JPH0765955A - エレクトロルミネッセンス素子の製法 - Google Patents

エレクトロルミネッセンス素子の製法

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JPH0765955A
JPH0765955A JP5213936A JP21393693A JPH0765955A JP H0765955 A JPH0765955 A JP H0765955A JP 5213936 A JP5213936 A JP 5213936A JP 21393693 A JP21393693 A JP 21393693A JP H0765955 A JPH0765955 A JP H0765955A
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JP
Japan
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light emitting
emitting layer
mask
substance
electrode
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Withdrawn
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JP5213936A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Sugiura
和彦 杉浦
Masayuki Katayama
片山  雅之
Koji Mizutani
厚司 水谷
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 EL素子の発光層の形成領域を決定するマス
クにおける、不純物,パーティクルの発生を抑えること
によって、EL素子の耐圧の低下,点破壊の発生等の信
頼性の低下を防ぐ。 【構成】 EL素子を構成する発光層を還元ガスを含む
雰囲気中において形成する際に使用する発光層の形成領
域を決定するマスクを、還元ガスに対して安定な物質で
あるEL素子のガラス基板と同一のガラスよりなるマス
クとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロルミネッセ
ンス(Electroluminescence)素子(以下、EL素子と
称す)の製法に関するものであり、例えば計器類の自発
光型のセグメント表示やマトリックス表示、或いは各種
情報端末機器のディスプレイなどに使用されるEL素子
の製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、EL素子は、硫化亜鉛(ZnS)
等のII−VI族化合物に発光中心元素を添加した発光
層に電界を印加したときに発光する現象を利用したもの
で、自発光型の平面ディスプレイを構成するものとして
注目されている。図4は、従来のEL素子10の断面構
造を示したものである。
【0003】EL素子10は、絶縁性基板であるガラス
基板1上に、光学的に透明なITO(Indium T
in Oxide)膜等から成る第1電極2、五酸化タ
ンタル(Ta25)等から成る第1絶縁層3、発光層
4、第2絶縁層5および第2電極6を順次積層して形成
されている。ITO膜は、酸化インジウム(In23
にすず(Sn)をドープした透明導電膜で、従来より透
明電極として広く使用されている。
【0004】発光層4としては硫化亜鉛(ZnS)を母
体材料とし、発光中心としてマンガン(Mn),テルビ
ウム(Tb),サマリウム(Sm),を添加したもの
や、硫化ストロンチウム(SrS)を母体材料とし発光
中心としてセリウム(Ce)を添加したものが使用され
る。EL素子の発光色は母体材料と発光中心として添加
される元素の組み合わせで決まり、硫化亜鉛(ZnS)
を母体材料とし、発光中心としてマンガン(Mn)を添
加した場合には黄橙色、テルビウム(Tb)を添加した
場合には緑色、サマリウム(Sm)を添加した場合には
赤色、硫化ストロンチウム(SrS)を母体材料とし、
発光中心としてセリウム(Ce)を添加した場合には青
緑色が得られる。
【0005】上述の構造からなるEL素子10の発光層
4に硫化ストロンチウム(SrS)等のアルカリ土類金
属硫化物を用いる場合、これらの物質は不安定であるた
めに酸化しやすい。また硫黄(S)の蒸気圧が高いため
に硫黄(S)抜けが生じることが知られている。このよ
うな酸化,硫黄(S)抜け等の問題は、EL素子の発光
輝度を低下させる要因となる。
【0006】発光層4の形成方法として、従来より、上
述するような酸化,硫黄抜け等を防止するために、硫化
水素(H2S)等の還元ガスを含む雰囲気中でのスパッ
タ法,蒸着法,もしくは硫黄(S)を別の蒸発源から供
給しながらの共蒸着法等が用いられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硫黄
(S)の共蒸着は真空装置、基板加熱用ヒータ等にダメ
ージを与えるうえに制御性も悪いため、硫化水素(H2
S)等の還元ガスを導入する方法の方が有効である。し
かし硫化水素(H2S)は金属と反応して金属硫化物等
