JP2985096B2 - Ｚｎ▲下２▼ＳｉＯ▲下４▼：Ｍｎ薄膜を発光層として用いる交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents
Ｚｎ▲下２▼ＳｉＯ▲下４▼：Ｍｎ薄膜を発光層として用いる交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法Info
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- JP2985096B2 JP2985096B2 JP2256474A JP25647490A JP2985096B2 JP 2985096 B2 JP2985096 B2 JP 2985096B2 JP 2256474 A JP2256474 A JP 2256474A JP 25647490 A JP25647490 A JP 25647490A JP 2985096 B2 JP2985096 B2 JP 2985096B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［利用分野］ 本発明はZn2SiO4:Mn薄膜を発光層として用いる交流駆
動薄膜エレクトロルミネッセンス素子に関する。
動薄膜エレクトロルミネッセンス素子に関する。
［従来技術］ エレクトロルミネッセンス素子（以下EL素子と呼ぶ）
は、平面形固体発光表示装置への応用に対し古くから研
究され、その実用化に対し根強い期待がある。このEL素
子は構造上、ガラスまたはプラスチックフィルム基板上
に蛍光体の結晶性薄膜を形成させることを特徴とする薄
膜形と蛍光体粉末を有機系誘電体バインダー中に均一に
分散混合させることを特徴とする有機分散形及び蛍光体
粉末をガラス等の無機系バインダーで結着させることを
特徴とする無機分散形に分けられる。無機分散形ELは、
しばしばセラミックス形ELと呼ばれることもあるが、あ
くまでも蛍光体粉末粒子がこの無機形バインダー中に分
散したものに過ぎない。これら従来のEL素子には発光層
としてマンガン添加硫化亜鉛（ZnS:Mn）や銅添加硫化亜
鉛（ZnS:Cu）蛍光体からなる薄膜あるいは粉末等が使用
されている。前者は二重絶縁構造交流駆動薄膜EL素子と
して、後者は有機分散形交流駆動EL素子としてそれぞれ
黄橙色発光および青緑色発光のものが実用されている。
蛍光体としては酸素酸塩系、酸化物系あるいは前記した
硫化物系等多くの材料が知られている。前二者はEL素子
用発光層として殆ど機能しないため専らCRT用もしくは
ランプ用蛍光体として利用されている。後者の硫化物系
蛍光体でも前記した一部を除けば実用レベルのEL素子用
発光層としては殆ど役立っていない。
は、平面形固体発光表示装置への応用に対し古くから研
究され、その実用化に対し根強い期待がある。このEL素
子は構造上、ガラスまたはプラスチックフィルム基板上
に蛍光体の結晶性薄膜を形成させることを特徴とする薄
膜形と蛍光体粉末を有機系誘電体バインダー中に均一に
分散混合させることを特徴とする有機分散形及び蛍光体
粉末をガラス等の無機系バインダーで結着させることを
特徴とする無機分散形に分けられる。無機分散形ELは、
しばしばセラミックス形ELと呼ばれることもあるが、あ
くまでも蛍光体粉末粒子がこの無機形バインダー中に分
散したものに過ぎない。これら従来のEL素子には発光層
としてマンガン添加硫化亜鉛（ZnS:Mn）や銅添加硫化亜
鉛（ZnS:Cu）蛍光体からなる薄膜あるいは粉末等が使用
されている。前者は二重絶縁構造交流駆動薄膜EL素子と
して、後者は有機分散形交流駆動EL素子としてそれぞれ
黄橙色発光および青緑色発光のものが実用されている。
蛍光体としては酸素酸塩系、酸化物系あるいは前記した
硫化物系等多くの材料が知られている。前二者はEL素子
用発光層として殆ど機能しないため専らCRT用もしくは
ランプ用蛍光体として利用されている。後者の硫化物系
蛍光体でも前記した一部を除けば実用レベルのEL素子用
発光層としては殆ど役立っていない。
［発明が解決しようとする課題］ EL素子は、高価であり、また発光層として硫化物系蛍
光体を使用しているため、前述したような黄橙色もし
くは青緑色発光のものしか利用できない。硫化物系蛍
光体は、ドープしている付活剤の量が微量であり、従っ
て不純物に敏感である。水や酸素に対して弱く、安定
性に極めて乏しい。硫化物系蛍光体は硫化物故に透明
電極や絶縁層等の酸化物と化学的に反応を生じ易く該発
