JPH08213167A - Edge emitter with cap - Google Patents

Edge emitter with cap

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JPH08213167A
JPH08213167A JP7303882A JP30388295A JPH08213167A JP H08213167 A JPH08213167 A JP H08213167A JP 7303882 A JP7303882 A JP 7303882A JP 30388295 A JP30388295 A JP 30388295A JP H08213167 A JPH08213167 A JP H08213167A
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JP
Japan
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cap
edge emitter
radiation
emitter according
active film
Prior art date
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Pending
Application number
JP7303882A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Regina Mueller-Mach
レジーナ・ミューラー・マック
Gerd O Mueller
ジェード・オー・ミューラー
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HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08213167A publication Critical patent/JPH08213167A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
    • H05B33/24Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers of metallic reflective layers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/02Details
    • H05B33/04Sealing arrangements, e.g. against humidity
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve light emitting efficiency of an edge emitter. SOLUTION: A cap 112 is arranged on a transparent electrode of an edge emitter by laminating insulating films 120 and 116 by interposing/inserting a reflector 122 and an active film 118 and a transparent electrode 114. The cap 112 has the almost same refractive index, a smaller attenuation factor and a larger thickness as compared with the active film 118. A light emitting side surface 138 of the cap 112 is larger in transmissivity than the other side surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電場発光によって発生し
た光に関し、より詳細には電場発光によって発生した光
を放射するエッジエミッタに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to electroluminescent light, and more particularly to edge emitters that emit electroluminescent light.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、電場発光によって光を放射するエ
ッジエミッタは複数の膜を有する、薄膜電場発光スタッ
クとして知られる構造を有する。このスタックは通常、
導電性電極、絶縁膜、活性膜、他の絶縁膜、および他の
電極の5つの膜を有する。その基本的な考え方は活性膜
中のドーパントイオンを励起することである。励起され
たドーパントが緩和するとき光が生成される。上下の電
極の電圧によって励起のための電場が発生する。
2. Description of the Related Art Edge emitters that emit light by electroluminescence usually have a structure known as a thin film electroluminescent stack, which has a plurality of films. This stack is usually
It has five films: a conductive electrode, an insulating film, an active film, another insulating film, and another electrode. The basic idea is to excite the dopant ions in the active film. Light is generated when the excited dopant relaxes. An electric field for excitation is generated by the voltages of the upper and lower electrodes.

【0003】絶縁膜と活性膜は通常、シート状に形成さ
れ、上下の電極は条片E1、E2として形成される。図1に
は、この構造の平面図を示す。2つの条片の交差部によ
って画素が形成される。この例では、画素の長さをl、
幅をwで表わす。幅wは長さlよりはるかに小さい。この
膜の集合体は幅方向の一端を露出してこのエッジエミッ
タのエッジを形成するように構成される。これは、発光
面積を大きくし、エッジを小さくして放射される光線を
小さくしようとするものである。
The insulating film and the active film are usually formed in a sheet shape, and the upper and lower electrodes are formed as strips E1 and E2. FIG. 1 shows a plan view of this structure. A pixel is formed by the intersection of two strips. In this example, the pixel length is l,
The width is represented by w. The width w is much smaller than the length l. The film assembly is configured to expose one end in the width direction to form the edge of the edge emitter. This is intended to increase the light emitting area and reduce the edges to reduce the emitted light rays.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】光は2つの条片の間の
活性膜内で発生する。発生した光のほとんどは内部全反
射によって膜スタックの内部をシート全体にわたって横
方向に伝搬する。好適には、発生した光のすべてが細い
エッジに向けられる。しかし、この膜スタックの形状の
ために、エッジから出る光のパーセンテージはごく小さ
い。
Light is generated in the active membrane between the two strips. Most of the light generated propagates laterally across the sheet within the film stack by total internal reflection. Preferably all of the light generated is directed to the narrow edges. However, due to the shape of this film stack, the percentage of light exiting the edge is very small.

【0005】たとえば、エッジエミッタを600ドット/
インチ(dpi)のプリンタの印刷ヘッドに用いる場合、
1つの行に多数の画素が隣り合っていなければならな
い。それぞれの画素はこのプリンタの1つのドットとな
る。この例では、それぞれのドットの幅は約0.035 mmで
ある。画素長を3mmとし、通常のエッジエミッタ材料が
用いられるとすると、それぞれの画素に対し20,000 nW
の光出力を生成することができる。発生する出力は高い
が、エッジから結合される光は約70 nWに過ぎない。し
たがって、光学的効率は0.35 %である。
For example, the edge emitter is 600 dots /
When used for the print head of inch (dpi) printer,
Many pixels must be adjacent in one row. Each pixel is one dot of this printer. In this example, the width of each dot is about 0.035 mm. If the pixel length is 3 mm and normal edge emitter material is used, 20,000 nW for each pixel
The optical output of can be generated. The power generated is high, but only about 70 nW of light is coupled from the edges. Therefore, the optical efficiency is 0.35%.

【0006】光出力を挙げる方法の1つに、画素の面積
を大きくして発生する光の量を増すというものがある。
エッジからの光線を小さくするためには、幅を小さくし
なければならない。したがって、面積を大きくするため
には画素の長さを大きくしなければならない。しかし、
膜スタックには減衰がある。通常の膜スタックの測定減
衰長の測定値は0.07から0.5 mmの範囲である。画素の長
さをこれ以上大きくしても出力は大きくならない。
One method of increasing the light output is to increase the area of a pixel to increase the amount of light generated.
In order to reduce the rays from the edges, the width must be reduced. Therefore, the pixel length must be increased in order to increase the area. But,
There is damping in the membrane stack. The measured decay lengths for conventional membrane stacks range from 0.07 to 0.5 mm. The output does not increase even if the pixel length is increased.

