エレクトロルミネッセンスディスプレイ用の窒化アルミニウムでパッシベーションされた蛍光物質
ＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスに用いられる輝度及び動作安定性を改善した新規な構造体が提供されている。 この新規な構造体は、酸素との反応に起因する蛍光物質の劣化を防止するために、蛍光膜に接触している窒化アルミニウムのバリア層を有している。 このバリア層は、蛍光膜を蒸着及び焼鈍するために使用される工程と互換性のある真空蒸着工程を使用して蒸着することができる。 本発明は、蛍光膜を形成及び活性化するために高い工程温度にさらされる厚い誘電体層を採用しているエレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて使用される蛍光物質に特に好適である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い誘電率の厚膜誘電体層を使用しているフルカラーＡＣエレクトロルミネッセンスディスプレイ（electroluminescent displays）に用いられる蛍光物質（phosphors）の輝度及び動作安定性の改善に関するものである。
より具体的には本発明は、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ（thick film dielectric electroluminescent display）において、蛍光物質が酸素及び他の有害な種と反応することを最小化あるいは防止するために、蛍光膜と接触している窒化アルミニウムのバリア層を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に例示されている厚膜誘電体構造が知られており、従前の薄膜エレクトロルミネッセンス（thin film electroluminescent：ＴＦＥＬ）ディスプレイに対して優れた特性を発揮する。
高性能の赤、緑、青の蛍光体材料が、厚膜誘電体構造用として増大された輝度特性を提供するべく開発されている。
これらの蛍光体材料は、青色を発するためのユーロピウム（europium）で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩（barium thioaluminate）ベースの材料と、緑色を発するためのテルビウム（terbium）で活性化された硫化亜鉛、マンガンで活性化されたマグネシウム硫化亜鉛（magnesium zinc sulfide）あるいはユーロピウムで活性化されたカルシウム・チオアルミ酸塩（calcium thioaluminate）ベースの材料と、赤色を発するために適宜フィルタをかけられる従前のマンガンで活性化された硫化亜鉛と、を含んでいる。
【０００３】
高輝度フルカラー厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイは赤、緑、青のサブピクセルがパターン形成されるための薄膜蛍光体材料を必要とし、ピクセルの各色は、各サブピクセルについて要求される色座標を達成するために必要な光フィルタの使用に伴う減衰を最小化するように合わせられている。
相対的に低い解像度のディスプレイについては、パターン形成はシャドーマスクを通じて蛍光体材料を蒸着することにより行われる。
しかしながら高解像度ディスプレイについては、シャドーマスク技術ではフォトリソグラフィック法の採用が要求されるような十分な精度を提供することができない。
特許文献２（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に例示されているようにフォトリソグラフィック技術は、要求されるパターンを提供するためにフォトレジスト膜の蒸着、及び蛍光膜の一部をエッチングあるいは剥離させることを必要とする。
フォトレジスト膜の蒸着及び除去と、蛍光膜のエッチングまたは剥離には、水あるいはその他のプロトン性溶媒（protic solvents）を含有する溶剤を必要とする。
工程雰囲気中に存在しうる水分あるいは酸素の反応を伴うフォトリソグラフィック工程の後に、ディスプレイ構造体に残存しているこれら溶剤の残留分（traces）は、完成品のディスプレイの性能劣化を生じる酸化反応あるいは加水分解反応に対して敏感な特定の蛍光体材料と化学的に反応する場合がある。
ディスプレイの動作中の連続する化学反応は、継続的な性能劣化を生じ、これによりディスプレイの寿命が短くなる場合がある。
【０００４】
かかる性能劣化の問題を解消するために、特定の蛍光体材料と共に用いる種々の材料が提案されている。
テルビウムで活性化された硫化亜鉛及び硫化マグネシウム亜鉛の蛍光物質と共に用いるために、窒化珪素が提案されている（非特許文献１、非特許文献２）。
【０００５】
特許文献３、特許文献４、特許文献５及び特許文献６には、プラズマＣＶＤ法（plasma chemical vapour deposition method）を用いて蒸着された硫化マグネシウム亜鉛の蛍光膜と共に用いられる窒化珪素層あるいは酸窒化珪素層（silicon oxynitride layers）が開示されている。
【０００６】
特許文献７及び特許文献８には、テルビウムがドーピングされたエレクトロルミネッセンスディスプレイ用の硫化亜鉛が開示されている。
また、特許文献９には、硫化亜鉛の拡散バリア層（diffusion barrier layer）を有する希土類で活性化された硫化亜鉛材料を含むエレクトロルミネッセンス積層体が開示されている。
【０００７】
また、特許文献１０及び特許文献１１に記載されているような薄膜エレクトロルミネッセンスデバイスにおけるアルカリ土類カルコゲン（alkali earth chalcogen）のＥＬ発光層と共に用いるための窒化アルミニウムも提案されている。
また、窒化アルミニウムは、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５及び特許文献１６に記載されているような有機エレクトロルミネッセンスデバイス／ディスプレイにおける絶縁薄膜層として用いられるだけでなく、特許文献１７及び特許文献１８に記載されているようなＥＬ素子における水分のバリア層としても用いられている。
また、特許文献１９に開示されているように、セラミック基板としての窒化アルミニウムも提案されている。
【０００８】
特許文献２０は、従前のマンガンで活性化されたマグネシウム硫化亜鉛蛍光膜と厚膜誘電体層との間に設けられる半導体材料としての窒化アルミニウムの使用を開示している。
このようなデバイスは、蛍光膜を焼鈍し、窒化アルミニウムの層を焼鈍された蛍光物質の上に形成し、そしてスクリーン印刷と厚膜誘電体層とをその上に形成して、窒化アルミニウムが蛍光膜と厚膜誘電体層との間に配置されるように構成されている。
【０００９】
前掲の特許及び特許出願は、従前の硫化亜鉛蛍光物質と共に、あるいは薄膜エレクトロルミネッセンスディスプレイ内で用いられる窒化アルミニウムのような特定の絶縁材料の使用を教示しているかもしれないが、性能劣化を最小限として改善された輝度及び動作寿命を発揮する厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内で使用するために特に改良した蛍光体材料の要請は依然として存在している。
【特許文献１】米国特許第５，４３２，０１５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７１，０１９号明細書
【特許文献３】米国特許第４，１８８，５６５号明細書
【特許文献４】米国特許第４，７２１，６３１号明細書
【特許文献５】米国特許第４，８９７，３１９号明細書
【特許文献６】米国特許第５，６４４，１９０号明細書
【特許文献７】米国特許第５，４９６，５９７号明細書
【特許文献８】米国特許第５，５９８，０５９号明細書
【特許文献９】国際公開第００／７０９１７号パンフレット
【特許文献１０】米国特許第４，９７５，３３８号明細書
【特許文献１１】特開平０２−１０３８９３号公報
【特許文献１２】特開平０８−２８８０６９号公報
【特許文献１３】特開平１０−０９２５８０号公報
【特許文献１４】米国特許第６，１４６，２２５号明細書
【特許文献１５】米国特許第６，３８３，０４８号明細書
【特許文献１６】米国特許第６，４１６，８８８号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００２／００７９８３６号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００２／００３１６８８号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第２００２／０１７７００８号明細書
【特許文献２０】米国特許出願公開第２００２／０１２５８２１号明細書
【特許文献２１】国際公開第００／７０９１７号パンフレット
【特許文献２２】米国特許第６，５８９，６７４号明細書
【特許文献２３】米国特許第６，６１０，３５２号明細書
【非特許文献１】Mikamiらによる、「2000 Proceedings of the 6th International Conference on the Science and Technology of Display Phosphors」
【非特許文献２】J. Ohwakiらによる、「1987, Review of the Electrical Communications Laboratories Vol. 35」
【非特許文献３】R. Akilaらによる、「Metallurgical Transactions, Volume 18B (1987) pp. 163-8」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイス内に設けられる蛍光物質と共に使用するためのパッシベーション層あるいはバリア層に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
より具体的には、本発明は蛍光物質と共に使用されるパッシベーション層あるいはバリア層であって、希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩（barium thioaluminate）、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、遷移金属で活性化された硫化亜鉛、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛（zinc selenide）、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛（zinc sulfo-selenide）のうちから選択されることを特徴とするものである。
蛍光物質は、例えば本出願人による特許文献１及び本出願人により２００２年１２月２１日に出願された米国特許出願第６０／３４１，７９０号明細書（これらは、引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されているような厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイス内で使用される蛍光物質である。
【００１２】
本発明のバリア層は、蛍光物質の輝度及び動作寿命を改善するのに寄与するものである。
このバリア層は、（側面視で）蛍光膜の上側及び任意的に蛍光膜の下側に形成された一以上の窒化アルミニウム層を有している。
本発明の好ましい観点において、このバリア層は、蛍光体材料の観察している側面にも形成されている。
【００１３】
本発明のバリア層は、デバイス内に存在するあらゆる化学種（chemical species）が蛍光物質と反応することを防止あるいは反応を最小化するように作用するものである。
このような化学種は、発光する蛍光物質における活性化種（activator species）と電子とが相互に作用する効率の低下を引き起こすことにより、電子がデバイスの動作中に蛍光物質内へ注入される効率の低下を生じてしまい、蛍光物質の実現可能な輝度の低下を生じる場合がある。
また、化学種は蛍光物質内で生成される光が有用な輝度を提供するためにデバイスから伝達される効率を低下させるように作用してしまう。
【００１４】
とりわけ、蛍光物質の劣化は酸素あるいは水分との反応を伴うので、少なくとも蛍光物質の一部の化学的な組成が変化してしまう。
本発明の窒化アルミニウムのパッシベーション層は、蛍光層の外表面に、例えば、デバイスの厚い誘電体構造、蛍光物質をパターン形成するために使用されるフォトリソグラフィック工程で用いられる化学物質の残留種（residual species）、若しくは隣接する薄膜層に由来する酸素、及び／または外部環境に由来する酸素に対するバリアとして機能するものである。
【００１５】
バリア層の材料は、隣接する層、特に蛍光体材料と化学反応を生じないように選択されている。
ディスプレイデバイスの動作のため、及び動作中の製造工程の間の化学的な反応度は直ちに決定できるものではなく、従って、この化学的な反応度は、ディスプレイデバイス内で使用可能な材料の選択、及び蛍光体材料と共に使用可能な材料の選択を困難なものにしている。
【００１６】
本発明は、いくつかの異なる実施形態を有している。
一の実施形態においては、薄い窒化アルミニウム膜が厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内の無機蛍光膜の観察している側面と接触して設けられていることを特徴としている。
別な実施形態においては、窒化アルミニウム薄膜が厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内の無機蛍光薄膜の両面に接触して設けられていることを特徴としている。
更に本発明の別な実施形態においては、蛍光膜は、（ａ）ユーロピウム若しくはセリウムで活性化されたアルカリ土類・チオアルミ酸塩、（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛から成る一群から選択され、前記窒化アルミニウム膜が、前記蛍光膜の観察している側面と接触して設けられていることを特徴としている。
また更に別な実施形態においては、窒化アルミニウム膜は前記蛍光膜の両面と接触して設けられていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の一態様によれば、前記蛍光膜の一の側面あるいは両方の側面に直接的に隣接している窒化アルミニウムのバリア層を有しており、前記蛍光膜が厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内に存在していることを特徴としている。
