JPS63994A - 薄膜電場発光素子の製造法 - Google Patents
薄膜電場発光素子の製造法Info
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- JPS63994A JPS63994A JP61141935A JP14193586A JPS63994A JP S63994 A JPS63994 A JP S63994A JP 61141935 A JP61141935 A JP 61141935A JP 14193586 A JP14193586 A JP 14193586A JP S63994 A JPS63994 A JP S63994A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、酸化物を主成分とする誘電体薄膜を用いた薄
膜電場発光素子に関する、かかる薄膜電場発光素子は、
平板状デイスプレィを実現できる特徴を持ち、例えば、
パーソナルコンピュータ等のキャラクタ及びグラフィッ
ク端末に適し、ｏＡ機器分野に広く応用されるものであ
る。
膜電場発光素子に関する、かかる薄膜電場発光素子は、
平板状デイスプレィを実現できる特徴を持ち、例えば、
パーソナルコンピュータ等のキャラクタ及びグラフィッ
ク端末に適し、ｏＡ機器分野に広く応用されるものであ
る。
従来の技術
交流電界印加により発光する電場発光素子（以下ＥＬ素
子と略記）は、蛍光体薄膜層の片面あるいは両面に誘電
体薄膜層を設け、これを上下２層の電極層で挾む構造を
持つ。ここに用いる蛍光体層はＺｎＳ 、 Ｚｎ５ｅ
、あるいはＺｎＦ２等の母体の中に発光中心としてＭｎ
や稀土類フッ化物を添加したものである。誘電体薄膜材
料としては、Ｙ２Ｏ３゜５ｉｎ２． Ｓｉ、Ｎ４． Ａ
ｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５ 等が代表的なもので、最近では
、ＰｂＴｉＯ３，Ｓｒ ＴｉＯ３。
子と略記）は、蛍光体薄膜層の片面あるいは両面に誘電
体薄膜層を設け、これを上下２層の電極層で挾む構造を
持つ。ここに用いる蛍光体層はＺｎＳ 、 Ｚｎ５ｅ
、あるいはＺｎＦ２等の母体の中に発光中心としてＭｎ
や稀土類フッ化物を添加したものである。誘電体薄膜材
料としては、Ｙ２Ｏ３゜５ｉｎ２． Ｓｉ、Ｎ４． Ａ
ｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５ 等が代表的なもので、最近では
、ＰｂＴｉＯ３，Ｓｒ ＴｉＯ３。
ＢａＴｉＯ３で代表されるペロプスカイト形酸化物や、
ＢａＴａ２Ｏ６，ＰｂＮｂ２Ｏ６等モ検討サレテイル。
ＢａＴａ２Ｏ６，ＰｂＮｂ２Ｏ６等モ検討サレテイル。
各層の厚みはＺｎＳ層が３６０〜７０ｏｎｍ、誘電体層
が２Ｏ０〜１０００１ｍ程度である。Ｍｎを発光中心と
して添加したＺｎＳ蛍光体を用いたＸＩ、素子だおいて
は、周波数５Ｋ１１ｚの電圧印加で、最高３５０Ｃ１〜
５０００ Ｃｄ／ｒｒ？の輝度が達成されている。
が２Ｏ０〜１０００１ｍ程度である。Ｍｎを発光中心と
して添加したＺｎＳ蛍光体を用いたＸＩ、素子だおいて
は、周波数５Ｋ１１ｚの電圧印加で、最高３５０Ｃ１〜
５０００ Ｃｄ／ｒｒ？の輝度が達成されている。
交流駆動する場合、素子に印加された電圧は、蛍光体層
と誘電体層に分圧される。ＥＬ素子は、二つのコンデン
サの直列接続と等価であるからｇ Ｖｌ ／ ｔｌ ＝
ｔｚＶｚ／ ｔｚ（ε：比誘電率、■：印加電圧、ｔ
：膜厚、ｉ：誘電体、ｚ：Ｚｎ５（蛍光体）をそれぞれ
示す）の関係から各々の分圧は、膜厚を同じＯ４＝ ｔ
ｚとし、蛍光体層をＺｎＳとした場合、Ｏ２が約８であ
るため、ε、が約４〜２５のＹ２Ｏ，。
と誘電体層に分圧される。ＥＬ素子は、二つのコンデン
サの直列接続と等価であるからｇ Ｖｌ ／ ｔｌ ＝
ｔｚＶｚ／ ｔｚ（ε：比誘電率、■：印加電圧、ｔ
：膜厚、ｉ：誘電体、ｚ：Ｚｎ５（蛍光体）をそれぞれ
