JPH06151061A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子Info
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- JPH06151061A JPH06151061A JP4295789A JP29578992A JPH06151061A JP H06151061 A JPH06151061 A JP H06151061A JP 4295789 A JP4295789 A JP 4295789A JP 29578992 A JP29578992 A JP 29578992A JP H06151061 A JPH06151061 A JP H06151061A
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 電場を加えると発光する発光層４と、発光層
の両側に配置された電極層２、４とを備えるエレクトロ
ルミネッセンス素子であって、発光層と実質的に同じ材
質からなり、発光層と連続的に形成され、かつ、発光層
からの伝搬光を外部に散乱させる散乱粒子７が分散され
た光伝搬層を有するエレクトロルミネッセンス素子。 【効果】 少ない消費電力で多くの出射光束を得ること
ができて効率的な面発光光源及び表示装置として利用す
ることができる。
の両側に配置された電極層２、４とを備えるエレクトロ
ルミネッセンス素子であって、発光層と実質的に同じ材
質からなり、発光層と連続的に形成され、かつ、発光層
からの伝搬光を外部に散乱させる散乱粒子７が分散され
た光伝搬層を有するエレクトロルミネッセンス素子。 【効果】 少ない消費電力で多くの出射光束を得ること
ができて効率的な面発光光源及び表示装置として利用す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、蛍光体に電場を加え
たとき発光するエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子
に関し、より詳細には、少ない消費電力で多くの出射光
束を得ることができる効率的な、面発光光源及び表示装
置として利用することができるエレクトロルミネッセン
ス素子に関する。
たとき発光するエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子
に関し、より詳細には、少ない消費電力で多くの出射光
束を得ることができる効率的な、面発光光源及び表示装
置として利用することができるエレクトロルミネッセン
ス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬ
と略す）素子は、ＥＬ発光させる構造により、分散型Ｅ
Ｌ素子と蒸着型ＥＬ素子と単結晶型ＥＬ素子とに大別で
きる。分散型ＥＬ素子は、硫化亜鉛を主とした蛍光体と
発光中心のマンガンなどの発光体を混ぜた物質をガラス
や合成樹脂、有機バインダなどの絶縁体中に封じ込め、
これに電圧をかけると蛍光体表面の伝導性部分と絶縁体
の境界面での高電界が生じ、これにより加速された電子
が発光中心に衝突して発光するものである。他方、蒸着
型ＥＬ素子は、蛍光体を蒸着して薄膜化し、これに絶縁
薄膜（絶縁層）を形成するものである。また、単結晶型
ＥＬ素子は直流電圧により発光させることができる。
と略す）素子は、ＥＬ発光させる構造により、分散型Ｅ
Ｌ素子と蒸着型ＥＬ素子と単結晶型ＥＬ素子とに大別で
きる。分散型ＥＬ素子は、硫化亜鉛を主とした蛍光体と
発光中心のマンガンなどの発光体を混ぜた物質をガラス
や合成樹脂、有機バインダなどの絶縁体中に封じ込め、
これに電圧をかけると蛍光体表面の伝導性部分と絶縁体
の境界面での高電界が生じ、これにより加速された電子
が発光中心に衝突して発光するものである。他方、蒸着
型ＥＬ素子は、蛍光体を蒸着して薄膜化し、これに絶縁
薄膜（絶縁層）を形成するものである。また、単結晶型
ＥＬ素子は直流電圧により発光させることができる。
【０００３】上記した蒸着型ＥＬは、図３に示すよう
に、ガラスなどの透明基板１上に、Ｉｎ2Ｏ3-ＳｎＯ2な
どの透明電極層２、Ｓｉ０2などの絶縁層３ａ、Ｍｎ添
