JP2000068072A - 薄膜エレクトロルミネッセンスデバイスとその製造方法 - Google Patents
薄膜エレクトロルミネッセンスデバイスとその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
- H05B33/145—Arrangements of the electroluminescent material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
-
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、適切な付活剤でドーピングされか
つ原子層エピタキシによって成長させられたZnS 層
（５）からなるＡＣ薄膜エレクトロルミネッセンスデバ
イスならびにこのようなデバイスのエージングに対する
輝度安定性を増加させる方法を提供し、また、エージン
グに対する安定性と発光対称性の実質的な向上が、輝度
を犠牲にすることなく、得られることを目的とする。 【解決手段】 本発明によれば、基板に関してZnS 層の
反対側に、そのZnS 層（５）に隣接して、付加された金
属硫化物を含有する少なくとも１つの層（６）が形成さ
れる。
つ原子層エピタキシによって成長させられたZnS 層
（５）からなるＡＣ薄膜エレクトロルミネッセンスデバ
イスならびにこのようなデバイスのエージングに対する
輝度安定性を増加させる方法を提供し、また、エージン
グに対する安定性と発光対称性の実質的な向上が、輝度
を犠牲にすることなく、得られることを目的とする。 【解決手段】 本発明によれば、基板に関してZnS 層の
反対側に、そのZnS 層（５）に隣接して、付加された金
属硫化物を含有する少なくとも１つの層（６）が形成さ
れる。
Description
【０００１】本発明はＡＣ薄膜エレクトロルミネッセン
スデバイスに関する。特に、本発明は、急勾配の輝度／
電圧特性曲線、改善された発光対称性およびエージング
に対する増強された輝度安定性を示す薄膜積層構造体な
らびにそのような構造体の製造方法に関する。
スデバイスに関する。特に、本発明は、急勾配の輝度／
電圧特性曲線、改善された発光対称性およびエージング
に対する増強された輝度安定性を示す薄膜積層構造体な
らびにそのような構造体の製造方法に関する。
【０００２】薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥ
Ｌ）部品類は、陰極線管、プラズマ表示、液晶デバイ
ス、発光ダイオード（ＬＥＤ）に代わるものとして、情
報やデータたとえば文字や数字を表示するために使用さ
れる。特に、これらの部品は、広い視野角、広い温度範
囲および頑丈な構造が重要な用途に使用される。従来技
術のエレクトロルミネッセンス表示装置は、異なる周囲
の光レベルに対して良好な可読取性を有している。この
特徴は、良好なコントラストと最適な画質のための調節
可能な輝度特性を有することによって適切に達成される
ものである。
Ｌ）部品類は、陰極線管、プラズマ表示、液晶デバイ
ス、発光ダイオード（ＬＥＤ）に代わるものとして、情
報やデータたとえば文字や数字を表示するために使用さ
れる。特に、これらの部品は、広い視野角、広い温度範
囲および頑丈な構造が重要な用途に使用される。従来技
術のエレクトロルミネッセンス表示装置は、異なる周囲
の光レベルに対して良好な可読取性を有している。この
特徴は、良好なコントラストと最適な画質のための調節
可能な輝度特性を有することによって適切に達成される
ものである。
【０００３】輝度レベルの制御は多くの方法で実現する
ことができる。発光のための広い動的範囲を得るために
は、電圧について異なる振幅を効果的に使用して、ＴＦ
ＥＬ部品の輝度−電圧依存性（ＬＶ曲線）を開発する必
要がある。ＴＦＥＬ部品の全ＬＶ曲線が、使用可能でな
ければならず、かつ表示装置の寿命期間中に十分に良好
な特性を有していなければならない。
ことができる。発光のための広い動的範囲を得るために
は、電圧について異なる振幅を効果的に使用して、ＴＦ
ＥＬ部品の輝度−電圧依存性（ＬＶ曲線）を開発する必
要がある。ＴＦＥＬ部品の全ＬＶ曲線が、使用可能でな
ければならず、かつ表示装置の寿命期間中に十分に良好
な特性を有していなければならない。
【０００４】日光で使用するための全体的に高い輝度を
得るためには高い電圧と周波数が使用される。このよう
な最大駆動はＬＶ曲線の安定性に関し問題を生じる。他
方、これは、通常、より高い電圧の使用を制限する電力
消費を増大させる。電力消費に影響する重要なファクタ
ーは使用される行と列の電圧である。それらの電圧レベ
ルは、利用可能な駆動電子技術力の可能性において制限
され、より低い電圧の使用が有利とされる。
得るためには高い電圧と周波数が使用される。このよう
な最大駆動はＬＶ曲線の安定性に関し問題を生じる。他
方、これは、通常、より高い電圧の使用を制限する電力
消費を増大させる。電力消費に影響する重要なファクタ
ーは使用される行と列の電圧である。それらの電圧レベ
ルは、利用可能な駆動電子技術力の可能性において制限
され、より低い電圧の使用が有利とされる。
【０００５】より低い輝度レベルのための高度な駆動ス
キームでは、駆動周波数を制御する可能性またはフレー
ムスキッピングの使用も利用する。このようなコンセプ
トは、異なる極性についての発光の対称性という新しい
要件を生じさせて、表示装置中の情報のちらつきを避け
ている。
キームでは、駆動周波数を制御する可能性またはフレー
ムスキッピングの使用も利用する。このようなコンセプ
トは、異なる極性についての発光の対称性という新しい
要件を生じさせて、表示装置中の情報のちらつきを避け
ている。
【０００６】これらの要件のすべてを組合せて、高性能
エレクトロルミッセンス部品は高い輝度、良好な表示効
率、急勾配で高度に安定なＬＶ曲線および異なる極性に
ついての十分良好な発光対称性を与えるものでなければ
ならない。使用される蒸着法のいかんにかかわらず、従
来の薄膜層からなる市販の入手可能なエレクトロルミネ
ッセンス部品は、これらすべての要件を満足しうること
はない。
エレクトロルミッセンス部品は高い輝度、良好な表示効
率、急勾配で高度に安定なＬＶ曲線および異なる極性に
ついての十分良好な発光対称性を与えるものでなければ
ならない。使用される蒸着法のいかんにかかわらず、従
来の薄膜層からなる市販の入手可能なエレクトロルミネ
ッセンス部品は、これらすべての要件を満足しうること
はない。
【０００７】ＥＬ表示デバイスは、一般に、ガラス板の
ような半透明基板、この基板上に設けられた第１の半透
明電極層、この第１の電極層から離れた第２の電極層、
これらの電極間に挿入されたケイ光物質層、およびケイ
光物質層とこれら電極の間においてケイ光物質層の各側
に設けられた少なくとも１つの誘電体層からなってい
る。市販のＴＦＥＬ製品に今日使用されているＥＬデバ
イス中の最も普通なケイ光物質層の１つは、原子層エピ
タキシ（ＡＬＥ）成長ZnS:Mnである。ＡＬＥ成長ZnS:Mn
の大きな特徴は高い輝度と効率である。しかし同時に、
安定性および発光対称性はいくぶん妥協を強いられてい
る。
ような半透明基板、この基板上に設けられた第１の半透
明電極層、この第１の電極層から離れた第２の電極層、
これらの電極間に挿入されたケイ光物質層、およびケイ
光物質層とこれら電極の間においてケイ光物質層の各側
に設けられた少なくとも１つの誘電体層からなってい
る。市販のＴＦＥＬ製品に今日使用されているＥＬデバ
イス中の最も普通なケイ光物質層の１つは、原子層エピ
タキシ（ＡＬＥ）成長ZnS:Mnである。ＡＬＥ成長ZnS:Mn
の大きな特徴は高い輝度と効率である。しかし同時に、
安定性および発光対称性はいくぶん妥協を強いられてい
る。
【０００８】ZnS:Mnケイ光物質の安定性はこれまで広範
に研究されてきた。いくつかの異なるエージングメカニ
ズムが存在していることおよび異なる薄膜技術により成
長させた膜はきわめて異なるエージング特性を示すこと
が一般に認められている。しかしながら、どのデバイス
にどのエージングメカニズムが支配的であるかについて
は一般的同意は得られてない。同じ堆積技術を使用した
場合でも、異なるエージング特性が支配的となる場合も
ありうる［Mikami, A.等、 J. Appl. Phys. 72(2), 773-
782(1992)]。
に研究されてきた。いくつかの異なるエージングメカニ
ズムが存在していることおよび異なる薄膜技術により成
長させた膜はきわめて異なるエージング特性を示すこと
が一般に認められている。しかしながら、どのデバイス
にどのエージングメカニズムが支配的であるかについて
は一般的同意は得られてない。同じ堆積技術を使用した
場合でも、異なるエージング特性が支配的となる場合も
ありうる［Mikami, A.等、 J. Appl. Phys. 72(2), 773-
782(1992)]。
【０００９】安定性の向上のための解決には、駆動の修
正、加工の変更、薄膜構造の変更を含めてすでにいくつ
か提案されている。［Mikami, A.等、 J. Appl. Phys.72
(2),773-782(1992); Muller, G.等、 SID 88 Digest,23-
26(1988);米国特許第4,869,973号明細書; Nishikaea,M.
