JPS62157694A - 薄膜ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

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】 〔概要〕 薄膜ＥＬ素子の製造方法の改良であり、真空蒸着法を使
用して、発光効率・輝度特性のすぐれた薄膜ＥＬ素子を
製造する方法である。

水素またはアンモニヤ、メタン、エタン、プロパン、ブ
タン、エチレン、アセチレン等の水素化合物を含む雰囲
気中においてなす真空蒸着法を使用してＥＬ膜を形成す
ることを特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、薄膜ＥＬ素子の製造方法に関する。特に、真
空蒸着法を使用して、発光効率・輝度特性のすぐれた薄
膜ＥＬ素子を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

薄膜ＥＬ素子は発光中心として機能するマンガン、また
は、希土類元素例えばテルビニウム、サマリュウム、ツ
リュウム、プラセオジュウム等とハロゲン元素例えばフ
ッ素、塩素等との化合物を含有する、硫化亜鉛、セレン
化亜鉛等のげい光体（発光母材）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り、従来第３図に示すような直流
駆動型と第４図に示すような交流駆動型とが知られてい
る。

第３図参照 直流駆動型の薄膜ＥＬ素子にあっては、ガラス基板等１
上に、ＩＴＯ等よりなり厚さが約　１．５０（ｌ入の透
明電極２が形成され、その上に発光中心として機能する
マンガン、または、希土類元素例えばテルビニウムとハ
ロゲン元素例えばフッ素との化合物を含有する硫化亜鉛
等よりなるＥＬ膜４が形成され、さらに、その上にアル
ミニュウム等よりなる対向電極６が形成されている。

第４図参照 交流駆動型の＠膜ＥＬ素子にあっては、上記の第３図に
示す層構成に加えて、ＥＬ膜４を挟んで酸化イットリュ
ウム、酸窒化シリコン、酸化アルミニュウム等よりなり
厚さが約３，０００人の第１の絶縁膜３と第２の絶縁膜
５とが形成されている。

ところで１発光中心として機能する材料のうち、マンガ
ンは黄橙色を、テルビニウムは緑色を、サマリュウムは
赤色を、ツリュウムは青色を、プラセオジュウムは白色
を、それぞれ発光するが、その発光効率φ輝度は、いづ
れも必ずしも満足すべきものではない、最もすぐれてい
るマンガンにおいても輝度（パルス幅１００ブイクロ秒
の８０Ｈｚパルス型交流信号をもって駆動したとき１発
光しきい値電圧を３０Ｖ超過した電圧に対応する輝度）
は３０フ一トランバート程度であり、さらに、発光効率
・輝度特性のすぐれた薄膜ＥＬ素子を製造す４方法の開
発が望まれている。

ところで、薄膜ＥＬ素子の発光効率・輝度特性がＥＬ膜
の結晶性に依存することは知られており、結晶性のすぐ
れたＥＬ膜を製造する技術を開発する努力がなされてい
る。

結晶性のすぐれたＥＬ１５１を製造するためには。

従来、（イ）分子線エピタキシャル成長法等単結晶形成
技術を使用する方法、（ロ）例えばセレン化亜鉛等適当
な下地層、の上にＥＬ膜を形成する方法等が知られてお
り、その効果は認められている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、（イ）分子線エピタキシャル成長法等単結晶
形成技術を使用する方法は、分子線エピタキシャル成長
装量が高価であるばかりでなく。

その装量の性質上製品の平面積を大きくすることが容易
ではないため、工業的実用性の点から許容し難い欠点を
有し、また、（ロ）結晶性向上のための下地層を利用す
る方法は、その下地層材料の選択が容易でなく、さらに
、薄＠ＥＬ素子構成材料の選択に制約が加えられる結果
になるという欠点を有する。

本発明の目的は、かような欠点をともなうことなく、発
光効率・輝度特性のすぐれた薄膜ＥＬ素子を製造する方
法を提供することにあり、特に、経済的に有利な真空蒸
着法を使用することのできる薄膜ＥＬ素子の製造方法を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明が採った手段は、直
流駆動型または交流駆動型の薄膜ＥＬ素子のＥＬ膜を、
水素または水素化合物を含む雰囲気中においてなす真空
蒸着法を使用して形成することとしたことにある。

