JPS6210897A - Ｅｌ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〕 本発明は発光表示装置や面光源として利用される交流駆
動型ＥＬ素子、特に高誘電率セラミック層を絶縁体層と
したＥ　Ｌ素子に関するものである。

〔従来の技術〕

螢光体物質に電圧を印加することによシ発光を呈する所
謂エレクトロルばネセンスが発見されて以来、面光源や
表示装置への応用を目的として多くの研究開発が行われ
てきた・ＥＬ素子の構成も種々のものが提案検討されて
きたが、薄膜のＥＬ発光層を両側から絶縁体薄膜で挾み
込んだ交流駆動の薄膜ＥＬ素子が発光特性、安定性に優
れ、情報端末用のディスプレイ等として実用に供されて
いる。第３図にこの代表的な２重絶縁型薄膜ＥＬ素子の
基本構造を示す（ニス・アイ・ディ・７４・ダイジェス
ト・オブ・テクニカル・ベパーズ　８４頁＃　ＳＩＤ　
７４　ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａ
ｐｅｒｓ）　＊このＥＬ素子はガラス基板３１上に、Ｉ
ＴＯやネサ膜等の透明電極３２、薄膜第１絶縁体層３３
、ＺｎＳｉＭｎやＺｎ５ｉＴｈＦ１薄膜等の発光層３４
、更にその上に薄膜第２絶縁体層３５、Ｍ薄膜等の背面
電極３６を積層した多層薄膜構造となっている。第１及
び第２絶縁体層３３．３５はＹ＠Ｏｓ　ｓ　Ｔ（１１０
ｉ　＃　Ａｌ５Ｃｈ　＋　５１ｍＮ４　ｓ　ＢａＴｉＯ
ｓ　ｌ　５ｒＴｉＯｉ等の０．２μ〜１μ程度の厚さの
透明誘電体薄膜であり、スパッタリングや真空蒸着等に
より形成されている。この薄膜絶縁体層は高電圧の印加
による過大な電流が発光層内を流れることを防止し、破
壊を防ぐと共に湿気や有害なイオンの汚染から発光層　
　　　“を保躾し、信頼性を向上させるばかりではなく
、素子の発光輝度や発光効率の向上をももたらす役割を
担っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような素子構成においても実用上多
くの問題がある。即ち、素子の絶縁破壊を防止するため
には前記薄膜絶縁体層をある程度の厚さに形成する必要
がある０例えば、良く使用されているＹ２Ｏ，膜の場合
でも第１．第２絶縁体層として各々０．３μ以上の膜厚
にする必要がある。

また誘電率が小さいが絶縁耐圧に優れている８１Ｎ膜等
でも０．２μ以下にすると著しく絶縁破壊に対する信頼
性が欠如する。従って薄膜絶縁体１−の厚さを相当厚く
する必要があり、素子に印加さ第１る電圧の相当部分が
これらの絶縁体層に分割される。

この為に発光表示に１ｊ１５０〜２００ｖ以上もの高電
圧が必要であり、駆動回路等が高コストにならざるを得
なかった・更に、表示装置や面光源への用途では相当広
い面積が必要であり、製造工程中に絶縁破壊の核となる
欠陥の発生を皆無にすることは非常に困難であり、初期
の電圧印加により表示画素人は等を生じるために製造の
歩留まりも低く、これも高コストの原因となっていた。

これらの従来の薄膜ＥＬ素子の欠点を低減するために絶
縁体層として薄膜絶縁体層の替わりに粉末原料を焼成し
た高誘電率のセラミック層を採用したＥＬ素子を検討し
てきた。この型のＥＬ素子の例を第４図に示す、このＥ
Ｌ素子は基板４１上に、内部電極４２、高誘電率材料か
らなるセラミック絶縁体層４３、薄膜発光層４４、薄膜
の第２絶縁体層４５、透明電極４６を積層した構造にな
っている。即ち、第３図に示した薄膜の二重絶縁型薄ｉ
ＥＬ素子の一方の絶縁体層を高誘電率セラミック層とし
た素子である。

なお、第４図の例では素子の上部電極４６を透明電極と
しており、この面が発光表示面となる。従って高誘電率
セラミック絶縁体）＠４３、電極４２、基板４１は透明
である必要はない、高誘電率セラミック絶縁体材料とし
てＰＺＴ系の材料やＢｃＴｉＯｓ系の材料、Ｐｂを含む
複合ペロブスカイト系の材料等がある。これらの材料に
より数１０００から２００００以上もの非常に高い比誘
電率のセラミック層を実現することが可能であり、薄膜
絶縁体層とは異なり数１０μ淋以上の厚さにして使用す
ることができる。

