JPS6381791A - 薄膜ｅｌ素子の製造方法 - 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】 〔ａ要〕 薄膜ＥＬ素子の製造方法の改良であり、薄膜ＥＬ素子の
発光効率・輝度特性を向上する改良である。

母材をなす硫化亜鉛中に発光中心として添加される希土
類元素とハロゲン元素との組成比を制御し、それらの組
成比をｌ：１にすることにより、硫化亜鉛を母材とし希
土類元素のハロゲン化物を発光中心とする薄膜ＥＬ素子
の発光効率・輝度を制御しうる。という新たに発見され
た性質を利用し、硫化亜鉛と、希土類元素のハロゲン化
物と、希土類元素の硫化物とを、独立のソースとして使
用する堆積法（スパッタ法・真空蒸着法等）を使用して
ＥＬ膜を形成する薄膜ＥＬ素子の製造方法の改良であり
、被堆積物のうち、希土類元素のハロゲン化物または希
土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合
物を、ダイオードスパッタ法をもって堆植する薄［ＥＬ
素子の製造方法である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、薄膜ＥＬ素子の発光効率・輝度特性を向上す
ることを可能にする薄膜ＥＬ素子の製造方法の改良に関
する。更に、薄膜ＥＬ素子の発光効率・輝度特性を実現
可能な大きさの範囲で所望の値に選択しうるようになす
薄膜ＥＬ素子の製造方法の改良に関する。

〔従来の技術〕

薄ＩＩ！　Ｅ　Ｌ素子は、発光中心として機能する希土
類元素例えばテルビュウム、サマリュウム。

ッリュウム、プラセオジュウム、ユウロピウム等とハロ
ゲン元素例えばフッ素、塩素等とを含有する硫化亜鉛等
のけい光体の多結晶薄膜に電界を印加し、エレクトロル
ミネッセンス現象にもとづいて発光させる発光素子であ
り、従来第２図に示すような直流駆動型と第３図に示す
ような交流駆動型とが知られている。

第２図参照 直流駆動型の薄膜ＥＬ素子にあっては、ガラス基板等１
上に、ＩＴＯ等よりなり厚さが約２，０００への透明電
極２が形成され、その上に発光中心として機能する希土
類元素例えばテルビュウムとハロゲン元素例えばフッ素
とを含有する硫化亜鉛等よりなるＥＬ膜４が形成され、
さらに、その上にアルミニュウム等よりなる対向電極６
が形成されている。

第３図参照 交流駆動型の薄膜ＥＬ素子にあっては、上記の第２図に
示す層構成に加えて、ＥＬ膜４を挟んで酸窒化シリコン
、酸化アルミニュウム、ｍ化イットリュウム等よりなり
厚さが約２．０００人の第１の絶縁膜３と第２の絶縁膜
５とが形成されている。

ところで、発光中心として機能する希土類元素のうち、
テルビュウムは緑色を、サマリュウムとユウロピウムは
赤色を、ツリュウムは青色を、プラセオジュウムは白色
を、それぞれ発光するが、その発光効率拳輝度は、テル
ビュウムを除き、いづれも満足すべきものではない、最
もすぐれているテルビュウムにおいても、発光効率は０
．１〜０．２ルーメン／Ｗであり、また、輝度は３０ｙ
−トランバートであり、いづれも十分満足すべきものと
は言い難く、しかも、再現性が悪い。

そのため、加色混合方式の色彩ＥＬ素子の実現は困難で
ある。

この問題を解決する手段として、本発明の発明者は、Ｅ
Ｌ膜に含まれる希土類元素とハロゲン元素との組成比と
発光効率・輝度との間に相関関係があり、希土類元素の
原子数とハロゲン元素の原子数とが同一の場合、最もす
ぐれた発光効率・輝度を実現することができ、ＥＬ脱膜
中含有される希土類元素とハロゲン元素との組成比を調
節して、希土類元素の組成比を、少なくとも化学量論的
組成比に比べて大きくしておくことが有効であることを
発見して、発光効率・輝度のすぐれた薄膜ＥＬ素子の発
明を完成した。

ＥＬ脱膜中含有される希土類元素のハロゲン元素に対す
る組成比を、少なくとも化学量論的組成比に比べて大き
くシ、望ましくは、希土類元素の原子数とハロゲン元素
の原子数とを同一にする薄膜ＥＬ素子の製造方法の一つ
として、本発明あ発明者は、硫化亜鉛と、希土類元素の
ハロゲン化物または希土類元素のハロゲン化物と希土類
元素の硫化物との混合物とを、独立のソースとして使用
するスパッタ法または真空蒸着法を使用してＥＬ膜を形
成する薄膜ＥＬ素子の製造方法を開発して特許出願をな
した（特願昭８０−２８２３２０号）。

