JPH08293385A - 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
- Publication number
- JPH08293385A JPH08293385A JP7095216A JP9521695A JPH08293385A JP H08293385 A JPH08293385 A JP H08293385A JP 7095216 A JP7095216 A JP 7095216A JP 9521695 A JP9521695 A JP 9521695A JP H08293385 A JPH08293385 A JP H08293385A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting layer
- manufacturing
- iiib
- iia
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光中心を添加したＣａ2 ＧａＳ4 のような
３元系化合物で構成された発光層を有するエレクトロル
ミネッセンス素子において、高輝度化を図る。 【構成】 ガラス基板１１上に、第１電極１２、第１絶
縁層１３、発光層１４、ＺｎＳキャップ層１５、第２絶
縁層１６及び第２電極１７を有してエレクトロルミネッ
センス素子が構成されており、発光層１４が、発光中心
としてＣｅを添加したＣａ2 ＧａＳ4 から構成されてお
り、この発光層１４中の酸素濃度を０．５ａｔ％以下と
した。
３元系化合物で構成された発光層を有するエレクトロル
ミネッセンス素子において、高輝度化を図る。 【構成】 ガラス基板１１上に、第１電極１２、第１絶
縁層１３、発光層１４、ＺｎＳキャップ層１５、第２絶
縁層１６及び第２電極１７を有してエレクトロルミネッ
センス素子が構成されており、発光層１４が、発光中心
としてＣｅを添加したＣａ2 ＧａＳ4 から構成されてお
り、この発光層１４中の酸素濃度を０．５ａｔ％以下と
した。
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ックス表示、或いは各種情
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）素子に関する。
型のセグメント表示やマトリックス表示、或いは各種情
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）素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＥＬ素子は、絶縁性基板であるガ
ラス基板上に、光学的に透明なＩＴＯ膜からなる第１電
極、Ｔａ2 Ｏ5 （五酸化タンタル）等からなる第１絶縁
層、発光層、第２絶縁層及びＩＴＯ膜からなる第２電極
を順次積層して形成されている。
ラス基板上に、光学的に透明なＩＴＯ膜からなる第１電
極、Ｔａ2 Ｏ5 （五酸化タンタル）等からなる第１絶縁
層、発光層、第２絶縁層及びＩＴＯ膜からなる第２電極
を順次積層して形成されている。
【０００３】発光層としては、例えばＺｎＳ（硫化亜
鉛）を母体材料とし、発光中心としてＭｎ（マンガン）
やＴｂ（テルビウム）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、発光中心としてＣｅ
（セリウム）を添加したものが使用される。ＥＬ素子の
発光色は、ＺｎＳ中の添加物の種類によって決まり、例
えば発光中心としてＭｎを添加した場合には黄橙色、Ｔ
ｂを添加した場合には緑色の発光が得られる。また、Ｓ
ｒＳに発光中心としてＣｅを添加した場合には、青緑色
の発光色が得られる。
鉛）を母体材料とし、発光中心としてＭｎ（マンガン）
やＴｂ（テルビウム）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、発光中心としてＣｅ
（セリウム）を添加したものが使用される。ＥＬ素子の
発光色は、ＺｎＳ中の添加物の種類によって決まり、例
えば発光中心としてＭｎを添加した場合には黄橙色、Ｔ
ｂを添加した場合には緑色の発光が得られる。また、Ｓ
ｒＳに発光中心としてＣｅを添加した場合には、青緑色
の発光色が得られる。
【０００４】フルカラーＥＬ表示器を実現するために
は、赤色、緑色及び青色の発光を呈するＥＬ発光層を形
成する必要がある。この中でも青色発光を呈するＥＬ素
子の発光層材料としては、一般にＳｒＳに発光中心とし
てＣｅを添加したものが用いられている。しかし、この
発光層材料を用いた場合、本来青緑色の発光を呈するの
で、青色発光のみを得るためには、発光スペクトルの緑
色成分をカットするフィルタを用いる必要がある。
は、赤色、緑色及び青色の発光を呈するＥＬ発光層を形
成する必要がある。この中でも青色発光を呈するＥＬ素
子の発光層材料としては、一般にＳｒＳに発光中心とし
てＣｅを添加したものが用いられている。しかし、この
発光層材料を用いた場合、本来青緑色の発光を呈するの
で、青色発光のみを得るためには、発光スペクトルの緑
色成分をカットするフィルタを用いる必要がある。
【０００５】これに対して例えば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ｐ７６１〜７
６４に示されているように、アルカリ土類金属チオガレ
ートを発光層の母材とし、発光中心元素としてＣｅを添
加したＥＬ素子では、フィルタを用いることなく青色発
光が得られることが知られている。
イ情報学会国際会議技術論文ダイジェストｐ７６１〜７
６４に示されているように、アルカリ土類金属チオガレ
ートを発光層の母材とし、発光中心元素としてＣｅを添
加したＥＬ素子では、フィルタを用いることなく青色発
光が得られることが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、アルカリ土類
金属チオガレートの結晶化温度は高く、ＥＬ素子の発光
層として用いる場合、６００〜６５０℃の熱処理が行わ
れている。熱処理温度の上限が６５０℃であるのは、こ
れ以上の温度で熱処理を行うと、ガラス基板に著しい歪
みをもたらすからである。しかし、現状では、たとえこ
れらの温度で熱処理を行ったとしても、アルカリ土類金
属チオガレート発光層の結晶性は、ＺｎＳやＳｒＳを用
いた発光層に較べ、著しく低いものであった。そのた
め、アルカリ土類金属チオガレート発光層を用いて、実
用上十分な輝度を有するＥＬ素子を実現することは、非
常に困難であった。
金属チオガレートの結晶化温度は高く、ＥＬ素子の発光
層として用いる場合、６００〜６５０℃の熱処理が行わ
れている。熱処理温度の上限が６５０℃であるのは、こ
れ以上の温度で熱処理を行うと、ガラス基板に著しい歪
みをもたらすからである。しかし、現状では、たとえこ
れらの温度で熱処理を行ったとしても、アルカリ土類金
属チオガレート発光層の結晶性は、ＺｎＳやＳｒＳを用
いた発光層に較べ、著しく低いものであった。そのた
め、アルカリ土類金属チオガレート発光層を用いて、実
用上十分な輝度を有するＥＬ素子を実現することは、非
常に困難であった。
【０００７】高輝度化のためには、アルカリ土類金属チ
オガレート発光層の結晶性向上が重要である。しかしア
ルカリ土類金属チオガレートは、アルカリ土類金属（Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ）、Ｇａ（ガリウム）及びＳ（硫黄）の
３元系化合物であるため、ＺｎＳやＳｒＳ等の２元系化
合物に較べ、その結晶化のメカニズムは非常に複雑であ
り、未だ不明な点が多い。特に混入する微量の不純物
が、結晶化に与える影響などは、全く解明されていな
い。そのため、アルカリ土類金属チオガレート発光層を
用いたＥＬ素子に関しては、高輝度化の指針が得られて
いないのが実状である。
オガレート発光層の結晶性向上が重要である。しかしア
ルカリ土類金属チオガレートは、アルカリ土類金属（Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ）、Ｇａ（ガリウム）及びＳ（硫黄）の
３元系化合物であるため、ＺｎＳやＳｒＳ等の２元系化
合物に較べ、その結晶化のメカニズムは非常に複雑であ
り、未だ不明な点が多い。特に混入する微量の不純物
が、結晶化に与える影響などは、全く解明されていな
い。そのため、アルカリ土類金属チオガレート発光層を
用いたＥＬ素子に関しては、高輝度化の指針が得られて
いないのが実状である。
【０００８】本発明は上記問題に鑑みたもので、アルカ
リ土類金属チオガレートのような３元系化合物を用いて
発光層を形成したものにおいて、高輝度化を図ることを
目的とする。
リ土類金属チオガレートのような３元系化合物を用いて