加ＺｎＳなどの発光層４、絶縁層３ｂ及び、Ａｌ金属な
どの背面電極５を順次形成する構成が多い。このＥＬ素
子は、透明電極層２と背面電極層５との間に電圧を印加
することにより発光層４が発光し、この光は絶縁層３
ｂ、透明電極層２及び透明基板１と透過して外部に出射
される。ここで背面電極層５は、背面電極層側にきた発
光層からの光を透明基板側に反射させるＡｌ蒸着膜など
の材質形状である。ＥＬ素子を用いた表示装置では、１
個のＥＬ素子をセル単位とし、図４に示すように、背面
電極と透明電極とを直交するように細線化してセルを２
次元的に配置し、１セルを１画素とする。この表示装置
では、特定の背面電極細線と透明電極細線を選択して電
圧印加すると、選択した電極細線の交点セルで発光す
る。
に、ガラスなどの透明基板１上に、Ｉｎ2Ｏ3-ＳｎＯ2な
どの透明電極層２、Ｓｉ０2などの絶縁層３ａ、Ｍｎ添
加ＺｎＳなどの発光層４、絶縁層３ｂ及び、Ａｌ金属な
どの背面電極５を順次形成する構成が多い。このＥＬ素
子は、透明電極層２と背面電極層５との間に電圧を印加
することにより発光層４が発光し、この光は絶縁層３
ｂ、透明電極層２及び透明基板１と透過して外部に出射
される。ここで背面電極層５は、背面電極層側にきた発
光層からの光を透明基板側に反射させるＡｌ蒸着膜など
の材質形状である。ＥＬ素子を用いた表示装置では、１
個のＥＬ素子をセル単位とし、図４に示すように、背面
電極と透明電極とを直交するように細線化してセルを２
次元的に配置し、１セルを１画素とする。この表示装置
では、特定の背面電極細線と透明電極細線を選択して電
圧印加すると、選択した電極細線の交点セルで発光す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来構造のＥＬ素子
は、発光層に多くの光が閉じ込められるために、発光層
発光量に対するＥＬ素子外部への光出射量、すなわち出
射効率が低いという不都合があった。例えば、従来の蒸
着型ＥＬ素子では、発光層物質の屈折率が絶縁層物質の
屈折率より高いために、発光層で発光した光の多くが絶
縁層／発光層界面で全反射され発光層内を伝搬する。す
なわち、発光層に多くの光が閉じ込められ、光出射量が
少ない。Ｓｉ０2の絶縁層の屈折率ｎiは１．４５であ
り、Ｍｎ添加ＺｎＳの発光層の屈折率ｎeは、２．３７
である。発光層に吸収がなく、発光層／絶縁層界面が平
滑であり、発光層内にて絶縁層と平行な面積dＳの微小
領域で発光が生じているとする。この微小領域にて出射
される光において絶縁層にて全反射が生じる臨界角Ｑc
は、スネルの法則より、
は、発光層に多くの光が閉じ込められるために、発光層
発光量に対するＥＬ素子外部への光出射量、すなわち出
射効率が低いという不都合があった。例えば、従来の蒸
着型ＥＬ素子では、発光層物質の屈折率が絶縁層物質の
屈折率より高いために、発光層で発光した光の多くが絶
縁層／発光層界面で全反射され発光層内を伝搬する。す
なわち、発光層に多くの光が閉じ込められ、光出射量が
少ない。Ｓｉ０2の絶縁層の屈折率ｎiは１．４５であ
り、Ｍｎ添加ＺｎＳの発光層の屈折率ｎeは、２．３７
である。発光層に吸収がなく、発光層／絶縁層界面が平
滑であり、発光層内にて絶縁層と平行な面積dＳの微小
領域で発光が生じているとする。この微小領域にて出射
される光において絶縁層にて全反射が生じる臨界角Ｑc
は、スネルの法則より、
【０００５】
【数１】（ｎi／ｎe）＝sinＱc ・・・（１） で与えられる。前記（１）式に先の屈折率値を代入する
と、Ｑc＝０．６５８radとなる。面積dＡ、輝度Ｂの領
域が等方的に発光する場合、その領域と垂直方向の半頂
角αの円錐内に出射される光束Ｆは、下記式（２）で与
えられる。
と、Ｑc＝０．６５８radとなる。面積dＡ、輝度Ｂの領
域が等方的に発光する場合、その領域と垂直方向の半頂
角αの円錐内に出射される光束Ｆは、下記式（２）で与
えられる。
【０００６】
【数２】Ｆ＝π・Ｂ・dＡ・sin2α ・・・（２） ＥＬ素子発光層における発光は等方的であるので、発光
層／絶縁層界面における反射を無視すると絶縁層と平行
な面積dＳの微小領域よりの出射光にて、発光層内の伝
搬光光束と、発光層より絶縁層内に出射される光束の比
は、下記式（３）で表される。
