JPS6213798B2 - - Google Patents
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- JPS6213798B2 JPS6213798B2 JP56011138A JP1113881A JPS6213798B2 JP S6213798 B2 JPS6213798 B2 JP S6213798B2 JP 56011138 A JP56011138 A JP 56011138A JP 1113881 A JP1113881 A JP 1113881A JP S6213798 B2 JPS6213798 B2 JP S6213798B2
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- thin film
- zns
- heat treatment
- glass substrate
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Landscapes
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流電界の印加に依つてEL（Electro
Luminescence）発光を呈する薄膜EL素子の製造
方法に関するものである。
Luminescence）発光を呈する薄膜EL素子の製造
方法に関するものである。
従来、交流動作の薄膜EL素子に関して、発光
層に規則的に高い電界（106V／cm程度）を印加
し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安定性等を高
めるために、0.1〜2.0wt％のMn（あるいはCu、
Al、Br等）をドープしたZnS、ZnSe等の半導体
発光層をY2O3、TiO2、Si3N4、Al2O3等の誘電体
薄膜でサンドイツチした三層構造ZnS：Mn（又
はZnSe：Mn）EL素子が開発され、発光諸特性
の向上が確められている。この薄膜EL素子は数
KHzの交流電界印加によつて高輝度発光し、し
かも長寿命であるという特徴を有している。また
この薄膜EL素子の発光に関しては印加電圧を昇
圧していく過程と高電圧側より降圧していく過程
で、同じ印加電圧に対して発光輝度が異なるとい
つたヒステリシス特性を有していることが発見さ
れ、そしてこのヒステリシス特性を有する薄膜
EL素子に印加電圧を昇圧する過程に於いて、
光、電界、熱等が付与されると薄膜EL素子はそ
の強度に対応した発光輝度の状態に励起され、
光、電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発
光輝度は高くなつた状態で維持される、いわゆる
メモリー現象が表示技術の新たな利用分野を開拓
するに至つた。
層に規則的に高い電界（106V／cm程度）を印加
し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安定性等を高
めるために、0.1〜2.0wt％のMn（あるいはCu、
Al、Br等）をドープしたZnS、ZnSe等の半導体
発光層をY2O3、TiO2、Si3N4、Al2O3等の誘電体
薄膜でサンドイツチした三層構造ZnS：Mn（又
はZnSe：Mn）EL素子が開発され、発光諸特性
の向上が確められている。この薄膜EL素子は数
KHzの交流電界印加によつて高輝度発光し、し
かも長寿命であるという特徴を有している。また
この薄膜EL素子の発光に関しては印加電圧を昇
圧していく過程と高電圧側より降圧していく過程
で、同じ印加電圧に対して発光輝度が異なるとい
つたヒステリシス特性を有していることが発見さ
れ、そしてこのヒステリシス特性を有する薄膜
EL素子に印加電圧を昇圧する過程に於いて、
光、電界、熱等が付与されると薄膜EL素子はそ
の強度に対応した発光輝度の状態に励起され、
光、電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発
光輝度は高くなつた状態で維持される、いわゆる
メモリー現象が表示技術の新たな利用分野を開拓
するに至つた。
薄膜EL素子の１例としてZnS：Mn薄膜EL素子
の基本的構造を第１図に示す。
の基本的構造を第１図に示す。
第１図に基いて薄膜EL素子の構造を具体的に
説明すると、ガラス基板１上にIn2O3、SnO2等の
透明電極２、さらにその上に積層してY2O3、
TiO2、Al2O3、Si3N4、SiO2等からなる第１の誘
電体層３がスパツタあるいは電子ビーム蒸着法等
により重畳形成されている。第１の誘電体層３上
にはZnS：Mn焼結ペレツトを電子ビーム蒸着し
た後熱処理することにより得られるZnS発光層４
が形成されている。この時蒸着用のZnS：Mn焼
結ペレツトには活性物質となるMnが目的に応じ
