JPH0997677A

JPH0997677A - Ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH0997677A
Application number: JP7333558A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Inokuchi; 和宏井ノ口; Hajime Ishihara; 元石原; Masayuki Katayama; 片山　　雅之; Nobue Ito; 信衛伊藤; Tadashi Hattori; 服部　　正
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-02-09
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-04-08
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: US5932327A; JP2850820B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光層を積層構成した場合に輝度を向上させ
るとともに発光開始電圧を低下させる。【解決手段】ガラス基板１上に、第１電極２、第１絶
縁層３、第１発光層４、第２発光層５、第２絶縁層６、
第２電極７、保護膜８、赤色フィルタ９が形成されてい
る。ここで、第１発光層４はＭｎが添加されたＺｎＳか
ら成り、第２発光層５はＴｂが添加されたＺｎＳから成
り、第２発光層５のクランプ電界強度は第１発光層４よ
り高く、かつ第１発光層４の誘電率とクランプ電界強度
の積が第２発光層５の誘電率とクランプ電界強度の積よ
り大きくなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ（エレクトロ
ルミネッセンス）素子に関し、特に、多色発光が可能な
ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＬ素子の発光色は、ＺｎＳ（硫化亜
鉛）を母体材料とし、発光中心としてＭｎ（マンガン）
を添加した場合には黄橙色となり、Ｔｂ（テルビウム）
を添加した場合には緑色となる。特開平２ー１１２１９
５号公報には、ＺｎＳを母体材料とし発光中心としてＭ
ｎを添加したＺｎＳ：Ｍｎ発光層と、ＺｎＳを母体材料
とし発光中心としてＴｂを添加したＺｎＳ：Ｔｂ発光層
とを積層し、その上に赤色と緑色のフィルタを設けて多
色発光を行うものが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなＥＬ素子に
おいては、２つの発光層を積層するため、単純に単層Ｅ
Ｌと同じ膜厚の発光層を積層したのでは、駆動電圧（発
光開始電圧）が高くなってしまうということになる。従
って、発光開始電圧を低下させるためには、各々の膜厚
を減少させる必要があるが、その場合には発光輝度も低
下してしまうという問題がある。

【０００４】また、色分離するためにフィルタを必要と
するので、フィルタによる透過損失により、更に発光輝
度が低下してしまう。本発明は上記問題に鑑みたもの
で、発光層自体での輝度向上を図ることを目的とする。
また、発光開始電圧を低下させることを他の目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ＺｎＳ：
Ｍｎ発光層とＺｎＳ：Ｔｂ発光層とを積層したＥＬ素子
について、鋭意研究を行った。その結果、ある製造条件
の下で実験を行ったところ、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層を上層
にしても下層にしても、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層が単層の場
合に比べ単位膜厚当たりの輝度が向上する現象が生じる
場合があることが判明した。

【０００６】発光層を積層した場合には、上層の発光層
の方が輝度が向上することが、特公昭６０ー１５１１５
号公報に記載されている。これは、上層の発光層の結晶
性が向上するからである。しかしながら、上記の実験結
果では、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層を下層にした場合でも輝度
が向上している。本発明者等は、このような現象が生じ
た場合の実験データを基に、それぞれの層でのクランプ
電界強度が関係しているのではないかとの結論を得た。

【０００７】これは、図２５のバンド図に示すように、
クランプ電界強度の高い方の発光層（図では第２発光
層）から電荷（ホットエレクトロン）が加速され、高い
加速エネルギーを持ってクランプ電界強度の低い方（図
では第１発光層）に注入されるためであると考えられ
る。従って、上記したようにＺｎＳ：Ｍｎ発光層が高い
輝度を示すことになる。

【０００８】このような考察からすれば、積層構造にし
て輝度を高める場合に、２つの発光層を積層する必要は
ない。すなわち、輝度を高めるための発光層と、この発
光層よりも高いクランプ電界強度を有する化合物半導体
層を積層すればよい。この場合、発光層と化合物半導体
層を同じ母体材料から構成すれば、その間の膜界面に連
続性を持たせることができるため、クランプ電界強度の
高い化合物半導体層から電荷を注入しやすくなり、輝度
を向上させることができる。

【０００９】また、化合物半導体層を、発光層の基板に
近い側に隣接して配設するようにすれば、発光層の結晶
性を良好にして発光層の輝度を一層高めることができ
る。さらに、化合物半導体層を、可視光域でのＥＬ発光
を生起しないものとすれば、発光層のみの単色光でかつ
輝度の高いものを得ることができる。例えば、化合物半
導体層の母体材料をＺｎＳとした場合に、Ｃｄ（カドミ
ウム）、またはＣｄＳを添加剤として含ませることがで
きる。この場合、ＣｄＳ半導体はエネルギーギャップが
小さいので可視光域での光を吸収する。従って、Ｃｄの
多量の添加は黒化するので、その添加量は数ａｔ％以下
にして、ＺｎＳの母体特性（透明性等）を活かす必要が
ある。

【００１０】また、化合物半導体層を、発光層と同様の
ＥＬ発光を生起するものとすることもできる。例えば、
発光層として青色発光を示すＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｃｅに、
化合物半導体層としてＴｍ（ツリウム）を添加剤として
含むＺｎＳ：ＴｍＦ₃を積層すれば、極めてピュアな青
色発光を得ることができる。また、第１絶縁層、発光
層、第２絶縁層は、図２６に示す等価回路で表すことが
できる。ここで、第１絶縁層の比誘電率をε_i1、膜厚を
ｄ₁₁、発光層の比誘電率をε_a、膜厚をｄ_a、第２絶縁
層の比誘電率をε_i2、膜厚をｄ₁₂ とすると、膜界面に
誘起される表面電荷は等しいので、数式１が成り立つ。

【００１１】

【数１】ε_O・ε_i1・Ｓ・（Ｖ_i1／ｄ₁₁）＝ε_O・ε_a
・Ｓ・（Ｖ_a／ｄ_a）＝ε_O・ε_i2・Ｓ・（Ｖ_i2／
ｄ₁₂）なお、ε_Oは真空の誘電率、Ｓは素子面積、Ｖ_i1は第１
絶縁層の分圧、Ｖ_aは発光層の分圧、Ｖ_i2は第２絶縁層
の分圧である。

【００１２】クランプ電圧時には、Ｖ_a／ｄ_aはクラン
プ電界強度Ｅ_cであるので、数式１から数式２、３が成
立する。

【００１３】

【数２】Ｖ_i1＝（ｄ₁₁／ε_i1）・ε_a・Ｅ_c

【００１４】

【数３】Ｖ_i2＝（ｄ₁₂／ε_i2）・ε_a・Ｅ_c ここで、発光層は光始めるまでは誘電体となっているた
め、発光層を第１、第２の発光層にて積層構成した場
合、いずれかの発光層が光始める時には、他方の発光層
は誘電体である。この場合、発光開始電圧はＶ_cは、光
始める発光層の分圧と、誘電体となっている発光層、第
１、第２の絶縁層のそれぞれにかかる分圧との和として
表される。誘電体となっている発光層および第１、第２
の絶縁層のそれぞれにかかる分圧は、数式２、３から、
光始める発光層の誘電率とクランプ電界強度の積で決ま
ることになる。

【００１５】このことから、第１、第２の発光層の比誘
電率をε_a1、ε_a2、クランプ電界強度をＥ_c1、Ｅ_c2とす
ると、先に発光する発光層は、第１発光層における誘電
率とクランプ電界強度の積ε_a1×Ｅ_c1と、第２発光層に
おける誘電率とクランプ電界強度の積ε_a2×Ｅ_c2の大小
関係により、決定される。通常は、クランプ電界強度の
低い方の発光層から光始めるのであるが、例えば第１発
光層よりも第２発光層のクランプ電界強度の方が高いと
しても、ε_a1×Ｅ _c1＞ε_a2×Ｅ_c2の関係になると、クラ
ンプ電界強度の高い第２発光層から光始めることにな
る。

【００１６】このような点に着目し、本発明者等がさら
に検討を進めていった結果、第１発光層と第２発光層が
同時に発光し、しかもその発光開始電圧が低下する現象
が生じることが判明した。これは、図２７のバンド図に
示すように、高いクランプ電界強度を有する第２発光層
が光始めた時、クランプ電圧に達していない第１発光層
に、高い加速エネルギーを持った電荷がトンネリングす
るなどして強制的に飛び込み、これにより第１発光層を
光らせたものと考えられる。

【００１７】また、後述する第１実施形態に示すように
ＺｎＳ：Ｍｎ発光層をパターン形成した後に、ＺｎＳ：
Ｔｂ発光層を積層し、積層部と単層部とを形成するよう
にした場合、ＺｎＳ：Ｔｂ発光層を５０００ÅでＺｎ
Ｓ：Ｍｎ発光層を１０００Åから３５００Åに変化させ
た時、積層部と単層部とがほぼ同時に発光する現象が生
じた。

【００１８】通常、積層にすると膜厚が大きくなるため
積層部の発光開始電圧が高くなる。しかしながら、積層
部と単層部とがほぼ同時に発光するということは、積層
部におけるＺｎＳ：Ｍｎ発光層の発光開始電圧がＺｎ
Ｓ：Ｔｂ発光層の発光開始電圧まで低下したことにな
る。なお、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層を３５００Åより大きく
していった場合には、積層部での発光開始電圧が徐々に
高くなっていった。これは、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層自体の
発光開始電圧の影響が徐々に現れだしたためと思われる
が、その場合でも、ＺｎＳ：Ｍｎ発光層単層の場合に比
べて発光開始電圧が十分低いものであった。

