JP2837007B2 - Ｅｌディスプレイ素子 - Google Patents
Ｅｌディスプレイ素子Info
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- JP2837007B2 JP2837007B2 JP3306900A JP30690091A JP2837007B2 JP 2837007 B2 JP2837007 B2 JP 2837007B2 JP 3306900 A JP3306900 A JP 3306900A JP 30690091 A JP30690091 A JP 30690091A JP 2837007 B2 JP2837007 B2 JP 2837007B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種情報端末機器のデ
ィスプレイ等に使用されるＥＬ(Electroluminescence）
ディスプレイ素子に関し、特に、絶縁耐圧が高く破壊し
難くして信頼性を向上したＥＬディスプレイ素子構造に
関する。
ィスプレイ等に使用されるＥＬ(Electroluminescence）
ディスプレイ素子に関し、特に、絶縁耐圧が高く破壊し
難くして信頼性を向上したＥＬディスプレイ素子構造に
関する。
【０００２】
【従来技術】従来、薄膜ＥＬディスプレイ素子は、硫化
亜鉛(ＺnＳ）やアルカリ土類硫化物(ＣaＳ,ＳrＳ）等を
発光母体とし、それに発光中心としてマンガン（Ｍn)，
テルビウム（Ｔb)，サマリウム（Ｓm)などを少量ドーピ
ングして形成した発光層に電界をかけた時に発光する現
象を利用したものであり自発光型の平面ディスプレイ素
子として注目されている。薄膜ＥＬディスプレイ素子
は、特に、車載用ディスプレイ装置のように高い表示品
質が要求される用途に適したディスプレイ素子であると
いえる。図８は、薄膜ＥＬディスプレイ素子の典型的な
断面構造を示した模式図である。薄膜ＥＬディスプレイ
素子１０は、絶縁性基板であるガラス基板１上に、下部
電極（透明電極）２、下部絶縁層３、発光層４、上部絶
縁層５及び上部電極（金属電極又は透明電極）６を順次
積層し形成されている。このうち、発光層４を上下から
覆うように形成された下部絶縁層３及び上部絶縁層５は
薄膜ＥＬディスプレイ素子１０の信頼性を決定する大き
な要素である。下部絶縁層３及び上部絶縁層５の材料と
しては、Ａl2Ｏ3,ＳiＯ2,Ｔa2Ｏ5等の酸化物、Ｓi3Ｎ4,
ＡlＮ 等の窒化物、ＰbＴiＯ3 やＰＺＴのような複合酸
化物等が提案されている。又、それらを複数組み合わせ
た積層構造の絶縁層も提案されている。
亜鉛(ＺnＳ）やアルカリ土類硫化物(ＣaＳ,ＳrＳ）等を
発光母体とし、それに発光中心としてマンガン（Ｍn)，
テルビウム（Ｔb)，サマリウム（Ｓm)などを少量ドーピ
ングして形成した発光層に電界をかけた時に発光する現
象を利用したものであり自発光型の平面ディスプレイ素
子として注目されている。薄膜ＥＬディスプレイ素子
は、特に、車載用ディスプレイ装置のように高い表示品
質が要求される用途に適したディスプレイ素子であると
いえる。図８は、薄膜ＥＬディスプレイ素子の典型的な
断面構造を示した模式図である。薄膜ＥＬディスプレイ
素子１０は、絶縁性基板であるガラス基板１上に、下部
電極（透明電極）２、下部絶縁層３、発光層４、上部絶
縁層５及び上部電極（金属電極又は透明電極）６を順次
積層し形成されている。このうち、発光層４を上下から
覆うように形成された下部絶縁層３及び上部絶縁層５は
薄膜ＥＬディスプレイ素子１０の信頼性を決定する大き
な要素である。下部絶縁層３及び上部絶縁層５の材料と
しては、Ａl2Ｏ3,ＳiＯ2,Ｔa2Ｏ5等の酸化物、Ｓi3Ｎ4,
ＡlＮ 等の窒化物、ＰbＴiＯ3 やＰＺＴのような複合酸
化物等が提案されている。又、それらを複数組み合わせ
た積層構造の絶縁層も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、薄膜ＥＬディ
スプレイ素子は高電圧下で駆動されるため、絶縁層の絶
縁耐圧が高いことや誘電率が大きいことが要求される。
更に、薄膜ＥＬディスプレイ素子を完成させるには、次
に述べるような性能も絶縁層には必要である。第１に、
硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料とした発光層との密着性が
薄膜ＥＬディスプレイ素子の完成品に対してだけでな
く、その素子を構成する全プロセスを通じて良好でなけ
ればならない。つまり、プロセス途中で電極を希望の形
状に微細加工する際のウェットエッチング工程などにお
