JP2000173768A - 薄膜電界発光装置及びその製造方法 - Google Patents
薄膜電界発光装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高輝度を呈し又は低いパワーで用いることが
できるTFEL表示装置を提供する。 【解決手段】 薄膜電界発光装置は底部基板（１０，１
１０）とこの基板上に堆積した第１の電極層（２０，１
２０）とを有する。第１の絶縁層（３０，１３０）を第
１の電極層上に堆積する。蛍光層（４０，１４０）を第
１の絶縁層上に堆積する。この蛍光層上に第２の絶縁層
（５０，１５０）を堆積する。第２の絶縁層上に第２の
電極層（６０，１６０）を堆積する。本発明の一見地に
立てば、第１の絶縁層の少なくとも一部はアルミニウム
タンタニウム酸化物を含み、第２の絶縁層の少なくとも
一部は融解性の誘電性材料を含む。本発明の別の見地に
よれば、第１の絶縁層はＤＣ反応性スパッタリングによ
り堆積した反射性金属酸化物の層を含み、第２の絶縁層
は融解性の誘電性材料層を含む。本発明の別の見地によ
れば、第１の絶縁層は反射性金属酸化物層を含み、この
金属酸化物はジルコニァ、ハフニァ、タンタラ及びニオ
ジウム酸化物のグループから選択する。
できるTFEL表示装置を提供する。 【解決手段】 薄膜電界発光装置は底部基板（１０，１
１０）とこの基板上に堆積した第１の電極層（２０，１
２０）とを有する。第１の絶縁層（３０，１３０）を第
１の電極層上に堆積する。蛍光層（４０，１４０）を第
１の絶縁層上に堆積する。この蛍光層上に第２の絶縁層
（５０，１５０）を堆積する。第２の絶縁層上に第２の
電極層（６０，１６０）を堆積する。本発明の一見地に
立てば、第１の絶縁層の少なくとも一部はアルミニウム
タンタニウム酸化物を含み、第２の絶縁層の少なくとも
一部は融解性の誘電性材料を含む。本発明の別の見地に
よれば、第１の絶縁層はＤＣ反応性スパッタリングによ
り堆積した反射性金属酸化物の層を含み、第２の絶縁層
は融解性の誘電性材料層を含む。本発明の別の見地によ
れば、第１の絶縁層は反射性金属酸化物層を含み、この
金属酸化物はジルコニァ、ハフニァ、タンタラ及びニオ
ジウム酸化物のグループから選択する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜電界発光装置、特に
新規な絶縁材料を利用すると共に新規なプロセスを用い
て製造される薄膜電界発光装置に関するものである。
新規な絶縁材料を利用すると共に新規なプロセスを用い
て製造される薄膜電界発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】薄膜電界発光（TFEL）表示装置は周知で
ある。典型的には、この表示装置は第１の電極層が堆積
されている基板より構成されている。その後、第１の絶
縁層、蛍光体層、及び第２の絶縁層が順次第１の電極層
上に堆積される。次に、第２の電極層が第２の絶縁層上
に堆積される。第１の電極層と第２の電極層との間に印
加される電圧により蛍光体が発光する。
ある。典型的には、この表示装置は第１の電極層が堆積
されている基板より構成されている。その後、第１の絶
縁層、蛍光体層、及び第２の絶縁層が順次第１の電極層
上に堆積される。次に、第２の電極層が第２の絶縁層上
に堆積される。第１の電極層と第２の電極層との間に印
加される電圧により蛍光体が発光する。
【０００３】TFEL表示装置は共通の問題がある。第１
に、パネルが電気的な降伏を生じ易いことである。電極
層間でアーキング又は「バーンアウト」が発生し、装置
の一部に発光しない区域が生じてしまう。ある絶縁材料
は融解し電気的絶縁破壊が生ずる範囲を制限するが、別
の絶縁材料を用いる場合電気的絶縁破壊がその材料全体
にわたって進行し、装置において発光しない大きな領域
が生じてしまう。さらに、絶縁破壊が行電極又は列電極
に生ずると、その行及び列全体が発光しなくなってしま
う。
に、パネルが電気的な降伏を生じ易いことである。電極
層間でアーキング又は「バーンアウト」が発生し、装置
の一部に発光しない区域が生じてしまう。ある絶縁材料
は融解し電気的絶縁破壊が生ずる範囲を制限するが、別
の絶縁材料を用いる場合電気的絶縁破壊がその材料全体
にわたって進行し、装置において発光しない大きな領域
が生じてしまう。さらに、絶縁破壊が行電極又は列電極
に生ずると、その行及び列全体が発光しなくなってしま
う。
【０００４】TFEL表示装置は表示特性に関係する種々の
問題も有している。パネル自体が明るくないことであ
る。パネルの輝度を増大させるためには電力を増大する
必要がある。しかしながら、電力を増大すると、電気的
な降伏が発生するおそれがある。さらに、TFEL表示装置
の輝度は時間と共に変化することが判明している。これ
は、調光操作及びグレイスケールを含む用途において特
に当てはまることである。TFEL装置は、画素又はドット
がオン又はオフする際潜像を生ずる。さらに、TFEL表示
装置は、装置の異なる部分に不均一性を生じ、同一の電
気的電位であっても異なる輝度を生ずる。
問題も有している。パネル自体が明るくないことであ
る。パネルの輝度を増大させるためには電力を増大する
必要がある。しかしながら、電力を増大すると、電気的
な降伏が発生するおそれがある。さらに、TFEL表示装置
の輝度は時間と共に変化することが判明している。これ
は、調光操作及びグレイスケールを含む用途において特
に当てはまることである。TFEL装置は、画素又はドット
がオン又はオフする際潜像を生ずる。さらに、TFEL表示
装置は、装置の異なる部分に不均一性を生じ、同一の電
気的電位であっても異なる輝度を生ずる。
【０００５】一般的に、TFEL装置に絶縁層を堆積するた
め、化学気相堆積及び物理気相堆積の２個の異なる処理
方法が用いられている。化学気相堆積は、原子層エピタ
キシ、分子ビームエピタキシ、熱ＣＶＤ及びプラズマＣ
ＶＤを含む。
め、化学気相堆積及び物理気相堆積の２個の異なる処理
方法が用いられている。化学気相堆積は、原子層エピタ
キシ、分子ビームエピタキシ、熱ＣＶＤ及びプラズマＣ
ＶＤを含む。
【０００６】物理気相堆積において、材料は蒸発し又は
スパッタされて電界発光装置上に薄膜を堆積形成する。
ダイオードスパッタリングとして２個の異なるスパッタ
リング方法、すなわち直流（ＤＣ）スパッタリング及び
ラジオ周波数（ＲＦ）スパッタリングがある。ＤＣスパ
ッタリングにおいて、ターゲットは負の電位に接続さ
れ、ターゲットチャンバ内には正の電位のアノードが存
在する。負に帯電したターゲットは電子を放出し、放出
電子はアノードに向けて加速される。この走行経路中に
おいて電子はアルゴンガスと衝突し、アルゴンガスをイ
オン化する。そして、正にイオン化したアルゴン原子は
ターゲットに向けて加速し、スパッタリング処理を開始
する。
スパッタされて電界発光装置上に薄膜を堆積形成する。
ダイオードスパッタリングとして２個の異なるスパッタ
リング方法、すなわち直流（ＤＣ）スパッタリング及び
ラジオ周波数（ＲＦ）スパッタリングがある。ＤＣスパ
ッタリングにおいて、ターゲットは負の電位に接続さ
れ、ターゲットチャンバ内には正の電位のアノードが存
在する。負に帯電したターゲットは電子を放出し、放出
電子はアノードに向けて加速される。この走行経路中に
おいて電子はアルゴンガスと衝突し、アルゴンガスをイ
オン化する。そして、正にイオン化したアルゴン原子は
ターゲットに向けて加速し、スパッタリング処理を開始
する。
【０００７】ＲＦスパッタリングにおいて、ターゲット
はラジオ周波数発生器の負側に接続される。ガスのイオ
ン化は導電性ターゲットを必要とすることなくターゲッ
ト表面付近で発生する。ラジオ周波数スパッタリングは
非導電性材料をスパッタする必要があり、導体について
も用いられる。ラジオ周波数スパッタリングと共にバイ
アス印加が用いられ、薄膜表面におけるクリーニング効
果が達成される。エッチング及びクリーニングは薄膜を
アルゴンとは異なるフィールド電位に配置することによ
り行われ、アルゴン原子は薄膜上に直接入射する。この
処理はスパッタエッチ、逆スパッタ、又はイオンミリン
グと称されている。
はラジオ周波数発生器の負側に接続される。ガスのイオ
ン化は導電性ターゲットを必要とすることなくターゲッ
ト表面付近で発生する。ラジオ周波数スパッタリングは
非導電性材料をスパッタする必要があり、導体について
も用いられる。ラジオ周波数スパッタリングと共にバイ
アス印加が用いられ、薄膜表面におけるクリーニング効
果が達成される。エッチング及びクリーニングは薄膜を
アルゴンとは異なるフィールド電位に配置することによ
り行われ、アルゴン原子は薄膜上に直接入射する。この
処理はスパッタエッチ、逆スパッタ、又はイオンミリン
グと称されている。
【０００８】従来、物理気相堆積又は化学気相堆積かを
問わず、同一の製造プロセスを用いてTFEL装置上に両方
の絶縁層が堆積されていた。例えば、ある従来技術のTF
EL装置において、シリコンオキシナイトライド（SiON)
の第１及び第２の絶縁層はＲＦスパッタリングを利用し
て堆積されている（本明細書において、通常のSiONTFEL
装置と称する）。このTFEL装置は、電気的降伏が生じた
場合に良好な融解特性を発揮すると共に良好な発光効率
を有している。一方、SiON膜は多くのピンホールを有
し、電極上に対するステップカバリッジに限界がある。
電極に対するステップカバリッジが比較的悪いため第１
の絶縁層の厚さをより厚くする必要があり、実際に第１
の絶縁層は第２の絶縁層の約２倍の厚さにされている。
全体としての結果は、このTFEL装置の発光効率は良好で
あるが、高い閾値電圧を必要とし明るさは一層低いもの
である。さらに、これらの表示装置は合理的な表示安定
性を示すが、表示特性は時間と共に変化してしまう。
問わず、同一の製造プロセスを用いてTFEL装置上に両方
の絶縁層が堆積されていた。例えば、ある従来技術のTF
EL装置において、シリコンオキシナイトライド（SiON)
の第１及び第２の絶縁層はＲＦスパッタリングを利用し
て堆積されている（本明細書において、通常のSiONTFEL
装置と称する）。このTFEL装置は、電気的降伏が生じた
場合に良好な融解特性を発揮すると共に良好な発光効率
を有している。一方、SiON膜は多くのピンホールを有
し、電極上に対するステップカバリッジに限界がある。
電極に対するステップカバリッジが比較的悪いため第１
の絶縁層の厚さをより厚くする必要があり、実際に第１
の絶縁層は第２の絶縁層の約２倍の厚さにされている。
全体としての結果は、このTFEL装置の発光効率は良好で
あるが、高い閾値電圧を必要とし明るさは一層低いもの
である。さらに、これらの表示装置は合理的な表示安定
性を示すが、表示特性は時間と共に変化してしまう。
【０００９】別のTFEL表示装置において、第１及び第２
の絶縁層の両方がアルミニウムチタニウムオキサイド
（ATO ）で構成され、これら両方の絶縁層が原子層エピ
タキシを用いて堆積されている。これらの装置が電気的
降伏が生じた際に融解せず、従って極めて注意深く取り
扱う必要がある。アクティブ領域と点接触する結果、大
規模のバーンアウト（焼損）が生じてしまう。従って、
ＡＴＯはSiONよりも高い電気的強度を有しているが、融
解性に欠けるため極めて誘電性強度限界を有するものを
