JPS63155594A - 薄膜el素子用タ−ゲツトの製造方法 - Google Patents

薄膜el素子用タ−ゲツトの製造方法

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JPS63155594A
JPS63155594A JP61301298A JP30129886A JPS63155594A JP S63155594 A JPS63155594 A JP S63155594A JP 61301298 A JP61301298 A JP 61301298A JP 30129886 A JP30129886 A JP 30129886A JP S63155594 A JPS63155594 A JP S63155594A
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谷水 伸吉
▲吉▼田 健
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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】 〔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)素子の
製造に係り、特に発光層の形成に好適なZnS系ターゲ
ットの製造に関する。
〔従来の技術〕
■ミL索子の発光層形成に用いられるZnS系ターゲッ
トの従来のyR造方法としては、次に挙げる方法が知ら
れている。
(1)ZnSの結晶性粉末に所定の付活剤を加え混合後
、中性或いは還元性雰囲気下で高温焼成を施こし、付活
剤を均一に拡散させる。次にこの焼成体の粉末にPVA
等の結着剤を添加してからプレス機を用いてペレット状
に加圧成型する最後にこのペレットを高温で焼結してタ
ーゲットを得る(特公昭52−10358など)、。
(2)  (1,)と同様にして得た、付活されたZn
S系粉末をプレス成型治具に充填し、治具ごと中性雰囲
気上高温に保持し、同時に治具に圧力を加えながら焼結
を進めターゲットを得る(ホットプレス法)、。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上の方法で得られるターゲットのカサ密度(ターゲッ
トの重数と体積の比をターゲツト材の比重で除したもの
を%表示)は約60%以上であり1例えばE+3(エレ
クトロンビーム)蒸着用としては充分な実用性はυaえ
ている。しがし上記従来技術はペレットの成型プロセス
或いはターゲット化の焼成プロセスで生起する不純物の
混入という点については配慮がされておらず、このため
高純度なターゲットの製造が困難で、それ故高輝度なE
LJ子が得にくいという問題があった。上記(1)の方
法では主としてペレットの成型プロセスが問題となる。
即ち、成型時に高圧が必要となるためプレス治具には金
属を使わざるを得ないが、この治具から金属不純物によ
る汚染がある。又結着剤PVAに含まれる炭素や酸素に
よる汚染もある。(2)の方法では焼成中にプレス治具
から種種の不純物の取り込みが考えられる。
本発明の目的は上記従来技術では達成できない高純度な
ZnS系ターゲットの製造法を提供することにある。
r問題点を解決するための手段〕 上記目的は、ZnSの合成原料としてZn○。
Z n COs及びZn5Oa等の非硫化物を用い、ま
ずこれらを極小圧力で成型体とした後に、H2S雰囲気
で硫化してターゲット化を行うという新規なP’清方法
により達成される。従来法では常温プレスの際、0.5
−1.oton/cm2の高圧を必要とするが、本発明
法では、硫化反応に伴なう焼結度が大きいために成型圧
が非常に小さくて済み、およそ20kg/cm2程度で
充分である。従ってプレス治具の材質が金属である必要
はなく1石英やダイフロン等の非金属材を用いることが
できる。この結果、従来技術で問題となっていた、特に
遷移金属等による汚染のない高純度なターゲットが容易
に得られる。
C作用〕 本発明の!112造法の特徴は、従来法がZn又はS原
子の自己拡散により緻密化を図るのに対し、Zn○等か
ら7. n Sへの転化に伴なう効率の良い焼結作用を
利用している点にある。これは一般に成長相拡散と呼ば
れる非常に早い拡散に基づいており、例えばツアイトシ
ュリフト・デア・メタルクンデ、70巻(1979)5
97j’tより、(Z。
MetolLkunde、 Bd、70.597 (1
979)の「成長相における拡散係数の決定」 (”Determination  of  Djff
