JPH02260579A - 発光ダイオード素子 - Google Patents
発光ダイオード素子Info
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- JPH02260579A JPH02260579A JP1081046A JP8104689A JPH02260579A JP H02260579 A JPH02260579 A JP H02260579A JP 1081046 A JP1081046 A JP 1081046A JP 8104689 A JP8104689 A JP 8104689A JP H02260579 A JPH02260579 A JP H02260579A
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は発光ダイオード素子、特に青色領域における発
光を行うことのできる発光ダイオード素子に関する。
光を行うことのできる発光ダイオード素子に関する。
赤色や緑色の発光ダイオード素子が古くから知られてい
るのに対し、青色の発光ダイオード素子はここ数年に至
ってやっと実用化の道が開けた状態にある。現在、Ｓｒ
Ｓ：Ｃｅを材料とした青色発光ダイオード素子の開発が
成功したという発表や、ＳｔＣの単結晶を母体として、
これにアルミニウムや窒素の粒子を含ませて輝度の高い
青色発光ダイオードを得たという発表がなされている。
るのに対し、青色の発光ダイオード素子はここ数年に至
ってやっと実用化の道が開けた状態にある。現在、Ｓｒ
Ｓ：Ｃｅを材料とした青色発光ダイオード素子の開発が
成功したという発表や、ＳｔＣの単結晶を母体として、
これにアルミニウムや窒素の粒子を含ませて輝度の高い
青色発光ダイオードを得たという発表がなされている。
しかしながら、従来知られている青色発光ダイオード素
子には、製造プロセスが複雑で、製造コストが高（なる
という問題がある。たとえば、現在、実用化に至ってい
るＳＩＣの単結晶を母体とした素子では、１素子あたり
の単価が１万円程度になり、赤色や緑色の発光ダイオー
ド素子に比べて非常に高価である。また、面積の大きな
素子を製造することが困難であるという問題もある。
子には、製造プロセスが複雑で、製造コストが高（なる
という問題がある。たとえば、現在、実用化に至ってい
るＳＩＣの単結晶を母体とした素子では、１素子あたり
の単価が１万円程度になり、赤色や緑色の発光ダイオー
ド素子に比べて非常に高価である。また、面積の大きな
素子を製造することが困難であるという問題もある。
そこで本発明は、低コストで、しかも発光面積の広いも
のを容易に製造しうる青色発光ダイオード素子を提供す
ることを目的とする。
のを容易に製造しうる青色発光ダイオード素子を提供す
ることを目的とする。
本願第１の発明は、第１の電極をなす基板上に、アント
ラセンまたはその誘導体に微量のアルカリ金属を添加し
て得られる錯化合物の薄膜を形成し、この薄膜に電気的
に接触するように第２の電極を設けることにより発光ダ
イオード素子を構成し、第１の電極と第２の電極との間
に電圧を印加することにより青色領域での発光が得られ
るようにしたものである。
ラセンまたはその誘導体に微量のアルカリ金属を添加し
て得られる錯化合物の薄膜を形成し、この薄膜に電気的
に接触するように第２の電極を設けることにより発光ダ
イオード素子を構成し、第１の電極と第２の電極との間
に電圧を印加することにより青色領域での発光が得られ
るようにしたものである。
本願第２の発明は、導電性をもった透明基板上に、アン
トラセンに微量のカリウムを添加して得られる錯化合物
の薄膜を形成し、この薄膜上にカーボンからなる電極層
を形成して発光ダイオード素子を構成し、透明基板と電
極層との間に電圧を印加することにより青色領域での発
光が得られるようにしたものである。
トラセンに微量のカリウムを添加して得られる錯化合物
の薄膜を形成し、この薄膜上にカーボンからなる電極層
を形成して発光ダイオード素子を構成し、透明基板と電
