JPH08127771A - エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法Info
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- JPH08127771A JPH08127771A JP7119805A JP11980595A JPH08127771A JP H08127771 A JPH08127771 A JP H08127771A JP 7119805 A JP7119805 A JP 7119805A JP 11980595 A JP11980595 A JP 11980595A JP H08127771 A JPH08127771 A JP H08127771A
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- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
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- C09K11/7716—Chalcogenides
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
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- 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
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 青色純度が高く、かつ高輝度のＥＬ素子を提
供する。 【構成】 薄膜ＥＬ素子１０は、絶縁性基板であるガラ
ス基板１１上に順次、以下の薄膜が積層形成され構成さ
れている。ガラス基板１１上には、光学的に透明なＺｎ
Ｏから成る第１透明電極１２が形成され、その上面には
光学的に透明なＳｒＴｉＯ3 （チタン酸ストロンチウ
ム）から成る第１絶縁層１３、発光中心としてＣｅを添
加したＣａＧａ2.9 Ｓ4.2 から成る発光層１４、光学的
に透明なＳｒＴｉＯ3 から成る第２絶縁層１５、光学的
に透明なＺｎＯから成る第２透明電極１６が形成されて
いる。 【作用】 発光層１４においてＧａが過剰に存在するこ
とで結晶構造が変化しＣｅのまわりの配位子場がわずか
に変化するため、発光スペクトルが短波長側にずれる。
また、Ｃａチオガレートを用いるので、高い輝度を保つ
ことができる。
供する。 【構成】 薄膜ＥＬ素子１０は、絶縁性基板であるガラ
ス基板１１上に順次、以下の薄膜が積層形成され構成さ
れている。ガラス基板１１上には、光学的に透明なＺｎ
Ｏから成る第１透明電極１２が形成され、その上面には
光学的に透明なＳｒＴｉＯ3 （チタン酸ストロンチウ
ム）から成る第１絶縁層１３、発光中心としてＣｅを添
加したＣａＧａ2.9 Ｓ4.2 から成る発光層１４、光学的
に透明なＳｒＴｉＯ3 から成る第２絶縁層１５、光学的
に透明なＺｎＯから成る第２透明電極１６が形成されて
いる。 【作用】 発光層１４においてＧａが過剰に存在するこ
とで結晶構造が変化しＣｅのまわりの配位子場がわずか
に変化するため、発光スペクトルが短波長側にずれる。
また、Ｃａチオガレートを用いるので、高い輝度を保つ
ことができる。
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クス表示、或は各種情報端
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）素子の発光層に関す
る。
型のセグメント表示やマトリクス表示、或は各種情報端
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）素子の発光層に関す
る。
【０００２】
【従来技術】ＥＬ素子はＺｎＳ（硫化亜鉛）等の蛍光体
に電界を印加したときに発光する現象を利用したもの
で、自発光型の平面ディスプレイを構成するものとして
従来より注目されている。
に電界を印加したときに発光する現象を利用したもの
で、自発光型の平面ディスプレイを構成するものとして
従来より注目されている。
【０００３】図１２は、従来のＥＬ素子１００の典型的
な断面構造を示した模式図である。ＥＬ素子１００は、
絶縁性基板であるガラス基板１０１上に、光学的に透明
なＩＴＯ膜から成る第１電極１０２、Ｔａ2 Ｏ5 （五酸
化タンタル）等から成る第１絶縁層１０３、発光層１０
４、Ｔａ2 Ｏ5 等から成る第２絶縁層１０５及びＩＴＯ
膜から成る第２電極１０６を順次積層して形成されてい
る。ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜
は、Ｉｎ2 Ｏ3 （酸化インジウム）にＳｎ（錫）をドー
プした透明の導電膜で、低抵抗率であることから従来よ
り透明電極用として広く使用されている。
な断面構造を示した模式図である。ＥＬ素子１００は、
絶縁性基板であるガラス基板１０１上に、光学的に透明
なＩＴＯ膜から成る第１電極１０２、Ｔａ2 Ｏ5 （五酸
化タンタル）等から成る第１絶縁層１０３、発光層１０
４、Ｔａ2 Ｏ5 等から成る第２絶縁層１０５及びＩＴＯ
膜から成る第２電極１０６を順次積層して形成されてい
る。ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜
は、Ｉｎ2 Ｏ3 （酸化インジウム）にＳｎ（錫）をドー
プした透明の導電膜で、低抵抗率であることから従来よ
り透明電極用として広く使用されている。
【０００４】発光層１０４としては、例えばＺｎＳを母
体材料とし、発光中心元素としてＴｂ（テルビウム）、
Ｓｍ（サマリウム）、Ｔｍ（ツリウム）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
光中心元素としてＣｅ（セリウム）を添加したものが使
用される。この内、青色発光が得られる発光層１０４の
構成材料としては、Ｔｍを添加したＺｎＳやＣｅを添加
したＳｒＳ等が検討されている。
体材料とし、発光中心元素としてＴｂ（テルビウム）、
Ｓｍ（サマリウム）、Ｔｍ（ツリウム）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
光中心元素としてＣｅ（セリウム）を添加したものが使
用される。この内、青色発光が得られる発光層１０４の
構成材料としては、Ｔｍを添加したＺｎＳやＣｅを添加
したＳｒＳ等が検討されている。
【０００５】ただしＴｍを添加したＺｎＳを発光層に用
いた場合、発光輝度が低く実用上十分な輝度が得られな
い。一方、Ｃｅを添加したＳｒＳを発光層に用いた場
合、発光輝度は比較的高いものの、その発光色が青緑色
であるために、青色を得るには例えば５００ｎｍ以上の
波長をカットするようなフィルタを用いねばならない。
そのようにして得られる青色発光輝度は元々の発光輝度
の約１割程度に減少してしまう。またフィルタが構成要
素として必要となることで、ディスプレイの構造が複雑
になり、コストが増加する等の不具合が生じる。
いた場合、発光輝度が低く実用上十分な輝度が得られな
い。一方、Ｃｅを添加したＳｒＳを発光層に用いた場
合、発光輝度は比較的高いものの、その発光色が青緑色
であるために、青色を得るには例えば５００ｎｍ以上の
波長をカットするようなフィルタを用いねばならない。
そのようにして得られる青色発光輝度は元々の発光輝度
の約１割程度に減少してしまう。またフィルタが構成要
素として必要となることで、ディスプレイの構造が複雑
になり、コストが増加する等の不具合が生じる。
【０００６】この問題を解決するために、発光輝度が高
くしかもフィルタを必要としない青色発光層としてＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ（セリウムをドープした硫化カルシウ
ムガリウム）蛍光体を適用することが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
〜Ｐ７６４、又は特開平５−６５４７８号公報にて開示
されている。
くしかもフィルタを必要としない青色発光層としてＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ（セリウムをドープした硫化カルシウ
ムガリウム）蛍光体を適用することが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
〜Ｐ７６４、又は特開平５−６５４７８号公報にて開示
されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＣａＧａ2
Ｓ4 ：Ｃｅ発光層を用いたＥＬ素子のＣＩＥ（Ｃｏｍｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ
ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ：国際照明委員会）色度座標は
（０．１５，０．１９）である。一方、ブラウン管の青
色蛍光体として用いられているＺｎＳ：ＡｇのＣＩＥ色
度座標は、（０．１５，０．０７）程度である。このこ
とから、従来のＥＬ素子用青色発光層としてのＣａＧａ
2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層は、いまだ青色純度が不十分とい
え、あまり満足できるものではなかった。
Ｓ4 ：Ｃｅ発光層を用いたＥＬ素子のＣＩＥ（Ｃｏｍｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ
ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ：国際照明委員会）色度座標は
（０．１５，０．１９）である。一方、ブラウン管の青
色蛍光体として用いられているＺｎＳ：ＡｇのＣＩＥ色
度座標は、（０．１５，０．０７）程度である。このこ
とから、従来のＥＬ素子用青色発光層としてのＣａＧａ
2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層は、いまだ青色純度が不十分とい
え、あまり満足できるものではなかった。
【０００８】本発明は、上記問題点に鑑み、高輝度でよ
り青色純度の良いＥＬ素子を提供することを目的とす
る。
り青色純度の良いＥＬ素子を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記課題
を解決するためになされた本発明のＥＬ素子の発光層
は、ＣａＧａxＳy （但し、２．１≦ｘ≦３．５、ｙ≧
４）に、発光中心元素としてＣｅを添加してなる。即
ち、従来のＣａＧａ2 Ｓ4 ：ＣｅよりもＧａのＣａに対
する原子数比を大きくしたことが特徴である。なおより
望ましくは２．４≦ｘ≦３．１である。
を解決するためになされた本発明のＥＬ素子の発光層
は、ＣａＧａxＳy （但し、２．１≦ｘ≦３．５、ｙ≧
４）に、発光中心元素としてＣｅを添加してなる。即
ち、従来のＣａＧａ2 Ｓ4 ：ＣｅよりもＧａのＣａに対
する原子数比を大きくしたことが特徴である。なおより
望ましくは２．４≦ｘ≦３．１である。
【００１０】このＥＬ発光層（ＣａＧａx Ｓy ：Ｃｅ
（但し、２．１≦ｘ≦３．５、ｙ≧４））によれば、発
光スペクトルが短波長側にシフトし、その結果、ＣａＧ
ａ2 Ｓ 4 ：Ｃｅよりも青色純度が高くなる。なお、前出
の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〜Ｐ７６４によれば、青色純度に関
しては、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：ＣｅやＢａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ
の方がより高純度であることが示されている。本発明の
ＥＬ発光層は、青色純度の点では、ＣａＧａ2 Ｓ 4 ：Ｃ
ｅよりも、これらの物質に近くなっており、特にＢａＧ
ａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの青色純度（ＣＩＥ色度座標＝（０．１
５，０．１５））とほぼ同程度になる。
（但し、２．１≦ｘ≦３．５、ｙ≧４））によれば、発
光スペクトルが短波長側にシフトし、その結果、ＣａＧ
ａ2 Ｓ 4 ：Ｃｅよりも青色純度が高くなる。なお、前出
の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〜Ｐ７６４によれば、青色純度に関
しては、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：ＣｅやＢａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ
の方がより高純度であることが示されている。本発明の
ＥＬ発光層は、青色純度の点では、ＣａＧａ2 Ｓ 4 ：Ｃ
ｅよりも、これらの物質に近くなっており、特にＢａＧ
ａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの青色純度（ＣＩＥ色度座標＝（０．１
５，０．１５））とほぼ同程度になる。
【００１１】一方、ＣａＧａx Ｓy ：Ｃｅ（但し、２．
１≦ｘ≦３．５、ｙ≧４）は、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅや
ＢａＧａ2 Ｓ4 Ｃｅよりも発光輝度の高いＥＬ素子を構
成することができ、その点で優れている。即ち、本発明
のＥＬ発光層は、高い青色純度と、高い輝度とを両立さ
せるものであり、この結果、既に実現されている高色純
度高輝度の赤色発光層及び緑色発光層と組み合わせる上
でのバランスがよく、今後のフルカラ−ＥＬ表示装置の
実現に大いに寄与するものである。
１≦ｘ≦３．５、ｙ≧４）は、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅや
ＢａＧａ2 Ｓ4 Ｃｅよりも発光輝度の高いＥＬ素子を構
成することができ、その点で優れている。即ち、本発明
のＥＬ発光層は、高い青色純度と、高い輝度とを両立さ
せるものであり、この結果、既に実現されている高色純
度高輝度の赤色発光層及び緑色発光層と組み合わせる上
でのバランスがよく、今後のフルカラ−ＥＬ表示装置の
実現に大いに寄与するものである。
【００１２】このように、本発明は良い青色純度のＥＬ
素子を提供するのに効果的である。青色純度が高くなる
理由は明らかではないが、Ｇａが過剰に存在すると結晶
構造が変化し発光中心元素であるＣｅのまわりの配位子
場がわずかに変化するためと考えられる。
素子を提供するのに効果的である。青色純度が高くなる
理由は明らかではないが、Ｇａが過剰に存在すると結晶
構造が変化し発光中心元素であるＣｅのまわりの配位子
場がわずかに変化するためと考えられる。
【００１３】尚、Ｓの含有量は通常ｘに依存して変化
し、ｘが大きくなるに従ってｙが大きくなる。２．１≦
ｘ≦３．５の場合、ｙ＝４．０〜６．０程度である。し
かし、ｙの値は発光層の発光スペクトルに影響を与え
ず、従って青色純度に影響を与えない。但し、ｙが４．
０未満では発光する膜の得られない場合がある。
し、ｘが大きくなるに従ってｙが大きくなる。２．１≦
ｘ≦３．５の場合、ｙ＝４．０〜６．０程度である。し
かし、ｙの値は発光層の発光スペクトルに影響を与え
ず、従って青色純度に影響を与えない。但し、ｙが４．
０未満では発光する膜の得られない場合がある。
【００１４】ところで、（ＭＳ）x ・Ｇａ2 Ｓ3 （但
し、０．７≦ｘ≦１．５、Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）なる
組成を有する材料にＣｅを添加してなるＥＬ発光層から
青色発光が得られることが特開平２−７２５９２号公報
にて開示されている。ここでｘ＝０．８、Ｍ＝Ｃａと選
べば、組成式はＣａＧａ2.5 Ｓ4.75となり、本発明のＥ
Ｌ発光層の組成範囲に入ってくる。しかしながら、以下
に述べる２つの点において、本発明は上記公報に対して
全く新規な技術を提供するものである。
し、０．７≦ｘ≦１．５、Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）なる
組成を有する材料にＣｅを添加してなるＥＬ発光層から
青色発光が得られることが特開平２−７２５９２号公報
にて開示されている。ここでｘ＝０．８、Ｍ＝Ｃａと選
べば、組成式はＣａＧａ2.5 Ｓ4.75となり、本発明のＥ
Ｌ発光層の組成範囲に入ってくる。しかしながら、以下
に述べる２つの点において、本発明は上記公報に対して
全く新規な技術を提供するものである。
【００１５】まず上記公報においては、Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ
の場合しか実施例が示されておらず、Ｃａについては何
ら記載が無い。従って、ＣａＧａx Ｓy ：Ｃｅにおい
て、ｘ＝２．１〜３．５、ｙ≧４とするべきことを記載
していない。また、（ＳｒＳ）x ・Ｇａ2 Ｓ3 に関する
実施例によれば、ｘ＝１．０の前後で最大の輝度特性を
示し、ｘが０．７未満あるいはｘが１．５を超える領域
では輝度が著しく低下することが分かる。これからＣａ
の場合を推測するならば、やはりｘ＝１．０の前後、即
ち、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅで輝度が最大になるであろう
と推定され、ＣａＧａx Ｓy ：Ｃｅにおいてｘ≧２．０
では輝度が低下するとの示唆に反して、本発明者らが行
った実験によれば、２．１≦ｘ≦３．５、特に、２．４
≦ｘ≦３．１の範囲においては、輝度の顕著な低下は認
められなかった。しかも、本発明は、この範囲内におい
て青色純度が高くなるということを明らかにし、完成さ
れたものである。即ち、本発明によって初めて、ＣａＧ
ａx Ｓy：Ｃｅにおける高青色純度高輝度を達成する組
成条件が明かとなったのである。また、色度座標の変化
はＣａに特有の事象であり、本発明は初めてＣａＧａx
Ｓ y ：Ｃｅにおいて、ｘ≧２．１の時に、発光スペクト
ルが変化することを見いだし、それが青色純度の不満足
なＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの特性改善に有効であることを
示したものである。
の場合しか実施例が示されておらず、Ｃａについては何
ら記載が無い。従って、ＣａＧａx Ｓy ：Ｃｅにおい
て、ｘ＝２．１〜３．５、ｙ≧４とするべきことを記載
していない。また、（ＳｒＳ）x ・Ｇａ2 Ｓ3 に関する
実施例によれば、ｘ＝１．０の前後で最大の輝度特性を
示し、ｘが０．７未満あるいはｘが１．５を超える領域
では輝度が著しく低下することが分かる。これからＣａ
の場合を推測するならば、やはりｘ＝１．０の前後、即
ち、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅで輝度が最大になるであろう
と推定され、ＣａＧａx Ｓy ：Ｃｅにおいてｘ≧２．０
では輝度が低下するとの示唆に反して、本発明者らが行
った実験によれば、２．１≦ｘ≦３．５、特に、２．４
≦ｘ≦３．１の範囲においては、輝度の顕著な低下は認