を生成しやすいという性質を持つ。即ち、反応して生成
した金属硫化物等が発光層中に混入、もしくはパーティ
クルとしてEL発光素子の発光層表面に付着した場合、
耐圧の低下、点破壊等が発生し、信頼性に対して著しい
悪影響を及ぼすのである。
【0008】さらに、一般にEL素子の発光層4を形成
する場合、少なくとも200℃程度の基板温度を必要と
する。特に、発光層4にアルカリ土類金属硫化物を用い
る場合には400℃〜600℃と高温において発光層4
を形成する場合が多い。この時、発光層4の形成領域を
決定するマスクは、基板と接しているため基板温度と同
じ温度となる。
【0009】従来、発光層4の形成領域を決定するマス
クとしては、例えばスパッタ法では特公平5−6319
号公報に示されたように、ステンレス製のメタルマスク
が使用されていた。そのため、硫化水素(H2S)の反
応性は温度上昇とともに高くなり、ステンレス製メタル
マスクと硫化水素は激しく反応する。また、ステンレス
製メタルマスクが形成する発光層4に近くかつ同一平面
にあるため、発光層4へ反応によって生成された物質の
混入、パーティクルが付着する可能性も非常に高くな
る。
【0010】そのため従来、発光層4にアルカリ土類金
属硫化物を用いたEL素子では、耐圧の低下、点破壊の
発生が著しく、その信頼性は実用上乏しいものであっ
た。また信頼性低下による製造歩留まりの悪化が避けら
れず、安価な製造コストを実現することができなかっ
た。本発明は、上記の課題を解決するために成されたも
のであり、EL素子の発光層の形成領域を決定するマス
クにおける不純物,パーティクルの発生を抑えることに
よって、EL素子の耐圧の低下,点破壊の発生等の信頼
性の低下を防ぐことを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第1の特徴は、絶縁性基板上に第1電極,第
1絶縁層,発光層,第2絶縁層及び第2電極よりなるエ
レクトロルミネッセンス素子の製法であって、前記発光
層を還元ガスを含む雰囲気中において形成する際に、前
記発光層の形成領域を決定するマスクを、前記還元ガス
に対して安定な物質もしくは耐性のある表面処理を施し
た物質とするエレクトロミネッセンス素子の製法を提供
するものである。
【0012】また第2の特徴は、前記発光層をスパッタ
法によって形成することである。第3の特徴は、前記発
光層が発光中心元素を添加したアルカリ土類金属硫化物
よりなることである。第4の特徴は、前記マスクと前記
絶縁性基板とは、同一の物質よりなることである。
【0013】
【作用及び効果】即ち本発明では、少なくとも発光層の
形成領域を決定するマスクに、硫化水素(H2S)等の
前記還元ガスに対して安定な物質もしくは耐性のある表
面処理を施した物質を用いることによって、発光層の形
成領域を決定するマスクからの不純物,パーティクルの
発生を抑えることができる。
【0014】そのためEL素子の発光層形成時における
発光層への不純物混入,発光層表面へのパーティクル付
着が無くなり、信頼性の低下を防ぐことができる。特に
発光層形成領域を決定するマスクとEL素子の基板とを
同一の物質を用いた場合には不純物、パーティクルの発
生を抑えるだけでなく、熱膨張係数が等しいために熱膨
張による発光層形成領域のズレも無くすこともできる。
【0015】そのため本発明によって、従来信頼性に乏
しかったEL素子に対しても著しく信頼性が向上する。
【0016】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は本発明に係わるEL素子100の断面の
模式図である。尚、図1のEL素子100では矢印方向
に光を取り出している。薄膜EL素子100では、絶縁
性基板であるガラス基板11上に順次、以下の薄膜が積
層形成され、構成されている。尚、以下各層の膜厚はそ
の中央の部分を基準として述べている。
【0017】絶縁性基板11上に第1電極12として光
学的に透明である酸化亜鉛(ZnO)、第1絶縁層13
として五酸化タンタル(Ta25)を順次積層し、その
上に発光層14としてセリウム(Ce)を発光中心とし
て添加した硫化ストロンチウム(SrS)をスパッタ法
で成膜した。その後、第2絶縁層15として五酸化タン
タル(Ta25)、第2電極16として光学的に透明な
酸化亜鉛(ZnO)を積層してEL素子を構成した。
【0018】次に、上述の薄膜EL素子100の製法を
以下に述べる。先ず、ガラス基板11上に第1透明電極
12を成膜した。蒸着材料としては、酸化亜鉛(Zn
O)粉末に酸化ガリウム(Ga23)を加えて混合し、
ペレット状に成形したものを用いた。また、成膜装置と
してはイオンプレーティング装置を用いた。
【0019】具体的には、上記ガラス基板11の温度を
一定に保持したままイオンプレーティング装置内を真空
に排気した後、アルゴン(Ar)ガスを導入して圧力を
一定に保ち、成膜速度が6〜18nm/minの範囲と
なるようなビーム電力及び高周波電力を調整し成膜し
た。次に、第1透明電極12上に、五酸化タンタル(T
25)から成る第1絶縁層13をスパッタ法により形
成した。
【0020】具体的には、ガラス基板11の温度を一定
に保持し、スパッタ装置内にアルゴン(Ar)と酸素