【００１９】上記のような現象からすれば、発光層の発
光開始電圧を低下させるためには、２つの発光層を積層
する必要はなく、発光層と化合物半導体層を積層し、化
合物半導体層のクランプ電界強度を発光層のクランプ電
界強度より高くし、かつ発光層の誘電率とクランプ電界
強度の積が化合物半導体層の誘電率とクランプ電界強度
の積より大きい関係を有するようにすればよい。

【００２０】この場合、発光層と化合物半導体層とは、
発光輝度の向上に関して先に説明したのと同様なものを
適用することができる。次に、上記したクランプ電界強
度について説明する。クランプ電界強度とは、発光層に
電圧を印加した時に電流が流れ始める時（クランプ時）
の印加電界強度をいう。具体的には、クランプ電界強度
Ｅ_Cは、クランプ時に発光層にかかる分圧Ｖ_czを発光層
膜厚ｄ_zで割った値として定義され、数式４にて表され
る。

【００２１】

【数４】Ｅ_C＝Ｖ_cz／ｄ_z クランプ時に発光層にかかる分圧Ｖ_czは、Sawyer-Tower
回路を用いてＥＬ素子のＱ−Ｖ特性を測定し、そのヒス
テリシス特性から求める。本実験においては、図２８に
示す測定装置を用いた。ここで、Ｑ−Ｖ特性を測定する
場合のＱは、センスキャパシタＣ_Sにかかる電圧Ｖ_Sを
測定して数式５から求められる。

【００２２】

【数５】Ｑ＝Ｃ_S・Ｖ_S 図２８に示す測定装置においては、Ｑ−Ｖ特性の折れ曲
がり点が比較的顕著に現れるピークホールド法を用いて
おり、ピークホールド回路を介しディジタルマルチメー
タ（ＤＭＭ）で、電圧Ｖ_Sを測定するようにしている。

【００２３】図２９に、Ｑ−Ｖ特性の測定結果を示す。
ここで、Ｖ_Cは発光層のクランプ電圧、Ｖ_CZはクランプ
時に発光層にかかる分圧である。従って、Ｑ−Ｖ特性か
ら外挿直線を引いてＶ_CZを求め、数式４からクランプ電
界強度Ｅ_Cを求める。なお、ＥＬ素子に交流電圧を印加
する場合、最初のパルスと定常状態（数秒後）での測定
でＶ_czの値が異なる場合があるが、定常状態で求められ
るＶ_czの値はＥＬ素子の平均的なクランプ電圧とみなせ
るので、クランプ電界強度は、その平均的なクランプ電
圧から求められる。

【００２４】また、発光層の比誘電率ε_aは、発光層の
みを電極でサンドウィッチしてＬＣＲメータで測定した
容量より算出してもよいが、ＥＬ素子のＱ−Ｖ特性から
も算出できる。Ｑ−Ｖ特性の０Ｖから折れ曲がり点まで
の直線の傾きは、Ｑ＝Ｃ・Ｖの関係より、ＥＬ素子のト
ータル容量Ｃ_tを意味し、折れ曲がり点からの直線の傾
きは、絶縁層の容量Ｃ_iを意味する。また、クランプ前
のＥＬ素子では、発光層は誘電体として作用するので、
絶縁層と発光層はコンデンサの直列接続とみなせる。従
って、発光層の容量Ｃ_zは数式６で表される。

【００２５】

【数６】Ｃ_z＝Ｃ_t・Ｃ_i／（Ｃ_t−Ｃ_i）また、発光層の容量Ｃ_zと比誘電率ε_aの関係は、数式
７で表される。

【００２６】

【数７】Ｃ_z＝ε_O・ε_a・Ｓ／ｄ_z 従って、発光層の比誘電率ε_aを数式７を用いて求める
ことができる。上記したクランプ電界強度は、発光層の
製造条件等により変化させることができる。クランプ電
界強度は発光層の結晶性と関係しており、結晶性を良く
するとクランプ電界強度が低下する。

【００２７】例えば、熱処理を加えるとクランプ電界強
度が下がり、発光中心のドーパント濃度が高くなるとク
ランプ電界強度が上がる。また、第１発光層および第２
発光層の母体材料を、ＺｎＳ等のII-VIb族もしくはII-I
IIb-VIb 族化合物半導体とした場合、II族元素がイオン
半径の大きいものと置換すると、クランプ電界強度が上
がる。例えば、ＭｎよりＴｂの方がイオン半径が大きい
ので、母体材料をＺｎＳとした場合、発光中心としてＴ
ｂを用いたものの方がＭｎを用いたものよりクランプ電
界強度が高くなる。図３０〜３２に熱処理（アニール）
温度、発光中心のドーパント濃度、イオン半径の相違に
より、クランプ電界強度が変化する状態を示す。

【００２８】また、発光層の結晶性とは別に、発光層界
面の種類によってもクランプ電界強度が異なる。例え
ば、同一発光層でもＳｉＮ系絶縁層（又は誘電体層）と
の界面でのクランプ電界強度は、Ｔａ₂Ｏ₅系やＳｒＴ
ｉＯ₃系の高誘電体層との界面でのクランプ電界強度に
比べて低い。なお、誘電率は発光中心等の添加剤の濃度
等によって変化する。

【００２９】上記したＥＬ素子として、第１発光層を蒸
着法で形成したＺｎＳ：Ｍｎ発光層とし、第２発光層を
スパッタ法で形成したＺｎＳ：Ｔｂ発光層とすることが
できる（後述する第１実施形態参照）。また、第１発光
層をスパッタ法で形成したＺｎＳ：Ｔｂ発光層とし、第
２発光層を蒸着法で形成したＺｎＳ：Ｍｎ発光層とする
こともできる（後述する第２実施形態参照）。

【００３０】図３３に、ＺｎＳ：Ｍｎ単層、下部にＺｎ
Ｓ：Ｍｎ、上部にＺｎＳ：Ｔｂを５０００Å積層したも
の、および下部にＺｎＳ：Ｔｂを５０００Å、上部にＺ
ｎＳ：Ｍｎを積層したものについて、ＺｎＳ：Ｍｎの膜
厚を変化させた時の発光輝度特性を示す。ＺｎＳ：Ｔｂ
とＺｎＳ：Ｍｎを積層すると、ＺｎＳ：Ｍｎ単層の時と
比べて、発光輝度の増加率が高くなる。言い換えると、
ＺｎＳ：Ｍｎの単位膜厚当たりの発光輝度が高くなる。
そして、その単位膜厚当たりの発光輝度は、ＺｎＳ：Ｔ
ｂの下部にＺｎＳ：Ｍｎを積層した時よりも上部にＺｎ
Ｓ：Ｍｎを積層した時の方が高くなる。この理由は、ス
パッタで形成された第１発光層（ＺｎＳ：Ｔｂ）上に、
蒸着法で第２発光層（ＺｎＳ：Ｍｎ）を形成すると、第
２発光層のデッドレイヤー（dead layer）が減少し結晶
性が向上したためである。

【００３１】本発明は上記した種々の検討を基になされ
たものであり、請求項１乃至８に記載の発明において
は、発光層と化合物半導体層を積層関係に配置し、化合
物半導体層が発光層より高いクランプ電界強度を有する
ことを特徴としている。このことにより、クランプ電界
強度の高い化合物半導体層から高い加速エネルギーを持
った電荷が発光層に注入され、発光層の輝度を高めるこ
とができる。

【００３２】また、発光層と化合物半導体層を同じ母体
材料から構成すれば、発光層と化合物半導体層の膜界面
に連続性を持たせることができ、電荷の注入を行いやす
くして、輝度を向上させることができる。この場合、化
合物半導体層を、発光層の基板に近い側に隣接して配設
すれば、発光層の結晶性を良好にして発光層の輝度を一
層高めることができる。

【００３３】化合物半導体層としては、II-VIb族、及び
II-IIIb-VIb 族化合物半導体から選ばれた少なくとも一
種を主成分とすることができる。その場合、化合物半導
体層が、添加剤として化合物半導体のII族元素と置換し
得る元素を含むようにすることができる。また、発光層
の発光中心がII族元素と置換し得る第１の元素を含み、
化合物半導体層が添加剤としてII族元素と置換し得る第
２の元素を含み、第２の元素のイオン半径が第１の元素
のイオン半径よりも大きいものとすることにより、化合
物半導体層のクランプ電界強度を大きくすることができ
る。

【００３４】さらに、化合物半導体層を、可視光域での
ＥＬ発光を生起しないものとすれば、発光層のみの単色
光でかつ輝度の高いものを得ることができる。さらに、
化合物半導体層を、前記発光層と同様のＥＬ発光を生起
するものとすれば、色純度を良好にすることができる。
請求項９乃至１３に記載の発明においては、発光層と化
合物半導体層を積層関係に配置し、化合物半導体層は発
光層のクランプ電界強度より高いクランプ電界強度を有
し、発光層の誘電率とクランプ電界強度の積が化合物半
導体層の誘電率とクランプ電界強度の積より大きい関係
を有していることを特徴としている。

【００３５】このことにより、上述したように発光層の
発光開始電圧を低下させることができる。また、第１、
第２の発光層を積層構造とし、第２発光層が第１発光層
のクランプ電界強度より高いクランプ電界強度を有し、
第１発光層の誘電率とクランプ電界強度の積が第２発光
層の誘電率とクランプ電界強度の積より大きい関係を有
するようにすれば、第１、第２の発光層のうち所望の発
光層の輝度を向上し、かつ、同時発光させることで積層
部の発光開始電圧を低下させることができる。

【００３６】第１発光層の発光中心を母体材料のII族元
素と置換し得る第１の元素を含み、第２発光層の発光中
心を母体材料のII族元素と置換し得る第２の元素を含
み、第２の元素のイオン半径が第１の元素のイオン半径
よりも大きいものとすることにより、第２の発光層のク
ランプ電界強度を第１の発光層のクランプ電界強度より
大きくすることができる。

