JPH0436994A

JPH0436994A - Ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH0436994A
Application number: JP2142788A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiyouki; 勉笑喜; Yoichi Yamaguchi; 洋一山口
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-06

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、平面型デイスプレィ・デバイスとしてコンピ
ューターシステムの端末機等の表示装置に静止画像や動
画像の表示手段として利用されるＥ　Ｌ素子に関する。

〔従来の技術〕

ＥＬ素子としては、通常、ガラス基板等の透明基板上に
Ｉｎ２Ｏ５，５ｎｏ２からなる透明電極を配列し、次に
第１誘電体層、発光中心として０゜ＯＩ〜０．４ｍｏ１
％の希土類元素をドープした硫化ストロンチウム（Ｓｒ
Ｓ）等のアルカリ土類硫化物や硫化亜鉛（ＺｎＳ）から
なる発光層及び第２誘電体層を順次積層し、Ａｌ、ＡＡ
−Ｎｉ合金等からなる背面電極を配列したものである。

しかしながら、誘電体層は透明電極、背面電極どの接着
性が悪いので種々の改良がなされてきた。

例えば、特開昭６２−２４９５号公報には、発光層を活
性化するだめの熱処理を行っても第１誘電体層と透明電
極との剥離が起こらないように、前記第１誘電体層と前
記透明電極との間に５ｉＣ）＋Ｎａをもうけることが開
示されている。

また、発光層と誘電体層との間にＳｉＯ２層をもうけた
ものとしては、例えば、特開昭６２−２４９６号公報が
あり、この公報には発光層と第２誘電体層との間に８１
０２層をもうけることにより酸素プラズマに発光層がさ
らされることなく第２誘電体層を形成（ッ、発光層と第
２誘電体層との接着力を高めることができると開示され
ている。

さらに、発光層がアルカリ土類硫化物の場合、アルカリ
−１−類硫化物は誘電体層の酸素と反応して劣化しやす
いため、熱的に酸素を解離しゃすいＴ　ａ　２０ｓ　、
Ｙ２０Ｈなどは発光層に直接液する第１及び第２誘電体
層に用いるのは好ましくない。

したがって、近年、第１及び第２誘電体層は非酸化物で
あり、絶縁耐圧が非常に高く、Ｅ　Ｌ素子の寿命、信頼
性（歩留）の高い５ｊｌＮ４が好適な第１及び第２誘電
体層として用いられてきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来、発光層と第１誘電体層との界面は
問題にされなかった。これは、ＳｒＳ等のアルカリ土類
硫化物を母材とした発光層は、真空蒸着法により高い基
板温度（４５０℃以上）にて形成するために、特に熱処
理を行わなくても発光層と第１誘電体層との接着力が高
められることもあり、発光層成膜後の熱処理を行わない
場合が多かった。

しかし、前記アルカリ土類硫化物は、化学的に不安定な
物質であるために、高い基板温度で発光層を形成する過
程において熱的に硫黄を解離し、硫黄が欠損し、さらに
、不純物として酸素を取り込んだ化学量論的でなく、結
晶性の悪い膜となり易いという欠点があった。

また、発光層の結晶性は、発光輝度等のＥ　Ｌ特性に大
きく影響を与えるため、結晶性の良好な化学量論的組成
の膜を形成することが望まれるが、不純物を取り込んだ
膜は、熱処理を行ってもほとんど結晶性の改善効果がな
いものとなる。

この問題を解決する方法として、発光層のＲＦスバ・ツ
タリング法による形成がある。発光層をスパッタリング
法で形成する場合、真空蒸着法と比べて低い基板温度で
発光層を形成することができるので、不純物の少ない化
学量論的組成の発光層となる。そして、発光層成膜後に
高温熱処理をして発光層の結晶性を大幅に改善すること
で、Ｅ　Ｌ特性は向−トする。

