JPH0892548A - 薄膜電場発光素子の製造方法 - Google Patents
薄膜電場発光素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH0892548A JPH0892548A JP6232618A JP23261894A JPH0892548A JP H0892548 A JPH0892548 A JP H0892548A JP 6232618 A JP6232618 A JP 6232618A JP 23261894 A JP23261894 A JP 23261894A JP H0892548 A JPH0892548 A JP H0892548A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- electroluminescent device
- film electroluminescent
- sulfur
- strontium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】硫化ストロンチウム発光層内の不純物量を減ら
して硫化ストロンチウム発光層の輝度を高める。 【構成】原子比S/Srと焼結密度を適値にした硫化ストロ
ンチウムペレットのターゲットを用いて成膜する。
して硫化ストロンチウム発光層の輝度を高める。 【構成】原子比S/Srと焼結密度を適値にした硫化ストロ
ンチウムペレットのターゲットを用いて成膜する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜電場素子の発光層に
係わり、特にフルカラー化素子に用いられる硫化ストロ
ンチウム発光層の製造方法に関する。
係わり、特にフルカラー化素子に用いられる硫化ストロ
ンチウム発光層の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜電場発光素子は、平板で大面積の表
示パネルができるために、文字表示から図形表示，画像
表示と幅広い用途が期待され、近年脚光を浴びている。
特に、二重絶縁型電場発光素子の開発（SID 74 Digest
of TechnicaI Papers 1974、JournaI of EIectrochemic
aI Society, 114, 1066,1967) により輝度及び寿命が飛
躍的に向上し、薄膜電場発光素子は薄型ディスプレイに
応用されて、黄橙色発光のモノクロディスプレイが市販
されるまでになった。
示パネルができるために、文字表示から図形表示，画像
表示と幅広い用途が期待され、近年脚光を浴びている。
特に、二重絶縁型電場発光素子の開発（SID 74 Digest
of TechnicaI Papers 1974、JournaI of EIectrochemic
aI Society, 114, 1066,1967) により輝度及び寿命が飛
躍的に向上し、薄膜電場発光素子は薄型ディスプレイに
応用されて、黄橙色発光のモノクロディスプレイが市販
されるまでになった。
【０００３】発光素子の発光色は薄膜電場発光素子の発
光層を構成する硫化亜鉛ZnS や硫化ストロンチウムSrS
などの半導体母材と、母材に添加される発光中心の組合
せで決まり、例えば黄橙色の発光はZnS 母材に発光中心
としてMnを添加すると得られる。発光層の成膜方法とし
ては、抵抗加熱蒸着法，電子ビーム蒸着法，スパッタ
法，ＭＯＣＶＤ法，ＡＬＥ法などが用いられる。フルカ
ラーあるいはマルチカラーの薄型ディスプレイに薄膜電
場発光素子を応用する場合には赤、緑、青、の三原色を
発光する薄膜電場発光素子か、白色を発光する薄膜電場
発光素子とカラーフィルターの組み合わせたものが必要
となる。このために、各色を高輝度に発光する薄膜電場
発光素子の開発に多くの努力が払われてきた。例えば赤
色薄膜電場発光素子に関しては特開昭63-299094 号公
報，特開平2-225589号公報などが、青色薄膜電場発光素
子に関しては特開昭63-274091 号公報，特開昭64-2298
号公報，特開平1-217885号公報，特開平1-280795号公
報，特開平2-56896 号公報，特開平3-11591 号公報, 特
開平4-196088号公報，特開平5-65478 号公報などが、白
色薄膜電場発光素子に関しては特開昭62-74986号公報，
特開平1-95182 号公報，特開平2-66872 号公報，特開平
2-98092 号公報，特開平2-242548号公報，特開平3-1677
83号公報，特開平4-202285号公報などに開示が見られ
る。このようなカラー薄膜電場発光素子を開発するにあ
たりSrS は母材として有望であり、発光中心としてCeを
添加したときには青緑色に、Euを添加したときには赤色
に、CeとEuを同時に添加したときは白色に発光すること
が知られている。
光層を構成する硫化亜鉛ZnS や硫化ストロンチウムSrS
などの半導体母材と、母材に添加される発光中心の組合
