JP3511731B2 - エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子の製造方法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、あるいは各種
情報端末機器のディスプレイなどに使用されるエレクト
ロルミネッセンス（以下、ＥＬという）素子の製造方法
に関する。
型のセグメント表示やマトリックス表示、あるいは各種
情報端末機器のディスプレイなどに使用されるエレクト
ロルミネッセンス（以下、ＥＬという）素子の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＥＬ素子は、絶縁性基板であるガ
ラス基板上に、光学的に透明なＩＴＯ膜からなる第１電
極、Ｔａ2 Ｏ5 （五酸化タンタル）等からなる第１絶縁
層、発光層、第２絶縁層およびＩＴＯ膜からなる第２電
極を順次積層して形成されている。
ラス基板上に、光学的に透明なＩＴＯ膜からなる第１電
極、Ｔａ2 Ｏ5 （五酸化タンタル）等からなる第１絶縁
層、発光層、第２絶縁層およびＩＴＯ膜からなる第２電
極を順次積層して形成されている。
【０００３】発光層としては、例えばＺｎＳ（硫化亜
鉛）を母体材料とし、発光中心としてＭｎ（マンガン）
やＴｂ（テルビウム）を添加したものや、ＳｒＳ（硫化
ストロンチウム）を母体材料とし、発光中心としてＣｅ
（セリウム）を添加したものが使用される。ＥＬ素子の
発光色は、ＺｎＳ中の添加物の種類によって決まり、例
えば発光中心としてＭｎを添加した場合には黄橙色、Ｔ
ｂを添加した場合には緑色の発光が得られる。また、Ｓ
ｒＳに発光中心としてＣｅを添加した場合には、青緑色
の発光色が得られる。
鉛）を母体材料とし、発光中心としてＭｎ（マンガン）
やＴｂ（テルビウム）を添加したものや、ＳｒＳ（硫化
ストロンチウム）を母体材料とし、発光中心としてＣｅ
（セリウム）を添加したものが使用される。ＥＬ素子の
発光色は、ＺｎＳ中の添加物の種類によって決まり、例
えば発光中心としてＭｎを添加した場合には黄橙色、Ｔ
ｂを添加した場合には緑色の発光が得られる。また、Ｓ
ｒＳに発光中心としてＣｅを添加した場合には、青緑色
の発光色が得られる。
【０００４】フルカラーＥＬ表示器を実現するために
は、赤色、緑色および青色の発光を呈するＥＬ発光層を
形成する必要がある。この中でも青色発光を呈するＥＬ
素子の発光層材料としては、一般にＳｒＳに発光中心と
してＣｅを添加したものが用いられている。しかし、こ
の発光層材料は本来青緑色の発光を呈するので、青色発
光のみを得るためには、発光スペクトルの緑色成分をカ
ットするフィルタを用いる必要がある。
は、赤色、緑色および青色の発光を呈するＥＬ発光層を
形成する必要がある。この中でも青色発光を呈するＥＬ
素子の発光層材料としては、一般にＳｒＳに発光中心と
してＣｅを添加したものが用いられている。しかし、こ
の発光層材料は本来青緑色の発光を呈するので、青色発
光のみを得るためには、発光スペクトルの緑色成分をカ
ットするフィルタを用いる必要がある。
【０００５】これに対し、例えば１９９３年ディスプレ
イ情報学会国際会議技術論文ダイジェストｐ７６１〜７
６４、および特開平５−６５４７８号公報にて開示され
ているように、アルカリ土類金属チオガレート（ＭＧａ
2 Ｓ4 、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を発光層の母材とし、
発光中心元素としてＣｅを添加したＥＬ素子では、フィ
ルタを用いることなく青色発光が得られる。
イ情報学会国際会議技術論文ダイジェストｐ７６１〜７
６４、および特開平５−６５４７８号公報にて開示され
ているように、アルカリ土類金属チオガレート（ＭＧａ
2 Ｓ4 、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を発光層の母材とし、
発光中心元素としてＣｅを添加したＥＬ素子では、フィ
ルタを用いることなく青色発光が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記文献においては、
スパッタ法にてＭＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層を成膜してい
る。このスパッタに用いられるスパッタターゲットは、
粉末では非常に再現性・生産性が悪いので、通常焼結体
である。一方、特開平５−６５４７８号公報には、過剰
量のＧａ2 Ｓ3 （硫化ガリウム（III ））を添加して製
造されたターゲットを用いると輝度が向上することが開
示されている。
