JPH07226294A

JPH07226294A - Ｅｌユニットの製作方法

Info

Publication number: JPH07226294A
Application number: JP6016917A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hiyoshi; 隆之日吉; Ikuo Fujisawa; 郁夫藤沢
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】ＥＬ素子を包囲するカバー部材の内部空間に
防湿剤を封入したＥＬユニットの生産性と耐久性とを共
に向上させる。【構成】カバー部材３０の内部空間に液状の防湿剤３
１を注入してからＥＬ素子２３を電圧印加でエージング
し、このエージングを実行してから防湿剤３１を光照射
などで硬化させることで、エージングの実行時には防湿
剤３１を液状として局所的な加圧によるＥＬ素子２３の
破壊を防止し、エージングの完了後は防湿剤３１を硬化
させて流出を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光素子としてＥＬ素
子を利用した発光装置であるＥＬユニットの製作方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、発光装置に利用可能な発光素子で
あるＥＬ(Electro Luminescence)素子は、絶縁基板の表
面に下部電極層と下部誘電体層とマンガンなどの活性元
素を含む硫化亜鉛等からなる薄膜状の活性層と上部誘電
体層と上部電極層とを順次積層した構造となっている。
そして、このようなＥＬ素子は、電界腐蝕や雰囲気によ
る経時的な劣化などを防止するため、その全体を外気か
ら遮蔽する必要がある。

【０００３】従来、表面発光型のＥＬ素子からなるＥＬ
ユニットであるＥＬパネルで利用されている防湿保護法
は、ガラス基板の表面に形成したＥＬ素子にガラスパネ
ルを所定間隔で対抗配置し、この周囲を固定してから内
部に絶縁性の防湿剤としてオイルなどを充填することで
湿度の侵入を防止している。このようなＥＬパネルのＥ
Ｌ素子は、絶縁性基板の表面に下部電極層を所定パター
ンで形成し、この表面にＳｉｏ₂ 膜やＳｉＮ膜等の下部
誘電体層と、ＺｎＳ：Ｍｎ膜等の活性層と、Ｓｉｏ₂ 膜
やＳｉＮ膜等の上部誘電体層と、所定パターンの上部電
極層とを順次形成した構造となっている。そこで、この
ようなＥＬパネルでは、上部電極層と下部電極層とを交
流電源に接続してＥＬ素子を駆動する。このＥＬ素子を
包囲するように、ガラスからなるカバー部材を内部が密
閉構造となるように形成し、この内部に防湿剤であるシ
リコンオイルを充填して防湿構造としている。

【０００４】しかし、このようにガラス等でＥＬ素子を
包囲するカバー部材を形成してオイルを充填するＥＬパ
ネルでは、カバー部材の密閉工程が煩雑で生産性が低下
し、構造的にも厚さと重量とが増加することになる。ま
た、このようなＥＬパネルでは、ＥＬ素子の動作時の発
熱によりオイルが膨張収縮するため、これを吸収する構
造が必要である。さらに、このようなＥＬパネルは、カ
バー部材が破損するとオイルが周囲に散乱するので好ま
しくない。

【０００５】そこで、上述のような課題を解決したＥＬ
ユニットとして、固体の樹脂を防湿剤としてＥＬ素子を
封入することが提案されている。例えば、熱硬化性樹脂
をカバー部材に封入してから加熱して硬化させることや
（特開平1-274383号公報）や、光硬化性樹脂をカバー部
材に封入してから紫外線照射で硬化させること（特開平
1-274384号公報）などが提案されている。

【０００６】そこで、このようなＥＬユニットの一従来
例として、光硬化性樹脂を利用した特開平1-274384号公
報のＥＬパネルの製作方法を図６に基づいて以下に説明
する。まず、ガラス基板１上に透明電極２を帯状に多数
平行配置し、この上にＡl₂Ｏ₃ 等からなる第一誘電体層
３と、ＺｎＳにＭｎＳを添加した材料からなるＥＬ発光
層４と、Ａl₂Ｏ₃ 等からなる第二誘電体層５とを順次形
成した後、この第二誘電体層５にＡｌ等を蒸着して透明
電極２と直交する方向に帯状にパターニングすることで
背面電極６を形成している。そして、注入口７を有する
板厚 1.1(mm)のカバー部材８をエポキシ樹脂９でガラス
基板１と透明電極２とに接着し、この後に注入口７に挿
入した注入管（図示せず）で液状の光硬化性樹脂１０を
カバー部材８の内部に充填する。そして、このカバー部
材８の内部に充填した光硬化性樹脂１０を紫外線の照射
で硬化させ、ガラス片１１とアルミニウム片１２とをエ
ポキシ樹脂９で接着することで注入口７を密閉する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
ＥＬパネルでは、ＥＬ素子を数キロヘルツの交流電圧で
駆動するので、その電界強度も10⁶(Ｖ／cm）と高くなっ
て機械的振動を発生している。このため、ＥＬ素子を固
体封止する樹脂の材質や材厚は重要であるが、固体封止
は取扱いや生産性が良好である。

