JPH0646595B2 - 薄膜型el素子及びその製造方法 - Google Patents

薄膜型el素子及びその製造方法

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JPH0646595B2
JPH0646595B2 JP60252267A JP25226785A JPH0646595B2 JP H0646595 B2 JPH0646595 B2 JP H0646595B2 JP 60252267 A JP60252267 A JP 60252267A JP 25226785 A JP25226785 A JP 25226785A JP H0646595 B2 JPH0646595 B2 JP H0646595B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 薄膜型EL素子の発光効率と輝度とを向上する改良と、
薄膜型EL素子の生産性を向上する改良とである。
薄膜型EL素子を構成するEL膜の配向性・結晶性を向
上して発光効率を改善するために、透光性基板と透光性
電極との間に硫化亜鉛の膜を介在させておき、EL膜の
結晶状態がその全領域において、硫化亜鉛特有の結晶構
造とされ、配向性・結晶性が向上するようにしたもので
ある。さらに、このようにして、EL膜の配向性・結晶
性が向上しうることを利用して、蒸着法に比して本来所
要時間が短いため生産性が高く、しかも、EL膜の上下
の膜をなす第1・第2の絶縁膜と同一工程となすことが
できる利益を有するスパッタ法を使用してEL膜を形成
することとして、薄膜型EL素子の製造時間を短縮し、
その生産性と再現性とを向上したものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は薄膜型EL素子及びその製造方法に関する。特
に、発光効率と輝度とが向上した薄膜型EL素子と、生
産性と再現性との向上した薄膜型EL素子の製造方法と
に関する。
〔従来の技術〕
薄膜型EL素子は、発光中心として機能するマンガンや
希土類元素例えば三フッ化テルビウム、三塩化テルビウ
ム等を含有する硫化亜鉛等の蛍光体の多結晶薄膜に電界
を印加し、エレクトロルミネッセンス現象にもとづいて
発光させる発光素子であるが、従来、第3図に示すよう
な構造が知られている。
第3図参照 ガラス基板等1上に、ITOよりなり厚さが約2,000Å
の透光性電極3をスパッタ法を使用して形成する。次
に、酸窒化シリコンよりなり厚さが約2,000Åの第1の
絶縁膜4をスパッタ法を使用して形成する。ここで、一
旦真空を破って蒸着装置に装入し、発光中心として機能
するマンガンまたは希土類元素例えば三フッ化テルビウ
ム、三塩化テルビウムを含有する硫化亜鉛よりなるEL
膜5を厚さ約5,000Åに蒸着する。温度約500℃において
約1時間熱処理を施す。ここで、再び真空を破ってスパ
ッタ装置に装入し、スパッタ法を使用して、酸窒化シリ
コンよりなり厚さが約2,000Åの第2の絶縁膜6を形成
する。その後、アルミニュウムよりなる対向電極7を形
成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
薄膜型EL素子の発光効率や輝度特性は、発光中心とし
て機能するマンガンまたは希土類元素例えば三フッ化テ
ルビウム、三塩化テルビウムを含有する硫化亜鉛よりな
るEL膜の配向性・結晶性に支配されるが、硫化亜鉛膜
の結晶性は、下地の表面状態の影響を受けやすいので、
上記せる従来技術に係る薄膜型EL素子のEL膜5の結
晶性は、絶縁膜4と接触する領域近傍において不良とな
りいわゆるデッドレーヤとなりやすく、その発光効率・
輝度特性が必ずしも満足しうるものではない。例えば発
光中心がフッ化テルビウムの場合、0.1〜0.2ルーメン/
Wであり、発光中心がマンガンの場合、1〜1.5ルーメ
ン/Wである。そこで、発光効率・輝度特性がよりすぐ
れた薄膜型EL素子の開発が望まれていた。
また、従来技術においては、スパッタ法を使用して第1
の絶縁膜3を形成した後、一旦真空を破り、抵抗加熱蒸
着法または電子線加熱蒸着法を使用してEL膜5を形成
し、再び真空を破ってからスパッタ法を使用して第2の
絶縁膜6を形成していたが、もし、スパッタ法を使用し
て第1の絶縁膜3とEL膜5と第2の絶縁膜6とを一工
程をもって形成しうれば、真空蒸着法より堆積速度が速
いというスパッタ法の本質的利益に加えて、特に真空を
回復するための時間が減縮され、所要時間が短縮されて
生産性が向上する筈である。ところが、EL膜の形成に
スパッタ法を使用すると、硫化亜鉛膜の配向性・結晶性
が悪く発光効率・輝度特性は極度に悪くなり使用に耐え
ない。そこで、EL膜の形成にスパッタ法の使用が許さ
れ、生産性のすぐれた薄膜型EL素子の製造方法の開発
が望まれていた。
〔問題点を解決するための手段〕
上記第1の目的を達成するために本発明が採った手段