極層との間に電圧を印加することにより青色領域での発
光が得られるようにしたものである。
アントラセンおよびその誘導体は、強い蛍光を発する物
質として古くから知られている。しかもその発光波長領
域は、４００〜５００ｎｍ付近に位置し、青色発光ダイ
オード素子の材料としては好適な材料といえる。しかし
ながら、現在までに発光ダイオード素子として実用的な
レベルでの発光が得られていないのは、エレクトロ・ル
ミネッセンスを得るための効率良い電子注入を行う有効
な方法が知られていなかったためである。
質として古くから知られている。しかもその発光波長領
域は、４００〜５００ｎｍ付近に位置し、青色発光ダイ
オード素子の材料としては好適な材料といえる。しかし
ながら、現在までに発光ダイオード素子として実用的な
レベルでの発光が得られていないのは、エレクトロ・ル
ミネッセンスを得るための効率良い電子注入を行う有効
な方法が知られていなかったためである。
本願発明者は、アントラセンとアルカリ金属との電荷移
動錯体が、アントラセンに対してオーミックな電子注入
電極として作用することを見出だし、カリウムなどのア
ルカリ金属を微量含んだアントラセン薄膜を材料とした
発光ダイオード素子を開発したものである。アルカリ金
属との電荷移動錯体を形成させることにより、効率良い
電子注入が可能になり、実用的なレベルでの発光強度が
得られるようになる。
動錯体が、アントラセンに対してオーミックな電子注入
電極として作用することを見出だし、カリウムなどのア
ルカリ金属を微量含んだアントラセン薄膜を材料とした
発光ダイオード素子を開発したものである。アルカリ金
属との電荷移動錯体を形成させることにより、効率良い
電子注入が可能になり、実用的なレベルでの発光強度が
得られるようになる。
以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第
１図（ａ）は本発明の一実施例に係る発光ダイオード素
子の上面図、同図（ｂ）はこれを切断線Ａ−Ａ’に沿っ
て切断したときの正断面図である。第１の絶縁体１と第
２の絶縁体２とは、ねじ３によって固着されている。両
絶縁体１および２の間には、Ｎｅ５ａガラス４が介挿さ
れており、このＮｅ５ａガラス４の下面には、発光層と
なる薄膜５が形成されている。第２の絶縁体２の中央部
には円形断面をした貫通孔２ａが設けられており、この
貫通孔２ａ内にカーボンパウダー６が充填され、その下
から電極７が挿入されている。また、Ｎｅ５ａガラス４
には、もう一方の電極として金線８が電気的に接続され
ている。電極７と金線８との間に電圧を印加すると、薄
膜５においてエレクトロ・ルミネッセンスによる発光が
得られる。絶縁体１の中央部には円形の開口窓１ａが設
けられており、薄ｌｌｌ５における発光は、Ｎｅ５ａガ
ラス４および開口窓１ａを通して見ることができる。
１図（ａ）は本発明の一実施例に係る発光ダイオード素
子の上面図、同図（ｂ）はこれを切断線Ａ−Ａ’に沿っ
て切断したときの正断面図である。第１の絶縁体１と第
２の絶縁体２とは、ねじ３によって固着されている。両
絶縁体１および２の間には、Ｎｅ５ａガラス４が介挿さ
れており、このＮｅ５ａガラス４の下面には、発光層と
なる薄膜５が形成されている。第２の絶縁体２の中央部
には円形断面をした貫通孔２ａが設けられており、この
貫通孔２ａ内にカーボンパウダー６が充填され、その下
から電極７が挿入されている。また、Ｎｅ５ａガラス４
には、もう一方の電極として金線８が電気的に接続され
ている。電極７と金線８との間に電圧を印加すると、薄
膜５においてエレクトロ・ルミネッセンスによる発光が
得られる。絶縁体１の中央部には円形の開口窓１ａが設
けられており、薄ｌｌｌ５における発光は、Ｎｅ５ａガ
ラス４および開口窓１ａを通して見ることができる。
薄膜５はアントラセンに微量のカリウムを添加して得ら
れる錯化合物からなり、厚みは１μｍのオーダーである
。この実施例では、重量比でアントラセン１に対してカ