スパッタ法にてＭＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層を成膜してい
る。このスパッタに用いられるスパッタターゲットは、
粉末では非常に再現性・生産性が悪いので、通常焼結体
である。一方、特開平５−６５４７８号公報には、過剰
量のＧａ2 Ｓ3 （硫化ガリウム（III ））を添加して製
造されたターゲットを用いると輝度が向上することが開
示されている。
【０００７】ところが、本発明者らが同様の手法を試み
たところ、過剰量のＧａ2 Ｓ3 を添加して製造された焼
結体をターゲットに用いた際、膜中組成の安定した発光
層を得ることができなかった。特に顕著であったのは、
同一組成を持つ粉末から焼結体ターゲットを製造したに
もかかわらず、ターゲットが異なると発光層中のＣｅ濃
度に大きなばらつきが見られたことである。
たところ、過剰量のＧａ2 Ｓ3 を添加して製造された焼
結体をターゲットに用いた際、膜中組成の安定した発光
層を得ることができなかった。特に顕著であったのは、
同一組成を持つ粉末から焼結体ターゲットを製造したに
もかかわらず、ターゲットが異なると発光層中のＣｅ濃
度に大きなばらつきが見られたことである。
【０００８】本発明は上記問題に鑑みたもので、上記Ｍ
Ｇａ2 Ｓ4 のようなII−IIIb−VIb族化合物からなる原
料物質に、発光中心元素および前記原料物質を構成する
IIIb族元素の単体あるいは化合物を添加した場合の発光
中心元素のばらつきを少なくし、その濃度を高く安定化
させることを目的とする。
Ｇａ2 Ｓ4 のようなII−IIIb−VIb族化合物からなる原
料物質に、発光中心元素および前記原料物質を構成する
IIIb族元素の単体あるいは化合物を添加した場合の発光
中心元素のばらつきを少なくし、その濃度を高く安定化
させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用および効果】本発明
者らは、鋭意研究した結果、過剰量のＧａ2 Ｓ3 を添加
した場合に焼結体の密度がばらつきやすく、しかもしば
しば非常に低くなることを見いだした。そして密度が低
いと発光層に取り込まれるＣｅの濃度が低くなるという
相関も見いだした。
者らは、鋭意研究した結果、過剰量のＧａ2 Ｓ3 を添加
した場合に焼結体の密度がばらつきやすく、しかもしば
しば非常に低くなることを見いだした。そして密度が低
いと発光層に取り込まれるＣｅの濃度が低くなるという
相関も見いだした。
【００１０】本発明は、このような検討を基になされた
もので、II−IIIb−VIb 族化合物からなる原料物質に、
発光中心元素および前記原料物質を構成するIIIb族元素
の単体あるいは化合物を添加し、密度を前記原料物質の
単結晶密度の７５％以上とした焼結体を製造し、これを
スパッタターゲットとしてスパッタ法により発光層を形
成したことを特徴としている。
もので、II−IIIb−VIb 族化合物からなる原料物質に、
発光中心元素および前記原料物質を構成するIIIb族元素
の単体あるいは化合物を添加し、密度を前記原料物質の
単結晶密度の７５％以上とした焼結体を製造し、これを
スパッタターゲットとしてスパッタ法により発光層を形
成したことを特徴としている。
【００１１】このように焼結体の単結晶に対する相対密
度を７５％以上にすることで、発光層中の発光中心元素
濃度のばらつきを抑制し、かつその濃度を高く安定させ
ることができる。上記II族元素としては、Ｃａ、Ｓｒ、
Ｂａ、Ｚｎより選ばれた１種以上の元素とすることがで
きる。また、IIIb族元素としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎよ
り選ばれた１種以上の元素とすることができる。VIb 族
元素としては、Ｓ、Ｓｅより選ばれた１種以上の元素と
することができる。なお、IIIb族元素としてＧａ、VIb
族元素としてＳを用いた場合、アルカリ土類金属チオガ
レート（ＭＧａ2 Ｓ4 、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を発光
層の母材とすることができる。
度を７５％以上にすることで、発光層中の発光中心元素
濃度のばらつきを抑制し、かつその濃度を高く安定させ
ることができる。上記II族元素としては、Ｃａ、Ｓｒ、
Ｂａ、Ｚｎより選ばれた１種以上の元素とすることがで
きる。また、IIIb族元素としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎよ
り選ばれた１種以上の元素とすることができる。VIb 族
元素としては、Ｓ、Ｓｅより選ばれた１種以上の元素と
することができる。なお、IIIb族元素としてＧａ、VIb
族元素としてＳを用いた場合、アルカリ土類金属チオガ