【００３７】具体的には、第１発光層をＭｎを含むＺｎ
Ｓとし、第２発光層をＴｂを含むＺｎＳとした場合、第
１発光層は、クランプ電界強度が１．４ＭＶ／ｃｍ〜
１．７ＭＶ／ｃｍの範囲で、その比誘電率が１０〜１２
の範囲にあり、第２発光層は、クランプ電界強度が１．
８ＭＶ／ｃｍ〜２．１ＭＶ／ｃｍの範囲で、その比誘電
率が８〜１０の範囲にあるようにすることができる。

【００３８】また、第１発光層をＴｂを含むＺｎＳと
し、第２発光層をＭｎを含むＺｎＳとした場合、第１発
光層は、クランプ電界強度が１．８ＭＶ／ｃｍ〜２．１
ＭＶ／ｃｍの範囲で、その比誘電率が８〜１０の範囲に
あり、第２発光層は、クランプ電界強度が１．４ＭＶ／
ｃｍ〜１．７ＭＶ／ｃｍの範囲で、その比誘電率が１０
〜１２の範囲にあるようにすることができる。

【００３９】請求項１４乃至２２に記載の発明において
は、第１発光層と前記第２発光層とによる発光層部を、
第１発光層と第２発光層とが積層された積層部と第２発
光層のみからなる単層部とから構成し、さらに、第２発
光層と第１発光層が互いに異なるクランプ電界強度を有
し、クランプ強度の低い方の発光層の誘電率とクランプ
電界強度の積が、クランプ強度の高い方の発光層の誘電
率とクランプ電界強度の積より大きい関係を有している
ことを特徴としている。

【００４０】このような２つの発光層の積層構造とした
場合、所望の発光層の輝度を向上し、かつ、同時発光さ
せることで積層部の発光開始電圧を低下させることがで
きる。このことにより、積層部での発光開始電圧と単層
部での発光開始電圧をほぼ等しくさせることが可能にな
る。具体的には、第１発光層をＭｎを含むＺｎＳとし、
第２発光層をＴｂを含むＺｎＳとすることができる。

【００４１】この場合、第２発光層の膜厚を積層部と単
層部で等しくし、第１発光層の膜厚を１とした時、前記
第１発光層上に存在する前記第２発光層の膜厚が１．５
以上５．０以下とすることにより、積層部と単層部での
発光開始電圧をほぼ等しくすることができる。その場
合、第１発光層の膜厚をしては、１０００Å以上３５０
０Å以下とすることが望ましい。

【００４２】また、積層部での第２発光層の膜厚を減少
させることにより、積層部での第１発光層の発光開始電
圧をさらに低下させることができるため、積層部での第
１発光層の膜厚を厚くすることができ、第１発光層の発
光輝度を一層向上させることができる。また、第１発光
層が形成されている領域に対応して第２電極上に赤色フ
ィルタを形成することにより、積層部からの発光を赤色
とすることができる。

【００４３】また、第１電極と第２電極のいずれか一方
をカラム電極、他方をロー電極として、相互に直交する
多数のストライプで構成することにより、ドットマトリ
クス表示を行うことができる。この場合、第１発光層の
ストライプ幅Ｗ、カラム電極のストライプ幅Ｗ₁、カラ
ム電極のストライプ間隔Ｗ₂に関して、Ｗ₁≦Ｗ＜Ｗ ₁
＋２×Ｗ₂が成立するようにすれば、赤色と緑色との分
離が可能となり、発光色の色純度を良好にすることがで
きる。

【００４４】また、カラム電極のストライプ幅とそのス
トライプに隣接するカラム電極のストライプ幅とを、赤
色フィルタの透過後の輝度と第２発光層の輝度との比が
ほぼ１：２となるようにすれば、自然光での赤緑の輝度
比を得ることができる。請求項２３乃至２９に記載の発
明においては、第１発光層と前記第２発光層とによる発
光層部を、第１発光層と第２発光層とが積層された積層
部と第１発光層のみからなる単層部とから構成し、さら
に、第２発光層と第１発光層が互いに異なるクランプ電
界強度を有し、クランプ強度の低い方の発光層の誘電率
とクランプ電界強度の積が、クランプ強度の高い方の発
光層の誘電率とクランプ電界強度の積より大きい関係を
有していることを特徴としている。

【００４５】このような２つの発光層の積層構造とした
場合、請求項１４に記載の発明と同様に、所望の発光層
の輝度を向上し、かつ、同時発光させることで積層部の
発光開始電圧を低下させ、積層部での発光開始電圧と単
層部での発光開始電圧をほぼ等しくさせることが可能に
なる。この場合、第１発光層をスパッタ法で形成し、第
２発光層を第１発光層上に蒸着法で形成されたものとす
ることにより、第２発光層でのデッドレイヤーが減少し
て結晶性が向上し、発光効率が良くなるため、第２発光
層の発光輝度を向上させることができる。

【００４６】上記した第１発光層としてはＴｂを含むＺ
ｎＳとし、第２発光層としてＭｎを含むＺｎＳとするこ
とができる。この場合、第１発光層の膜厚を積層部と単
層部で等しくし、第２発光層の膜厚を１０００Å以上３
５００Å以下とすることにより、請求項１６と同様、積
層部と単層部での発光開始電圧をほぼ等しくすることが
できる。

【００４７】また、積層部での第１発光層の膜厚を減少
させることにより、積層部での第１発光層の発光開始電
圧をさらに低下させることができるため、積層部での第
２発光層の膜厚を厚くすることができ、第２発光層の発
光輝度を一層向上させることができる。また、第２発光
層が形成されている領域に対応して第２電極上に赤色フ
ィルタを形成することにより、積層部からの発光を赤色
とすることができる。

【００４８】この場合、カラム電極を、積層部に対応し
た電極と単層部に対応した電極とに分離し、赤色フィル
タのエッジが、単層部に対応した電極の端部に位置する
ように形成すれば、赤色フィルタとカラム電極間のすき
まから光が漏れて色純度が低下するのを防止することが
できる。上記した赤色フィルタとしては、請求項３０に
記載の発明のように、５９０ｎｍ以上の波長の光を透過
し、５９０ｎｍ未満の波長の光を遮断するロングパスフ
ィルタを用いることができる。このようなフィルタを用
いることにより、第１発光層の光のスペクトルにおいて
５８０ｎｍのピーク波長を遮断でき、赤色の純度を向上
させることができる。

【００４９】この場合、請求項３１に記載の発明のよう
に、第１電極を金属反射膜から成るようにすれば、発光
輝度を向上させることができる。また、請求項３２に記
載の発明のように、第１電極の背面側に黒色層を形成す
れば、前面の赤色フィルタの存在感を無くすことがで
き、表示が認識しやすくなる。また、請求項３３に記載
の発明のように、上記した赤色と緑色発光のＥＬ素子を
背面素子とし、青色系のＥＬ素子を前面素子として構成
すれば、マルチカラーの表示を行うことができる。同様
に、請求項３４に記載の発明においては、フルカラーの
表示を行うことができる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。（第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態に係わ
るＥＬ素子の縦断面を示した模式図、図２はその平面図
である。

【００５１】ＥＬ素子１００は、絶縁性基板であるガラ
ス基板１上に順次、以下の薄膜が積層形成されている。
ガラス基板１上には、Ｔａ（タンタル）の金属反射膜か
らなる厚さ２０００Åの第１電極（ロー電極、すなわち
マトリクス駆動における操作側電極）２が形成されてい
る。図２に示すように、第１電極２は、ｘ軸方向に伸び
たストライプがｙ軸方向に沿って多数本設けられたもの
である。

【００５２】第１電極２が形成されたガラス基板１上に
は、第１絶縁層３が一様に形成されている。この第１絶
縁層３は、光学的に透明なＳｉＯ_xＮ_y（酸窒化珪素）
から成る厚さ５００〜１０００Åの第１絶縁下層３１
と、Ｔａ₂Ｏ₅（酸化タンタル）とＡｌ₂Ｏ₃（酸化ア
ルミニウム）の複合膜Ｔａ₂Ｏ₅ ：Ａｌ₂Ｏ₃から成る
厚さ２０００〜３０００Åの第１絶縁上層３２との２層
で形成されている。

【００５３】第１絶縁上層３２の上には、厚さ２０００
Åの第１発光層４が形成されている。第１発光層４は、
図２に示すように、ｙ軸方向に伸びたストライプがｘ軸
方向に沿って所定間隔毎に多数本設けられたものであ
る。第１発光層４はＭｎが添加されたＺｎＳで形成され
ている。その第１発光層４及び第１絶縁上層３２の上に
は、それらの表面全体を覆うように厚さ５０００Åの第
２発光層５が形成されている。第２発光層５は、ＴｂＯ
Ｆ（酸化フッ化テルビウム）が添加されたＺｎＳで形成
されている。

【００５４】第２発光層５の上には、第２絶縁層６が一
様に形成されている。この第２絶縁層６は、光学的に透
明なＳｉ₃Ｎ₄（窒化珪素）から成る厚さ１０００Åの
第２絶縁下層６１、Ｔａ₂Ｏ₅ ：Ａｌ₂Ｏ₃の複合膜か
ら成る厚さ２０００Åの第２絶縁中層６２、ＳｉＯ_xＮ
_yから成る厚さ１０００Åの第２絶縁上層６３との３層
で形成されている。