発光層を形成したものにおいて、高輝度化を図ることを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】本発明は
上記目的を達成するため、発光層が発光中心を添加した
IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物で構成されてお
り、かつ発光層中の酸素濃度が、０．５ａｔ％以下であ
ることを特徴としている。このように発光層中の酸素濃
度が０．５ａｔ％以下であると、例えばIIa 酸素化合物
やIIIb族酸素化合物等の、酸素に関係した副生成物の発
生が抑制され、発光層の結晶性が良好になっているた
め、発光輝度を高くすることができる。
上記目的を達成するため、発光層が発光中心を添加した
IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物で構成されてお
り、かつ発光層中の酸素濃度が、０．５ａｔ％以下であ
ることを特徴としている。このように発光層中の酸素濃
度が０．５ａｔ％以下であると、例えばIIa 酸素化合物
やIIIb族酸素化合物等の、酸素に関係した副生成物の発
生が抑制され、発光層の結晶性が良好になっているた
め、発光輝度を高くすることができる。
【００１０】また、発光層中の酸素濃度を０．０１ａｔ
％以下とした場合には、非常に高い発光輝度を安定して
得ることができる。また、本発明は、発光層が発光中心
を添加したIIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物で構
成されており、かつ発光層中の酸素濃度（ＮＯ）と発光
中心元素の濃度（ＮＬ）との比（ＮＯ／ＮＬ）が、１以
下であることを特徴としている。
％以下とした場合には、非常に高い発光輝度を安定して
得ることができる。また、本発明は、発光層が発光中心
を添加したIIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物で構
成されており、かつ発光層中の酸素濃度（ＮＯ）と発光
中心元素の濃度（ＮＬ）との比（ＮＯ／ＮＬ）が、１以
下であることを特徴としている。
【００１１】このようにＮＯ／ＮＬを１以下にすること
により、発光中心元素とアルカリ土類金属との置換を容
易にすることができる。これは、不純物として酸素が多
く存在すると、IIIb元素よりも酸化され易いIIa 族元素
と結合し複合体を形成するため、発光中心元素がアルカ
リ土類金属と置換しにくくなるためである。従って、Ｅ
Ｌ発光に有効な発光中心の数を増加させることができる
ため、ＥＬ発光輝度が著しく改善される。
により、発光中心元素とアルカリ土類金属との置換を容
易にすることができる。これは、不純物として酸素が多
く存在すると、IIIb元素よりも酸化され易いIIa 族元素
と結合し複合体を形成するため、発光中心元素がアルカ
リ土類金属と置換しにくくなるためである。従って、Ｅ
Ｌ発光に有効な発光中心の数を増加させることができる
ため、ＥＬ発光輝度が著しく改善される。
【００１２】さらに、本発明に係るＥＬ素子の製造方法
においては、発光中心を添加した非晶質のIIa −IIIb−
VIb （Ｏを除く）族化合物薄膜を成膜した後、このIIa
−IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物薄膜の上にキャップ
層を形成し、このキャップ層が形成された後、還元性ガ
スを含む雰囲気において、熱処理を行いIIa −IIIb−VI
b （Ｏを除く）化合物薄膜を結晶化させることを特徴と
している。
においては、発光中心を添加した非晶質のIIa −IIIb−
VIb （Ｏを除く）族化合物薄膜を成膜した後、このIIa
−IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物薄膜の上にキャップ
層を形成し、このキャップ層が形成された後、還元性ガ
スを含む雰囲気において、熱処理を行いIIa −IIIb−VI
b （Ｏを除く）化合物薄膜を結晶化させることを特徴と
している。
【００１３】このように還元性ガスを含む雰囲気での熱
処理を用いて、IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）化合物薄
膜を結晶化させることにより、酸素濃度を低くした高輝
度発光ののＥＬ素子を製造することができる。その場
合、IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物薄膜の上に
キャップ層を形成しておくことにより、熱処理により結
晶化する際の、IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）化合物薄
膜のひび割れ等を防ぐことができる。
処理を用いて、IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）化合物薄
膜を結晶化させることにより、酸素濃度を低くした高輝
度発光ののＥＬ素子を製造することができる。その場
合、IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物薄膜の上に
キャップ層を形成しておくことにより、熱処理により結
晶化する際の、IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）化合物薄
膜のひび割れ等を防ぐことができる。
【００１４】また、IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化
合物薄膜の成膜も、還元性ガスを含む雰囲気中で行われ
るようにすれば、発光層中の酸素濃度を一層低くするこ
とができる。なお、成膜時及び熱処理時の還元性ガス
は、５ｍｏｌ％を超えるようにすることが望ましい。ま
た、キャップ層をＺｎＳで形成するようにすれば、Ｃａ
Ｓ等でキャップ層を形成したものに比べ、耐湿性を向上
させることができる。
合物薄膜の成膜も、還元性ガスを含む雰囲気中で行われ
るようにすれば、発光層中の酸素濃度を一層低くするこ
とができる。なお、成膜時及び熱処理時の還元性ガス
は、５ｍｏｌ％を超えるようにすることが望ましい。ま
た、キャップ層をＺｎＳで形成するようにすれば、Ｃａ
Ｓ等でキャップ層を形成したものに比べ、耐湿性を向上
させることができる。
【００１５】上記の成膜温度としては、２５０℃を超
え、かつ５５０℃以下であることが望ましい。これは、
２５０℃以下の場合には薄膜の付着力が弱く、熱処理時
に薄膜の剥離が発生し、５５０℃を超えると薄膜が微結
晶化し、熱処理時に結晶化の進行が遅くなるためであ
る。また、熱処理の温度としては、５００℃以上６５０
℃未満であることが望ましい。これは、５００℃未満の
熱処理では結晶化が起こらず、また６５０℃以上の熱処
理では基板に歪みが入るためである。また、熱処理する
温度を６００℃以上６５０℃未満の高温とした場合に
は、熱処理する時間を１時間未満であっても十分結晶化
させることができる。
え、かつ５５０℃以下であることが望ましい。これは、
２５０℃以下の場合には薄膜の付着力が弱く、熱処理時
に薄膜の剥離が発生し、５５０℃を超えると薄膜が微結
晶化し、熱処理時に結晶化の進行が遅くなるためであ
る。また、熱処理の温度としては、５００℃以上６５０
℃未満であることが望ましい。これは、５００℃未満の
熱処理では結晶化が起こらず、また６５０℃以上の熱処
理では基板に歪みが入るためである。また、熱処理する
温度を６００℃以上６５０℃未満の高温とした場合に
は、熱処理する時間を１時間未満であっても十分結晶化
させることができる。
【００１６】さらに、本発明に係るＥＬ素子の製造方法
においては、基板上に第１電極及び第１絶縁層を形成し
た後、５３０℃以上の基板温度にて、還元性ガスを含む
雰囲気中で、発光中心を添加したIIa −IIIb−VIb （Ｏ
を除く）族化合物で構成された発光層を結晶化して形成
することを特徴としている。このように５３０℃以上の
基板温度とした場合には、成膜後の熱処理を行わなくて
も発光層を結晶化させることができる。
においては、基板上に第１電極及び第１絶縁層を形成し
た後、５３０℃以上の基板温度にて、還元性ガスを含む
雰囲気中で、発光中心を添加したIIa −IIIb−VIb （Ｏ
を除く）族化合物で構成された発光層を結晶化して形成
することを特徴としている。このように５３０℃以上の
基板温度とした場合には、成膜後の熱処理を行わなくて
も発光層を結晶化させることができる。
【００１７】なお、基板温度は、ガラス基板のそりを考
慮すれば、５３０℃以上６５０℃未満とするのが好まし
い。また、５ｍｏｌ％を超える還元性ガスを含む雰囲気
において発光層を形成すれば、後述する図４から分かる
ように、酸素の混入を十分抑制して、発光輝度を高くす
