JP2000104059A - 発光材料、交流薄膜エレクトロルミネセンス装置及び薄膜エレクトロルミネセンス発光体 - Google Patents
発光材料、交流薄膜エレクトロルミネセンス装置及び薄膜エレクトロルミネセンス発光体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜エレクトロルミネセンス装置に用いるの
に十分な輝度を有する青色発光性の発光体を得る。 【解決手段】 交流薄膜エレクトロルミネセンス装置１
０に用いられる発光性の発光材料１８であって、前記発
光材料１８が、一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈで表され、前
記ＭＩＩがカルシウム、ストロンチウム、バリウム及び
マグネシウムからなる群より選ばれており、前記Ｓが硫
黄であり、前記Ｄが銅、鉛、金、銀、マグネシウム、ア
ンチモン、ビスマス及び砒素からなる群より選ばれてお
り、かつ、前記Ｈがフッ素、塩素、臭素及びヨウ素から
なる群より選ばれている、発光材料１８。
に十分な輝度を有する青色発光性の発光体を得る。 【解決手段】 交流薄膜エレクトロルミネセンス装置１
０に用いられる発光性の発光材料１８であって、前記発
光材料１８が、一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈで表され、前
記ＭＩＩがカルシウム、ストロンチウム、バリウム及び
マグネシウムからなる群より選ばれており、前記Ｓが硫
黄であり、前記Ｄが銅、鉛、金、銀、マグネシウム、ア
ンチモン、ビスマス及び砒素からなる群より選ばれてお
り、かつ、前記Ｈがフッ素、塩素、臭素及びヨウ素から
なる群より選ばれている、発光材料１８。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜エレクトロル
ミネセンスの発光材料に関し、及び特に、多重コアクチ
ベータドーパントを含有するアルカリ土類硫化物薄膜に
関する。
ミネセンスの発光材料に関し、及び特に、多重コアクチ
ベータドーパントを含有するアルカリ土類硫化物薄膜に
関する。
【０００２】
【従来の技術】希土類をドープしたアルカリ土類硫化
物、例えば、セリウムをドープした硫化ストロンチウム
の薄膜は、フルカラーの交流薄膜エレクトロルミネセン
ス（ＡＣＴＦＥＬ）ディスプレイ装置での応用につい
て、詳細に研究されている。かかる装置は、Ｂａｒｒｏ
ｗ等による、米国特許第４，７５１，４２７号に開示さ
れている。ＳｒＳ：Ｃｅの発光スペクトルは、極めて広
く、可視スペクトルの青色部分及び緑色部分の双方、即
ち、５００ｎｍの辺りにピークを有する４４０〜６６０
ｎｍに及ぶ。フルカラーのＡＣＴＦＥＬディスプレイ装
置は、赤色発光性の発光体、例えば、ＣａＳ：Ｅｕ又は
発光スペクトル中に赤色成分を有するものを添加するこ
とによって得ることができる。かかるフィルムの組合せ
を用いて、当業者は、白色発光性の発光体の積層体を構
築することができる。次いで、白色発光体の構造体を、
一次カラーフィルタとラミネートし、カラーディスプレ
イを構築することができ、このディスプレイは、製造に
関する費用に対して、極めて効率がよい。
物、例えば、セリウムをドープした硫化ストロンチウム
の薄膜は、フルカラーの交流薄膜エレクトロルミネセン
ス（ＡＣＴＦＥＬ）ディスプレイ装置での応用につい
て、詳細に研究されている。かかる装置は、Ｂａｒｒｏ
ｗ等による、米国特許第４，７５１，４２７号に開示さ
れている。ＳｒＳ：Ｃｅの発光スペクトルは、極めて広
く、可視スペクトルの青色部分及び緑色部分の双方、即
ち、５００ｎｍの辺りにピークを有する４４０〜６６０
ｎｍに及ぶ。フルカラーのＡＣＴＦＥＬディスプレイ装
置は、赤色発光性の発光体、例えば、ＣａＳ：Ｅｕ又は
発光スペクトル中に赤色成分を有するものを添加するこ
とによって得ることができる。かかるフィルムの組合せ
を用いて、当業者は、白色発光性の発光体の積層体を構
築することができる。次いで、白色発光体の構造体を、
一次カラーフィルタとラミネートし、カラーディスプレ
イを構築することができ、このディスプレイは、製造に
関する費用に対して、極めて効率がよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、白色発光性の
発光体の積層体によれば、発光スペクトルの青色部分が
かなり弱くなり、特に、従来、青色発光性の発光体の最
も有望なものであった、セリウムをドープした硫化スト
ロンチウム発光体が、そうであった。ほとんど青の色を
得ようとする場合、フィルタリング後に、元の輝度の約
１０％だけが得られるに過ぎない。ｘ＝０．１０、ｙ＝
０．１３のＣＩＥ範囲内の青色の配色のため、透過率
は、更に約４％にまで減少される。したがって、容認で
きる輝度を備えたカラーディスプレイを製造するには、
より一層明るい青色フィルタを用いる必要があるが、こ
のことにより、次に、妥協された青色の色度に導かれ
る。かかる不十分な青色の色度を用いて製造されたディ
スプレイは、いずれも、制限された色の領域を有し、及
びＣＲＴ又はＬＣＤ技術に有用な色の範囲を発すること
ができない。
発光体の積層体によれば、発光スペクトルの青色部分が
かなり弱くなり、特に、従来、青色発光性の発光体の最
も有望なものであった、セリウムをドープした硫化スト
ロンチウム発光体が、そうであった。ほとんど青の色を
