JPH04174995A

JPH04174995A - 発光素子

Info

Publication number: JPH04174995A
Application number: JP2307175A
Authority: JP
Inventors: Koji Deguchi; 浩司出口; Hidekazu Ota; 英一太田; Yukio Ide; 由紀雄井手; Itaru Fujimura; 藤村　格
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1992-06-23

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は発光素子、特にＭＩＭと螢光体を利用する発光
素子に関し、フラットパネルデイスプレィ等発光素子の
応用分野にはすべて利用できるものである。

［従来の技術］従来ＭＩＭ構造の発光素子が知られている。

この構造を第２図に示す。基板上にＡＩ等の第１の金属
層を形成し、この表面に絶縁体層を形成し、更にこの表
面に形成したＡｕ等の第２の金属層から構成され、第１
の金属層と第２の金属層との間に電圧を印加することに
よって発光が得られる。

しかし、この発光素子の発光スペクトルは４００−１０
００ｎｍの範囲を示す非常にブロードな発光であり、そ
のため輝度の大きい３原色の素子が必要とされるデイス
プレィ装置等にこの発光素子を用いることができなかっ
た。このような問題点を解決する方法として、特開昭６
３−２３２２９５がある。これによれば第１図に示すよ
うに螢光体層を第２電極と絶縁体層の間に挿入すること
で、螢光体により決まる特定の波長が発光すると同時に
、絶縁体層をトンネルした電子によっても直接励起され
て強い発光が生じるとある。

しかし、この構成では形成された絶縁体層の膜厚が２０
〜３０Ｘと非常に薄いため、螢光体層形成時の損傷が無
視できず、結果として素子の安定性や再現性に問題があ
る。又、螢光体層の膜厚も１０−２０スと非常に薄く、
螢光体として十分な特性を得るためには、粒径が数μ園
必要であることを考えれば、この膜厚では十分な発光強
度は得られない事が予想できる。更にトンネルした電子
による励起を考えたとき、電子のエネルギーは印加した
電圧によって決まり、一方、トンネルした電子は数ｅＶ
程度であることから、用いる螢光体材料の特性によって
は発光しないことが考えられる。

［発明が解決しようとする課題〕本発明は高輝度でしかも安定で再現性よく作製できる発
光素子を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するための本発明の構成は、特許請求の
範囲に記載のとおりの発光素子である。

第１図に本発明による素子の構造を示す。本発明では図
に示すような位置に螢光体層を形成することで、従来技
術の欠点であった絶縁体層への損傷を回避し、安定でし
かも再現性のある素子が実現でき、かつ発光強度も向上
する。又、各螢光体層の組み合わせによって、各螢光体
の発光色の加色混合や、各螢光体の発光強度を印加電圧
によって調整することで、電圧制御による多色発光素子
が実現できる。

本発明による素子の駆動については基本的には第１の螢
光体層を発光させるときには、第１．２及び３の導体層
に電圧を印加し、第２の螢光体層を発光させるときには
、第２．３及び４の導体層に電圧を印加するという組み
合わせを用いる。

螢光体の励起についてはＭＩＭ素子からの発光による励
起とトンネル電子による励起の２通りが考えられるが、
各螢光体層をトンネル電子で励起するためには、絶縁体
層、第１．２の導電体層それぞれの膜厚が非常に薄い必
要がある。

特に絶縁体層は電子がトンネルする必要があることから
、膜厚は数人から数百人、望ましくは２０から　２００
人、最適には２０から　１００五程度が望ましい。更に
上記範囲の膜厚で、絶縁性を示す必要があることはいう
までもない。又、同時に各層それぞれが透光性を有する
必要がある。

更に本発明では第１の螢光体層に対して第１の導電体層
を、又、第２に螢光体層に対して第４の導電体層を設け
、それぞれの螢光体層をトンネル電子で励起するときに
各導電体層に十のバイアスを印加することで、トンネル
した電子が加速され、螢光体の励起強度が上がり、発光
強度が向上する。しかも、螢光体表面での電子の帯電が
回避される。加速電圧については特に制限はないが、実
用性を考えたとき数＋Ｖ程度が望ましい。

有機材料螢光体については特に制限はないが、有機薄膜
エレクトロルミネッセンスの発光層材料に用いることが
できる螢光体が望ましい。

第１の螢光体層の作製方法としては、特に制限はないが
、有機螢光体材料自身への損傷が少ない方法が望ましい
。すなわち、蒸着法やＬＢ法や塗布法が望ましい。

又、第２の螢光体層の作製方法としては、下地への損傷
が小さい方が望ましく、そのため塗布法もしくは真空蒸
着法などが望ましい。

第２．４の導電体層の材料や作製方法については、特に
制限はないが、下地となる螢光体層に損傷をあまり与え
ないような作製方法が好ましい。

基板については特に制限はないが、発光の取り出し方向
を基板側とした場合、透光性を有する必要がある。その
際は第１の導電体層及び第１の螢光体層も、それぞれ透
光性を有する必要かある。又、膜形成側から発光を取り
出す場合、第２の螢光体層及び第４の導体層がそれぞれ
透光性を有する必要がある。

