JPS6298596A - 薄膜el素子の製造方法 - Google Patents

薄膜el素子の製造方法

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JPS6298596A
JPS6298596A JP60238998A JP23899885A JPS6298596A JP S6298596 A JPS6298596 A JP S6298596A JP 60238998 A JP60238998 A JP 60238998A JP 23899885 A JP23899885 A JP 23899885A JP S6298596 A JPS6298596 A JP S6298596A
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thin film
zns
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organic
light
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克彦 平林
小沢口 治樹
辻山 文治郎
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は薄膜EL素子の製造方法、さらに詳細には輝度
対電圧特性に現れるヒステリシス幅が広く、経時変化に
対して安定な薄膜EL素子の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景〕
ZnS:Mn薄膜EL素子は、第1図に示すようにガラ
スなどの基板1上に透明電極2を積層し、この透明電極
2上にII!!縁膜3を介してZnS:Mn発光層4を
形成したのち、さらに絶縁膜3によって決着するととも
に、前記絶縁膜3上に、さらに背面電極5を形成した構
造になっている。
このような構造の薄膜EL素子の発光層を形成させる場
合、従来は透明電極2上に絶縁膜3をスパッタリング法
、蒸着法などによって形成したのち、芸着法によって発
光層4を形成していた。すなわち、ZnSと金属マンガ
ンあるいは塩化マンガンを真空中において電子線の作用
によって、前記絶縁膜3上に形成するものであった。
前述のような構成の薄膜EL素子の輝度−電圧特性は、
第2図に示すようにしきい値電圧で急峻に立ち上がり、
数1000cd / gの輝度で飽和する。
しかしながら発光層4のMn4度を増加させたり、発光
層4作製時の基板温度を下げたり、さらには熱処理を施
すなどを行うと、第3図に示すように輝度−電圧特性が
電圧上昇時と下降時で異なるヒステリシス現象を示すこ
とが知られている。この特性はメモリー現象とよばれて
いる。
このようにヒステリシス現象を示す薄膜EL素子はXY
マトリクス表示パネル化した場合、駆動回路が簡単にな
り、また大面積化が容易で、さらに光書き込みができる
などの多くの利点を有している。このため1970年代
の終わりから、1980年大の初めにかけて、各所で盛
んに研究されていた。
しかしながら、前述のような蒸着方法によって製造され
た薄膜E L素子は、以下に述べる二つの問題があった
■ 飽和輝度とメモリ幅(ヒステリシス曲線の電圧幅)
が相反する関係にある(Marrelloら、IEEE
 Tr、 ED−27(1980) P1767 、参
照)。
この関係を第4図に示す。図中、実線はMn濃度と輝度
との関係、破線はMn4度とメモリ幅/しきい値電圧(
%)との関係を示している。この図より明らかなように
、Mn濃度が約0.3重量%において輝度は最大になる
のに対して、メモリ幅は約1〜2重量%において最大に
なる。このため、メモリ幅を大きくしようとすると輝度
が低くなり、輝度を高くしようとすると、メモリ幅が小
さくなるという欠点がある。
■ メモリ幅が時間とともに減少する(Altら、J、
Appl、Phys、vo153  (1982) P
5186参照)。
この関係を第5図に示す。この第5図より明らかなよう
に、メモリ幅は約100〜200時間で減衰する。
〔発明の概要〕
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、前述の薄
膜EL素子の輝度対メモリ幅特性およびメモリ幅の減衰
を改善した薄膜EL素子の製造方法を提供することを目
的とする。
したがって本発明による薄膜EL素子の製造方法によれ
がば、ZnS:Mn発光層を絶縁層で挟着した構造を有
し、発光輝度対印加電圧特性にヒステリシス効果を有す
る薄膜EL素子の製造方法において、前記ZnS:Mn
発光層を、有機亜鉛化合物よりなる群から選択された一
種以上、有機硫黄化合物および硫化水素よりなる群から
選択された一種以上および有機マンガン化合物の一種以
上含む原料ガスより気相成長させて作製することを特徴
とするものである。
本発明による薄膜EL素子の製造方法によれば、従来の
蒸着法と異なり、有機金属化合物を用いた有機気相成長
法によって、ZnS:Mn発光層を形成することを特徴
