JPH0888086A - Ｅｌ素子とｅｌ素子の製造方法 - Google Patents
Ｅｌ素子とｅｌ素子の製造方法Info
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- JPH0888086A JPH0888086A JP6248835A JP24883594A JPH0888086A JP H0888086 A JPH0888086 A JP H0888086A JP 6248835 A JP6248835 A JP 6248835A JP 24883594 A JP24883594 A JP 24883594A JP H0888086 A JPH0888086 A JP H0888086A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】フィルタ不要の赤色発光層として実用性ある、
発光輝度の高いＥＬ素子を提供すること。 【構成】ZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:Mnの発光層15を形
成する前に、硫化亜鉛(ZnS) 層14が形成されていると、
発光層15の結晶性が良く、発光効率を向上させる。さら
に発光層形成後に行う熱処理において、従来通り、発光
層15の保護の役割を担う上、使用時において電荷キャリ
アを発光層15に注入して発光輝度を高める。特に、 ZnS
層が80nm以上で結晶性良い表面が得られ、使用時に印加
電圧が高くなるので200nm 以下を目安とし、あまり厚く
は形成しない。また、発光層15の配向と ZnS層14の配向
とを規定することで格子定数がほぼ一致することから、
結晶性の良い成膜が実現し、発光輝度向上に貢献する。
このことは、Ｘ線回折線によって結晶性の良さが確認で
きるので、高品質を保てるという効果がある。
発光輝度の高いＥＬ素子を提供すること。 【構成】ZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:Mnの発光層15を形
成する前に、硫化亜鉛(ZnS) 層14が形成されていると、
発光層15の結晶性が良く、発光効率を向上させる。さら
に発光層形成後に行う熱処理において、従来通り、発光
層15の保護の役割を担う上、使用時において電荷キャリ
アを発光層15に注入して発光輝度を高める。特に、 ZnS
層が80nm以上で結晶性良い表面が得られ、使用時に印加
電圧が高くなるので200nm 以下を目安とし、あまり厚く
は形成しない。また、発光層15の配向と ZnS層14の配向
とを規定することで格子定数がほぼ一致することから、
結晶性の良い成膜が実現し、発光輝度向上に貢献する。
このことは、Ｘ線回折線によって結晶性の良さが確認で
きるので、高品質を保てるという効果がある。
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ックス表示、あるいは各種
情報端末計器のディスプレイなどに使用されるＥＬ素子
（エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence) 素
子）およびその製造方法に関する。
型のセグメント表示やマトリックス表示、あるいは各種
情報端末計器のディスプレイなどに使用されるＥＬ素子
（エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence) 素
子）およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】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。図６はEL素子１０の典型的な断面
構造を示した模式図である。EL素子１０は、絶縁性基板
であるガラス基板１上に、第１透明電極２、第１絶縁層
３、発光層４、第２絶縁層５及び第２透明電極６を順次
積層して形成される。EL素子本体において少なくとも発
光層４、第２絶縁層５、及び第２電極６を光学的に透明
な材料にて構成することにより、図中の矢印方向からの
光取り出しが可能になる。光学的に透明な電極として
は、従来よりITO(Indium Tin Oxide）膜やZnO(酸化亜
鉛）膜等が使用されている。発光層４としては、例えば
硫化亜鉛(ZnS)を母体材料とし、発光中心としてMn（マ
ンガン）、Tm（ツリウム）、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。
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。図６はEL素子１０の典型的な断面
構造を示した模式図である。EL素子１０は、絶縁性基板