リウムを１０−３程度添加している。カリウムの分量が
多くなると、製造プロセスにおいて酸化を受は弊害を引
き起こすことになるが、この程度の添加量では酸化の問
題は生じない。
れる錯化合物からなり、厚みは１μｍのオーダーである
。この実施例では、重量比でアントラセン１に対してカ
リウムを１０−３程度添加している。カリウムの分量が
多くなると、製造プロセスにおいて酸化を受は弊害を引
き起こすことになるが、この程度の添加量では酸化の問
題は生じない。
第２図は、この薄膜５を形成する方法の一例を示す図で
ある。ここでは真空蒸着法によってＮｅ５ａガラス４の
上に薄膜５を形成している。真空槽１０の内部は、排気
管１０ａからの排気により、１０’Ｔｏｒｒ程度の真空
に保たれる。この真空槽１０内には、パイレックスガラ
スからなる蒸発源１１および１２、ならびにＮｅ５ａガ
ラス４を支持する基体１３が設けられており、これらは
温度調節系１４によって所望の温度に制御される。
ある。ここでは真空蒸着法によってＮｅ５ａガラス４の
上に薄膜５を形成している。真空槽１０の内部は、排気
管１０ａからの排気により、１０’Ｔｏｒｒ程度の真空
に保たれる。この真空槽１０内には、パイレックスガラ
スからなる蒸発源１１および１２、ならびにＮｅ５ａガ
ラス４を支持する基体１３が設けられており、これらは
温度調節系１４によって所望の温度に制御される。
蒸発源１１には精製したアントラセン粉末を、蒸発源１
２にはカリウムを、それぞれ所定の分量比で入れ、蒸発
源１１．１２の温度を上昇させ、アントラセン・カリウ
ム混合蒸気を真空槽１０内に発生させる。本実施例では
、蒸発源１１を室温からゆっくりと５０℃程度にまで上
昇させ、蒸発源１２を室温から９０℃程度にまで上昇さ
せている。
２にはカリウムを、それぞれ所定の分量比で入れ、蒸発
源１１．１２の温度を上昇させ、アントラセン・カリウ
ム混合蒸気を真空槽１０内に発生させる。本実施例では
、蒸発源１１を室温からゆっくりと５０℃程度にまで上
昇させ、蒸発源１２を室温から９０℃程度にまで上昇さ
せている。
一方、基体１３側も所定温度に保つのが好ましい。
Ｎｅ５ａガラス４の温度が低すぎると、膜厚の均一な薄
膜が得られず、逆に温度が高すぎると、再蒸発が起こる
ためにうまく薄膜が形成されないためである。本実施例
では、基体１３を１３℃程度に保つことにより、均一な
薄膜を形成することに成功している。
膜が得られず、逆に温度が高すぎると、再蒸発が起こる
ためにうまく薄膜が形成されないためである。本実施例
では、基体１３を１３℃程度に保つことにより、均一な
薄膜を形成することに成功している。
第１図に示す素子の発光特性を第３図および第４図のグ
ラフに示す。いずれも、電極７と金線８との間に５０Ｈ
ｚの交流電圧を印加した場合の特性である。第３図は、
印加電圧を１００ｖとしたときの、薄膜５の膜厚（μｍ
で示す）と発光強度（μＷ／５ｒ−ｃ−で示す）との関
係を示すグラフである。膜厚が１μｍ程度の素子の発光
効率が良好であることがわかる。第４図は、膜厚１μｍ
の素子について、印加電圧（Ｖで示す）と発光強度との
関係を示すグラフである。電圧が高くなるにつれて発光
強度も上昇してゆくが、上昇率は次第に緩慢になる。あ
る程度以上の電圧がかかるとブレークダウンのおそれが
あるため、測定は１９０Ｖまでで終了した。
ラフに示す。いずれも、電極７と金線８との間に５０Ｈ
ｚの交流電圧を印加した場合の特性である。第３図は、
印加電圧を１００ｖとしたときの、薄膜５の膜厚（μｍ
で示す）と発光強度（μＷ／５ｒ−ｃ−で示す）との関
係を示すグラフである。膜厚が１μｍ程度の素子の発光
効率が良好であることがわかる。第４図は、膜厚１μｍ
の素子について、印加電圧（Ｖで示す）と発光強度との
関係を示すグラフである。電圧が高くなるにつれて発光
強度も上昇してゆくが、上昇率は次第に緩慢になる。あ
る程度以上の電圧がかかるとブレークダウンのおそれが
あるため、測定は１９０Ｖまでで終了した。
この第３図および第４図に示す特性を、アントラセンの
