JPH0254895A - エレクトロルミネセンス発光素子の製造方法 - 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ス発光素子の製造方法
に関し、さらに詳しくは、特に低電圧で発光して、例え
ば電子機器等における表示装置として好都合に使用でき
るエレクトロルミネセンス発光素子の製造方法に関する
ものである。

［発明の背景］ エレクトロルミネセンス発光素子は、基本的には一方が
透明電極である２つの電極間にＺｎＳ層のような発光層
および誘電体を配置してなるもので、例えば、絶縁基板
としてガラス基板を用いたものでは、そのガラス基板上
にＩＴＯＩ］ｉからなる透明電極、低電圧化のための誘
電体層、発光層、誘電体層および電極層を蒸着法、ＣＶ
Ｄ法またはスパッタリング法のような薄膜技術を用いて
順次被覆するか、あるいは絶縁基板として焼結アルミす
基板のようなセラミック基板を用いたものでは、電極に
するための導電ペーストを前記セラミック基板上に印刷
し、ついでその上に誘電材料のグリーンシートを積層し
た後、この積層体を焼成して、低電圧化のための誘電体
層を形成させ、さらにこの誘電体層の上に発光層および
透明電極の層を薄膜技術を用いて順に被膜して製造され
る。

一般に、エレクトロルミネセンス発光素子は、蛍光体の
励起に１０’　Ｖ　／　Ｃｍ程度の高電界の印加が必要
であり、そのためには上記の薄膜法で作製したものでは
、２００〜２５０■程の駆動電圧が必要となる。したが
って、エレクトロルミネセンス発光素子を駆動させるＩ
Ｃなどには、２００〜２５０Ｖの電圧に耐える高耐圧用
のものを使用しなければならないことから、本来できる
だけ低電圧を用いて駆動することが要望されており、そ
のためには、前記誘電体層が高静電容量を有することが
必要であるが、前述の絶縁基板としてガラス基板を用い
たものでは、誘電体層を薄膜技術を用いて形成している
ため高話電率のものが得られないし、また基板がガラス
でできているために誘電体材料の８００〜１２００℃に
おける高温処理によって生ずる強誂電効果が期待できな
い。そこで、薄膜技術によって得られる誘電体層の静電
容量を高くするために、その誘電体層の厚さを薄くする
ことが行われているが、その厚さを薄くしすぎると耐電
圧が低下するという問題が生ずるので、誘電体層の厚さ
を薄くするには限度があり、したがってガラス基板を用
いた発光素子を発光させる場合は２００■以上の電圧が
必要となる。

また、前述の絶縁基板として焼結アルミナのようなセラ
ミックからなる基板を用いるものでは、その基板は高温
にさらすことができるので、誘電体層に前記の高温処理
を施して話電体の誘電率をｉｏ、ｏｏｏ以上に高め、そ
れによって発光素子の駆動電圧を下げることができるが
、それでも駆動電圧は精々５０Ｖ程度まで下がるにすぎ
ない。

本発明者は、このような状況に鑑みて種々研究を重ねた
結果、 前記誘電体層を構成する材料の前駆体のゾルをセラミッ
ク基板に塗布してゾル被膜を形成させた後、この被膜を
放置して前記ゾルをゲル化させることによって所定厚み
のゲル被膜を形成させ、ついで前記ゲル被膜を乾燥した
後、このゲル被膜を焼成して前記前駆体をそれに対応す
る誘電材料に変えることによって、前記誘電体層を形成
させる（以下、この方法を単に「ゾル−ゲル法」ともい
う）と、厚さ１μｍ程度の薄い誘電体層が得られ、この
ようにして形成された誘電体層は、エレクトロルミネセ
ンス発光素子の駆動電圧を３０Ｖのような低電圧まで低
下させることができるばかりでなく、ｍ密で、前記駆動
電圧に対して十分な耐電圧を有すること、 を見出した。

