JP2001297877A - 薄膜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 - Google Patents
薄膜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Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 青色発光薄膜エレクトロルミネッセンス素子
を十分に低い温度で製造する。 【解決手段】 第一絶縁層（２５）と第二絶縁層（２
７）とにより挟まれた希土類添加アルカリ土類チオアル
ミネート発光層（２６）からなる薄膜積層体を、透明な
基板上（２３）に積層した少なくとも一方が透明な下部
電極（２４）と上部電極（２８）との間に扶持する構造
を持つ交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥ
Ｌ）素子を製造する時に、発光層（２６）を少なくとも
１種の有磯金属材料（例えばトリメチルアルミニウム）
と少なくとも２種の固体無機材料（例えば金属バリウム
と金属ユーロピウム）と硫化水素とを原料とし、分子線
蒸着法により作製する。
を十分に低い温度で製造する。 【解決手段】 第一絶縁層（２５）と第二絶縁層（２
７）とにより挟まれた希土類添加アルカリ土類チオアル
ミネート発光層（２６）からなる薄膜積層体を、透明な
基板上（２３）に積層した少なくとも一方が透明な下部
電極（２４）と上部電極（２８）との間に扶持する構造
を持つ交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥ
Ｌ）素子を製造する時に、発光層（２６）を少なくとも
１種の有磯金属材料（例えばトリメチルアルミニウム）
と少なくとも２種の固体無機材料（例えば金属バリウム
と金属ユーロピウム）と硫化水素とを原料とし、分子線
蒸着法により作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，たとえば各種情
報や画像を表示するディスプレイなどに利用される交流
駆動薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥＬ）素子に
係り、特にこの薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製
造方法およびその製造装置に関するものである゜
報や画像を表示するディスプレイなどに利用される交流
駆動薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥＬ）素子に
係り、特にこの薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製
造方法およびその製造装置に関するものである゜
【０００２】
【従来の技術】薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥ
Ｌ）素子は、蛍光体薄膜を五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ
5 ）などの誘電体材料ではさんだ構造の積層膜の両端
に、交流電圧を印加することで蛍光体薄膜が発光する現
象を利用した発光素子であり、薄型で軽量な自発光型デ
ィスプレイが構成できるものとして期待されている。Ｔ
ＦＥＬ素子を使ってフルカラー表示のできるディスプレ
イが求められているが、フルカラー表示に必要な三原色
のうち青色に発光する薄膜エレクトロルミネッセンス素
子の発光輝度が赤色と緑色に発光する薄膜エレクトロル
ミネッセンス素子の性能に比べて十分でないことから、
高輝度で長寿命の青色発光薄膜エレクトロルミネッセン
ス素子の製造が強く望まれている。
Ｌ）素子は、蛍光体薄膜を五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ
5 ）などの誘電体材料ではさんだ構造の積層膜の両端
に、交流電圧を印加することで蛍光体薄膜が発光する現
象を利用した発光素子であり、薄型で軽量な自発光型デ
ィスプレイが構成できるものとして期待されている。Ｔ
ＦＥＬ素子を使ってフルカラー表示のできるディスプレ
イが求められているが、フルカラー表示に必要な三原色
のうち青色に発光する薄膜エレクトロルミネッセンス素
子の発光輝度が赤色と緑色に発光する薄膜エレクトロル
ミネッセンス素子の性能に比べて十分でないことから、
高輝度で長寿命の青色発光薄膜エレクトロルミネッセン
ス素子の製造が強く望まれている。
【０００３】希土類添加アルカリ土類チオアルミネート
蛍光体群の１種であるユーロピウム添加バリウムチオア
ルミネート（ＢａＡ１2 Ｓ4 ：Ｅｕ）蛍光体は、高輝度
で色純度の良い青色発光することが１９９９年の第６０
回応用物理学会学術講演会で川西らによって報告されて
おり（川西他：“新しい高輝度青色発光薄膜ＥＬ素
子“，第60回応用物理学会学術講演会予稿集，1154頁，
1999年）、青色発光薄膜エレクトロルミネッセンス素子
への応用が大いに期待されている。
蛍光体群の１種であるユーロピウム添加バリウムチオア
ルミネート（ＢａＡ１2 Ｓ4 ：Ｅｕ）蛍光体は、高輝度
