JP2003303690A

JP2003303690A - Ｅｌ蛍光体積層薄膜およびｅｌ素子

Info

Publication number: JP2003303690A
Application number: JP2002118474A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Yano; 義彦矢野; Tomoyuki Oike; 智之大池; Masami Mori; 匡見森
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-10-24
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: JP4206221B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高輝度で発光するＥＬ素子を実現する。【解決手段】基板側から、母体材料と発光中心とを含
有し、母体材料および発光中心が下記組成式で表される
蛍光体薄膜と、硫化物を含有し、厚さ３０〜３００nmの
バッファ薄膜と、酸化物および／または窒化物を含有
し、厚さ５〜１５０nmのバリア薄膜とがこの順で積層さ
れているＥＬ蛍光体積層薄膜。組成式Ａ_xＢ_yＯ_zＳ_w：Ｍ［前記組成式において、Ａは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ
および希土類元素から選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂは、Ａｌ、ＧａおよびＩｎから選ばれた少なくとも１
種の元素であり、ｘ、ｙ、ｚおよびｗは原子比を表し、
ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝０〜３０（０を除
く）、ｗ＝０〜３０（０を除く）であり、Ｍは、発光中
心となる元素を表す］

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
ルミネセンス）素子およびこれに用いられるＥＬ蛍光
体、特にＥＬ蛍光体の薄膜積層構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型または、大型軽量のフラット
ディスプレイパネルとして、薄膜ＥＬ素子が盛んに研究
されている。黄橙色発光のマンガン添加硫化亜鉛からな
る蛍光体薄膜を用いたモノクロ薄膜ＥＬディスプレイ
は、図５に示すような薄膜の絶縁層４Ａ、４Ｂを用いた
２重絶縁型構造で既に実用化されている。図５におい
て、ガラスからなる基板２の上には所定パターンの下部
電極３Ａが形成されており、この下部電極３Ａ上に下部
絶縁層４Ａとして誘電体薄膜が形成されている。また、
この下部絶縁層４Ａ上には、蛍光体薄膜からなる発光層
５、上部絶縁層４Ｂが順次形成されるとともに、上部絶
縁層４Ｂ上に前記下部電極３Ａとマトリクスを構成する
ように上部電極３Ｂが所定パターンで形成されている。
蛍光体薄膜は、輝度向上のため、ガラスからなる基板２
の歪み点以下でのアニールを行うのが普通である。

【０００３】また最近では基板２をセラミックスから構
成し、下部絶縁層４Ａに厚膜誘電体層を用いた構造が提
案されている。さらに基板に高誘電率のＢａＴｉＯ₃薄
板を用い、基板の裏側に電極を形成し、前記薄板を絶縁
層兼基板として用いる素子構造も提案されている。これ
らの構造では、基板としてアルミナ、ＢａＴｉＯ₃など
のセラミックスを用いているため蛍光体薄膜の高温アニ
ールが可能なので、高輝度化が可能である。また、絶縁
層に厚膜または薄板の誘電体層を用いているため、絶縁
層に薄膜を用いたＥＬ素子に較べて、絶縁破壊に強く、
信頼性に強い素子ができることが特徴である。また、２
重絶縁型構造のように蛍光体薄膜をサンドイッチにする
構造は、必ずしも必要ではない。絶縁層は、厚膜または
薄板誘電体層のみの片側のみでもよい。

【０００４】ディスプレイとしてパソコン用、ＴＶ用、
その他表示用に対応するためにはカラー化が必要不可欠
である。硫化物蛍光体薄膜を用いた薄膜ＥＬディスプレ
イは、信頼性、耐環境性に優れているが、現在のとこ
ろ、赤色、緑色、青色の３原色に発光するＥＬ用蛍光体
の特性が十分でないため、カラー用には不適当とされて
いる。青色発光蛍光体は、母体材料としてＳｒＳ、発光
中心としてＣｅを用いたＳｒＳ：ＣｅやＳｒＧａ₂Ｓ₄：
Ｃｅ、ＺｎＳ：Ｔｍ、赤色発光蛍光体としてはＺｎＳ：
Ｓｍ、ＣａＳ：Ｅｕ、緑色発光蛍光体としてはＺｎＳ：
Ｔｂ、ＣａＳ：Ｃｅなどが候補であり研究が続けられて
いる。

【０００５】これらの赤色、緑色、青色の３原色に発光
する蛍光体薄膜は発光輝度、効率、色純度が不足してお
り、現在、カラーＥＬパネルの実用化には至っていな
い。特に、青色は、ＳｒＳ：Ｃｅを用いて、比較的高輝
度が得られてはいるが、フルカラーディスプレー用の青
色としては、色純度が緑側にシフトしているため、さら
によい青色発光層の開発が望まれている。

【０００６】これらの課題を解決するため、特開平７−
１２２３６４号公報、特開平８−１３４４４０号公報、
信学技報EID98-113、19-24ページ、およびJpll.J.Appl.P
hys.Vol.38(1999)pp.L1291-1292に述べられているよう
に、ＳｒＧａ₂Ｓ₄ ：Ｃｅ、ＣａＧａ₂Ｓ₄ ：ＣｅやＢａ
Ａｌ₂Ｓ₄ ：Ｅｕなどのチオガレートまたはチオアルミ
ネート系の輝度、色純度に優れる青色蛍光体が開発され
つつある。

【０００７】発明者らも、フルカラーＥＬパネルの実現
には、高輝度の青色ＥＬ材料が必須と考え、チオアルミ
ネート系による青色蛍光体の検討を行ってきた。しかし
ながら、輝度は、１kHz駆動で１００cd/m²が最大で実用
にはならなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した問題を解決す
るために、高輝度に発光する蛍光体、特に青色の蛍光体
薄膜材料が強く求められていた。

