JPH08138867A - エレクトロルミネッセンス素子およびエレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子およびエレクトロルミネッセンス素子の製造方法Info
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- JPH08138867A JPH08138867A JP6295856A JP29585694A JPH08138867A JP H08138867 A JPH08138867 A JP H08138867A JP 6295856 A JP6295856 A JP 6295856A JP 29585694 A JP29585694 A JP 29585694A JP H08138867 A JPH08138867 A JP H08138867A
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】発光層中に添加しやすい、発光層の母体材料構
成元素と同族の元素を添加することによって、発光層中
の電子濃度を増大させ、ＥＬ素子の発光輝度を向上させ
ること。 【構成】II−VI族化合物を母体材料とし、発光中心元素
を添加したEL素子100 の発光層14中に、母体材料のII族
元素とイオン半径の異なる第二のII族元素を添加する。
その添加量の比、（発光層中の発光中心元素の添加量)/
( 発光層に添加するイオン半径の異なるII族元素の添加
量）を0.05以上40以下とする。それで、発光層14に対し
て電界を印加すると、等電子トラップから伝導帯に電子
が放出されるため、発光層14中の電子濃度が著しく高く
なる。すると加速された電子による発光中心の励起効率
が向上するため、ＥＬ素子の発光輝度、発光効率を大幅
に向上させることができる。
成元素と同族の元素を添加することによって、発光層中
の電子濃度を増大させ、ＥＬ素子の発光輝度を向上させ
ること。 【構成】II−VI族化合物を母体材料とし、発光中心元素
を添加したEL素子100 の発光層14中に、母体材料のII族
元素とイオン半径の異なる第二のII族元素を添加する。
その添加量の比、（発光層中の発光中心元素の添加量)/
( 発光層に添加するイオン半径の異なるII族元素の添加
量）を0.05以上40以下とする。それで、発光層14に対し
て電界を印加すると、等電子トラップから伝導帯に電子
が放出されるため、発光層14中の電子濃度が著しく高く
なる。すると加速された電子による発光中心の励起効率
が向上するため、ＥＬ素子の発光輝度、発光効率を大幅
に向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、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、あるいは各種
情報端末機器のディスプレイなどに使用されるエレクト
ロルミネッセンス(Electroluminescence) 素子 (以下、
ＥＬ素子と記す）の製造方法に関する。
型のセグメント表示やマトリックス表示、あるいは各種
情報端末機器のディスプレイなどに使用されるエレクト
ロルミネッセンス(Electroluminescence) 素子 (以下、
ＥＬ素子と記す）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＥＬ素子は、硫黄亜鉛（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。
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。
【０００３】図４は、従来のＥＬ素子10の断面構造を示
したものである。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 Tin Oxi
de)膜等から成る第一電極 2、五酸化タンタル(Ta2O5)
等から成る第一絶縁層 3、発光層 4、第二絶縁層 5およ
び第二電極 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(In2O3) に錫(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。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(Sr
S) 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。
したものである。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 Tin Oxi
de)膜等から成る第一電極 2、五酸化タンタル(Ta2O5)
等から成る第一絶縁層 3、発光層 4、第二絶縁層 5およ
び第二電極 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(In2O3) に錫(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。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(Sr
S) 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。
【０００４】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) が母体材料であって、発光中心としてマンガン(M
n)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。
