JPH06325868A

JPH06325868A - 薄膜エレクトロルミネセンスパネル

Info

Publication number: JPH06325868A
Application number: JP5178397A
Authority: JP
Inventors: Harutaka Taniguchi; 春隆谷口
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1994-11-25

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラス基板上に形成されたＥＬ素子を外気から
保護するため、その基板と端部がシール材を介して接着
される封止基板に、ガラス基板のように破損しやすくな
く、材料コスト、加工コストも安いものを用いる。【構成】有機樹脂の両面あるいは片面に金属を積層した
複合材料により封止基板を形成すると、材料コストが低
く、加工が容易であり、有機樹脂の柔軟性により破損す
ることなく、金属の低透湿性により封止効果が得られ
る。さらに、封止基板の金属層を接地することにより、
ＥＬ素子から放射する電磁波を簡単にシールドすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電界型の薄膜エレ
クトロルミネセンス (ＥＬ) 素子を外気の影響から保護
するために封止した薄膜ＥＬパネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】電界の印加によりＥＬを呈する薄膜ＥＬ
素子は、高輝度発光、高解像度および大表示容量化が可
能であることから、薄型表示装置用のパネルとして注目
されている。一般的な薄膜ＥＬパネルは、図２、図３あ
るいは図４に示すように構成されている。図２にデータ
線側断面構造を示すＥＬパネルでは、透明なガラス基板
上に、薄膜積層構造のＥＬ素子が形成されている。これ
は、透明ガラス基板10上に、InＯ₂やSnＯ₂あるいはＩ
ＴＯ (In₂Ｏ₃・SnＯ₂) からなる多数の平行な帯状の
透明下部電極１を設け、その透明電極１の上にAl
₂Ｏ₃、Si₃Ｎ₄、SiＯ₂、TaＯ₅、TiＯ₂等の何れか
からなる第一の誘電体層 (第一絶縁層) ２をスパッタリ
ング法、電子ビーム蒸着法あるいは原子層エピタキシャ
ル成長法 (以下ＡＬＥ法と略す) 等で形成される。次
に、第一絶縁層の上にスパッタリング法, 電子ビーム蒸
着法あるいはＡＬＥ法等により形成したZnＳ発光層３を
形成し、そのあと、第二の誘電体層４を第一誘電体層２
と同様な材料と形成手段で形成する。次に、スパッタリ
ング法や電子ビーム蒸着法によりAl等からなる電極層を
形成し、前記透明下部電極１と直交するようにフォトリ
ソグラフィ法でストライプパターン化して背面電極５と
する。このＥＬパネルは、透明電極２と背面電極５との
交点に対応するＥＬ発光層３の部分を各画素とし、交流
電源30より所定の電圧を印加することによりＥＬ発光さ
せた表示光を透明ガラス基板10側より取り出すようにな
っている。

【０００３】しかし、このように上面が開放されたまま
の状態では、外気中の水分や汚染物質により実用的な表
示ができなくなるおそれがあり、上面をカバーで覆う必
要があるが、単に覆っただけでは、発光層３をはさんで
積層される第一、第二の誘電体層２、４に積層の際に発
生した多数のピンホールやマイクロクラックが含まれて
いるため、これらの欠陥を通じて発光層３内にカバーの
内側の空間から湿気が侵入し易く、これが原因でＥＬ発
光損失による発熱や層間剥離その他によってＥＬ素子特
性の劣化等を招く。

【０００４】図３、図４はその対策として提案され、実
用化されたＥＬパネル封止構造を示す。図３では、ガラ
ス基板10上の透明電極２の上に透湿度の低いエポキシ樹
脂等のシール材６をスクリーン印刷等により塗布し、そ
の上に封止ガラス基板の周辺部を接触させ、加熱硬化に
より接着する。これによって生ずる空間部12に注入口７
から液状体のシリコーン油を注入して充満し、その注入
口７をカバーガラス板13を用いて接着剤８により封止し
ている。このＥＬパネルでは、ＥＬ素子と平板の封止ガ
ラス基板11との間に空間部12を形成しているが、この場
合、シール材６の厚みを厚くすると外気中の水分の透過
面積が大きくなり、水分が侵入し易くなるため、空間部
12の高さに制限がある。図４はこの点を改善し、空間部
12を封止ガラス基板11により形成したもので、空間部12
の高さを自由に選ぶことができる。封止ガラス基板11と
透明電極１の面とは薄いシール材６で接着できるので、
外気中の水分の透過面積が少なくなり、封止性能が上が
る。

