JPH02223193A - 電界発光素子 - 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、電圧を印加することにより発光するＥＬ発光
体を利用した電界発光素子の改良に関し、特に、発光層
と重ね合わされる絶縁層が改良されたものに関する。

〔従来の技術〕

第２図は、従来より公知の電界発光素子を説明するため
の断面図である。電界を印加することにより発光する発
光層１の下方に絶縁層２が積層されている０発光層１及
び絶縁層２を挟持するように透明電極３及び背面電極４
が配置されている。

発光層１は、例えばＺｎＳのような発光母材にＣｕのよ
うな発光中心をドーピングした蛍光体と、有機質バイン
ダとを含む。絶縁層２は、ＢａＴｉＯ３のような誘電体
セラミラダ粒子及び有機質バインダを含む。

なお、５．６は吸湿層を示し、ナイロン６フィルムのよ
うな吸湿性材料よりなる。上記の積層体は、透明パッケ
ージフィルム７．８により封止されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕従来の電界発光
素子では、常温においては安定な発光を得ることができ
るが、雰囲気温度が上昇するに連れて輝度が上昇すると
いう現象が認められた。また、高温雰囲気下で長時間使
用した場合、寿命が短くなるという問題もあった。すな
わち、従来の電界発光素子は、高温雰囲気下の使用に際
しては、信鯨性の点で難があった。

また、絶縁Ｎ２としては、ＢａＴｉ０．系材料がよく用
いられていたが、その誘電率はキュリー点付近で高い値
を示すものの、他の温度範囲ではさほど高いものではな
かった。よって、種々の雰囲気温度において高輝度の発
光が得られなかった。

上記のような高温雰囲気下における特性の劣化を補償す
る手段として、例えば駆動電源に温度制御回路を接続す
る構造が用いられていた。しかしながら、温度制御回路
を用意しなければならないため、コストが高く付き、ま
た装置が大型化することになる。

よって、本発明の目的は、高温雰囲気下で使用した場合
でも輝度の上昇及び寿命の低下が生じず、さらに使用温
度域においての輝度を効果的に高め得る構造を備えた電
界発光素子を提供することにある。

〔技術的課題を解決するための手段及び作用〕雰囲気温
度が高くなるに連れて、電界発光素子の輝度の上昇及び
寿命の低下を生じる現象を検討した結果、本願発明者達
は、その原因が、絶縁層の誘電率が温度上昇に伴って高
くなり、それによって発光体に印加される電界強度が温
度上昇に伴って上昇することにあると考え、本発明をな
すに至った。

そこで、本願発明では、電界を印加することにより発光
する発光層と、この発光層に重ね合わされた絶縁層と、
発光層の絶縁層と反対側の面に形成された第１の電極と
、絶縁層の発光層と反対側の面に形成された第２の電極
とを備える電界発光素子において、上記絶縁層が誘電体
セラミックスよりなるセラミック基板で構成されており
、かつこのセラミック基板の誘電率が温度上昇に伴って
低下する温度特性を有するように構成されている。

誘電率が温度上昇に伴って低下する温度特性を有するセ
ラミック基板は、例えばＢａＴｉＯ３のＢａをＳｒで置
換したものや、ＢａＴｉ０．のＴｉをＺｒ、Ｓｎで置換
したものを適宜混合し、焼成してキュリー点を動かすこ
とにより得ることができる。もっとも、キュリー点の異
なる誘電体セラミックスであれば、これら以外の材料を
混合してもよい。

ＢａＴｉ０ｔのみを絶縁材料として用いた従来の絶縁層
では、ＢａＴｉ０ｚのキュリー点が１２０゛Ｃ付近にあ
り、０〜１００”Ｃの温度範囲ではキュリー点はど誘電
率が高くなく、温度上昇に伴って上昇する傾向がある。

これに対して、本発明では、上記のような材料を焼成す
ることにより形成されたセラミック基板により絶縁層が
構成されているので、誘電率が温度上昇に伴って減少す
る。

従って、雰囲気温度が上昇してもセラミック基板の誘電
率が減少するため、電界発光素子の輝度の上昇が抑制さ
れ、かつその寿命も延長される。

例えば、ＢａＴｉ０ｚにＺ「を添加した上記のような組
成であるＢ　ａ　（Ｔ　ｉｏ、ｓ　Ｚ　ｒｏ、ｔ　）　
Ｏｚからなるセラミック基板を構成した場合、１２００
０〜１４０００程度の高誘電率の絶縁層を上記セラミッ
ク板により構成することができる。よって、広い温度範
囲に渡り、輝度の高い電界発光素子を得ることができる
。