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) が母体材料であって、発光中心としてマンガン(M
n)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】
【発明が解決しようとする課題】II−VI族化合物を母体
材料とし、発光中心元素を添加した発光層中にII族元素
を添加した例としては、例えば特公平4-58158 号公報に
記載されているものがある。しかしこの文献の場合で
は、セリウム(Ce)等の付活物質のイオン半径を、母体を
構成しているII族元素のイオン半径ではさむ形で選択
し、発光層中の付活物質の濃度を高くすることを目的と
している。しかしこの場合、付活物質をより多く添加す
るために、２種類以上のII族元素でかつ付活物質のイオ
ン半径をはさむ形で選択し、母体材料自体の特性を変化
させ、ＥＬ素子の発光色を変えてしまい、同じ発光色で
輝度を向上することはできないという問題がある。
材料とし、発光中心元素を添加した発光層中にII族元素
を添加した例としては、例えば特公平4-58158 号公報に
記載されているものがある。しかしこの文献の場合で
は、セリウム(Ce)等の付活物質のイオン半径を、母体を
構成しているII族元素のイオン半径ではさむ形で選択
し、発光層中の付活物質の濃度を高くすることを目的と
している。しかしこの場合、付活物質をより多く添加す
るために、２種類以上のII族元素でかつ付活物質のイオ
ン半径をはさむ形で選択し、母体材料自体の特性を変化
させ、ＥＬ素子の発光色を変えてしまい、同じ発光色で
輝度を向上することはできないという問題がある。
【０００６】また、もう一つの先例として、特開平4-12
1992号公報に記載されているものがある。この文献では
II−VI族化合物を母体材料とし、発光中心元素を添加し
た発光層中にII族元素を添加して、熱処理を施すことに
よって輝度向上の効果が大きいと記載されているが、熱
処理の無い場合のII族元素添加効果については記載され
ていない。
1992号公報に記載されているものがある。この文献では
II−VI族化合物を母体材料とし、発光中心元素を添加し
た発光層中にII族元素を添加して、熱処理を施すことに
よって輝度向上の効果が大きいと記載されているが、熱
処理の無い場合のII族元素添加効果については記載され
ていない。
【０００７】ＥＬ素子は、発光層の両端にある電極に交
流電圧を印加したときに、発光層中または発光層と絶縁
層の界面から電子が注入され、その電子が加速された後
に発光中心と衝突することによって発光する。そのた
め、ＥＬ素子の発光輝度を向上させるためには、より多
くの電子を加速し、発光中心を励起する必要がある。本
発明は、前述の課題に鑑み、発光層中に添加しやすい、
発光層の母体材料構成元素と同族の元素を添加すること
によって、発光層中の電子濃度を増大させ、ＥＬ素子の
発光輝度を向上させることを目的としている。
流電圧を印加したときに、発光層中または発光層と絶縁
層の界面から電子が注入され、その電子が加速された後
に発光中心と衝突することによって発光する。そのた
め、ＥＬ素子の発光輝度を向上させるためには、より多
くの電子を加速し、発光中心を励起する必要がある。本
発明は、前述の課題に鑑み、発光層中に添加しやすい、
発光層の母体材料構成元素と同族の元素を添加すること
によって、発光層中の電子濃度を増大させ、ＥＬ素子の
発光輝度を向上させることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の第１の特徴は、少なくとも光の取り出し側の
材料を光学的に透明なものにして順次積層したエレクト
ロルミネッセンス素子であって、II−VI族化合物を母体
材料とし発光中心元素を添加した発光層中に、母体材料
を構成しているII族元素とイオン半径の異なるII族元素
を添加し、発光層中の発光中心元素の添加量と発光層に
添加するイオン半径の異なるII族元素の添加量の比、
（発光層中の発光中心元素の添加量Ｄa ）／（発光層に
添加するイオン半径の異なるII族元素の添加量Ｄb ）＝
（Ｄa ／Ｄb ）が0.05以上40以下となっていることであ
る。
め本発明の第１の特徴は、少なくとも光の取り出し側の
材料を光学的に透明なものにして順次積層したエレクト
ロルミネッセンス素子であって、II−VI族化合物を母体
材料とし発光中心元素を添加した発光層中に、母体材料
を構成しているII族元素とイオン半径の異なるII族元素
を添加し、発光層中の発光中心元素の添加量と発光層に
添加するイオン半径の異なるII族元素の添加量の比、
（発光層中の発光中心元素の添加量Ｄa ）／（発光層に
添加するイオン半径の異なるII族元素の添加量Ｄb ）＝
（Ｄa ／Ｄb ）が0.05以上40以下となっていることであ
る。
【０００９】第２の特徴は、第１の特徴に加えて、前記
II−VI族化合物がアルカリ土類金属硫黄物、例えば硫化
カルシウム（CaS)、硫化ストロンチウム(SrS) 、硫化バ
リウム(BaS) となっていることである。
II−VI族化合物がアルカリ土類金属硫黄物、例えば硫化
カルシウム（CaS)、硫化ストロンチウム(SrS) 、硫化バ
リウム(BaS) となっていることである。
【００１０】第３の特徴は、第１の特徴に加えて、前記
イオン半径の異なるII族元素がマグネシウム（Mg) 、カ
ルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)またはバリウム(Ba)
のうち、母体構成元素ではない１種類もしくは２種類以
上であることである。
イオン半径の異なるII族元素がマグネシウム（Mg) 、カ
ルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)またはバリウム(Ba)
