JPH04248292A - エレクトロルミネッセンス表示パネルの発光膜の成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエレクトロルミネッセン
ス　（以下ＥＬという）　表示パネルに発光中心元素を
含有する発光母材からなる発光膜を成膜する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＥＬ表示パネルは周知のように自己発光
性の特長をもつ軽量のフラットパネルで、最近では多数
の画素をマトリックス配列した可変画像の表示に適する
ものが開発されて単色表示のものから実用化が始まって
いる現状である。このＥＬ発光の原理は一般に第２族元
素と第６族元素の化合物からなる発光母材に発光中心用
の元素として遷移元素や稀土類元素を含有させた発光膜
に絶縁膜を介して電圧を掛けることにより発光させるも
ので、まず図４を参照しながらこの発光膜を組み込んだ
画素数の多いＥＬ表示パネルの構造を以下に簡単に説明
する。

【０００３】図４において、ＥＬ表示パネル８の透明な
ガラス等の絶縁基板１の上にＩＴＯ（インジウム錫酸化
物）　等の透明な導電性材料からなるごく薄い表面電極
膜２が図の左右方向に細長なストライプ状パターンで図
の前後方向に数百個並べて配設され、その上に無機材料
からなる絶縁膜３と５によりふつうは両側から挟まれた
発光膜４が配設され、さらにその上にアルミ等からなる
裏面電極膜６が表面電極膜２と直交するストライプ状パ
ターンで数百個並べて配設される。表面電極膜２と裏面
電極膜６の各交点に対応する発光膜４の部分が画素であ
り、絶縁膜３と５を介してこれに表示電圧を与えること
によりＥＬ発光させ、表示光Ｌｄとして絶縁基板１側か
ら取り出す。

【０００４】表示パネル８の上述の積層膜構造中の発光
膜４は例えばＺｎＳからなる発光母材中に発光中心元素
として例えばＭｎを　０．５重量％程度含有させたＥＬ
発光材料からなる　０．５μｍ前後の薄膜であり、その
成膜に当たっては発光輝度や発光効率等の性能を高める
ため発光中心元素を発光母材中にできるだけ均一に分散
させることが最も大切である。この成膜方法には従来か
ら蒸着法とスパッタ法があり、それぞれについて発光母
材中に発光中心元素を含有させた蒸発源ないしターゲッ
トを用いる方法と、発光母材と発光中心用材料とを別個
の蒸発源やターゲットとするいわゆる共蒸着法や共スパ
ッタ法が知られている。以下、この内の発光中心元素の
分散が良好な共スパッタ法の概要を図５を参照して説明
する。

【０００５】図５の成膜装置５０はスパッタ装置であっ
て、その減圧槽５１内に１対の電極５２ａおよび５２ｂ
とそれらに対向する電極５３を設け、排気口５４から真
空系Ｖにより槽内を所定真空度に減圧しかつ高周波電源
８０から対向電極間に高周波電圧を印加した状態で発光
膜４を成膜するものである。

【０００６】共スパッタ法により発光膜４を成膜するに
は、発光母材１０と発光中心元素２２用のターゲットを
それぞれ電極５２ａと５２ｂ上に取り付け、それらに対
向する電極５３には図７の基板１上に表面電極膜２と絶
縁膜３を積層したパネル７を取り付け、図の矢印Ｒの方
向に電極５３を回転させてパネル７を電極５２ａと５２
ｂの上に交互に置きながらパネル７上に発光母材１０と
発光中心元素２２を交互に堆積させる。この際、発光母
材１０と比べて発光中心元素２２は　０．５％程度の微
量でよいので、図示のように発光中心材料２２の上側に
小さな開口５８をもつシャッタ５７を設けてパネル７面
へのその堆積量を制限する。なお、この共スパッタ法の
詳細については例えば特開昭６１−１０４５８５　号公
報を参照されたい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のいずれ
の従来方法も成膜された発光膜の発光母材中の発光中心
元素の分散の均一さや含有率の正確さがまだ必ずしも充
分でない問題をそれぞれ抱えている。

