JPH077713B2 - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH077713B2 JPH077713B2 JP63128291A JP12829188A JPH077713B2 JP H077713 B2 JPH077713 B2 JP H077713B2 JP 63128291 A JP63128291 A JP 63128291A JP 12829188 A JP12829188 A JP 12829188A JP H077713 B2 JPH077713 B2 JP H077713B2
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- emitting layer
- dielectric layer
- thin film
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
- C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
- C09K11/57—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing manganese or rhenium
- C09K11/572—Chalcogenides
- C09K11/574—Chalcogenides with zinc or cadmium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/305—Sulfides, selenides, or tellurides
- C23C16/306—AII BVI compounds, where A is Zn, Cd or Hg and B is S, Se or Te
-
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- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces
- H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電極間に電圧を印加することにより発光する薄
膜エレクトロルミネッセンス素子（以下、薄膜EL素子と
略称する）に係わり、特に発光体層を硫化亜鉛にマンガ
ンをドープした膜（以下ZnS:Mn膜と略称する）とするEL
素子に関する。
膜エレクトロルミネッセンス素子（以下、薄膜EL素子と
略称する）に係わり、特に発光体層を硫化亜鉛にマンガ
ンをドープした膜（以下ZnS:Mn膜と略称する）とするEL
素子に関する。
近年、分散型EL素子に代わり、高輝度の薄膜EL素子が注
目されてきている。
目されてきている。
従来このようなEL素子の発光層は、EB蒸着法、スパッタ
リング法などにより製膜されているが、EB蒸着法におい
ては(1)蒸発ルツボからクラスター状のものが飛びだ
し、膜中に１〜10μｍの欠陥が生じる。(2)膜中にはピ
ンホールなどの欠陥が生じる。(3)蒸発源が点なので、
膜ムラができる等の欠点があり、スパッタリング法にお
いては、(1)ターゲット２次電子によりZnS:Mn膜（発光
体層）が損傷を受ける。(2)スパッタガスが膜中に混入
する。(3)ターゲット表面の組成がスパッタリング中に
変化するなどの欠点があった。
リング法などにより製膜されているが、EB蒸着法におい
ては(1)蒸発ルツボからクラスター状のものが飛びだ
し、膜中に１〜10μｍの欠陥が生じる。(2)膜中にはピ
ンホールなどの欠陥が生じる。(3)蒸発源が点なので、
膜ムラができる等の欠点があり、スパッタリング法にお
いては、(1)ターゲット２次電子によりZnS:Mn膜（発光
体層）が損傷を受ける。(2)スパッタガスが膜中に混入
する。(3)ターゲット表面の組成がスパッタリング中に
変化するなどの欠点があった。
また、有機亜鉛化合物と有機マンガン化合物と有機硫黄
化合物としてのジメチル硫黄、ジエチル硫黄、硫化水素
などの一種以上を含む原料ガスを気相成長させる、いわ
ゆるMOCVD法により製膜する方法が提案されている（特
開昭62−98596号）。しかしながら、ジメチル硫黄やジ
エチル硫黄を用いると基板温度が500℃以下では成膜で
きず、500℃以上とする必要があるが、成膜速度が遅い
という欠点があり、硫化水素を用いると気相中で、ジエ
チルジンク((C2H5)2Zn)などの有機亜鉛化合物と反応し
粉を生じ膜質に悪影響を与えることは避けられないもの
であった。
化合物としてのジメチル硫黄、ジエチル硫黄、硫化水素
などの一種以上を含む原料ガスを気相成長させる、いわ
