JPS6321786A - Manufacture of thin film electroluminescence device - Google Patents

Manufacture of thin film electroluminescence device

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Publication number
JPS6321786A
JPS6321786A JP61165402A JP16540286A JPS6321786A JP S6321786 A JPS6321786 A JP S6321786A JP 61165402 A JP61165402 A JP 61165402A JP 16540286 A JP16540286 A JP 16540286A JP S6321786 A JPS6321786 A JP S6321786A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
insulating layer
tantalum oxide
manufacturing
torr
Prior art date
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Pending
Application number
JP61165402A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
隆之 岡本
大岩 恒美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
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Publication of JPS6321786A publication Critical patent/JPS6321786A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 この発明はディスプレイ装置などに用いられる薄膜形エ
レクトロルミネッセンス(以下、ELという)素子の製
造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a thin film electroluminescent (hereinafter referred to as EL) element used in display devices and the like.

〔従来の技術] この種の薄膜形EL素子は、少なくとも一方が透明であ
りかつ通常どちらか一方がパターン化された一対の電極
間に、発光体層とこれに隣接する絶縁層とを介在させた
構造を有している。なお、上記の絶縁層は発光体層の片
面側にのみ設けられる場合(卓絶縁構造)と両面側に設
けられる場合(二重絶縁構造)とがあり、また上記発光
体層は一層に限らず絶縁層を介して二層以上に積層され
ることもある。このようなEL素子の駆動は、−対の電
極間に発光体層の発光開始電圧以上の交流電界を印加し
て発光させ、その発光色を透明電極側の基板表面に表出
させることにより、所定のパターン表示を行わせるもの
である。
[Prior Art] This type of thin film EL device has a light emitter layer and an adjacent insulating layer interposed between a pair of electrodes, at least one of which is transparent and usually one of which is patterned. It has a similar structure. The above insulating layer may be provided only on one side of the light emitting layer (table insulation structure) or on both sides (double insulating structure), and the above light emitting layer is not limited to one layer. Two or more layers may be stacked with an insulating layer in between. Such an EL element is driven by applying an alternating current electric field higher than the light emission starting voltage of the light emitter layer between the negative pair of electrodes to cause the element to emit light, and by causing the emitted light color to appear on the surface of the substrate on the transparent electrode side. This is to display a predetermined pattern.

ところで、上記の如きEL素子の絶縁層としては、その
絶縁耐圧の大きいものであることが望まれるほか、素子
に印加された電圧が発光体層と絶縁層とにこれらの静電
容量に反比例して分圧されることから、発光体層に有効
に電圧を印加するために、また素子全体にかかる電圧を
低減するためにも、比誘電率が大きくてかつ誘電損失の
小さい誘電特性に非常にすぐれたものであることが望ま
れる。
By the way, it is desirable that the insulating layer of the above-mentioned EL element has a high dielectric strength voltage, and also that the voltage applied to the element is inversely proportional to the capacitance of the luminescent layer and the insulating layer. Therefore, in order to effectively apply voltage to the light emitter layer and to reduce the voltage applied to the entire device, it is necessary to use dielectric properties that have a high relative dielectric constant and low dielectric loss. It is hoped that it will be of excellent quality.

このような要求特性を比較的満たしつる絶縁層として、
特に電子ビーム蒸着やスパッタ法によって形成される酸
化イツトリウム、窒化シリコンなどの薄膜からなる従来
公知の絶縁層に比し誘電特性にすぐれたものとして、高
周波スパッタにて形成された酸化タンタル薄膜が提案さ
れている(特開昭57−172692号公報、特開昭5
8−71590号公報)。
As an insulating layer that relatively satisfies these required characteristics,
In particular, tantalum oxide thin films formed by high-frequency sputtering have been proposed as having superior dielectric properties compared to conventional insulating layers made of thin films of yttrium oxide, silicon nitride, etc. formed by electron beam evaporation or sputtering. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 172692/1983,
8-71590).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかるに、上記提案に係る酸化タンタル薄膜を絶縁層と
した従来の薄膜形EL素子は、上記薄膜が既述のとおり
誘電特性にすぐれていることにより、発光開始電圧が低
くなるなどの利点を有するものの、この発光開始電圧と
素子の破壊がおこる破壊電圧との差、つまりマージンが
小さく、このため印加電圧を大きくして発光輝度を高め
ようとする際の最大輝度が低くなり、また素子の駆動に
際しての印加電圧の設定に難があり使用上の不利をさけ
られなかった。
However, although the conventional thin film EL device using the tantalum oxide thin film proposed above as an insulating layer has advantages such as a low emission starting voltage due to the excellent dielectric properties of the thin film as described above, , the difference between the emission start voltage and the breakdown voltage at which the element breaks down, that is, the margin, is small, so when trying to increase the applied voltage to increase the emission brightness, the maximum brightness will be low, and when driving the element. There were difficulties in setting the applied voltage, and disadvantages in use could not be avoided.

