JP3445107B2 - 薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 - Google Patents
薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法Info
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Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平面薄型ディスプ
レイとして応用される薄膜エレクトロルミネッセンス素
子およびその製造方法に関するものである。
レイとして応用される薄膜エレクトロルミネッセンス素
子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報化産業時代の到来とともに、平面薄
型ディスプレイ（フラットパネルディスプレイ）の需要
が高まっており、その中でも、薄膜エレクトロルミネッ
センス（以下、ＥＬと記す）パネルは、長寿命であるこ
とから、特にＦＡ（Factory Automation) 用ディスプレ
イとして注目されている。
型ディスプレイ（フラットパネルディスプレイ）の需要
が高まっており、その中でも、薄膜エレクトロルミネッ
センス（以下、ＥＬと記す）パネルは、長寿命であるこ
とから、特にＦＡ（Factory Automation) 用ディスプレ
イとして注目されている。
【０００３】最近では、例えば、実開平１−１３５４８
３号公報や特開平５−９４８７９号公報に示されている
ように、ＺｎＳにＭｎを添加してなる混合物（以下、Ｚ
ｎＳ：Ｍｎと記す）からなる発光層から発光した単色の
黄橙色光をカラーフィルターを透過させて分光し、赤・
緑の発光色を得る構造のフィルター分光型カラー薄膜Ｅ
Ｌパネルの開発が盛んに行われている。
３号公報や特開平５−９４８７９号公報に示されている
ように、ＺｎＳにＭｎを添加してなる混合物（以下、Ｚ
ｎＳ：Ｍｎと記す）からなる発光層から発光した単色の
黄橙色光をカラーフィルターを透過させて分光し、赤・
緑の発光色を得る構造のフィルター分光型カラー薄膜Ｅ
Ｌパネルの開発が盛んに行われている。
【０００４】しかしながら、この構造の薄膜ＥＬパネル
は、薄膜ＥＬパネルのＺｎＳ：Ｍｎ層からの黄橙色発光
をカラーフィルターで分光する構成であるため、赤色光
成分に比べて緑色光成分が少ない。その結果、上記薄膜
ＥＬパネルでは、その赤色光と緑色光とのカラーバラン
スが悪く、良い表示品質が得られないという問題があ
る。
は、薄膜ＥＬパネルのＺｎＳ：Ｍｎ層からの黄橙色発光
をカラーフィルターで分光する構成であるため、赤色光
成分に比べて緑色光成分が少ない。その結果、上記薄膜
ＥＬパネルでは、その赤色光と緑色光とのカラーバラン
スが悪く、良い表示品質が得られないという問題があ
る。
【０００５】この問題を解決するために、ＺｎＳ：Ｍｎ
発光層よりも短波長の発光スペクトルを有する、つま
り、黄橙色光よりも緑色発光成分が多く黄緑色光を発光
する発光層として、Ｚｎ1-X ＭｇX ＳにＭｎを添加して
なる混合物（以下、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎと記す）か
らなる発光層が開発されている。また、該発光層を用い
たフィルター分光型カラー薄膜ＥＬパネルも開発されて
おり、上記構成の薄膜ＥＬパネルでは、赤色光と緑色光
とのカラーバランスが良く、良い表示品質が得られる。
発光層よりも短波長の発光スペクトルを有する、つま
り、黄橙色光よりも緑色発光成分が多く黄緑色光を発光
する発光層として、Ｚｎ1-X ＭｇX ＳにＭｎを添加して
なる混合物（以下、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎと記す）か
らなる発光層が開発されている。また、該発光層を用い
たフィルター分光型カラー薄膜ＥＬパネルも開発されて
おり、上記構成の薄膜ＥＬパネルでは、赤色光と緑色光
とのカラーバランスが良く、良い表示品質が得られる。
【０００６】例えば、特開平８−３１５７１号公報に
は、ＺｎＳ：Ｍｎ粉末とＭｇＳとをｍｏｌ比１：１で混
合したペレットを作製し、これを用いて基板温度２００
℃で電子ビーム蒸着法による蒸着を行うＺｎＭｇＳ：Ｍ
ｎ発光層の成膜方法が開示されている。
は、ＺｎＳ：Ｍｎ粉末とＭｇＳとをｍｏｌ比１：１で混
合したペレットを作製し、これを用いて基板温度２００
℃で電子ビーム蒸着法による蒸着を行うＺｎＭｇＳ：Ｍ
ｎ発光層の成膜方法が開示されている。
【０００７】また、特開平９−１３４７８３号公報に
は、ＺｎＳ７５ｍｏｌ％とＭｇＳ２５ｍｏｌ％とを混合
し、これにＭｎを０．３５ａｔｍ％添加して加圧形成し
た後、焼結させてＺｎ0.75Ｍｇ0.25Ｓ：Ｍｎペレットを
作製し、これを用いて電子ビーム蒸着法による成膜を行
うＺｎ0.75Ｍｇ0.25Ｓ：Ｍｎ発光層の成膜方法が開示さ
れている。
は、ＺｎＳ７５ｍｏｌ％とＭｇＳ２５ｍｏｌ％とを混合
し、これにＭｎを０．３５ａｔｍ％添加して加圧形成し
た後、焼結させてＺｎ0.75Ｍｇ0.25Ｓ：Ｍｎペレットを
作製し、これを用いて電子ビーム蒸着法による成膜を行
うＺｎ0.75Ｍｇ0.25Ｓ：Ｍｎ発光層の成膜方法が開示さ
れている。
【０００８】さらに、SID Int. Symp., Digest of Tech
nical Papers, 1997, pp.883〜886には、Ｚｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎにおけるＭｇの組成比Ｘが、０、０．１、
０．２、０．２５、０．３２、０．４と変化したときの
薄膜（ＥＬ）およびソース（ＰＬ）のピーク波長が記載
されている。
nical Papers, 1997, pp.883〜886には、Ｚｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎにおけるＭｇの組成比Ｘが、０、０．１、
０．２、０．２５、０．３２、０．４と変化したときの
薄膜（ＥＬ）およびソース（ＰＬ）のピーク波長が記載
されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＺ
ｎ1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ発光層材料は、まだ未知の部分が
多く、最適な組成および成膜条件が公知でない。このた
め、この発光層材料の持つ特徴を十分引き出すことがで
きていなかった。
ｎ1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ発光層材料は、まだ未知の部分が
多く、最適な組成および成膜条件が公知でない。このた
め、この発光層材料の持つ特徴を十分引き出すことがで
きていなかった。
【００１０】このＺｎ1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ発光層材料
は、特に４元系材料であるため、発光層材料の組成によ
っては、母材であるＺｎ1-x Ｍｇx Ｓが、部分的に分離
を起こし、発光層中にＭｇＳとして晶出することがあ
る。このＭｇＳは、水に対して非常に弱く、薄膜ＥＬパ
ネルの電極パターンを形成するためのウェットエッチン
グの際に、用いた酸によって容易に溶解する。従って、
ＭｇＳの晶出は、発光層に穴を開けてしまったり、薄膜
ＥＬパネルの駆動時に印加する電圧によって容易に画素
破壊を起こす要因となる。このため、ＭｇＳの晶出量を
低減することが求められている。
は、特に４元系材料であるため、発光層材料の組成によ
っては、母材であるＺｎ1-x Ｍｇx Ｓが、部分的に分離
を起こし、発光層中にＭｇＳとして晶出することがあ
る。このＭｇＳは、水に対して非常に弱く、薄膜ＥＬパ
ネルの電極パターンを形成するためのウェットエッチン
グの際に、用いた酸によって容易に溶解する。従って、
ＭｇＳの晶出は、発光層に穴を開けてしまったり、薄膜
ＥＬパネルの駆動時に印加する電圧によって容易に画素
破壊を起こす要因となる。このため、ＭｇＳの晶出量を
低減することが求められている。
【００１１】さらに、Ｚｎ1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ発光層に
は、高輝度であることが求められている。その上、Ｚｎ
1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ発光層には、Ｚｎ1-xＭｇx Ｓ：Ｍ
ｎ発光層材料を用いる本来の目的である、ＺｎＳ：Ｍｎ
発光層に対する発光波長の短波長化を実現することが求
められている。
は、高輝度であることが求められている。その上、Ｚｎ
1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ発光層には、Ｚｎ1-xＭｇx Ｓ：Ｍ
ｎ発光層材料を用いる本来の目的である、ＺｎＳ：Ｍｎ
発光層に対する発光波長の短波長化を実現することが求
められている。
【００１２】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その第１の目的は、Ｚｎ1-xＭｇx Ｓ：Ｍｎ発光
層を有する薄膜ＥＬ素子の製造方法において、発光輝度
を向上させることができる薄膜ＥＬ素子の製造方法を提
供することにある。
あり、その第１の目的は、Ｚｎ1-xＭｇx Ｓ：Ｍｎ発光
層を有する薄膜ＥＬ素子の製造方法において、発光輝度
を向上させることができる薄膜ＥＬ素子の製造方法を提
供することにある。
【００１３】また、本発明の第２の目的は、上記各製造
方法において、ＭｇＳの晶出により生じる異常成長点の
数が低減された薄膜ＥＬ素子の製造方法を提供すること
にある。さらに、本発明の第３の目的は、発光開始電圧
の低い薄膜ＥＬ素子を提供することにある。
方法において、ＭｇＳの晶出により生じる異常成長点の
数が低減された薄膜ＥＬ素子の製造方法を提供すること
にある。さらに、本発明の第３の目的は、発光開始電圧
の低い薄膜ＥＬ素子を提供することにある。
【００１４】また、本発明の第４の目的は、Ｚｎ1-x Ｍ
ｇx Ｓ：Ｍｎ発光層を有する薄膜ＥＬ素子の製造方法に
おいて、発光輝度の向上と、ＭｇＳの晶出量の低減と、
発光層の発光波長の短波長化との３者を同時に実現でき
る薄膜ＥＬ素子およびその製造方法を提供することにあ
る。
ｇx Ｓ：Ｍｎ発光層を有する薄膜ＥＬ素子の製造方法に
