JPH0340393A - 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〉 この発明は、表示のコントラストを高めた薄膜ＥＬ（エ
レクトロルミネッセンス）素子に関する。

〈従来の技術〉 従来の薄膜ＥＬ素子としては、例えば第４図に示すよう
なものがある。この薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板１１上
に、帯状に配列された透明電極１２と、Ｓｉｎ、膜１３
ａおよびＳ　ＬＮｔ膜１３ｂからなる下部絶縁１１１３
と、電子ビーム蒸着法により形成された発光層１５と、
スパッタ法により形成されたＳ　１ｓＮＪ［１６ａおよ
びＡ（ｂｏｓＨｌ　６ｂからなり透明な上部絶縁Ｉ！１
１６と、上記透明電極１２に垂直に配列されたＡＱから
なる背面電極１８とを備えている。そして、上記透明電
極１２と背面電極１８との間に電圧を印加することによ
って、発光層１５を発光させて光をガラス基板ｌｌ側に
取り出すようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来の薄膜ＥＬ素子は、上部絶縁層
１６が透明なものであり、しかも背面電極１８がＡＱか
らなるので、動作時に、発光層１５から背面電極１８側
に発せられた光が背面電極１８に反射されて発光層１５
を通ってそのままガラス基板１１側に映って、コントラ
ストが低くなるという問題がある。

このため、以前より、上記上部絶縁Ｎｉ１６の一部とし
て褐色のアモルファスシリコン（ａ−８ｉ）膜を用いる
検討がなされているが、単に上部絶縁層ｌ６の背面電極
１８側に設けた場合、ＥＬ素子の絶縁破壊モードがプロ
パゲイト型（拡大型）になったり、また発光輝度封印加
電圧（Ｌ−Ｖ）特性が実用レベルでないという問題があ
る。

そこで、この発明の目的は、コントラストを高めると共
に、絶縁破壊特性を改良し、発光輝度対印加電圧特性を
実用的なレベルにした薄膜ＥＬ＊子を提供することにあ
る。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、この発明は、透光性基板上
に、透明電極、下部絶縁層９発光層、上部絶縁層および
背面電極を順次備えてなる薄膜ＥＬ素子において、上記
上部絶縁層は、上記発光層に接する窒化ノリコン（Ｓｉ
ｓＮ４）Ｉｌｌと、アモルファスシリコン（ａ−８ｉ）
ＦＪと、酸窒化シリコン（Ｓ　ｉ。

Ｎ）膜とを順次積層してなる特徴としている。

く作用〉 上部絶縁層の一部にａ−Ｓｉ層すなわち褐色の層を有し
ているため、発光層から背面電極へ発せられた光はこの
ａ−８ｉ層に吸収されることになる。

したが・ノて、上記光が背面電極に反０・１されてその
ままガラス基板側に映る。：とがなくなり、素子のコン
トラストが高まる３４ さらに、上Ｒ２ａ−Ｓｉｉは光導電性を有しているので
、発光層が少しでも発光を開始すると、発光層に対する
有効電界強度が増大して、発光輝度夕・１印加電圧特性
曲線が急峻な立ち上りを示すことになり、Ｅｌ、特性が
改善される。

また、上記上部絶縁層は、上記ａ−８ｉ層の両側に絶縁
性のＳｌ、ｄ４＊層と５ｉＯＮ層とを有しているので絶
縁破壊モードがプロパゲイト型になるのが防止されて、
絶縁破壊特性が良くなる。

〈実施例〉 以下、この発明の薄膜Ｅｌ、素子を図示の実施例により
詳細に説明する５ 第１図に示すようｉ〜、この薄膜Ｅｌ、素子は、ガラス
基板ｌ上に、帯状に配列された透明電極２と、Ｓ　ｉ　
Ｏｙ膜３ａおよびＳ：ｓＮ＋膜３ｂからなる下部絶縁層
３と、ＺｎＳ：Ｍｎからなる発光層５と、ｓｉ、Ｎ４膜
６　ａ、ａ　−Ｓ　１Ｉｌ１６　ｂおよび５ｉＯＮ膜６
ｃからなる上部絶縁層６と、上記透明電極１２に垂直に
配列されたＡ１７からなる背面電極８とを備えている。

まず、この薄膜Ｅし素子の特徴部分である上部絶縁Ｂ６
について説明する。上記上部絶縁層６は、プラズマＣＶ
Ｄ法によって５ｉｓＮ４膜６ａ、ａ−８ｉ膜６ｂ、５ｉ
ＯＮ膜６ｃの順に次のように形成する。

まず、５ＬＮ４膜６ａは、原料ガスとしてＳ　ｉ　Ｈ４
ガスお上びＮ、ガスを用いてＳｉＨ，ガス濃度２％で形
成する。ａ−９ｉ膜６ｂはＳｉＨ＋ガスのみを用いて形
成する。５ｉＯＮ膜６ｃはＳｉＨ，ガス、Ｎ、ガスおよ
びＮ、Ｏガスを用いてＳｉＨ＊ガス濃度２％。