みを材料とする試料を用いた測定結果と比較すると、１
００倍程度の発光強度の向上がみられる。これは、アン
トラセンに微量のカリウムを添加することにより、電荷
移動錯体の状態で薄膜が形成されることになり、この電
荷移動錯体がアントラセンに対してオーミックな電子注
入電極として作用しているためと考えられる。また、カ
ーボンパウダー６は、アントラセンに対して優れたホー
ル注入電極として作用することも確認できた。このよう
に、本実施例に係る素子では、Ｎｅ３ａガラス４からの
電子、カーボンパウダー６からのホール、の双方が効率
良くアントラセンに注入されるようになり、効率良いエ
レクトロ・ルミネッセンスが得られたものと考えられる
。
みを材料とする試料を用いた測定結果と比較すると、１
００倍程度の発光強度の向上がみられる。これは、アン
トラセンに微量のカリウムを添加することにより、電荷
移動錯体の状態で薄膜が形成されることになり、この電
荷移動錯体がアントラセンに対してオーミックな電子注
入電極として作用しているためと考えられる。また、カ
ーボンパウダー６は、アントラセンに対して優れたホー
ル注入電極として作用することも確認できた。このよう
に、本実施例に係る素子では、Ｎｅ３ａガラス４からの
電子、カーボンパウダー６からのホール、の双方が効率
良くアントラセンに注入されるようになり、効率良いエ
レクトロ・ルミネッセンスが得られたものと考えられる
。
以上、本発明を一実施例について説明したが、本発明は
この実施例に限定されるものではない。
この実施例に限定されるものではない。
特に、第１図の実施例は試作品として作製した素子であ
り、量産化を行う場合には、より単純な構造を採ること
ができよう。また、薄膜５の材料としては、アントラセ
ンの代わりに９，１０−ジクロロアントラセンなどのア
ントラセン誘導体を利用することもでき、カリウムの代
わりに、ナトリウムなどの他のアルカリ金属を利用する
こともできる。要するに、アントラセンまたはその誘導
体に、微量のアルカリ金属を添加して得られる錯化合物
の薄膜を用いれば、本発明はどのような態様によっても
実施可能である。前述のように、本発明に係る素子は、
真空蒸着などの簡易な方法で製造することができ、量産
した場合のコストを非常に低くすることができる。しか
も、Ｎｅ５ａガラス上に薄膜を形成すればよいため、発
光面の広い素子を容易に製造することができる。
り、量産化を行う場合には、より単純な構造を採ること
ができよう。また、薄膜５の材料としては、アントラセ
ンの代わりに９，１０−ジクロロアントラセンなどのア
ントラセン誘導体を利用することもでき、カリウムの代
わりに、ナトリウムなどの他のアルカリ金属を利用する
こともできる。要するに、アントラセンまたはその誘導
体に、微量のアルカリ金属を添加して得られる錯化合物
の薄膜を用いれば、本発明はどのような態様によっても
実施可能である。前述のように、本発明に係る素子は、
真空蒸着などの簡易な方法で製造することができ、量産
した場合のコストを非常に低くすることができる。しか
も、Ｎｅ５ａガラス上に薄膜を形成すればよいため、発
光面の広い素子を容易に製造することができる。
以上のとおり本発明によれば、アントラセンまたはその
誘導体に微量のアルカリ金属を添加して得られる錯化合
物の薄膜を形成し、この薄膜に電子およびホールを注入
して発光させるようにしたため、低コストで、しかも発
光面積の広い青色発光ダイオード素子が実現できる。
誘導体に微量のアルカリ金属を添加して得られる錯化合
物の薄膜を形成し、この薄膜に電子およびホールを注入
して発光させるようにしたため、低コストで、しかも発
光面積の広い青色発光ダイオード素子が実現できる。
第１図（ａ）は本発明の一実施例に係る発光ダイオード
素子の上面図、同図（ｂ）はこれを切断線Ａ−Ａ’に沿
って切断した正断面図、第２図は第１図に示す素子にお
ける薄膜を真空蒸着法によって形成する方法を説明する
図、第３図は第１図に示す素子における薄膜の厚みと発
光強度との関係を示す特性グラフ、第４図は第１図に示
