JPH0433120B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、EL表示装置に関するものであり、
詳しくは、超格子構造を利用して発光特性を改良
したEL表示装置に関するものである。

（従来技術） 第１図は、従来のEL表示装置の一例を示す構
成説明図であつて、ガラス基板１上に透明電極２
を形成し、その上に発光中心となるMn、Tbなど
の不活剤（アクチベータ；activator）不純物お
よびCl^-、Al⁺などの共付活剤（コアクチベー
タ；coactivator）が拡散されたZnSなどのEL半
導体化合物層(S)３を形成し、このEL半導体化合
物層３の外周を絶縁層(I)４で覆い、絶縁層４の頂
面に金属電極(M)５を形成したものであり、上から
金属電極(M)、絶縁層(I)およびEL半導体化合物層
(S)が積層されていることから、MIS構造とよばれ
ている。第２図は、従来のEL表示装置の他の例
を示す構成説明図であつて、ガラス基板１上に透
明電極２を形成し、その上に透明の絶縁層(I)６を
形成し、この絶縁層６の上にMn、Tbなどの発光
中心となる不純物が拡散されたZnSなどのEL半
導体化合物層(S)３を形成し、このEL半導体化合
物層３の外周を絶縁層(I)４で覆い、絶縁層４の頂
面に金属電極(M)５を形成したものであり、上から
金属電極(M)、絶縁層(I)、EL半導体化合物層(S)お
よび絶縁層(I)が積層されていることから、MISI
構造とよばれている。

しかし、これら第１図および第２図に示した
EL表示装置では、金属電極５が外部雰囲気中に
露出しているために、水蒸気を含む雰囲気中で使
用すると機能が非常に早く劣化してしまう。ま
た、EL半導体化合物層３内にアクチベータとコ
アクチベータが混合拡散されているために、アク
チベータとコアクチベータが最近接状態で対を作
つて発光中心として機能しなくなることが多い。
また、MIS構造では比較的低電圧（数10〜100V）
で駆動できるものの、透明電極２側からEL半導
体化合物層３に酸素イオンが移動侵入することに
より深い電子捕獲準位が形成されて特性が劣化す
る恐れがある。一方、MISI構造では、十分な発
光を得るためには比較的高い電圧（200〜数
100V）で駆動しなければならず、駆動回路が複
雑になつてしまう。このようなMISI構造の欠点
を解決するために、絶縁層４，６として強誘電体
を用いてEL半導体化合物層３に加わる電界の効
率を高めることが試みられてはいるが、十分な効
果を得るようになつていない。

（発明の目的） 本発明は、このような点に着目したものであつ
て、その目的は、比較的低電圧で駆動でき、長寿
命のEL表示装置を提供することにある。

（発明の概要） このような目的を達成する本発明は、Ｐ型不純
物が拡散された複数のEL半導体化合物層とＮ型
不純物が拡散された複数のEL半導体化合物層と
をこれら不純物が拡散されない純粋EL半導体化
合物層を挟むようにして順次積層したことを特徴
とする。

（実施例） 以下、図面を用いて詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す構成説明図、
第４図はその要部拡大断面図であり、第１図およ
び第２図と同等部分には同一符号を付けている。
第３図において、７はＰ型不純物が拡散された
EL半導体化合物層（以下Ｐ型層という）、８はＮ
型不純物部が拡散されたEL半導体化合物層（以
下Ｎ型層という）、９はこれら不純物が拡散され
ない純粋EL半導体化合物層（以下純粋層という）
であり、これらＰ型層７およびＮ型層８は純粋層
９を挟むようにして順次積層されている。

