JP2000188182A

JP2000188182A - 紫外発光エレクトロルミネッセンス素子及び画像表示装置

Info

Publication number: JP2000188182A
Application number: JP10365274A
Authority: JP
Inventors: Sakuya Tamada; 作哉玉田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】発光輝度を向上するとともに、特性の劣化を
防止する。【解決手段】第１の導電膜３と、紫外発光膜５と、第
２の導電膜７とを積層して形成する。紫外発光膜５を形
成する母体材料が、一般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ₄ _-y（０
≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で表される化合物によって形成
され、発光中心として、Ｇｄ及び／又はＧｄ化合物が母
体材料中に添加されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外波長域で発光
する紫外発光エレクトロルミネッセンス素子に関する。
また、本発明は、紫外発光エレクトロルミネッセンス素
子を波長変換膜の励起エネルギ源として用いる薄型の画
像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロルミネッセンス素子（以下、
ＥＬ素子と称する。）は、物質に電界を印加することに
よって生じる発光現象を利用した発光素子である。ＥＬ
素子は、高輝度且つ高速応答であり、視認性が高く、薄
型軽量であることから、例えばフラットパネルディスプ
レイの発光部材としての利用が注目されている。

【０００３】ＥＬ素子は、可視光波長域での発光現象だ
けでなく、紫外・近紫外波長域での発光現象も古くから
知られている。そして、ＥＬ素子は、紫外・近紫外波長
域での発光を波長変換膜の励起エネルギとして利用する
ことによって、可視光領域へ波長変換する試みもなされ
ている。具体的には、特開昭６１−１６４９５号公報、
特開昭６３−１８３１９号公報等に記載されているよう
に、紫外光を放射する紫外発光ＥＬ素子や、この紫外発
光ＥＬ素子と蛍光体等の波長変換膜とを薄膜状に積層す
ることによって画像を表示する画像表示装置が提案され
ている。

【０００４】斯かる従来の紫外発光ＥＬ素子は、ガラス
基板上に、第１の電極と、第１の絶縁膜と、紫外発光膜
と、第２の絶縁膜と、第２の電極とを順次積層した構造
とされ、いわゆる二重絶縁構造とされる。紫外発光ＥＬ
素子は、紫外発光膜を形成する母体材料としてＺｎＳが
選ばれ、この母体材料に添加される発光中心としてＧｄ
³⁺又はＧｄＦ₃が選ばれる。これにより、紫外発光ＥＬ
素子は、電界を印加することによる発光現象（エレクト
ロルミネッセンス現象）を利用して紫外光を放射する。

【０００５】また、従来の画像表示装置は、紫外発光Ｅ
Ｌ素子と波長変換膜とを薄膜状に積層して構成される。
波長変換膜としては、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ³⁺，Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ
³⁺，ＹＶＯ₄：Ｅｕ³⁺，Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ，ＬａＰ
Ｏ₄：Ｔｂ³⁺，Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，ＣａＷＯ₄等の蛍
光材料や、色素レーザ媒質として一般的なローダミン、
クマリン等の有機色素材料が選ばれる。これにより、従
来の画像表示装置は、紫外光から可視光への波長変換を
行っている。

【０００６】紫外発光ＥＬ素子において、紫外発光膜
は、母体材料中に発光中心が添加された半導体あるいは
絶縁体である。一般に、半導体あるいは絶縁体は、母体
材料のバンドギャップエネルギよりも高いエネルギの光
を吸収するという性質を有する。

【０００７】ところが、従来の紫外発光ＥＬ素子は、紫
外発光膜の母体材料として選ばれるＺｎＳのバンドギャ
ップエネルギが３．６ｅＶである。また、従来の紫外発
光ＥＬ素子は、紫外発光膜のＧｄ原子が⁶Ｐ_7/2状態から
⁸Ｓ状態に内殻遷移することによって、波長３１４ｎｍ
の紫外光を放射する。このとき、Ｇｄ原子のエネルギ準
位差は、４ｅＶである。

【０００８】したがって、従来の紫外発光ＥＬ素子は、
発光中心であるＧｄ原子から放射される紫外光を、母体
材料が吸収してしまうために、紫外発光膜の外方へ効率
よく放射することができないといった問題があった。

【０００９】そこで、母体材料のバンドギャップエネル
ギが４ｅＶ以上である紫外発光ＥＬ素子が提案されてい
る。具体的には、特開平７−３３５３８２号公報等に記
載されているように、ＺｎＳとＭｇＳとの混晶を紫外発
光膜の母体材料として用い、Ｇｄ³⁺を発光中心として用
いることによって母体材料のバンドギャップエネルギを
発光中心から放射される紫外光のエネルギよりも大きく
なるようにしている。

【００１０】また、母体材料として、約５ｅＶのバンド
ギャップエネルギを有するＺｎＦ₂を用いる紫外発光Ｅ
Ｌ素子も提案されている（Japanese Journal of Applie
d Physics, vol.30, No.10A, 1991, L1815）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の紫外発光ＥＬ素
子は、ＺｎＳとＭｇＳとの混晶やＺｎＦ₂等を紫外発光
膜の母体材料として用いる場合に、この紫外発光膜を、
例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等によって成膜
する。しかしながら、従来の紫外発光ＥＬ素子において
は、紫外発光膜の成膜中に、この紫外発光膜からＳやＦ
が抜け出てしまいやすいといった問題があった。言い換
えると、従来の紫外発光ＥＬ素子においては、化学量論
的組成を有し、結晶性に優れた紫外発光膜を成膜するこ
とが困難であった。そのため、従来の紫外発光ＥＬ素子
は、高い発光輝度を有する優れた紫外発光膜を備えるこ
とが困難であった。

【００１２】また、従来の紫外発光ＥＬ素子は、母体材
料として、硫化物であるＺｎＳやＭｇＳ、あるいはフッ
化物であるＺｎＦ₂を用いている。したがって、従来の
紫外発光ＥＬ素子は、大気中の水分等と反応して特性の
劣化が生じやすいといった問題があった。そのため、従
来の紫外発光ＥＬ素子は、紫外発光膜を、例えばＳｉＯ
₂等の緻密な絶縁膜で完全に囲むことによって大気中の
水分等から隔離する、二重絶縁構造とされる必要があっ
た。また、この紫外発光ＥＬ素子を画像表示装置に用い
る場合には、表示パネル全体にオイルシールを施す等し
て、耐環境性を向上させることが必要であった。