ることができる。
慮すれば、５３０℃以上６５０℃未満とするのが好まし
い。また、５ｍｏｌ％を超える還元性ガスを含む雰囲気
において発光層を形成すれば、後述する図４から分かる
ように、酸素の混入を十分抑制して、発光輝度を高くす
ることができる。
【００１８】なお、上記の製造方法は、スパッタ法を用
いて行うことができ、スパッタ時の還元性ガスの分圧は
０．０１Ｐａ以上であることが望ましい。上述したIIa
−IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物としては、アルカリ
土類金属チオガレートまたはアルカリ土類金属セレノガ
レートとすることができる。アルカリ土類金属チオガレ
ートとしては、例えばＭＧａ2 Ｓ4 （Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、
Ｂａ）を用いることができ、アルカリ土類金属セレノガ
レートとしては、例えばＭＧａ2 Ｓｅ4 （Ｍ＝Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ）を用いることができる。
いて行うことができ、スパッタ時の還元性ガスの分圧は
０．０１Ｐａ以上であることが望ましい。上述したIIa
−IIIb−VIb （Ｏを除く）族化合物としては、アルカリ
土類金属チオガレートまたはアルカリ土類金属セレノガ
レートとすることができる。アルカリ土類金属チオガレ
ートとしては、例えばＭＧａ2 Ｓ4 （Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、
Ｂａ）を用いることができ、アルカリ土類金属セレノガ
レートとしては、例えばＭＧａ2 Ｓｅ4 （Ｍ＝Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ）を用いることができる。
【００１９】また、発光層に発光中心として添加される
元素としては、ＣｅまたはＥｕ等の希土類元素、Ｍｎま
たはＰｂ等を用いることができる。なお、アルカリ土類
金属チオガレートを用いた場合に、還元性ガスとしてＨ
2Ｓを用いれば、発光層中のＳの解離（蒸発）を防ぐこ
とができ、アルカリ土類金属セレノガレートを用いた場
合に、還元性ガスとしてＨ2 Ｓｅを用いれば、発光層中
のＳｅの解離を防ぐことができる。
元素としては、ＣｅまたはＥｕ等の希土類元素、Ｍｎま
たはＰｂ等を用いることができる。なお、アルカリ土類
金属チオガレートを用いた場合に、還元性ガスとしてＨ
2Ｓを用いれば、発光層中のＳの解離（蒸発）を防ぐこ
とができ、アルカリ土類金属セレノガレートを用いた場
合に、還元性ガスとしてＨ2 Ｓｅを用いれば、発光層中
のＳｅの解離を防ぐことができる。
【００２０】
【実施例】 （第１実施例）図１は本発明の第１実施例に係るＥＬ素
子１０の断面を示した模式図である。なお、図１のＥＬ
素子１０では、矢印方向に光を取り出している。薄膜Ｅ
Ｌ素子１０は、絶縁性基板であるガラス基板１１上に、
光学的に透明なＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる第１透明電
極（第１電極）１２、光学的に透明なＴａ2 Ｏ5 からな
る第１絶縁層１３、発光中心としてＣｅを添加したＣａ
Ｇａ2 Ｓ 4 （カルシウムチオガレート）からなる発光層
１４、光学的に透明なＺｎＳキャップ層１５、光学的に
透明なＴａ2 Ｏ5 からなる第２絶縁層１６、及び光学的
に透明なＺｎＯからなる第２透明電極（第２電極）１７
が順次積層されて形成されている。
子１０の断面を示した模式図である。なお、図１のＥＬ
素子１０では、矢印方向に光を取り出している。薄膜Ｅ
Ｌ素子１０は、絶縁性基板であるガラス基板１１上に、
光学的に透明なＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる第１透明電
極（第１電極）１２、光学的に透明なＴａ2 Ｏ5 からな
る第１絶縁層１３、発光中心としてＣｅを添加したＣａ
Ｇａ2 Ｓ 4 （カルシウムチオガレート）からなる発光層
１４、光学的に透明なＺｎＳキャップ層１５、光学的に
透明なＴａ2 Ｏ5 からなる第２絶縁層１６、及び光学的
に透明なＺｎＯからなる第２透明電極（第２電極）１７
が順次積層されて形成されている。
【００２１】次に、上記薄膜ＥＬ素子１０の製造方法に
ついて説明する。なお、以下の説明における各層の膜厚
は、ガラス基板１１の中央の部分を基準として記述して
ある。まず、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Ｇａ2 Ｏ3
（酸化ガリウム）を加えて混合し、ペレット状に成形し
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、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／ｍｉｎ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。
ついて説明する。なお、以下の説明における各層の膜厚
は、ガラス基板１１の中央の部分を基準として記述して
ある。まず、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Ｇａ2 Ｏ3
（酸化ガリウム）を加えて混合し、ペレット状に成形し
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、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／ｍｉｎ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。
【００２２】次に、上記第１透明電極１２上に、Ｔａ2
Ｏ5 からなる第１絶縁層１３をスパッタ法により形成し
た。具体的には、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、１ＫＷの高周波電力で成膜を行った。そして、
第１絶縁層１３上に、ＣａＧａ2 Ｓ4 を母体材料とし、
発光中心としてＣｅを添加したＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ
（カルシウムチオガレート：セリウム）発光層１４を、
スパッタ法を用いて形成した。
Ｏ5 からなる第１絶縁層１３をスパッタ法により形成し
た。具体的には、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、１ＫＷの高周波電力で成膜を行った。そして、
第１絶縁層１３上に、ＣａＧａ2 Ｓ4 を母体材料とし、
発光中心としてＣｅを添加したＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ
（カルシウムチオガレート：セリウム）発光層１４を、
スパッタ法を用いて形成した。
【００２３】具体的には、ガラス基板１１を３００℃の
一定温度に保持し、成膜室内にＡｒに５ｍｏｌ％の割合
でＨ2 Ｓ（硫化水素）を混合したガスを導入し、３００
Ｗの高周波電力で成膜を行った。なお、Ｈ2 Ｓの分圧
は、０．０５Ｐａ〜０．２Ｐａとした。スパッタターゲ
ットには、発光中心としてＣｅを添加したＣａＧａ2 Ｓ
4 ：Ｃｅ焼結体を用いた。スパッタ成膜した直後のカル
シウムチオガレート：セリウムＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発
光層１４に対してＸ線回折パターンを調べたところ、回
折ピークは認められず、非晶質であることが確認され
た。
一定温度に保持し、成膜室内にＡｒに５ｍｏｌ％の割合
でＨ2 Ｓ（硫化水素）を混合したガスを導入し、３００
Ｗの高周波電力で成膜を行った。なお、Ｈ2 Ｓの分圧
は、０．０５Ｐａ〜０．２Ｐａとした。スパッタターゲ
ットには、発光中心としてＣｅを添加したＣａＧａ2 Ｓ
4 ：Ｃｅ焼結体を用いた。スパッタ成膜した直後のカル
シウムチオガレート：セリウムＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発
光層１４に対してＸ線回折パターンを調べたところ、回
折ピークは認められず、非晶質であることが確認され
た。
【００２４】次に、ＺｎＳからなるキャップ層１５をス
パッタ法を用いて１００ｎｍ形成した。この後、上記構
成のものを、２０ｍｏｌ％の割合でＨ2 Ｓを含むＡｒ雰
囲気中で、６３０℃、３０分間熱処理した。この時のＨ
2 Ｓの分圧は、５Ｐａ以下とした。なお、５０ｐａにす
ると、Ｓが析出するという問題が発生するので、それよ
り低い分圧、すなわち５０ｐａ未満とする必要がある。
この熱処理の結果、上記スパッタ成膜直後には、非晶質
