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JPH06104089A - 薄膜発光素子 - Google Patents

薄膜発光素子

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Publication number
JPH06104089A
JPH06104089A JP4253349A JP25334992A JPH06104089A JP H06104089 A JPH06104089 A JP H06104089A JP 4253349 A JP4253349 A JP 4253349A JP 25334992 A JP25334992 A JP 25334992A JP H06104089 A JPH06104089 A JP H06104089A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
thin film
emitting device
film light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4253349A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukihiro Maruta
幸寛 丸田
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP4253349A priority Critical patent/JPH06104089A/ja
Priority to US08/121,862 priority patent/US5476727A/en
Publication of JPH06104089A publication Critical patent/JPH06104089A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/917Electroluminescent

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ナトリウム NaがITO 透明電極に拡散せず特性に優れ
る薄膜発光素子を得る。 【構成】ガラス電極1とITO 透明電極2の間に酸化タンタル
Ta2O5 遮蔽層9を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜発光素子の遮蔽層
に係り、特にナトリウム Naの拡散遮蔽層に関する。
【0002】
【従来の技術】Mnを発光中心とする蛍光体である発光層
の両面を絶縁層を介して透明電極(ITO) と金属電極で挟
んだ二重絶縁型の薄膜エレクトロルミネセントディスプ
レイ(以下薄膜発光素子と称する)は、高輝度発光,高
解像度,大容量表示化が可能であることから、薄型表示
用のディスプレイパネルとして注目されている。
【0003】図7は従来の二重絶縁型の薄膜発光素子を
示す要部破断斜視図である。ガラス基板1上に第一の電
極であるITO 透明電極2、その上にSiO2やSi3N4 からな
る第一の絶縁層3、発光層4、第一の絶縁層と同様の材
料からなる第二の絶縁層5、第二の電極であるAl電極6
から薄膜発光素子が構成される。この様な薄膜発光素子
の発光層は硫化亜鉛ZnS膜を母材として、その中に少
量の発光中心Mnを添加した材料で構成される。薄膜発
光素子は、実用的な輝度(100cd/m2) を得るために発光
層中の発光中心Mnには最適濃度( 硫化亜鉛に対し0.4
〜0.6wt% ) が存在する。この様な薄膜発光素子の発光
層の製造方法は、真空蒸着法,スパッタリング法,ALE
法などにより作製されておりこののち硫化亜鉛ZnS中
に添加したマンガンMnを分散させるために高温でアニ
ールされる。
【0004】図8は従来の異なる二重絶縁型の薄膜発光
素子を示す要部破断断面図である。この薄膜発光素子に
おいては外気の水分が発光層に進入して素子の寿命を低
下させるのを防止するために、封止ガラス7を介してシリ
コンオイル 8が注入される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の薄膜発光素子においてはガラス基板がソーダガ
ラスである場合においてはナトリウム Naがソーダガラスより
ITO 透明電極に拡散し、ITO 透明電極の製法如何によっ
てはITO 透明電極の電気抵抗が増大して薄膜発光素子の
特性を低下させるという問題があった。
