JPS5956390A - El薄膜の形成方法 - Google Patents

El薄膜の形成方法

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JPS5956390A
JPS5956390A JP57167128A JP16712882A JPS5956390A JP S5956390 A JPS5956390 A JP S5956390A JP 57167128 A JP57167128 A JP 57167128A JP 16712882 A JP16712882 A JP 16712882A JP S5956390 A JPS5956390 A JP S5956390A
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JP
Japan
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thin film
zns
film
forming
sputtering
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JP57167128A
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JPS6141111B2 (ja
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大西 秀臣
家安 健三
圭弘 浜川
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (al  発明の技術分野 この発明は、EL表示装置の発光層となるEL薄膜の形
成方法に関し、特に発光中心としてTbF。
のような希土類弗化物を用いたE L薄膜の新しい形成
方法に関するものである。
(bl  技術の背景 最近、全固体化表示装置としてEL(エレクトロルミネ
ッセンス)薄膜を利用した平板状表示装置の実用化が広
く注目されている。ところが現在までに開発されたEL
表示装置は、主として発光層にMnドープのZnS薄膜
を用いた黄橙色発光型のものであり、多色表示を達成す
る観点から、発光色の異なるEL薄膜の開発が望まれて
いる。
fcl  従来技術と問題点 一方、従来から、発光中心として希土類弗化物を用いれ
ば、種々の発光色の得られることが知られている。しか
しながら、希土類弗化物添加のEL薄膜についてこれま
で報告されたデータでは、いずれも発光の輝度や効率等
が不充分で、ZnS :Mnの特性に匹敵するようなE
LM膜は得難い状況にある。
因に、ZnSに発光中心としてTbFJを添加したEL
薄膜を用いると緑色発光の得られることが知られている
が、ZnS:Mnの場合と同様の電子ビーム蒸着法で形
成したZnS:TbF3膜でば、TbF、がクラスタ状
に付着して薄膜中のTbFJ濃度が不均一になる問題が
ある。また、ZnS : TbF3膜を高周波スパッタ
リングの手法で成膜することも一部試みられているが、
得られたEL薄膜の発光特性は実用性の観点から見て充
分とはいい難い。
(d+  発明の目的 この発明は、以上のような従来の状況から、希土類弗化
物を発光中心とするEL薄膜のための新しい成膜手法を
提供し、以てこの種EL薄膜の特性の改善を目的とする
ものである。さらに具体的に述べるとこの発明は、Zn
S: TbF、1よりなる緑色発光EL薄膜のような希
土類弗化物系EL薄膜の発光効率と輝度の向上を目的と
するものであり、ひいてはEL表示装置の多色化の要望
を満たそうとするものである。
(el  発明の構成 上記のような目的を達成すべくこの発明によるEL薄膜
の形成方法は、要するに、希土類弗化物を所定量添加し
た発光母材をターゲットとしてスパッタリングによりE
L薄膜を形成することと、該スパッタリングによる膜厚
を少なくとも5000Å以上に成膜すること、および成
膜後のEL薄膜を500 ’Cを越えない範囲で熱処理
すること、の3点を特徴とするものである。
(f)  発明の実施例 以下この発明の好ましい実施例につき、図面を参照して
さらに詳細に説明する。
第1図は、この発明を適用して作成したEL表示装置の
1例構造を模式的に示す断面図で、透明ガラス基板1の
上にインジウム酸化物と錫酸化物の混合蒸着膜(ITO
膜)よりなる透明電極2が設けられ、その上にZnS:
TbF、1のEL薄膜3と^Lの背面電極4を積層した
構造となっている。しかしてこの第1図の構成自体はD
C(直流)発光型EL素子の代表例として周知のもので
あり、一般的には透明電極2と背面電極4の間にDC電
圧源5を接続することにより、EL薄膜3が発光してガ
ラス基板1側から表示を観察することが可能となる。
ここで本発明に従うと、上記EL薄膜3は、高周波スパ