【0007】以上のことから、エッジエミッタの光学的
効率を上げることが必要とされていることは明らかであ
る。各画素で生成された光のうち、シート上を他の方向
に伝搬するのではなくエッジに向けられてそこから外に
出る光のパーセンテージを高くしなければならない。
From the above, it is clear that it is necessary to improve the optical efficiency of the edge emitter. There must be a high percentage of the light generated at each pixel that is directed out the edge and out of it, rather than propagating in the other direction on the sheet.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は光学的効率を大
幅に向上させたエッジエミッタを提供するものである。
本発明によれば、各画素で生成された光のうち対応する
エッジに向かう光のパーセンテージが大幅に高くなる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an edge emitter with greatly improved optical efficiency.
According to the invention, the percentage of the light generated in each pixel towards the corresponding edge is significantly higher.

【0009】本発明によれば、薄膜電場発光スタックの
上部にキャップが設けられる。このキャップは発生した
光の大部分を集め、ガイドし、エッジエミッタのエッジ
の方向に向ける。
According to the invention, a cap is provided on top of the thin film electroluminescent stack. This cap collects, guides, and directs most of the light generated to the edge of the edge emitter.

【0010】構造的には、このスタックは上部透明電
極、下部反射電極、およびその間に設けた活性膜を有す
る。上部電極はキャップの真下に設けられる。キャップ
は好適には薄膜電場発光スタックより厚みが大きい。こ
のキャップは薄膜スタックより減衰が少なく、活性膜の
屈折率とほぼ一致する屈折率を有する材料で製作され
る。このキャップの少なくとも上面とエッジに隣接する
側面を除くすべての側面は好適には平滑な反射性を有す
る面である。発生した光は好適にはこのエッジに隣接す
る面すなわち発光側面から出る。
Structurally, the stack has an upper transparent electrode, a lower reflective electrode, and an active film disposed therebetween. The upper electrode is provided directly under the cap. The cap is preferably thicker than the thin film electroluminescent stack. The cap has less attenuation than the thin film stack and is made of a material having an index of refraction that closely matches that of the active film. At least all sides of the cap except the top side and the sides adjacent to the edges are preferably smooth reflective surfaces. The light generated preferably exits the surface adjacent to this edge, ie the emitting side surface.

【0011】動作時には、活性領域で発生した光のうち
かなりの量、が薄膜スタックを横方向に伝搬するのでは
なく、キャップに伝搬する。反射面によって反射された
キャップ内の光はキャップの外にガイドされて発光側面
から出る。キャップの厚みが薄膜スタックの厚みより大
きければ、発生した光がエッジと発光側面から放射され
るまえの内部全反射が少なくなる。その結果光の減衰が
小さくなる。キャップの減衰が薄膜スタックの減衰より
小さい場合、光の減衰はさらに小さくなる。
In operation, a significant amount of the light generated in the active region does not propagate laterally through the thin film stack, but to the cap. The light inside the cap reflected by the reflecting surface is guided out of the cap and exits from the light emitting side surface. If the thickness of the cap is greater than the thickness of the thin film stack, the total internal reflection before the generated light is emitted from the edge and the light emitting side surface is reduced. As a result, light attenuation is reduced. If the attenuation of the cap is less than that of the thin film stack, the light attenuation is even less.

【0012】本発明は以上のように実施される。キャッ
プの材料は活性膜の材料に完全に一致するものではく、
屈折率が一方は約2.3、他方は約1.5であるが、光学的効
率は100%向上する。
The present invention is implemented as described above. The material of the cap does not exactly match the material of the active film,
One has a refractive index of about 2.3 and the other has a refractive index of about 1.5, but the optical efficiency is improved by 100%.

【0013】本発明の他の特徴および利点は本発明の原
理を例示する以下の詳細な説明を添付図面を参照して読
むことによって明らかになるであろう。
Other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following detailed description, which illustrates the principles of the invention, with reference to the accompanying drawings.

【0014】[0014]

【実施例】図2には、本発明のエッジエミッタ(108そ
の他)のアレー106を有するシステム100を示す。アレー
106はガラス基板102の上に設けられている。またこのシ
ステムはエッジエミッタを駆動するマルチプレクサを有
するドライバ104を有する。マルチプレクサを有するド
ライバ104は当業者には周知であるため説明を省略す
る。適当に駆動することによって、それぞれのエッジエ
ミッタは電磁放射線を発する。たとえば、エミッタ108
は放射線109を発する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 2 illustrates a system 100 having an array 106 of edge emitters (108, etc.) of the present invention. Array
106 is provided on the glass substrate 102. The system also includes a driver 104 having a multiplexer that drives the edge emitters. The driver 104 having a multiplexer is well known to those skilled in the art, and therefore its explanation is omitted. When driven appropriately, each edge emitter emits electromagnetic radiation. For example, emitter 108
Emits radiation 109.

