(57)【要約】【課題】レーザー光の照射によるアニール温度で昇華する特性を有する発光層を用いた場合であっても、その昇華性発光層の昇華による影響を抑制しつつ、効率的なアニール処理を行って、発光輝度の向上を図ること。【解決手段】  絶縁性基板１上に、順に、第１電極２、第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁層５、及び第２電極６を形成するとともに、発光層４にレーザー光を照射して、当該発光層の発光輝度を向上させるＥＬ素子の製造方法において、発光層４は、レーザー光が直接照射されたときのアニール温度によって昇華する特性を有する第１発光層４ａと、当該アニール温度において昇華しない特性を有する第２発光層４ｂとを含み、第１発光層４ａが下側となり、第２発光層４ｂが上層側となるようにそれぞれ成膜する。そして、第２の絶縁層を形成する前に、レーザー光を第２発光層４ｂに直接照射してアニール処理を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有する基板上に、順に、第１の電極層、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、及び第２の電極層を形成するとともに、前記発光層にレーザー光を照射して、当該発光層の発光輝度を向上させるエレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
前記発光層は、レーザー光が直接照射されたときのアニール温度によって昇華する特性を有する昇華性発光層と、当該アニール温度において昇華しない特性を有する非昇華性発光層とを含み、
前記第１の絶縁層上に、前記昇華性発光層が下層側となり、前記非昇華性発光層が上層側となるようにそれぞれ成膜された後、前記第２の絶縁層を形成する前に、前記レーザー光を前記非昇華性発光層に直接照射してアニール処理を実施することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項２】
前記昇華性発光層は、ＺｎＳを母体材料とするものであり、前記非昇華性発光層はＳｒＳを母体材料とするものであることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項３】
前記レーザー光として、２７５ｎｍ〜３８０ｎｍの波長のレーザー光を用いることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項４】
前記昇華性発光層では、母体材料であるＺｎＳに発光中心としてＭｎが添加され、前記非昇華性発光層では、母体材料であるＳｒＳに発光中心としてＣｕが添加されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項５】
前記非昇華性発光層をなすＳｒＳ：Ｃｕ層は、その厚さが１μｍ〜２μｍであることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項６】
前記レーザー光として、２００ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２の範囲のレーザーパワーを有するレーザー光を用いることを特徴とする請求項５に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項７】
前記ＳｒＳ：Ｃｕ層は、高周波スパッタ法によって成膜されることを特徴とする請求項５に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記高周波スパッタ法によってＳｒＳ：Ｃｕ層を成膜する際のスパッタ温度を、１５０℃〜２８０℃の範囲の温度としたことを特徴とする請求項７に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項９】
前記スパッタ温度を、１８０℃〜２１０℃としたことを特徴とする請求項８に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１０】
前記スパッタ温度を、２００℃としたことを特徴とする請求項８に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１１】
