JPH05347187A - Thin film el element - Google Patents

Thin film el element

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JPH05347187A
JPH05347187A JP4340163A JP34016392A JPH05347187A JP H05347187 A JPH05347187 A JP H05347187A JP 4340163 A JP4340163 A JP 4340163A JP 34016392 A JP34016392 A JP 34016392A JP H05347187 A JPH05347187 A JP H05347187A
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JP
Japan
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film
thin film
light emitting
layer
emitting layer
Prior art date
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Application number
JP4340163A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruyuki Morita
春雪 森田
Noriaki Nakamura
憲明 中村
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPH05347187A publication Critical patent/JPH05347187A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the luminous performance and the reliability of a thin film EL element. CONSTITUTION:A luminous layer 5 and a pair of electrode layers 2 and 8 to hold the luminous layer 5 are provided. An insulating layer 9 is placed between one side electrode layer 2 of the electrode layers 2 and 8, and the luminous layer 5. The insulating layer 9 consists of a TaON membrane 3 provided at the electrode layer 2 side, and an Si3N4 membrane (or an SiON membrane) 4 provided at the luminous layer 5 side. An insulating layer 10 consists of a Si3N4 thin film 6 and a SiO2 thin film 7, for example.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は薄膜EL(エレクトロ
・ルミネッセンス)素子に関し、より詳しくは、発光層
と電極層との間に絶縁層を有する薄膜EL素子に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film EL (electroluminescence) device, and more particularly to a thin film EL device having an insulating layer between a light emitting layer and an electrode layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の薄膜EL素子としては、図8に
示すように、ZnS:Mnなどからなる発光層104とI
TO(錫添加酸化インジウム)電極層102,金属電極層
106との間に、それぞれTaON膜(窒素を含有させた
Ta25膜)からなる絶縁層103,105を設けたもの
が提案されている(特開平1−130496号公報)。上
記文献(公報)には、TaON膜は比誘電率εrが20〜2
3と比較的大きいことから、通常のSiO2膜,Y23膜,
Si34膜(比誘電率εrが10以下)などよりも薄膜EL
素子の絶縁層として有益であり、発光特性を改善できる
旨が記載されている。なお、101はガラス基板であ
る。
2. Description of the Related Art As a thin film EL device of this type, as shown in FIG. 8, a light emitting layer 104 made of ZnS: Mn or the like and an I
It has been proposed to provide insulating layers 103 and 105 made of TaON film (Ta 2 O 5 film containing nitrogen) between the TO (tin-doped indium oxide) electrode layer 102 and the metal electrode layer 106, respectively. (Japanese Patent Laid-Open No. 1-130496). In the above document (publication), the TaON film has a relative dielectric constant εr of 20 to 2
3 is relatively large, so a normal SiO 2 film, Y 2 O 3 film,
Thin film EL than Si 3 N 4 film (relative permittivity εr is 10 or less)
It is described that it is useful as an insulating layer of an element and can improve the light emission characteristics. In addition, 101 is a glass substrate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の実験によって、TaON膜を絶縁層とする薄膜EL
素子は、実際には、図4中に特性(c)で例示するよう
に、発光層が劣化して、発光特性(電圧−輝度特性)が通
常のSiO2膜,Y23膜,Si34膜からなるもの(同図中
に特性(b)で示す)よりも悪くなることが分かった。この
事情は、Ta23膜(比誘電率εrが23〜30)を絶縁層
とする薄膜EL素子でも同じであった。
However, according to the experiments of the present inventor, a thin film EL having a TaON film as an insulating layer is used.
In the device, as illustrated by the characteristic (c) in FIG. 4, the light emitting layer is actually deteriorated so that the light emitting characteristics (voltage-luminance characteristics) are normal SiO 2 film, Y 2 O 3 film, and Si. It was found to be worse than the one made of 3 N 4 film (shown by the characteristic (b) in the figure). This circumstance was the same in the thin film EL element having the Ta 2 O 3 film (relative permittivity εr of 23 to 30) as the insulating layer.

