JPH0652677B2 - エレクトロルミネツセンス装置 - Google Patents
エレクトロルミネツセンス装置Info
- Publication number
- JPH0652677B2 JPH0652677B2 JP60243792A JP24379285A JPH0652677B2 JP H0652677 B2 JPH0652677 B2 JP H0652677B2 JP 60243792 A JP60243792 A JP 60243792A JP 24379285 A JP24379285 A JP 24379285A JP H0652677 B2 JPH0652677 B2 JP H0652677B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- insulating layer
- voltage
- electrons
- thickness
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
Description
【発明の詳細な説明】 ＜発明の背景＞ この発明は、トンネル効果電子によつて励起される２つ
のエレクトロルミネツセンス（以後ＥＬと呼ぶ）層を含
むＥＬ装置に関する。
のエレクトロルミネツセンス（以後ＥＬと呼ぶ）層を含
むＥＬ装置に関する。
米国特許第4465602号の明細書には、マンガン陽イオン
賦活硫化亜鉛の２枚のＥＬ層間にY2O3の電気絶縁層を挾
み、この複合構体を２枚の電極間に挾んだエレクトロル
ミネツセンス装置が開示されている。その絶縁層は厚さ
が約4000Åで、この装置は約500Hz約70〜200Ｖの電圧を
印加すると光を放射する。
賦活硫化亜鉛の２枚のＥＬ層間にY2O3の電気絶縁層を挾
み、この複合構体を２枚の電極間に挾んだエレクトロル
ミネツセンス装置が開示されている。その絶縁層は厚さ
が約4000Åで、この装置は約500Hz約70〜200Ｖの電圧を
印加すると光を放射する。
＜発明の概要＞ この発明の装置は簡単であるが容易ではない改造によつ
て得られたもので、従来の装置より低い印加電圧により
少い消費電力で強い光を放射することができる。この発
明の装置では、その絶縁層は、厚さが、50〜10000Hz 1
0〜30Ｖの電圧を電極間に印加したときその絶縁層を電
子がトンネル効果で通過できる範囲であるように充分に
薄くなつており、Y2O3その他の大抵の絶縁体で形成した
場合その厚さは100〜300Åの範囲内にある。この発明の
装置の薄くなつた絶縁層を通過した電子は、従来の装置
の厚い絶縁層を通過した電子よりルミネツセンス誘起用
のエネルギが実質的に大きい。
て得られたもので、従来の装置より低い印加電圧により
少い消費電力で強い光を放射することができる。この発
明の装置では、その絶縁層は、厚さが、50〜10000Hz 1
0〜30Ｖの電圧を電極間に印加したときその絶縁層を電
子がトンネル効果で通過できる範囲であるように充分に
薄くなつており、Y2O3その他の大抵の絶縁体で形成した
場合その厚さは100〜300Åの範囲内にある。この発明の
装置の薄くなつた絶縁層を通過した電子は、従来の装置
の厚い絶縁層を通過した電子よりルミネツセンス誘起用
のエネルギが実質的に大きい。
＜推奨実施例の詳細な説明＞ 第１図は一方の面に酸化スズの透明な第１導電層25を設
けたガラス板23を含むＥＬ装置21を示す。この第１導電
層25は厚さ約2000Åのマンガン陽イオン賦活硫化亜鉛
（ZnS：Mn）の第１ＥＬ層27で覆われ、この第１ＥＬ層2
7は厚さ約200Åの酸化イツトリウム（Y2O3）絶縁層29で
覆われている。この絶縁層29上に厚さ約2000Åのマンガ
ン陽イオン賦活硫化亜鉛の第２ＥＬ層31が設けられ、そ
の第２ＥＬ層31上に金属アルミニウムの第２導電層33が
設けられている。
けたガラス板23を含むＥＬ装置21を示す。この第１導電
層25は厚さ約2000Åのマンガン陽イオン賦活硫化亜鉛
（ZnS：Mn）の第１ＥＬ層27で覆われ、この第１ＥＬ層2
7は厚さ約200Åの酸化イツトリウム（Y2O3）絶縁層29で
覆われている。この絶縁層29上に厚さ約2000Åのマンガ
ン陽イオン賦活硫化亜鉛の第２ＥＬ層31が設けられ、そ
の第２ＥＬ層31上に金属アルミニウムの第２導電層33が
設けられている。
電極の働らきをする第１および第２の導電層25、33に導
線37、39を介して交番電圧源35が接続され、500Hzで約1
7〜35Ｖの閾値以上の交番電圧を印加すると、波長約570
0Å付近のスペクトル帯の光を放射し、この光は矢印41
によつて示すようにガラス板23を通して伝搬される。Ｅ
Ｌは絶縁層29の両面近傍で観察される。
線37、39を介して交番電圧源35が接続され、500Hzで約1
7〜35Ｖの閾値以上の交番電圧を印加すると、波長約570
0Å付近のスペクトル帯の光を放射し、この光は矢印41
によつて示すようにガラス板23を通して伝搬される。Ｅ
Ｌは絶縁層29の両面近傍で観察される。
ＥＬ放射41は第２図および第３図のエネルギバンド図に
より説明することができる。各層25、27、29、31のエネ
ルギバンドギヤツプをそれぞれ矩形領域25A、27A、29
A、31Aによつて示す。各矩形領域の底辺25B、27B、29
B、31Bは価電子帯の上端を、頂辺25C，27C、29C，31Cは
伝導帯の下端をそれぞれ表し、矩形33Aは金属層33を表
す。
より説明することができる。各層25、27、29、31のエネ
ルギバンドギヤツプをそれぞれ矩形領域25A、27A、29
A、31Aによつて示す。各矩形領域の底辺25B、27B、29
