JP2614096B2 - 電界発光素子 - Google Patents
電界発光素子Info
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- JP2614096B2 JP2614096B2 JP63327884A JP32788488A JP2614096B2 JP 2614096 B2 JP2614096 B2 JP 2614096B2 JP 63327884 A JP63327884 A JP 63327884A JP 32788488 A JP32788488 A JP 32788488A JP 2614096 B2 JP2614096 B2 JP 2614096B2
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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、平面型表示装置や一次元発光体を形成する
薄膜電界発光（EL:エレクトロ・ルミネッセンス）素子
に関するものである。
薄膜電界発光（EL:エレクトロ・ルミネッセンス）素子
に関するものである。
（従来の技術） 従来、薄膜EL素子として実用化されている発光層の母
結晶としては、ZnS、ZnSe、CaS、SrS等が知られてい
る。又、発光中心材料としては、発光色に応じて希土
類、遷移金属、ハロゲン、アルカリ金属、アルカリ土類
金属或いはこれらを含む化合物等が知られている。
結晶としては、ZnS、ZnSe、CaS、SrS等が知られてい
る。又、発光中心材料としては、発光色に応じて希土
類、遷移金属、ハロゲン、アルカリ金属、アルカリ土類
金属或いはこれらを含む化合物等が知られている。
（発明が解決しようとしている問題点） しかしながら、薄膜型EL素子の発光層は、抵抗加熱、
電子ビーム蒸着或いはスパッタ法により生成するが、膜
の構造欠陥等の為特に湿度に弱く、発光が不安定であっ
たり、劣化するという欠点があり、素子端面をも包み込
む防湿膜を必要とするという問題があった。
電子ビーム蒸着或いはスパッタ法により生成するが、膜
の構造欠陥等の為特に湿度に弱く、発光が不安定であっ
たり、劣化するという欠点があり、素子端面をも包み込
む防湿膜を必要とするという問題があった。
更に、ZnSやZnSeを用いる従来のEL素子の中で、高輝
度且つ長寿命のものは黄橙色のZnS:Mn系のみであり、青
色を発するTm、Cu−Cl、Cu−Alを発光中心とするEL素子
は低輝度及び短寿命という欠点を有している。
度且つ長寿命のものは黄橙色のZnS:Mn系のみであり、青
色を発するTm、Cu−Cl、Cu−Alを発光中心とするEL素子
は低輝度及び短寿命という欠点を有している。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、耐湿性に優れ、低電圧駆動で高輝度及び長寿命の素
子を高密度にマトリックス化したEL素子を提供すること
にある。
し、耐湿性に優れ、低電圧駆動で高輝度及び長寿命の素
子を高密度にマトリックス化したEL素子を提供すること
にある。
更に本発明の目的は、青色領域で高輝度、長寿命のEL
素子を提供することにある。
素子を提供することにある。
（問題点を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。
即ち、本発明は、単結晶又は多結晶のダイヤモンド薄
膜からなる発光層が規則性をもって選択的に形成されて
いることを特徴とする電界発光素子である。
膜からなる発光層が規則性をもって選択的に形成されて
いることを特徴とする電界発光素子である。
（作用） 発光層としてダイヤモンド単結晶若しくは多結晶を用
い、これらの結晶を選択的にある規則性を持って形成
し、好ましくはその（100）面の結晶面方位を基板に対
して平行に配向させることによって、可視光全域をカバ
ー出来る長寿命及び高輝度の素子を高度に集積化したEL
素子が提供される。
い、これらの結晶を選択的にある規則性を持って形成
し、好ましくはその（100）面の結晶面方位を基板に対
して平行に配向させることによって、可視光全域をカバ
ー出来る長寿命及び高輝度の素子を高度に集積化したEL
素子が提供される。
ダイヤモンドのEL（エレクトロ・ルミネッセンス）に
関する報告は、例えば、J.R.プリオールとF.C.チャンピ
オン〔Proc.Pbys.Soc.P.849〜859、80（1962）〕に見ら
れ、大きさ1mm前後の粒状のダイヤモンドにおけるELに
関するものである。
関する報告は、例えば、J.R.プリオールとF.C.チャンピ
オン〔Proc.Pbys.Soc.P.849〜859、80（1962）〕に見ら
れ、大きさ1mm前後の粒状のダイヤモンドにおけるELに
関するものである。
ダイヤモンドを発光層として用いる利点は、第一に5.