等、SID 88 Digest,19-22;および Khormaei,R.等、 SID
89 Digest, 65-67(1989)] 。これらのほとんどは別の欠
点を有しており、実行困難であるかまたは十分な改良を
もたらさないものである。
正、加工の変更、薄膜構造の変更を含めてすでにいくつ
か提案されている。［Mikami, A.等、 J. Appl. Phys.72
(2),773-782(1992); Muller, G.等、 SID 88 Digest,23-
26(1988);米国特許第4,869,973号明細書; Nishikaea,M.
等、SID 88 Digest,19-22;および Khormaei,R.等、 SID
89 Digest, 65-67(1989)] 。これらのほとんどは別の欠
点を有しており、実行困難であるかまたは十分な改良を
もたらさないものである。
【００１０】薄膜構造の修正に関して、米国特許第４，
８６９，９７３号明細書とNishikawa,M.等の論文は、長
期間にわたり安定した作動を得るために、ＴＦＥＬ表示
デバイスに、ZnS ケイ光物質層の両側に電子ビーム蒸着
によって堆積された硫化カルシウムの薄膜からなる緩衝
層を設けることを教示している。Nishikawa のＥＬ表示
デバイスは、ストロンチウムチタンまたはバリウムタン
タルの二成分酸化物の誘電体層からなる。Khormaeri R.
等の研究したＡＣＴＦＥＬデバイスはオキシ窒化ケイ素
からなるものであるが、緩衝層の位置は重要でないこと
が見い出されている。Khormaeri R.等によれば、その研
究結果は、Nishikawa 等によって以前に提案された不安
定性のメカニズム（すなわちイオン移動）が、両者の場
合ともZnS 層が物理的蒸着技術によってつくられたとし
ても、彼等のデバイスには作用しないであろうことを示
している。この結論は、異なる構造に対しては異なるエ
ージング特性が支配するという事実に関連して前記に引
用したMikami等の発見と一致している。絶縁層の役割あ
るいはケイ光物質堆積技術はNishikawa によってもKhor
maeiによっても研究されてはいなかった。
８６９，９７３号明細書とNishikawa,M.等の論文は、長
期間にわたり安定した作動を得るために、ＴＦＥＬ表示
デバイスに、ZnS ケイ光物質層の両側に電子ビーム蒸着
によって堆積された硫化カルシウムの薄膜からなる緩衝
層を設けることを教示している。Nishikawa のＥＬ表示
デバイスは、ストロンチウムチタンまたはバリウムタン
タルの二成分酸化物の誘電体層からなる。Khormaeri R.
等の研究したＡＣＴＦＥＬデバイスはオキシ窒化ケイ素
からなるものであるが、緩衝層の位置は重要でないこと
が見い出されている。Khormaeri R.等によれば、その研
究結果は、Nishikawa 等によって以前に提案された不安
定性のメカニズム（すなわちイオン移動）が、両者の場
合ともZnS 層が物理的蒸着技術によってつくられたとし
ても、彼等のデバイスには作用しないであろうことを示
している。この結論は、異なる構造に対しては異なるエ
ージング特性が支配するという事実に関連して前記に引
用したMikami等の発見と一致している。絶縁層の役割あ
るいはケイ光物質堆積技術はNishikawa によってもKhor
maeiによっても研究されてはいなかった。
【００１１】原子層エピタキシ（以下”ＡＬＥ”とも略
記する）は、表面結合選択性条件の下で基板を気化した
試薬と接触させることによって均質な薄膜構造体を製造
する方法である。ZnS 膜を製造するためのＡＬＥ法にお
いて最も広く使用されている化学物質はZnCl2 である。
これらデバイスのエージングについて一般に受け入れら
れている理論は、ZnS 膜内のCl残基がＡＬＥ法で成長さ
せられたZnS デバイスのエージングに決定的役割を果た
すというものである［Neyts,K. およびViljanen,J., Pr
oc. Int. EL Workshop, Beijing, 359-366(1992); Mull
er,G. 等. SID88 Digest, 23-26(1988)］。そのようなC
l残基は、他のほとんどの、主に物理的蒸着技術によっ
て成長させられたZnS 膜には通常存在していない。この
問題の１つの解決法は、われわれのＦＩ特許第１００７
５８号明細書に記載されているように、ZnS 堆積のため
に塩素を含まない化学物質を使用することである。
記する）は、表面結合選択性条件の下で基板を気化した
試薬と接触させることによって均質な薄膜構造体を製造
する方法である。ZnS 膜を製造するためのＡＬＥ法にお
いて最も広く使用されている化学物質はZnCl2 である。
これらデバイスのエージングについて一般に受け入れら
れている理論は、ZnS 膜内のCl残基がＡＬＥ法で成長さ
せられたZnS デバイスのエージングに決定的役割を果た
すというものである［Neyts,K. およびViljanen,J., Pr
oc. Int. EL Workshop, Beijing, 359-366(1992); Mull
er,G. 等. SID88 Digest, 23-26(1988)］。そのようなC
l残基は、他のほとんどの、主に物理的蒸着技術によっ
て成長させられたZnS 膜には通常存在していない。この
問題の１つの解決法は、われわれのＦＩ特許第１００７
５８号明細書に記載されているように、ZnS 堆積のため
に塩素を含まない化学物質を使用することである。
【００１２】しかしながら、ZnS をベースとした薄層ケ
イ光物質を成長させるための塩素含有Zn前駆物質を使用
することにはある利点がある。特に、塩化亜鉛は、一般
に光輝ある効率的な膜を与え、そして優れた製造技術が
利用可能である。塩化亜鉛は、またＡＬＥZnS 成長に使
用される別のパイロホーリックな化学物質のいくつかが
関連してる安全をそこなう危険の可能性を有していな
い。
イ光物質を成長させるための塩素含有Zn前駆物質を使用
することにはある利点がある。特に、塩化亜鉛は、一般
に光輝ある効率的な膜を与え、そして優れた製造技術が
利用可能である。塩化亜鉛は、またＡＬＥZnS 成長に使
用される別のパイロホーリックな化学物質のいくつかが
関連してる安全をそこなう危険の可能性を有していな
い。
【００１３】本発明の１つの目的は、従来技術の上記し
た問題を排除しそしてＴＦＥＬ部品の発光の向上された
安定性と対称性を有する新規な薄膜構造体を提供するこ
とである。特に、本発明は、塩化亜鉛と硫化物のための
揮発性前駆物質とからＡＬＥ法によって成長されたZnS
ケイ光物質のごときCl残基を含有しているZnS ケイ光物
質層からなるＥＬ表示デバイスの安定性を改良すること
を目的としている。
た問題を排除しそしてＴＦＥＬ部品の発光の向上された
安定性と対称性を有する新規な薄膜構造体を提供するこ
とである。特に、本発明は、塩化亜鉛と硫化物のための
揮発性前駆物質とからＡＬＥ法によって成長されたZnS
ケイ光物質のごときCl残基を含有しているZnS ケイ光物
