JPH05347187A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH05347187A JPH05347187A JP4340163A JP34016392A JPH05347187A JP H05347187 A JPH05347187 A JP H05347187A JP 4340163 A JP4340163 A JP 4340163A JP 34016392 A JP34016392 A JP 34016392A JP H05347187 A JPH05347187 A JP H05347187A
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- thin film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜ＥＬ素子の発光特性および信頼性を改善
する。 【構成】 発光層５と、この発光層５を挟む一対の電極
層２,８を有する。電極層２,８のうち一方の電極層２と
発光層５との間に絶縁層９を介在させる。絶縁層９は、
電極層２側に配されたＴaＯＮ膜３と、発光層５側に配
されたＳi3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ膜)４とからなる。絶縁
層１０は、例えばＳi3Ｎ4膜６とＳiＯ2膜７とからな
る。
する。 【構成】 発光層５と、この発光層５を挟む一対の電極
層２,８を有する。電極層２,８のうち一方の電極層２と
発光層５との間に絶縁層９を介在させる。絶縁層９は、
電極層２側に配されたＴaＯＮ膜３と、発光層５側に配
されたＳi3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ膜)４とからなる。絶縁
層１０は、例えばＳi3Ｎ4膜６とＳiＯ2膜７とからな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜ＥＬ(エレクトロ
・ルミネッセンス)素子に関し、より詳しくは、発光層
と電極層との間に絶縁層を有する薄膜ＥＬ素子に関す
る。
・ルミネッセンス)素子に関し、より詳しくは、発光層
と電極層との間に絶縁層を有する薄膜ＥＬ素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の薄膜ＥＬ素子としては、図８に
示すように、ＺnＳ:Ｍnなどからなる発光層１０４とＩ
ＴＯ(錫添加酸化インジウム)電極層１０２,金属電極層
１０６との間に、それぞれＴaＯＮ膜(窒素を含有させた
Ｔa2Ｏ5膜)からなる絶縁層１０３,１０５を設けたもの
が提案されている(特開平１−１３０４９６号公報)。上
記文献(公報)には、ＴaＯＮ膜は比誘電率εrが２０〜２
３と比較的大きいことから、通常のＳiＯ2膜,Ｙ2Ｏ3膜,
Ｓi3Ｎ4膜(比誘電率εrが１０以下)などよりも薄膜ＥＬ
素子の絶縁層として有益であり、発光特性を改善できる
旨が記載されている。なお、１０１はガラス基板であ
る。
示すように、ＺnＳ:Ｍnなどからなる発光層１０４とＩ
ＴＯ(錫添加酸化インジウム)電極層１０２,金属電極層
１０６との間に、それぞれＴaＯＮ膜(窒素を含有させた
Ｔa2Ｏ5膜)からなる絶縁層１０３,１０５を設けたもの
が提案されている(特開平１−１３０４９６号公報)。上
記文献(公報)には、ＴaＯＮ膜は比誘電率εrが２０〜２
３と比較的大きいことから、通常のＳiＯ2膜,Ｙ2Ｏ3膜,
Ｓi3Ｎ4膜(比誘電率εrが１０以下)などよりも薄膜ＥＬ
素子の絶縁層として有益であり、発光特性を改善できる
旨が記載されている。なお、１０１はガラス基板であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の実験によって、ＴaＯＮ膜を絶縁層とする薄膜ＥＬ
素子は、実際には、図４中に特性(c)で例示するよう
に、発光層が劣化して、発光特性(電圧−輝度特性)が通
常のＳiＯ2膜,Ｙ2Ｏ3膜,Ｓi3Ｎ4膜からなるもの(同図中
に特性(b)で示す)よりも悪くなることが分かった。この
事情は、Ｔa2Ｏ3膜(比誘電率εrが２３〜３０)を絶縁層
とする薄膜ＥＬ素子でも同じであった。
者の実験によって、ＴaＯＮ膜を絶縁層とする薄膜ＥＬ
素子は、実際には、図４中に特性(c)で例示するよう
に、発光層が劣化して、発光特性(電圧−輝度特性)が通
常のＳiＯ2膜,Ｙ2Ｏ3膜,Ｓi3Ｎ4膜からなるもの(同図中
に特性(b)で示す)よりも悪くなることが分かった。この
事情は、Ｔa2Ｏ3膜(比誘電率εrが２３〜３０)を絶縁層
とする薄膜ＥＬ素子でも同じであった。
【０００４】そこで、この発明の目的は、発光特性およ
び信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子を提供することにある。
び信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、第１の発明の薄膜ＥＬ素子は、発光層と、
この発光層を挟む一対の電極層を有し、上記電極層のう
ち少なくとも一方の電極層と上記発光層との間に絶縁層
