JP3294633B2 - 薄膜ｅｌディスプレイ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌディスプレイ素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、計器類の自発
光型のセグメント表示やマトリックス表示、或いは、各
種情報端末機器のディスプレイなどに使用される薄膜Ｅ
Ｌ(Electroluminescence）ディスプレイ素子に関し、特
に、高輝度・高効率な薄膜ＥＬディスプレイ素子に関す
る。
光型のセグメント表示やマトリックス表示、或いは、各
種情報端末機器のディスプレイなどに使用される薄膜Ｅ
Ｌ(Electroluminescence）ディスプレイ素子に関し、特
に、高輝度・高効率な薄膜ＥＬディスプレイ素子に関す
る。
【０００２】
【従来技術】従来、薄膜ＥＬディスプレイ素子は、絶縁
性基板上に下部電極、下部絶縁層、発光層、上部絶縁層
及び上部電極を順次積層し形成されている。そして、薄
膜ＥＬディスプレイ素子は、上記発光層の母体材料とそ
の中に添加される発光中心材料の種類により異なる発光
色を呈する。ここで、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料と
し、発光中心材料を、例えば、遷移金属元素のマンガン
（Ｍn)としたものは黄橙色、希土類元素のうちテルビウ
ム（Ｔb)としたものは緑色、サマリウム（Ｓm)としたも
のは赤色、ツリウム（Ｔm)としたものは青色である。上
述の薄膜ＥＬディスプレイ素子の発光輝度及び発光効率
はマンガン（Ｍn)を添加したものを除いて、何れも実用
的レベルには至っていないのが現状である。このため、
薄膜ＥＬディスプレイ素子の発光層の母体材料と発光中
心材料とから成る複数のスパッタターゲットや蒸着源を
用いたスパッタリング法や共蒸着法、ＭＯＣＶＤ(Metal
Organic Chemical Vaper Deposition）法やＡＬＥ(Ato
micLayer Epitaxial)法を用いた成膜法の利用など発光
輝度及び発光効率を高めるための様々な研究が行われて
いる。又、特開平１−１０２８９７号公報「薄膜ＥＬ素
子及びその製造方法」にて開示されたものが知られてい
る。このものは、ＥＬ発光層に酸素（Ｏ）、セレン（Ｓ
e)、テルル（Ｔe)のうち何れか一つの元素、又はそれら
を組み合わせた複数の元素を含有させる方法である。上
述したような、成膜法や発光中心材料により薄膜ＥＬデ
ィスプレイ素子の発光輝度及び発光効率の向上が図られ
ている。
性基板上に下部電極、下部絶縁層、発光層、上部絶縁層
及び上部電極を順次積層し形成されている。そして、薄
膜ＥＬディスプレイ素子は、上記発光層の母体材料とそ
の中に添加される発光中心材料の種類により異なる発光
色を呈する。ここで、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料と
し、発光中心材料を、例えば、遷移金属元素のマンガン
（Ｍn)としたものは黄橙色、希土類元素のうちテルビウ
ム（Ｔb)としたものは緑色、サマリウム（Ｓm)としたも
のは赤色、ツリウム（Ｔm)としたものは青色である。上
述の薄膜ＥＬディスプレイ素子の発光輝度及び発光効率
はマンガン（Ｍn)を添加したものを除いて、何れも実用
的レベルには至っていないのが現状である。このため、
薄膜ＥＬディスプレイ素子の発光層の母体材料と発光中
心材料とから成る複数のスパッタターゲットや蒸着源を
用いたスパッタリング法や共蒸着法、ＭＯＣＶＤ(Metal
Organic Chemical Vaper Deposition）法やＡＬＥ(Ato
micLayer Epitaxial)法を用いた成膜法の利用など発光
輝度及び発光効率を高めるための様々な研究が行われて
いる。又、特開平１−１０２８９７号公報「薄膜ＥＬ素
子及びその製造方法」にて開示されたものが知られてい