【0015】図3Aは本発明のエッジエミッタ110の一実
施例の断面図を示す。説明をわかりやすくするために、
ガラス基板102は示さない。このエミッタは薄膜電場発
光スタックの上に設けられたキャップ112からなり、こ
れによって改良されたエッジエミッタが形成される。本
明細書では、この改良されたエッジエミッタをも単にエ
ッジエミッタと呼ぶ。薄膜電場発光スタックは好適には
透明電極114、活性膜118を挟む2つの絶縁膜116、120、
および反射電極122を有する。これらの電極は導電性で
ある。
FIG. 3A shows a cross-sectional view of one embodiment of the edge emitter 110 of the present invention. To make the explanation easier to understand,
The glass substrate 102 is not shown. This emitter consists of a cap 112 overlying the thin film electroluminescent stack, which forms an improved edge emitter. This improved edge emitter is also referred to herein simply as an edge emitter. The thin film electroluminescent stack is preferably a transparent electrode 114, two insulating films 116, 120 sandwiching an active film 118,
And a reflective electrode 122. These electrodes are electrically conductive.

【0016】たとえば2つの電極に電圧源124を接続す
ることによって活性膜118に電場が印加される。活性膜
に印加される電場によって活性膜118中のドーパントイ
オンが励起され、励起されたドーパントが緩和して放射
線が発生する。実施例の製造方法は当業者には周知であ
るため説明しない。
An electric field is applied to the active film 118, for example by connecting a voltage source 124 to the two electrodes. The electric field applied to the active film excites the dopant ions in the active film 118, relaxes the excited dopant, and generates radiation. The manufacturing method of the embodiment is well known to those skilled in the art and will not be described.

【0017】実施例100においては透明電極と反射電極
は良好に上下に位置合わせされている。他の実施例で
は、一方の電極の幅を他方の幅よりはるかに大きくする
ことができる。励起と再結合は重なり合った部分におい
てのみ発生する。
In Example 100, the transparent electrode and the reflective electrode are well aligned vertically. In other embodiments, the width of one electrode can be much larger than the width of the other. Excitation and recombination occur only in the overlapping part.

【0018】構造的には、反射電極122、2つの絶縁膜1
20、116、および透明電極114は非常に薄く、活性膜118
はそれらより厚いが、キャップ112は活性膜よりさらに
厚くなっている。図示する実施例では、反射電極の上の
絶縁膜120は隣り合う反射電極の間のたとえば領域140の
ようなギャップを埋める。他の実施例では、反射電極12
2は透明電極114よりはるかに幅が広い。
Structurally, the reflective electrode 122, the two insulating films 1
20, 116 and the transparent electrode 114 are very thin and the active film 118
Are thicker than those, but the cap 112 is even thicker than the active film. In the illustrated embodiment, the insulating film 120 over the reflective electrodes fills the gap, such as region 140, between adjacent reflective electrodes. In another embodiment, the reflective electrode 12
2 is much wider than the transparent electrode 114.

【0019】通常、活性膜118の屈折率は絶縁膜の屈折
率と異なる。しかし、絶縁膜は活性膜で発生した放射線
の波長に対して非常に薄い。したがって、活性膜と絶縁
膜の屈折率の不一致の影響は非常に小さい。
Usually, the refractive index of the active film 118 is different from that of the insulating film. However, the insulating film is very thin with respect to the wavelength of the radiation generated in the active film. Therefore, the influence of the mismatch of the refractive indexes of the active film and the insulating film is very small.

【0020】キャップの材料は電気磁気特性をもとに選
択される。この特性には屈折率が含まれ、屈折率は活性
膜118で発生した放射線のキャップ112への結合を向上さ
せるために活性膜の屈折率と同程度でなければならな
い。キャップは活性膜118に比べて発生する放射線の単
位長当たりの減衰の小さい材料で製作しなければならな
い。さらに注意すべきことは、このキャップを透明電極
の上に所望の寸法に製作できるかどうかである。これに
は、表面をどれだけ平滑にできるかが含まれる。これは
後述するように重要な問題である。
The material of the cap is selected based on its electromagnetic properties. This property includes the index of refraction, which should be similar to the index of refraction of the active film to improve the coupling of radiation generated in the active film 118 to the cap 112. The cap must be made of a material that has a lower attenuation per unit length of generated radiation than the active film 118. Of further concern is whether the cap can be fabricated to the desired dimensions on the transparent electrode. This includes how smooth the surface can be. This is an important issue, as we will see later.

【0021】キャップ112は4つの側面132、134、136、
138と上面130を有する。好適には、放射線はこれらの側
面の1つ(発光側面132)と活性膜118のエッジ142から
出るように方向付けられる。本実施例では、放射線は好
適にはX方向に発せられる。
The cap 112 has four sides 132, 134, 136,
138 and upper surface 130. Preferably, the radiation is directed out of one of these sides (light emitting side 132) and edge 142 of active film 118. In this example, the radiation is preferably emitted in the X direction.

【0022】放射線の指向性を向上させるために、発光
側面132は他の側面(反射側面134、136および138)およ
び上面130より透過率が高くなるようにする。
In order to improve the directivity of the radiation, the light emitting side surface 132 has a higher transmittance than the other side surfaces (reflection side surfaces 134, 136 and 138) and the upper surface 130.

