JPH0432193A - Ｅｌ素子およびその製法 - Google Patents

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］ 本発明は平面表示体や面光源として多用される薄膜ＥＬ
素子に係り、特に絶縁破壊の発生、拡大を抑制する改善
した薄膜ＥＬ素子、およびその製法に関する。

［従来技術とその問題点］ 薄膜ＥＬ素子は、一般にガラス等の透明基板にＩＴＯ等
の透明電極、酸化珪素、窒化珪素等の絶縁層、マンガン
ドープ硫化亜鉛等のＥＬ発光層、前記絶縁層同様の第２
絶縁層、さらにアルミニウム等の対向電極を積層、重着
して形成し、前記両電極間に電圧を印加することにより
、発光せしめるものである。

前記ＥＬ発光層の成膜には、該発光層を構成する粒子、
例えば前記マンガンドープ硫化亜鉛の結晶性を良好にし
、発光輝度を上げ、発光安定性を得るうえで有機金属化
合物化学的蒸着法（ＭＯＣＶＤ法と称する）を採用した
例が多い（例えば特開昭６２−９８５９６号、特開平１
−２９８６８１号等）。

しかし、ＭＯＣＶ［）法により成膜した結晶度の良好な
ＥＬ発光層を有する薄膜ＥＬ素子においては、その発達
した結晶粒に起因して発光層上面に凹凸が生じ、電圧印
加に際して前記結晶粒の突部に電荷か集中し易く、長期
稼働において核部を起点として絶縁破壊を拡大し易いと
いう新たな問題がある。

本発明は前記問題点を解消し、長期稼働においても劣化
し難い改善した薄膜ＥＬ素子、およびそれをきわめて容
易に製造する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］ 本発明は、透明基板上にＥＬ発光層を挾んで一対の絶縁
層、さらに一対の電極を積層、重着して形成したＥＬ素
子において、結晶性粗面を呈する前記ＥＬ発光層上面を
平坦面となしたこと、および前記ＥＬ素子の製法におい
て、ＭＯＣＶＤ法で形成した前記ＥＬ発光層上面を平坦
化したうえで絶縁層を積層すること、好適には前記ＥＬ
発光層の上面を窒素系プラズマエツチングにより平坦化
し、引続きそのまま金属元素含有ガスを導入し、プラズ
マＣＶＤ法により金属化合物系絶縁層を成膜することか
らなる。

「実施例〕 以下に添付の図面に基づき本発明を説明する。

従来薄膜ＥＬ素子において、ＭＯＣＶＤ法によりＥＬ発
光層を成膜するケースにおいては、第２図の部分拡大断
面図に示すように、ＥＬ発光層４は該発光層を構成する
粒子７．７、例えばマンガンドープ硫化亜鉛の結晶性が
良好で、その粒形に基づき上面に凹凸粗面８を生成する
。

このようなＥＬ発光層を有する薄膜ＥＬ素子は電圧印加
に際して、前記結晶粒の突端９に電荷が集中し易く、絶
縁破壊を起生じ、かつ長期稼動において核部を破壊起点
として破壊を拡大し、素子寿命を損ない易い。

本発明においては、第１図の部分拡大断面図に示すよう
に、ＥＬ発光層４の上面を湿式、乾式を問わず、機械的
加工、エツチング等により起伏の小さい平坦な面８′と
することにより、前記障害を解消するものである。

前記平坦化の手段は問わないが、好ましくは残渣を生じ
て基板を汚染するようなことがなく、清浄化作用を呈す
る等の利点を有するプラズマエツチング法が推奨できる
。

前記ＥＬ発光層４のエツチングに際しては窒素プラズマ
を用い、該プラズマによるエツチングに引続き後続の絶
縁層５の成膜に際し、そのまま金属元素含有ガス、例え
ばシラン等の珪素含有ガスを導入することにより、プラ
ズマＣＶＤ法で窒化物絶縁層５、例えば窒化珪素膜を成
膜でき、きわめて効率的、能率的で余分な工程を要さな
いことになる。

あるいはＥＬ発光層４を酸化窒素系プラズマ、例えばＮ
２０プラズマでエツチングし、引続きそのまま金属元素
含有ガス、例えばシラン等の珪素含有ガスを導入すれば
、プラズマＣＶＤ法による酸化物絶縁層５、例えば酸化
珪素膜を得ることができる。