層／絶縁層界面における反射を無視すると絶縁層と平行
な面積dＳの微小領域よりの出射光にて、発光層内の伝
搬光光束と、発光層より絶縁層内に出射される光束の比
は、下記式（３）で表される。
【０００７】
【数３】 sin2（π／２−Ｑc）：sin2Ｑc ・・・（３） 上記（３）式にＱc＝０．６５８radを代入すると、６３
％：３７％となる。発光層／絶縁層界面の反射を考慮す
れば、発光層より絶縁層内に出射される光束は、上述の
３７％という値より減ずるために、上述の議論から従来
の蒸着型ＥＬ素子では、発光層出射光の多くが発光層内
を伝搬するといえる。
％：３７％となる。発光層／絶縁層界面の反射を考慮す
れば、発光層より絶縁層内に出射される光束は、上述の
３７％という値より減ずるために、上述の議論から従来
の蒸着型ＥＬ素子では、発光層出射光の多くが発光層内
を伝搬するといえる。
【０００８】この発明は上述の背景に基づきなされたも
のであり、その目的とするところは、少ない消費電力で
多くの出射光束を得ることができて効率的な面発光光源
及び表示装置として利用することができるエレクトロル
ミネッセンス素子を提供することである。
のであり、その目的とするところは、少ない消費電力で
多くの出射光束を得ることができて効率的な面発光光源
及び表示装置として利用することができるエレクトロル
ミネッセンス素子を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、この発明に
より解決される。すなわち、この発明のエレクトロルミ
ネッセンス素子は、電場を加えると発光する発光層と、
発光層の両側に配置された少なくとも一方が透明である
電極層とを備えるエレクトロルミネッセンス素子であっ
て、発光層と実質的に同じ材質からなり、発光層と連続
的に形成され、かつ、発光層からの伝搬光をエレクトロ
ルミネッセンス素子外に散乱させる光散乱手段を備える
光伝搬層を有することを特徴とするものである。
より解決される。すなわち、この発明のエレクトロルミ
ネッセンス素子は、電場を加えると発光する発光層と、
発光層の両側に配置された少なくとも一方が透明である
電極層とを備えるエレクトロルミネッセンス素子であっ
て、発光層と実質的に同じ材質からなり、発光層と連続
的に形成され、かつ、発光層からの伝搬光をエレクトロ
ルミネッセンス素子外に散乱させる光散乱手段を備える
光伝搬層を有することを特徴とするものである。
【００１０】この発明の好ましい態様では、光散乱手段
を、光伝搬層に分散された散乱粒子とすることができ
る。更に別の態様では、光散乱手段を、光伝搬層の表面
に設けられた粗面とすることができる。更に別の好まし
い態様では、発光層と電極層と光伝搬層とを備えるユニ
ットを２次元的に集合化し、各ユニットの境界に光遮蔽
性若しくは光吸収性物質を配置することができる。
を、光伝搬層に分散された散乱粒子とすることができ
る。更に別の態様では、光散乱手段を、光伝搬層の表面
に設けられた粗面とすることができる。更に別の好まし
い態様では、発光層と電極層と光伝搬層とを備えるユニ
ットを２次元的に集合化し、各ユニットの境界に光遮蔽
性若しくは光吸収性物質を配置することができる。
【００１１】
【作用】上記構成を有するこの発明のＥＬ素子は、以下
のように動作・作用する。電極間に電圧を印加すると、
ＥＬ素子の機能により発光層から光が発せられる。この
光は、一部が透明電極側に直接出射し、また別の一部が
背面電極側の反射面で反射して透明電極側の外部へ出射
する。残りの光は、発光層に隣接する光伝搬層に入射し
て光散乱手段によってＥＬ素子外部に散乱・出射する。
のように動作・作用する。電極間に電圧を印加すると、
ＥＬ素子の機能により発光層から光が発せられる。この
光は、一部が透明電極側に直接出射し、また別の一部が
背面電極側の反射面で反射して透明電極側の外部へ出射
する。残りの光は、発光層に隣接する光伝搬層に入射し
て光散乱手段によってＥＬ素子外部に散乱・出射する。
【００１２】
【実施例】この発明を実施例により具体的に説明する。
この発明によるＥＬ素子の一実施例を、図１の断面図に
示す。この態様では、ガラス透明基板１上に透明電極層
２が積層され、更に基板１及び電極層２の上に絶縁層３
