JP2812585B2 - エレクトロルミネセントディスプレイコンポーネントのけい光体層 - Google Patents
エレクトロルミネセントディスプレイコンポーネントのけい光体層Info
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- Y10T428/264—Up to 3 mils
- Y10T428/265—1 mil or less
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロルミネセン
ト(electroluminescent)コンポーネントにおけるけい光
体層(phosphor layer)に関する。
ト(electroluminescent)コンポーネントにおけるけい光
体層(phosphor layer)に関する。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロルミネセントディスプレイに
使用されるけい光体材料は、ホストマトリクス中に分散
した活性剤から可視領域（約380 乃至700nm)における波
長の光を発生する。ホストマトリクス材料の特性は、可
視光線の発生に必要な、即ち２eVを超えるエネルギー水
準に電子を加速するのに適していなければならない。活
性剤原子を取り巻く結晶学的環境は一般に光放射効率、
波長スペクトル及び安定性に影響する。この技術では、
ホストマトリクスと活性剤物質の様々な組み合わせがそ
れらの放射スペクトルと共に公知である。例えば、次の
ような色がそれぞれの物質の組み合わせにより放射され
る、即ち、CaS:Euが赤を、ZnS:Mnが黄−オレンジを、Zn
S:Tbが緑を、SrS:Ceが青−緑を、ZnS:Tmが青を、SrS:Pr
が白を放射する。
使用されるけい光体材料は、ホストマトリクス中に分散
した活性剤から可視領域（約380 乃至700nm)における波
長の光を発生する。ホストマトリクス材料の特性は、可
視光線の発生に必要な、即ち２eVを超えるエネルギー水
準に電子を加速するのに適していなければならない。活
性剤原子を取り巻く結晶学的環境は一般に光放射効率、
波長スペクトル及び安定性に影響する。この技術では、
ホストマトリクスと活性剤物質の様々な組み合わせがそ
れらの放射スペクトルと共に公知である。例えば、次の
ような色がそれぞれの物質の組み合わせにより放射され
る、即ち、CaS:Euが赤を、ZnS:Mnが黄−オレンジを、Zn
S:Tbが緑を、SrS:Ceが青−緑を、ZnS:Tmが青を、SrS:Pr
が白を放射する。
【０００３】ホストマトリクス材料を活性剤でドーピン
グして均質な層を形成するための基本的な条件は、活性
剤原子又は全放出中心部が結晶格子中に適合しているこ
とである。この相容性は、とりわけホストマトリクス材
料と活性剤原子との大きさの違いにより、及びおそらく
原子価の差によっても影響を受ける。市販のエレクトロ
ルミネセントディスプレイにおける硫化亜鉛のマンガン
によるドーピングは、活性剤原子がホストマトリクス材
料の中に良く適合した例である。しかし、活性剤とホス
トマトリクス材料との相容性に関する必要条件は、相互
に適合するホストマトリクス／活性剤材料の数を制限
し、一般にホストマトリクス材料中の活性剤の最適濃度
を低下させる。例えば、硫化亜鉛マトリクスを希土類で
ドーピングすることは、ホストマトリクス材料の結晶格
子との寸法的及び化学的な非相容性のために困難であ
る。
グして均質な層を形成するための基本的な条件は、活性
剤原子又は全放出中心部が結晶格子中に適合しているこ
とである。この相容性は、とりわけホストマトリクス材
料と活性剤原子との大きさの違いにより、及びおそらく
原子価の差によっても影響を受ける。市販のエレクトロ
ルミネセントディスプレイにおける硫化亜鉛のマンガン
によるドーピングは、活性剤原子がホストマトリクス材
料の中に良く適合した例である。しかし、活性剤とホス
トマトリクス材料との相容性に関する必要条件は、相互
に適合するホストマトリクス／活性剤材料の数を制限
し、一般にホストマトリクス材料中の活性剤の最適濃度
を低下させる。例えば、硫化亜鉛マトリクスを希土類で
ドーピングすることは、ホストマトリクス材料の結晶格
子との寸法的及び化学的な非相容性のために困難であ
る。
【０００４】均質にドーピングされた活性剤により引き
起こされるホストマトリクス材料の結晶化度、配向、結
晶格子欠陥及び電気特性の変化は、効率及び安定性が悪
化するためにエレクトロルミネセンスに有害である。そ
の上、ホストマトリクス材料の結晶格子は、活性剤から
の光放射効率にとって好ましくない環境になることもあ
る。ホストマトリクス／活性剤材料系の熱力学的不安定
性のために、光放射の安定性が乏しいことが多い。ホス
トマトリクス／活性剤材料系の放射効率は、異なった活
性化助剤(coactivator) （例えばSrS:Ce、K 、Cl) 及び
／又はより複雑な放射中心（例えばZnS:Tb、O 、F)を使
用することにより改善できるが、けい光体層の処理が複
雑になる。
起こされるホストマトリクス材料の結晶化度、配向、結
晶格子欠陥及び電気特性の変化は、効率及び安定性が悪
化するためにエレクトロルミネセンスに有害である。そ
の上、ホストマトリクス材料の結晶格子は、活性剤から
の光放射効率にとって好ましくない環境になることもあ
る。ホストマトリクス／活性剤材料系の熱力学的不安定
性のために、光放射の安定性が乏しいことが多い。ホス
トマトリクス／活性剤材料系の放射効率は、異なった活
性化助剤(coactivator) （例えばSrS:Ce、K 、Cl) 及び
／又はより複雑な放射中心（例えばZnS:Tb、O 、F)を使
用することにより改善できるが、けい光体層の処理が複
雑になる。
【０００５】当該技術分野においては、ホストマトリク
ス材料及び比較的相容性の悪い活性剤材料が個々の層に
分離されているけい光体層構造が公知である。例えば、
モルトン、ディー・シー(Morton, D.C.)及びウィリアム
ス、エフ(Williams, F.)による論文「多層薄膜エレクト
ロルミネセントディスプレイ(Multilayer thin-filmele
ctroluminescent display) 」、SID 1981ダイジェス
ト、12/1巻の30乃至31頁を参照されたい。実際には、こ
れは該層が交互に堆積した多層構造になる。活性剤を含
有するドーピング層は最少厚が10乃至20nmである。その
ような構造の一例としては、厚い硫化亜鉛及びY2O3:Eu
が交互に堆積した層からなる赤色放射のけい光体系が挙
げられる。例えば、スヤマ、ティー(Suyama, T.)、オカ
モト、ケイ(Okamoto, K.) 及びハマカワ、ワイ(Hamakaw
a, Y.)による論文「多層構造を有する新型の薄膜エレク
トロルミネセント装置(New type of thin-film electro
-luminescent device having a multilayer structure)
」、アプライドフィジクスレター(Appln. Phys. Let
t.)、41(1982)の462 乃至464 頁を参照されたい。
ス材料及び比較的相容性の悪い活性剤材料が個々の層に
分離されているけい光体層構造が公知である。例えば、
