JPH08180974A

JPH08180974A - Ｅｌ素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08180974A
Application number: JP6338056A
Authority: JP
Inventors: Mika Yazawa; 美香矢沢; Tamotsu Hattori; 有服部; Masumi Arai; 真澄荒井; Nobue Ito; 信衛伊藤; Tadashi Hattori; 服部　　正
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】EL素子の透明電極において、補助電極を形成す
ることが困難な透明電極に対して、配線抵抗が確実に小
さくできる補助電極をより簡素に形成すること。【構成】補助電極21、61を下に先に形成することで、そ
の補助電極21、61は、透明電極2,6 の抵抗分布を補っ
て、透明電極2,6 にかかる電位を均一にし、発光層４に
かかる電界の分布をより均一にし、発光むらを抑制する
効果がある。また補助電極を下側に形成することは、上
側に形成するよりもコンタクトが確実となり、抵抗率が
改善される、という効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＥＬ素子およびその製
造方法に関し、特に、電極に低抵抗補助電極を有するＥ
Ｌ素子とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＥＬ表示器は、硫化亜鉛（ZnS)等
を母体とする蛍光体に電界をかけたとき発光する現象を
利用したもので、自発光型の平面ディスプレイとして注
目されている。発光色は発光層中に添加する発光中心元
素の種類によって様々に変えることができる。例えば、
発光母体を硫化亜鉛(ZnS) として、マンガン(Mn)を添加
した場合には黄橙色に、またフッ化テルビウム(TbF₃)、
塩化サマリウム(SmCl₃)、塩化ツリウム(TmCl₃) 、フッ
化プラセオジウム(PrF₃)を添加した場合には、それぞ
れ、緑色、赤色、青色、白色に発光する。図３は、従来
のＥＬ素子１０の断面構造を示したもので、絶縁性基板
であるガラス基板１上に光学的に透明な酸化インジウム
(In₂O₃) に錫(Sn)をドープした膜（ＩＴＯ）等から成る
第一透明電極２、五酸化タンタル(Ta₂O₅) 等から成る第
一絶縁層３、発光層４、第二絶縁層５及び第二透明電極
６を順次積層して形成されている。

【０００３】これらの透明電極は、充分に低抵抗とはい
えず、特にマトリクス配置の場合のストライプ状の電極
などでは、接続用端子電極が端部にあるため、透明電極
の反対側の端部に至るまでに電圧降下が生じて、発光層
にかかる電界が不均一になり、発光輝度にむらが生じる
という問題がある。そのため従来技術の特開平5-299177
号公報では、画素の周囲の電極上に補助電極を設けるこ
とが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
透明電極が酸化亜鉛(ZnO) の場合、アルミニウムによっ
て補助電極をこの酸化亜鉛(ZnO) の上に形成しようとす
ると、酸化亜鉛(ZnO) の透明電極層が溶解するなどで不
具合が生じることが判明した。すなわち、透明電極の材
質によっては、このような補助電極を上に形成すること
が困難である。つまり酸化亜鉛(ZnO) の上にアルミ補助
電極を形成しようとするならば、複雑な工程を経て形成
することになる。

【０００５】また、アルミは酸化されやすく、ＩＴＯ電
極や酸化亜鉛(ZnO) 電極に直接接するように形成する場
合に、酸化物を界面に形成して、電気的接触性が悪くな
る傾向を持つ。従って、取扱いが容易でコストメリット
の大きい金属材料がそのままでは用いられないという問
題がある。さらに、透明電極は多結晶体である場合が多
く、膜表面の凹凸が大きいため、この上側に補助電極を
形成した場合には、接触抵抗が小さくなりにくいという
問題がある。