【0006】ナトリウム Naの拡散を防ぐために従来はガラス
基板と透明電極の間にシリカ SiO2等の遮蔽層を設けること
が行われ単純マトリックス駆動の液晶ディスプレィ等で有効に
用いられるが薄膜発光素子の場合においては処理温度が
高い工程が含まれ有効ではなかった。この発明は上述の
点に鑑みてなされ、その目的は高温の熱処理においても
ナトリウム Naが拡散しない遮蔽層を用いることにより、特性
に優れる薄膜発光素子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば透明基板であるソーダガラスと、遮蔽層と、第一
の電極であるITO 透明電極と、第一の絶縁層と、発光層
と、第二の絶縁層と、第二の電極を有し、透明基板上に
遮蔽層、第一の電極、第一の絶縁層、発光層、第二の絶
縁層、第二の電極が順次積層され、遮蔽層は酸化タンタルTa
2O5 であるとすることにより達成される。
【0008】
【作用】酸化タンタルTa2O5 からなる遮蔽層を用いると、薄
膜発光素子の高温処理においてもナトリウム Naの拡散を防止
することができる。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の実施例に係る薄膜発光素子
を示す断面図である。ソーダガラス基板1の上にRFマグ
ネトロンスパッタリング法によりTa2O5 焼結たーゲット
を用い、スパッタガスとして酸素O2、アルゴンArを用い
Ta2O5 遮蔽層9を膜厚100 nm形成した。次いで同一の真
空装置内でITO 透明電極2を形成し、以下第一の絶縁層
(Al2O3)3を形成し熱処理を行った。表1に熱処理温度
を示す。
【0010】
【表1】 保持時間は 1h、 冷却は100 ℃/ hの速度で行った。
【0011】ソーダガラス中のナトリウムNaの拡散は熱
処理温度及び時間に依存する。ナトリウムNa拡散の度合
いはイオンマイクロアナライザIMAを用い酸素スパッ
タリングにより断面方向の拡散プロフィールを調べた。
表2に結果が示される。第一の絶縁層であるアルミナAl
2O3 絶縁層中におけるNaのレベルによって優劣を判定し
た。
【0012】
【表2】 図2はアニール温度550 ℃としたときの従来の薄膜発光
素子の元素の拡散ナトリウムプロフィールを示す線図で
ある。
【0013】図3はアニール温度550 ℃としたときのこ
の発明の実施例に係る薄膜発光素子の元素の拡散プロフ
ィールを示す線図である。従来の薄膜発光素子では第一
の絶縁層であるアルミナAl2O3 絶縁層中でのナトリウムNaの
レベルが高くなっている。ソーダガラス基板中のナトリ
ウムNaが素子中を拡散していることが明らかである。こ
れに対し酸化タンタルTa2O5 遮蔽層を用いた薄膜発光素子は
Naは酸化タンタルTa2O5 遮蔽層9で拡散阻害を受け酸化タン
タルTa2O5層でNaの濃度が高くなっている。
【0014】次にアルミナAl2O3 遮蔽層の効果を検討し
た。アルミナAl2O3 遮蔽層はアルミナAl2O3 焼結ターゲ
ットを用いたO2/Ar ガスによるRFマグネトロンスパッタ
リングにより100nm 形成した。表3に結果が示される。
アルミナAl2O3 遮蔽層は熱処理温度350 ℃から550 ℃ま
でいずれもNaの遮蔽効果がないことがわかる。さらにシ
リカSiO2絶縁層にて同様の実験を行った結果も併記され
る。シリカSiO2層はSiO2( 石英) ターゲット、O2/Ar ガ
スを用いたマグネトロンスパッタリングにより同様に10
0nm 形成した。シリカSiO2層においては熱処理温度350
℃まではある程度Naの遮蔽効果が確認されたが、450 ℃
以上においては効果がない。以上の結果酸化タンタルTa
2O5 層の遮蔽効果が優れていることがわかる。
【0015】
【表3】 図4はアルミナAl2O3 遮蔽層を用いた薄膜発光素子の元
素分布を示す線図である。 図5はシリカSiO2遮蔽層を
用いた薄膜発光素子の元素分布を示す線図である。アニ
ール温度は共に550 ℃である。スパッタで成膜されたア
ルミナAl2O3 層はナトリウムNaの遮蔽効果がない。
【0016】次に薄膜発光素子のITO透明電極につき
その熱処理前後の抵抗値を検討した。酸化タンタルTa2O
5 を遮蔽層として用いる場合に熱処理前後の抵抗値の変
化が観測された。処理温度450 ℃、550 ℃である。図6
はノンアルカリガラス基板を用いて酸化タンタルTa2O5
遮蔽層を設けた薄膜発光素子の元素分布を示す線図であ
る。熱処理温度550 ℃に於けるIMA の結果である。ナトリウ
