JPH03167783A - 薄膜ｅｌ素子およびその製造法 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子およびその製造法Info
- Publication number
- JPH03167783A JPH03167783A JP1304884A JP30488489A JPH03167783A JP H03167783 A JPH03167783 A JP H03167783A JP 1304884 A JP1304884 A JP 1304884A JP 30488489 A JP30488489 A JP 30488489A JP H03167783 A JPH03167783 A JP H03167783A
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- Japan
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- thin film
- emitting layer
- sulfide
- light
- cerium
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- Pending
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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。
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］
本発明は薄膜ＥＬ（エレクトロルミネッセンス・Ｅｌｅ
ｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子に関し、特
に白色系の発光を呈する薄膜ＥＬ素子に関する。
ｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子に関し、特
に白色系の発光を呈する薄膜ＥＬ素子に関する。
［従来の技術］
一般に薄膜ＥＬ素子は第１図に示すとおり、基板１上に
第一電極２を配設し、該電極上に第一絶縁層３、発光層
４、第二絶縁層５および第二電極６を積層した構造を有
し、第一電極２と第二電極６との間に電圧を印加するこ
とにより発光を生じる。この薄膜ＥＬ素子は全固体薄型
でコントラストの高い高品質の表示ができるなどの優れ
た特徴を有するものである。この薄膜ＥＬ素子の発光層
の材料としては硫化亜鉛にマンガンを付活したものか知
られており、この材料を用いた薄膜ＥＬ素子は黄橙色を
呈し、計測機器、各種情報機器などへ応用されている。
第一電極２を配設し、該電極上に第一絶縁層３、発光層
４、第二絶縁層５および第二電極６を積層した構造を有
し、第一電極２と第二電極６との間に電圧を印加するこ
とにより発光を生じる。この薄膜ＥＬ素子は全固体薄型
でコントラストの高い高品質の表示ができるなどの優れ
た特徴を有するものである。この薄膜ＥＬ素子の発光層
の材料としては硫化亜鉛にマンガンを付活したものか知
られており、この材料を用いた薄膜ＥＬ素子は黄橙色を
呈し、計測機器、各種情報機器などへ応用されている。
ところで薄膜ＥＬ素子において、より多くの情報を表示
するためには多色あるいはフルカラー表示が可能な薄膜
ＥＬ素子の出現が強く望まれており、薄膜ＥＬ素子で多
色表示をする方法のひとつとして、幅広いスペクトルを
もった発光（特に白色）を呈する薄膜ＥＬ素子の上にカ
ラーフィルターを重ねる方法が考えられている。そのた
め白色発光を呈する薄膜ＥＬ素子についての検討が行な
われており、例えばストロンチウム硫化物にセリウム、
ユウロピウムの塩化物，フッ化物，硫化物などを添加し
た材料からなる発光層を有する薄膜ＥＬ素子などが提案
されている。しかしながら、従来得られていた白色発光
