JPS63914B2 - - Google Patents

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JPS63914B2
JPS63914B2 JP59033250A JP3325084A JPS63914B2 JP S63914 B2 JPS63914 B2 JP S63914B2 JP 59033250 A JP59033250 A JP 59033250A JP 3325084 A JP3325084 A JP 3325084A JP S63914 B2 JPS63914 B2 JP S63914B2
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JP
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layer
thin film
light
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transparent
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Hisao Kawai
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Hoya Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はEL(Electro Luminescence)発光を
呈する薄膜EL素子とその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thin film EL element that emits EL (Electro Luminescence) light and a method for manufacturing the same.

従来、この薄膜EL素子としては、第1図a,
b及びcに示ような構造のものが知られていた。
Conventionally, this thin film EL element is shown in Fig. 1a,
Structures shown in b and c were known.

先ず、第1図aは、ガラス基板1上に、In2
O3、Sn O2等の透明電極2と、Y2 O3、Ti O2
からなる第1の絶縁層3を順次、スパツタリング
法又は電子ビーム蒸着法により重畳形成し、この
第1の絶縁層3上にはZnS:Mn焼結ペレツトを
電子ビーム蒸着するとにより発光層4を積層す
る。この時ZnS蒸着材料に添加するMnの濃度は
目的により異なるが、通常0.1〜2.0wt%に設定さ
れる。この発光層4上には第1の絶縁層3と同様
の材質からなる第2の絶縁層5を積層し、この上
にはAl等からなる背面電極6を蒸着形成する。
そして、透明電極2と背面電極6に交流又は直流
電源を接続して、この薄膜EL素子を駆動して、
横橙色の発光を呈する。
First, in FIG. 1a, In 2 is placed on a glass substrate 1.
A transparent electrode 2 made of O 3 , Sn O 2 , etc. and a first insulating layer 3 made of Y 2 O 3 , Ti O 2 , etc. are sequentially formed in an overlapping manner by sputtering or electron beam evaporation, and this first insulating layer A light emitting layer 4 is laminated on the layer 3 by electron beam evaporation of ZnS:Mn sintered pellets. At this time, the concentration of Mn added to the ZnS vapor deposition material varies depending on the purpose, but is usually set to 0.1 to 2.0 wt%. A second insulating layer 5 made of the same material as the first insulating layer 3 is laminated on the light emitting layer 4, and a back electrode 6 made of Al or the like is formed by vapor deposition thereon.
Then, an AC or DC power source is connected to the transparent electrode 2 and the back electrode 6 to drive this thin film EL element.
It emits horizontal orange light.

このような構造の薄膜EL素子は、その発光特
性、寿命の面では実用化に迫る特性を備えている
にもかゝわらず、第2の絶縁層5と背面電極6と
の間の光反射係数が大きく、外部から入射した光
の50%以上をも反射することから、明るい場所で
表示させる場合には、コンテストが低下する欠点
があつた。このような欠点を除去するために、第
1図b及びcに示すような構造の薄膜EL素子が
提案されている。
Although the thin film EL element with such a structure has characteristics approaching practical use in terms of its light emitting characteristics and lifespan, it suffers from light reflection between the second insulating layer 5 and the back electrode 6. Since the coefficient is large and more than 50% of the light incident from the outside is reflected, it has the disadvantage that the display quality deteriorates when displayed in a bright place. In order to eliminate these drawbacks, a thin film EL device having a structure as shown in FIGS. 1b and 1c has been proposed.

先ず、第1図bは同図aに示した発光層4と第
2の絶縁層5との間にCaTe等の高抵抗光吸収体
層7を挿入することにより、EL素子のコントラ
ストを高くしている。しかし、このEL素子は、
発光特性において同図aに示したEL素子と対比
して大きく変わつてしまい、輝度が低下する欠点
があり、高電界を加えたときには絶縁破壊しやす
い欠点もあつた。
First, FIG. 1b shows that the contrast of the EL element is increased by inserting a high-resistance light absorber layer 7 such as CaTe between the light-emitting layer 4 and the second insulating layer 5 shown in FIG. 1a. ing. However, this EL element
The light emitting characteristics were significantly different from those of the EL element shown in Figure A, and the device had the disadvantage of reduced brightness, as well as the disadvantage of being prone to dielectric breakdown when a high electric field was applied.

