JPH0351080B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は交流電界の印加によつてEL（Electro
Luminescence）発光を呈する薄膜EL素子を使用
したEL表示パネルに対して有効な技術となる薄
膜EL素子保護用流体の注入孔封止構造に関する
ものである。

ロ 従来技術 従来、交流動作の薄膜EL素子に関して、発光
層に規則的に高い電界（10⁶V／cm程度）を印加
し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安定性等を高
めるために、0.1〜2.0Wt％のMn（あるいはCn、
Al、Br等）をドープしたZnS、ZnSe等の半導体
発光層をY₂O₃、TiO₂等の誘電体薄膜でサンドイ
ツチした三層構造ZnS：Mn（又はZnSe：Mn）
EL素子が開発され、発光諸特性の向上が確かめ
られている。この薄膜EL素子は数ＫHzの交流電
界印加によつて高輝度発光し、しかも長寿命であ
るという特徴を有している。

薄膜EL素子の１例としてZnS：Mn薄膜EL素
子の基本的構造を第１図に示す。

第１図に基いて薄膜EL素子の構造を具体的に
説明すると、ガラス基板１上にIn₂O₃、SnO₂等の
透明電極２、更にその上に積層してY₂O₃、
TiO₂、Al₂O₃、Si₃N₄、SiO₂等からなる第１の誘
電体層３がスパツタあるいは電子ビーム蒸着法等
により重畳形成されている。第１の誘電体層３上
にはZnS：Mn焼結ペレツトを電子ビーム蒸着す
ることにより得られるZnS発光層４が形成されて
いる。この時蒸着用のZnS：Mn焼結ペレツトに
は活性物質となるMnが目的に応じた濃度に設定
されたペレツトが使用される。ZnS発光層４上に
は第１の誘電体層３と同様の材質から成る第２の
誘電体層５が積層され、更にその上にA1等から
成る背面電極６が蒸着形成されている。透明電極
２と背面電極６は第２図に示すように帯状に成形
され、互いに直交する如く複数本配列されたマト
リツクス電極構造が採用されており、透明電極２
と背面電極６が平面図的に見て交叉した位置がパ
ネルの１画素に相当する。透明電極２と背面電極
６は交流電源７に接続され、薄膜EL素子が駆動
される。

電極２，６間にAC電圧を印加すると、ZnS発
光層４の両側の誘電体層３，５間に上記AC電圧
が誘起されることになり、従つてZnS発光層４内
に発生した電界によつて伝導体に励起され、かつ
加速されて充分なエネルギーを得た電子が、直接
Mn発光センターを励起し、励起されたMn発光
センターが基底状態に戻る際に黄色の発光を行な
う。即ち高電界で加速された電子がZnS発光層４
中の発光センターであるZnサイトに入つたMn原
子の電子を励起し、基底状態に落ちる時、略々
5850Åをピークに幅広い波長領域で強い発光を呈
する。

上記の如き構造を有する薄膜EL素子はスペー
スフアクタの利点を生かした平面薄型デイスプレ
イ・デバイスとして、文字及び図形を含むコンピ
ユーターの出力表示端末機器その他種々の表示装
置に文字、記号、静止画像、動画像等の表示手段
とし利用することができ非常に有効なものであ
る。

しかしながら薄膜EL素子の誘電体層は製造工
程途中で発生した多数のピンホールやマイクロク
ラツク等を含み、これらの欠陥を通してZnS発光
層４に湿気等が侵入するため、EL発光損失によ
る発熱、層間剥離、素子特性の劣化等を招来す
る。

上記問題を解決することを目的として、第３図
に示すように、薄膜EL素子特有の不完全さ、即
ちピンホール等によつて通電時に生じるブレーク
ダウンのため起る微小な熱損傷領域の拡大を防
止、固定化し、大気環境下での湿気保護、放熱効
果、さらに振動、たわみに対しても有効となる薄
膜ELパネル８が知られている。

