JPH0249397A - エレクトロルミネセント素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエレクトロルミネセント素子（以後ＥＬ素子と
略称する）に関し、特に直流電流発光型のＥＬデイスプ
レィデバイス等に有用なＥＬ素子に関する。

〔従来の技術〕

近年コンピュータの普及に伴い、デイスプレィデバイス
の需要が高まっており、特に、現在量も広く使われてい
るＣＲＴ　（陰極線管）の厚味が大きすぎると云う欠点
を改善しようと云う動きが盛んである。平面デイスプレ
ィ装置として現在実用化の域に達しているものには代表
的なものを挙げるとＬＣＤ　（液晶デイスプレィ）、Ｐ
Ｄ（プラズマデイスプレィ）、ＥＬＤ（エレクトロルミ
ネセントディスプレイ）、螢光表示管の４種があり、Ｅ
ＬＤは中でも輝度の高さ、コントラストの良さ及び視野
角の広さに於いて群を抜いている。

ところが、現在量産段階にあるＥＬＤは二重絶縁型で、
この種の構成は真空成膜によって形成された薄膜を何層
も有しており、それぞれの層を形成する際の歩留りがあ
まり高くならないことから、総合的な歩留りを向上させ
ることが非常に困難である。

しかし、現在開発途上にある直流電流を流すことによっ
て発光させる方式のＥＬＤでは、直流電流を制限するた
めに設ける層の厚味を厚くしてピンホール生成の可能性
を小さくし、歩留りを上げることが可能である。

現在知られているこの種のＥＬＤの構成は、第１図に示
す様に、ガラス基板上に透明電極を形成し、その上に順
次発光層、電流制限層、背面電極を形成したものであり
（例えば英国特許ＧＢ２１７６３４０Ａ）　、二重絶縁
型に較べて真空成膜によって形成される絶縁膜が二層と
も使用されないことから、歩留りも高くなり、コストも
低下する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のＥＬ素子においては、電流制
限層が導電性物質を含む粉体をバインダー樹脂を用いて
固定したものであるために、内部にかなり空洞が残って
しまい、この空洞が素子破壊などの原因となると云う重
大な問題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
ものであって、透明基板上に、透明電極、発光層、導電
性物質を含む粉末をバインダー樹脂を用いて固定した電
流制限層、および背面電極を順次積層したエレクトロル
ミネセント素子において、該電流制限層内の空隙に絶縁
性液体を含浸させている。

本発明に於ける絶縁性液体としては、オイル類が適して
おり、吸湿しにくいフッ素系やシリコーン系のオイルを
用いることが本発明の効果を発現させる上で効果がある
。特にシリコーンオイルは価格も安く、本発明に用いる
に最適である。

上記のオイルを電流制限層に含浸させるには、例えば電
流制限層とオイルを接触させることにより遂行可能であ
り、■電流制限層形成後で背面電極用薄膜形成前でも、
■背面電極用薄膜形成後で更に引っかき等によるストラ
イプ状のパターン電極形成後でも、これを行うことが可
能である。電流制限層形成後、背面電極形成前に含浸さ
せる場合には、オイルの含浸後に背面電極を形成するこ
とになるので、真空蒸着法などで形成することの多い背
面電極形成中に、−度含浸させたオイルが抜けるなどの
不都合が生じる場合があり、また、背面電極形成後、ひ
っかき等によるパターニング前では、オイルを背面電極
用金属膜を透して含浸させなくてはならないので含浸速
度が遅い。従って、オイルを含浸させる操作は、背面電
極と電流制限層とをダイヤモンド針などで引っかいて（
し形状にパターニングした後に行う事が好ましい。

また、−度オイルが含浸した電流制限層は、これを空気
に接触させた状態にしておくと、オイルが内部から再び
浸出して来て本発明の効果が失われることがあるので、
オイルが含浸した電流制限層はオイルに浸積された状態
にあることが好ましく、そのためには、ＥＬ素子を密封
する裏ぶたを設け、基板ガラスと裏ぶたの間隙にオイル
が充填した状態にすれば良い。