いても、発光層−絶縁層間でしばしば膜剥離が発生する
からである。第２に、絶縁破壊した場合においては、そ
の破壊が次々と伝播して大きな破壊となる破壊モードで
はなく破壊部分がピンポイントでおさまり破壊がそれ以
上拡大しない自己回復型の破壊モードの方が望ましい。
つまり、この自己回復型の破壊モードであれば、例え、
絶縁破壊が起きても目に見えない小さな破壊点が残るだ
けであり、薄膜ＥＬディスプレイ素子の歩留り向上にも
つながることになる。ここで、絶縁層に窒化物を用いる
ことは公知である。これは、酸素プラズマを使用し発光
層上に酸化物系絶縁膜を形成しようとすると発光層の硫
化亜鉛が酸化され再結合中心が増加し発光効率が低下す
るためという理由による。しかしながら、従来、上述の
発光層に対して密着性と破壊モードの改善を総合的に考
慮した提案はなく、経験的に絶縁層の種類を決定してい
たのである。
スプレイ素子は高電圧下で駆動されるため、絶縁層の絶
縁耐圧が高いことや誘電率が大きいことが要求される。
更に、薄膜ＥＬディスプレイ素子を完成させるには、次
に述べるような性能も絶縁層には必要である。第１に、
硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料とした発光層との密着性が
薄膜ＥＬディスプレイ素子の完成品に対してだけでな
く、その素子を構成する全プロセスを通じて良好でなけ
ればならない。つまり、プロセス途中で電極を希望の形
状に微細加工する際のウェットエッチング工程などにお
いても、発光層−絶縁層間でしばしば膜剥離が発生する
からである。第２に、絶縁破壊した場合においては、そ
の破壊が次々と伝播して大きな破壊となる破壊モードで
はなく破壊部分がピンポイントでおさまり破壊がそれ以
上拡大しない自己回復型の破壊モードの方が望ましい。
つまり、この自己回復型の破壊モードであれば、例え、
絶縁破壊が起きても目に見えない小さな破壊点が残るだ
けであり、薄膜ＥＬディスプレイ素子の歩留り向上にも
つながることになる。ここで、絶縁層に窒化物を用いる
ことは公知である。これは、酸素プラズマを使用し発光
層上に酸化物系絶縁膜を形成しようとすると発光層の硫
化亜鉛が酸化され再結合中心が増加し発光効率が低下す
るためという理由による。しかしながら、従来、上述の
発光層に対して密着性と破壊モードの改善を総合的に考
慮した提案はなく、経験的に絶縁層の種類を決定してい
たのである。
【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、絶縁層と
発光層との密着性の向上を図ると共にその絶縁層の破壊
モードが絶縁破壊の進行しない自己回復型であるＥＬデ
ィスプレイ素子を提供することである。
されたものであり、その目的とするところは、絶縁層と
発光層との密着性の向上を図ると共にその絶縁層の破壊
モードが絶縁破壊の進行しない自己回復型であるＥＬデ
ィスプレイ素子を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、絶縁性基板上に電極間に挟持された発
光層を有し、該発光層と前記何れかの電極との間に絶縁
層を配置したＥＬディスプレイ素子であって、前記発光
層と隣接する前記下部絶縁層又は前記上部絶縁層を窒化
物系絶縁膜で構成し、該窒化物系絶縁膜の厚み方向の少
なくとも前記発光層との接触部分では酸素を含まない窒
化物とし、前記窒化物系絶縁膜の厚み方向の少なくとも
前記発光層から最も離れた部分では酸素を含む窒化物又
は酸化物としたことを特徴とする。
の発明の構成は、絶縁性基板上に電極間に挟持された発
光層を有し、該発光層と前記何れかの電極との間に絶縁
層を配置したＥＬディスプレイ素子であって、前記発光
層と隣接する前記下部絶縁層又は前記上部絶縁層を窒化
物系絶縁膜で構成し、該窒化物系絶縁膜の厚み方向の少
なくとも前記発光層との接触部分では酸素を含まない窒
化物とし、前記窒化物系絶縁膜の厚み方向の少なくとも
前記発光層から最も離れた部分では酸素を含む窒化物又
は酸化物としたことを特徴とする。
【０００６】
【作用及び効果】ＥＬディスプレイ素子の発光層と隣接
する絶縁層は窒化物系絶縁膜にて構成される。そして、
その窒化物系絶縁膜の厚み方向の少なくとも上記発光層
との接触部分では酸素を含まない窒化物とし、上記窒化
物系絶縁膜の厚み方向の少なくとも上記発光層から最も
離れた部分では酸素を含む窒化物又は酸化物とされる。
即ち、本発明のＥＬディスプレイ素子の絶縁層には窒化
物系絶縁膜を用い、その窒化物系絶縁膜内の含有酸素を
膜厚方向に制御する。これにより、硫化亜鉛( ＺnＳ）