レート（ＭＧａ2 Ｓ4 、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を発光
層の母材とすることができる。
【００１２】また、発光中心元素としては、遷移金属元
素あるいは希土類元素を用いることができる。その場
合、遷移金属元素としてはＭｎを、希土類元素としては
ＣｅまたはＥｕを用いることができる。また、添加する
IIIb族元素化合物としては、酸化物、硫化物、セレン化
物、もしくはその混合物とすることができる。その場
合、硫化物としてはＧａ2 Ｓ3 、ＧａＳ（硫化ガリウム
（II））を、酸化物としてはＧａ2 Ｏ3 （酸化ガリウム
（III ））を用いることができる。
素あるいは希土類元素を用いることができる。その場
合、遷移金属元素としてはＭｎを、希土類元素としては
ＣｅまたはＥｕを用いることができる。また、添加する
IIIb族元素化合物としては、酸化物、硫化物、セレン化
物、もしくはその混合物とすることができる。その場
合、硫化物としてはＧａ2 Ｓ3 、ＧａＳ（硫化ガリウム
（II））を、酸化物としてはＧａ2 Ｏ3 （酸化ガリウム
（III ））を用いることができる。
【００１３】さらに、添加するIIIb族元素化合物とし
て、Ａｌ2 Ｓ3 （硫化アルミニウム）、Ａｌ2 Ｏ3 （酸
化アルミニウム（III ））、もしくはそれらの混合物と
してもよい。また、本発明は、II−IIIb2 −VIb4化合物
にＧａ2 Ｓ3 又はＧａ2 Ｏ3 を添加し、その添加量を２
ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下としたことを特徴として
いる。
て、Ａｌ2 Ｓ3 （硫化アルミニウム）、Ａｌ2 Ｏ3 （酸
化アルミニウム（III ））、もしくはそれらの混合物と
してもよい。また、本発明は、II−IIIb2 −VIb4化合物
にＧａ2 Ｓ3 又はＧａ2 Ｏ3 を添加し、その添加量を２
ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下としたことを特徴として
いる。
【００１４】II−IIIb2 −VIb4化合物へのＧａ2 Ｓ3 又
はＧａ2 Ｏ3 の添加量を２ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以
下とすることにより、形成された発光層中のIIIb族元素
とII族元素の化学量論比を２に近くしてII−IIIb2 −VI
b4を首尾良く成長させることができ、これによりＥＬ素
子を発光させることができる。また、本発明は、添加す
るIIIb族元素の化合物は酸化物であって、還元性ガスを
含有するスパッタガスを用いて発光層を形成したことを
特徴としている。
はＧａ2 Ｏ3 の添加量を２ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以
下とすることにより、形成された発光層中のIIIb族元素
とII族元素の化学量論比を２に近くしてII−IIIb2 −VI
b4を首尾良く成長させることができ、これによりＥＬ素
子を発光させることができる。また、本発明は、添加す
るIIIb族元素の化合物は酸化物であって、還元性ガスを
含有するスパッタガスを用いて発光層を形成したことを
特徴としている。
【００１５】このように酸化物の形で添加することによ
り、相対密度の高い焼結体を製造しやすくすることがで
きる。これは、硫化物が容易に加水分解するのに対し、
酸化物は水分に対し非常に安定しているからである。さ
らに、酸化物を用いた場合には焼結体中に必然的に酸素
が混入するが、スパッタガス中に還元性ガスを含めるこ
とで発光層への酸素の混入を防ぎ、発光輝度の低下を防
ぐことができる。
り、相対密度の高い焼結体を製造しやすくすることがで
きる。これは、硫化物が容易に加水分解するのに対し、
酸化物は水分に対し非常に安定しているからである。さ
らに、酸化物を用いた場合には焼結体中に必然的に酸素
が混入するが、スパッタガス中に還元性ガスを含めるこ
とで発光層への酸素の混入を防ぎ、発光輝度の低下を防
ぐことができる。
【００１６】さらに、本発明は、添加するIIIb族元素の
化合物としてＧａ2 Ｏ3 を、還元性ガスとしてＨ2 Ｓを
用い、スパッタガス中のＨ2 Ｓの濃度を５ｍｏｌ％以上
としたことを特徴としている。スパッタガス中のＨ2 Ｓ
の濃度を５ｍｏｌ％以上とすることにより、酸素の混入
を実質的に防止し、ＥＬ素子を発光させることができ
る。
化合物としてＧａ2 Ｏ3 を、還元性ガスとしてＨ2 Ｓを
用い、スパッタガス中のＨ2 Ｓの濃度を５ｍｏｌ％以上
としたことを特徴としている。スパッタガス中のＨ2 Ｓ
の濃度を５ｍｏｌ％以上とすることにより、酸素の混入
