JPS62285394A - 直流駆動薄膜ｅｌ素子およびその製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、直流駆動薄膜ＥＬ素子に関し、と９わけ、コ
ントラストおよび安定性に優れ、駆動が容易な直流駆動
薄膜ＥＬ素子、およびその製造方法に関する。

従来の技術 ］ンピュータ端末などに用いるフラットディスプレイと
して、交流駆動薄膜ＥＬ素子が盛んに研究されている。

従来このような薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板上に、ＩＴ
○薄膜からなるストライプ状透明電極、酸化イツトリウ
ム、酸化チタニウム。

チタン酸ストロンチウム、窒化珪素、あるいは酸化タン
タルなどからなる第１誘電体層、マンガン添加硫化亜鉛
やテルビウム添加硫化亜鉛からなるＥＬ発光体層、酸化
イツトリウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、あるいは
メンタル酸バリウムなどからなる第２誘電体層、および
アルミニウム薄膜からなる、透明電極とは直交する方向
のストライプ状背面電極を順次積層した構造を有するも
のであり、透明電極と背面電極間に、交流パルス電圧を
印加することにより、透明電極と背面電極にはさまれた
部分のＥＬ発光体層を発光させ、文字や図形を表示する
ものである。このような交流駆動薄膜ＫＬ素子は、輝度
が高く、長時間に渡り安定に動作するという大きな特徴
を有するが、交流パルスで駆動するため、駆動回路が複
雑になり高価なものとなる欠点があっ之。ま几輝度変調
がしにくいという欠点もあった。

これに対し直流駆動薄膜ＥＬ素子は、誘電体層を用いず
ＥＬ発光体層を直接電極で挾んだ構成のものや、誘電体
層のかわシに抵抗体層や半導体層を用い之構成のものが
試作されている（特開昭５９−１８１４８５号公報）。

直流駆動薄膜ＥＬ素子は、マトリックス形表示装置全構
成した場合、駆動回路が単純で一安価な表示装置が可能
となシ、輝度変調も容易であるという特徴を有する。

発明が解決しようとする問題点 直流駆動薄膜ＥＬ素子は前記のような長所を有するが、
安定性に欠けるという欠点がある。つまシミ圧を印加し
て素子全発光させたとき、絶縁破壊が生じやすく、長時
間駆動した場合、絵素欠けや断線が発生するという問題
点があつ之。

問題点を解決するための手段 ＥＬ発光体層と、酸素原子および窒素原子のうちの１種
あるいは２種を少量含む炭化珪素薄膜からなる電流制御
層と、前記電流制御層を介して前記ＥＬ発光体層に電圧
を印加する手段と全備えた素子を構成する。

この構成の素子に用いられる電流制御層を、酸化性ガス
、窒化性ガス、あるいは両方の性質を有するガスを含む
希ガス中で、炭化珪素をターゲットとしたスパッタリン
グ法や、酸化性ガス、窒化性ガス、あるいは両方の性質
を有するガスと炭化水素ガスとを含む希ガス中で、珪素
をターゲットとし之スパッタリング法により製造する。

作　　用 酸素原子、窒素原子、あるいは両者全少量含む炭化珪素
は、その抵抗率を１０”０口から１０８Ω口の間の任意
の値に制御することができる。ま之絶縁破壊電界強度も
大きく、長時間に渡り安定な抵抗体として動作する。そ
の結果、直流駆動ＥＬ素子の電流制御層として用いるこ
とにより、長期間に渡り安定に動作する直流駆動ＥＬ素
子が可能となるものと考えられる。マ之この材料は焦茶
色であシ、コントラストの高い素子？形成することがで
きる。

実施例 第１図に本発明の薄膜ＥＬ素子の断面図を示す。

コーニング７０５９ガラスから成るガラス基板１上に、
スパッタリング法により厚さ２０００人の錫添加酸化イ
ンジウム薄膜を形成し、ホトリングラフィ技術によりス
トライプ状て加工し透明電極２とした。その上にマンガ
ンと硫化亜鉛との共蒸着法により、基板温度２００℃で
厚さ４００ｏへのマンガン添加硫化亜鉛薄膜からなるＥ
Ｌ発光体層３ｆｔ、形成した。その後真空中、４５０℃
で１時間熱処理を行い、ＥＬ発光体層３の活性化全行っ
た。

その上に炭化珪素の焼結体からなるターゲットｋ、１５
チの窒素を含むアルゴン雰囲気中で、基板温ｆ３５０℃
でスパッタリングすることにより厚さ２０００への電流
制御層４を形成した。この電流制御層４の面積抵抗は３
Ｘ１０１１Ω／口であった。また光透過率は・３６％で
あった。最後に厚さ２ｏ○〇へのアルミニウムを真空蒸
着し、ホトリソグラフィ技術によシ透明電極２とは直交
する方向のストライプ状の背面電極５を形成し、薄膜Ｅ
Ｌ素子を完成し友。