なお、本願発明においてセラミック基板の誘電率の温度
特性が温度上昇に伴って減少する傾向を示す温度範囲は
、用途に応じて変動するため限定されない性質のもので
ある。もっとも、例えば車載用メータとして電界発光素
子を用いる場合には、Ｏ′Ｃ〜８５℃程度の温度域にお
いて安定な特性を示すことが求められる。従って、この
ような用途に用いる場合には、θ℃〜８５℃程度の温度
域において誘電率が温度上昇に伴って減少傾向を示せば
十分である。

また、本発明では、絶縁層がセラミック基板により構成
されており、該セラミック基板上に発光層が積層された
形態を存するため、セラミック基板を外装パッケージの
一部として用いることができ、従ってパッケージ構造を
簡略化することも可能である。

〔実施例の説明〕

第１図は本考案の一実施例を示す断面図である。

本実施例の電界発光素子１０では、耐湿性の透明な合成
樹脂やガラス等よりなる外装ケース１１内に使用温度域
において１２０００〜１４０００程度の比較的高誘電率
のセラミック基板１２が収納されている。外装ケース１
１は、上部に開口を有するケース本体１１ａと、該開口
を閉成するようにシール剤１１ｂを用いてケース本体１
１ａに固着された蓋体１１ｃとを有する。セラミック基
板１２の上面に、発光層１３が積層されており、該発光
層１３のセラミック基ｖｉ、１２と反対側の面に、第１
の電極として、ＩＴＯのような透明な導電性材料よりな
る透明電極１４が形成されている。

この透明電極１４には、導電性接着剤１５を用いてリー
ド端子１６の一端が接合されており、該リード端子１６
の他端は外装ケース１１外に引出されている。

他方、セラミック基板１２の下面、すなわち発光層１３
が形成されている側と反対側の面には第２の電極として
、ＡｇやＡ１等の導電性材料を主体とする背面電極１７
が形成されている。この背面電極１７に、導電性接着剤
１８を用いて端子１９の一端が接合されている。端子１
９の他端は、端子１６と同様に、外装ケース１１外に引
出されている。

本実施例の特徴は、絶縁層として、温度上昇に伴って誘
電率が低下する誘電率温度特性を有する材料を用いて、
絶縁層としてのセラミック基板１２が構成されているこ
とにある。すなわち、本実施例では、このような誘電率
温度特性を有するセラミック基板１２の誘電率が温度上
昇に伴って減少するため、高温雰囲気下においても輝度
の上昇が抑制され、かつ寿命が延長される。

次に、上記実施例におけるセラミック基板１２のより具
体的な例を製造方法を説明することにより明らかにする
。

ＢａＣ０，、Ｔｉｅ、及びＺｒＯ，を所定のモル比に調
合し、１０００°Ｃ〜１２００°Ｃの温度に仮焼し、Ｂ
ａ　（Ｔｉｎ　Ｚｒ＋−ｘ　）Ｏｘ粒子を得る。

得られたセラミック粒子を、所定量のバインダと混合し
、乾燥・整粒した後に、所望の大きさにプレスして成形
し、しかる後１３００’Ｃ−１５５０°Ｃの温度で焼成
することにより、セラミック基板１２を得る。

上記混合材料として、上記化学式中のｘ＝０゜８の場合
、すなわちＢ　ａ　（Ｔ　ｉｏ、ｓ　Ｚ　ｒｏ、ｚ　）
　０、からなるセラミック基板１２を例にとると、その
誘電率は１２０００−１４０００程度とかなり高いもの
が得られる。得られたセラミック基板１２の誘電率の温
度変化を第３図に示す。従って、従来のＢ　ａ　Ｔ　ｉ
　Ｏｓ粒子と有機質バインダとを組合わせた絶縁層に比
べて、７０〜１２０倍程度の大きな誘電率を有する絶縁
層をセラミック基板１２により構成することができる。

よって、使用温度域において高輝度の電界発光素子を構
成することができる。

なお、上記電界発光素子の製造に際しては、絶縁層がセ
ラミック基板１２により構成されているので、発光層１
３や電極１４．１７の形成も容易である。すなわち、取
扱い易い、硬いセラミック基板１２の一方面に、導電性
ペーストの塗布・焼付け、蒸着またはめっき等の膜形成
法により背面電極１７を形成することができ、また、発
光層１３についても取扱い易いセラミック基板１２上に
印刷すればよい。

