JPH06295787A - 薄膜発光素子 - Google Patents
薄膜発光素子Info
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- JPH06295787A JPH06295787A JP5077263A JP7726393A JPH06295787A JP H06295787 A JPH06295787 A JP H06295787A JP 5077263 A JP5077263 A JP 5077263A JP 7726393 A JP7726393 A JP 7726393A JP H06295787 A JPH06295787 A JP H06295787A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】経済性と信頼性に優れる薄膜発光素子を得る。
【構成】ソーダガラスである透明基板１１上に透明電極
１２と第一の絶縁層１３と発光層１４と第二の絶縁層１
５と背面電極１６を順次積層する。この際第一の絶縁層
１３と第二の絶縁層１５は酸化タンタルTa2O5 をスパッ
タで成膜して温度４００ないし５００℃で熱処理して用
いる。
１２と第一の絶縁層１３と発光層１４と第二の絶縁層１
５と背面電極１６を順次積層する。この際第一の絶縁層
１３と第二の絶縁層１５は酸化タンタルTa2O5 をスパッ
タで成膜して温度４００ないし５００℃で熱処理して用
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜発光素子の透明基
板と絶縁層に係り、特に発光輝度に優れる薄膜発光素子
の絶縁層に関する。
板と絶縁層に係り、特に発光輝度に優れる薄膜発光素子
の絶縁層に関する。
【０００２】
【従来の技術】Mnを発光中心とする蛍光体である発光層
の両面を絶縁層を介して透明電極(ITO) と背面電極で挟
んだ二重絶縁型の薄膜エレクトロルミネセントディスプ
レイ（以下薄膜発光素子と称する）は、高輝度発光，高
解像度，大容量表示化が可能であることから、薄型表示
用のディスプレイパネルとして注目されている。
の両面を絶縁層を介して透明電極(ITO) と背面電極で挟
んだ二重絶縁型の薄膜エレクトロルミネセントディスプ
レイ（以下薄膜発光素子と称する）は、高輝度発光，高
解像度，大容量表示化が可能であることから、薄型表示
用のディスプレイパネルとして注目されている。
【０００３】図３は従来の二重絶縁型の薄膜発光素子を
示す断面図である。透明基板であるガラス基板１１上に
インジウムスズ酸化物ITO からなる透明電極１２、その
上にアルミナAl2O3 ，シリカSiO2または窒化シリコンSi
3N4 等からなる第一の絶縁層１３、発光層１４、第一の
絶縁層と同様の材料からなる第二の絶縁層１５、Alから
なる背面電極１６から薄膜発光素子が構成される。
示す断面図である。透明基板であるガラス基板１１上に
インジウムスズ酸化物ITO からなる透明電極１２、その
上にアルミナAl2O3 ，シリカSiO2または窒化シリコンSi
3N4 等からなる第一の絶縁層１３、発光層１４、第一の
絶縁層と同様の材料からなる第二の絶縁層１５、Alから
なる背面電極１６から薄膜発光素子が構成される。
【０００４】この様な薄膜発光素子の発光層は硫化亜鉛
ＺｎＳ膜を母材として、その中に発光中心として少量の
ＭｎやＴｂＯＦを添加した材料で構成される。薄膜発光
素子は、実用的な輝度（60Hzで200cd/m2以上) を得るた
めにシリカSiO2／窒化シリコンSi3N4 を絶縁層とし、発
光層中の発光中心を最適濃度( 硫化亜鉛ZnS に対しマン
ガンMn0.4 〜0.6wt% ) に維持してスパッタや電子ビー
ム蒸着法で発光層を成膜し、次いで５５０℃以上の高い
温度で熱処理して発光層の結晶性の改善を行うとともに
発光中心の分散性を高めていた。従って特公昭６３−１
９９９９号公報や特公昭６３−１６８７８号公報に開示
されているように薄膜発光素子は熱処理温度を５５０℃
以上に設定するとともにガラス歪み点６００℃以上で体
積抵抗率１０6 Ω・ｃｍ以上の高価な低アルカリガラス
を基板に用いて製造していた。
ＺｎＳ膜を母材として、その中に発光中心として少量の
ＭｎやＴｂＯＦを添加した材料で構成される。薄膜発光
素子は、実用的な輝度（60Hzで200cd/m2以上) を得るた
めにシリカSiO2／窒化シリコンSi3N4 を絶縁層とし、発
光層中の発光中心を最適濃度( 硫化亜鉛ZnS に対しマン
ガンMn0.4 〜0.6wt% ) に維持してスパッタや電子ビー
ム蒸着法で発光層を成膜し、次いで５５０℃以上の高い
