JP3569625B2 - 薄膜ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面薄型表示装置に応用される薄膜ＥＬ素子の製造方法に関するもので、特に、熱処理方法の改良により、高輝度の薄膜ＥＬ素子が得られる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報化産業の発展に伴って、軽量で空間占有率の低い平面表示装置への需要が高まっている。このような平面薄型表示装置に応用されるデバイスの中で薄膜ＥＬ素子は自己発光型で視認性が良いことから表示品位の優れた表示装置として開発が積極的に進められている。
【０００３】
この薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板上に、少なくとも一方に透明電極を含む２組の電極とそれに挟まれた絶縁層と発光層を備えた構造を有しており、この２組の電極間に交流電界を加えることにより発光が得られるものである。発光色は発光層材料により決まり、現在発光効率が良く、安定して発光する発光層材料としてＺｎＳ：Ｍｎ層を用いた黄色のモノクロ表示装置が実用化されている。
【０００４】
このＺｎＳ：Ｍｎ以外の発光層として、青色発光を示すＺｎＳ：Ｔｍ，ＳｒＳ：Ｃｅ，緑色発光を示すＺｎＳ：Ｔｂ，ＣａＳ：Ｃｅ，赤色発光を示すＺｎＳ：Ｓｍ，ＣａＳ：Ｅｕ等のIIａ−VIｂ族またはIIｂ一VIｂ族化合物薄膜に発光中心を添加したもの、特にVIｂ族元素が硫黄であるものが良く知られている。そして、カラー表示を実現するためにも、これらＺｎＳ：Ｍｎ以外の材料の特性向上が進められている。
【０００５】
現在、最も実用に近いものとして開発が進められているカラー表示装置の構造は、図５に示すように、ＳｒＳ：Ｃｅ発光層１４２とＺｎＳ：Ｍｎ発光層１４３とで構成された積層発光層１４１を持つ薄膜ＥＬ素子に、赤，緑，青のカラーフィルター１４６，１４７，１４８を組み合わせた構造である。上記ＳｒＳ：Ｃｅ発光層１４２からの発光は青から緑にかけての発光領域を持ち、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層１４３からの発光は緑から赤にかけての発光領域を持っている。このため、上記ＳｒＳ：Ｃｅ発光層１４２とＺｎＳ：Ｍｎ発光層１４３との積層発光層１４１は、赤，緑，青の発光領域を持つ白色発光を示す。この積層発光層１４１に上記カラーフィルター１４６，１４７，１４８を組み合わせることで、赤，緑，青それぞれの単色を取り出すことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＺｎＳ：Ｍｎ発光層以外の発光層(ＺｎＳ：Ｔｍ，ＳｒＳ：Ｃｅ，ＺｎＳ：Ｔｂ等)は、実用化されているＺｎＳ：Ｍｎ発光層に比べて、発光輝度等の発光特性が劣り現在実用化されていない。この実用化されていない発光層が十分な輝度を得ることができない原因としては、作製された膜の結晶性の問題が指摘されている。特に、蒸気圧の高いVIｂ族元素が蒸発することによるストイキオメトリーのずれ(化学量論的なずれ)が問題とされている。
【０００７】
このストイキオメトリーのずれを埋め、発光特性を向上させるために、VIｂ族元素の硫黄蒸気または不活性ガスに硫黄蒸気あるいは硫化水素を混合したガス雰囲気中での熱処理が提案されている(特開平１−２７２０９３号)。さらには、分解されたVI族元素ガスを含む不活性ガス、水素ガス等のキャリアガス雰囲気での第１ステップ熱処理と水素ガスまたはVI族水素化合物ガス雰囲気での第２ステップ熱処理を含む２段階熱処理等が提案されている(特開平８−８３６８４号)。
【０００８】
しかし、未だ十分な特性が得られているとは言えず、実用化には更に改良が必要である。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、現在では実用化されていない発光材料の発光輝度等の発光特性を向上させて、実用化を図ることができる薄膜ＥＬ素子の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、IIａ−VIｂ族またはIIｂ−VIｂ族化合物薄膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子の製造方法において、
上記発光層は硫化亜鉛膜を有し、
上記発光層を形成した後に、VIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中で熱処理を行い、
この熱処理の後、上記発光層上に絶縁膜を形成した後に、
さらに、高真空中で熱処理を行う薄膜ＥＬ素子の製造方法であって、
上記ガス雰囲気の構成材料である VI ｂ族元素を硫黄とし、
上記発光層を構成する化合物薄膜がセリウムを添加した硫化ストロンチウム層とマンガンを添加した硫化亜鉛層とを積層した積層膜で構成されており、
上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行い、
その後、上記第１のマンガン添加硫化亜鉛層上に第２のマンガン添加硫化亜鉛層を積層して、上記積層膜を形成することを特徴としている。
【００１１】
この請求項１の発明では、発光層を形成した後にVIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中で熱処理し、さらに、高真空中で熱処理を行う。この組み合わせアニールによれば、発光効率の向上の度合いが顕著で高性能の発光層が得られることが実験により判明した。
【００１２】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記VIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中での熱処理を、上記発光層を形成した直後に行う。
【００１３】
この実施形態では、発光層を形成した直後に上記ガス雰囲気中での熱処理を行うから、上記ガス雰囲気中での熱処理が上記発光層の上に形成する絶縁膜の絶縁特性を低下させる心配がない。
【００１４】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記ガス雰囲気の構成材料であるVIｂ族元素を硫黄とした。
【００１５】