このように厚いセラミック層では絶縁耐圧も高く、また
通常の薄膜構成のＥＬ素子において破壊の核となるピン
ホール等の問題もなく高い製造歩留シが実現される。更
に誘電率が非常に高いために層厚が厚いにもかかわらず
、通常の薄膜絶縁体層よりかえって格段に大きな絶縁体
ｌ−容量を実現することができる。従って高誘電率セラ
ミック１−にはほとんど印加電圧の容量分割分がなく、
Ｅ　Ｌ素子の低電圧化ができる。

以上のように高誘電率セラミック絶縁体層を採用したＥ
Ｌ素子は優れた特長をもっているが、第４図に示したよ
うな構造でそのまま使用した場合には次第に微小な非発
光点が多数出現したシ、輝度の低下等の劣化が見られた
。特に高湿度の雰囲気で使用した場合は急激な劣化を生
じた。

′　もっとも、第３図に示した一般的な薄膜ＥＬ素子に
おいても何らの保護もしないで使用した場合は急激に発
光特性が劣化することが知られている。

この主要な原因は湿気にあるとされている。従って水分
の侵入を防止するために通常は第５図に示すようにＥＬ
素子をガラス等で作られた皿状の容器５１で覆い、注入
孔５２をとうして内部を真空脱気し、あるいは乾燥室系
ガスを封入し、またはシリコンオイルを封入することに
より保護する法が採用されている。これらのＫＬ素子に
空間を形成して封止する方法は第４図に例示したような
高誘電率セラミック層を絶縁体層として採用したＥＬ素
子においても通常ＥＬ素子と同様に有効な保護法であり
、これらの対策により高湿下の使用においてもほとんど
劣化しないことが確認された。しかしながら、これらの
封止法によるときには特殊な形状である皿状で注入孔５
２を有する容器を準備する必要があり、更に容器とＥＬ
素子との接着、容器内の排気、更にはガスやオイルの注
入、そして注入孔の封止等の工程が必要であり、コスト
高になるのはさけられない。

本発明の目的は上述したように高誘電率のセラミック層
を使用したＥ　Ｌ素子において、その特長を損なうこと
な〈従来問題となっていた劣化を防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は高誘電率セラミック層を絶縁体層とし、その上
に少なくとも発光層と透明導電膜を含む層が形成されて
なるＥＬ素子の表面上に透光性を有する樹脂あるいは透
光性のガラス板やプラスチック板を透光性を有する樹脂
接着剤により張り合わせてなる保護層を設けたことを特
徴とするＥＬ＊子である。

〔原理・作用〕

本発明のＥＬ素子はＥ　Ｌ素子の上に直接透光性樹脂を
コーティングするか、あるいは透光性のガラス板やプラ
スチック板を樹脂接着剤により接着張９付けられたこと
を特徴としており、非常に簡単に作成することができる
。この保護法は耐湿効果が良好であると共にＥＬ素子表
面を物理的に保鰻し、また電気的絶縁の効果もある。

本発明は、高誘電率セラミック層を絶縁体層と【、たＥ
Ｌ素子ではその絶縁破壊電圧を非常に高くできるという
知見により得られたものである。即ち、絶縁破壊が生じ
た場合は発生した熱によりコーティングあるいは接着剤
として使用した樹脂を黒変させると共に絶縁破壊が伝播
拡大するために本発明のＥＬ素子に採用された保護法を
採用することは実用的に無意味であるが高誘電率セラミ
ック層の材料や厚さを適当にすることにより実用上絶縁
破壊を皆無にすることが容易にでき、本発明のＥＬ素子
は樹脂を使用したことによる不都合は無かった。

また、高誘電率セラミック層として着色された材料を使
用することにより表示コントラストの高いＥＬ素子が作
成されているが、前述した保護用の樹脂やガラス板ある
いはプラスチック板に適度に着色されたものを使用する
ことによｐ表示のコントラストが更に改善された。

本発明において「透光性」とは「澄明」、「無色透明」
、「有色透明」を含むものである。

〔実施例〕

以下に本発明の詳細な説明する。

（実施例１） 第１図に示す断面構造を有するＥ　Ｌ素子を作成した０
本実施例の素子はセラミック部と薄膜部とのＥＬ素子の
表面にコーティング樹脂を施したものである。セラミッ
ク部はアルミナとホウケイ酸鉛ガラスとを用いたセラミ
ック基板１１、Ａｇ−Ｐｄ合金を用いた内部電極１２、
低温焼成できるｈを含むＷ合ペロブスカイト化合物を用
い比誘電率が約１５゜０００の高誘電率セラミック絶縁
体層１３とからなっている。基板１１の厚さは約０．７
關であり、高誘電率セラミック絶縁体層１３の厚さは約
２０ミクロンである。このようなセラミック部はグリー
ンシートを作成し内部電極１２となるパターンを印刷し
友後積層し、加圧接着、焼成するグリーンシートによる
多層セラミック技術により作成した・このセラミック基
板表面は暗褐色である・ 薄膜部は真空蒸着により作成した厚さ０．３　＃クロン
のＺｎ８ｉＭｎ発光層１４、スパッタにより作成された
薄膜の第２絶縁体層１５となる厚さ０．２ンクロンのＴ
ａ−８１−〇を用いたスパッタ膜、透明電極１６となる
ＩＴＯ薄膜とからなっている。このＥＬ素子の表面にコ
ーティング樹脂をスクリーン印刷により塗布した後、加
熱重合させて厚さ１０ミクロンのポリイミドからなる樹
脂保護層１７を形成した。