であるガラス基板１上に、第１透明電極２、第１絶縁層
３、発光層４、第２絶縁層５及び第２透明電極６を順次
積層して形成される。EL素子本体において少なくとも発
光層４、第２絶縁層５、及び第２電極６を光学的に透明
な材料にて構成することにより、図中の矢印方向からの
光取り出しが可能になる。光学的に透明な電極として
は、従来よりITO(Indium Tin Oxide）膜やZnO(酸化亜
鉛）膜等が使用されている。発光層４としては、例えば
硫化亜鉛(ZnS)を母体材料とし、発光中心としてMn（マ
ンガン）、Tm（ツリウム）、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。
【０００３】また、フルカラー化を進めるために、より
良い純色または高い発光輝度を得られるよう、橙色であ
る硫化亜鉛(ZnS) 以外の材料が提案されており、赤色の
発光層の母材として、例えば、特開昭55-14584号公報や
特開昭61-4433 号公報に、ZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:
Mnを主成分とする材料が示されている。これらの発光層
は図７に示すように、従来のZnS:Mnの橙色に比べて純色
に近い赤色発光をする材料であるが、なおも発光輝度が
弱く、実用的ではないという現状がある。
良い純色または高い発光輝度を得られるよう、橙色であ
る硫化亜鉛(ZnS) 以外の材料が提案されており、赤色の
発光層の母材として、例えば、特開昭55-14584号公報や
特開昭61-4433 号公報に、ZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:
Mnを主成分とする材料が示されている。これらの発光層
は図７に示すように、従来のZnS:Mnの橙色に比べて純色
に近い赤色発光をする材料であるが、なおも発光輝度が
弱く、実用的ではないという現状がある。
【０００４】一方、特開平5-65478 号公報に記載のもの
では、青色発光層であるチオガレートりん光発光層（例
えばSrGa2S4:Ceなど）の前後、絶縁層との間に、緩衝層
として硫化亜鉛(ZnS) 層を設けている。これは、この青
色発光層を製造工程中に行う熱アニーリングの間保護す
ることと、該発光層に対してキャリア注入層として作用
させることが目的である。
では、青色発光層であるチオガレートりん光発光層（例
えばSrGa2S4:Ceなど）の前後、絶縁層との間に、緩衝層
として硫化亜鉛(ZnS) 層を設けている。これは、この青
色発光層を製造工程中に行う熱アニーリングの間保護す
ることと、該発光層に対してキャリア注入層として作用
させることが目的である。
【０００５】赤色発光層において、上記のような緩衝層
を設けている例はない。そこで、赤色発光層でも同様
に、キャリア注入を行わせる層を形成することで発光輝
度を向上させようと試みた。
を設けている例はない。そこで、赤色発光層でも同様
に、キャリア注入を行わせる層を形成することで発光輝
度を向上させようと試みた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
赤色発光層ZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:Mnに対して、硫
化亜鉛(ZnS) 層を形成しても、期待した程ではなく、僅
かな発光輝度向上しか効果が発揮されずに、実用的でな
かった。たまたま発光輝度が向上している場合も見受け
られたが、安定した製品の供給という観点からは、なお
も問題がある。
赤色発光層ZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:Mnに対して、硫
化亜鉛(ZnS) 層を形成しても、期待した程ではなく、僅
かな発光輝度向上しか効果が発揮されずに、実用的でな
かった。たまたま発光輝度が向上している場合も見受け
られたが、安定した製品の供給という観点からは、なお
も問題がある。
【０００７】従って本発明の目的は、フィルタを用いな
くて済む赤色発光層として実用性のある、発光輝度の高
いＥＬ素子を提供することである。
くて済む赤色発光層として実用性のある、発光輝度の高
いＥＬ素子を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、絶縁性支持基板上に、二つの電極の
間に絶縁層を介して挟まれた発光層を有し、少なくとも
光取り出し側の各層が光学的に透明であるＥＬ素子にお
いて、前記発光層がZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:Mnを主
成分とすること、前記発光層に接して、少なくとも一方
の面にZnS 層が設けられていることである。また上記の