該絶縁性液体は、電流制限層の空隙を埋め、空隙の内部
が空気の場合と較べて放電を生じにくくするものである
ので絶縁性が高いものが好まれる。

１０１５Ω・備よりも高い抵抗率であれば使用できる。

又、上記導電性物質を含む粉体とは、比抵抗が４〜４Ｘ
１０’Ω・口の範囲にある粉体であって、単体でも混合
物でも良い。たとえば単体としては、ｒＶａ、Ｖａ族元
素の窒化物、特に、窒化ジルコニウムや窒化ニオブ、ま
た、マンガンの酸化物などが挙げられ、混合物としては
、導電性の良好な物質と絶縁物や高抵抗物質との混合物
、たとえば、カーボンブランクやグラファイト、酸化ル
テニウムなどとガラス、コロイダルシリカ、チタン酸バ
リウムなどとの混合物などが挙げられる。

これらの粉体はバインダー樹脂によって固定されるが、
本発明に使用しうるバインダー樹脂としては、通常の有
機高分子やシリコーン樹脂を用いることができる。

これらにはたとえば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロース
系樹脂、ポリウレタン系樹脂、尿素系樹脂、エポキシ系
樹脂、メラミン系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げら
れるが、特に、極性基を有した高分子材料が好適に用い
られる。

極性基を有した高分子材料としてはたとえば、ビニルア
ルコールやアクリル酸、メタクリル酸、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルアミノメタクリレート残基を有した共重合体、ポリオ
ールを当量より過剰に含んだポリウレタンやシリコーン
樹脂が挙げられる。これらは単独でも、混合物としても
用いることができる。

これらバインダー樹脂を用いて結合される粉体の平均粒
径は１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、より好
ましくは１）００ｎ〜３μｍである。

１０ｎａ＋より粒径が小さくなると粉体の表面原子の割
合が大きくなりすぎて本来の特性が得られにくくなり、
又１０μｍよりも大きくなると、分散性の低下や膜厚む
らの原因となりやすい。

電流制限層の厚味はｌｐｍを切ると粉体粒子が膜厚に較
べて大きくなってしまい、電気抵抗の均一性が損われる
し、１００μｍを越えると膜にクラックが生じ易くなり
、不安定になる。より好ましい膜厚は、５〜２０μｍで
ある。

電流制限層は上記導電性物質を含んだ粉体を分散させた
バインダー樹脂溶液をスプレーなどで発光物質より成る
層までを成膜した基板上に塗布し、乾燥・硬化させて形
成する。該バインダー樹脂溶液には上記バインダー樹脂
の他に溶媒を含んでいる。本発明に使用し得る溶媒とし
ては、炭化水素系、アルコール系、エステル系、エーテ
ル系、ケトン系などの一般に用いられる溶媒が挙げられ
るが、沸点が２５０℃以下の、比較的揮発し易い溶媒が
好ましく用いられる。沸点が高すぎる場合には電流制限
層の硬化後もこれらの溶媒が残留して悪影響を及ぼすこ
とがある。導電性物質を含んだ粉体はシラン系、チタネ
ート系、アルミニウム系、ジルコアルミネート系などの
カップリング剤で処理するとバインダー樹脂中への分散
が良好になり、素子特性にも、発光の均一性などの利点
をもたらすが、遊離のカンプリング剤が残留するほどに
加えると、逆に、バインダー樹脂特性、たとえば、強度
や付着性などの物性に悪影響を与える。また、電流制限
層の強度を更に向上させるために、イソシアネートやメ
ラミンなどの架橋剤を添加することもできる。

〔作　用〕

本発明は、前記電流制限層中の空洞の存在による素子破
壊を防止するためになされたものであって、本発明によ
れば、前記電流制限層中の空洞が絶縁性流体によって充
填されているので、電流制限層中の空洞が原因となって
発生する微小な素子破壊を防止することができ、従って
、素子の寿命を長くすることができる。

