JPS6319076B2 - - Google Patents
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- JPS6319076B2 JPS6319076B2 JP57057502A JP5750282A JPS6319076B2 JP S6319076 B2 JPS6319076 B2 JP S6319076B2 JP 57057502 A JP57057502 A JP 57057502A JP 5750282 A JP5750282 A JP 5750282A JP S6319076 B2 JPS6319076 B2 JP S6319076B2
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- thin film
- sialon
- dielectric
- sputtering
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- Expired
Links
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電場発光をする薄膜発光素子（以下薄
膜EL素子という）に関するものである。
膜EL素子という）に関するものである。
交流電界の印加により発光する薄膜EL素子で
は、螢光体薄膜層の片面または両面に誘電体薄膜
層を設け、これを二つの電極層ではさむ構造で、
高輝度が得られている。誘電体薄膜層が一層の素
子は、構造が簡単で駆動電圧が低いという特徴を
もつている。誘電体薄膜層が二層の素子には、絶
縁破壊を起こしにくく、輝度が特に高いという特
徴がある。ここに用いる螢光体材料としては、活
性物質を添加したZnS，ZnSe，ZnF2等が知られ
ている。特にZnSを母体とし、Mnを発光中心と
して添加した素子では、最高3500〜5000cd／m2
の輝度が達成されている。ここに用いる誘電体材
料としては、Y2O3，SiO，Al2O3，Ta2O5等の酸
化物が代表的なものである。これらの酸化物を電
子ビーム蒸着法で作製すると、酸素欠陥を生じや
すいので、絶縁破壊しやすく、素子が不安定とな
る。また、スパツタリングにより作製する場合、
通常、酸素欠陥が生じないように、スパツタリン
グガス中に酸素を多量に混入させるため、高濃度
の酸素プラズマが発生する。そのためZnS等の螢
光体層の表面に損傷を与えて、螢光体層と誘電体
層が剥離しやすかつた。さらには、ITOやSnO2
といつた透明電極に作用し、その電気伝導度を上
げてしまうといつた欠点があつた。一方、誘電体
層にSi3N4に代表される窒化物を用いたEL素子が
提案されている。Si3N4の場合もスパツタリング
により膜が形成されているが、酸化物の場合と異
なり、高濃度の酸素プラズマの影響がないので、
ZnSとSi3N4との剥離や透明電極の電気伝導度の
低下がなく、かつ絶縁耐圧も高く、好ましい結果
が得られることが報告されている。しかしなが
ら、Si3N4の場合にはITO等の透明電極やAl等の
背面電極との密着力が悪く、これらの電極との間
で剥離しやすいという欠点があつた。この理由は
まだ明確にはされていないが、Si3N4と電極層と
の界面での相互拡散がおこなわれにくいためと考
えられる。
は、螢光体薄膜層の片面または両面に誘電体薄膜
層を設け、これを二つの電極層ではさむ構造で、
高輝度が得られている。誘電体薄膜層が一層の素
子は、構造が簡単で駆動電圧が低いという特徴を
もつている。誘電体薄膜層が二層の素子には、絶
縁破壊を起こしにくく、輝度が特に高いという特
徴がある。ここに用いる螢光体材料としては、活
性物質を添加したZnS，ZnSe，ZnF2等が知られ
ている。特にZnSを母体とし、Mnを発光中心と
して添加した素子では、最高3500〜5000cd／m2
の輝度が達成されている。ここに用いる誘電体材
料としては、Y2O3，SiO，Al2O3，Ta2O5等の酸
化物が代表的なものである。これらの酸化物を電
子ビーム蒸着法で作製すると、酸素欠陥を生じや
すいので、絶縁破壊しやすく、素子が不安定とな
る。また、スパツタリングにより作製する場合、
通常、酸素欠陥が生じないように、スパツタリン
グガス中に酸素を多量に混入させるため、高濃度
の酸素プラズマが発生する。そのためZnS等の螢
光体層の表面に損傷を与えて、螢光体層と誘電体
層が剥離しやすかつた。さらには、ITOやSnO2
といつた透明電極に作用し、その電気伝導度を上
げてしまうといつた欠点があつた。一方、誘電体
層にSi3N4に代表される窒化物を用いたEL素子が
提案されている。Si3N4の場合もスパツタリング
により膜が形成されているが、酸化物の場合と異
なり、高濃度の酸素プラズマの影響がないので、