特徴に加えて、関連発明の構成は、前記ZnS 層が80nm以
上、200nm 以下であることを特徴とし、あるいはまた、
前記発光層の面が、(112) に配向していること、かつ上
記ZnS 層が(111) に配向していること、あるいはまた別
の構成は、上記ZnGa2S4:Mnによる発光層の (112)面から
のＸ線回折線の半値幅が0.35°以下であることを特徴と
する。本発明はさらに、前記発光層の膜厚が400nm 以上
700nm 以下となっていることである。
め本発明の構成は、絶縁性支持基板上に、二つの電極の
間に絶縁層を介して挟まれた発光層を有し、少なくとも
光取り出し側の各層が光学的に透明であるＥＬ素子にお
いて、前記発光層がZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:Mnを主
成分とすること、前記発光層に接して、少なくとも一方
の面にZnS 層が設けられていることである。また上記の
特徴に加えて、関連発明の構成は、前記ZnS 層が80nm以
上、200nm 以下であることを特徴とし、あるいはまた、
前記発光層の面が、(112) に配向していること、かつ上
記ZnS 層が(111) に配向していること、あるいはまた別
の構成は、上記ZnGa2S4:Mnによる発光層の (112)面から
のＸ線回折線の半値幅が0.35°以下であることを特徴と
する。本発明はさらに、前記発光層の膜厚が400nm 以上
700nm 以下となっていることである。
【０００９】また別の製造方法としての発明の構成は、
絶縁性支持基板上に、二つの電極の間に絶縁層を介して
挟まれた発光層を形成し、少なくとも光取り出し側の各
層を光学的に透明なものにて形成するＥＬ素子の製造方
法において、前記発光層に接し、少なくとも該発光層の
一方の面に、ノンドープ ZnS層を形成する工程と、前記
発光層として、ZnGa2S4:Mn発光層を硫化水素(H2S) 雰囲
気のもとでスパッタ法により堆積する工程と、該発光層
を熱処理する工程とを有することである。この製造方法
に関連する発明の構成は、さらに加えて、前記ノンドー
プ ZnS層をMOCVD 法（有機金属気相成長法）またはALE
法（原子層エピタキシー法）または MBE法（分子線エピ
タキシー法）のいずれかで形成することを特徴とする。
絶縁性支持基板上に、二つの電極の間に絶縁層を介して
挟まれた発光層を形成し、少なくとも光取り出し側の各
層を光学的に透明なものにて形成するＥＬ素子の製造方
法において、前記発光層に接し、少なくとも該発光層の
一方の面に、ノンドープ ZnS層を形成する工程と、前記
発光層として、ZnGa2S4:Mn発光層を硫化水素(H2S) 雰囲
気のもとでスパッタ法により堆積する工程と、該発光層
を熱処理する工程とを有することである。この製造方法
に関連する発明の構成は、さらに加えて、前記ノンドー
プ ZnS層をMOCVD 法（有機金属気相成長法）またはALE
法（原子層エピタキシー法）または MBE法（分子線エピ
タキシー法）のいずれかで形成することを特徴とする。
【００１０】
【作用および発明の効果】ZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:
Mnの発光層を形成する前に、硫化亜鉛(ZnS) 層が適度の
厚さで形成されていると、発光層の結晶性が良くて適切
に成膜でき、発光効率を向上させる。さらに発光層形成
後に行う熱処理において、従来通り、発光層の保護の役
割を担う上、使用時においてキャリアを発光層に注入し
て発光輝度を高める。請求項２の構成では、80nm以上で
硫化亜鉛(ZnS) 層の結晶性良い表面が得られる。なお、
使用時に印加電圧が高くなるので200nm 以下を目安と
し、あまり厚くは形成しない。請求項３の構成では、発
光層の配向と硫化亜鉛(ZnS) 層の配向とを規定すること
で格子定数がほぼ一致することから、結晶性の良い成膜
が実現し、発光輝度向上に貢献する。請求項４の構成で
は、Ｘ線回折線で結晶性の良さが確認できるので、高品
質を保てるという効果がある。
Mnの発光層を形成する前に、硫化亜鉛(ZnS) 層が適度の
厚さで形成されていると、発光層の結晶性が良くて適切
に成膜でき、発光効率を向上させる。さらに発光層形成
後に行う熱処理において、従来通り、発光層の保護の役
割を担う上、使用時においてキャリアを発光層に注入し
て発光輝度を高める。請求項２の構成では、80nm以上で
硫化亜鉛(ZnS) 層の結晶性良い表面が得られる。なお、
使用時に印加電圧が高くなるので200nm 以下を目安と
し、あまり厚くは形成しない。請求項３の構成では、発
光層の配向と硫化亜鉛(ZnS) 層の配向とを規定すること
で格子定数がほぼ一致することから、結晶性の良い成膜
が実現し、発光輝度向上に貢献する。請求項４の構成で
