JPH09167686A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
- Publication number
- JPH09167686A JPH09167686A JP7330025A JP33002595A JPH09167686A JP H09167686 A JPH09167686 A JP H09167686A JP 7330025 A JP7330025 A JP 7330025A JP 33002595 A JP33002595 A JP 33002595A JP H09167686 A JPH09167686 A JP H09167686A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting layer
- thin film
- substrate
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜ＥＬ素子の発光層にアルカリ土類金属硫
化物を用いる場合に、製造時のアニールプロセスにおい
て、発光層にクラックや剥離等が生じず、素子性能の優
れた薄型ＥＬ素子を提供する。 【解決手段】 薄膜ＥＬ素子は、透光性基板１の上に、
透明電極２、絶縁層３、発光層４、絶縁層５、背面電極
６の順で薄膜を積層してなる。この薄膜ＥＬ素子の発光
層の母体材料としてアルカリ土類金属硫化物のＳｒＳを
用いる場合、透光性基板１の熱膨張係数を８×１０-6／
℃〜１２×１０-6／℃の範囲に設定する。これにより、
アルカリ土類金属硫化物と透光性基板との熱膨張係数の
差に起因し、発生する応力を低減し、発光層４のクラッ
ク及び剥離の発生が防止される。
化物を用いる場合に、製造時のアニールプロセスにおい
て、発光層にクラックや剥離等が生じず、素子性能の優
れた薄型ＥＬ素子を提供する。 【解決手段】 薄膜ＥＬ素子は、透光性基板１の上に、
透明電極２、絶縁層３、発光層４、絶縁層５、背面電極
６の順で薄膜を積層してなる。この薄膜ＥＬ素子の発光
層の母体材料としてアルカリ土類金属硫化物のＳｒＳを
用いる場合、透光性基板１の熱膨張係数を８×１０-6／
℃〜１２×１０-6／℃の範囲に設定する。これにより、
アルカリ土類金属硫化物と透光性基板との熱膨張係数の
差に起因し、発生する応力を低減し、発光層４のクラッ
ク及び剥離の発生が防止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜ＥＬ素子に関
し、より詳細には、交流電圧を印加することによりエレ
クトロルミネセンスを呈する薄膜ＥＬ（エレクトロルミ
ネセンス）素子において、特に、ＥＬ素子の発光層の母
体材料としてアルカリ土類金属硫化物を用いたカラー薄
膜ＥＬ素子に関する。
し、より詳細には、交流電圧を印加することによりエレ
クトロルミネセンスを呈する薄膜ＥＬ（エレクトロルミ
ネセンス）素子において、特に、ＥＬ素子の発光層の母
体材料としてアルカリ土類金属硫化物を用いたカラー薄
膜ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄型ＥＬディスプレイ装置は、全体を固
体素子で構成でき、コントラストが高く、視認性に優れ
た自発光タイプの薄型ディスプレイとして、液晶ディス
プレイ装置では得られない特性を具備しているため、広
く研究が行われており、最近では、こうした薄型ＥＬデ
ィスプレイ装置のカラー化に関する研究が精力的に推進
されている。また、モノクロタイプの薄型ＥＬディスプ
レイは、その特性を生かしてＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａ
ｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用及びＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕ
ｔｏｍａｔｉｏｎ）用のディスプレイ装置として使用さ
れている。
体素子で構成でき、コントラストが高く、視認性に優れ
た自発光タイプの薄型ディスプレイとして、液晶ディス
プレイ装置では得られない特性を具備しているため、広
く研究が行われており、最近では、こうした薄型ＥＬデ
ィスプレイ装置のカラー化に関する研究が精力的に推進
されている。また、モノクロタイプの薄型ＥＬディスプ
レイは、その特性を生かしてＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａ
ｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用及びＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕ
ｔｏｍａｔｉｏｎ）用のディスプレイ装置として使用さ
れている。
【０００３】図４は、現在広く研究開発が行われている
２重絶縁構造が用いられた薄膜ＥＬ素子の断面構造図で
ある。このＥＬ素子は、ガラス等の透光性基板１の上に
透明ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）電極
２が形成され、次に、その上には、下部絶縁層３が積層
される。更に、その上に、発光層４が成膜され、更に、
その上に、上部絶縁層５が積層される。最後に、背面電
極としてＡｌ電極６が形成されている。このＩＴＯ電極
２及びＡｌ電極６のからなる一対の電極間に交流電圧を
印加することにより発光層４が発光し、表示が可能とな
る。
２重絶縁構造が用いられた薄膜ＥＬ素子の断面構造図で
ある。このＥＬ素子は、ガラス等の透光性基板１の上に
透明ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）電極
２が形成され、次に、その上には、下部絶縁層３が積層
される。更に、その上に、発光層４が成膜され、更に、
その上に、上部絶縁層５が積層される。最後に、背面電
極としてＡｌ電極６が形成されている。このＩＴＯ電極
２及びＡｌ電極６のからなる一対の電極間に交流電圧を
印加することにより発光層４が発光し、表示が可能とな
る。
【０００４】この薄膜ＥＬ素子における絶縁層３，５の
材料としては、ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ
5，ＰｂＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3等が用いられており、Ｅ
Ｌ素子の駆動電圧の低電圧化や信頼性の改善を目的とし
て、これら絶縁層の開発も盛んに行われている。前述の
カラー化に関する研究においては、発光層４の母体材料
と発光センタの組み合わせにより異なる発光色を得る内
容のものが多く、ＬＵＭＯＣＥＮ構造素子(LUminescenc
e from MOleculer CENter):E.W.chase et al.;J.Appl.P
hys. 40,2512(1969)として、母体材料としてＺｎＳを、
発光センタとして希土類元素を用いることにより、例え
ば、母体材料としてＺｎＳを、発光センタとしてＳｍを
（以下、「母体材料：発光センタ」と表記する。）で赤
橙色、ＺｎＳ：Ｔｂで緑色、ＺｎＳ：Ｔｍで青色等の発
光色が得られる。また、母体材料として、ＺｎＳの代わ
りに、螢光体材料として研究されてきたアルカリ土類金
属硫化物（ＣａＳ，ＳｒＳ等）をＥＬ素子の発光層材料
に適用する検討が行われている。(Digest 1977 S.I.D.
