JPH09148070A - 薄膜電場発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐熱性の低い汎用のガラス基板上に成膜した発
光層の発光輝度を高めるために結晶粒径を拡大する。 【解決手段】電子ビーム蒸着などで成膜した硫化物蛍光
体発光層にエキシマレーザ光をステップ・アンド・リピ
ート方式が照射してレーザアニールする。これにより、
基板温度を６００℃以下に抑えて結晶粒径を１けた大き
くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硫化物蛍光体より
なる発光層を有する薄膜電場発光素子の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】薄膜電場素子を用いる薄膜エレクトロル
ミネセンス（ＥＬ）装置は、視野角依存性がない、コン
トラストが高い、応答性にも優れているなどの特徴のた
め、ＦＡ用表示装置、車両への搭載用の表示装置あるい
はコンピュータ端末の表示装置などの幅広い用途が期待
され、研究開発が進められている。特に、例りばＩｎｏ
ｇｕｃｈｉ：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｎｏ．１１４（１９
６７）ｐ１０６６などに記載されている二重絶縁型電場
発光素子の開発により、輝度および寿命が飛躍的に向上
し、ＺｎＳ：Ｍｎよりなる黄橙色発光の蛍光体を用いた
モノクロディスプレイが市販されるまでになった。しか
し、ディスプレイの多様化に伴いフルカラー化が求めら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】フルカラー薄膜ＥＬデ
ィスプレイに用いられる蛍光体からなる発光層薄膜とし
ては、赤色にはＺｎＳ：ＳｍやＣａＳ：Ｅｕを用い、緑
色にはＺｎＳ：ＴｂやＣａＳ：Ｃｅを用い、青色にはＳ
ｒＳ：Ｃｅが用いられているが、二重絶縁型薄膜ＥＬデ
ィスプレイを形成した場合、各色の発光輝度がディスプ
レイとして必要とされる輝度の１／５〜１／１０程度と
なり、フルカラーＥＬディスプレイを実用化するには至
っていない。

【０００４】また、複数の発光層を積層して３原色を含
む白色を発光させ、カラーフィルタで３原色に分割して
ディスプレイするフィルタ方式においても、同様に輝度
が低いために実用化するに至っていない。硫化物蛍光体
からなる発光層の輝度を向上させるには、多結晶体であ
る発光層の粒径を拡大させることが有効である。粒径を
拡大させると発光に寄与するキャリアのトラップ密度を
低減することができる。粒径拡大には発光層成膜後の熱
処理時の温度を増加させれば良いが、汎用の無アルカリ
ガラス基板を用いる場合、熱処理温度として６００℃程
度までしか上げられないという問題があった。また、従
来の熱処理では熱処理後の冷却に１０時間程度要してい
たため、製造方法として非常に効率が悪いという問題も
あった。

【０００５】本発明の目的は、上記の問題を解決し、汎
用のガラス基板を用いても、大きい結晶粒径をもち、輝
度の高い発光層を短い熱処理時間で形成できる薄膜電場
発光素子の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、硫化物蛍光体よりなる発光層を有する
薄膜電場発光素子の製造方法において、発光層成膜後、
光照射によってアニールする工程を含むものとする。結
晶粒を成長させる熱処理を光照射で行うことにより、基
板の加熱温度が低くてよく、照射光のエネルギー密度を
高めることによって基板の耐熱性に適用する程度にまで
熱処理時間が短くなる。発光層の１個所に光を照射後、
照射個所を移動させる動作を繰り返し、同一個所に複数
回の照射を行うことが有効である。このようにすること
により、光のエネルギーによる基板の温度上昇を防止で
きる。さらに、照射する光にエキシマレーザ光を用いる
ことがよい。エキシマレーザ光は数＋ｎｓという短いパ
ルス光であるため、下地基板にはほとんど影響を与えな
い。

【０００７】

【発明の実施の形態】発光層を形成する硫化物蛍光体の
硫化物としては、硫化亜鉛、硫化カルシウム、硫化スト
ロンチウム、硫化バリウムの中から選ばれる。そして発
光中心として、マンガンあるいは希土類のセリウム（Ｃ
ｅ）ユーロピウム（Ｅｕ）、プラセオジム（Ｐｒ）のい
ずれか１種類あるいは複数種類を添加する。発光層の成
膜方法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタ蒸着法、
抵抗加熱蒸着法、有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）法ある
いは原子層結晶成長（ＡＬＥ）法などが用いられる。二
重絶縁構造のための絶縁層の絶縁材料には、ＳｉＯ₂ 、
ＳｉＯＮ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｈｆ
Ｏ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＢａＴａ₂ Ｏ₅ 、ＳｉＴｉＯ₃ 、Ｐ
ｂＴｉＯ₃ 、ＺｒＯ₂ などをあげることができ、通常、
これらの混合膜または積層膜を用いる。