められなかった。しかも、本発明は、この範囲内におい
て青色純度が高くなるということを明らかにし、完成さ
れたものである。即ち、本発明によって初めて、ＣａＧ
ａx Ｓy：Ｃｅにおける高青色純度高輝度を達成する組
成条件が明かとなったのである。また、色度座標の変化
はＣａに特有の事象であり、本発明は初めてＣａＧａx
Ｓ y ：Ｃｅにおいて、ｘ≧２．１の時に、発光スペクト
ルが変化することを見いだし、それが青色純度の不満足
なＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの特性改善に有効であることを
示したものである。
【００１６】このことは、本発明が、上記公報の記載内
容からは予想のできない異質の効果を有するものである
ということを意味する。また、そもそも、ＣａＧａ2 Ｓ
4 ：Ｃｅで高輝度が得られるといったこと自体は従来公
知の事実に過ぎない。結局、上記の公報は、ＣａＧａx
Ｓy ：Ｃｅにおいて、ｘ及びｙをどのような範囲にした
ときに高輝度を保ちつつ高青色純度を達成できるのかと
いうことを示唆するものではない。
容からは予想のできない異質の効果を有するものである
ということを意味する。また、そもそも、ＣａＧａ2 Ｓ
4 ：Ｃｅで高輝度が得られるといったこと自体は従来公
知の事実に過ぎない。結局、上記の公報は、ＣａＧａx
Ｓy ：Ｃｅにおいて、ｘ及びｙをどのような範囲にした
ときに高輝度を保ちつつ高青色純度を達成できるのかと
いうことを示唆するものではない。
【００１７】上記２点をまとめれば、本発明は、特開平
２−７２５９２号公報に対して一種の選択発明というこ
ともできるのであるが、当該公報が開示する理想的なＧ
ａ存在量（Ｇａ／Ｃａ≦２）を最大効果の得られる点と
しておらず、むしろ意図的にＧａ存在量を多くすること
によって、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの輝度を低下させるこ
となく青色純度を向上させる効果を得るものであり、上
記公報の技術とは全く異なった新規な発明であって、か
つ、容易に想到することのできない発明なのである。
２−７２５９２号公報に対して一種の選択発明というこ
ともできるのであるが、当該公報が開示する理想的なＧ
ａ存在量（Ｇａ／Ｃａ≦２）を最大効果の得られる点と
しておらず、むしろ意図的にＧａ存在量を多くすること
によって、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの輝度を低下させるこ
となく青色純度を向上させる効果を得るものであり、上
記公報の技術とは全く異なった新規な発明であって、か
つ、容易に想到することのできない発明なのである。
【００１８】また、本発明のＥＬ素子の発光層は、Ｃａ
Ｇａx Ｓy に、発光中心元素としてＣｅをドープしてな
るＥＬ発光層であって、Ｃｕ（銅）のＫα特性Ｘ線をＸ
線源として用いた時、Ｘ線回折スペクトルが１６．９±
０．２度、１８．５±０．２度、１９．７±０．２度の
うち少なくとも１箇所にピークを有することを特徴とす
るものということもできる。この様なＸ線回折スペクト
ルのピークは、ＣａＧａ2 Ｓ4 のそれと異なるものであ
る。即ち、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅ
ｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓ
ｔａｎｄａｒｄｓ）カードの＃２５−０１３４に記載さ
れたＣａＧａ2 Ｓ4 のＸ線回折ピークデータによれば１
７．６度に主ピークを持つとされているのと比べて、Ｘ
線回折スペクトルに明瞭な差が認められるものである。
Ｇａx Ｓy に、発光中心元素としてＣｅをドープしてな
るＥＬ発光層であって、Ｃｕ（銅）のＫα特性Ｘ線をＸ
線源として用いた時、Ｘ線回折スペクトルが１６．９±
０．２度、１８．５±０．２度、１９．７±０．２度の
うち少なくとも１箇所にピークを有することを特徴とす
るものということもできる。この様なＸ線回折スペクト
ルのピークは、ＣａＧａ2 Ｓ4 のそれと異なるものであ
る。即ち、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅ
ｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓ
ｔａｎｄａｒｄｓ）カードの＃２５−０１３４に記載さ
れたＣａＧａ2 Ｓ4 のＸ線回折ピークデータによれば１
７．６度に主ピークを持つとされているのと比べて、Ｘ
線回折スペクトルに明瞭な差が認められるものである。
【００１９】本発明者らが、Ｇａ／Ｃａ比を種々に変え
たＥＬ発光層について検討したところ、Ｘ線回折スペク
トルにおけるこれらのピークの出現と発光スペクトルの
短波長シフトとは完全に相関していた。しかもこのよう
になるのはＧａ／Ｃａ比が２．１〜３．５の時であるこ
とも判明した。これらのピークの出現はＧａが多く入る
ことによって結晶構造が変化していることを示唆するも
のである。この結晶構造の変化により発光中心元素まわ
りの配位子場が変化し、発光スペクトルのわずかな短波
長シフトを引き起こしているためと考えられるのであ
る。この結果、Ｇａ／Ｃａ＝２の時のＣＩＥ色度座標が
（０．１５，０．１９）であるのに対し、上述の如き特
徴的なＸ線回折スペクトルのピークを有するＧａ／Ｃａ
比の大きくなったＣａチオガレートを用いる場合には、
ＣＩＥ色度座標におけるｙ座標値が小さくなり、より青
色純度を高めることができるのである。
たＥＬ発光層について検討したところ、Ｘ線回折スペク
トルにおけるこれらのピークの出現と発光スペクトルの
短波長シフトとは完全に相関していた。しかもこのよう
になるのはＧａ／Ｃａ比が２．１〜３．５の時であるこ
とも判明した。これらのピークの出現はＧａが多く入る
ことによって結晶構造が変化していることを示唆するも
のである。この結晶構造の変化により発光中心元素まわ
りの配位子場が変化し、発光スペクトルのわずかな短波
長シフトを引き起こしているためと考えられるのであ
る。この結果、Ｇａ／Ｃａ＝２の時のＣＩＥ色度座標が
（０．１５，０．１９）であるのに対し、上述の如き特
徴的なＸ線回折スペクトルのピークを有するＧａ／Ｃａ
比の大きくなったＣａチオガレートを用いる場合には、
ＣＩＥ色度座標におけるｙ座標値が小さくなり、より青
色純度を高めることができるのである。
【００２０】また、この場合、発光中心元素としてドー
プされた上記Ｃｅの濃度が、ＣａとＧａとＣｅとの総原
子数に対して、０．２ａｔｍ％以上３．０ａｔｍ％以下
であることが望ましく、より好ましくは０．４ａｔｍ％
以上１．０ａｔｍ％以下であることが望ましい。Ｃｅが
この範囲にあるときに、高い輝度が得られる。これは、
発光層中のＣｅ濃度が減少すると発光中心の減少そのも
のに起因して輝度が低下する一方で、Ｃｅ濃度が増大す
ると濃度消光により輝度が低下するからである。
プされた上記Ｃｅの濃度が、ＣａとＧａとＣｅとの総原
子数に対して、０．２ａｔｍ％以上３．０ａｔｍ％以下
であることが望ましく、より好ましくは０．４ａｔｍ％
以上１．０ａｔｍ％以下であることが望ましい。Ｃｅが
この範囲にあるときに、高い輝度が得られる。これは、
発光層中のＣｅ濃度が減少すると発光中心の減少そのも
のに起因して輝度が低下する一方で、Ｃｅ濃度が増大す
ると濃度消光により輝度が低下するからである。
【００２１】また、輝度をより高めるには、次のように
構成するとよい。即ち、このＥＬ素子において、第１絶
縁層及び第２絶縁層と発光層との間の少なくともいずれ
か一方に半導体薄膜層を介在させ、該半導体薄膜層が光
取り出し側に介在されるときには当該半導体薄膜層を透
明材料とする。ＥＬ素子をこの様に構成すると、この半
導体薄膜層で電子が加速され、高速電子が発光層へ注入
されるようになることから、発光層の輝度を高めるので
ある。
構成するとよい。即ち、このＥＬ素子において、第１絶
縁層及び第２絶縁層と発光層との間の少なくともいずれ
か一方に半導体薄膜層を介在させ、該半導体薄膜層が光
取り出し側に介在されるときには当該半導体薄膜層を透
明材料とする。ＥＬ素子をこの様に構成すると、この半
導体薄膜層で電子が加速され、高速電子が発光層へ注入
されるようになることから、発光層の輝度を高めるので
ある。
【００２２】また、第１絶縁層の材料によっては半導体
薄膜層を第２絶縁層と発光層との間のみに介在させた方
が良いこともある。これは発光層形成時に、半導体薄膜
層が第１絶縁層からはがれやすい場合があるからであ
る。半導体薄膜層の例としては、ＳｒＳ（硫化ストロン
チウム）又はＺｎＳ（硫化亜鉛）をあげることができ
る。ＳｒＳの方が、Ｃａチオガレートに対するバンドギ
ャップが大きく、より高速電子の注入に適している。
薄膜層を第２絶縁層と発光層との間のみに介在させた方
が良いこともある。これは発光層形成時に、半導体薄膜
層が第１絶縁層からはがれやすい場合があるからであ
る。半導体薄膜層の例としては、ＳｒＳ（硫化ストロン
チウム）又はＺｎＳ（硫化亜鉛）をあげることができ
る。ＳｒＳの方が、Ｃａチオガレートに対するバンドギ
ャップが大きく、より高速電子の注入に適している。
【００２３】なお、これらのＥＬ素子において、上記発
光層の膜厚が６００ｎｍ以下であることが望ましい。こ
れは、後で述べるように発光層形成時に熱処理を施す
際、膜厚がこれより厚いと膜内の応力分布によるハガレ
が多く発生するからである。一方、本発明のＥＬ素子の
製造方法は、基板上に、第１電極、第１絶縁層、発光
層、第２絶縁層及び第２電極の順に積層され、少なくと
も発光層からの光取り出し側を透明としたＥＬ素子の製
造方法において、Ｃｅ化合物が添加されたＣａＧａ2 Ｓ
4 とＧａ化合物を混合した後で焼成したスパッタターゲ