International Symposoium <Soc. inf. Display>,Los A
ngeles,(1977),88、特公昭63-46117号公報)。
材料としては、ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ
5，ＰｂＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3等が用いられており、Ｅ
Ｌ素子の駆動電圧の低電圧化や信頼性の改善を目的とし
て、これら絶縁層の開発も盛んに行われている。前述の
カラー化に関する研究においては、発光層４の母体材料
と発光センタの組み合わせにより異なる発光色を得る内
容のものが多く、ＬＵＭＯＣＥＮ構造素子(LUminescenc
e from MOleculer CENter):E.W.chase et al.;J.Appl.P
hys. 40,2512(1969)として、母体材料としてＺｎＳを、
発光センタとして希土類元素を用いることにより、例え
ば、母体材料としてＺｎＳを、発光センタとしてＳｍを
（以下、「母体材料：発光センタ」と表記する。）で赤
橙色、ＺｎＳ：Ｔｂで緑色、ＺｎＳ：Ｔｍで青色等の発
光色が得られる。また、母体材料として、ＺｎＳの代わ
りに、螢光体材料として研究されてきたアルカリ土類金
属硫化物（ＣａＳ，ＳｒＳ等）をＥＬ素子の発光層材料
に適用する検討が行われている。(Digest 1977 S.I.D.
International Symposoium <Soc. inf. Display>,Los A
ngeles,(1977),88、特公昭63-46117号公報)。
【０００５】一方、この薄膜ＥＬ素子の製造プロセスに
おいて、発光層４の薄膜の結晶性を改善し、且つ、発光
層の発光母体材料中の発光センタを均一に分布させ発光
効率を向上させるためには、アニールが必要となること
が知られている。そして、カラーＥＬ素子の開発を進め
るに際し、ＣａＳやＳｒＳ等のアルカリ土類金属硫化物
を図４に示した２重絶縁構造ＥＬ素子の発光層４に適用
した場合、アニール後に発光層の膜全面にクラックが発
生し、アニール条件によっては、面剥離が発生すること
が判明した。剥離が発生した場合には素子化が困難とな
り論外であるが、クラックが発生した場合にも大きなク
ラックがあると、背面電極６をストライプ状にパターニ
ング形成する際に、エッチング液がクラックを通して発
光層４内に侵入し、発光層４を変質させるため、電圧の
印加時に絶縁破壊が多発し信頼性が著しく低下する。
おいて、発光層４の薄膜の結晶性を改善し、且つ、発光
層の発光母体材料中の発光センタを均一に分布させ発光
効率を向上させるためには、アニールが必要となること
が知られている。そして、カラーＥＬ素子の開発を進め
るに際し、ＣａＳやＳｒＳ等のアルカリ土類金属硫化物
を図４に示した２重絶縁構造ＥＬ素子の発光層４に適用
した場合、アニール後に発光層の膜全面にクラックが発
生し、アニール条件によっては、面剥離が発生すること
が判明した。剥離が発生した場合には素子化が困難とな
り論外であるが、クラックが発生した場合にも大きなク
ラックがあると、背面電極６をストライプ状にパターニ
ング形成する際に、エッチング液がクラックを通して発
光層４内に侵入し、発光層４を変質させるため、電圧の
印加時に絶縁破壊が多発し信頼性が著しく低下する。
【０００６】薄膜ＥＬ素子は、一般に透光性基板である
ガラス基板上に形成される。ＥＬ用ガラス基板として
は、発光層のアニールプロセス（〜６００℃）を考慮し
て高耐熱性のものが用いられ、且つ、高電界動作の安定
化を図るために、無アルカリガラスが使用されている。
しかし、このガラス基板は、熱膨張係数が４×１０-6／
℃〜５×１０-6／℃であり、アルカリ土類金属硫化物発
光層との組み合わせにおいて、クラック及び剥離の発生
が避けられない。
ガラス基板上に形成される。ＥＬ用ガラス基板として
は、発光層のアニールプロセス（〜６００℃）を考慮し
て高耐熱性のものが用いられ、且つ、高電界動作の安定
化を図るために、無アルカリガラスが使用されている。
しかし、このガラス基板は、熱膨張係数が４×１０-6／
℃〜５×１０-6／℃であり、アルカリ土類金属硫化物発
光層との組み合わせにおいて、クラック及び剥離の発生
が避けられない。
【０００７】一方、低コスト化の観点から、基板コスト
の安いソーダガラスをＥＬ素子用ガラス基板として用い
ることが提案されている（特公昭５７−２８１９８号公
報参照）。このソーダガラスの熱膨張係数は、８×１０
-6／℃〜１０×１０-6／℃であるが、かかる熱膨張係数
をもつ基板とアルカリ土類金属硫化物の発光層材料との
組み合わせに関する提案は、これまでになされていな
い。
の安いソーダガラスをＥＬ素子用ガラス基板として用い
ることが提案されている（特公昭５７−２８１９８号公
報参照）。このソーダガラスの熱膨張係数は、８×１０
-6／℃〜１０×１０-6／℃であるが、かかる熱膨張係数
をもつ基板とアルカリ土類金属硫化物の発光層材料との
