JPH0744074B2 - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、交流電界の印加によってEL（エレクトロ・ル
ミネッセンス）発光を生ずる薄膜EL素子に関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来の薄膜EL素子としては、例えば特許願昭和58年第19
128号に記載されているものがある。

第２図は、上記の薄膜EL素子の断面図である。

第２図において、ガラス基板１の上にIn₂O₃やSnO₂等の
透明導電膜２、Y₂O₃やSi₃N₄等の第１誘電体膜３、Mnを
微量含んだZnSからなる発光膜４及び上記第１誘電体膜
３と同様の材質からなる第２誘電体膜５が電子ビーム蒸
着或はスパッタリングによって順次積層され、これらの
２〜５によって透明多層膜100が形成されている。

なお、上記各部分の膜厚は、誘電体膜が5000Å程度、発
光膜が6000Å程度である。

さらに、第２誘電体膜５の上に質量膜厚が50〜300ÅのM
o膜からなる島状吸収体膜６が電子ビーム蒸着或はスパ
ッタリングによって形成されている。上記のMoは低反射
率の物質であり、それが島状に点在する構造を有する。

なお、この島状吸収体膜６は、島状構造をもつ他の金属
膜や半導体膜、例えばTa,Cr,Si等で代替することも可能
である。

さらに、島状吸収体膜６の上に500Å程度の膜厚をもっ
たAl₂O₃等の透明な誘電体膜７を形成する。この際、誘
電体膜７は島状構造のMoの上およびそのすきまを埋める
ように形成される。すなわち、誘電体膜７は点在するMo
の凹凸を埋めて平坦化する。さらにその上にAl等の金属
膜８を蒸着或はスパッタリングによって順次積層する。
この６〜８が黒色化背面電極200を形成している。

透明導電膜２と黒色化背面電極200とは、通常のフォト
リソグラフィによって適当な形状にパターン化されてい
る。

上記の素子において、透明導電膜２と黒色化背面電極20
0との間に交流電圧を印加し、発光膜４内の電界が１〜
２×10⁶V/cmに達すると、上記２つの電極に挟まれた部
分が発光し、前記のパターン化された形状を発光表示す
る。

従って、第１及び第２の誘電体膜としては、誘電率の大
きな物質を用いることが望ましい。

なお、第２図の素子においては、前記のごとく黒色化背
面電極200を用いているので、透明多層膜100を通って侵
入した外来光が島状吸収体膜６及び透明誘電体膜７によ
って吸収される。すなわち、外来光の一部は島状吸収体
膜６に点在するMoのすきまから透明誘電体膜７に侵入
し、金属膜８と上記Moとの間で反射を繰返し、反射する
度に減衰する。また、点在するMoに直接当った外来光
は、低反射率のMoに吸収されて減衰する。上記のように
繰返しの反射を利用して何度も光を吸収する構造とした
ことにより、反射率を大幅に低下させることが出来る。
したがって背面電極としてAl等の高反射率の金属を用い
た素子に比べて、明るい環境下におけるコントラストが
大幅に改善されている。

又、高照度環境下において表示コントラストを高く保つ
素子としては、例えば第３図に示す構造を有する素子も
提案されている（公開特許公報昭和54年第104788号）。

第３図の素子は、第２誘電体膜５の上にITO（In₂O₃に数
％のSnO₂を添加したもの）又はIn₂O₃やSnO₂からなる透
明導電膜300を厚さ約2000Å形成し、更にその後方に黒
色背景板10を設けたものであり、透明多層膜100を構成
する部分１〜５は前記第２図と同様である。

第３図の素子においては、各構成膜が全て透明な膜で構
成されているため、ガラス基板１の後方から入射する外
来光は透明な各層を通た抜けて黒色背景板10に吸収さ
れ、外来光の強さには殆ど関係なく高いコントラストを
得ることが出来る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記第２図及び第３図の素子において
は、次のごとき問題がある。

まず、第２図の素子においては、島状吸収体膜６と金属
膜８との間に透明誘電体膜７（Al₂O₃）を設けているた
め、駆動電圧が約５％上昇し、そのため駆動素子の耐圧
を高くする必要があるので駆動回路の製造コストが増加
するという問題がある。

又、透明誘電体膜７は、それ自身非常に薄いものであ
り、かつ、凹凸の大きい島状吸収体膜６の上に形成され
るため、誘電特性が極めて不安定で絶縁破壊を起こし易
く、そのため製造時の歩留りが悪くなるという問題があ
る。

一方、第３図の素子においては、透明導電膜300の上に
金属膜が設けられておらず、透明導電膜300自体が電極
になるものであるから、電極として必要な低抵抗を実現
するには膜厚をかなり厚くする必要があり、しかも充分
な透明度を持つことが必要とされる。

このような透明導電膜を形成するには、１〜５の透明多
層膜100を形成した基板を製造時に200℃以上、好ましく
は300℃程度に保つ必要があり、そのため、透明多層膜1
00の各膜１〜５の熱膨脹係数の差によるクラックや膜剥
離が発生し、歩留りが低下してしまうという問題があ
る。

又、厚いITO等のパターン形成のためのエッチングにお
いては、HCl等の酸を用いる必要があるが、発光膜４は
酸に非常に弱く、第２誘電体膜５のピンホール等の欠陥
を通して酸が侵入すると、発光膜４が溶解し、やはり歩
留りが低下する原因となる。

