JP2002299064A - 誘電体層を備えるデバイス - Google Patents
誘電体層を備えるデバイスInfo
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- JP2002299064A JP2002299064A JP2001093857A JP2001093857A JP2002299064A JP 2002299064 A JP2002299064 A JP 2002299064A JP 2001093857 A JP2001093857 A JP 2001093857A JP 2001093857 A JP2001093857 A JP 2001093857A JP 2002299064 A JP2002299064 A JP 2002299064A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉛化合物誘電体層を有し、信頼性の高い誘電
体層を備えるデバイスを提供する。 【解決手段】 アルミナ焼結体基板１ｃ上に背面電極と
してＡｕ電極２を０．５μｍ程度の厚さでストライプ状
に形成する。その上に四三酸化鉛−酸化マグネシウム−
酸化ニオブからなる鉛化合物誘電体層３を２０μｍの厚
さで設ける。さらにその上に反応防止用誘電体層である
チタン酸バリウム誘電体層４を７μｍの厚さで設ける。
膜厚３０ｎｍ程度の第１Ｓｉ3Ｎ4膜５を高周波スパッタ
法により作製し、膜厚７００ｎｍ程度のＺｎＳ：Ｍｎ発
光層６を設ける。第２Ｓｉ3Ｎ4膜７およびＳｉＯ2膜８
作製後に真空中または不活性ガス中で熱処理を行い、最
後に透明電極としてＩＴＯ電極９を２００ｎｍ程度の膜
厚で高周波スパッタ法により作製し、エッチングにより
Ａｕ電極２と直交するようなストライプ状に形成する。
体層を備えるデバイスを提供する。 【解決手段】 アルミナ焼結体基板１ｃ上に背面電極と
してＡｕ電極２を０．５μｍ程度の厚さでストライプ状
に形成する。その上に四三酸化鉛−酸化マグネシウム−
酸化ニオブからなる鉛化合物誘電体層３を２０μｍの厚
さで設ける。さらにその上に反応防止用誘電体層である
チタン酸バリウム誘電体層４を７μｍの厚さで設ける。
膜厚３０ｎｍ程度の第１Ｓｉ3Ｎ4膜５を高周波スパッタ
法により作製し、膜厚７００ｎｍ程度のＺｎＳ：Ｍｎ発
光層６を設ける。第２Ｓｉ3Ｎ4膜７およびＳｉＯ2膜８
作製後に真空中または不活性ガス中で熱処理を行い、最
後に透明電極としてＩＴＯ電極９を２００ｎｍ程度の膜
厚で高周波スパッタ法により作製し、エッチングにより
Ａｕ電極２と直交するようなストライプ状に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体層を備える
デバイスに関し、特にＥＬディスプレイに用いる表示デ
バイスに関する。
デバイスに関し、特にＥＬディスプレイに用いる表示デ
バイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】高い誘電率を示す誘電体は、小さい印加
電圧で多くの電荷を蓄積することができることからコン
デンサーなどの各種電子部品に多く利用されている。こ
の中でディスプレイに利用される薄膜ＥＬ（Electrolum
inescent）素子では高誘電率誘電体層を用いることで発
光層中の移動電荷量が増加し、発光輝度の向上などの高
性能化が期待できる。
電圧で多くの電荷を蓄積することができることからコン
デンサーなどの各種電子部品に多く利用されている。こ
の中でディスプレイに利用される薄膜ＥＬ（Electrolum
inescent）素子では高誘電率誘電体層を用いることで発
光層中の移動電荷量が増加し、発光輝度の向上などの高
性能化が期待できる。
【０００３】薄膜ＥＬ素子による薄膜ＥＬディスプレイ
は近年の情報化社会の発展に伴う表示装置の軽量化、低
容量化、低消費電力化および大画面化などの要求の高ま
りに伴い、視認性の良さや寿命の長さなど優れた特色を
もつ平面薄型ディスプレイとして期待されている。
は近年の情報化社会の発展に伴う表示装置の軽量化、低
容量化、低消費電力化および大画面化などの要求の高ま
りに伴い、視認性の良さや寿命の長さなど優れた特色を
もつ平面薄型ディスプレイとして期待されている。
【０００４】薄膜ＥＬ素子は基板上に少なくとも一方が
透明電極である一対の電極とそれに挟まれた絶縁誘電体
層とＥＬ発光層とを備えた構造を有しており、一対の電
極間に交流電界を加えることにより発光が得られるもの
である。発光層はその材料により素子の発光色が決ま
り、また発光効率にも影響を及ぼす。ＺｎＳ：Ｍｎ発光
層は現在最も発光効率が高く、黄色のモノクロ表示装置
として実用化されている。その他では、赤色発光を示す
ＣａＳ：Ｅｕ，ＺｎＳ：Ｓｍ発光層、緑色発光を示すＺ
ｎＳ：Ｔｂ，ＣａＳ：Ｃｅ発光層、青色発光を示すＺｎ
Ｓ：Ｔｍ，ＳｒＳ：Ｃｅ発光層が知られている。
透明電極である一対の電極とそれに挟まれた絶縁誘電体
層とＥＬ発光層とを備えた構造を有しており、一対の電
極間に交流電界を加えることにより発光が得られるもの
である。発光層はその材料により素子の発光色が決ま
り、また発光効率にも影響を及ぼす。ＺｎＳ：Ｍｎ発光
層は現在最も発光効率が高く、黄色のモノクロ表示装置
として実用化されている。その他では、赤色発光を示す
ＣａＳ：Ｅｕ，ＺｎＳ：Ｓｍ発光層、緑色発光を示すＺ
ｎＳ：Ｔｂ，ＣａＳ：Ｃｅ発光層、青色発光を示すＺｎ
Ｓ：Ｔｍ，ＳｒＳ：Ｃｅ発光層が知られている。
【０００５】また絶縁誘電体層はＥＬ発光層との界面に
電荷を蓄積し、この蓄積された電荷が交流電界の極性の