のうち、母体構成元素ではない１種類もしくは２種類以
上であることである。
【００１１】第４の特徴は、第１の特徴に加えて、前記
VI族元素が硫黄(S) もしくはセレン(Se)であることであ
る。
VI族元素が硫黄(S) もしくはセレン(Se)であることであ
る。
【００１２】第５の特徴は、第１の特徴に加えて、発光
層が発光中心元素を添加した硫化ストロンチウム(SrS)
であり、添加するII族元素がバリウム(Ba)であることで
ある。
層が発光中心元素を添加した硫化ストロンチウム(SrS)
であり、添加するII族元素がバリウム(Ba)であることで
ある。
【００１３】第６の特徴は、第１の特徴に加えて、発光
層が発光中心元素を添加した硫化カルシウム(CaS) であ
り、添加するII族元素がマグネシウム(Mg)もしくはスト
ロンチウム(Sr)のうちの一方もちくは両方であることで
ある。
層が発光中心元素を添加した硫化カルシウム(CaS) であ
り、添加するII族元素がマグネシウム(Mg)もしくはスト
ロンチウム(Sr)のうちの一方もちくは両方であることで
ある。
【００１４】第７の特徴は、第１、５、６の特徴に加え
て、前記発光中心元素がセリウム(Ce)およびユーロピウ
ム(Eu)であることである。
て、前記発光中心元素がセリウム(Ce)およびユーロピウ
ム(Eu)であることである。
【００１５】第８の特徴は、第１の特徴を持つエレクト
ロルミネッセンス素子の製造方法であって、発光中心元
素およびイオン半径の異なる添加するII族元素を母体材
料粉末に添加し、熱処理を施した後に、その粉末もしく
は粉末を焼成した焼成体を用いてスパッタ法、または蒸
着法で発光層を形成することである。
ロルミネッセンス素子の製造方法であって、発光中心元
素およびイオン半径の異なる添加するII族元素を母体材
料粉末に添加し、熱処理を施した後に、その粉末もしく
は粉末を焼成した焼成体を用いてスパッタ法、または蒸
着法で発光層を形成することである。
【００１６】第９の特徴は、第１の特徴を持つエレクト
ロルミネッセンス素子の製造方法であって、発光中心元
素および添加するイオン半径の異なるII族元素を母体材
料もしくは母体材料の構成元素とは別の供給源から供給
して発光層を形成することである。
ロルミネッセンス素子の製造方法であって、発光中心元
素および添加するイオン半径の異なるII族元素を母体材
料もしくは母体材料の構成元素とは別の供給源から供給
して発光層を形成することである。
【００１７】第１０の特徴は、第９の特徴に加えて、発
光層を形成する方法が多元スパッタ法、多元蒸着法、有
機金属気相成長法、原子層エピタキシャル成長法のいず
れかとしてあることである。
光層を形成する方法が多元スパッタ法、多元蒸着法、有
機金属気相成長法、原子層エピタキシャル成長法のいず
れかとしてあることである。
【００１８】
【作用及び発明の効果】即ち本発明によれば、ＥＬ素子
の発光層中に、母体材料のII族元素のイオン半径と異な
るイオン半径を持つ第二のII族元素を、発光中心に対し
て一定の割合で添加することによって、母体材料中のバ
ンドギャップ中に適量の等電子トラップが形成される。
それで、ＥＬ素子の発光層に対して電界を印加すると、
等電子トラップから伝導帯に電子が放出されるため、発
光層中の電子濃度が著しく高くなる。すると加速された
電子による発光中心の励起効率が向上するため、ＥＬ素
子の発光輝度、発光効率を大幅に向上させることができ
る。
の発光層中に、母体材料のII族元素のイオン半径と異な
るイオン半径を持つ第二のII族元素を、発光中心に対し
て一定の割合で添加することによって、母体材料中のバ
ンドギャップ中に適量の等電子トラップが形成される。
それで、ＥＬ素子の発光層に対して電界を印加すると、
等電子トラップから伝導帯に電子が放出されるため、発
光層中の電子濃度が著しく高くなる。すると加速された
電子による発光中心の励起効率が向上するため、ＥＬ素
子の発光輝度、発光効率を大幅に向上させることができ
る。
【００１９】
（第一実施例）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、本発明に係わる薄膜ＥＬ素子100
の断面の模式図である。尚、図１の薄膜ＥＬ素子100 で
は矢印方向に光りを取り出している。
て説明する。図１は、本発明に係わる薄膜ＥＬ素子100
の断面の模式図である。尚、図１の薄膜ＥＬ素子100 で
は矢印方向に光りを取り出している。
【００２０】薄膜ＥＬ素子100 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。具体式には、絶縁性基板11上に第一電極12
として光学的に透明である酸化亜鉛(ZnO) 、第一絶縁層
13として五酸化タンタル(Ta2O5) を順次積層され、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) がスパッタ法で成膜され
ている。そして、第二絶縁層15として五酸化タンタル(T
a2O5) 、第二電極16として光学的に透明な酸化亜鉛(Zn
O) が積層されて薄膜ＥＬ素子100 が構成されている。
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。具体式には、絶縁性基板11上に第一電極12
として光学的に透明である酸化亜鉛(ZnO) 、第一絶縁層
13として五酸化タンタル(Ta2O5) を順次積層され、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) がスパッタ法で成膜され
ている。そして、第二絶縁層15として五酸化タンタル(T
a2O5) 、第二電極16として光学的に透明な酸化亜鉛(Zn
O) が積層されて薄膜ＥＬ素子100 が構成されている。