で発光を示さなかったＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４
が、結晶化し発光を示すようになった。
パッタ法を用いて１００ｎｍ形成した。この後、上記構
成のものを、２０ｍｏｌ％の割合でＨ2 Ｓを含むＡｒ雰
囲気中で、６３０℃、３０分間熱処理した。この時のＨ
2 Ｓの分圧は、５Ｐａ以下とした。なお、５０ｐａにす
ると、Ｓが析出するという問題が発生するので、それよ
り低い分圧、すなわち５０ｐａ未満とする必要がある。
この熱処理の結果、上記スパッタ成膜直後には、非晶質
で発光を示さなかったＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４
が、結晶化し発光を示すようになった。
【００２５】そして、その上にＴａ2 Ｏ5 からなる第２
絶縁層１６を上述の第１絶縁層１３と同様の方法で形成
した。そして、ＺｎＯ膜からなる第２透明電極１７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１６上に形成した。各層の膜厚は、第１、第２透明電
極１２、１７が３００ｎｍ、第１、第２絶縁層１３、１
６が６００ｎｍ、発光層１４が６００ｎｍである。
絶縁層１６を上述の第１絶縁層１３と同様の方法で形成
した。そして、ＺｎＯ膜からなる第２透明電極１７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１６上に形成した。各層の膜厚は、第１、第２透明電
極１２、１７が３００ｎｍ、第１、第２絶縁層１３、１
６が６００ｎｍ、発光層１４が６００ｎｍである。
【００２６】ＥＬ発光特性を評価したところ、図２に示
すように本実施例にて製造されたＥＬ素子１０は、比較
例に較べ著しく発光輝度が改善された。ここで、比較例
は、上述の実施例に対し、スパッタ成膜時及び熱処理時
にＨ2 Ｓを導入せず、Ａｒのみの雰囲気でプロセスを行
ったものであり、ＥＬ素子の構造は本実施例と同一であ
る。
すように本実施例にて製造されたＥＬ素子１０は、比較
例に較べ著しく発光輝度が改善された。ここで、比較例
は、上述の実施例に対し、スパッタ成膜時及び熱処理時
にＨ2 Ｓを導入せず、Ａｒのみの雰囲気でプロセスを行
ったものであり、ＥＬ素子の構造は本実施例と同一であ
る。
【００２７】また、発光層１４中の酸素濃度を、電子プ
ローブＸ線マイクロアナリシス（ＥＰＭＡ：Electron P
robe Micro Analysis ）法及び２次イオン質量分析（Ｓ
ＩＭＳ：Ｓecondary Ion Mass Spectroscopy）法を用い
て分析した。その結果、本実施例の発光層１４中の酸素
濃度は、０．０１ａｔ％であり、比較例は０．８ａｔ％
であった。
ローブＸ線マイクロアナリシス（ＥＰＭＡ：Electron P
robe Micro Analysis ）法及び２次イオン質量分析（Ｓ
ＩＭＳ：Ｓecondary Ion Mass Spectroscopy）法を用い
て分析した。その結果、本実施例の発光層１４中の酸素
濃度は、０．０１ａｔ％であり、比較例は０．８ａｔ％
であった。
【００２８】次に、上述の実施例において、スパッタ成
膜時及び熱処理時のＨ2 Ｓ濃度を変えて、同様な構造の
ＥＬ素子を製作した。その結果、図３に示すように、発
光層１４中の酸素濃度が０．５ａｔ％以下の時にＥＬ発
光輝度が著しく向上した（図中のサンプルでは０．４８
以下であるが測定誤差等を勘案すれば０．５以下で効果
がある）。これは、酸素濃度を０．５ａｔ以下にするこ
とにより結晶性がよくなり、発光層１４を走行するキャ
リアの散乱が減少するため、キャリアを高エネルギーに
加速することが容易となり、発光輝度が向上したもので
ある。なお、酸素濃度を０．０１ａｔ以下にした場合に
は、安定した高輝度発光（酸素濃度が０．５ａｔを超え
るものの１０倍程度）を得ることができた。
膜時及び熱処理時のＨ2 Ｓ濃度を変えて、同様な構造の
ＥＬ素子を製作した。その結果、図３に示すように、発
光層１４中の酸素濃度が０．５ａｔ％以下の時にＥＬ発
光輝度が著しく向上した（図中のサンプルでは０．４８
以下であるが測定誤差等を勘案すれば０．５以下で効果
がある）。これは、酸素濃度を０．５ａｔ以下にするこ
とにより結晶性がよくなり、発光層１４を走行するキャ
リアの散乱が減少するため、キャリアを高エネルギーに
加速することが容易となり、発光輝度が向上したもので
ある。なお、酸素濃度を０．０１ａｔ以下にした場合に
は、安定した高輝度発光（酸素濃度が０．５ａｔを超え
るものの１０倍程度）を得ることができた。
【００２９】上述の実施例において、非晶質のＣａＧａ
2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を成膜する温度は、２５０℃〜
５５０℃の範囲が望ましい。その理由は、２５０℃以下
の場合には薄膜の付着力が弱く、熱処理時に薄膜の剥離
が発生した。また、５５０℃を超えると薄膜が微結晶化
し、熱処理時に結晶化の進行が遅くなった。さらに、上
述の実施例において、非晶質のＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発
光層１４を熱処理する温度は、５００℃以上６５０℃未
満が望ましい。これは、５００℃未満の熱処理では結晶
化が起こらず、また６５０℃以上の熱処理ではガラス基
板に歪みが入るためである。また、熱処理する温度を６
００℃以上６５０℃未満の高温とした場合には、熱処理
する時間を１時間未満であっても十分結晶化させること
ができる。 （第２実施例）この第２実施例は、第１実施例のような
熱処理によるアニールを行わずに発光層１４を形成した
ものである。
2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を成膜する温度は、２５０℃〜
５５０℃の範囲が望ましい。その理由は、２５０℃以下
の場合には薄膜の付着力が弱く、熱処理時に薄膜の剥離
が発生した。また、５５０℃を超えると薄膜が微結晶化
し、熱処理時に結晶化の進行が遅くなった。さらに、上
述の実施例において、非晶質のＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発
光層１４を熱処理する温度は、５００℃以上６５０℃未
満が望ましい。これは、５００℃未満の熱処理では結晶
化が起こらず、また６５０℃以上の熱処理ではガラス基
板に歪みが入るためである。また、熱処理する温度を６
００℃以上６５０℃未満の高温とした場合には、熱処理
する時間を１時間未満であっても十分結晶化させること
ができる。 （第２実施例）この第２実施例は、第１実施例のような
熱処理によるアニールを行わずに発光層１４を形成した
ものである。
【００３０】この第２実施例においては、発光層１４の
形成を以下のようにして行った。第１絶縁層１３を第１
実施例と同様に形成した後、ガラス基板１１を５８０℃
の一定温度に保持し、成膜室内にＡｒに１０ｍｏｌ％の
割合でＨ2 Ｓを混合したガスを導入し、３００Ｗの高周
波電力で６００ｎｍの発光層１４を成膜した。スパッタ
ターゲットには、発光中心としてＣｅを添加したＣａＧ
ａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ焼結体を用いた。
形成を以下のようにして行った。第１絶縁層１３を第１
実施例と同様に形成した後、ガラス基板１１を５８０℃
の一定温度に保持し、成膜室内にＡｒに１０ｍｏｌ％の
割合でＨ2 Ｓを混合したガスを導入し、３００Ｗの高周
波電力で６００ｎｍの発光層１４を成膜した。スパッタ
ターゲットには、発光中心としてＣｅを添加したＣａＧ
ａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ焼結体を用いた。
【００３１】スパッタ成膜したＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発
光層１４に対してＸ線回折パターンを調べた。その結
果、ＣａＧａ2 Ｓ4 の（４００）面に対応する回折ピー
クが認められ、結晶化していることが確認された。次
に、発光層１４上に、ＺｎＳキャップ層１５を形成せず
に、Ｔａ2 Ｏ5 からなる第２絶縁層１６及びＺｎＯ膜か
らなる第２透明電極１７を第１実施例と同様な方法で形
成した。
光層１４に対してＸ線回折パターンを調べた。その結
果、ＣａＧａ2 Ｓ4 の（４００）面に対応する回折ピー
クが認められ、結晶化していることが確認された。次
に、発光層１４上に、ＺｎＳキャップ層１５を形成せず
に、Ｔａ2 Ｏ5 からなる第２絶縁層１６及びＺｎＯ膜か
らなる第２透明電極１７を第１実施例と同様な方法で形
成した。
【００３２】ＥＬ発光特性を評価したところ、本実施例