温度で熱処理して発光層の結晶性の改善を行うとともに
発光中心の分散性を高めていた。従って特公昭６３−１
９９９９号公報や特公昭６３−１６８７８号公報に開示
されているように薄膜発光素子は熱処理温度を５５０℃
以上に設定するとともにガラス歪み点６００℃以上で体
積抵抗率１０6 Ω・ｃｍ以上の高価な低アルカリガラス
を基板に用いて製造していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の薄膜発光素子においては透明基板の低アルカリ
ガラスは絶縁層に用いられるアルミナAl2O3 や発光層の
硫化亜鉛ZnS に比較して熱膨張率が小さく、しばしば剥
離の問題を生じており、またこの低アルカリガラスは高
価であるために安価な薄膜発光素子を製造することがで
きないという問題があった。
な従来の薄膜発光素子においては透明基板の低アルカリ
ガラスは絶縁層に用いられるアルミナAl2O3 や発光層の
硫化亜鉛ZnS に比較して熱膨張率が小さく、しばしば剥
離の問題を生じており、またこの低アルカリガラスは高
価であるために安価な薄膜発光素子を製造することがで
きないという問題があった。
【０００６】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は、熱処理温度を低くしても高い発光輝度が得られる
ようにして経済性と信頼性に優れる薄膜発光素子を提供
することにある。
的は、熱処理温度を低くしても高い発光輝度が得られる
ようにして経済性と信頼性に優れる薄膜発光素子を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者は上記の目的を達
成するために鋭意研究した結果、酸化タンタルTa2O5を
スパッタで成膜し、４００ないし５００℃の低い温度で
熱処理したときに、酸化タンタルTa2O5 の誘電特性が良
好となることを見いだしこの知見に基づいて本発明をな
すに至った。
成するために鋭意研究した結果、酸化タンタルTa2O5を
スパッタで成膜し、４００ないし５００℃の低い温度で
熱処理したときに、酸化タンタルTa2O5 の誘電特性が良
好となることを見いだしこの知見に基づいて本発明をな
すに至った。
【０００８】上述の目的はこの発明によれば無機薄膜発
光素子であって、（１）透明基板と、（２）透明電極
と、（３）第一の絶縁層と、（４）発光層と、（５）第
二の絶縁層と、（６）背面電極とを包含し、透明基板は
素子の支持体で、ソーダガラスよりなり、透明電極と背
面電極の間には交流電場が印加され、発光層は第一の絶
縁層および第二の絶縁層との界面からの電子エネルギに
より励起して発光し、第一の絶縁層と第二の絶縁層は、
スパッタにより形成された酸化タンタルTa2O5 膜であ
り、第一の絶縁層と第二の絶縁層のうち少なくとも一方
が温度４００ないし５００℃で熱処理され、透明基板上
に順次透明電極、第一の絶縁層、発光層、第二の絶縁
層、背面電極が積層されてなるとするとことにより達成
される。
光素子であって、（１）透明基板と、（２）透明電極
と、（３）第一の絶縁層と、（４）発光層と、（５）第
二の絶縁層と、（６）背面電極とを包含し、透明基板は
素子の支持体で、ソーダガラスよりなり、透明電極と背
面電極の間には交流電場が印加され、発光層は第一の絶
縁層および第二の絶縁層との界面からの電子エネルギに
より励起して発光し、第一の絶縁層と第二の絶縁層は、
スパッタにより形成された酸化タンタルTa2O5 膜であ
り、第一の絶縁層と第二の絶縁層のうち少なくとも一方
が温度４００ないし５００℃で熱処理され、透明基板上
に順次透明電極、第一の絶縁層、発光層、第二の絶縁
層、背面電極が積層されてなるとするとことにより達成
される。
【０００９】
【作用】スパッタされた酸化タンタルを４００ないし５
００℃で熱処理すると酸化タンタルの物性が変化して交
流印加時に酸化タンタル内部に電荷が蓄積するようにな
る。
００℃で熱処理すると酸化タンタルの物性が変化して交
流印加時に酸化タンタル内部に電荷が蓄積するようにな
る。
【００１０】
【実施例】図３に示すように透明基板１１の上に透明電
極１２、第一の絶縁層１３、発光層１４、第二の絶縁層
１５、背面電極１６を順次積層して薄膜発光素子を作製
した。表１と表２にこの発明の実施例に係る薄膜発光素
子につき第一の絶縁層，発光層，第二の絶縁層に関する
素子構造が比較例とともに示される（素子構造３，４，
５，６が実施例、素子構造１，２，７が比較例）。括弧
内の数値は膜厚ｎｍを示す。
極１２、第一の絶縁層１３、発光層１４、第二の絶縁層
