JPH05266978A - End surface light emitting type thin film electroluminescence element - Google Patents
End surface light emitting type thin film electroluminescence elementInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プリンタの光源等に用
いられる端面発光型薄膜エレクトロルミネッセンス素子
(端面発光型薄膜EL素子)に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an edge emitting thin film electroluminescent element (edge emitting thin film EL element) used for a light source of a printer.
【0002】[0002]
【従来の技術】電子写真方式のプリンタ用光源として
は、一般にレーザ、LED等が用いられているが、最
近、薄膜EL素子が注目されている。2. Description of the Related Art Lasers, LEDs and the like are generally used as light sources for electrophotographic printers, but recently thin film EL elements have been receiving attention.
【0003】薄膜EL素子は、透明なガラス基板上に透
明電極、絶縁層、発光層、絶縁層および電極を順次積層
した構造を有する。かかる薄膜EL素子は、前記電極間
に電圧を印加することにより電界発光した光を前記透明
電極から取り出される、いわゆる面発光を生じる。これ
に対し、透明電極の代わりに金属等の不透明な電極を用
いて電圧を印加して電界発光させると、光は前記電極の
対向方向に対して垂直方向に取り出される、いわゆる端
面発光がなされる。D.Lekselらは、“Proc
eeding of the SID”,Vol.29
/2,p.145〜150において絶縁層としてY2 O
3 (厚さ3000A)を、発光層としてMn付活ZnS
(厚さ10000A)を用いた二重絶縁構造のエッジ・
エミッタを発表している。A thin film EL element has a structure in which a transparent electrode, an insulating layer, a light emitting layer, an insulating layer and an electrode are sequentially laminated on a transparent glass substrate. In such a thin film EL element, by applying a voltage between the electrodes, electroluminescent light is extracted from the transparent electrode, so-called surface emission occurs. On the other hand, when an opaque electrode made of metal or the like is used instead of the transparent electrode to apply a voltage to cause electroluminescence, light is extracted in a direction perpendicular to the facing direction of the electrode, so-called edge emission is performed. .. D. Leksel et al., “Proc
Seeding of the SID ", Vol. 29.
/ 2, p. 145 to 150, Y 2 O as an insulating layer
3 (thickness 3000A) as Mn-activated ZnS as a light emitting layer
Edge of double insulation structure using (thickness 10000A)
Has announced the emitter.
【0004】Z.K.Kunらは、“Proceedi
ng of the SID”,Vol.28/1,
p.81〜85,1987においてエッジ・エミッタ
は、面発光の単位面積当たりの光出力に対する端面発光
の値が数十倍に達することを発表している。このため、
前記端面発光型の薄膜EL素子はプリンタ用光源として
用いることが可能である。かかる薄膜EL素子は、ピク
セル内で発光した光を可能な限り効率よく端面発光する
ことが好ましく、発光部の光導波路として働きが重要に
なる。Z. K. Kun et al., “Proceedi
ng of the SID ", Vol. 28/1
p. 81-85, 1987, edge emitters have announced that the value of edge emission is several tens of times the light output per unit area of surface emission. For this reason,
The edge-emitting type thin film EL element can be used as a light source for a printer. In such a thin film EL element, it is preferable that the light emitted in the pixel emits edge light as efficiently as possible, and the function as an optical waveguide of the light emitting portion becomes important.
【0005】端面発光型薄膜EL素子の構造および製造
方法は、透明電極の代わりに金属電極等の不透明な電極
を用いる以外、基本的には従来の面発光型薄膜EL素子
と大差はない。かかる薄膜EL端面発光素子において
は、端面発光効率を向上させるために発光層の屈折率よ
り小さい屈折率を有する絶縁膜の選択、所定の発光波長
に対する反射率の大きな金属電極の選択等、材料の選択
による改善と、発光層のピクセル以外の個所のエッチン
グ等により発光部のピクセル間を光学的に分離する構造
面からの改善が試みられている。The structure and manufacturing method of the edge emitting thin film EL element are basically the same as those of the conventional surface emitting thin film EL element except that an opaque electrode such as a metal electrode is used instead of the transparent electrode. In such a thin film EL edge emitting device, in order to improve the edge emission efficiency, selection of an insulating film having a refractive index smaller than that of the light emitting layer, selection of a metal electrode having a large reflectance for a predetermined emission wavelength, etc. Attempts have been made to improve by selection and from the viewpoint of the structure in which the pixels of the light emitting portion are optically separated from each other by etching the portions other than the pixels of the light emitting layer.
