JP2000058264A

JP2000058264A - Ｅｌ素子及びそれを用いた表示装置

Info

Publication number: JP2000058264A
Application number: JP10223221A
Authority: JP
Inventors: Takashi Inoue; 孝井上; Masayuki Katayama; 片山　　雅之; Shosaku Tanaka; 省作田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】発光色を変化させることができ、その結果最
適な発光色にすることができる多色表示可能なＥＬ素子
を提供する。【解決手段】ガラス基板１上に、順次、ストライプ状
の第１電極２、第１絶縁層３、赤、緑、青の異なる発光
色を発光する複数の発光層４〜６、第２絶縁層７、第１
電極２と直交するストライプ状の第２電極８が形成され
ている。各発光層４〜６は第１電極２に沿ったストライ
プ形状をなし、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜を同一の発光母材と
して構成されており、この発光母材に添加されている発
光中心材料は、青色発光層４がＣｕ⁺、緑色発光層５が
Ｃｅ³⁺、赤色発光層６がＥｕ²⁺である。Ｓｒ_1-xＣａ_x
Ｓ膜のｘ値を０．４〜０．６にすることで、最適な表示
色を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば計器類の自
発光型のセグメント表示やマトリックス表示、或いは各
種情報端末機器のディスプレイなどに使用されるＥＬ
（エレクトロルミネッセンス）素子及びそれを用いた表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マルチカラー表示やフルカラー表
示のＥＬ素子（ＥＬディスプレイ）は、一対の電極で挟
まれた複数の異なる発光色を発光する発光素子を、例え
ば同一基板上に形成した構成であり、各発光素子からの
発光中心に応じた発光色に加えて、これらの合成色を得
ることができ、マルチカラーやフルカラーの多色表示に
対応することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多色表
示において表示色は、各発光素子からの発光色によって
一義的に決定されるため、最適な発光色を選択すること
が困難であるという問題がある。例えば、合成色として
白色を得ようとしても、例えば赤みがかった白色が得ら
れるといったことが生じる。

【０００４】そこで、本発明は、発光色を変化させるこ
とができ、その結果最適な発光色にすることができるＥ
Ｌ素子及びそれを用いた表示装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光素子にお
いて発光中心が添加される発光母材の構成を工夫するこ
とに着目し、種々の発光母材について鋭意検討した結果
に基づいてなされたものである。即ち、請求項１記載の
発明においては、異なる発光色を発光する複数の発光素
子（４〜６）を有し、各々の発光素子（４〜６）がＳｒ
_1-xＣａ_xＳを同一の発光母材として構成されているこ
とを特徴としている。

【０００６】ここで、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳを構成するＳｒ
ＳとＣａＳは、ともに結晶構造が岩塩型構造であり、格
子定数はそれぞれ０．６０１ｎｍ、０．５６８ｎｍとな
っている。これらが混晶を作ると、結晶構造が同じなた
めに各々の結晶の存在比率に応じて格子定数が変化する
ことになる。この格子定数の変化を調整することで、発
光素子の発光波長を変化させることができる。

【０００７】また、複数の発光素子を各々別々の発光母
材で構成した場合には、各発光素子間において異なる発
光母材の原子が拡散して、個々の発光素子の発光色が変
化し、色純度が低下してしまうという不具合が起こる
が、本発明では、各々の発光素子（４〜６）がＳｒ_1-x
Ｃａ_xＳを同一の発光母材として構成されているから、
そのような原子拡散は無く、発光素子の発光色変化を防
止できる。

【０００８】従って、本発明では、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳに
おけるＳｒとＣａとの原子比率を調整することで、該発
光母材を用いた異なる発光色を発光する複数の発光素子
（４〜６）の発光色を変化させることができ、該複数の
発光素子（４〜６）による合成色を表示色として最適な
ものに設定することができる。また、本発明者等の検討
によれば、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳにおいて、上記の混晶によ
る格子定数の変化を良好に発揮させるには、請求項２記
載の発明のように、ｘの値は０．１〜０．９の範囲とす
ることが好ましい。

【０００９】また、請求項３記載の発明によれば、複数
の発光素子（４〜６）として赤、緑、青を発光する発光
素子を用いること、及び発光素子（４〜６）の発光母材
をＳｒ_1-xＣａ_xＳにより構成することが相まって、
赤、緑、青及びこれらを合成色としたマルチカラーある
いはフルカラーの多色表示において、最適な発光色にす
ることができる。