に代表される発光層と窒化物系絶縁膜との密着性の向上
を図ると共に窒化物系絶縁膜の破壊モードを初期の絶縁
破壊が伝播することがない自己回復型とすることができ
る。
する絶縁層は窒化物系絶縁膜にて構成される。そして、
その窒化物系絶縁膜の厚み方向の少なくとも上記発光層
との接触部分では酸素を含まない窒化物とし、上記窒化
物系絶縁膜の厚み方向の少なくとも上記発光層から最も
離れた部分では酸素を含む窒化物又は酸化物とされる。
即ち、本発明のＥＬディスプレイ素子の絶縁層には窒化
物系絶縁膜を用い、その窒化物系絶縁膜内の含有酸素を
膜厚方向に制御する。これにより、硫化亜鉛( ＺnＳ）
に代表される発光層と窒化物系絶縁膜との密着性の向上
を図ると共に窒化物系絶縁膜の破壊モードを初期の絶縁
破壊が伝播することがない自己回復型とすることができ
る。
【０００７】発明者らは、ＥＬディスプレイ素子の発光
層と絶縁層との間でしばしば生じる膜剥離現象の大きな
原因として以下のことを見出した。ＥＬディスプレイ素
子の絶縁層形成法には緻密で良質な膜層が得られるとい
う理由からスパッタリング法、特に、反応性スパッタリ
ング法が用いられることが多い。この方法では、例え
ば、絶縁層として酸化物系絶縁膜を形成しようとすると
絶縁層形成時のチャンバー内に酸素が存在し、それによ
る酸素プラズマは硫化亜鉛( Ｚn Ｓ）から成る発光層表
面を酸化する。この発光層表面の酸化により酸化亜鉛(
Ｚn Ｏ）が直接生じるという説が一般的な概念であっ
た。これに対して、発明者らは上述の発光層表面の酸素
プラズマによる酸化により硫酸亜鉛（Ｚn ＳＯ4 ）が発
光層表面近傍に形成されることを見出した。この硫酸亜
鉛は硫化亜鉛或いは酸化亜鉛に比べて、図７に示したよ
うに、約10万倍も水に溶け易い物質であり、洗浄工程や
ウェットエッチング工程のように周囲に水が存在する
と、工程途中で形成された硫酸亜鉛が溶け出し、その部
分から膜剥離を生じるのである。
層と絶縁層との間でしばしば生じる膜剥離現象の大きな
原因として以下のことを見出した。ＥＬディスプレイ素
子の絶縁層形成法には緻密で良質な膜層が得られるとい
う理由からスパッタリング法、特に、反応性スパッタリ
ング法が用いられることが多い。この方法では、例え
ば、絶縁層として酸化物系絶縁膜を形成しようとすると
絶縁層形成時のチャンバー内に酸素が存在し、それによ
る酸素プラズマは硫化亜鉛( Ｚn Ｓ）から成る発光層表
面を酸化する。この発光層表面の酸化により酸化亜鉛(
Ｚn Ｏ）が直接生じるという説が一般的な概念であっ
た。これに対して、発明者らは上述の発光層表面の酸素
プラズマによる酸化により硫酸亜鉛（Ｚn ＳＯ4 ）が発
光層表面近傍に形成されることを見出した。この硫酸亜
鉛は硫化亜鉛或いは酸化亜鉛に比べて、図７に示したよ
うに、約10万倍も水に溶け易い物質であり、洗浄工程や
ウェットエッチング工程のように周囲に水が存在する
と、工程途中で形成された硫酸亜鉛が溶け出し、その部
分から膜剥離を生じるのである。
【０００８】以上の原因による膜剥離を防止するために
は、絶縁層成膜時の初期段階で酸素プラズマが存在しな
いようにしなければならない。非酸化物系の絶縁膜とし
て、最も代表的な窒化膜には、窒化珪素（ＳiＮx）膜が
ある。又、発明者らは破壊モードについて鋭意実験研究
を行ったところ以下のような現象を見出した。つまり、
窒化珪素膜において、酸素を含有しない状態（ＳiＮx）
の膜は絶縁破壊が伝播モードとなり一度破壊が起きると
その破壊は大きな面積まで広がってしまった。一方、酸
素を含有する状態(ＳiＯxＮy）の膜は初期の絶縁破壊が
伝播しない自己回復型の破壊モードを示した。以上述べ
たような結果から、発明者らは発光層−絶縁層の間の膜
剥離を防止すると共に破壊モードを自己回復型とするた
めの絶縁層は本発明の構成のようにすれば良いことが分
かった。即ち、絶縁膜の膜剥離現象は発光層との接触部
分の状態に、又、絶縁膜の破壊モードは逆に発光層から
最も離れた部分の状態に支配されるためである。
は、絶縁層成膜時の初期段階で酸素プラズマが存在しな
いようにしなければならない。非酸化物系の絶縁膜とし
て、最も代表的な窒化膜には、窒化珪素（ＳiＮx）膜が
ある。又、発明者らは破壊モードについて鋭意実験研究
を行ったところ以下のような現象を見出した。つまり、
窒化珪素膜において、酸素を含有しない状態（ＳiＮx）
の膜は絶縁破壊が伝播モードとなり一度破壊が起きると
その破壊は大きな面積まで広がってしまった。一方、酸
素を含有する状態(ＳiＯxＮy）の膜は初期の絶縁破壊が
伝播しない自己回復型の破壊モードを示した。以上述べ
たような結果から、発明者らは発光層−絶縁層の間の膜