しかし、Ｔａ２０６　、Ｙ２０ｓ等の熱的に解離しやす
い化合物を第１誘電体層に用いると、前記した発光層成
膜後の熱処理過程でＴａ２０ｂや￥２０ｓ等からの酸素
が発光層に拡散するので、熱処理による結晶性の改善が
行えず、結果としてＥＬ特性が向上しないという欠点が
あった。

また、５ｉｓＮ４等の非酸化物を第１誘電体層に用いた
場合には前記のような酸素の拡散（Ｊおこらないが、基
板温度が低いために発光層と第１誘電体層との接着力が
弱いものしか得られず、これを熱処理すると発光層が容
易に剥離してしまうという欠点があった。

したがって、本発明のｉｆの目的は、化学量論的組成を
有する発光層の結晶性を高めＥ　Ｌ特性の優れたＥ　Ｌ
素子を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、結晶性が高く、化学量論
的組成を有する発光層と、非酸化物から成る第１誘電体
層との接着力を高め容易に剥離しないようなＥ　Ｌ素子
を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、前記目的を達成するためになされたものであ
り、本発明のＥＬ素子は、透明基板上に透明電極、第１
誘電体層、発光層、第２誘電体層及び背面電極を備え、
前記発光層が発光中心物質を含有するアルカリ土類硫化
物から成るＥ　Ｌ素子において、前記第１誘電体層と前
記発光層との間に、第１誘電体層と発光層とに接するよ
うに酸化ケイ素、酸化ジルコニウム及び酸化チタンのう
ち少なくとも一種から成る化合物層をもうけたことを特
徴としている。

さらに、好ましくは、前記誘電体層が非酸化物から成る
ものである。

〔作用〕

酸化ケイ素、酸化ジルコニウム及び酸化チタンは化学的
、熱的に安定な化合物であり、高温で熱処理しても発光
層への酸素の拡散は起こらない。

また、これらの化合物層は、第１誘電体層と発光層の接
着力を向上させることができるので第１誘電体層の絶縁
耐圧の低下にほとんど影響しない。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。

（実施例１）第１図は、本発明の−・実施例にがかるＥ　Ｌ素子の断
面図である。以下にこの第１図を参照にしながら本発明
を説明する。

まず、２４０Ｘ２４０ｍｏのアルミノシリケ・−トガラ
ス（例えば、Ｈ，ＯＹ　Ａ株式会社製の商品名Ｎ八４０
）からなる透明基板ｌに、スズ酸化物を混入した酸化イ
ンジウムからなる透明薄膜（膜厚２０００人）を真空蒸
着法によって成膜した後、これにフォトリソグラフィー
法を施し、エツチング液どして塩酸と塩化第２鉄との混
合溶液を用いてエツチング処理を施すことにより、複数
の帯状の透明電極２（第１図においてはその一つについ
て長手方向の断面が示されている）を形成する。

次に、二酸化ケイ素をスパッタターゲットとして、アル
ゴン雰囲気、圧力０．４５Ｐａ、高周波出力３．３Ｗ、
、／Ｃｉ、の条イ′（の下でスパッタを行い、前記透明
電極２の−１−に膜厚２００人程鹿の５ｊＯ７膜３を成
膜する。

次に、シリコンをスパッタターゲットとして、窒素ガス
を約３０９６混入したアルゴン雰囲気、圧力０．４５Ｐ
ａ、高周波出力６．６Ｗ／ａｌの条件下で反応性スパッ
タを行い、前記ＳｉＯ２膜３の上に膜厚２０００人程度
発光　１３　Ｎ４からなる第１誘電体層４を成膜する。

さらに、二酸化ケイ素をスパッタターゲットとして、ア
ルゴン雰囲気、圧力０．４５Ｐａ、高周波出力３．　３
Ｗ／ａｌの条件下でスパッタを行い、前記＠ｌ誘電体層
４の上に膜厚３００人程発光５ｉＯ９から成る化合物層
５を成膜する。