光層に酸化等のダメージを与えたり、さらに、薄膜形
の場合では、高電圧印加によるカタストロフィックな絶
縁破壊を生じたり、分散形の場合では、実用に耐える十
分な輝度が得られない等の問題点があった。それ故EL素
子が広く実用化されるためには、多色発光を実現し、安
価で高い安定性を有する素子の開発が不可欠である。こ
のため、従来のEL素子にあっては、薄膜形は高価なコン
ピュータ用端末ディスプレイ等限られた用途のみに使用
され、分散形は輝度が低いため、これも、夜間の警告表
示灯用発光パネルや室内装飾用の発光パネル等に一部利
用される程度であった。
光体を使用しているため、前述したような黄橙色もし
くは青緑色発光のものしか利用できない。硫化物系蛍
光体は、ドープしている付活剤の量が微量であり、従っ
て不純物に敏感である。水や酸素に対して弱く、安定
性に極めて乏しい。硫化物系蛍光体は硫化物故に透明
電極や絶縁層等の酸化物と化学的に反応を生じ易く該発
光層に酸化等のダメージを与えたり、さらに、薄膜形
の場合では、高電圧印加によるカタストロフィックな絶
縁破壊を生じたり、分散形の場合では、実用に耐える十
分な輝度が得られない等の問題点があった。それ故EL素
子が広く実用化されるためには、多色発光を実現し、安
価で高い安定性を有する素子の開発が不可欠である。こ
のため、従来のEL素子にあっては、薄膜形は高価なコン
ピュータ用端末ディスプレイ等限られた用途のみに使用
され、分散形は輝度が低いため、これも、夜間の警告表
示灯用発光パネルや室内装飾用の発光パネル等に一部利
用される程度であった。
ところで、多色発光、高輝度、高効率そして安定なEL
素子を得るには新規なEL素子用発光層材料を開発する以
外に不可能である。
素子を得るには新規なEL素子用発光層材料を開発する以
外に不可能である。
本発明では、酸素酸塩系蛍光体もしくは酸化物蛍光体
からなる高品質結晶性薄膜を該EL素子用発光層として用
いることによって、安価で極めて安定性に優れた緑色発
光EL素子を実現するものである。
からなる高品質結晶性薄膜を該EL素子用発光層として用
いることによって、安価で極めて安定性に優れた緑色発
光EL素子を実現するものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、鋭意研究を進めた結果前記問題点を解決す
る材料として、高品質結晶性Zn2SiO4:Mnが最適であるこ
とを発見するに至った。高品質結晶性Zn2SiO4:Mn薄膜は
各種基板上に例えば各種制御雰囲気中にて電子ビーム蒸
着法、活性化反応性蒸着（ARE）法、スパッタ法、クラ
スタイオンビーム（ICB）法、イオンビームスパッタ（I
BS）法、化学気相結晶成長（CVD）法、原子層エピタキ
シャル（ALE）成長法、分子線エピタキシャル成長（MB
E）法、ガスソースMBE（またはCBE）法、エレクトロン
サイクロトロン共鳴（ECR）を利用する結晶成長法等既
知の結晶成長技術を用いて比較的高温基板上に形成可能
であるが、該薄膜を形成した後、基板材料等と共に該薄
膜をこの薄膜を構成する少なくとも一種の蛍光体成分元
素を含む非酸化性ガスまたは一部酸化性ガスを含む非酸
化性ガス雰囲気の中で、もしくはこれらの雰囲気と等価
な雰囲気中にて、750℃〜1200℃、好ましくは900℃〜10
50℃の温度範囲で熱処理することによって得ることがで
きる。
る材料として、高品質結晶性Zn2SiO4:Mnが最適であるこ
とを発見するに至った。高品質結晶性Zn2SiO4:Mn薄膜は
各種基板上に例えば各種制御雰囲気中にて電子ビーム蒸
着法、活性化反応性蒸着（ARE）法、スパッタ法、クラ
スタイオンビーム（ICB）法、イオンビームスパッタ（I
BS）法、化学気相結晶成長（CVD）法、原子層エピタキ
シャル（ALE）成長法、分子線エピタキシャル成長（MB
E）法、ガスソースMBE（またはCBE）法、エレクトロン
サイクロトロン共鳴（ECR）を利用する結晶成長法等既
知の結晶成長技術を用いて比較的高温基板上に形成可能
であるが、該薄膜を形成した後、基板材料等と共に該薄
膜をこの薄膜を構成する少なくとも一種の蛍光体成分元
素を含む非酸化性ガスまたは一部酸化性ガスを含む非酸
化性ガス雰囲気の中で、もしくはこれらの雰囲気と等価
な雰囲気中にて、750℃〜1200℃、好ましくは900℃〜10
50℃の温度範囲で熱処理することによって得ることがで
きる。
本発明に係る典型的なEL素子は、基本的には第１図に
示すような基板5/透明電極層1/薄膜発光層2/絶縁層3/背