せで決まり、例えば黄橙色の発光はZnS 母材に発光中心
としてMnを添加すると得られる。発光層の成膜方法とし
ては、抵抗加熱蒸着法，電子ビーム蒸着法，スパッタ
法，ＭＯＣＶＤ法，ＡＬＥ法などが用いられる。フルカ
ラーあるいはマルチカラーの薄型ディスプレイに薄膜電
場発光素子を応用する場合には赤、緑、青、の三原色を
発光する薄膜電場発光素子か、白色を発光する薄膜電場
発光素子とカラーフィルターの組み合わせたものが必要
となる。このために、各色を高輝度に発光する薄膜電場
発光素子の開発に多くの努力が払われてきた。例えば赤
色薄膜電場発光素子に関しては特開昭63-299094 号公
報，特開平2-225589号公報などが、青色薄膜電場発光素
子に関しては特開昭63-274091 号公報，特開昭64-2298
号公報，特開平1-217885号公報，特開平1-280795号公
報，特開平2-56896 号公報，特開平3-11591 号公報, 特
開平4-196088号公報，特開平5-65478 号公報などが、白
色薄膜電場発光素子に関しては特開昭62-74986号公報，
特開平1-95182 号公報，特開平2-66872 号公報，特開平
2-98092 号公報，特開平2-242548号公報，特開平3-1677
83号公報，特開平4-202285号公報などに開示が見られ
る。このようなカラー薄膜電場発光素子を開発するにあ
たりSrS は母材として有望であり、発光中心としてCeを
添加したときには青緑色に、Euを添加したときには赤色
に、CeとEuを同時に添加したときは白色に発光すること
が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在実
用レベルの輝度に達しているものはZnS:Mn系材料による
黄橙色発光の素子のみでありSrS 系材料では高い輝度が
得られない。これは、SrS 材料自体が劣化し易く、また
不純物の混入が大きくなり安い為であり、従来のZnS:Mn
ペレットからなるターゲットに比べ硫化ストロンチウム
は品質的にも再現性も耐環境特性においても劣っている
ためである。従って成膜後の膜にも相当量の不純物が含
有され、得られた素子の輝度が低くなる。
用レベルの輝度に達しているものはZnS:Mn系材料による
黄橙色発光の素子のみでありSrS 系材料では高い輝度が
得られない。これは、SrS 材料自体が劣化し易く、また
不純物の混入が大きくなり安い為であり、従来のZnS:Mn
ペレットからなるターゲットに比べ硫化ストロンチウム
は品質的にも再現性も耐環境特性においても劣っている
ためである。従って成膜後の膜にも相当量の不純物が含
有され、得られた素子の輝度が低くなる。
【０００５】不純物としては、酸素が多くみられる。発
光層結晶中に酸素原子に基づく結晶欠陥ができ、電界に
より加速された電子がこれらの結晶欠陥に散乱され加速
の効率が悪くなる。その他の不純物としては鉄類金属不
純物( 発光センターキラーと称されるもの),IIa 族元素
でイオン半径の異なるCa,Ba 等の元素やVIb 族の同属元
素であるSe等があげられる。
光層結晶中に酸素原子に基づく結晶欠陥ができ、電界に
より加速された電子がこれらの結晶欠陥に散乱され加速
の効率が悪くなる。その他の不純物としては鉄類金属不
純物( 発光センターキラーと称されるもの),IIa 族元素
でイオン半径の異なるCa,Ba 等の元素やVIb 族の同属元
素であるSe等があげられる。
【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされその目的
は不純物量を低下させることにより硫化ストロンチウム
発光層の輝度を向上させてフルカラー化された薄膜電場
発光素子の製造方法を提供することにある。
は不純物量を低下させることにより硫化ストロンチウム
発光層の輝度を向上させてフルカラー化された薄膜電場
発光素子の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よればドーパントを添加した硫化ストロンチウムを発光
層に含むとともに、前記発光層を二つの絶縁層にはさん
だ薄膜電場発光素子の製造方法において、硫黄とストロ
ンチウムの原子比S/Srおよび焼結密度を適値にした硫化
ストロンチウムのペレットを用い、硫黄を含む雰囲気ガ
スを通流して硫化ストロンチウムの成膜を行うとするこ
とにより達成される。また、上述の製造方法においては
硫黄とストロンチウムの原子比S/Srは0.8 と0.9 の範囲
内にあるとすること、あるいは焼結密度が理論密度の90
％以上であるとすることが有効である。
よればドーパントを添加した硫化ストロンチウムを発光
層に含むとともに、前記発光層を二つの絶縁層にはさん
だ薄膜電場発光素子の製造方法において、硫黄とストロ
ンチウムの原子比S/Srおよび焼結密度を適値にした硫化
ストロンチウムのペレットを用い、硫黄を含む雰囲気ガ
スを通流して硫化ストロンチウムの成膜を行うとするこ
とにより達成される。また、上述の製造方法においては