示す）の関係から各々の分圧は、膜厚を同じＯ４＝ ｔ
ｚとし、蛍光体層をＺｎＳとした場合、Ｏ２が約８であ
るため、ε、が約４〜２５のＹ２Ｏ，。
５ｉ０２ 、 Ｓｉ３Ｎ４． Ｔ２Ｌ２Ｏ５では外部電
圧の約半分しかＺｎＳ層に印加されない。ＺｎＳ層に有
効に外部電圧が印加されるには、 Ｖｉ ／ｖ２＝ε２／１２×ｔｉ／εｉ＜＜１となる必
要がある。すなわち、ε□がＯ２より充分大きいか膜厚
ｔｉがＯ２より充分に薄いことである。
圧の約半分しかＺｎＳ層に印加されない。ＺｎＳ層に有
効に外部電圧が印加されるには、 Ｖｉ ／ｖ２＝ε２／１２×ｔｉ／εｉ＜＜１となる必
要がある。すなわち、ε□がＯ２より充分大きいか膜厚
ｔｉがＯ２より充分に薄いことである。
Ｏ２より充分大きな誘電率を持つ誘電体薄膜には、
Ｐｂ ＴｉＯ３（ｔ ＝１ｓｏ） 、５ｒＴｉＯ３（ｔ
＝１４０）がある。膜厚ｔｉを薄くするということは、
誘電体層に印加される電界強度が、その薄膜の持つ絶縁
破壊電界強度Ｅｂよシ小さい必要がある。通常、Ｙ２Ｏ
３や、Ｓｉ３Ｎ４のように比誘電率が１２とか８とか小
さい材料は、このＥｂが大きく、３〜６ＭＹ ／ｃ１ｎ
とか６〜８ ＭＹ／ｃｍの値を持つ。−方、ＳｒＴ
ｉＯ３やＰｂ Ｔｉ Ｏ３では、逆で１．５ＭＶ／ｃｍ
とか０．５ＭＶ／ｃＷｔと小さなＥｂ ｌ、が示さない
。
＝１４０）がある。膜厚ｔｉを薄くするということは、
誘電体層に印加される電界強度が、その薄膜の持つ絶縁
破壊電界強度Ｅｂよシ小さい必要がある。通常、Ｙ２Ｏ
３や、Ｓｉ３Ｎ４のように比誘電率が１２とか８とか小
さい材料は、このＥｂが大きく、３〜６ＭＹ ／ｃ１ｎ
とか６〜８ ＭＹ／ｃｍの値を持つ。−方、ＳｒＴ
ｉＯ３やＰｂ Ｔｉ Ｏ３では、逆で１．５ＭＶ／ｃｍ
とか０．５ＭＶ／ｃＷｔと小さなＥｂ ｌ、が示さない
。
また、ムＭ２Ｏ６で表わせる、ＢａＴａ２Ｏ６とＰｂＮ
ｂ２Ｏ６で代表される酸化物の誘電体薄膜は、εがそれ
ぞれ２２と４０．Ｅｂがそれぞれ３・５と１．５ＭＶ／
ｍとなっている。ＥＬ素子に用いる誘電体薄膜としては
、できる限シε。ε×Ｅｂの積が大きいことが望まれる
が、通常Ｓｉ３Ｎ４で０．０６Ｃ／ｒｒＩＳｒＴｉＯ３
で０．２５ Ｃ； ／ ｒｎ”、ＢａＴａ、０６やＰｂ
Ｎｂ２Ｏ６で０．０６〜０．０７ Ｇ ／ ｍ”であ
る。
ｂ２Ｏ６で代表される酸化物の誘電体薄膜は、εがそれ
ぞれ２２と４０．Ｅｂがそれぞれ３・５と１．５ＭＶ／
ｍとなっている。ＥＬ素子に用いる誘電体薄膜としては
、できる限シε。ε×Ｅｂの積が大きいことが望まれる
が、通常Ｓｉ３Ｎ４で０．０６Ｃ／ｒｒＩＳｒＴｉＯ３
で０．２５ Ｃ； ／ ｒｎ”、ＢａＴａ、０６やＰｂ
Ｎｂ２Ｏ６で０．０６〜０．０７ Ｇ ／ ｍ”であ
る。
発明が解決しようとする問題点
ＢａＴａ２Ｏ６，ＰｂＮｂ２Ｏ６で代表されるＡＭ２Ｏ
６の化学式で表記される酸化物薄膜をＥＬ素子用の誘電
体膜として用いる場合、誘電体層の耐圧と蛍光体層の発
光効率を低下させないことがポイントとなる。これらの
条件を満たすことにより、高輝度、高安定性を持つＥＬ
デイスプレィが可能となる。
６の化学式で表記される酸化物薄膜をＥＬ素子用の誘電
体膜として用いる場合、誘電体層の耐圧と蛍光体層の発
光効率を低下させないことがポイントとなる。これらの
条件を満たすことにより、高輝度、高安定性を持つＥＬ
デイスプレィが可能となる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、絶縁破壊
電界強度の大きい高誘電率で発光効率を低下させない誘
電体膜を用いた薄膜電場発光素子を提供することを目的
としている。
電界強度の大きい高誘電率で発光効率を低下させない誘
電体膜を用いた薄膜電場発光素子を提供することを目的
としている。
問題点を解決するだめの手段
蛍光体薄膜層の少なくとも一方の側に誘電体薄膜層が設
けられるとともに、少なくとも一方が光透過性を有する
二つの電極層により該蛍光体と誘電体積層薄膜に電圧が
印加されるように構成された薄膜電場発光素子の製造法