１５、背面電極１６を順次積層して薄膜発光素子を作製
した。表１と表２にこの発明の実施例に係る薄膜発光素
子につき第一の絶縁層，発光層，第二の絶縁層に関する
素子構造が比較例とともに示される（素子構造３，４，
５，６が実施例、素子構造１，２，７が比較例）。括弧
内の数値は膜厚ｎｍを示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】第一の絶縁層１３と第二の絶縁層１５は単
層または二層の層構成であり、実施例に係る素子構造
３，４，５，６は第一の絶縁層と第二の絶縁層に酸化タ
ンタルを有する。また第一の絶縁層の酸化タンタルTa2O
5 はインジウムスズ酸化物ITOの電気抵抗を増大させな
いためにインジウムスズ酸化物ITO との間にアルミナAl
2O3 等の介在層を設けることができる。。さらに第二の
絶縁層の酸化タンタルTa 2O5 と背面電極との間には耐圧
性を高めるためにアルミナAl2O3 等の介在層を設けるこ
とができる。これら介在層は本発明に係る４００ないし
５００℃の熱処理により誘電特性が変化しないし、薄膜
発光素子の輝度特性にも影響を与えない。
層または二層の層構成であり、実施例に係る素子構造
３，４，５，６は第一の絶縁層と第二の絶縁層に酸化タ
ンタルを有する。また第一の絶縁層の酸化タンタルTa2O
5 はインジウムスズ酸化物ITOの電気抵抗を増大させな
いためにインジウムスズ酸化物ITO との間にアルミナAl
2O3 等の介在層を設けることができる。。さらに第二の
絶縁層の酸化タンタルTa 2O5 と背面電極との間には耐圧
性を高めるためにアルミナAl2O3 等の介在層を設けるこ
とができる。これら介在層は本発明に係る４００ないし
５００℃の熱処理により誘電特性が変化しないし、薄膜
発光素子の輝度特性にも影響を与えない。
【００１４】発光層１４は０．５重量％のマンガンＭｎ
で賦活された硫化亜鉛ＺｎＳである。発光層としては上
述の他、母材として硫化カルシウムCaS ，硫化ストロン
チウムSrS を用い、賦活剤としてにフッ化テルビウムTb
F3，フッ化サマリウムSmF3，フッ化ツリウムTmF3などを
用いることもできる。透明基板１１はソーダガラスであ
り、透明電極１２はインジウム酸化スズITOである。背
面電極１６はＡｌである。透明電極１２、第一の絶縁層
１３、発光層１４、第二の絶縁層１５、背面電極１６は
いずれもスパッタ法により成膜圧力０．６Ｐａのもとで
室温にて成膜した。前記素子構造１ないし７は熱処理条
件につき、（ａ）素子構造１ないし素子構造７は熱処理
を行わないもの、（ｂ）素子構造１ないし素子構造５は
第一の絶縁層を成膜したあと５００℃で熱処理して他層
を積層したもの（発光層と第二の絶縁層は熱処理されな
い）および（ｃ）発光層を成膜したあとに５００℃で熱
処理をして引き続き他層を積層したもの（第一の絶縁層
と発光層が熱処理され第二の絶縁層は熱処理されな
い）、そして素子構造１，５，６，７は（ｄ）第二の絶
縁層成膜後に５００℃で熱処理を施したもの（第一の絶
縁層と発光層と第二の絶縁層の全部が熱処理される）の
４種類を調製し、それぞれ薄膜発光素子の発光輝度特性
Ｌ60を調べた。結果が表３と表４に示される。
で賦活された硫化亜鉛ＺｎＳである。発光層としては上
述の他、母材として硫化カルシウムCaS ，硫化ストロン
チウムSrS を用い、賦活剤としてにフッ化テルビウムTb
F3，フッ化サマリウムSmF3，フッ化ツリウムTmF3などを
用いることもできる。透明基板１１はソーダガラスであ
り、透明電極１２はインジウム酸化スズITOである。背
面電極１６はＡｌである。透明電極１２、第一の絶縁層
１３、発光層１４、第二の絶縁層１５、背面電極１６は
いずれもスパッタ法により成膜圧力０．６Ｐａのもとで
室温にて成膜した。前記素子構造１ないし７は熱処理条
件につき、（ａ）素子構造１ないし素子構造７は熱処理
を行わないもの、（ｂ）素子構造１ないし素子構造５は
第一の絶縁層を成膜したあと５００℃で熱処理して他層
を積層したもの（発光層と第二の絶縁層は熱処理されな
い）および（ｃ）発光層を成膜したあとに５００℃で熱
処理をして引き続き他層を積層したもの（第一の絶縁層
と発光層が熱処理され第二の絶縁層は熱処理されな
い）、そして素子構造１，５，６，７は（ｄ）第二の絶
縁層成膜後に５００℃で熱処理を施したもの（第一の絶
縁層と発光層と第二の絶縁層の全部が熱処理される）の
４種類を調製し、それぞれ薄膜発光素子の発光輝度特性
Ｌ60を調べた。結果が表３と表４に示される。
【００１５】図１はこの発明の実施例に係る薄膜発光素
子の輝度−電圧特性を示す線図である。薄膜発光素子と