したがって、この発明は、上記提案に係る酸化タンタル
薄膜を絶縁層とした薄膜形EL素子の上述の利点を損な
うことなく、発光開始電圧と破壊電圧との差であるマー
ジンを大きくして、最大輝度を高めるとともに、素子の
駆動を容易にすることを目的としている。
Therefore, the present invention increases the margin, which is the difference between the light emission starting voltage and the breakdown voltage, without impairing the above-mentioned advantages of the thin film EL element using the tantalum oxide thin film as an insulating layer according to the above proposal. The purpose is to increase the efficiency of the device and to facilitate the driving of the device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、まず前記提案の酸化タンタル薄膜は高周波ス
パッタにて形成されたものであるため、つまりこのスパ
ッタは低真空度下でのプラズマによるガス中堆積のため
、ガス分子の薄膜中への混入などが生じて酸化タンタル
(Ta205)としての誘電特性が期待どおりのものと
なりに(いうえに、薄膜形成面がプラズマにばく露され
ることから、この形成面となる電極や発光体層の表面が
プラズマによって悪影響を受けやすくなり、これらのこ
とが複雑にからみあって、素子としての破壊電圧の低下
をもたらし、マージンが小さくなってしまうものである
ことを究明した。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors found that the tantalum oxide thin film proposed above was formed by high-frequency sputtering, that is, this sputtering was performed using plasma under a low vacuum. Due to the deposition in the gas, gas molecules are mixed into the thin film, and the dielectric properties of tantalum oxide (Ta205) are not as expected (in addition, the surface on which the thin film is formed is exposed to plasma). As a result, the surfaces of the electrodes and light emitter layer, which are the formation surfaces, are easily affected by plasma, and these factors interact in a complex manner, leading to a decrease in the breakdown voltage of the device and a narrowing of the margin. It was determined that this is the case.

そこで、上記の如き問題が生じるおそれのない薄膜形成
手段につきさらに検討を加えた結果、前記提案の高周波
スパッタの代わりに特定のイオンビームスパッタにて酸
化タンタル薄膜を形成するようにしてみたところ、この
薄膜を絶縁層とした薄膜形EL素子は発光開始電圧が低
いとともに破壊電圧が高くなり、したがってマージンが
増大して最大輝度の向上および駆動の容易化に大きく寄
与させつるものであることを知った。
Therefore, as a result of further investigation into a thin film forming method that would not cause the above-mentioned problems, we decided to form a tantalum oxide thin film using a specific ion beam sputtering method instead of the high-frequency sputtering proposed above. I learned that thin-film EL elements with a thin film as an insulating layer have a low emission start voltage and a high breakdown voltage, which increases the margin and greatly contributes to improving maximum brightness and facilitating drive. .

この発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであ
り、その要旨とするところは、少なくとも一方が透明で
ある一対の電極間に発光体層とこれに隣接する酸化タン
タル薄膜からなる絶縁層とを介在させた構造の薄膜形E
L素子の製造法において、絶縁層としての酸化タンタル
薄膜の形成を、金属タンタルまたは酸化タンタルをター
ゲットとし、かつ薄膜形成面に酸素ガスを直接またはイ
オン化して吹き付けるようにしたイオンビームスパッタ
にて行うことを特徴とする薄膜形EL素子の製造法にあ
る。
This invention was completed based on the above findings, and the gist thereof is to provide an insulating layer consisting of a light emitting layer and an adjacent tantalum oxide thin film between a pair of electrodes, at least one of which is transparent. Thin film type E with a structure in which
In the manufacturing method of the L element, a tantalum oxide thin film as an insulating layer is formed by ion beam sputtering using tantalum metal or tantalum oxide as a target and spraying oxygen gas directly or ionized onto the thin film formation surface. A method of manufacturing a thin film EL element is provided.

[発明の構成・作用〕 を 以下、この発明を図面優参考にして詳しく説明する。第
1図はこの発明の方法にて製造された薄膜形EL素子の
一例を示すものである。
[Structure and operation of the invention] will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a thin film type EL device manufactured by the method of the present invention.