モルトン、ディー・シー(Morton, D.C.)及びウィリアム
ス、エフ(Williams, F.)による論文「多層薄膜エレクト
ロルミネセントディスプレイ(Multilayer thin-filmele
ctroluminescent display) 」、SID 1981ダイジェス
ト、12/1巻の30乃至31頁を参照されたい。実際には、こ
れは該層が交互に堆積した多層構造になる。活性剤を含
有するドーピング層は最少厚が10乃至20nmである。その
ような構造の一例としては、厚い硫化亜鉛及びY2O3:Eu
が交互に堆積した層からなる赤色放射のけい光体系が挙
げられる。例えば、スヤマ、ティー(Suyama, T.)、オカ
モト、ケイ(Okamoto, K.) 及びハマカワ、ワイ(Hamakaw
a, Y.)による論文「多層構造を有する新型の薄膜エレク
トロルミネセント装置(New type of thin-film electro
-luminescent device having a multilayer structure)
」、アプライドフィジクスレター(Appln. Phys. Let
t.)、41(1982)の462 乃至464 頁を参照されたい。
【０００６】分離した活性剤の層を堆積させると、ホス
トマトリクス材料の結晶格子を中断し、マトリクス材料
の結晶化度、結晶の大きさ及び配向を維持する上で問題
が生じる。その上、分離した活性剤層は結晶化度が乏し
く無定形であることもあり、これは電子の移動及び光放
射効率にとって好ましくない。電子は厚い活性剤層中で
急速にそのエネルギーを失い、そのために効率が悪くな
り、その上、ホストマトリクス層と活性剤を含むドーピ
ング層との界面における浅い層でしか光放射できなくな
る。
トマトリクス材料の結晶格子を中断し、マトリクス材料
の結晶化度、結晶の大きさ及び配向を維持する上で問題
が生じる。その上、分離した活性剤層は結晶化度が乏し
く無定形であることもあり、これは電子の移動及び光放
射効率にとって好ましくない。電子は厚い活性剤層中で
急速にそのエネルギーを失い、そのために効率が悪くな
り、その上、ホストマトリクス層と活性剤を含むドーピ
ング層との界面における浅い層でしか光放射できなくな
る。
【０００７】活性剤でドーピングする問題及び乏しい結
晶化度により、けい光体層の効率及び光放射の全明度が
制限されている。
晶化度により、けい光体層の効率及び光放射の全明度が
制限されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、幾つ
かの異なったホストマトリクス／活性剤材料の対を調和
させることができる高効率けい光体層を達成することで
ある。
かの異なったホストマトリクス／活性剤材料の対を調和
させることができる高効率けい光体層を達成することで
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性剤含有ド
ーピング層をホストマトリクス材料層同士の間に、場合
により調和層で分離して、堆積させることにより、けい
光体層を活性剤でドーピングすることにあるが、該活性
剤含有ドーピング層は、ホストマトリクス材料の結晶構
造及び配向に本質的な障害を起こさないように、原子の
単位の薄さを有する。
ーピング層をホストマトリクス材料層同士の間に、場合
により調和層で分離して、堆積させることにより、けい
光体層を活性剤でドーピングすることにあるが、該活性
剤含有ドーピング層は、ホストマトリクス材料の結晶構
造及び配向に本質的な障害を起こさないように、原子の
単位の薄さを有する。
【００１０】より詳しくは、本発明に関するけい光体層
の特徴は前述の請求項１の特徴部分に記載してある。
の特徴は前述の請求項１の特徴部分に記載してある。
【００１１】
【実施例】以下に、添付の図面を参照しながら、本発明
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１２】図１に示す、薄膜エレクトロルミネセント
ディスプレイコンポーネントの機能的な原理並びに薄膜
構造の必要な層は、この技術では良く知られている。こ
の構造は、例えばガラス製の透明基材１、及び該基材上
に形成した薄膜型底部電極を含む。この底部電極２は透
明な材料からなり、その上に、底部絶縁層３と呼ばれ
る、図により通常幾つかの薄膜型の個々の層を含むこと
ができる、実際に発光する薄膜構造、けい光体層４及び
上部絶縁層５を有する。この発光構造の上に、薄膜型
（一般に金属性）の上部電極６がある。底部電極２及び
上部電極６は、例えばディスプレイマトリクスの列及び
行電極を形成することができる。
ディスプレイコンポーネントの機能的な原理並びに薄膜
構造の必要な層は、この技術では良く知られている。こ
の構造は、例えばガラス製の透明基材１、及び該基材上
に形成した薄膜型底部電極を含む。この底部電極２は透
明な材料からなり、その上に、底部絶縁層３と呼ばれ
る、図により通常幾つかの薄膜型の個々の層を含むこと
ができる、実際に発光する薄膜構造、けい光体層４及び
上部絶縁層５を有する。この発光構造の上に、薄膜型
（一般に金属性）の上部電極６がある。底部電極２及び
上部電極６は、例えばディスプレイマトリクスの列及び
行電極を形成することができる。
【００１３】図１のけい光体層４の一部（すなわち、こ
の図中の区域Ａ）を、図２で詳細に示す。けい光体層４
は、異なった組成の層、すなわち電子の加速を行なうホ
ストマトリクス材料層７及び光を放射できる活性剤含有
ドーピング層８からなる。活性剤含有ドーピング層８は
非常に薄い。本発明に関するけい光体層４中のドーピン
グ層の数に制限はなく、組成も同じである必要はなく、
むしろ、各種の色を得るために、単一のけい光体層４を
造って異なった種類の活性剤含有ドーピング層８を含む
こともできるし、反対に単一の活性剤含有ドーピング層
８を造って幾つかの異なった種類の活性剤を含むことも
できる。
の図中の区域Ａ）を、図２で詳細に示す。けい光体層４
は、異なった組成の層、すなわち電子の加速を行なうホ
ストマトリクス材料層７及び光を放射できる活性剤含有
ドーピング層８からなる。活性剤含有ドーピング層８は
非常に薄い。本発明に関するけい光体層４中のドーピン
グ層の数に制限はなく、組成も同じである必要はなく、
むしろ、各種の色を得るために、単一のけい光体層４を
造って異なった種類の活性剤含有ドーピング層８を含む
こともできるし、反対に単一の活性剤含有ドーピング層
８を造って幾つかの異なった種類の活性剤を含むことも
できる。
【００１４】図３は、調和層９及び実際の活性剤層１０
からなる本発明に関する活性剤含有ドーピング層８の実
施形態を示している。図３に示すのは、一つの実際の活
性剤層１０が二つの調和層９の間に挟まれている状態で
ある。以下に、異なったフィルム型層の代表的な寸法、
機能、材料選択及び加工について詳細に説明する。ここ
で、図１、２及び３の尺度は実際の寸法を表わしている
のではないことに注意しなければならない。
からなる本発明に関する活性剤含有ドーピング層８の実
施形態を示している。図３に示すのは、一つの実際の活
性剤層１０が二つの調和層９の間に挟まれている状態で
ある。以下に、異なったフィルム型層の代表的な寸法、
機能、材料選択及び加工について詳細に説明する。ここ
で、図１、２及び３の尺度は実際の寸法を表わしている