しては素子構造５で発光層成膜後に熱処理したものを代
表的に示す。透明電極と背面電極の間に６０Ｈｚでパル
ス幅５０μｓの交流電圧が印加される。交流電圧を０Ｖ
より次第に大きくしていくと、１３２Ｖにおいて発光が
開始し急激に輝度が立ち上がり、やがて輝度は飽和値に
達する。発光開始電圧に６０Ｖ加えた電圧での輝度を素
子の発光輝度Ｌ60と定義すると、素子の発光輝度Ｌ60と
して２３２ｃｄ／ｍ2 が得られる。
子の輝度−電圧特性を示す線図である。薄膜発光素子と
しては素子構造５で発光層成膜後に熱処理したものを代
表的に示す。透明電極と背面電極の間に６０Ｈｚでパル
ス幅５０μｓの交流電圧が印加される。交流電圧を０Ｖ
より次第に大きくしていくと、１３２Ｖにおいて発光が
開始し急激に輝度が立ち上がり、やがて輝度は飽和値に
達する。発光開始電圧に６０Ｖ加えた電圧での輝度を素
子の発光輝度Ｌ60と定義すると、素子の発光輝度Ｌ60と
して２３２ｃｄ／ｍ2 が得られる。
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】表３から（ａ）の熱処理を施さない薄膜発
光素子はいずれも特性が悪い。（ｂ）の第一の絶縁層を
成膜した後に熱処理を施した薄膜発光素子については、
この発明の実施例に係る素子構造３ないし素子構造５の
発光輝度Ｌ60が高い。比較例に係る素子構造１と素子構
造２の発光輝度Ｌ60は低い。（ｃ）の発光層成膜後に熱
処理した薄膜発光素子については、（ｂ）の第一の絶縁
層を成膜した後に熱処理を施した薄膜発光素子と発光輝
度Ｌ60の差がない（標準偏差は１２である）。これは発
光層の熱処理が温度５００℃では効果のないことを示
す。
光素子はいずれも特性が悪い。（ｂ）の第一の絶縁層を
成膜した後に熱処理を施した薄膜発光素子については、
この発明の実施例に係る素子構造３ないし素子構造５の
発光輝度Ｌ60が高い。比較例に係る素子構造１と素子構
造２の発光輝度Ｌ60は低い。（ｃ）の発光層成膜後に熱
処理した薄膜発光素子については、（ｂ）の第一の絶縁
層を成膜した後に熱処理を施した薄膜発光素子と発光輝
度Ｌ60の差がない（標準偏差は１２である）。これは発
光層の熱処理が温度５００℃では効果のないことを示
す。
【００１９】表４から（ａ）の熱処理を施さない薄膜発
光素子についてはいずれも特性が悪いのは前記と同様で
ある。（ｄ）の第二の絶縁層成膜後に熱処理した薄膜発
光素子についてはこの発明の実施例に係る素子構造５な
いし素子構造６の発光輝度Ｌ 60が高い。比較例に係る素
子構造１と素子構造７の発光輝度Ｌ60は低いことがわか
る。素子構造７は第一の絶縁層のみに酸化タンタルTa2O
5 が含まれ第二の絶縁層には含まれないため発光輝度Ｌ
60が若干低い。
光素子についてはいずれも特性が悪いのは前記と同様で
ある。（ｄ）の第二の絶縁層成膜後に熱処理した薄膜発
光素子についてはこの発明の実施例に係る素子構造５な
いし素子構造６の発光輝度Ｌ 60が高い。比較例に係る素
子構造１と素子構造７の発光輝度Ｌ60は低いことがわか
る。素子構造７は第一の絶縁層のみに酸化タンタルTa2O
5 が含まれ第二の絶縁層には含まれないため発光輝度Ｌ
60が若干低い。
【００２０】上述の薄膜発光素子においては発光層はス
パッタで成膜した硫化亜鉛ZnS を用いているがそれに限
定されるものではなく、電子ビーム蒸着法で形成した薄
膜発光素子についても同様に適用できる。スパッタや電
子ビーム蒸着法で成膜した発光層は一般に膜質が悪く発
光輝度を高めるためには温度５５０℃以上で熱処理すこ
とが必要であるが、このような膜質の悪い発光層であっ
ても酸化タンタルTa2O 5 を熱処理して絶縁層を形成する
本発明の薄膜発光素子においては発光層を熱処理するこ
となく良好な発光輝度Ｌ60を得ることができる。
パッタで成膜した硫化亜鉛ZnS を用いているがそれに限
定されるものではなく、電子ビーム蒸着法で形成した薄
膜発光素子についても同様に適用できる。スパッタや電
子ビーム蒸着法で成膜した発光層は一般に膜質が悪く発
光輝度を高めるためには温度５５０℃以上で熱処理すこ
とが必要であるが、このような膜質の悪い発光層であっ
ても酸化タンタルTa2O 5 を熱処理して絶縁層を形成する
本発明の薄膜発光素子においては発光層を熱処理するこ
となく良好な発光輝度Ｌ60を得ることができる。
【００２１】素子構造３ないし素子構造５につき第一の
絶縁層成膜後に熱処理した薄膜発光素子の発光輝度Ｌ60
と素子構造５，素子構造６につき第二の絶縁層成膜後に
熱処理した薄膜発光素子の発光輝度Ｌ60とを比較すると
両者は実験誤差（±６％）の範囲内で一致し、第一の絶