質層からなるＥＬ表示デバイスの安定性を改良すること
を目的としている。
【００１４】本発明の別の目的は、Mn−ドープされたZn
S ケイ光物質層およびアルミニウムとチタンの二成分酸
化物の絶縁層からなる薄膜構造体を提供することであ
る。
S ケイ光物質層およびアルミニウムとチタンの二成分酸
化物の絶縁層からなる薄膜構造体を提供することであ
る。
【００１５】本発明の三番目の目的は、向上された安定
性を有する新規な薄膜構造体の製造方法を提供すること
である。
性を有する新規な薄膜構造体の製造方法を提供すること
である。
【００１６】これらおよびその他の本発明の目的、なら
びに、以下の記載から明らかになるであろう、公知の薄
膜構造体に対する本発明の利点が、以下の詳細な説明と
請求の範囲に記載された本発明によって達成される。
びに、以下の記載から明らかになるであろう、公知の薄
膜構造体に対する本発明の利点が、以下の詳細な説明と
請求の範囲に記載された本発明によって達成される。
【００１７】本発明は、原子層エピタキシ法によって基
板上に成長させられたZnS 層と、ZnS 層に隣接する付加
された金属硫化物を含有する少なくとも１つの層とから
なり、ただしこの少なくとも１つの層は基板に関してZn
S 層の反対側にのみ形成することからなるＡＣ薄膜エレ
クトロルミネッセンスデバイスがエージングに対する発
光対称性を改善し、輝度の安定性を増加させるという発
見に基くものである。
板上に成長させられたZnS 層と、ZnS 層に隣接する付加
された金属硫化物を含有する少なくとも１つの層とから
なり、ただしこの少なくとも１つの層は基板に関してZn
S 層の反対側にのみ形成することからなるＡＣ薄膜エレ
クトロルミネッセンスデバイスがエージングに対する発
光対称性を改善し、輝度の安定性を増加させるという発
見に基くものである。
【００１８】驚くべきことに、上記のNishikawa とKhor
maeiの両者が従来教示していたこととは反対に、本発明
のＡＬＥ−ＥＦ表示デバイスの場合、発光ケイ光物質層
と最後に成長させられた絶縁体との間に付加された金属
（たとえばアルカリ土類金属）硫化物を設けると輝度安
定性の明らかな改善がもたらされ、他方、同様な層を下
側の誘電体とケイ光物質層と間に単独で挿入し、あるい
はケイ光物質層と上側の誘電体との間に第２のアルカリ
土類金属硫化物層を挿入することと組み合わせてた場合
には、そのデバイスの性能の劣化を招くことが見いださ
れた。
maeiの両者が従来教示していたこととは反対に、本発明
のＡＬＥ−ＥＦ表示デバイスの場合、発光ケイ光物質層
と最後に成長させられた絶縁体との間に付加された金属
（たとえばアルカリ土類金属）硫化物を設けると輝度安
定性の明らかな改善がもたらされ、他方、同様な層を下
側の誘電体とケイ光物質層と間に単独で挿入し、あるい
はケイ光物質層と上側の誘電体との間に第２のアルカリ
土類金属硫化物層を挿入することと組み合わせてた場合
には、そのデバイスの性能の劣化を招くことが見いださ
れた。
【００１９】すなわち、本発明によれば、新規なＥＬ表
示デバイスであって、好ましくは半透明の基板の上に設
けられた第１の組の電極；その第１の組の電極の上に設
けられた第１の誘電体層；その第１の誘電体層の上に設
けられた、ＡＬＥ法で成長させられかつ付活剤でドーピ
ングされたZnS 層；そのZnS 層の上に設けられた、付加
されたアルカリ土類金属硫化物を含有する中間層；その
中間層の上に設けられた第２の誘電体層；およびその第
２の誘電体層の上に設けられた第２の組の電極を組合せ
てなるデバイスを提供する。
示デバイスであって、好ましくは半透明の基板の上に設
けられた第１の組の電極；その第１の組の電極の上に設
けられた第１の誘電体層；その第１の誘電体層の上に設
けられた、ＡＬＥ法で成長させられかつ付活剤でドーピ
ングされたZnS 層；そのZnS 層の上に設けられた、付加
されたアルカリ土類金属硫化物を含有する中間層；その
中間層の上に設けられた第２の誘電体層；およびその第
２の誘電体層の上に設けられた第２の組の電極を組合せ
てなるデバイスを提供する。
【００２０】より詳細には、本発明による方法は請求項
１の特徴部分に記載された事項によって特徴付けられ
る。
１の特徴部分に記載された事項によって特徴付けられ
る。
【００２１】本発明によるＥＬ表示デバイスは請求項１
２の特徴部分に記載された事項によって特徴付けられ
る。
２の特徴部分に記載された事項によって特徴付けられ
る。
【００２２】顕著な利点が本発明によって達成される。
すなわち、ドーピングされかつＡＬＥ法で成長させられ
たZnS ケイ光物質層と最後に成長された絶縁層との間に
堆積され付加された硫黄含有層は、ＡＣ薄膜エレクトロ
ルミネッセンス部品を長く使用している間に生じる輝度
対電圧特性の変化に起因する潜像の問題、特にＬＶ曲線
の低電圧領域での潜像の問題を大幅に解消する。
すなわち、ドーピングされかつＡＬＥ法で成長させられ
たZnS ケイ光物質層と最後に成長された絶縁層との間に
堆積され付加された硫黄含有層は、ＡＣ薄膜エレクトロ
ルミネッセンス部品を長く使用している間に生じる輝度
対電圧特性の変化に起因する潜像の問題、特にＬＶ曲線
の低電圧領域での潜像の問題を大幅に解消する。
【００２３】本発明による新規な薄膜構造体は、エージ
ングに対する安定性と発光対称性の両方を、本発明のＡ
ＬＥZnS プロセスの利点（特に高い輝度と高い効率）を
犠牲にすることなく、実質的に向上させる。
ングに対する安定性と発光対称性の両方を、本発明のＡ
ＬＥZnS プロセスの利点（特に高い輝度と高い効率）を
犠牲にすることなく、実質的に向上させる。
【００２４】以下、本発明を、次の詳細な説明と実施例
によってさらに詳細に説明する。
によってさらに詳細に説明する。
【００２５】本発明は、エレクトロルミネッセンスZnS:
Mn薄膜の成長方法を開示する。ZnS:Mn薄膜の成長は原子
層エピタキシ法によって実行される。すなわち、陰イオ
ンと陽イオンの出発反応体を交互の順序でパルス状に供
給して反応室内に配置された基板の表面が両方の出発反
応体に同時に露出されるのを防止する方法が使用され
る。この薄膜成長法は、硫化亜鉛を成長させる工程と、
これに続くマンガンドーピング工程とを含み、すべての
工程は所望の膜厚が得られるまで交互の順序で繰り返さ
れる。誘電体層と中間硫化物層も好ましくはＡＬＥ法に
よって形成される。ＡＬＥ法の詳細は、米国特許第４，
０５８，４３０号明細書および米国特許第４，３８９，
９７３号明細書に記載されており、それらの教示がここ
で参照されている。
Mn薄膜の成長方法を開示する。ZnS:Mn薄膜の成長は原子
層エピタキシ法によって実行される。すなわち、陰イオ
ンと陽イオンの出発反応体を交互の順序でパルス状に供
給して反応室内に配置された基板の表面が両方の出発反
応体に同時に露出されるのを防止する方法が使用され
る。この薄膜成長法は、硫化亜鉛を成長させる工程と、
これに続くマンガンドーピング工程とを含み、すべての