面電極層４もしくは第２図に示すような基板5/透明電極
層1/絶縁層3/薄膜発光層2/絶縁層3/背面電極層４を備え
てなる構造のものを例示でき、また、第１図の基板５を
背面電極層４側へ構成すること、もしくは薄膜発光層２
と絶縁層３を入れ換えることも可能であり、さらに、第
３図に示すように絶縁層３が基板５を兼ねる構造（基板
兼絶縁層６）も、EL素子として機能を損なわない限り全
く問題ない。必要に応じて薄膜発光層２と絶縁層３の間
に電荷供給層として、もしくは絶縁層３の保護膜とし
て、例えば導電性を有し耐環境特性に優れたZnO系透明
導電膜等の単層もしくは多層膜層を挿入することが有効
である。さらに高コントラスト比を得る為に黒色薄膜を
例えば絶縁層３と薄膜発光層２の間に形成もしくは挿入
することもできる。
示すような基板5/透明電極層1/薄膜発光層2/絶縁層3/背
面電極層４もしくは第２図に示すような基板5/透明電極
層1/絶縁層3/薄膜発光層2/絶縁層3/背面電極層４を備え
てなる構造のものを例示でき、また、第１図の基板５を
背面電極層４側へ構成すること、もしくは薄膜発光層２
と絶縁層３を入れ換えることも可能であり、さらに、第
３図に示すように絶縁層３が基板５を兼ねる構造（基板
兼絶縁層６）も、EL素子として機能を損なわない限り全
く問題ない。必要に応じて薄膜発光層２と絶縁層３の間
に電荷供給層として、もしくは絶縁層３の保護膜とし
て、例えば導電性を有し耐環境特性に優れたZnO系透明
導電膜等の単層もしくは多層膜層を挿入することが有効
である。さらに高コントラスト比を得る為に黒色薄膜を
例えば絶縁層３と薄膜発光層２の間に形成もしくは挿入
することもできる。
また、透明電極層１と薄膜発光層２の間に絶縁もしく
は電荷障壁層を挿入しても一向に差し支えない。
は電荷障壁層を挿入しても一向に差し支えない。
［作用］ 本発明に係るEL素子用発光層として採用したケイ酸塩
蛍光体であるZn2SiO4:Mn蛍光体は、硫化物系蛍光体と異
なり、極めて化学的に安定であり、取り扱い容易である
ため、古くから電子線励起用蛍光体として他方面で利用
されている。しかしながら、この蛍光体をそのままの状
態でEL素子用発光層として用いても全く発光しないこと
が知られている。EL素子用発光層として機能するために
は、先ず発光層自体の結晶性を向上すること、この発光
層に有効に高電界が印加できる素子構造とすること、並
びにキャリアを効率良く注入できるように発光層と絶縁
層との界面状態等を著しく改善せしめること、が必要不
可欠であった。絶縁層として高誘電率BaTiO3セラミック
板を使用する場合では、従来使用されているガラス基板
と異なり、750℃以上という高温で熱処理することが可
能となる。従って、この場合該セラミックス上に形成し
た発光層は、既知の成膜方法により作成されるが、本発
明では、さらにその結晶性が高温加熱処理によって著し
く高められることと、雰囲気制御により適当なバリアを
形成することが可能であると考えられる。その結果絶縁
層界面近傍における高電界（〜106V/cm）によってZn2Si
O4:Mn蛍光体中にホットエレクトロンが注入でき、Mn発
光中心を効率良く励起することができ、また発光中心で
あるMnの膜中の分布状態が良く、高輝度発光が実現でき
たものと推察される。また従来行われているようにガラ
ス基板等の基体上に片絶縁形、あるいは二重絶縁形の薄
膜EL素子を構成する場合でも、前で述べた高品質結晶の
成長技術と、結晶成長後の熱処理は前記の高温処理と等
価な効果を期待でき、さらに、絶縁層／発光層界面状態
の改質も期待できる。
蛍光体であるZn2SiO4:Mn蛍光体は、硫化物系蛍光体と異
なり、極めて化学的に安定であり、取り扱い容易である
ため、古くから電子線励起用蛍光体として他方面で利用
されている。しかしながら、この蛍光体をそのままの状
態でEL素子用発光層として用いても全く発光しないこと
が知られている。EL素子用発光層として機能するために
は、先ず発光層自体の結晶性を向上すること、この発光
層に有効に高電界が印加できる素子構造とすること、並
びにキャリアを効率良く注入できるように発光層と絶縁
層との界面状態等を著しく改善せしめること、が必要不
可欠であった。絶縁層として高誘電率BaTiO3セラミック
板を使用する場合では、従来使用されているガラス基板
と異なり、750℃以上という高温で熱処理することが可
能となる。従って、この場合該セラミックス上に形成し
た発光層は、既知の成膜方法により作成されるが、本発