用いる必要がある。誘電性強度限界を満たすためには通
常の降伏電界の場合の約３倍の厚さの厚い膜を用いる必
要がある。この場合、蛍光効率は低下し、しかも調光の
用途又はグレイスケールの用途においては蛍光の均一性
も低下する。また、これらの既知の装置は表示性能につ
いては時間と共に経時変化してしまう。
の絶縁層の両方がアルミニウムチタニウムオキサイド
（ATO ）で構成され、これら両方の絶縁層が原子層エピ
タキシを用いて堆積されている。これらの装置が電気的
降伏が生じた際に融解せず、従って極めて注意深く取り
扱う必要がある。アクティブ領域と点接触する結果、大
規模のバーンアウト（焼損）が生じてしまう。従って、
ＡＴＯはSiONよりも高い電気的強度を有しているが、融
解性に欠けるため極めて誘電性強度限界を有するものを
用いる必要がある。誘電性強度限界を満たすためには通
常の降伏電界の場合の約３倍の厚さの厚い膜を用いる必
要がある。この場合、蛍光効率は低下し、しかも調光の
用途又はグレイスケールの用途においては蛍光の均一性
も低下する。また、これらの既知の装置は表示性能につ
いては時間と共に経時変化してしまう。
【００１０】Mizukami等の米国特許第４１８８５６５号
明細書は、数個の異なる絶縁層を有するTFEL装置を開示
している。これらの層はダイオードスパッタリングを利
用して堆積されている。この反転スパッタリングに通じ
る開示内容は、層を堆積するためにＲＦスパッタリング
を用いることを示唆している。Mizukami等の米国特許
は、絶縁層としてタンタリウム酸化物（Ta2O5 ）を用い
る装置を開示している。この装置において、両方の絶縁
層はタンタリウム酸化物の層とSiON層で構成されてい
る。各絶縁層に関して、タンタリウム酸化物層が電極と
隣接しSiON層は蛍光層と隣接している。別の実施例にお
いて、第１の絶縁層はSiONとされ、第２の絶縁層はタン
タリウム酸化物とされている。さらに、別の実施例にお
いて、第１の絶縁層はSiONとされ、第２の絶縁層はY2O3
で構成されている。
明細書は、数個の異なる絶縁層を有するTFEL装置を開示
している。これらの層はダイオードスパッタリングを利
用して堆積されている。この反転スパッタリングに通じ
る開示内容は、層を堆積するためにＲＦスパッタリング
を用いることを示唆している。Mizukami等の米国特許
は、絶縁層としてタンタリウム酸化物（Ta2O5 ）を用い
る装置を開示している。この装置において、両方の絶縁
層はタンタリウム酸化物の層とSiON層で構成されてい
る。各絶縁層に関して、タンタリウム酸化物層が電極と
隣接しSiON層は蛍光層と隣接している。別の実施例にお
いて、第１の絶縁層はSiONとされ、第２の絶縁層はタン
タリウム酸化物とされている。さらに、別の実施例にお
いて、第１の絶縁層はSiONとされ、第２の絶縁層はY2O3
で構成されている。
【００１１】Suntola 等の米国特許第４３８９９７３号
明細書は、原子層エピタキシを用いてTFEL表示装置を製
造する方法を開示している。この米国特許は２個の装置
を開示している。第１の装置において、２個の絶縁層は
タンタリウムオキサイド（Ta 2O5 ）で構成されている。
第２の装置において、両方の絶縁層はアルミニウムオキ
サイド（Al2O3 ）で構成されている。両方の装置におい
て、絶縁層は同一のＡＬＥプロセスを用いて堆積されて
いる。
明細書は、原子層エピタキシを用いてTFEL表示装置を製
造する方法を開示している。この米国特許は２個の装置
を開示している。第１の装置において、２個の絶縁層は
タンタリウムオキサイド（Ta 2O5 ）で構成されている。
第２の装置において、両方の絶縁層はアルミニウムオキ
サイド（Al2O3 ）で構成されている。両方の装置におい
て、絶縁層は同一のＡＬＥプロセスを用いて堆積されて
いる。
【００１２】欧州特許第０２２９６２７Ｂ１号は、両方
の絶縁層をTa2O5 としたTFEL装置を開示している。両方
のTa2O5 層はスパッタリングにより堆積されている。こ
の特許明細書は、第１及び第２の絶縁層としてベリリウ
ムチタネート（BaTiO3）を用いることを開示している。
の絶縁層をTa2O5 としたTFEL装置を開示している。両方
のTa2O5 層はスパッタリングにより堆積されている。こ
の特許明細書は、第１及び第２の絶縁層としてベリリウ
ムチタネート（BaTiO3）を用いることを開示している。
【００１３】別の従来技術として、底部絶縁層として厚
いリードチタネートの層を用いたTFEL装置がある。この
装置は極めて薄い上側絶縁層を有し、ある例においては
絶縁層は用いられていない。
いリードチタネートの層を用いたTFEL装置がある。この
装置は極めて薄い上側絶縁層を有し、ある例においては
絶縁層は用いられていない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の従来技術の装置も、高い効率の表示性能と高い明る
さ、電気的降伏が生じた際の融解性能及び時間に対する
安定な表示性能を満たす表示装置を実現していない。
の従来技術の装置も、高い効率の表示性能と高い明る
さ、電気的降伏が生じた際の融解性能及び時間に対する
安定な表示性能を満たす表示装置を実現していない。
【００１５】さらに、TFEL装置を製造するために用いる
プロセスは高価であり長い製造時間がかかってしまう。
表示特性の変化を最小にし潜像の問題を軽減するため、
TFEL装置は、パネルを高電圧のもとで動作させる「バー
ンイン」処理が通常行われている。一方、画像を安定に
するために必要なバーンイン時間は長時間であり、パネ
ルをバーンインするために用いられるパワー量はパネル
の電気的降伏に耐える性能により制限される。
プロセスは高価であり長い製造時間がかかってしまう。
表示特性の変化を最小にし潜像の問題を軽減するため、
TFEL装置は、パネルを高電圧のもとで動作させる「バー
ンイン」処理が通常行われている。一方、画像を安定に
するために必要なバーンイン時間は長時間であり、パネ
ルをバーンインするために用いられるパワー量はパネル
の電気的降伏に耐える性能により制限される。
【００１６】さらに、製造プロセス自体高価なものであ
る。特に、ＡＬＥは膜形成速度が遅いため長時間かかり
高価なプロセスである。
る。特に、ＡＬＥは膜形成速度が遅いため長時間かかり
高価なプロセスである。
【００１７】従って、本発明の目的は、高輝度を呈し又
は低いパワーで用いることができるTFEL表示装置を提供
するとにある。本発明の別の目的は、高い信頼性を有し
電気的降伏に対して耐久性を有するTFEL表示装置を提供
することにある。本発明の別の目的は、電気的降伏が生
じた際に融解性（fusing）を発揮するTFEL表示装置を提
供することにある。本発明のさらに別の目的は、時間に
対して均一で安定な表示性能を発揮するTFEL表示装置を
提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、一
層安価で容易に製造することができるTFEL表示装置を提
供することにある。
は低いパワーで用いることができるTFEL表示装置を提供
するとにある。本発明の別の目的は、高い信頼性を有し
電気的降伏に対して耐久性を有するTFEL表示装置を提供
することにある。本発明の別の目的は、電気的降伏が生
じた際に融解性（fusing）を発揮するTFEL表示装置を提
供することにある。本発明のさらに別の目的は、時間に
対して均一で安定な表示性能を発揮するTFEL表示装置を
提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、一
層安価で容易に製造することができるTFEL表示装置を提
供することにある。
【００１８】
【課題を解決する手段】本発明は従来技術の問題を解決
するものである。本発明の第１の見地において、薄膜電
界発光装置は、底部基板及びこの底部基板上の第１の電
極層を具える。第１の絶縁層は第１の電極層上に存在
し、第１の絶縁層の少なくとも一部はアルミニウムチタ
ニウムオキサイドの層を含む。第１の絶縁層上に蛍光層
が位置する。第２の絶縁層を蛍光層上に堆積し、第２の
絶縁層の少なくとも一部は融解性誘電性材料層を含む。
第２の絶縁層上に第２の電極層が位置する。
するものである。本発明の第１の見地において、薄膜電
界発光装置は、底部基板及びこの底部基板上の第１の電
極層を具える。第１の絶縁層は第１の電極層上に存在
し、第１の絶縁層の少なくとも一部はアルミニウムチタ
ニウムオキサイドの層を含む。第１の絶縁層上に蛍光層
が位置する。第２の絶縁層を蛍光層上に堆積し、第２の
絶縁層の少なくとも一部は融解性誘電性材料層を含む。
第２の絶縁層上に第２の電極層が位置する。
【００１９】本発明の別の概念として、薄膜電界発光装
置は底部基板を具える。この底部基板上に第１の電極層
を堆積する。第１の絶縁層を第１の電極層上に堆積す
る。第１の絶縁層の少なくとも一部はＤＣ反応性スパッ
タリングを用いて堆積した反射性金属酸化物の層を含
み、この金属酸化物はジルコニア、ハフニア、タンタラ
及びニオジウムの酸化物のグループから選択する。蛍光
層は第１の絶縁層上に堆積する。第２の絶縁層を蛍光層
上に堆積し、第２の絶縁層の少なくとも一部分は融解性
誘電性材料層を含む。第２の電極層は第２の絶縁層上に
堆積する。好適実施例において、第１の絶縁層は、第１
の電極層と反射性金属酸化物層との間にバリャ層を含
む。別の好適実施例において、第１の絶縁層は反射性金
属酸化物層と蛍光層との間にバリャ層を含む。さらに、
別の実施例において、第２の絶縁層は蛍光体界面層を含
む。
置は底部基板を具える。この底部基板上に第１の電極層
を堆積する。第１の絶縁層を第１の電極層上に堆積す
る。第１の絶縁層の少なくとも一部はＤＣ反応性スパッ
タリングを用いて堆積した反射性金属酸化物の層を含
み、この金属酸化物はジルコニア、ハフニア、タンタラ
及びニオジウムの酸化物のグループから選択する。蛍光
層は第１の絶縁層上に堆積する。第２の絶縁層を蛍光層
上に堆積し、第２の絶縁層の少なくとも一部分は融解性
誘電性材料層を含む。第２の電極層は第２の絶縁層上に
堆積する。好適実施例において、第１の絶縁層は、第１
の電極層と反射性金属酸化物層との間にバリャ層を含
む。別の好適実施例において、第１の絶縁層は反射性金
属酸化物層と蛍光層との間にバリャ層を含む。さらに、
別の実施例において、第２の絶縁層は蛍光体界面層を含
む。
【００２０】本発明の別の見地において、薄膜電界発光
装置は底部基板及びこの底部基板上の第１の電極層を有
する。第１の絶縁層を第１の電極層上に堆積する。蛍光
層を第１の絶縁層上に堆積する。第２の絶縁層を蛍光層
上に堆積し、第２の絶縁層の少なくとも一部分は融解性
誘電性材料層を含むと共に蛍光体界面層を含む。第２の
電極層を第２の絶縁層上に堆積する。
装置は底部基板及びこの底部基板上の第１の電極層を有
する。第１の絶縁層を第１の電極層上に堆積する。蛍光
層を第１の絶縁層上に堆積する。第２の絶縁層を蛍光層
上に堆積し、第２の絶縁層の少なくとも一部分は融解性
誘電性材料層を含むと共に蛍光体界面層を含む。第２の
電極層を第２の絶縁層上に堆積する。
【００２１】本発明の別の概念は、薄膜電界発光装置を
製造する方法を提供する。第１の電極層を基板上に堆積