は比較例に較べ、約５倍の発光輝度が得られた。ここで
比較例は、上述の実施例において、スパッタ成膜時のＨ
2 Ｓ濃度を、０．５ｍｏｌ％にして成膜を行ったもので
あり、ＥＬ素子の構造は本実施例と同一である。上述の
発光層１４中の酸素濃度を、実施例１と同様な方法で分
析した。その結果、本実施例の発光層１４中の酸素濃度
は、０．０８ａｔ％であった。また、比較例では酸素濃
度は、０．７ａｔ％であった。
は比較例に較べ、約５倍の発光輝度が得られた。ここで
比較例は、上述の実施例において、スパッタ成膜時のＨ
2 Ｓ濃度を、０．５ｍｏｌ％にして成膜を行ったもので
あり、ＥＬ素子の構造は本実施例と同一である。上述の
発光層１４中の酸素濃度を、実施例１と同様な方法で分
析した。その結果、本実施例の発光層１４中の酸素濃度
は、０．０８ａｔ％であった。また、比較例では酸素濃
度は、０．７ａｔ％であった。
【００３３】次に、この第２実施例において、スパッタ
成膜時のＨ2 Ｓ濃度を変えて、同様な構造のＥＬ素子を
製作した。その結果、図４に示すように、スパッタ成膜
時のＨ2 Ｓ濃度が５ｍｏｌ％を越えると、ＥＬ発光輝度
を高く安定させることができた。また、混入する酸素濃
度は、成膜室に存在するＨ2 Ｓの全体量に依存するた
め、スパッタ成膜時のＨ2 Ｓの分圧は、０．０１Ｐａ以
上が望ましい。
成膜時のＨ2 Ｓ濃度を変えて、同様な構造のＥＬ素子を
製作した。その結果、図４に示すように、スパッタ成膜
時のＨ2 Ｓ濃度が５ｍｏｌ％を越えると、ＥＬ発光輝度
を高く安定させることができた。また、混入する酸素濃
度は、成膜室に存在するＨ2 Ｓの全体量に依存するた
め、スパッタ成膜時のＨ2 Ｓの分圧は、０．０１Ｐａ以
上が望ましい。
【００３４】また、この第２実施例においては、ガラス
基板１１の温度（基板温度）とフォトルミネッセンス
（以下、ＰＬという）発光との関係について検討した。
このＰＬ発光とは、発光層に励起光を照射した時に現れ
る発光であり、この実施例においては青色発光である。
なお、励起光源としては、波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄ
レーザを用いている。この青色ＰＬ発光が発光層の結晶
化の程度を示している。
基板１１の温度（基板温度）とフォトルミネッセンス
（以下、ＰＬという）発光との関係について検討した。
このＰＬ発光とは、発光層に励起光を照射した時に現れ
る発光であり、この実施例においては青色発光である。
なお、励起光源としては、波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄ
レーザを用いている。この青色ＰＬ発光が発光層の結晶
化の程度を示している。
【００３５】この検討結果を図５に示す。この図から、
基板温度５００℃までは、ＰＬ発光が全く見られず、従
って結晶化していないと考えられる。５３０℃以上の基
板温度した場合には、青色ＰＬ発光が観測された。特
に、５８０℃、６２０℃の基板温度のサンプルでは、輝
度が高く十分に結晶化しているものと考えられる。な
お、ガラス基板を用いて基板温度を６５０℃以上にする
と、ガラス基板のそりが発生するため、基板温度は６５
０℃未満にする必要がある。 （第３実施例）この第３実施例においては、第１、第２
絶縁層１３、１６として光学的に透明なＳｒＴｉＯ3
（チタン酸ストロンチウム）を用いるとともに、ＣａＧ
ａ2 Ｓ4：Ｃｅ発光層１４を、ＭＯＣＶＤ（有機金属気
相成長）法により形成している。その他の構成は、第２
実施例と同じである。
基板温度５００℃までは、ＰＬ発光が全く見られず、従
って結晶化していないと考えられる。５３０℃以上の基
板温度した場合には、青色ＰＬ発光が観測された。特
に、５８０℃、６２０℃の基板温度のサンプルでは、輝
度が高く十分に結晶化しているものと考えられる。な
お、ガラス基板を用いて基板温度を６５０℃以上にする
と、ガラス基板のそりが発生するため、基板温度は６５
０℃未満にする必要がある。 （第３実施例）この第３実施例においては、第１、第２
絶縁層１３、１６として光学的に透明なＳｒＴｉＯ3
（チタン酸ストロンチウム）を用いるとともに、ＣａＧ
ａ2 Ｓ4：Ｃｅ発光層１４を、ＭＯＣＶＤ（有機金属気
相成長）法により形成している。その他の構成は、第２
実施例と同じである。
【００３６】この第３実施例における薄膜ＥＬ素子１０
の製造方法について説明する。まず、ガラス基板１１上
に第１透明電極１２を第１実施例と同様の方法で形成し
た後、ＳｒＴｉＯ3 からなる第１絶縁層１３をスパッタ
法により形成した。具体的には、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の混合ガ
スを導入し、１ＫＷの高周波電力で成膜を行った。
の製造方法について説明する。まず、ガラス基板１１上
に第１透明電極１２を第１実施例と同様の方法で形成し
た後、ＳｒＴｉＯ3 からなる第１絶縁層１３をスパッタ
法により形成した。具体的には、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の混合ガ
スを導入し、１ＫＷの高周波電力で成膜を行った。
【００３７】次に、この第１絶縁層１３上に、ＣａＧａ
2 Ｓ4 を母体材料とし、発光中心としてＣｅを添加した
ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を、ＭＯＣＶＤ（有機
金属気相成長）法により形成した。具体的には、ガラス
基板１１を５５０℃の一定温度に保持し、成膜室内を減
圧雰囲気下にした後、Ａｒキャリアガスを用いてＣａ
（Ｃ11Ｈ20Ｏ2 ）2 （ジピバロイルメタン化カルシウ
ム）を、同様にＡｒキャリアガスを用いてＧａ（Ｃ2 Ｈ
5 ）3 （トリエチルガリウム）を、またＡｒガスで希釈
したＨ2 Ｓを成膜室に導入した。
2 Ｓ4 を母体材料とし、発光中心としてＣｅを添加した
ＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を、ＭＯＣＶＤ（有機
金属気相成長）法により形成した。具体的には、ガラス
基板１１を５５０℃の一定温度に保持し、成膜室内を減
圧雰囲気下にした後、Ａｒキャリアガスを用いてＣａ
（Ｃ11Ｈ20Ｏ2 ）2 （ジピバロイルメタン化カルシウ
ム）を、同様にＡｒキャリアガスを用いてＧａ（Ｃ2 Ｈ
5 ）3 （トリエチルガリウム）を、またＡｒガスで希釈
したＨ2 Ｓを成膜室に導入した。
【００３８】さらに、発光中心元素を添加するために、
Ａｒキャリアガス中にＣｅ（Ｃ11Ｈ 20Ｏ2 ）3 （ジピバ
ロイルメタン化セリウム）を１４０℃で蒸発させ、これ
を成膜室に供給した。そして、これらの原料ガスを反応
及び熱分解させることによって、発光中心としてＣｅを
添加したＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を６００ｎｍ
の膜厚で形成した。
Ａｒキャリアガス中にＣｅ（Ｃ11Ｈ 20Ｏ2 ）3 （ジピバ
ロイルメタン化セリウム）を１４０℃で蒸発させ、これ
を成膜室に供給した。そして、これらの原料ガスを反応
及び熱分解させることによって、発光中心としてＣｅを
添加したＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を６００ｎｍ
の膜厚で形成した。
【００３９】この発光層１４上にＳｒＴｉＯ3 からなる
第２絶縁層１６を第１絶縁層１３と同様の方法で形成し
た。そして、ＺｎＯ膜からなる第２透明電極１７を第１
透明電極１２と同様の方法により、第２絶縁層１６上に
形成した。なお、第１、第２の絶縁層１３、１６の膜厚
は、５００ｎｍである。ＥＬ発光特性を評価したとこ
ろ、図６に示すように本実施例は比較例に較べ、著しく
発光輝度が改善された。ここで、比較例は、上述の実施
例において、Ｃｅ（Ｃ11Ｈ20Ｏ2 ）3 を１２０℃で蒸発
させたものであり、ＥＬ素子の構造は本実施例と同一で
ある。
第２絶縁層１６を第１絶縁層１３と同様の方法で形成し
た。そして、ＺｎＯ膜からなる第２透明電極１７を第１
透明電極１２と同様の方法により、第２絶縁層１６上に
形成した。なお、第１、第２の絶縁層１３、１６の膜厚
は、５００ｎｍである。ＥＬ発光特性を評価したとこ
ろ、図６に示すように本実施例は比較例に較べ、著しく
発光輝度が改善された。ここで、比較例は、上述の実施
例において、Ｃｅ（Ｃ11Ｈ20Ｏ2 ）3 を１２０℃で蒸発
させたものであり、ＥＬ素子の構造は本実施例と同一で
ある。
【００４０】上述の発光層１４中の酸素濃度及びＣｅ濃
度を、第１実施例と同様な方法で分析した。その結果、
本実施例の発光層１４中の酸素濃度（ＮＯ）は０．１８
ａｔ％であり、セリウム濃度（ＮＬ）は０．３ａｔ％で
あった。従って、酸素濃度とセリウム濃度の比（ＮＯ／