得ようとする場合、フィルタリング後に、元の輝度の約
１０％だけが得られるに過ぎない。ｘ＝０．１０、ｙ＝
０．１３のＣＩＥ範囲内の青色の配色のため、透過率
は、更に約４％にまで減少される。したがって、容認で
きる輝度を備えたカラーディスプレイを製造するには、
より一層明るい青色フィルタを用いる必要があるが、こ
のことにより、次に、妥協された青色の色度に導かれ
る。かかる不十分な青色の色度を用いて製造されたディ
スプレイは、いずれも、制限された色の領域を有し、及
びＣＲＴ又はＬＣＤ技術に有用な色の範囲を発すること
ができない。
【０００４】したがって、高性能カラーＡＣＴＦＥＬデ
ィスプレイを得るために、ＥＬ発光薄膜の青色発光効率
を大きく改善しなければならない。Ｙｏｃｏｍ等の、米
国特許第４，７２５，３４４号には、加熱した基板上
の、アルカリ土類金属ハロゲン化物と硫化水素との間の
化学反応によって、アルカリ土類硫化物ルミネセンスフ
ィルムを形成する方法が開示されている。Ｙｏｃｏｍ等
は、硫化ストロンチウム薄膜発光体を示し、この発光体
は、フィルタリングしていないＳｒＳ：Ｃｅ装置よりも
一層青みを帯びた色（ＣＩＥ ｘ＝０．１７、ｙ＝０．
２５）を有している。しかし、Ｙｏｃｏｍ等の装置の発
光性能は実用上十分に高くはない。また、ＳｒＳ：Ｃｕ
装置についての実験も報告されている。これらの装置
は、例えば、Ｏｈｎｉｓｈｉ等の、ＳＩＤ ３１／１，
３１（１９９２）の会報のスパッタリングによって、調
製される。しかし、Ｏｈｎｉｓｈｉ等の装置は、Ｙｏｃ
ｏｍ等の装置よりも一層薄暗い（更に、カラーデータが
得られていない）。このように、現在までのところ、薄
膜エレクトロルミネセンス装置の製造者は、フルカラー
ＡＣＴＦＥＬ装置に用いるのに十分な輝度を有する青色
発光性の発光体を、いまだ製造していない。
ィスプレイを得るために、ＥＬ発光薄膜の青色発光効率
を大きく改善しなければならない。Ｙｏｃｏｍ等の、米
国特許第４，７２５，３４４号には、加熱した基板上
の、アルカリ土類金属ハロゲン化物と硫化水素との間の
化学反応によって、アルカリ土類硫化物ルミネセンスフ
ィルムを形成する方法が開示されている。Ｙｏｃｏｍ等
は、硫化ストロンチウム薄膜発光体を示し、この発光体
は、フィルタリングしていないＳｒＳ：Ｃｅ装置よりも
一層青みを帯びた色（ＣＩＥ ｘ＝０．１７、ｙ＝０．
２５）を有している。しかし、Ｙｏｃｏｍ等の装置の発
光性能は実用上十分に高くはない。また、ＳｒＳ：Ｃｕ
装置についての実験も報告されている。これらの装置
は、例えば、Ｏｈｎｉｓｈｉ等の、ＳＩＤ ３１／１，
３１（１９９２）の会報のスパッタリングによって、調
製される。しかし、Ｏｈｎｉｓｈｉ等の装置は、Ｙｏｃ
ｏｍ等の装置よりも一層薄暗い（更に、カラーデータが
得られていない）。このように、現在までのところ、薄
膜エレクトロルミネセンス装置の製造者は、フルカラー
ＡＣＴＦＥＬ装置に用いるのに十分な輝度を有する青色
発光性の発光体を、いまだ製造していない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】青色発光性の発光体の輝
度は、本発明によって十分に改善される。この発光体
は、フロント及びリア電極のセット、これらのフロント
及びリア電極のセットの間にサンドイッチされた一対の
絶縁体、及び薄膜エレクトロルミネセンス薄層積層体を
有するＡＣＴＦＥＬ装置に含められる。この積層体は、
一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈで表される発光層を含み、式
中、ＭＩＩがカルシウム、ストロンチウム、バリウム及
びマグネシウムからなる群より選ばれており、Ｓが硫黄
であり、Ｄが銅、鉛、金、銀、マグネシウム、アンチモ
ン、ビスマス及び砒素からなる群より選ばれており、か
つ、Ｈがフッ素、塩素、臭素及びヨウ素からなる群より
選ばれている。あるいはまた、この薄層積層体は、一般
式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈ，Ｆを有することができ、式中、
Ｆがガリウム、インジウム、アルミニウム、ゲルマニウ
ム、ケイ素、ランタン、スカンジウム及びイットリウム
からなる群より選ばれている。
度は、本発明によって十分に改善される。この発光体
は、フロント及びリア電極のセット、これらのフロント
及びリア電極のセットの間にサンドイッチされた一対の
絶縁体、及び薄膜エレクトロルミネセンス薄層積層体を
有するＡＣＴＦＥＬ装置に含められる。この積層体は、
一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈで表される発光層を含み、式
中、ＭＩＩがカルシウム、ストロンチウム、バリウム及
びマグネシウムからなる群より選ばれており、Ｓが硫黄
であり、Ｄが銅、鉛、金、銀、マグネシウム、アンチモ
ン、ビスマス及び砒素からなる群より選ばれており、か
つ、Ｈがフッ素、塩素、臭素及びヨウ素からなる群より
選ばれている。あるいはまた、この薄層積層体は、一般
式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈ，Ｆを有することができ、式中、
Ｆがガリウム、インジウム、アルミニウム、ゲルマニウ
ム、ケイ素、ランタン、スカンジウム及びイットリウム
からなる群より選ばれている。
【０００６】発光体薄層積層体は、頂上の絶縁層の堆積
