JPH0793193B2 - 薄膜ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子の製造方法Info
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- JPH0793193B2 JPH0793193B2 JP2140629A JP14062990A JPH0793193B2 JP H0793193 B2 JPH0793193 B2 JP H0793193B2 JP 2140629 A JP2140629 A JP 2140629A JP 14062990 A JP14062990 A JP 14062990A JP H0793193 B2 JPH0793193 B2 JP H0793193B2
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
- H10K71/164—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using vacuum deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
この発明は、電子機器の表示装置として用いられる薄膜
EL素子の製造方法に関し、より詳しくは薄膜EL素子の発
光層を形成する方法に関する。
EL素子の製造方法に関し、より詳しくは薄膜EL素子の発
光層を形成する方法に関する。
一般に、その種の薄膜EL素子としては、例えば第６図に
示すような３層構造のものが知られている。この薄膜EL
素子は、ガラスからなる透明基板28上にITO（錫添加酸
化インジウム）からなる帯状の透明電極23を間隔をおい
て平行にパターン形成し、この上に酸化物Al2O3、SiO3
もしくはTiO2または窒化物Si3N4からなる第１誘電膜24
を形成している。この上に、ZnSまたはZnSeなどからな
る母材に発光中心としてMnを微量添加した組成を有する
発光層（膜厚0.8μｍ程度）25と、上記酸化物または窒
化物からなる第２誘電膜26とを順に形成し、さらにこの
上に、上記透明電極22と直交する方向にA1からなる帯状
の背面電極27を間隔をおいて平行にパターン形成してい
る。このようにして製造された薄膜EL素子は、透明電極
22および背面電極28に選択的に電圧を印加することによ
り両電極22,28の交点部分の発光層25をドット状に任意
の組み合せで発光させて、所望のドットマトリックス表
示を行うことができる。 上記薄膜EL素子の発光層25を形成する場合、まずZnSな
どの母材に発光中心となすべきMnなどの添加材（活性元
素）を一定の割合で混合し、この混合物を成型，焼結し
て原料ペレットを作製する。この原料ペレットを電子ビ
ーム蒸着法により、透明基板21表面の第１誘電膜24上に
蒸着して形成する。 最近では、ディスプレイ画面の大型化が進んでおり、大
面積の薄膜EL素子を作成するために第５図に示すよう
に、複数（ここでは２つ）の蒸発源80,90を用いて大型
の基板１上に蒸着する方法が採られている。すなわち、
真空蒸着装置101内に設けたハース12,15上にそれぞれ原
料ペレット11,14を載置し、各原料ペレット11,14の表面
11a,14aにそれぞれ電子銃13,16から電子ビームを照射し
て２つの蒸発源80,90となして、これらの蒸発源80,90に
よって１つの基板１上に蒸着している。この蒸着期間中
は、ハース12,15の近傍に設けたモニタ用水晶片17,21の
表面に常時蒸着を行う。そして、各水晶片17,21に蒸着
レートを表わす信号を常時出力させて、この各信号に基
づいて、コントローラ30によって、基板１上の蒸着レー
トに対する各蒸発源80,90の寄与が等しくなるように各
電子ビームのエネルギを制御する。このようにして、各
蒸発源80,90の蒸発速度Ｒのバランスをとることによ
り、基板１上に形成する発光層の膜厚を均一なものにし
ている。 一般には、各原料ペレット11,14全体を均一に加熱して
蒸発させることができるように、上記各表面11a,14aの
全域にわたって電子ビームをスキャンしながら照射す
る。ただし、薄膜EL素子に階調機能，高輝度機能または
メモリ機能などを持たせるために、第４図（ａ）に示す
ように、原料ペレット11の表面11aのうち一部の領域Ax
にしぼって照射する場合がある（特願平２−102026
号）。他の原料ペレット14の表面14aでも同様にする。
この場合、原料ペレット11に単位時間当りに流れ込む電
子ビームのエネルギを一定に保った状態で、電子ビーム
に印加する交番磁界（図示しない偏向コイルで発生させ
る）の振幅を小さくしてＸ軸方向のスキャン幅ｘを絞っ
ている。そして、上記領域Axにおける単位面積当りの電
子ビームのエネルギ密度を設定することによって、この
領域Axの温度を変化させて、発光層中の活性元素濃度を
変えるようにしている。活性元素濃度を換えることによ
り、薄膜EL素子に上に述べた様々な機能を持たせること
ができる。なお、この場合、原料ペレット11全体を有効
利用できるように、第４図（ｂ）に示すように、上記交
番磁界の周期よりも長い周期で上記交番磁界の中心値を
変化させて、電子ビームのスキャン中心（以下「ビーム
ポジション」という。）を正方領域A1の範囲でゆっくり
移動（振動）させている。例えば、Ｘ軸方向,Y軸方向の
スキャン周波数をそれぞれ50Hz,500Hzとするとビームポ
ジションの振動の周波数は1/60Hzとする。