【０００６】従って本発明の目的は、ＥＬ素子の透明電
極において、補助電極を形成することが困難な透明電極
に対して、配線抵抗が確実に小さくできる補助電極をよ
り簡素に形成することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、端部に接続用端子電極を具備した、
少なくとも一方が透明な電極群を有し、該電極群の間
に、第一絶縁層、発光層、第二絶縁層を挟んで、これら
が絶縁性基板上に形成されたＥＬ素子において、前記絶
縁性基板上および前記第二絶縁層上の少なくとも何れか
一方に設けられた透明電極に沿った低抵抗な補助電極を
有し、前記絶縁性基板に近い側から、前記補助電極、前
記透明電極の順に配設したことである。関連する構成は
加えて、前記低抵抗な補助電極が、前記透明電極より耐
酸性の強い材料から構成されていることである。あるい
はまた、前記補助電極が前記透明電極の長手方向に二本
配設され、かつ該透明電極の幅方向の端部より内側に配
設されていることである。あるいは、前記補助電極が、
配設される前記透明電極の長手方向に二本配設され、か
つ二本の補助電極間を非発光部分において電気的に接続
されたことを特徴とする。

【０００８】また別の構成は、端部に接続用端子電極を
具備した、少なくとも一方が透明な電極群間に、第一絶
縁層、発光層、第二絶縁層を挟んで、これらが絶縁性基
板上に形成したＥＬ素子において、前記透明電極と同一
面内で、かつ前記透明電極の配線間にて前記透明電極と
微小間隔を設けて平行で低抵抗な補助電極が配設され、
かつ前記透明電極と非発光部分領域で電気的に接続され
ていることである。

【０００９】また上記の構成に関連する発明の構成は、
前記透明電極が、酸化物系透明導電膜であることを特徴
としたり、あるいは前記補助電極が、隣接する前記透明
電極より抵抗率の低い金属電極であることを特徴とす
る。さらに特徴ある構成としては、前記接続用端子電極
と前記補助電極とが同一材料であることや、あるいはま
た、前補助電極が、抵抗が低い低抵抗金属電極あるいは
前記低抵抗金属電極と該低抵抗金属電極の酸化防止層と
の積層膜で構成されていることである。

【００１０】さらに特徴ある構成としては、前記透明電
極と前記補助電極との接触抵抗が 1×10^-3Ωcm以下とな
っていることや、あるいは、前記補助電極の幅が５０μ
ｍ以下、１μｍ以上であることも特徴ある構成である。

【００１１】その他に特徴ある構成として、前記第二絶
縁層上に設けられた透明電極が、酸化亜鉛(ZnO) を主成
分とする材料となっていること、あるいは、前記補助電
極が前記透明電極のうち第二絶縁層上に設けられた透明
電極にのみ配設されていることである。

【００１２】製造方法としての構成は、端部に接続用端
子電極を具備させ、少なくとも一方が透明である一対の
電極間に、第一絶縁層、発光層、第二絶縁層を挟んで絶
縁性基板上に形成させるＥＬ素子の製造方法において、
前記透明電極の配置箇所に対応させて耐酸性の強い低抵
抗材料で補助電極をパターン配設する補助電極形成工程
と、その後、前記低抵抗材料より耐酸性の弱い透明電極
材料を形成した後、所望の形状にパターニングする透明
電極形成工程と、その後、熱処理を施す熱処理工程を有
することを特徴とする。

【００１３】

【作用】透明電極より先に下側に形成した低抵抗の補助
電極は、透明電極を上に形成しても確実に電気的接触が
形成されて、透明電極の電圧降下を補う。補助電極が、
前記透明電極の長手方向に二本配設され、かつ該透明電
極の幅方向の端部より内側に配設されていると、透明電
極形成時にエッチング液が侵入しない。請求項４の構成
では、補助電極が網の目の構成であることから、発光部
分で片側の低抵抗補助電極のラインが何らかの理由で途
切れても、電気的に接続された状態であるので、電圧降
下を発生させない。また非発光部分で電気的接触をとる
ので発光部分で生じやすいマイグレーションを抑制し、
電気的接触を劣化させない。請求項５の構成では、透明
電極の下ではなく横に補助電極を形成するので、補助電
極を厚く形成することができ、また側面だけでなく上部
もコンタクトをとることができ、抵抗値をさらに下げ
る。請求項９による構成は、酸化し易い金属材料を補助
電極として形成しても透明電極を電気的接触性良く形成
できる。また透明電極と補助電極との接触抵抗が１×10
^-3Ωcm以下であるため、ほぼ透明電極が均一化される。
補助電極の幅が50μｍ以下であるため、目視ではその存
在が確認できず、補助電極の存在を意識させない。

