JPS62219493A - 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） 本発明は表示装置等に用いられるエレクトロルミネッセ
ンス薄膜発光素子（以下、ＥＬ素子と称す。）の製造方
法に関する。

（従来の技術） 従来、この種の技術として日経エレクトロニクス＆２Ｏ
９　（１９７９−４−２）　９．１１８−１４２に記載
されるものがある。この文献に記載されたＥＬ素子は、
基板上に透明導電膜を蒸着し且つこれを所定のパターン
に加工して透明電極とし、その上に下部絶縁層をス・母
ツタリングにより被着させ、この下部絶縁層上にＺｎＳ
：Ｍｎからなる発光層を蒸着した後真空中゛で熱処理を
行ない、その後上部絶縁層をス／４’ツタリングによシ
被着させ、その上にＡｔを蒸着し且つこれを所定のパタ
ーンに加工して背面電極を形成することにより作られて
いる。

このようなＥＬ素子は発光層を下部絶縁層及び上部絶縁
層で挾持した構造を有しているため安定な高電界（約１
〜２　Ｘ　１０　Ｖ／ｃＩｎ）が維持でき、発光効率や
動作の安定性を高めている。ＥＬ素子の発光輝度に関係
あるものとして、発光層の結晶性、Ｍｎの拡散等があり
、従来のＥＬ素子の形成において、発光層については、
基板温度を１５０〜２５０℃に保ち、蒸着したあと、真
空中で５００℃前後で１〜２時間熱処理を施し結晶性の
向上とＭｎの均一な拡散をはかり、よシ高輝度な発光を
達成していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、以上述べたように発光層を蒸着後、その
まま真空中で熱処理を施すと、発光層の表面からのＳの
再蒸発がまぬがれないことや、発光層とその上に形成さ
れる絶縁層との界面状態が発光するには充分良好になる
とはいいがたく、充分な輝度を得ることができなかった
。また、このように発光層蒸着後熱処理して作製したＥ
Ｌ素子では、ニーソングにより電圧−輝度曲線が３０〜
４０Ｖ移動することは免れ得す、使用に当ってはその前
に必ず二一ジンダを必要とするものであった。

この発明は以上述べたように発光層を形成後、そのまま
熱処理しただけでは、充分な輝度が得られないというこ
とと、ニーソングにより電圧−輝度曲線が高電圧側へ移
動するため必ずエージングが必要という問題点を除去し
、高輝度で、電圧−輝度曲線が急峻であり、かつエージ
ングによる電圧−輝度曲線の移動がほとんどない、いい
がえればニーソングの不要なＥＬ素子を作製する方法を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を解決するために、基板上に透明
電極、下部絶縁膜、ｚｎｓを母材とする発光層、上部絶
縁膜、背面電極を順次積層するＥＬ素子の製造方法にお
い′て、上記発光層上に少なくとも１層の上記上部絶縁
膜を形成後熱処理を行なうようにしたものである。

上記上部絶縁膜は低抵抗絶縁膜と高抵抗絶縁膜とを順次
積層してなる２重絶縁膜としてもよく、この場合上記熱
処理は上部絶縁膜としての２重絶縁膜のうちの上記低抵
抗絶縁膜形成後に行なってもよい。さらに上記下部絶縁
膜も高抵抗絶縁膜と低抵抗絶縁膜とを順次積層してなる
２重絶縁膜としてもよい。

（作　用） 本発明によれば、ｚｎｓを母材とする発光層上を少なく
とも１層の絶縁膜で被覆して熱処理を行なっているため
、発光層表面からのＳの飛散が防止でき且つ発光層とそ
の上面、下面に当接する絶縁膜との界面状態が良好とな
る。その結果発光層の上面、下面に当接する絶縁膜から
のキャリアの注入がほとんど同等となると共に、発光層
に十分な電界がかかるようになり、高輝度な発光が可能
となる。

また上記の如く熱処理したことによりＥＬ素子製造後の
ニーソング処理も不要となる。

（実施例） 以下、第１図を参照して、この発明に係るＥＬ素子の製
造方法の一実施例を説明する。この図において、１は絶
縁基板として例えばガラス基板１を示す。このガラス基
板１上に従来と同様に好適な方法により所定のパターン
のＩＴＯ透明電極２を形成する。続いて、このＩＴＯ透
明電極２上に５ｔｏ２やＴａ２Ｏ５などの第１絶縁膜３
をスフ９ツター法などによ！７２Ｏ０Ｘ〜１００ＯＸの
膜厚で形成する。