示すような３層構造のものが知られている。この薄膜EL
素子は、ガラスからなる透明基板28上にITO（錫添加酸
化インジウム）からなる帯状の透明電極23を間隔をおい
て平行にパターン形成し、この上に酸化物Al2O3、SiO3
もしくはTiO2または窒化物Si3N4からなる第１誘電膜24
を形成している。この上に、ZnSまたはZnSeなどからな
る母材に発光中心としてMnを微量添加した組成を有する
発光層（膜厚0.8μｍ程度）25と、上記酸化物または窒
化物からなる第２誘電膜26とを順に形成し、さらにこの
上に、上記透明電極22と直交する方向にA1からなる帯状
の背面電極27を間隔をおいて平行にパターン形成してい
る。このようにして製造された薄膜EL素子は、透明電極
22および背面電極28に選択的に電圧を印加することによ
り両電極22,28の交点部分の発光層25をドット状に任意
の組み合せで発光させて、所望のドットマトリックス表
示を行うことができる。 上記薄膜EL素子の発光層25を形成する場合、まずZnSな
どの母材に発光中心となすべきMnなどの添加材（活性元
素）を一定の割合で混合し、この混合物を成型，焼結し
て原料ペレットを作製する。この原料ペレットを電子ビ
ーム蒸着法により、透明基板21表面の第１誘電膜24上に
蒸着して形成する。 最近では、ディスプレイ画面の大型化が進んでおり、大
面積の薄膜EL素子を作成するために第５図に示すよう
に、複数（ここでは２つ）の蒸発源80,90を用いて大型
の基板１上に蒸着する方法が採られている。すなわち、
真空蒸着装置101内に設けたハース12,15上にそれぞれ原
料ペレット11,14を載置し、各原料ペレット11,14の表面
11a,14aにそれぞれ電子銃13,16から電子ビームを照射し
て２つの蒸発源80,90となして、これらの蒸発源80,90に
よって１つの基板１上に蒸着している。この蒸着期間中
は、ハース12,15の近傍に設けたモニタ用水晶片17,21の
表面に常時蒸着を行う。そして、各水晶片17,21に蒸着
レートを表わす信号を常時出力させて、この各信号に基
づいて、コントローラ30によって、基板１上の蒸着レー
トに対する各蒸発源80,90の寄与が等しくなるように各
電子ビームのエネルギを制御する。このようにして、各
蒸発源80,90の蒸発速度Ｒのバランスをとることによ
り、基板１上に形成する発光層の膜厚を均一なものにし
ている。 一般には、各原料ペレット11,14全体を均一に加熱して
蒸発させることができるように、上記各表面11a,14aの
全域にわたって電子ビームをスキャンしながら照射す
る。ただし、薄膜EL素子に階調機能，高輝度機能または
メモリ機能などを持たせるために、第４図（ａ）に示す
ように、原料ペレット11の表面11aのうち一部の領域Ax
にしぼって照射する場合がある（特願平２−102026
号）。他の原料ペレット14の表面14aでも同様にする。
この場合、原料ペレット11に単位時間当りに流れ込む電
子ビームのエネルギを一定に保った状態で、電子ビーム
に印加する交番磁界（図示しない偏向コイルで発生させ
る）の振幅を小さくしてＸ軸方向のスキャン幅ｘを絞っ
ている。そして、上記領域Axにおける単位面積当りの電
子ビームのエネルギ密度を設定することによって、この
領域Axの温度を変化させて、発光層中の活性元素濃度を
変えるようにしている。活性元素濃度を換えることによ
り、薄膜EL素子に上に述べた様々な機能を持たせること
ができる。なお、この場合、原料ペレット11全体を有効
利用できるように、第４図（ｂ）に示すように、上記交
番磁界の周期よりも長い周期で上記交番磁界の中心値を
変化させて、電子ビームのスキャン中心（以下「ビーム
ポジション」という。）を正方領域A1の範囲でゆっくり
移動（振動）させている。例えば、Ｘ軸方向,Y軸方向の
スキャン周波数をそれぞれ50Hz,500Hzとするとビームポ
ジションの振動の周波数は1/60Hzとする。
ところで、大面積の薄膜EL素子を作製するにあたって
は、基板１に形成する発光層の膜厚均一性を厳しく管理
する必要がある。したがって、単に各電子ビームのエネ
ルギを一定とし、蒸着時間を限るだけでは不十分であ
り、発光層を形成する度ごとに上に述べてように水晶片
17,21を用いて蒸着レートをモニタすることが不可欠で
ある。しかながら、形成すべき発光層の膜厚が0.8μｍ
程度と厚いことから、蒸着期間中に常時モニタを行う場
合、上記水晶片17,21の寿命が蒸着１回分程度あるいは
それ以下で尽きてしまうという問題がある。このため、
水晶片の交換および調整が非常に煩わしく、薄膜EL素子
の製造に支障を来していた。 また、特に、薄膜EL素子に階調機能，高輝度機能または
メモリ機能などを持たせるために、上に述べたように各
原料ペレット11,14の表面11a,14aでスキャン幅ｘを絞
り、ビームポジションを振動させて蒸着を行う場合、ビ
ームポジションの動きに伴って蒸気流の形状が変化し
て、各蒸発源80,90の蒸発速度Ｒに周期的な変動成分
（ｔ）が生ずる。なお、蒸発速度Ｒ＝Ro＋（ｔ）と表
わさせるものとする。この変動成分（ｔ）は、各蒸発
源80,90近傍の水晶片17,21上では基板１上よりも強調さ
れて現れるため、水晶片17,21上での蒸着レートと基板
１上での蒸着レートとが対応しない状態となる。このた
め、各水晶片17,21が出力する信号によっては、基板１
上での蒸着レートを正確に制御できない状態となって、
発光層の膜厚均一性が損なわれるという問題がある。 そこで、この発明の目的は、モニタ用の水晶片の交換お