また、透明電極１４についても発光層３を印刷した後に
ＩＴＯ等の透明導電材料を蒸着することにより容易に形
成することができる。

第１図実施例では外装ケース１１内にセラミック基板１
２が収納されていたが、本発明では、セラミック基板１
２自身を外装ケースの一部として用いることも可能であ
る。このようなパッケージの一部としてセラミック基板
を用いた実施例を第４図を参照して説明する。

ここでは、上述の実施例のように誘電体セラミック材料
を焼成することにより、剛性を有する比較的高誘電率の
セラミック基板２２が用意されている。セラミック基板
２２の上面に、ＺｎＳのような発光母材にＣｕ等の発光
中心をドーピングした蛍光体により発光層２３が形成さ
れており、発光層２３上にＩＴＯ等の透明導電性材料よ
りなる透明電極２４が形成されている。また、セラミッ
ク基板２２の下面には、ＡＩまたはＡｇ等よりなる背面
′ｇ１極２７が形成されている。

背面電極２７の側方には、取出し電極２９がセラミック
基板２２を介して透明電極２４と対向するように形成さ
れている。この取出し電極２９に、導電性接着材３０を
用いて端子３１が接合されている。すなわち、透明電極
２４と取出し電極２９との容量結合を介して透明電極２
４が端子３１により引出されている。

他方、背面電極２７には、導電性接着材３２を用いて端
子３３が接合されている。そして、セラミック基板２２
の下面側では、端子３１．３３の引出されている部分を
除いて絶縁性樹脂材よりなる保護層３４が被覆されてい
る。

他方、セラミック板２２の上面側では、発光層２３及び
透明電極２４を密封するように透明カバー３５がセラミ
ック板２２に付着されている。

従って、第４図実施例では、剛性を有するセラミック板
２２の上方に透明カバー３５を固着し、下面側において
は保護層３４を設けることによりパッケージが構成され
ており、すなわちセラミツク基板２２自体がパッケージ
の一部を構成している。よって、第１図実施例のように
別体の外装ケース１１を用意し、その内部にセラミック
基板１２等を収納し保持するという煩雑な組立て作業を
簡略化することができる。

なお、第４図実施例において、発光層２３の形成にあた
っては、セラミック基板２２側に印刷してお（必要は必
ずしもない、すなわち、第５図に示すように、透明電極
２４の下面に発光層を印刷しておき、背面電極２７の形
成されたセラミック基板２２の上面に、発光層２３の乾
燥前に両者を図示の矢印方向に熱圧着することにより一
体化してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、発光層と重ね合わされ
る絶縁層が、誘電率が温度上昇に伴って低下する温度特
性を有するセラミック基板により構成されているので、
高温雰囲気下で使用したとしても輝度の上昇を抑制する
ことができ、従って長寿命の電界発光素子を実現するこ
とができる。

よって、広い温度範囲に渡り安定に使用し得る、信頼性
に優れた電界発光素子を得ることができる。

従って、駆動電源に温度制御回路を組込むことなく、高
温雰囲気下での特性を改善することができるので、電源
の小型化にも寄与する。

さらに、誘電率の比較的高いものでセラミック板が構成
されているので、広い温度範囲に渡り絶縁層の誘電率が
高められ、ひいては、広い温度範囲に渡り電界発光素子
の輝度を高めることも可能となる。

また、剛性を有するセラミック基板を用いて絶縁層が形
成されているので、外装の一部をセラミック基板で構成
することができ、かつ発光層や電極の形成も容易であり
、従って製造工程を簡略化することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電界発光素子の断面図、第
２図は従来の電界発光素子の断面図、第３図は本発明の
一実施例におけるセラミック基板の誘電率−温度特性を
説明するための図、第４図は本発明の他の実施例の電界
発光素子の断面図、第５図は発光層を形成する工程の他
の例を説明するたの側面図である。 図において、１０は電界発光素子、１２はセラミック基
板、１３は発光層、１４は第１の電極としての透明電極
、１７は第２の電極としての背面電極、２０は電界発光
素子、２２はセラミック基板、２３は発光層、２４は第
２の電極としての透明電極、２７は第２の電極としての
背面電極を示す。 第２図 ＋ 第３図 一／ＤＤ 過度（°Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電界を印加することにより発光する発光層と、前記発
   光層を保護するために発光層に積層された絶縁層と、 前記発光層の絶縁層と反対側の面に形成された第１の電
   極と、 前記絶縁層の発光層と反対側の面に形成された第２の電
   極とを備える電界発光素子において、前記絶縁層が、誘
   電体セラミックスよりなるセラミック基板により構成さ
   れており、かつ該セラミック基板の誘電率が温度上昇に
   伴って低下する温度特性を有することを特徴とする、電
   界発光素子。