縁層のみが熱処理されたものと、第一の絶縁層と第二の
絶縁層の両方が熱処理されたものの間で発光輝度Ｌ60に
差がない。従って熱処理は第一の絶縁層と第二の絶縁層
の少なくとも一方に施こされればよいことがわかる。
絶縁層成膜後に熱処理した薄膜発光素子の発光輝度Ｌ60
と素子構造５，素子構造６につき第二の絶縁層成膜後に
熱処理した薄膜発光素子の発光輝度Ｌ60とを比較すると
両者は実験誤差（±６％）の範囲内で一致し、第一の絶
縁層のみが熱処理されたものと、第一の絶縁層と第二の
絶縁層の両方が熱処理されたものの間で発光輝度Ｌ60に
差がない。従って熱処理は第一の絶縁層と第二の絶縁層
の少なくとも一方に施こされればよいことがわかる。
【００２２】表５に薄膜発光素子に対する熱処理温度の
影響を示す。薄膜発光素子は素子構造５であり、発光層
形成後に熱処理したものである。温度４００ないし５５
０℃の範囲が素子の発光輝度Ｌ60を高める。最適温度は
４５０℃である。６００℃で熱処理した素子の発光輝度
Ｌ60が低いのは、酸化タンタルTa2O5 絶縁層の誘電特性
が６００℃で大きく低下するためであると考えられる。
熱処理温度４５０℃は熱歪み点５５０℃のソーダガラス
を反りや寸法変化の点で１５インチクラスまで基板に適
用することを可能にする。ソーダガラスを用いると、薄
膜発光素子を安価に製造できる上に第二の絶縁層形成後
の熱処理による薄膜発光素子の剥離の問題をなくすこと
ができる。
影響を示す。薄膜発光素子は素子構造５であり、発光層
形成後に熱処理したものである。温度４００ないし５５
０℃の範囲が素子の発光輝度Ｌ60を高める。最適温度は
４５０℃である。６００℃で熱処理した素子の発光輝度
Ｌ60が低いのは、酸化タンタルTa2O5 絶縁層の誘電特性
が６００℃で大きく低下するためであると考えられる。
熱処理温度４５０℃は熱歪み点５５０℃のソーダガラス
を反りや寸法変化の点で１５インチクラスまで基板に適
用することを可能にする。ソーダガラスを用いると、薄
膜発光素子を安価に製造できる上に第二の絶縁層形成後
の熱処理による薄膜発光素子の剥離の問題をなくすこと
ができる。
【００２３】
【表５】
【００２４】発光層をスパッタで形成する場合において
は薄膜発光素子の製造を一貫して行うことができ、発光
特性に悪影響を及ぼす不純物の導入がなくなり、密着性
も向上し信頼性が高い。図２はこの発明の実施例に係る
薄膜発光素子の発光輝度Ｌ60と加速試験時間との関係を
示す線図である。薄膜発光素子は素子構造５を用い発光
層形成後５００℃で熱処理した。３０倍の加速試験とな
っており、本薄膜発光素子は約３０万ｈの経時的安定性
を示す。
は薄膜発光素子の製造を一貫して行うことができ、発光
特性に悪影響を及ぼす不純物の導入がなくなり、密着性
も向上し信頼性が高い。図２はこの発明の実施例に係る
薄膜発光素子の発光輝度Ｌ60と加速試験時間との関係を
示す線図である。薄膜発光素子は素子構造５を用い発光
層形成後５００℃で熱処理した。３０倍の加速試験とな
っており、本薄膜発光素子は約３０万ｈの経時的安定性
を示す。
【００２５】表６に酸化タンタルTa2O5 膜の熱処理によ
る誘電特性（誘電率とＴａｎδ）の変化（６０Ｈｚ）を
アルミナAl2O3 の特性と共に示す。酸化タンタルTa2O5
とアルミナAl2O3 はともにスパッタで調製し５００℃で
１ｈ熱処理したものである。ソーダガラス上のインジウ
ムスズ酸化物ITO と蒸着により形成したＡｌ電極の間に
酸化タンタルTa2O5 ，アルミナAl2O3 または両者を挟ん
で評価用絶縁層構造としている。括弧内は膜厚である。
アルミナAl2O3 は熱処理により誘電特性が変化しないこ
とがわかる。表示しないがシリカSiO2についても同様で
ある。
る誘電特性（誘電率とＴａｎδ）の変化（６０Ｈｚ）を
アルミナAl2O3 の特性と共に示す。酸化タンタルTa2O5
とアルミナAl2O3 はともにスパッタで調製し５００℃で
１ｈ熱処理したものである。ソーダガラス上のインジウ
ムスズ酸化物ITO と蒸着により形成したＡｌ電極の間に
酸化タンタルTa2O5 ，アルミナAl2O3 または両者を挟ん
で評価用絶縁層構造としている。括弧内は膜厚である。
アルミナAl2O3 は熱処理により誘電特性が変化しないこ
とがわかる。表示しないがシリカSiO2についても同様で
ある。
【００２６】絶縁層はコンデンサと抵抗の等価並列回路
で表示され、本発明の酸化タンタルTa2O5 絶縁層の場合
もその不均一性に基づいて吸収電流（緩和時間が約１ｍ
ｓ）が流れる。薄膜発光素子に交流を印加したときの発
光はパルスの反転時であり、前記吸収電流が関与するが