【０００５】一方、薄膜交流ＥＬパネルは、交流駆動で
表示すると外部へ電磁波を放射することが不可避であ
る。この対策として、特開昭63−254697号公報、特開昭
63−254698号公報などに開示されているように、ＥＬ表
示パネルの前面、背面あるいはその両方に、導電性フィ
ルムあるいは導電シート等をＥＬパネル表示面以外の場
所に設置し、ＥＬパネル駆動用交流電源の接地端子と接
続、ＥＬパネルより放射される電磁波をシールドしてい
た。図５は、特開昭63−170892に号公報開示されている
ＥＬパネルで、この場合は、ＥＬ素子部を樹脂封止層41
の裏面側に金属板42が積層され、接地されている。この
金属板42がＥＬ素子から放射される電磁波を吸収してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図３、図４に示したＥ
Ｌパネルの封止ガラス基板11は、高コストであり、破損
しやすい欠点がある。しかし、他の低コストの封止基板
を用いようとすると次の問題がある。すなわち、薄膜Ｅ
Ｌ素子の積層形成時に発生した、ピストンやマイクロク
ラック等の欠陥を除去するため、初期通電で交流電源に
よりゼロボルトより発光表示電圧まで徐々にあげて、欠
陥部が最小となるように潰すことが行われる。また、積
層膜は、成膜後不安定な膜であるため、エージングによ
り安定化させる必要がある。この時エージング時間短縮
のため、実使用表示周波数より高い周波数の電圧を印加
する。この場合、ＥＬ素子部の温度も上昇して数十℃程
度に上がる。また、シール材６に熱硬化性のエポキシ樹
脂を使用する場合は、80〜180 ℃の硬化温度に耐える必
要がある。そのほか、封止基板には、ＥＬ素子を広い面
積で覆うため透湿性が低いこと、また基板との接着によ
り封止するため接着性が良好なことが要求される。ま
た、図５に示すような構造では、発光部への水分の透過
の阻止を樹脂封止層41のみで行わねばならず、透湿性を
低くすることが困難である。

【０００７】本発明の目的は、上記の問題を解決し、破
損しにくく、耐熱性、接着性が良好で、透湿性が低く、
さらに電磁波をシールドすることも可能である、材料コ
ストおよび加工コストの安い封止基板を用いた薄膜ＥＬ
パネルを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、発光層が誘電体層を介して電極層には
さまれた積層体を絶縁性で透明のパネル基板上に備え、
その積層体の反パネル基板側を覆う封止基板の端部がシ
ール材を介してパネル基板と結合され、封止基板とパネ
ル基板とにより前記積層体上に生ずる空間に液状材が注
入されたＥＬパネルにおいて、封止基板が金属と有機樹
脂とを積層した複合材料よりなるものとする。封止基板
に開けられた液状材料注入口が封止基板と同一材料より
なる閉塞板で閉塞されたことが有効である。封止基板の
金属層が少なくとも反パネル基板側に設けらることが望
ましいが、有機樹脂の両面に設けられてもよい。そし
て、封止基板の金属層が接地されたことも有効である。
そのほか、封止基板の金属がアルミニウムであること、
有機樹脂がポリエチレンあるいはポリプロピレンからな
ることが有効である。

