(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に第一電極、第一絶縁層、発光層、第二絶縁層、および第二電極を、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に透明なものにて順次積層し形成し、前記発光層を、発光色の異なる少なくとも二種類の発光層として平面的に配列した多色表示ＥＬ素子において、
前記少なくとも二種類の発光層が各々分離して形成され、前記各発光層間に発光層隔離用誘電体層を有すると共に、
前記各発光層の内の一方の発光層の光取り出し側またはその反光取り出し側に、選択的に形成された発光開始電圧調整用誘電体層を有し、
前記発光層隔離用誘電体層と前記発光開始電圧調整用誘電体層とを同一材料で構成すると共に、該両誘電体層の光の屈折率を、前記各発光層の光の屈折率よりも小さく設定したこと
を特徴とするＥＬ素子。
【請求項２】
前記発光開始電圧調整用誘電体層の誘電率が、これが光取り出し側またはその反対側に形成された、前記一方の発光層の誘電率より小さいこと
を特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】
前記一方の発光層が、他方の発光層と同一厚さであると、該他方の発光層の発光開始電圧よりも低い発光開始電圧となり、かつ該他方の発光層の発光輝度よりも高い発光輝度となること
を特徴とする請求項２に記載のＥＬ素子。
【請求項４】
前記一方の発光層が、マンガンを含む硫化亜鉛であり、前記他方の発光層が、テルビウムを含む硫化亜鉛であること
を特徴とする請求項３に記載のＥＬ素子。
【請求項５】
前記発光開始電圧調整用誘電体層の誘電率が、これが光取り出し側またはその反対側に形成された、前記一方の発光層の誘電率より大きいこと
を特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。
【請求項６】
前記一方の発光層が、他方の発光層と同一厚さであると、該他方の発光層の発光開始電圧よりも高い発光開始電圧となり、かつ該他方の発光層の発光輝度よりも低い発光輝度となること
を特徴とする請求項５に記載のＥＬ素子。
【請求項７】
前記一方の発光層が、テルビウムを含む硫化亜鉛であり、前記他方の発光層が、マンガンを含む硫化亜鉛であること
を特徴とする請求項６に記載のＥＬ素子。
【請求項８】
前記他方の発光層に対応する位置における前記第二電極の上方に、特定波長を減衰させる赤色フィルタを形成したこと
を特徴とする請求項７に記載のＥＬ素子。
【請求項９】
前記一方の発光層と、その光取り出し側またはその反対側に形成された前記発光開始電圧調整用誘電体層との合算の膜厚が、前記他方の発光層の膜厚と略同一であること
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載のＥＬ素子。
【請求項１０】
前記発光開始電圧調整用誘電体層の膜厚が５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であること
を特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載のＥＬ素子。
【請求項１１】
前記発光開始電圧調整用誘電体層および前記発光層隔離用誘電体層が、ＳｉＯＮ、Ｔａ２Ｏ５  、Ｃｒ２Ｏ３  、ＩｒＯ  、Ｉｒ２Ｏ３  、Ｃｕ２Ｏから選ばれた少なくとも一種の材料により構成されていること
を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つに記載のＥＬ素子。
【請求項１２】
前記発光開始電圧調整用誘電体層および前記発光層隔離用誘電体層が、Ｔａ２Ｏ５  、Ｃｒ２Ｏ３  、ＩｒＯ  、Ｉｒ２Ｏ３  、Ｃｕ２Ｏから選ばれた少なくとも一種に対して、Ａｌ２Ｏ３  、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３  、およびＮｂ２Ｏ５  から選ばれた少なくとも一種が添加された材料により構成されていること
を特徴とする請求項１１に記載のＥＬ素子。
【請求項１３】
前記少なくとも二種類の発光層は、平面上において周期的に交互に配列され、隣接する前記発光層を１画素とすること
を特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一つに記載のＥＬ素子。
【請求項１４】
前記電圧調整用誘電体層は、前記一方の発光層の前記反光取り出し側に位置していること
を特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一つに記載のＥＬ素子。
【請求項１５】
絶縁性基板上に第一電極、第一絶縁層、発光層、第二絶縁層、および第二電極を、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に透明なものにて順次積層し形成し、前記発光層を、発光色の異なる少なくとも二種類の第一および第二発光層として平面的に配列した多色表示ＥＬ素子の製造方法であって、
前記第一絶縁層上に前記第一発光層を形成する工程と、
前記第一発光層をパターニングして、前記第一絶縁層上に第一発光層の非形成領域を確立する工程と、
前記パターニング後の前記第一発光層の表面である上面および側面、ならびに前記非形成領域における前記第一絶縁層の露出表面に誘電体層を形成する工程と、  前記非形成領域の前記第一絶縁層上に形成された前記誘電体層を取り除く工程と、