【００２１】次に、上述の薄膜ＥＬ素子100 の製造方法
を以下に述べる。 (a) 先ず、ガラス基板11上に第一透明電極12を成膜し
た。蒸着材料としては、酸化亜鉛(ZnO) 粉末に酸化ガリ
ウム(Ga2O3) を加えて混合し、ペレット状に形成したも
のを用い、成膜装置としてはイオンプレーティング装置
を用いた。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て成膜した。 (b) 次に、上記第一透明電極12上に、五酸化タンタル(T
a2O5) から成る第一絶縁層13をスパッタ法により形成し
た。具体的には、上記ガラス基板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、1 kWの高周波電力で成膜を行った。
を以下に述べる。 (a) 先ず、ガラス基板11上に第一透明電極12を成膜し
た。蒸着材料としては、酸化亜鉛(ZnO) 粉末に酸化ガリ
ウム(Ga2O3) を加えて混合し、ペレット状に形成したも
のを用い、成膜装置としてはイオンプレーティング装置
を用いた。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て成膜した。 (b) 次に、上記第一透明電極12上に、五酸化タンタル(T
a2O5) から成る第一絶縁層13をスパッタ法により形成し
た。具体的には、上記ガラス基板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、1 kWの高周波電力で成膜を行った。
【００２２】(c) 上記第一絶縁層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：C
e) 発光層14をスパッタ法により形成した。具体的に
は、ガラス基板11を基板温度を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(H2O) を混合した混合ガスを導入し、200Wの高周波電
力で成膜した。この時、硫化ストロンチウム(SrS) 粉末
にフッ化セリウム(CeF3)を0.5at%、イオン半径の異なる
II族元素（表１参照）として硫化バリウム(BaS) を0.3a
t%添加し、アルゴン(Ar)雰囲気中で900 ℃、3.5 時間の
熱処理を施した粉末を用いることによって、発光中心元
素および添加したイオン半径の異なる第二のII族元素が
硫化ストロンチウム(SrS) 中のストロンチウム(Sr)と置
換し、効率よく添加することができる。スパッタ法では
スパッタ率の違いから、ターゲット中にセリウム(Ce)お
よびバリウム(Ba)を所定量添加しても、薄膜形成後の膜
中に同様の比率で添加できるとは限らないため、ターゲ
ット添加量を制御して膜中濃度を調整した。 (d) 発光層成膜後、発光層中のセリウム(Ce)およびバリ
ウム(Ba)の濃度を電子プローブＸ線マイクロアナライザ
ー(EMPA)で分析した結果セリウム(Ce)が0.26at%、バリ
ウム(Ba)が0.2at%であった。よってこの時の発光層中の
発光層中心元素と添加したイオン半径の異なる第二のII
族元素の比(Ce/Ba) は1.3 である。 (e) 上記発光層14上に、五酸化タンタル(Ta2O5) から成
る第二絶縁層15を上述の第一絶縁層13と同様の方法で形
成した。そして酸化亜鉛(ZnO) 膜から成る第二透明電極
16を、上述第一透明電極と同様の方法により、第二絶縁
層15上に形成した。
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：C
e) 発光層14をスパッタ法により形成した。具体的に
は、ガラス基板11を基板温度を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(H2O) を混合した混合ガスを導入し、200Wの高周波電
力で成膜した。この時、硫化ストロンチウム(SrS) 粉末
にフッ化セリウム(CeF3)を0.5at%、イオン半径の異なる
II族元素（表１参照）として硫化バリウム(BaS) を0.3a
t%添加し、アルゴン(Ar)雰囲気中で900 ℃、3.5 時間の
熱処理を施した粉末を用いることによって、発光中心元
素および添加したイオン半径の異なる第二のII族元素が
硫化ストロンチウム(SrS) 中のストロンチウム(Sr)と置
換し、効率よく添加することができる。スパッタ法では
スパッタ率の違いから、ターゲット中にセリウム(Ce)お
よびバリウム(Ba)を所定量添加しても、薄膜形成後の膜
中に同様の比率で添加できるとは限らないため、ターゲ
ット添加量を制御して膜中濃度を調整した。 (d) 発光層成膜後、発光層中のセリウム(Ce)およびバリ
ウム(Ba)の濃度を電子プローブＸ線マイクロアナライザ
ー(EMPA)で分析した結果セリウム(Ce)が0.26at%、バリ
ウム(Ba)が0.2at%であった。よってこの時の発光層中の
発光層中心元素と添加したイオン半径の異なる第二のII
族元素の比(Ce/Ba) は1.3 である。 (e) 上記発光層14上に、五酸化タンタル(Ta2O5) から成
る第二絶縁層15を上述の第一絶縁層13と同様の方法で形
成した。そして酸化亜鉛(ZnO) 膜から成る第二透明電極
16を、上述第一透明電極と同様の方法により、第二絶縁
層15上に形成した。
【表 １】 II族元素のイオン半径（Å）
【００２３】各層の膜厚は、第一、第二透明電極12、16
が300nm 、第一、第二絶縁層13、15が400nm 、発光層14
が1000nmである。尚、各層の薄膜の厚さはその中央の部
分を基準として述べている。
が300nm 、第一、第二絶縁層13、15が400nm 、発光層14
が1000nmである。尚、各層の薄膜の厚さはその中央の部
