JPH0375686A - エレクトロルミネッセンス素子 - 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］ この発明は、エレクトロルミネッセンス現象（以下、Ｅ
Ｌ現象と略記する。）を利用したエレクトロルミネッセ
ンス素子（以下、ＥＬ素子と略記する。）に関する。

［従来の技術］ ＥＬ現象は、ある種の蛍光体に電場を与えることにより
発光が得られるものであり、このＥＬ現象を利用したＥ
Ｌ素子は、軽量薄形であることから従来から液晶表示素
子などの非発光素子のバックライトなどとして一般に使
用されている。

第５図は、樹［１６中に蛍光体粉末５を分散させて発光
！！３とし、これに交流電界を印加して発光させる有機
分散型のＥＬ素子の一例を示したものである。

この有機分散型のＥＬ索子は、ガラス等からなる透明基
板ｌの片面上に酸化インジウム・スズ（■Ｔｏ）等から
なる透明電極２と、発光層３と、アルミニウム等からな
る対向電極４とを順次積層してなるものである。ここで
発光層３は、硫化亜鉛（Ｚ　ｎＳ　）、または硫化亜鉛
（Ｚ　ｎＳ　）とセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の混晶など
の母材中に、発光色に応じて適宜鋼（Ｃｕ）、マンガン
（Ｍｎ）、フソ化テルビウム（ＴｂＦ３）、フッ化ザマ
リウム（Ｓ　ｍＦ　ａ）などの活性化剤等を添加して発
光中心を形成した蛍光体粉末５・・・をフッ素樹脂、ポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）あるいはシアンエチル化セルロース等の樹脂６中に
分散させてなるものである。

そして透明電極２と対向ｉ極４との間に、たとえば１０
’Ｖ／ｃｍオーダーで５０　Ｈｚ　〜Ｉ　ＯｋＨｚの交
流電界を印加することにより発光せしめるようになって
いる。

上記構成のＥＬ素子の４００Ｈｚにおける電界輝度特性
を第６図に示した。

［発明が解決しようとする課題〕 ところで、この構成のＥＬ素子において、マトリクス表
示を？テなう場合には、第６図中に示したように、選択
セグメントの電界Ｅｌ（以下、電界Ｅ。

と略記する。）ど非選択セグメントの電界Ｅｔ（以下、
電界Ｅｌと略記する。）の間にてデユーティ−駆動を行
い、電界Ｅｌにおける輝度Ｂ１と電界Ｅ。

における輝度Ｂ、とのコントラストＢ　、：Ｂ　！を大
きくすることが必要となる。

しかしながら上記構成のＥＬ素子の電界−輝度特性は、
第６図に示したように、印加電界に対する輝度の急峻度
がいずれの周波数においても小さいので、非選択セグメ
ントで生じるクロストークにより発光する光のため鮮明
なマトリクス表示を得るための十分なコントラストが得
られないという不都合があった。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、クロストークの発生が少なく、デユーティ−駆動
した場合の選択セグメントと非選択セグメントとのコン
トラストが大きなＥＬ素子を提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ この発明のＥＬ素子は、透明電極が形成された透明基板
と対向電極が形成された絶縁基板との間に、蛍光体粉末
と液晶とからなる発光層を設けたことを解決手段とした
。

この発明のＥＬ素子にあっては、透明電極が形成された
透明基板と対向電極が形成された絶縁基板との間に、蛍
光体粉末と液晶とからなる発光層を設け、印加する電界
に応じてこの発光層中の液晶が示す急峻な透過率の変化
により、ＥＬ素子の電界−輝度特性に急峻度を付与する
ようにし、表示コントラストを良好にした。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明のＥＬ素子の一例を示したものであ
る。第１図に示したＥＬ素子が第５図に示した有機分散
型のＥＬ素子と異なるところは、蛍光体粉末５・・・と
液晶７とからなる発光層３を接着剤９によって透明電極
２を形成１．た透明基板ｌおよび対向電極４を形成した
絶縁基板８との間に封止したところである。

発光層３における液晶７は、印加電界に応じて液晶が示
す急峻な透過率の変化を利用してＥＬ素子の電界−輝度
特性に急峻度を付与するためのものである。この液晶７
は印加する電界の大きさに応じて透過率を大きく変化さ
せるものであり、たとえば第２図に示したような特性を
示すものである。第２図中、横軸は液晶７に印加する電
界の大きさを示し、縦軸は液晶７の透過率を示す。

このような液晶７は、印加電界が０〜２Ｘ１０’Ｖ　／
ａｍの間で透過率が急峻に変化するので、クロストーク
により発光した光を遮蔽するためＥＬ＊子の電界−輝度
特性に急峻度を付与して、コントラストをより高くする
ことができる。

