JPH04118891A - 発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特にＭＩＭと螢光体を利用する発光
素子に関し、フラットパネルデイスプレィ等発光素子の
応用分野にはすべて利用できるものである。

［従来の技術］ 従来ＭＩＭ構造の発光素子が知られている。

この構造を第２図に示す。基板上１にＡＩ等の第１の金
属層２を形成し、この表面に絶縁体層３を形成し、更に
この表面に形成したＡｕ等の第２の金属層４から構成さ
れ、第１の金属層と第２の金属層との間に電圧を印加す
ることによって発光が得られる。

しかし、この発光素子の発光スペクトルは４００−１０
００ｎｗの範囲を示す非常にブロードな発光であり、そ
のため輝度の大きい３原色の素子が必要とされるデイス
プレィ装置等にこの発光素子を用いることができなかっ
た。このような問題点を解決する方法として、特開昭６
３−２３２２９５がある。これによればその公報の第１
図に示すように螢光体層を第２電極と絶縁体層の間に挿
入することで、螢光体により決まる特定の波長が発光す
ると同時に、絶縁体層をトンネルした電子によっても直
接励起されて強い発光が生じるとある。

しかし、この構成では形成された絶縁体層の膜１菅が２
Ｏ−３０Ｘと非常に薄いため、螢光体層形成時の損傷が
無視できず、結果として素子の安定性や再現性に問題が
ある。又、螢光体層の膜厚も１０−２０！と非常に薄く
、螢光体として十分な特性を得るためには、粒径が数μ
園必要であることを考えれば、この膜厚では十分な発光
強度は得られない事が予想できる。更にトンネルした電
子による励起を考えたとき、電子のエネルギーは印加し
た電圧によって決まり、一方、トンネルした電子は数ｅ
Ｖ程度であることから・用いる螢光体材料の特性によっ
ては発光しないことが考えられる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は高輝度でしかも安定で再現性よく作製できる発
光素子を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の構成は、特許請求の
範囲に記載のとおりの発光素子である。

第１図に本発明による素子の構造を示す。本発明では図
に示すような位置に螢光体層を形成することで、従来技
術の欠点であった絶縁体層への損傷を回避し、安定でし
かも再現性のある素子が実現でき、かつ発光強度も向上
する。又、各螢光体層の組み合わせによって、各螢光体
の発光色の加色混合や、各螢光体の発光強度を印加電圧
によって調整することで、電圧制御による多色発光素子
が実現できる。

本発明による素子の駆動については基本的には第１の螢
光体層を発光させるときには、第１．２及び３の導体層
に電圧を印加し、第２の螢光体層を発光させるときには
、第２．３及び４の導体層に電圧を印加するという組み
合わせを用いる。

螢光体の励起についてはＭＩＭ素子からの発光による励
起とトンネル電子による励起の２通りが考えられるが、
各螢光体層をトンネル電子で励起するためには、絶縁体
層、第１．２の導電体層それぞれの膜厚が非常に薄い必
要がある。

特に絶縁体層は電子がトンネルする必要があることから
、膜厚は数人から数百人、望ましくは２０から　２００
人、最適には２０から　１００人程度が望ましい。更に
上記範囲の膜厚で、絶縁性を示す必要があることはいう
までもない。又、同時に各層それぞれが透光性を有する
必要がある。

更に本発明では第１の螢光体層に対して第１の導電体層
を、又、第２に螢光体層に対して第４の導電体層を設け
、それぞれの螢光体層をトンネル電子で励起するときに
各導電体層に十のバイアスを印加することで、トンネル
した電子が加速され、螢光体の励起強度が上がり、発光
強度が向上する。しかも、螢光体表面での電子の帯電が
回避される。加速電圧については特に制限はないが、実
用性を考えたとき数十Ｖ程度が望ましい。

無機材料螢光体については特に制限はないが、トンネル
電子で励起する場合、トンネルした電子のエネルギーが
数十ｅＶ程度であることを考えると、蛍光体層の材料と
しては、低速電子線用蛍光体が望ましい。また、ＭＩＭ
素子からの発光で各蛍光体層を励起する場合、各蛍光体
の励起波長が４００ｒ＋ｇ＋以下であることが望ましい
。特に絶縁体層は、電子がトンネルする必要があること
から、膜厚は数人から数百五、望ましくはは２０から２
００人、最適には２０から１００人程度が望ましい。さ
らに、上記範囲の膜厚で、絶縁性を示す必要があること
は言うまでもない。また、同時に各層それぞれが透光性
を有する必要がある。

