JPH0461791A - 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 - 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、発光層を絶縁薄膜でサンドイッチ状にはさん
だ薄膜エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子の作製が
容易で、かつその特性を改善できる絶縁薄膜に関するも
のである。

〈従来の技術〉 現在、実用化されているＥＬ発光素子は、交流動作薄膜
ＥＬ素子であるが、その基本的構造の一部断面を第２図
に示す。

第２図は、ガラスなどの透明基板１の上に、■ｎ２ｏ３
１５ｎ０２等からなる透明電極２，５ｉ０２＋Ｓ　ｉＢ
　Ｎ４．　Ａ１２０Ｂ＋　Ｔａ２　ｏ５．　Ｙ２０Ｂ等
の無機材料からなる前面絶縁薄膜５１　　ｚｎｓ層に発
光中心になるＭｎなどを添加した発光層６．前記絶縁薄
膜５と同様な材料からなるを面絶縁薄膜９．Ａ／などの
金属材料からなるを面電極８が順次積層された構造にな
っていることを示している。

以上の第１図で示したＥＬ素子の絶縁薄膜５゜９は、電
極２，８によって印加される電圧を効率よく発光層６に
印加するため、絶縁耐圧が高い、誘電率が高い、欠陥が
少ないなどの条件が必要、になるが、単一の薄膜でこれ
らの全ての条件を満足させることは難かしかったのでそ
の絶縁薄膜５゜９をそれぞれ２種あるいは２種以上の絶
縁薄膜を積層した構造にして、絶縁膜に必要な条件をも
たせていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記で説明した薄膜ＥＬ素子は、高輝度、長寿命、低消
費電力などの利点をもたせることができるが、その素子
を構成する薄膜の各層を蒸着法やスパッタ法などの高真
空装置を必要とする薄膜の堆積を行っている。特に、特
性の良い絶縁薄膜を作製するとき、よく使用されている
スパッタ法は、他の薄膜作製方法と比較しても成膜速度
が遅いという欠点がある。従って、薄膜ＥＬ素子に必要
な膜厚の絶縁膜形成工程の時間も長くなり、ひいては薄
膜ＥＬ素子のコストを高くする要因の１つになっていた
。

本発明は、従来の薄膜ＥＬ素子の絶縁薄膜のもつ課題を
解消し、簡単に形成できて特性の良好な薄膜ＥＬ用の絶
縁薄膜の提供を目的としている。

く課題を解決するための手段〉 本発明による、従来の薄膜ＥＬ素子の絶縁薄膜薄膜を形
成するものである。このゾル−ゲル法を用いることで、
高価な真空装置を用いることなく、回転塗布（スピンナ
ー）法、又は、ロールコーク−法などを用いて成膜する
ことができる。

具体的には、原料のシ５レコニウムアルコキシドをアル
コール液に溶解し、更にアミン、酸あるいはクリコール
等の触媒を加えてゾル−ゲル法の成膜に用いる溶液を調
製する。

調製した溶液は、薄膜ＥＬ素子の絶縁薄膜を形成する面
に、スピナー又はロール：７−り−で：ｆｆ−テンプし
、続いて、乾燥と焼成によってジルコニア薄膜を形成す
るものである。

このジルコニア薄膜の焼成は、かなり高温の焼成を行な
うのでクラックが発生することが多いが、前記で調製し
た溶液に小量で適正量の水を加えることにより、この溶
液によりゾル−ゲル法で形成したジルコニア薄膜はクラ
ックが発生しないことが分った。

以上で説明した薄膜ＥＬ素子用のジルコニア薄膜は、従
来のこの素子の絶縁薄膜のもつ課題を解消すると共に、
この絶縁薄膜を形成する基板上がマトリックス駆動用の
ストライプ電極などで凹凸になっていてもゾル−ゲル法
で平坦化できるので発光層の特性が改良できるなどの特
徴もある。

（作用） 本発明のゾル−ゲル法によるジルコニア絶縁薄膜は、ス
ピナー等のコーテングと焼成で作製することができるも
ので、従来のスパッタ法、蒸着法等による絶縁薄膜で問
題になった高価な真空装置や長時間を要する工程の問題
は解消される。更に、ゾル−ゲル法によるクラックのな
い絶縁薄膜で基板表面の平坦化を図かることができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。

この実施例は、薄膜ＥＬ素子の前面絶縁薄膜に本発明の
ジルコニア（Ｚｒ０２　）膜を使用するものである。

先ず、原材料として、テトラジルコニウムメトキシドＺ
　ｒ（ＯＣＨ３）４　＋　　ジェタノールアミン（Ｃ２
Ｈ４０Ｈ）２ＮＨ及びメタノールＣＨ３０Ｈをモル比で
１対１対３５の比で混合して溶液を調製した。

調製した溶液は、従来例と同じようにガラス基板１の上
に透明電極２のみを形成した基板上に、スピナーを用い
て薄く均一に塗布した。以上で溶液を塗布した基板１は
１５０℃で６０分間加熱する乾燥と続いて５００℃で６
０分間の焼成によりＺｒＯ２膜１１膜形１した。以上で
形成したｚｙｏ２膜１１の単層膜の上に、更に同じ方法
によりＺｒＯ２膜１２膜形２したＺｒＯ２の積層膜５に
より前面絶縁薄膜にした。この第１図で形成したｚｒｏ
２膜１１゜１２の膜厚はいずれも１ｏｏｏＸ程度であり
、その表面は平坦になっていた。