usivities in  GrowingPhas
e” )  に論じられている。そこではZnS粉体同
士の焼結の場合と比較し短時間で緻密化が進み又成分的
にも非常に均質なターゲットが得られる。
本発明の第2の利点はターゲットと硫化前のペレットの
幾何学的寸法が殆んど違わないことである。ZnSを用
いた従来法ではZnS粒子の焼結一体化により必ずシュ
リンケージ(Shrinkage )と呼ばれる寸法の
縮小が生じ、焼成の温度や時間。
成型圧が縮小度を左右する。このため所定の寸法のター
ゲットを得るためには予備的な検討を行なう必要があっ
た。本発明において寸法変化が小さいのはZnOとZn
Sで結晶格子の大きさに差があるためである。即ちVz
ns/ Vzno二1.19 であり(ただしVは結晶
m位胞の体積)焼結によるシュリンケージとZnS生成
に伴う体積増大分が巧みに相殺されるからである。
さらに本発明の第3の利点として裳造プロセスの簡略化
をあげることができる。#、未来法は■7、 n S母
体に発光性を付与するための付活剤の拡散プロセスと、
@緻密化を図るための焼結プロセスとの2段階の工程が
必要であるが、本発明では1回の焼成プロセスで良質な
ターゲットを得ることができる。これは、前述した速い
成長相拡散が付活剤にも効果的に作用するからで、付活
剤の濃度分布の一様なターゲットが短時間で得られる訳
である。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1表、第1図、第2図及び第
3図により説明する。
実施例(1) 高純度ZnO粉末40.684g  と高純度MnS○
4・H20粉末1.1830g  を乾式で均密に混合
し、この混合体を内径15φ、A“6さ50111Nの
石英製ダイスに充填した後、軽く圧力を加えて厚さ約8
mmのペレットに成型した。次にペレットを石英製ボー
トに収め、H2S  ガスを流した石英管の中で焼成し
た。焼成の温度は1000°C11−(x S  ガス
の流敬は毎分200ccである。
Zn○から7. n Sへの転化は、第1図に示す様に
約2時間でほぼ完了することがわかった。第1図の縦軸
は硫化率を表わしており、これはZ n Sへの転化比
率を電域変化から求めたものであるが。
7、 n Sの生成についてはX線粉末回折により同時
に検討した。2時間焼成した試料の回折パターンにはZ
nOの残留回折線は殆んど認められず、ZnSの鮮鋭な
回折線だけになっていて結晶性の良いZnSの生成が確
認できた。
焼成済みのターゲットは非常に固く焼きしまっており、
カサ密度は約60%であった。また外観は白色を呈し、
コアや色ムラもなくさらにMnの拡散ムラに起因した橙
色の斑点も見られず均質なものである。
上記の方法で得たターゲットを試料1.母体原料と付活
剤の組み合せを第1表の様に変えて同様に焼成したター
ゲットを試料2〜5.従来の常温プレス法によるターゲ
ットを試料6として、第1表にカサ密度とEl、111
1度の相対比較を示す。輝度評価に用いた薄膜EL素子
は、ZnS:Mn発光層をY20+1絶縁層ではさんだ
三層構造からなり、各層はすべてI’: H蒸着法によ
り作成した。第2図には、これらの素子の発光スペクト
ル分布の代表例を示した。第1表から明らかな様に、本
実施例のターゲットを用いたEI、素子の輝度は従来の
常温プレス法によるターゲットを用いた場合(試料6)
を大幅に上回り、最大60%以上の向上を示した。
なお、第1表のZ n S : M nターゲットから
発光層を形成する際には単発電子銃を用いたが、これと
は別に、二連電子銃を用いて付活剤を含まないZnSと
Mn金属とを同時蒸着した後、真空中で550℃、1時
間以上アニールする方法によっても透明な発光層が得ら
れ、かつ第1表の試料6と比較して高い輝度が得られる
ことを確認した。
ここで付活剤を含まないZnSのターゲット化にはZn
○粉末のみを常温で成型し硫化する方法を用いたが、成
型法ならびに硫化法は本実施例の口頭で述べたものと全
く同じである。
第1表、各種ターゲット間のカサ密度、EI、輝度の比
較実施例(2) 高純度ZnO粉末61.026g  と高開度TbF 
aL、619g を乾式で均密に混合した後、グイフロ
ン製プレス治具を用いて直径20mm、厚さ約10++
+mのペレットとした。次にこのペレットに実施例(1
)で述べた焼成を施こし、Tb付活ZnSの均質なター
ゲットを得た。TbFa をT m F 3で置き換え
たターゲットも用意し、これらのターゲットから実施例
(1)と同じ方法でEL:M子を作成した。発光層をT
 ’o付活とした素子では緑色。
