JPS6235496A - Formation of electroluminescence thin film - Google Patents

Formation of electroluminescence thin film

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Publication number
JPS6235496A
JPS6235496A JP60173812A JP17381285A JPS6235496A JP S6235496 A JPS6235496 A JP S6235496A JP 60173812 A JP60173812 A JP 60173812A JP 17381285 A JP17381285 A JP 17381285A JP S6235496 A JPS6235496 A JP S6235496A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
sputtering
zinc sulfide
active substance
hydrogen
Prior art date
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Pending
Application number
JP60173812A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
健一 三森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6235496A publication Critical patent/JPS6235496A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、エレクトロルミネッセンス素子などにおいて
発光層をなすエレクトロルミネッセンス薄膜の形成方法
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a method for forming an electroluminescent thin film forming a light emitting layer in an electroluminescent device or the like.

「従来技術およびその問題点」 エレクトロルミネッセンス素子(以下、EL素子という
)の発光層として、硫化亜鉛を母材とするエレクトロル
ミネッセンス薄膜(以下、EL薄膜という)が使用され
ている。
"Prior Art and its Problems" An electroluminescent thin film (hereinafter referred to as EL thin film) having zinc sulfide as a base material is used as a light emitting layer of an electroluminescent element (hereinafter referred to as EL element).

従来、かかるEL薄膜の形成方法としては、活性物質を
添加した硫化亜鉛焼結体を真空蒸着させる方法が一般に
採用されている。この場合、硫化亜鉛焼結体の加熱方法
として、抵抗加熱法や、電子ビーム加熱法が採用されて
いる。
Conventionally, as a method for forming such an EL thin film, a method of vacuum-depositing a zinc sulfide sintered body to which an active substance is added has generally been adopted. In this case, a resistance heating method or an electron beam heating method is employed as a heating method for the zinc sulfide sintered body.

しかし、抵抗加熱による真空蒸着法の場合、一定温度に
おける活性物質の蒸気圧と硫化亜鉛の蒸気圧とに差があ
るため、それらの蒸発速度が異なり、生成した薄膜中の
活性物質の濃度が、蒸着原料である硫化亜鉛焼結体中の
活性物質の濃度と異なってしまう6例えば、活性物質と
してマンガンを添加した硫化亜鉛を抵抗加熱法で真空蒸
着した場合、硫化亜鉛に比べて硫化マンガンの蒸気圧が
低いため、薄膜中のマンガンの濃度は、蒸着原料である
マンガン付活硫化亜鉛焼結体中のマンガン濃度より低く
なり、また、蒸着初期に形成された部分よりも蒸着後期
に形成された部分のマンガン濃度の方が高くなるという
問題点があった。
However, in the case of the vacuum deposition method using resistance heating, there is a difference between the vapor pressure of the active substance and the vapor pressure of zinc sulfide at a constant temperature, so their evaporation rates are different, and the concentration of the active substance in the formed thin film is For example, when zinc sulfide with manganese added as an active substance is vacuum-deposited using a resistance heating method, the concentration of manganese sulfide vapor differs from that in the zinc sulfide sintered body, which is the raw material for vapor deposition. Because the pressure is low, the concentration of manganese in the thin film is lower than the concentration of manganese in the manganese-activated zinc sulfide sintered body, which is the raw material for vapor deposition. There was a problem in that the manganese concentration was higher in some parts.