を実質的に防止し、ＥＬ素子を発光させることができ
る。
【００１７】また、上記のように過剰量のＧａ2 Ｓ3 等
を添加した焼結体は、添加しない焼結体に較べて成形し
にくく、しかも脆くなりがちであるという欠点を有す
る。このような焼結体の脆さから時折端部に欠け等が生
じ、これが異常放電の原因となって製造工程のばらつき
を引き起こすという問題がある。そこで、本発明は、上
記焼結体の端部に面取りあるいは丸みを施したことを特
徴としている。
を添加した焼結体は、添加しない焼結体に較べて成形し
にくく、しかも脆くなりがちであるという欠点を有す
る。このような焼結体の脆さから時折端部に欠け等が生
じ、これが異常放電の原因となって製造工程のばらつき
を引き起こすという問題がある。そこで、本発明は、上
記焼結体の端部に面取りあるいは丸みを施したことを特
徴としている。
【００１８】このような面取りあるいは丸みを施すこと
によって、焼結体の端部の欠け等を防ぎ、異常放電の発
生を防ぐことができる。上記面取りとしてはＣ０．０１
ｍｍ以上Ｃ２ｍｍ以下であることが望ましく、また丸み
の場合はＲ０．０１ｍｍ以上Ｒ２ｍｍ以下であることが
望ましい。
によって、焼結体の端部の欠け等を防ぎ、異常放電の発
生を防ぐことができる。上記面取りとしてはＣ０．０１
ｍｍ以上Ｃ２ｍｍ以下であることが望ましく、また丸み
の場合はＲ０．０１ｍｍ以上Ｒ２ｍｍ以下であることが
望ましい。
【００１９】
（第１実施例）図１は本発明に係るＥＬ素子１０の断面
を示した模式図である。なお、図１のＥＬ素子１０で
は、矢印方向に光を取り出している。薄膜ＥＬ素子１０
は、絶縁性基板であるガラス基板１上に、光学的に透明
なＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる第１透明電極（第１電
極）２、光学的に透明なＳｒＴｉＯ3 （チタン酸ストロ
ンチウム）からなる第１絶縁層３、発光中心としてＣｅ
を添加したＣａＧａ2 Ｓ4 の多結晶からなる発光層４、
光学的に透明なＳｒＴｉＯ3 からなる第２絶縁層５、光
学的に透明なＺｎＯからなる第２透明電極（第２電極）
６が形成されている。
を示した模式図である。なお、図１のＥＬ素子１０で
は、矢印方向に光を取り出している。薄膜ＥＬ素子１０
は、絶縁性基板であるガラス基板１上に、光学的に透明
なＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる第１透明電極（第１電
極）２、光学的に透明なＳｒＴｉＯ3 （チタン酸ストロ
ンチウム）からなる第１絶縁層３、発光中心としてＣｅ
を添加したＣａＧａ2 Ｓ4 の多結晶からなる発光層４、
光学的に透明なＳｒＴｉＯ3 からなる第２絶縁層５、光
学的に透明なＺｎＯからなる第２透明電極（第２電極）
６が形成されている。
【００２０】各層の膜厚は、第１、第２透明電極２、６
がそれぞれ３００ｎｍ、第１、第２絶縁層３、５がそれ
ぞれ５００ｎｍ、発光層４が６００ｎｍである。なお、
これら各層の膜厚は、ガラス基板１の中央の部分を基準
として述べてある。次に、上述の薄膜ＥＬ素子１０の製
造方法を以下に述べる。まず、ガラス基板１上に第１透
明電極２を成膜した。蒸着材料としては、ＺｎＯ粉末に
Ｇａ2 Ｏ3 を加えて混合しペレット状に成形したものを
用い、成膜装置としてはイオンプレーティング装置を用
いた。具体的には、上記ガラス基板１の温度を一定に保
持したままイオンプレーティング装置内を真空に排気し
た。その後Ａｒ（アルゴン）ガスを導入して圧力を一定
に保ち、成膜速度が６〜１８ｎｍ／ｍｉｎの範囲となる
ようビーム電力および高周波電力を調整した。
がそれぞれ３００ｎｍ、第１、第２絶縁層３、５がそれ
ぞれ５００ｎｍ、発光層４が６００ｎｍである。なお、
これら各層の膜厚は、ガラス基板１の中央の部分を基準
として述べてある。次に、上述の薄膜ＥＬ素子１０の製
造方法を以下に述べる。まず、ガラス基板１上に第１透
明電極２を成膜した。蒸着材料としては、ＺｎＯ粉末に
Ｇａ2 Ｏ3 を加えて混合しペレット状に成形したものを
用い、成膜装置としてはイオンプレーティング装置を用
いた。具体的には、上記ガラス基板１の温度を一定に保
持したままイオンプレーティング装置内を真空に排気し
た。その後Ａｒ（アルゴン）ガスを導入して圧力を一定
に保ち、成膜速度が６〜１８ｎｍ／ｍｉｎの範囲となる
ようビーム電力および高周波電力を調整した。
【００２１】次に、上記第１透明電極２上に、ＳｒＴｉ
Ｏ3 からなる第１絶縁層３をスパッタ法により形成し
た。具体的には、上記ガラス基板１の温度を一定に保持
し、スパッタ装置内にＡｒとＯ2 （酸素）の混合ガスを
導入し、１ｋＷの高周波電力で成膜を行った。次に、上