【０００８】

【実施例】以下、図を引用して本発明の実施例について
述べる。図２は、本発明の一実施例によって製造される
薄膜電場発光素子の断面図である。この素子は、図に示
すように無アルカリガラス基板１１の上に平行条状の透
明な第一電極１２を介して、第一絶縁層１３、発光層１
４、第二絶縁層１５を積層した二重絶縁構造を有し、上
面に上部電極としての条状第二電極１６が設置されてい
る。そして、第一電極１２と第一電極１２に連結された
側壁１７と封止ガラス板１８とによって形成される密閉
容器内に収容され、シリコーンオイル１９が封入されて
いる。この素子は、第一電極１２と第二電極１６との間
に電源２０により交流電界を印加することにより発光す
る。この薄膜電場発光素子は次のようにして製造した。
まず、ガラス基板１１上にスパッタ法で膜厚２００ｎｍ
のＩＴＯ膜を成膜し、それをパターニングして透明第一
電極１２とし、その上に膜厚３０ｎｍのＳｉＯ₂ 膜と膜
厚１８０ｎｍのＳｉＮ₄ 膜をスパッタ法で積層してなる
第一絶縁層１３を形成した。次に、電子ビーム蒸着法に
より、基板温度５００℃で膜厚１μｍのＳｒＳ：Ｃｅ発
光層１４を形成した。この発光層の結晶粒径は数百Å程
度である。この発光層を図１に示す装置を用いてレーザ
アニールを行った。図１に示す装置は、波長３０８ｎ
ｍ、出力５００ｍＪのＸｅＣｌエキシマレーザ１より発
する４４ｎｓのパルス状のレーザ光２を光アッテネータ
３により所望のエネルギー密度に減衰したのち、矢印５
１、５２のように移動可能のビームホモジナイザ４によ
り均一なエネルギー密度で被照射試料５の表面にステッ
プ・アンド・リピート方式で照射する。このようにして
±５％以内の均一なエネルギー密度でレーザアニールす
ることにより、発光層１４の結晶粒径は、数千Åないし
１μｍとなった。そのあと、ＳｉＮ₄ 膜とＳｉＯ₂ 膜を
積層して合計の厚さ２１０ｎｍの第二絶縁層１５を形成
し、その上に電子ビーム蒸着したＡｌ膜をパターニング
して第二電極１６とした。このようにして製造した薄膜
電場発光素子は電源２０により電圧を印加することによ
り、発光層のレーザアニールしない素子に比し約５倍の
発光輝度が得られた。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、発光層の結晶粒径拡大
のための熱処理を、光照射、特に制御されたエネルギー
密度のパルス状レーザ光の照射により行うことにより、
基板の加熱温度を高める必要がなく、また加熱のための
時間が短くなるため熱処理時間が短縮された。従って、
汎用の無アルカリガラスのような耐熱性の低い材料より
なるガラス基板の使用が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いるレーザアニール装置
の配置図

【図２】本発明の実施例により製造される薄膜電場発光
素子の断面図

【符号の説明】

１ エキシマレーザ ２ レーザ光 ３ 光アッテネータ ４ ビームホモジナイザ ５ 被成膜試料 １１ ガラス基板 １２ 第一電極 １３ 第一絶縁層 １４ 発光層 １５ 第二絶縁層 １６ 第二電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硫化物蛍光体よりなる発光層を有する薄膜
   電場発光素子の製造方法において、発光層成膜後、光照
   射によってアニールする工程を含むことを特徴とする薄
   膜電場発光素子の製造方法。
2. 【請求項２】発光層の１個所に光を照射後、照射個所を
   移動させる移動を繰り返し、同一個所に複数回の照射を
   行う請求項１記載の薄膜電場発光素子の製造方法。
3. 【請求項３】照射する光にエキシマレーザ光を用いる請
   求項１あるいは２記載の薄膜電場発光素子の製造方法。