【０００９】

【作用】封止基板が金属と有機樹脂が複合材料よりなる
ことにより、有機樹脂の厚さをある程度以上にすれば強
度は十分で、ガラスのように破損のおそれがなく、ガラ
ス基板にくらべて低コストであり、加工性も良好であ
る。有機樹脂のみでは透湿性が高いため水分が肉部へ侵
入するおそれがあるが、透湿性の低い金属を積層するこ
とにより、封止性能が向上する。また、シール材との接
着性は有機樹脂でも金属でも良好で、その接着強度に問
題がない。また、有機樹脂が柔軟で、シール材の熱硬化
あるいは紫外線硬化による収縮を吸収するので、収縮応
力による破損が発生しない。

【００１０】金属層を接地すれば、ＥＬ素子全面を覆っ
ている封止基板で電磁波をシールドするため、特に電磁
波シールド構造を新たに形成することなく、高いシール
ド効果が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、図２、図３、図４、図５と共通の部分
に同一の符号を付した図を引用して本発明の実施例につ
いて述べる。図１に示す第一の実施例では、基板10上に
全面にＩＴＯ (In₂Ｏ₃・SnＯ₂)を電子ビーム蒸着あ
るいはスパッタリング後、フォトリソグラフィにより透
明電極１の平行な帯状のストライプパターンをウェット
エッチングによるエッチング加工により形成する。

【００１２】次に、スパッタ法により、メタルマスクを
用いて所定の面積になるように第一の誘電体層２を厚み
約2000〜4000Åに形成する。この時の誘電体２の材料と
しては、Al₂Ｏ₃、Ta₂Ｏ₅、SiＯ₂、Si₃Ｎ₄、Ｙ₂
Ｏ₃、TiＯ₂の中から一種ないしは２種を選択して使用
し、１層ないし２層膜とする。次いで、スパッタ法、電
子ビーム蒸着法あるいはＡＬＥ法により、メタルマスク
を用いて所定の面積になるように発光層３を第一誘電体
層２上に厚み4000〜10000 Åに成膜する。発光層の蛍光
体母材として、ZnＳ、添加材としてMnを0.４〜1.６Ｗｔ
％を混ぜて作成したペレットあるいはターゲツトを用い
る。成膜後に１×10^-5Torrの真空中で300 〜700 ℃、１
〜２時間の熱処理を実施する。

【００１３】さらに、スパッタ法により、第二誘電体層
４をメタルマスクを用いて所定の面積になるように発光
層３上に厚み2000〜4000Åに形成する。材料としては、
第一誘電体層２同様Al₂Ｏ₃、Ta₂Ｏ₅、SiＯ₂、Si₃
Ｎ₄、Ｙ₂Ｏ₃、TiＯ₂の中から一種ないしは２種を選
択して使用し、１層ないし２層膜とする。このあと、第
二誘電体層４上に背面電極５としてAl層を電子ビーム蒸
着で形成する。必要に応じて背面電極５は２層構造をと
る。この場合は、Al上にNiを同じ電子ビーム蒸着で続け
て形成する。そして、透明電極と直交するようにフォト
リソグラフィにてストライプ状にパターン化して背面電
極５とする。

