JPH01194289A - 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法 - Google Patents

薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法

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JPH01194289A
JPH01194289A JP63015938A JP1593888A JPH01194289A JP H01194289 A JPH01194289 A JP H01194289A JP 63015938 A JP63015938 A JP 63015938A JP 1593888 A JP1593888 A JP 1593888A JP H01194289 A JPH01194289 A JP H01194289A
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JP
Japan
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film
insulating layer
emitting layer
light
membrane
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Pending
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JP63015938A
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English (en)
Inventor
Junichi Owaki
純一 大脇
Haruki Ozawaguchi
小沢口 治樹
Noriyoshi Yamauchi
山内 規義
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.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高輝度で耐圧が高く、背面金属電極膜のホト
加工工程に耐性のある薄膜エレクトロルミネセンス素子
(以下、薄膜EL素子と言う)およびその製造方法に関
する。
〔従来の技術〕
元素の周期表II−VI族化合物半導体9例えば硫化亜
鉛(ZnS)を母体とし、これに発光中心を形成するマ
ンガン(Mn)、あるいはフッ化テルビウム(TbF、
)などの希土類化合物を添加した薄膜を発光層とし、こ
の両側に酸化物、あるいは窒化物などからなる絶縁層(
誘電体層)薄膜をサンドインチ状に積層して設け、さら
にこの薄膜構造体き、その一方が透明な一対の対向電極
で挟持した薄膜EL素子は周知であり、対向電極間に交
流電圧を印加することによって高輝度に発光し、しかも
長寿命であることは、よく知られている。
ここで、従来の代表的な薄膜EL素子の一例を挙げ9図
によってその構造ならびに性能について説明する。第3
図は、従来の薄膜EL素子の断面構造を示す模式図であ
って、ガラス基板1上に。
In2O,: SnO□などからなる透明電極膜2゜T
a2O,、Y、O,、Sll、03などからなる第1の
絶縁層膜3.MnあるいはTbF、などの希土類化合物
を添加したZnSもしくはSrSなどの元素の周期表■
−■族化合物半導体からなる発光層膜4゜上記第1の絶
縁層膜3と同様な第2の絶縁層膜5および荊などよりな
る背面金属電極膜6が順次積層され薄膜EL素子が構成
されている。
このような積層構造の薄膜EL素子に、交流電圧を印加
して発光層内部の電界強度が約10’V/Cl11程度
になると、絶縁層と発光層の界面などから生成された電
子が発光層内を電界によって加速されながら走行し9発
光中心物質を衝突励起することによってEL発光が得ら
れる。上記第3図に示したような9発光層膜4を第1お
よび第2の絶縁層膜3,5でサンドイッチ状に挟んだ2
通常二重絶縁構造と呼ばれている構成の薄膜EL素子で
は。
素子を流れる電荷密度の最大値(Q、、、)は絶縁層膜
4のQ□8で決まる。すなわち、素子のQ m a x
が大きいということは、素子の動作時の電圧(Vop)
と素子が破壊する電圧(Van)との差(VBD −V
op)が大きいことを意味しており、薄膜EL素子の信
頼性を高めるという観点からQ +waxの大きい第1
および第2の絶縁層膜3,5を使うことが望ましい。ま