る。このものは、ＥＬ発光層に酸素（Ｏ）、セレン（Ｓ
e)、テルル（Ｔe)のうち何れか一つの元素、又はそれら
を組み合わせた複数の元素を含有させる方法である。上
述したような、成膜法や発光中心材料により薄膜ＥＬデ
ィスプレイ素子の発光輝度及び発光効率の向上が図られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにして製作された薄膜ＥＬディスプレイ素子におけ
る発光輝度の向上は見られるものの未だ何れも十分な発
光輝度があるとはいえなかった。又、複雑な成膜方法に
より製作される薄膜ＥＬディスプレイ素子にあっては、
その成膜条件におけるパラメータが多くて最適な条件を
見出すことは困難であった。更に、発光層中の発光中心
がどのような状態の場合に高輝度・高効率が得られるの
かについては不明な点が多く、未だ解明されていない。
このように、薄膜ＥＬディスプレイ素子は高輝度・高効
率化への指針がないため、高輝度・高効率な優れた薄膜
ＥＬディスプレイ素子を再現性良く製作することは極め
て困難であった。
ようにして製作された薄膜ＥＬディスプレイ素子におけ
る発光輝度の向上は見られるものの未だ何れも十分な発
光輝度があるとはいえなかった。又、複雑な成膜方法に
より製作される薄膜ＥＬディスプレイ素子にあっては、
その成膜条件におけるパラメータが多くて最適な条件を
見出すことは困難であった。更に、発光層中の発光中心
がどのような状態の場合に高輝度・高効率が得られるの
かについては不明な点が多く、未だ解明されていない。
このように、薄膜ＥＬディスプレイ素子は高輝度・高効
率化への指針がないため、高輝度・高効率な優れた薄膜
ＥＬディスプレイ素子を再現性良く製作することは極め
て困難であった。
【０００４】ここで、例えば、従来技術であるスパッタ
リング法により、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料とし、発
光中心材料として酸化テルビウム（Ｔb4Ｏ7)と三フッ化
テルビウム(ＴbＦ3)が添加されたターゲットとを用いて
発光層を成膜した。このような発光層を有する緑色発光
の薄膜ＥＬディスプレイ素子は、同じ成分組成ターゲッ
トを用いているにも関わらず、スパッタリング装置や成
膜条件のパラメータの違いにより発光輝度及び発光効率
に差があり、低輝度品の発光輝度を１とすると高輝度品
では最大約 1.5倍程度のものも存在しているという状況
であった。
リング法により、硫化亜鉛(ＺnＳ）を母体材料とし、発
光中心材料として酸化テルビウム（Ｔb4Ｏ7)と三フッ化
テルビウム(ＴbＦ3)が添加されたターゲットとを用いて
発光層を成膜した。このような発光層を有する緑色発光
の薄膜ＥＬディスプレイ素子は、同じ成分組成ターゲッ
トを用いているにも関わらず、スパッタリング装置や成
膜条件のパラメータの違いにより発光輝度及び発光効率
に差があり、低輝度品の発光輝度を１とすると高輝度品
では最大約 1.5倍程度のものも存在しているという状況
であった。
【０００５】そこで、発明者らは、この差が何に起因す
るのか調査するために、先ず、薄膜ＥＬディスプレイ素
子の発光原理に基づいて検討した。薄膜ＥＬディスプレ
イ素子の発光原理は未だ正確には解明されていないが、
このメカニズムは以下のように考えられている。薄膜Ｅ
Ｌディスプレイ素子の絶縁層に電界が印加され、その絶
縁層と発光層との界面に形成される界面凖位に捕らえら
れた電子が電界のエネルギーを得て加速される。する
と、発光母体材料中を高エネルギーの熱電子(Hot Elect
ron)が流れ、熱電子は発光中心との衝突によりエネルギ
ー伝播して発光中心を励起する。この発光中心の励起状
態が元の基底状態に戻る際に発光するのである。従っ
て、発光層の母体材料中を流れる電子の数が多く、又、
その際の電子のエネルギー損失が少なく、更に、発光す
る発光中心の数が最適であることが薄膜ＥＬディスプレ
イ素子の発光輝度及び発光効率を向上させると考えた。