【0023】図3Bには本発明の他の実施例150を示す。
図3Bには2つのキャップを有する構造152および154を示
す。反射電極156は両方の構造に共用される。しかし、
それぞれのキャップ構造は、キャップ154は透明電極15
8、キャップ152は透明電極162というように自己の透明
電極を有する。
FIG. 3B shows another embodiment 150 of the present invention.
FIG. 3B shows structures 152 and 154 having two caps. The reflective electrode 156 is shared by both structures. But,
In each cap structure, the cap 154 is the transparent electrode 15
8. The cap 152 has its own transparent electrode such as the transparent electrode 162.

【0024】各面に異なる透過率を持たせるにはさまざ
まな方法がある。かかる方法を6つ説明する。ここに説
明する方法は例として掲げるに過ぎず、他の方法を用い
ることもできる。第1の方法は、上面と反射側面を平滑
にする方法である。光学的には、これはこれらの面が高
いフィネスを有することを意味する。一方、発光側面は
サンドブラスト等によって粗く仕上げられる。
There are various methods to give each surface a different transmittance. Six such methods will be described. The method described here is only given as an example, and other methods can be used. The first method is to smooth the upper surface and the reflective side surface. Optically, this means that these surfaces have a high finesse. On the other hand, the light emitting side surface is roughly finished by sandblasting or the like.

【0025】第2の方法は上面と反射側面を金属化する
ことである。第3の方法は反射側面と上面をキャップよ
りはるかに屈折率の低い材料の膜で被覆する方法であ
る。屈折率の不一致によって、入射した放射線はこれら
の面で反射する。第4の方法は、まずこれらの面に屈折
率の低い材料を形成し、その後それを金属化することに
よって第2および第3の方法を組み合わせるものであ
る。特に、キャップが活性膜よりはるかに厚いときなど
に、活性膜118のエッジ142を無視して、発光側面132の
みに着目する方がよい場合がある。また、キャップの発
光側面132はスタックのエッジ142と一致せず、エッジを
越えて伸張するものあってもよいことに注意しなければ
ならない。これによって、エッジエミッタの製造が容易
になる。一実施例において、発光側面132がスタックの
エッジ142を越えて伸張する場合、透明電極114もまたキ
ャップとともにエッジを越えて伸張する。
The second method is to metalize the top and reflective sides. The third method is to coat the reflective side surface and the upper surface with a film of a material having a refractive index much lower than that of the cap. Due to the refractive index mismatch, incident radiation is reflected at these surfaces. The fourth method combines the second and third methods by first forming a low refractive index material on these surfaces and then metallizing it. In particular, when the cap is much thicker than the active film, it may be better to ignore the edge 142 of the active film 118 and focus only on the light emitting side surface 132. It should also be noted that the light emitting side 132 of the cap may not coincide with the edge 142 of the stack and may extend beyond the edge. This facilitates manufacturing of the edge emitter. In one embodiment, if the emitting side 132 extends beyond the edge 142 of the stack, the transparent electrode 114 also extends beyond the edge with the cap.

【0026】図4には本発明の他の実施例を示し、上面
の反射を大きくする第6の方法を示す。キャップ172の
上面170には薄膜電場発光スタックの透明電極174を小さ
な角度をなして通過する光を発光側面176に向けるため
の溝が設けられている。上面が単に平滑でその反射率を
向上させる他の対策がなされていない場合、入射する放
射線の多くは光の円錐の内部にあるものを除いて反射さ
れる。円錐の角度はキャップ材料の臨界角である。屈折
率が2.3のキャップ材料の場合、入射光の約90%を反射
する。さらに、この溝を有する構造によって円錐内の放
射線のかなりの部分が発光側面に向けられる。したがっ
て、透明電極中を小さな角度をなして通過する放射線も
また発光側面に向けられる。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention and shows a sixth method for increasing the reflection on the upper surface. The top surface 170 of the cap 172 is provided with a groove for directing light passing through the transparent electrode 174 of the thin film electroluminescent stack at a small angle to the light emitting side surface 176. If the top surface is simply smooth and no other measures are taken to improve its reflectivity, much of the incident radiation will be reflected except for those inside the cone of light. The angle of the cone is the critical angle of the cap material. A cap material with a refractive index of 2.3 reflects about 90% of the incident light. In addition, this grooved structure directs a significant portion of the radiation within the cone to the emitting side. Therefore, radiation passing through the transparent electrode at a small angle is also directed to the emitting side.

【0027】上記の第6の方法の実施態様は当業者には
周知であるため本明細書では説明しない。
Embodiments of the sixth method described above are well known to those skilled in the art and will not be described herein.

【0028】図5は発生した放射線の光路を従来技術の
場合と本発明の場合とを本発明の実施例100の一透視図
上で比較する光線図である。この透視図は反射側面134
に平行な一断面である。
FIG. 5 is a ray diagram comparing the optical path of the generated radiation in the case of the prior art and in the case of the present invention on a perspective view of the embodiment 100 of the present invention. This perspective shows the reflective side 134
Is a cross section parallel to.

【0029】従来の典型的なエッジエミッタにおいて
は、200で生成された放射線はエッジエミッタ110から放
射される前に活性膜118を通過する。この方向付けは光
路202で示すようにさまざまな内部全反射によって行な
われる。
In a typical conventional edge emitter, the radiation produced at 200 passes through active film 118 before being emitted from edge emitter 110. This orientation is accomplished by various total internal reflections as shown by optical path 202.