【０００９】本発明の目的は、高輝度で発光するＥＬ素
子を実現することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記（１）
〜（１０）の本発明により達成される。（１）基板上に形成されたＥＬ蛍光体積層薄膜であっ
て、前記基板側から、母体材料と発光中心とを含有し、
母体材料および発光中心が下記組成式で表される蛍光体
薄膜と、硫化物を含有し、厚さが３０〜３００nmである
バッファ薄膜と、酸化物および／または窒化物を含有
し、厚さが５〜１５０nmであるバリア薄膜とがこの順で
積層されているＥＬ蛍光体積層薄膜。組成式Ａ_xＢ_yＯ_zＳ_w：Ｍ［前記組成式において、Ａは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ
および希土類元素から選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂは、Ａｌ、ＧａおよびＩｎから選ばれた少なくとも１
種の元素であり、ｘ、ｙ、ｚおよびｗは原子比を表し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝０〜３０（０を除く）、ｗ＝０〜３０（０を除く）であり、Ｍは、発光中心となる元素を表す］（２）前記基板と前記蛍光体薄膜との間に、第２のバ
ッファ薄膜が設けられている上記（１）のＥＬ蛍光体積
層薄膜。（３）前記基板と前記第２のバッファ薄膜との間に、
第２のバリア薄膜が設けられている上記（２）のＥＬ蛍
光体積層薄膜。（４）前記バッファ薄膜に含有される硫化物が硫化亜
鉛である上記（１）〜（３）のいずれかのＥＬ蛍光体積
層薄膜。（５）前記バリア薄膜に含有される酸化物が酸化アル
ミニウムである上記（１）〜（４）のいずれかのＥＬ蛍
光体積層薄膜。（６）前記母体材料が、アルカリ土類チオアルミネー
ト、アルカリ土類チオガレートおよびアルカリ土類チオ
インデートから選ばれた少なくとも１種の化合物の硫黄
の一部を酸素で置換したオキシサルファイドを主成分と
するものであり、前記発光中心が希土類元素である上記
（１）〜（５）のいずれかのＥＬ蛍光体積層薄膜。（７）前記発光中心がＥｕである上記（１）〜（６）
のいずれかのＥＬ蛍光体積層薄膜。（８）前記組成式において、ｚとｗとの関係がｚ／（ｚ＋ｗ）＝０．０１〜０．８５である上記（１）〜（７）のいずれかのＥＬ蛍光体積層
薄膜。（９）前記組成式において、ｘとｙとの関係がｙ／ｘ＝２．１〜３．０である上記（１）〜（８）のいずれかのＥＬ蛍光体積層
薄膜。（１０）前記ＥＬ蛍光体積層薄膜を有するＥＬ素子。

【００１１】本発明は、チオアルミネート系の青色蛍光
体の実用レベルまでの高輝度化を目指して、蛍光体薄膜
形成実験を行っている過程で得られた発明であり、本発
明のＥＬ蛍光体積層薄膜は、従来のＥＬ蛍光体薄膜に比
べて、発光輝度の飛躍的な向上がみられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１３】チオアルミネート、チオガレートまたはチ
オインデート系のＥＬ蛍光体薄膜の発光メカニズムにつ
いては、依然不明な点が多い。

【００１４】日本学術振興会光電相互変換第１２５委員
会ＥＬ分科会第２２回研究会資料ｐ１６〜ｐ２１で、青
色発光ＢａＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ薄膜についての解析が行われ
ている。ここでは、ＢａＡｌ₂Ｓ₄は、膜厚方向で発光す
る領域が異なり膜表面に近い所で強く発光しているこ
と、膜厚方向に組成の分布があること、多量の酸素が含
まれていること、などが述べられているが、強く発光す
るメカニズムは、明らかになっていない。

【００１５】アルカリ土類チオアルミネート、アルカリ
土類チオガレートおよびアルカリ土類チオインデートな
どの三元系化合物は、ＺｎＳ、ＳｒＳなどの二元系化合
物に比べ、通常、結晶化温度が高いため、膜形成温度を
５００℃以上にする高温プロセスでの形成や、酸化性雰
囲気中において８００℃以上の高温アニールを施すアニ
ール酸素化プロセスが必要である。このようなプロセス
において、ＢａＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ薄膜は、適当な条件のも
とで、ＥＬ母体材料と発光中心、薄膜構造が最適とな
り、強い発光が得られると考えられる。

【００１６】酸化性雰囲気中でアニールを行うアニール
酸素化プロセスは、蛍光体薄膜のＥＬ発光輝度を飛躍的
に高める効果がある。前記三元系化合物を母体材料とし
て含有する薄膜が酸素を含有する場合、この母体材料の
成膜時または成膜後のアニール等の後処理時に結晶化が
促進され、薄膜に添加された発光中心（希土類元素）が
化合物結晶場内で有効な遷移を有し、高輝度な発光が得
られるものと考えられる。

【００１７】発光素子には、発光時間の経過と共に輝度
が劣化する寿命が存在する。酸素と硫黄とが混在する組
成は、寿命特性を向上させ、輝度の劣化を防止する。母
体材料が純粋な硫化物である場合と比較して、酸素との
化合物が混在することにより空気中で安定になる。これ
は、膜中の硫化物成分を安定な酸化物成分が空気から保
護するためと考えられる。したがって、発明者らの検討
によれば、硫化物と酸化物との比率には、後で述べる最
適値が存在する。

【００１８】母体材料中の硫黄と酸素の含有量は、原料
組成で調整してもよいが、前述したように、特に薄膜形
成後に酸化性雰囲気中でアニール処理を行い、このアニ
ール処理の条件を制御することによって調整することが
好ましい。本発明では、蛍光体薄膜と、硫化物を含有す
るバッファ薄膜と、酸化物および／または窒化物を含有
するバリア薄膜とが積層された構造のＥＬ蛍光体積層薄
膜とし、この積層薄膜に酸化性雰囲気中でのアニールを
施すことにより、アニールの際に蛍光体薄膜の硫黄およ
び酸素の量を容易に制御できる。その結果、本発明のＥ
Ｌ蛍光体積層薄膜を用いることにより、これまでにない
高輝度が再現性よく得られ、かつ輝度劣化が少ないＥＬ
素子を実現することができる。

【００１９】バリア薄膜は、酸化性雰囲気中でのアニー
ル時の蛍光体薄膜への雰囲気中からの酸素導入量を制御
するキャップ層として機能する。具体的には、アニール
時に蛍光体薄膜を適度に酸化させ、過度の酸化を防ぐ。
また、バリア薄膜は、アニール時に蛍光体薄膜からの硫
黄流出を防ぐ。一方、バッファ薄膜は、蛍光体薄膜中の
硫黄量をアニール時に最適化する硫黄制御層として機能
する。また、バッファ薄膜は、以下に記述する効果も併
せ持っている。

【００２０】これらの機能に加え、バリア薄膜では、５
０nm程度と比較的薄い場合には、バッファ薄膜と組み合
わせて設けることにより、主に高輝度に発光させるため
の、蛍光体薄膜への電子の注入層としても機能する。バ
ッファ薄膜は、注入された電子をさらに加速して、蛍光
体薄膜に注入する電子注入増強層として機能する。