るのか調査するために、先ず、薄膜ＥＬディスプレイ素
子の発光原理に基づいて検討した。薄膜ＥＬディスプレ
イ素子の発光原理は未だ正確には解明されていないが、
このメカニズムは以下のように考えられている。薄膜Ｅ
Ｌディスプレイ素子の絶縁層に電界が印加され、その絶
縁層と発光層との界面に形成される界面凖位に捕らえら
れた電子が電界のエネルギーを得て加速される。する
と、発光母体材料中を高エネルギーの熱電子(Hot Elect
ron)が流れ、熱電子は発光中心との衝突によりエネルギ
ー伝播して発光中心を励起する。この発光中心の励起状
態が元の基底状態に戻る際に発光するのである。従っ
て、発光層の母体材料中を流れる電子の数が多く、又、
その際の電子のエネルギー損失が少なく、更に、発光す
る発光中心の数が最適であることが薄膜ＥＬディスプレ
イ素子の発光輝度及び発光効率を向上させると考えた。
【０００６】発光輝度以外の諸特性として、発光層の母
体材料中を流れる電子の数を表す移動電荷量、発光層の
発光中心材料であるテルビウム（Ｔb)濃度（発光中心濃
度）、発光層の母体材料中を流れる際の電子のエネルギ
ー損失に大きく影響する母体材料である硫化亜鉛(Ｚn
Ｓ）の結晶性をＸ線回折プロファィルによるＸ線回折強
度により測定し比較検討した。ところが、図３に示した
ように、従来の高輝度品と低輝度品との発光輝度及び発
光効率には上述したような最大約 1.5倍の差があるにも
関わらずその他の諸特性には際立った差が見られなかっ
た。即ち、上記諸特性では発光輝度を向上させるための
指針とならなかった。
体材料中を流れる電子の数を表す移動電荷量、発光層の
発光中心材料であるテルビウム（Ｔb)濃度（発光中心濃
度）、発光層の母体材料中を流れる際の電子のエネルギ
ー損失に大きく影響する母体材料である硫化亜鉛(Ｚn
Ｓ）の結晶性をＸ線回折プロファィルによるＸ線回折強
度により測定し比較検討した。ところが、図３に示した
ように、従来の高輝度品と低輝度品との発光輝度及び発
光効率には上述したような最大約 1.5倍の差があるにも
関わらずその他の諸特性には際立った差が見られなかっ
た。即ち、上記諸特性では発光輝度を向上させるための
指針とならなかった。
【０００７】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、高輝度・
高効率な優れた薄膜ＥＬディスプレイ素子を再現性良く
安定して提供することである。
されたものであり、その目的とするところは、高輝度・
高効率な優れた薄膜ＥＬディスプレイ素子を再現性良く
安定して提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、絶縁性基板上に下部電極、下部絶縁
層、母体材料に発光中心材料が添加された発光層、上部
絶縁層及び上部電極を順次積層し、少なくとも前記発光
層から光取り出し側の材料を光学的に透明なものにて形
成した薄膜ＥＬディスプレイ素子であって、前記発光層
の前記発光中心材料の発光中心元素が４配位状態である
ことを特徴とする。尚、具体的な発光中心はテルビウム
である。又、本発明は、発光層を、該発光層を形成する
母体材料に発光中心材料を含有せしめたスパッタターゲ
ットを用いて高周波スパッタリングにより前記発光層を
成膜し、高周波スパッタリング条件は、ArとHeの混合ガ
ス雰囲気中で、成膜対象の温度を２５０〜３５０℃と
し、１．８〜３．８Ｗ／ｃｍ2の高周波電力、３〜６Ｐ
ａのスパッタガス圧力の範囲が好ましい。尚、具体的な
スパッタターゲットとしては、母体材料は硫化亜鉛、発
光中心材料は酸化テルビウム及び／又は三フッ化テルビ
ウムである。
の発明の構成は、絶縁性基板上に下部電極、下部絶縁
層、母体材料に発光中心材料が添加された発光層、上部
絶縁層及び上部電極を順次積層し、少なくとも前記発光
層から光取り出し側の材料を光学的に透明なものにて形
成した薄膜ＥＬディスプレイ素子であって、前記発光層
の前記発光中心材料の発光中心元素が４配位状態である
