JPS61151995A - 薄膜エレクトロルミネセンス素子 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は交流電界の印加によシエレクトロルミネセンス
（ＥＬ）を呈する薄膜エレクトロルミネセンス素子（以
下薄膜ＥＬ素子と称する）Ｋ関するものである。

〔発明の背景〕

近年、大容量ディスプレイとして、ブラウン管（以下Ｃ
ＲＴと称する）が広く用いられているが、ＣＲＴは真空
管であるため、大重量で破損の危険性もあシ、また奥行
き寸法が大きい、偏向走査歪が避けに＜＜、さらには数
ＫＶ以上の高電圧を必要とするなどの問題があった。

一方、平面形のディスプレイとしては、プラズマディス
プレイパネル（以下ＦＤＰと称する）の開発が進められ
ているが、ＦＤＰはＣＲＴに比較して薄形であシ、動作
電圧も低く、マトリックス形であるため走査歪がないと
いう利点があるが、ガス放電管であシ、また真空管の一
種であるために重量が大きく、破損の危険性は避けられ
ない。

また、液晶ディスプレイディバイス（以下ＬＣＤと称す
る）は、固体素子に近く、動作電圧も数Ｖないし十数Ｖ
と低いが、応答速度が小さい、動作可能温度範囲が狭く
、さらには受光形デバイスのため表示面が暗いといった
問題を抱えている。

これに対してＥＬを呈する薄膜ＥＬ素子を用いた薄膜Ｅ
Ｌパネルは、ＣＲＴと比較して駆動電圧が低く、またＦ
ＤＰに比較して重量、大きさ等において優れ、ＬＣＤに
比較して動作可能温度範囲が広い等、多くの利点を有し
ておυ、文字、グラフィック表示に対して最適である。

この薄膜ＥＬ素子は、例えば硫化亜鉛（ＺｎＳ）を母体
とし、これに付活剤としてマンガン（Ｍｎ）や希土類化
合物等を添加した発光層の両側あるいは片側に酸化イツ
トリウム（Ｙｚ　Ｏｓ　）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）
等の絶縁層を設け、対向電極でサンドイッチ状に挾持し
た構成が輝度、寿命等の点で優れている。

第１図は発光層を絶縁層で挾持させた二重絶縁層構造の
薄膜ＥＬ素子の一例を示す要部断面図である。同図にお
いて、１はガラス基板、２は酸化インジウム（Ｉ　ｎｚ
ｏｓ　）あるいはインジウムと錫との酸化物（ＩＴＯ）
等からなる透明電極、３はＹｚＯｍ　、　Ｓ　ｉ　Ｎｘ
等からなる第１の絶縁層、４はＭｎあるｈは希土類化合
物等を添加したＺｎＳ発光層、５は第２の絶縁層、６は
アルミニウム（Ａｔ）等からなる背面電極、Ｔは交流電
源である。

このような構成による薄膜ＥＬ素子は、透明電極２と背
面電極６との間に交流電源Ｔによυ交流電界を印加する
と、約１０’Ｖ／ｃｙ＋ｓ程度の高電界によシ高輝度に
発光する。このように高輝度を得るためには、極めて高
い電界を必要とするため、第１．第２の絶縁層３，５は
極めて高い絶縁耐圧をもつことが不可欠である。

なお、絶縁層全体の絶縁性を向上させる方法としては、
絶縁漕成膜後、真空中、４００〜６００℃で熱処理する
方法が特公昭５９−１００３３号公報において詳記され
ている。

しかしながら、このように構成される薄膜ＥＬ素子は、
同図から明らかなようにガラス基板１上に形成する透明
電極２．第１の絶縁層３．ＺｎＳ発光層４．第２の絶縁
層５および背面電極６を真空蒸着あるいはスパッタリン
グ法等で成膜し、透明電極２および背面電極６について
は所望のパターンをエツチング法あるいはマスク成膜法
により得た場合、パターンエツジ部に段差を生じる。特
に透明電極２のパターンエツジ部ではこの上に積層した
第１の絶縁層３１発光層４および第２の絶縁層５にも段
差が生じ、局部的に膜厚が小さくなる。また、この第２
の絶縁層５上に背面電極６を形成し、透明電極２と背面
電極６との間に高電界を印加すると、透明電極２のパタ
ーンエツジ部に電界集中が生じ、絶縁破壊の起点となる
可能性があり、また高輝度を得るために著しく悪影響を
与え、信頼性を著しく低下させていることが判明した０ 〔発明の目的〕 したがって本発明は、前述した従来の問題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、高電界印加
時に絶縁性基板上に形成した電極パターンのエツジ部に
生じる電界集中を抑止し、品質および信頼性を向上させ
た薄膜ＥＬ素子を提供することにある０ 〔発明の概璧〕 このような目的を達成するために本発明による薄膜ＥＬ
素子は．絶縁性基板土の透明電極パターン非形成部分に
絶縁膜を設け、この電極パターンおよび絶縁膜上に積層
する絶縁層および発光層を平坦化させたものである。

〔発明の実施例〕

次に図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図（＆）、（ｂ）Ｆｉ本発明による薄膜ＥＬ素子の
一例を示す要部平面図、そのＡ−Ａ’断面図である。

同図において、絶縁性基板として例えばホウケイ酸ガラ
ス基板８を用い、このガラス基板８上にインジウムと錫
との酸化物をスパッタリング法にょシ約２０００Ａ程度
の厚さに被着し、焼成して耐熱性を有する透明導電膜を
形成する。次にこの透明導電膜を所望のストライプ状パ
ターンにフォトエツチングして透明電極パターン９を形
成する。