図中、1はガラス板などからなる透明基板、2は厚みが
1,000〜3,0OOA程度のIn2O3−5nO□
薄膜つまりITO薄膜などからなる透明電極、3はAl
薄膜やtTol膜などからなる厚みが500〜3,0O
OX程度の背面電極で、表示パターンに応じた形状にパ
ターン化されている。
In the figure, 1 is a transparent substrate made of a glass plate, etc., and 2 is In2O3-5nO□ with a thickness of about 1,000 to 3,000A.
Transparent electrode made of thin film, such as ITO thin film, 3 is Al
Thickness of thin film or tTol film etc. is 500~3.0O
The back electrode is about OX and is patterned into a shape that corresponds to the display pattern.

4は硫化亜鉛(ZnS)からなる母体中に少量の希土類
フッ化物やマンガンなどの発光付活剤を含有させたもの
、たとえばZnS :TbF3(緑色発光)、Zn S
 : SmF3 (赤色発光)、ZnS:Mn(黄橙色
発光)、ZnS:TmF3(青色発光)、ZnS:Pr
F3(白色発光)、Zn S : Dy F3f:黄色
発光)などからなる厚みが5,000〜1o、oOoi
程度の発光体層である。
4 contains a small amount of luminescence activator such as rare earth fluoride or manganese in a matrix made of zinc sulfide (ZnS), such as ZnS:TbF3 (green luminescence), ZnS
: SmF3 (red light emission), ZnS:Mn (yellow-orange light emission), ZnS:TmF3 (blue light emission), ZnS:Pr
The thickness is 5,000 to 1o, oOoi, consisting of F3 (white light emission), ZnS: Dy F3f: yellow light emission), etc.
It is a light emitter layer of about

5.6は上記発光体層4の表面および背面に隣接する厚
みが2,000〜5,000λ程度の酸化タンタル薄膜
からなる絶縁層で、背面側の絶縁層6は発光体層4の側
面にも延出されて、これと表面側の絶縁層5とによって
発光体層4を外部雰囲気から完全にしゃ断する構成とな
っている。
Reference numeral 5.6 denotes an insulating layer made of tantalum oxide thin film with a thickness of about 2,000 to 5,000λ adjacent to the front and rear surfaces of the luminescent layer 4; The light-emitting layer 4 is also extended from the outside atmosphere, and the light-emitting layer 4 is completely isolated from the external atmosphere by this and the insulating layer 5 on the front side.

このように構成される薄膜形EL素子における上記透明
電極2、絶縁層5、発光体層4、絶縁層6および背面電
極3は、透明基板1に対して上記の順に形成されるもの
であって、このうち透明電極2、発光体層4および背面
電極3はそれぞれに適した薄膜形成手段、たとえば電子
ビーム蒸着法、高周波スパッタ法、抵抗加熱法などによ
って形成されるが、これらの形成法については従来と特
に異なるところはない。
The transparent electrode 2, insulating layer 5, light emitter layer 4, insulating layer 6, and back electrode 3 in the thin film EL element configured in this manner are formed on the transparent substrate 1 in the above order. Of these, the transparent electrode 2, the light emitting layer 4, and the back electrode 3 are formed by a thin film forming method suitable for each, such as electron beam evaporation, high frequency sputtering, and resistance heating. There is nothing particularly different from the conventional one.

一方、絶縁層5,6の形成は、たとえば第2図に示すよ
うなスパッタ装置を用いたこの発明に特有のイオンビー
ムスパッタにて行われる。すなわち、まず上記装置にお
ける真空槽7内にターゲット8と薄膜形成を行うへき複
合基板9をセットする。
On the other hand, the insulating layers 5 and 6 are formed by ion beam sputtering, which is unique to the present invention, using a sputtering apparatus as shown in FIG. 2, for example. That is, first, a target 8 and a composite substrate 9 on which a thin film is to be formed are set in a vacuum chamber 7 in the above-mentioned apparatus.

上記のターゲット8としてはTa205からなる酸化タ
ンタルが用いられるが、場合により金属タンタルを用い
てもよい。また、複合基板9の薄膜形成面IQは、絶縁
層5の形成にあっては透明基板1と透明電極2とからな
る複合基板9の上記電極2の背面であり、絶縁層6の形
成にあっては透明基板1と透明電極2と絶縁層5と発光
体層4とからなる複合基板9の上記発光体層4の背面(
と前記した延出部に対応する側面など)である。
Tantalum oxide made of Ta205 is used as the target 8, but tantalum metal may be used depending on the case. Further, the thin film forming surface IQ of the composite substrate 9 is the back surface of the electrode 2 of the composite substrate 9 consisting of the transparent substrate 1 and the transparent electrode 2 when forming the insulating layer 5, and is the back side of the electrode 2 when forming the insulating layer 6. The back side of the luminescent layer 4 of the composite substrate 9 consisting of the transparent substrate 1, the transparent electrode 2, the insulating layer 5, and the luminescent layer 4 (
and the side surface corresponding to the above-mentioned extension part, etc.).