4eVという大きなハンド・キャップを有していることで
ある。これは発光中心として使用可能な原子及び化合物
の範囲が広く、青色発光が実現可能となる。
4eVという大きなハンド・キャップを有していることで
ある。これは発光中心として使用可能な原子及び化合物
の範囲が広く、青色発光が実現可能となる。
又、ダイヤモンドは絶縁耐圧が1MV/cm以上と高く、発
光中心を励起する電子を十分加速することが出来る。従
って発光中心を効率良く励起することにより高輝度が達
成出来る。又、ダイヤモンドは化学的に安定であり、湿
度や雰囲気の影響を受けにくく、長寿命の素子を得るこ
とが出来るという利点がある。
光中心を励起する電子を十分加速することが出来る。従
って発光中心を効率良く励起することにより高輝度が達
成出来る。又、ダイヤモンドは化学的に安定であり、湿
度や雰囲気の影響を受けにくく、長寿命の素子を得るこ
とが出来るという利点がある。
しかしなながら、1mm程度の大きさの粒状ダイヤモン
ド結晶を用いて発光層を形成しようとすると、高密度の
マトリックス化が困難である。
ド結晶を用いて発光層を形成しようとすると、高密度の
マトリックス化が困難である。
ところで、ダイヤモンド結晶の核発生密度を向上させ
る為に、砥粒を用いて基板に微小な傷を形成する方法
（特公昭62−27039号公報）が知られている。
る為に、砥粒を用いて基板に微小な傷を形成する方法
（特公昭62−27039号公報）が知られている。
この方法を用いることにより単結晶又は多結晶のダイ
ヤモンドを所望の位置及び大きさに選択的に形成するこ
とが出来る。一方、ダイヤモンド結晶の合成において、
合成条件により結晶面方位を制御出来ることが知られて
いる［小橋、佐藤、雪野、加茂、瀬高:33回応物要旨集P
285（1986春）参照］。
ヤモンドを所望の位置及び大きさに選択的に形成するこ
とが出来る。一方、ダイヤモンド結晶の合成において、
合成条件により結晶面方位を制御出来ることが知られて
いる［小橋、佐藤、雪野、加茂、瀬高:33回応物要旨集P
285（1986春）参照］。
従って、ダイヤモンド結晶を所望の位置及び大きさに
規則正しく形成することにより発光層を所望の絵素（画
素）数となる様にマトリックス化出来る。更に形成する
ダイヤモンド結晶の結晶面方位を制御することによりダ
イヤモンド結晶層（発光層）の表面を平滑にすることが
出来る。
規則正しく形成することにより発光層を所望の絵素（画
素）数となる様にマトリックス化出来る。更に形成する
ダイヤモンド結晶の結晶面方位を制御することによりダ
イヤモンド結晶層（発光層）の表面を平滑にすることが
出来る。
ダイヤモンド結晶の（100）面を発光層の表面にする
利点としては、ダイヤモンドのカソードルミネッセスの
研究より、高圧合成又は気相合成ダイヤモンドとも（11
1）面よりも（100）面の発光強度の方が大きいことが知
られている。
利点としては、ダイヤモンドのカソードルミネッセスの
研究より、高圧合成又は気相合成ダイヤモンドとも（11
1）面よりも（100）面の発光強度の方が大きいことが知
られている。
これは合成時に不純物として混入される窒素の濃度が
（100）成長面よりも（111）成長面で大きいことに起因
しており、同様の効果がエレクトロ・ルミネッセンス
（EL）に関しても見られる為である。又、（100）面は
ダイヤモンドの結晶面中最も軟らかい面であり、研磨や
ドライエッチング等により平坦な面を得よう様とすると
き適している。
（100）成長面よりも（111）成長面で大きいことに起因
しており、同様の効果がエレクトロ・ルミネッセンス
（EL）に関しても見られる為である。又、（100）面は
ダイヤモンドの結晶面中最も軟らかい面であり、研磨や
ドライエッチング等により平坦な面を得よう様とすると
き適している。
（好ましい実施態様） 次に好ましい実施態様を挙げて更に詳しく説明する。
第１図に本発明のEL素子を製作する方法を示す。先
ず、EL基板１としてガラス又は石英を用い、この上にIT
O、SnO2、ZnO、SbO、Cd2SnO4等の透明導電膜２を真空蒸
着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、スプレイ
法、CVD法等により厚さ500乃至1,500Åに形成する（第
１図ａ）。次に絵素の大きさに合わせてレジスト３を形
成後、透明導電膜２をIBE、IBAE、RIE、RIBE等によりス
トライプ状にエッチングする（第１図ｂ）。次に透明導