前記昇華性発光層は、複数の発光領域に分離するようにパターニングされ、前記非昇華性発光層は、パターニングによって前記昇華性発光層が除去された領域にも成膜され、前記レーザー光は、少なくとも、前記昇華性発光層が除去され前記非昇華性発光層のみが堆積されている領域に照射されることを特徴とする請求項２乃至１０のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１２】
前記非昇華性発光層は、前記昇華性発光層よりも高いレーザー光透過率を有することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１３】
前記非昇華性発光層が、前記昇華性発光層よりも低いレーザー光透過率を有する場合、前記非昇華性発光層を２層に分離して、前記昇華性発光層を挟むように、前記昇華性発光層の下層側及び上層側に配置するとともに、前記レーザー光が直接照射される上層側の非昇華性発光層の厚さを下層側の非昇華性発光層の厚さよりも薄く形成することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば透明ディスプレイなどに使用されるエレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子と記す）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＥＬ素子は、ガラスなどの透明な絶縁性基板上に、第１電極、第１絶縁層、発光層、第２絶縁層、及び第２電極を順次成膜することにより製造される。
【０００３】
このようなＥＬ素子において、例えば特許文献１や特許文献２に開示されるように、発光層にレーザー光を照射してアニール処理を行うことにより、発光輝度を向上することが知られている。
【特許文献１】特開平１１−２２４７７７号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、発光層をＳｒＳ：Ｃｅ，ＺｎＳ，及びＺｎＳ：Ｍｎの積層構造としたものが示されている。これにより、ＳｒＳ：Ｃｅが発光する青色と、ＺｎＳ：Ｍｎが発光するオレンジ色とによって、白色発光が得られるようにしている。
【０００５】
そして、特許文献１では、ＳｒＳ：Ｃｅ，ＺｎＳ，及びＺｎＳ：Ｍｎの積層構造とした発光層に第２の絶縁層を形成した上で、アルゴン（Ａｒ）レーザー光をガラス基板側から発光層に焦点を結ぶように照射している。しかし、Ａｒレーザー光の波長は４８８〜５１４．５ｎｍであり、その大部分（８０％以上）は発光層を透過してしまう。換言すれば、レーザー光は発光層に十分に吸収されず、例えば第１電極などに吸収され、その第１電極などからの熱伝導によって発光層が間接的にアニールされることになる。
【０００６】
一方、特許文献２では、発光層に対して直接レーザー光を照射することによりアニールを行うことが記載されている。このとき、４２０ｎｍ以下の波長のレーザー光を発光層に照射することで、発光層にレーザー光を吸収させ、発光層自体が発熱することでアニール効果が得られるようにしている。
【０００７】
このように、電極やガラス基板を介することなく、発光層に対して直接レーザー光を照射して発光層に吸収させることにより、相対的に低いレーザーパワーでもアニール効果を得ることができ、また、発光層の温度が瞬間的（およそ１μｓｅｃ以下）に高温（１２００℃以上）になるので、アニール処理の時間を短くすることができ、効率的にアニール処理を行なうことができるようになる。
【０００８】
しかしながら、発光層の中には、例えば母体材料をＺｎＳとする発光層のように、レーザー光の照射によるアニール温度で昇華してしまう昇華性発光層がある。このような昇華性発光層を用いた場合、発光層に直接レーザー光を照射して、そのレーザー光を発光層に吸収させるような効率的なアニールを行うことは困難であった。
【０００９】
本願発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、昇華性発光層を用いた場合であっても、その昇華性発光層の昇華による影響を抑制しつつ、効率的なアニール処理を行って、発光輝度の向上を図ることが可能なエレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、絶縁性を有する基板上に、順に、第１の電極層、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、及び第２の電極層を形成するとともに、発光層にレーザー光を照射して、当該発光層の発光輝度を向上させるものであって、
