JPH05266979A - 薄膜型エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
薄膜型エレクトロルミネッセンス素子Info
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- JPH05266979A JPH05266979A JP5833292A JP5833292A JPH05266979A JP H05266979 A JPH05266979 A JP H05266979A JP 5833292 A JP5833292 A JP 5833292A JP 5833292 A JP5833292 A JP 5833292A JP H05266979 A JPH05266979 A JP H05266979A
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Landscapes
- Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
- Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】向上した端面発光の光出力特性を有し、したが
って優れた光プリンタ用光源として利用できるTFEL
を提供する。 【構成】発光層(4)の両面に誘電体層(3a,3b)
を有する薄膜型エレクトロルミネッセンス素子である。
発光層(4)は、ZnSを母材とする蛍光体材料で形成
され、誘電体層(3a,3b)は、SiOx Ny (ここ
で、yは、1以上、およびx/yは0.5ないし1.
4)からなる非晶質誘電体で形成されている。
って優れた光プリンタ用光源として利用できるTFEL
を提供する。 【構成】発光層(4)の両面に誘電体層(3a,3b)
を有する薄膜型エレクトロルミネッセンス素子である。
発光層(4)は、ZnSを母材とする蛍光体材料で形成
され、誘電体層(3a,3b)は、SiOx Ny (ここ
で、yは、1以上、およびx/yは0.5ないし1.
4)からなる非晶質誘電体で形成されている。
Description
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光プリンタヘッドの分
野に係わり、特には、光プリンタ用光源に使用される高
分解能、薄膜型エレクトロミネッセンス素子(以下TF
ELと称する)に関する。
野に係わり、特には、光プリンタ用光源に使用される高
分解能、薄膜型エレクトロミネッセンス素子(以下TF
ELと称する)に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に知られているプリンタとして、
例えば電子写真方式ページプリンタがある。この方式で
は、帯電した感応部に印字情報を光書き込みし、感応面
に静電潜像を形成させる。しかる後、この潜像をトナー
で処理し可視化する。
例えば電子写真方式ページプリンタがある。この方式で
は、帯電した感応部に印字情報を光書き込みし、感応面
に静電潜像を形成させる。しかる後、この潜像をトナー
で処理し可視化する。
【0003】このような光書き込みによるプリンタにお
いて、従来、光源として、発光ダイオードを使用するも
のもあるが、レーザーダイオードが最も多く用いられて
いる。
いて、従来、光源として、発光ダイオードを使用するも
のもあるが、レーザーダイオードが最も多く用いられて
いる。
【0004】これに対し、最近、TFELの端面発光を
光源として利用することが提案されている(例えば、米
国特許第4,535,341号参照)。このTFEL装
置は、ZnS:Mnからなる発光層の両面にY2 O3 か
らなる誘電体層を設けた構造を有する。それぞれの誘電
体層上に配設された一対の電極に所要の交流電圧を印加
したときに得られるEL発光は、発光層と誘電体層との
界面で全反射され、発光層内に閉じ込められ、発光層の
所定の端部に導光されて放射される。この放射光が感応
部への印字情報の書き込みに利用される。この方式は、
レーザーダイオードの方式と比べて、光学系を簡略で
き、高精細の書き込みができる等、優れた特徴を有す
る。
光源として利用することが提案されている(例えば、米
国特許第4,535,341号参照)。このTFEL装
置は、ZnS:Mnからなる発光層の両面にY2 O3 か
らなる誘電体層を設けた構造を有する。それぞれの誘電
体層上に配設された一対の電極に所要の交流電圧を印加
したときに得られるEL発光は、発光層と誘電体層との
界面で全反射され、発光層内に閉じ込められ、発光層の
所定の端部に導光されて放射される。この放射光が感応