分を基準として述べている。
【００２４】図２は、発光層中にバリウム(Ba)を添加し
た、本発明を用いたＥＬ素子の輝度−電圧特性である。
この時のＥＬ素子の駆動条件は1 kHz 、40μs のパルス
波駆動である。図中の比較品１は発光層中のセリウム(C
e)濃度は同じにして、発光層中のバリウム(Ba)を添加し
ていない素子の場合である。図２から明らかなように、
本発明を用いることによって発光輝度、発光効率がバリ
ウム(Ba)を添加していない場合に比べて大幅に向上し
た。
た、本発明を用いたＥＬ素子の輝度−電圧特性である。
この時のＥＬ素子の駆動条件は1 kHz 、40μs のパルス
波駆動である。図中の比較品１は発光層中のセリウム(C
e)濃度は同じにして、発光層中のバリウム(Ba)を添加し
ていない素子の場合である。図２から明らかなように、
本発明を用いることによって発光輝度、発光効率がバリ
ウム(Ba)を添加していない場合に比べて大幅に向上し
た。
【００２５】なお、発光層中の発光中心の添加量は、少
なすぎると発光輝度が低下し、多すぎると濃度消光によ
って発光輝度および発光効率が低下するため、0.01〜5
at%が好ましい。より好ましくは、発光輝度、発光効率
が特に優れている0.05〜2 at% が良い。
なすぎると発光輝度が低下し、多すぎると濃度消光によ
って発光輝度および発光効率が低下するため、0.01〜5
at%が好ましい。より好ましくは、発光輝度、発光効率
が特に優れている0.05〜2 at% が良い。
【００２６】発光層中のイオン半径の異なる第二のII族
元素の添加量についても、濃度が少なすぎると本発明の
効果は得られず、多すぎると発光層の結晶性が悪くなり
発光輝度が低下してしまい、図３に示したように、発光
層中の発光中心元素の添加量と、発光層に添加するイオ
ン半径の異なる第二のII族元素の添加量との比、（発光
層中の発光中心元素の添加量）／（発光層中に添加する
イオン半径の異なるII族元素の添加量）が0.05以上40以
下、さらに望ましくは図３から明らかなように、0.05以
上10以下の範囲が良い。なお、本実施例の場合では、発
光層中のセリウム(Ce)およびバリウム(Ba)の添加量をタ
ーゲットへの添加量で調整したが、セリウム(Ce)および
バリウム(Ba)を別のターゲットから供給する多元スパッ
タ法を用いても良い。
元素の添加量についても、濃度が少なすぎると本発明の
効果は得られず、多すぎると発光層の結晶性が悪くなり
発光輝度が低下してしまい、図３に示したように、発光
層中の発光中心元素の添加量と、発光層に添加するイオ
ン半径の異なる第二のII族元素の添加量との比、（発光
層中の発光中心元素の添加量）／（発光層中に添加する
イオン半径の異なるII族元素の添加量）が0.05以上40以
下、さらに望ましくは図３から明らかなように、0.05以
上10以下の範囲が良い。なお、本実施例の場合では、発
光層中のセリウム(Ce)およびバリウム(Ba)の添加量をタ
ーゲットへの添加量で調整したが、セリウム(Ce)および
バリウム(Ba)を別のターゲットから供給する多元スパッ
タ法を用いても良い。
【００２７】（第二実施例）第二実施例としては、発光
中心としてユーロピウム(Eu)を添加した硫化カルシウム
(CaS) 発光層14を、蒸着法にて形成した場合を示す。そ
の他は第一実施例と同様の方法で第一透明電極12、第一
絶縁層13、第二絶縁層15、第二透明電極16を形成した。
この時、硫化カルシウム（CaS)粉末にフッ化ユーロピウ
ム(EuF3)、硫化ストロンチウム(SrS) 、硫化バリウム(B
aS) を添加し、アルゴン(Ar)雰囲気中で900 ℃、3.5 時
間の熱処理を施した粉末をペレット状に焼成したものを
用いて、電子ビーム蒸着法で発光層を形成した。
中心としてユーロピウム(Eu)を添加した硫化カルシウム
(CaS) 発光層14を、蒸着法にて形成した場合を示す。そ
の他は第一実施例と同様の方法で第一透明電極12、第一
絶縁層13、第二絶縁層15、第二透明電極16を形成した。
この時、硫化カルシウム（CaS)粉末にフッ化ユーロピウ
ム(EuF3)、硫化ストロンチウム(SrS) 、硫化バリウム(B
aS) を添加し、アルゴン(Ar)雰囲気中で900 ℃、3.5 時
間の熱処理を施した粉末をペレット状に焼成したものを
用いて、電子ビーム蒸着法で発光層を形成した。
【００２８】蒸着法の場合においても同様に、ユーロピ
ウム(Eu)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)を添加
し、熱処理を施した粉末蒸発源もしくはその粉末を焼成
して作成するペレット状の焼成体蒸発源を用いることに
よって、効率よく発光層中にユーロピウム(Eu)、ストロ
ンチウム(Sr)、バリウム(Ba)を添加することができる。
また蒸着法の場合でも、粉末もしくはペレット中のユー
ロピウム(Eu)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)の添
加量を制御して発光層中の添加量を制御した。
ウム(Eu)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)を添加
し、熱処理を施した粉末蒸発源もしくはその粉末を焼成
して作成するペレット状の焼成体蒸発源を用いることに
よって、効率よく発光層中にユーロピウム(Eu)、ストロ
ンチウム(Sr)、バリウム(Ba)を添加することができる。
また蒸着法の場合でも、粉末もしくはペレット中のユー
ロピウム(Eu)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)の添
加量を制御して発光層中の添加量を制御した。
【００２９】この時の発光層中のユーロピウム(Eu)、ス