このような装置は次のようにして作ることがで
きる。

まず、ガラス基板１上にスパツタにより50nｍ
〜60nｍの厚さの透明電極２を形成する。次に、
透明電極２の上に絶縁層６をスパツタにより
100nｍ程度の厚さで形成する。この絶縁層６と
しては、La₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、Y₂O₃、Sm₂O₃な
どを用いる。なお、絶縁層６の形成にあたつて
は、基板１を数100度に加熱しながらHe雰囲気で
スパツタを行うようにする。HeはArに比べてス
パツタ膜に入り込む割合が極めて小さく、Ar雰
囲気でスパツタを行う場合に比べてより完全な絶
縁層が得られる。続いて、絶縁層６の上にＰ型層
７をスパツタにより数ｎｍ〜数10nｍの厚さで形
成する。このＰ型層７の形成にあたつては、例え
ばZnSにアクチベータとして作用するMn、Tb、
Cuなどの不純物が硫化物として添加されたター
ゲツトを用い、絶縁層６と同様に基板１を数100
度に加熱しながらHe雰囲気でスパツタを行うよ
うにする。このとき、アクチベータとして作用す
る不純物をＰ型半導体として性格づけできるよう
に従来のEL表示装置に比べて多く拡散するよう
にし、コアクチベータとして作用する不純物が入
らないようにする。このようにしてＰ型層７に拡
散されるアクチベータはZn⁺⁺サイトに入り、ア
クセプタになる。続いて、Ｐ型層７の上に純粋層
９をスパツタにより数ｎｍ〜15nｍの厚さで形成
する。この純粋層９の形成にあたつては、不純物
が添加されない純粋のZnSをターゲツトとして用
い、絶縁層６、Ｐ型層７と同様に基板１を数100
度に加熱しながらHe雰囲気でスパツタを行うよ
うにする。この純粋層９によりアクチベータとコ
アクチベータが最近接状態で対を作つて発光中心
として機能しなくなることが防止され、電子を加
速する場が形成されることになる。続いて、純粋
層９の上にＮ型層８をスパツタにより数ｎｍ〜数
10nｍの厚さで形成する。このＮ型層８の形成に
あたつては、例えばZnSにコアクチベータとして
作用するTeやClなどの不純物が硫化物や塩化物
として添加されたターゲツトを用い、前記各層と
同様に基板１を数100度に加熱しながらHe雰囲気
でスパツタを行うようにする。このとき、コアク
チベータとして作用する不純物をＮ型半導体とし
て性格づけできるように従来のEL表示装置に比
べて多く拡散するように形成する。以下同様に、
純粋層９をＰ型層７およびＮ型層８で挟むように
して複数層順次積層する。これにより、結晶構造
の連続した超格子構造のEL半導体化合物層が得
られる。このようにしてEL半導体化合物層を複
数層積層した後、これらEL半導体化合物層を覆
うようにして絶縁層６と同様な絶縁層１０をスパ
ツタにより数10nｍ〜数100nｍの厚さに形成す
る。そして、この絶縁層１０の上に金属電極５を
形成し、さらに、その上に保護層１１として例え
ばSiO₂をスパツタにより数μｍ形成する。

このような構成において、各純粋層９はPN接
合における空乏層と同様に作用し、電圧印加時に
電子を加速する。そして、加速された電子は各Ｐ
型層７のアクチベータを励起し、発光に必要な準
位を形成する。これにより、数10Vの比較的低い
駆動電圧であつても純粋層９を含む領域に高い電
界が発生し、電子の加速が効率良く行われ、極め
て高い発光効率が得られる。また、空乏層はアク
チベータとコアクチベータが最近接状態で対を作
ることを阻止するので、長寿命化が図れる。ま
た、各EL半導体化合物層７，８，９を形成する
のにあたつて、基板１を数100度に加熱しながら
He雰囲気でスパツタを行うので、結晶欠陥の少
ない超格子構造が実現でき、結晶中の各イオンの
移動を抑えることができる。さらに、金属電極５
上に保護層１１を設けているので金属電極５側の
耐水性や耐環境性を高めることができ、長寿命が
実現できる。

なお、上記実施例では、EL半導体化合物層を
Ｐ型層、Ｎ型層および純粋層の３層を積層する例
を説明したが、Ｐ型層をさらに２層にしてより発
光効率を高めることができる。すなわち、Ｐ型層
を、発光中心になるMnのようなＰ型不純物が拡
散された第１層と直接的には発光中心にはならな
いCsのようなＰ型不純物が大量に拡散された第
２層とで構成する。このように構成することによ
り、Ｐ型層第２層で発生した正孔がＰ型層第１層
に入つて発光中心の電子と結合し、発光中心の電
子が空になる。ここにＮ型層の電子が純粋層を通
して注入されて発光することになり、より発光効
率を高めることができる。

また、これらの積層数に応じて発光しきい値や
発光強度を任意の値に設定することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、比較的
低電圧で駆動でき、長寿命のEL表示装置が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のEL表示装置の一
例を示す構成説明図、第３図は本発明の一実施例
を示す構成説明図、第４図はその要部拡大断面図
である。 １……ガキ、２……透明電極、４，６，１０…
…絶縁層、５……金属電極、７……Ｐ型層、８…
…Ｎ型層、９……純粋層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｐ型不純物が拡散された複数のEL半導体化
   合物層とＮ型不純物が拡散された複数のEL半導
   体化合物層とをこれら不純物が拡散されない純粋
   EL半導体化合物層を挟むようにして順次積層し
   たことを特徴とするEL表示装置。