に先立ち、５５０〜８５０℃の温度でアニーリングされ
るのが好ましい。一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈ，Ｆの層
は、以下のような濃度のドーパントが含有される：一次
ドーパントＤは、０．０５〜５モル％であるべきで；Ｈ
は、０．０５〜５モル％であるべきで、かつ、Ｆは、
０．５〜１０モル％であるべきである。エレクトロルミ
ネセンス薄層積層体中に添加する発光層は、赤色及び緑
色それぞれを発する材料であることができ、この薄層積
層体は、全体として“白色”光を発する。ＥＬ発光体薄
層積層体中のこれらの層は、スパッタリング、原子層エ
ピタクシー、エバポレーション及びＭＯＣＶＤによって
堆積させることができる。一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈ，
Ｆの層は、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇａであるのが好まし
い。この装置は、深い青色を発することができる広いバ
ンドの発光スペクトルを有し、かつ、現在までのところ
最も有用な青色発光性の発光体の２倍以上の発光効率を
有する、青色発光性の発光体装置を生成する。
に先立ち、５５０〜８５０℃の温度でアニーリングされ
るのが好ましい。一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈ，Ｆの層
は、以下のような濃度のドーパントが含有される：一次
ドーパントＤは、０．０５〜５モル％であるべきで；Ｈ
は、０．０５〜５モル％であるべきで、かつ、Ｆは、
０．５〜１０モル％であるべきである。エレクトロルミ
ネセンス薄層積層体中に添加する発光層は、赤色及び緑
色それぞれを発する材料であることができ、この薄層積
層体は、全体として“白色”光を発する。ＥＬ発光体薄
層積層体中のこれらの層は、スパッタリング、原子層エ
ピタクシー、エバポレーション及びＭＯＣＶＤによって
堆積させることができる。一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈ，
Ｆの層は、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇａであるのが好まし
い。この装置は、深い青色を発することができる広いバ
ンドの発光スペクトルを有し、かつ、現在までのところ
最も有用な青色発光性の発光体の２倍以上の発光効率を
有する、青色発光性の発光体装置を生成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の前述した及び他の目的、
特徴、及び利点を、以下の本発明の詳細な記載の説明に
よって、添付図面とともに考慮して、より一層容易に理
解することができる。
特徴、及び利点を、以下の本発明の詳細な記載の説明に
よって、添付図面とともに考慮して、より一層容易に理
解することができる。
【０００８】図１に示すようなＡＣＴＦＥＬ装置１０
は、ガラス基板１２を含み、このガラス基板上に、イン
ジウム−スズ酸化物の層１４が堆積されている。次に、
アルミニウム／チタン酸化物を含有する絶縁層１６が堆
積される。発光層１８は、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇａの薄
膜を含んでいる。この発光層１８は、バリウムタンタル
酸塩（ＢＴＯ）からなるのが好ましい第２の絶縁体２０
によってサンドイッチされている。アルミニウム電極２
２は、このＢＴＯ層２０の頂上に配置されている。第１
の絶縁層１６は、約２６０ｎｍの厚さが好ましく、及び
原子層エピタクシー（ＡＬＥ）によって堆積される。エ
レクトロルミネセンス発光層１８は、６００ｎｍ〜２μ
ｍの厚さで良く、及びこの層は、次のドーピング濃度：
銅、０．０５〜５モル％；ヨウ素、０．０５〜５モル
％；ガリウム、０．５〜１０モル％を用いて調製された
ＳｒＳターゲットからのスパッタリングによって堆積さ
れる。フルカラーのパネルを作成するために、例えば、
ＺｎＳ：Ｍｎ又は他の赤色発光性の発光体（図１には示
していない）のような第２の発光体の層を、この層１８
上に堆積することができる。堆積中、この基板温度は、
７５〜５００℃の温度に維持される。これらの発光フィ
ルムは、次いで、５５０〜８５０℃の温度で窒素中でア
ニーリングされる。この後、第２の絶縁層２０の堆積を
行い、この絶縁層は、３００ｎｍのＢＴＯである。上部
のアルミニウム電極２２は、装置の製造を完了させる。
赤色、青色、及び緑色のフィルタを、ボトム電極層１４
とビューア（図示していない）との間に挿入し、フィル
タリングされたフルカラーのＴＦＥＬディスプレイを提
供することができる。
は、ガラス基板１２を含み、このガラス基板上に、イン
ジウム−スズ酸化物の層１４が堆積されている。次に、
アルミニウム／チタン酸化物を含有する絶縁層１６が堆
積される。発光層１８は、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇａの薄
膜を含んでいる。この発光層１８は、バリウムタンタル
酸塩（ＢＴＯ）からなるのが好ましい第２の絶縁体２０
によってサンドイッチされている。アルミニウム電極２
２は、このＢＴＯ層２０の頂上に配置されている。第１
の絶縁層１６は、約２６０ｎｍの厚さが好ましく、及び