工程は所望の膜厚が得られるまで交互の順序で繰り返さ
れる。誘電体層と中間硫化物層も好ましくはＡＬＥ法に
よって形成される。ＡＬＥ法の詳細は、米国特許第４，
０５８，４３０号明細書および米国特許第４，３８９，
９７３号明細書に記載されており、それらの教示がここ
で参照されている。
【００２６】図１は、本発明による薄膜エレクトロルミ
ネッセンスデバイスの断面図であり、次の参照番号が使
用されている。１は基板を、２はイオンバリヤー（任
意）を、３は第１の組の電極を、４は第１の絶縁層を、
５は適切な付活剤を含むZnS ケイ光物質層を、６は付加
された金属硫化物を含む中間層を、７は第２の絶縁層
を、８は第２の組の電極を、９は電源を示す。
ネッセンスデバイスの断面図であり、次の参照番号が使
用されている。１は基板を、２はイオンバリヤー（任
意）を、３は第１の組の電極を、４は第１の絶縁層を、
５は適切な付活剤を含むZnS ケイ光物質層を、６は付加
された金属硫化物を含む中間層を、７は第２の絶縁層
を、８は第２の組の電極を、９は電源を示す。
【００２７】基板１は好ましくはガラス、Al2O3 、ケイ
素または適切なセラミック化合物からつくられる。多く
の用途においては基板が半透明であることが好ましい。
イオン拡散バリヤー層２は好ましくは金属の酸化物また
は窒化物、たとえば、Al2O3から形成される。第１の組
の電極３はインジウムスズ酸化物またはZnO のような透
明材料から形成することもできるし、またAlまたはMoの
ような金属あるいはTiW のような合金からつくることも
できる。第１の絶縁体４は金属の酸化物または窒化物ま
たはこれらの混合物、たとえば、AlxTiyOzまたはSiONか
ら形成することができる。アルミニウムとチタンの酸化
物が特に好ましい。
素または適切なセラミック化合物からつくられる。多く
の用途においては基板が半透明であることが好ましい。
イオン拡散バリヤー層２は好ましくは金属の酸化物また
は窒化物、たとえば、Al2O3から形成される。第１の組
の電極３はインジウムスズ酸化物またはZnO のような透
明材料から形成することもできるし、またAlまたはMoの
ような金属あるいはTiW のような合金からつくることも
できる。第１の絶縁体４は金属の酸化物または窒化物ま
たはこれらの混合物、たとえば、AlxTiyOzまたはSiONか
ら形成することができる。アルミニウムとチタンの酸化
物が特に好ましい。
【００２８】ケイ光物質層５はＡＬＥ成長ZnS からな
り、ZnS は好ましくはZnCl2 、酢酸亜鉛またはジエチル
亜鉛（ＤＥＺ）からつくられる。しかし他の揮発性Zn化
合物も使用することができる。前記したように、ＡＬＥ
法において、２種の前駆物質の交互の繰り返しに基板を
さらすことによって膜は成長させられる。たとえば、表
面を最初に蒸発したZnCL2 にさらし、その後に過剰の材
料を不活性ガス流によって除去し、そして、次に基板を
H2S にさらすことによって、H2S は基板に吸着されてい
たZnCl2 と反応してZnS とHCl とを生成し、ZnS を成長
させることができる。プロセス温度と圧力は、使用され
る前駆物質の種類に応じて選択されるが、一般的にはそ
れぞれ２００〜５５０℃の間と０．１〜１０Torrの間で
ある。
り、ZnS は好ましくはZnCl2 、酢酸亜鉛またはジエチル
亜鉛（ＤＥＺ）からつくられる。しかし他の揮発性Zn化
合物も使用することができる。前記したように、ＡＬＥ
法において、２種の前駆物質の交互の繰り返しに基板を
さらすことによって膜は成長させられる。たとえば、表
面を最初に蒸発したZnCL2 にさらし、その後に過剰の材
料を不活性ガス流によって除去し、そして、次に基板を
H2S にさらすことによって、H2S は基板に吸着されてい
たZnCl2 と反応してZnS とHCl とを生成し、ZnS を成長
させることができる。プロセス温度と圧力は、使用され
る前駆物質の種類に応じて選択されるが、一般的にはそ
れぞれ２００〜５５０℃の間と０．１〜１０Torrの間で
ある。
【００２９】ZnS は、適切な前駆体を使用して適切な付
活剤でドーピングされる。付活剤すなわちドーパントの
例をあげれば、Mn、TbおよびEuである。Mnの場合、MnCl
2 またはMnのβ−ジケトナートなどが使用できる。他の
付活剤の場合、金属有機タイプの化合物のような適切な
前駆体が使用できる。
活剤でドーピングされる。付活剤すなわちドーパントの
例をあげれば、Mn、TbおよびEuである。Mnの場合、MnCl
2 またはMnのβ−ジケトナートなどが使用できる。他の
付活剤の場合、金属有機タイプの化合物のような適切な
前駆体が使用できる。
【００３０】ZnS 層の完成後、そのZnS ケイ光物質層の
上に緩衝層６が堆積される。この中間層は、もう一つ別
の硫黄含有金属化合物からなる。一般的には、この層
は、アルカリ土類金属硫化物たとえばSrS、MgS、CaSま
たはBaSあるいは２種またはそれ以上のアルカリ土類金
属硫化物の混合物から形成される。好ましい硫化物は硫
化ストロンチウムである。後記の実施例３でさらに詳細
に説明されるように、後の３つの硫化物は、実施例３で
はCaS で代表されているが、SrS 中間層ときわめて類似
した効果を有する中間層を与えるが、低電圧における発
光対称性はSrS の場合ほど良くはない。また、輝度対電
圧曲線はSrS 層を有するデバイスの場合に比較してまっ
たく良好とは言えない。
上に緩衝層６が堆積される。この中間層は、もう一つ別
の硫黄含有金属化合物からなる。一般的には、この層
は、アルカリ土類金属硫化物たとえばSrS、MgS、CaSま
たはBaSあるいは２種またはそれ以上のアルカリ土類金
属硫化物の混合物から形成される。好ましい硫化物は硫
化ストロンチウムである。後記の実施例３でさらに詳細
に説明されるように、後の３つの硫化物は、実施例３で
はCaS で代表されているが、SrS 中間層ときわめて類似
した効果を有する中間層を与えるが、低電圧における発
光対称性はSrS の場合ほど良くはない。また、輝度対電
圧曲線はSrS 層を有するデバイスの場合に比較してまっ
たく良好とは言えない。
【００３１】硫黄含有層の厚さは、後記の実施例２で説
明されているように、１〜１００nmの範囲が好ましい。
しかし、約０．１〜２００nmのより広い範囲からの選択
も可能である。
明されているように、１〜１００nmの範囲が好ましい。
しかし、約０．１〜２００nmのより広い範囲からの選択
も可能である。
【００３２】オキシ硫化物および硫化物と酸化物または
窒化物との混合物も使用できる。１つの好ましい実施態
様によれば、金属硫化物を含有する中間層の最後の部分
（すなわち一番上の部分）は金属酸化物からなる。付加
された硫黄含有層も、金属硫化物と金属酸化物の別々の
層からなる積層構造からなり、場合によっては交互の層
からなる積層構造からなり得る。特に、金属酸化物はAl
2O3 からなり、金属硫化物はSrS からなる。中間層は一
般的にはZnS と同じ堆積法を使用して形成される。ただ
し、必ずしも同じ条件である必要はない。
