JPS6047718B2 - 薄膜発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電圧、または交流パルス電圧の印加により
安定した特性て発光する薄膜発光素子（薄膜ＥＬ素子）
の製造方法に関するものである。

従来、マンガン何店硫化亜鉛薄膜を電気絶縁体層で挾持
した積層構造体に、交流電圧を印加することにより、マ
ンガン何店硫化亜鉛薄膜が明るく発光することはよく知
られている。このような発光素子（ＥＬ素子）は、具体
的には第１図に示すような構造を有し、以下のような方
法により製造されている。まず、ガラス基板１上に、酸
化第二錫や酸化インジウムなどの透明電極２を、真空蒸
着法やスパッタリング法により、０．０２〜０．１μｍ
の厚さに形成する。

次にその上に、二酸化珪素や酸化イットリウムなどの電
気絶縁体層３を真空蒸着法やスパッタリング法により約
０．３μｍの厚さに形成する。その上に０．３〜１μｍ
の厚さのマンガン何店・硫化亜鉛発光体層４を形成する
。通常、この層４は、適当な形状のマンガン添加硫化亜
鉛焼結体ペレットを形成し、そのペレットに電子線を照
射し加熱蒸発させるといういわゆる電子ビーム加熱真空
蒸着法や、抵抗加熱真空蒸着法により形成す・る。さら
にその上に前述したような方法により電気絶縁体層５を
形成し、最後にアルミニウムあるいは金などの背面電極
６を真空蒸着法などで形成する。以上のようにしてＥＬ
素子が完成する。このように形成したＥＬ素子は、初期
電圧印加時に細かい絶縁破壊を生じた後、比較的安定に
発光するが、長時間の駆動や比較的高い電圧て駆動した
場合、直径約１００ＰＴｒＬ，の発光しない微少領域が
発生することが判明した。このような問題点を解決する
ため、種々研究の結果、あらかじめマンガンを添加した
硫化亜鉛を蒸着するのではなく、マンガンまたはマンガ
ン化合物と、硫化亜鉛を時間的に別々に蒸着し、多層構
造を形成し、その後、熱拡散処理により硫化亜鉛を活性
化するという方法により、この問題点を解決することが
てきることを見い出した。

つまりマンガン付活硫化亜鉛薄膜発光体層を電気絶縁体
層上に形成する際、最初にマンガンもしくはマンガン化
合物層と硫化亜鉛層との二層構造を形成し、その後、熱
拡散処理により硫化亜鉛層を活性化し、マンガン付活硫
化亜鉛薄膜発光体層を完成することにより、前記の問題
点が解決できることを見い出した。また、マンガンまた
はマンガン化合物層を硫化亜鉛層で挟んだ三層構造を形
成し、その後、熱拡散処理により硫化亜鉛層を活性化し
、マンガン付活硫化亜鉛薄膜発光体層を完成することに
よつても、上述の問題点が解決できることが判明した。
さらに後者の方法によれば、前者の方法よりも、ＥＬ発
光度の大きい素子が得られることが判明した。これは後
者の方法の方がＭｎの拡散が起こりやすいためと考えら
れる。この熱拡散処理は、真空中、不活性ガス雰囲気中
、また、は硫化水素や二硫化炭素を含む雰囲気中におい
て、３５０〜６５０℃の範囲内の温度て０．５〜２時間
保持することにより行なうことができた。マンガン化合
物層の形成は、硫化マンガン、フッ化マンガン、または
塩化マンガンのうち少なくとも一つ以；上を、抵抗加熱
や電子ビーム加熱による真空蒸着法によつて行なうこと
ができた。また、硫化亜鉛層の重量に対する、マンガン
またはマンガン化合物層に含まれるマンガン重量の割合
が０．０１〜３％であるとき、明るく発光するＥＬ素子
が得られ４た。硫化亜鉛層の形成は、硫化亜鉛を抵抗加
熱または電子ビーム加熱真空蒸着法により行うことがで
きた。以上に説明した方法により作製されたＥＬ素子に
おいては、初期電圧印加時にも細かい絶縁破壊を生ずる
ことなく、長期間にわたり安定に発光することが判明し
た。

この原因としてはマンガン付活硫化亜鉛発光体の均一性
が考えられる。従来の製法により、あらかじめマンガン
を添加した硫化亜鉛を蒸発させて形成した薄膜の表面を
走査形電子顕微鏡で観察したところ、０．２〜２μｍの
大きさのピンホールや凸部が多数発生し、その密度は１
Ｔ！１ｔ当り１０００〜２００（１）個であつた。一方
、本発明）の製造方法により形成した薄膜では、ピンホ
ールや凸部の密度が１ｄ当り２（１）個以下に減少して
いた。このようなピンホールや凸部の減少により安定し
た特性のＥＬ素子が得られたものと考えられる。以下、
本発明の方法の実施例について説明する。

実施例１ 第２図に示すように、市販のネサガラス基板１１の透明
電極１２で被覆された面に、３００℃の基゛板温度で酸
化イットリウムを電子ビーム蒸着することにより、０．
３μｍの厚さの電気絶縁体層１３を形成した。