この薄膜ELパネル８を第３図に基いて説明す
ると、１は第１図に示すガラス基板であり、ガラ
ス基板１上に透明電極２が帯状に一定ピツチ間隔
をもつて平行配列され、薄膜EL素子９が構成さ
れている。この薄膜EL素子９を収納する如く皿
状の背面ガラス板１０がガラス基板１上に重畳さ
れ、その内部間隙に薄膜EL素子９が内蔵される。
ガラス基板１と背面ガラス板１０の接合部は光硬
化性樹脂（フオトボンド）等の接着剤で密封され
ている。即ち、ガラス基板１と背面ガラス板１０
は薄膜EL素子９に対する外囲器１１を構成する。
そして外囲器１１内には薄膜EL素子９が内蔵さ
れると共にシリコンオイル、真空グリース等の薄
膜EL素子９保護用の絶縁性保護流体１２が充填
封入されている。絶縁性保護流体１２に要求され
る条件としてはピンホールへの浸透性があり、絶
縁耐圧が高く、耐熱性、耐湿性に優れ、薄膜EL
素子構成膜と反応せず、蒸気圧、熱膨張係数の小
さい流動性物質であることが望ましいが特にピン
ホールへの浸透性があり絶縁耐圧がある程度高い
こと及び薄膜EL素子構成膜と反応しないことを
要する。

又、薄膜EL素子９の透明電極２及び背面電極
６のリード端子部はガラス基板１と背面ガラス板
１０の接合部を介して外囲器１１外部のガラス基
板１上へその一端が延設され、駆動制御用回路
（図示せず）と電気的に接続されている。

上記構成から成る薄膜ELパネル８において絶
縁性保護流体１２は背面ガラス板１０に設けられ
ている注入孔１３から注入されて封止されるので
あるが、その工程手順を以下に示す。（特公昭57
−47559、特開昭57−191991）まず第４図に示す
ように背面ガラス板１０としては厚さ３mmのソー
ダガラスが使用され、EL素子構造部の収納部分
がサンドエツチングにより深さ１mm程度に凹陥成
形されている。凹陥成形領域の隅部１箇所には流
体注入用の注入孔１３が形成され、中空の注入用
パイプ１４が挿入固定されている。注入用パイプ
１４は金属製で、注入孔１３に接着固定されてい
る。

流体注入及び封止は第５図ａ，ｂ、及び第６図
ａ，ｂ，ｃに示す操作を介して行なわれる。

ガラス基板１と背面ガラス板１０で構成される
外囲器１１と流体収納槽１５を第５図ａに示す如
く真空槽１６内に設置する。この時外囲器１１の
注入パイプ１４の先端は流体収納槽１５内の注入
流体と離反している。この状態で真空槽１６内を
減圧し、注入流体及び薄膜EL素子９のガス出し
を行なう。次に真空保持のまま流体収納槽１５を
上昇させ、第５図ｂに示す如く、注入パイプ１４
の先端を注入流体内へ挿入させる。この後、真空
槽１６を大気圧下に戻し、これによつて外囲器１
１内へ流体収納槽１５内の注入流体が注入パイプ
１４を介して流入される。

この時真空槽１６内を必要に応じて昇温させ、
注入流体の流動性を高めることもできる。

注入流体の注入操作が完了すると、第５図ｂに
示す状態で第６図ａに示す如く注入パイプ１４の
外囲器１１接合部近傍部分を圧着し、仮封止を行
なう。その後仮封止部の注入パイプ１４を第６図
ｂに示す如く切断し、切断部をエポキシ系樹脂１
７により第６図ｃに示す如く封止補強する。

次にこの注入パイプ１４封止部を内設可能な凹
陥部を有するガラスキヤツプ１８を注入パイプ１
４封止部の背面ガラス板１０上に接着剤を介して
被冠し、第７図に示す如く注入流体に対する二重
封止構造を構成する。ガラスキヤツプ１８を背面
ガラス板１０に接着する接着剤としては光硬化性
接着剤（フオトボンド）等が用いられる。以上に
より封入操作工程が完了する。

ところが、薄膜ELパネル８における絶縁性保
護流体１２の上記従来の注入封止構造によれば、
流体注入用パイプ１４は注入孔１３に接着固定さ
れるため上記封入操作工程を繰り返す度に新たな
注入用パイプ１４の接着固定が必要であり工程が
煩雑となる。

又、外囲器１１内に封入された保護流体１２は
密閉状態にあるため、熱サイクルテスト時、動作
時のようにパネル温度上昇の際、保護流体１２の
熱膨張が生じ注入パイプ１４の前記仮封止部から
保護流体１２が漏洩することがある。この漏洩保
護流体はガラスキヤツプ１８の凹陥部に貯溜され
るのであるが、注入用パイプ１４の仮封止部から
の保護流体１２の漏洩は耐湿上好ましくないし、
逆に熱膨張した保護流体１２の収縮時、漏れた保
護流体１２が元へ戻りにくく、ガラスキヤツプ１
８内の気体を吸い込む不利もある。