その後、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）に発光中心物質
としてＣｅ　Ｃｌ　ｓを０．１ｍｏ１％ドープして焼結
したＳｒＳ：Ｃｅをスパッタターゲットとして、キセノ
ンガスをスパッタガスとし、圧力０．６５Ｐａ、高周波
出力３．６Ｗ／ａｌ、基板温度２００℃の条件下でスパ
ッタを行い、前記化合物層５の上に膜厚１００００人程
度の発光層６を成膜する。

この後、発光層６は、真空中で３００〜７００℃の温度
で１〜２時間熱処理が施される。この熱処理によって発
光ｒｆＢ６のＳｒＳは結晶性が高くなる。そして、この
熱処理によっても発光層６の剥離はおこらなかった。

しかる後、前記第１誘電体層４の成膜のときと同様に反
応性スパッタリング法により５ｉｓＮｉ薄膜層７ａを約
１０００発光度の厚さに成膜する。

さらに、金属タンタルをスパッタターゲットとして、酸
素ガスを約３０９６混入したアルゴン雰囲気、圧力０．
６Ｐａ、高周波出力６．６１Ｊ／ａｌの条件下で反応性
スパッタを行い、前記５ｉｉＮ＋＠　７　ａの上に膜厚
２０００人程度発光ａ２０ｉ薄膜ｉ７ｂを成膜し、５Ｊ
３Ｎ４薄Ｍ７ａ及びＴａ２Ｏ、薄膜層７ｂから成る第２
誘電体層７を形成する。

最後に、Ｔａ２０ａ薄膜層７ｂ上に／ｌ？薄膜を形成し
、これにフォトリソグラフィー法を施した後、エツチン
グ液として硝酸とリン酸との混合溝液を用いてエツチン
グ処理を施して、複数の帯状の背面電極８を前記各透明
電極２とそれぞれ直交するように（第１図において紙面
垂直方向）形成する。

このようにして作製したＥＬ素子の発光層６は結晶性が
改善され、ＥＬ特性が向上し、発光層６の剥離もおこら
なかった。

（実施例２）第１誘電体層４として５ｉｓＮ＜を膜厚２０００人で成
膜する代わりに、金属タンタルをスパッタターゲットと
して、酸素ガスを約３０９６混入したアルゴン雰囲気、
圧力０．６Ｐａ、［周波出力６．６Ｗ／ａｌの条件下で
反応性スパッタを行い、膜厚４０００人程度発光ａｚＯ
ｂからなる第１誘電体層４を成膜し、化合物層５として
Ｓ］０２を膜厚３００人で成膜する代わりに、二酸化ジ
ルコニウムをスパッタターゲットとして、アルゴン雰囲
気、圧力０．４５Ｐａ、高周波出力３．３Ｗ／ｄとして
膜厚２５０人程発光Ｚ　ｒ　Ｏ２から成る化合物層５を
成膜した以外は実施例１と同様にしてＥ　Ｌ素子を作製
したところ、発光層６の結晶性は改善され、Ｅ　Ｌ特性
は向上した。

（実施例３）化合物１ｉＳ１５どし、て５ｉ０２を膜厚３００人で成
膜する代わりに、二酸化チタンをスバ・ソタターゲッＩ
・とじてアルゴン雰囲気、圧力０．４５Ｐａ、高周波３
．３Ｗ／ａｌとして膜厚２００人程発光ＴｌＯ２から成
る化合物Ｆ１５を成膜した以外は実施例Ｉど同様にして
Ｅ　Ｌ素子を作製したところ、発光層６の結晶性は改善
され、Ｅ　Ｌ特性は向上し７、発光層６の剥離はおこら
なかった。

（実施例４）第１誘電体層４として５ｉｓＮ＜を膜厚２０００人成膜
する代わりに、真空蒸着法によりＹ２Ｏ、からなる膜厚
３０００人程度０第１誘電体層４を成膜した以外（Ａ実
施例Ｉと同様にしてＥ　Ｌ素子を作製したところ、発光
層６の結晶性は改善され、Ｅ　Ｌ特性は向Ｉ−シた。