電膜２の厚さ分だけ、SiO2、Y2O3、HfO2、Si3N4、Al
2O3、Ta2O5、PbTiO3、BaTa2O6、SrTiO3等の高誘電率及
び高絶縁耐圧を有する誘電体４を真空蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタ法、スプレイ法、CVD法等に
より形成した後、レジスト３を除去する（第１図ｃ）。
更に、前記誘電体からなる絶縁体層５を前記成膜方法で
形成した後（第１図ｄ）、所望の絵素サイズのマスクパ
ターン及びレジスト６を用い、フォトリソグラフィー手
法を用いエッチングする。このときエッチングする深さ
は１乃至２μｍでエッチングされた部分の誘電体層の厚
みが500乃至5,000Åとなる様に誘電体層５の厚さを調整
する（第１図ｅ）。レジスト６を除去しない状態でダイ
ヤモンド砥粒を分散したアルコール溶液中に該基体を入
れ、超音波洗浄機によりエッチング部分のみ傷付け処理
する（第１図ｆ）。次にマイクロ波プラズマCVD法、熱
フィラメントCVD法、プラズマジェット法、ECRプラズマ
CVD法等によりダイヤモンド結晶７を気相合成する（第
１図ｇ）。
ず、EL基板１としてガラス又は石英を用い、この上にIT
O、SnO2、ZnO、SbO、Cd2SnO4等の透明導電膜２を真空蒸
着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、スプレイ
法、CVD法等により厚さ500乃至1,500Åに形成する（第
１図ａ）。次に絵素の大きさに合わせてレジスト３を形
成後、透明導電膜２をIBE、IBAE、RIE、RIBE等によりス
トライプ状にエッチングする（第１図ｂ）。次に透明導
電膜２の厚さ分だけ、SiO2、Y2O3、HfO2、Si3N4、Al
2O3、Ta2O5、PbTiO3、BaTa2O6、SrTiO3等の高誘電率及
び高絶縁耐圧を有する誘電体４を真空蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタ法、スプレイ法、CVD法等に
より形成した後、レジスト３を除去する（第１図ｃ）。
更に、前記誘電体からなる絶縁体層５を前記成膜方法で
形成した後（第１図ｄ）、所望の絵素サイズのマスクパ
ターン及びレジスト６を用い、フォトリソグラフィー手
法を用いエッチングする。このときエッチングする深さ
は１乃至２μｍでエッチングされた部分の誘電体層の厚
みが500乃至5,000Åとなる様に誘電体層５の厚さを調整
する（第１図ｅ）。レジスト６を除去しない状態でダイ
ヤモンド砥粒を分散したアルコール溶液中に該基体を入
れ、超音波洗浄機によりエッチング部分のみ傷付け処理
する（第１図ｆ）。次にマイクロ波プラズマCVD法、熱
フィラメントCVD法、プラズマジェット法、ECRプラズマ
CVD法等によりダイヤモンド結晶７を気相合成する（第
１図ｇ）。
このとき使用するガスは含炭素ガスであるメタン、エ
タン、プロパン、エチレン、ベンゼン、アセチレン等の
炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素、クロロフォル
ム、トリクロルエタン等のハロゲン化炭素、メチルアル
コール、エチルアルコール等のアルコールとCO2、CO等
のガスとN2、H2、O2、H2O、Ar等の不活性ガスである。
特に、CH4とH2を用いた系では、成膜装置により異なる
が、我々の成膜装置では、メタン濃度を１乃至３％とす
ることにより、ほぼ（100）面が基体に平行に成長した
ダイヤモンド結晶が得られる。前記メタン濃度範囲で完
全に（100）面が平行になるわけではなく、一部（100）
面が傾斜していてもよい。又、（111）（110）面が僅か
に混入されていてもよい。ここでは前記条件に従い、
（100）面が基体に平行に配向したダイヤモンド結晶７
を１乃至２μｍの厚さに形成する。次に前記誘電体から
なる絶縁層８を形成する（第１図ｈ）。最後にダイヤモ
ンド発光層７上に透明導電膜２と直交してAl、Au、Ag、
Pt等の金属からなる電極９を厚さ500乃至1,500Åストラ
イプ状に形成する（第１図ｉ）。
タン、プロパン、エチレン、ベンゼン、アセチレン等の
炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素、クロロフォル
ム、トリクロルエタン等のハロゲン化炭素、メチルアル
コール、エチルアルコール等のアルコールとCO2、CO等
のガスとN2、H2、O2、H2O、Ar等の不活性ガスである。