において誘電体薄膜層をムＭ２Ｏ６なる化学式で表記さ
れる酸化物焼結体をターゲットとし、窒素を含むスパッ
タガスを用いてスパッタリング法により形成する。
けられるとともに、少なくとも一方が光透過性を有する
二つの電極層により該蛍光体と誘電体積層薄膜に電圧が
印加されるように構成された薄膜電場発光素子の製造法
において誘電体薄膜層をムＭ２Ｏ６なる化学式で表記さ
れる酸化物焼結体をターゲットとし、窒素を含むスパッ
タガスを用いてスパッタリング法により形成する。
作用
ＡＭ２Ｏ６なる化学式で表記される酸化物セラミックの
ターゲットを用い、窒素を含むスパッタガス中でスパッ
タリング法により形成した誘電体薄膜をＥＬ素子の誘電
体層に用いると、高輝度、高、安定なＥＬ素子が実現で
きる。
ターゲットを用い、窒素を含むスパッタガス中でスパッ
タリング法により形成した誘電体薄膜をＥＬ素子の誘電
体層に用いると、高輝度、高、安定なＥＬ素子が実現で
きる。
実施例
図は本発明の薄膜電場発光素子の製造法の一実施例を示
す。ガラス基板１の上にインジウム錫酸化膜（ＩＴＯ膜
）を透明電極２としてストライプ状に形成した。その上
にペロブスカイト形酸化物であるＳｒ （Ｔｉ 、 Ｚ
ｒ） ０５系セラミツクターゲツトを用いてスパッタリ
ング法にまり、第１誘電体層３を５０〜１０ｏｏｎｍの
厚みで形成した。基板温度は、４００°Ｃ，スノくツタ
ガスは、窒素と酸素とアルゴンの混合ガスを用い、スノ
くツタ時のガス圧は、０．８Ｐａである。その後誘電体
薄膜の上に電子ビーム蒸着法を用いて、ＺｎＳ ： Ｍ
ｎの蛍光体層４を厚さｓｏｏｎｍ形成した。その熱処理
を４５０℃で１時間真空中で行なった。その上に第２誘
電体層６を、ＢａＴａ２Ｏ６あるいはＰｂＮｂ２Ｏ６の
酸化物セラミックターゲットを用いて、スノくツタリン
グ法により５０〜１１０００ｎの厚みで形成した。基板
温度は、室温から２５０″Ｃまでの範囲とし、スパッタ
ガスは、窒素と酸素とアルゴンの混合ガスを用い、スパ
ッタ時のガス圧は、０．８ｐａである。得られた薄膜は
、ＢａＴａ２Ｏ６系でもＰｂＮｂ２Ｏ６系でも透明で、
比誘電率は、ＢＩＬ ’ｒａ２ｏ６系薄膜で２Ｏ〜２２
で、ＰｂＮｂ２Ｏ６系薄膜で３８〜４２、絶縁破壊電界
強度が、ＢＩＬ 置２Ｏ６系の場合、４．５〜６ Ｍ
Ｖ／ ｃｍ テ、ＰｂＮｂ２Ｏ６系ニツイテは、２．５
〜３．５ Ｍ Ｖ ／Ｃｍを示した。最後に背面電極６
としてアルミニウム膜を抵抗加熱蒸着により厚さ１００
〜２Ｏ０ｎｍ付着させてＫＬ素子を完成した。
す。ガラス基板１の上にインジウム錫酸化膜（ＩＴＯ膜
）を透明電極２としてストライプ状に形成した。その上
にペロブスカイト形酸化物であるＳｒ （Ｔｉ 、 Ｚ
ｒ） ０５系セラミツクターゲツトを用いてスパッタリ
ング法にまり、第１誘電体層３を５０〜１０ｏｏｎｍの
厚みで形成した。基板温度は、４００°Ｃ，スノくツタ
ガスは、窒素と酸素とアルゴンの混合ガスを用い、スノ
くツタ時のガス圧は、０．８Ｐａである。その後誘電体
薄膜の上に電子ビーム蒸着法を用いて、ＺｎＳ ： Ｍ
ｎの蛍光体層４を厚さｓｏｏｎｍ形成した。その熱処理
を４５０℃で１時間真空中で行なった。その上に第２誘
電体層６を、ＢａＴａ２Ｏ６あるいはＰｂＮｂ２Ｏ６の
酸化物セラミックターゲットを用いて、スノくツタリン
グ法により５０〜１１０００ｎの厚みで形成した。基板
温度は、室温から２５０″Ｃまでの範囲とし、スパッタ
ガスは、窒素と酸素とアルゴンの混合ガスを用い、スパ
ッタ時のガス圧は、０．８ｐａである。得られた薄膜は
、ＢａＴａ２Ｏ６系でもＰｂＮｂ２Ｏ６系でも透明で、
比誘電率は、ＢＩＬ ’ｒａ２ｏ６系薄膜で２Ｏ〜２２
で、ＰｂＮｂ２Ｏ６系薄膜で３８〜４２、絶縁破壊電界
強度が、ＢＩＬ 置２Ｏ６系の場合、４．５〜６ Ｍ
Ｖ／ ｃｍ テ、ＰｂＮｂ２Ｏ６系ニツイテは、２．５
〜３．５ Ｍ Ｖ ／Ｃｍを示した。最後に背面電極６
としてアルミニウム膜を抵抗加熱蒸着により厚さ１００
〜２Ｏ０ｎｍ付着させてＫＬ素子を完成した。
