JPS6196696A - 薄膜ｅｌ素子の製造方法 - 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 この発明は、電界の印加によってＥ　Ｌ　（］］ｉ：１
ｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎａｓｃａｎｃｅ）発光を呈する
薄膜ＥＬ素子の製造方法に関するものであシ、とくに薄
膜に′Ｌ素子の輝度向上に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来より電場発光蛍光体を用いた固体映像表示装置とし
て、Ｘ−Ｙマトリクス表示装置が知られている。この装
置は電場発光層の両面に水平平行電極群と垂直平行電極
群とを互いに直交するように配置し、それぞれの電極群
に接続されだ給゛電線により切換装置を通して信号を加
えて両電極の交点部分の電場発光層（以下、ＥＬ発光体
層と略称）を発光させ（この交点の発光部分面が絵素）
、発光絵素の組合せによって文字記号１図形等を表示さ
せるものである。

ここで用いられる固体映像表示板は、通常ガラスなどの
透光性基板上に透明平行電極群を形成し、その上に片側
、あるいは両側に誘電体層を介してＥＬ発光体層を１頃
次積層ル、さらにその上に背面平行電極群を下層の透明
平行電極群に直交する配置で積層して形成する。第１図
を用いて従来の薄膜ＥＬ素子の製造方法について述べる
。一般に従来の製造方法によれば薄膜ＥＬ素子は以下の
ような手順で製造される。平滑なガラス基板１上に酸化
錫や酸化インジウムをスパッタリング法などにより被着
し、写真食刻法を用いて透明電極２を形成する。この上
に第１誘電体層３．ＢＬ発光体層４を順次積層して形成
する。この後この基板を真空中あるいは不活性ガス雰囲
気中で５００’Ｃ前後８　　　　　′温度で熱処理し・
さらにそ０上に第２銹電体層５、背面電極６を順次積層
して形成してなるものである。ＥＬ発光体層４としては
目的の発光色によって各種の材料が用いられるが、たと
えば黄橙色では主としてマンガン付活硫化亜鉛が用いら
れている。第１誘電体層３．第２誘電体層６としては、
従来耐圧性、透光性、膜形成の容易さなどから、酸化ア
ルミニウム（ｋｌｈ０３）　ｒ酸化イツトリウム（Ｙ２
Ｏ５）−二酸化ケイ素（５ｉ０２　）や窒化シリコン（
５ｉｓＮａ　）などが、電子ビーム蒸着法やスパッタリ
ング法などで形成して用いられている。

しかしこれらの誘電体材料の誘電率は、周波ｖ１１ＫＥ
［ｚにおいて十数以下程度であり、そのため素子の駆動
電圧に２００ｖ以上必要とした。そこで最近では外部か
ら印加する駆動電圧を低減する目的で高誘電率のペロブ
スカイト構造誘電体材料、たとえばチタン酸鉛（ＰｂＴ
ｉ０３）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉ０５）などが誘
電体層として用いられている。この方法によると駆動電
圧は１００Ｖ以下に低減できるが、輝度も同時に低下し
てしまうという欠点があった。

発明の目的 本発明は、上記のように、微細に分割された多数の電極
を有する薄膜ΣＬ素子の製造方法において、誘電体層と
して高誘電率の材料を用いたときにも発光輝度の大きい
薄膜ＥＬ素子を得ることのできる製造方法を提供するこ
とを目的とする。

発明の構成 本発明は上記の目的を達成するために、薄膜ＥＬ素子の
製造方法を以下の構成とすることを特徴とする。

複数対の透明電極と背面電極間にすくなくとも片側に誘
電体層を介してＥＬ発光体層が設けられてなる薄膜ＸＬ
素子の製造方法において、前記ＥＬ発光体層が形成され
るｍｌにすでに形成された前記誘電体層を酸化性ガスの
プラズマ雰囲気中にて酸化することによって従来よシ高
輝度の薄膜ＥＬ素子が得られた。