以下に１具体例を示す。

第３図の薄膜ＥＬ素子の層構成をあられす断面図に示す
ように、透明ガラス基板１上に、公知の手段により酸化
インジウム−錫（ＴＴＯ）よりなる透明型１１ｉｉ２を
膜付け、パターン化し、次いでプラズマＣＶＤ法で酸化
珪素−窒化珪素よりなる複層の絶縁層３を成膜した。次
にＭＯＣＶＤ法により、マンガンドープ硫化亜鉛からな
るＥＬ発光層４を成膜したが、その結晶粒径は０．１μ
ｍオーダーないし数μｍであり、これに相応しＥＬ発光
層上面は第２図の断面図に示すように突起９を有する粗
面８を呈するものであった。

その後プラズマ反応層内で窒素系プラズマ中に５分間曝
して第１図の断面図に示すように前記表面凹凸を減じた
平坦面８′となし、引続きそのままシランガスを導入し
ていわゆるプラズマＣＶＤ法により窒化珪素膜を、さら
に続いて酸化珪素膜を成膜し、これら２層の膜よりなる
絶縁層５となした。その上にエレクトロンビーム法でア
ルミニウム膜を成膜後バターニングして対向電極となし
、ＥＬ素子を形成した〈実施例）。

これに２００Ｖ、１００Ｈｚの電圧を印加することによ
り、発光輝度は約１００Ｃｄ／　ｍ　２と飽和に達し、
絶縁破壊による非発光部分は全く見出せず、さらに２０
０ν、１００Ｈｚの印加電圧条件下で５０００時間の連
続稼動においても同等変化が認められなかった。

他方、前記実施例と同様に、ただしプラズマエツチング
によるＥＬ発光層４の平坦化工程のみを省略し、比較の
ためのＥＬ素子を形成した（比較例）。

これを実施例同様に発光試験を実施したところ同様な発
光が認められたが、絶縁破壊による微少な非発光部分の
散在が認められ、さらに実施例同様の条件で１０００時
間未満の連続稼動においては、前記非発光部分の拡大が
確認され、実施例に比べ劣ることが明らかであった。

［発明の効果コ 本発明によれば、ＥＬ発光層上面を平坦化することによ
り、薄膜ＥＬ素子の絶縁破壊の発生、拡大を抑制するこ
とができ、また前記平坦化のためにプラズマエツチング
法を適用すれば、エツチング残渣を残留することがなく
基板全体を清浄化でき、さらにプラズマエツチング源と
して窒素系プラズマを用いれば、エンチング後引続きそ
のまま金属元素含有ガスを導入することにより、プラズ
マＣＶＤ法による金属化合物絶縁層を成膜でき、繁雑な
工程を要さず容易に薄膜ＥＬ素子を形成できるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１、第２図は薄膜ＥＬ素子の部分拡大断面図で、第１
図は本発明に、第２図は従来例に係るもの、第３図は薄
膜ＥＬ素子の層構造を示す断面図である。 １−−−一透明基板　　　４−−−−Ｅ　Ｌ発光層５−
−−一絶縁層　　　　８．８’−−−一発光層上面氏程
へ　升埋士　　坂　本　末

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明基板上にＥＬ発光層を挾んで一対の絶縁層、さ
   らに一対の電極を積層、重着して形成したＥＬ素子にお
   いて、結晶性粗面を呈する前記ＥＬ発光層上面を平坦面
   となしたことを特徴とするＥＬ素子。 ２）透明基板上にＥＬ発光層を挾んで一対の絶縁層、さ
   らに一対の電極を積層、重着して形成したＥＬ素子の製
   法において、ＭＯＣＶＤ法で形成した前記ＥＬ発光層上
   面を平坦化したうえで、絶縁層を積層することを特徴と
   するＥＬ素子の製法。 ３）ＥＬ発光層の上面を窒素系プラズマエッチングによ
   り平坦化し、引続きそのまま金属元素含有ガスを導入し
   、プラズマＣＶＤ法により金属化合物系絶縁層を成膜す
   ることを特徴とする請求項２記載のＥＬ素子の製法。