【００５５】そして、第２絶縁上層６３の上には、光学
的に透明なＺｎＯ（酸化亜鉛）とＧａ₂Ｏ₃（酸化ガリ
ウム）から成る厚さ４５００Åの第２電極（カラム電
極、すなわち信号電極）７が形成されている。図２に示
すように、第２電極７は、ｙ軸方向に伸びたストライプ
がｘ軸方向に沿って多数本設けられたものである。第２
電極７の上には、厚さ０．８〜１．５μｍの樹脂から成
る保護膜８が形成されている。そして、その保護膜８の
上で、下部に第１発光層４が存在する領域に厚さ１．５
〜２．０μｍの樹脂から成る赤色フィルタ９が形成され
ている。この赤色フィルタ９は、図２に示すように、第
２電極７の上部に第２電極７を覆う形で形成されたｙ軸
に沿ったストライプであり、第１発光層４と第２発光層
５とが重なった部分から発光した光を透過するものであ
る。

【００５６】次に、上述のＥＬ素子１００の製造方法を
以下に述べる。図３、図４はその製造方法を示した平面
図である。ガラス基板１上にＴａ金属を一様にＤＣスパ
ッタリングした後、図３（ａ）に示すように、ストライ
プ形状にエッチングして金属反射膜の第１電極２を形成
する。

【００５７】次に、ＳｉＯ_xＮ_yから成る第１絶縁下層
３１、６wt％のＡｌ₂Ｏ₃を含むＴａ₂Ｏ₅ から成る第
１絶縁上層３２をスパッタ法により形成する。具体的に
は、ガラス基板１の温度を 3００℃に保持し、スパッタ
装置内にＡｒ（アルゴン）とＮ₂（窒素）と少量のＯ₂
（酸素）の混合ガスを導入し、ガス圧を０．５Ｐａに保
持し、３ＫＷの高周波電力でシリコンをターゲットとし
てＳｉＯ_xＮ_y膜を成膜し、次いで、Ｔａ₂Ｏ₅ ：Ａｌ
₂Ｏ₃複合膜をＡｒとＯ₂をスパッタガスとしてガス圧
０．６Ｐａに保持し、Ｔａ₂Ｏ₅ に６wt％のＡｌ₂Ｏ₃
を含ませた混合焼結ターゲットを用いて４ＫＷの高周波
電力の条件で成膜する。

【００５８】次に、第１絶縁上層３２上に、ＺｎＳを母
体材料とし、発光中心としてＭｎを添加したＺｎＳ：Ｍ
ｎから成る層を一様に蒸着により形成する。具体的には
ガラス基板１の温度を一定に保持し、蒸着装置内を５×
１０^-4Ｐａ以下に維持し、堆積速度０．１〜０．３ｎｍ
／ｓｅｃの条件で電子ビーム蒸着を行う。次に、この層
を図３（ｂ）に示す形状にエッチングして第１発光層４
を得る。

【００５９】次に、図３（ｃ）に示すように、第１発光
層４と第１絶縁層３の露出部に、ＺｎＳを母体材料と
し、発光中心としてＴｂＯＦを添加したＺｎＳ：ＴｂＯ
Ｆから成る第２発光層５を一様に形成する。具体的に
は、ガラス基板１の温度を２５０℃に保持し、Ａｒ及び
Ｈｅ（ヘリウム）をスパッタガスとして、ガス圧３．０
Ｐａ、２．２ＫＷの高周波電力の条件でスパッタ成膜す
る。その後、真空中４００〜６００℃で発光層４、５の
熱処理を行う。

【００６０】次に、図３（ｄ）に示すように、第１発光
層４と第２発光層５の上に、Ｓｉ₃Ｎ₄ から成る第２絶
縁下層６１、６wt％のＡｌ₂Ｏ₃ を含むＴａ₂Ｏ₅ から
成る第２絶縁中層６２、ＳｉＯ_xＮ_yから成る第２絶縁
上層６３を、それぞれ、第１絶縁層３の形成と同様に形
成する。但し、Ｓｉ₃Ｎ₄ 膜はＳｉＯ_xＮ_y膜と異なり
スパッタガスとしてＯ₂は導入せずに成膜する。

【００６１】次に、第２絶縁上層６３上にＺｎＯ：Ｇａ
₂Ｏ₃ から成る層を一様に形成する。蒸着材料として、
ＺｎＯ粉末にＧａ₂Ｏ₃を加えて混合し、ペレット状に
形成したものを用い、成膜装置としてはイオンプレーテ
ィング装置を用いた。具体的にはガラス基板１の温度を
一定に保持したままイオンプレーティング装置内を真空
に排気した後、Ａｒガスを導入して圧力を一定に保ち、
成膜速度が６〜１８ｎｍ／ｍｉｎの範囲となるようなビ
ーム電力及び高周波電力を調整し成膜する。次に、この
膜を図４（ａ）に示すパターンにエッチングして第２電
極７を得る。

【００６２】次に、図４（ｂ）に示すように、第１電極
２と第２電極７の電極取り出し部を除いて第２電極７と
第２絶縁層６の露出部を完全に覆うように樹脂を塗布し
て保護膜８を形成する。この保護膜６の上に、有機染料
分散型の赤色フィルタ９を形成する。具体的には、赤色
有機染料を含むフォトレジストを所定分量だけ保護膜８
の上に滴下し、スピンナーにより数秒間レジストコート
を行う。その後、図４（ｃ）に示すように、第１発光層
４と同様なパターンを用いて露光、現像した後、ポスト
ベークし、赤色フィルタ９を形成する。赤色フィルタ９
の幅は第１発光層４の幅と同一に構成されている。

【００６３】このようにして形成されたＥＬ素子１００
のガラス基板１は、図５に示すように、周囲において前
面ガラス基板２０と枠体２１で接合され、内部に吸湿防
止のため、シリコンオイル２２が真空注入されている。
上記構成において、第１発光層４は黄橙色を発光し、第
２発光層５は緑色を発光する。第１発光層４と第２発光
層５からの光が赤色フィルタ９を透過し、赤色フィルタ
９により色純度の高い赤色発光が得られる。ここで、例
えば５９０ｎｍ以上を通過する赤色フィルターを用いた
場合、実質的にこれを透過する光は第１発光層４から放
射される光のみとなる。

【００６４】ＥＬ素子のＱ−Ｖ特性（電荷ｖｓ電圧）か
ら測定した本実施形態におけるＺｎＳ：Ｍｎよりなる第
１発光層４は、クランプ電界強度が１．４ＭＶ／ｃｍ〜
１．７ＭＶ／ｃｍの範囲にあり、その比誘電率ε_aは１
０〜１２の範囲にある。また、ＺｎＳ：ＴｂＯＦよりな
る第２発光層５は、クランプ電界強度が１．８ＭＶ／ｃ
ｍ〜２．１ＭＶ／ｃｍの範囲にあり、その比誘電率ε_a
は８〜１０の範囲にある。そして、第２発光層５のクラ
ンプ電界強度は第１発光層４より高く、かつ第１発光層
４の誘電率とクランプ電界強度の積が第２発光層５の誘
電率とクランプ電界強度の積より大きくなっている。こ
のことにより、第１発光層４の発光輝度を高め、かつ発
光開始電圧を低下させることができる。

【００６５】この時、第２発光層５の膜厚を第１発光層
４の膜厚の１．５倍以上とすることで、第１発光層４と
第２発光層５の積層部と第２発光層５の単層部の発光開
始電圧をほぼ等しくすることができ、第２発光層５の膜
厚を第１発光層４の膜厚の５．０倍以下とすることで、
緑色と赤色の輝度バランスが保てる。さらに、第１発光
層４の膜厚を１０００Å以上とすることで、赤色発光の
必要輝度を得ることができ、また、その膜厚を３５００
Å以下とすることで、ＥＬ素子の発光開始電圧を所定の
範囲内に収めることができ、駆動用ドライバＩＣ等、周
辺部品の耐圧限度内の駆動電圧でＥＬ素子の動作が可能
となる。

【００６６】また、緑色発光は第２電極７と第２発光層
５の単層部分とが重なりあっている部分から得られる。
この緑色発光はフィルタを通さないので、輝度が高く、
また、緑色の色純度を損ねることもない。なお、第１発
光層４のストライプ幅Ｗ、第１発光層４の上部に形成さ
れる第２電極７のストライプ幅Ｗ₁、第２電極７のスト
ライプ間隔Ｗ₂に関して、図６に示すように、Ｗ＝Ｗ₁
＋Ｗ₂の関係が成立するように形成されている。この関
係により、第１発光層４の幅は赤色発光のための第２電
極７ａの幅よりも広く、緑色発光のための第２電極７ｂ
の下には第１発光層４は存在しない。即ち、第１発光層
４の境界線が第２電極７ａと第２電極７ｂとの間に存在
することになり、赤色発光と緑色発光の混合が防止され
る。発光の混色を防止するためには、第１発光層４の境
界線が第２電極７ａと第２電極７ｂとの間に存在すれば
良いので、その条件は、Ｗ₁≦Ｗ＜Ｗ₁＋２×Ｗ₂が成
立することである。本実施形態では、Ｗ＝Ｗ₁＋Ｗ₂の
幅として素子を作製した。

【００６７】また、上記の実施形態において、第１電極
３は水平の走査電極、第２電極７は垂直の信号電極とさ
れている。第１電極３はＴａ金属で形成されているの
で、第２電極７よりも抵抗率が小さい。よって、第１電
極３の長さ方向の電位を均一にすることができるので、
発光ムラが防止できる。なお、本実施形態では第１電極
２をＴａ金属で形成したが、Ａｌ（アルミニウム）、Ａ
ｇ（銀）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）等
の金属で形成してもかまわない。また、必要に応じてよ
り低抵抗にするための補助金属電極を付加してもかまわ
ない。