明では、さらにその結晶性が高温加熱処理によって著し
く高められることと、雰囲気制御により適当なバリアを
形成することが可能であると考えられる。その結果絶縁
層界面近傍における高電界（〜106V/cm）によってZn2Si
O4:Mn蛍光体中にホットエレクトロンが注入でき、Mn発
光中心を効率良く励起することができ、また発光中心で
あるMnの膜中の分布状態が良く、高輝度発光が実現でき
たものと推察される。また従来行われているようにガラ
ス基板等の基体上に片絶縁形、あるいは二重絶縁形の薄
膜EL素子を構成する場合でも、前で述べた高品質結晶の
成長技術と、結晶成長後の熱処理は前記の高温処理と等
価な効果を期待でき、さらに、絶縁層／発光層界面状態
の改質も期待できる。
これらの作用効果を整理すると以下のとうりである。
蛍光体薄膜の化合物母材の結晶性および組成を最適化
できる。蛍光体膜の発光中心の導入状態を最適化でき
る。蛍光体薄膜形成過程で導入された絶縁層の焼結酸
化物セラミックスのダメージを回復できる。また、焼結
酸化物セラミックスと蛍光体薄膜発光層の間に、20nm〜
１μｍ厚、好ましくは、50nm〜500nm厚各種薄膜層を挿
入することは、バッファ層、電荷供給層もしくは保護層
等として有効であり、その結果、低電圧駆動および高効
率で高発光輝度を実現できる。このことによって、高品
質な緑色発光が実現出来、以て広範な用途が期待出来
る。以上のように本発明は、面発光形照光ランプや面発
光形表示パネルあるいは平面光源を有する平面形表示装
置等のEL素子に対して極めて画期的な製造技術を提供す
るものである。
蛍光体薄膜の化合物母材の結晶性および組成を最適化
できる。蛍光体膜の発光中心の導入状態を最適化でき
る。蛍光体薄膜形成過程で導入された絶縁層の焼結酸
化物セラミックスのダメージを回復できる。また、焼結
酸化物セラミックスと蛍光体薄膜発光層の間に、20nm〜
１μｍ厚、好ましくは、50nm〜500nm厚各種薄膜層を挿
入することは、バッファ層、電荷供給層もしくは保護層
等として有効であり、その結果、低電圧駆動および高効
率で高発光輝度を実現できる。このことによって、高品
質な緑色発光が実現出来、以て広範な用途が期待出来
る。以上のように本発明は、面発光形照光ランプや面発
光形表示パネルあるいは平面光源を有する平面形表示装
置等のEL素子に対して極めて画期的な製造技術を提供す
るものである。
以下、本発明を実施例により説明する。
［実施例 １］ Zn2SiO4:Mn（No.P−１蛍光体）粉末成形体をターゲッ
トとし、純アルゴンガス雰囲気中、スパッタガス圧力0.
4〜10Paの範囲で、高周波電力100W、基板加熱温度350
℃、基板−ターゲット間距離25mmで高周波マグネトロン
スパッタ法によって、比誘電率（εｓ）5800、厚さ
（ｔ）0.2mm、の表面平滑な焼結BaTiO3セラミック基板
兼絶縁層上に厚さ700nmのZn2SiO4:Mn薄膜を形成した。
その後、アルミナセラミックボートに仕込んだ酸化物形
蛍光体ZnO:Zn（No.P−15蛍光体）粉末中に、Zn2SiO4:Mn
付きBaTiO3セラミックスを埋め込み、電気炉内にセット
し、1000℃で５時間、アルゴン中で熱処理を行い、該薄
膜にEL素子用発光層としての機能を付与した。その後、
該発光層上に、マグネトロンスパッタ法によって、厚さ
を500nmのアルミニウム（Al）ドープ酸化亜鉛（ZnO:A
l）透明電極層を、また反対側の面には真空蒸着法によ
り金属Al背面電極層をそれぞれ形成しEL素子を作製し
た。このEL素子を1kHzの正弦波交流電圧で駆動した結
果、発光開始電圧80V、最高発光輝度2600cd/m2（200V印
加）、発光効率1.0lm/Wで、透明電極全面にわたって均
一な緑色発光が得られた。さらに該焼結酸化物セラミッ
クス基板兼絶縁層としてεｓ＝10000,t＝0.2mmの表面平
滑なPb（Mg1/3Nb2/3）O3焼結セラミックスを採用し同様
の発光層を形成したEL素子においては、発光開始電圧60
V、最高発光輝度2200cd/m2（200V印加）、発光効率0.9l
m/Wで、透明電極全面にわたって均一な緑色発光が得ら
れた。また、BaTiO3セラミックス上に、あらかじめスパ
ッタ法で50nm〜500nm厚のZnO薄膜を形成しておいた後、
Zn2SiO4:Mn発光層を形成した素子の場合、発光開始電圧
を10V〜30V低下させることが出来、かつ同程度以上のEL
特性を実現出来た。
トとし、純アルゴンガス雰囲気中、スパッタガス圧力0.