ゆるMOCVD法により製膜する方法が提案されている（特
開昭62−98596号）。しかしながら、ジメチル硫黄やジ
エチル硫黄を用いると基板温度が500℃以下では成膜で
きず、500℃以上とする必要があるが、成膜速度が遅い
という欠点があり、硫化水素を用いると気相中で、ジエ
チルジンク((C2H5)2Zn)などの有機亜鉛化合物と反応し
粉を生じ膜質に悪影響を与えることは避けられないもの
であった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので従来の薄
膜EL素子の欠点を解消し、製膜時の基板温度が低く、し
かも発光層の結晶配向が良好で、膜の均一性が良好なEL
素子を提供することを目的とする。
膜EL素子の欠点を解消し、製膜時の基板温度が低く、し
かも発光層の結晶配向が良好で、膜の均一性が良好なEL
素子を提供することを目的とする。
本発明は、発光体層の両方の面に、少なくとも一方の面
には誘電体層を介して、一対の電極を設けた薄膜EL素子
において、発光体層は有機亜鉛化合物と、有機硫黄化合
物としてのメチルメルカプタンかエチルメルカプタンの
一種と、ジシクロペンタジエニルマンガンとを含む原料
ガスを化学的に気相成長させて形成したことを、さらに
は、発光体層はこの方法で形成するとともに、誘電体層
はプラズマCVD法により形成したことを特徴とする。
には誘電体層を介して、一対の電極を設けた薄膜EL素子
において、発光体層は有機亜鉛化合物と、有機硫黄化合
物としてのメチルメルカプタンかエチルメルカプタンの
一種と、ジシクロペンタジエニルマンガンとを含む原料
ガスを化学的に気相成長させて形成したことを、さらに
は、発光体層はこの方法で形成するとともに、誘電体層
はプラズマCVD法により形成したことを特徴とする。
本発明の薄膜EL素子において、発光体層は特定の原料ガ
スを化学的に気相成長させて形成するので、後述するよ
うに結晶配向性が優れており、発光駆動電圧、すなわち
しきい値電圧を低減させ、発光効率を向上させる。ま
た、均一で緻密な膜を精度よく成膜できるということ以
外にも、透明電極をストライプ状に形成した場合の段差
部におけるステップカバレッジが良いので絶縁耐圧を高
め、その結果、膜厚を薄くでき、しきい値電圧を低減さ
せることができる。
スを化学的に気相成長させて形成するので、後述するよ
うに結晶配向性が優れており、発光駆動電圧、すなわち
しきい値電圧を低減させ、発光効率を向上させる。ま
た、均一で緻密な膜を精度よく成膜できるということ以
外にも、透明電極をストライプ状に形成した場合の段差
部におけるステップカバレッジが良いので絶縁耐圧を高
め、その結果、膜厚を薄くでき、しきい値電圧を低減さ
せることができる。
さらに、誘電体層をプラズマCVD法により形成すること
により、真空蒸着法、スパッタ法などのPVD法に比較
し、膜厚の均一性が良好であり、原料ガスをプラズマ励
起しない熱CVD法に比較し、基板温度を低くできるの
で、耐熱性基板を用いる必要がなく、耐熱温度の低い透
明電極に悪影響を与えることもない。また、透明電極を
ストライプ状に形成した場合の段差部におけるステップ
カバレッジが良いので、絶縁耐圧を高め特定原料をMOCV
D法で形成した発光体層との組み合わせにより、一段と
発光のしきい値電圧を低減させる作用をする。
により、真空蒸着法、スパッタ法などのPVD法に比較
し、膜厚の均一性が良好であり、原料ガスをプラズマ励
起しない熱CVD法に比較し、基板温度を低くできるの
で、耐熱性基板を用いる必要がなく、耐熱温度の低い透
明電極に悪影響を与えることもない。また、透明電極を
ストライプ状に形成した場合の段差部におけるステップ
カバレッジが良いので、絶縁耐圧を高め特定原料をMOCV
D法で形成した発光体層との組み合わせにより、一段と
発光のしきい値電圧を低減させる作用をする。
実施例 以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の薄膜EL素子を示す断面図、第２図、第
３図は本発明のEL素子において、それぞれ誘電体層、発
光体層を形成するための装置の概略図、第４図、第５図
は、それぞれ本発明のEL素子の電圧−輝度特性および発
光体層のＸ線回析パターンである。
３図は本発明のEL素子において、それぞれ誘電体層、発
光体層を形成するための装置の概略図、第４図、第５図
は、それぞれ本発明のEL素子の電圧−輝度特性および発
光体層のＸ線回析パターンである。
実施例１ 無アルカリガラスなどの透明基板１上に有機錫化合物と
フッ素化合物を含む加熱蒸気を原料としてCVD法によりS
nO2膜を形成させて、その後HCl水溶液にコーンスターチ