特に、CH4とH2を用いた系では、成膜装置により異なる
が、我々の成膜装置では、メタン濃度を１乃至３％とす
ることにより、ほぼ（100）面が基体に平行に成長した
ダイヤモンド結晶が得られる。前記メタン濃度範囲で完
全に（100）面が平行になるわけではなく、一部（100）
面が傾斜していてもよい。又、（111）（110）面が僅か
に混入されていてもよい。ここでは前記条件に従い、
（100）面が基体に平行に配向したダイヤモンド結晶７
を１乃至２μｍの厚さに形成する。次に前記誘電体から
なる絶縁層８を形成する（第１図ｈ）。最後にダイヤモ
ンド発光層７上に透明導電膜２と直交してAl、Au、Ag、
Pt等の金属からなる電極９を厚さ500乃至1,500Åストラ
イプ状に形成する（第１図ｉ）。
この様にして得られた本発明のEL素子パネルの断面図
を第２図に示す。図中１は石英基体、２はSnO2透明電極
（Ｙ軸）、７はダイヤモンド結晶からなる発光層、８は
絶縁層、９はアルミ電極、10は保護層である。
を第２図に示す。図中１は石英基体、２はSnO2透明電極
（Ｙ軸）、７はダイヤモンド結晶からなる発光層、８は
絶縁層、９はアルミ電極、10は保護層である。
又、発光層であるダイヤモンド結晶の成膜に際し、発
光中心となる微量の元素を混入することにより、前記発
光中心固有の発光色を得ることが出来る。この発光中心
材料としては、短波長側では、Ｂ、Te、As、Au、Mg、
Ｐ、Sb、Si、Ta、Ｎを、長波長側は、Tl、Ba、Li、Cd、
Cs、In、Ra、Ｓ、Sr、Ti、Zn、Ca、Ce、Co、Cr、Fe、G
a、Ｋ、Mn、Nb、Os、Pb、Rb、Rh、Sc、Th、Ｖ、Ｗ、Ｙ
を、又、これら２つの中間波長領域としては、Ag、Be、
Bi、Cu、Ge、Hg、Pt、Re、Zn、Al、Ir、Ni、Rn、Sn、T
b、Ｏが使用可能である。更に、これら元素のハロゲン
化物、硫化物、酸化物を用いることも出来る。
光中心となる微量の元素を混入することにより、前記発
光中心固有の発光色を得ることが出来る。この発光中心
材料としては、短波長側では、Ｂ、Te、As、Au、Mg、
Ｐ、Sb、Si、Ta、Ｎを、長波長側は、Tl、Ba、Li、Cd、
Cs、In、Ra、Ｓ、Sr、Ti、Zn、Ca、Ce、Co、Cr、Fe、G
a、Ｋ、Mn、Nb、Os、Pb、Rb、Rh、Sc、Th、Ｖ、Ｗ、Ｙ
を、又、これら２つの中間波長領域としては、Ag、Be、
Bi、Cu、Ge、Hg、Pt、Re、Zn、Al、Ir、Ni、Rn、Sn、T
b、Ｏが使用可能である。更に、これら元素のハロゲン
化物、硫化物、酸化物を用いることも出来る。
更に、マスクパターンサイズを変えることにより、発
光層をダイヤモンド単結晶とすることが出来る。このと
きの発光層の大きさ（発光面積）は最低１μm2程度であ
る。この結果絵素の大きさが約１μm2のELマトリックス
が実現出来る。この様にして高絵素数の高精細ELパネル
が得られる。
光層をダイヤモンド単結晶とすることが出来る。このと
きの発光層の大きさ（発光面積）は最低１μm2程度であ
る。この結果絵素の大きさが約１μm2のELマトリックス
が実現出来る。この様にして高絵素数の高精細ELパネル
が得られる。
尚、発光層を挟む絶縁層の厚さは前述の範囲であれば
等しい厚さでも異なる厚さであってもよい。更に絶縁層
を設ける場合には単層に限定することはなく２種以上の
絶縁膜から構成されてもよい。
等しい厚さでも異なる厚さであってもよい。更に絶縁層
を設ける場合には単層に限定することはなく２種以上の
絶縁膜から構成されてもよい。
又、EL素子の発光の取り出し方向により、その構成
は、基体（ガラス）／透明導電膜層／絶縁層／発光層／
絶縁層／金属電極（反射層を兼ねる）と、基体／金属電
極層（反射層）／絶縁層／発光層／絶縁層／透明導電膜
層の２つの基本構成が可能である。
は、基体（ガラス）／透明導電膜層／絶縁層／発光層／
絶縁層／金属電極（反射層を兼ねる）と、基体／金属電
極層（反射層）／絶縁層／発光層／絶縁層／透明導電膜
層の２つの基本構成が可能である。
（実施例） 以上本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第１図は実施例１のEL素子の製作フロー図である。先
ず、石英からなる基体１上にSnO2層２を1,000Åの厚み
にイオンプレーティング法により形成する（第１図
ａ）。次にレジスト３を形成した後、フォトリソグラフ