た濃度に設定されたペレツトが使用される。
説明すると、ガラス基板１上にIn2O3、SnO2等の
透明電極２、さらにその上に積層してY2O3、
TiO2、Al2O3、Si3N4、SiO2等からなる第１の誘
電体層３がスパツタあるいは電子ビーム蒸着法等
により重畳形成されている。第１の誘電体層３上
にはZnS：Mn焼結ペレツトを電子ビーム蒸着し
た後熱処理することにより得られるZnS発光層４
が形成されている。この時蒸着用のZnS：Mn焼
結ペレツトには活性物質となるMnが目的に応じ
た濃度に設定されたペレツトが使用される。
ZnS発光層４上には蒸着法等で第２の誘電体層
５が積層され、更にその上にAl等から成る背面
電極６が蒸着形成されている。透明電極２と背面
電極６は交流電源７に接続され、薄膜EL素子が
駆動される。
５が積層され、更にその上にAl等から成る背面
電極６が蒸着形成されている。透明電極２と背面
電極６は交流電源７に接続され、薄膜EL素子が
駆動される。
電極２，６間にAC電圧を印加すると、ZnS発
光層４の両側の誘電体層３，５間に上記AC電圧
が誘起されることになり、従つてZnS発光層４内
に発生した電界によつて伝導帯に励起されかつ加
速されて充分なエネルギーを得た電子が、直接
Mn発光センターを励起し、励起されたMn発光セ
ンターが基底状態に戻る際に黄色の発光を行な
う、即ち高電界で加速された電子がZnS発光層４
中の発光センターであるZnサイトに入つたMn原
子の電子を励起し、基底状態に落ちる時、略々
5850Åをピークに幅広い波長領域で、強い発光を
呈する。
光層４の両側の誘電体層３，５間に上記AC電圧
が誘起されることになり、従つてZnS発光層４内
に発生した電界によつて伝導帯に励起されかつ加
速されて充分なエネルギーを得た電子が、直接
Mn発光センターを励起し、励起されたMn発光セ
ンターが基底状態に戻る際に黄色の発光を行な
う、即ち高電界で加速された電子がZnS発光層４
中の発光センターであるZnサイトに入つたMn原
子の電子を励起し、基底状態に落ちる時、略々
5850Åをピークに幅広い波長領域で、強い発光を
呈する。
薄膜EL素子のガラス基板１としては従来より
アルカリフリーでしかも表面の滑らかさに優れて
いるコーニング社製の硼珪酸ガラスが用いられて
きた。また、この上に誘電体層３を介して積層さ
れるZnS発光層４は電子ビーム蒸着された後、結
晶性及び配向性を改善するため、真空中又は不活
性ガス中で熱処理される。この熱処理により、活
性物質であるMnを硫化亜鉛中に拡散させ、亜鉛
位置に置換させることにより母体硫化亜鉛の化合
的結合を充分ならしめ、配向性を向上させること
ができる。熱処理条件は、従来の硼珪酸ガラスを
ガラス基板１に用いた場合、ガラス基板１の温度
が540〜570℃になるように設定されていた。
アルカリフリーでしかも表面の滑らかさに優れて
いるコーニング社製の硼珪酸ガラスが用いられて
きた。また、この上に誘電体層３を介して積層さ
れるZnS発光層４は電子ビーム蒸着された後、結
晶性及び配向性を改善するため、真空中又は不活
性ガス中で熱処理される。この熱処理により、活
性物質であるMnを硫化亜鉛中に拡散させ、亜鉛
位置に置換させることにより母体硫化亜鉛の化合
的結合を充分ならしめ、配向性を向上させること
ができる。熱処理条件は、従来の硼珪酸ガラスを
ガラス基板１に用いた場合、ガラス基板１の温度
が540〜570℃になるように設定されていた。
これより低い温度では充分な熱処理効果は得ら
れず電界印加による発光効率は非常に悪い。また
これより高い温度で熱処理すればガラス基板１の
歪点（硼珪酸ガラス商品番号＃7059で598℃）を
越えることになるので熱処理中にガラス基板１が
大きく歪み、またガラス基板組成とガラス基板１
上に形成した各薄膜層との反応が起こり、薄膜
EL素子の耐圧低下をきたすことになる。
れず電界印加による発光効率は非常に悪い。また
これより高い温度で熱処理すればガラス基板１の
歪点（硼珪酸ガラス商品番号＃7059で598℃）を
越えることになるので熱処理中にガラス基板１が
大きく歪み、またガラス基板組成とガラス基板１
上に形成した各薄膜層との反応が起こり、薄膜
EL素子の耐圧低下をきたすことになる。
薄膜EL素子を駆動するには上述した如く交流
パルスが用いられるが、実際の表示装置として表
示駆動するためには単純な交流パルス波形の電圧
ではなく、正負パルスの振幅及びこれらの位相差
更にはパルスの立ち上り等が複雑な形をした交流
パルスがZnS発光層４に印加されることになる。
振幅、位相差、パルス立ち上り等のいずれが変化
しても正負パルスのバランスがくずれ、非対称パ
ルス駆動となる。非対称パルス駆動を長期間継続
すると電荷の偏在に起因する直流バイアスがZnS
発光層４に印加され、硫化亜鉛中に未結合亜鉛と