【００１３】一方、可視光を放射する通常の薄膜ＥＬ素
子においては、「A.H.Kitai, SID 94 Digest, p.57
2」、「T.Xiao, Appl. Phys. Lett.72, 25(1998), p.33
56」、「T.Minami, Jpn.J. Appl. Phys. (1991)L117」
及び「T.Minami, Jpn.J. Appl. Phys. (1995)L684」等
に記載されているように、発光膜の材料として、酸化物
を用いることが提案されている。具体的には、酸化物と
して、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄，ＺｎＧａ₂Ｏ₄，ＣａＧａ₂Ｏ₄，Ｚ
ｎ₂Ｓｉ_0.5Ｇｅ_0.5Ｏ₄等を用いることが提案されてい
る。酸化物は、硫化物であるＺｎＳやＭｇＳ、あるいは
フッ化物であるＺｎＦ₂等と比較して、化学的に安定な
材料である。したがって、上述したような通常の薄膜Ｅ
Ｌ素子は、発光膜の材料として酸化物を用いることによ
って、耐環境性に優れ、二重絶縁構造のような複雑な構
造が不要である。

【００１４】また、このような薄膜ＥＬ素子において
は、「T.Minami et al. Digest of Asia Display '95,
p.821」に記載されているように、Ｔｂ³⁺，Ｅｕ³⁺，Ｔ
ｍ³⁺，Ｓｍ³⁺等の希土類あるいは希土類化合物を発光中
心として添加することが提案されている。

【００１５】しかしながら、紫外波長域で発光する紫外
発光ＥＬ素子においては、耐環境性を向上させるため
に、発光膜の材料として酸化物を用いることが実現され
ていない。

【００１６】そこで、本発明は、高輝度で紫外光を放射
し、且つ耐環境性に優れた紫外発光エレクトロルミネッ
センス素子を提供することを目的とする。また、本発明
は、この紫外発光エレクトロルミネッセンス素子を波長
変換膜の励起エネルギ源として用いることによって、高
輝度を有し、且つ優れた耐環境性を有する薄型の画像表
示装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
目的を達成するために鋭意検討した結果、一般式Ｚｎ₂
Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で表さ
れる酸化物が、Ｇｅの組成を小さくするに伴って、バン
ドギャップエネルギが５ｅＶ以上になることを解明し
た。また、本発明者らは、この酸化物を紫外発光膜の母
体材料として用い、発光中心としてＧｄを用いることに
よって、紫外光を放射する紫外発光エレクトロルミネッ
センス素子を構成することができるという知見を得るに
至った。

【００１８】すなわち、本発明に係る紫外発光エレクト
ロルミネッセンス素子は、一対の導電膜と、上記一対の
導電膜の間に配設され、母体材料中に発光中心を添加し
て形成された紫外発光膜とを備え、上記母体材料は、一
般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜
１）で表される化合物であり、上記発光中心は、Ｇｄ及
び／又はＧｄ化合物であるとされてなる。

【００１９】以上のように構成された紫外発光エレクト
ロルミネッセンス素子は、紫外発光膜の母体材料が、一
般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜
１）で表される化合物であることから、この母体材料の
バンドギャップエネルギが５ｅＶ以上になる。また、紫
外発光エレクトロルミネッセンス素子は、Ｇｄ原子が⁶
Ｐ_7/2状態から⁸Ｓ状態に内殻遷移する際のエネルギ準位
差が４ｅＶである。そのため、紫外発光エレクトロルミ
ネッセンス素子は、発光中心がＧｄ原子の内殻遷移によ
って紫外光を放射した際に、この紫外光を母体材料が吸
収してしまうことがない。また、紫外発光エレクトロル
ミネッセンス素子は、母体材料が酸化物によって形成さ
れているために、大気中の水分等による特性の劣化が生
じにくい。

【００２０】また、本発明に係る画像表示装置は、紫外
光を放射する紫外発光エレクトロルミネッセンス素子
と、上記紫外光を吸収して可視光を放射する波長変換膜
とが透明基板上に積層して配設され、上記紫外発光エレ
クトロルミネッセンス素子は、一対の導電膜と、この一
対の導電膜の間に配設され、母体材料中に発光中心を添
加して形成された紫外発光膜とを備え、上記母体材料
は、一般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦
ｙ＜１）で表される化合物であり、上記発光中心は、Ｇ
ｄ及び／又はＧｄ化合物であるとされてなる。

【００２１】以上のように構成された画像表示装置は、
紫外発光エレクトロルミネッセンス素子が、その母体材
料を一般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦
ｙ＜１）で表される化合物により形成され、発光中心を
Ｇｄ及び／又はＧｄ化合物によって形成されたことか
ら、上述と同様に、母体材料が紫外光を吸収してしまう
ことがなく、また、母体材料の特性が大気中の水分等に
よって劣化しにくい。したがって、画像表示装置は、高
輝度を有し、且つ優れた耐環境性を有する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明に
おいては、図１に示すような紫外発光ＥＬ素子１につい
て説明することとする。なお、以下の説明においては、
紫外発光ＥＬ素子１を構成する各部材並びにその材料、
大きさ、膜厚及び成膜方法等について具体的な例を挙げ
るが、本発明は以下の例に限定されるものではない。ま
た、以下の説明において、紫外光とは、波長４００ｎｍ
以下の電磁波のことをいう。

【００２３】紫外発光ＥＬ素子１は、基板２上に、第１
の導電膜３と、第１の誘電体膜４と、紫外発光膜５と、
第２の誘電体膜６と、第２の導電膜７とがこの順に形成
されており、積層構造を呈している。

【００２４】基板２は、硬質材料によって略平板状に形
成されている。また、基板２は、非導電性を有する材料
によって形成されることが望ましい。これにより、第１
の導電膜３に印加される電圧が短絡してしまうことがな
い。基板２は、大きさ、厚み、形状等を限定されるもの
ではなく、目的に応じた所定の強度を備える厚みに形成
されていればよい。

【００２５】また、基板２は、例えば合成石英ガラスや
サファイヤ基板等の透光性を有する非導電性硬質材料に
よって形成されてもよい。これにより、紫外発光ＥＬ素
子１は、紫外発光膜５により発光された紫外光、又はこ
の紫外光が波長変換された可視光が基板２を透過する構
成とすることができる。

【００２６】第１の導電膜３は、導電性を有する材料に
よって、薄膜状に形成されている。第１の導電膜３は、
例えば、Ｍｏ，Ａｌ，Ｔａ，Ｗ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ等の材料によって形成されている。また、第１
の導電膜３は、Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＺｎＯ，酸化イン
ジウム錫（ＩＴＯ）等の導電性を有し、且つ透光性を有
する材料によって形成されてもよい。これにより、紫外
発光ＥＬ素子１は、紫外発光膜５により発光された紫外
光、又はこの紫外光が波長変換された可視光が第１の導
電膜３を透過する構成とすることができる。