変化に伴い発光層中を移動する。この移動電荷により発
光層中の発光中心が励起され発光が得られるため移動電
荷量が大きいほど発光輝度が高くなる。誘電体の誘電率
が高いほど、また誘電体の絶縁耐圧が高いほど誘電体層
の膜厚を薄くすることができるため誘電体層の単位面積
当たりの容量が増加し、蓄積電荷量の増加とともにＥＬ
素子の発光輝度を向上させることができる。誘電体は誘
電率が高いほど、また耐圧が高いほど発光輝度を高めら
れることになり、誘電率と絶縁破壊電界をかけたものを
性能指数として誘電体の性能を表すものとして用いられ
ている。
電荷を蓄積し、この蓄積された電荷が交流電界の極性の
変化に伴い発光層中を移動する。この移動電荷により発
光層中の発光中心が励起され発光が得られるため移動電
荷量が大きいほど発光輝度が高くなる。誘電体の誘電率
が高いほど、また誘電体の絶縁耐圧が高いほど誘電体層
の膜厚を薄くすることができるため誘電体層の単位面積
当たりの容量が増加し、蓄積電荷量の増加とともにＥＬ
素子の発光輝度を向上させることができる。誘電体は誘
電率が高いほど、また耐圧が高いほど発光輝度を高めら
れることになり、誘電率と絶縁破壊電界をかけたものを
性能指数として誘電体の性能を表すものとして用いられ
ている。
【０００６】絶縁誘電体として従来は、Ｓｉ3Ｎ4やＳｉ
Ｏ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5等の薄膜絶縁層が用
いられているが、特公平７−４４０７２号公報記載のＥ
Ｌ素子および特開平７−５０１９７号公報記載のＥＬラ
ミネート誘電層構造体などでは、発光特性を向上させる
ためにさらに比誘電率、性能指数が高いチタン酸バリウ
ムおよび鉛を含む復合ペロブスカイト材料をＥＬ素子に
応用する検討がなされている。
Ｏ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5等の薄膜絶縁層が用
いられているが、特公平７−４４０７２号公報記載のＥ
Ｌ素子および特開平７−５０１９７号公報記載のＥＬラ
ミネート誘電層構造体などでは、発光特性を向上させる
ためにさらに比誘電率、性能指数が高いチタン酸バリウ
ムおよび鉛を含む復合ペロブスカイト材料をＥＬ素子に
応用する検討がなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＥＬディスプレイの発
光輝度向上のために高誘電率材料の中でも比較的低温度
の焼成温度で高い比誘電率が得られる材料として四三酸
化鉛−酸化マグネシウム−酸化ニオブより生成される鉛
化合物誘電体を検討し、８５０℃焼成、１時間の焼成で
誘電率５３１ｐＦ／ｃｍ（比誘電率６０００）、耐圧
０．２ＭＶ／ｃｍ、性能指数１０６．２μＣ／ｃｍ2の
非常に優れた特性が得られることが見出されたが、実際
に上記誘電体を薄膜ＥＬ素子に応用する場合、発光層熱
処理工程後に発光層と上記誘電体層との間に反応が生じ
発光輝度が著しく低下してしまう。発光層熱処理工程は
発光層を改質し高輝度の素子を得るために必要な工程で
ある。そしてこの熱処理は発光層の酸化を防ぐために、
真空または不活性ガス雰囲気中で行う必要がある。上記
の発光層と誘電体層との化学反応は真空および不活性ガ
ス雰囲気の両条件で生じる。上記反応は鉛の化合物を用
いた場合に多く生じることも分かっており、さらに上記
誘電体材料を用い、電極として銀電極を用いた場合、銀
電極と誘電体層とが接することにより反応が生じ、薄膜
ＥＬ素子に適用した場合に破壊が生じ易くなるなどの問
題がある。
光輝度向上のために高誘電率材料の中でも比較的低温度
の焼成温度で高い比誘電率が得られる材料として四三酸
化鉛−酸化マグネシウム−酸化ニオブより生成される鉛
化合物誘電体を検討し、８５０℃焼成、１時間の焼成で
誘電率５３１ｐＦ／ｃｍ（比誘電率６０００）、耐圧
０．２ＭＶ／ｃｍ、性能指数１０６．２μＣ／ｃｍ2の
非常に優れた特性が得られることが見出されたが、実際
に上記誘電体を薄膜ＥＬ素子に応用する場合、発光層熱
処理工程後に発光層と上記誘電体層との間に反応が生じ
発光輝度が著しく低下してしまう。発光層熱処理工程は
発光層を改質し高輝度の素子を得るために必要な工程で
ある。そしてこの熱処理は発光層の酸化を防ぐために、
真空または不活性ガス雰囲気中で行う必要がある。上記
の発光層と誘電体層との化学反応は真空および不活性ガ
ス雰囲気の両条件で生じる。上記反応は鉛の化合物を用
いた場合に多く生じることも分かっており、さらに上記
誘電体材料を用い、電極として銀電極を用いた場合、銀
電極と誘電体層とが接することにより反応が生じ、薄膜
ＥＬ素子に適用した場合に破壊が生じ易くなるなどの問
題がある。
【０００８】本発明の目的は、鉛化合物誘電体層を有
し、信頼性の高い誘電体層を備えるデバイスを提供する
ことである。
し、信頼性の高い誘電体層を備えるデバイスを提供する
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空あるいは
不活性ガス雰囲気中の熱処理工程を経て形成され、誘電
体層を備えるデバイスにおいて、鉛化合物からなる誘電
体層を有し、前記鉛化合物からなる誘電体層と他の構成
層との間に反応防止用誘電体層が設けられることを特徴
とする誘電体層を備えるデバイスである。
不活性ガス雰囲気中の熱処理工程を経て形成され、誘電
体層を備えるデバイスにおいて、鉛化合物からなる誘電
体層を有し、前記鉛化合物からなる誘電体層と他の構成
層との間に反応防止用誘電体層が設けられることを特徴
とする誘電体層を備えるデバイスである。