原子層エピタクシー（ＡＬＥ）によって堆積される。エ
レクトロルミネセンス発光層１８は、６００ｎｍ〜２μ
ｍの厚さで良く、及びこの層は、次のドーピング濃度：
銅、０．０５〜５モル％；ヨウ素、０．０５〜５モル
％；ガリウム、０．５〜１０モル％を用いて調製された
ＳｒＳターゲットからのスパッタリングによって堆積さ
れる。フルカラーのパネルを作成するために、例えば、
ＺｎＳ：Ｍｎ又は他の赤色発光性の発光体（図１には示
していない）のような第２の発光体の層を、この層１８
上に堆積することができる。堆積中、この基板温度は、
７５〜５００℃の温度に維持される。これらの発光フィ
ルムは、次いで、５５０〜８５０℃の温度で窒素中でア
ニーリングされる。この後、第２の絶縁層２０の堆積を
行い、この絶縁層は、３００ｎｍのＢＴＯである。上部
のアルミニウム電極２２は、装置の製造を完了させる。
赤色、青色、及び緑色のフィルタを、ボトム電極層１４
とビューア（図示していない）との間に挿入し、フィル
タリングされたフルカラーのＴＦＥＬディスプレイを提
供することができる。
【０００９】図２は、図１と同様の、“転位させた”構
造のエレクトロルミネセンス装置４０を示す。この装置
４０は、基板４４を用いて構成され、この基板４４が透
明な場合、基板は、その下側に黒色コーティング４６を
有するのが好ましい。この基板４４上に、リア電極４８
が堆積される。リア電極４８とリア誘電層５０との間に
は、薄膜吸収層４２がある。この吸収層は、多重の勾配
付けされた薄膜層又は任意の適切な方法によって形成さ
れ、連続の勾配付けされた薄膜層のいずれかで構成され
る。ラミネート構造であり得るエレクトロルミネセンス
層５２は、一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈ，Ｆを有する少な
くとも１層を含み、リア誘電層５０とフロント誘電層５
４との間でサンドイッチされる。他の例においては、誘
電層５０又は５４のいずれかを除去することができる。
透明電極層５６は、フロント誘電層５４上に形成され、
及び透明基板５８によって封じられる。この基板は、赤
色、青色、及び緑色の光をフィルタリングするカラーフ
ィルタ素子６０，６２，及び６４を、それぞれ含むこと
ができる。
造のエレクトロルミネセンス装置４０を示す。この装置
４０は、基板４４を用いて構成され、この基板４４が透
明な場合、基板は、その下側に黒色コーティング４６を
有するのが好ましい。この基板４４上に、リア電極４８
が堆積される。リア電極４８とリア誘電層５０との間に
は、薄膜吸収層４２がある。この吸収層は、多重の勾配
付けされた薄膜層又は任意の適切な方法によって形成さ
れ、連続の勾配付けされた薄膜層のいずれかで構成され
る。ラミネート構造であり得るエレクトロルミネセンス
層５２は、一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈ，Ｆを有する少な
くとも１層を含み、リア誘電層５０とフロント誘電層５
４との間でサンドイッチされる。他の例においては、誘
電層５０又は５４のいずれかを除去することができる。
透明電極層５６は、フロント誘電層５４上に形成され、
及び透明基板５８によって封じられる。この基板は、赤
色、青色、及び緑色の光をフィルタリングするカラーフ
ィルタ素子６０，６２，及び６４を、それぞれ含むこと
ができる。
【００１０】ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇａ層の発光バンド
は、極めて広く、４００〜６７０ｎｍにわたる。本発明
の発光体のほとんどの試料は、ピーク位置について、単
一バンド又は二重バンドのいずれかを示し、このピーク
位置は、４７０〜５３０ｎｍの間で変わり得る。単一ピ
ーク、例えば、図３に示すようなスペクトル特質を備え
る試料を有する装置は、４８０ｎｍでのピーク及びＣＩ
Ｅ ｘ＝０．１５６、ｙ＝０．２３８の色座標を有す
る。この試料は、１モル％の銅、１モル％のヨウ素及び
５モル％のガリウムをドーピングしたＳｒＳスパッタリ
ングターゲットを用いて調製した。この材料の他の試料
は、５３０ｎｍの単一ピークを生じ、このピークは、Ｃ
ＩＥ ｘ＝０．２６８、ｙ＝０．５４７の極めて良好な
緑色を有していた。
は、極めて広く、４００〜６７０ｎｍにわたる。本発明
の発光体のほとんどの試料は、ピーク位置について、単
一バンド又は二重バンドのいずれかを示し、このピーク
位置は、４７０〜５３０ｎｍの間で変わり得る。単一ピ
ーク、例えば、図３に示すようなスペクトル特質を備え
る試料を有する装置は、４８０ｎｍでのピーク及びＣＩ
Ｅ ｘ＝０．１５６、ｙ＝０．２３８の色座標を有す
る。この試料は、１モル％の銅、１モル％のヨウ素及び
５モル％のガリウムをドーピングしたＳｒＳスパッタリ
ングターゲットを用いて調製した。この材料の他の試料
は、５３０ｎｍの単一ピークを生じ、このピークは、Ｃ
ＩＥ ｘ＝０．２６８、ｙ＝０．５４７の極めて良好な
緑色を有していた。
【００１１】以下の表１に示すように、ＳｒＳ：Ｃｕ，
Ｉ，Ｇａ発光体の輝度及び効率は、ブルーフィルタを通
ったＳｒＳ：Ｃｅのものの２倍である。
Ｉ，Ｇａ発光体の輝度及び効率は、ブルーフィルタを通
ったＳｒＳ：Ｃｅのものの２倍である。
【００１２】
【表１】
【００１３】チオガレイトの発光体は、また、表にも示
すように、より一層飽和した青色を有する。しかし、こ