本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決すること
を目的とするものである。

〔問題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため本発明においては、黒色化背
面電極を島状吸収体膜と透明導電膜と金属膜とからなる
多層薄膜で形成することにより、駆動電圧の上昇を防
ぎ、しかも製造も容易で歩留りを向上させることが出来
るように構成している。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の一実施例の断面図であり、第２図と
同符号は同一物を示す。

第１図の実施例において、黒色化背面電極400は、島状
吸収体膜６と透明導電膜11と金属膜８との積層構造で構
成されている。

第１図の素子を製造する際には、例えば第２誘電体膜５
の上に質量膜厚が50〜300ÅのMo膜からなる島状吸収体
膜６を電子ビーム蒸着或はスパッタリングによって形成
し、その上にITO等の透明導電膜11を100〜1000Åの厚さ
に形成し、更にその上にAl等の金属膜８を蒸着或はスパ
ッタリングによって形成する。なお、上記の構造は、前
記第２図の従来例における透明誘電体膜７の代わりに透
明導電膜11を用いたものであり、その他の構造は図２と
同様である。

なお、島状吸収体膜６は、他の金属膜や半導体膜、例え
ばTa、Cr等で代替することも可能である。

又、透明導電膜11としては、ITOの他にIn₂O₃やSnO₂、或
はSi等の半導体に不純物をドープして導電性を持たせた
ものを用いることが出来る。

次に、作用を説明する。

外部から透明多層膜100を通って入射してきた外来光
は、島状吸収体膜６及び透明導電膜11に吸収される。す
なわち、外来光の一部は島状吸収体膜６に点在するMoの
すきまから透明導電膜11に侵入し、金属膜８と上記Moと
の間で反射を繰返し、反射する度に減衰する。また、点
在するMoに直接当った外来光は、低反射率のMoに吸収さ
れて減衰する。上記のように繰返しの反射を利用して何
度も光を吸収する構造としたことにより、反射率を大幅
に低下させることが出来る。

そのため、外来光の反射がほとんどない黒色背面電極を
実現することが出来、表示コントラストの優れたELバネ
ルを提供することが出来る。

上記の作用は、前記第２図の従来素子と同様である。

しかし、前記第２図の従来素子においては、島状吸収体
膜６と金属膜８との間に透明誘電体膜７が設けられてい
たため、駆動電圧が上昇し、かつ絶縁破壊を起こし易い
という問題があったが、本実施例の場合には、島状吸収
体膜６と金属膜８との間に透明導電膜11を設けているの
で、島状吸収体膜６と金属膜８とは事実上同電位にな
り、従って上記のごとき駆動電圧の上昇や絶縁破壊を起
こし易いという問題を生ずるおそれがない。

又、前記第３図の従来例のように、透明導電膜300を単
独で電極として用いる場合には、膜厚を非常に厚くする
必要があるので、製造時に高温状態に保つ必要があるこ
とと、パターン形成のエッチングは酸によらなければな
らないという問題があったが、本実施例の場合には、金
属膜８と併用しているので、透明導電膜11の膜厚は第３
図の透明導電膜300の膜厚より非常に薄くすることが出
来る。

そのため、膜そのものの透明度が多少低下しても問題を
生じないので低い温度で膜を形成することが出来、又、
パターン形成についても膜厚が非常に薄いため、下層の
Moと一緒にアルカリエッチング液によって取り去ること
が出来る。

従って、前記第３図の従来素子のごとく製造時に高温に
保つための障害や酸を用いるための障害が生じるおそれ
がない。

なお、第１図の実施例においては、島状吸収体膜６と透
明導電膜11とがそれぞれ１層ずつ設けられている場合を
例示したが、それらを多層に積み重ねることによって光
吸収効果を更に増加させることも出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明においては、背面電極を島状
吸収体膜と透明導電膜と金属膜とからなる多層薄膜を形
成するように構成したことにより、優れた表示コストラ
ストが得られるという性能を損なうことなしに駆動電圧
の上昇を防ぐことが出来、駆動系を含めた薄膜EL表示シ
ステムのコストを低減することが出来ると共に、製造時
に高温下に保持する必要や酸を用いる必要がなくなるの
で、製造時の歩留りや信頼性をより向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図及び第３図
はそれぞれ従来素子の一例の断面図である。 符号の説明 １…ガラス基板、２…透明導電膜 ３…第１誘電体膜、４…発光膜 ５…第２誘電体膜、６…島状吸収体膜 ７…透明誘電体膜、８…金属膜 11…透明導電膜、100…透明多層膜 400…黒色化背面電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示側に配設された透明導電膜からなる前
   面電極と背面側に配設された背面電極との間に透明な発
   光層を形成してなる薄膜EL素子において、 上記発光層に近い方から順に、低反射率の微小物が島状
   に点在する構造の島状吸収体膜と、上記島状吸収体膜の
   上および上記微小物のすきま部分を埋めるように設けら
   れた透明導電膜との積層膜を少なくとも１層以上形成
   し、その外側に金属膜を設けた多層薄膜で、上記背面電
   極を形成したことを特徴とする薄膜EL素子。