で色純度の良い青色発光することが１９９９年の第６０
回応用物理学会学術講演会で川西らによって報告されて
おり（川西他：“新しい高輝度青色発光薄膜ＥＬ素
子“，第60回応用物理学会学術講演会予稿集，1154頁，
1999年）、青色発光薄膜エレクトロルミネッセンス素子
への応用が大いに期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】川西らのユーロピウム
添加バリウムチオアルミネート蛍光体薄膜の製造方法で
は、Ａ１2 Ｓ3 ペレットとＥｕＦ3 とを添加したＢａＳ
ペレットを蒸発源として、二源パルス電子ビーム蒸着法
によって最初にアモルフアス相（非結晶）の薄膜を作製
し、その後アニール炉による熱処理をおこなうことで結
晶化させてユーロピウム添加バリウムチオアルミネート
蛍光体薄膜を作製している。このため、この作製方法で
は９００℃以上の高い温度における熱処理が不可欠であ
り、基板とするガラス板に高価な高耐熱ガラスを用いる
必要がある。また、高温での熱処理は、あらかじめ基板
上に作製した薄膜エレクトロルミネッセンス素子を構成
する電極や絶縁層に悪影響を与えるため、完全に結晶化
したユーロピウム添加バリウムチオアルミネートを得る
ことは困難であった。
添加バリウムチオアルミネート蛍光体薄膜の製造方法で
は、Ａ１2 Ｓ3 ペレットとＥｕＦ3 とを添加したＢａＳ
ペレットを蒸発源として、二源パルス電子ビーム蒸着法
によって最初にアモルフアス相（非結晶）の薄膜を作製
し、その後アニール炉による熱処理をおこなうことで結
晶化させてユーロピウム添加バリウムチオアルミネート
蛍光体薄膜を作製している。このため、この作製方法で
は９００℃以上の高い温度における熱処理が不可欠であ
り、基板とするガラス板に高価な高耐熱ガラスを用いる
必要がある。また、高温での熱処理は、あらかじめ基板
上に作製した薄膜エレクトロルミネッセンス素子を構成
する電極や絶縁層に悪影響を与えるため、完全に結晶化
したユーロピウム添加バリウムチオアルミネートを得る
ことは困難であった。
【０００５】従って、本発明の目的は、これらの問題を
生じさせることなく青色発光薄膜エレクトロルミネッセ
ンス素子を十分に低い温度で作製することの可能な薄膜
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
置を提供せんとするものである。
生じさせることなく青色発光薄膜エレクトロルミネッセ
ンス素子を十分に低い温度で作製することの可能な薄膜
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
置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方
法は、第一絶縁層と第二絶縁層とにより挟まれた希土類
添加アルカリ土類チオアルミネート発光層からなる薄膜
積層体を、透明な基板上に積層した少なくとも一方が透
明な下部電極と上部電極との間に扶持する構造を持つ交
流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥＬ）素子
を製造するにあたり、前記発光層を少なくとも１種の有
磯金属材料と少なくとも２種の固体無機材料と硫化水素
（Ｈ2 Ｓ）とを原料とし、分子線蒸着（Molecular Beam
Deposition:ＭＢＤ）法により作製することを特徴とす
るものである。
め、本発明薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方
法は、第一絶縁層と第二絶縁層とにより挟まれた希土類
添加アルカリ土類チオアルミネート発光層からなる薄膜
積層体を、透明な基板上に積層した少なくとも一方が透
明な下部電極と上部電極との間に扶持する構造を持つ交
流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥＬ）素子
を製造するにあたり、前記発光層を少なくとも１種の有
磯金属材料と少なくとも２種の固体無機材料と硫化水素
（Ｈ2 Ｓ）とを原料とし、分子線蒸着（Molecular Beam
Deposition:ＭＢＤ）法により作製することを特徴とす
るものである。
【０００７】さらに好適な本発明製造方法は、作製され
た前記発光層の母体成分がストロンチウムチオアルミネ
ート（ＳｒＡ１2 Ｓ4 ）、カルシウムチオアルミネート
（ＣａＡ１2 Ｓ4 ）、バリウムチオアルミネート（Ｂａ
Ａｌ2 Ｓ4 ）、亜鉛チオアルミネート（ＺｎＡｌ2 Ｓ
4 ）のいずれか一種であり、前記発光層の発光中心とな
る不純物がユーロピウム（Ｅｕ）またはセリウム（Ｃ
ｅ）であることを特徴とするものである。またさらに好
適な本発明製造方法は、前記有機金属材料がトリエチル
アルミニウム（Ａｌ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）、トリメチルアル
ミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）またはトリイソブチルア
ルミニウム（Ａｌ（ｉーＣ4 Ｈ9 ）3 ）であることを特
徴とするものである。またさらに好適な本発明製造方法