【００１０】本発明に従えば、鉛化合物からなる誘電体
層と他の構成層との間に反応防止用誘電体層が設けられ
るので、誘電率の高い鉛化合物誘電体層を他の構成層と
反応することなく用いることができ、信頼性の高い誘電
体層を備えるデバイスを実現できる。誘電体層を備える
デバイスがＥＬ素子であれば、信頼性が高く、発光輝度
の高い薄膜ＥＬディスプレイを作製することができる。
層と他の構成層との間に反応防止用誘電体層が設けられ
るので、誘電率の高い鉛化合物誘電体層を他の構成層と
反応することなく用いることができ、信頼性の高い誘電
体層を備えるデバイスを実現できる。誘電体層を備える
デバイスがＥＬ素子であれば、信頼性が高く、発光輝度
の高い薄膜ＥＬディスプレイを作製することができる。
【００１１】また本発明は、硫化物層を有し、前記硫化
物層と前記鉛化合物からなる誘電体層との間に反応防止
用誘電体層を設けることを特徴とする。
物層と前記鉛化合物からなる誘電体層との間に反応防止
用誘電体層を設けることを特徴とする。
【００１２】本発明に従えば、硫化物層と鉛化合物から
なる誘電体層との間に反応防止用誘電体層を設けるの
で、特に硫化物層を構成層とするデバイスにおいて誘電
率の高い鉛化合物誘電体層を反応することなく用いるこ
とができ、信頼性の高い誘電体層を備えるデバイスを実
現できる。誘電体層を備えるデバイスがＥＬ素子であれ
ば、信頼性が高く、発光輝度の高い薄膜ＥＬディスプレ
イを作製することができる。
なる誘電体層との間に反応防止用誘電体層を設けるの
で、特に硫化物層を構成層とするデバイスにおいて誘電
率の高い鉛化合物誘電体層を反応することなく用いるこ
とができ、信頼性の高い誘電体層を備えるデバイスを実
現できる。誘電体層を備えるデバイスがＥＬ素子であれ
ば、信頼性が高く、発光輝度の高い薄膜ＥＬディスプレ
イを作製することができる。
【００１３】また本発明は、銀含有層を有し、前記銀含
有層と前記鉛化合物からなる誘電体層との間に反応防止
用誘電体層を設けることを特徴とする。
有層と前記鉛化合物からなる誘電体層との間に反応防止
用誘電体層を設けることを特徴とする。
【００１４】本発明に従えば、銀含有層と鉛化合物から
なる誘電体層との間に反応防止用誘電体層を設けるの
で、金属電極などに安価で抵抗率の低い銀電極を用いる
ことができ、より安価で高性能な誘電体層を備えるデバ
イスを実現できる。誘電体層を備えるデバイスがＥＬ素
子であれば、特に発光輝度の高い薄膜ＥＬディスプレイ
を作製することができる。
なる誘電体層との間に反応防止用誘電体層を設けるの
で、金属電極などに安価で抵抗率の低い銀電極を用いる
ことができ、より安価で高性能な誘電体層を備えるデバ
イスを実現できる。誘電体層を備えるデバイスがＥＬ素
子であれば、特に発光輝度の高い薄膜ＥＬディスプレイ
を作製することができる。
【００１５】また本発明は、前記鉛化合物からなる誘電
体層は、四三酸化鉛−酸化マグネシウム−酸化ニオブか
らなることを特徴とする。
体層は、四三酸化鉛−酸化マグネシウム−酸化ニオブか
らなることを特徴とする。
【００１６】本発明に従えば、鉛化合物からなる誘電体
層は、四三酸化鉛−酸化マグネシウム−酸化ニオブから
なるので、誘電率、性能指数がより高い誘電体層が形成
でき、より高性能な誘電体層を備えるデバイスを実現で
きる。誘電体層を備えるデバイスがＥＬ素子であれば、
特に高輝度なＥＬディスプレイを作製することができ
る。
層は、四三酸化鉛−酸化マグネシウム−酸化ニオブから
なるので、誘電率、性能指数がより高い誘電体層が形成
でき、より高性能な誘電体層を備えるデバイスを実現で
きる。誘電体層を備えるデバイスがＥＬ素子であれば、
特に高輝度なＥＬディスプレイを作製することができ
る。
【００１７】また本発明は、前記反応防止用誘電体層
は、チタン酸バリウムを主成分とすることを特徴とす
る。
は、チタン酸バリウムを主成分とすることを特徴とす
る。
【００１８】本発明に従えば、反応防止用誘電体層は、
チタン酸バリウムを主成分とするので、反応防止誘電体
層による誘電体層全体の絶縁容量の低下を最小限に抑え
ることができ、誘電体層に蓄積できる電荷量がより大き
い高性能な誘電体層を備えるデバイスを実現できる。誘
電体層を備えるデバイスがＥＬ素子であれば、特に発光
輝度の高い薄膜ＥＬディスプレイを作製することができ
る。
チタン酸バリウムを主成分とするので、反応防止誘電体
層による誘電体層全体の絶縁容量の低下を最小限に抑え
ることができ、誘電体層に蓄積できる電荷量がより大き
い高性能な誘電体層を備えるデバイスを実現できる。誘
電体層を備えるデバイスがＥＬ素子であれば、特に発光
輝度の高い薄膜ＥＬディスプレイを作製することができ
る。
【００１９】また本発明は、前記鉛化合物からなる誘電
体層は、粉末材料を焼結したものであることを特徴とす
る。
体層は、粉末材料を焼結したものであることを特徴とす
る。
【００２０】本発明に従えば、鉛化合物からなる誘電体
層は、粉末材料を焼結したものであるので、効率よく鉛
化合物からなる誘電体層を作製することができる。
層は、粉末材料を焼結したものであるので、効率よく鉛
化合物からなる誘電体層を作製することができる。
【００２１】また本発明は、前記反応防止用誘電体層
は、粉末材料を焼結したものであることを特徴とする。
は、粉末材料を焼結したものであることを特徴とする。
【００２２】本発明に従えば、反応防止用誘電体層は、
粉末材料を焼結したものであるので、効率よく反応防止
用誘電体層を作製することができる。
粉末材料を焼結したものであるので、効率よく反応防止
