JPH02301991A

JPH02301991A - Ｅｌディスプレイの製造方法

Info

Publication number: JPH02301991A
Application number: JP1122593A
Authority: JP
Inventors: Nobue Ito; 伊藤　信衛; Shinya Mizuki; 水木　伸也; Masumi Arai; 荒井　真澄; Tadashi Hattori; 正服部
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1990-12-14
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0817115B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、例えば計器類のバックライト用の面光源等に
使用されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプ
レイに関する。

［従来の技術］ＥＬディスプレイは、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等の蛍光体に
電界をがけなときに発光する現象を利用したもので、自
発光型の平面ディスプレイとして注目されている。

このような従来のＥＬディスプレイの一例を第３図に示
す。

図において、ガラス基板１上には、ＩｒＯ２よりなる透
明電極６１、酸化タンタル（ＴａｚＯ５）等よりなる第
１絶縁層３１、発光層４１、第２絶縁層３２が順次積層
形成してあり、さらにその上にＩＴＯ膜よりなる透明電
極６２が配設しである。

Ｉ　Ｔｏ　（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）膜は
、酸化インジウム（ＩｎｚＯ３）にすず（Ｓｎ）をドー
プした透明の導電膜で、低抵抗率であることがら従来よ
り透明電極用として広く使用されている。

発光層４１としては、例えば、ＺｎＳを母材層とし、発
光中心としてマンガン（Ｍｎ＞や三フッ化テルビウム（
ＴｂＦ３）を添加したものが使用される。ＥＬ発光によ
る発光色はＺｎＳ中の添加物の種類によって決まり、例
えば発光ｉ心とじてＭｎを添加した場合にはオレンジの
、ＴｂＦ３を添加した場合にはグリーンの発光が得られ
る。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記構造のＥＬディスプレイを製作し、
連続発光試験に供したところ、わずか２００時間で絶縁
破壊が生じ、耐久性能面で大きな問題を有することが判
明した。これは駆動電圧が低い場合にはそれほど重要で
はないが、表示面積の拡大等で駆動電圧を高くする必要
が生じた場合には大きな問題となる。

また、近年、異なる発光色を示す発光層を複数積層して
、ＥＬディスプレイを多色化することが提案されている
（例えば、特開昭６０−２６４０９６号公報、特開昭６
０−２１６４９６号公報等）。

ところが、上記した絶縁層の耐圧低下現象は、このよう
な積層型のＥ　Ｌディスプレイにおいて特に顕著である
ことが判明し、実用化に際し大きな障害となっている。

しかして、本発明の目的は、絶縁層の電気耐圧が高く、
高電圧駆動時においても絶縁破壊が生じることかない、
高い信顆性を有するＥＬディスプレイを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明では、少なくとも一
方を透明導電膜で構成した一対の電極層に、絶縁層を介
して発光層を設けてなるＥＬディスプレイにおいて、上
記透明導電膜を、酸化亜鈴を主成分とし、３価以上の原
子価を有する少なくとも一種の元素を含有する材料で構
成しである。

また、本発明のＥＬディスプレイは、上記発光層を複数
設けてこれらを透明導電膜よりなる中間電極を挟んで積
層し、該中間電極と複数の発光層との間にそれぞれ絶縁
層を形成した積層型の構成としてもよい。

［作用］従来のＥＬディスプレイにおいて絶縁層の耐圧低下現象
が生じるのは、製造工程において、透明電極を構成する
ＩＴＯ膜が部分的に還元され、導電体であるＩｎが、熱
処理の過程で絶縁層中に拡散するためと考えられる。

これに対し、本発明において使用するＺｎ○を主成分と
する透明導電膜は、安定で、ＩＴＯのような拡散現象を
生じないので、耐圧低下を抑制することができる。

［実施例］第１図には本発明のＥＬディスプレイの一実施例を示す
。図において、ガラス基板上上には第１透明電極２１が
形成してあり、その上面には第１絶縁層３１、発光層４
１、第２絶縁層３２、第２透明電極２２が順次積層形成
しである。

第１透明電極２１および第２透明電極２２は、酸化亜鈴
を主成分とし、不純物ドナーとして３価以上の原子価を
有する少なくとも一種の元素を含有する透明導電膜で構
成されている。

以下、上記構造のＥＬディスプレイの製造方法の一例を
説明する。

まず、ガラス基板１上に、第１透明電極２１を成膜した
。蒸着材料としては、ＺｎＯ粉末にＧａ２Ｏ３粉末を２
重量％加えて混合し、ペレット状に成形したものを用い
、成膜装置としてはイオンブレーティング装置を用いた
。装置内にＡｒガスを導入して装置内圧力を３Ｘ１０−
４Ｔｏｒｒに保持し、高周波型カフ０Ｗ、基板温度１０
０°Ｃで、蒸着レートが１．０〜２．０人／　ｓ　ｅ　
ｃの範囲になるように電子ビーム電力を調整した。