【００１０】ここで、請求項４記載の発明のように、複
数の発光素子（４〜６）は、それぞれ、Ｓｒ_1-xＣａ_x
Ｓに発光中心としてＣｕ、Ｃｅ、Ｅｕを含むものにでき
る。それによって、Ｃｕにより青発光がなされ、Ｃｅに
より緑発光がなされ、Ｅｕにより赤発光がなされる。そ
して、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳにおけるＳｒとＣａとの原子比
率を調整し、格子定数の変化を調整することで、上記各
発光中心の発光波長を変化させることができ、赤、緑、
青及びこれらを合成色とした多色表示において、最適な
発光色にすることができる。

【００１１】また、本発明者等の検討によれば、上記各
発光中心、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｅｕは、それぞれＣｕ⁺、Ｃｅ
³⁺、Ｅｕ²⁺の形でＳｒ_1-xＣａ_xＳに存在していること
が好ましい（請求項５）。これは、以下の理由による。
即ち、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳを構成するＳｒＳとＣａＳにお
いて、ＳｒＳにＣａＳを添加していくと、格子定数は小
さくなっていく。ここで、青発光中心であるＣｕ⁺は
（３ｄ）¹⁰−（３ｄ）⁹（４ｓ）遷移で発光するため
に、格子定数の減少に伴い発光波長が短くなる。

【００１２】これに対して、緑発光中心であるＣｅ³⁺は
（４ｆ）−（５ｄ）遷移であり、赤発光中心であるＥｕ
²⁺は（４ｆ）⁷−（４ｆ）⁶（５ｄ）遷移とｆ−ｄ遷移
であるために、格子定数の減少に伴って発光波長は長く
なる。この現象を利用することで、上記各イオンの遷移
における発光波長を、赤、緑、青の色純度を向上させる
方向に変化させることができる。

【００１３】また、上記複数の発光素子（４〜６）の基
板上における配列形態としては、請求項６記載の発明の
ようにストライプ状としたり、請求項７記載の発明のよ
うにデルタ形状とすることができ、これらの配列形態を
有するＥＬ素子を用いた表示装置を提供できる。また、
請求項８記載の発明によれば、赤、緑、青を発光する発
光素子から構成された膜状の複数の発光素子（４〜６）
を積層することにより、赤、緑、青を合成色とした最適
な白色発光を行なうＥＬ素子を提供することができる。

【００１４】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
基板上に異なる発光色を発光する複数の発光素子を有
し、各々の発光素子が一対の電極間に挟まれてなる多色
表示型の薄膜ＥＬ素子（ＥＬ表示装置）において、複数
の発光素子をストライプ状に繰り返して配列したものと
して説明する。

【００１６】図１は本実施形態に係るＥＬ素子１００の
素子配列を示した平面図、図２は図１のＡ−Ａ’断面図
である。ＥＬ素子１００は、透明な絶縁性基板であるガ
ラス基板（基板）１上に順次、以下の薄膜を積層するこ
とで形成されている。ガラス基板１上には、光学的に透
明なＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜か
ら成るストライプ状の第１電極（ロウ電極、図１にて破
線図示）２が形成され、第１電極２及び第１電極２間の
ガラス基板１上には、光学的に透明な絶縁膜から成る第
１絶縁層３が形成されている。

【００１７】第１絶縁層３の上には、青色（Ｂ）、緑色
（Ｇ）および赤色（Ｒ）を発光する複数の発光層（発光
素子）４、５、６が、各々、第１電極２と平行に且つ第
１電極２よりも太い線幅にてストライプ状に配列されて
いる。発光層（青色発光層）４は青色発光を示すＳｒ
_1-xＣａ_xＳ：Ｃｕ⁺であり、発光層（緑色発光層）５
は緑色発光を示すＳｒ_1-xＣａ_xＳ：Ｃｅ³⁺であり、発
光層（赤色発光層）６は赤色発光を示すＳｒ_1-xＣａ_x
Ｓ：Ｅｕ²⁺である。

【００１８】各発光層４〜６は、ＳｒＳとＣａＳとの混
晶であるＳｒ_1-xＣａ_xＳを発光母材（母体材料）とす
る膜を形成し、Ｃｕ⁺を発光中心材料として添加するこ
とで青色発光層４が形成され、Ｃｅ³⁺を発光中心材料と
して添加することで緑色発光層５が形成され、Ｅｕ²⁺を
発光中心材料として添加することで赤色発光層６が形成
される。