６０Ｈｚ測定の場合はパルス幅は充分長いため上記吸収
電流は誘電特性の測定には影響を与えない。しかし１Ｍ
Ｈｚ測定の場合はパルス幅は上記緩和時間より短くなる
ため、誘電特性の測定にこの吸収電流が関与する。
で表示され、本発明の酸化タンタルTa2O5 絶縁層の場合
もその不均一性に基づいて吸収電流（緩和時間が約１ｍ
ｓ）が流れる。薄膜発光素子に交流を印加したときの発
光はパルスの反転時であり、前記吸収電流が関与するが
６０Ｈｚ測定の場合はパルス幅は充分長いため上記吸収
電流は誘電特性の測定には影響を与えない。しかし１Ｍ
Ｈｚ測定の場合はパルス幅は上記緩和時間より短くなる
ため、誘電特性の測定にこの吸収電流が関与する。
【００２７】表７に酸化タンタルTa2O5 膜の熱処理によ
る誘電特性（誘電率εr とＴａｎδ）の変化（１ＭＨ
ｚ）をアルミナAl2O3 の特性と共に示す。評価用絶縁層
構造は前記と同様である。１ＭＨｚの測定においては酸
化タンタルTa2O5 膜は熱処理により誘電率とＴａｎδが
大きく変化する。これは膜質が変化したことを意味して
おり、特にＴａｎδの増大は酸化タンタルTa2O5 内部に
おいて吸収電流による電荷（電子）の蓄積が起こったこ
とを示し、このために発光層に注入される電子が増大し
て発光輝度Ｌ60の向上をもたらしたものである。
る誘電特性（誘電率εr とＴａｎδ）の変化（１ＭＨ
ｚ）をアルミナAl2O3 の特性と共に示す。評価用絶縁層
構造は前記と同様である。１ＭＨｚの測定においては酸
化タンタルTa2O5 膜は熱処理により誘電率とＴａｎδが
大きく変化する。これは膜質が変化したことを意味して
おり、特にＴａｎδの増大は酸化タンタルTa2O5 内部に
おいて吸収電流による電荷（電子）の蓄積が起こったこ
とを示し、このために発光層に注入される電子が増大し
て発光輝度Ｌ60の向上をもたらしたものである。
【００２８】酸化タンタルTa2O5 膜は一般に絶縁破壊モ
ードが伝播型であるために自己回復型の複合絶縁層とし
て用いられる。さらに酸化タンタルTa2O5 膜はインジウ
ムスズ酸化物ITO と接して用いられる場合に熱処理によ
りインジウムスズ酸化物ITOの電気抵抗を増大させるこ
とがある。この場合にはインジウムスズ酸化物ITO と酸
化タンタルTa2O5 膜の間にアルミナAl2O3 やシリカSiO2
の絶縁層を酸素フリーでスパッタにより形成する。
ードが伝播型であるために自己回復型の複合絶縁層とし
て用いられる。さらに酸化タンタルTa2O5 膜はインジウ
ムスズ酸化物ITO と接して用いられる場合に熱処理によ
りインジウムスズ酸化物ITOの電気抵抗を増大させるこ
とがある。この場合にはインジウムスズ酸化物ITO と酸
化タンタルTa2O5 膜の間にアルミナAl2O3 やシリカSiO2
の絶縁層を酸素フリーでスパッタにより形成する。
【００２９】
【表６】
【００３０】
【表７】
【００３１】表８に各種の絶縁膜構造につき絶縁膜形成
前のＩＴＯの電気抵抗を１としたときの熱処理前後の電
気抵抗の変化率を示す。表８の試料Ｂに示す絶縁膜は酸
素フリーでアルミナAl2O3 膜をインジウムスズ酸化物IT
O と酸化タンタルTa2O5 膜の間に形成したものであるが
電気抵抗は１．１倍で変化がないことがわかる。同様に
して試料Ｄに示す絶縁膜はＯ2 ／Ａｒ雰囲気でスパッタ
してアルミナAl2O3 膜をインジウムスズ酸化物ITO と酸
化タンタルTa2O5 膜の間に形成したものであるが電気抵
抗が３．１倍に増大することがわかる。
前のＩＴＯの電気抵抗を１としたときの熱処理前後の電
気抵抗の変化率を示す。表８の試料Ｂに示す絶縁膜は酸
素フリーでアルミナAl2O3 膜をインジウムスズ酸化物IT
O と酸化タンタルTa2O5 膜の間に形成したものであるが
電気抵抗は１．１倍で変化がないことがわかる。同様に
して試料Ｄに示す絶縁膜はＯ2 ／Ａｒ雰囲気でスパッタ
してアルミナAl2O3 膜をインジウムスズ酸化物ITO と酸
化タンタルTa2O5 膜の間に形成したものであるが電気抵
抗が３．１倍に増大することがわかる。
【００３２】第二の絶縁層形成後に熱処理すると、発光
層である硫化亜鉛ZnS と酸化タンタルTa2O5 とは熱膨張
率を異にするため発光層と酸化タンタルTa2O5 との間で
剥離が発生することがある。この場合においても酸化タ
ンタルTa2O5 と発光層の間に発光層と熱膨張率の近いア
ルミナAl2O3 膜を５０ｎｍ以上の膜厚で形成すると密着
性を高めることができるので、アルミナAl2O3 膜を形成
することが好ましい。
層である硫化亜鉛ZnS と酸化タンタルTa2O5 とは熱膨張