のではないことに注意しなければならない。
【００１５】本発明の基本的な考え方によれば、ホスト
マトリクス材料層４における結晶成長及び配向は活性剤
のドーピングにも関わらず維持される。これは、調和層
９及び実際の活性剤層１０の、原子の薄さの構造により
可能になる。これらの層は、厚さが極めて小さいため
に、その下にある層、即ち基材として作用するホストマ
トリクス材料層７の結晶構造の上にエピタキシー的に調
和し、それによって、結晶格子定数及び熱膨張係数の差
により引き起こされる結晶格子力が層の界面で応力に転
換されるが、有害な量で結晶欠陥に緩和されることはな
い。
マトリクス材料層４における結晶成長及び配向は活性剤
のドーピングにも関わらず維持される。これは、調和層
９及び実際の活性剤層１０の、原子の薄さの構造により
可能になる。これらの層は、厚さが極めて小さいため
に、その下にある層、即ち基材として作用するホストマ
トリクス材料層７の結晶構造の上にエピタキシー的に調
和し、それによって、結晶格子定数及び熱膨張係数の差
により引き起こされる結晶格子力が層の界面で応力に転
換されるが、有害な量で結晶欠陥に緩和されることはな
い。
【００１６】フィルム型層の代表的な厚さは、例えばホ
ストマトリクス材料層７に対しては100nm 未満であり、
調和層９に対しては５nm未満、好ましくは１nm未満であ
り、実際の活性剤層１０に対しては５nm未満、好ましく
は0.5 乃至１nmである。調和層及び実際の活性剤層から
なる活性剤層の全厚さは10nmでよい。
ストマトリクス材料層７に対しては100nm 未満であり、
調和層９に対しては５nm未満、好ましくは１nm未満であ
り、実際の活性剤層１０に対しては５nm未満、好ましく
は0.5 乃至１nmである。調和層及び実際の活性剤層から
なる活性剤層の全厚さは10nmでよい。
【００１７】ホストマトリクス材料層７の目的は、電子
を可視光線放射に十分なエネルギー水準（＞２eV) に加
速することである。従って、その結晶構造及び配向はけ
い光体層において支配的な役目を果たす。ホストマトリ
クス材料層７の厚さは、実際のディスプレイコンポーネ
ントの具体化に合わせて最適化することができる。その
最少厚さは電子加速及び結晶格子中の許容ひずみ場に関
連する必要条件により決定される。ホストマトリクス材
料層７は、例えば活性剤含有ドーピング層８によりその
結晶構造内に引き起こされるひずみを吸収するのに十分
厚くなければならない。ホストマトリクス材料層７の厚
さの上限は、けい光体層４から得られる光放射の全明度
を最大にすることにより得られる（これは一般的には、
けい光体層４中の高効率活性剤含有ドーピング層８の最
大数を意味する）。ホストマトリクス材料層７は望まし
いだけ厚くすることができるが、実際には層構造から得
られる全明度の最大値に応じて、その最大厚を設定する
のが有利である。けい光体層４の厚さは、ディスプレイ
コンポーネントに設定される必要条件及びその性能によ
り決定する。
を可視光線放射に十分なエネルギー水準（＞２eV) に加
速することである。従って、その結晶構造及び配向はけ
い光体層において支配的な役目を果たす。ホストマトリ
クス材料層７の厚さは、実際のディスプレイコンポーネ
ントの具体化に合わせて最適化することができる。その
最少厚さは電子加速及び結晶格子中の許容ひずみ場に関
連する必要条件により決定される。ホストマトリクス材
料層７は、例えば活性剤含有ドーピング層８によりその
結晶構造内に引き起こされるひずみを吸収するのに十分
厚くなければならない。ホストマトリクス材料層７の厚
さの上限は、けい光体層４から得られる光放射の全明度
を最大にすることにより得られる（これは一般的には、
けい光体層４中の高効率活性剤含有ドーピング層８の最
大数を意味する）。ホストマトリクス材料層７は望まし
いだけ厚くすることができるが、実際には層構造から得
られる全明度の最大値に応じて、その最大厚を設定する
のが有利である。けい光体層４の厚さは、ディスプレイ
コンポーネントに設定される必要条件及びその性能によ
り決定する。
【００１８】ホストマトリクス材料として使用するのに
好適な材料の例としては、II-VI 化合物（例えばZnS 、
CdS 及びZnSe) やアルカリ金属のカルコゲン化物（例え
ば、MgS 、CaO 、CaS 、SrS 及びBaS)がある。ホストマ
トリクス材料は、ZnS1-xSe又はCa1-xSrxS のように上記
の物質の混合化合物として調製することもできる。ホス
トマトリクス材料は、そのホストマトリクス材料の電気
特性またはその結晶化度を過剰に低下させない活性剤材
料でドーピングすることができる。そのような活性剤と
しては、例えば、硫化亜鉛中のMn2+(ZnS:Mn)または硫化
カルシウム中のEu2+(CaS:Eu)のような等電子活性剤があ
る。活性化助剤と連繋して低濃度でドーピングに使用さ
れる他の種類の活性剤も有用である（例えばSrS:Ce、
K)。
好適な材料の例としては、II-VI 化合物（例えばZnS 、
CdS 及びZnSe) やアルカリ金属のカルコゲン化物（例え
ば、MgS 、CaO 、CaS 、SrS 及びBaS)がある。ホストマ
トリクス材料は、ZnS1-xSe又はCa1-xSrxS のように上記
の物質の混合化合物として調製することもできる。ホス
トマトリクス材料は、そのホストマトリクス材料の電気
特性またはその結晶化度を過剰に低下させない活性剤材
料でドーピングすることができる。そのような活性剤と
しては、例えば、硫化亜鉛中のMn2+(ZnS:Mn)または硫化
カルシウム中のEu2+(CaS:Eu)のような等電子活性剤があ
る。活性化助剤と連繋して低濃度でドーピングに使用さ
れる他の種類の活性剤も有用である（例えばSrS:Ce、
K)。
【００１９】調和層９の目的は、異なった層材料の異な
った結晶構造を調和させることである。調和層の組成は
均質である必要はなく、むしろ、ホストマトリクス及び
活性剤材料の結晶構造を互いに調和させるために、その
層を通して、一つの界面から他の界面に変化することも
できる。さらに、これらの層は、結晶格子パラメータ及
び熱膨張特性の差により引き起こされる応力を等化する
のに役立つ。また、調和層は、実際の活性剤層１０とホ
ストマトリクス材料層７の間の化学反応及び拡散を防止
する化学的緩衝剤としても作用する。
った結晶構造を調和させることである。調和層の組成は
均質である必要はなく、むしろ、ホストマトリクス及び
活性剤材料の結晶構造を互いに調和させるために、その
層を通して、一つの界面から他の界面に変化することも
できる。さらに、これらの層は、結晶格子パラメータ及
び熱膨張特性の差により引き起こされる応力を等化する
のに役立つ。また、調和層は、実際の活性剤層１０とホ
ストマトリクス材料層７の間の化学反応及び拡散を防止
する化学的緩衝剤としても作用する。
【００２０】本発明に関する調和層は光放射において著
しい長所を発揮する。調和層９の機能及び特性から、そ
の厚さは最大で数原子層に限られることが多い。好適な
調和層材料は、幾つかの異なった結晶構造で生じ、空
位、侵入型原子及び混合原子価が、格子位置における置
換と共に存在し得る材料である。該材料には、Al2O3 、
TiO2及びSiO2のような異なった酸化物、及び例えばスピ
ネル又はペロブスキー石構造を有する材料(ZnAl2O4、Zn