［発明の目的および構成コ 本発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、低電
圧で発光できるエレクトロルミネセンス発光素子の製造
方法を提供することを目的とし、電極が設けられたセラ
ミック基板と透明電極との間に、誘電体層および発光層
を有するエレクトロルミネセンス発光素子の製造方法に
おいて、（ａ）前記電極が設けられたセラミック基板に
誘電材料前駆体のゾルを塗布してゾル被膜を形成させた
後、この被膜を放置して前記ゾルをゲル化させることに
よって所定厚みのゲル被膜を形成させる工程、 （ｂ）セラミック基板上に形成された前記ゲル被膜を乾
燥した後、このゲル被膜を焼成することにより前記誘電
材料前駆体をＭＭ　を材料に変えて、前記セラミック基
板上にその誘電材料からなる前記誘電体層を形成させる
工程、および （ｃ）前記誘電体層の上に前記発光層を設け、さらにこ
の発光層の上に前記透明電極を設ける工程、 の上記（ａ）〜（ｃ）の工程からなる、エレクトロルミ
ネセンス発光素子の製造方法、 に係わるものである。

［発明の詳細な説明コ 以下、本発明を具体的に説明する。

（１）？ｉｆ極が設けられたセラミック基板本発明にお
いては、電極が設けられたセラミック基板の上に順次誘
電体層、発光層および透明電極を形成させてエレクトロ
ルミネセンス発光素子を製造するが、上記のようなセラ
ミック基板としては、従来知られている方法のいずれか
により、すなわち、例えば、アルミナ、酸化チタン、チ
タン酸マグネシウムまたはシリカのような材料からなる
グリーンシートにＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｐｔ等の導電ペー
ストを印刷により塗着した後、これらを焼成するか、あ
るいは上記のような成分からなるセラミック板をを焼成
によって製造した後、適宜の薄膜技術を用いて、上記金
属からなる薄膜状の電極を前記セラミック板に付着させ
ることによって製造されたものを使用することができる
。

（２）誘電体層 ａ、誘電材料 本発明の誘電体層を構成する材料としては、従来知られ
ている誘電材料を適宜使用できるが、特にチタン酸バリ
ウム、チタン酸ストロンチウムおよびチタン酸鉛が好ま
しく使用される。

ｂ、誘電材料前駆体のゾル 上記誘電材料の前駆体としては、焼成により反応を起こ
して、それに対応する誘電材料となるもの、例えば金属
アルコキシドの加水分解生成物が用いられ、例えば、チ
タン酸バリウムの前駆体としてはバリウムアルコキシド
とチタンアルコキシドとの混合物の加水分解生成物が好
ましく用いられる。これらの前駆体はいずれも分散媒中
に分散されて流動性のゾルを形成しており、その分散媒
としては水・アルコール混合物が好ましく使用される。

このような前駆体のゾルは、例えば、金属アルコキシド
を水・アルコール混合物と混合して、上記金属アルコキ
シドを加水分解することによって調製することができ、
例えばチタン酸バリウム前駆体のゾルの場合は、バリウ
ムアルコキシドとチタンアルコキシドとの混合物を水・
アルコール混合物で加水分解することによって、そのゾ
ルが調製される。（特開昭６２−２６５１１８号公報参
照） Ｃ，ゾル被覆の形成 前記ゾルは様々な方法、例えばスピン塗布、デイツプ塗
布、ローラー塗布によってセラミック基体上に塗布され
て−様な厚みの薄い塗膜とすることができるが、特にス
ピン塗布によってゾル被膜を形成させるのが好ましい。

ｄ　ゲル被膜の形成 前記ゾル被膜を一般に室温または室温よりも低い温度で
放置すると、そのゾルのゲル化が進行してゲル被膜が形
成される。唯１回の塗布によってゲル被膜の厚みが所望
の値に達しない場合は、その厚みが所望の値に遠するま
で、ゾルの前記塗布工程を繰り返すことがでとるが、そ
の塗布工程を繰り返す回数は、一般にゾルの粘度、塗布
条件およびゲル被膜の所望の厚み等によって変化する。

ｅ、誘電材料の生成 所定の厚みに形成された前記ゲル被膜を、通常、昇温下
、例えば８０〜１２０℃で乾燥し、ついで一般に１１０
０〜１３ｏＯ℃の温度で焼成すると、前記ゲル被膜中の
誘電材料前駆体は誘電材料に変わり、その結果セラミッ
ク基板上に誘電体層が形成される。

（３）発光層および透明電極 前記誘電体層の上には、金属をドープした通例の蛍光体
、例えば２ｎＳ：（：ｕ、Ｃ１（青緑）、ＺｎＳ＋　Ｃ
ｕ、１（紫）、ＺｎＳ：Ｃｕ、八ｌ（緑１．ＺｎＳ：Ｃ
ｕ（赤）、ＺｎＳ：　Ｍ　ｎ”（黄橙）、ＺｎＳ：Ｔｂ
Ｆ３（緑）、　２ｎＳ：ＥｕＦｓ　（赤）、　ＺｎＳ：
ＳｍＦ、。