【００１４】

【発明の効果】補助電極を下に先に形成することで、そ
の補助電極は、透明電極の抵抗分布を補って、電極にか
かる電位を均一にし、発光層にかかる電界の分布をより
均一にする効果がある。また補助電極を下側に形成する
ことで、上側に形成するよりもコンタクトが確実になり
抵抗率が改善されるという効果を有する。請求項２の構
成では、透明電極を形成する際に補助電極が破壊される
ことがない。請求項３の構成では、透明電極の内部に補
助電極が配設されることで、溶液侵入を生じさせず、確
実に形成できる利点がある。請求項４の構成では、一部
の断線が発生したとしても電気的接触が保たれるため、
透明電極の電位分布発生を防ぐ。請求項５の構成では、
補助電極の断面積を大きくでき、接触部分においても、
離れた補助電極の上側に透明電極の一部を覆うので、単
に透明電極の横側に配置させるよりも確実にコンタクト
が取れ、抵抗率をさらに下げ、透明電極の電位分布をよ
り均一化する。また透明電極の外側に補助電極を位置さ
せるので、発光領域を狭めることなく、開口率を下げな
い。

【００１５】請求項７の構成では、透明電極の電圧分布
が発生することを防ぐ効果が顕著である。請求項８の構
成では、補助電極と端子電極とが同一の工程で形成でき
る利点がある。請求項９の構成では酸化防止膜のために
透明電極と補助電極との電気的接触が悪化することなく
維持される利点がある。また請求項１０の構成では、安
定して均一な電位分布を透明電極に与える。請求項１１
の構成では補助電極の存在を意識させることなく表示で
きる。そして請求項１３の構成のように、透明電極のう
ち第二絶縁層上に設けられた透明電極にのみ配設されて
いると、第一補助電極を形成する工程が省ける。また請
求項１４の製造方法の構成により、表示むらのない発光
をするＥＬ素子を形成でき、発光輝度の面内分布を改善
し、大面積化への対応を可能にする。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１(a) は、透明電極を形成する場合に補助電
極を透明電極の下部に形成したＥＬ素子１００の模式的
構成断面図で、図１(b) のA-A 断面に相当する断面図で
ある。

【００１７】このＥＬ素子１００は、ガラス基板１の上
に、第一透明電極２に対する第一補助電極２１が形成さ
れて、その上に酸化物系透明導電膜であるＩＴＯから成
る第一透明電極２が形成されている。そして、酸化シリ
コン(SiO₂)等からなる透明な第一絶縁層３、硫化亜鉛(Z
nS) にマンガン(Mn)を添加した発光層４、第一絶縁層と
同じ材料の第二絶縁層５が順次成膜されている。その上
に、第二透明電極６に対する第二補助電極６１が形成し
てあり、その上に酸化亜鉛(ZnO) から成る第二透明電極
６が形成してある。第二透明電極６もストライプ状に形
成されて、やはりストライプ状の第一透明電極２とでマ
トリクス構成となっている。従って発光は、第一透明電
極２と第二透明電極６とがクロスする領域の発光層４か
ら光が放射される。