は、薄膜型EL素子を構成する透光性基板と絶縁膜との
間に硫化亜鉛の膜を介在させることにある。この硫化亜
鉛の膜の膜厚は、その下地である透光性基板の影響が消
滅しうる程度に十分厚く形成されることが望ましい。
上記第2の目的を達成するために本発明が採った手段
は、透光性基板上に、硫化亜鉛の膜を、その下地である
透光性基板の影響が消滅する程度に十分厚く形成し、そ
の上に、従来技術と同様の薄膜型EL素子を形成するも
のであるが、EL膜の形成をスパッタ法を使用してなす
ものである。
〔作用〕
硫化亜鉛膜の結晶性が下地となる膜の表面状態の影響を
受けやすく、その下地がガラス等硫化亜鉛の結晶構造と
相違する場合、この下地の上に形成される硫化亜鉛膜の
結晶性が特にその接触領域近傍において悪くなり、薄膜
型EL素子の発光効率・輝度特性が悪くなることは上記
せるとおりである。
特に、下地がガラスであると表面の凹凸が少ないので、
上記の欠点が顕著である。
そこで、まず、ガラス等よりなる透光性基板上に、透光
性基板の影響が消滅する程度に十分厚く例えば約5,000
Åの厚さに硫化亜鉛膜を形成し、その表面を硫化亜鉛固
有の結晶状態としておき、その上に従来技術と同様の薄
膜型EL素子を形成すると、硫化亜鉛よりなるEL膜は
当初から硫化亜鉛固有の結晶状態とすることができ、い
わゆるデッドレーヤが発生せず、発光効率や輝度特性が
向上する。
上記の構造とすると、透光性基板と透光性電極との間に
設けられる硫化亜鉛膜の効果により、第1の絶縁膜と第
2の絶縁膜との間に形成されるEL膜をなす硫化亜鉛の
膜の配向性・結晶性は良好になるため、EL膜をなす硫
化亜鉛の膜の形成に蒸着法を使用するに及ばず(EL膜
形成方法に対する制約は解除され)、より生産性の高い
スパッタ法を使用して形成することができ、特に、真空
回復時間が不要となり生産性が大幅に向上する。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつゝ、本発明の第1の手段と第2の
手段との実施例を各1例説明して、本発明の構成と特有
の効果とを明らかにする。
第1例 第1図参照 電子ビーム蒸着法または抵抗加熱蒸着法を使用して、ガ
ラス基板1上に、硫化亜鉛膜2を厚さ約5,000Åに形成
する。
次に、スパッタ法を使用して、厚さ約2,000ÅのITO
膜よりなる透光性電極3を形成する。
再びスパッタ法を使用して、厚さ約2,000Åの酸窒化シ
リコン膜よりなる第1の絶縁膜4を形成する。
以上の工程をもって形成された第1の絶縁膜4の表面
は、硫化亜鉛膜2の表面のミクロな構造特に結晶粒によ
る凹凸がそのまゝ反映されて、硫化亜鉛膜特有の結晶状
態となっている。
再び電子ビーム蒸着法また抵抗加熱蒸着法を使用して、
発光中心として機能するマンガンを含有する硫化亜鉛膜
51を厚さ約5,000Åに形成し、約500℃の温度において約
1時間熱処理を施こして、EL膜51を形成する。
さらに、スパッタ法を使用して、厚さ約2,000Åの酸窒
化シリコン膜よりなる第2の絶縁膜6を形成する。
最後にスパッタ法を使用して、アルミニュウム電極7を
形成して薄膜型EL素子を完成する。
以上の工程をもって製造された薄膜型EL素子は、その
EL膜の配向性・結晶性が良好であり、いわゆるデッド
レーヤが殆ど存在しない。このことは、X線回折法を使
用して測定したX線回折強度が従来技術の場合に比し約
3倍であることから明らかである。
また、発光効率は2〜3ルーメン/Wであり、従来技術
に比し約2倍に改善されている。輝度も同様に大幅に改
善されている。
ここで、特筆すべきことは、特性の再現性が極めて良好
なことであり、精密制御の必要が少ないため、現実的利
益は極めて大きい。
第2例 第3図参照 電子ビーム蒸着法または抵抗加熱蒸着法を使用して、ガ
ラス基板1上に、硫化亜鉛膜2を厚さ約5,000Åに形成
する。
次に、スパッタ法を使用して、厚さ約2,000ÅのITO
膜よりなる透光性電極3を形成する。
再びスパッタ法を使用して、厚さ約2,000Åの酸窒化シ
リコン膜よりなる第1の絶縁膜4を形成する。
上記の工程をもって形成された第1の絶縁膜4の表面
は、硫化亜鉛膜2の表面のミクロな構造特に結晶粒によ
る凹凸がそのまゝ反映されて、硫化亜鉛膜特有の結晶状
態となっている。
上記の絶縁膜4形成のためのスパッタ工程後に、真空を
破ることなく続けて、スパッタ法を使用して、発光中心
として機能するフッ化テルビウムを含有する硫化亜鉛膜
52を厚さ約5,000Åに形成し、約500℃の温度において約
1時間熱処理を施こして、EL膜52を形成する。
真空を破ることなく、さらに続けてスパッタ法を使用し
て、厚さ約2,000Åの酸窒化シリコン膜よりなる第2の
絶縁膜6を形成する。
最後にスパッタ法を使用して、アルミニュウム電極7を
形成して薄膜型EL素子を完成する。
以上の工程をもって製造された薄膜型EL素子は、その
EL膜の配向性・結晶性が良好であり、いわゆるデッド
レーヤが殆ど存在しない。このことは、X線回折法を使