トロンチウム(Sr)およびバリウム(Ba)の添加量を電子プ
ローブＸ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）で分析し
た結果、ユーロピウム(Eu)が0.15 at%、ストロンチウム
(Sr)が0.12 at%、バリウム(Ba)が0.18 at%であった。よ
って、この時の発光中心元素と添加したII族元素との比
(Eu/(Sr+Ba))は0.5 である。
トロンチウム(Sr)およびバリウム(Ba)の添加量を電子プ
ローブＸ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）で分析し
た結果、ユーロピウム(Eu)が0.15 at%、ストロンチウム
(Sr)が0.12 at%、バリウム(Ba)が0.18 at%であった。よ
って、この時の発光中心元素と添加したII族元素との比
(Eu/(Sr+Ba))は0.5 である。
【００３０】このように、本発明を用いて成膜した硫化
カルシウム：ユーロピウム（CaS ：Eu)ＥＬ素子は、ス
トロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)を添加していない素子
に比べて発光輝度が3 倍に向上した。本第二実施例で
は、蒸着ペレットに発光中心元素およびII族元素を添加
したが、これらを別の供給源から供給する多元蒸着法を
用いても良い。
カルシウム：ユーロピウム（CaS ：Eu)ＥＬ素子は、ス
トロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)を添加していない素子
に比べて発光輝度が3 倍に向上した。本第二実施例で
は、蒸着ペレットに発光中心元素およびII族元素を添加
したが、これらを別の供給源から供給する多元蒸着法を
用いても良い。
【００３１】（第三実施例）次に第三実施例を示す。こ
れは、発光層14の成膜方法として有機金属気相成長法(M
OCVD法）を用い、その他は第一実施例と同様の方法で、
第一透明電極12、第一絶縁層13、第二絶縁層15、第二透
明電極16を形成した。具体的には、上記第一透明電極12
および第一絶縁層13を形成したガラス基板11を、回転数
制御可能なサセプタに取り付けて5 rpm で回転させ、40
0 ℃の一定温度に保持し、成膜室内を５Torrの減圧雰囲
気になるように圧力調整器にて排気量をコントロールし
た。
れは、発光層14の成膜方法として有機金属気相成長法(M
OCVD法）を用い、その他は第一実施例と同様の方法で、
第一透明電極12、第一絶縁層13、第二絶縁層15、第二透
明電極16を形成した。具体的には、上記第一透明電極12
および第一絶縁層13を形成したガラス基板11を、回転数
制御可能なサセプタに取り付けて5 rpm で回転させ、40
0 ℃の一定温度に保持し、成膜室内を５Torrの減圧雰囲
気になるように圧力調整器にて排気量をコントロールし
た。
【００３２】その後、ストロンチウム(Sr)原料ガスとし
てアルゴン(Ar)キャリアガスを用いたビスジピバロイル
メタン化ストロンチウム(Sr(C11H19O2)2) を、硫黄(S)
原料ガスとして硫化水素(H2S) を、反応炉内に同時に導
入した。この硫黄(S) 原料ガスとしては、アルゴン(Ar)
キャリアガスを用いたジエチル硫黄(S(C2H5)2)を用いて
も良い。また、発光中心原料にはトリジピバロイルメタ
ン化セリウム(Ce(C11H19O2)3) を、バリウム(Ba)の原料
にはビスジピバロイルメタン化バリウム(Ba(C11H
19O2)2) を使用し、これをアルゴン(Ar)キャリアガスを
用いて反応炉内に導入し、セリウム(Ce)およびバリウム
(Ba)を添加した硫化ストロンチウム(SrS：Ce)発光層14
を形成した。
てアルゴン(Ar)キャリアガスを用いたビスジピバロイル
メタン化ストロンチウム(Sr(C11H19O2)2) を、硫黄(S)
原料ガスとして硫化水素(H2S) を、反応炉内に同時に導
入した。この硫黄(S) 原料ガスとしては、アルゴン(Ar)
キャリアガスを用いたジエチル硫黄(S(C2H5)2)を用いて
も良い。また、発光中心原料にはトリジピバロイルメタ
ン化セリウム(Ce(C11H19O2)3) を、バリウム(Ba)の原料
にはビスジピバロイルメタン化バリウム(Ba(C11H
19O2)2) を使用し、これをアルゴン(Ar)キャリアガスを
用いて反応炉内に導入し、セリウム(Ce)およびバリウム
(Ba)を添加した硫化ストロンチウム(SrS：Ce)発光層14
を形成した。
【００３３】発光層成膜後、発光層中のセリウム(Ce)お
よびバリウム(Ba)の濃度を電子プローブＸ線マイクロア
ナライザー（ＥＰＭＡ）で分析した結果、セリウム(Ce)
が0.25 at%、バリウム(Ba)が0.15 at%であった。よっ
て、この時の発光中心元素と添加したII族元素との比は
1.7 である。
よびバリウム(Ba)の濃度を電子プローブＸ線マイクロア
ナライザー（ＥＰＭＡ）で分析した結果、セリウム(Ce)
が0.25 at%、バリウム(Ba)が0.15 at%であった。よっ
て、この時の発光中心元素と添加したII族元素との比は
1.7 である。
【００３４】このように、本発明を用いて成膜した硫化
ストロンチウム：セリウム(SrS：Ce) ＥＬ素子も前述の
実施例と同様に、バリウム(Ba)を添加していない素子に
比べて発光輝度が３倍に向上した。
ストロンチウム：セリウム(SrS：Ce) ＥＬ素子も前述の
実施例と同様に、バリウム(Ba)を添加していない素子に
比べて発光輝度が３倍に向上した。
【００３５】（第四実施例）第四実施例では、発光層14
の成膜方法として原子層エピタキシャル成長法（ＡＬＥ
法）を用い、その他は第一実施例と同様の方法で、第一