用誘電体層を作製することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は、本発明の実
施例である誘電体層を備えるデバイスとして作製したＥ
Ｌディスプレイ１の断面図である。ＥＬディスプレイは
発光を示すＥＬ素子部１ａと水分を含んだ外気から素子
を保護する保護部１ｂと基板１ｃとから構成される。
施例である誘電体層を備えるデバイスとして作製したＥ
Ｌディスプレイ１の断面図である。ＥＬディスプレイは
発光を示すＥＬ素子部１ａと水分を含んだ外気から素子
を保護する保護部１ｂと基板１ｃとから構成される。
【００２４】ＥＬ素子部１ａは、Ａｕ電極２、鉛化合物
誘電体層３、チタン酸バリウム誘電体層４、第１Ｓｉ3
Ｎ4膜５、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層６、第２Ｓｉ3Ｎ4膜７、
ＳｉＯ 2膜８、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極９から
構成される。まず、アルミナ焼結体基板１ｃ上に背面電
極としてＡｕ電極２を０．５μｍ程度の厚さでストライ
プ状に形成する。この電極はＡｕ導体ペーストＧＢ−１
００３（田中金属工業製）を３２５メッシュのスクリー
ンで印刷形成し、８５０℃、１０分の熱処理により作製
した。その上に鉛化合物からなる誘電体層３を２０μｍ
の厚さで作製する。鉛化合物誘電体層３は、四三酸化鉛
−酸化マグネシウム−酸化ニオブよりなる粉末材料であ
る誘電体ペーストＬＳＴ−５０００（田中金属工業製）
を１６５メッシュのスクリーンで印刷形成し、８５０
℃、１時間の大気中熱処理により焼結して作製した。
誘電体層３、チタン酸バリウム誘電体層４、第１Ｓｉ3
Ｎ4膜５、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層６、第２Ｓｉ3Ｎ4膜７、
ＳｉＯ 2膜８、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極９から
構成される。まず、アルミナ焼結体基板１ｃ上に背面電
極としてＡｕ電極２を０．５μｍ程度の厚さでストライ
プ状に形成する。この電極はＡｕ導体ペーストＧＢ−１
００３（田中金属工業製）を３２５メッシュのスクリー
ンで印刷形成し、８５０℃、１０分の熱処理により作製
した。その上に鉛化合物からなる誘電体層３を２０μｍ
の厚さで作製する。鉛化合物誘電体層３は、四三酸化鉛
−酸化マグネシウム−酸化ニオブよりなる粉末材料であ
る誘電体ペーストＬＳＴ−５０００（田中金属工業製）
を１６５メッシュのスクリーンで印刷形成し、８５０
℃、１時間の大気中熱処理により焼結して作製した。
【００２５】鉛化合物誘電体層３は、絶縁耐圧が０．２
ＭＶ／ｃｍ程度以下しかなく従来ＥＬ絶縁膜に用いられ
るＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5の
１／２０以下でしかない。このため絶縁耐圧を従来と同
様以上に保つためには２０倍以上の層厚が必要となり、
成膜速度の遅いスパッタ成長法等では作製時間が長過ぎ
て作製コストが上昇する。したがって、本実施例のよう
に粉末材料を焼結して作製することにより容易に層厚の
厚い誘電体層を作製することができる。
ＭＶ／ｃｍ程度以下しかなく従来ＥＬ絶縁膜に用いられ
るＳｉ3Ｎ4やＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5の
１／２０以下でしかない。このため絶縁耐圧を従来と同
様以上に保つためには２０倍以上の層厚が必要となり、
成膜速度の遅いスパッタ成長法等では作製時間が長過ぎ
て作製コストが上昇する。したがって、本実施例のよう
に粉末材料を焼結して作製することにより容易に層厚の
厚い誘電体層を作製することができる。
【００２６】鉛化合物誘電体層３の誘電特性を別途測定
すると、誘電率５３１ｐＦ／ｃｍ（比誘電率６００
０）、耐圧０．２ＭＶ／ｃｍで性能指数１０６．２μＣ
／ｃｍ2の優れた誘電特性を示した。さらにその上に反
応防止用誘電体層であるチタン酸バリウム誘電体層４を
７μｍの厚さで作製した。反応防止誘電体層として低い
比誘電率の絶縁材料を用いた場合、誘電体層全体の容量
が低下するため高誘電率の鉛化合物誘電体層を用いる効
果を失わせてしまう。本実施例で用いたチタン酸バリウ
ムを主成分とする誘電体層は、反応防止性を示す材料の
中でも高い誘電率をもつため、反応防止層を設けること
による全体の絶縁層容量の低下を抑えることができる。
これにより蓄積電荷が低下することを防ぎ、反応を防止
するとともに高い発光輝度を維持することができる。
すると、誘電率５３１ｐＦ／ｃｍ（比誘電率６００
０）、耐圧０．２ＭＶ／ｃｍで性能指数１０６．２μＣ
／ｃｍ2の優れた誘電特性を示した。さらにその上に反
応防止用誘電体層であるチタン酸バリウム誘電体層４を
７μｍの厚さで作製した。反応防止誘電体層として低い
比誘電率の絶縁材料を用いた場合、誘電体層全体の容量
が低下するため高誘電率の鉛化合物誘電体層を用いる効
果を失わせてしまう。本実施例で用いたチタン酸バリウ
ムを主成分とする誘電体層は、反応防止性を示す材料の
中でも高い誘電率をもつため、反応防止層を設けること
による全体の絶縁層容量の低下を抑えることができる。
これにより蓄積電荷が低下することを防ぎ、反応を防止
するとともに高い発光輝度を維持することができる。
【００２７】チタン酸バリウム誘電体層４は、粉末材料
である誘電体ペーストＬＳＴ−１０００Ｔ（田中金属工
業製）を５００メッシュのスクリーンで印刷塗布し、８
