JPH05275742A - Flat panel-type display - Google Patents
Flat panel-type displayInfo
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- JPH05275742A JPH05275742A JP10202692A JP10202692A JPH05275742A JP H05275742 A JPH05275742 A JP H05275742A JP 10202692 A JP10202692 A JP 10202692A JP 10202692 A JP10202692 A JP 10202692A JP H05275742 A JPH05275742 A JP H05275742A
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- type semiconductor
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、エレクトロルミネッ
センス（ＥＬ）、より具体的には注入形エレクトロルミ
ネッセンスを利用したフラットパネル型ディスプレイに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat panel type display utilizing electroluminescence (EL), and more specifically injection type electroluminescence.
【０００２】[0002]
【従来の技術】固体型で自発光のフラットパネル型ディ
スプレイとして、ＥＬディスプレイが知られており、そ
の従来例を図４に示す。2. Description of the Related Art An EL display is known as a solid type self-luminous flat panel type display, and a conventional example thereof is shown in FIG.
【０００３】このＥＬディスプレイ２は、真正エレクト
ロルミネッセンスを利用するものであり、ガラス基板４
上に、複数本の透明電極６、第１の絶縁層８、発光層１
０、第２の絶縁層１２および複数本の背面電極１４をこ
の順で積層した構造をしている。This EL display 2 utilizes true electroluminescence, and has a glass substrate 4
On top, a plurality of transparent electrodes 6, a first insulating layer 8 and a light emitting layer 1 are provided.
0, the second insulating layer 12, and a plurality of back electrodes 14 are laminated in this order.
【０００４】各透明電極６は、例えばＩＴＯ（すずをド
ープした酸化インジウム）、ＳnＯ2等から成る。Each transparent electrode 6 is made of, for example, ITO (indium oxide doped with tin), SnO 2 or the like.
【０００５】絶縁層８および１２は、例えばＳiＮx、Ｓ
iＯ2等から成る。The insulating layers 8 and 12 are made of, for example, SiN x , S.
It consists of iO 2 and so on.
【０００６】発光層１０は、例えばＺnＳ等から成る発
光母材中に、例えばＭn等から成る発光中心を微量にド
ープしたものである。The light emitting layer 10 is formed by lightly doping a light emitting base material made of ZnS or the like with a light emitting center made of Mn or the like.
【０００７】各背面電極１４は、例えばＡl等から成
り、各透明電極６と交差するように配置されている。Each back electrode 14 is made of, for example, Al, and is arranged so as to intersect with each transparent electrode 6.
【０００８】上記のようなＥＬディスプレイ２において
は、その所望の透明電極６と所望の背面電極１４との間
に、選択回路２０、２２を介して交流電源１８から交流
電圧（例えば１〜５ＫＨｚの電圧）を印加すると、その
電界によって発光層１０中の電子（キャリア）が加速さ
れ、それが発光中心に衝突して発光中心固有の色が発光
する。１６はその光である。In the EL display 2 as described above, an AC voltage (for example, 1 to 5 KHz of a voltage of 1 to 5 KHz) is applied between the desired transparent electrode 6 and the desired back electrode 14 via the selection circuits 20 and 22. When a voltage is applied, the electric field accelerates the electrons (carriers) in the light-emitting layer 10, which collide with the emission center and emit a color specific to the emission center. 16 is the light.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ＥＬデ
ィスプレイ２では、発光層１０において電子を加速する
領域が通常の三次元構造を有する結晶であるため、電子
は三次元方向に散乱され、発光中心を発光させるに十分
なエネルギーを得ることができる電子の数は極めて少数
であり、そのため発光効率が低いという問題がある。However, in the EL display 2, since the region for accelerating the electrons in the light emitting layer 10 is a crystal having a normal three-dimensional structure, the electrons are scattered in the three-dimensional direction and the emission center. The number of electrons that can obtain sufficient energy to emit light is extremely small, which causes a problem of low light emission efficiency.
