JPS61220292A

JPS61220292A - 薄膜ｅｌ素子とその製造方法

Info

Publication number: JPS61220292A
Application number: JP60061674A
Authority: JP
Inventors: 洋河野
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1985-03-26
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1986-09-30
Also published as: JPH0460317B2

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、平面薄型ディスプレイ・デバイスとして文字
、記号及び図形等を含むコンピュータの出力表示端末機
器、その他種々の表示装置に文字、記号及び図形等の静
止画像や動画像の表示手段として利用される薄膜ｌＥＬ
素子に関し、詳しくはコントラストを向上させる薄膜Ｅ
Ｌ素子に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の薄膜ＥＬ素子としては、第６図（ａ）及
び（ｂ）に示すものが紹介されており、同図において、
１はガラス基板、２はｘｎ２ｏ３゜Ｓｎ　０２等から成
る透明電極、３はＹ２Ｏ３゜Ｔａ２　　ｏ５等から成る
第１誘電体層、４は発光中心として０．１〜２．Ｏｗｔ
％Ｈｎ（又はＴｂ、　Ｓ−、Ｃｕ、　　Ａｔ　。

Ｂ「等）をドープしたＺｎＳ　　（又はＺｎ５ｅ等）の
ＥＬ発光層、５はＹ２　０３　、　Ｔａ２　０５等から
成る第２誘電体層、６はＡ４等からなる背面電極、７は
Ｖ２　０ｓ　、　８Ｃ４等からなる光吸収層、及び８は
Ａ１低級酸化物とＡ１との多層膜からなる複合電極であ
る。ここで、透明電極２はガラス基板１上に複数帯状に
平行配列され、背面電極６と複合電極８は透明電極２と
直交する方向に複数帯状に平行配列されており、透明電
極２と背面電極６又は複合電極８とが平面図的に見て交
叉した位置がパネルの１絵素に相当する。そして、電極
２．６（又は８）間にＡＣ電極を印加することにより、
ＥＬ発光１ｆ４内に発生した電界によって伝導帯に励起
され、且加速されて充分なエネルギーを得た電子が、直
接Ｍｎ発光中心を励起し、この励起されたＭｎ発光中心
が基底状態に戻る際に黄色の発光を呈する。その際、光
吸収層７は、ガラス基板１側から入射した外部光を吸収
して、ＥＬ素子のコントラストを高くすることができる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、第６図（ａ）による薄膜ＥＬ素子は、印加電圧
に対する発光輝度の立ち上りがゆるやかであり、発光輝
・度を高くするためには、印加電圧を相当高くしなけれ
ばならず、高電圧の印加に伴って絶縁破壊を起こしやす
い欠点があった。ここで、印加電圧に対する発光輝度の
立ち上りを急峻にするために、第６図（ａ）の光吸収層
７と第２誘電体層とを逆にして形成する。すなわちＥＬ
発光層４上に、第２誘電体層５を積層し、次に光吸収層
７を積層することも考えられているが、前述したＶ２　
０３　、　ＢＣ４等からなる光吸収層は光吸収効果が十
分でないと共に、比低抗十分に大きくないため、マトリ
ックス型のＳ膜ＥＬ素子においてはクロストークが発生
する欠点があった。さらに、前述した第６図（ｂ）の薄
膜ＥＬ素子においては、単に背面電極をＡｉにしたとき
よりも光吸収効果はあるが、前述した同図（ａ）の薄膜
ＥＬ素子と比較してコントラストは劣化する欠点があっ
た。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、コントラストを向上させ、印加電圧−発光輝度特
性を良好に維持し、クロストークを防止する薄膜ＥＬ素
子を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕　　　。

前記の目的を達成するために、第１の発明は、透光性基
板と、該透光性基板上の透明電極と背面電極との間に、
ＥＬ発光層、Ｍ電体層及び光吸収層を設け、かつ前記光
吸収層を、前記ＥＬ発光層と前記透明電極又は前記背面
電極との間に設けている薄膜ＥＬ素子において、前記光
吸収層がタンタル窒化物からなることを特徴とする薄膜
ＥＬ素子であり、第２の発明は、透光性基板と、該透光
性基板上の透明電極と背面電極との間に、ＥＬ発光層、
誘電体層及びタンタル窒化物からなる光吸収層を設け、
かつ前記光吸収層を、前記ＥＬ発光層と前記透明電極又
は前記背面電極との間にスパッタリング法によって形成
したことを特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法である。