窒化物との混合物も使用できる。１つの好ましい実施態
様によれば、金属硫化物を含有する中間層の最後の部分
（すなわち一番上の部分）は金属酸化物からなる。付加
された硫黄含有層も、金属硫化物と金属酸化物の別々の
層からなる積層構造からなり、場合によっては交互の層
からなる積層構造からなり得る。特に、金属酸化物はAl
2O3 からなり、金属硫化物はSrS からなる。中間層は一
般的にはZnS と同じ堆積法を使用して形成される。ただ
し、必ずしも同じ条件である必要はない。
【００３３】次に、第２の絶縁体７が第１の絶縁体と同
様な方法で堆積される。ただし、２つの絶縁体の組成ま
たは堆積条件が同じである必要はない。第２の絶縁体の
上に第２の組のパターン化した電極８が形成される。こ
の第２の組の電極、たとえば、インジウム−スズ−酸化
物、MoまたはAlから構成することができ、そして第１の
組の電極と同じ材料からなることもでき、また、それら
の電極は異なる材料からつくることもできる。電極３お
よび８は電源９に接続される。以下の実施例は本発明を
説明するためのものであって、本発明を限定するもので
はない。
様な方法で堆積される。ただし、２つの絶縁体の組成ま
たは堆積条件が同じである必要はない。第２の絶縁体の
上に第２の組のパターン化した電極８が形成される。こ
の第２の組の電極、たとえば、インジウム−スズ−酸化
物、MoまたはAlから構成することができ、そして第１の
組の電極と同じ材料からなることもでき、また、それら
の電極は異なる材料からつくることもできる。電極３お
よび８は電源９に接続される。以下の実施例は本発明を
説明するためのものであって、本発明を限定するもので
はない。
【００３４】実施例１ 従来使用されているZnS:Mnデバイスの特性と比較した、
ケイ光物質層と上部絶縁層との間にSrS とAl2O3 の付加
した中間層を設けたZnS:Mnデバイスの特性 図１に示した構造を有するZnS:MnＴＦＥＬデバイスを、
ソーダガラス基板１の上面にAl2O3 イオン拡散バリヤー
層２を堆積することによって製造した。この層の最上面
に透明ＩＴＯ導体３を堆積しそしてその層をリソグラフ
法によってパターン化した。このパターン化ＩＴＯ電極
の最上面にAlxTiyOzの複合誘電体層４をＡＬＥ法によっ
て成長させた。塩化物前駆物質、ZnCl2、MnCl2 およびH
2Sを使用し、５００℃の温度でＡＬＥにより発光ZnS:Mn
ケイ光物質層５を成長させた。この層の最上面に、ビス
（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジ
オナート）ストロンチウム（Sr(thd)2) とH2S からのSr
S からなる中間層６を４００℃でＡＬＥにより成長させ
た。この後、トリメチルアルミニウムとH2O からのAl2O
3 層から始めて、ＡＬＥ成長AlxTiyOz誘電体層を形成し
た。最後に、この膜積層物の最上面にAl電極８を蒸着
し、パターン化した。
ケイ光物質層と上部絶縁層との間にSrS とAl2O3 の付加
した中間層を設けたZnS:Mnデバイスの特性 図１に示した構造を有するZnS:MnＴＦＥＬデバイスを、
ソーダガラス基板１の上面にAl2O3 イオン拡散バリヤー
層２を堆積することによって製造した。この層の最上面
に透明ＩＴＯ導体３を堆積しそしてその層をリソグラフ
法によってパターン化した。このパターン化ＩＴＯ電極
の最上面にAlxTiyOzの複合誘電体層４をＡＬＥ法によっ
て成長させた。塩化物前駆物質、ZnCl2、MnCl2 およびH
2Sを使用し、５００℃の温度でＡＬＥにより発光ZnS:Mn
ケイ光物質層５を成長させた。この層の最上面に、ビス
（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジ
オナート）ストロンチウム（Sr(thd)2) とH2S からのSr
S からなる中間層６を４００℃でＡＬＥにより成長させ
た。この後、トリメチルアルミニウムとH2O からのAl2O
3 層から始めて、ＡＬＥ成長AlxTiyOz誘電体層を形成し
た。最後に、この膜積層物の最上面にAl電極８を蒸着
し、パターン化した。
【００３５】ＡＬＥによる従来法（米国特許第４，０５
８，４３０号明細書参照）でZnS:Mnケイ光物質層を成長
させた。このZnS:Mnケイ光物質層の最上面に形成された
SrS層は、Sr(thd)2 とH2S の５５０回の交互の繰り返し
からなり、約２５nmの厚さの膜となった。この中間層は
４００℃の温度、０．７Torrの圧力でＡＬＥによって成
長させられた。ＴＭＡからの付加したAl2O3 層は４００
回の繰り返しで形成され、これは約２５nmの厚さの膜に
相当した。
８，４３０号明細書参照）でZnS:Mnケイ光物質層を成長
させた。このZnS:Mnケイ光物質層の最上面に形成された
SrS層は、Sr(thd)2 とH2S の５５０回の交互の繰り返し
からなり、約２５nmの厚さの膜となった。この中間層は
４００℃の温度、０．７Torrの圧力でＡＬＥによって成
長させられた。ＴＭＡからの付加したAl2O3 層は４００
回の繰り返しで形成され、これは約２５nmの厚さの膜に
相当した。
【００３６】従来法で製造されたＡＬＥデバイスがエー
ジングされたとき、輝度−電圧曲線はその勾配の急峻さ
を失い、そしてＬＶ曲線が緩やかになるのが特に低輝度
レベル（しきい値電圧近辺）で見られた。また同時に、
高輝度レベルにおいては、輝度は所定の電圧において
（デバイスのＯＮ状態において）低下する。この現象は
新規なZnS:Mnデバイスの場合にも起こる。従来技術のZn
S:Mnデバイスでは、しきい値の低下と輝度の低減は全期
間にわたって続く。これは、SrS 中間層を有する新規な
ZnS:Mnデバイスの場合には、起らない。すなわち、数時
間の加速エージング後において、ＬＶ曲線は安定状態に
達し、そして輝度−電圧曲線はエージングの間実質的に
変化しない（図２参照）。
ジングされたとき、輝度−電圧曲線はその勾配の急峻さ
を失い、そしてＬＶ曲線が緩やかになるのが特に低輝度
レベル（しきい値電圧近辺）で見られた。また同時に、
高輝度レベルにおいては、輝度は所定の電圧において
（デバイスのＯＮ状態において）低下する。この現象は
新規なZnS:Mnデバイスの場合にも起こる。従来技術のZn
S:Mnデバイスでは、しきい値の低下と輝度の低減は全期
間にわたって続く。これは、SrS 中間層を有する新規な
ZnS:Mnデバイスの場合には、起らない。すなわち、数時
間の加速エージング後において、ＬＶ曲線は安定状態に
達し、そして輝度−電圧曲線はエージングの間実質的に
変化しない（図２参照）。
【００３７】上記した予備エージング後の輝度−電圧曲
線の勾配の鈍化、およびさらなるエージングの間の輝度
の変化のために、潜像が形成され、長く使用していると
この潜像がディスプレーに見えるようになる。この潜像
の大きさは、予備エージング時点の輝度（Ｌpreage）と
過度エージング時点の輝度（Ｌaged）との差として定義