の輝度の効率をヒトのホトオプティック感度に関して標
準化することにより、このチオガレイトの標準化された
効率（表１の最後の欄参照）は、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇ
ａから測定されたものの半分以下に過ぎない。標準化さ
れた効率は、本発明では、ＣＩＥのｙ座標値によって分
割される発光効率として規定する。さらに、硫化ストロ
ンチウム系発光体のしきい電界は、１ｃｍ当たり約１メ
ガボルトであり、この値は、チオガレイトの発光体中で
測定されるものの半分である。この利点は、表に明らか
に示されている。この理由は、０．４５μｍの厚さの発
光体を備えるチオガレイトの装置のしきい電圧が既に１
８５ボルトの実際上の限界に近づいているからであり、
一方、０．７〜１μｍの厚さの発光体を有するＳｒＳ系
装置のものは、まだ１１４〜１５０ボルトに過ぎない。
装置の輝度が発光体の厚さに関してほぼ直線的に変化す
るので、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇａの輝度は、最も有効な
チオガレイト装置の、少なくとも４倍である。
すように、より一層飽和した青色を有する。しかし、こ
の輝度の効率をヒトのホトオプティック感度に関して標
準化することにより、このチオガレイトの標準化された
効率（表１の最後の欄参照）は、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇ
ａから測定されたものの半分以下に過ぎない。標準化さ
れた効率は、本発明では、ＣＩＥのｙ座標値によって分
割される発光効率として規定する。さらに、硫化ストロ
ンチウム系発光体のしきい電界は、１ｃｍ当たり約１メ
ガボルトであり、この値は、チオガレイトの発光体中で
測定されるものの半分である。この利点は、表に明らか
に示されている。この理由は、０．４５μｍの厚さの発
光体を備えるチオガレイトの装置のしきい電圧が既に１
８５ボルトの実際上の限界に近づいているからであり、
一方、０．７〜１μｍの厚さの発光体を有するＳｒＳ系
装置のものは、まだ１１４〜１５０ボルトに過ぎない。
装置の輝度が発光体の厚さに関してほぼ直線的に変化す
るので、ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇａの輝度は、最も有効な
チオガレイト装置の、少なくとも４倍である。
【００１４】ＳｒＳ：Ｃｕ，Ｉ，Ｇａ装置の十分な改善
の理由は、第１に、ガリウムドーピングの使用である。
ガリウムは、ＳｒＳと反応し、低温の共融相を形成する
と考えられる。この共融相は、６５０℃以上の温度でア
ニーリングされた時、液体に変わる。この液相は、薄膜
の堆積に関連する構造的欠陥を劇的に減少させる。アニ
ーリングされたフィルムは、フィルムの厚さの半分に等
しい寸法を有する等軸の結晶粒を提示する。このこと
は、高度に焼結された発光体粉末の微細構造と異なって
いない。低温の共融相の正体は完全には明らかでない
が、Ｓｒ−Ｇａ−Ｓの偽りの三元相であるかもしれな
い。したがって、アルミニウム、インジウム、ケイ素、
ゲルマニウム、ランタン、スカンジウム及びイットリウ
ムを含む元素から形成される他の三元硫化物は、同様の
作用を有することがある。さらに、フッ素、塩素、臭素
及びヨウ素を含むハロゲン化物は、ヨウ化ストロンチウ
ムの融点が５１５℃に過ぎないので、反応に関与する場
合がある。
の理由は、第１に、ガリウムドーピングの使用である。
ガリウムは、ＳｒＳと反応し、低温の共融相を形成する
と考えられる。この共融相は、６５０℃以上の温度でア
ニーリングされた時、液体に変わる。この液相は、薄膜
の堆積に関連する構造的欠陥を劇的に減少させる。アニ
ーリングされたフィルムは、フィルムの厚さの半分に等
しい寸法を有する等軸の結晶粒を提示する。このこと
は、高度に焼結された発光体粉末の微細構造と異なって
いない。低温の共融相の正体は完全には明らかでない
が、Ｓｒ−Ｇａ−Ｓの偽りの三元相であるかもしれな
い。したがって、アルミニウム、インジウム、ケイ素、
ゲルマニウム、ランタン、スカンジウム及びイットリウ
ムを含む元素から形成される他の三元硫化物は、同様の
作用を有することがある。さらに、フッ素、塩素、臭素
及びヨウ素を含むハロゲン化物は、ヨウ化ストロンチウ
ムの融点が５１５℃に過ぎないので、反応に関与する場
合がある。
【００１５】硫化ストロンチウム中の銅イオンについて
の発光機構は、“ｓ”又は“ｐ”及び“ｄ”電子レベル
の間の原子内の遷移らしいと考えられる。その理由は、
何らのコドーパントを含まないＳｒＳ：Ｃｕが、５３０
ｎｍにピーク波長を有する、極めて有効な緑色発光性の
ＣＲＴ発光体だからである。ヨウ素のドーピングによっ
て誘導される、この発光色のブルーシフトは、正確な機
構はわからないが、一種の結晶の電界効果であろう。さ
らに、硫化カルシウムの銅ドーピングが、著しく高度に
飽和された青色を生成し、従って、本物の青色（ＣＩＥ
ｙ＝０．１０〜０．１５）を、混合された硫化ストロ
ンチウム／硫化カルシウムホストの銅ドーピングによっ
て、達成することができることを確かめた。さらに、赤
らんだ色を、硫化バリウムの銅又は金のドーピングによ
って得ることができる。上述した発光体の種類におい
て、ハロゲン化物のコドーパントを削除して、緑色発光
性の発光体を製造することができる。例えば、銅及びガ