部への印字情報の書き込みに利用される。この方式は、
レーザーダイオードの方式と比べて、光学系を簡略で
き、高精細の書き込みができる等、優れた特徴を有す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このTFEL
の端面発光により書き込みをする場合、その光出力の不
足のため、静電潜像の形成が不十分となり、結果として
印字速度を下げざるをえないことが往々にして起こる。
このためTFELに印加する電圧を高くしたり、発光層
に用いる蛍光体として前記米国特許公報に記載されてい
るZnS:Mnの代わりにZnS:Tbを用いることが
提案されている。
の端面発光により書き込みをする場合、その光出力の不
足のため、静電潜像の形成が不十分となり、結果として
印字速度を下げざるをえないことが往々にして起こる。
このためTFELに印加する電圧を高くしたり、発光層
に用いる蛍光体として前記米国特許公報に記載されてい
るZnS:Mnの代わりにZnS:Tbを用いることが
提案されている。
【0006】しかし、従来の光プリンタの光源用TFE
Lは、使用するY2 O3 絶縁層の絶縁破壊電圧が低いこ
と等により、端面発光の光出力が十分に得られていな
い。
Lは、使用するY2 O3 絶縁層の絶縁破壊電圧が低いこ
と等により、端面発光の光出力が十分に得られていな
い。
【0007】従って、本発明は、上記問題を解決し、向
上した端面発光の光出力特性を有し、したがって優れた
光プリンタ用光源として利用できるTFELを提供する
ことを課題とする。
上した端面発光の光出力特性を有し、したがって優れた
光プリンタ用光源として利用できるTFELを提供する
ことを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、発光層の両面
に誘電体層を有する薄膜型エレクトロルミネッセンス素
子であって、前記発光層は、ZnSを母材とする蛍光体
材料で形成され、前記誘電体層は、SiOx NY (ここ
で、yは、1以上、およびx/yは0.5ないし1.
4)からなる非晶質誘電体で形成されたことを特徴とす
る薄膜型エレクトロミネセンス素子を提供する。光書き
込みに利用する端面発光のTFELに対する要件は、
に誘電体層を有する薄膜型エレクトロルミネッセンス素
子であって、前記発光層は、ZnSを母材とする蛍光体
材料で形成され、前記誘電体層は、SiOx NY (ここ
で、yは、1以上、およびx/yは0.5ないし1.
4)からなる非晶質誘電体で形成されたことを特徴とす
る薄膜型エレクトロミネセンス素子を提供する。光書き
込みに利用する端面発光のTFELに対する要件は、
【0009】(1)発光層の屈折率をn1 、誘電体層の
それをn2 としたとき、発光層の中で発光した光を発光
層と誘電体層の界面で全反射させるために、n1 >n2
の条件を満足すること、(2)印字速度は端面発光の光
出力に比例するため、光出力はできるだけ高くする必要
があることである。上記二つの要件を満たす上で、考慮
すべきTFELの構成材料の条件は、以下の通りであ
る。即ち、
それをn2 としたとき、発光層の中で発光した光を発光
層と誘電体層の界面で全反射させるために、n1 >n2
の条件を満足すること、(2)印字速度は端面発光の光
出力に比例するため、光出力はできるだけ高くする必要
があることである。上記二つの要件を満たす上で、考慮
すべきTFELの構成材料の条件は、以下の通りであ
る。即ち、
【0010】(1)光書き込みに利用できる発光層の蛍
光体は、相応する光出力を達成できるものでなければな
らない。この観点から、本発明において使用する蛍光体
材料は、ZnSを母材とするものに限られる。他の材料
では光書き込みに必要な光出力を得ることはできないの
である。本発明において使用されるZnS系蛍光体は、
付活剤としてMnを用いたもの(ZnS:Mn)、付活
剤としてランタニドを用いたもの(例えば、ZnS:T
b)を含む。
光体は、相応する光出力を達成できるものでなければな
らない。この観点から、本発明において使用する蛍光体
材料は、ZnSを母材とするものに限られる。他の材料
では光書き込みに必要な光出力を得ることはできないの
である。本発明において使用されるZnS系蛍光体は、
付活剤としてMnを用いたもの(ZnS:Mn)、付活
剤としてランタニドを用いたもの(例えば、ZnS:T
b)を含む。
【0011】(2)誘電体層と発光層の界面で全反射し
発光層中を伝搬する光の出力は、その光のモード数に比
例するが、そのモード数Nは、発光層の厚さをa、発光
波長をλ、発光層と誘電体層の屈折率を夫々n1 ,n2
とすると、 N=θc・4an1 /λ 但し、θcは発光層と誘電体層の界面における臨界角で
