JPS6313187B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6313187B2 JPS6313187B2 JP56154189A JP15418981A JPS6313187B2 JP S6313187 B2 JPS6313187 B2 JP S6313187B2 JP 56154189 A JP56154189 A JP 56154189A JP 15418981 A JP15418981 A JP 15418981A JP S6313187 B2 JPS6313187 B2 JP S6313187B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- layer
- back electrode
- thin film
- thin
- 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.)
- Expired
Links
Landscapes
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流電界の印加に依つてEL（Electro
Luminescence）発光を呈する薄膜EL素子の電極
構造に関するものである。
Luminescence）発光を呈する薄膜EL素子の電極
構造に関するものである。
従来、交流動作の薄膜EL素子に関して、発光
層に規則的に高い電界（106V／cm程度）を印加
し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安定性等を高
めるために、0.1〜2.0Wt％のMn（あるいはCu、
Al、Br等）をドープしたZnS、ZnSe等の半導体
発光層をY2O3、TiO2等の誘電体薄膜でサンドイ
ツチした三層構造ZnS：Mn（又はZnSe：Mn）
EL素子が開発され、発光諸特性の向上が確かめ
られている。この薄膜EL素子は数ＫHzの交流電
界印加によつて高輝度発光し、しかも長寿命であ
るという特徴を有している。
層に規則的に高い電界（106V／cm程度）を印加
し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安定性等を高
めるために、0.1〜2.0Wt％のMn（あるいはCu、
Al、Br等）をドープしたZnS、ZnSe等の半導体
発光層をY2O3、TiO2等の誘電体薄膜でサンドイ
ツチした三層構造ZnS：Mn（又はZnSe：Mn）
EL素子が開発され、発光諸特性の向上が確かめ
られている。この薄膜EL素子は数ＫHzの交流電
界印加によつて高輝度発光し、しかも長寿命であ
るという特徴を有している。
薄膜EL素子の１例としてマトリツクス型電極
構造を有するZnS：Mn薄膜EL素子の基本的構造
を第１図に示す。
構造を有するZnS：Mn薄膜EL素子の基本的構造
を第１図に示す。
第１図に基いて薄膜EL素子の構造を具体的に
説明すると、ガラス基板１上にln2O3、SnO2等の
透明電極２、さらにその上に積層してY2O3、
TiO2、Al2O3、Si3N4、SiO2等からなる第１の誘
電体層３がスパツタあるいは電子ビーム蒸着法等
により重畳形成されている。第１の誘電体層３上
にはZnS：Mn焼結ペレツトを電子ビーム蒸着す
ることにより得られるZnS発光層４が形成されて
いる。この時蒸着用のZnS：Mn焼結ペレツトに
は活性物質となるMnが目的に応じた濃度に設定
されたペレツトが使用される。ZnS発光層４上に
は第１の誘電体層３と同様の材質から成る第２の
誘電体層５が積層され、更にその上にAl等から
成る背面電極６が蒸着形成されている。透明電極
２と背面電極６の各端部にはそれぞれリード付用
端子膜７が電子ビーム蒸着によつて形成され、こ
の端子膜７は交流電源に接続されて薄膜EL素子
が駆動される。
説明すると、ガラス基板１上にln2O3、SnO2等の
透明電極２、さらにその上に積層してY2O3、
TiO2、Al2O3、Si3N4、SiO2等からなる第１の誘
電体層３がスパツタあるいは電子ビーム蒸着法等
により重畳形成されている。第１の誘電体層３上
にはZnS：Mn焼結ペレツトを電子ビーム蒸着す
ることにより得られるZnS発光層４が形成されて
いる。この時蒸着用のZnS：Mn焼結ペレツトに
は活性物質となるMnが目的に応じた濃度に設定
されたペレツトが使用される。ZnS発光層４上に
は第１の誘電体層３と同様の材質から成る第２の
誘電体層５が積層され、更にその上にAl等から
成る背面電極６が蒸着形成されている。透明電極
２と背面電極６の各端部にはそれぞれリード付用
端子膜７が電子ビーム蒸着によつて形成され、こ
の端子膜７は交流電源に接続されて薄膜EL素子
が駆動される。
電極２，６間にAC電圧を印加すると、ZnS発
光層４の両側の誘電体層３，５間に上記AC電圧
が誘起されることになり、従つてZnS発光層４内
に発生した電界によつ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自由電子