【００２７】第１の誘電体膜４は、例えば、ＳｉＯ₂，
ＳｉＮ_x，ＳｉＯＮ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＡｌＯＮ，ＢａＴ
ｉＯ₃，ＳｒＴｉＯ₃，Ｔａ₂Ｏ₅，Ｓｍ₂Ｏ₃，ＢａＴａ₂
Ｏ₆，ＴｉＯ₂，Ｙ₂Ｏ₃等の大きな誘電率を有する材料に
よって薄膜状に形成されてなる。第１の誘電体膜４は、
第１の導電膜３と第２の導電膜７との間に直流電流が流
れることを防止し、当該導電膜間に電圧を印加した場合
に、紫外発光膜５に高電界を発生させる機能を有してい
る。また、第１の誘電体膜４と紫外発光膜５との界面に
電荷が十分に蓄積されるように、大きな誘電率を有する
材料を用いることが好ましく、電圧破壊強度が十分に高
い材料を用いることが望ましい。

【００２８】紫外発光膜５は、薄膜状に形成されてお
り、母体材料中に発光中心を添加して形成されている。
紫外発光膜５においては、母体材料が一般式Ｚｎ₂Ｓｉ
_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で表される
化合物によって形成され、発光中心として、Ｇｄ及び／
又はＧｄ化合物が母体材料中に添加されてなる。また、
紫外発光膜５は、第１の導電膜３と第２の導電膜７との
間に挟まれて形成されており、これら第１の導電膜３と
第２の導電膜７との間に電界を印加されることによって
紫外光を放射する。

【００２９】紫外発光膜５は、母体材料を一般式Ｚｎ₂
Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で表さ
れる化合物によって形成され、Ｇｄ及び／又はＧｄ化合
物が発光中心として母体材料中に添加されている。一般
式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）
で表される化合物は、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄で表される化合物を
主体として、Ｓｉを若干のＧｅで置換した化合物であ
る。また、この化合物は、若干の酸素欠損を有すること
が望ましい。これにより、紫外発光膜５は、電荷移動量
が増加し、紫外光の発光輝度を向上することができる。

【００３０】紫外発光膜５において、発光中心として添
加するＧｄ及び／又はＧｄ化合物は、単体Ｇｄ金属であ
ってもよいし、フッ化ガドリニウム，塩化ガドリニウ
ム，臭化ガドリニウム，ヨウ化ガドリニウム，酸化ガド
リニウム，窒化ガドリニウム等であってもよい。また、
これらの混合物であってもよい。

【００３１】一般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ＜１）で表される化合物は、酸化物であるた
めに、従来から紫外発光ＥＬ素子の紫外発光膜に用いら
れている硫化物やフッ化物と比較して、化学的に安定な
材料である。これにより、紫外発光ＥＬ素子１は、紫外
発光膜５の材料として酸化物を用いることが実現されて
いる。

【００３２】そのため、紫外発光ＥＬ素子１は、大気中
の水分等と反応して特性の劣化が生じにくく、耐環境性
に優れる。したがって、紫外発光ＥＬ素子１は、二重絶
縁構造のような複雑な構造が不要となる。

【００３３】上述したような母体材料及び発光中心から
なる紫外発光膜５においては、発光中心中のＧｄ原子が
⁶Ｐ_7/2状態から⁸Ｓ状態に内殻遷移する際のエネルギ準
位差が４ｅＶである。また、紫外発光膜５は、母体材料
が一般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xO_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ
＜１）で表される化合物によって形成されているため
に、この母体材料のバンドギャップエネルギが５ｅＶ以
上を示し、発光中心のエネルギ準位差よりも大きい。そ
のため、紫外発光ＥＬ素子１は、紫外発光膜５の発光中
心がＧｄ原子の内殻遷移によって紫外光を放射した際
に、この紫外光を母体材料が吸収してしまうことがな
い。

【００３４】したがって、紫外発光ＥＬ素子１は、発光
中心から放射される紫外光を、紫外発光膜５の外方へ効
率よく放射することができる。これにより、紫外発光Ｅ
Ｌ素子１は、高輝度で紫外光を外方へ放射することがで
きる。

【００３５】ところで、紫外発光膜５においては、ホッ
トエレクトロンと称される高いエネルギを持った電子が
発光中心に衝突して励起することによって紫外光を放射
する。このとき、ホットエレクトロンが発光中心に衝突
する確率は、発光中心の密度に比例する。しかしなが
ら、紫外発光膜５においては、発光中心の添加量が１０
原子％を超えると、共鳴エネルギ移動等の非輻射過程に
よる濃度消失が生じてしまう。したがって、紫外発光膜
５においては、発光中心を母体材料に対して０．１原子
％〜１０原子％なる割合で添加することが望ましい。こ
れにより、紫外発光膜５は、Ｇｄ原子の内殻遷移によっ
て、波長３１４ｎｍの紫外光を放射することができる。

【００３６】第２の誘電体膜６は、第１の誘電体膜４と
同様の大きな誘電率を有する材料によって薄膜状に形成
されてなる。

【００３７】第２の誘電体膜６は、紫外発光膜５が形成
された第１の誘電体膜４上に形成されており、紫外発光
膜５を覆うように形成されている。言い換えると、紫外
発光ＥＬ素子１は、紫外発光膜５が第１の誘電体膜４と
第２の誘電体膜６とによって完全に囲まれた、いわゆる
二重絶縁構造とされてなる。

【００３８】第２の導電膜７は、第１の導電膜３と同様
の材料によって、薄膜状に形成されている。また、第２
の導電膜７は、第１の導電膜３と同様に、導電性を有
し、且つ透光性を有する材料によって形成されてもよ
い。これにより、紫外発光ＥＬ素子１は、紫外発光膜５
により発光された紫外光、又はこの紫外光が波長変換さ
れた可視光が第２の導電膜７を透過する構成とすること
ができる。

【００３９】以上のように構成された紫外発光ＥＬ素子
１は、第１の導電膜３と第２の導電膜７とを介して、紫
外発光膜５に所定の電界を印加される。これにより、紫
外発光ＥＬ素子１においては、紫外発光膜５が紫外光を
放射してなる。

【００４０】紫外発光ＥＬ素子１は、例えば蛍光体等の
励起エネルギ源として使用される場合に、第１の導電膜
３及び／又は第２の導電膜７の周囲に蛍光体を配設され
る。そして、紫外発光膜５から放射される紫外光は、蛍
光体に入射することによって波長変換されて可視光とな
る。

【００４１】紫外発光ＥＬ素子１は、その利用形態及び
利用目的に応じて、紫外光及び／又はこの紫外光が波長
変換された可視光の放射方向を適宜定められればよい。
したがって、紫外発光ＥＬ素子１においては、基板２、
第１の導電膜３及び第２の導電膜７のうち、必要とされ
る部材が透光性を備えればよい。

【００４２】なお、上述した説明においては、紫外発光
ＥＬ素子１が第１の誘電体膜４と第２の誘電体膜６とを
備えるとしたが、斯かる構成に限定されるものではな
い。紫外発光ＥＬ素子１は、誘電体膜４と第２の誘電体
膜６とのうち、少なくとも一方を備えるとしてもよい
し、どちらも備えなくともよい。