1・:u付活では赤色またTm付活では青色の明かるい
発光をそれぞれ示すことがわかった。そして輝度は、い
ずれの素子の場合でも、従来法によるターゲットから作
られた素子を大幅に上回ることが確認できた。
実施例(3) ’1’ b付活ZnSのスパッタリング用ターゲットを
以下の手順で作成した。まず実施例(2)の方法で得た
混合粉末を外径15511IIO1内径150m+++
深さ10InII+の石英シャーレに均一にかつ上面が
平ガ1になる様に充層した0次にシャーレ内径よりやや
径の小さい石英ディスクにて粉体に軽く圧力を加えた後
、シャーレを石英管に収め実施例(1)と同様のプロセ
スで焼成を行なった。その結果、−直径約3.50 m
1llt J’Xさ約6mmの均質で、カサ密度も実施
例(1)と同程度のターゲットが得られた。
この1’ b付活剤ZnSターゲットを用いて発光層を
スパッタリング後、YzOδ絶縁層をF B蒸着法で作
成したET、素子は、第3図の様な発光スペクトル分布
を示し、また輝度は従来法になるスバツリングターゲッ
トを用いた場合を約50%上回った。
以上の実施例では硫化性雰囲気を保つために、Hz S
  ガスを用いる場合を述べたが、C8zガス或いはC
+52などの還元硫化剤を用いても、これらの実施例と
同様の結果を得ることができる。
また実施例で述べた付活剤以外のEL発光性付活剤を用
いた場合も、或いは実施例で述べた付活剤に更に発光を
強める目的で共付活剤を加えた場合にも、本発明の製法
が有効であることは発明の原理から明らかである。
以」―述べてきた!2法で得ら九るZnS系ターゲット
は、付活剤を含まないZnS系ターゲットと付活剤を含
むZnS系蛍光体ターゲットに大別できる。前者は多元
蒸着の際のZnS系母体の蒸発源として利用でき、別に
3!2置した付活剤の蒸発源と併用して簿膜の厚さ方向
の発光イオン濃度分布を意図的に変化させる場合或いは
発光イオン種を選択して多色の発光を実現させる場合に
有用である。また、後者は単色の発光層を形成させる場
合に有用である。これらのターゲットの原料は先に述べ
た7、 n o 、 7. n CO3、7,n SO
4のいずれであってもよいが、室温で凝集性の大きいZ
nOは成型性ならびに短時間硫化の点ですぐれている。
なお、7. n S系ターゲッ1〜の母体組成物はZn
Sのみに限定されない、ZnSにZ n S cを少駄
固溶させたZn  (S、Se)について6本製法はそ
のまま適用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来よりもハ;純度で均質なZnS系
ターゲットを簡略化されたプロセスで製造できるので、
1’、L素子の高炉変化を達成できるとともに、素子の
¥A造コストの低減化をもたらすなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例における硫化率と坑成時間の
関係曲線図、第2図は、Z n S : M nE L
素子の発光スペクトル分布図、第3図は、ZnS:Tb
TaELの発光スペクトル分布図である。 ¥1図 ′!J20 発晃渫+(nm) 第3図 発1う味員・mン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)薄膜EL用ZnS系ターゲツトの製造工程において
    、ZnS系母体の合成原料としてZnO,ZnCO_3
    またはZnSO_4を用い、該原料と発光性付活剤とを
    混合して成型体となし、該成型体を硫化性雰囲気下で焼
    結することを特徴とする薄膜EL素子用ターゲツトの製
    造方法。 2)付活剤を含まぬ原料成型体を硫化性雰囲気下で焼結
    することを特徴とする薄膜EL素子用ターゲツトの製造
    方法。
JP61301298A 1986-12-19 1986-12-19 薄膜el素子用タ−ゲツトの製造方法 Expired - Lifetime JPH0744070B2 (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5014710A (ja) * 1973-06-08 1975-02-17
JPS58102486A (ja) * 1981-12-11 1983-06-18 富士通株式会社 El層の形成方法
JPS61104585A (ja) * 1984-10-29 1986-05-22 富士通株式会社 エレクトロルミネツセンス素子の製造方法

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