JPH0620775A - 薄膜elディスプレイ素子の製造方法 - Google Patents

薄膜elディスプレイ素子の製造方法

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JPH0620775A
JPH0620775A JP4197590A JP19759092A JPH0620775A JP H0620775 A JPH0620775 A JP H0620775A JP 4197590 A JP4197590 A JP 4197590A JP 19759092 A JP19759092 A JP 19759092A JP H0620775 A JPH0620775 A JP H0620775A
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厚司 水谷
Masayuki Katayama
片山  雅之
Tamotsu Hattori
有 服部
Nobue Ito
信衛 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 黄橙色以外の発光色を呈する高輝度な薄膜E
Lディスプレイ素子の製造方法を提供すること。 【構成】 MOCVD(有機金属気相成長)装置100
の反応炉11内のサセプタ18には基板19が配置され
ている。この基板19に対してノズル12,13,14
から薄膜気相成長のための各ガスが供給される。この
時、ノズル14の上流の反応室15内の発光中心物質1
7は還元性ガスに輸送されて還元状態にて反応炉11内
に導入される。このため、母体材料内に発光中心物質が
均一に分布された発光層を成膜することができる。従っ
て、本発明の薄膜ELディスプレイ素子の製造方法を用
いた薄膜ELディスプレイ素子は硫化亜鉛:マンガン
(ZnS:Mn)の黄橙色以外の発光色を呈する発光層を有
するものであっても高輝度で高品質なものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、計器類のバッ
クライト用の面発光源などに使用される薄膜EL(Elect
roluminescence)ディスプレイ素子の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来技術】薄膜ELディスプレイ素子の製造方法とし
て、有機亜鉛化合物とH2S 又は有機硫黄化合物などを
用いた有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapo
r Deposition:以下、MOCVDという)法が、高品質
の薄膜が均一で且つ、大面積なものが安価に製造できる
として注目されつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来方法において、発
光層の母体材料として硫化亜鉛(ZnS)に発光中心物質
としてマンガン(Mn)を添加して黄橙色の発光が得られ
る薄膜ELディスプレイ素子は比較的容易に高輝度なも
のを製造することができる。これは、発光中心物質であ
るMn の価数が母体材料であるZnS のZn の価数と等
しく置換し易いことによる。ところが、発光層の母体材
料として例えば、母体材料ZnS から成る薄膜中に他の
発光色が得られる発光中心物質を均質に添加することは
困難であった。この理由としては、発光中心物質Mn の
価数に比べ他の発光色が得られる発光中心物質の価数が
母体材料ZnS のZn の価数と異なることによる。つま
り、Mn 以外の発光中心物質は母体材料ZnS のZn と
置換し難く、母体材料中に格子欠陥が生じてしまってい
た。即ち、見かけ上、Mn 以外の発光中心物質を母体材
料ZnS から成る薄膜中に添加することができても、そ
の発光中心物質は小さなかたまりの状態で添加されてい
るにすぎないのであった。このため、黄橙色以外の発光
色を呈する高輝度な薄膜ELディスプレイ素子を製造す
ることはできなかった。
【0004】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、黄橙色以
外の発光色を呈する高輝度な薄膜ELディスプレイ素子
の製造方法を提供することである。
【0005】
【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、MOCVD法を用い、母体材料となる
有機亜鉛化合物ガス又は有機ストロンチウム化合物ガス
と硫黄化合物ガス又はセレン化合物ガスとを反応炉内で
反応させ、同時に前記母体材料中に発光中心となる物質
を添加して成る発光層を有する薄膜ELディスプレイ素
子の製造方法において、前記発光中心となる物質を還元
性を有するガスにて還元状態としたのち前記反応炉内に
導入することを特徴とする。
【0006】
【作用及び効果】上記の手段によれば、発光中心となる
物質が還元性を有するガス内で加熱蒸発され原子価数が
小さくなるように還元された状態の物質となる。そし
て、その蒸気が発光層の母体材料である例えば、硫化亜
鉛(ZnS)の気相中に混合される。これにより、発光中