この請求項１の発明では、硫化性ガス雰囲気中で発光層を熱処理することによって、発光層の硫黄抜けによるストイキオメトリーのずれを防げる。
【００１６】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記ガス雰囲気のガス材料を硫化水素とした。
【００１７】
この実施形態では、硫化性ガスの内で最も一般的で扱いやすい硫化水素ガスを採用したから、硫化性ガスによるアニールを容易に実行できる。
【００１８】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記発光層は、セリウムを添加した硫化ストロンチウムからなる化合物薄膜で構成されている。
【００１９】
この実施形態では、発光層を、ＳｒＳ：Ｃｅで構成したから、発光特性の優れた薄膜ＥＬ素子を製造できる。
【００２０】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記化合物薄膜におけるセリウム添加濃度が０．１５ｍｏｌ％以上である。
【００２１】
この実施形態では、上記ＳｒＳ：Ｃｅで構成した化合物薄膜におけるＣｅ添加濃度を、０．１５ｍｏｌ％以上にすることによって、Ｃｅ添加濃度が０．１５ｍｏｌ％未満である場合に比べて発光効率を向上できることが実験で判明した。
【００２２】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法は、上記発光層を構成する化合物薄膜がセリウムを添加した硫化ストロンチウム層とマンガンを添加した硫化亜鉛層とを積層した積層膜で構成されている。
【００２３】
この請求項１の発明では、ＳｒＳ：Ｃｅ層は青から緑にかけての発光領域を持ち、ＺｎＳ：Ｍｎ層は緑から赤にかけての発光領域を持つ。したがって、上記発光層は赤，緑，青の発光領域を持つ白色発光を示す。この白色発光を示す発光層にカラーフィルタを組み合わせれば、赤，緑，青それぞれの単色を取り出せる。
【００２４】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中での熱処理を行う。
【００２５】
この実施形態では、硫化性ガス雰囲気中でＳｒＳ：Ｃｅ層からなる発光層を熱処理することによって、この発光層のＳ(硫黄)抜けによる化学量論的ずれを防いで、発光特性を向上できる。
【００２６】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法は、セリウムを添加した硫化ストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行い、その後、上記第１のマンガン添加硫化亜鉛層上に第２のマンガン添加硫化亜鉛層を積層して、上記積層膜を形成することを特徴としている。
【００２７】
この請求項１の発明では、セリウムを添加した硫化ストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行うから、上記マンガン添加硫化亜鉛層が、外気に対する上記硫化ストロンチウム層の保護膜の役目を果たす。これにより、発光特性の向上を図れる。
【００２８】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層のセリウム添加濃度が０．１５ｍｏｌ％以上である。
【００２９】
この実施形態では、ＳｒＳ：Ｃｅ層上にＺｎＳ：Ｍｎ層を積層した積層膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子の製造方法において、ＳｒＳ：Ｃｅ層のＣｅ添加濃度を０．１５ｍｏｌ％以上にした。これにより、Ｃｅ添加濃度が０．１５ｍｏｌ％未満である場合に比べて、発光効率を向上できることが判った。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
〔参考例〕
図１に、この発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の参考例で作製した薄膜ＥＬ素子の断面を示す。この図１を参照しながら、この参考例を説明する。
【００３２】
まず、ガラス基板１上に、ＩＴＯ(インジウム・ティン・オキサイド)をＥＢ(電子ビーム)蒸着法あるいは高周波スパッタ法で２００ｎｍ程度の厚さに形成し、さらにフォトレジストを用いたウェットエッチングを行って、ストライプ状の第１電極２を作製する。
【００３３】
次に、上記第１電極２上に、膜厚４０ｎｍ程度のＳｉＯ２膜３と膜厚２２０ｎｍ程度のＳｉ３Ｎ４膜５を、高周波スパッタ法によって順に形成する。このＳｉＯ２膜３とＳｉ３Ｎ４膜５とが第１絶縁膜６をなす。
【００３４】
次に、上記第１絶縁膜６上に、ＳｒＳ：ＣｅからなるＳｒＳ：Ｃｅ層７を形成する。このＳｒＳ：Ｃｅ層７は、成膜時の硫黄抜けを防ぐために３×１０−３Ｐａの硫化水素雰囲気中で、基板温度を５００℃に保ち、ＳｒＳにＣｅを添加したペレットを蒸着源としたＥＢ蒸着法により、１０００〜１５００ｎｍの膜厚で作製した。
【００３５】
上記ペレットは、ＳｒＳ粉末と所定の濃度のＣｅＮを混合し、焼結成形したもので、このペレット中のＣｅ濃度を０．１５ｍｏｌ％にした。
【００３６】
ＳｒＳ：Ｃｅ層７は、大気中の炭酸ガスと水分によって容易に化学反応を起こすので、大気中のこれらのガスからＳｒＳ：Ｃｅ層７を保護するために、上記ＳｒＳ：Ｃｅ層７上に膜厚１００ｎｍ程度のＺｎＳ層８をＥＢ蒸着法を用いて形成した。
【００３７】
上記ＳｒＳ：Ｃｅ層７とＺｎＳ層８とが発光層１０を構成する。
【００３８】
この発光層１０を形成した後、硫化水素ガス雰囲気中でアニールを施す。硫化性ガスとして硫化水素を用いたのは、硫化水素が硫化性ガスの中で最も一般的で扱い易いものであるからである。この硫化水素ガスによるアニールは、硫化水素を１％含むＡｒガス雰囲気中でランプアニールにより６３０℃に加熱保持することで行った。また、この硫化水素ガスによるアニールは、次で述べる絶縁膜形成前、すなわち、発光層１０の形成直後に行うことが望ましい。その理由は、アニールによる熱処理中に硫化水素で絶縁膜が硫化されるのを防いで、絶縁特性低下を防ぐようにするためである。
【００３９】
次に、上記発光層１０の上に、第２絶縁層１３を形成する。この第２絶縁層１３は、膜厚１００ｎｍ程度のＳｉ３Ｎ４膜１１上に膜厚３５ｎｍ程度のＳｉＯ２膜１２を積層した積層膜で構成されている。この積層膜は、高周波スパッタ法によって作製する。そして、この第２絶縁層１３を作製した後に高真空アニールを行う。この高真空アニールは、１×１０−４Ｐａ以下の高真空中で６３０℃に加熱し保持して実行した。