【００２１】本発明のＥＬ蛍光体積層薄膜の構成例を、
図３に示す。図３では、下部絶縁層４Ａ上にＥＬ蛍光体
積層薄膜５０を設けた構成において、下部絶縁層４Ａ側
から蛍光体薄膜５１、バッファ薄膜５２、バリア薄膜５
３の順で積層している。すなわち、本発明では、ＥＬ蛍
光体積層薄膜５０の基板２とは反対側の表面がバリア薄
膜５３で構成されるように各薄膜を積層し、この状態で
酸化性雰囲気中でのアニールを施せばよい。

【００２２】ただし、蛍光体薄膜５１の酸素量および硫
黄量の制御を容易にするためには、図３に示す構造にお
いて、蛍光体薄膜５１の基板２側に第２のバッファ薄膜
を設け、蛍光体薄膜をバッファ薄膜で挟む構造とするこ
とが好ましい。この構造を図２に示す。図２におけるＥ
Ｌ蛍光体積層薄膜５０は、下部バッファ薄膜５２Ａ、蛍
光体薄膜５１、上部バッファ薄膜５２Ｂ、バリア薄膜５
３の順で積層された構造をもつ。さらに好ましくは、前
記第２のバッファ薄膜の基板側に第２のバリア薄膜を設
けることが好ましい。すなわち図１に示すように、ＥＬ
蛍光体積層薄膜５０を、下部バリア薄膜５３Ａ、下部バ
ッファ薄膜５２Ａ、蛍光体薄膜５１、上部バッファ薄膜
５２Ｂ、上部バリア薄膜５３Ｂの順で積層された構造と
すれば、すなわち、蛍光体薄膜を挟んで両側にバッファ
薄膜を設け、さらにその両側にバリア薄膜を設ければ、
より高い輝度が得られる。なお、蛍光体薄膜とバッファ
薄膜とは接して設けることが好ましく、また、バッファ
薄膜とバリア薄膜とは接して設けることが好ましい。

【００２３】バリア薄膜およびバッファ薄膜の機能を発
揮させるためには、これらの薄膜の膜厚制御が必要であ
る。

【００２４】バリア薄膜の厚さは、５〜１５０nm、好ま
しくは１０〜１００nmとし、具体的には、この範囲内で
成膜条件、アニール条件に応じて適宜決定すればよい。
バリア薄膜が薄すぎると、酸化性雰囲気中でのアニール
の際に蛍光体薄膜の酸化が進みすぎ、また、蛍光体薄膜
からの硫黄流出が多くなるため、高輝度が得られなくな
る。一方、バリア薄膜が厚すぎると、蛍光体薄膜の酸化
が不十分となるため、高輝度が得られず、また、輝度劣
化が生じやすくなる。

【００２５】バッファ薄膜の厚さは、３０〜３００nm、
好ましくは５０nm〜２００nmとし、具体的には、この範
囲内で成膜条件、アニール条件に応じて適宜決定すれば
よい。バッファ薄膜が薄すぎると蛍光体薄膜中の硫黄量
が不足しやすくなり、バッファ薄膜が厚すぎると蛍光体
薄膜中の酸素量が不足しやすくなる。また、バッファ薄
膜が薄すぎると、前述した電子注入増強層としての機能
が低くなってしまう。具体的には、発光開始電圧（閾電
圧）が上昇して、ＥＬ素子を発光駆動させるための電圧
が高くなってしまう。また、バッファ薄膜は絶縁体であ
るため、バッファ薄膜が厚いとＥＬ蛍光体積層薄膜のキ
ャパシタンスが実効的に上がるため、発光開始電圧（閾
電圧）が上昇してしまう。

【００２６】本発明において、バリア薄膜およびバッフ
ァ薄膜の最も好ましい膜厚範囲は、下部バリア薄膜（０
〜５０nm）／下部バッファ薄膜（５０〜２００nm）／蛍
光体薄膜／上部バッファ薄膜（５０〜２００nm）／上部
バリア薄膜（３０〜７０nm）である。

【００２７】バリア薄膜は、酸化物および／または窒化
物を含有する薄膜、すなわち、酸化物、窒化物および酸
窒化物の少なくとも１種を含有する薄膜であり、特に酸
化物、窒化物または酸窒化物からなる薄膜であることが
好ましい。酸化物、窒化物および酸窒化物としては、例
えば、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）などの希土類酸化
物、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、窒化ケイ素（Ｓｉ
₃Ｎ₄）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ ₅）、チタン酸ストロン
チウム（ＳｒＴｉＯ₃）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉ
Ｏ ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、ハフニア（Ｈｆ
Ｏ₂）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、ア
ルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒
化ガリウム（ＧａＮ）が挙げられる。これらのうち、酸
化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）などの希土類酸化物、アルミ
ナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、ハフニア
（ＨｆＯ₂）が蛍光体薄膜への注入特性がよいため好ま
しく、特に、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）が好ましい。

【００２８】バリア薄膜は、これらの化合物の１種だけ
を含有していてもよく、２種以上を含有していてもよ
い。また、バリア薄膜は、組成の相異なる２層以上の薄
膜を積層した多層構造であってもよい。いずれの場合で
も、ＥＬ蛍光体積層薄膜を酸化性雰囲気中でアニールす
る際に、ＥＬ蛍光体積層薄膜の最上層に、前記所定厚さ
のバリア薄膜が存在すればよい。

【００２９】バッファ薄膜は、硫化物を含有する薄膜、
特に硫化物からなる薄膜であることが好ましい。硫化物
としては、例えば、硫化イットリウム（Ｙ₂Ｓ₃）などの
希土類硫化物、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化マグネシウム
（ＭｇＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化カル
シウム（ＣａＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）が挙げられ
る。これらのうち、ＺｎＳが蛍光体薄膜への注入加速層
として好ましい。

【００３０】バッファ薄膜は、これらの化合物の１種だ
けを含有していてもよく、２種以上を含有していてもよ
い。また、バッファ薄膜は、組成の相異なる２層以上の
薄膜を積層した多層構造であってもよい。

【００３１】バリア薄膜およびバッファ薄膜の形成に
は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法など既
存の方法を用いることができる。