本実施例の素子は８０ｖ程度の交流電圧印加により明る
く発光し、また樹脂保１ｉＮ７Ａの効果により大気中で
の使用においてもほとんど劣化しなかった。

樹脂保護層としてはポリイミドが良好であったが、高い
信頼性が要求されない場合には、エポキシ等のより安価
な樹脂を使用してもよい。

なお、樹脂保護層を塗布形成する前にＥＬ素子表面を５
ｔ−Ｎ膜等の薄膜でコーティングすることにより、より
一層の信頼性が達成された。

（実施例２） 第２図に示す断面構造のＥＬ素子を作成した・セラミッ
ク部、薄膜部は実施例１と同じであるが、本実施例では
特性の改善のために高誘電率セラミック絶縁体層１３と
ＺｎＳｉＭｎ薄膜発光層１４との間に厚さ０．０５ミク
ロンの薄いＴａ−８ｔ−０スパツタ膜の介在層２７を設
けた。このＥＬ素子の表面に、十分に脱泡した２液性の
エポキシ接着層２８により厚さ０．５鰭のガラス板２９
を接着した。この樹脂接着層２９の気密性を高めるため
に１５０℃で十分重合させた。

本実施例のＥＬ素子は高い湿度の条件下で使用しても微
小な非発光点の発生はなく、また輝度低下も非常に少な
く高い信頼性を示【、た、またガラス板２９の替りにア
クリル板等を使用しても同様の効果が得られた。

本実施例のＥＬ素子はセラミック部が暗褐色であるため
に外光の反射率が約ｉｎｓであり、明るい場所でも比較
的良好な表示コントラストが実現された。ガラス板２９
として透過率が５０％程度の着色されたガラス板を使用
した素子では更に表示のコントラストが改善された。こ
のようなコントラストの改善効果は接着や実施例１０表
面コーティングの樹脂として適当に着色されたものを使
用しても同様であった。

〔発明の効果〕

本発明のＥＬ累子によれば、湿気による劣化もなく長寿
命であり、また高い表示コントラストが実現される。ま
た、この表面保護により物理的にも電気絶縁的にもＥＬ
素子が保護されることは云うまでもなく、これにより低
電圧駆動等の特長を有する高誘電率セラミック層を絶縁
体層とした実用的なＥＬ素子を提供できる効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のＥＬ素子の断面図、第
２図は第２の実施例を示す素子の断面図。 第３図は通常の薄膜ＥＬ素子の断面構造を示す断面図、
第４図は高誘電率セラミック層を絶縁体層としたＥＬ素
子の構造例を示す断面図、第５図は通常の薄膜ＥＬ素子
に採用されている保護構造を示す断面図である。 １１・・・セラミック基板、１２・・・内部電極、１３
・・・高誘電率セラミック絶縁体層、１４・・・発光層
、１５・・・薄膜第２絶縁体層、Ｉ６・・・透明電極、
Ｉ７・・・樹脂コーティング層、２７・・・介在層、２
８・・・樹脂接着層、２９・・・ガラス板 馬４図 手続補正書（自発） 一８事件の表示　　昭和６０年　　特許願　第１４８６
１６号２、発明の名称 ＥＬ素子 １．補正をする者 事件との関係　　　　　　　出願人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３）　　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 、代理人 〒１０８東京都港区芝五丁目３７番８号住友三Ｅレロ−
に−當幇捗ゴム±↓由　　　　　　　　さ。 ５、補正の対象 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 １）特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 ２）明細書第２頁第１０行目にｒ　ＺｎＳｉＭｎ　Ｊと
あるのをｒ　ＺｎＳ：Ｍｎ　Ｊと補正する。 ３）明細書第２頁第１０行目にｒＺｎｓｉＴｂＦ３　Ｊ
とあるのをｒＺｎｓ：ＴｂＦ３　Ｊと補正する。 ４）明細書第９頁第１９行目にｒＺｎｓｉＭｎＪとある
のをｒ　ＺｎＳ：Ｍｎ　Ｊと補正する。 ５）明細書第１０頁第１９行目にｒＺｎｓｉＭｎＪとあ
るのを別紙 特許請求の範囲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高誘電率セラミツク層を絶縁体層とし、ＺｎＳｉ
   Ｍｎ等の薄膜を発光層としたＥＬ素子において、その表
   面に透光性を有する樹脂コーテイングあるいは透光性の
   ガラス板、プラスチツク板を透光性樹脂接着剤を用いて
   張合せてなる保護層を設けたことを特徴とするＥＬ素子
   。