率を異にするため発光層と酸化タンタルTa2O5 との間で
剥離が発生することがある。この場合においても酸化タ
ンタルTa2O5 と発光層の間に発光層と熱膨張率の近いア
ルミナAl2O3 膜を５０ｎｍ以上の膜厚で形成すると密着
性を高めることができるので、アルミナAl2O3 膜を形成
することが好ましい。
【００３３】
【表８】
【００３４】
【発明の効果】この発明によれば無機薄膜発光素子であ
って、（１）透明基板と、（２）透明電極と、（３）第
一の絶縁層と、（４）発光層と、（５）第二の絶縁層
と、（６）背面電極とを包含し、透明基板は素子の支持
体で、ソーダガラスよりなり、透明電極と背面電極の間
には交流電場が印加され、発光層は第一の絶縁層および
第二の絶縁層との界面からの電子エネルギにより励起し
て発光し、第一の絶縁層と第二の絶縁層は、スパッタに
より形成された酸化タンタルTa2O5 膜であり、第一の絶
縁層と第二の絶縁層のうち少なくとも一方が温度４００
ないし５００℃で熱処理され、透明基板上に順次透明電
極、第一の絶縁層、発光層、第二の絶縁層、背面電極が
積層されてなるとするので、スパッタされた酸化タンタ
ルを４００ないし５００℃で熱処理すると酸化タンタル
の誘電特性であるＴａｎδの増大が示すように交流印加
時に酸化タンタル内部に電荷の蓄積が起こり、発光層へ
の電荷の注入が増大して薄膜発光素子の発光輝度特性が
向上する。また基板であるソーダガラスは熱処理による
薄膜発光素子の剥離をなくして薄膜発光素子の信頼性を
高める上に安価な素子の生産を可能にする。このように
して経済性と特性と信頼性に優れる薄膜発光素子が得ら
れる。
って、（１）透明基板と、（２）透明電極と、（３）第
一の絶縁層と、（４）発光層と、（５）第二の絶縁層
と、（６）背面電極とを包含し、透明基板は素子の支持
体で、ソーダガラスよりなり、透明電極と背面電極の間
には交流電場が印加され、発光層は第一の絶縁層および
第二の絶縁層との界面からの電子エネルギにより励起し
て発光し、第一の絶縁層と第二の絶縁層は、スパッタに
より形成された酸化タンタルTa2O5 膜であり、第一の絶
縁層と第二の絶縁層のうち少なくとも一方が温度４００
ないし５００℃で熱処理され、透明基板上に順次透明電
極、第一の絶縁層、発光層、第二の絶縁層、背面電極が
積層されてなるとするので、スパッタされた酸化タンタ
ルを４００ないし５００℃で熱処理すると酸化タンタル
の誘電特性であるＴａｎδの増大が示すように交流印加
時に酸化タンタル内部に電荷の蓄積が起こり、発光層へ
の電荷の注入が増大して薄膜発光素子の発光輝度特性が
向上する。また基板であるソーダガラスは熱処理による
薄膜発光素子の剥離をなくして薄膜発光素子の信頼性を
高める上に安価な素子の生産を可能にする。このように
して経済性と特性と信頼性に優れる薄膜発光素子が得ら
れる。
【図１】この発明の実施例に係る薄膜発光素子の輝度−
電圧特性を示す線図
電圧特性を示す線図
【図２】この発明の実施例に係る薄膜発光素子の発光輝
度Ｌ60と加速試験時間との関係を示す線図
度Ｌ60と加速試験時間との関係を示す線図
【図３】従来の二重絶縁型の薄膜発光素子を示す断面図
１１ 透明基板 １２ 透明電極 １３ 第一の絶縁層 １４ 発光層 １５ 第二の絶縁層 １６ 背面電極
Claims (9)
- 【請求項１】無機薄膜発光素子であって、 （１）透明基板と、 （２）透明電極と、 （３）第一の絶縁層と、 （４）発光層と、 （５）第二の絶縁層と、 （６）背面電極とを包含し、 透明基板は素子の支持体で、ソーダガラスよりなり、 透明電極と背面電極の間には交流電場が印加され、 発光層は第一の絶縁層および第二の絶縁層との界面から
の電子により励起して発光し、 第一の絶縁層と第二の絶縁層は、スパッタにより形成さ
れた酸化タンタルTa2O 5 膜であり、第一の絶縁層と第二
の絶縁層のうち少なくとも一方が温度４００ないし５０
０℃で熱処理され、 透明基板上に順次透明電極、第一の絶縁層、発光層、第
二の絶縁層、背面電極が積層されてなることを特徴とす
る薄膜発光素子。 - 【請求項２】請求項１記載の薄膜発光素子において、透
明電極はインジウムスズ酸化物ITO であることを特徴と
する薄膜発光素子。 - 【請求項３】請求項２記載の薄膜発光素子において、透
明電極と第一の絶縁層の間に酸素フリーのスパッタによ
り形成されたアルミナAl2O3 絶縁層またはシリカSiO2絶
縁層を形成してなることを特徴とする薄膜発光素子。 - 【請求項４】請求項１記載の薄膜発光素子において、発
光層はマンガンＭｎで賦活された硫化亜鉛ＺｎＳである
