JPS63259994A

JPS63259994A - 薄膜発光素子

Info

Publication number: JPS63259994A
Application number: JP62092550A
Authority: JP
Inventors: 裕治木村; 英一太田; 浩司出口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1988-10-27

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】［技術分野］本発明は薄膜発光素子に関し、詳しくは、ＥＬディスプ
レイパネルなどに用いられる薄膜ＥＬ素子を特定のパッ
シベーション材料で密閉した薄膜発光素子に関する。

［従来技術］電界印加によって材料の色が変化する発光層を有した薄
膜ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子はテレビ、駅
・空港などの案内、○Ａ機器、デジタル時計用等の表示
装置として広く利用されている。そして、薄膜ＥＬ素子
を実用的な表示装置として用いるためには、薄膜ＥＬ素
子にその表示面を除いてできるだけ強固な保護膜（パッ
シベーション膜）を形成させることが必要である。

薄膜ＥＬ素子のパッシベーション対策としては、従来（
ｉ）素子の前面（表示面）にガラス基板を設けてＥＬ出
射面とし背面に樹脂材を被覆した構造、（ｎ）背面のガ
ラス基板を素子塔載基板に張り付け、それら素子と背面
ガラス基板との間隙にオイルを封入した構造などが用い
られている。だが、前記（ｉ）の樹脂コートによった場
合には、製作が容易である反面防湿性が不十分であり、
湿気を完全に遮断することができないという欠陥がある
。また、前記（ｉｔ）のオイルシールによった場合には
、絵素中に絶縁破壊が生じた際にオイルの存在によって
破砕点の拡大が抑えられるという利点がある反面、パネ
ル作製工程が複雑かつ多工程となり、製造上もパネルの
厚さが厚くなり重量も増すといった欠陥がある。

こうしたことから、パッシベーション膜を５ｉ−Ｎ膜と
５Ｌ−Ｃ又はＣ（単体）との複合膜で構成することが提
案されている。この複合膜においては、５ｉ−Ｎ膜を防
湿性に寄与せしめ、５ｉ−Ｃ（又はＣ）膜を放熱性に寄
与せしめている。しかし、この複合膜の形成はその製膜
において原料ガスの交換を余儀無くされ、耐機械的損傷
においても問題点が残されている。

［目　　的コ本発明は上記のような欠陥並びに問題点を解消し、長期
的信頼性にすぐれた薄膜発光素子を提供するものである
。

［構　　成］本発明の薄膜発光素子は、電界を加えたときに発光する
発光層と、この発光層に電界を印加する背面電極及び透
明電極と、少なくともこれら発光層と背面電極又は透明
電極のいずれか一方との間に絶縁層とが設けられたエレ
クトロルミネッセンス素子において、この素子を炭素原
子及び水素原子からなるアモルファス状炭素膜で密閉し
元ことを特徴としている。

ちなみに、本発明者らは先にアモルファス状炭素膜、ダ
イヤモンド状炭素膜の製膜法について提案した（特願昭
６１−２９６６１２号）がこのアモルファス状特にダイ
ヤモンド状炭素膜がＥＬ素子のパッシベーション膜とし
ても有用であることを確めた０本発明はそれにをさらに
発展させる−ことによりなされたものである。

以下に本発明を添付の図面に従がいながら更に詳細に説
明する。

本発明におけるＥＬ素子自体は従来のそれと何等相違し
ているところはなく、発光層１は透明電極２及び背面電
極３との間に設けられており、また、発光層１と透明電
極２との間及び／又は発光層１と背面電極３との間には
第一絶縁層４１．第二絶縁層４２が設けられている。こ
こで第一絶縁層４１、第二絶縁層４２はともに設けられ
ていてもよいが、こうした絶縁層は少なくともどちらか
の一方（絶縁層４１、絶縁層４２のいずれか）であって
もよいが、その場合は、背面電極３側の第二絶縁層４２
が設けられるようにしておくのが望ましい。これは後に
設けられるパッシベーション膜７のＥＬ素子への密着性
をより良好ならしめるからである。

図面中、５はガラス又はフレキシブルなプラスチックの
ような透明基板、６は交流電源（信号電圧）を表わして
いる。信号電圧の一方は透明電極２に接続されており、
他方は背面電極３に接続されている。

本発明においては、かかる構造を有する薄膜ＥＬ素子の
基板５側を残して、炭素原子及び水素原子からなるアモ
ルファス材料（アモルファス状炭素膜）がＥＬ素子のパ
ッシベーション膜７として形成される。ここで形成され
るパッシベーション膜７は、望ましくは、炭素原子のＳ
Ｐ２混成軌道とＳＦ３の混成軌道とを形成した原子内結
合状態の混在したダイヤモンド状炭素膜である。