【００１８】
本発明の更なる観点によれば、安定化された蛍光膜は、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内で、無機薄膜蛍光膜の一の表面あるいは両方の表面に接触してなる安定化した蛍光膜が得られる。
【００１９】
本発明の別な観点によれば、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイのための改良された蛍光膜であって、該蛍光膜は、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択され、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜には、該蛍光膜の上面及び／または下面に窒化アルミニウムのバリア層が設けられ、
前記（ｃ）の蛍光膜には、該蛍光膜の側面上に窒化アルミニウムのバリア層が設けられ、
該窒化アルミニウムのバリア層は、前記蛍光膜と前記ディスプレイとの間の界面の安定性を向上させている、
ことを特徴としている。
【００２０】
本発明の更に別な観点によれば、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて用いられる蛍光物質の積層体であって、該積層体は、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質薄膜層を有しており、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光層にあっては、該蛍光層の上面及び／または下面に直接的に隣接して設けられ、前記（ｃ）の蛍光層にあっては、該蛍光層の上面に直接的に隣接して設けられる窒化アルミニウム層を備えていることを特徴としている。
【００２１】
本発明のまた更に別な観点によれば、ガラス基板またはガラスセラミック基板上に構成される厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスであって、該デバイスは、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質を有しており、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜にあっては、前記蛍光膜とデバイスの残余の部分との間の界面の安定性を向上させるために前記蛍光膜の上面及び／または下面に窒化アルミニウムのバリア層を形成し、
前記（ｃ）の蛍光膜にあっては、該蛍光層の上面側に窒化アルミニウムのバリア層を形成していること、
を特徴としている。
【００２２】
本発明のまた更に別な観点によれば、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスに用いるための安定化された蛍光物質積層体を作製するための方法であって、
ｉ） （ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質を、第一のセットのアドレスラインと誘電体層とを組み込んだガラス基板またはガラスセラミック基板上に蒸着するステップと、
ｉｉ） 前記（ａ）〜（ｅ）の蛍光膜の上に窒化アルミニウムの層を蒸着するステップと、
ｉｉｉ） 前記蛍光膜を約１１００℃に至る温度で焼鈍するステップと、
を備えていることを特徴としている。
【００２３】
代替的な実施形態においては、窒化アルミニウムの追加的な層が、蛍光物質の蒸着に先立って基板上に形成される。
【００２４】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な記述により明らかにされる。
しかしながら、以下の詳細な記述及び特定の例は本発明の実施形態を示すものではあるが、単なる例示として記載されているものであることは理解されるべきである。
当業者であれば、以下の詳細な記述から、本発明の精神及び技術的範囲を逸脱することなく種々の改変が可能であることも理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は以下の記述及び添付の図面によって、より完全に理解されるものであるが、これらは単なる説明の便宜に使用されるものであって、本発明の意図する技術的範囲を限定するものではない。
【００２６】
本発明は、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内の蛍光物質と共に使用するためのパッシベーション層あるいはバリア層に関するものである。
パッシベーション層あるいはバリア層は、（ａ）希土類で活性化されたアルカリ土類・チオアルミ酸塩、（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛から成る一群から選択される蛍光体材料と共に使用される窒化アルミニウムを有している。
窒化アルミニウム層は、好適には厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイス内の薄膜として設けられている蛍光体材料の一の表面あるいは両方の表面に接触して形成されている。
この窒化アルミニウム層は、蛍光体材料及び厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの残余の部分との界面の、電気的及び電気化学的な安定性を改善するように機能するものである。
【００２７】
窒化アルミニウムのバリア層は、酸素が蛍光体材料と反応して性能的な劣化を引き起こす可能性があるデバイスの動作の際に、蛍光体材料への酸素の移動を最小化するのに寄与している。
窒化アルミニウムのバリア層は、酸素の移動に対するバリアとして作用し、及び／または酸素を拘束するように反応するので、デバイスの輝度の低下を引き起こす程度にまで蛍光物質と反応するだけの酸素はもう存在しない状態となっている。
また、バリア層は、蛍光物質の表面で更に好ましい界面を提供するものであり、このため、デバイスの性能を劣化させる場合があるデバイスの動作中に、これら界面での電気化学的な反応を阻止するように作用している。
【００２８】
本発明は、高い誘電率の誘電体層を有する厚い誘電体層を使用しているエレクトロルミネッセンスデバイスに特に好適であって、前記厚膜誘電体材料は、熱処理あるいはデバイスの作動に対応して蛍光物質の性能に対して有害な化学種に発展する場合がある２以上の酸化化合物を有している。
更には、厚い誘電体膜の表面は蛍光物質の厚さに比べてスケール的に粗いものであって、デバイス構造体を貫通するクラックあるいはピンホールを生じると共に、有害な化学種を含有あるいは吸収する場合がある空孔（voids）を含み、従って、デバイスの動作寿命に亘って輝度と動作効率とを低下させるような影響を及ぼしてしまう。
本発明が使用される好適な厚膜誘電体デバイスとしては、本出願人による特許文献１及び２００２年１２月２１日に出願された米国特許出願第６０／３４１，７９０号明細書（これらは、引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されているようなものが挙げられる。
【００２９】
図１は、通常、参照符号１０が付されている本発明の厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの概略断面図を示すものである。
デバイス１０は基板１２を備えており、この基板１２上には、金属導体層（例えば金）１４と、厚膜誘電体層（例えばＰＭＴ−ＰＴ）１６と、平滑層（例えば、鉛、ジルコン酸塩、チタン酸塩）１８が形成されている。
基板としては、当業者に理解される種々のものが使用され得る。
基板としては、電磁スペクトラム（electromagnetic spectrum）の可視領域及び赤外領域で不透明な（opaque）基板が好適である。
特に、基板は、セラミック基板上に厚膜誘電体層を形成したものである。
そのような基板の例としては、アルミナ、金属セラミック複合体が挙げられる。
窒化アルミニウムのバリア層２０が、蛍光層２２に隣接して存在していることが図示されている。
図１では、バリア層２０は蛍光物質の両側に設けられているが、そのような層を一つだけ用いても構わないことが理解される。
薄膜誘電体層２４、そしてＩＴＯ移動電極２６が蛍光物質の上に設けられている。
シーリングヘッドによって囲繞された積層構造体の上に、密閉筐体２８が配置されている。
【００３０】
このような厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイの重要な要求特性は、動作の際にデバイスを横断して電圧が印加されるときに、デバイス内の異なる層の間の界面でのデバイスの劣化を生じさせる可能性のある電気化学的な反応を抑制することである。
窒化アルミニウムは、これらの条件下で、デバイス内の種々の蛍光体材料、特にチオアルミ酸塩蛍光物質及び光学的に透明な電極として使用されるＩＴＯ（indium tin oxide）層とも安定的な界面を形成することが以下に説明される。
【００３１】
窒化アルミニウム層は、化学式ＡＢｘＣｙ：ＲＥで表現される材料を含むチオアルミ酸塩蛍光物質と共に使用することができ、ここでＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから成る群の一以上から選択され、ＢはＡｌ、Ｇａ及びＩｎから成る群の一以上から選択され、ＣはＳ及びＳｅから成る群の一以上から選択されると共にＳ及びＳｅの合計濃度の０．２倍より低い相対的な原子濃度で酸素を含有しても良く、そしてＲＥは要求される光スペクトラムを生成する希土類の活性種であって、好適にはＥｕ若しくはＣｅである。
また、本発明の窒化アルミニウムのバリア層は、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛の蛍光物質、遷移金属で活性化された硫化亜鉛の蛍光物質（例えばマンガン若しくはテルビウムで活性化された硫化亜鉛）、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛の蛍光物質、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛の蛍光物質のためのバリア層としても好適である。
【００３２】
希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛の蛍光物質は、本出願人により２００２年８月２９日に出願された同時係属の米国特許出願第６０／４０６，６６１号明細書（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されているものである。
簡単に説明すると、本発明の硫化亜鉛の蛍光物質は、化学式ＺｎＳ：ＲＥで表現され得るものであって、ここでＲＥはテルビウム及びユーロピウムから成る群から選択される希土類である。
テルビウムは本発明において使用するのに最も好適である。
テルビウム若しくはユーロピウムと亜鉛の原子比率は、約０．００５から約０．０２の範囲であり、いくつかの観点においては、約０．０１から約０．０２の範囲である。
硫化亜鉛の蛍光物質は微粒化され希土類で活性化された硫化亜鉛の蛍光膜であって、この硫化亜鉛の結晶構造は、（１１１）の結晶学的方向を持つ閃亜鉛鉱（zincblende（sphalerite））の結晶構造を有しており、これは蛍光膜平面に対して実質的に直交する方向である。
【００３３】
スルホセレン化亜鉛の蛍光体材料は、化学式ＺｎＳｘＳｅ１−ｘ：Ａ（０＜ｘ＜１）で表現され得るものであって、ここでＡは活性化元素である。
セレン化亜鉛の蛍光体材料は、化学式ＺｎＳｅ：Ａで表現され得るものであって、ここでＡは活性化元素である。
遷移金属で活性化された硫化亜鉛の蛍光体材料は、化学式ＺｎＳ：Ａで表現され得るものであって、ここでＡはマンガン及びテルビウムから選択される。
【００３４】
本発明は特に、希土類で活性化されたアルカリ土類・チオアルミ酸塩蛍光体材料、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛の蛍光体材料、マンガンで活性化された硫化亜鉛の蛍光物質、並びに上述したセレン化亜鉛の蛍光物質及びスルホセレン化亜鉛の蛍光物質の動作寿命を改善することを意図しているものである。
種々の蛍光体材料が厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内で形成されている。
これら蛍光物質を安定化するための詳細なメカニズムは解明されておらず、いかなる理論にも結びつかないものではあるが、酸素が蛍光物質と反応するのを防ぐことにより、希土類活性種が母材の（host）チオアルミ酸塩化合物の結晶格子内に溶存していることに寄与していると考えられる。
酸素との蛍光物質の反応により、該蛍光物質から酸化アルミニウム析出が生じ、残余の材料は更にバリウムリッチの状態となる。
多数の異なるチオアルミ酸塩化合物が、アルミニウムに対する異なるアルカリ土類元素の割合で存在しているけれども、必ずしも全てが効果的な蛍光物質の母材であるとはいえない。
更に、希土類種は母材のチオアルミ酸塩溶液から出てきて、ＲＥ２Ｏ２Ｓ（ＲＥは希土類を表す。）のような酸硫化物種を析出する場合がある。
酸素分圧が非常に低くて硫黄が存在する環境（sulfur-bearing environment）においてこれらの化合物が形成されることは広く知られている（例えば非特許文献３）。
本発明の窒化アルミニウム層が提供されることにより、上述したような望ましくない反応を最小化または防止するのに貢献できる。
【００３５】
以下に、窒化アルミニウムが、エレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて用いられていた従前の薄膜誘電体材料に比較していくつかの利点を有していることを説明する。
蛍光膜の観察している側の表面と接触すると共に蛍光層内で生成された光が透過されなければならない従前の（酸化アルミニウムのような）誘電体層と比較して、本発明の窒化アルミニウムのバリア層は、チオアルミ酸塩蛍光体材料に近い光学的な屈折率を有している。
【００３６】
光学的な屈折率の改善されたマッチングにより、誘電体層を通じて伝達される光量が増加し、全体的な明度が改善される。
また、窒化アルミニウムは、ＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの動作中に存在する高電界内での絶縁破壊に対しても安定している。
更に、窒化アルミニウムは、エレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて従前使用されていた薄膜誘電体材料に比べて比較的高い誘電係数（１３〜１５）を有しており、窒化ケイ素（８〜１０）及びアルミナ（７〜８）に比べても高くなっている。