することができる：（Ｌaged−Ｌpreage／Ｌpreage）×
１００。高い輝度レベルがまったく一定のままであった
場合でも、従来技術のZnS:Mn構造体ではより低い低電圧
領域において潜像が現れる。たとえば、図３に見られる
ように低輝度レベル、特に、しきい値電圧近辺の輝度レ
ベルにおいては潜像が現れる。このような特徴は、SrS
中間層を有するZnS:Mnデバイスにおいてはもはや見られ
ない。過度のエージングのために中間域の電圧と輝度に
おいてわずかな変化があるが、しきい値電圧領域と高い
電圧および輝度の領域の両方においては非常に安定であ
る。なお、上記の比、（Ｌaged−Ｌpreage）／Ｌpreage
は、通常０．１より小さい（すなわち、潜像は１０％よ
り小さい）。
線の勾配の鈍化、およびさらなるエージングの間の輝度
の変化のために、潜像が形成され、長く使用していると
この潜像がディスプレーに見えるようになる。この潜像
の大きさは、予備エージング時点の輝度（Ｌpreage）と
過度エージング時点の輝度（Ｌaged）との差として定義
することができる：（Ｌaged−Ｌpreage／Ｌpreage）×
１００。高い輝度レベルがまったく一定のままであった
場合でも、従来技術のZnS:Mn構造体ではより低い低電圧
領域において潜像が現れる。たとえば、図３に見られる
ように低輝度レベル、特に、しきい値電圧近辺の輝度レ
ベルにおいては潜像が現れる。このような特徴は、SrS
中間層を有するZnS:Mnデバイスにおいてはもはや見られ
ない。過度のエージングのために中間域の電圧と輝度に
おいてわずかな変化があるが、しきい値電圧領域と高い
電圧および輝度の領域の両方においては非常に安定であ
る。なお、上記の比、（Ｌaged−Ｌpreage）／Ｌpreage
は、通常０．１より小さい（すなわち、潜像は１０％よ
り小さい）。
【００３８】ZnS:Mnケイ光物質層の最上面にSrS 中間層
を使用することによって得られるさらなる利点は、両方
のパルス極性からの発光は非常に対称性が良好であるこ
とである。従来のZnS:Mnデバイスの場合では、発光対称
性は最初は良好であるが、装置が長期間使用されるにつ
れて、非対称性は４０％まで増加する。SrS 中間層を使
用した場合には、発光非対称性はいかに装置が長期間使
用されようとも、１０％より小さくまたは１０％に近い
ままである（図４）。一般的にいえば、本発明による装
置は２０時間後において２０％より低い発光非対称性を
示す。
を使用することによって得られるさらなる利点は、両方
のパルス極性からの発光は非常に対称性が良好であるこ
とである。従来のZnS:Mnデバイスの場合では、発光対称
性は最初は良好であるが、装置が長期間使用されるにつ
れて、非対称性は４０％まで増加する。SrS 中間層を使
用した場合には、発光非対称性はいかに装置が長期間使
用されようとも、１０％より小さくまたは１０％に近い
ままである（図４）。一般的にいえば、本発明による装
置は２０時間後において２０％より低い発光非対称性を
示す。
【００３９】本実施例は、従来のZnS:Mnデバイスの性能
に比較して、SrS 中間層を有する新規なZnS:Mnデバイス
の性能が、エージング後の輝度−電圧曲線の急勾配、エ
ージング中の安定性および発光対称性の点で優秀である
ことを示している。
に比較して、SrS 中間層を有する新規なZnS:Mnデバイス
の性能が、エージング後の輝度−電圧曲線の急勾配、エ
ージング中の安定性および発光対称性の点で優秀である
ことを示している。
【００４０】この特徴は上記に説明したような各種の要
求される用途においてＴＦＥＬディスプレーの性能を大
いに高めることができる。
求される用途においてＴＦＥＬディスプレーの性能を大
いに高めることができる。
【００４１】実施例２ SrS 中間層を有する新規なZnS:Mnデバイスのその中間層
の厚さに対する感度 いくつかのデバイスを実施例１に記載した方法に従って
製造した。これらのデバイスでは、SrS 中間層の厚さの
みを変えた。試験された厚さの範囲は、２０〜２２００
回の繰り返しを行い、約１乃至１００nmの膜厚である。
の厚さに対する感度 いくつかのデバイスを実施例１に記載した方法に従って
製造した。これらのデバイスでは、SrS 中間層の厚さの
みを変えた。試験された厚さの範囲は、２０〜２２００
回の繰り返しを行い、約１乃至１００nmの膜厚である。
【００４２】SrS がわずか１ノナメートルの場合でも、
SrS 中間層を有するZnS:Mnデバイスと従来のZnS:Mnデバ
イスとの間にはＬＶ特性において明らかな差があった。
すなわちSrS 中間層を有するZnS:Mnデバイスの場合、予
備エージング中の初期しきい値電圧の減少は従来のZnS:
Mnデバイスの場合と同様であるが、しかしさらなるエー
ジングの間そのしきい値電圧は安定な状態のままであっ
た。エージングしたデバイスの輝度−電圧曲線において
は、従来のZnS:Mnデバイスに一般的である勾配の鈍化が
同様に観察されたが、その鈍化の程度は従来のデバイス
ほどきわだっていない。これらの結果は、SrS 中間層は
約０．１〜１nm程度の厚さを有する非常に薄い層であっ
ても、エージングに対する安定性をある程度向上させる
けれども、好ましくはSrS 中間層の厚さは１nmより厚く
あるべきであることを示している（図５Ａ）。
SrS 中間層を有するZnS:Mnデバイスと従来のZnS:Mnデバ
イスとの間にはＬＶ特性において明らかな差があった。
すなわちSrS 中間層を有するZnS:Mnデバイスの場合、予
備エージング中の初期しきい値電圧の減少は従来のZnS:
Mnデバイスの場合と同様であるが、しかしさらなるエー
ジングの間そのしきい値電圧は安定な状態のままであっ
た。エージングしたデバイスの輝度−電圧曲線において
は、従来のZnS:Mnデバイスに一般的である勾配の鈍化が
同様に観察されたが、その鈍化の程度は従来のデバイス
ほどきわだっていない。これらの結果は、SrS 中間層は
約０．１〜１nm程度の厚さを有する非常に薄い層であっ
ても、エージングに対する安定性をある程度向上させる
けれども、好ましくはSrS 中間層の厚さは１nmより厚く
あるべきであることを示している（図５Ａ）。
【００４３】１００nmSrS 層の場合には、輝度−電圧曲
線はその急勾配を失う傾向があり、そしてＯＮ状態の輝
度レベルでは低下し始める。しかしながら、SrS 層の厚
さをさらに増加（たとえば約２００nmまで）してもSrS
層を有するZnS:Mnデバイスの特性安定性は実質的に損な
われない（図５Ｂ）。
線はその急勾配を失う傾向があり、そしてＯＮ状態の輝
度レベルでは低下し始める。しかしながら、SrS 層の厚
さをさらに増加（たとえば約２００nmまで）してもSrS
層を有するZnS:Mnデバイスの特性安定性は実質的に損な
われない（図５Ｂ）。
【００４４】上記の結果から明らかなように、実施例１
で説明した向上された性能を得るためには、SrS 層の厚
さは好ましくは１nm〜約１００nmであるべきである。こ
れは非常に広い処理範囲であり、使用した概念がきわめ