【００４３】次に、図２及び図３に示すような画像表示
装置１０について説明する。画像表示装置１０は、透明
基板１１上に、互いに略平行な複数の第１の電極１２
と、誘電体膜１３と、紫外発光膜１４と、第１の電極１
２と略直交し且つ互いに略平行な複数の第２の電極１５
と、蛍光体１６とが、この順で積層されてなる。

【００４４】画像表示装置１０においては、第１の電極
１２と、誘電体膜１３と、紫外発光膜１４と、第２の電
極１５とが紫外発光ＥＬ素子１７を構成している。ま
た、画像表示装置１０においては、図３に示すように、
第１の電極１２と第２の電極１５との交差部にそれぞれ
紫外発光ＥＬ素子１７が形成され、紫外発光ＥＬ素子１
７がマトリクス状に複数配設された構成とされている。

【００４５】さらに、画像表示装置１０は、制御部１８
を備えており、この制御部１８と第１の電極１２及び第
２の電極１５とが、それぞれ第１の配線１９と第２の配
線２０とによって電気的に接続されている。制御部１８
は、第１の電極１２と第２の電極１５との間に印加する
電界を制御する。そして、画像表示装置１０において
は、第１の電極１２と第２の電極１５との間に電界を印
加することによって、各紫外発光ＥＬ素子１７が紫外光
を放射し、この紫外光を蛍光体１６が可視光に波長変換
して、紫外光の入射方向に放射する構成とされている。

【００４６】画像表示装置１０は、紫外発光ＥＬ素子１
７が複数個備えられてマトリクス状に配設されているこ
とによって、全体としてひとつの画像を表示することが
できる。

【００４７】なお、図２においては、誘電体膜１３及び
蛍光体１６を図示せず、第２の電極１５と第２の配線１
９との一部を省略して示す。また、画像表示装置１０
は、上述した紫外発光ＥＬ素子１を用いて構成されてい
る。すなわち、画像表示装置１０において、第１の電極
１２と、誘電体膜１３と、紫外発光膜１４と、第２の電
極１５とは、それぞれ紫外発光ＥＬ素子１における第１
の導電膜３と、第１の誘電体膜４と、紫外発光膜５と、
第２の導電膜７とに相当する。したがって、以下の説明
においては、紫外発光ＥＬ素子１と同一又は同等の部材
についての説明を省略することとする。

【００４８】透明基板１１は、例えば合成石英ガラスや
サファイヤ基板等の透光性を有する硬質材料によって、
略平板状に形成されている。透明基板１１には、その主
面１１ａ上に、画像表示装置１０の各部材が積層して形
成されている。そして、透明基板１１は、透光性を有し
ていることによって、蛍光体１６が紫外光を波長変換し
た可視光を主面１１ａから入射させ、主面１１ａと反対
側の主面１１ｂへ透過させる。言い換えると、画像表示
装置１０においては、透明基板１１の主面１１ｂが画像
表示面とされている。

【００４９】また、透明基板１１は、非導電性を有する
材料によって形成されることが望ましい。これにより、
第１の電極１２に印加される電界が短絡してしまうこと
がない。透明基板１１は、大きさ、厚み、形状等を限定
されるものではなく、目的に応じた所定の強度を備える
厚みに形成されていればよい。

【００５０】第１の電極１２は、紫外発光ＥＬ素子１に
おける第１の導電膜３と同様な材料によって短冊状に形
成され、透明基板１１上に互いに略平行となるように複
数配設されている。また、第１の電極１２は、Ｉｎ
₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＺｎＯ，酸化インジウム錫（ＩＴＯ）
等の導電性を有し、且つ透光性を有する材料によって形
成されることが望ましい。これにより、第１の電極１２
は、蛍光体１６が波長変換した可視光を透過させること
ができる。したがって、画像表示装置１は、表示する画
像の輝度を向上させることができる。

【００５１】第１の電極１２は、例えば、真空蒸着法、
スパッタ法、反応性スパッタ法、イオンプレーティング
法、電子ビーム蒸着法等に代表される各種のＰＶＤ法に
よって透明基板１１上に形成することができる。また、
第１の電極１２は、その膜厚を０．０２μｍ〜０．５μ
ｍ程度の厚みとして形成され、特に０．０５μｍ〜０．
２μｍ程度の厚みとして形成されることが望ましい。こ
れにより、第１の電極１２は、その形成時に電極パター
ンが分断されてしまうことを防止されることができる。
また、第１の電極１２は、０．５μｍ以下の厚みで形成
されることによって、蛍光体１６から放射される可視光
を吸収してしまうことなく、効率よく透明基板１１に透
過させることができる。

【００５２】誘電体膜１３は、紫外発光ＥＬ素子１にお
ける第１の誘電体膜４と同様な材料によって薄膜状に形
成されてなる。誘電体膜１３は、例えば、電子ビーム蒸
着法、スパッタ法、反応性スパッタ法等に代表される各
種のＰＶＤ法によって形成することができる。また、誘
電体膜１３は、その膜厚を０．０５μｍ〜５μｍ程度の
厚みに形成され、特に０．１μｍ〜１μｍ程度の厚みと
して形成されることが望ましい。

【００５３】紫外発光膜１４は、紫外発光ＥＬ素子１に
おける紫外発光膜５と同様に、薄膜状に形成されてお
り、母体材料中に発光中心を添加して形成されている。
紫外発光膜１４においては、母体材料が、一般式Ｚｎ₂
Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で表さ
れる化合物によって形成され、発光中心として、Ｇｄ及
び／又はＧｄ化合物が母体材料中に添加されてなる。ま
た、紫外発光膜１４は、第１の電極１２と第２の電極１
５との間に挟まれて形成されており、これら第１の電極
１２と第２の電極１５との間に電界を印加されることに
よって紫外光を放射する。

【００５４】紫外発光ＥＬ素子１７は、紫外発光膜１４
が上述した材料によって形成されることによって、大気
中の水分等と反応して特性の劣化が生じにくく、耐環境
性に優れる。したがって、紫外発光ＥＬ素子１７は、二
重絶縁構造のような複雑な構造が不要となる。

【００５５】また、紫外発光ＥＬ素子１７は、紫外発光
膜１４が上述した材料によって形成されることによっ
て、発光中心から放射される紫外光を母体材料が吸収し
てしまうことがない。したがって、紫外発光ＥＬ素子１
７は、発光中心から放射される紫外光を、紫外発光膜５
の外方へ効率よく放射することができる。これにより、
紫外発光ＥＬ素子１７は、高輝度で紫外光を外方へ放射
することができる。

【００５６】紫外発光膜１４においては、発光中心の添
加量が１０原子％を超えると、共鳴エネルギ移動等の非
輻射過程による濃度消失が生じてしまう。したがって、
紫外発光膜１４においては、発光中心を母体材料に対し
て０．１原子％〜１０原子％なる割合で添加することが
望ましい。これにより、紫外発光膜１４は、Ｇｄ原子の
内殻遷移によって、波長３１４ｎｍの紫外光を放射する
ことができる。