ィーによりL/S（ライアンドスペース）＝100μｍでSiO2
層２をストライプ状にパターニングした後、RIEでエッ
チングする（第２図ｂ）。SnO2層２上のレジスト３を残
したまま、SiO2層４をSnO2層２と同じ厚さだけ形成し、
レジストを除去する（第１図ｃ）。この上にHfO2層５を
イオンプレーティング法により２μｍの厚さに形成した
（第１図ｄ）。次にゴム系のネガ型レジスト層６を形成
し、100μｍ×100μｍのマスクパターンを用い、パター
ニング（第１図ｅ）した後、RIEでHfO2層５を1.97μｍ
の深さにエッチングした（第１図ｅ）。その後粒径15μ
ｍの砥粒をエチルアルコールに分散した溶液中で２時間
超音波振動による傷付け処理し、エッチングした部分の
みを傷付け処理する（第１図ｆ）。
ず、石英からなる基体１上にSnO2層２を1,000Åの厚み
にイオンプレーティング法により形成する（第１図
ａ）。次にレジスト３を形成した後、フォトリソグラフ
ィーによりL/S（ライアンドスペース）＝100μｍでSiO2
層２をストライプ状にパターニングした後、RIEでエッ
チングする（第２図ｂ）。SnO2層２上のレジスト３を残
したまま、SiO2層４をSnO2層２と同じ厚さだけ形成し、
レジストを除去する（第１図ｃ）。この上にHfO2層５を
イオンプレーティング法により２μｍの厚さに形成した
（第１図ｄ）。次にゴム系のネガ型レジスト層６を形成
し、100μｍ×100μｍのマスクパターンを用い、パター
ニング（第１図ｅ）した後、RIEでHfO2層５を1.97μｍ
の深さにエッチングした（第１図ｅ）。その後粒径15μ
ｍの砥粒をエチルアルコールに分散した溶液中で２時間
超音波振動による傷付け処理し、エッチングした部分の
みを傷付け処理する（第１図ｆ）。
次に第３図に示すマイクロ波プラズマCVD装置を用
い、先ず、排気系11により１×10-7Torr迄排気した後、
ガス供給系12からCH4を3SCCMで、H2を96.5SCCM、トリメ
チル・テルルを水素ガスをキャリヤーとして濃度0.2％
のものを0.5SCCMの割合で流し、装置内圧力を40Torrと
した。2.45GHzのマイクロ波13を用い、マイクロ波のパ
ワーを350Wとし、約２μｍ厚のダイヤモンド多結晶膜７
を選択的にHfO2層５のエッチング部のみに形成した。こ
のときの基体温度は850℃とした。このときTeの濃度は
0.3重量％となる様に調整した。この後HfO2層８を2,000
Åの厚みに形成し（第１図ｈ）、更にAl層をSnO2層２に
直交した関係で、ダイヤモンド層７上に重なる様にパタ
ーニングし、電極９を形成する。この結果□25mmの範囲
で、□100μｍの発光層を格子状に配置した本発明のEL
素子が形成された。このときの絵素数は144（ドット）
であった。この素子を駆動回路により電極間に周波数1K
Hzの交流電場を印加すると、80Vから発光が開始し、150
Vで飽和した。このときの発光色は青白色であった。
い、先ず、排気系11により１×10-7Torr迄排気した後、
ガス供給系12からCH4を3SCCMで、H2を96.5SCCM、トリメ
チル・テルルを水素ガスをキャリヤーとして濃度0.2％
のものを0.5SCCMの割合で流し、装置内圧力を40Torrと
した。2.45GHzのマイクロ波13を用い、マイクロ波のパ
ワーを350Wとし、約２μｍ厚のダイヤモンド多結晶膜７
を選択的にHfO2層５のエッチング部のみに形成した。こ
のときの基体温度は850℃とした。このときTeの濃度は
0.3重量％となる様に調整した。この後HfO2層８を2,000
Åの厚みに形成し（第１図ｈ）、更にAl層をSnO2層２に
直交した関係で、ダイヤモンド層７上に重なる様にパタ
ーニングし、電極９を形成する。この結果□25mmの範囲
で、□100μｍの発光層を格子状に配置した本発明のEL
素子が形成された。このときの絵素数は144（ドット）
であった。この素子を駆動回路により電極間に周波数1K
Hzの交流電場を印加すると、80Vから発光が開始し、150
Vで飽和した。このときの発光色は青白色であった。
実施例２ 実施例１と同様にして第４図示の製作フローにより本
発明のEL素子を作成した。
発明のEL素子を作成した。
先ず、石英基体１上にスパッタ法によりＷ（タングス
テン）層２を500Åの厚みに成膜した後（第４図ａ）、
レジスト３を形成し、フォトリソグラフィーとRFスパッ
タによりL/S＝100μｍにパターニングする（第４図
ｂ）。次にSiO2層４を500Åの厚みに成膜し、レジスト