硫黄とストロンチウムの原子比S/Srは0.8 と0.9 の範囲
内にあるとすること、あるいは焼結密度が理論密度の90
％以上であるとすることが有効である。
【０００８】
【作用】薄膜電場発光素子の発光メカニズムは必ずしも
明確ではないが発光層に印加された電界により加速され
た電子が発光中心を励起し、発光中心が基底状態に戻る
ときに発光するとする考え方が通説となっている。硫黄
とストロンチウムの原子比S/Srを0.8 〜0.9 の範囲内に
し、ペレットの焼結密度が理論密度の90％を越えるもの
にすると不純物レベルの低いペレットが得られる。この
ようなペレットをターゲットとして成膜すると不純物の
少ない硫化ストロンチウム発光層が得られ電子の加速を
効率良く行うことができる。またS/Srの原子比率が0.9
程度のペレットが空気中での劣化が最も少なく、ペレッ
ト内部からの硫化水素ガス等の発生が少ない。ペレット
の焼結に際しては硫黄が蒸発し易くペレットの表面に近
い領域のみSrリッチとなるから予めS/Srの原子比が0.9
以下の硫化ストロンチウムを用いて均一なペレットに仕
上げる。硫黄を含む雰囲気ガスを通流して成膜するとペ
レット中のＳの不足が補償される。
明確ではないが発光層に印加された電界により加速され
た電子が発光中心を励起し、発光中心が基底状態に戻る
ときに発光するとする考え方が通説となっている。硫黄
とストロンチウムの原子比S/Srを0.8 〜0.9 の範囲内に
し、ペレットの焼結密度が理論密度の90％を越えるもの
にすると不純物レベルの低いペレットが得られる。この
ようなペレットをターゲットとして成膜すると不純物の
少ない硫化ストロンチウム発光層が得られ電子の加速を
効率良く行うことができる。またS/Srの原子比率が0.9
程度のペレットが空気中での劣化が最も少なく、ペレッ
ト内部からの硫化水素ガス等の発生が少ない。ペレット
の焼結に際しては硫黄が蒸発し易くペレットの表面に近
い領域のみSrリッチとなるから予めS/Srの原子比が0.9
以下の硫化ストロンチウムを用いて均一なペレットに仕
上げる。硫黄を含む雰囲気ガスを通流して成膜するとペ
レット中のＳの不足が補償される。
【０００９】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。SrS 母材に発光中心としてCeを0.2mol% ドープ
し、S/Sr原子比と焼結密度を変化させてペレットを作製
し、不純物含有量を分析した結果を表１に示す。
する。SrS 母材に発光中心としてCeを0.2mol% ドープ
し、S/Sr原子比と焼結密度を変化させてペレットを作製
し、不純物含有量を分析した結果を表１に示す。
【００１０】
【表１】 S/Sr原子比が0.88で焼結密度が93％のものの不純物含有
量が最も少ないことがわかる。さらにこれらを用いて９
つの薄膜電場発光素子を次の手順により作製した。
量が最も少ないことがわかる。さらにこれらを用いて９
つの薄膜電場発光素子を次の手順により作製した。
【００１１】図１はこの発明の実施例に係る薄膜電場発
光素子を示す断面図である。まず、反応性スパッタ法に
よりガラス基板（HOYA〓製NA-40 ）上に厚さ170nm のIT
O 電極２を形成した。さらにSiターゲットを用いて酸素
20％、アルゴン80％の混合ガスを導入して反応性スパッ
タ法により厚さ30nmのSiO2層３と、窒素30％、アルゴン
70％の混合ガスを導入して厚さ170nm のSi3N4 層３Ａと
を順次形成し第１の絶縁層とした。続いてSrS ペレット
を用いて電子ビーム蒸着法により、基板温度550 ℃で厚
さ700nm の発光層４を形成した。こうして得られた膜を
真空中700 ℃で２時間加熱した。次に、再び反応性スパ
ッタ法により170nm のSi3N4 層５Ａと厚さ30nmのSiO2層
５とを順次形成し第２の絶縁層とした。次にAlを電子ビ
ーム蒸着法により蒸着して上部電極６とした。
光素子を示す断面図である。まず、反応性スパッタ法に
よりガラス基板（HOYA〓製NA-40 ）上に厚さ170nm のIT
O 電極２を形成した。さらにSiターゲットを用いて酸素
20％、アルゴン80％の混合ガスを導入して反応性スパッ
タ法により厚さ30nmのSiO2層３と、窒素30％、アルゴン
70％の混合ガスを導入して厚さ170nm のSi3N4 層３Ａと
を順次形成し第１の絶縁層とした。続いてSrS ペレット
を用いて電子ビーム蒸着法により、基板温度550 ℃で厚
さ700nm の発光層４を形成した。こうして得られた膜を
真空中700 ℃で２時間加熱した。次に、再び反応性スパ
ッタ法により170nm のSi3N4 層５Ａと厚さ30nmのSiO2層
５とを順次形成し第２の絶縁層とした。次にAlを電子ビ
ーム蒸着法により蒸着して上部電極６とした。
【００１２】図２は上記の方法により製作された薄膜電
場発光素子につき発光輝度のS/Sr原子比依存性を示す線
図である。本図で特性線（イ）、（ロ）、（ハ）はそれ
ぞれ焼結密度が90％，80％, 70％の場合を示している。