【００５７】第２の電極１５は、第１の電極１２と同様
に、導電性を有する材料によって短冊状に形成され、互
いに略平行となるように複数配設されている。また、第
２の電極１５は、第１の電極１２と同様に、導電性を有
し、且つ透光性を有する材料によって形成されることが
望ましい。これにより、第２の電極１５は、紫外発光膜
１４から放射された紫外光を透過させ、蛍光体１６に効
率よく入射させることができる。したがって、画像表示
装置１０は、表示する画像の輝度を向上させることがで
きる。

【００５８】また、第２の電極１５は、第１の電極１２
と同様な方法によって、紫外発光膜１４上に形成するこ
とができる。

【００５９】画像表示装置１０は、上述したように、互
いに略平行な複数の第１の電極１２と、この第１の電極
１２と略直交し、且つ互いに略平行な複数の第２の電極
１５とを備えてなる。これにより、画像表示装置１０
は、マトリクス状に複数配設された紫外発光ＥＬ素子１
７を独立して制御することができる。

【００６０】画像表示装置１０においては、第１の電極
１２と、誘電体膜１３と、紫外発光膜１４と、第２の電
極１５とによって紫外発光ＥＬ素子１７が構成されてな
る。紫外発光ＥＬ素子１７において、紫外発光膜１４
は、第１の電極１２と第２の電極１５との間に電界を印
加されることによって紫外光を放射する。そして、画像
表示装置１０においては、紫外発光ＥＬ素子１７が放射
した紫外光を蛍光体１６に入射することにより、この蛍
光体１６が可視光を放射する構成とされていることか
ら、紫外発光ＥＬ素子１７が蛍光体１６の励起エネルギ
源とされてなる。

【００６１】蛍光体１６は、図３に示すように、例えば
従来のＣＲＴディスプレイ等に通常用いられている蛍光
材料によって、紫外発光ＥＬ素子１７を覆うように薄膜
状に形成されている。蛍光材料としては、赤色発光する
ものとして、例えば、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ蛍光体とＹ₂Ｏ₃Ｓ：
Ｅｕ蛍光体との混合体を用いることができる。また、蛍
光材料としては、緑色発光するものとして、例えば、Ｚ
ｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ蛍光体とＹ₂Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｔｂ蛍光体と
の混合体を用いることができる。さらに、蛍光材料とし
ては、青色発光するものとして、例えば、ＺｎＳ：Ａ
ｇ，Ａｌ蛍光体を用いることができる。蛍光材料として
は、Ｚｎ_0・2Ｃｄ_0・8Ｓ：Ａｇ、Ｚｎ_0・2Ｃｄ_0・4Ｓ：Ａ
ｇ、（Ｓｒ，Ｃａ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂：Ｅｕ等の蛍光
体を用いてもよい。

【００６２】また、蛍光体１６は、マトリクス状に複数
配設された紫外発光ＥＬ素子１７のそれぞれに対して、
透明基板１１と反対側に形成されている。そして、画像
表示装置１０においては、紫外発光ＥＬ素子１７の各列
に対して、赤色発光する蛍光体と、緑色発光する蛍光体
と、青色発光する蛍光体とを順に配設した構造とされて
いる。

【００６３】すなわち、画像表示装置１０においては、
赤色発光する蛍光体と、緑色発光する蛍光体と、青色発
光する蛍光体とが配設された３つの紫外発光ＥＬ素子１
７を１組として画像の基本単位（以下、画素と称す
る。）とされている。画像表示装置１０においては、各
画素における各色の発光輝度が調整されることによっ
て、各画素が多色を表示することができる。

【００６４】制御部１８は、第１の配線１９と第２の配
線２０とを介して、第１の電極１２と第２の電極１５と
に接続されており、各紫外発光ＥＬ素子１７の発光を個
別に制御する機能を有している。画像表示装置１０は、
制御部１８を備えることによって、複数の紫外発光ＥＬ
素子１７の発光を各々制御されて、全体としてひとつの
画像を表示することができる。

【００６５】以下では、制御部１８の具体的な構成の例
を示すこととする。なお、制御部１８は、以下に示す例
に限定されるものではなく、上述したような機能を適宜
備えればよいことは勿論である。

【００６６】制御部１８は、例えば、駆動電源と、制御
回路とを備える。制御回路は、図４に示すように、制御
指示部と、この制御指示部からの信号Ｓ１〜Ｓ４に応じ
て動作するスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ４と、スイッチン
グ素子Ｔ１，Ｔ２と並列に接続されたダイオードＤ３，
Ｄ４と、スイッチング素子Ｔ３，Ｔ４と直列に接続され
たダイオードＤ３，Ｄ４とにより構成される。

【００６７】斯かる制御回路においては、スイッチング
素子Ｔ１，Ｔ３及びダイオードＤ１が一方の端子をそれ
ぞれ駆動電源に接続されており、スイッチング素子Ｔ
２，Ｔ４及びダイオードＤ２が一方の端子をそれぞれ接
地されている。制御回路は、スイッチング素子Ｔ１及び
ダイオードＤ１の他方の端子と、スイッチング素子Ｔ２
及びダイオードＤ２の他方の端子とが接続されるととも
に、紫外発光ＥＬ素子１７の第１の電極１２に接続され
ている。また、制御回路は、ダイオードＤ３，Ｄ４がそ
れぞれスイッチング素子Ｔ３，Ｔ４と接続された端子と
反対側の端子同士を接続されるとともに、紫外発光ＥＬ
素子１７の第２の電極１５に接続されている。ダイオー
ドＤ１〜Ｄ４は、紫外発光ＥＬ素子１７からの電荷の逆
流を防止する機能を有している。

【００６８】スイッチング素子Ｔ１は、制御指示部から
の信号Ｓ１に応じて、駆動電源と第１の電極１２とを接
続し、この第１の電極１２に電圧を印加する。スイッチ
ング素子Ｔ２は、制御指示部からの信号Ｓ２に応じて、
第１の電極１２を接地する。スイッチング素子Ｔ３は、
制御指示部からの信号Ｓ３に応じて、駆動電源と第２の
電極１５とを接続し、この第２の電極１５に電圧を印加
する。スイッチング素子Ｔ４は、制御指示部からの信号
Ｓ４に応じて、第２の電極１５を接地する。

【００６９】制御部１８は、例えば以上のように構成さ
れてなり、複数設けられた第１の電極１２及び第２の電
極１５のうち、所定の第１の電極１２と第２の電極１５
とに対して電圧を印加したり接地したりすることによっ
て、これら第１の電極１２と第２の電極１５との交差部
に位置する紫外発光ＥＬ素子１７の発光を制御する。制
御部１８は、第１の電極１２と第２の電極１５とを選ん
で電圧を印加したり接地したりすることによって、各紫
外発光ＥＬ素子１７の発光を個別に制御することができ
る。