して残存するZn原子が粒界に析出し、薄膜EL素
子の輝度電圧特性に悪影響を及ぼす。即ち、閾値
電圧が低くなる方向へ輝度電圧特性が変化する。
これをネガテイブシフトと称する。ネガテイブシ
フトは、通常の表示状態に於いて消去状態の輝度
（通常1ft―Ｌ以下）が高くなることを意味するも
ので長期間使用した表示内容の浮き上り現象とし
て現われ、表示画像を著しく阻害することにな
る。
パルスが用いられるが、実際の表示装置として表
示駆動するためには単純な交流パルス波形の電圧
ではなく、正負パルスの振幅及びこれらの位相差
更にはパルスの立ち上り等が複雑な形をした交流
パルスがZnS発光層４に印加されることになる。
振幅、位相差、パルス立ち上り等のいずれが変化
しても正負パルスのバランスがくずれ、非対称パ
ルス駆動となる。非対称パルス駆動を長期間継続
すると電荷の偏在に起因する直流バイアスがZnS
発光層４に印加され、硫化亜鉛中に未結合亜鉛と
して残存するZn原子が粒界に析出し、薄膜EL素
子の輝度電圧特性に悪影響を及ぼす。即ち、閾値
電圧が低くなる方向へ輝度電圧特性が変化する。
これをネガテイブシフトと称する。ネガテイブシ
フトは、通常の表示状態に於いて消去状態の輝度
（通常1ft―Ｌ以下）が高くなることを意味するも
ので長期間使用した表示内容の浮き上り現象とし
て現われ、表示画像を著しく阻害することにな
る。
本発明は技術的手段を駆使することにより上記
ネガテイブシフトを解消し得る新規有用な薄膜
EL素子の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
ネガテイブシフトを解消し得る新規有用な薄膜
EL素子の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
ネガテイブシフトは前述した如く、ZnS発光層
１中に残存する未結合遊離亜鉛原子が原因になつ
ており、従つてZnS発光層１を生成する過程で亜
鉛原子の反応を促進させ、未結合亜鉛が残存され
ないZnS発光層１を形成すれば、ネガテイブシフ
トは抑制される。このための手段としては蒸着時
の基板温度、電子ビームの投入電力調節による焼
結ペレツトからの蒸発量の制御、あるいは電子ビ
ーム蒸着の代わりにスパツタリング法、分子線エ
ピタキシー法等を用いることが考えられるが、本
発明は最も単純かつ確実な手段として電子ビーム
蒸着後の熱処理温度を条件設定することにより未
結合遊離亜鉛を減少したZnS発光層を薄膜EL素
子の構成膜とすることにより上記目的を達成して
いる。
１中に残存する未結合遊離亜鉛原子が原因になつ
ており、従つてZnS発光層１を生成する過程で亜
鉛原子の反応を促進させ、未結合亜鉛が残存され
ないZnS発光層１を形成すれば、ネガテイブシフ
トは抑制される。このための手段としては蒸着時
の基板温度、電子ビームの投入電力調節による焼
結ペレツトからの蒸発量の制御、あるいは電子ビ
ーム蒸着の代わりにスパツタリング法、分子線エ
ピタキシー法等を用いることが考えられるが、本
発明は最も単純かつ確実な手段として電子ビーム
蒸着後の熱処理温度を条件設定することにより未
結合遊離亜鉛を減少したZnS発光層を薄膜EL素
子の構成膜とすることにより上記目的を達成して
いる。
以下本発明の１実施例について第１図を参照し
ながら詳細に説明する。
ながら詳細に説明する。
ガラス基板１として耐熱ガラスを用い、このガ
ラス基板１上に各薄膜層を積層する。ガラス基板
１に用いる耐熱ガラスとしては硼珪酸ガラスの中
でもアルミナ成分を相当量含有するいわゆるアル
ミノボロシリケイトガラス（例えばホヤガラスの
商品名LE―30等、アルミナ成分の次に酸化マグ
ネシウム成分を多く含んでおり、マグネシウムア
ルミノシリケートと呼ばれることもある）が適す
る。アルミノボロシリケイトガラスは650℃程度
の高温で使用しても歪を発生することがなく、耐
熱性が非常に優れている。耐熱性に最も優れたガ
ラスは石英ガラスであるが、高価な点とガラス表
面の研磨が困難であることより実用的ではない。
このガラス基板１上に誘電体層３を介して焼結ペ
レツトよりZnS発光層４を電子ビーム蒸着法によ
つて形成する。得られた蒸着膜を真空中又は不活
性ガス中600℃の温度で熱処理することにより、
蒸着膜の化学的結合を促進させ、配向性を改善す
る。第２図は熱処理温度を570℃と600℃に設定し
た場合の薄膜EL素子のネガテイブシフト速度分
布を示す説明図である。図中の曲線l1は熱処理温
度600℃、l2は熱処理温度570℃の場合である。第
２図より明らかな如く、熱処理温度が600℃に設
定されたZnS発光層４を有する薄膜EL素子はネ
ガテイブシフト速度及びばらつきが熱処理温度
570℃の場合に比較して半分に改善されている。
ZnS発光層４の熱処理温度は、未結合のZn原子を
低減するためには、高温にする程反応が促進され