【００１９】このとき、発光中心材料のイオン価数は、
上述した値にすると発光輝度を最も大きくできる。これ
ら発光層４〜６及び各発光層４〜６間の第１電極２上に
は、光学的に透明な絶縁膜から成る第２絶縁層７が形成
されている。そして、第２絶縁層７の上には、光学的に
透明な酸化亜鉛（ＺｎＯ）やＩＴＯ膜から成るストライ
プ状の第２電極（カラム電極）８が第１電極２と略直交
するように形成されている。

【００２０】ここで、第１電極２と第２電極８の各スト
ライプの交点９に、表示部が形成される。つまり、図示
しない制御回路等から両電極２、８の交点９に所定電圧
を印加することにより、一対の電極２、８に挟まれた各
発光層４〜６を各色に発光させることができる。そし
て、所望の交点（表示部）９において、印加電圧を調整
することにより、発光、非発光を行い、各交点９の発光
色（赤、緑、青）の混在により各発光色が合成され、マ
ルチカラー表示或いはフルカラー表示が可能となる。

【００２１】なお、光の取出しは、ガラス基板１（つま
り第１電極２）側又は第２電極８側のどちらから行なっ
てもよいが、ガラス基板１側から光を取り出すときに
は、光の利用効率を高めるために、第２電極８を反射率
の高いアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属と
してもよい。さらに、第２電極側８から光を取り出す場
合は、同様に第１電極２にアルミニウムや銀を用いても
よい。

【００２２】次に、かかる構成を有するＥＬ素子１００
の製造方法の一例（第１の例）について、説明する。先
ず、ガラス基板１上に、ＩＴＯ膜からなる第１電極２
を、スパッタ法にて成膜する。具体的には、上記ガラス
基板１の温度を一定に保持したまま、スパッタ装置内を
真空に排気する。その後、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ
₂）の混合ガスを導入し、１ｋＷの高周波電力で成膜を
行いう。その後、エッチング等によりストライプ状にパ
ターニングする。

【００２３】次に、第１電極２上に、絶縁膜としてＡＴ
Ｏ膜（Ａｌ₂Ｏ₃／ＴｉＯ₂積層膜）から成る第１絶縁
層３をＡＬＥ（原子層エピタキシャル）法により形成す
る。具体的には、ガラス基板１の温度を一定に保持し、
ＡＬＥ装置内を真空に排気する。その後、三塩化アルミ
ニウム（ＡｌＣｌ₃）及び水（Ｈ₂Ｏ）の各ガスを交互
に導入し、Ａｌ₂Ｏ₃膜を形成する。次に、ＡｌＣｌ₃
の供給を停止し、代わりに四塩化チタン（ＴｉＣｌ₄）
及び水（Ｈ₂Ｏ）の各ガスを、交互に導入してＴｉＯ₂
膜を形成する。以上のＡｌ₂Ｏ₃膜及びＴｉＯ₂膜のガ
ス供給サイクルを繰り返すことにより、Ａｌ₂Ｏ₃／Ｔ
ｉＯ₂積層膜を形成する。

【００２４】次に、上記第１絶縁層３上に、発光層の発
光母材（母体材料）となるＳｒ_1-xＣａ_xＳ膜を有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ：ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ
ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）法により形成する。具体的な成膜方法として、ガラ
ス基板１を５５０℃の一定温度に保持し、成膜室内を
０．１気圧程度の減圧雰囲気になるように、自動圧力調
節器にて排気量をコントロールする。

【００２５】カルシウム原料は、塩化物やフッ化物より
昇華温度が格段に低く、温度制御性が優れていることか
ら、ビスジピバイルメタン化カルシウム（Ｃａ（Ｃ₁₁Ｈ
₂₀Ｏ ₂）₂）を用い、この原料を充填した原料容器を２
２５±１℃以内の精度で一定温度に保持する。ガス化し
たビスジピバイルメタン化カルシウムを反応炉に輸送す
るために用いるアルゴン（Ａｒ）ガスは、同原料を充填
した原料容器内に導入される直前に、脱水フィルターに
て十分に水分を除去する。前記アルゴンガスにてビスジ
ピバイルメタン化カルシウムを反応炉内に導入する。

