JPH08250281A

JPH08250281A - 発光素子及び表示装置

Info

Publication number: JPH08250281A
Application number: JP7048498A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Menda; 和典免田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、光学的特性のみを満たす発光体であ
つても素子化できることを主要な目的とする。【構成】４００ｎｍよりも短い波長の光を放射する固体
素子(1) と、その波長よりも長い波長の光を放射する発
光体(4) とを具備することを特徴とする発光素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発光素子に関し、特にエ
レクトロルミネッセンス（ＥＬ），ホトルミネッセンス
（ＰＬ）技術に属し、ＥＬディスプレイ，プラズマディ
スプレイ，ＣＲＴなどの表示装置や光源に利用されるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＥＬ素子は、図５に示すように発
光体（蛍光体）51を２つの電極52，53で挟んだ構造をし
ている。これらの電極52，53間に直流または交流電圧を
加えて、発光体51内に電界を発生させることによって電
子を加速し、発光体１中に添加されている発光中心を衝
突励起する（例えば、「エレクトロルミネセントディス
プレイ」猪口敏夫著，産業図書）。従って、発光体51
は、発光強度（輝度）は発光波長（色）などの光学的特
性だけでなく、電子加速（ホットエレクトロンの生成）
等の電気的特性をも満たしていなければならず、現在の
ところ、実用に至っている発光体はＺｎＳ：Ｍｎだけで
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、光学的
及び電気的特性の両方を満足する発光体しか発光素子に
応用することができない。本発明はこうした事情を考慮
してなされたもので、光学的特性のみを満たす発光体で
あっても素子化できる発光素子及びこれを用いた表示装
置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、４０
０ｎｍよりも短い波長の光を放射する固体素子と、その
波長よりも長い波長の光を放射する発光体とを具備する
ことを特徴とする発光素子である。

【０００５】本願第２の発明は、ＺｎＯ紫外発光層と、
この紫外発光層上に設けられたＺｎＳ障壁層と、この障
壁層上に形成された透明電極と、この透明電極上に設け
られた発光体とを具備することを特徴とする発光素子で
ある。本願第３の発明は、前記発光素子をマトリクス状
に配置して文字及び／又は映像情報を表示することを特
徴とする表示装置である。

【０００６】

【作用】この発明においては、固体発光素子から放射さ
れた光が発光体を励起し、発光させる。従って、発光体
を紫外光で励起するので、発光体に様々な種類のものを
用いても、その電気的特性によらず、発光させることが
できる。

【０００７】また、例えば図６のようにマトリックス状
に配した紫外発光素子を個々に駆動することで、各々の
素子に対応した各発光体を励起する。従って、紫外発光
素子と発光体とからなる発光素子を選択的に発光させる
ことで、文字及び／又は映像情報を表示させることがで
きる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。（実施例１）図１を参照する。図中の符号１は、透明電
極２と電極３により挟まれ、４００nmよりも短い波長の
光を放射する紫外発光素子（固体素子）である。前記透
明電極２の上方には、発光体（蛍光体）４が配置されて
いる。

【０００９】こうした構成の発光素子において、透明電
極２と電極３間に電界を印加して、紫外光を透明電極２
を通して放射する。放射された紫外光は、放射方向に配
置されている発光体４で吸収（励起）され、発光体４は
紫外光より波長の長い可視光を発する。そして、発光体
４の種類を変えることで、発光波長、即ち、発光色を変
えることができる。例えば、発光体４として、石英ガラ
ス基板上に基板温度４９０℃でＣｄＭｏＯ₄ 薄膜を成膜
したものを用いると、閉殻遷移金属錯イオンの発光スペ
クトルは可視波長域にブロードな形状で生じるので、４
８０nm付近にピークを有する白色光を得ることができ
る。また、ＣｄＷＯ₄ では、４４０nm付近にピークを有
する白色光となる。