ことを特徴とする薄膜発光素子。 - 【請求項５】請求項４記載の薄膜発光素子において、発
光層と第一の絶縁層の間に酸素フリーのスパッタにより
形成されたアルミナAl2O3 絶縁層を形成してなることを
特徴とする薄膜発光素子。 - 【請求項６】請求項４記載の薄膜発光素子において、発
光層と第二の絶縁層の間に酸素フリーのスパッタにより
形成されたアルミナAl2O3 絶縁層を形成してなることを
特徴とする薄膜発光素子。 - 【請求項７】請求項１記載の薄膜発光素子において、第
一の絶縁層と第二の絶縁層の膜厚は３００ないし５００
ｎｍの範囲にあることを特徴とする薄膜発光素子。 - 【請求項８】請求項１記載の薄膜発光素子において、発
光層はスパッタで成膜してなることを特徴とする薄膜発
光素子。 - 【請求項９】請求項１記載の薄膜発光素子において、発
光層は電子ビーム蒸着で成膜してなることを特徴とする
薄膜発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5077263A JPH06295787A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 薄膜発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5077263A JPH06295787A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 薄膜発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06295787A true JPH06295787A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=13628963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5077263A Pending JPH06295787A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 薄膜発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06295787A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014206745A (ja) * | 2001-11-30 | 2014-10-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置及び乗物 |
-
1993
- 1993-04-05 JP JP5077263A patent/JPH06295787A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014206745A (ja) * | 2001-11-30 | 2014-10-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置及び乗物 |
| JP2016027408A (ja) * | 2001-11-30 | 2016-02-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 乗物 |
| US9493119B2 (en) | 2001-11-30 | 2016-11-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Vehicle, display device and manufacturing method for a semiconductor device |
| US10325940B2 (en) | 2001-11-30 | 2019-06-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Vehicle, display device and manufacturing method for a semiconductor device |
| US10629637B2 (en) | 2001-11-30 | 2020-04-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Vehicle, display device and manufacturing method for a semiconductor device |
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