JPS63146397A - 薄膜ｅｌ素子及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜ＥＬ素子及びその製造方法に関し、特にア
ルカリ土類金属硫化物を母体とする発光層を有する薄膜
ＥＬ素子及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

薄膜ＥＬ素子の多色化の為の発光層の母体として硫化カ
ルシウムや硫化ストロンチウム等のアルカリ土類金属硫
化物が注目されている。これらの発光層はスパッタ法や
真空蒸着法を用いて薄膜として透明基板上に形成される
。さらに薄膜ＥＬ素子の発光層と成す為には、希土類元
素や遷移金属等の発光中心となる元素、又は、これらの
元素を含む化合物を付活剤としてアルカリ土類金属硫化
物を付活する必要がある。

それらの発光層には発光中心元素の単体、フッ化物や塩
化物等のハロゲン化物が添加され、あるいは、更にアル
カリ金属を共付活したものを用いている。上記添加物を
アルカリ土類金属硫化物の母体と混合したものをスパッ
タターゲットや蒸着源として成膜されたもの、あるいは
上記付活剤を母体の供給源とは別の供給源から供給する
いわゆる共蒸着法により成膜された薄膜ＥＬ素子が知ら
れている。

例えば、ＣａＳにＣｅ又はＣｅＦ３又はＣｅＣｅ３を用
いそれらを適量混合したもの、あるいは、更にＮａＯＨ
等アルカリ金属の水酸化物を加え熱処理したものをスパ
ッタターゲット又は蒸着源として用いて形成した発光層
、又はＣａＳの供給源とは別にＣｅ又はＣｅＦ３又はＣ
ｅＣ１３の付活剤供給源を用いて形成した発光層により
緑色の発光を得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の薄膜ＥＬ素子及びその製造方法は、アル
カリ土類金属硫化物を母体とし希土類元素を発光中心と
して添加して形成した薄膜を発光層としているので、母
体内に多くの希土類元素が三価陽イオンとして存在し単
体で付活すると高い発光輝度が得られないという欠点が
ある。又、電荷補償の目的でフッ素又は塩素の一価陰イ
オンを希土類ハロゲン化物の形でアルカリ土類金属硫化
物に添加した場合は、発光輝度は向上するが結晶性が低
下し発光特性が劣化するという欠点がある。

本発明の目的は、発光特性の劣化を防止できる薄膜ＥＬ
素子及びその製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本第１の発明の薄膜ＥＬ素子は、アルカリ土類金属硫化
物を母体とし希土類窒化物及び希土類りん化物から成る
群から選ばれた一種を含有した薄膜で形成された発光層
を透明基板上に有している。

本第２の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法は、アルカリ土
類金属硫化物と希土類窒化物あるいは希土類りん化物を
別々の供−給源から透明基板に蒸着して発光層を形成す
る工程を含んで構成される。

〔作用〕

アルカリ土類金属硫化物は二価のイオンによるイオン結
晶でありＮａｃｅ構造を有する。一方、希土類窒化物及
び希土類りん化物は化学量論比１のとき、ＮａＣｅ楕遣
を有する三価イオンによるイオン結晶である。

アルカリ土類金属硫化物に三価の陽イオンとなる希土類
及び三価陰イオンとなる窒素又はりんを添加すれば、三
価の希土類の発光中心陽イオンはアルカリ土類金属硫化
物中のアルカリ土類イオンサイトに置換し、窒素又はり
んの三価陰イオンは硫黄イオンサイトに置換する。

上記した方法により付活されたアルカリ土類金属硫化物
を母体とした薄膜ＥＬ素子の発光層は、発光中心元素の
価数不整合によるＥＬ発光特性の劣化を避けることを可
能にし、更に付活剤の陽イオン及び陰イオンがそれぞれ
アルカリ土類イオン及び硫黄イオンサイトに置換し、結
晶として固溶状態となることから、比較的高い濃度まで
付活による結晶性の低下や、熱処理等に対する安定性の
低下によるＥＬ発光特性の劣化を防ぐことができる。

更に、発光層を成膜する際、母体のアルカリ土類金属硫
化物と希土類窒化物あるいはりん化物を別々の供給源か
ら透明基板に供給することにより、希土類窒化物あるい
はりん化物を分子の形で母体に添加せしめ、発光中心近
傍の局所的に安定な電荷補償を成しさらに良好な発光特
性を得ることを可能にする。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例の薄膜ＥＬ素子の断面図、第
２図は第１図の薄膜ＥＬ素子を製造するための成膜装置
の断面図である。

