JPS61193396A - 薄膜el素子 - Google Patents

薄膜el素子

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JPS61193396A
JPS61193396A JP60033925A JP3392585A JPS61193396A JP S61193396 A JPS61193396 A JP S61193396A JP 60033925 A JP60033925 A JP 60033925A JP 3392585 A JP3392585 A JP 3392585A JP S61193396 A JPS61193396 A JP S61193396A
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JP
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insulating layer
layer
thin film
emitting layer
transparent
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弘之 瀬戸
克彦 田中
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Murata Manufacturing Co Ltd
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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) この発明は交流電圧を印80し゛C発光する薄膜EL素
子に関する。
(従来の技術) 第2図は交流で駆動される薄膜EL素子の断面図である
。この薄膜Ep素子1は、透明なガラスよりなる透光性
基板2上に、たとえば工n、O,−8nO2からなる透
明ttfi3が形成され′Cいる。この透明電極5の上
には絶縁層4が形成されCおり、この絶縁層4の上には
たとえばzns : T I)Faからなる発光層5が
形成され°Cおシ、この発光層5はその上面に形成され
た絶縁層6と絶縁層4とによシ挾まれた構成となつCい
る。ここで、第1絶縁層4、発光層5および第2絶縁層
6は、成子ピー、ム蒸着またはスパッタによシ形成され
る6そし゛C1第1絶縁層4および第2絶縁層6は、た
とえばY2O、、S 1lN4またはAltosなどの
非晶質あるいは多結晶の誘電体膜で構成され・〔いる。
第2.絶縁層θの上には他方の電極として電極7が透明
電極6に対して交差するよう洛子状に形成され〔いる。
(発明が解決しようとする問題点) ’m’i素子は表示装”置としCの機能を目的とする′
ものである以上、第1に高輝度、高効率であることが要
求され、第2により低い電圧で駆動され得るものである
ことが好ましい。このような薄膜EL素子の効率および
駆動電圧は、発光層を構成するZnSの結晶性に大きく
依存し、該発光層の結晶性がすぐれCいることが望まし
い。ここで、第2図に示した従来の導膜1!!L素子1
によれば、発光@5がY、、O,、5isN4まだはj
kF*osなどの第1柄縁層40表面にスパッタにより
形成され′Cいる。しかしながら、通常Y、O,、5i
sN4または1lzosなどからなる誘電体膜で絶縁層
を構成した場合、この上に発光層5を形成し゛〔も成長
初期の結晶性が悪く、第2図に示すように発光層5のA
の部分はいわゆるデッドレイヤー(aeaa 1aye
r)となシ、高輝度、高効率化、駆動電圧の低減化に対
する障gとなつCいた。
一方、特に図示しないが、直流で駆動される直流型の薄
膜EL素子では、発光層と成甑との間を絶縁する必要が
ないため、第2図に示した交流駆動の一膜hiL累子1
から第1絶隷層4および第2絶禄層6が除去された構成
からなる。この直流駆動の薄、漢EL素子VこついCも
、交流駆動の薄膜EL素子と同様に、結晶配向性のよい
発光層を形成することが必要とされる。その−例とし′
〔、透明電極の上にバッファ層とし゛(ZnSeの蒸着
膜を形成し、さらにその上にZn5HTbFjの発光層
を形成することによつ〔、高効率の薄膜EL素子が得ら
れるとの報告が5よされCいる。第6図はZn8:TI
IIF、の発光層の膜厚と発光効率の関係を示した図で
あり、実線V1工n201−8n鵠の透明蹴f)i、 
Zn5e蒸着膜、Zn8zTbF’、発光層、およびA
d電極が順次形成されCいるJL# ’ L素子の例で
ある。
破線は比較例であり、実線に示した薄)lXf!!L素
子からZnBe蒸着膜を除いたものである。この第5図
から明らかなように、znSeのバッファ層を介在さ亡
たものでは、発光層であるZnS : T bF、の膜
厚が0.2μm程度の極薄領域から良好な発光効率を得
′〔いる。これは良好な結晶構造を有するZnBe蒸着
膜が発光層の下地となつ“Cおり、高効率の薄膜EL素
子を実現しくknることを示し′Cいる。このようにZ
n5e蒸着模はZ n Bからなる発光層の成長初期に
おける結晶配向性を改善するものとし′〔一体的に捉え
ることができるgしたがって、このような考え方を交流