発光層は、レーザー光が直接照射されたときのアニール温度によって昇華する特性を有する昇華性発光層と、当該アニール温度において昇華しない特性を有する非昇華性発光層とを含み、
第１の絶縁層上に、昇華性発光層が下層側となり、非昇華性発光層が上層側となるようにそれぞれ成膜された後、第２の絶縁層を形成する前に、レーザー光を非昇華性発光層に直接照射してアニール処理を実施することを特徴とする。
【００１１】
上記したように、発光層として、昇華性発光層と非昇華性発光層との積層構造とすることにより、例えば白色発光のように、単一の発光層では得られない発光色も得ることが可能になる。そして、請求項１に記載の発明では、この発光層における積層構造を利用して、昇華性発光層の昇華による影響を抑制することとした。すなわち、昇華性発光層を下側、非昇華性発光層を上側に形成し、非昇華性発光層にレーザー光を直接照射する。これにより、昇華性発光層がレーザー光を吸収して部分的に昇華して、固相から気相へと相転移しても、非昇華性発光層によって覆われているので、レーザー光の照射が終了すると、再び固相へ相転移する。従って、レーザー光を発光層に直接照射して、発光層に吸収させることができ、効率的なアニールを行うことが可能になる。
【００１２】
請求項２に記載したように、昇華性発光層は、ＺｎＳを母体材料とするものであり、非昇華性発光層はＳｒＳを母体材料とするものであっても良い。ＺｎＳを母体材料とする発光層は、その発光中心として添加される材料によらず、レーザー光によるアニール温度以下で昇華する特性を有するためである。逆に、ＳｒＳを母体材料とする発光層は、そのような昇華特性を示さない。そして、これらの母体材料からなる発光層を用いることにより、白色発光も可能となる。
【００１３】
請求項３に記載したように、レーザー光として、２７５ｎｍ〜３８０ｎｍの波長のレーザー光を用いることが好ましい。請求項２のように、発光層が、ＺｎＳを母体材料とする昇華性発光層とＳｒＳを母体材料とする非昇華性発光層との積層構造からなる場合、上側の非昇華性発光層は、２７５ｎｍ以下の波長のレーザー光をほとんど透過させない。このため、上側の非昇華性発光層と下側の昇華性発光層のアニールを同時に行うには、２７５ｎｍ以上の波長のレーザー光を用いる必要がある。また、レーザー光の波長が３８０ｎｍを超えると、各々の発光層のレーザー光透過率がほぼ上限値（８０％超）となり、各々の発光層におけるレーザー光の吸収率が低下するためである。
【００１４】
請求項４に記載したように、昇華性発光層では、母体材料であるＺｎＳに発光中心としてＭｎが添加され、非昇華性発光層では、母体材料であるＳｒＳに発光中心としてＣｕが添加されていることが好ましい。このようにすると、ＺｎＳ：Ｍｎ層がオレンジ色を発光し、ＳｒＳ：Ｃｕ層が青色を発光するため、これらの合成により白色発光が得られる。
【００１５】
請求項５に記載するように、非昇華性発光層をなすＳｒＳ：Ｃｕ層は、その厚さが１μｍ〜２μｍであることが好ましい。ＳｒＳ：Ｃｕ層の厚さが１μｍよりも薄いと、ＳｒＳ：Ｃｕ層はほとんど発光しない。逆に、ＳｒＳ：Ｃｕ層の膜厚が２μｍを超えると、膜厚に対する発光開始電圧の変化率が急激に大きくなり、輝度ムラが発生しやすくなるためである。
【００１６】
請求項６に記載したように、レーザー光として、２００ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２の範囲のレーザーパワーを有するレーザー光を用いることが好ましい。２００ｍＪ／ｃｍ２未満のレーザーパワーでは、十分な輝度の向上効果が得られない。また、レーザーパワーが４００ｍＪ／ｃｍ２を超えると、発光層が溶け出して凝固する現象が発生し、その凝固する状態を制御できないため却って輝度が低下するためである。
【００１７】
請求項７に記載したように、ＳｒＳ：Ｃｕ層は、高周波スパッタ法によって成膜されることが好ましい。発光層の成膜方法には、高周波（ＲＦ）スパッタ法、蒸着法、ＡＬＤ（原子層成長）法などがあるが、レーザー光によるアニール処理を行った場合、ＲＦスパッタ法によって成膜した発光層が、最も高い輝度を示すためである。
【００１８】
請求項８に記載したように、高周波スパッタ法によってＳｒＳ：Ｃｕ層を成膜する際、そのスパッタ温度を、１５０℃〜２８０℃の範囲の温度とすることが好ましい。スパッタ温度が１５０℃未満であると成膜した発光層のはがれが生じやすくなる。一方、スパッタ温度が２８０℃を超えると、成膜レートが急激に低下して、生産性が悪くなるためである。
【００１９】