【０００８】しかし、実際には高絶縁性の固体樹脂を防
湿剤に利用しても、ＥＬ素子には微小なピンホールから
絶縁破壊が発生する。この絶縁破壊は自己回復型と伝播
破壊型との二種類があるが、何れも破壊点では高熱を発
生して固体樹脂が急激に焼損したり、熱膨張により固体
樹脂が変形したりする。このため、ＥＬ素子に強い応力
が作用したり、膜の剥離を誘発するため、破壊点の位置
だけでなく広範囲に破壊が発生してＥＬ素子が使用不能
となることがある。

【０００９】例えば、このような課題を解決したＥＬユ
ニットの製作方法としては、特開昭60-70694号公報に開
示されたものがあり、これはＥＬ素子をエージングの完
了後に固体の防湿剤で封止するようになっている。しか
し、実際には気層中でＥＬ素子をエージングすると、破
壊点に湿気が侵入して耐久性が低下する。例えば、完全
に乾燥した不活性ガスの中でならばＥＬ素子を良好にエ
ージングすることができるが、この場合はＥＬ素子のエ
ージングの他にも防湿剤の注入や封入や硬化などの多数
の製作工程を、完全に乾燥した不活性ガスの中で連続的
に実行する必要がある。しかし、これでは作業性が悪く
大規模な生産設備も必要であるため、ＥＬユニットの生
産性が著しく低下するので実用的でない。

【００１０】本発明は、生産性と耐久性とが共に良好な
ＥＬユニットの製作方法を得るものである。

【００１１】また、本発明は、より生産性が良好なＥＬ
ユニットの製作方法を得るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板の表面上に下部電極層と下部誘電体層と活性層と上
部誘電体層と上部電極層とを順次積層してＥＬ素子を形
成し、前記基板に少なくとも一つの透光部を具備して前
記ＥＬ素子を包囲するカバー部材を装着し、このカバー
部材の内部空間に防湿剤を封入したＥＬユニットにおい
て、前記カバー部材の内部空間に液状の前記防湿剤を注
入してから前記ＥＬ素子を電圧印加でエージングし、こ
のエージングを実行してから前記防湿剤を硬化させる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、絶縁性を有して電圧印加では硬化すること
なく光照射で硬化する物質を防湿剤とした。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明は、エージングの実行時に
は防湿剤を液状として局所的な圧力によるＥＬ素子の破
壊を防止することができ、エージングの完了後は防湿剤
を硬化させて流出を防止することができるので、生産性
と耐久性とが共に良好なＥＬユニットの製作方法を得る
ことができる。

【００１５】請求項２記載の発明は、ＥＬ素子を封止し
た液状の防湿剤を簡易に硬化させることができるので、
より生産性が良好なＥＬユニットの製作方法を得ること
ができる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図４に基づい
て以下に説明する。まず、本実施例で例示するＥＬユニ
ットであるＥＬディスプレイ２２は、図２（ｅ）及び図
４に例示するように、ここでは 256個のＥＬ素子２３を
16×16のドットマトリクス状に連設した構造となってい
る。

【００１７】そこで、これらのＥＬ素子２３は、例え
ば、板厚 1.1(mm)のガラス基板２４上に、膜厚1000
（Å）のＩＴＯ(Indium-Tin Oxide)等からなる下部電極
層である16個の行電極２５、膜厚 500／2500（Å）のＳ
ｉＯ₂ ／Ｔa₂Ｏ₅ 等からなる一つの下部誘電体層２６、
濃度0.4(wt％）のＭｎを含有した膜厚5000〜10000(Å）
のＺｎＳ等からなる一つの活性層２７、膜厚2500／500
(Å）のＴa₂Ｏ₅ ／ＳｉＯ₂ 等からなる一つの上部誘電
体層２８、膜厚4000（Å）のアルミニウム等からなる上
部電極層である16個の列電極２９を順次積層した構造と
なっている。