駆動の薄filliL素子にも適用できうると考えられ
る。
しかしながら、電気回路的にはZnSからなる発光層に
ZnBe蒸着膜がバッファ層と、し′C直列に接続され
たものとなり、電圧を印加した場合、Zn5e蒸;it
 、1iによつ′〔電圧降下が生じる。この電圧降下を
十分に小さくしないと、駆動電圧の低減には有効ではな
い。もちろん低電圧化の観点からすれば、このような抵
抗性のZn5e蒸着膜がたとえ電圧降下の程度の低いも
のであるとし゛〔も、 Zn5e蒸着膜を形成しないに
越したことはない。このことは直流駆動の薄1)liE
L素子のみならず、交流駆動の薄膜EL素子に1ついC
も当゛〔嵌る事柄である。
、  (発明の目的) したがつ′C1この発明は発光層の結晶配向性が向上さ
れCおシ、シたがつ゛〔高効率で低電圧駆動可能な薄膜
EL素子を提供することを目的とする。
(問題点を解決するだめの手段)     □この発明
は、上述した問題点を、解消すべく鋭意検討の結果なさ
れたものであ“・シ、そし′〔その要旨とするところは
、透光性基板、該透光性基板の上に形成された透明電極
、第1絶縁層、発光層および電極を含む薄膜IEL素子
において1前記第1絶縁層は少なくとも発光で層の発光
波長城において透明で結晶配向性を有するものからなる
ことを特徴とする薄膜EL素子2゛ある。
この第1絶縁層は、たとえばZnOにLlなどが微量添
加含有された材料よ多構成・されるものであシ、透明で
C軸が透磁性基板に対し゛C垂直に、つまシ厚み方向に
おける結晶配向性を有するもので構成することができる
。したがつC1この第1絶縁層の上、に形成される発光
層の結晶性を向上させ  ゛ることかできる。
なお、発光層と電極との間に第2絶縁層を形成し゛でも
よく、この例によれば二重絶縁型の4膜EL素子を構成
することができる。また、透明成極と第1絶縁ノーとの
間に第3絶縁層を形成しCもよい。この場合、−絶縁破
壊電圧を高め、信頼性を向−ヒさせることができる。
(実施例の説明) 第1図はこの発明にかかる$f&lI、素子の一実施例
を示す断面図である。この第1図におい°C1薄膜EL
素子11は、たとえばコーニング社(1)59ガラスか
らなる透光性基板12上に、透明成極13が形成される
。この透明成極13は、たとえば、In、O,””!I
II化吻合金などの材料よ、りなるものである。透明1
匝13の両端部にはAJよりなる取出用電極18が蒸着
により形成され′Cいる。、また、透明電極13の上面
には取出用成甑18の一部を含め゛C透明で結晶配向性
を有する第1絶縁層14が形成され〔いる。第1絶縁層
14としCは、たとえばC軸が、11jll性基板12
に対し′〔垂直に配向し′〔いる酸化亜鉛の結晶摸から
なる。この酸化亜鉛の結晶摸はたとえばLlを1〜2モ
ルチを添加含有したものからなシ、たとえばRFマグネ
トロンスノぞツタによ多形成される。第1絶縁層14の
上面には、ZnS:TbFからなる発光層15がスパッ
タにより形成されCjl?シ、さらにその上面には第2
絶縁層16および電極17が形成されCいる。
この構造よシなる落莫に、L素子11は第1絶縁層14
がC軸配向性を有するため、発光層15を形成した場合
結晶性にすぐれたZn8膜が成長し、高輝度、高効率で
低電圧駆動のものが得られる。
発光層15につい゛C1上記した例で1dZn!3:T
bF、を用いたが、これに限らず、Zn8 : kln
ZnS HPry、 、 Zn8 : Dy’/、 、
 Zn8 : TmF、およびZnS:Cuなど任意の
ZnSからなる発光ノーを用いることができる。また、
ZnSの代わシに、日r8゜CaS、Zn5eなどを母
体とする発光層を用いることも可能である。
さらに、第1図に示した実施例では、第2絶縁層16を
形成したが、この第2絶縁層16は必ずしも′必要なも
のではi<’、除去し゛〔もよい。また、特に図示しな
いが、透明型1fi13と第1絶縁層140間に第3絶
縁層を形成し′〔もよい。この場合、さらに絶縁破壊に
対する信頼性を高めることができる。第2絶4416、
第3絶縁層(図示せず)につい゛〔は、従来から用いら
れCいる!、Os、81゜N4・、ムlx’sなどの任
意の材料によシ構成することができる。なお、第3絶縁
層につい゛〔は透光性を有するもので構成することを要
する。
次に、第1図に示した薄膜EiL素子の製造方法につき
説明する。
まず、ガラスよりなる透光性基板12を準備する。次に
下記の工程により各層が透光性基板12の上に形成され
る。
■ 透明成極の形成 気、相蒸着法によ’) ”、mOs  ”no、a化物
合金よりなる透明成極を形成する。得られたIn、 o
、 −8nO,酸化物合金の膜厚は約200口λ°であ
る。
■ 取出用電極の形成、     。
透明電極の上にマスク(図示せず)を置き、透明電極の
一部、つまシ両端部を露出し、ムlからな−る取出用電
極を真空蒸着法によ多形成した。
■ 第1絶縁層の形感 真空槽内、n透明電極を形成した透光性基板を設グネッ
トロンスバツタに゛よシ透明で結晶配向性の酸化亜鉛の
結晶摸i形晟する。この結晶配向性の酸化亜鉛からなる
第1絶縁層は、ZnOにLlを1〜2モルチ添加含着し
尼ものであり、第1表に示□す条件によ多形成した。膜