るが上限は650℃とする。
ラス基板１上に各薄膜層を積層する。ガラス基板
１に用いる耐熱ガラスとしては硼珪酸ガラスの中
でもアルミナ成分を相当量含有するいわゆるアル
ミノボロシリケイトガラス（例えばホヤガラスの
商品名LE―30等、アルミナ成分の次に酸化マグ
ネシウム成分を多く含んでおり、マグネシウムア
ルミノシリケートと呼ばれることもある）が適す
る。アルミノボロシリケイトガラスは650℃程度
の高温で使用しても歪を発生することがなく、耐
熱性が非常に優れている。耐熱性に最も優れたガ
ラスは石英ガラスであるが、高価な点とガラス表
面の研磨が困難であることより実用的ではない。
このガラス基板１上に誘電体層３を介して焼結ペ
レツトよりZnS発光層４を電子ビーム蒸着法によ
つて形成する。得られた蒸着膜を真空中又は不活
性ガス中600℃の温度で熱処理することにより、
蒸着膜の化学的結合を促進させ、配向性を改善す
る。第２図は熱処理温度を570℃と600℃に設定し
た場合の薄膜EL素子のネガテイブシフト速度分
布を示す説明図である。図中の曲線l1は熱処理温
度600℃、l2は熱処理温度570℃の場合である。第
２図より明らかな如く、熱処理温度が600℃に設
定されたZnS発光層４を有する薄膜EL素子はネ
ガテイブシフト速度及びばらつきが熱処理温度
570℃の場合に比較して半分に改善されている。
ZnS発光層４の熱処理温度は、未結合のZn原子を
低減するためには、高温にする程反応が促進され
るが上限は650℃とする。
ちなみに、熱処理温度（℃）と耐圧特性（DC
印加によるEL素子破壊電圧Ｖと発光しきい値電
圧Vthの比）の関係は第３図のとおりで、650℃
以上になると、素子の絶縁耐圧が低下する。これ
は熱処理による層のストレスやZnSの蒸発、電極
（ITO）のInの膜中への拡散等の原因が考えられ
る。また、第３図のように580℃〜650℃で良好耐
圧特性が得られるが、アルノボロシリケイトのガ
ラス基板１は上記範囲での熱処理を可能にして熱
処理上大変都合がよく、高耐圧で未結合遊離亜鉛
原子を低減した安定圧薄膜が得られる。上記工程
で得られたZnS発光層４上に誘電体層５を積層
し、背面電極６を形成することにより薄膜EL素
子が作製される。
印加によるEL素子破壊電圧Ｖと発光しきい値電
圧Vthの比）の関係は第３図のとおりで、650℃
以上になると、素子の絶縁耐圧が低下する。これ
は熱処理による層のストレスやZnSの蒸発、電極
（ITO）のInの膜中への拡散等の原因が考えられ
る。また、第３図のように580℃〜650℃で良好耐
圧特性が得られるが、アルノボロシリケイトのガ
ラス基板１は上記範囲での熱処理を可能にして熱
処理上大変都合がよく、高耐圧で未結合遊離亜鉛
原子を低減した安定圧薄膜が得られる。上記工程
で得られたZnS発光層４上に誘電体層５を積層
し、背面電極６を形成することにより薄膜EL素
子が作製される。
耐熱性ガラス基板上に高温熱処理された蒸着
ZnS膜から成る発光層を有する薄膜EL素子は長
時間使用に於いても表示内容等の浮き上り現象が
なく、安定な画像を提供することができる。従つ
てこの薄膜EL素子を用いた表示パネルは鮮明な
表示パターンを呈する表示寿命の長い表示装置と
してコンピユータ等の入出力表示手段、レジス
タ、テレビ等に広く利用することができる。
ZnS膜から成る発光層を有する薄膜EL素子は長
時間使用に於いても表示内容等の浮き上り現象が
なく、安定な画像を提供することができる。従つ
てこの薄膜EL素子を用いた表示パネルは鮮明な
表示パターンを呈する表示寿命の長い表示装置と
してコンピユータ等の入出力表示手段、レジス
タ、テレビ等に広く利用することができる。
以上詳説した如く、本発明は簡単な製造工程で
信頼性の高い薄膜EL素子を作製することのでき
る非常に優れた製造技術である。
信頼性の高い薄膜EL素子を作製することのでき
る非常に優れた製造技術である。
第１図は薄膜EL素子の基本的構造を示す構成
図である。第２図は熱処理温度とネガテイブシフ
トの関係を示す説明図である。第３図は熱処理温
度と耐圧の関係を示す説明図である。 １…ガラス基板、４…ZnS発光層。
図である。第２図は熱処理温度とネガテイブシフ
トの関係を示す説明図である。第３図は熱処理温
度と耐圧の関係を示す説明図である。 １…ガラス基板、４…ZnS発光層。
Claims (1)
- １ アルミノボロシリケイトガラスの耐熱ガラス
基板上に電界印加によつてEL発光を呈するZnS
薄膜発光層を電子ビーム蒸着した後、非酸化性雰
囲気中で580℃〜650℃に高温処理することにより
未結合遊離亜鉛原子を低減せしめることを特徴と
する薄膜EL素子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56011138A JPS57124884A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Method of producing thin film el element |