する。第１の絶縁層はＤＣ反応性スパッタリングを用い
て第１の電極層上に堆積する。第１の絶縁層の少なくと
も一部分は反射性金属酸化物層とし、この金属酸化物は
ジルコニア、ハフニア、タンタラ及びニオジウムの酸化
物のグループから選択する。蛍光層は第１の絶縁層上に
堆積する。第２の絶縁層を蛍光層上に堆積し、第２の絶
縁層の少なくとも一部分は融解性誘電性材料層を含む。
第２の電極層は第２の絶縁層上に堆積する。好適実施例
において、バリャ層を第１の電極層と反射性金属酸化物
層との間に堆積する。別の好適実施例において、バリャ
層を反射性金属酸化物層と蛍光層との間に堆積する。さ
らに、別の実施例において、第２の絶縁層は蛍光体界面
層を含む。
製造する方法を提供する。第１の電極層を基板上に堆積
する。第１の絶縁層はＤＣ反応性スパッタリングを用い
て第１の電極層上に堆積する。第１の絶縁層の少なくと
も一部分は反射性金属酸化物層とし、この金属酸化物は
ジルコニア、ハフニア、タンタラ及びニオジウムの酸化
物のグループから選択する。蛍光層は第１の絶縁層上に
堆積する。第２の絶縁層を蛍光層上に堆積し、第２の絶
縁層の少なくとも一部分は融解性誘電性材料層を含む。
第２の電極層は第２の絶縁層上に堆積する。好適実施例
において、バリャ層を第１の電極層と反射性金属酸化物
層との間に堆積する。別の好適実施例において、バリャ
層を反射性金属酸化物層と蛍光層との間に堆積する。さ
らに、別の実施例において、第２の絶縁層は蛍光体界面
層を含む。
【００２２】本発明の上述され及び他の目的、構成及び
作用効果は以下の本発明の好適実施例の説明及び添付図
面から容易に理解されるところである。
作用効果は以下の本発明の好適実施例の説明及び添付図
面から容易に理解されるところである。
【００２３】
【発明の実施の形態】図面を参照するに、図面上同一の
構成要素には同一符号を付して説明する。図１はTFEL装
置５を示し、この装置は底部基板１０及びこの底部基板
１０上に堆積した第１の電極層２０を有する。基板１０
は、ガラス又はTFEL装置の基板として用いるのに好適な
材料とすることができる。第１の電極層２０は、インジ
ウム錫酸化物（ＩＴＯ）又はTFEL装置の電極として用い
るのに好適な他の材料から成る複数の透明な平行ライン
電極で構成する。第１の絶縁層３０は第１の電極層２０
上に堆積する。蛍光層４０を第１の絶縁層３０上に堆積
する。この蛍光層４０はTFEL装置で用いられるいかなる
蛍光材料とすることができる。第２の絶縁層５０を蛍光
層４０上に堆積する。第２の電極層６０を第２の絶縁層
５０上に堆積する。第２の電極層６０は、第１の絶縁層
の電極列と直交する複数の平行ライン電極で構成する。
表示電子回路（図示せず）を用いて第１の電極層２０と
第２の電極層６０との間の電圧を変調して蛍光層４０を
発光させる。
構成要素には同一符号を付して説明する。図１はTFEL装
置５を示し、この装置は底部基板１０及びこの底部基板
１０上に堆積した第１の電極層２０を有する。基板１０
は、ガラス又はTFEL装置の基板として用いるのに好適な
材料とすることができる。第１の電極層２０は、インジ
ウム錫酸化物（ＩＴＯ）又はTFEL装置の電極として用い
るのに好適な他の材料から成る複数の透明な平行ライン
電極で構成する。第１の絶縁層３０は第１の電極層２０
上に堆積する。蛍光層４０を第１の絶縁層３０上に堆積
する。この蛍光層４０はTFEL装置で用いられるいかなる
蛍光材料とすることができる。第２の絶縁層５０を蛍光
層４０上に堆積する。第２の電極層６０を第２の絶縁層
５０上に堆積する。第２の電極層６０は、第１の絶縁層
の電極列と直交する複数の平行ライン電極で構成する。
表示電子回路（図示せず）を用いて第１の電極層２０と
第２の電極層６０との間の電圧を変調して蛍光層４０を
発光させる。
【００２４】本発明のTFEL装置の改良された性能の重要
な事項は、本発明者により認識された２個の各絶縁層３
０及び５０の装置性能に対する寄与であった。電気的降
伏が生じた場合の融解性能は、電気的降伏が装置全体に
進行し広い領域にわたって発光不能になるのを防止する
ために極めて重要である。本発明者は、第１の絶縁層３
０が表示装置の融解特性にほとんど寄与していないこと
を発見した。その代りに、TFEL装置の融解特性は第２の
絶縁層５０に強く依存し、蛍光層４０にはほとんど依存
していない。従って、優れた性能を達成するため、第１
及び第２の絶縁層３０及び５０について材料を選択し、
装置性能に対する２個の層の寄与を最大にすることがで
きる。
な事項は、本発明者により認識された２個の各絶縁層３
０及び５０の装置性能に対する寄与であった。電気的降
伏が生じた場合の融解性能は、電気的降伏が装置全体に
進行し広い領域にわたって発光不能になるのを防止する
ために極めて重要である。本発明者は、第１の絶縁層３
０が表示装置の融解特性にほとんど寄与していないこと
を発見した。その代りに、TFEL装置の融解特性は第２の
絶縁層５０に強く依存し、蛍光層４０にはほとんど依存
していない。従って、優れた性能を達成するため、第１
及び第２の絶縁層３０及び５０について材料を選択し、
装置性能に対する２個の層の寄与を最大にすることがで
きる。
【００２５】第１の絶縁層３０は装置の融解性能につい
てほとんど寄与せず、第１の絶縁層３０の材料は優れた
電気的特性を呈するように選択する。電気的降伏は第１
の電極層２０の列の端縁２２で発生することが判明して
いる。典型的な場合、電極２０の端縁２２は大幅に不均
一であり、先鋭なエッジ及び粗い表面を呈し、電気的降
伏が生ずるのは一般的に不均一な部分においてである。
従って、第１の絶縁層３０は、電気的降伏が生ずる可能
性を最小にするため、電極層２０を良好に覆う必要があ
る。さらに、第１の絶縁層３０は高い「良さの指数」を
有する必要がある。本明細書において、「良さの指数」
は誘電定数と材料の降伏電界との積である。大きな誘電
定数は、第１の絶縁層のキャパシタンスを増大し装置の
効率を改善する。高い降伏電界も望ましい。この理由
は、装置が一層高い電位で動作する性能を改善するから
である。
てほとんど寄与せず、第１の絶縁層３０の材料は優れた
電気的特性を呈するように選択する。電気的降伏は第１
の電極層２０の列の端縁２２で発生することが判明して
いる。典型的な場合、電極２０の端縁２２は大幅に不均
一であり、先鋭なエッジ及び粗い表面を呈し、電気的降
伏が生ずるのは一般的に不均一な部分においてである。
従って、第１の絶縁層３０は、電気的降伏が生ずる可能
性を最小にするため、電極層２０を良好に覆う必要があ
る。さらに、第１の絶縁層３０は高い「良さの指数」を
有する必要がある。本明細書において、「良さの指数」
は誘電定数と材料の降伏電界との積である。大きな誘電
定数は、第１の絶縁層のキャパシタンスを増大し装置の
効率を改善する。高い降伏電界も望ましい。この理由
は、装置が一層高い電位で動作する性能を改善するから
である。
【００２６】図１を参照するに、TFEL装置５において、
第１の絶縁層３０は層３２及び付加的な層３４を具え
る。層３２は、ＡＬＥを用いて堆積したＡＴＯ層とす
る。原子層エピタキシにより堆積したＡＴＯは電極を良
好に被覆することができる。さらに、ＡＴＯは１６の誘
電定数及び降伏電界５．５（ＭＶ／ｃｍ）を有し、比較
的大きな良さの指数８８を有する。ＡＬＥにより良好な
電極被覆性が得られるが、別の化学気相堆積技術も良好
な被覆性を達成すべきである。
第１の絶縁層３０は層３２及び付加的な層３４を具え
る。層３２は、ＡＬＥを用いて堆積したＡＴＯ層とす
る。原子層エピタキシにより堆積したＡＴＯは電極を良
好に被覆することができる。さらに、ＡＴＯは１６の誘
電定数及び降伏電界５．５（ＭＶ／ｃｍ）を有し、比較
的大きな良さの指数８８を有する。ＡＬＥにより良好な
電極被覆性が得られるが、別の化学気相堆積技術も良好
な被覆性を達成すべきである。
【００２７】第２の絶縁層５０は融解について最も高く
寄与するので、この第２の絶縁層については良好な溶解
特性を呈する材料を選択する。従って、TFEL装置５の第
２の絶縁層５０は、良好な融解特性を呈するSiONのよう
な融解する誘電性材料とする。融解性を呈する別の誘電
性材料として、SiO2及びAl2O3 が含まれる。これに対し
て、TiO2，ATO 及びTa2O5 のような材料は融解しないこ
とが判明している。ＡＬＥはSiONを堆積するために用い
ることができないので、第２の絶縁層５０は物理気相堆
積を用いて堆積する。この結果、第１の絶縁層３０及び
第２の絶縁層５０が異なる堆積プロセスを用いて堆積さ
れる通常の製造プロセスとは異なる製造プロセスが得ら
れる。
寄与するので、この第２の絶縁層については良好な溶解
特性を呈する材料を選択する。従って、TFEL装置５の第
２の絶縁層５０は、良好な融解特性を呈するSiONのよう
な融解する誘電性材料とする。融解性を呈する別の誘電
性材料として、SiO2及びAl2O3 が含まれる。これに対し
て、TiO2，ATO 及びTa2O5 のような材料は融解しないこ
とが判明している。ＡＬＥはSiONを堆積するために用い
ることができないので、第２の絶縁層５０は物理気相堆
積を用いて堆積する。この結果、第１の絶縁層３０及び
第２の絶縁層５０が異なる堆積プロセスを用いて堆積さ
れる通常の製造プロセスとは異なる製造プロセスが得ら
れる。
【００２８】従って、本発明は、TFEL装置を製造するた
めに用いられる２個の異なる形式のプロセスの最良の特
徴を組み合わせる。驚くべきことに、これにより、両方
の絶縁層を堆積するために単一のプロセスを用いて構成
される通常のTFEL装置に比べて一層優れた電気的強度及
び融解性能を有するTFEL装置が得られる。第１の絶縁層
３０としてATO を用いることにより、第１の電極層２０
に対する良好な被覆性が達成される。さらに、ATO は比
較的大きな誘電定数及び比較的大きい降伏電界を有す
る。従って、第１の絶縁層３０としてのATO は優れた電
気的強度を実現する。これに対して、第２の絶縁層５０
としてSiONを用いることにより、良好な融解特性が実現
される。さらに、第２の絶縁層として比較的薄いSiON層
を用いても、SiONの低い誘電定数に起因する大きな電圧
降下を回避することができる。従って、この構造は、AT
O 及びSiONの優れた点を積極的に利用すると共にこれら
の弱点を相互に補うものである。
めに用いられる２個の異なる形式のプロセスの最良の特
徴を組み合わせる。驚くべきことに、これにより、両方
の絶縁層を堆積するために単一のプロセスを用いて構成
される通常のTFEL装置に比べて一層優れた電気的強度及
び融解性能を有するTFEL装置が得られる。第１の絶縁層
３０としてATO を用いることにより、第１の電極層２０
に対する良好な被覆性が達成される。さらに、ATO は比
較的大きな誘電定数及び比較的大きい降伏電界を有す
る。従って、第１の絶縁層３０としてのATO は優れた電
気的強度を実現する。これに対して、第２の絶縁層５０
としてSiONを用いることにより、良好な融解特性が実現
される。さらに、第２の絶縁層として比較的薄いSiON層
を用いても、SiONの低い誘電定数に起因する大きな電圧
降下を回避することができる。従って、この構造は、AT
O 及びSiONの優れた点を積極的に利用すると共にこれら
の弱点を相互に補うものである。