リウムでドーピングされた硫化ストロンチウムは、５３
０ｎｍ及びＣＩＥ座標、ｘ＝０．２６８、ｙ＝０．５４
７での緑色のピーク波長を発する。
の発光機構は、“ｓ”又は“ｐ”及び“ｄ”電子レベル
の間の原子内の遷移らしいと考えられる。その理由は、
何らのコドーパントを含まないＳｒＳ：Ｃｕが、５３０
ｎｍにピーク波長を有する、極めて有効な緑色発光性の
ＣＲＴ発光体だからである。ヨウ素のドーピングによっ
て誘導される、この発光色のブルーシフトは、正確な機
構はわからないが、一種の結晶の電界効果であろう。さ
らに、硫化カルシウムの銅ドーピングが、著しく高度に
飽和された青色を生成し、従って、本物の青色（ＣＩＥ
ｙ＝０．１０〜０．１５）を、混合された硫化ストロ
ンチウム／硫化カルシウムホストの銅ドーピングによっ
て、達成することができることを確かめた。さらに、赤
らんだ色を、硫化バリウムの銅又は金のドーピングによ
って得ることができる。上述した発光体の種類におい
て、ハロゲン化物のコドーパントを削除して、緑色発光
性の発光体を製造することができる。例えば、銅及びガ
リウムでドーピングされた硫化ストロンチウムは、５３
０ｎｍ及びＣＩＥ座標、ｘ＝０．２６８、ｙ＝０．５４
７での緑色のピーク波長を発する。
【００１６】したがって、新規な群の広いバンドのエレ
クトロルミネセンス発光体は、上述の発光体、並びに他
のものの組合せによって達成することができる。概し
て、金属硫化物は、ドーパントとともに、カルシウム、
ストロンチウム、バリウム又はマグネシウムが含まれ、
ドーパントは、銅、鉛、銀、金、マグネシウム、アンチ
モン、ビスマス、及び砒素が含まれ、及び更にハロゲン
化物のコドーパント、並びに、ガリウム、インジウム、
アルミニウム、ゲルマニウム、ケイ素、ランタン、スカ
ンジウム及びイットリウムからなる群より選ばれるコド
ーパントが含まれる。
クトロルミネセンス発光体は、上述の発光体、並びに他
のものの組合せによって達成することができる。概し
て、金属硫化物は、ドーパントとともに、カルシウム、
ストロンチウム、バリウム又はマグネシウムが含まれ、
ドーパントは、銅、鉛、銀、金、マグネシウム、アンチ
モン、ビスマス、及び砒素が含まれ、及び更にハロゲン
化物のコドーパント、並びに、ガリウム、インジウム、
アルミニウム、ゲルマニウム、ケイ素、ランタン、スカ
ンジウム及びイットリウムからなる群より選ばれるコド
ーパントが含まれる。
【００１７】本発明者は、この発光体が、上述したＦド
ーパントを含有しないＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈからなることが
できるという更なる認識に至った。特に、本発明者は、
スパッタリング処理が、概して小さな結晶粒を生じさ
せ、これらの結晶粒が、発光体の潜在的な輝度を妨げる
傾向があるという認識に至った。このＦ、及び特に、Ｇ
ａの添加が、より一層大きな結晶の成長を起こし、この
結晶の成長が装置の輝度を主として増加させると思われ
る。選択的な薄膜発光体の堆積技術、例えば、原子層エ
ピタクシー、エバポレーション、及びＭＯＣＶＤは、Ｇ
ａを必然的に必要とせず、青色発光を形成する。原子層
エピタクシー、エバポレーション、及びＭＯＣＶＤによ
って堆積された薄膜は、Ｆ（又はＧａ）が優れた結晶成
長及び増大した結晶粒度のために必要とされないほど、
高品質の結晶構造を形成する傾向がある。
ーパントを含有しないＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈからなることが
できるという更なる認識に至った。特に、本発明者は、
スパッタリング処理が、概して小さな結晶粒を生じさ
せ、これらの結晶粒が、発光体の潜在的な輝度を妨げる
傾向があるという認識に至った。このＦ、及び特に、Ｇ
ａの添加が、より一層大きな結晶の成長を起こし、この
結晶の成長が装置の輝度を主として増加させると思われ
る。選択的な薄膜発光体の堆積技術、例えば、原子層エ
ピタクシー、エバポレーション、及びＭＯＣＶＤは、Ｇ
ａを必然的に必要とせず、青色発光を形成する。原子層
エピタクシー、エバポレーション、及びＭＯＣＶＤによ
って堆積された薄膜は、Ｆ（又はＧａ）が優れた結晶成
長及び増大した結晶粒度のために必要とされないほど、
高品質の結晶構造を形成する傾向がある。
【００１８】上述した発明の詳細な説明中で用いた用語
及び表現は、ここでの説明の用語として用いたものであ
り、限定の用語ではなく、さらに、かかる用語及び表現
の使用において、示し及び説明した特徴又はそれらの部
分と均等なものを排除する意図はなく、本発明の範囲
は、前記した特許請求の範囲によって確定され、更に限
定されると認識する必要がある。
及び表現は、ここでの説明の用語として用いたものであ
り、限定の用語ではなく、さらに、かかる用語及び表現
の使用において、示し及び説明した特徴又はそれらの部
分と均等なものを排除する意図はなく、本発明の範囲
は、前記した特許請求の範囲によって確定され、更に限
定されると認識する必要がある。
【図１】 本発明に従って構成されたＡＣＴＦＥＬ装置
の部分的な側面断面図である。
の部分的な側面断面図である。
【図２】 本発明に従って製造された他の例のＡＣＴＦ
ＥＬ装置の部分的な側面断面図である。
ＥＬ装置の部分的な側面断面図である。
【図３】 本発明の一調製例の青色発光性の発光体のス
ペクトル特質を示すグラフである。
ペクトル特質を示すグラフである。