この場合、フォトレジストの膜厚は０．５〜５．０　ｐ
ｍの範囲が良く、望ましくは１〜２７Ｊｍの厚さに形成
し、これを所定の７オトマスクを用いて露光して現像し
、エツチングを行なって透明電極パターン９を形成する
。次にフォトレジストをそのまま残した状態で電圧印加
用端子部以外の全面に８１０！をスパッタリングして厚
さ約２０００Ａ程度の５ｉＣｈ膜を形成する。次に７オ
トレジストの溶剤中にこれを浸漬し、リフトオフによシ
透明電極パターン９上のフォトレジストと８１（ｈ　膜
とを除去することによシ、透明電極パターン９以外のガ
ラス基板８上にのみ絶縁膜１０を残し、透明電極パター
ン９のエツジに段差のない基板が形成される。次にこの
表面が平坦な透明電極パターン９が形成されたガラス基
板８上に基板温度約３００℃でＹ！０３をＥＢ無蒸着て
膜厚約３０００Ａ程度の第１の絶縁層１１を形成する。

次にこの絶縁層１１上に付活剤としてＭｎを約０．５ｖ
ｔ％加えたＺｎＳの焼結体を材料として基板温度約２５
０℃でＥＢ無蒸着よシ発光層１２を約５００ＯＡの厚さ
に形成する。その後、真空中において約５５０℃で２時
間アニール処理を行ない、発光層１２中のＭｎの分布の
均一化と各薄膜の欠陥の低減をはかる０次にこの発光層
１２上に基板温度３００℃でＹｚＯｓを約３０００Ａ程
度の厚さにＥＢ無蒸着て第２の絶縁層１３を形成する０
最後に透明電極パターン９と直交する方向にアルミニウ
ムを約２０００Ａ程度の厚さにマスク蒸着してストライ
ブ状の背面電極１４を形成して素子を完成する。

このような構成によれば、ガラス基板８上に形成した透
明電極パターン９以外のガラス基板８上にこの透明電極
パターン９と同じ膜厚の絶縁膜１０を形成し次ことによ
シ、透明電極パターン９のパターンエツジによる電界の
集中の発生が抑止され、絶縁破壊の起点となることを防
止できるので、素子の絶縁耐圧が飛躍的に向上し、発光
の寿命を向上させることができる。

なお、前述した実施例においては、透明電極パターン９
のエツジの影響を抑止するための絶縁膜１０の膜厚は、
透明電極パターン９の膜厚と同一とした場合について説
明したが、これが最も効果的であるが、全く同じにする
ことが困難な場合は、透明電極パターン９に対する絶縁
膜１０の膜厚の比を０．５〜２．０の範囲に抑えれば前
述と同様の効果が得られる。この場合、この比が０．５
以下とすると、透明電極パターンのエツジの影響を抑止
することかできなくなる。またこの比を２．０以上とす
ると、第１の絶縁層１１が透明電極パターン９上に均一
な膜厚で形成されにくくなるため好ましくない。したが
ってその膜厚比は０．５〜２．０の範囲が好ましい。

また、前述した実施例においては、ガラス基板８上に、
先に透明電極パターン９を形成し、その後絶縁膜１０を
形成してリフトオフにより平坦な電極構造を得る場合に
ついて説明したが、逆に先にガラス基板ａ上に透明電極
パターン９以外の部分に絶縁［１０を形成し、フォトレ
ジストを残した状態でその後透明導電膜を成膜し、リフ
トオフによシ絶縁膜１０上の透明導電膜を除去しても全
く同様の効果が得られる。

さらに、前述した実施例において、絶縁膜１０はスパッ
タリングで形成した５１０２膜を用いた場合について説
明したが、成膜法は真空蒸着、イオングレーティング、
プラズマＣＶＤ法等でも良く、材料もＳｉＮｘ、Ａｔｚ
Ｏｓ　　、Ｔａｘｅｓ　　、Ｔｌ０ｚ、Ｃｒ２０Ｂ等で
も全く同様の効果が得られる。

また、前述した実施例において、ガラス基板８はホウケ
イ酸ガラスを用いたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、不透明基板を用いた場合でもこの不透明基板
上の背面電極パターンのエツジを同様の方法で平坦化す
ることによシ、同様の効果が得られることは明白である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば．絶縁性基板土に形
成した電極パターンのエツジによる段差がなくなるので
、この電極パターン上に積層形成する絶縁層２発光層お
よび背面電極の平坦化が容易に実現可能とな夛、電極パ
ターンエツジ部の電界集中が著しく抑制でき、信頼性の
高い高品質。

高性能、長寿命の薄膜ＥＬ索子が得られるという極めて
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は二重絶縁層構造の薄膜ＥＬ素子の要部断面図、
第２図（ａ）　ｌ　（ｂ）は本発明による薄膜ＥＬ素子
の一例を説明するための要部平面図、そのＡ　−Ａ′断
面図である。 ８・・・・ガラス基板、９ｅ・・・透明電極パターン、
１０・・・・絶縁膜、１１・・・・第１の絶縁層、１２
・・・・発光層、１３・・・・第２の絶縁層、１４・・
・・背面電極。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．絶縁性基板土に少なくとも透明電極，絶縁層，発光
   層および背面電極を形成してなる薄膜エレクトロルミネ
   センス素子において、前記絶縁性基板上の透明電極パタ
   ーン非形成部分に絶縁膜を設けたことを特徴とする薄膜
   エレクトロルミネセンス素子。
2. ２．前記絶縁膜の膜厚比を、透明電極の膜厚の０．５〜
   ２．０の範囲としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載。薄膜エレクトロルミネセンス素子。