【００１０】そこでこの発明は、エレクトロルミネッセ
ンスを利用した発光効率の高いフラットパネル型ディス
プレイを提供することを主たる目的とする。Therefore, the main object of the present invention is to provide a flat panel type display utilizing electroluminescence having high luminous efficiency.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のフラットパネル型ディスプレイは、ガラ
ス基板上に複数本の透明電極を形成し、この透明電極の
上方にそれと交差する複数本の背面電極を形成し、かつ
この透明電極と背面電極との間に、電界が印加される方
向に立った多数の量子細線を母材中に有する発光層をＮ
型半導体層とＰ型半導体層とで挟んだものを形成して成
ることを特徴とする。In order to achieve the above object, the flat panel type display of the present invention comprises a plurality of transparent electrodes formed on a glass substrate, and a plurality of transparent electrodes which intersect the transparent electrodes above the transparent electrodes. A light emitting layer which forms a back electrode and has a large number of quantum wires in the base material standing in the direction in which an electric field is applied is formed between the transparent electrode and the back electrode.
It is characterized in that it is formed by sandwiching it between a p-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer.
【００１２】[0012]
【作用】上記構成によれば、透明電極と背面電極間に、
発光層を挟むＮ型半導体層とＰ型半導体層とに対して順
方向になるように直流電圧を印加すると、電子は透明電
極（または背面電極）からＮ型半導体層に入り、この電
子は、多数の量子細線を有する発光層中に注入され、発
光層にかけられた電界により拡散されて量子細線に入
り、更に量子細線による伝導帯側の量子化準位に上げら
れ、逆にＰ型半導体層から発光層中に注入されたホール
は、電界により拡散されて量子細線に入り、価電子帯側
の量子化準位に落ち、そしてこれらのキャリアが伝導帯
と価電子帯の量子化準位間で再結合してそのエネルギー
に相当する光を発光する。According to the above structure, between the transparent electrode and the back electrode,
When a DC voltage is applied to the N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor layer sandwiching the light emitting layer in the forward direction, electrons enter the N-type semiconductor layer from the transparent electrode (or back electrode), and the electrons are It is injected into the light emitting layer having a large number of quantum wires, diffused by the electric field applied to the light emitting layer, enters the quantum wires, and is further raised to the quantization level on the conduction band side by the quantum wires, and conversely the P-type semiconductor layer. The holes injected into the light-emitting layer from are diffused by the electric field and enter the quantum wire, fall to the quantized level on the valence band side, and these carriers are between the quantized levels of the conduction band and the valence band. Recombine at and emits light corresponding to the energy.
【００１３】この場合、発光層中に注入されたキャリア
は、量子細線中の一次元量子化準位に上げられるため、
他の二次元方向へのキャリアの散乱が減少する。従っ
て、再結合して発光に寄与するキャリアが散乱によって
失われたり減速される確率が大幅に減り、発光効率が飛
躍的に向上する。In this case, since the carriers injected into the light emitting layer are raised to the one-dimensional quantization level in the quantum wire,
Carrier scattering in other two-dimensional directions is reduced. Therefore, the probability that carriers that recombine and contribute to light emission are lost or decelerated due to scattering is greatly reduced, and light emission efficiency is dramatically improved.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るフラット
パネル型ディスプレイを部分的に示す縦断面図である。
図４の従来例と同一または相当する部分には同一符号を
付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明
する。1 is a vertical sectional view partially showing a flat panel type display according to an embodiment of the present invention.
The same or corresponding portions as those of the conventional example in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the differences from the conventional example will be mainly described below.