次に、第1図cは同図aに示した第2の絶縁層
5と背面電極6との間にCaTe等の高抵抗光吸収
体層8を挿入することにより、同図bに示したも
のと同様、EL素子のコントラストを高くしてい
るが、発光開始電圧が高くなつてしまうという致
命的欠点があり、また同図cのものと同様、高電
界を加えたときには絶縁破壊しやすい欠点もあつ
た。
Next, as shown in FIG. 1c, a high-resistance light absorber layer 8 such as CaTe is inserted between the second insulating layer 5 and the back electrode 6 shown in FIG. Like the EL element, the contrast of the EL element is increased, but it has the fatal drawback of increasing the emission starting voltage.Also, like the EL element shown in Figure c, it is prone to dielectric breakdown when a high electric field is applied. It was hot too.

本発明は、上記のような従来の欠点を除去する
ためになされたものであり、薄膜EL素子の背面
電極が透明導電体層と金属層とを積層した複合層
から成り、かつ前記透明導電体層と前記金属層と
の界面が粗面であることを主構成とすることによ
り、発光輝度特性を変えることなく、発光時のコ
ントラストを高くした薄膜EL素子を提供するこ
とを目的としている。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and the back electrode of a thin film EL element is made of a composite layer in which a transparent conductor layer and a metal layer are laminated, and the transparent conductor The object of the present invention is to provide a thin film EL element that has a main structure in which the interface between the metal layer and the metal layer has a rough surface, thereby increasing the contrast during light emission without changing the luminance characteristics.

以下、本発明の実施例図面を参照しながら、本
発明を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to drawings showing examples of the present invention.

第2図aは本発明の一実施例を示し、先ず石英
ガラス基板1上に酸化インジウムスズ(以下、
「ITO」という。)の透明電極2(膜厚:2000Å)
を直流マグネトロン・スパツタリング法(基板温
度Ts=200℃、スパツタ電流密度I=1.5mA/
cm2、O2ガス分圧P O2=2×10-4Torr、Arガス
分圧PAr=8×10-4Torr)により成膜する。その
際、透明電極2の表面を平滑面状に形成するため
に、スパツタリング法が適している。真空蒸着法
によれば、その表面に突起部が発生しがちであ
り、その突起部に電界が集中して、絶縁破壊を起
こしやすくなる。次に、Y2 O3の第1の絶縁層3
(膜厚:3000Å)を反応性蒸着法(Ts=300℃、
P O2=1×10-4Torr)により蒸着し、次にMn
を0.5wt%添加したZns:Mn焼結ペレツトを素材
にして真空蒸着法(Ts=200℃)により発光層4
(膜厚:5000Å)を蒸着し、次に、第1の絶縁層
3と同様に第2の絶縁層5(膜厚:3000Å)を蒸
着する。そして、この第2の絶縁層5上にSn O2
の透明導電体層9を反応性電子ビーム蒸着法
(Ts=300℃、P O2=1×10-4Torr)により、
その表面を粗面にして蒸着し、更に、この透明導
電体層9上にCrから成る金属層10を真空蒸着
法により蒸着して、透明導電体層9と金属層10
とから成る複合層を本発明の背面電極(9+10)
として使用し、本発明の薄膜EL素子を製作した。
本例の薄膜EL素子は、透明電極2と背面電極
(9+10)との間に交流電源を接続して駆動し、
横橙色を発光する。
FIG. 2a shows an embodiment of the present invention. First, indium tin oxide (hereinafter referred to as
It's called "ITO". ) transparent electrode 2 (thickness: 2000Å)
DC magnetron sputtering method (substrate temperature Ts = 200℃, sputtering current density I = 1.5mA/
cm 2 , O 2 gas partial pressure P O 2 =2×10 −4 Torr, Ar gas partial pressure P Ar =8×10 −4 Torr). At this time, sputtering is suitable for forming the surface of the transparent electrode 2 into a smooth surface. According to the vacuum evaporation method, protrusions tend to occur on the surface, and the electric field is concentrated on the protrusions, making it easy to cause dielectric breakdown. Next, a first insulating layer 3 of Y 2 O 3
(film thickness: 3000Å) using reactive vapor deposition method (Ts=300℃,
P O 2 =1×10 -4 Torr), then Mn
The light-emitting layer 4 was formed using a vacuum evaporation method (Ts = 200℃) using Zns:Mn sintered pellets containing 0.5wt% of
(thickness: 5000 Å), and then, similarly to the first insulating layer 3, a second insulating layer 5 (thickness: 3000 Å) is deposited. Then, SnO 2 is deposited on this second insulating layer 5.
The transparent conductor layer 9 of
A metal layer 10 made of Cr is further deposited on the transparent conductor layer 9 by a vacuum evaporation method, so that the transparent conductor layer 9 and the metal layer 10 are
The composite layer consisting of the back electrode (9+10) of the present invention
The thin film EL device of the present invention was manufactured using the same method.
The thin film EL element of this example is driven by connecting an AC power source between the transparent electrode 2 and the back electrode (9+10),
Emit horizontal orange light.