は、Ｘ線回折線で結晶性の良さが確認できるので、高品
質を保てるという効果がある。
【００１１】請求項５の構成では、発光層が薄すぎると
剥がれを生じたり、厚すぎると白濁を生じて発光輝度を
低下させるので、適切な層厚が求められ、発光層の膜厚
が400nm 以上700nm 以下となっていると適切な発光が得
られる。請求項６の製造方法の構成では、適切な発光層
の成膜が実現できて、発光効率を向上させたＥＬ素子を
形成できるという効果がある。請求項７の構成では、硫
化亜鉛(ZnS) 層を結晶性良く成膜できるので、一層発光
層の結晶性を高めることができ、発光輝度を向上させる
効果がある。
剥がれを生じたり、厚すぎると白濁を生じて発光輝度を
低下させるので、適切な層厚が求められ、発光層の膜厚
が400nm 以上700nm 以下となっていると適切な発光が得
られる。請求項６の製造方法の構成では、適切な発光層
の成膜が実現できて、発光効率を向上させたＥＬ素子を
形成できるという効果がある。請求項７の構成では、硫
化亜鉛(ZnS) 層を結晶性良く成膜できるので、一層発光
層の結晶性を高めることができ、発光輝度を向上させる
効果がある。
【００１２】
【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。 （第一実施例）以下、本発明を具体的な実施例に基づい
て説明する。図１は本発明の第一の実施例に係わる薄膜
EL素子１００の断面図である。この薄膜EL素子１００
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る。尚、以下各層の膜厚は
その中央の部分を基準として述べている。
明する。 （第一実施例）以下、本発明を具体的な実施例に基づい
て説明する。図１は本発明の第一の実施例に係わる薄膜
EL素子１００の断面図である。この薄膜EL素子１００
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る。尚、以下各層の膜厚は
その中央の部分を基準として述べている。
【００１３】ガラス基板１１上に、ZnO からなる第一電
極１２、SrTiO3からなる第一絶縁層１３、緩衝層として
の硫化亜鉛(ZnS) 層１４、発光中心としてMnを添加した
ZnGa2S4 からなる発光層１５、SrTiO3からなる第二絶縁
層１６、光学的に透明なZnOからなる第二電極１７を積
層してEL素子本体１００を構成した。
極１２、SrTiO3からなる第一絶縁層１３、緩衝層として
の硫化亜鉛(ZnS) 層１４、発光中心としてMnを添加した
ZnGa2S4 からなる発光層１５、SrTiO3からなる第二絶縁
層１６、光学的に透明なZnOからなる第二電極１７を積
層してEL素子本体１００を構成した。
【００１４】このEL素子１００の製造方法を以下に述べ
る。 (a) まず、ガラス基板１１上に第一電極１２を成膜し
た。蒸着材料としては、ZnO 粉末に Ga2O3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後、Ar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
となるようにビーム電力及び高周波電力を調整し成膜し
た。 (b) 次に、上記第一電極１２上に、SrTiO3からなる第一
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 の混合ガスを導入し1kW の高周波電力で
成膜した。 (c) 上記第一絶縁層１３上に、緩衝層である硫化亜鉛(Z
nS) 層を MOCVD法（有機金属気相成長法）で成長させ
た。具体的には、上記ガラス基板１１を 450℃に保持
し、ジエチル亜鉛(Zn(C2H5)2) と硫化水素(H2S) を原料
とし、チャンバ内圧力が133Pa の状態で硫化亜鉛(ZnS)
層１４を成長させた。 (d) 上記硫化亜鉛(ZnS) 層１４上に、ZnGa2S4 を母体材
料としMnを添加した、ZnGa2S4:Mn発光層１５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１を30
〜 200℃の常温に保持し、スパッタ装置内にArガスに 5
% の割合で H2Sを混合した混合ガスを導入し150Wの高周
波電力で成膜した。成膜後に続けて、N2雰囲気で 600
℃、30分の熱処理を行った。 (e) 上記発光層１５上に、SrTiO3からなる第二絶縁層１
６を、上述の第一絶縁層１３と同様の方法で形成した。
上記第二絶縁層１６上に、ZnO からなる第二電極１７
を、上述の第一電極１２と同様の方法で形成した。各層
の膜厚は、第一透明電極１２、第二透明電極１７がそれ
ぞれ300nm 、第一絶縁層１３、第二絶縁層１６がそれぞ