ットに、Ａｒ等のスパッタリングガスに５ｍｏｌ％以上
５０ｍｏｌ％以下の硫化水素を含有させてスパッタする
ことにより、前記発光層を積層することを特徴とする。
光層の膜厚が６００ｎｍ以下であることが望ましい。こ
れは、後で述べるように発光層形成時に熱処理を施す
際、膜厚がこれより厚いと膜内の応力分布によるハガレ
が多く発生するからである。一方、本発明のＥＬ素子の
製造方法は、基板上に、第１電極、第１絶縁層、発光
層、第２絶縁層及び第２電極の順に積層され、少なくと
も発光層からの光取り出し側を透明としたＥＬ素子の製
造方法において、Ｃｅ化合物が添加されたＣａＧａ2 Ｓ
4 とＧａ化合物を混合した後で焼成したスパッタターゲ
ットに、Ａｒ等のスパッタリングガスに５ｍｏｌ％以上
５０ｍｏｌ％以下の硫化水素を含有させてスパッタする
ことにより、前記発光層を積層することを特徴とする。
【００２４】なお、Ｇａ化合物としては、Ｇａ2 Ｏ3 ，
Ｇａ2 Ｓ3 ，ＧａＳ，ＧａＦ3 などを用いることができ
る、また、Ｃｅ化合物としては、Ｃｅ2 Ｓ3 ，ＣｅＯ
2 ，ＣｅＦ3 ，ＣｅＣｌ3 等を用いることができる。ま
た、このＥＬ素子の製造方法において、上記硫化水素の
分圧が、０．０５Ｐａ以上２Ｐａ以下となるようにスパ
ッタ圧を設定することが望ましい。０．０５Ｐａ以下で
は発光層中のＳが欠如し発光する膜が得られない。逆
に、２Ｐａ以上ではスパッタ時のプラズマが安定に維持
されない。
Ｇａ2 Ｓ3 ，ＧａＳ，ＧａＦ3 などを用いることができ
る、また、Ｃｅ化合物としては、Ｃｅ2 Ｓ3 ，ＣｅＯ
2 ，ＣｅＦ3 ，ＣｅＣｌ3 等を用いることができる。ま
た、このＥＬ素子の製造方法において、上記硫化水素の
分圧が、０．０５Ｐａ以上２Ｐａ以下となるようにスパ
ッタ圧を設定することが望ましい。０．０５Ｐａ以下で
は発光層中のＳが欠如し発光する膜が得られない。逆
に、２Ｐａ以上ではスパッタ時のプラズマが安定に維持
されない。
【００２５】さらに、これらＥＬ素子の製造方法におい
て、上記スパッタターゲット中のＧａとＣａの原子数比
Ｇａ／Ｃａを、２．２＜Ｇａ／Ｃａ≦２．８、より望ま
しくは２．３５≦Ｇａ／Ｃａ≦２．６５とするとよい。
この様な製造方法を採用することで、発光層としてＧａ
／Ｃａ比が２．１〜３．５のものを有するＥＬ素子を製
造することができるようになる。
て、上記スパッタターゲット中のＧａとＣａの原子数比
Ｇａ／Ｃａを、２．２＜Ｇａ／Ｃａ≦２．８、より望ま
しくは２．３５≦Ｇａ／Ｃａ≦２．６５とするとよい。
この様な製造方法を採用することで、発光層としてＧａ
／Ｃａ比が２．１〜３．５のものを有するＥＬ素子を製
造することができるようになる。
【００２６】また、このＥＬ素子の製造方法において、
スパッタターゲットは硫化水素雰囲気中で焼成するとよ
い。即ち、該雰囲気で焼成すると、Ｃｅ化合物が添加さ
れたＣａＧａ2 Ｓ4 のＳの原子数の変動を抑止すること
ができる。このように本発明によれば、高輝度で良い青
色純度のＥＬ素子を提供することが可能になり、今後の
ＥＬ表示装置のフルカラー化に大いに効果的である。
スパッタターゲットは硫化水素雰囲気中で焼成するとよ
い。即ち、該雰囲気で焼成すると、Ｃｅ化合物が添加さ
れたＣａＧａ2 Ｓ4 のＳの原子数の変動を抑止すること
ができる。このように本発明によれば、高輝度で良い青
色純度のＥＬ素子を提供することが可能になり、今後の
ＥＬ表示装置のフルカラー化に大いに効果的である。
【００２７】
【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。 ［実施例１］図１は、第１実施例としての薄膜ＥＬ素子
１０の断面を示した模式図である。なお、図１の薄膜Ｅ
Ｌ素子１０では、矢印方向に光を取り出している。
明する。 ［実施例１］図１は、第１実施例としての薄膜ＥＬ素子
１０の断面を示した模式図である。なお、図１の薄膜Ｅ
Ｌ素子１０では、矢印方向に光を取り出している。
【００２８】実施例の薄膜ＥＬ素子１０は、絶縁性基板
であるガラス基板１１上に順次、以下の薄膜が積層形成
され構成されている。なお、以下各層の膜厚は、その中
央の部分を基準として述べてある。ガラス基板１１上に
は、光学的に透明なＺｎＯから成る第１透明電極１２が
形成され、その上面には光学的に透明なＳｒＴｉＯ3
（チタン酸ストロンチウム）から成る第１絶縁層１３、
発光中心としてＣｅを添加したＣａＧａ2.9 Ｓ4.2 から
成る発光層１４、光学的に透明なＳｒＴｉＯ3 から成る
第２絶縁層１５、光学的に透明なＺｎＯから成る第２透
明電極１６が形成されている。
であるガラス基板１１上に順次、以下の薄膜が積層形成
され構成されている。なお、以下各層の膜厚は、その中
央の部分を基準として述べてある。ガラス基板１１上に
は、光学的に透明なＺｎＯから成る第１透明電極１２が
形成され、その上面には光学的に透明なＳｒＴｉＯ3
（チタン酸ストロンチウム）から成る第１絶縁層１３、
発光中心としてＣｅを添加したＣａＧａ2.9 Ｓ4.2 から
成る発光層１４、光学的に透明なＳｒＴｉＯ3 から成る
第２絶縁層１５、光学的に透明なＺｎＯから成る第２透
明電極１６が形成されている。
【００２９】次に、上述の薄膜ＥＬ素子１０の製造方法
を以下に述べる。先ず、ガラス基板１１上に第１透明電
極１２を成膜した。蒸着材料としては、ＺｎＯ粉末にＧ
ａ2 Ｏ3 （酸化ガリウム）を加えて混合しペレット状に
形成したものを用い、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１１
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／ｍ
ｉｎの範囲となるようビーム電力及び高周波電力を調整
した。
を以下に述べる。先ず、ガラス基板１１上に第１透明電
極１２を成膜した。蒸着材料としては、ＺｎＯ粉末にＧ
ａ2 Ｏ3 （酸化ガリウム）を加えて混合しペレット状に
形成したものを用い、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１１
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／ｍ
ｉｎの範囲となるようビーム電力及び高周波電力を調整
した。
【００３０】次に上記第１透明電極１２上に、ＳｒＴｉ
Ｏ3 から成る第１絶縁層１３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１１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、２００Ｗの高周波電力で成膜を行った。
Ｏ3 から成る第１絶縁層１３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１１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、２００Ｗの高周波電力で成膜を行った。
【００３１】次に、上記第１絶縁層１３上に、発光中心
としてＣｅを添加したＣａＧａ2.9Ｓ4.2 から成る発光
層１４をスパッタ法により形成した。ここでＣａＧａ
2.9 Ｓ 4.2 と表記したのは発光層１４のＧａ／Ｃａ比が
２．９の組成であることを示す。またＳ／Ｃａ比は通常
４．１〜５．２程度の値をとる。その値は発光層の発光
特性には関係無い。ターゲットはＣａＧａ2 Ｓ4 とＧａ
2 Ｏ3 を混合し硫化水素雰囲気中で焼成したものを用い
た。このようにして得られたターゲットのＧａ／Ｃａ比
は２．５であった。ＣｅはＣｅ2 Ｓ3 の形で添加した。
Ｃｅを添加する方法はこれに限定されるものではなくＣ
ｅＯ2 、ＣｅＦ3 、ＣｅＣｌ3 等の形で添加しても良
い。発光層およびターゲットの組成は電子プローブＸ線
マイクロアナライザにて測定した。スパッタは２０ｍｏ
ｌ％の硫化水素を含むＡｒガスにより行った。スパッタ
圧は硫化水素分圧が０．２Ｐａとなるように設定した。
硫化水素分圧は０．０５〜１Ｐａが望ましい。また基板
温度は３００℃に保持した。スパッタ法により発光層１
４を形成した後、Ａｒ＋Ｈ2 Ｓ雰囲気中にて６５０℃、
１０分の熱処理を行った。Ｈ2 Ｓ濃度は２０ｍｏｌ％と
した。形成直後発光を示さなかった発光層１４は、この
熱処理により発光を示すようになった。また発光層１４
中のＣｅ濃度はＣａとＧａとＣｅの総原子数に対して
０．５ａｔｍ％であった。
としてＣｅを添加したＣａＧａ2.9Ｓ4.2 から成る発光
層１４をスパッタ法により形成した。ここでＣａＧａ
2.9 Ｓ 4.2 と表記したのは発光層１４のＧａ／Ｃａ比が
２．９の組成であることを示す。またＳ／Ｃａ比は通常
４．１〜５．２程度の値をとる。その値は発光層の発光
特性には関係無い。ターゲットはＣａＧａ2 Ｓ4 とＧａ
2 Ｏ3 を混合し硫化水素雰囲気中で焼成したものを用い
た。このようにして得られたターゲットのＧａ／Ｃａ比
は２．５であった。ＣｅはＣｅ2 Ｓ3 の形で添加した。
Ｃｅを添加する方法はこれに限定されるものではなくＣ
ｅＯ2 、ＣｅＦ3 、ＣｅＣｌ3 等の形で添加しても良
い。発光層およびターゲットの組成は電子プローブＸ線
マイクロアナライザにて測定した。スパッタは２０ｍｏ
ｌ％の硫化水素を含むＡｒガスにより行った。スパッタ
圧は硫化水素分圧が０．２Ｐａとなるように設定した。
硫化水素分圧は０．０５〜１Ｐａが望ましい。また基板
温度は３００℃に保持した。スパッタ法により発光層１
４を形成した後、Ａｒ＋Ｈ2 Ｓ雰囲気中にて６５０℃、
１０分の熱処理を行った。Ｈ2 Ｓ濃度は２０ｍｏｌ％と
した。形成直後発光を示さなかった発光層１４は、この
熱処理により発光を示すようになった。また発光層１４
中のＣｅ濃度はＣａとＧａとＣｅの総原子数に対して
０．５ａｔｍ％であった。