絶縁体層の作製方法としては、上記範囲の膜厚を制御で
きる作製方法であればとくに制限はない。

又、第２の螢光体層の作製方法としては、下地への損傷
が小さい方が望ましく、そのため塗布法、真空蒸着法も
しくはＣＶＤ法などが望ましい。

第２．４の導電体層の材料や作製方法については、特に
制限はないが、下地となる螢光体層に損傷をあまり与え
ないような作製方法が好ましい。

基板については特に制限はないが、発光の取り出し方向
を基板側とした場合、透光性を有する必要がある。その
際は第１の導電体層及び第１の螢光体層も、それぞれ透
光性を有する必要がある。又、膜形成側から発光を取り
出す場合、第２の螢光体層及び第４の導体層がそれぞれ
透光性を有する必要がある。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によって、具体的に説明する。

実施例１ ここでは、第１図に示すような素子構造を有する発光素
子を作製した。基板１にはガラス基板を用いた。基板の
上に第１の導電体層５としてＡｌ薄膜を約１μｍ１抵抗
線加熱により形成した。次に第１の螢光体層６として、
低速電子線用螢光体材料であるＺｎＯ：　Ｚｎを塗布法
により形成した。次に第２の導電体層７としてＡｌ薄膜
を約１００人、抵抗線加熱により形成した。次に絶縁体
層８として空気中で約１５０−２００℃、４０分間加熱
を行い、ＡＩの表面に約３０−５０スの表面酸化層を形
成した。更に第３の導電体層９としてＡｕ薄膜を約１０
０ス、抵抗線加熱により形成した。そして第２の螢光体
層１゜として、第１の螢光体層と同様にＺｎＯ：　Ｚｎ
を形成し、最後に第４の導電体層１１として、Ａｌ薄膜
を約１μ園、抵抗線加熱により形成した。

このようにして作製した素子を、まず第１の螢光体層に
対する励起として、第２の電極であるＡｌ薄膜を基準電
位とし、第１電極のＡｌ薄膜に正電位を、第３電極のＡ
ｕ薄膜に負電位をそれぞれ印加し、次に第２の螢光体層
に対する励起として、第３の電極であるＡｕ薄膜を基準
電位とし、第２電極のＡ１薄膜に負電位を、第４電極の
Ａｌ薄膜に正電位をそれぞれ印加した。

この、電圧印加を交互に、ある一定の周期で行うことで
、この周期に基づ（、良好なＺｎＯ：Ｚｎ螢光体の発光
が得られた。

なお、本実施例では、蛍光体の材料として、ＺｎＯ：Ｚ
ｎについて示したが、他の低速電子線用蛍光体材料を用
いても同様な効果が得られた。

実施例３ 上記実施例１における絶縁体層８（Ａｌの表面酸化層）
に替わり、有機絶縁材料であるポリイミドをＬＢ法によ
り約３０〜５０五の厚さに形成した以外は実施例１と同
じ条件でＥＬ素子を作製し、同じ条件で試験をしたが実
施例１と同じく良好なＺｎＯ：　Ｚｎ蛍光体の発光がみ
られた。

この実施例３では絶縁体層８の材料としてポリイミドを
用い、ＬＢ法によって絶縁体層を形成したが、本発明の
効果はこれらに限らず、他の材料や他の作製方法でも同
様な効果が奏せられた。

［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明の発光素子は安定で再現
性が良く、輝度の高い発光をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発光素子の構成を示す断面の模式図、 第２図は、従来のＭＩＭ構造の発光素子の構成を示す断
面の模式図である。 １・・・基板、２・・・第１の金属層、訃・・絶縁体層
、４・・・第２の金属層、５・・・第１の導電体層、６
・・・第１の螢光体層、７・・・第２の導電体層、訃・
・絶縁体層、９・・・第３の導電体層、１０・・・第２
の螢光体層、１１・・・第４の導電体層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に第１の導電体層を有し、その表面に第１
   の無機材料螢光体層を有し、その表面に第２の導電体層
   とその表面に形成した絶縁体層と、更に絶縁体層の表面
   に第３の導電体層を有し、更にその表面に、第２の無機
   材料螢光体層を有し、最後に第４の導電体層を有し、前
   記各導電体層に電圧を印加するようにしたことを特徴と
   する発光素子。
2. （２）基板上に第１の導電体層を有し、その表面に第１
   の螢光体層を有し、その表面に第２の導電体層とその表
   面に、形成した有機材料からなる絶縁体層と、更に前記
   絶縁体層の表面に節３の導電体層を有し、更にその表面
   に第２の螢光体層を有し、最後に第４の導電体層を有し
   、前記各導電体層に電圧を印加するようにしたことを特
   徴とする発光素子。