実施例の説明 第２図は本発明の素子の一実施例を説明するための図で
ある。図において、１１はこの実施例の薄膜ＥＬ素子で
、絶縁性基板１２の上に、下部電極１３が形成され、そ
の上に第１誘電体層１４を形成し、酸化性ガスのプラズ
マ雰囲気にさらした後に、さらにその上にＥＬ発光体層
１５を形成し、ｓｏｏ’ｃＦｉＩ後の真空中で熱処理を
行ない、第２誘電体層１６．上部型ｌｉ賃１７を順次積
層して形成してなるものである。

絶縁性基板１２にはガラス、アルミナまだはフォルステ
ライトなど通常の薄膜用基板を用いることができる。

下部電極１３および上部電極１７のどちらかは酸化すず
（ＳｎＯｚ）や酸化インジウム（Ｉｎ２０ｓ）のような
透明導電性膜で形成し、他方はアルミニウム（Ａ７！’
）　、白金（ｐｔ）、金（Ａｕ　）　　などの金属でよ
い。

第１．第２誘電体層１４．１６はＢｅ　、　Ｍｇ　。

Ｙ　、　Ｔｉ　、　Ｚｒ　、　Ｓｒ　、　Ｈｆ’　、　
Ｎｂ　、　Ｔａ　、　Ｏｒ　。

Ｍｏ　、　Ｗ　、　Ｚｎ　、　ＡＡ　、　Ｇａ　、　Ｓ
ｉまたはランクナイド元素の酸化物などが適しておシ、
これらの混合物または化合物でもよい。とくにペロブス
カイト構造の酸化物では高誘電率の誘電体層が得られる
。

ＥＬ発光体層１５は、たとえば活性物質を含む硫化亜鉛
を用いることができる。活性物質としてはＭｎ　、　Ｃ
ｕ　、　Ａｇ　、　Ａｕ　、　ＴｂＦ３　、　ＳｍＦ３
　。

ＥｒＦ３　、　ＴｍＦ３　、　ＤｙＦ３　、　ＰｒＦ３
　、　ＥｕＦ３などが適当である。ＥＬ発光体層１５は
硫化亜鉛以外のものでもよく、たとえば活性物質を含む
ＳｒＳやＣｅ、Ｓなど、電場発光を示すものであればよ
い。

酸化性ガスのプラズマ雰囲気中での第１誘電体層１４の
酸化は、この実施例においてもっとも特徴的なものであ
シ、酸化性ガスとしては酸素、酸素と不活性ガスあるい
は窒素との混合ガスなどが適しており、ガス流量や印加
する高周波電力の大きさなどはプラズマが発生する条件
であればとくに限定されるものではなく、処理時間につ
いては長い方が効果は大きいが、５〜３０分程度が効率
がよい。

下部電極１３と上部電極１７との間に交流電圧０　　　
　　を印加して、この素子の発光特性について調べた結
果、酸化性ガスのプラズマによる酸化処理を誘電体層に
施さなかった従来の素子と比較して発光輝度が大きいこ
とが判明した。このよ、うにＥＬ素子の発光特性を改善
する酸化性ガスのプラズマの誘電体層への作用について
は、現在のところ明らかになっていないが、酸化性ガス
のプラズマが誘電体層の酸素欠陥の多い部分を非可逆的
に酸化するためではないかと考えられ、したがってＥＬ
発光体層を形成する前に誘電体層を酸化性ガスのプラズ
マ雰囲気にさらすことがＥＬ素子の特性向上に効果があ
るものと思われる。　　　　　次に本発明の具体的な一
例について、第３図を用いて説明する。第３図人に示す
薄膜ＥＬ素子２１を次の手順で作製した。透明なガラス
板２２を基板とし、この上に電子ビーム蒸着法にて基板
温度３００℃で膜厚０．２μｍの酸化すずインンウム膜
（以下ＩＴＯ膜と略す）を全面に形成し、写真食刻法を
用いて透明電極２３を所望のパターンに形成する。次に
４００°Ｃの基板温度で０．６μｍの厚さにチタン酸ス
トロンチウム（５ｒＴｉＯｓ　）　膜をスパッタリング
法にて蒸着し、第１誘電体層２４を形成した。

