JPS63216295A - 薄膜エレクトロルミネセンス素子 - 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、薄膜エレク１−ロルミネセンス（以下、ＥＬ
と略す。）素子に係り、特に平面ディスプレイに好適な
交流駆動型の薄膜ＥＬ素子に関する。

〔従来の技術〕

第３図に、従来一般の交流駆動薄膜ＥＬ素子の構造を示
す。ガラス基板１上に下部電極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉ
ｕｍ−Ｔｉｍ　０ｘｉｄｅ　：　Ｉ　ｎ　２０３に５ｎ
Ｏｚが数％混合している）等の透明電極８が０．２〜０
．３μｍの厚さで配設され、その上にＹ　２０３゜Ａ　
Ｑ　２０３．　Ｓ　ｉ　３Ｎ４．　Ｔ　ａ　２０５また
は５ｉＯｚ等の組み合わせよりなる０、１〜１．０μｍ
の厚さの第一絶縁層３が形成されている。さらに、その
上にＺ　ｎ　Ｓ　：　Ｍ　ｎ等の発光層４が０．３〜１
　、０　ｐ　ｍの厚さで形成され、次いで、第一絶縁層
３と同様な物質よりなる第二絶縁層５が形成されている
。

最後に、第二電極として約０．１〜０．２μｍの厚さの
Ａｌ電極６が形成され、ＥＬ素子として完成される。

上述した薄膜ＥＬ素子に交流電圧を交流電源７により印
加して発光させた時に、当該薄膜ＥＬ素千円の絶１黴層
中に欠陥がある場合、この欠陥部で、絶縁破壊を生じる
。この絶縁破壊には破壊がその一点にとどまるのみで破
壊後ただちに絶縁回復する自己回復型のものと、破壊が
一点にとどまらず順次隣接する領域に伝播し、薄膜ＥＬ
素子全体が損傷を受ける伝播型との２つの型がある。Ｅ
Ｌ素子の歩留まりを向上したり、使用時の長期信頼性を
確保するためには、この絶縁破壊の型を自己回復型にす
ることがＥＬ素子開発の大きな課題となっている。

これまで、絶縁破壊を自己回復型にする対策としては、
自己回復し易い絶縁膜を素子構成中に用いる方法が考え
られている。この方法の一例は、テレビジョン学会技術
報告（ＩＰＤ　　８３−４：１９８３年）第１７頁から
第２２頁において論じられている。要約すると、第一絶
縁層に高誘電率であるが、伝播破壊型のＳｒＴｉＯ３膜
を用い、第二絶縁層に自己回復破壊型のＹ２Ｏ３および
ＢａＴａ２０ｅの積層膜を用い、素子全体として自己回
復型にするようにした点に特徴を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来技術は、第一および第二電極の面抵
抗の大小については配慮されておらず、絶縁層の構成を
変えただけでは、完全に自己回復型の破壊にすることは
困難であり、依然として伝播型破壊が生じるおそれがあ
る。

本発明の目的は、上記のごとく生じる伝播型破壊を防止
し、破壊の型を完全に自己回復型にすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、基板上に形成された第一電極上に第一絶縁
膜９発光層、第二絶縁層および第二電極が順次積層され
、前記第一電極と第二電極との間に電圧を印加すること
によりエレクトロルミネセンス発光を生じる薄膜エレク
トロルミネセンス素子において、前記第一電極の面抵抗
を第二電極の面抵抗よりも小さくすることにより達成さ
れる。

より具体的態様では、前記第一電極をＡｌ蒸着膜とし、
第二電極をＩ　Ｔｏ　（Ｉ　ｎｚｏａ、　Ｓ　ｎ　Ｏｘ
）蒸着膜またはＩＴＯスパツタリング膜とする。

〔作用〕

まず、本発明の詳細な説明する前に、薄膜の絶縁破壊の
型と第一電極および第二電極の面抵抗との関係について
説明する。

発光層および絶縁層よりなる薄膜が絶縁破壊すると、微
小な破壊孔を通して薄膜ＥＬ素子の第一電極および第二
電極間に蓄積されている電荷が数ｎ　ｓｅｅ〜数百ｎ　
ＳｅＣで放電される。このときに破壊孔周囲の電極に大
電流が流れ、面抵抗の大きさに比例した発熱が生じ、電
極が蒸発する。もし、第一電極の面抵抗が第二電極の面
抵抗よりも大きければ、第一電極の発熱量が第二電極の
発熱量を上回るために、第一電極の蒸発面積が第二電極
の７蒸発面積を上回る。第一電極は基板と絶縁層にはさ
まれているため、極端な蒸発が生じた場合には、蒸気圧
により絶縁層および発光層をめぐり上げ、又第二電極で
は発熱が少ないと蒸発が不十分で溶解のみ生じる場合が
ある。このような場合には第二電極と第一電極間が電極
溶解物で短絡したり。