おいて、発光輝度の向上と、ＭｇＳの晶出量の低減と、
発光層の発光波長の短波長化との３者を同時に実現でき
る薄膜ＥＬ素子およびその製造方法を提供することにあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願発明者等は、上記の
課題を解決すべく、Ｚｎ1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ（またはＭ
ｎ化合物）発光層の成膜条件および該発光層の成膜に用
いるＺｎ1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）ペレ
ットの組成について鋭意検討した結果、本願発明者等
は、上記ペレット中のＭｎ濃度を０．１〜０．２ａｔ％
の範囲内とすることにより、高輝度の薄膜ＥＬ素子が得
られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
課題を解決すべく、Ｚｎ1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ（またはＭ
ｎ化合物）発光層の成膜条件および該発光層の成膜に用
いるＺｎ1-x Ｍｇx Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）ペレ
ットの組成について鋭意検討した結果、本願発明者等
は、上記ペレット中のＭｎ濃度を０．１〜０．２ａｔ％
の範囲内とすることにより、高輝度の薄膜ＥＬ素子が得
られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１６】また、本願発明者等は、上記ペレットにお
けるＭｇの組成比Ｘを０．１〜０．３２の範囲内とする
ことにより、発光層の発光波長を十分に短波長化しなが
ら、ＭｇＳの晶出を防止でき、かつ、高輝度の薄膜ＥＬ
素子が得られることを見出した。
けるＭｇの組成比Ｘを０．１〜０．３２の範囲内とする
ことにより、発光層の発光波長を十分に短波長化しなが
ら、ＭｇＳの晶出を防止でき、かつ、高輝度の薄膜ＥＬ
素子が得られることを見出した。
【００１７】請求項１記載の発明の薄膜ＥＬ素子の製造
方法は、前記第１、第２、第４の目的を達成するため
に、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ（０＜Ｘ＜１）からなる母材に対
し発光中心としてＭｎまたはＭｎ化合物を添加してなる
ペレットを基板上に蒸着させることにより発光層を形成
する薄膜ＥＬ素子の製造方法において、上記基板を１５
０〜１７５℃の範囲内の温度に加熱しながら、上記Ｘが
０．１≦Ｘ≦０．３２であり、かつ、Ｍｎ濃度が０．１
〜０．２ａｔ％の範囲内である上記ペレットを蒸着させ
ることを特徴としている。
方法は、前記第１、第２、第４の目的を達成するため
に、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ（０＜Ｘ＜１）からなる母材に対
し発光中心としてＭｎまたはＭｎ化合物を添加してなる
ペレットを基板上に蒸着させることにより発光層を形成
する薄膜ＥＬ素子の製造方法において、上記基板を１５
０〜１７５℃の範囲内の温度に加熱しながら、上記Ｘが
０．１≦Ｘ≦０．３２であり、かつ、Ｍｎ濃度が０．１
〜０．２ａｔ％の範囲内である上記ペレットを蒸着させ
ることを特徴としている。
【００１８】上記方法によれば、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ
（０．１≦Ｘ≦０．３２）にＭｎまたはＭｎ化合物を添
加してなり、Ｍｎ濃度が０．１〜０．２ａｔ％の範囲内
であるペレットを蒸着させることによって発光層を形成
するので、高輝度のＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ（またはＭ
ｎ化合物）発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることがで
きる。
（０．１≦Ｘ≦０．３２）にＭｎまたはＭｎ化合物を添
加してなり、Ｍｎ濃度が０．１〜０．２ａｔ％の範囲内
であるペレットを蒸着させることによって発光層を形成
するので、高輝度のＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ（またはＭ
ｎ化合物）発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることがで
きる。
【００１９】また、上記方法によれば、ＭｇＳの配向強
度が強くなる２００℃を越え２５０℃未満の範囲および
２７５℃を越える範囲外の基板温度でＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）ペレットの蒸着を行うの
で、ＭｇＳの晶出により生じる異常成長点の個数を低減
でき、発光層に欠落を生じたり画素破壊を招来すること
を防止できる。
度が強くなる２００℃を越え２５０℃未満の範囲および
２７５℃を越える範囲外の基板温度でＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）ペレットの蒸着を行うの
で、ＭｇＳの晶出により生じる異常成長点の個数を低減
でき、発光層に欠落を生じたり画素破壊を招来すること
を防止できる。
【００２０】また、上記方法によれば、蒸着基板温度が
１５０℃以上であることにより、基板に対するＺｎ1-X
ＭｇX Ｓ：Ｍｎ薄膜の付着力が強く、発光層成膜後にお
けるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ薄膜の部分的な剥離を防止
できる。
１５０℃以上であることにより、基板に対するＺｎ1-X
ＭｇX Ｓ：Ｍｎ薄膜の付着力が強く、発光層成膜後にお
けるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ薄膜の部分的な剥離を防止
できる。
【００２１】また、上記方法によれば、ＺｎＳ：Ｍｎ
（またはＭｎ化合物）発光層に対し、上記のＸの値が
０．１以上という十分な量のＭｇが導入されているの
で、ＺｎＳ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）より十分に短い
発光波長を有するＺｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ
化合物）発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることができ
る。
（またはＭｎ化合物）発光層に対し、上記のＸの値が
０．１以上という十分な量のＭｇが導入されているの
で、ＺｎＳ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）より十分に短い
発光波長を有するＺｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ
化合物）発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることができ
る。
【００２２】さらに、上記方法によれば、上記のＸの値
がＭｇＳの固溶限界である０．３２以下であることによ
り、発光層に欠落を生じたり画素破壊を招来する要因と
なるＭｇＳの晶出が抑制されたＺｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ：Ｍｎ
（またはＭｎ化合物）発光層 を備える薄膜ＥＬ素子を得
ることができる。
がＭｇＳの固溶限界である０．３２以下であることによ
り、発光層に欠落を生じたり画素破壊を招来する要因と
なるＭｇＳの晶出が抑制されたＺｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ：Ｍｎ
（またはＭｎ化合物）発光層 を備える薄膜ＥＬ素子を得
ることができる。
【００２３】請求項２記載の発明の薄膜ＥＬ素子は、前
記第３および第４の目的を達成するために、基板上に、
背面電極層、第１絶縁層、下地層、発光層、第２絶縁
層、および透明電極層をこの順で形成してなる薄膜ＥＬ
素子において、上記発光層が、Ｚｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ（０．
１≦Ｘ≦０．３２）からなり、上記下地層が、ＺｎＳあ
るいはＺｎＳ：ＭｎＳからなり、上記下地層の厚みが、
１００〜２００ｎｍの範囲内であることを特徴としてい
る。
記第３および第４の目的を達成するために、基板上に、
背面電極層、第１絶縁層、下地層、発光層、第２絶縁
層、および透明電極層をこの順で形成してなる薄膜ＥＬ
素子において、上記発光層が、Ｚｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ（０．
１≦Ｘ≦０．３２）からなり、上記下地層が、ＺｎＳあ
るいはＺｎＳ：ＭｎＳからなり、上記下地層の厚みが、
１００〜２００ｎｍの範囲内であることを特徴としてい
る。
【００２４】上記構成によれば、下地層は、Ｍｇを含ま
ず、ＭｇＳの晶出による結晶性の劣化がないので、良好
な結晶性を有する。そして、良好な結晶性を有するＺｎ
ＳあるいはＺｎＳ：ＭｎＳからなる下地層上に、Ｚｎ
1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳからなる発光層が形成され、下地
層表面の配向性の規則性が良いことから、良好なＺｎ
1-X ＭｇX Ｓ結晶を形成できる。この結果、薄膜ＥＬ素
子の発光開始電圧を低減できる。従って、薄膜ＥＬ素子
の駆動に必要な電圧を低減できる。
ず、ＭｇＳの晶出による結晶性の劣化がないので、良好
な結晶性を有する。そして、良好な結晶性を有するＺｎ
ＳあるいはＺｎＳ：ＭｎＳからなる下地層上に、Ｚｎ
1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳからなる発光層が形成され、下地
層表面の配向性の規則性が良いことから、良好なＺｎ
1-X ＭｇX Ｓ結晶を形成できる。この結果、薄膜ＥＬ素
子の発光開始電圧を低減できる。従って、薄膜ＥＬ素子
の駆動に必要な電圧を低減できる。
【００２５】また、上記構成によれば、上記下地層の厚
みが１００ｎｍ以上であることにより薄膜ＥＬ素子の発
光開始電圧を十分に低減させることができる。また、上