【００４０】
最後に、上記第２絶縁層１３上に、第２電極１５としてＡｌを５００ｎｍ程度の膜厚で加熱蒸着により作製し、フォトレジストを用いたウェットエッチングにより上記第１電極２と直交するようなストライプ状に形成する。
【００４１】
図２に、上記製造方法で作製したＳｒＳ：Ｃｅ青色ＥＬ素子についての発光特性を示す。図２において、Ｃｅ濃度が０．１５ｍｏｌ％で、かつ、(硫化水素アニール＋真空アニール)のケースが、上記製造方法で作製した青色ＥＬ素子の発光特性であり、発光効率は０．３５５(lm/W)、発光輝度は８５.３(ｃｄ/ｍ２)であった。なお、駆動は、周波数１００Ｈｚの交流パルス電圧で行い、発光輝度が０．１ｃｄ/ｍ２となる発光開始電圧よりも６０Ｖだけ高い電圧で行った。
【００４２】
なお、図２に、上記ＳｒＳ：Ｃｅ層７を形成する際のペレットのＣｅ濃度を、０．１５ｍｏｌ％より低い０．１ｍｏｌ％としたケース、０．１５ｍｏｌ％より高い０．２ｍｏｌ％としたケース、さらには、真空アニールのみを行うケース、硫化水素アニールのみを行うケースについて、発光特性を示す。なお、アニール時間は、１時間３０分とし、真空アニールと硫化水素アニールの両方を行うケースについては、真空アニールを１時間とし硫化水素アニールを３０分にした。図２における数値は、上から駆動電圧、発光輝度、発光効率を示している。
【００４３】
図２に示すように、硫化水素アニールを行った素子に更に真空アニールを施した場合には、硫化水素アニールのみを行った場合、真空アニールのみを行った場合に比べて、Ｃｅ濃度０．１ｍｏｌ％，０．１５ｍｏｌ％，０．２ｍｏｌ％のケース共に駆動電圧の低下、発光輝度の上昇等の発光特性の向上が見られた。
【００４４】
また、図３に、上記３種類のＣｅ濃度と、３種類のアニール方法についての発光効率を示す。上述の駆動電圧や発光輝度等は、ＥＬ素子作製時の各層の膜厚誤差等で変化するから、発光効率を採用することで、発光層の性能そのものを正確に比較できる。図３を参照すれば分かるように、発光効率もまた、組み合わせアニール(硫化水素アニール＋真空アニール)がその他のアニール(真空アニールのみ,硫化水素アニールのみ)より高くなる。特に、この組み合わせアニールによれば、Ｃｅ濃度が０．１５ｍｏｌ％以上にしたときの発光効率の向上の度合いが顕著で高性能の発光層が得られることが分かる。
【００４５】
すなわち、上記参考例によれば、発光効率が優れた薄膜ＥＬ素子を製造できる。
【００４６】
〔実施形態〕
次に、図４に、この発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子の断面を示す。この実施形態が、前述の参考例と異なる点は、発光層の構成とカラーフィルターを備えた点だけであるから、この点を重点的に説明する。
【００４７】
この実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子の発光層４１は、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２上にＺｎＳ：Ｍｎ層４３を積層した構造であり、青、緑、赤の発光領域を持つ白色発光を示す。この薄膜ＥＬ素子とＲＧＢカラーフィルター４５とを組み合わせることにより、カラー表示装置を実現できる。
【００４８】
カラーフィルター４５は、視野角による色ずれを防ぐために、第２電極４６との間に２０μｍの空隙を保って近接設置した。そして、第１電極４７を、例えばＭｏで形成される金属電極とし、第２電極４６はＩＴＯ等で形成される透明電極とした。したがって、発光層４１からの発光は第２電極４６側から取り出す。
【００４９】
上記第１電極４７は、ガラス基板５０上に高周波スパッタ法によってＭｏ薄膜を１００ｎｍ程度の厚さで作製し、フォトレジストを用いたウェットエッチングでストライプ状に形成する。また、上記第２電極４６は、第２絶縁層１３上にＩＴＯをＥＢ蒸着法あるいは高周波スパッタ法で２００ｎｍ程度の厚さで作製し、フォトレジストを用いたウェットエッチングによって、第１電極４７と直交するストライプ状に形成する。
【００５０】
ＺｎＳ：Ｍｎ層４３は基板温度を２００〜３００℃に保ち、ＺｎＳ粉末に０．３５ｗｔ％程度のマンガンを添加し、形成焼結して作製したペレットを蒸着源としたＥＢ蒸着により作製した。また、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２を形成するために用いるＣｅ添加ＳｒＳペレットのＣｅ濃度を０．１ｍｏｌ％とした。
【００５１】
また、この実施形態では、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２を外気から保護するために、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２の上に膜厚１００ｎｍ程度の第１のＺｎＳ：Ｍｎ層４３を形成した後に、前述の実施形態１と同じ方法で、硫化水素雰囲気アニールを行い、次に、第２のＺｎＳ：Ｍｎ層４４を２００ｎｍ程度の膜厚で形成した後に高真空アニールを行った。上記アニールの条件，アニール時間は、前述の実施形態１と同じである。
【００５２】
なお、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２上にＺｎＳ：Ｍｎ層４３を形成する前に、硫化水素アニールを実行した場合には、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２を十分に硫化できる。
【００５３】
上記実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子によれば、駆動電圧が２４０Ｖになり、発光輝度が１２０ｃｄ／ｍ２となった。これに対し、この実施形態２において、上記硫化水素雰囲気アニールを行わずに上記高真空アニールだけを行って作製した薄膜ＥＬ素子によれば、駆動電庄２５０Ｖ，発光輝度７５ｃｄ／ｍ２となる。また、実施形態において、上記硫化水素雰囲気アニールを行い高真空アニールを行わずに作製した薄膜ＥＬ素子では、駆動電圧２４２Ｖ，発光輝度９２ｃｄ／ｍ２となる。
【００５４】