としており、後述の実施例によって明らかになるように
、輝度対メモリ幅特性が改善されるとともに、メモリ幅
の減衰も抑制されるという効果がある。
〔発明の詳細な説明〕
本発明による薄膜EL素子の製造方法によれば、まずガ
ラスなどの基板上に透明電極およに絶縁膜を形成したの
ち、この絶縁膜上にZnS:Mn発光層を有機金属気相
成長法によって形成させる。
前記基板上に透明電極および絶縁膜を形成する方法は、
本発明において限定されるものではなく、従来の蒸着法
、スパッタリング法などを有効に用いることが可能であ
る。
このZnS:Mn発光層を挟持する上記絶縁膜の種類も
、本発明に限定されるものではなく、たとえば従来使用
されているSm203、Ta205 、Y 203、S
i3N4などであることができる。
このような絶縁膜に挟着されるZnS:Mn発光層を、
本発明においては、有機亜鉛化合物よりなる群から選択
された一種以上、有機硫黄化合物および硫化水素よりな
る群から選択された一種以上および有機マンガン化合物
の一種以上含む原料ガスより気相成長させて作製する。
このような有機金・縮化合物よりZnS:Mn発光層を
成長させると、蒸釘 ″着法と異なり、前記輝度対メモリ幅特性、メモリ幅の
経時的変化特性が改善されるのか理由は分明らかないが
、後述の実施例より明らかなように、前記輝度対メモリ
幅特性、メモリ幅の経時的変化特性は著しく改善される
本発明において使用される有機亜鉛化合物は、ZnSを
構成するためのものであり、本発明において有機硫黄化
合物あるいは硫化水素とともにZnS膜を形成するもの
であれば基本的にいかなるものでもよい。たとえば、ジ
メチルジンク、ジエチルジンクなどの一種以上を用いる
ことができる。
また、本発明において使用される有機硫黄化合物は前述
と同様に前記有機亜鉛化合物と有機気相反応においてZ
nSを形成するものであればいかなるものでもよい。た
とえば、ジメチルイオウ、ジエチルイオウの一種以上で
あることができる。この有機亜鉛化合物とともにZnS
を生成する硫黄化合物としては、他に硫化水素を例とし
て挙げることができる。
前記ZnS層中にドーパントとして添加されるMnは、
有機マンガン化合物として原料ガス中に添加されてZn
S:Mn発光層を生成せしめる。このような有機マンガ
ン化合物は、前述のように有機気相成長において、Zn
S層中にドーパントとして取り込まれるものであれば、
本発明において基本的に限定されるものではない。たと
えば、トリカルボニルシクロペンタジェニルマンガン、
π−シクロペンタジェニルマンガンなどの一種以上であ
ることができる。
このような原料ガスより絶縁膜上にZnS:Mn発光層
を有機気相成長せしめるものであるが、このとき有機亜
鉛化合物の一種以上は、好ましくは1xto−s 〜8
 Xl0− ” mol 7分の流速で成長系に導入す
るのが好ましい。1 xto−s mol 7分未満で
あると、成長速度が遅くなりすぎて実用的ではなく、一
方8 xio−5mol 7分を超えた流速であると、
発光層の膜質が悪化する虞を生じるからである。
また、有機硫黄化合物および硫化水素の一種以上は、好
ましくは4 Xl0−5〜45X10− ” mol 
7分の流速で成長系に導入するのがよい。この流速が4
 xlo−5mol 7分未満であると、上記の有機亜
鉛化合物の場合と同様に成長速度が遅くなりすぎ、一方
、45X10” 5mol 7分を超えた流速であると
、発光層の膜質が悪化する虞を生じるからである。
さらに、有機マンガン化合物の一種以上は、好ましくは
、0.5 Xl0−5〜2 xlo−5mo+ 7分の
流速で成長系に導入するのが好ましい。流速が、0.5
 XIO” ” mol 7分未満であると、メモリを
示さない虞があり、一方、2 xio−5mol 7分
を超えると、輝度が著しく低下する虞があるからである
このようなZnS:Mn発光層のMn濃度は、後述の実
施例よりも明らかなように、好ましくは0.3〜1.5
 重量%である。0.3重量%未満であるとメモリ幅が
小さくなりすぎ、一方1.5重量%を超える坂(基板お
よび絶縁膜)温度は、好ましくは250〜350 ’C
であるのがよい。250℃未満であると、気相成長速度
が充分でなく、また、350°Cを超えると発光膜の性
質が悪化する虞を生じるからである。
以下本発明の実施例について説明する。
実施例 第1図に示すような構成の薄膜EL素子を製造した。
ガラス基板1に透明電極2を形成したのち、Sm2O3
絶縁膜を蒸着法によって形成した。その後、ジメチルジ
ンクおよび硫化水素、さらにはトリカルボニルシクロペ
ンタジェニルマンガンを用いて、下記の条件で有機金属
気相成長によりZnS:Mn発光層4を形成した。その
後、通常の方法によって絶縁膜4およびへ1背面電極5
を設けて薄膜EL素子を製造した。
条件1 ジメチルジンクの流速: 2 xlQ−s mol /
分112Sの流速: 6.7 xio−s mol /
分トリカルボニルシクロペンタジェニルマンガンの流速