この改良された薄膜ＥＬ素子の製造方法は。

上記の二つあるいは三つの独立したターゲットを使用し
てマグネトロンスパッタリング法を実行することが現実
的に有利である。基板が過度に温度上昇することを防止
しうるからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ソースとして硫化亜鉛ソースと希土類元素のハロゲン化
物ソースとを使用すると、希土類元素とハロゲン元素と
の組成比は必ずしも１：１とはならないが、ソースとし
て硫化亜鉛ソースと希土類元素のハロゲン化物と希土類
元素の硫化物との混合ソースとを使用すると、希土類元
素とＩ＼ロゲン元素との組成比はお−むねｌ：１とする
ことができ、その発光効率・輝度特性は従来技術に比し
相当向上することができる。

しかし、その発光効率・輝度特性はなお十分に満足すべ
きものではなく、なお改良の余地を残しており、さらに
すぐれた薄膜ＥＬ素子の製造方法の開発が望まれていた
。

本発明の目的は、この要請に応えることにあり、硫化亜
鉛と、希土類元素のノ＼ロゲン化物または希土類元素の
／１０ゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物とを、
独立のソースとして使用するスパッタ法または真空蒸着
法を使用してＥＬ膜を形成する薄膜ＥＬ素子の製造方法
をさらに改良して、さらに、発光効率−輝度特性のすぐ
れた薄膜ＥＬ素子を製造しうる薄膜ＥＬ素子の製造方法
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明が採った手段は、上
記の被堆積物（硫化亜鉛と、希土類元素のハロゲン化物
または希土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物
との混合物）のうち、希土類元素のハロゲン化物または
希土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混
合物を、ダイオードスパッタ法をもって堆積して薄膜Ｅ
Ｌ素子を製造することにある。

〔作用〕

上記の欠点（希土類元素とハロゲン元素との組成比はお
−むね１：１でありながら、発光効率・輝度特性がなお
十分良好でない欠点）の原因は。

亜鉛とハロゲン元素は結合しやすいので、亜鉛とハロゲ
ン元素例えばフッ素との結合が実現して。

結果的に、さもなければ硫黄が存在すべき位置にハロゲ
ン元素例えばフッ素が位置し、歪の大きなＥＬ膜となる
からであろうと推定される。

本発明にあっては、希土類元素のハロゲン化物または希
土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合
物はダイオードスパッタされるので希土類元素とハロゲ
ン元素とが堆積される領域には電子が高速で照射され、
その領域は局部的に高温になるので、亜鉛とハロゲン元
素（フッ素）の結合は発生せず、歪のないＥＬ膜が形成
されることになるものと考えられる。

実験の結果によれば、第４図に、従来技術の場合（硫化
亜鉛ターゲットと希土類元素の）＼ロゲン化物と希土類
元素の硫化物との混合物ターゲットの双方ともマグネト
ロンスパッタする場合）の輝度（発光しきい値電圧を３
０Ｖ超過する電圧に対する輝度）（Ａ）と比較して、本
発明に係る薄膜ＥＬ素子の製造方法をもって製造した薄
膜ＥＬ素子の輝度（発光しきい値電圧を３０Ｖ超過する
電圧に対する輝度）（Ｂ）を示したように、この輝度は
約３倍に向上している。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつ一１本発明の一実施例に係る薄膜
ＥＬ素子の製造方法についてさらに説明する。

第１図参照 スパッタ法を使用し、て、ガラス基板１上に厚さ約２，
０００人のＩＴＯ膜よりなる透光性電極２と酸化アルミ
ニュウムよりなり厚さ約２．０００人の第１の絶縁膜３
とを形成する。

つづいて、硫化亜鉛ターゲットと三フフ化テルビュウム
ターゲットとを使用して、硫化亜鉛ターゲットはマグネ
トロンスパッタをなし、三フフ化テルビュウムターゲッ
トはダイオードスパッタをなしてテルビウムとフッ素と
を含む硫化亜鉛の膜を厚さ　８，０００人に形成する。

このとき、テルビュウムとフッ素とのそれぞれの含有量
が硫化亜鉛の含有量の例えば２モル％となるように各タ
ーゲットのパワーは制御される。

例えば、硫化亜鉛の堆積レートは３００人／分。

三フフ化テルビュウムの堆積レートは１２Ａ／分となる
ように、各ターゲットのパワーは制御される。その後、
約６００℃において約１時間熱処理をなしＥＬｌｌｉ４
１を形成する。