【０００８】すなわち、発光母材中に発光中心元素を含
有させた蒸発源ないしターゲットを用いる蒸着法やスパ
ッタ法では、発光母材と発光中心元素の蒸発率やスパッ
タ率が互いに異なるので蒸発源やターゲット中の発光中
心元素の濃度が時間の経過とともに変化して、発光膜中
の発光中心元素の膜厚方向の濃度分布が不均一になりや
すい。また、蒸発源やターゲットには蒸着やスパッタ中
の濃度変化を見込んだ量の発光中心元素をあらかじめ含
有させて置く必要があるが、この見込みを付けるのが実
際には容易でないため、発光膜の発光母材中の発光中心
元素の含有量を正確に管理するのは非常に困難である。

【０００９】発光母材と発光中心元素とを別の蒸発源な
いしターゲットに分離する共蒸着法や共スパッタ法では
、発光膜の発光母材中の発光中心元素の濃度分布が膜厚
方向で不均一になる問題は層状分布になる点を除いてほ
ぼ解決するが、発光中心元素の量が発光母材に比べかな
り微量なので前述のシャッタ等の手段を用いてもその発
光母材中の含有量を正確にかつ量産時にばらつきなく安
定に管理するのは依然困難なのが実情である。

【００１０】本発明はかかる現状に立脚して、発光母材
中に発光中心元素を安定した正確な含有率で均一に分散
させることができる量産に適したＥＬ表示パネルの発光
膜の成膜方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明方法に
よれば、発光中心元素を含有する化合物を気化させて成
膜装置の減圧槽内に所定の流量率で導入し、発光中心元
素とは別個に減圧槽内に装入された発光母材源から発光
膜を成膜すべきパネル面に至る発光母材の飛翔空間内に
プラズマふん囲気を形成してこのふん囲気内で発光中心
元素を含有する化合物を解離させることにより、所定濃
度の発光中心元素を含有する発光母材をパネル面上に成
膜することによって達成される。

【００１２】なお、上記の方法による発光膜の成膜には
蒸着法およびスパッタ法のいずれも利用することができ
る。真空蒸着法により成膜する場合は、蒸着装置の減圧
槽内に高周波コイルや高周波電極を組み込んで上記構成
にいう発光母材の飛翔空間内に高周波プラズマふん囲気
を発生させるのが有利であり、かつ発光母材の蒸発源の
加熱には電子ビーム加熱法を利用するのが望ましい。ス
パッタ法により発光膜を成膜する場合は、スパッタ装置
の減圧槽内にアルゴン等のスパッタガスを導入してそれ
を電離したプラズマを発生させる必要が必ずあるので、
上記構成にいう飛翔空間内のプラズマふん囲気としてこ
のスパッタガスふん囲気をそのまま利用することができ
る。

【００１３】本発明方法によって成膜する発光膜の発光
母材としては、ＺｎＳ，ＣａＳ，　ＳｒＳ等を用いるこ
とができ、それに含有させる発光中心元素としては、Ｅ
Ｌ発光させるべき色に応じてＭｎ等の遷移元素やＴｂ，
　Ｓｍ，　Ｔｍ等の稀土類元素を適宜に用いることがで
きる。発光中心元素にＭｎを用いる場合は、それを含有
する発光中心元素源用の固体化合物として例えば二塩化
マンガンを用いることができ、これを融点近くの温度に
加熱して気化させた上で成膜装置の減圧槽内に導入する
ことができる。また、Ｍｎを含有する液体化合物として
例えばトリカルボニルメチルシクロペンタジエニルマン
ガン　（以下、ＴＣＭという）　を用いることができ、
これにキャリアガスをバブリングして気化させるのがよ
い。