よび調整の頻度を少なくす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。また、その上、原料ペ
レットの表面でのビームポジションの移動に伴って各蒸
発源の蒸発速度に変動成分が生じたとしても、悪影響を
受けることなく均一な膜厚の発光層を形成できる薄膜EL
素子の製造方法を提供することにある。
は、基板１に形成する発光層の膜厚均一性を厳しく管理
する必要がある。したがって、単に各電子ビームのエネ
ルギを一定とし、蒸着時間を限るだけでは不十分であ
り、発光層を形成する度ごとに上に述べてように水晶片
17,21を用いて蒸着レートをモニタすることが不可欠で
ある。しかながら、形成すべき発光層の膜厚が0.8μｍ
程度と厚いことから、蒸着期間中に常時モニタを行う場
合、上記水晶片17,21の寿命が蒸着１回分程度あるいは
それ以下で尽きてしまうという問題がある。このため、
水晶片の交換および調整が非常に煩わしく、薄膜EL素子
の製造に支障を来していた。 また、特に、薄膜EL素子に階調機能，高輝度機能または
メモリ機能などを持たせるために、上に述べたように各
原料ペレット11,14の表面11a,14aでスキャン幅ｘを絞
り、ビームポジションを振動させて蒸着を行う場合、ビ
ームポジションの動きに伴って蒸気流の形状が変化し
て、各蒸発源80,90の蒸発速度Ｒに周期的な変動成分
（ｔ）が生ずる。なお、蒸発速度Ｒ＝Ro＋（ｔ）と表
わさせるものとする。この変動成分（ｔ）は、各蒸発
源80,90近傍の水晶片17,21上では基板１上よりも強調さ
れて現れるため、水晶片17,21上での蒸着レートと基板
１上での蒸着レートとが対応しない状態となる。このた
め、各水晶片17,21が出力する信号によっては、基板１
上での蒸着レートを正確に制御できない状態となって、
発光層の膜厚均一性が損なわれるという問題がある。 そこで、この発明の目的は、モニタ用の水晶片の交換お
よび調整の頻度を少なくす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。また、その上、原料ペ
レットの表面でのビームポジションの移動に伴って各蒸
発源の蒸発速度に変動成分が生じたとしても、悪影響を
受けることなく均一な膜厚の発光層を形成できる薄膜EL
素子の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、この発明は、複数の原料ペ
レットの表面にそれぞれ電子ビームを照射して複数の蒸
発源となし、上記各蒸発源の近傍にそれぞれシャッタが
開放されたとき表面に蒸着がなされることによって蒸着
レートを表わす信号を出力するモニタ片を設け、制御手
段によって上記モニタ片からの信号に基づいて各蒸発源
の蒸発速度を管理し、上記各原料ペレットに含まれた母
材および添加材をEL素子の基板上に蒸着して発光層を形
成する薄膜EL素子の製造方法において、上記各シャッタ
を開放して、上記各モニタ片が出力する信号に基づい
て、各蒸発源の蒸発速度が同一になるように上記制御手
段によって各電子ビームのエネルギを制御して上記基板
上に蒸着を行うモニタ期間と、上記各シャッタを閉鎖し
て、上記モニタ期間が終了した時の上記各電子ビームの
エネルギを保持した状態で上記基板上に蒸着を行うパワ
ー一定期間とを交互に繰り返して蒸着を行うことを特徴
としている。 また、上記原料ペレットの表面で電子ビームの照射領域
を移動させる長い周期に、短く設定した上記モニタ期間
を同期させて蒸着を行うのが望ましい。
レットの表面にそれぞれ電子ビームを照射して複数の蒸
発源となし、上記各蒸発源の近傍にそれぞれシャッタが
開放されたとき表面に蒸着がなされることによって蒸着
レートを表わす信号を出力するモニタ片を設け、制御手
段によって上記モニタ片からの信号に基づいて各蒸発源
の蒸発速度を管理し、上記各原料ペレットに含まれた母
材および添加材をEL素子の基板上に蒸着して発光層を形
成する薄膜EL素子の製造方法において、上記各シャッタ
を開放して、上記各モニタ片が出力する信号に基づい
て、各蒸発源の蒸発速度が同一になるように上記制御手
段によって各電子ビームのエネルギを制御して上記基板
上に蒸着を行うモニタ期間と、上記各シャッタを閉鎖し
て、上記モニタ期間が終了した時の上記各電子ビームの
エネルギを保持した状態で上記基板上に蒸着を行うパワ
ー一定期間とを交互に繰り返して蒸着を行うことを特徴
としている。 また、上記原料ペレットの表面で電子ビームの照射領域
を移動させる長い周期に、短く設定した上記モニタ期間
を同期させて蒸着を行うのが望ましい。
各シャッタを開放しているモニタ期間と、上記各シャッ
タを閉鎖しているパワー一定期間とを交互に繰り返して
蒸着を行う場合、各モニタ片の表面に蒸着がなされるの
はモニタ期間だけとなる。したがって、常時モニタを行
う場合に比して、各モニタ片の寿命が延びる。したがっ
て、各モニタ片の交換および調整の頻度が減り、薄膜EL
素子の生産に支障を来すようなことがなくなる。なお、
パワー一定期間中にモニタ片からの出力信号が得られな
いため、モニタ片上および基板上の蒸着レートが次第に
設定値からずれてくる。けれども、このような蒸着レー
トのずれは、パワー一定期間の長さを適正に設定するこ
とによって、実用上支障がないレベルに抑えることが可
能である。 さらに、上記原料ペレットの表面で電子ビームの照射領
域を移動させる長い周期は、短く設定した上記モニタ期