部３を除去し（第４図ｃ）、HfO2層５を1,500Åの厚み
に形成した後、粒径15μｍのダイヤモンド砥粒をエチル
アルコール中に分散した溶液中で超音波処理することに
より、HfO2層５の表面を傷付け処理する（第４図ｄ）。
更にフォトリソグラフィーとドライエッチングにより、
100μｍ×100μｍの大きさでＷ電極２上にレジスト厚が
２μｍとなる様、マトリックス・パターン６を形成する
（第４図ｅ）、その後Arイオンビームで300Åの深さに
エッチングした。このときのエッチング条件は、Arガス
流量10SCCM、圧力１×10-4Torr、加速電圧1KVとした
（第４図ｅ）。次に再度HfO2層５を２μｍの厚みに成膜
した後、レジスト６を除去する（第４図ｆ、ｇ）。次に
マイクロ波PCVD法により、実施例１と同条件でダイヤモ
ンド多結晶７を選択的に形成した（第４図ｈ）。その
後、HfO2層５を2,000Åの厚みに形成し（第４図ｉ）、I
TO層９をＷ層２に直交させ、ダイヤモンド層７上に重な
る様にパターニングし、電極９を形成する（第４図
ｊ）。更に、接着剤によりガラス板10を接着し、本発明
のELマトリックス・パネルとした。この素子の電極間に
周波数1KHzの交流電場を印加すると、80Vから発光が開
始し、150Vで飽和した。このときの発光色は青白色であ
った。
テン）層２を500Åの厚みに成膜した後（第４図ａ）、
レジスト３を形成し、フォトリソグラフィーとRFスパッ
タによりL/S＝100μｍにパターニングする（第４図
ｂ）。次にSiO2層４を500Åの厚みに成膜し、レジスト
部３を除去し（第４図ｃ）、HfO2層５を1,500Åの厚み
に形成した後、粒径15μｍのダイヤモンド砥粒をエチル
アルコール中に分散した溶液中で超音波処理することに
より、HfO2層５の表面を傷付け処理する（第４図ｄ）。
更にフォトリソグラフィーとドライエッチングにより、
100μｍ×100μｍの大きさでＷ電極２上にレジスト厚が
２μｍとなる様、マトリックス・パターン６を形成する
（第４図ｅ）、その後Arイオンビームで300Åの深さに
エッチングした。このときのエッチング条件は、Arガス
流量10SCCM、圧力１×10-4Torr、加速電圧1KVとした
（第４図ｅ）。次に再度HfO2層５を２μｍの厚みに成膜
した後、レジスト６を除去する（第４図ｆ、ｇ）。次に
マイクロ波PCVD法により、実施例１と同条件でダイヤモ
ンド多結晶７を選択的に形成した（第４図ｈ）。その
後、HfO2層５を2,000Åの厚みに形成し（第４図ｉ）、I
TO層９をＷ層２に直交させ、ダイヤモンド層７上に重な
る様にパターニングし、電極９を形成する（第４図
ｊ）。更に、接着剤によりガラス板10を接着し、本発明
のELマトリックス・パネルとした。この素子の電極間に
周波数1KHzの交流電場を印加すると、80Vから発光が開
始し、150Vで飽和した。このときの発光色は青白色であ
った。
実施例３ 実施例２において石英基体上にSnO2層を1,000Åの厚
みに形成した後、実施例１に従いフォトリソグラフィー
とドライエッチングによりL/S＝２μm/8μｍでSnO2層を
パターニングする。次に実施例２の方法に従いHfO2層を
2,000Åの厚みに形成した後、粒径15μｍのダイヤモン
ド砥粒を分散させたアルコール溶液中に上記基体を入
れ、HfO2層面のみを超音波振動により傷付け処理する。
次にフォトリソグラフィーとドライエッチングにより、
第５図に示すパターン２μｍ×２μｍ、レジスト厚は２
μｍとなる様にマトリックス・パターンを形成する。こ
の後、Arイオンビームで500Åの深さにエッチングし
た。次に、HfO2層を２μｍの厚みに成膜した後、レジス
トを除去する。この結果、２μｍ×２μｍの大きさで傷
付け処理されたホールが形成される。次に実施例１と同
様にマイクロ波PCVD法によりダイヤモンド単結晶を形成
した。このときCH4:3SCCM、H2:96SCCM、トリメチル・ア
ルミニウムを水素ガスをキャリヤーとして濃度0.5％の
ものを1SCCMの割合で導入し、基板温度850℃、圧力40To
rrで２μｍの単結晶を選択的にホールに形成した。この
ときアルミニウムの濃度は0.3重量％となる様に調整し
た。このホール部分は平滑で、この部分をXDで調べたと
ころ、基体に平行に（100）面が配向して形成されてい
た。以降、実施例１と同様のHfO2の絶縁層、Alの電極層
を形成した。この素子の電極間に5KHzの交流電場を印加
したところ、80Vより発光が開始し120Vで飽和した。発