つぎに、上記装置におけるイオン発生室11内にアルゴ
ンガスなどの不活性ガスPiを導入弁12より導入して
イオン化し、これを加速、収束して真空槽7内にビーム
状にして取り入れ、ターゲット8に衝突させる。このと
き、ビーム状に加速。
Next, an inert gas Pi such as argon gas is introduced into the ion generation chamber 11 of the above device through the introduction valve 12 to ionize it, accelerate and converge it, and take it into the vacuum chamber 7 in the form of a beam to target the target. Collision with 8. At this time, it accelerates like a beam.

収束されたイオンを電子発生装置13によって中性化し
たのちにターゲット8に衝突させるようにすると、複合
基板9への薄膜形成速度が著しく速くなるため、このよ
うな付加的手段を採用するのが望ましい。このように中
性化したのちに衝突させる方法を以下特にニュートラル
ビームスバッタと称することにするが、この明細書にい
うイオンビームスパッタには上記ニュートラルビームス
バッタも当然包含されるものである。
If the focused ions are made to collide with the target 8 after being neutralized by the electron generator 13, the rate of thin film formation on the composite substrate 9 will be significantly increased, so it is recommended to adopt such an additional means. desirable. The method of collision after neutralization will hereinafter be particularly referred to as neutral beam sputtering, but the ion beam sputtering referred to in this specification naturally includes the above-mentioned neutral beam sputtering.

上記衝突によって発生したスパッタ原子は、加熱器14
によって通常200〜400°Cl加熱された複合基板
9の薄膜形成面10に到達し、導入弁15よりガス路1
6を介して上記形成面10に吹き付けられる酸素ガスP
oによって酸化されながら、Ta205またはこれに近
い酸化物組成の状態となって上記形成面10に析出付着
する。これにより、絶縁層5または6としての酸化タン
タル薄膜が前記範囲の所定厚みに形成される。
The sputtered atoms generated by the collision are transferred to the heater 14
The gas reaches the thin film forming surface 10 of the composite substrate 9 which is usually heated by 200 to 400° C.Cl.
Oxygen gas P is blown onto the formation surface 10 through 6.
While being oxidized by Ta205 or an oxide composition close to Ta205, it is deposited on the formation surface 10. As a result, the tantalum oxide thin film as the insulating layer 5 or 6 is formed to a predetermined thickness within the above range.

なお、上記薄膜形成面10に吹き付けられる酸素ガスP
oは、誘電特性の良好な酸化タンタル薄膜を形成する上
で必要不可欠なものであるが、酸素ガスをそのまま分子
状態で吹き付ける代わりに第2図に示すサイドイオンガ
ン17によってイオン化したのちに吹き付けるようにし
てもよい。このイオン化状態での吹き付けによると、得
られるEL素子の発光開始電圧が低下するなどのより望
ましい結果が得られる。
Note that the oxygen gas P blown onto the thin film forming surface 10
o is indispensable in forming a tantalum oxide thin film with good dielectric properties, but instead of spraying oxygen gas directly in its molecular state, it is ionized by the side ion gun 17 shown in Fig. 2 and then sprayed. You can. By spraying in this ionized state, more desirable results such as a reduction in the emission start voltage of the resulting EL element can be obtained.