B、31Bは価電子帯の上端を、頂辺25C，27C、29C，31Cは
伝導帯の下端をそれぞれ表し、矩形33Aは金属層33を表
す。
電圧を印加しない状態では、平均自由電子エネルギレベ
ル（フエルミレベル）が点線43で示すようになるが、交
番電圧のピーク閾値より高い電圧を印加すると、その半
サイクルごとに電流の方向が交互に変化する。このよう
に閾値より高い電圧を印加して第１導電層25が負で第２
導電層33が正になつたときの半サイクルにおけるエネル
ギバンドを第３図に示す。この期間中は矢印45によつて
示すように、電子が比較的自由に第１の導電層25から第
１のＥＬ層27にＥＬ放射なしに通過し、さらに矢印47で
示すように絶縁層29をトンネル効果でつきぬけ、極めて
高エネルギになつて第２のＥＬ層31に入り、ここでＥＬ
放射を誘起する。このＥＬ放射は矢印51、53を結合する
括孤49で示すエネルギ交換相互作用によるルミネツセン
ス中心の衝撃励起によつて誘起され、これによつて電子
を基底状態55から励起状態57へ引上げる。この相互作用
によつて励起された電子は、矢印59で示されるように、
自然に基底状態に戻り、光子を放射する。次の半サイク
ルでは、エネルギバンドの位置が逆転し、逆の方向のト
ンネル効果によつて高エネルギの電子が発生し、第１Ｅ
Ｌ層27でＥＬ放射が誘起される。
ル（フエルミレベル）が点線43で示すようになるが、交
番電圧のピーク閾値より高い電圧を印加すると、その半
サイクルごとに電流の方向が交互に変化する。このよう
に閾値より高い電圧を印加して第１導電層25が負で第２
導電層33が正になつたときの半サイクルにおけるエネル
ギバンドを第３図に示す。この期間中は矢印45によつて
示すように、電子が比較的自由に第１の導電層25から第
１のＥＬ層27にＥＬ放射なしに通過し、さらに矢印47で
示すように絶縁層29をトンネル効果でつきぬけ、極めて
高エネルギになつて第２のＥＬ層31に入り、ここでＥＬ
放射を誘起する。このＥＬ放射は矢印51、53を結合する
括孤49で示すエネルギ交換相互作用によるルミネツセン
ス中心の衝撃励起によつて誘起され、これによつて電子
を基底状態55から励起状態57へ引上げる。この相互作用
によつて励起された電子は、矢印59で示されるように、
自然に基底状態に戻り、光子を放射する。次の半サイク
ルでは、エネルギバンドの位置が逆転し、逆の方向のト
ンネル効果によつて高エネルギの電子が発生し、第１Ｅ
Ｌ層27でＥＬ放射が誘起される。
この発明の装置の本質的な特徴は絶縁層29にあり、その
厚さが、装置の電極間に10〜30Ｖの低い電圧を印加した
とき、この層29を電子が実質的にトンネル効果で通過で
きる範囲内で実質的に均一でなければならない。酸化イ
ツトリウムY2O3、アルミナAl2O3、シリカSiO2、窒化シ
リコンSi3N4、チタン酸バリウムBaTiO3、酸化タンタルT
aO2等の大抵の材料の層では、トンネル効果の得られる
厚さが100〜300Åの範囲にある。この絶縁層はピンホー
ルがあつてはならないが、１種または複数種の絶縁材料
の１枚またはそれ以上の層で形成することもできる。
厚さが、装置の電極間に10〜30Ｖの低い電圧を印加した
とき、この層29を電子が実質的にトンネル効果で通過で
きる範囲内で実質的に均一でなければならない。酸化イ
ツトリウムY2O3、アルミナAl2O3、シリカSiO2、窒化シ
リコンSi3N4、チタン酸バリウムBaTiO3、酸化タンタルT
aO2等の大抵の材料の層では、トンネル効果の得られる
厚さが100〜300Åの範囲にある。この絶縁層はピンホー
ルがあつてはならないが、１種または複数種の絶縁材料
の１枚またはそれ以上の層で形成することもできる。
ＥＬ層27、31はどんなＥＬ螢光体組成物のものでもよい
が、代表例としては２重量％のマンガン陽イオンで賦活
した硫化亜鉛がある。ＥＬ層27、31の材料は同じでも異
つてもよく、またその厚さも等しくても異つてもよい。
そのＥＬ層の厚さは約200〜3000Åの範囲内にあればよ
い。この発明の装置はその動作が電気的に交番するため
電気的特性が対称であることが好ましい。ＥＬ層27、31
は抵抗性にすることも可能であるが、印加電圧の大部分
が装置の絶縁層29に生じるように充分な導電性を持たす
べきである。
が、代表例としては２重量％のマンガン陽イオンで賦活
した硫化亜鉛がある。ＥＬ層27、31の材料は同じでも異
つてもよく、またその厚さも等しくても異つてもよい。
そのＥＬ層の厚さは約200〜3000Åの範囲内にあればよ
い。この発明の装置はその動作が電気的に交番するため
電気的特性が対称であることが好ましい。ＥＬ層27、31
は抵抗性にすることも可能であるが、印加電圧の大部分
が装置の絶縁層29に生じるように充分な導電性を持たす
べきである。
各電極は第１図に示すように拡がりを有するもので、Ｅ
Ｌ装置に使用できる任意の化学的および物理的構成のも
のでよく、また限られたＥＬ層27、31の所定領域からＥ
Ｌ放射を誘起するように設計された碁盤目状にすること
もできる。
Ｌ装置に使用できる任意の化学的および物理的構成のも
のでよく、また限られたＥＬ層27、31の所定領域からＥ
Ｌ放射を誘起するように設計された碁盤目状にすること
もできる。
この発明の装置の多くの可能な実施例を考慮すると、印
加交番電圧のピーク値は、周波数が50〜10000Hzの場
合、閾値電圧約10〜30Ｖで約10〜100Ｖの範囲内にあれ
ばよい。
加交番電圧のピーク値は、周波数が50〜10000Hzの場
合、閾値電圧約10〜30Ｖで約10〜100Ｖの範囲内にあれ
ばよい。
この発明の装置は所要材料を真空蒸着により逐次多重被