【００１４】気化させた発光中心元素を含有する化合物
を成膜装置の減圧槽内に導入する際には、それをキャリ
アガスに乗せて導入するようにしこのガスの流量を制御
するのが発光中心元素を正確な流量率で導入する上で有
利である。化合物として上述の二塩化マンガンを用いる
場合は、このキャリアガスとして水素を用いプラズマふ
ん囲気内で二塩化マンガンが解離する際に発生する塩素
をこれと化合させた上で塩酸の形で減圧槽から排気する
のが望ましい。

【００１５】

【作用】本発明は、発光中心元素用に従来のように固体
材料を用いるかわりに、それを含有する化合物を気化さ
せた上でプラズマふん囲気内で解離させれば発光母材中
に発光中心元素を含有する発光膜を成膜できる点に着目
したもので、前項の構成にいうようにこの気化された化
合物を所定流量率で成膜装置の減圧槽に導入して発光母
材の飛翔空間に形成されたプラズマふん囲気内で解離し
た上で発光母材とともに発光膜としてパネル面に堆積さ
せることにより、発光膜中の発光中心元素の含有率を化
合物を減圧槽内に導入する際の流量率によって確実かつ
正確に制御できるようにし、かつ発光中心元素をその化
合物を解離したいわばガスの状態で発光母材に添加する
ことにより発光膜中の発光中心元素の分散を完全にして
その濃度分布を従来より格段に均一化することに成功し
たものである。

【００１６】なお、本発明方法では発光母材はもちろん
発光中心元素とは別個に減圧槽内に装入されるので、従
来の発光母材中に発光中心元素を含有させた蒸発源ない
しはターゲットを用いる蒸着法やスパッタ法と異なり、
かかる蒸発源やターゲット内で発光中心元素の含有量が
変化する分溜作用は全く発生し得ない。さらに、発光母
材と発光中心用材料を別の蒸発源やターゲットとする共
蒸着法や共スパッタ法のように発光膜中で発光中心元素
が層状に堆積することもない。

【００１７】

【実施例】以下、図を参照して本発明の若干の実施例を
説明する。図１と図２は本発明のスパッタ法を利用する
実施例，図３は蒸着法を利用する実施例をそれぞれ示し
、いずれの実施例でも図４のＥＬ表示パネル８の積層膜
構造中の発光膜４用のＺｎＳからなる発光母材に発光中
心元素として　０．５重量％程度のＭｎを含有する　０
．５μｍ前後の薄膜が成膜されるものとする。また、前
に説明した図５に対応する部分に同じ符号が付けられて
いる。

【００１８】図１の実施例では、発光中心元素であるＭ
ｎを含有する化合物として二塩化マンガンを用いる。図
の右半分に示された成膜装置５０は通常のスパッタ装置
であり、本発明は図５の共スパッタ法と異なるのでその
減圧槽５１内の電極５２は単一電極であり、その上面に
発光母材源１０としてＺｎＳのターゲットが取り付けら
れる。これと対向する電極５３は固定電極でよく、その
下面に発光膜４を成膜すべきパネル７が取り付けられる
。このパネル７は図４のＥＬ表示パネル８用の基板１上
に表面電極膜２と絶縁膜３を配設したものである。減圧
槽５１には真空系Ｖと接続された排気口５４と，　後述
の発光中心元素用の気化された化合物およびスパッタガ
ス用の導入管５５が設けられる。対向する電極５２と５
３に対し高周波電源８０がキャパシタ８１を介して接続
され、これによるマイクロ波電界内で減圧槽５２内のス
パッタガスが電離される。通例のように、キャパシタ８
１が接続された方の電極５２を陰極側とし電極５３を陽
極側として電極５２上に取り付けられた発光母材源１０
に対してスパッタ作用が発生する。

