてはＺｎＳ が好ましいも、他のいかなる
絶縁材料を用いることもできる。
【００１１】
【実施例】図１Ｂに示す本発明による薄膜エレクトロル
ミネッセンス（ＴＦＥＬ）装置１０は一般に平坦なガラ
ス基板１２を有し、このガラス基板上には薄膜及び電極
層が設けられている。ガラス基板１２の表面上には薄肉
の絶縁層１４を蒸着により形成し、ＴＦＥＬ装置１０が
放出する光の波長と同程度の大きさの粗さを有するひず
んだ輪郭面を生ぜしめる。この絶縁層１４上には透明な
酸化錫インジウム（ＩＴＯ）層１６を堆積する。スパッ
タリングにより形成しうる燐光物質層２０を有するＴＦ
ＥＬ積層を絶縁体層２２及び１８間に挟み、これを酸化
錫インジウム層１６上に配置する。酸化錫インジウム層
１６と、層１８， ２０及び２２を有するＴＦＥＬ積層
とは蒸着した絶縁層１４の表面形態及び酸化インジウム
層１６の表面形態をそれぞれ複製する為、互いに隣接す
る層間の界面は粗くなる。絶縁層２２上には導体２４を
有する背面電極層を配置する。
ミネッセンス（ＴＦＥＬ）装置１０は一般に平坦なガラ
ス基板１２を有し、このガラス基板上には薄膜及び電極
層が設けられている。ガラス基板１２の表面上には薄肉
の絶縁層１４を蒸着により形成し、ＴＦＥＬ装置１０が
放出する光の波長と同程度の大きさの粗さを有するひず
んだ輪郭面を生ぜしめる。この絶縁層１４上には透明な
酸化錫インジウム（ＩＴＯ）層１６を堆積する。スパッ
タリングにより形成しうる燐光物質層２０を有するＴＦ
ＥＬ積層を絶縁体層２２及び１８間に挟み、これを酸化
錫インジウム層１６上に配置する。酸化錫インジウム層
１６と、層１８， ２０及び２２を有するＴＦＥＬ積層
とは蒸着した絶縁層１４の表面形態及び酸化インジウム
層１６の表面形態をそれぞれ複製する為、互いに隣接す
る層間の界面は粗くなる。絶縁層２２上には導体２４を
有する背面電極層を配置する。
【００１２】図２に示すように、絶縁層１４を蒸着によ
り形成すると、表面形態は粗くでこぼこする。この層の
表面粗さは蒸着処理によって生じる表面中の頂部及び谷
部間の平均距離である。層１４の頂部及び谷部をそれぞ
れ通る図示の２本の線は頂部及び谷部間の平均距離を表
わすものであり、図２に示す例の場合この平均距離は１
０００Åである。この距離は可視光の波長と同程度の大
きさである。図示の例では、燐光物質層２０は緑色光を
放出する ＺｎＳ ： Ｔｂ とする。
り形成すると、表面形態は粗くでこぼこする。この層の
表面粗さは蒸着処理によって生じる表面中の頂部及び谷
部間の平均距離である。層１４の頂部及び谷部をそれぞ
れ通る図示の２本の線は頂部及び谷部間の平均距離を表
わすものであり、図２に示す例の場合この平均距離は１
０００Åである。この距離は可視光の波長と同程度の大
きさである。図示の例では、燐光物質層２０は緑色光を
放出する ＺｎＳ ： Ｔｂ とする。
【００１３】蒸着したＺｎＳ 薄膜の成長形態はスパッ
タリングにより形成したＺｎＳ 薄膜の拡散反射率がほ
んの ０．６％であるのに対し１０％の拡散反射率を生
じる傾向にある。拡散反射率は薄膜の粗さの目安となる
。その理由は、表面が完全に平坦で内部粒子構造のない
薄膜の拡散反射率は零である為である。従って、蒸着し
た薄膜の光学的散乱特性とスパッタリングにより形成し
た薄膜の光学的散乱特性との間には重要な相違がある。 厚さが公称的に７５００ÅのＺｎＳ の層のような蒸着
薄膜を用いて、エレクトロルミネッセント装置の他の薄
膜層を支持する型板（テンプレート）を形成しうる。上
述した処理を用いることにより、基板と酸化錫インジウ
ム層との間に蒸着ＺｎＳ層を有しない装置に比べて２倍
の輝度のエレクトロルミネッセンス装置を得ることがで
きる。
タリングにより形成したＺｎＳ 薄膜の拡散反射率がほ
んの ０．６％であるのに対し１０％の拡散反射率を生
じる傾向にある。拡散反射率は薄膜の粗さの目安となる
。その理由は、表面が完全に平坦で内部粒子構造のない
薄膜の拡散反射率は零である為である。従って、蒸着し
た薄膜の光学的散乱特性とスパッタリングにより形成し
た薄膜の光学的散乱特性との間には重要な相違がある。 厚さが公称的に７５００ÅのＺｎＳ の層のような蒸着
薄膜を用いて、エレクトロルミネッセント装置の他の薄
膜層を支持する型板（テンプレート）を形成しうる。上
述した処理を用いることにより、基板と酸化錫インジウ
ム層との間に蒸着ＺｎＳ層を有しない装置に比べて２倍
の輝度のエレクトロルミネッセンス装置を得ることがで
きる。
【００１４】上述したところの用語や表現は説明の為に
用いたものであり、本発明はこれらの意味に制限される
ものではないこと勿論である。
用いたものであり、本発明はこれらの意味に制限される
ものではないこと勿論である。
【図１】図１Ａは代表的な従来の薄膜エレクトロルミネ