たv Qllaxが大きければ、それだけ高輝度が得ら
れることになる。
しかしながら、薄膜EL素子に用いられている絶縁層材
料の中でもQ□8の大きい材料は1通常。
高誘電率材料と呼ばれているものであって、これらの材
料は発光層膜4に対する付着力が弱いものであった。
したがって、薄膜EL素子の絶縁層としてQlllaX
の大きい材料(例えばTa、Os)を用いることは発光
特性の向上の観点からは好ましいが、その反面、素子の
背面金gIt電極膜6をホト工程で加工する場合9例え
ば、背面金属電極膜6にAllを用い、リン酸系のエツ
チング液でパターニングすると、Ta、OSと発光層で
あるZnSとの付着力が弱いために、Ta、O,とZn
Sとの界面にエツチング液が浸入し、Ta、O,膜が剥
離してしまうなどの問題があった。
一方1発光層膜4に対する付着力の強い第1および第2
の絶縁層膜3.5のみを絶縁体層として用いた素子にお
いては、第1および第2の絶縁層膜3,5自体のQ□8
が小さいため、耐圧、輝度共に低くなるという問題があ
った。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述しごとく、従来の構成の薄rf4EL素子において
は、絶縁層膜の発光層膜に対する付着力が弱いため、ホ
トエツチング加工工程における耐性に劣るという欠点が
あり、また付着力の強い絶縁体材料を用いると薄膜EL
素子のQl、laxが小となり。
耐圧、輝度共に低く、性能が低下するという問題があっ
た。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点ならびに問題点を
解消し、高輝度で耐圧が高く、背面金属電極膜のホト加
工工程に耐性のある薄膜E’L素子およびその製造方法
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記本発明の目的は、薄膜EL素子の構成において1発
光層膜と電界を加える背面金属電極膜との間に設ける絶
縁層膜を、成分組成の異なる2種類以上の絶縁層膜を積
層した複合構造の絶縁層膜とすることにより、達成され
る。
本発明の薄膜EL素子において1発光層膜と背面金属電
極膜との間に設ける成分組成の異なる2種類以上の絶縁
層膜を積層した複合構造の絶縁層膜は9発光層膜に直接
接触する側の絶縁層膜を。
発光層膜に対する付着力の強い9例えばT a Ox(
Xは2.5未満)などからなるタンタルと酸素を含む化
合物からなる所定の厚さの薄膜を絶縁層膜となし、この
付着力の強い絶縁層膜の上に、薄膜EL素子の絶縁体層
としてQ+saxの大きい材料。
例えばT、O,、SrTiO3,BaTi0.、PbT
i0..13aTao3などからなる絶縁層膜を積層し
て設けることにより、高輝度で耐圧が高く、背面金属電
極膜のホト加工工程に耐性のある薄膜EL素子を得るこ
とができる。
本発明の薄膜EL素子は2発光層膜の片側もしくは両側
に絶縁層膜を設けた薄膜構造体を、背面金属電極膜およ
び透明電極膜からなる一対の電極によって挟持して、上
記電極間に交流電圧を印加して発光させる薄膜EL素子
であって9本発明の薄膜EL素子の特徴とするところは
、上記発光層膜と背面金属電極膜との間に設ける絶縁層
膜を。
成分組成が異なる2種類以上の絶縁層膜を積層した複合
構造となし、この複合構造の絶縁層膜の発光層膜に直接
接触する側の絶8層膜を9発光層膜に対して付着力の強
い絶縁体材料である。一般式TaOx (式中,xは2
.5未満を表わす。)で示される化合物で構成したとこ
ろにある。
本発明の薄膜EL素子において2発光層膜と背面金属電
極膜との間に設ける複合構造の絶縁層膜の発光層膜に直
接接触する付着力の強い絶縁層膜の形成は、 Ar、 
He、 N、e、 Xeなどの不活性ガスのうちの少な
くとも1種を含む雰囲気中で、タンタルと酸素を含むタ
ーゲットを用い、スパッタリング法でTaOx膜を発光
層膜上に形成させる方法が最も望ましい。そして9発光
層膜に対する付着力の強い絶縁層膜であるTaOx膜の
膜厚は、約2〜3nmから1100n程度の範囲が好ま
しく、上記膜厚範囲の下限未満では2発光層膜に対して
均一で付着力の強い絶縁層膜の形成が難しくなり、また
1100nを超えると素子の駆動電圧を最小限に抑える
という観点から好ましくない。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を挙げ2図面に基づいてさらに詳
細に説明する。なお2本実施例は一つの例示であって2