を介在させた薄膜ＥＬ素子において、上記絶縁層は、上
記電極層側に配されたＴaＯＮ膜と、上記発光層側に配
されたＳi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜とからなることを特徴
としている。ここで、ＳiＯＮ膜とは、Ｓi,ＯおよびＮ
からなる膜(組成比は任意)を示している。
成するため、第１の発明の薄膜ＥＬ素子は、発光層と、
この発光層を挟む一対の電極層を有し、上記電極層のう
ち少なくとも一方の電極層と上記発光層との間に絶縁層
を介在させた薄膜ＥＬ素子において、上記絶縁層は、上
記電極層側に配されたＴaＯＮ膜と、上記発光層側に配
されたＳi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜とからなることを特徴
としている。ここで、ＳiＯＮ膜とは、Ｓi,ＯおよびＮ
からなる膜(組成比は任意)を示している。
【０００６】本発明者は、絶縁層としてＴaＯＮ膜とＳi
3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜とを組み合わせることにより、
信頼性および発光特性に優れた薄膜ＥＬ素子を実現し
た。すなわち、比誘電率εrが大きいＴaＯＮ膜によって
発光しきい値電圧を下げるとともに、発光層側に安定な
Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜を配することによって上記Ｔ
aＯＮ膜と発光層との反応を抑えて輝度の低下を防ぎ、
かつ、絶縁破壊耐圧を高めた。これにより、従来に比し
て発光特性および信頼性を向上させることができた。
3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜とを組み合わせることにより、
信頼性および発光特性に優れた薄膜ＥＬ素子を実現し
た。すなわち、比誘電率εrが大きいＴaＯＮ膜によって
発光しきい値電圧を下げるとともに、発光層側に安定な
Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜を配することによって上記Ｔ
aＯＮ膜と発光層との反応を抑えて輝度の低下を防ぎ、
かつ、絶縁破壊耐圧を高めた。これにより、従来に比し
て発光特性および信頼性を向上させることができた。
【０００７】このように改善できたのは、次の理由によ
る。すなわち、図５中に特性(d)で示すように、絶縁層
を構成する膜の比誘電率εrの平均値が６．２程度(通常
のＳiＯ2膜,Ｙ2Ｏ3膜,Ｓi3Ｎ4膜に相当するレベル)であ
る場合は、絶縁層の総膜厚は４０００Å程度に設定され
る。総膜厚が４０００Å以上だと発光しきい値電圧Ｖth
が大きくなり過ぎ(１８０Ｖ以上となる)、逆に、４００
０Å以下だと絶縁層の破壊耐圧が低下して信頼性を損な
うからである。これに対して、絶縁層としてＴaＯＮ膜
とＳi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜とを組み合わせたものは、
比誘電率εrの平均値が２０程度となる。したがって、
同図中に特性(e)で示すように、ＴaＯＮ膜の膜厚が〜６
０００Å、Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の膜厚が〜１００
０Å(したがって、総膜厚が〜７０００Å)であっても発
光しきい値電圧Ｖthを１５０Ｖ程度に抑えることができ
る。
る。すなわち、図５中に特性(d)で示すように、絶縁層
を構成する膜の比誘電率εrの平均値が６．２程度(通常
のＳiＯ2膜,Ｙ2Ｏ3膜,Ｓi3Ｎ4膜に相当するレベル)であ
る場合は、絶縁層の総膜厚は４０００Å程度に設定され
る。総膜厚が４０００Å以上だと発光しきい値電圧Ｖth
が大きくなり過ぎ(１８０Ｖ以上となる)、逆に、４００
０Å以下だと絶縁層の破壊耐圧が低下して信頼性を損な
うからである。これに対して、絶縁層としてＴaＯＮ膜
とＳi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜とを組み合わせたものは、
比誘電率εrの平均値が２０程度となる。したがって、
同図中に特性(e)で示すように、ＴaＯＮ膜の膜厚が〜６
０００Å、Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の膜厚が〜１００
０Å(したがって、総膜厚が〜７０００Å)であっても発
光しきい値電圧Ｖthを１５０Ｖ程度に抑えることができ
る。
【０００８】ただし、ＴaＯＮ膜の膜厚が６０００Åを
超えるか、または、Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の膜厚が
１０００Åを超えると、発光しきい値電圧Ｖthが大きく
なり過ぎる。一方、ＴaＯＮ膜の膜厚が１０００Åを下
回ると、絶縁破壊耐圧を維持することができない(たと
え、Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の厚膜化でカバーしよう
としても、発光しきい値電圧Ｖthと両立できない)。ま