すなわち、この実施形態のように硫化水素アニールと真空アニールを組み合わせたアニールによれば、真空アニールのみ、硫化水素アニールのみを行う場合に比べて、発光輝度を約１．６倍，１．３倍に向上させることができる。
【００５５】
尚、この実施形態では、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２を形成するときのＣｅ添加ＳｒＳペレットのＣｅ濃度を０．１ｍｏｌ％にしたが、Ｃｅ濃度０．１５ｍｏｌ％以上にしても良い。また、上記実施形態では、発光層へ熱処理を行うときのガス雰囲気の構成材料を硫黄としたが、硫黄以外のIVｂ族元素としてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明は、発光層を形成した後にVIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中で熱処理し、さらに、高真空中で熱処理を行う。この組み合わせアニールによれば、発光効率の向上の度合いが顕著で高性能の発光層が得られる。
【００５７】
また、一実施形態では、上記発光層を形成した直後に上記ガス雰囲気中での熱処理を行うから、ガス雰囲気中での熱処理が発光層の上に形成する絶縁膜の絶縁特性を低下させる心配がない。
【００５８】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記ガス雰囲気の構成材料であるVIｂ族元素を硫黄とした。このように、硫化性ガス雰囲気中で発光層を熱処理することによって、発光層の硫黄抜けによるストイキオメトリーのずれを防げる。
【００５９】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記ガス雰囲気のガス材料を硫化水素とした。この実施形態では、硫化性ガスの内で最も一般的で扱いやすい硫化水素ガスを採用したから、硫化性ガスによるアニールを容易に実行できる。
【００６０】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、発光層をＳｒＳ：Ｃｅで構成したから、青色発光する発光特性の優れた薄膜ＥＬ素子を製造できる。
【００６１】
また、一実施形態では、上記ＳｒＳ：Ｃｅで構成した化合物薄膜におけるＣｅ添加濃度を、０．１５ｍｏｌ％以上にすることによって、Ｃｅ添加濃度が０．１５ｍｏｌ％未満である場合に比べて発光効率を向上できる。
【００６２】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記発光層を構成する化合物薄膜を、セリウムを添加した硫化ストロンチウム層とマンガンを添加した硫化亜鉛層とを積層した積層膜で構成した。
【００６３】
この請求項１の発明では、ＳｒＳ：Ｃｅ層は青から緑にかけての発光領域を持ち、ＺｎＳ：Ｍｎ層は緑から赤にかけての発光領域を持つ。したがって、上記発光層は赤，緑，青の発光領域を持つ白色発光を示す。この白色発光を示す発光層にカラーフィルタを組み合わせれば、赤，緑，青それぞれの単色を取り出せる。
【００６４】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中での熱処理を行う。この実施形態では、硫化性ガス雰囲気中でＳｒＳ：Ｃｅ層からなる発光層を熱処理することによって、この発光層のＳ(硫黄)抜けによる化学量論的ずれを防いで、発光特性を向上できる。
【００６５】
また、請求項１の発明は、セリウムを添加したストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行うから、上記マンガン添加硫化亜鉛層が、外気に対する上記ストロンチウム層の保護膜の役目を果たす。これにより、発光特性の向上を図れる。
【００６６】
また、一実施形態では、ＳｒＳ：Ｃｅ層上にＺｎＳ：Ｍｎ層を積層した積層膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子の製造方法において、ＳｒＳ：Ｃｅ層のＣｅ添加濃度を０．１５ｍｏｌ％以上にした。これにより、Ｃｅ添加濃度が０．１５ｍｏｌ％未満である場合に比べて、発光効率を向上できる。
【００６７】
以上のように、本発明の製造方法によれば、IIａ−VIｂ族またはIIｂ−VIｂ族化合物薄膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子、特に発光層にＳｒＳ：ＣｅあるいはＳｒＳ：ＣｅとＺｎＳ：Ｍｎの積層膜を用いた薄膜ＥＬ素子の発光輝度を向上でき、従来実用化されていない薄膜ＥＬ素子を用いたカラー表示装置、特に赤、緑、青の三原色を含むカラーＥＬ表示装置の開発に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の参考例で作製した薄膜ＥＬ素子の断面構造図である。
【図２】上記参考例で作製した薄膜ＥＬ素子の発光特性を、Ｃｅ濃度、アニール方法の違いにより比較したものである。
【図３】上記参考例で作製した薄膜ＥＬ素子の発光効率を、Ｃｅ濃度、アニール方法の違いにより比較した特性図である。
【図４】本発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子の断面構造図である。
【図５】従来の薄膜ＥＬ素子の製造方法を説明する断面構造図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…第１電極、３…ＳｉＯ２膜、５…Ｓｉ３Ｎ４膜、
６…第１絶縁膜、７…ＳｒＳ：Ｃｅ層、８…ＺｎＳ層、１０…発光層、
１１…Ｓｉ３Ｎ４膜、１２…ＳｉＯ２膜、１３…第２絶縁膜、
１５…第２電極、４１…発光層、４２…ＳｒＳ：Ｃｅ層、
４３…ＺｎＳ：Ｍｎ層、４５…ＲＧＢカラーフィルター、４６…第２電極、
４７…第１電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面薄型表示装置に応用される薄膜ＥＬ素子の製造方法に関するもので、特に、熱処理方法の改良により、高輝度の薄膜ＥＬ素子が得られる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報化産業の発展に伴って、軽量で空間占有率の低い平面表示装置への需要が高まっている。このような平面薄型表示装置に応用されるデバイスの中で薄膜ＥＬ素子は自己発光型で視認性が良いことから表示品位の優れた表示装置として開発が積極的に進められている。