ことを特徴とする。尚、具体的な発光中心はテルビウム
である。又、本発明は、発光層を、該発光層を形成する
母体材料に発光中心材料を含有せしめたスパッタターゲ
ットを用いて高周波スパッタリングにより前記発光層を
成膜し、高周波スパッタリング条件は、ArとHeの混合ガ
ス雰囲気中で、成膜対象の温度を２５０〜３５０℃と
し、１．８〜３．８Ｗ／ｃｍ2の高周波電力、３〜６Ｐ
ａのスパッタガス圧力の範囲が好ましい。尚、具体的な
スパッタターゲットとしては、母体材料は硫化亜鉛、発
光中心材料は酸化テルビウム及び／又は三フッ化テルビ
ウムである。
【０００９】
【作用及び効果】薄膜ＥＬディスプレイ素子における発
光層の発光中心材料の発光中心元素が４配位状態となる
ようにした。これは、高輝度・高効率な薄膜ＥＬディス
プレイ素子が再現性良く得るための条件として、発光中
心元素の４配位状態の有効性を見出したことによる。従
って、上記発光層の発光中心材料の発光中心元素が４配
位状態となるように成膜条件などを制御する。すると、
発光層における従来のイオン半径より小さな発光中心元
素の最近接の母体材料の結晶性は向上し、又、未結合手
の発生も減少する。これにより、本発明の薄膜ＥＬディ
スプレイ素子は発光層の母体材料中の発光中心近傍の欠
陥が減少し、衝突する熱電子のエネルギー損失が少なく
なり高輝度・高効率が再現性良く安定して得られる。
光層の発光中心材料の発光中心元素が４配位状態となる
ようにした。これは、高輝度・高効率な薄膜ＥＬディス
プレイ素子が再現性良く得るための条件として、発光中
心元素の４配位状態の有効性を見出したことによる。従
って、上記発光層の発光中心材料の発光中心元素が４配
位状態となるように成膜条件などを制御する。すると、
発光層における従来のイオン半径より小さな発光中心元
素の最近接の母体材料の結晶性は向上し、又、未結合手
の発生も減少する。これにより、本発明の薄膜ＥＬディ
スプレイ素子は発光層の母体材料中の発光中心近傍の欠
陥が減少し、衝突する熱電子のエネルギー損失が少なく
なり高輝度・高効率が再現性良く安定して得られる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子
１０の縦断面を示した模式図である。薄膜ＥＬディスプ
レイ素子１０は、絶縁性基板であるガラス基板１(厚さ
1.1mmHOYA製NA40：ノンアルカリガラス）上に順次、以
下の薄膜が積層形成され構成されている。ガラス基板１
上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム−
錫）、酸化亜鉛(ＺnＯ）などの透明電極膜から成る下部
電極２が形成され、その上面には、五酸化タンタル（Ｔ
a2Ｏ5)などから成る下部絶縁層３を高周波スパッタリン
グ法にて成膜する。その下部絶縁層３上に酸化テルビウ
ム（Ｔb4Ｏ7)と三フッ化テルビウム(ＴbＦ3)を所定の割
合で含有する硫化亜鉛(ＺnＳ）をスパッタリングターゲ
ットとして用いた高周波スパッタリング法により発光層
４を成膜する。更に、その発光層４上に五酸化タンタル
（Ｔa2Ｏ5)などから成る上部絶縁層３が高周波スパッタ
リング法にて成膜され、アルミニウム（Ａl)などの金属
電極やＩＴＯ、酸化亜鉛(ＺnＯ）などの透明電極膜から
成る上部電極６が形成されている。
明する。図１は本発明に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子
１０の縦断面を示した模式図である。薄膜ＥＬディスプ
レイ素子１０は、絶縁性基板であるガラス基板１(厚さ
1.1mmHOYA製NA40：ノンアルカリガラス）上に順次、以
下の薄膜が積層形成され構成されている。ガラス基板１
上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム−
錫）、酸化亜鉛(ＺnＯ）などの透明電極膜から成る下部
電極２が形成され、その上面には、五酸化タンタル（Ｔ