組み合わせに関する提案は、これまでになされていな
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、薄型ＥＬ素子の発光層
に、カラー化に有望なアルカリ土類金属硫化物を用いる
場合に、製造時のアニールプロセスにおいて、該発光層
にクラックや剥離が生じることがなく製品としての素子
性能も優れた薄型ＥＬ素子を提供することをその課題と
する。
き実情に鑑みてなされたもので、薄型ＥＬ素子の発光層
に、カラー化に有望なアルカリ土類金属硫化物を用いる
場合に、製造時のアニールプロセスにおいて、該発光層
にクラックや剥離が生じることがなく製品としての素子
性能も優れた薄型ＥＬ素子を提供することをその課題と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一対
の電極間に、母体材料に発光センタを添加混合した材料
からなる発光層を挟持してなる発光構造部を基板上に形
成する薄膜ＥＬ素子において、前記発光層の母体材料と
して少なくとも一種類以上のアルカリ土類金属硫化物を
用い、且つ、前記基板の熱膨張係数を８×１０-6／℃〜
１２×１０-6／℃の範囲とし、もって薄型ＥＬ素子の発
光色のカラー化に有望な発光層材料であるＣａＳ，Ｓｒ
Ｓ等のアルカリ土類金属硫化物を用いたＥＬ素子の製造
プロセスにおいて、発光層の剥離発生の原因となるよう
なクラックが生じないようにしたものである。
の電極間に、母体材料に発光センタを添加混合した材料
からなる発光層を挟持してなる発光構造部を基板上に形
成する薄膜ＥＬ素子において、前記発光層の母体材料と
して少なくとも一種類以上のアルカリ土類金属硫化物を
用い、且つ、前記基板の熱膨張係数を８×１０-6／℃〜
１２×１０-6／℃の範囲とし、もって薄型ＥＬ素子の発
光色のカラー化に有望な発光層材料であるＣａＳ，Ｓｒ
Ｓ等のアルカリ土類金属硫化物を用いたＥＬ素子の製造
プロセスにおいて、発光層の剥離発生の原因となるよう
なクラックが生じないようにしたものである。
【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記少なくとも一種類以上のアルカリ土類金属硫化
物をＳｒＳとしたものである。
て、前記少なくとも一種類以上のアルカリ土類金属硫化
物をＳｒＳとしたものである。
【００１１】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記母体材料に添加混合される発光センタとしてＣ
ｅ2Ｓ3又はＣｅＮを用いたものである。
て、前記母体材料に添加混合される発光センタとしてＣ
ｅ2Ｓ3又はＣｅＮを用いたものである。
【００１２】請求項４の発明は、請求項２又は３の発明
において、前記発光層を多層にすべく、前記発光層に更
に付加される層の母体材料としてＣａＳ、又は、ＺｎＳ
のいずれか１つを選択するようにしたものである。
において、前記発光層を多層にすべく、前記発光層に更
に付加される層の母体材料としてＣａＳ、又は、ＺｎＳ
のいずれか１つを選択するようにしたものである。
【００１３】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、前記ＣａＳを母体材料とした場合に、該母体材料に
添加混合される発光センタとしてＥｕＳ又はＥｕＮを用
い、前記ＺｎＳを母体材料とした場合に、該母体材料に
添加混合される発光センタとしてＭｎを用いたものであ
る。
て、前記ＣａＳを母体材料とした場合に、該母体材料に
添加混合される発光センタとしてＥｕＳ又はＥｕＮを用
い、前記ＺｎＳを母体材料とした場合に、該母体材料に
添加混合される発光センタとしてＭｎを用いたものであ
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】まず、本発明の前提となるクラッ
クの発生原因について、本発明の薄膜ＥＬ素子の実施の
形態を示す前に解説する。上記したところのクラックの
発生原因について検討を行う中で、その原因の１つと考
えられるアルカリ土類金属硫化物のＳｒＳの熱膨張係数
の測定を行い、表の測定結果を得た。なお、測定には、
相対密度９２％、２０．７５×３．３１３ｍｍの角材を
使用した。
クの発生原因について、本発明の薄膜ＥＬ素子の実施の
形態を示す前に解説する。上記したところのクラックの
発生原因について検討を行う中で、その原因の１つと考
えられるアルカリ土類金属硫化物のＳｒＳの熱膨張係数
の測定を行い、表の測定結果を得た。なお、測定には、
相対密度９２％、２０．７５×３．３１３ｍｍの角材を
使用した。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１より、ＳｒＳの熱膨張係数は、１１×
１０-6／℃〜１４×１０-6／℃（１００℃〜６００℃の
温度範囲）であることが判る。この結果から、クラック
発生の主原因は、ＥＬパネル用の透光性基板として広く
用いられているＯＡ−２（日本電気硝子製）：熱膨張係
