JPH11185969A - El element and its manufacture - Google Patents
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- JPH11185969A JPH11185969A JP9348235A JP34823597A JPH11185969A JP H11185969 A JPH11185969 A JP H11185969A JP 9348235 A JP9348235 A JP 9348235A JP 34823597 A JP34823597 A JP 34823597A JP H11185969 A JPH11185969 A JP H11185969A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ（エレクトロ
ルミネッセンス）素子およびその製造方法に関し、特に
ＥＬ素子の高輝度化に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an EL (electroluminescence) device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an EL device having a high luminance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＥＬ素子は、基板上に第１電極、第１絶
縁層、発光層、第２絶縁層、第２電極を積層することに
よって構成されている。このようなＥＬ素子において、
それぞれの膜表面が光学的に平滑で、かつ膜界面におい
て屈折率が不連続であると、膜界面での反射による光の
閉じこめが発生し、高輝度化を図ることができないとい
う問題がある。2. Description of the Related Art An EL device is constructed by laminating a first electrode, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating layer, and a second electrode on a substrate. In such an EL element,
If the surface of each film is optically smooth and the refractive index is discontinuous at the film interface, light is confined by reflection at the film interface, and there is a problem that high luminance cannot be achieved.
【０００３】このような問題を解決するものとして、特
開昭６１−１５６６９１号公報、特開平１−１８６５８
８号公報には、基板表面に凹凸を形成して高輝度化を図
るようにしたものが記載されている。しかしながら、こ
のように基板表面に凹凸を形成すると、その上に形成さ
れている第１電極に凹凸が形成されるため、その凹凸部
分で電界集中が生じ、素子破壊が生じる可能性がある。To solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-156691 and Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8 (1996) -1995 discloses a technique in which unevenness is formed on a substrate surface to achieve high luminance. However, when the unevenness is formed on the substrate surface in this way, since the unevenness is formed on the first electrode formed thereon, electric field concentration occurs at the unevenness, and there is a possibility that the element is destroyed.
【０００４】また、特開平３−２２５７９１号公報に
は、発光層表面を白濁を示す程度に粗面化して高輝度化
を図るようにしたものが記載されている。しかしなが
ら、このものにおいては、それほどの輝度向上がなく、
凹凸形成による白濁のため、ＥＬ素子の透明性が損なわ
れ、またハロー現象によりコントラストが低下するとい
う問題がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-225791 describes that the surface of a light emitting layer is roughened so as to show white turbidity to achieve high luminance. However, in this one, there is not much brightness improvement,
There is a problem that the transparency of the EL element is impaired due to the cloudiness due to the formation of the unevenness, and the contrast is reduced due to the halo phenomenon.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
みたもので、素子破壊、コントラストの低下といった不
具合を生じることなく、素子の高輝度化を図ることを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to increase the luminance of an element without causing problems such as destruction of the element and a decrease in contrast.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】一般にＥＬ素子の発光層
は、ＺｎＳやＳｒＳ等を発光母材とする柱状多結晶膜か
らなり、その表面には粒界部による凹凸が存在する。こ
の凹凸高さは、熱処理で結晶成長することにより増大
し、最大で約１２０〜１５０ｎｍ（平均で約３０〜５０
ｎｍ）にも達する。In general, a light emitting layer of an EL element is composed of a columnar polycrystalline film using ZnS, SrS, or the like as a light emitting base material, and its surface has irregularities due to grain boundaries. The height of the unevenness increases due to crystal growth by heat treatment, and is at most about 120 to 150 nm (about 30 to 50 nm on average).
nm).
【０００７】本発明者等は、この凹凸が破壊起点となる
のではないかと考え、発光層表面を研磨し、その凹凸を
なくす実験を試みた。その結果、他のほとんど全ての特
性は変わらず、輝度だけが２／３〜１／２程度まで落ち
込むことが分かった。そこで、逆に、輝度向上を狙っ
て、発光層表面の凹凸を大きくすることを試みた。しか
し、凹凸を大きくするにつれて、どんどん白濁化してい
き、輝度も微小な発光輝点が増えるだけで全体的にほと
んど向上せず、その輝点近傍が破壊起点となることが分
かった。これは、自然に発光層表面にできた凹凸による
散乱により、既に光取り出し効率が高められているから
である。[0007] The present inventors have thought that this unevenness may be a starting point of destruction, and polished the surface of the light-emitting layer and tried an experiment to eliminate the unevenness. As a result, it was found that almost all other characteristics did not change, and only the luminance dropped to about ／ to １ ／. Therefore, conversely, an attempt was made to increase the unevenness on the surface of the light emitting layer in order to improve the luminance. However, it was found that as the irregularities were increased, the cloudiness became more and more opaque, and the brightness was not improved as a whole, although only a small number of light-emitting luminescent spots increased, and that the vicinity of the luminescent spot became a destruction starting point. This is because the light extraction efficiency has already been increased by scattering due to unevenness naturally formed on the light emitting layer surface.