を呈する薄膜ＥＬ素子は輝度が悪いという問題があった
。
するためには多色あるいはフルカラー表示が可能な薄膜
ＥＬ素子の出現が強く望まれており、薄膜ＥＬ素子で多
色表示をする方法のひとつとして、幅広いスペクトルを
もった発光（特に白色）を呈する薄膜ＥＬ素子の上にカ
ラーフィルターを重ねる方法が考えられている。そのた
め白色発光を呈する薄膜ＥＬ素子についての検討が行な
われており、例えばストロンチウム硫化物にセリウム、
ユウロピウムの塩化物，フッ化物，硫化物などを添加し
た材料からなる発光層を有する薄膜ＥＬ素子などが提案
されている。しかしながら、従来得られていた白色発光
を呈する薄膜ＥＬ素子は輝度が悪いという問題があった
。
［発明が解決しようとする課題］
本発明の目的は、高輝度の白色発光を呈する薄膜ＥＬ素
子およびその製造法を提供することにある。
子およびその製造法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行な
った結果、配同性を改善したストロンチウム硫化物を母
体とする材料から形成される発光層を有する薄膜ＥＬ素
子は、高輝度の白色系発光を呈することを見出だし本発
明を完成するに至った。すなわち本発明は、交流電界を
印加することによりＥＬ発光を呈する発光層を有する薄
膜ＥＬ素子において、発光層がセリウム硫化物とユウロ
ピウム硫化物を付活したストロンチウム硫化物からなり
、発光層中のセリウム濃度が０．０３〜０．２５原子％
、ユウロピウム濃度が０．０１〜０．０３原子％であり
、且つ発光層のＸ線回折の（２００）面のピーク強度が
（１１１）， （２２０）面のピーク強度と比較して
２０倍以上高いことを特徴とする薄膜ＥＬ素子である。
った結果、配同性を改善したストロンチウム硫化物を母
体とする材料から形成される発光層を有する薄膜ＥＬ素
子は、高輝度の白色系発光を呈することを見出だし本発
明を完成するに至った。すなわち本発明は、交流電界を
印加することによりＥＬ発光を呈する発光層を有する薄
膜ＥＬ素子において、発光層がセリウム硫化物とユウロ
ピウム硫化物を付活したストロンチウム硫化物からなり
、発光層中のセリウム濃度が０．０３〜０．２５原子％
、ユウロピウム濃度が０．０１〜０．０３原子％であり
、且つ発光層のＸ線回折の（２００）面のピーク強度が
（１１１）， （２２０）面のピーク強度と比較して
２０倍以上高いことを特徴とする薄膜ＥＬ素子である。
本発明のように配向性が良好な発光層を有する薄膜ＥＬ
素子は，高輝度の白色系発光を呈するものとなる。
素子は，高輝度の白色系発光を呈するものとなる。
また、上記した本発明の薄膜ＥＬ素子が有する発光層は
、例えばストロンチウム硫化物にセリウム硫化物および
ユウロピウム硫化物を添加したベレソトを蒸着源として
用い、圧力５Ｘ１０−６〜５ Ｘ １ ０−４Ｔｏｒｒ
の硫化水素を含む雰囲気中で電子ビーム蒸着法により形
成することができる。
、例えばストロンチウム硫化物にセリウム硫化物および
ユウロピウム硫化物を添加したベレソトを蒸着源として
用い、圧力５Ｘ１０−６〜５ Ｘ １ ０−４Ｔｏｒｒ
の硫化水素を含む雰囲気中で電子ビーム蒸着法により形
成することができる。
［実施例コ
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明
はこれらに限定されない。
はこれらに限定されない。
実施例１
次の方法により第１図に示す構造の薄膜ＥＬ素子を製造
した。
した。
はじめに、ガラス基板１の上に、フォトエッチング法に
よりインジウムースズ酸化物からなるストライブ状に透
明電極２を形成した。この上に酸化ケイ素を０．０３μ
ｍ，窒化ケイ素を０，１７μｍＲＦスパッタリング法に
より積層し、これを第一絶縁層３とした。次に、ストロ
ンチウム硫化物にセリウム硫化物０．０５原子％および
ユウロピウム硫化物０．０２原子％添加したベレット（