着することによつて製造することが望ましいが、この材
料は予め導電層を被着したガラス板上に電子ビーム加熱
蒸発器によつて蒸着することもできる。他の真空被着法
も使用し得ることはいうまでもなく、また化学蒸着法も
使用することができる。
着することによつて製造することが望ましいが、この材
料は予め導電層を被着したガラス板上に電子ビーム加熱
蒸発器によつて蒸着することもできる。他の真空被着法
も使用し得ることはいうまでもなく、また化学蒸着法も
使用することができる。
この発明の構造の特徴は、100〜300Åの厚さの絶縁層を
トンネル効果により通過する高い運動エネルギを持つた
電子がＥＬ螢光層に入り、螢光体内だけで加速される通
常の場合よりも高いＥＬ効率を生じる点であり、今１つ
の特徴は電気絶縁層（この構造で最も重要な層）がただ
１枚しか必要でない点である。その上ＥＬ螢光層の外側
に導電層があるため閾値電圧が低くなる。
トンネル効果により通過する高い運動エネルギを持つた
電子がＥＬ螢光層に入り、螢光体内だけで加速される通
常の場合よりも高いＥＬ効率を生じる点であり、今１つ
の特徴は電気絶縁層（この構造で最も重要な層）がただ
１枚しか必要でない点である。その上ＥＬ螢光層の外側
に導電層があるため閾値電圧が低くなる。
第１図はこの発明の装置の推奨実施例の縦断面図、第２
図はこの発明の装置の零印加電圧における電子のエネル
ギバンド構成を示す図、第３図はこの発明の装置にＥＬ
放射を誘起させるのに充分な電圧を印加したときの電子
のエネルギバンド構造を示す図である。 25、33…電極層、27、31…ＥＬ層、29…絶縁層。
図はこの発明の装置の零印加電圧における電子のエネル
ギバンド構成を示す図、第３図はこの発明の装置にＥＬ
放射を誘起させるのに充分な電圧を印加したときの電子
のエネルギバンド構造を示す図である。 25、33…電極層、27、31…ＥＬ層、29…絶縁層。
Claims (1)
- 【請求項１】第１および第２の電極層と、前記電極層間
に配置された第１および第２のエレクトロルミネッセン
ス層と、前記エレクトロルミネッセンス層間にあって前
記エレクトロルミネッセンス層の双方に接触し、約10〜
30Ｖの低い電圧を前記第１および第２の電極層間に印加
したとき電子の実質的なトンネル効果が得られる約100
〜300Åの範囲の実質的に均一な厚さを有する絶縁層と
を含む複合構成を有するエレクトロルミネッセンス装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US666341 | 1984-10-30 | ||
| US06/666,341 US4603280A (en) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | Electroluminescent device excited by tunnelling electrons |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61109294A JPS61109294A (ja) | 1986-05-27 |
| JPH0652677B2 true JPH0652677B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=24673798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60243792A Expired - Lifetime JPH0652677B2 (ja) | 1984-10-30 | 1985-10-29 | エレクトロルミネツセンス装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4603280A (ja) |
| JP (1) | JPH0652677B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10108745A (ja) * | 1996-10-04 | 1998-04-28 | Touzai Kagaku Sangyo Kk | 流し台 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4857803A (en) * | 1986-05-21 | 1989-08-15 | Advanced Lighting International | Method of producing electroluminescence and electroluminescing lamp |
| US4864370A (en) * | 1987-11-16 | 1989-09-05 | Motorola, Inc. | Electrical contact for an LED |
| US4967251A (en) * | 1988-08-12 | 1990-10-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin film electroluminescent device containing gadolinium and rare earth elements |
| US5179316A (en) * | 1991-09-26 | 1993-01-12 | Mcnc | Electroluminescent display with space charge removal |
| KR0146491B1 (ko) * | 1994-09-16 | 1998-10-01 | 양승택 | 적층구조로 구성된 유기고분자 전계발광소자 |