ａが形成され、電極に対応する絶縁層上に発光層４が積
層され、電極がない絶縁層上に光伝搬層６が発光層４と
連続かつ同一面上に積層されている。また、発光層４と
光伝搬層６との上には、絶縁層３ｂ及び背面電極層５が
順次形成されている。この実施例では、散乱手段とし
て、光伝搬層６に分散された散乱粒子７を用いる。
この発明によるＥＬ素子の一実施例を、図１の断面図に
示す。この態様では、ガラス透明基板１上に透明電極層
２が積層され、更に基板１及び電極層２の上に絶縁層３
ａが形成され、電極に対応する絶縁層上に発光層４が積
層され、電極がない絶縁層上に光伝搬層６が発光層４と
連続かつ同一面上に積層されている。また、発光層４と
光伝搬層６との上には、絶縁層３ｂ及び背面電極層５が
順次形成されている。この実施例では、散乱手段とし
て、光伝搬層６に分散された散乱粒子７を用いる。
【００１３】上記構成を有するこの実施例のＥＬ素子
は、以下のように動作・作用する。電極２と５との間に
電圧を印加すると、ＥＬ素子の機能により発光層４から
光が発せられる。この光は、一部が透明電極２側に直接
出射し、また別の一部が背面電極５側の反射面で反射し
て透明電極側の外部へ出射する。残りの光は、発光層に
隣接する光伝搬層に入射して散乱粒子７に当たって光が
散乱してＥＬ素子外部に出射する。
は、以下のように動作・作用する。電極２と５との間に
電圧を印加すると、ＥＬ素子の機能により発光層４から
光が発せられる。この光は、一部が透明電極２側に直接
出射し、また別の一部が背面電極５側の反射面で反射し
て透明電極側の外部へ出射する。残りの光は、発光層に
隣接する光伝搬層に入射して散乱粒子７に当たって光が
散乱してＥＬ素子外部に出射する。
【００１４】上記実施例のＥＬ素子では、発光層の発光
量のうち３７％の光束が透明電極層から出射し、残り６
３％が光伝搬層に伝搬する。例えば、細径蛍光灯を光源
として散乱機構を有する透明導光板内を伝搬させ、ほぼ
等方に外部出射する面発光体の場合、蛍光灯出射光束に
対する面発光体出射光束の効率は、６０％程度達成させ
ることより、６３×０．６０＝約３８％が伝搬層散乱に
より外部に出射する。従って、約３８＋３７％＝約７５
％の光束が有効に利用され、この効率は、従来ＥＬ素子
による効率３７％の２倍であることがわかる。
量のうち３７％の光束が透明電極層から出射し、残り６
３％が光伝搬層に伝搬する。例えば、細径蛍光灯を光源
として散乱機構を有する透明導光板内を伝搬させ、ほぼ
等方に外部出射する面発光体の場合、蛍光灯出射光束に
対する面発光体出射光束の効率は、６０％程度達成させ
ることより、６３×０．６０＝約３８％が伝搬層散乱に
より外部に出射する。従って、約３８＋３７％＝約７５
％の光束が有効に利用され、この効率は、従来ＥＬ素子
による効率３７％の２倍であることがわかる。
【００１５】この発明において用いることができる散乱
粒子としては、種々の材料を用いることができ、例え
ば、ガラスなどの透明材料、顔料粒子等があるほか、気
泡なども用いることができる。光伝搬層に分散される散
乱粒子の形状、分散濃度などは、用途の応じて適宜変更
することができ、均一に発光させるために、散乱粒子の
分散濃度に勾配を持たせることもできる。
粒子としては、種々の材料を用いることができ、例え
ば、ガラスなどの透明材料、顔料粒子等があるほか、気
泡なども用いることができる。光伝搬層に分散される散
乱粒子の形状、分散濃度などは、用途の応じて適宜変更
することができ、均一に発光させるために、散乱粒子の
分散濃度に勾配を持たせることもできる。
【００１６】この発明は、上記の実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。例えば、光散乱手段として、
光伝搬層の表面、例えば、光伝搬層／絶縁層界面を粗面
化して散乱することができる。更に、粗面表面粗さに勾
配を形成してＥＬ素子全体として均一に発光させること
ができる。
種々の変形が可能である。例えば、光散乱手段として、
光伝搬層の表面、例えば、光伝搬層／絶縁層界面を粗面
化して散乱することができる。更に、粗面表面粗さに勾
配を形成してＥＬ素子全体として均一に発光させること
ができる。