発光センターキラーの含有量が10ppm 以下で発光中心に
対して1/10以下、あるいはＳと置換される酸素やSeの含
有量が1000ppm 以下で発光中心に対して1/10以下であれ
ば高い輝度が得られることがわかった。
場発光素子につき発光輝度のS/Sr原子比依存性を示す線
図である。本図で特性線（イ）、（ロ）、（ハ）はそれ
ぞれ焼結密度が90％，80％, 70％の場合を示している。
発光センターキラーの含有量が10ppm 以下で発光中心に
対して1/10以下、あるいはＳと置換される酸素やSeの含
有量が1000ppm 以下で発光中心に対して1/10以下であれ
ば高い輝度が得られることがわかった。
【００１３】なお、本発明の薄膜電場発光素子に用いら
れる絶縁層としては本実施例に限定されるものではな
い。例えばY2O3,TiO2,Al2O3,HfO2,Ta2O5,BaTa2O5,SrTiO
3,PbTiO3,ZrO2 などやこれらの混合膜または積層膜をあ
げることができる。
れる絶縁層としては本実施例に限定されるものではな
い。例えばY2O3,TiO2,Al2O3,HfO2,Ta2O5,BaTa2O5,SrTiO
3,PbTiO3,ZrO2 などやこれらの混合膜または積層膜をあ
げることができる。
【００１４】
【発明の効果】この発明によればドーパントを添加した
硫化ストロンチウムの硫黄とストロンチウムの原子比S/
Srと焼結密度とを所定の値にしたペレットをターゲット
に用いて発光層の成膜を行うことにより、硫化ストロン
チウム薄膜の不純物量を低くすることができ、硫化スト
ロンチウムの発光輝度が増大してフルーカラー化された
薄膜電場発光素子が得られる。
硫化ストロンチウムの硫黄とストロンチウムの原子比S/
Srと焼結密度とを所定の値にしたペレットをターゲット
に用いて発光層の成膜を行うことにより、硫化ストロン
チウム薄膜の不純物量を低くすることができ、硫化スト
ロンチウムの発光輝度が増大してフルーカラー化された
薄膜電場発光素子が得られる。
【図１】この発明の実施例に係る薄膜電場発光素子を示
す断面図
す断面図
【図２】この発明の実施例に係る薄膜電場発光素子につ
き発光輝度のS/Sr原子比依存性を示す線図
き発光輝度のS/Sr原子比依存性を示す線図
【符号の説明】 １ 基板 ２ 透明電極 ３ 第１絶縁層 ３Ａ 第１絶縁層 ４ 発光層 ５ 第２絶縁層 ５Ａ 第２絶縁層 ６ Ａｌ電極
Claims (3)
- 【請求項１】ドーパントを添加した硫化ストロンチウム
を主成分とする発光層が二つの絶縁層により挟持された
薄膜電場発光素子の製造方法において、ドーパントとを
添加した硫化ストロンチウムの硫黄とストロンチウムの
原子比S/Srおよび焼結密度を所定の値にしたペレットを
用い、硫黄を含む雰囲気ガスを通流しながら発光層の成
膜を行うことを特徴とする薄膜電場発光素子の製造方
法。 - 【請求項２】請求項１記載の製造方法において、硫黄と
ストロンチウムの原子比S/Srは0.8 ないし0.9 であるこ
とを特徴とする薄膜電場発光素子の製造方法。 - 【請求項３】請求項１または２記載の製造方法において
ドーパントを添加した硫化ストロンチウムの焼結密度は
理論密度の90％を越えるものであることを特徴とする薄
膜電場発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6232618A JPH0892548A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 薄膜電場発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6232618A JPH0892548A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 薄膜電場発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0892548A true JPH0892548A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16942156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6232618A Pending JPH0892548A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 薄膜電場発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0892548A (ja) |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP6232618A patent/JPH0892548A/ja active Pending
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