となつてZnS発光層４界面へ誘引される過程で直
接Mn発光センターを励起し、励起されたMn発
光センターが基底状態に戻る際に黄橙色の発光を
放射する。即ち高電界で加速された電子がZnS発
光層４中の発光センターであるZnサイトに入つ
たMn原子の電子を励起し、励起された電子が基
底状態に落ちる時、略々5850Åをピークに幅広い
波長領域で、強い発光を呈する。活性物質として
Mn以外に希土類の弗化物を用いた場合にはこの
希土類に特有の緑色その他の発光色が得られる。
光層４の両側の誘電体層３，５間に上記AC電圧
が誘起されることになり、従つてZnS発光層４内
に発生した電界によつ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自由電子
となつてZnS発光層４界面へ誘引される過程で直
接Mn発光センターを励起し、励起されたMn発
光センターが基底状態に戻る際に黄橙色の発光を
放射する。即ち高電界で加速された電子がZnS発
光層４中の発光センターであるZnサイトに入つ
たMn原子の電子を励起し、励起された電子が基
底状態に落ちる時、略々5850Åをピークに幅広い
波長領域で、強い発光を呈する。活性物質として
Mn以外に希土類の弗化物を用いた場合にはこの
希土類に特有の緑色その他の発光色が得られる。
上記の如き構造を有する薄膜EL素子に於いて、
ストライプ状の背面電極群６及びリード付け用端
子膜７の形成は、従来全く個別の工程によつて行
われていた。即ち背面電極６は第２の誘電体層５
まで積層した基板の上にAl膜を蒸着したのちに
これをフオトエツチング法により適当なストライ
プ状に加工することにより形成されるが、フオト
エツチングを施された薄膜EL素子は不純物イオ
ンで汚染されているので、これを純水によつて洗
浄し、次に水分を除くために真空ガス出しを行な
い、ガス出しの完了した薄膜EL素子を複数のる
つぼを有する電子ビーム蒸着機内に載置し、メタ
ルマスクを使用してリード付け用端子膜７を形成
しており、製造工程が非常に繁雑なものとなつて
いた。
ストライプ状の背面電極群６及びリード付け用端
子膜７の形成は、従来全く個別の工程によつて行
われていた。即ち背面電極６は第２の誘電体層５
まで積層した基板の上にAl膜を蒸着したのちに
これをフオトエツチング法により適当なストライ
プ状に加工することにより形成されるが、フオト
エツチングを施された薄膜EL素子は不純物イオ
ンで汚染されているので、これを純水によつて洗
浄し、次に水分を除くために真空ガス出しを行な
い、ガス出しの完了した薄膜EL素子を複数のる
つぼを有する電子ビーム蒸着機内に載置し、メタ
ルマスクを使用してリード付け用端子膜７を形成
しており、製造工程が非常に繁雑なものとなつて
いた。
本発明は、背面電極膜とリード付け用端子膜を
同一の材料で構成するとともに同時形成すること
により製造工程を短縮した新規有用な薄膜EL素
子の電極構造を提供することを目的とするもので
ある。
同一の材料で構成するとともに同時形成すること
により製造工程を短縮した新規有用な薄膜EL素
子の電極構造を提供することを目的とするもので
ある。
以下、本発明を実施例に従つて図面を参照しな
がら詳説する。
がら詳説する。
第２図は本発明の１実施例を示す薄膜EL素子
の構成図である。図中第１図と同一符号は同一内
容を示す。
の構成図である。図中第１図と同一符号は同一内
容を示す。
ガラス基板１上に透明電極２、第１の誘電体層
３、ZnS発光層４、第２の誘電体層５を順次積層
する。次に第２の誘電体層５上に厚さ2000〜7000
ÅのAl膜とこの上に厚さ200〜1500ÅのNi膜を電
子ビーム蒸着法により２層膜８として連続形成す
る。この時、同時に透明電極２の露呈している端
部にもNi膜とAl膜の２層膜８を蒸着形成する。
この工程において、メタルマスクによる位置合せ
に伴う特殊な熟練は必要としない。次に周知のフ
オトエツチング法を用いてAl膜とNi膜を加工し、
背面電極およびリード付用端子とする。
３、ZnS発光層４、第２の誘電体層５を順次積層
する。次に第２の誘電体層５上に厚さ2000〜7000
ÅのAl膜とこの上に厚さ200〜1500ÅのNi膜を電
子ビーム蒸着法により２層膜８として連続形成す
る。この時、同時に透明電極２の露呈している端
部にもNi膜とAl膜の２層膜８を蒸着形成する。
この工程において、メタルマスクによる位置合せ
に伴う特殊な熟練は必要としない。次に周知のフ
オトエツチング法を用いてAl膜とNi膜を加工し、
背面電極およびリード付用端子とする。
以下、この形成方法について説明する。まず、
Ni膜表面に生成している酸化物薄膜層を60℃に
加熱した50％硫酸を用いて除去する。この酸洗い
工程は品質管理上下可欠の操作である。酸洗いの
後水洗し、次に15％過酸化水素水と60％硝酸並び
に水を等容に混合させたNi膜用エツチング液を
用い常温でエツチングする。酸洗いには30秒程
度、Ni膜エツチングには30秒程度しか要しない。