ッセンス装置を示す断面図である。図１Ｂは本発明の処
理によって形成した薄膜エレクトロルミネッセンス装置
を示す断面図である。
ッセンス装置を示す断面図である。図１Ｂは本発明の処
理によって形成した薄膜エレクトロルミネッセンス装置
を示す断面図である。
【図２】図１Ｂの装置の一部を示す断面図である。
１０ 薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥＬ）装
置１２ ガラス基板 １４ 絶縁層 １６ 酸化錫インジウム層 １８， ２２ 絶縁体層 ２０ 燐光物質層 ２４ 導体
置１２ ガラス基板 １４ 絶縁層 １６ 酸化錫インジウム層 １８， ２２ 絶縁体層 ２０ 燐光物質層 ２４ 導体
Claims (10)
- 【請求項１】 薄膜エレクトロルミネッセンス装置を
製造するに当り、 （ａ） 透明な平坦基板上に薄膜絶縁層を形成し、粗
面の型板面を生ぜしめる工程と、 （ｂ） 前記の薄膜絶縁層の上側面上に前記の粗面の
型板面に従うように透明な電極層を堆積する工程と、（
ｃ） 前記の透明な電極層の上側面上にこの電極層の
上側面の外形に従うように薄膜積層エレクトロルミネッ
センス構造体を配置する工程と、 （ｄ） この薄膜積層エレクトロルミネッセンス構造
体の上側面上に背面電極層を配置する工程とを行なうこ
とを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス装置の製
造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜エレクトロルミ
ネッセンス装置の製造方法において、前記の薄膜絶縁層
を蒸着により形成することを特徴とする薄膜エレクトロ
ルミネッセンス装置の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の薄膜エレクトロルミ
ネッセンス装置の製造方法において、前記の薄膜絶縁層
をＺｎＳ とすることを特徴とする薄膜エレクトロルミ
ネッセンス装置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の薄膜エレクトロルミ
ネッセンス装置の製造方法において、前記の薄膜積層エ
レクトロルミネッセンス構造体がスパッタリングにより
形成したエレクトロルミネッセンス層を有するようにす
ることを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス装置
の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２に記載の薄膜エレクトロルミ
ネッセンス装置の製造方法において、前記の薄膜絶縁層
の表面粗さを約１０００Åとすることを特徴とする薄膜
エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 【請求項６】 薄膜エレクトロルミネッセンス装置に
おいて、 （ａ） 平坦基板と、 （ｂ） 一対の絶縁層間に挟まれたエレクトロルミネ
ッセンス燐光物質薄膜層を有するエレクトロルミネッセ
ンス積層を挟む透明前面電極層及び背面電極層を有する
薄膜積層体と、 （ｃ） この薄膜積層体と前記の基板との間でこの基
板上に堆積され、内面光反射を減少させるために前記の
薄膜積層体によりほぼ複製される表面粗さを有する透明
薄膜絶縁層と を具えていることを特徴とする薄膜エレクトロルミネッ
センス装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の薄膜エレクトロルミ
ネッセンス装置において、前記の薄膜絶縁層を蒸着によ
り前記の基板上に設けたことを特徴とする薄膜エレクト
ロルミネッセンス装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の薄膜エレクトロルミ
ネッセンス装置において、前記の薄膜絶縁層の表面粗さ
が約１０００Åであることを特徴とする薄膜エレクトロ
ルミネッセンス装置。 - 【請求項９】 請求項６に記載の薄膜エレクトロルミ
ネッセンス装置において、前記の表面粗さを前記のエレ
クトロルミネッセンス積層が放出する可視光の波長と同
程度の大きさとしたことを特徴とする薄膜エレクトロル
ミネッセンス装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の薄膜エレクトロル
ミネッセンス装置において、前記のエレクトロルミネッ
センス燐光物質薄膜の層は絶縁層上にスパッタリングさ
れていることを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセン
ス装置。
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