す素子における印加電圧と発光強度との関係を示す特性
グラフである。 １・・・第１の絶縁体、１ａ・・・開口窓、２・・・第
２の絶縁体、２ａ・・・貫通孔、３・・・ねじ、４・・
・Ｎｅｓａガラス、５・・・アントラセン・カリウム錯
化合物による薄膜、６・・・カーボンパウダー、７・・
・電極、８・・・金線、１０・・・真空槽、１０ａ・・
・排気管、１１・・・蒸発源（アントラセン）、１２・
・・蒸発源（カリウム）、１３・・・基体、１４・・・
温度調節系。
素子の上面図、同図（ｂ）はこれを切断線Ａ−Ａ’に沿
って切断した正断面図、第２図は第１図に示す素子にお
ける薄膜を真空蒸着法によって形成する方法を説明する
図、第３図は第１図に示す素子における薄膜の厚みと発
光強度との関係を示す特性グラフ、第４図は第１図に示
す素子における印加電圧と発光強度との関係を示す特性
グラフである。 １・・・第１の絶縁体、１ａ・・・開口窓、２・・・第
２の絶縁体、２ａ・・・貫通孔、３・・・ねじ、４・・
・Ｎｅｓａガラス、５・・・アントラセン・カリウム錯
化合物による薄膜、６・・・カーボンパウダー、７・・
・電極、８・・・金線、１０・・・真空槽、１０ａ・・
・排気管、１１・・・蒸発源（アントラセン）、１２・
・・蒸発源（カリウム）、１３・・・基体、１４・・・
温度調節系。
Claims (2)
- （１）第１の電極をなす基板上に、アントラセンまたは
その誘導体に微量のアルカリ金属を添加して得られる錯
化合物の薄膜を形成し、この薄膜に電気的に接触するよ
うに第２の電極を設け、前記第１の電極と前記第２の電
極との間に電圧を印加することにより発光をなすように
構成したことを特徴とする発光ダイオード素子。 - （２）導電性をもった透明基板上に、アントラセンに微
量のカリウムを添加して得られる錯化合物の薄膜を形成
し、この薄膜上にカーボンからなる電極層を形成し、前
記透明基板と前記電極層との間に電圧を印加することに
より発光をなすように構成したことを特徴とする発光ダ
イオード素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8104689A JPH069256B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 発光ダイオード素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8104689A JPH069256B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 発光ダイオード素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260579A true JPH02260579A (ja) | 1990-10-23 |
| JPH069256B2 JPH069256B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=13735484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8104689A Expired - Lifetime JPH069256B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 発光ダイオード素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069256B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP8104689A patent/JPH069256B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH069256B2 (ja) | 1994-02-02 |
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