膜厚は水晶振動子を用いて制御した。次に基板温度を２
００℃に保つて、高純度硫化亜鉛焼結体ペレットを用い
て電子ビーム蒸着し、０．５μｍの厚さの硫化亜鉛薄膜
１４を形成した。さらにその上に硫化マンガン焼結体ペ
レットを電子ビーム蒸着し、平均厚さ０．００４μｍの
硫化マンガン薄膜１５を形成した。蒸着後、引き続いて
真空中て５５０℃、２時間の熱拡散処理を施した。次に
基板温度を３００゜Ｃに保ち、この上に酸化イットリウ
ムを電子ビーム蒸着することにより、０．３μｍこの厚
さの電気絶縁体層１６を形成した。最後に、この上にア
ルミニウムを０．２μｍの厚さに真空蒸着法して背面電
極１７を形成した。このように作製した薄膜ＥＬ素子は
、透明電極１２と背面電極１７との間に５ｋＨｚ、１５
０■の正弦波を印加することにより明るく発光し、局所
的な絶縁破壊による非発光領域も生ずることなく、長期
にわたり安定に動作した。実施例２ 第３図に示すように、市販のアルミ珪酸ガラス（たとえ
ば、コーニング社のＲ７Ｏ５９ガラスＪ）２１を洗浄し
た後、その一方の面に厚さ０．１ｐｍ．の透明電極２２
を酸化インジウムのスパッタリングにより形成した。

その上に酸化イットリウムのスパッタリングにより厚さ
０．３μｍの電気絶縁体層２３を形成した。このとき、
基板温度を３００℃に保ち、雰囲気としてアルゴンと酸
素とが容量比で９対１の割合からなる混合ガスを使用し
た。その上に抵抗加熱真空蒸着により、厚さ０．３μｍ
の硫化亜鉛層２４を形成した。このとき、基板温度を２
００２Ｃとし、タングステン●ワイヤーヒーターを巻き
つけたアルミナるつぼを用いて、１２００℃の温度て硫
化亜鉛を蒸発させた。その上に高純度金属マンガンを抵
抗加熱真空蒸着し、平均厚さ０．００２μｍのマンガン
層２５を形成した。さらにその上に厚さ０．３μｍの硫
化亜鉛層２６を前述と同じ方法により形成した。その後
、アルゴンガス中で５５０′Ｃｌｌ時間の熱拡散処理を
施した。次に基板温度を３００゜Ｃに保ち、この上に酸
化イットリウムを前記の方法でスパッタリングすること
により、０．３μｍの厚さの電気絶縁体層２７を形成し
た。最後に、この上にアルミニウムを０．２μｍの厚さ
に真空蒸着して背面電極２８を形成した。このように作
製した薄膜ＥＬ素子は、透明電極２２と背面電極２８と
の間に５ｋＨｚ１１８０■の交流パルス電圧を印加する
ことにより明るく発光し、局所的な絶縁破壊も生ずるこ
となく、長期にわたり安定に動作した。以上のように、
本発明によれば、従来法では得られなかつたような高品
質かつ安定な薄膜ＥＬ素子を再現性よく製造できるもの
である。

このような特性は、高精度なディスプレイパネルの製造
を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の製造方法および素子構造を説明するため
の図、第２図および第３図はそれぞれ本発明にかかる薄
膜発光素子の製造方法の実施例を説明するための図であ
る。 １１，２１・・・・・・ガラス基板、１２，２２・・・
・・・透明電極、１３，１６，２３，２７・・・・・・
電気絶縁体層、１４，２４，２６・・・・・硫化亜鉛層
、１５，２５・・・・・マンガンまたはマンガン化合物
層、１７，・２８・・・・・・背面電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マンガン付活硫化亜鉛薄膜発光体層を有する薄膜発
   光素子の製造方法において、マンガンを含む層と硫化亜
   鉛層とを積層し、その後熱拡散処理により前記硫化亜鉛
   層を活性化し、マンガン付活硫化亜鉛薄膜発光体層を形
   成することを特徴とする薄膜発光素子の製造方法。 ２ マンガンを含む層を硫化亜鉛層で挾んだ三層構造を
   形成し、その後熱拡散処理により硫化亜鉛層を活性化し
   、マンガン付活硫化亜鉛薄膜発光体層を形成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の薄膜発光素子
   の製造方法。 ３ マンガンを含む層が、硫化マンガン、フッ化マンガ
   ンおよび塩化マンガンのうち少なくとも一つ以上で構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の薄膜発光素子の製造方法。 ４ 硫化亜鉛層の重量に対する、マンガンまたはマンガ
   ン化合物層に含まれるマンガン重量の割合を０．０１〜
   ３％とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の薄膜発光素子の製造方法。 ５ 熱拡散処理を、真空中、不活性ガス雰囲気中、また
   は、硫化水素もしくは二硫化炭素を含む雰囲気中におい
   て３５０〜６５０℃の範囲内の温度で行なうことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の薄膜
   発光素子の製造方法。