【００２６】ストロンチウム原料は、ビスペンタメチル
シクロペンタジニエルストロンチウムＴＨＦ付加物（Ｓ
ｒＣｐ₂・ＴＨＦ２）を用いた。このときビスペンタメ
チルシクロペンタジニエルストロンチウムＴＨＦ付加物
の原料気化器内圧力を３０〜５０Ｔｏｒｒの間で一定に
保持し、また、１５０℃以下の温度で加熱して一定温度
に安定したことを確認した後で、水素（Ｈ₂）ガスをキ
ャリアガスに用いて反応室内に原料を送り込み、薄膜形
成速度を調節する。

【００２７】硫黄原料は、水素希釈した硫化水素（Ｈ₂
Ｓ）とする。Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜は、前記カルシウム原
料、ストロンチウム原料および硫黄原料の成膜室に導入
する量を調整することで化学量論的組成を決定する。な
お、本実施形態では、カルシウム原料に、ビスジピバロ
イルメタン化カルシウム（Ｃａ（Ｃ₁₁Ｈ₂₀Ｏ₂）₂）を
用いたが、この他に、ビスジピバロイルメタン化カルシ
ウム・テトラエチレンペンタミン付加物（Ｃａ（Ｃ₁₁Ｈ
₁₉Ｏ₂）₂・（Ｃ₈Ｎ₅Ｈ₂₃）₂）、ビスジピバロイル
メタン化カルシウム・トリエチレンテトラミン付加物
（Ｃａ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂・（Ｃ₆Ｎ₄Ｈ₁₈）₂）等
も、同様に用いることができる。

【００２８】さらに、硫黄原料には、硫化水素（Ｈ
₂Ｓ）を用いたが、ジエチル硫黄（Ｓ（Ｃ₂Ｈ₅）、メ
チルメルカプタン（ＣＨ₃ＳＨ）、ジターシャリーブチ
ル硫黄（（ｔ−Ｃ₄Ｈ₉）₂Ｓ）等も、同様に用いるこ
とができる。なお、本例では、ＭＯＣＶＤ法で発光層の
発光母材Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜を成膜する方法を述べてき
たが、所定の化学量論的組成のターゲットを用いたＲＦ
スパッタ法や電子ビーム蒸着法で作製してもよい。この
とき、硫黄原子は成膜中に抜けやすいので、硫化水素を
成膜中に反応室内に導入することが望ましい。

【００２９】次に、発光中心原料については、イオン打
ち込みにて発光層の発光母材（母体材料）であるＳｒ
_1-xＣａ_xＳ膜中に添加する。具体的には、まず、青色
発光層４を作製する際に、ガラス基板１上で、図１の青
色発光層１を形成する領域だけレジストを開口して、Ｃ
ｕ⁺イオンを打ち込む。打ち込みイオンの量は、発光母
材Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜に対して０．０５〜２ｍｏｌ％に
することが好ましい。打ち込みＣｕ⁺イオン量が０．０
５ｍｏｌ％以下や２ｍｏｌ％以上になると発光輝度が極
端に小さくなる。

【００３０】レジストを開口する領域は、青色発光層４
の形成領域よりも少し小さくしておくことが好ましい。
このときのレジスト材料は、青色発光層４を形成しない
ところにはイオンが導入されないように、阻止能が大き
いネガレジストを用いることが好ましい。イオン打ち込
みのエネルギーは、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜の厚さに応じて
Ｃｕ⁺イオンの深さ方向への分布ができるだけ均一にな
るように調整する。

【００３１】イオン打ち込み終了後、レジストを剥離
し、緑色発光層５を形成する領域だけレジストを開口し
て、Ｃｅ³⁺イオンを打ち込む。打ち込みイオンの量は、
発光母材Ｓｒ_{1 -x}Ｃａ_xＳ膜に対して０．０５〜０．５
ｍｏｌ％にすることが好ましい。打ち込みＣｅ^{3 +}イオ
ン量が０．０５ｍｏｌ％以下や０．５ｍｏｌ％以上にな
ると発光輝度が極端に小さくなる。さらに、好ましく
は、０．０５〜０．２ｍｏｌ％にすればよい。この範囲
にすれば、発光色の再現性が向上する。

【００３２】次に、同様に赤色発光層６を形成する領域
だけレジストを開口して、Ｅｕ²⁺を打ち込む。打ち込み
イオンの量は、発光母材Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜に対して
０．０２〜２ｍｏｌ％にすることが好ましい。打ち込み
Ｅｕ²⁺イオン量が０．０２ｍｏｌ％以下や２ｍｏｌ％以
上になると発光輝度が極端に小さくなる。そして、エッ
チング等によりパターニングしてストライプ状の複数の
発光層４〜６を形成する。なお、本第１の例では、青
色、緑色そして赤色の順で、発光層４〜６を形成した
が、順序はどのようにしても構わない。