【００１９】このスパッタ作用により発光母材源１０か
ら発光母材がパネル７に向け飛翔して堆積するが、この
発光母材が飛翔する対向する両電極５２と５３の間が本
発明にいう飛翔空間５６であって、この飛翔空間５６内
の電離されたスパッタガスのプラズマがこの実施例では
発光中心元素含有化合物２０を解離するためのプラズマ
ふん囲気７０としてそのまま利用される。

【００２０】この化合物２０を減圧槽５１に導入するた
め図１の左下部に示された発光中心元素供給系３０が設
けられる。この実施例では発光中心元素を含有する化合
物２０に固体の２塩化マンガンを用いるのでその気化に
は　６５０℃の融点近くまで加熱する必要があり、これ
を密閉構造の容器３１内に収納してヒータを備える加熱
器３２内で加熱して気化させる。この気化温度は温度調
整装置３３によって例えば　５００〜６００　℃の範囲
内の一定温度に調整される。

【００２１】さらに、この気化した化合物２０を減圧槽
５１に導入する流量率を正確に設定するにはキャリアガ
スに乗せて供給するのが望ましく、この実施例ではキャ
リアガスに水素を用いてこれをボンベ等のキャリアガス
源３５から流量調整弁３６と流量調整器３７を介して一
定流量で容器３１に供給し、その中で気化した化合物２
０を混入した上で導入管５５を介し減圧槽５１に供給す
る。従って、この実施例における化合物２０の流量率は
温度調整装置３３により制御される容器３１の加熱温度
と流量調整器３７により制御されるキャリアガスの流量
とにより正確に設定できる。

【００２２】なお、この実施例では化合物２０用の２塩
化マンガンがプラズマふん囲気７０内で解離すると塩素
が発生するので、キャリアガスに水素を用いてこれと反
応させて塩酸ガスとして排気口５４から排出できるよう
にしたものである。

【００２３】図１の左上部に示されたスパッタガス供給
系４０は例えばアルゴンを導入管５５を介して減圧槽５
１に供給するもので、図のようにスパッタガス源４１と
流量調整弁４２と流量調整器４３とから構成される。

【００２４】上のようにして減圧槽５１内に導入された
化合物２０は、スパッタガスが電離したプラズマふん囲
気７０の中でアルゴンイオン等と衝突して正のマンガン
イオンと負の塩素イオンとに解離ないしは電離する。こ
の内のマンガンイオンの一部は飛翔空間５６内を飛翔す
る発光母材のＺｎＳと付着ないしそのＳと結合した上で
発光膜４としてパネル７上に堆積される。さらに、マン
ガンイオンは正の電荷をもつのでその一部は陰極側であ
る電極５２の方に引き寄せられて発光母材源１０のター
ゲットの表面に付着するが、この付着と同時にスパッタ
作用を受けて発光母材とともに飛翔してパネル７上に同
様に堆積される。

【００２５】図２に示す実施例は発光中心元素であるＭ
ｎを含有する化合物としてＭｎと有機物が化学結合した
前述のＴＣＭを用いる点が図１の実施例と異なり、この
ＴＣＭが液体なのでそれに応じて発光中心元素供給系３
０の構成が異なって来るだけでそれ以外の部分は前実施
例と同じである。ＴＣＭである発光中心元素含有化合物
２１は図のように密閉構造の容器３４内に収納され、キ
ャリアガスのバブリングによって気化されそれに乗せら
れた形で減圧槽５１に導入される。このためのキャリア
ガスには前実施例と同じ水素やスパッタガスと同じアル
ゴン等を用いることでよく、そのバブリングによる気化
速度を一定にするために化合物２１の温度をできるだけ
一定に保って置くのが望ましい。

【００２６】この実施例でも化合物２１がプラズマふん
囲気７０内で解離され、それに含まれていた発光中心元
素としてのＭｎが発光母材としてのＺｎＳとともにスパ
ッタリングにより発光膜４としてパネル７上に堆積され
るのは前実施例と同じである。なお、図１および図２の
いずれの実施例でも、成膜装置５０の減圧槽５１内の圧
力は通常のスパッタ時と同様に１〜数ｍＴｏｒｒとする
ことでよい。