れ 400nm、発光層１５が600nm 、ZnS 層１４が80nmであ
る。
る。 (a) まず、ガラス基板１１上に第一電極１２を成膜し
た。蒸着材料としては、ZnO 粉末に Ga2O3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後、Ar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
となるようにビーム電力及び高周波電力を調整し成膜し
た。 (b) 次に、上記第一電極１２上に、SrTiO3からなる第一
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 の混合ガスを導入し1kW の高周波電力で
成膜した。 (c) 上記第一絶縁層１３上に、緩衝層である硫化亜鉛(Z
nS) 層を MOCVD法（有機金属気相成長法）で成長させ
た。具体的には、上記ガラス基板１１を 450℃に保持
し、ジエチル亜鉛(Zn(C2H5)2) と硫化水素(H2S) を原料
とし、チャンバ内圧力が133Pa の状態で硫化亜鉛(ZnS)
層１４を成長させた。 (d) 上記硫化亜鉛(ZnS) 層１４上に、ZnGa2S4 を母体材
料としMnを添加した、ZnGa2S4:Mn発光層１５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１を30
〜 200℃の常温に保持し、スパッタ装置内にArガスに 5
% の割合で H2Sを混合した混合ガスを導入し150Wの高周
波電力で成膜した。成膜後に続けて、N2雰囲気で 600
℃、30分の熱処理を行った。 (e) 上記発光層１５上に、SrTiO3からなる第二絶縁層１
６を、上述の第一絶縁層１３と同様の方法で形成した。
上記第二絶縁層１６上に、ZnO からなる第二電極１７
を、上述の第一電極１２と同様の方法で形成した。各層
の膜厚は、第一透明電極１２、第二透明電極１７がそれ
ぞれ300nm 、第一絶縁層１３、第二絶縁層１６がそれぞ
れ 400nm、発光層１５が600nm 、ZnS 層１４が80nmであ
る。
【００１５】硫化亜鉛(ZnS) 層は、 MOCVD法による以外
に、ALE 法や MBE法によっても、きれいな結晶性の成膜
ができる。従って結晶性を良くするために、この ZnS層
には何も添加しない（ノンドープ）。 MOCVD法や ALE法
や MBE法については、従来公知技術であり、詳しい説明
は省略する。
に、ALE 法や MBE法によっても、きれいな結晶性の成膜
ができる。従って結晶性を良くするために、この ZnS層
には何も添加しない（ノンドープ）。 MOCVD法や ALE法
や MBE法については、従来公知技術であり、詳しい説明
は省略する。
【００１６】これらの方法で成長させたノンドープの Z
nSが通常、閃亜鉛鉱型構造をとることは公知である。こ
の ZnSは格子定数ａ＝5.4 Åの立方晶である。一方、Zn
Ga2S4 の結晶構造は格子定数ａ＝5.28Å、ｃ＝10.42 Å
の正方晶であり、ディフェクトカルコパイライト型構造
を持ち、その原子配置は ZnSの原子配置とほぼ同じであ
る。その結果、(111) 軸に配向した ZnSと、(112) 軸に
配向したZnGa2S4 とが隣合う時、格子整合が非常に良く
なる。従って、ZnGa2S4 発光層の結晶性を良くするため
には、 ZnSの(111) 面が最適な下地層となる。
nSが通常、閃亜鉛鉱型構造をとることは公知である。こ
の ZnSは格子定数ａ＝5.4 Åの立方晶である。一方、Zn
Ga2S4 の結晶構造は格子定数ａ＝5.28Å、ｃ＝10.42 Å
の正方晶であり、ディフェクトカルコパイライト型構造
を持ち、その原子配置は ZnSの原子配置とほぼ同じであ
る。その結果、(111) 軸に配向した ZnSと、(112) 軸に
配向したZnGa2S4 とが隣合う時、格子整合が非常に良く
なる。従って、ZnGa2S4 発光層の結晶性を良くするため
には、 ZnSの(111) 面が最適な下地層となる。
【００１７】この結晶面に対する評価は、従来知られて
いるＸ線回折で確かめることができる。図２は、成膜し
たZnGa2S4:Mn発光層１５に対して、本発明の特徴をなす
(111) 配向した硫化亜鉛(ZnS) 層の有無による違いを、
CuKαのＸ線で回折角度を求めて、発光層構造の違いを
比較したものである。図２(a) は ZnS層の無い従来の構
造の場合で、図２(b) は本発明の(111)ZnS層のある場合
である。図の横軸は回折角の２θであり、縦軸はカウン
ト数である。
いるＸ線回折で確かめることができる。図２は、成膜し
たZnGa2S4:Mn発光層１５に対して、本発明の特徴をなす
(111) 配向した硫化亜鉛(ZnS) 層の有無による違いを、