【0004】そこで、この発明の目的は、発光特性およ
び信頼性に優れた薄膜EL素子を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a thin film EL element having excellent light emitting characteristics and reliability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、第1の発明の薄膜EL素子は、発光層と、
この発光層を挟む一対の電極層を有し、上記電極層のう
ち少なくとも一方の電極層と上記発光層との間に絶縁層
を介在させた薄膜EL素子において、上記絶縁層は、上
記電極層側に配されたTaON膜と、上記発光層側に配
されたSi34膜またはSiON膜とからなることを特徴
としている。ここで、SiON膜とは、Si,OおよびN
からなる膜(組成比は任意)を示している。
In order to achieve the above object, the thin film EL device of the first invention comprises a light emitting layer,
In a thin film EL element having a pair of electrode layers sandwiching the light emitting layer, wherein an insulating layer is interposed between at least one of the electrode layers and the light emitting layer, the insulating layer is the electrode layer. It is characterized by comprising a TaON film disposed on the side and a Si 3 N 4 film or a SiON film disposed on the side of the light emitting layer. Here, the SiON film means Si, O and N.
The film is composed of (composition ratio is arbitrary).

【0006】本発明者は、絶縁層としてTaON膜とSi
34膜またはSiON膜とを組み合わせることにより、
信頼性および発光特性に優れた薄膜EL素子を実現し
た。すなわち、比誘電率εrが大きいTaON膜によって
発光しきい値電圧を下げるとともに、発光層側に安定な
Si34膜またはSiON膜を配することによって上記T
aON膜と発光層との反応を抑えて輝度の低下を防ぎ、
かつ、絶縁破壊耐圧を高めた。これにより、従来に比し
て発光特性および信頼性を向上させることができた。
The present inventor has used a TaON film and Si as an insulating layer.
By combining with 3 N 4 film or SiON film,
We have realized a thin film EL device with excellent reliability and light emission characteristics. That is, the emission threshold voltage is lowered by the TaON film having a large relative permittivity εr, and the stable Si 3 N 4 film or the SiON film is arranged on the light emitting layer side to obtain the above T
The reaction between the aON film and the light emitting layer is suppressed to prevent a decrease in brightness,
Moreover, the dielectric breakdown voltage is increased. As a result, it was possible to improve the light emission characteristics and reliability as compared with the conventional case.

【0007】このように改善できたのは、次の理由によ
る。すなわち、図5中に特性(d)で示すように、絶縁層
を構成する膜の比誘電率εrの平均値が6.2程度(通常
のSiO2膜,Y23膜,Si34膜に相当するレベル)であ
る場合は、絶縁層の総膜厚は4000Å程度に設定され
る。総膜厚が4000Å以上だと発光しきい値電圧Vth
が大きくなり過ぎ(180V以上となる)、逆に、400
0Å以下だと絶縁層の破壊耐圧が低下して信頼性を損な
うからである。これに対して、絶縁層としてTaON膜
とSi34膜またはSiON膜とを組み合わせたものは、
比誘電率εrの平均値が20程度となる。したがって、
同図中に特性(e)で示すように、TaON膜の膜厚が〜6
000Å、Si34膜またはSiON膜の膜厚が〜100
0Å(したがって、総膜厚が〜7000Å)であっても発
光しきい値電圧Vthを150V程度に抑えることができ
る。
The reason why the above improvement can be made is as follows. That is, as shown by the characteristic (d) in FIG. 5, the average value of the relative permittivity εr of the film forming the insulating layer is about 6.2 (normal SiO 2 film, Y 2 O 3 film, Si 3 N film). If the level is equivalent to 4 films), the total thickness of the insulating layer is set to about 4000 Å. When the total film thickness is 4000 Å or more, the light emission threshold voltage Vth
Is too large (over 180V), on the contrary, 400
This is because if it is 0 Å or less, the breakdown voltage of the insulating layer is lowered and the reliability is impaired. On the other hand, the combination of the TaON film and the Si 3 N 4 film or the SiON film as the insulating layer is
The average value of the relative permittivity εr is about 20. Therefore,
As shown by the characteristic (e) in the figure, the TaON film has a thickness of ~ 6.
000Å, Si 3 N 4 film or SiON film is ~ 100
Even if 0Å (thus, the total film thickness is up to 7,000Å), the light emission threshold voltage Vth can be suppressed to about 150V.