【００２７】図３にパネル７への発光膜４の成膜に蒸着
法を利用する実施例を示す。なお、この実施例でも発光
中心元素としてのマンガンの含有化合物２０にＴＣＭを
用いることができるが、図示の例では２塩化マンガンが
用いられる。

【００２８】図３の右半分に示された成膜装置６０は真
空蒸着装置であり、台板６１上にベル形の減圧槽６２が
被せられた最も簡単な構造で便宜上示されている。この
減圧槽６２内の下部には通例のように蒸着源台６３が台
板６１によって支承されており、その上に発光母材源１
１としてＺｎＳのペレットが置かれ、この実施例では電
子ビーム源６４によってその蒸発温度に電子ビーム加熱
される。減圧槽６２内の上部には蒸着台６５が支柱６５
ａを介して台板６１に支承され、その下面に発光膜４を
成膜すべきパネル７が取り付けられる。台板６１には減
圧槽６１内を真空Ｖに引くための排気口６６が開口され
、かつ図１と同構成の発光中心元素供給系３０により気
化された発光中心元素含有化合物２０を減圧槽６１内に
導入するための導入管６７が取り付けられる。

【００２９】この成膜装置６０では、蒸発源台６３と蒸
着台６５との間の空間が発光母材源１１から発光母材が
飛翔する飛翔空間６９であり、この空間内に台板６１に
支承された高周波コイル６８を配設して高周波電源８２
により付勢することにより、導入管６７から飛翔空間６
９に導入される化合物２０とそのキャリアガスを電離し
て高周波コイル６８内にプラズマふん囲気７０を形成す
るようになっている。

【００３０】蒸着法によるこの実施例でも、気化された
化合物２０はこのプラズマふん囲気７０内で解離され、
その際に発生するマンガンイオンはスパッタ法による場
合と同様に飛翔空間６９内を発光母材源１１からパネル
７に向かって飛翔する発光母材に付着ないし結合して、
それとともにパネル７上に発光膜４として堆積される。 さらにこの実施例ではマンガンイオンの利用率を一層向
上させるため、蒸着台６５に対し直流電源８３による負
の電位を与えて正の電荷をもつマンガンイオンをパネル
７に引き寄せて発光膜４内に取り込ませるようにされて
いる。

【００３１】以上述べたいずれの実施例でも、気化され
た化合物を減圧槽に導入する流量率を調整して発光膜中
の発光中心元素の含有率を正確に制御することができ、
かつ発光中心元素がその化合物の解離状態で発光母材内
に取り込まれるので発光膜中によく分散されてその濃度
分布が均一化される。

【００３２】

【発明の効果】以上のとおり本発明方法では、発光中心
元素を含有する発光母材からなるＥＬ表示パネル用の発
光膜をスパッタ法や蒸着法を利用して成膜するに当たり
、発光中心元素を含有する化合物を気化させて成膜装置
の減圧槽に所定の流量率で導入し、かつ減圧槽内の母材
源からパネル面に至る発光母材の飛翔空間内にプラズマ
ふん囲気を形成して、気化された化合物をプラズマふん
囲気内で解離させて発光中心元素を発光母材とともにパ
ネル面上に堆積させることによって、次の効果を上げる
ことができる。

【００３３】（ａ）　発光中心元素含有化合物を気化さ
せた上で減圧槽に導入するので、実施例で述べたように
その流量率を流量調整器や温度制御装置を利用して定量
的に正確に調整することにより発光膜の発光母材中の発
光中心元素の含有率を安定にかつ正確に制御でき、ＥＬ
表示パネルの量産に当たり発光膜の発光中心元素の含有
率を再現性よくかつ容易に管理することができる。