【００６８】なお、第２電極７のパターンは以下のよう
にすることもできる。この第２電極７の第１のパターン
例を図７に示す。この例においては、ガラス基板１のＹ
軸方向の中央線Ａを境にして第２電極７を２分割して、
上第２電極７１と下第２電極７２としている。そして、
上第２電極７１はガラス基板１の上部１１で電極取出部
Ｒが形成され、下第２電極７２はガラス基板１の下部１
２で電極取出部Ｒが形成されている。この構成により、
画面の上半分と下半分とを同時に走査することが可能と
なり、１画面の表示周期を１／２に短縮することができ
るので、駆動周波数を２倍にでき、輝度を向上させるこ
とができる。

【００６９】図８に第２電極７の第２のパターン例を示
す。この例においては、同一画素において、第１発光層
４の上部に存在する赤色発光用の第２電極７ａと第２発
光層５が単層である部分の上部に存在する緑色用の第２
電極７ｂとを１組とする時、各組毎に交互にそれらの電
極取出部Ｒがガラス基板１の上部１１と下部１２とによ
り形成されている。この構成により、同一発光画素まで
の赤と緑の配線抵抗を等しくできるので、赤緑を同時発
光させて混色表示を行う際の色ムラを防止できる。ま
た、これにより、電極取出部Ｒの間隔を広くとれ、外部
回路との接続が容易となる。（第２実施形態）図９は、第２実施形態に係わるＥＬ素
子の縦断面を示した模式図、図１０はその平面図であ
る。

【００７０】本実施形態におけるＥＬ素子１００は、第
１実施形態に示すものに対し、第１、第２発光層の構成
が異なっている。即ち、本実施形態においては、第１絶
縁上層３２の上に、ＴｂＯＦが添加されたＺｎＳから成
る厚さ５０００Åの第１発光層１４と、Ｍｎが添加され
たＺｎＳから成る厚さ２０００Åの第２発光層１５が形
成されている。第２発光層１５は、図１０に示すよう
に、ｙ軸方向に伸びたストライプがｘ軸方向に沿って所
定間隔毎に多数本設けられるようにパターン形成されて
いる。

【００７１】そして、第１発光層１４と第２発光層１５
の上には、第２絶縁層６が一様に形成されている。ま
た、本実施形態では、第１実施形態で用いた保護膜８を
なくし第２電極７上で下部に第２発光層１５が存在する
領域に赤色フィルタ９を形成している。この赤色フィル
タ９は、図１０に示すように、第２電極７の上部に第２
電極７を覆う形で形成されたｙ軸に沿ったストライプで
あり、第１発光層１４と第２発光層１５とが重なった部
分から発光した光を透過する。

【００７２】次に、上述のＥＬ素子１００の製造方法を
以下に述べる。図１１はその製造方法を示した平面図で
ある。第１実施形態と同様に、ガラス基板１上に、第１
電極２、第１絶縁層３（第１絶縁下層３１、第１絶縁上
層３２）を形成する。この状態を図１１（ａ）に示す。

【００７３】そして、図１１（ｂ）に示すように、第１
絶縁上層３２上に、ＺｎＳを母体材料とし、発光中心と
してＴｂＯＦを添加したＺｎＳ：ＴｂＯＦから成る第１
発光層１４を一様に形成する。具体的には、ガラス基板
１の温度を２５０℃に保持し、Ａｒ及びＨｅ（ヘリウ
ム）をスパッタガスとして、ガス圧３．０Ｐａ、２．２
ＫＷの高周波電力の条件でスパッタ成膜する。

【００７４】ガラス基板１は、その後スパッタ装置から
取り出され、次に蒸着装置にセットされるため、ガラス
基板１は一旦大気にさらされた状態となっている。次
に、第１発光層１４上に、ＺｎＳを母体材料とし、発光
中心としてＭｎを添加したＺｎＳ：Ｍｎから成る層を一
様に蒸着法により形成する。具体的にはガラス基板１の
温度を一定に保持し、蒸着装置内を５×１０^-4Ｐａ以下
に維持し、堆積速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件
で電子ビーム蒸着を行う。

【００７５】次に、この層を図１１（ｃ）に示す形状に
エッチングして第２発光層１５を得る。具体的には、ガ
ラス基板１の温度を７０℃に保持し、ＲＩＥ装置内にＡ
ｒとＣＨ₄（メタン）の混合ガスを導入し、圧力を７Ｐ
ａに保持し、１ｋＷの高周波電力でドライエッチングを
行う。ここで、エッチングガスとしてＣＨ₄とＡｒ（不
活性ガス）の混合ガスを用いることにより、ＺｎＳを発
光母材とする第２発光層１５の表面を沸点の低いＺｎ
（ＣＨ₃）₂（ジメチルジンク）に変化させ気化させる
とともに、Ａｒにより物理的エッチングを行う。従っ
て、常にリフレッシュされた表面がＣＨ₄による化学的
エッチングを進行させるため、従来にないエッチングレ
ートを確保し、第１発光層１４にダメージを与えること
なく第２発光層１５をエッチングすることができる。

【００７６】このエッチングを行った後、真空中４００
〜６００℃で発光層４、５の熱処理を行う。この後は、
第１実施形態と同様に、第２絶縁層６１〜６３を形成
し、第２絶縁上層６３上に、第２電極７を形成する。そ
して、下部に第２発光層１５が存在する領域の第２電極
７の上に赤色フィルタ９を形成し、図１０に示す平面構
成のものを得る。

【００７７】上記構成において、第１発光層１４は緑色
を発光し、第２発光層１５は黄橙色を発光する。第１発
光層１４と第２発光層１５との積層部からの光が赤色フ
ィルタ９を透過し、赤色フィルタ９により色純度の高い
赤色発光が得られる。本実施形態においては、ＥＬ素子
のＱ−Ｖ特性（電荷ｖｓ電圧）から測定したＺｎＳ：Ｔ
ｂＯＦよりなる第１発光層１４は、クランプ電界強度が
１．８ＭＶ／ｃｍ〜２．１ＭＶ／ｃｍの範囲にあり、そ
の比誘電率ε_aは８〜１０の範囲にある。また、Ｚｎ
Ｓ：Ｍｎよりなる第２発光層１５は、クランプ電界強度
が１．４ＭＶ／ｃｍ〜１．７ＭＶ／ｃｍの範囲にあり、
その比誘電率ε_aは１０〜１２の範囲にある。そして、
第１発光層１４のクランプ電界強度は第２発光層１５よ
り高く、かつ第２発光層１５の誘電率とクランプ電界強
度の積が第１発光層１４の誘電率とクランプ電界強度の
積より大きくなっている。このことにより、第２発光層
１５の発光輝度を高め、かつ発光開始電圧を低下させる
ことができる。

【００７８】この時、第２発光層５の膜厚を１０００Å
以上とすることで、赤色発光の必要輝度を得ることがで
き、また、その膜厚を３５００Å以下とすることで、Ｅ
Ｌ素子の発光開始電圧を所定の範囲内に収めることがで
き、駆動用ドライバＩＣ等、周辺部品の耐圧限度内の駆
動電圧でＥＬ素子の動作が可能となる。なお、第１実施
形態に示すものでは、下側に黄橙色を発光する第１発光
層４を設け、その上に緑色発光の第２発光層５を設けて
いるため、第１、第２発光層４、５の発光時に第２発光
層５からの緑色が赤色フィルタ１９の横から漏れ、色純
度を悪くする可能性があるが、上記のように上側に黄橙
色を発光する第２発光層１５を設けることにより、第
１、第２発光層１４、１５の発光時に緑色成分の漏れを
少なくし、色純度を上げることができる。

【００７９】また、本実施形態においては、赤色フィル
タ９を第１発光層１４上の電極７ｂの端部に接して形成
している。このことにより、赤色フィルタ９と電極７ｂ
間からの光の漏れによる色純度の低下を防止することが
できる。図１２（ａ）、（ｂ）に、第２電極７ａ、７ｂ
と赤色フィルタ９の幅との関係を示す。図１２（ａ）
は、赤色フィルタ９の幅を第２電極７ｂの端部に接する
ようにしたもので、図１２（ｂ）は、赤色フィルタ９の
幅を第２電極７ａと７ｂの間の中央にしたものである。

【００８０】また、図１３に、図１２（ａ）、（ｂ）の
幅の赤色フィルタを用いたときの画素 (pixel）の色純
度（赤色フィルタ直上の色純度）とパネルの色純度（赤
色フィルタ部のみ発光させ、赤色発光部、緑色発光部両
方を含む範囲で測定した色純度）の関係を示す。なお、
図１３のｘ，ｙは、ＣＩＥ色度座標値である。図１２
（ｂ）のようにすると、画素の色純度に比べてパネルの
色純度が悪化していることが分かる。これは、赤色フィ
ルタ９下の発光が第２電極７ｂとの隙間から漏れてしま
ったために赤色フィルタ９を透過した赤色成分と隙間か
ら漏れた黄色成分（ＺｎＳ：ＭｎとＺｎＳ：Ｔｂの混合
成分）が混じってしまい、結果として色純度が悪化した
ためと思われる。

【００８１】従って、図１２（ａ）に示す本実施形態の
ように、第２電極７ｂとの間の隙間を赤色フィルタ９で
ふさいでしまうことにより、上記した隙間からの漏れに
よる色純度の低下を防止することができる。（第１、第２実施形態の変形例）上記した第２実施形態
に対し、図１４に示すように、第２発光層１５の下の第
１発光層１４をエッチングしてその膜厚を減少させ、第
２発光層の膜厚を増加させた構成としてもよい。