Al2S4 、LaAlO3及びSrTiO3) がある。調和層は、Al2S3
又はCaS のような金属硫化物を含むこともできる。
しい長所を発揮する。調和層９の機能及び特性から、そ
の厚さは最大で数原子層に限られることが多い。好適な
調和層材料は、幾つかの異なった結晶構造で生じ、空
位、侵入型原子及び混合原子価が、格子位置における置
換と共に存在し得る材料である。該材料には、Al2O3 、
TiO2及びSiO2のような異なった酸化物、及び例えばスピ
ネル又はペロブスキー石構造を有する材料(ZnAl2O4、Zn
Al2S4 、LaAlO3及びSrTiO3) がある。調和層は、Al2S3
又はCaS のような金属硫化物を含むこともできる。
【００２１】調和層９は、変性により得られる、ホスト
マトリクス材料層７の部分層としても加工できる。調和
層９として作用できる、置換により得られる固溶体の例
は、活性剤層と調和する硫化亜鉛の原子層から形成され
るもので、その際、亜鉛又は硫黄が完全に又は部分的に
カルシウム、カドミウム、酸素又はセレンにより置き換
えられるので、調和層の組成は例えばZn1-xCaxS 、Zn
1-xCdxS 又はZnS1-xSeXである。
マトリクス材料層７の部分層としても加工できる。調和
層９として作用できる、置換により得られる固溶体の例
は、活性剤層と調和する硫化亜鉛の原子層から形成され
るもので、その際、亜鉛又は硫黄が完全に又は部分的に
カルシウム、カドミウム、酸素又はセレンにより置き換
えられるので、調和層の組成は例えばZn1-xCaxS 、Zn
1-xCdxS 又はZnS1-xSeXである。
【００２２】活性剤含有ドーピング層８は本発明により
平らにドーピングされる活性剤層を含む。使用する活性
剤の例は、マンガン(Mn)及び希土類、例えばセリウム(C
e)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、プラセオジム
(Pr)、テルビウム(Tb)及びツリウム(Tm)である。活性剤
含有ドーピング層８の基本結晶格子は、高効率で安定性
の良い放射が得られる二次マトリクス材料により与えら
れるが、該二次マトリクス材料は誘電性でもよい。さら
に、その固相中への溶解性、すなわち実際のホストマト
リクス材料層７との直接的な化学的及び結晶学的相容性
に関しては何の必要条件もない。そのような好適な材料
には、例えばZnO 、ZnS 又はZnSeのようなII-VI 化合物
及びMgS 、CaS 、BaS 又はSrS のようなアルカリ土類金
属カルコゲン化物がある。また、希土類元素の酸化物、
オキシ硫化物又は硫化物も可能であり、例えばGd2O3 、
Y2O2S 又はLa2S3 、並びにアルミン酸塩及びガリウム酸
塩(M,Ln)AlOx及び(M,Ln)GaOxがあるが、ここでM=Zn, C
a, Sr又はBa及びLn=Y, La,Gd又はCeである。活性剤層
は、主として、ハロゲン化物MX2 、LnX3又はオキシハロ
ゲン化物LnOXから構成されることができる。ここで、M
は Ca, Sr, Ba 又はZnであり、LnはY, La, Ce 又はGdで
あり、そして XはF, Cl 又はBrである。
平らにドーピングされる活性剤層を含む。使用する活性
剤の例は、マンガン(Mn)及び希土類、例えばセリウム(C
e)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、プラセオジム
(Pr)、テルビウム(Tb)及びツリウム(Tm)である。活性剤
含有ドーピング層８の基本結晶格子は、高効率で安定性
の良い放射が得られる二次マトリクス材料により与えら
れるが、該二次マトリクス材料は誘電性でもよい。さら
に、その固相中への溶解性、すなわち実際のホストマト
リクス材料層７との直接的な化学的及び結晶学的相容性
に関しては何の必要条件もない。そのような好適な材料
には、例えばZnO 、ZnS 又はZnSeのようなII-VI 化合物
及びMgS 、CaS 、BaS 又はSrS のようなアルカリ土類金
属カルコゲン化物がある。また、希土類元素の酸化物、
オキシ硫化物又は硫化物も可能であり、例えばGd2O3 、
Y2O2S 又はLa2S3 、並びにアルミン酸塩及びガリウム酸
塩(M,Ln)AlOx及び(M,Ln)GaOxがあるが、ここでM=Zn, C
a, Sr又はBa及びLn=Y, La,Gd又はCeである。活性剤層
は、主として、ハロゲン化物MX2 、LnX3又はオキシハロ
ゲン化物LnOXから構成されることができる。ここで、M
は Ca, Sr, Ba 又はZnであり、LnはY, La, Ce 又はGdで
あり、そして XはF, Cl 又はBrである。
【００２３】活性剤含有ドーピング層８は、その厚さが
僅か数原子層なので、その基材上にエピタキシーにより
成長する。本発明に関する平らなドーピング層のため
に、活性剤の局所的な濃度は、けい光体層４の体積全体
にわたって平均したみかけ上の活性剤濃度と比較して非
常に高い。活性剤及びホストマトリクス材料は公知であ
るが、本発明の価値は、新規な材料の組み合わせを使用
する可能性、及び薄膜エレクトロルミネセントディスプ
レイコンポーネントにおける高効率けい光体層４として
ランプけい光体材料を使用することにある。
僅か数原子層なので、その基材上にエピタキシーにより
成長する。本発明に関する平らなドーピング層のため
に、活性剤の局所的な濃度は、けい光体層４の体積全体
にわたって平均したみかけ上の活性剤濃度と比較して非
常に高い。活性剤及びホストマトリクス材料は公知であ
るが、本発明の価値は、新規な材料の組み合わせを使用
する可能性、及び薄膜エレクトロルミネセントディスプ
レイコンポーネントにおける高効率けい光体層４として
ランプけい光体材料を使用することにある。
【００２４】下記の実施例で、エレクトロルミネセント
ディスプレイコンポーネントにおける、本発明に関する
原子の薄さの平らな層の代表的な挙動及び使用方法を説
明する。
ディスプレイコンポーネントにおける、本発明に関する
原子の薄さの平らな層の代表的な挙動及び使用方法を説
明する。
【００２５】［実施例１］多結晶質硫化亜鉛の薄膜層に
おける結晶化度及び配向に対する、薄いAl2O3:Sm層の影
響に関する実施例である。
おける結晶化度及び配向に対する、薄いAl2O3:Sm層の影
響に関する実施例である。
【００２６】最初に、薄膜の原子層エピタキシー（米国
特許第4,058,430 号）堆積法を使用して図４に示す層状
薄膜構造を調製する。従って、得られた試料の基本構造
は、Nx[(層１１）＋（層１２)]＋（層１１）であり、こ
こでＮは整数の乗数であり、層１１は硫化亜鉛であり、
層１２はサマリウムでドーピングした酸化アルミであ
る。基材１３としてガラスを使用し、処理中、この基材
を500 oCに維持し、処理室内の不活性雰囲気圧は１mbar
である。硫化亜鉛層は、塩化亜鉛及び硫化水素を初期反
応物として使用して堆積させ、その際、単ALE サイクル
あたりのフィルム成長速度は約1.25オングストロームで
ある。Al2O3:Sm中間層は、塩化アルミ、Sm(thd)3キレー
ト及び水を反応物として使用して成長させ、その際、単
ALE サイクルは１AlCl3 パルス及び水パルス、あるいは
単Sm(thd)3パルス及び水パルスからなる。該Al2O3:Sm中
