JPH0318320B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0318320B2 JPH0318320B2 JP57114473A JP11447382A JPH0318320B2 JP H0318320 B2 JPH0318320 B2 JP H0318320B2 JP 57114473 A JP57114473 A JP 57114473A JP 11447382 A JP11447382 A JP 11447382A JP H0318320 B2 JPH0318320 B2 JP H0318320B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light emitting
- emitting layer
- thin film
- layer
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流電界の印加に依つてEL（Electro
Luminescence）発光を呈する薄膜EL素子の構造
に関し、特に外部発光効率を改善することを企図
するものである。
Luminescence）発光を呈する薄膜EL素子の構造
に関し、特に外部発光効率を改善することを企図
するものである。
従来、交流動作の薄膜EL素子として、絶縁耐
圧、発光効率及び動作の安定性等を高めるために
0.1〜2.0wt％のMn（あるいはCu、Al、Br等）を
ドープしたZnS、ZnSe等の半導体発光層をY2O3、
TiO2等の誘電体薄膜でサンドイツチした三層構
造ZnS：Mn（又はZnSe：Mn）EL素子が開発さ
れ、発光諸特性の向上が確かめられている。この
薄膜EL素子はＫHzの交流電界印加によつて高輝
度発光し、しかも長寿命であるという特徴を有し
ている。
圧、発光効率及び動作の安定性等を高めるために
0.1〜2.0wt％のMn（あるいはCu、Al、Br等）を
ドープしたZnS、ZnSe等の半導体発光層をY2O3、
TiO2等の誘電体薄膜でサンドイツチした三層構
造ZnS：Mn（又はZnSe：Mn）EL素子が開発さ
れ、発光諸特性の向上が確かめられている。この
薄膜EL素子はＫHzの交流電界印加によつて高輝
度発光し、しかも長寿命であるという特徴を有し
ている。
またこの薄膜EL素子の発光に関しては印加電
圧を昇圧していく過程と高電圧側より降圧してい
く過程で、同じ印加電圧に対して発光輝度が異な
るといつたヒステリシス特性を有していることが
発見され、そしてこのヒステリシス特性を有する
薄膜EL素子に印加電圧を昇圧する過程に於いて、
光、電界、熱等が付与されると薄膜EL素子はそ
の強度に対応した発光輝度の状態に励起され、
光、電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発
光輝度は高くなつた状態で維持される、いわゆる
メモリー現象が表示技術の新たな利用分野を開拓
するに至つた。
圧を昇圧していく過程と高電圧側より降圧してい
く過程で、同じ印加電圧に対して発光輝度が異な
るといつたヒステリシス特性を有していることが
発見され、そしてこのヒステリシス特性を有する
薄膜EL素子に印加電圧を昇圧する過程に於いて、
光、電界、熱等が付与されると薄膜EL素子はそ
の強度に対応した発光輝度の状態に励起され、
光、電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発
光輝度は高くなつた状態で維持される、いわゆる
メモリー現象が表示技術の新たな利用分野を開拓
するに至つた。
薄膜発EL素子の１例としZnS：Mn薄膜EL素
子の基本構造を第１図に示す。
子の基本構造を第１図に示す。
第１図に基いて薄膜EL素子の構造を具体的に
説明すると、ガラス基板１上にIn2O3、SnO2等の
透明電極２、さらにその上に積層してY2O3、
TiO2、Al2O3、Si3N4、SiO2等からなる第１の誘
電体層３がスパツタあるいは電子ビーム蒸着法等
により重畳形成されている。第１の誘電体層３上
にはZnS：Mn焼結ペレツトを電子ビーム蒸着す
ることにより得られるZnS発光層４が形成されて
いる。この時蒸着用のZnS：Mn焼結ペレツトに
は活性物質となるMnが目的に応じた濃度に設定
されたペレツトが使用される。
説明すると、ガラス基板１上にIn2O3、SnO2等の
透明電極２、さらにその上に積層してY2O3、
TiO2、Al2O3、Si3N4、SiO2等からなる第１の誘
電体層３がスパツタあるいは電子ビーム蒸着法等
により重畳形成されている。第１の誘電体層３上
にはZnS：Mn焼結ペレツトを電子ビーム蒸着す
ることにより得られるZnS発光層４が形成されて
いる。この時蒸着用のZnS：Mn焼結ペレツトに
は活性物質となるMnが目的に応じた濃度に設定
されたペレツトが使用される。
ZnS発光層４上には第１の誘電体層３と同様の
材料群より選定された材質からなる第２の誘電体
層５が積層され、更にその上にAl等からなる背
面電極６が蒸着形成されている。透明電極２と背
面電極６は交流電源７に接続され、薄膜EL素子
が駆動される。
材料群より選定された材質からなる第２の誘電体
層５が積層され、更にその上にAl等からなる背
面電極６が蒸着形成されている。透明電極２と背
面電極６は交流電源７に接続され、薄膜EL素子
が駆動される。
電極２，６間にAC電圧を印加すると、ZnS発
光層４の両側の誘電体層３，５間に上記AC電圧
が誘起されることになり、従つてZnS発光層４内
に発生した電界によつて伝導帯に励起されかつ加
速されて充分なエネルギーを得た電子が、直接
Mnセンターを励起し、励起されたMn発光セン
ターが基底状態に戻る際に黄橙色の発光を行う。
即ち高電界で加速された電子がZnS発光層４中の
発光センターであるZnサイトに入つたMn原子の
電子を励起し、基底状態に落ちるとき、ほぼ5850