を懸濁させ、亜鉛粉末を添加したスラリーによりエッチ
ングしてストライプ状の透明電極２とする。
フッ素化合物を含む加熱蒸気を原料としてCVD法によりS
nO2膜を形成させて、その後HCl水溶液にコーンスターチ
を懸濁させ、亜鉛粉末を添加したスラリーによりエッチ
ングしてストライプ状の透明電極２とする。
次に、第２図にしめすフラズマCVD装置３を用いて、ま
ず、SiH4ガスとN2Oガスを原料として、基板温度375℃、
ガス圧力0.3Torr、放電パワー0.44w/cm2なる条件で500A
厚さのSiO2膜４を形成、さらに同装置によりSiH4ガスと
N2ガスを原料として、基板温度375℃、ガス圧力0.26〜
0.28Torr、放電パワー0.44w/cm2なる条件で、1500A厚さ
のSiO3N4膜５を形成、２層からなる第１誘電体層６とす
る。
ず、SiH4ガスとN2Oガスを原料として、基板温度375℃、
ガス圧力0.3Torr、放電パワー0.44w/cm2なる条件で500A
厚さのSiO2膜４を形成、さらに同装置によりSiH4ガスと
N2ガスを原料として、基板温度375℃、ガス圧力0.26〜
0.28Torr、放電パワー0.44w/cm2なる条件で、1500A厚さ
のSiO3N4膜５を形成、２層からなる第１誘電体層６とす
る。
そして、第３図に示すMOCVD装置７を用いて、有機亜鉛
化合物としてジエチル亜鉛((C2H5)2Zn)（以下、DEZと略
称する）と有機硫黄化合物としてのメチルメルカプタン
(CH3SH)かエチルメルカプタン(C2H5SH)（以下、EMCと略
称する）の一種と有機マンガン化合物としてのジシクロ
ペンタジエニルマンガン((C5H5)2Mn)を含む原料ガスを
基板温度450℃、反応圧力9Torr、DEZ流量2.2×10-5mol/
min、EMC流量4.5×10-4mol/min、(C5H5)2Mnは昇華温度8
0℃、キャリアガス流量40ml/minなる条件で5000A厚さの
MnがドープされたZnS膜（ZnS:Mn）を形成、発光体層８
とする。
化合物としてジエチル亜鉛((C2H5)2Zn)（以下、DEZと略
称する）と有機硫黄化合物としてのメチルメルカプタン
(CH3SH)かエチルメルカプタン(C2H5SH)（以下、EMCと略
称する）の一種と有機マンガン化合物としてのジシクロ
ペンタジエニルマンガン((C5H5)2Mn)を含む原料ガスを
基板温度450℃、反応圧力9Torr、DEZ流量2.2×10-5mol/
min、EMC流量4.5×10-4mol/min、(C5H5)2Mnは昇華温度8
0℃、キャリアガス流量40ml/minなる条件で5000A厚さの
MnがドープされたZnS膜（ZnS:Mn）を形成、発光体層８
とする。
さらに、Si3N4膜９、SiO2膜10の順に前述のCVD法により
それぞれ1500A厚さ、500A厚さに積層、第２誘電体層11
とし、この上にAl等よりなる背面電極12を透明電極２と
クロスするようにストライプ状に形成して薄膜EL素子と
する。
それぞれ1500A厚さ、500A厚さに積層、第２誘電体層11
とし、この上にAl等よりなる背面電極12を透明電極２と
クロスするようにストライプ状に形成して薄膜EL素子と
する。
このようにして得られたEL素子の透明電極２と背面電極
12の間に1KHzの交流電圧を印加して発光させたところ第
４図に示すような電圧−輝度特性が得られ、輝度１cd
/m2における駆動電圧（しきい値電圧）が90Vとなり極め
て低いことが、また傾き（輝度／電圧）も急であり、10
00cd/m2程度までの電圧−輝度特性が優れていることが
わかる。
12の間に1KHzの交流電圧を印加して発光させたところ第
４図に示すような電圧−輝度特性が得られ、輝度１cd
/m2における駆動電圧（しきい値電圧）が90Vとなり極め
て低いことが、また傾き（輝度／電圧）も急であり、10
00cd/m2程度までの電圧−輝度特性が優れていることが
わかる。
また、ガラス基板上に形成した発光体層として機能する
ZnS:Mn膜の結晶構造をＸ線回折法によって調べたとこ
ろ、第５図に示すようなＸ線回折パターンが得られピー
クが一個所だけにしかも鋭く現れており、膜面に対して
垂直方向に柱状に配向し、結晶配向性が優れていること
がわかる。
ZnS:Mn膜の結晶構造をＸ線回折法によって調べたとこ
ろ、第５図に示すようなＸ線回折パターンが得られピー
クが一個所だけにしかも鋭く現れており、膜面に対して
垂直方向に柱状に配向し、結晶配向性が優れていること
がわかる。
実施例２ 第１誘電体６と第２誘電体層11におけるSi3N4膜５、９
をそれぞれ反応時間を長くして2500Aとした以外は実施
例１と同じ構成にしたもので、このようにして得られた
EL素子の電圧−輝度特性を測定したところ、第４図に