【００２９】TFEL装置５は、第１の絶縁層３０を堆積す
るために化学気相堆積（原子層エピタキシ）を用いる点
を除き、絶縁層を堆積するために物理気相堆積を用いて
通常のTFEL装置を作成するのと実質的に同一のプロセス
を用いて構成される。ＡＬＥプロセスは第１の電極層２
０全体を均一に覆うので、第１の電極層２０への電気的
コンタクトを形成するため、第１の絶縁層３０の一部分
を研削又は別の方法で除去することによりコンタクト形
成を行う必要がある。このコンタクトの形成は、第１の
絶縁層３０を堆積した後直ちに或いはTFEL装置をアニー
ル処理した後行うことができる。
るために化学気相堆積（原子層エピタキシ）を用いる点
を除き、絶縁層を堆積するために物理気相堆積を用いて
通常のTFEL装置を作成するのと実質的に同一のプロセス
を用いて構成される。ＡＬＥプロセスは第１の電極層２
０全体を均一に覆うので、第１の電極層２０への電気的
コンタクトを形成するため、第１の絶縁層３０の一部分
を研削又は別の方法で除去することによりコンタクト形
成を行う必要がある。このコンタクトの形成は、第１の
絶縁層３０を堆積した後直ちに或いはTFEL装置をアニー
ル処理した後行うことができる。
【００３０】好適実施例において、TFEL装置５の第２の
絶縁層５０は層３４を含む。SiONの付加的な層３４は低
輝度レベルにおいてTFEL装置５の視覚品質を改良するこ
とが判明している。この薄い層は、蛍光材料の凝集の均
一性を改善すると共に蛍光層４０が堆積される前にATO
層のコンタクトの形成が行われる場合にATO 層表面から
残留物を軽減又は除去することが判明している。
絶縁層５０は層３４を含む。SiONの付加的な層３４は低
輝度レベルにおいてTFEL装置５の視覚品質を改良するこ
とが判明している。この薄い層は、蛍光材料の凝集の均
一性を改善すると共に蛍光層４０が堆積される前にATO
層のコンタクトの形成が行われる場合にATO 層表面から
残留物を軽減又は除去することが判明している。
【００３１】実施例１ TFEL装置５を以下のように構成した。基板上にＩＴＯの
第１の電極層２０をパターニング形成した。約１８００
Åの厚さのATO の第１の絶縁層３０を原子層エピタキシ
を利用して堆積した。約９０００Åの厚さのZnS:Mnの蛍
光層４０を堆積した。物理気相堆積を利用して、１１０
０Åの厚さのSiONの第２の絶縁層を堆積した。次に、第
２の電極層６０を第２の絶縁層５０上に堆積した。
第１の電極層２０をパターニング形成した。約１８００
Åの厚さのATO の第１の絶縁層３０を原子層エピタキシ
を利用して堆積した。約９０００Åの厚さのZnS:Mnの蛍
光層４０を堆積した。物理気相堆積を利用して、１１０
０Åの厚さのSiONの第２の絶縁層を堆積した。次に、第
２の電極層６０を第２の絶縁層５０上に堆積した。
【００３２】実施例２ 付加的な層３４を含むことを除き、TFEL装置５を実施例
１と同一の材料及びプロセスを用いて構成した。物理気
相堆積を利用して１００Åの厚さのSiONの層３４を堆積
した。
１と同一の材料及びプロセスを用いて構成した。物理気
相堆積を利用して１００Åの厚さのSiONの層３４を堆積
した。
【００３３】各層の厚さは個々の用途について望ましく
なるように選択することができる。TFEL装置５は、１４
００Åに薄くしたATO の第１の絶縁層３０及び中間の蛍
光体厚さ（１００００Å以下）の約７００ÅのSiONの第
２の絶縁層５０を用いて製造できることが判明してい
る。
なるように選択することができる。TFEL装置５は、１４
００Åに薄くしたATO の第１の絶縁層３０及び中間の蛍
光体厚さ（１００００Å以下）の約７００ÅのSiONの第
２の絶縁層５０を用いて製造できることが判明してい
る。
【００３４】図２は通常のTFEL装置と比較して実施例２
のTFEL装置５の優れた性能を示す。このTFEL装置５は優
れた輝度を有し、通常のTFEL表示装置の約１．７５〜２
倍の明るさを有する。
のTFEL装置５の優れた性能を示す。このTFEL装置５は優
れた輝度を有し、通常のTFEL表示装置の約１．７５〜２
倍の明るさを有する。
【００３５】このTFEL装置５の通常のTFEL装置よりも改
善された電気的強度により、膜厚及び／又はバーンイン
（burn-in ）の処理条件を大幅に変更することができ
る。第１に、第１及び第２の絶縁層３０及び５０の厚さ
をそのままにして閾値電圧を大幅に低くすることができ
る。或いは、絶縁層３０及び５０の厚さを薄くし蛍光層
４０の厚さを厚くすることことができ、これにより同一
の閾値電圧及び変調電圧を用いて一層高い輝度を発生す
ることができる。すなわち、TFEL装置５は通常のTFEL表
示装置の２倍の輝度に作ることができ、又は閾値電圧を
１４０ボルト以下の電圧まで低くすることができる。或
いは、このTFEL装置は、電圧を低くしても適切な輝度増
強を達成することができると共にバーンインの処理条件
についても一層過酷な条件で実行することができる。
善された電気的強度により、膜厚及び／又はバーンイン
（burn-in ）の処理条件を大幅に変更することができ
る。第１に、第１及び第２の絶縁層３０及び５０の厚さ
をそのままにして閾値電圧を大幅に低くすることができ
る。或いは、絶縁層３０及び５０の厚さを薄くし蛍光層
４０の厚さを厚くすることことができ、これにより同一
の閾値電圧及び変調電圧を用いて一層高い輝度を発生す
ることができる。すなわち、TFEL装置５は通常のTFEL表
示装置の２倍の輝度に作ることができ、又は閾値電圧を
１４０ボルト以下の電圧まで低くすることができる。或
いは、このTFEL装置は、電圧を低くしても適切な輝度増
強を達成することができると共にバーンインの処理条件
についても一層過酷な条件で実行することができる。
【００３６】この構造体においては本質的な蛍光効率の
改善は行われていないが、約２．３ルーメン／ワットの
蛍光効率は、絶縁層３０及び５０についてATO を用いる
通常のSiONTFEL装置の蛍光効率の半分になる。大型の表
示装置の中間の場合、僅かな割合の消費電力を用いるだ
けで光が発生する。従って、デバイスの明るさが増大す
るだけで、TFEL装置５の最終の表示効率を改善すること
ができる。例えば、スキャン速度又はヒィルファクタ
（fill factor ）を低減して所定の表示面積輝度につい
て表示電力を一層低くすることができる。
改善は行われていないが、約２．３ルーメン／ワットの
蛍光効率は、絶縁層３０及び５０についてATO を用いる
通常のSiONTFEL装置の蛍光効率の半分になる。大型の表
示装置の中間の場合、僅かな割合の消費電力を用いるだ
けで光が発生する。従って、デバイスの明るさが増大す
るだけで、TFEL装置５の最終の表示効率を改善すること
ができる。例えば、スキャン速度又はヒィルファクタ
（fill factor ）を低減して所定の表示面積輝度につい
て表示電力を一層低くすることができる。
【００３７】別の表示性能の改善は、TFEL装置５を極め
て過酷な条件でバーンイン処理を行うことができること
に起因し、バーンイン時間を短縮でき及び／又は表示安
定性を改善できることである。改善されたデバイス性能
についての第２の重要な事項は、TFEL装置の長期間にわ
たる輝度特性についての本発明者の認識であった。本発
明者は、通常のTFEL装置は装置の時間経過と共に輝度−
電圧（Ｂ−Ｖ）曲線がシフトするものと認識している。
図３Ａ及び３Ｂは、通常のTFEL装置についての種々のバ
ーンイン時間におけるＢ−Ｖ曲線を示す。図３Ａに示す
ように、初期においては輝度に対する閾値電圧は増大
し、Ｂ−Ｖ曲線の傾きは増大する。これは、「Ｐシフ
ト」と称され、初めに蛍光層の第１絶縁層との下側界面
付近に存在するダイナミックな空間電荷に起因するもの
と考えられ、この空間電荷は時間と共に消滅する。この
蛍光層の内部空間電荷の減少により、蛍光層内に等価な
電界強度を形成するために一層高い外部電圧を印加する
必要があるものと考えられる。そして、ある時間期間の
経過後、閾値電圧が低下を開始し、極めて微小なＢ−Ｖ
曲線の傾きの低下及びピーク輝度の低下を伴う。これは
「Ｎシフト」と称され、蛍光層と絶縁層との間の界面に
おける電子の捕獲深さの分布の変化の結果として発生す
るものと考えられる。図３Ｂは図３Ａに示すＢ−Ｖ曲線
を対数でプロットとしたグラフである。これらの曲線か
ら明らかなように、Ｂ−Ｖ曲線の主要部分におけるＰシ
フトからＮシフトへの変化が生ずる前に、低電圧での輝
度の増加が明白に生じている。この低電圧での輝度の増
大は、これらの形式のディスプレイで見られる典型的な
輝度「オフ」潜像を表している。
て過酷な条件でバーンイン処理を行うことができること
に起因し、バーンイン時間を短縮でき及び／又は表示安
定性を改善できることである。改善されたデバイス性能
についての第２の重要な事項は、TFEL装置の長期間にわ
たる輝度特性についての本発明者の認識であった。本発
明者は、通常のTFEL装置は装置の時間経過と共に輝度−
電圧（Ｂ−Ｖ）曲線がシフトするものと認識している。
図３Ａ及び３Ｂは、通常のTFEL装置についての種々のバ
ーンイン時間におけるＢ−Ｖ曲線を示す。図３Ａに示す
ように、初期においては輝度に対する閾値電圧は増大
し、Ｂ−Ｖ曲線の傾きは増大する。これは、「Ｐシフ
ト」と称され、初めに蛍光層の第１絶縁層との下側界面
付近に存在するダイナミックな空間電荷に起因するもの
と考えられ、この空間電荷は時間と共に消滅する。この
蛍光層の内部空間電荷の減少により、蛍光層内に等価な
電界強度を形成するために一層高い外部電圧を印加する
必要があるものと考えられる。そして、ある時間期間の
経過後、閾値電圧が低下を開始し、極めて微小なＢ−Ｖ
曲線の傾きの低下及びピーク輝度の低下を伴う。これは
「Ｎシフト」と称され、蛍光層と絶縁層との間の界面に
おける電子の捕獲深さの分布の変化の結果として発生す
るものと考えられる。図３Ｂは図３Ａに示すＢ−Ｖ曲線
を対数でプロットとしたグラフである。これらの曲線か
ら明らかなように、Ｂ−Ｖ曲線の主要部分におけるＰシ
フトからＮシフトへの変化が生ずる前に、低電圧での輝
度の増加が明白に生じている。この低電圧での輝度の増
大は、これらの形式のディスプレイで見られる典型的な
輝度「オフ」潜像を表している。
【００３８】前述したように、Ｂ−Ｖ曲線シフトの性質
は誤って理解されていた。長期間のＢ−Ｖ曲線シフト反
転（すなわち、Ｎシフト）は評価されず、エージング電
圧及び熱の重要性が過少評価されていた。本発明者は、
Ｂ−Ｖ曲線シフトを除去するためバーンイン電圧を装置
が動作する電圧よりも高い電圧にする必要があることを
見出した。これは、有効な印加電圧が電子回路の抵抗の
低下に起因して時間と共に低下し電極抵抗が低下するた
め、表示装置の電子回路に対するバーンイン効果に部分
的に起因する。典型的な場合、通常のTFEL装置について
のバーンイン処理はより高い電圧で行われず、デバイス
をＰシフトサイクルでエージングするにすぎなかった。
従って、Ｂ−Ｖ曲線移動サイクルにおける位置に応じ
て、中間レベル画像が暗くなり又は明るくなり、潜像の
問題が生じていた。TFEL装置をエージングし続けると、
Ｂ−Ｖ曲線が連続してシフトし、所定の電位の輝度が変
化してしまう。装置の種々の部分が異なる使用条件で使
用されるので、不均一な表示特性が生じてしまう。