一方、電子ビーム加熱による真空蒸着法の場合は、形成
された薄膜中の活性物質の濃度変化や濃度勾配に関して
は、上記抵抗加熱による真空蒸着法に比べて非常に改善
される。しかし、電子ビーム加熱法により蒸着して形成
した活性物質を含む硫化亜鉛薄膜中には、ピンホールや
直径数ミクロン以下の微粒子が含まれることが多い。こ
の原因は、硫化亜鉛が絶縁性かつ昇華性であるため、数
kVの電子線を照射することにより帯電し、微小粒子が
クーロン力により反発され、基板上に付着するものと考
えられる。このようなピンホールや微小粒子を含むEL
薄膜を用いて薄膜EL素子を形成した場合、絶縁破壊や
剥離が生じやすくなるという問題点があった。
On the other hand, in the case of the vacuum evaporation method using electron beam heating, the concentration change and concentration gradient of the active substance in the formed thin film are greatly improved compared to the vacuum evaporation method using resistance heating. However, a zinc sulfide thin film containing an active substance formed by vapor deposition using an electron beam heating method often contains pinholes and fine particles with a diameter of several microns or less. The reason for this is thought to be that since zinc sulfide is insulating and sublimable, it is charged by irradiation with an electron beam of several kV, and the fine particles are repelled by Coulomb force and adhere to the substrate. EL containing such pinholes and microparticles
When a thin film EL element is formed using a thin film, there is a problem that dielectric breakdown and peeling tend to occur.

また、EL薄膜の形成方法としては、上記真空蒸着法以
外に、RF−スパッタリング法も採用されている。すな
わち、硫化亜鉛に活性物質を添加し成形したもの、ある
いは硫化亜鉛に活性物質の小片を適量配置したものをタ
ーゲットとし、アルゴンガスを用いてスパッタリングす
る方法である。この方法では、微小粒子の基板上への付
着という点では、上記真空蒸着法に比べて改善される。
In addition to the vacuum evaporation method described above, an RF sputtering method is also used as a method for forming the EL thin film. That is, this method uses as a target zinc sulfide with an active substance added thereto and molded, or zinc sulfide with an appropriate amount of small pieces of the active substance arranged thereon, and sputters using argon gas. This method is improved over the vacuum evaporation method described above in terms of adhesion of microparticles onto the substrate.

しかし、この方法では、形成された硫化亜鉛薄膜の結晶
粒径が小さく、結晶の歪も大きく、真空蒸着法による場
合よりも発光輝度が小さくなるという問題点があった。
However, this method has the problem that the crystal grain size of the formed zinc sulfide thin film is small, the crystal distortion is large, and the luminance is lower than that of the vacuum evaporation method.

「発明の目的」 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、膜質
の優れたEL9膜の形成方法を提供することにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above and to provide a method for forming an EL9 film with excellent film quality.

「発明の構成」 本発明によるEL薄膜の形成方法は、硫化亜鉛および活
性物質をターゲットとし、アルゴンと水素の混合ガス雰
囲気中でスパッタリングを行なうことを特徴とする。
"Structure of the Invention" The method for forming an EL thin film according to the present invention is characterized by performing sputtering using zinc sulfide and an active substance as targets in a mixed gas atmosphere of argon and hydrogen.

本発明では、アルゴンと水素の混合ガス雰囲気中でスパ
ッタリングを行なうことにより、従来のRF−スパッタ
リング法による場合に比べて、結晶粒径が大きく、発光
輝度の大きいEL薄膜を得ることができる。その理由は
、現在のところ明確ではないが、スパッタリング装置内
の残留ガスである酸素や水分が分解して発生する酸素の
影響を水素が抑えること、水素がEL薄膜中に混入して
欠陥部分を改善することなどが考えられる。
In the present invention, by performing sputtering in a mixed gas atmosphere of argon and hydrogen, it is possible to obtain an EL thin film with a larger crystal grain size and higher emission brightness than in the case of conventional RF sputtering. The reason for this is not clear at present, but hydrogen suppresses the effects of oxygen generated by the decomposition of residual gas and water in the sputtering equipment, and hydrogen mixes into the EL thin film and causes defects. Improvements can be made.

本発明において、ターゲットとしては、硫化亜鉛に活性
物質を添加し成形したもの、あるいは硫化亜鉛に活性物
質の小片を適量配置したものなどが採用される。ここで
、活性物質としては、Mn。
In the present invention, a target formed by adding an active substance to zinc sulfide, or a target formed by adding an active substance to zinc sulfide, or a target formed by disposing an appropriate amount of small pieces of an active substance to zinc sulfide, is used. Here, the active substance is Mn.