剥離を防止すると共に破壊モードを自己回復型とするた
めの絶縁層は本発明の構成のようにすれば良いことが分
かった。即ち、絶縁膜の膜剥離現象は発光層との接触部
分の状態に、又、絶縁膜の破壊モードは逆に発光層から
最も離れた部分の状態に支配されるためである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子
の縦断面を示した模式図である。薄膜ＥＬディスプレイ
素子１００は、絶縁性基板であるガラス基板１（厚さ
1.1mm，HOYA製NA40：ノンアルカリガラス）上に順次、
以下の薄膜が形成され構成されている。ガラス基板１上
には、ＩＴＯ（Indium TinOxide：酸化インジウム−
錫）透明導電膜から成る下部電極（透明電極）２、窒化
物系絶縁膜から成る下部絶縁層３、発光層４、窒化物系
絶縁膜から成る上部絶縁層５及びＡl 薄膜から成る上部
電極５が形成されている。尚、発光層４としては、母体
材料を硫化亜鉛(ＺnＳ）としマンガン（Ｍn)を少量添加
してオレンジ色発光を呈するＺnＳ：Ｍnを用いた。窒化
物系絶縁膜から成る下部絶縁層３及び上部絶縁層５の発
光層４に隣接した部分は酸素を含まない状態の無酸素層
３ａ，５ａである。これら無酸素層３ａ，５ａは酸素を
含まない窒化物から成る。又、窒化物系絶縁膜から成る
下部絶縁層３及び上部絶縁層５の発光層４から最も離れ
た部分では酸素を含んだ状態の有酸素層３ｂ，５ｂであ
る。これら有酸素層３ｂ，５ｂは酸素を含む窒化物又は
酸化物から成る。
明する。図１は本発明に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子
の縦断面を示した模式図である。薄膜ＥＬディスプレイ
素子１００は、絶縁性基板であるガラス基板１（厚さ
1.1mm，HOYA製NA40：ノンアルカリガラス）上に順次、
以下の薄膜が形成され構成されている。ガラス基板１上
には、ＩＴＯ（Indium TinOxide：酸化インジウム−
錫）透明導電膜から成る下部電極（透明電極）２、窒化
物系絶縁膜から成る下部絶縁層３、発光層４、窒化物系
絶縁膜から成る上部絶縁層５及びＡl 薄膜から成る上部
電極５が形成されている。尚、発光層４としては、母体
材料を硫化亜鉛(ＺnＳ）としマンガン（Ｍn)を少量添加
してオレンジ色発光を呈するＺnＳ：Ｍnを用いた。窒化
物系絶縁膜から成る下部絶縁層３及び上部絶縁層５の発
光層４に隣接した部分は酸素を含まない状態の無酸素層
３ａ，５ａである。これら無酸素層３ａ，５ａは酸素を
含まない窒化物から成る。又、窒化物系絶縁膜から成る
下部絶縁層３及び上部絶縁層５の発光層４から最も離れ
た部分では酸素を含んだ状態の有酸素層３ｂ，５ｂであ
る。これら有酸素層３ｂ，５ｂは酸素を含む窒化物又は
酸化物から成る。
【００１０】図２は、下部絶縁層３及び上部絶縁層５の
窒化物系絶縁膜の膜厚方向における窒素濃度及び酸素濃
度の分布を示した説明図である。窒化物系絶縁膜として
は、ＳiＮxを基にした。窒化物系絶縁膜は、発光層に隣
接した接触部分ではＳiＮxの形であり、発光層から離れ
るにつれＳiＯxＮy の形となり、発光層から最も離れた
（表面）部分ではＳiＯxの形とした。即ち、上記無酸素
層３ａ，５ａはＳiＮxから成り、上記有酸素層３ｂ，５
ｂはＳiＯxから成る。
窒化物系絶縁膜の膜厚方向における窒素濃度及び酸素濃
度の分布を示した説明図である。窒化物系絶縁膜として
は、ＳiＮxを基にした。窒化物系絶縁膜は、発光層に隣
接した接触部分ではＳiＮxの形であり、発光層から離れ
るにつれＳiＯxＮy の形となり、発光層から最も離れた
（表面）部分ではＳiＯxの形とした。即ち、上記無酸素
層３ａ，５ａはＳiＮxから成り、上記有酸素層３ｂ，５
ｂはＳiＯxから成る。
【００１１】次に、上述の薄膜ＥＬディスプレイ素子１
００の製造方法を以下に述べる。ガラス基板１上にＩＴ
Ｏをアルゴン（Ａr)及び酸素（Ｏ2)の混合ガス雰囲気中
で高周波スパッタして2000Åの厚さに成膜し、ウェット
エッチングにより図面の左右方向であるＸ方向にストラ
イプ状の透明な下部電極２を形成した。次に、Ｓi 金属
をターゲットとし、アルゴン、酸素及び窒素（Ｎ2)の混
合ガスをチャンバー内に供給できるスパッタ装置を用
い、その混合ガス雰囲気中で高周波スパッタして下部電
極２上に窒化物系絶縁膜である下部絶縁層３を形成し
た。この成膜開始時には、チャンバー内にアルゴンガス
と酸素ガスのみを供給した。成膜途中では、徐々に供給
酸素量を減少させ、代わりに窒素ガスを供給し、徐々に
供給窒素量を増加させた。そして、成膜終了直前には、