【００８２】具体的には、第１発光層１４を５０００Å
成膜後、第２発光層１５を形成する部分の第１発光層１
４を１０００Åだけエッチングする。このエッチング
は、第２発光層１５のエッチングと同様の方法を用いた
ドライエッチングにて行う。その後、第２発光層１５を
４０００Å成膜し、第２発光層１５をエッチングして図
１４に示す構造を得る。

【００８３】その結果、第１発光層１４単層部の膜厚は
５０００Å、第１発光層１４と第２発光層１５との積層
部での第１発光層１４の膜厚は４０００Å、第２発光層
１５の膜厚は４０００Åとなる。このように、第１発光
層１４の膜厚を減少させることによって、発光開始電圧
を低下させることができ、第２発光層１５の膜厚を増加
させることによって、赤色の発光輝度を増加させること
ができる。

【００８４】なお、第１発光層１４の膜厚を２０００Å
以下にすると、積層する第２発光層１５のデッドレイヤ
ーは減少しない。これは、第１発光層１４が２０００Å
以下では粒成長が進行しておらず第１発光層１４の表面
状態が悪いためと思われる。また、第１発光層１４の膜
厚と、第１発光層１４と第２発光層１５との積層部の膜
厚の差を１０００Å以上３５００Å以下とするのが好ま
しい。このような膜厚の差とすることにより、積層部と
第１発光層１４単層部の発光開始電圧を同一とすること
ができ、第１発光層１４と第２発光層１５との積層部に
おける第２発光層１５の発光輝度を高くすることができ
る。

【００８５】また、上記した第１実施形態に対しても同
様に、積層部における第２発光層５の膜厚を減少させ、
第１発光層４の膜厚を増加させて、赤色の発光輝度を増
加させるようにしてもよい。この場合の具体的な構成を
図１５に示す。なお、この図１５においては保護膜８を
なくして構成している。（第３実施形態）この第３実施形態は、フルカラーのＥ
Ｌ素子に関するものである。図１６に示すように、第
１、第２実施形態で示したＥＬ素子１００と青色発光の
ＥＬ素子２００とが周辺部で枠体２１により接合され、
内部空間にシリコンオイル２２が充填されている。

【００８６】青色発光のＥＬ素子２００は図１７に示す
構成である。即ち、透明ガラス基板２０１上に光学的に
透明なＩＴＯ(Indium Tin Oxide:酸化インジウム、錫)
から成る厚さ２０００Åの第１電極２０２が形成されて
いる。第１電極２０２は第１実施形態の第１電極２と同
様にｘ軸方向に伸びたストライプがｙ軸方向に沿って多
数本設けられたものである。

【００８７】第１電極２０２の形成されたガラス基板２
０１上には、一様に第１絶縁層２０３が形成されてい
る。その第１絶縁層２０３は、第１実施形態と同様に、
光学的に透明なＳｉＯ_xＮ_yから成る厚さ５００〜１０
００Åの第１絶縁下層と、Ｔａ ₂Ｏ₅とＡｌ₂Ｏ₃の複
合膜Ｔａ₂Ｏ₅：Ａｌ₂Ｏ₃から成る厚さ２０００〜３
０００Åの第１絶縁上層との２層で形成されている。

【００８８】そして、第１絶縁層２０３の上に、順次、
ＺｎＳから成る厚さ２０００Åの保護膜２０８、厚さ１
００００Å(=１μｍ）の発光層２０４が一様に形成され
ている。発光層２０４は、Ｃｅが添加されたＳｒＳで形
成されている。発光層２０４の上には、保護膜２０８と
同一の保護膜２０９が形成され、保護膜２０９の上に、
一様に第２絶縁層２０６が形成されている。第２絶縁層
２０６は、第１実施形態と同様に、光学的に透明なＳｉ
₃Ｎ₄から成る厚さ１０００Åの第２絶縁下層、Ｔａ₂
Ｏ₅とＡｌ₂Ｏ₃の複合膜Ｔａ₂Ｏ₅：Ａｌ₂Ｏ₃から
成る厚さ２０００Åの第２絶縁中層、ＳｉＯ_xＮ_yから
成る厚さ１０００Åの第２絶縁上層との３層で形成され
ている。

【００８９】そして、第２絶縁層２０６の上に、光学的
に透明なＺｎＯ：Ｇａ₂Ｏ₃から成る厚さ４５００Åの
第２電極２０７が形成されている。第２電極２０７は、
第１実施形態と同様に、ｙ軸方向に伸びたストライプが
ｘ軸方向に沿って多数本設けられたものである。上記の
青色発光のＥＬ素子２００は、基本的には青色発光層を
除いて第１実施形態と同様にして製造される。そこで、
ここでは青色発光層の具体的な製造方法についてのみ述
べる。

【００９０】ノンドープＺｎＳから成る保護膜２０８ま
で形成されたガラス基板２０１を５００℃一定温度に保
持し、ＳｒＳ：Ｃｅ焼結体をターゲットとして、Ａｒ、
Ｈ₂Ｓ（硫化水素）及びＨｅガス雰囲気中、ガス圧４．
０Ｐａ、２．４ＫＷ（パワー密度：２．４７Ｗ／ｃｍ²)
の高周波電力の条件でスパッタ成膜した後、真空中５０
０〜６００℃で熱処理を行い、次いで、その上に保護膜
２０８と同一の保護膜２０９を成膜することで青色発光
層を形成した。

【００９１】通常ＳｒＳ：Ｃｅ発光層を用いたＥＬ素子
の発光色は、青緑色を呈するが、本実施形態で得られた
ＥＬ素子は、５００ｎｍ以下の発光スペクトルが増大
し、青に近い水色を呈する。そして、このようにして製
造された青色発光のＥＬ素子２００は、ＥＬ素子１００
と図１６に示すように接合される。図１８はその重ね合
わせを平面から見た模式図であり、図１９はＥＬ素子１
００の重ね合わせ前の平面模式図、図２０は青色ＥＬ素
子２００の重ね合わせ前の平面の模式図を表したもので
ある。

【００９２】以下、この重ね合わせの関係について図１
８〜図２０を用いて説明する。なお、これらの図は電極
配線パターンとその取り出しを主に示すものであり、発
光層、フィルター等については記載していない。図１９
に示すＥＬ素子１００は基本的には第１実施形態と同様
に形成されるが、この素子では、青色ＥＬ２００Åとの
接合のため、青色ＥＬの電極２０２、２０７との接続用
パッドＰ１、Ｐ２と接続端子部Ｒ１１、Ｒ２１がＮｉ、
Ａｕ等の導電性の金属膜で形成されている。

【００９３】本実施形態では水平方向の走査電極２が１
本おきに交互に左右に突き出るように形成してあり、接
続用パッドＰ１は、この走査電極の間の基板端部に形成
してある。また、接続用パッドＰ２は、垂直方向の信号
電極７上に形成してある。そして、接続用パッドＰ１、
Ｐ２上の所定の位置に、ハンダ（Ｐｂ−Ｓｎ合金）膜等
から成る接続端子部Ｒ１１、Ｒ２１が形成されている。

【００９４】一方、図２０に示す青色ＥＬ素子２００の
電極端部には、ＥＬ素子１００と同様ハンダ膜等から成
る接続端子部Ｒ１２、Ｒ２２が形成されている。そし
て、互いのＥＬ素子を向かい合わせて重ねた時、Ｒ１１
とＲ１２、Ｒ２１とＲ２２がちょうど対応して重なり合
う位置にしてある。ここで、走査電極２０２は、ＥＬ素
子１００の走査電極２と幅が等しく平行で光取り出し方
向に対して重なって配列されており、外部回路等への接
続部が基板の同じ端部側となるように走査電極２０２の
接続端子部Ｒ１２は曲げてある。これらの重ね合わせ
は、互いのＥＬ素子に形成されたアライメントマークＭ
１及びＭ２により正確に位置合わせすることができる。

【００９５】ＥＬ素子１００と青色ＥＬ素子２００は枠
体２１にて接合され、重なり合う接続端子部Ｒ１、Ｒ２
を光ビーム加熱装置等により、基板の外から加熱するこ
とによりハンダ膜等を溶着させ、青色ＥＬ素子２００の
電極をＥＬ素子１００の基板１上に形成された接続用パ
ッド部に接続する。その後、予め基板１に形成された注
入口（穴）Ｈよりシリコーンオイル２２が充填され、封
止される。

【００９６】このように重ね合わせることで、１画素を
構成する、赤、緑、青までの配線長さをほぼ等しくし、
配線抵抗による輝度の傾向をそろえることができるの
で、混色時に色ムラのない多色表示が実現できる。ま
た、図２１に示すように、青色ＥＬ素子２００の第２電
極２０７とＥＬ素子１００の第２電極７とは平行であ
り、第２電極２０７の幅が１画素分の幅に対応し、この
幅の中に、赤色発光用の第２電極７ａと緑色発光用の第
２電極７ｂとが配列してあり、この状態で、赤、緑、青
の発光輝度比が３：６：１となるように第２電極７ａと
第２電極７ｂの面積比が調整され、青色発光のＥＬ素子
２００の発光層２０４の厚さが調整される。

【００９７】このように赤、緑、青の発光輝度比を３：
６：１（赤と緑については１：２）にすることにより、
自然光に近い表示色を得ることができる。青色発光のＥ
Ｌ素子２００の発光層２０４の母体材料は、ＭＧａ₂Ｓ
₄（Ｍ＝Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）で構成しても良い。また、
添加剤はＣｅの他、ＣｅＦ₃ を用いることができる。こ
れらの発光層は、ほぼ同じ製造方法であるので、その具
体的な製造方法はＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｃｅ青色発光層を代
表して示す。また、発光層以外の膜は第１実施形態と同
様にして製造されるので、以下、発光層に関する製造方
法を示す。