本例の薄膜EL素子の印加電圧に対する発光輝
度特性は第3図の曲線dで現わされる。なお同図
の曲線a,b及びcはそれぞれ第1図a,b及び
cに示した薄膜EL素子の特性を現わす。第3図
によれば、本例の薄膜EL素子の発光輝度は、コ
ントラスト対策を講じていない第1図aのものと
対比して、それを講じた第1図b及びcのものが
約1/2に低下していると同様に、低下すること
は免れないが、2つの対向した透明電極2と透明
導電体層9を介して電界が印加されていることか
ら、発光特性、発光開始電圧、絶縁破壊及び寿命
等について、第1図aのものとほとんど変わらな
い諸特性が得られる。
The luminance characteristic of the thin film EL element of this example with respect to applied voltage is expressed by curve d in FIG. Note that curves a, b, and c in the figure represent the characteristics of the thin film EL element shown in FIG. 1 a, b, and c, respectively. According to FIG. 3, the luminance of the thin film EL device of this example is approximately 1 /2, it is inevitable that the reduction will occur, but since an electric field is applied through the two opposing transparent electrodes 2 and the transparent conductor layer 9, the luminescence characteristics and luminescence starting voltage will decrease. , dielectric breakdown, lifespan, etc., are obtained that are almost the same as those shown in FIG. 1a.

また、上記積層法のうち、透明導電体層9の反
応性電子ビーム蒸着法において、その表面を粗面
化する手段としては、Ts、P O2及び蒸着速度
Vvの蒸着条件のうち少なくとも一つを制御して
行なわれ、本例ではTs=300℃、P O2=1×
10-4TorrのもとでVv=0〜7Å/secとした。な
お、電子ビームの電流密度及びその電流について
はそれぞれ15〜25mA/cm2及び30〜50mAに選定
した。
Among the above lamination methods, in the reactive electron beam evaporation method of the transparent conductor layer 9, the means for roughening the surface include Ts, P O 2 and the evaporation rate.
This is carried out by controlling at least one of the Vv vapor deposition conditions, and in this example, Ts = 300°C, P O 2 = 1 ×
Vv was set at 0 to 7 Å/sec under 10 -4 Torr. Note that the current density of the electron beam and its current were selected to be 15 to 25 mA/cm 2 and 30 to 50 mA, respectively.