は、前記固体無機材料が金属ストロンチウム（Ｓｒ）、
金属カルシウム（Ｃａ）、金属バリウム（Ｂａ）、金属
亜鉛（Ｚｎ）のいずれか一種と、金属セリウム（Ｃ
ｅ）、塩化セリウム（ＣｅＣ１3 ）、弗化セリウム（Ｃ
ｅＦ3 ）、金属ユーロピウム（Ｅｕ）、塩化ユーロピウ
ム（ＥｕＣ１3 ）、弗化ユーロピウム（ＥｕＦ3 ）のい
ずれか一種であることを特徴とするものである。
た前記発光層の母体成分がストロンチウムチオアルミネ
ート（ＳｒＡ１2 Ｓ4 ）、カルシウムチオアルミネート
（ＣａＡ１2 Ｓ4 ）、バリウムチオアルミネート（Ｂａ
Ａｌ2 Ｓ4 ）、亜鉛チオアルミネート（ＺｎＡｌ2 Ｓ
4 ）のいずれか一種であり、前記発光層の発光中心とな
る不純物がユーロピウム（Ｅｕ）またはセリウム（Ｃ
ｅ）であることを特徴とするものである。またさらに好
適な本発明製造方法は、前記有機金属材料がトリエチル
アルミニウム（Ａｌ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）、トリメチルアル
ミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）またはトリイソブチルア
ルミニウム（Ａｌ（ｉーＣ4 Ｈ9 ）3 ）であることを特
徴とするものである。またさらに好適な本発明製造方法
は、前記固体無機材料が金属ストロンチウム（Ｓｒ）、
金属カルシウム（Ｃａ）、金属バリウム（Ｂａ）、金属
亜鉛（Ｚｎ）のいずれか一種と、金属セリウム（Ｃ
ｅ）、塩化セリウム（ＣｅＣ１3 ）、弗化セリウム（Ｃ
ｅＦ3 ）、金属ユーロピウム（Ｅｕ）、塩化ユーロピウ
ム（ＥｕＣ１3 ）、弗化ユーロピウム（ＥｕＦ3 ）のい
ずれか一種であることを特徴とするものである。
【０００８】さらに本発明薄膜エレクトロルミネッセン
ス素子の製造装置は、第一絶縁層と第二絶縁層とにより
挟まれた希土類添加アルカリ土類チオアルミネート発光
層からなる薄膜積層体を、透明な基板上に積層した少な
くとも一方が透明な下部電極と上部電極との間に扶持す
る構造を持つ交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス
（ＴＦＥＬ）素子の製造を実施する装置であって、当該
装置が前記薄膜エレクトロルミネッセンス素子の発光層
を作製する真空に排気された成長室を具え、該成長室が
前記発光層を成長させるべき基板を保持した基板ホルダ
ーと、基板を加熱するための基板ヒーターと、前記成長
室に設置された少なくとも２種の固体無機材料を充填し
たクヌーセン型セルとを備え、前記装置がさらに前記成
長室に有機金属材料蒸気を導入するため配管を介して前
記成長室に接続される有機金属材料を充填した恒温槽
と、前記成長室に硫化水素ガスを導入するため配管を介
して前記成長室に連結された硫化水素ガス供給源とを具
えてなることを特徴とするものである。
ス素子の製造装置は、第一絶縁層と第二絶縁層とにより
挟まれた希土類添加アルカリ土類チオアルミネート発光
層からなる薄膜積層体を、透明な基板上に積層した少な
くとも一方が透明な下部電極と上部電極との間に扶持す
る構造を持つ交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス
（ＴＦＥＬ）素子の製造を実施する装置であって、当該
装置が前記薄膜エレクトロルミネッセンス素子の発光層
を作製する真空に排気された成長室を具え、該成長室が
前記発光層を成長させるべき基板を保持した基板ホルダ
ーと、基板を加熱するための基板ヒーターと、前記成長
室に設置された少なくとも２種の固体無機材料を充填し
たクヌーセン型セルとを備え、前記装置がさらに前記成
長室に有機金属材料蒸気を導入するため配管を介して前
記成長室に接続される有機金属材料を充填した恒温槽
と、前記成長室に硫化水素ガスを導入するため配管を介
して前記成長室に連結された硫化水素ガス供給源とを具
えてなることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照し実施例によ
り本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明による
薄膜エレクトロルミネッセンス素子製造の一実施例とし
てユーロピウム添加バリウムチオアルミネート（ＢａＡ
１2 Ｓ4 ：Ｅｕ）を発光層とした場合について説明する
図１は本発明に関わる薄膜エレクトロルミネッセンス
素子の発光層を作製する分子線蒸着装置の模式図を示
す。発光層であるＢａＡ１2 Ｓ4：Ｅｕ蛍光体薄膜の作
製では、母体を形成する材料として金属バリウム（Ｂ
ａ）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）お
よび硫化水素（Ｈ2 Ｓ）を用い、発光中心を形成するた
めのドーパントしては金属ユーロピウム（Ｅｕ）を用い
る。それぞれの原料は以下の方法によって基板に供給さ
れる。
り本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明による
薄膜エレクトロルミネッセンス素子製造の一実施例とし
てユーロピウム添加バリウムチオアルミネート（ＢａＡ
１2 Ｓ4 ：Ｅｕ）を発光層とした場合について説明する