間層は、各中間層の処理が、先行するAl2O3 層の上に、
各中間層の最終層として成長する一つのSmOxサイクルを
含むように堆積する。すべての試料における個々の硫化
亜鉛層１１は200 ALE サイクルからなり、それらの厚さ
は約250 オングストロームになる。Al2O3:Sm中間層の厚
さは、試料により異なる。中間層が0/0 、1/1 、3/1 、
10/1及び100/1 (Al2O3/SmOx)ALE サイクルからなる５個
の試料を成長させるが、成長速度は約0.5 オングストロ
ーム／サイクルである。従って、最初の試料は純粋な硫
化亜鉛に等しい。整数の定数Ｎはすべての試料で30の値
を有する。
特許第4,058,430 号）堆積法を使用して図４に示す層状
薄膜構造を調製する。従って、得られた試料の基本構造
は、Nx[(層１１）＋（層１２)]＋（層１１）であり、こ
こでＮは整数の乗数であり、層１１は硫化亜鉛であり、
層１２はサマリウムでドーピングした酸化アルミであ
る。基材１３としてガラスを使用し、処理中、この基材
を500 oCに維持し、処理室内の不活性雰囲気圧は１mbar
である。硫化亜鉛層は、塩化亜鉛及び硫化水素を初期反
応物として使用して堆積させ、その際、単ALE サイクル
あたりのフィルム成長速度は約1.25オングストロームで
ある。Al2O3:Sm中間層は、塩化アルミ、Sm(thd)3キレー
ト及び水を反応物として使用して成長させ、その際、単
ALE サイクルは１AlCl3 パルス及び水パルス、あるいは
単Sm(thd)3パルス及び水パルスからなる。該Al2O3:Sm中
間層は、各中間層の処理が、先行するAl2O3 層の上に、
各中間層の最終層として成長する一つのSmOxサイクルを
含むように堆積する。すべての試料における個々の硫化
亜鉛層１１は200 ALE サイクルからなり、それらの厚さ
は約250 オングストロームになる。Al2O3:Sm中間層の厚
さは、試料により異なる。中間層が0/0 、1/1 、3/1 、
10/1及び100/1 (Al2O3/SmOx)ALE サイクルからなる５個
の試料を成長させるが、成長速度は約0.5 オングストロ
ーム／サイクルである。従って、最初の試料は純粋な硫
化亜鉛に等しい。整数の定数Ｎはすべての試料で30の値
を有する。
【００２７】調製した薄膜構造に対して行なったＸ線回
折グラフ測定により、下記の結果が得られる。全５試料
のＸ線回折グラフのピークは硫化亜鉛のウルツ鉱型構造
を示すと考えられ、構造の配向は(00.2)方向に強く向け
られている。基材又は中間層はＸ線回折グラフ中で異質
なピークを生じない。図５から明らかなように(00.2)反
射を表すピーク（２Θ＝約28.5o ）の位置は本質的に一
定のままである。そのピークの半値幅Δ２Θは最初は殆
ど一定（約0.19o)であり、層厚がさらに増加するにつれ
て広くなり始めるまで、狭くなることさえある。ピーク
の強度（その面積又は高さから定義する）は最初は増加
し、次いで減少し、最後に急落する。
折グラフ測定により、下記の結果が得られる。全５試料
のＸ線回折グラフのピークは硫化亜鉛のウルツ鉱型構造
を示すと考えられ、構造の配向は(00.2)方向に強く向け
られている。基材又は中間層はＸ線回折グラフ中で異質
なピークを生じない。図５から明らかなように(00.2)反
射を表すピーク（２Θ＝約28.5o ）の位置は本質的に一
定のままである。そのピークの半値幅Δ２Θは最初は殆
ど一定（約0.19o)であり、層厚がさらに増加するにつれ
て広くなり始めるまで、狭くなることさえある。ピーク
の強度（その面積又は高さから定義する）は最初は増加
し、次いで減少し、最後に急落する。
【００２８】このように、層構造は、Al2O3:Smの薄い中
間層にも拘らず、六方晶構造及び硫化亜鉛の配向を維持
することが立証される。非常に厚い中間層(10 ALE サイ
クルを超える）だけが結晶構造をゆがめることができ
る。そこでは、薄い中間層が硫化亜鉛層構造の結晶状態
を改良し、その結晶配向を強化しさえするという異常な
現象が見られる。
間層にも拘らず、六方晶構造及び硫化亜鉛の配向を維持
することが立証される。非常に厚い中間層(10 ALE サイ
クルを超える）だけが結晶構造をゆがめることができ
る。そこでは、薄い中間層が硫化亜鉛層構造の結晶状態
を改良し、その結晶配向を強化しさえするという異常な
現象が見られる。
【００２９】［実施例２］けい光体層のエレクトロルミ
ネセントディスプレイ特性に対する活性剤ドーピングの
影響に関する実施例である。
ネセントディスプレイ特性に対する活性剤ドーピングの
影響に関する実施例である。
【００３０】最初に図１に示すエレクトロルミネセント
構造を調製する。透明基材としてガラスを使用し、その
上に原子層エピタキシー堆積法を使用して、厚さ300nm
の、酸化インジウム−スズの透明な、スパッタリングし
た底部電極２及び厚さ300nmの酸化アルミニウム−チタ
ンの薄膜誘電層を堆積させる。けい光体層４は、原子層
エピタキシー堆積法を使用して、図２に示す層状薄膜構
造に成長させる。けい光体層４の得られた試料の基本構
造はNx[(層７）＋（層８)]＋（層７）であり、ここでＮ
は整数の乗数であり、ホストマトリクス材料層である層
７は硫化亜鉛であり、活性剤含有ドーピング層である層
８は硫化テルビウムである。処理中、この基材を500 oC
に維持し、処理室内の不活性雰囲気圧は１mbarである。
硫化亜鉛層は、実施例１と同様にして堆積させ、その
際、フィルム成長速度は単ALE サイクルあたり約1.25オ
ングストロームであり、硫化テルビウム層はTb(thd)3キ
レートおよび硫化水素を初期反応物として使用して成長
させ、その際、各ALE サイクルは各反応物の１パルスか
らなり、達成された成長速度はALE サイクルあたり約0.
1 オングストロームになる。けい光体層上に、原子層エ
ピタキシー堆積法を使用して、厚さ300nm の酸化アルミ
ニウム−チタンの誘電性薄膜絶縁層５を加工する。最後
に、厚さ1000nmのアルミニウムの金属性上部電極薄膜層
６を蒸着により調製する。これらの試料における他の薄
膜構造の製法及び特性は、けい光体層の製法及び特性を
除いて、実施例の説明にとって重要ではない。
構造を調製する。透明基材としてガラスを使用し、その
上に原子層エピタキシー堆積法を使用して、厚さ300nm
の、酸化インジウム−スズの透明な、スパッタリングし
た底部電極２及び厚さ300nmの酸化アルミニウム−チタ
ンの薄膜誘電層を堆積させる。けい光体層４は、原子層
エピタキシー堆積法を使用して、図２に示す層状薄膜構
造に成長させる。けい光体層４の得られた試料の基本構
造はNx[(層７）＋（層８)]＋（層７）であり、ここでＮ
は整数の乗数であり、ホストマトリクス材料層である層
７は硫化亜鉛であり、活性剤含有ドーピング層である層
８は硫化テルビウムである。処理中、この基材を500 oC
に維持し、処理室内の不活性雰囲気圧は１mbarである。
硫化亜鉛層は、実施例１と同様にして堆積させ、その
際、フィルム成長速度は単ALE サイクルあたり約1.25オ
ングストロームであり、硫化テルビウム層はTb(thd)3キ
レートおよび硫化水素を初期反応物として使用して成長
させ、その際、各ALE サイクルは各反応物の１パルスか
らなり、達成された成長速度はALE サイクルあたり約0.