Cuなどの遷移金属、S■、Tbなどの希土類元素、あ
るいはそれらのハロゲン、化物、T&化物などの化合物
が用いられる。
Transition metals such as Cu, rare earth elements such as S and Tb, or compounds thereof such as halogens, oxides, and T&oxides are used.

また、スパッタリングガスの混合比は、特に限定されな
いが、アルゴンガス:80〜100 SCCM、水素ガ
ス=0.5〜8.0 SCCMとなるようにすることが
好ましい。スパッタリングガスの混合比が上記範囲から
はずれると、EL薄膜の輝度が低下する傾向がある。さ
らに、他の条件としては、スパッタリング圧力0.5 
X 10−2w 1.8 X 1O−2Tart、基板
温度100〜200℃、成膜速度8000〜10000
人ハ、スパッタリングパワー1.6〜3.2 w/cm
2程度が適当である。
Further, the mixing ratio of the sputtering gases is not particularly limited, but it is preferable that the mixing ratio be argon gas: 80 to 100 SCCM, and hydrogen gas = 0.5 to 8.0 SCCM. If the mixing ratio of the sputtering gas deviates from the above range, the brightness of the EL thin film tends to decrease. Furthermore, other conditions include sputtering pressure of 0.5
X 10-2w 1.8
Human sputtering power 1.6-3.2 w/cm
Approximately 2 is appropriate.

「発明の実施例」 (ターゲットの調整) ■高純度硫化亜鉛(99,9999%以上)に、活性物
質を0.0l−fat%添加し、熱間静水圧プレスによ
り所定形状に成形し、その後900℃で2時間焼結して
ターゲットとした。この場合、活性物質としては、Mn
、 Cu、 Sta、 Tb、あるいはこれらのハロゲ
ン化物(例えばフッ化物)、硫化物を使用した。
``Example of the invention'' (Target adjustment) ■0.0 l-fat% of active substance is added to high purity zinc sulfide (99,9999% or more), molded into a predetermined shape by hot isostatic pressing, and then The target was sintered at 900°C for 2 hours. In this case, the active substance is Mn
, Cu, Sta, Tb, or their halides (eg, fluorides) and sulfides were used.

■高純度硫化亜鉛(9L99!89%以上)上に、活性
物質のチップを適量配置して、ターゲットとした。活性
物質としては、上記と同様なものを使用した。
■An appropriate amount of active material chips were placed on high purity zinc sulfide (9L99!89% or more) to serve as a target. As the active substance, the same one as above was used.

(スパッタリング条件) 高純度アルゴンガス(99,99139%以上)と、高
純度水素ガス(99J99%以上)とを用い、マスフロ
ーコントローラでアルゴンガスは80〜1008CCH
の範囲、水素ガスは0.5〜8.O5CGHの範囲とな
るように制御して装置内に導入し1両ガスを装置内で混
合した。
(Sputtering conditions) Using high purity argon gas (99,99139% or more) and high purity hydrogen gas (99J99% or more), use a mass flow controller to adjust the argon gas to 80 to 1008 CCH.
range, hydrogen gas is 0.5 to 8. The two gases were introduced into the apparatus while being controlled to be within the O5CGH range, and the two gases were mixed within the apparatus.

また、スパッタリング圧力は0.5 X 10−2〜!
、8 X 1O−2Torr、基板温度は100〜20
0℃、成膜速度は6000〜10000人ハ、スパッタ
リングパヮーは1.6〜3.2 w/cm2とした。
Also, the sputtering pressure is 0.5 x 10-2~!
, 8 X 1O-2Torr, substrate temperature 100-20
The temperature was 0° C., the film formation rate was 6000 to 10000 people, and the sputtering power was 1.6 to 3.2 w/cm 2 .