ベレツト１）を蒸着源として用い、電子ビーム蒸着法に
より、セリウム硫化物とユウロピウム硫化物を付活した
ストロンチウム硫化物からなる発光層４を約１．３μｍ
の厚みに形成した。なお、発光層４の蒸着は、基板温度
を５５０℃と一定にして、到達真空度を３ Ｘ １ ０
−６Ｔｏｒｒ以下とし、蒸着中は硫化水素を導入して圧
力を２ Ｘ １ ０ ”−４Ｔｏｒｒに制御し、さらに
堆積速度は５人／秒として行なった。た。
よりインジウムースズ酸化物からなるストライブ状に透
明電極２を形成した。この上に酸化ケイ素を０．０３μ
ｍ，窒化ケイ素を０，１７μｍＲＦスパッタリング法に
より積層し、これを第一絶縁層３とした。次に、ストロ
ンチウム硫化物にセリウム硫化物０．０５原子％および
ユウロピウム硫化物０．０２原子％添加したベレット（
ベレツト１）を蒸着源として用い、電子ビーム蒸着法に
より、セリウム硫化物とユウロピウム硫化物を付活した
ストロンチウム硫化物からなる発光層４を約１．３μｍ
の厚みに形成した。なお、発光層４の蒸着は、基板温度
を５５０℃と一定にして、到達真空度を３ Ｘ １ ０
−６Ｔｏｒｒ以下とし、蒸着中は硫化水素を導入して圧
力を２ Ｘ １ ０ ”−４Ｔｏｒｒに制御し、さらに
堆積速度は５人／秒として行なった。た。
次に、発光層４の上にＲＦスパッタリング法により、窒
化ケイ素を０．１５μｍ，酸化アルミニウムを０．０５
μｍの厚みで積層してこれを第二絶縁層５とし、さらに
第二絶縁層５上に背面電極６として金属アルミニウムを
０，１μｍの厚みで透明電極と直交するように形成し、
薄膜ＥＬ素子を得た。
化ケイ素を０．１５μｍ，酸化アルミニウムを０．０５
μｍの厚みで積層してこれを第二絶縁層５とし、さらに
第二絶縁層５上に背面電極６として金属アルミニウムを
０，１μｍの厚みで透明電極と直交するように形成し、
薄膜ＥＬ素子を得た。
その後、得られた薄膜ＥＬ素子の発光特性の測定を行な
ったか、薄膜ＥＬ素子を発光させる際に、湿気防止のた
めに薄膜ＥＬ素子に背面ガラスを取り付け、薄膜ＥＬ素
子と背面ガラスとの空間部分にシリカゲルを含んだシリ
コンオイルを注入し封止した。また、発光特性の測定は
透明電極と背面電極との間にＩ ＫＨｚ正弦波電圧を印
加しながら輝度を測定する方法で行なった。
ったか、薄膜ＥＬ素子を発光させる際に、湿気防止のた
めに薄膜ＥＬ素子に背面ガラスを取り付け、薄膜ＥＬ素
子と背面ガラスとの空間部分にシリカゲルを含んだシリ
コンオイルを注入し封止した。また、発光特性の測定は
透明電極と背面電極との間にＩ ＫＨｚ正弦波電圧を印
加しながら輝度を測定する方法で行なった。
以上のｉｌ？ｌＩ定の結果、得られた薄膜ＥＬ素子は高
輝度の白色発光を呈した。
輝度の白色発光を呈した。
さらに、得られた薄膜ＥＬ素子の発光層のＸ線回折パタ
ーンを第３図に示す。第３図において、７，８．９のピ
ークは、それぞれ岩塩型結晶構造のストロンチウム硫化
物における（１１１）， （２００），（２２０）と同
定された。第３図より得られた薄膜ＥＬ素子の発光層は
特に（２００）ピーク強度が（１１１），（２２０）と
比較して２０倍以上高いことがわかる。
ーンを第３図に示す。第３図において、７，８．９のピ
ークは、それぞれ岩塩型結晶構造のストロンチウム硫化
物における（１１１）， （２００），（２２０）と同
定された。第３図より得られた薄膜ＥＬ素子の発光層は
特に（２００）ピーク強度が（１１１），（２２０）と
比較して２０倍以上高いことがわかる。
このことは、本発明の薄膜ＥＬ素子が有する発光層が［
１ ０ ０］方向への配向性が強いことを示す。
１ ０ ０］方向への配向性が強いことを示す。
参考として、ベレツト１を用いて形成した発光層のＸ線
回折ピーク（２００）に関し、薄膜ＥＬ素子の輝度を示
すＬ６ｏ（発光開始電圧から６０ボルト上の電圧での輝
度）と（２００）ピーク強度の相関関係を調べたが、そ
の結果、第４図に示すとおり、ピーク強度に対して輝度