Ｎ、Ｏガス濃度２％で形成する。このように、連続的に
簡単な方法で形成する。このようにした場合、上記９　
ｉ、Ｎ４膜６ａ、５ｉＯＮ膜６ｃの導電率はともに１０
−１３〜ＩＯ″′−１′″ｏｈｍ−’・０次−１の値と
なった。また、上記ａ−９ｉ膜６ｂの導電率は、光照射
がない状態（暗状態）でσｄ＝１．Ｏ−″”〜Ｉ　Ｏ−
”　ｏｈｍ−’・ｃｌ！−’程度となり、一方、光照射
された状態でσｐｈ＝　Ｉ　Ｏ−’　ｏｈｍ−’−ｃｍ
−’程度の値となった。なお、第２図に示すように、こ
のａ−９ｉ膜の導電率σｄ。

σｐｈは、Ｓ　＋　８４ガスに僅かにＮ、ガスを混入（
Ｎ。

／　Ｓ　ｉ　Ｈ４比は０〜１０″″′）させて膜形成し
た場合にも、同程度の値となる。５ そして、上記５ＬＮ４膜６８の膜厚を３００〜４００大
に固定し、ａ−８ｉ膜６ｂおよび９ｉＯＮＩｌｊ６ｃの
膜厚を様々に変えて形成するここによって、素子を作成
し、コントラスト、発光輝度封印加電圧特性および絶縁
破壊特性の検討を行った。その結果、ａ−８ｉ１１１６
ｂ、Ｓｉ、ＯＮＮａ２Ｏ膜厚の最適値としてそれぞれ１
０００人、１５００〜１６００人を得た。

次に、上記薄膜Ｅ■７素子の性能について説明する。上
記ａ−８ｉ膜６ｂは、バンドギャップ１．７〜２、Ｏｅ
Ｖ程度であって、黒褐色乃至茶褐色を呈する。このため
、上記発光層５から背面電極８側へ発Ｕられた光をこの
ａ　　５ｉｆｉに吸収させることができる。したかって
、上記光が背面電極８に反射されてそのままガラス基板
１側へ映るのを防止することができ、素子のコントラス
トを高めることができる。また、上ｇａＺｎｓ＋Ｍｎか
らなる発光層５は、バンドギャップ２　、１　ｅＶ付近
をピークとする波長領域が広く強い発光を示す。このた
め、印加電圧が発光開始電圧を越えて発光層５が少しで
も発光すると、ａ−９＋膜６ｂがこの光を吸収して導電
性が高くなり、発光層５に対する有効電界強度が増大す
る。したがって、第３図中の曲線Ｂに示すように、従来
の素子（曲線Ａ）に比して、発光輝度封印加電圧特性曲
線が急峻な立ち上りを示すことになる。このように、Ｅ
Ｌ特性を改善させることができる。

また、このＥＬ素子の絶縁破壊特性は、５ｉＯＮ膜の膜
厚及び膜中の酸素量及びａ−９ｉ層の膜厚に依存する。

ここでは、ａ　−Ｓ　ｉ膜１０００人、５ｉＯＮ膜１５
００〜１６００人にして膜厚構成を行ったところ、絶縁
破壊特性は良好であった。

また、発光輝度や発光開始電圧の特性は発光層５に直接
接する５ｉｓＮ４膜６ａの作製条件に強く依存する。こ
の実施例は、５ｉＨ４ａ度２％、膜厚３００〜４００人
の条件に固定したが、この条件で十分良好な結果が得ら
れた。

なお、上記上部絶縁層６を構成するＳ！ｓＮ＋膜６ａ、
ａ−Ｓｉ膜６ｂ、５ｉＯＮ膜６ｃの各校の組成は一定と
したが、これに限られるものではなく、ガラス基板！に
垂直方向に積層する際（こ、それぞれ原料ガス５ｉＨｔ
、Ｎｔ、ＮｔＯ各ガスの混合比を徐々に変化させること
によって、組成を連続的に変化させるようにしても良い
。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の薄膜ＥＬ素子は、
発光層に接するＳ　ｉ３Ｎ、膜と、その上にａＳｉ膜、
５ｉＯＮ膜を順次積層してなる上部絶縁層を有している
ので、コントラストを高めると共に、絶縁破壊特性を改
良し、発光輝度封印加電圧特性を実用的なレベルにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の薄膜ＥＬ素子の構造を示
す図、第２図はａ　−Ｓ　ｉ膜の導電率を示す図、第３
図は上記薄膜ＥＬ索子の発光輝度対印加電圧特性を示す
図、第４図は従来の薄膜ＥＬ素子の構造を示す図である
。 ■・・・ガラス基板、 ３・・・下部絶縁層、 ６　ａ−Ｓ　ｌ　ｓ　Ｎ　ｈｐ！４． ６　ｃ−Ｓ　ｉｏ　Ｎ膜、 ２・・・透明電極、 ５・・・発光層、６・・・上部絶縁層、６ｂ・・・ａ−
９ｉ＠、 ８・・・背面電極。 特 代 許 理 出 人 願人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性基板上に、透明電極，下部絶縁層，発光層
   ，上部絶縁層および背面電極を順次備えてなる薄膜ＥＬ
   素子において、 上記上部絶縁層は、上記発光層に接する窒化シリコン（
   Ｓｉ＿３Ｎ＿４）膜と、アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
   ｉ）膜と、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜とを順次積層
   してなることを特徴とする薄膜ＥＬ素子。