【０００８】これに対し、絶縁層はアモルファスである
ため、粒界による凹凸はなく、絶縁層と発光層の界面は
光学的にフラットな面が形成されている。このため、臨
界角以下で発光層から放射された光は、絶縁層との屈折
率差からその界面で反射して閉じ込められてしまう。そ
こで、本発明者等は、基板に近い側の絶縁層と発光層の
間の膜界面が光学的に平滑である点に着目し、その界面
に微小な凹凸を形成すれば、第１電極には凹凸が形成さ
れないため素子破壊の問題が生じることなく、また微小
な凹凸によって白濁が生じることなく、素子の高輝度化
を図ることができると考えた。On the other hand, since the insulating layer is amorphous, there are no irregularities due to grain boundaries, and the interface between the insulating layer and the light emitting layer has an optically flat surface. For this reason, light emitted from the light emitting layer at a critical angle or less is reflected at the interface due to a difference in refractive index from the insulating layer and confined. Therefore, the present inventors have paid attention to the fact that the film interface between the insulating layer and the light emitting layer on the side close to the substrate is optically smooth. Since no irregularities were formed, it was considered that high luminance of the element could be achieved without causing a problem of destruction of the element and without causing white turbidity due to minute irregularities.
【０００９】本発明はこのような検討をもとになされた
もので、請求項１に記載の発明においては、基板に近い
順に、第１電極、絶縁層、発光層、第２電極を備えてな
るＥＬ素子において、絶縁層と発光層の界面に凹凸を形
成したことを特徴としている。このように絶縁層と発光
層の界面に凹凸を形成することによって、輝度を向上さ
せることができる。また凹凸の高さを微小なものとすれ
ば白濁やハロー現象を抑制することができる。具体的に
は、請求項２に記載の発明のように、凹凸の高さを１０
０〜４００ｎｍにする。このように凹凸の高さを１００
ｎｍ以上にすることにより、光の散乱を用いて光取り出
し効率を向上させ高輝度化を図ることができ、また凹凸
の高さを４００ｎｍ以下にすることによってハロー現象
を防止でき、コントラストの低下を防ぐことができる。The present invention has been made based on such a study. According to the first aspect of the present invention, a first electrode, an insulating layer, a light emitting layer, and a second electrode are provided in the order of proximity to the substrate. In the EL device, unevenness is formed at an interface between the insulating layer and the light emitting layer. By forming the unevenness at the interface between the insulating layer and the light emitting layer, the luminance can be improved. Further, if the height of the unevenness is made minute, it is possible to suppress the clouding and the halo phenomenon. Specifically, as in the invention described in claim 2, the height of the unevenness is 10
0 to 400 nm. Thus, the height of the unevenness is 100
When the thickness is not less than nm, light extraction efficiency can be improved by using light scattering, and high luminance can be achieved. By setting the height of the unevenness to be 400 nm or less, a halo phenomenon can be prevented, and a decrease in contrast can be prevented. Can be prevented.
【００１０】ここで、凹凸の高さを４００ｎｍ以下にす
ることによって輝度性能の向上とハロー現象の防止を同
時に達成できる理由は、次のように考えられる。本来、
凹凸形成による輝度性能の向上とハロー現象はどちらも
ＥＬ素子内に閉じ込められた光が外部に取り出されるこ
とによって生じる。しかしながら、ハロー現象は主に基
板の表裏面での反射によって生じ、一方で、輝度性能の
向上に関わる光散乱は発光層内での散乱によって生じる
ため、後者は前者に比べて散乱の発生する回数が著しく
増加する。そのため、凹凸の高さを４００ｎｍ以下にす
ることによって輝度性能の向上に関わる光散乱のみが効
率よくおこるものと考えられる。The reason why the improvement of the luminance performance and the prevention of the halo phenomenon can be achieved at the same time by setting the height of the unevenness to 400 nm or less is considered as follows. Originally,
Both the improvement of the luminance performance and the halo phenomenon due to the formation of unevenness are caused by the light trapped in the EL element being extracted to the outside. However, the halo phenomenon is mainly caused by reflection on the front and back surfaces of the substrate, while the light scattering related to the improvement of the luminance performance is caused by the scattering in the light emitting layer. Significantly increase. Therefore, it is considered that only the light scattering related to the improvement of the luminance performance occurs efficiently by setting the height of the unevenness to 400 nm or less.