【００１０】（実施例２）図２を参照する。図中の符号
21は、ＺｎＯ紫外発光層21ａとＺｎＳ障壁層21ｂから構
成されたバンドギャップが３ｅＶ以上の紫外発光素子で
ある。前記紫外発光素子21上には透明電極22，発光体23
が形成され、紫外発光素子21の裏面には電極24が形成さ
れている。

【００１１】こうした構成の発光素子において、前記紫
外発光層21ａと障壁層21ｂの界面でＺｎＯのバンド間遷
移発光（発光波長約３８０nm）が生じる。この光が透明
電極22上に形成された発光体23（例えば、ＺｎＳ：Ｍ
ｎ）の発光中心（Ｍｎ）を励起する。その結果、発光体
23は発光（Ｍｎの場合は黄澄色）する。また、発光体23
にＺｎＯ：Ｚｎを用いると緑色に発光する。

【００１２】（実施例３）図３を参照する。図中の符号
31は、ＺｎＯ紫外発光層31ａとＺｎＳ障壁層31ｂから構
成された紫外発光素子である。前記紫外発光素子31上に
は発光体32，透明電極33が形成され、紫外発光素子31の
裏面には電極34が形成されている。

【００１３】こうした構成の発光素子において、透明電
極33の材質としては、ＳｎＯ₂ 又はＩＴＯ（インジウム
−錫酸化物）が一般的であるが、これらの材質では紫外
光に対する吸収が大きい。よって、透明電極33を最上層
に形成することで、効率良く発光体32を励起できる。

【００１４】（実施例４）図４を参照する。図中の符号
41は、ＺｎＯ紫外発光層41ａとＺｎＳ障壁層41ｂから構
成された紫外発光素子である。前記紫外発光素子41上に
は発光電極42が形成され、紫外発光素子41の裏面には電
極43が形成されている。

【００１５】こうした構成の発光素子において、発光電
極42の材質としては、ＳｎＯ₂ 又はＩＴＯ等の透明導電
性物質に発光中心となる希土類イオン（Ｅｕ，Ｔｍ等）
を添加したものを用いる。そして、発光電極42と電極43
の間に電界を印加して紫外光を発生させ、その紫外光に
よって発光中心を励起する。

【００１６】上記実施例４によれば、電極と発光体とを
同一物質で構成するので、製造コストを低減できる。ま
た、発光層が最上層となり、取り出し効率が向上するの
で、高輝度発光素子を作製することができる。

【００１７】（実施例５）図６（Ａ），（Ｂ）を参照す
る。但し、図６（Ａ）はこの実施例５に係る表示装置の
一部を展開した説明図、図６（Ｂ）は一体化した説明図
である。

【００１８】図中の符号61はマトリクス状に作製された
紫外発光素子で、それらの素子61は個々に独立して駆動
できるように配線されている。この紫外発光素子61の裏
面には、電極62が形成されている。前記紫外発光素子61
上には、仕切り板63間に複数の透明電極64が配置されて
いる。前記仕切り板63上には、下面に複数の発光体65
ａ，65ｂ，65ｃが前記紫外発光素子に対応してマトリッ
クス状に作製された透明基板66が設けられている。ここ
で、前記発光体64ａ，64ｂ，64ｃは、前記透明電極64と
向い合うように配置されている。

【００１９】この表示装置において、紫外発光素子61を
選択的に駆動させると、文字や映像が表示される。以上
詳細に説明したが、本出願には以下の発明が含まれる。

【００２０】１．(i) 固体発光素子を用いて発光させた
４００nmよりも短い波長の光で、発光体（蛍光体）を発
光させる（ホトルミネッセンス）ことを特徴とする発光
素子。

【００２１】(ii)４００nmよりも短い波長の光を放射す
る固体素子と、その波長よりも長い波長の光を放射する
発光体とを具備することを特徴とする発光素子。 (iii) ＺｎＯ紫外発光層（Ｓ）と、この紫外発光層上に
設けられたＺｎＳ障壁層（Ｉ）と、この障壁層上に形成
された透明電極（Ｍ）と、この透明電極上に設けられた
発光体とを具備することを特徴とする発光素子。