これにより誘電体層の前後での電圧降下が最小化され、従ってディスプレイの動作電圧を低下させることができ、０．１〜１［メガボルト／ｃｍ］の相対的に高い絶縁耐力を得ることができる。
そして、これにより、蛍光層と隣接する窒化アルミニウム層との間の安定した界面が形成され、従って、蛍光層への安定した電荷の注入、膜のクラックや剥離を防止する低い残留膜応力、及び蛍光物質からの光の抽出が高められるような約２．０の高い光学的な屈折率が得られる。
【００３７】
窒化アルミニウムの反応性高周波スパッタリングのための蒸着条件、特にスパッタリング雰囲気中のアルゴンと窒素の割合を適切に制御することにより、窒化アルミニウム膜内の残留応力は最小化され得る。
典型的には、窒化アルミニウム膜は、約０．６５Ｐａ〜３．５Ｐａの範囲の圧力、及び窒素とアルゴンの割合が約０：５０〜２０：５０のアルゴン／窒素雰囲気下でスパッタリングにより形成することができる。
チオアルミ酸塩蛍光膜上に低応力の膜を蒸着するために、前記割合は約５：５０とされる。
【００３８】
蒸着のための窒化アルミニウムのスパッタリングターゲットに加えられる高周波出力密度は、有効ターゲット領域の単位平方センチメートル当たり、約２ワット／ｃｍ２〜約６ワット／ｃｍ２の範囲とすることができる。
窒化アルミニウムの蒸着の際には、蒸着基板は雰囲気温度近傍に維持すれば良い。
窒化アルミニウムの膜厚は、種々の観点において約３０ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲、及び３０ｎｍと５０ｎｍとの間にある一つまたは複数の小領域の範囲とされている。
また、窒化アルミニウムは、所望の膜厚に到達するまで、蛍光体材料の各側の上に一層または二層以上で形成することができる。
スパッタリング雰囲気圧力が増加するにつれて、窒化アルミニウムのスパッタリング速度は光学的な屈折率と同様に低下する傾向にあり、これは、スパッタリング雰囲気において不純物として含有されている酸素の分圧が付随的に増加することによるものであると推測される。
また、スパッタリングの際に窒素分圧が低下し、該窒素分圧がゼロへ低下するにつれて膜が黒化することに伴って、光学的な屈折率も低下する。
このことは蒸着膜内の窒素の欠乏に関連しているものであろう。
窒素及びアルゴンの分圧は、高い光学的な屈折率と蒸着膜内の低い残留応力とを両立するように設定することができる。
窒化アルミニウム膜の残留応力は、窒化ケイ素の残留応力よりも著しく低くなっている。
【００３９】
スパッタリング以外に、当業者が理解している他の方法によって窒化アルミニウム膜を形成することもできる。
従来技術として、窒化アルミニウム膜を形成するための原子層気相蒸着法（atomic layer chemical vapour deposition methods：ＡＬＣＶＤ法）が知られている。
ＡＬＣＶＤ法を使用すると、より均一な窒化アルミニウム膜を形成することができる。
本発明の更なる観点において、酸素を窒化アルミニウム膜に添加して隣接する層の屈折率と一致するように光学的な屈折率を変化させることにより、層の間の界面での屈折を最小化することができる。
図２は、エネルギー分散Ｘ線分析（energy dispersive x-ray analysis：ＥＤＸ）を用いて測定した、膜中の窒素と酸素の割合に対する光学的な屈折率の依存性を示している。
窒素と酸素の割合がゼロに近い場合、屈折率は酸化アルミニウムのそれに対応して１．６未満から変化し始め、膜中の窒素と酸素の割合が約３：１より大きくなると、屈折率は約２．０にまで増加される。
典型的には、蛍光体材料の高い光学的な屈折率に最も良く一致させるためには、膜の光学的な屈折率は２に近いことが望ましい。
【００４０】
本明細書に記載されているように、蛍光膜と接触している薄膜窒化アルミニウム層は、蛍光体材料の組成に依存して明度の改善度合いを変化させることができる。
マンガンで活性化された硫化亜鉛の蛍光膜を用いたデバイスについて、その改善度合いは約１０％〜１５％の範囲であり、スパッタリングされたテルビウムで活性化された硫化亜鉛の蛍光物質について、その改善度合いは約１０％〜３０％の範囲であり、ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩膜について、その改善度合いは約３０％〜４０％の範囲である。
【００４１】
本発明の一実施形態は、蛍光膜の上に蒸着される薄膜の窒化アルミニウム層を提供するものであって、前記蛍光膜は、アルミニウムとバリウムの割合が２〜４の間である希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、遷移金属で活性化された硫化亜鉛、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛のうちから選択される。
本明細書に記述されているように、このような構成は厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイス内に設けられる。
インジウムスズ酸化物の透明電極膜が、この窒化アルミニウム層の上に蒸着されている。
【００４２】
本発明の第２の実施形態はＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスであって、
厚い誘電体層と、
アルミニウムとバリウムの割合が２〜４の間である希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、遷移金属で活性化された硫化亜鉛、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛のうちから選択される蛍光膜と、
該蛍光膜上に蒸着された薄膜窒化アルミニウム層と、
該窒化アルミニウム層の上に蒸着された異なる組成を有する第２の薄膜誘電体層と、
前記第２の薄膜誘電体層の上に蒸着されたインジウムスズ酸化物の透明電極膜と、
を備えているものである。
【００４３】
本発明の第３の実施形態はＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスであって、
厚い誘電体層と、
アルミニウムとバリウムの割合が２〜４の間である希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、遷移金属で活性化された硫化亜鉛、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛のうちから選択される蛍光膜と、
該蛍光膜の両面と接触している薄膜窒化アルミニウム層と、
を備えているものである。
【００４４】
本発明の第４の実施形態は、上述した第１から第３のＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、バリウムとマグネシウムとの和に対するマグネシウムの原子濃度の割合が、約０．００１〜０．２の範囲となるようにマグネシウムを含む蛍光物質の組成を有するものである。
【００４５】
本発明の第５の実施形態は、上述した第１から第４のＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、蛍光物質が、三価のユーロピウムあるいはセリウム（好適にはユーロピウム）で活性化されており、バリウム、若しくはバリウム及びマグネシウムの和に対するユーロピウム若しくはセリウムの原子濃度の割合が、約０．００５〜０．０４の範囲（好適には約０．０１５〜０．０３の範囲）とされているものである。
【００４６】
上記の開示内容が、本発明を一般的に説明するものである。
以下の特定の実施例を参照することによって、より完全な理解を得ることができるであろう。
これらの実施例は、単に説明目的のために記述されているのであって、本発明の技術的範囲を限定する意図ではない。
状況が許せば、あるいは目的にかなうと判断されれば、変形及び均等物との置換も考えられるであろう。
特定の用語が本明細書で用いられているけれども、このような用語は説明的な意図で用いられているものであって、限定的な意図で用いられているものではない。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩を含む薄膜蛍光体層を組み込んだ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスを作製した。
薄膜基板は、約０．１ｃｍの厚さを有する５ｃｍ×５ｃｍのアルミナ基板である。
金電極を前記基板上に蒸着し、本出願人による特許文献２１（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に例示された方法に従って、厚膜の高い誘電率を有する誘電体層を形成した。
本出願人による特許文献２２（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されているゾル・ゲル技術（sol gel technique）を用いて、チタン酸バリウムから成る厚さ約１００ｎｍ〜２００ｎｍの薄膜誘電体層を、前記厚膜誘電体層の上に蒸着した。
特許文献２３（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載の方法に従って、バリウムに対して約３原子％のユーロピウムで活性化された４００ｎｍの厚さのバリウム・マグネシウム・チオアルミ酸塩蛍光膜を、チタン酸バリウム層の上に電子ビーム法により蒸着した。
蒸着に続いて、蒸着された蛍光物質はベルト式の加熱炉を用いて窒素雰囲気下で焼鈍され、この焼鈍条件はピーク温度が約７００℃、加熱時間が１２分であった。
【００４８】
次に、０．６４ｃｍの厚さで３８ｃｍ×１２ｃｍの長方形のターゲットを用いて、５０ｎｍ厚さの窒化アルミニウム層がスパッタリングにより蒸着された。
圧力を約０．７Ｐａに維持するために、５ｓｃｃｍの流量の窒素と５０ｓｃｃｍの流量のアルゴンとをスパッタリングチャンバ内へ噴射することによって、スパッタリング雰囲気を維持した。
蒸着に先立って基板を雰囲気温度に維持した。
スパッタリングターゲットへの高周波出力は約２０００Ｗとした。
蒸着速度は約４Å／秒〜約６Å／秒であった。
膜のエネルギー分散Ｘ線分光分析によると、該膜は０．２未満の酸素と窒素の原子比率を示した。
同様の条件下でシリコンウェハ上にスパッタリングで形成された窒化アルミニウム膜のＸ線回折分析によると、蒸着直後の膜は、一部分に結晶構造の窒化アルミニウムを有するものの大部分がアモルファス構造を呈しており、その後に４５０℃で焼鈍された同様の膜は、六方晶系の結晶構造を呈すると共に、結晶学的に膜表面に対して直交する方向のＣ軸へ選択的に配向されて実質的に結晶化されていた。
この好ましい配向性は、領域検出器を有したＸ線回折計を用いて測定した。
【００４９】
次に、インジウムスズ酸化物の上部導体膜が、本出願人による特許文献２１（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されている方法に従って蒸着され、完成したデバイスが５５０℃の空気中で焼鈍され、そしてインジウムスズ酸化物の蒸着及び試験に先立って、５５０℃の窒素雰囲気中で焼鈍された。
【００５０】
当該デバイスは、パルス幅３０ｎｓで光学的な閾値電圧よりも６０Ｖ高くした２４０Ｈｚの交流の方形波状の電圧波形を印加して試験に供された。
図３は、デバイスに対する印加電圧の関数としての輝度を示すものである。
データから理解されるように、閾値電圧である１４５Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約１８０カンデラ／ｍ２であった。
【００５１】
（実施例２）
デバイスは、窒化アルミニウムの誘電体層を同様の厚さのアルミナ層に置き換えた以外は実施例１と同様に調製された。
このデバイスの輝度データも図３に示されており、閾値電圧である１６０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧で、約１２０カンデラ／ｍ２の輝度を示した。
窒化アルミニウム層を有するデバイスのより低い閾値電圧の原因は、アルミナに比べて窒化アルミニウムが高い誘電率を有していることにある。
窒化アルミニウム層を有するデバイスに閾値電圧よりも６０Ｖ高い電圧を印加した際の輝度は、アルミナ層を有するデバイスの輝度に比べて約４０％高くなっている。
【００５２】
（実施例３）
デバイスは、蛍光層を、ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩に代えてスパッタリングによりテルビウムで活性化された硫化亜鉛とした以外は実施例１と同様に調製された。
同じ試験条件下でのデバイスに対する印加電圧の関数としての輝度が図４に示されている。
データから理解されるように、閾値電圧である１７０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約３０００カンデラ／ｍ２であった。
【００５３】
（実施例４）
デバイスは、窒化アルミニウムの誘電体層を同様の厚さのアルミナ層に置き換えた以外は実施例３と同様に調製された。
同じ試験条件下での、このデバイスについての輝度データも図４に示されており、閾値電圧である１８０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約２１００カンデラ／ｍ２であった。
ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩の蛍光物質を有するデバイスと同様に、この実施例のデバイスは、窒化アルミニウム層を有する実施例３のデバイスよりも高い閾値電圧を呈しており、再度言及すると、この原因は、アルミナに比べて窒化アルミニウムが高い誘電率を有していることにある。
窒化アルミニウム層を有するデバイスについて閾値電圧よりも６０Ｖ高い電圧を印加した際の輝度は、アルミナ層を有するデバイスの対応する輝度に比べて約４０％高くなっている。
【００５４】
（実施例５）
デバイスは、酸窒化アルミニウムを形成するために窒化アルミニウム層に酸素がドーピングされている以外は実施例３と同様に調製された。
図４に示されるように、閾値電圧及び輝度の値は、純窒化アルミニウムを有する場合の値と純アルミナを有する場合の値との間を示している。
【００５５】
（実施例６）
デバイスは、蛍光層を、ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩に代えて、マンガンで活性化された８６０ｎｍの厚さの硫化亜鉛とした以外は実施例１と同様に調製された。
同じ試験条件下での、このデバイスに対する印加電圧の関数としての輝度が図５に示されている。