数；４．７×１０-6／℃、又は、＃７０５９（コーニン
グ社製）：熱膨張係数；４．６×１０-6／℃等のガラス
基板と発光層との熱膨張係数の差であるとする結論に至
った。以上の点に鑑み、本発明は、ＣａＳやＳｒＳ等の
アルカリ土類金属硫化物を薄膜ＥＬ素子の発光層材料に
用いる際に、薄膜ＥＬ素子を形成する透光性基板の材料
の適切な熱膨張係数を見出したものである。
１０-6／℃〜１４×１０-6／℃（１００℃〜６００℃の
温度範囲）であることが判る。この結果から、クラック
発生の主原因は、ＥＬパネル用の透光性基板として広く
用いられているＯＡ−２（日本電気硝子製）：熱膨張係
数；４．７×１０-6／℃、又は、＃７０５９（コーニン
グ社製）：熱膨張係数；４．６×１０-6／℃等のガラス
基板と発光層との熱膨張係数の差であるとする結論に至
った。以上の点に鑑み、本発明は、ＣａＳやＳｒＳ等の
アルカリ土類金属硫化物を薄膜ＥＬ素子の発光層材料に
用いる際に、薄膜ＥＬ素子を形成する透光性基板の材料
の適切な熱膨張係数を見出したものである。
【００１７】図１は、本発明による薄膜ＥＬ素子の一実
施形態を示す断面構造図である。図１は、透光性基板１
上にＩＴＯ電極２を２００〜３００ｎｍの厚さに形成
し、次に、その上に、下部絶縁層３としてＳｉＯ2（３
０〜５０ｎｍ）とＳｉＯＮ（１５０〜３００ｎｍ）の積
層膜が積層されている。その上に発光層４として、発光
母材にＳｒＳを用い、発光センタとしてＣｅ2Ｓ3または
ＣｅＮを０．１〜０．２ｍｏｌ％添加混合した粉末をペ
レット状に成型し、基板温度を５００℃に維持した基板
１上に電子ビーム蒸着法により０．８〜１．８μｍの厚
さに成膜する。更に、その上に、上部絶縁層５として、
ＳｉＯＮ（１００〜２００ｎｍ）とＳｉＯ2（３０〜５
０ｎｍ）の積層膜が積層されている。なお、発光層４の
薄膜の結晶性を改善し、且つ、発光センタを均一に分布
させ発光効率を向上させるために、５００℃〜６００℃
の温度で真空中２時間のアニールが行われる。そして最
後に、背面電極６としてＡｌ電極がエッチング工程によ
りストライプ状に形成され、薄膜ＥＬ素子が完成する。
施形態を示す断面構造図である。図１は、透光性基板１
上にＩＴＯ電極２を２００〜３００ｎｍの厚さに形成
し、次に、その上に、下部絶縁層３としてＳｉＯ2（３
０〜５０ｎｍ）とＳｉＯＮ（１５０〜３００ｎｍ）の積
層膜が積層されている。その上に発光層４として、発光
母材にＳｒＳを用い、発光センタとしてＣｅ2Ｓ3または
ＣｅＮを０．１〜０．２ｍｏｌ％添加混合した粉末をペ
レット状に成型し、基板温度を５００℃に維持した基板
１上に電子ビーム蒸着法により０．８〜１．８μｍの厚
さに成膜する。更に、その上に、上部絶縁層５として、
ＳｉＯＮ（１００〜２００ｎｍ）とＳｉＯ2（３０〜５
０ｎｍ）の積層膜が積層されている。なお、発光層４の
薄膜の結晶性を改善し、且つ、発光センタを均一に分布
させ発光効率を向上させるために、５００℃〜６００℃
の温度で真空中２時間のアニールが行われる。そして最
後に、背面電極６としてＡｌ電極がエッチング工程によ
りストライプ状に形成され、薄膜ＥＬ素子が完成する。
【００１８】一般に、薄膜ＥＬ素子の発光輝度は、発光
層の膜厚に依存し、膜厚が厚くなるにつれて輝度が向上
する。しかし、発光層膜厚を厚くするとＥＬ素子の駆動
電圧が高くなってしまうため駆動回路のコスト増が生じ
る。また、発光層膜厚に関連する事柄として、膜厚の増
加に伴って、膜中に内在する膜応力も増大しクラックの
発生が生じ易くなることが知られている。この実施形態
で作製した薄膜ＥＬ素子において、薄膜ＥＬ素子を形成
する基板１として熱膨張係数の異なる種々の基板と発光
層膜厚の組み合わせによる、発光層のアニール後の剥離
及びクラックの発生状況を比較検討した。表２は、アニ
ール後の剥離及びクラックの発生結果である。
層の膜厚に依存し、膜厚が厚くなるにつれて輝度が向上
する。しかし、発光層膜厚を厚くするとＥＬ素子の駆動
電圧が高くなってしまうため駆動回路のコスト増が生じ
る。また、発光層膜厚に関連する事柄として、膜厚の増
加に伴って、膜中に内在する膜応力も増大しクラックの
発生が生じ易くなることが知られている。この実施形態
で作製した薄膜ＥＬ素子において、薄膜ＥＬ素子を形成
する基板１として熱膨張係数の異なる種々の基板と発光
層膜厚の組み合わせによる、発光層のアニール後の剥離
及びクラックの発生状況を比較検討した。表２は、アニ
ール後の剥離及びクラックの発生結果である。
【００１９】
【表２】
【００２０】表２の結果から、ＳｒＳ発光層の発光輝度
及び駆動電圧の観点から望ましい膜厚である０．８〜
１．４μｍの膜厚範囲において、剥離等の発生を防止す
るためには、透光性基板材料の熱膨張係数が８．０×１
０-6／℃以上の透光性基板材料を組み合わせることが必
要となる。
及び駆動電圧の観点から望ましい膜厚である０．８〜
１．４μｍの膜厚範囲において、剥離等の発生を防止す
るためには、透光性基板材料の熱膨張係数が８．０×１
０-6／℃以上の透光性基板材料を組み合わせることが必