【００３２】次に、上記発光層１４上に、ＳｒＴｉＯ3
から成る第２絶縁層１５を上述の第１絶縁層１３と同様
の方法で形成した。最後に、ＺｎＯ膜から成る第２透明
電極１６を、上述の第１透明電極１２と同様の方法によ
り、第２絶縁層１５上に形成した。
から成る第２絶縁層１５を上述の第１絶縁層１３と同様
の方法で形成した。最後に、ＺｎＯ膜から成る第２透明
電極１６を、上述の第１透明電極１２と同様の方法によ
り、第２絶縁層１５上に形成した。
【００３３】各層の膜厚は、第１、第２透明電極１２，
１６が３００ｎｍ、第１、第２絶縁層１３，１５が５０
０ｎｍ、発光層１４が５００ｎｍである。上記のような
方法を用い、実際にＥＬ素子を作製し、その発光スペク
トルを調べた。ＥＬ素子の発光スペクトルを図２に示
す。なお、図２には、比較のため、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃ
ｅ発光層を用いたＥＬ素子の発光スペクトルを破線で示
す。
１６が３００ｎｍ、第１、第２絶縁層１３，１５が５０
０ｎｍ、発光層１４が５００ｎｍである。上記のような
方法を用い、実際にＥＬ素子を作製し、その発光スペク
トルを調べた。ＥＬ素子の発光スペクトルを図２に示
す。なお、図２には、比較のため、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃ
ｅ発光層を用いたＥＬ素子の発光スペクトルを破線で示
す。
【００３４】スペクトルに振動構造が現れているのは薄
膜の干渉効果によるものである。図２よりわかるよう
に、実施例の薄膜ＥＬ素子１０による発光スペクトル
は、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを発光層としたＥＬ素子のそ
れより、短波長側にシフトしている。その結果、実施例
の薄膜ＥＬ素子１０による青色純度は向上する。具体的
には、ＣＩＥ色度座標は（０．１５，０．１６）であっ
た。
膜の干渉効果によるものである。図２よりわかるよう
に、実施例の薄膜ＥＬ素子１０による発光スペクトル
は、ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを発光層としたＥＬ素子のそ
れより、短波長側にシフトしている。その結果、実施例
の薄膜ＥＬ素子１０による青色純度は向上する。具体的
には、ＣＩＥ色度座標は（０．１５，０．１６）であっ
た。
【００３５】ＣＩＥ標準色度図上にプロットすると、図
３に示すようになる。図３には、比較例であるＣａＧａ
2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層によるＣＩＥ色度座標と、ブラウン
管の青色蛍光体として用いられているＺｎＳ：ＡｇのＣ
ＩＥ色度座標も併せてプロットしてある。この図３か
ら、実施例の薄膜ＥＬ素子１０の発光層１４は、ブラウ
ン管の青色蛍光体の青色純度に近づいていることが分か
る。
３に示すようになる。図３には、比較例であるＣａＧａ
2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層によるＣＩＥ色度座標と、ブラウン
管の青色蛍光体として用いられているＺｎＳ：ＡｇのＣ
ＩＥ色度座標も併せてプロットしてある。この図３か
ら、実施例の薄膜ＥＬ素子１０の発光層１４は、ブラウ
ン管の青色蛍光体の青色純度に近づいていることが分か
る。
【００３６】スパッタターゲット中のＧａ／Ｃａ比を変
化させることによって、発光層１４のＧａ／Ｃａ比を変
化させることができる。既に述べたようにＧａ／Ｃａ＝
２の時のＣＩＥ色度座標は（０．１５，０．１９）であ
る。これに対し、Ｇａ／Ｃａ＝３．５の時のＣＩＥ色度
座標は（０．１５，０．１５）であった。このようにＧ
ａ／Ｃａ比が２から３．５まで変化すると、ＣＩＥ色度
座標のｘ座標は変化せず、ｙ座標のみが変化する。ｙ座
標が小さくなることは青色純度が向上することに対応す
る。
化させることによって、発光層１４のＧａ／Ｃａ比を変
化させることができる。既に述べたようにＧａ／Ｃａ＝
２の時のＣＩＥ色度座標は（０．１５，０．１９）であ
る。これに対し、Ｇａ／Ｃａ＝３．５の時のＣＩＥ色度
座標は（０．１５，０．１５）であった。このようにＧ
ａ／Ｃａ比が２から３．５まで変化すると、ＣＩＥ色度
座標のｘ座標は変化せず、ｙ座標のみが変化する。ｙ座
標が小さくなることは青色純度が向上することに対応す
る。
【００３７】図４に、Ｇａ／Ｃａ比が２から３．５まで
変化した時のｙ座標の変化を示す。この図からわかると
おり、Ｇａ／Ｃａ＝２．１において既に顕著なｙ座標の
変化が認められる。色がほぼ安定するのはＧａ／Ｃａ≧
２．４においてである。なお、Ｇａ／Ｃａ比が３．５を
越えると、発光層にボイドが多く発生するなどし、実際
に動作させた際に極めて破壊しやすかったため、実用に
は向かない。
変化した時のｙ座標の変化を示す。この図からわかると
おり、Ｇａ／Ｃａ＝２．１において既に顕著なｙ座標の
変化が認められる。色がほぼ安定するのはＧａ／Ｃａ≧
２．４においてである。なお、Ｇａ／Ｃａ比が３．５を
越えると、発光層にボイドが多く発生するなどし、実際
に動作させた際に極めて破壊しやすかったため、実用に
は向かない。
【００３８】以上より、発光層のＧａ／Ｃａ比は、２．
１〜３．５が望ましいということができる。より望まし
くは、２．４〜３．５である。一方、特開平２−７２５
９２号公報にてＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの場合、Ｇａ／Ｓ
ｒ比が２から大きくずれると輝度が激減することが開示
されている。しかし本実施例では、ＣａＧａx Ｓy ：Ｃ
ｅという組成に対し２．１≦ｘ≦３．５の範囲において
輝度の著しい低下は認められなかった。
１〜３．５が望ましいということができる。より望まし
くは、２．４〜３．５である。一方、特開平２−７２５
９２号公報にてＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの場合、Ｇａ／Ｓ
ｒ比が２から大きくずれると輝度が激減することが開示
されている。しかし本実施例では、ＣａＧａx Ｓy ：Ｃ
ｅという組成に対し２．１≦ｘ≦３．５の範囲において
輝度の著しい低下は認められなかった。
【００３９】図５は種々の発光層中Ｇａ／Ｃａ比に対す
る同一条件でのＥＬ発光輝度を示したものである。この
図からわかるようにｘ≦３．５まで輝度の著しい低下は
見られない。特にｘ≦３．１では輝度はほとんど変化し
ない。このようにＳｒＧａ2Ｓ4 ：Ｃｅとは異なり、Ｃ
ａＧａx Ｓy ：ＣｅではＧａが過剰に存在してもそれは
輝度低下をもたらさない。
る同一条件でのＥＬ発光輝度を示したものである。この
図からわかるようにｘ≦３．５まで輝度の著しい低下は
見られない。特にｘ≦３．１では輝度はほとんど変化し
ない。このようにＳｒＧａ2Ｓ4 ：Ｃｅとは異なり、Ｃ
ａＧａx Ｓy ：ＣｅではＧａが過剰に存在してもそれは
輝度低下をもたらさない。
【００４０】以上より、高い青色純度かつ高輝度を満足
するのは２．４≦ｘ≦３．１の範囲であると言える。次
に本発明の発光層１４の熱処理後のＸ線回折スペクトル
を図６に示す。これはＣｕのＫα特性Ｘ線をＸ線源とし
て用いた時のスペクトルである。このスペクトルはＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 のスペクトルと異なる。すなわちＪＣＰＤＳ
（Joint Committee on Powder Diffraction Standards
）カードの＃２５−０１３４に記載されたＣａＧａ2
Ｓ4 のＸ線回折ピークデータによれば１７．６度にＣａ
Ｇａ2 Ｓ 4 （４００）面回折ピークが存在するはずであ
るが、そのピークは非常に小さく、１６．９度、１８．
５度、１９．７度にピークが現れた。本発明者らが種々
の構成の発光層について検討したところ、Ｘ線回折スペ
クトルにおけるこれらのピークの出現と発光スペクトル
の短波長シフトとは完全に相関していた。しかもこのよ
うになるのはＧａ／Ｃａ比が２．１〜３．５の時である
ことも判明した。これらのピークの出現はＧａが多く入
ることによって結晶構造が変化していることを示唆する
ものである。この結晶構造の変化によりＣｅまわりの配
位子場が変化し、発光スペクトルのわずかな短波長シフ
トを引き起こしていると考えられる。
するのは２．４≦ｘ≦３．１の範囲であると言える。次
に本発明の発光層１４の熱処理後のＸ線回折スペクトル
を図６に示す。これはＣｕのＫα特性Ｘ線をＸ線源とし
て用いた時のスペクトルである。このスペクトルはＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 のスペクトルと異なる。すなわちＪＣＰＤＳ
（Joint Committee on Powder Diffraction Standards
）カードの＃２５−０１３４に記載されたＣａＧａ2
Ｓ4 のＸ線回折ピークデータによれば１７．６度にＣａ
Ｇａ2 Ｓ 4 （４００）面回折ピークが存在するはずであ
るが、そのピークは非常に小さく、１６．９度、１８．
５度、１９．７度にピークが現れた。本発明者らが種々
の構成の発光層について検討したところ、Ｘ線回折スペ
クトルにおけるこれらのピークの出現と発光スペクトル
の短波長シフトとは完全に相関していた。しかもこのよ
うになるのはＧａ／Ｃａ比が２．１〜３．５の時である
ことも判明した。これらのピークの出現はＧａが多く入
ることによって結晶構造が変化していることを示唆する
ものである。この結晶構造の変化によりＣｅまわりの配
位子場が変化し、発光スペクトルのわずかな短波長シフ
トを引き起こしていると考えられる。