a2Ｏ5)などから成る下部絶縁層３を高周波スパッタリン
グ法にて成膜する。その下部絶縁層３上に酸化テルビウ
ム（Ｔb4Ｏ7)と三フッ化テルビウム(ＴbＦ3)を所定の割
合で含有する硫化亜鉛(ＺnＳ）をスパッタリングターゲ
ットとして用いた高周波スパッタリング法により発光層
４を成膜する。更に、その発光層４上に五酸化タンタル
（Ｔa2Ｏ5)などから成る上部絶縁層３が高周波スパッタ
リング法にて成膜され、アルミニウム（Ａl)などの金属
電極やＩＴＯ、酸化亜鉛(ＺnＯ）などの透明電極膜から
成る上部電極６が形成されている。
【００１１】ここで、本発明品の発光層の成膜には、高
周波マグネトロンスパッタ装置を用い、４Ｐa のガス圧
を有するＡr とＨe との混合ガス雰囲気中で、上記スパ
ッタリングターゲット電極に２Ｗ/cm2の高周波電力を供
給してスパッタリングを行い、 300℃に加熱された上記
基板上に 800nmの膜厚のＺnＳ 薄膜を成膜した。一方、
従来品の成膜には、 200℃に加熱された基板上に成膜す
る以外は、本発明品と同一の条件でＺnＳ 薄膜を成膜し
た。
周波マグネトロンスパッタ装置を用い、４Ｐa のガス圧
を有するＡr とＨe との混合ガス雰囲気中で、上記スパ
ッタリングターゲット電極に２Ｗ/cm2の高周波電力を供
給してスパッタリングを行い、 300℃に加熱された上記
基板上に 800nmの膜厚のＺnＳ 薄膜を成膜した。一方、
従来品の成膜には、 200℃に加熱された基板上に成膜す
る以外は、本発明品と同一の条件でＺnＳ 薄膜を成膜し
た。
【００１２】従来と異なる新たな考え方として、発光輝
度及び発光効率の違いは発光中心元素周辺の状態分析を
実施した。発光中心元素周辺の状態分析には、ＥＸＡＦ
Ｓ(Extended X-ray Absorption Fine Structure)と呼ば
れる微細構造解析装置による局所構造解析を採用した。
上記ＥＸＡＦＳによる局所構造解析の結果を図２に示し
た。発光中心元素であるテルビウム（Ｔb)に隣接する元
素の数から、本発明品（高輝度・高効率な薄膜ＥＬディ
スプレイ素子）は発光中心元素であるテルビウム（Ｔb)
が４配位状態であることが判明した。一方、従来品（低
輝度・低効率な薄膜ＥＬディスプレイ素子）は８配位状
態であることが判明した。これにより、発光輝度及び発
光効率の違いは、発光中心元素の最近接元素の種類と数
が異なることが初めて明らかになった。即ち、発光層４
の発光中心元素が８配位状態である場合には、低輝度・
低効率であるのに対し、４配位状態である場合には、高
輝度・高効率が得られることを見出した。この発光中心
元素が４配位状態であることは、高輝度・高効率化への
指針となり、発光層の発光中心元素の配位状態をＥＸＡ
ＦＳにより評価する本発明の薄膜ＥＬディスプレイ素子
では、従来品の約 1.5倍の発光輝度を再現性良く達成す
ることが可能となる。
度及び発光効率の違いは発光中心元素周辺の状態分析を
実施した。発光中心元素周辺の状態分析には、ＥＸＡＦ
Ｓ(Extended X-ray Absorption Fine Structure)と呼ば
れる微細構造解析装置による局所構造解析を採用した。
上記ＥＸＡＦＳによる局所構造解析の結果を図２に示し
た。発光中心元素であるテルビウム（Ｔb)に隣接する元
素の数から、本発明品（高輝度・高効率な薄膜ＥＬディ
スプレイ素子）は発光中心元素であるテルビウム（Ｔb)
が４配位状態であることが判明した。一方、従来品（低
輝度・低効率な薄膜ＥＬディスプレイ素子）は８配位状
態であることが判明した。これにより、発光輝度及び発
光効率の違いは、発光中心元素の最近接元素の種類と数
が異なることが初めて明らかになった。即ち、発光層４
の発光中心元素が８配位状態である場合には、低輝度・
低効率であるのに対し、４配位状態である場合には、高
輝度・高効率が得られることを見出した。この発光中心
元素が４配位状態であることは、高輝度・高効率化への
指針となり、発光層の発光中心元素の配位状態をＥＸＡ