示すようになり、良好な特性を奏することがわかる。
をそれぞれ反応時間を長くして2500Aとした以外は実施
例１と同じ構成にしたもので、このようにして得られた
EL素子の電圧−輝度特性を測定したところ、第４図に
示すようになり、良好な特性を奏することがわかる。
以上、好適な実施例により説明したが、本発明はこれら
に限定されるものではなく、種々の応用が可能である。
に限定されるものではなく、種々の応用が可能である。
発光体層のZnS:Mn膜について、有機亜鉛化合物としてジ
エチル亜鉛以外にも、ジメチル亜鉛(C3)2Znを用いても
同等の特性を有する薄膜EL素子を得ることができる。
エチル亜鉛以外にも、ジメチル亜鉛(C3)2Znを用いても
同等の特性を有する薄膜EL素子を得ることができる。
誘電体層について、第１、第２誘電体ともSi3N4膜とSiO
2膜の２層構造にすると、互いにピンホール、クラスタ
ーなどを埋め合うことにより絶縁耐圧が向上するので好
ましいが、どちらか一層としてもよく、あるいはその他
の誘電体層、例えばTiO2、Al2O3などを用いてもよい。
また、第１誘電体層と第２誘電体層を設けて発光体層を
挟持する構造にする方が絶縁上好ましいが、第２誘電体
層を省いて、第１誘電体層のみとする構造とすることも
可能である。
2膜の２層構造にすると、互いにピンホール、クラスタ
ーなどを埋め合うことにより絶縁耐圧が向上するので好
ましいが、どちらか一層としてもよく、あるいはその他
の誘電体層、例えばTiO2、Al2O3などを用いてもよい。
また、第１誘電体層と第２誘電体層を設けて発光体層を
挟持する構造にする方が絶縁上好ましいが、第２誘電体
層を省いて、第１誘電体層のみとする構造とすることも
可能である。
本発明に係る薄膜EL素子は発光体層（ZnS:Mn膜）を特定
の原料ガスを化学的に気相成長させて形成することによ
りZnS:Mn膜の結晶配向性が優れ、透明電極をストライプ
状にしたときのカバレッジの良さ、さらには、誘電体層
をプラズマCVD法により形成したときのカバレッジの良
さとあいまってしきい値電圧を低減させ、発光効率を向
上させることができる。
の原料ガスを化学的に気相成長させて形成することによ
りZnS:Mn膜の結晶配向性が優れ、透明電極をストライプ
状にしたときのカバレッジの良さ、さらには、誘電体層
をプラズマCVD法により形成したときのカバレッジの良
さとあいまってしきい値電圧を低減させ、発光効率を向
上させることができる。
また、発光体層、誘電体層とも膜の均一性、緻密性が良
好であり、絶縁耐圧が高いなどの効果を奏するものであ
る。
好であり、絶縁耐圧が高いなどの効果を奏するものであ
る。
第１図は本発明の薄膜EL素子を示す断面図、第２図、第
３図は本発明のEL素子において、それぞれ誘電体層、発
光体層を形成するための装置の概略図、第４図、第５図
は、それぞれ本発のEL素子の電圧−輝度特性および発光
体層のＸ線回折パターンである。 １……透明基板、２……透明電極、 ６……第１誘電体層、８……発光体層、 11……第２誘電体層、12……背面電極
３図は本発明のEL素子において、それぞれ誘電体層、発
光体層を形成するための装置の概略図、第４図、第５図
は、それぞれ本発のEL素子の電圧−輝度特性および発光
体層のＸ線回折パターンである。 １……透明基板、２……透明電極、 ６……第１誘電体層、８……発光体層、 11……第２誘電体層、12……背面電極
Claims (2)
- 【請求項１】発光体層の両方の面に、少なくとも一方の
面には誘電体層を介して、一対の電極を設けた薄膜EL素
子において、発光体層は有機亜鉛化合物と、有機硫黄化
合物としてのメチルメルカプタンかエチルメルカプタン
の一種と、ジシクロペンタジエニルマンガンとを含む原
料ガスを化学的に気相成長させて形成したことを特徴と
する薄膜EL素子。 - 【請求項２】発光体層の両方の面に、少なくとも一方の
面には誘電体層を介して、一対の電極を設けた薄膜EL素
子において、発光体層は有機亜鉛化合物と、有機硫黄化
合物としてのメチルメルカプタンかエチルメルカプタン
の一種と、ジシクロペンタジエニルマンガンとを含む原
料ガスを化学的に気相成長させて形成するとともに、誘
電体層はプラズマCVD法により形成したことを特徴とす
る薄膜EL素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63128291A JPH077713B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