【００３２】なお、本発明におけるバッファ薄膜および
バリア薄膜は、図５に示した既に実用化されている２重
絶縁型構造における絶縁層、すなわち電荷をブロッキン
グする層とは機能が全く異なる。また、それぞれ本発明
で限定する厚さをもつバリア薄膜およびバッファ薄膜を
有するＥＬ蛍光体積層薄膜は、従来、知られていない。

【００３３】前記した日本学術振興会光電相互変換第１
２５委員会ＥＬ分科会第２２回研究会資料ｐ１６〜ｐ２
１には、ガラス基板上に、Ｔａ₂Ｏ₅絶縁層（２７０n
m）、ＺｎＳバッファ層（９０〜３６０nm）、ＢａＡｌ₂
Ｓ₄：Ｅｕ²⁺発光層（４００nm）、ＺｎＳキャップ層
（４０nm）を積層した構造をもつ試料が記載されてい
る。この試料において、Ｔａ₂Ｏ₅絶縁層は本発明におけ
るバリア層に類似し、ＺｎＳバッファ層およびＺｎＳキ
ャップ層は本発明におけるバッファ層に類似する。しか
し、この試料において、ＺｎＳキャップ層の上にバリア
層に相当する薄膜は存在しない。しかも、この試料に対
する熱処理は、ＢａＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺発光層中からの硫
黄の離脱を防ぐためのものであり、ＺｎＳキャップ層形
成後にＡｒ雰囲気中において８００〜１０００℃で２分
間行われている。これに対し本発明では、酸化性雰囲気
中における熱処理の際に、蛍光体薄膜中の酸素量および
硫黄量を制御するためにバリア層およびバッファ層の両
者を利用する必要がある。したがって、前記試料は本発
明のＥＬ素子とは異なり、本発明による効果は実現しな
い。

【００３４】また、特開平１−２０６５９４号公報に
は、ガラス基板上に、透明電極、厚さ０．５μmの第１
の誘電体層（Ｔａ₂Ｏ₅）、ＺｎＳバッファ層、ＣａＳ：
Ｅｕ発光層、厚さ０．５μmの第２の誘電体層（Ｔａ₂Ｏ
₅）および背面電極を積層した薄膜ＥＬ素子が記載され
ている。この薄膜ＥＬ素子において、発光層の組成は本
発明で限定する組成と異なり、また、第２の誘電層の厚
さは本発明におけるバリア層の厚さより厚く、また、発
光層の上側にＺｎＳバッファ層は存在せず、また、酸化
性雰囲気中でのアニールも行われていない。したがっ
て、この薄膜ＥＬ素子は本発明のＥＬ素子とは異なり、
本発明による効果は実現しない。

【００３５】本発明において蛍光体薄膜は、母体材料と
発光中心とを含有する。母体材料および発光中心は、組
成式Ａ_xＢ_yＯ_zＳ_w：Ｍで表される。前記組成式におい
て、Ａは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａおよび希土類元素か
ら選ばれた少なくとも１種の元素であり、Ｂは、Ａｌ、
ＧａおよびＩｎから選ばれた少なくとも１種の元素であ
り、Ｍは、発光中心となる元素を表す。また、ｘ、ｙ、
ｚおよびｗは原子比を表し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝０〜３０（０を除く）、ｗ＝０〜３０（０を除く）であり、好ましくはｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝３〜３０、ｗ＝３〜３０である。

【００３６】前記組成式で表される母体材料は、アルカ
リ土類チオアルミネート、アルカリ土類チオガレート、
アルカリ土類チオインデート、希土類チオアルミネー
ト、希土類チオガレート、希土類チオインデートまたは
これらの２種以上が含まれる混合物からなる硫化物にお
いて、硫黄の一部を酸素で置換したオキシサルファイド
である。なお、本明細書においてアルカリ土類元素と
は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａである。

【００３７】前記硫化物としては、アルカリ土類チオア
ルミネート、アルカリ土類チオガレートおよびアルカリ
土類チオインデートの少なくとも１種が好ましく、特
に、バリウムチオアルミネートおよびストロンチウムチ
オガレートの少なくとも１種が好ましい。これらは結晶
化温度が高いため、本発明を適用するのに好ましく、特
に、バリウムチオアルミネートに発光中心としてＥｕを
添加したもの、および、ストロンチウムチオガレートに
発光中心としてＥｕを添加したものが最も好ましく、こ
れらの組み合わせは、それぞれ色純度の高い青色および
緑色を高輝度で発光させるために有効である。また、こ
れら好ましい硫化物において、アルカリ土類元素の一部
を希土類元素で置換したものも好ましい。

【００３８】以下、元素Ａとして主としてアルカリ土類
元素を用いる場合について詳細に説明する。

【００３９】蛍光体薄膜は、結晶化していることが好ま
しいが、明確な結晶構造を有しない非晶質状態であって
もよい。

【００４０】蛍光体薄膜に含まれる結晶としては、Ａ₅
Ｂ₂Ｓ₈ 、Ａ₄Ｂ₂Ｓ₇ 、Ａ₂Ｂ₂Ｓ₅ 、ＡＢ₂Ｓ₄ 、ＡＢ₄
Ｓ₇ 、Ａ₄Ｂ₁₄Ｓ₂₅ 、ＡＢ₈Ｓ₁₃ 、ＡＢ₁₂Ｓ₁₉ の１種
または２種以上であることが好ましく、特にＡＢ₂Ｓ₄結
晶が含まれることが好ましい。蛍光体薄膜中では、結晶
中のＳの一部をＯが置換していてもよい。

【００４１】なお、Ａ_xＢ_yＯ_zＳ_wが化学量論組成の化合
物であるとき、この化合物はｘ｛Ａ（Ｏ，Ｓ）｝と（ｙ
／２）｛Ｂ₂（Ｏ，Ｓ）₃｝とからなると考えることがで
きる。したがって、ｚ＋ｗ＝ｘ＋３ｙ／２のときがほぼ
化学量論組成である。高輝度の発光を得るためには蛍光
体薄膜の組成が化学量論組成付近であることが好まし
く、具体的には０．９≦（ｘ＋３ｙ／２）／（ｚ＋ｗ）≦１．１であることが好ましい。