4〜10Paの範囲で、高周波電力100W、基板加熱温度350
℃、基板−ターゲット間距離25mmで高周波マグネトロン
スパッタ法によって、比誘電率（εｓ）5800、厚さ
（ｔ）0.2mm、の表面平滑な焼結BaTiO3セラミック基板
兼絶縁層上に厚さ700nmのZn2SiO4:Mn薄膜を形成した。
その後、アルミナセラミックボートに仕込んだ酸化物形
蛍光体ZnO:Zn（No.P−15蛍光体）粉末中に、Zn2SiO4:Mn
付きBaTiO3セラミックスを埋め込み、電気炉内にセット
し、1000℃で５時間、アルゴン中で熱処理を行い、該薄
膜にEL素子用発光層としての機能を付与した。その後、
該発光層上に、マグネトロンスパッタ法によって、厚さ
を500nmのアルミニウム（Al）ドープ酸化亜鉛（ZnO:A
l）透明電極層を、また反対側の面には真空蒸着法によ
り金属Al背面電極層をそれぞれ形成しEL素子を作製し
た。このEL素子を1kHzの正弦波交流電圧で駆動した結
果、発光開始電圧80V、最高発光輝度2600cd/m2（200V印
加）、発光効率1.0lm/Wで、透明電極全面にわたって均
一な緑色発光が得られた。さらに該焼結酸化物セラミッ
クス基板兼絶縁層としてεｓ＝10000,t＝0.2mmの表面平
滑なPb（Mg1/3Nb2/3）O3焼結セラミックスを採用し同様
の発光層を形成したEL素子においては、発光開始電圧60
V、最高発光輝度2200cd/m2（200V印加）、発光効率0.9l
m/Wで、透明電極全面にわたって均一な緑色発光が得ら
れた。また、BaTiO3セラミックス上に、あらかじめスパ
ッタ法で50nm〜500nm厚のZnO薄膜を形成しておいた後、
Zn2SiO4:Mn発光層を形成した素子の場合、発光開始電圧
を10V〜30V低下させることが出来、かつ同程度以上のEL
特性を実現出来た。
［実施例 ２］ εｓ＝6600、ｔ＝0.2mm、の表面平滑な焼結BaTiO3セ
ラミック基板兼絶縁層上に、Zn2SiO4:Mn（No.P−１蛍光
体）粉末成形体ペレットを電子ビーム蒸着法によって、
厚さ600nmのZn2SiO4:Mn薄膜を形成したものをアルミナ
セラミックボートに仕込んだＰ−15蛍光体粉末中に埋め
込み電気炉内にセットし、1000℃で２時間、アルゴン中
で熱処理を行い、該薄膜にEL素子用発光層としての機能
を付与した。その後、該発光層上に、透明電極層を、ま
た反対側の面には真空蒸着法により金属Al背面電極層を
それぞれ形成しEL素子を作製した。
ラミック基板兼絶縁層上に、Zn2SiO4:Mn（No.P−１蛍光
体）粉末成形体ペレットを電子ビーム蒸着法によって、
厚さ600nmのZn2SiO4:Mn薄膜を形成したものをアルミナ
セラミックボートに仕込んだＰ−15蛍光体粉末中に埋め
込み電気炉内にセットし、1000℃で２時間、アルゴン中
で熱処理を行い、該薄膜にEL素子用発光層としての機能
を付与した。その後、該発光層上に、透明電極層を、ま
た反対側の面には真空蒸着法により金属Al背面電極層を
それぞれ形成しEL素子を作製した。
このEL素子を1kHzの正弦波交流電圧で駆動した結果、
発光開始電圧60V、発光輝度1500cd/m2（200V印加）、発
光効率0.8llm/Wで、透明電極全面にわたって均一な緑色
発光が得られた。
発光開始電圧60V、発光輝度1500cd/m2（200V印加）、発
光効率0.8llm/Wで、透明電極全面にわたって均一な緑色
発光が得られた。
［実施例 ３］ εｓ＝4600、ｔ＝0.3mmの表面平滑な焼結BaTiO3セラ
ミック基板兼絶縁層上に、厚さ約100nmのZnOを実施例１
と同じ条件下でマグネトロンスパッタ法によって形成
し、さらにその上にZn2SiO4:Mn（No.P−１蛍光体）粉末
成形体ペレットを電子ビーム蒸着法によって、厚さ600n
mのZn2SiO4:Mn薄膜を形成したものをアルミナセラミッ
クボートに仕込んだＰ−15蛍光体粉末中に埋設したまま
電気炉にて1000℃で５時間アルゴン中で熱処理を行い、
該薄膜にEL素子用発光層としての機能を付与した。その
後、該発光層上に、ZnO:Al透明電極層を、また反対側の
面には真空蒸着法により金属Al背面電極層をそれぞれ形
成しEL素子を作製した。
ミック基板兼絶縁層上に、厚さ約100nmのZnOを実施例１
と同じ条件下でマグネトロンスパッタ法によって形成
し、さらにその上にZn2SiO4:Mn（No.P−１蛍光体）粉末
成形体ペレットを電子ビーム蒸着法によって、厚さ600n