この結晶ダイヤモンドに近い性質をもつアモルファス材
料の合成法（形成法）の−例をプラズマＣＶＤ法により
説明すれば次のとおりである。

先ず、平行平板型ＣＶＤ装置を用い、セルフバイアスの
ため正イオンの衝撃が促進されるＲＦ給電側に基板（こ
の基板は第１図の基板５とは当然違ったものである）を
セットする。原料ガスには炭化水素（ＣＨ，、Ｃ２Ｈ，
、Ｃ，Ｈ，、Ｃ。

Ｈｌ。など）と水素との混合を用いる。このようにして
、平行平板電極間に高周波電界（１３，５６ＭＨｚ）を
印加するとグロー放電が発生し１Ｍ料ガスはラジカルと
イオンとに分解され反応し、基板上に炭素原子と水素原
子とからなるアモルファス材料が堆積する。なお、反応
条件は表−１のとおりである。

表−１このようにして製膜されたダイヤモンド状炭素膜はＸ−
ｒａｙ及び電子回折分析よりアモルファス状態（ａ−Ｃ
：Ｈ）であり、更に、ＩＲ吸収法及びラマン分光法によ
る分析の結果、炭素原子はＳｒ２の混成軌道とＳｒ３の
混成軌道との形成した原子間結合状態が混在しているこ
とが明らかとなった。前記のＩＲ吸収、ラマン分光の測
定結果は第２図、第３図に示したとおりであり、また、
製膜されたダイヤモンド状炭素膜の物性は表−２のとお
りである。

表−２表−２の結果を含めた上記試験から、本発明者らはＲＦ
比出力大きく、圧力が低いほど得られた膜の比抵抗値及
び硬度の増加することも確めている。、また本発明者ら
は、同時に、前記原料ガスを用いてのイオンビーム法に
よってもプラズマＣＶＤ法よりは幾分劣るものの良質の
ダイヤモンド状炭素膜が製膜しうろことも確めている。

このような性状をもつアモルファス状炭素膜はＥＬ素子
のパッシベーション材料として極めて有効である。即ち
、ＥＬ素子のパッシベーション材料として必要な条件は
、第１に耐湿性にすぐれていること、第２に電気的に不
導体であること、第３に熱伝導性にすぐれていること等
である。炭素原子及び水素原子からなるアモルファス状
炭素膜（特に炭素原子のｓｐ”とｓｐ’結合を主体とし
たダイヤモンド状炭素膜）はこうした条件を充足してお
り、加えて、アモルファス状炭素膜は化学的に安定で耐
薬品性にもすぐれているためである。

実際に第１図に示したような本発明の薄膜発光素子をつ
くるには、基板５上のＩＴＯ，Ｚｎ○：　Ａｎ　、Ｚｎ
Ｏ：　Ｓｉ、ＳｎＯ，：　Ｓｂなどをスパッタリング法
、イオンブレーティング法、蒸着法、ＭＯＣＶＤ法等に
より数１００人から１μｍくらいまで堆積させて透明電
極２を形成する。

次に、この透明電極２上にＢＮ、ＡＱＮ。

Ｓｉ、Ｎ４．Ｙ、Ｏ，、Ｓｉｎ、、ＡＱｘＯ，、Ｔａ、
Ｏｓ。

Ｔｉｅ、、ＺｒＯ□など）をスパッタリング法、蒸着法
、ＣＶＤ法などにより数１００人〜１μｍくらいまで好
ましくは５００〜３０００人厚に堆積させて第一絶縁層
４１を形成する。この上にＳｒＳ：Ｃｅ。

ＣａＳ　：　Ｅｕ、５ｒＳｅ：　Ｃｏ、ＺｎＳ：Ｍｎな
どからなる発光層１をスパッタリング法、蒸着法等によ
り数１０００人から数μｍ厚に積層する。この発光層１
上に第二絶縁層４２を第一絶縁層４１と同様な材料、方
法で形成する。第二絶縁層の厚さは数１００人〜数μＩ
好ましくはＯ０１〜１μｍ程度である。更に、第二絶縁
層４２上に高導電材料（Ａｎ。

