JPH0574572A - 薄膜el素子 - Google Patents

薄膜el素子

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JPH0574572A
JPH0574572A JP3233371A JP23337191A JPH0574572A JP H0574572 A JPH0574572 A JP H0574572A JP 3233371 A JP3233371 A JP 3233371A JP 23337191 A JP23337191 A JP 23337191A JP H0574572 A JPH0574572 A JP H0574572A
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JP
Japan
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layer
light
thin film
electrode layer
resistor
Prior art date
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JP3233371A
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English (en)
Inventor
Sanpei Esaki
賛平 江▲さき▼
Kunihiko Yoshino
邦彦 吉野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】実用上発光輝度が大きい、直流で駆動可能な端
面発光型薄膜EL素子を提供する。 【構成】第1電極層と、第2電極層と、第1電極層と第
2電極層との間に配置された抵抗体層および発光体層と
を備える薄膜EL素子において、前記抵抗体層は前記発
光体層の発光する光に対して透明であることを特徴とす
る薄膜EL素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜EL素子に関するも
のである。特に、電子写真用感光体、銀塩感光体、レジ
スト感光体等の感光体面上に、画像を形成するために用
いる光源用薄膜EL素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、感光体面上に、光を照射して画像
を形成する方式としては、レーザービームを走査するレ
ーザ方式、多数のLED を並べるLED方式が知られてい
る。レーザー方式は、ポリゴンミラーやシリンドリカル
レンズ等の光学部品が必要なために、装置が大型になる
という問題がある。また、LED 方式は、各々のLED の発
光輝度が不均一になるというという問題がある。
【0003】これに対して、端面より光を放射する端面
薄膜EL素子が、提案されている(米国特許No.4535341)
。図3(a)は、端面発光型薄膜EL素子の構造の一
例を示す説明図、(b)は、端面発光型薄膜EL素子ア
レイの一例を示す説明図である。図3(a)に示すよう
に、端面発光型薄膜EL素子は、電極層10、誘電体層
9、発光体層4から構成されており、各層は、発光体層
4がコア、誘電体層9がクラッドの導波路構造になる、
屈折率を有している。したがって、電極層10間に、交
流電圧を印加すると、その端面から光を放射する。ま
た、端面発光型薄膜EL素子の各層は、通常の真空蒸
着、スパッター法で作製が可能であるため、図3(b)
に示すように、ガラス等のアモルファス基板上1に、各
層を作製した後、共通電極層11を除いた各層を、分割
することにより、各画素の輝度が均一な、大型の端面発
光型薄膜EL素子アレイを得ることが期待できる。複数
の画素を画定する複数の個別電極12と、共通電極11
との間に交流電圧を印加すると、その端面から光を放射
する。
【0004】しかしながら、前記端面発光型薄膜EL素
子は、交流で駆動されるために、駆動回路には、吸い込
み用と、はき出し用との両方の高耐圧トランジスターが
必要である。この高耐圧トランジスターが、交流で駆動
される端面発光型薄膜EL素子のコストアップの大きな
要因となっている。
【0005】直流で駆動可能な薄膜EL素子は、吸い込
み用か、はき出し用かのどちらか一方のトランジスター
があれば駆動できるので、大幅なコストダウンが期待で
きる。直流で発光する面発光薄膜EL素子として、図4
に示すような、透明電極層6、抵抗体層7、発光体層
4、電極6を、ガラス基板1上に、順に積層した構造を
持った素子が知られている。この素子は、電極6間に直
流電圧を加えることによって、発光体層4が発光し、発
光した光は、透明電極層6の表面から射出する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た直流で駆動可能な薄膜EL素子は、面発光用として開
発されたものであり、端面発光用として用いたとして
も、素子端面から放射される光エネルギーが小さいとい
う問題があった。
【0007】上記問題点を解決するために、本発明で
は、強い光の放射される直流で駆動可能な薄膜EL素子
を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、発
光体層に隣接して配置される抵抗体層として発光体層の
発光する光に対して透明なものを用いることにより、放
出される光エネルギーが従来に比べ増加することを見い
だし、本発明を成すに至った。
【0009】よって、本発明は、第1電極層と、第2電
極層と、第1電極層と第2電極層との間に配置された抵
抗体層および発光体層とを備える薄膜EL素子におい
て、前記抵抗体層は前記発光体層の発光する光に対して