その場合、これらの第１絶縁膜３の比抵抗は１０１０〜
１００口を示す高抵抗絶縁膜で耐圧が高く、かつなるべ
く誘電率の高いものが望まれる。

次に発光層中のキャリアを補充する役割をする第２絶縁
膜４として、Ｔａ２Ｏ５膜を電子ビーム蒸着により８０
０Ｘ〜５０００Ｘの膜厚で形成する。この電子ビーム蒸
着によシ形成された第２絶縁膜４は比抵抗が１０〜１０
Ｑｚの低抵抗絶縁膜となり、キャリアを安定に発光層中
に補充でき、高輝度発光の１助となる外、電Ｅ輝度曲線
の勾配を急峻化できる。これら第１絶縁膜３及び第２絶
縁膜４で下部絶縁膜が構成される。その後、同一真空中
で発光層５であるＺｎＳ：Ｍｎ膜を電子ビーム蒸着によ
り基板温度を２５０℃に保ち、３０００〜８０００Ｘの
膜厚に形成する。その後同一真空中で連続してＴａ２Ｏ
５膜を電子ビーム蒸着によシ５ｏｏｌ〜５０００Ｘの膜
厚で形成し、第３絶縁膜６とする。

その後この素子を真空中（１０−’　〜１０−’　Ｔｏ
ｒｒ）で３００〜６００℃の温度で１〜２時間の熱処理
を施す。この熱処理により発光層５であるＺｎＳ：Ｍｎ
膜の結晶性が向上すると共に、Ｍｎの熱拡散により、Ｚ
ｎとＭｎ原子の格子置換が完全になり均一に拡散するこ
とが期待される。又、ＺｎＳ：Ｍｎ膜からなる発光層５
とＴａ２Ｏ５膜からなる第３絶縁膜６との界面状態が安
定になり、発光層５であるＺｎＳ：Ｍｎ膜の表面のＳの
飛散による化学量論的組成比のずれも防ぐことができ、
有効な電界がＺｎＳ：Ｍｎ膜にかかることが期待できる
。

その後高抵抗率の第４絶縁膜７を２Ｏ０Ｘ〜１０００Ｘ
の膜厚で形成する。この第４絶縁膜７は、耐エツチング
性の良いものが望まれ、第１絶縁膜３と同様にＳｉＯ２
やＴａ２Ｏ５をスパッターで形成して得られる。これら
第３絶縁膜６及び第４絶縁膜７で上部絶縁膜が構成され
る。

最後に、背面電極８を、反射率の高いＡｔを抵抗線加熱
や電子ビーム蒸着によシ被着させ所定の・ぐターンに加
工して形成する。

上記実施例では発光層５としてＺｎＳ：Ｍｎ膜を示した
が、特にこれに限るものではなく、ＺｎＳを母材とする
ものであれば上記以外の膜でもよい。また第２．第３絶
縁膜４，６として電子ビーム蒸着によるＴａ２Ｏ５膜を
示したが、これに代えてＡｚ２ｏ５やＳｉＯ２等の電子
ビーム蒸着膜を用いてもよい。

また上記実施例では第３絶縁膜６形成後に熱処理してい
るが、これに代えて第４絶縁膜７形成後に熱処理しても
よい。但し各絶縁膜の材料として熱処理時に結晶化して
しまう絶縁材料は耐圧が低くなるなどの点からして本発
明の絶縁膜には不適当である。

さらに、上記実施例では下部絶縁膜として第１絶縁膜３
及び第２絶縁膜４からなる２重絶縁膜を示したが、いず
れか一方の絶縁膜からなる１層の絶縁膜としてもよい。

また上部絶縁膜についても第３絶縁膜６及び第４絶縁膜
７からなる２重絶縁膜であるが、これもいずれか一方の
絶縁膜からなる１層の絶縁膜としてもよい。

ここで、本発明によるＥＬ素子及び従来方法によるＥＬ
素子の初期電圧−輝度特性を第２図に示す。これら各Ｅ
Ｌ素子の構成は第１図の構成と対応しており、第１絶縁
膜３としてＳｉＯ２　（２Ｏ０Ｘ厚）、第２絶縁膜４と
してＴａ２Ｏ５　（１０００ｉ厚）、発光層５としてＺ
ｎＳ：Ｍｎ　（５０００Ｘ厚）、第３絶縁膜６としてＴ
ａ２Ｏ５　（１０００Ｘ厚）、第４絶縁膜７として５Ｉ
Ｏ２（８００Ｘ）をそれぞれ有している。

