JPH0265094A - 薄膜el素子及びその製造方法 - Google Patents

薄膜el素子及びその製造方法

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JPH0265094A
JPH0265094A JP63215521A JP21552188A JPH0265094A JP H0265094 A JPH0265094 A JP H0265094A JP 63215521 A JP63215521 A JP 63215521A JP 21552188 A JP21552188 A JP 21552188A JP H0265094 A JPH0265094 A JP H0265094A
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JP
Japan
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thin film
emitting layer
light
light emitting
cas
Prior art date
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JP63215521A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Yoshioka
俊博 吉岡
Keiji Nunomura
布村 惠史
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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〕 本発明は表示デバイスなどに用いる薄膜EL素子及びそ
の製造方法に関するものである。更に詳しくは、良好な
発光特性を有する赤色発光薄膜EL素子の発光層材料及
び発光層薄膜形成方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より薄膜EL素子の発光層材料にはMnや希土類元
素で付活されたZnSが主に用いられており、赤色発光
材料としてはZnS:Smが知られている。近年、新し
い赤色発光材料としてCab:Euなとアルカリ土類硫
化物を母体とし、Euで付活された発光層材料が検討さ
れている。
アルカリ土類硫化物を母体とする発光層を有する薄膜E
L素子は、第3図に示すようにガラス基板1上に透明電
極2、第一絶縁体層3、アルカリ土類硫化物を母体とす
る発光層7、第二絶縁体層5゜上部AQ電極6を順次形
成して製造され、このようなアルカリ土類硫化物を母体
とし発光層薄膜は。
第4図(a)に示すように電子ビームガン10を備えた
真空槽14内に基板8を設置し、該基板8をヒータ9で
加熱しつつ発光中心不純物を含むアルカリ土類硫化物か
らなる原料ペレット11を電子ビームにより加熱し基板
8に成膜する真空蒸着法や、発光中心不純物を含むアル
カリ土類硫化物をターゲットとして用いたスパッタ法に
よって成膜されている。更に真空蒸着法においては、第
4図(b)のようにS蒸気雰囲気15中で蒸着する方法
が検討されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、ZnS:Smを発光層として有する赤色EL
素子は、カラーEL素子として色純度が充分でなく、発
光効率が悪い。
一方、Euで付活されたアルカリ土類硫化物CaS :
Euを発光層として有するEL素子は色純度の高い発光
色を示すが、発光輝度及び発光効率が実用レベルに比べ
て不十分である。
赤色発光を示すEuで付活されたCaSなどアルカリ土
類硫化物からなる発光層を成膜する際、アルカリ土類硫
化物を蒸着源にして真空蒸着すると、形成膜にS抜けに
よる化学量論比組成のずれや、それに起因する結晶性の
著しい低下が発生する。
Sの雰囲気中でアルカリ土類硫化物を真空蒸着すると、
上記形成膜質の低下をある程度防止することは可能であ
る。しかし、膜質の低下を防止するにはSの分圧によっ
て蒸着中の真空度を10″″4〜10−” torrと
しなければならず、成膜装置の維持も含めて真空蒸着法
としてのアルカリ土類硫化物の成膜技術として本質的解
決に到っていない。
本発明の目的は良好な赤色発光を示し、輝度・効率の高
い薄膜EL素子の発光層材料を提供すること、及び上記
赤色発光を示す高品位な発光層薄膜を容易に形成するこ
とが可能な薄膜EL素子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〕
上記目的を達成するため、本発明の薄膜EL素子による
ときにはCaSとCa5eとの混晶からなる母体にEu
を付活した薄膜蛍光体を発光層としたものである。
また、本発明の薄膜EL素子の発光層母体をなすCa 
5l−xS e xのSe濃度Xは0.05≦X≦0.