次に水洗後85％リン酸：60％硝酸：水＝20：３：
10なる組成のAl膜用エツチング液を45℃〜50℃
に加温してAl膜のエツチングを行う。以上のエ
ツチング工程が完了した後、直ちに充分な純水洗
を行い、乾燥させた後レジスト膜を除去する。こ
のような工程で製造された薄膜EL素子において
は背面電極とリード付け用端子膜の材料及び構成
全く同一となる。尚、２層膜８はAlを主とする
合金膜とNiを主とする合金膜で形成することも
できる。
Ni膜表面に生成している酸化物薄膜層を60℃に
加熱した50％硫酸を用いて除去する。この酸洗い
工程は品質管理上下可欠の操作である。酸洗いの
後水洗し、次に15％過酸化水素水と60％硝酸並び
に水を等容に混合させたNi膜用エツチング液を
用い常温でエツチングする。酸洗いには30秒程
度、Ni膜エツチングには30秒程度しか要しない。
次に水洗後85％リン酸：60％硝酸：水＝20：３：
10なる組成のAl膜用エツチング液を45℃〜50℃
に加温してAl膜のエツチングを行う。以上のエ
ツチング工程が完了した後、直ちに充分な純水洗
を行い、乾燥させた後レジスト膜を除去する。こ
のような工程で製造された薄膜EL素子において
は背面電極とリード付け用端子膜の材料及び構成
全く同一となる。尚、２層膜８はAlを主とする
合金膜とNiを主とする合金膜で形成することも
できる。
従来の工程で製造された薄膜EL素子のパネル
においては背面電極がAl単膜でリード付け用端
子がAlとNiの２層膜であり、その材料ならびに
構成が相違していたが本実施例の如く材料、構成
が同一であることは一回の蒸着をもつて処理でき
ることを意味している。また本実施例ではメタル
マスクによるマスク蒸着工程がないために、電極
の精細度を向上させる必要が生じた際にも充分対
応することができる。即ちマスク蒸着においては
メタルマスクと基板材料の熱膨張差によるたわみ
に起因する蒸着ぼけを避けることができず薄膜
EL素子の電極精細度が向上したときに電極の端
子間で短絡が起こることがある。またマスク蒸着
には熟練を要しそのため量産に適していないとこ
ろがある。しかしながら第２図に示す構造に於い
ては、このようなメタルマスクに起因する一切の
不都合を除去することができ、信頼性の高い薄膜
EL素子の表示パネルが得られる。
においては背面電極がAl単膜でリード付け用端
子がAlとNiの２層膜であり、その材料ならびに
構成が相違していたが本実施例の如く材料、構成
が同一であることは一回の蒸着をもつて処理でき
ることを意味している。また本実施例ではメタル
マスクによるマスク蒸着工程がないために、電極
の精細度を向上させる必要が生じた際にも充分対
応することができる。即ちマスク蒸着においては
メタルマスクと基板材料の熱膨張差によるたわみ
に起因する蒸着ぼけを避けることができず薄膜
EL素子の電極精細度が向上したときに電極の端
子間で短絡が起こることがある。またマスク蒸着
には熟練を要しそのため量産に適していないとこ
ろがある。しかしながら第２図に示す構造に於い
ては、このようなメタルマスクに起因する一切の
不都合を除去することができ、信頼性の高い薄膜
EL素子の表示パネルが得られる。
以下、上記実施例の薄膜EL素子に於ける信頼
性について説明する。
性について説明する。
薄膜EL素子特有の不完全さ即ちピンホール等
によつて通電時に起こるブレークダウンに基く微
小損傷領域は背面電極がAl単膜のときよりもAl
とNiの二層膜のときの方が拡大し易い傾向にあ
る。これはAlとNiの融点の相違が原因である。
即ち、Al融点659℃、Ni融点1455℃でNiの方が
かなり高いため絶縁破壊時のガスエネルギーが
Al膜中に伝播しやすくNi膜中へあまり伝播しな
いためである。その分だけ絶縁破壊の大きさが
Al単膜の場合よりその上にNi膜を積層した場合
の方が大きくなる。第３図はAl膜とNi膜の膜厚
構成比と絶縁破壊の大きさをグラフ化したもので
ある。Al膜厚を3000Å一定とした場合Ni膜厚が
1500Åを超えるところから急激に絶縁破壊の大き
さが大きくなつている様子がわかる。絶縁破壊は
通電中に拡大していくことがあるので、信頼性の
見地から絶縁破壊の許容される大きさは背面電極
ストライプの幅の大きさによつて変わる。例えば
背面電極ストライプの幅が220μｍのとき信頼性
上許容され得る絶縁破壊の大きさは160μｍ程度
である。絶縁破壊の大きさが背面電極ストライプ
の幅と同等以上になると薄膜EL素子の致命的欠
陥である「絵素欠け」を呈することになる。従つ
て絶縁破壊の大きさは信頼性上重要な指標とな
る。
によつて通電時に起こるブレークダウンに基く微
小損傷領域は背面電極がAl単膜のときよりもAl
とNiの二層膜のときの方が拡大し易い傾向にあ
る。これはAlとNiの融点の相違が原因である。
即ち、Al融点659℃、Ni融点1455℃でNiの方が
かなり高いため絶縁破壊時のガスエネルギーが
Al膜中に伝播しやすくNi膜中へあまり伝播しな
いためである。その分だけ絶縁破壊の大きさが
Al単膜の場合よりその上にNi膜を積層した場合
の方が大きくなる。第３図はAl膜とNi膜の膜厚
構成比と絶縁破壊の大きさをグラフ化したもので
ある。Al膜厚を3000Å一定とした場合Ni膜厚が
1500Åを超えるところから急激に絶縁破壊の大き
さが大きくなつている様子がわかる。絶縁破壊は
通電中に拡大していくことがあるので、信頼性の
見地から絶縁破壊の許容される大きさは背面電極
ストライプの幅の大きさによつて変わる。例えば
背面電極ストライプの幅が220μｍのとき信頼性
上許容され得る絶縁破壊の大きさは160μｍ程度
である。絶縁破壊の大きさが背面電極ストライプ
の幅と同等以上になると薄膜EL素子の致命的欠
陥である「絵素欠け」を呈することになる。従つ
て絶縁破壊の大きさは信頼性上重要な指標とな
る。
第４図ははんだ付け用端子膜の引つ張り強度を
膜の構成より調べたものである。Al膜は下層で
ある透明導電膜及び上層のNi膜と化学的に結び
付くのではんだ付け用端子膜の引つ張り強度に与
える要素が大きい。従つてAl膜厚はある一定以
上なければならない。第４図よりNi膜厚を1000
Å一定とした場合Alの膜厚は2000Å以上必要で
あることがわかる。なお蒸着条件は基板温度200
℃、蒸着速度Al50Å／秒、Ni21Å／秒に全て統
一している。Al膜厚の上限値は背面電極の総合
膜厚が一定限度内でなくてはならないという理由
で制限される。即ち、背面電極膜が過度に積層さ
れると既に積層されている誘電体層との間に内部
応力が発生しやすくなり、これが絶縁破壊発生の
巣となるためである。従つて背面電極の総合膜厚
は約1μｍ以下が望ましいことになり２層膜８に
於けるAl膜のみの厚さは7000Å以下に限定され
ることとなる。第５図Ａ，Ｂは第２図の構造を有
する背面電極を具有する薄膜EL素子と従来のAl
単膜からなる背面電極を具備する薄膜EL素子の
DC絶縁耐圧の比較を示したものである。第５図
ＡはAl単膜6500Å厚の場合であり、第５図Ｂは
Al膜3000ÅとNi膜1000Åの２層膜の場合の実験
結果である。絶縁破壊の頻度は両者間でほとんど
差がないことがわかる。
膜の構成より調べたものである。Al膜は下層で
ある透明導電膜及び上層のNi膜と化学的に結び
付くのではんだ付け用端子膜の引つ張り強度に与
える要素が大きい。従つてAl膜厚はある一定以
上なければならない。第４図よりNi膜厚を1000
Å一定とした場合Alの膜厚は2000Å以上必要で
あることがわかる。なお蒸着条件は基板温度200
℃、蒸着速度Al50Å／秒、Ni21Å／秒に全て統
一している。Al膜厚の上限値は背面電極の総合
膜厚が一定限度内でなくてはならないという理由
で制限される。即ち、背面電極膜が過度に積層さ
れると既に積層されている誘電体層との間に内部
応力が発生しやすくなり、これが絶縁破壊発生の
巣となるためである。従つて背面電極の総合膜厚
は約1μｍ以下が望ましいことになり２層膜８に
於けるAl膜のみの厚さは7000Å以下に限定され
ることとなる。第５図Ａ，Ｂは第２図の構造を有
する背面電極を具有する薄膜EL素子と従来のAl
単膜からなる背面電極を具備する薄膜EL素子の
DC絶縁耐圧の比較を示したものである。第５図
ＡはAl単膜6500Å厚の場合であり、第５図Ｂは
Al膜3000ÅとNi膜1000Åの２層膜の場合の実験
結果である。絶縁破壊の頻度は両者間でほとんど
差がないことがわかる。
以上の様に本発明は薄膜EL素子の電極構造に
対して素子の信頼性を全く損うことなく工程を簡
略化して量産性を付与しかつ電極が高精細度の薄
膜EL素子を実現することができるなどその技術
的効果は極めて有用なものである。
対して素子の信頼性を全く損うことなく工程を簡
略化して量産性を付与しかつ電極が高精細度の薄
膜EL素子を実現することができるなどその技術
的効果は極めて有用なものである。
第１図は従来の薄膜EL素子の構成図である。
第２図は本発明の１実施例を示す薄膜EL素子の
構成図である。第３図はNi膜厚と絶縁破壊の大
きさの関係を示す説明図である。第４図はAl膜
厚と引張り強度の関係を示す説明図である。第５
図Ａ，ＢはDC電圧と絶縁破壊頻度の関係を示す
説明図である。 ２……透明電極、４……ZnS発光層、８……２
層膜。
第２図は本発明の１実施例を示す薄膜EL素子の
構成図である。第３図はNi膜厚と絶縁破壊の大
きさの関係を示す説明図である。第４図はAl膜
厚と引張り強度の関係を示す説明図である。第５
図Ａ，ＢはDC電圧と絶縁破壊頻度の関係を示す
説明図である。 ２……透明電極、４……ZnS発光層、８……２
層膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガラス基板上に透明電極、誘電体層、発光
層、誘電体層、背面電極を順次積層してなる薄膜
EL素子において、 前記発光層および該発光層から延在して、Al
を主として成る金属膜にNiを主として成る金属
膜を積層し、エツチングによつて所定パターン形
状に形成されてなる積層膜により、前記発光層上