［実施例］以下、本発明を実施例によって、具体的に説明する。

実施例１ここでは第１図に示すような素子構造を有する発光素子
を作製した。基板１には、ガラス基板を用いた。基板の
上に第１の導電体層５としてＡ１薄膜を約１μ１１抵抗
線加熱により形成した。次に第１の螢光体層６として、
下記に示すような構造をもつ有機螢光体材料を蒸着法に
より形成した。

Ｈ３次に第２の導電体層７としてＡｌ薄膜を約１００Ａ％抵
抗線加熱により形成した。次に絶縁体層８として空気中
に約１０日間放置して、約５０λ程度の表面自然酸化膜
層を形成した。更に第３の導電体層９としてＡｕ薄膜を
約１００人、抵抗線加熱により形成した。そして、第２
の螢光体層ｌＯとして、第１の螢光体層と同様の有機材
料螢光体を蒸着法により形成した。最後に第４の導電体
層ｌｌとして、Ａｌ薄膜を約１μ■、抵抗線加熱により
形成した。

このようにして作製した素子を、まず第１の螢光体層に
対する励起として、第２の電極であるＡｌ薄膜を基準電
位とし、第１電極のＡｌ薄膜に正電位を、第３電極のＡ
ｕ薄膜に負電位をそれぞれ印加し、次に第２の螢光体層
に対する励起として、第３の電極であるＡｕ薄膜を基準
電位とし、第２電極のＡｌ薄膜に負電位を、第４電極の
Ａｌ薄膜に正電位をそれぞれ印加した。

この電圧印加を交互にある一定の周期で行うことで、こ
の周期に基づく、良好な有機材料螢光体の発光が得られ
た。

なお、本発明による効果は、本実施例に用いた有機螢光
体材料に限らず、他の有機螢光体材料でも同様な効果が
得られた。

実施例２この場合も第１図に示すような素子構造を有する発光素
子を作製した。基板ｌにはガラス基板を用いた。基板の
上に第１の導電体層５としてＡ１薄膜を約１μ目、抵抗
線加熱により形成した。次に第１の螢光体層６として、
低速電子線用螢光体材料であるＺｎＯ：　Ｚｎを塗布法
により形成した。次に第２の導電体層７としてＡ１薄膜
を約１００２、抵抗線加熱により形成した。

次に絶縁体層８として空気中で約１５０−２００　”Ｃ
１４０分間加熱を行い、ＡＩの表面に約３Ｏ−５ＯＡの
表面酸化層を形成した。更に第３の導電体層９としてＡ
ｕ薄膜を約１００Ｘ、抵抗線加熱により形成した。そし
て第２の螢光体層１ｏとして、第１の螢光体層と同様に
ＺｎＯ：　Ｚｎを形成し、最後に第４の導電体層１１と
して、Ａｌ薄膜を約１μｍ１抵抗線加熱により形成した
。

このようにして作製した素子を、まず第１の　く螢光体
層に対する励起として、第２の電極であるＡ１薄膜を基
準電位とし、第１電極のＡ１薄膜に正電位を、第３電極
のＡｕ薄膜に負電位をそれぞれ印加し、次に第２の螢光
体層に対する励起として、第３の電極であるＡｕ薄膜を
基準電位とし、第２電極のＡｌ薄膜に負電位を、第４電
極のＡｌ薄膜に正電位をそれぞれ印加した。

この電圧印加を交互に、ある一定の周期で行うことで、
この周期に基づく、良好なＺｎＯ：Ｚｎ螢光体の発光が
得られた。

なお、本実施例では、絶縁体層の材料として第２の導電
体層であるＡ１薄膜の表面酸化であるＡｌ２Ｏ３を用い
たが、本発明の効果は、これらに制限はされず、他の材
料や作製方法でも同様な効果は得られた。

［発明の効果］以上、説明したように、本発明の発光素子は安定で再現
性が良く、輝度の高い発光をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発光素子の構成を示す断面の模式図、第２図は、従来のＭＩＭ構造の発光素子の構成を示す断
面の模式図である。１・・・基板、２・・・第１の金属層、３・・・絶縁体
層、４・・・第２の金属層、５・・・第１の導電体層、
６・・・第１の螢光体層、７・・・第２の導電体層、８
・・・絶縁体層、９・・・第３の導電体層、ｌＯｏ・・
・第２の螢光体層、１１・・・第４の導電体層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に第１の導電体層を有し、その表面に第１
の有機材料螢光体層を有し、その表面に第２の導電体層
とその表面に形成した絶縁体層と、更に絶縁体層の表面
に第３の導電体層を有し、更にその表面に、第２の有機
材料螢光体層を有し、最後に第４の導電体層を有し、前
記各導電体層に電圧を印加するようにしたことを特徴と
する発光素子。
（２）基板上に第１の導電体層を有し、その表面に第１
の螢光体層を有し、その表面に第２の導電体層とその表
面に形成した無機材料からなる絶縁体層と、更に前記絶
縁体層の表面に第３の導電体層を有し、更にその表面に
第２の螢光体層を有し、最後に第４の導電体層を有し、
前記各導電体層に電圧を印加するようにしたことを特徴
とする発光素子。