[发明专利]薄膜电致发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于至少具有有电绝缘性的基板、在上述基板上具有图形的电极层、以及在上述电极层上层叠介电体层和发光层及透明电极层的结构的薄膜电致发光元件。

背景技术

电致发光元件作为液晶显示器(LCD)或钟表的背光已经实用化。

所谓电致发光元件，是利用通过外加电场而使物质发光的现象即电致发光(EL)现象的元件。

电致发光元件有，在有机物或搪瓷中分散粉末发光体、具有在上下设置电极层的结构的分散型电致发光元件，以及使用在电绝缘性的基板上以夹持在2个电极层和2个薄膜绝缘体之间的方式形成的薄膜发光体的薄膜电致发光元件。另外，就各个电致发光元件来说，按照驱动方式可分为直流电压驱动型和交流电压驱动型。分散型电致发光元件是早已知道的，具有制造容易的优点，但亮度低、寿命也短，因此它的利用受到限制。而薄膜电致发光元件具有高亮度、超长寿命的特性，因而近年来被广泛应用。

图2示出作为以往的薄膜电致发光元件的具有代表性的2重绝缘型薄膜电致发光元件的结构。该薄膜电致发光元件，是在液晶显示器或PDP等中使用的青板玻璃板等透明基板(21)上层叠由膜厚约0.2μm～1μm的ITO等构成的、具有规定的条纹状图形的透明电极层(22)，薄膜透明第1绝缘体层(23)，约0.2μm～1μm膜厚的发光层(24)，薄膜透明第2绝缘体层(25)，再形成Al薄膜等电极层(26)，该Al薄膜等电极层与透明电极层(22)垂直地形成了条纹状图形，通过对由透明电极层(22)和电极层(26)构成的矩阵选择的特定发光体，选择性地施加电压，使特定像素的发光体发光，将此发光从基板侧取出。这样的薄膜绝缘体层具有限制流过发光层内的电流的功能，能够抑制薄膜电致发光元件的绝缘破坏，有助于得到稳定的发光特性，这种结构的薄膜电致发光元件在商业上已广泛实用化。

上述的薄膜透明绝缘体层(23)、(25)，是利用溅射或蒸镀等，分别以约0.1μm～1μm的膜厚形成的Y₂O₃、Ta₂O₅、Al₃N₄、BaTiO₃等透明介电体薄膜。

作为发光体材料，从成膜的容易性、发光特性的观点考虑，主要使用显示黄橙色发光的添加了Mn的ZnS。为了制作彩色显示器，采用发光成红色、绿色、蓝色的3原色的发光体材料是必不可少的。作为这些材料，已知有：蓝色发光的添加了Ce的SrS或添加了Tm的ZnS、红色发光的添加了Sm的ZnS或添加了Eu的CaS、绿色发光的添加了Tb的ZnS或添加了Ce的CaS等。

另外，在月刊“ディスプレイ”(显示器)98年4月号《最近显示器技术动向》田中省著p1～10中，作为得到红色发光的材料，描述了ZnS、Mn/CdSSe等，作为得到绿色发光的材料，描述了ZnS：TbOF、ZnS：Tb等，作为得到蓝色发光的材料，描述了SrS：Cr、(SrS：Ce/Zns)_n、Ca₂Ga₂S₄：Ce、Sr₂Ga₂S₄：Ce等发光材料。另外，作为得到白色发光的材料，描述了SrS：Ce/ZnS：Mn等发光材料。

进而，在IDW(International Display Workshop)’97X.Wu“Multicolor Thin-Film Ceramic Hybrid EL Displays”p593-596中描述了在上述材料中，将SrS：Ce用于具有蓝色发光层的薄膜电致发光元件。在该文献中还描述了，在形成SrS：Ce的发光层的场合，在H₂S气氛下，如果利用电子束蒸镀法形成。就能够得到高纯度的发光层。

但是，在像这样的薄膜电致发光元件中还残留结构上的问题。即，绝缘体层是以薄膜形成的，因而在制造大面积的显示器时，要做到完全没有透明电极的图形边缘的台阶高差部或由制造过程中产生的灰尘等引起的薄膜绝缘体的缺陷，是十分困难的，由于局部的绝缘耐压的降低。发生发光层的破坏。这样的缺陷作为显示器成为致命的问题，因此薄膜电致发光元件与液晶显示器或等离子体显示器相比，作为大面积的显示器，要想广泛的实用化还存在很大的问题。