JP2659595B2 - 端面発光型ｅｌ素子 - Google Patents
端面発光型ｅｌ素子Info
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- JP2659595B2 JP2659595B2 JP1271163A JP27116389A JP2659595B2 JP 2659595 B2 JP2659595 B2 JP 2659595B2 JP 1271163 A JP1271163 A JP 1271163A JP 27116389 A JP27116389 A JP 27116389A JP 2659595 B2 JP2659595 B2 JP 2659595B2
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- Japan
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- light
- emitting
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- diffraction grating
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は発光素子の一つである端面発光型EL素子に関
する。
する。
従来の技術 近年、電子写真方式のプリンタの発展などに伴って各
種の発光素子が開発された。このような発光素子として
は、例えば、EL（エレクトロールミネセンス）素子が存
するが、これは不足しがちな発光輝度の改善が望まれて
いた。そこで、上面が発光する従来のELに比して100倍
程の発光輝度を示す端面発光型ELが開発された。これ
は、活性元素を含む硫化亜鉛等からなる薄膜状の活性層
を誘電体層で囲んで光導波路を形成したもので、活性層
の端面から極扁平な光が照射されるようになっており、
その輝度の高さからプリンタヘッドなどへの利用が期待
されている。
種の発光素子が開発された。このような発光素子として
は、例えば、EL（エレクトロールミネセンス）素子が存
するが、これは不足しがちな発光輝度の改善が望まれて
いた。そこで、上面が発光する従来のELに比して100倍
程の発光輝度を示す端面発光型ELが開発された。これ
は、活性元素を含む硫化亜鉛等からなる薄膜状の活性層
を誘電体層で囲んで光導波路を形成したもので、活性層
の端面から極扁平な光が照射されるようになっており、
その輝度の高さからプリンタヘッドなどへの利用が期待
されている。
そこで、この端面発光型EL素子を第４図及び第５図に
基づいて説明する。例示する端面発光型EL素子１は、光
導波路２を形成する薄膜状の活性層３を上下から誘電体
層4,5で囲み、これら誘電体層4,5の上下面に電極層6,7
を形成したものである。
基づいて説明する。例示する端面発光型EL素子１は、光
導波路２を形成する薄膜状の活性層３を上下から誘電体
層4,5で囲み、これら誘電体層4,5の上下面に電極層6,7
を形成したものである。
このような構成において、この端面発光型EL素子１
は、電極層6,7間に交流電圧が印加されると活性層３等
の素子端面から極扁平な光が出射される。これは、第５
図に例示するように、交流電圧により活性層３内の各部
に発生した光が、誘電体層4,5と活性層３との境界で形
成された光導波路２の内面で反射を繰返し、活性層３内
を順次伝播されて素子端面から出射されると考えられて
おり、この出射光の光強度は上面が発光する従来のELに
比して100倍程になる。
は、電極層6,7間に交流電圧が印加されると活性層３等
の素子端面から極扁平な光が出射される。これは、第５
図に例示するように、交流電圧により活性層３内の各部
に発生した光が、誘電体層4,5と活性層３との境界で形
成された光導波路２の内面で反射を繰返し、活性層３内
を順次伝播されて素子端面から出射されると考えられて
おり、この出射光の光強度は上面が発光する従来のELに
比して100倍程になる。
そこで、上記構造の端面発光型EL素子１を薄膜技術で
アレイ状に連設することなどで、ラインプリンタの印刷
ヘッドなどを実施可能である。
アレイ状に連設することなどで、ラインプリンタの印刷
ヘッドなどを実施可能である。
発明が解決しようとする課題 上述のような端面発光型EL素子１は、アレイ状に連設
するなどして個々に発光させることで、ラインプリンタ
の印刷ヘッドなどに利用することができる。
するなどして個々に発光させることで、ラインプリンタ
の印刷ヘッドなどに利用することができる。
だが、上述のような端面発光型EL素子１の出射光は、
活性層３内で反射を数多く繰返すことによる光減衰や、
活性層３外へ放射される光の存在、光出射側の素子端面
とは逆方向に向かう発光モードの存在等のために出力が