【0008】ただし、TaON膜の膜厚が6000Åを
超えるか、または、Si34膜またはSiON膜の膜厚が
1000Åを超えると、発光しきい値電圧Vthが大きく
なり過ぎる。一方、TaON膜の膜厚が1000Åを下
回ると、絶縁破壊耐圧を維持することができない(たと
え、Si34膜またはSiON膜の厚膜化でカバーしよう
としても、発光しきい値電圧Vthと両立できない)。ま
た、Si34膜またはSiON膜の膜厚が100Åを下回
ると、TaON膜と発光層との反応を抑えることができ
ず、輝度の低下が生じる。結局、上記TaON膜の厚さ
を1000〜6000Å、上記Si34膜またはSiON
膜の厚さを100〜1000Åに設定するのが望まし
い。これにより、絶縁破壊耐圧を維持して信頼性を高め
た上、発光しきい値電圧を下げて発光特性を向上させる
ことができる。
However, when the film thickness of the TaON film exceeds 6000Å or the film thickness of the Si 3 N 4 film or the SiON film exceeds 1000Å, the light emission threshold voltage Vth becomes too large. On the other hand, when the film thickness of the TaON film is less than 1000Å, the dielectric breakdown voltage cannot be maintained (even if the Si 3 N 4 film or the SiON film is made thicker, the emission threshold voltage Vth and Can't be compatible). Further, if the film thickness of the Si 3 N 4 film or the SiON film is less than 100 Å, the reaction between the TaON film and the light emitting layer cannot be suppressed and the brightness is lowered. After all, the thickness of the TaON film is 1000 to 6000Å, the Si 3 N 4 film or the SiON film is formed.
It is desirable to set the thickness of the film to 100 to 1000Å. As a result, it is possible to maintain the dielectric breakdown voltage, improve reliability, and reduce the light emission threshold voltage to improve light emission characteristics.

【0009】また、上記目的を達成するため、第2の発
明の薄膜EL素子は、発光層と、この発光層を挟む一対
の電極層を有し、上記電極層のうち少なくとも一方の電
極層と上記発光層との間に絶縁層を介在させた薄膜EL
素子において、上記絶縁層は、TaON膜と、SiO2
またはSiON膜とからなる単位層を複数重ねてなる積
層膜を有することを特徴としている。
To achieve the above object, the thin film EL device of the second invention has a light emitting layer and a pair of electrode layers sandwiching the light emitting layer, and at least one of the electrode layers is provided. Thin film EL having an insulating layer interposed between the light emitting layer and the light emitting layer
The device is characterized in that the insulating layer has a laminated film formed by stacking a plurality of unit layers each including a TaON film and a SiO 2 film or a SiON film.

【0010】この第2の発明の薄膜EL素子も、第1の
発明の薄膜EL素子と同様に、従来に比して信頼性およ
び発光特性を高めることができる。すなわち、比誘電率
εrが大きいTaON膜によって発光しきい値電圧を下げ
ることができる。
Like the thin film EL element of the first aspect of the invention, the thin film EL element of the second aspect of the invention can also have improved reliability and light emission characteristics as compared with conventional ones. That is, the emission threshold voltage can be lowered by the TaON film having a large relative permittivity εr.

【0011】同時に、発光層側に安定なSiO2膜または
SiON膜を配することによって、上記TaON膜と発光
層との反応を抑えて輝度の低下を防ぎ、かつ、絶縁破壊
耐圧を高めることができる。
At the same time, by disposing a stable SiO 2 film or SiON film on the light emitting layer side, it is possible to suppress the reaction between the TaON film and the light emitting layer to prevent the decrease in brightness and to increase the dielectric breakdown voltage. it can.

【0012】また、上記単位層を構成するSiO2膜また
はSiON膜と、TaON膜との膜厚比SiO2/TaON
またはSiON/TaONの値が、1/15〜10/15
の範囲内にあるのが望ましい。この理由は、上記膜厚比
が1/15を下回った場合、TaON膜と発光層との反
応が抑えられず、輝度が低下するからである。一方、上
記膜厚比が10/15を超えた場合、絶縁層の比誘電率
εrの平均値が小さくなって、発光しきい値電圧Vthを
下げることができないからである。
The film thickness ratio of the SiO 2 film or the SiON film forming the unit layer to the TaON film is SiO 2 / TaON.
Or the value of SiON / TaON is 1/15 to 10/15
It is desirable to be within the range. The reason for this is that when the film thickness ratio is less than 1/15, the reaction between the TaON film and the light emitting layer cannot be suppressed, and the brightness decreases. On the other hand, if the film thickness ratio exceeds 10/15, the average value of the relative permittivity εr of the insulating layer becomes small and the light emission threshold voltage Vth cannot be lowered.

【0013】また、本発明者は、上記単位層の厚さを減
少させて300Å以下にした場合、図3に例示するよう
に、絶縁層全体の比誘電率εrの平均値が理論値よりも
大きくなることを発見した(なお、図3は、膜厚比SiO
N/TaONの値が1/5の場合を示している。)。した
がって、上記単位層の厚さを300Å以下に設定するこ
とによって、さらに発光しきい値電圧Vthを下げること
が可能となる。
Further, when the thickness of the unit layer is reduced to 300 Å or less, the inventor has found that the average value of the relative permittivity εr of the entire insulating layer is higher than the theoretical value, as illustrated in FIG. It was discovered that the film thickness increases (Fig. 3 shows the film thickness ratio SiO
The case where the value of N / TaON is 1/5 is shown. ). Therefore, the light emission threshold voltage Vth can be further reduced by setting the thickness of the unit layer to 300 Å or less.