ここで化合物層５は、比誘電率が大きくないため（Ｓｉ
Ｏ７は３〜５）、発光層６に対して交流電界を有効に印
加するために化合物層５の膜厚はなるべく小さい方がよ
く、５００Å以下が望よ（７い。また、接着力を高める
効果を十分に発揮するために膜厚は１０Å以上あること
が望ましい。

以上、化合物Ｈ５を形成するときに、Ｓ　ｊＯ２、Ｚｒ
Ｏ２、ＴｉＯ７をターゲ・ソトとして用いたが、Ｓ　ｉ
、Ｚｒ、Ｔｉのターゲットを用いた反応性スバ・ツタに
よって形成してもよい。

また、このような化合物層５を形成するスパ・ツタリン
グの際の雰囲気どしては、Ａｒガスの他、Ｋｒ、Ｘｅ、
Ｈｅなどの不活性ガスを用いてもよい。

さらに、上述した実施例では、第１誘電体層どして、単
層を用いたが複層でもよい。また、第２誘電体層として
５ｊｓＮ＜　とＴａ２０ｂの複層を用いたが、Ｓｊｉ　
Ｎｓ　、Ｔａ、０５、八！、０３、Ｙ２０３　、ＺｒＯ
７、ＢａＴａ２０ａ　、ＰｂＴｉＯ３、シリコンオキシ
ナイトライド等単層でもよく、またＴａ、Ｏｂの代わり
に、ＡＩ、０３、Ｙ２０１ＸＺｒＯ２、ＢａＴａ、Ｏｓ
　、ＰｂＴｉＯ０３、シリコンオキシナイトライド等の
各種の誘電体を用いてもよい。

さらに、透明電極２と第１誘電体層４との間のＳｉＯ２
膜３がなくてもよい。

また、発光層６は、Ｃｅ　Ｃ］、　ｇ　をドープしたＳ
ｒＳとしたが、ドーパントはＥｕＣＩｓ　、ＳｍＣ１５
、ＰｒＣ］＋　、ＴｂＦｇ　、ＤｙＦ＋等の希土類化合
物でもよく、ＳｒＳの代わりに、ＣａＳ、ＢａＳを用い
てもよい。

また、発光層６を形成するスパッタリングの際の雰囲気
としてはＸｅガスの他、Ａｒ、Ｉ−Ｉｅなどの不活性ガ
スを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上記述したように、本発明によれば、第１誘電体層と
発光中心物質を含存するアルカリ土類硫化物から成る発
光層との間に酸化ケイ素、酸化ジルコニウム及び酸化チ
タンのうち少なくとも一種の化合物層をはさむことによ
り、化学量論的組成を有する発光層は高温熱処理によっ
ても酸素が拡散されることなく結晶化が進み、Ｅ　Ｌ特
性の優れ１またＥ　Ｌ素子どなる。

また、非酸化物から成る第１誘電体層と発光層との接着
力が高くなるので、高温熱処理によっても発光層の剥離
もおこらないＥ　Ｌ素子となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図である。１・・・透明基板、２・・・透明電極、３・・・Ｓ］０
２薄膜、４・・・第１誘電体層、５・・・化合物層、６
・・・発光層、７・・・第２誘電体層、７　ａ−３ｉｓ
　Ｎ４薄膜、７ｂ−ＴａｚＯｓ薄膜、８・・・背面電極
。

Claims

【特許請求の範囲】

１．透明基板上に透明電極、第１誘電体層、発光層、第
２誘電体層及び背面電極を備え、前記発光層が発光中心
物質を含有するアルカリ土類硫化物から成るＥＬ素子に
おいて、前記第１誘電体層と前記発光層との間に、第１
誘電体層と発光層とに接するように酸化ケイ素、酸化ジ
ルコニウム及び、酸化チタンのうち少なくとも一種から
成る化合物層をもうけたことを特徴とするＥＬ素子。
２．第１誘電体層が非酸化物から成ることを特徴とする
請求項１記載のＥＬ素子。