本発明の技術思想を逸脱しない範囲で9種々の変更ある
いは改良を行い得ることは言うまでもない。
第1図は本発明の薄膜EL素子の断面構造の一例を示す
模式図であって、ガラス基板7上に、透明電極膜89発
光層に対する付着力の弱い第1の絶縁層膜91発光層膜
10.発光層膜に対する付着力の強い絶縁層膜119発
光層膜に対する付着力の弱い第2の絶縁層膜12および
背面金属電極膜13が順次積層され薄膜EL素子が構成
されている。このような構造の素子を用いて背面金属電
極膜13のホト加工を行うと2発光層膜lOと発光層膜
に対する付着力の弱い第2の絶縁層膜12との間に2発
光層膜に対する付着力の強い絶縁層膜11があるため。
ホト加工工程におけるエツチング液の浸入を防く′こと
ができ、薄gEL構造体になんら悪影響を及4ぼすこと
なく、背面金属電極膜13のホト加工を行うことができ
る。
次に本発明の薄膜EL素子の具体的な作製の手順ならび
に素子の性能について具体的に説明する。
第1図に示すWI膜E、L素子を作製するにあたり。
ガラス基板7としてコーニング7059 (コーニング
社製商品名)を用いた。このガラス基板7上に。
In2O,: SnO,からなる透明電極膜8を、 2
00nmの膜厚にスパッタ蒸着法で形成した。次に2発
光層膜に対する付着力の弱い第1の絶縁層膜9としてT
a2O,焼結体からなるターゲットを用い、マグネトロ
ン式高周波スパッタ法によりAr10□混合ガスの雰囲
気中でTa2O,膜を膜厚300nm 、発光層膜10
として、ZnS:Mnを電子ビーム蒸着法により膜厚5
00nm 、発光層膜に対する付着力の強い絶縁層膜1
1として、Ta、O,焼結体からなるターゲットを用い
、マグネトロン式高周波スパッタ法により、Arガス雰
囲気中でTaOx膜を10nmの膵厚に形成し2発光層
膜に対する付着力の弱い第2の絶縁層膜12を、上記9
と同様にしてTa2O,膜を300nmの膜厚に、順次
、積層形成した。そして。
最後に背面金属電極膜13としてAllを電子ビーム蒸
着法により1100nの膜厚に形成して薄膜EI、素子
を作製した。また、比較のために、上記本発明の薄膜E
L素子の構成から発光層膜に対する付着力の強い絶縁層
膜11のみを除いた。従来の薄膜構造のEL素子を同時
に作製した。以下9発光層膜に対する付着力の強い絶縁
層膜11を含む薄膜EL素子を素子A、含まない薄膜E
L素子を素子Bと呼ぶこととする。また、素子Aと全く
同じ構成で。
背面金属電極膜13をマスク蒸着でパターニングした薄
膜EL素子も併せて作製した。これを、素子Cと言う。
上記の素子A、および素子Bの背面金属電極膜である背
面AQ電極膜を、リン酸:硝酸:酢酸:水=3:5:1
4ニア:3の組成のエツチング液で加工したところ、素
子Aにおいてはなんら問題なく。
背面層電極膜を加工することができたのに対し。
素子Bではエツチング液に浸漬してから約30秒程で、
ZnS発光層膜とTa205絶縁層膜との間にエツチン
グ液が浸入し始め、1分後には2発光層膜に対する付着
力の弱い絶縁層膜であるTa2O,膜が、はぼ全面にわ
たって剥離するのが観測された。
この時点で、素子Bは使用不可能な・状態になった。
以上の結果から明らかなように9本実施例において作製
した薄膜EL素子は、従来の薄膜EL素子に比べて、ホ
ト加工工程に対する耐性が格段に向上していることが分
かる。
第2図に、背面金属電極膜をホト加工でパターニングし
た薄膜EL素子八へ、マスク蒸着でパターニングした薄
膜EL素子Cの輝度−電圧特性を比較して示す0図にお
いて2曲線a(・印)は素子Aの特性9曲線c(×印)
は素子Cの特性をそれぞれ表わしている。曲線a、およ
び曲線Cかられかるように、素子Aおよび素子Cは全く
同一の輝度−電圧特性を示しており、背面金属電極膜の
ホト加工工程が薄膜EL素子特性になんら悪影響を及ぼ
していないことが分かる。
また、上記の発光層膜に対する付着力の強い絶縁層膜1
1をマグネトロン式高周波スパッタ法により形成する際
の雰囲気として、He、Ne、Xeのうちの1種類のガ
ス、あるいはArg Heg NewXeのうちの複数
からなる混合ガスを用いても発光層膜に対する付着力の
強い絶縁層を得ることができ、上記実施例と同様の結果
が得られた。
上記実施例において、薄膜EL素子の発光層膜としてZ
nS:Mnの場合の例を挙げたが、その他にe Tbt
 Ss、 Ceなどの希土類化合物を添加したZnS、
SrS、CaSなどの元素の周期表■−■族化合物半導
体薄膜を用いた場合においても。