間を同期させた蒸着を行う場合、各蒸発源の蒸発速度の
変動成分（ｔ）の長い周期に短く設定したモニタ期間
が同期することになる。したがって、１回のモニタ期間
中には、各モニタ片上において蒸発速度の変化はほとん
ど観測されなくなる。すなわち、変動成分（ｔ）は略
一定値R1と観測され、観測される蒸発速度は略一定値Ｒ
＝R0＋R1となる。しかも、上記変動成分（ｔ）の周期
にモニタ期間が同期することによって各モニタ期間で周
期的な変動を示さない略同じ値Ｒ＝R0＋R1が観測され
る。したがって、各モニタ片上の蒸着レートと基板上の
蒸着レートとの対応がとれるようになる。したがって、
各モニタ片が出力する蒸着レートに基づいて、制御手段
によって、基板上の蒸着レートに対して各蒸発源が等し
く寄与するように制御できる。したがって、上記基板上
に形成する発光層の膜厚が均一なものとなる。
タを閉鎖しているパワー一定期間とを交互に繰り返して
蒸着を行う場合、各モニタ片の表面に蒸着がなされるの
はモニタ期間だけとなる。したがって、常時モニタを行
う場合に比して、各モニタ片の寿命が延びる。したがっ
て、各モニタ片の交換および調整の頻度が減り、薄膜EL
素子の生産に支障を来すようなことがなくなる。なお、
パワー一定期間中にモニタ片からの出力信号が得られな
いため、モニタ片上および基板上の蒸着レートが次第に
設定値からずれてくる。けれども、このような蒸着レー
トのずれは、パワー一定期間の長さを適正に設定するこ
とによって、実用上支障がないレベルに抑えることが可
能である。 さらに、上記原料ペレットの表面で電子ビームの照射領
域を移動させる長い周期は、短く設定した上記モニタ期
間を同期させた蒸着を行う場合、各蒸発源の蒸発速度の
変動成分（ｔ）の長い周期に短く設定したモニタ期間
が同期することになる。したがって、１回のモニタ期間
中には、各モニタ片上において蒸発速度の変化はほとん
ど観測されなくなる。すなわち、変動成分（ｔ）は略
一定値R1と観測され、観測される蒸発速度は略一定値Ｒ
＝R0＋R1となる。しかも、上記変動成分（ｔ）の周期
にモニタ期間が同期することによって各モニタ期間で周
期的な変動を示さない略同じ値Ｒ＝R0＋R1が観測され
る。したがって、各モニタ片上の蒸着レートと基板上の
蒸着レートとの対応がとれるようになる。したがって、
各モニタ片が出力する蒸着レートに基づいて、制御手段
によって、基板上の蒸着レートに対して各蒸発源が等し
く寄与するように制御できる。したがって、上記基板上
に形成する発光層の膜厚が均一なものとなる。
以下、この発明の薄膜EL素子の製造方法を実施例により
詳細に説明する。 第３図はこの発明によって製造される大面積の薄膜EL素
子の断面の一例を示している。１は厚さ１〜3mmのガラ
ス基板を示し、２はこのガラス基板１上にスパッタリン
グ法で厚さ1000〜1800ÅのITO（錫添加酸化インジウ
ム）膜を形成し、これをエッチングで多数本の平行帯状
にパターン形成してなる透明電極を示している。次に、
３はこの透明電極２上にスパッタリング法で厚さ200〜8
00Åに堆積したSiO2膜、４はこのSiO2膜３上にスパッタ
リング法で厚さ1000〜3000Åに積層したSi−Ｎ膜を示し
ている。上記SiO2膜３とSi−Ｎ膜４とで第１誘電体層Ａ
を構成している。また、５は上記Si−Ｎ膜４上に後述す
る電子ビーム蒸着法で厚さ6000〜8000Åに形成したZnS:
Mnからなる発光層を示している。６はこの発光層５上に
スパッタリング法で厚さ1000〜3000Åに積層したSi−Ｎ
膜、７はこのSi−Ｎ膜６上にスパッタリング法で厚さ20
0〜600Åに堆積したAl2O3膜を示している。上記Si−Ｎ
膜６とAl2O3膜７で第２誘電体層Ｂを構成している。８
はこのAl2O3膜７上に電子ビーム蒸着法で厚さ2000〜600
0ÅのAl膜を形成し、これをエッチングで上記透明電極
２と直交する方向に多数本の平行帯状にパターン形成し
てなる背面電極を示している。上記透明電極２と背面電
極８間に交流駆動電圧９が印加されて、ドットマトリッ
クス表示が行われる。なお、この薄膜EL素子の表面は、
防湿のためシールガラス等によりシールされる。 上記発光層５は第２図に示す真空蒸着装置100を用いて
形成する。この真空蒸着装置100は、第５図に示した真
空蒸着装置101と同様に、ハース12,15と、電子銃13,16
と、モニタ用の水晶片17,21と、制御手段としてのコン
トローラ30を備えている。さらに、上記各水晶片17,21
の表面を覆うシャッタ18,22を備えている。 発光層５を形成する場合、まず、発光層５を構成すべき
母材ZnSに発光中心となすべき活性化物質（添加材）Mn
を0.40〜0.50wt％の割合で混合し、この混合物を成型，
焼結して２つの原料ペレット11,14を作製する。そし
て、第５図に示すように、この原料ペレット11,14を真
空蒸着装置100内のハース12,15に載置する。また、この
真空蒸着装置100のヒータ20の直下に、発光層５を形成
すべきガラス基板１をセットする。そしてチャンバ10内
を排気孔10aを通して排気して真空状態にし、ヒータ20
によってガラス基板１を200〜280℃の範囲の一定温度に
保持する。この状態でコントローラ30によって設定され
る出力500〜800Wの範囲の略一定のエネルギで、電子銃1
3,16から各原料ペレット11,14の表面11a,14aへそれぞれ
電子ビームをスキャンしながら照射する。そして、原料
ペレット11,14を加熱，蒸発させて複数の蒸発源80,90と