【０００３】
この薄膜ＥＬ素子は、ガラス基板上に、少なくとも一方に透明電極を含む２組の電極とそれに挟まれた絶縁層と発光層を備えた構造を有しており、この２組の電極間に交流電界を加えることにより発光が得られるものである。発光色は発光層材料により決まり、現在発光効率が良く、安定して発光する発光層材料としてＺｎＳ：Ｍｎ層を用いた黄色のモノクロ表示装置が実用化されている。
【０００４】
このＺｎＳ：Ｍｎ以外の発光層として、青色発光を示すＺｎＳ：Ｔｍ，ＳｒＳ：Ｃｅ，緑色発光を示すＺｎＳ：Ｔｂ，ＣａＳ：Ｃｅ，赤色発光を示すＺｎＳ：Ｓｍ，ＣａＳ：Ｅｕ等のIIａ−VIｂ族またはIIｂ一VIｂ族化合物薄膜に発光中心を添加したもの、特にVIｂ族元素が硫黄であるものが良く知られている。そして、カラー表示を実現するためにも、これらＺｎＳ：Ｍｎ以外の材料の特性向上が進められている。
【０００５】
現在、最も実用に近いものとして開発が進められているカラー表示装置の構造は、図５に示すように、ＳｒＳ：Ｃｅ発光層１４２とＺｎＳ：Ｍｎ発光層１４３とで構成された積層発光層１４１を持つ薄膜ＥＬ素子に、赤，緑，青のカラーフィルター１４６，１４７，１４８を組み合わせた構造である。上記ＳｒＳ：Ｃｅ発光層１４２からの発光は青から緑にかけての発光領域を持ち、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層１４３からの発光は緑から赤にかけての発光領域を持っている。このため、上記ＳｒＳ：Ｃｅ発光層１４２とＺｎＳ：Ｍｎ発光層１４３との積層発光層１４１は、赤，緑，青の発光領域を持つ白色発光を示す。この積層発光層１４１に上記カラーフィルター１４６，１４７，１４８を組み合わせることで、赤，緑，青それぞれの単色を取り出すことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＺｎＳ：Ｍｎ発光層以外の発光層(ＺｎＳ：Ｔｍ，ＳｒＳ：Ｃｅ，ＺｎＳ：Ｔｂ等)は、実用化されているＺｎＳ：Ｍｎ発光層に比べて、発光輝度等の発光特性が劣り現在実用化されていない。この実用化されていない発光層が十分な輝度を得ることができない原因としては、作製された膜の結晶性の問題が指摘されている。特に、蒸気圧の高いVIｂ族元素が蒸発することによるストイキオメトリーのずれ(化学量論的なずれ)が問題とされている。
【０００７】
このストイキオメトリーのずれを埋め、発光特性を向上させるために、VIｂ族元素の硫黄蒸気または不活性ガスに硫黄蒸気あるいは硫化水素を混合したガス雰囲気中での熱処理が提案されている(特開平１−２７２０９３号)。さらには、分解されたVI族元素ガスを含む不活性ガス、水素ガス等のキャリアガス雰囲気での第１ステップ熱処理と水素ガスまたはVI族水素化合物ガス雰囲気での第２ステップ熱処理を含む２段階熱処理等が提案されている(特開平８−８３６８４号)。
【０００８】
しかし、未だ十分な特性が得られているとは言えず、実用化には更に改良が必要である。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、現在では実用化されていない発光材料の発光輝度等の発光特性を向上させて、実用化を図ることができる薄膜ＥＬ素子の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、IIａ−VIｂ族またはIIｂ−VIｂ族化合物薄膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子の製造方法において、
上記発光層は硫化亜鉛膜を有し、
上記発光層を形成した後に、VIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中で熱処理を行い、
この熱処理の後、上記発光層上に絶縁膜を形成した後に、
さらに、高真空中で熱処理を行う薄膜ＥＬ素子の製造方法であって、
上記ガス雰囲気の構成材料である VI ｂ族元素を硫黄とし、
上記発光層を構成する化合物薄膜がセリウムを添加した硫化ストロンチウム層とマンガンを添加した硫化亜鉛層とを積層した積層膜で構成されており、
上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行い、
その後、上記第１のマンガン添加硫化亜鉛層上に第２のマンガン添加硫化亜鉛層を積層して、上記積層膜を形成することを特徴としている。
【００１１】
この請求項１の発明では、発光層を形成した後にVIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中で熱処理し、さらに、高真空中で熱処理を行う。この組み合わせアニールによれば、発光効率の向上の度合いが顕著で高性能の発光層が得られることが実験により判明した。
【００１２】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記VIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中での熱処理を、上記発光層を形成した直後に行う。
【００１３】
この実施形態では、発光層を形成した直後に上記ガス雰囲気中での熱処理を行うから、上記ガス雰囲気中での熱処理が上記発光層の上に形成する絶縁膜の絶縁特性を低下させる心配がない。
【００１４】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記ガス雰囲気の構成材料であるVIｂ族元素を硫黄とした。
【００１５】
この請求項１の発明では、硫化性ガス雰囲気中で発光層を熱処理することによって、発光層の硫黄抜けによるストイキオメトリーのずれを防げる。
【００１６】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記ガス雰囲気のガス材料を硫化水素とした。
【００１７】
この実施形態では、硫化性ガスの内で最も一般的で扱いやすい硫化水素ガスを採用したから、硫化性ガスによるアニールを容易に実行できる。
【００１８】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記発光層は、セリウムを添加した硫化ストロンチウムからなる化合物薄膜で構成されている。
【００１９】