あり、 θc=cos-1(n2 /n2 ) で表される。
発光層中を伝搬する光の出力は、その光のモード数に比
例するが、そのモード数Nは、発光層の厚さをa、発光
波長をλ、発光層と誘電体層の屈折率を夫々n1 ,n2
とすると、 N=θc・4an1 /λ 但し、θcは発光層と誘電体層の界面における臨界角で
あり、 θc=cos-1(n2 /n2 ) で表される。
【0012】従って、蛍光体が定まれば、Nは発光層の
厚さと誘電体材料で決まり、誘電体の屈折率n2 は、n
2 <n1 でなければならず、且つ、できるだけ小さい方
がこのましい。
厚さと誘電体材料で決まり、誘電体の屈折率n2 は、n
2 <n1 でなければならず、且つ、できるだけ小さい方
がこのましい。
【0013】(3)端面発光のTFELは、ディスプレ
ー用と異なり、電圧−光出力特性の飽和領域付近で使用
される。このため駆動電圧はディスプレー用に比べ2倍
程度高くなる。従って、誘電体の絶縁破壊電圧もそれに
見合った水準でなければならない。ここで、上に述べた
ように、蛍光体は、ZnSを母材とするものに限られる
ので、次に誘電体について述べる。
ー用と異なり、電圧−光出力特性の飽和領域付近で使用
される。このため駆動電圧はディスプレー用に比べ2倍
程度高くなる。従って、誘電体の絶縁破壊電圧もそれに
見合った水準でなければならない。ここで、上に述べた
ように、蛍光体は、ZnSを母材とするものに限られる
ので、次に誘電体について述べる。
【0014】ZnS系蛍光体は、ほぼ2.4の屈折率を
有する。誘電体は、上に述べたように、この屈折率未満
でなければならない。しかも、誘電体は、絶縁破壊電界
が高く、薄膜化が容易であることも必要である。こうし
た要件を満たす優れた誘電体としてSiONがあるが、
端面発光TFELに用いられた例はない。本発明者は、
このSiON誘電体について、端面発光TFELの誘電
体層として利用すべく鋭意研究した結果、SiOx Ny
で示される組成において、yを1以上とし、かつx/y
を0.5ないし1.4とする非晶質誘電体とすることに
より、TFELの端面発光において、従来にない高い絶
縁破壊電圧と光出力が得られることを見い出した。yが
1未満であると、耐絶縁破壊特性が低下し、またx/y
が、0.5ないし1.4の範囲を逸脱しても耐絶縁破壊
特性が悪化する。従って、化学量論組成のSi2 ON2
は、絶縁破壊電圧が十分でないため、利用できない。
有する。誘電体は、上に述べたように、この屈折率未満
でなければならない。しかも、誘電体は、絶縁破壊電界
が高く、薄膜化が容易であることも必要である。こうし
た要件を満たす優れた誘電体としてSiONがあるが、
端面発光TFELに用いられた例はない。本発明者は、
このSiON誘電体について、端面発光TFELの誘電
体層として利用すべく鋭意研究した結果、SiOx Ny
で示される組成において、yを1以上とし、かつx/y
を0.5ないし1.4とする非晶質誘電体とすることに
より、TFELの端面発光において、従来にない高い絶
縁破壊電圧と光出力が得られることを見い出した。yが
1未満であると、耐絶縁破壊特性が低下し、またx/y
が、0.5ないし1.4の範囲を逸脱しても耐絶縁破壊
特性が悪化する。従って、化学量論組成のSi2 ON2
は、絶縁破壊電圧が十分でないため、利用できない。
【0015】
【作用】本発明の端面発光TFELによれば、誘電体層
の組成を最適化することにより、素子の耐電圧と光出力
が大幅に向上する。
の組成を最適化することにより、素子の耐電圧と光出力
が大幅に向上する。
【0016】
【実施例】図1に、本発明の端面発光TFELの一例を
示す。このTFELは、例えば石英からなる基板1を備
え、この上に金属電極2aが設けられている。電極2a
上には、上に詳述した本発明のSiOx Ny 非晶質絶縁
体からなる誘電体層3aが被覆されている。誘電体層3
a上には、上に詳述したZnSを母材とする蛍光体材料
からなる発光層4が設けられている。発光層4上には、
もう一方の本発明のSiOx Ny 非晶質絶縁体からなる
誘電体層3bが形成されており、その上にもう一方の金
属電極2bが設けられている。電極2aおよび2b間に
電源Vから所定の電圧を印加することにより、発光層4
からの出力光は、誘電体層3a、3bとの界面で全反射
され、発光層4の端面に案内され、そこから出力光OL
として放射される。
示す。このTFELは、例えば石英からなる基板1を備
え、この上に金属電極2aが設けられている。電極2a
上には、上に詳述した本発明のSiOx Ny 非晶質絶縁
体からなる誘電体層3aが被覆されている。誘電体層3
a上には、上に詳述したZnSを母材とする蛍光体材料