【００１８】そして、このＥＬディスプレイ２２は、図
１（ｆ）に例示するように、前記ガラス基板２４に装着
した扁平なボックス状の透明なカバー部材３０で前記Ｅ
Ｌ素子２３を包囲し、このＥＬ素子２３を前記カバー部
材３０の内部空間に充填して硬化させた防湿剤３１で封
止した構造となっている。ここで、この防湿剤３１は、
例えば、アクリル系で高屈折率の可視光硬化型樹脂であ
り、これは絶縁性を有して電圧印加では硬化することな
く光照射で硬化する物質の一つである。

【００１９】そして、このＥＬディスプレイ２２は、詳
細には後述するように、前記カバー部材３０の内部空間
に液状の前記防湿剤３１を注入してから前記ＥＬ素子２
３を所定時間の電圧印加でエージングし、このエージン
グを実行してから前記防湿剤３１を光照射で硬化させる
ことで前記ＥＬ素子２３を封止している。

【００２０】このような構成において、このＥＬディス
プレイ２２では、行電極２５と列電極２９とに高電圧の
駆動パルスを選択的に印加することで、縦横に配列した
多数のＥＬ素子２３をマトリクス駆動で選択的に発光さ
せて所望の画像をドットマトリクス形式で表示する。

【００２１】そして、このＥＬディスプレイ２２では、
カバー部材３０の内部空間に充填して硬化させた防湿剤
３１による密閉でＥＬ素子２３の劣化を防止することが
でき、硬化した樹脂からなる防湿剤３１はカバー部材３
０から漏出することもないので信頼性が良好である。な
お、このＥＬディスプレイ２２で採用したアクリル系の
防湿剤３１は、例えば、硬化する以前の粘度は15(cps）
と低いので、カバー部材３０の内部に良好に浸透する。

【００２２】ここで、このＥＬディスプレイ２２の製作
方法の具体例を図１及び図２に基づいて以下に順次説明
する。まず、図２（ａ）及び図３に例示するように、入
念に洗浄した低アルカリガラスからなる板厚 1.1(mm)の
絶縁性のガラス基板２４の表面に、ＩＴＯからなる膜厚
1000（Å）の透明で導電性の薄膜層を蒸着で成膜し、こ
れをフォトエッチング等でパターニングすることで16個
の行電極２５を連設する。

【００２３】つぎに、図２（ｂ）〜（ｄ）に例示するよ
うに、上述のように行電極２５等を形成したガラス基板
２４の表面上に、膜厚 500／2500（Å）のＳｉＯ₂ ／Ｔ
a₂Ｏ₅ からなる下部誘電体層２６と、この表面に濃度0.
4(wt％）のＭｎを含有した膜厚5000〜10000(Å）のＺｎ
Ｓからなる活性層２７と、膜厚2500／500(Å）のＴa₂Ｏ
₅ ／ＳｉＯ₂ からなる上部誘電体層２８とを、ＲＦ(Rad
io-Frequency）スパッタリングで順次成膜する。なお、
これら各層２６〜２８は、電子ビーム蒸着やＣＶＤ(Che
mical Vapor Deposition）やホットウォールエピタキシ
や分子線エピタキシ等でも成膜することができる。ま
た、上部誘電体層２８や下部誘電体層２６の材料として
も、誘電率や耐久性や成膜条件などを考慮することで、
Ｙ₂ Ｏ₃ ，Ａl₂Ｏ₃ ，Ｓi₃Ｎ₄ 等が利用可能である。同
様に、活性層２７の材料としても、発光エネルギよりエ
ネルギギャップが過大なＺｎＳｅ，ＳｒＳ等にＴｂＦ
₃ ，ＥｒＦ₃ ，ＴｍＦ₃ ，ＤｙＦ₃ ，ＨｏＦ₃ ，ＳｍＦ
₃ ，ＣｅＣl₃等の発光中心を混合したものが利用可能で
ある。

【００２４】つぎに、上述のようにして上部誘電体層２
８等を形成したガラス基板２４の表面上に、同図（ｅ）
及び図４に例示したように、アルミニウムからなる膜厚
4000（Å）の薄膜層（図示せず）をスパッタリング法や
電子ビーム法などで一様に成膜し、この薄膜層をフォト
エッチング等でパターニングすることで16個の列電極２
９を連設する。

【００２５】このようにすることで、各々16個の行電極
２５と列電極２９との交点として、256個のＥＬ素子２
３を16×16のドットマトリクス状に連設したユニットを
薄膜技術で得ることができるので、以後はカバー部材３
０等を機械的に組付けることになる。なお、以下の説明
で参照する図１は模式図であるので、図中ではＥＬ素子
２３を一個として表現している。