制約され、その上限は0.5（W/cm2）程度になっている。
これでは毎分10ページ以上もの印刷を行なう高速プリン
タのラインヘッドとしては光量が不足しているため、端
面発光型EL素子１は光出力の向上が要望されている。
活性層３内で反射を数多く繰返すことによる光減衰や、
活性層３外へ放射される光の存在、光出射側の素子端面
とは逆方向に向かう発光モードの存在等のために出力が
制約され、その上限は0.5（W/cm2）程度になっている。
これでは毎分10ページ以上もの印刷を行なう高速プリン
タのラインヘッドとしては光量が不足しているため、端
面発光型EL素子１は光出力の向上が要望されている。
課題を解決するための手段 請求項１記載の発明は、薄膜状の活性層を囲む誘電体
層の外面に相対向する電極層を形成した端面発光型EL素
子において、各格子が素子端面と平行な回折格子を何れ
かの層の少なくとも一方の外面に形成する。
層の外面に相対向する電極層を形成した端面発光型EL素
子において、各格子が素子端面と平行な回折格子を何れ
かの層の少なくとも一方の外面に形成する。
請求項２記載の発明は、素子端面に向かう方向の回折
効率が逆方向より高い回折格子を形成する。
効率が逆方向より高い回折格子を形成する。
作用 各格子が素子端面と平行な回折格子を何れかの層の少
なくとも一方の外面に形成したことにより、活性層内で
発生した光が回折格子で反射される際に反射角が小さい
回折光が発生し、伝播方向が薄膜積層方向と直角に近い
光が生成されるので、素子端面から出射される光は反射
回数が減少して光減衰量が低減されることになる。
なくとも一方の外面に形成したことにより、活性層内で
発生した光が回折格子で反射される際に反射角が小さい
回折光が発生し、伝播方向が薄膜積層方向と直角に近い
光が生成されるので、素子端面から出射される光は反射
回数が減少して光減衰量が低減されることになる。
また、素子端面に向かう方向の回折効率が逆方向より
高い回折格子を形成することにより、活性層内で発生し
て回折格子で反射された光は伝播方向が薄膜積層方向と
直角に近くなり、光出射側の素子端面とは逆方向に向か
う発光モードも減少する。
高い回折格子を形成することにより、活性層内で発生し
て回折格子で反射された光は伝播方向が薄膜積層方向と
直角に近くなり、光出射側の素子端面とは逆方向に向か
う発光モードも減少する。
実施例 請求項１記載の発明の実施例を第１図に基づいて説明
する。なお、前述の従来例に例示した端面発光型EL素子
１と同一の部分は同一の名称及び符号を用いて説明も省
略する。この端面発光型EL素子８は、光導波路９を形成
する活性層３の上方の外面に、各格子が素子端面と平行
な回折格子10が形成されている。
する。なお、前述の従来例に例示した端面発光型EL素子
１と同一の部分は同一の名称及び符号を用いて説明も省
略する。この端面発光型EL素子８は、光導波路９を形成
する活性層３の上方の外面に、各格子が素子端面と平行
な回折格子10が形成されている。
なお、前記回折格子10の製作は、レーザ光の干渉等を
利用した既存のフォトリソグラフィ技術で活性層３の外
面に凹凸を形成することで容易に実施される。そして、
ここで云う素子端面と平行な回折格子10の格子とは、連
続する長溝状の凹凸として考えられる回折格子10の干渉
縞のことを意味し、例えば、第１図では左右方向に連設
された各格子が紙面を貫通する方向の長溝状に形成され
ていることになる。
利用した既存のフォトリソグラフィ技術で活性層３の外
面に凹凸を形成することで容易に実施される。そして、
ここで云う素子端面と平行な回折格子10の格子とは、連
続する長溝状の凹凸として考えられる回折格子10の干渉
縞のことを意味し、例えば、第１図では左右方向に連設
された各格子が紙面を貫通する方向の長溝状に形成され
ていることになる。
また、各層３〜７の実際的な構造としては、電極層6,
7は層厚0.1（μｍ）程度のAl（アルミ）、誘電体層4,5
は層厚0.25（μｍ）程度のY2O3（酸化イットリウム）、
活性層３は層厚1.0（μｍ）程度の活性元素としてMn
（マンガン）を添加したZnS（酸化亜鉛）などからな
り、各々金属蒸着やスパッタリング及び電子ビーム蒸着
等の薄膜技術で形成される。
7は層厚0.1（μｍ）程度のAl（アルミ）、誘電体層4,5
は層厚0.25（μｍ）程度のY2O3（酸化イットリウム）、
活性層３は層厚1.0（μｍ）程度の活性元素としてMn
（マンガン）を添加したZnS（酸化亜鉛）などからな
り、各々金属蒸着やスパッタリング及び電子ビーム蒸着
等の薄膜技術で形成される。
このような構成において、この端面発光型EL素子８
も、電極層6,7間に交流電圧を印加することど素子端面
から光が出射される。
も、電極層6,7間に交流電圧を印加することど素子端面
から光が出射される。
この時、この端面発光型EL素子８では、活性層３内に