【００１８】また、図１(b) に示すように、第二補助電
極６１は第二透明電極６の両サイドの下側に形成されて
おり、さらに二つの透明電極がクロスしていない領域
で、両サイドの補助電極ラインどうしを同じ補助電極材
料で短絡して電気的接続をとっている。従って発光部分
は丁度補助電極６１の窓の部分になる。このため、透明
電極がクロスする発光領域に接する所で一か所第二補助
電極６１が断線を起こしたとしても、両サイドの配線が
つながっているため、電気的には同電位を保つ。第一透
明電極２と第二透明電極６とがクロスする領域の周囲が
このように第一補助電極２１と第二補助電極６１とが囲
っているので、発光層４に対する電位は均一に分布する
ようになる。この電気的接続の幅は自由にでき、図１
(b) では比較的大幅な構成として示してあるが、実際に
は、補助電極６１のライン６１Ａ部分の幅とほぼ同一が
好ましい。

【００１９】補助電極６１は、構造上、第二透明電極６
に直接接触するため、例えば補助電極材料が特にアルミ
である時、アルミは酸化されやすい性質を有するため、
第二透明電極が酸素(O₂)を含む構成であることから、第
二透明電極６を形成する際に酸化物が形成されることが
ある。つまり、補助電極と透明電極との間に絶縁膜が生
じることがある。従ってそれを防ぐために、補助電極６
１の上に酸化防止膜６２を形成してもよい。それで第二
透明電極とのコンタクトが確実になる。

【００２０】次に、前述のＥＬ素子１００の製造方法に
ついて述べる。 (a) まず、ガラス基板１上にアルミからなる第一補助電
極２１を、蒸着法などで所定のパターンに形成する。続
いてその上にＩＴＯから成る第一透明電極２をスパッタ
法で形成する。具体的には、ＩＴＯをターゲットとし、
スパッタガスとしてアルゴン(Ar)ガスを導入し、成膜圧
力を1.0Pa に保って、ガラス基板１を300℃に加熱して
スパッタリングパワーを1.5kW の出力で成膜する。 (b) 次に、第一絶縁層３を、高周波スパッタ法により成
膜する。具体的にはシリコン(Si)をターゲットにし、ス
パッタガスとしてアルゴン(Ar)、酸素(O₂)、窒素(N₂)ガ
スの混合ガスを導入し、0.5Pa の圧力で、基板１を300
℃に加熱し、3kWの高周波電力で成膜する。 (c) 次に、発光層４を電子ビーム蒸着法により成膜す
る。ここでは具体的には、硫化亜鉛(ZnS) にマンガン(M
n)を添加したペレットを蒸着材とし、基板１を200℃に
加熱して、電子ビーム蒸着を行う。 (d) 次に、真空中において、500 ℃、３時間、熱処理を
加え、発光層４の結晶性を向上させる。 (e) 次に、第二絶縁層５を高周波スパッタ法により成膜
する。具体的には第一絶縁層３と同様な方法で成膜す
る。 (f) 次に、第二透明電極を形成する所定の配置に、第二
補助電極６１をアルミでパターン形成し、その上に酸化
防止膜６２を薄く、銅(Cu)で形成しておく。 (g) そして第二透明電極６を、第二補助電極６１に被せ
る形で、イオンプレーティング法により成膜する。具体
的には、酸化亜鉛(ZnO) に酸化ガリワム(Ga₂O₃)を添加
したペレットを蒸着材とし、アルゴン(Ar)ガスを導入し
て0.04Paに保ち、基板１を 250℃に加熱して、40W の高
周波電力を印加して成膜する。 (h) 次に、上記(a) 〜(g) の工程により作成した素子の
全体を真空中において、250℃、1.5 時間、熱処理を加
え、各層中に含まれる水分を脱水する。この工程によ
り、補助電極と透明電極との接触抵抗を低減できる。

【００２１】この構成では、透明電極６の下側に金属補
助電極６１が形成されるので、補助電極６１を透明電極
６の上側に形成する場合よりも、コンタクトがより確実
になる。それは、特に透明電極６の酸化亜鉛(ZnO) 層の
表面が、酸化亜鉛の多結晶性により凹凸があり、単純に
コンタクトを形成しにくい点があるためである。