| GB8201971A GB2095470B (en) | 1981-01-26 | 1982-01-25 | Thin-film electroluminescent display panel with a heat-resisting glass substrate |
| DE19823202399 DE3202399C2 (de) | 1981-01-26 | 1982-01-26 | Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilm-Elektrolumineszenzelements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56011138A JPS57124884A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Method of producing thin film el element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57124884A JPS57124884A (en) | 1982-08-03 |
| JPS6213798B2 true JPS6213798B2 (ja) | 1987-03-28 |
Family
ID=11769654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56011138A Granted JPS57124884A (en) | 1981-01-26 | 1981-01-27 | Method of producing thin film el element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57124884A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113595A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | シャープ株式会社 | 薄膜ｅｌ素子 |
| JPS62143394A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-26 | シャープ株式会社 | 薄膜ｅｌ素子 |
| KR19980065367A (ko) | 1996-06-02 | 1998-10-15 | 오평희 | 액정표시소자용 백라이트 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49121495A (ja) * | 1973-03-20 | 1974-11-20 | ||
| JPS5210358A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Method of producing floor tile |
| JPS5233491A (en) * | 1975-09-09 | 1977-03-14 | Sharp Corp | Manufacturing process of thin film el luminous element |
| JPS5412037A (en) * | 1977-06-30 | 1979-01-29 | Diesel Kiki Co Ltd | Distribution type fuel injection pump |
| JPS55155492A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-03 | Fujitsu Ltd | Method of manufacturing el display panel |
| JPS57103295A (en) * | 1980-12-18 | 1982-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of producing thin film light emitting element |
-
1981
- 1981-01-27 JP JP56011138A patent/JPS57124884A/ja active Granted
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57124884A (en) | 1982-08-03 |
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