このようなスパッタ操作において、導入弁12゜15で
の不活性ガスPiおよび酸素ガスPoの導入量、ひいて
は排ガスPioの排出量にて調整される真空槽7内の真
空度としては、一般に1O−4Torr以下の高真空度
とされる。前記提案の高周波スパッタでは10〜10 
 Torrの低真空度とする必要があるのに対し、上記
の如く高真空度とすることができるために、形成される
酸化タンクル薄膜中へのガス分子の混入が抑制されて誘
電特性の向上に寄与させることができる。しかも、プラ
ズマに基板がさらされることがないから、薄膜形成面1
0が透明電極2または発光体層4である場合のこれら表
面へのプラズマによる悪影響がない0 このために、上記方法にて形成される酸化タンタル薄膜
を絶縁層5,6としたこの発明に係る薄膜形EL素子は
、発光開始電圧が低5゛とともに破壊電圧が高くなり、
それだけマージンが増大して最大輝度の向上を図れ、ま
た駆動に際して許容電圧の範囲が大きくなるため取り扱
いが容易となるという利点が得られる。
In such a sputtering operation, the degree of vacuum in the vacuum chamber 7 is generally adjusted to 1O- It is assumed that the degree of vacuum is 4 Torr or less. In the proposed high frequency sputtering, 10 to 10
While it is necessary to have a low vacuum of Torr, since it is possible to have a high vacuum as mentioned above, the incorporation of gas molecules into the formed oxide tank thin film is suppressed and the dielectric properties are improved. can contribute. Moreover, since the substrate is not exposed to plasma, the thin film forming surface 1
When 0 is the transparent electrode 2 or the light emitting layer 4, there is no adverse effect of plasma on the surfaces thereof.For this reason, according to the present invention, the insulating layers 5 and 6 are made of tantalum oxide thin films formed by the above method. Thin-film EL elements have a low emission starting voltage of 5° and a high breakdown voltage.
The advantage is that the margin increases accordingly and the maximum brightness can be improved, and the range of allowable voltage during driving becomes wider, making handling easier.

そして、このような効果をより良く発現させるために、
前記スパッタ操作において、薄膜形成面10に直接また
はイオン化して吹き付ける酸素ガスPoの分圧穴と薄膜
形成速度CB)との比〔(イ)/β)〕を適正範囲に設
定するのがよい。すなわち、上記分圧穴としては一般に
I XIO”Torr 〜3XIQ’Torrの範囲、
薄膜形成速度Q3)は通常30〜100人/分の範囲で
選ばれるが、その際囚/β)が1×10〜5X10  
Torr/A/分となるように設定することにより、破
壊電圧を高めてマージンを大きくするという効果が顕著
に発現される。
In order to better express these effects,
In the sputtering operation, the ratio [(a)/β)] between the partial pressure hole of the oxygen gas Po, which is sprayed directly or ionized to the thin film forming surface 10 and the thin film forming speed CB), is preferably set within an appropriate range. That is, the partial pressure hole is generally in the range of IXIO''Torr to 3XIQ'Torr,
The thin film formation rate Q3) is usually selected in the range of 30 to 100 people/min, but in this case, the film formation rate Q3) is 1×10 to 5×10
By setting the voltage to Torr/A/min, the effect of increasing the breakdown voltage and increasing the margin is significantly exhibited.

また、上記の比[(A)/(B)]は、酸素ガガスoを
そのまま分子状態で吹き付けるかあるいはイオン化した
のちに吹き付けるかによって多少相違する。
Further, the above ratio [(A)/(B)] differs somewhat depending on whether the oxygen gas o is sprayed in its molecular state as it is or whether it is sprayed after being ionized.

分子状態で吹き付ける場合は、上記の比が5×10 〜
5X10  Torr/A/分の範囲、特に好適には5
X10 〜3X10  Torr/A/分の範囲となる
ようにするのがよい。一方、イオン化して吹き付ける場
合には、■×10〜5xlOTorr/A/分の範囲で
、特に好適には2×10〜3X10′To r r/ 
X 7分の範囲となるようにするのがよい。
When spraying in the molecular state, the above ratio is 5 × 10 ~
in the range of 5X10 Torr/A/min, particularly preferably 5
It is preferable to set it within the range of X10 to 3X10 Torr/A/min. On the other hand, in the case of ionizing and spraying, it is within the range of ■×10 to 5×1OTorr/A/min, particularly preferably 2×10 to 3×10'Torr/A/min.
It is best to set it within the range of X 7 minutes.

酸素ガスPoの分圧穴と薄膜形成速度β)との比を上記
の如く設定することは、マージンを大きくするという観
点だけでなく、酸化タンタル本来の誘電特性の良好な薄
膜を形成して発光開始電圧を低下させるなどの点からも
望まれることである。
Setting the ratio between the partial pressure hole of oxygen gas Po and the thin film formation rate β) as described above not only increases the margin, but also allows the formation of a thin film with good dielectric properties inherent to tantalum oxide and the start of light emission. This is desirable also from the point of view of lowering the voltage.