| US5644327A (en) * | 1995-06-07 | 1997-07-01 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Tessellated electroluminescent display having a multilayer ceramic substrate |
| JPH10308283A (ja) * | 1997-03-04 | 1998-11-17 | Denso Corp | Ｅｌ素子およびその製造方法 |
| US6897855B1 (en) * | 1998-02-17 | 2005-05-24 | Sarnoff Corporation | Tiled electronic display structure |
| US6067308A (en) * | 1998-09-17 | 2000-05-23 | Astralux, Inc. | Electroluminescent solid state device |
| US6498592B1 (en) | 1999-02-16 | 2002-12-24 | Sarnoff Corp. | Display tile structure using organic light emitting materials |
| US10475601B2 (en) | 2015-11-09 | 2019-11-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunneling nanomechanical switches and tunable plasmonic nanogaps |
| US10566492B2 (en) * | 2015-12-07 | 2020-02-18 | Massachuesetts Institute Of Technology | Electrically driven light-emitting tunnel junctions |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3548214A (en) * | 1968-08-07 | 1970-12-15 | Robert L Brown Sr | Cascaded solid-state image amplifier panels |
| US4143297A (en) * | 1976-03-08 | 1979-03-06 | Brown, Boveri & Cie Aktiengesellschaft | Information display panel with zinc sulfide powder electroluminescent layers |
| US4326007A (en) * | 1980-04-21 | 1982-04-20 | University Of Delaware | Electo-luminescent structure |
| US4369393A (en) * | 1980-11-28 | 1983-01-18 | W. H. Brady Co. | Electroluminescent display including semiconductor convertible to insulator |
| FI61983C (fi) * | 1981-02-23 | 1982-10-11 | Lohja Ab Oy | Tunnfilm-elektroluminensstruktur |
| FI62448C (fi) * | 1981-04-22 | 1982-12-10 | Lohja Ab Oy | Elektroluminensstruktur |
| US4464602A (en) * | 1982-01-28 | 1984-08-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Thin film electroluminescent device |
| US4442136A (en) * | 1982-03-02 | 1984-04-10 | Texas Instruments Incorporated | Electroluminescent display with laser annealed phosphor |
| JPS59157996A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-07 | 松下電工株式会社 | Ｅｌ発光素子 |
-
1984
- 1984-10-30 US US06/666,341 patent/US4603280A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-10-29 JP JP60243792A patent/JPH0652677B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10108745A (ja) * | 1996-10-04 | 1998-04-28 | Touzai Kagaku Sangyo Kk | 流し台 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4603280A (en) | 1986-07-29 |
| JPS61109294A (ja) | 1986-05-27 |
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