【００１５】この実施例のフラットパネル型ディスプレ
イ２４は、注入形エレクトロルミネッセンスを利用する
ものであり、ガラス基板４上に前述したような透明電極
６を形成し、その上にこの例ではＮ型半導体層２８を形
成し、その上に多数の量子細線２６１を有する発光層２
６を形成し、その上にＰ型半導体層３０を形成し、更に
その上に前述したような背面電極１４を形成した構造を
している。３２は背面保護膜である。各量子細線２６１
は、電界が印加される方向に、即ち発光層２６の膜厚方
向に立っている。Ｎ型半導体層２８およびＰ型半導体層
３０は、この実施例ではそれぞれ透明電極６および背面
電極１４に合わせた形状（即ち細線状）としている。The flat panel type display 24 of this embodiment utilizes injection type electroluminescence, and the transparent electrode 6 as described above is formed on the glass substrate 4, and in this example, the N type semiconductor is formed thereon. The light emitting layer 2 which forms the layer 28 and has a large number of quantum wires 261 thereon.
6 is formed, the P-type semiconductor layer 30 is formed thereon, and the back electrode 14 as described above is further formed thereon. 32 is a back surface protective film. Each quantum wire 261
Stands in the direction in which the electric field is applied, that is, in the film thickness direction of the light emitting layer 26. In this embodiment, the N-type semiconductor layer 28 and the P-type semiconductor layer 30 have shapes (that is, thin line shapes) that match the transparent electrode 6 and the back electrode 14, respectively.
【００１６】発光層２６は、その母材として例えばａ−
Ｓi：Ｈ（ａはアモルファスを意味し、：Ｈは水素が含
まれていることを意味する。以下同様）、多結晶Ｓi、
柱状Ｓi、ａ−ＳiＮx、ａ−ＳiＣx：Ｈ、ａ−Ｇe：Ｈ等
の多結晶材料、アモルファス材料または微結晶材料を用
い、これを陽極酸化（溶液中の陽極において酸化）する
ことによってその中に多数の量子細線を形成することに
よって得ることができる。The light emitting layer 26 has, for example, a- as a base material.
Si: H (a means amorphous, and: H means that hydrogen is contained therein; hereinafter the same), polycrystalline Si,
By using a polycrystalline material such as columnar Si, a-SiN x , a-SiC x : H, or a-Ge: H, an amorphous material or a microcrystalline material, and subjecting this to anodic oxidation (oxidation at an anode in a solution) It can be obtained by forming a large number of quantum wires therein.
【００１７】陽極酸化によって形成された量子細線の概
念図を図２に示す。この図は、図１中の線Ａ−Ａ方向の
断面に相当する。即ち、母材中に存在する多数の空洞２
６２の部分に陽極酸化膜２６３がそれぞれ形成されてお
り、その隙間に直径Ｄが数十Å程度の母材（例えばＳ
i）が柱状に存在しており、これが量子細線２６１であ
る。即ち、柱状の母材がこの程度の直径Ｄになると、量
子効果がでて、そこでは電子は一次元的（長手方向）に
しか存在しなくなり、そのような寸法のものが量子細線
と呼ばれている。FIG. 2 shows a conceptual diagram of a quantum wire formed by anodization. This figure corresponds to a cross section taken along line AA in FIG. That is, a large number of cavities 2 existing in the base material
The anodic oxide film 263 is formed in each of the portions 62, and the base material having a diameter D of about several tens of liters (for example, S
i) exist in a columnar shape, and this is the quantum wire 261. That is, when the columnar base material has a diameter D of this level, a quantum effect occurs, in which electrons exist only one-dimensionally (longitudinal direction), and such a size is called a quantum wire. ing.
【００１８】陽極酸化時の酸化反応は、母材の上層から
進行するため、この例では量子細線２６１の直径Ｄは、
上層（即ち図２の紙面表側、図１のＰ型半導体層３０
側）で細く、下層で太い構造になっている。また、この
ような量子細線２６１の直径Ｄは、陽極酸化条件を制御
することによって調整することができる。Since the oxidation reaction during anodic oxidation proceeds from the upper layer of the base material, the diameter D of the quantum wire 261 in this example is:
Upper layer (that is, the front side of the paper of FIG. 2, the P-type semiconductor layer 30 of FIG. 1)
It is thin on the side) and thick on the lower layer. The diameter D of the quantum wire 261 can be adjusted by controlling the anodizing conditions.
