JPH01307189A - 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 - 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トロルミネッセンス素子（以下ＥＬ
索子という）に関する。

［従来の技術］ 薄膜エレクトロルミネッセンス素子は優れた視認性をも
つ大容量のフラットパネルデイスプレィとして開発が進
められている。その構造は透明ガラス基板上に透明マｄ
極、絶縁層、発光層、絶縁層、背面電極を積層したもの
が代表的である。しかしこの構成ではガラス基板側から
入射した外部光が背面電極で反射されＥＬ素子のコント
ラストを低くするという問題がある。これを解決するた
め従来発光層と背面電極の間に種々の黒化層を設けて外
部光を吸収させることが試みられてきた（特開昭Ｂｌ−
２２０２９２，６１−２３９５９８，６２−２３２８９
４参照）。しかしこれらの黒化層（例えばＴａＮ５Ｇｅ
Ｎ、Ｓ　ｉ　３　Ｎ４などの窒素欠乏膜）を用いた場合
でも絶縁破壊が起こりやすい、クロストークがおこると
いった間題があり、発光層がアルカリ土類カルコゲン化
物（例えばＳｒＳ；Ｃｅ５ＣａＳ：Ｅｕ）の場合に素子
の寿命、量産性も含めて検討している例はないのが現状
であった。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、従来技術の上記課題を解決し、高輝度、高
信頼性で、量産性に優れたマルチカラーＥＬ索子を提供
しようとするものである。

［課題を解決するための手段コ 上記課題を達成するための本発明の構成は、基板上に、
透明電極、一層以上の絶縁層、発光層、黒化層および背
面電極を有する薄膜エレクトロルミネセッンス素子にお
いて、前記発光層がアルカリ土類カルコゲン化物を母体
材料とするものであり、かつ、前記黒化層が窒素の含有
量が化学量論値より小さい窒化アルミニウムまたは窒化
ホウ素である薄膜ＥＬ索子である。

以下添付図面に沿って本発明をさらに具体的に説明する
。

第１図は本発明の薄膜ＥＬ素子のひとつの構成例を示す
断面図である。ガラス基板ｌ上に透明電極２、第１絶縁
層３、発光層４、第２絶縁層５、黒化層６、第３絶縁層
７、背面電極８が順次積層されている。

ガラス基板１としてはソーダ石灰ガラス、ボロシリケー
トガラス、アルミノシリケートガラス、石英ガラス等を
用いることができる。なかでも耐熱性、コスト、アルカ
リ濃度の問題からボロシリケート、アルミノシリケート
等が適している。

透明電極２の材料はＩＴＯ，ＳｎＯ２にｓｂ等をドープ
したもの、ＺｎＯにＡ１等をドープしたものなどが用い
られる。透明電極の膜厚は数百オングストロームから数
千オングストローム程度が好適である。

絶縁層材料　３．５としては５１０２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔ
ａｚＯｓ等の酸化物絶縁層、ＢＮ、Ａ　ｌＮ５Ｓ　ｉ　
３　Ｎ４等の窒化物絶縁層、ＳｒＴｉＯ３、ｐｂＴｔｏ
３等の強誘電絶縁層あるいはこれらの積層を用いること
ができる。

特に発光層として後述のアルカリ土類カルコゲン化物を
用いる場合には、発光層と接する面に窒化物絶縁層を用
いることにより寿命を増大させることができる。これら
の絶縁層の膜厚は数百オングストロームから数μｍが適
している。

発光層４としてはＳｒＳ、ＣａＳといったアルカリ土類
硫化物、５ｒＳｅＳＣａＳｅといったアルカリ土類セレ
ン化物などアルカリ土類カルコゲン化物を母体材料とし
、発光中心としてＣｅ、Ｅｕ等の希土類元素を添加した
ものを用いる。これらの母材、発光中心の組合せにより
赤、緑、青等の発光色を得る。発光層の膜厚は数千オン
グストロームから数μｍが適している。

黒化層６としては窒化アルミニウムあるいは窒化ホウ素
を用い、窒素の組成比を化学量論値よりも小さくする。

窒素量が化学量論値に近いと、膜は透明で黒化層として
も役割を果たさない。また窒素量が少すぎると黒化層の
抵抗が減少しすぎてＥＬパネルのクロストークの原因と
なる。窒化アルミニウムの場合、窒素のモル濃度で１０
２６から３０％が適している。窒化ホウ素の場合、窒素
のモル濃度で１０９６から３５％が適している。

