JPH046275B2 - - Google Patents
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- JPH046275B2 JPH046275B2 JP60116071A JP11607185A JPH046275B2 JP H046275 B2 JPH046275 B2 JP H046275B2 JP 60116071 A JP60116071 A JP 60116071A JP 11607185 A JP11607185 A JP 11607185A JP H046275 B2 JPH046275 B2 JP H046275B2
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Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は電界の印加に応答してEL（エレクトロ
ルミネセンス）発光する薄膜EL素子に関し、特
に発光層の発光センターとして希土類元素の化合
物をドープした薄膜EL素子に関するものである。
ルミネセンス）発光する薄膜EL素子に関し、特
に発光層の発光センターとして希土類元素の化合
物をドープした薄膜EL素子に関するものである。
＜従来技術とその問題点＞
交流電界の印加によりEL発光する発光層を誘
電体層で被覆した薄膜EL素子において、発光層
をZnS等の−族化合物に希土類のフツ化物等
をドープした材料で構成した場合、希土類元素の
種類により種々の発光色のEL素子が得られる。
例えば、TbF3、SmF3、TmF3またはPrF3等の希
土類フツ化物を用いると、それぞれ緑色、赤色、
青色、白色に発光する素子が得られる。希土類元
素単体あるいは他の希土類化合物を用いた場合も
同じ発光色のものが得られるが、その発光輝度及
び発光効率は稀土類フツ化物を用いた場合よりも
低くなる。また、Euのように２価にも３価にも
なり得る元素では、フツ化物（EuF3）の形でド
ープすると比較的容易に３価のままでドープする
ことができるなど原子価の制御がし易いため、希
土類を発光中心として発光層中にドープする場合
はフツ化物の形で用いられることが多い。
電体層で被覆した薄膜EL素子において、発光層
をZnS等の−族化合物に希土類のフツ化物等
をドープした材料で構成した場合、希土類元素の
種類により種々の発光色のEL素子が得られる。
例えば、TbF3、SmF3、TmF3またはPrF3等の希
土類フツ化物を用いると、それぞれ緑色、赤色、
青色、白色に発光する素子が得られる。希土類元
素単体あるいは他の希土類化合物を用いた場合も
同じ発光色のものが得られるが、その発光輝度及
び発光効率は稀土類フツ化物を用いた場合よりも
低くなる。また、Euのように２価にも３価にも
なり得る元素では、フツ化物（EuF3）の形でド
ープすると比較的容易に３価のままでドープする
ことができるなど原子価の制御がし易いため、希
土類を発光中心として発光層中にドープする場合
はフツ化物の形で用いられることが多い。
希土類フツ化物を発光中心とする発光層の作製
には予め適量の希土類フツ化物を混合したZnSか
ら成る焼結ペレツトを利用して電子ビーム蒸着法
で成膜するか、希土類フツ化物の粉末とZnSの粉
末を混合した粉末をターゲツトとしてRF（反応
性）スパツタ法等により成膜する方法が用いられ
る。これらの方法で作製した発光層では、発光中
心である希土類フツ化物が、通常RE・F3の分子
の形でZnS結晶中に入つており、希土類原子
（RE）とフツ素原子(F)との原子比（Ｆ／RE）は
３又は３に極めて近い値になつている。しかしな
がら、比較的大きい分子である希土類フツ化物が
ZnS結晶中に入ると、その周辺の結晶性を悪化さ
せ、発光輝度及び発光効率の減少を招くことにな
る。ここで希土類原子（RE）を亜鉛原子（Zn）
と置換することができればZnSの結晶性の悪化を
小さく制御することができる。しかしながら、通
常希土類原子は３価（RE3+）であり、亜鉛は、
２価（Zn2+）であるため、RE3+がZn2+を置換す
るとプラス１の正電荷が過剰となり、この電荷を
補償するためにはマイナス１価のフツ素（F-1）
が格子間位置に１つあればよい。このため全ての
希土類原子が理想的に亜鉛と置換したとすると、
発光層中の希土類原子とフツ素原子の比（Ｆ／
RE）は１となる。
には予め適量の希土類フツ化物を混合したZnSか
ら成る焼結ペレツトを利用して電子ビーム蒸着法
で成膜するか、希土類フツ化物の粉末とZnSの粉
末を混合した粉末をターゲツトとしてRF（反応
性）スパツタ法等により成膜する方法が用いられ