からなる発光層4が設けられている。発光層4上には、
もう一方の本発明のSiOx Ny 非晶質絶縁体からなる
誘電体層3bが形成されており、その上にもう一方の金
属電極2bが設けられている。電極2aおよび2b間に
電源Vから所定の電圧を印加することにより、発光層4
からの出力光は、誘電体層3a、3bとの界面で全反射
され、発光層4の端面に案内され、そこから出力光OL
として放射される。
【0017】なお、発光層4の厚さは、端面発光TFE
Lの性能に影響を及ぼすものと考えられる。しかし、一
般的にTFELの駆動電圧は発光層厚さに比例して高く
なる。従って、発光層4の厚さは、電源電圧の余裕度、
或いは素子の耐電圧等の外的要素から設計的に決定され
る要素であり、それ自体に最適値を有しない。また、誘
電体層3aの厚さは、基板ガラスの粗面度が約30nm
程度であるので、これをカバーするために、約100n
m以上であることが好ましい。 実験例 1
Lの性能に影響を及ぼすものと考えられる。しかし、一
般的にTFELの駆動電圧は発光層厚さに比例して高く
なる。従って、発光層4の厚さは、電源電圧の余裕度、
或いは素子の耐電圧等の外的要素から設計的に決定され
る要素であり、それ自体に最適値を有しない。また、誘
電体層3aの厚さは、基板ガラスの粗面度が約30nm
程度であるので、これをカバーするために、約100n
m以上であることが好ましい。 実験例 1
【0018】鏡面研磨された石英板上に、膜厚500n
mのSiOx Ny をスパッター法により成膜し、yを
0.5〜1.5の範囲で、x/yを0.6〜1.7の範
囲で変化させ、屈折率n2 を臨界角法で調べた。その結
果、yが0.8から2の範囲でいずれのyに対しても、
x/yが0.5から1.4の範囲で膜の屈折率は1.5
1から1.86であった。 実験例 2
mのSiOx Ny をスパッター法により成膜し、yを
0.5〜1.5の範囲で、x/yを0.6〜1.7の範
囲で変化させ、屈折率n2 を臨界角法で調べた。その結
果、yが0.8から2の範囲でいずれのyに対しても、
x/yが0.5から1.4の範囲で膜の屈折率は1.5
1から1.86であった。 実験例 2
【0019】ガラス基板上に、電極としてアルミニウム
からなる薄膜を形成し、その上にと実験例1と同様にS
iOx Ny を成膜した。更にその上にアルミニウムから
なるドット状の薄膜を形成し、もう一方の電極とした。
この両電極間に周波数5KHzの交流電圧を印加し絶縁
破壊電圧を測定した。このときのyとx/yの範囲は実
験例1と同じであった。図2にその結果を示す。絶縁破
壊電界はyが1以上の値である場合において、x/yに
対し極大値を有することが分かる。その極大値の最大値
は従来得られなかった値である。 実施例 1
からなる薄膜を形成し、その上にと実験例1と同様にS
iOx Ny を成膜した。更にその上にアルミニウムから
なるドット状の薄膜を形成し、もう一方の電極とした。
この両電極間に周波数5KHzの交流電圧を印加し絶縁
破壊電圧を測定した。このときのyとx/yの範囲は実
験例1と同じであった。図2にその結果を示す。絶縁破
壊電界はyが1以上の値である場合において、x/yに
対し極大値を有することが分かる。その極大値の最大値
は従来得られなかった値である。 実施例 1
【0020】実験例1および実験例2の結果から、Si
Ox Ny 誘電体の屈折率と絶縁破壊電界の最適値は、y
が1以上でx/yが0.5ないし1.4の範囲に存在す
ることが確認できたので、誘電体層の組成をSiO1.2
N1.5 (屈折率1.72)とし、以下のように図1に示
す構造のTFELを作製した。
Ox Ny 誘電体の屈折率と絶縁破壊電界の最適値は、y
が1以上でx/yが0.5ないし1.4の範囲に存在す
ることが確認できたので、誘電体層の組成をSiO1.2
N1.5 (屈折率1.72)とし、以下のように図1に示
す構造のTFELを作製した。
【0021】すなわち、基板1としてガラスを用い、金
属電極2aおよび2bとして、それぞれ、厚さ200n
mアルミニュウム膜を形成した。誘電体層3aおよび3
bとして、それぞれ、厚さ100nmのSiO1.2 N
1.5 からなる非晶質誘電体を用いた。発光層4の材料と
して、厚さ920nmのZnS:Tbを用いた。
属電極2aおよび2bとして、それぞれ、厚さ200n
mアルミニュウム膜を形成した。誘電体層3aおよび3
bとして、それぞれ、厚さ100nmのSiO1.2 N
1.5 からなる非晶質誘電体を用いた。発光層4の材料と
して、厚さ920nmのZnS:Tbを用いた。
【0022】こうして作製されたTFELの電極2aと
電極2bの間に周波数5KHzの交流電圧を印加し、光