【0030】本発明では、200で発生した放射線はキャ
ップ112に伝搬する。キャップは活性膜118より厚い。そ
の結果、放射線が発光側面132に当たる前の内部全反射
が少なくなる。この例では、200で発生した放射線は光
路204を進み、発光側面132から出る前に一度内部全反射
を受ける。キャップ112の単位長あたりの減衰は活性膜1
18の減衰より小さい。したがって、本発明では、発生し
た光のうちエミッタ110から放射される部分のパーセン
テージが高くなる。一般に、キャップを厚くすれば、放
射線は発光側面に向かってより良好にガイドされる。こ
れはキャップを厚くすれば放射前の上面と薄膜電場発光
スタックの間の内部全反射の数が少なくなるためであ
る。しかし、アプリケーションによっては、キャップを
厚くし過ぎてはならない場合がある。これは、キャップ
を厚くするとエミッタから出る放射線のビームサイズが
大きくなるためである。
In the present invention, the radiation generated at 200 propagates to the cap 112. The cap is thicker than the active film 118. As a result, total internal reflection before the radiation hits the light emitting side surface 132 is reduced. In this example, the radiation generated at 200 travels along optical path 204 and undergoes total internal reflection once before exiting emission side 132. Attenuation per unit length of cap 112 is active membrane 1
Less than 18 attenuation. Therefore, the present invention increases the percentage of the generated light that is emitted from the emitter 110. In general, a thicker cap will better guide the radiation towards the emitting side. This is because thicker caps reduce the number of total internal reflections between the top surface and the thin film electroluminescent stack prior to radiation. However, depending on the application, the cap may not be too thick. This is because the thicker the cap, the larger the beam size of the radiation emitted from the emitter.

【0031】図6は発生した放射線の光路を従来技術の
場合と本発明の場合とを本発明の実施例110の一透視図
上で比較する光線図である。この透視図は発光側面132
の一断面である。従来の技術では、250で発生した放射
線は多数の内部全反射によって光路252を活性膜の平面
に沿ってガイドされる。かかる放射線は薄膜電場発光ス
タックに沿って伝搬し、通常は消失して活性膜118のエ
ッジ142から放射されない。
FIG. 6 is a ray diagram for comparing the optical path of the generated radiation with the case of the prior art and the case of the present invention on a perspective view of the embodiment 110 of the present invention. This perspective view shows the light emitting side 132
It is one cross section. In the prior art, the radiation generated at 250 is guided in the optical path 252 along the plane of the active film by multiple total internal reflections. Such radiation propagates along the thin film electroluminescent stack and usually disappears and is not emitted from the edge 142 of the active film 118.

【0032】本発明では、この発生した放射線はキャッ
プ内の光路254を進む。キャップ内では、発光側面は他
のすべての側面および上面に比べて透過率が高い。放射
線路254が発光側面132に対して完全に平行でないかぎ
り、最終的には、放射線が減衰されなければ、この放射
線は発光側面132から外に出る。これは、“螺旋”光路
に沿った内部全反射によって達成される。
In the present invention, this generated radiation travels along the optical path 254 in the cap. Within the cap, the light emitting side has a higher transmissivity than all other side and top surfaces. Unless the radiation path 254 is perfectly parallel to the emitting side 132, eventually the radiation will exit the emitting side 132 unless it is attenuated. This is accomplished by total internal reflection along the "helical" optical path.

【0033】[動作例]以下の例を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。以下の例は本発明の実施態様の例
として説明するにすぎない。
[Example of Operation] The present invention will be described in more detail with reference to the following example. The following examples are merely provided as examples of embodiments of the present invention.

【0034】反射電極122はアルミニウム製である。2
つの絶縁膜は屈折率が約1.7であるシリコンオキシニト
ライドで製作される。活性膜はマンガンをドーピングし
た硫化亜鉛で製作される。活性膜の屈折率は約2.3であ
る。透明電極は酸化すずインジウムで製作され、屈折率
は約2である。透明電極としては酸化亜鉛を用いること
もできる。キャップは屈折率1.56のアクリルで製作され
る。
The reflective electrode 122 is made of aluminum. Two
The two insulating films are made of silicon oxynitride, which has a refractive index of about 1.7. The active film is made of manganese-doped zinc sulfide. The refractive index of the active film is about 2.3. The transparent electrode is made of indium tin oxide and has a refractive index of about 2. Zinc oxide can also be used as the transparent electrode. The cap is made of acrylic with a refractive index of 1.56.

【0035】反射電極の厚み(Y方向)は約1000オング
ストローム、2つの絶縁膜の厚みは約2000オングストロ
ーム、活性膜の厚みは約1ミクロン、そして透明電極の
厚みは約2000オングストロームである。
The thickness of the reflective electrode (Y direction) is about 1000 angstroms, the thickness of the two insulating films is about 2000 angstroms, the thickness of the active film is about 1 micron, and the thickness of the transparent electrode is about 2000 angstroms.

【0036】キャップは厚み(Y方向)が約10ミクロ
ン、幅(Z方向)が約0.07 mm、長さ(X方向)が約3mm
である。反射側面と上面は厚さ約1000オングストローム
のアルミニウムで金属化されている。キャップとこの金
属化された面の間に氷晶石等のキャップより屈折率の低
い膜を設けると反射性能をさらに向上させることができ
る。氷晶石の屈折率は1.33である。
The cap has a thickness (Y direction) of about 10 microns, a width (Z direction) of about 0.07 mm, and a length (X direction) of about 3 mm.
Is. The reflective side and top surfaces are metallized with aluminum about 1000 angstroms thick. By providing a film having a lower refractive index than the cap such as cryolite between the cap and the metallized surface, the reflection performance can be further improved. Cryolite has a refractive index of 1.33.