【図４】 図３に示す発光体試料の、電圧に対する明る
さと効率の特質を示すグラフである。
さと効率の特質を示すグラフである。
１０ 交流薄膜エレクトロルミネセンス装置 １２ ガラス基板 １４ インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）の層 １６ 絶縁層 １８ 発光層 ２０ 第２の絶縁層 ２２ アルミニウム電極 ４０ “転位させた”構造のエレクトロルミネセンス装
置 ４４ 基板 ４６ 黒色コーティング ４８ リア電極 ５０ リア誘電層 ４２ 薄膜吸収層 ５２ エレクトロルミネセンス層 ５４ フロント誘電層 ５６ 透明電極層 ５８ 透明基板 ６０，６２，６４ カラーフィルタ素子
置 ４４ 基板 ４６ 黒色コーティング ４８ リア電極 ５０ リア誘電層 ４２ 薄膜吸収層 ５２ エレクトロルミネセンス層 ５４ フロント誘電層 ５６ 透明電極層 ５８ 透明基板 ６０，６２，６４ カラーフィルタ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セイ−シン スン アメリカ合衆国 オレゴン州 97007 ビ ーヴァートン サウスウエスト ナイチン ゲール コート 15375 (72)発明者 ジム ケイン アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08648 ローレンスヴィル ロイヤル オ ーク ロード 32 (72)発明者 ピー ニール ヨコム アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08540 プリンストン シェイディブルッ ク レイン 307
Claims (18)
- 【請求項１】 交流薄膜エレクトロルミネセンス装置に
用いられる発光性の発光材料であって、 前記発光材料が、一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈで表され、
前記ＭＩＩがカルシウム、ストロンチウム、バリウム及
びマグネシウムからなる群より選ばれており、前記Ｓが
硫黄であり、前記Ｄが銅、鉛、金、銀、マグネシウム、
アンチモン、ビスマス及び砒素からなる群より選ばれて
おり、かつ、前記Ｈがフッ素、塩素、臭素及びヨウ素か
らなる群より選ばれていることを特徴とする、発光材
料。 - 【請求項２】 前記発光材料が、更にＦを含んでおり、
前記Ｆがガリウム、インジウム、アルミニウム、ゲルマ
ニウム、ケイ素、ランタン、スカンジウム及びイットリ
ウムからなる群より選ばれていることを特徴とする、請
求項１記載の発光材料。 - 【請求項３】 前記ＭＩＩＳが硫化ストロンチウムと硫
化カルシウムとの混合物であり、かつ、前記Ｄが銅であ
ることを特徴とする、請求項１記載の発光材料。 - 【請求項４】 前記発光材料が青色光を発光し、かつ、
前記青色光の発光スペクトルが４７０〜５３０ｎｍにピ
ーク波長を有することを特徴とする、請求項１記載の発
光材料。 - 【請求項５】 前記発光材料が薄膜であり、前記薄膜が
５５０〜８５０℃の温度でアニーリングされていること
を特徴とする、請求項１記載の発光材料。 - 【請求項６】 前記ＭＩＩがストロンチウムであり、前
記Ｄが銅であり、前記Ｈがヨウ素であり、かつ、前記Ｆ
がガリウムであることを特徴とする、請求項２記載の発
光材料。 - 【請求項７】 一対の絶縁体をサンドイッチしているフ
ロント及びリアのセットの電極を備えており、前記一対
の絶縁体が薄膜エレクトロルミネセンスの発光材料をサ
ンドイッチしている、交流薄膜エレクトロルミネセンス
装置であって、 前記発光材料が薄膜層を含んでおり、前記薄膜層が、一
般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈで表され、前記ＭＩＩがカルシ
ウム、ストロンチウム、バリウム及びマグネシウムから
なる群より選ばれており、前記Ｓが硫黄であり、前記Ｄ
が銅、鉛、金、銀、マグネシウム、アンチモン、ビスマ
ス及び砒素からなる群より選ばれており、かつ、前記Ｈ
がフッ素、塩素、臭素及びヨウ素からなる群より選ばれ
ていることを特徴とする、交流薄膜エレクトロルミネセ
ンス装置。 - 【請求項８】 前記発光材料が、更にＦを含んでおり、
前記Ｆがガリウム、インジウム、アルミニウム、ゲルマ
ニウム、ケイ素、ランタン、スカンジウム及びイットリ
ウムからなる群より選ばれていることを特徴とする、請
求項７記載の交流薄膜エレクトロルミネセンス装置。 - 【請求項９】 前記ＭＩＩがストロンチウム及びカルシ
ウムからなる群より選ばれており、かつ、前記Ｈがヨウ
素であることを特徴とする、請求項７記載の交流薄膜エ
レクトロルミネセンス装置。 - 【請求項１０】 前記ＭＩＩがストロンチウムであり、
前記Ｄが銅であり、前記Ｈがヨウ素であり、かつ、前記
Ｆがガリウムであることを特徴とする、請求項８記載の
交流薄膜エレクトロルミネセンス装置。 - 【請求項１１】 前記Ｆがガリウムであることを特徴と
する、請求項８記載の交流薄膜エレクトロルミネセンス
装置。 - 【請求項１２】 薄膜エレクトロルミネセンス発光体で
あって、次の工程： （ａ）一般式、ＭＩＩＳ：Ｄ，Ｈで表され、前記ＭＩＩ
がカルシウム、ストロンチウム、バリウム及びマグネシ
ウムからなる群より選ばれており、前記Ｓが硫黄であ
り、前記Ｄが銅、鉛、金、銀、マグネシウム、アンチモ