【００１９】上記のようなフラットパネル型ディスプレ
イ２４の縦断面方向のエネルギーバンド図を図３に示
す。２６１は量子細線母材のバンドであり、２６１ａは
量子細線による伝導帯側の量子化準位、２６１ｂは量子
細線による価電子帯側の量子化準位であり、２６３は陽
極酸化膜のバンドである。この実施例では量子細線２６
１は寸法的に前述したように上側（即ちＰ型半導体層３
０側）で細くなっているので、上側での量子化準位は高
くなっており、下側で細くなっているので下側での量子
化準位は低くなっている。２８ａはＮ型半導体層２８の
フェルミ準位、３０ａはＰ型半導体層３０のフェルミ準
位である。FIG. 3 shows an energy band diagram in the longitudinal section of the flat panel display 24 as described above. 261 is a band of the quantum wire base material, 261a is a quantization level on the conduction band side by the quantum wire, 261b is a quantization level on the valence band side by the quantum wire, and 263 is a band of the anodic oxide film. is there. In this embodiment, the quantum wire 26
1 is the upper dimension (that is, the P-type semiconductor layer 3) as described above dimensionally.
Since it is thin on the 0 side), the quantization level on the upper side is high, and since it is thin on the lower side, the quantization level on the lower side is low. 28a is the Fermi level of the N-type semiconductor layer 28, and 30a is the Fermi level of the P-type semiconductor layer 30.
【００２０】上記フラットパネル型ディスプレイ２４に
おいては、透明電極６と背面電極１４間に、発光層２６
を挟むＮ型半導体層２８とＰ型半導体層３０とに対して
順方向になるように、即ちこの例では透明電極６側がマ
イナスになるように直流電源３４から直流電圧を印加す
ると、電子は透明電極６からＮ型半導体層２８に入り、
この電子は、多数の量子細線２６１を有する発光層２６
中に注入され、発光層２６にかけられた電界により拡散
されて量子細線２６１に入り、更に量子細線２６１によ
る伝導帯側の量子化準位２６１ａ（図３参照）に上げら
れ、逆にＰ型半導体層３０から発光層２６中に注入され
たホールは、電界によって拡散されて量子細線２６１に
入り、価電子帯側の量子化準位２６１ｂ（図３参照）に
落ち、そしてこれらのキャリアが、伝導帯と価電子帯の
量子化準位間で再結合してそのエネルギーに相当する光
１６を発光する。In the flat panel display 24, the light emitting layer 26 is provided between the transparent electrode 6 and the back electrode 14.
When a DC voltage is applied from the DC power supply 34 so that the N-type semiconductor layer 28 and the P-type semiconductor layer 30 sandwiching the element are in the forward direction, that is, the transparent electrode 6 side is negative in this example, the electrons are transparent. Enters the N-type semiconductor layer 28 from the electrode 6,
This electron is emitted from the light emitting layer 26 having a large number of quantum wires 261.
It is injected into the quantum wire 261 by being diffused by the electric field applied to the light emitting layer 26 and further raised to the quantization level 261a (see FIG. 3) on the conduction band side by the quantum wire 261. Conversely, it is a P-type semiconductor. The holes injected from the layer 30 into the light emitting layer 26 are diffused by the electric field and enter the quantum wire 261 and fall to the quantization level 261b (see FIG. 3) on the valence band side, and these carriers are conducted. Recombination occurs between the quantized levels of the band and the valence band, and light 16 corresponding to the energy is emitted.
【００２１】この場合、発光層２６中に注入されたキャ
リアは、量子細線２６１中の一次元量子化準位に上げら
れるため、他の二次元方向へのキャリアの散乱が減少す
る。従って、再結合して発光に寄与するキャリアが散乱
によって失われたり減速される確率が大幅に減り、発光
効率が飛躍的に向上する。In this case, the carriers injected into the light emitting layer 26 are raised to the one-dimensional quantization level in the quantum wire 261, so that the scattering of the carriers in the other two-dimensional directions is reduced. Therefore, the probability that carriers that recombine and contribute to light emission are lost or decelerated due to scattering is greatly reduced, and light emission efficiency is dramatically improved.
