JPS6314832B2 - - Google Patents
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- JPS6314832B2 JPS6314832B2 JP56214045A JP21404581A JPS6314832B2 JP S6314832 B2 JPS6314832 B2 JP S6314832B2 JP 56214045 A JP56214045 A JP 56214045A JP 21404581 A JP21404581 A JP 21404581A JP S6314832 B2 JPS6314832 B2 JP S6314832B2
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Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明はエレクトロルミネツセンス（EL）素
子の製造方法に関し、特に低電圧での直流駆動発
光に適したEL薄膜をガラス基板の如き非単結晶
性の基板上に形成する方法に関する。
子の製造方法に関し、特に低電圧での直流駆動発
光に適したEL薄膜をガラス基板の如き非単結晶
性の基板上に形成する方法に関する。
(b) 従来技術と問題点
EL素子は、周知の如く、ZnS，ZnSe，Cdsの
ような―族化合物母体に発光中心を形成する
活性物質としてMn，Cr，Tb，ErTm，Yb等の
遷移金属や希土類元素を添加した薄膜を用い、電
場印加により電子を発光中心へ衝突させて発光を
得るもので、一般には二重絶縁構造の交流駆動型
素子が主に検討されている。これはEL素子の上
下に絶縁層を設け、交流電圧の印加により発光中
心を電子で衝突励起するものであるが、その駆動
に高電圧を要する欠点があり、通常で1000V程
度、最低でも100V程度は必要とされている。
ような―族化合物母体に発光中心を形成する
活性物質としてMn，Cr，Tb，ErTm，Yb等の
遷移金属や希土類元素を添加した薄膜を用い、電
場印加により電子を発光中心へ衝突させて発光を
得るもので、一般には二重絶縁構造の交流駆動型
素子が主に検討されている。これはEL素子の上
下に絶縁層を設け、交流電圧の印加により発光中
心を電子で衝突励起するものであるが、その駆動
に高電圧を要する欠点があり、通常で1000V程
度、最低でも100V程度は必要とされている。
そこで低電圧化が可能な方式として電荷注入型
の直流駆動EL素子が注目されている。この素子
は、電極膜に接してEL薄膜を設け、直流電圧印
加により負電極側からEL薄膜へ注入される電子
で発光中心を衝突励起させて発光させるものであ
る。通常、この直流駆動型EL素子を作製する場
合、ZnSeのような母体化合物にMnのような活性
物質を添加して成る焼結体を電子ビーム加熱真空
蒸着法などによつて、例えば（ln2O3）・（SnO2）
（所謂lTO）から成る透明電極膜を設けたガラス
基板上へ被着することにより、EL薄膜を得てい
る。しかしながら、こうして得られるEL素子は
EL薄膜の厚みを5000Å程度以上にしないと高効
率の発光を生じず、高輝度が得られない。その理
由は、4000〜5000Å以下の膜厚ではEL薄膜が十
分な結晶性を呈さないためと考えられる。5000Å
程度或いはそれ以上の厚いEL薄膜において電子
による衝突励起を可能にする電場を印加するには
相当高い電圧が必要となり、従来技術においては
発光閾値電圧は最底でも約20Vを要している。
の直流駆動EL素子が注目されている。この素子
は、電極膜に接してEL薄膜を設け、直流電圧印
加により負電極側からEL薄膜へ注入される電子
で発光中心を衝突励起させて発光させるものであ
る。通常、この直流駆動型EL素子を作製する場
合、ZnSeのような母体化合物にMnのような活性
物質を添加して成る焼結体を電子ビーム加熱真空
蒸着法などによつて、例えば（ln2O3）・（SnO2）
（所謂lTO）から成る透明電極膜を設けたガラス
基板上へ被着することにより、EL薄膜を得てい
る。しかしながら、こうして得られるEL素子は