データから理解されるように、閾値電圧である１５０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約４０００カンデラ／ｍ２であった。
【００５６】
（実施例７）
デバイスは、窒化アルミニウムの誘電体層を同様の厚さのアルミナ層に置き換えた以外は実施例６と同様に調製された。
同じ試験条件下での、このデバイスについての輝度データも図５に示されており、閾値電圧である１６０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約３７００カンデラ／ｍ２であった。
ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩の蛍光物質を有するデバイスと同様に、この実施例のデバイスは、窒化アルミニウム層を有する実施例３のデバイスよりも高い閾値電圧を呈しているものの、これらの実施例での差異は小さくなっている。
窒化アルミニウム層を有するデバイスについて閾値電圧よりも６０Ｖ高い電圧を印加した際の輝度は、アルミナ層を有するデバイスの対応する輝度に比べて約１０％高くなっている。
【００５７】
（実施例８）
実施例１及び実施例２のデバイスと同様な２つのデバイスを作製し、同一の駆動条件下で耐久テストに供した。
図６は、窒化アルミニウムの上部誘電体層とアルミナの上部誘電体層を有するエレクトロルミネッセンスデバイスについての比較耐久データを示すものであって、この図から、チオアルミ酸塩蛍光膜の上に蒸着された窒化アルミニウム膜は、該チオアルミ酸塩蛍光物質を安定化させる効果を有していることがわかる。
このデータによると、アルミナの上部誘電体層を有するデバイスについては２００時間後に輝度がゼロにまで低下してしまうが、窒化アルミニウムの上部誘電体層を有するデバイスについては、初期の落ち込み期間の後はずっと緩やかに輝度が現象していくことが理解される。
【００５８】
（実施例９）
テルビウムで活性化された硫化亜鉛の蛍光物質を有する４つのデバイスであって、そのうち２つは窒化アルミニウムの上部誘電体層を有する実施例３と同様に調製し、他の２つはアルミナの上部誘電体層を有する実施例４と同様に調製し、これら４つのデバイスを同一の駆動条件下で駆動周波数６００Ｈｚにて耐久テストに供した。
図７は、窒化アルミニウムの上部誘電体層とアルミナの上部誘電体層を有するエレクトロルミネッセンスデバイスについての比較耐久データを示すものであって、この図から、窒化アルミニウム膜は、硫化亜鉛の蛍光物質を安定化させる効果を有していることがわかる。
このデータによると、前者のデバイスの初期輝度は約２７００カンデラ／ｍ２であって、８５０時間作動後も実質的な変化は生じなかった。
これに対して後者のデバイスは前者と同様の初期輝度を示していたが、最初に約２２００カンデラ／ｍ２まで急激に落ち込んだ後も緩やかな輝度の低下を生じ、８５０時間の試験後には輝度は１５００カンデラ／ｍ２付近にまで低下した。
【００５９】
本発明の好適な実施形態が本明細書に詳細に説明されているけれども、当業者が、本発明の精神、または添付クレームの技術的範囲を逸脱することなくこれら実施形態に種々の変形を為し得ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の窒化アルミニウム層の位置を示している厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの概略断面図である。
【図２】酸窒化アルミニウム膜中の窒素と酸素の割合の関数としての光学的な屈折率（optical index of refraction）を示すグラフである。
【図３】窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているバリウム・チオアルミ酸塩蛍光物質を有する種々の厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの輝度を示すグラフである。
【図４】窒化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているテルビウムで活性化された硫化亜鉛蛍光物質を有する種々の厚膜誘電体デバイスの輝度を示すグラフである。
【図５】窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているマンガンで活性化された硫化亜鉛蛍光物質を有する種々の厚膜誘電体デバイスの輝度を示すグラフである。
【図６】窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩蛍光物質を有する厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスについて、動作時間の関数としての輝度を示すグラフである。
【図７】窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているテルビウムで活性化された硫化亜鉛蛍光物質を有する厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスについて、動作時間の関数としての輝度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１０ デバイス
１２ 基板
１４ 金属導体層
１６ 厚膜誘電体層
１８ 平滑層
２０ バリア層
２２ 蛍光層
２４ 薄膜誘電体層
２６ ＩＴＯ移動電極
２８ 密閉筐体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い誘電率の厚膜誘電体層を使用しているフルカラーＡＣエレクトロルミネッセンスディスプレイ（electroluminescent displays）に用いられる蛍光物質（phosphors）の輝度及び動作安定性の改善に関するものである。
より具体的には本発明は、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ（thick film dielectric electroluminescent display）において、蛍光物質が酸素及び他の有害な種と反応することを最小化あるいは防止するために、蛍光膜と接触している窒化アルミニウムのバリア層を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に例示されている厚膜誘電体構造が知られており、従前の薄膜エレクトロルミネッセンス（thin film electroluminescent：ＴＦＥＬ）ディスプレイに対して優れた特性を発揮する。
高性能の赤、緑、青の蛍光体材料が、厚膜誘電体構造用として増大された輝度特性を提供するべく開発されている。
これらの蛍光体材料は、青色を発するためのユーロピウム（europium）で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩（barium thioaluminate）ベースの材料と、緑色を発するためのテルビウム（terbium）で活性化された硫化亜鉛、マンガンで活性化されたマグネシウム硫化亜鉛（magnesium zinc sulfide）あるいはユーロピウムで活性化されたカルシウム・チオアルミ酸塩（calcium thioaluminate）ベースの材料と、赤色を発するために適宜フィルタをかけられる従前のマンガンで活性化された硫化亜鉛と、を含んでいる。
【０００３】
高輝度フルカラー厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイは赤、緑、青のサブピクセルがパターン形成されるための薄膜蛍光体材料を必要とし、ピクセルの各色は、各サブピクセルについて要求される色座標を達成するために必要な光フィルタの使用に伴う減衰を最小化するように合わせられている。
相対的に低い解像度のディスプレイについては、パターン形成はシャドーマスクを通じて蛍光体材料を蒸着することにより行われる。
しかしながら高解像度ディスプレイについては、シャドーマスク技術ではフォトリソグラフィック法の採用が要求されるような十分な精度を提供することができない。
特許文献２（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に例示されているようにフォトリソグラフィック技術は、要求されるパターンを提供するためにフォトレジスト膜の蒸着、及び蛍光膜の一部をエッチングあるいは剥離させることを必要とする。
フォトレジスト膜の蒸着及び除去と、蛍光膜のエッチングまたは剥離には、水あるいはその他のプロトン性溶媒（protic solvents）を含有する溶剤を必要とする。
工程雰囲気中に存在しうる水分あるいは酸素の反応を伴うフォトリソグラフィック工程の後に、ディスプレイ構造体に残存しているこれら溶剤の残留分（traces）は、完成品のディスプレイの性能劣化を生じる酸化反応あるいは加水分解反応に対して敏感な特定の蛍光体材料と化学的に反応する場合がある。
ディスプレイの動作中の連続する化学反応は、継続的な性能劣化を生じ、これによりディスプレイの寿命が短くなる場合がある。
【０００４】
かかる性能劣化の問題を解消するために、特定の蛍光体材料と共に用いる種々の材料が提案されている。
テルビウムで活性化された硫化亜鉛及び硫化マグネシウム亜鉛の蛍光物質と共に用いるために、窒化珪素が提案されている（非特許文献１、非特許文献２）。
【０００５】
特許文献３、特許文献４、特許文献５及び特許文献６には、プラズマＣＶＤ法（plasma chemical vapour deposition method）を用いて蒸着された硫化マグネシウム亜鉛の蛍光膜と共に用いられる窒化珪素層あるいは酸窒化珪素層（silicon oxynitride layers）が開示されている。
【０００６】
特許文献７及び特許文献８には、テルビウムがドーピングされたエレクトロルミネッセンスディスプレイ用の硫化亜鉛が開示されている。
また、特許文献９には、硫化亜鉛の拡散バリア層（diffusion barrier layer）を有する希土類で活性化された硫化亜鉛材料を含むエレクトロルミネッセンス積層体が開示されている。
【０００７】
また、特許文献１０及び特許文献１１に記載されているような薄膜エレクトロルミネッセンスデバイスにおけるアルカリ土類カルコゲン（alkali earth chalcogen）のＥＬ発光層と共に用いるための窒化アルミニウムも提案されている。
また、窒化アルミニウムは、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５及び特許文献１６に記載されているような有機エレクトロルミネッセンスデバイス／ディスプレイにおける絶縁薄膜層として用いられるだけでなく、特許文献１７及び特許文献１８に記載されているようなＥＬ素子における水分のバリア層としても用いられている。
また、特許文献１９に開示されているように、セラミック基板としての窒化アルミニウムも提案されている。
【０００８】
特許文献２０は、従前のマンガンで活性化されたマグネシウム硫化亜鉛蛍光膜と厚膜誘電体層との間に設けられる半導体材料としての窒化アルミニウムの使用を開示している。
このようなデバイスは、蛍光膜を焼鈍し、窒化アルミニウムの層を焼鈍された蛍光物質の上に形成し、そしてスクリーン印刷と厚膜誘電体層とをその上に形成して、窒化アルミニウムが蛍光膜と厚膜誘電体層との間に配置されるように構成されている。
【０００９】
前掲の特許及び特許出願は、従前の硫化亜鉛蛍光物質と共に、あるいは薄膜エレクトロルミネッセンスディスプレイ内で用いられる窒化アルミニウムのような特定の絶縁材料の使用を教示しているかもしれないが、性能劣化を最小限として改善された輝度及び動作寿命を発揮する厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内で使用するために特に改良した蛍光体材料の要請は依然として存在している。
【特許文献１】米国特許第５，４３２，０１５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７１，０１９号明細書
【特許文献３】米国特許第４，１８８，５６５号明細書
【特許文献４】米国特許第４，７２１，６３１号明細書
【特許文献５】米国特許第４，８９７，３１９号明細書
【特許文献６】米国特許第５，６４４，１９０号明細書
【特許文献７】米国特許第５，４９６，５９７号明細書
【特許文献８】米国特許第５，５９８，０５９号明細書
【特許文献９】国際公開第００／７０９１７号パンフレット
【特許文献１０】米国特許第４，９７５，３３８号明細書
【特許文献１１】特開平０２−１０３８９３号公報
【特許文献１２】特開平０８−２８８０６９号公報
【特許文献１３】特開平１０−０９２５８０号公報
【特許文献１４】米国特許第６，１４６，２２５号明細書
【特許文献１５】米国特許第６，３８３，０４８号明細書
【特許文献１６】米国特許第６，４１６，８８８号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００２／００７９８３６号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００２／００３１６８８号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第２００２／０１７７００８号明細書
【特許文献２０】米国特許出願公開第２００２／０１２５８２１号明細書
【特許文献２１】国際公開第００／７０９１７号パンフレット
【特許文献２２】米国特許第６，５８９，６７４号明細書
【特許文献２３】米国特許第６，６１０，３５２号明細書
【非特許文献１】Mikamiらによる、「2000 Proceedings of the 6th International Conference on the Science and Technology of Display Phosphors」
【非特許文献２】J. Ohwakiらによる、「1987, Review of the Electrical Communications Laboratories Vol. 35」
【非特許文献３】R. Akilaらによる、「Metallurgical Transactions, Volume 18B (1987) pp. 163-8」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイス内に設けられる蛍光物質と共に使用するためのパッシベーション層あるいはバリア層に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