【００２２】また、このフラットパネル型ディスプレイ
２４では、発光時の色は、発光層２６に印加する電圧に
よって制御することができる。これは、発光層２６に印
加する電圧によって、電子が上げられる、あるいはホー
ルが落ちる量子化準位が異なるため、これらのキャリア
が再結合するときのエネルギーが異なるからである。従
って、一つの発光層２６で場所によって印加する電圧を
変えることにより、例えば赤、緑、青の３原色を発光さ
せることも可能である。In the flat panel display 24, the color of light emitted can be controlled by the voltage applied to the light emitting layer 26. This is because, depending on the voltage applied to the light emitting layer 26, the quantized level at which electrons are raised or holes are dropped is different, so that the energy when these carriers are recombined is different. Therefore, by changing the voltage applied in one light emitting layer 26 depending on the location, it is possible to emit light of the three primary colors of red, green and blue.
【００２３】あるいは、発光層２６を作るときの陽極酸
化条件を制御することによって、所望の直径を有する多
数の量子細線を発光層２６内に形成した構造にして、そ
れに一定の電圧を印加すると、前述したように量子細線
の直径に応じて量子化準位が変化しているので、キャリ
アが再結合する際のエネルギーに差異が生じ、発光色が
変化する。従って、一定の電圧で、一つの発光層２６内
で場所によって、赤、緑、青の３原色を発光させること
も可能である。Alternatively, by controlling the anodizing conditions when forming the light emitting layer 26, a large number of quantum wires having a desired diameter are formed in the light emitting layer 26, and a constant voltage is applied to the structure. As described above, since the quantization level changes according to the diameter of the quantum wire, a difference occurs in energy when carriers recombine, and the emission color changes. Therefore, it is also possible to emit the three primary colors of red, green, and blue depending on the location in one light emitting layer 26 with a constant voltage.
【００２４】また、多数の量子細線２６１を有する発光
層２６の母材に、前述したような多結晶材料、微結晶材
料あるいはアモルファス材料を用いれば、単結晶基板を
用いる場合と違って、大面積化も容易になる。If a polycrystalline material, a microcrystalline material, or an amorphous material as described above is used as the base material of the light emitting layer 26 having a large number of quantum wires 261, a large area is provided unlike the case where a single crystal substrate is used. It becomes easy to make.
【００２５】なお、発光層２６を挟む半導体層は、上記
実施例とは逆に、透明電極６側にＰ型半導体層を設け、
背面電極１４側にＮ型半導体層を設けても良く、その場
合は直流電源３４の極性を図１に示したのとは逆にすれ
ば良い。このようにしても、上記実施例の場合と同様の
作用により同様の効果が得られる。As the semiconductor layers sandwiching the light emitting layer 26, a P-type semiconductor layer is provided on the transparent electrode 6 side, contrary to the above-mentioned embodiment,
An N-type semiconductor layer may be provided on the back electrode 14 side, and in that case, the polarity of the DC power supply 34 may be opposite to that shown in FIG. Even in this case, the same effect can be obtained by the same operation as in the above embodiment.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上のようにこの発明のフラットパネル
型ディスプレイによれば、多数の量子細線を母材中に有
する発光層を用いていて、この発光層中に注入され電界
加速されるキャリアの二次元方向への散乱が減少するの
で、再結合して発光に寄与するキャリアが散乱によって
失われたり減速される確率が大幅に減り、発光効率が飛
躍的に向上する。As described above, according to the flat panel display of the present invention, a light emitting layer having a large number of quantum wires in a base material is used, and carriers injected into the light emitting layer and accelerated by an electric field are used. Since the scattering in the two-dimensional direction is reduced, the probability that carriers that recombine and contribute to light emission are lost or decelerated due to scattering is greatly reduced, and the light emission efficiency is dramatically improved.