EL薄膜の厚みを5000Å程度以上にしないと高効
率の発光を生じず、高輝度が得られない。その理
由は、4000〜5000Å以下の膜厚ではEL薄膜が十
分な結晶性を呈さないためと考えられる。5000Å
程度或いはそれ以上の厚いEL薄膜において電子
による衝突励起を可能にする電場を印加するには
相当高い電圧が必要となり、従来技術においては
発光閾値電圧は最底でも約20Vを要している。
より低電圧の動作を可能とするためには、より
薄いEL薄膜において結晶性を改善することが有
効と考えられる。このような考えに基づき、本発
明者等は先にGaAsやGeの単結晶基板上に格子整
合したZnSe―Mn単結晶層を分子線エピタキシヤ
ル成長法を用いてエピタキシヤル成長させ、EL
素子を試作したところ、5V前後の低閾値電圧で
高効率・高輝度の発光が可能な素子が得られた。
この動作特性はEL素子のIC直接駆動を可能にす
る優れたものであるが、基板材料のGaAsやGeの
単結晶は非常に高価であり、また大面積のものは
得難い。このことは安価な大面積のEL表示装置
の実現に対する妨げになる。
薄いEL薄膜において結晶性を改善することが有
効と考えられる。このような考えに基づき、本発
明者等は先にGaAsやGeの単結晶基板上に格子整
合したZnSe―Mn単結晶層を分子線エピタキシヤ
ル成長法を用いてエピタキシヤル成長させ、EL
素子を試作したところ、5V前後の低閾値電圧で
高効率・高輝度の発光が可能な素子が得られた。
この動作特性はEL素子のIC直接駆動を可能にす
る優れたものであるが、基板材料のGaAsやGeの
単結晶は非常に高価であり、また大面積のものは
得難い。このことは安価な大面積のEL表示装置
の実現に対する妨げになる。
(c) 発明の目的
本発明は以上の点に鑑み、安価な非単結晶性の
基板を用いながら低電圧（10V以下）での駆動が
可能な直流駆動型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。
基板を用いながら低電圧（10V以下）での駆動が
可能な直流駆動型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。
(d) 発明の構成
本発明によるエレクトロルミネツセンス素子の
製造方法は、―族化合物母体に発光中心を形
成する活性物質を添加して成るエレクトロルミネ
ツセンス薄膜を非単結晶性の基板上に形成するに
当り、前記薄膜の各構成元素単体を独立に分子線
発生用セル中に配置し、真空中において各セルよ
り発生させた分子線をそれぞれ前記基板へ照射す
ることにより前記薄膜の成長を行うことを特徴と
するものである。即ち、本発明においては、所謂
分子線エピタキシヤル成長法を用いてEL薄膜を
非単結晶性の基板上に成長させるものであつて、
このような基板上では成長する膜の結晶性は真空
蒸着の場合と大差ないと予想されるのに対し、実
際に成長されたEL薄膜は特に＜111＞方向に沿つ
て配向した極めて優れた結晶性を呈することを見
出して本発明がなされたのである。ZnS，ZnSe
のような―族化合物を主成分とするEL薄膜
では、Zn，Ｓ，Se単体の蒸気圧は成長温度にお
いては前記化合物の蒸気圧よりずつと高いため、
特に基板を十分高い温度に加熱した状態下ではこ
れら単体は成長せず、基板上において生成された
前記化合物のみが基板上に被着され、結晶成長の
生じ易い＜111＞方向に沿つて薄膜が成長する結
果、良好な結晶性を呈する膜が得られるものと考
えられる。かくして結晶性に優れたEL薄膜を例
えばITO被覆ガラス基板上に形成でき、これをも
つて直流駆動型EL素子を構成することにより、
10V以下の低電圧駆動で十分な輝度のEL発光を
実現できるのてある。
製造方法は、―族化合物母体に発光中心を形
成する活性物質を添加して成るエレクトロルミネ
ツセンス薄膜を非単結晶性の基板上に形成するに
当り、前記薄膜の各構成元素単体を独立に分子線
発生用セル中に配置し、真空中において各セルよ
り発生させた分子線をそれぞれ前記基板へ照射す
ることにより前記薄膜の成長を行うことを特徴と
するものである。即ち、本発明においては、所謂
分子線エピタキシヤル成長法を用いてEL薄膜を