第２図において、曲線Ａが本発明すなわち第３絶縁層６
形成後所定の熱処理を行なったＥＬ素子の特性であり、
曲線Ｂが従来方法すなわち発光層５形成後（第３絶縁膜
６形成前）に所定の熱処理を行なったＥＬ素子の特性で
ある。この第２図で、３　ｃｄ／ｍ　　の輝度を与える
電圧をＶ　　とし、立ちｔｈ　（ｖ　） 上がり特性輝度をｖｔｈ（ｖ）＋３０ｖでの輝度Ｂｕと
して定義して両者を比較すると、本発明によるＥＬ素子
（曲線Ａ）は１５００Ｃｄ／ｎ２、従来方法によるＥＬ
素子（曲線Ｂ）は１０００　ｃｄ／ｍ２の輝度Ｂｕであ
り、本発明に係るＥＬ素子は従来方法によるＥＬ素子に
比べ約１．５倍の高輝度発光が得られる。

次に本発明によるＫＬ素子のエージングなしくＯＨ）及
び１時間（ＩＨ）、６時間（６Ｈ）エージング後の電圧
−輝度特性を第３図に、従来方法によるＥＬ素子のＯＨ
，ＩＨ，６Ｈエージング後の電圧−輝度特性を第４図に
示す。この第４図から明らかなように、従来方法による
ＥＬ素子はエージング時間に応じて電圧−輝度曲線が移
動しており、これはエージングによる発光層と絶縁膜と
の界面状態の変化あるいは絶縁膜の膜質の変化などによ
り起こるものと考えられる。これに対して、第３図に示
す本発明によるＥＬ素子はエージングしてもしなくて本
その電圧−輝度曲線はほとんど移動しておらず、これは
発光層上に絶縁膜を形成してから熱処理したことによシ
発光層と絶縁膜との界面状態が安定となりエージング前
後でほとんど変らなくなるためと考えられる。

（発明の効果） 以上のように、本発明の製造方法によれば、発光層の熱
処理を発光層上に絶縁膜を形成した後に行うようにした
ので、発光層の結晶性の向上及びＭｎの均一な拡散が図
れると共に、発光層を絶縁膜で覆って熱処理するため発
光層の表面からのＳの飛散を防ぐことができ、かつ発光
層と絶縁膜の界面状態の向上を図ることができるため、
発光層の両側の絶縁膜からのキャリアの注入がほとんど
同等になシ、かつ発光層に充分な電界がかかるようにな
るため、高輝度発光が可能なＥＬ素子が得られる。

また本発明の製造方法によれば第２絶縁膜、発光層、第
３絶縁膜を同一真空中（同−ＥＢ蒸着装置内）で連続的
に形成することができ、その結果発光層と第２．第３絶
縁膜との界面に発光特性を劣化させるエネルギーレベル
（例えばゴミなど）を形成する確率が低くなり製造時の
歩留りを向上させることができる。

さらに本発明によるＥＬ素子はエージングも不要となる
ため、製造時間の短縮化すなわち低価格化が図れるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＥＬ素子の構造を示す断面図、第
２図は本発明に係るＥＬ素子及び従来方法に係るＥＬ素
子の初期電圧−輝度特性を示した図、第３図はＯＨ，Ｉ
Ｈ，６Ｈエージング後の本発明に係るＥＬ素子の電圧−
輝度特性を示した図、第４図はＯＨ，ＩＨ，６Ｈ工＝ジ
ング後の従来方法に係るＥＬ素子の電圧−輝度特性を示
した図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・第１
絶縁膜、４・・・第２絶縁膜、５・・・発光層、６・・
・第３絶縁膜、７・・・第４絶縁膜、８・・・背面電極
。 輝塵　［ｃｄ／ｍ２１ 手続補正書（睦） ８１Ｊ１・１吉−７８

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　基板上に、透明電極、下部絶縁膜、ＺｎＳを母
   材とする発光層、上部絶縁膜、背面電極を順次積層する
   ＥＬ素子の製造方法において、前記発光層上に少なくと
   も１層の前記上部絶縁膜を形成後熱処理を行なうことを
   特徴とするＥＬ素子の製造方法。
2. （２）　前記上部絶縁膜が低抵抗絶縁膜と高抵抗絶縁膜
   とを順次積層してなる２重絶縁膜であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載のＥＬ素子の製造方法
   。
3. （３）　前記熱処理が、前記上部絶縁膜の内の前記低抵
   抗絶縁膜形成後に行なわれるものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（２）項記載のＥＬ素子の製造方法
   。
4. （４）　前記下部絶縁膜が高抵抗絶縁膜と低抵抗絶縁膜
   とを順次積層してなる２重絶縁膜であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１），第（２），第（３）項のい
   ずれかに記載のＥＬ素子の製造方法。
5. （５）　前記低抵抗絶縁膜がＴａ＿２Ｏ＿５からなるも
   のであり、前記高抵抗絶縁膜がＳｉＯ＿２からなるもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（２），第（
   ３），第（４）項のいずれかに記載のＥＬ素子の製造方
   法。