この実施形態では、発光層を、ＳｒＳ：Ｃｅで構成したから、発光特性の優れた薄膜ＥＬ素子を製造できる。
【００２０】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記化合物薄膜におけるセリウム添加濃度が０．１５ｍｏｌ％以上である。
【００２１】
この実施形態では、上記ＳｒＳ：Ｃｅで構成した化合物薄膜におけるＣｅ添加濃度を、０．１５ｍｏｌ％以上にすることによって、Ｃｅ添加濃度が０．１５ｍｏｌ％未満である場合に比べて発光効率を向上できることが実験で判明した。
【００２２】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法は、上記発光層を構成する化合物薄膜がセリウムを添加した硫化ストロンチウム層とマンガンを添加した硫化亜鉛層とを積層した積層膜で構成されている。
【００２３】
この請求項１の発明では、ＳｒＳ：Ｃｅ層は青から緑にかけての発光領域を持ち、ＺｎＳ：Ｍｎ層は緑から赤にかけての発光領域を持つ。したがって、上記発光層は赤，緑，青の発光領域を持つ白色発光を示す。この白色発光を示す発光層にカラーフィルタを組み合わせれば、赤，緑，青それぞれの単色を取り出せる。
【００２４】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中での熱処理を行う。
【００２５】
この実施形態では、硫化性ガス雰囲気中でＳｒＳ：Ｃｅ層からなる発光層を熱処理することによって、この発光層のＳ(硫黄)抜けによる化学量論的ずれを防いで、発光特性を向上できる。
【００２６】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法は、セリウムを添加した硫化ストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行い、その後、上記第１のマンガン添加硫化亜鉛層上に第２のマンガン添加硫化亜鉛層を積層して、上記積層膜を形成することを特徴としている。
【００２７】
この請求項１の発明では、セリウムを添加した硫化ストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行うから、上記マンガン添加硫化亜鉛層が、外気に対する上記硫化ストロンチウム層の保護膜の役目を果たす。これにより、発光特性の向上を図れる。
【００２８】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層のセリウム添加濃度が０．１５ｍｏｌ％以上である。
【００２９】
この実施形態では、ＳｒＳ：Ｃｅ層上にＺｎＳ：Ｍｎ層を積層した積層膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子の製造方法において、ＳｒＳ：Ｃｅ層のＣｅ添加濃度を０．１５ｍｏｌ％以上にした。これにより、Ｃｅ添加濃度が０．１５ｍｏｌ％未満である場合に比べて、発光効率を向上できることが判った。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
〔参考例〕
図１に、この発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の参考例で作製した薄膜ＥＬ素子の断面を示す。この図１を参照しながら、この参考例を説明する。
【００３２】
まず、ガラス基板１上に、ＩＴＯ(インジウム・ティン・オキサイド)をＥＢ(電子ビーム)蒸着法あるいは高周波スパッタ法で２００ｎｍ程度の厚さに形成し、さらにフォトレジストを用いたウェットエッチングを行って、ストライプ状の第１電極２を作製する。
【００３３】
次に、上記第１電極２上に、膜厚４０ｎｍ程度のＳｉＯ２膜３と膜厚２２０ｎｍ程度のＳｉ３Ｎ４膜５を、高周波スパッタ法によって順に形成する。このＳｉＯ２膜３とＳｉ３Ｎ４膜５とが第１絶縁膜６をなす。
【００３４】
次に、上記第１絶縁膜６上に、ＳｒＳ：ＣｅからなるＳｒＳ：Ｃｅ層７を形成する。このＳｒＳ：Ｃｅ層７は、成膜時の硫黄抜けを防ぐために３×１０−３Ｐａの硫化水素雰囲気中で、基板温度を５００℃に保ち、ＳｒＳにＣｅを添加したペレットを蒸着源としたＥＢ蒸着法により、１０００〜１５００ｎｍの膜厚で作製した。
【００３５】
上記ペレットは、ＳｒＳ粉末と所定の濃度のＣｅＮを混合し、焼結成形したもので、このペレット中のＣｅ濃度を０．１５ｍｏｌ％にした。
【００３６】
ＳｒＳ：Ｃｅ層７は、大気中の炭酸ガスと水分によって容易に化学反応を起こすので、大気中のこれらのガスからＳｒＳ：Ｃｅ層７を保護するために、上記ＳｒＳ：Ｃｅ層７上に膜厚１００ｎｍ程度のＺｎＳ層８をＥＢ蒸着法を用いて形成した。
【００３７】
上記ＳｒＳ：Ｃｅ層７とＺｎＳ層８とが発光層１０を構成する。
【００３８】
この発光層１０を形成した後、硫化水素ガス雰囲気中でアニールを施す。硫化性ガスとして硫化水素を用いたのは、硫化水素が硫化性ガスの中で最も一般的で扱い易いものであるからである。この硫化水素ガスによるアニールは、硫化水素を１％含むＡｒガス雰囲気中でランプアニールにより６３０℃に加熱保持することで行った。また、この硫化水素ガスによるアニールは、次で述べる絶縁膜形成前、すなわち、発光層１０の形成直後に行うことが望ましい。その理由は、アニールによる熱処理中に硫化水素で絶縁膜が硫化されるのを防いで、絶縁特性低下を防ぐようにするためである。
【００３９】
次に、上記発光層１０の上に、第２絶縁層１３を形成する。この第２絶縁層１３は、膜厚１００ｎｍ程度のＳｉ３Ｎ４膜１１上に膜厚３５ｎｍ程度のＳｉＯ２膜１２を積層した積層膜で構成されている。この積層膜は、高周波スパッタ法によって作製する。そして、この第２絶縁層１３を作製した後に高真空アニールを行う。この高真空アニールは、１×１０−４Ｐａ以下の高真空中で６３０℃に加熱し保持して実行した。
【００４０】
最後に、上記第２絶縁層１３上に、第２電極１５としてＡｌを５００ｎｍ程度の膜厚で加熱蒸着により作製し、フォトレジストを用いたウェットエッチングにより上記第１電極２と直交するようなストライプ状に形成する。
【００４１】