５０℃、１時間の大気中熱処理により焼結して作製し
た。ペーストＬＳＴ−１０００Ｔ中には主成分であるチ
タン酸バリウムの他に鉛、アルミニウム、ホウ素、珪
素、亜鉛よりなるガラスおよび金属酸化物が添加されて
おり、作製された誘電体層はチタン酸バリウムとこれら
添加剤との混合物である。チタン酸バリウム誘電体に
は、このような少量の焼結助剤を含むことが多いが、こ
のような添加物を含んでいても本発明の効果は十分に得
られる。また、反応防止誘電体層としては層厚が厚いほ
ど反応防止効果があり、また鉛化合物誘電体層の表面の
凹凸を被覆するためにも層厚が厚いことが好ましい。こ
のため本実施例では、粉末材料を焼結して厚膜を作製し
た。
である誘電体ペーストＬＳＴ−１０００Ｔ（田中金属工
業製）を５００メッシュのスクリーンで印刷塗布し、８
５０℃、１時間の大気中熱処理により焼結して作製し
た。ペーストＬＳＴ−１０００Ｔ中には主成分であるチ
タン酸バリウムの他に鉛、アルミニウム、ホウ素、珪
素、亜鉛よりなるガラスおよび金属酸化物が添加されて
おり、作製された誘電体層はチタン酸バリウムとこれら
添加剤との混合物である。チタン酸バリウム誘電体に
は、このような少量の焼結助剤を含むことが多いが、こ
のような添加物を含んでいても本発明の効果は十分に得
られる。また、反応防止誘電体層としては層厚が厚いほ
ど反応防止効果があり、また鉛化合物誘電体層の表面の
凹凸を被覆するためにも層厚が厚いことが好ましい。こ
のため本実施例では、粉末材料を焼結して厚膜を作製し
た。
【００２８】チタン酸バリウム誘電体層４の誘電特性を
別途測定すると誘電率８０ｐＦ／ｃｍ（比誘電率９０
０）、耐圧０．２ＭＶ／ｃｍ、性能指数１６μＣ／ｃｍ
2の誘電特性を示した。さらにその上に膜厚３０ｎｍ程
度の第１Ｓｉ3Ｎ4膜５を高周波スパッタ法により作製す
る。これは発光層と誘電体層との界面状態を通常の薄膜
ＥＬ素子と同じにするため挿入する。さらに発光層とし
て膜厚７００ｎｍ程度のＺｎＳ：Ｍｎ発光層６を作製す
る。このＺｎＳ：Ｍｎ発光層６は、Ｍｎを０．４５ｗｔ
％含んだＺｎＳ：Ｍｎペレットを蒸着源とした電子ビー
ム共蒸着（ＥＢ）法により作製され黄色発光をする硫化
物層である。第２Ｓｉ3Ｎ4膜７およびＳｉＯ2膜８は、
それぞれ膜厚３０ｎｍ程度、膜厚３５ｎｍ程度で高周波
スパッタ法によりそれぞれ作製する。第２Ｓｉ3Ｎ4膜７
およびＳｉＯ2膜８作製後に真空中または不活性ガス中
で熱処理（アニール）を行う。真空アニールは１×１０
-4Ｐａ以下の高真空中で６３０℃、１時間加熱保持す
る。また不活性ガス中アニールは窒素雰囲気中で６３０
℃、１時間加熱保持する。この熱処理工程は、通常の薄
膜ＥＬ素子作製過程で行われるもので、ＥＬ素子の発光
輝度を向上させる。最後に透明電極としてＩＴＯ電極９
を２００ｎｍ程度の膜厚で高周波スパッタ法により作製
し、フォトレジストを用いたウエットエッチングにより
Ａｕ電極２と直交するようなストライプ状に作製した。
別途測定すると誘電率８０ｐＦ／ｃｍ（比誘電率９０
０）、耐圧０．２ＭＶ／ｃｍ、性能指数１６μＣ／ｃｍ
2の誘電特性を示した。さらにその上に膜厚３０ｎｍ程
度の第１Ｓｉ3Ｎ4膜５を高周波スパッタ法により作製す
る。これは発光層と誘電体層との界面状態を通常の薄膜
ＥＬ素子と同じにするため挿入する。さらに発光層とし
て膜厚７００ｎｍ程度のＺｎＳ：Ｍｎ発光層６を作製す
る。このＺｎＳ：Ｍｎ発光層６は、Ｍｎを０．４５ｗｔ
％含んだＺｎＳ：Ｍｎペレットを蒸着源とした電子ビー
ム共蒸着（ＥＢ）法により作製され黄色発光をする硫化
物層である。第２Ｓｉ3Ｎ4膜７およびＳｉＯ2膜８は、
それぞれ膜厚３０ｎｍ程度、膜厚３５ｎｍ程度で高周波
スパッタ法によりそれぞれ作製する。第２Ｓｉ3Ｎ4膜７
およびＳｉＯ2膜８作製後に真空中または不活性ガス中
で熱処理（アニール）を行う。真空アニールは１×１０
-4Ｐａ以下の高真空中で６３０℃、１時間加熱保持す
る。また不活性ガス中アニールは窒素雰囲気中で６３０
℃、１時間加熱保持する。この熱処理工程は、通常の薄
膜ＥＬ素子作製過程で行われるもので、ＥＬ素子の発光
輝度を向上させる。最後に透明電極としてＩＴＯ電極９
を２００ｎｍ程度の膜厚で高周波スパッタ法により作製
し、フォトレジストを用いたウエットエッチングにより
Ａｕ電極２と直交するようなストライプ状に作製した。
【００２９】ＥＬ保護部１ｂは、保護ガラス１０、エポ
キシ樹脂１１、シリコンオイル１２から構成される。深
さ１ｍｍ程度で掘り込み加工された保護ガラス１０を、
ＥＬ素子部１ａを前記掘り込み部分に封じ込めるように
配置し、保護ガラス１０の周辺部をエポキシ樹脂１１に
より基板１ｃと接着する。その後封止空間にシリコンオ
イル１２を、予め保護ガラス２０に設けておいたオイル
導入口１３より注入し、オイル導入口１３を封止ガラス
１４で封止して作製される。
キシ樹脂１１、シリコンオイル１２から構成される。深
さ１ｍｍ程度で掘り込み加工された保護ガラス１０を、
ＥＬ素子部１ａを前記掘り込み部分に封じ込めるように
配置し、保護ガラス１０の周辺部をエポキシ樹脂１１に
より基板１ｃと接着する。その後封止空間にシリコンオ
イル１２を、予め保護ガラス２０に設けておいたオイル
導入口１３より注入し、オイル導入口１３を封止ガラス
１４で封止して作製される。
【００３０】作製されたＥＬディスプレイ１は、Ａｕ電
極２およびＩＴＯ電極９間に交流電圧を印加することに
より、交点の部分で発光する。上記のように作製したＥ
Ｌディスプレイ１のＥＬ素子部１ａにおける誘電体層の
単位面積当たりの容量は３２５ｐＦ／ｍｍ2であり、従