の前記背面電極と前記発光層からガラス基板上に
延在される背面電極取出用リード端子を構成した
ことを特徴とする薄膜EL素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56154189A JPS5854377A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 薄膜ｅｌ素子の電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56154189A JPS5854377A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 薄膜ｅｌ素子の電極構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5854377A JPS5854377A (ja) | 1983-03-31 |
| JPS6313187B2 true JPS6313187B2 (ja) | 1988-03-24 |
Family
ID=15578775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56154189A Granted JPS5854377A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 薄膜ｅｌ素子の電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5854377A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4264994B2 (ja) * | 1998-07-10 | 2009-05-20 | 凸版印刷株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50133463A (ja) * | 1974-04-15 | 1975-10-22 |
-
1981
- 1981-09-28 JP JP56154189A patent/JPS5854377A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5854377A (ja) | 1983-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0645073B1 (en) | Low resistance, thermally stable electrode structure for electroluminescent displays | |
| JPS6240837B2 (ja) | ||
| JP2663909B2 (ja) | プラズマディスプレイパネルの製造方法 | |
| JPS6313187B2 (ja) | ||
| KR20030064028A (ko) | 전계 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| WO1989001730A1 (fr) | Production d'un dispositif el a film mince | |
| JPS6248359B2 (ja) | ||
| JPS6248358B2 (ja) | ||
| JPS6359519B2 (ja) | ||
| JPH1050477A (ja) | Ｅｌ素子とその製造方法 | |
| JPH056319B2 (ja) | ||
| JP3709842B2 (ja) | 電界放射型電子源およびその製造方法 | |
| JPS60160594A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| KR970004496B1 (ko) | 전계 발광소자 제조방법 | |
| JPS61176011A (ja) | 透明電極の形成方法 | |
| JPH01194289A (ja) | 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法 | |
| JPH01315985A (ja) | Ｅｌパネルの製造方法 | |
| JPS6091385A (ja) | 薄膜エレクトロルミネツセンス表示パネル | |
| JPS5821795B2 (ja) | 薄膜ｅｌ素子の構造 | |
| JPH027390A (ja) | 薄膜エレクトロルミネセンス素子 | |
| JPS61176093A (ja) | 薄膜ｅｌパネルの製造方法 | |
| JPS61188890A (ja) | 誘電体膜の形成方法 | |
| JPS63136491A (ja) | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 | |
| JPS6326994A (ja) | 薄膜エレクトロルミネセンス素子 | |
| JPS59114791A (ja) | 薄膜ｅｌ素子 |