なお、スパッタ温度のより好ましい温度範囲は、請求項９に記載したように１８０℃〜２１０℃であり、最も好ましいスパッタ温度は、請求項１０に記載したように、２００℃である。これらのスパッタ温度（範囲）にて、膜はがれや成膜レートの低下を招くことなく、より高い輝度が得られるためである。
【００２０】
請求項１１に記載したように、昇華性発光層は、複数の発光領域に分離するようにパターニングされ、非昇華性発光層は、パターニングによって昇華性発光層が除去された領域にも成膜され、レーザー光は、少なくとも、昇華性発光層が除去され非昇華性発光層のみが堆積されている領域に照射されることが好ましい。このようにすると、発光層において、昇華性発光層と非昇華性発光層とが積層された積層部分と、非昇華性発光層のみからなる単層部分とを形成することができる。従って、電圧印加時に、それらの積層部分と単層部分とで異なる色を発光させることが可能となり、マルチカラー表示を行わせることができるようになる。
【００２１】
なお、ＺｎＳを母体材料とする昇華性発光層は、レーザー光を照射時のレーザーパワーを高くするほど輝度が向上するが、レーザー光を照射しない場合でも、その膜厚に応じた輝度が得られる。一方、ＳｒＳを母体材料とする非昇華性発光層は、レーザー光を発光してアニールを行わないと実質的に発光しないため、少なくとも非昇華性発光層のみからなる単層部分にはレーザー光を照射してアニールを行う必要がある。
【００２２】
請求項１２に記載したように、非昇華性発光層は、昇華性発光層よりも高いレーザー光透過率を有するものであることが好ましい。下側に配置された昇華性発光層には、上側に配置された非昇華性発光層を介してレーザー光が入射される。従って、非昇華性発光層が、昇華性発光層よりも高いレーザー光透過率を有していれば、下側の昇華性発光層にも効率的にレーザー光が入射されるようになる。これにより、レーザー光の照射により、昇華性発光層と非昇華性発光層とを同時にアニールすることが可能となる。
【００２３】
なお、非昇華性発光層が、昇華性発光層よりも低いレーザー光透過率を有する場合には、請求項１３に記載したように、非昇華性発光層を２層に分離して、昇華性発光層を挟むように昇華性発光層の下層側及び上層側に配置するとともに、レーザー光が直接照射される上層側の非昇華性発光層の厚さを下層側の非昇華性発光層の厚さよりも薄く形成することが好ましい。非昇華性発光層のレーザー光透過率が、昇華性発光層のそれよりも低くとも、上層側の非昇華性発光層の膜厚を薄くすることで、十分な量のレーザー光を昇華性発光層に入射させることが可能になる。そして、昇華性発光層を挟むように上層側及び下層側の非昇華性発光層を設けることにより、非昇華性発光層の輝度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による、ＥＬ素子の製造方法について説明する。まず、図１に基づいて、ＥＬ素子の基本的な構成を説明する。
【００２５】
図１において、ＥＬ素子１０は、透明な絶縁性基板１を有しており、この絶縁性基板１の上に、それぞれ透明な第１電極２、第１絶縁層３、発光中心を含む発光層４、第２絶縁層５及び第２電極６が順次積層されて構成されている。
【００２６】
絶縁性基板１は無アルカリガラスや低アルカリガラスなどのガラスや透明な樹脂などから形成することができるが、本例では低アルカリガラス基板１を用いている。第１電極２及び第２電極６は、ＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）やＺｎＯなどの透明導電膜から形成されるもので、本例では厚さ３００ｎｍ程度のＩＴＯ膜を用いている。
【００２７】
第１絶縁層３および第２絶縁層５は、シリコン酸化膜などの一般的な絶縁膜を採用できる。しかし、レーザー光照射によるアブレーションを防止するためには、酸化チタン膜と酸化チタン膜以外の金属酸化膜を積層した膜からなるものが好ましい。そのような積層膜としては、Ａｌ2Ｏ3層とＴｉＯ2層の積層膜であるＡＴＯ膜が挙げられる。このＡＴＯ膜は、Ａｌ2Ｏ3層の原料としてＡｌＣｌ3及びＨ2Ｏを用い、ＴｉＯ2層の原料としてＴｉＣｌ4及びＨ2Ｏを用いて、ＡＬＤ（原子層成長）法により成膜することができる。本例では、各絶縁層３、５としてＡＴＯ膜を採用しており、その膜構成は、たとえば、Ａｌ2Ｏ3層とＴｉＯ2層とも、１層当たりの厚さを５ｎｍとし、それぞれ３層積層した構造とすることができる。
【００２８】