は誤って理解されていた。長期間のＢ−Ｖ曲線シフト反
転（すなわち、Ｎシフト）は評価されず、エージング電
圧及び熱の重要性が過少評価されていた。本発明者は、
Ｂ−Ｖ曲線シフトを除去するためバーンイン電圧を装置
が動作する電圧よりも高い電圧にする必要があることを
見出した。これは、有効な印加電圧が電子回路の抵抗の
低下に起因して時間と共に低下し電極抵抗が低下するた
め、表示装置の電子回路に対するバーンイン効果に部分
的に起因する。典型的な場合、通常のTFEL装置について
のバーンイン処理はより高い電圧で行われず、デバイス
をＰシフトサイクルでエージングするにすぎなかった。
従って、Ｂ−Ｖ曲線移動サイクルにおける位置に応じ
て、中間レベル画像が暗くなり又は明るくなり、潜像の
問題が生じていた。TFEL装置をエージングし続けると、
Ｂ−Ｖ曲線が連続してシフトし、所定の電位の輝度が変
化してしまう。装置の種々の部分が異なる使用条件で使
用されるので、不均一な表示特性が生じてしまう。
【００３９】TFEL装置５における重要な安定性の改善
は、バーンイン条件を一層高くして比較的短い時間期間
で最適なＢ−Ｖ曲線の安定性を達成することである。図
４は、TFEL装置５における種々のバーンイン時間の一連
のＢ−Ｖ曲線を示す。図４から明らかなように、TFEL装
置５はＰシフト及びＮシフトの両方を受け、Ｎシフトに
ついて通常のTFEL装置よりも僅かに改善されるだけであ
る。一方、TFEL装置５の電界強度が増強されることによ
り、一層高い電位で並びに通常のTFEL装置よりも高い周
波数でバーンイン処理される。例えば、TFEL装置５は、
３００ボルト３５０Ｈｚで１月以上の期間の条件でバー
ンイン処理を行うことができ、この場合視認できる劣化
は生じない。これに対して、通常のTFELパネルは、約２
４０ボルトで約２５０Ｈｚのバーンイン条件で処理され
ている。
は、バーンイン条件を一層高くして比較的短い時間期間
で最適なＢ−Ｖ曲線の安定性を達成することである。図
４は、TFEL装置５における種々のバーンイン時間の一連
のＢ−Ｖ曲線を示す。図４から明らかなように、TFEL装
置５はＰシフト及びＮシフトの両方を受け、Ｎシフトに
ついて通常のTFEL装置よりも僅かに改善されるだけであ
る。一方、TFEL装置５の電界強度が増強されることによ
り、一層高い電位で並びに通常のTFEL装置よりも高い周
波数でバーンイン処理される。例えば、TFEL装置５は、
３００ボルト３５０Ｈｚで１月以上の期間の条件でバー
ンイン処理を行うことができ、この場合視認できる劣化
は生じない。これに対して、通常のTFELパネルは、約２
４０ボルトで約２５０Ｈｚのバーンイン条件で処理され
ている。
【００４０】より高いバーンイン電圧及びより高い周波
数の増強されたエージングは、バーンイン時間が大幅に
短くなることを意味する。従来の典型的なTFEL装置バー
ンイン条件の場合、閾値電圧シフト（Ｐシフト）は、表
示形式及びバーンインパラメータに応じて８日から４５
日にわたって生ずる。その後、ＮシフトがＰシフト期間
の１０倍の期間にわたって続く。最適なグレイスケール
レベル或いは調光安定性に関して、Ｐシフトがほとんど
消滅するまでバーンイン処理を行う必要がある。TFEL装
置５の従来の通常のTFEL装置よりも改善された電気的強
度により、Ｐシフトを消滅させるバーンイン処理はより
高い電圧及び周波数におけるバーンイン処理され得るこ
とに起因して３６時間以内で行うことができる。
数の増強されたエージングは、バーンイン時間が大幅に
短くなることを意味する。従来の典型的なTFEL装置バー
ンイン条件の場合、閾値電圧シフト（Ｐシフト）は、表
示形式及びバーンインパラメータに応じて８日から４５
日にわたって生ずる。その後、ＮシフトがＰシフト期間
の１０倍の期間にわたって続く。最適なグレイスケール
レベル或いは調光安定性に関して、Ｐシフトがほとんど
消滅するまでバーンイン処理を行う必要がある。TFEL装
置５の従来の通常のTFEL装置よりも改善された電気的強
度により、Ｐシフトを消滅させるバーンイン処理はより
高い電圧及び周波数におけるバーンイン処理され得るこ
とに起因して３６時間以内で行うことができる。
【００４１】図５は別の実施例を示す。このTFEL装置５
ａは、第２の絶縁層５０が２個の層５２及び５４を有す
る点を除き、TFEL装置５と同一である。層５４は、物理
気相堆積を利用して堆積した融解性の誘電性材料層、好
ましくはSiON層とする。層５２はアルミニウム酸化物
（Al2O3 ）の蛍光界面層である。アルミニウム酸化物の
蛍光界面装置層５２は、長期Ｎシフトを低減することに
よりＢ−Ｖ曲線の安定性を大幅に改善する。
ａは、第２の絶縁層５０が２個の層５２及び５４を有す
る点を除き、TFEL装置５と同一である。層５４は、物理
気相堆積を利用して堆積した融解性の誘電性材料層、好
ましくはSiON層とする。層５２はアルミニウム酸化物
（Al2O3 ）の蛍光界面層である。アルミニウム酸化物の
蛍光界面装置層５２は、長期Ｎシフトを低減することに
よりＢ−Ｖ曲線の安定性を大幅に改善する。
【００４２】このTFEL装置５は従来技術を超える顕著な
利点を有すると共に、その製造プロセスは２個の極めて
異なる処理工程を含む。第１の絶縁層３０を堆積するた
めに用いられるＡＬＥプロセスは長い処理時間を必要と
する。第２の絶縁層５０を堆積するために異なるプロセ
スを用いることは処理の複雑性が増大する。この理由
は、ＡＬＥプロセスは第２の絶縁層を堆積するために用
いるプロセスと両立しないからである。さらに、コンタ
クト形成を行う必要がある。要するに、図１のTFEL装置
５の製造に用いられるＡＬＥプロセスにより、付加的な
コスト及び処理の複雑性が生じてしまう。さらに、TFEL
装置５はＢ−Ｖ曲線が時間と共に変化してしまう。
利点を有すると共に、その製造プロセスは２個の極めて
異なる処理工程を含む。第１の絶縁層３０を堆積するた
めに用いられるＡＬＥプロセスは長い処理時間を必要と
する。第２の絶縁層５０を堆積するために異なるプロセ
スを用いることは処理の複雑性が増大する。この理由
は、ＡＬＥプロセスは第２の絶縁層を堆積するために用
いるプロセスと両立しないからである。さらに、コンタ
クト形成を行う必要がある。要するに、図１のTFEL装置
５の製造に用いられるＡＬＥプロセスにより、付加的な
コスト及び処理の複雑性が生じてしまう。さらに、TFEL
装置５はＢ−Ｖ曲線が時間と共に変化してしまう。
【００４３】従って、本発明の別の概念は図６に示すTF
EL装置１００を提供することにある。このTFEL装置１０
０は、底部基板１１０及びこの基板上に堆積した第１の
電極層１２０を有する。基板１１０はガラス又はTFEL装
置の基板として好適な別の材料とすることができる。第
１の電極層１２０は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）又
はTFEL装置の電極として用いるのに好適な別の材料の複
数の透明で平行なライン電極で構成する。第１の電極層
上に第１の絶縁層１３０を堆積する。この第１の絶縁層
１３０上に蛍光層１４０を堆積する。この蛍光層１４０
はTFEL装置で用いられるいかなる蛍光体とすることがで
きる。蛍光層１４０上に第２の絶縁層１５０を堆積す
る。第２の絶縁層１５０上に第２の電極層１６０を堆積
する。第２の電極層１６０は、第１の電極層の電極列と
直交する複数の透明な平行ライン電極で構成する。
EL装置１００を提供することにある。このTFEL装置１０
０は、底部基板１１０及びこの基板上に堆積した第１の
電極層１２０を有する。基板１１０はガラス又はTFEL装
置の基板として好適な別の材料とすることができる。第
１の電極層１２０は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）又
はTFEL装置の電極として用いるのに好適な別の材料の複
数の透明で平行なライン電極で構成する。第１の電極層
上に第１の絶縁層１３０を堆積する。この第１の絶縁層
１３０上に蛍光層１４０を堆積する。この蛍光層１４０
はTFEL装置で用いられるいかなる蛍光体とすることがで
きる。蛍光層１４０上に第２の絶縁層１５０を堆積す
る。第２の絶縁層１５０上に第２の電極層１６０を堆積
する。第２の電極層１６０は、第１の電極層の電極列と
直交する複数の透明な平行ライン電極で構成する。
【００４４】図１のTFEL装置５とは異なり、第１の絶縁
層１３０は物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスを用いて堆
積する。このＰＶＤ処理を用いることにより、ＡＬＥ処
理よりもスループットが一層高くなる利点が達成され、
コンタクトクリァ処理が削除されると共に第２の絶縁層
の処理と同一の形式の処理を用いることができる利点が
達成される。しかしながら、物理気相堆積処理は、ＡＴ
Ｏと比較して同様な第１の電極層１２０のエッジ被覆性
が得られないので、第１の絶縁層について第１の電極層
の被覆するために膜厚を一層厚くできる大きな誘電定数
を有する材料を選択する必要がある。すなわち、第１の
絶縁層１３０は良さの指数を有する必要があり、第１の
絶縁層１２０の良好な被覆性の欠如に起因してＡＴＯの
良さの指数に匹敵するか又はそれを超えるものである必
要がある。
層１３０は物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスを用いて堆
積する。このＰＶＤ処理を用いることにより、ＡＬＥ処
理よりもスループットが一層高くなる利点が達成され、
コンタクトクリァ処理が削除されると共に第２の絶縁層
の処理と同一の形式の処理を用いることができる利点が
達成される。しかしながら、物理気相堆積処理は、ＡＴ
Ｏと比較して同様な第１の電極層１２０のエッジ被覆性
が得られないので、第１の絶縁層について第１の電極層
の被覆するために膜厚を一層厚くできる大きな誘電定数
を有する材料を選択する必要がある。すなわち、第１の
絶縁層１３０は良さの指数を有する必要があり、第１の
絶縁層１２０の良好な被覆性の欠如に起因してＡＴＯの
良さの指数に匹敵するか又はそれを超えるものである必
要がある。
【００４５】図６に示すように、第１の絶縁層１３０は
３個の層１３２、１３４及び１３６を具える。これらの
層は反射性の金属酸化物層１３４並びに２個の障壁層１
３２及び１３６で構成する。ＤＣ反応性スパッタリング
を用いて堆積した４個の反射性金属材料が反射性金属酸
化物装層１３４として用いることができることが判明し
ている。これらの材料は、２３の誘電定数、３．５ＭＶ
／ｃｍの降伏電界強度及び良さの指数８０を有するジル
コニア（ＺｒＯ2 ）と、１８の誘電定数、５．８ＭＶ／
ｃｍの降伏電界強度及び良さの指数１０５を有するハフ
ニア（ＨｆＯ2）と、２８の誘電定数、５．５ＭＶ／ｃ
ｍの降伏電界強度及び良さの指数１５０を有するタンタ
ラ（Ｔａ2 Ｏ5 ）と、５０の誘電定数、２．５ＭＶ／ｃ
ｍの降伏電界強度及び良さの指数１２５を有するニオジ
ウム酸化物（Ｎｂ2 Ｏ5 ）とである。本発明者は、これ
らのＤＣスパッタリングした材料の誘電定数、降伏電界
強度及び良さの指数はセラミックターゲットからＲＦス
パッタリングにより堆積した同一材料の薄膜につい報告
されている特性とは大幅に相違していることを見出し
た。従って、誘電体特性に関して、堆積プロセス自身が