【００１４】図６は電極パターンを示す平面図で、透明
電極１および背面電極５はいずれも、電極から交互に両
側に端子電極が引き出されており、パターンピッチは0.
２〜0.３mm程度、電極幅は0.15〜0.22mm程度となる。端
子部分の端子電極15、55のピッチは0.４〜0.６mm、電極
幅は0.２〜0.３mmとなる。このＥＬパネルの封止基板20
は、有機樹脂21とその両面を覆う金属層22とからなり、
厚みは0.15／1.7 ／0.15mm (総厚み2.０mm) あるいは0.
15／0.7 ／0.15mm(総厚み1.０mm) である。有機樹脂と
しては、ポリエチレンやポリプロピレン等の熱変形温度
が80℃以上、連続使用温度100 ℃以上の耐熱性の高いも
のを使用する。封止基板の積層方法は、表面処理した有
機材料21上に金属層22を真空蒸着法あるいはスパッタリ
ング法により形成するか、あるいは接着材を用いて金属
箔と表面処理した有機樹脂と金属箔とを張り合わせ積層
する。有機樹脂の表面処理は金属との密着性を向上させ
るために行う。封止基板は、あらかじめ注入口７の穴を
パンチングにより加工しておく。シール材６としては、
１液型あるいは２液型の熱硬化エポキシ樹脂や紫外線硬
化型エポキシ樹脂を用いる。シール樹脂厚みを制御する
ため必要に応じて５〜50μｍの径のガラスロッドのスペ
ーサを適当量混合する。このシール材６を封止基板の端
縁部に数mm幅にスクリーン印刷で塗布する。シール材６
の硬化方法は、熱硬化型は、80〜180 ℃で30分〜１時
間、空気中で硬化させ封止する。紫外線硬化型は、室温
で紫外線光源によりガラス基板10側より照射して硬化さ
せ封止する。図示しないが、内面の金属層22に接地用リ
ードを接続しておき、このリードの端部と、ガラス基板
10の信号端子電極15、55のないコーナ部の一つに設けら
れた接地端子電極16とを、室温硬化あるいは熱硬化する
導電接着材により、シール材と同時に硬化導電接続を行
う。接地端子電極16を、例えばＥＬパネル駆動回路のグ
ランド部と、リード線あるいはＦＰＣ (フレキシブル印
刷回路) を介してはんだ付けあるいは異方性導電テープ
を用いて接続することにより、金属層22は接地され、電
磁波シールド構造となる。

【００１５】次に、注入口７より液状体で絶縁性の高い
シリコーン油を空間部12に充填し、封止基板20と同様の
複合材料よりなる閉塞板９を用い、前記シール接着材６
と同一材料８で接着封止する。この構造では、シール樹
脂６が封止基板20の外周端面まで接着封止され性能を上
げるようにしている。シール接着材６による接着は、図
３、図４におけるようにガラス基板同志の接着の場合よ
り、ガラス基板と金属層を接着する場合の方が高い接着
強度が得られ、また複合封止基板20のガラス基板１との
熱膨張係数の相違は、複合封止基板の柔軟性により吸収
できる。

【００１６】図７に示す第二の実施例では、図４の従来
構造と同様、空間部12を封止基板20により形成したもの
で、図１に用いたと同様の複合材料板を加圧形成して皿
状にし、パンチングで注入口７を打抜いたのち、シール
材６で接着したものである。この封止方法では、液状体
を注入する空間部の深さを自由に選べるため、シール材
６の厚みを薄くすることが出来る。このため、シール部
分から外気中の水分が樹脂を透過する面積が小さくでき
るため、ＥＬ素子の信頼性が高くなる。図５では、シー
ル材６は封止基板20の端縁部の平面のみ接着シールして
いるが、前記したように封止基板外周端面にもシールを
施せば、さらに封止性能が上がることは言うまでもな
い。

【００１７】図８に示す第三の実施例では、封止基板20
の金属層22が片側にのみ設けられている。厚みは、Al層
22が0.25mm、有機樹脂21が0.70mmで総厚みは0.95mmであ
る。そして有機樹脂面でシール材６と接着する。この場
合、金属層22が片側にしかないため、透湿性が若干高く
なるが、シール材６と有機樹脂21との熱膨張係数の差が
小さいため、接着強度が向上する。

【００１８】図９に示す第四の実施例は、同様に片側に
のみ金属層22のある封止基板20を用い、図７と同様に皿
形に成形したものであって、第三の実施例と同様の特徴
をもっている。このような両側あるいは片側に金属層22
を有する封止基板20の透湿性は、0.４〜1.０ｇ／ｍ²・
24時間で、ガラスの封止基板11の透湿度0.417 ｇ／ｍ²
・24時間に対しほぼ問題のないレベルである。