図１は本発明に関わる薄膜エレクトロルミネッセンス
素子の発光層を作製する分子線蒸着装置の模式図を示
す。発光層であるＢａＡ１2 Ｓ4：Ｅｕ蛍光体薄膜の作
製では、母体を形成する材料として金属バリウム（Ｂ
ａ）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）お
よび硫化水素（Ｈ2 Ｓ）を用い、発光中心を形成するた
めのドーパントしては金属ユーロピウム（Ｅｕ）を用い
る。それぞれの原料は以下の方法によって基板に供給さ
れる。
【００１０】成長室１に設置したクヌーセンセル（Knud
sen Cell: Ｋセル）に金属バリウム２と金属ユーロピウ
ム３を充填し調温器によってＫセルを加熱し蒸発させた
材料蒸気を基板４に供給する。また、恒温槽５に収容し
た容器に充填されたトリメチルアルミニウム６は加熱さ
れ、マスフロー・コントローラ７により流量制御した材
料蒸気は、加熱された配管を介して成長室１に導入され
基板４に供給される。また、シリンダーに充填された硫
化水素ガス８は調庄器２１により減圧され、マスフロー
・コントローラ９によって流量制御され配管により成長
室１に導入され基板４に供給される。各材料の供給量は
基板位置に移動したイオンゲージ１０と四重極質量分析
器１１とにより測定された。
sen Cell: Ｋセル）に金属バリウム２と金属ユーロピウ
ム３を充填し調温器によってＫセルを加熱し蒸発させた
材料蒸気を基板４に供給する。また、恒温槽５に収容し
た容器に充填されたトリメチルアルミニウム６は加熱さ
れ、マスフロー・コントローラ７により流量制御した材
料蒸気は、加熱された配管を介して成長室１に導入され
基板４に供給される。また、シリンダーに充填された硫
化水素ガス８は調庄器２１により減圧され、マスフロー
・コントローラ９によって流量制御され配管により成長
室１に導入され基板４に供給される。各材料の供給量は
基板位置に移動したイオンゲージ１０と四重極質量分析
器１１とにより測定された。
【００１１】成長室１は供給された材料が基板に到達す
るまでに混じり合って反応しないように真空ポンプ１２
により１×１０-3〜１×１０-9パスカルの真空度に保た
れる。また、反応によって精製した不純物や末反応な材
料が発光体薄膜に取り込まれることがないように、成長
室中にコールドトラップ１３を設置した。
るまでに混じり合って反応しないように真空ポンプ１２
により１×１０-3〜１×１０-9パスカルの真空度に保た
れる。また、反応によって精製した不純物や末反応な材
料が発光体薄膜に取り込まれることがないように、成長
室中にコールドトラップ１３を設置した。
【００１２】前記発光層の作製に用いる基板としては、
図２に示す薄膜エレクトロルミネッセンス素子構造のう
ち、素子を保持するための透明なガラス基板２３と錫添
加酸化インジウムからなる下部透明電極２４と五酸化タ
ンタルおよび二酸化シリコンを積層した第一絶縁層２５
とを積層した構造の基板４を用いる。基板４は図１に示
された基板澱入室１４を経由して成長室１に導入され、
調温器により温度制御されたヒータブロックと基板回転
機構により構成された基板ホルダー１５に取り付けられ
る。発光層２６の作製後に、発光層の上に五酸化タンタ
ルおよび二酸化シリコンからなる第二絶縁層２７とアル
ミニウムからなる上部電極２８とを積層して図２図示の
構造の薄膜エレクトロルミネッセンス素子が製造され
る。
図２に示す薄膜エレクトロルミネッセンス素子構造のう
ち、素子を保持するための透明なガラス基板２３と錫添
加酸化インジウムからなる下部透明電極２４と五酸化タ
ンタルおよび二酸化シリコンを積層した第一絶縁層２５
とを積層した構造の基板４を用いる。基板４は図１に示
された基板澱入室１４を経由して成長室１に導入され、
調温器により温度制御されたヒータブロックと基板回転
機構により構成された基板ホルダー１５に取り付けられ
る。発光層２６の作製後に、発光層の上に五酸化タンタ
ルおよび二酸化シリコンからなる第二絶縁層２７とアル
ミニウムからなる上部電極２８とを積層して図２図示の
構造の薄膜エレクトロルミネッセンス素子が製造され
る。
【００１３】次に、前述の薄膜エレクトロルミネッセン
ス素子の発光層の製造手順をさらに詳細に述べる。下部
透明電極２４と第一絶縁層２５が形成されたガラス基板
２３は、図１に示す基板搬入室１４から搬入され、基板
搬入室を真空ポンプ２０で１×１０-4パスカル以下の真
空度まで排気した後、成長室１に移送し基板ホルダー１
５に取り付けられる。
ス素子の発光層の製造手順をさらに詳細に述べる。下部
透明電極２４と第一絶縁層２５が形成されたガラス基板
２３は、図１に示す基板搬入室１４から搬入され、基板
搬入室を真空ポンプ２０で１×１０-4パスカル以下の真
空度まで排気した後、成長室１に移送し基板ホルダー１
５に取り付けられる。
【００１４】クヌーセンセルに充填された金属バリウム
２と金属ユーロピウム３を、熱伝対の電圧によってフイ
ードバック制御された調温器によって加熱し、蒸発させ
た原料蒸気を基板上に供給する。具体的には金属バリウ
ムの温度を４００〜６００℃の範囲とし、金属ユーロピ
ウムの温度を２００〜５００℃の範囲とした。それぞれ
のクヌーセンセルと基板間にはシャッター１８，１９が