すなわち、上記比があまりに小さくなりすぎると膜が黒
化しメタリックな特性が現れ、発光自体が困難となり、
また上記比があまりに大きくなりすぎると膜がポーラス
となり破壊電圧の極端な低下をきたすおそれがある。
In other words, if the above ratio becomes too small, the film turns black and develops metallic characteristics, making it difficult to emit light itself.
Furthermore, if the above ratio becomes too large, the film becomes porous and there is a risk that the breakdown voltage will be extremely reduced.

なお、薄膜形成速度(B)は、不活性ガスPiの導入速
度、イオン発生室で発生したイオンをビーム状に加速、
収束して真空槽7内に取り入れる際の電流、電圧値およ
び電子発生装置の有無などによって決められるから、こ
れらの条件を適宜選択することにより任意に調整可能で
ある。
Note that the thin film formation rate (B) is determined by the rate of introduction of inert gas Pi, acceleration of ions generated in the ion generation chamber into a beam shape,
Since it is determined by the current and voltage value when the electrons are converged and introduced into the vacuum chamber 7, and the presence or absence of an electron generator, these conditions can be arbitrarily adjusted by appropriately selecting them.

以上、この発明の薄膜形EL素子の製造法につき、第1
図に示す構成のものを例にとって説明したが、この発明
の上記製造法は他の構成、たとえば絶縁層5,6のうち
の一方が省略されたタイプのものや、発光体層4を絶縁
層を介した二層以上の構成としたタイプのものなどの各
種構成の薄膜形EL素子に対しても同様に適用でき、こ
れによって前記同様の効果を奏することができる。
The above is the first part of the method for manufacturing a thin film EL element of the present invention.
Although the structure shown in the figure has been explained as an example, the above manufacturing method of the present invention can also be applied to other structures, such as a type in which one of the insulating layers 5 and 6 is omitted, or a type in which the light emitting layer 4 is replaced with an insulating layer. The present invention can be similarly applied to thin-film EL elements having various configurations, such as those having two or more layers, and thereby the same effects as described above can be achieved.

し発明の効果] 以上のように、この発明においては、酸化タンタル薄膜
からなる絶縁層の形成を前記した特定のイオンビームス
パッタにて行うようにしたことにより、発光開始電圧が
低いとともに破壊電圧の高い、したがってマージンが大
きくて最大輝度の向上や駆動の容易化に寄与させること
ができる薄膜形EL素子を提供できるという効果が得ら
れる。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, the insulating layer made of the tantalum oxide thin film is formed by the above-mentioned specific ion beam sputtering, so that the emission starting voltage is low and the breakdown voltage is low. The effect is that it is possible to provide a thin film type EL element that has a high margin and therefore can contribute to improving maximum brightness and facilitating driving.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。
EXAMPLES Below, examples of the present invention will be described in more detail.

実施例1 厚さ3朋の無アルカリガラスからなる基板の一面に真空
蒸着法により厚さ1.500 人のITOからなる透明
電極を形成し、これをその電極面が薄膜形成面となるよ
うに第2図に示すスパッタ装置内にセットした。ターゲ
ットとしてはTa205を用い、アルゴンガス圧5X1
0  TorrsVi膜形成面に吹き付ける酸素ガスの
分圧7X10  Torr。
Example 1 A transparent electrode made of ITO with a thickness of 1.500 mm was formed by vacuum evaporation on one surface of a substrate made of alkali-free glass with a thickness of 3 mm, and the electrode surface was the thin film forming surface. It was set in the sputtering apparatus shown in FIG. Ta205 was used as the target, and argon gas pressure was 5X1.
0 Torrs Partial pressure of oxygen gas blown onto the Vi film forming surface: 7×10 Torr.

薄膜形成速度70A、7分、基板の加熱温度200°C
の条件で、かつビーム状イオンを中性化するための電子
発生装置を付設してニュートラルビームスバッタを行う
ことにより、上記基板の透明型圃面に厚さ3,000人
の酸化タンタル(’ra、o、)薄膜からなる絶縁層を
形成した。この絶縁層の比誘電率は28、誘電損失(t
anδ)は0.2%であった。
Thin film formation speed: 70A, 7 minutes, substrate heating temperature: 200°C
By performing neutral beam scattering under these conditions and attaching an electron generator to neutralize beam-like ions, tantalum oxide ('ra , o,) An insulating layer made of a thin film was formed. The dielectric constant of this insulating layer is 28, and the dielectric loss (t
anδ) was 0.2%.

なお、上記スパッタにおける酸素ガスの分圧(Atと薄
膜形成速度(B)との比[(A)/(B)]はlXl0
  ’Torr/A/分であった。
In addition, the partial pressure of oxygen gas in the above sputtering (ratio [(A)/(B)] between At and thin film formation rate (B)) is lXl0
'Torr/A/min.

