JPH01243391A - 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） 本発明は、交流電界の印加によってＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　）発光を呈する薄膜ＥＬ
索子に関するものである。

（従来の技術） 一般的に薄膜ＥＬ素子はガラス等の透明基板上に透明電
極を形成し、この透明電極上に第一絶縁膜１発光層、第
二絶縁膜を順次形成し、更にその上に背面電極を形成し
た二重絶縁構造を有している。

現在、この様な構造の薄膜ＥＬ素子として、発光層の母
材にＺｎＳを用いたものが実用化されており、更に近年
薄膜ＥＬ索子の多色化を目的としてＣａＳ、ＳｒＳ等の
アルカリ土類金属硫化物を母材とした発光層が注目され
ている。例えば、ＥｕをドープしたＣａＳを発光層とし
て用いた薄膜ＥＬ素子は赤色に、ＣｅをドープしたＳｒ
Ｓを発光層として用いた薄膜ＥＬ素子は青色に発光する
。

しかしながら、これらアルカリ土類金属硫化物を発光層
の母材としたときに、従来のＡ　ｌ　２０　ａ　。

Ｙ　　Ｏ，５ｒＴｉ０３等から成る絶縁膜を用いた薄膜
ＥＬ素子は、その製造工程において発光効率を高めるた
めに行われる発光層の熱処理の際に、あるいはその駆動
の際に絶縁膜から酸素、イツトリウム、チタン等が発光
層中に拡散し、発光効率の低下をきたすという問題点が
ある。更に、安定性のあるＳｉ３Ｎ４を絶縁膜として用
いた薄膜ＥＬ素子も提案されているが寿命が短い。すな
わち、５１３Ｎ４は発光層との密着性に欠け、絶縁膜が
剥離しやすい。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、発光効率に優れた、長寿命のアルカリ
土類金属硫化物を母材とした発光層ををする薄膜ＥＬ索
子を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上記問題点を解決するために鋭意検討を行
った結果、酸窒化アルミニウムシリコンの薄膜は安定で
あり、かつアルカリ土類金属硫化物を母材とする薄膜と
の密着性が良好であることを見出だし、本発明を完成す
るに至った。

すなわち本発明は、発光層の下面に第一絶縁膜が、上面
に第二絶縁膜をそれぞれ設けてなる二重絶縁構造の薄膜
ＥＬ索子において、発光層の母材をＭｇＳ、ＣａＳ、Ｓ
ｒＳおよびＢａＳがら成る群から選ばれた一種以上の固
溶体とし、かつ絶縁膜の発光層と接する部分を実質的に
酸窒化アルミニウムシリコン薄膜で構成することを特徴
とする薄膜ＥＬ素子である。

本発明の薄膜ＥＬ素子は、第１図に示すとおり、ガラス
基板１上１．：Ｉｎ　　Ｏ、ＳｎＯ、ＩｒＯなどの透明
電極２を形成し、この透明電極２上に従来用いられてい
るＹ　　Ｏ、Ｔ　Ｉ　Ｏ２。

ＡＩ　　Ｏ、Ｓｔ　　Ｎ　　、ＳｉＯ、Ｔａ２０５゜Ｓ
ｒＴｉＯ３等から成る第一絶縁膜３を形成し１、更に、
その上層１：Ｍｇ　ｓ、　　Ｃａ　Ｓ、　　Ｓ　ｒ　ｓ
オヨヒＢａＳから成る群から選ばれた一種以上の固溶体
を母材とする発光層５、第一絶縁膜と同様の材料から成
る第二絶縁膜７、背面電極８を積層し、発光層５と第一
絶縁膜３および第二絶縁膜７の接する部分を実質的に酸
窒化アルミニウムシリコン薄膜４，６で構成した構造の
ものが例示できる。また、絶縁膜を実質的に酸窒化アル
ミニウムシリコン薄膜で構成しても良い。

本発明における酸窒化アルミニウムシリコンの限定は特
にしないが、その組成は、 ５ｉ（６−Ｘ）　Ａｌｘ　ｏｙ　Ｎ（８−（ｘ＋２ｙ）
／３）（ただし、　０．１＜ｘ＜４　　、　０．１：ｙ
：４　　）であることが好ましい。ｙが０．１以下では
発光層との密着性に欠け、４以上では酸素が発光層中へ
拡散し、またＸが４以上の場合、酸窒化アルミニウムシ
リコンの化学的安定性が悪くなるおそれがある。