〓をピークに幅広い波長領域で、強い発光を呈す
る。活性物質としてMn以外に希土類の弗化物を
用いた場合にはこの希土類に特有の緑色その他の
発光色が得られる。
光層４の両側の誘電体層３，５間に上記AC電圧
が誘起されることになり、従つてZnS発光層４内
に発生した電界によつて伝導帯に励起されかつ加
速されて充分なエネルギーを得た電子が、直接
Mnセンターを励起し、励起されたMn発光セン
ターが基底状態に戻る際に黄橙色の発光を行う。
即ち高電界で加速された電子がZnS発光層４中の
発光センターであるZnサイトに入つたMn原子の
電子を励起し、基底状態に落ちるとき、ほぼ5850
〓をピークに幅広い波長領域で、強い発光を呈す
る。活性物質としてMn以外に希土類の弗化物を
用いた場合にはこの希土類に特有の緑色その他の
発光色が得られる。
しかしながら、上記構造の薄膜EL素子におい
て、発光層内部の出力光はそのすべてを外部に導
出することは不可能である。即ち、発光層での発
光は等方的であるが、このうちの大部分が外部に
取り出される途中の光学的界面における全反射に
より薄膜EL素子内部に閉じ込められる。透明電
極、誘電体層、発光層の屈折率をそれぞれnTE、
nINS、nEMで表し、nEM＞nTE、nINS＞１とすれば、
素子面に対し全反射臨界角θ以上の発光角度をも
つ光子はすべて全反射され、素子内に閉じ込めら
れる。この様子を第２図に示す。ここでθはスネ
ルの法則よりθ＝sin-1１／nEMで与えられる。即ち、 発光層内で立体角4πで放射された光のうち、立
体角4π（１−cosθ）の光のみ外部に取り出され
る、外部発光強度Bpは内部発光強度Biにより次
式で与えられる。
て、発光層内部の出力光はそのすべてを外部に導
出することは不可能である。即ち、発光層での発
光は等方的であるが、このうちの大部分が外部に
取り出される途中の光学的界面における全反射に
より薄膜EL素子内部に閉じ込められる。透明電
極、誘電体層、発光層の屈折率をそれぞれnTE、
nINS、nEMで表し、nEM＞nTE、nINS＞１とすれば、
素子面に対し全反射臨界角θ以上の発光角度をも
つ光子はすべて全反射され、素子内に閉じ込めら
れる。この様子を第２図に示す。ここでθはスネ
ルの法則よりθ＝sin-1１／nEMで与えられる。即ち、 発光層内で立体角4πで放射された光のうち、立
体角4π（１−cosθ）の光のみ外部に取り出され
る、外部発光強度Bpは内部発光強度Biにより次
式で与えられる。
Bp＝4π（１−cosθ）／4π・Bi ……(1)
たとえばnEM＝2.3（ZnSに相当）とすれば、内部
発光の90％が外部に導出されなくなり、内部に閉
じ込められる。
発光の90％が外部に導出されなくなり、内部に閉
じ込められる。
本発明は上記問題点に鑑み、(1)式が成立しない
薄膜発光素子の構造を確立し、内部発光効率でな
く外部発光効率を高めた新規有用な薄膜EL素子
を提供することを目的とするものである。
薄膜発光素子の構造を確立し、内部発光効率でな
く外部発光効率を高めた新規有用な薄膜EL素子
を提供することを目的とするものである。
以下、本発明を実施例に従つて図面を参照しな
がら詳説する。
がら詳説する。
第３図は本発明の１実施例を説明する薄膜EL
素子の要部構成説明図である。
素子の要部構成説明図である。
同図に示す如く、透明電極２、誘電体層３，
５、発光層４の少なくとも１層において可視光の
散乱構造となるような粒界を形成し、(1)式が成立
しない構造とする。第３図は発光層４内に散乱粒
界８を形成した例である。発光層４内の発光セン
ターで発生した光は発光層４内の散乱粒界８で多
方向性となり、全反射されない方向へ進行した光
が外部へ導出される。
５、発光層４の少なくとも１層において可視光の
散乱構造となるような粒界を形成し、(1)式が成立
しない構造とする。第３図は発光層４内に散乱粒
界８を形成した例である。発光層４内の発光セン
ターで発生した光は発光層４内の散乱粒界８で多
方向性となり、全反射されない方向へ進行した光
が外部へ導出される。
(1)式の成立しない素子構造においては、全反射
臨界角θ以上の放射角度をもつ光も素子内で乱反
射により全反射臨界角θより小さい放射角度をも
つた成分が生成されて外部へ取り出される。
臨界角θ以上の放射角度をもつ光も素子内で乱反
射により全反射臨界角θより小さい放射角度をも
つた成分が生成されて外部へ取り出される。
以上より(1)式の代わりに次式が成立する。
Bp＞4π（１−cosθ）／4π・Bi
本発明による素子は外部光の入射に対しても散
乱が生じるため、いわゆる白濁を示す。
乱が生じるため、いわゆる白濁を示す。
発光層４内の散乱粒界８は蒸着工程で蒸着材料
を部分的に分割形成することにより、その分割境
界面を散乱粒界８とする方法等により形成され
る。
を部分的に分割形成することにより、その分割境
界面を散乱粒界８とする方法等により形成され
る。
さらに詳しくは、誘電体層５上全面に発光層４
を形成し、周知のホトリングラフイ技術に発光層
４を部分的に除去し、誘電体層５を露出させる。
このピツチを可視光の波長以下にすると、白濁を
おこさせるような散乱を得ることができる。次に
発光層４が部分的に除去された誘電体層５上全面
に、上記発光層４と同じ材料で再度発光層膜を形
成する。この時、再度形成された発光層膜表面に
は、下方の誘電体層５露出面および残置された発
光層４とで形成される凹凸が転写される。続いて
ホトリソグラフイ技術により、上記発光層４上の
発光層膜を選択的に除去して、発光層４表面と誘
電体層５露出面上の発光層膜表面とを略々面一に
する。引き続いてこの発光層４及び発光層膜上に
誘電体層３等を形成して薄膜EL素子を形成する。
を形成し、周知のホトリングラフイ技術に発光層
４を部分的に除去し、誘電体層５を露出させる。
このピツチを可視光の波長以下にすると、白濁を
おこさせるような散乱を得ることができる。次に