て健全なものであることを示している。実際の用途にお
いては、約３〜約５０nmの厚さの範囲が特に好ましい。
で説明した向上された性能を得るためには、SrS 層の厚
さは好ましくは１nm〜約１００nmであるべきである。こ
れは非常に広い処理範囲であり、使用した概念がきわめ
て健全なものであることを示している。実際の用途にお
いては、約３〜約５０nmの厚さの範囲が特に好ましい。
【００４５】実施例３ SrS 中間層のCaS 中間層による置換 CaS 中間層を有するZnS:Mnデバイスを、実施例１に記載
したSrS 中間層を有するZnS:Mnデバイスと同様に製造し
た。この場合、そのCaS 中間層は、ビス（２，２，６，
６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）カル
シウムとH2S から４００℃の温度、０．７Torrの圧力で
３０nm膜厚に相当する６００回の繰り返しを使用して成
長させた。
したSrS 中間層を有するZnS:Mnデバイスと同様に製造し
た。この場合、そのCaS 中間層は、ビス（２，２，６，
６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）カル
シウムとH2S から４００℃の温度、０．７Torrの圧力で
３０nm膜厚に相当する６００回の繰り返しを使用して成
長させた。
【００４６】CaS 中間層を有するデバイスはSrS 中間層
を有するデバイスと非常に類似した効果を示したが、し
かし、低電圧における発光対称性はSrS の場合ほど良好
ではなかった。そして輝度−電圧曲線は潜像挙動に影響
を及ぼすより複雑な形を示す。特に長期間のエージング
の後では、CaS 中間層を有するデバイスはSrS 中間層を
有するデバイスよりわずかに劣っていた。
を有するデバイスと非常に類似した効果を示したが、し
かし、低電圧における発光対称性はSrS の場合ほど良好
ではなかった。そして輝度−電圧曲線は潜像挙動に影響
を及ぼすより複雑な形を示す。特に長期間のエージング
の後では、CaS 中間層を有するデバイスはSrS 中間層を
有するデバイスよりわずかに劣っていた。
【００４７】この実施例は、CaS が同様な輝度−電圧特
性を示す中間層としてSrS の代替物質として使用できる
が、得られるデバイスの性能はSrS 中間層を有するZnS:
Mnデバイスよりも幾分劣ることを示している。
性を示す中間層としてSrS の代替物質として使用できる
が、得られるデバイスの性能はSrS 中間層を有するZnS:
Mnデバイスよりも幾分劣ることを示している。
【００４８】実施例４ ZnS:Mnケイ光物質層に関するSrS 中間層の位置の変更 この実施例では、ZnS:Mn層を実施例１に記載したように
製造した。ただし、Ａの場合では、SrS 層をZnS:Mnケイ
光物質層より前で下部誘電体４とZnS:Mnケイ光物質層５
の間に成長させた。Ｂの場合では、SrS 層を両方の界面
ですなわちケイ光物質層がSrS 層によってはさまれるよ
うにZnS:Mn層の上面と下面の両方に成長させた。
製造した。ただし、Ａの場合では、SrS 層をZnS:Mnケイ
光物質層より前で下部誘電体４とZnS:Mnケイ光物質層５
の間に成長させた。Ｂの場合では、SrS 層を両方の界面
ですなわちケイ光物質層がSrS 層によってはさまれるよ
うにZnS:Mn層の上面と下面の両方に成長させた。
【００４９】図６に見られるように、ＡとＢの両方の場
合において、輝度−電圧特性曲線は、従来のZnS:Mn構造
体と比較しても、その勾配の鋭さを失っていた。また、
高電圧領域における輝度はかなり低かった。
合において、輝度−電圧特性曲線は、従来のZnS:Mn構造
体と比較しても、その勾配の鋭さを失っていた。また、
高電圧領域における輝度はかなり低かった。
【００５０】本実例は、前記の実施態様で記載された向
上されたデバイス性能を得るためには、SrS 層はZnS:Mn
ケイ光物質層より前に、また、ZnS:Mnケイ光物質層の両
側に成長させるべきではないことを示している。SrS 中
間層がZnS:Mnケイ光物質層の上面に設けられない場合
は、デバイスの性能は劣化する。
上されたデバイス性能を得るためには、SrS 層はZnS:Mn
ケイ光物質層より前に、また、ZnS:Mnケイ光物質層の両
側に成長させるべきではないことを示している。SrS 中
間層がZnS:Mnケイ光物質層の上面に設けられない場合
は、デバイスの性能は劣化する。
【図１】本発明の一実施態様による、付加された金属硫
化物を含む中間層を包含する積層構造を示す薄膜エレク
トロルミネッセンスデバイスの断面図である。
化物を含む中間層を包含する積層構造を示す薄膜エレク
トロルミネッセンスデバイスの断面図である。
【図２Ａ】従来のＡＬＥ成長ZnS:Mnデバイスであって予
備エージングしたものとさらにエージングしたものの輝
度−電圧曲線を示す図である。
備エージングしたものとさらにエージングしたものの輝
度−電圧曲線を示す図である。
【図２Ｂ】実施例１のように中間層を有するＡＬＥ成長
ZnS:Mnデバイスであって予備エージングしたものとさら
にエージングしたものの輝度−電圧曲線を示す図であ
る。
ZnS:Mnデバイスであって予備エージングしたものとさら
にエージングしたものの輝度−電圧曲線を示す図であ
る。
【図３】従来のＡＬＥ成長ZnS:Mnデバイスおよび実施例
１に記載の中間層を有する新規なZnS:Mnデバイスの輝度
の関数としての潜像を示す図である。
１に記載の中間層を有する新規なZnS:Mnデバイスの輝度
の関数としての潜像を示す図である。
【図４】従来のＡＬＥ成長ZnS:Mnデバイスと中間層から
なる本発明のZnS:Mnデバイスとの加速エージングの間の
発光対称性の差を示す図である。
なる本発明のZnS:Mnデバイスとの加速エージングの間の
発光対称性の差を示す図である。
【図５Ａ】非常に薄いSrS 中間層（１nm）を有するデバ
イスの輝度−電圧曲線を示す図である。
イスの輝度−電圧曲線を示す図である。
【図５Ｂ】非常に厚いSrS 中間層（１００nm）を有する
デバイスの輝度−電圧曲線を示す図である。
デバイスの輝度−電圧曲線を示す図である。
【図６】最初に成長させられたおよび最後に成長させら
れたケイ光物質−絶縁体界面の両方またはいずれかにSr
S 含有中間層を有するエージングされたデバイスのそれ
ぞれの輝度−電圧曲線を示す図である。
れたケイ光物質−絶縁体界面の両方またはいずれかにSr
S 含有中間層を有するエージングされたデバイスのそれ
ぞれの輝度−電圧曲線を示す図である。
１ 基板 ２ イオンバリヤー（任意） ３ 第１の組の電極 ４ 第１の絶縁層 ５ 適切な付活剤を有するZnS ケイ光物質層 ６ 付加された金属硫化物を含む中間層 ７ 第２の絶縁層 ８ 第２の組の電極 ９ 電源
フロントページの続き (72)発明者 カリ ヘルケネン フィンランド国．エフアイエヌ−02760 エスポー，カクソイスキヴェンティエ ７ −９ シー 10 (72)発明者 アルト パッカラ フィンランド国．エフアイエヌ−02580 シウンティオ，フオパティエ 11 (72)発明者 トゥオマス ピトケネン フィンランド国．エフアイエヌ−02180 エスポー，エーロンティエ 11