上記実施例と同様の効果があることを確認している。ま
た9発光層膜に対する付着力が弱く。
Q□8の大きい絶縁層膜として、上記実施例においては
Ta2O,膜を用いたが、この他に、5rTiO,、B
aTi0.、PbTiO3,BaTaO3薄膜などを用
いても同様の効果が得られることを確認している。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したごとく2本発明の薄膜EL素子は、
ホト加工工程に対する耐性が高いことから高輝度で耐圧
の高い素子を得ることができるので、信頼性の高い高性
能薄膜EL表示パネルの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例において作製した薄膜EL素子
の断面構造を示す模式図、第2図は本発明の実施例にお
いて背面金属電極膜をホト加工工程ならびにマスク蒸着
によってパターニングして作製した薄膜EL素子の輝度
−電圧特性を示すグラフ、第3図は従来の薄膜EL素子
の断面構造を示す模式図である。 1・・・ガラス基板    2・・・透明電極膜3・・
・第1の絶縁層膜  4・・・発光層膜5・・・第2の
絶縁層膜  6・・・背面金属電極膜7・・・ガラス基
板    8・・・透明電極膜9・・・発光層膜に対す
る付着力の弱い第1の絶縁層膜 lO・・・発光層膜 11・・・発光層側に対する付着力の強い絶縁層膜12
・・・発光層膜に対する付着力の弱い第2の絶縁層膜 13・・・背面金属電極膜 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人弁理士  中 村 純之助 第1図 7−、プラス塵J及 8−弓1朗省ネジ頑

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. 発光層膜の片側もしくは両側に絶縁層膜を積層し
    た薄膜構造体を,背面金属電極膜および透明電極膜から
    なる一対の電極によって挟持して,上記電極間に交流電
    圧を印加して発光させる薄膜エレクトロルミネセンス素
    子において,上記発光層膜と背面金属電極膜との間に設
    ける絶縁層膜を,成分組成の異なる2種類以上の絶縁層
    膜を積層した複合構造の絶縁層膜となし,上記複合構造
    の絶縁層膜のうち,上記発光層膜に直接接触する絶縁層
    膜を,発光層膜に対する付着力の強いタンタルと酸素を
    含む化合物からなる絶縁層膜とし,これに積層する他の
    絶縁層膜を,電荷密度の最大値(Q_m_a_x)の大
    きい絶縁層膜とすることを特徴とする薄膜エレクトロル
    ミネセンス素子。
  2. 2. 発光層膜に対する付着力の強いタンタルと酸素を
    含む化合物からなる絶縁層膜が,一般式TaO_x(式
    中,xは2.5未満を表わす。)で示される化合物によ
    って構成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載の薄膜エレクトロルミネセンス素子。
  3. 3. 発光層膜に対する付着力の強いタンタルと酸素を
    含む化合物からなる絶縁層膜の形成は,ヘリウム,アル
    ゴン,ネオン,キセノンのうちより選択される少なくと
    も1種の不活性ガスを含む雰囲気中で,タンタルと酸素
    を含むターゲットを用い,スパッタリング法によって成
    膜することを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
    2項に記載の薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造法
JP63015938A 1988-01-28 1988-01-28 薄膜エレクトロルミネセンス素子およびその製造方法 Pending JPH01194289A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181295A (ja) * 1987-01-23 1988-07-26 株式会社日立製作所 薄膜el表示素子の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181295A (ja) * 1987-01-23 1988-07-26 株式会社日立製作所 薄膜el表示素子の製造方法

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