JPS61239598A - 薄膜ｅｌ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】 〔産業上の利用分野〕　　　　　　　　　　　　　　　
　　１オ□１□ｘｌＺつ□ア４ニア、イ、７４２、イユ
お　　ｉして文字、記号及び図形等を含むコンピュータ
の　　　　１出力表示端末機器、その他種々の表示装置
に文字、　　　　［４′″′″ｉｆｆ　［ｇ　］Ｔ９ゞ
°“ｔｌ＝　″″′″′″ｌ＠（Ｄ“１１−１６１利用
８４６薄膜１１−素子１°関１・ｎＹ　Ｌ　＜　Ｇｉ　
］　　　　　＋／ｌ′５．ｌ゛ｔ”ｌ＃ｆ８′”１１Ｍ
″“Ｌ　ｔｃ　−ｉ’　１．ｍ　ＩＩ　ｔ　８　Ｑ　　
　。

の１ある・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　［〔従来の技術〕　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（従来、この種の薄膜ＥＬ素子としては、第７
図　　　　］（ａ）及び（ｂ）に示すものが紹介されて
おり、同図　　　　１ト において、１はガラス基板、２はｌｎ２　０３　’　　
　　　　　　ｉ：ｆ。

Ｓｎ　０２等からなる透明電極、３はｙ２ｏ３゜Ｓｉ３
　　Ｎ４　、　Ｔａ２　０５等からなる第１誘電体層、
４は発光中心として０゜１〜２．０ｗｔ％Ｈｎ（又はＵ
、　Ｓｍ。

Ｃ１ｌ、　　Ａｎ　、　Ｂｒ等）をドープした７ｎＳ　
　（又はＺｎ５ｅ＠）のＥＬ発光層、５はＹ２　０３　
、　Ｓｉ３Ｎ４　。

、：、Ｔ　ａ　２　０５等からなる第２誘電体層、６は
／ｌｌ’Ｊからなる背面電極、７はＶ２．０．３　、　
ＢＣ４等からなる光吸収層、及び８は八に低級酸化物と
へ立との多層膜からなる複合電極である。ここで、透明
電極２はガラス基板１上に複数帯状に平行配列され、背
面電極６ど複合電極８は透明電極２ど直交する方向に複
数帯状に平行配列されており、透明電極２と背面電極６
又は複合電極８とが平面図的に見て交叉した位置がパネ
ルの１絵索に相当する。そして、両電極２，６（又は８
）間にＡＣ電圧を印加することにより、ＥＬ発光層４内
に発生した電界によって伝導帯に励起され、かつ加速さ
れて充分なエネルギーを得た電子が、直接Ｈｎ発光中心
を励起し、この励起されたＨｎ発光中心が基底状態に戻
る際に橙黄色の発光を早ザる。その際、光吸収層７は、
ガラス基板１側から入射した外部光を吸収し−Ｃ１［１
−素子の］ン］ヘラストを高くづることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、第７図（ａ）による薄膜ＥＬ素子は、印加型［
「に対りる発光輝度の立ち十りがゆるやかであり、発光
輝度を高くするためには、印加電圧を相当高くしな【）
ればならず、高電圧の印加に伴って絶縁破壊を起こしや
すい欠点があった。ここで、印加電圧に対重る発光輝度
の立ち上りを急峻に１”るために、第７図（ａ）に承り
光吸収層７と第２誘電体層５とを逆にして形成、すくＫ
わち［Ｌ発光層４Ｆに、第２誘電体層５を積層し、次に
光吸収層７を積層することも考えられる。ところが、前
述したｖ２０３　、　ＢＣ４等からなる従来の光吸収層
は光吸収効果が十分でないと共に、比抵抗が比較的小さ
い。そこで、光吸収層を多くするために、このような小
さい比抵抗の光吸収層の膜厚を大きくした場合、７１−
リツクス型の薄膜ＥＬ素子においてはり［１スト−りが
発生覆る欠点があった。また、前述した第１図（ｂ）に
示す薄膜［Ｌ素子においては、中に背面電極をＡｎで形
成したときＪ：りも光吸収効果はあるが、前述した同図
（ａ）の薄膜ＥＬ素子と比較してコン１−ラス１〜は劣
化することを余儀なくされる。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、コントラス１−を向上させ、印加電圧−発光輝
反特↑４を良好に維持し、夕日ストークを防止した薄膜
ＥＬ素子を提供す゛ることである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

前述した目的を達成するために、本発明は、光吸収層が
、ゲルマニラｌ＼に窒素を含有している層であることを
特徴とする薄膜ＥＬ素子である。

そして、本発明の実施態様としては、光吸収層中の窒素
含有率が実質的に均一に分布していること、光吸収層中
の窒素含有率がＥ１発光層側から背面電極側に向って連
続的又は段階的に減少していること、Ｆｌ−発光層上に
誘電体層と光吸収層と誘電体層又は半導体層と背面電極
とを順次積層したこと、及びＥ　Ｌ発光層上に誘電体層
と光吸収層と背面電極とを順次積層したことをそれぞれ
特徴とする薄膜Ｅ１素子である。

以下、本発明の実施例を図に基づぎ詳細に説明　　　　
　　パ覧１ する。

〔実施例１〕 本実施例を第１−に基づいて詳述する。

先ず、アルミノシリケートガラス（例えば、１１０Ｙ＾
■製のＮＡ４０　）からなる透光ｆ／ＩＮ板１の観測表
面９と対向する表面１０上に、スズ酸化物を混入した酸
化インジウムからなる透明電極２（膜厚：２０００人）
を真空蒸着法により成膜した後、この゛透明電極２を、
フォＩ〜リソ法によりエツチング液として、塩酸と塩化
第２鉄の混合溶液を用いて複数帯状（第１図において左
右方向）に配列して形成した。次に、金属タンタルをス
パッタターゲットどして、酸素ガスを３０％混入した＾
ｒガス（分圧：６　ｘ　１０”Ｐａ）をスパッタ装置に
導入し、高周波出力９Ｗ／Ｃｍ２で反応性スパッタを行
い、Ｔａ２　０５からなる第１誘電体層３（膜厚：　３
０００人）を成膜した。次に、前記第１誘電体層３上に
、活性物質として０．５重量％のＨｎを添加したＺｎＳ
：Ｈｎ焼結ペレットを蒸＠源として真空熱＠仏にＪ：す
ＺｎＳ：ＨｎからなるＦｌ−発光層４（膜厚：　６００
０人）を成膜し、次に前記第１誘電体層３ど同様に反応
性スパッタリング法によりＴａ２　０５からなる第２誘
電体層５（膜厚：　３０００人）を成膜した。次に、ゲ
ルマニウムのスパッタターゲラ１〜を用いて、窒素ガス
を４０％混入したＡｒガス（分圧：　６　Ｘ　１Ｏ−１
Ｐａ）をスパッタ装置に導入し、高周波出力６Ｗ／ｃｍ
２にて反応性スパッタを行い、ゲルマニウムに窒素を実
質的に均一に含有してなる光吸収層１１（膜厚：　１５
００人。

比抵抗＝１０５０・ｃｍ　）を前記第２誘電体層５上に
積層した。次に、前述した第１．第２誘電体層３゜５と
同様に反応性スパッタリング払にＪ二りＴａ２　０５か
らなる第３誘電体層１２（膜厚：　１０００人）を成膜
した。そして、この第３誘電体層１２十に、Ａ１からな
る背面電極６（膜厚：　３０００人）を真空熱着払によ
り成膜した後、この背面電極６を、フＡ１〜リソ法によ
りエツチング液として硝酸とリン酸の混合溶液を用いて
、複数帯状（第１図において紙面垂直方向）に配列して
形成した。したがつて、透明電極２と背面電極６とは、
従来と同様にηいに直交するように複数帯状に配列して
いる。

このようにして製作した本実施例の薄膜ＥＬ素子は、透
明電極２と背面電極６との間に交流電圧（周波数１００
１１ｚの正弦波）を印加することにより、ピーク波長５
８０　ｎ　ｍで橙黄色に発光し、そのときの発光Ｉｆ　
ｒｆ１ハ１００Ｃ（１／　第２　テアツタ。

以」ニ、本実施例によれば、透光性基板１側から入射し
た外部光が光吸収層１１により背面電極６に到達するの
を防止し、一部到達して背面電極６から反則した戻り光
があっても、この光吸収層１１ににり同様に吸収される
。その結果、透光性基板１の観測表面９側の反射率特性
は、第４図の曲線Ａに示ずにうに低く、可視光領域（波
長４００〜７００ｎｍ）におりる平均反射率は約１０％
であり、コントラスｈの良好な薄膜ＥＬ素子が得られた
。

第５図はＡｒガス中の窒素ガス混入率に対する、光吸収
層１１の光学定数（ｎ：屈折率、に：消衰係数）を波長
ｅｏｏｎｍにおいて測定した特性図である。

なお、反応性スパッタリング法において窒素ガスの混入
率が高くなれば、当然、膜中に含まれる窒素含有量も多
くなる。本実施例の光吸収層１１の屈折率ｎ及び消衰係
数には、波長６００ｎｍにおいてｎ−３及びに＝０．３
であった。そして、第２誘電体層５と光吸収層１１との
界面における反射を低減するために、本実施例の光吸収
層１１の可視光領域にお【ノる平均屈折率り及び平均消
衰係数には、第２誘電体層５のＴａ２　０５やぞの他１
１「、０２　、　Ｓｉ３Ｎ４及びＹ２Ｏ３等の誘電体の
屈折率が２前後であることから、五≦４．に≦１である
ことが望よ、しい。

光吸収層１１の光学定数は、薄膜Ｅ　Ｌ素子の反射率特
性が良好になるように、前述した窒素ガス混入率と成膜
速度を適宜選定して設定される。

また、本実施例によれば、ＥＬ発光層４と光吸収層１１
との間に第２誘電体層５を段１ノでいるので、第６図の
印加電圧−発光輝度特性図において曲線Ｅで示すように
（比較例として前述の第７図（ａ）で示した薄膜ＥＬ素
子の特性を曲線りで示す。）発光輝度の立ち」−りが急
峻となり、かつ前述した発光輝度１００ｃｄ／　第２を
得るための印加電圧も低く−〇　− １１えることができ、絶縁破壊をも防＋ｌ二することが
　　　　□できる。さらに、本実施例の光吸収層１１の
比抵抗　　　　□が１０５Ω・ｃｍであって比較的高く
、かつ比較的薄　　　　１い膜厚（１５００人）で十分
に光吸収して（゛ることｆ）′１ら、クロス１−一りも
十分に防止することができる。　　　□ヶお、光つ１１
５ＪｉＪ１１（７）比抵抗、よ、光つ収効□４Ｎ８　　
　　１膜厚（数百Å以上）のもとでは、一般的に１０　
　Ω　　　　ｉ・ｃｍ以上であれば、同様な効果を奏す
る。

光吸収層１１と背面電極６との間に挿入した第３１誘電
体層１２（Ｔａ２　０５　）は、背面電極６（Ａ１１．
）　　　　　：の湿式エツチングによって光吸収層１１
が侵される　　　　□ことを防止するのみならず、薄膜
Ｅ　Ｌ素子の絶縁破壊を防止する上でも有効である。第
２誘電体層　　　　□５の膜厚を小さくして（例：　３
０００人→１０００人）、第３誘電体層１２の膜厚を大
きくしても（例：　ｉｏｏ。

入→３０００人）、印加電圧−発光輝度特性及びフン１
−ラスト比は、基本的には本実施例と同様である。　　
　！・第３誘電体層１２の代わりにＳｉ、　ＳｉＣ等の
半導体層　　　　１を使用しても、本実施例と同様な効
果を奏し、こ　　　　・の場合の比抵抗もクロストーク
を防止する上で、１０３　Ω・ｃｍ以上であることが望
ましい。

一方、本実施例の製造方法は、スパッタリング法によっ
て前記光吸収層重を成膜しているので、膜質を緻密にし
、かつ経時変化も抑えることができる。

〔実施例２〕 本実施例を第２図に基づいて詳述する。

先ず、前述した透光性基板１の１！測表面９と対向する
表面１０上に透明電極２．第１誘電体層３゜Ｅ１発光層
４及び第２誘電体層５を前記実施例１と同様に順次積層
する。次に、ゲルマニウムのスパッタターゲラ１〜を用
いて、窒素ガスを５０％混入した静ガス（分圧：　６　
Ｘ　１Ｏ−１Ｐａ）をスパッタ装置に導入し、高周波出
力６　Ｗ　／　Ｃｍ２にて反応性スパッタを行い、ゲル
マニウムに窒素を実質的に均一に含有してなる第１光吸
収層１３（膜厚：　　３００人。

比抵抗＝１０６０・ｃｍ　）を成膜し、引き続き、窒素
ガスを３０％混入したＡｒガス（分圧：　６　ｘ　１０
’Ｐａ）をスパッタ装置内に導入し、高周波出力６Ｗ／
Ｃｍ２にて反応性スパッタを行い、ゲルマニウムに窒素
を実質的に均一に含有してなる第２光吸収層１４（膜厚
：　１ｏｏｏ人、比抵抗＝１０５０・ｃｍ　）を成膜し
、前記第１光吸収層１３と前記第２光吸収層１４とから
なる、すなわち、後記する背面電極６側に向って段階的
に窒素含有率を減少させた光吸収層１５を成膜した。

次に、第３誘電体層１２及び背面電極６を前記実施例１
と同様に成膜し形成した。

このようにして製作した本実施例の１ｌｌＦＪＥ＋−素
子は、前記実施例１と同様に電圧印加して、ピーク波長
５８０ｎｍで橙黄色に発光し、そのときの発光輝度も１
００ｃｄ／　第２であった。

本実施例によれば、透光性基板１の観測表面９側の反射
率特性は、第４図の曲線Ｂに示すように低く、可視光領
域にお１プる平均反射率は７〜８％であり、コントラス
１〜の良好な薄膜ＥＬ素子が得られた。

そして、本実施例の光吸収層１５について、第５図に示
すとおり、第１光吸収層１３の屈折率はｎ１３−２９．
消衰係数はに１３　＝　０．２であり、また第２、、　
　　　光吸収層１４の屈折率はｎ　１４４３．５．消衰
係数は姓ｋ　１４７０　、６であり、一方、本実施例の
第２誘電体層５の屈折率はｎ、、　＝　２．２であるこ
とから、第２誘電体層５と第１光吸収層１３との界面で
の反射率Ｒ５，１３は、次の式（１）によりＲ＝２％と
５　・　１３ なる。

・・・・・（１） また、第１光吸収層１３ど第２光吸収層１４との界面で
の反射率Ｒ、についても、次の近似式（２）％式％ によりＲ、−１，７％となって、低くすることができ、
かつ比較的薄い膜厚で外部からの入射光を効果的に吸収
することができる。

・・・・・（２） 本実施例による印加電圧−発光輝度特性は、第６図の曲
線Ｆで示すように実施例１による曲、ｌ１ｉｌＥと同様
、発光輝度の立ち上りが急峻となり、かつ発光輝度１０
０Ｃｄ／　１１１２を得るための印加電圧も低く抑える
ことができ、絶縁破壊も十分防止することができる。さ
らに、本実施例の光吸収層１５を構成する第１光吸収層
１３及び第２光吸収層１４の比抵抗がそれぞれ１０　　
Ω・ｃｍ及び１０５Ω・ｃｒｎであって比較的高く、か
つ比較的薄い膜厚（それぞれ３００Ａ及び１０００人）
で十分に光吸収していることから、クロストークも十分
に防止することができる。なお、第１光吸収層１３及び
第２光吸収層１４の比抵抗は約１０３０・ｃｍ以上であ
れば同様の効果を奏する。

その他、本発明の効果については、前記実施例１のもの
と同様である。

〔実施例３〕 本実施例を第３図に基づいて詳述する。

先ず、前述した透光性基板１の観測表面９Ｆに、光学的
膜厚がそれぞれ（λｏ／４）−（λｏ／２）−（λｏ／
４）（λ０は中心波長である。）であるＡｆＬ２　０ａ
　−Ｔａ２　０５−３ｉ　０２　（７）多層膜からなる
反射防止膜１６を真空蒸着法により成膜する。次に、こ
の透光性基板１の観測表面９と対向する表面１０上に透
明電極２．第１誘電体層３．Ｆｌ−発光層４及び第２誘
電体層５を前記実施例１ど同様に順次積層する。次に、
ゲルマニウムのスパッタターゲラ１〜を用い、流量制ｍ
装置を介して窒素ガス７０％を混入したＡｒガス（分圧
：　６　ｘ　１ｏ−１ｐａ）をスパッタ装置内に導入し
、高周波出力６　Ｗ　／　Ｃｍ２にて反応性スパッタを
行い、ゲルマニウムに窒素を含有してなる光吸収層１７
を前記第２誘電体層５上に積層した。この光吸収層１７
は、成膜開始ど同時に窒素ガスの混入率を流量制御装置
により徐々に下げ、Ａｒガスに対する窒素ガスの混入率
を７０％→３０％にし、ゲルマニウム中の窒素含有率の
割合を連続的にＥＬ発光層４から後記する背面電極６側
の膜厚方向に沿って減少させて成膜した（膜厚：１５０
０人、比抵抗：約１０７Ω・ｃｍ〜１０４Ω・ｃｍ　）
。

次に、前記光吸収層１６Ｆに、前記実施例１と同様にし
て背面電極６（膜厚：　３０００人）を積層し形成した
。本実施例の光吸収層１６が硝酸酸性の溶液に溶解する
ことから、背面電極６（ＡＩＬ）のス１〜ライブ化は、
湿式エツチングにおいてＫＯｌｌ等のアルカリ性溶液を
使用づ−ることにイｒる。

以上、本実施例によれば、窒素ガス沢入率を変化させる
と、前述した第５図で示すように、光吸収層１１の屈折
率ｎ　及び消衰係数に１□がそれぞれ、ｎ　１７＝　２
．６〜３．５及びに１□−０，１〜０．６と連続的に増
大する。したがって、第２誘電体層５（屈折率ｎ５＝　
２．２）と光吸収層１７との界面での反射率は前記実施
例１及び２Ｊ：りも小さくなり、かつ光吸収層１７の屈
折率ｎ１□が連続的に変化していることから、前記実施
例２のような第１光吸収層１３と第２光吸収層１４との
界面での反射が存在しないために、前記実施例２Ｊ、り
も］ントラス１〜比が一層向上する。更に、反射防止膜
１６を透光性基板１の観測表面９上に被覆していること
から、この面からの反射をほとんど防止することができ
、第３図の曲線Ｃで示ずように可視光領域における平均
反射率を３〜４％まで低くすることができる。

また、本実施例によれば、前記実施例１及び２と同様に
、第６図の曲［ｉｌＧで示Ｊように、印加型ｈ　−＊　
＊　ａｔ　ａ　＋’：　＋、＋　−ｂ　Ｅｌ　ａ″”、
　’ｙａ２（−１ｌｌＪｆ　　　’ｌ’：することがで
きる。なお、本実施例も光吸収層の比抵抗が約１０３Ω
・ｃｍ以上であればよい。そして、本実施例もスパッタ
リング法によって光吸収層１６を成膜しているので前記
実施例１及び２と同様の効果を奏する。

以上、実施例１．２及び３について詳述したが、本発明
はこれ等の実施例の材料、膜厚及び成膜方法に限定され
ない。透光性基板についてはソーダライムガラス等の多
成分系ガラス又は石英ガラスでもよく、反射防止膜につ
いては８ｇＦ２等でもよい。透明電極についてはＩｎ２
　０３若しくはこれにＷを添加したもの又はＳｎ　０２
にＳｂ、　Ｆ等を添加したものであってもよい。第１．
第２及び第３誘電体層については、Ａｌ１．２　０３．
５ｒＴｉ　Ｏａ　。

ＢａＴａ２　０６　、　　Ｙ２　０３　、　Ｉｆｆ　０
２等の酸化物、Ｓｉ３Ｎ４．シリコンオキシナイトライ
ド又はこれらの複合物でもよい。ＥＬ発光層については
母材としてＺｎ５ｅ、　ＣａＳ又はＳｒＳ等、ドーパン
トとしてＥｕ、　Ｓｍ、　Ｔｂ、　Ｔｍ等の希土類元素
を使用してもよい。

また、光吸収層形成のスパッタリング法においてＡｒガ
スの代わりにＮｅ、　Ｋｒ、　Ｘｅ等の不活性ガスを使
用してもにい。光吸収層の膜厚についてはゲルマニウム
窒化物の光学定数と比抵抗及び製造■稈を　　　　Ｉ考
慮して５００〜５０００人が望ましい。成膜方法につい
てはスパッタリング法の代わりに、活性化反応蒸着法、
イオンブレーティング法及びＣＶＤ法等を使用してもよ
い。

さらに、背面電極にツイテは、Ｔａ、　Ｎｏ、　Ｆｅ、
　Ｎｉ、　　　　　ｌ’Ｎｉ　Ａｌｌ　、　ＮｉＣｒ等
の金属を使用してもよい。透明型　　　　：極と背面電
極のストライプ化手段として湿式法の代わりに、ＣＣ１
，ａ等のガスを主成分として用い　　　　ｉるドライエ
ツチング法や、マスク蒸着法等を用い　　　　。

て複数帯状に形成してもよい。　　　　　　　　　　　
　　ｉ〔発明の効果〕　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（以上のとおり、本発明によれば、光吸収層が
ゲ　　　　ｉ。

＋　、 ルマニウムに窒素を含有している層であることか　　　
　りら、コントラス１〜を向上させることができ、印加
　　　　ｉ・電圧−発光輝度特性を良好に維持すること
ができ、　　　　′：クロストークも防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。 第２図は本発明の他の実施例を示す断面図である。 第３図は本発明のもう一つの他の実施例を示す断面図で
ある。第４図は、本発明の実施例による反射率を示す特
性図である。第５図は本発明による＾ｒガス中の窒素ガ
ス混入率に対する光吸収層の屈折率と消衰係数とを示す
特性図である。第６図は従来例と本発明の実施例による
印加電圧−発光輝度を示１特竹図である。第７図（ａ）
　、　（ｂ）はそれぞれ従来の薄膜ＥＬ素子を示す断面
図である。 １、・・・透光性基板、２・・・透明電極、３・・・第
１誘電体層、４・・・ＦＬ発光層、５・・・第２誘電体
層、６・・・背面電極、１１．１５．１７・・・光吸収
層、１２・・・第３誘電体層、１３・・・第１光吸収層
、１４・・・第２光吸収層ｑコ　　　　　　　　　　　
　　　　−妹 手　　続　　補　　正　　書　　（自発）昭和６１年３
月２２日 特許庁長官　宇　賀　道　部　　殿 １、事件の表示　　昭和６０年特許願第７９９００＠２
、発明の名称　　薄膜Ｅ　Ｌ素子 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ”　住所　東京都新宿区中落合２丁目７番５号〒１６１
　　Ｔ　Ｅ　Ｌ　　０３　（９５２）　１１５１名称　
　ボ　　−　　ヤ　　株　　式　　会　　礼（１）明細
書の「特許請求の範囲」の欄（２）明細書の１発明の詳
細な説明」の欄（３）明細書の「図面の簡単な説明」の
欄５８補正の内容 （１）別紙のとおり（補正の対象の欄に記載した事　　
　　。 項以外は内容に変更なし）補正する。 以上 ｇ・１紙 明　細　書（全文補正） １、発明の名称 薄膜Ｅ　１．、素子 ２、特許請求の範囲 （１１ＥＬ発光層と、入射光を吸収する光吸収層と、誘
電体層とを透明電極と背面電極との間に介在してそれぞ
れ透ｕ基根上に積層し、両電極間に電圧印加することに
より前記ＥＬ発光層からＥＬ発光を呈する薄膜Ｅ　Ｌ素
子において、前記光吸収層がゲルマニウムに窒素を含有
している層であることを特徴どする薄膜ＥＬ素子。 （２）光吸収層中の窒素匁含有−が実質的に均一に分布
していることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載の薄膜Ｅｌ素子。 （３）光吸収層中の窒素匁含′ＵＪ（ＥＬ発光層側から
背面電極側に向って連続的又は段階的に減少しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜Ｅ
Ｌ素子。 したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、第（
２）項又は第（３）項記載の薄膜ＥＬ素子。 （，５）ＥＬ発光層上に、、誘電体層と１光吸収層と工
背面電極とを順次積層したことを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項、第（２）項又は第（３）項記載の薄膜
ＥＬ素子。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、平面薄型ディスプレイ・デバイスとして文字
、記号及び図形等を含む］ンピコータの出力表示端末機
器、その他種々の表示装置に文字、記号及び図形等の静
止画像や動画像の表示手段として利用される薄膜ＥＬ素
子に関し、詳しくはコンＩ〜ラストを向上させた薄膜Ｅ
Ｌ素子に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、この種の薄膜ＥＬ素子としては、第７図及び第８
図に示すものが紹介されており、同図において、１はガ
ラス基板、２はＩｎ２Ｏ３゜Ｓｎ　０２等からなる透明
電極、３はｙ２ｏ３゜Ｓｉ３　　Ｎ４　、　Ｔａ２　０
５等からなる第１誘電体層、４は発光中心どしＴ　Ｏ，
１〜２．０ｗｔ％ｔ４ｎ（又はＴｂ、　Ｓｍ。 ＣＬＩ、　　八〇　、　Ｂｒ等）をドープしたｚｎｓ　
　（又は７ｎＳｅ等）のＥ　Ｌ発光層、５はＹ２　０３
　、　Ｓｉ３　　Ｎ４　。 Ｔａ２　０５等からなる第２誘電体層、６は＾立等から
なる背面電極、７はν２　０３　、、　ＢＣ４等からな
る光吸収層、及び８はＡＩ低級酸化物と八〇どの多層膜
からなる複合電極である。ここで、透明電極２はガラス
基板１十に複数帯状に平行配列され、背面電極６と複合
電極８は透明電極２と直交する方向に複数帯状に平行配
列されており、透明電極２ど背面電極６又は複合電極８
とが平面図的に見て交叉した位首がパネルの１絵索に相
当する。そして、両電極２，６（又は８）間にＡＣ電圧
を印加することにより、「ｌ−発光層４内に発生した電
界によって伝導帯に励起され、かつ加速されて十分なエ
ネルギーを１５１だ電子が、直接Ｈｎ発光中心を励起し
、この励起されたＨｎ発光中心が基底状態に戻る際に橙
黄色の発光を呈する。その際、光吸収層７は、ガラス基
板１側から入ｏｑ　Ｃだ外部光を吸収して、Ｅｌｆ？子
のコン１〜ラス１〜を高くすることができる。 （発明が解決しＪ、うどづる問題点） しかし、第７図ににる薄膜「１−素子は、印加電圧に対
する発光輝度の立ち上りがゆるやかであり、発光輝度を
高くするためには、印加電圧を相当高くしな【ノればな
らず、高電圧の印加に伴って絶縁破壊を起こしやすい欠
点があった。ここで、印加電圧に対Ｊる発光輝度の立ち
上りを急峻にするために、第７図に示す光吸収層７ど第
２誘電体層５とを逆にして形成、す＜ｒわち「１−発光
層４上に、第２誘電体層５を積層し、次に光吸収層７を
積層することも考えられる。ところが、前述したＶ２Ｏ
３；ＢＣ４等からなる従来の光吸収層は光吸収効果が十
分でないとノξに、比抵抗が比較的小さい。そこで、光
吸収量を多くするために、このような小さい比抵抗の光