ＮＬ）は、０．６であった。一方、比較例では酸素濃度
（ＮＯ）は本実施例と同じであったが、セリウム濃度
（ＮＬ）は０．１ａｔ％であり、酸素濃度とセリウム濃
度の比（ＮＯ／ＮＬ）は、１．８であった。
度を、第１実施例と同様な方法で分析した。その結果、
本実施例の発光層１４中の酸素濃度（ＮＯ）は０．１８
ａｔ％であり、セリウム濃度（ＮＬ）は０．３ａｔ％で
あった。従って、酸素濃度とセリウム濃度の比（ＮＯ／
ＮＬ）は、０．６であった。一方、比較例では酸素濃度
（ＮＯ）は本実施例と同じであったが、セリウム濃度
（ＮＬ）は０．１ａｔ％であり、酸素濃度とセリウム濃
度の比（ＮＯ／ＮＬ）は、１．８であった。
【００４１】上述の実施例において、Ｃｅ原料であるＣ
ｅ（Ｃ11Ｈ20Ｏ2 ）3 を蒸発させる温度を変化させ、発
光層１４中の酸素濃度とセリウム濃度の比（ＮＯ／Ｎ
Ｌ）が、発光輝度に与える影響を調べた。その結果、図
７に示すように、発光層１４中の酸素濃度とセリウム濃
度の比（ＮＯ／ＮＬ）が１以下の領域で、発光輝度が著
しく向上した。特に、その比が０．５以下では、安定し
た高い発光輝度が得られた。 （第４実施例）この第４実施例においては、第１、第２
絶縁層１３、１６として光学的に透明なＡｌ2 Ｏ3 （酸
化アルミニウム）を用いるとともに、ＳｒＧａ2 Ｓ4 を
母体材料とし、発光中心としてＣｅを添加したＳｒＧａ
2 Ｓ4 ：Ｃｅ（ストロンチウムチオガレート：セリウ
ム）発光層１４を電子ビーム蒸着法を用いて形成してい
る。その他の構成は、第１実施例と同じである。
ｅ（Ｃ11Ｈ20Ｏ2 ）3 を蒸発させる温度を変化させ、発
光層１４中の酸素濃度とセリウム濃度の比（ＮＯ／Ｎ
Ｌ）が、発光輝度に与える影響を調べた。その結果、図
７に示すように、発光層１４中の酸素濃度とセリウム濃
度の比（ＮＯ／ＮＬ）が１以下の領域で、発光輝度が著
しく向上した。特に、その比が０．５以下では、安定し
た高い発光輝度が得られた。 （第４実施例）この第４実施例においては、第１、第２
絶縁層１３、１６として光学的に透明なＡｌ2 Ｏ3 （酸
化アルミニウム）を用いるとともに、ＳｒＧａ2 Ｓ4 を
母体材料とし、発光中心としてＣｅを添加したＳｒＧａ
2 Ｓ4 ：Ｃｅ（ストロンチウムチオガレート：セリウ
ム）発光層１４を電子ビーム蒸着法を用いて形成してい
る。その他の構成は、第１実施例と同じである。
【００４２】この第４実施例における薄膜ＥＬ素子１０
の製造方法について説明する。まず、ガラス基板１１上
に第１透明電極１２を第１実施例と同様の方法で形成し
た後、Ａｌ2 Ｏ3 からなる第１絶縁層１３を、ＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属気相成長）法により形成した。具体的に
は、ガラス基板４１を４００℃の一定温度に保持し、成
膜室内を減圧雰囲気下にした後、Ａｒキャリアガスを用
いてＡｌ（ＣＨ3 ）3 （トリメチルアルミニウム）と、
Ｏ2 を成膜室に導入した。そして、これらの原料ガスを
反応及び熱分解させることによって、Ａｌ2 Ｏ3 からな
る第１絶縁層１３を形成した。
の製造方法について説明する。まず、ガラス基板１１上
に第１透明電極１２を第１実施例と同様の方法で形成し
た後、Ａｌ2 Ｏ3 からなる第１絶縁層１３を、ＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属気相成長）法により形成した。具体的に
は、ガラス基板４１を４００℃の一定温度に保持し、成
膜室内を減圧雰囲気下にした後、Ａｒキャリアガスを用
いてＡｌ（ＣＨ3 ）3 （トリメチルアルミニウム）と、
Ｏ2 を成膜室に導入した。そして、これらの原料ガスを
反応及び熱分解させることによって、Ａｌ2 Ｏ3 からな
る第１絶縁層１３を形成した。
【００４３】次に、第１絶縁層１３上に、ＳｒＧａ2 Ｓ
4 を母体材料とし、発光中心としてＣｅを添加したＳｒ
Ｇａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を、電子ビーム蒸着法を用
いて形成した。具体的には、成膜室内を高真空に排気し
た後、ガラス基板１１を３００℃の一定温度に保持し、
Ｃｅを添加したＳｒＳ：ＣｅペレットとＧａ2 Ｓ3 （硫
化ガリウム）ペレットを用いた２元蒸着法によって、Ｓ
ｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を６００ｎｍの膜厚で形
成した。この際、Ｃｅを添加したＳｒＳ：ＣｅとＧａ2
Ｓ3 の、各ペレットに照射する電子ビーム電力を調整し
て、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４の組成を、化学量
論組成に合わせた。
4 を母体材料とし、発光中心としてＣｅを添加したＳｒ
Ｇａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を、電子ビーム蒸着法を用
いて形成した。具体的には、成膜室内を高真空に排気し
た後、ガラス基板１１を３００℃の一定温度に保持し、
Ｃｅを添加したＳｒＳ：ＣｅペレットとＧａ2 Ｓ3 （硫
化ガリウム）ペレットを用いた２元蒸着法によって、Ｓ
ｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を６００ｎｍの膜厚で形
成した。この際、Ｃｅを添加したＳｒＳ：ＣｅとＧａ2
Ｓ3 の、各ペレットに照射する電子ビーム電力を調整し
て、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４の組成を、化学量
論組成に合わせた。
【００４４】次に、電子ビーム蒸着法で成膜したＳｒＧ
ａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を、２０ｍｏｌ％の割合でＨ
2 Ｓを含むＡｒ雰囲気中で、ハロゲンランプによる加熱
により６３０℃、５分間熱処理した。この結果、上記電
子ビーム蒸着法による成膜直後には、非晶質であったＳ
ｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４が結晶化し、発光を示す
ようになった。
ａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４を、２０ｍｏｌ％の割合でＨ
2 Ｓを含むＡｒ雰囲気中で、ハロゲンランプによる加熱
により６３０℃、５分間熱処理した。この結果、上記電
子ビーム蒸着法による成膜直後には、非晶質であったＳ
ｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ発光層１４が結晶化し、発光を示す
ようになった。
【００４５】この発光層１４上に、ＺｎＳからなるキャ
ップ層１５を電子ビーム蒸着法を用いて１００ｎｍ形成
した。そして、キャップ層１５上に、Ａｌ2 Ｏ3 からな
る第２絶縁層１６を第１絶縁層１３と同様の方法で形成
した。そして、ＺｎＯ膜からなる第２透明電極１７を第
１透明電極１２と同様の方法により、第２絶縁層１６上
に形成した。なお、第１、第２の絶縁層１３、１６の膜
厚は、４００ｎｍである。
ップ層１５を電子ビーム蒸着法を用いて１００ｎｍ形成
した。そして、キャップ層１５上に、Ａｌ2 Ｏ3 からな
る第２絶縁層１６を第１絶縁層１３と同様の方法で形成
した。そして、ＺｎＯ膜からなる第２透明電極１７を第
１透明電極１２と同様の方法により、第２絶縁層１６上
に形成した。なお、第１、第２の絶縁層１３、１６の膜
厚は、４００ｎｍである。
【００４６】ＥＬ発光特性を評価したところ、本実施例
は比較例に較べ、発光輝度が約５倍に改善された。ここ
で、比較例は、上述の実施例において、Ｈ2 Ｓを混合せ
ず、Ａｒのみの雰囲気中で熱処理を行ったものであり、
ＥＬ素子の構造は本実施例と同一である。上述の発光層
１４中の酸素濃度及びＣｅ濃度を、第１実施例と同様な
方法で分析した。その結果、本実施例の発光層１４中の
酸素濃度とセリウム濃度の比（ＮＯ／ＮＬ）は、０．８
であった。一方、比較例では酸素濃度とセリウム濃度の
比（ＮＯ／ＮＬ）は、５．２であった。
は比較例に較べ、発光輝度が約５倍に改善された。ここ
で、比較例は、上述の実施例において、Ｈ2 Ｓを混合せ
ず、Ａｒのみの雰囲気中で熱処理を行ったものであり、
ＥＬ素子の構造は本実施例と同一である。上述の発光層
１４中の酸素濃度及びＣｅ濃度を、第１実施例と同様な
方法で分析した。その結果、本実施例の発光層１４中の
酸素濃度とセリウム濃度の比（ＮＯ／ＮＬ）は、０．８
であった。一方、比較例では酸素濃度とセリウム濃度の
比（ＮＯ／ＮＬ）は、５．２であった。
【００４７】なお、上記実施例では、発光層１４を、Ｃ
ａＧａ2 Ｓ4 又はＳｒＧａ2 Ｓ4 により構成するものを