【0037】電場発光放射線は黄色で波長は600 nmであ
る。上記の構造の光学的効率はキャップ112を用いない
同様の構造に比べて約100%向上する。上記の構造で
は、キャップの材料は活性膜の材料に完全にはマッチン
グされていないことに注意しなければならない。
The electroluminescent radiation is yellow and has a wavelength of 600 nm. The optical efficiency of the above structure is improved by about 100% compared to a similar structure without the cap 112. It should be noted that in the above structure the cap material is not perfectly matched to the active film material.

【0038】[結論]ここに説明した薄膜電場発光スタ
ックは、透明電極、第1の絶縁膜、活性膜、第2の絶縁
膜、および反射電極の5つの膜を有する。しかし、他の
薄膜スタックを用いることもできる。たとえば、このス
タックの絶縁膜を第1の絶縁膜のみとすることもでき、
また第2の絶縁膜のみとすることもできる。他の実施例
では、反射電極は反射性ではなく単なる電極にすぎな
い。この実施例では。放射線の中には“反射電極”中を
伝搬するものがあるためエッジエミッタの効率はよくな
い。
[Conclusion] The thin-film electroluminescent stack described here has five films: a transparent electrode, a first insulating film, an active film, a second insulating film, and a reflective electrode. However, other thin film stacks can be used. For example, the insulating film of this stack may be only the first insulating film,
It is also possible to use only the second insulating film. In other embodiments, the reflective electrode is not reflective and is merely an electrode. In this example. The edge emitter is not efficient because some radiation propagates in the "reflecting electrode".

【0039】キャップには屈折率が2.1から2.6のカルコ
ゲンガラスや屈折率が1.5の周知のプラスティック材料
であるBCB等の他の材料を用いることもできる。アクリ
ルと同様に、BCBはキャップ構造に容易に形成すること
ができる。屈折率の異なる他の材料を用いることもでき
る。一般に、キャップと活性膜の屈折率のマッチングが
よいほど、より効率の高いエッジエミッタを得ることが
できる。
For the cap, other materials such as chalcogen glass having a refractive index of 2.1 to 2.6 and BCB which is a known plastic material having a refractive index of 1.5 can be used. Like acrylic, BCB can be easily formed into a cap structure. Other materials with different refractive indices can also be used. Generally, the better the matching of the refractive index between the cap and the active film, the more efficient the edge emitter can be obtained.

【0040】本発明を他の側面より透過率の高い発光側
面を用いるものとして説明した。他の実施例では、発光
側面は図3Aにおいて発光面132はこれに対向する面136等
の少なくとも1つの側面より透過率の高いものとされ
る。これは、たとえば発光側面を粗く仕上げるか、ある
いは1つの側面を反射性にすることによって達成するこ
とができる。このような構造を用いると、発生した放射
線は好適な指向性を有し、放射線は反射面よりこの粗い
面からより多く放射される。あるいは反射面から離れる
方向に伝搬する放射線が多くなる。
The present invention has been described as using a light emitting side that has a higher transmissivity than other aspects. In another embodiment, the light emitting side may be more transmissive than at least one side such as the opposing surface 136 in FIG. 3A. This can be achieved, for example, by roughening the emitting side or by making one side reflective. With such a structure, the generated radiation has a suitable directivity, and more radiation is emitted from this rough surface than the reflective surface. Alternatively, more radiation propagates away from the reflecting surface.

【0041】本実施例に対する改良として、キャップの
発光側面を湾曲させてレンズ構造としてレンズ動作をさ
せ、発せられる放射線のアウトカップリングおよび/ま
たは角度分布を向上させることができる。発光側面をフ
レネル溝を設けることによって同様の結果を得ることが
できる。かかる湾曲や溝付けを行なう方法は当業者には
周知であり、ここでは説明しない。
As an improvement over the present embodiment, the light emitting side surface of the cap can be curved so that the lens structure serves as a lens to improve the outcoupling and / or angular distribution of the emitted radiation. Similar results can be obtained by providing Fresnel grooves on the light emitting side surface. Methods of performing such bending and grooving are well known to those skilled in the art and will not be described here.

【0042】本発明ではキャップを矩形のブロックとし
て説明した。キャップはより多くの側面あるいは湾曲面
を有する他の構造にすることもできる。その一例を図7
に示す。キャップ402は薄膜スタック406上の湾曲した上
面を有する。この実施例では、側面404は他の面より高
い透過係数を有する。
In the present invention, the cap has been described as a rectangular block. The cap can have other configurations with more sides or curved surfaces. An example of this is shown in FIG.
Shown in The cap 402 has a curved top surface on the thin film stack 406. In this example, side 404 has a higher transmission coefficient than the other sides.

【0043】図8は本発明の他の実施例を示す。この実
施例では、キャップ502は電場発光膜スタック504を収容
している。キャップと膜スタックはいずれも基板506の
上に設けられている。本実施例では、キャップ502の底
面508もまた反射面である。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In this example, the cap 502 contains the electroluminescent film stack 504. Both the cap and the membrane stack are provided on the substrate 506. In this embodiment, the bottom surface 508 of the cap 502 is also a reflective surface.

【0044】これらの実施例は図9に示すようなプリン
タに用いることができ、薄膜電場発光源は画素照明装置
としてはたらく。
These embodiments can be used in a printer as shown in FIG. 9 and the thin film electroluminescent source acts as a pixel lighting device.