心物質が母体材料中で置換し易くなり、母体材料中の発
光中心物質が所定のドーピング濃度となるように制御性
良く添加される。即ち、本発明の薄膜ELディスプレイ
素子の製造方法を用いて形成された薄膜ELディスプレ
イ素子は母体材料中に発光中心物質が均一に分布された
発光層を有したものとなる。従って、本発明の薄膜EL
ディスプレイ素子の製造方法にて製造された薄膜ELデ
ィスプレイ素子においては、母体材料の硫化亜鉛(Zn
S)に発光中心物質としてマンガン(Mn)を添加した黄
橙色以外の発光色を呈する発光層を有するものであって
も高輝度発光となり、高耐圧で耐久性に優れたものとな
る。
【0007】
【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2は本発明に係る薄膜ELディスプレイ素子
の製造方法を用いて形成された薄膜ELディスプレイ素
子の断面構造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上に順
次、以下の薄膜が積層形成され構成されている。光学的
に透明な酸化亜鉛(ZnO)から成る透明電極2が形成さ
れ、その上面には、光学的に透明な五酸化タンタル(T
a25)から成る第1絶縁層3、サマリウム(Sm)が添加
された硫化亜鉛(ZnS)から成る発光層4、窒化シリコ
ン(Si34)から成る第2絶縁層5、アルミニウム(A
l)から成る背面電極6が形成されている。
【0008】図1は、上述の薄膜ELディスプレイ素子
10の製造装置であるMOCVD装置を示した概略図で
ある。母体材料として硫化亜鉛(ZnS)、塩化サマリウ
ム(SmCl3)から成る発光中心物質17を用いて薄膜E
Lディスプレイ素子の発光層を形成する場合について以
下に説明する。尚、塩化サマリウム(SmCl3)から成る
発光中心物質17を還元すると共に反応炉11内へ輸送
するためのガスに水素(H2)を使用した。又、母体材料
を形成する主原料にはジエチルジンク(DEZ:有機亜
鉛化合物)及び硫化水素(H2S)を使用してZnS:Sm
から成る薄膜(発光層)を製造した。MOCVD装置1
00は、反応炉11の下部よりDEZを供給するための
ノズル12とH2S を供給するノズル13とを有してい
る。又、上部には回転可能なサセプタ18が設けられて
おり、このサセプタ18には薄膜が形成される基板19
が配置されている。又、反応炉11の側面には、発光中
心物質17を供給するためのノズル14が設けられてい
る。更に、ノズル14の上流側には発光中心物質17を
還元するための反応室15が配置されている。そして、
上記ノズル14及び反応室15の周囲にはそれら内部雰
囲気温度を一定に保つことのできる加熱ヒータ16が巻
装されている。更に、反応炉11には図示しない真空ポ
ンプが接続されている。
【0009】上述の構成から成るMOCVD装置100
を用いて、基板19上に前述の薄膜ELディスプレイ素
子10における発光層4となるZnS:Sm膜を形成し
た。尚、ZnS:Sm膜の成膜条件としては、基板温度 3
50℃、SmCl3 加熱温度 800℃、SmCl3 キャリヤガス
流量 100sccm、反応室内圧力1Torr、DEZ導入速度1
×10-7mol/min 、H2S 導入速度 6.2×10-6mol/min と
した。上記各条件に設定した後、気相反応させたところ
基板19上にZnS:Sm膜が形成された。又、同時に反
応室4内でH2 ガスにより還元された発光中心物質Sm
Clx(x<3)は加熱蒸発し、その蒸発したSmClx
上記H2 ガスにより反応炉11内に輸送される。この
時、SmCl3 加熱温度、キャリヤガス流量を調節するこ
とにより、母体材料のZnS のZn と同じ価数をもつS
mCl2 を生成することができる。このように生成された
SmCl2 蒸気はZnS から成る気相中に取り込まれ、上
記ZnS 膜中のZn と容易に置換してZnS:Smから成
る薄膜(発光層)を形成することができた。つまり、還
元しない状態の発光中心物質SmCl3 にて母体材料Zn
S から成る気相中に取り込まれるのに比べ、所定のド
ーピング濃度となるように母体材料ZnS 中の格子内に
取り込まれることになる。
【0010】図3は、このようにして得られた発光層を
用いた薄膜ELディスプレイ素子10の印加電圧と発光
輝度との関係を示した特性図である。尚、還元作用なし
の状態で母体材料ZnS 膜中に発光中心物質を添加した
ものを発光層として用いた薄膜ELディスプレイ素子を
従来品として示した。図から明らかなように、本発明の
薄膜ELディスプレイ素子の製造方法を用いて形成され
た薄膜ELディスプレイ素子(本発明品)の発光輝度は
従来品に比べ1.7倍に向上した。
【0011】図4は、上述の薄膜ELディスプレイ素子
10の製造装置であるMOCVD装置の第2の実施例を
示した概略図である。尚、上述の実施例と同様の構成部
分については同じ符号を付してその説明を省略する。M
OCVD装置200は、発光中心物質17を配置する反
応室15が反応炉11内に入り込んだ構造であることの
みが上述のMOCVD装置100と異なっている。本M