（赤）、　ＺｎＳ　：Ｐｒｈ’（青緑）、ＣａＳ：Ｅｕ
Ｆ３（赤）、ＳｒＳ：Ｃｅ（青緑）からなる発光層およ
び本技術分野において常用されているＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎ
２０３・５ｎｏ２）の導電性被膜からなる透明電極を、
通例の薄膜技術、例えば蒸着法、スパッタリング、ＣＶ
Ｄ法、特にＭＯ−ＣＶＤ法、またはＰＶＤ法等によって
順に形成させる。

以上のようにして製造された本発明のエレクトロルミネ
センス発光素子は、特に低電圧で発光できるので、この
ような特性の利用が望まれる各種電子機器の表示装置と
して用いられるほか、計器等の文字盤、表示板、表札、
座席灯、案内灯、下尾灯等に好都合に用いられる。

［実施例］ ついで、実施例を参照して本発明を説明するが、本発明
は勿論この実施例に限定されない。

まず、スパッタリングによってアルミナ基板に白金電極
を形成させて絶縁基板を作製した後、バリウムエトキシ
ドとチタンエトキシドとを、Ｂａ／　Ｔ　ｉ　＝　１　
／　１の原子比になるように混合した混合物のエタノー
ル溶液に、水６容量％を含む水・エタノール混合溶液を
加えて上記２種のエトキシドを同時に加水分解すること
によって調製したチタン酸バリウム前駆体のゾルをスピ
ン塗布により、前記白金電極側の前記絶縁基板上に塗布
して、ゾル被膜を形成させた。

ついで、このゾル被膜を室温で１５分間放置して前記前
駆体のゾルをゲル化させると、厚み；約０．１　μｍの
ゲル被膜が形成され、このような塗布−ゲル化工程を１
０回繰り返すことによって、所定の厚み：１μＩを有す
るゲル被膜が得られた。

所定の厚みに達した上記ゲル被膜が塗設された基板を１
００℃において２時間乾燥させた後、これを電気炉にお
いて１２００℃の下に２時間焼成して、基板上にチタン
酸バリウムからなる厚み：１μｍの誘電体層を形成させ
た。

つぎに、スパッタリングによって上記誘電体層の上にＺ
ｎＳからなるエレクトロルミネセンス発光層を０．５　
μｍの厚みで形成させた後、同じくスパッタリングによ
って上記発光層の上にｘｒｏ膜からなる透明１！極を形
成させた。このようにして作製されたエレクトロルミネ
センス発光素子は十分な耐電圧を有し、３０Ｖで発光を
開始した。

［発明の効果］ 以上述べた説明から明らかなように、本発明においては
、ゾル−ゲル法によって誘電体層を形成させているため
に、非常に薄くて緻密な誘電体層を形成させることがで
き、その結果、上記誘電体層を形成させるための話電材
料として格別話電率の高い材料を使用しなくても、前記
誘電体層に十分な耐電圧を保有させながら、極めて大き
い静電容量をもたせることができるので、本発明によれ
ば、非常に低い駆動電圧でも発光できる優れたエレクト
ロルミネセンス発光素子を簡単な方法で製造することが
できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電極が設けられたセラミック基板と透明電極との間に
   、誘電体層および発光層を有するエレクトロルミネセン
   ス発光素子の製造方法において、（ａ）前記電極が設け
   られたセラミック基板に誘電材料前駆体のゾルを塗布し
   てゾル被膜を形成させた後、この被膜を放置して前記ゾ
   ルをゲル化させることによって所定厚みのゲル被膜を形
   成させる工程、 （ｂ）セラミック基板上に形成された前記ゲル被膜を乾
   燥した後、このゲル被膜を焼成することにより前記誘電
   材料前駆体を誘電材料に変えて、前記セラミック基板上
   にその誘電材料からなる前記誘電層を形成させる工程、
   および （ｃ）前記誘電体層の上に前記発光層を設け、さらにこ
   の発光層の上に前記透明電極を設ける工・　程、 の上記（ａ）〜（ｃ）の工程からなる、エレクトロルミ
   ネセンス発光素子の製造方法．