記下地層の厚みが２００ｎｍ以下であることにより、下
地層の影響によって薄膜ＥＬ素子の発光波長が長波長化
されることを防止できる。
みが１００ｎｍ以上であることにより薄膜ＥＬ素子の発
光開始電圧を十分に低減させることができる。また、上
記下地層の厚みが２００ｎｍ以下であることにより、下
地層の影響によって薄膜ＥＬ素子の発光波長が長波長化
されることを防止できる。
【００２６】また、上記構成によれば、ＺｎＳ：ＭｎＳ
からなる発光層に対し、上記のＸの値が０．１以上とい
う十分な量のＭｇが導入されているので、ＺｎＳ：Ｍｎ
Ｓより十分に短い発光波長を有するＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：
ＭｎＳ発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることができ
る。
からなる発光層に対し、上記のＸの値が０．１以上とい
う十分な量のＭｇが導入されているので、ＺｎＳ：Ｍｎ
Ｓより十分に短い発光波長を有するＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：
ＭｎＳ発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることができ
る。
【００２７】さらに、上記構成によれば、上記のＸの値
がＭｇＳの固溶限界である０．３２以下であることによ
り、発光層に欠落を生じたり画素破壊を招来する要因と
なるＭｇＳの晶出が抑制されたＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ
Ｓ発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることができる。
がＭｇＳの固溶限界である０．３２以下であることによ
り、発光層に欠落を生じたり画素破壊を招来する要因と
なるＭｇＳの晶出が抑制されたＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ
Ｓ発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について図１ないし図６に基づいて説明すれば、
以下の通りである。
一形態について図１ないし図６に基づいて説明すれば、
以下の通りである。
【００２９】本実施の形態に係る薄膜ＥＬ素子では、図
１に示すように、ガラス基板１上に、Ｍｏからなる厚さ
２００ｎｍの背面電極層２が形成されている。また、背
面電極層２上には、ＳｉＯ2 膜とＳｉ3 Ｎ4 膜とが積
層されてなるＳｉＯ2 ／Ｓｉ3Ｎ4 膜からなる厚さ２０
０ｎｍの第１絶縁層３、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳから
なる厚さ７００ｎｍの発光層４、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4
膜からなる厚さ２００ｎｍの第２絶縁層５、およびＩＴ
Ｏ(Indium Tin Oxide)からなる厚さ２００ｎｍの透明電
極層６の４層がこの順で積層されている。
１に示すように、ガラス基板１上に、Ｍｏからなる厚さ
２００ｎｍの背面電極層２が形成されている。また、背
面電極層２上には、ＳｉＯ2 膜とＳｉ3 Ｎ4 膜とが積
層されてなるＳｉＯ2 ／Ｓｉ3Ｎ4 膜からなる厚さ２０
０ｎｍの第１絶縁層３、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳから
なる厚さ７００ｎｍの発光層４、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4
膜からなる厚さ２００ｎｍの第２絶縁層５、およびＩＴ
Ｏ(Indium Tin Oxide)からなる厚さ２００ｎｍの透明電
極層６の４層がこの順で積層されている。
【００３０】背面電極層２および透明電極層６には、複
数の帯状（ストライプ状）電極からなる帯状電極パター
ンが形成されており、背面電極層２の各帯状電極と、透
明電極層６の各帯状電極とは、互いに直交する方向に延
びている。
数の帯状（ストライプ状）電極からなる帯状電極パター
ンが形成されており、背面電極層２の各帯状電極と、透
明電極層６の各帯状電極とは、互いに直交する方向に延
びている。
【００３１】なお、ここでは、発光層４の発光中心とし
てＭｎＳを用いたが、ＭｎＳに代えて、Ｍｎ単体、ある
いはＭｎＦ2 等のＭｎ化合物を用いてもよい。また、絶
縁層３・５には、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 膜に代えて、Ｔ
ａ2 Ｏ5 膜やＡ１2 Ｏ3 膜等の絶縁膜を用いてもよい。
また、背面電極層２には、Ｍｏに代えて、ＴａやＷ等の
金属を用いてもよい。さらに、透明電極層６には、ＩＴ
Ｏに代えて、Ａｌを添加したＺｎＯや、Ｇａを添加した
ＺｎＯ等の透明電極を用いてもよい。
てＭｎＳを用いたが、ＭｎＳに代えて、Ｍｎ単体、ある
いはＭｎＦ2 等のＭｎ化合物を用いてもよい。また、絶
縁層３・５には、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 膜に代えて、Ｔ
ａ2 Ｏ5 膜やＡ１2 Ｏ3 膜等の絶縁膜を用いてもよい。
また、背面電極層２には、Ｍｏに代えて、ＴａやＷ等の
金属を用いてもよい。さらに、透明電極層６には、ＩＴ
Ｏに代えて、Ａｌを添加したＺｎＯや、Ｇａを添加した
ＺｎＯ等の透明電極を用いてもよい。
【００３２】本実施の形態に係る薄膜ＥＬ素子１０は、
背面電極層２と透明電極層６との間に所定周波数、例え
ば２００Ｖ程度の両極性パルス電圧（交流電圧）を印加
することにより駆動され、これにより発光層４から黄色
光が生じ、ガラス基板１と反対側へ黄色光を放射するい
わゆる反転構造型の薄膜ＥＬ素子となっている。
背面電極層２と透明電極層６との間に所定周波数、例え
ば２００Ｖ程度の両極性パルス電圧（交流電圧）を印加
することにより駆動され、これにより発光層４から黄色
光が生じ、ガラス基板１と反対側へ黄色光を放射するい
わゆる反転構造型の薄膜ＥＬ素子となっている。
【００３３】薄膜ＥＬ素子１０では、背面電極層２と透
明電極層６との間に電圧が印加されることにより両電極
２・６間に電界が形成され、この電界によって発光層４
中の電子が伝導帯に励起されて伝導電子（自由電子）と
なり、さらにこの電子が電界によって加速されて充分な
エネルギーを持つ。そして、この電子が発光層４中に添
加された発光中心としてのＭｎに衝突してＭｎを励起
し、励起されたＭｎが基底状態に戻る際に黄色光を放射
する。
明電極層６との間に電圧が印加されることにより両電極
２・６間に電界が形成され、この電界によって発光層４
中の電子が伝導帯に励起されて伝導電子（自由電子）と
なり、さらにこの電子が電界によって加速されて充分な
エネルギーを持つ。そして、この電子が発光層４中に添
加された発光中心としてのＭｎに衝突してＭｎを励起
し、励起されたＭｎが基底状態に戻る際に黄色光を放射
する。
【００３４】次に、薄膜ＥＬ素子１０の製造方法につい
て説明する。まず、スパッタ法や電子ビーム蒸着法（以
下、ＥＢ蒸着法と称する）などの薄膜形成法により、ガ
ラス基板１上に膜厚２００ｎｍのＭｏ薄膜層を形成し、
ウェットエッチングにより電極パターンを形成し、背面
電極層２を形成する。次に、スパッタ法やＥＢ蒸着法な
どの薄膜形成法により、膜厚２００ｎｍのＳｉ3 Ｎ4 ／
ＳｉＯ2 膜を形成し、第１絶縁層３を形成する。
て説明する。まず、スパッタ法や電子ビーム蒸着法（以
下、ＥＢ蒸着法と称する）などの薄膜形成法により、ガ
ラス基板１上に膜厚２００ｎｍのＭｏ薄膜層を形成し、
ウェットエッチングにより電極パターンを形成し、背面
電極層２を形成する。次に、スパッタ法やＥＢ蒸着法な
どの薄膜形成法により、膜厚２００ｎｍのＳｉ3 Ｎ4 ／
ＳｉＯ2 膜を形成し、第１絶縁層３を形成する。
【００３５】次に、ＥＢ蒸着法を用いて、基板（ガラス
基板１、背面電極層２、および第１絶縁層３）を所定の
温度（例えば、１５０℃）に加熱しながら、Ｚｎ1-X Ｍ
ｇXＳ：ＭｎＳペレットを基板上、即ち、第１絶縁層３
上に蒸着させ、発光層４を膜厚７００ｎｍの厚さに成膜
する。
基板１、背面電極層２、および第１絶縁層３）を所定の
温度（例えば、１５０℃）に加熱しながら、Ｚｎ1-X Ｍ
ｇXＳ：ＭｎＳペレットを基板上、即ち、第１絶縁層３
上に蒸着させ、発光層４を膜厚７００ｎｍの厚さに成膜
する。
【００３６】発光層４の成膜に用いられるＥＢ蒸着用Ｚ
ｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレット（以下、適宜、ソース
ペレットと記す）は、以下のようにして調製される。
ｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレット（以下、適宜、ソース
ペレットと記す）は、以下のようにして調製される。
【００３７】まず、ＺｎＳとＭｇＳとを、ソースペレッ
トに求める組成比Ｘ（例えばＸ＝０．２）を実現する割
合１−Ｘ：Ｘでよく混合し、さらにＭｎＳをソースペレ
ット中のＭｎ濃度が所定値（例えば、０．１５ａｔ％）
となるように添加し、硫化水素中、１０００℃で仮焼成
を行う。その後、仮焼成した混合物をペレット形状に加
圧成形した後、硫化水素中、１０５０℃で１時間かけて
本焼結させる。これにより、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ
ペレットが得られる。
トに求める組成比Ｘ（例えばＸ＝０．２）を実現する割
合１−Ｘ：Ｘでよく混合し、さらにＭｎＳをソースペレ
ット中のＭｎ濃度が所定値（例えば、０．１５ａｔ％）
となるように添加し、硫化水素中、１０００℃で仮焼成
を行う。その後、仮焼成した混合物をペレット形状に加
圧成形した後、硫化水素中、１０５０℃で１時間かけて
本焼結させる。これにより、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ
ペレットが得られる。
【００３８】さらに、スパッタ法やＥＢ蒸着法などの薄
膜形成法により、膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2 ／Ｓｉ3
Ｎ4 膜を形成し、第２絶縁層５を形成する。その後、発
光層４を真空中６３０℃で１時間アニールする。最後