発生して光導波路９内を伝播される光は、回折格子10で
反射される際に複数の回折光となる。これらの回折光は
通常の反射と同方向に向かう０次回折光の他、反射角が
小さい数次回折光が発生することになる。従って、活性
層３内に発生した光が回折格子10で反射される毎に、伝
播方向が薄膜積層方向と直角に近い光が生成されること
になり、素子端面から出射される光は、光導波路９内で
反射される回数が減少するので光減衰量が低減されて光
出力が大きく、薄膜積層方向の拡開角が小さいので光利
用効率も高い。
発生して光導波路９内を伝播される光は、回折格子10で
反射される際に複数の回折光となる。これらの回折光は
通常の反射と同方向に向かう０次回折光の他、反射角が
小さい数次回折光が発生することになる。従って、活性
層３内に発生した光が回折格子10で反射される毎に、伝
播方向が薄膜積層方向と直角に近い光が生成されること
になり、素子端面から出射される光は、光導波路９内で
反射される回数が減少するので光減衰量が低減されて光
出力が大きく、薄膜積層方向の拡開角が小さいので光利
用効率も高い。
なお、本実施例の端面発光型EL素子８では、活性層３
と上方の誘電体層４との層間面に回折格子10を形成した
ものを例示したが、本発明は上記構造に限定されるもの
ではなく、第２図に例示するように、誘電体層４の外面
に回折格子11を形成した端面発光型EL素子12なども実施
可能であり、この場合、活性層３から誘電体層４に放射
される光から素子端面に向かう光が生成されるので、素
子端面から出射される光が増大して端面発光型EL素子12
の光出力が拡大される。また、上述のような回折格子1
0,11を複数の層３〜７の外面に形成することも可能であ
り、この場合は極めて光出力が大きい端面発光型EL素子
（図示せず）を得ることができる。
と上方の誘電体層４との層間面に回折格子10を形成した
ものを例示したが、本発明は上記構造に限定されるもの
ではなく、第２図に例示するように、誘電体層４の外面
に回折格子11を形成した端面発光型EL素子12なども実施
可能であり、この場合、活性層３から誘電体層４に放射
される光から素子端面に向かう光が生成されるので、素
子端面から出射される光が増大して端面発光型EL素子12
の光出力が拡大される。また、上述のような回折格子1
0,11を複数の層３〜７の外面に形成することも可能であ
り、この場合は極めて光出力が大きい端面発光型EL素子
（図示せず）を得ることができる。
つぎに、請求項２記載の発明の実施例を第３図に基づ
いて説明する。この端面発光型EL素子13では、活性層３
の上面などにブレーズ角を備えた回折格子14が形成され
ている。
いて説明する。この端面発光型EL素子13では、活性層３
の上面などにブレーズ角を備えた回折格子14が形成され
ている。
このような構成において、この端面発光型EL素子13
は、回折格子14の回折効率が光出射側の素子端面に向か
う方向が逆方向より高いので、活性層３内に発生して回
折格子14で反射された光は０次回折光でも伝播方向が薄
膜積層方向と直角に近くなって素子端面に向かうことに
なり、同時に、光出射側の素子端面とは逆方向に向かう
発光モードも減少するので、さらに出射光の出力が向上
することが期待される。
は、回折格子14の回折効率が光出射側の素子端面に向か
う方向が逆方向より高いので、活性層３内に発生して回
折格子14で反射された光は０次回折光でも伝播方向が薄
膜積層方向と直角に近くなって素子端面に向かうことに
なり、同時に、光出射側の素子端面とは逆方向に向かう
発光モードも減少するので、さらに出射光の出力が向上
することが期待される。
発明の効果 請求項１記載の発明は、薄膜状の活性層を囲む誘電体
層の外面に相対向する電極層を形成した端面発光型EL素
子において、各格子が素子端面と平行な回折格子を何れ
かの層の少なくとも一方の外面に形成したことにより、
活性層内で発生した光が回折格子で反射される際に反射
角が小さい回折光が発生し、伝播方向が薄膜積層方向と
直角に近い光が生成されるので、素子端面から出射され
る光は反射回数が減少して光減衰量が低減されることに
なり、端面発光型EL素子の光出力を向上させることがで
き、また、請求項２記載の発明は、素子端面に向かう方
向の回折効率が逆方向より高い回折格子を形成すること
により、活性層内で発生して回折格子で反射された光は
伝播方向が薄膜積層方向と直角に近くなると共に、光出
射側の素子端面とは逆方向に向かう発光モードが減少す
るので、さらに端面発光型EL素子の光出力を向上させる
ことが可能である等の効果を有するものである。
層の外面に相対向する電極層を形成した端面発光型EL素
子において、各格子が素子端面と平行な回折格子を何れ
かの層の少なくとも一方の外面に形成したことにより、
活性層内で発生した光が回折格子で反射される際に反射
角が小さい回折光が発生し、伝播方向が薄膜積層方向と