透明であることを特徴とする薄膜EL素子が提供するも
のである。
【0010】また、この抵抗体層は、好ましくは発光体
層の屈折率以上の屈折率を有する(請求項2)ものであ
り、例えば、下記ののうち少なくとも一つを添加した
から選ばれたもの、或いはZnSeである。(請求項3) Bi、Sb、Nb、V 、Ta、Y 、Sc、Sm、La、Ce、Pr、Nd、
Eu、Tb、Er、Tm BaTiO3、SrTiO3、TiO2、BaxSr1-xTiO3 さらに、第1、第2電極層が発光体層の発光する光をク
ラッディングし、光が発光体層および抵抗体層の端面か
ら放出される端面発光型の薄膜EL素子であれば、輝度
の十分な光が得られるので好ましい。(請求項4、5)
【0011】
【作用】本発明で提供される薄膜EL素子は、第1電極
層と、第2電極層と、第1電極層と第2電極層との間に
配置された抵抗体層および発光体層とを有しており、第
1電極層と第2電極層との間に直流電圧を加えることに
よって発光体層が発光する。
【0012】なお、この素子において抵抗体層を用いる
ことにより、この層が安定な抵抗体層として働き、発光
体層に流れる過大電流を制限し、発光体層の絶縁破壊を
防止するので、素子は安定に発光する。
【0013】図4に示した面発光型の直流駆動可能なE
L素子では、抵抗体層として、光吸収性のNi−SiO2サー
メット層を用いていたため、仮に端面発光型として用い
たとしても、発光体層から放出される光エネルギーは抵
抗体層で吸収されてしまう。
【0014】これに対し、本発明の素子の抵抗体層は、
発光体層の発光する光に対して透明であるので、光エネ
ルギーが抵抗体層で吸収されることがない。また、抵抗
体層の屈折率を発光体層の屈折率以上とすることによ
り、抵抗体層および発光体層がコア、第1、第2電極層
がクラッドの役目を果たし、光導波路構造を形成する。
従って、発光した光は抵抗体層および発光体層に有効に
閉じ込められる。このような素子は端面発光型のEL素
子として用いられる。
【0015】抵抗体層は、Bi、Sb、Nb、V 、Ta、Y 、S
c、Sm、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Tb、Er、Tmのうち少なく
とも一つを添加したBaTiO3、SrTiO3、TiO2、およびBaxS
r1-xTiO3から選ばれたもの、或いはZnSeを用いることが
できる。抵抗体層の添加物量により抵抗値を調整できる
ので、抵抗体層の厚さも任意に調整できる。
【0016】
【実施例】本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【0017】図1は、本発明の第1の実施例の、直流駆
動可能な端面発光型薄膜EL素子の構成を示す説明図で
ある。まず、ガラス基板1上に、第1電極層2としてA
g層を、抵抗加熱蒸着法により約0.2μm形成し、続
いて抵抗体層3として0.1wt.%のYを添加したBa
TiO3セラミックスを下地温度500℃で、rfスパ
ッタリングで、約15μm成膜した後、更に真空中で6
00℃で1時間の熱処理を行った。更に、続いて発光体
層4として0.5wt.%のMnを含むZnSペレット
を、EB蒸着法により1μm形成し、最後に第2電極層
5として、Al層を抵抗加熱蒸着法により、約0.2μ
m形成した。基板ガラス1には、HOYA社の無アルカ
リガラスNA40を用いた。
【0018】図2は、本発明の第2実施例の直流駆動可
能な端面発光型薄膜EL素子の構成を示す説明図であ
る。基板1上に、第1電極層2として、Ag層2aとI
TO層2bとを各EB蒸着法、抵抗加熱蒸着法により約
0.2μm、約0.1μm形成し、続いて抵抗層3とし
て、0.1wt.%のYを添加したBaTiO3セラミック
スを下地温度500℃で、rfスパッタリングにより、
約15μm成膜した後、更に、真空中で600℃で1時
間、熱処理をすることにより形成した。更に、続いて、
発光体層4として0.5wt.%のMnを含むZnSペレ
ットを、EB蒸着法により、1μm形成し、最後に第2
電極層5として、ITO層5bとAl層5aとを、各E
B蒸着法、抵抗加熱蒸着法により各約0.1μm、約
0.2μm形成した。基板ガラス1には、HOYA社の
無アルカリガラスNA40を用いた。
【0019】本実施例の抵抗体層3の0.1wt.%のY
を添加したBaTiO3セラミックスは、吸収端450
nm以下であり、発光体層4の発光する波長550nm
以上の光を吸収しない。また、抵抗体層の屈折率は、約
2.4であり、発光体層の屈折率約2.35と、同等か
同等以上であるので、本構成は発光体層4と抵抗体層3
とが一緒にコア層を成し、第1電極層と第2電極層と
が、クラッド層を成し、光導波路構造を形成する。した
がって、発光した光が、発光体層に有効に閉じ込めら
れ、側面から高輝度の光を放射することができる。
【0020】また、抵抗体層3は、Yを添加したBaT
iO3に限らず、抵抗体層は、Bi、Sb、Nb、V 、Ta、Y
、Sc、Sm、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Tb、Er、Tmのうち少
なくとも一つを添加されたBaTiO3、SrTiO3、TiO2および
BaxSr1-xTiO3(0<x<1)、ならびに、ZnSeうちから
選ばれたものを用いることが可能である。これらは、添
加物の濃度を、10から104ppmの間で、変化させ
ることにより、体積抵抗率を104〜107Ω・cmの範
囲で調節することができる。従って、抵抗体層の抵抗値
を、発光効率と安定性とから、決定される最適値にする
ことができる。
【0021】本実施例では、発光体層4としては、0.