OCVD装置200を使用した場合、反応室15の圧力
は反応炉11の圧力と同等となるため、発光中心物質1
7の必要な蒸気量を得るための加熱温度を常圧のときよ
り大幅に低下させることができる。このため、所定のド
ーピング濃度となるように制御性良く発光中心物質17
の供給が行われることから母体材料中にその発光中心物
質17が均一に分布された発光層を得ることができた。
このMOCVD装置200を使用して製造された薄膜E
Lディスプレイ素子は黄橙色以外の発光色を呈する発光
層を有するものであっても高輝度を再現性良く得ること
ができた。
【0012】図5は、上述の薄膜ELディスプレイ素子
10の製造装置であるMOCVD装置の第3の実施例を
示した概略図である。尚、上述の実施例と同様の構成部
分については同じ符号を付してその説明を省略する。本
実施例のMOCVD装置300は、反応炉11内の気流
を乱すことがないように、基板19に対して垂直方向
(下方)から発光中心物質17を反応炉11内に供給で
きるようにしたものである。その他の構成は図1と同等
である。このMOCVD装置300を使用して製造され
た薄膜ELディスプレイ素子においても、黄橙色以外の
発光色を呈する発光層を有するものであっても高輝度を
再現性良く得ることができた。
【0013】本発明は上記の実施例に限定されるもので
はなく、以下のような種々の変形が可能である。 (1) 発光層の母体材料として硫化亜鉛(ZnS)を用いた
が、その他、セレン化亜鉛、硫化ストロンチウムとして
も良い。 (2) 発光中心物質として塩化サマリウム(SmCl3)を用
いたが、発光色を考慮し、Tb,Sm,Tm,Ce の各フッ化
物、塩化物又は有機化合物としても良い。 (3) 還元性を有するガスとして水素(H2)を用いたが、
その他、SiH4,NH4,PH3,26としても良い。 (4) 上記実施例では、薄膜ELディスプレイ素子の一方
向側より光を放出させたが、電極及び絶縁層の材質を適
宜変更することにより、両方向側からの光の放出も可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る薄膜ELディ
スプレイ素子の製造方法を達成するための製造装置であ
るMOCVD装置を示した概略図である。
【図2】同実施例装置により形成された薄膜ELディス
プレイ素子の断面構造を示した模式図である。
【図3】本発明品と従来品との薄膜ELディスプレイ素
子における印加電圧と発光輝度との関係を示した特性図
である。
【図4】本発明に係る薄膜ELディスプレイ素子の製造
方法を達成するMOCVD装置の第2の実施例を示した
概略図である。
【図5】本発明に係る薄膜ELディスプレイ素子の製造
方法を達成するMOCVD装置の第3の実施例を示した
概略図である。
【符号の説明】
11…反応炉 12,13,14…ノズル 15…反応室 16…加熱ヒータ 17…発光中心物質 18…サセプタ 19…基板 100…MOCVD装置(有機金属気相成長装置)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 有 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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機金属気相成長法を用い、母体材料と
    なる有機亜鉛化合物ガス又は有機ストロンチウム化合物
    ガスと硫黄化合物ガス又はセレン化合物ガスとを反応炉
    内で反応させ、同時に前記母体材料中に発光中心となる
    物質を添加して成る発光層を有する薄膜ELディスプレ
    イ素子の製造方法において、 前記発光中心となる物質を還元性を有するガスにて還元
    状態としたのち前記反応炉内に導入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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0817575A (ja) * 1994-04-26 1996-01-19 Nippondenso Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び製造装置
US6004618A (en) * 1994-04-26 1999-12-21 Nippondenso., Ltd. Method and apparatus for fabricating electroluminescent device

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US6004618A (en) * 1994-04-26 1999-12-21 Nippondenso., Ltd. Method and apparatus for fabricating electroluminescent device

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