た、Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の膜厚が１００Åを下回
ると、ＴaＯＮ膜と発光層との反応を抑えることができ
ず、輝度の低下が生じる。結局、上記ＴaＯＮ膜の厚さ
を１０００〜６０００Å、上記Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ
膜の厚さを１００〜１０００Åに設定するのが望まし
い。これにより、絶縁破壊耐圧を維持して信頼性を高め
た上、発光しきい値電圧を下げて発光特性を向上させる
ことができる。
超えるか、または、Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の膜厚が
１０００Åを超えると、発光しきい値電圧Ｖthが大きく
なり過ぎる。一方、ＴaＯＮ膜の膜厚が１０００Åを下
回ると、絶縁破壊耐圧を維持することができない(たと
え、Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の厚膜化でカバーしよう
としても、発光しきい値電圧Ｖthと両立できない)。ま
た、Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の膜厚が１００Åを下回
ると、ＴaＯＮ膜と発光層との反応を抑えることができ
ず、輝度の低下が生じる。結局、上記ＴaＯＮ膜の厚さ
を１０００〜６０００Å、上記Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ
膜の厚さを１００〜１０００Åに設定するのが望まし
い。これにより、絶縁破壊耐圧を維持して信頼性を高め
た上、発光しきい値電圧を下げて発光特性を向上させる
ことができる。
【０００９】また、上記目的を達成するため、第２の発
明の薄膜ＥＬ素子は、発光層と、この発光層を挟む一対
の電極層を有し、上記電極層のうち少なくとも一方の電
極層と上記発光層との間に絶縁層を介在させた薄膜ＥＬ
素子において、上記絶縁層は、ＴaＯＮ膜と、ＳiＯ2膜
またはＳiＯＮ膜とからなる単位層を複数重ねてなる積
層膜を有することを特徴としている。
明の薄膜ＥＬ素子は、発光層と、この発光層を挟む一対
の電極層を有し、上記電極層のうち少なくとも一方の電
極層と上記発光層との間に絶縁層を介在させた薄膜ＥＬ
素子において、上記絶縁層は、ＴaＯＮ膜と、ＳiＯ2膜
またはＳiＯＮ膜とからなる単位層を複数重ねてなる積
層膜を有することを特徴としている。
【００１０】この第２の発明の薄膜ＥＬ素子も、第１の
発明の薄膜ＥＬ素子と同様に、従来に比して信頼性およ
び発光特性を高めることができる。すなわち、比誘電率
εrが大きいＴaＯＮ膜によって発光しきい値電圧を下げ
ることができる。
発明の薄膜ＥＬ素子と同様に、従来に比して信頼性およ
び発光特性を高めることができる。すなわち、比誘電率
εrが大きいＴaＯＮ膜によって発光しきい値電圧を下げ
ることができる。
【００１１】同時に、発光層側に安定なＳiＯ2膜または
ＳiＯＮ膜を配することによって、上記ＴaＯＮ膜と発光
層との反応を抑えて輝度の低下を防ぎ、かつ、絶縁破壊
耐圧を高めることができる。
ＳiＯＮ膜を配することによって、上記ＴaＯＮ膜と発光
層との反応を抑えて輝度の低下を防ぎ、かつ、絶縁破壊
耐圧を高めることができる。
【００１２】また、上記単位層を構成するＳiＯ2膜また
はＳiＯＮ膜と、ＴaＯＮ膜との膜厚比ＳiＯ2／ＴaＯＮ
またはＳiＯＮ／ＴaＯＮの値が、１／１５〜１０／１５
の範囲内にあるのが望ましい。この理由は、上記膜厚比
が１／１５を下回った場合、ＴaＯＮ膜と発光層との反
応が抑えられず、輝度が低下するからである。一方、上
記膜厚比が１０／１５を超えた場合、絶縁層の比誘電率
εrの平均値が小さくなって、発光しきい値電圧Ｖthを
下げることができないからである。
はＳiＯＮ膜と、ＴaＯＮ膜との膜厚比ＳiＯ2／ＴaＯＮ
またはＳiＯＮ／ＴaＯＮの値が、１／１５〜１０／１５
の範囲内にあるのが望ましい。この理由は、上記膜厚比
が１／１５を下回った場合、ＴaＯＮ膜と発光層との反
応が抑えられず、輝度が低下するからである。一方、上
記膜厚比が１０／１５を超えた場合、絶縁層の比誘電率
εrの平均値が小さくなって、発光しきい値電圧Ｖthを
下げることができないからである。
【００１３】また、本発明者は、上記単位層の厚さを減
少させて３００Å以下にした場合、図３に例示するよう
に、絶縁層全体の比誘電率εrの平均値が理論値よりも
大きくなることを発見した(なお、図３は、膜厚比ＳiＯ
Ｎ／ＴaＯＮの値が１／５の場合を示している。)。した
がって、上記単位層の厚さを３００Å以下に設定するこ
とによって、さらに発光しきい値電圧Ｖthを下げること
が可能となる。
少させて３００Å以下にした場合、図３に例示するよう
に、絶縁層全体の比誘電率εrの平均値が理論値よりも
大きくなることを発見した(なお、図３は、膜厚比ＳiＯ
Ｎ／ＴaＯＮの値が１／５の場合を示している。)。した
がって、上記単位層の厚さを３００Å以下に設定するこ
とによって、さらに発光しきい値電圧Ｖthを下げること