【0006】ところで、従来の端面発光型薄膜EL素子
は図5に示す構造のものが知られている。ガラス基板1
上には、一方の金属電極2aが形成されている。一対の
絶縁膜3a、3b間に挟んで配置された発光層4は、前
記金属電極2a上に形成されている。他方の金属電極2
bは、前記上部側の絶縁膜3b上に形成されている。電
源5は、前記一対の金属電極2a、2bに接続されてい
る。かかる薄膜EL端面発光素子において、前記電源5
から前記金属電極2a、2bに所定の電圧を印加して駆
動することによって前記発光層4の端面から光6が出力
される。By the way, a conventional edge emitting type thin film EL element having a structure shown in FIG. 5 is known. Glass substrate 1
One metal electrode 2a is formed on the top. The light emitting layer 4 disposed between the pair of insulating films 3a and 3b is formed on the metal electrode 2a. The other metal electrode 2
b is formed on the upper insulating film 3b. The power supply 5 is connected to the pair of metal electrodes 2a and 2b. In such a thin film EL edge emitting device, the power source 5
Light is emitted from the end face of the light emitting layer 4 by applying a predetermined voltage to the metal electrodes 2a, 2b to drive the metal electrodes 2a, 2b.
【0007】前記端面発光型薄膜EL素子における前記
各金属電極2a、2b、一対の絶縁膜3a、3bおよび
発光層4は、写真蝕刻法により形成されたレジストパタ
ーンをマスクした湿式エッチングまたはドライエッチン
グ(スパッタエッチング)により形成される。しかしな
がら、このようなエッチングを用いたパターニングによ
って前記各構成部材(特に絶縁膜3a、3b、発光層
4)を形成すると、コンタミやイオン損傷等の影響を受
け、光出力の低下や絶縁破壊による寿命低下を招くとい
う問題がある。The metal electrodes 2a, 2b, the pair of insulating films 3a, 3b and the light emitting layer 4 in the edge emitting thin film EL element are wet-etched or dry-etched by masking a resist pattern formed by photo-etching. Sputter etching). However, when each of the above-mentioned constituent members (particularly the insulating films 3a and 3b, the light emitting layer 4) is formed by patterning using such etching, it is affected by contamination, ion damage, etc., and the life is reduced due to a decrease in light output and dielectric breakdown. There is a problem of causing a decrease.
【0008】また、パターニング後の前記発光層4の側
面を低屈折率の絶縁物で埋める必要がある。このため
に、図5に示すように下部側の絶縁膜3a、発光層4お
よび上部側の絶縁膜3bをそれぞれ別のレジストパター
ンをマスクとしたエッチングにより形成し、上部側の絶
縁膜3bで前記発光層4の側面を覆う方法を採用する必
要がある。その結果、製造プロセスが煩雑になるという
問題がある。Moreover, it is necessary to fill the side surface of the light emitting layer 4 after patterning with an insulator having a low refractive index. For this purpose, as shown in FIG. 5, the lower insulating film 3a, the light emitting layer 4, and the upper insulating film 3b are formed by etching using different resist patterns as masks. It is necessary to adopt a method of covering the side surface of the light emitting layer 4. As a result, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発光
部のピクセルの光導波路としての性能を向上させた端面
発光型薄膜EL素子を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an edge emitting thin film EL device having improved performance as an optical waveguide of a pixel of a light emitting portion.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係わる端面発光
型薄膜EL素子は、複数の溝部を有する絶縁基板と、前
記溝部に埋設され、第1電極層、第1、第2の絶縁膜お
よび発光層を含むエレクトロルミネッセンス構成層と、
前記絶縁基板に前記溝部と直交するように形成された第
2電極層とを具備したことを特徴とするものである。前
記絶縁基板としては、例えば屈折率が1.5〜1.6程
度のガラス基板を用いることが望ましい。/前記電極層
は、例えばAl、Cu、ITO等により形成される。An edge emitting thin film EL element according to the present invention is an insulating substrate having a plurality of grooves, a first electrode layer, first and second insulating films embedded in the grooves, and An electroluminescent constituent layer including a light emitting layer,
The insulating substrate is provided with a second electrode layer formed so as to be orthogonal to the groove. As the insulating substrate, it is desirable to use a glass substrate having a refractive index of about 1.5 to 1.6, for example. / The electrode layer is formed of, for example, Al, Cu, ITO or the like.