【0014】また、第1の発明と同様の理由により、T
aON膜とSiO2膜またはSiON膜とからなる単位層を
複数重ねてなる積層膜の厚さを1000〜6000Åに
設定するのが望ましい。
For the same reason as in the first aspect of the invention, T
It is desirable to set the thickness of the laminated film formed by stacking a plurality of unit layers each including the aON film and the SiO 2 film or the SiON film to 1000 to 6000Å.

【0015】[0015]

【実施例】以下、この発明の薄膜EL素子を実施例によ
り詳細に説明する。
EXAMPLES The thin film EL device of the present invention will be described in detail below with reference to examples.

【0016】図1は、第1の発明の一実施例の薄膜EL
素子の断面を示している。この薄膜EL素子は、ガラス
基板1上に、発光層5と、この発光層5の両側に設けら
れた一対の電極層2,8と、電極層2,8と発光層5との
間に挟まれた絶縁層9,10を有している。上記絶縁層
9は、電極層2側に配されたTaON膜3と、発光層5
側に配されたSi34膜(またはSiON膜)4とからなっ
ている。一方、絶縁層10は、発光層5側に配されたS
i34膜(またはSiON膜)6と、電極層8側に配された
SiO2膜(またはAl23膜)7とからなっている。
FIG. 1 shows a thin film EL of one embodiment of the first invention.
The cross section of the element is shown. This thin film EL element is sandwiched between a light emitting layer 5, a pair of electrode layers 2 and 8 provided on both sides of the light emitting layer 5, and the electrode layers 2 and 8 and the light emitting layer 5 on a glass substrate 1. Insulating layers 9 and 10 are provided. The insulating layer 9 includes the TaON film 3 arranged on the electrode layer 2 side and the light emitting layer 5
It is composed of a Si 3 N 4 film (or a SiON film) 4 arranged on the side. On the other hand, the insulating layer 10 is an S layer disposed on the light emitting layer 5 side.
The i 3 N 4 film (or SiON film) 6 and the SiO 2 film (or Al 2 O 3 film) 7 arranged on the electrode layer 8 side are formed.

【0017】この薄膜EL素子は次のようにして作製す
る。
This thin film EL element is manufactured as follows.

【0018】まず、ガラス基板1上に、ITOからなる
透明電極群(電極層)2を形成する。その上に、高周波ス
パッタ法により、Ta25焼結ターゲットと、Ar,O2,
2,N2Oを混合してなるスパッタガスとを用いて、厚さ
3000ÅのTaON膜3を堆積し、続いて、Siターゲ
ットと、Ar,O2,N2,N2Oを混合してなるスパッタガ
スとを用いて、厚さ200ÅのSi34膜4を堆積す
る。次に、電子線蒸着法,CVD(化学気相成長)法また
はスパッタリング法により、厚さ8000Å程度のZn
S:Mnなどからなる発光層5を形成する。さらに、CV
D法またはスパッタリング法により、Si34膜6,Si
2膜7(絶縁層10)を形成する。絶縁層10の厚さは
1500Å程度とする。次に、真空中または不活性ガス
雰囲気中で、熱処理(600℃,1時間)を行う。最後
に、Al−Niなどからなる背面電極群(電極層)8を形成
する(作製完了)。
First, a transparent electrode group (electrode layer) 2 made of ITO is formed on a glass substrate 1. On top of that, a Ta 2 O 5 sintering target, Ar, O 2 ,
A TaON film 3 having a thickness of 3000 Å is deposited using a sputtering gas formed by mixing N 2 and N 2 O, and then a Si target is mixed with Ar, O 2 , N 2 and N 2 O. Then, a Si 3 N 4 film 4 having a thickness of 200 Å is deposited by using the sputtering gas. Next, Zn having a thickness of about 8000 Å is formed by electron beam evaporation, CVD (chemical vapor deposition) or sputtering.
A light emitting layer 5 made of S: Mn or the like is formed. Furthermore, CV
The Si 3 N 4 film 6, Si is formed by the D method or the sputtering method.
The O 2 film 7 (insulating layer 10) is formed. The thickness of the insulating layer 10 is about 1500 Å. Next, heat treatment (600 ° C., 1 hour) is performed in vacuum or in an inert gas atmosphere. Finally, a back electrode group (electrode layer) 8 made of Al-Ni or the like is formed (manufacturing is completed).

