DE3213887A1

DE3213887A1 - Elektrolumineszierende anordnung

Info

Publication number: DE3213887A1
Application number: DE19823213887
Authority: DE
Inventors: Sven Gunnar 02230 Espoo Lindfors
Original assignee: OSAKEYHTIOE LOHJA AB; Osakeyhtioe Lohja 08700 Virkkala AB; Lohja Oy AB
Current assignee: ELKOTRADE AG ZUG CH
Priority date: 1981-04-22
Filing date: 1982-04-15
Publication date: 1982-11-18
Also published as: GB2097187B; FI62448B; FR2504769A1; FI62448C; SU1327810A3; FR2504769B1; GB2097187A; US4418118A; JPS57194485A; DD202365A5

Description

-Β

Elektrolumineszierende Anordnung Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrolumineszierende Anordnung, zu der die folgenden Elemente gehören:

mindestens ein z.B. aus Glas bestehendes Substrat, mindestens eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrodenschicht,

mindestens eine in einem Abstand von der ersten Elektrodenschicht angeordnete zweite Elektrodenschicht, eine zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenschicht angeordnete lumineszierende Schicht sowie mindestens eine zusätzlich Schicht, die zwischen einer ' Elektrodenschicht und der lumineszierenden Schicht angeordnet ist und die Aufgabe hat, eine Strombegrenzung zu bewirken und/oder eine chemische Schutzwirkung h ervor zuruf en.

Bei den bis jetzt bekannten elektrolumineszierenden Anordnungen sind gewöhnlich ein z.B. aus Glas bestehendes Substrat sowie zwei Elektrodenschichten vorhanden, von denen eine auf dem Substrat angeordnet ist. Zwischen den Elektrodenschichten befindet sich eine Kombination, zu der

eine lumineszierende Schicht sowie zusätzliche Schichten gehören, welche die Aufgabe haben, eine Strombegrenzung zu bewirken und/oder eine chemische Schutzwirkung hervorzurufen. Wird zwischen den Elektrodenschichten eine Spannung angelegt, beginnt die lumineszierende Schicht, innerhalb derjenigen Flächen, in welchen die Elektroden einer Spannung ausgesetzt sind, Licht auszusenden. Mit Ausnahme des Substrats werden die Schichten zweckmäßigerweise mit Hilfe von Dünnfilmverfahren hergestellt.

Es ist bekannt, bei elektrolumineszierenden Anordnungen Kombinationen von dünnen und dicken Filmen zu verwenden, wobei die Betriebsfunktionen, d.h. Funktionen, bei denen es sich nicht um Elektrodenfunktionen handelt, auf dünne und dicke Filme aufgeteilt sind. Beispielsweise ist in der US-PS 4 137 481 eine Anordnung beschrieben, bei der das Licht in dem dünnen Film erzeugt wird, während die Strombegrenzung in dem dicken Film stattfindet.

In der GB-PS 1 300 584 ist dagegen eine Anordnung beschrieben, bei der das Licht in dem dicken Film erzeugt wird, während die Strombegrenzung durch den dünnen Film erfolgt.

Wird der dicke Film bei der Dünnfilmanordnung unmittelbar als Elektrode verwendet, ergeben sich jedoch Schwierigkeiten aus der nicht homogenen Berührung mit dem Material des dicken Films. Es ist bereits versucht worden, diese Schwierigkeiten zu vermeiden, z.B. mit Hilfe einer Anordnung, die in der finnischen Patentanmeldung 801 318 beschrieben ist, bei welcher von einem schwarzen Hintergrund Gebrauch gemacht wird. Um die Verwendung einer Dickfilmelektrode zu ermöglichen, ist es jedoch bei dieser Anordnung erforderlich, eine Dünnfilm-Hilfselektrode zu verwenden, die mit Hilfe eines Dünnfilm-Lithographieverfahrens hergestellt ist.

-δι Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Dünnfilm-Lithographieverfahren durch ein einfacheres und weniger kostspieliges Druckverfahren zu ersetzen und gleichzeitig Vorteile bezüglich der Betriebsfunktionen des Films zu erzielen.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß die Funktion der zweiten Elektrodenschicht einer Schicht zugeordnet wird, die mit Hilfe des Dickfilmverfahrens hergestellt ist und aus einem Bindemittel und leitfähigen Teilchen besteht. Diese Schicht ist durch eine sehr dünne Schicht aus einem Widerstandsmaterial abgegrenzt, die einen Ausbreitungswiderstand für die Berührungspunkte der leitfähigen Teilchen in der zweiten Elektrodenschicht bildet, wobei in dieser Widerstandsschicht die nicht homogene Stromdichte homogenisiert werden kann, bevor die lumineszierende Schicht erreicht wird.

Hierzu sei bemerkt, daß es ohne das Vorhandensein dieser dünnen Widerstandsschicht nicht möglich sein würde, ein Dickfilmmaterial der beschriebenen Art zu verwenden, das Teilchen enthält, und hieraus die" zweiten Elektrodenschichten herzustellen, da die" durch die Teilchen an der Grenzfläche hervorgerufene Punktberührung wegen der nicht homogenen Stromdichte eine nicht homogene Lumineszenz in der lumineszierenden Schicht hervorrufen würde.

Die erfindungsgemäße elektrolumineszierende Anordnung ist· dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodenschicht eine Schicht ist, die mit Hilfe des Dickfilmverfahrens hergestellt ist und aus einem Bindemittel und leitfähigen Teilchen besteht, und daß zwischen der zweiten Elektrodenschicht und der lumineszierenden Schicht eine sehr dünne Schicht aus einem Widerstandsmaterial angeordnet ist, die durch die zweite Elektrodenschicht abgegrenzt ist und einen Aus-

breitungswiderstand für die Berührungspunkte der leitfähigen Teilchen in der zweiten Elektrodenschicht bildet, wobei in diesem Ausbreitungswiderstand eine nicht homogene Stromdichte homogenisiert wird, bevor die lumineszierende Schicht erreicht wird.

Die Erfindung ermöglicht die Erzielung wesentlicher Vorteile. Beispielsweise kann die die zweite Elektrodenschicht bildende schwarze Schicht unmittelbar auf die einen chemischen Schutz bietende Schicht aufgedruckt werden, so daß es möglich ist, die bei den bekannten Anordnungen benötigte transparente Schicht fortzulassen. Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, auf den nach dem bisherigen Stand der Technik erforderlichen lithographischen Arbeitsschritt zu verzichten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in einem vergrößerten Teilschnitt eine elektrolurnineszierende Anordnung nach der Erfindung.

Die dargestellte erfindungsgemäße Anordnung weist ein z.B. aus Glas bestehendes Substrat 1 auf, auf dem eine erste Elektrodenschicht 2 angeordnet ist, welche aus Indiumzinnoxid (I_vSn Ο ) besteht und als dünner Film durch Aufsprühen bis zu einer Dicke von 40 bis 50 nm hergestellt ist. Diese Schicht läßt sich auch mit Hilfe des Atomschicht-Epitaxieverfahrens herstellen.

Bei einer Wechselspannungsanordnung (AC structure) wird eine aus Al^O., bestehende Isolierschicht 3 mit Hilfe des Atomschicht-Epitaxieverfahrens auf der ersten Elektrodenschicht 2 niedergeschlagen; die Isolierschicht 3, deren Dicke vorzugsweise 200 bis 250 nm beträgt, kommt als Strom-

I begrenzer zur Wirkung. Auf die Isolierschicht 3 wird dief

aus ZnSrMn bestehende eigentliche lumineszierende Schicht 4 aufgebracht, deren Dicke etwa 300 nm beträgt. Auf die | lumineszierende Schicht 4 wird analog zu der Isolierschicht 3 eine zweite aus Al₂O₃ bestehende Isolierschicht 5 mit I Hilfe des Atomschicht-Epitaxieverfahrens aufgebracht. i

Die Isolierschicht 5 wird mit einer Schicht 6 aus einem | Widerstandsmaterial versehen, dessen Dicke ID bis 100 nmj und vorzugsweise etwa 50 nm beträgt; diese Schicht aus | TiO₂ oder In₃O₃ oder SnO₂ wird ebenfalls mit Hilfe des | Atomschicht-Epitaxieverfahrens erzeugt. Alternativ kann f

s diese Schicht als sehr dünne Indiumzinnoxidschicht hergeistellt werden, deren Dicke in der Größenordnung von einifgen wenigen Atomschichten liegt. Hierbei kommt es darauf!·

" i an, daß die Leitfähigkeit durch die Schicht hindurch im J Vergleich zur Leitfähigkeit in seitlicher Richtung sehr S

hoch ist. |

Die Dickfilmelektroden 7 und 7^f, die das eigentliche elek-

trolumineszierende Muster bilden, werden mit Hilfe des f Dickfilmverfahrens auf die Widerstandsschicht 6 aufge- f druckt. Diese Elektroden bestehen aus einem Bindemittel S und leitfähigen Teilchen, vorzugsweise Graphitteilchen. f Die Dicke der Schichten 7 und 7· beträgt z.B. 40 bis 501 Mikrometer. Innerhalb dieser Schicht, die aus einer Pasfe bekannter Art hergestellt wird, sind die Teilchen durchί bestimmte Abstände voneinander getrennt, so daß an der £ Grenzfläche zwischen der Schicht 7 und der Widerstands-1 schicht 6 mehrere Berührungspunkte entstehen, an denen |er ^trom von den Schichten 7 und 7' zu der ersten Elektrodinschicht -2 fließen kann. Die Bedeutung der sehr dünnen j Schicht 6 aus Widerstandsmaterial besteht darin, daß di<§ Stromdichte, die wegen der Punktberührung nicht homogen J

³^ ist, während des Durchgangs des Stroms durch die Schichf

-δι homogenisiert werden kann, bevor der Strom die Isolierschicht 5 und die lumineszierende Schicht 4 erreicht. Da der Abstand zwischen den Dickfilmschichten 7 und 7·, der z.B. 50 bis 100 Mikrometer beträgt, im Vergleich zur Dicke der Widerstandsschicht 6 sehr groß ist, fließt praktisch kein Strom in der seitlichen Richtung durch die Widerstandsschicht 6 von der Dickfilmschicht 7 aus zu der benachbarten Dickfilmschicht 7¹, so daß die leitfähige Teilchen enthaltende Dickfilmschicht 7 und die sehr dünne Widerstandsschicht 6, welche durch sie abgegrenzt wird, zusammen wirksam die Aufgabe der zweiten Elektrodenschicht erfüllen.

An der Grenzfläche zwischen der Dickfilmschicht 7 und der Widerstandsschicht 6 kann der Abstand zwischen den die Punktberührung herbeiführenden Teilchen innerhalb eines Bereichs von 5 bis 20 Mikrometer variieren, was bedeutet, daß die Stromdichte in einem sehr hohen Maße nicht homogen ist, doch kann die Stromdichte während des Durchgangs durch die dünne Widerstandsschicht vollständig homogenisiert werden, da die Schicht 6 als eine Art Ausbreitungswiderstand zur Wirkung kommt. Dies bedeutet, daß durch die' Erfindung ein Reihenwiderstand verwirklicht worden ist, der bei einer elektrolumineszenten Gleichspannungsanordnunq eine Strombegrenzung bewirkt.

Bei einer Gleichspannungsanordnung kann der an den Berührungspunkten hervorgerufene Ausbreitungswiderstand unmittelbar zur Strombegrenzung dienen. Im vorliegenden Fall besteht die Schicht 3 z.B. aus Ti0_? bei einer Dicke von etwa ^ow 100 nm, und die Schicht 5 besteht bei einer Dicke von etwa 200 bis 500 nm aus Titantantaloxid (TTO).

Da die erste Elektrodenschicht 2 lückenlos sein kann, ist es möglich, sämtliche Schichten 2 bis 6 mit Hilfe des Atomschicht-Epitaxieverfahrens als zusammenhängende Schichten

1 auszubilden, während das lumineszierende Muster in Form der Schichten 7 mit Hilfe des Dickfilmverfahrens hergestellt werden kann.

5 Alternativ könnte die Widerstandsschicht 6 auch in Form eines Films aus Kohlenstoff hergestellt werden.

Der Patentanwalt

Leerseite

Claims

Dipl.-ing. H. !VÜTSCHERLICH
Dipl.-Ing. K. GUfJSCHMANN

■ Dr. rer. rat. W. KÜRBER '

DIpL-Ing. J. SCHMIDT -EVERS _fi

Stoinsr;;ri:.ir.:o, COOOMÖNCHEN22 \o.i. ι ? οδ

Oy LOHJA Ab

SF-O87OO Viikkala/Finnland

■ ' Ansprüche

(lJ Elektrolumineszierende Anordnung mit mindestens einem z.B. aus Glas bestehenden Substrat, mindestens einer auf dem Substrat angeordneten ersten Elektrodenschicht, mindestens einer in einem Abstand von der ersten Elektrodenschicht angeordneten zweiten Slektrodenschicht, einer zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht angeordneten lumineszierenden Schicht sowie mindestens einer zusätzlichen Schicht, die zwischen einer Elektrodenschicht und der lumineszierenden Schicht angeordnet ist und die Aufgabe hat, eine Strombegrenzung und/oder einen chemischen Schutz zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodenschicht (7, 7») eine mit Hilfe des Dickfilmverfahrens hergestellte Schicht ist, die aus einem Bindemittel und leitfähigen Teilchen besteht, und daß zwischen der zweiten Elektrodenschicht und der lumineszierenden Schicht (4) eine sehr dünne Schicht (6) aus einem Widerstandsmaterial

^ow angeordnet ist, die durch die zweite Elektrodenschicht abgegrenzt ist und einen Ausbreitungswiderstand für die Berührungspunkte der leitfähigen Teilchen in der zweiten Elektrodenschicht bildet, wobei in diesem Ausbreitungswiderstand eine nicht homogene Stromdichte homogenisiert wird, bevor der Strom die lumineszierende Schicht erreicht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodenschicht (7, 7¹) aus einer Graphitteilchen enthaltenden Paste hergestellt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus dem Widerstandsmaterial aus TiO₂
oder Ιη,Ο- oder SnO₂ besteht.·
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (6) aus dem Widerstandsmaterial

10 bis 100 nm und vorzugsweise etwa 50 nm beträgt.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus dem Widerstandsmaterial aus Indiumzinnoxid (I Sn 0 ) besteht.

χ y ζ
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus dem Widerstandsmaterial eine Dicke von einigen wenigen Atomschichten hat.
7- Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus dem Widerstandsmaterial als Film aus Kohlenstoff hergestellt ist.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus dem Widerstandsmaterial mit Hilfe
des Atomschicht-Epitaxieverfahrens hergestellt ist.