なして、ガラス基板１の表面の第１誘電体層Ａ上に蒸着
する。 このとき、第４図（ａ），（ｂ）に示したように、電子
ビーム印加する交番磁界の振幅をしぼってＸ軸方向のス
キャン幅ｘを設定すると共に、交番磁界の中心値を変化
させて正方領域A1の範囲内でビームポジションをゆっく
り振動させながら照射する。このように、原料ペレット
11,14の表面11a,14aのうち電子ビームを照射する領域の
単位面積当りのエネルギ密度を様々に設定することによ
って、発光層５中のMn濃度を変えるようにする。これに
より、階調機能，高輝度機能，メモリ機能など様々な機
能を持つ薄膜EL素子を作製することができる。しかも、
原料ペレット11,14全体を有効利用することができる。
なお、Ｘ軸方向,Y軸方向のスキャン周波数はそれぞれ50
Hz,500Hzとし、ビームポジションの振動の周波数は1/60
Hzとする。 また、蒸着期間中、第１図（ａ），（ｂ）に示すよう
に、上記ビームポジションを振動させる長い周期に、短
く設定したモニタ（サンプリングオン）期間Δｔを同期
させる。各モニタ期間Δｔにおいては、シャッタ18,22
を開放して、各水晶片17,21が出力する信号に基づい
て、第１図（ｃ）に示すように、蒸発源80,90の蒸発速
度Ｒが同一になるように、コントローラ30によって各電
子ビームのエネルギを制御する。モニタ期間Δｔに挟ま
れたパワー一定（サンプリングオフ）期間においては、
シャッタ18,22を閉鎖して、第１図（ｄ）に示すよう
に、直前のモニタ期間が終了した時の各電子ビームのエ
ネルギを保持する。このようにした場合、水晶片17,21
の表面に蒸着がなされるのは、短く設定したモニタ期間
Δｔだけとなる。したがって、常時モニタを行う場合に
比して、各水晶片17,21の寿命を延ばすことができる。
したがって、各水晶片17,21の交換および調整の頻度を
抑えることができる。なお、第１図（ｃ）に示すよう
に、パワー一定期間中は水晶片17,21の出力信号が得ら
れないため、水晶片17,21上および基板１上の蒸着レー
トが次第に設定値からずれてくる。けれども、このよう
な蒸着レートのずれは実用状支障がないレベルに抑える
ことができる。また、このように、ビームポジションを
振動させる長い周期に、短く設定したモニタ期間Δｔを
同期させた場合、各蒸発源80,90の蒸発速度の変動成分
（ｔ）の長い周期に、上記短く設定したモニタ期間Δ
ｔが同期することになる。したがって、１回のモニタ期
間Δｔ中には、各水晶片17,21上において蒸発速度の変
化はほとんど観測されなくなる。すなわち、変動成分
（ｔ）は略一定値R1として観測される。しかも、上記変
動成分（ｔ）の周期にモニタ期間Δｔが同期すること
によって、各モニタ期間Δｔで周期的な変動を示さない
略同じ値Ｒ＝R0＋R1が観測される。 したがって、各水晶片17,21上の蒸着レートと基板１上
の蒸着レートとの対応がとれるようになる。したがっ
て、各水晶片17,21が出力する蒸着レートに基づいて、
コントローラ30によって、基板１上に蒸着レートに対し
て各蒸発源80,90が等しく寄与するように制御すること
ができる。したがって、基板１上に形成する発光層５の
膜厚を均一なものにすることができる。 なお、この実施例は簡単のため蒸発源が２つの場合につ
いて述べたが、蒸発源が３つ以上の場合であっても、当
然ながら同様の効果を得ることができる。 また、各原料ペレットの表面で電子ビームのスキャン幅
を１方向（Ｘ軸方向）のみ絞ったが、これに限られるも
のではなく、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２方向について
絞っても良い。この場合、原料ペレット全体を有効利用
するために、Ｘ軸方向,Y軸方向のビームポジションを位
相を90゜ずらした状態で周期的に振動させる。そして、
ビームポジションを原料ペレットの表面で回転させる。
または、原料ペレット自体を回転させるようにする。
詳細に説明する。 第３図はこの発明によって製造される大面積の薄膜EL素
子の断面の一例を示している。１は厚さ１〜3mmのガラ
ス基板を示し、２はこのガラス基板１上にスパッタリン
グ法で厚さ1000〜1800ÅのITO（錫添加酸化インジウ
ム）膜を形成し、これをエッチングで多数本の平行帯状
にパターン形成してなる透明電極を示している。次に、
３はこの透明電極２上にスパッタリング法で厚さ200〜8
00Åに堆積したSiO2膜、４はこのSiO2膜３上にスパッタ
リング法で厚さ1000〜3000Åに積層したSi−Ｎ膜を示し
ている。上記SiO2膜３とSi−Ｎ膜４とで第１誘電体層Ａ
を構成している。また、５は上記Si−Ｎ膜４上に後述す
る電子ビーム蒸着法で厚さ6000〜8000Åに形成したZnS:
Mnからなる発光層を示している。６はこの発光層５上に
スパッタリング法で厚さ1000〜3000Åに積層したSi−Ｎ
膜、７はこのSi−Ｎ膜６上にスパッタリング法で厚さ20
0〜600Åに堆積したAl2O3膜を示している。上記Si−Ｎ
膜６とAl2O3膜７で第２誘電体層Ｂを構成している。８
はこのAl2O3膜７上に電子ビーム蒸着法で厚さ2000〜600
0ÅのAl膜を形成し、これをエッチングで上記透明電極
２と直交する方向に多数本の平行帯状にパターン形成し
てなる背面電極を示している。上記透明電極２と背面電
極８間に交流駆動電圧９が印加されて、ドットマトリッ
クス表示が行われる。なお、この薄膜EL素子の表面は、