【００２２】（第二実施例）図２(a) は、第二実施例の
補助電極構成を示すＥＬ素子２００の模式的構成断面図
で、この場合では、図２(b) に示すように、第二補助電
極６３が第二透明電極６の横に少し離れた位置に配置さ
れ、そして非発光領域（電極のクロスしていない領域）
６３’で第二透明電極６と電気的に接続されている。発
光部分では第二透明電極６に接触しないように離して形
成してある。なお、この構造は第二補助電極６３側のみ
としてある。それは、図２(a) に示すように、第二補助
電極６３の上に覆うように第二透明電極６が形成される
ため、構造的に段差が形成されるためである。

【００２３】第二補助電極６３は予定した発光領域とは
異なる領域、すなわち第二透明電極のストライプ状の電
極と電極との間に形成される。従って、第二透明電極６
の下に配置されないことから、第二補助電極６３の形成
厚さを厚くすることができ、第二補助電極６３自体の抵
抗率を下げることができる。第二補助電極６３の幅は、
目視できない程度の５０μｍ以下にする事が望ましい。
線幅が細すぎると却って抵抗率が上昇してしまうため、
最低でも１μｍ以上にすることが望ましい。

【００２４】また従来、特開昭54-47595号公報、特開昭
60-95889号公報、特開昭60-131797号公報に開示されて
いるように、透明電極の側面に接触して補助電極を形成
していた場合があるが、実際には、側面のみの電気的接
触では透明電極の膜厚が薄いため、抵抗率がかなり残っ
た欠点があった。それに対し本発明の場合では、非発光
部分で第二補助電極６３の上面および側面で第二透明電
極６とコンタクトをとることになるので、充分抵抗率が
下がる。

【００２５】この構造の利点として、不透明な補助電極
が、発光領域である透明電極の領域を占めないので、表
示の開口率を低下させない。なお、この構造の製造方法
は第一実施例と同様であるので、説明は省略する。

【００２６】（第三実施例）また、第一実施例の変形例
として、図３に示すような構成も同様の効果がある。す
なわち、補助電極６４が、酸化亜鉛(ZnO) 製の第二透明
電極６の下側内部に形成されている。第一透明電極２
は、ここではＩＴＯで形成してあり、酸化亜鉛(ZnO) に
比べて抵抗値が小さいため、第一補助電極を設けない。
従って、補助電極を形成する工程が少なくて済み、コス
トも低減できる。

【００２７】さらに、第二透明電極６に形成した補助電
極６４は、第二透明電極６の端部（図３(a) の６ｓ）よ
り所定の幅だけ内側に配設させている。これは、補助電
極が透明電極の端部６ｓから露出した場合を想定する
と、透明電極形成時のエッチングの際に、露出した補助
電極６４と第二透明電極６との隙間からエッチング液等
が透明電極内部に侵入し、透明電極が溶出して、透明電
極の線幅が減少して抵抗上昇を招くことがあり得るため
である。図３の構成であれば、そのようなことは生じな
い。図３では補助電極６４の線幅５０μｍに対して、少
なくともその半分以上、２５μｍ以上になるよう内側に
して、エッチング液の侵入を確実に防止している。

【００２８】さらにまた、補助電極６４は第二透明電極
６の長手方向に、平行に二本配設され、図１の如くに非
発光部分で両者を接続してはいない。そのためパネルの
透光性が向上する。しかし、より均一な電位分布を得る
ために、補助電極ラインどうしを非発光部分で接続して
も良い。この構造の製造方法も第一実施例と同様である
ので、説明は省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例のＥＬ素子の模式的構成断面図。