より具体的には、本発明は蛍光物質と共に使用されるパッシベーション層あるいはバリア層であって、希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩（barium thioaluminate）、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、遷移金属で活性化された硫化亜鉛、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛（zinc selenide）、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛（zinc sulfo-selenide）のうちから選択されることを特徴とするものである。
蛍光物質は、例えば本出願人による特許文献１及び本出願人により２００２年１２月２１日に出願された米国特許出願第６０／３４１，７９０号明細書（これらは、引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されているような厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイス内で使用される蛍光物質である。
【００１２】
本発明のバリア層は、蛍光物質の輝度及び動作寿命を改善するのに寄与するものである。
このバリア層は、（側面視で）蛍光膜の上側及び任意的に蛍光膜の下側に形成された一以上の窒化アルミニウム層を有している。
本発明の好ましい観点において、このバリア層は、蛍光体材料の観察している側面にも形成されている。
【００１３】
本発明のバリア層は、デバイス内に存在するあらゆる化学種（chemical species）が蛍光物質と反応することを防止あるいは反応を最小化するように作用するものである。
このような化学種は、発光する蛍光物質における活性化種（activator species）と電子とが相互に作用する効率の低下を引き起こすことにより、電子がデバイスの動作中に蛍光物質内へ注入される効率の低下を生じてしまい、蛍光物質の実現可能な輝度の低下を生じる場合がある。
また、化学種は蛍光物質内で生成される光が有用な輝度を提供するためにデバイスから伝達される効率を低下させるように作用してしまう。
【００１４】
とりわけ、蛍光物質の劣化は酸素あるいは水分との反応を伴うので、少なくとも蛍光物質の一部の化学的な組成が変化してしまう。
本発明の窒化アルミニウムのパッシベーション層は、蛍光層の外表面に、例えば、デバイスの厚い誘電体構造、蛍光物質をパターン形成するために使用されるフォトリソグラフィック工程で用いられる化学物質の残留種（residual species）、若しくは隣接する薄膜層に由来する酸素、及び／または外部環境に由来する酸素に対するバリアとして機能するものである。
【００１５】
バリア層の材料は、隣接する層、特に蛍光体材料と化学反応を生じないように選択されている。
ディスプレイデバイスの動作のため、及び動作中の製造工程の間の化学的な反応度は直ちに決定できるものではなく、従って、この化学的な反応度は、ディスプレイデバイス内で使用可能な材料の選択、及び蛍光体材料と共に使用可能な材料の選択を困難なものにしている。
【００１６】
本発明は、いくつかの異なる実施形態を有している。
一の実施形態においては、薄い窒化アルミニウム膜が厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内の無機蛍光膜の観察している側面と接触して設けられていることを特徴としている。
別な実施形態においては、窒化アルミニウム薄膜が厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内の無機蛍光薄膜の両面に接触して設けられていることを特徴としている。
更に本発明の別な実施形態においては、蛍光膜は、（ａ）ユーロピウム若しくはセリウムで活性化されたアルカリ土類・チオアルミ酸塩、（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛から成る一群から選択され、前記窒化アルミニウム膜が、前記蛍光膜の観察している側面と接触して設けられていることを特徴としている。
また更に別な実施形態においては、窒化アルミニウム膜は前記蛍光膜の両面と接触して設けられていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の一態様によれば、前記蛍光膜の一の側面あるいは両方の側面に直接的に隣接している窒化アルミニウムのバリア層を有しており、前記蛍光膜が厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内に存在していることを特徴としている。
【００１８】
本発明の更なる観点によれば、安定化された蛍光膜は、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内で、無機薄膜蛍光膜の一の表面あるいは両方の表面に接触してなる安定化した蛍光膜が得られる。
【００１９】
本発明の別な観点によれば、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイのための改良された蛍光膜であって、該蛍光膜は、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択され、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜には、該蛍光膜の上面及び／または下面に窒化アルミニウムのバリア層が設けられ、
前記（ｃ）の蛍光膜には、該蛍光膜の側面上に窒化アルミニウムのバリア層が設けられ、
該窒化アルミニウムのバリア層は、前記蛍光膜と前記ディスプレイとの間の界面の安定性を向上させている、
ことを特徴としている。
【００２０】
本発明の更に別な観点によれば、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて用いられる蛍光物質の積層体であって、該積層体は、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質薄膜層を有しており、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光層にあっては、該蛍光層の上面及び／または下面に直接的に隣接して設けられ、前記（ｃ）の蛍光層にあっては、該蛍光層の上面に直接的に隣接して設けられる窒化アルミニウム層を備えていることを特徴としている。
【００２１】
本発明のまた更に別な観点によれば、ガラス基板またはガラスセラミック基板上に構成される厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスであって、該デバイスは、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質を有しており、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜にあっては、前記蛍光膜とデバイスの残余の部分との間の界面の安定性を向上させるために前記蛍光膜の上面及び／または下面に窒化アルミニウムのバリア層を形成し、
前記（ｃ）の蛍光膜にあっては、該蛍光層の上面側に窒化アルミニウムのバリア層を形成していること、
を特徴としている。
【００２２】
本発明のまた更に別な観点によれば、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスに用いるための安定化された蛍光物質積層体を作製するための方法であって、
ｉ） （ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質を、第一のセットのアドレスラインと誘電体層とを組み込んだガラス基板またはガラスセラミック基板上に蒸着するステップと、
ｉｉ） 前記（ａ）〜（ｅ）の蛍光膜の上に窒化アルミニウムの層を蒸着するステップと、
ｉｉｉ） 前記蛍光膜を約１１００℃に至る温度で焼鈍するステップと、
を備えていることを特徴としている。
【００２３】
代替的な実施形態においては、窒化アルミニウムの追加的な層が、蛍光物質の蒸着に先立って基板上に形成される。
【００２４】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な記述により明らかにされる。
しかしながら、以下の詳細な記述及び特定の例は本発明の実施形態を示すものではあるが、単なる例示として記載されているものであることは理解されるべきである。
当業者であれば、以下の詳細な記述から、本発明の精神及び技術的範囲を逸脱することなく種々の改変が可能であることも理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は以下の記述及び添付の図面によって、より完全に理解されるものであるが、これらは単なる説明の便宜に使用されるものであって、本発明の意図する技術的範囲を限定するものではない。
【００２６】
本発明は、厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内の蛍光物質と共に使用するためのパッシベーション層あるいはバリア層に関するものである。
パッシベーション層あるいはバリア層は、（ａ）希土類で活性化されたアルカリ土類・チオアルミ酸塩、（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛から成る一群から選択される蛍光体材料と共に使用される窒化アルミニウムを有している。
窒化アルミニウム層は、好適には厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイス内の薄膜として設けられている蛍光体材料の一の表面あるいは両方の表面に接触して形成されている。
この窒化アルミニウム層は、蛍光体材料及び厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの残余の部分との界面の、電気的及び電気化学的な安定性を改善するように機能するものである。
【００２７】
窒化アルミニウムのバリア層は、酸素が蛍光体材料と反応して性能的な劣化を引き起こす可能性があるデバイスの動作の際に、蛍光体材料への酸素の移動を最小化するのに寄与している。
窒化アルミニウムのバリア層は、酸素の移動に対するバリアとして作用し、及び／または酸素を拘束するように反応するので、デバイスの輝度の低下を引き起こす程度にまで蛍光物質と反応するだけの酸素はもう存在しない状態となっている。
また、バリア層は、蛍光物質の表面で更に好ましい界面を提供するものであり、このため、デバイスの性能を劣化させる場合があるデバイスの動作中に、これら界面での電気化学的な反応を阻止するように作用している。
【００２８】
本発明は、高い誘電率の誘電体層を有する厚い誘電体層を使用しているエレクトロルミネッセンスデバイスに特に好適であって、前記厚膜誘電体材料は、熱処理あるいはデバイスの作動に対応して蛍光物質の性能に対して有害な化学種に発展する場合がある２以上の酸化化合物を有している。
更には、厚い誘電体膜の表面は蛍光物質の厚さに比べてスケール的に粗いものであって、デバイス構造体を貫通するクラックあるいはピンホールを生じると共に、有害な化学種を含有あるいは吸収する場合がある空孔（voids）を含み、従って、デバイスの動作寿命に亘って輝度と動作効率とを低下させるような影響を及ぼしてしまう。
本発明が使用される好適な厚膜誘電体デバイスとしては、本出願人による特許文献１及び２００２年１２月２１日に出願された米国特許出願第６０／３４１，７９０号明細書（これらは、引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されているようなものが挙げられる。
【００２９】
図１は、通常、参照符号１０が付されている本発明の厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの概略断面図を示すものである。
デバイス１０は基板１２を備えており、この基板１２上には、金属導体層（例えば金）１４と、厚膜誘電体層（例えばＰＭＴ−ＰＴ）１６と、平滑層（例えば、鉛、ジルコン酸塩、チタン酸塩）１８が形成されている。
基板としては、当業者に理解される種々のものが使用され得る。
基板としては、電磁スペクトラム（electromagnetic spectrum）の可視領域及び赤外領域で不透明な（opaque）基板が好適である。
特に、基板は、セラミック基板上に厚膜誘電体層を形成したものである。
そのような基板の例としては、アルミナ、金属セラミック複合体が挙げられる。
窒化アルミニウムのバリア層２０が、蛍光層２２に隣接して存在していることが図示されている。
図１では、バリア層２０は蛍光物質の両側に設けられているが、そのような層を一つだけ用いても構わないことが理解される。
薄膜誘電体層２４、そしてＩＴＯ移動電極２６が蛍光物質の上に設けられている。
シーリングヘッドによって囲繞された積層構造体の上に、密閉筐体２８が配置されている。
【００３０】
このような厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイの重要な要求特性は、動作の際にデバイスを横断して電圧が印加されるときに、デバイス内の異なる層の間の界面でのデバイスの劣化を生じさせる可能性のある電気化学的な反応を抑制することである。
窒化アルミニウムは、これらの条件下で、デバイス内の種々の蛍光体材料、特にチオアルミ酸塩蛍光物質及び光学的に透明な電極として使用されるＩＴＯ（indium tin oxide）層とも安定的な界面を形成することが以下に説明される。
【００３１】
窒化アルミニウム層は、化学式ＡＢｘＣｙ：ＲＥで表現される材料を含むチオアルミ酸塩蛍光物質と共に使用することができ、ここでＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから成る群の一以上から選択され、ＢはＡｌ、Ｇａ及びＩｎから成る群の一以上から選択され、ＣはＳ及びＳｅから成る群の一以上から選択されると共にＳ及びＳｅの合計濃度の０．２倍より低い相対的な原子濃度で酸素を含有しても良く、そしてＲＥは要求される光スペクトラムを生成する希土類の活性種であって、好適にはＥｕ若しくはＣｅである。
また、本発明の窒化アルミニウムのバリア層は、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛の蛍光物質、遷移金属で活性化された硫化亜鉛の蛍光物質（例えばマンガン若しくはテルビウムで活性化された硫化亜鉛）、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛の蛍光物質、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛の蛍光物質のためのバリア層としても好適である。