mのZn2SiO4:Mn薄膜を形成したものをアルミナセラミッ
クボートに仕込んだＰ−15蛍光体粉末中に埋設したまま
電気炉にて1000℃で５時間アルゴン中で熱処理を行い、
該薄膜にEL素子用発光層としての機能を付与した。その
後、該発光層上に、ZnO:Al透明電極層を、また反対側の
面には真空蒸着法により金属Al背面電極層をそれぞれ形
成しEL素子を作製した。
このEL素子を1kHzの正弦波交流電圧で駆動した結果、
発光開始電圧45V、発光輝度5800cd/m2（300V印加）、発
光効率1.0lm/Wで、透明電極全面にわたって均一な緑色
発光が得られた。
発光開始電圧45V、発光輝度5800cd/m2（300V印加）、発
光効率1.0lm/Wで、透明電極全面にわたって均一な緑色
発光が得られた。
［実施例 ４］ εｓ＝4600、ｔ＝0.15mmの表面平滑な焼結BaTiO3セラ
ミック基板兼絶縁層上に、Zn2SiO4:Mn（No.P−１蛍光
体）粉末成形体をターゲットとし、アルゴン雰囲気中に
て、ガス圧8Paで高周波マグネトロンスパッタ法によっ
て、厚さ500nmのZn2SiO4:Mn薄膜を形成したものを電気
炉内にセットし、1000℃で３時間、アルゴン希薄した水
素ガス中、もしくは窒素ガス希釈アンモニアガス中で熱
処理を行い、該薄膜にEL素子用発光層としての機能を付
与した。その後、該発光層上に、透明電極層を、または
反対側の面には真空蒸着法により金属Al背面電極層をそ
れぞれ形成しEL素子を作製した。
ミック基板兼絶縁層上に、Zn2SiO4:Mn（No.P−１蛍光
体）粉末成形体をターゲットとし、アルゴン雰囲気中に
て、ガス圧8Paで高周波マグネトロンスパッタ法によっ
て、厚さ500nmのZn2SiO4:Mn薄膜を形成したものを電気
炉内にセットし、1000℃で３時間、アルゴン希薄した水
素ガス中、もしくは窒素ガス希釈アンモニアガス中で熱
処理を行い、該薄膜にEL素子用発光層としての機能を付
与した。その後、該発光層上に、透明電極層を、または
反対側の面には真空蒸着法により金属Al背面電極層をそ
れぞれ形成しEL素子を作製した。
このEL素子を1kHzの正弦波交流電圧で駆動した結果、
発光開始電圧70V、発光輝度2500cd/m2（200V印加）、発
光効率0.9lm/Wで、透明電極全面にわたって均一な緑色
発光が得られた。
発光開始電圧70V、発光輝度2500cd/m2（200V印加）、発
光効率0.9lm/Wで、透明電極全面にわたって均一な緑色
発光が得られた。
［実施例 ５］ AlドープZnO透明電極をコートしたガラス基板（HOYA
−NA−40）の該透明電極上に高周波マグネトロンスパッ
タ法で厚さ500nmのTa2O5薄膜を形成した後、同スパッタ
法によって厚さ100nmのSiO2薄膜を積層してなる絶縁層
上に、厚さ800nmのZn2SiO4:Mn薄膜を実施例１の高周波
マグネトロンスパッタ法で形成した。これらの膜をアル
ミナセラミックボートに仕込んだZnO:Zn蛍光体粉末中に
埋め込み電気炉内にセットし、アルゴンガスを炉内に導
入して700℃で５時間熱処理後、続いて、水素希薄アル
ゴンガス中で750℃で30分間処理した。その後、背面電
極としてAlを真空蒸着してEL素子を作製した。
−NA−40）の該透明電極上に高周波マグネトロンスパッ
タ法で厚さ500nmのTa2O5薄膜を形成した後、同スパッタ
法によって厚さ100nmのSiO2薄膜を積層してなる絶縁層
上に、厚さ800nmのZn2SiO4:Mn薄膜を実施例１の高周波
マグネトロンスパッタ法で形成した。これらの膜をアル
ミナセラミックボートに仕込んだZnO:Zn蛍光体粉末中に
埋め込み電気炉内にセットし、アルゴンガスを炉内に導
入して700℃で５時間熱処理後、続いて、水素希薄アル
ゴンガス中で750℃で30分間処理した。その後、背面電
極としてAlを真空蒸着してEL素子を作製した。
このEL素子を1kHzの正弦波交流電圧で駆動した結果、
発光開始電圧90V、発光輝度1000cd/m2（200V印加）、発
光効率0.5lm/Wで、全面にわたって均一な緑色発光が得
られた。
発光開始電圧90V、発光輝度1000cd/m2（200V印加）、発
光効率0.5lm/Wで、全面にわたって均一な緑色発光が得
られた。
［実施例 ６］ ITO透明電極コートHOYAガラス（NA−40）基板上に実
施例５と同様でTa2O5とSiO2薄膜をそれぞれ、400nmと10
0nm形成後、超高真空下での成膜法であるMBE法で基板温