記第１絶縁層３上に、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層４を
スパッタ法を用いて形成した。具体的には、上記ガラス
基板１を３００℃の一定温度に保持し、成膜室内にＡｒ
に２０ｍｏｌ％の割合でＨ2 Ｓ（硫化水素）を混合した
ガスを導入し、３００Ｗの高周波電力で成膜を行った。
Ｏ3 からなる第１絶縁層３をスパッタ法により形成し
た。具体的には、上記ガラス基板１の温度を一定に保持
し、スパッタ装置内にＡｒとＯ2 （酸素）の混合ガスを
導入し、１ｋＷの高周波電力で成膜を行った。次に、上
記第１絶縁層３上に、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層４を
スパッタ法を用いて形成した。具体的には、上記ガラス
基板１を３００℃の一定温度に保持し、成膜室内にＡｒ
に２０ｍｏｌ％の割合でＨ2 Ｓ（硫化水素）を混合した
ガスを導入し、３００Ｗの高周波電力で成膜を行った。
【００２２】このとき、スパッタターゲットには、Ｃａ
Ｇａ2 Ｓ4 原料に、ＣｅＦ3 を４ｍｏｌ％、Ｇａ2 Ｓ3
を６ｍｏｌ％添加した焼結体を用いた。この焼結ターゲ
ットの相対密度は８０％であった。ここで、相対密度
は、ＣａＧａ2 Ｓ4 単結晶の密度に対する密度として計
算されたものである。なお、ＣａＧａ2 Ｓ4 単結晶の密
度は T.E.Peters and J.A.Baglio, Journal of Electro
chemical Society, Vol.119, No. 2, pp. 230-236に開
示されている３．３８ｇ／ｃｍ3 という値を用いた。
Ｇａ2 Ｓ4 原料に、ＣｅＦ3 を４ｍｏｌ％、Ｇａ2 Ｓ3
を６ｍｏｌ％添加した焼結体を用いた。この焼結ターゲ
ットの相対密度は８０％であった。ここで、相対密度
は、ＣａＧａ2 Ｓ4 単結晶の密度に対する密度として計
算されたものである。なお、ＣａＧａ2 Ｓ4 単結晶の密
度は T.E.Peters and J.A.Baglio, Journal of Electro
chemical Society, Vol.119, No. 2, pp. 230-236に開
示されている３．３８ｇ／ｃｍ3 という値を用いた。
【００２３】また、この焼結ターゲットには、図２の断
面図に示すように、端部にＣ１ｍｍの面取りを施した。
こうすることで端部での欠けを効果的に防止することが
できる。この場合、面取りの大きさはＣ０．０１ｍｍ以
上Ｃ２ｍｍ以下のものが望ましい。なお、図中のＡは焼
結ターゲットを示し、Ｂはバッキングプレートを示して
いる。
面図に示すように、端部にＣ１ｍｍの面取りを施した。
こうすることで端部での欠けを効果的に防止することが
できる。この場合、面取りの大きさはＣ０．０１ｍｍ以
上Ｃ２ｍｍ以下のものが望ましい。なお、図中のＡは焼
結ターゲットを示し、Ｂはバッキングプレートを示して
いる。
【００２４】また、そのような面取りをする代わりに丸
みを施しても同様の効果を得ることができる。この場
合、丸みの大きさはＲ０．０１ｍｍ以上Ｒ２ｍｍ以下の
ものが望ましい。次に、発光層４を、２０ｍｏｌ％の割
合でＨ2 Ｓを含むＡｒ雰囲気中で、６５０℃、５分間熱
処理した。この結果、上記スパッタ成膜直後には、非晶
質で発光を示さなかったＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層４
が、結晶化し発光を示すようになった。
みを施しても同様の効果を得ることができる。この場
合、丸みの大きさはＲ０．０１ｍｍ以上Ｒ２ｍｍ以下の
ものが望ましい。次に、発光層４を、２０ｍｏｌ％の割
合でＨ2 Ｓを含むＡｒ雰囲気中で、６５０℃、５分間熱
処理した。この結果、上記スパッタ成膜直後には、非晶
質で発光を示さなかったＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層４
が、結晶化し発光を示すようになった。
【００２５】次に、上記発光層４上に、ＳｒＴｉＯ3 か
らなる第２絶縁層５を上述の第１絶縁層３と同様の方法
で形成した。そしてＺｎＯ膜からなる第２透明電極６
を、上述の第１透明電極２と同様の方法により、第２絶
縁層５上に形成した。上記方法で作製した発光層４中の
Ｃｅ濃度をＥＰＭＡ（電子プローブＸ線マイクロアナラ
イザ）にて測定したところ、０．３９±０．０２ａｔｍ
％であった。
らなる第２絶縁層５を上述の第１絶縁層３と同様の方法
で形成した。そしてＺｎＯ膜からなる第２透明電極６
を、上述の第１透明電極２と同様の方法により、第２絶
縁層５上に形成した。上記方法で作製した発光層４中の
Ｃｅ濃度をＥＰＭＡ（電子プローブＸ線マイクロアナラ
イザ）にて測定したところ、０．３９±０．０２ａｔｍ
％であった。
【００２６】次に、種々の焼結ターゲットを製造し、そ