る。これらの方法で作製した発光層では、発光中
心である希土類フツ化物が、通常RE・F3の分子
の形でZnS結晶中に入つており、希土類原子
（RE）とフツ素原子(F)との原子比（Ｆ／RE）は
３又は３に極めて近い値になつている。しかしな
がら、比較的大きい分子である希土類フツ化物が
ZnS結晶中に入ると、その周辺の結晶性を悪化さ
せ、発光輝度及び発光効率の減少を招くことにな
る。ここで希土類原子（RE）を亜鉛原子（Zn）
と置換することができればZnSの結晶性の悪化を
小さく制御することができる。しかしながら、通
常希土類原子は３価（RE3+）であり、亜鉛は、
２価（Zn2+）であるため、RE3+がZn2+を置換す
るとプラス１の正電荷が過剰となり、この電荷を
補償するためにはマイナス１価のフツ素（F-1）
が格子間位置に１つあればよい。このため全ての
希土類原子が理想的に亜鉛と置換したとすると、
発光層中の希土類原子とフツ素原子の比（Ｆ／
RE）は１となる。
＜発明の概要＞
本発明は上述の問題点に鑑み、ZnS等の発光層
母材中に発光センター（活性物質）としてドープ
する希土類フツ化物の希土類原子（RE）とフツ
素原子(F)の原子比（Ｆ／RE）を0.5〜2.5の範囲と
することにより、希土類フツ化物をドープするこ
とに起因する結晶格子の歪や欠陥を抑制して発光
輝度及び発光効率を確保した薄膜EL素子を提供
することを目的とする。
母材中に発光センター（活性物質）としてドープ
する希土類フツ化物の希土類原子（RE）とフツ
素原子(F)の原子比（Ｆ／RE）を0.5〜2.5の範囲と
することにより、希土類フツ化物をドープするこ
とに起因する結晶格子の歪や欠陥を抑制して発光
輝度及び発光効率を確保した薄膜EL素子を提供
することを目的とする。
この時、過剰な発光層母材原子または空孔など
の若干の欠陥の存在により、原子比（Ｆ／RE）
を0.5〜2.5にすることだけで完全に補償しきれな
い電荷の補償が可能である。
の若干の欠陥の存在により、原子比（Ｆ／RE）
を0.5〜2.5にすることだけで完全に補償しきれな
い電荷の補償が可能である。
＜実施例＞
第１図は本発明の１実施例の説明に供する薄膜
EL素子の基本構成図である。
EL素子の基本構成図である。
ガラス基板１等の透光性基板の表面を清浄化処
理した後、ITO膜等から成る透明電極２を帯状に
成形してガラス基板１の清浄面に平行配列する。
この上に下部誘電体層３としてSiO2、Y2O3、
Si3N4等をスパツタ法、電子ビーム蒸着法等の薄
膜生成技術により厚さ1000Å乃至3000Å程度堆積
する。次にこの上に発光層４として、ZnS：
TbFxを積層するが、これはZnSに発光センター
となる活性物質としてTbFx（ｘ＝１〜３）で表
わされるテルビウムフツ化物を所定量ドープした
焼結ペレツトを蒸着源とし、これを電子ビーム蒸
着することにより厚さ3000Å乃至10000Åの範囲
で成膜する。また電子ビーム蒸着以外にZnS粉末
とTbFx粉末混合物をターゲツトとしてRFスパ
ツタリングにより成膜しても良い。さらに上部誘
電体層５としてSiO2、Al2O3、Y2O3、Si3N4等を
積層または複合膜の状態で被覆し、発光層４を上
下部誘電体層３，５中に埋設する。上部誘電体層
５は下部誘電体層と同様な方法で成膜され、その
膜厚は1000Å乃至5000Å程度とする。上部誘電体
層５上には背面電極６として帯状に成形された
Alを上記透明電極２と直交する方向に平行配列
する。透明電極２と背面電極６でマトリツクス電
極構造が構成されマトリツクス状の発光表示が実
行される。
理した後、ITO膜等から成る透明電極２を帯状に
成形してガラス基板１の清浄面に平行配列する。
この上に下部誘電体層３としてSiO2、Y2O3、
Si3N4等をスパツタ法、電子ビーム蒸着法等の薄
膜生成技術により厚さ1000Å乃至3000Å程度堆積
する。次にこの上に発光層４として、ZnS：
TbFxを積層するが、これはZnSに発光センター
となる活性物質としてTbFx（ｘ＝１〜３）で表
わされるテルビウムフツ化物を所定量ドープした
焼結ペレツトを蒸着源とし、これを電子ビーム蒸
着することにより厚さ3000Å乃至10000Åの範囲
で成膜する。また電子ビーム蒸着以外にZnS粉末
とTbFx粉末混合物をターゲツトとしてRFスパ
ツタリングにより成膜しても良い。さらに上部誘
電体層５としてSiO2、Al2O3、Y2O3、Si3N4等を
積層または複合膜の状態で被覆し、発光層４を上
下部誘電体層３，５中に埋設する。上部誘電体層
５は下部誘電体層と同様な方法で成膜され、その
膜厚は1000Å乃至5000Å程度とする。上部誘電体