CuKαのＸ線で回折角度を求めて、発光層構造の違いを
比較したものである。図２(a) は ZnS層の無い従来の構
造の場合で、図２(b) は本発明の(111)ZnS層のある場合
である。図の横軸は回折角の２θであり、縦軸はカウン
ト数である。
【００１８】これらの図から、(112) のピークが相対的
に図２(b) で大きくなっており、従ってそのピーク半値
幅も0.4 から0.28になった。このことから明らかなよう
に、発光層の配向が、(111)ZnS層の存在によって大幅に
変化し、(112) 面からの反射が大きく出て、この(112)
面が多く存在するようになっている。これは結晶性が高
まったことを示すものであり、発光層にとっては発光輝
度を向上させることを意味する。
に図２(b) で大きくなっており、従ってそのピーク半値
幅も0.4 から0.28になった。このことから明らかなよう
に、発光層の配向が、(111)ZnS層の存在によって大幅に
変化し、(112) 面からの反射が大きく出て、この(112)
面が多く存在するようになっている。これは結晶性が高
まったことを示すものであり、発光層にとっては発光輝
度を向上させることを意味する。
【００１９】また、発光層１６に対する熱処理の条件を
各種変化させると、上記の(112) 面のピークの半値幅が
変化する。図３に示す分布は、その熱処理をいろいろ実
施した結果得られる(112) 面からのピーク半値幅を示す
ものである。ただしこれは、熱処理条件の最適を求める
ものではなく、(112) 面ピークの半値幅が発光輝度に大
きく関与していることを示すもので、半値幅が0.35°以
下、特に0.3 °以下で発光輝度が大きくなっていること
を示すものである。なお、0.3 °以下となる熱処理条件
はいろいろあって特定はできない。しかしどのような熱
処理においても、結果として(112) 面ピークの半値幅が
0.35°以下、望ましくは0.3 °以下になるものは全て発
光輝度が大きくなり、実用レベルとなることが判る。
各種変化させると、上記の(112) 面のピークの半値幅が
変化する。図３に示す分布は、その熱処理をいろいろ実
施した結果得られる(112) 面からのピーク半値幅を示す
ものである。ただしこれは、熱処理条件の最適を求める
ものではなく、(112) 面ピークの半値幅が発光輝度に大
きく関与していることを示すもので、半値幅が0.35°以
下、特に0.3 °以下で発光輝度が大きくなっていること
を示すものである。なお、0.3 °以下となる熱処理条件
はいろいろあって特定はできない。しかしどのような熱
処理においても、結果として(112) 面ピークの半値幅が
0.35°以下、望ましくは0.3 °以下になるものは全て発
光輝度が大きくなり、実用レベルとなることが判る。
【００２０】（第二実施例）図４に示すＥＬ素子２００
は、ZnGa2S4:Mn発光層１５の下側だけでなく、上側にも
硫化亜鉛(ZnS) 層１８を設けた場合の例を示す。前述の
文献、特開平5-65478 号公報と同じく、この ZnS層１８
は発光層１５の保護の効果も持たせることができるの
で、発光層１５を形成し、続けて ZnS層１８を第一実施
例の ZnS層１４と同じく形成し、その後、発光層１５に
対する熱処理を実施する。
は、ZnGa2S4:Mn発光層１５の下側だけでなく、上側にも
硫化亜鉛(ZnS) 層１８を設けた場合の例を示す。前述の
文献、特開平5-65478 号公報と同じく、この ZnS層１８
は発光層１５の保護の効果も持たせることができるの
で、発光層１５を形成し、続けて ZnS層１８を第一実施
例の ZnS層１４と同じく形成し、その後、発光層１５に
対する熱処理を実施する。
【００２１】発光層の両側に ZnS層を有する場合につい
て発光輝度を調べると片側だけの場合よりも値としては
大きい発光輝度が得られることがわかった。図５は、半
値幅0.28°、厚さ500nm のZnGa2S4:Mn発光層に対して、
片側だけに ZnS層をもつものと、両側に ZnS層をも
つものにおいて、ＥＬ素子の電極に印加電圧をかけて発
光輝度を比較した電圧−輝度特性である。
て発光輝度を調べると片側だけの場合よりも値としては
大きい発光輝度が得られることがわかった。図５は、半
値幅0.28°、厚さ500nm のZnGa2S4:Mn発光層に対して、
片側だけに ZnS層をもつものと、両側に ZnS層をも
つものにおいて、ＥＬ素子の電極に印加電圧をかけて発
光輝度を比較した電圧−輝度特性である。
【００２２】図５から明らかなように、両側に ZnS層を
もつの場合は、電極間に ZnS層が入る分だけ発光開始
電圧が高くなるが、発光輝度が片側だけのよりも２倍
程度向上している。これは ZnS層が、発光層の結晶性を
向上させるだけでなく、従来と同じくキャリアの注入を
担って発光輝度を向上させていることを示している。た