光色は緑色でピーク波長は550mmであった。
みに形成した後、実施例１に従いフォトリソグラフィー
とドライエッチングによりL/S＝２μm/8μｍでSnO2層を
パターニングする。次に実施例２の方法に従いHfO2層を
2,000Åの厚みに形成した後、粒径15μｍのダイヤモン
ド砥粒を分散させたアルコール溶液中に上記基体を入
れ、HfO2層面のみを超音波振動により傷付け処理する。
次にフォトリソグラフィーとドライエッチングにより、
第５図に示すパターン２μｍ×２μｍ、レジスト厚は２
μｍとなる様にマトリックス・パターンを形成する。こ
の後、Arイオンビームで500Åの深さにエッチングし
た。次に、HfO2層を２μｍの厚みに成膜した後、レジス
トを除去する。この結果、２μｍ×２μｍの大きさで傷
付け処理されたホールが形成される。次に実施例１と同
様にマイクロ波PCVD法によりダイヤモンド単結晶を形成
した。このときCH4:3SCCM、H2:96SCCM、トリメチル・ア
ルミニウムを水素ガスをキャリヤーとして濃度0.5％の
ものを1SCCMの割合で導入し、基板温度850℃、圧力40To
rrで２μｍの単結晶を選択的にホールに形成した。この
ときアルミニウムの濃度は0.3重量％となる様に調整し
た。このホール部分は平滑で、この部分をXDで調べたと
ころ、基体に平行に（100）面が配向して形成されてい
た。以降、実施例１と同様のHfO2の絶縁層、Alの電極層
を形成した。この素子の電極間に5KHzの交流電場を印加
したところ、80Vより発光が開始し120Vで飽和した。発
光色は緑色でピーク波長は550mmであった。
（発明の効果） 以上の発明によれば、結晶面が基体に平行に（100）
面が配向したダイヤモンド単結晶又は多結晶を選択成長
させ、これをEL素子の発光層とすることにより、可視光
全領域をカバー出来、高輝度且つ長寿命のEL素子を高密
度に集積したELマトリックス・パネルを実現することが
出来る様になった。
面が配向したダイヤモンド単結晶又は多結晶を選択成長
させ、これをEL素子の発光層とすることにより、可視光
全領域をカバー出来、高輝度且つ長寿命のEL素子を高密
度に集積したELマトリックス・パネルを実現することが
出来る様になった。
第１図は、本発明を実施したEL素子の製作方法を示す断
面図、 第２図は、本発明を実施したELマトリックス・パネルの
断面図、 第３図は、本発明を実施したEL素子の製作においてダイ
ヤモンド薄膜層を形成する為に用いた成膜装置の概略
図、 第４図は、本発明の実施例２におけるEL素子製作方法を
示す断面図、 第５図は、本発明の実施例２におけるELマトリックスの
パターン形状を示す図。 1:EL基体、2:透明導電膜 ３、6:レジスト、４、５、8:絶縁膜 7:ダイヤモンド薄膜、9:電極 10:保護膜、11:排気系 12:ガス供給系 13:マイクロ波発振器導波管
面図、 第２図は、本発明を実施したELマトリックス・パネルの
断面図、 第３図は、本発明を実施したEL素子の製作においてダイ
ヤモンド薄膜層を形成する為に用いた成膜装置の概略
図、 第４図は、本発明の実施例２におけるEL素子製作方法を
示す断面図、 第５図は、本発明の実施例２におけるELマトリックスの
パターン形状を示す図。 1:EL基体、2:透明導電膜 ３、6:レジスト、４、５、8:絶縁膜 7:ダイヤモンド薄膜、9:電極 10:保護膜、11:排気系 12:ガス供給系 13:マイクロ波発振器導波管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生駒 圭子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−102893（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】単結晶又は多結晶のダイヤモンド薄膜から
なる発光層が規則性をもって選択的に形成されているこ
とを特徴とする電界発光素子。 - 【請求項２】ダイヤモンド発光層の（100）面が基体に
対し平行に配向している請求項１に記載の電界発光素
子。 - 【請求項３】ダイヤモンド発光層の発光面積が１μm2以
上である請求項１に記載の電界発光素子。 - 【請求項４】ダイヤモンド発光層が炭素以外の微量の元