来の薄膜ＥＬ素子の容量１３０ｐＦ／ｍｍ2と比べて約
２．５倍であった。真空中アニールまたは不活性ガス中
アニールを行った両サンプル共にほぼ容量比に近い輝度
上昇が得られた。また、作製されたＥＬ素子部１ａは鉛
化合物誘電体層３とチタン酸バリウム誘電体層４との膜
厚は合わせて２７μｍあり、これによりＥＬ素子部１ａ
に充分な絶縁耐圧が得られ、従来使用される３００Ｖ程
度の駆動において破壊することはなかった。なお、反応
防止用誘電体層であるチタン酸バリウム誘電体層３を除
いた従来構造の素子を作製したところ、真空アニールま
たは不活性ガス中アニールを行った両サンプル共に化学
反応によってアニール後にＥＬ素子部１ａ全体が黒ずん
だ色となり、素子の発光輝度が著しく低下した。
極２およびＩＴＯ電極９間に交流電圧を印加することに
より、交点の部分で発光する。上記のように作製したＥ
Ｌディスプレイ１のＥＬ素子部１ａにおける誘電体層の
単位面積当たりの容量は３２５ｐＦ／ｍｍ2であり、従
来の薄膜ＥＬ素子の容量１３０ｐＦ／ｍｍ2と比べて約
２．５倍であった。真空中アニールまたは不活性ガス中
アニールを行った両サンプル共にほぼ容量比に近い輝度
上昇が得られた。また、作製されたＥＬ素子部１ａは鉛
化合物誘電体層３とチタン酸バリウム誘電体層４との膜
厚は合わせて２７μｍあり、これによりＥＬ素子部１ａ
に充分な絶縁耐圧が得られ、従来使用される３００Ｖ程
度の駆動において破壊することはなかった。なお、反応
防止用誘電体層であるチタン酸バリウム誘電体層３を除
いた従来構造の素子を作製したところ、真空アニールま
たは不活性ガス中アニールを行った両サンプル共に化学
反応によってアニール後にＥＬ素子部１ａ全体が黒ずん
だ色となり、素子の発光輝度が著しく低下した。
【００３１】このように、鉛化合物誘電体層３とＺｎ
Ｓ：Ｍｎ発光層６との間にチタン酸バリウム誘電体層４
を設けることで、鉛化合物誘電体層３とＺｎＳ：Ｍｎ発
光層６とが反応することなく、高誘電率を有する鉛化合
物誘電体層３を使用することができる。特に四三酸化鉛
−酸化マグネシウム−酸化ニオブより生成される鉛化合
物誘電体層を使用することが可能でさらに高輝度で、信
頼性の高いＥＬディスプレイが得られる。
Ｓ：Ｍｎ発光層６との間にチタン酸バリウム誘電体層４
を設けることで、鉛化合物誘電体層３とＺｎＳ：Ｍｎ発
光層６とが反応することなく、高誘電率を有する鉛化合
物誘電体層３を使用することができる。特に四三酸化鉛
−酸化マグネシウム−酸化ニオブより生成される鉛化合
物誘電体層を使用することが可能でさらに高輝度で、信
頼性の高いＥＬディスプレイが得られる。
【００３２】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
である誘電体層を備えるデバイスとして作製したＥＬデ
ィスプレイ１の断面図である。ＥＬディスプレイは発光
を示すＥＬ素子部１ａと水分を含んだ外気から素子を保
護する保護部１ｂと基板１ｃとから構成される。
である誘電体層を備えるデバイスとして作製したＥＬデ
ィスプレイ１の断面図である。ＥＬディスプレイは発光
を示すＥＬ素子部１ａと水分を含んだ外気から素子を保
護する保護部１ｂと基板１ｃとから構成される。
【００３３】ＥＬ素子部１ａは、Ａｇ電極１５、第１チ
タン酸バリウム誘電体層４ａ、鉛化合物誘電体層３、第
２チタン酸バリウム誘電体層４ｂ、第１Ｓｉ3Ｎ4膜５、
ＺｎＳ：Ｍｎ発光層６、第２Ｓｉ3Ｎ4膜７、ＳｉＯ2膜
８、ＩＴＯ（Indium TinOxide）電極９から構成され
る。まず、セラミック等の基板１ｃ上に背面電極として
銀含有層であるＡｇ電極１５を３μｍ程度の厚さでスト
ライプ状に形成する。この電極はＡｇ導体ペーストＭＨ
４０６（田中金属工業製）を３２５メッシュのスクリー
ンにより印刷塗布し、８５０℃、１０分の熱処理により
作製した。
タン酸バリウム誘電体層４ａ、鉛化合物誘電体層３、第
２チタン酸バリウム誘電体層４ｂ、第１Ｓｉ3Ｎ4膜５、
ＺｎＳ：Ｍｎ発光層６、第２Ｓｉ3Ｎ4膜７、ＳｉＯ2膜
８、ＩＴＯ（Indium TinOxide）電極９から構成され
る。まず、セラミック等の基板１ｃ上に背面電極として
銀含有層であるＡｇ電極１５を３μｍ程度の厚さでスト
ライプ状に形成する。この電極はＡｇ導体ペーストＭＨ
４０６（田中金属工業製）を３２５メッシュのスクリー
ンにより印刷塗布し、８５０℃、１０分の熱処理により
作製した。
【００３４】Ａｇ電極１５は安価で抵抗率が低く、これ
を用いることによって安価で高性能なＥＬディスプレイ
を作製することができる。
を用いることによって安価で高性能なＥＬディスプレイ
を作製することができる。
【００３５】さらにその上に反応防止用誘電体層である
第１チタン酸バリウム誘電体層４ａを７μｍ程度の厚さ
で作製する。この誘電体層の作製は、実施例１に示す方
法と同じである。さらにその上に四三酸化鉛−酸化マグ
ネシウム−酸化ニオブよりなる鉛化合物誘電体膜３を実
施例１と同様の方法で作製し、反応防止用誘電体層であ
る第２チタン酸バリウム誘電体層４ｂを７μｍ、膜厚３
０ｎｍ程度の第１Ｓｉ 3Ｎ4膜５、硫化物層であるＺｎ
Ｓ：Ｍｎ発光層６、膜厚３０ｎｍ程度の第２Ｓｉ 3Ｎ4膜
７、膜厚３５ｎｍ程度のＳｉＯ2膜８をそれぞれ実施例
１と同様の方法で作製する。ＳｉＯ2膜８作製後にアニ
ールを行う。アニールは実施例１と同様の真空中アニー
ルと不活性ガス中アニールである。透明電極としてＩＴ
Ｏ電極９を２００ｎｍ程度の膜厚で高周波スパッタ法に
より作製し、フォトレジストを用いたウエットエッチン
グによりＡｇ電極１５と直交するようなストライプ状に
作製した。