また、本発明の態様としては、前記ＥＬ発光層と前記背
面電極との間に、前記誘電体層と前記タンタル窒化物か
らなる光吸収層とを当接して設けたこと、前記ＥＬ発光
層と前記背面電極との間の誘電体層がタンタル酸化物で
あること、前記タンタル窒化物からな、る光吸収層の比
低抗１０４０・α以上であること、及び前記タンタル窒
化物からなる光吸収層を、タンタルをターゲットとし、
窒素含有雰囲気中において、反応性スパッタリング法に
より形成すること等がある。

以下、本発明の実施例を図に基づき詳細に説明する。

（実施例１〕第１図は、本例を示す断面図である。

先ず、アルミノシリケートガラス（例えば、Ｎ０ＶＡ■
製のＮＡ４０　）からなる透光性基板１上に、真空蒸着
法により、スズ酸化物を混入した酸化インジウムからな
る透明電極２（膜厚：　２０００人）と、Ｙ２Ｏ３から
なる第１誘電体層３（膜厚：　３０００人）と、活性物
質として０．５重量％のＨｎをｌｎＳ中に添加したＺｎ
Ｓ：Ｈｎ焼結ペレットを蒸着源にしてＺｎＳ　：Ｈｎか
らなるＥＬ発光層４（膜Ｊｊ　：　６ＧＧＯＡ　＞　ト
、Ｙ２Ｏ３からなる第２誘電体層５（膜厚：　３Ｇ００
人）とを順次成膜した。次に、スパッタリング法により
、金属タンタルをスパッタターゲットとして、窒素ガス
（分圧：　６　ｘ　１Ｏ−１Ｐａ）をスバッ°り装置に
導入し、反応性スバヱタを行い、タンタル窒化物からな
る光吸収［１９（膜厚：　１２００人、比抵抗：約１０
５０・α）を前記第２誘電体層５上に成膜した。

さらに、前記光吸収層９上にＡｉからなる背面電極６（
膜厚：　３Ｇ００人）を真空蒸着法により成膜した。な
お、透明電極２と背面電極６とは、従来と同様に互いに
直交するように複数帯状に配列している。

本例によれば、透光性基板１側から本例の５ｓｉＥＬ素
子に入射した外部光が、光吸収層９によって、Ａｉから
なる背面電極６に到達することが防止され、一部到達し
て背面電極６から反射した戻り光があっても同様に吸収
され、第３図の曲線Ａに示すような低い反射率特性が得
られる。その結果、コントラスト比Ｃ＝（１・ｒ＋８）
／（１・ｒ）（ただし、■は外部光の強度、ｒは薄膜Ｅ
Ｌ素子の反射率及びＢは発光輝度である。）であるから
、第４図の曲線Ｃに示すように良好なコントラスト比が
得られる。なお、従来からある光吸収層を設けていない
薄膜ＥＬ素子のコントラスト比を比較例として曲線りに
示す。

また、本例は、第２ｉＷ電°体層５と背面電極６との間
に光吸収層９を設けているので、第５図の曲線Ｆで示す
ように（比較例として前述の第６図（ａ）で示したＭｌ
ｌＥＬ素子の曲線をＧで示す。）発光輝度の立ち上りが
急峻となり、所望する発光輝度（例えば、周波数１００
Ｈ２正弦波の交流電圧では、ピーク、波長５８０ｒｖの
橙黄色を発光するときの発光輝度は１００Ｃｄ／Ｗｉ）
に対する発光開始電圧も低く抑えることができ、絶縁破
壊をも防止することができる。さらに、本例の光吸収層
９は、窒化度の高いタンタル窒化物（比抵抗：約１０５
Ω・１）であるから、クロストークも十分に防止するこ
とができる。なお、本例では、光吸収層の比低抗約１０
５０・αであるが、約１０４０・α以上であれば同様な
効果がある。

一方、本例では、スパッタリング法によりタンタル窒化
物からなる光吸収層を形成しているので、真空蒸着法に
よって形成された光吸収層よりも、絶縁性が高く、かつ
経時変化も抑えることができるので、本例による薄膜Ｅ
Ｌ素子を長期に使用することができ、また光吸収層の窒
化度を高くする効果もある。