示したが、ＢａＧａ2 Ｓ4 を用いてもよい。本発明は、
これらのアルカリ土類金属チオガレート又は土類金属セ
レノガレート（ＭＧａ2 Ｓｅ 4 、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ）等のIIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）化合物を発光層
１４に用いたものに適用できる。
ａＧａ2 Ｓ4 又はＳｒＧａ2 Ｓ4 により構成するものを
示したが、ＢａＧａ2 Ｓ4 を用いてもよい。本発明は、
これらのアルカリ土類金属チオガレート又は土類金属セ
レノガレート（ＭＧａ2 Ｓｅ 4 、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ）等のIIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）化合物を発光層
１４に用いたものに適用できる。
【００４８】また、添加する発光中心元素に関しても、
Ｃｅの他、Ｔｂ、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｓｍ（サマリ
ウム）等の希土類元素、またはＭｎ、Ｐｂ（鉛）等を用
いてもよい。さらに、還元性ガスとしてＨ2 Ｓを用いた
が、この他にもＨ2 （水素）、Ｈ2Ｓｅ（硫化セレン）
等のガスを用いることもできる。
Ｃｅの他、Ｔｂ、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｓｍ（サマリ
ウム）等の希土類元素、またはＭｎ、Ｐｂ（鉛）等を用
いてもよい。さらに、還元性ガスとしてＨ2 Ｓを用いた
が、この他にもＨ2 （水素）、Ｈ2Ｓｅ（硫化セレン）
等のガスを用いることもできる。
【図１】本発明に係るＥＬ素子の断面を示した模式図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１実施例に係るＥＬ素子の印加電圧
とＥＬ発光輝度との関係を表す特性図である。
とＥＬ発光輝度との関係を表す特性図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る発光層中の酸素濃度
とＥＬ発光輝度との関係を表す特性図である。
とＥＬ発光輝度との関係を表す特性図である。
【図４】本発明の第２実施例に係るスパッタ成膜時のＨ
2 Ｓ濃度とＥＬ発光輝度との関係を表す特性図である。
2 Ｓ濃度とＥＬ発光輝度との関係を表す特性図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る基板温度とフォトル
ミネッセンス強度との関係を示す特性図である。
ミネッセンス強度との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第３実施例に係るＥＬ素子の印加電圧
とＥＬ発光輝度との関係を表す特性図である。
とＥＬ発光輝度との関係を表す特性図である。
【図７】本発明の実施例３に係る発光層中の酸素濃度と
セリウム濃度の比（ＮＯ／ＮＬ）とＥＬ発光輝度との関
係を表す特性図である。
セリウム濃度の比（ＮＯ／ＮＬ）とＥＬ発光輝度との関
係を表す特性図である。
１０…ＥＬ素子、１１…ガラス基板（絶縁性基板）、１
２…第１透明電極（第１電極）、１３…第１絶縁層、１
４…発光層、１５…ＺｎＳキャップ層、１６…第２絶縁
層、１７…第２透明電極（第２電極）。
２…第１透明電極（第１電極）、１３…第１絶縁層、１
４…発光層、１５…ＺｎＳキャップ層、１６…第２絶縁
層、１７…第２透明電極（第２電極）。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (17)
- 【請求項１】 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電極が積層形成され、少なくと
も前記発光層からの光取り出し側を光学的に透明とした
エレクトロルミネッセンス素子において、 前記発光層が、発光中心を添加したIIa −IIIb−VIb
（Ｏを除く）族化合物で構成されており、かつ前記発光
層中の酸素濃度が、０．５ａｔ％以下であることを特徴
とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項２】 前記酸素濃度が、０．０１ａｔ％以下で
あることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミ
ネッセンス素子。 - 【請求項３】 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電極が積層形成され、少なくと
も前記発光層からの光取り出し側を光学的に透明とした
エレクトロルミネッセンス素子において、 前記発光層が、発光中心を添加したIIa −IIIb−VIb
（Ｏを除く）族化合物で構成されており、かつ前記発光
層中の酸素濃度（ＮＯ）と発光中心元素の濃度（ＮＬ）
との比（ＮＯ／ＮＬ）が、１以下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４】 前記発光層が、発光中心を添加したアル
カリ土類金属チオガレートまたはアルカリ土類金属セレ
ノガレートであることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１つに記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項５】 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電極を積層形成し、少なくとも
前記発光層からの光取り出し側を光学的に透明としたエ
レクトロルミネッセンス素子の製造工程において、 発光中心を添加した非晶質のIIa −IIIb−VIb （Ｏを除
く）族化合物薄膜を成膜した後、このIIa −IIIb−VIb
（Ｏを除く）族化合物薄膜の上にキャップ層を形成し、
このキャップ層が形成された後、還元性ガスを含む雰囲
気において熱処理を行いIIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）
化合物薄膜を結晶化させる工程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の製造方法。 - 【請求項６】 前記IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化
合物薄膜の成膜は、還元性ガスを含む雰囲気中で行われ
ることを特徴とする請求項５に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７】 前記キャップ層をＺｎＳを用いて形成す
ることを特徴とする請求項５又は６に記載のエレクトロ
ルミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族化
合物薄膜の成膜温度が、２５０℃を超え、かつ５５０℃
以下であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか
１つに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９】 前記熱処理の温度が５００℃以上６５０
℃未満であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれ
か１つに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１０】 前記熱処理の温度が６００℃以上で６
５０℃未満であり、かつ熱処理の時間が１時間未満であ
ることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１つに記
載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項１１】 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電極を積層形成し、少なくと
も前記発光層からの光取り出し側を光学的に透明とした
エレクトロルミネッセンス素子を製造する方法におい
て、 前記基板上に前記第１電極及び第１絶縁層を形成した
後、５３０℃以上の基板温度にて、還元性ガスを含む雰
囲気中で、前記発光中心を添加したIIa −IIIb−VIb
（Ｏを除く）族化合物で構成された発光層を結晶化して
形成する工程を有することを特徴とするエレクトロルミ
ネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記基板はガラス基板であって、前記