さらに、各絶縁層３、５として、このＡＴＯ膜におけるＡｌ2Ｏ3層の代わりに該Ａｌ2Ｏ3層より誘電率の大きなＨｆＯ2層やＺｒＯ2層を用いても良い。これらについては、各々、原料ガスとしてＨｆＣｌ4やＺｒＣｌ4を用いれば成膜できる。膜厚の設定は上述したＡｌ2Ｏ3層と同様で良い。これらのものはＡｌ2Ｏ3層よりも誘電率が大きいため、ＡＴＯ膜と容量を同じにした場合、積層数をより多くできるので、耐圧を高くし信頼性を向上させることができる。
【００２９】
発光層４は、ＺｎＳを母体材料とし、発光中心としてＭｎを添加した第１発光層４ａと、ＳｒＳを母体材料とし、発光中心としてＣｕを添加した第２発光層４ｂとを積層して構成されている。この場合、第１発光層４ａが、第１絶縁層３上に成膜され、その後、第２発光層４ｂが第１発光層４ａ上に成膜されることにより、第１発光層４ａが下層側、第２発光層４ｂが上層側となるように積層される。なお、第１発光層４ａは、例えば３００ｎｍの膜厚に成膜され、第２発光層４ｂは１．５μｍの膜厚に成膜される。
【００３０】
ここで、第１電極２および第２電極６は、互いに直交するストライプ形状に形成されている。従って、第１電極２と第２電極６の交点に所定の矩形波状の電圧が印加されると、その交点に対応する発光層部分が発光する。発光層４は、上述したように、ＺｎＳ：Ｍｎからなる第１発光層４ａとＳｒＳ：Ｃｕからなる第２発光層４ｂとの積層構造を有しているので、第１発光層４ａが発光するオレンジ色と第２発光層４ｂが発光する青色が合成され、結果的に白色にて発光する。
【００３１】
次に、本実施形態のＥＬ素子１０の製造方法について説明する。
【００３２】
まず、絶縁性基板１の上に、スパッタやフォトリソグラフ技術を用いてＩＴＯからなる第１電極２を形成し、その上に、ＡＬＤ法によりＡＴＯ膜からなる第１絶縁層３を形成する。続いて、高周波（ＲＦ）スパッタ法によりＺｎＳ：Ｍｎからなる第１発光層４ａ及びＳｒＳ：Ｃｕからなる第２発光層４ｂを順次成膜する。その上に、第１絶縁層３と同様にして第２絶縁層５を形成し、さらに、第１電極２と同様に第２電極６を形成する。
【００３３】
ここで、本実施形態では、図２に示すように、発光層４の成膜後であって、第２絶縁層５を成膜する前に、発光層４に対して、直接レーザー光を照射してアニール処理を行なう。このアニール処理により、母体材料の結晶化が促進されるとともに、発光中心の分布を均一化することができるので、発光層４の輝度を向上することができる。さらに、レーザー光を発光層４に直接照射して吸収させることにより、相対的に低いレーザーパワーでもアニール効果を得ることができ、また、発光層４の温度が瞬間的（およそ１μｓｅｃ以下）に高温（１２００℃以上）になるので、アニール処理の時間を短くすることができ、効率的にアニール処理を行なうことができるようになる。
【００３４】
ただし、発光層４において、ＺｎＳを母体材料とする第１発光層４ａは、大気中において、１１８０℃で昇華する特性を有している。このため、照射されたレーザー光が第１発光層４ａにて吸収された場合、そのアニール温度が、第１発光層４ａの昇華温度を超えてしまう可能性がある。そのため、本実施形態では、レーザー光の照射によるアニール温度（瞬間的に約２０００℃まで上昇する可能性がある）においても昇華しない特性を持つ、ＳｒＳを母体材料とする第２発光層４ｂを、第１発光層４ａを覆うように上側に成膜し、その状態でレーザー光の照射によるアニール処理を行なうこととした。これにより、昇華性の第１発光層４ａがレーザー光を吸収して部分的に昇華し、固相から気相へと相転移しても、非昇華性の第２発光層４ｂによって覆われているので、第１発光層４ａは、レーザー光の照射が終了すると、再び固相へ相転移する。従って、レーザー光を発光層４に直接照射しつつ、レーザー光を発光層４に吸収させることができ、効率的なアニールを行うことが可能になる。
【００３５】
レーザー光を発光層４に効果的に吸収させるためには、レーザー光の波長が２７５ｎｍ〜３８０ｎｍであることが好ましい。その理由を、図３に示すグラフを用いて説明する。なお、図３は、第１及び第２発光層４ａ，４ｂの膜厚を１μｍとした場合の、レーザー光の波長と透過率との関係を示すものである。
【００３６】
図３に示すように、ＳｒＳを母体材料とする第２発光層４ｂは、２７５ｎｍよりも低い波長のレーザー光の透過率が極めて低い。換言すれば、第２発光層４ｂは、２７５ｎｍよりも低い波長のレーザー光を実質的に透過させず、ほとんどすべてのレーザー光を吸収してしまう。この場合、第２発光層４ｂの下層に位置する第１発光層４ａをアニールすることができなくなってしまう。逆に、レーザー光の波長が３８０ｎｍを超えると、図３に示すように、第１及び第２発光層４ａ，４ｂのレーザー光透過率がほぼ上限値（８０％超）となり、第１及び第２発光層４ａ，４ｂにおけるレーザー光の吸収率が低下する。このため、レーザー光の照射による、アニールの効果を十分に得ることが困難になる。