防湿のためシールガラス等によりシールされる。 上記発光層５は第２図に示す真空蒸着装置100を用いて
形成する。この真空蒸着装置100は、第５図に示した真
空蒸着装置101と同様に、ハース12,15と、電子銃13,16
と、モニタ用の水晶片17,21と、制御手段としてのコン
トローラ30を備えている。さらに、上記各水晶片17,21
の表面を覆うシャッタ18,22を備えている。 発光層５を形成する場合、まず、発光層５を構成すべき
母材ZnSに発光中心となすべき活性化物質（添加材）Mn
を0.40〜0.50wt％の割合で混合し、この混合物を成型，
焼結して２つの原料ペレット11,14を作製する。そし
て、第５図に示すように、この原料ペレット11,14を真
空蒸着装置100内のハース12,15に載置する。また、この
真空蒸着装置100のヒータ20の直下に、発光層５を形成
すべきガラス基板１をセットする。そしてチャンバ10内
を排気孔10aを通して排気して真空状態にし、ヒータ20
によってガラス基板１を200〜280℃の範囲の一定温度に
保持する。この状態でコントローラ30によって設定され
る出力500〜800Wの範囲の略一定のエネルギで、電子銃1
3,16から各原料ペレット11,14の表面11a,14aへそれぞれ
電子ビームをスキャンしながら照射する。そして、原料
ペレット11,14を加熱，蒸発させて複数の蒸発源80,90と
なして、ガラス基板１の表面の第１誘電体層Ａ上に蒸着
する。 このとき、第４図（ａ），（ｂ）に示したように、電子
ビーム印加する交番磁界の振幅をしぼってＸ軸方向のス
キャン幅ｘを設定すると共に、交番磁界の中心値を変化
させて正方領域A1の範囲内でビームポジションをゆっく
り振動させながら照射する。このように、原料ペレット
11,14の表面11a,14aのうち電子ビームを照射する領域の
単位面積当りのエネルギ密度を様々に設定することによ
って、発光層５中のMn濃度を変えるようにする。これに
より、階調機能，高輝度機能，メモリ機能など様々な機
能を持つ薄膜EL素子を作製することができる。しかも、
原料ペレット11,14全体を有効利用することができる。
なお、Ｘ軸方向,Y軸方向のスキャン周波数はそれぞれ50
Hz,500Hzとし、ビームポジションの振動の周波数は1/60
Hzとする。 また、蒸着期間中、第１図（ａ），（ｂ）に示すよう
に、上記ビームポジションを振動させる長い周期に、短
く設定したモニタ（サンプリングオン）期間Δｔを同期
させる。各モニタ期間Δｔにおいては、シャッタ18,22
を開放して、各水晶片17,21が出力する信号に基づい
て、第１図（ｃ）に示すように、蒸発源80,90の蒸発速
度Ｒが同一になるように、コントローラ30によって各電
子ビームのエネルギを制御する。モニタ期間Δｔに挟ま
れたパワー一定（サンプリングオフ）期間においては、
シャッタ18,22を閉鎖して、第１図（ｄ）に示すよう
に、直前のモニタ期間が終了した時の各電子ビームのエ
ネルギを保持する。このようにした場合、水晶片17,21
の表面に蒸着がなされるのは、短く設定したモニタ期間
Δｔだけとなる。したがって、常時モニタを行う場合に
比して、各水晶片17,21の寿命を延ばすことができる。
したがって、各水晶片17,21の交換および調整の頻度を
抑えることができる。なお、第１図（ｃ）に示すよう
に、パワー一定期間中は水晶片17,21の出力信号が得ら
れないため、水晶片17,21上および基板１上の蒸着レー
トが次第に設定値からずれてくる。けれども、このよう
な蒸着レートのずれは実用状支障がないレベルに抑える
ことができる。また、このように、ビームポジションを
振動させる長い周期に、短く設定したモニタ期間Δｔを
同期させた場合、各蒸発源80,90の蒸発速度の変動成分
（ｔ）の長い周期に、上記短く設定したモニタ期間Δ
ｔが同期することになる。したがって、１回のモニタ期
間Δｔ中には、各水晶片17,21上において蒸発速度の変
化はほとんど観測されなくなる。すなわち、変動成分
（ｔ）は略一定値R1として観測される。しかも、上記変
動成分（ｔ）の周期にモニタ期間Δｔが同期すること
によって、各モニタ期間Δｔで周期的な変動を示さない
略同じ値Ｒ＝R0＋R1が観測される。 したがって、各水晶片17,21上の蒸着レートと基板１上
の蒸着レートとの対応がとれるようになる。したがっ
て、各水晶片17,21が出力する蒸着レートに基づいて、
コントローラ30によって、基板１上に蒸着レートに対し
て各蒸発源80,90が等しく寄与するように制御すること
ができる。したがって、基板１上に形成する発光層５の
膜厚を均一なものにすることができる。 なお、この実施例は簡単のため蒸発源が２つの場合につ
いて述べたが、蒸発源が３つ以上の場合であっても、当
然ながら同様の効果を得ることができる。 また、各原料ペレットの表面で電子ビームのスキャン幅
を１方向（Ｘ軸方向）のみ絞ったが、これに限られるも
のではなく、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２方向について
絞っても良い。この場合、原料ペレット全体を有効利用
するために、Ｘ軸方向,Y軸方向のビームポジションを位
相を90゜ずらした状態で周期的に振動させる。そして、
ビームポジションを原料ペレットの表面で回転させる。
または、原料ペレット自体を回転させるようにする。
以上より明らかなように、この発明は、複数の原料ペレ
ットの表面にそれぞれ電子ビームを照射して複数のの蒸
発源となし、上記各蒸発源の近傍にそれぞれシャッタが