要となる。
【００２１】図２は、本発明による薄膜ＥＬ素子の他の
実施形態を示す断面構造図である。図２は、透光性基板
１上にＩＴＯ電極２を２００〜３００ｎｍの厚さに形成
し、次に、その上に、下部絶縁層３としてＳｉＯ2（３
０〜５０ｎｍ）とＳｉＯＮ（１５０〜３００ｎｍ）の積
層膜が積層されている。その上に発光層４として、発光
母材にＳｒＳを用い、発光センタとしてＣｅ2Ｓ3または
ＣｅＮを０．１〜０．２ｍｏｌ％添加混合した粉末をペ
レット状に成型し、基板温度を５００℃に維持した基板
１上に電子ビーム蒸着法により０．５〜０．８μｍの厚
さに成膜された発光層４ａと、更に、その上に、発光母
材にＣａＳを用い、発光センタとしてＥｕＳまたはＥｕ
Ｎを０．１〜０．２ｍｏｌ％添加混合した粉末をペレッ
ト状に成型し、基板温度を５００℃に維持した基板１上
に電子ビーム蒸着法により０．５〜０．８μｍの厚さに
成膜された発光層４ｂとを形成する。更に、その上に、
上部絶縁層５として、ＳｉＯＮ（１００〜２００ｎｍ）
とＳｉＯ2（３０〜５０ｎｍ）の積層膜が積層されてい
る。なお、発光層４の薄膜の結晶性を改善し、且つ、発
光センタを均一に分布させ発光効率を向上させるため、
５００℃〜６００℃の温度で真空中２時間のアニールが
行われる。そして最後に、背面電極６としてＡｌ電極が
エッチング工程によりストライプ状に形成され、薄膜Ｅ
Ｌ素子が完成する。
実施形態を示す断面構造図である。図２は、透光性基板
１上にＩＴＯ電極２を２００〜３００ｎｍの厚さに形成
し、次に、その上に、下部絶縁層３としてＳｉＯ2（３
０〜５０ｎｍ）とＳｉＯＮ（１５０〜３００ｎｍ）の積
層膜が積層されている。その上に発光層４として、発光
母材にＳｒＳを用い、発光センタとしてＣｅ2Ｓ3または
ＣｅＮを０．１〜０．２ｍｏｌ％添加混合した粉末をペ
レット状に成型し、基板温度を５００℃に維持した基板
１上に電子ビーム蒸着法により０．５〜０．８μｍの厚
さに成膜された発光層４ａと、更に、その上に、発光母
材にＣａＳを用い、発光センタとしてＥｕＳまたはＥｕ
Ｎを０．１〜０．２ｍｏｌ％添加混合した粉末をペレッ
ト状に成型し、基板温度を５００℃に維持した基板１上
に電子ビーム蒸着法により０．５〜０．８μｍの厚さに
成膜された発光層４ｂとを形成する。更に、その上に、
上部絶縁層５として、ＳｉＯＮ（１００〜２００ｎｍ）
とＳｉＯ2（３０〜５０ｎｍ）の積層膜が積層されてい
る。なお、発光層４の薄膜の結晶性を改善し、且つ、発
光センタを均一に分布させ発光効率を向上させるため、
５００℃〜６００℃の温度で真空中２時間のアニールが
行われる。そして最後に、背面電極６としてＡｌ電極が
エッチング工程によりストライプ状に形成され、薄膜Ｅ
Ｌ素子が完成する。
【００２２】作製した薄膜ＥＬ素子は、約４８０ｎｍに
ピーク波長を持つＳｒＳ：Ｃｅの発光色と約６５０ｎｍ
にピーク波長を持つＣａＳ：Ｅｕの発光色がほぼ補色の
関係にあるため白色発光が得られる。一般に、薄膜ＥＬ
素子の発光輝度は、発光層の膜厚に依存し、膜厚が厚く
なるにつれて輝度が向上する。しかし、発光層膜厚を厚
くするとＥＬ素子の駆動電圧が高くなってしまうため駆
動回路のコスト増が生じる。また、発光層膜厚に関連す
る事柄として、膜厚の増加に伴って、膜中に内在する膜
応力も増大しクラックの発生が生じ易くなることが知ら
れている。この実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子におい
て、薄膜ＥＬ素子を形成する基板１として熱膨張係数の
異なる種々の基板と発光層膜厚の組み合わせによる、発
光層のアニール後の剥離及びクラックの発生状況を比較
検討した。表３は、アニール後の剥離及びクラックの発
生結果である。
ピーク波長を持つＳｒＳ：Ｃｅの発光色と約６５０ｎｍ
にピーク波長を持つＣａＳ：Ｅｕの発光色がほぼ補色の
関係にあるため白色発光が得られる。一般に、薄膜ＥＬ
素子の発光輝度は、発光層の膜厚に依存し、膜厚が厚く
なるにつれて輝度が向上する。しかし、発光層膜厚を厚
くするとＥＬ素子の駆動電圧が高くなってしまうため駆
動回路のコスト増が生じる。また、発光層膜厚に関連す
る事柄として、膜厚の増加に伴って、膜中に内在する膜
応力も増大しクラックの発生が生じ易くなることが知ら
れている。この実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子におい
て、薄膜ＥＬ素子を形成する基板１として熱膨張係数の
異なる種々の基板と発光層膜厚の組み合わせによる、発
光層のアニール後の剥離及びクラックの発生状況を比較
検討した。表３は、アニール後の剥離及びクラックの発
生結果である。
【００２３】
【表３】
【００２４】表３に示した結果と表２に示した結果とを
比較すると、発光層４を２層の積層構造とした場合の方
（表３の方）が、同じ膜厚ではクラックが発生しやすい
傾向が認められた。表３の結果から、ＳｒＳ：ＣｅとＣ
ａＳ：Ｅｕとの積層発光層を用いた薄膜ＥＬ素子を形成
するための透光性基板材料として、発光輝度及び駆動電