【００３３】次に、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜中に打ち込んだ
Ｃｕ⁺、Ｃｅ³⁺、Ｅｕ²⁺イオンを各々活性化するため
に、６００℃以上の温度で熱処理を行う。熱処理方法
は、熱処理炉で行ってもよいし、ランプアニール法を用
いてもよいし、レーザーアニール法を用いてもよい。次
に、ＡＴＯ膜から成る第２絶縁層７を、第１絶縁層３と
同様の方法により形成する。その後、酸化亜鉛膜から成
る第２電極８を、第２絶縁層７上にパターニング形成す
る。

【００３４】こうして、図１及び図２に示したＥＬ素子
１００が出来上がる。なお、上記第１の例では、発光層
の発光母材であるＳｒ_1-xＣａ_xＳ膜に発光中心材料を
イオン打ち込みで行う場合について述べたが、製造方法
の第２の例として、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜と発光中心材料
とを交互に成膜して熱拡散により均質化を行う方法によ
り、発光層を成膜してもよい。

【００３５】即ち、本第２の例では、上記第１の例と同
方法により、ガラス基板１上に第１電極２およびＡＴＯ
膜から成る第１絶縁層３を形成した後、第１絶縁層３上
に、発光層となる発光母材Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜と発光中
心材料を所定の比率になるように有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ）により形成する。Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜
は、上記第１の例と同じように作製する。

【００３６】その後、マスク部材等で位置を選択して、
発光中心材料として、青色発光層４を形成する位置にＣ
ｕを、緑色発光層５を形成する位置にＣｅを、赤色発光
層６を形成する位置にＥｕを、それぞれＭＯＣＶＤ法で
成膜する。その後、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｅｕの各膜が積層され
たＳｒ_1-xＣａ_xＳ膜を６００℃以上の温度（例えば１
０００℃）で熱処理を行い、熱拡散により均質化を行
う。こうして各発光層４〜６が形成される。

【００３７】次に、上記第１の例と同様にして、第２絶
縁層７及び第２電極８を形成し、ＥＬ素子１００が出来
上がる。なお、第２の例では、発光母材および発光中心
材料をＭＯＣＶＤ法で作製したが、発光母材に対する発
光中心材料の添加率が所定の量にすれば、スパッタ法や
電子ビーム蒸着法を用いてもよい。また、発光中心材料
の添加量は、第１の例で述べた量と同じにすればよい。
つまり、どのような方法で発光層を作製するにしろ発光
母材に対して適切な量の発光中心材料が添加されればよ
いことになる。

【００３８】ところで、本実施形態に係るＥＬ素子１０
０の構成及びその製造方法について述べてきたが、次
に、発光層の発光母材（母体材料）であるＳｒ_1-xＣａ
_xＳ膜の化学量論的組成を変化させて、各々の発光素子
４〜６の色をどのように最適化するのかを説明する。図
３は、発光母材Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜のｘ値を変化させた
ときの各ＥＬ発光素子のメインピークの位置の変化を示
した図である。

【００３９】図３において、横軸はｘ値（モル比）を示
し、縦軸はメインピークの発光波長を示している。３０
１は発光中心材料がＣｕ⁺イオンである青色発光層４の
発光波長変動を表し、３０２は発光中心材料がＣｅ³⁺イ
オンである緑色発光層５の発光波長変動を表し、３０３
は発光中心材料がＥｕ²⁺イオンである赤色発光層６の発
光波長変動を表している。この図の発光波長は、輝度が
最高になるように発光中心材料の添加量を最適化したと
きの値である。

【００４０】図３に示す様に、発光母材をＳｒＳ膜とす
ると、Ｃｕ⁺イオンを添加した場合（３０１）とＣｅ³⁺
イオンを添加した場合（３０２）とでメインピークが同
じになり、発光色を大きく変えることができない。ま
た、発光母材をＣａＳ膜とすると、Ｃｕ⁺イオンを添加
した場合（３０１）は赤みがかった青色となり、Ｅｕ²⁺
イオンを添加した場合（３０３）は暗い赤色となり見に
くくなってしまう。