【００９８】ガラス基板２０１を２００℃一定温度に保
持し、ＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｃｅ焼結体をターゲットとし
て、Ａｒ及びＨ₂Ｓガス雰囲気中、ガス圧１．０Ｐａ、
２．４ＫＷ（パワー密度：２．４７Ｗ／cm2)の高周波電
力の条件で、厚さ６０００Åにスパッタ成膜する。その
後、Ｈ₂Ｓガス雰囲気中、６００℃以上（約６３０℃）
で熱処理を行うことで青色発光層を形成する。この青色
ＥＬ素子のＥＬ発光スペクトルは４６０ｎｍ付近にメイ
ンピークを持ち、極めて純度の高い青色（ＣＩＥ色度座
標でｘ＝０．１５，ｙ＝０．１９）を示す。

【００９９】また、青色発光層として、ＣａＧａ
₂Ｓ₄：Ｃｅ発光層とＴｍを添加したＺｎＳ発光層を積
層して構成してもよい。この場合、Ｔｍを添加したＺｎ
Ｓ発光層は極めてピュアな青色発光を示すため、その発
光層の青色純度を向上させることができる。なお、Ｔｍ
はＺｎよりイオン半径が大きいため、ノンドープのＺｎ
Ｓに比べてクランプ電界強度が大きくなる。従って、Ｔ
ｍを添加したＺｎＳ発光層のクランプ電界強度をＣａＧ
ａ₂Ｓ₄：Ｃｅ発光層のクランプ電界強度より大きくし
て、ＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｃｅ発光層の発光輝度を高めるこ
とができる。なお、Ｔｍは、ＴｍＦ₃、ＴｍＣｌ₃等の
添加形態としてＺｎＳに添加することができる。（その他の実施形態）上記第１、第２実施形態では、第
１電極２をロー電極、第２電極７をカラム電極とした
が、第１電極をカラム電極、第２電極をロー電極として
もよい。具体的には、図２２、図２３（それぞれ図１、
図９に対応するもの）に示すように、第１電極２（２
ａ、２ｂ）をカラム電極とし、第２電極７をロー電極と
する。

【０１００】また、上記した全ての実施形態において、
赤色フィルタ９は赤色染料又は顔料を有機溶媒中に分散
させたレジストフィルタで構成できる。また、保護膜８
は耐熱性樹脂等の有機材料で構成できる。その保護膜８
の膜厚は厚いと位置ズレが生じ、視野角が狭くなるた
め、５μｍ以下が望ましい。又、保護膜８の膜厚が薄す
ぎると上部電極のパターンエッジ部のカバーリングが悪
くなり、水分の侵入等の原因によりＥＬ素子が破壊し易
くなるので、８０００Å（０．８μｍ）以上にすること
が好ましい。

【０１０１】第１発光層４の母体材料ＺｎＳに含ませる
添加剤はＭｎの他、ＭｎＦ₂ 、ＭｎＣｌ₂ を用いること
ができる。又、第２発光層５の母体材料ＺｎＳに含ませ
る添加剤はＴｂの他、ＴｂＯＦ、ＴｂＦ₃ 、ＴｂＣｌ₃
を用いることができる。また、図２４に示すように、第
１電極２を透明電極で形成し、ガラス基板１の電極形成
側と反対側に黒色顔料を含む樹脂（黒色背景膜）、すな
わち黒色層１０を形成するようにしても良い。この場合
には、赤色フィルタ９が視認し難くなり、赤色フィルタ
９による不自然さを減少させることができる。

【０１０２】さらに、ＥＬ素子としては、発光層の両側
に絶縁層を設けるものに限らず、他片側にのみ絶縁層を
設けるものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかるＥＬ素子の構成
を示した模式的断面図である。

【図２】第１実施形態のＥＬ素子の第１電極と第２電極
の配列を示した平面図である。

【図３】第１実施形態のＥＬ素子の製造方法を示した平
面図である。

【図４】図３に続くＥＬ素子の製造方法を示した平面図
である。

【図５】第１実施形態のＥＬ素子の組付け構造を示した
断面図である。

【図６】第１実施形態のＥＬ素子の第１発光層の幅と第
２電極の幅、電極間隔との関係を示した説明図である。

【図７】ＥＬ素子の第１電極と第２電極の他の配列例を
示す平面図である。

【図８】ＥＬ素子の第１電極と第２電極のさらに他の配
列例を示す平面図である。

【図９】本発明の第２実施形態にかかるＥＬ素子の構成
を示した模式的断面図である。

【図１０】第２実施形態のＥＬ素子の第１電極と第２電
極の配列を示した平面図である。

【図１１】第２実施形態のＥＬ素子の製造方法を示した
平面図である。

【図１２】第２実施形態における第２電極７ａ、７ｂと
赤色フィルタ８の幅との関係を示す図で、（ａ）は赤色
フィルタ８の幅を第２電極７ｂの端部に接するようにし
たもので、（ｂ）は赤色フィルタ８の幅を第２電極７ａ
と７ｂの間の中央にしたものである。

【図１３】図１２（ａ）、（ｂ）の構成における赤色フ
ィルタ８を用いたときの画素の色純度とパネルの色純度
との関係を示す図である。

【図１４】第２実施形態の変形例にかかるＥＬ素子の構
成を示した模式的断面図である。

【図１５】第１実施形態の変形例にかかるＥＬ素子の構
成を示した模式的断面図である。

【図１６】本発明の第３実施形態のＥＬ素子の組付け構
造を示した断面図である。

【図１７】第３実施形態のＥＬ素子のうち青色発光のＥ
Ｌ素子の構成を示した断面図である。

【図１８】第３実施形態のＥＬ素子の構成を示した平面
図である。

【図１９】第３実施形態のＥＬ素子を構成する赤／緑Ｅ
Ｌ素子の構成を示した平面図である。

【図２０】第３実施形態のＥＬ素子を構成する青ＥＬ素
子の構成を示した平面図である。

【図２１】第３実施形態のＥＬ素子の第２電極の幅の関
係を示した説明図である。

【図２２】図１に示す構成に対し、第１電極２をカラム
電極とし、第２電極７をロー電極とした変形例を示す図
である。

【図２３】図９に示す構成に対し、第１電極２をカラム
電極とし、第２電極７をロー電極とした変形例を示す図
である。

【図２４】本発明のその他の実施形態にかかるＥＬ素子
の構成を示した模式的断面図である。

【図２５】クランプ電界強度の高い第２発光層から第１
発光層に電荷が注入されて輝度が向上することを示すた
めのバンド図である。

【図２６】第１絶縁層、発光層、第２絶縁層の等価回路
図である。

【図２７】クランプ電界強度の高い第２発光層から第１
発光層に電荷が注入されて、第２発光層の発光開始電圧
が低下することを示すためのバンド図である。

【図２８】Ｅ−Ｌ素子のＱ−Ｖ特性を測定する測定装置
を示す図である。

【図２９】Ｑ−Ｖ特性の測定結果を示す図である。

【図３０】熱処理温度とクランプ電界強度の関係を示す
図である。

【図３１】発光中心のドーパント濃度とクランプ電界強
度の関係を示す図である。

【図３２】発光中心のイオン半径とクランプ電界強度の
関係を示す図である。

【図３３】ＺｎＳ：Ｍｎ単層、下部にＺｎＳ：Ｍｎ、上
部にＺｎＳ：Ｔｂを５０００Å積層したもの、および下
部にＺｎＳ：Ｔｂを５０００Å、上部にＺｎＳ：Ｍｎを
積層したものについて、ＺｎＳ：Ｍｎの膜厚を変化させ
た時の発光輝度特性を示す特性図である。