【００７０】以上のように構成された画像表示装置１０
は、制御部１８が、マトリクス状に配設された複数の紫
外発光ＥＬ素子１７の各々に対して印加する電界を制御
することによって、それぞれの紫外発光ＥＬ素子１７が
紫外光の放射を制御される。そして、画像表示装置１０
においては、各紫外発光ＥＬ素子１７から放射された紫
外光が蛍光体１６に吸収されて可視光に波長変換され、
この可視光が反射されて透明基板１１の主面１１ｂ側に
透過する。これにより、画像表示装置１０は、全体とし
てひとつの画像を表示する。

【００７１】画像表示装置１０は、紫外発光ＥＬ素子１
７を蛍光体１６の励起エネルギ源に用いることから、Ｃ
ＲＴディスプレイのような真空管を必要としない。した
がって、大画面化を図った場合においても、画面サイズ
に応じて装置本体の奥行きを増大させる必要がなく、薄
型化を実現することができるとともに、画像表示面とな
る透明基板１１を薄くすることができるために、軽量化
を実現することができる。

【００７２】画像表示装置１０は、蛍光体１６の励起エ
ネルギ源として、紫外発光ＥＬ素子１７を用いており、
蛍光体１６に用いる蛍光材料として、ＣＲＴディスプレ
イと同等の蛍光材料を用いることができる。そのため、
画像表示装置１０は、ＣＲＴディスプレイと同等の優れ
た色再現性を達成することができるとともに、高品位画
質を実現することができる。

【００７３】画像表示装置１０は、制御部１８を備えず
に構成されてもよい。この場合に、画像表示装置１０
は、他の各種装置に備えられた制御部によって紫外発光
ＥＬ素子１７の動作を制御される構成とすることもでき
る。

【００７４】画像表示装置１０は、紫外発光ＥＬ素子１
７がマトリクス状に複数配設された構成とされなくても
よい。この場合に、画像表示装置１０は、透明基板１１
の主面１１ｂの全体が、単独の紫外発光ＥＬ素子１７に
よって発光する構成として、例えば、液晶ディスプレイ
のバックライトとして用いることができる。

【００７５】また、画像表示装置１０は、第１の電極１
２と第２の電極１５とをそれぞれ互いに略平行な複数の
電極によって形成し、これら第１の電極１２と第２の電
極１５とを略直交させて形成した構成としなくともよ
い。画像表示装置１０は、例えば、上述したように紫外
発光ＥＬ素子１７を単独で備える場合に、第１の電極１
２と第２の電極１５とを互いに直交させずに、互いに平
行となるように配設してもよい。

【００７６】画像表示装置１０は、図３に示すように、
蛍光体１６が紫外発光ＥＬ素子１７を覆うように形成さ
れた構成としたが、斯かる構成に限定されるものではな
い。画像表示装置１０は、例えば、図５に示すように、
紫外発光膜１４を第１の電極１２が形成された透明基板
１１の全面に形成し、蛍光体１６と紫外発光ＥＬ素子１
７とを単純な積層構造としてもよい。

【００７７】また、画像表示装置１０は、蛍光体１６
が、入射された紫外光を可視光に波長変換し、この可視
光を紫外光の入射方向に反射して放射する構成とされて
いることから、いわゆる反射型のディスプレイとされて
なる。しかしながら、本発明に係る画像表示装置は、斯
かる構成に限定されるものではなく、蛍光体１６が波長
変換した可視光を、紫外光の入射方向と反対の方向に放
射する構成として、いわゆる透過型のディスプレイとさ
れてもよい。

【００７８】画像表示装置１０は、紫外発光ＥＬ素子１
７が放射する紫外光を吸収して可視光を放射する波長変
換膜として、蛍光材料によって形成された蛍光体１６を
備えるとしたが、斯かる構成に限定されるものではな
い。画像表示装置１０は、波長変換膜を、色素レーザ媒
質として一般的なローダミン、クマリン等の有機色素材
料によって形成してもよい。

【００７９】

【実施例】＜第１の実施例＞以下では、上述した紫外発
光ＥＬ素子１に基づいて、紫外発光ＥＬ素子を作製した
場合の実施例について説明する。

【００８０】先ず、透光性を有する石英ガラス製の透明
基板を用意し、この透明基板に対して中性洗剤及び有機
溶剤等で超音波洗浄を施した。次に、この透明基板上
に、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、酸化インジ
ウム錫（ＩＴＯ）を材料として、第１の導電膜を膜厚１
００ｎｍで成膜した。次に、第１の導電膜上に、石英タ
ーゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法によっ
て、ＳｉＯ₂を材料として、第１の誘電体膜を膜厚３０
０ｎｍで成膜した。

【００８１】次に、第１の誘電体膜上に、ＲＦマグネト
ロンスパッタ法によって、紫外発光膜を膜厚５００ｎｍ
で成膜した。この紫外発光膜の成膜工程においては、Ｇ
ｄ金属チップを載置したＺｎ₂ＳｉＯ₄ターゲットを用い
てスパッタを行い、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄によって形成された母
体材料中に発光中心としてＧｄ³⁺が添加された紫外発光
膜を成膜した。

【００８２】また、この成膜工程においては、放電ガス
としてＡｒを用いたが、ＡｒとＯ₂との混合ガスを用い
てもよい。この成膜工程においては、ＡｒとＯ₂との混
合ガスを用いることによって紫外発光膜を化学量論的組
成に基づいて成膜することが容易となるが、紫外発光膜
を効率よく紫外発光させるためには酸素欠損を多少含む
状態で成膜して電荷移動量を多くすることが重要とな
る。本実施例においては、Ａｒのみを放電ガスとして用
いることによって、紫外発光膜に対して意図的に酸素欠
損を導入し、母体材料の組成がＺｎ₂ＳｉＯ_4-y（０＜ｙ
＜１）となるように図った。

【００８３】さらに、この成膜工程においては、透明基
板を４００℃に過熱した状態で紫外発光膜を成膜し、成
膜後に真空中で６５０℃の赤外線ランプ光を５分間照射
することによってアニール処理を施した。紫外発光膜に
対してアニール処理を施すことによって、この紫外発光
膜の結晶性が改善することがＸ線回析によって確認され
た。また、紫外発光膜に対してアニール処理を施すこと
によって、母体材料のバンドギャップエネルギがエネル
ギ分布の両端部で減少し、波長３１４ｎｍ付近の紫外線
透過率が向上することが確認された。