【００１１】また、請求項３に記載の発明によれば、絶
縁層の表面をエッチングしてその表面に凹凸を形成し、
この凹凸が形成された絶縁層の上に前記発光層を成膜す
ることによって、絶縁層と発光層の界面に凹凸が形成さ
れたＥＬ素子を製造することができる。また、請求項４
に記載の発明においては、絶縁層を主構成材料と凹凸形
成材料にて形成し、主構成材料を優先的にエッチングし
て、絶縁層の表面に凹凸を形成することを特徴としてい
る。このようにエッチング速度の違いを利用して上述し
た凹凸を容易に形成することができる。According to the third aspect of the present invention, the surface of the insulating layer is etched to form irregularities on the surface,
By forming the light-emitting layer on the insulating layer having the unevenness, an EL element having unevenness at an interface between the insulating layer and the light-emitting layer can be manufactured. Claim 4
The invention described in (1) is characterized in that the insulating layer is formed of the main constituent material and the unevenness forming material, and the main constituent material is preferentially etched to form the unevenness on the surface of the insulating layer. As described above, the above-described unevenness can be easily formed by utilizing the difference in the etching rate.
【００１２】この場合、請求項５に記載の発明のよう
に、絶縁層を非晶質にて形成すれば、凹凸形成材料に比
べて主構成材料のエッチング速度をより向上させ、効果
的に凹凸を形成することができる。なお、凹凸形成材料
としては、請求項６に記載のように、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ
のいずれか１つを含む化合物を用いることができ、主構
成材料としては、請求項７に記載のように、Ｔａ、Ｓ
ｉ、Ａｌのいずれか１つを含む化合物を用いることがで
きる。また、絶縁層としては、請求項８に記載のように
主構成材料と凹凸形成材料とをターゲットとしてスパッ
タ法を用いて成膜することができる。さらに、絶縁層の
エッチングとしては、請求項９に記載のように、ドライ
エッチングを用いて行うことができ、この場合、ドライ
エッチングに用いるガスとしては、請求項１０に記載の
ように、少なくともＣＦ4 ガスとＯ2 ガスのいずれかを
用いることができる。In this case, when the insulating layer is made of amorphous material, the etching rate of the main constituent material is further improved as compared with the material for forming unevenness, and the unevenness is effectively formed. Can be formed. In addition, as the unevenness forming material, Sn, In, Zn
Compounds containing any one of the following can be used, and the main constituent materials are Ta, S
A compound containing any one of i and Al can be used. Further, the insulating layer can be formed by a sputtering method using the main constituent material and the unevenness forming material as targets as described in claim 8. Furthermore, the etching of the insulating layer can be performed by using dry etching as described in claim 9, and in this case, the gas used for dry etching is at least CF 10 as described in claim 10. Either 4 gas or O 2 gas can be used.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る
ＥＬ素子の断面構造を示す。ＥＬ素子は、ガラス基板１
の上に、第１電極としてのＩＴＯ電極２、第１絶縁層と
してのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３、ＺｎＳ：Ｔｂ発光
層４、第２絶縁層としてのＳｉＯＮ膜５ａとＴａ／Ｓｎ
／Ｏ複合酸化膜５ｂ、および第２電極としてのＡｌ背面
電極６が、順に積層して形成されたものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an EL element according to one embodiment of the present invention. The EL element is a glass substrate 1
On top of this, an ITO electrode 2 as a first electrode, a Ta / Sn / O composite oxide film 3 as a first insulating layer, a ZnS: Tb light emitting layer 4, an SiON film 5a as a second insulating layer and Ta / Sn
An / O composite oxide film 5b and an Al back electrode 6 as a second electrode are formed by sequentially stacking.
【００１４】第１絶縁層としてのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸
化膜３の表面には、複数の凹凸３ａが一様に形成されて
おり、発光層４との界面が微小な凹凸形状になってい
る。また、凹凸３ａは高さが１００〜４００ｎｍで、各
凸部における最大幅（すそ部分の幅）は、その高さと略
等しく１００〜４００ｎｍになっている。なお、第１電
極としてのＩＴＯ電極２と絶縁層としてのＴａ／Ｓｎ／
Ｏ複合酸化膜３の界面は概略平滑となっている。On the surface of the Ta / Sn / O composite oxide film 3 as the first insulating layer, a plurality of irregularities 3a are uniformly formed, and the interface with the light emitting layer 4 becomes a minute irregular shape. I have. The height of the unevenness 3a is 100 to 400 nm, and the maximum width (width of the hem portion) of each projection is 100 to 400 nm, which is almost equal to the height. In addition, the ITO electrode 2 as the first electrode and the Ta / Sn /
The interface of the O composite oxide film 3 is substantially smooth.