1 オングストロームになる。けい光体層上に、原子層エ
ピタキシー堆積法を使用して、厚さ300nm の酸化アルミ
ニウム−チタンの誘電性薄膜絶縁層５を加工する。最後
に、厚さ1000nmのアルミニウムの金属性上部電極薄膜層
６を蒸着により調製する。これらの試料における他の薄
膜構造の製法及び特性は、けい光体層の製法及び特性を
除いて、実施例の説明にとって重要ではない。
【００３１】a)10、b)50及びc)200 ALE サイクルからな
る硫化亜鉛層７を有する、３つの試料構造を成長させ
る。対応して、硫化テルビウム層８はa)１、b)５及びc)
20 ALEサイクルからなる。このように、亜鉛とテルビウ
ムの間の相対量の比は各試料で一定である。試料の厚さ
を一定に保つために、整数定数Ｎを各試料についてそれ
ぞれa)600 、b)120 及びc)30に変化させる。
る硫化亜鉛層７を有する、３つの試料構造を成長させ
る。対応して、硫化テルビウム層８はa)１、b)５及びc)
20 ALEサイクルからなる。このように、亜鉛とテルビウ
ムの間の相対量の比は各試料で一定である。試料の厚さ
を一定に保つために、整数定数Ｎを各試料についてそれ
ぞれa)600 、b)120 及びc)30に変化させる。
【００３２】調製した薄膜構造に対して行なったＸ線回
折グラフ測定により、下記の結果が得られる。すべての
試料が、硫化テルビウム層が硫化亜鉛結晶格子の成長を
全く阻害しないという注目すべき結果を示している。し
かし、密集した活性剤含有ドーピング層は、調和層がな
いと、結晶の完全性を妨害する。硫化亜鉛層の厚さが増
加するにつれて、結晶の完全性は向上し（Δ２Θが小さ
くなる）、配向の程度が向上する（(00.2)方向における
ピークの相対強度が増加する）。テルビウム濃度は、Ｘ
線蛍光法により測定して、すべての試料で、約１モル％
(Tb/Zn) で等しいことが分かった。
折グラフ測定により、下記の結果が得られる。すべての
試料が、硫化テルビウム層が硫化亜鉛結晶格子の成長を
全く阻害しないという注目すべき結果を示している。し
かし、密集した活性剤含有ドーピング層は、調和層がな
いと、結晶の完全性を妨害する。硫化亜鉛層の厚さが増
加するにつれて、結晶の完全性は向上し（Δ２Θが小さ
くなる）、配向の程度が向上する（(00.2)方向における
ピークの相対強度が増加する）。テルビウム濃度は、Ｘ
線蛍光法により測定して、すべての試料で、約１モル％
(Tb/Zn) で等しいことが分かった。
【００３３】硫化亜鉛層の厚さが成長するにつれて、図
６から明らかなように、励起電圧に対する明度の依存性
が著しく変化することが分かる。硫化亜鉛層が厚い程、
励起電圧に対する明度の依存性が強い。これは、けい光
体層における結晶化度が向上するために、電子の加速及
び移動の効率が高くなるためと考えられる。それ故、エ
レクトロルミネセントディスプレイコンポーネントにお
いて上記の構造を使用する開発可能性が大きく広がる。
６から明らかなように、励起電圧に対する明度の依存性
が著しく変化することが分かる。硫化亜鉛層が厚い程、
励起電圧に対する明度の依存性が強い。これは、けい光
体層における結晶化度が向上するために、電子の加速及
び移動の効率が高くなるためと考えられる。それ故、エ
レクトロルミネセントディスプレイコンポーネントにお
いて上記の構造を使用する開発可能性が大きく広がる。
【００３４】［実施例３］本発明に関する層状活性剤ド
ーピングによる、明るい緑色光を放射するエレクトロル
ミネセントディスプレイコンポーネントの調製に関する
実施例である。
ーピングによる、明るい緑色光を放射するエレクトロル
ミネセントディスプレイコンポーネントの調製に関する
実施例である。
【００３５】最初に、図１に示すエレクトロルミネセン
ト構造を調製する。けい光体層４を除いて、基材及び薄
膜材料並びにそれらの厚さ及び特性は実施例２で使用し
たものと同等である。原子層エピタキシー法を使用し
て、図２及び３に示す原理により、けい光体層４を、ホ
ストマトリクス材料層７、実際の活性剤層１０及び調和
層９が交互に配置された層状構造に成長させる。このよ
うにして得られたけい光体層４の基本構造はNx[(層７）
＋（層９) ＋（層１０）＋（層９）] ＋（層７）であ
り、ホストマトリクス材料層である層７は硫化亜鉛であ
り、活性剤含有ドーピング層である層１０は硫化テルビ
ウムであり、調和層である層９は酸化亜鉛アルミニウム
である。処理中、この基材を500 oCに維持し、処理室内
の不活性雰囲気圧は１mbarである。硫化亜鉛層は、実施
例１と同様にして堆積させ、硫化テルビウム層は実施例
２と同じように堆積させる。酸化亜鉛アルミニウム層
は、塩化亜鉛、塩化アルミニウム及び水を初期反応物と
して使用することにより成長させるが、その際、１ALE
サイクルはAlCl3 、H2O 、ZnCl2 、H2O 、AlCl3 及びH2
Oの連続パルスからなる。達成された成長速度はALE サ
イクルあたり約1.5 オングストロームである。これらの
試料における他の薄膜構造の製法及び特性は、けい光体
層の製法及び特性を除いて、実施例の説明にとって重要
ではない。
ト構造を調製する。けい光体層４を除いて、基材及び薄
膜材料並びにそれらの厚さ及び特性は実施例２で使用し
たものと同等である。原子層エピタキシー法を使用し
て、図２及び３に示す原理により、けい光体層４を、ホ
ストマトリクス材料層７、実際の活性剤層１０及び調和
層９が交互に配置された層状構造に成長させる。このよ
うにして得られたけい光体層４の基本構造はNx[(層７）
＋（層９) ＋（層１０）＋（層９）] ＋（層７）であ
り、ホストマトリクス材料層である層７は硫化亜鉛であ
り、活性剤含有ドーピング層である層１０は硫化テルビ
ウムであり、調和層である層９は酸化亜鉛アルミニウム
である。処理中、この基材を500 oCに維持し、処理室内
の不活性雰囲気圧は１mbarである。硫化亜鉛層は、実施
例１と同様にして堆積させ、硫化テルビウム層は実施例
２と同じように堆積させる。酸化亜鉛アルミニウム層
は、塩化亜鉛、塩化アルミニウム及び水を初期反応物と
して使用することにより成長させるが、その際、１ALE
サイクルはAlCl3 、H2O 、ZnCl2 、H2O 、AlCl3 及びH2
Oの連続パルスからなる。達成された成長速度はALE サ
イクルあたり約1.5 オングストロームである。これらの
試料における他の薄膜構造の製法及び特性は、けい光体
層の製法及び特性を除いて、実施例の説明にとって重要
ではない。
【００３６】a)100 、b)200 及びc)300 ALE サイクルか
らなる硫化亜鉛層７を有する、３つの試料構造を成長さ
せる。活性剤含有ドーピング層８はすべての試料につい
て同等に調製する。活性剤含有ドーピング層８は、30AL
E サイクルの硫化テルビウムからなり、調和層９は単AL
E サイクルの酸化亜鉛アルミニウムからなる。試料の厚
さを一定に保つために、整数定数Ｎを各試料についてそ
れぞれa)60、b)30及びc)20に変化させる。
らなる硫化亜鉛層７を有する、３つの試料構造を成長さ
せる。活性剤含有ドーピング層８はすべての試料につい
て同等に調製する。活性剤含有ドーピング層８は、30AL
E サイクルの硫化テルビウムからなり、調和層９は単AL
E サイクルの酸化亜鉛アルミニウムからなる。試料の厚
さを一定に保つために、整数定数Ｎを各試料についてそ
れぞれa)60、b)30及びc)20に変化させる。
【００３７】調製した薄膜構造に対して行なったＸ線回
折グラフ測定により、下記の結果が得られる。３つの試
料すべてが、少なくとも純粋な硫化亜鉛と同じ位良好な
結晶化度を有する。従って、活性剤含有ドーピング層が
硫化亜鉛結晶格子の成長を終結させることはない。明度
対励起電圧測定により、この構造の有利なエレクトロル
ミネセント特性、即ち励起電圧に対する明度の強い依存
性、並びに光放射の高い効率が立証される。その結果、
エレクトロルミネセント構造の全明度が高くなり、放射
が安定する。閾電圧より35 V高い電圧における明度測定
を図７に示す。全明度はけい光体層系中の活性剤含有ド
ーピング層の数と直線的に比例する。本発明に関する層
状活性剤ドーピング法は、均質に分散させたけい光体層
系に比べて、放射の強度及び安定性を著しく向上させ
る。
折グラフ測定により、下記の結果が得られる。３つの試
料すべてが、少なくとも純粋な硫化亜鉛と同じ位良好な
結晶化度を有する。従って、活性剤含有ドーピング層が
硫化亜鉛結晶格子の成長を終結させることはない。明度
対励起電圧測定により、この構造の有利なエレクトロル
ミネセント特性、即ち励起電圧に対する明度の強い依存
性、並びに光放射の高い効率が立証される。その結果、
エレクトロルミネセント構造の全明度が高くなり、放射
が安定する。閾電圧より35 V高い電圧における明度測定
を図７に示す。全明度はけい光体層系中の活性剤含有ド
ーピング層の数と直線的に比例する。本発明に関する層
状活性剤ドーピング法は、均質に分散させたけい光体層
系に比べて、放射の強度及び安定性を著しく向上させ
る。
【００３８】［実施例４］本発明に関する層状活性剤ド
ーピングによる、明るい赤色光を放射するエレクトロル
ミネセントディスプレイコンポーネントの調製に関する
実施例である。
ーピングによる、明るい赤色光を放射するエレクトロル
ミネセントディスプレイコンポーネントの調製に関する
実施例である。
【００３９】最初に図１に示すエレクトロルミネセント
構造を調製する。けい光体層４を除いて、基材及び薄膜
材料並びにそれらの厚さ及び特性は実施例２で使用した
ものと同等である。原子層エピタキシー法を使用して、
図２及び３に示す原理によって、けい光体層４を、ホス
トマトリクス材料層７、実際の活性剤層１０及び調和層
９が交互に配置された層状構造に成長させる。このよう
にして得られたけい光体層４の基本構造はNx[(層７）＋
（層９) ＋（層１０）＋（層９）] ＋（層７）であり、
ホストマトリクス材料層である層７は硫化亜鉛であり、
実際の活性剤層である層１０はユーロピウムでドーピン
グした酸化イットリウムであり、調和層である層９はカ
ルシウムでドーピングした硫化亜鉛である。処理中、こ
の基材を500 oCに維持し、処理室内の不活性雰囲気圧は
１mbarである。硫化亜鉛層は、実施例１と同様にして堆
積させる。実際の活性剤層は、Y(thd)3 及びEu(thd)3キ
レート及び水を初期反応物として使用することにより成
長させるが、その際、１ALE サイクルはY(thd)3 、H2O
、Eu(thd)3、H2O 、Y(thd)3 及びH2O の連続パルスか
らなる。達成された成長速度はALE サイクルあたり約0.