【００２２】(iV)Ｍ（発光電極）Ｉ（ＺｎＳ障壁層）Ｓ
（ＺｎＯ紫外発光層）構造を有する発光素子。（構成）実施例１〜４が該当する（但し、実施例１の
符番のみを用いて説明する）。４００nmよりも短い波長
の紫外光を放射する固体素子（１，２，３）とその素子
から放射された紫外光が照射される位置に配した発光体
４とで構成される。電極２については必ずしも透明であ
る必要はなく、この場合は放射された紫外光は基板と平
行方向に取り出し、発光体４も平行方向に位置する。

【００２３】（作用）固体発光素子から放射された光
が、発光体４を励起し、発光させる。（効果）発光体４を紫外光で励起するので、発光体４
に様々な種類のものを用いても、その電気的特性によら
ず、発光させることができる。

【００２４】２．(i) 上記第１項の(i),（ii）におい
て、４００nmよりも短い波長の光を放射する固体素子が
バンドギャップが３ｅＶ以上の半導体で作製されている
ことを特徴とする発光素子。

【００２５】(ii)上記第１項の(i) において、３ｅＶ以
上のバンドギャップを有する半導体が、酸化亜鉛または
硫化亜鉛を主成分とする材料で構成されている発光素
子。 (iii) 上記第１項の(iii) の発光素子。

【００２６】(iV) 上記第１項の(iV)の発光素子。（構成）実施例１〜４が該当する。紫外発光素子１
（又は21，31，41）に、バンドギャップが３ｅＶ以上あ
るＺｎＯなどの酸化物半導体またはＺｎＳなどの硫化物
半導体材料を用いる。

【００２７】（作用）バンドギャップが３ｅＶ以上あ
るので、その半導体材料からのバンド間遷移発光は４０
０nm以下の波長となり、その光で発光体４（又は23，3
3）を励起する。

【００２８】（効果）バンドギャップが３ｅＶ以上の
半導体を用いることで、紫外光放射に高発光効率のバン
ド間遷移発光を用いることができる。従って、発光体４
（又は23，33）を紫外光で励起でき、高輝度発光素子を
作製することができる。

【００２９】３．(i) 上記第１項の(i) ，(ii)におい
て、発光体が酸化亜鉛または硫化亜鉛を主成分とする材
料で構成されている発光素子。 (ii)上記第１項の(iii) の発光素子。

【００３０】（構成）実施例２，３が該当する。発光
体（23又は32）にＺｎＯまたはＺｎＳに遷移金属錯イオ
ンや希土類イオンを発光中心として添加した材料を用い
る。（作用）ＺｎＯやＺｎＳ中に添加された発光中心が紫
外光によって励起され発光する。

【００３１】（効果）半導体であるＺｎＯやＺｎＳ
は、紫外発光素子21（又は31）の材料としても使用で
き、かつ発光体23（又は32）の材料としても使用できる
ので、発光体23（又は32）と紫外発光素子21（又は31）
の一体化が可能であり、小型（薄型）化及び低コスト化
ができる。

【００３２】４．(i) 上記第１項の(i) ，(ii)におい
て、発光体が閉殻遷移金属錯イオン化合物である発光素
子。 (ii)上記第１項の(iii) の発光素子。

【００３３】（構成）実施例１〜３が該当する。発光
体４（又は23，32）として、ＣｄＭｏＯ₄ ，ＣｄＷＯ₄
等の閉殻遷移金属錯イオン（ＭｏＯ₄ ^2-，ＷＯ₄ ^2-な
ど）を含んだ化合物を用いる。

【００３４】（作用）閉殻遷移金属錯イオンを紫外光
で励起し、発光させる。（効果）閉殻遷移金属錯イオンの発光スペクトルは、
可視波長域にブロードな形状で生じるので、この発光体
を用いることで白色発光素子を作製することができる。