ム Naの拡散は認められない。従って酸化タンタルTa2O5
中の酸素が熱処理によりITO 透明電極中に移動し、ITO
透明電極中のキャリア密度を低下させたためであると考
えられる。
【0017】このITO 透明電極 の抵抗上昇を抑制する
ために前記シリかカSiO2及びアルミナAl2O3 を酸化タン
タルTa2O5 の上に20nmの厚さに形成しさらにITO 透明電
極を形成しITO 透明電極 の抵抗変化を調べた。この結
果、熱処理温度550 ℃においてもITO 透明電極 の抵抗
上昇は抑制されることがわかった。以上の結果ITO 透明
電極 成膜工程以後の処理温度が350 ℃まではソーダガ
ラス基板とITO 透明電極との間に酸化タンタルTa2O5 遮蔽層
を設けることにより基板中のナトリウムNaの拡散を抑制
することができる。また処理温度が550 ℃程度まではソ
ーダガラス基板上に設けた酸化タンタルTa2O5 遮蔽層と
ITO 透明電極の間にシリカSiO2層あるいはアルミナAl2O
3 層を設けることによりナトリウムNaの拡散及び酸化タ
ンタルTa2O5 遮蔽層とITO 透明電極の相互作用を抑制す
ることが可能となる。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば透明基板であるソーダ
ガラスと、遮蔽層と、第一の電極であるITO 透明電極
と、第一の絶縁層と、発光層と、第二の絶縁層と、第二
の電極を有し、透明基板上に遮蔽層、第一の電極、第一
の絶縁層、発光層、第二の絶縁層、第二の電極が順次積
層され、遮蔽層は酸化タンタルTa2O5 であるとするので、高
温の熱処理温度においてもナトリウムNaがITO 透明電極
に拡散せず特性に優れる薄膜発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る薄膜発光素子を示す断
面図
【図2】アニール温度550 ℃としたときの従来の薄膜発
光素子の元素の拡散プロフィールを示す線図
【図3】アニール温度550 ℃としたときのこの発明の実
施例に係る薄膜発光素子の元素の拡散プロフィールを示
す線図
【図4】アルミナAl2O3 遮蔽層を用いた薄膜発光素子の
元素分布を示す線図
【図5】シリカSiO2遮蔽層を用いた薄膜発光素子の元素
分布を示す線図
【図6】ノンアルカリガラス基板を用いて酸化タンタル
Ta2O5 遮蔽層を設けた薄膜発光素子の元素分布を示す線
【図7】従来の二重絶縁型の薄膜発光素子を示す要部破
断斜視図
【図8】従来の異なる二重絶縁型の薄膜発光素子を示す
要部破断断面図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 透明電極 3 第一の絶縁層 4 発光層 5 第二の絶縁層 6 Al電極 7 封止ガラス 8 シリコンオイル 9 遮蔽層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板であるソーダガラスと、遮蔽層
    と、第一の電極であるITO 透明電極と、第一の絶縁層
    と、発光層と、第二の絶縁層と、第二の電極を有し、 透明基板上に遮蔽層、第一の電極、第一の絶縁層、発光
    層、第二の絶縁層、第二の電極が順次積層され、 遮蔽層は酸化タンタルTa2O5 であることを特徴とする薄膜発
    光素子。
  2. 【請求項2】請求項1記載の薄膜発光素子において、遮
    蔽層は酸化タンタルTa2O 5 層とシリカ SiO2層からなることを特
    徴とする薄膜発光素子。
  3. 【請求項3】請求項1記載の薄膜発光素子において、遮
    蔽層は酸化タンタルTa2O 5 層とアルミナAl2O3 層からなることを
    特徴とする薄膜発光素子。
  4. 【請求項4】請求項1記載の薄膜発光素子において、第
    一の絶縁層はアルミナAl 2O3 層であることを特徴とする薄膜
    発光素子。
JP4253349A 1992-09-24 1992-09-24 薄膜発光素子 Pending JPH06104089A (ja)

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US08/121,862 US5476727A (en) 1992-09-24 1993-09-17 Thin film electroluminescence display element

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