はほぼ直線的に伸びるという結果か得られた。以上の結
果からも、本発明の薄膜ＥＬ素子は高輝度の白色発光を
呈することがわかる。
回折ピーク（２００）に関し、薄膜ＥＬ素子の輝度を示
すＬ６ｏ（発光開始電圧から６０ボルト上の電圧での輝
度）と（２００）ピーク強度の相関関係を調べたが、そ
の結果、第４図に示すとおり、ピーク強度に対して輝度
はほぼ直線的に伸びるという結果か得られた。以上の結
果からも、本発明の薄膜ＥＬ素子は高輝度の白色発光を
呈することがわかる。
なお、発光層の形成の際に蒸着中の硫化水素の圧力を２
Ｘ １ ０−４Ｔｏｒｒ以外にも設定して薄膜ＥＬ素
子を製造した。このとき得られたＬ６０と蒸着中の圧力
の関係を第２図に示す。第２図より、蒸着中の硫化水素
の圧力を５×１０−６〜５Ｘ１０−４Ｔｏｒｒとするこ
とにより高輝度の白色発光を呈する薄膜ＥＬ素子が得ら
れることがわかり、さらには−５ １×１０ 〜Ｉ Ｘ １ ０−４Ｔｏｒｒとすることが
好ましいことが確認された。
Ｘ １ ０−４Ｔｏｒｒ以外にも設定して薄膜ＥＬ素
子を製造した。このとき得られたＬ６０と蒸着中の圧力
の関係を第２図に示す。第２図より、蒸着中の硫化水素
の圧力を５×１０−６〜５Ｘ１０−４Ｔｏｒｒとするこ
とにより高輝度の白色発光を呈する薄膜ＥＬ素子が得ら
れることがわかり、さらには−５ １×１０ 〜Ｉ Ｘ １ ０−４Ｔｏｒｒとすることが
好ましいことが確認された。
比較例１〜３
比較例１〜３として下記に示すベレット２〜４を蒸着源
として用い、実施例１と同様の方広で薄．摸ＥＬ素子を
得、 発光特性の測定を行なった。
として用い、実施例１と同様の方広で薄．摸ＥＬ素子を
得、 発光特性の測定を行なった。
ベレソト２・・・硫化ストロンチウム
塩化セリウム ０．０５原子％
塩化ユウロピウム ０．０２原子％
ベレット３ 硫化ストロンチウム
フッ化セリウム ０，０５原子％
フッ化ユウロピウム０．０２原子９６
ベレツト４・・・硫化ストロンチウム
塩化セリウム ０．０５原子％
塩化ユウロピウム ０，０２原子％
塩化カリウム Ｏｏ ０５原子％、第２図に蒸着時
の硫化水素の圧力と得られた薄ｊ＠ＥＬ素子と輝度との
関係を示すが、いずれもその発光の輝度は悪いものであ
った。
の硫化水素の圧力と得られた薄ｊ＠ＥＬ素子と輝度との
関係を示すが、いずれもその発光の輝度は悪いものであ
った。
さきに、発光層の蒸着時の硫化水素の圧力を２ Ｘ １
０ ４Ｔｏｒｒに設定して得られた薄膜ＥＬ素子の
発光層のＸ線回折パターンを第３図に示す。第３Ｘに示
すとおり、得られた薄膜ＥＬ素子の発光層の（２００）
ピーク強度は高くなかった。
０ ４Ｔｏｒｒに設定して得られた薄膜ＥＬ素子の
発光層のＸ線回折パターンを第３図に示す。第３Ｘに示
すとおり、得られた薄膜ＥＬ素子の発光層の（２００）
ピーク強度は高くなかった。
実施例２
ストロンチウム硫化物にセリウム硫化物とユウロピウム
硫化物を０．０２原子％添加したベレツトを蒸着源とし
て使用し、蒸着時の硫化水素の圧力を３ Ｘ １ ０−
”Ｔｏｒｒとして発光層３を形成した以外は実施例１と
同様の方法で第１図に示すＥＬ素子を製造した。なお、
このとき発光層中のセリウム濃度は０．０２５〜０．５
原子％の間に設定した。第５図に発光層３中のセリウム
濃度と輝度（ Ｉ Ｋ ｔ｛ ｚでのＬ６０）の関係を
、また第６図に発光層中のセリウム濃度を０．０５原子
％（図中［相］）、０．１原子％（図中＠）、０．１５
原子％（図中＠）、０．２５原子９６（図中［相］）に
設定したときの色度座標を、さらに第７図に発光層中の
セリウム濃度を０．０５原子％としたときの発光スペク
トルを示す。
硫化物を０．０２原子％添加したベレツトを蒸着源とし
て使用し、蒸着時の硫化水素の圧力を３ Ｘ １ ０−
”Ｔｏｒｒとして発光層３を形成した以外は実施例１と
同様の方法で第１図に示すＥＬ素子を製造した。なお、
このとき発光層中のセリウム濃度は０．０２５〜０．５