層５上には背面電極６として帯状に成形された
Alを上記透明電極２と直交する方向に平行配列
する。透明電極２と背面電極６でマトリツクス電
極構造が構成されマトリツクス状の発光表示が実
行される。
透明電極２と背面電極６間に交流電界を印加す
ると発光層４内にこの交流電界が誘起され、発光
層４の母材よりキヤリアが電界極性に対応した発
光層４の界面へホツトキヤリアとして誘引されて
内部電荷を形成する。次に電界極性が反転すると
誘起電界にこの内部電荷が重畳され、ホツトキヤ
リアは他方の発光層４界面へ掃引される。この過
程で発光センターとしてドープされたTbFxの
Tb原子を衝突励起し、Tbより電磁スペクトルが
放出される。この電磁スペクトルがガラス基板１
を介して緑色のEL発光として観測されることに
なる。発光輝度及び発光効率を高く維持するため
には発光層４の母材であるZnS結晶粒の結晶性を
良好にしてホツトキヤリアの活動を阻害しないよ
うにすることが必要であり、このために発光セン
ターとしてドープするTbFxのTb原子をZn原子
と効率良く置換させるようにする。Tbは３価で
あり、Znは２価であるため、TbがZnの位置に配
置された場合プラス１の過剰な正電荷が生成され
る。これをＦ原子で補償する。
ると発光層４内にこの交流電界が誘起され、発光
層４の母材よりキヤリアが電界極性に対応した発
光層４の界面へホツトキヤリアとして誘引されて
内部電荷を形成する。次に電界極性が反転すると
誘起電界にこの内部電荷が重畳され、ホツトキヤ
リアは他方の発光層４界面へ掃引される。この過
程で発光センターとしてドープされたTbFxの
Tb原子を衝突励起し、Tbより電磁スペクトルが
放出される。この電磁スペクトルがガラス基板１
を介して緑色のEL発光として観測されることに
なる。発光輝度及び発光効率を高く維持するため
には発光層４の母材であるZnS結晶粒の結晶性を
良好にしてホツトキヤリアの活動を阻害しないよ
うにすることが必要であり、このために発光セン
ターとしてドープするTbFxのTb原子をZn原子
と効率良く置換させるようにする。Tbは３価で
あり、Znは２価であるため、TbがZnの位置に配
置された場合プラス１の過剰な正電荷が生成され
る。これをＦ原子で補償する。
発光層４中のTbとＦの比（Ｆ／Tb）と発光輝
度との関係を第２図に示す。発光層４中のTbと
Ｆの比は電子ビーム蒸着時の焼結ペレツトあるい
はスパツタ時のターゲツトにおけるZnSにドープ
するTbとＦの組成を調整するか蒸着条件または
スパツタ条件を制御して決定する。横軸はＦ／
Tb縦軸は発光輝度を表わしている。図より明ら
かな如く、Ｆ／Tbが0.5乃至2.5の範囲で発光輝度
が高く特に1.0乃至2.0の範囲で高輝度状態となつ
ている。従つて、発光層４中にドープされる
TbFxがTbF3の形ではなくＦ／Tbが上記範囲に
納まるように発光層４を成膜する。
度との関係を第２図に示す。発光層４中のTbと
Ｆの比は電子ビーム蒸着時の焼結ペレツトあるい
はスパツタ時のターゲツトにおけるZnSにドープ
するTbとＦの組成を調整するか蒸着条件または
スパツタ条件を制御して決定する。横軸はＦ／
Tb縦軸は発光輝度を表わしている。図より明ら
かな如く、Ｆ／Tbが0.5乃至2.5の範囲で発光輝度
が高く特に1.0乃至2.0の範囲で高輝度状態となつ
ている。従つて、発光層４中にドープされる
TbFxがTbF3の形ではなくＦ／Tbが上記範囲に
納まるように発光層４を成膜する。
尚、上記実施例は発光センターとしてTbFxを
用いた場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、他の希土類フツ化物を
用いた場合にも適用可能である。
用いた場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、他の希土類フツ化物を
用いた場合にも適用可能である。
＜発明の効果＞
以上詳説した如く本発明によれば発光センター
として希土類フツ化物を発光層中にドープした場
合に発光輝度を低下させることなく高品位の薄膜
EL素子を構成することができる。
として希土類フツ化物を発光層中にドープした場
合に発光輝度を低下させることなく高品位の薄膜
EL素子を構成することができる。
第１図は本発明の１実施例の説明に供する薄膜
EL素子の基本構成図である。第２図は発光層に
ドープされるTbFxのＦ／Tbと発光輝度の関係
を示す特性図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……下
部誘電体層、４……発光層、５……上部誘電体
層、６……背面電極。
EL素子の基本構成図である。第２図は発光層に