【符号の簡単な説明】

１００…ＥＬ素子、１…ガラス基板、２…第１電極、３
…第１絶縁層、４、１４…第１発光層、５、１５…第２
発光層、６…第２絶縁層、７…第２電極、８…保護膜、
９…赤フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤信衛愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者服部正愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な一対の電極間
に、絶縁層と、発光層と、この発光層と積層関係に配置
された化合物半導体層を有し、これらを基板上に形成し
てなるＥＬ素子であって、前記化合物半導体層が、前記発光層より高いクランプ電
界強度を有することを特徴とするＥＬ素子。
【請求項２】前記発光層と前記化合物半導体層は、同
じ母体材料から構成されていることを特徴とする請求項
１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】前記化合物半導体層を、前記発光層の基
板に近い側に隣接して配設したことを特徴とする請求項
１又は２に記載のＥＬ素子。
【請求項４】前記化合物半導体層は、II-VIb族、及び
II-IIIb-VIb 族化合物半導体から選ばれた少なくとも一
種を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１つに記載のＥＬ素子。
【請求項５】前記化合物半導体層は、添加剤として前
記化合物半導体のII族元素と置換し得る元素を含むこと
を特徴とする請求項４に記載のＥＬ素子。
【請求項６】前記発光層の母体材料はII-VIb族、及び
II-IIIb-VIb 族化合物半導体から選ばれた少なくとも一
種を主成分とし、その発光中心が母体材料のII族元素と
置換し得る第１の元素を含むものであって、前記化合物
半導体層は添加剤として前記化合物半導体のII族元素と
置換し得る第２の元素を含み、この第２の元素は前記第
１の元素よりもイオン半径が大きいものであることを特
徴とする請求項４に記載のＥＬ素子。
【請求項７】前記化合物半導体層は、可視光域でのＥ
Ｌ発光を生起しないものであることを特徴とする請求項
１乃至３のいずれか１つに記載のＥＬ素子。
【請求項８】前記化合物半導体層は、前記発光層と同
様のＥＬ発光を生起するものであることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１つに記載のＥＬ素子。
【請求項９】少なくとも一方が透明な一対の電極間
に、絶縁層と、発光層と、この発光層と積層関係に配置
された化合物半導体層とを有し、これらを基板上に形成
してなるＥＬ素子であって、前記化合物半導体層は前記発光層のクランプ電界強度よ
り高いクランプ電界強度を有し、前記発光層の誘電率と
クランプ電界強度の積が前記化合物半導体層の誘電率と
クランプ電界強度の積より大きい関係を有していること
を特徴とするＥＬ素子。
【請求項１０】少なくとも一方が透明な一対の電極間
に、絶縁層と、第１発光層と、この第１発光層と積層関
係に配置された第２発光層とを有し、これらを基板上に
形成してなるＥＬ素子であって、前記第２発光層と前記第１発光層は、互いに異なるクラ
ンプ電界強度を有し、クランプ強度の低い方の発光層の
誘電率とクランプ電界強度の積が、クランプ強度の高い
方の発光層の誘電率とクランプ電界強度の積より大きい
関係を有していることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項１１】前記第１発光層および前記第２発光層
の母体材料は、II-VIb族、及びII-IIIb-VIb 族化合物半
導体から選ばれた少なくとも一種を主成分とするもので
あり、前記第１発光層の発光中心は母体材料のII族元素
と置換し得る第１の元素を含み、前記第２発光層の発光
中心は母体材料のII族元素と置換し得る第２の元素を含
み、この第２の元素は前記第１の元素よりもイオン半径
が大きいものであることを特徴とする請求項１０に記載
のＥＬ素子。
【請求項１２】前記第１発光層はＭｎを含むＺｎＳで
あり、前記第２発光層はＴｂを含むＺｎＳであって、前
記第１発光層は、クランプ電界強度が１．４ＭＶ／ｃｍ
〜１．７ＭＶ／ｃｍの範囲で、その比誘電率が１０〜１
２の範囲にあり、前記第２発光層は、クランプ電界強度
が１．８ＭＶ／ｃｍ〜２．１ＭＶ／ｃｍの範囲で、その
比誘電率が８〜１０の範囲にあることを特徴とする請求
項１０に記載のＥＬ素子。
【請求項１３】前記第１発光層はＴｂを含むＺｎＳで
あり、前記第２発光層はＭｎを含むＺｎＳであって、前
記第１発光層は、クランプ電界強度が１．８ＭＶ／ｃｍ
〜２．１ＭＶ／ｃｍの範囲で、その比誘電率が８〜１０
の範囲にあり、前記第２発光層は、クランプ電界強度が
１．４ＭＶ／ｃｍ〜１．７ＭＶ／ｃｍの範囲で、その比
誘電率が１０〜１２の範囲にあることを特徴とする請求
項１０に記載のＥＬ素子。
【請求項１４】基板上に形成された第１電極と、この第１電極上に形成された第１絶縁層と、この第１絶縁層上に形成された第１発光層と、この第１発光層上に形成された第２発光層と、この第２発光層上に形成された第２絶縁層と、この第２絶縁層上に形成された第２電極とを有し、前記第１発光層は所定のパターンに形成されており、前
記第１発光層と前記第２発光層とによる発光層部は、前
記第１発光層と前記第２発光層とが積層された積層部と
前記第２発光層のみからなる単層部とから構成されたも
のであって、前記第２発光層と前記第１発光層は、互いに異なるクラ
ンプ電界強度を有し、クランプ強度の低い方の発光層の
誘電率とクランプ電界強度の積が、クランプ強度の高い
方の発光層の誘電率とクランプ電界強度の積より大きい
関係を有していることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項１５】前記第１発光層はＭｎを含むＺｎＳで
あり、前記第２発光層はＴｂを含むＺｎＳであることを
特徴とする請求項１４に記載のＥＬ素子。
【請求項１６】前記第２発光層の膜厚は前記積層部と
単層部で等しくなっており、前記第１発光層の膜厚を１
とした時、前記第１発光層上に存在する前記第２発光層
の膜厚が１．５以上５．０以下であることを特徴とする
請求項１５に記載のＥＬ素子。
【請求項１７】前記第１発光層の膜厚が１０００Å以
上３５００Å以下であることを特徴とする請求項１６に
記載のＥＬ素子。
【請求項１８】前記積層部における前記第１発光層上
の前記第２発光層の膜厚は、前記単層部における第２発
光層の膜厚より小さくなっていることを特徴とする請求
項１５に記載のＥＬ素子。
【請求項１９】前記第２電極が透明導電膜から成り、
前記第１発光層が形成されている領域に対応して前記第
２電極の上部に赤色フィルタが形成されていることを特
徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１つに記載のＥ
Ｌ素子。
【請求項２０】前記第１電極と前記第２電極は相互に
直交する多数のストライプで構成され、前記第１電極と
前記第２電極の一方がカラム電極で他方がロー電極であ
り、前記第１発光層と前記赤色フィルタは、前記カラム
電極に平行に一列おきに形成され、前記ロー電極と前記
カラム電極の重合部がドットマトリクスを構成している
ことを特徴とする請求項１９に記載のＥＬ素子。
【請求項２１】前記第１発光層のストライプ幅Ｗ、前
記カラム電極のストライプ幅Ｗ₁、前記カラム電極のス
トライプ間隔Ｗ₂に関して、Ｗ₁≦Ｗ＜Ｗ₁＋２×Ｗ₂
が成立することを特徴とする請求項２０に記載のＥＬ素
子。
【請求項２２】前記カラム電極のストライプ幅とその
ストライプに隣接するカラム電極のストライプ幅とは、
前記赤色フィルタの透過後の輝度と前記第２発光層の輝
度との比がほぼ１：２となるように構成されていること
を特徴とする請求項２０又は２１に記載のＥＬ素子。
【請求項２３】基板上に形成された第１電極と、この第１電極上に形成された第１絶縁層と、この第１絶縁層上に形成された第１発光層と、この第１発光層上に形成された第２発光層と、この第２発光層上に形成された第２絶縁層と、この第２絶縁層上に形成された第２電極とを有し、前記第２発光層は前記第１発光層上で所定のパターンに
形成されており、前記第１発光層と前記第２発光層とに
よる発光層部は、前記第１発光層と前記第２発光層とが
積層された積層部と前記第１発光層のみからなる単層部
とから構成されたものであって、前記第２発光層と前記第１発光層は、互いに異なるクラ
ンプ電界強度を有し、クランプ強度の低い方の発光層の
誘電率とクランプ電界強度の積が、クランプ強度の高い
方の発光層の誘電率とクランプ電界強度の積より大きい
関係を有していることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項２４】前記第１発光層はスパッタ法で形成さ
れたものであり、前記第２発光層は前記第１発光層上に
蒸着法で形成されたものであることを特徴とする請求項
２３に記載のＥＬ素子。
【請求項２５】前記第１発光層はＴｂを含むＺｎＳで
あり、前記第２発光層はＭｎを含むＺｎＳであることを
特徴とする請求項２３又は２４に記載のＥＬ素子。
【請求項２６】前記第１発光層の膜厚は前記積層部と
単層部で等しくなっており、前記第２発光層の膜厚が１
０００Å以上３５００Å以下であることを特徴とする請
求項２５に記載のＥＬ素子。
【請求項２７】前記積層部における前記第２発光層下
の前記第１発光層の膜厚は、前記単層部における第１発
光層の膜厚より小さくなっていることを特徴とする請求
項２５に記載のＥＬ素子。
【請求項２８】前記第２電極が透明導電膜から成り、
前記第２発光層が形成されている領域に対応して前記第
２電極の上部に赤色フィルタが形成されていることを特
徴とする請求項２５乃至２７のいずれか１つに記載のＥ
Ｌ素子。
【請求項２９】前記第１電極と前記第２電極は相互に
直交する多数のストライプで構成され、前記第１電極と
前記第２電極の一方がカラム電極で他方がロー電極であ
り、前記カラム電極は、前記積層部に対応して設けられ
た電極と、前記単層部に対応して設けられた電極とに分
離してパターン形成されており、前記赤色フィルタのエ
ッジが、前記単層部に対応して設けられた電極の端部に
位置していることを特徴とする請求項２８に記載のＥＬ
素子。
【請求項３０】前記赤色フィルタは５９０ｎｍ以上の
波長の光を透過し、５９０ｎｍ未満の波長の光を遮断す
るロングパスフィルタであることを特徴とする請求項１
９乃至２２、２８、２９のいずれか１つに記載のＥＬ素
子。
【請求項３１】前記第１電極が金属反射膜から成るこ
とを特徴とする請求項１９乃至２２、２８乃至３０のい
ずれか１つに記載のＥＬ素子。
【請求項３２】前記第１電極が透明電極から成り、前
記第１電極の背面側に黒色層を形成したことを特徴とす
る請求項１９乃至２２、２８乃至３０のいずれか１つに
記載のＥＬ素子。
【請求項３３】請求項１９乃至２２、２８乃至３２の
いずれか１つに記載のＥＬ素子を背面素子とし、青色系
のＥＬ素子を前面素子として構成したことを特徴とする
ＥＬ素子。
【請求項３４】請求項２０乃至２２、２９乃至３２の
いずれか１つに記載のＥＬ素子を背面素子とし、青色系
のＥＬ素子を前面素子として構成し、前記前面素子とし
ての青色系のＥＬ素子は、カラム電極とロー電極が相互
に直交する多数のストライプで構成されたドットマトリ
クス型の透明なものであり、前記前面素子と前記背面素
子のそれぞれのロー電極は同一幅で平行に重なる位置に
配設されており、前記前面素子のカラム電極は前記背面
素子の１画素分の幅に等しい幅を有し、前記背面素子の
１組のカラム電極と平行に重なる位置に配設されている
ことを特徴とするＥＬ素子。