ＦＳにより評価する本発明の薄膜ＥＬディスプレイ素子
では、従来品の約 1.5倍の発光輝度を再現性良く達成す
ることが可能となる。
【００１３】一般に、同一元素において配位数が異なる
場合には、その配位数に応じて異なるイオン半径を取る
必要がある。このため、高輝度・高効率の４配位状態の
発光中心元素のイオン半径は、低輝度・低効率の８配位
状態の発光中心元素のイオン半径に比べて小さくなって
いると思われる。この結果、発光層において、８配位状
態の発光中心元素に比べ、イオン半径の小さな４配位状
態の発光中心元素の最近接の母体材料の結晶性は向上
し、又、未結合手（ダングリングボンド）の発生も減少
する。これらにより、発光中心近傍の欠陥が減少するこ
とにより、衝突する熱電子のエネルギー損失が少なくな
り高輝度・高効率な薄膜ＥＬディスプレイ素子となる。
場合には、その配位数に応じて異なるイオン半径を取る
必要がある。このため、高輝度・高効率の４配位状態の
発光中心元素のイオン半径は、低輝度・低効率の８配位
状態の発光中心元素のイオン半径に比べて小さくなって
いると思われる。この結果、発光層において、８配位状
態の発光中心元素に比べ、イオン半径の小さな４配位状
態の発光中心元素の最近接の母体材料の結晶性は向上
し、又、未結合手（ダングリングボンド）の発生も減少
する。これらにより、発光中心近傍の欠陥が減少するこ
とにより、衝突する熱電子のエネルギー損失が少なくな
り高輝度・高効率な薄膜ＥＬディスプレイ素子となる。
【００１４】発明者らは、上述したように鋭意実験研究
を重ね、薄膜ＥＬディスプレイ素子の発光層に添加され
る発光中心材料の発光中心元素の配位状態と発光輝度及
び発光効率との間に相関関係があることを見出した。即
ち、発光層中の発光中心元素を４配位状態とすることを
高輝度・高効率化への指針とし、発光中心元素の配位数
を制御することで高輝度・高効率な優れた薄膜ＥＬディ
スプレイ素子を再現性良く安定して製作することができ
るようにしたのである。
を重ね、薄膜ＥＬディスプレイ素子の発光層に添加され
る発光中心材料の発光中心元素の配位状態と発光輝度及
び発光効率との間に相関関係があることを見出した。即
ち、発光層中の発光中心元素を４配位状態とすることを
高輝度・高効率化への指針とし、発光中心元素の配位数
を制御することで高輝度・高効率な優れた薄膜ＥＬディ
スプレイ素子を再現性良く安定して製作することができ
るようにしたのである。
【００１５】上述の構成から成る本発明の薄膜ＥＬディ
スプレイ素子（本発明品）は、発光層４以外の層構成が
従来の薄膜ＥＬディスプレイ素子（従来品）と同一であ
るにも関わらず発光輝度が1.48倍と高くなった。本発明
品と従来品との発光輝度の違いは発光層４の、例えば、
成膜時の基板温度のスパッタリング条件である。又、発
光中心元素を４配位状態にさせるスパッタリング条件と
して、前述の実施例以外にも、250〜350℃の基板成膜温
度、1.8〜3.3Ｗ/cm2の高周波電力、３〜６Ｐa のスパッ
タガス圧力の範囲で可能で、特に、各成膜条件の高い条
件で４配位状態になり易く、高輝度・高効率な薄膜ＥＬ
ディスプレイ素子が得られる。更に、高周波マグネトロ
ンスパッタ装置の陰極よりマグネットを取り除いたスパ
ッタ装置を用いることで、４配位状態にさせる各成膜条
件を下げることもできる。
スプレイ素子（本発明品）は、発光層４以外の層構成が
従来の薄膜ＥＬディスプレイ素子（従来品）と同一であ
るにも関わらず発光輝度が1.48倍と高くなった。本発明
品と従来品との発光輝度の違いは発光層４の、例えば、
成膜時の基板温度のスパッタリング条件である。又、発
光中心元素を４配位状態にさせるスパッタリング条件と
して、前述の実施例以外にも、250〜350℃の基板成膜温
度、1.8〜3.3Ｗ/cm2の高周波電力、３〜６Ｐa のスパッ
タガス圧力の範囲で可能で、特に、各成膜条件の高い条
件で４配位状態になり易く、高輝度・高効率な薄膜ＥＬ
ディスプレイ素子が得られる。更に、高周波マグネトロ
