JPH04229989A

JPH04229989A - 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

Publication number: JPH04229989A
Application number: JP3176531A
Authority: JP
Inventors: Gitte Harkonen; ギッテ　ハールコーネン; Kari Harkonen; カリ　ハールコーネン; Runar Tornquist; ルナール　トルンクヴィスト
Original assignee: Planar International Oy
Current assignee: Planar Systems Oy
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1992-08-19
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JP2812585B2; US5314759A; DE4123230B4; FI84960B; FI903633A0; DE4123230A1; FI84960C; FI903633A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロルミネセン
ト（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）コンポー
ネントにおけるけい光体層（ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｌａｙ
ｅｒ）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、ＺｎＳ：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。

【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。

【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−ｆｉｌｍｅｌ
ｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｉｓｐｌａｙ）
　」、ＳＩＤ　１９８１ダイジェスト、１２／１巻の３
０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：Ｅ
ｕ　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（Ｈａｍａｋａｗａ，　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　ｍｕｌｔｉｌａｙｅ
ｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）　」、アプライドフィジクス
レター（Ａｐｐｌｎ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．）、４
１（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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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１ｎ
ｍ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。

【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＋（Ｚｎ
Ｓ：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。

【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、ＺｎＡｌ２Ｓ４　、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−ｘＣａｘ
Ｓ　、Ｚｎ１−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（Ｃｅ）、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）ＡｌＯ
ｘ及び（Ｍ，Ｌｎ）ＧａＯｘがあるが、ここでＭ＝Ｚｎ
，　Ｃａ，　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。

【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。

【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：Ｓ
ｍ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Ａ
ＬＥ　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２０
０　ＡＬＥ　サイクルからなり、それらの厚さは約２５
０　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　（Ａｌ２Ｏ
３／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。

【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（１
０　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。

【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３００
ｎｍ　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ＡＬ
Ｅ　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１０００ｎ
ｍ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　ＡＬ
Ｅ　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。

【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。

【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。

【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。

【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）３０
０　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、３０ＡＬＥ　サイクルの硫化テルビ
ウムからなり、調和層９は単ＡＬＥ　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。