65の範囲内に設定されている。
本発明の薄膜EL素子はCaSとCa5eの混晶からな
る母体にEuを付活した薄膜蛍光体を発光層とし、真空
蒸着法で該発光層を形成するに際し、発光層材料からな
る蒸発源とSeからなる発光層材料とは別の蒸発源から
、同時に基板上に蒸発物質を供給して該発光層を基板上
に形成することによって得られる。
〔作用〕 CaS : Euの発光はピーク波長的650nmのほ
ぼ対称なスペクトルを示す。この発光は色純度が非常に
高い深い赤色である反面、視感度が小さいため原理的に
高効率化に限界がある。母体がCaSとCa5eとの混
晶とすることでEuからの発光スペクトルを短波長側に
移動させ、赤色発光素子としての実用的な色純度を保っ
たまま視感度の高い領域での発光を得ることができる。
また、Ca2+とEu” ”のイオン半径はほぼ同じで
あり、陽イオンを他のアルカリ土類元素に置換した混晶
よりも発光中心であるEu2 *イオンの周りの結晶の
歪を小さくすることができるため、混晶化による発光効
率の低下がない。
Euを含むCaS、又はCaSとCaSe、又はCaS
とCaSeとの混晶からなる蒸着源を加熱して真空蒸着
する際、薄膜成長面に、基板に到達する化学量論比の蒸
気成分より過剰のSeが供給されると、形成薄膜からの
S又はSe抜けが減少し、蒸着雰囲気からの酸素の取り
込みによる薄膜中の酸化物の量も低下するため、形成薄
膜の結晶性が良好になり、ひいてはこの薄膜を発光層と
するEL素子の発光特性が良好となる。また、S雰囲気
での蒸着法に比べ、SsはSより蒸気圧が低いため、基
板への付着率が高く、より少量で上記効果があり、さら
にSの雰囲気蒸着法ではS源の室温〜200°Cの間で
の微妙な温度コントロールが要求されるのに対し、Ss
の同時供給によればSe源の温度コントロールによる供
給量の制御が容易となる。よって通常の蒸着法の真空度
を保ったまま、Seの薄膜成長面への供給量の変動の少
ない過剰供給を行うことが可能である。ひいては薄膜の
結晶性やE!L素子の特性を良好にすることが可能とな
り、また成膜装置の汚染が成膜や成膜装置の材質に及ぼ
す影響を少なくすることが可能であり、成膜装置の維持
も容易になる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す薄膜EL素子の断面図
である。以下、Ca514S e tを母体とし、0.
1mo1%のEuで付活された発光層を有する薄膜EL
素子を例にとって詳細を説明する。第1図に示すように
、まず真空蒸着法又はスパッタ法などによりガラス基板
1上に透明電極2及び2500人のAl1.O,からな
る第一絶縁体層3を成膜する。次に、この基板上に表1
に示すようなSe濃度の母体を持つ発光層を形成するよ
うに、蒸発源のCaSとCa5eとの混合比を変化させ
たEuを含むペレットを用い500°Cの基板温度で、
電子ビーム加熱蒸着法で発光層4を10000人形成す
る。さらに、この真空状態を破らずにこれらの発光層4
の上からAQ20.の第二絶縁体層5を3000人形成
した。最後に、この第二絶縁体層5の上に上部AQ電極
6を成膜してEL素子を作製した。
表  1 第5図に表1に示した各素子の発光ピーク波長及び発光
効率を示す。各素子の発光色は表1に示しである。表1
及び第5図に明らかなとおり、発光層母体が混晶化し、
Se濃度が増加するにしたがって発光ピーク波長が短波
長側に移動し色調が変化している。また、これにより発
光効率が5el1度の増加とともに大きくなっている。
Seのmol濃度が0.60以上では、赤色発光素子と
しての色純度が通常のカラーCRTに用いられるものよ
り劣ってくる。また、0.05以下では発光効率の改善
効果が小さい。Seがlllola度で0.30含まれ
るCaS、 、 70 Se、 、 3 。:Euを発
光層として有する素子Cはカラー素子としての良好な色
純度と素子Aに比べ約3倍の効率改善がなされた。この
ように、本発明によるEuで付活されたC a 5l−
XS eXを発光層とするEL素子は赤色発光素子とし
ての色純度を保ったまま、輝度・効率を、従来のCaS
を母体とするものより改善することができ、総合的にみ
て従来素子より発光特性の優れたものを得ることができ
る。
次に、0.1mo1%のEuで付活されたCabl、、
7゜Se、 、、。
薄膜成膜時にSeを同時供給した発光層を有する薄膜E
L素子を例にとって、この発光層形成技術の詳細を説明
する。まず、第1図に示す構造の薄膜EL素子を上述の
手順で作製した。但し発光層は、形成された薄膜のSe
濃度が0.30となるように蒸発源ペレットのCaSと
Ca5eとの混合比を調整し、第2図に示す成膜装置を
用いて成膜している。第2図は電子ビームガン10を備
えた真空槽14内に基板8を設置し、蒸発源としてCa
S1−xs8x : Eu発光層材料ペレット11と、
5e12とを別個にセットしたものである。上記ペレッ
ト11を電子ビーム加熱で蒸発させ、別蒸着源より種々
の供給速度で5e12を抵抗加熱器13により加熱して
同時に蒸発させ、10000人の膜厚で形成した。この
ときSsの供給量の変動は±5%以下であった。また、
成膜時の真空度はI X 10−’torr以下である
。作製した素子のSeの相対的供給量と素子名を表2に
示す。
表  2 F−G各素子のX線回折によるNaCQ構造(200)
ピークの半値幅Δ2θを測定したところ、第6図に示す
ように供給Seの量が増加するにしたがってΔ2θは単
調に減少し、結晶性の改善効果が認められた。素子■及
びJではSeの供給のない場合(素子F)に比べ215
に減少した。また、第5図に示すように発光効率も供給
Seの量が増加するにつれて増加し、Ssの供給がない
場合(素子F)に比べ、素子Jで約2倍に改善された。
比較のためにSの同時供給を行ったところ、成膜真空度
10−’ torr付近で供給量を制御することは困難
であり、成膜の再現性や雰囲気真空度の劣化、更には成
膜装置のCu部品の腐食、ポンプオイルの急激な劣化と
いう症状が発生した。Seの同時供給ではこのような顕
著な症状は発生しなかった。
蒸発源にEuを含むCaSのみを用いたものも、発光層
母体を混晶化することが可能であり、上記改善効果が認
められた。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の薄膜EL素子はEuで付
活された発光層材料として、Ca5l−1se)(: 
Euを用いることにより、赤色発光素子としての色調を
保ったまま高い発光効率を有する薄膜EL素子を得るこ
とができる。更に、上記発光層形成時にSeを同時供給
する製造工程により、発光層薄膜の結晶性が改善され、
ひいては薄膜EL素子の発光特性を改善することができ
た。また、この工程による成膜条件や成膜装置の急激な
劣化はない。
本発明は、上述の発光層や製造工程を用いることにより
、良好な発光特性を有する赤色発光薄膜EL素子を得る
ことを可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す薄膜EL素子の断面図
、第2図は本発明の薄膜EL素子の発光層形成工程可能
な成膜装置の略示図、第3図は従来の薄膜EL素子の断
面図、第4図(a)、 (b)はそれぞれ従来の発光層
形成工程に用いる成膜装置の略示図、第5図はEuで付
活したCaSとCaSeの混晶母体におけるSe濃度に
対する発光ピーク波長と発光効率を示す図、第6図は発
光層形成時のSe供給量に対するΔ2θく2゜。)と発
光効率を示す図である。 1・・・ガラス基板     2・・・透明電極3・・
・第−絶縁体層   4・・・Ca5l−ISez :
 Eu発光層5・・・第二絶縁体層    6・・・上
部AQ電極10・・・電子ビームガン 11r・・Ca5l−ISez : Eu発光層材料ペ
レット12・・・Se        13・・・抵抗
加熱器14・・・真空槽

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)CaSとCaSeとの混晶からなる母体にEuを
    付活した薄膜蛍光体を発光層としたことを特徴とする薄
    膜EL素子。
  2. (2)CaSとCaSeの混晶からなる母体にEuを付
    活した薄膜蛍光体を発光層として有し、該発光層母体を
    なすCaS_1_−_xSe_xの濃度xの値を0.0
    5≦X≦0.65の範囲内に設定したことを特徴とする
    請求項第1項に記載の薄膜EL素子.
  3. (3)CaSとCaSeの混晶からなる母体にEuを付
    活した薄膜蛍光体を発光層とし、真空蒸着法で該発光層
    を形成するに際し、発光層材料からなる蒸発源とSeか
    らなる発光層材料とは別の蒸発源から、同時に基板上に
    蒸発物質を供給して該発光層を基板上に形成することを
    特徴とする薄膜EL素子の製造方法. 〔産業上の利用分野〕 本発明は表示デバイスなどに用いる薄膜EL素子及びそ
    の製造方法に関するものである.更に詳しくは、良好な
    発光特性を有する赤色発光薄膜EL素子の発光層材料及
    び発光層薄膜形成方怯に関するものである. 〔従来の技術〕 従来より薄膜EL素子の発光層材料にはMnや希土類元
    素で付活されたZnSが主に用いられており、赤色発光
    材料としてはZnS:Smが知られている.近年、新し
    い赤色発光材料としてCaS:Euなどアルカリ土類硫
    化物を母体とし、Euで付活された発光層材料が検討さ
    れている. アルカリ土類硫化物を母体とする発光層を有する薄膜E
    L素子は、第3図に示すようにガラス基板1上に透明電
    極2、第一絶縁体層3、アルカリ土類硫化物を母体とす
    る発光層7、第二絶縁体層5、上部Al電極6を順次形
    成して製造され、このようなアルカリ土類硫化物を母体
    とし発光層薄膜は、
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996001549A1 (en) * 1994-07-04 1996-01-18 Nippon Hoso Kyokai Ternary compound film and manufacturing method therefor
WO1996025020A1 (en) * 1995-02-06 1996-08-15 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Multi-color light emission apparatus and method for production thereof
JP2016033202A (ja) * 2014-07-29 2016-03-10 デクセリアルズ株式会社 蛍光体、及びその製造方法

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