開放されたとき表面に蒸着がなされることによって蒸着
レートを表わす信号を出力するモニタ片を設け、制御手
段によって上記モニタ片からの信号に基づいて各蒸発源
の蒸発速度を管理し、上記各原料ペレットに含まれた母
材および添加材をEL素子の基板上に蒸着して発光層を形
成する薄膜EL素子の製造方法において、上記各シャッタ
を開放して、上記各モニタ片に出力する信号に基づい
て、各蒸発源の蒸発速度が同一になるように上記制御手
段によって各電子ビームのエネルギを制御して上記基板
上に蒸着を行うモニタ期間と、上記各シャッタを閉鎖し
て、上記モニタ期間が終了した時の上記各電子ビームの
エネルギを保持した状態で上記基板上に蒸着を行うパワ
ー一定期間とを交互に繰り返して蒸着を行っているいの
で、モニタ用の水晶片の交換および調整の頻度を少なく
することができる。 さらに、上記原料ペレットの表面で電子ビームの照射領
域を移動させる長い周期に、短く設定した上記モニタ期
間を同期させて蒸着を行う場合、ビームポジションの移
動に伴って上記各蒸発源の蒸発速度に変動成分が生じた
としても、悪影響を受けることなく均一な膜厚の発光層
を形成することができる。
ットの表面にそれぞれ電子ビームを照射して複数のの蒸
発源となし、上記各蒸発源の近傍にそれぞれシャッタが
開放されたとき表面に蒸着がなされることによって蒸着
レートを表わす信号を出力するモニタ片を設け、制御手
段によって上記モニタ片からの信号に基づいて各蒸発源
の蒸発速度を管理し、上記各原料ペレットに含まれた母
材および添加材をEL素子の基板上に蒸着して発光層を形
成する薄膜EL素子の製造方法において、上記各シャッタ
を開放して、上記各モニタ片に出力する信号に基づい
て、各蒸発源の蒸発速度が同一になるように上記制御手
段によって各電子ビームのエネルギを制御して上記基板
上に蒸着を行うモニタ期間と、上記各シャッタを閉鎖し
て、上記モニタ期間が終了した時の上記各電子ビームの
エネルギを保持した状態で上記基板上に蒸着を行うパワ
ー一定期間とを交互に繰り返して蒸着を行っているいの
で、モニタ用の水晶片の交換および調整の頻度を少なく
することができる。 さらに、上記原料ペレットの表面で電子ビームの照射領
域を移動させる長い周期に、短く設定した上記モニタ期
間を同期させて蒸着を行う場合、ビームポジションの移
動に伴って上記各蒸発源の蒸発速度に変動成分が生じた
としても、悪影響を受けることなく均一な膜厚の発光層
を形成することができる。
第１図（ａ）乃至（ｄ）はこの発明の一実施例の薄膜EL
素子の製造方法によって真空蒸着装置を動作させるタイ
ミングを示す図、第２図は上記真空蒸着装置の構成を示
す図、第３図は作製すべき薄膜EL素子の断面構造を示す
図、第４図（ａ）は上記薄膜EL素子の製造方法によって
原料ペレット表面を電子ビームで照射する状態を示す
図、同図（ｂ）はビームポジションの時間変化を示す
図、第５図は従来の薄膜EL素子の製造方法を実施するの
に用いる真空蒸着装置を示す図、第６図は従来の薄膜EL
素子の構造を示す斜視図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……SiO2膜、 4,6……Si−Ｎ膜、５……発光層、７……Al2O3膜、 ８……背面電極、９……交流駆動電圧、 10……チャンバ、11,14……原料ペレット、 11a,14a……表面、12,15……ハース、 13,16……電子銃、17,21……水晶片、 18,22…シャッタ、20……ヒータ、 30……コントローラ、101……真空蒸着装置、 Ａ……第１誘電体層、A1,Ax……照射領域、 Ｂ……第２誘電体層。
素子の製造方法によって真空蒸着装置を動作させるタイ
ミングを示す図、第２図は上記真空蒸着装置の構成を示
す図、第３図は作製すべき薄膜EL素子の断面構造を示す
図、第４図（ａ）は上記薄膜EL素子の製造方法によって
原料ペレット表面を電子ビームで照射する状態を示す
図、同図（ｂ）はビームポジションの時間変化を示す
図、第５図は従来の薄膜EL素子の製造方法を実施するの
に用いる真空蒸着装置を示す図、第６図は従来の薄膜EL
素子の構造を示す斜視図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……SiO2膜、 4,6……Si−Ｎ膜、５……発光層、７……Al2O3膜、 ８……背面電極、９……交流駆動電圧、 10……チャンバ、11,14……原料ペレット、 11a,14a……表面、12,15……ハース、 13,16……電子銃、17,21……水晶片、 18,22…シャッタ、20……ヒータ、 30……コントローラ、101……真空蒸着装置、 Ａ……第１誘電体層、A1,Ax……照射領域、 Ｂ……第２誘電体層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪原 章夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (72)発明者 岸下 博 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−34890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−97294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−211379（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−191862（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】複数の原料ペレットの表面にそれぞれ電子