【0019】このようにして作製した薄膜EL素子は、
図4中に特性(a)で示すように、従来のもの(b),(c)に比
して、実際に発光特性を改善することができた。また、
絶縁破壊耐圧を高めることができた。さらに、通電時の
絶縁破壊による破壊孔も小さくなり、その発生数も減少
した。したがって、信頼性を改善することができた。
The thin film EL device manufactured in this way is
As shown by the characteristic (a) in FIG. 4, it was possible to actually improve the light emitting characteristic as compared with the conventional ones (b) and (c). Also,
The breakdown voltage could be increased. Furthermore, the breakdown holes due to dielectric breakdown during energization became smaller, and the number of occurrences also decreased. Therefore, the reliability could be improved.

【0020】図2は、第2の発明の一実施例の薄膜EL
素子の断面を示している。この薄膜EL素子は、図1に
示した薄膜EL素子と同様に、ガラス基板1上に、発光
層5と、この発光層5の両側に設けられた一対の電極層
2,8と、電極層2,8と発光層5との間に挟まれた絶縁
層19,10を有している(なお、同一構成部分は同一符
号で表している。)。上記絶縁層19は、TaON膜13
とSiO2膜(またはSiON膜)14とからなる単位層を
複数重ねて構成されている。一方、絶縁層10は、発光
層5側に配されたSi34膜(またはSiON膜)6と、電
極層8側に配されたSiO2膜(またはAl23膜)7とか
らなっている。
FIG. 2 shows a thin film EL of one embodiment of the second invention.
The cross section of the element is shown. This thin-film EL element is similar to the thin-film EL element shown in FIG. 1 in that a light-emitting layer 5, a pair of electrode layers 2 and 8 provided on both sides of the light-emitting layer 5, and an electrode layer are provided on a glass substrate 1. It has insulating layers 19 and 10 sandwiched between 2 and 8 and the light emitting layer 5 (note that the same components are denoted by the same reference numerals). The insulating layer 19 is the TaON film 13
SiO 2 film (or SiON film) stacked plurality of unit layers composed of 14. is constituted as. On the other hand, the insulating layer 10 is composed of the Si 3 N 4 film (or SiON film) 6 arranged on the light emitting layer 5 side and the SiO 2 film (or Al 2 O 3 film) 7 arranged on the electrode layer 8 side. Is becoming

【0021】この薄膜EL素子を作製する場合、まず、
ガラス基板1上に、ITOからなる透明電極群(電極層)
2を形成する。その上に、高周波スパッタ法により、T
a25焼結ターゲットと、Ar,O2,N2,N2Oを混合して
なるスパッタガスとを用いてTaON膜13を堆積し、
続いて、基板1を移動(回転)させて、Siターゲット
と、Ar,O2,N2,N2Oを混合してなるスパッタガスと
を用いてSiO2膜14を堆積する。これにより、単位層
を構成する。このとき、単位層の厚さは例えば100Å
とし、膜厚比SiO2/TaON=1/5に設定する。そ
して、この手順を30回繰り返して、厚さ3000Åの
絶縁層19を形成する。この後、図1に示した薄膜EL
素子の場合と同一の材料および条件によって、発光層5
と、絶縁層10と、背面電極群(電極層)8を形成する
(作製完了)。
When manufacturing this thin film EL element, first,
Transparent electrode group (electrode layer) made of ITO on the glass substrate 1
Form 2. In addition, by high frequency sputtering method, T
The TaON film 13 is deposited using an a 2 O 5 sintering target and a sputtering gas formed by mixing Ar, O 2 , N 2 , and N 2 O.
Then, the substrate 1 is moved (rotated), and the SiO 2 film 14 is deposited using the Si target and the sputtering gas formed by mixing Ar, O 2 , N 2 , and N 2 O. This constitutes a unit layer. At this time, the thickness of the unit layer is, for example, 100Å
And a film thickness ratio of SiO 2 / TaON = 1/5. Then, this procedure is repeated 30 times to form the insulating layer 19 having a thickness of 3000 Å. After this, the thin film EL shown in FIG.
According to the same material and conditions as in the case of the device, the light emitting layer 5
And an insulating layer 10 and a back electrode group (electrode layer) 8 are formed.
(Production completed).

【0022】この薄膜EL素子も、従来のものに比し
て、発光特性および信頼性を改善することができた。し
かし、次の素子の検討結果で述べるように、信頼性は改
良の余地があった。
This thin film EL element was also able to improve the light emitting characteristics and reliability as compared with the conventional one. However, there is room for improvement in reliability, as will be described in the next examination result of the device.