【００４１】しかし、図３に示す様に、発光母材をＳｒ
Ｓ膜とＣａＳ膜の混晶にすれば、各々の材料の化学量論
的組成比に比例して発光波長が変動するので、最適な発
光色を選択することができる。化学量論的組成比に比例
して発光波長が変動する理由は、上記解決手段の欄にて
説明した通り、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳの格子定数の変化によ
るものである。

【００４２】このように、発光波長のメインピークは、
Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜の化学量論的組成比に応じて直線的
に変動するので、色座標についても、ＳｒＳ膜およびＣ
ａＳ膜中に各々の発光中心を添加したときの色座標が分
かれば直線的に変動することがわかる。ＳｒＳ膜とＣａ
Ｓ膜に、これらのイオンを添加したときの発光輝度およ
び発光のしきい値電圧はほぼ同じであるので、発光色の
変動は各膜の化学量論的組成に比例する。

【００４３】このことから各々の発光層４〜６の発光色
をＣＩＥ（国際照明委員会）色座標に表したのが図４で
ある。４０１はＣｕ⁺イオンを添加した青色発光層４の
色の変化範囲を表した線であり、４０２はＣｅ³⁺イオン
を添加した緑色発光層５の色の変化範囲を表した線であ
り、４０３はＥｕ^{2 +}イオンを添加した赤色発光層６の
色の変化範囲を表した線である。なお、図４中のｘは、
色座標におけるｘ座標であり、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜のｘ
値ではない。

【００４４】図４により、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜のｘ値を
０．１〜０．９の範囲にすれば、青、緑、赤の色が原色
に近づき色純度のよい表示装置としてのＥＬ素子を作製
することができる。さらに、ｘ値を０．４〜０．６にす
れば色三角形が大きくなり、表示色が多くより好ましい
ＥＬ素子を作製することができる。ここで、発光層の発
光母材Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ膜のｘ値が変動したときに発光
スペクトルがどのように変動するかについて、その具体
例を図５ないし図８に示す。

【００４５】図５は、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳ：Ｃｕ⁺膜のｘ
値を変化させたときのフォトルミネッセンススペクトル
を示す。測定は室温で行った。５０１はｘ＝１であるＣ
ａＳ：Ｃｕ⁺膜のスペクトルであり、５０２はｘ＝０．
５であるＳｒ_0.5Ｃａ_0.5Ｓ：Ｃｕ⁺膜のスペクトルで
あり、５０３はｘ＝０であるＳｒＳ：Ｃｕ⁺膜のスペク
トルである。

【００４６】また、図６は、ＳｒＳ：Ｃｕ⁺膜を発光層
にしたエレクトロミネッセンススペクトルで、この発光
層は上記ＥＬ素子１００の構成に基づいて作製してい
る。このときのＣＩＥ色座標における色座標は、（ｘ、
ｙ）＝（０．１８、０．２８）であった。また、これら
図５及び図６に示した材料のＣｕ⁺イオン濃度は、０．
１ｍｏｌ％とした。

【００４７】図５に示す様に、発光スペクトルは発光母
材のｘ値を変化させることで、４２０〜４８０ｎｍまで
変化することがわかる。図５はフォトルミネッセンスス
ペクトルであるが、ＳｒＳ：Ｃｕ⁺膜（図５の５０３）
は、図６に示すエレクトロミネッセンススペクトルとほ
ぼ同じになることから、発光母材のｘ値の変動に対し
て、エレクトロミネッセンススペクトルもフォトルミネ
ッセンススペクトルと同様の変動があると考えられる。

【００４８】また、図７に、上記ＥＬ素子１００の構成
に基づいて作製した発光層としてのＳｒＳ：Ｃｅ³⁺膜
（図中７０１）及びＣａＳ：Ｃｅ³⁺膜（図中７０２）の
ＥＬスペクトルを各々示す。これらの材料のＣｅ³⁺イオ
ン濃度は０．１ｍｏｌ％とした。これから、発光母材の
ｘ値の変化に伴って発光波長は４８０〜５１０ｎｍまで
変化することがわかる。また、このとき、色座標は、
（ｘ、ｙ）＝（０．２１、０．３９）〜（０．２９、
０．５２）まで変化する。

【００４９】また、図８に、上記ＥＬ素子１００の構成
に基づいて作製した発光層としてのＳｒＳ：Ｅｕ²⁺膜
（図中８０１）、Ｓｒ_0.5Ｃａ_0.5Ｓ：Ｅｕ²⁺膜（図中
８０２）およびＣａＳ：Ｅｕ²⁺膜（図中８０３）のＥＬ
スペクトルを各々示す。これらの材料のＥｕ²⁺イオン濃
度は０．１ｍｏｌ％とした。これから、発光母材のｘ値
の変化に伴って、発光波長は６１０〜６５０ｎｍまで変
化することがわかる。このとき、色座標は、（ｘ、ｙ）
＝（０．６１、０．３８）〜（０．６８、０．３１）ま
で変化した。