ビームを照射して複数の蒸発源となし、上記各蒸発源の
近傍にそれぞれシャッタが開放されたとき表面に蒸着が
なされることによって蒸着レートを表わす信号を出力す
るモニタ片を設け、制御手段によって上記モニタ片から
の信号に基づいて各蒸発源の蒸発速度を管理し、上記各
原料ペレットに含まれた母材および添加材をEL素子の基
板上に蒸着して発光層を形成する薄膜EL素子の製造方法
において、 上記各シャッタを開放して、上記各モニタ片が出力する
信号に基づいて、各蒸発源の蒸発速度が同一になるよう
に上記制御手段によって各電子ビームのエネルギを制御
して上記基板上に蒸着を行うモニタ期間と、上記各シャ
ッタを閉鎖して、上記モニタ期間が終了した時の上記各
電子ビームのエネルギを保持した状態で上記基板上に蒸
着を行うパワー一定期間とを交互に繰り返して蒸着を行
うことを特徴とする薄膜EL素子の製造方法。 - 【請求項２】上記原料ペレットの表面で電子ビームの照
射領域を移動させる長い周期に、短く設定した上記モニ
タ期間を同期させて蒸着を行うことを特徴とする請求項
１に記載の薄膜EL素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140629A JPH0793193B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
| DE69103338T DE69103338T2 (de) | 1990-05-30 | 1991-05-30 | Verfahren zur Herstellung einer elektrolumineszenten Dünnschichtvorrichtung und Apparat für ihre Herstellung. |
| EP91304902A EP0459806B1 (en) | 1990-05-30 | 1991-05-30 | Method of manufacturing thin film EL device and apparatus for manufacturing the same |
| US08/079,847 US5372837A (en) | 1990-05-30 | 1993-06-22 | Method of manufacturing thin film EL device utilizing a shutter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140629A JPH0793193B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434891A JPH0434891A (ja) | 1992-02-05 |
| JPH0793193B2 true JPH0793193B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=15273141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2140629A Expired - Lifetime JPH0793193B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5372837A (ja) |
| EP (1) | EP0459806B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0793193B2 (ja) |
| DE (1) | DE69103338T2 (ja) |
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| US7699932B2 (en) | 2004-06-02 | 2010-04-20 | Micron Technology, Inc. | Reactors, systems and methods for depositing thin films onto microfeature workpieces |
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| US8419857B2 (en) * | 2009-03-31 | 2013-04-16 | United Technologies Corporation | Electron beam vapor deposition apparatus and method of coating |
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| WO2017050349A1 (en) * | 2015-09-21 | 2017-03-30 | Applied Materials, Inc. | Measurement assembly for measuring a deposition rate and method therefore |
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1990
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