特に、電子ビーム蒸発源を有する真空蒸着装量等、真空
蒸着装量の中の雰囲気を電離する手段が設けられている
真空蒸着装量を使用すると、効果は極めて顕著である。

雰囲気中に含まれる水素化合物としては、アンモニヤ、
メタン、エタン、プロパン、ブタン。

エチレンまたはアセチレンが適当である。

〔作用〕

本発明の作用は必ずしも明らかでないが、水素または水
素化合物を含む雰囲気中で、発光母材をなす硫化亜鉛、
セレン化亜鉛等を真空蒸着すると、下地の層（その上に
硫化亜鉛層、セレン化亜鉛層が逐次堆積する下地の層）
をなす硫化亜鉛、セレン化亜鉛の単結晶層を構成する亜
鉛と硫黄、亜鉛とセレン等の結合手のそれぞれに水素が
結合して下地の層をなす硫化亜鉛、セレン化亜鉛の単結
晶層の表面には水素の単原子層が形成される。ここで、
堆積されて発光母材となる亜鉛と硫黄、亜鉛とセレン等
が、高いエネルギーをもって下地の層をなす硫化亜鉛、
セレン化亜鉛の単結晶層の表面に照射されると、置換性
の強い水素が、亜鉛と硫黄またはセレン等と選択的に置
換して下地の亜鉛に対しては硫黄、セレン等が、下地の
硫黄、セレン等に対しては亜鉛が選択的に結合すること
となり、良好な亜鉛と硫黄、亜鉛とセレン等の単結晶を
形成するものと推考される。

１０νｔ％のマンガンを含む硫化亜鉛をソースとする電
子ビーム蒸発源を使用してなす真空蒸着法を使用し、水
素の分圧をＯ〜１Ｏ−４Ｔｏｒｒの範囲変化させながら
硫化亜鉛膜を成長した後、形成された硫化亜鉛結晶のＸ
線回折強度を測定し、その結果を膜厚をもって正規化し
て求めた結晶性と水素分圧との関係を第５図のグラフに
示す０図より明らかなように、水素分圧が零の場合の結
晶性を１とすると、水素分圧が零を超え約２　Ｘ　１Ｏ
−５Ｔ　ｏｒｒの範囲において、結晶性は最大　１．５
程度まで向上する。

この手法を使用して製造した薄１８ＩＥＬ素子は、同一
の材料・同一の幾可学的構造を有する薄膜ＥＬ素子に対
し１発光効率・輝度特性が３０〜６０％向上することが
確認されている。

すなわち、従来技術にあっては５３０フ一トランバート
程度である輝度特性（パルス幅１００マイクロ秒の８０
Ｈｚパルス型交流信号をもって駆動したとき、発光しき
い値電圧を３０Ｖ超過した電圧に対応する輝度）が、他
は同一条件とした本発明にあっては、４０〜５０フート
ランバートとなることが確認されている。

〔実施例〕

以下、図面を参照しり一１本発明の二つの実施例に係る
薄膜ＥＬ素子についてさらに説明する。

第」２例 ０．４ｗｔ％のマンガンを含む硫化亜鉛をソースとする
電子ビーム蒸発源を使用してなす真空蒸着法を使用して
、　　０．５ｗｔ％のマンガンを発光中心とし硫化亜鉛
を発光母材とするＥＬ膜を有する交流駆動型薄膜ＥＬ素
子を製造する実施例について述べる。

第６図参照 図は、本実施例に使用する真空蒸着装量である０図にお
いて、７は到達真空度が１Ｏ−７Ｔ　ｏｒｒである真空
容器であり、給気孔７１から約１Ｏ−５Ｔ　ｏｒｔの圧
力をもって水素ガスが供給される。７２は基板ホルダで
あり、基板７３を支持する。７４は電子ビーム蒸発源で
あり、本例においては、上記せるとお！Ｊ、　　ｏ、４
ｗｔ％のマンガンを含む硫化亜鉛ソースが使用される。

第１図参照 インジュウムスズをソースとし、酸素中でなす反応性ス
パッタ法を使用して、ガラス基板１上に厚さ約２．００
０人のＩＴＯ膜よりなる透光性電極２を形成する。

つぐいて、真空蒸着法を使用して、酸化イットリュウム
よりなり厚さ約３，０００人の第１の絶縁膜３とを形成
する。

ざらにつｒいて、本発明の要旨に係る水素雰囲気中にお
いてなす真空蒸着法を使用して、０．５ｗｔ％のマンガ
ンを含み厚さが約５，０００人の硫化亜鉛層を形成した
後、約４５０”Ｏにおいて約１時間熱処理をなしＥＬ膜
４を形成する。

再び、真空蒸着法を使用して、酸化イットリュウムより
なり厚さが約３，０ＯＯＡの第２の絶縁膜５を形成し、
さらに、真空蒸着法を使用して、アルミニュウムよりな
る対向電極（背面電極）６を形成する。

以上の工程をもって製造した交流駆動型薄膜ＥＬ素子の
ＥＬ膜４は、〔作用〕の項に述べたように、その結晶性
が、水素の分圧を写としてなす真空蒸着法を使用して形
成したＥＬ膜より最大的　１．５倍に向上しており、製
造される薄膜ＥＬ素子の発光効率・輝度特性が従来技術
と比して最大５０％向上している。たＣいくらかばらつ
きが認められることは否定しえない。