実際の材料の選択よりも一層大きな役割を果たしてい
る。これらの材料の全てについて第１の絶縁層１３０と
して評価したところ、同様な閾値電圧及び明るさを有す
る図１のTFEL装置５に等しいか又はそれ以上の電気的強
度を有することが判明した。一方、チタニウム酸化物及
びモリブデン酸化物のようなある反射性金属酸化物は第
１の絶縁層１３０として動作しないことも判明した。
３個の層１３２、１３４及び１３６を具える。これらの
層は反射性の金属酸化物層１３４並びに２個の障壁層１
３２及び１３６で構成する。ＤＣ反応性スパッタリング
を用いて堆積した４個の反射性金属材料が反射性金属酸
化物装層１３４として用いることができることが判明し
ている。これらの材料は、２３の誘電定数、３．５ＭＶ
／ｃｍの降伏電界強度及び良さの指数８０を有するジル
コニア（ＺｒＯ2 ）と、１８の誘電定数、５．８ＭＶ／
ｃｍの降伏電界強度及び良さの指数１０５を有するハフ
ニア（ＨｆＯ2）と、２８の誘電定数、５．５ＭＶ／ｃ
ｍの降伏電界強度及び良さの指数１５０を有するタンタ
ラ（Ｔａ2 Ｏ5 ）と、５０の誘電定数、２．５ＭＶ／ｃ
ｍの降伏電界強度及び良さの指数１２５を有するニオジ
ウム酸化物（Ｎｂ2 Ｏ5 ）とである。本発明者は、これ
らのＤＣスパッタリングした材料の誘電定数、降伏電界
強度及び良さの指数はセラミックターゲットからＲＦス
パッタリングにより堆積した同一材料の薄膜につい報告
されている特性とは大幅に相違していることを見出し
た。従って、誘電体特性に関して、堆積プロセス自身が
実際の材料の選択よりも一層大きな役割を果たしてい
る。これらの材料の全てについて第１の絶縁層１３０と
して評価したところ、同様な閾値電圧及び明るさを有す
る図１のTFEL装置５に等しいか又はそれ以上の電気的強
度を有することが判明した。一方、チタニウム酸化物及
びモリブデン酸化物のようなある反射性金属酸化物は第
１の絶縁層１３０として動作しないことも判明した。
【００４６】改善された電気的強度特性に加えて、ＤＣ
反応性スパッタリングを用いて第１の絶縁層を堆積する
好適なプロセスはＲＦスパッタリングを超える種々の付
加的な利点を実現する。ＤＣ反応性スパッタリングは、
大面積ＲＦスパッタリングにおいて生ずるマスク不能な
不均一性がなくなり、オキシナイトライド処理で必要な
複雑な反応ガス制御の必要性も不要になる。ＤＣ反応性
スパッタリングの速度同一材料のＲＦ堆積よりも一層速
く、強いアーキング及び基板相互作用のおそれが生ずる
ことなくカソード電力を相当高くすることができる。
反応性スパッタリングを用いて第１の絶縁層を堆積する
好適なプロセスはＲＦスパッタリングを超える種々の付
加的な利点を実現する。ＤＣ反応性スパッタリングは、
大面積ＲＦスパッタリングにおいて生ずるマスク不能な
不均一性がなくなり、オキシナイトライド処理で必要な
複雑な反応ガス制御の必要性も不要になる。ＤＣ反応性
スパッタリングの速度同一材料のＲＦ堆積よりも一層速
く、強いアーキング及び基板相互作用のおそれが生ずる
ことなくカソード電力を相当高くすることができる。
【００４７】好適な反射性金属酸化物はＴａ2 Ｏ5 であ
る。この材料は十分にダイナミックなインラインスパッ
タリング速度を有し、SiONプロセスを用いる通常の製造
速度の２倍から３倍の処理速度を達成する。
る。この材料は十分にダイナミックなインラインスパッ
タリング速度を有し、SiONプロセスを用いる通常の製造
速度の２倍から３倍の処理速度を達成する。
【００４８】反射性金属酸化物層１３４をＩＴＯの第１
の電極層１２０上に直接堆積する場合、その後加熱する
とこれら２個の層が酸素交換を受け、第１の電極層１２
０の抵抗が増大する。この問題は、温度が３７５℃を超
え長時間にわたるアニールが行われる場合或いは約４５
０℃で典型的な急速熱アニール処理が行われると発生す
る。酸素交換の問題は、第１電極層１２０と反射性金属
酸化物層１３４との間の界面にバリャ層１３２を堆積す
ることにより解消することができる。バリャ層１３２と
して用いるのに好適な材料は、厚さ１００〜３００Åの
ＳｉＯＮ、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ又はＡｌ2 Ｏ3 である。
必要な正確な厚さは材料の選択及び温度要件に依存す
る。
の電極層１２０上に直接堆積する場合、その後加熱する
とこれら２個の層が酸素交換を受け、第１の電極層１２
０の抵抗が増大する。この問題は、温度が３７５℃を超
え長時間にわたるアニールが行われる場合或いは約４５
０℃で典型的な急速熱アニール処理が行われると発生す
る。酸素交換の問題は、第１電極層１２０と反射性金属
酸化物層１３４との間の界面にバリャ層１３２を堆積す
ることにより解消することができる。バリャ層１３２と
して用いるのに好適な材料は、厚さ１００〜３００Åの
ＳｉＯＮ、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ又はＡｌ2 Ｏ3 である。
必要な正確な厚さは材料の選択及び温度要件に依存す
る。
【００４９】蛍光層１４０が反射性金属酸化物層１３４
上に直接接触するように堆積されると、TFEL装置１００
が蛍光体アニール温度でアニールされると接合性が失わ
れてしまう。この問題が生ずる正確な温度はTFEL装置１
００の構造に依存するが、一般的にＩＴＯ電極層／反射
性金属酸化物層の相互作用とほぼ同一の温度で発生す
る。蛍光体の接着の問題に関して、ＳｉＯＮ又はＡｌ2
Ｏ3 の５０〜２００Åの厚さのバリャ層１３６蛍光層１
４０に対して十分な接着性を有する膜を形成しアニール
中に蛍光体が剥離し又は膨れたりするのが防止される。
主としてＴａ2 Ｏ 5 プロセスとの同一の堆積チャンバの
両立性により、両方のバリャ層としてアルミニウム酸化
物を用いるのが好適である。製造処理中、両方の材料は
同時に移送され、基板を単一の経路に沿って移送するこ
とにより所望のバリャ層／タンタラ層／バリャ層の複合
体を形成することができる。
上に直接接触するように堆積されると、TFEL装置１００
が蛍光体アニール温度でアニールされると接合性が失わ
れてしまう。この問題が生ずる正確な温度はTFEL装置１
００の構造に依存するが、一般的にＩＴＯ電極層／反射
性金属酸化物層の相互作用とほぼ同一の温度で発生す
る。蛍光体の接着の問題に関して、ＳｉＯＮ又はＡｌ2
Ｏ3 の５０〜２００Åの厚さのバリャ層１３６蛍光層１
４０に対して十分な接着性を有する膜を形成しアニール
中に蛍光体が剥離し又は膨れたりするのが防止される。
主としてＴａ2 Ｏ 5 プロセスとの同一の堆積チャンバの
両立性により、両方のバリャ層としてアルミニウム酸化
物を用いるのが好適である。製造処理中、両方の材料は
同時に移送され、基板を単一の経路に沿って移送するこ
とにより所望のバリャ層／タンタラ層／バリャ層の複合
体を形成することができる。
【００５０】TFEL装置１００は８００〜４０００Åの範
囲のＴａ2 Ｏ5 を用いて製造することができ、１２００
Åにおいて良好な信頼性を示し、少なくとも２０００Å
の厚さを有するデバイスの場合図１に示すTFEL装置５に
等しいか又はそれ以上に良好な信頼性を示した。好適な
バリャ層１３２温度１３６を含む場合、この複合性の第
１の絶縁層１３０は図１のTFEL装置で用いたＡＴＯの第
１の絶縁層よりも２５％大きなキャパシタンスを有し、
通常のSiONｄ装置で用いられるSiONの第１の絶縁層より
も２．５倍大きいキャパシタンスを有する。
囲のＴａ2 Ｏ5 を用いて製造することができ、１２００
Åにおいて良好な信頼性を示し、少なくとも２０００Å
の厚さを有するデバイスの場合図１に示すTFEL装置５に
等しいか又はそれ以上に良好な信頼性を示した。好適な
バリャ層１３２温度１３６を含む場合、この複合性の第
１の絶縁層１３０は図１のTFEL装置で用いたＡＴＯの第
１の絶縁層よりも２５％大きなキャパシタンスを有し、
通常のSiONｄ装置で用いられるSiONの第１の絶縁層より
も２．５倍大きいキャパシタンスを有する。
【００５１】第２の絶縁層１５０を蛍光層１４０上に堆
積し、同様に第２の絶縁層１５０は良好な融解特性を呈
するように選択する。TFEL装置１００において、第２の
絶縁層１５０は融解性の誘電性材料層１５４及び選択層
１５２を含む。層１５４は、物理気相堆積を用いて堆積
されるSiONのような融解性の誘電性材料層とする。選択
層１５２はアルミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）の蛍光体
界面層とする。上述したように、アルミニウム酸化物の
蛍光体界面層１５２は長期Ｎシフトを軽減することによ
りＢ−Ｖ曲線の安定性を大幅に改善する。最良の安定性
を得るため、蛍光体界面層１５２が形成された基板につ
いて実質的なアニール処理を行う必要がある。良好な結
果は急速加熱アニール又は炉におけるアニールのいずれ
においても得られるが、最良の結果は約１時間で昇温温
度降温を伴い５２５℃に１５分間維持する比較的短時間
の炉によるアニールにより得られた。
積し、同様に第２の絶縁層１５０は良好な融解特性を呈
するように選択する。TFEL装置１００において、第２の
絶縁層１５０は融解性の誘電性材料層１５４及び選択層
１５２を含む。層１５４は、物理気相堆積を用いて堆積
されるSiONのような融解性の誘電性材料層とする。選択
層１５２はアルミニウム酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）の蛍光体
界面層とする。上述したように、アルミニウム酸化物の
蛍光体界面層１５２は長期Ｎシフトを軽減することによ
りＢ−Ｖ曲線の安定性を大幅に改善する。最良の安定性
を得るため、蛍光体界面層１５２が形成された基板につ
いて実質的なアニール処理を行う必要がある。良好な結
果は急速加熱アニール又は炉におけるアニールのいずれ
においても得られるが、最良の結果は約１時間で昇温温
度降温を伴い５２５℃に１５分間維持する比較的短時間
の炉によるアニールにより得られた。
【００５２】実施例３ TFEL装置１００を以下のように構成した。基板１１０上
にＩＴＯの第１の電極層１２０をパターン形成する。３
００Åの厚さのＡｌ2 Ｏ3 のバリャ層１３２をＤＣ反応
性スパッタリングを用いて堆積する。バリャ層１３２上
に２４００Åの厚さのタンタリウム酸化物の反射性金属
酸化物層１３４をＤＣ反応性スパッタリングを用いて堆
積する。５０Åの厚さのアルミニウム酸化物のバリャ層
１３６をＤＣ反応性スパッタリングを用いて層１３４上
に堆積する。バリャ層１３６上に９０００Åの厚さのＺ
ｎ：Ｍｎの蛍光層を堆積する。３００Åの厚さのアルミ
ニウム酸化物の蛍光体界面層１５２をＲＦスパッタリン
グを用いて堆積する。９００ÅノアのSiONの層１５４を
ＲＦスパッタリングを用いて堆積する。第２の電極層１
６０を層１５４上に堆積する。このTFEL装置は５２５℃
の温度で１５分間アニールした。
にＩＴＯの第１の電極層１２０をパターン形成する。３
００Åの厚さのＡｌ2 Ｏ3 のバリャ層１３２をＤＣ反応
性スパッタリングを用いて堆積する。バリャ層１３２上
に２４００Åの厚さのタンタリウム酸化物の反射性金属
酸化物層１３４をＤＣ反応性スパッタリングを用いて堆
積する。５０Åの厚さのアルミニウム酸化物のバリャ層