【0011】前記絶縁膜は、例えばTa2 O5 、Y2 O
3 、Al2 O3 、Si3 N4 、SiAlON、SiO
N、SiO2 またはTa2 O5 −SiO2 複合物等によ
り形成される。The insulating film is made of, for example, Ta 2 O 5 or Y 2 O.
3 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , SiAlON, SiO
It is formed of N, SiO 2 or Ta 2 O 5 —SiO 2 composite or the like.
【0012】前記発光層は、母体として例えばZnS、
ZnSe、SrS、CaS等が用いられ、発光中心とし
ては例えばMnまたはEu、Tm、Sm、Ceなどのラ
ンタニド元素が用いられる。The light emitting layer is made of, for example, ZnS as a matrix.
ZnSe, SrS, CaS or the like is used, and as the emission center, Mn or a lanthanide element such as Eu, Tm, Sm or Ce is used.
【0013】[0013]
【作用】一般に、端面発光型薄膜EL素子において光導
波路としては発光部であるコアの屈折率n1 とその周辺
を取り囲むクラッドの屈折率n2 とがn1 >n2 の関係
を有することが光出力特性を向上する上で重要である。In general, in the edge emission type thin film EL element, the refractive index n 1 of the core which is a light emitting portion and the refractive index n 2 of the clad surrounding the optical waveguide have a relationship of n 1 > n 2. This is important for improving the light output characteristics.
【0014】本発明によれば、絶縁基板の複数の溝部に
電極層、絶縁膜および発光層を含むEL構成層を埋設す
ることによって、前記発光層の上下を前記絶縁層で、前
記発光層の側面を前記絶縁基板で覆うことができる。か
かる構造において、前記発光層の母体をZnSとする
と、その屈折率は2.2〜2.4に、前記絶縁基板を無
アルカリガラス(例えばHOYA社製商品名;NA−4
0)で形成すると、その屈折率は1.57であるため、
前記発光層と絶縁層およびガラス基板とで形成される光
導波路の作用により前記発光層端面からの光出力を著し
く向上することができる。また、前記絶縁基板の複数の
溝部に前記EL構成層を埋設することによって、微細加
工時のエッチング工程を少なくでき、特に発光層、絶縁
膜のエッチング加工を回避できるため、それら発光層、
絶縁膜へのコンタミやイオン損傷等の影響を抑制でき
る。したがって、光出力特性に優れ、かつ耐絶縁破壊特
性が良好で長寿命の端面発光型薄膜EL素子を得ること
ができる。According to the present invention, by embedding an EL component layer including an electrode layer, an insulating film and a light emitting layer in a plurality of groove portions of an insulating substrate, the insulating layer is provided above and below the light emitting layer and the light emitting layer is provided above and below the light emitting layer. The side surface can be covered with the insulating substrate. In such a structure, when the matrix of the light emitting layer is ZnS, the refractive index thereof is 2.2 to 2.4, and the insulating substrate is made of non-alkali glass (for example, HOYA trade name; NA-4.
0), the refractive index is 1.57, so
By the action of the optical waveguide formed by the light emitting layer, the insulating layer and the glass substrate, the light output from the end surface of the light emitting layer can be remarkably improved. Further, by embedding the EL constituent layer in the plurality of groove portions of the insulating substrate, it is possible to reduce the etching step at the time of fine processing, and in particular, since it is possible to avoid the etching processing of the light emitting layer and the insulating film, these light emitting layers,
The influence of contamination, ion damage, etc. on the insulating film can be suppressed. Therefore, it is possible to obtain an edge emitting thin film EL element having excellent light output characteristics, good dielectric breakdown resistance characteristics, and a long life.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図4に示す製
造工程を参照して詳細に説明する。 実施例1Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the manufacturing steps shown in FIGS. Example 1