よってこの発明のＥＬ素子によれば、電界を印加した時
に輝度が急峻に変化するようになるので、クロストーク
により発光した光を遮蔽できるため、ＥｌとＥ、間の電
界差が小さなデユーティ−駆動を行なっても十分なコン
トラストを有する発光を得ることができる。この結果、
従来は困難であるとされていたセグメントあるいはドツ
トマトリクス駆動の有機分散型のＥＬ素子を実現するこ
とができる。

このような構成のＥＬ素子は、たとえば以下の工程によ
って製造することができる。

まずガラスあるいは高分子フィルム等からなる透明基板
ｌと絶縁基板８とを用意し、この透明基板！上にＩＴＯ
等からなる透明電極２を形成ずろ。

この透明電極２は、真空蒸着あるいはスパッタリング法
等により形成し、そのバターニングは、マスキングによ
り行なっても、あるいは蒸着後のエツチングにより行な
ってよい。またここで透明電極２はＩｋΩ／Ｃ−以下の
シート抵抗が好ましい。また絶縁基板８上にはＩｋΩ／
ｃｍ”以下のシート抵抗の対向電極４を形成する。この
対向電極４は、アルミニウム（Ａ　１２）の金属やＩＴ
Ｏ等の導電性を有する金属酸化物からなるものであって
、真空蒸着等により被着させるほか、ＡＱ等の金属粉末
を有機樹脂中に分散させた導電性ペーストを塗布するこ
とにより形成することができる。

ついでこの対向電極４上に、蛍光体粉末５・・・と液晶
７とからなる発光層３を形成する。この発光層３は、ま
ずフッ素樹脂等からなる樹脂６の希薄溶液中に蛍光体粉
末５・・・を分散させてなる溶液をスクリーン印刷やブ
レード法等の厚膜形成手段により塗布した後、溶媒を加
熱乾燥させることにより！０〜８０　ｐ　ｍの膜厚に形
成し、ついで透明基板ｌおよび絶縁基板８を、透明電極
２と対向電極４とが互いに対向するように配置し、エポ
キシ樹脂等からなる接着剤９によって第３図に示したよ
うに、透明基板ｌの周辺部の一部に液晶注入口ＩＯを開
口せしめて接着してセルを作成する。

ついでこのセル内に、液晶注入口ｌＯから液晶７を注入
した後、液晶注入口１０をエポキシ樹脂等からなる接着
剤によって接着封止してで発光層３を形成する。

ここで、接着剤９は、透明なガラスピーズ等からなるス
ペーサが混入されたものであってもよい。

また樹脂６および蛍光体粉末５からなる層と透明電極ｌ
との間に、スペーサとして蛍光体粉末５あるいは透明な
ガラスピーズ等を介在させてしよい。

ここで液晶７としては、液晶表示素子等に広く用いられ
ているツィステッドネマチック型液晶、スメクチック型
液晶、コレステリック型液晶などのほか、ポリシロキサ
ン系の高分子液晶を、単体あるいは数種混合して利用す
ることができる。

またこの液晶７中に、少なくとも蛍光体粉末５の発光色
を吸収する二色性色素を添加すると、コントラストをよ
り一層増大させることができる。

発光Ｆｅ２に用いられる蛍光体粉末５・・・は、Ｅｌ。

素子の表示色によって適宜選択されるが、ＥＬＪＲ子と
して通常用いられる蛍光体粉末を用いることができ、た
とえば硫化亜鉛（Ｚ　ｎＳ　）またはＺｎＳとセレン化
亜鉛（ＺｎＳｅ）の混晶などの母材中に、発光色に応じ
て適宜、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、フソ化テルビ
ウム（ＴｂＦｓ）、フッ化サマリウム（ＳｍＦｓ）など
の付活剤等を添加して発光中心を形成したもの等を用い
ることができる。

そして透明電極２と対向電極４とをそれぞれリード線に
より接続した後、素子全体を三フッ化塩化エヂレン等の
防湿性の有機フィルム等により封止して、この発明の電
場発光素子とすることができる。

なお、この発明のＥＬ素子にあっては、透明電極２と対
向電極４との間に誘電体層を設けてもよい。たとえば、
発光層３と対向電極４との間に設ける誘電体層として、
誘電材料を樹脂中に分散させてなるものがあり、この際
の誘電材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯｔ）、酸化ア
ルミニウム（ＡＱｔｏｓ）、酸化イツトリウム（ｙ　ｔ
ｏ　３）、窒化ケイ素（Ｓｉ＊Ｎ４）などのほか、チタ
ン酸バリウム（Ｂ　ａＴ　ｉｏ　３）や五酸化タンタル
（’ｒ　ａｔｏ　ｓ）等が好適に用いられる。

