JPH02165594A - Ｅｌ表示素子の製造方法 - 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】 〔概　要〕 フラットデイスプレィなどに使用されるＥＬ表示素子に
関し、 発光層の成長初期に生ずる著しく結晶性の低い層（デッ
ドレイヤー）を減少して、発光開始電圧を下げるととも
に発光効率を向上させ、高信頼性かつ高輝度のＥＬ表示
素子を徒供することを目的とし、 ＥＬ表示素子の発光層を形成する工程において、薄い第
１発光層を形成し、この第１発光層を５００〜７００℃
の熱処理を施した後、その上に第１発光層よりも厚膜の
第２発光層を形成して、所定膜厚の発光層を形成する、
構成とする。

〔産業上の利用分野〕

この発明は、エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬと略
省する）表示素子に係り、特に高信頼性かつ高輝度のＥ
Ｌ表示素子を得るための製造方法に関する。

ＥＬ表示素子は、発光膜が非常に薄＜、゛またＸ。

Ｙのマトリックス構造がとられる電極膜の寸法精度が良
いために、表示画像に発光の滲みがな（鮮明で表示品質
が優れている。さらに薄型化および軽量化が容易に達成
でき、低消費電力であるなどの特長を有し、近来、電算
機の端末表示に適用してグラフィック表示が行われてい
る。

このようなＥＬ表示素子では、高信鯨性と高輝度特性と
が要求される。

〔従来の技術〕

第３図に、従来のＥＬ表示素子構造を示す、この表示素
子は、透明ガラス基板１上に、酸化インジウム（Ｉｎｋ
）と酸化錫（Ｓｎｕｇ）との固容体（ＩＴＯとも呼ぶ）
からなるストライブ状の透明電極２を複数本平行に配設
している。またその上面には酸窒化珪素（ＳｉＯヨＮｖ
＞などの透明な第１絶縁層３を介して硫化亜鉛（ＺｎＳ
）などの発光母材にマンガン（Ｍｎ）などの付活剤を添
加した発光層４が積層され、さらにその上に酸窒化珪素
などの透明な第２絶縁層５を介して、アルミニウム（＾
ｌ）などからなるストライプ状の前面電極６を前記透明
電極２と直交する関係で配設している。そしてこの上に
防湿保護層７が形成されてＥＬ表示素子が完成する。

この構成において透明電極と背面電極との間に選択的に
駆動電圧を印加すると、それら交点部のＥＬ層が発光し
所望の彫像を表示する。

ところで、このようなＥＬ表示素子の製造に際し従来に
おいては、発光層の成長初期において結晶性の低い層、
いわゆるデッドレイヤーが生じていた。このデッドレイ
ヤーは、第４図の電圧と輝度との関係図における曲線Ｂ
に示すように、発光開始電圧を高くするとともに輝度を
低下する問題がある。またそれが厚い場合は発光層とし
て機能しなくなる恐れがあった。

そこで従来、これを解消するため、発光層の形成法とし
て、それを構成する母材金属のハロゲン化物と硫化水素
とを交互に基板にふきつけるＡＬＥ（原子層エピタキシ
ー）法と呼ばれる薄膜形成方法が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来のＥＬ表示素子では、第５図の動作時
間と輝度変化との関係図における曲線Ｂに示すように、
動作時間の増加につれて輝度が低下し長期にわたる安定
な高輝度表示を呈することができなかった。この原因を
実験などで調べたところ、発光層の原料として用いた気
化温度の低いハロゲン化合物に原因があることが分かっ
た。

すなわち、発光層をハロゲン化合物を原料として形成す
ると、形成後の発光層中にハロゲン元素が不純物として
残留し、その不純物が、駆動電圧の電界により′活性化
し発光母材のバンドギャップ中に不必要な電子準位を形
成して、発光特性を変動劣化させていた。

この発明は、上記従来の状況から、デッドレイヤーが無
いか、または著しく少な（、かつハロゲン元素を不純物
としてほとんど含まない発光層構造を得る、ＥＬ表示素
子の製造方法を堤供することを目的とする。

（！！ＩＮを解決するための手段） 上記目的を達成するため、この発明は第１図に示すよう
に、ＥＬ表示素子の発光層４を形成する工程において、
薄い第１発光層４１を形成し、この第１発光層を５００
〜７００℃の熱処理を施した後、その上に第１発光層４
１よりも厚膜の第２発光層４２を形成して、所定膜厚の
発光層４を形成するようにしている。