素を含んでいる請求項１に記載の電界発光素子。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63327884A JP2614096B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 電界発光素子 |
| DE68928245T DE68928245T2 (de) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Durch elektrisches Feld lichtemittierende Vorrichtung |
| EP89313589A EP0377320B1 (en) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Electric field light-emitting device |
| AT93203387T ATE156648T1 (de) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Durch elektrisches feld lichtemittierende vorrichtung |
| DE68928319T DE68928319T2 (de) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Durch elektrisches Feld lichtemittierende Vorrichtung. |
| EP93203387A EP0588449B1 (en) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Electric field light-emitting device |
| US07/457,864 US5210430A (en) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Electric field light-emitting device |
| AT89313589T ATE156324T1 (de) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Durch elektrisches feld lichtemittierende vorrichtung |
| US07/929,916 US5275967A (en) | 1988-12-27 | 1992-08-17 | Electric field light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63327884A JP2614096B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 電界発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02173616A JPH02173616A (ja) | 1990-07-05 |
| JP2614096B2 true JP2614096B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=18204055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63327884A Expired - Fee Related JP2614096B2 (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | 電界発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2614096B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6392109B2 (ja) * | 2014-12-22 | 2018-09-19 | 国立大学法人滋賀医科大学 | 蛍光ダイヤモンド及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-12-27 JP JP63327884A patent/JP2614096B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02173616A (ja) | 1990-07-05 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |