(57)【要約】  【課題】誘電体層のポーラス部や亀裂部に充填材を埋め込み、短絡の問題を改善したＥＬ素子を提供する。  【解決手段】本発明のＥＬ素子は、対向する２つの電極(12,17)間に少なくとも誘電体層(1)と発光層(15)を含むＥＬ素子(10)において、誘電体層(1)の隙間部分に電気絶縁性物質(2)を埋め込む。本発明のＥＬ素子の製造方法は、誘電体層に電気絶縁性の液状物質を塗布して隙間部分に埋め込み、乾燥又は焼き付けて前記絶縁物質を固化させる。これにより、誘電体層の欠陥を無くし、短絡が起こらないＥＬ素子を提供できる。さらに誘電体層の表面が凹凸状態であっても、平滑面にできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの電極間に少なくとも誘電体層と発光層を含むエレクトロルミネッセンス素子において、
前記誘電体層の隙間部分に電気絶縁性物質が埋め込まれており、
前記電気絶縁性物質は、水ガラスを固化させたもの、硬化性樹脂、又はシリコン化合物で形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記誘電体層は、ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＰｂＺｒＴｉＯ3，ＰｂＴｉＯ3，ＳｒＴａ2Ｏ6，又はＢａＴａ2Ｏ6である請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
対向する２つの電極間に少なくとも誘電体層と発光層を含むエレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
前記誘電体層の隙間部分に電気絶縁性物質を埋め込むに際し、
前記誘電体層に電気絶縁性の水ガラスを固化させたもの、硬化性樹脂、又はシリコン化合物からなる液状物質を塗布して前記誘電体層の隙間部分に埋め込み、乾燥又は焼き付けて前記絶縁物質を固化させて埋め込むことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置等に使用されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬ素子は、上下電極間に誘電体層と蛍光体層を挟み、前記蛍光体層に電界をかけることにより発光する原理を利用して、文字や画像（以下「画像等」という。）を表示する。前記誘電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛（下記特許文献１）、チタン酸バリウムと窒化シリコン又は酸窒化シリコンを積層する提案がある（下記特許文献２）。また、誘電体層を研磨し、その際に発生する研磨粉を凹部に埋め込む提案がある（下記特許文献３）。
【特許文献１】特開平８−８３６８６号公報
【特許文献２】特開２００３−７７６７７号公報
【特許文献３】特開２００３−１５７９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前記誘電体層はポーラスな構造であり、また亀裂が入りやすいので、このような空隙により、電気的短絡の問題が懸念される。また、前記特許文献２〜３の提案もいまだ完全ではなく、さらに改善が求められていた。
【０００４】
本発明は前記従来の問題を解決するため、誘電体層の隙間部に充填材を埋め込み、短絡の問題を改善したＥＬ素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＥＬ素子は、対向する２つの電極間に少なくとも誘電体層と発光層を含むエレクトロルミネッセンス素子において、前記誘電体層の隙間部分に電気絶縁性物質が埋め込まれており、前記電気絶縁性物質は、水ガラスを固化させたもの、硬化性樹脂、又はシリコン化合物で形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明のＥＬ素子の製造方法は、対向する２つの電極間に少なくとも誘電体層と発光層を含むエレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記誘電体層の隙間部分に電気絶縁性物質を埋め込むに際し、前記誘電体層に電気絶縁性の水ガラスを固化させたもの、硬化性樹脂、又はシリコン化合物からなる液状物質を塗布して前記誘電体層の隙間部分に埋め込み、乾燥又は焼き付けて前記絶縁物質を固化させて埋め込むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、誘電体層の隙間部分に電気絶縁性物質を埋め込んだことにより、誘電体層の欠陥を無くし、短絡が起こらないＥＬ素子を提供できる。さらに誘電体層の表面が凹凸状態であっても、平滑面とすることができる。また本発明のＥＬ素子の製造方法は、誘電体層に電気絶縁性の液状物質を塗布して空隙部分に埋め込み、乾燥又は焼き付けて前記絶縁物質を固化させたことにより、効率よく合理的に本発明のＥＬ素子を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明において、誘電体層の隙間部分とは、誘電体層のポーラス部、亀裂部、ピンホール、凹部などの空隙を有する部分を包括していう。
【０００９】
本発明のＥＬ素子は、対向する２つの電極間に少なくとも発光層を備える。前記発光層は、無機又は有機の蛍光体等の発光物体を層状にしたものである。前記発光層の両側又は片側には電気絶縁層（誘電体層）を配置する。無機蛍光体の場合は、対向する２つの電極間に誘電体層を設け、キャパシターの原理を用いて電界により発光をさせるためである。さらに、両電極間には強誘電体層を介在させ、さらに発光効率を上げる手段を講じてもよい。
【００１０】
前記液状物質は、液体、ゾル及びゲルから選ばれる少なくとも一つの物質とすることができる。液体としては樹脂を溶媒に溶解させた液体、樹脂としては３００℃以上の耐熱性を有する樹脂が好ましく、例えばポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂がある。シリコン化合物はシリコン（Ｓｉ），シリコン樹脂等がある。
【００１１】
前記誘電体層としては、ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＰｂＺｒＴｉＯ3，ＰｂＴｉＯ3，ＳｒＴａ2Ｏ6，又はＢａＴａ2Ｏ6を使用できる。
【００１２】
前記コーティング溶液の粘度は、１０ｃＰ以下が好ましく、さらに好ましくは１ｃＰ以下である。適正な粘度は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等の炭素数１〜６程度のアルコール類、又はアセトン等のケトン類等を添加して調製する。
【００１３】
前記コーティング溶液の溶質の濃度は、固形分として１０重量％以上が好ましい。前記粘度を満足するものであれば固形分濃度は高いほど好ましい。
【００１４】
前記コーティング溶液の温度は、水ガラスの場合は１０℃以上７０℃以下が好ましく、さらに好ましくは５０℃±５℃の範囲である。硬化性樹脂及びシリコン化合物の場合は、１０℃以上４０℃以下が好ましく、さらに好ましくは２５℃±５℃の範囲である。
【００１５】
コーティング方法としては、浸漬（ディップ）、含浸、加圧含浸、スピンコート、スプレーコート、刷毛塗り、ロール塗り、ナイフコーター等種類は問わず採用できる。浸漬の場合は、コーティング液に３分以上接触保持するのが好ましい。
【００１６】
（実施形態１）
本発明の一実施形態のコーティング方法について図面を用いて説明する。図１Ａは含浸法による埋め込み方法を示す断面図である。ガラス基板３の表面に電極（図示せず）を形成し、その上に形成した厚み２０μｍのＢａＴｉＯ3からなる誘電体層１を、基板挿入治具４で把持して塗液２に浸漬する。塗液２は毛細管現象により誘電体層１内に含浸し、ピンホール１ａ，１ｂを埋める。図１Ｂは図１Ａの誘電体層１の表面部を拡大した断面図であり、塗液２が毛細管現象により誘電体層１のピンホール１ａ，１ｂ内に浸透した状態を示している。
【００１７】
次に図２に示すように、誘電体層１の下表面に過剰に付着した塗液２を刷毛６により除去する。その後、図３Ａに示すようにガラス基板３上の誘電体層１を表面側からヒーター７にあてて乾燥し、必要な場合はさらに加熱して硬化ないしは焼き付ける。図３Ｂは図３Ａの誘電体層１の表面部を拡大した断面図であり、誘電体層１のピンホール１ａ，１ｂ内で前記塗液２が硬化ないしは焼き付けられ、固形物２’となった状態を示している。熱処理条件は、水ガラスの場合、誘電体層の温度が例えば３００℃となるようにする。雰囲気は真空中又は空気中で１時間以上処理する。時間はかかるが自然乾燥でも可能である。加熱温度は、基板の耐熱性から６００℃以下が好ましい。
【００１８】
以上の処理により、誘電体層内のピンホールや亀裂を含む空隙部分が充填剤により埋められ、電気的安全性が高いＥＬ素子とすることが確認できた。さらに誘電体層の表面が凹凸状態であっても、鏡面状態の平滑面とすることができた。
【００１９】
次に図８に示すＥＬ素子１０の誘電体層１として組み込んだ。ＥＬ素子１０は、背面ガラス１１の上の背面電極１２と、前記埋め込み処理した厚み２０μｍのＢａＴｉＯ3からなる誘電体層１と、厚み０．５μｍのＢａＴｉＯ3有機酸からなる平滑層１４と、厚み０．５μｍのＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕからなる蛍光体層１５と、厚み０．３μｍのＡｌ2Ｏ3からなる拡散防止層１６と、厚み０．２μｍのインジウム−スズ酸化物合金（ＩＴＯ）層からなる透明電極１７と、厚み１．０μｍの色変換層１８と、厚み３．０μｍのカラーフィルターと、厚み２．８ｍｍの表面ガラス２０をこの順番に配置した。このＥＬ素子１０に対して、０．１ｋＨｚ、１０μＡ、１８０Ｖの交流電圧を印加して、１０時間連続操作したが、短絡現象は見られなかった。
【００２０】
（実施形態２）
本発明の別の一実施形態のコーティング方法について図面を用いて説明する。図４は加圧による埋め込み方法を示す断面図である。ガラス基板３の表面に電極（図示せず）を形成し、その上に形成した厚み２０μｍのＢａＴｉＯ3からなる誘電体層１を、筒状の囲い治具８に入れ、上から塗液２を供給する。次に、図５に示すように、上から加圧治具９により塗液の上から加圧する。加圧力は、例えば４．９×１０5Ｐａ（５ｋｇ／ｃｍ2）とし、３秒間加圧する。
【００２１】
次に図６に示すように、誘電体層１の上表面に過剰に付着した塗液２を刷毛６により除去する。その後、図７Ａに示すようにガラス基板３上の誘電体層１を表面側からヒーター７にあてて乾燥し、必要な場合は実施形態１と同様にさらに加熱して硬化ないしは焼き付ける。図７Ｂは図７Ａの誘電体層１の表面部を拡大した断面図であり、誘電体層１のピンホール１ａ，１ｂ内で前記塗液２が硬化ないしは焼き付けられ、固形物２’となった状態を示している。
【００２２】
以上の処理により、誘電体層内のピンホールや亀裂が充填剤により埋められ、電気的安全性が高いＥＬ素子とすることが確認できた。さらに誘電体層の表面が凹凸状態であっても、鏡面状態の平滑面とすることができた。
【００２３】
次に図８に示すＥＬ素子１０の誘電体層１として組み込んだ。ＥＬ素子１０は、背面ガラス１１の上の背面電極１２と、前記埋め込み処理した厚み２０μｍのＢａＴｉＯ3からなる誘電体層１と、厚み０．５μｍのＢａＴｉＯ3有機酸からなる平滑層１４と、厚み０．５μｍのＢａＡｌ2Ｓ4：Ｅｕからなる蛍光体層１５と、厚み０．３μｍのＡｌ2Ｏ3からなる拡散防止層１６と、厚み０．２μｍのインジウム−スズ酸化物合金層からなる透明電極１７と、厚み１．０μｍの色変換層１８と、厚み３．０μｍのカラーフィルターと、厚み２．８ｍｍの表面ガラス２０をこの順番に配置した。このＥＬ素子１０に対して、０．１ｋＨｚ、１０μＡ、１８０Ｖの交流電圧を印加して、１０時間連続操作したが、短絡現象は見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】Ａは本発明の実施形態１における埋め込み方法を示す断面図、ＢはＡの誘電体層の表面部を拡大した断面図。
【図２】同、誘電体層の下表面に過剰に付着した塗液の除去を示す断面図。
【図３】Ａは同、乾燥、熱処理を示す断面図、ＢはＡの誘電体層の表面部を拡大した断面図。
【図４】本発明の実施形態２における加圧による埋め込み方法を示す断面図。
【図５】同、加圧の断面図。
【図６】同、誘電体層の表面に過剰に付着した塗液の除去を示す断面図。
【図７】Ａは同、乾燥、熱処理を示す断面図、ＢはＡの誘電体層の表面部を拡大した断面図。
【図８】本発明の一実施形態のＥＬ素子の断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１  誘電体層
１ａ，１ｂ  誘電体層内のピンホール
３  ガラス基板
４  基板挿入治具
５  基板押さえ治具
６  刷毛
７  ヒーター
８  円筒治具
９  加圧治具
１０  ＥＬ素子
１１  背面ガラス
１２  背面電極
１４  平滑層
１５  蛍光体層
１６  拡散防止層
１７  透明電極
１８  色変換層
１９  カラーフィルター
２０  表面ガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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