設置され、シャッターの開閉により原料の供給を制御す
る。また、金属ユーロピウムの代わりユーロピウムのハ
ロゲン化物を用いても構わず、三塩化ユーロピウムを用
いる場合には原料の温度を５００〜６００℃の範囲と
し、三弗化ユーロピウムを用いる場合には８００〜１２
００℃の範囲とする。
２と金属ユーロピウム３を、熱伝対の電圧によってフイ
ードバック制御された調温器によって加熱し、蒸発させ
た原料蒸気を基板上に供給する。具体的には金属バリウ
ムの温度を４００〜６００℃の範囲とし、金属ユーロピ
ウムの温度を２００〜５００℃の範囲とした。それぞれ
のクヌーセンセルと基板間にはシャッター１８，１９が
設置され、シャッターの開閉により原料の供給を制御す
る。また、金属ユーロピウムの代わりユーロピウムのハ
ロゲン化物を用いても構わず、三塩化ユーロピウムを用
いる場合には原料の温度を５００〜６００℃の範囲と
し、三弗化ユーロピウムを用いる場合には８００〜１２
００℃の範囲とする。
【００１５】また、恒温槽５に収容されたトリメチルア
ルミニウム原料６は所定の温度に加熱され、蒸発した原
料蒸気をマスフロー・コントローラ７により流量制御す
る。原料は配管を通して成長室に導入され、基板上に供
給される。具体的には、トリメチルアルミニウムの温度
を２０〜６０℃の範囲とし、流量を０．１〜３ＳＣＣＭ
（Standard Cubic Centimeter per Minute) の範囲とし
た。なお、アルゴンガスＡｒ、ヘリウムガスＨｅ、窒素
ガスＮ2 、水素ガスＨ2 などをキャリアガス導入口２２
から導入し、バブリングをおこなうことによりトリメチ
ルアルミニウム原料を成長室に導入することもできる。
また、トリメチルアルミニウムの代わりにトリエチルア
ルミニウムやトリイソブチルアルミニウムなどの有機金
属原料を用いても構わず、原料用器の温度をトリエチル
アルミニウムを用いる場合には８０〜１２０℃の範囲と
し、トリイソブチルアルミニウムを用いる場合には６０
〜１００℃の範囲とする。また、硫化水素８は調庄器２
１により減圧した後に、マスフローコントローラ９によ
り流量制御され、０．２〜５ＳＣＣＭの所定量が成長室
１に供給される。
ルミニウム原料６は所定の温度に加熱され、蒸発した原
料蒸気をマスフロー・コントローラ７により流量制御す
る。原料は配管を通して成長室に導入され、基板上に供
給される。具体的には、トリメチルアルミニウムの温度
を２０〜６０℃の範囲とし、流量を０．１〜３ＳＣＣＭ
（Standard Cubic Centimeter per Minute) の範囲とし
た。なお、アルゴンガスＡｒ、ヘリウムガスＨｅ、窒素
ガスＮ2 、水素ガスＨ2 などをキャリアガス導入口２２
から導入し、バブリングをおこなうことによりトリメチ
ルアルミニウム原料を成長室に導入することもできる。
また、トリメチルアルミニウムの代わりにトリエチルア
ルミニウムやトリイソブチルアルミニウムなどの有機金
属原料を用いても構わず、原料用器の温度をトリエチル
アルミニウムを用いる場合には８０〜１２０℃の範囲と
し、トリイソブチルアルミニウムを用いる場合には６０
〜１００℃の範囲とする。また、硫化水素８は調庄器２
１により減圧した後に、マスフローコントローラ９によ
り流量制御され、０．２〜５ＳＣＣＭの所定量が成長室
１に供給される。
【００１６】基板ホルダー１５に取り付けられた前記基
板を４００〜６００℃の温度に保持し、前述の手順によ
り原料を基板上に供給することでユーロピウム添加バリ
ウムチオアルミネートを形成し発光層２６を作製する。
発光層２６の作製後、第二絶縁層２７と上部電極２８を
形成し、図２の薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製
造をおこなった。
板を４００〜６００℃の温度に保持し、前述の手順によ
り原料を基板上に供給することでユーロピウム添加バリ
ウムチオアルミネートを形成し発光層２６を作製する。
発光層２６の作製後、第二絶縁層２７と上部電極２８を
形成し、図２の薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製
造をおこなった。
【００１７】図３は、前述の方法で作製したユーロピウ
ム添加バリウムチオアルミネート発光層のＸ線回折スペ
クトル図を示したものであり、すべてのピーク位置（図
３のカツコ内の数字は対応する結晶の面指数を表わし、
横軸は回折角度２θ（度）で、縦軸は任意単位のＸ線強
度である）はバリウムチオアルミネート結晶で現れるも
のと一致しており、十分に低い製造温度で結晶性の良好
な多結晶バリウムチオアルミネート蛍光体薄膜が得られ
ていることがわかる。従って、従来の電子ビーム蒸着法
で必要な高温での熱処理も不要となり、基板に高価な高
耐熱ガラスを使用しなくても薄膜エレクトロルミネッセ
ンス素子を作製できる。 図４は、前記薄膜エレクトロ
ルミネッセンス素子の下部透明電極２４と上部電極２８
間に交流電圧を印加したときのＥＬ発光スペクトルを示
したものである（図の横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は任意
単位の発光強度）。発光スペクトルのピーク波長は４７