ンスパッタ装置の陰極よりマグネットを取り除いたスパ
ッタ装置を用いることで、４配位状態にさせる各成膜条
件を下げることもできる。
【００１６】尚、上述の実施例における薄膜ＥＬディス
プレイ素子は発光層の発光母体材料を硫化亜鉛(Ｚn
Ｓ）、発光中心材料をテルビウム（Ｔb)としている。上
記発光母体材料は、硫化亜鉛(ＺnＳ）に限定されること
なく、硫化亜鉛(ＺnＳ）以外のII族元素の硫化物又はセ
レン化物としても良い。又、上記テルビウム（Ｔb)以外
の希土類元素であるサマリウム（Ｓm)、ツリウム（Ｔ
m)、セリウム（Ｃe)、ユウロピウム（Ｅu)、プラセオジ
ム（Ｐr)、又は、遷移金属元素であるマンガン（Ｍn)な
どを発光層の発光中心材料として用いた薄膜ＥＬディス
プレイ素子にも適用可能なことは勿論のことである。
又、これら発光層の成膜方法も上述したスパッタリング
法に限定されるものではなく、全ての薄膜製作法や熱処
理などの後処理法にも適用できることは言うまでもな
い。
プレイ素子は発光層の発光母体材料を硫化亜鉛(Ｚn
Ｓ）、発光中心材料をテルビウム（Ｔb)としている。上
記発光母体材料は、硫化亜鉛(ＺnＳ）に限定されること
なく、硫化亜鉛(ＺnＳ）以外のII族元素の硫化物又はセ
レン化物としても良い。又、上記テルビウム（Ｔb)以外
の希土類元素であるサマリウム（Ｓm)、ツリウム（Ｔ
m)、セリウム（Ｃe)、ユウロピウム（Ｅu)、プラセオジ
ム（Ｐr)、又は、遷移金属元素であるマンガン（Ｍn)な
どを発光層の発光中心材料として用いた薄膜ＥＬディス
プレイ素子にも適用可能なことは勿論のことである。
又、これら発光層の成膜方法も上述したスパッタリング
法に限定されるものではなく、全ての薄膜製作法や熱処
理などの後処理法にも適用できることは言うまでもな
い。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る薄膜ＥＬディ
スプレイ素子の縦断面を示した模式図である。
スプレイ素子の縦断面を示した模式図である。
【図２】同実施例に係る薄膜ＥＬディスプレイ素子の発
光層の発光中心材料であるテルビウム（Ｔb)に隣接する
元素の数を示した説明図である。
光層の発光中心材料であるテルビウム（Ｔb)に隣接する
元素の数を示した説明図である。
【図３】薄膜ＥＬディスプレイ素子の発光輝度、移動電
荷量、テルビウム（Ｔb)濃度及び発光層母体材料の結晶
性を示した説明図である。
荷量、テルビウム（Ｔb)濃度及び発光層母体材料の結晶
性を示した説明図である。
１−ガラス基板（絶縁性基板） ２−下部電極 ３−下部絶縁層 ４−発光層 ５−上部絶縁層 ６−上部電極 １０−薄膜ＥＬディスプレイ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 厚司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 伊藤 信衛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 服部 正 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−114490（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−36992（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−157089（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−106098（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に下部電極、下部絶縁層、
母体材料に発光中心材料が添加された発光層、上部絶縁
層及び上部電極を順次積層し、少なくとも前記発光層か
ら光取り出し側の材料を光学的に透明なものにて形成し
