JPS61284093A - 薄膜電界発光素子 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は薄膜電界発光素子に関し、詳しくは交流電界
の印加によって発光する三層構造薄膜電界発光素子の背
面電極の構造に関する。 （ロ）従来の技術 従来の上記ＦｉｊＭＮ界発光素子（以下薄ｊ！ＥＬ素“
子と称す）は、第４図に示すように、ガラス基板（１）
上に順に透明電極（２Ｊ１第１銹電体層（３）、発光層
（４）、第２誘電体層（５）及び背面電極（６）とがス
パッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などで積層されて形成され
たもので、透明電極＋２１と背面電極（６）との間に交
流電圧を印加して発光層（４）に１０’Ｖ／ａｎ程度の
高電界を形成すると、特有の色の強い発光を呈するもの
である。なお、透明電極（２）は酸化インジウム（Ｉｎ
２０ｇ）、酸化スＸ　（Ｓｎ　０２　）　’；にトｂ”
うなり、第１誘電体層（３）は酸化物、窒化物及び炭化
物やこれらの複合膜からなる。発光層（４）はマンガン
や希土類フッ化物等を発光センタとしてドープした硫化
亜鉛（Ｚｎ　Ｓ）からなり、第２誘電体層（５）は酸化
物、窒化物及び炭化物やこれらの複合膜からなる。背面
電極（６）はアルミニウム（Ａρ）からなる。 （ハ）発明が解決しようとする問題点 一般に上記第１誘電体層（３）、発光ＩＩ（４１及び第
２誘電体層（５）にはそれらの積層中に発生するピンホ
ールやクラック等の避けがたい欠陥が含まれるため、こ
の欠陥で電界印加時に起る微小絶縁破壊（以下ＢＤと称
す）によりＩＩ！ＩＥＬ素子の素子特性が劣化する問題
、つまりＢＤの跡（以下ＢＰと称す）が発光しなくなる
問題があった。 たとえば、マトリクス表示型の薄膜ＥＬパネルでは、あ
る程度ＢＰが大きくなると、−絵素当りの発光面積が小
さくなって暗く見えたり、ざらにＢＰが大きくなって透
明電極（２又は背面電極（６）の配線幅よりも大きくな
ると、透明電極（２）又は背面電極（６）がＢＤに伴な
う発熱によって断線し、この断線部以降の絵素が全く発
光しなくなることになる。 従来のＡＲ製背面電極（６）は、密着が良好で、応力の
発生が小さく、かつ可視光の反射率が高く、しかも作成
が容易である特長を有しているが、八ρの融点が低いた
め、上記ＢＤに伴なう発熱で容易に溶融して上記ＢＰの
エツジに融着し、その融着個所に電解が集中して放電が
持続して、さらにＢＰが拡大する問題があった。 この対策として、薄１１ＥＬＩ子をシリコンオイルの充
満した密封容器内に収納し、上記持椅放電を防ぎＢＰの
拡大を防止するオイルシールと呼ばれる保護方法が知ら
れている（特開昭５５−１２４１８２号公報参照）。 しかし、この方法では、密封容器を用意したり、またそ
の容器内にシリコンオイルを充満しなければならない煩
わしさがあり、またその保護構造が高価に付く欠点があ
った。 この発明は以上の事情に鑑みなされたもので、簡単かつ
安価な構造でＢＰの拡大を阻止できるようにして長寿命
の薄膜電界素子を提供することを目的とするものである
。 （ニ）問題点を解決するための手段 この発明はガラス基板上に順に透明電極、第１誘電体層
、発光層、第１！電体層及び背面電極とが積層され、交
流電界を印加することにより発光する薄膜電界素子であ
って、背面電極が、第２誘電体層側から順に積層された
アルミニウム層とこのアルミニウム層より高融点の金属
層とからなり、この金属層及びアルミニウム層の厚さが
ともに２０００〜４０００オングストロームの範囲であ
るものである。 （ホ）作用 この発明は、第１１１？電体層、発光層及び第２１！！
電体層にそれらの積層中に発生するピンホールやクラッ
ク等の欠陥で電界印加時に起る微小絶縁破壊に伴う発熱
があっても高融点の金属層によって上記破壊の跡のエツ
ジにおける電界集中を防止しその跡の拡大を阻止するよ
うにしたものである。 （へ）実施例 以下図に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。な
お、これによってこの発明が限定されるものではない。 第１図において、三層構造薄膜ＥＬ素子（７）は、ガラ
ス基板（８）、透明電極（９）、第１誘電体層（至）、
発光層ａυ、第２誘電体層面及び背面電極（＋３１から
構成される。 透明電極（９）は、酸化インジウムＩＩＩ（ＩＴＯ膜）
からなる平行な多数本の電極からなり、その厚さは約１
５００オンゲストＯ−ム（入）でスパッタ法とホトエツ
チング法とによってガラス基板（８）上に積層されてい
る。 第１誘電体ＩＩ（ト））は、酸化ケイ素（Ｓ！　０２　
）と窒化ケイ素（Ｓｔ　３　Ｎ＋）の二層構造からなり
、その厚さは約２５００人で、透明電極（９）上面にス
パッタ法によって積層されている。 発光１（１１１は硫化亜鉛とマンガンとからなり、その
厚さは約７０００人で、第１誘電体層Ｇｏ）上面に電子
ビーム蒸着法で積層されている。 第２誘電体層［Ｆ］はＳｔ　３Ｎ４と酸化アルミニウム
（Ａｇｚ　Ｏｓ　＞の二層構造からなり、その厚さは約
２００ＯＡで、スパッタ法により発光層（１１）上面に
積層されている。なお、上記各層（至）〜［Ｆ］は、上
記の構成以外であってもよい。 背面電極０３１は、第２誘電体層面上面に順に電子ビー
ム蒸着法で連続蒸着して積層され、ホトエツチング法で
透明電極（９）と直交する方向にエツチングされたＡＲ
層（１４１とニッケル＜Ｎｒ　＞層０５）とからなり、
Ｎ１層０５）はレジストを塗布・パターン化して過酸化
水素水１５重量％と硝酸６０重量％とを１＝１にしてホ
トエツチングを行い形成され、Ａｕ１ｌ（１４）は、リ
ン９８５重置％と硝酸６０重量％と水とを２０：３：１
０にしてホトエツチングを行い形成される。 第２図は、このようにして得られた薄膜ＥＬ素子（刀を
印加電圧２５０■、周波数ＩＫＨｚの交流パルスで発光
させたのちのＢＰＯ６］を示すものである。 同図において、ａはＢＰＯ６）の大きさ、ｂは周辺剥離
の大きさ、Ｃはａ＋２ｂと略同等で非発光領域の大きさ
である。 第３図は、／１層■の膜厚を２５０ＯＡとしたときのＮ
１層０５）の膜厚と上記ａ、ｂ及びＣとの関係を示すグ
ラフである。同図において、Ｎｉ１ｌ（１５）の膜厚が
２０００Å以下ではｂ−ｏとなってＢＰに伴なう放出ガ
スの閉じ込め効果が不充分・になる。また、Ｎｉ１ｌ（
１５］の膜厚が薄くなるにしたがってａが太きくなり、
８ＰＱ６）の平面形状も円形状から不定形状になる。こ
れは放電が持続的に行なわれていることを示している。 一方Ｎｉ１ｉ（１５１の膜厚が４００ＯＡ以上ではＢＰ
Ｏ６）周辺の剥離の大きさｂが大きくなり過ぎ、したが
って非発光領域の面積が大きくなり過ぎて使用上問題と
なる。　　　　 次にＡ（１ｍ（１４）の膜厚を変えた場合には、Ａｇ層
陸の膜厚が２０００Ａ以下ではＮ１層０５）によって第
２誘電体層面に応力が生じるためＢＰ（社）の発生頻度
が高くなる。一方ＡＱＩＩ（１４１の膜厚が６０００Å
以上になると、Ｎｉ層０５１のガス閉じ込め効果にもか
かわらず持続放電モードが著しく増加する。 以上の結果から実用上有効となるＡＲ層（１４）及びＮ
１層Ｇ９の膜厚は、ともニ２０００〜４０００Ａノｖ！
囲テある。 なお、Ｎｉ１０５１の代りに／ｌより高融点のチタン、
モリブデン、タンタル及びタングステンのいずれか−？
の金属−を用いても上記と同様の効果を得ることができ
る。また、直流動作の薄膜ＥＬ素子においても実施例と
同様の効果を得ることができる。 （ト）発明の効果 この発明によれば、簡単かつ安価な構造で、第１誘電体
層、発光層及び第２誘電体にそれらの積層中に発生する
ピンホールやクラック等の欠陥によって電界印加時に起
る微小絶縁破壊の跡の拡大を阻止することができ、それ
によって薄膜電界発光素子自体の寿命を延ばすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る薄膜電界発光素子の一実施例を
示す断面図、第２図はこのＢＰを示す断面模式図、第３
図はこのＢＰ、周辺剥離及び非発光領域とＮｉ１ｌの膜
厚との関係を示すグラフ、第４図は従来例の第１図相当
図である。 （刀・・・・・・三層構造薄膜電界発光素子、（８）・
・・・・・ガラス基板、　　　　（９）・・・・・・透
明電極、（財）・・・・・・第１１電体層、　　　α１
ｊ・・・・・・発光層、ａ２・・・・・・第２誘電体層
、　　　（１３）・・・・・・背面電極、（１４）・・
・・・・アルミニウム層、（１５］・・・・・・ニッケ
ル層（高融点の金属層）。 第１図 第　２　図 第３図 Ｎ１眉のＰａｎ（ｘ１ｏ３八） 第４１！１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 　１．ガラス基板上に順に透明電極、第１誘電体層、発
   光層、第２誘電体層及び背面電極とが積層され、交流電
   界を印加することにより発光する薄膜電界発光素子にお
   いて、 　背面電極が、第２誘電体層側から順に積層されたアル
   ミニウム層とこのアルミニウム層より高融点の金属層と
   からなり、この金属層及びアルミニウム層の厚さがとも
   に２０００〜４０００オングストロームの範囲であるこ
   とを特徴とする薄膜電界発光素子。
2. 　２．金属層の金属が、ニツケル、チタン、モリブデン
   、タンタル及びタングステンのいずれか一つからなる特
   許請求の範囲第１項記載の薄膜電界発光素子。