が可能となる。
【００１４】また、第１の発明と同様の理由により、Ｔ
aＯＮ膜とＳiＯ2膜またはＳiＯＮ膜とからなる単位層を
複数重ねてなる積層膜の厚さを１０００〜６０００Åに
設定するのが望ましい。
aＯＮ膜とＳiＯ2膜またはＳiＯＮ膜とからなる単位層を
複数重ねてなる積層膜の厚さを１０００〜６０００Åに
設定するのが望ましい。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の薄膜ＥＬ素子を実施例によ
り詳細に説明する。
り詳細に説明する。
【００１６】図１は、第１の発明の一実施例の薄膜ＥＬ
素子の断面を示している。この薄膜ＥＬ素子は、ガラス
基板１上に、発光層５と、この発光層５の両側に設けら
れた一対の電極層２,８と、電極層２,８と発光層５との
間に挟まれた絶縁層９,１０を有している。上記絶縁層
９は、電極層２側に配されたＴaＯＮ膜３と、発光層５
側に配されたＳi3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ膜)４とからなっ
ている。一方、絶縁層１０は、発光層５側に配されたＳ
i3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ膜)６と、電極層８側に配された
ＳiＯ2膜(またはＡl2Ｏ3膜)７とからなっている。
素子の断面を示している。この薄膜ＥＬ素子は、ガラス
基板１上に、発光層５と、この発光層５の両側に設けら
れた一対の電極層２,８と、電極層２,８と発光層５との
間に挟まれた絶縁層９,１０を有している。上記絶縁層
９は、電極層２側に配されたＴaＯＮ膜３と、発光層５
側に配されたＳi3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ膜)４とからなっ
ている。一方、絶縁層１０は、発光層５側に配されたＳ
i3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ膜)６と、電極層８側に配された
ＳiＯ2膜(またはＡl2Ｏ3膜)７とからなっている。
【００１７】この薄膜ＥＬ素子は次のようにして作製す
る。
る。
【００１８】まず、ガラス基板１上に、ＩＴＯからなる
透明電極群(電極層)２を形成する。その上に、高周波ス
パッタ法により、Ｔa2Ｏ5焼結ターゲットと、Ａr,Ｏ2,
Ｎ2,N2Ｏを混合してなるスパッタガスとを用いて、厚さ
３０００ÅのＴaＯＮ膜３を堆積し、続いて、Ｓiターゲ
ットと、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合してなるスパッタガ
スとを用いて、厚さ２００ÅのＳi3Ｎ4膜４を堆積す
る。次に、電子線蒸着法,ＣＶＤ(化学気相成長)法また
はスパッタリング法により、厚さ８０００Å程度のＺn
Ｓ:Ｍnなどからなる発光層５を形成する。さらに、ＣＶ
Ｄ法またはスパッタリング法により、Ｓi3Ｎ4膜６,Ｓi
Ｏ2膜７(絶縁層１０)を形成する。絶縁層１０の厚さは
１５００Å程度とする。次に、真空中または不活性ガス
雰囲気中で、熱処理(６００℃,１時間)を行う。最後
に、Ａl−Ｎiなどからなる背面電極群(電極層)８を形成
する(作製完了)。
透明電極群(電極層)２を形成する。その上に、高周波ス
パッタ法により、Ｔa2Ｏ5焼結ターゲットと、Ａr,Ｏ2,
Ｎ2,N2Ｏを混合してなるスパッタガスとを用いて、厚さ
３０００ÅのＴaＯＮ膜３を堆積し、続いて、Ｓiターゲ
ットと、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合してなるスパッタガ
スとを用いて、厚さ２００ÅのＳi3Ｎ4膜４を堆積す
る。次に、電子線蒸着法,ＣＶＤ(化学気相成長)法また
はスパッタリング法により、厚さ８０００Å程度のＺn
Ｓ:Ｍnなどからなる発光層５を形成する。さらに、ＣＶ
Ｄ法またはスパッタリング法により、Ｓi3Ｎ4膜６,Ｓi
Ｏ2膜７(絶縁層１０)を形成する。絶縁層１０の厚さは
１５００Å程度とする。次に、真空中または不活性ガス
雰囲気中で、熱処理(６００℃,１時間)を行う。最後
に、Ａl−Ｎiなどからなる背面電極群(電極層)８を形成
する(作製完了)。
【００１９】このようにして作製した薄膜ＥＬ素子は、
図４中に特性(a)で示すように、従来のもの(b),(c)に比
して、実際に発光特性を改善することができた。また、
絶縁破壊耐圧を高めることができた。さらに、通電時の
絶縁破壊による破壊孔も小さくなり、その発生数も減少
した。したがって、信頼性を改善することができた。
図４中に特性(a)で示すように、従来のもの(b),(c)に比
して、実際に発光特性を改善することができた。また、
絶縁破壊耐圧を高めることができた。さらに、通電時の
絶縁破壊による破壊孔も小さくなり、その発生数も減少
した。したがって、信頼性を改善することができた。
【００２０】図２は、第２の発明の一実施例の薄膜ＥＬ
素子の断面を示している。この薄膜ＥＬ素子は、図１に
示した薄膜ＥＬ素子と同様に、ガラス基板１上に、発光
層５と、この発光層５の両側に設けられた一対の電極層