圧の観点から望ましい膜厚である０．８〜１．４μｍの
膜厚範囲において、剥離等の発生を防止するためには、
透光性基板材料の熱膨張係数が８．０×１０-6／℃以上
の透光性基板材料を組み合わせることが必要となる。
比較すると、発光層４を２層の積層構造とした場合の方
（表３の方）が、同じ膜厚ではクラックが発生しやすい
傾向が認められた。表３の結果から、ＳｒＳ：ＣｅとＣ
ａＳ：Ｅｕとの積層発光層を用いた薄膜ＥＬ素子を形成
するための透光性基板材料として、発光輝度及び駆動電
圧の観点から望ましい膜厚である０．８〜１．４μｍの
膜厚範囲において、剥離等の発生を防止するためには、
透光性基板材料の熱膨張係数が８．０×１０-6／℃以上
の透光性基板材料を組み合わせることが必要となる。
【００２５】図３は、本発明による薄膜ＥＬ素子の更に
他の実施形態を示す断面構造図である。図３は、透光性
基板１上にＩＴＯ電極２を２００〜３００ｎｍの厚さに
形成し、次に、その上に、下部絶縁層３としてＳｉＯ2
（３０〜５０ｎｍ）とＳｉＯＮ（１５０〜３００ｎｍ）
の積層膜が積層されている。その上に発光層４として、
発光母材にＺｎＳを用い、発光センタとしてＭｎを０．
２〜０．４ｗｔ．％添加混合した粉末をペレット状に成
型し、基板温度を２５０℃に維持した基板１上に電子ビ
ーム蒸着法により０．３〜０．５μｍの厚さに成膜され
た発光層４ｃと、更に、その上に、発光母材にＳｒＳを
用い、発光センタとしてＣｅ2Ｓ3またはＣｅＮを０．１
〜０．２ｍｏｌ％添加混合した粉末をペレット状に成型
し、基板温度を５００℃に維持した基板１上に電子ビー
ム蒸着法により０．５〜０．９μｍの厚さに成膜された
発光層４ａとを形成する。更に、その上に、上部絶縁層
５として、ＳｉＯＮ（１００〜２００ｎｍ）とＳｉＯ2
（３０〜５０ｎｍ）の積層膜が積層されている。なお、
発光層４の薄膜の結晶性を改善し、且つ、発光センタを
均一に分布させ発光効率を向上させるため、５００℃〜
６００℃の温度で真空中２時間のアニールが行われる。
そして最後に、背面電極６としてＡｌ電極がエッチング
工程によりストライプ状に形成され、薄膜ＥＬ素子が完
成する。
他の実施形態を示す断面構造図である。図３は、透光性
基板１上にＩＴＯ電極２を２００〜３００ｎｍの厚さに
形成し、次に、その上に、下部絶縁層３としてＳｉＯ2
（３０〜５０ｎｍ）とＳｉＯＮ（１５０〜３００ｎｍ）
の積層膜が積層されている。その上に発光層４として、
発光母材にＺｎＳを用い、発光センタとしてＭｎを０．
２〜０．４ｗｔ．％添加混合した粉末をペレット状に成
型し、基板温度を２５０℃に維持した基板１上に電子ビ
ーム蒸着法により０．３〜０．５μｍの厚さに成膜され
た発光層４ｃと、更に、その上に、発光母材にＳｒＳを
用い、発光センタとしてＣｅ2Ｓ3またはＣｅＮを０．１
〜０．２ｍｏｌ％添加混合した粉末をペレット状に成型
し、基板温度を５００℃に維持した基板１上に電子ビー
ム蒸着法により０．５〜０．９μｍの厚さに成膜された
発光層４ａとを形成する。更に、その上に、上部絶縁層
５として、ＳｉＯＮ（１００〜２００ｎｍ）とＳｉＯ2
（３０〜５０ｎｍ）の積層膜が積層されている。なお、
発光層４の薄膜の結晶性を改善し、且つ、発光センタを
均一に分布させ発光効率を向上させるため、５００℃〜
６００℃の温度で真空中２時間のアニールが行われる。
そして最後に、背面電極６としてＡｌ電極がエッチング
工程によりストライプ状に形成され、薄膜ＥＬ素子が完
成する。
【００２６】作製した薄膜ＥＬ素子は、約４８０ｎｍに
ピーク波長を持つＳｒＳ：Ｃｅの発光色と約５８０ｎｍ
にピーク波長を持つＺｎＳ：Ｍｎの発光色がほぼ補色の
関係にあるため白色発光が得られる。一般に、薄膜ＥＬ
素子の発光輝度は、発光層の膜厚に依存し、膜厚が厚く
なるにつれて輝度が向上する。しかし、発光層膜厚を厚
くするとＥＬ素子の駆動電圧が高くなってしまうため駆
動回路のコスト増が生じる。また、発光層膜厚に関連す
る事柄として、膜厚の増加に伴って、膜中に内在する膜
応力も増大しクラックの発生が生じ易くなることが知ら
れている。この実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子におい
て、薄膜ＥＬ素子を形成する基板１として熱膨張係数の
異なる種々の基板と発光層膜厚の組み合わせによる、発
光層のアニール後の剥離及びクラックの発生状況を比較
検討した。表４は、アニール後の剥離及びクラックの発
生結果である。
ピーク波長を持つＳｒＳ：Ｃｅの発光色と約５８０ｎｍ
にピーク波長を持つＺｎＳ：Ｍｎの発光色がほぼ補色の
関係にあるため白色発光が得られる。一般に、薄膜ＥＬ
素子の発光輝度は、発光層の膜厚に依存し、膜厚が厚く
なるにつれて輝度が向上する。しかし、発光層膜厚を厚
くするとＥＬ素子の駆動電圧が高くなってしまうため駆
動回路のコスト増が生じる。また、発光層膜厚に関連す
る事柄として、膜厚の増加に伴って、膜中に内在する膜
応力も増大しクラックの発生が生じ易くなることが知ら