つきに、上記の絶縁層上に、電子ビーム蒸着法により、
真空度lXl0  Torr、基板温度180°C1蒸
着速度30A/秒の条件で厚さ7.oooXの発光体層
を形成した。発光体材料としてはZnSにTbF3を3
重量%添加したものを使用した。なお、真空蒸着後、真
空中500°Cの条件で1時間熱処理を行った。しかる
のち、この発光体層上に前記と全く同様のニュートラル
ビームスバッタにより厚さ3,000λの酸化タンタル
薄膜からなる絶縁層を形成した。最後に、この絶縁層上
に抵抗加熱法により20A/秒の薄膜形成速度で厚さ2
,000λのAl金属からなる所要パターン状の背面電
極を形成することにより、第1図に示す構成のこの発明
に係る薄膜形EL素子を得た1つ 実施例2〜5 酸素ガスの分圧図と薄膜形成速度部)七を下記の第1表
に示す如く変更して厚さ3.oooXの酸化タンタル薄
膜からなる絶縁層を形成するようにした以外は、実施例
1と全く同様にしてこの発明に係る4種の薄膜形EL素
子を作製した。各素子における上記絶縁層の比誘電率お
よび誘電損失は第1表に併記されるとおりであった。
Finally, on the above insulating layer, by electron beam evaporation method,
The thickness was 7.5 cm under the conditions of a vacuum degree of 1X10 Torr, a substrate temperature of 180° C., and a deposition rate of 30 A/sec. A luminescent layer of oooX was formed. The luminescent material is ZnS with 3 TbF3
% by weight was used. After vacuum deposition, heat treatment was performed in vacuum at 500°C for 1 hour. Thereafter, an insulating layer made of a tantalum oxide thin film having a thickness of 3,000 λ was formed on this light emitting layer using a neutral beam scattering method exactly as described above. Finally, on this insulating layer, a thin film with a thickness of 2
By forming a back electrode in a desired pattern made of Al metal with a thickness of .000λ, a thin film type EL element according to the present invention having the configuration shown in FIG. 1 was obtained.Examples 2 to 5 Partial pressure diagram of oxygen gas and thin film formation speed (7) as shown in Table 1 below to obtain a thickness of 3. Four types of thin film EL devices according to the present invention were fabricated in exactly the same manner as in Example 1, except that an insulating layer made of an oooX tantalum oxide thin film was formed. The relative dielectric constant and dielectric loss of the insulating layer in each element were as shown in Table 1.

第   1   表 実施例6〜8 薄膜形成面に吹き付ける酸素ガスをイオン化するサイド
イオンガンを付設して酸素ガスをイオン状態として吹き
付けるようにするとともに、このときの酸素ガスの分圧
図と薄膜形成速度(B)とを下記の第2表に示す如く変
更して゛厚さ3,0OOXの酸化タンタル薄膜からなる
絶縁層を形成するようにした以外は、実施例1と全く同
様にしてこの発明に係る3挿の薄膜形EL素子を作製し
た。各素子における上記絶縁層の比誘電率および誘電損
失は第2表に併記されるとおりであった。
Table 1 Examples 6 to 8 A side ion gun is attached to ionize the oxygen gas to be sprayed onto the thin film formation surface so that the oxygen gas is sprayed in an ionized state, and the partial pressure diagram of the oxygen gas and the thin film formation rate ( Example 3 according to the present invention was prepared in exactly the same manner as in Example 1, except that B) was changed as shown in Table 2 below to form an insulating layer made of a tantalum oxide thin film with a thickness of 3,000×. A thin film type EL device was fabricated. The relative permittivity and dielectric loss of the insulating layer in each element were as shown in Table 2.

第   2   表 比較例 厚さ3,000人の酸化タンタル薄膜からなる絶縁層の
形成を、高周波スパッタにより、アルゴンガス圧lXl
0  Torr、酸素ガス圧2X10 Torr。
Table 2 Comparative Examples An insulating layer consisting of a tantalum oxide thin film with a thickness of 3,000 mm was formed by high-frequency sputtering at an argon gas pressure of lXl.
0 Torr, oxygen gas pressure 2X10 Torr.

基板温度200 °C1薄膜形成速度30X/分の条件
で行うようにした以外は、実施例1と同様にして比較用
の薄膜形EL素子を作製した。この素子の上記絶縁層の
比誘電率は23、誘電損失は0.7%であった。
A comparative thin film EL device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the substrate temperature was 200° C. and the thin film formation rate was 30×/min. The dielectric constant of the insulating layer of this device was 23, and the dielectric loss was 0.7%.