吸収層の膜厚を大きくした場合、７トリツクス型の薄膜
ＦＬ素子においてはクロス１〜−りが発生する欠点があ
った。また、前述した第８図に示す薄膜［Ｌ素子におい
ては、甲に背面電極をＡＩで形成したときよりも光吸収
効果はあるが、前述した第７図の薄膜［Ｅ’ｌ−素子と
比較してコン１〜ラスｌ−は劣化することを余儀なくさ
°本発明は、−１−記した事情に鑑みてなされたもので
、ぞの目的は、」ン１−ラストを向上させ、゛印加電圧
−発光輝度！ｌＦｉ　ｉｌｌを良好に緒持し、クロスト
−クを防止した薄膜ＥＬ素子を提供することである。 〔問題点を解決覆るだめの手段〕 前述した目的を達成するために、本発明は、光吸収層が
１．ゲノーマニウムに窒素を含有している層であること
を特徴とする薄膜ＥＬ素子である。 そして、本発明の実施態様、へしては、光吸収層中の窒
素の含有が実質的に′均一に分布していること、光吸収
層中の窒素の含有がＦｌ−発光層側から背、面画極側に
向って連続的又は段階的（、：減少して：理　　　　　
と、誘電体層又は半導体層と、背面電極とを順次いるこ
と、ＥＬ発光層上に誘電体層と、光吸収層積層したこと
、及びＦＬ発光層上に誘電体層と、光吸収層と、背面電
極とを順次積層したことをそれぞれ特徴とする薄膜ＥＬ
素子である。 以下、本発明の実施例を図に基づき詳細に説明する。 本実施例を第１図に基づいて詳述する。 先ず、アルミノシリグー１〜ガラス（例えば、ＨＯＹＡ
■製のＮＡ４０　）からなる透光性基板１の観測表面９
と対向する表面１０上に、スズ酸化物を混入した”酸化
インジウムからなる透明導電膜（膜厚：２０００人）を
真空蒸着法により成膜した後、この透明導電膜を、フォ
１〜リソ法によりエツチング液として、塩酸と塩化第２
鉄の混合溶液を用いて複数帯状（電１図において左右方
向）に配列し、透明電極２を形成した。次に、金属タン
タルをスパッタターゲットとして、酸素ガスを３０％混
入した＾ｒガス（分圧：　６　Ｘ　１０”Ｐａ）をスパ
ッタ装置に導入し、高周波出力９Ｗ／ｃｍ２で反応性ス
パッタを行い、Ｔａ２　０５からなる第１誘電体層３（
膜厚：３０００人）を成膜した。次に、前記第１誘電体
層３上に、活性物質として０．５重量％のＨｎを添加し
た７ｎＳ：Ｈｎ焼結ペレットを蒸着源として真空蒸着法
によりハ＋Ｓ：ＨｎからなるＥＬ発光層４（膜厚：６０
００人）を成膜し、次に前記第１誘電体層３ど同様に反
応性スパッタリング法により丁ａ２　０５からなる第２
誘電体層５（膜厚：　３０００人）を成膜した。 次に、ゲルマニウムのスパッタターゲラ１〜を用いて、
窒素ガスを４０％混入したＡｒガス（分圧＝６×１０”
ｌ’ａ）をスパッタ装置に導入し、高周波出力６Ｗ　／
　Ｃｌｌ１２にて反応↑４スパッタを行い、ゲルマニウ
ムに窒素を実質的に均一に含有してなる光吸収層１１（
膜厚：　１５００人、比抵抗：１０５Ω・ｃｍ、成膜速
度：１２０人／分）を前記第２誘電体層５上に積層した
。次に、前述した第１、第２誘電体層３．５と同様に反
応性スパッタリング法によりＴ、ａ２　０５からなる第
３誘電体層１２（膜厚：　ｉ、ｎｏｏ人）を成膜した。 そして、この第３誘電体層１２十に、Ａｎ膜（膜厚：　
３０００人）を真空蒸着法により成膜しＩＣ後、このへ
ｉ膜を、フＡトリソ法によりエツチング液として硝酸と
リン酸の混合溶液を用いて、欅数帯状（第１図において
紙面垂直方向）に配列して背面電極６を形成した。した
がって、透明電極２ど背面電極６とは、従来と同様にｎ
いに直交するように複数帯状に配列している。 このようにして製作した本実施例の薄膜「Ｌ素子は、透
明電極２と背面電極６との間に交流電圧（周波数１００
１１７の正弦波）を印加づることににす、ピーク波長５
８０ｎｍで橙黄色、に発光し、そのとぎの発光輝度は１
００ｃｄ／　第２であった。 以−ト、本実施例ににれば、透光↑４基板１側から入射
した外部光は、光吸収層１１によりほどんど吸収されて
、背面電極６への到達が防止され、一部到達して背面電
極６から反則した戻り光があっても、この光吸収層１１
ににり同様に吸収される。その結果、透光性基板１から
入射した外部光の強さと、観測表面９から観」１した入
用光の戻り光の強さとの比、ずなわら透光性基板１の観
測表面９側の反射率特性は、第４図の曲線Ａに示すよう
に但ぐ、可視光領域（波長４００〜７（１（ｌｎｍ　）
にお（Ｊる平均反射率は約１０％であり、コントラス１
〜の良好イ「薄膜ＥＬ素子が得られた。 第５図は酸ガス中の窒素ガス混入率に対する、光吸収層
１１の光学定数（ｎ：屈折率、に：消衰係数）を波長６
００ｎｍにおいて測定した特性図である。。 なお、反応性スパッタリング法において窒素ガスの混入
率が高くなれば、当然、膜中に含まれる窒素含有量も多
くなる。本実施例の光吸収層１１の屈折率ｎ及び消衰係
数には、５波長ｅｏｏｎｍにおいてｎ−３及びに−０３
であり、第２誘電体層５と光吸収層１１との界面にお（
）る反射率を後述する式（１）に準じて８１算すると２
．７％である。なお、第２誘電体層５ど光吸収層１１と
の界面における反射を低減するために、本実施例の光吸
収層１１のＷ＃ｌ光領域における平均屈折率箔及び平均
消衰係数ｌは、第２誘電体層５のＴａ２　０５やその他
ｌｉｔ　０２　。 Ｓｉ３　　Ｎ４及びＹ２Ｏ３等の誘電体の屈折轡が２前
後であることから、箔≦４．π≦１であることが望まし
い。光吸収層１１の光学定数は、薄膜ＥＬ素子の反射率
特性が良好になるように、前述した窒素ガス混入率と成
膜速度を適宜選定して設定される。 −〇　− また、本実施例によれば、［１−発光層４と光吸収層１
１との間に第２誘電、体層５を設けているので、第６図
の印加電圧−発光輝麿特竹図において曲線Ｅで７示すよ
うに（比較例どして前述の第７図で示した薄ｉ！Ｊ　Ｅ
、　Ｌ素子の特性を曲線りで示す。）発光輝度の立ち上
りが急峻となり、かつ前述した発光　　　　　゛輝度１
００ｃｄ／ｍ２を得るための印加電圧も低く抑えること
ができ、絶縁破壊をも防止することができる。さらに、
光吸収層１１の比抵抗は、光吸収効果を得る膜厚（数百