だ、一層増えるために、発光を開始させる電圧が高くな
ってしまうので、使用目的に応じて、の選択を行う
必要がある。
もつの場合は、電極間に ZnS層が入る分だけ発光開始
電圧が高くなるが、発光輝度が片側だけのよりも２倍
程度向上している。これは ZnS層が、発光層の結晶性を
向上させるだけでなく、従来と同じくキャリアの注入を
担って発光輝度を向上させていることを示している。た
だ、一層増えるために、発光を開始させる電圧が高くな
ってしまうので、使用目的に応じて、の選択を行う
必要がある。
【００２３】発光層１５の上層の ZnS層１８の成膜は、
従来のスパッタ法による方法でも、発光層の発光輝度向
上に効果がある。これは、既に形成された発光層に対し
て、結晶の整合が良く取れていなくても、従来のキャリ
ア注入の効果によって発光輝度を向上させる効果を有す
るためである。ただし、結晶性を持たせた上記の製造方
法の方がより発光輝度は高い。
従来のスパッタ法による方法でも、発光層の発光輝度向
上に効果がある。これは、既に形成された発光層に対し
て、結晶の整合が良く取れていなくても、従来のキャリ
ア注入の効果によって発光輝度を向上させる効果を有す
るためである。ただし、結晶性を持たせた上記の製造方
法の方がより発光輝度は高い。
【００２４】発光層の何れの側の ZnS層においても、整
合がとれた成膜となることで、それぞれ発光輝度を向上
させる効果を有するが、とりわけ下層の ZnS層は、発光
層の結晶性を向上させて発光輝度を向上させる効果も含
むため、相乗的な効果となる。またもちろん、従来と同
様発光層の熱処理の際の保護層となる効果も持ち合わせ
ている。
合がとれた成膜となることで、それぞれ発光輝度を向上
させる効果を有するが、とりわけ下層の ZnS層は、発光
層の結晶性を向上させて発光輝度を向上させる効果も含
むため、相乗的な効果となる。またもちろん、従来と同
様発光層の熱処理の際の保護層となる効果も持ち合わせ
ている。
【００２５】（第三実施例）以上の説明では、発光層に
ZnGa2S4:Mnを用いたＥＬ素子を示したが、発光層として
CdGa2S4:Mnを用いたＥＬ素子でも、発光層の結晶性を向
上させる ZnS層の効果は同様であるので、詳しい説明は
省略する。
ZnGa2S4:Mnを用いたＥＬ素子を示したが、発光層として
CdGa2S4:Mnを用いたＥＬ素子でも、発光層の結晶性を向
上させる ZnS層の効果は同様であるので、詳しい説明は
省略する。
【００２６】なお、請求項でいう絶縁性支持基板は、通
常ガラス基板であることが多く、光を取り出す側となる
場合には透明である。また発光層を挟んで形成される電
極は、必要な表示パターンに形成される。
常ガラス基板であることが多く、光を取り出す側となる
場合には透明である。また発光層を挟んで形成される電
極は、必要な表示パターンに形成される。
【図１】本発明を適用した ZnS層を有するＥＬ素子の模
式的な構成断面図。
式的な構成断面図。
【図２】ZnS層の有無による発光層の配向をＸ線回折線
で比較した比較図。
で比較した比較図。
【図３】熱処理結果によるZnGa2S4:Mn発光層(112) 面ピ
ーク半値幅と発光輝度との相関の分布図。
ーク半値幅と発光輝度との相関の分布図。
【図４】ZnS層を発光層の両側に有するＥＬ素子の模式
的な構成断面図。
的な構成断面図。
【図５】半値幅0.28°、厚さ500nm のZnGa2S4:Mn発光層
に対して、片側だけに ZnS層をもつものと、両側に
ZnS層をもつものにおいて、ＥＬ素子の電極に印加電圧
をかけて発光輝度を比較した電圧−輝度特性図。
に対して、片側だけに ZnS層をもつものと、両側に
ZnS層をもつものにおいて、ＥＬ素子の電極に印加電圧
をかけて発光輝度を比較した電圧−輝度特性図。
【図６】従来のＥＬ素子の模式的な構成断面図。
【図７】ZnS:Mn の発光スペクトルと、ZnGa2S4:Mnの発
光スペクトルの比較。
光スペクトルの比較。
１０ 従来構造のＥＬ素子 １００ ZnS層を発光層の片側に有するＥＬ素子 ２００ ZnS層を発光層の両側に有するＥＬ素子
Claims (7)
- 【請求項１】絶縁性支持基板上に、二つの電極の間に絶
縁層を介して挟まれた発光層を有し、少なくとも光取り
出し側の各層が光学的に透明であるＥＬ素子において、 前記発光層がZnGa2S4:MnもしくはCdGa2S4:Mnを主成分と
すること、 前記発光層に接して、少なくとも一方の面にZnS 層が設
けられていることを特徴とするＥＬ素子。 - 【請求項２】前記ZnS 層が80nm以上、200nm 以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。 - 【請求項３】前記発光層の面が、(112) に配向している