このような透明導電体層9の粗面化した表面の
厚さ方向の層、すなわち透明導電体層9と金属層
10が交互に入り込んだ不均質層11に注目すれ
ば、この不均質層11の屈折率が透明導電体層9
と金属層10における各屈折率の中間的な値とな
り、この不均質層11が透明基板1側から背面電
極(9+10)への入射光に対する反射防止層とし
て作用することから、第2の絶縁層5と背面電極
(9+10)との間における光反射係数が小さくな
つて、EL素子のコントラストを高くすることが
できる。このようなコントラストの効果は、分光
反射率特性で証明され、本例の薄膜EL素子は第
4図の曲線fで示すように、可視光域におい反射
率を約10%にまで低くすることができる。なお、
同図の曲線eは第1図aのものによる分光反射率
特性であり、その反射率は可視光域において約50
〜60%もあつた。
If we pay attention to the layers in the thickness direction of the roughened surface of the transparent conductor layer 9, that is, the heterogeneous layer 11 in which the transparent conductor layer 9 and the metal layer 10 are alternately inserted, this heterogeneous layer 11 The transparent conductor layer 9 has a refractive index of
and the respective refractive indexes of the metal layer 10 are intermediate values, and since this heterogeneous layer 11 acts as an antireflection layer for light incident on the back electrode (9+10) from the transparent substrate 1 side, the second insulating layer The light reflection coefficient between 5 and the back electrode (9+10) is reduced, making it possible to increase the contrast of the EL element. This contrast effect is proven by the spectral reflectance characteristics, and the thin film EL device of this example can reduce the reflectance to about 10% in the visible light range, as shown by curve f in Figure 4. can. In addition,
Curve e in the same figure is the spectral reflectance characteristic based on that in Figure 1 a, and its reflectance is approximately 50 in the visible light range.
It was ~60% hot.

第2図bは本発明の他の実施例であり、本例で
は同図aの前実施例と対比して、第1の絶縁層3
を除去して、透明電極2と発光層4とを互に隣接
している。本例では、前述した第3図の発光輝度
特性において、曲線dのうち、発光開始電圧を一
層低くした特性を得、第4図の分光反射率特性に
おいて、曲線fとほとんど同様な特性を得た。
FIG. 2b shows another embodiment of the present invention, in which the first insulating layer 3 is different from the previous embodiment shown in FIG. 2a.
is removed to make the transparent electrode 2 and the light emitting layer 4 adjacent to each other. In this example, in the luminance characteristics shown in FIG. 3 mentioned above, a characteristic with a lower emission starting voltage is obtained from the curve d, and in the spectral reflectance characteristics shown in FIG. 4, a characteristic almost the same as that of the curve f is obtained. Ta.

本発明の以上の実施例の他に、先ず、透明基板
については石英ガラスに代えて、ソーダライムガ
ラス、アルミノボロシリケートガラス等の多成分
系のガラス基板でもよく、透明電極については
ITOに代えて、ln2 O3若しくはこれにWを添加し
たもの又はSn O2にSb、F等を添加したものであ
つてもよい。次に、絶縁層については、Y2 O3
代えてTa2、O5、TiO2、Al2、O3、Si3、N4又は
SiO2等を使用してもよい。次に、発光層につい
ては、母材としてZnSの代わりに、ZnSe又はこ
れら混合物等を使用してもよく、これらの母材に
対して活性材としてMn、Cu、Al、希土類、ハロ
ゲン等が添加される。例えば、ZnS:Cu、Alで
は黄緑色、Zn(S・Se):Cu、Brでは緑色、母材
ZnSに対して活性材としてSmは赤色、Tbは緑
色、Tmは青色を発光する。また、この発光層は
中間層として透明導電体層(Y2 O3、Ta2 O5
TiO2、Al2 O3、Si3 N4又は、Si O2等)を介在
して第1及び第2の発光層に分けてもよく、その
場合に第1及び第2の発光層は同一材質に選定で
きることは勿論のこと、異種材質、例えば第1の
発光層としてTbF3を添加したZnS薄膜を使用し
た場合、第1の発光層からは緑色を発光し、第2
の発光層としてSmF3を添加したZnS薄膜を使用
した場合、第2の発光層からは赤色を発光して、
全体として緑色と赤色との中間色を発光する薄膜
EL素子が得られる。次に背面電極のうち透明導
電体層についてはITOに代えて前述した透明電極
の材質を使用してもよく、金属層についてはCr
に代えて、反射率がCr使用のときよりも高くな
ることが許容できれば、Ta、Mo、Fe、Ni、
NiCr等の金属を使用してもよい。
In addition to the above-described embodiments of the present invention, first, the transparent substrate may be replaced with quartz glass, and a multi-component glass substrate such as soda lime glass or aluminoborosilicate glass may be used, and the transparent electrode may be
Instead of ITO, ln 2 O 3 or ln 2 O 3 to which W is added, or Sn O 2 to which Sb, F, etc. are added may be used. Next, for the insulating layer, Ta 2 , O 5 , TiO 2 , Al 2 , O 3 , Si 3 , N 4 or
SiO 2 etc. may also be used. Next, for the light-emitting layer, ZnSe or a mixture thereof may be used instead of ZnS as a base material, and Mn, Cu, Al, rare earth, halogen, etc. may be added as an active material to these base materials. be done. For example, yellow-green for ZnS:Cu, Al, green for Zn(S/Se):Cu, Br, base material
As active materials for ZnS, Sm emits red light, Tb emits green light, and Tm emits blue light. This light-emitting layer also has a transparent conductor layer (Y 2 O 3 , Ta 2 O 5 ,
TiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 or Si O 2 etc.) may be used to separate the first and second light emitting layers, in which case the first and second light emitting layers are the same. Of course, if a different material is used, for example, a ZnS thin film doped with TbF 3 as the first light emitting layer, the first light emitting layer will emit green light and the second light emitting layer will emit green light.
When a ZnS thin film doped with SmF 3 is used as the light-emitting layer, the second light-emitting layer emits red light,
A thin film that emits a color intermediate between green and red as a whole
An EL element is obtained. Next, for the transparent conductor layer of the back electrode, the material of the transparent electrode described above may be used instead of ITO, and for the metal layer, Cr
If it is acceptable that the reflectance is higher than when using Cr, Ta, Mo, Fe, Ni,
Metals such as NiCr may also be used.