酸素ガスの供給を停止し、アルゴンガスと窒素ガスのみ
を供給した。この膜厚は2000Åとした。下部絶縁層３上
の発光層４は、ＺnＳ：Ｍnのペレットを作成し、電子ビ
ーム蒸着法で成膜した。Ｍn濃度は１wt％であり、膜厚
は6000Åである。次に、発光層４上に、窒化物系絶縁膜
である上部絶縁層５を形成した。上部絶縁層５は上記下
部絶縁層３の逆の構造である。即ち、成膜開始時にはス
パッタ装置のチャンバー内にアルゴンガスと窒素ガスの
みを供給し、徐々に窒素ガスを減少させ、酸素ガスを増
加させ最後は窒素ガスを０にし、アルゴンガスと酸素ガ
スのみで成膜した。この膜厚は下部絶縁層３と同様の20
00Åである。最後に、Ａlを電子ビーム蒸着法により200
0Åの厚みに成膜し、フォトエッチング法により図面に
垂直方向であるＹ方向にストライプ状の上部電極６を形
成した。尚、上述の構成の素子をＳiＮx-ＳiＯxＮy-Ｓi
Ｏx 品とする。
００の製造方法を以下に述べる。ガラス基板１上にＩＴ
Ｏをアルゴン（Ａr)及び酸素（Ｏ2)の混合ガス雰囲気中
で高周波スパッタして2000Åの厚さに成膜し、ウェット
エッチングにより図面の左右方向であるＸ方向にストラ
イプ状の透明な下部電極２を形成した。次に、Ｓi 金属
をターゲットとし、アルゴン、酸素及び窒素（Ｎ2)の混
合ガスをチャンバー内に供給できるスパッタ装置を用
い、その混合ガス雰囲気中で高周波スパッタして下部電
極２上に窒化物系絶縁膜である下部絶縁層３を形成し
た。この成膜開始時には、チャンバー内にアルゴンガス
と酸素ガスのみを供給した。成膜途中では、徐々に供給
酸素量を減少させ、代わりに窒素ガスを供給し、徐々に
供給窒素量を増加させた。そして、成膜終了直前には、
酸素ガスの供給を停止し、アルゴンガスと窒素ガスのみ
を供給した。この膜厚は2000Åとした。下部絶縁層３上
の発光層４は、ＺnＳ：Ｍnのペレットを作成し、電子ビ
ーム蒸着法で成膜した。Ｍn濃度は１wt％であり、膜厚
は6000Åである。次に、発光層４上に、窒化物系絶縁膜
である上部絶縁層５を形成した。上部絶縁層５は上記下
部絶縁層３の逆の構造である。即ち、成膜開始時にはス
パッタ装置のチャンバー内にアルゴンガスと窒素ガスの
みを供給し、徐々に窒素ガスを減少させ、酸素ガスを増
加させ最後は窒素ガスを０にし、アルゴンガスと酸素ガ
スのみで成膜した。この膜厚は下部絶縁層３と同様の20
00Åである。最後に、Ａlを電子ビーム蒸着法により200
0Åの厚みに成膜し、フォトエッチング法により図面に
垂直方向であるＹ方向にストライプ状の上部電極６を形
成した。尚、上述の構成の素子をＳiＮx-ＳiＯxＮy-Ｓi
Ｏx 品とする。
【００１２】上記ＳiＮx-ＳiＯxＮy-ＳiＯx 品と比較実
験するため、下部絶縁層３及び上部絶縁層５の各々をＳ
iＮxのみで形成した素子をＳiＮx品とする。又、下部絶
縁層３及び上部絶縁層５の各々をＳiＯxのみで形成した
素子をＳiＯx品とする。即ち、ＳiＮx品の下部絶縁層３
及び上部絶縁層５はＳi ターゲットをアルゴンガスと窒
素ガスのみの混合ガス雰囲気中でスパッタし、ＳiＯx品
の下部絶縁層３及び上部絶縁層５はアルゴンガスと酸素
ガスのみの混合ガス雰囲気中でスパッタし製作した。こ
れら下部絶縁層３及び上部絶縁層５の膜厚は全て2000Å
とした。
験するため、下部絶縁層３及び上部絶縁層５の各々をＳ
iＮxのみで形成した素子をＳiＮx品とする。又、下部絶
縁層３及び上部絶縁層５の各々をＳiＯxのみで形成した
素子をＳiＯx品とする。即ち、ＳiＮx品の下部絶縁層３
及び上部絶縁層５はＳi ターゲットをアルゴンガスと窒
素ガスのみの混合ガス雰囲気中でスパッタし、ＳiＯx品
の下部絶縁層３及び上部絶縁層５はアルゴンガスと酸素
ガスのみの混合ガス雰囲気中でスパッタし製作した。こ
れら下部絶縁層３及び上部絶縁層５の膜厚は全て2000Å
とした。
【００１３】本発明のＳiＮx-ＳiＯxＮy-ＳiＯx 品及び
ＳiＮx品は、上部電極６のフォトエッチング工程でも膜
剥離を起こすことなく問題がなかった。しかし、ＳiＯx
品は洗浄工程やフォトエッチング工程のウェットエッチ
ング工程で膜剥離を生じ満足な薄膜ＥＬディスプレイ素
子を作ることができなかった。この場合の膜剥離は発光
層４と上部絶縁層５との間で生じた。この原因をＸ線光
電子分光法により分析した。その結果、膜剥離したＳi
Ｏx品は発光層(ＺnＳ：Ｍn)の最表面部分にＺnＳＯ4が
形成されていることが判明した。図７にて分かるよう
に、ＺnＳＯ4はＺnＳ，ＺnＯに比べ10万倍も水に対して
溶け易く、発光層と絶縁層との間に形成されたＺnＳＯ4
層が洗浄工程やフォトエッチング工程のウェットエッチ