本発明の薄膜ＥＬ素子は、従来の薄膜ＥＬ素子の製造方
法により得ることができる。また、酸窒化アルミニウム
シリコン薄膜はスパッタリング法。

蒸着法、ＣＶＤ法などを用いて調製することができるが
、スパッタリング法を採用することが好ましい。スパッ
タリング法により調製する場合、不活性ガス雰囲気下で
、所望の酸窒化アルミニウムシリコン薄膜の組成と同様
の組成を有するターゲットを用いて行えば、得られる酸
窒化アルミニウムシリコン薄膜組成のコントロールが容
易となる。

このとき、ターゲット中に、焼結性を高めるためにイツ
トリア等が混在している場合があるが、この様なターゲ
ットを用いても、得られる薄膜ＥＬ索子の輝度には影響
はない。

更に、本発明における酸窒化アルミニウムシリコン薄膜
の膜厚は、１００〜３０００人とすることが好ましく、
１００人より薄い場合、発光層への酸素等の拡散を防ぐ
効果が得られないおそれがあり、３０００人より厚い場
合、薄膜ＥＬ素子の駆動電圧が上昇してしまうおそれが
ある。

酸窒化アルミニウムシリコンは、安定性を有するもので
あり、この様に、絶縁膜の発光層と接する部分を酸窒化
アルミニウムシリコン薄膜で構成することにより、薄膜
ＥＬ索子の製造工程中、駆動中に絶縁膜を構成する酸素
、イツトリウム、チタン等が発光層中へ拡散することを
防ぐことができる。更に、アルカリ土類金属を母材とす
る薄膜との密着性も良好であり、絶縁膜と発光層の剥離
が生ずることがなくなり、高寿命の薄膜ＥＬ素子となる
。

（実施例） 以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はこの実施例にのみ限定されるものではない。

実施例１ 第１図に示す薄膜ＥＬ素子を次の手順で作製した。はじ
めに、透明電極２をパターニングしたガラス基板１上に
厚さ５００人のＡ　１２０　ａから成る第一絶縁膜３を
スパッタリング法により調製し、更にＳｉ　　　ＡＩ　
　　ＯＮ　　　の組成のター５．５　　０．５　０．５
　７．５ ゲツトを用い、Ａｒ：Ｎ２の比率３：１とした混合ガス
中でスパッタリングを行なうことにより、厚さ１５００
人の、はぼターゲットと同じ組成を有する酸窒化アルミ
ニウムシリコン薄膜４を調製した。その後、その上層に
電子ビーム蒸着法によりＣｅ、ＺｎをドープしたＳｒＳ
層１００００人から成る発光層５を調製した。

以上の試料を３枚調製し、発光層の熱処理を各々６００
℃、７００℃、８００℃の温度で１０分間、真空、中で
行った。その後、３枚の試料の発光層５上に１５００人
の酸窒化アルミニウムシリコン薄膜６を前述と同様に調
製し、更にその上層として５００人のＡｌ２Ｏ３から成
る第二絶縁膜７をスパッタリング法により調製した後、
Ａｌから成る背面電極８を電子ビーム蒸着法により調製
し、青色に発光する薄膜ＥＬ索子を得た。

第２図に得られた薄膜ＥＬ素子の輝度−電圧特性を示す
。第２図中、２１．２２．２３はそれぞれ発光層の熱処
理温度を６００℃、７００℃。

８００℃とした薄膜ＥＬ素子の特性に対応する。

第２図より、薄膜ＥＬ素子の発光開始電圧は、発光層の
熱処理温度の上昇に伴い下がり、輝度は熱処理温度の上
昇に伴い上がっていることがわかる。

また、本発明の薄膜ＥＬ素子の輝度−電圧特性の立上が
りは良好であることがわかる。

更に、得られた薄膜ＥＬ素子の寿命試験を窒素ガス中で
行ったところ、初期にエージングにより発光開始電圧が
２ＱＶｒｍｓ程度上昇したほかは、１０００時間以上輝
度の低下が見られず安定な発光を続けた。

実施例２ 発光層の熱処理温度を７５０℃とし、熱処理時間を１０
分、３０分、６０分と変化させた以外は実施例１と同様
の方法で薄膜ＥＬ素子を得た。第３図に得られた薄膜Ｅ
Ｌ索子の駆動電圧（発光開始電圧から３ＱＶｒｍｓ上）
における輝度と熱処理時間の関係を示す。第３図より熱
処理時間が長い程輝度が上昇していることがわかる。