ＥＬ素子を繰返周波数５ ＫＨｚの交流パルスで駆動し
、電圧輝度特性を求めた。発光特性は、第１誘電体層の
スパッタ条件で窒素と酸素の比が１対１のとき最高とな
り１０ Ｃｄ／ｒｎ！を得て、発光開始電圧も１００Ｖ
以下となった。さらに第２誘電体層のスパッタ条件で窒
素と酸素を混合したガスを用いた場合、ＥＬ素子の耐圧
が、従来のスパッタガスをアルゴンと酸素を用いて形成
した膜を用いた時と比較すると、５００Ｖ以上にもなり
、従来２５０Ｖ〜３００ｖだったのに対し約１．５倍に
向上した。これにより、第１誘電体層の膜厚は、半分以
下に減少され、第２誘電体層の膜厚も薄いままで従来の
構成以上の特性が得られることを確認した。
、電圧輝度特性を求めた。発光特性は、第１誘電体層の
スパッタ条件で窒素と酸素の比が１対１のとき最高とな
り１０ Ｃｄ／ｒｎ！を得て、発光開始電圧も１００Ｖ
以下となった。さらに第２誘電体層のスパッタ条件で窒
素と酸素を混合したガスを用いた場合、ＥＬ素子の耐圧
が、従来のスパッタガスをアルゴンと酸素を用いて形成
した膜を用いた時と比較すると、５００Ｖ以上にもなり
、従来２５０Ｖ〜３００ｖだったのに対し約１．５倍に
向上した。これにより、第１誘電体層の膜厚は、半分以
下に減少され、第２誘電体層の膜厚も薄いままで従来の
構成以上の特性が得られることを確認した。
同様に、（Ｂａ 、 Ｓｒ） Ｔａ２Ｏ６． （Ｐｂ、
Ｂａ） （Ｗｂ。
Ｂａ） （Ｗｂ。
Ｔｚ）２Ｏ６． （Ｒｈ、 Ｃａ） （Ｔａ−、Ｎｔ）
）２Ｏ６系のセラミックターゲットを用いて窒素、酸素
、アルゴンの混合スパッタガス中でスパッタリングして
、第１、第２誘電体層を形成したところ、従来のアルゴ
ンと酸素の混合ガスでスノくツタした膜を第１゜第２誘
電体層として用いたＫＬ素子と比較して、輝度及び耐圧
が１．５〜３倍向上した。絶縁破壊電界強度が２倍以上
に向上したことにより誘電体層の膜厚を半分以下にして
も同じ耐圧が得られる。
）２Ｏ６系のセラミックターゲットを用いて窒素、酸素
、アルゴンの混合スパッタガス中でスパッタリングして
、第１、第２誘電体層を形成したところ、従来のアルゴ
ンと酸素の混合ガスでスノくツタした膜を第１゜第２誘
電体層として用いたＫＬ素子と比較して、輝度及び耐圧
が１．５〜３倍向上した。絶縁破壊電界強度が２倍以上
に向上したことにより誘電体層の膜厚を半分以下にして
も同じ耐圧が得られる。
従ってＥＬ素子の信頼性を下げることなしに膜厚を薄く
できるので外部印加電圧を効率良く蛍光体層に印加でき
、結果として駆動電圧を下げることができる。さらにこ
の膜厚が薄くできた分だけ成膜時間が短縮できるので経
済的効果も大きい。
できるので外部印加電圧を効率良く蛍光体層に印加でき
、結果として駆動電圧を下げることができる。さらにこ
の膜厚が薄くできた分だけ成膜時間が短縮できるので経
済的効果も大きい。
発明の効果
本発明によれば、きわめて簡便な方法で高輝度、高耐圧
のＥＬ素子が提供でき、画質および信頼性の高い低電圧
駆動型ＫＬデイスプレィを歩留りよく得ることができる
。
のＥＬ素子が提供でき、画質および信頼性の高い低電圧
駆動型ＫＬデイスプレィを歩留りよく得ることができる
。
図は、本発明の一実施例である薄膜発光素子の断面図で
ある。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・透明電極、
３・・・・・・第１誘電体層、４・・・・・・蛍光体層
（例えばＺｎＳ ： Ｍｎ膜）、５・・・・・・第２誘
電体層、６・・・・・・背面電極。
ある。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・透明電極、
３・・・・・・第１誘電体層、４・・・・・・蛍光体層
（例えばＺｎＳ ： Ｍｎ膜）、５・・・・・・第２誘
電体層、６・・・・・・背面電極。
Claims (3)
- （１）蛍光体薄膜層の少なくとも一方の側に誘電体薄膜
層が設けられるとともに、少なくとも一方が光透過性を