【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。

【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（ｔｈ
ｄ）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　ＡＬ
Ｅ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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】けい光体層の断面（図１の断面Ａ）の詳細図で
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　重ね合わせたホストマトリクス材料層
（７）　及び前記ホストマトリクス材料層同士の間に交
互に配置した活性剤含有ドーピング層（８）からなり従
って少なくとも２つの前記ホストマトリクス材料層（７
）　及び少なくとも１つの活性剤含有ドーピング層（８
）　があ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、前記活性剤含有ドーピング
層（８）　の厚さが最大１０ｎｍであり、そのために活
性剤含有ドーピング層が前記ホストマトリクス材料層（
７）　の結晶構造成長を妨害しないように十分に薄いこ
とを特徴とするけい光体層（４）　。
【請求項２】　　前記活性剤含有ドーピング層（８）　
が実際の活性剤層（１０）からなり、そのため少なくと
も１つの前記実際の活性剤層（１０）があることを特徴
とする請求項１記載のけい光体層（４）　。
【請求項３】　　前記活性剤含有ドーピング層（８）　
が重ね合わせた調和層（９）及び実際の活性剤層（１０
）からなり、それにより少なくとも１つの前記調和層（
９）及び少なくとも１つの前記実際の活性剤層（１０）
があることを特徴とする請求項１記載のけい光体層（４
）　。
【請求項４】　　前記実際の活性剤層（９）　の厚さが
最大５ｎｍ、好ましくは１ｎｍであることを特徴とする
請求項２又は３記載のけい光体層（４）　。
【請求項５】　　前記調和層（９）　の厚さが最大５ｎ
ｍ、好ましくは０．５　乃至１ｎｍであることを特徴と
する請求項３記載のけい光体層（４）　。
【請求項６】　　前記層が少なくとも２つの異なった種
類の活性剤を含むことを特徴とする請求項１記載のけい
光体層（４）　。
【請求項７】　　前記層が、異なった種類の活性剤を含
む少なくとも２つの前記活性剤含有ドーピング層（８）
　からなることを特徴とする請求項１記載のけい光体層
（４）　。
【請求項８】　　前記層が少なくとも２つの異なった種
類の活性剤を含むことを特徴とする請求項１記載のけい
光体層（４）　。
【請求項９】　　前記ホストマトリクス材料層（７）　
が、ＩＩ−ＶＩ　化合物、好ましくは硫化亜鉛（ＺｎＳ
）　又は例えばセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化カドミ
ウム（ＣｄＳ）　又はアルカリ土類金属のカルコゲン化
物、例えば硫化カルシウム（ＣａＳ）　、硫化ストロン
チウム（ＳｒＳ）　又はＺｎＳ１−ｘＳｅ又はＣａ１−
ｘＳｒｘＳ　のようなそれらの物質の混合化合物である
ことを特徴とする請求項１記載のけい光体層（４）　。
【請求項１０】　　前記ホストマトリクス材料層（７）
　が、セリウムでドーピングした硫化ストロンチウム（
ＳｒＳ：Ｃｅ）、マンガンでドーピングした硫化亜鉛（
ＺｎＳ：Ｍｎ）又はユーロピウムで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請
求項１記載のけい光体層（４）　。
【請求項１１】　　前記活性剤含有ドーピング層（８）
　が、活性剤としてマンガン（Ｍｎ）または希土類元素
、例えばセリウム（Ｃｅ）、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）又はツリウム（Ｔｍ）を含むことを特徴とする
請求項１記載のけい光体層（４）　。
【請求項１２】　　前記実際の活性剤層（１０）が、前
記活性剤でドーピングしたＺｎＳ　、ＺｎＳｅ又はＣｄ
Ｓ　のようなＩＩ−ＶＩ　化合物、あるいは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
る請求項１１記載のけい光体層（４）　。
【請求項１３】　　前記実際の活性剤層（１０）が本質
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　
、Ｌｎが例えばＹ　又はＬａである希土類元素の硫化物
Ｌｎ２Ｓ３　、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であること
を特徴とする請求項１１記載のけい光体層（４）　。
【請求項１４】　　前記実際の活性剤層（１０）が本質
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　又はＣｅである、アルミン酸塩（Ｍ，　
Ｌｎ）ＡｌＯｘ　又はガリウム酸塩（Ｍ，　Ｌｎ）Ｇａ
Ｏｘ　であることを特徴とする請求項１１記載のけい光
体層（４）　。
【請求項１５】　　前記実際の活性剤層（１０）が本質
的に、前記活性剤でドーピングした、Ｍ　が例えば　Ｃ
ａ，　Ｓｒ　又はＢａであり、ＬｎがＹ，　Ｌａ，　Ｇ
ｄ　又はＣｅであり、ＸがＦ，　Ｃｌ　又は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請求項１１記載
のけい光体層（４）　　。
【請求項１６】　　前記調和層（９）　が金属硫化物、
例えば硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）　、硫化カルシ
ウム（ＣａＳ）　又は亜鉛アルミニウムスピネル（Ｚｎ
Ａｌ２Ｓ４）　であることを特徴とする請求項３記載の
けい光体層（４）　。
【請求項１７】　　前記調和層（９）　が、部分的に置
換したホストマトリクス材料プロパー（ｐｒｏｐｅｒ）
からなる混合材料であり、前記ホストマトリクス材料プ
ロパー及び置換基が例えば硫化亜鉛及びカルシウム（Ｚ
ｎ１−ｘＣａｘＳ）　、硫化亜鉛及びカドミウム（Ｚｎ
１−ｘＣｄｘＳ）　又は硫化亜鉛及びセレン（ＺｎＳ１
−ｘＳｅｘ）　であることを特徴とする請求項３記載の
けい光体層（４）　。
【請求項１８】　　前記けい光体層（４）　の前記層（
７，　８，　９，　１０）　が、例えば原子層エピタキ
シー又は分子線エピタキシー法を使用して得られるよう
な原子層で堆積していることを特徴とする請求項１乃至
１７のいずれか１に記載のけい光体層（４）　。