【００８４】次に、紫外発光膜上に、石英ターゲットを
用いたＲＦマグネトロンスパッタ法によって、ＳｉＯ₂
を材料として、第２の誘電体膜を膜厚３００ｎｍで成膜
した。次に、第２の誘電体膜上に、ＲＦマグネトロンス
パッタ法によって、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を材料
として、第２の導電膜を膜厚１００ｎｍで成膜した。

【００８５】以上のように作製した紫外発光ＥＬ素子に
対して、駆動波形が正弦波で１ｋＨｚの交流電圧を、第
１の導電膜と第２の導電膜とに印加し、そのＥＬ発光ス
ペクトルを測定した。その結果、３００Ｖの印加電圧の
下では、図６に示すように、波長３１４ｎｍで強い発光
ピークが確認された。この発光スペクトルの測定結果か
ら、Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜
１）によって形成された母体材料中に、Ｇｄ³⁺を添加し
た紫外発光ＥＬ素子は、波長３１４ｎｍの紫外波長域で
ＥＬ発光をすることが確認された。

【００８６】＜第２の実施例＞次に、図７に示すような
画像表示装置３０を作製した場合の実施例について説明
する。なお、画像表示装置３０は、上述した画像表示装
置１０と基本的構成を同じくするものである。

【００８７】先ず、透明基板と誘電体膜とを兼ねる透光
性高誘電率基板３１として、ＰＬＺＴを用意し、この透
光性高誘電率基板３１の両面に光学研磨を施して厚みが
５０μｍとなるように加工を施した。ＰＬＺＴは、Ｌａ
を添加したジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ_1-xＬａ
_x（Ｚｒ_yＴｉ_1-y）_1-x/4Ｏ₃，０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜
１）の略称であり、電気光学効果を示す複合材料として
知られている。

【００８８】ＰＬＺＴは、その材料の組成比によって、
高い電気光学係数を示すだけでなく、比誘電率も４００
０以上の高い特性を示す。そのため、画像表示装置３０
においては、ＰＬＺＴによって透光性高誘電率基板３１
を形成することによって、この透光性高誘電率基板３１
と後述する紫外発光膜３２との界面における電荷蓄積量
が増大させることができ、また、紫外発光膜３２に印加
される実効電圧を増大することができる。そのため、画
像表示装置３０においては、後述する紫外発光ＥＬ素子
３６の駆動電圧を低減することができる。

【００８９】また、画像表示装置３０は、透光性高誘電
率基板３１を５０μｍの厚みで形成することによって、
誘電体膜を薄膜で形成する場合と比較して、電気的な絶
縁破壊を低減することができる。さらに、ＰＬＺＴは、
セラミックスの粒径が非常に小さいために、光学研磨を
施した際に表面の平滑性に優れるとともに、波長４００
ｎｍ以上の可視光の透過率に優れる。

【００９０】次に、透光性高誘電率基板３１の一方の主
面上に、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、紫外発
光膜３２を膜厚１μｍで成膜した。この成膜工程におい
ては、第１の実施例と同様にして、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄によっ
て形成された母体材料中に発光中心としてＧｄ³⁺が添加
された紫外発光膜３２を成膜した。

【００９１】次に、透光性高誘電率基板３１の他方の主
面上に、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、酸化イ
ンジウム錫（ＩＴＯ）を材料として、第１の電極３３を
膜厚０．１μｍで成膜した。また、同様にして、紫外発
光膜３２上に、第２の電極３４を膜厚０．１μｍで成膜
した。次に、第２の電極３４上に、蛍光体３５を薄膜状
に成膜した。この蛍光体成膜工程においては、沈殿法に
よってＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌの緑色蛍光材料を堆積するこ
とにより、蛍光体３５を成膜した。

【００９２】画像表示装置３０においては、第１の電極
３３と、透光性高誘電率基板３１と、紫外発光膜３２
と、第２の電極３４とによって紫外発光ＥＬ素子３６が
構成されることとなる。

【００９３】以上のように作製した画像表示装置３０に
対して、第１の電極３３及び第２の電極３４にそれぞれ
結線材３７を結線し、機械的強度を向上させる目的で第
１の電極３３側に光学接着剤を用いてガラス板３８を接
着した。この画像表示装置３０において、紫外発光ＥＬ
素子３６に対して、駆動波形が正弦波で１ｋＨｚの交流
電圧を、第１の電極３３と第２の電極３４とに印加し
た。その結果、２００Ｖの印加電圧の下では、約１００
Ｃｄ／ｍ²の発光輝度を得られることが確認された。

【００９４】この第２の実施例により、本発明に係る画
像表示装置は、高輝度で可視光を放射することができる
ことがわかる。

【００９５】＜第３の実施例＞次に、図８に示すような
画像表示装置４０を作製した場合の実施例について説明
する。なお、画像表示装置４０は、上述した画像表示装
置１０と基本的構成を同じくするものである。画像表示
装置４０は、赤色、緑色、青色の３原色を放射する波長
変換膜３つを１組として、各波長変換膜に紫外発光ＥＬ
素子を配することによって１画素を構成し、各画素を２
次元的に多数配設することによって全体としてひとつの
画像を表示する平面ディスプレイである。ただし、図８
においては、多数の画素のうちの一部を示す。

【００９６】また、画像表示装置４０は、３原色を発光
する画素が多数配設した他は、上述した画像表示装置３
０と同様に作製した。したがって、以下の説明において
は、画像表示装置３０と同一又は同等の部位についての
説明を省略し、図中で同じ番号を付す。

【００９７】先ず、ＰＬＺＴによって形成した透光性高
誘電率基板３１上に、第２の実施例と同様にして紫外発
光膜３２を成膜した。次に、透光性高誘電率基板３１の
紫外発光膜３２が形成された側と反対側の主面上に、酸
化インジウム錫（ＩＴＯ）を材料として第１の電極４１
を形成した。この第１の電極形成工程においては、フォ
トリソグラフィー技術を用いてパターニングすることに
よって、短冊状の第１の電極４１を互いに略平行となる
ように複数形成した。また、紫外発光膜３２上に、酸化
インジウム錫（ＩＴＯ）を材料として第２の電極４２を
形成した。この第２の電極形成工程においては、第１の
電極形成工程と同様にして、フォトリソグラフィー技術
を用いてパターニングすることによって、短冊状の第２
の電極４２を互いに略平行となるように複数形成した。
また、この第２の電極形成工程においては、第２の電極
４２を第１の電極４１と略直交するように形成した。

【００９８】次に、第２の電極４２が形成された紫外発
光膜３２上に、第１の電極４１と第２の電極４２との交
差部に相当する位置に、それぞれ波長変換膜４３を形成
した。波長変換膜４３は、バインダとしてのポリビニル
アルコールを水に溶かし、界面活性剤と蛍光材料とを分
散させたものを、パターンマスクを用いて１０μｍの厚
みとなるように形成した。

【００９９】この波長変換膜形成工程においては、３原
色のうちの各色を放射する波長変換膜４３を形成後に１
１０℃で乾燥させながら、赤色、緑色、青色を放射する
波長変換膜４３を順次形成した。