Å以上）のもとでは、一般的に１０３Ω・ｃｍ以上であ
れば、クロス１−一りの防止効果を奏する。したがって
、本実施例の光吸収層１１の膜厚が１５．００人であり
、かつその比抵抗が１０、Ω・Ｃｌｌ１ηあることから
、クロス］−−り、も十分に、防“ｌ：　ｔ　６　、Ｚ
、　＆　ｈ（″′。・　　　　　　　　　　　　１、光
吸収１層１１ど一背面電極６との間に挿入した第３誘電
体、層１２　（Ｔａ２．　Ｏｓ）は、背面電極６（八Ｕ
）を形成する湿式エツチング液である硝酸酸性液、によ
って、光吸収層１１が侵されることを防止するの。 みならず、薄膜ＥＬ素子の絶縁破壊を防止する上でも有
効である。第２誘電体層５の膜厚を小さくして（例：　
３０００人→１０００人）、第３誘電体層１２の膜厚を
大きくしても（例：　１０００人＝＋　３０００人）、
印加電圧−発光輝度特性及びコン１〜ラスト比は、基本
的には本実施例と同様である。第３誘電体層１２の代わ
りにＳｉ、　ＳｉＣ等の半導体層を使用しても、本実施
例と同様な効果を奏し、この半導体層の比抵抗もクロス
１−一りを□防止する上で、１０　　Ω・ｃｍ以上であ
ることが望ましい。 −ｈ、本実施例の製造方法は、スパッタリング法によっ
て、前記光吸収層１１を成膜しているので、膜質を緻密
にし、かつ経時変化も抑えることができる。 （実施例２） 本実施例を第２歯に基づいて詳述する。 先ず、前述した透光性基板１の観測表面９と対向する表
面１０上に透明電極２．第１誘電体層３゜ＥＬ発光層４
及び第２誘電体層５を前記実施例１と同様に順次積Ｈす
る。次に、ゲルマニウムのスパッタターゲラ１−を用い
て、窒素ガスを５０％混入したＡｒガス（分圧：　６　
Ｘ　１０’　Ｐａ）をスパッタ装置に導入し、高周波出
力６　Ｗ　／　Ｃｍ２にて反応性スパッタを行い、ゲル
マニウムに窒素を実質的に均一に含有してなる第１光吸
収層１３（膜厚：３００人。 比抵抗：１０６Ω・Ｃｍ、成膜速度１１０人／分）を成
膜し、引き続き、窒素ガスを３０％混入したＡｒガス（
分圧：　６　ｘ　１Ｏ−１Ｐａ）をスパッタ装置内に導
入し、高周波出力６　Ｗ　／　Ｃｍ２にて反応性スパッ
タを行い、ゲルマニウムに窒素を実質的に均一に含有し
てなる第２ｙｔ、ｍ酸層１４（膜厚：　１０００人、比
抵抗：１０５Ω・ｃｍ、成膜速度１２５人／分）を成膜
し、前記第１光吸収層１３と前記第２光吸収層１４とか
らなる、すなわち、後記する背面電極６側に向って段階
的に窒素含有率を減少させた光吸収層１５を成膜した。 次に、第３誘電体層１２及び背面電極６を前記実施例１
と同様に成膜し形成した。 このようにして製作した本実施例の薄膜ＥＬ素子は、前
記実施例１と同様に電圧印加して、ピーク波長５８０ｎ
ｍで橙黄色に発光し、そのとき力発光輝度も１００ｃｄ
／　ｍ２であった。 イして、本実施例の光吸収層１５について、第５図に示
すとおり、第１光吸収層１３の屈折率はｎ＝　２’、９
．消衰係数はに＝６．２であり、また第２光吸収層１４
の屈折率はｎ１４＝’　３．５．消衰係数はに＝０．６
であり、一方、本実施例の第２誘電体層５の屈折率はｎ
　５−２．２であることから、第２誘電体層５と第１光
吸収層１３との界面での反射率Ｒ５，１３は、次の式（
１）によりＲ５，１３−２％と１　　　　なる。 ・・・・・（１） また、第１光吸収層１３と第２光吸収層１４との界面で
の反射率Ｒ、についても、次の近似式（２）によりＲ１
３，１４ξ１．７％となって、低くすることができる。 すなわち、第２誘電体層５と第１光吸収層１３との間の
界面での反射率（２％）及び第１光吸収層１３と第２光
吸収層１４との間の界面での反射率（１，７％）は共に
低く、かつ第１光吸収層１３と第２光吸収層１４のそれ
ぞれ“の消衰係数（ｋ＋３−一　　１３　− ０．２及びに＝０．６）を段階的に増大していることか
ら、比較的薄い膜厚で外部からの入射光を効果的に吸収
することができる。 ・・・・・（２） したがって、本実施例によれば、透光性基板１の観測表
面９側の反射率特性は、第４図の曲線Ｂに示すように低
く、可視光領域における平均反射率は７〜８％であり、
コントラストの良好な薄膜ＥＬ素子が得られた。 本実施例による印加電圧−発光輝度特性は、第６図の曲
線Ｆで示すように実施例１による曲線Ｅと同様、発光輝
度の立ち上りが急峻となり、かつ発光層ｆｌｉ　１００
ｃｄ／　ｍ２を得るための印加電圧も低く抑えることが
でき、絶縁破壊も十分防止することができる。さらに、
本実施例の光吸収層１５を構成する第１光吸収層１３及
び第２光吸収層１４が十分に光吸収している比較的薄い
膜厚（それぞれ３００人及び１０００人）であり、かつ
それぞれの比抵抗が１０６Ω・ｃｍ及び１０ｆΩ・ｃｍ
であることから、クロス１−一りも十分に防止すること
ができる。なお、第１光吸収層１３及び第２光吸収層１
４の比抵抗は約１０３０・Ｃｌｌ１以上であれば同様の
効果を奏Ｊる。 その他、本発明の効果については、前記実施例１のもの
と同様である。 （実施例３〕 本実施例を第３図に基づいて詳述覆る。 先ず、前）ホした透光性基板１の観測表面９十に、光学
的膜厚がそれぞれ（λｏ／４）−（λｏ／２）−（λｏ
／４１（λ０は中心波長である。）である八〇２　０３
−Ｔａ２　０５−８ｉ　０２の多層膜からなる反射防止
膜１６を真空蒸着法により成膜する。次に、この透光性
基板１の観測表面９と対向する表面１０十に透明電極２
．第１誘電体層３．ＥＬ発光層４及び第２誘電体層５を
前記実施例１と同様に順次積層する。次に、ゲルマニウ
ムのスパッタターゲラ１〜を用い、流ω制御装置を介し
て窒素ガス７０％を混入したＡｒガス（分圧：　６　ｘ
　１０”Ｐａ）をスパッタ装置内に導入し、高周波出力
６Ｗ／Ｃｍ２にて反応性スパッタを行い、ゲルマニウム
に窒素を含有してなる光吸収層１７を前記第２誘電体層
５」二に積層した。この光吸収層１７は、成膜開始と同
時に窒素ガスの混入率を流量制御装置により徐々に下げ
、Ａｒガスに対する窒素ガスの混入率を７０％−１３０
％にし、ゲルマニウム中の窒素含有率の割合を連続的に
ＥＬ発光層４から後記する背面電極６側の膜厚方向に沿