本発明のＥＬ素子を、背面電極Ｓ全陽極として第２図に
示すようなデユーティ１１５２０．周波数ｅｏＨｚ、パ
ルス幅３２μｓのパルスで線順次急動を行つ几とこる第
３図に示すような輝度電圧特性が得られ、コントラスト
が高く、長期間に渡り安定に動作することが確認できた
。少量の酸素あるいは／および窒素金倉む炭化珪素は熱
的、化学的にも非常に安定であり発光体層の保護層とし
ても有効に動作し之ためと考えられる。

本実施例ではＥＬ発光体層３の上に電流制御層４を形成
し之が、これら各層の間や、透明電極２とＥＬ発光体層
３との間に厚さ５００人の炭化珪素からなる接合層を導
入することにより発光開始電圧を約６ｖ低くすることが
できた。

電流制御層４に用いた炭化珪素中の酸素あるいは窒素の
含有量は０．１　　重量係未満では抵抗率が小さく、絶
縁破壊が生じやすかった。また１０重重量上り多い場合
は、駆動電圧が高く、絶縁破壊も生じやすかった。

電流制御層５の形成法としては実施例で述べ北方法以外
に、珪素をターゲットとし、窒素ガスおよび炭化水素ガ
スを含む希ガス中でスパッタリングすることばよっても
再現性よく形成することができ之。炭化水素ガスとして
は、メタン、エタン。

プロパン、あるいはアセチレンガスを用いることができ
た。ま之窒素ガスの・代わりに、酸素ガス。

窒素と酸素との混合ガス、あるいは酸化窒素ガスも使用
することができ之。

電流制御層の厚さは、２０００Å以上あれば下地薄膜の
表面形状の影響を受けにくく、絶縁破壊に対して安定で
あった。抵抗率ば５　Ｘ　１０”０ｃｍ以上５　Ｘ　１
０’Ωα以下が、駆動の安定性の面でょ９好ましかった
。

ＥＬ発光体層としては、マノガン添加硫化亜鉛以外にテ
ルビウム、サマリウムなどの希土類元素ラムや、硫化ス
トロンチウムを用いても安定に動作する直流駆動薄膜Ｅ
Ｌ素子を形成することができ之。

発明の効果 本発明によれば、コントラストが高く、長期間に渡り安
定に駆動ができる直流駆動薄膜ＥＬ素子を形成すること
ができる。直流、駆動形であるため、輝度階調制御が容
易で、駆動回路も安価に構成でさ、素子の構成も単純で
あシ、安価な薄形ディスプレイとして広く実用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における直流駆動薄膜ＥＬ素
子の断面図、第２図は素子の駆動に用い之直流パルスを
示す波形図、第３図は本発明の素子の輝度電圧特性を示
すグラフである。 １・・・・・ガラス基板、２・・・・・・透明電極、３
・・・・・ＥＬ発元体層、４・・・・・・電流制御層、
５・・・　背面１甑。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ５背面電極 第２図 轡閉

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ＥＬ発光体層と、酸素原子および窒素原子のう
   ちの１種あるいは２種からなる副成分を少量含む炭化珪
   素薄膜からなる電流制御層と、前記電流制御層を介して
   前記ＥＬ発光体層に電圧を印加する手段とを備えたこと
   を特徴とする直流駆動薄膜ＥＬ素子。
2. （２）　ＥＬ発光体層の少なくとも一方の面に、炭化珪
   素薄膜からなる接合層が積層されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の直流駆動薄膜ＥＬ素子
   。
3. （３）電流制御層中の副成分の含有量が、０．１重量％
   以上、１０重量％以下であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の直流駆動薄膜ＥＬ素子。
4. （４）　ＥＬ発光体層と、酸素原子および窒素原子のう
   ちの１種あるいは２種からなる副成分を少量含む炭化珪
   素薄膜からなる電流制御層と、前記電流制御層を介して
   前記ＥＬ発光体層に電圧を印加する手段を備えてなる直
   流駆動薄膜ＥＬ素子の製造方法において、前記電流制御
   層を、酸化性ガス，窒化性ガス，あるいは両方の性質を
   有するガスを含む希ガス中で、炭化珪素をターゲツトと
   してスパッタリング法により形成することを特徴とする
   直流駆動薄膜ＥＬ素子の製造方法。
5. （５）　ＥＬ発光体層と、酸素原子および窒素原子のう
   ちの１種あるいは２種からなる副成分を少量含む炭化珪
   素薄膜からなる電流制御層と、および前記電流制御層を
   介して前記ＥＬ発光体層に電圧を印加する手段を備えて
   なる直流駆動薄膜ＥＬ素子の製造方法において、前記電
   流制御層を酸化性ガス，窒化性ガス，あるいは両方の性
   質を有するガスと炭化水素ガスとを含む希ガス中で、珪
   素をターゲツトとしてスパッタリング法により形成する
   ことを特徴とする直流駆動薄膜ＥＬ素子の製造方法。