JPS6041436B2 - 薄膜ｅｌパネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電界の印加に依って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パネルの構造に関するものである。

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（１ぴＶ／肌程度）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．肌ｔ％のＭｎ（あるいはＣｕ，川，Ｂｒ等）をドー
プしたＺｎＳ，ＺｎＳｅ等の半導体発光層をＹ２０３，
Ｔｉ０２等の誘電体薄膜でサンドィッチした三層構造Ｚ
ｎＳ：Ｍｎ（又はＺｎＳｅ：Ｍｎ）ＥＬ素子が開発され
、発光諸特性の向上が確められている。

この薄膜由Ｌ素子は数Ｋ比の交流電界印加によって高輝
度発光し、しかも長寿命であるという特徴を有している
。またこの薄膜ＥＬ素子に関しては印加電圧を昇圧して
いく過程と高電圧側より降圧していく過程で、同じ印加
電圧に対して発光輝度が異なるといったヒステリシス特
性をを有していることが発見され、そしてこのヒステリ
シス特性を有する薄膜ＥＬ素子に印加電圧を昇圧する過
程に於いて、光、電界、熱等が付与される薄膜ＥＬ素子
はその強度に対応した発光輝度の状態に励起され、光、
電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発光輝度は高
くなった状態で維持される、いわゆるメモリー現象が表
示技術の新たな利用分野を開拓するに至った。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図に塞いて薄膜ＥＬ素子の構造を具体的に説明する
と、ガラス基板１上にｌｎ２０３，Ｓｎ０２等の透明電
極２、さらにその上に積層してＹ２０３，Ｔｊ０２，Ａ
Ｉ２０３，Ｓｉ３Ｎ４，Ｓｉ０２等からなる第１の誘電
体層３がスパッタあるいは電子ビーム葵着法等により重
畳形成されている。

第１の誘電体層３上にはＺｎＳ：Ｍｎ焼結べレットを電
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焼結べレ
ツトには活性物質となるＭｎが目的に応じた濃度に設定
されたべレットが使用される。ＺｎＳ発光層４上には蒸
着法等で第２の誘電体層５が積層され、更にその上にＡ
Ｉ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電圧に印加
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、従ってＺｎＳ発光
層４内に発生した電界によって伝導帯に励起されかつ加
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サイドに入ったＭｎ原子を励起し、
基底状態に落ちる時、略々５８５０Ａ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
平面薄型ディスプレイ・デバイスとそして、文字及び図
形を含むコンピュータ−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、勤画像等の表示手
段として利用することができる。平面簿型表示装置とし
ての薄膜ＥＬパネルは従来のブラウン管（ＣＲＴ）と比
較して動作電圧が低く、同じ平面型ディスプレイ・デバ
イスであるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）と比
較すれば重量や強度面で優れており、液晶（ＬＣＤ）に
比べて動作可能温度範囲が広く、応答速度が速い等多く
の利点を有している。また純固体マトリックス型パネル
として使用できるため動作寿命が長く、そのアドレスの
正確さとともにコンピュータ等を入出力表示手段として
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
マイクロクラック等を含み、これらの欠陥を通してＺｎ
Ｓ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、素子特性の劣化を招釆する。

上記問題を解決することを目的として、薄膜ＥＬ素子背
面にＳｉ３Ｎ４膜やＡＩ２０３膜等の絶縁膜をコーティ
ングして保護する構造或いは絶縁膜の上に更に樹脂をコ
ーティングして保護する構造あるいは真空封止する構造
が開発されている。

しかし、薄膜ＥＬ素子を構成する各薄膜３，４，５に対
する絶縁膜のコーティングによる保護膜形成には、微少
ゴミ、異物等の付着が原因となつてピンホール等ができ
易いこと、さらに大面積化に伴ない、欠陥を含まない均
一な保護膜の生成が困難となること等の問題点がある。

また完全な保護膜形成が得られたとしても、薄膜ＥＬ素
子の微少領域での不完全ごによって通電時に発光面にブ
レークダウンを生じ、その結果微小領域の熱損傷によっ
て保護膜も損傷を受け、その損傷部分から薄膜ＥＬ素子
の破壊、劣化の主原因と考えられる大気中の湿気のＥり
発光層へ侵入する。薄膜コーティングによる保護方法を
実現するためには、薄膜ＥＬ素子並びに保護膜のいずれ
にも完全均一なものが要求されるが、現段階における薄
膜生成技術で各種の構造欠陥を含まない充分繊密なＥＬ
発光層および誘電体層を生成することは極めて困難であ
り、現実的な方法ではない。