【００１７】更に、別の実施例として、この発明のＥＬ
素子を複数個、２次元的に配列した画像表示装置を、図
２の断面図に示す。この装置では、背面電極５と透明電
極２とを直交するように細線化して１個のＥＬ素子を２
次元的に配置し、１素子を１画素とする。この表示装置
では、特定の背面電極細線と透明電極細線を選択して電
圧印加すると、選択した電極細線の交点セルで発光す
る。１個の素子は、上述した図１の実施例と実質的に同
じであり、ガラス透明基板１上に透明電極２が積層さ
れ、更に基板１及び電極２の上に絶縁層３ａが形成さ
れ、電極に対応する絶縁層上に発光層４が積層され、電
極がない絶縁層上に光伝搬層６が発光層４と連続かつ同
一面上に積層され、発光層４と光伝搬層６との上には、
絶縁層３ｂ及び背面電極層５が順次形成されている。こ
の例では、散乱手段として、光伝搬層６に分散された散
乱粒子７を用いる。また、各素子（画素）の境界が光遮
蔽物質又は光吸収性物質８で区分化されている。この区
分化により、各画素素子の光伝搬層を通る伝搬光が隣接
する他の画素素子に漏れて画像が不鮮明になることを有
効に防止することができる。上述の実施例では、蒸着型
ＥＬ素子について説明したが、分散型ＥＬや単結晶型Ｅ
Ｌ素子にも使用することができる。
素子を複数個、２次元的に配列した画像表示装置を、図
２の断面図に示す。この装置では、背面電極５と透明電
極２とを直交するように細線化して１個のＥＬ素子を２
次元的に配置し、１素子を１画素とする。この表示装置
では、特定の背面電極細線と透明電極細線を選択して電
圧印加すると、選択した電極細線の交点セルで発光す
る。１個の素子は、上述した図１の実施例と実質的に同
じであり、ガラス透明基板１上に透明電極２が積層さ
れ、更に基板１及び電極２の上に絶縁層３ａが形成さ
れ、電極に対応する絶縁層上に発光層４が積層され、電
極がない絶縁層上に光伝搬層６が発光層４と連続かつ同
一面上に積層され、発光層４と光伝搬層６との上には、
絶縁層３ｂ及び背面電極層５が順次形成されている。こ
の例では、散乱手段として、光伝搬層６に分散された散
乱粒子７を用いる。また、各素子（画素）の境界が光遮
蔽物質又は光吸収性物質８で区分化されている。この区
分化により、各画素素子の光伝搬層を通る伝搬光が隣接
する他の画素素子に漏れて画像が不鮮明になることを有
効に防止することができる。上述の実施例では、蒸着型
ＥＬ素子について説明したが、分散型ＥＬや単結晶型Ｅ
Ｌ素子にも使用することができる。
【００１８】
【発明の効果】上記実施例に実証されるように、この発
明は、以下の効果を奏する。この発明のエレクトロルミ
ネッセンス素子により、少ない消費電力で多くの出射光
束を得ることができて効率的な面発光光源及び表示装置
として利用することができる。
明は、以下の効果を奏する。この発明のエレクトロルミ
ネッセンス素子により、少ない消費電力で多くの出射光
束を得ることができて効率的な面発光光源及び表示装置
として利用することができる。
【図１】図１は、この発明によるＥＬ素子の一実施例の
断面図である。
断面図である。
【図２】図２は、この発明によるＥＬ素子の一実施例を
使用した表示装置の断面図である。
使用した表示装置の断面図である。
【図３】従来のＥＬ素子の一例の断面図である。
【図４】従来のＥＬ素子を２次元的に配列した表示装置
の部分断面斜視図である。
の部分断面斜視図である。
１ 透明基板 ２ 透明電極層 ３ 絶縁層 ４ 発光層 ５ 背面電極層 ６ 光伝搬層 ７ 散乱粒子 ８ 光遮蔽性又は光吸収性物質
Claims (4)
- 【請求項１】 電場を加えると発光する発光層と、該発
光層の両側に配置された電極層とを備えるエレクトロル
ミネッセンス素子であって、 該発光層と実質的に同じ材質からなり、発光層と連続的
に形成され、かつ、発光層からの伝搬光を該素子外に散
乱させる光散乱手段を備える光伝搬層を有することを特
徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項２】 光散乱手段が、光伝搬層に分散された散
乱粒子である、請求項１記載のエレクトロルミネッセン
ス素子。 - 【請求項３】 光散乱手段が、光伝搬層の表面に設けら
れた粗面である、請求項１記載のエレクトロルミネッセ
