JPS5855634B2 - 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（Ｅｌｅｃｔｒ。

Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ ）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（１０６ｖ／ｃｒＩＬ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Ｃｕ ｓ Ａ
ｌ＊ Ｂ ｒ等）をドープしたＺ ｎ Ｓ ５ＺｎＳｅ
等の半導体発光層をＹ２Ｏ３，ＴｉＯ２等の誘電体薄膜
でサンドイッチした三層構造ＺｎＳ：Ｍｎ（又はＺｎ５
ｅ：Ｍｎ）ＥＬ素子が開発され、発光緒特性の向上が確
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素子の発光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、熱等が付与されると薄膜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到った。

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ｌ ｎ２ｏ３ｊ ５ｎ０２等の透
明電極２、さらにその上に積層し千ｙ２ｏ３゜ＴｉＯ２
＊Ａｌ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ４，５ｉ０２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：Ｍｎｎ焼結ペレットラ
ミ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焼結ペレットには活性物質
となるＭｎが目的に応じた濃度に設定されたペレットが
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ＡＩ
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電圧を印加すると、ＺｎＳ発光層４
０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サイトに入ったＭｎ原子の電子を励
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・ファ
クタの利点を生かした平面薄型ディスプレイ・デバイス
として、文字及び図形を含むコンピューターの出力表示
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て利用することができる。

平面薄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
型ティスプレィ・デバイスであるプラズマディスプレイ
パネル（ＦＤＰ）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εもにコンピ
ューター等の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、素子特性の劣化を
招来する。

上記問題を解決することを目的として、第２図に示すよ
うに、薄膜ＥＬ素子背面（ガラス基板１０反対側面）に
Ｓｉ３Ｎ４膜やＡｌ２Ｏ３膜等の絶縁膜８をコーティン
グしで保護する構造成いは上記絶縁膜８の上に更に樹脂
９をコーティングして保護する構造が実施されている。

更には真空封止する構造が提案されている。

第２図に於いて、第１図と同一部分には同一符号を付し
て説明を省略する。

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８のコーティングによる保護膜形成にに転微
小ゴミ、異物等の付着が原因となっ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欠点がある。

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さ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がＥＬ
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緻密な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る。

凝固性樹脂コーティングに関して、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素子の層間剥
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してオ
イル等流体注入封止法が提唱されている。

第３図にこの流体注入側止法を用いた薄膜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が帯状に成形され、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３図に基いて説明すると、ガラス基板１上に平行配列
された透明電極２、第１の誘電体層３、ＺｎＳ発光層４
が順次積層され、ＺｎＳ発光層４上にはＳｉ３Ｎ、膜と
Ｓｉ３Ｎ４膜上に重畳されたＡｌ２Ｏ３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
の誘電体層上に設けられ、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にスペ
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、スペーサ１０、及ヒ背面ガラス板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。

尚、背面ガラス板１１を皿状に形成することによりスペ
ーサ１０を廃止することもできる。

外囲器内には薄膜ＥＬ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、耐湿性に秀れ、（４）薄膜ＥＬ素子構成膜と反応
せず、（５）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。

スペーサ１０としては厚さ０．５１１ｊｎのテフロンや
ポリイ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。

スペーサ１０は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としてはエポキシ系樹脂その他が用いられ、
接着剤１２は注入孔１４を除いて外囲器の接合部に付着
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。

薄膜ＥＬパネルは透光性であるため、発光表示に際して
は発光に対する背景色を形成することか必要となる。

従来、この背景色を得るためには黒色ビニール等を背面
ガラス板１１に張設した構造あるいは着色塗料を背面ガ
ラス板１１に塗布した構造等が用いられてきた。

本発明は薄膜ＥＬパネルの保護用注入流体１３に染料を
含有せしめ、保護用注入流体１３を着色することあるい
は外囲器内に着色板を注入流体とともに挿入することに
より、背景色を形成するとともにコントラストを向上さ
せた新規有用な薄膜ＥＬパネルを提供することを目的と
するものである。