直角に近い光が生成されるので、素子端面から出射され
る光は反射回数が減少して光減衰量が低減されることに
なり、端面発光型EL素子の光出力を向上させることがで
き、また、請求項２記載の発明は、素子端面に向かう方
向の回折効率が逆方向より高い回折格子を形成すること
により、活性層内で発生して回折格子で反射された光は
伝播方向が薄膜積層方向と直角に近くなると共に、光出
射側の素子端面とは逆方向に向かう発光モードが減少す
るので、さらに端面発光型EL素子の光出力を向上させる
ことが可能である等の効果を有するものである。
第１図及び第２図は請求項１記載の発明の実施例を示す
縦断側面図、第３図は請求項２記載の発明の実施例を示
す縦断側面図、第４図は従来例を示す斜視図、第５図は
縦断側面図である。 2,9…光導波路、３…活性層、4,5…誘電体層、6,7…電
極層、8,12,13…端面発光型EL素子、10,11,14…回折格
子
縦断側面図、第３図は請求項２記載の発明の実施例を示
す縦断側面図、第４図は従来例を示す斜視図、第５図は
縦断側面図である。 2,9…光導波路、３…活性層、4,5…誘電体層、6,7…電
極層、8,12,13…端面発光型EL素子、10,11,14…回折格
子
Claims (2)
- 【請求項１】薄膜状の活性層を囲む誘電体層の外面に相
対向する電極層を形成した端面発光型EL素子において、
各格子が素子端面と平行な回折格子を何れかの層の少な
くとも一方の外面に形成したことを特徴とする端面発光
型EL素子。 - 【請求項２】素子端面に向かう方向の回折効率が逆方向
より高い回折格子を形成したことを特徴とする請求項１
記載の端面発光型EL素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271163A JP2659595B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 端面発光型ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271163A JP2659595B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 端面発光型ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03133095A JPH03133095A (ja) | 1991-06-06 |
| JP2659595B2 true JP2659595B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=17496217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1271163A Expired - Lifetime JP2659595B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 端面発光型ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659595B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH027204A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気ヘッド |
| JP2505292B2 (ja) * | 1989-10-24 | 1996-06-05 | 株式会社テック | 端面発光型ｅｌ素子 |
| JP2823990B2 (ja) * | 1992-06-18 | 1998-11-11 | 株式会社テック | 端面発光型ｅｌ素子 |
| JP2991183B2 (ja) | 1998-03-27 | 1999-12-20 | 日本電気株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| CN103097930B (zh) | 2010-10-04 | 2016-03-02 | 松下知识产权经营株式会社 | 取光板和棒以及使用了它们的光接收装置和发光装置 |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP1271163A patent/JP2659595B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03133095A (ja) | 1991-06-06 |
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Legal Events
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