【0045】以上の説明から、キャップは発生した放射
線を集め、ガイドしてエッジの方向に向けるものである
ことがわかる。これによって、エッジエミッタの効率が
大幅に改善される。当業者には本明細書とここに説明し
た実施例を考察することによって他の実施例を考案する
ことが可能であろう。本明細書と各実施例は例として掲
げたものに過ぎず、本発明の精神と範囲は特許請求の範
囲に示されるものである。
From the above description, it can be seen that the cap collects and guides the generated radiation and directs it towards the edge. This greatly improves the efficiency of the edge emitter. Those of ordinary skill in the art will be able to devise other embodiments by considering the specification and the embodiments described herein. The specification and examples are merely examples, and the spirit and scope of the present invention are defined in the claims.

【0046】[0046]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来のエッジエミッタの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a conventional edge emitter.

【図2】本発明のエッジエミッタのアレーを有するシス
テムの斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a system having an array of edge emitters of the present invention.

【図3A】本発明のエッジエミッタの一実施例の斜視図
である。
FIG. 3A is a perspective view of an embodiment of the edge emitter of the present invention.

【図3B】本発明のエッジエミッタの一実施例の斜視図
である。
FIG. 3B is a perspective view of an embodiment of the edge emitter of the present invention.

【図4】上面の反射を増大する他の実施例のエッジエミ
ッタの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of another embodiment of an edge emitter that enhances top surface reflection.

【図5】生成された光の光路の従来技術の場合と本発明
の場合とを本発明の一実施例の断面において比較する光
線図である。
FIG. 5 is a ray diagram comparing the case of the prior art of the optical path of the generated light and the case of the present invention in a cross section of an embodiment of the present invention.

【図6】生成された光の光路の従来技術の場合と本発明
の場合とを比較するための光線図である。
FIG. 6 is a ray diagram for comparing the case of the prior art and the case of the present invention of the optical path of the generated light.

【図7】本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【図8】本発明のさらに他の実施例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明を実施したエッジエミッタを用いたプリ
ンタの斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of a printer using an edge emitter embodying the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100:システム 102:ガラス基板 104:ドライバ 106:エッジエミッタのアレー 108:エッジエミッタ 109:放射線 110:エッジエミッタ 112:キャップ 114:透明電極 116、120:絶縁膜 118:活性膜 122:反射電極 124:電圧源 130:キャップ112の上面 132、134、136、138:キャップ112の側面 140:領域 142:活性膜118のエッジ 150:実施例 152、154:キャップを有する構造 156:反射電極 158:透明電極 162:電極 170:キャップ172の上面 172:キャップ 174:透明電極 176:発光側面 200:放射線の発生点 202:光路 204:光路 250:放射線の発生点 252:光路 254:光路 402;キャップ 404:薄膜スタック 502:キャップ 504:電場発光膜スタック 506:基板 508:キャップ502の底面 E1、E2:条片 l:画素の長さ w:画素の幅 100: system 102: glass substrate 104: driver 106: array of edge emitters 108: edge emitter 109: radiation 110: edge emitter 112: cap 114: transparent electrode 116, 120: insulating film 118: active film 122: reflective electrode 124: Voltage source 130: Top surface 132, 134, 136, 138 of cap 112: Side surface of cap 112 140: Region 142: Edge of active film 118 150: Examples 152, 154: Structure with cap 156: Reflective electrode 158: Transparent electrode 162: Electrode 170: Cap 172 upper surface 172: Cap 174: Transparent electrode 176: Light emitting side surface 200: Radiation generation point 202: Optical path 204: Optical path 250: Radiation generation point 252: Optical path 254: Optical path 402; Cap 404: Thin film Stack 502: Cap 504: Electroluminescent film stack 506: Substrate 508: Bottom surface of cap 502 E1, E2: Strips l: Pixel length w: Pixel width