絶縁抵抗が十分に回復しない状態となり伝播型の破壊と
なる。

一方、第一電極の面抵抗が第二電極の面抵抗よりも小さ
い時には、第一電極の蒸発量が少ないため、発光層およ
び絶縁層の薄膜をめくり上げることも無く、また第二電
極の破壊孔周辺の蒸発面積が大となるため、第一電極と
第二電極間の絶縁が回復し、自己回復型の破壊となる。

以上のように第一電極の面抵抗と第二電極の面抵抗より
小さくすることにより、破壊孔周囲の第一電極の蒸発量
を抑制し、第二電極の蒸発面積を大きくできるので絶縁
回復が可能になる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第一図に本発明に係る薄膜ＥＬ素子の実施例を示す。ガ
ラス基板１上に第一電極（Ａｌ組電極６が厚さ０．１μ
ｍで蒸着され、その上に第一絶縁層（Ｔａ２０６）３が
スパッタにより０．５μｍの厚さに形成されている。さ
らに、その上に発光層（ＺｎＳ：Ｍｎ）４が０．５μｍ
の厚さに電子ビ−ム蒸発法で形成され、次いで第二絶縁
層（Ｔａｚ○５）がスパッタにより０．５μｍの厚さで
形成され、最後に第二電極（ＩＴＯ電極）２が０．３μ
ｍの厚さに蒸着されている。このような構成からなる薄
膜ＥＬｉ子の第一電極６と第二電極２間にＶｏ−ｐ　＝
　ｌ　５０Ｖ　ｌ　ＫＨｚの交流電圧を印加すると、発
光層４で黄橙色の発光が生じ、同時に絶縁膜に欠陥が存
在する場合には絶縁破壊が生じる。このときの第一電極
６および第二電極２の面抵抗は、Ａｌ抵抗率を２．７　
Ｘ　１０−６Ωｃｍ、。

ＩＴＯの抵抗率を２Ｘ１０−’Ωｃｍとすれば、各々０
．２７　Ω／口と１０Ω／口になる。すなわち、第一電
極６の面抵抗は第二電極の面抵抗の約１／４０になる。

第２図に面抵抗の比率と自己回復型化の発生確率の関係
を示す。面抵抗の比率が１を越えると自己回復型破壊確
率は７０％を越え、比率が１０では９５％以上になり、
さらに２０以上ではほぼ１００％自己回復型の破壊にな
ることがわかる。

したがって、第１図に示す電極棒構成によれば、面抵抗
の比率が約４０なので１００％自己回復型破壊が生じる
ことがわかる。ちなみに５破壊電流による電極の抵抗に
よる発生熱も第二電極２の方が第一電極６の４０倍にな
るので、電極の蒸発量もその分だけ第二電極２の方が大
きくなり、自己回復型破壊の達成条件が満たされるわけ
である。

さらに、本実施例特有の効果としては、第一電極６がＡ
ｌなので薄くしても低抵抗にすることができ、第一電極
６と第二電極２を交差させたマトリクス表示において、
第一電極６の端部の段差が小さくできるので、電極端部
での破壊を防止する効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、絶縁破壊を
自己回復型化することができるので、ＥＬ素子の歩留り
を向上し、また信頼性を向上する効果がある。

【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図は電極
の面抵抗比と自己回復型破壊確率の関係を表わす説明図
、第３図は従来例の断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・第一電極（ＩＴＯ電極）
、３・・・第一絶縁層、４・・・発光層、５・・・第二
絶縁層、６・・・第二電極（Ａｌ主電極、８・・・透明
電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板上に形成された第１電極上に第１絶縁層，発光
   層，第２絶縁層および第２電極が順次積層され、前記第
   １電極と第２電極との間に電圧を印加することによりエ
   レクトロルミネセンス発光を生じる薄膜エレクトロルミ
   ネセンス素子において、 前記第１電極の面抵抗を第２電極の面抵抗よりも小さく
   したことを特徴とする薄膜エレクトロルミネセンス素子
   。 ２）特許請求の範囲第１項記載の素子において、前記第
   １電極をＡｌ蒸着膜とし、第２電極をＩＴＯ（Ｉｎ＿２
   Ｏ＿３，ＳｎＯ＿３）蒸着膜またはＩＴＯスパツタリン
   グ膜としたことを特徴とする薄膜エレクトロルミネセン
   ス素子。