０ｎｍであり、ｘ＝0.12、ｙ＝0.10のＣＩＥ色度座標を
持つ純粋な青色発光を示すことがわかる。
ム添加バリウムチオアルミネート発光層のＸ線回折スペ
クトル図を示したものであり、すべてのピーク位置（図
３のカツコ内の数字は対応する結晶の面指数を表わし、
横軸は回折角度２θ（度）で、縦軸は任意単位のＸ線強
度である）はバリウムチオアルミネート結晶で現れるも
のと一致しており、十分に低い製造温度で結晶性の良好
な多結晶バリウムチオアルミネート蛍光体薄膜が得られ
ていることがわかる。従って、従来の電子ビーム蒸着法
で必要な高温での熱処理も不要となり、基板に高価な高
耐熱ガラスを使用しなくても薄膜エレクトロルミネッセ
ンス素子を作製できる。 図４は、前記薄膜エレクトロ
ルミネッセンス素子の下部透明電極２４と上部電極２８
間に交流電圧を印加したときのＥＬ発光スペクトルを示
したものである（図の横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は任意
単位の発光強度）。発光スペクトルのピーク波長は４７
０ｎｍであり、ｘ＝0.12、ｙ＝0.10のＣＩＥ色度座標を
持つ純粋な青色発光を示すことがわかる。
【００１８】本発明によれば、金属バリウムの代わりに
金属カルシウムを固体無機原料とすることでカルシウム
チオアルミネート蛍光体薄膜を発光層とする薄膜エレク
トロルミネッセンス素子の、また、金属バリウムの代わ
りに金属ストロンチウムを固体無機原料とすることでス
トロンチウムチオアルミネート蛍光体薄膜を発光層とす
る薄膜エレクトロルミネッセンス素子の、また、金属バ
リウムの代わりに金属亜鉛を固体無機原料とすることで
亜鉛チオアルミネート螢光体薄膜を発光層とする薄膜エ
レクトロルミネッセンス素子の製造が可能である。さら
に固体無機原料として金属バリウム、金属カルシウム、
金属ストロンチウムのいずれか二つ以上を同時に用いる
ことで、ストロンチウムカルシウムチオアルミネート
（Ｓｒ1-x Ｃａx Ａ１2 Ｓ4 ：Ｅｕ（０＜ｘ＜１））や
カルシウムバリウムチオアルミネート（Ｃａ1-x Ｂａx
Ａ１2 Ｓ4 ：Ｅｕ（０＜ｘ＜１））蛍光体を発光層とす
る薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造が可能であ
る。本発明によれば、発光中心として添加する前記ユー
ロピウム元素の代わりに金属セリウム、三塩化セリウム
または三弗化セリウムなどの固体無機原料を用いること
で青色発光する薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製
造が可能である。
金属カルシウムを固体無機原料とすることでカルシウム
チオアルミネート蛍光体薄膜を発光層とする薄膜エレク
トロルミネッセンス素子の、また、金属バリウムの代わ
りに金属ストロンチウムを固体無機原料とすることでス
トロンチウムチオアルミネート蛍光体薄膜を発光層とす
る薄膜エレクトロルミネッセンス素子の、また、金属バ
リウムの代わりに金属亜鉛を固体無機原料とすることで
亜鉛チオアルミネート螢光体薄膜を発光層とする薄膜エ
レクトロルミネッセンス素子の製造が可能である。さら
に固体無機原料として金属バリウム、金属カルシウム、
金属ストロンチウムのいずれか二つ以上を同時に用いる
ことで、ストロンチウムカルシウムチオアルミネート
（Ｓｒ1-x Ｃａx Ａ１2 Ｓ4 ：Ｅｕ（０＜ｘ＜１））や
カルシウムバリウムチオアルミネート（Ｃａ1-x Ｂａx
Ａ１2 Ｓ4 ：Ｅｕ（０＜ｘ＜１））蛍光体を発光層とす
る薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造が可能であ
る。本発明によれば、発光中心として添加する前記ユー
ロピウム元素の代わりに金属セリウム、三塩化セリウム
または三弗化セリウムなどの固体無機原料を用いること
で青色発光する薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製
造が可能である。
【００１９】以上いくつかの実施例により本発明の実施
の形態を種々説明してきたが、本発明はこれに限定され
ることなく、さらに特許請求の範囲に記載された発明の
要旨内で各種の変形、変更の可能なことは自明であろ
う。
の形態を種々説明してきたが、本発明はこれに限定され
ることなく、さらに特許請求の範囲に記載された発明の
要旨内で各種の変形、変更の可能なことは自明であろ
う。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、薄膜エレクトロルミネ
ッセンス素子を作製する際に、少なくとも１種の有磯金
属材料、少なくとも２種の固体無機原料および硫化水素
を原料とした分子線蒸着法により作製することで十分に
低い製造温度で結晶性の良好な希土類添加アルカリ土類
チオアルミネート蛍光体薄膜が得られ、これを発光層と
することで色純度の良い青色発光薄膜エレクトロルミネ
ッセンス素子を製造できる。かくて、高温での熱処理が
不要であり基板として高価な高耐熱ガラスを用いる必要
がないため、素子の製造コストを低減することができ
る。
ッセンス素子を作製する際に、少なくとも１種の有磯金
属材料、少なくとも２種の固体無機原料および硫化水素