非単結晶性の基板上に成長させるものであつて、
このような基板上では成長する膜の結晶性は真空
蒸着の場合と大差ないと予想されるのに対し、実
際に成長されたEL薄膜は特に＜111＞方向に沿つ
て配向した極めて優れた結晶性を呈することを見
出して本発明がなされたのである。ZnS，ZnSe
のような―族化合物を主成分とするEL薄膜
では、Zn，Ｓ，Se単体の蒸気圧は成長温度にお
いては前記化合物の蒸気圧よりずつと高いため、
特に基板を十分高い温度に加熱した状態下ではこ
れら単体は成長せず、基板上において生成された
前記化合物のみが基板上に被着され、結晶成長の
生じ易い＜111＞方向に沿つて薄膜が成長する結
果、良好な結晶性を呈する膜が得られるものと考
えられる。かくして結晶性に優れたEL薄膜を例
えばITO被覆ガラス基板上に形成でき、これをも
つて直流駆動型EL素子を構成することにより、
10V以下の低電圧駆動で十分な輝度のEL発光を
実現できるのてある。
(e) 発明の実施例
次に本発明実施例を図面に沿つて説明する。
本発明で基板上にEL薄膜を形成するのに使用
する分子線エピタキシヤル成長装置の基本構成を
第１図に示す。この成長装置自体は周知のもので
あつて、超高真空ベルジヤー１内に基板２を配置
して、成長すべき薄膜の構成元素単体を個々に分
子線発生用セル３，４，５中にチヤージし、各セ
ルからの分子ビームを基板１に照射して成長を行
うものである。各セル３，４，５の周囲は液体窒
素のシユラウド６で囲まれ、冷却されており、成
長中に周囲から不要な蒸気が発生するのが防がれ
ている。７はシヤツタであり、外部からの操作で
所用期間のみ基板上への分子線成長を実施できる
ように構成されている。基板２は例えば0.2μ厚の
ITO被覆ガラス基板であり、分子線成長装置内で
はヒータが付設され温度制御された基板ホルダ８
上に設置される。本実施例では成長中の基板温度
は530℃に保たれ、ZnSe―Mn薄膜の成長が行わ
れた。分子線セル３，４，５中にはそれぞれZn，
Se，Mnが配置され、各々独立に付設されたヒー
タによつて温度制御がなされ、Znセル３は340
℃、Seセル４は160〜170℃、Mnセル５は600℃
とされた。成長中のベルジヤー１内の真空度は望
ましくは10のマイナス８乗Torr程度以下である
が、10のマイナス６乗Torr程度でも結果には大
差は認められなかつた。この操作によりITO基板
２上にはMnドープのZnSe多結晶薄膜が成長す
る。成長した膜は電子線回折測定の結果（111）
面を示す鋭い単一の回折ピークが見られ、非常に
良好な結晶性を示していることが確認された。本
実施例では、ZnSe―Mn薄膜は厚さ0.2μに成長さ
れた。その後、このEL薄膜上にAl電極膜を厚さ
0.3μに真空蒸着により被着し、EL素子用基板を
完成した。
する分子線エピタキシヤル成長装置の基本構成を
第１図に示す。この成長装置自体は周知のもので
あつて、超高真空ベルジヤー１内に基板２を配置
して、成長すべき薄膜の構成元素単体を個々に分
子線発生用セル３，４，５中にチヤージし、各セ
ルからの分子ビームを基板１に照射して成長を行
うものである。各セル３，４，５の周囲は液体窒
素のシユラウド６で囲まれ、冷却されており、成
長中に周囲から不要な蒸気が発生するのが防がれ
ている。７はシヤツタであり、外部からの操作で
所用期間のみ基板上への分子線成長を実施できる
ように構成されている。基板２は例えば0.2μ厚の
ITO被覆ガラス基板であり、分子線成長装置内で
はヒータが付設され温度制御された基板ホルダ８
上に設置される。本実施例では成長中の基板温度
は530℃に保たれ、ZnSe―Mn薄膜の成長が行わ
れた。分子線セル３，４，５中にはそれぞれZn，
Se，Mnが配置され、各々独立に付設されたヒー
タによつて温度制御がなされ、Znセル３は340
℃、Seセル４は160〜170℃、Mnセル５は600℃
とされた。成長中のベルジヤー１内の真空度は望
ましくは10のマイナス８乗Torr程度以下である
が、10のマイナス６乗Torr程度でも結果には大
差は認められなかつた。この操作によりITO基板