【００３２】
希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛の蛍光物質は、本出願人により２００２年８月２９日に出願された同時係属の米国特許出願第６０／４０６，６６１号明細書（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されているものである。
簡単に説明すると、本発明の硫化亜鉛の蛍光物質は、化学式ＺｎＳ：ＲＥで表現され得るものであって、ここでＲＥはテルビウム及びユーロピウムから成る群から選択される希土類である。
テルビウムは本発明において使用するのに最も好適である。
テルビウム若しくはユーロピウムと亜鉛の原子比率は、約０．００５から約０．０２の範囲であり、いくつかの観点においては、約０．０１から約０．０２の範囲である。
硫化亜鉛の蛍光物質は微粒化され希土類で活性化された硫化亜鉛の蛍光膜であって、この硫化亜鉛の結晶構造は、（１１１）の結晶学的方向を持つ閃亜鉛鉱（zincblende（sphalerite））の結晶構造を有しており、これは蛍光膜平面に対して実質的に直交する方向である。
【００３３】
スルホセレン化亜鉛の蛍光体材料は、化学式ＺｎＳｘＳｅ１−ｘ：Ａ（０＜ｘ＜１）で表現され得るものであって、ここでＡは活性化元素である。
セレン化亜鉛の蛍光体材料は、化学式ＺｎＳｅ：Ａで表現され得るものであって、ここでＡは活性化元素である。
遷移金属で活性化された硫化亜鉛の蛍光体材料は、化学式ＺｎＳ：Ａで表現され得るものであって、ここでＡはマンガン及びテルビウムから選択される。
【００３４】
本発明は特に、希土類で活性化されたアルカリ土類・チオアルミ酸塩蛍光体材料、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛の蛍光体材料、マンガンで活性化された硫化亜鉛の蛍光物質、並びに上述したセレン化亜鉛の蛍光物質及びスルホセレン化亜鉛の蛍光物質の動作寿命を改善することを意図しているものである。
種々の蛍光体材料が厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイ内で形成されている。
これら蛍光物質を安定化するための詳細なメカニズムは解明されておらず、いかなる理論にも結びつかないものではあるが、酸素が蛍光物質と反応するのを防ぐことにより、希土類活性種が母材の（host）チオアルミ酸塩化合物の結晶格子内に溶存していることに寄与していると考えられる。
酸素との蛍光物質の反応により、該蛍光物質から酸化アルミニウム析出が生じ、残余の材料は更にバリウムリッチの状態となる。
多数の異なるチオアルミ酸塩化合物が、アルミニウムに対する異なるアルカリ土類元素の割合で存在しているけれども、必ずしも全てが効果的な蛍光物質の母材であるとはいえない。
更に、希土類種は母材のチオアルミ酸塩溶液から出てきて、ＲＥ２Ｏ２Ｓ（ＲＥは希土類を表す。）のような酸硫化物種を析出する場合がある。
酸素分圧が非常に低くて硫黄が存在する環境（sulfur-bearing environment）においてこれらの化合物が形成されることは広く知られている（例えば非特許文献３）。
本発明の窒化アルミニウム層が提供されることにより、上述したような望ましくない反応を最小化または防止するのに貢献できる。
【００３５】
以下に、窒化アルミニウムが、エレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて用いられていた従前の薄膜誘電体材料に比較していくつかの利点を有していることを説明する。
蛍光膜の観察している側の表面と接触すると共に蛍光層内で生成された光が透過されなければならない従前の（酸化アルミニウムのような）誘電体層と比較して、本発明の窒化アルミニウムのバリア層は、チオアルミ酸塩蛍光体材料に近い光学的な屈折率を有している。
【００３６】
光学的な屈折率の改善されたマッチングにより、誘電体層を通じて伝達される光量が増加し、全体的な明度が改善される。
また、窒化アルミニウムは、ＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの動作中に存在する高電界内での絶縁破壊に対しても安定している。
更に、窒化アルミニウムは、エレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて従前使用されていた薄膜誘電体材料に比べて比較的高い誘電係数（１３〜１５）を有しており、窒化ケイ素（８〜１０）及びアルミナ（７〜８）に比べても高くなっている。
これにより誘電体層の前後での電圧降下が最小化され、従ってディスプレイの動作電圧を低下させることができ、０．１〜１［メガボルト／ｃｍ］の相対的に高い絶縁耐力を得ることができる。
そして、これにより、蛍光層と隣接する窒化アルミニウム層との間の安定した界面が形成され、従って、蛍光層への安定した電荷の注入、膜のクラックや剥離を防止する低い残留膜応力、及び蛍光物質からの光の抽出が高められるような約２．０の高い光学的な屈折率が得られる。
【００３７】
窒化アルミニウムの反応性高周波スパッタリングのための蒸着条件、特にスパッタリング雰囲気中のアルゴンと窒素の割合を適切に制御することにより、窒化アルミニウム膜内の残留応力は最小化され得る。
典型的には、窒化アルミニウム膜は、約０．６５Ｐａ〜３．５Ｐａの範囲の圧力、及び窒素とアルゴンの割合が約０：５０〜２０：５０のアルゴン／窒素雰囲気下でスパッタリングにより形成することができる。
チオアルミ酸塩蛍光膜上に低応力の膜を蒸着するために、前記割合は約５：５０とされる。
【００３８】
蒸着のための窒化アルミニウムのスパッタリングターゲットに加えられる高周波出力密度は、有効ターゲット領域の単位平方センチメートル当たり、約２ワット／ｃｍ２〜約６ワット／ｃｍ２の範囲とすることができる。
窒化アルミニウムの蒸着の際には、蒸着基板は雰囲気温度近傍に維持すれば良い。
窒化アルミニウムの膜厚は、種々の観点において約３０ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲、及び３０ｎｍと５０ｎｍとの間にある一つまたは複数の小領域の範囲とされている。
また、窒化アルミニウムは、所望の膜厚に到達するまで、蛍光体材料の各側の上に一層または二層以上で形成することができる。
スパッタリング雰囲気圧力が増加するにつれて、窒化アルミニウムのスパッタリング速度は光学的な屈折率と同様に低下する傾向にあり、これは、スパッタリング雰囲気において不純物として含有されている酸素の分圧が付随的に増加することによるものであると推測される。
また、スパッタリングの際に窒素分圧が低下し、該窒素分圧がゼロへ低下するにつれて膜が黒化することに伴って、光学的な屈折率も低下する。
このことは蒸着膜内の窒素の欠乏に関連しているものであろう。
窒素及びアルゴンの分圧は、高い光学的な屈折率と蒸着膜内の低い残留応力とを両立するように設定することができる。
窒化アルミニウム膜の残留応力は、窒化ケイ素の残留応力よりも著しく低くなっている。
【００３９】
スパッタリング以外に、当業者が理解している他の方法によって窒化アルミニウム膜を形成することもできる。
従来技術として、窒化アルミニウム膜を形成するための原子層気相蒸着法（atomic layer chemical vapour deposition methods：ＡＬＣＶＤ法）が知られている。
ＡＬＣＶＤ法を使用すると、より均一な窒化アルミニウム膜を形成することができる。
本発明の更なる観点において、酸素を窒化アルミニウム膜に添加して隣接する層の屈折率と一致するように光学的な屈折率を変化させることにより、層の間の界面での屈折を最小化することができる。
図２は、エネルギー分散Ｘ線分析（energy dispersive x-ray analysis：ＥＤＸ）を用いて測定した、膜中の窒素と酸素の割合に対する光学的な屈折率の依存性を示している。
窒素と酸素の割合がゼロに近い場合、屈折率は酸化アルミニウムのそれに対応して１．６未満から変化し始め、膜中の窒素と酸素の割合が約３：１より大きくなると、屈折率は約２．０にまで増加される。
典型的には、蛍光体材料の高い光学的な屈折率に最も良く一致させるためには、膜の光学的な屈折率は２に近いことが望ましい。
【００４０】
本明細書に記載されているように、蛍光膜と接触している薄膜窒化アルミニウム層は、蛍光体材料の組成に依存して明度の改善度合いを変化させることができる。
マンガンで活性化された硫化亜鉛の蛍光膜を用いたデバイスについて、その改善度合いは約１０％〜１５％の範囲であり、スパッタリングされたテルビウムで活性化された硫化亜鉛の蛍光物質について、その改善度合いは約１０％〜３０％の範囲であり、ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩膜について、その改善度合いは約３０％〜４０％の範囲である。
【００４１】
本発明の一実施形態は、蛍光膜の上に蒸着される薄膜の窒化アルミニウム層を提供するものであって、前記蛍光膜は、アルミニウムとバリウムの割合が２〜４の間である希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、遷移金属で活性化された硫化亜鉛、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛のうちから選択される。
本明細書に記述されているように、このような構成は厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイス内に設けられる。
インジウムスズ酸化物の透明電極膜が、この窒化アルミニウム層の上に蒸着されている。
【００４２】
本発明の第２の実施形態はＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスであって、
厚い誘電体層と、
アルミニウムとバリウムの割合が２〜４の間である希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、遷移金属で活性化された硫化亜鉛、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛のうちから選択される蛍光膜と、
該蛍光膜上に蒸着された薄膜窒化アルミニウム層と、
該窒化アルミニウム層の上に蒸着された異なる組成を有する第２の薄膜誘電体層と、
前記第２の薄膜誘電体層の上に蒸着されたインジウムスズ酸化物の透明電極膜と、
を備えているものである。
【００４３】
本発明の第３の実施形態はＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスであって、
厚い誘電体層と、
アルミニウムとバリウムの割合が２〜４の間である希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、遷移金属で活性化された硫化亜鉛、希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛のうちから選択される蛍光膜と、
該蛍光膜の両面と接触している薄膜窒化アルミニウム層と、
を備えているものである。
【００４４】
本発明の第４の実施形態は、上述した第１から第３のＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、バリウムとマグネシウムとの和に対するマグネシウムの原子濃度の割合が、約０．００１〜０．２の範囲となるようにマグネシウムを含む蛍光物質の組成を有するものである。
【００４５】
本発明の第５の実施形態は、上述した第１から第４のＡＣ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、蛍光物質が、三価のユーロピウムあるいはセリウム（好適にはユーロピウム）で活性化されており、バリウム、若しくはバリウム及びマグネシウムの和に対するユーロピウム若しくはセリウムの原子濃度の割合が、約０．００５〜０．０４の範囲（好適には約０．０１５〜０．０３の範囲）とされているものである。
【００４６】
上記の開示内容が、本発明を一般的に説明するものである。
以下の特定の実施例を参照することによって、より完全な理解を得ることができるであろう。
これらの実施例は、単に説明目的のために記述されているのであって、本発明の技術的範囲を限定する意図ではない。
状況が許せば、あるいは目的にかなうと判断されれば、変形及び均等物との置換も考えられるであろう。
特定の用語が本明細書で用いられているけれども、このような用語は説明的な意図で用いられているものであって、限定的な意図で用いられているものではない。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩を含む薄膜蛍光体層を組み込んだ厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスを作製した。
薄膜基板は、約０．１ｃｍの厚さを有する５ｃｍ×５ｃｍのアルミナ基板である。
金電極を前記基板上に蒸着し、本出願人による特許文献２１（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に例示された方法に従って、厚膜の高い誘電率を有する誘電体層を形成した。
本出願人による特許文献２２（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されているゾル・ゲル技術（sol gel technique）を用いて、チタン酸バリウムから成る厚さ約１００ｎｍ〜２００ｎｍの薄膜誘電体層を、前記厚膜誘電体層の上に蒸着した。
特許文献２３（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載の方法に従って、バリウムに対して約３原子％のユーロピウムで活性化された４００ｎｍの厚さのバリウム・マグネシウム・チオアルミ酸塩蛍光膜を、チタン酸バリウム層の上に電子ビーム法により蒸着した。
蒸着に続いて、蒸着された蛍光物質はベルト式の加熱炉を用いて窒素雰囲気下で焼鈍され、この焼鈍条件はピーク温度が約７００℃、加熱時間が１２分であった。
【００４８】
次に、０．６４ｃｍの厚さで３８ｃｍ×１２ｃｍの長方形のターゲットを用いて、５０ｎｍ厚さの窒化アルミニウム層がスパッタリングにより蒸着された。
圧力を約０．７Ｐａに維持するために、５ｓｃｃｍの流量の窒素と５０ｓｃｃｍの流量のアルゴンとをスパッタリングチャンバ内へ噴射することによって、スパッタリング雰囲気を維持した。
蒸着に先立って基板を雰囲気温度に維持した。
スパッタリングターゲットへの高周波出力は約２０００Ｗとした。