有する二つの電極層により該蛍光体薄膜層と誘電体薄膜
層に電圧が印加されるように構成された薄膜電場発光素
子の製造法であって、前記誘電体薄膜層を、ＡＭ＿２Ｏ
＿６なる化学式で表記される酸化物焼結体をターゲット
とし、窒素を含むスパッタガスを用いたスパッタリング
法により形成することを特徴とする薄膜電場発光素子の
製造法。 - （２）窒素を含むスパッタガスとして、窒素と酸素の混
合ガスあるいは、窒素と酸素と希ガスとの混合ガスを用
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜
電場発光素子の製造法。 - （３）ＡＭ＿２Ｏ＿６なる化学式で表記される酸化物焼
結体における元素ＡとしてＰｂ、Ｂａ、Ｂｒ、Ｃａの中
から少なくとも一種を選択し、元素ＭとしてＴａ、Ｎｂ
の中から少なくとも一種を選択して用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の薄膜電場発光素子の製
造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141935A JPS63994A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 薄膜電場発光素子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141935A JPS63994A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 薄膜電場発光素子の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63994A true JPS63994A (ja) | 1988-01-05 |
Family
ID=15303567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61141935A Pending JPS63994A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 薄膜電場発光素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63994A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63905A (ja) * | 1986-06-18 | 1988-01-05 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体薄膜の製造法 |
| JPH04111094U (ja) * | 1991-03-04 | 1992-09-28 | 三共電子株式会社 | メモリカード装置 |
| CN105734669A (zh) * | 2016-04-03 | 2016-07-06 | 北京工业大学 | 一种生长Ca0.28Ba0.72(Nb1-xTax)2O6系列晶体的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6068589A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-19 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜発光素子 |
| JPS60240097A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-28 | 沖電気工業株式会社 | Ｅｌパネルとその製造方法 |
-
1986
- 1986-06-18 JP JP61141935A patent/JPS63994A/ja active Pending
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