Claims (22)
- 【請求項１】 適切な付活剤でドーピングしかつ原子層
エピタキシ法によって基板上に成長させるZnS 層（５）
からなるＡＣ薄膜エレクトロルミネッセンスデバイスの
エージングに対する輝度安定性を増加させる方法におい
て、該ZnS 層（５）に隣接してかつ付加された金属硫化
物を含有する少なくとも１つの層（６）が該基板に関し
て該ZnS 層の反対側にのみ形成されることを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 付加された金属硫化物を含む層がZnS 層
（５）と誘電体層（７）との間の中間層（６）として形
成される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 付加された金属硫化物を含む層（６）が
原子層エピタキシ法によってZnS 層（５）の上に成長さ
せられる請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記金属硫化物がMgS、CaS、SrS、BaSお
よびそれらの混合物からなる群より選択される請求項３
記載の方法。 - 【請求項５】 付加された金属硫化物を含む層（６）が
さらに金属酸化物を含有している請求項１〜４のいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項６】 前記層（６）がZnS 層の上にアルカリ土
類金属硫化物と金属酸化物の交互の層を成長させること
によって形成される請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 前記金属酸化物が酸化アルミニウムであ
る請求項５または請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記酸化アルミニウムが金属アルキル前
駆物質から成長させられる請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 半透明基板（１）の上に第１の組の電極
（３）を形成し、 該第１の組の電極（３）の上に第１の誘電体層（４）を
形成し、 該第１の誘電体層（４）の上に付活剤でドーピングされ
たZnS 層（５）を原子層エピタキシ法によって成長さ
せ；該ZnS 層の上にアルカリ土類金属硫化物を含有する
中間層（６）を原子層エピタキシ法によって成長させ；
該中間層（６）の上に第２の誘電体層（７）を形成し；
該第２の誘電体層の上に第２の組の電極（８）を形成す
る工程からなる請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 前記ZnS 層（５）が塩化物を含有する
揮発性亜鉛化合物から成長させられる前記請求項のいず
れか一項に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記ZnS 層（５）が塩化亜鉛から成長
させられかつMnまたはTbでドーピングされる請求項１〜
１０のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１２】 ＡＣ薄膜エレクトロルミネッセンスデ
バイスにおいて、 半透明基板（１）の上に設けられた第１の組の電極
（３）；該第１の組の電極（３）の上に設けられた第１
の誘電体層（４）；該第１の誘電体層（４）の上に設け
られた原子層エピタキシ法により成長させられた、付活
剤でドーピングされたZnS 層（５）；該ZnS 層（５）の
上に設けられた付加されたアルカリ土類金属硫化物を含
有する中間層（６）；該中間層（６）の上に設けられた
第２の誘電体層（７）；および該第２の誘電体層（７）
の上に設けられた第２の組の電極（８）からなり、該Zn
S 層（５）および該中間層（６）が示した順序で配置さ
れているデバイス。 - 【請求項１３】 前記ZnS 層（５）がMnまたはTbでドー
ピングされている請求項１２記載のデバイス。 - 【請求項１４】 前記ZnS 層（５）がCl残基を含有して
いる請求項１２記載のデバイス。 - 【請求項１５】 前記中間層（６）がMgS、CaS、SrSお
よびBaSからなる群より選択されたアルカリ土類金属硫
化物を含有している請求項１２記載のデバイス。 - 【請求項１６】 前記中間層（６）が１〜１００ｎｍの
範囲の厚さを有する請求項１２記載のデバイス。 - 【請求項１７】 前記金属硫化物を含有している中間層
（６）の少なくとも一部分が金属酸化物からつくられて
いる請求項１２記載のデバイス。 - 【請求項１８】 前記金属酸化物層がAl2O3 からつくら
れている請求項１７記載のデバイス。 - 【請求項１９】 前記付加された硫黄を含有している中
間層（６）が金属硫化物と金属酸化物の別個の層からな
る積層構造である請求項１７または請求項１８記載のデ
バイス。 - 【請求項２０】 エージングに対する増強された輝度安
定性と改良された発光対称性の少なくとも一方を有する
請求項１２〜１９のいずれか一項に記載のデバイス。 - 【請求項２１】 ２０時間後の発光非対称性が２０％よ
り小さい請求項２０記載のデバイス。 - 【請求項２２】 Ｌpreageに対する（Ｌaged−
Ｌpreage）の比が０．１より小さい請求項２０記載のデ
バイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI981802A FI105643B (fi) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | Ohutkalvo-elektroluminesenssilaite ja menetelmä sen valmistamiseksi |
| FI981802 | 1998-08-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068072A true JP2000068072A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=8552342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11233749A Pending JP2000068072A (ja) | 1998-08-21 | 1999-08-20 | 薄膜エレクトロルミネッセンスデバイスとその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000068072A (ja) |
| DE (1) | DE19939658A1 (ja) |
| FI (1) | FI105643B (ja) |
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