【００１５】次に、上記したＥＬ素子の製造方法につい
て説明する。まず、ガラス基板１上に反応性スパッタ法
によってＩＴＯ電極２を形成する。そして、ＩＴＯ電極
２の表面を研磨によって平滑化し、厚さを２００ｎｍ程
度にする。この後、Ｔａ2 Ｏ5 （９０ｗｔ％）／ＳｎＯ
2 （１０ｗｔ％）混合ターゲットを用い、スパッタ法に
よって厚さ５００ｎｍ程のＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３
を形成する。さらに、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３が成
膜された基板を、１３．５６ＭＨｚのＲＦ放電によって
励起されたＣＦ4 （８５％）／Ｏ2 （１５％）ガスプラ
ズマ内に３０秒さらし、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３の
膜表面をドライエッチングによって粗面化し、凹凸３ａ
を形成する。この場合、Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３の
膜厚は、エッチングによって１００ｎｍ程度減少し、４
００ｎｍ程度となる。Next, a method for manufacturing the above-described EL element will be described. First, an ITO electrode 2 is formed on a glass substrate 1 by a reactive sputtering method. Then, the surface of the ITO electrode 2 is smoothed by polishing, and the thickness is reduced to about 200 nm. Thereafter, Ta 2 O 5 (90 wt%) / SnO
2 Using a (10 wt%) mixed target, a Ta / Sn / O composite oxide film 3 having a thickness of about 500 nm was formed by sputtering.
To form Further, the substrate on which the Ta / Sn / O composite oxide film 3 was formed was exposed to CF 4 (85%) / O 2 (15%) gas plasma excited by 13.56 MHz RF discharge for 30 seconds, The surface of the Ta / Sn / O composite oxide film 3 is roughened by dry etching, and unevenness 3a
To form In this case, the thickness of the Ta / Sn / O composite oxide film 3 is reduced by about 100 nm by etching,
It is about 00 nm.
【００１６】続いて、Ｔｂを微量に含んだＺｎＳターゲ
ットを用い、スパッタ法によって厚さ７００ｎｍ程度の
ＺｎＳ：Ｔｂ発光層４を形成する。さらに、Ｓｉターゲ
ットを用い、反応性スパッタ法によって厚さ１００ｎｍ
程度のＳｉＯＮ膜５ａを形成し、その上に第１絶縁層３
と同様の方法で厚さ２００ｎｍのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸
化膜５ｂを形成する。最後に、スパッタ法によって厚さ
４５０ｎｍのＡｌ背面電極６を形成する。Subsequently, a ZnS: Tb light emitting layer 4 having a thickness of about 700 nm is formed by a sputtering method using a ZnS target containing a small amount of Tb. Further, the thickness is 100 nm by a reactive sputtering method using a Si target.
SiON film 5a is formed, and the first insulating layer 3
A Ta / Sn / O composite oxide film 5b having a thickness of 200 nm is formed in the same manner as described above. Finally, an Al back electrode 6 having a thickness of 450 nm is formed by a sputtering method.
【００１７】上記した製造方法によれば、アモルファス
構造のＴａ2 Ｏ5 にＳｎＯ2 という固形物を散在させた
構成の絶縁層（Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜）を使用して
いるため、その表面をドライエッチングしたときに、エ
ッチング速度の違いによって絶縁層の表面に微小な凹凸
を形成することができる。すなわち、一般に絶縁層はア
モルファスであるため、通常のエッチングでは一様にエ
ッチングされてしまうため凹凸は形成されないが、上記
した製造方法のように、絶縁層を、Ｔａ2 Ｏ5（主構成
材料）とＳｎＯ2 （凹凸を形成するための材料）で構成
し、Ｔａ2 Ｏ5をＳｎＯ2 に対し優先的にエッチングす
ることによって、絶縁層の表面に凹凸を形成することが
できる。According to the above-described manufacturing method, an insulating layer (Ta / Sn / O composite oxide film) having a structure in which a solid substance called SnO 2 is dispersed in Ta 2 O 5 having an amorphous structure is used. When the surface is dry-etched, minute unevenness can be formed on the surface of the insulating layer due to a difference in etching rate. That is, since the insulating layer is generally amorphous and thus is etched uniformly by ordinary etching, no irregularities are formed. However, as described above, the insulating layer is made of Ta 2 O 5 (main constituent material). And SnO 2 (a material for forming irregularities), and by etching Ta 2 O 5 preferentially with respect to SnO 2 , irregularities can be formed on the surface of the insulating layer.