【００３７】
なお、図３には、発光中心としてＣｕを添加したＳｒＳ：Ｃｕからなる発光層と、発光中心としてＭｎを添加したＺｎＳ：Ｍｎからなる発光層とに関して、レーザー光透過率の波長依存性を示している。ただし、各発光層のレーザー光透過率の波長依存性は、ほぼ、その母体材料によって決定され、発光中心として添加する元素を変えても、それほど変化しない。そのため、発光中心として上述した元素以外の元素を添加し、白色以外の色を発光するようにしても良い。例えば、ＺｎＳにＴｂを添加すれば緑色発光し、Ｓｍを添加すれば赤色発光する。一方、ＳｒＳにＣｅを添加すれば青緑色発光し、Ｅｕを添加すれば赤色発光する。これらを適宜組み合わせることにより、所望の発光色を得ることができる。
【００３８】
また、図３に示すように、レーザー光の同一波長に対する透過率は、第１発光層４ａが第２発光層４ｂよりも低い。下層に配置される第１発光層４ａには、上層に配置された第２発光層４ｂを介してレーザー光が入射される。従って、第２発光層４ｂが、第１発光層４ａよりも高いレーザー光透過率を有していれば、下層側の第１発光層４ａにも効率的にレーザー光が入射されるようになる。これにより、レーザー光の照射により、第１及び第２発光層４ａ，４ｂを同時にアニールすることが可能となる。
【００３９】
本実施形態では、白色発光を得るために、上述した第１発光層４ａと第２発光層４ｂとの組合せを用いた。しかし、白色以外の色を発光させる等の目的で、上層に配置される非昇華性の第２発光層の母体材料をＳｒＳ以外のものを使用することで、その第２発光層のレーザー光透過率が、下層に配置される昇華性の第１発光層のレーザー光透過率よりも低くなってしまうことも起こりえる。このように、上層側の第２発光層のレーザー光透過率が低くなると、レーザー光のエネルギーの多くが第２発光層にて吸収されてしまい、第１発光層のアニール効果が小さくなってしまう。
【００４０】
そこで、上昇側に配置される非昇華性の第２発光層が、下層側に配置される昇華性の第１発光層よりも低いレーザー光透過率を有する場合には、第２発光層を２層に分離して、第１発光層を挟むように第１発光層の下層側及び上層側に配置するとともに、レーザー光が直接照射される上層側の第２発光層の厚さを下層側の第２発光層の厚さよりも薄く形成することが好ましい。第２発光層のレーザー光透過率が、第１発光層のレーザー光透過率よりも低くとも、上層側の第２発光層の膜厚を薄くすることで、十分な量のレーザー光を第１発光層に入射させることが可能になる。そして、第１発光層を挟むように上層側及び下層側の第２発光層を設けることにより、上層側の第２発光層の厚さを薄くしても、第２発光層全体としての輝度の低下を抑制することができる。
【００４１】
上記した第２発光層４ｂは、ＲＦスパッタ法によって形成される。以下、ＲＦスパッタ法を用いることが好ましい理由について説明する。
【００４２】
発光層の成膜方法には、高周波（ＲＦ）スパッタ法、蒸着法、ＡＬＤ法などがある。いずれの成膜方法を用いるかによって、発光層の密度、レーザー光の透過率、膜厚、対光性及び下層側の膜との密着力等が変化する。従って、レーザー光照射によるアニール処理を行った場合に得られる輝度にも差が生じる。なお、これらの要素は、目的とする輝度や信頼性などの指標によって最適値は異なる。
【００４３】
そこで、上述した３種類の成膜方法によってそれぞれ輝度が最大となるように発光層を成膜し、レーザー光を照射してアニール処理を行ってみた。なお、第１電極２はＩＴＯ膜、第１及び第２絶縁層３，５はＡＴＯ膜とし、その容量が各々３３ｎＦ／ｃｍ２になるように調整した。また、第２電極６はＩＴＯ膜とした。発光層ＳｒＳ：Ｃｕは、いずれも膜厚を１．５μｍで一定とした。この結果、ＲＦスパッタ法により成膜した発光層の輝度は８４ｃｄであり、蒸着法による発光層の輝度は２６ｃｄであり、ＡＬＤ法による発光層の輝度は１０ｃｄであった。
【００４４】