このようにして得られた第１透明電極２１の抵抗値は約
２Ｘ１０−４Ω】であり、従来のＩＴＯとほぼ同等の抵
抗値が得られた。

ＺｎＯに添加する不純物としては、Ｇａに限らず、３価
以上の原子価を有する元素であれば透明電極の抵抗値を
下げる効果を有する。具体的には、Ｇａ以外に、Ａ、Ｉ
ｌ　、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｌａ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、
Ｓｎ、Ｐｂ等が挙げられ、これらは通常、酸化物等の形
で添加される。

ここで、ＺｎＯに添加する不純物の量は、０゜５〜５原
千％とすることが望ましい。これら不純物の役割は、余
剰電子を生成することにあり、抵抗値の低減に大きく寄
与する。添加量が０．５原子％未満ではこの効果が小さ
く、また５原子％を超えるとＺｎＯの結晶性が低下する
ので好ましくない。

第１透明電極２１の上面には、ＴａｚＯａよりなる第１
絶縁層３１をスパッタにより形成し、第１絶縁１３１上
にはＺｎＳを母材層とし、発光中心としてＭｎを添加し
た発光層４１を蒸着により形成した。その後、発光層４
１の結晶性を向上させ、発光輝度を上げるため、真空中
、３００〜５００℃で熱処理を行なった。

さらにＴａ２０５よりなる第２絶縁層３２をスパッタに
より、第２透明電極２２を蒸着により順次積層して本発
明のＥＬディスプレイとした。各々の膜厚は、透明電極
２１．２２が３０００Ａ、絶縁層３１．３２が６０００
人、発光層４１が６０００人である。なお、熱処理は第
２透明電極２２の成膜後に行なってもよい。

このようにして得たＥＬディスプレイを、連続発光試験
に供したところ（印加電圧１３０〜１８０Ｖ）、５００
時間経過後も絶縁破壊は認められず、絶縁破壊に対し良
好な性能を有することがわかった。

第２図には本発明の他の実施例を示す。本実施例では上
記第１実施例の構造上にさらに第２の発光層を積層した
積層型のＥＬディスプレイとしである。

図において、中間電極となる第２透明電極２２上にはＴ
ａ２０５よりなる第３絶縁層３３がスパッタにより形成
してあり、その上に第２発光層４２が形成しである。第
２発光層４２は、ＺｎＳを母材層とし、発光中心として
ＴｂＦ３を添加したものでグリーン発光する。

第２発光層４２上には、Ｔａ２０５よりなる第４絶縁層
３４を介してＡＭよりなる上部電極５が形成しである。

絶縁層３３．３４、第２発光層４２の膜厚はいずれも６
０００人であり、上部電極５は１０００人である。

上記構造のＥＬディスプレイにおいて、第１の発光層４
１、または第２の発光層４２に電圧を印加することによ
り、それぞれオレンジ、グリーンの発光色が得られ、さ
らに発光層４１．４２を同時に発光させることによりこ
れらの混色であるイエローの発光色が得られるので、こ
れらを組合わせることによりマルチカラーディスプレイ
が可能となる。

上記構造のＥしディスプレイでも絶縁破壊に対し良好な
性能が得られ、連続発光試験に供したところ、５００時
間経過後も絶縁破壊は認められなかった。

次に、比較のため、第３図、第４図に示す従来構造のＥ
Ｌディスプレイを作製した。これらは、それぞれ、上記
第１実施例（第１図）および第２実施例（第２図）の第
１透明電極２１および第２透明電極２２に代えて、ＩＴ
Ｏ膜よりなる透明電極６１および透明電極６２を有して
いる。他の構造は上記第１．２実施例と同じである。

これらを連続発光試験に供したところ、第３図の構造で
は２００時間で絶縁破壊が生じ、第４図の構造では４０
時間で絶縁破壊が生じた。

このＩＴＯによる絶縁破壊を調べるため、第５図のよう
に、ガラス基板１上にＩＴＯ電極６を設け、その上にＴ
ａ２ｏ５絶縁膜３をスパッタ法で成膜した試料を作製し
てＡＥＳ分析（オージェ電子分光分析）を行なった。試
料は側端面を５°に斜め研磨し、深さ方向の元素の分布
がわかるようにした。結果を第６図に示す。