【００１８】なお、図１には明確に示されていないが、
Ｔａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜３と発光層４の界面に形成さ
れた凹凸３ａは、その上に積層される膜にもある程度踏
襲されていくので、発光層４の上部界面にも凹凸が形成
される。図２に、上述した方法で作成されたＥＬ素子の
印加電圧−輝度曲線Ａを示す。また、第１絶縁層３をＣ
Ｆ4 ／Ｏ2 プラズマにさらさなかったＥＬ素子（以下、
比較例という）の印加電圧−輝度曲線を図中にＢとして
示す。なお、比較例においては、第１絶縁層３の膜厚を
３００ｎｍとしている。Although not clearly shown in FIG. 1,
Since the unevenness 3a formed at the interface between the Ta / Sn / O composite oxide film 3 and the light emitting layer 4 is somewhat followed by the film laminated thereon, the unevenness is also formed at the upper interface of the light emitting layer 4. Is done. FIG. 2 shows an applied voltage-luminance curve A of the EL element prepared by the above-described method. Further, the first insulating layer 3 is made of C
EL elements not exposed to F 4 / O 2 plasma
The applied voltage-luminance curve of Comparative Example) is shown as B in the figure. In the comparative example, the thickness of the first insulating layer 3 is set to 300 nm.
【００１９】この図２に示す結果から、本実施形態の方
が比較例に比べて輝度性能が約２倍高くなっていること
がわかる。また、それぞれのＥＬ素子の第１絶縁層３の
表面を走査型電子顕微鏡で観測したところ、比較例にお
ける第１絶縁層の表面は倍率５万倍においてほぼ平滑で
あったのに対し、本実施形態におけるＥＬ素子では高さ
が１００〜２００ｎｍの凹凸３ａが第１絶縁層３の表面
に一様に発生していることが確認された。From the results shown in FIG. 2, it can be seen that the luminance performance of this embodiment is about twice as high as that of the comparative example. When the surface of the first insulating layer 3 of each EL element was observed with a scanning electron microscope, the surface of the first insulating layer in the comparative example was almost smooth at a magnification of 50,000 times. It was confirmed that the unevenness 3a having a height of 100 to 200 nm was uniformly generated on the surface of the first insulating layer 3 in the EL element according to the embodiment.
【００２０】次に、凹凸３ａの大きさ（高さ）と輝度向
上効果の関係を調べたところ、図３に示す結果が得られ
た。この図３は、凹凸３ａの大きさと輝度向上率（凹凸
を形成しないＥＬ素子に対して輝度の向上した割合）の
関係を示すものである。この図３から、凹凸３ａの大き
さが少なくとも１００ｎｍ以上でないと、光取り出し効
果が得られないことがわかる。なお、凹凸３ａの大きさ
は、第１絶縁層３に含有するＳｎの量を変化させること
で調整することができ、この場合、得られた第１絶縁層
３の表面を走査型電子顕微鏡で観測することによって凹
凸３ａの大きさを知ることができる。また、凹凸３ａを
大きくするほど輝度向上率が上昇するが、ハロー現象を
防止してコントラストの低下を防ぐという観点からすれ
ば、凹凸３ａの大きさは４００ｎｍ以下が好ましい。Next, the relationship between the size (height) of the irregularities 3a and the effect of improving the brightness was examined. The result shown in FIG. 3 was obtained. FIG. 3 shows the relationship between the size of the unevenness 3a and the luminance improvement ratio (the ratio of the improvement in the luminance with respect to the EL element having no unevenness). FIG. 3 shows that the light extraction effect cannot be obtained unless the size of the unevenness 3a is at least 100 nm or more. The size of the irregularities 3a can be adjusted by changing the amount of Sn contained in the first insulating layer 3. In this case, the surface of the obtained first insulating layer 3 is scanned with a scanning electron microscope. By observing, the size of the unevenness 3a can be known. In addition, the larger the unevenness 3a, the higher the luminance improvement rate. However, from the viewpoint of preventing a halo phenomenon and preventing a decrease in contrast, the size of the unevenness 3a is preferably 400 nm or less.
【００２１】以下、凹凸３ａの高さが１００ｎｍ以上４
００ｎｍ以下が望ましいとする考察について説明する。
図４に、単純マトリクスの電極構成で駆動されるＥＬデ
ィスプレイの平面構成を示し、図５に、図４のＡ−Ａ断
面を示す。なお、ＥＬディスプレイの場合、ガラス基板
１が他のガラス基板と貼り合わされてその中にシリコン
オイルなどが封入される構造となっているが、図５には
その部分を省略してある。また、図５中のガラス基板１
からＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜５ｂに付した数字は、そ
の材料の屈折率を示している。Hereinafter, the height of the unevenness 3a is 100 nm or more and 4
Consideration that the thickness is desirably equal to or less than 00 nm will be described.