【0023】図6は、第2の発明の別の実施例の薄膜E
L素子を示している。この薄膜EL素子は、ガラス基板
1上に、発光層5と、この発光層5の両側に設けられた
一対の電極層2,8と、電極層2,8と発光層5との間に
挟まれた絶縁層20,10を有している。上記絶縁層2
0は、電極層2側に配され、TaON膜13とSiO2
(またはSiON膜)14とからなる単位層を複数重ねて
なる積層膜19と、発光層5側に配されたSi34膜(ま
たはSiON膜)15とからなっている。一方、絶縁層1
0は、発光層5側に配されたSi34膜(またはSiON
膜)6と、電極層8側に配されたSiO2膜(またはAl2
3膜)7とからなっている。
FIG. 6 shows a thin film E of another embodiment of the second invention.
The L element is shown. This thin film EL element is sandwiched between a light emitting layer 5, a pair of electrode layers 2 and 8 provided on both sides of the light emitting layer 5, and the electrode layers 2 and 8 and the light emitting layer 5 on a glass substrate 1. Insulating layers 20, 10 are provided. The insulating layer 2
0 is arranged on the side of the electrode layer 2 and has a TaON film 13 and a SiO 2 film.
(Or SiON film) 14 is formed by stacking a plurality of unit layers, and a Si 3 N 4 film (or SiON film) 15 disposed on the light emitting layer 5 side. On the other hand, the insulating layer 1
0 is the Si 3 N 4 film (or SiON) arranged on the light emitting layer 5 side.
Film 6 and a SiO 2 film (or Al 2 O) arranged on the electrode layer 8 side.
3 films) and 7.

【0024】この薄膜EL素子を作製する場合、まず、
ガラス基板1上に、ITOからなる透明電極群(電極層)
2を形成する。その上に、高周波スパッタ法により、T
a25焼結ターゲットと、Ar,O2,N2,N2Oを混合して
なるスパッタガスとを用いてTaON膜13を堆積し、
続いて、基板1を移動(回転)させて、Siターゲット
と、Ar,O2,N2,N2Oを混合してなるスパッタガスと
を用いてSiO2膜14を堆積する。これにより、単位層
を構成する。このとき、単位層の厚さは例えば100Å
とし、膜厚比SiO2/TaON=1/5に設定する。そ
して、この手順を30回繰り返して、厚さ3000Åの
絶縁層19を形成する。続いて、SiターゲットとAr,
2,N2,N2Oを混合してなるスパッタガスとを用いて
厚さ200ÅのSi34膜15を堆積する。この後、図
1に示した薄膜EL素子の場合と同一の材料および条件
によって、発光層5と、絶縁層10と、背面電極群(電
極層)8を形成する(作製完了)。
When manufacturing this thin film EL element, first,
Transparent electrode group (electrode layer) made of ITO on the glass substrate 1
Form 2. In addition, by high frequency sputtering method, T
The TaON film 13 is deposited using an a 2 O 5 sintering target and a sputtering gas formed by mixing Ar, O 2 , N 2 , and N 2 O.
Then, the substrate 1 is moved (rotated), and the SiO 2 film 14 is deposited using the Si target and the sputtering gas formed by mixing Ar, O 2 , N 2 , and N 2 O. This constitutes a unit layer. At this time, the thickness of the unit layer is, for example, 100Å
And a film thickness ratio of SiO 2 / TaON = 1/5. Then, this procedure is repeated 30 times to form the insulating layer 19 having a thickness of 3000 Å. Next, the Si target and Ar,
A Si 3 N 4 film 15 having a thickness of 200 Å is deposited by using a sputtering gas formed by mixing O 2 , N 2 and N 2 O. Thereafter, the light emitting layer 5, the insulating layer 10, and the back electrode group (electrode layer) 8 are formed by using the same materials and conditions as in the case of the thin film EL element shown in FIG. 1 (manufacturing completed).