【００２６】まず、図１（ａ）及び図５に例示するよう
に、ガラス基板２４の表面のＥＬ素子２３の両側部にポ
リイミドで前後が開口したスペーサ３２を形成してか
ら、同図（ｂ）に例示するように、微細なガラスビーズ
３３をＥＬ素子２３の表面に散布する。つぎに、同図
（ｃ）に例示するように、ガラス基板２４と同等な板厚
1.1(mm)のカバーガラス３４を、スペーサ３２の表面に
粘度が高く防湿性も良好な常温硬化型の二液性のエポキ
シ接着剤（図示せず）で接着することで、ＥＬ素子２３
を包囲するカバー部材３０をガラス基板２４の表面に形
成する。

【００２７】そして、同図（ｄ）に例示するように、こ
のようにしてガラス基板２４の表面に形成したカバー部
材３０の表面を加圧してカバーガラス３４をガラスビー
ズ３３に圧接した状態で、粘度が低くアクリル系で高屈
折率の可視光硬化型樹脂からなる防湿剤３１をカバー部
材３０のスペーサ３２の開口にスポイト（図示せず）な
どで浸透させた。さらに、カバー部材３０に防湿剤３１
を封入したガラス基板２４を真空容器（図示せず）の内
部に載置して減圧することで、カバー部材３０の内部の
防湿剤３１を均一化すると共に脱泡する。

【００２８】そして、同図（ｅ）に例示するように、実
際にはカバー部材３０の外部に流出している行電極２５
と列電極２９とに電圧可変の交流電源３５を接続し、こ
の交流電源３５の電圧印加でＥＬ素子２３をエージング
した。より詳細には、このエージングでは、ＥＬ素子２
３に印加する交流電源３５の交流電圧を、発光駆動の場
合と同等の50〜60(Hz)の周波数で交流電圧をＥＬ素子２
３の発光輝度が飽和するまで一分間に数ボルトずつ上昇
させ、ＥＬ素子２３の発光輝度が飽和した電圧を80〜10
0 時間ほど維持する。

【００２９】なお、このようなエージングを実行する場
合、印加する電圧の周波数を発光駆動の場合の十倍の 5
00〜600(Hz）ほどにすることで、処理時間を20〜30時間
に短縮することもできる。さらに、このようなエージン
グを実行する場合に、ＥＬ素子２３を 200〜250(℃）に
加熱することで、処理時間を数時間に短縮することもで
きる。

【００３０】そして、このＥＬディスプレイ２２の製作
方法では、上述のようにエージングを実行することでＥ
Ｌ素子２３のピンホールを微細に絶縁破壊することにな
るが、このが微細な絶縁破壊を発生して発熱するが、こ
の発熱は流動する防湿剤３１が良好に放散する。さら
に、このようなＥＬ素子２３の表面の微細部分の発熱で
防湿剤３１が局所的に膨張しても、その圧力は液体であ
る防湿剤３１の全体に分散されてＥＬ素子２３に局所的
に作用することはないので、このＥＬ素子２３の破壊点
が拡大することはない。そして、このようなエージング
で破壊したＥＬ素子２３の破壊点には液体からなる防湿
剤３１が良好に浸透するので、この浸透した防湿剤３１
により以後のＥＬ素子２３の破壊伝播も防止できる。

【００３１】つぎに、図１（ｆ）に例示したように、上
述のようにしてＥＬ素子２３のエージングを完了したＥ
Ｌディスプレイ２２にハロゲンランプ３６で波長 420(n
m)の可視光線を照射することで、防湿剤３１をカバー部
材３０の内部で硬化させてＥＬディスプレイ２２の製作
を完了する。

【００３２】このようにすることで、硬化した防湿剤３
１とカバー部材３０とにより雰囲気の湿度がＥＬ素子２
３に作用することを防止できるので、発光駆動するＥＬ
素子２３の破壊を防止して耐久性の向上に寄与すること
ができる。そして、このように硬化した防湿剤３１は、
カバー部材３０の内部から流出することがないので、こ
のＥＬディスプレイ２２は信頼性や耐久性が良好であ
る。

【００３３】つまり、このＥＬディスプレイ２２では、
上述のようにＥＬ素子２３のエージングを実行する際に
は防湿剤３１は液体であるので、エージングの発熱によ
る防湿剤３１の膨張でＥＬ素子２３の破壊点が拡大する
ことを防止でき、このようなエージングの完了後に防湿
剤３１を硬化するので、製品の完成後にカバー部材３０
から防湿剤３１が流出することを防止できる。