ング工程で水に溶解し、そこから膜剥離が生じたと考え
られる。このＺnＳＯ4は発光層の母材であるＺnＳが絶
縁膜（ＳiＯx）形成時のスパッタで生じる酸素プラズマ
により酸化され形成されたと考えられる。ここで、従
来、ＺnＳ は酸化により直接ＺnＯ となるというのが通
説であった。本発明のＳiＮx-ＳiＯxＮy-ＳiＯx 品及び
ＳiＮx品は、発光層のＺnＳ が直接酸素プラズマに曝さ
れないためＺnＳＯ4が形成されず膜剥離が生じなかった
と考えられる。
ＳiＮx品は、上部電極６のフォトエッチング工程でも膜
剥離を起こすことなく問題がなかった。しかし、ＳiＯx
品は洗浄工程やフォトエッチング工程のウェットエッチ
ング工程で膜剥離を生じ満足な薄膜ＥＬディスプレイ素
子を作ることができなかった。この場合の膜剥離は発光
層４と上部絶縁層５との間で生じた。この原因をＸ線光
電子分光法により分析した。その結果、膜剥離したＳi
Ｏx品は発光層(ＺnＳ：Ｍn)の最表面部分にＺnＳＯ4が
形成されていることが判明した。図７にて分かるよう
に、ＺnＳＯ4はＺnＳ，ＺnＯに比べ10万倍も水に対して
溶け易く、発光層と絶縁層との間に形成されたＺnＳＯ4
層が洗浄工程やフォトエッチング工程のウェットエッチ
ング工程で水に溶解し、そこから膜剥離が生じたと考え
られる。このＺnＳＯ4は発光層の母材であるＺnＳが絶
縁膜（ＳiＯx）形成時のスパッタで生じる酸素プラズマ
により酸化され形成されたと考えられる。ここで、従
来、ＺnＳ は酸化により直接ＺnＯ となるというのが通
説であった。本発明のＳiＮx-ＳiＯxＮy-ＳiＯx 品及び
ＳiＮx品は、発光層のＺnＳ が直接酸素プラズマに曝さ
れないためＺnＳＯ4が形成されず膜剥離が生じなかった
と考えられる。
【００１４】次に、完成した本発明のＳiＮx-ＳiＯxＮy
-ＳiＯx 品とＳiＮx品とに対して絶縁破壊するまで駆動
電圧を上昇させ絶縁破壊後の様子を比べた。両者が絶縁
破壊する電圧値にはあまり差がなかったが、両者の破壊
モードは大きく異なった。即ち、ＳiＮx-ＳiＯxＮy-Ｓi
Ｏx 品は絶縁破壊が直径0.1mm〜0.5mm程度の穴が形成さ
れただけでそれ以上進行しなかった（自己回復型）。そ
れに対して、ＳiＮx品は最初小さな絶縁破壊が生じると
瞬時にして伝播し、発光画素全体がまたたく間に壊れて
しまった（伝播型）。この破壊モードの違いの原因は不
明であるが、窒化物系絶縁膜の発光層に接触する面とは
反対の最表面部分に酸素が存在する場合に自己回復型の
破壊モードを示す実験結果が得られている。
-ＳiＯx 品とＳiＮx品とに対して絶縁破壊するまで駆動
電圧を上昇させ絶縁破壊後の様子を比べた。両者が絶縁
破壊する電圧値にはあまり差がなかったが、両者の破壊
モードは大きく異なった。即ち、ＳiＮx-ＳiＯxＮy-Ｓi
Ｏx 品は絶縁破壊が直径0.1mm〜0.5mm程度の穴が形成さ
れただけでそれ以上進行しなかった（自己回復型）。そ
れに対して、ＳiＮx品は最初小さな絶縁破壊が生じると
瞬時にして伝播し、発光画素全体がまたたく間に壊れて
しまった（伝播型）。この破壊モードの違いの原因は不
明であるが、窒化物系絶縁膜の発光層に接触する面とは
反対の最表面部分に酸素が存在する場合に自己回復型の
破壊モードを示す実験結果が得られている。
【００１５】図３は、本発明に係る薄膜ＥＬディスプレ
イ素子の他の実施例における縦断面を示した模式図であ
る。尚、この図では、発光層４より上側の構成を示して
いるが、発光層４の下側に対しても対象的に構成されて
いる。発光層４上に上部絶縁層５が形成してある。この
上部絶縁層５は上述の実施例と同様のＳiＮx-ＳiＯxＮy
-ＳiＯx の構成である。本実施例では、上部絶縁層５上
に五酸化タンタル(Ｔa2Ｏ5）の膜厚4000Åから成る絶縁
層７が形成されている。この絶縁層７は絶縁耐圧を上部
絶縁層５のみの場合から更に向上させるために形成した
ものである。このように、他の種類の絶縁層を上部絶縁
層５上に積み重ねて形成しても効果は上述と同様とな
る。
イ素子の他の実施例における縦断面を示した模式図であ
る。尚、この図では、発光層４より上側の構成を示して
いるが、発光層４の下側に対しても対象的に構成されて
いる。発光層４上に上部絶縁層５が形成してある。この
上部絶縁層５は上述の実施例と同様のＳiＮx-ＳiＯxＮy
-ＳiＯx の構成である。本実施例では、上部絶縁層５上
に五酸化タンタル(Ｔa2Ｏ5）の膜厚4000Åから成る絶縁
層７が形成されている。この絶縁層７は絶縁耐圧を上部
絶縁層５のみの場合から更に向上させるために形成した
ものである。このように、他の種類の絶縁層を上部絶縁