に、スパッタ法やＥＢ蒸着法などの薄膜形成法により、
膜厚２００ｎｍのＩＴＯ膜を形成し、ドライエッチング
により電極パターンを形成し、透明電極層６を形成す
る。これにより、薄膜ＥＬ素子１０が得られる。
膜形成法により、膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2 ／Ｓｉ3
Ｎ4 膜を形成し、第２絶縁層５を形成する。その後、発
光層４を真空中６３０℃で１時間アニールする。最後
に、スパッタ法やＥＢ蒸着法などの薄膜形成法により、
膜厚２００ｎｍのＩＴＯ膜を形成し、ドライエッチング
により電極パターンを形成し、透明電極層６を形成す
る。これにより、薄膜ＥＬ素子１０が得られる。
【００３９】上記製造方法において、ソースペレット中
のＭｇ組成比Ｘのみを変えたときのＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットのフォトルミネッセンス（以下、Ｐ
Ｌと記す）スペクトルおよび薄膜ＥＬ素子のＥＬスペク
トルのピーク波長の変化を、図２に示す。なお、ここで
は、ソースペレット中のＭｎ濃度を０．１５ａｔ％、電
子ビーム蒸着時の基板の温度（以下、蒸着基板温度と称
する）を１５０℃とした。
のＭｇ組成比Ｘのみを変えたときのＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットのフォトルミネッセンス（以下、Ｐ
Ｌと記す）スペクトルおよび薄膜ＥＬ素子のＥＬスペク
トルのピーク波長の変化を、図２に示す。なお、ここで
は、ソースペレット中のＭｎ濃度を０．１５ａｔ％、電
子ビーム蒸着時の基板の温度（以下、蒸着基板温度と称
する）を１５０℃とした。
【００４０】図２より、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレ
ットのＰＬスペクトルは、Ｘ≦０．３２ではＸの増加と
ともに短波長化する傾向が見られるが、Ｘ＞０．３２で
は不変であることが分かる。
ットのＰＬスペクトルは、Ｘ≦０．３２ではＸの増加と
ともに短波長化する傾向が見られるが、Ｘ＞０．３２で
は不変であることが分かる。
【００４１】これは、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレッ
トにおけるＭｇＳ固溶限界、即ち、ＭｇＳがＺｎＳに固
溶して均一な結晶（混晶）を形成できる限界がＸ＝０．
３２であることを示している。従って、Ｚｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットは、Ｘ≦０．３２では１００％純粋
なＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳで構成されるが、Ｘ＞０．
３２ではＺｎ0.68Ｍｇ0.32Ｓ：ＭｎＳからＭｇＳ：Ｍｎ
Ｓが分離してしまう。
トにおけるＭｇＳ固溶限界、即ち、ＭｇＳがＺｎＳに固
溶して均一な結晶（混晶）を形成できる限界がＸ＝０．
３２であることを示している。従って、Ｚｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットは、Ｘ≦０．３２では１００％純粋
なＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳで構成されるが、Ｘ＞０．
３２ではＺｎ0.68Ｍｇ0.32Ｓ：ＭｎＳからＭｇＳ：Ｍｎ
Ｓが分離してしまう。
【００４２】なお、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレット
におけるＭｇＳ固溶限界がＸ＝０．３２であることは、
Ｘ線回折測定からも確認されている。即ち、Ｚｎ1-X Ｍ
ｇXＳ：ＭｎＳペレットのＸ線回折測定により、Ｘ≦
０．３２では、Ｚｎ1-X ＭｇXＳ：ＭｎＳの回折ピーク
のみが検出される一方、Ｘ＞０．３２では、Ｚｎ0.68Ｍ
ｇ0.32Ｓ：ＭｎＳの回折ピークおよびＭｇＳ：ＭｎＳの
回折ピークの両者が確認された。
におけるＭｇＳ固溶限界がＸ＝０．３２であることは、
Ｘ線回折測定からも確認されている。即ち、Ｚｎ1-X Ｍ
ｇXＳ：ＭｎＳペレットのＸ線回折測定により、Ｘ≦
０．３２では、Ｚｎ1-X ＭｇXＳ：ＭｎＳの回折ピーク
のみが検出される一方、Ｘ＞０．３２では、Ｚｎ0.68Ｍ
ｇ0.32Ｓ：ＭｎＳの回折ピークおよびＭｇＳ：ＭｎＳの
回折ピークの両者が確認された。
【００４３】よって、Ｘ＞０．３２のＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットは、分離したＭｇＳ結晶を含有して
おり、発光層４を形成するための該ペレットの蒸着時
に、蒸着された薄膜中にＭｇＳの晶出を招く。このた
め、純粋なＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳからなる発光層４
を得ることができない。従って、純粋なＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳからなる黄色発光層４を得ることができるＸ
の上限は、０．３２である。
Ｓ：ＭｎＳペレットは、分離したＭｇＳ結晶を含有して
おり、発光層４を形成するための該ペレットの蒸着時
に、蒸着された薄膜中にＭｇＳの晶出を招く。このた
め、純粋なＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳからなる発光層４
を得ることができない。従って、純粋なＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳからなる黄色発光層４を得ることができるＸ
の上限は、０．３２である。
【００４４】また、薄膜ＥＬ素子のＥＬスペクトルは、
図２に示すように、０．１≦Ｘ≦０．３２のＺｎ1-X Ｍ
ｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを用いたときに、ピーク波長が
５７５ｎｍ〜５５２ｎｍとなり、この発光層材料を用い
る最大の目的である発光波長の短波長化を十分に図るこ
とができる。このため、Ｘは０．１〜０．３２の範囲内
である。
図２に示すように、０．１≦Ｘ≦０．３２のＺｎ1-X Ｍ
ｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを用いたときに、ピーク波長が
５７５ｎｍ〜５５２ｎｍとなり、この発光層材料を用い
る最大の目的である発光波長の短波長化を十分に図るこ
とができる。このため、Ｘは０．１〜０．３２の範囲内
である。
【００４５】さらに、前記製造方法において、ソースペ
レット中のＭｎ濃度を０．１５ａｔ％、蒸着基板温度を
１５０℃とし、ソースペレット中のＭｇ組成比Ｘを変え
たときの薄膜ＥＬ素子１０の発光輝度特性は、図３に示
すようになる。
レット中のＭｎ濃度を０．１５ａｔ％、蒸着基板温度を
１５０℃とし、ソースペレット中のＭｇ組成比Ｘを変え
たときの薄膜ＥＬ素子１０の発光輝度特性は、図３に示
すようになる。
【００４６】図３の結果から分かるように、Ｘ＝０．２
において、従来のＺｎＳ：ＭｎＳ薄膜ＥＬ素子（Ｘ＝
０）の発光輝度と同等でかつ最も高い発光輝度３３３ｃ
ｄ／ｍ2 が得られている。また、Ｘ＝０．２において
は、先述の図２から分かるように、薄膜ＥＬ素子１０の
ＥＬピーク波長が５７１ｎｍとなり、従来のＺｎＳ：Ｍ
ｎＳ薄膜ＥＬ素子の５８５ｎｍに比べ、約１５ｎｍとい
う十分な短波長化を達成できる。
において、従来のＺｎＳ：ＭｎＳ薄膜ＥＬ素子（Ｘ＝
０）の発光輝度と同等でかつ最も高い発光輝度３３３ｃ
ｄ／ｍ2 が得られている。また、Ｘ＝０．２において
は、先述の図２から分かるように、薄膜ＥＬ素子１０の
ＥＬピーク波長が５７１ｎｍとなり、従来のＺｎＳ：Ｍ
ｎＳ薄膜ＥＬ素子の５８５ｎｍに比べ、約１５ｎｍとい
う十分な短波長化を達成できる。
【００４７】このため、薄膜ＥＬ素子の発光波長および
発光輝度の双方を考慮すると、Ｘは、０．１５〜０．２
５の範囲内であることがより好ましく、０．２であるこ
とが最も好ましい。
発光輝度の双方を考慮すると、Ｘは、０．１５〜０．２
５の範囲内であることがより好ましく、０．２であるこ
とが最も好ましい。
【００４８】次に、前記製造方法において、ソースペレ
ット中のＭｇ組成比Ｘを０．１、蒸着基板温度を１５０
℃に固定し、ソースペレット中のＭｎ濃度（以下、単に
Ｍｎ濃度と記す）のみを変えたときの薄膜ＥＬ素子１０
の発光輝度特性を、図４に示す。
ット中のＭｇ組成比Ｘを０．１、蒸着基板温度を１５０
℃に固定し、ソースペレット中のＭｎ濃度（以下、単に
Ｍｎ濃度と記す）のみを変えたときの薄膜ＥＬ素子１０
の発光輝度特性を、図４に示す。
【００４９】この結果より明らかなように、Ｍｎ濃度が
０．１〜０．２ａｔ％の範囲内であるときに高い発光輝
度が得られ、その中でも特にＭｎ濃度が０．１５ａｔ％
であるときに最高の発光輝度が得られる。よって、Ｍｎ
濃度は、０．１〜０．２ａｔ％の範囲内であることが好
ましく、０．１２〜０．１８ａｔ％の範囲内であること
がより好ましく、０．１５ａｔ％であることが最も好ま
しい。
０．１〜０．２ａｔ％の範囲内であるときに高い発光輝
度が得られ、その中でも特にＭｎ濃度が０．１５ａｔ％
であるときに最高の発光輝度が得られる。よって、Ｍｎ
濃度は、０．１〜０．２ａｔ％の範囲内であることが好
ましく、０．１２〜０．１８ａｔ％の範囲内であること
がより好ましく、０．１５ａｔ％であることが最も好ま
しい。
【００５０】発光層４では、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ
ペレットの蒸着条件によっては、Ｚｎ1-X ＭｇX ＳとＭ
ｇＳとに分離して、ＭｇＳが晶出し、晶出したＭｇＳが
高さ１０〜５００ｎｍの突起状の異常成長点を形成する
ことがある。この異常成長点は、薄膜ＥＬ素子１０にお
いて画素破壊の原因となり、薄膜ＥＬ素子１０を非常に
不安定化させるため、できるだけその発生を押さえる必
要がある。
ペレットの蒸着条件によっては、Ｚｎ1-X ＭｇX ＳとＭ
ｇＳとに分離して、ＭｇＳが晶出し、晶出したＭｇＳが
高さ１０〜５００ｎｍの突起状の異常成長点を形成する
ことがある。この異常成長点は、薄膜ＥＬ素子１０にお
いて画素破壊の原因となり、薄膜ＥＬ素子１０を非常に
不安定化させるため、できるだけその発生を押さえる必
要がある。
【００５１】前記製造方法において、Ｍｎ濃度が０．１