２,８と、電極層２,８と発光層５との間に挟まれた絶縁
層１９,１０を有している(なお、同一構成部分は同一符
号で表している。)。上記絶縁層１９は、ＴaＯＮ膜１３
とＳiＯ2膜(またはＳiＯＮ膜)１４とからなる単位層を
複数重ねて構成されている。一方、絶縁層１０は、発光
層５側に配されたＳi3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ膜)６と、電
極層８側に配されたＳiＯ2膜(またはＡl2Ｏ3膜)７とか
らなっている。
素子の断面を示している。この薄膜ＥＬ素子は、図１に
示した薄膜ＥＬ素子と同様に、ガラス基板１上に、発光
層５と、この発光層５の両側に設けられた一対の電極層
２,８と、電極層２,８と発光層５との間に挟まれた絶縁
層１９,１０を有している(なお、同一構成部分は同一符
号で表している。)。上記絶縁層１９は、ＴaＯＮ膜１３
とＳiＯ2膜(またはＳiＯＮ膜)１４とからなる単位層を
複数重ねて構成されている。一方、絶縁層１０は、発光
層５側に配されたＳi3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ膜)６と、電
極層８側に配されたＳiＯ2膜(またはＡl2Ｏ3膜)７とか
らなっている。
【００２１】この薄膜ＥＬ素子を作製する場合、まず、
ガラス基板１上に、ＩＴＯからなる透明電極群(電極層)
２を形成する。その上に、高周波スパッタ法により、Ｔ
a2Ｏ5焼結ターゲットと、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合して
なるスパッタガスとを用いてＴaＯＮ膜１３を堆積し、
続いて、基板１を移動(回転)させて、Ｓiターゲット
と、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合してなるスパッタガスと
を用いてＳiＯ2膜１４を堆積する。これにより、単位層
を構成する。このとき、単位層の厚さは例えば１００Å
とし、膜厚比ＳiＯ2／ＴaＯＮ＝１／５に設定する。そ
して、この手順を３０回繰り返して、厚さ３０００Åの
絶縁層１９を形成する。この後、図１に示した薄膜ＥＬ
素子の場合と同一の材料および条件によって、発光層５
と、絶縁層１０と、背面電極群(電極層)８を形成する
(作製完了)。
ガラス基板１上に、ＩＴＯからなる透明電極群(電極層)
２を形成する。その上に、高周波スパッタ法により、Ｔ
a2Ｏ5焼結ターゲットと、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合して
なるスパッタガスとを用いてＴaＯＮ膜１３を堆積し、
続いて、基板１を移動(回転)させて、Ｓiターゲット
と、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合してなるスパッタガスと
を用いてＳiＯ2膜１４を堆積する。これにより、単位層
を構成する。このとき、単位層の厚さは例えば１００Å
とし、膜厚比ＳiＯ2／ＴaＯＮ＝１／５に設定する。そ
して、この手順を３０回繰り返して、厚さ３０００Åの
絶縁層１９を形成する。この後、図１に示した薄膜ＥＬ
素子の場合と同一の材料および条件によって、発光層５
と、絶縁層１０と、背面電極群(電極層)８を形成する
(作製完了)。
【００２２】この薄膜ＥＬ素子も、従来のものに比し
て、発光特性および信頼性を改善することができた。し
かし、次の素子の検討結果で述べるように、信頼性は改
良の余地があった。
て、発光特性および信頼性を改善することができた。し
かし、次の素子の検討結果で述べるように、信頼性は改
良の余地があった。
【００２３】図６は、第２の発明の別の実施例の薄膜Ｅ
Ｌ素子を示している。この薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板
１上に、発光層５と、この発光層５の両側に設けられた
一対の電極層２,８と、電極層２,８と発光層５との間に
挟まれた絶縁層２０,１０を有している。上記絶縁層２
０は、電極層２側に配され、ＴaＯＮ膜１３とＳiＯ2膜
(またはＳiＯＮ膜)１４とからなる単位層を複数重ねて
なる積層膜１９と、発光層５側に配されたＳi3Ｎ4膜(ま
たはＳiＯＮ膜)１５とからなっている。一方、絶縁層１
０は、発光層５側に配されたＳi3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ
膜)６と、電極層８側に配されたＳiＯ2膜(またはＡl2Ｏ
3膜)７とからなっている。
Ｌ素子を示している。この薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板
１上に、発光層５と、この発光層５の両側に設けられた
一対の電極層２,８と、電極層２,８と発光層５との間に
挟まれた絶縁層２０,１０を有している。上記絶縁層２
０は、電極層２側に配され、ＴaＯＮ膜１３とＳiＯ2膜
(またはＳiＯＮ膜)１４とからなる単位層を複数重ねて
なる積層膜１９と、発光層５側に配されたＳi3Ｎ4膜(ま
たはＳiＯＮ膜)１５とからなっている。一方、絶縁層１
０は、発光層５側に配されたＳi3Ｎ4膜(またはＳiＯＮ
膜)６と、電極層８側に配されたＳiＯ2膜(またはＡl2Ｏ
3膜)７とからなっている。
【００２４】この薄膜ＥＬ素子を作製する場合、まず、
ガラス基板１上に、ＩＴＯからなる透明電極群(電極層)
２を形成する。その上に、高周波スパッタ法により、Ｔ
a2Ｏ5焼結ターゲットと、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合して
なるスパッタガスとを用いてＴaＯＮ膜１３を堆積し、
続いて、基板１を移動(回転)させて、Ｓiターゲット
と、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合してなるスパッタガスと
を用いてＳiＯ2膜１４を堆積する。これにより、単位層
を構成する。このとき、単位層の厚さは例えば１００Å
とし、膜厚比ＳiＯ2／ＴaＯＮ＝１／５に設定する。そ
して、この手順を３０回繰り返して、厚さ３０００Åの
絶縁層１９を形成する。続いて、ＳiターゲットとＡr,
Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合してなるスパッタガスとを用いて
厚さ２００ÅのＳi3Ｎ4膜１５を堆積する。この後、図
１に示した薄膜ＥＬ素子の場合と同一の材料および条件
によって、発光層５と、絶縁層１０と、背面電極群(電
極層)８を形成する(作製完了)。
ガラス基板１上に、ＩＴＯからなる透明電極群(電極層)
２を形成する。その上に、高周波スパッタ法により、Ｔ
a2Ｏ5焼結ターゲットと、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合して
なるスパッタガスとを用いてＴaＯＮ膜１３を堆積し、
続いて、基板１を移動(回転)させて、Ｓiターゲット
と、Ａr,Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合してなるスパッタガスと
を用いてＳiＯ2膜１４を堆積する。これにより、単位層
を構成する。このとき、単位層の厚さは例えば１００Å
とし、膜厚比ＳiＯ2／ＴaＯＮ＝１／５に設定する。そ
して、この手順を３０回繰り返して、厚さ３０００Åの
絶縁層１９を形成する。続いて、ＳiターゲットとＡr,
Ｏ2,Ｎ2,Ｎ2Ｏを混合してなるスパッタガスとを用いて
厚さ２００ÅのＳi3Ｎ4膜１５を堆積する。この後、図
１に示した薄膜ＥＬ素子の場合と同一の材料および条件
によって、発光層５と、絶縁層１０と、背面電極群(電
極層)８を形成する(作製完了)。
【００２５】本発明者は、上記Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚を
５０Å,１００Å,２００Åと変化させて試料を作製し
た。そして、加速エージングを行って、しきい値電圧の
変化ΔＶth,輝度の変化を調べたところ、図７に示すよ
うな結果が得られた。図７中、(f),(g),(h)はそれぞれ
Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚が５０Å,１００Å,２００Åのと
きのΔＶthを示し、(i),(j),(k)はそれぞれの輝度変化
率(変化ない状態を１とする)を示している。図から分か
るように、Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚が５０Åのときは、発
光層５に対するＴaＯＮ膜１３の影響を抑えることがで
きず、このため、しきい値電圧の変化ΔＶth,輝度の変
化率とも大きい。しかし、Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚が１０
０Å以上のときは、ＴaＯＮ膜１３の影響を抑えて、し
きい値電圧の変化ΔＶth,輝度変化率を大幅に改善する
ことができた。したがって、信頼性を大幅に改善するこ
とができた。また、Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚が１０００Å
を超えると発光しきい値電圧Ｖthが大きくなり過ぎる。
このため、Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚を１００〜１０００Å
に設定するのが望ましい。
５０Å,１００Å,２００Åと変化させて試料を作製し
た。そして、加速エージングを行って、しきい値電圧の
変化ΔＶth,輝度の変化を調べたところ、図７に示すよ
うな結果が得られた。図７中、(f),(g),(h)はそれぞれ
Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚が５０Å,１００Å,２００Åのと
きのΔＶthを示し、(i),(j),(k)はそれぞれの輝度変化
率(変化ない状態を１とする)を示している。図から分か
るように、Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚が５０Åのときは、発
光層５に対するＴaＯＮ膜１３の影響を抑えることがで
きず、このため、しきい値電圧の変化ΔＶth,輝度の変
化率とも大きい。しかし、Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚が１０
０Å以上のときは、ＴaＯＮ膜１３の影響を抑えて、し
きい値電圧の変化ΔＶth,輝度変化率を大幅に改善する
ことができた。したがって、信頼性を大幅に改善するこ
とができた。また、Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚が１０００Å
を超えると発光しきい値電圧Ｖthが大きくなり過ぎる。
このため、Ｓi3Ｎ4膜１５の膜厚を１００〜１０００Å
に設定するのが望ましい。
【００２６】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
薄膜ＥＬ素子は、少なくとも一方の電極層と発光層との
間に介在させた絶縁層を、上記電極層側に配されたＴa
ＯＮ膜と、上記発光層側に配されたＳi3Ｎ4膜またはＳi
ＯＮ膜とで構成しているので、発光特性および信頼性を
向上させることができる。
薄膜ＥＬ素子は、少なくとも一方の電極層と発光層との
間に介在させた絶縁層を、上記電極層側に配されたＴa
ＯＮ膜と、上記発光層側に配されたＳi3Ｎ4膜またはＳi
ＯＮ膜とで構成しているので、発光特性および信頼性を
向上させることができる。
【００２７】また、第２の発明の薄膜ＥＬ素子は、少な
くとも一方の電極層と上記発光層との間に介在させた絶
縁層は、ＴaＯＮ膜と、ＳiＯ2膜またはＳiＯＮ膜とから
なる単位層を複数重ねてなる積層膜を有しているので、
この積層膜を上記電極層側に配し、Ｔaに対してバリア
として働くＳi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜を発光層側に配す
ることによって、発光特性および信頼性を向上させるこ
とができる。
くとも一方の電極層と上記発光層との間に介在させた絶
縁層は、ＴaＯＮ膜と、ＳiＯ2膜またはＳiＯＮ膜とから
なる単位層を複数重ねてなる積層膜を有しているので、
この積層膜を上記電極層側に配し、Ｔaに対してバリア
として働くＳi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜を発光層側に配す
ることによって、発光特性および信頼性を向上させるこ
とができる。
【図１】 第１の発明の一実施例の薄膜ＥＬ素子の断面
を示す図である。
を示す図である。
【図２】 第２の発明の一実施例の薄膜ＥＬ素子の断面
を示す図である。
を示す図である。
【図３】 ＳiＯＮ膜とＴaＯＮ膜とからなる単位層の厚
さと比誘電率εrとの関係を示す図である。
さと比誘電率εrとの関係を示す図である。
【図４】 薄膜ＥＬ素子の発光特性を示す図である。
【図５】 薄膜ＥＬ素子を構成する絶縁層の総膜厚と発
光しきい値電圧Ｖthとの関係を示す図である。
光しきい値電圧Ｖthとの関係を示す図である。
【図６】 第２の発明の別の実施例の薄膜ＥＬ素子の断
面を示す図である。
面を示す図である。
【図７】 薄膜ＥＬ素子のエージング結果を示す図であ
る。
る。
【図８】 従来の薄膜ＥＬ素子の断面を示す図である。
１ ガラス基板 ２ 透明電極
群 ３,１３ ＴaＯＮ膜 ５ 発光層 ４,６,１５ Ｓi3Ｎ4膜 ７ ＳiＯ2膜 ８ 背面電極群 ９,１０,２０
絶縁層 １４ ＳiＯ2膜 １９ 積層膜
群 ３,１３ ＴaＯＮ膜 ５ 発光層 ４,６,１５ Ｓi3Ｎ4膜 ７ ＳiＯ2膜 ８ 背面電極群 ９,１０,２０
絶縁層 １４ ＳiＯ2膜 １９ 積層膜
Claims (8)
- 【請求項１】 発光層と、この発光層を挟む一対の電極
層を有し、上記電極層のうち少なくとも一方の電極層と
上記発光層との間に絶縁層を介在させた薄膜ＥＬ素子に
おいて、 上記絶縁層は、上記電極層側に配されたＴaＯＮ膜と、
上記発光層側に配されたＳi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜とか
らなることを特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜ＥＬ素子におい
て、 上記ＴaＯＮ膜の厚さが１０００Å乃至６０００Åであ
り、上記Ｓi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の厚さが１００Å乃
至１０００Åであることを特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項３】 発光層と、この発光層を挟む一対の電極
層を有し、上記電極層のうち少なくとも一方の電極層と
上記発光層との間に絶縁層を介在させた薄膜ＥＬ素子に
おいて、 上記絶縁層は、ＴaＯＮ膜と、ＳiＯ2膜またはＳiＯＮ膜
とからなる単位層を複数重ねてなる積層膜を有すること
を特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項４】 請求項３に記載の薄膜ＥＬ素子におい
て、 上記絶縁層は、上記積層膜を上記電極層側に有し、上記
発光層側にＳi3Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜を有することを特
徴とする薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載の薄膜ＥＬ素子
において、 上記単位層を構成するＳiＯ2膜またはＳiＯＮ膜と、Ｔa
ＯＮ膜との膜厚比ＳiＯ2／ＴaＯＮまたはＳiＯＮ／Ｔa
ＯＮの値が、１／１５乃至１０／１５の範囲内にあるこ
とを特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項６】 請求項３乃至５のいずれかに記載の薄膜
ＥＬ素子において、上記単位層の厚さが３００Å以下で
あることを特徴とする薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項７】 請求項３乃至６のいずれかに記載の薄膜
ＥＬ素子において、上記ＴaＯＮ膜とＳiＯ2膜またはＳi
ＯＮ膜とからなる単位層を複数重ねてなる積層膜の厚さ
が１０００Å乃至６０００Åであることを特徴とする薄
膜ＥＬ素子。 - 【請求項８】 請求項４に記載の薄膜ＥＬ素子におい
て、上記Ｓｉ３Ｎ4膜またはＳiＯＮ膜の厚さが１００Å
乃至１０００Åであることを特徴とする薄膜ＥＬ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4340163A JPH05347187A (ja) | 1992-04-13 | 1992-12-21 | 薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9266592 | 1992-04-13 | ||
| JP4-92665 | 1992-04-13 | ||
| JP4340163A JPH05347187A (ja) | 1992-04-13 | 1992-12-21 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347187A true JPH05347187A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=26434049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4340163A Pending JPH05347187A (ja) | 1992-04-13 | 1992-12-21 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05347187A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5789860A (en) * | 1995-08-11 | 1998-08-04 | Nippondenso Co., Ltd. | Dielectric thin film composition and thin-film EL device using same |
| KR20010066386A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 박종섭 | 플래시 메모리의 게이트전극 제조방법 |
| US6740553B1 (en) * | 1999-06-25 | 2004-05-25 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Capacitor for semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP4340163A patent/JPH05347187A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5789860A (en) * | 1995-08-11 | 1998-08-04 | Nippondenso Co., Ltd. | Dielectric thin film composition and thin-film EL device using same |
| US6036823A (en) * | 1995-08-11 | 2000-03-14 | Denso Corporation | Dielectric thin film and thin-film EL device using same |
| US6740553B1 (en) * | 1999-06-25 | 2004-05-25 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Capacitor for semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
| KR20010066386A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 박종섭 | 플래시 메모리의 게이트전극 제조방법 |
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