【０１００】蛍光材料としては、赤色、緑色、青色を放
射する波長変換膜４３のそれぞれに対して、ＺｎＳ：Ａ
ｇ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ³⁺を用
いた。蛍光材料は、それぞれ平均粒径が２μｍのものを
用いた。

【０１０１】また、この波長変換膜形成工程において
は、異なる色の可視光を放射して隣接する波長変換膜４
３同士の間に、混色を防止するとともに、コントラスト
を向上させる目的でブラックストライプ４４を塗布し
た。ブラックストライプ４４は、バインダ中にカーボン
微粒子を分散したものを、波長変換膜４３と同様にして
塗布することによって形成した。

【０１０２】次に、波長変換膜４３上に、Ａｌを薄膜状
に形成することによって、金属反射膜４５を成膜した。
第２の画像表示装置４０は、金属反射膜４５を備えるこ
とによって、波長変換膜４３から放射された可視光を、
第１の電極４１側に反射させることができる。これによ
り、第２の画像表示装置４０は、発光輝度がさらに向上
する。

【０１０３】以上のように作製した画像表示装置４０に
対して、機械的強度を向上させる目的で第１の電極４１
側に光学接着剤を用いてガラス板３８を接着した。画像
表示装置４０は、複数の第１の電極４１及び第２の電極
４２のうち、所定の組の電極に対して電圧を印加するこ
とによって、それら電極の交差部に位置する紫外発光Ｅ
Ｌ素子３６が紫外光を放射する。そして、画像表示装置
４０は、紫外発光ＥＬ素子３６から放射された紫外光
を、その紫外発光ＥＬ素子３６に積層して配設された波
長変換素子４３が可視光に波長変換し、ガラス基板３８
側に放射することによって３原色中の１色を発光する。

【０１０４】画像表示装置４０は、上述した画像表示装
置１０における制御部１８のような、それぞれの画素を
発光させる駆動電圧及びタイミングを制御する制御回路
によって、複数の第１の電極４１及び第２の電極４２に
印加する電圧を制御したところ、全体としてひとつの画
像を表示できることが確認された。

【０１０５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る紫
外発光エレクトロルミネッセンス素子は、母体材料とし
て、一般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦
ｙ＜１）で表される化合物によって形成し、発光中心と
して、Ｇｄ及び／又はＧｄ化合物を母体材料中に添加し
てなる。したがって、紫外発光エレクトロルミネッセン
ス素子は、発光中心がＧｄ原子の内殻遷移によって紫外
光を放射した際に、この紫外光を母体材料が吸収してし
まうことがない。また、紫外発光エレクトロルミネッセ
ンス素子は、母体材料が酸化物によって形成されている
ために、大気中の水分等によって特性の劣化が生じるこ
とを防止することができる。

【０１０６】また、本発明に係る画像表示装置は、波長
変換膜の励起エネルギ源として配設された紫外発光エレ
クトロルミネッセンス素子の母体材料が、一般式Ｚｎ₂
Ｓｉ₁ _-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で表さ
れる化合物によって形成され、発光中心として、Ｇｄ及
び／又はＧｄ化合物が母体材料中に添加されてなる。し
たがって、画像表示装置は、高輝度を有し、且つ優れた
耐環境性を有することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る紫外発光ＥＬ素子を示す要部断面
図である。

【図２】本発明に係る画像表示装置を示す概略平面図で
ある。

【図３】同画像表示装置を示す要部断面図である。

【図４】同画像表示装置の制御部を示す回路図である。

【図５】本発明に係る他の画像表示装置を示す要部断面
図である。

【図６】第１の実施例に係る紫外発光ＥＬ素子の発光ス
ペクトルを示す図である。

【図７】第２の実施例に係る画像表示装置を示す斜視図
である。

【図８】第３の実施例に係る画像表示装置を示す要部斜
視図である。

【符号の説明】

１紫外発光ＥＬ素子、２基板、３第１の電極、４
第１の誘電体膜、５紫外発光膜、６第２の誘電体
膜、７第２の電極、１０画像表示装置、１２第１
の電極、１３誘電体膜、１４紫外発光膜、１５第
２の電極、１６蛍光体、１７紫外発光ＥＬ素子、１８
制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB00 AB02 BA06 CA00 CA01 CA02 CB01 DA02 DA05 DB00 DC04 EC01 EC02 EC03 EC04 FA01 FA03 4H001 CA04 XA08 XA14 XA30 XA32 YA64 5C094 AA06 AA10 AA60 BA29 CA19 CA23 EA05 EB02 EB03 FB02 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の導電膜と、上記一対の導電膜の間に配設され、母体材料中に発光中
心を添加して形成された紫外発光膜とを備え、上記母体材料は、一般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦
ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で表される化合物であり、上記発光中心は、Ｇｄ及び／又はＧｄ化合物であること
を特徴とする紫外発光エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】上記発光中心は、上記母体材料に対して
０．１原子％〜１０原子％なる割合で添加されたことを
特徴とする請求項１記載の紫外発光エレクトロルミネッ
センス素子。
【請求項３】紫外光を放射する紫外発光エレクトロル
ミネッセンス素子と、上記紫外光を吸収して可視光を放
射する波長変換膜とが透明基板上に積層して配設され、上記紫外発光エレクトロルミネッセンス素子は、一対の
導電膜と、この一対の導電膜の間に配設され、母体材料
中に発光中心を添加して形成された紫外発光膜とを備
え、上記母体材料は、一般式Ｚｎ₂Ｓｉ_1-xＧｅ_xＯ_4-y（０≦
ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で表される化合物であり、上記発光中心は、Ｇｄ及び／又はＧｄ化合物であること
を特徴とする画像表示装置。
【請求項４】上記発光中心は、上記母体材料に対して
０．１原子％〜１０原子％なる割合で添加されたことを
特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】上記紫外発光エレクトロルミネッセンス
素子を駆動する制御部を備えることを特徴とする請求項
３記載の画像表示装置。
【請求項６】上記紫外発光エレクトロルミネッセンス
素子は、複数個備えられてマトリクス状に配置されたこ
とを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項７】上記紫外発光エレクトロルミネッセンス
素子は、その駆動電極として、互いに略平行な複数の第
１の電極と、この第１の電極と略直交し且つ互いに略平
行な複数の第２の電極とを備えることを特徴とする請求
項６記載の画像表示装置。
【請求項８】上記波長変換膜は、３つを１組として波
長変換部を構成し、上記波長変換部の各波長変換膜は、それぞれ赤色、緑
色、青色の３色の可視光を放射する波長変換材料によっ
て形成され、上記紫外発光エレクトロルミネッセンス素子は、上記波
長変換部の各波長変換膜にそれぞれ配設されたことを特
徴とする請求項６記載の画像表示装置。