これら黒化層の膜厚は千オングストロームから　１μｌ
が適している。

絶縁層５の材料として黒化層と同じもの、例えば絶縁層
としてＡＩＮ層、黒化層としてＡ　Ｉ　Ｎ　ｌ−ｘ　（
０＜Ｘ＜１）層あるいは絶縁層としてＢＮ層、黒化層と
してＢ　Ｎ　＋−ｙ　（０＜Ｙ＜１）層という組合せに
することにより、作製が容易となり量産性に優れた構成
とすることができる。この場合絶縁層５と黒化層６は連
続的に作製することができる。

第３絶縁層７としては絶縁層３．５と同様の材料を用い
ることができる。しかし、特に保護膜としての機能も兼
ねるという点でＳ［０２、Ａｌ２Ｏ３が適している。こ
の層の膜厚は数百オングストロームから数μｍが適して
いる。

背面電極８としてはＡ１等の金属あるいは前述の透明電
極を用いることができる。電極の膜厚は数百オングスト
ロームから数μｍが適している。

これらの薄膜は蒸着、イオンブレーティング、スパッタ
リング、ＣＶＤ等種々の薄膜形成方法により成膜される
。

［実施例］ 以下に本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

実施例１ 第１図の構成のパネルにおいてガラス基板ｌは厚さ　１
．１ｍ＋ｎのアルミノシリケートガラスとした。透明電
極２はＺｎＯ：　Ａ　１で膜厚を２０００　＆とした。

第１絶縁層３はＡＩＮ層とし膜厚を２０００人とした。

発光層４はＳｒＳ：Ｃｅとし膜厚は１μｍである。第２
絶縁層５はＡＩＮ層で膜厚２０００人とした。第３絶縁
層７は５ｉ０２とし膜厚は１０００人とした。背面電極
８はＡＩで膜厚は１０００人とした。

この構成で黒化層６の組成比はスパッタリングにおける
雰囲気ガス中の窒素分圧を変えることによって変化させ
た。こうして作製した黒化層の透過率を第２図に示す。

窒素濃度の減少とともに透過率は急激に減少している。

一方これらの素子を実際、線順次走査で駆動させ、クロ
ストークの程度を評価した。第３図より窒素濃度の減少
とともに急激にクロストークが発生することがわかる。

これらの結果より外部光をある程度吸収して背面電極で
の反射を防ぎ、なおかつクロストークを生じない黒化層
の組成比の範囲として窒素のモル濃度で１０％から３０
％が適していることがわかった。

実施例２ 実施例１と同様にして黒化層８として厚さ２０００　Ｘ
のＢＮ層を用いて評価した。その結果組成比の最適範囲
として窒素モル濃度で１０％から３５％が適しているこ
とがわかった。

第４図には実施例１．２で評価した素子の輝度−電圧特
性の一例を示す。黒化層としてＡＩＮを用いた場合、立
上り特性に優れ、しきい値電圧を低くできる。一方ＢＮ
を用いた場合絶縁耐圧を大きくできることがわかった。

［発明の効果］ 以上、説明したように、アルカリ土類カルコゲン化物を
発光層とするＥＬ水素子黒化層として窒素の組成比を化
学量論値よりも小さくした窒化アルミニウムあるいは窒
化ホウ素を用いることにより、コントラスト比を向上さ
せ、クロストークのない視認性に優れたもので、信頼性
の高い量産性に優れたＥＬ索子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の薄膜ＥＬ素子の構成の一例を示す断
面の模式図、 第２図は、黒化層の窒素濃度と光の透過率との関係を示
すグラフ、 第３図は、同じ（黒化層の窒素濃度とその黒化層を有す
るＥＬ層におけるクロストーク発生の程度との関係を示
すグラフ、 第４図は、本発明の各実施例のＥＬ水素子負荷される電
圧と輝度との関係を示すグラフである。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・第１
絶縁層、４・・・発光層、５・・・第２絶縁層、６・・
・黒化層、７・・・第３絶縁層、訃・・背面電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　基板上に、透明電極、一層以上の絶縁層、発光
   層、黒化層および背面電極を有する薄膜エレクトロルミ
   ネッセンス素子において、前記発光層がアルカリ土類カ
   ルコゲン化物を母体材料とするものであり、かつ、前記
   黒化層が窒素の含有量が化学量論値より小さい窒化アル
   ミニウムであることを特徴とする薄膜エレクトロルミネ
   ッセンス素子。
2. （２）　基板上に、透明電極、一層以上の絶縁層、発光
   層、黒化層および背面電極を有する薄膜エレクトロルミ
   ネッセンス素子において、前記発光層がアルカリ土類カ
   ルコゲン化物を母体材料とするものであり、かつ、前記
   黒化層が窒素の含有量が化学量論値より小さい窒化ホウ
   素であることを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセン
   ス素子。