ン、ビスマス及び砒素からなる群より選ばれており、か
つ、前記Ｈがフッ素、塩素、臭素及びヨウ素からなる群
より選ばれている材料を含有する、スパッタリングター
ゲットを製造し； （ｂ）前記スパッタリングターゲットから前記材料をス
パッタリングすることによって、薄膜発光層を形成し；
及び （ｃ）前記薄膜発光層を５５０〜８５０℃の温度でアニ
ーリングすることによって得られていることを特徴とす
る、薄膜エレクトロルミネセンス発光体。 - 【請求項１３】 前記工程（ｃ）が窒素雰囲気中で行わ
れていることを特徴とする、請求項１２記載の薄膜エレ
クトロルミネセンス発光体。 - 【請求項１４】 前記材料が、更にＦを含んでおり、前
記Ｆがガリウム、インジウム、アルミニウム、ゲルマニ
ウム、ケイ素、ランタン、スカンジウム及びイットリウ
ムからなる群より選ばれており、かつ、前記スパッタリ
ングターゲットが、次のドーパント濃度：Ｄが０．０５
〜５モル％、Ｈが０．０５〜５モル％及びＦが０．５〜
１０モル％で形成されていることを特徴とする、請求項
１２記載の薄膜エレクトロルミネセンス発光体。 - 【請求項１５】 前記Ｍがバリウムであり、かつ、前記
Ｄが銅及び金からなる群より選ばれていることを特徴と
する、請求項１２記載の薄膜エレクトロルミネセンス発
光体。 - 【請求項１６】 前記薄膜発光層が７５〜５００℃の温
度に維持された基板によって支持されていることを特徴
とする、請求項１３記載の薄膜エレクトロルミネセンス
発光体。 - 【請求項１７】 前記Ｄが銅であり、前記Ｈがヨウ素で
あり、かつ、前記Ｆがガリウムであることを特徴とす
る、請求項１４記載の薄膜エレクトロルミネセンス発光
体。 - 【請求項１８】 前記銅の前記ドーパント濃度が１モル
％であり、前記ヨウ素の前記ドーパント濃度が１モル％
であり、かつ、前記ガリウムの前記ドーパント濃度が５
モル％であることを特徴とする、請求項１７記載の薄膜
エレクトロルミネセンス発光体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/152,783 US6072198A (en) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | Electroluminescent alkaline-earth sulfide phosphor thin films with multiple coactivator dopants |
| US09/152783 | 1998-09-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000104059A true JP2000104059A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=22544426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11260032A Pending JP2000104059A (ja) | 1998-09-14 | 1999-09-14 | 発光材料、交流薄膜エレクトロルミネセンス装置及び薄膜エレクトロルミネセンス発光体 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6072198A (ja) |
| JP (1) | JP2000104059A (ja) |
| CA (1) | CA2282191A1 (ja) |
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| JP2007299607A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Fujifilm Corp | 無機分散型エレクトロルミネッセンス素子 |
| JP2007299606A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Fujifilm Corp | 分散型エレクトロルミネッセンス |
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| GB201200823D0 (en) * | 2012-01-18 | 2012-02-29 | Cambridge Display Tech Ltd | Electroluminescence |
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-
1998
- 1998-09-14 US US09/152,783 patent/US6072198A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-10 CA CA002282191A patent/CA2282191A1/en not_active Abandoned
- 1999-09-14 JP JP11260032A patent/JP2000104059A/ja active Pending
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6072198A (en) | 2000-06-06 |
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