の相対密度と発光層中Ｃｅ濃度との関係について検討を
行った。この場合、例えばホットプレス法を用いて相対
密度を変更した。この検討結果を図３に示す。この図３
からわかるように、焼結ターゲットの相対密度が７５％
以上であれば、発光層中のＣｅ濃度にはほとんど差異が
ないが、相対密度が７５％より小さくなると急激にＣｅ
濃度が減少する。従って、再現性良くＣｅを発光層中に
取り込むためには焼結ターゲットの相対密度を７５％以
上にすることが効果的である。また、焼結ターゲットの
相対密度を７５％以上にした場合、割れやすさを低減す
ることができた。
の相対密度と発光層中Ｃｅ濃度との関係について検討を
行った。この場合、例えばホットプレス法を用いて相対
密度を変更した。この検討結果を図３に示す。この図３
からわかるように、焼結ターゲットの相対密度が７５％
以上であれば、発光層中のＣｅ濃度にはほとんど差異が
ないが、相対密度が７５％より小さくなると急激にＣｅ
濃度が減少する。従って、再現性良くＣｅを発光層中に
取り込むためには焼結ターゲットの相対密度を７５％以
上にすることが効果的である。また、焼結ターゲットの
相対密度を７５％以上にした場合、割れやすさを低減す
ることができた。
【００２７】図４に、Ｇａ2 Ｓ3 添加量に対する発光層
４中のＧａ／Ｃａ比を示す。ＣａＧａ2 Ｓ4 が首尾良く
成長するためにはＧａ／Ｃａ比が化学量論比の２に近く
なくてはならない。実験によれば、Ｇａ／Ｃａ比が１．
８から２．４の範囲にあるときに青色発光が確認され
た。これは、Ｇａ／Ｃａ比が１．８より小さいとＣａＳ
が優先的に成長し、逆に２．４より大きいとＧａ2 Ｓ3
が優先的に成長してしまうからである。従って、図４か
らＧａ2 Ｓ3 添加量は２ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下
である必要がある。なお、Ｇａ2 Ｓ3 の代わりに、第２
実施例で示すＧａ 2 Ｏ3 を添加した場合も上記と同様で
ある。
４中のＧａ／Ｃａ比を示す。ＣａＧａ2 Ｓ4 が首尾良く
成長するためにはＧａ／Ｃａ比が化学量論比の２に近く
なくてはならない。実験によれば、Ｇａ／Ｃａ比が１．
８から２．４の範囲にあるときに青色発光が確認され
た。これは、Ｇａ／Ｃａ比が１．８より小さいとＣａＳ
が優先的に成長し、逆に２．４より大きいとＧａ2 Ｓ3
が優先的に成長してしまうからである。従って、図４か
らＧａ2 Ｓ3 添加量は２ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下
である必要がある。なお、Ｇａ2 Ｓ3 の代わりに、第２
実施例で示すＧａ 2 Ｏ3 を添加した場合も上記と同様で
ある。
【００２８】また、本実施例において、ＣａＧａ2 Ｓ4
の代わりにＳｒＧａ2 Ｓ4 を用いた場合も同様の効果を
得ることができた。すなわち、焼結ターゲットの相対密
度が７５％以上の場合にはＣｅ濃度の値が高く安定し、
７５％より低い場合には発光層中のＣｅ濃度が激減し
た。なお、ＳｒＧａ2 Ｓ4 単結晶の相対密度としては、
上記文献に示された値３．６１を用いて行った。 （第２実施例）上記第１実施例では焼結ターゲットを製
造する際にＧａ2 Ｓ3 を添加したが、この第２実施例は
その代わりにＧａ2 Ｏ3 を添加したものである。
の代わりにＳｒＧａ2 Ｓ4 を用いた場合も同様の効果を
得ることができた。すなわち、焼結ターゲットの相対密
度が７５％以上の場合にはＣｅ濃度の値が高く安定し、
７５％より低い場合には発光層中のＣｅ濃度が激減し
た。なお、ＳｒＧａ2 Ｓ4 単結晶の相対密度としては、
上記文献に示された値３．６１を用いて行った。 （第２実施例）上記第１実施例では焼結ターゲットを製
造する際にＧａ2 Ｓ3 を添加したが、この第２実施例は
その代わりにＧａ2 Ｏ3 を添加したものである。
【００２９】このＧａ2 Ｏ3 を添加した場合、焼結ター
ゲットの相対密度が７０％以下になることが殆ど無くな
った。これは、第１実施例で用いたＧａ2 Ｓ3 は、加水
分解しやすいという性質があり、この性質により焼結タ
ーゲットを製造する際の再現性が悪くなったものと考え
られる。これに対し、Ｇａ2 Ｏ3 は水分に対し非常に安
定しているため、これを添加することで、高い密度の焼
結ターゲットの製造を容易にすることができる。
ゲットの相対密度が７０％以下になることが殆ど無くな
った。これは、第１実施例で用いたＧａ2 Ｓ3 は、加水
分解しやすいという性質があり、この性質により焼結タ
ーゲットを製造する際の再現性が悪くなったものと考え
られる。これに対し、Ｇａ2 Ｏ3 は水分に対し非常に安
定しているため、これを添加することで、高い密度の焼
結ターゲットの製造を容易にすることができる。