２上にはMnドープのZnSe多結晶薄膜が成長す
る。成長した膜は電子線回折測定の結果（111）
面を示す鋭い単一の回折ピークが見られ、非常に
良好な結晶性を示していることが確認された。本
実施例では、ZnSe―Mn薄膜は厚さ0.2μに成長さ
れた。その後、このEL薄膜上にAl電極膜を厚さ
0.3μに真空蒸着により被着し、EL素子用基板を
完成した。
第２図に本実施例により作成したEL素子の断
面構造の概略図を示す。同図にて、１０はガラス
基板を示し、１１は厚さ0.2μのITO薄膜、１２は
同じく厚さ0.2μのZnSe―Mn薄膜、１３は厚さ
0.3μのAl薄膜である。このEL素子のAl薄膜側に
負，ITO薄膜側に正の電圧を印加したところ、閾
値電圧5V程度で中心波長5700〜5800Åの黄色の
発光が始まり、9Vで30〜60fLの輝度での発光が
ガラス基板１０を通して観察された。第３図はこ
のEL素子の発光特性を示し、横軸は印加電圧、
縦軸は発光輝度を示す。同図中で曲線Ａは本実施
例のEL素子、曲線Ｂは従来の真空蒸着により
ITO基板上に形成したEL薄膜を用いた素子の特
性をそれぞれ示す。この比較から明らかなよう
に、本発明によれば低電圧で十分な輝度の発光が
得られる。
面構造の概略図を示す。同図にて、１０はガラス
基板を示し、１１は厚さ0.2μのITO薄膜、１２は
同じく厚さ0.2μのZnSe―Mn薄膜、１３は厚さ
0.3μのAl薄膜である。このEL素子のAl薄膜側に
負，ITO薄膜側に正の電圧を印加したところ、閾
値電圧5V程度で中心波長5700〜5800Åの黄色の
発光が始まり、9Vで30〜60fLの輝度での発光が
ガラス基板１０を通して観察された。第３図はこ
のEL素子の発光特性を示し、横軸は印加電圧、
縦軸は発光輝度を示す。同図中で曲線Ａは本実施
例のEL素子、曲線Ｂは従来の真空蒸着により
ITO基板上に形成したEL薄膜を用いた素子の特
性をそれぞれ示す。この比較から明らかなよう
に、本発明によれば低電圧で十分な輝度の発光が
得られる。
以上の実施例においては、ITO基板上にEL薄
膜を分子線成長法でもつて成長しているが、他の
任意の非単結晶性の基板上に同様に成長した場合
でも本発明の効果は得られるものである。即ち本
発明では、分子線エピタキシヤル成長法としては
周知の方法を、―族化合物EL用母体材料の
薄膜を非単結晶性の基板上へ成長するのに適用し
た場合に、予想を遥かに越える結晶性が得られる
ため、単結晶EL薄膜を用いたEL素子に匹敵する
特性を実現できることを見出した点に最大の特徴
があるのであつて、従つて基板材料等には特別の
制約は無い。
膜を分子線成長法でもつて成長しているが、他の
任意の非単結晶性の基板上に同様に成長した場合
でも本発明の効果は得られるものである。即ち本
発明では、分子線エピタキシヤル成長法としては
周知の方法を、―族化合物EL用母体材料の
薄膜を非単結晶性の基板上へ成長するのに適用し
た場合に、予想を遥かに越える結晶性が得られる
ため、単結晶EL薄膜を用いたEL素子に匹敵する
特性を実現できることを見出した点に最大の特徴
があるのであつて、従つて基板材料等には特別の
制約は無い。
(f) 発明の効果
以上より明らかな如く、本発明によれば、ITO
基板の如き安価で大面積のものも容易に得られる
任意の基板を用いて、低電圧で高輝度が得られる
高効率の直流駆動型EL素子を実現できると云う
優れた効果が得られるものである。
基板の如き安価で大面積のものも容易に得られる
任意の基板を用いて、低電圧で高輝度が得られる
高効率の直流駆動型EL素子を実現できると云う
優れた効果が得られるものである。
第１図は本発明の実施に使用する分子線成長装
置の概略図、第２図は本発明実施例により作成し
たEL素子の断面構造の概略図、第３図はこのEL
素子の発光特性を示し、横軸は印加電圧、縦軸は
発光輝度を示す。 ３，４，５……分子線発生用セル、１０……ガ
ラス基板、１１……ITO薄膜、１２……EL薄膜、
１３……Al薄膜。
置の概略図、第２図は本発明実施例により作成し
たEL素子の断面構造の概略図、第３図はこのEL
素子の発光特性を示し、横軸は印加電圧、縦軸は
発光輝度を示す。 ３，４，５……分子線発生用セル、１０……ガ