次に真空チャンバを排気した後酸素ガスを１Ｔｏｒｒの
分圧になるよう導入シ、１３．５６Ｍｌ１ＩＺ。

４００Ｗの高周波電力を印加して酸素プラズマを発生さ
せ、３０分間第１誘電体層２４０表面を酸素プラズマに
さらした。

次に、真空チャンバを排気した後、基板温度を２５０℃
に保って、ＺｎＳ　：　Ｍｎ　（Ｍｎ濃度は１モル％）
を０．４μｍの厚さに電子ビーム蒸着してＥＬ発光体層
２６を形成した。蒸着後、引き続いて真空チャンバ内に
おいて６００°Ｃの温度で１時間”熱処理を施して、Ｅ
Ｌ発光体層２６の特性を向上させた。それから、この上
にＱ、０６μｍ　の厚さに酸化イッｌ−ＩＪウム（Ｙ２
Ｏ２）　　膜を電子ビーム蒸着することにより、第２誘
電体層２７を形成した。

なお、このときの基板温度は２００’Ｃとした。さらに
その上に、アルミニウムを０，２１１ｍの厚すニ真空蒸
着して背面電極２８を形成して、薄膜ＥＬ素子２１を完
成した。

このようにして作製した薄膜ＥＬ素子の発光輝度特性を
周波数５Ｋｌｌｚの正弦波電圧を用いて測定ｌ、た入こ
ろ筆３明Ｂのよう力枯場力；程らｈ−奇一泣３図Ｂは透
明電極２３と背面電極２８との間に外部から印加する駆
動電圧とＣｄ／ｒＴ１１で表した発光輝度との関係を示
しており、実線（＆）はこの薄膜ＥＬ素子２１の電圧−
輝度特性、破線（ｂ）は酸素プラズマ処理を行なわない
従来の薄膜ＥＬ素子の電圧輝度特性を示す。

この図から判るように、本実施例による薄膜ＥＬ素子は
従来の素子に比較して高い輝度が得られた。

発明の効果 上述のように、本発明の製造方法によれば薄膜ＥＬ素子
において、誘電体層として高誘電率材料を用いたときに
も簡単な罹成で発光輝度の大きい薄膜ＥＬ素子を提供す
ることができ、その実用的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の薄膜ＥＬ素子の製造方法を説明するだめ
の薄膜ＥＬ素子の一例溝成を示す模型的断面図、第２図
は本発明にかかる薄膜ＥＬ素子の製造方法を説明するだ
めの薄膜ＥＬ素子の−実施例の構成を示す模型的断面図
、第３図Ａはその具体的な一例構成を示す模型的断面図
、第３図Ｂはその電圧輝度特性を示す図である。 １２　、２２・・・・・・ガラス基板、１３．２３・・
・・・・透明電極、１４　、２４・・・・・・第１誘電
体層、１５　、２５・・・・・・ＥＬ発光体層、１６　
、２６・・・・・・第２誘電体層、１７　、２７・・・
・・・背面電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）複数対の透明電極と背面電極間にすくなくとも
   片側に誘電体層を介してＥＬ発光体層が設けられてなる
   薄膜ＥＬ素子の製造方法において、前記ＥＬ発光体層が
   形成される前にすでに形成された前記誘電体層を酸化性
   ガスのプラズマ雰囲気中にて酸化する工程を含むことを
   特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法。
2. 　（２）ＥＬ発光体層が活性物質を含む硫化亜鉛からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜Ｅ
   Ｌ素子の製造方法。
3. 　（３）活性物質がＭｎ，Ｇｕ，Ａｇ，Ａｕ，ＴｂＦ＿
   ３，ＳｍＦ＿３，ＥｒＦ＿３，ＴｍＦ＿３，ＤｙＦ＿３
   ，ＰｒＦ＿３およびＥｕＦ＿３のうちの少なくとも一つ
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   薄膜ＥＬ素子の製造方法。
4. 　（４）前記誘電体層のすくなくとも一部が酸化物の誘
   電体材料で形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。
5. 　（５）前記酸化物の誘電体材料がペロブスカイト構造
   誘電体材料であることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。