【００４２】発光中心として添加する元素Ｍは、希土類
元素であることが好ましい。希土類元素は、少なくとも
Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｙｂから選
択される。バリウムチオアルミネート母体材料と組み合
わせる発光中心は、青色蛍光体とするためにはＥｕ、緑
色蛍光体とするためにはＣｅ、Ｔｂ、Ｈｏ、赤色蛍光体
とするためにはＳｍ、Ｙｂ、Ｎｄが好ましく、このう
ち、Ｅｕを用いて青色蛍光体とすることが最も好まし
い。また、ストロンチウムチオガレート母体材料とＥｕ
とを組み合わせれば緑色蛍光体となり、ストロンチウム
チオインデート母体材料またはバリウムチオインデート
母体材料とＥｕとを組み合わせれば赤色蛍光体となる。
発光中心となる元素の添加量は、前記組成式における元
素Ａに対して０．５〜１０原子%であることが好まし
い。

【００４３】前述したように、酸素と硫黄とが混在する
組成は、輝度特性、寿命特性を向上させ、輝度の劣化を
防止する。母体材料が純粋な硫化物である場合と比較し
て、酸素との化合物が混在することにより空気中で安定
になる。また、母体材料の組成は、化学量論的組成に対
し元素Ｂが過剰であることが好ましい。例えば母体材料
をＢａＡｌ₂Ｓ₄、すなわちＢａＳ−Ａｌ₂Ｓ₃付近の組成
とする場合には、Ａｌ／Ｂａ＞２とすることが好まし
い。過剰なＡｌ₂Ｓ₃は水分に対して不安定であるが、こ
の過剰Ａｌに対し酸素を導入することにより、不安定な
硫化物成分としてでなく安定な酸化物成分となる。そし
て、この酸化物成分が空気から発光部を保護することに
なる。高輝度かつ長寿命を実現するためには、前記組成
式において好ましくはｚ／（ｚ＋ｗ）＝０．０１〜０．８５となるように母体材料中の酸素量を調整し、また、前記
組成式において好ましくはｙ／ｘ＝２．１〜３．０、より好ましくはｙ／ｘ＝２．３〜２．９とすることが望ましい。特に高輝度かつ長寿命を得るた
めには、ｚ／（ｚ＋ｗ）＝０．１〜０．３かつｙ／ｘ＝２．６〜２．８とすることが望ましい。

【００４４】蛍光体薄膜の組成は、蛍光Ｘ線分析（ＸＲ
Ｆ）、Ｘ線光電子分析（ＸＰＳ）、ＴＥＭ−ＥＤＳ（Tr
ansmission Electron Microscopy - Energy Dispersive
X-ray Spectroscopy）等により確認することができ
る。

【００４５】蛍光体薄膜の膜厚は、特に制限されるもの
ではないが、厚すぎると駆動電圧が上昇し、薄すぎると
発光効率が低下する。具体的には、蛍光材料にもよる
が、好ましくは１００〜２０００nm、より好ましくは１
５０〜７００nm程度である。

【００４６】蛍光体薄膜を得るには、例えば、以下の反
応性蒸着法によることが好ましい。ここでは、バリウム
チオアルミネート：Ｅｕ蛍光体薄膜を例にとり説明す
る。

【００４７】バリウムチオアルミネート：Ｅｕ蛍光体薄
膜を形成するには、Ｅｕを添加したバリウムチオアルミ
ネートペレットを作製し、Ｈ₂Ｓガスを導入した真空槽
内でこのペレットを蒸発源としてＥＢ（エレクトロンビ
ーム）蒸着すればよい。ここでＨ₂Ｓガスは、硫黄不足
を補うため用いる。

【００４８】その他、多元反応性蒸着法を用いる方法も
利用可能である。その場合、例えば、Ｅｕを添加した硫
化バリウムペレット、硫化アルミニウムペレットおよび
Ｈ₂Ｓガスを用いる２元反応性蒸着法が好ましい。

【００４９】発光中心のＥｕは、金属、フッ化物、酸化
物または硫化物の形で蒸発源に添加する。蒸発源のＥｕ
含有量と、その蒸発源を用いて形成された薄膜中のＥｕ
含有量とは異なるので、薄膜中において所望の含有量と
なるように蒸発源中のＥｕ含有量を調整する。

【００５０】蒸着中の基板温度は、好ましくは室温〜７
００℃、より好ましくは４００℃〜５５０℃とする。基
板温度が低すぎると、蛍光体薄膜とその下に位置するバ
ッファ薄膜およびバリア薄膜との相互作用をうまく引き
出せないばかりか、蛍光体薄膜の結晶性も悪くなる。一
方、基板温度が高すぎると、蛍光体薄膜とその下に位置
するバッファ薄膜との界面が劣化したり、蛍光体薄膜表
面の凹凸が激しくなったり、薄膜中にピンホールが発生
してＥＬ素子に電流リークの問題が発生したりしやすく
なる。また、薄膜が褐色に色づくこともある。

【００５１】成膜後には、酸化性雰囲気中においてアニ
ール処理を行う。このアニールにより、蛍光体薄膜の母
体材料を、酸素含有量が適切に制御されたオキシサルフ
ァイドとすることができ、また、蛍光体薄膜の結晶性を
著しく向上させることができる。アニール温度は、好ま
しくは５００℃〜１０００℃、特に６５０℃〜８００℃
である。アニールは、空気中または空気より酸素濃度の
高い雰囲気中で行うことが好ましい。アニール時間は、
通常、１〜６０分間、好ましくは５〜３０分間である。
アニール時間が短すぎると、アニールによる効果が十分
に実現しない。一方、アニール時間を著しく長くしても
アニールによる効果は顕著には増大しないほか、蛍光体
薄膜以外の構成要素（電極や基板など）が長時間の加熱
によりダメージを受けてしまうことがあり、好ましくな
い。

【００５２】形成された蛍光体薄膜は、高結晶性の薄膜
であることが好ましい。結晶性の評価は、例えばＸ線回
折により行うことができる。結晶性を上げるためには、
できるだけ基板温度を高温にする。また、上述したアニ
ールも効果的である。

【００５３】蛍光体薄膜蒸着時の圧力は、好ましくは
１．３３×１０^-4〜１．３３×１０^-1Paである。特に、
硫黄を補償するためのＨ₂Ｓガスの導入量を調整するこ
とにより、圧力を６．６５×１０^-3〜６．６５×１０^-2
Paとするとよい。圧力がこれより高くなると、Ｅガンの
動作が不安定となり、組成制御が極めて困難になってく
る。Ｈ₂Ｓガスの導入量としては、真空系の能力にもよ
るが５〜２００SCCM、特に１０〜３０SCCMが好ましい。

【００５４】また、必要により蒸着時に基板を移動また
は回転させてもよい。基板を移動、回転させることによ
り、膜組成が均一となり、膜厚分布のバラツキが少なく
なる。