5wt.%のMnを含むZnSペレットを用いたが、これ
に限定されるものではなく、一般的に知られている蛍光
体層を用いることができる。
【0022】また、上述の各種抵抗体層は、添加物の濃
度が、10から104ppmの間である場合、屈折率が
約2.3〜2.5であり、発光体層の屈折率約2.35
と、同等か同等以上であるので、本構成は発光体層3と
抵抗体層4とが一緒にコアー層を成し、第1電極層と第
2電極層とが、クラッド層を成す光導波路構造を形成し
ているので、発光した光が発光体層に有効に閉じ込めら
れ、側面から高輝度の光を放射することができる。
【0023】従って、従来の、直流で駆動可能な端面発
光型薄膜EL素子は、発光端面の厚みが、発光体層の厚
さで決まり、通常1〜1.5μmであるのに対し、本発
明では、発光端面の厚み、即ちコア層の厚みを、抵抗体
層3を厚膜にすることによって、容易に大きくすること
ができる。電極層2および5、抵抗体層3、発光体4を
成膜後、通常のイオンビームエッチング法により、第1
電極層2を除いて、部分的にエッチングすることによ
り、必要な分解能から決まる発光端面の形状に応じて、
複数の画素に区分することができる。抵抗体層3は、1
5μm以上の厚膜に、rfスパッタのほか蒸着、CV
D、ゾルゲル法、スクリーン印刷等に容易に形成するこ
とができるので、発光端面の縦横比を1に近くすること
ができる。
【0024】
【発明の効果】本発明では、発光体層に隣接させる抵抗
体層として、発光体層が発光する光に対して透明な抵抗
体層を用いたので、発光体層から放射される光エネルギ
ーが、抵抗体層によって、吸収されることなく、素子の
側面から放射される。
【0025】したがって、実用上発光輝度が大きい、直
流で駆動可能な端面発光型薄膜EL素子が提供される。
【0026】また、抵抗体層の屈折率を、発光体層の屈
折率と、同等か同等以上にすることにより、発光体層と
半導性セラミックス層とが一緒にコア層を成し、発光端
面の厚みとなる。したがって、発光端面を厚くすること
が可能であり、発光端面の縦横比を1に近くすることが
可能な、直流で駆動可能な端面発光型薄膜EL素子が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の、薄膜EL素子の構造
の断面を示す説明図。
【図2】本発明の第2の実施例の、薄膜EL素子の構造
の断面を示す説明図。
【図3】従来の端面発光型薄膜EL素子の構造の説明
図。
【図4】従来の直流駆動の薄膜EL素子の構造の断面を
示す説明図。
【符号の説明】
1…ガラス基板、2…第1電極層(Ag層)、3…抵抗
体層、4…発光体層、5…第2電極層(Al層)、6…
ITO層、7…Ni-SiO2サーメット層、8…Al層、9
…誘電体層、10…電極層、11…共通電極層、12…
個別電極層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1電極層と、第2電極層と、第1電極層
    と第2電極層との間に配置された抵抗体層および発光体
    層とを備える薄膜EL素子において、前記抵抗体層は前
    記発光体層の発光する光に対して透明であることを特徴
    とする薄膜EL素子。
  2. 【請求項2】請求項1おいて、前記抵抗体層は、前記発
    光体層の屈折率以上の屈折率を有するものであることを
    特徴とする薄膜EL素子。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記抵抗体層
    は、のうち少なくとも一つを添加したから選ばれた
    もの、或いはZnSeであることを特徴とする薄膜EL素
    子。 Bi、Sb、Nb、V 、Ta、Y 、Sc、Sm、La、Ce、Pr、Nd、
    Eu、Tb、Er、Tm BaTiO3、SrTiO3、TiO2、BaxSr1-xTiO3(0<x<1)
  4. 【請求項4】請求項1、2または3において、前記第1
    電極層および第2の電極層は、前記発光体層の発光した
    光をクラッディングするものである薄膜EL素子。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3または4において、前記
    発光体層から発光した光は、前記発光体層と抵抗体層の
    端面から射出することを特徴とする薄膜EL素子。
  6. 【請求項6】請求項1、2、3、4または5において、
    第1電極層と第2電極層の少なくとも一方は、透明導電
    性層、もしくは、金属層、もしくは、金属層と透明導電
    性層との多層であることを特徴とする光源用薄膜EL素
    子。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6139774A (en) * 1996-10-03 2000-10-31 Hitachi Maxell, Ltd. Fluorescent substance
US7862738B2 (en) 2005-10-11 2011-01-04 Kuraray Co., Ltd. Luminous body
WO2011158368A1 (ja) 2010-06-18 2011-12-22 光文堂印刷有限会社 直流駆動の無機エレクトロルミネッセンス素子と発光方法
US8258690B2 (en) 2005-10-11 2012-09-04 Kuraray Co., Ltd. High brightness inorganic electroluminescence device driven by direct current
TWI386106B (zh) * 2007-08-06 2013-02-11 Ind Tech Res Inst 電激發光元件

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