【００３４】なお、ここでは防湿剤３１としてアクリル
系で高屈折率の可視光硬化型樹脂を利用することを例示
したが、本発明は上記実施例に限定するものではなく、
このような防湿剤を紫外線硬化型の接着剤（図示せず）
として波長 360(nm)の光照射で硬化させることや、防湿
剤をオレフィン系の高粘度の光硬化型接着剤とすること
も実施可能である。

【００３５】また、本実施例では表面が発光するＥＬ素
子２３を縦横に連設したＥＬディスプレイ２２をＥＬユ
ニットとして例示したが、本発明は上記実施例に限定す
るものではなく、例えば、活性層の端面から扁平なビー
ム光を出射する端面発光型ＥＬ素子をライン状に連設し
たプリンタヘッド（図示せず）なども本発明を適用する
ＥＬユニットとして実施可能である。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、カバー部材の内
部空間に液状の防湿剤を注入してからＥＬ素子を電圧印
加でエージングし、このエージングを実行してから防湿
剤を硬化させることにより、エージングの実行時には防
湿剤を液状として局所的な圧力によるＥＬ素子の破壊を
防止することができ、エージングの完了後は防湿剤を硬
化させて流出を防止することができるので、生産性と耐
久性とが共に良好なＥＬユニットの製作方法を得ること
ができる等の効果を有するものである。

【００３７】請求項２記載の発明は、絶縁性を有して電
圧印加では硬化することなく光照射で硬化する物質を防
湿剤としたことにより、ＥＬ素子を封止した液状の防湿
剤を簡易に硬化させることができるので、より生産性が
良好なＥＬユニットの製作方法を得ることができる等の
効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＥＬユニットの製作方法の一実施例と
してＥＬ素子を封止する工程を示し、（ａ）はガラス基
板の表面にスペーサを設けた状態を示す縦断側面図、
（ｂ）はＥＬ素子の表面にガラスビーズを散布した状態
を示す縦断側面図、（ｃ）はカバー部材が完成した状態
を示す縦断側面図、（ｄ）はカバーガラスの内部空間に
液状の防湿剤を注入した状態を示す縦断側面図、（ｅ）
はＥＬ素子を電圧印加でエージングする状態を示す縦断
側面図、（ｆ）は防湿剤を光照射で硬化させてＥＬディ
スプレイを完成した状態を示す縦断側面図である。

【図２】ＥＬユニットの製作方法の一部としてＥＬディ
スプレイを製作する工程を示し、（ａ）はガラス基板の
表面に下部電極層である行電極を形成した状態を示す縦
断側面図、（ｂ）は下部誘電体層を形成した状態を示す
縦断側面図、（ｃ）は活性層を形成した状態を示す縦断
側面図、（ｄ）は上部誘電体層を形成した状態を示す縦
断側面図、（ｅ）は上部電極層である列電極を形成して
ＥＬ素子を完成した状態を示す縦断側面図である。

【図３】ガラス基板の表面に行電極を形成した状態を示
す斜視図である。

【図４】ガラス基板の表面にＥＬ素子を縦横に連設した
状態を示す平面図である。

【図５】ガラス基板の表面でＥＬ素子の両側部にスペー
サを設けた状態を示す平面図である。

【図６】一従来例のＥＬユニットであるＥＬパネルを示
す縦断正面図である。

【符号の説明】

２２ＥＬユニット２３ＥＬ素子２４基板２５下部電極層２６下部誘電体層２７活性層２８上部誘電体層２９上部電極層３０カバー部材３１防湿剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面上に下部電極層と下部誘電体
層と活性層と上部誘電体層と上部電極層とを順次積層し
てＥＬ素子を形成し、前記基板に少なくとも一つの透光
部を具備して前記ＥＬ素子を包囲するカバー部材を装着
し、このカバー部材の内部空間に防湿剤を封入したＥＬ
ユニットにおいて、前記カバー部材の内部空間に液状の
前記防湿剤を注入してから前記ＥＬ素子を電圧印加でエ
ージングし、このエージングを実行してから前記防湿剤
を硬化させることを特徴とするＥＬユニットの製作方
法。
【請求項２】絶縁性を有して電圧印加では硬化するこ
となく光照射で硬化する物質を防湿剤としたことを特徴
とする請求項１記載のＥＬユニットの製作方法。