次に、電子ビーム蒸着法を使用して、酸化イットリュウ
ムよりなり厚さが約２，０００人の第２の絶縁膜５を形
成し、さらに、蒸着法またはスパッタ法を使用してアル
ミニュウムよりなる対向電極６を形成する。

以上の工程をもって製造した薄膜ＥＬ素子のＥＬＩ１５
！４１は、テルビュウムとフッ素との組成比がお−むね
ｌ：ｌに近くされており、しかも、テルビュウムは亜鉛
の位置に位置して歪のないＥＬ膜とされており、さらに
、フッ素はテルビュウムと弱く結合を保持しながら格子
点間の空間に存在するので、発光効率・輝度（発光しき
い値電圧を３０Ｖ超過する電圧に対応する輝度）は、そ
れぞれ、１．２ルーメン／Ｗ、　２２０フートランバー
トとなり、従来技術に比し約３倍に向上している。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係る薄膜ＥＬ素子の製造
方法においては、そのＥＬ膜を製造するために、硫化亜
鉛と、希土類元素のハロゲン化物または希土類元素のハ
ロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物をターゲッ
トを使用しており、これらのターゲットのうち、希土類
元素のハロゲン化物または希土類元素のハロゲン化物と
希土類元素の硫化物との混合物のターゲットはダイオー
ドスパッタされているので、ＥＩ４Ｊの希土類元素とハ
ロゲン化物との組成比はお−むね１：１とされており、
しかも、希土類元素は亜鉛の位置に位置して歪のない結
晶とされており、さらに、ハロゲン化物は希土類元素と
弱く結合して格子点間の空間に存在するので発光効率・
輝度特性は向上している。

更に、発光中心材料を選択することにより、薄膜ＥＬ素
子の発光効率・輝度特性を実現可能な大きさの範囲で所
望の値に選択しうることになるので、発光中心を異にす
る複数の薄膜ＥＬ素子を組み合せた加色混合方式の色彩
薄膜ＥＬ素子の実現も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る交流駆動型薄膜ＥＬ
素子の構造図。 第２図は、従来技術に係る直流駆動望薄１ｔ！ＪＥＬ素
子の構造図、 第３図は、従来技術に係る交流駆動型薄膜ＥＬ素子の構
造図。 第４図は１本発明の一実施例に係る薄膜ＥＬ素子の製造
方法を実施して製造した交流駆動型薄膜ＥＬ素子の輝度
（発光しきい値電圧を３０Ｖ超過する電圧に対応する輝
度）対電圧関係（Ｂ）を、従来技術の輝度（発光しきい
値電圧を３０Ｖ超過する電圧に対応する輝度）対電圧関
係（Ａ）と比較して表すグラフである。 第１図において、 ｌ・・・透光性基板（ガラス基板）。 ２・・・透光性電極（ＩＴＯ電極）。 ３参拳・第１の絶縁膜（酸窒化シリコン、酸化アルミニ
ュウム、酸化イットリュウム）、４１−φ・ＥＬ膜（硫
化亜鉛と希土類元素とハロゲン元素との組成物）、 ５・・・第２の絶縁膜（酸窒化シリコン、酸化アルミニ
ュウム、醸化イットリュウム）、６目一対向電極。 第　２　図 従来技術 第　３　図 本発明 第１　因 む（ｖ） ｅｉ＆／’ｌ圧特払 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］　透光性基板（１）上に透光性電極（２）を形成
   した後、 硫化亜鉛と、希土類元素のハロゲン化物または希土類元
   素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物とを
   、独立のソースとして使用する堆積法を実行して、前記
   透光性電極（２）上に、ＥＬ膜（４１）を形成し、 該ＥＬ膜（４１）上に対向電極（６）を形成する薄膜Ｅ
   Ｌ素子の製造方法において、 前記希土類元素のハロゲン化物または希土類元素のハロ
   ゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物の堆積は、ダ
   イオードスパッタ法を実行してなすことを特徴とする薄
   膜ＥＬ素子の製造方法。 ［２］　前記ＥＬ膜（４１）を挟んで第１の絶縁膜（３
   ）と第２の絶縁膜（５）とを形成する工程を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜ＥＬ素子
   の製造方法。 ［３］　前記硫化亜鉛の堆積は、マグネトロンスパッタ
   法を実行してなすことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。