ハ 発明の目的 本発明の目的は透光性前面基板と背面板とから
成る外囲器内に薄膜EL素子とその絶縁性保護流
体を収納した薄膜ELパネルにおいて保護流体の
封入操作に用いられる注入用パイプの反復使用を
可能にし、かつ注入孔の封止部を伸縮自在に変位
させることにより保護流体の熱膨張時の体積増圧
力を吸収して封止部からの保護流体の漏洩を防止
することである。

ニ 発明の構成 本発明は、透光性前面基板と背面板とから成る
外囲器内に薄膜EL素子及び該薄膜EL素子に対す
る絶縁性保護流体を収納した薄膜ELパネルにお
いて、前記外囲器に設けられた前記保護流体の注
入孔に該注入孔よりも小径の孔を有するパツキン
材を同心配置して接着固定し前記保護流体の注入
後、前記パツキン材の孔を変形可能な薄板で封止
し、かつ前記薄板を凹部付キヤツプで被冠・封止
したことを特徴とする。

ホ 実施例 本発明に係る薄膜ELパネルの実施例をその保
護流体注入封止構造の製造工程順に従つて説明す
る。まず薄膜ELパネルの背面ガラス板１０とし
て、第８図に示すように所定厚さのソーダガラス
板を加熱加圧成型し乃至はサンドエツチングによ
りEL素子構造部の収納部分が所定深さに凹陥成
形される。そして凹陥成形領域の隅部１個所には
流体注入用の注入孔１３が形成される。

次に第９図に示すように注入孔１３に孔を有す
るパツキン材１９を同心配置して接着固定する
が、パツキン材１９の孔径は注入孔１３よりも小
径に成形される。又、パツキン材１９として第１
０図に示すように注入孔１３内周面を覆う形状に
成形してもよい。

そして第１１図に示すようにパツキン材１９の
孔に流体注入用の外部注入管２０を挿入するが、
外部注入管２０は注入孔１３に接着固定されず、
流体注入が終了すれば、注入孔１３から抜き取ら
れる。従つて外部注入管２０の反復使用が可能と
なり、同時にパツキン材１９により流体注入時、
及び外部注入管２０抜き取り時の流体漏れが防止
される。

外部注入管２０の挿入された背面ガラス板１０
とガラス基板１により薄膜EL素子９を収納する
外囲器１１を構成すれば、従来同様第１２図ａ，
ｂに示すように外囲器１１内に絶縁性保護流体１
２が注入される。即ち、まず外囲器１１と流体収
納槽２１を第１２図ａに示すように真空槽２２内
に設置する。この時外囲器１１の外部注入管２０
の先端は流体収納槽２１内の注入流体と離反して
いる。この状態で真空槽２２内を減圧し、注入流
体及び薄膜EL素子９のガス出しを行なう。次に
真空保持のまま流体収納槽２１を上昇させ、第１
２図ｂに示すように外部注入管２０の先端を注入
流体内へ挿入させる。この後、真空槽２２にN₂
ガスを常圧まで導入し、これによつて外囲器１１
内へ流体収納槽２１内の注入流体が外部注入管２
０を介して注入される。

注入流体の上記注入操作が完了すると、外囲器
１１から外囲注入管２０を抜き取る。この時、パ
ツキン材１９の封止後に外囲器１１内に気体が残
らないよう外部注入管２０の抜き取り後、流体補
充などを行い第１３図に示すように流体表面がパ
ツキン材１９の表面レベルより低下しないように
する。この工程はN₂ガス雰囲気中で実施するこ
とが望ましい。

そして第１４図に示すようにパツキン材１９の
孔を薄板２３で封止して保護流体１２を外囲器１
１内に密閉する。薄板２３は保護流体１２の膨
張・収縮に応じて変形できるように伸縮自在でな
ければならず、その形状は第１５図ａ，ｂに示す
ようにゴム製の薄い平板のもの、第１６図ａ，ｂ
に示すように金属製平板にひだを設けたものなど
である。即ち薄板２３は伸縮自在であるため流体
熱膨張時の流体封止部の損傷が防止され、同時に
流体漏洩も防止される。