一方、真空封止においては、前述の薄膜ＥＬ素子の不完
全さによるブレークダウンによって熱破壊が生じた際の
アウトガスによる真空度の劣化の問題、真空封止工程の
煩雑さが伴なう欠点がある。また薄膜によるコーティン
グ、真空封止共にＥＬ発光損失に伴う発熱の放散効果が
ない等の欠点が掲げられ、凝固性樹脂コーティングに関
しては樹脂と薄膜ＥＬ素子の密着性が強い場合、通電時
に生じる振動、取扱い上の応力歪み、および熱応力歪み
等が薄膜ＥＬ素子の眉間剥離等の悪影響を与える。一方
、密着性が弱い場合には振動、たわみ、発熱によってギ
ャップを生じ大気中の湿気侵入を防止できなくなる欠点
がある。上記欠点に鑑み、薄膜ＥＬ素子特有の不完全さ
、即ちピンホール等によっ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な改良技術となるシーリング方式
とそしてオイル等の流体注入封止法が提唱されている。

第２図にこの流体注入封止法を用いた薄膜ＥＬパネルの
１例を示す。

この薄膜ＥＬパネルは第１図に於ける透明電極２及び背
面電極６が帯状に形成され、互いに直交する如く複数本
配列されたマトリッ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絵素に相当する。第２図に塞いて説明すると
、ガラス基板１上に平行配列された透明電極２，第１の
譲露体層３、ＺｎＳ発光層４が順次積層され、ＺｎＳ発
光層４上にはＳｉ３Ｎ４腰とＳｉ３Ｎ４膜上に重畳され
たＡＩ２０３膜とから成る第２の誘電体層５が２層構造
で積層され、更に上記透明電極２と直交する方向に平行
配列された背面電極６が第２の譲露体層上に設けられ、
薄膜ＥＬ素子が構成されている。

この薄膜ＥＬ素子を封止するため、ガラス基板１にスベ
ーサ１０を介して背面ガラス板１１が対向配置され、ガ
ラス基板１、スベーサ１０、及び背面ガラス板１１の各
接合部は接着剤１２で固定密封され、薄膜ＥＬ素子に対
する外囲器が構成されている。外囲器内には薄膜由Ｌ素
子が内蔵されるとともにシリコンオイル、真空グリース
等の薄膜ＥＬ素子保護用注入流体１３が充填封入されて
いる。注入流体１３に要求される条件としては‘１｝ピ
ンホールへの浸透性があり、｛２｝絶縁耐圧が高く、‘
３｝耐熱性、耐湿‘性に優れ、｛４ー薄膜ＥＬ素子構成
膜と反応せず、■蒸気性、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。スベーサ１０としては厚
さ０．５肌のテフロンやポリィミド樹脂等の絶縁プラス
チックシートが使用されるが、その他シリコンゴム、ガ
ラス等も用いられる。スベーサー０【ま周辺にシリコン
オイル等注入用の微小注入孔１４が１個乃至数個設けら
れている。注入孔１４は背面ガラス板１１に形成しても
よい。接着剤１２としてはェポキシ系樹脂その他が用い
られ、接着剤１２は没入孔１４を除いて外函器の接合部
に付着される。また透明電極２及び背面電極６のリード
端子部１５はガラス基板１と背面ガラス板１１の接合部
を介して外囲器外部のガラス基板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。透明電極２及び背面電極６を介して交流電圧を
印加するとガラス基板１の前面より絵素単位の発光表示
が実行される。上記構成から成る薄膜ＥＬパネルは大気
中の湿気の素子内侵入防止効果を有するため、薄膜ＥＬ
素子の信頼性、寿命を飛躍的に向上させる優れた効果を
有する。

しかしながら上記構成に於いても湿気侵入防止効果は完
全ではなくシーリング用オイル等の注入流体自体に水分
が含有されをためこの水分が薄膜ＥＬ素子に侵入して素
子特性の劣化要因になるという問題点が依然として残存
する。注入流体に含有される水分を注入前に完全に除去
することは技術的に困難であり、ガス出し操作を施こし
ても若干の水分は注入流体中に残留する。本発明は上記
問題点に鑑み、薄膜ＥＬ素子保護用注入流体に含有され
る水分を吸収体に吸着せしめ、薄膜由Ｌ素子を水分から
完全に保護してより一層の信頼性を確立するとともに吸
収体の沈殿を防止し、長期使用に対しても湿気侵入を抑
制し得る新規有用な薄膜ＥＬパネルを提供することを目
的とする。以下、本発明を実施例に従って図面を参照し
ながら詳説する。

第３図は本発明の１実施例を示す薄膜ＥＬパネルの要部
断面構成図である。

第２図と同一符号は同一内容を示し説明を省略する。第
２図同様薄膜ＥＬ素子が外囲器内に内蔵され、シリコン
オイル、真空グリース等の注入流体１３が充填封入され
ている。