前記第一発光層の上面の前記誘電体層の表面、および前記誘電体層が取り除かれて露出した前記第一絶縁層の前記露出表面に前記第二発光層を形成する工程と、  前記第二発光層をパターニングして、前記誘電体層上の前記表面に形成された前記第二発光層を取り除く工程と、を含むこと
を特徴とするＥＬ素子の製造方法。
【請求項１６】
絶縁性基板上に第一電極、第一絶縁層、発光層、第二絶縁層、および第二電極を、少なくとも光取り出し側の材料を光学的に透明なものにて順次積層し形成し、前記発光層を、発光色の異なる少なくとも二種類の第一および第二発光層として平面的に配列した多色表示ＥＬ素子の製造方法であって、
前記第一絶縁層上に前記第一発光層を形成する工程と、
前記第一発光層をパターニングして、前記第一絶縁層上に第一発光層の非形成領域を確立する工程と、
前記パターニング後の前記第一発光層の表面である上面および側面、ならびに前記非形成領域における前記第一絶縁層の露出表面に誘電体層を形成する工程と、  前記第一発光層の上面に形成された前記誘電体層の表面、および前記非形成領域の第一絶縁層上に形成された前記誘電体層の表面に第二発光層を形成する工程と、
水または薬液により、前記第一発光層の上面から該上面に形成された前記誘電体層を剥離して、前記第一発光層上の前記誘電体層および該誘電体層の表面に形成された前記第二発光層を取り除く工程と、を含むこと
を特徴とするＥＬ素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第一発光層が硫化亜鉛を母体材料とする発光層であって、前記誘電体層が酸素を含むガス雰囲気で形成されること
を特徴とする請求項１６に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項１８】
前記誘電体層がスパッタ法で形成されること
を特徴とする請求項１７に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項１９】
前記誘電体層を、水酸基を形成する、または水を包含した構造と成り得る金属酸化物を主成分とする材料により形成することを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一つに記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項２０】
前記誘電体層を、Ｔａ２Ｏ５  、Ｃｒ２Ｏ３  、ＩｒＯ  、Ｉｒ２Ｏ３  、Ｃｕ２Ｏから選ばれた少なくとも一種の材料により形成すること
を特徴とする請求項１９に記載のＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面配置型多色ＥＬ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＥＬ素子を用いた多色発光をさせる素子構造としては、発光色の異なった発光層を、絶縁層間に平面的に配列したものが知られている。
このような異なる発光層を有するものにおいては、各発光層の発光開始電圧が異なるため、その発光開始電圧を同じにするべく、対策が行われている。
また、異なる発光層を平面的に配列した構造においては、発光層相互間のクロストーク光を回避するべく、対策が行われている。
前者の発光開始電圧を同じにするものとして、例えば実開平５−１１３９２号公報に開示された構造のものがある。これは、マンガンを含む硫化亜鉛を母材とした第一発光層と、希土類元素を含む硫化亜鉛を母材とした第二発光層とを平面的に互いに隣接して配置し、かつ第一発光層の発光開始電圧が第二発光層の発光開始電圧に比較して低いため、該第一発光層と上記絶縁層との間に発光開始電圧調整用の誘電体層を配置した構造である。
後者のクロストーク光を回避するものとして、例えば特開平４−３９８９４号公報に開示された構造のものがある。これは、異なる発光層の間に光吸収材料から成る遮光膜を形成した構造である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のものでは、発光開始電圧調整とクロストーク光回避とを同時に達成する効果的な手段は開示されていない。
本発明は、上記手段を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１乃至１４によれば、少なくとも二種類の発光層の間に発光層隔離用誘電体層を有し、一方の発光層の光取り出し側または反光取り出し側に選択的に発光開始電圧調整用誘電体層を有し、これら誘電体層を同一材料で構成するとともに、その屈折率を、各発光層の屈折率よりも小さく設定したことから、一方の発光素子の光取り出し側または反光取り出し側に選択的に有した発光開始電圧調整用誘電体層の作用によって該発光層の発光開始電圧を調節することが可能となる。従って、少なくとも二種類の発光層間の発光開始電圧の相違に基づいて何れかの発光層に対する発光開始電圧調整用誘電体層の設置を適切に選定することにより、これら発光層の発光開始電圧を同じに調整することができる。
また、一方の発光層を発光させている場合において該発光層からの光は所定角度で隔離用誘電体層に入射することになる。しかし、各発光層間に発光層隔離用誘電体層を配置しており、加えて該誘電体層の光の屈折率を各発光層の光の屈折率より小さく設定したから、一方の発光層からの光は所定角度以上では全反射して該発光層側に戻ることになり、従ってクロストーク光の発生は少ない。更に、該クロストーク光は発光層側に戻るが、発光層の表面は微細ながら凹凸が存在するため、その凹凸によって先の戻った光を一方の発光層の表示光として再び利用できる。
また、発光開始電圧調整用誘電体層と隔離用誘電体層とを同一の材料で構成したから、異種層が複雑に入り込むことがなく、ＥＬ素子の信頼性、耐久性を向上させることができると共に、プロセス上も各誘電体層を同時に形成することができるため、製造上およびコスト上、有利となる。
また、発光層隔離用誘電体層は、各発光層間の隙間による段差をなくすと共に、隣接する発光層に破壊が及ぶことを防止する。即ち、各発光層間に隙間が形成されていると、その発光層の膜厚分だけ段差が生じるため、上部に形成される第二絶縁層によるカバーレージが困難であるが、発光層間に隔離用誘電体層を形成することにより、その段差がなくなる。一方、各発光層が連なっていると、一つの微小破壊が発生すると、隣接する発光層へ破壊点が拡大する危険性があるが、発光層間に隔離用誘電体層を形成することにより、その破壊点の拡大を防止することができる。
請求項２乃至５によれば、発光開始電圧調整用誘電体層の誘電率と、該誘電体層が形成された発光層の誘電率とを所定の関係に設定したから、一方の発光層と他方の発光層との発光開始電圧調整が適切に行われる。
請求項９によれば、一方の発光層と発光開始電圧調整用誘電体層との合算の膜厚を、他方の発光層の膜厚と略同一に設定したから、第二絶縁層が形成される、これら発光層の表面を略平坦とすることができ、ＥＬ素子の信頼性、耐久性を向上することができる。
また、請求項９において、請求項３との組合せによれば、一方の発光層の膜厚が電圧調整用誘電体層の膜厚分だけ減少することになるため、該一方の発光層の発光輝度を減じることができる。このことは、一方の発光層と他方の発光層との発光開始電圧を同じに設定できるとともに、これら発光層の発光輝度を略同じに設定でき、多色ＥＬ素子として有利となる。
また、請求項９において、請求項８との組合せによれば、同様に一方の発光層の膜厚が電圧調整用誘電体層の膜厚分だけ減少することになるため、該一方の発光層の発光輝度が一層減少するが、赤色フィルタによって他方の発光層からの光の内、特定波長が減衰されるので、該他方の発光層の発光輝度と一方の発光輝度とのバランスを図ることができる。
請求項１０によれば、発光開始電圧を調整し得るのに必要な誘電体層の厚みを提供できる。
請求項１１によれば、発光開始電圧を調整し得るのに適した材料であり、請求項１２によれば、添加材料によってより適切な誘電率を得ることができ、ひいては所望の発光開始電圧に設定することも可能である。主たる金属酸化物として、請求項１１に記載の酸化物を用いることでこれら効果を再現性よく実現できる。請求項１３によれば、少なくとも二種類の発光層は、平面上において周期的に交互に配列し、隣接する発光層を１画素としているから、容易に多色の画像を表示することができる。
請求項１４によれば、電圧調整用誘電体層を、一方の発光層の反光取り出し側に位置せしめたから、該一方の表示光が光取り出し側に放出される際に該誘電体層によって輝度が減じられることがなく、従って発光開始電圧の低減と発光輝度の保持とをバランスさせることができる。
請求項１５によれば、第一発光層をパターニングしてその発光層の表面である上面および側面に誘電体層を形成し、該第一発光層を形成していない領域における第一絶縁層上に形成された誘電体層を取り除いた後、その領域に第二発光層を形成し、該第二発光層をパターニングして誘電体層の表面の第二発光層を取り除くから、各発光層を誘電体層で分離する構成と、第一発光層以外の第二発光層に対しては誘電体層を重ねない構成とを同時に実施できる。
請求項１６によれば、請求項１５と同様に各発光層を誘電体層で分離する構成と、第一発光層以外の第二発光層に対しては誘電体層を重ねない構成とを同時に実施できる効果に加えて、余分な第二発光層を取り除く工程と、第二発光層に対しては誘電体層を重ねない工程とを同時に実施することができ、請求項１５の製造方法に比較して工程の簡略化を図ることができる。
請求項１７によれば、誘電体層を酸素を含むガス雰囲気で形成することにより、硫化亜鉛を母体材料とする第一発光層と誘電体層との界面に硫酸亜鉛の薄い層が形成され、該第一発光層の上面に形成された誘電体層および第二発光層を、該硫酸亜鉛層が水に溶解することで容易に取り除くことができる。
請求項１８によれば、誘電体をスパッタ法で形成することにより請求項１７と同様に第一発光層と誘電体層との間に水で剥離し易い硫酸亜鉛層を形成させることができ、同様に水で誘電体層および第二発光層を取り除くことができる。
請求項１９および２０によれば、第一発光層と誘電体層との界面に形成された硫酸亜鉛等の層に水、または薬液を導くことができ、誘電体層および第二発光層の取り除きを一層容易にする。
【０００５】
【実施例】
（第一実施例）
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明のＥＬ素子を示す模式的な構成断面図である。透明ガラス基板１１上に第一透明電極１２が形成され、その上に第一絶縁層１３が形成されている。そしてその上に第一発光層１５ａが選択的に配置されて形成され、その間に絶縁材料である発光層隔離用誘電体層１４ａを挟んで第二発光層１５ｂが第一発光層１５ａと同一平面内に形成されている。そして第一発光層１５ａの直上には発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂが形成されている。ここで、発光層隔離用誘電体層１４ａと発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂは同一材料で形成され、第一発光層１５ａを覆う形となっており、発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂの上面と第二発光層１５ｂの上面は、同じ高さで平坦に形成される。そして、その上に第二絶縁層１６がそれらを覆いつくす形で形成されている。そして各発光層に対して第二電極１７が配置されている。