って減少させて成膜した（膜厚：１５００人、比抵抗：
約１０　　Ω・ｃＩＩｌ〜１０４Ω−ｃｍ）。 なお、成膜速度は１００人／分→１２５人／分に徐々に
変化させた。次に、前記光吸収層１７上に、前記実施例
１と同様にして背面電極６（膜厚：　３０００人）を積
層し形成した。なお、本実施例においては、前記実施例
１．２と異なり、硝酸酸性に対して耐酸性の第３誘電体
層を光吸収層１７上に積層していないことから、背面電
極６（Ａｌ）のストライプ化は、湿式エツチングにおい
てＫＯｌｌ等のアルカリ性溶液を使用することになる。 以上、本実施例によれば、窒素ガス混入率を変化させる
と、前述した第５図で示すように、光吸数層１１の屈折
率ｎ　及び消衰係数に１７がそれぞれ、ｎ−２，６〜３
．５及びに１７−０．１〜０６と連続的に増大する。し
たがって、第２誘電体層５（屈折率ｎ５＝　２．２）と
光吸収層１７との界面での反射率は前記実施例１及び２
よりも小さくなり、かつ光吸収層１７の回折率ｎ１７が
連続的に変化していることから、前記実施例２のような
第１光吸収層１３と第２光吸収層１４との界面での反射
が存在しないために、前記実施例２よりもコントラスト
比が一層向上する。更に、反射防止膜１６を透光性基板
１の観測表面９上に被覆していることから、この面から
の反射をほとんど防止することができ、第４図の曲線Ｃ
で示すように可視光領域における平均反射率を３〜４％
まで低くすることができる。 また、本実施例によれば、前記実施例１及び２と同様に
、第６図の曲線Ｇで示すように、印加電圧−発光輝度特
性も良好で、クロストークも防止することができる。な
お、本実施例も光吸収層の比抵抗が約１０３０・ｃｍ以
上であればよい。そして、本実施例もスパッタリング法
によって光吸収層１７を成膜しているので前記実施例１
及び２と同様の効果を奏する。 以上、実施例１，２及び３について詳述したが、本発明
はこれ等の実施例の材料、膜厚及び成膜方法に限定され
ない。透光性基板についてはソーダライムガラス等の多
成分系ガラス又は石英ガラス　　　　□でもよく、反射
防止膜についてはＨｇ［２等でもよ　　　　□い。透明
電極についてはＩｎ２　０３若しくはこれに　　　　□
Ｗを添加したもの又はＳｎ　０２にＳｂ、　Ｆ等を添加
し　　　　□たちのであってもよい。第１．第２及び第
３誘電体層については、八〇２　０３　、５ｒＴｉ　０
３　、　　・８ａＴａ２　０６　、　　Ｙ２　０３　、
　Ｉ汀０２等の酸化物、Ｓｉ３Ｎ４．シリコンオキシナ
イｌ〜ライト又はこれ　　　　□らの複合物でもよい。 Ｅ　Ｌ発光層については母材　　　　□としてＺｎ５ｅ
、　ＣａＳ又はＳｒＳ等、ドーパントとして　　　　１
Ｅｕ、　Ｓｍ、　Ｔｂ、　Ｔｍ等の希土類元素を使用し
てもよい。　　　・また、光吸収層形成のスパッタリン
グ法においてＡｒガスの代わりにＮｅ、　Ｋｒ、　Ｘｅ
等の不活性ガスを使　　　　：用してもよい。光吸収層
の膜厚についてはケルマ　　　　□ニウム窒化物０光学
定数と比抵抗及び製造工程を　　　　１・−１８＝ 考慮して５００〜５０００Ａが望ましい。成膜方法につ
いてはスパッタリング法の代わりに、活性化反応蒸着法
、イオンブレーティング法及びＣＶＤ法等を使用しても
よい。 さらに、背面電極ニツイては、Ｔ（］、　Ｎｏ、　Ｆｅ
、　Ｎｉ。 Ｎｉ　八、ｆｊ　、　ＮｉＣｒ等の金属を使用してもよ
い。透明電極ど背面電極のス）〜ライブ化手段として湿
式法の代わりに、ＣＣｌ４等のガスを主成分として用い
るドライエッヂレグ法や、マスク蒸着法等を用いて複数
帯状に形成してもよい。 〔発明の効果〕 以上のとおり、本発明によれば、光吸収層がゲルマニウ
ムに窒素を含有している層であることから、コントラス
１へを向上させることができ、印加電圧−発光輝度特性
を良好に維持することができ、クロス１〜−りも防止す
ることができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。 第２図は本発明の他の実施例を示す断面図である。 第３図は本発明のもう−らの他の実施例を示す断面図で
ある。第４図は本発明の実施例による反射率を示す特性
図である。第５図は本発明によるＡｒガス中の窒素ガス
混入率に対する光吸収層の屈折率と消衰係数とを示す特
性図である。第６図は従来例と本発明の実施例による印
加電圧−発光輝度を示す特性図である。第７図及び第８
図はそれぞれ従来の薄膜Ｆ　Ｌ素子を示す断面図である
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ＥＬ発光層と、入射光を吸収する光吸収層と、
   誘電体層とを透明電極と背面電極との間に介在してそれ
   ぞれ透明基板上に積層し、両電極間に電圧印加すること
   により前記ＥＬ発光層からＥＬ発光を呈する薄膜ＥＬ素
   子において、前記光吸収層がゲルマニウムに窒索を含有
   している層であることを特徴とする薄膜ＥＬ素子。
2. （２）　光吸収層中の窒素含有率が実質的に均一に分布
   していることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の薄膜ＥＬ素子。
3. （３）　光吸収層中の窒素含有率がＥＬ発光層側から背
   面電極側に向って連続的又は段階的に減少していること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜ＥＬ
   素子。
4. （４）　ＥＬ発光層上に誘電体層と光吸収層と誘電体層
   又は半導体層と背面電極とを順次積層したことを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項、第（２）項又は第（３
   ）項記載の薄膜ＥＬ素子。
5. （５）　ＥＬ発光層上に誘電体層と光吸収層と背面電極
   とを順次積層したことを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項、第（２）項又は第（３）項記載の薄膜ＥＬ素子
   。