５ａｔ％、Ｍｇ組成比Ｘが０．２５であるＺｎ1-X Ｍｇ
X Ｓ：ＭｎＳペレットを用い、蒸着基板温度を変えて該
ペレットの蒸着を行うことにより成膜された発光層４に
ついて、発光層４表面の凹凸の個数を表面粗さ計により
測定した値を、図５（ａ）に示す。この凹凸の個数は、
突起状のＭｇＳの異常成長点の個数を示している。
５ａｔ％、Ｍｇ組成比Ｘが０．２５であるＺｎ1-X Ｍｇ
X Ｓ：ＭｎＳペレットを用い、蒸着基板温度を変えて該
ペレットの蒸着を行うことにより成膜された発光層４に
ついて、発光層４表面の凹凸の個数を表面粗さ計により
測定した値を、図５（ａ）に示す。この凹凸の個数は、
突起状のＭｇＳの異常成長点の個数を示している。
【００５２】図５（ａ）の結果から、蒸着基板温度が２
００℃以下の範囲内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内
でＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットの蒸着を行うこと
によって、ＭｇＳの異常成長点個数を低減できることが
わかる。
００℃以下の範囲内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内
でＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットの蒸着を行うこと
によって、ＭｇＳの異常成長点個数を低減できることが
わかる。
【００５３】また、図５（ｂ）には、前記製造方法にお
いて、Ｍｇ組成比Ｘが０．２５、Ｍｎ濃度が０．１５ａ
ｔ％であるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを用い、
蒸着基板温度を変えて成膜された発光層４中に含まれる
ＭｇＳの総Ｘ線回折強度、すなわちＭｇＳ（２００）面
のＸ線回折強度とＭｇＳ（２２０）面のＸ線回折強度と
の合計値(a.u.)を示している。
いて、Ｍｇ組成比Ｘが０．２５、Ｍｎ濃度が０．１５ａ
ｔ％であるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを用い、
蒸着基板温度を変えて成膜された発光層４中に含まれる
ＭｇＳの総Ｘ線回折強度、すなわちＭｇＳ（２００）面
のＸ線回折強度とＭｇＳ（２２０）面のＸ線回折強度と
の合計値(a.u.)を示している。
【００５４】この結果から、蒸着基板温度が２００℃以
下の範囲内および２５０〜２７５℃の範囲内を外れる
と、ＭｇＳの配向強度が強くなることが分かる。このＸ
線回折強度が強いということは、ＭｇＳの結晶化傾向が
強いことを示しており、このことからも、蒸着基板温度
が２００℃以下の範囲内および２５０〜２７５℃の範囲
内を外れると、ＭｇＳの分離・晶出が進んでいることが
分かる。よって、蒸着基板温度は、２００℃以下の範囲
内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内であることが好ま
しい。
下の範囲内および２５０〜２７５℃の範囲内を外れる
と、ＭｇＳの配向強度が強くなることが分かる。このＸ
線回折強度が強いということは、ＭｇＳの結晶化傾向が
強いことを示しており、このことからも、蒸着基板温度
が２００℃以下の範囲内および２５０〜２７５℃の範囲
内を外れると、ＭｇＳの分離・晶出が進んでいることが
分かる。よって、蒸着基板温度は、２００℃以下の範囲
内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内であることが好ま
しい。
【００５５】また、蒸着基板温度が１５０℃未満では、
基板に対するＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ薄膜の付着力が
弱く、発光層４成膜後にＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ薄膜
が部分的に剥離することがあるため、１５０℃以上の蒸
着基板温度が望ましい。
基板に対するＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ薄膜の付着力が
弱く、発光層４成膜後にＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ薄膜
が部分的に剥離することがあるため、１５０℃以上の蒸
着基板温度が望ましい。
【００５６】Ｍｇ組成比Ｘが０．１、Ｍｎ濃度が０．１
５ａｔ％であるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを用
い、蒸着基板温度を変えて成膜した発光層４の蛍光Ｘ線
分析による組成分析結果を、図６に示す。なお、図６に
は、比較のために用いたＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレ
ットの組成分析結果を併せて示した。
５ａｔ％であるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを用
い、蒸着基板温度を変えて成膜した発光層４の蛍光Ｘ線
分析による組成分析結果を、図６に示す。なお、図６に
は、比較のために用いたＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレ
ットの組成分析結果を併せて示した。
【００５７】図６の結果より、発光層４の組成は、蒸着
基板温度が低温であるときにはソースペレットの組成に
近いが、高温になるほどＺｎおよびＳが減少し、Ｍｇお
よびＭｎの割合が増加し、ソースペレットの組成から大
きくずれることが分かる。従って、蒸着基板温度が、２
２５℃以上のような高温領域であると、薄膜ＥＬ素子１
０の長期安定性（耐劣化性）を低下させるＳ抜けが顕著
に起こってしまうという問題や、ソースペレットの組成
と発光層４の組成とが大きくずれ、ソースペレットの組
成比の調節によって発光層４の組成比を制御することが
困難となるという問題等が発生する。
基板温度が低温であるときにはソースペレットの組成に
近いが、高温になるほどＺｎおよびＳが減少し、Ｍｇお
よびＭｎの割合が増加し、ソースペレットの組成から大
きくずれることが分かる。従って、蒸着基板温度が、２
２５℃以上のような高温領域であると、薄膜ＥＬ素子１
０の長期安定性（耐劣化性）を低下させるＳ抜けが顕著
に起こってしまうという問題や、ソースペレットの組成
と発光層４の組成とが大きくずれ、ソースペレットの組
成比の調節によって発光層４の組成比を制御することが
困難となるという問題等が発生する。
【００５８】Ｍｇ組成比Ｘが０．２、Ｍｎ濃度が０．１
５ａｔ％であるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを用
い、蒸着基板温度を変えて成膜したときの薄膜ＥＬ素子
１０の画素破壊個数を表１に示す。
５ａｔ％であるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを用
い、蒸着基板温度を変えて成膜したときの薄膜ＥＬ素子
１０の画素破壊個数を表１に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】表１の結果より、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ
Ｓペレットの成膜条件を全て最適化して、即ち、Ｍｇ組
成比Ｘを０．２、Ｍｎ濃度を０．１５ａｔ％、蒸着基板
温度１５０℃として、発光層４を成膜することにより、
表１に示すように画素破壊しにくく安定な薄膜ＥＬ素子
１０を得ることができることが分かる。これに対し、蒸
着基板温度が１５０℃から上昇するにつれて、画素破壊
個数は顕著に増大する。
Ｓペレットの成膜条件を全て最適化して、即ち、Ｍｇ組
成比Ｘを０．２、Ｍｎ濃度を０．１５ａｔ％、蒸着基板
温度１５０℃として、発光層４を成膜することにより、
表１に示すように画素破壊しにくく安定な薄膜ＥＬ素子
１０を得ることができることが分かる。これに対し、蒸
着基板温度が１５０℃から上昇するにつれて、画素破壊
個数は顕著に増大する。
【００６１】従って、蒸着基板温度は、ソースペレット
の組成と発光層４の組成とのずれ、および薄膜ＥＬ素子
１０の画素破壊個数の点から、できるだけ低温であるこ
とが好ましい。従って、蒸着基板温度は、前記の好まし
い温度範囲（１５０〜２００℃あるいは２５０〜２７５
℃）内でも、１５０〜２００℃の範囲内であることがよ
り好ましく、１５０〜１７５℃の範囲内であることがさ
らに好ましく、１５０℃であることが最も好ましい。
の組成と発光層４の組成とのずれ、および薄膜ＥＬ素子
１０の画素破壊個数の点から、できるだけ低温であるこ
とが好ましい。従って、蒸着基板温度は、前記の好まし
い温度範囲（１５０〜２００℃あるいは２５０〜２７５
℃）内でも、１５０〜２００℃の範囲内であることがよ
り好ましく、１５０〜１７５℃の範囲内であることがさ
らに好ましく、１５０℃であることが最も好ましい。
【００６２】なお、上記では、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ
ＳペレットのＭｇ組成比Ｘ、Ｍｎ濃度、および蒸着基板
温度の各数値のうち、２つの数値を固定したときの他の
１つの数値の最適化について説明したが、複数の数値を
最適化することにより、１つの数値を最適化するよりも
さらに優れた効果が得られる。
ＳペレットのＭｇ組成比Ｘ、Ｍｎ濃度、および蒸着基板
温度の各数値のうち、２つの数値を固定したときの他の
１つの数値の最適化について説明したが、複数の数値を
最適化することにより、１つの数値を最適化するよりも
さらに優れた効果が得られる。
【００６３】即ち、例えば、Ｍｇ組成比Ｘを０．１〜
０．３２の範囲内とし、かつ、Ｍｎ濃度を０．１〜０．
２ａｔ％の範囲内とすることにより、ＭｇＳの晶出量の
低減と、発光層の発光波長の短波長化との両者を実現で
きるとともに、発光輝度をより一層向上させることがで
きる。
０．３２の範囲内とし、かつ、Ｍｎ濃度を０．１〜０．
２ａｔ％の範囲内とすることにより、ＭｇＳの晶出量の
低減と、発光層の発光波長の短波長化との両者を実現で
きるとともに、発光輝度をより一層向上させることがで
きる。
【００６４】また、Ｍｇ組成比Ｘを０．１〜０．３２の
範囲内とし、かつ、蒸着基板温度を１５０〜２００℃の