【００３０】但し、Ｇａ2 Ｏ3 を添加した焼結ターゲッ
トを用いた場合には、Ｇａ2 Ｏ3 を通して酸素が発光層
４に取り込まれるという問題がある。発光層４に酸素が
混入すると、熱処理による発光層４の結晶化を阻害し、
ＥＬ素子の輝度を低下させる。そこで、このような問題
を解決するため、この第２実施例においては、発光層４
を形成する際に、Ｈ2 Ｓの還元性ガスをスパッタガス中
に含めるようにしている。
トを用いた場合には、Ｇａ2 Ｏ3 を通して酸素が発光層
４に取り込まれるという問題がある。発光層４に酸素が
混入すると、熱処理による発光層４の結晶化を阻害し、
ＥＬ素子の輝度を低下させる。そこで、このような問題
を解決するため、この第２実施例においては、発光層４
を形成する際に、Ｈ2 Ｓの還元性ガスをスパッタガス中
に含めるようにしている。
【００３１】実験によれば、Ｇａ2 Ｏ3 量を６ｍｏｌ％
とし、Ｈ2 Ｓを流さなかった場合には、ＥＬ素子は発光
しなかったが、５ｍｏｌ％のＨ2 Ｓを流した場合にＥＬ
素子の発光が確認された。従って、スパッタガス中のＨ
2 Ｓ濃度を５ｍｏｌ％以上とすることによって、酸素の
混入を実質的に防止し、ＥＬ素子を発光させることがで
きる。
とし、Ｈ2 Ｓを流さなかった場合には、ＥＬ素子は発光
しなかったが、５ｍｏｌ％のＨ2 Ｓを流した場合にＥＬ
素子の発光が確認された。従って、スパッタガス中のＨ
2 Ｓ濃度を５ｍｏｌ％以上とすることによって、酸素の
混入を実質的に防止し、ＥＬ素子を発光させることがで
きる。
【００３２】なお、Ｇａ2 Ｏ3 を添加した焼結ターゲッ
トの場合も、焼結ターゲットの相対密度と発光層Ｃｅ濃
度との間が図３に示すものと同じ相関が観測された。す
なわち、相対密度７５％以上では発光層４中のＣｅ濃度
のばらつきが減少し、良い再現性が得られた。また、安
定なＧａ化合物を用いるという観点からはＧａ2 Ｏ3 以
外にＧａＳを用いることも可能である。
トの場合も、焼結ターゲットの相対密度と発光層Ｃｅ濃
度との間が図３に示すものと同じ相関が観測された。す
なわち、相対密度７５％以上では発光層４中のＣｅ濃度
のばらつきが減少し、良い再現性が得られた。また、安
定なＧａ化合物を用いるという観点からはＧａ2 Ｏ3 以
外にＧａＳを用いることも可能である。
【００３３】さらに、発光中心元素としてＣｅの他に、
Ｅｕ、Ｍｎ等を用いた場合も焼結体の相対密度を７５％
以上に規定することで同様の効果が得られる。また、原
料物質として、ＢａＧａ2 Ｓ4 、ＣａＡｌ2 Ｓ4 、Ｚｎ
Ｉｎ2 Ｓ4 等を用いた場合も同様の効果が得られる。
Ｅｕ、Ｍｎ等を用いた場合も焼結体の相対密度を７５％
以上に規定することで同様の効果が得られる。また、原
料物質として、ＢａＧａ2 Ｓ4 、ＣａＡｌ2 Ｓ4 、Ｚｎ
Ｉｎ2 Ｓ4 等を用いた場合も同様の効果が得られる。
【図１】ＥＬ素子の縦断面を示した模式図である。
【図２】発光層を形成するための焼結ターゲットを示す
構成図である。
構成図である。
【図３】ＥＬ素子の発光層中のＣｅ濃度と焼結ターゲッ
トの相対密度との関係を示した特性図である。
トの相対密度との関係を示した特性図である。
【図４】焼結ターゲットのＧａ2 Ｓ3 添加量と発光層Ｇ
ａ／Ｃａ比との関係を示した特性図である。
ａ／Ｃａ比との関係を示した特性図である。
１…ガラス基板（絶縁性基板）、２…第１透明電極（第
１電極）、３…第１絶縁層、４…発光層、５…第２絶縁
層、６…第２透明電極（第２電極）、１０…ＥＬ素子。
１電極）、３…第１絶縁層、４…発光層、５…第２絶縁
層、６…第２透明電極（第２電極）、１０…ＥＬ素子。
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フロントページの続き
(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５−65478（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−174971（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−12092（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−211575（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−191058（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 33/00 - 33/28
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に、第１電極、第１絶縁層、発光