透明電極12、第一絶縁層13、第二絶縁層15、第二透明電
極16を形成した。具体的には、上記第一透明電極12およ
び第一絶縁層13を形成したガラス基板11を回転数制御可
能なサセプタに取り付けて５rpm で回転させ、500 ℃の
一定温度に保持し、成膜室内を５Torrの減圧雰囲気にな
るように圧力調節器にて排気量をコントロールした。
の成膜方法として原子層エピタキシャル成長法（ＡＬＥ
法）を用い、その他は第一実施例と同様の方法で、第一
透明電極12、第一絶縁層13、第二絶縁層15、第二透明電
極16を形成した。具体的には、上記第一透明電極12およ
び第一絶縁層13を形成したガラス基板11を回転数制御可
能なサセプタに取り付けて５rpm で回転させ、500 ℃の
一定温度に保持し、成膜室内を５Torrの減圧雰囲気にな
るように圧力調節器にて排気量をコントロールした。
【００３６】その後、ストロンチウム(Sr)原料ガスとし
て、アルゴン(Ar)キャリアガスを用いたビスジピバロイ
ルメタン化ストロンチウム(Sr(C11H19O2)2) を、硫黄
(S) 原料ガスとして硫化水素(H2S) を、反応室内に一層
づつ成長させるために交互に導入した。また、発光中心
原料にはトリジピバロイルメタン化セリウム(Ce(C11H19
O2)3、バリウム(Ba)の原料にはビスジピバロイルメタン
化バリウム(Ba(C11H19O2)2) を使用し、これをアルゴン
(Ar)キャリアガスを用いてストロンチウム(Sr)と同じタ
イミングで反応炉内に導入し、セリウム(Ce)およびバリ
ウム(Ba)を添加した硫化ストロンチウム(SrS：Ce) 発光
層14を形成した。
て、アルゴン(Ar)キャリアガスを用いたビスジピバロイ
ルメタン化ストロンチウム(Sr(C11H19O2)2) を、硫黄
(S) 原料ガスとして硫化水素(H2S) を、反応室内に一層
づつ成長させるために交互に導入した。また、発光中心
原料にはトリジピバロイルメタン化セリウム(Ce(C11H19
O2)3、バリウム(Ba)の原料にはビスジピバロイルメタン
化バリウム(Ba(C11H19O2)2) を使用し、これをアルゴン
(Ar)キャリアガスを用いてストロンチウム(Sr)と同じタ
イミングで反応炉内に導入し、セリウム(Ce)およびバリ
ウム(Ba)を添加した硫化ストロンチウム(SrS：Ce) 発光
層14を形成した。
【００３７】発光層成膜後、発光層中のセリウム(Ce)お
よびバリウム(Ba)の濃度を電子プローブＸ線マイクロア
ナライザー（ＥＰＭＡ）で分析した結果、セリウム(Ce)
が0.20 at%、バリウム(Ba)が0.10 at%であった。よっ
て、この時の発光中心元素と添加したII族元素との比は
2.0 である。
よびバリウム(Ba)の濃度を電子プローブＸ線マイクロア
ナライザー（ＥＰＭＡ）で分析した結果、セリウム(Ce)
が0.20 at%、バリウム(Ba)が0.10 at%であった。よっ
て、この時の発光中心元素と添加したII族元素との比は
2.0 である。
【００３８】このように、本発明を用いて成膜した硫化
ストロンチウム：セリウム(SrS：Ce) ＥＬ素子は、バリ
ウム(Ba)を添加していない素子に比べて発光輝度が３倍
に向上した。
ストロンチウム：セリウム(SrS：Ce) ＥＬ素子は、バリ
ウム(Ba)を添加していない素子に比べて発光輝度が３倍
に向上した。
【００３９】以上のように、本発明の構成によって、Ｅ
Ｌ素子の発光輝度、発光効率を大幅に向上させることが
できる。
Ｌ素子の発光輝度、発光効率を大幅に向上させることが
できる。
【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。
ルミネッセンス素子の縦断面を示した模式図。
【図２】同実施例に係わるエレクトロルミネッセンス素
子の印加した電圧に対する発光輝度を示した特性図。
子の印加した電圧に対する発光輝度を示した特性図。
【図３】同実施例に係わるエレクトロルミネッセンス素
子の発光層中の発光中心元素の添加量と発光層に添加す
るイオン半径の異なるII族元素の添加量の比、（発光層
中の発光中心元素の添加量）／（発光層中に添加するイ
オン半径の異なるII族元素の添加量）対する発光輝度を
示した特性図。
子の発光層中の発光中心元素の添加量と発光層に添加す
るイオン半径の異なるII族元素の添加量の比、（発光層
中の発光中心元素の添加量）／（発光層中に添加するイ
オン半径の異なるII族元素の添加量）対する発光輝度を
示した特性図。
【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。
を示した模式図。
１０、１００ ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素
子） １、１１ ガラス基板（絶縁性基板） ２、１２ 第一透明電極（第一電極） ３、１３ 第一絶縁層 ４、１４ 発光層 ５、１５ 第二絶縁層 ６、１６ 第二透明電極（第二電極）
子） １、１１ ガラス基板（絶縁性基板） ２、１２ 第一透明電極（第一電極） ３、１３ 第一絶縁層 ４、１４ 発光層 ５、１５ 第二絶縁層 ６、１６ 第二透明電極（第二電極）
フロントページの続き (72)発明者 水谷 厚司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】少なくとも光の取り出し側の材料を光学的
に透明なもので積層したエレクトロルミネッセンス素子
であって、 II−VI族化合物を母体材料とし、発光中心元素を添加し
た発光層中に、前記母体材料を構成しているII族元素と
イオン半径の異なる第二のII族元素を添加し、発光層中
の発光中心元素の添加量Ｄa と、前記発光層に添加する
前記第二のII族元素の添加量Ｄb との比、 【数 １】Ｄa ／ Ｄb が、0.05以上40以下であることを特徴とするエレクトロ