ッタリング法によって作られる。すなわち、第2図は高
周波スパッタリングの模様を示す概念図で、ターゲット
ホルダ6上の石英シャーレ7の中にターゲツト材8が入
れである。ターゲツト材8はこの場合、発光母材として
のZnS粉末に発光中心となるTbF、粉末を2%前後
の割合で添加した混合粉末の形で準備されており、その
直径は約105fiである。他方背面にヒータ9をそな
えた基板ホルダ10上に前記ターゲットと約401mの
間隔をへだでて対向するよう基板1が設置しである。
基板1の表面には事前に透明電極2のような下地構成要
素が形成されている。
上記のような形態で、最初にスパッタリング装置のベル
ジャ(図示せず)内を真空に排気しつつターゲツト材8
を加熱してターゲツト材の脱ガス処理を行う。その後、
1例としてベルジャ内にArガスを2×10Torrの
圧力になるよう導入し、基板温度を150℃に設定する
とともにスパッタリングパワーを100Wに調整してス
パッタする。このときのスパッタリング速度は、 15
0人/minであった。
かかるスパッタリング法ではターゲット表面の原子が一
層ずつスパッタされて基板上に付着するので、電子ビー
ム蒸着法のようにTbF、lがクラスタ状に存在するこ
とはなく、 ZnS中のTbFJ濃度分布は均一なもの
となる。このようにしてZnS : TbF、1の薄膜
3を形成後、スパッタリングによるダメージを回復して
膜の結晶性を改善するための熱処理を施し、最後に6愛
の背面電極4を真空蒸着法で形成して第1図の素子を得
る。
第3図は上記のようにして作成したEL素子の発光効率
とZnS:TbFJ膜3の膜厚との関係を示す図で、膜
厚が5000Å以上のところでは効率はほぼ一定となる
が、5000Å以下では効率が急激に低下して、膜厚依
存性が顕著となり、一様で安定した特性は得難いものと
なる。これは膜厚が5000Å以下ではZnSの結晶性
が悪く、発光中心を励起する電子が結晶粒界で遮られて
充分に加速されないためと考えられる。従って、0.1
nm/W以上の安定した効率が得られて、しかもできる
だけ膜厚の不均一さに伴う発光特性の不均一さを解消す
るためには、少なくとも5000Å以上の厚みのスパッ
タ膜を形成することが必要である。ただし、膜厚が厚く
なるほど動作に必要な電圧も高くなるので、動作電圧と
の兼合いから実際上の膜厚は1.am前後に選ぶのが好
ましい。
次に第4図は、同じ条件でスパッタリングしたZnS:
TbF7薄膜を真空中で熱処理した時の発光効率と温度
の関係を示す線図である。図から明らかなように、48
0℃で熱処理したものが最大の発光効率を示し、500
℃以上では効率が極端に悪くなる傾向にある。このよう
に高温処理によって効率が低下する現象は、一般的なZ
nS:Mnの蒸着膜の熱処理時に見られる現象とは著し
く異なっている。
すなわちZnS:Mn膜の場合には、発光中心としての
Mnの拡散を促進して濃度分布を均一にするとともにZ
nSの結晶性を改善するという観点から熱処理温度は高
いほど良いとされ、通常はガラス基板の加熱許容温度か
ら定まる580°Cを代表例として、殆どの場合500
℃以上の熱処理を施すのが普通となっていた。
しかるにこの発明の対象とするZnS:TbFJ膜の場
合、発光中心としてのTbF、はMnのように熱処理に
よって拡散させることができないため、あえてスパッタ
リング法で成膜しているのであり、ZnS中のTbF、
濃度分布はすでに均一なものとなっているので、熱処理
はもっばらスパッタリングダメージを回復してEL薄膜
の結晶性を改善す乞という意味を持つ。従って結晶性の
改善に効果のある低温域では、処理温度の増大とともに
発光効率が向上するけれども、500℃以上に処理温度
が上昇すると、Mnの場合のような発光中心の拡散効果
による効率の改善は見られず、なんらかの原因で効率が
低下する。従って、TbF、のような化合物の形の発光
中心を添加してスパッタリングによって形成したEL薄
膜については、500℃を越えない範囲で熱処理を施す
ことが肝要である。図示した実施例の場合、最も好まし
い熱処理温度は480℃であり、その低温側において結
晶性改善効果を得るためには、成膜時のスパッタリング
条件や処理時間によっても異なるが、少なくとも350
℃以上で処理するのが好ましい。
なお、上述のようにZnS:Tb1%膜の発光効率が5
00℃以上の熱処理で急激に悪化する原因については、
現在のところ詳細な理由は不明であるが、1つには、ス
パッタ中にZnS膜中に取り込まれたAr原子が500
℃以上の熱処理によってZnS膜から放出され、その抜
穴がZnS中に添加した発光中心の非輻射再結合中心と
なるためEL薄膜としての発光効率が低下するものと考
えられる。また別の観点からは、ZnS中に分子状態で