【００５５】基板を回転させる場合、基板の回転速度と
しては、好ましくは１０回／min 以上、より好ましくは
１０〜５０回／min 、特に１０〜３０回／min 程度であ
る。基板の回転速度をこれ以上速くしようとすると、真
空槽の気密を保つためのシールが難しくなる。また、回
転速度が遅すぎると槽内の膜厚方向に組成ムラが生じ、
作製した発光層の特性が低下してくる。基板を回転させ
る回転手段は、モータ、油圧回転機構等の動力源と、ギ
ア、ベルト、プーリー等とを組み合わせた動力伝達機構
・減速機構等を用いた公知の回転機構により構成するこ
とができる。

【００５６】蒸発源や基板を加熱する加熱手段は、所定
の熱容量、反応性等を備えたものであればよく、例えば
タンタル線ヒータ、シースヒータ、カーボンヒータ等が
挙げられる。加熱手段による加熱温度は、好ましくは１
００〜１４００℃程度、温度制御の精度は、好ましくは
１０００℃で±１℃、より好ましくは±０．５℃程度で
ある。

【００５７】本発明のＥＬ蛍光体積層薄膜をＥＬ素子と
するためには、図５に示す２重絶縁型構造中の発光層５
として、図１〜図３に示すような本発明のＥＬ蛍光体積
層薄膜５０を用いるか、または、前述したような厚膜ま
たは薄板の誘電体層からなる絶縁層を片側のみに設けた
構造において、発光層に本発明のＥＬ蛍光体積層薄膜を
用いる。後者の場合、例えば、図４に示すような構造と
すればよい。図４では、基板２上に、下部電極３Ａ、厚
膜誘電体層からなる絶縁層４、発光層５（ＥＬ蛍光体積
層薄膜５０）および上部電極３Ｂが形成されている。な
お、図４および図５にそれぞれ示すＥＬ素子において、
絶縁層、発光層、電極等の隣り合う各層の間には、密着
を上げるための層、応力を緩和するための層、反応を制
御する層などの中間層を設けてもよい。また、厚膜表面
は、研磨したり平坦化層を用いるなどして平坦性を向上
させてもよい。

【００５８】基板として用いる材料は、ＥＬ素子の各層
の形成温度、ＥＬ素子のアニール温度に耐えうるよう
に、耐熱温度または融点が好ましくは６００℃以上、よ
り好ましくは７００℃以上、さらに好ましくは８００℃
以上のものであり、かつ、その上に形成される発光層等
の機能性薄膜によりＥＬ素子が形成でき、所定の強度を
維持できるものであれば特に限定されるものではない。
具体的には、ガラスまたは、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、フ
ォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）、ステアタイト
（ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｓｉ
Ｏ₂）、ベリリア（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化ケイ素（ＳｉＣ＋
ＢｅＯ）等のセラミック基板、結晶化ガラスなど耐熱性
ガラス基板を挙げることができる。これらのなかでも特
にアルミナ基板、結晶化ガラスの耐熱温度はいずれも１
０００℃程度以上であり好ましく、熱伝導性が必要な場
合にはベリリア、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等が好
ましい。また、このほかに、石英、熱酸化シリコンウエ
ハー等、チタン、ステンレス、インコネル、鉄系などの
金属基板を用いることもできる。金属等の導電性基板を
用いる場合には、基板上に内部に電極を有した厚膜を形
成した構造が好ましい。

【００５９】誘電体厚膜（下部絶縁層）の材料として
は、公知の誘電体厚膜材料を用いることができる。この
材料は、比較的比誘電率が大きいことが好ましく、例え
ばチタン酸鉛系、ニオブ酸鉛系、チタン酸バリウム系等
の材料が好ましい。誘電体厚膜の抵抗率としては、１０
⁸Ω・cm以上、特に１０¹⁰〜１０¹⁸Ω・cm程度である。
また比較的高い比誘電率を有する物質であることが好ま
しく、その比誘電率εとしては、好ましくはε＝１００
〜１００００程度である。膜厚としては、５〜５０μm
が好ましく、１０〜３０μmが特に好ましい。誘電体厚
膜の形成方法は、所定厚さの膜が比較的容易に得られる
方法であれば特に限定されないが、ゾルゲル法、印刷焼
成法などが好ましい。印刷焼成法を用いる場合、材料の
粒度を適当に揃え、バインダと混合し、適当な粘度のペ
ーストとする。このペーストを基板上にスクリーン印刷
法により形成して乾燥させ、グリーンシートとする。こ
のグリーンシートを適当な温度で焼成し、厚膜を得る。

【００６０】薄膜絶縁層（上部絶縁層）の構成材料とし
ては、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、窒化ケイ素（Ｓ
ｉ₃Ｎ₄）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、チタン酸ストロ
ンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）、酸化イットリウム（Ｙ
₂Ｏ₃）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、チタン酸
鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、シリコンオキシナイト
ライド（ＳｉＯＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ニオブ酸
鉛、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｉ_2/3）Ｏ₃とＰｂＴｉＯ₃との混合
物（ＰＭＮ−ＰＴ）が好ましい。薄膜誘電体層は、これ
らの少なくとも１種を含有する層の単層または多層から
なる構造とすればよい。これらの材料で絶縁層を形成す
る方法としては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法など既
存の方法を用いればよい。この場合の絶縁層の膜厚とし
ては、好ましくは５０〜１０００nm、特に１００〜５０
０nm程度である。なお、前述したように、上部絶縁層は
設けなくてもよい。

【００６１】下部電極は、基板と下部絶縁層との間また
は下部絶縁層内に形成される。下部電極は、発光層のア
ニール時に高温にさらされ、また、下部絶縁層を厚膜か
ら構成する場合には、下部絶縁層形成時にも高温にさら
される。したがって下部電極は、耐熱性に優れることが
好ましく、具体的には金属電極であることが好ましい。
金属電極としては、主成分としてパラジウム、ロジウ
ム、イリジウム、レニウム、ルテニウム、白金、銀、タ
ンタル、ニッケル、クロム、チタン等の１種または２種
以上を含有する、通常用いられている金属電極であって
よい。