た薄膜ＥＬディスプレイ素子であって、 前記発光層の前記発光中心材料の発光中心元素が４配位
状態であることを特徴とする薄膜ＥＬディスプレイ素
子。 - 【請求項２】 前記発光中心元素はテルビウムであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の薄膜ＥＬディスプレイ
素子。 - 【請求項３】 絶縁性基板上に下部電極、下部絶縁層、
母体材料に発光中心材料が添加された発光層、上部絶縁
層及び上部電極を順次積層し、少なくとも前記発光層か
ら光取り出し側の材料を光学的に透明なものにて形成し
た薄膜ＥＬディスプレイ素子の製造方法であって、 前記発光層を、該発光層を形成する母体材料に発光中心
材料を含有せしめたスパッタターゲットを用いて高周波
スパッタリングにより前記発光層を成膜し、 前記高周波スパッタリング条件は、ArとHeの混合ガス雰
囲気中で、前記基板の温度を２５０〜３５０℃とし、
１．８〜３．８Ｗ／ｃｍ2の高周波電力、３〜６Ｐａの
スパッタガス圧力であり、該スパッタリング条件にて前
記発光層を成膜することにより、前記発光層の前記発光
中心材料の発光中心元素を４配位状態とすることを特徴
とする薄膜ＥＬディスプレイ素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記スパッタターゲットにおける前記母
体材料は硫化亜鉛であり、前記発光中心材料は酸化テル
ビウム及び／又は三フッ化テルビウムであることを特徴
とする請求項３に記載の薄膜ＥＬディスプレイ素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12127692A JP3294633B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 薄膜ｅｌディスプレイ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12127692A JP3294633B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 薄膜ｅｌディスプレイ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05290974A JPH05290974A (ja) | 1993-11-05 |
| JP3294633B2 true JP3294633B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=14807250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12127692A Expired - Fee Related JP3294633B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 薄膜ｅｌディスプレイ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3294633B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2745400B1 (fr) * | 1996-02-23 | 1998-05-07 | Asulab Sa | Dispositif d'entree de donnees dans des moyens electroniques de traitement de ces donnees |
-
1992
- 1992-04-14 JP JP12127692A patent/JP3294633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05290974A (ja) | 1993-11-05 |
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