比較例１ 酸窒化アルミニウムシリコン薄膜を形成せず、第一、第
二絶縁膜を厚さ２０００人のＡ１゜０３の単層とした以
外は実施例１と同様の方法で薄膜ＥＬ素子を得た。

比較例２ 酸窒化アルミニウムシリコン薄膜を形成せず、第一、第
二絶縁膜を厚さ２０００人のＡ　ｌ　２０３の単層とし
た以外は実施例１と同様の方法で薄膜ＥＬ素子を得た。

第４図に実施例１．比較例１．２で得られた薄膜ＥＬ索
子の駆動電圧における輝度と発光層の熱処理温度の関係
を示す。第４図中、４ｉ、４２゜４３は各々実施例１．
比較例１．２で得られた薄膜ＥＬ索子の結果に対応する
。第４図より、７００℃以上の高温で発光層の熱処理を
行って得た酸窒化アルミニウムシリコン薄膜を設けない
薄膜ＥＬ素子は輝度の低下を示し、このことより、輝度
の向上が望めないものであることがわかる。

実施例３ 発光層として、ＥｕをドープしたＣａＳ層を用い、酸窒
化アルミニウムシリコンの組成を５ｉＡｌ　　　ＯＮ　
　とした以外は実施例３．８　　２．４　０．３　７ １と同様の方法で薄膜ＥＬ素子を得た。得られた薄膜Ｅ
Ｌ素子は赤色に発光し、その輝度特性は実施例１と同様
の傾向を示した。

（発明の効果） 以上述べたとおり、本発明の薄膜ＥＬ素子は発光層の母
材としてアルカリ土類金属硫化物を用いる多色化素子で
あり、その製造工程中あるいは駆動中に絶縁膜から発光
層への酸素等の拡散が防止されるため、輝度の良好なも
のとなり、更に、その寿命も長いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜ＥＬ索子の構造の一例を示す図で
ある。 第２図は５ＫＩｌｚの交流駆動を行った実施例１で得ら
れた薄膜ＥＬ素子の輝度−電圧特性を示す図である。 第３図は５ＫＩＩｚの交流駆動を行った実施例２で得ら
れた薄膜ＥＬ素子の駆動電圧（発光開始電圧から３０Ｖ
ｒｓｍ上）での輝度と発光層の熱処理時間の関係を示す
図である。 第４図は５ＫＩＩｚの交流駆動を行った実施例１゜比較
例１．２で得られた薄膜ＥＬ素子の駆動電圧での輝度と
熱処理温度の関係を示す図である。 図中、 １・・・透明基板　　　　　２・・・透明電極３・・・
第一絶縁膜 ４．７・・・酸窒化アルミニウムシリコンＨ？Ａ５・・
・発光層　　　　　６・・・第二絶縁膜８・・・背面電
極 ２１．２２．２３・・・各々、実施例１における発光層
の熱処理温度を６００’Ｃ，７００”Ｃ。 ８００℃として得た薄膜ＥＬ素子の輝度と熱処理時間の
関係に対応する。 ４１．４２．４３・・・各々、実施例１．比較例１゜２
で得られた薄膜ＥＬ素子の駆動電圧における輝度と熱処
理温度の関係に対応する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　発光層の下面に第一絶縁膜を、上面に第二絶縁
   膜をそれぞれ設けてなる二重絶縁構造の薄膜ＥＬ素子に
   おいて、発光層の母材をＭｇＳ、ＣａＳ、ＳｒＳおよび
   ＢａＳから成る群から選ばれた一種以上の固溶体とし、
   かつ絶縁膜の発光層と接する部分を酸窒化アルミニウム
   シリコン薄膜で構成することを特徴とする薄膜ＥＬ素子
   。
2. （２）　酸窒化アルミニウムシリコン薄膜の組成が実質
   的に Ｓｉ＿（＿６＿−＿ｘ＿）Ａｌ＿ｘＯ＿ｙＮ＿（＿８＿
   −＿（＿ｘ＿＋＿２＿ｙ＿）＿／＿３＿）（ただし、０
   ．１＜ｘ＜４、０．１＜ｙ＜４）である特許請求の範囲
   第１項に記載の薄膜ＥＬ素子。