原子％の間に設定した。第５図に発光層３中のセリウム
濃度と輝度（ Ｉ Ｋ ｔ｛ ｚでのＬ６０）の関係を
、また第６図に発光層中のセリウム濃度を０．０５原子
％（図中［相］）、０．１原子％（図中＠）、０．１５
原子％（図中＠）、０．２５原子９６（図中［相］）に
設定したときの色度座標を、さらに第７図に発光層中の
セリウム濃度を０．０５原子％としたときの発光スペク
トルを示す。
第５図よりセリウム濃度が０，１５原子％付近で輝度は
最も高くなることがわかるが、第６図からセリウム濃度
が０．１５原子％を越える領域の発光層は色度座標上で
は白色よりむしろ緑がかった黄色の発光を呈することが
確認された。
最も高くなることがわかるが、第６図からセリウム濃度
が０．１５原子％を越える領域の発光層は色度座標上で
は白色よりむしろ緑がかった黄色の発光を呈することが
確認された。
以上のことから、本発明の薄膜ＥＬ素子を白色ＥＬパネ
ルとして用いる場合は、発光層中のセリウム濃度を０．
１原子％以下の領域として形成することが好ましいこと
がわかる。
ルとして用いる場合は、発光層中のセリウム濃度を０．
１原子％以下の領域として形成することが好ましいこと
がわかる。
また、カラーフィルターと組み合わせて用いる場合はカ
ラーフィルターの特性と薄膜ＥＬ素子の発光スペクトル
とのマッチングでＲ，Ｇ，Ｂの比が決まるため発光層中
のセリウム濃度を０，２５原子％までであれば、問題な
く多色表示が可能であることが確認された。
ラーフィルターの特性と薄膜ＥＬ素子の発光スペクトル
とのマッチングでＲ，Ｇ，Ｂの比が決まるため発光層中
のセリウム濃度を０，２５原子％までであれば、問題な
く多色表示が可能であることが確認された。
一方、発光層中のセリウム濃度を一定としてユウロピウ
ム濃度を変化させた場合、白色あるいは白色に近い領域
を実現するためには、ユウロピウムの濃度が０．０１〜
０．０３原子％の範囲が好ましいことが確認された。
ム濃度を変化させた場合、白色あるいは白色に近い領域
を実現するためには、ユウロピウムの濃度が０．０１〜
０．０３原子％の範囲が好ましいことが確認された。
［発明の効果コ
以上述べたように、本発明の薄膜ＥＬ素子は、［１００
１方向の高配向の発光層を有するものであり、この発光
層を用いることにより高輝度の白色発光を呈する薄膜Ｅ
Ｌ素子となる。そのため、本発明の薄膜ＥＬ素子とカラ
ーフィルターとを組み合わせることによりＥＬ素子のカ
ラー化を実現することが可能である。
１方向の高配向の発光層を有するものであり、この発光
層を用いることにより高輝度の白色発光を呈する薄膜Ｅ
Ｌ素子となる。そのため、本発明の薄膜ＥＬ素子とカラ
ーフィルターとを組み合わせることによりＥＬ素子のカ
ラー化を実現することが可能である。
第１図は本発明の薄膜ＥＬ素子の構造の一例を示す断面
図である。 第２図は本発明の実施例１により得られた薄膜ＥＬ素子
および比較例１〜３により得られた薄膜ＥＬ素子の輝度
と発光層を電子ビーム蒸着法により形成したときの硫化
水素の圧力との関係を示す図である。 第３図は本発明の実施例１、比較例１〜３により得られ
た薄膜ＥＬ素子の発光層のＸ線回折パターンを示す図で
ある。 第４図は本発明の実施例において用いたべレット１から
形成された発光層のＸ線回折における（２００）面のピ
ーク強度と発光輝度の関係を示す図である。 第５図は本発明の実施例２で得られた薄膜ＥＬ素子の発
光層中のセリウム濃度と輝度の関係を示す図である。 第６図は本発明の実施例２で得られた薄膜ＥＬ素子の発
光層中のセリウム濃度を変化させたときの発光色度座標
を示す図である。 第７図は本発明の実施例２で得られた薄膜ＥＬ素子にお
いて、発光層中のセリウム濃度０，０５原子％、ユウロ
ピウム濃度０．０２原子％としたときの発光スペクトル
を示す図である。 図中、 １・・・ガラス基板 ３・・・第１絶縁層 ５・・・第２絶縁層 ７・・・（１１１）回折ピーク ２・・・透明電極 ４・・・発光層 ６・・・背面電極 ８・・・（２００）回折ピーク ９・・・（２２０）回折ピーク を各々示す。
図である。 第２図は本発明の実施例１により得られた薄膜ＥＬ素子
および比較例１〜３により得られた薄膜ＥＬ素子の輝度
と発光層を電子ビーム蒸着法により形成したときの硫化
水素の圧力との関係を示す図である。 第３図は本発明の実施例１、比較例１〜３により得られ
た薄膜ＥＬ素子の発光層のＸ線回折パターンを示す図で
ある。 第４図は本発明の実施例において用いたべレット１から
形成された発光層のＸ線回折における（２００）面のピ
ーク強度と発光輝度の関係を示す図である。 第５図は本発明の実施例２で得られた薄膜ＥＬ素子の発
光層中のセリウム濃度と輝度の関係を示す図である。 第６図は本発明の実施例２で得られた薄膜ＥＬ素子の発
光層中のセリウム濃度を変化させたときの発光色度座標
を示す図である。 第７図は本発明の実施例２で得られた薄膜ＥＬ素子にお
いて、発光層中のセリウム濃度０，０５原子％、ユウロ
ピウム濃度０．０２原子％としたときの発光スペクトル
を示す図である。 図中、 １・・・ガラス基板 ３・・・第１絶縁層 ５・・・第２絶縁層 ７・・・（１１１）回折ピーク ２・・・透明電極 ４・・・発光層 ６・・・背面電極 ８・・・（２００）回折ピーク ９・・・（２２０）回折ピーク を各々示す。
Claims (2)
- （１） 交流電界を印加することによりＥＬ発光を呈す
る発光層を有する薄膜ＥＬ素子において、発光層がセリ
ウム硫化物とユウロピウム硫化物を付活したストロンチ
ウム硫化物からなり、発光層中のセリウム濃度が０．０
３〜０．２５原子％、ユウロピウム濃度が０．０１〜０
．０３原子％であり、且つ発光層のＸ線回折の（２００
）面のピーク強度が（１１１）、（２２０）面のピーク
強度と比較して２０倍以上高いことを特徴とする薄膜Ｅ
Ｌ素子。 - （２） ストロンチウム硫化物にセリウム硫化物および
ウロピウム硫化物を添加したベレツトを蒸着源として用
い、圧力５×１０＾−＾６〜５×１０＾−＾４Ｔｏｒｒ
の硫化水素を含む雰囲気中で電子ビーム蒸着法により発
光層を形成することを特徴とする請求項第１項に記載の
薄膜ＥＬ素子の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1304884A JPH03167783A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 薄膜ｅｌ素子およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1304884A JPH03167783A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 薄膜ｅｌ素子およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03167783A true JPH03167783A (ja) | 1991-07-19 |
Family
ID=17938437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1304884A Pending JPH03167783A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 薄膜ｅｌ素子およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03167783A (ja) |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP1304884A patent/JPH03167783A/ja active Pending
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