発光層は６５０℃未満の基板温度にて形成されることを
特徴とする請求項１１に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】 前記発光層は５ｍｏｌ％を超える還元
性ガスを含む雰囲気において行われることを特徴とする
請求項１１又は１２に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】 前記IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族
化合物が、発光中心を添加したアルカリ土類金属チオガ
レートであることを特徴とする請求項５乃至１３のいず
れか１つに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１５】 前記還元性ガスとしてＨ2 Ｓを用いる
ことを特徴とする請求項１４に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１６】 前記IIa −IIIb−VIb （Ｏを除く）族
化合物が、発光中心を添加したアルカリ土類金属セレノ
ガレートであることを特徴とする請求項５乃至１３のい
ずれか１つに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１７】 前記還元性ガスとしてＨ2 Ｓｅを用い
ることを特徴とする請求項１６に記載のエレクトロルミ
ネッセンス素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09521695A JP3941126B2 (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09521695A JP3941126B2 (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 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 |
|---|---|
| JPH08293385A true JPH08293385A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3941126B2 JP3941126B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=14131558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09521695A Expired - Fee Related JP3941126B2 (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3941126B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100871910B1 (ko) * | 2007-08-29 | 2008-12-05 | 금호전기주식회사 | 유기 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP09521695A patent/JP3941126B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100871910B1 (ko) * | 2007-08-29 | 2008-12-05 | 금호전기주식회사 | 유기 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3941126B2 (ja) | 2007-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2858397B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 | |
| JP2009062619A (ja) | 多元成膜法 | |
| JP2795194B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子とその製造方法 | |
| JP2803631B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 | |
| US7597969B2 (en) | Oxygen substituted barium thioaluminate phosphor materials | |
| CA2282191A1 (en) | Electroluminescent phosphor thin films with multiple coactivator dopants | |
| US5612591A (en) | Electroluminescent device | |
| JP3941126B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 | |
| US7556721B2 (en) | Thiosilicate phosphor compositions and deposition methods using barium-silicon vacuum deposition sources for deposition of thiosilicate phosphor films | |
| JP2006351357A (ja) | 赤色ｅｌ素子 | |
| KR100868401B1 (ko) | 마그네슘 칼슘 티오알루미네이트 인광물질 | |
| JP3584574B2 (ja) | Ｅｌ素子及びその製造方法 | |
| JP3661248B2 (ja) | Ｅｌ素子及びその製造方法 | |
| JP3511731B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 | |
| JP3016323B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子 | |
| JP2622390B2 (ja) | 薄膜ｅｌ素子 | |
| JP2828019B2 (ja) | エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 | |
| JP3661237B2 (ja) | Ｅｌ素子およびその製造方法 | |
| KR100430565B1 (ko) | 알루미늄설파이드를 포함하는 형광체 및 그 제조방법 | |
| JPH08203672A (ja) | 薄膜電場発光素子の製造方法および製造装置 | |
| JPH08138867A (ja) | エレクトロルミネッセンス素子およびエレクトロルミネッセンス素子の製造方法 | |
| JPH0812970A (ja) | Ｅｌ素子の製造方法 | |
| JPH10199676A (ja) | 薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法と装置 | |
| JPH01245086A (ja) | 薄膜ｅｌ素子及びその製造法 | |
| JP2005162831A (ja) | 蛍光体、その製造方法および表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040310 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040330 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040526 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060529 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070313 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070326 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110413 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120413 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120413 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140413 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |