(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎからなる無機蛍光体の片面上に半導体―蛍光体接合を形成し、その対向する反対面上に金属―蛍光体接触を形成してなるデバイス構造に、外部から半導体を正極性に、金属を負極性に電圧を印加して、該接合を通してトンネリングにより蛍光体中へ正孔を、該接触を通して電子をそれぞれ注入注入するデバイスの動作原理に基づいて、蛍光体の励起と発光を該接合での正孔のトンネリング注入によって生じさせ、かつ、前記デバイス構造において、デバイスを構成する金属が任意の基体上に形成した金属薄膜もしくは基体を兼ねた任意の形状からなる金属を有し、半導体が縮退したｎ型半導体からなる透明導電膜である金属―無機蛍光体―半導体の順に薄膜を積層することを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
請求項１記載の正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする照明器具。
【請求項３】
請求項１記載の正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、正孔注入型ＥＬ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  無機蛍光体を用いる面状発光のエレクトロルミネッセンス（以後ＥＬと略記される）では安定動作を実現するために発光面内で均一な電界（すなわち均一な電流）及び電流値制御が要求される。従って、通常交流駆動型ＥＬでは絶縁層、直流駆動型ＥＬでは電流制限層が導入されている。すなわち、面状発光の直流駆動ＥＬでは、点状発光の発光ダイオード（以後ＬＥＤと略記される）のような外部電流制御が有効でない。特に、直流駆動型ＥＬでは電流制限を抵抗層で実現しなければならないため、大きな電力損失を伴い、結果としてＥＬの発光効率の低下を招く。そのため現在まで、直流駆動型無機ＥＬは実用になっていない。【０００３】  有機蛍光体を使用する直流駆動の有機エレクトロルミネッセンス（以後有機ＥＬ、あるいは有機発光ダイオードＯＬＥＤと略記される）では使用する有機材料が高抵抗でかつ超薄膜蛍光体が使用できるため上記の問題を解決している。結晶の不完全性に起因する非輻射再結合確率の高い無機蛍光体においては、超薄膜での発光は単結晶エピタキシャル膜でのＬＥＤのｐｎ接合部で実現されているが、多結晶やアモルファス蛍光体を使用する面状発光のＥＬでの実現は困難である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明によるデバイス構造では、上記の問題点を以下の通り解決している。正孔注入は印加電界強度で制御可能な接合や接触でのトンネリングにより制御され、また、伝導帯の電子の注入は接合や接触での電位障壁により制限され、その注入量が印加電界で制御されることによって、電流制限が可能であり、電力損失の少ない電流制限が実現される結果、励起が正孔注入によって効率良く実現できるため高い発光効率が実現された。【０００５】  前記課題を解決するための本発明の第１の態様は、図１に示したエネルギーバンド図からわかるように、導電性を有する任意の基体上に無機蛍光体及び金属薄膜もしくは半導体薄膜順に積層してなる半導体―蛍光体−金属構造もしくは金属−蛍光体−半導体構造のデバイスに、外部から半導体を負極性に、金属を正極性に電圧を印加して、該金属−蛍光体接触を通してトンネリング（該接触に適当な電界が印加されると蛍光体の価電子帯から電子が金属へトンネリングする結果、蛍光体の価電子帯に正孔が注入される）により蛍光体中へ正孔を、該半導体−蛍光体接合を通して電子（該接合に生じている電位障壁によって電子の注入が阻止されているが電界の印加によって電位障壁が低下する結果、半導体の伝導帯の電子が蛍光体の伝導帯に注入される）をそれぞれ注入するデバイスの動作原理に基づいて、蛍光体の励起と発光を該金属−蛍光体接触での正孔のトンネリング注入量によって制御することを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【０００６】  本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記デバイスを構成する無機蛍光体、半導体及び金属が何れも薄膜の形態を有し、任意の基体上に半導体―無機蛍光体―金属の順に積層したデバイス構造を有することを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【０００７】  本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記半導体が任意の透明基体上に形成された縮退した半導体からなる透明導電膜であることを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスある。【０００８】  本発明の第４の態様は、第１の態様において、前記デバイスを構成する金属として任意の基体上に形成した金属薄膜もしくは基体を兼ねた任意の形状からなる金属を用い、半導体として縮退した半導体からなる透明導電膜を用い、金属―無機蛍光体―半導体の順に薄膜を積層したデバイス構造を有することを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【０００９】  本発明の第５の態様は、第１の態様において、前記デバイス構造に、外部から半導体を正極性に、金属を負極性に電圧を印加して、該接合を通してトンネリングにより蛍光体中へ正孔を、該接触を通して電子をそれぞれ注入注入するデバイスの動作原理に基づいて、蛍光体の励起と発光を該接合での正孔のトンネリング注入量によって制御することを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンス素子にある。【００１０】  本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記デバイスを構成する無機蛍光体、半導体及び金属が何れも薄膜の形態を有し、任意の基体上に半導体―無機蛍光体―金属の順に積層して形成してなるデバ���ス構造を有することを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【００１１】  本発明の第７の態様は、第５又は６の態様において、前記半導体が任意の透明基体上に形成された縮退した半導体からなる透明導電膜であることを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【００１２】  本発明の第８の態様は、第１及び２の態様において、前記デバイスを構成する金属が任意の基体上に形成した金属薄膜もしくは基体を兼ねた任意の形状からなる金属を有し、半導体が縮退したｎ形半導体からなる透明導電膜である金属／無機蛍光体／半導体構造のデバイス構造を有することを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【００１３】  本発明の第９の態様は、無機蛍光体の片面上に半導体（１）―蛍光体接合を形成し、その対向する反対面上に蛍光体―半導体（２）接合を形成してなるデバイス構造を有し、外部から一方の半導体を負極性に、他方の半導体を正極性に電圧を印加して、半導体が負極性の接合を通してトンネリングにより蛍光体中へ正孔を、正極性の接合を通して電子をそれぞれ注入するデバイスの動作原理に基づいて、蛍光体の励起と発光を半導体が負極性の接合での正孔のトンネリング注入量によって制御することを特徴とする正孔注入型エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【００１４】  本発明の第１０の態様は、第９の様態において、前記デバイスを構成する無機蛍光体及び半導体（１）及び半導体（２）が何れも薄膜の形態を有し、任意の基体上に、半導体（１）―無機蛍光体―半導体（２）の順もしくは半導体（２）―無機蛍光体―半導体（１）の順に積層してなることを特徴とする正孔注入型エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【００１５】  本発明の第１１の態様は、第９及び１０の態様において、前記任意の基体として透光性を有する基板を用い、その上に縮退した半導体からなる透明導電膜及び無機蛍光体薄膜を形成し、その上に縮退した半導体からなる透明導電膜を形成してなるデバイス構造を有することを特徴とする正孔注入型エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【００１６】  本発明の第１２の態様は、第９及び１０の態様において、前記半導体の少なくとも一つが縮退した半導体からなる透明導電膜であることを特徴とする正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイスにある。【００１７】  本発明の第１３の態様は、第１から８の態様に記載の正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイス用いることを特徴とする照明器具にある。【００１８】  本発明の第１４の態様は、第１から８の態様に記載の正孔注入型直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイス用いることを特徴とする表示装置にある。【００１９】  本発明の第１５の態様は、第９から１２の態様に記載の透光性を有する正孔注入型交直もしくは直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイス用いることを特徴とするシースルー型照明器具にある。【００２０】  本発明の第１６の態様は、第９から１２の態様に記載の透光性を有する正孔注入型交直もしくは直流駆動エレクトロルミネッセンスデバイス用いることを特徴とするシースルー型表示装置にある。
【発明の効果】
【００２１】  以上説明したように、本発明によるデバイス構造では従来面発光ＥＬは面内で均一な電流及び電流値を制御するために不可欠な電流制限層による大きな電力損失を以下の通り解決している。正孔注入は印加電界強度で制御可能なトンネリングにより制御され、また、伝導帯の電子の注入は接合や接触での電位障壁により制限され、その注入量が印加電界で制御されることによって、電流制限がされ、電力損失の少ない電流制限が実現された結果、高い発光効率が実現された。従来の無機ＥＬ素子とはデバイスの動作原理が異なり、無機ＥＬ素子の特性の改善に対してその効果は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の無機蛍光体ＥＬデバイスのエネルギーバンド図
【図２】実施例１における正孔注入型ＥＬ素子の輝度−印加電圧特性
【発明を実施するための形態】
【００２３】  以下、本発明の実施形態を実施例により説明するがあくまで例示であり本発明はこれに限定されるものではない。（実施例１）  無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成したガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着法により作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加したところ、図２に示すように印加電圧４０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで約２００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。また、Ｚｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：Ｍｎ薄膜をゾル・ゲル法によって形成した同様の構造を有する素子においてもＥＬ発光を実現できた。
【００２４】（参考例２）  無機蛍光体材料であるＹ２Ｏ３：ＭｎのＭｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＹ２Ｏ３：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成したガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＹ２Ｏ３：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＹ２Ｏ３：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着法により作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加したところ、図１に示すように印加電圧５０Ｖ程で黄色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度黄色発光を実現できた。また、Ｙ２Ｏ３：Ｍｎ薄膜をゾル・ゲル法によって形成した同様の構造を有する素子においてもＥＬ発光を実現できた。
【００２５】（実施例３）  無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体―蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着法により作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧４０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００２６】（実施例４）  アルミナセラミックス基体上に真空蒸着法によりモリブデン（Ｍｏ）膜を作製し、その上に、無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、金属―蛍光体接触を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上に縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜をマグネトロンスパッタリング成膜法により作製し、無機蛍光体−半導体接合を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明導電膜側を負極性、Ｍｏ電極側を正極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧４０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００２７】（実施例５）  基体兼電極材料であるモリブデン（Ｍｏ）板上に、無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、金属―蛍光体接触を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上に縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜をマグネトロンスパッタリング成膜法により作製し、無機蛍光体−半導体接合を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明導電膜側を負極性、Ｍｏ板側を正極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧４０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００２８】（実施例６）  無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成したガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体―蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着法により作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧４０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００２９】（実施例７）  無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体―蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着法により作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧４０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００３０】（参考例８）  アルミナセラミックス基体上に真空蒸着法によりモリブデン（Ｍｏ）膜を作製し、その上に、無機蛍光体材料であるＺｎ２ＧａＯ４：ＭｎのＭｎ含有量を１ａｔ．％として作製したＺｎ２ＧａＯ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２ＧａＯ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、金属−蛍光体接触を形成した。