(スパッタリング装置) 第1図に示すように5装置本体1内に一対の電極2.3
が設置されている。一方の電極2には。
(Sputtering device) As shown in Fig. 1, a pair of electrodes 2 and 3 are installed in the device body 1.
is installed. For one electrode 2.

基板ホルダ4が取付けられ、これに基板5が設置される
。また、基板5には基板加熱用ヒータ8が取付けられる
。さらに、他方の電極3には、ターゲット7が取付けら
れる。電極2.3の間には開閉自在なシャッタ8が配置
されている。そして、装置本体1内には、水素導入管S
と、アルゴン導入管10とが接続されている。
A substrate holder 4 is attached, and a substrate 5 is placed thereon. Further, a heater 8 for heating the substrate is attached to the substrate 5. Further, a target 7 is attached to the other electrode 3. A shutter 8 that can be opened and closed is arranged between the electrodes 2.3. Inside the device main body 1, there is a hydrogen introduction pipe S.
and an argon introduction pipe 10 are connected.

この装置を用い、基板加熱用ヒータ4で基板5を加熱し
、水素導入管9およびアルゴン導入管10から水素およ
びアルゴンを導入し、電極2.3の間に高周波電圧を印
加する。を圧印加によって放電が起こり、アルゴンガス
がイオン化してAr“となり、このAr”がターゲット
に衝突してターゲット中の亜鉛やイオウを放出させ、基
板5上に堆積させてEL薄膜が形成される。
Using this apparatus, a substrate 5 is heated by a substrate heating heater 4, hydrogen and argon are introduced from a hydrogen introduction tube 9 and an argon introduction tube 10, and a high frequency voltage is applied between electrodes 2.3. When pressure is applied, a discharge occurs, and the argon gas is ionized into Ar, which collides with the target and releases zinc and sulfur in the target, which are deposited on the substrate 5 to form an EL thin film. .

こうして得られたEL薄膜は、従来の真空蒸着法によっ
て形成したEL薄膜に比べて微粒子が極めて少なく、ま
た、従来のスパッタリング法によって形成したEL薄膜
に比べて結晶粒径が大きいことが判明した。
It has been found that the EL thin film obtained in this way has significantly fewer fine particles than an EL thin film formed by conventional vacuum evaporation, and has a larger crystal grain size than an EL thin film formed by conventional sputtering.

(薄膜EL素子の製造) 第2図に示すように、ガラス基板11上に、酸化インジ
ウム−酸化スズからなる透明電極12を形成し、ざらに
五酸化タンタルからなる絶縁層13を形成し、その上に
KL薄膜14を形成し、さらに絶縁層】5を形成し、最
後にアルミニウム電極16を形成することにより、Fl
膜EL素子を製造した。
(Manufacture of thin film EL device) As shown in FIG. 2, a transparent electrode 12 made of indium oxide-tin oxide is formed on a glass substrate 11, an insulating layer 13 made of tantalum pentoxide is roughly formed, and By forming a KL thin film 14 thereon, further forming an insulating layer 5, and finally forming an aluminum electrode 16, the Fl
A membrane EL device was manufactured.

EL薄膜14は、ターゲットとして直径5インチ。The EL thin film 14 has a diameter of 5 inches as a target.

厚ざ5■に成形加工した硫化亜鉛板上にMnのチップを
置いたものを使用し、上述したように、アルゴンと水素
の混合ガス雰囲気中でスパッタリングして形成した。ま
た、比較のため、EL薄膜14をアルゴンガスだけの雰
囲気中でスパッタリングして形成したEL素子も製造し
た。
A Mn chip was placed on a zinc sulfide plate formed to a thickness of 5 mm, and sputtering was performed in an atmosphere of a mixed gas of argon and hydrogen as described above. For comparison, an EL element was also manufactured in which the EL thin film 14 was formed by sputtering in an atmosphere containing only argon gas.