１又３ ０．４ｗｔ％のマンガンを含む硫化亜鉛をソースとする
電子ビーム蒸発源を使用してなす真空蒸着法を使用して
、　０．５１ｉ１ｔ％のマンガンを発光中心とし硫化亜
鉛を発光母材とするＥＬ膜を有する直流駆動型薄膜ＥＬ
素子を製造する実施例について述べる。

第２図参照 インジュウムスズをソースとし、酸素中でなす反応性ス
パッタ法を使用して、ガラス基板１上に厚さ約２，００
０人のＩＴＯ膜よりなる透光性電極２を形成する。

つぐいて、第６図を参照しそ説明した電子ビーム蒸発源
を有する真空蒸着装量を使用し、木発男の要旨に係る水
素雰囲気中においてなす真空蒸着法を使用して、　ｏ、
ｓｗｔ％のマンガンを含み厚さが約５，０００人の硫化
亜鉛層を形成した後、約４５０”Ｃにおいて約１時間熱
処理をなしＥＬ膜４を形成する。

その後、真空蒸着法を使用して、アルミニュウムよりな
る対向電極（背面電極）６を形成する。

以上の工程をもって製造した直流駆動型薄膜ＥＬ素子の
ＥＬ膜４は、〔作用〕の項に述べたように、その結晶性
が、水素の分圧を零としてなす真空蒸着法を使用して形
成したＥＬ膜より最大的　１．５倍に向上しており、製
造される薄膜ＥＬ素子の発光効率◆輝度特性が従来技術
と比して最大５０％向上している。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係る薄膜ＥＬ素子の製造
方法においては、そのＥＬ膜を水素または水素化合物を
含む雰囲気中においてなす真空蒸着法を使用して形成す
ることとされているので、生産的φ経済的に極めて有利
な真空蒸着法を使用しているにもか覧わらず、形成され
るＥＬ膜の結晶性が極めて良好であり、製造される薄膜
ＥＬ素子の発光効率会輝度特性が従来技術と比して最大
５０％向上している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る交流駆動型薄膜ＥＬ素
子の構造図である。 第２図は、本発明の実施例に係る直流駆動型薄膜ＥＬ素
子の構造図である。 第３図は、従来技術に係る直流駆動型薄１ＩｉＥＬ素子
の構造図である。 ＄４図は、従来技術に係る交流駆動型薄膜ＥＬ素子の構
造図である。 第５図は、本発明に係る薄膜ＥＬ素子の製造方法の効果
を表わすグラフ（結晶性と水素分圧の関係を示すグラフ
）である。 第６図は、本発明に係る薄１ｌｌＥＬ素子の製造方法に
使用される。電子ビーム蒸発源を有する真空蒸着装量の
構成図である。 １・・・透光性基板（ガラス基板）、　　２・・・透光
性電極ＣＩＴＯ電極）、　　３　・　・　・　第１の絶
縁膜（酸化イットリュウム、酸化窒化シリコン、酸化ア
ルミニュウム）、　　４・・・ＥＬ膜（硫化亜鉛とマン
ガンまたは希土類元素とハロゲン元素との組成物）、　
５・・・第２の絶縁膜（酸化イットリュウム、ａ＃化窒
化シリコン、酸化アルミニュウム）、　　６φ　・　・
対向電極、　　７・・・真空容器、　７１・　・　・給
気孔、７２・争番基板ホルダ、　７３・・・基板、７４
・舎・電子ビーム蒸発源。 第３図 第４ｇ１ 本発明 第　１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］透光性基板（１）上に透光性電極（２）を形成し
   、 該透光性電極（２）上に、ＥＬ膜（４）を形成し、 該ＥＬ膜（４）上に対向電極（６）を形成する薄膜ＥＬ
   素子の製造方法において、 　前記ＥＬ膜（４）は、水素または水素化合物を含む雰
   囲気中においてなす真空蒸着法を使用して形成すること
   を特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法。 ［２］前記ＥＬ膜（４）を挟んで第１の絶縁膜（３）と
   第２の絶縁膜（５）とを形成する工程を有する特許請求
   の範囲第１項記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 ［３］前記真空蒸着法は、雰囲気に含まれる物質を電離
   する手段を具備する真空蒸着装量を使用してなすことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の薄
   膜ＥＬ素子の製造方法。 ［４］前記雰囲気中に含まれる水素化合物は、アンモニ
   ヤ、メタン、エタン，プロパン、ブタン、エチレンまた
   はアセチレンであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項または第３項記載の薄膜ＥＬ素子の製造方
   法。