〔実施例２〕第２図は、本例を示すｉ面図である。

、先ず、前述したアルミノシリケートガラスの透光性部
材１１の観測表面１２上に、真空蒸着法によりＨＱ　Ｆ
２からなる反射防止層１３（膜厚：　１０００人）を成
膜し、透光性基板１０を製作する。次に、この基板１０
の観測表面１２と対向する表面１４上に、スズ酸化物を
混入した酸化インジウムからなる透明電極２（膜厚：　
２０００人）を真空蒸着法により成膜し、次に、金属タ
ンタルをスパッタターゲットとして、０２ガスを３０％
混入した計ガス（分圧：５Ｘ１０−１Ｐａ）をスパッタ
装置内に導入し、反応性スパッタリングし、Ｔａ２　　
ｏ５からなる第１誘電体層３（膜厚：　４０００人）を
成膜した。次に、前記第１誘電体層３上に、前記実施例
１と同様にＺｎＳ：ＨｎからなるＥＬ発光層４（ＩＩ！
厚：　６０００人）を成膜した。次に、前記第１誘電体
層と同様にスパッタリング法により、Ｔａ２　　ｏ５か
らなる第２誘電体層５（ｍ厚：３０００人）を成膜し、
引き続き、０２ガス及びＡ「ガスを排気し、Ｎ２ガス（
分圧：　６　ｘ　１Ｇ−１Ｐａ）を導入し、反応性スパ
ッタを行い、タンタル窒化物からなる光吸収層９（薄膜
厚：　１０００人）を成膜した。

そして、前記光吸収１９上に、前記実施例１と同様にＡ
Ｌからなる背面電極６（膜厚：　３Ｇ００人）を積層す
る。なお、透明電極２と背面電極６との位＠関係及び構
造は前述したとおりである。

本例によれば、前記実施例１と同様に、外部光の反射を
防止することができ、さらに、反射防止膜１３を観測表
面１２上に被覆していることから、この面からの反射を
ほとんど防止することができ、第３図の曲線日で示すよ
うに、平均反射率７％程　　′度（波長：　　４００〜
７００ｎｍ　）とすることができた。

この結果、第４図の曲線Ｅに示すように前記実施例１の
ものよりも良好なコントラスト比を得ることができた。

さらに、本例では、金属タンタルをスパッタターゲット
とし、Ｔａ２　０５膜からなる第２誘電体層５を成膜し
、引き続き同一の金属タンタルをスパッタターゲットと
して、タンタル窒化物からなる光吸収層９を成膜するこ
とができるので、第２誘電体層及び光吸収層ともＴａを
含んでいるものであることから互いの付着力が強く、ま
た、光吸収層内にゴミ等の異物を混入させることもない
ことから、光吸収層の絶縁破壊を防止することができ、
かつ作業性もよくなる。

また、本例によれば、前記実施例１と同様に、印加電圧
−発光輝度特性も良好で、クロストークも防止すること
ができる。なお、本例も光吸収層の比低抗約１０４０・
ａ１１以上あればよい。

さらに、本例でもスパッタリング法によって光吸収層を
成膜しているので前記実施例１と同様の効果がある。

以上、前記実施例１及び２においては、ＥＬ発光層上に
順次第２誘電体層、光吸収肩及び背面電極を積層した構
成となっているが、ＥＬ発光層−光吸収層一第２誘電体
層−背面電極の構成であってもよい。この構成において
、発光輝度の立ち上りは、前記実施例１及び−２と比較
して実用上問題とならない程度にゆるやかにはなるが、
コントラスト比の向上及びクロストークの防止に対して
は同様の効果があり、さらに、光吸収層の比低抗約１０
４Ω・α未満であってもクロストークは発生しない効果
がある。また、光吸収層の膜厚は、光吸収量と光吸収層
の製造上からみて、１０００Å以上で５０００Å以下が
望ましい。

次に、前記実施例１，２の反応性スパッタリング法にお
いてはＮ２ガス雰囲気中で行ったが、Ｎ２ガスと＾ｒガ
ス等の不活性ガスとの混合雰囲気中で行っても同様の効
果がある。さらに、前記実施例では、スパッタリング法
、により光吸収層を成膜したが、真空蒸着法であっても
よい。しかし、スパッタリング法の方が、光吸収層の窒
化度を高めるのに効果がある。

本発明は、以上の実施例に使用した各物質以外に、ガラ
ス基板についてはソーダライムガラス等の多成分系ガラ
ス又は石英ガラス、透明電極についてはＩｎ２　０３若
しくはこれにＷを添加したもの又はＳｎ　０２にｓｂ、
　Ｆ等を添加したもの、゛第１誘電体層及び第２誘電体
層については、Ａ１．２０３゜Ｈｆ　０２等の酸化物、
Ｓｉ３　　Ｎ４等の窒化物又はこれらの混合物、発光層
についてはＺｎＳ　：　ｃｕ、　ｚｎｓ　：Ａｔ　（何
れも黄緑色発光）　、　Ｚｎ（Ｓ　−Ｓｅ）　：　Ｃｕ
。