層、第２絶縁層および第２電極を順に積層し、少なくと
も前記発光層からの光取り出し側を光学的に透明とした
エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、 II−IIIb−VIb 族化合物からなる原料物質に、発光中心
元素および前記原料物質を構成するIIIb族元素の単体あ
るいは化合物を添加し、密度を前記原料物質の単結晶密
度の７５％以上とした焼結体を製造し、これをスパッタ
ターゲットとしてスパッタ法により前記発光層を形成し
たことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子の製
造方法。 - 【請求項２】 前記II−IIIb−VIb 族化合物の組成式
は、II−IIIb2 −VIb4であって、前記IIIb族元素の化合
物として、硫化ガリウム（III ）又は酸化ガリウム（II
I ）を用い、その添加量を２ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％
以下としたことを特徴とする請求項１に記載のエレクト
ロルミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記IIIb族元素の化合物は酸化物であっ
て、還元性ガスを含有するスパッタガスを用いて前記発
光層を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載
のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記IIIb族元素の化合物として酸化ガリ
ウム（III ）を、前記還元性ガスとして硫化水素を用
い、前記スパッタガス中の硫化水素の濃度を５ｍｏｌ％
以上としたことを特徴とする請求項３に記載のエレクト
ロルミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記焼結体の端部に面取りあるいは丸み
を施したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
つに記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10384695A JP3511731B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
| US08/633,998 US5780966A (en) | 1995-04-20 | 1996-04-19 | Electroluminescent device with improved blue color purity |
| US09/058,955 US6254740B1 (en) | 1995-04-20 | 1998-04-13 | Sputtering method of producing and electroluminescent device with improved blue color purity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10384695A JP3511731B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08298185A JPH08298185A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3511731B2 true JP3511731B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=14364808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10384695A Expired - Fee Related JP3511731B2 (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-27 | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511731B2 (ja) |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP10384695A patent/JP3511731B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08298185A (ja) | 1996-11-12 |
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