【0016】まず、幅4mm、深さ1.8μmの複数の
溝部11が加工された36mm×36mm×1mmの無
アルカリガラス基板(HOYA社製商品名;NA−4
0)2を用意し、前記ガラス基板12上にRFマグネト
ロンスパッタ法により厚さ2000オングストローム
(A)のAl膜を成膜した。つづいて、Ta2 O5 −S
iO2 複合物からなる焼結ターゲット、Ar−O2 のス
パッタガスを用いてスパッタリングを行って前記Al膜
上に厚さ3000AのTa2 O5 −SiO2 膜を成膜し
た。ひきつづき、Tb付活ZnS焼結ターゲット、Ar
のスパッタガスを用いてスパッタリングを行って前記T
a2 O5 −SiO2 膜上に厚さ1.0μmのZnS:T
b層を成膜した。さらに、Ta2 O5 −SiO2 複合物
からなる焼結ターゲット、Ar−O2 のスパッタガスを
用いてスパッタリングを行って前記ZnS:Tb層上に
厚さ3000AのTa2 O5 −SiO2 膜を成膜した。
このような各材料は、図1の二点鎖線で囲まれた領域に
成膜した。次いで、前記溝部11以外の前記Al膜、T
a2 O5 −SiO2 膜、ZnS:Tb層およびTa2 O
5 −SiO2 膜を除去することによって、図1〜図3に
示すように前記ガラス基板12の溝部11内にAlから
なる第1電極層13a、Ta2 O5 −SiO2 からなる
第1絶縁膜14a、ZnS:Tbからなる発光層15お
よびTa2 O5 −SiO2 からなる第2絶縁膜14bか
ら構成されるEL構成層16が埋設された。この後、全
面にRFマグネトロンスパッタ法により厚さ1.0μm
のAl膜を成膜し、パターニングして前記溝部11と直
交するストライプ状の第2電極層13bを形成した。First, a 36 mm × 36 mm × 1 mm non-alkali glass substrate (trade name: NA-4, manufactured by HOYA Co.) in which a plurality of groove portions 11 each having a width of 4 mm and a depth of 1.8 μm are processed.
0) 2 was prepared, and an Al film having a thickness of 2000 angstrom (A) was formed on the glass substrate 12 by the RF magnetron sputtering method. Next, Ta 2 O 5 -S
A Ta 2 O 5 —SiO 2 film having a thickness of 3000 A was formed on the Al film by performing sputtering using a sintering target composed of an iO 2 composite and a sputtering gas of Ar—O 2 . Continued, Tb activated ZnS sintering target, Ar
Sputtering is performed using the sputtering gas of
ZnS: T with a thickness of 1.0 μm on the a 2 O 5 —SiO 2 film
The b layer was formed. Further, Ta 2 O 5 -SiO 2 sintered target consisting of composite, the performing sputtering using a sputtering gas Ar-O 2 ZnS: Ta having a thickness of 3000A on the Tb layer 2 O 5 -SiO 2 film Was deposited.
Each of these materials was formed into a film in a region surrounded by a chain double-dashed line in FIG. Next, the Al film other than the groove 11 and T
a 2 O 5 —SiO 2 film, ZnS: Tb layer and Ta 2 O
By removing the 5- SiO 2 film, the first electrode layer 13 a made of Al and the first insulating layer made of Ta 2 O 5 —SiO 2 are formed in the groove 11 of the glass substrate 12 as shown in FIGS. The EL component layer 16 composed of the film 14a, the light emitting layer 15 made of ZnS: Tb, and the second insulating film 14b made of Ta 2 O 5 —SiO 2 was buried. After that, the thickness is 1.0 μm on the entire surface by the RF magnetron sputtering method.
Al film was formed and patterned to form a stripe-shaped second electrode layer 13b orthogonal to the groove 11.
【0017】次いで、前記EL構成層16等が形成され
た前記ガラス基板12を図1の一点鎖線17に沿って切
断し、得られた切断片(例えば181 )のEL構成層1
6の露出部を含む端面にガラス膜19を被覆して図4に
示す端面発光型薄膜EL素子20を製造した。なお、図
4中の21は前記第1、第2の電極層13a、13bに
接続された駆動電源である。Next, the glass substrate 12 on which the EL constituting layer 16 and the like are formed is cut along the chain line 17 in FIG. 1 to obtain the cut piece (eg 18 1 ) of the EL constituting layer 1.
The end face including the exposed portion of No. 6 was covered with the glass film 19 to manufacture the end face light emitting type thin film EL device 20 shown in FIG. Reference numeral 21 in FIG. 4 is a drive power source connected to the first and second electrode layers 13a and 13b.
