JP2553696B2 - 多色発光薄膜エレクトロルミネセンス装置 - Google Patents

多色発光薄膜エレクトロルミネセンス装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、OA機器の情報端末に用いられる薄型平板デ
ィスプレイへの利用等に適している薄膜エレクトロルミ
ネセンス装置に関する。
従来の技術 従来、薄膜エレクトロルミネセンス（以下薄膜ELと略
す）装置を用いたディスプレイとして以下に示すような
構成が提案されている。第２図は、発光体層５の両側に
誘電体層４、６を設け、さらにそれを透明電極２と背面
電極７で挟み込んだ構造をしている。発光体層５として
緑色発光するZnS:Tb,F、黄橙色発光するZnS:Mnを用いた
薄膜ELディスプレイがある。いづれも、発光の取出は、
透明電極が設けられた側のガラスの面より行なってお
り、発光中心より放出される光強度の約10％以下しか取
り出せていない。
これは、フレネルの法則に従っており、蛍光体層内の
発光中心より放出される光が発光体層５と誘電体層4,6
あるいは透明透明電極層２の界面で反射してしまう量が
90％以上あることを表している。言い換えれば、発光波
長に対する全反射角が約25度と大変狭いためである。
一方、幅広い発光波長を持つ光源の波長選択を行なう
ためにファブリー・ペロー型干渉計を用いることが知ら
れている。このファブリー・ペロー干渉計は、第３図
（ａ），（ｂ）に示すように２枚の反射鏡８を平行に配
置し、この面間隔をＬとし、反射鏡内の波数をｑとする
ときの光の干渉条件である。
Ｌ・ｑ＝Ｋ・π（πは円周率） という条件を満足する光だけがこの干渉計を透過する。
但し、Ｋは、正の整数である。実際には反射鏡の反射率
Ｒが大きくなると第４図（ａ），（ｂ）のように光のス
ペクトルの半値幅は、狭くなることがわかっている。こ
れに関しては霜田光一著レーザー物理入門（1983年４月
22日、岩波書店発行）の51頁から56頁に記載されてい
る。
またさらに、この干渉計の中にレーザー媒体を挿入す
るとレーザー共振器となることも知られている。
一方、繰り返し多層膜でははさまれた薄膜の干渉（い
わゆる、多層膜光干渉フィルタ）は、第５図に示した構
造をしているが、この様な構造を持ちしかも高い反射層
を両面にもつ薄膜の干渉特性は、第６図に示したように
前述のファブリー・ペロー干渉計と同様の効果が得られ
ることが明らかにされている。これは、屈折率の異なる
光学薄膜を発光波長λに対し反射防止の条件； （ｎ・ｄ＝（1/4＋m/2）・λ;nは屈折率、ｄは膜厚、ｍ
＝0,1,2…） を満たす膜厚で積層し、形成される。このことに関して
は例えば、藤原史郎編光学薄膜（1985年２月25日、共立
出版株式会社発行）の30頁から34頁や98頁から129頁に
記載されている。
発明が解決しようとする課題 第２図に示した薄膜EL装置では、製法が容易である利
点を有し、輝度−電圧特性が急に立ち上がる性質を利用
してマトリックス型の電極構造を持つ薄膜ELディスプレ
イが実用化されている。一方、この薄膜EL装置の発光色
は、蛍光体層にZnS:Mnを用いた黄橙色とZnS:Tbを用いた
緑色しか実用化されていない。３原色を持つ薄膜EL表示
装置を製造しようとするには、赤色と青色の発光色を持
ち発光効率の高い蛍光体層用材料が各々必要であるが実
用化できるまでには至っていないのが現状である。発光
効率の向上が非常に大きな課題である。
本発明は、このような従来技術の課題を解決すること
を目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、異なる波長に対して光が透過する多層膜光
干渉フィルタをEL装置の両側の透明電極に設けて異なる
発光色を取り出す構成にする。
作用 本発明は、薄膜EL装置内にファブリー・ペロー干渉計
と同様の作用をする手段を設けたことになり、蛍光体層
より自然放出される光がこの干渉計により任意の発光波
長に対して、方向が揃えられて取り出せる。従って、蛍
光体層内の発光中心から放出される所望の発光波長の光
を効率良く表示面から取り出せるので、発光効率が10倍
以上の赤・青・緑の３原色が得られる。また、反射鏡と
して多層膜干渉フィルタを用いることにより、金属薄膜
を用いた場合に比べて光の減衰が少なく取出効果が向上
する。また、異なる発光波長をそれぞれの面より取り出
せる。
実施例 以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら
説明する。