【０００６】
ここで、第一発光層１５ａの誘電率をεｌ、発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂの誘電率をεｒとすると、εｌ＞εｒの時、このＥＬ素子の両発光層に同一電圧を印加した場合には、第一発光層１５ａは第二発光層１５ｂに比べて発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂが形成されている分だけ、かかる電圧（分圧）が低下する。しかし、第一発光層１５ａの発光開始電圧が第二発光層１５ｂより低い場合には、実際の発光開始電圧は等しくなる。
逆に、εｌ＜εｒの時、このＥＬ素子の両発光層に同一電圧を印加した場合には、第一発光層１５ａは第二発光層１５ｂに比べて発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂが形成されている分だけ、かかる電圧（分圧）が上昇する。しかし、第一発光層１５ａの発光開始電圧が第二発光層１５ｂより高い場合には、実際の発光開始電圧は等しくなる。
また、各発光層間は発光層隔離用誘電体層１４ａ（図１の１４で縦方向の部分）で分離されているので、破壊の発生時にその破壊が隣接する発光層にまで及びことがない。さらに、発光層隔離用誘電体層１４ａの屈折率が、発光層の屈折率より低い場合には、各発光層間の光のクロストークをなくすことができる。
【０００７】
次に、前述の多色発光のＥＬ素子の具体的な製造方法の一例について述べる。
（ａ）  まず、絶縁性基板であるガラス基板１１上に、透明なＩＴＯからなる第一電極１２をＤＣスパッタ法により成膜する。具体的には、ＩＴＯをターゲットして、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ２）ガスを導入し、成膜炉内を一定圧力に保って、ガラス基板１１を加熱してスパッタリングパワーを印加して２００ｎｍ  の膜厚に成膜する。そして通常知られているホトリソグラフィ法を用いて所定の形状にパターンエッチングして形成する。
（ｂ）  次に、第一絶縁層１３を、高周波スパッタ法により成膜する。具体的には五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  を主成分とし、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）  を６ｗｔ％添加したターゲットを用い、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ２）ガスの混合ガスを与えて、一定圧力で、ガラス基板１１を加熱し、高周波電力を与えて４００ｎｍ  の膜厚に成膜する（図２（ａ））。
【０００８】
（ｃ）  次に第一発光層１５ａとしてＺｎＳ：Ｍｎ層をスパッタ法もしくは蒸着法で、膜厚が４５０ｎｍ  になるように成膜する。蒸着法による場合、具体的には、硫化亜鉛（ＺｎＳ）  にマンガン（Ｍｎ）を添加したペレットを蒸着材とし、ガラス基板１１を加熱し電子ビーム蒸着を行う。高周波マグネトロンスパッタ法の場合は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）  にマンガン（Ｍｎ）を添加した焼結体をターゲットとし、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）とヘリウム（Ｈｅ）ガスの混合ガスを導入して行う（図２（ｂ））。
（ｄ）  次に、第一発光層１５ａの発光させない部分を、通常知られているホトリソグラフィ法を用いて取り去る（図２（ｃ））。
（ｅ）  そして第一発光層１５ａおよび開口した領域全体に、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）層を発光層隔離用誘電体層および発光開始電圧調整用誘電体層（ともに１４）として形成する。具体的には、基板温度３００  ℃、パワー密度３．１Ｗ／ｃｍ２でアルゴン（Ａｒ）１０５ＳＣＣＭ  、酸素（Ｏ２）５ＳＣＣＭ  、窒素（Ｎ２）４０ＳＣＣＭの混合ガスを用い、シリコン（Ｓｉ）をターゲットにした反応性高周波マグネトロンスパッタ法により１００ｎｍ  の膜厚に形成する（図２（ｄ））。
（ｆ）  次に、第一発光層１５ａの形成された部分を通常のホトリソグラフィ法を用いてレジストで覆い（図示せず）、第一発光層１５ａの形成されていない部分（第一絶縁層１３直上）の誘電体層１４を、四フッ化炭素（ＣＦ４）  と酸素（Ｏ２）の混合ガスでドライエッチングして取り除く（図２（ｅ））。
【０００９】
（ｇ）  次に、その上に第二発光層１５ｂとして、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ層を高周波マグネトロンスパッタ法により成膜する。具体的には、硫酸亜鉛（ＺｎＳ）ａにテルビウム（ＴｂＯＦ）を添加した焼結体をターゲットとし、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）とヘリウム（Ｈｅ）ガスの混合ガスを導入し、内部を一定圧力に保って、ガラス基板１１を加熱しながら、高周波電力を与えて５５０ｎｍ  の厚さに成膜する（図２（ｆ））。
（ｈ）  そして、（第一発光層１５ａ上の）誘電体層１４の上の第二発光層１５ｂを、通常知られていないホトリソグラフィ法を用いて取り去る（図２（ｇ））。
この時、第一発光層１５ａ上の誘電体層１４ｂは、第二発光層１５ｂのエッチングストッパとしても作用するので第一発光層１５ａにダメージを与えることがない。
【００１０】
（ｉ）  その後、誘電体層１４ｂと第二発光層１５ｂの上に第二絶縁層１６を形成する。
ここでは、まず誘電体層１４と同様の方法で１００ｎｍ  の膜厚のＳｉＯＮを成膜し、その上に、第一絶縁層１３と同様の方法で３００ｎｍ  の膜厚の五酸化タンタル・アルミナの複合膜（Ｔａ２Ｏ５：Ａｌ２Ｏ３）  を成膜し、二層構造から成る第二絶縁層１６を形成する。
（ｈ）  その上に透明な第二電極１７を、イオンプレーティング法により成膜する。具体的には酸化亜鉛（ＺｎＯ）  に酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）  を添加したペレットを蒸着材とし、アルゴン（Ａｒ）ガスを導入して０．０４Ｐａに保ち、ガラス基板１１を２５０  ℃に加熱して、４０Ｗ  の高周波電力を印加して成膜する。そして再び、同様に通常のホトリソグラフィ法を用いて所望の形状にパターニングして第二電極１７を形成する。ここで、第二電極１７としては、ＩＴＯ電極をＤＣスパッタ法で形成しても良い。また第一絶縁層１３、第二絶縁層１６は五酸化タンタル・アルミナの複合膜（Ｔａ２Ｏ５：Ａｌ２Ｏ３）  の単層膜とＳｉＯＮ膜と五酸化タンタル・アルミナの複合膜の積層膜で構成したが、Ｔａ２Ｏ５  、Ａｌ２Ｏ３  、Ｓｉ３Ｎ４  、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＰｂＴｉＯ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３の単層膜や、或いはこれらを主成分とする複合膜や、これらの積層膜で構成しても良い。
【００１１】
ここでの、第一発光層１５ａであるＺｎＳ：Ｍｎ膜のクランプ電界強度Ｅｖ１  は、約１．５ＭＶ／Ｃｍで、その比誘電率ε１  ’は約１０．５であり、屈折率η１  は２．３  〜２．４  の範囲にある。
また、ＺｎＳ：ＴｂＯＦより成る第二発光層１５ｂは、クランプ電界強度Ｅｖ２  が、約１．８ＭＶ／Ｃｍで、その比誘電率ε２  ’は約８．５  であり、屈折率η２  は２．３  〜２．４  の範囲にある。
さらに、発光層隔離用誘電体層及び発光開始電圧調整用誘電体層（  共に１４）である酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜は、比誘電率εｒ’は約５．８  であり、その屈折率ηｒは１．５  〜１．６  の範囲にある。
つまり、この場合の第一発光層１５ａと発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂの誘電率の関係はεｌ＞εｒにあり、第一発光層１５ａが第二発光層１５ｂと同じ膜厚である場合に比べ、第一発光層１５ａの一部が発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂと置き替わった分だけ、第一発光層１５ａにかかる電圧（分圧）が低下する。しかし、この場合の第一発光層１５ａの発光開始電圧（＝絶縁層構成が同じ時、クランプ電界強度と発光層誘電率により決まる）は、第二発光層１５ｂより低いので、実際の発光開始電圧は１８５Ｖから１９０Ｖの範囲内で等しくなる。
言い換えれば、発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂが第一発光層１５ａ側のＥＬ素子の発光開始電圧を上昇させていると言える。具体的にその電圧上昇は、第一発光層１５ａが薄くなった分との差し引きで約１２Ｖ  である。
また、この場合の第一発光層１５ａであるＺｎＳ：Ｍｎは第二発光層１５ｂであるＺｎＳ：ＴｂＯＦに比べ同一膜厚で、同じ電圧を印加した場合はもちろん、発光開始電圧から同じ電圧を印加する場合（即ち、ＺｎＳ：ＴｂＯＦにＺｎＳ：Ｍｎとの発光開始電圧の差の分だけ余計に電圧を印加する場合）にも、その輝度は高いが、ここではＺｎＳ：Ｍｎの膜厚をＺｎＳ：ＴｂＯＦの膜厚より薄く形成しているので、ＺｎＳ：Ｍｎの発光輝度を低く抑えることができ、両者の輝度のバランスを取ることができる。
さらに、各発光層間に配置された発光層隔離用誘電体層１４ａの屈折率ηｒが、発光層の屈折率（η１  、η２  ）より低い（ηｒ＜η１  〜η２  ）ので、各発光層間の光のストロークをなくすことができる。
【００１２】
（第二実施例）
図３は、本発明のもう一つのＥＬ素子を示す模式的な構成断面図である。透明ガラス基板１１上に第一透明電極１２が形成され、その上に第一絶縁層１３が形成されている。そしてその上に第一発光層１５ａが選択的に配置されて形成され、その間に第二発光層１５ｂが、絶縁材料である発光層隔離用誘電体層および発光開始電圧調整用誘電体層（ともに１４）を介して埋め込まれる形で、第一発光層１５ａと同一平面内に形成されている。そして、各発光層の上面は平坦に形成されて、その上面に第二絶縁層１６が各発光層を覆いつくす形で形成されている。そして各発光層に対して第二電極１７が配置され、第一発光層１５ａ形成領域に対応する第二電極１７上に色純度調整用のフィルタが形成されている。
【００１３】
本実施例と第一実施例との違いは、主にその製造プロセスにあり、結果として第二発光層１５ｂの下側に発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂが形成される構成となる。ここでは、発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂの誘電率εｒと第二発光層１５ｂの誘電率の関係が逆（即ち、ε２  ＜εｒ）の場合の効果について説明する。
この場合は、第二発光層１５ｂの一部がそれより誘電率の高い発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂと置き替わったと見なせるので、その分だけ全てが第二発光層１５ｂである場合に比べ、かかる電圧（分圧）が上昇する。つまり、低い電圧で発光を開始する。しかし、この場合の第二発光層１５ｂの発光開始電圧は、元々、第一発光層１５ａより高いので、実際の発光開始電圧は等しくなる。
言い換えれば、発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂが第二発光層１５ｂ側のＥＬ素子の発光開始電圧を低下させていると言える。
但し、この場合には第一実施例の時と異なり、第一発光層１５ａであるＺｎＳ：Ｍｎの方が第二発光層１５ｂであるＺｎＳ：ＴｂＯＦに比べ、膜厚が厚くなるので、発光開始電圧は同じでも、ＺｎＳ：Ｍｎ側のＥＬ素子の輝度は、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ側のＥＬ素子に比べてますます高くなることになる。
そこで、第一発光層１５ａであるＺｎＳ：Ｍｎの形成領域に対応する第二電極１７の上にのみ赤色フィルタ１８を形成することで、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ側のＥＬ素子との輝度バランスを保つ構成とする。例えば、ＺｎＳ：Ｍｎの黄橙色発光を、５９０ｎｍ  以下の波長のスペクトルをカットする赤色フィルタ１８に通すと、その発光輝度は元の黄橙色発光輝度の約２０％  に減衰する。このような構成とすることで、輝度のバランスを取ることのみならず、赤色の色合いが増加するため、赤−緑間の色のバリエーションを飛躍的に増すことができる。
【００１４】
次に、前述の多色発光のＥＬ素子の具体的な製造方法の一例について述べる。
（ａ）  まず、絶縁性基板であるガラス基板１１上に、透明なＩＴＯからなる第一電極１２を第一実施例と同様にＤＣスパッタ法により２００ｎｍ  の膜厚に成膜し、ホトリソグラフィ法を用いて所定の形状にパターニングして形成する。
（ｂ）  次に、第一絶縁層１３を、第一実施例と同様に、五酸化タンタル・アルミナの複合膜（Ｔａ２Ｏ５：Ａｌ２Ｏ３）  を４００ｎｍ  の膜厚に成膜する（図４（ａ））。
【００１５】
（ｃ）  次に第一発光層１５ａとしてＺｎＳ：Ｍｎ層を第一実施例と同様に成膜する。但し、その膜厚は６５０ｎｍ  になるようにする（図４（ｂ））。
（ｄ）  次に、第一発光層１５ａの発光させない部分を、通常知られているホトリソグラフィ法を用いて取り去る（図４（ｃ））。
（ｅ）  そして第一発光層１５ａおよび開口した領域全体に、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層を発光層隔離用誘電体層および発光開始電圧調整用誘電体層（ともに１４）として形成する。具体的には、アルゴン（Ａｒ）１４０ＳＣＣＭ  、酸素（Ｏ２）６０ＳＣＣＭの混合ガスを用い、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  焼結体をターゲットとし、一定圧力で、基板１１を３００  ℃に加熱しながら、パワー密度４．１Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を与えて１５０ｎｍ  の膜厚にスパッタ成膜する（図４（ｄ））。
（ｆ）  次に、その上に第二発光層１５ｂとしてＺｎＳ：ＴｂＯＦ層を第一実施例と同様に高周波スパッタ法により５００ｎｍの膜厚に成膜する（図４（ｅ））。
【００１６】
（ｇ）  そして次に、ガラス基板１１全体を水に浸して、第一発光層１５ａの上にある第二発光層１５ｂを、あいだの五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層ごと洗い流して（リフトオフして）、余分な第二発光層１５ｂを取り除く。第一発光層１５ａと第二発光層１５ｂの間にある五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層は、第一発光層１５ａの上にこの五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層を形成する際に、Ｏ２雰囲気で行うためその界面に硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４）  の薄い層が形成され、このため、ガラス基板１１を水中に浸すだけで容易にこの薄い硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４）  層が溶けて、上の第二発光層１５ｂがリフトオフされる（図４（ｆ））。また、第一発光層１５ａ及び第二発光層１５ｂの表面に接触する液は水であるため、第一発光層１５ａ、第二発光層１５ｂに悪い影響は及ぼさない。
（ｈ）  以下図示しないが、次に真空中において、熱処理を加え、各発光層１５ａ、１５ｂの結晶性を向上させる。
（ｉ）  その後、各発光層の上に第二絶縁層１６を第一実施例と同様に、１００ｎｍ  の膜厚のＳｉＯＮ膜と３００ｎｍ  の膜厚の五酸化タンタル・アルミナの複合膜（Ｔａ２Ｏ５：Ａｌ２Ｏ３）  から成る二層構造の第二絶縁層１６を形成する。
（ｊ）  その上に酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ２Ｏ３）  から成る透明な第二電極１７を、第一実施例と同様にイオンプレーティング法により成膜し、同様にホトリソグラフィ法を用いて所望の形状にパターニングして第二電極１７を形成する。
（ｋ）  最後に、透明な第二電極１７上に赤色染料を溶かした感光性のレジストを塗布する。そして、ホトリソグラフィ法によりＺｎＳ：Ｍｎより成る第一発光層１５ａ形成領域に対応する透明な第二電極１７上にレジストを残し、他を除去することにより赤色フィルタ１８を形成する。
【００１７】
ここで、発光層隔離用誘電体層及び発光開始電圧調整用誘電体層（  共に１４）として用いた五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層は、比誘電率εｒ’が約２３であり、その屈折率ηｒは２．０  〜２．１  の範囲にある。しかし、誘電体層１４としては五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層に限定されるものではなく、この他にＣｒ２Ｏ３  、ＩｒＯ  、Ｉｒ２Ｏ３  、Ｃｕ２Ｏ等の誘電体を用いてもかまわない。所望の発光開始電圧とするには、発光層の誘電率との関係が重要であり、そのためには、これらの酸化物誘電体にＡｌ２Ｏ３  、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３  、Ｎｂ２Ｏ５  等を添加して誘電率を調整してもかまわない。例えば、第一絶縁層１３として使用した五酸化タンタル・アルミナの複合膜（Ｔａ２Ｏ５：Ａｌ２Ｏ３）  は、比誘電率εｒ’が約１７であり、その屈折率ηｒは１．９  〜２．０  の範囲にあり、もちろん発光層隔離用誘電体層及び発光開始電圧調整用誘電体層として用いることができる。
これらの酸化物誘電体層は、水酸基（ＯＨ  −  ）  を形成する、または水（Ｈ２Ｏ）  を包含した構造と成り得る金属酸化物であり、誘電体層を通して発光層表面に形成された硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４）  等の層へ水を導くことができ、さらに剥離を容易にする。この製造方法は、第一実施例の製造方法に比べ、ホトエッチング工程を２回を少なくできる点で経済的に極めて優れた方法であるが、そのポイントは発光層との界面に水溶性の生成物を形成させることと、その層に水、薬液等を導く経路を有することである。
【００１８】
仮に、発光層との界面に水溶性の生成物を形成させたとしても、これに水、薬液等を導く経路を持たない緻密で浸透性のない膜ではリフトオフさせることはできない。また、ある程度薄い膜、例えば膜厚１０ｎｍ以下なら膜に多数のピンホールを作ることでリフトオフできるしもしれないが、その程度の膜厚ではダイナミックな発光開始電圧の調整はできない。好ましい発光開始電圧の調整を行なうには、少なくとも５０ｎｍ以上の膜厚は必要である。また、好ましい発光輝度を確保するためには、その膜厚を２００ｎｍ  以下程度に抑える必要がある。上記の酸化物誘電体層は、その構造中に水酸基（ＯＨ  −  ）  等を介して水を移動させることができるので、比較的厚い膜にでも水を導くことができ、わざわざピンホールを作る必要もない。
尚、第一発光層１５ａと第二発光層１５ｂの間にある五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層を形成する際に、第一発光層１５ａとの界面に、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４）  ではなく、酸化亜鉛（ＺｎＯ）  が形成されてしまう場合があったとしても、この酸化亜鉛（ＺｎＯ）  の薄膜は、酢酸などの弱い酸に溶けるため、やはり容易に、余分な第二発光層１５ｂ及びその下の部分の五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層１４をリフトオフさせて除去することができる。
【００１９】
（第三実施例）
本発明の構造上の特徴は、発光層隔離用誘電体層１４ａ及び発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂとを有することである。そして、それらの効果、特に、発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂの効果については、第一実施例及び第二実施例において詳細に説明した。
本実施例では、発光層隔離用誘電体層１４ａの効果、特に発光のクロストーク防止効果について比較サンプル（図５、図６）を作成し、第二実施例の構造（図３）と比較して詳細に説明する。
【００２０】
比較サンプルＡ（図５）は、第二実施例の構造（図３）から発光層隔離用誘電体層１４ａ及び発光開始電圧調整用誘電体層１４ｂを取り除いたもので、第一発光層１５ａと第二発光層１５ｂが各々ストライプ状に（紙面に垂直な方向に長く伸びている）形成され、各々の発光層が直接隣接する構造となっており、第二実施例と同様に、第一発光層１５ａ（ＺｎＳ：Ｍｎ）の形成領域に対応する第二電極１７上に赤色フィルタ１８がストライプ状に形成されている。
また、比較サンプルＢ（図６）は、第二電極１７上の全てを覆うように赤色フィルタ１８が形成されている以外は、比較サンプルＡ（図５）と同じ構造をしている。