【0018】本実施例1の端面発光型薄膜EL素子20
において、駆動電源21から第1、第2の電極層13
a、13bに5kHzの交流パルス電圧を印加して端面
からの光22の出力を測定した。その結果、22.5m
W/cm2 でった。 実施例2 前記Alからなる第1電極層の代わりに厚さ2000A
のITOからなる電極層を用いた以外、前記実施例1と
同様に構造の薄膜EL発光素子を製造した。Edge emitting thin film EL device 20 of the first embodiment
At the drive power source 21, the first and second electrode layers 13
An AC pulse voltage of 5 kHz was applied to a and 13b, and the output of the light 22 from the end face was measured. As a result, 22.5m
W / cm 2 It came out. Example 2 A thickness of 2000 A was used instead of the first electrode layer made of Al.
A thin film EL light emitting device having the same structure as in Example 1 was manufactured except that the electrode layer made of ITO was used.
【0019】本実施例2の発光素子について、駆動電源
から第1、第2の電極層に5kHzの交流パルス電圧を
印加した。その結果、端面光出力は21.0mW/cm
2 、面光出力は510μW/cm2 であった。With respect to the light emitting device of Example 2, an AC pulse voltage of 5 kHz was applied from the driving power source to the first and second electrode layers. As a result, the end face light output is 21.0 mW / cm.
2 , Surface light output is 510 μW / cm 2 Met.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わる端
面発光型薄膜EL素子によれば発光部のピクセルの光導
波路としての性能を改善して端面光出力を向上でき、ひ
いてはプリンタ用光源として有効に利用できる等顕著な
効果を奏する。As described in detail above, according to the edge emitting thin film EL device of the present invention, the performance of the pixel of the light emitting portion as the optical waveguide can be improved and the edge light output can be improved. As shown in FIG.
【図1】本発明の実施例1における端面発光型薄膜EL
素子の製造途中の状態を示す平面図。FIG. 1 is an edge-emitting thin film EL according to Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing a state in which the element is being manufactured.
【図2】図1の断面図。FIG. 2 is a sectional view of FIG.
【図3】図1の要部拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
【図4】本発明の実施例1ににより製造された端面発光
型薄膜EL素子を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing an edge emission type thin film EL element manufactured according to Example 1 of the present invention.
【図5】従来の端面発光型薄膜EL素子を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional edge emitting thin film EL element.
11…溝部、12…ガラス基板、13a、13b…電極
層、14a、14b…絶縁膜、15…発光層、16…E
L構成層、20…端面発光型薄膜EL素子、21…駆動
電源。11 ... Groove part, 12 ... Glass substrate, 13a, 13b ... Electrode layer, 14a, 14b ... Insulating film, 15 ... Light emitting layer, 16 ... E
L constituent layer, 20 ... Edge emitting thin film EL element, 21 ... Driving power source.
Claims (1)
部に埋設され、第1電極層、第1、第2の絶縁膜および
発光層を含むエレクトロルミネッセンス構成層と、前記
絶縁基板に前記溝部と直交するように形成された第2電
極層とを具備したことを特徴とする端面発光型薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子。1. An insulating substrate having a plurality of groove portions, an electroluminescent component layer embedded in the groove portions and including a first electrode layer, first and second insulating films and a light emitting layer, and the groove portions in the insulating substrate. And a second electrode layer formed so as to be orthogonal to the edge emitting type thin film electroluminescence element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4062122A JPH05266978A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | End surface light emitting type thin film electroluminescence element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4062122A JPH05266978A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | End surface light emitting type thin film electroluminescence element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05266978A true JPH05266978A (en) | 1993-10-15 |
Family
ID=13190947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4062122A Pending JPH05266978A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | End surface light emitting type thin film electroluminescence element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05266978A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5846854A (en) * | 1993-07-19 | 1998-12-08 | Compagnie Generale D'innovation Et De Developpement Cogidev | Electrical circuits with very high conductivity and high fineness, processes for fabricating them, and devices comprising them |
KR100448349B1 (en) * | 2000-10-09 | 2004-09-10 | 학교법인연세대학교 | Method and structure for substrate having inserted electrodes for flat display device and the device using the structure |
JP2005241897A (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | Photoelectronic hybrid substrate |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP4062122A patent/JPH05266978A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5846854A (en) * | 1993-07-19 | 1998-12-08 | Compagnie Generale D'innovation Et De Developpement Cogidev | Electrical circuits with very high conductivity and high fineness, processes for fabricating them, and devices comprising them |
KR100448349B1 (en) * | 2000-10-09 | 2004-09-10 | 학교법인연세대학교 | Method and structure for substrate having inserted electrodes for flat display device and the device using the structure |
JP2005241897A (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | Photoelectronic hybrid substrate |
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