このような誘電体層を設けることにより、電界印加時の
蛍光体粉末５の誘電破壊を防止することができるように
なり、ＥＬ素子の安定性を向上させることかできる。

［実施例コ （実施例１） ガラス基板を２枚用意し、その一方の基板の片面上に、
ＩＴＯを真空蒸着して所定パターンを有するシート抵抗
１０Ω／Ｃ−の透明電極を形成し、また他方の基板の片
面上には、膜厚０．３μｍのＡｆｔ薄膜を所定パターン
に被着して対向電極を形成した。次にＰＶＡの溶液中に
、ＺｎＳ：Ｃｕ系の平均粒径２５μｍの蛍光体粉末を加
え、十分に撹拌した後、これを上記対向電極上にスクリ
ーン印刷法により均一に塗布し、１００℃で２時間乾燥
し、約３０μｍの層を形成した。ついで、この２枚のガ
ラス基板を、透明電極と対向電極とが対向するように配
置し、エポキシ樹脂からなる接着剤によってこれら基板
の周辺部の一部に液晶注入口を開口せしめて接着し、こ
れを１２０℃で２時間加熱して、セルを作成した。この
後このセル内に、液晶（Ｅ　Ｍ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ
：Ｅ　７　）を真空注入法により注入した後、液晶注入
口をエポキシ樹脂によって接着封止することにより発光
層を形成した。ついで透明電極と対向電極とをリード線
で接続し、このようにして形成されたＥＬ素子全体を防
湿性の三フッ化塩化エヂレンフィルムにより封止して、
実施例１のＥＬ索子とした。

この実施例ＩのＥＬ素子に、交流電界を周波数４００Ｈ
ｚにて０から３　、ＯＸ　Ｉ　Ｏ’Ｖ／ｃｍまで変化さ
せつつ印加し、その発光輝度を測定したところ第４図に
示したような電界−輝度特性が得られた。

また第４図中に示したように、選択状態Ｅ、を２．５　
Ｘ　Ｉ　Ｏ’Ｖ／ｃｍ、非選択状態Ｅ、を０．９×１０
’Ｖ／ａｍとし、この間でデユーティ−駆動させたとこ
ろ、Ｂ、：Ｂｔ−３０：Ｉのコントラストを有する発光
が得られ、従来の有機分散型のＥＬ発光素子の４５：ｌ
のコントラストに比較して格段に向上していることが確
認できた。

（実施例２） 実施例１のＥＬ素子の液晶として、黄色系の二色性色素
であるＧ−２３２（日本感光色素製）、赤色系の二色性
色素であるＬＳＲ−４０５（三菱化成製）および青色系
の二色性色素であるＬ　Ｍ　Ｂ０４０（三菱化成製）を
１　：１　：１の割合で混合して得られた黒色の二色性
色素を液晶に対して５重量％添加し、均一に分散させた
以外は実施例Ｉと全く同様にしてＥ　Ｌ素子を製造して
、これを実施例２とした。

この実施例２のＥＬ素子を、実施例１と全く同様の条件
にて発光させたところ、コントラスト１００：１が得ら
れた。

なお本実施例において、発光層に蛍光体粉末が樹脂に固
定された構造を用いているが、この発明はこれらに限ら
れるものではなく、たとえば蛍光体粉末が透明基板と絶
縁基板の間に充填された構造を用いてもよい。

また対向電極としてＡｆｆを用いた構造を示したが、こ
の発明はこれに限られるものではなく、たとえば絶縁基
板に透明材料を用い、かつ対向電極としてＩＴＯ等の透
明電極を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明のＥＬ素子は、透明電極
が形成された透明基板と対向電極が形成された透明基板
との間に、蛍光体粉末および液晶とからなる発光層を設
けたので、電界印加時に発光層中の液晶が示す透過率の
急峻な変化によりＥＩ、素子の輝度に急峻な変化を付与
することができるため、クロストークにより発光した光
を遮蔽せしめることで、表示コントラストを大きくする
ことができ、その結果、従来の有機分散型のＥＬ素子に
おいては困難であるとされていたセグメントあるいはド
ツトマトリクス表示を行うことができるようになる。

さらにこの発明のＥＬ素子においては、発光層中の液晶
に少なくとも蛍光体粉末の発光色の波長を吸収する二色
性色素を添加することによりコントラストを格段に大き
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のＥＬ素子の一例の概略構成図、第２
図は第１図に示したＥＬ素子の液晶の電界−透過率特性
を示したグラフ、第３図はこの発明のＥＬ素子を製造す
る際の接着剤の接着パターンを示した平面図、第４図は
第１図に示したＥＬ素子の電界−輝度特性を示したグラ
フ、第５図は従来の有機分散型のＥＬ素子の概略構成図
、第６図は第５図に示した有機分散型のＥＬ素子の電界
輝度特性を示したグラフである。 １・・・透明基板、 ２・・・透明電極、 ３・・・発光層、 ４・・・対向電極、 ５・・・蛍光体粉末、 ６・・樹脂、 ７・・・液晶、 ８・・・絶縁基板、 ９・・・接着剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　透明電極を形成した透明基板と対向電極を形成した絶
   縁基板との間に、蛍光体粉末と液晶とからなる発光層を
   設けたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子
   。