【００３４】（ｂ）　発光中心元素含有化合物をプラズ
マふん囲気内で解離した発光中心元素がガス状ないしイ
オン状態で発光母材に添加されて発光膜内に取り込まれ
るので、発光中心元素が発光母材中にほぼ理想的によく
分散されてその濃度分布の均一性が格段に向上する。

【００３５】（ｃ）　成膜装置として従来のスパッタ装
置や真空蒸着装置に発光中心元素供給系を追加するだけ
で本発明方法を実施できるので、安価で実用的な成膜装
置を利用して表示パネルを量産することができる。

【００３６】このように本発明方法は、従来の問題点を
解決してＥＬ表示パネルの発光膜の品質を向上し、量産
性を高め、かつ工程管理を容易にする特長を備え、本発
明を実施することによりＥＬ表示パネルの性能と経済性
を一層向上させてその実用化と普及に貢献することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法のスパッタ法を利用する実施例を発
光中心元素含有化合物に固体の化合物を用いる場合につ
いて示す成膜設備の構成図である。

【図２】本発明方法のスパッタ法を利用する実施例を発
光中心元素含有化合物に液体の化合物を用いる場合につ
いて示す成膜設備の構成図である。

【図３】本発明方法の蒸着法を利用する実施例を示す成
膜設備の構成図である。

【図４】本発明方法が対象とするＥＬ表示パネルの概要
を示すその断面図である。

【図５】従来技術による共スパッタ法を示す成膜装置の
概要構成図である。

【符号の説明】

４　　　　発光膜 ７　　　　発光膜を成膜すべきパネル ８　　　　ＥＬ表示パネル １０　　　　スパッタ用の発光母材源 １１　　　　蒸着用の発光母材源 ２０　　　　固体の発光中心元素含有化合物２１　　　
　液体の発光中心元素含有化合物３０　　　　発光中心
元素供給系 ３５　　　　発光中心元素用のキャリアガス源５０　　
　　スパッタ用の成膜装置 ５６　　　　飛翔空間 ６０　　　　蒸着用の成膜装置 ６９　　　　飛翔空間 ７０　　　　プラズマふん囲気

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エレクトロルミネッセンス表示パネルの積
   層膜構造中の発光膜として発光中心元素を含有する発光
   母材からなる薄膜を成膜する方法であって、発光中心元
   素を含有する化合物を気化させて発光母材をパネル面上
   に堆積させる成膜装置の減圧槽内に所定の流量率で導入
   し、減圧槽内の母材源からパネル面に至る発光母材の飛
   翔空間内にプラズマふん囲気を形成してこのふん囲気内
   で発光中心元素を含有する化合物を解離させることによ
   り、所定濃度の発光中心元素を含有する発光母材からな
   る発光膜をパネル面上に成膜するようにしたことを特徴
   とするエレクトロルミネッセンス表示パネルの発光膜の
   成膜方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、発光膜の
   成膜がスパッタ法によりなされ、プラズマふん囲気がス
   パッタガスふん囲気であることを特徴とするエレクトロ
   ルミネッセンス表示パネルの発光膜の成膜方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の方法において、発光膜の
   成膜が真空蒸着法によりなされることを特徴とするエレ
   クトロルミネッセンス表示パネルの発光膜の成膜方法。
4. 【請求項４】請求項１に記載の方法において、発光中心
   元素がマンガンであり、その含有する化合物として二塩
   化マンガンを用い加熱により気化させることを特徴とす
   るエレクトロルミネッセンス表示パネルの発光膜の成膜
   方法。
5. 【請求項５】請求項１に記載の方法において、発光中心
   元素がマンガンであり、その含有する化合物としてトリ
   カルボニルメチルシクロペンタジエニルマンガンを用い
   キャリアガスのバブリングにより気化させることを特徴
   とするエレクトロルミネッセンス表示パネルの発光膜の
   成膜方法。