こうして得た薄膜EL素子の印加電圧と発光輝度との関
係を第3図に示す、第3図中、Aは本発明の実施例によ
る薄膜EL素子、Bは比較例による薄膜EL素子の結果
を示す、第3図から明らかなように、本発明による方法
で得られた薄膜EL素子は、比較例によって得られた薄
膜EL素子に比べ、輝度が一桁程度増加し、しきい値電
圧は数十V程度低くなることが分る。
The relationship between the applied voltage and luminance of the thin film EL device obtained in this way is shown in FIG. 3. In FIG. As is clear from FIG. 3, the brightness of the thin film EL device obtained by the method according to the present invention is increased by about one order of magnitude, and the threshold voltage is increased by several orders of magnitude compared to the thin film EL device obtained by the comparative example. It can be seen that the voltage is about 10V lower.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、硫化亜鉛および
活性物質をターゲットとし、アルゴンと水素の混合ガス
雰囲気中でスパッタリングを行なうようにしたので、微
小粒子が非常に少なく、透明性および結晶性に優れ、さ
らに結晶粒径の大きなEL薄膜を形成することができる
。したがって、本発明による方法を薄膜EL素子の製造
に適用すれば、発光輝度が大きく、しきい値電圧の低い
素子を得ることができ、消費電力を小さくすることがで
きる。
"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, since sputtering is performed in a mixed gas atmosphere of argon and hydrogen using zinc sulfide and an active substance as targets, there are very few fine particles. It is possible to form an EL thin film with excellent transparency and crystallinity, and with a large crystal grain size. Therefore, if the method according to the present invention is applied to the production of thin film EL devices, devices with high luminance and low threshold voltage can be obtained, and power consumption can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を実施するためのスパッタリング装置の
一例を示す概略説明図、第2図は本発明を適用して製造
した薄膜EL素子の一例を示す断面図、第3図は本発明
を適用して製造した薄膜EL素子と従来法により製造し
たW1膜EL素子の電圧輝度特性を示す図表である。 図中、!はスパッタリング装置本体、2.3は電極、4
は基板ホルダ、5は基板、6は基板加熱用ヒータ、7は
ターゲット、9は水素導入管、10はアルゴン導入管、
14はEL薄膜である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of a sputtering apparatus for implementing the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of a thin film EL element manufactured by applying the present invention, and FIG. 2 is a chart showing the voltage-luminance characteristics of a thin film EL device manufactured by applying the method and a W1 film EL device manufactured by a conventional method. In the diagram! is the sputtering equipment main body, 2.3 is the electrode, 4
is a substrate holder, 5 is a substrate, 6 is a heater for heating the substrate, 7 is a target, 9 is a hydrogen introduction tube, 10 is an argon introduction tube,
14 is an EL thin film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 硫化亜鉛および活性物質をターゲットとし、アルゴンと
水素の混合ガス雰囲気中でスパッタリングを行なうこと
を特徴とするエレクトロルミネッセンス薄膜の形成方法
A method for forming an electroluminescent thin film, which is characterized by sputtering using zinc sulfide and an active substance as targets in a mixed gas atmosphere of argon and hydrogen.
JP60173812A 1985-08-07 1985-08-07 Formation of electroluminescence thin film Pending JPS6235496A (en)

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JP60173812A JPS6235496A (en) 1985-08-07 1985-08-07 Formation of electroluminescence thin film

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6332894A (en) * 1986-07-24 1988-02-12 シャープ株式会社 Manufacture of thin film el device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6059695A (en) * 1983-07-29 1985-04-06 イギリス国 Electroluminescent device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6059695A (en) * 1983-07-29 1985-04-06 イギリス国 Electroluminescent device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6332894A (en) * 1986-07-24 1988-02-12 シャープ株式会社 Manufacture of thin film el device
JPH0544156B2 (en) * 1986-07-24 1993-07-05 Sharp Kk

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