また、成膜後、３５０℃で熱処理したもの、５５０°Ｃ
で熱処理したものにつき、同様の分析を行ない、結果を
それぞれ第７図、第８図に示した。

各図に明らかなように、熱処理によりＴａとＩｎのオー
バーラツプが大きくなっており、Ｉｎが絶縁層３を構成
するＴａ２ｏ５中に浸入していく様子がよくわかる。ま
た、熱処理温度を高くすることでさらにその傾向が増加
している。

Ｉｎは導電体であるため、絶縁層３中へＩｎが拡散する
と絶縁層の電気耐圧は低くなり、これが原因となって絶
縁破壊が生じると考えられる。このＩｎの絶縁層中への
拡散は、ＩＴＯ膜の上層の絶縁層の成膜時に、スパッタ
のようにプラズマを利用する方法を用いるため、Ｉｎ２
Ｏ３が還元されて部分的にＩｎ金属となって存在するか
らで、このＩｎ金属が熱処理の過程で拡散するためでは
ないかと考えられている。

なお、同様の試験をＺｎ○にＧａを添加じなＺｎＯ系透
明導電膜を用いて行なった結果を第９図に示しな。図に
明らかなように５５０℃熱処理後もＺｎの絶縁層中への
拡散は見られない。

さらに第５図の構成の試料につき、第１０図に示す装置
を使用して、絶縁層６のリーク電流を調べた。第１０図
において、７はＡｕメッキの針電極であり、これと試料
のＩＴ○電極６間に電圧を印加して、熱処理前、５５０
℃熱処理後においてリーク電流がどのように変化するか
を調べた。また、ＩＴＯ電極６に代えてＺｎＯ系透明導
電膜を用いた場合についても同様に熱処理前後のリーク
電流変化を調べ、結果を第１１図に示した。

これらの結果を比較して明らかなように、ＺｎＯ系透明
導電膜では熱処理してもリーク電流はほとんど変化しな
いが、ＩＴＯ膜では熱処理によりリーク電流が大きく増
加しており、絶縁破壊しやすくなっていることがわかる
。このように、ＺｎＯ系透明導電膜を用いることにより
絶縁破壊を抑制でき、高電圧駆動のＥＬディスプレイに
おいて大きな効果を発揮する。

上記実施例では、絶縁層をＴａ２０５で構成したが、Ａ
、ｆｆ　２０３、Ｓｉ３Ｎ４、Ｙ２Ｏ３等の他の絶縁材
料で構成してもよい。

また、発光層として、ＺｎＳにＳｍ、Ｔｍ等の他の希土
類金属イオンを添加したもの、あるいはＣａＳ、ＳｒＳ
に希土類金属イオンを添加したものを用いてもよい。

上記実施例では発光層を１層または２層有する構成のも
のを示したか、本発明のＥＬディスプレイは、発光層を
３層以上有する構成としてももちろんよく、例えば、赤
色系、緑色系、青色系の発光層を重ねることによりフル
カラー化が可能となる。

Ｕ発明の効果］以上のように、本発明のＥＬディスプレイは、透明電極
を、酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜で構成したので
、絶縁層の電気耐圧が飛躍的に向上し、絶縁破壊が生じ
ることを防止する。また、酸化亜鉛を主成分とする透明
導電膜は、抵抗率が低く、安価であり、高い信頼性と優
れた特性を有するＥＬディスプレイを実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すＥＬディスプレイの全
体断面図、第２図は本発明の他の実施例を示すＥｌ−デ
ィスプレイの全体断面図、第３図および第４図は従来の
ＥＬディスプレイの全体断面図、第５図は従来のＥＬデ
ィスプレイにおけるＩｎの拡散状態を調べるための試料
の部分断面図、第６図〜第８図は従来のＥＬディスプレ
イにおけるＩｎの拡散状態を示す図、第９図は本発明の
ＥＬディスプレイにおけるＺｎの拡散状態を示す図、第
１０図は熱処理前後のリーク電流変化を調べるための試
験方法を示す図、第１１図は熱処理前後のリーク電流変
化を示す図である。１・・・・・・ガラス基板２１．２２・・・・・・透明電極３１．３２．３３．３４・・・・・・絶縁層４１．４２
・・・・・・発光層５・・・・・・上部電極第１図第２図第３図第４図第５図顕　雛距　離第　１０　図第１１図電圧　（Ｖ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも一方を透明導電膜で構成した一対の電
極間に、絶縁層を介して発光層を設けてなるＥＬディス
プレイにおいて、上記透明導電膜が、酸化亜鉛を主成分
とし、３価以上の原子価を有する少なくとも一種の元素
を含有することを特徴とするＥＬディスプレイ。
（２）上記発光層を複数設けてこれらを透明導電膜より
なる中間電極を挟んで積層し、該中間電極と複数の発光
層との間にそれぞれ絶縁層を形成した請求項１記載のＥ
Ｌディスプレイ。