第１チタン酸バリウム誘電体層４ａを７μｍ程度の厚さ
で作製する。この誘電体層の作製は、実施例１に示す方
法と同じである。さらにその上に四三酸化鉛−酸化マグ
ネシウム−酸化ニオブよりなる鉛化合物誘電体膜３を実
施例１と同様の方法で作製し、反応防止用誘電体層であ
る第２チタン酸バリウム誘電体層４ｂを７μｍ、膜厚３
０ｎｍ程度の第１Ｓｉ 3Ｎ4膜５、硫化物層であるＺｎ
Ｓ：Ｍｎ発光層６、膜厚３０ｎｍ程度の第２Ｓｉ 3Ｎ4膜
７、膜厚３５ｎｍ程度のＳｉＯ2膜８をそれぞれ実施例
１と同様の方法で作製する。ＳｉＯ2膜８作製後にアニ
ールを行う。アニールは実施例１と同様の真空中アニー
ルと不活性ガス中アニールである。透明電極としてＩＴ
Ｏ電極９を２００ｎｍ程度の膜厚で高周波スパッタ法に
より作製し、フォトレジストを用いたウエットエッチン
グによりＡｇ電極１５と直交するようなストライプ状に
作製した。
【００３６】ＥＬ保護部１ｂは、保護ガラス１０、エポ
キシ樹脂１１およびシリコンオイル１２から構成され
る。実施例１と同様に深さ１ｍｍ程度で掘り込み加工さ
れた保護ガラス１０を、ＥＬ素子部１ａを前記掘り込み
部分に封じ込めるように配置し、保護ガラス１０の周辺
部をエポキシ樹脂１１により基板１ｃと接着する。その
後封止空間にシリコンオイル１２を、予め保護ガラス１
０に設けておいたオイル導入口１３より注入し、オイル
導入口１３を封止ガラス１４で封止して作製される。
キシ樹脂１１およびシリコンオイル１２から構成され
る。実施例１と同様に深さ１ｍｍ程度で掘り込み加工さ
れた保護ガラス１０を、ＥＬ素子部１ａを前記掘り込み
部分に封じ込めるように配置し、保護ガラス１０の周辺
部をエポキシ樹脂１１により基板１ｃと接着する。その
後封止空間にシリコンオイル１２を、予め保護ガラス１
０に設けておいたオイル導入口１３より注入し、オイル
導入口１３を封止ガラス１４で封止して作製される。
【００３７】作製されたＥＬディスプレイ１は、Ａｇ電
極１５およびＩＴＯ電極９間に交流電圧を印加すること
により、交点の部分で発光する。上記のように作製した
ＥＬディスプレイ１のＥＬ素子部１ａにおける誘電体層
の単位面積当たりの容量は２６０ｐＦ／ｍｍ2であり、
従来の薄膜ＥＬ素子の容量１３０ｐＦ／ｍｍ2と比べて
約２倍であった。真空中アニールまたは不活性ガス中ア
ニールを行った両サンプル共にほぼ容量比に近い輝度上
昇が得られた。また、ＥＬ素子部１ａは、十分な絶縁耐
圧を有し、従来使用される３００Ｖ程度の駆動において
破壊することはなかった。なお、反応防止用誘電体層で
ある第１チタン酸バリウム誘電体層４ａを除いた従来構
造のＥＬディスプレイを作製したところ真空中アニール
または不活性ガス中アニールを行った両サンプル共に反
応によってアニール後にＥＬ素子部１ａ全体が赤味がか
った色となり、３００Ｖ以下の駆動電圧で破壊した。
極１５およびＩＴＯ電極９間に交流電圧を印加すること
により、交点の部分で発光する。上記のように作製した
ＥＬディスプレイ１のＥＬ素子部１ａにおける誘電体層
の単位面積当たりの容量は２６０ｐＦ／ｍｍ2であり、
従来の薄膜ＥＬ素子の容量１３０ｐＦ／ｍｍ2と比べて
約２倍であった。真空中アニールまたは不活性ガス中ア
ニールを行った両サンプル共にほぼ容量比に近い輝度上
昇が得られた。また、ＥＬ素子部１ａは、十分な絶縁耐
圧を有し、従来使用される３００Ｖ程度の駆動において
破壊することはなかった。なお、反応防止用誘電体層で
ある第１チタン酸バリウム誘電体層４ａを除いた従来構
造のＥＬディスプレイを作製したところ真空中アニール
または不活性ガス中アニールを行った両サンプル共に反
応によってアニール後にＥＬ素子部１ａ全体が赤味がか
った色となり、３００Ｖ以下の駆動電圧で破壊した。
【００３８】このように、鉛化合物誘電体層３とＺｎ
Ｓ：Ｍｎ発光層６との間だけではなく鉛化合物誘電体層
３とＡｇ電極１５との間にもチタン酸バリウム誘電体層
４ａを設けることで、鉛化合物誘電体層３とＡｇ電極１
５とが反応することなく、高誘電率を有する鉛化合物誘
電体層３を使用することができる。
Ｓ：Ｍｎ発光層６との間だけではなく鉛化合物誘電体層
３とＡｇ電極１５との間にもチタン酸バリウム誘電体層
４ａを設けることで、鉛化合物誘電体層３とＡｇ電極１
５とが反応することなく、高誘電率を有する鉛化合物誘
電体層３を使用することができる。
【００３９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、誘電率の
高い鉛化合物誘電体層を他の構成層と反応することなく
用いることができ、信頼性の高い誘電体層を備えるデバ
イスを実現できる。誘電体層を備えるデバイスがＥＬ素
子であれば、信頼性が高く、発光輝度の高い薄膜ＥＬデ
ィスプレイを作製することができる。
高い鉛化合物誘電体層を他の構成層と反応することなく
用いることができ、信頼性の高い誘電体層を備えるデバ
イスを実現できる。誘電体層を備えるデバイスがＥＬ素
子であれば、信頼性が高く、発光輝度の高い薄膜ＥＬデ
ィスプレイを作製することができる。
【００４０】また本発明によれば、特に硫化物膜を構成
層とするデバイスにおいて誘電率の高い鉛化合物誘電体
層を反応することなく用いることができ、信頼性の高い
誘電体層を備えるデバイスを実現できる。
層とするデバイスにおいて誘電率の高い鉛化合物誘電体
層を反応することなく用いることができ、信頼性の高い
誘電体層を備えるデバイスを実現できる。
【００４１】また本発明によれば、金属電極などに安価
で抵抗率の低い銀電極を用いることができ、より安価で
高性能な誘電体層を備えるデバイスを実現できる。