【００４１】一般に１６．９度、１８．５度、１９．７
度の３本のＸ線回折ピークの内、最もピーク強度が大き
いのは１９．７度のピークである。そこで発光スペクト
ルの短波長シフトの度合いと当該ピークの強度を関連づ
けることができる。図７は、１９．７度のＸ線回折ピー
ク強度ＩA に対するＣａＧａ2 Ｓ4 （４００）面Ｘ線回
折ピーク強度ＩB の比ＩB ／ＩA が変化したときの、Ｅ
Ｌ発光のＣＩＥ色度ｙ座標の変化を示したものである。
この図より、比ＩB ／ＩA が１以下で顕著なｙ座標の変
化が認められる。またＩB ／ＩA ＝０なるデータはＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 （４００）面Ｘ線回折ピークが出現しなか
ったことを意味する。
度の３本のＸ線回折ピークの内、最もピーク強度が大き
いのは１９．７度のピークである。そこで発光スペクト
ルの短波長シフトの度合いと当該ピークの強度を関連づ
けることができる。図７は、１９．７度のＸ線回折ピー
ク強度ＩA に対するＣａＧａ2 Ｓ4 （４００）面Ｘ線回
折ピーク強度ＩB の比ＩB ／ＩA が変化したときの、Ｅ
Ｌ発光のＣＩＥ色度ｙ座標の変化を示したものである。
この図より、比ＩB ／ＩA が１以下で顕著なｙ座標の変
化が認められる。またＩB ／ＩA ＝０なるデータはＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 （４００）面Ｘ線回折ピークが出現しなか
ったことを意味する。
【００４２】図８はスパッタターゲットのＧａ／Ｃａ比
（原子数比）と、それを用いて形成された発光層１４の
Ｇａ／Ｃａ比との相関を示したものである。これからＣ
ａＧａx Ｓy ：Ｃｅ、２．１≦ｘ≦３．５を実現するに
は、ターゲットＧａ／Ｃａ比を２．２≦Ｇａ／Ｃａ≦
２．８とすればよい。より望ましいＣａＧａx Ｓy ：Ｃ
ｅ、２．４≦ｘ≦３．１を実現するには、ターゲットＧ
ａ／Ｃａ比を２．３５≦Ｇａ／Ｃａ≦２．６５とすれば
よい。
（原子数比）と、それを用いて形成された発光層１４の
Ｇａ／Ｃａ比との相関を示したものである。これからＣ
ａＧａx Ｓy ：Ｃｅ、２．１≦ｘ≦３．５を実現するに
は、ターゲットＧａ／Ｃａ比を２．２≦Ｇａ／Ｃａ≦
２．８とすればよい。より望ましいＣａＧａx Ｓy ：Ｃ
ｅ、２．４≦ｘ≦３．１を実現するには、ターゲットＧ
ａ／Ｃａ比を２．３５≦Ｇａ／Ｃａ≦２．６５とすれば
よい。
【００４３】次にＣｅ濃度についての検討結果を説明す
る。一般に発光層中のＣｅ濃度が減少すると発光中心の
減少そのものに起因して輝度が低下する。逆にＣｅ濃度
が増大すると濃度消光により輝度が低下する。その結果
として、高い輝度が得られる一定のＣｅ濃度範囲が存在
する。実施例においてはＣｅ濃度が、ＣａとＧａとＣｅ
との総原子数に対して０．２ａｔｍ％以上３．０ａｔｍ
％以下である時に、より好ましくは０．４ａｔｍ％以上
１．０ａｔｍ％以下である時に、高い輝度が得られるこ
とを確認した。
る。一般に発光層中のＣｅ濃度が減少すると発光中心の
減少そのものに起因して輝度が低下する。逆にＣｅ濃度
が増大すると濃度消光により輝度が低下する。その結果
として、高い輝度が得られる一定のＣｅ濃度範囲が存在
する。実施例においてはＣｅ濃度が、ＣａとＧａとＣｅ
との総原子数に対して０．２ａｔｍ％以上３．０ａｔｍ
％以下である時に、より好ましくは０．４ａｔｍ％以上
１．０ａｔｍ％以下である時に、高い輝度が得られるこ
とを確認した。
【００４４】次に、本実施例によるもうひとつの発光層
形成方法について説明する。本実施例によるもうひとつ
の発光層形成方法は、発光層１４をスパッタ法により形
成する際、基板温度を５９０℃以上６５０℃以下に保持
する方法である。硫化水素分圧は０．２〜２Ｐａが望ま
しい。この方法により発光層１４を形成したところ、該
発光層は熱処理工程を経ずとも発光を示した。ただしこ
の後更に熱処理を施すことにより輝度が向上する。
形成方法について説明する。本実施例によるもうひとつ
の発光層形成方法は、発光層１４をスパッタ法により形
成する際、基板温度を５９０℃以上６５０℃以下に保持
する方法である。硫化水素分圧は０．２〜２Ｐａが望ま
しい。この方法により発光層１４を形成したところ、該
発光層は熱処理工程を経ずとも発光を示した。ただしこ
の後更に熱処理を施すことにより輝度が向上する。
【００４５】本実施例による別の発光層形成方法は、所
定のＧａ／Ｃａ比を得るために２元スパッタ法を用いる
ものである。すなわち、ＣａＧａ2 Ｓ4 ターゲットとは
別にＧａ2 Ｓ3 又はＧａ2 Ｏ3 のターゲットを設け、硫
化水素雰囲気下で同時にスパッタすることにより発光層
を形成する方法である。
定のＧａ／Ｃａ比を得るために２元スパッタ法を用いる
ものである。すなわち、ＣａＧａ2 Ｓ4 ターゲットとは
別にＧａ2 Ｓ3 又はＧａ2 Ｏ3 のターゲットを設け、硫
化水素雰囲気下で同時にスパッタすることにより発光層
を形成する方法である。
【００４６】以上のごとく本実施例により、輝度が高く
しかもＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層を用いたＥＬ素子よ
りも青色純度の良いＥＬ素子を提供することができる。 ［実施例２］図９は、第２の実施例に係わる薄膜ＥＬ素
子２０の断面を示した模式図である。この薄膜ＥＬ素子
２０は、絶縁性基板であるガラス基板１１上に順次、Ｚ
ｎＯの第１透明電極１２、ＳｒＴｉＯ3 の第１絶縁層１
３、ＳｒＳ層１７、発光中心としてＣｅを添加したＣａ
Ｇａ2.9 Ｓ4.2 から成る発光層１４、ＳｒＳ層１８、Ｓ
ｒＴｉＯ3 の第２絶縁層１５、ＺｎＯの第２透明電極１
６が積層形成されて構成されている。即ち、ＳｒＳ層１
７，１８を発光層１４の表裏に介在させた点で実施例１
と異なっている。
しかもＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層を用いたＥＬ素子よ
りも青色純度の良いＥＬ素子を提供することができる。 ［実施例２］図９は、第２の実施例に係わる薄膜ＥＬ素
子２０の断面を示した模式図である。この薄膜ＥＬ素子
２０は、絶縁性基板であるガラス基板１１上に順次、Ｚ
ｎＯの第１透明電極１２、ＳｒＴｉＯ3 の第１絶縁層１
３、ＳｒＳ層１７、発光中心としてＣｅを添加したＣａ
Ｇａ2.9 Ｓ4.2 から成る発光層１４、ＳｒＳ層１８、Ｓ
ｒＴｉＯ3 の第２絶縁層１５、ＺｎＯの第２透明電極１
６が積層形成されて構成されている。即ち、ＳｒＳ層１
７，１８を発光層１４の表裏に介在させた点で実施例１
と異なっている。
【００４７】ＳｒＳ層１７，１８以外の成膜は実施例１
と同様にした。ＳｒＳ層１７，１８は、Ｓｒ（ＤＰＭ）
2 （ビスジピバロイルメタン化ストロンチウム）と硫化
水素を原料としてＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）
により形成した。また、ＳｒＳ層１７，１８の膜厚は８
０ｎｍとし、発光層１４の膜厚を４００ｎｍとした。
と同様にした。ＳｒＳ層１７，１８は、Ｓｒ（ＤＰＭ）
2 （ビスジピバロイルメタン化ストロンチウム）と硫化
水素を原料としてＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）
により形成した。また、ＳｒＳ層１７，１８の膜厚は８
０ｎｍとし、発光層１４の膜厚を４００ｎｍとした。
【００４８】作製したＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は
（０．１５，０．１６）であった。また、発光輝度は実
施例１のものに比較して約１．５倍に増加した。ＳｒＳ
は、ＣａＧａ2 Ｓ4 よりもバンドギャップが大きく、お
そらくＣａＧａ 2.9 Ｓ4.2 においてもそうである。その
ため、ＳｒＳ層１７，１８中で加速された電子が高速電
子となって発光層１４に注入され、発光中心の励起が増
加して輝度が向上するものと考えられる。従って、Ｓｒ
Ｓ層１７，１８中では電子がなるべく損失無く加速され
ることが重要であるので、結晶性の良いＳｒＳ層が要求
される。それ故、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＥ（原子層エピタ
キシー）法等で形成することが望ましい。
（０．１５，０．１６）であった。また、発光輝度は実
施例１のものに比較して約１．５倍に増加した。ＳｒＳ
は、ＣａＧａ2 Ｓ4 よりもバンドギャップが大きく、お
そらくＣａＧａ 2.9 Ｓ4.2 においてもそうである。その
ため、ＳｒＳ層１７，１８中で加速された電子が高速電
子となって発光層１４に注入され、発光中心の励起が増
加して輝度が向上するものと考えられる。従って、Ｓｒ
Ｓ層１７，１８中では電子がなるべく損失無く加速され
ることが重要であるので、結晶性の良いＳｒＳ層が要求
される。それ故、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＥ（原子層エピタ
キシー）法等で形成することが望ましい。
【００４９】このＳｒＳ層１７，１８をＺｎＳ層にて置
き換えても輝度向上の効果は得られる。ＺｎＳはバンド
ギャップがＳｒＳよりも小さいので高速電子を注入する
には不利であるが、その分、伝導電子の数が多いので、
結果として発光層１４に高速電子を注入する役割を効果
的に担えるからであると考えられる。当該層１７，１８
を構成する物質は、要は、光学的に透明な半導体で、結
晶性の良い薄膜を成長させる技術が確立している物質な
らば何でも良い。 ［実施例３］図１０は本発明の第３の実施例に係わるＥ
Ｌ素子３０の断面を示した模式図である。該ＥＬ素子
は、絶縁性基板であるガラス基坂１１上に順次、ＺｎＯ