しかし、上記で調製した溶液を用いてゾル−ゲル法によ
り形成したｚｒｏ２膜にはクラックが発生しやく、しば
しばクラックが発生したｚｒｏ２膜が見出された。この
ＺｒＯ２膜を薄膜ＥＬ素子に用いるのは製品の信頼性上
からも好しぐない。従って、このＺｒＯ２膜のクラック
について検討と実験を操シ返した上、前記の溶液に適当
量の水を添加して調製した溶液を用いて形成すると、そ
のＺｒＯ２膜にクラックが発生しないことが分った。

上記の実験で、前記で記載した調製の溶液にテトラジル
コニウムメトキシドＺ　ｒ　（ＯＣＨ３）４に対しモル
比で２倍の水Ｈ２０を添加して調整しても、まだ、Ｚｒ
Ｏ２膜にクラックが発生したが、更に、水の添加量を増
加して、Ｚ　ｒ　（ＯＣＨ３）４に対しモル比で３〜５
倍の水を添加することによ如クラックが発生しないこと
が分った。しかし、更に水の添加量を増加してｚ　ｒ（
ＯＣＨ８）４に対しモル比で５倍以上の水Ｈ２０を添加
すると、ＺｒＯ２膜にクラックは発生しないが、部分的
に成長した粒状のｚｒｏ２が発生するようになった。

本実施例のときは前記の調製溶液にｚｒ（ｏｃＨａ）４
にモル比で４倍の水を添加したとき最も良好なｚｒｏ２
膜を形成することができた。

なお、本実施例で調製した溶液によυ作製したｚｒｏ２
膜はいずれもｔｏｏｏｉ程度になったが、この膜厚は、
Ｚ　ｒ　（ＯＣｆ（３）４を希釈するメタノールＣＨ３
０Ｈの調整により、かなりの範囲で変えることができる
。

前記のようにＺｒＯ２膜１１．１２を積層した前面絶縁
薄膜５を前面絶縁薄膜として、その上に積層する発光層
６などは従来例と同じよう一賜成し、第１図でその断面
を示した構成の薄膜ＥＬ素子を形成した。作製した薄膜
ＥＬ素子の電圧−輝度（Ｖ−Ｌ）特性を測定したのが、
第３図に示したａの曲線である。なお、第３図のｂに示
したのは比較のため従来の方法で作製した断面が第２図
の素子のＶ−Ｌ曲線であり、この比較から、本発明の絶
縁薄膜を用いた薄膜ＥＬ素子は低い電圧からＥＬ発光を
する良好な特性であることが分る。

以上の実施例で説明したように、ゾル−ゲル法のジルコ
ニア薄膜を形成するとき、ジルコニウムメトキシドをメ
タノールで希釈した溶液に水を適正量添加して、クラッ
クや膜厚のムラなどのないジルコニア薄膜ができ、この
ジルコニア薄Ｊｌ１４１面絶縁膜に用いて良好なＶ−Ｌ
特性を示す薄膜ＥＬ素子を形成できること示した。しか
し、本発明は、実施例によって限定されるものでなく、
ゾル−ゲル法によるジルコニア薄膜は前面絶縁薄膜のみ
でなくを固結縁薄膜にしてもよく、場合によってはその
前面とを面の絶縁薄膜の一方、又は、双方、もしくは、
その積層構成の絶縁膜の一部のみに用いてもよい。

〈発明の効果〉 本発明のゾル−ゲル法を用いる薄膜ＥＬ素子のｚｒｏ２
薄膜の作製により、比較的簡単な装置で、短時間に特性
の良い絶縁薄膜を作製することができる。従って、薄膜
ＥＬ素子の特性を向上させ、かつ、製造コストの低減を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の薄膜ＥＬ素子の一部拡大断面
図、第２図は従来例の薄膜ＥＬ素子の一部拡大断面図、
第３図は実施例による薄膜ＥＬ素子の電圧−輝度特性図
である。 １・・・基板、２・・・透明電極、３１　４，７．８・
・・スパッタリング形成絶縁薄膜、５・・・前面絶縁薄
膜、６・・・発光層、９・・・を固結縁薄膜、１０・・
・ＡＩ！電極、１１．１２・・・ゾルーゲル法形成のＺ
ｒＯ２絶縁薄膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも一方が透明な２つの電極の間に絶縁薄膜
   ，発光層薄膜，絶縁薄膜の順に積層した構成の薄膜エレ
   クトロルミネッセンス素子において、前記絶縁薄膜の少
   なくとも一方にジルコニウムアルコキシドのアルコール
   による希釈液によりゾル−ゲル法で形成したジルコニア
   薄膜を用いたことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッ
   センス素子。
2. ２．前記ジルコニウムアルコキシドのアルコール希釈液
   に、モル比で該ジルコニウムアルコキシドの３から５倍
   の水を添加したことを特徴とする請求項１記載の薄膜エ
   レクトロルミネッセンス素子。