更に第１７図に示すように凹部を有するキヤツ
プ２４を注入孔１３封止部の背面ガラス板１０上
に接着剤を介して被冠し、注入流体に対する二重
封止構造を構成する。キヤツプ２４は第１８図に
示すように２段凹部を有し、第１封止面２４ａと
第２封止面２４ｂが形成される。即ちキヤツプ２
４の被冠時、第１封止面２４ａは薄板２３とパツ
キン材１９を圧接して封止し、第２封止面２４ｂ
は背面ガラス板１０に接着されて封止する。ここ
で第１９図に示すように第１封止面２４ａに突起
２４ｃを設ければ、薄板２３の圧接がより強固に
なつて封止をより確実にする。又、背面ガラス板
１０上からの第１封止面２４ａの高さを薄板２３
とパツキン材１９の厚さよりも小さくすることに
より薄板２３の圧接を強くすることも可能であ
る。従つて第１封止面２４ａの上記高さ寸法を所
定範囲内に許容できる。そして第２封止面２４ｂ
の接着には光硬化性樹脂等が用いられる。

上記封入操作工程を経て薄膜ELパネルは作成
される。

尚、キヤツプ２４は図示例のように２段凹部を
有するもののみならず、単純な皿状のものでよ
い。

ヘ 発明の効果 本発明によれば、透光性前面基板と背面板とか
ら成る外囲器内に薄膜EL素子とその絶縁性保護
流体を収納した薄膜ELパネルにおいて流体封入
操作に用いられる流体注入用の注入管を１本で反
復使用できるようにしたから、製造工程の簡略化
が図れる。又、流体注入孔の封止に伸縮自在の薄
板を用い、かつ薄板に凹部付キヤツプを被冠して
封止したから、流体熱膨張時の注入孔封止部の損
傷が防止され、封止が確実となつてパネルの耐湿
性が向上する。更に注入孔に注入孔より小径の孔
を有するパツキン材を接着固定したから、流体注
入時及び注入管抜き取り時の流体漏れが防止さ
れ、しかもパツキン材の厚さにより薄板を被冠す
る凹部付キヤツプのキヤツプ高さの寸法公差を許
容するのに有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜EL素子の概略側断面図、第２図
はその透明電極と背面電極の概略平面図、第３図
は従来の薄膜ELパネルの概略側断面図、第４図
はその流体注入操作工程における背面ガラス板の
側断面図、第５図ａ，ｂはその流体注入操作の説
明図、第６図ａ，ｂ，ｃはその流体注入管の封止
操作の説明図、第７図はその封止部を凹部付キヤ
ツプで２重に封止した封止部の側断面図、第８図
は本発明に係る薄膜ELパネルに用いられる背面
ガラス板、第９図と第１０図はその背面ガラス板
にパツキン材を接着固定した時の背面ガラス板の
部分側断面図、第１１図はその背面ガラス板に外
部注入管を挿入した時の背面ガラス板の部分側断
面図、第12図ａ，ｂは本発明に係る薄膜ELパネ
ルの流体注入操作の説明図で、第１３図はその注
入操作終了後の薄膜ELパネルの部分概略側断面
図、第１４図は注入孔を薄板で封止した本発明に
係る薄膜ELパネルの部分概略側断面図、第１５
図ａはその薄板の一例の側面図で、第１５図ｂは
その平面図、第１６図ａはその他の形状の薄板の
断面図で、第１６図ｂはその平面図、第１７図は
その薄板を凹部付キヤツプで２重に封止した本発
明に係る薄膜ELパネルの部分概略側断面図、第
１８図はその凹部付キヤツプの一例の断面図、第
１９図はその他の形状を有する凹部付キヤツプの
断面図である。 １……透光性前面基板、９……薄膜EL素子、
１０……背面板、１１……外囲器、１２……絶縁
性保護流体、１３……注入孔、１９……パツキン
材、２３……薄板、２４……凹部付キヤツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透光性前面基板と背面板とから成る外囲器内
   に薄膜EL素子及び該薄膜EL素子に対する絶縁性
   保護流体を収納した薄膜ELパネルにおいて、前
   記外囲器に設けられた前記保護流体の注入孔に該
   注入孔よりも小径の孔を有するパツキン材を同心
   配置して接着して、前記パツキン材の孔を変形可
   能な薄板で封止し、かつ前記薄板を凹部付キヤツ
   プで封止したことを特徴とする薄膜ELパネル。