【００３５】５．上記第４項の(i) の閉殻遷移金属錯イ
オン化合物が、基板を加熱した状態で作製されたことを
特徴とする薄膜製造方法。（構成）閉殻遷移金属錯イオン化合物を用いた発光体
を、紫外発光素子の透明電極上に透明基板（例えばガラ
ス基板）上に、基板を加熱した状態で真空蒸着する。例
えば、ＣｄＭｏＯ₄ 薄膜では、４９０℃付近の基板温度
（成膜温度）で良好な薄膜を作製できる。

【００３６】（作用）成膜時に基板を加熱すること
で、成膜表面における反応（Ｃｄ＋ＭｏＯ₃ ＋1/2 Ｏ₂
→ＣｄＭｏＯ₄ ）が促進される。（効果）基板を加熱して成膜表面での上記反応を促進
することにより、閉殻遷移金属が十分にイオン化した発
光体薄膜を得ることができ、それを利用した高輝度発光
素子が作製できる。

【００３７】６．(i) 上記第１項の(i) ，(ii)におい
て、発光体が電極としても機能することを特徴とする発
光素子。 (ii)上記第６項の(i) において、発光体がインジウムと
錫の複合酸化物または錫酸化物を主成分とした材料で構
成されている発光素子。

【００３８】(iii) 上記第１項の(iV)の発光素子。（構成）実施例４が該当する。紫外発光素子41を駆動
させるための電極の代わりに、透明導電性物質に遷移金
属イオン，希土類イオン，閉殻遷移金属錯イオンなどの
発光中心を添加した材料を用いる。透明導電性物質とし
ては、ＳｎＯ₂（酸化錫）やＩＴＯ（インジウムと錫の
酸化物）等がある。

【００３９】（作用）上記に示した材料では、導電性
を有するため電極として、かつ発光中心を含んでいるた
め発光体としても機能する。（効果）電極と発光体とを同一物質で構成すること
で、製造コストが低減できる。又、発光層が最上層とな
り、取り出し効率が向上するので、高輝度発光素子を作
製することができる。

【００４０】７．前記発光素子をマトリクス状に配置し
て文字及び／又は映像情報を表示することを特徴とする
表示装置（ディスプレイ）。（構成）実施例５が該当する。独立して駆動すること
ができる紫外発光素子61がマトリックス状に並べられて
おり、各々の素子に対応しては発光体65ａ，65ｂ，65ｃ
が備わっている。この発光体は同種（同色発光）であっ
ても、異種（異色発光）であっても良い。

【００４１】（作用）マトリックス状に配した紫外発
光素子61を個々に駆動することで、各々の素子に対応し
た発光体65ａ，65ｂ，65ｃを励起する。（効果）紫外発光素子61と発光体65ａ，65ｂ，65ｃとか
らなる発光素子を選択的に発光させることで、文字及び
／又は映像情報を表示させることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
光学的特性のみを満たす発光体であっても素子化できる
発光素子及びこれを用いた表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る発光素子の説明図。

【図２】本発明の実施例２に係る発光素子の説明図。

【図３】本発明の実施例３に係る発光素子の説明図。

【図４】本発明の実施例４に係る発光素子の説明図。

【図５】従来の発光素子の説明図。

【図６】本発明の実施例５に係る表示装置の説明図で、
図６（Ａ）はこの表示装置の一部を展開した説明図、図
６（Ｂ）は一体化した説明図。

【符号の説明】

１，21，31，41，61…紫外線発光素子、２，22，33，
64…透明電極３，24，34，43，62…電極、４，22，32，
65ａ〜65ｃ…発光体、63…仕切り板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４００ｎｍよりも短い波長の光を放射す
る固体素子と、その波長よりも長い波長の光を放射する
発光体とを具備することを特徴とする発光素子。
【請求項２】ＺｎＯ紫外発光層と、この紫外発光層上
に設けられたＺｎＳ障壁層と、この障壁層上に形成され
た透明電極と、この透明電極上に設けられた発光体とを
具備することを特徴とする発光素子。
【請求項３】前記発光素子をマトリクス状に配置して
文字及び／又は映像情報を表示することを特徴とする請
求項１又は請求項２記載の表示装置。