ラス基板、１１……ITO薄膜、１２……EL薄膜、
１３……Al薄膜。
Claims (1)
- １ ―族化合物母体に発光中心を形成する活
性物質を添加して成るエレクトロルミネツセンス
薄膜を非単結晶性の基板上に形成するに当り、前
記薄膜の各構成元素単体を独立に分子線発生用セ
ル中に配置し、真空中において各セルより発生さ
せた分子線をそれぞれ前記基板へ照射することに
より前記薄膜の成長を行うことを特徴とするエレ
クトロルミネツセンス素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56214045A JPS58112299A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56214045A JPS58112299A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58112299A JPS58112299A (ja) | 1983-07-04 |
| JPS6314832B2 true JPS6314832B2 (ja) | 1988-04-01 |
Family
ID=16649352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56214045A Granted JPS58112299A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58112299A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180792A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | 宮田 直之 | エレクトロルミネセンス素子の製造法 |
| JPS61211993A (ja) * | 1985-03-14 | 1986-09-20 | 富士通株式会社 | Ｅｌパネルの製造方法 |
| JPH0668999B2 (ja) * | 1986-01-08 | 1994-08-31 | 株式会社小松製作所 | 薄膜ｅｌ素子およびその製造方法 |
| JPH0845664A (ja) * | 1995-08-11 | 1996-02-16 | Komatsu Ltd | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
| JPH0845666A (ja) * | 1995-08-11 | 1996-02-16 | Komatsu Ltd | 薄膜ｅｌ素子 |
| US7990057B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-08-02 | Fujifilm Corporation | Surface emitting-type electroluminescent device |
| JP2008311231A (ja) * | 2008-06-26 | 2008-12-25 | Seiko Epson Corp | 膜形成装置、電子装置の製造方法及び電気光学装置の製造方法 |
-
1981
- 1981-12-26 JP JP56214045A patent/JPS58112299A/ja active Granted
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| J APPL PHY=1980 * |
| JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1978 * |
| JAPPL PHYS=1981 * |
| THIN SOLID FILMS=1979 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58112299A (ja) | 1983-07-04 |
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