で抵抗率の低い銀電極を用いることができ、より安価で
高性能な誘電体層を備えるデバイスを実現できる。
【００４２】また本発明によれば、誘電率、性能指数が
より高い誘電体層が形成でき、より高性能な誘電体層を
備えるデバイスを実現できる。
より高い誘電体層が形成でき、より高性能な誘電体層を
備えるデバイスを実現できる。
【００４３】また本発明によれば、反応防止誘電体層に
よる誘電体層全体の絶縁容量の低下を最小限に抑えるこ
とができ、誘電体層に蓄積できる電荷量がより大きい高
性能な誘電体層を備えるデバイスを実現できる。
よる誘電体層全体の絶縁容量の低下を最小限に抑えるこ
とができ、誘電体層に蓄積できる電荷量がより大きい高
性能な誘電体層を備えるデバイスを実現できる。
【００４４】また本発明によれば、効率よく鉛化合物か
らなる誘電体層および反応防止用誘電体層を作製するこ
とができる。
らなる誘電体層および反応防止用誘電体層を作製するこ
とができる。
【図１】本発明の実施例である誘電体層を備えるデバイ
スとして作製したＥＬディスプレイ１の断面図である。
スとして作製したＥＬディスプレイ１の断面図である。
【図２】本発明の他の実施例である誘電体層を備えるデ
バイスとして作製したＥＬディスプレイ１の断面図であ
る。
バイスとして作製したＥＬディスプレイ１の断面図であ
る。
１ ＥＬディスプレイ １ａ ＥＬ素子部 １ｂ 保護部 １ｃ 基板 ２ Ａｕ電極 ３ 鉛化合物誘電体層 ４ チタン酸バリウム誘電体層 ５ 第１Ｓｉ3Ｎ4膜 ６ ＺｎＳ：Ｍｎ発光層 ７ 第２Ｓｉ3Ｎ4膜 ８ ＳｉＯ2膜 ９ ＩＴＯ（Indium Tin Oxide） １０ 保護ガラス １１ エポキシ樹脂 １２ シリコンオイル １３ オイル導入口 １４ 封止ガラス １５ Ａｇ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K007 AB06 AB07 AB11 AB18 BA06 BB01 BB03 CA02 CB01 DA05 DB02 DC02 DC04 EA01 EA02 EC00 EC01 FA01
Claims (7)
- 【請求項１】 真空あるいは不活性ガス雰囲気中の熱処
理工程を経て形成され、誘電体層を備えるデバイスにお
いて、鉛化合物からなる誘電体層を有し、前記鉛化合物
からなる誘電体層と他の構成層との間に反応防止用誘電
体層が設けられることを特徴とする誘電体層を備えるデ
バイス。 - 【請求項２】 硫化物層を有し、前記硫化物層と前記鉛
化合物からなる誘電体層との間に反応防止用誘電体層を
設けることを特徴とする請求項１記載の誘電体層を備え
るデバイス。 - 【請求項３】 銀含有層を有し、前記銀含有層と前記鉛
化合物からなる誘電体層との間に反応防止用誘電体層を
設けることを特徴とする請求項１または２記載の誘電体
層を備えるデバイス。 - 【請求項４】 前記鉛化合物からなる誘電体層は、四三
酸化鉛−酸化マグネシウム−酸化ニオブからなることを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の誘電体
層を備えるデバイス。 - 【請求項５】 前記反応防止用誘電体層は、チタン酸バ
リウムを主成分とすることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１つに記載の誘電体層を備えるデバイス。 - 【請求項６】 前記鉛化合物からなる誘電体層は、粉末
材料を焼結したものであることを特徴とする請求項１〜
５のいずれか１つに記載の誘電体層を備えるデバイス。 - 【請求項７】 前記反応防止用誘電体層は、粉末材料を
焼結したものであることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか１つに記載の誘電体層を備えるデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093857A JP2002299064A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 誘電体層を備えるデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093857A JP2002299064A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 誘電体層を備えるデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002299064A true JP2002299064A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18948140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001093857A Pending JP2002299064A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 誘電体層を備えるデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002299064A (ja) |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001093857A patent/JP2002299064A/ja active Pending
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