FIG. 4 shows a plan configuration of an EL display driven by a simple matrix electrode configuration, and FIG. 5 shows a cross section taken along line AA of FIG. In the case of an EL display, the glass substrate 1 is bonded to another glass substrate and silicon oil or the like is sealed therein. However, FIG. 5 does not show such a portion. Further, the glass substrate 1 shown in FIG.
The numbers attached to the Ta / Sn / O composite oxide film 5b indicate the refractive index of the material.
【００２２】図５において、発光層４内の例えば発光中
心１５からは全周囲に光が出射される。その一部は符号
１１で示すように、ディスプレイを出て観察者の方に向
かうが、その光１１は発光層４が発光する全光量の一部
でしかなく、例えば全光量の１０％程度にすぎない。残
りの光は、符号１２で示すように、ガラスと空気の界面
における全反射およびＡｌ背面電極６による反射によっ
てディスプレイ内部を伝播するか、あるい符号１３で示
すようにＥＬを構成する膜（以下、ＥＬ膜という）内を
伝播するようになる。このように光１１の光量に比べて
かなり多い光量がディスプレイ内部に閉じ込められてい
る。In FIG. 5, light is emitted from the light emission center 15 in the light emitting layer 4 to the entire periphery. Part of the light leaves the display and goes to the observer as indicated by reference numeral 11, but the light 11 is only a part of the total amount of light emitted by the light emitting layer 4, for example, about 10% of the total amount of light. Only. The remaining light propagates inside the display by total reflection at the interface between glass and air and reflection by the Al back electrode 6 as shown by reference numeral 12, or a film constituting the EL as shown by reference numeral 13 (hereinafter referred to as a film). , An EL film). As described above, a light amount considerably larger than the light amount of the light 11 is confined inside the display.
【００２３】しかしながら、ディスプレイ内部に閉じ込
められている光もディスプレイ内部に粗面があると、外
部に取り出すことが可能になる。つまり、ＥＬ膜内を伝
播する光は、粗面に入射するとそこで散乱され、図の符
号１４で示すように光の進行方向が曲げられて、外部に
出射してくる。この現象においてディスプレイの輝度向
上に寄与する光は、ＥＬ膜内を伝播する光である。とい
うのは、この光は、図５に示すように高々３μｍ程度の
厚さのＥＬ膜に閉じ込められているため、周期が非常に
短く、１つの画素（下部電極２とＡｌ背面電極６が交差
する領域で、例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍのサイズの
もの）を横切るために何１０回とＥＬ膜内を上下動す
る。そのたびに粗面で散乱されるため、粗面の凹凸３ａ
が比較的小さくても全体では散乱光量はかなりの量に達
する。換言すれば、ＥＬ膜内を導波する光は、粗面に当
たる頻度が非常に高いため、例えば図６に示すような１
画素内の１点（ＥＬの発光波長の大きさを持つ点を想
定）２１に着目すると、この点には全周囲から導波光２
２が集まり、この点でほぼ確実に粗面で散乱されるため
この点の輝度が上昇する。However, light trapped inside the display can be extracted outside if the display has a rough surface. In other words, the light propagating in the EL film enters the rough surface and is scattered there. As shown by reference numeral 14 in the drawing, the light travels in a bent direction and exits to the outside. In this phenomenon, light that contributes to improving the brightness of the display is light that propagates in the EL film. This is because this light is confined in an EL film having a thickness of at most about 3 μm as shown in FIG. 5, so that the period is very short and one pixel (the lower electrode 2 and the Al back electrode 6 cross each other). The EL film is moved up and down several times in order to cross a region (for example, a size of 0.5 mm × 0.5 mm). Each time the light is scattered by the rough surface, the unevenness of the rough surface 3a
Is relatively small, the amount of scattered light reaches a considerable amount as a whole. In other words, the light guided in the EL film has a very high frequency of hitting the rough surface.
Focusing on one point (assuming a point having the size of the EL emission wavelength) 21 in the pixel, this point indicates that the guided light 2
2 are gathered and almost certainly scattered on the rough surface at this point, so that the brightness at this point increases.