以下に、第１及び第２図を参照して、ＳｒＳを母体とし
ＣｅＰで付活した発光層を有する薄膜ＥＬ素子を例にし
て詳細を説明する。

まず、真空蒸着法あるいはスパッタ法等により、ガラス
基板７上に成膜された透明電極８及び第１絶縁体層９か
らなる透明基板を、第２図に示すように、成膜装置内の
基板ホルダ１に取付け、成膜装置内を３　Ｘ　１０−６
Ｔｏｒｒ以下の真空度まで引いた。基板温度を５００℃
まで上げた後、Ａ素子では別々の電子ビーム加熱皿２．
及び２ｂに入れたＳｒＳペレット３及びＣｅＰ　４を用
い、Ｂ素子ではＳｒＳとＣｅＰを混合し１０００℃で熱
処理したべし・ｙ　Ｉ”を用い電子ビームで加熱し薄膜
ＳｒＳ　：ＣｅＰ発光層１０を厚さ５ｏｏｏ人に成膜し
た。

その後、真空を破らずに第２絶縁体層１１を成膜し、最
後に上部電極１２を形成した。このように作成した薄膜
ＥＬ素子は青色の発光を示した。

第３図は第２図に示す成膜装置で形成された薄膜ＥＬ素
子のエックス線回折によるＣｅ濃度に対する格子定数及
び半価幅との相関を示す特性図である。

第３図に示すように、ＣｅＰの濃度をＯ〜５ｍｏｅ％ま
で変化させて格子定数ａ及び立方晶（１１１）面による
回折線の半価幅Δ２θを測定したところ、Ａ素子・Ｂ素
子ともに格子定数ａはほぼベガード法則に従う変化を示
し、また半価幅Δ２θも著しく大きな変化は見出されず
、この濃度領域でＣｅＰがＳｒＳにだいたい固溶してお
り、良好な結晶性を有している。

ＣｅＦ３で付活した発光層ＳｒＳ：Ｃｅ、Ｆを有する従
来の薄膜ＥＬ素子はやはり青色の発光を示す、　ＳｒＳ
：ＣｅＰ発光層薄膜と同様にエックス線回折による結晶
解析を行ったところ、第３図に示すように、半価幅△２
θは、ＳｒＳ：ＣｅＰに比べ著しい増加を示し、ＣｅＦ
３で付活したＳｒＳ層はＣｅＰで付活したものに比べ結
晶性が悪い。

第４図は第１図の薄膜ＥＬ素子の印加電圧対輝度の相関
を示す特性図である。

第４図に示すようにＳｒＳ：ＣｅＰ発光層を有する輝度
特性を曲線Ａで示す第１図の薄膜ＥＬ素子の方が、Ｓｒ
Ｓ：Ｃｅ、Ｆ発光層を有する輝度特性を曲線Ｂで示す従
来の薄膜ＥＬ素子より高い飽和輝度と低い発光開始電圧
及び鋭い発光の立上りを有する良好な発光特性を示し、
また同じ濃度ではＡ素子の方がＢ素子より５〜１０％高
い発光輝度を示した。

以上の実施例ではＳｒＳを母体とし、ＣｅＰで付活して
いるが、ＣａＳを母体としＣｅＰで付活したものもＣｅ
Ｆ３を付活した従来のものより、良好な結晶性と発光特
性を示す同様な結果を示した。

また、ＣｅＰで付活したものは、ＣｅＦ３で付活したも
ののように長時間の７００℃までの高温熱処理による著
しい輝度の低下は見られなかった。

１１発明の効果〕 以上説明したように本発明の薄膜ＥＬ素子は、粘度類窒
化物あるいは粘度類りん化物を含有する発光層を設ける
ことにより、結晶性の劣化なく電荷補償を成し、ひいて
は良好な発光特性を得ることができるという効果がある
。また、粘度類窒化物あるいは粘度類りん化物を母体で
あるアルカリ土類金属硫化物と別の供給源から基板に供
給して発光層を形成することにより、更に良好な発光特
性を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の薄膜ＥＬ素子の断面図、第
２図は第１図の薄膜ＥＬ素子を製造するための成膜装置
の断面図、第３図は第２図に示す成膜装置で形成された
薄膜ＥＬ素子のＣｅ濃度に対する格子定数及び半価幅と
の相関を示す特性図、第４図は第１図の薄膜ＥＬ素子の
印加電圧対輝度の相関を示す特性図である。 １・・・基板ホルダ、２．．２ｂ・・・電子ビーム加熱
皿、３・・・ＳｒＳペレット、４・・・ＣｅＰ　、５・
・・シャッタ、６−．６ｂ・・・膜厚計、７・・・ガラ
ス基板、８・・・透明電極、９・・・第１絶縁体層、１
０・・・ＳｒＳ：ＣｅＰ発光層、１１・・・第２絶縁体
層、１２・・・上部電極。 ｒ（ 代理人　弁理士　内　原　　晋１．７＋、、−箭１回 ＣｅＪＪ　（ｙｗｌ　幻 箔３図 ＥＰ７Ｊｒ１首后Ｖ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ土類金属硫化物を母体とし希土類窒化物
   及び希土類りん化物から成る群から選ばれた一種を含有
   した薄膜で形成された発光層を透明基板上に有すること
   を特徴とする薄膜ＥＬ素子。
2. （２）アルカリ土類金属硫化物と希土類窒化物あるいは
   希土類りん化物を別々の供給源から透明基板に蒸着して
   発光層を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜ＥＬ
   素子の製造方法。