蒸着速度は約４Å／秒〜約６Å／秒であった。
膜のエネルギー分散Ｘ線分光分析によると、該膜は０．２未満の酸素と窒素の原子比率を示した。
同様の条件下でシリコンウェハ上にスパッタリングで形成された窒化アルミニウム膜のＸ線回折分析によると、蒸着直後の膜は、一部分に結晶構造の窒化アルミニウムを有するものの大部分がアモルファス構造を呈しており、その後に４５０℃で焼鈍された同様の膜は、六方晶系の結晶構造を呈すると共に、結晶学的に膜表面に対して直交する方向のＣ軸へ選択的に配向されて実質的に結晶化されていた。
この好ましい配向性は、領域検出器を有したＸ線回折計を用いて測定した。
【００４９】
次に、インジウムスズ酸化物の上部導体膜が、本出願人による特許文献２１（引用により、その全体が本明細書に組み込まれる。）に記載されている方法に従って蒸着され、完成したデバイスが５５０℃の空気中で焼鈍され、そしてインジウムスズ酸化物の蒸着及び試験に先立って、５５０℃の窒素雰囲気中で焼鈍された。
【００５０】
当該デバイスは、パルス幅３０ｎｓで光学的な閾値電圧よりも６０Ｖ高くした２４０Ｈｚの交流の方形波状の電圧波形を印加して試験に供された。
図３は、デバイスに対する印加電圧の関数としての輝度を示すものである。
データから理解されるように、閾値電圧である１４５Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約１８０カンデラ／ｍ２であった。
【００５１】
（実施例２）
デバイスは、窒化アルミニウムの誘電体層を同様の厚さのアルミナ層に置き換えた以外は実施例１と同様に調製された。
このデバイスの輝度データも図３に示されており、閾値電圧である１６０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧で、約１２０カンデラ／ｍ２の輝度を示した。
窒化アルミニウム層を有するデバイスのより低い閾値電圧の原因は、アルミナに比べて窒化アルミニウムが高い誘電率を有していることにある。
窒化アルミニウム層を有するデバイスに閾値電圧よりも６０Ｖ高い電圧を印加した際の輝度は、アルミナ層を有するデバイスの輝度に比べて約４０％高くなっている。
【００５２】
（実施例３）
デバイスは、蛍光層を、ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩に代えてスパッタリングによりテルビウムで活性化された硫化亜鉛とした以外は実施例１と同様に調製された。
同じ試験条件下でのデバイスに対する印加電圧の関数としての輝度が図４に示されている。
データから理解されるように、閾値電圧である１７０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約３０００カンデラ／ｍ２であった。
【００５３】
（実施例４）
デバイスは、窒化アルミニウムの誘電体層を同様の厚さのアルミナ層に置き換えた以外は実施例３と同様に調製された。
同じ試験条件下での、このデバイスについての輝度データも図４に示されており、閾値電圧である１８０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約２１００カンデラ／ｍ２であった。
ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩の蛍光物質を有するデバイスと同様に、この実施例のデバイスは、窒化アルミニウム層を有する実施例３のデバイスよりも高い閾値電圧を呈しており、再度言及すると、この原因は、アルミナに比べて窒化アルミニウムが高い誘電率を有していることにある。
窒化アルミニウム層を有するデバイスについて閾値電圧よりも６０Ｖ高い電圧を印加した際の輝度は、アルミナ層を有するデバイスの対応する輝度に比べて約４０％高くなっている。
【００５４】
（実施例５）
デバイスは、酸窒化アルミニウムを形成するために窒化アルミニウム層に酸素がドーピングされている以外は実施例３と同様に調製された。
図４に示されるように、閾値電圧及び輝度の値は、純窒化アルミニウムを有する場合の値と純アルミナを有する場合の値との間を示している。
【００５５】
（実施例６）
デバイスは、蛍光層を、ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩に代えて、マンガンで活性化された８６０ｎｍの厚さの硫化亜鉛とした以外は実施例１と同様に調製された。
同じ試験条件下での、このデバイスに対する印加電圧の関数としての輝度が図５に示されている。
データから理解されるように、閾値電圧である１５０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約４０００カンデラ／ｍ２であった。
【００５６】
（実施例７）
デバイスは、窒化アルミニウムの誘電体層を同様の厚さのアルミナ層に置き換えた以外は実施例６と同様に調製された。
同じ試験条件下での、このデバイスについての輝度データも図５に示されており、閾値電圧である１６０Ｖよりも６０Ｖ高い電圧での輝度は、約３７００カンデラ／ｍ２であった。
ユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩の蛍光物質を有するデバイスと同様に、この実施例のデバイスは、窒化アルミニウム層を有する実施例３のデバイスよりも高い閾値電圧を呈しているものの、これらの実施例での差異は小さくなっている。
窒化アルミニウム層を有するデバイスについて閾値電圧よりも６０Ｖ高い電圧を印加した際の輝度は、アルミナ層を有するデバイスの対応する輝度に比べて約１０％高くなっている。
【００５７】
（実施例８）
実施例１及び実施例２のデバイスと同様な２つのデバイスを作製し、同一の駆動条件下で耐久テストに供した。
図６は、窒化アルミニウムの上部誘電体層とアルミナの上部誘電体層を有するエレクトロルミネッセンスデバイスについての比較耐久データを示すものであって、この図から、チオアルミ酸塩蛍光膜の上に蒸着された窒化アルミニウム膜は、該チオアルミ酸塩蛍光物質を安定化させる効果を有していることがわかる。
このデータによると、アルミナの上部誘電体層を有するデバイスについては２００時間後に輝度がゼロにまで低下してしまうが、窒化アルミニウムの上部誘電体層を有するデバイスについては、初期の落ち込み期間の後はずっと緩やかに輝度が現象していくことが理解される。
【００５８】
（実施例９）
テルビウムで活性化された硫化亜鉛の蛍光物質を有する４つのデバイスであって、そのうち２つは窒化アルミニウムの上部誘電体層を有する実施例３と同様に調製し、他の２つはアルミナの上部誘電体層を有する実施例４と同様に調製し、これら４つのデバイスを同一の駆動条件下で駆動周波数６００Ｈｚにて耐久テストに供した。
図７は、窒化アルミニウムの上部誘電体層とアルミナの上部誘電体層を有するエレクトロルミネッセンスデバイスについての比較耐久データを示すものであって、この図から、窒化アルミニウム膜は、硫化亜鉛の蛍光物質を安定化させる効果を有していることがわかる。
このデータによると、前者のデバイスの初期輝度は約２７００カンデラ／ｍ２であって、８５０時間作動後も実質的な変化は生じなかった。
これに対して後者のデバイスは前者と同様の初期輝度を示していたが、最初に約２２００カンデラ／ｍ２まで急激に落ち込んだ後も緩やかな輝度の低下を生じ、８５０時間の試験後には輝度は１５００カンデラ／ｍ２付近にまで低下した。
【００５９】
本発明の好適な実施形態が本明細書に詳細に説明されているけれども、当業者が、本発明の精神、または添付クレームの技術的範囲を逸脱することなくこれら実施形態に種々の変形を為し得ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の窒化アルミニウム層の位置を示している厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの概略断面図である。
【図２】酸窒化アルミニウム膜中の窒素と酸素の割合の関数としての光学的な屈折率（optical index of refraction）を示すグラフである。
【図３】窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているバリウム・チオアルミ酸塩蛍光物質を有する種々の厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスの輝度を示すグラフである。
【図４】窒化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているテルビウムで活性化された硫化亜鉛蛍光物質を有する種々の厚膜誘電体デバイスの輝度を示すグラフである。
【図５】窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているマンガンで活性化された硫化亜鉛蛍光物質を有する種々の厚膜誘電体デバイスの輝度を示すグラフである。
【図６】窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているユーロピウムで活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩蛍光物質を有する厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスについて、動作時間の関数としての輝度を示すグラフである。
【図７】窒化アルミニウム膜及び酸化アルミニウム膜に接触しているテルビウムで活性化された硫化亜鉛蛍光物質を有する厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスについて、動作時間の関数としての輝度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１０ デバイス
１２ 基板
１４ 金属導体層
１６ 厚膜誘電体層
１８ 平滑層
２０ バリア層
２２ 蛍光層
２４ 薄膜誘電体層
２６ ＩＴＯ移動電極
２８ 密閉筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイのための改良された蛍光膜であって、該蛍光膜は、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択され、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜には、該蛍光膜の上面及び／または下面に窒化アルミニウムのバリア層が設けられ、
前記（ｃ）の蛍光膜には、該蛍光膜の側面上に窒化アルミニウムのバリア層が設けられ、
該窒化アルミニウムのバリア層は、前記蛍光膜と前記ディスプレイとの間の界面の安定性を向上させている、
ことを特徴とする蛍光膜。
【請求項２】
前記バリウム・チオアルミ酸塩蛍光膜は、化学式ＡＢｘＣｙ：ＲＥで表現され、
ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから成る群の一以上から選択され、
ＢはＡｌ、Ｇａ及びＩｎから成る群の一以上から選択され、
ＣはＳ及びＳｅから成る群の一以上から選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光膜。
【請求項３】
前記Ｃが、Ｓ及びＳｅの合計濃度の０．２倍より低い相対的な原子濃度で酸素を含有していることを特徴とする請求項２に記載の蛍光膜。
【請求項４】
前記ＲＥがＥｕ及びＣｅから成る群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の蛍光膜。
【請求項５】
前記窒化アルミニウムのバリア層が前記（ａ）〜（ｅ）の蛍光物質の上面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光膜。
【請求項６】
前記窒化アルミニウムのバリア層が前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光物質の下面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光膜。
【請求項７】
前記窒化アルミニウムのバリア層が前記（ａ）〜（ｅ）の蛍光物質の上面及び下面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項８】
前記窒化アルミニウムのバリア層の厚さが約３０ｎｍ〜約５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項９】
前記窒化アルミニウムのバリア層がスパッタリングにより蒸着されていることを特徴とする請求項８に記載の蛍光物質。
【請求項１０】
前記スパッタリングは、窒素とアルゴンの割合が約０：５０〜２０：５０であり気体の圧力が約０．６５Ｐａ〜３．５Ｐａ、及び約２ワット／ｃｍ２〜約６ワット／ｃｍ２の出力密度を有するスパッタリング雰囲気内で行われることを特徴とする請求項９に記載の蛍光物質。
【請求項１１】
酸素が前記スパッタリング雰囲気に添加されることを特徴とする請求項１０に記載の蛍光物質。
【請求項１２】
前記窒化アルミニウムのバリア層が原子層気相蒸着法により蒸着されていることを特徴とする請求項８に記載の蛍光物質。
【請求項１３】
前記窒化アルミニウムのバリア層が約２．０に至る光学的な屈折率を有していることを特徴とする請求項８に記載の蛍光物質。
【請求項１４】
希土類で活性化された前記微粒状の硫化亜鉛の蛍光層は、化学式ＺｎＳ：ＲＥで表現され、
ＲＥはテルビウム及びユーロピウムから成る群から選択されると共に、前記蛍光物質が約５０ｎｍに至る結晶粒寸法を有していることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項１５】
テルビウム若しくはユーロピウムと亜鉛との原子濃度の割合が、約０．００５〜０．０２であることを特徴とする請求項１４に記載の蛍光物質。
【請求項１６】
前記硫化亜鉛が閃亜鉛鉱の結晶構造を有していることを特徴とする請求項１５に記載の蛍光物質。
【請求項１７】
前記スルホセレン化亜鉛は、化学式ＺｎＳｘＳｅ１−ｘ：Ａ（０＜ｘ＜１）で表現され、
Ａが活性化元素であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項１８】
前記セレン化亜鉛の蛍光体材料は、化学式ＺｎＳｅ：Ａで表現され、
Ａが活性化元素であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項１９】
遷移金属で活性化された前記硫化亜鉛は、化学式ＺｎＳ：Ａで表現され、
Ａはマンガン及びテルビウムから選択されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項２０】
厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて用いられる蛍光物質の積層体であって、該積層体は、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質薄膜層を有しており、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光層にあっては、該蛍光層の上面及び／または下面に直接的に隣接して設けられ、前記（ｃ）の蛍光層にあっては、該蛍光層の上面に直接的に隣接して設けられる窒化アルミニウム層を備えていることを特徴とする積層体。
【請求項２１】
前記窒化アルミニウムのバリア層の厚さが約３０ｎｍ〜約５０ｎｍであることを特徴とする請求項２０に記載の積層体。
【請求項２２】
前記蛍光物質薄膜層が前記（ａ）であって、前記窒化アルミニウムのバリア層が前記蛍光物質薄膜層の上面側に形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の積層体。
【請求項２３】
ガラス基板またはガラスセラミック基板上に構成される厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスであって、該デバイスは、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質を有しており、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜にあっては、前記蛍光膜とデバイスの残余の部分との間の界面の安定性を向上させるために前記蛍光膜の上面及び／または下面に窒化アルミニウムのバリア層を形成し、
前記（ｃ）の蛍光膜にあっては、該蛍光層の上面側に窒化アルミニウムのバリア層を形成していること、
を特徴とするデバイス。
【請求項２４】
前記窒化アルミニウムのバリア層の厚さが約３０ｎｍ〜約５０ｎｍであることを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスに用いるための安定化された蛍光物質積層体を作製するための方法であって、
ｉ） （ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質を、第一のセットのアドレスラインと誘電体層とを組み込んだガラス基板またはガラスセラミック基板上に蒸着するステップと、
ｉｉ） 前記（ａ）〜（ｅ）の蛍光膜の上に窒化アルミニウムの層を蒸着するステップと、
ｉｉｉ） 前記蛍光膜を約１１００℃に至る温度で焼鈍するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜の上に窒化アルミニウムの層を蒸着するステップを更に備えていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記窒化アルミニウムの厚さを約３０ｎｍ〜約５０ｎｍとするステップを備えていることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記窒化アルミニウムのバリア層をスパッタリングにより蒸着するステップを備えていることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記スパッタリングを、窒素とアルゴンの割合が約０：５０〜２０：５０であり気体の圧力が約０．６５Ｐａ〜３．５Ｐａ、及び約２ワット／ｃｍ２〜約６ワット／ｃｍ２の出力密度を有するスパッタリング雰囲気内で行うステップを備えていることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
酸素を前記スパッタリング雰囲気に添加するステップを備えていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記窒化アルミニウムのバリア層を原子層気相蒸着法により蒸着するステップを備えていることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項１】
厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイのための改良された蛍光膜であって、該蛍光膜は、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択され、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜には、該蛍光膜の上面及び／または下面に窒化アルミニウムのバリア層が設けられ、
前記（ｃ）の蛍光膜には、該蛍光膜の側面上に窒化アルミニウムのバリア層が設けられ、
該窒化アルミニウムのバリア層は、前記蛍光膜と前記ディスプレイとの間の界面の安定性を向上させている、
ことを特徴とする蛍光膜。
【請求項２】
前記バリウム・チオアルミ酸塩蛍光膜は、化学式ＡＢｘＣｙ：ＲＥで表現され、
ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから成る群の一以上から選択され、
ＢはＡｌ、Ｇａ及びＩｎから成る群の一以上から選択され、
ＣはＳ及びＳｅから成る群の一以上から選択される、
ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光膜。
【請求項３】
前記Ｃが、Ｓ及びＳｅの合計濃度の０．２倍より低い相対的な原子濃度で酸素を含有していることを特徴とする請求項２に記載の蛍光膜。
【請求項４】
前記ＲＥがＥｕ及びＣｅから成る群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の蛍光膜。
【請求項５】
前記窒化アルミニウムのバリア層が前記（ａ）〜（ｅ）の蛍光物質の上面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光膜。
【請求項６】
前記窒化アルミニウムのバリア層が前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光物質の下面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光膜。
【請求項７】
前記窒化アルミニウムのバリア層が前記（ａ）〜（ｅ）の蛍光物質の上面及び下面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項８】
前記窒化アルミニウムのバリア層の厚さが約３０ｎｍ〜約５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項９】
前記窒化アルミニウムのバリア層がスパッタリングにより蒸着されていることを特徴とする請求項８に記載の蛍光物質。
【請求項１０】
前記スパッタリングは、窒素とアルゴンの割合が約０：５０〜２０：５０であり気体の圧力が約０．６５Ｐａ〜３．５Ｐａ、及び約２ワット／ｃｍ２〜約６ワット／ｃｍ２の出力密度を有するスパッタリング雰囲気内で行われることを特徴とする請求項９に記載の蛍光物質。
【請求項１１】
酸素が前記スパッタリング雰囲気に添加されることを特徴とする請求項１０に記載の蛍光物質。
【請求項１２】
前記窒化アルミニウムのバリア層が原子層気相蒸着法により蒸着されていることを特徴とする請求項８に記載の蛍光物質。
【請求項１３】
前記窒化アルミニウムのバリア層が約２．０に至る光学的な屈折率を有していることを特徴とする請求項８に記載の蛍光物質。
【請求項１４】
希土類で活性化された前記微粒状の硫化亜鉛の蛍光層は、化学式ＺｎＳ：ＲＥで表現され、
ＲＥはテルビウム及びユーロピウムから成る群から選択されると共に、前記蛍光物質が約５０ｎｍに至る結晶粒寸法を有していることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項１５】
テルビウム若しくはユーロピウムと亜鉛との原子濃度の割合が、約０．００５〜０．０２であることを特徴とする請求項１４に記載の蛍光物質。
【請求項１６】
前記硫化亜鉛が閃亜鉛鉱の結晶構造を有していることを特徴とする請求項１５に記載の蛍光物質。
【請求項１７】
前記スルホセレン化亜鉛は、化学式ＺｎＳｘＳｅ１−ｘ：Ａ（０＜ｘ＜１）で表現され、
Ａが活性化元素であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項１８】
前記セレン化亜鉛の蛍光体材料は、化学式ＺｎＳｅ：Ａで表現され、
Ａが活性化元素であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項１９】
遷移金属で活性化された前記硫化亜鉛は、化学式ＺｎＳ：Ａで表現され、
Ａはマンガン及びテルビウムから選択されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光物質。
【請求項２０】
厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスディスプレイにおいて用いられる蛍光物質の積層体であって、該積層体は、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質薄膜層を有しており、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光層にあっては、該蛍光層の上面及び／または下面に直接的に隣接して設けられ、前記（ｃ）の蛍光層にあっては、該蛍光層の上面に直接的に隣接して設けられる窒化アルミニウム層を備えていることを特徴とする積層体。
【請求項２１】
前記窒化アルミニウムのバリア層の厚さが約３０ｎｍ〜約５０ｎｍであることを特徴とする請求項２０に記載の積層体。
【請求項２２】
前記蛍光物質薄膜層が前記（ａ）であって、前記窒化アルミニウムのバリア層が前記蛍光物質薄膜層の上面側に形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の積層体。
【請求項２３】
ガラス基板またはガラスセラミック基板上に構成される厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスであって、該デバイスは、
（ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質を有しており、
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜にあっては、前記蛍光膜とデバイスの残余の部分との間の界面の安定性を向上させるために前記蛍光膜の上面及び／または下面に窒化アルミニウムのバリア層を形成し、
前記（ｃ）の蛍光膜にあっては、該蛍光層の上面側に窒化アルミニウムのバリア層を形成していること、
を特徴とするデバイス。
【請求項２４】
前記窒化アルミニウムのバリア層の厚さが約３０ｎｍ〜約５０ｎｍであることを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
厚膜誘電性エレクトロルミネッセンスデバイスに用いるための安定化された蛍光物質積層体を作製するための方法であって、
ｉ） （ａ）希土類で活性化されたバリウム・チオアルミ酸塩、
（ｂ）希土類で活性化された微粒状の硫化亜鉛、
（ｃ）遷移金属で活性化された硫化亜鉛、
（ｄ）希土類または遷移金属で活性化されたセレン化亜鉛、及び
（ｅ）希土類または遷移金属で活性化されたスルホセレン化亜鉛
から成る一群から選択される蛍光物質を、第一のセットのアドレスラインと誘電体層とを組み込んだガラス基板またはガラスセラミック基板上に蒸着するステップと、
ｉｉ） 前記（ａ）〜（ｅ）の蛍光膜の上に窒化アルミニウムの層を蒸着するステップと、
ｉｉｉ） 前記蛍光膜を約１１００℃に至る温度で焼鈍するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）の蛍光膜の上に窒化アルミニウムの層を蒸着するステップを更に備えていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記窒化アルミニウムの厚さを約３０ｎｍ〜約５０ｎｍとするステップを備えていることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記窒化アルミニウムのバリア層をスパッタリングにより蒸着するステップを備えていることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記スパッタリングを、窒素とアルゴンの割合が約０：５０〜２０：５０であり気体の圧力が約０．６５Ｐａ〜３．５Ｐａ、及び約２ワット／ｃｍ２〜約６ワット／ｃｍ２の出力密度を有するスパッタリング雰囲気内で行うステップを備えていることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
酸素を前記スパッタリング雰囲気に添加するステップを備えていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記窒化アルミニウムのバリア層を原子層気相蒸着法により蒸着するステップを備えていることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００６−５１１０４６（Ｐ２００６−５１１０４６Ａ）
【公表日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５６０９４３（Ｐ２００４−５６０９４３）
【出願日】平成１５年１２月５日（２００３．１２．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００３／００１８９２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５７９２５
【国際公開日】平成１６年７月８日（２００４．７．８）
【出願人】（５０５０８９９１３）アイファイアー・テクノロジー・コープ (18)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１２月５日（２００３．１２．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００３／００１８９２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５７９２５
【国際公開日】平成１６年７月８日（２００４．７．８）
【出願人】（５０５０８９９１３）アイファイアー・テクノロジー・コープ (18)
【Ｆターム（参考）】
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