【図２】第二実施例のＥＬ素子の模式的構成断面図。

【図３】第三実施例のＥＬ素子の模式的構成断面図。

【図４】従来のＥＬ素子の構成を示す模式的構成断面
図。

【符号の説明】

１００、２００、３００ＥＬ素子（本発明）１０ＥＬ素子（従来構造）１ガラス基板２第一透明電極３第一絶縁層４発光層５第二絶縁層６第二透明電極２１第一補助電極６１、６３、６４第二補助電極６２酸化防止膜６３’第二補助電極の非発光領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤信衛愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者服部正愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端部に接続用端子電極を具備した、少なく
とも一方が透明な電極群を有し、該電極群の間に、第一
絶縁層、発光層、第二絶縁層を挟んで、これらが絶縁性
基板上に形成されたＥＬ素子において、前記絶縁性基板上および前記第二絶縁層上の少なくとも
何れか一方に設けられた透明電極に沿った低抵抗な補助
電極を有し、前記絶縁性基板に近い側から、前記補助電
極、前記透明電極の順に配設したことを特徴とするＥＬ
素子。
【請求項２】前記低抵抗な補助電極が、前記透明電極よ
り耐酸性の強い材料から構成されていることを特徴とす
る請求項１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】前記補助電極が、前記透明電極の長手方向
に二本配設され、かつ該透明電極の幅方向の端部より内
側に配設されていることを特徴とする請求項１または２
に記載のＥＬ素子。
【請求項４】前記補助電極は、配設される前記透明電極
の長手方向に二本配設され、かつ二本の補助電極間を非
発光部分において電気的に接続したことを特徴とする請
求項１乃至３に記載のＥＬ素子。
【請求項５】端部に接続用端子電極を具備した、少なく
とも一方が透明な電極群間に、第一絶縁層、発光層、第
二絶縁層を挟んで、これらが絶縁性基板上に形成したＥ
Ｌ素子において、前記透明電極と同一面内で、かつ前記透明電極の配線間
にて前記透明電極と微小間隔を設けて平行で低抵抗な補
助電極が配設され、かつ前記透明電極と非発光部分領域
で電気的に接続されていることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項６】前記透明電極は、酸化物系透明導電膜であ
ることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のＥ
Ｌ素子。
【請求項７】前記補助電極は、隣接する前記透明電極よ
り抵抗率の低い金属電極であることを特徴とする請求項
１乃至６いずれかに記載のＥＬ素子。
【請求項８】前記接続用端子電極と前記補助電極とが同
一材料であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか
に記載のＥＬ素子。
【請求項９】前補助電極は、抵抗が低い低抵抗金属電
極、あるいは前記低抵抗金属電極と該低抵抗金属電極の
酸化防止層との積層膜で構成されていることを特徴とす
る請求項１乃至８いずれかに記載のＥＬ素子。
【請求項１０】前記透明電極と前記補助電極との接触抵
抗が 1×10^-3Ωcm以下であることを特徴とする請求項１
乃至９いずれかに記載のＥＬ素子。
【請求項１１】前記補助電極の幅が５０μｍ以下、１μ
ｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至１０いずれ
かに記載のＥＬ素子。
【請求項１２】前記第二絶縁層上に設けられた透明電極
が、酸化亜鉛(ZnO) を主成分とする材料であることを特
徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載のＥＬ素子。
【請求項１３】前記補助電極が、前記透明電極のうち第
二絶縁層上に設けられた透明電極にのみ配設されている
ことを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載のＥ
Ｌ素子。
【請求項１４】端部に接続用端子電極を具備させ、少な
くとも一方が透明である一対の電極間に、第一絶縁層、
発光層、第二絶縁層を挟んで絶縁性基板上に形成させる
ＥＬ素子の製造方法において、前記透明電極の配置箇所に対応させて耐酸性の強い低抵
抗材料で補助電極をパターン配設する補助電極形成工程
と、その後、前記低抵抗材料より耐酸性の弱い透明電極材料
を形成した後、所望の形状にパターニングする透明電極
形成工程と、その後、全体に対して熱処理を施す熱処理工程を有する
ことを特徴とするＥＬ素子の製造方法。