用して測定したX線回折強度が従来技術の場合に比し約
3倍であることから明らかである。
また、発光効率は0.8〜1.5ルーメン/Wであり、従来技
術に比し約8倍に改善されている。輝度も同様に大幅に
改善されている。
ここで、特筆すべきことは、スパッタ法を使用してEL
膜の形成が可能となった結果、EL膜の堆積速度の向上
(スパッタ法の堆積速度は蒸着法のそれより2倍以上で
ある。)に加えて、第1の絶縁膜とEL膜と第2の絶縁
膜とを、真空を破ることなく、一工程をもって形成可能
となったことであり、その結果真空回復のための時間
(各回約2時間)が不要となり、製造時間が大幅に短縮
して生産性が向上したことである。また、特性の再現性
が極めて良好であり、精密制御の必要が少なく現実的利
益は極めて大きいことは上記第1の例の場合と同様であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明せるとおり、本発明の第1の手段に係る薄膜型
EL素子は、透光性基板と透光性電極との間に硫化亜鉛
の膜が設けられているので、第1の絶縁膜を介してこの
上に形成されるEL膜の結晶状態が、介在する硫化亜鉛
膜の表面状態を反映して、その全領域において良好であ
り、いわゆるデッドレーヤが存在せず、X線回析強度が
大きく、発光効率が高く、輝度特性もすぐれており、し
かも、再現性もすぐれている。
また、本発明の第2の手段に係る薄膜型EL素子の製造
方法は、透光性基板上に硫化亜鉛の膜を形成した後、従
来技術と同様の構造の薄膜型EL素子を形成することと
されているが、透光性基板と透光性電極との間に設けら
れる硫化亜鉛膜の効果により、第1の絶縁膜と第2の絶
縁膜との間に形成されるEL膜をなす硫化亜鉛の膜の配
向性・結晶性は良好になるため、EL膜をなす硫化亜鉛
の膜の形成に蒸着法を使用するに及ばず(EL膜形成方
法に対する制約は解除され)、より生産性の高いスパッ
タ法を使用してEL膜を形成することとされているの
で、上記第1の手段の効果に加えて、スパッタ法の本来
的利益である短い所要時間に加えて、特に、真空回復時
間が不要となり、製造時間が短縮され生産性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の手段に係る薄膜型EL素子の
断面図である。 第2図は、本発明の第2の手段に係る薄膜型EL素子の
断面図である。 第3図は、従来技術に係る薄膜型EL素子の断面図であ
る。 1……透光性基板(ガラス基板)、2……本発明の要旨
に係る硫化亜鉛膜、3……透光性電極(ITO電極)、
4……第1の絶縁膜(酸窒化シリコン膜)、5……EL
膜、51……本発明の第1の実施例に係るEL膜、52……
本発明の第1の実施例に係るEL膜、6……第2の絶縁
膜(酸化窒化シリコン膜)、7……対向電極(アルミニ
ュウム電極)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 精威 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−169095(JP,A) 特開 昭62−108496(JP,A) 特開 昭57−101378(JP,A) 特開 昭59−91697(JP,A) 特公 昭55−14517(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性基板(1)上に、透光性電極(3)
    が形成され、 該透光性電極(3)上に第1の絶縁膜(4)と第2の絶
    縁膜(6)とに挟まれて、硫化亜鉛と希土類元素または
    マンガンとの組成物よりなるEL膜(5)が形成され、 前記第2の絶縁膜(6)上に対向電極(7)が形成され
    てなる薄膜型EL素子において、 前記透光性基板(1)と前記透光性電極(3)との間
    に、硫化亜鉛の膜(2)が介在してなることを特徴とす
    る薄膜型EL素子。
  2. 【請求項2】透光性基板(1)上に、透光性電極(3)
    を形成し、 該透光性電極(3)上に第1の絶縁膜(4)を形成し、 第1の絶縁膜(4)上に、硫化亜鉛と希土類元素または
    マンガンとの組成物よりなるEL膜(5)を形成し、 該EL膜(5)上に第2の絶縁膜(6)を形成し、 該第2の絶縁膜(6)上に対向電極(7)を形成する薄
    膜型EL素子の製造方法において、 前記透光性基板(1)と前記透光性電極(3)との間
    に、硫化亜鉛の膜(2)を形成し、 前記EL膜(5)をスパッタ法を使用して形成すること
    を特徴とする薄膜型EL素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5514517B2 (ja) 2009-11-11 2014-06-04 キリンビバレッジ株式会社 ストロー

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