を原料とした分子線蒸着法により作製することで十分に
低い製造温度で結晶性の良好な希土類添加アルカリ土類
チオアルミネート蛍光体薄膜が得られ、これを発光層と
することで色純度の良い青色発光薄膜エレクトロルミネ
ッセンス素子を製造できる。かくて、高温での熱処理が
不要であり基板として高価な高耐熱ガラスを用いる必要
がないため、素子の製造コストを低減することができ
る。
【図１】 本発明に係る薄膜エレクトロルミネッセンス
素子の発光層を作製する分子線蒸着装置の模式図であ
る。
素子の発光層を作製する分子線蒸着装置の模式図であ
る。
【図２】 本発明の実施例に係る薄膜エレクトロルミネ
ッセンス素子の断面図を示す。
ッセンス素子の断面図を示す。
【図３】 本発明の実施例に係る薄膜エレクトロルミネ
ッセンス素子の発光層のＸ線回所スペクトル図を示す。
ッセンス素子の発光層のＸ線回所スペクトル図を示す。
【図４】 本発明の実施例に係る薄膜エレクトロルミネ
ッセンス素子のＥＬ発光スペクトル図を示す。
ッセンス素子のＥＬ発光スペクトル図を示す。
１ 成長室 ２ 金属バリウム用クヌーセンセル ３ 金属ユーロピウム用クヌーセンセル ４ 基板 ５ トリメチルアルミニウム原料用恒温槽 ６ トリメチルアルミニウム原料 ７ トリメチルアルミニウム供給用マスフロー・コント
ローラ ８ 硫化水素容器 ９ 硫化水素用マスフロー・コントローラ １０ イオンゲージ １１ 四重極質量分析器 １２ 成長室排気用真空ポンプ １３ コールドトラップ １４ 基板搬入室 １５ 基板ホルダー １６，１７ ゲートバルブ １８，１９ シャッター ２０ 基板搬入室排気用真空ポンプ ２１ 硫化水素用調庄器 ２２ キャリアガス導入ロ ２３ ガラス基板 ２４ 下部透明電極 ２５ 第一絶縁層 ２６ 発光層 ２７ 第二絶縁層 ２８ 上部電極
ローラ ８ 硫化水素容器 ９ 硫化水素用マスフロー・コントローラ １０ イオンゲージ １１ 四重極質量分析器 １２ 成長室排気用真空ポンプ １３ コールドトラップ １４ 基板搬入室 １５ 基板ホルダー １６，１７ ゲートバルブ １８，１９ シャッター ２０ 基板搬入室排気用真空ポンプ ２１ 硫化水素用調庄器 ２２ キャリアガス導入ロ ２３ ガラス基板 ２４ 下部透明電極 ２５ 第一絶縁層 ２６ 発光層 ２７ 第二絶縁層 ２８ 上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 克 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 和泉 佳孝 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 岡本 信治 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB18 CA01 CB01 DA05 DB00 DC04 EA02 EC00 FA01 4K029 AA09 AA24 BA51 BC07 BD00 CA01 DB14 EA05
Claims (5)
- 【請求項１】 第一絶縁層と第二絶縁層とにより挟まれ
た希土類添加アルカリ土類チオアルミネート発光層から
なる薄膜積層体を、透明な基板上に積層した少なくとも
一方が透明な下部電極と上部電極との間に扶持する構造
を持つ交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥ
Ｌ）素子を製造するにあたり、前記発光層を少なくとも
１種の有機金属材料と少なくとも２種の固体無機材料と
硫化水素（Ｈ2 Ｓ）とを原料とし、分子線蒸着法により
作製することを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセン
ス素子の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、作製され
た前記発光層の母体成分がストロンチウムチオアルミネ
ート（ＳｒＡ１2 Ｓ4 ）、カルシウムチオアルミネート
（ＣａＡ１2 Ｓ4 ）、バリウムチオアルミネート（Ｂａ
Ａｌ2 Ｓ4 ）、亜鉛チオアルミネート（ＺｎＡｌ2 Ｓ
4 ）のいずれか一種であり、前記発光層の発光中心とな
る不純物がユーロピウム（Ｅｕ）またはセリウム（Ｃ
ｅ）であることを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセ
ンス素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の方法において、
前記有機金属材料がトリエチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ
2 Ｈ5 ）3 ）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ
3 ）3 ）またはトリイソブチルアルミニウム（Ａｌ（ｉ
ーＣ4 Ｈ9 ）3 ）であることを特徴とする薄膜エレクト
ロルミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１から３いずれか記載の方法にお