出力−電圧特性を測定した。その結果、図3に示すよう
に、0.6W/cm2 の飽和光出力が得られた。
電極2bの間に周波数5KHzの交流電圧を印加し、光
出力−電圧特性を測定した。その結果、図3に示すよう
に、0.6W/cm2 の飽和光出力が得られた。
【0023】比較のため、誘電体としてY2 O3 を用い
た以外は実施例1と全く同様にしてTFELを作製し
た。その結果、各誘電体層の厚さを300nmとして
も、0.25W/cm2 の飽和出力しか得られなかっ
た。
た以外は実施例1と全く同様にしてTFELを作製し
た。その結果、各誘電体層の厚さを300nmとして
も、0.25W/cm2 の飽和出力しか得られなかっ
た。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
端面発光の光出力に優れ、誘電体層の絶縁破壊電圧特性
にも優れた端面発光TFELが提供される。
端面発光の光出力に優れ、誘電体層の絶縁破壊電圧特性
にも優れた端面発光TFELが提供される。
【図1】本発明の端面発光TFEL示す模式図。
【図2】SiOx Ny におけるx、y値と絶縁破壊電界
との関係を示すグラフ図。
との関係を示すグラフ図。
【図3】本発明の端面発光TFELの光出力特性を示す
グラフ図。
グラフ図。
1…基板、2a,2b…電極、3a,3b…誘電体層、
4…発光層。
4…発光層。
Claims (1)
- 【請求項1】 発光層の両面に誘電体層を有する薄膜型
エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層
は、ZnSを母材とする蛍光体材料で形成され、前記誘
電体層は、SiOx Ny (ここで、yは、1以上、およ
びx/yは0.5ないし1.4)からなる非晶質誘電体
で形成されたことを特徴とする薄膜型エレクトロミネセ
ンス素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5833292A JPH05266979A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 薄膜型エレクトロルミネッセンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5833292A JPH05266979A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 薄膜型エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05266979A true JPH05266979A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13081358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5833292A Pending JPH05266979A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 薄膜型エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05266979A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10144469A (ja) * | 1996-09-12 | 1998-05-29 | Mitsubishi Chem Corp | 有機電界発光素子及びその製造方法 |
JP2007242406A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Fujifilm Corp | 端面発光型発光素子およびその製造方法 |
JP2008218421A (ja) * | 1996-09-12 | 2008-09-18 | Mitsubishi Chemicals Corp | 有機電界発光素子及びその製造方法 |
CN104244487A (zh) * | 2013-06-24 | 2014-12-24 | 上海科斗电子科技有限公司 | 电致发光片及其电致发光显示器和生产工艺 |
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1992
- 1992-03-16 JP JP5833292A patent/JPH05266979A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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