【００６２】一方、上部電極は、通常、発光を基板とは
反対側から取り出すため、所定の発光波長域において透
光性を有する電極、例えばＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯなど
からなる透明電極であることが好ましい。ＩＴＯは、通
常Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯとを化学量論組成で含有するが、Ｏ
量は多少これから偏倚していてもよい。Ｉｎ₂Ｏ₃に対す
るＳｎＯ₂の混合比は、好ましくは１〜２０質量％、よ
り好ましくは５〜１２質量％である。また、ＩＺＯでの
Ｉｎ₂Ｏ₃に対するＺｎＯの混合比は、通常、１２〜３２
質量％程度である。なお、透明基板を用いて発光光を基
板側から取り出す場合には、下部電極を透明電極とす
る。

【００６３】また、電極は、シリコンを主成分として含
有するものでもよい。このシリコン電極は、多結晶シリ
コン（ｐ−Ｓｉ）であってもアモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ）であってもよく、必要により単結晶シリコンで
あってもよい。シリコン電極は、導電性を確保するため
不純物をドーピングする。不純物として用いられるドー
パントは、所定の導電性を確保しうるものであればよ
く、シリコン半導体に用いられている通常のドーパント
を用いることができる。具体的には、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓ
ｂおよびＡｌが好ましい。ドーパントの濃度は、０．０
０１〜５原子％程度が好ましい。

【００６４】電極形成方法は、蒸着法、スパッタ法、Ｃ
ＶＤ法、ゾルゲル法、印刷焼成法などの既存の方法から
適宜選択すればよいが、特に、内部に電極を含む誘電体
厚膜を設けた構造とする場合、電極も誘電体厚膜と同じ
方法で形成することが好ましい。

【００６５】電極の抵抗率は、発光層に効率よく電界を
付与するため、好ましくは１Ω・cm以下、より好ましく
は０．００３〜０．１Ω・cmである。電極の膜厚は、電
極構成材料によっても異なるが、好ましくは５０〜２０
００nm、より好ましくは１００〜１０００nm程度であ
る。

【００６６】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００６７】実施例１本発明のＥＬ蛍光体積層薄膜を用いたＥＬ素子を作製し
た。ＥＬ素子は既に説明した図４の構成である。

【００６８】基板２および絶縁層４を、ともにＢａＴｉ
Ｏ₃−ＰｂＴｉＯ₃系の誘電体材料（比誘電率２０００）
から構成し、下部電極３ＡをＰｄから構成した。まず、
基板２となるシートを作製し、この上に下部電極３Ａお
よび絶縁層４となるペーストをスクリーン印刷してグリ
ーンシートとし、これらを同時に焼成した。絶縁層４表
面は研磨し、さらに平坦性を向上させるため、表面に厚
さ４００nmのＢａＴｉＯ₃膜をスパッタリングにより形
成した。その後、７００℃の空気中でアニールして、３
０μm厚の厚膜絶縁層付き基板を得た。

【００６９】この厚膜絶縁層付き基板上に、図１に示す
ように、下部バリア薄膜５３Ａ（３０nm）／下部バッフ
ァ薄膜５２Ａ（１００nm）／蛍光体薄膜５１（２００n
m）／上部バッファ薄膜５２Ｂ（１００nm）／上部バリ
ア薄膜５３Ｂ（７０nm）構造からなるＥＬ蛍光体積層薄
膜５０を形成した。なお、カッコ内の数値は厚さであ
り、バリア薄膜はＡｌ₂Ｏ₃ペレットを用いた蒸着によ
り、バッファ薄膜はＺｎＳペレットを用いた蒸着により
それぞれ構成した。

【００７０】蛍光体薄膜は、バリウムチオアルミネート
を母体材料として用い、Ｅｕを発光中心として用いたも
のであり、Ｅガン２台を用いた多元蒸着法により形成し
た。まず、Ｅｕを５原子％添加したＢａＳ粉を入れたＥ
Ｂ蒸発源およびＡｌ₂Ｓ₃粉を入れたＥＢ蒸発源を、Ｈ₂
Ｓを導入した真空槽内に設け、それぞれのＥＢ蒸発源か
ら同時に蒸発させることにより、５００℃に加熱して回
転させた基板上に蛍光体薄膜を形成した。各々の蒸発源
の蒸発速度は、蛍光体薄膜の成膜速度が１nm/sとなるよ
うに調節した。Ｈ₂Ｓガスの流量は２０SCCMとした。

【００７１】上部バリア薄膜形成後に、７５０℃の空気
中で２０分間アニールすることにより、ＥＬ蛍光体積層
薄膜を得た。

【００７２】また、モニターとして、上記真空槽内にお
いて、同時にＳｉ基板上にも前記ＥＬ蛍光体積層薄膜を
形成した後、同時にアニールを行った。この積層薄膜中
の蛍光体薄膜を、蛍光Ｘ線分析により組成分析した結
果、この薄膜の組成（原子比）は、Ｂａ：Ａｌ：Ｏ：
Ｓ：Ｅｕ＝６．２６：１６．４３：４．０３：２６．８
６：０．２９であった。なお、Ｓｉ基板上と上記ＥＬ蛍
光体積層薄膜中とでＢａ_xＡｌ_yＯ_zＳ_w：Ｅｕ薄膜の組成
が同じとなることは、あらかじめ確認してある。この組
成分析の結果から、Ｂａ_xＡｌ_yＯ_zＳ_w：Ｅｕ薄膜におい
てｙ／ｘ＝２．６２、ｚ／（ｚ＋ｗ）＝０．１３０、（ｘ＋３ｙ／２）／（ｚ＋ｗ）＝１．００であることがわかった。

【００７３】次に、このＥＬ蛍光体積層薄膜上に、ＩＴ
Ｏターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタリング
法により、基板温度２５０℃で膜厚２００nmのＩＴＯ透
明電極（上部電極３Ｂ）を形成し、ＥＬ素子を完成し
た。

【００７４】このＥＬ素子の上部電極および下部電極か
ら電極を引き出し、１kHzでパルス幅４０μsの両極性電
界を印加して発光特性を測定したところ、輝度２２００
cd/m²の青色発光が再現性よく得られた。

【００７５】比較例として、上記ＥＬ蛍光体積層薄膜に
替えて、上記蛍光体薄膜を単独で形成したほかは上記と
同様にしてＥＬ素子を作製し、発光特性を評価したとこ
ろ、輝度は５cd/m²にすぎず、本発明によりＥＬ素子の
輝度を飛躍的に向上できることが確認できた。