第１図は、本発明の薄膜エレクトロルミネセンス装置
の基本構成を示す断面図である。
ガラス基板45の上にITO透明電極46を成膜し、その上
に所望の発光波長λ１を中心に透過する多層光干渉フィ
ルタ層47を成膜し、さらに誘電極ε１、膜厚d1の第１誘
電体層48を成膜する。次に、この上に膜厚d3の蛍光体層
49を成膜し、誘電率ε２、膜厚d2の第２誘電体層50を順
に積層し、その上に所望の発光波長λ２（λ２はλ、と
異なる）を中心に透過する多層膜光干渉フィルタ層51と
透明電極52を形成する。ここで第１誘電体層48蛍光体層
49と第２誘電体層50の積層体の蛍光体層の発光波長に対
する屈折率ｎは、エリプソメータによって測定した。
この積層体の総膜厚ｄは、 ｄ＝d1＋d2＋d3……（５） で表されるが、このときに蛍光体総の発光波長λと屈折
率ｎと総膜厚ｄとの間に次に示すような関係が成立する
ようにそれぞれ決定する。
ｄ＝Ｋ・n-1・λ/2……（６） ここでＫは、１以上の正の整数である。
この第１図に示した本発明の一実施例の薄膜EL装置の
電圧−輝度特性は、蛍光体層からの輝度を発光円より効
率的に取り出せることができることが確かめられた。こ
れは、多層膜の光干渉フィルタが反射鏡層の役割を果た
し、第１、第２誘電体層と蛍光体層の積層部がファブリ
ー・ペロー干渉計を形成しているためであると考えられ
る。
さらに蛍光体層に用いる蛍光体材料としては屈折率が
2.4程度で主な発光波長が580nmで黄橙色に発光するZnS:
Mnのほかに、白色発光するSrS:Ce、Ｋ、EuあるいはZnS:
PrF3やSrS:Pr,Fを用いた。また、各第１、２誘電体層と
しては、酸化イットリウム膜、酸化タンタル膜、酸化ア
ルミニウム膜、酸化けい素膜、窒化けい素膜や、チタン
膜ストロンチウム膜で代表されるペロブスカイト形酸化
物誘電体膜を用いた。
発明の効果 本発明によれば、OA機器用端末、テレビジョン用画像
表示装置としてのフルカラーフラットディスプレイ等に
利用できる、高い発光効率で所望の発光波長で発光する
薄膜エレクトロルミネセンス装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明における実施例の多色発光薄膜エレクト
ロルミネセンス装置の基本構成を示す断面図、第２図は
従来例である薄膜EL素子の断面構造図、第３図はファブ
リー・ペロー型干渉計を示す部分正面図、第４図はファ
ブリー・ペロー型干渉計の動作原理を示す光路図及びグ
ラフ、第５図は多層膜光干渉フィルタを示す正面図、第
６図は多層膜光干渉フィルタの基本特性を示すグラフで
ある。 45……ガラス基板、46……透明電極、47……発光波長λ
１を透過する多層膜光干渉フィルタ、48……第１誘電体
層、49……蛍光体層、50……第２誘電体層、51……発光
波長λ２を透過する多層膜光干渉フィルタ、52……透明
電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−5598（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−33579（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−15689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−64887（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−49999（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−65600（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭55−14517（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光透過性を有する一対の電極層により、蛍
    光体層あるいは蛍光体層と誘電体層の積層構造体に電圧
    が印加されるように構成されるとともに、前記蛍光体層
    あるいは前記蛍光体層と誘電体層の積層構造体内におけ
    る、両側の光の取出面側に、蛍光体層より放射される発
    光波長より異なる任意の波長を選択的に透過する２種類
    の多層膜の光干渉フィルタを設けてファブリー・ペロー
    の干渉計を形成した多色発光薄膜エレクトロルミネセン
    ス装置。
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