以上の実施例および比較例に係る各EL素子の特性を調
べるために、5KHzの交流パルス電圧を印加し、発光
開始電圧、最大輝度およびマージン(発光開始電圧と破
壊電圧との差)を測定した結果は、下記の第3表に示さ
れるとおりであった。
In order to investigate the characteristics of each EL element according to the above examples and comparative examples, a 5 KHz AC pulse voltage was applied, and the emission start voltage, maximum brightness, and margin (difference between the emission start voltage and breakdown voltage) were measured. The results were as shown in Table 3 below.

、−″ /′ /″ 第3表 上記第3表の結果から明らかなように、この発明の方法
によって得られた薄膜形EL素子は、発光開始電圧が低
いとともに、マージンが大きくて最大輝度が高いもので
あることが判る。
, -''/'/'' Table 3 As is clear from the results in Table 3 above, the thin film EL device obtained by the method of the present invention has a low emission start voltage, a large margin, and a high maximum luminance. It turns out that it is expensive.

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

第1図はこの発明の方法にて得られた薄膜形エレクトロ
ルミネッセンス素子の一例を示す断面図、第2図はこの
発明の方法を実施するためのスパッタ装置の一例を示す
概略図である。 2・・・透明電極、3・・背面電極、4・・・発光体層
、5.6・・絶縁層(酸化タンタル薄膜)、7・・真空
槽、8・・・ターゲット、10・・薄膜形成面、11・
・・イオン発生室、13・・電子発生装置、17・・・
サイドイオンガン、Pi・・・不活性ガス、PO・・・
酸素ガス
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a thin film electroluminescent device obtained by the method of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a sputtering apparatus for carrying out the method of the present invention. 2...Transparent electrode, 3...Back electrode, 4...Light emitter layer, 5.6...Insulating layer (tantalum oxide thin film), 7...Vacuum chamber, 8...Target, 10...Thin film Formation surface, 11.
...Ion generation chamber, 13...Electron generator, 17...
Side ion gun, Pi...inert gas, PO...
oxygen gas

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims]  (1)少なくとも一方が透明である一対の電極間に発
光体層とこれに隣接する酸化タンタル薄膜からなる絶縁
層とを介在させた構造の薄膜形エレクトロルミネッセン
ス素子の製造法において、絶縁層としての酸化タンタル
薄膜の形成を、金属タンタルまたは酸化タンタルをター
ゲツトとし、かつ薄膜形成面に酸素ガスを直接またはイ
オン化して吹き付けるようにしたイオンビームスパツタ
にて行うことを特徴とする薄膜形エレクトロルミネッセ
ンス素子の製造法。
(1) In a method for manufacturing a thin-film electroluminescent device having a structure in which a luminescent layer and an adjacent insulating layer made of a tantalum oxide thin film are interposed between a pair of electrodes, at least one of which is transparent, the insulating layer is A thin film electroluminescent device characterized in that a tantalum oxide thin film is formed using an ion beam sputter that targets tantalum metal or tantalum oxide and sprays oxygen gas directly or in ionized form onto the thin film formation surface. manufacturing method.
 (2)不活性ガスをイオン化するイオン発生室から加
速,収束されて真空槽内に取り入れられたビーム状の上
記イオンを、電子発生装置で中性化したのちにターゲツ
トに衝突させるようにした持許請求の範囲第(1)項記
載の薄膜形エレクトロルミネッセンス素子の製造法。
(2) The beam-shaped ions are accelerated and focused from the ion generation chamber that ionizes the inert gas and taken into the vacuum chamber, and are neutralized by an electron generator before colliding with the target. A method for manufacturing a thin film electroluminescent device according to claim (1).
 (3)薄膜形成面に吹き付ける酸素ガスの分圧(A)
と薄膜形成速度(B)との比〔(A)/(B)〕が1×
10〜5×10^−^6Torr/Å/分の範囲にある
特許請求の範囲第(1)項または第(2)項記載の薄膜
形エレクトロルミネッセンス素子の製造法。
(3) Partial pressure (A) of oxygen gas blown onto the thin film formation surface
and the thin film formation rate (B) [(A)/(B)] is 1×
A method for manufacturing a thin film electroluminescent device according to claim 1 or 2, wherein the torr/A/min range is 10 to 5×10^-^6 Torr/Å/min.
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