第１電極１２、ＳｒＴｉＯ3 第１絶縁層１３、ＳｉＯＮ
層３１、Ｃｅを添加したＣａＧａ2.5 Ｓ4.8 から成る発
光層３２、ＺｎＳ層３３、ＳｒＴｉＯ3 第２絶縁層１
５、ＺｎＯ第２電極１６が積層形成されて構成されてい
る。
き換えても輝度向上の効果は得られる。ＺｎＳはバンド
ギャップがＳｒＳよりも小さいので高速電子を注入する
には不利であるが、その分、伝導電子の数が多いので、
結果として発光層１４に高速電子を注入する役割を効果
的に担えるからであると考えられる。当該層１７，１８
を構成する物質は、要は、光学的に透明な半導体で、結
晶性の良い薄膜を成長させる技術が確立している物質な
らば何でも良い。 ［実施例３］図１０は本発明の第３の実施例に係わるＥ
Ｌ素子３０の断面を示した模式図である。該ＥＬ素子
は、絶縁性基板であるガラス基坂１１上に順次、ＺｎＯ
第１電極１２、ＳｒＴｉＯ3 第１絶縁層１３、ＳｉＯＮ
層３１、Ｃｅを添加したＣａＧａ2.5 Ｓ4.8 から成る発
光層３２、ＺｎＳ層３３、ＳｒＴｉＯ3 第２絶縁層１
５、ＺｎＯ第２電極１６が積層形成されて構成されてい
る。
【００５０】第１電極１１、第１絶縁層１３、第２絶縁
層１５、第２電極１６の形成方法は実施例１と同様であ
る。ＳｉＯＮ層３１はスパッタ法により形成し、その膜
厚は５０ｎｍである。この薄い層は耐圧向上の効果があ
る。
層１５、第２電極１６の形成方法は実施例１と同様であ
る。ＳｉＯＮ層３１はスパッタ法により形成し、その膜
厚は５０ｎｍである。この薄い層は耐圧向上の効果があ
る。
【００５１】発光層３２は、Ｃａ（ＤＰＭ）2 （ビスジ
ピバロイルメタン化カルシウム）、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3
（トリエチルガリウム）、硫化水素、及びＣｅ（ＤＰ
Ｍ）3（ビスジピバロイルメタン化セリウム）を原料と
してＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により形成し
た。
ピバロイルメタン化カルシウム）、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3
（トリエチルガリウム）、硫化水素、及びＣｅ（ＤＰ
Ｍ）3（ビスジピバロイルメタン化セリウム）を原料と
してＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により形成し
た。
【００５２】Ｃａ（ＤＰＭ）2 は２２０℃に加熱して昇
華させ、それを流量１０００ｃｃ／ｍｉｎのＡｒキャリ
アガスにより反応炉内に導入した。Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3
は１４℃に保温して気化させ、それを流量６００ｃｃ／
ｍｉｎのＡｒキャリアガスにより反応炉内に導入した。
硫化水素はＡｒにて希釈した後、流量２５０ｃｃ／ｍｉ
ｎで反応炉内に導入した。Ｃｅ（ＤＰＭ）3 は１６５℃
に加熱して昇華させ、それを流量４００ｃｃ／ｍｉｎの
Ａｒキャリアガスにより反応炉内に導入した。
華させ、それを流量１０００ｃｃ／ｍｉｎのＡｒキャリ
アガスにより反応炉内に導入した。Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3
は１４℃に保温して気化させ、それを流量６００ｃｃ／
ｍｉｎのＡｒキャリアガスにより反応炉内に導入した。
硫化水素はＡｒにて希釈した後、流量２５０ｃｃ／ｍｉ
ｎで反応炉内に導入した。Ｃｅ（ＤＰＭ）3 は１６５℃
に加熱して昇華させ、それを流量４００ｃｃ／ｍｉｎの
Ａｒキャリアガスにより反応炉内に導入した。
【００５３】基板温度は５００℃に保持した。ＳｉＯＮ
層３１上にＺｎＳ層を形成すると、この程度の基板温度
でＺｎＳ層にはがれが観察されたため、ＳｉＯＮ層３１
と発光層３２との間にＺｎＳ層を挿入しない構造として
いる。発光層３２の膜厚は５００ｎｍとした。また発光
層３２の組成は、電子線プローブＸ線マイクロアナライ
ザにて分析したところ、ＣａＧａ2.5 Ｓ4.8 であった。
ＭＯＣＶＤ法を用いた場合、発光層３２のＧａ／Ｃａ比
の制御は比較的容易であり、例えばＧａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3
の保持温度を変化させることによって制御できる。
層３１上にＺｎＳ層を形成すると、この程度の基板温度
でＺｎＳ層にはがれが観察されたため、ＳｉＯＮ層３１
と発光層３２との間にＺｎＳ層を挿入しない構造として
いる。発光層３２の膜厚は５００ｎｍとした。また発光
層３２の組成は、電子線プローブＸ線マイクロアナライ
ザにて分析したところ、ＣａＧａ2.5 Ｓ4.8 であった。
ＭＯＣＶＤ法を用いた場合、発光層３２のＧａ／Ｃａ比
の制御は比較的容易であり、例えばＧａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3
の保持温度を変化させることによって制御できる。
【００５４】ＺｎＳ層３３は、Ｚｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 （ジ
エチル亜鉛）と硫化水素を原料としてＭＯＣＶＤ法によ
り形成した。ＺｎＳのＭＯＣＶＤ成長は広く公知の技術
であるので詳細は省略する。ＺｎＳ層３３の膜厚は１０
０ｎｍとした。基板温度５００℃では、発光層３２は非
晶質であり発光を示さなかった。そこで前の実施例と同
じく、Ａｒ＋Ｈ2 Ｓ雰囲気中にて６３０℃、５分の熱処
理を施すことにより、発光層３２は発光するようになっ
た。
エチル亜鉛）と硫化水素を原料としてＭＯＣＶＤ法によ
り形成した。ＺｎＳのＭＯＣＶＤ成長は広く公知の技術
であるので詳細は省略する。ＺｎＳ層３３の膜厚は１０
０ｎｍとした。基板温度５００℃では、発光層３２は非
晶質であり発光を示さなかった。そこで前の実施例と同
じく、Ａｒ＋Ｈ2 Ｓ雰囲気中にて６３０℃、５分の熱処
理を施すことにより、発光層３２は発光するようになっ
た。
【００５５】このようにして形成された発光層３２のＸ
線回折スペクトルを図１１に示す。１９．７度のＸ線回
折ピーク強度ＩA に対するＣａＧａ2 Ｓ4 （４００）面
Ｘ線回折ピーク強度ＩB の比ＩB ／ＩA は０．３であっ
た。またＥＬ発光のＣＩＥ色度座標は（０．１５，０．
１６５）であり、従来のＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅより良い
青色純度を示した。
線回折スペクトルを図１１に示す。１９．７度のＸ線回
折ピーク強度ＩA に対するＣａＧａ2 Ｓ4 （４００）面
Ｘ線回折ピーク強度ＩB の比ＩB ／ＩA は０．３であっ
た。またＥＬ発光のＣＩＥ色度座標は（０．１５，０．
１６５）であり、従来のＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅより良い
青色純度を示した。
【００５６】以上の説明において、Ｇａ／Ｃａ比と記述
したのはＧａとＣａの原子数比を意味する。なお、本発
明は、上述の実施例にのみ限られるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲内で種々なる態様を採用し得る。
したのはＧａとＣａの原子数比を意味する。なお、本発
明は、上述の実施例にのみ限られるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲内で種々なる態様を採用し得る。
【図１】 実施例１に係わるＥＬ素子の縦断面を示した
模式図である。
模式図である。
【図２】 実施例１に係わるＥＬ素子のＥＬ発光スペク
トルのグラフである。
トルのグラフである。
【図３】 実施例１に係わるＥＬ素子のＣＩＥ色度座標
を示すＣＩＥ標準色度図である。
を示すＣＩＥ標準色度図である。
【図４】 実施例１のＥＬ素子においてＧａ／Ｃａ比を
変化させたときの発光スペクトルのＣＩＥ色度座標のｙ
座標の変化を示したグラフである。
変化させたときの発光スペクトルのＣＩＥ色度座標のｙ
座標の変化を示したグラフである。
【図５】 実施例１に係わるＥＬ素子においてＧａ／Ｃ
ａ比を変化させたときのＥＬ発光輝度の変化を示したグ
ラフである。
ａ比を変化させたときのＥＬ発光輝度の変化を示したグ
ラフである。
【図６】 実施例１に係わるＥＬ素子の発光層のＸ線回
折スペクトルのグラフである。
折スペクトルのグラフである。
【図７】 実施例１に係わるＥＬ素子の発光層の１９．
７度Ｘ線回折ピーク強度ＩA に対するＣａＧａ2 Ｓ4
（４００）面Ｘ線回折ピーク強度ＩB の比ＩB ／ＩA
と、ＥＬ発光のＣＩＥ色度ｙ座標との相関を示したグラ
フである。
７度Ｘ線回折ピーク強度ＩA に対するＣａＧａ2 Ｓ4
（４００）面Ｘ線回折ピーク強度ＩB の比ＩB ／ＩA
と、ＥＬ発光のＣＩＥ色度ｙ座標との相関を示したグラ
フである。
【図８】 スパッタターゲットＧａ／Ｃａ比と、発光層
Ｇａ／Ｃａ比との相関を示したグラフである。
Ｇａ／Ｃａ比との相関を示したグラフである。
【図９】 実施例２に係わるＥＬ素子の縦断面を示した
模式図である。
模式図である。
【図１０】 実施例３に係わるＥＬ素子の縦断面を示し
た摸式図である。
た摸式図である。
【図１１】 実施例３に係わるＥＬ素子のＸ線回折スペ
クトルのグラフである。
クトルのグラフである。
【図１２】 従来のＥＬ素子の縦断面を示した模式図で
ある。
ある。
１０，２０，３０・・・薄膜ＥＬ素子、１２・・・第１
透明電極、１３・・・第１絶縁層、１４・・・発光層、
１５・・・第２絶縁層、１６・・・第２透明電極、１
７，１８・・・ＳｒＳ層、３１・・・ＳｉＯＮ層、３３
・・・ＺｎＳ層。
透明電極、１３・・・第１絶縁層、１４・・・発光層、