〔作　用〕

最初に形成された第１発光層４１は、当初は結晶性の低
い層であるが５００〜７００℃の熱処理を施すことによ
り結晶性が向上するので、その上に成長形成される第２
発光層４２も結晶性の高い層となる。この積層構造の発
光層４には、はとんどデッドレイヤーが存在せず、しか
も層中にハロゲン元素が不純物として混入しない。

従って、この発光層をそなえたＥＬ表示素子によれば、
信転性が高く高輝度の特性が得られ、かつ不純物イオン
による発光特性の劣化が解消される。

〔実施例〕

以下この発明の好ましい実施例につき図面を用いて詳細
に説明する。

第１図は、この発明を適用して得たＥＬ表示素子の要部
断面図を示す。このＥＬ表示素子が上記従来のＥＬ表示
素子と異なる点は、発光層４が第１発光層４１と第２発
光層４２との積層構造よりなる点である。従って、ここ
ではこの発光層４の製造工程だけを説明する。

まずスパッタリング法にて形成された酸窒化珪素膜より
なる第１絶縁層３の上に、第１発光層４１を、例えばマ
ンガン（Ｍｎ）を含む硫化亜鉛（ＺｎＳ）のペレットを
原料とし電子ビーム蒸着法により２５００人の厚さで形
成する。

次にこれをＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの真空中において
６５０℃の温度で１０時間、加熱処理する。なお、この
加熱温度と時間は適宜選定できるが、５００℃以下、か
つ５時間以下では発光層４１の結晶性が改善されず、７
００℃以上、かつ２０時間以上ではガラス基板１が変形
するので、５００〜７００℃と５〜２０時間の範囲内で
適宜選択することを推奨する。

次にこの熱処理で結晶性の向上した第１発光層４１を下
地にしてその上に、第２発光層４２を、前記ＺｎＳ：Ｍ
ｎペレットを原料とし電子ビーム蒸着法により３０００
人の厚さで形成する。なお、この第２発光層形成後には
Ｍｎの活性化を目的として５００℃で１時間の熱処理を
行う。

この第１発光層４１と第２発光層４２との２層構造によ
り発光層４が形成される。

このような発光層４をそなえたＥＬ表示素子では、第３
図の曲線Ａに示すように発光開始電圧が従来例（曲線Ｂ
）よりも低下し、かつ輝度特性が大幅に向上する。しか
もその輝度は第４図の曲線Ａに示すように、２０’　Ｏ
０時間の動作によってもほとんど変化せず安定した光特
性を呈する。従って、低電圧駆動により長期にわたる安
定した高輝度表示を実現する。

なお、前記第１発光Ｊｉ４１の膜厚と輝度との関係を調
べたところ第２図に示すような結果が得られた。すなわ
ち、第１発光層の膜厚が薄い時は、熱処理を行っても膜
の積もり始めの結合状態が不完全なため、結晶性の改善
は見られない。また膜厚が厚い場合は、熱処理の効果が
全体に及ばないため効果がないことが分かった。このこ
とから第１発光層４１の膜厚としては３００〜３０００
人が望ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば発光電圧が低く
、かつ長期にわたり安定した高輝度を呈し、しかも信頼
性が高いＥＬ表示素子を容易に得ることができ、実用上
優れた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を通用したＥＬ表示素子の要部断面図
、 第２図はこの発明の第１発光層における膜厚と輝度の関
係図、 第３図は従来のＥＬ表示素子の要部断面図、第４図はこ
の発明の詳細な説明するための電圧と輝度の関係図、 第５図はこの発明の詳細な説明するための動作時間と輝
度変化の関係図である。 第１図において １はガラス基板、 ２は透明電極、 ３と５は絶縁層、 ４は発光層、 ６は背面電極、 ７は防湿保ｔｌｉ層、 ４１は第１発光層、 ４２は第２発光層をそれぞれ示す。 第 図 千バシ令／）−列μ入） １１川の東ト嚇癲細 第２図 第 図 電氏（Ｖ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ＥＬ表示素子の発光層（４）を形成する工程に
   おいて、 薄い第１発光層（４１）を形成し、この第１発光層を５
   ００〜７００℃の熱処理を施した後、その上に第１発光
   層（４１）よりも厚膜の第２発光層（４２）を形成して
   、所定膜厚の発光層（４）を形成することを特徴とする
   ＥＬ表示素子の製造方法。
2. （２）　請求項１記載の第１発光層（４１）の膜厚を３
   ００〜３０００Åとしたことを特徴とするＥＬ表示素子
   の製造方法。