範囲内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内とすることに
より、発光輝度の向上と、ＭｇＳの晶出量の低減と、発
光層の発光波長の短波長化との３者を実現できるととも
に、ＭｇＳの異常成長点個数を低減できる。
範囲内とし、かつ、蒸着基板温度を１５０〜２００℃の
範囲内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内とすることに
より、発光輝度の向上と、ＭｇＳの晶出量の低減と、発
光層の発光波長の短波長化との３者を実現できるととも
に、ＭｇＳの異常成長点個数を低減できる。
【００６５】さらに、Ｍｎ濃度を０．１〜０．２ａｔ％
の範囲内とし、かつ、蒸着基板温度を１５０〜２００℃
の範囲内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内とすること
により、発光輝度を向上でき、かつ、ＭｇＳの異常成長
点個数を低減できる。
の範囲内とし、かつ、蒸着基板温度を１５０〜２００℃
の範囲内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内とすること
により、発光輝度を向上でき、かつ、ＭｇＳの異常成長
点個数を低減できる。
【００６６】その上、Ｍｇ組成比Ｘを０．１〜０．３２
の範囲内とし、Ｍｎ濃度を０．１〜０．２ａｔ％の範囲
内とし、かつ、蒸着基板温度を１５０〜２００℃の範囲
内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内とすることによ
り、ＭｇＳの晶出量の低減と、発光層の発光波長の短波
長化との両者を実現できるとともに、発光輝度をより一
層向上させることができ、かつ、ＭｇＳの異常成長点個
数を低減できる。
の範囲内とし、Ｍｎ濃度を０．１〜０．２ａｔ％の範囲
内とし、かつ、蒸着基板温度を１５０〜２００℃の範囲
内あるいは２５０〜２７５℃の範囲内とすることによ
り、ＭｇＳの晶出量の低減と、発光層の発光波長の短波
長化との両者を実現できるとともに、発光輝度をより一
層向上させることができ、かつ、ＭｇＳの異常成長点個
数を低減できる。
【００６７】以上のように、発光層４の成膜条件とその
成膜に用いるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットの組成
とを前記のように最適化することで、高輝度で、かつ、
画素破壊が少なく、安定で信頼性の高い薄膜ＥＬ素子１
０が得られる。
成膜に用いるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットの組成
とを前記のように最適化することで、高輝度で、かつ、
画素破壊が少なく、安定で信頼性の高い薄膜ＥＬ素子１
０が得られる。
【００６８】〔実施の形態２〕本発明の他の実施形態に
ついて図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通
りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて
示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符
号を付記し、その説明を省略する。
ついて図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通
りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて
示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符
号を付記し、その説明を省略する。
【００６９】Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ発光層には、先
述のＭｇＳの晶出による異常成長点の発生の他に、もう
一つ問題点がある。それは、従来のＺｎＳ：ＭｎＳ発光
層を有する薄膜ＥＬ素子に比べて発光開始電圧が高いこ
とである。これは、母材のＺｎ1-X ＭｇX Ｓのバンドギ
ャップが高いことに加えて、異常成長点の発生を抑える
ために蒸着基板温度１５０℃と比較的低温で成膜されて
いるため、発光層の結晶性があまり良くないためであ
る。
述のＭｇＳの晶出による異常成長点の発生の他に、もう
一つ問題点がある。それは、従来のＺｎＳ：ＭｎＳ発光
層を有する薄膜ＥＬ素子に比べて発光開始電圧が高いこ
とである。これは、母材のＺｎ1-X ＭｇX Ｓのバンドギ
ャップが高いことに加えて、異常成長点の発生を抑える
ために蒸着基板温度１５０℃と比較的低温で成膜されて
いるため、発光層の結晶性があまり良くないためであ
る。
【００７０】図７に示すように、本実施の形態の薄膜Ｅ
Ｌ素子２０では、この問題を解決するために、実施の形
態１の薄膜ＥＬ素子１０における単層の発光層に代え
て、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳからなる発光層７ｂの
下部にＺｎＳあるいはＺｎＳ：ＭｎＳからなる下地層７
ａを設けた２層構造の厚さ７００ｎｍの積層発光層７を
備えており、他の構成は薄膜ＥＬ素子１０と同じであ
る。
Ｌ素子２０では、この問題を解決するために、実施の形
態１の薄膜ＥＬ素子１０における単層の発光層に代え
て、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳからなる発光層７ｂの
下部にＺｎＳあるいはＺｎＳ：ＭｎＳからなる下地層７
ａを設けた２層構造の厚さ７００ｎｍの積層発光層７を
備えており、他の構成は薄膜ＥＬ素子１０と同じであ
る。
【００７１】なお、薄膜ＥＬ素子２０では、下地層７ａ
がＺｎＳ：ＭｎＳからなる場合には、下地層７ａも発光
することになる。また、下地層７ａの発光中心として、
ＭｎＳに代えて、Ｍｎ単体、あるいはＭｎＦ2 等のＭｎ
化合物を用いてもよい。
がＺｎＳ：ＭｎＳからなる場合には、下地層７ａも発光
することになる。また、下地層７ａの発光中心として、
ＭｎＳに代えて、Ｍｎ単体、あるいはＭｎＦ2 等のＭｎ
化合物を用いてもよい。
【００７２】次に、薄膜ＥＬ素子２０の製造方法につい
て説明する。まず、実施の形態１の薄膜ＥＬ素子１０の
製造方法と同様にして、ガラス基板１上に背面電極層
２、および第１絶縁層３を順に形成する。
て説明する。まず、実施の形態１の薄膜ＥＬ素子１０の
製造方法と同様にして、ガラス基板１上に背面電極層
２、および第１絶縁層３を順に形成する。
【００７３】次に、ＥＢ蒸着法を用いて、基板（ガラス
基板１、背面電極層２、および第１絶縁層３）を２２５
℃に加熱しながら、ＺｎＳ：ＭｎＳペレットあるいはＺ
ｎＳを基板上、即ち、第１絶縁層３上に蒸着させ、所定
の厚さに下地層７ａを成膜する。
基板１、背面電極層２、および第１絶縁層３）を２２５
℃に加熱しながら、ＺｎＳ：ＭｎＳペレットあるいはＺ
ｎＳを基板上、即ち、第１絶縁層３上に蒸着させ、所定
の厚さに下地層７ａを成膜する。
【００７４】なお、ＺｎＳ：ＭｎＳペレットは、ＺｎＳ
にＭｎＳをＭｎ濃度が０．１５ａｔ％となるように添加
し、硫化水素中、１０００℃で仮焼成を行った後、仮焼
成した混合物をペレット形状に加圧成形し、硫化水素
中、１０５０℃で１時間かけて本焼結させることにより
得られる。
にＭｎＳをＭｎ濃度が０．１５ａｔ％となるように添加
し、硫化水素中、１０００℃で仮焼成を行った後、仮焼
成した混合物をペレット形状に加圧成形し、硫化水素
中、１０５０℃で１時間かけて本焼結させることにより
得られる。
【００７５】さらに、ＥＢ蒸着法を用いて、基板（ガラ
ス基板１、背面電極層２、第１絶縁層３、および下地層
７ａ）を所定の温度に加熱しながら、Ｚｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットを基板上、即ち、下地層７ａ上に蒸
着させ、所定の厚さに発光層７ｂを成膜する。
ス基板１、背面電極層２、第１絶縁層３、および下地層
７ａ）を所定の温度に加熱しながら、Ｚｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットを基板上、即ち、下地層７ａ上に蒸
着させ、所定の厚さに発光層７ｂを成膜する。
【００７６】なお、発光層７ｂの成膜に用いるＺｎ1-X
ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットは、実施の形態１の薄膜ＥＬ
素子１０の発光層４の成膜に用いたＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットと全く同様の方法で調製すればよ
い。また、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットの蒸着時
の基板温度についても、実施の形態１の製造方法と同様
にすればよい。
ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットは、実施の形態１の薄膜ＥＬ
素子１０の発光層４の成膜に用いたＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：ＭｎＳペレットと全く同様の方法で調製すればよ
い。また、Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳペレットの蒸着時
の基板温度についても、実施の形態１の製造方法と同様
にすればよい。
【００７７】最後に、実施の形態１の薄膜ＥＬ素子１０
の製造方法と同様にして、第２絶縁層５を形成した後、
第２絶縁層５とともに積層発光層７を真空中６３０℃で
１時間アニールし、次いで、透明電極層６を順に形成す
る。これにより、薄膜ＥＬ素子２０が得られる。
の製造方法と同様にして、第２絶縁層５を形成した後、
第２絶縁層５とともに積層発光層７を真空中６３０℃で
１時間アニールし、次いで、透明電極層６を順に形成す
る。これにより、薄膜ＥＬ素子２０が得られる。
【００７８】薄膜ＥＬ素子２０では、下地層７ａを設け
たことにより、発光開始電圧が低く抑えられる。これ
は、次の理由による。
たことにより、発光開始電圧が低く抑えられる。これ
は、次の理由による。
【００７９】即ち、下地層７ａは、ＺｎＳまたはＺｎ
Ｓ：ＭｎＳからなり、ＭｇＳが分離晶出するという問題
が根本的に存在しないので、最もＺｎＳ結晶が育ち易い
蒸着基板温度２２５℃の条件で蒸着を行うことができ