図２に、上記製造方法で作製したＳｒＳ：Ｃｅ青色ＥＬ素子についての発光特性を示す。図２において、Ｃｅ濃度が０．１５ｍｏｌ％で、かつ、(硫化水素アニール＋真空アニール)のケースが、上記製造方法で作製した青色ＥＬ素子の発光特性であり、発光効率は０．３５５(lm/W)、発光輝度は８５.３(ｃｄ/ｍ２)であった。なお、駆動は、周波数１００Ｈｚの交流パルス電圧で行い、発光輝度が０．１ｃｄ/ｍ２となる発光開始電圧よりも６０Ｖだけ高い電圧で行った。
【００４２】
なお、図２に、上記ＳｒＳ：Ｃｅ層７を形成する際のペレットのＣｅ濃度を、０．１５ｍｏｌ％より低い０．１ｍｏｌ％としたケース、０．１５ｍｏｌ％より高い０．２ｍｏｌ％としたケース、さらには、真空アニールのみを行うケース、硫化水素アニールのみを行うケースについて、発光特性を示す。なお、アニール時間は、１時間３０分とし、真空アニールと硫化水素アニールの両方を行うケースについては、真空アニールを１時間とし硫化水素アニールを３０分にした。図２における数値は、上から駆動電圧、発光輝度、発光効率を示している。
【００４３】
図２に示すように、硫化水素アニールを行った素子に更に真空アニールを施した場合には、硫化水素アニールのみを行った場合、真空アニールのみを行った場合に比べて、Ｃｅ濃度０．１ｍｏｌ％，０．１５ｍｏｌ％，０．２ｍｏｌ％のケース共に駆動電圧の低下、発光輝度の上昇等の発光特性の向上が見られた。
【００４４】
また、図３に、上記３種類のＣｅ濃度と、３種類のアニール方法についての発光効率を示す。上述の駆動電圧や発光輝度等は、ＥＬ素子作製時の各層の膜厚誤差等で変化するから、発光効率を採用することで、発光層の性能そのものを正確に比較できる。図３を参照すれば分かるように、発光効率もまた、組み合わせアニール(硫化水素アニール＋真空アニール)がその他のアニール(真空アニールのみ,硫化水素アニールのみ)より高くなる。特に、この組み合わせアニールによれば、Ｃｅ濃度が０．１５ｍｏｌ％以上にしたときの発光効率の向上の度合いが顕著で高性能の発光層が得られることが分かる。
【００４５】
すなわち、上記参考例によれば、発光効率が優れた薄膜ＥＬ素子を製造できる。
【００４６】
〔実施形態〕
次に、図４に、この発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子の断面を示す。この実施形態が、前述の参考例と異なる点は、発光層の構成とカラーフィルターを備えた点だけであるから、この点を重点的に説明する。
【００４７】
この実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子の発光層４１は、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２上にＺｎＳ：Ｍｎ層４３を積層した構造であり、青、緑、赤の発光領域を持つ白色発光を示す。この薄膜ＥＬ素子とＲＧＢカラーフィルター４５とを組み合わせることにより、カラー表示装置を実現できる。
【００４８】
カラーフィルター４５は、視野角による色ずれを防ぐために、第２電極４６との間に２０μｍの空隙を保って近接設置した。そして、第１電極４７を、例えばＭｏで形成される金属電極とし、第２電極４６はＩＴＯ等で形成される透明電極とした。したがって、発光層４１からの発光は第２電極４６側から取り出す。
【００４９】
上記第１電極４７は、ガラス基板５０上に高周波スパッタ法によってＭｏ薄膜を１００ｎｍ程度の厚さで作製し、フォトレジストを用いたウェットエッチングでストライプ状に形成する。また、上記第２電極４６は、第２絶縁層１３上にＩＴＯをＥＢ蒸着法あるいは高周波スパッタ法で２００ｎｍ程度の厚さで作製し、フォトレジストを用いたウェットエッチングによって、第１電極４７と直交するストライプ状に形成する。
【００５０】
ＺｎＳ：Ｍｎ層４３は基板温度を２００〜３００℃に保ち、ＺｎＳ粉末に０．３５ｗｔ％程度のマンガンを添加し、形成焼結して作製したペレットを蒸着源としたＥＢ蒸着により作製した。また、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２を形成するために用いるＣｅ添加ＳｒＳペレットのＣｅ濃度を０．１ｍｏｌ％とした。
【００５１】
また、この実施形態では、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２を外気から保護するために、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２の上に膜厚１００ｎｍ程度の第１のＺｎＳ：Ｍｎ層４３を形成した後に、前述の実施形態１と同じ方法で、硫化水素雰囲気アニールを行い、次に、第２のＺｎＳ：Ｍｎ層４４を２００ｎｍ程度の膜厚で形成した後に高真空アニールを行った。上記アニールの条件，アニール時間は、前述の実施形態１と同じである。
【００５２】
なお、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２上にＺｎＳ：Ｍｎ層４３を形成する前に、硫化水素アニールを実行した場合には、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２を十分に硫化できる。
【００５３】
上記実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子によれば、駆動電圧が２４０Ｖになり、発光輝度が１２０ｃｄ／ｍ２となった。これに対し、この実施形態２において、上記硫化水素雰囲気アニールを行わずに上記高真空アニールだけを行って作製した薄膜ＥＬ素子によれば、駆動電庄２５０Ｖ，発光輝度７５ｃｄ／ｍ２となる。また、実施形態において、上記硫化水素雰囲気アニールを行い高真空アニールを行わずに作製した薄膜ＥＬ素子では、駆動電圧２４２Ｖ，発光輝度９２ｃｄ／ｍ２となる。
【００５４】
すなわち、この実施形態のように硫化水素アニールと真空アニールを組み合わせたアニールによれば、真空アニールのみ、硫化水素アニールのみを行う場合に比べて、発光輝度を約１．６倍，１．３倍に向上させることができる。
【００５５】
尚、この実施形態では、ＳｒＳ：Ｃｅ層４２を形成するときのＣｅ添加ＳｒＳペレットのＣｅ濃度を０．１ｍｏｌ％にしたが、Ｃｅ濃度０．１５ｍｏｌ％以上にしても良い。また、上記実施形態では、発光層へ熱処理を行うときのガス雰囲気の構成材料を硫黄としたが、硫黄以外のIVｂ族元素としてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明は、発光層を形成した後にVIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中で熱処理し、さらに、高真空中で熱処理を行う。この組み合わせアニールによれば、発光効率の向上の度合いが顕著で高性能の発光層が得られる。