外圏器内に充填される注入流体１３はあらかじめ十分に
脱ガスされたシリコンオイル等と粒径３〜７５山肌の微
粒子シリカゲル等から成る水分吸収体が混合されたもの
であり、シリカゲル量としてはシリコンオイル１０ｃｃ
に対して０．５〜５２が適量範囲である。シリカゲルは
シリコンオイル等が非イオン性であるため、シリコンオ
イル等に妨げられることなくイオン性を有する水分を吸
着することができる。注入流体１３に高濃度に混入され
たシリカゲルは注入流体に溶解されていなく、長時間静
止状態で使用を続けると沈殿によりシリカゲルが偏在さ
れることになる。シリカゲルは注入流体１３に含有され
る水分を除去するものであり、従ってこれが偏在すると
注入流体１３からの水分吸収が不完全となる。このシリ
カゲルの偏在を防止するため、背面ガラス板１ １と薄
膜ＥＬ素子との間に形成された空隙に多数の透孔１７が
穿設されたストッパー板１６を介談する。第４図Ａ，Ｂ
はこのストッパー板１６の種々の形状を示す平面図であ
る。ガラス基板１と背面ガラス板１１間の間隙寸法は通
常０．５〜１．仇肌程度に設定されており、ストッパー
板１６の挿入により背面ガラス板１１と薄膜ＥＬ素子の
間隙を部分的に０〜０．３側の間隙とし、この部分でシ
リカゲルの移動を阻止する。透孔１７の部分は移動が阻
止されたシリカゲルの溜り部分となる。外囲器への流体
注入は以下の如くとする。

即ち、外園器接着後両者を１００午０〜２００００に昇
溢し、１０‐りｏｒｒ以下の減圧下で脱ガス処理した後
、外圏器と注入流体の貯溜された流体収納槽を真空槽内
に設置する。外囲器の注入孔１４には流体の吸引通路と
なる注入パイプが付設され、注入パイプの先端は流体収
納槽内の注入流体と離反している。この状態で真空槽内
を減圧し、注入流体及び薄膜ＥＬ素子のガス出しを行な
う。次に真空保持のまま流体収納槽を上昇させ、注入パ
イプの先端を注入流体内に挿入させる。この後、真空槽
を大気圧下に戻し、これによって外園器内へ流体収納槽
２０内の注入流体を注入パィィプを介して注入される。
この時真空槽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、注入パイプと外囲器
接合部近傍の注入パイプを圧着し、仮封止を行なう。

その後仮封止部の注入パイプを切断し、切断部をェポキ
シ系樹脂により封止補強し、封入操作工程が完了する。
上記工程に於いて、パネル内外の圧力差を利用して注入
流体を注入する際、圧力差によって背面ガラス板１１が
内方へ歪むことがあり、このため薄膜ＥＬ素子を損傷す
る危倶が発生する。

しかしながら、ストッパー板１６に弾力性を有する材料
を用いることにより、歪に対するクッションとしての作
用をさせ、薄膜ＥＬ素子の損傷を防止することができる
。このような材料としてはシリコンゴム、ポリウレタン
等の合成樹脂又は絹状に綴った維縦等が適当である。以
上詳説した如く、本発明によれば薄膜ＥＬパネルに注入
された薄膜ＥＬ素子保護用流体で大気中の湿気が薄膜Ｅ
Ｌ素子に侵入することを防止するのみならず、流体自体
の有する水分も流体中の水分吸収体に吸着されかつ長期
使用に対しても水分吸収体の偏在が起こらないため、薄
膜ＥＬ素子に対する水分侵入防止効果がより一層顕著な
ものとなり、薄膜ＥＬパネルの表示寿命が飛躍的に向上
する。

また、ストッパー板は弾力性があり、これを背面板と薄
膜ＥＬ素子間に設けるようにしているので、保護用流体
注入時の薄膜由Ｌ素子の損傷を防止する利点もある。

【図面の簡単な説明】 第１図は薄膜ＥＬ素子の具体的構造を示す構成図である
。 第２図は従来の薄膜ＥＬパネルの１例を示す要部断面構
成図である。第３図は本発明の１実施例を示す要部断面
構成図である。第４図Ａ，Ｂはストッパー板の構成を示
す平面図である。１・・…・ガラス基、１０・・・・・
・スベーサ、１１・・・・・・背面ガラス板、１３・・
・・・・注入流体、１６・・・・・・ストッパー板。 弟′図 第２図 第３図 築く図仏ノ 第４ 図 ′８ノ

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素子を内蔵し、前記透光性前面基板を介して表示を
   実行する薄膜ＥＬパネルに於いて、前記外囲器内に水分
   吸収体の含有された保護用流体を注入するとともに、前
   記水分吸収体の偏在を防止する多孔性でかつ弾力性ある
   ストツパー板を前記背面板と前記薄膜ＥＬ素子の間に設
   けてなることを特徴とする薄膜ＥＬパネル。