【００５０】これら図５〜図８に示したように、発光母
材の化学量論的組成の変動に伴って、発光波長を変化さ
せることができ、それにより、ＥＬ素子１００において
発光層４〜６の表示色を最適化できる。以上述べてきた
ように、本実施形態のＥＬ素子１００は、異なる発光色
を発光する複数の発光層４〜６を有し、各々の発光素子
４〜６がＳｒ_1-xＣａ_xＳを同一の発光母材として構成
されていることを特徴としている。

【００５１】そして、共に結晶構造が岩塩型構造である
ＳｒＳとＣａＳとの混晶であるＳｒ _1-xＣａ_xＳにおい
て、ＳｒとＣａとの原子比率即ちｘ値（モル比）を調整
することで、各々の結晶の存在比率に応じて格子定数が
変化させ、この格子定数の変化を調整することで、発光
層（発光素子）４〜６の発光波長を変化させることがで
きる。

【００５２】また、上述のように、複数の発光素子を各
々別々の発光母材で構成した場合には、異種発光母材間
の原子拡散が起こるが、本実施形態では、各々の発光層
４〜６がＳｒ_1-xＣａ_xＳを同一の発光母材として構成
されているから、成膜中等に上記原子拡散が起こらず、
発光層４〜６の発光色変化を防止できる。従って、複数
の発光層４〜６による合成色を表示色として最適なもの
に設定することができる。

【００５３】また、本実施形態によれば、発光層４〜６
において、青発光中心としてＣｕ⁺、緑発光中心として
Ｃｅ³⁺、赤発光中心としてＥｕ²⁺を用いること、及び発
光母材をＳｒ_1-xＣａ_xＳにより構成することが相まっ
て、上記解決手段の欄にて述べたように、赤、緑、青の
色純度を向上させることができ、赤、緑、青及びこれら
を合成色としたマルチカラーあるいはフルカラーの多色
表示において、最適な発光色にすることができる。

【００５４】（第２実施形態）本第２実施形態は、赤、
緑、青を発光する発光素子から構成された膜状の複数の
発光素子を積層することにより、赤、緑、青を合成色と
した最適な白色発光を行なうＥＬ素子を提供するもので
ある。図９に本実施形態のＥＬ素子２００の断面構成を
示す。なお、上記第１実施形態と同一部分には、図９
中、同一符号を付し、説明を省略する。

【００５５】ＥＬ素子２００は、ガラス基板１上に、第
１電極２およびＡＴＯ膜（Ａｌ₂Ｏ ₃／ＴｉＯ₂積層
膜）から成る第１絶縁層３が形成されている。そして、
第１電極２及び第２電極７の交点９には、発光層（発光
素子）４〜６が、ガラス基板１に垂直な方向に積層され
ている。つまり、ガラス基板１の垂直方向（図９の上
方）からみた場合、積層された発光層４〜６は、マトリ
クス状をなす。

【００５６】この積層された発光層４〜６は、例えば、
青色発光層４、緑色発光層５、赤色発光層６の順に積層
されているが、これらの３層はどのような順序で積層し
ても構わない。発光色を白色に合わせる方法としては、
例えば各発光層４〜６の膜厚等を変えることで、各々の
発光色の強度を調整すればよい。そして、積層された発
光層４〜６及び第１絶縁層３の上には、ＡＴＯ膜から成
る第２絶縁層７が形成され、その上には、酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）膜から成る第２電極８が形成されている。

【００５７】かかる構成を有するＥＬ素子２００は、上
記第１実施形態と同様の製造方法を適用することにより
形成することができる。本実施形態においても、上記第
１実施形態と同様に、上記図３〜図８に示す特性を有す
るものとできる。そして、本実施形態では、青色発光層
４、緑色発光層５、赤色発光層６が積層された構成とな
っているから、赤、緑、青を合成色とした最適な白色発
光を行なうことができる。