〔実施例〕

ガラス基板を２枚用意し、酸化スズ膜をＣＶＤ法で成膜
し、それをくし形電極を形成する様にフォトリソグラフ
ィーによってパターニングした後、マンガンをドープし
たＺｎＳ膜を真空蒸着法で約５００ｎｍ成膜した。

次に、極性基を有した塩ビー酢ピコポリマー（ＭＲ−１
）０■：日本ゼオン製）とポリエステルポリウレタン樹
脂（ＶＹＬＯＮ　８３００＠　：東洋紡製）が重量比で
１＝４になり、樹脂含量の合計が２．１２５重量％にな
る様に、メチルエチルケトン／メチルイソブチルケトン
／イソアミルアセテート／プロピレングリコールモノエ
チルエーテルアセテート＝２／３／３／２の混合溶媒に
溶解して得られたバインダーソリューションを４９ｇｔ
Ｍ製し、これにδ−二酸化マンガン７ｇを加えて、サン
ドミルで１時間分散させた。

この様にして調製した電流制限層用塗料を、先に発光層
のマンガンをドープしたＺｎＳ膜まで製膜した基板上に
、スプレーガンを用いて、スプレー塗装した。塗装した
膜は１５分で乾燥し、光沢のある黒色の膜となった。更
にその上にアルミニウムの背面電極を真空蒸着で形成し
、ダイヤモンド針で電流制限層と背面電極を部分的に引
っかいて除去し、幅２０ミクロンの溝を４００ミクロン
間隔で形成した。

以上の様にして形成した基板上に、周囲５菖１幅の部分
のみが基板に接触する様になっており、それ以外の部分
が基板から１龍離れ、四隅に直径１鶴の貫通した穴のあ
る裏ぶたをエポキシ系接着剤で接着し、これを真空乾燥
炉中に入れて１）０℃で１時間減圧乾燥した。

この様にして作製した２個のセルの一方に、裏ぶたの穴
からシリコーンオイル（ＹＦ−３３＠：東芝シリコーン
製）を注入し、封止した。もう一方のセルはシリコーン
オイルを注入せずに封止した。その後、シリコーンオイ
ルを充分に電流制限層中に含浸させるために１昼夜放置
した後２発光試験を行った。６０Ｈｚ、　　５７　μｓ
ｅｃで、２００ｍＡのパルス電流を流したところ、シリ
コーンオイルを含浸させたセルはなめらかに輝度が上昇
し、シリコーンオイルを含浸させていないセルは最初に
若干の火花放電が起こった後に輝度が上昇した。そして
、シリコーンオイルを含浸させたセルに於いては周波数
を１０倍にした１０倍加速試験で１０００時間経過して
も殆ど輝度が低下していないのに対し、シリコーンオイ
ルを含浸させていないセルでは、約半分に低下していた
。また、シリコーンオイルを含浸させたことによるコン
トラストの向上も良好であった。

上記実施例においては、透明電極、発光層、電流制限層
、背面電極よりなるＥＬ素子について本発明を実施して
いるが、本発明は上記構造に限定されず、例えば■電流
制限層と背面電極との間に黒色層を介在させる（例えば
英国特許ＧＢ２１７６３４１Ａ）、■発光層と電流制限
層間にイオンバリア層を設ける等の上記基本構造を有す
るＥＬ素子に対しても有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電流制限層中の空洞に絶縁性オイルを
含浸させているので、これによって発生する微小素子破
壊を防止することができ、従って寿命が向上する。また
、多孔質物質である電流制限層中にシリコーンオイルが
含浸しているので、コントラストが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で作製したエレクトロルミネッセンス素
子の概略を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　透明基板上に、透明電極、発光層、導電性物質
   を含む粉体をバインダー樹脂を用いて固定した電流制限
   層、および背面電極を順次積層したエレクトロルミネセ
   ント素子において、該電流制限層内の空隙に絶縁性液体
   を含浸させたことを特徴とするエレクトロルミネセント
   素子。