存在すべき発光中心TbFaのTbとFの結合が500
℃以上の熱処理によって切断され、F原子が解離して結
晶構造が崩れるため発光効率が低下するということも考
えられる。
ところで、以上はZnSを発光母材とし、TbFJを発
光中心としたEL薄膜の実施例について述べたのである
が、この発明は、TbFa以外にSmPa (赤橙) 
、DyFt (黄) + P、rJ (緑) 、 HO
FJ (緑) 、 PrF3(白線)、 NdF3 (
橙) 、 TIIIFJ (青)のような各種の希土類
弗化物を発光中心とするE L薄膜の形成に適用するこ
とができ、発光母材としてもZnSの代りにZn5e又
はそれらの混合物を用いることができる。またこの発明
を適用するEL表示装置としては、第1図に例示したよ
うなりC駆動素子に限らず、EL薄膜を絶縁層でサンド
インチ状に挾んで両側に電極を付けた所謂2重絶縁膜構
成のAC駆動素子も当然対象となる。
(gl  発明の効果 以上の説明から明らかなようにご要するにこの発明は、
TbFaのような希土類弗化物を発光中心とするEL薄
膜を形成するのに、スパッタリング法を用いて少なくと
も5000Å以上の厚みのEL薄膜を形成し、これを5
00℃を越えない範囲で熱処理することを骨子としたも
のである。かくすることによりこの発明では、従来この
種の希土類弗化物系EL薄膜で得られていたものより5
〜10倍高い発光効率を得ることができ、これによって
輝度の向上も達成できるので、ZnS:Mnの黄橙色以
外の発光色のEL表示装置を実現し7、EL表示パネル
の多色化を図る上できわめて効果大である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を適用して作成したEL表示装置の1
例構造を模式的に示す断面図、第2図はこの発明に従っ
てEL薄膜を形成する時のスパッタリングの模様を概念
的に示す図、第3図はEL薄膜の発光効率と膜厚の関係
を示す線図、第4図は発光効率と熱処理温度の関係を示
す線図である。 図において、1はガラス基板、2は透明電極、3はEL
薄膜、4は背面電極、5はDC電圧源、6はターゲット
ホルダ、7は石英シャーレ、8はターゲツト材、9はヒ
ータ、10は基板ホルダである。 第1図 第2図 第4図 第3図 一−÷力理溝度(’C) 400

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)希土類弗化物を所定量添加した発光母材をターゲ
    ットとして少なくとも5000A以上の膜厚になるよう
    EL薄膜をスパッタリングにより成膜し、しかる後該E
    L薄膜に500℃を越えない範囲で結晶性改善のための
    熱処理を施すことを特徴とするEL薄膜の形成方法。
  2. (2)前記ターゲツト材が、所定量のTbF、粉末を混
    合したZnS粉末であることを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項に記載したEL薄膜の形成方法。
  3. (3)前記EL薄膜に対する熱処理が350°C〜48
    0℃の範囲で施されることを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項または第(2)項に記載したEL薄膜の形成
    方法。
JP57167128A 1982-09-24 1982-09-24 El薄膜の形成方法 Granted JPS5956390A (ja)

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JPS5956390A true JPS5956390A (ja) 1984-03-31
JPS6141111B2 JPS6141111B2 (ja) 1986-09-12

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62149866A (ja) * 1985-12-23 1987-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd スパツタ用タ−ゲツト

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62149866A (ja) * 1985-12-23 1987-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd スパツタ用タ−ゲツト

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JPS6141111B2 (ja) 1986-09-12

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