そこで、再度、ＺｎＳ：Ｍｎ（３００ｎｍ）、ＳｒＳ：Ｃｕ（１．５μｍ）の順に成膜し、レーザー光を照射してアニール処理を行ってみた。レーザー光は、３０８ｎｍの波長のエキシマレーザーを使用し、レーザーパワー３５０ｍＪ／ｃｍ２で１００回照射した。１回当たりの照射時間は２０ｎｓであった。また、ＺｎＳ：Ｍｎ層は、成膜方法による輝度のばらつきはほとんど生じないため、蒸着法によって成膜した。すると、ＳｒＳ：Ｃｕ層をＲＦスパッタ法によって成膜した場合、２１０ｃｄの白色発光が得られた。蒸着法及びＡＬＤ法では、ＲＦスパッタ法の場合ほどの輝度は得られなかった。従って、レーザー光によるアニール処理を行う場合、ＲＦスパッタ法によってＳｒＳ：Ｃｕ層を成膜したときに、最も高い輝度を示すことが確認できた。
【００４５】
ＲＦスパッタ法によって発光層を成膜する場合、成膜温度が発光層の種々の特性に大きな影響を与えることがわかった。例えば図４に示すように、スパッタ温度が２８０℃よりも高くなると、成膜レートが急激に低下して生産性が悪化するので好ましくない。成膜温度をそれよりも低くするほど、スパッタ温度以外のパラメータや要因（スパッタ圧力、スパッタパワー、ターゲット間距離、スパッタガス）によって、信頼性、対光性、対振動性に関する特性を変動させることができ、設計の範囲が広がるので好ましい。
【００４６】
ただし、スパッタ温度が１５０℃未満であると成膜した発光層のはがれが生じやすくなってしまう。従って、スパッタ温度は、１５０℃〜２８０℃の範囲の温度とすることが好ましい。
【００４７】
さらに、スパッタ温度が約２１０℃以下の範囲では、成膜レートがほぼ高いレベルで安定する。また、スパッタ温度が１８０℃以上であれば、スパッタ中における各種のパラメータ等の変動をシビアに制御しなくとも、発光層のはがれは生じなくなる。従って、より好ましいスパッタ温度の範囲は、１８０℃〜２１０℃である。さらに、スパッタ温度が約２００℃のときに、発光層の輝度を最大にすることができたため、最も好ましいスパッタ温度は約２００℃である。
【００４８】
次に、発光層４における第１発光層（ＺｎＳ：Ｍｎ層）４ａと第２発光層（ＳｒＳ：Ｃｕ層）４ｂの膜厚について説明する。まず、ＳｒＳ：Ｃｕ層として好ましい膜厚の範囲について説明する。
【００４９】
図５は、レーザー光によるアニール処理を施したＳｒＳ：Ｃｕ層の膜厚と発光開始電圧Ｖｔｈ及び輝度との関係を示すグラフである。図５に示すように、ＳｒＳ：Ｃｕ層の膜厚が１μｍよりも薄くなると輝度が急激に低下する。逆に、ＳｒＳ：Ｃｕ層の膜厚が２μｍよりも厚くなると、膜厚に対する発光開始電圧の変化率が急激に大きくなり、本実施形態によるＥＬ素子によりディスプレイを構成した場合に輝度ムラが発生しやすくなる。
【００５０】
照射するレーザー光に関しては、基本的にレーザーパワーを大きくするほど輝度を向上することができる。ただし、レーザーパワーを過度に大きくすると、ＳｒＳ：Ｃｕ層が液状になり、一部にはアブレーションが生じるなどして、膜質などの制御が不可能になる。図６は、照射するレーザー光のレーザーパワーと輝度との関係を示すグラフである。なお、レーザー光は、３０８ｎｍの波長のＸｅＣｌガス励起のエキシマレーザーを使用し、ＳｒＳ：Ｃｕ層に１００回照射した。
【００５１】
図６に示すように、レーザーパワーが１００ｍＪ／ｃｍ２以下では、ＳｒＳ：Ｃｕ層はほとんど発光しない。実用上、必要な高輝度を得るには２００ｍＪ／ｃｍ２のレーザーパワーのレーザー光を照射することが好ましい。そして、レーザーパワーを上げるほど輝度は向上するが、４００ｍＪ／ｃｍ２を超えると、ＳｒＳ：Ｃｕ層の輝度が低下する。これは上述したように、レーザー光によってＳｒＳ：Ｃｕ層が溶け出して凝固する現象が発生し、その凝固する状態を制御できないので、却って輝度が低下するためである。以上の理由から、２００ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２の範囲のレーザーパワーを有するレーザー光を照射することにより、ほぼ安定的に高輝度が得られるため好ましい。
【００５２】
なお、波長が３０８ｎｍのエキシマレーザーを用いた理由は、上述したレーザー光の好ましい波長範囲の中で、最もレーザーパワーを大きくすることができるためである。
【００５３】
これに対して、ＺｎＳ：Ｍｎ層は、輝度及び発光開始電圧Ｖｔｈとも膜厚にほぼ比例する。また、レーザーパワーを高くするにつれて徐々に輝度を向上できる。さらに、レーザー光を照射しなくとも（アニール処理を行わなくとも）、膜厚に応じた輝度で発光する。
【００５４】