その後、作製したＺｎ２ＧａＯ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上に縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜をマグネトロンスパッタリング成膜法により作製し、無機蛍光体−半導体接合を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明導電膜側を正極性、Ｍｏ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧４０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００３１】（実施例９）  基体を兼ねたモリブデン（Ｍｏ）板上に、無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、金属−蛍光体接触を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上に縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜をマグネトロンスパッタリング成膜法により作製し、無機蛍光体−半導体接合を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明導電膜側を正極性、Ｍｏ板側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧４０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００３２】（実施例１０）  無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成したガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体−蛍光体接合（１）を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にマグネトロンスパッタリング成膜法により、ノンドープ酸化スズ（ＳｎＯ２）薄膜を作製し無機蛍光体−半導体接合（２）を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜側を負極性、ノンドープ酸化スズ（ＳｎＯ２）薄膜側を正極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧５０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００３３】（参考例１１）  無機蛍光体材料であるＹ２Ｏ３：ＭｎのＭｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＹ２Ｏ３：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、縮退した半導体であるＡｌドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）薄膜を形成したガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＹ２Ｏ３：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体−蛍光体接合（１）を形成した。その後、作製したＹ２Ｏ３：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にマグネトロンスパッタリング成膜法により、縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）薄膜を作製し無機蛍光体−半導体接合（２）を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。Ａｌドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）薄膜側を負極性、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）薄膜側を正極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧３０Ｖ程で黄色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度黄色発光を実現できた。
【００３４】（実施例１２）  無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成したガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体−蛍光体接合（１）を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にマグネトロンスパッタリング成膜法により、縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）薄膜を作製し無機蛍光体−半導体接合（２）を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜側を負極性、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）薄膜側を正極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧３０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧２００Ｖで２００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。（実施例１２−１）
【００３５】  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体―蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上に真空蒸着法によりノンドープＺｎＳ薄膜を膜厚１００ｎｍ程度形成し、その上にアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着法により作製し、金属―蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で緑色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度緑色発光を実現できた。
【００３６】（参考例１３）  縮退したｎ形半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるＭｎ添加硫化バリウム亜鉛（ＺｎＢａＳ：Ｍｎ）薄膜を電子線真空蒸着法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎＢａＳ：Ｍｎ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で黄色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度黄色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００３７】（参考例１４）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるＭｎ添加硫化マグネシウム亜鉛（ＺｎＭｇＳ：Ｍｎ）薄膜を電子線真空蒸着法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎＭｇＳ：Ｍｎ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で黄色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度黄色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００３８】（参考例１５）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるセリウム（Ｃｅ）添加硫化ストロンチウム亜鉛（ＺｎＳｒＳ：Ｃｅ）薄膜を電子線真空蒸着法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎＳｒＳ：Ｃｅ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で青緑色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度青緑色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００３９】（参考例１６）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるセリウム（Ｃｅ）添加硫化カルシウム亜鉛（ＺｎＣａＳ：Ｃｅ）薄膜を電子線真空蒸着法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎＣａＳ：Ｃｅ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で青緑色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度青緑色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００４０】（参考例１７）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるＭｎ添加硫セレン化亜鉛（ＺｎＳＳｅ：Ｍｎ）薄膜を電子線真空蒸着法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎＳＳｅ：Ｍｎ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で黄色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度黄色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００４１】（参考例１８）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料である亜鉛（Ｚｎ）ドープ窒化ガリウム（ＧａＮ：Ｚｎ）薄膜を電子線真空蒸着法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＧａＮ：Ｚｎ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で青色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度青色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００４２】（参考例１９）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるユーロピウム（Ｅｕ）ドープ硫酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）薄膜をマグネトロンスパッタリング法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で青色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度青色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００４３】（参考例２０）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるユーロピウム（Ｅｕ）ドープ硫酸バリウム（ＢａＳＯ４：Ｅｕ）薄膜をマグネトロンスパッタリング法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で紫色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度紫色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００４４】（参考例２１）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるユーロピウム（Ｅｕ）ドープ窒化アルミニウム酸化カルシウム（（ＡｌＮ）１−ｘ−（ＣａＯ）ｘ）：Ｅｕ多元系薄膜をマグネトロンスパッタリング法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製した（（ＡｌＮ）１−ｘ−（ＣａＯ）ｘ）：Ｅｕ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属―蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で赤色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度赤色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００４５】（参考例２２）  縮退した半導体であるインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜を形成したガラス基体上に、無機蛍光体材料であるユーロピウム（Ｅｕ）ドープ酸窒化ガリウム（（ＧａＮ）１−ｘ−（ＧａＯ）ｘ）：Ｅｕ多元系薄膜をマグネトロンスパッタリング法により、基体温度３５０℃の条件下で作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製した（（ＡｌＮ）１−ｘ−（ＣａＯ）ｘ）：Ｅｕ薄膜上に真空蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を作製し、金属―蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ素子を作製した。ＩＴＯ透明電極側を正極性、Ａｌ電極側を負極性として直流電圧を印加したところ、印加電圧２０Ｖ程で赤色発光を確認でき印加電圧１５０Ｖで３００ｃｄ／ｍ２の高輝度赤色発光を実現できた。該ＥＬ素子は、ＩＴＯ透明電極側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加した場合においても、同様の発光を実現できた。また、該蛍光体薄膜を基体兼電極材料としてＡｌ膜を形成したアルミナセラミックスもしくはモリブデン板上形成し、その上にＩＴＯ透明導電膜を形成した正孔注入型ＥＬ素子においても同様の特性を実現できた。
【００４６】（実施例２３）  無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成した２０ｃｍ×１５０ｃｍ角のガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体−蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にアルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着法により作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ照明器具を作製した。ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として直流電圧を印加したところ、全面に均一な高輝度緑色発光を実現できた。
【００４７】（実施例２４）  ０．５ｍｍ×３４０ｍｍのストライプ上にパターニングされたノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を０．０６ｍｍ間隔で形成した２７０ｍｍ×３４０ｍｍ角のガラス基体上に、無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を基体上全面に作製し、半導体―蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上に０．５ｍｍ×２７０ｍｍのストライプ上にパターニングされたアルミニウム（Ａｌ）膜をＺｎＯ薄膜に直交する配置で真空蒸着法により作製し、金属−蛍光体接触を形成して正孔注入型ＥＬ表示装置を作製した。映像信号によって変調した直流電圧をノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として印加したところ、ＶＧＡ緑色表示装置を実現できた。
【００４８】（実施例２５）  無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成した２０ｃｍ×１５０ｃｍ角のガラス基体上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を作製し、半導体（１）―蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜をマグネトロンスパッタリング成膜法により作製し、蛍光体−半導体（２）接合を形成してシースルー型正孔注入制御ＥＬ照明器具を作製した。
【００４９】（実施例２６）  ０．５ｍｍ×３４０ｍｍのストライプ上にパターニングされたノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を０．０６ｍｍ間隔で形成した２７０ｍｍ×３４０ｍｍ角のガラス基体上に、無機蛍光体材料であるＺｎ２Ｓｉ１−ＸＧｅＸＯ４：ＭｎのＧｅ含有量を０．４とし、Ｍｎ含有量を２ａｔ．％として作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ粉末ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング成膜法により、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ガス圧力６Ｐａ、スパッタ投入電力１００Ｗ、基体温度３５０℃の条件下でＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜を基体上全面に作製し、半導体（１）―蛍光体接合を形成した。その後、作製したＺｎ２Ｓｉ０．６Ｇｅ０．４Ｏ４：Ｍｎ無機蛍光体発光層薄膜上にインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜をマグネトロンスパッタリング成膜法により作製し、作製したＩＴＯ膜をＺｎＯ薄膜に直交する配置で０．５ｍｍ×２７０ｍｍのストライプ上にパターニング加工し、蛍光体−半導体（２）接合を形成してシースルー型正孔注入制御ＥＬ表示装置を作製した。映像信号によって変調した直流電圧をノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜側を負極性、Ａｌ電極側を正極性として印加したところ、ＶＧＡ緑色表示装置を実現できた。
【図１】
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【図２】
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