ルミネッセンス素子。 - 【請求項２】前記II−VI族化合物が、アルカリ土類金属
硫黄物であって、硫化カルシウム（CaS)、硫化ストロン
チウム(SrS) 、硫化バリウム(BaS) のいずれかであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセ
ンス素子。 - 【請求項３】前記イオン半径の異なるII族元素が、マグ
ネシウム（Mg) 、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(S
r)、バリウム(Ba)のいずれかのうち、母体構成元素では
ない１種類もしくは２種類以上の元素であることを特徴
とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項４】前記VI族元素が硫黄(S) もしくはセレン(S
e)であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロ
ルミネッセンス素子。 - 【請求項５】前記発光層が発光中心元素を添加した硫黄
ストロンチウム(SrS)であり、添加する第二のII族元素
がバリウム(Ba)であることを特徴とする請求項１に記載
のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項６】前記発光層が発光中心元素を添加した硫化
カルシウム(CaS) であり、添加する第二のII族元素がマ
グネシウム(Mg)もしくはストロンチウム(Sr)のうちの一
方もしくは両方であることを特徴とする請求項１に記載
のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項７】前記発光中心元素がセリウム(Ce)およびユ
ーロピウム(Eu)であることを特徴とする請求項１、５、
６いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項８】上記請求項１から７に記載のエレクトロル
ミネッセンス素子の製造方法であって、発光中心元素お
よびイオン半径の異なる添加するII族元素を母体材料粉
末に添加し、熱処理を施した後に、その粉末もしくは粉
末を焼成した焼成体を用いてスパッタ法、または蒸着法
で発光層を形成することを特徴とするエレクトロルミネ
ッセンス素子の製造方法。 - 【請求項９】上記請求項１から７に記載のエレクトロル
ミネッセンス素子の製造方法であって、発光中心元素お
よび添加するイオン半径の異なるII族元素を母体材料も
しくは母体材料の構成元素とは別の供給源から供給して
発光層を形成することを特徴とするエレクトロルミネッ
センス素子の製造方法。 - 【請求項１０】前記発光層を形成する方法が、多元スパ
ッタ法、多元蒸着法、有機金属気相成長法、原子層エピ
タキシャル成長法のいずれかであることを特徴とする請
求項９に記載の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 |
|---|---|---|---|
| JP6295856A JPH08138867A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | エレクトロルミネッセンス素子および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 |
|---|---|---|---|
| JP6295856A JPH08138867A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | エレクトロルミネッセンス素子およびエレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08138867A true JPH08138867A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17826081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6295856A Pending JPH08138867A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | エレクトロルミネッセンス素子および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) | JPH08138867A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8105467B2 (en) | 2005-05-09 | 2012-01-31 | Mitsubishi Materials Corporation | High strength sputtering target for forming phosphor film in electroluminescence element |
-
1994
- 1994-11-04 JP JP6295856A patent/JPH08138867A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8105467B2 (en) | 2005-05-09 | 2012-01-31 | Mitsubishi Materials Corporation | High strength sputtering target for forming phosphor film in electroluminescence element |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040413 |