こと、かつ上記ZnS 層が(111) に配向していることを特
徴とする請求項１又は２に記載のＥＬ素子。 - 【請求項４】上記ZnGa2S4:Mnによる発光層の (112)面か
らのＸ線回折線の半値幅が0.35°以下であることを特徴
とする請求項１〜３いずれか一つに記載のＥＬ素子。 - 【請求項５】前記発光層の膜厚が400nm 以上700nm 以下
であることを特徴とする請求項１〜４いずれか一つに記
載のＥＬ素子。 - 【請求項６】支持基板上に、第一電極、第一絶縁層と、
第二絶縁層及び第二電極との間に挟まれた発光層を形成
し、少なくとも発光層、第二絶縁層及び第二電極が光学
的に透明なものにて形成するＥＬ素子の製造方法におい
て、 前記発光層に接し、少なくとも該発光層の一方の面に、
ノンドープ ZnS層を形成する工程と、 前記発光層として、ZnGa2S4:Mn発光層を硫化水素(H2S)
雰囲気のもとでスパッタ法により堆積する工程と、 該発光層を熱処理する工程とを有することを特徴とする
ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項７】前記ノンドープ ZnS層をMOCVD 法（有機金
属気相成長法）またはALE 法（原子層エピタキシー法）
または MBE法（分子線エピタキシー法）のいずれかで形
成することを特徴とする請求項６に記載のＥＬ素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6248835A JPH0888086A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | Ｅｌ素子とｅｌ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6248835A JPH0888086A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | Ｅｌ素子とｅｌ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888086A true JPH0888086A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=17184135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6248835A Pending JPH0888086A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | Ｅｌ素子とｅｌ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888086A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000015731A1 (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Phosphor system |
| US8491811B2 (en) | 2006-09-29 | 2013-07-23 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Lubricant for compression refrigerating machine and refrigerating apparatus using the same |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6248835A patent/JPH0888086A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000015731A1 (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Phosphor system |
| US6419855B1 (en) | 1998-09-16 | 2002-07-16 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Phosphor system |
| US8491811B2 (en) | 2006-09-29 | 2013-07-23 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Lubricant for compression refrigerating machine and refrigerating apparatus using the same |
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