層５上に積み重ねて形成しても効果は上述と同様とな
る。
【００１６】図４〜図６は、本発明に係る窒化物系絶縁
膜の膜厚方向の他の実施例における窒素濃度及び酸素濃
度の分布を示した説明図である。図４では、窒化物系絶
縁膜のうち発光層との接触部分のみＳiＮx層で構成し、
発光層から離れるとＳiＯxＮy 層の構成となっている。
このものでは、ＳiＯx層は存在しない。図５では、窒化
物系絶縁膜は発光層との接触部分からＳiＮx層が続き、
発光層から最も離れた部分である最外殻表面にＳiＯxＮ
y 層を形成したものである。図６では、窒化物系絶縁膜
は発光層との接触部分からＳiＮx層が続き、発光層から
最も離れた部分である最外殻表面にＳiＯx層が形成され
ている。図４〜図６に示された窒化物系絶縁膜の構造は
全て上述の実施例と同様に膜剥離及び破壊モードの改善
に効果を発揮する。上述の実施例での発光層としてはＺ
nＳ：Ｍnで説明したが、ＺnＳ：Ｔb（緑色発光）やＺn
Ｓ：Ｓm（赤色発光）など他の添加物を入れた場合も同
様である。本発明では窒化物系絶縁膜にＳiＮx系を用い
たがＡlＮ 系のような他の窒化物で構成しても良い。
尚、本実施例では、下部絶縁層と上部絶縁層とを対称的
に構成したが、絶縁破壊モードの改善と膜剥離防止効果
は、上部絶縁層が支配的であり上部絶縁層のみ本発明で
構成してもかまわない。
膜の膜厚方向の他の実施例における窒素濃度及び酸素濃
度の分布を示した説明図である。図４では、窒化物系絶
縁膜のうち発光層との接触部分のみＳiＮx層で構成し、
発光層から離れるとＳiＯxＮy 層の構成となっている。
このものでは、ＳiＯx層は存在しない。図５では、窒化
物系絶縁膜は発光層との接触部分からＳiＮx層が続き、
発光層から最も離れた部分である最外殻表面にＳiＯxＮ
y 層を形成したものである。図６では、窒化物系絶縁膜
は発光層との接触部分からＳiＮx層が続き、発光層から
最も離れた部分である最外殻表面にＳiＯx層が形成され
ている。図４〜図６に示された窒化物系絶縁膜の構造は
全て上述の実施例と同様に膜剥離及び破壊モードの改善
に効果を発揮する。上述の実施例での発光層としてはＺ
nＳ：Ｍnで説明したが、ＺnＳ：Ｔb（緑色発光）やＺn
Ｓ：Ｓm（赤色発光）など他の添加物を入れた場合も同
様である。本発明では窒化物系絶縁膜にＳiＮx系を用い
たがＡlＮ 系のような他の窒化物で構成しても良い。
尚、本実施例では、下部絶縁層と上部絶縁層とを対称的
に構成したが、絶縁破壊モードの改善と膜剥離防止効果
は、上部絶縁層が支配的であり上部絶縁層のみ本発明で
構成してもかまわない。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る薄膜ＥＬディ
スプレイ素子の縦断面を示した模式図である。
スプレイ素子の縦断面を示した模式図である。
【図２】同実施例に係る窒化物系絶縁膜の膜厚方向にお
ける窒素濃度及び酸素濃度の分布を示した説明図であ
る。
ける窒素濃度及び酸素濃度の分布を示した説明図であ
る。
【図３】本発明に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子の他の
実施例における縦断面を示した模式図である。
実施例における縦断面を示した模式図である。
【図４】本発明に係る窒化物系絶縁膜の膜厚方向の他の
実施例における窒素濃度及び酸素濃度の分布を示した説
明図である。
実施例における窒素濃度及び酸素濃度の分布を示した説
明図である。
【図５】本発明に係る窒化物系絶縁膜の膜厚方向の他の
実施例における窒素濃度及び酸素濃度の分布を示した説
明図である。
実施例における窒素濃度及び酸素濃度の分布を示した説
明図である。
【図６】本発明に係る窒化物系絶縁膜の膜厚方向の他の
実施例における窒素濃度及び酸素濃度の分布を示した説
明図である。
実施例における窒素濃度及び酸素濃度の分布を示した説
明図である。
【図７】硫化亜鉛とその酸化物の水に対する溶解度を示
した表である。
した表である。
【図８】従来の薄膜ＥＬディスプレイ素子の縦断面を示
した模式図である。
した模式図である。