【００２７】しかもこの発明のフラットパネル型ディス
プレイでは、発光層に印加する電圧によって、あるいは
印加電圧が一定でも量子細線の直径を変えることによっ
て、発光色を変化させることができ、カラー化も容易で
ある。Further, in the flat panel type display of the present invention, the emission color can be changed by the voltage applied to the light emitting layer, or by changing the diameter of the quantum thin wire even when the applied voltage is constant, and the colorization is easy. is there.
【００２８】また、多数の量子細線を有する発光層の母
材に、多結晶材料、微結晶材料あるいはアモルファス材
料を用いれば、単結晶基板を用いる場合と違って、大面
積化も容易になる。Further, if a polycrystalline material, a microcrystalline material or an amorphous material is used for the base material of the light emitting layer having a large number of quantum wires, it is easy to increase the area, unlike the case where a single crystal substrate is used.
【図１】 この発明の一実施例に係るフラットパネル型
ディスプレイを部分的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view partially showing a flat panel type display according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１の発光層中の量子細線を概念的に示す断
面図である。FIG. 2 is a sectional view conceptually showing a quantum wire in the light emitting layer of FIG.
【図３】 図１のフラットパネル型ディスプレイの縦断
面方向の電圧を印加していない時のエネルギーバンド図
である。FIG. 3 is an energy band diagram of the flat panel display of FIG. 1 when no voltage is applied in the vertical cross section.
【図４】 従来のＥＬディスプレイの一例を部分的に示
す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical sectional view partially showing an example of a conventional EL display.
４ ガラス基板 ６ 透明電極 １４ 背面電極 ２４ フラットパネル型ディスプレイ ２６ 発光層 ２６１ 量子細線 ２８ Ｎ型半導体層 ３０ Ｐ型半導体層 4 glass substrate 6 transparent electrode 14 back electrode 24 flat panel type display 26 light emitting layer 261 quantum wire 28 N type semiconductor layer 30 P type semiconductor layer
Claims (2)
し、この透明電極の上方にそれと交差する複数本の背面
電極を形成し、かつこの透明電極と背面電極との間に、
電界が印加される方向に立った多数の量子細線を母材中
に有する発光層をＮ型半導体層とＰ型半導体層とで挟ん
だものを形成して成ることを特徴とするフラットパネル
型ディスプレイ。1. A plurality of transparent electrodes are formed on a glass substrate, a plurality of back electrodes intersecting with the transparent electrodes are formed above the transparent electrodes, and between the transparent electrodes and the back electrodes,
A flat panel type display characterized in that a light emitting layer having a large number of quantum wires standing in a direction to which an electric field is applied is sandwiched between an N type semiconductor layer and a P type semiconductor layer. .
微結晶材料またはアモルファス材料を用いている請求項
１記載のフラットパネル型ディスプレイ。2. A polycrystalline material as a base material of the light emitting layer,
The flat panel display according to claim 1, wherein a microcrystalline material or an amorphous material is used.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10202692A JPH05275742A (en) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | Flat panel-type display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10202692A JPH05275742A (en) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | Flat panel-type display |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275742A true JPH05275742A (en) | 1993-10-22 |
Family
ID=14316249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10202692A Pending JPH05275742A (en) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | Flat panel-type display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05275742A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034482A (en) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Matsushita Electric Works Ltd | Compound semiconductor light-emitting element, illumination apparatus using the same and method of manufacturing the compound semiconductor element |
| JP2008034483A (en) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Matsushita Electric Works Ltd | Compound semiconductor element, illumination apparatus using the same and method of manufacturing the same |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP10202692A patent/JPH05275742A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034482A (en) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Matsushita Electric Works Ltd | Compound semiconductor light-emitting element, illumination apparatus using the same and method of manufacturing the compound semiconductor element |
| JP2008034483A (en) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Matsushita Electric Works Ltd | Compound semiconductor element, illumination apparatus using the same and method of manufacturing the same |
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