【００２４】この場合、その光量が直接外部に出射する
光１１の量に比べて十分な量になるには、凹凸３ａにあ
る程度の高さが必要であり、具体的には上述したように
１００ｎｍ以上必要となる。また、凹凸３ａの周期は、
長すぎると散乱現象が生じにくくなるため、凹凸３ａの
高さ程度かその数倍程度である必要がある。一方、ＥＬ
膜内を伝播する光は、粗面の凹凸３ａが１００ｎｍ以上
あれば、すぐに減衰し、画素周辺に若干漏れる程度であ
るが、図５の光１２に示すように、ガラスと空気の界面
における全反射およびＡｌ背面電極６による反射によっ
てディスプレイ内部を伝播する光は、周期が非常に長い
（例えば、２．２ｍｍ以上になる）ため、粗面による反
射は画素を超えて起こる。従って、この現象が生じる
と、ディスプレイ全体が散乱により光り出すハロー現象
が生じ、ディスプレイのコントラストが低下することに
なる。このハロー現象をなくすためには、界面に凹凸が
ないことが最も望ましいが、ハロー現象を生じさせる周
期が長い光に対しては、ある程度の凹凸があってもその
高さが４００ｎｍ以下程度であれば、凹凸がないのと実
質的に同様に扱うことができるため、ハロー現象による
コントラストの低下を防止することができる。In this case, in order for the light quantity to be sufficient compared with the quantity of the light 11 directly emitted to the outside, the unevenness 3a needs to have a certain height, specifically, 100 nm or more as described above. Becomes The period of the unevenness 3a is
If the length is too long, the scattering phenomenon is unlikely to occur, so it is necessary that the height is about the height of the unevenness 3a or about several times the height. On the other hand, EL
The light propagating in the film is immediately attenuated and slightly leaks to the periphery of the pixel when the roughness 3a of the rough surface is 100 nm or more. However, as shown by light 12 in FIG. Light that propagates inside the display by total reflection and reflection by the Al back electrode 6 has a very long period (for example, 2.2 mm or more), and therefore, reflection by a rough surface occurs beyond a pixel. Therefore, when this phenomenon occurs, a halo phenomenon in which the entire display shines due to scattering occurs, and the contrast of the display is reduced. In order to eliminate the halo phenomenon, it is most desirable that there is no unevenness at the interface. However, for light having a long period that causes the halo phenomenon, even if the height is about 400 nm or less even if there is some unevenness. For example, since it can be handled substantially as if there is no unevenness, it is possible to prevent a decrease in contrast due to the halo phenomenon.
【００２５】なお、上記した実施形態においては、Ｔａ
を母材（主構成材料）として含む絶縁層に凹凸形成材料
としてＳｎを加えるもの示したが、凹凸形成材料として
はＳｎ以外にＩｎまたはＺｎを加えても上記実施形態と
同様の効果を得ることができる。また、Ｓｉを母材とし
て含む絶縁層、Ａｌを母材として含む絶縁層のいずれの
場合においても、凹凸形成材料としてＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ
を加えれば上記実施形態と同様の効果を得ることができ
る。In the above embodiment, Ta
Is shown in which Sn is added as an unevenness forming material to an insulating layer containing as a base material (main constituent material), but the same effect as in the above embodiment can be obtained even if In or Zn is added as an unevenness forming material other than Sn. Can be. In any case of the insulating layer containing Si as a base material and the insulating layer containing Al as a base material, Sn, In, Zn
, The same effect as the above embodiment can be obtained.
【００２６】さらに、上記した実施形態においては、Ｔ
ａ2 Ｏ5 （９０ｗｔ％）／ＳｎＯ2（１０ｗｔ％）ター
ゲットを用いるものを示したが、ＳｎＯ2 の組成比は５
〜５０ｗｔ％であれば上記実施形態と同様の効果を得る
ことができる。さらに、ＥＬ素子としては、図１あるい
は図５に示す構成のものに限らず、他の構成のものであ
ってもよい。例えば、ガラス基板１と第１電極２の間に
バッファ層を介在させたもの、あるいは第２電極６の上
にパッシベーション膜を形成してシリコンオイルをなく
した構成のもの、さらに絶縁層、発光層を複数層にて構
成したものなどとすることができる。Further, in the above embodiment, T
Although a target using an a 2 O 5 (90 wt%) / SnO 2 (10 wt%) target was shown, the composition ratio of SnO 2 was 5
If it is ｗｔ50 wt%, the same effect as the above embodiment can be obtained. Further, the EL element is not limited to the configuration shown in FIG. 1 or FIG. 5, and may have another configuration. For example, a structure in which a buffer layer is interposed between the glass substrate 1 and the first electrode 2, a structure in which a passivation film is formed on the second electrode 6 to eliminate silicon oil, an insulating layer, and a light emitting layer May be constituted by a plurality of layers.
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＬ素子の断面構造
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of an EL element according to one embodiment of the present invention.
【図２】図１に示すＥＬ素子の印加電圧−輝度曲線を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing an applied voltage-luminance curve of the EL element shown in FIG.