以上、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４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３図と同一符号は同一内容を示し説明を省略する。

第３図同様薄膜ＥＬ素子が外囲器内に内蔵され、着色用
染料を含有したシリコンオイルから成る注入流体１３′
が充填封入されている。

外囲器を構成する背面ガラス板１１の内面には注入流体
自体に含有される水分を吸着せしめるためアルミ箔上に
シリカゲルを塗布した水分吸収体がシート状に貼設され
ている。

シリカゲルは注入流体１３′が非イオン性であるため、
注入流体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。

水分吸収体１６はエポキシ系樹脂等で背面ガラス板１１
に接着される。

外囲器への流体注入は外囲器接着後両者を１００℃〜２
００°Ｃに昇温し、ＩＦ”Ｔｏｒｒ以下の減圧下で脱ガ
ス処理した後、注入孔１４をシリコンオイル等の槽内に
挿入して行なう。

流体注入後注入孔１４はエポキシ系樹脂等で密封する。

水分吸収体１６はアルミ箔上にシリカゲルを塗布したも
のを用いたがガラス、プラスチック上に塗布しても良く
、シリカゲルのみのシートを背面ガラス１１に直接貼設
しても良い。

シリコンオイルに含有される着色用染料としては次の条
件を満足するものが望ましい。

（１） シリコンオイルに室温あるいは６０〜７０℃
で容易に溶解する。

（２）着色されたシリコンオイルとして厚さ約１ｕ程度
の外囲器内へ注入された場合シリコンオイルの光透過性
をほとんど皆無とする。

（３） シリコンオイルに溶解された場合シリコンオ
イルの電気的絶縁性を低下させない。

（４）シリコンオイルに溶解された場合、水分吸収体１
６の吸着性能を低下させない。

（５）薄膜ＥＬ素子の特性を劣化させない。

この条件に合致する着色用染料としては青色系染料のズ
ダンブルー、黒暗紫色系染料のズダンブラックがあり、
重量比で０．０１〜１．０％程度含有する。

上記構成とすることにより、薄膜ＥＬ素子の発光に対す
る青色あるいは、黒色系の背景色が注入流体１３′中に
均一に形成され、水分吸収体１６、背面ガラス板１１は
注入流体１３′の光に対する不透過性によって表示側か
らは見えなくなる。

第５図及び第６図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す
薄膜ＥＬパネルの要部断面構成図である。

第３図と同一符号は同一内容を示し説明を省略する。

第５図の構成はシリカゲルを貼設して成る水分吸収体１
６′に着色を行ない背景色を構成したものである。

第６図の構成は水分吸収体１６と薄膜ＥＬ素子との間に
着色合成繊組から成る背景板１７を挿入したものである
。

この背景板１７としては注入流体１３が充分に透過する
ものでなくてはならない。

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
ＥＬ素子に侵入することを防止するのみならず、流体自
体あるいは流体を充填した外囲器内に表示に対する背景
色が形成されるため、薄膜ＥＬパネルの表示寿命及び表
示品位が飛躍的に向上する。

【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素子の構成図である。 第３図は従来の薄膜ＥＬパネルの１例を示す要部構成図
である。 第４図は本発明の１実施例の説明に供する薄膜ＥＬパネ
ルの要部断面構成図である。 第５図及び第６図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す
薄膜ＥＬパネルの要部構成断面図である。 １・・・ガラス基板、１０・・・スペーサ、１１・・・
背面ガラス板、１３・・・注入流体、１６・・・水分吸
収体、ＩＴ・・・背景板。

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、前面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、前記外囲器内に前記
   薄膜ＥＬ素子への水分侵入を防止する保護用流体を注入
   するとともに該保護用流体内に表示に対する背景色を形
   成し、コントラストを向上せしめたことを特徴とする薄
   膜ＥＬパネル。