【００５８】（他の実施形態）なお、赤発光の発光中心
材料としては、Ｓｍ等、青発光の発光中心材料として
は、Ｔｍ等、緑発光の発光中心材料としては、Ｔｂ、Ｅ
ｒ、Ｄｙ等、を上記Ｃｕ、Ｃｅ、Ｅｕの他に用いること
ができる。また、上記図１では、青色、緑色および赤色
の各発光層４〜６を、第１電極２と平行にストライプ状
に配列してあるが、第２電極８と平行にストライプ状に
配列してもよい。このとき、各発光層４〜６の幅は、両
電極２、８の線幅よりも太くすればよい。

【００５９】また、上記図１では、隣接する各発光層４
〜６は、互いに間隔を開けた形でストライプを形成して
いるが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）によってストラ
イプが形成されれば、隣接する各発光層が互いに接して
いても良いし、更には、連続的につながっていても良
い。このように、発光層が接するか、或いは、連続的に
つながっていても、各発光層は同一の発光母材であるた
め、上記原子拡散は起こらない。

【００６０】また、図１０に示す様に、青色、緑色およ
び赤色の各発光層４〜６をデルタ形状に配列してもよ
い。この形状にすれば、表示装置を見るときの色の混ざ
りかたがよくなり、より鮮やかな色を示すようになる。
そして、デルタ配列に応じてイオン打ち込み領域やＭＯ
ＣＶＤ法におけるＣｕ、Ｃｅ、Ｅｕの各膜の成膜領域を
設定すればよい。

【００６１】また、以上述べた他、基板、各電極、各絶
縁層の構成は、適宜設計変更してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＬ素子の平面構
成を示す説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’断面構成を示す説明図である。

【図３】上記第１実施形態に係る発光層の発光母材組成
と発光波長との関係を示す図である。

【図４】上記第１実施形態に係るＥＬ素子のＣＩＥ色座
標を示す図である。

【図５】上記第１実施形態に係る青色発光層のフォトル
ミネッセンススペクトル図である。

【図６】上記第１実施形態に係る青色発光層のエレクト
ロルミネッセンススペクトル図である。

【図７】上記第１実施形態に係る緑色発光層のエレクト
ロルミネッセンススペクトル図である。

【図８】上記第１実施形態に係る赤色発光層のエレクト
ロルミネッセンススペクトル図である。

【図９】本発明の第２実施形態に係るＥＬ素子の断面構
成を示す説明図である。

【図１０】本発明の他の実施形態を示す説明図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…第１電極、４…青色発光層、５…
緑色発光層、６…赤色発光層、８…第２電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB04 BA06 CA01 CB01 DA04 DA05 DB01 DC01 DC04 EC01 EC02 FA01 4H001 XA16 XA20 XA38 YA29 YA58 YA63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（１）上に異なる発光色を発光する
複数の発光素子（４〜６）を有し、各々の前記発光素子
（４〜６）が一対の電極（２、８）間に挟まれてなるＥ
Ｌ素子において、前記複数の発光素子（４〜６）は、Ｓｒ_1-xＣａ_xＳを
同一の発光母材として構成されていることを特徴とする
ＥＬ素子。
【請求項２】前記Ｓｒ_1-xＣａ_xＳにおいて、ｘの値
は０．１〜０．９の範囲とすることを特徴とする請求項
１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】前記複数の発光素子（４〜６）は、赤、
緑、青を発光する発光素子から構成されていることを特
徴とする請求項１または２に記載のＥＬ素子。
【請求項４】前記複数の発光素子（４〜６）は、それ
ぞれ、前記Ｓｒ_1-xＣａ_xＳに発光中心としてＣｕ、Ｃ
ｅ、Ｅｕを含むものであることを特徴とする請求項３に
記載のＥＬ素子。
【請求項５】前記Ｃｕ、Ｃｅ、Ｅｕは、それぞれＣｕ
⁺、Ｃｅ³⁺、Ｅｕ²⁺の形で前記Ｓｒ_1-xＣａ_xＳに存在
していることを特徴とする請求項４に記載のＥＬ素子。
【請求項６】前記複数の発光素子（４〜６）は、前記
基板（１）上にストライプ状に繰り返して配列されてい
ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに
記載のＥＬ素子を用いた表示装置。
【請求項７】前記複数の発光素子（４〜６）は、前記
基板（１）上に点在するデルタ形状に繰り返して配列さ
れていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
１つに記載のＥＬ素子を用いた表示装置。
【請求項８】前記複数の発光素子（４〜６）は膜状で
あり、積層されていることを特徴とする請求項３ないし
５のいずれか１つに記載のＥＬ素子。