ドープされるTbFxのＦ／Tbと発光輝度の関係
を示す特性図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……下
部誘電体層、４……発光層、５……上部誘電体
層、６……背面電極。
Claims (1)
- １ 発光層母材中に発光中心として希土類フツ化
物をドープして成る薄膜EL素子において、前記
発光層中の希土類原子（RE）とフツ素原子(F)の
原子比（Ｆ／RE）を0.5乃至2.5の範囲としたこと
を特徴とする薄膜EL素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60116071A JPS61273894A (ja) | 1985-05-28 | 1985-05-28 | 薄膜ｅｌ素子 |
| FI862108A FI83015C (fi) | 1985-05-28 | 1986-05-20 | Tunnfilmelektroluminiscensanordning och process foer dess produktion. |
| DE8686106936T DE3672916D1 (de) | 1985-05-28 | 1986-05-22 | Duennschicht-elektrolumineszenz-vorrichtungen und verfahren zu deren herstellung. |
| EP86106936A EP0209668B1 (en) | 1985-05-28 | 1986-05-22 | Thin film electroluminescence devices and process for producing the same |
| US06/867,814 US4707419A (en) | 1985-05-28 | 1986-05-27 | Thin film EL devices and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60116071A JPS61273894A (ja) | 1985-05-28 | 1985-05-28 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61273894A JPS61273894A (ja) | 1986-12-04 |
| JPH046275B2 true JPH046275B2 (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=14677991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60116071A Granted JPS61273894A (ja) | 1985-05-28 | 1985-05-28 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61273894A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0744068B2 (ja) * | 1985-09-30 | 1995-05-15 | 新技術事業団 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
| JPH03245488A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-11-01 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59143297A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-16 | 松下電器産業株式会社 | 交流駆動薄膜電場発光素子 |
-
1985
- 1985-05-28 JP JP60116071A patent/JPS61273894A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59143297A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-16 | 松下電器産業株式会社 | 交流駆動薄膜電場発光素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61273894A (ja) | 1986-12-04 |
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