【0025】本発明者は、上記Si34膜15の膜厚を
50Å,100Å,200Åと変化させて試料を作製し
た。そして、加速エージングを行って、しきい値電圧の
変化ΔVth,輝度の変化を調べたところ、図7に示すよ
うな結果が得られた。図7中、(f),(g),(h)はそれぞれ
Si34膜15の膜厚が50Å,100Å,200Åのと
きのΔVthを示し、(i),(j),(k)はそれぞれの輝度変化
率(変化ない状態を1とする)を示している。図から分か
るように、Si34膜15の膜厚が50Åのときは、発
光層5に対するTaON膜13の影響を抑えることがで
きず、このため、しきい値電圧の変化ΔVth,輝度の変
化率とも大きい。しかし、Si34膜15の膜厚が10
0Å以上のときは、TaON膜13の影響を抑えて、し
きい値電圧の変化ΔVth,輝度変化率を大幅に改善する
ことができた。したがって、信頼性を大幅に改善するこ
とができた。また、Si34膜15の膜厚が1000Å
を超えると発光しきい値電圧Vthが大きくなり過ぎる。
このため、Si34膜15の膜厚を100〜1000Å
に設定するのが望ましい。
The present inventor manufactured samples by changing the film thickness of the Si 3 N 4 film 15 to 50Å, 100Å, 200Å. Then, acceleration aging was performed to examine the change in threshold voltage ΔVth and the change in luminance, and the results shown in FIG. 7 were obtained. In FIG. 7, (f), (g), and (h) represent ΔVth when the film thickness of the Si 3 N 4 film 15 is 50Å, 100Å, and 200Å, respectively, and (i), (j), (k) Indicates the rate of change in each luminance (the unchanged state is 1). As can be seen from the figure, when the film thickness of the Si 3 N 4 film 15 is 50 Å, the influence of the TaON film 13 on the light emitting layer 5 cannot be suppressed, and therefore, the change of the threshold voltage ΔVth and the luminance The rate of change is large. However, if the Si 3 N 4 film 15 has a thickness of 10
At 0 Å or more, the influence of the TaON film 13 was suppressed, and the change ΔVth in threshold voltage and the rate of change in luminance could be significantly improved. Therefore, the reliability could be improved significantly. Further, the film thickness of the Si 3 N 4 film 15 is 1000Å
If it exceeds, the light emission threshold voltage Vth becomes too large.
Therefore, the film thickness of the Si 3 N 4 film 15 is 100 to 1000 Å
It is desirable to set to.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
薄膜EL素子は、少なくとも一方の電極層と発光層との
間に介在させた絶縁層を、上記電極層側に配されたTa
ON膜と、上記発光層側に配されたSi34膜またはSi
ON膜とで構成しているので、発光特性および信頼性を
向上させることができる。
As is apparent from the above, in the thin film EL element of the first invention, the insulating layer interposed between at least one of the electrode layers and the light emitting layer is a Ta layer arranged on the electrode layer side.
ON film and Si 3 N 4 film or Si arranged on the light emitting layer side
Since it is composed of an ON film, it is possible to improve the light emission characteristics and reliability.

【0027】また、第2の発明の薄膜EL素子は、少な
くとも一方の電極層と上記発光層との間に介在させた絶
縁層は、TaON膜と、SiO2膜またはSiON膜とから
なる単位層を複数重ねてなる積層膜を有しているので、
この積層膜を上記電極層側に配し、Taに対してバリア
として働くSi34膜またはSiON膜を発光層側に配す
ることによって、発光特性および信頼性を向上させるこ
とができる。
In the thin film EL element of the second invention, the insulating layer interposed between at least one of the electrode layers and the light emitting layer is a unit layer composed of a TaON film and a SiO 2 film or a SiON film. Since it has a laminated film formed by stacking a plurality of
By arranging this laminated film on the electrode layer side and arranging the Si 3 N 4 film or the SiON film acting as a barrier against Ta on the light emitting layer side, the light emitting characteristics and reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 第1の発明の一実施例の薄膜EL素子の断面
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a thin film EL element according to an embodiment of the first invention.

【図2】 第2の発明の一実施例の薄膜EL素子の断面
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a thin film EL element according to an example of the second invention.

【図3】 SiON膜とTaON膜とからなる単位層の厚
さと比誘電率εrとの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the thickness of a unit layer composed of a SiON film and a TaON film and the relative permittivity εr.

【図4】 薄膜EL素子の発光特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a light emission characteristic of a thin film EL element.

【図5】 薄膜EL素子を構成する絶縁層の総膜厚と発
光しきい値電圧Vthとの関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a total film thickness of an insulating layer forming a thin film EL element and a light emission threshold voltage Vth.

【図6】 第2の発明の別の実施例の薄膜EL素子の断
面を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a cross section of a thin film EL element of another embodiment of the second invention.

【図7】 薄膜EL素子のエージング結果を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an aging result of a thin film EL element.