１３６をＤＣ反応性スパッタリングを用いて層１３４上
に堆積する。バリャ層１３６上に９０００Åの厚さのＺ
ｎ：Ｍｎの蛍光層を堆積する。３００Åの厚さのアルミ
ニウム酸化物の蛍光体界面層１５２をＲＦスパッタリン
グを用いて堆積する。９００ÅノアのSiONの層１５４を
ＲＦスパッタリングを用いて堆積する。第２の電極層１
６０を層１５４上に堆積する。このTFEL装置は５２５℃
の温度で１５分間アニールした。
【００５３】このTFEL装置は、通常のTFEL装置及び図１
のTFEL装置５よりも一層改善された表示性能を示す。図
７は、実施例３のTFEL装置１００の実施例２のTFEL装置
５及び通常のTFEL装置との比較結果を示す。図７に示す
ように、TFEL装置１００は両方の他のTFEL装置に比べて
より低い閾値電圧及び優れた輝度の表示性能を有する。
のTFEL装置５よりも一層改善された表示性能を示す。図
７は、実施例３のTFEL装置１００の実施例２のTFEL装置
５及び通常のTFEL装置との比較結果を示す。図７に示す
ように、TFEL装置１００は両方の他のTFEL装置に比べて
より低い閾値電圧及び優れた輝度の表示性能を有する。
【００５４】このTFEL装置１００は優れた表示安定性も
有している。蛍光層１４０がＤＣスパッタリングされた
反射性金属酸化物層１３４上に直接堆積する場合、初期
Ｐシフトは完全に除去されている。図８は、金属酸化物
層１３４としてＴａ2 Ｏ5 を有し、バリャ層１３２及び
１３６が形成されず、第２の絶縁層１５０としてSiONを
有し、蛍光体界面層１５２を有しないTFEL装置について
のＢ−Ｖエージング曲線を示す。このTFEL装置は３７５
℃と比較的低い温度で３０分間アニールした。図８に示
すように、初期Ｎシフトは通常のTFEL装置及び図１のTF
EL装置５において観測されたＮシフトよりも若干大き
い。しかしながら、これは、初期エージング期間中の大
きなＮシフトを隠す他の構造の競合するＰシフトの喪失
によるものと説明することができる。長期のＮシフトは
通常のTFEL装置及び図１のTFEL装置５において観測され
た長期Ｎシフトとほぼ同一である。
有している。蛍光層１４０がＤＣスパッタリングされた
反射性金属酸化物層１３４上に直接堆積する場合、初期
Ｐシフトは完全に除去されている。図８は、金属酸化物
層１３４としてＴａ2 Ｏ5 を有し、バリャ層１３２及び
１３６が形成されず、第２の絶縁層１５０としてSiONを
有し、蛍光体界面層１５２を有しないTFEL装置について
のＢ−Ｖエージング曲線を示す。このTFEL装置は３７５
℃と比較的低い温度で３０分間アニールした。図８に示
すように、初期Ｎシフトは通常のTFEL装置及び図１のTF
EL装置５において観測されたＮシフトよりも若干大き
い。しかしながら、これは、初期エージング期間中の大
きなＮシフトを隠す他の構造の競合するＰシフトの喪失
によるものと説明することができる。長期のＮシフトは
通常のTFEL装置及び図１のTFEL装置５において観測され
た長期Ｎシフトとほぼ同一である。
【００５５】バリャ層１３６としてSiONを用いアニール
温度が低い（４００℃に等しいか又はそれ以下）場合、
Ｐシフトは元に戻る。一方、十分に高いアニール温度
（例えば、５００℃の炉内温度又は５４０℃の急速加熱
アニール）が用いられる場合、Ｐシフトは同様に消滅す
る。一般的に、より厚いバリャ層１３６を用いる場合、
Ｐシフトを消滅させるためには一層高いアニール温度を
必要とする。正確なメカニズムは明らかではないが、こ
の一般的な挙動は、一般的なSiON界面挙動を解消するた
めの拡散又は化学的な相互作用に起因するものと考えら
れる。
温度が低い（４００℃に等しいか又はそれ以下）場合、
Ｐシフトは元に戻る。一方、十分に高いアニール温度
（例えば、５００℃の炉内温度又は５４０℃の急速加熱
アニール）が用いられる場合、Ｐシフトは同様に消滅す
る。一般的に、より厚いバリャ層１３６を用いる場合、
Ｐシフトを消滅させるためには一層高いアニール温度を
必要とする。正確なメカニズムは明らかではないが、こ
の一般的な挙動は、一般的なSiON界面挙動を解消するた
めの拡散又は化学的な相互作用に起因するものと考えら
れる。
【００５６】反応性スパッタリングされたアルミニウム
酸化物はバリャ層として良好に作用することが判明して
いる。Ｐシフトを消滅させるために特定のアニール条件
は不要であり、厚さは単に蛍光体の接合についての要件
により選択されるだけである。これは、Al2O3 をバリャ
層１３６として好ましくする別の理由である。この反応
的にスパッタリングされたAl2O3 はTFEL装置５のものと
界面における同一の化合物であるが、この堆積方法は装
置の挙動を決定する際の重要な役割を果たす。
酸化物はバリャ層として良好に作用することが判明して
いる。Ｐシフトを消滅させるために特定のアニール条件
は不要であり、厚さは単に蛍光体の接合についての要件
により選択されるだけである。これは、Al2O3 をバリャ
層１３６として好ましくする別の理由である。この反応
的にスパッタリングされたAl2O3 はTFEL装置５のものと
界面における同一の化合物であるが、この堆積方法は装
置の挙動を決定する際の重要な役割を果たす。
【００５７】実際に、TFEL装置１００は、Ｂ−Ｖ曲線シ
フトがほとんど除去された装置として構成することがで
きる。図９は、実施例３のTFEL装置１００についての種
々のバーンイン（burn-in ）時間に対する一連のＢ−Ｖ
曲線を示す。図９のＢ−Ｖ曲線から明らかなように、Ｐ
シフト及びＮシフトはほとんど除去されている。
フトがほとんど除去された装置として構成することがで
きる。図９は、実施例３のTFEL装置１００についての種
々のバーンイン（burn-in ）時間に対する一連のＢ−Ｖ
曲線を示す。図９のＢ−Ｖ曲線から明らかなように、Ｐ
シフト及びＮシフトはほとんど除去されている。
【００５８】従って、TFEL装置１００は潜像及び均一性
の両方について優れた性能を呈し、グレイスケール表示
及び調光動作を良好に行うことができる。さらに、Ｂ−
Ｖ曲線の安定性は、バーンイン時間を大幅に短縮し又は
ほとんど除去できることを意味する。さらに、構造体の
高い電気的強度により、TFEL装置１００は、焼損を制御
するため通常のデバイスに比べて一層短い時間期間中に
過剰なストレスを与えることができる。さらに、Ｂ−Ｖ
曲線の安定性により、潜像性能は短いバーンイン時間で
良好にすることができる。
の両方について優れた性能を呈し、グレイスケール表示
及び調光動作を良好に行うことができる。さらに、Ｂ−
Ｖ曲線の安定性は、バーンイン時間を大幅に短縮し又は
ほとんど除去できることを意味する。さらに、構造体の
高い電気的強度により、TFEL装置１００は、焼損を制御
するため通常のデバイスに比べて一層短い時間期間中に
過剰なストレスを与えることができる。さらに、Ｂ−Ｖ
曲線の安定性により、潜像性能は短いバーンイン時間で
良好にすることができる。
【００５９】表示性能の別の改良点は、デバイスの明る
さが増大することによる利点を超える大幅な表示効率が
得られることである。これは処理の組合せを利用するこ
とにより達成され、この結果極めてシャープなターンオ
ン性能及び中間レベルを超える極めて安定な明るさを有
するＢ−Ｖ曲線が得られる。これらの特性により、変調
電圧を大幅に低下させることができ、この結果表示装置
の電子回路による電力消費量が軽減されるだけでなく、
TFEL装置をＢ−Ｖ曲線の一層効率の良い点で動作させる
ことができ真の電界発光の光効率を３０〜４０％増大さ
せることができる。
さが増大することによる利点を超える大幅な表示効率が
得られることである。これは処理の組合せを利用するこ
とにより達成され、この結果極めてシャープなターンオ
ン性能及び中間レベルを超える極めて安定な明るさを有
するＢ−Ｖ曲線が得られる。これらの特性により、変調
電圧を大幅に低下させることができ、この結果表示装置
の電子回路による電力消費量が軽減されるだけでなく、
TFEL装置をＢ−Ｖ曲線の一層効率の良い点で動作させる
ことができ真の電界発光の光効率を３０〜４０％増大さ
せることができる。
【００６０】要約するに、図６のTFEL装置１００は以下
の利点を有する。図１のTFEL装置５と同様に、一層高い
輝度及び／又は低い電力要件を満たすことができる。高
い電気的な良さの指数を有する第１の絶縁層１３０及び
溶解性能を有する第２の絶縁層１５０を用いることによ
り一層高い信頼性を発揮する。さらに、TFEL装置１００
は図１のTFEL装置５を一層改良する。TFEL装置１００は
大幅に短い時間で一層安価なバーンイン処理で十分であ
る。表示性能も優れており、ほとんど潜像形成が生ずる
ことなく改良された表示安定性を示し、通常の処理プロ
セスを用いた場合に生ずる可能性のある潜像が生ずるこ
となく調光操作及びグレイスケール表示を行うことがで
きる。第１の絶縁層１３０について物理気相堆積を用い
ることにより製造コストが一層安価になり、しかもこの
物理気相堆積は蛍光層１４０及び第２の絶縁層１５０の
堆積と適合性を有し単一のインライン製造堆積システム
で製造することができる。さらに、金属ターゲットとし
て金属酸化物絶縁体のＤＣ反応性スパッタリング処理を
行うことにより、一層高いスループットが得られ、一層
容易に制御でき安価な処理を行うことができる。
の利点を有する。図１のTFEL装置５と同様に、一層高い
輝度及び／又は低い電力要件を満たすことができる。高
い電気的な良さの指数を有する第１の絶縁層１３０及び
溶解性能を有する第２の絶縁層１５０を用いることによ
り一層高い信頼性を発揮する。さらに、TFEL装置１００
は図１のTFEL装置５を一層改良する。TFEL装置１００は
大幅に短い時間で一層安価なバーンイン処理で十分であ
る。表示性能も優れており、ほとんど潜像形成が生ずる
ことなく改良された表示安定性を示し、通常の処理プロ
セスを用いた場合に生ずる可能性のある潜像が生ずるこ
となく調光操作及びグレイスケール表示を行うことがで
きる。第１の絶縁層１３０について物理気相堆積を用い
ることにより製造コストが一層安価になり、しかもこの
物理気相堆積は蛍光層１４０及び第２の絶縁層１５０の
堆積と適合性を有し単一のインライン製造堆積システム
で製造することができる。さらに、金属ターゲットとし
て金属酸化物絶縁体のＤＣ反応性スパッタリング処理を
行うことにより、一層高いスループットが得られ、一層
容易に制御でき安価な処理を行うことができる。
【００６１】この発明の詳細な説明で用いた用語及び表
現は一例としての表現でありこれらに限定されるもので
はなく、等価な構成を除外するためにこれらの用語や表
現を用いたものではない。本発明の範囲は特許請求の範
囲の記載だけにより規定されるものである。
現は一例としての表現でありこれらに限定されるもので
はなく、等価な構成を除外するためにこれらの用語や表
現を用いたものではない。本発明の範囲は特許請求の範
囲の記載だけにより規定されるものである。
【図１】 本発明に基づいて構成したTFEL装置の一実施
例の一部を示す線図的断面図である。
例の一部を示す線図的断面図である。
【図２】 通常のTFEL装置及び本発明のTFEL装置の２個
の明るさ−電圧曲線を示すグラフである。
の明るさ−電圧曲線を示すグラフである。
【図３】 通常のTFEL装置の輝度と印加電圧の関係を示