第二実施例の構造（図３）において、赤色発光は第一発光層１５ａ（ＺｎＳ：Ｍｎ）の発光が赤色フィルタ１８を通過することによって得られ、緑色発光は、第二発光層１５ｂ（ＺｎＳ：Ｔｂ）の発光から得られる。同様に、比較サンプルＡ（図５）においても、赤／緑の各々の発光開始電圧は異なるものの、基本的には同じである。比較サンプルＢ（図６）においては、第二発光層１５ｂ（ＺｎＳ：ＴｂＯＦ）からの緑色発光が赤色フィルタ１８によりカットされ、光が取り出せない点では異なるが、赤色発光が赤色フィルタ１８を介して取り出される点では同じである。
【００２１】
この３つのＥＬ素子について、赤色のみを発光させた時の色純度測定結果を表１に示す。表中のｘ、ｙの値は、国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ＝ＣＩＥ）  の標準色度図（Ｃ．Ｉ．Ｅ．Ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ  Ｄｉａｇｒａｍ）の色度座標値を示すもので、ｘ座標値が大きく、ｙ座標値が小さくなるほど赤色の色純度が増す（真の赤色に近づく）ことを意味する。この結果からわかるように、本発明の１つである第二実施例の構造のもの（図３）とサンプルＢ（図６）については同じ値を示すもののサンプルＡ（図５）は、赤色の純度が悪くなっている。
【００２２】
【表１】
0003586939.tif 000002
【００２３】
これは、サンプルＡ（図５）では、第一と第二の発光層がつながっており、その屈折率がいずれも約２．３６と同じであるため、赤色発光をさせた場合（ＺｎＳ：Ｍｎ  上の第二電極１７のみに電圧を印加した場合）  に、表示面側へ光が放射されるだけでなく、放射光が発光層の平面方向（  即ち、表示面と直角方向）  へも進行するためである。このように発光層中を平面方向へ進行する光の一部は、発光層の粒界等によりその方向を変え、表示面側にも放射される。このような光は、フィルタを介さずに直接ＺｎＳ：Ｍｎの黄橙色の光を放つので、この色成分が混入した分、赤色の色純度を下げることとなる。
これに対しサンプルＢ（図６）は、表示面側の全てに赤色フィルタ１８が形成されているので、サンプルＡ（図５）のように発光層中を平面方向へ進行し方向を変え、表示面側に光が放射されても全て赤色フィルタ１８を介して光が取り出される。従って、この赤色フィルタ１８で決まる真の色純度と言える。
また、本発明の第二実施例の構造（図３）においては、発光層よりも屈折率の低い物質から成る発光層隔離用誘電体層１４ａを有するため、発光層中を平面方向へ進行しようとする光が発光層隔離用誘電体層１４ａで反射され、隣接するＺｎＳ：ＴｂＯＦ発光層から抜け出すことができず、赤色フィルタ１８で決まる真の色純度を示しているものと思われる。
【００２４】
この結果から、本発明における発光層隔離用誘電体層は、隣接する発光層への破壊の広がりを防止するだけでなく、その屈折率を発光層の屈折率より小さくすることにより光の横漏れによるクロストークを抑えられ、特に特定の部位にのみ色純度向上のためのフィルタを設ける場合に有効であることがわかる。
【００２５】
（第四実施例）
図示はしないが、三種類以上の異なる発光色を発光する発光層を形成する場合には、前述の第二実施例の二つの発光層を形成した図２（ｆ）  の段階から、さらに第三番目以降の発光層を形成する領域をエッチング工程で開口して、再び誘電体層を形成する図２（ｄ）  からの、同様な発光層形成工程を実施していく。その際、それまでに形成された前の発光層は硫化亜鉛（ＺｎＳ）  を母材としたものであって、第三発光層を形成する際に、開口した後に五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  層を設け、第三発光層をその上に形成し、水でリフトオフする。第一、及び第二発光層は硫化亜鉛（ＺｎＳ）  を母材とするので、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）  の層との界面に硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４）  の薄い膜が形成され、余分な第三発光層は容易にリフトオフされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に示すＥＬ素子の模式的構成断面図。
【図２】本発明の第一実施例に示すＥＬ素子の模式的な製造工程図。
【図３】本発明の第二実施例に示すＥＬ素子の模式的構成断面図。
【図４】本発明の第二実施例に示すＥＬ素子の模式的な製造工程図。
【図５】本発明の第三実施例に示す比較サンプルＡのＥＬ素子の模式的構成断面図。
【図６】本発明の第三実施例に示す比較サンプルＢのＥＬ素子の模式的構成断面図。
【符号の説明】
１１    ガラス基板
１２    第一電極
１３    第一絶縁層
１４ａ  発光層隔離用誘電体層
１４ｂ  発光開始電圧調整用誘電体層
１５ａ  第一発光層
１５ｂ  第二発光層
１６    第二絶縁層
１７    第二電極
１８    赤色フィルタ
【図１】
0003586939.tif 000003
【図２】
0003586939.tif 000004
【図３】
0003586939.tif 000005
【図４】
0003586939.tif 000006
【図５】
0003586939.tif 000007
【図６】
0003586939.tif 000008