ZnSとSi3N4との剥離や透明電極の電気伝導度の
低下がなく、かつ絶縁耐圧も高く、好ましい結果
が得られることが報告されている。しかしなが
ら、Si3N4の場合にはITO等の透明電極やAl等の
背面電極との密着力が悪く、これらの電極との間
で剥離しやすいという欠点があつた。この理由は
まだ明確にはされていないが、Si3N4と電極層と
の界面での相互拡散がおこなわれにくいためと考
えられる。
本発明は以上の点を鑑みてなされたものであつ
て、誘電体層にSi3N4―AlN―Al2O3―SiO2から
なる系の化合物（以下「サイアロン」と称す）を
用いることにより、薄膜層間での剥離がなく、か
つ絶縁耐圧が高い安定なEL素子を実現すること
ができたものである。
て、誘電体層にSi3N4―AlN―Al2O3―SiO2から
なる系の化合物（以下「サイアロン」と称す）を
用いることにより、薄膜層間での剥離がなく、か
つ絶縁耐圧が高い安定なEL素子を実現すること
ができたものである。
サイアロンは、高温でも安定で機械的強度が高
い材料であつて、耐熱材料として盛んに研究が進
められている。これはSi3N4―AlN―Al2O3―
SiO2からなる系の化合物でSi，Al，Ｎ，Ｏの４
元素で構成される。この系においてはＸ，Ｏ，
β，15R，2H等多くの化合物相が存在する。代
表的な相はβ相で、β―Si3N4において、Si，Ｎ
の一部をそれぞれAl，Ｏで置換した材料である。
い材料であつて、耐熱材料として盛んに研究が進
められている。これはSi3N4―AlN―Al2O3―
SiO2からなる系の化合物でSi，Al，Ｎ，Ｏの４
元素で構成される。この系においてはＸ，Ｏ，
β，15R，2H等多くの化合物相が存在する。代
表的な相はβ相で、β―Si3N4において、Si，Ｎ
の一部をそれぞれAl，Ｏで置換した材料である。
サイアロンの薄膜は、この系が高融点物質で構
成されているために、Ｘ線的には非品質となる。
この薄膜は、耐熱性が高いので、螢光体層の安定
化に必要な熱処理に全く影響を受けない。また
AlとＯを成分として含んでいるため、EL素子の
代表的背面電極であるAl膜との密着力が十分に
大きい。
成されているために、Ｘ線的には非品質となる。
この薄膜は、耐熱性が高いので、螢光体層の安定
化に必要な熱処理に全く影響を受けない。また
AlとＯを成分として含んでいるため、EL素子の
代表的背面電極であるAl膜との密着力が十分に
大きい。
サイアロン薄膜はRFスパツタリング法により
作製できる。ターゲツトには、サイアロンそのも
のを用いてもよいし、Al2O3とSi3N4やSiO2と
AlNの粉末を混合したものを用いてもよい。ス
パツタリングガスはAr単独かArとN2の混合ガス
でよい。この場合、O2を導入しないので、高濃
度の酸素プラズマが発生しない。したがつて、第
１に、螢光体層を損傷しないので、螢光体層とサ
イアロン薄膜間で剥離が起こらない。第２に、
ITO等の透明電極を損傷しないので、透明電極の
電導度が下らない。また、サイアロン薄膜は陰イ
オン欠陥ができにくいので絶縁耐圧が高く、
5MV／cm以上のものが容易に得られる。
作製できる。ターゲツトには、サイアロンそのも
のを用いてもよいし、Al2O3とSi3N4やSiO2と
AlNの粉末を混合したものを用いてもよい。ス
パツタリングガスはAr単独かArとN2の混合ガス
でよい。この場合、O2を導入しないので、高濃
度の酸素プラズマが発生しない。したがつて、第
１に、螢光体層を損傷しないので、螢光体層とサ
イアロン薄膜間で剥離が起こらない。第２に、
ITO等の透明電極を損傷しないので、透明電極の
電導度が下らない。また、サイアロン薄膜は陰イ
オン欠陥ができにくいので絶縁耐圧が高く、
5MV／cm以上のものが容易に得られる。
次に本発明素子の一実施例について述べる。
図に示すように、ガラス基板１上にITO薄膜か
らなる透明電極２をRFスパツタリング法により
厚さ150nmに形成した。この透明電極２の抵抗は
20Ω／口であつた。Si3N4粉末とAl2O3粉末を重量
比で６：４の割合で混合した粉末をターゲツトに
して、RFスパツタリング法により、サイアロン
薄膜３を透明電極２上に厚さ200nm形成した。ス
パツタリングガスは、Arが2.5Pa，N2が0.5Paで
ある。サイアロン膜形成後も透明電極２の抵抗に
変化は認められなかつた。さらにZnS：Mn薄膜
４を電子ビーム蒸着法により形成した。膜厚は
500nmである。ついで、サイアロン薄膜５をサイ
アロン薄膜３と同じ手法で厚さ200nm形成した。
ZnS：Mn薄膜４とサイアロン薄膜３，５間の剥
離は全く見られなかつた。最後に背面電極として
Al薄膜６を厚さ150nm蒸着法により形成し、素
子を完成した。Al薄膜６とサイアロン薄膜５と
の間の剥離も全くなく、両者間の密着は良好であ
つた。