１−ガラス基板（絶縁性基板） ２−下部電極 ３−下部絶縁層（窒化物系絶縁膜） ３ａ−無酸素層（酸素を含まない窒化物） ３ｂ−有酸素層（酸素を含む窒化物又は酸化物） ４−発光層 ５−上部絶縁層（窒化物系絶縁膜） ５ａ−無酸素層（酸素を含まない窒化物） ５ｂ−有酸素層（酸素を含む窒化物又は酸化物） ６−上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 芳康 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 鈴木 正幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−148596（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−306583（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−306588（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−4483（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−36994（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−117096（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 33/22
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に電極間に挟持された発光
層を有し、該発光層と前記何れかの電極との間に絶縁層
を配置したＥＬディスプレイ素子であって、前記発光層
と隣接する前記絶縁層を窒化物系絶縁膜で構成し、かつ
該窒化物系絶縁膜の厚み方向の少なくとも前記発光層と
の接触部分では酸素を含まない窒化物とし、前記窒化物
系絶縁膜の厚み方向の少なくとも前記発光層から最も離
れた部分では酸素を含む窒化物又は酸化物としたことを
特徴とするＥＬディスプレイ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3306900A JP2837007B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Ｅｌディスプレイ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3306900A JP2837007B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Ｅｌディスプレイ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121170A JPH05121170A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2837007B2 true JP2837007B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=17962618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3306900A Expired - Lifetime JP2837007B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | Ｅｌディスプレイ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2837007B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI264121B (en) | 2001-11-30 | 2006-10-11 | Semiconductor Energy Lab | A display device, a method of manufacturing a semiconductor device, and a method of manufacturing a display device |
| JP2008010408A (ja) * | 2006-06-02 | 2008-01-17 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 発光素子及び発光装置 |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP3306900A patent/JP2837007B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121170A (ja) | 1993-05-18 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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