Ｚｎ（Ｓ　−８）　：Ｂｒ（何れも緑色発光）、ＺｎＳ
：Ｓｍ（赤色発光）　、　ＺｎＳ　：　Ｔｂ（緑色発光
）、ＺｎＳ：Ｔｌ１（青色発光）、背面電極については
Ｔａ、　Ｎｏ、　Ｆｅ。

旧、　ＮｉＣｒ等の金属をそれぞれ使用してもよい。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば、コントラストを向上さ
せることができ、印加電圧−発光輝度特性を良好に保つ
ことができ、またクロストークも防止することができる
。さらに、タンタル窒化物からなる光吸収層は、塩酸、
硝酸、硫酸等の酸に対して耐久性があるので、へ１等の
金属からなる背面電極の直下に前記光吸収層を設けてい
る構造であって、この背面電極を、前記酸のエツチング
液でエツチングして帯状に形成するときでも、エツチン
グ液に光吸収層が侵されることなく良好な薄膜ＥＬ素子
が得゛られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第３図は本発明の薄膜Ｅ
Ｌ素子における反射率特性図、第４図は本発明の薄膜Ｅ
Ｌ素子におけるコントラスト特性図、第５図は本発明の
薄膜ＥＬ素子の印加電圧−発光輝度特性図、及び第６図
（ａ）　、　（ｂ）は従来の薄膜ＥＬ素子を示す断面図
である。１．１０・・・透光性基板、２・・・透明電極、３・・
・第１誘電体層、４・・・ＥＬ発光層、５・・・第２誘
電体層、６・・・背面電極、９・・・タンタル窒化物か
らなる光吸収層、１１・・・透光性部材、１３・・・反
射防止膜第１図第３図第４図　　。 λＳｔＬ強Ｌ＜ｃｖｍす

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透光性基板と、該透光牲基板上の透明電極と背面
電極との間に、ＥＬ発光層、誘電体層及び光吸収層を設
け、かつ前記光吸収層を、前記ＥＬ発光層と前記透明電
極又は前記背面電極との間に設けている薄膜ＥＬ素子に
おいて、前記光吸収層がタンタル窒化物からなることを
特徴とする薄膜ＥＬ素子。
（２）前記ＥＬ発光層と前記背面電極との間に、前記誘
電体層と前記タンタル窒化物からなる光吸収層とを当接
して設けたことを特徴とする特許請求の範囲（１）項記
載の薄膜ＥＬ素子。
（３）前記ＥＬ発光層、前記誘電体層、前記タンタル窒
化物からなる光吸収肩及び前記背面電極を順次設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の薄膜Ｅ
Ｌ素子。
（４）前記ＥＬ発光層と前記背面電極との間の誘電体層
が、タンタル酸化物からなることを特徴とする特許請求
の範囲第（２）項又は第（３）項記載の簿膜ＥＬ素子。
（５）前記タンタル窒化物からなる光吸収層の比低抗１
０＾４Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする特許請求の
範囲第（３）項又は第（４）項記載の薄膜ＥＬ素子。
（６）前記透光牲基板が、透光性部材と反射防止膜とか
らなり、前記透光性部材の前記透明電極を被覆した面と
対向する面に、前記反射防止膜を被覆していることを特
徴とする特許請求の範（１）項、第（２）項、第（３）
項、第（４）項又は第（５）項記載の薄膜ＥＬ素子。
（７）透光性基板と、該透光性基板上の透明電極と背面
電極との間に、ＥＬ発光層、誘電体層及びタンタル窒化
物からなる光吸収層を設け、かつ前記光吸収層を、前記
ＥＬ発光層と前記透明電極又は前記背面電極との間にス
パッタリング法によって形成したことを特徴とする薄膜
ＥＬ素子の製造方法。
（８）前記光吸収層を、タンタルをターゲットとし、窒
素含有雰囲気中において、反応性スパツタリング法によ
り形成することを特徴とする特許請求の範囲第（７）項
記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。
（９）前記ＥＬ発光層、タンタル酸化物からなる誘電体
層、前記光吸収及び背面電極を順次積層し、かつタンタ
ルをターゲットとして酸素含有雰囲気中において、反応
性スパッタリング法により前記誘電体層を形成し、次に
タンタルをターゲツトとして窒素含有雰囲気中において
、反応性スパツタリング法により前記光吸収層を形成す
ることを特徴とする特特許請求の範囲第（７）項記載の
薄膜ＥＬ素子の製造方法。