【００５７】
また、一実施形態では、上記発光層を形成した直後に上記ガス雰囲気中での熱処理を行うから、ガス雰囲気中での熱処理が発光層の上に形成する絶縁膜の絶縁特性を低下させる心配がない。
【００５８】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記ガス雰囲気の構成材料であるVIｂ族元素を硫黄とした。このように、硫化性ガス雰囲気中で発光層を熱処理することによって、発光層の硫黄抜けによるストイキオメトリーのずれを防げる。
【００５９】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記ガス雰囲気のガス材料を硫化水素とした。この実施形態では、硫化性ガスの内で最も一般的で扱いやすい硫化水素ガスを採用したから、硫化性ガスによるアニールを容易に実行できる。
【００６０】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、発光層をＳｒＳ：Ｃｅで構成したから、青色発光する発光特性の優れた薄膜ＥＬ素子を製造できる。
【００６１】
また、一実施形態では、上記ＳｒＳ：Ｃｅで構成した化合物薄膜におけるＣｅ添加濃度を、０．１５ｍｏｌ％以上にすることによって、Ｃｅ添加濃度が０．１５ｍｏｌ％未満である場合に比べて発光効率を向上できる。
【００６２】
また、請求項１の発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記発光層を構成する化合物薄膜を、セリウムを添加した硫化ストロンチウム層とマンガンを添加した硫化亜鉛層とを積層した積層膜で構成した。
【００６３】
この請求項１の発明では、ＳｒＳ：Ｃｅ層は青から緑にかけての発光領域を持ち、ＺｎＳ：Ｍｎ層は緑から赤にかけての発光領域を持つ。したがって、上記発光層は赤，緑，青の発光領域を持つ白色発光を示す。この白色発光を示す発光層にカラーフィルタを組み合わせれば、赤，緑，青それぞれの単色を取り出せる。
【００６４】
また、一実施形態の薄膜ＥＬ素子の製造方法では、上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中での熱処理を行う。この実施形態では、硫化性ガス雰囲気中でＳｒＳ：Ｃｅ層からなる発光層を熱処理することによって、この発光層のＳ(硫黄)抜けによる化学量論的ずれを防いで、発光特性を向上できる。
【００６５】
また、請求項１の発明は、セリウムを添加したストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行うから、上記マンガン添加硫化亜鉛層が、外気に対する上記ストロンチウム層の保護膜の役目を果たす。これにより、発光特性の向上を図れる。
【００６６】
また、一実施形態では、ＳｒＳ：Ｃｅ層上にＺｎＳ：Ｍｎ層を積層した積層膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子の製造方法において、ＳｒＳ：Ｃｅ層のＣｅ添加濃度を０．１５ｍｏｌ％以上にした。これにより、Ｃｅ添加濃度が０．１５ｍｏｌ％未満である場合に比べて、発光効率を向上できる。
【００６７】
以上のように、本発明の製造方法によれば、IIａ−VIｂ族またはIIｂ−VIｂ族化合物薄膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子、特に発光層にＳｒＳ：ＣｅあるいはＳｒＳ：ＣｅとＺｎＳ：Ｍｎの積層膜を用いた薄膜ＥＬ素子の発光輝度を向上でき、従来実用化されていない薄膜ＥＬ素子を用いたカラー表示装置、特に赤、緑、青の三原色を含むカラーＥＬ表示装置の開発に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の参考例で作製した薄膜ＥＬ素子の断面構造図である。
【図２】上記参考例で作製した薄膜ＥＬ素子の発光特性を、Ｃｅ濃度、アニール方法の違いにより比較したものである。
【図３】上記参考例で作製した薄膜ＥＬ素子の発光効率を、Ｃｅ濃度、アニール方法の違いにより比較した特性図である。
【図４】本発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法の実施形態で作製した薄膜ＥＬ素子の断面構造図である。
【図５】従来の薄膜ＥＬ素子の製造方法を説明する断面構造図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…第１電極、３…ＳｉＯ２膜、５…Ｓｉ３Ｎ４膜、
６…第１絶縁膜、７…ＳｒＳ：Ｃｅ層、８…ＺｎＳ層、１０…発光層、
１１…Ｓｉ３Ｎ４膜、１２…ＳｉＯ２膜、１３…第２絶縁膜、
１５…第２電極、４１…発光層、４２…ＳｒＳ：Ｃｅ層、
４３…ＺｎＳ：Ｍｎ層、４５…ＲＧＢカラーフィルター、４６…第２電極、
４７…第１電極。
Claims (1)
- IIａ−VIｂ族またはIIｂ−VIｂ族化合物薄膜を発光層とする薄膜ＥＬ素子の製造方法において、
上記発光層は硫化亜鉛膜を有し、
上記発光層を形成した後に、VIｂ族元素を構成材料とするガス雰囲気中で熱処理を行い、
この熱処理の後、上記発光層上に絶縁膜を形成した後に、
さらに、高真空中で熱処理を行う薄膜ＥＬ素子の製造方法であって、
上記ガス雰囲気の構成材料である VI ｂ族元素を硫黄とし、
上記発光層を構成する化合物薄膜がセリウムを添加した硫化ストロンチウム層とマンガンを添加した硫化亜鉛層とを積層した積層膜で構成されており、
上記セリウムを添加した硫化ストロンチウム層上に第１のマンガン添加硫化亜鉛層を形成した直後に、硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行い、
その後、上記第１のマンガン添加硫化亜鉛層上に第２のマンガン添加硫化亜鉛層を積層して、上記積層膜を形成することを特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法。
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