3 オングストロームである。調和層９では、各ALE サイ
クルはCa(thd)3、H2S 、ZnCl2 及びH2S の連続パルスか
らなり、成長速度はALE サイクルあたり約１オングスト
ロームである。これらの試料における他の薄膜構造の製
法及び特性は、けい光体層の製法及び特性を除いて、実
施例の説明にとって重要ではない。
構造を調製する。けい光体層４を除いて、基材及び薄膜
材料並びにそれらの厚さ及び特性は実施例２で使用した
ものと同等である。原子層エピタキシー法を使用して、
図２及び３に示す原理によって、けい光体層４を、ホス
トマトリクス材料層７、実際の活性剤層１０及び調和層
９が交互に配置された層状構造に成長させる。このよう
にして得られたけい光体層４の基本構造はNx[(層７）＋
（層９) ＋（層１０）＋（層９）] ＋（層７）であり、
ホストマトリクス材料層である層７は硫化亜鉛であり、
実際の活性剤層である層１０はユーロピウムでドーピン
グした酸化イットリウムであり、調和層である層９はカ
ルシウムでドーピングした硫化亜鉛である。処理中、こ
の基材を500 oCに維持し、処理室内の不活性雰囲気圧は
１mbarである。硫化亜鉛層は、実施例１と同様にして堆
積させる。実際の活性剤層は、Y(thd)3 及びEu(thd)3キ
レート及び水を初期反応物として使用することにより成
長させるが、その際、１ALE サイクルはY(thd)3 、H2O
、Eu(thd)3、H2O 、Y(thd)3 及びH2O の連続パルスか
らなる。達成された成長速度はALE サイクルあたり約0.
3 オングストロームである。調和層９では、各ALE サイ
クルはCa(thd)3、H2S 、ZnCl2 及びH2S の連続パルスか
らなり、成長速度はALE サイクルあたり約１オングスト
ロームである。これらの試料における他の薄膜構造の製
法及び特性は、けい光体層の製法及び特性を除いて、実
施例の説明にとって重要ではない。
【００４０】a)10、b)20およびc)30 ALEサイクルからな
るユーロピウムでドーピングした酸化イットリウムの、
実際の活性剤層を有する、３つの試料構造を成長させ
る。硫化亜鉛層７はすべての試料について200 ALE サイ
クルを含むように同等に調製する。調和層９はカルシウ
ムで置換した硫化亜鉛中に亜鉛の一部を含む化合物の、
５ALE サイクルからなる。
るユーロピウムでドーピングした酸化イットリウムの、
実際の活性剤層を有する、３つの試料構造を成長させ
る。硫化亜鉛層７はすべての試料について200 ALE サイ
クルを含むように同等に調製する。調和層９はカルシウ
ムで置換した硫化亜鉛中に亜鉛の一部を含む化合物の、
５ALE サイクルからなる。
【００４１】薄膜構造のＸ線回折グラフ測定により、活
性剤含有ドーピング層が硫化亜鉛結晶格子の成長を終結
させないことは明らかである。図８に示すように、エレ
クトロルミネセント構造から放射される赤色光線は活性
剤含有ドーピング層が厚くなるにつれて増加する。
性剤含有ドーピング層が硫化亜鉛結晶格子の成長を終結
させないことは明らかである。図８に示すように、エレ
クトロルミネセント構造から放射される赤色光線は活性
剤含有ドーピング層が厚くなるにつれて増加する。
【００４２】本発明の特徴であるけい光体層４は、上記
の説明では、図１に示す導体−絶縁体−けい光体−絶縁
体−導体構造にのみ関連して使用されているが、本発明
の基本的な考え方によれば、けい光体層の使用はそれに
限定されるものではなく、他の種類のエレクトロルミネ
セントコンポーネントにも使用できる。提案した材料の
選択は、他の考えられる種類のホストマトリクス／活性
剤材料系を本発明の応用範囲から排除するものではな
い。
の説明では、図１に示す導体−絶縁体−けい光体−絶縁
体−導体構造にのみ関連して使用されているが、本発明
の基本的な考え方によれば、けい光体層の使用はそれに
限定されるものではなく、他の種類のエレクトロルミネ
セントコンポーネントにも使用できる。提案した材料の
選択は、他の考えられる種類のホストマトリクス／活性
剤材料系を本発明の応用範囲から排除するものではな
い。
【００４３】
【発明の効果】本発明により著しい利点が得られる。
【００４４】本発明は、電子の加速にとって重要なホス
トマトリクス材料の特性及び光放射にとって重要な活性
剤材料の原子環境の両方を個別に、けい光体系の全効率
を改善するように、最適化する方法を提供する。本発明
により、活性剤によるホストマトリクス材料の従来のド
ーピングに伴う問題が防止され、ホストマトリクス／活
性剤材料の新規な組み合わせを効率の高いけい光体層系
に調和させることができ、活性剤の相対濃度を高くする
ことができる。
トマトリクス材料の特性及び光放射にとって重要な活性
剤材料の原子環境の両方を個別に、けい光体系の全効率
を改善するように、最適化する方法を提供する。本発明
により、活性剤によるホストマトリクス材料の従来のド
ーピングに伴う問題が防止され、ホストマトリクス／活
性剤材料の新規な組み合わせを効率の高いけい光体層系
に調和させることができ、活性剤の相対濃度を高くする
ことができる。
【００４５】本発明に関する方法により調製されるホス
トマトリクス材料層の、及び同時にけい光体層系全体の
結晶化度、結晶サイズ及び配向は、均質にドーピングし
たけい光体層、又は分離した、ホストマトリクス及び活
性剤材料の厚い層からなる多層けい光体系から得られる
特性よりも優れている。
トマトリクス材料層の、及び同時にけい光体層系全体の
結晶化度、結晶サイズ及び配向は、均質にドーピングし
たけい光体層、又は分離した、ホストマトリクス及び活
性剤材料の厚い層からなる多層けい光体系から得られる
特性よりも優れている。
【００４６】更にもう一つの長所は、本発明により調製
したけい光体系構造により、従来の構造に関して可能で
あるよりも低い処理温度で、別に熱処理を行なわなくて
も、望ましい結晶状態及び局所的な結晶構造を原子水準
で達成することができることである。調和層及び活性剤
含有ドーピング層を適切に配置することにより、ホスト
マトリクス層の堆積時に起こる結晶欠陥を補償し、欠陥
が結晶格子を通って伝搬するのを防ぐことができる。
したけい光体系構造により、従来の構造に関して可能で
あるよりも低い処理温度で、別に熱処理を行なわなくて
も、望ましい結晶状態及び局所的な結晶構造を原子水準
で達成することができることである。調和層及び活性剤
含有ドーピング層を適切に配置することにより、ホスト
マトリクス層の堆積時に起こる結晶欠陥を補償し、欠陥
が結晶格子を通って伝搬するのを防ぐことができる。
【図１】本発明に関するエレクトロルミネセントディス
プレイコンポーネントの構造である。
プレイコンポーネントの構造である。
【図２】けい光体層の断面（図１の断面Ａ）の詳細図で
ある。
ある。
【図３】活性剤材料の平らな薄い層を堆積させることに
より行なう、けい光体層のドーピングを詳細に示す図で
ある。
より行なう、けい光体層のドーピングを詳細に示す図で
ある。
【図４】ホストマトリクス材料の層及び中間層を交互に
成長させて、基材上に堆積させた層構造である。
成長させて、基材上に堆積させた層構造である。