度450℃でZn2（SiO4）:Mn発光層を形成した。その後、
同装置内の真空中で650℃で２時間熱処理を行った。ZnS
iO4:Mn発光層上Al電極を付けたEL素子を1kHzの正弦波で
駆動した結果、発光開始電圧70V、発光輝度2000cd/m
2（200V印加）、発光効率0.9lm/Wで、均一な緑色発光が
得られた。また、上述のZnSiO4:Mn発光層の熱処理後、
さらに、発光層上にTa2O5薄膜を500nm実施例５と同じ方
法で形成した後、Al電極を形成したEL素子を作製した。
施例５と同様でTa2O5とSiO2薄膜をそれぞれ、400nmと10
0nm形成後、超高真空下での成膜法であるMBE法で基板温
度450℃でZn2（SiO4）:Mn発光層を形成した。その後、
同装置内の真空中で650℃で２時間熱処理を行った。ZnS
iO4:Mn発光層上Al電極を付けたEL素子を1kHzの正弦波で
駆動した結果、発光開始電圧70V、発光輝度2000cd/m
2（200V印加）、発光効率0.9lm/Wで、均一な緑色発光が
得られた。また、上述のZnSiO4:Mn発光層の熱処理後、
さらに、発光層上にTa2O5薄膜を500nm実施例５と同じ方
法で形成した後、Al電極を形成したEL素子を作製した。
このEL素子を1kHzの正弦波交流電圧で駆動した結果、
発光開始電圧140V、発光輝度2200cd/m2（300V印加）、
発光効率1.1lm/Wで、電極全面にわたって均一な緑色発
光が得られた。
発光開始電圧140V、発光輝度2200cd/m2（300V印加）、
発光効率1.1lm/Wで、電極全面にわたって均一な緑色発
光が得られた。
また、実施例６のZn2SiO4:Mn発光層の形成はソースと
してのSiCl4およびZnソースとしてのZnCl2そして、Mnソ
ースとしてのMnCl2を、超高真空中でZnとSiを交互に450
〜550℃に過熱された基板上に供給しながら、MnをZn原
子に対して、0.1〜５％の範囲でドープして、Zn2SiO4:M
nを原子層制御成膜法で行っても、実施例６と同程度以
上のEL素子を得ることができた。
してのSiCl4およびZnソースとしてのZnCl2そして、Mnソ
ースとしてのMnCl2を、超高真空中でZnとSiを交互に450
〜550℃に過熱された基板上に供給しながら、MnをZn原
子に対して、0.1〜５％の範囲でドープして、Zn2SiO4:M
nを原子層制御成膜法で行っても、実施例６と同程度以
上のEL素子を得ることができた。
［発明の効果］ 本発明によれば、従来、EL素子の発光層材料として利
用出来なかったZn2SiO4:Mn蛍光体を利用出来る道を提供
することが出来、その効果は絶大である。即ち既存のCR
Tやランプ用蛍光体として知られているZn2SiO4:Mn蛍光
体をEL素子用発光層として機能させた結果、酸化性雰囲
気や水分を含む酸化性雰囲気中で極めて安定な緑色発光
を容易に実現することが出来る。その結果、素子のパッ
シベーション処理が極めて簡略化出来、安価なEL素子を
提供出来るようになった。これによって発光形平面ディ
スプレイ用EL素子として、あるいは面発光体である特長
を活かす照光ランプや各種パターン表示もしくは平面光
源を必要とする各種の応用機器および商用電源駆動形発
光素子に対し大いに威力が発揮されるなど多方面に利用
でき、従来にない幅広い用途が生み出されるという効果
がある。
用出来なかったZn2SiO4:Mn蛍光体を利用出来る道を提供
することが出来、その効果は絶大である。即ち既存のCR
Tやランプ用蛍光体として知られているZn2SiO4:Mn蛍光
体をEL素子用発光層として機能させた結果、酸化性雰囲
気や水分を含む酸化性雰囲気中で極めて安定な緑色発光
を容易に実現することが出来る。その結果、素子のパッ
シベーション処理が極めて簡略化出来、安価なEL素子を
提供出来るようになった。これによって発光形平面ディ
スプレイ用EL素子として、あるいは面発光体である特長
を活かす照光ランプや各種パターン表示もしくは平面光
源を必要とする各種の応用機器および商用電源駆動形発
光素子に対し大いに威力が発揮されるなど多方面に利用
でき、従来にない幅広い用途が生み出されるという効果
がある。
第１図および第２図は本発明に係るEL素子の構造例を示
す断面図、更に第３図は本発明に係るEL素子の構造例を
示す断面図である。 １……透明電極層、２……薄膜発光層、 ３……絶縁層、 ４……背面電極層、５……基板、６……基板兼絶縁層、