れている。この実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子におい
て、薄膜ＥＬ素子を形成する基板１として熱膨張係数の
異なる種々の基板と発光層膜厚の組み合わせによる、発
光層のアニール後の剥離及びクラックの発生状況を比較
検討した。表４は、アニール後の剥離及びクラックの発
生結果である。
【００２７】
【表４】
【００２８】表４に示した結果と表３に示した結果とを
比較すると、ＣａＳの代わりに発光層にＺｎＳを用いた
積層構造とした場合の方（表４の方）が、同じ膜厚では
クラックが発生しやすい傾向が認められた。この理由と
して、ＺｎＳの熱膨張係数が６×１０-6／℃〜７×１０
-6／℃と、アルカリ土類金属硫化物であるＣａＳに比べ
て小さいため、発光層のＳｒＳとの熱膨張率の差に伴う
応力の増大が生じたためと考えられる。表４の結果か
ら、ＺｎＳ：ＭｎとＳｒＳ：Ｃｅとの積層発光層を用い
た薄膜ＥＬ素子を形成するため透光性基板材料として、
発光輝度及び駆動電圧の観点から望ましい膜厚である
０．８〜１．４μｍの膜厚範囲において、剥離等の発生
を防止するためには、透光性基板材料の熱膨張係数が
８．０×１０-6／℃以上の透光性基板材料を組み合わせ
ることが必要となる。なお、図２に示した発光層４ａお
よび４ｂ、また、図３に示した発光層４ａおよび４ｃの
積層順序に伴う差異は生じなかった。
比較すると、ＣａＳの代わりに発光層にＺｎＳを用いた
積層構造とした場合の方（表４の方）が、同じ膜厚では
クラックが発生しやすい傾向が認められた。この理由と
して、ＺｎＳの熱膨張係数が６×１０-6／℃〜７×１０
-6／℃と、アルカリ土類金属硫化物であるＣａＳに比べ
て小さいため、発光層のＳｒＳとの熱膨張率の差に伴う
応力の増大が生じたためと考えられる。表４の結果か
ら、ＺｎＳ：ＭｎとＳｒＳ：Ｃｅとの積層発光層を用い
た薄膜ＥＬ素子を形成するため透光性基板材料として、
発光輝度及び駆動電圧の観点から望ましい膜厚である
０．８〜１．４μｍの膜厚範囲において、剥離等の発生
を防止するためには、透光性基板材料の熱膨張係数が
８．０×１０-6／℃以上の透光性基板材料を組み合わせ
ることが必要となる。なお、図２に示した発光層４ａお
よび４ｂ、また、図３に示した発光層４ａおよび４ｃの
積層順序に伴う差異は生じなかった。
【００２９】
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
によれば、薄膜ＥＬ素子の発光色のカラー化に有望な発
光層材料であるＣａＳ又はＳｒＳ等のアルカリ土類金属
硫化物を発光層に用い、且つ、透光性基板の熱膨張係数
が８×１０-6／℃〜１２×１０-6／℃の範囲のものを用
い、薄膜ＥＬ素子の製造プロセスにおいて、発光層の剥
離発生となるようなクラックが生じることが防止でき、
製品としても信頼性の高いカラーＥＬ素子を提供するこ
とができるようになった。
によれば、薄膜ＥＬ素子の発光色のカラー化に有望な発
光層材料であるＣａＳ又はＳｒＳ等のアルカリ土類金属
硫化物を発光層に用い、且つ、透光性基板の熱膨張係数
が８×１０-6／℃〜１２×１０-6／℃の範囲のものを用
い、薄膜ＥＬ素子の製造プロセスにおいて、発光層の剥
離発生となるようなクラックが生じることが防止でき、
製品としても信頼性の高いカラーＥＬ素子を提供するこ
とができるようになった。
【図１】本発明による薄膜ＥＬ素子の一実施形態を示す
断面構造図である。
断面構造図である。
【図２】本発明による薄膜ＥＬ素子の他の実施形態を示
す断面構造図である。
す断面構造図である。
【図３】本発明による薄膜ＥＬ素子の更に他の実施形態
を示す断面構造図である。
を示す断面構造図である。
【図４】従来の２重絶縁構造が用いられた薄膜ＥＬ素子
の断面構造図である。
の断面構造図である。
１…透光性基板、２…透明電極、３…下部絶縁層、４…
発光層、５…上部絶縁層、６…背面電極。
発光層、５…上部絶縁層、６…背面電極。
Claims (5)
- 【請求項１】 一対の電極間に、母体材料に発光センタ
を添加混合した材料からなる発光層を挟持してなる発光
構造部を基板上に形成する薄膜ＥＬ素子において、前記
発光層の母体材料として少なくとも一種類以上のアルカ
リ土類金属硫化物を用い、且つ、前記基板の熱膨張係数
を８×１０-6／℃〜１２×１０-6／℃の範囲としたこと
を特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項２】 前記少なくとも一種類以上のアルカリ土
類金属硫化物をＳｒＳとしたことを特徴とする請求項１
に記載の薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項３】 前記母体材料に添加混合される発光セン
タとしてＣｅ2Ｓ3又はＣｅＮを用いたことを特徴とする
請求項２に記載の薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項４】 前記発光層を多層にすべく、前記発光層