ＮｉＣｒ、Ｍｏ、ＩＴＯなど）を蒸着法、スパッタリン
グ法、ＣＶＤ法などにより数１００人〜数１０００人厚
に堆積させて背面電極３を形成する。

透明電極２及び背面電極３には交流電源６につなげられ
るリード線が接続される。但し、一般的には透明電極２
の交流電源６への接続部はパッシベーション膜（アモル
ファス状炭素膜）７の外側に位置させることが多いので
、そうした場合には、パッシベーション膜７を形成させ
るのに先立って透明電極２に前記リード線を接続してお
かなくてもかまわない。また、絶縁層は第一絶縁層４１
．第二絶縁層４２がともに設けられても、それら一方が
設けられてもよい（片方にしか絶縁層が設けられない場
合は上部第二絶縁層４２を設ける方が望ましい）ことは
既に触れたとおりである。

このようにして得られたＥＬ素子全体をアモルファス状
炭素膜７で覆うことにより本発明の薄膜発光素子が得ら
れる。アモルファス状炭素膜７の形成は前記のとおりＣ
ＶＤ法、イオンビーム法など行なわれ、その厚さは数１
００人〜数μｍくらいが適当である。

なお、アモルファス状炭素膜７を設けるのに先立って、
そのアモルファス状炭素膜７のＥＬ素子への密着力を増
すために、バッファ一層として数１００人〜数１０００
人厚くらいのＳｉｏ、膜をプラズマＣＶＤ法などにより
ＥＬ素子全体に被覆させておくのが有利であり、このバ
ッファ一層の存在は第二絶縁層４２を設けなかったとき
には特に効果的である。

本発明の薄膜発光素子はＥＬディスプレイパネルなどの
他にコンピュータ一端末器のディスプレイなどにも応用
しうる。

次に実施例を示す。

実施例１ガラス基板上にＲＦスパッタリング法により下記条件で
ＩＴＯ透明電極を約１０００入庫に形成した。

その上にイオンブレーティング法により下記条でＣａＴ
ｉＯ３絶縁層（第一絶縁層）を約２０００入庫に形成し
た。

この第一絶縁層の上にＥＢ蒸着法により下記条件で５ｒ
Ｓｅ：Ｃｅ発光層を約１μｍ厚に作成した。

この発光層の上に再びＣａ　Ｔ　ｘ　Ｏａ絶縁層（第二
絶縁層）を前記と同様に作成した後、この第二絶縁層の
上に下記条件で背面電極としてＡ息を蒸着法によって約
１０００入庫に堆積させて薄膜ＥＬ素子をつくった。

このようにしてつくった薄膜ＥＬ素子全体を覆うように
ＲＦプラズマＣＶＤ法によりアモルファス状カーボン層
を下記条件により約１μＩ堆積させて薄膜発光素子を完
成させた。この薄膜発光素子は前記目的を十分達成しう
るものであった。

実施例２ＥＬ素子の全体にプラズマＣＶＤ法により約２０００人
のＳｉｎ、膜をバッファ一層として形成し。

この上にアモルファス状カーボン層を形成させるように
した以外は実施例１とまったく同様にして薄膜発光素子
を完成させた。この薄膜発光素子は、実施例１と同様、
前記目的を十分達成しうるものであった。

［効　　果］本発明のパッシベーション膜（アモルファス状炭素膜）
を薄膜ＥＬ素子に適用した薄膜発光素子は、従来のもの
に比べて（イ）パッシベーション膜が一度に大面積かつ薄膜で形
成できるため、大幅に製造工程の簡単化が行なえ量産性
が向上する。

（ロ）　パッシベーション膜としてダイヤモンド状炭素
膜が使用されているため耐薬品性、耐湿性にすぐれ、更
に耐機械的損傷にもすぐれており、かつ、放熱性が良い
ことから薄膜発光素子の長期的信頼性を得ることができ
る、などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄膜発光素子の代表的な一例の概
略図である。第２図及び第３図はダイヤモンド状炭素膜
のＩＲ吸収及びラマン分光の測定図である。１・・・発光層　　　２・・・透明電極３・・・背面電
極　　　５・・・基　板６・・・交流電源７・・・パッシベーション膜（アモルファス状炭素膜）
４１・・・第一絶縁層４２・・・第二絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

１．電界を加えたときに発光する発生層と、この発光層
に電界を印加する背面電極及び透明電極と、少なくとも
これら発光層と背面電極又は透明電極のいずれか一方と
の間に絶縁層とが設けられたエレクトロルミネッセンス
素子において、この素子を炭素原子及び水素原子からな
るアモルファス状炭素膜で密閉したことを特徴とする薄
膜発光素子。
２．前記アモルファス状炭素膜が、炭素原子のＳＰ＾２
混成軌道とＳＰ＾３の混成軌道とを形成した原子間結合
状態の混在したダイヤモンド状炭素膜である特許請求の
範囲第１項記載の薄膜発光素子。