【００１９】以上、第二ないし第四の実施例でも、金属
層21を接地することにより、簡単に電磁波シールド構造
にできることは自明である。図10に示す第五の実施例
は、第三の実施例と同様に封止基板20の金属層22が片側
にのみ設けられているが、外面側ではなく内面側であ
り、ガラス基板10上の接地端子電極16へのリード17によ
る接続を容易にしている。この場合、有機樹脂21には、
透湿性の低い材料、例えば保湿性の樹脂を用いるとよ
い。図11に示す第六の実施例も、同様に内面側に金属層
21を設けたもので、図７、図９と同様に封止基板20を皿
形に成形したものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、従来封止基板として使
用されていた材料コスト、加工コストが高いガラス基板
に代わって、有機樹脂と金属の積層複合材料からなる基
板を用いることにより、有機樹脂の柔軟性と金属の低透
湿性と相まって、封止性能が実用上問題なく、破損のお
それのない低コストの封止基板によって封止され、信頼
性の高い薄膜ＥＬパネルを得ることができた。

【００２１】さらに、封止基板の金属層を接地すること
により、新たに電磁シールド材をＥＬパネルの外部に形
成することなく、簡単にＥＬ素子から放射されて電磁波
をシールドすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の、薄膜ＥＬパネルの概
念的データ線側断面図

【図２】従来の薄膜ＥＬパネルの概念的データ線側断面
図

【図３】別の従来の薄膜ＥＬパネルの概念的データ線側
断面図

【図４】さらに別の従来の薄膜ＥＬパネルの概念的デー
タ線側断面図

【図５】従来の電磁波シールド機能をもつ薄膜ＥＬパネ
ルの概念的データ線側断面図

【図６】本発明の実施例の薄膜ＥＬパネルの電極パター
ンを示す平面図

【図７】本発明の第二の実施例の薄膜ＥＬパネルの概念
的データ線側断面図

【図８】本発明の第三の実施例の薄膜ＥＬパネルの概念
的データ線側断面図

【図９】本発明の第四の実施例の薄膜ＥＬパネルの概念
的データ線側断面図

【図１０】本発明の第五の実施例の薄膜ＥＬパネルの概
念的データ線側断面図

【図１１】本発明の第六の実施例の薄膜ＥＬパネルの概
念的データ線側断面図

【符号の説明】１透明電極２第一誘電体層３発光層４第二誘電体層５背面電極６シール材７注入口８接着材９閉塞板１０ガラス基板１２空間部２０封止基板２１有機樹脂２２金属層１５、５５端子電極１６接地端子電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光層が誘電体層を介して電極層にはさま
れた積層体を絶縁性で透明のパネル基板上に備え、その
積層体の反パネル基板側を覆う封止基板の端部がシール
材を介してパネル基板と結合され、封止基板とパネル基
板とにより前記積層体上に生ずる空間に液状材が注入さ
れたものにおいて、封止基板が金属と有機樹脂とを積層
した複合材料よりなることを特徴とする薄膜エレクトロ
ルミネセンスパネル。
【請求項２】封止基板に開けられた液状材料注入口が封
止基板と同一材料よりなる閉塞板で閉塞された請求項１
記載の薄膜エレクトロルミネセンスパネル。
【請求項３】封止基板の金属層が少なくとも反パネル基
板側に設けられた請求項１あるいは２記載の薄膜エレク
トロルミネセンスパネル。
【請求項４】封止基板の金属層が有機樹脂の両面に設け
られた請求項１ないし３のいずれかに記載の薄膜エレク
トロルミネセンスパネル。
【請求項５】封止基板の金属層が接地された請求項１な
いし４のいずれかに記載の薄膜エレクトロルミネセンス
パネル。
【請求項６】封止基板の金属がアルミニウムである請求
項１ないし５のいずれかに記載の薄膜エレクトロルミネ
センスパネル。
【請求項７】封止基板の有機樹脂がポリエチレンである
請求項１ないし６のいずれかに記載の薄膜エレクトロル
ミネセンスパネル。
【請求項８】封止基板の有機樹脂がポリプロピレンであ
る請求項１ないし６のいずれかに記載の薄膜エレクトロ
ルミネセンスパネル。