【図５】実施例１に記載する層構造のＸ線回折測定結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】実施例２に記載するエレクトロルミネセント構
造の、明度と励起電圧との関係を示すグラフである。
造の、明度と励起電圧との関係を示すグラフである。
【図７】活性剤含有ドーピング層の数と明度との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図８】活性剤含有ドーピング層の厚さと明度との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ 透明基材 ２ 底部電極 ３ 底部絶縁層 ４ けい光体層 ５ 上部絶縁層 ６ 上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−158792（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51495（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−24995（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 33/14 C09K 11/00
Claims (17)
- 【請求項１】 電子を加速する、重ね合わせたホストマ
トリクス材料層(7)と、光放射を生成することができ
る、前記重ね合わせたホストマトリクス材料層の間に交
互に配置した活性剤含有ドーピング層(8) とからなる、
エレクトロルミネセントコンポーネントのけい光体層
(4) であって、該けい光体層は少なくとも２つの前記ホ
ストマトリクス材料層(7) と少なくとも１つの活性剤含
有ドーピング層(8) からなり、調和層(9) を含む前記少
なくとも１つの活性剤含有ドーピング層(8) の厚さは最
大１０nmであり、前記少なくとも１つの活性剤含有ドー
ピング層(8) は前記ホストマトリクス材料層(7) 上でエ
ピタキシー的に調和しており、電子を加速する前記ホス
トマトリクス層の結晶構造成長を実質的に妨害しないこ
とを特徴とするけい光体層。 - 【請求項２】 請求項１に記載のけい光体層において、
前記活性剤含有ドーピング層(8) は、少なくとも１つの
活性剤層(10)を含むことを特徴とするけい光体層。 - 【請求項３】 請求項２に記載のけい光体層において、
前記活性剤層(10)の厚さが０．５乃至５nmの範囲にある
ことを特徴とするけい光体層。 - 【請求項４】 請求項１に記載のけい光体層において、
前記活性剤含有ドーピング層(8) は、少なくとも１つの
前記調和層(9) と前記少なくとも１つの活性剤層(10)を
重ね合わせたものからなることを特徴とするけい光体
層。 - 【請求項５】 請求項４に記載のけい光体層において、
前記調和層(9) の厚さが０．５乃至５nmの範囲にあるこ
とを特徴とするけい光体層。 - 【請求項６】 請求項４に記載のけい光体層において、
前記調和層(9) は、硫化アルミニウム(Al2Ｓ3)、硫化カ
ルシウム(CaＳ)、又は亜鉛アルミニウムスピネル(ZnAl2
Ｓ4)の層であることを特徴とするけい光体層。 - 【請求項７】 請求項４に記載のけい光体層において、
前記調和層(9) は、前記ホストマトリクス材料と置換の
部分層からなる混合材料であり、前記ホストマトリクス
材料と置換は、例えば硫化亜鉛とカルシウム(Zn1-xCax
Ｓ)、硫化亜鉛とカドミウム(Zn1-xCdxＳ)又は硫化亜鉛
及とセレン(ZnＳ1-xSex)であることを特徴とするけい光
体層。 - 【請求項８】 請求項４に記載のけい光体層において、
ホストマトリックス材料層(7) と、少なくとも１つの調
和層(9) と少なくとも１つの活性剤層(10)とが重ね合わ
された活性剤含有ドーピング層(8) とは、原子層エピタ
キシー又は分子線エピタキシー方法を用いて得ることが
できる原子層に堆積されることを特徴とするけい光体層 - 【請求項９】 請求項１に記載のけい光体層においてさ
らに、少なくとも２つの異なった種類の活性剤からなる
ことを特徴とするけい光体層。 - 【請求項１０】 請求項１に記載のけい光体層において
さらに、異なる種類の活性剤を含有する少なくとも２つ
の前記活性剤含有ドーピング層を含むことを特徴とする
けい光体層。 - 【請求項１１】 請求項１に記載のけい光体層におい
て、前記ホストマトリクス材料層(7) が、例えば硫化亜
鉛(ZnＳ)やセレン化亜鉛(ZnSe)や硫化カドミウム(CdＳ)
のようなII−VI化合物、例えば硫化カルシウム(CaＳ)や
硫化ストロンチウム(SrＳ)のようなアルカリ土類金属の
カルコゲン化物、又は、例えば又はZnＳ1-xSe又はCa1-x
SrxＳのようなこれらの混合化合物であることを特徴と
するけい光体層。 - 【請求項１２】 請求項１に記載のけい光体層におい
て、前記ホストマトリクス材料層の各々が、セリウムを
ドーピングした硫化ストロンチウム(SrＳ:Ce)、マンガ
ンをドーピングした硫化亜鉛(ZnＳ:Mn)、又はユーロピ
ウムをドーピングした硫化カルシウム(CaＳ:Eu)である
ことを特徴とするけい光体層。 - 【請求項１３】 請求項１に記載のけい光体層におい
て、前記活性剤含有ドーピング層は、マンガン(Mn)、又
は、セリウム(Ce)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(E
u)、プラセオジム(Pr)、テルビウム(Tb)、ツリウム(Tm)
のような希土類元素を活性剤として含有することを特徴
とするけい光体層。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載のけい光体層におい
て、前記活性剤層は、ZnＳ、ZnSe又はCdＳのようなII-V
I化合物、又は、MgＳ、CaＯ、CaＳ、SrＳ又はBaＳのよ
うなアルカリ土類金属のカルコゲン化物であることを特
徴とするけい光体層。 - 【請求項１５】 請求項１３に記載のけい光体層におい
て、前記活性剤層が実質的に、前記活性剤でドーピング
した、Lnが例えばSc、Ｙ又はGdでよい希土類元素の酸化
物Ln2Ｏ3の層、Lnが例えばＹ又はLaである希土類元素の
硫化物Ln2Ｓ3の層、又はLnが例えばＹ、La又はGdである
希土類元素のオキシ硫化物Ln2Ｏ2Ｓの層であることを特
徴とするけい光体層。 - 【請求項１６】 請求項１３に記載のけい光体層におい
て、前記活性剤層が実質的に、前記活性剤でドーピング
した、Ｍが例えばZn、Ca、SrまたはBaであり、LnがＹ、
La、GdまたはCeであるアルミン酸塩(Ｍ,Ln)AlＯx又はガ
リウム酸塩(Ｍ,Ln)GaＯxの層であることを特徴とするけ
い光体層。 - 【請求項１７】 請求項１３に記載のけい光体層におい
て、前記活性剤層が本質的に、前記活性剤でドーピング
した、Ｍが例えばCa、SrまたはBaであり、LnがＹ、La、
GdまたはCeであり、ＸがＦ、ClまたはBrである、ハロゲ
ン化物ＭＸ2又はLnＸ3又はオキシハロゲン化物LnＯＸで
あることを特徴とするけい光体層。
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