１５・・・第２絶縁層、１６・・・第２透明電極、１
７，１８・・・ＳｒＳ層、３１・・・ＳｉＯＮ層、３３
・・・ＺｎＳ層。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (14)
- 【請求項１】 基坂上に、第１電極、第１絶縁層、発光
層、第２絶縁層及び第２電極の順に積層され、少なくと
も発光層からの光取り出し側を透明としたエレクトロル
ミネッセンス素子において、 該発光層が、ＣａＧａX Ｓy （但し、２．１≦ｘ≦３．
５、ｙ≧４）にＣｅを添加してなる構成であることを特
徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項２】 上記ｘの範囲は２．４≦ｘ≦３．１であ
ることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッ
センス素子。 - 【請求項３】 基坂上に、第１電極、第１絶縁層、発光
層、第２絶縁層及び第２電極の順に積層され、少なくと
も発光層からの光取り出し側を透明としたエレクトロル
ミネッセンス素子において、 該発光層がＣａとＧａとＳを主構成元素とする物質にＣ
ｅを添加してなる構成であり、Ｃｕ（銅）のＫα特性Ｘ
線をＸ線源として用いた該発光層のＸ線回折スペクトル
が１６．９±０．２度、１８．５±０．２度、１９．７
±０．２度のうち少なくとも１箇所にピークを有するこ
とを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項４】 上記発光層のＸ線回折スペクトルに現れ
る１９．７±０．２度のＸ線回折ピーク強度ＩA に対す
るＣａＧａ2 Ｓ4 （４００）面Ｘ線回折ピーク強度ＩB
の比ＩB ／ＩA が１以下（但し、この範囲はＣａＧａ2
Ｓ4 （４００）面Ｘ線回折ピークが存在しない場合も含
む）であることを特徴とする請求項３記載のエレクトロ
ルミネッセンス素子。 - 【請求項５】 上記発光層に添加された上記Ｃｅの濃度
が、ＣａとＧａとＣｅの総原子数に対して０．２ａｔｍ
％以上３．０ａｔｍ％以下であることを特徴とする請求
項１〜４のいずれか記載のエレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項６】 上記第１絶縁層及び上記第２絶縁層と上
記発光層との間の少なくともいずれか一方に半導体薄膜
層を介在させ、該半導体薄膜層が光取り出し側に介在さ
れるときには当該半導体薄膜層を透明材料としたことを
特徴とする請求項１〜５のいずれか記載のエレクトロル
ミネッセンス素子。 - 【請求項７】 上記第２絶縁層と上記発光層との間のみ
に上記半導体薄膜層を介在させたことを特徴とする請求
項６記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項８】 上記半導体薄膜層を構成する物質はＳｒ
ＳまたはＺｎＳであることを特徴とする請求項６又は７
記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項９】 上記発光層の膜厚が６００ｎｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１〜８のいずれか記載のエレ
クトロルミネッセンス素子。 - 【請求項１０】 基坂上に、第１電極、第１絶縁層、発
光層、第２絶縁層及び第２電極の順に積層され、少なく
とも発光層からの光取り出し側を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、 Ｃｅ化合物が添加されたＣａＧａ2 Ｓ4 とＧａ化合物を
混合した後、焼成したスパッタターゲットを、スパッタ
ガスに５ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下の硫化水素ガス
を含有させてスパッタすることにより前記発光層を形成
する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１１】 上記硫化水素の分圧が、０．０５Ｐａ
以上２Ｐａ以下となるようにスパッタ圧を設定すること
を特徴とする請求項１０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１２】 上記焼成後のスパッタターゲット中の
ＧａとＣａの原子数比Ｇａ／Ｃａを、２．２≦Ｇａ／Ｃ
ａ≦２．８としたことを特徴とする請求項１０又は１１
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１３】 上記原子数比Ｇａ／Ｃａを、２．３５
≦Ｇａ／Ｃａ≦２．６５としたことを特徴とする請求項
１２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１４】 上記スパッタターゲットが、Ｃｅ化合
物が添加されたＣａＧａ2 Ｓ4 とＧａ化合物を混合した
後、硫化水素雰囲気中で焼成されたものであることを特
徴とする請求項１０〜１３のいずれか記載のエレクトロ
ルミネッセンス素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7119805A JP2858397B2 (ja) | 1994-09-07 | 1995-05-18 | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 |
| US08/523,938 US5747929A (en) | 1994-09-07 | 1995-09-06 | Electroluminescence element and method for fabricating same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-213978 | 1994-09-07 | ||
| JP21397894 | 1994-09-07 | ||
| JP7119805A JP2858397B2 (ja) | 1994-09-07 | 1995-05-18 | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08127771A true JPH08127771A (ja) | 1996-05-21 |
| JP2858397B2 JP2858397B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=26457474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7119805A Expired - Lifetime JP2858397B2 (ja) | 1994-09-07 | 1995-05-18 | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5747929A (ja) |
| JP (1) | JP2858397B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0816471A3 (en) * | 1996-06-28 | 1998-08-05 | Denso Corporation | Blue light emitting material, electroluminescent device using same and method of manufacturing the electroluminescent device |
| JP2022136143A (ja) * | 2021-03-04 | 2022-09-15 | 株式会社東芝 | 透明電極およびその作製方法、ならびに透明電極を用いた電子デバイス |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10028266A1 (de) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Hocheffizienter Leuchtstoff |
| US6074575A (en) * | 1994-11-14 | 2000-06-13 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Thin film electro-luminescence device |
| US5780966A (en) | 1995-04-20 | 1998-07-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Electroluminescent device with improved blue color purity |
| JP3584574B2 (ja) * | 1995-11-01 | 2004-11-04 | 株式会社デンソー | Ｅｌ素子及びその製造方法 |
| DE19625993A1 (de) * | 1996-06-28 | 1998-01-02 | Philips Patentverwaltung | Organisches elektrolumineszentes Bauteil mit Ladungstransportschicht |
| US6544438B2 (en) * | 2000-08-02 | 2003-04-08 | Sarnoff Corporation | Preparation of high emission efficiency alkaline earth metal thiogallate phosphors |
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