(O2)の混合ガスを導入し、1kWの高周波電力で成
膜を行った。上記第1絶縁層13上に、硫化ストロンチ
ウム(SrS)を母体材料とし、発光中心としてセリウ
ム(Ce)を添加した硫化ストロンチウム:セリウム
(SrS:Ce)発光層14をスパッタ法により形成し
た。
【0021】具体的には、上記ガラス基板11を500
℃の高温に保持し、スパッタ装置内にアルゴン(Ar)
ガスに5%の割合で硫化水素(H2S)を混合した混合
ガスを導入し、150Wの高周波電力で成膜した。この
時、発光層の形成領域を決定するマスクとして、硫化水
素に対して安定な物質であるEL素子100に用いた絶
縁性基板であるガラス基板11と同一のガラスを用い
た。
【0022】さらに、発光層14上に五酸化タンタル
(Ta25)から成る第2絶縁層15を上述の第1絶縁
層13と同様の方法で形成した。そして酸化亜鉛(Zn
O)膜から成る第2透明電極16を、上述第1透明電極
と同様の方法により、第2絶縁層15上に形成した。各
層の膜厚は、第1,第2透明電極12,16が300n
m、第1,第2絶縁層13,15が400nm、発光層
14が800nmである。
【0023】実際に作製したEL素子の電圧−発光輝度
曲線を図2に示す。この図で比較例1は、発光層14を
成膜する時の発光層形成領域を決定するマスクとして、
従来使用されているステンレス製メタルマスクを用いた
ものである。比較例1の場合には発光輝度が低いうちに
素子破壊が起こり、発光層自体の性能を十分発揮しない
うちに素子が破壊してしまった。
【0024】次に、図3は発光層14成膜時に導入した
前記混合ガス中の硫化水素(H2S)の割合を変化させ
た時の発光層14の表面におけるパーティクルの数を示
したものである。図3のパーティクルの数は、発光層1
4を形成後、表面を顕微鏡によって観察し、1cm2
たりの粒径1μm以上のパーティクルの数を数えたもの
である。
【0025】図3においても、比較例1は、発光層14
を成膜する時の発光層形成領域を決定するマスクとし
て、ステンレス製メタルマスクを用いたものである。図
3から分かるように本実施例を用いることによって、硫
化水素(H2S)の割合を増加させても発光層14を形
成するときに発生するパーティクルの数を著しく減少さ
せることができる。
【0026】このように本実施例を用いることによっ
て、従来の方法に較べて、発光層形成時の不純物、パー
ティクルの発生を著しく抑えることができる。以上説明
したように、本実施例を用いることによってEL素子の
発光層形成時の不純物、パーティクルの発生を抑えるこ
とができる。さらには、発光層の性能を十分に発揮でき
るEL素子が得られ、EL素子の信頼性を著しく向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例に係わるエレクトロ
ルミネッセンス素子の縦断面を示した模式図である。
【図2】同実施例に係わるエレクトロルミネッセンス素
子の印加電圧に対する発光輝度を示した特性図である。
【図3】同実施例に係わるエレクトロルミネッセンス素
子の発光層形成時に導入する混合ガス中の硫化水素の割
合に対するパーティクル発生量を示した特性図である。
【図4】従来のエレクトロルミネッセンス素子の縦断面
を示した模式図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板(絶縁性基板) 2 第1透明電極(第1電極) 3 第1絶縁層 4 発光層 5 第2絶縁層 6 第2透明電極(第2電極) 10 EL素子(エレクトロルミネッセンス素子) 11 ガラス基板(絶縁性基板) 12 第1透明電極(第1電極) 13 第1絶縁層 14 発光層 15 第2絶縁層 16 第2透明電極(第2電極) 100 EL素子(エレクトロルミネッセンス素子)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に第1電極,第1絶縁層,
    発光層,第2絶縁層及び第2電極よりなるエレクトロル
    ミネッセンス素子の製法であって、 前記発光層を還元ガスを含む雰囲気中において形成する
    際に、前記発光層の形成領域を決定するマスクを、前記
    還元ガスに対して安定な物質もしくは耐性のある表面処
    理を施した物質とすることを特徴とするエレクトロミネ
    ッセンス素子の製法。
  2. 【請求項2】 前記発光層は、スパッタ法によって形成
    されることを特徴とする請求項1記載のエレクトロルミ
    ネッセンス素子の製法。
  3. 【請求項3】 前記発光層は、発光中心元素を添加した
    アルカリ土類金属硫化物よりなることを特徴とする請求
    項1記載のエレクトロルミネッセンス素子の製法。
  4. 【請求項4】 前記マスクと前記絶縁性基板とは、同一
    の物質よりなることを特徴とする請求項1記載のエレク
    トロルミネッセンス素子の製法。
JP5213936A 1993-08-30 1993-08-30 エレクトロルミネッセンス素子の製法 Withdrawn JPH0765955A (ja)

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