発光層４が部分的に除去された誘電体層５上全面
に、上記発光層４と同じ材料で再度発光層膜を形
成する。この時、再度形成された発光層膜表面に
は、下方の誘電体層５露出面および残置された発
光層４とで形成される凹凸が転写される。続いて
ホトリソグラフイ技術により、上記発光層４上の
発光層膜を選択的に除去して、発光層４表面と誘
電体層５露出面上の発光層膜表面とを略々面一に
する。引き続いてこの発光層４及び発光層膜上に
誘電体層３等を形成して薄膜EL素子を形成する。
第４図は印加電圧対発光輝度（Ｂ−Ｖ）特性を
示すグラフである。図中の曲線l1は上記実施例の
素子であり、l2は鏡面反射を主とする従来の素子
である。曲線l1で明らかな如く上記実施例の薄膜
EL素子は発光輝度の著しい増加が達成されてい
る。
示すグラフである。図中の曲線l1は上記実施例の
素子であり、l2は鏡面反射を主とする従来の素子
である。曲線l1で明らかな如く上記実施例の薄膜
EL素子は発光輝度の著しい増加が達成されてい
る。
以上詳説した如く、本発明によれば出力光の散
乱反射構造を素子内部に形成することにより、外
部発光効率を著しく増加することができる。
乱反射構造を素子内部に形成することにより、外
部発光効率を著しく増加することができる。
第１図は薄膜EL素子の基本的構造を示す構成
図である。第２図は出力光の進行過程を示す説明
図である。第３図は本発明の１実施例を説明する
薄膜EL素子の要部構成説明図である。第４図は
印加電圧対発光輝度特性を示す特性図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３，５…
…透電体層、４……発光層、６……背面電極、８
……散乱粒界。
図である。第２図は出力光の進行過程を示す説明
図である。第３図は本発明の１実施例を説明する
薄膜EL素子の要部構成説明図である。第４図は
印加電圧対発光輝度特性を示す特性図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３，５…
…透電体層、４……発光層、６……背面電極、８
……散乱粒界。
Claims (1)
- １ 電圧印加によりEL発光を呈する発光層４を
有する薄膜構造部を１対の電極２，６間に介設し
て成る薄膜EL素子に於いて、前記薄膜構造部は、
前記発光層４に形成された分割境界から成るEL
発光の多方向散乱放射用粒界８を具備して成るこ
とを特徴とする薄膜EL素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57114473A JPS595595A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57114473A JPS595595A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 薄膜ｅｌ素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2334695A Division JPH03225791A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595595A JPS595595A (ja) | 1984-01-12 |
| JPH0318320B2 true JPH0318320B2 (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=14638609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57114473A Granted JPS595595A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595595A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW527848B (en) * | 2000-10-25 | 2003-04-11 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Light-emitting element and display device and lighting device utilizing thereof |
| US7834528B2 (en) | 2004-05-26 | 2010-11-16 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Planar luminous body with improved light-extraction efficiency |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49130193A (ja) * | 1973-04-11 | 1974-12-13 | ||
| DE2633038A1 (de) * | 1975-07-22 | 1977-02-10 | Phosphor Prod Co Ltd | Elektrolumineszierende vorrichtung |
| JPS5743391A (en) * | 1980-08-26 | 1982-03-11 | Fujitsu Ltd | Method of producing el display element |
-
1982
- 1982-06-30 JP JP57114473A patent/JPS595595A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS595595A (ja) | 1984-01-12 |
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