に更に付加される層の母体材料としてＣａＳ、又は、Ｚ
ｎＳのいずれか１つを選択するようにしたことを特徴と
する請求項２又は３いずれかに記載の薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項５】 前記ＣａＳを母体材料とした場合に、該
母体材料に添加混合される発光センタとしてＥｕＳ又は
ＥｕＮを用い、前記ＺｎＳを母体材料とした場合に、該
母体材料に添加混合される発光センタとしてＭｎを用い
たことを特徴とする請求項４に記載の薄膜ＥＬ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7330025A JPH09167686A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7330025A JPH09167686A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167686A true JPH09167686A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=18227942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7330025A Pending JPH09167686A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09167686A (ja) |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP7330025A patent/JPH09167686A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05182766A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| CN100456903C (zh) | 电致发光功能膜和电致发光元件 | |
| US7129633B2 (en) | Silicon oxynitride passivated rare earth activated thioaluminate phosphors for electroluminescent displays | |
| JP3575468B2 (ja) | 有機ｅｌディスプレイの製造方法 | |
| US20020125821A1 (en) | Electroluminescent display formed on glass with a thick film dielectric layer | |
| JP2004039468A (ja) | 有機ｅｌカラーディスプレイ | |
| JPH09167686A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| EP1554913B1 (en) | Thin film phosphor for electroluminescent displays | |
| JPH0156517B2 (ja) | ||
| WO2002073708A2 (en) | Electroluminescent display device | |
| JPH01149397A (ja) | エレクトロルミネッセンス素子 | |
| KR100512010B1 (ko) | 청색발광형광체, 이를 이용한 청색전계발광소자 및 그제조방법 | |
| KR100292324B1 (ko) | 다층절연체를갖는전계발광소자 | |
| JPS5829880A (ja) | 電場発光素子 | |
| KR100198803B1 (ko) | 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조 | |
| JPH0460317B2 (ja) | ||
| JPH11111450A (ja) | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子 | |
| KR930005763B1 (ko) | 얇은막 el 표시소자 | |
| JPS5956390A (ja) | Ｅｌ薄膜の形成方法 | |
| JPS59154794A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPH0124358B2 (ja) | ||
| JPH01304694A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JP2001196168A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 | |
| JPH01146290A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JPS6210435B2 (ja) |