る。このため、下地層７ａは、膜厚が薄くても、結晶性
の良い膜とすることができる。
Ｓ：ＭｎＳからなり、ＭｇＳが分離晶出するという問題
が根本的に存在しないので、最もＺｎＳ結晶が育ち易い
蒸着基板温度２２５℃の条件で蒸着を行うことができ
る。このため、下地層７ａは、膜厚が薄くても、結晶性
の良い膜とすることができる。
【００８０】また、その結晶性の良いＺｎＳ結晶の表面
には、単一のβ−ＺｎＳ（１１１）配向面が規則正しく
並ぶ。このため、下地層７ａ上にＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍ
ｎＳペレットを蒸着させると、基板（ガラス基板１、背
面電極層２、および第１絶縁層３）上に直接Ｚｎ1-X Ｍ
ｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを蒸着させるより遙かにＺｎ
1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ結晶が育ち易く、結晶性の良い膜
が得られる。
には、単一のβ−ＺｎＳ（１１１）配向面が規則正しく
並ぶ。このため、下地層７ａ上にＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍ
ｎＳペレットを蒸着させると、基板（ガラス基板１、背
面電極層２、および第１絶縁層３）上に直接Ｚｎ1-X Ｍ
ｇX Ｓ：ＭｎＳペレットを蒸着させるより遙かにＺｎ
1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ結晶が育ち易く、結晶性の良い膜
が得られる。
【００８１】その結果、ＺｎＳ：ＭｎＳからなる下地層
７ａ（以下、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａと記す）の膜厚
とその上部に形成された発光層７ｂの膜厚との合計を７
００ｎｍに固定したまま、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの
膜厚を変えると、図８に示すように、薄膜ＥＬ素子２０
の発光開始電圧は、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚の
増大に伴って減少する。
７ａ（以下、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａと記す）の膜厚
とその上部に形成された発光層７ｂの膜厚との合計を７
００ｎｍに固定したまま、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの
膜厚を変えると、図８に示すように、薄膜ＥＬ素子２０
の発光開始電圧は、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚の
増大に伴って減少する。
【００８２】即ち、図８より、まず、ＺｎＳ：ＭｎＳ下
地層７ａがある薄膜ＥＬ素子２０とＺｎＳ：ＭｎＳ下地
層７ａがない薄膜ＥＬ素子１０との間で発光開始電圧に
大きな差があり、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａを発光層７
ｂの下に挿入することによって、薄膜ＥＬ素子の発光開
始電圧が大きく低下していることが分かる。
地層７ａがある薄膜ＥＬ素子２０とＺｎＳ：ＭｎＳ下地
層７ａがない薄膜ＥＬ素子１０との間で発光開始電圧に
大きな差があり、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａを発光層７
ｂの下に挿入することによって、薄膜ＥＬ素子の発光開
始電圧が大きく低下していることが分かる。
【００８３】例えば、１００ｎｍ厚のＺｎＳ：ＭｎＳ下
地層７ａを設けることによって、薄膜ＥＬ素子２０の発
光開始電圧は、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａのない場合の
２２０Ｖから２５Ｖ低下し、１９５Ｖとなった。また、
２００ｎｍ厚のＺｎＳ：ＭｎＳ層７ａを設けることによ
って、発光開始電圧は、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａのな
い場合の２２０Ｖから３５Ｖ低下し、１８５Ｖとなっ
た。
地層７ａを設けることによって、薄膜ＥＬ素子２０の発
光開始電圧は、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａのない場合の
２２０Ｖから２５Ｖ低下し、１９５Ｖとなった。また、
２００ｎｍ厚のＺｎＳ：ＭｎＳ層７ａを設けることによ
って、発光開始電圧は、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａのな
い場合の２２０Ｖから３５Ｖ低下し、１８５Ｖとなっ
た。
【００８４】また、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚が
２００ｎｍを越えても、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜
厚が増加するにつれて発光開始電圧は低下していく。
２００ｎｍを越えても、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜
厚が増加するにつれて発光開始電圧は低下していく。
【００８５】このように、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの
膜厚が増加するにつれて発光開始電圧は低下していく。
従って、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚は、１００ｎ
ｍ以上であればよいが、できるだけ厚い方が望ましい。
膜厚が増加するにつれて発光開始電圧は低下していく。
従って、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚は、１００ｎ
ｍ以上であればよいが、できるだけ厚い方が望ましい。
【００８６】しかしながら、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａ
の膜厚が２００ｎｍより厚いと、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層
７ａの発光によって積層発光層７全体の発光波長が長波
長化され、発光層７ｂを用いる目的である薄膜ＥＬ素子
２０の発光波長の短波長化効果が薄れる。このため、Ｚ
ｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚は、２００ｎｍ以下であ
る方が良い。従って、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚
は、１００〜２００ｎｍの範囲内であることが望まし
い。
の膜厚が２００ｎｍより厚いと、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層
７ａの発光によって積層発光層７全体の発光波長が長波
長化され、発光層７ｂを用いる目的である薄膜ＥＬ素子
２０の発光波長の短波長化効果が薄れる。このため、Ｚ
ｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚は、２００ｎｍ以下であ
る方が良い。従って、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層７ａの膜厚
は、１００〜２００ｎｍの範囲内であることが望まし
い。
【００８７】なお、実施の形態１および２に記載の薄膜
ＥＬ素子１０・２０は、平面薄型ディスプレイの１つで
ある薄膜ＥＬ表示パネルに応用可能である。即ち、例え
ば、薄膜ＥＬ素子１０または２０に対し、透明電極層６
の表面における背面電極層２の各帯状電極と透明電極層
６の各帯状電極との交点に、赤色および緑色のフィルタ
ーをマトリックス状に設けることにより、赤および緑の
二色表示マルチカラー薄膜ＥＬ表示パネルとすることが
できる。
ＥＬ素子１０・２０は、平面薄型ディスプレイの１つで
ある薄膜ＥＬ表示パネルに応用可能である。即ち、例え
ば、薄膜ＥＬ素子１０または２０に対し、透明電極層６
の表面における背面電極層２の各帯状電極と透明電極層
６の各帯状電極との交点に、赤色および緑色のフィルタ
ーをマトリックス状に設けることにより、赤および緑の
二色表示マルチカラー薄膜ＥＬ表示パネルとすることが
できる。
【００８８】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の薄膜ＥＬ素子の
製造方法は、以上のように、Ｚｎ1-XＭｇX Ｓ：Ｍｎ
（またはＭｎ化合物）ペレットを基板上に蒸着させるこ
とにより発光層を形成する方法において、上記基板を１
５０〜１７５℃の範囲内の温度に加熱しながら、上記Ｘ
が０．１≦Ｘ≦０．３２であり、かつ、Ｍｎ濃度が０．
１〜０．２ａｔ％の範囲内である上記ペレットを蒸着さ
せる方法である。これにより、高輝度のＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）発光層を備える薄膜ＥＬ
素子を得ることができるという効果を奏する。また、発
光層成膜後におけるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ薄膜の部分
的な剥離を防止しながら、ＭｇＳの晶出により生じる異
常成長点の個数を低減することができるという効果を奏
する。また、ＺｎＳ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）より十
分に短い発光波長を有し、かつ、ＭｇＳの晶出が抑制さ
れた高輝度のＺｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ化合
物）発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることができると
いう効果を奏する。
製造方法は、以上のように、Ｚｎ1-XＭｇX Ｓ：Ｍｎ
（またはＭｎ化合物）ペレットを基板上に蒸着させるこ
とにより発光層を形成する方法において、上記基板を１
５０〜１７５℃の範囲内の温度に加熱しながら、上記Ｘ
が０．１≦Ｘ≦０．３２であり、かつ、Ｍｎ濃度が０．