| US07/357,218 US4981712A (en) | 1988-05-27 | 1989-05-26 | Method of producing thin-film electroluminescent device using CVD process to form phosphor layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63128291A JPH077713B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01298681A JPH01298681A (ja) | 1989-12-01 |
| JPH077713B2 true JPH077713B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=14981178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63128291A Expired - Lifetime JPH077713B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4981712A (ja) |
| JP (1) | JPH077713B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5300316A (en) * | 1991-12-11 | 1994-04-05 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Method of forming thin oxysulfide film |
| US5432015A (en) * | 1992-05-08 | 1995-07-11 | Westaim Technologies, Inc. | Electroluminescent laminate with thick film dielectric |
| JP3618110B2 (ja) * | 1993-08-30 | 2005-02-09 | 株式会社デンソー | エレクトロルミネッセンス素子の製法 |
| JP3564737B2 (ja) * | 1994-06-24 | 2004-09-15 | 株式会社デンソー | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法および製造装置 |
| US5837320A (en) * | 1996-02-27 | 1998-11-17 | The University Of New Mexico | Chemical vapor deposition of metal sulfide films from metal thiocarboxylate complexes with monodenate or multidentate ligands |
| CN1960811A (zh) * | 2004-05-27 | 2007-05-09 | 亚利桑那西格玛实验室公司 | 大面积电致发光光发射设备 |
| FR2931087B1 (fr) * | 2008-05-19 | 2011-01-14 | Eurocopter France | Procede pour fabriquer un substrat electriquement non conducteur peint |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0666153B2 (ja) * | 1985-10-25 | 1994-08-24 | 日本電信電話株式会社 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
| JPH0744069B2 (ja) * | 1985-12-18 | 1995-05-15 | キヤノン株式会社 | 電場発光素子の製造方法 |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP63128291A patent/JPH077713B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-05-26 US US07/357,218 patent/US4981712A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4981712A (en) | 1991-01-01 |
| JPH01298681A (ja) | 1989-12-01 |
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