厚は約25001である。
■ 発光層の形成 スパッタによp、Zn8;TI)F、からなる発光層を
形成する。ターゲットは、純度99.991のZn8粉
末に、純度99.999%の’1’bF、粉末を4重量
%添加し、Ar511囲気中500tで十分脱水処理し
たもの分用い、これをステンレス皿に仕込んだ。
このスパッタ条件を第2表に示す。発光層の膜厚につい
Cは、約85OAのものと、約650OAの2種類のも
のを製膜した。発光層形成後、450℃の温度で1時間
真空中に“〔熱処理を行なう。
■ 第2絶縁層の形成 発光層の上に、第2絶縁層とし・C鉱子ビーム蒸7 着
によ’) ’1(1)Mの蒸着膜を形成亨る。h啼yf
)−癒菩葵1町動り偏Y2O1の蒸着膜の膜厚は約20
0OAである。
上記のようにしC得られた構造体に、電極とし−Ckl
を電子ビーム蒸着により形成し、第1図に示した薄膜E
L素子を得る。
得られた各薄膜EL素子につき、発光層を形成した段階
で、Zn8:TbFjからなる発光層のX線回折分析を
行った。
第4図はZn&:Tb:F、からなる発光層の膜厚が約
asoKのものについCのX線回折パターンを示す図で
ある。!た、第5図はZnS:TbF、からなる発光層
の膜厚が約6500ムのものについ′〔のX線回折パタ
ーンを示す図である。X線回折パターンは実線で示した
なお、比較例とし゛C1第1絶縁層を膜厚的2000X
のAlzOxで形成し、その上に上記した某施例と同様
にその膜厚がそれぞれ約asoX、約650OAの発光
層を形成したものにつきX線回折分析を行った。各X線
回折パターンを第5図、第6図に破線でそれぞれ示した
なお、比較例におけるA#*Osの第1絶縁層の形成は
スパッタによ多形成した。このスパッタ条件を第3表に
示す。
第6図におい〔、第1絶縁層の種類が異なつ′Cい′C
も、ZnBHTb’?、からなる発光層の膜厚がある程
度厚い、つまシ約6500Xであると・尤九層のX線回
折強度はそれほど差がみられないと理解できる。しかし
ながら、第5図から明らかなように、第1絶縁層を一晶
配向性を有する酸化亜鉛の結晶摸で形成した場合には、
その膜厚が約850Xのものでも、その上に結晶配向性
のよ1AZn19 の(111)面が成長している。一
方、Alx Osからなる第1絶縁層を下地層とした従
来のものはZn8の発光層がアモルファス状態になつ′
Cお〕、結晶配向性のよいものが得られCおらず、成長
初期での結晶性に難点があることが理解できる。
なお、上記した実施例において1第1絶縁層14および
発光層15はすべCスパッタに゛〔形成されるため、マ
ルチターゲット式のス・(ツタ装置を用いた場合、すべ
・C同一の真空槽内で実施することができる。したがり
゛C1各層の界面は清浄に保たれ、また真空引き作業も
1度行うだけでよいため、操作時間を短縮することがで
き、したがっ゛C作業性および量産性にすぐれCVる。
また、第2絶縁層16をY、O,以外のAd、 0. 
81sN、などでスパッタによ多形成する場合には、さ
らに同一の真空チャンバ内で実施することができる。
(発明の効果) 以上のようにこの発明によれば、透光性基板の上に形成
された透明電極の上面に結晶配向性を有する透明な絶縁
層を形成し′Cいるため、この絶縁層を下地とし゛〔発
光層を形成すると、結晶性のよいものが得られる。した
かつ・C1従来のような発光層のデッドレイヤー(de
ad 14yθr)の発生がほとんどなく、薄い膜厚で
結晶配向性のよい発光層を得ることができ、低電圧駆動
ができる高効率の薄膜EL素子を構成し得ることになる
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例の薄膜」L素子の断面図
である。 第2図は、従来の薄膜FiL素子の断面図である。 第3図は、Zn8 HTbFsの発光層の膜厚と発光効
率の関係を示す図である。 第4図、第5図はZn5HTbF、からなる発光層のX
線回折パターンを示す図である。 11は薄膜MLIF、子、12は透光性基板、15は透
明電1血、14は第1絶縁層、15は発光層5.17は
電極。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1.  (1)透光性基板、該透光性基板の上に形成された透
    明電極、第1絶縁層、発光層および電極を含む薄膜EL
    素子において、 前記第1絶縁層は、少なくとも発光層の発光波長域にお
    いて透明で結晶配向性を有するものからなることを特徴
    とする薄膜EL素子。
  2.  (2)前記第1絶縁層は、透明でC軸が透光性基板に
    対して垂直に配向している酸化亜鉛の結晶摸からなる特
    許請求の範囲第(1)項記載の薄膜EL素子。
  3.  (3)前記発光層と前記電極との間に第2絶縁層が形
    成されている特許請求の範囲第(1)項記載の薄膜EL
    素子。
  4.  (4)前記透明電極と前記第1絶縁層との間に第3絶
    縁層が形成されている特許請求の範囲第(1)項記載の
    薄膜EL素子。
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