: 1 xto−5mol /分基扱温度=300°C 希釈水素の流速=21/分 基板温度:300°C 成長圧カニ 60torr 比較のため、従来のEB蒸着法でZnS:Mn発光層を
下記の条件2によって生成し、他は上記と同様に薄膜E
L素子を製造した。
条件2 基板温度:180’c 蒸着速度:約1000人/分 真空度 : 3 xio−6torr 熱処理条件:400℃、1時間 第6図にこのように製造した本発明による薄膜EL素子
および従来の方法によって製造した薄膜EL素子の飽和
輝度のMnfi度依存性を示す。また、第7図にメモリ
幅のMn4度依存性を示す。第6図および第7図におい
て、6は本発明による薄膜EL素子、7は従来の方法に
よって製造された薄膜EL素子のMn濃度依存性である
この第6図および第7図より明らかなように、従来の薄
膜BL素子に比較して、本発明の方法によって製造され
た薄膜EL素子は、輝度が高く、しかもメモリ幅が広い
という利点がある。
次ぎに本発明によって製造された薄膜EL素子を500
cd lrdで連続発光させたときの、メモリ幅の経時
変化を測定した。結果を第8図に示す。
この第8図より明らかなように本発明によって製造され
た薄膜EL素子は、約1000時間経過後にあってもメ
モリ幅は急激に減少せず、従来に比較して大幅に経時変
化性が改善されていることがねjJ)った。
なお、ジメチルジンク、硫化水素、トリカルボニルペン
タジェニルマンガンを上記実施例において使用したが、
それらの代わりに、ジエチルジンク、ジメチルイオウ、
ジエチルイオウ、π−シクロペンタジェニルマンガンを
用いた場合t、同tiの結果を得た。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明による薄膜EL素子の装造
方法によれば、ZnS:Mn発光層を有機金庫気相成長
法によって製造することにより、メモリ幅が広く、安定
な薄膜EL素子を製造可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は薄膜EL素子の構造を示す断面図、第2図は従
来の薄膜EL素子の輝度−電圧特性を示す図、第3図は
従来のメモリ特性を有する薄膜EL素子の輝度−電圧特
性を示す図、第4図は従来の薄11W E L素子の輝
度、メモリ幅のMna度依存性七吋す図、第5図は従来
の薄膜EL素子のメモリゾ丁 唱の経時変化を示す図、第6図は本発明によって製造し
た薄膜EL素子の輝度のMn4度依存性を示す図、第7
図は本発明によって製造した薄膜EL素子のメモリ幅の
−nil1度依存性を示す図、第8図は本発明による方
法で製造した薄膜EL素子のメモリ幅の経時変化を示す
図である。 1 ・・・基板、2 ・・・透明電極、3 ・・・絶縁
膜、4 ・・・ZnS:Mn発光層、5 ・・・背面電
極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ZnS:Mn発光層を絶縁層で挟着した構造を有
    し、発光輝度対印加電圧特性にヒステリシス効果を有す
    る薄膜EL素子の製造方法において、前記ZnS:Mn
    発光層を、有機亜鉛化合物よりなる群から選択された一
    種以上、有機硫黄化合物および硫化水素よりなる群から
    選択された一種以上および有機マンガン化合物の一種以
    上含む原料ガスより気相成長させて作製することを特徴
    とする薄膜EL素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4981712A (en) * 1988-05-27 1991-01-01 Central Glass Company, Limited Method of producing thin-film electroluminescent device using CVD process to form phosphor layer
JPH06203957A (ja) * 1993-10-22 1994-07-22 Nissan Motor Co Ltd 分散型elパネルの製造方法
US6004618A (en) * 1994-04-26 1999-12-21 Nippondenso., Ltd. Method and apparatus for fabricating electroluminescent device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5745037A (en) * 1980-07-18 1982-03-13 Snia Viscosa Foaming substance using unsaturated polyester resin as basis and its manufacture
JPS60124394A (ja) * 1983-12-09 1985-07-03 セイコーエプソン株式会社 Elパネルの製法

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