以上のとおり、本発明の薄膜EL素子によれば
発光特性については従来最も良いとされる従来品
(第1図a)とほとんど変わらない特性と、高い
コントラスト特性とを両立させることができる。
As described above, the thin film EL device of the present invention can achieve both light emission characteristics that are almost the same as those of the conventional product (FIG. 1a), which is considered to be the best, and high contrast characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a,b及びcはそれぞれ従来の薄膜EL
素子を示す断面図、第2図a及びbはそれぞれ本
発明による実施例を示す断面図、第3図は印加電
圧に対する発光輝度特性図、並びに第4図は分光
反射率特性図である。 1……透明基板、2……透明電極、3……第1
の絶縁層、4……発光層、5……第2の絶縁層、
9……透明導電体層、10……金属層、11……
不均質層。
Figure 1 a, b and c are respectively conventional thin film EL
FIGS. 2A and 2B are sectional views showing an example of the present invention, FIG. 3 is a luminance characteristic diagram with respect to applied voltage, and FIG. 4 is a spectral reflectance characteristic diagram. 1... Transparent substrate, 2... Transparent electrode, 3... First
an insulating layer, 4...a light emitting layer, 5...a second insulating layer,
9...Transparent conductor layer, 10...Metal layer, 11...
Heterogeneous layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 透明電極と背面電極との間に発光層を介在し
た薄膜EL素子において、前記背面電極が透明導
電体層と金属層とを積層した複合層から成り、か
つ前記透明導電体層と前記金属層との界面が粗面
であることを特徴とする薄膜EL素子。 2 透明電極と背面電極との間に発光層を介在し
た薄膜EL素子の製造方法において、前記背面電
極が透明導電体層と金属層とを積層した複合層か
ら成り、かつ前記透明導電体層が電子ビーム蒸着
法により温度、酸素分圧及び蒸着速度の蒸着条件
のうち少なくとも一つを制御して、その表面を粗
面に形成していることを特徴とする薄膜EL素子
の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A thin film EL device in which a light-emitting layer is interposed between a transparent electrode and a back electrode, wherein the back electrode is made of a composite layer of a transparent conductor layer and a metal layer, and the transparent conductor A thin film EL device characterized in that an interface between the body layer and the metal layer is a rough surface. 2. A method for manufacturing a thin film EL device in which a light-emitting layer is interposed between a transparent electrode and a back electrode, wherein the back electrode is composed of a composite layer of a transparent conductor layer and a metal layer, and the transparent conductor layer is 1. A method for manufacturing a thin film EL device, characterized in that the surface thereof is formed into a rough surface by controlling at least one of the deposition conditions of temperature, oxygen partial pressure, and deposition rate using an electron beam evaporation method.
JP59033250A 1984-02-23 1984-02-23 Thin film el element and method of producing same Granted JPS60177600A (en)

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