【図３】図１に示すＥＬ素子において、凹凸３ａの大き
さと輝度向上率の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the size of unevenness 3a and a luminance improvement rate in the EL element shown in FIG.
【図４】ＥＬディスプレイの平面構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a planar configuration of an EL display.
【図５】図４のＡ−Ａ断面を示す図である。FIG. 5 is a view showing a cross section taken along line AA of FIG. 4;
【図６】凹凸３ａによる輝度向上の説明に用いる説明図
である。FIG. 6 is an explanatory diagram used to explain the improvement in brightness by unevenness 3a.
１…基板、２…第１電極としてのＩＴＯ電極、３…第１
絶縁層としてのＴａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜、３ａ…凹凸 ４…ＺｎＳ：Ｔｂ発光層、５ａ…ＳｉＯＮ膜、５ｂ…Ｔ
ａ／Ｓｎ／Ｏ複合酸化膜、６…第２電極としてのＡｌ背
面電極。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... ITO electrode as 1st electrode, 3 ... 1st
Ta / Sn / O composite oxide film as insulating layer, 3a ... unevenness 4 ... ZnS: Tb light emitting layer, 5a ... SiON film, 5b ... T
a / Sn / O composite oxide film, 6 ... Al back electrode as second electrode.
Claims (10)
に、第１電極、絶縁層、発光層、第２電極を備えてなる
ＥＬ素子において、 前記絶縁層と前記発光層の界面に凹凸を形成したことを
特徴とするＥＬ素子。1. An EL device comprising at least a substrate and a first electrode, an insulating layer, a light emitting layer, and a second electrode in order of proximity to the substrate, wherein irregularities are formed at an interface between the insulating layer and the light emitting layer. An EL device, comprising:
あることを特徴とするＥＬ素子。2. An EL device, wherein the height of the unevenness is 100 to 400 nm.
に、第１電極、絶縁層、発光層、第２電極を備えてなる
ＥＬ素子の製造方法において、 前記絶縁層の表面をエッチングして前記絶縁層の表面に
凹凸を形成し、この凹凸が形成された前記絶縁層の上に
前記発光層を成膜することを特徴とするＥＬ素子の製造
方法。3. A method for manufacturing an EL device comprising at least a substrate and a first electrode, an insulating layer, a light emitting layer, and a second electrode in order of proximity to the substrate. A method for manufacturing an EL element, comprising forming irregularities on a surface of an insulating layer, and forming the light emitting layer on the insulating layer having the irregularities.
成するための材料にて形成し、前記主構成材料を前記凹
凸を形成するための材料に対し優先的にエッチングし
て、前記絶縁層の表面に前記凹凸を形成することを特徴
とする請求項３に記載のＥＬ素子の製造方法。4. The insulating layer is formed of a main constituent material and a material for forming the unevenness, and the main constituent material is preferentially etched with respect to the material for forming the unevenness to form the insulating layer. 4. The method according to claim 3, wherein the unevenness is formed on a surface of the layer.
特徴とする請求項４に記載のＥＬ素子の製造方法。5. The method according to claim 4, wherein the insulating layer is formed in an amorphous state.
ｎ、Ｉｎ、Ｚｎのいずれか１つを含む化合物を用いるこ
とを特徴とする請求項４又は５に記載のＥＬ素子の製造
方法。6. A material for forming the irregularities is S
The method for manufacturing an EL device according to claim 4, wherein a compound containing any one of n, In, and Zn is used.
Ｓｉ、Ａｌのいずれか１つを含む化合物を用いることを
特徴とする請求項４乃至６のいずれか１つに記載のＥＬ
素子の製造方法。7. The main constituent material of the insulating layer is Ta,
The EL according to any one of claims 4 to 6, wherein a compound containing any one of Si and Al is used.
Device manufacturing method.
めの材料とをターゲットとしスパッタ法を用いて前記絶
縁膜を成膜することを特徴とする請求項４乃至７のいず
れか１つに記載のＥＬ素子の製造方法。8. The method according to claim 4, wherein the insulating film is formed by sputtering using the main constituent material and the material for forming the irregularities as targets. The manufacturing method of the EL element described in the above.
グを用いることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか
１つに記載のＥＬ素子の製造方法。9. The method according to claim 4, wherein dry etching is used as the etching.
して、少なくともＣＦ4 ガスとＯ2 ガスのいずれかを用
いることを特徴とする請求項９に記載のＥＬ素子の製造
方法。10. The method according to claim 9, wherein at least one of CF 4 gas and O 2 gas is used as the gas used for the dry etching.
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|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-12-17 JP JP34823597A patent/JP3496492B2/en not_active Expired - Fee Related
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