【００７６】実施例２下部バリア薄膜（５０nm）／下部バッファ薄膜（１００
nm）／蛍光体薄膜（２００nm）／上部バッファ薄膜（１
００nm）／上部バリア薄膜（５０nm）からなるＥＬ蛍光
体積層薄膜を標準構成とし、各薄膜の厚さ依存性を調べ
るために、バリア薄膜の厚さまたはバッファ薄膜の厚さ
を表１〜表４にそれぞれ示すように前記標準構成から変
化させてＥＬ素子を作製し、これらについて実施例１と
同様にして発光特性を調べた。なお、これらのＥＬ素子
の製造条件は、バリア薄膜およびバッファ薄膜の厚さを
除き実施例１と同じに設定した。結果を表１〜表４にそ
れぞれ示す。なお、表１〜表４に示す輝度は、上記標準
構成のＥＬ素子の輝度を１００％としたときの相対輝度
である。

【００７７】

【表１】

【００７８】

【表２】

【００７９】

【表３】

【００８０】

【表４】

【００８１】表１〜表４から、本発明の効果が明らかで
ある。すなわち、蛍光体薄膜の基板とは反対側の表面
に、それぞれ所定厚さのバッファ薄膜およびバリア薄膜
を積層することにより、輝度が向上している。また、蛍
光体薄膜を挟んで両側にバッファ薄膜を設け、さらにそ
の両側にバリア薄膜を設けることにより、著しく高い輝
度が得られている。なお、製造条件の微妙なばらつきに
より輝度にもややばらつきが生じたが、上記標準構成の
ＥＬ素子では最大で２２８０cd/m²もの高輝度が得られ
た。

【００８２】上記実施例では、元素ＡとしてＢａを用い
元素ＢとしてＡｌを用いたが、元素ＡとしてＳｒを用い
元素ＢとしてＧａを用いた場合でも、本発明で限定する
バリア薄膜およびバッファ薄膜を設けることにより、輝
度が顕著に向上した。

【００８３】これらの結果から、本発明によりＥＬ素子
の輝度が飛躍的に向上することがわかる。

【００８４】また、上記標準構成のＥＬ素子に対し、加
速試験により輝度半減寿命を評価したところ、３０００
０時間であった。これに対し、上部バッファ薄膜の厚さ
を４００nmとしたほかは上記標準構成と同じＥＬ素子に
ついても同様な評価を行ったところ、輝度半減寿命は２
０００時間であった。また、本発明のＥＬ蛍光体積層薄
膜に替えて蛍光体薄膜を単独で形成したＥＬ素子では、
輝度半減寿命が数十分にすぎなかった。この結果から、
本発明により寿命特性が著しく改善できることがわか
る。

【００８５】

【発明の効果】本発明のＥＬ蛍光体積層薄膜を用いるこ
とにより、高輝度に発光するＥＬ素子が実現する。本発
明を適用することにより、特に青原色、緑原色、赤原色
をこれまでにない高輝度で発光するＥＬ素子が得られる
ので、これらを用いればディスプレイ用のフルカラーパ
ネルとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＥＬ蛍光体積層薄膜の構成例を示す断
面図である。

【図２】本発明のＥＬ蛍光体積層薄膜の他の構成例を示
す断面図である。

【図３】本発明のＥＬ蛍光体積層薄膜の他の構成例を示
す断面図である。

【図４】ＥＬ素子の一部を切り出して示す斜視図であ
る。

【図５】２重絶縁型構造のＥＬ素子の一部を切り出して
示す斜視図である。

【符号の説明】

２基板３Ａ下部電極３Ｂ上部電極４絶縁層４Ａ下部絶縁層４Ｂ上部絶縁層５発光層５０ＥＬ蛍光体積層薄膜５１蛍光体薄膜５２バッファ薄膜５２Ａ下部バッファ薄膜５２Ｂ上部バッファ薄膜５３バリア薄膜５３Ａ下部バリア薄膜５３Ｂ上部バリア薄膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森匡見東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB04 DA02 DA05 DB01 DC04 EA02 4H001 CA04 XA08 XA12 XA13 XA16 XA20 XA31 XA38 XA49 XA56 YA63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成されたＥＬ蛍光体積層薄膜
であって、前記基板側から、母体材料と発光中心とを含有し、母体
材料および発光中心が下記組成式で表される蛍光体薄膜
と、硫化物を含有し、厚さが３０〜３００nmであるバッ
ファ薄膜と、酸化物および／または窒化物を含有し、厚
さが５〜１５０nmであるバリア薄膜とがこの順で積層さ
れているＥＬ蛍光体積層薄膜。組成式Ａ_xＢ_yＯ_zＳ_w：Ｍ［前記組成式において、Ａは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ
および希土類元素から選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂは、Ａｌ、ＧａおよびＩｎから選ばれた少なくとも１
種の元素であり、ｘ、ｙ、ｚおよびｗは原子比を表し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝０〜３０（０を除く）、ｗ＝０〜３０（０を除く）であり、Ｍは、発光中心となる元素を表す］
【請求項２】前記基板と前記蛍光体薄膜との間に、第
２のバッファ薄膜が設けられている請求項１のＥＬ蛍光
体積層薄膜。
【請求項３】前記基板と前記第２のバッファ薄膜との
間に、第２のバリア薄膜が設けられている請求項２のＥ
Ｌ蛍光体積層薄膜。
【請求項４】前記バッファ薄膜に含有される硫化物が
硫化亜鉛である請求項１〜３のいずれかのＥＬ蛍光体積
層薄膜。
【請求項５】前記バリア薄膜に含有される酸化物が酸
化アルミニウムである請求項１〜４のいずれかのＥＬ蛍
光体積層薄膜。
【請求項６】前記母体材料が、アルカリ土類チオアル
ミネート、アルカリ土類チオガレートおよびアルカリ土
類チオインデートから選ばれた少なくとも１種の化合物
の硫黄の一部を酸素で置換したオキシサルファイドを主
成分とするものであり、前記発光中心が希土類元素であ
る請求項１〜５のいずれかのＥＬ蛍光体積層薄膜。
【請求項７】前記発光中心がＥｕである請求項１〜６
のいずれかのＥＬ蛍光体積層薄膜。
【請求項８】前記組成式において、ｚとｗとの関係がｚ／（ｚ＋ｗ）＝０．０１〜０．８５である請求項１〜７のいずれかのＥＬ蛍光体積層薄膜。
【請求項９】前記組成式において、ｘとｙとの関係がｙ／ｘ＝２．１〜３．０である請求項１〜８のいずれかのＥＬ蛍光体積層薄膜。
【請求項１０】前記ＥＬ蛍光体積層薄膜を有するＥＬ
素子。