１〜０．２ａｔ％の範囲内である上記ペレットを蒸着さ
せる方法である。これにより、高輝度のＺｎ1-X ＭｇX
Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）発光層を備える薄膜ＥＬ
素子を得ることができるという効果を奏する。また、発
光層成膜後におけるＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：Ｍｎ薄膜の部分
的な剥離を防止しながら、ＭｇＳの晶出により生じる異
常成長点の個数を低減することができるという効果を奏
する。また、ＺｎＳ：Ｍｎ（またはＭｎ化合物）より十
分に短い発光波長を有し、かつ、ＭｇＳの晶出が抑制さ
れた高輝度のＺｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ：Ｍｎ（またはＭｎ化合
物）発光層を備える薄膜ＥＬ素子を得ることができると
いう効果を奏する。
【００８９】本発明の請求項２記載の薄膜ＥＬ素子は、
以上のように、基板上に、背面電極層、第１絶縁層、下
地層、発光層、第２絶縁層、および透明電極層をこの順
で形成してなる薄膜エレクトロルミネッセンス素子にお
いて、上記発光層が、Ｚｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ（０．１≦Ｘ≦
０．３２）からなり、上記下地層が、ＺｎＳあるいはＺ
ｎＳ：ＭｎＳからなり、上記下地層の厚みが、１００〜
２００ｎｍの範囲内である方法である。これにより、上
記薄膜ＥＬ素子の発光開始電圧を低減できるという効果
を奏する。また、薄膜ＥＬ素子の発光波長の長波長化を
抑制しながら、発光開始電圧をより一層低減できるとい
う効果を奏する。また、ＺｎＳ：ＭｎＳより十分に短い
発光波長を有し、かつ、ＭｇＳの晶出が抑制された高輝
度のＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ発光層を備える薄膜ＥＬ
素子を得ることができるという効果を奏する。
以上のように、基板上に、背面電極層、第１絶縁層、下
地層、発光層、第２絶縁層、および透明電極層をこの順
で形成してなる薄膜エレクトロルミネッセンス素子にお
いて、上記発光層が、Ｚｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ（０．１≦Ｘ≦
０．３２）からなり、上記下地層が、ＺｎＳあるいはＺ
ｎＳ：ＭｎＳからなり、上記下地層の厚みが、１００〜
２００ｎｍの範囲内である方法である。これにより、上
記薄膜ＥＬ素子の発光開始電圧を低減できるという効果
を奏する。また、薄膜ＥＬ素子の発光波長の長波長化を
抑制しながら、発光開始電圧をより一層低減できるとい
う効果を奏する。また、ＺｎＳ：ＭｎＳより十分に短い
発光波長を有し、かつ、ＭｇＳの晶出が抑制された高輝
度のＺｎ1-X ＭｇX Ｓ：ＭｎＳ発光層を備える薄膜ＥＬ
素子を得ることができるという効果を奏する。
【図１】本発明にかかる薄膜ＥＬ素子の実施の一形態を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】ソースペレットのＭｇ組成比Ｘの変化に伴う上
記薄膜ＥＬ素子のピーク波長の変化を示すグラフであ
る。
記薄膜ＥＬ素子のピーク波長の変化を示すグラフであ
る。
【図３】ソースペレットのＭｇ組成比Ｘの変化に伴う上
記薄膜ＥＬ素子の発光輝度の変化を示すグラフである。
記薄膜ＥＬ素子の発光輝度の変化を示すグラフである。
【図４】ソースペレット中のＭｎ濃度の変化に伴う上記
薄膜ＥＬ素子の発光輝度の変化を示すグラフである。
薄膜ＥＬ素子の発光輝度の変化を示すグラフである。
【図５】ソースペレットの蒸着時の基板温度の変化に伴
う上記薄膜ＥＬ素子における発光層の結晶状態の変化を
示すグラフであり、（ａ）は、異常成長点個数の変化を
示すグラフ、（ｂ）はＸ線回折強度の変化を示すグラフ
である。
う上記薄膜ＥＬ素子における発光層の結晶状態の変化を
示すグラフであり、（ａ）は、異常成長点個数の変化を
示すグラフ、（ｂ）はＸ線回折強度の変化を示すグラフ
である。
【図６】ソースペレットの蒸着時の基板温度の変化に伴
う上記薄膜ＥＬ素子中の各構成元素量の変化を示すグラ
フである。
う上記薄膜ＥＬ素子中の各構成元素量の変化を示すグラ
フである。
【図７】本発明にかかる薄膜ＥＬ素子の他の実施形態を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図８】上記他の実施の形態にかかる薄膜ＥＬ素子にお
ける、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層の膜厚の変化に伴う発光開
始電圧の変化を示すグラフである。
ける、ＺｎＳ：ＭｎＳ下地層の膜厚の変化に伴う発光開
始電圧の変化を示すグラフである。
１ ガラス基板
２ 背面電極層
３ 第一絶縁層
４ 発光層
５ 第二絶縁層
６ 透明電極層
７ 積層発光層
７ａ 下地層
７ｂ 発光層
１０ 薄膜ＥＬ素子
２０ 薄膜ＥＬ素子
フロントページの続き
(72)発明者 梶野 仁
埼玉県上尾市原市1333−２ 三井金属鉱
業株式会社 総合研究所内
(72)発明者 八島 勇
埼玉県上尾市原市1333−２ 三井金属鉱
業株式会社 総合研究所内
(56)参考文献 特開 平10−223370（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−134783（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−31571（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−108293（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−249489（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−208298（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−88086（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−152193（ＪＰ，Ａ)
欧州特許出願公開249942（ＥＰ，Ａ
１)
Ａ．Ｍｉｋａｍｉ，Ｉ Ｙａｓｈｉｍ
ａ，Ｆ Ｋａｊｉｋａｗａ，Ｎｅｗ Ｄ
ｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ＺｎＳ
Ｔｙｐｅ ＥＬ Ｄｉｓｐｌａｙｓ，Ｔ
ｈｅ ８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（Ｅ
Ｌ’96）（1996年８月13日〜８月15日開
催）にて頒，ｐ．369−ｐ．374
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 33/00 - 33/28
Claims (2)
- 【請求項１】Ｚｎ1-X ＭｇX Ｓ（０＜Ｘ＜１）からなる
母材に対し発光中心としてＭｎまたはＭｎ化合物を添加
してなるペレットを基板上に蒸着させることにより発光
層を形成する薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造
方法において、上記基板を１５０〜１７５℃の範囲内の温度に加熱しな
がら、 上記Ｘが０．１≦Ｘ≦０．３２であり、かつ、 Ｍｎ濃度
が０．１〜０．２ａｔ％の範囲内である上記ペレットを
蒸着させ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】基板上に、背面電極層、第１絶縁層、下地
層、発光層、第２絶縁層、および透明電極層をこの順で
形成してなる薄膜エレクトロルミネッセンス素子におい
て、 上記発光層が、Ｚｎ 1-X Ｍｇ X Ｓ（０．１≦Ｘ≦０．３
２）からなり、 上記下地層が、ＺｎＳあるいはＺｎＳ：ＭｎＳからな
り、 上記下地層の厚みが、１００〜２００ｎｍの範囲内であ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24435997A JP3445107B2 (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24435997A JP3445107B2 (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187058A JPH1187058A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3445107B2 true JP3445107B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=17117530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24435997A Expired - Lifetime JP3445107B2 (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3445107B2 (ja) |
-
1997
- 1997-09-09 JP JP24435997A patent/JP3445107B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａ．Ｍｉｋａｍｉ，Ｉ Ｙａｓｈｉｍａ，Ｆ Ｋａｊｉｋａｗａ，Ｎｅｗ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ＺｎＳ Ｔｙｐｅ ＥＬ Ｄｉｓｐｌａｙｓ，Ｔｈｅ ８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’９６）（１９９６年８月１３日〜８月１５日開催）にて頒，ｐ．３６９−ｐ．３７４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1187058A (ja) | 1999-03-30 |
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Legal Events
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