す断面図、更に第３図は本発明に係るEL素子の構造例を
示す断面図である。 １……透明電極層、２……薄膜発光層、 ３……絶縁層、 ４……背面電極層、５……基板、６……基板兼絶縁層、
Claims (4)
- 【請求項１】Zn2SiO4:Mn薄膜を基板上に形成した後、該
基板材料等と共に該薄膜を、この薄膜を構成する少なく
とも一種の蛍光体成分元素を含む非酸化性ガスまたは一
部酸化性ガスを含む非酸化性ガス雰囲気の中で、もしく
はこれらの雰囲気と等価な雰囲気中にて、750℃〜1200
℃で熱処理することを特徴とするZn2SiO4:Mn薄膜を発光
層として用いる交流駆動薄膜エレクトロルミネッセンス
素子の製造方法。 - 【請求項２】前記発光層を比誘電率4000以上の焼結酸化
物セラミックスからなる絶縁層上に形成することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の交流駆動薄膜エレク
トロルミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項３】前記発光層を薄膜絶縁層上に形成し、もし
くは薄膜絶縁層を発光層上に形成することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の交流駆動薄膜エレクトロル
ミネッセンス素子の製造方法。 - 【請求項４】前記発光層を薄膜絶縁層上に形成した、該
発光層上に第２薄膜絶縁層を形成することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の交流駆動薄膜エレクトロル
ミネッセンス素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2256474A JP2985096B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Ｚｎ▲下２▼ＳｉＯ▲下４▼：Ｍｎ薄膜を発光層として用いる交流駆動薄膜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 |
|---|---|---|---|
| JP2256474A JP2985096B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Ｚｎ▲下２▼ＳｉＯ▲下４▼：Ｍｎ薄膜を発光層として用いる交流駆動薄膜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 |
|---|---|
| JPH04209693A JPH04209693A (ja) | 1992-07-31 |
| JP2985096B2 true JP2985096B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=17293140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2256474A Expired - Fee Related JP2985096B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Ｚｎ▲下２▼ＳｉＯ▲下４▼：Ｍｎ薄膜を発光層として用いる交流駆動薄膜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) | JP2985096B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4953879B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2012-06-13 | スタンレー電気株式会社 | 半導体装置とその製造方法、及びテンプレート基板 |
| JP5341431B2 (ja) * | 2008-08-21 | 2013-11-13 | 株式会社キクテック | 無機エレクトロルミネッセンス |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2256474A patent/JP2985096B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04209693A (ja) | 1992-07-31 |
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