すグラフであり、図３Ｂは図３Ａに示す曲線を対数でプ
ロットしたグラフである。
すグラフであり、図３Ｂは図３Ａに示す曲線を対数でプ
ロットしたグラフである。
【図４】 本発明のTFEL装置の輝度と印加電圧との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】 本発明のTFEL装置の別の実施例の一部を示す
線図的断面図である。
線図的断面図である。
【図６】 本発明に基づいて構成したTFEL装置の別の実
施例の一部の線図的断面図である。
施例の一部の線図的断面図である。
【図７】 本発明の２個の実施例と通常のTFEL装置の輝
度と印加電圧との関係を示すグラフである。
度と印加電圧との関係を示すグラフである。
【図８】 本発明のTFEL装置の輝度と印加電圧との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図９】 本発明のTFEL装置の輝度と印加電圧との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１０，１１０ 底部基板 ２０，１２０ 第１電極層 ３０，１３０ 第１絶縁層 ４０，１４０ 蛍光層 ５０，１５０ 第２絶縁層 ６０，１６０ 第２電極層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック アール ディッキー アメリカ合衆国 オレゴン州 97006 ビ ーヴァートン ノース ウエスト カンブ リー ストリート 18185 (72)発明者 ティン ニュイェン アメリカ合衆国 オレゴン州 97007 ビ ーヴァートン サウス ウエスト ワンハ ンドレッドフィフティエイス アヴェニュ ー 9750 (72)発明者 ウィリアム エイ バロウ アメリカ合衆国 オレゴン州 97007 ビ ーヴァートン ノース ウエスト ワンハ ンドレッドエイティース アヴェニュー 338
Claims (39)
- 【請求項１】 底部基板と、 前記底部基板上に堆積した第１の電極層と、 前記第１の電極層上に堆積され、少なくとも一部分がア
ルミニウムチタニウム酸化物の層を含む第１の絶縁層
と、 前記第１の絶縁層上に堆積した蛍光層と、 前記蛍光層上に堆積され、少なくとも一部分が融解性の
誘電性材料層を含む第２の絶縁層と、 前記第２の絶縁層上に堆積した第２の電極層とを具える
薄膜電界発光装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜電界発光装置にお
いて、前記アルミニウムチタニウム酸化物の層を原子層
エピタキシを用いて堆積した薄膜電界発光装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の薄膜電界発光装置にお
いて、前記第２の絶縁層が蛍光体界面層を含む薄膜電界
発光装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の薄膜電界発光装置にお
いて、前記第１の絶縁層が、前記アルミニウムチタニウ
ム酸化物層と蛍光層との間にバリャ層を含む薄膜電界発
光装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の薄膜電界発光装置にお
いて、前記第２の絶縁層が蛍光体界面層を含む薄膜電界
発光装置。 - 【請求項６】請求項１に記載の薄膜電界発光装置におい
て、前記融解性の誘電性材料を、ＳｉＯＮ，Ａｌ2 Ｏ3
及びＳｉＯ2 のグループから選択した薄膜電界発光装
置。 - 【請求項７】 底部基板と、 前記底部基板上に堆積した第１の電極層と、 前記第１の電極層上にＤＣ反応性スパッタリングにより
堆積され、少なくとも一部分が、ＺｒＯ2 ，ＨｆＯ2 ，
Ｔａ2 Ｏ5 及びＮｂ2 Ｏ5 を含むグループから選択した
反射性金属酸化物の層を含む第１の絶縁層と、 前記第１の絶縁層上に堆積した蛍光層と、 前記蛍光層上に堆積され、少なくとも一部分が融解性の
誘電性材料層を含む第２の絶縁層と、 前記第２の絶縁層上に堆積した第２の電極層とを具える
薄膜電界発光（TFEL）装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の薄膜電界発光装置にお
いて、前記第１の絶縁層が、絶縁層第１の電極層と前記
反射性金属酸化物層との間に第１のバリャ層を含む薄膜
電界発光装置。 - 【請求項９】 請求項７に記載の薄膜電界発光装置にお
いて、前記第１の絶縁層が、前記反射性金属酸化物層と
蛍光層との間にバリャ層を含む薄膜電界発光装置。 - 【請求項１０】 請求項８に記載の薄膜電界発光装置に
おいて、前記第１の絶縁層が、前記反射性金属酸化物層
と蛍光層との間に第２のバリャ層を含む薄膜電界発光装
置。 - 【請求項１１】 請求項８に記載の薄膜電界発光装置に
おいて、前記第１のバリャ層の材料を、ＳｉＯＮ，Ｓｉ
Ｏ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 及びＡｌ2 Ｏ3 のグループから選択し
た薄膜電界発光装置。 - 【請求項１２】 請求項９に記載の薄膜電界発光装置に
おいて、前記バリャ層の材料を、ＳｉＯＮ及びＡｌ2 Ｏ
3 のグループから選択した薄膜電界発光装置。 - 【請求項１３】 請求項７に記載の薄膜電界発光装置に
おいて、前記反射性金属酸化物層をＴａ2 Ｏ5 とした薄
膜電界発光装置。 - 【請求項１４】 請求項７に記載の薄膜電界発光装置に
おいて、前記反射性金属酸化物層をＮｂ2 Ｏ5 とした薄
膜電界発光装置。 - 【請求項１５】 請求項７に記載の薄膜電界発光装置に
おいて、前記第２の絶縁層が、蛍光体界面層を含む薄膜
電界発光装置。 - 【請求項１６】 請求項８に記載の薄膜電界発光装置に
おいて、前記第２の絶縁層が、蛍光体界面層を含む薄膜
電界発光装置。 - 【請求項１７】 請求項１０に記載の薄膜電界発光装置
において、前記第２の絶縁層が、蛍光体界面層を含む薄
膜電界発光装置。 - 【請求項１８】 前記隔解性の誘電性材料を、ＳｉＯ
Ｎ，ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4及びＡｌ2 Ｏ3 のグループか
ら選択した薄膜電界発光装置。 - 【請求項１９】 底部基板と、 前記底部基板上に堆積した第１の電極層と、 前記第１の電極層上に堆積され、少なくとも一部分が、
ＺｒＯ2 ，ＨｆＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 及びＮｂ2 Ｏ5 を含む
グループから選択した反射性金属酸化物の層と、前記第
１の電極層と前記反射性金属酸化物層との間に位置する
第１のバリャ層とを含む第１の絶縁層と、 前記第１の絶縁層上に堆積した蛍光層と、 前記蛍光層上に堆積され、少なくとも一部分が融解性の
誘電性材料層を含む第２の絶縁層と、 前記第２の絶縁層上に堆積した第２の電極層と、 前記第１の電極層と反射性金属酸化物層との間に位置す
る第１のバリャ層及び前記反射性金属酸化物層と蛍光層
との間に位置する第２のバリャ層とを具える薄膜電界発
光（TFEL）装置。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載の薄膜電界発光装置
において、前記第１のバリャ層を、ＳｉＯＮ，ＳｉＯ
2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 及びＡｌ2 Ｏ3 のグループから選択した
薄膜電界発光装置。 - 【請求項２１】 請求項１９に記載の薄膜電界発光装置
において、前記第２のバリャ層を、ＳｉＯＮ及びＡｌ2
Ｏ3 のグループから選択した薄膜電界発光装置。 - 【請求項２２】 請求項１９に記載の薄膜電界発光装置
において、前記反射性金属酸化物層をＴａ2 Ｏ5 とした
薄膜電界発光装置。 - 【請求項２３】 請求項１９に記載の薄膜電界発光装置
において、前記反射性金属酸化物層をＮｂ2 Ｏ5 とした
薄膜電界発光装置。 - 【請求項２４】 請求項１９に記載の薄膜電界発光装置
において、前記第２の絶縁層が、蛍光体界面層を含む薄
膜電界発光装置。 - 【請求項２５】 前記融解性の誘電性材料を、ＳｉＯ
2 ，ＳｉＯＮ及びＡｌ2 Ｏ 3 のグループから選択した薄
膜電界発光装置。 - 【請求項２６】 底部基板と、 前記底部基板上に堆積した第１の電極層と、 前記第１の電極層上に堆積した第１の絶縁層と、 前記第１の絶縁層上に堆積した蛍光層と、 前記蛍光層上に堆積され、ＳｉＯＮ層及びＡｌ2 Ｏ3 の
蛍光体体面層を含む第２の絶縁層と、 前記第２の絶縁層上に堆積した第２の電極層とを具える
薄膜電界発光装置。 - 【請求項２７】 請求項２６に記載の薄膜電界発光装置
において、前記第１の絶縁層が、反射性金属酸化物層を
含み、この反射性金属酸化物がＺｒＯ2 ，ＨｆＯ 2 ，Ｔ
ａ2 Ｏ5 及びＮｂ2 Ｏ5 のグループから選択される薄膜
電界発光装置。 - 【請求項２８】 請求項２７に記載の薄膜電界発光装置
において、前記第１の絶縁層がバリャ層を含む薄膜電界
発光装置。 - 【請求項２９】 前記バリャ層が前記反射性金属酸化物
層と蛍光層との間に位置する薄膜電界発光装置。 - 【請求項３０】 薄膜電界発光装置を製造するに当た
り、 （ａ）基板上に第１の電極層を堆積する工程と、 （ｂ）前記第１の電極層上に反応性ＤＣスパッタリング
を用いて、少なくとも一部分が、ＺｒＯ2 ，ＨｆＯ2 ，
Ｔａ2 Ｏ5 及びＮｂ2 Ｏ5 のグループから選択される反
射性金属酸化物の第１の絶縁層を堆積する工程と、 （ｃ）前記第１の絶縁層上に蛍光層を堆積する工程と、 （ｄ）前記蛍光層上に、融解性の誘電性材料の層を含む
第２の絶縁層を堆積する工程と、 （ｅ）前記第２の絶縁層上に第２の電極層を堆積する工
程とを具える薄膜電界発光装置の製造方法。 - 【請求項３１】 請求項３０に記載の方法において、前
記第１の絶縁層が第１のバリャ層を含み、このバリャ層
が前記第１の電極層と反射性金属酸化物層との間に堆積
される方法。 - 【請求項３２】 請求項３０に記載の方法において、前
記第１の絶縁層が第１のバリャ層を含み、このバリャ層
が前記反射性金属酸化物層と蛍光層との間に堆積される
方法。 - 【請求項３３】 請求項３０に記載の方法において、前
記第１の絶縁層が第２のバリャ層を含み、このバリャ層
が前記反射性金属酸化物層と蛍光層との間に堆積される
方法。 - 【請求項３４】 請求項３０に記載の方法において、前
記第２の絶縁層が、前記蛍光層とＳｉＯＮ層との間に堆
積した蛍光体界面層を含む方法。 - 【請求項３５】 請求項３０に記載の方法において、前
記第２の絶縁層がＲＦスパッタリングを用いて堆積され
る方法。 - 【請求項３６】 請求項３０に記載の方法において、前
記反射性金属酸化物層をＴａ2 Ｏ5 とした方法。 - 【請求項３７】 請求項３０に記載の方法において、前
記反射性金属酸化物層をＮｂ2 Ｏ5 とした方法。 - 【請求項３８】 請求項３３に記載の方法において、前
記第２の絶縁層が蛍光体界面層を含む方法。 - 【請求項３９】 請求項３０に記載の方法において、前
記融解性の誘電性材料が、ＳｉＯ2 ，ＳＩＯＮ及びＡｌ
2 Ｏ3 のグループから選択した方法。
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