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】上部透明電極と、下部電極と、前記2つの
電極の間の電場発光放射線を発生する活性膜とを有する
薄膜電場発光スタックと、前記透明電極の上に設けら
れ、複数の側面と1つの上面を有し、該側面の一つにお
ける前記放射線の透過係数が該側面の他の側面での透過
係数より高いキャップからなり、 前記透過係数の高い側面は発光側面であり、前記透過係
数の低い面は反射面 であり、前記キャップに入る前記放射線は、前記反射面
より前記発光側面からより高いパーセンテージで放射さ
れるエッジエミッタ。
1. A thin film electroluminescent stack having an upper transparent electrode, a lower electrode, and an active film generating electroluminescent radiation between the two electrodes, and a plurality of side surfaces provided on the transparent electrode. And a cap having a transmission coefficient of radiation on one of the side surfaces higher than that of the other side surface, and the side surface with a high transmission coefficient is a light emitting side surface. The low coefficient surface is a reflective surface and the radiation entering the cap is emitted at a higher percentage from the emitting side surface than the reflective surface.
【請求項2】請求項1に記載のエッジエミッタであっ
て、 前記薄膜スタックはさらに、前記上部透明電極と前記活
性膜の間に設けられた第1の絶縁膜、または前記活性膜
と前記下部電極の間に設けられた第2の絶縁膜、または
前記位置に設けられた第1および第2の絶縁膜を有し、 前記発光側面の透過係数は前記他の側面および前記上面
の透過係数より高く、 前記上面と前記発光側面以外のすべての側面は前記反射
面である請求項1に記載のエッジエミッタ。
2. The edge emitter according to claim 1, wherein the thin film stack further includes a first insulating film provided between the upper transparent electrode and the active film, or the active film and the lower film. A second insulating film provided between the electrodes, or a first and a second insulating film provided at the position, and the transmission coefficient of the light emitting side surface is greater than the transmission coefficient of the other side surface and the upper surface. 2. The edge emitter according to claim 1, wherein all the side surfaces except the upper surface and the light emitting side surface are the reflective surfaces.
【請求項3】前記キャップは他のすべての膜および電極
より厚い請求項1に記載のエッジエミッタ。
3. The edge emitter of claim 1, wherein the cap is thicker than all other films and electrodes.
【請求項4】前記キャップの厚みは前記活性膜の厚みの
約10倍である請求項3に記載のエッジエミッタ。
4. The edge emitter according to claim 3, wherein the thickness of the cap is about 10 times the thickness of the active film.
【請求項5】前記キャップの屈折率は前記活性膜の屈折
率とほぼ一致している請求項1に記載のエッジエミッ
タ。
5. The edge emitter according to claim 1, wherein the refractive index of the cap substantially matches the refractive index of the active film.
【請求項6】前記電場発光放射線の単位長あたりの減衰
は前記キャップ内よりも前記活性膜内で高い請求項1に
記載のエッジエミッタ。
6. The edge emitter according to claim 1, wherein attenuation per unit length of the electroluminescent radiation is higher in the active film than in the cap.
【請求項7】前記電場発光放射線の波長は、前記各電極
および膜の中から選択された前記活性膜を除くいかなる
要素の厚みより大きい請求項2に記載のエッジエミッ
タ。
7. The edge emitter according to claim 2, wherein the wavelength of the electroluminescent radiation is greater than the thickness of any element selected from the electrodes and films except the active film.
【請求項8】前記キャップの前記上面に溝を設け、発生
した電場発光放射線を前記キャップに反射し、前記発光
側面に向ける請求項1に記載のエッジエミッタ。
8. The edge emitter according to claim 1, wherein a groove is provided in the upper surface of the cap, and the generated electroluminescent radiation is reflected by the cap and directed to the light emitting side surface.
【請求項9】前記キャップの屈折率は前記活性膜の屈折
率より大きい請求項1に記載のエッジエミッタ。
9. The edge emitter according to claim 1, wherein a refractive index of the cap is larger than a refractive index of the active film.
【請求項10】前記キャップはカルコゲンガラスである
請求項1に記載のエッジエミッタ。
10. The edge emitter according to claim 1, wherein the cap is chalcogen glass.
【請求項11】前記キャップの前記反射面が金属化され
ている請求項1に記載のエッジエミッタ。
11. The edge emitter according to claim 1, wherein the reflective surface of the cap is metallized.
【請求項12】前記キャップの前記反射面は前記キャッ
プより屈折率の低い材料でコーティングされた請求項1
に記載のエッジエミッタ。
12. The reflective surface of the cap is coated with a material having a lower refractive index than the cap.
Edge emitter described in.
【請求項13】前記コーティングされた材料が金属化さ
れる請求項12に記載のエッジエミッタ。
13. The edge emitter of claim 12, wherein the coated material is metallized.
【請求項14】前記発光面を粗く仕上げてこの面からの
放射線の放出を増大させた請求項1に記載のエッジエミ
ッタ。
14. The edge emitter of claim 1 wherein the light emitting surface is roughened to increase emission of radiation from this surface.
【請求項15】前記発光面を湾曲させて放射線の放出を
増大させ、レンズ動作を生じさせ、その面から放出され
る放射線をガイドする請求項1に記載のエッジエミッ
タ。
15. The edge emitter according to claim 1, wherein the light emitting surface is curved to increase the emission of radiation to cause a lens movement to guide the radiation emitted from the surface.
【請求項16】前記発光面にフレネル溝を設けて放射線
の放出を増大させ、レンズ動作を生じさせ、その面から
放出される放射線をガイドする請求項1に記載のエッジ
エミッタ。
16. The edge emitter according to claim 1, wherein a Fresnel groove is provided on the light emitting surface to increase the emission of radiation to cause a lens operation and guide the radiation emitted from the surface.
【請求項17】前記放射線は光である請求項1に記載の
エッジエミッタ。
17. The edge emitter according to claim 1, wherein the radiation is light.
【請求項18】前記キャップは4つの側面を有する請求
項1に記載のエッジエミッタ。
18. The edge emitter according to claim 1, wherein the cap has four sides.
【請求項19】前記キャップの屈折率は前記活性膜の屈
折率とほぼ一致する請求項3に記載のエッジエミッタ。
19. The edge emitter according to claim 3, wherein a refractive index of the cap substantially matches a refractive index of the active film.
【請求項20】前記放射線は光である請求項19に記載の
エッジエミッタ。
20. The edge emitter according to claim 19, wherein the radiation is light.
【請求項21】前記キャップ内の電場発光放射線の単位
長あたりの減衰は活性膜内の減衰より小さい請求項20に
記載のエッジエミッタ。
21. The edge emitter of claim 20, wherein the decay per unit length of electroluminescent radiation in the cap is less than that in the active film.
【請求項22】請求項1に記載のエッジエミッタを有す
るプリンタ。
22. A printer having an edge emitter according to claim 1.
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