【図8】 従来の薄膜EL素子の断面を示す図である。FIG. 8 is a view showing a cross section of a conventional thin film EL element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 透明電極
群 3,13 TaON膜 5 発光層 4,6,15 Si34膜 7 SiO2膜 8 背面電極群 9,10,20
絶縁層 14 SiO2膜 19 積層膜
1 Glass Substrate 2 Transparent Electrode Group 3,13 TaON Film 5 Light Emitting Layer 4,6,15 Si 3 N 4 Film 7 SiO 2 Film 8 Back Electrode Group 9, 10, 20
Insulating layer 14 SiO 2 film 19 Laminated film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光層と、この発光層を挟む一対の電極
層を有し、上記電極層のうち少なくとも一方の電極層と
上記発光層との間に絶縁層を介在させた薄膜EL素子に
おいて、 上記絶縁層は、上記電極層側に配されたTaON膜と、
上記発光層側に配されたSi34膜またはSiON膜とか
らなることを特徴とする薄膜EL素子。
1. A thin film EL device comprising a light emitting layer and a pair of electrode layers sandwiching the light emitting layer, wherein an insulating layer is interposed between at least one of the electrode layers and the light emitting layer. The insulating layer is a TaON film disposed on the electrode layer side,
A thin-film EL device comprising a Si 3 N 4 film or a SiON film arranged on the light emitting layer side.
【請求項2】 請求項1に記載の薄膜EL素子におい
て、 上記TaON膜の厚さが1000Å乃至6000Åであ
り、上記Si34膜またはSiON膜の厚さが100Å乃
至1000Åであることを特徴とする薄膜EL素子。
2. The thin film EL device according to claim 1, wherein the TaON film has a thickness of 1000Å to 6000Å, and the Si 3 N 4 film or the SiON film has a thickness of 100Å to 1000Å. Thin film EL device.
【請求項3】 発光層と、この発光層を挟む一対の電極
層を有し、上記電極層のうち少なくとも一方の電極層と
上記発光層との間に絶縁層を介在させた薄膜EL素子に
おいて、 上記絶縁層は、TaON膜と、SiO2膜またはSiON膜
とからなる単位層を複数重ねてなる積層膜を有すること
を特徴とする薄膜EL素子。
3. A thin film EL device comprising a light emitting layer and a pair of electrode layers sandwiching the light emitting layer, wherein an insulating layer is interposed between at least one of the electrode layers and the light emitting layer. The thin film EL element is characterized in that the insulating layer has a laminated film formed by stacking a plurality of unit layers each including a TaON film and a SiO 2 film or a SiON film.
【請求項4】 請求項3に記載の薄膜EL素子におい
て、 上記絶縁層は、上記積層膜を上記電極層側に有し、上記
発光層側にSi34膜またはSiON膜を有することを特
徴とする薄膜EL素子。
4. The thin film EL element according to claim 3, wherein the insulating layer has the laminated film on the electrode layer side, and has a Si 3 N 4 film or a SiON film on the light emitting layer side. Characteristic thin film EL device.
【請求項5】 請求項3または4に記載の薄膜EL素子
において、 上記単位層を構成するSiO2膜またはSiON膜と、Ta
ON膜との膜厚比SiO2/TaONまたはSiON/Ta
ONの値が、1/15乃至10/15の範囲内にあるこ
とを特徴とする薄膜EL素子。
5. The thin film EL element according to claim 3 or 4, wherein the unit layer comprises a SiO 2 film or a SiON film, and Ta.
Thickness ratio with ON film: SiO 2 / TaON or SiON / Ta
A thin film EL device having an ON value in the range of 1/15 to 10/15.
【請求項6】 請求項3乃至5のいずれかに記載の薄膜
EL素子において、上記単位層の厚さが300Å以下で
あることを特徴とする薄膜EL素子。
6. The thin film EL element according to claim 3, wherein the unit layer has a thickness of 300 Å or less.
【請求項7】 請求項3乃至6のいずれかに記載の薄膜
EL素子において、上記TaON膜とSiO2膜またはSi
ON膜とからなる単位層を複数重ねてなる積層膜の厚さ
が1000Å乃至6000Åであることを特徴とする薄
膜EL素子。
7. The thin film EL device according to claim 3, wherein the TaON film and the SiO 2 film or the Si film.
A thin film EL element, wherein a thickness of a laminated film formed by stacking a plurality of unit layers including an ON film is 1000Å to 6000Å.
【請求項8】 請求項4に記載の薄膜EL素子におい
て、上記Si4膜またはSiON膜の厚さが100Å
乃至1000Åであることを特徴とする薄膜EL素子。
8. The thin film EL device according to claim 4, wherein the Si 3 N 4 film or the SiON film has a thickness of 100Å.
A thin film EL device characterized by a thickness of 1000 to 1000 Å.
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