ンス素子。 - 【請求項４】 請求項１記載の該発光層と電極層と光伝
搬層とを備えるユニットが２次元的に集合化され、各ユ
ニットの境界に光遮蔽性若しくは光吸収性物資が配置さ
れている、請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4295789A JPH06151061A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP4295789A JPH06151061A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151061A true JPH06151061A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17825187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4295789A Pending JPH06151061A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06151061A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002035890A1 (fr) * | 2000-10-25 | 2002-05-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Element lumineux, dispositif d'affichage et dispositif d'eclairage mettant cet element en application |
| US7030555B2 (en) | 2003-04-04 | 2006-04-18 | Nitto Denko Corporation | Organic electroluminescence device, planar light source and display device using the same |
| US7109651B2 (en) | 2002-11-26 | 2006-09-19 | Nitto Denko Corporation | Organic electroluminescence cell, planar light source and display device |
| EP1930965A1 (en) | 2006-10-23 | 2008-06-11 | NEC Lighting, Ltd. | Electroluminescent device and electroluminescent panel |
| US7722965B2 (en) | 2003-12-26 | 2010-05-25 | Nitto Denko Corporation | Electroluminescence device, planar light source and display using the same |
| US7786665B2 (en) | 2005-01-06 | 2010-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Organic electroluminescent device having a diffraction grating for enhancing light extraction efficiency |
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| JP2015011778A (ja) * | 2013-06-26 | 2015-01-19 | コニカミノルタ株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、電子機器 |
-
1992
- 1992-11-05 JP JP4295789A patent/JPH06151061A/ja active Pending
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