いて、前記固体無機材料が金属ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、金属カルシウム（Ｃａ）、金属バリウム（Ｂ
ａ）、金属亜鉛（Ｚｎ）のいずれか一種と、金属セリウ
ム（Ｃｅ）、塩化セリウム（ＣｅＣ１3 ）、弗化セリウ
ム（ＣｅＦ3 ）、金属ユーロピウム（Ｅｕ）、塩化ユー
ロピウム（ＥｕＣ１3 ）、弗化ユーロピウム（ＥｕＦ
3 ）のいずれか一種であることを特徴とする薄膜エレク
トロルミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項５】 第一絶縁層と第二絶縁層とにより挟まれ
た希土類添加アルカリ土類チオアルミネート発光層から
なる薄膜積層体を、透明な基板上に積層した少なくとも
一方が透明な下部電極と上部電極との間に扶持する構造
を持つ交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥ
Ｌ）素子の製造を実施する装置であって、当該装置が前
記薄膜エレクトロルミネッセンス素子の発光層を作製す
る真空に排気された成長室を具え、該成長室が前記発光
層を成長させるべき基板を保持した基板ホルダーと、基
板を加熱するための基板ヒーターと、前記成長室に設置
された少なくとも２種の固体無機材料を充填したクヌー
セン型セルとを備え、前記装置がさらに前記成長室に有
機金属材料蒸気を導入するため配管を介して前記成長室
に接続される有機金属材料を充填した恒温槽と、前記成
長室に硫化水素ガスを導入するため配管を介して前記成
長室に連結された硫化水素ガス供給源とを具えてなるこ
とを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製
造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000112849A JP2001297877A (ja) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | 薄膜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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000112849A JP2001297877A (ja) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | 薄膜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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001297877A true JP2001297877A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18624925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000112849A Pending JP2001297877A (ja) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | 薄膜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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001297877A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002100978A1 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-19 | Ifire Technology Inc. | Magnesium calsium thioaluminate phosphor |
| EP1191081A3 (en) * | 2000-09-21 | 2003-12-17 | TDK Corporation | Phosphor thin film, preparation method and EL panel |
| US8105467B2 (en) | 2005-05-09 | 2012-01-31 | Mitsubishi Materials Corporation | High strength sputtering target for forming phosphor film in electroluminescence element |
-
2000
- 2000-04-14 JP JP2000112849A patent/JP2001297877A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1191081A3 (en) * | 2000-09-21 | 2003-12-17 | TDK Corporation | Phosphor thin film, preparation method and EL panel |
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