らなる透明電極２をRFスパツタリング法により
厚さ150nmに形成した。この透明電極２の抵抗は
20Ω／口であつた。Si3N4粉末とAl2O3粉末を重量
比で６：４の割合で混合した粉末をターゲツトに
して、RFスパツタリング法により、サイアロン
薄膜３を透明電極２上に厚さ200nm形成した。ス
パツタリングガスは、Arが2.5Pa，N2が0.5Paで
ある。サイアロン膜形成後も透明電極２の抵抗に
変化は認められなかつた。さらにZnS：Mn薄膜
４を電子ビーム蒸着法により形成した。膜厚は
500nmである。ついで、サイアロン薄膜５をサイ
アロン薄膜３と同じ手法で厚さ200nm形成した。
ZnS：Mn薄膜４とサイアロン薄膜３，５間の剥
離は全く見られなかつた。最後に背面電極として
Al薄膜６を厚さ150nm蒸着法により形成し、素
子を完成した。Al薄膜６とサイアロン薄膜５と
の間の剥離も全くなく、両者間の密着は良好であ
つた。
こうして作製されたEL素子は、5KHzの正弦波
交流電圧180Vrmsで駆動して約3000cd／m2の輝
度を得た。長時間駆動しても膜間での剥離等は全
くみられなかつた。
交流電圧180Vrmsで駆動して約3000cd／m2の輝
度を得た。長時間駆動しても膜間での剥離等は全
くみられなかつた。
以上述べたように、本発明の薄膜発光素子は、
サイアロン薄膜を誘電体層として用いることによ
り、薄膜間での剥離がなく、安定なものである。
サイアロン薄膜を誘電体層として用いることによ
り、薄膜間での剥離がなく、安定なものである。
図は本発明にかかる薄膜発光素子の一実施例の
断面図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３，５…
…Si3N4―AlN―Al2O3―SiO2系化合物薄膜、４
……ZnS：Mn薄膜、６……Al電極。
断面図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３，５…
…Si3N4―AlN―Al2O3―SiO2系化合物薄膜、４
……ZnS：Mn薄膜、６……Al電極。
Claims (1)
- １ 螢光体薄膜層と、その少なくとも一方の主面
側に配置された誘電体薄膜層と、少なくとも一方
が光透過性である二つの電極層とを有し、前記誘
電体薄膜層がSi3N4―AlN―Al2O3―SiO2系の化
合物で形成されてい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 |
|---|---|---|---|
| JP57057502A JPS58175294A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 薄膜発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57057502A JPS58175294A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 薄膜発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58175294A JPS58175294A (ja) | 1983-10-14 |
| JPS6319076B2 true JPS6319076B2 (ja) | 1988-04-21 |
Family
ID=13057494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57057502A Granted JPS58175294A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 薄膜発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58175294A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622496A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-08 | ホ−ヤ株式会社 | 薄膜ｅｌ素子 |
| JPH04237994A (ja) * | 1991-01-18 | 1992-08-26 | Kenwood Corp | 薄膜ｅｌ素子の構造 |
-
1982
- 1982-04-06 JP JP57057502A patent/JPS58175294A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58175294A (ja) | 1983-10-14 |
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