従って、白色発光のＥＬ素子を得るためには、まず、ＳｒＳ：Ｃｕ層の輝度を上述した膜厚範囲で最適化する。そして、白色を得るためにＣＩＥ色度座標に基づいて決定される、ＳｒＳ：Ｃｕ層とＺｎＳ：Ｍｎ層との輝度比から、ＺｎＳ：Ｍｎ層として求められる輝度を定める。ＺｎＳ：Ｍｎ層は、輝度等の調整範囲が大きいので、この手順を踏むことで、ＳｒＳ：Ｃｕ層の輝度や色座標の変化によらず、白色発光のＥＬ素子を製造することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるＥＬ素子の製造方法について図７に基づいて説明する。
【００５６】
図７に示すように、第２実施形態におけるＥＬ素子は、第１実施形態におけるＥＬ素子と発光層の構成が異なる。具体的には、第２実施形態におけるＥＬ素子では、下層側に位置する第１発光層（ＺｎＳ：Ｍｎ層）１４ａが複数の発光領域に分離するようにパターニングされている。このパターニングは、第１発光層１４ａが成膜された後、所望の形状のマスクを用いて、第１発光層１４ａをエッチングすることによって実施される。
【００５７】
その後、第１発光層１４ａの発光領域が残されている部分と、第１発光層１４ａが除去された部分とを含む全面に第２発光層（ＳｒＳ：Ｃｕ層）１４ｂをＲＦスパッタ法により成膜する。この結果、発光層１４において、第１発光層１４ａと第２発光層１４ｂとが積層された積層部分と、第２発光層１４ｂのみからなる単層部分とを形成することができる。
【００５８】
第２発光層１４ｂの成膜後に、レーザー光を照射してアニール処理を行う。ただし、このアニール処理では、第２発光層１４ｂのみからなる単層部分のみにレーザー光を照射する。このようにすると、第１発光層１４ａと第２発光層１４ｂとの積層部分では、第２発光層１４ｂは発光せず、単層部分でのみ第２発光層１４ｂが青色発光する。上述したように、ＳｒＳ：Ｃｕ層は、アニール処理を行わないと実質的に発光しないためである。一方、積層部分では、第１発光層１４ａのみによるオレンジ色発光が得られる。上述したように、ＺｎＳ：Ｍｎ層は、アニール処理を行わなくとも、その膜厚に応じた輝度で発光するためである。
【００５９】
従って、積層部分にのみ電圧を印加するとオレンジ色に発光し、単層部分にのみ電圧を印加すると青色に発光する。さらに、積層部分の幅Ｌ１と単層部分の幅Ｌ２を０．３ｍｍ以下にして、隣接する積層部分と単層部分とに同時に電圧を印加すると白色発光しているように見える。このようにして、第２実施形態のＥＬ素子の製造方法によれば、ＥＬ素子によるマルチカラーディスプレイを得ることができる。
【００６０】
なお、単層部分に加え、積層部分にもレーザー光を照射してアニール処理を行っても良い。この場合、積層部分では白色発光し、単層部分では青色発光するマルチカラー表示を行わせることができるためである。
【００６１】
以上、本発明による好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、変形して実施することができ、また本発明により製造されるＥＬ素子によるディスプレイは種々の用途に用いることができる。
【００６２】
例えば、上述した第１実施形態及び第２実施形態により作製されるＥＬ素子は、周囲の環境温度の変化に対する発光時の輝度変動が小さく、又振動に対しても輝度の経時変化が少ない等の特徴があるため、さまざまな環境で使用される車載用ディスプレイとして特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ＥＬ素子の基本的な構成を説明するための断面図である。
【図２】レーザー光の照射によるアニール処理について説明するための説明図である。
【図３】第１及び第２発光層の膜厚を１μｍとした場合の、レーザー光の波長と透過率との関係を示すグラフである。
【図４】ＲＦスパッタ法における、スパッタ温度と成膜レートとの関係を示すグラフである。
【図５】レーザー光によるアニール処理を施したＳｒＳ：Ｃｕ層の膜厚と発光開始電圧Ｖｔｈ及び輝度との関係を示すグラフである。
【図６】照射するレーザー光のレーザーパワーと輝度との関係を示すグラフである。
【図７】第２実施形態によるＥＬ素子の製造方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  ガラス基板
２  第１電極
３  第１絶縁層
４  発光層
４ａ  第１発光層
４ｂ  第２発光層
５  第２絶縁層
６  第２電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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