JPS5944633B2 - 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うて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パネルの劣化防止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／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．
１〜２．０ｗを％のＭｎ（あるいはＣｕ、Ａｌ、Ｂｒ等
）をドープしたＺｎＳ、ＺｎＳｅ等の半導体発光層をＹ
２Ｏ３、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ＫＨ２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。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つたヒステ
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
輝度は高くなつ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つた。
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ノ 説明すると、ガラス基板１上に
ｌｎ２ｏ３、ｓｎｏ２等の透明電極２、さらにその上に
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５ 層３上にはＺｎＳ：Ｍｎ焼結ペレット
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
ぺ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Ａｌ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Ｚ
ｎ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５８５０Ｎ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
素子はスペーニス・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
ンピユータ一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。

平面薄型表示装二置としての薄膜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
デイスプレイ・デバイスであるブラズマデイスプレイパ
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３広く、応答速度
が速い等多くの利点を有している。また純固体マトリツ
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ユータ一等の入出力
表示手段として非常に有効なものである。
３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、素子
特性の劣化を招来する。 ４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１の反対側面）にＳｉ３Ｎ４膜やＡ
ｌ２Ｏ３膜等の絶縁膜８をコーテイングして保護する構
造成いは上記絶縁膜８の上に更に樹脂９をコーテイング
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のコーテイ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つ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つ
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。薄膜コーテイ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つ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イン
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。凝固性樹脂コーテイングに
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、発熱によつて
ギヤツ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又した位置が
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Ｓｌ３Ｎ４膜とＳｌ３Ｎ４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０．５ｍ７１Ｌのテフロンやポリイミド樹脂等の
絶縁プラスチツ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。上記構成から成る薄膜ＥＬパネ
ルは大気中の湿気侵入を有効に防止することができるた
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る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
題点が尚残存する。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ＥＬ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し
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。

以下、本発明を実施例に従つ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、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。

外囲器を構成する背面ガラス板１１の内面にはアルミ箔
上にシリカゲルを塗布した水分吸収体１６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。
外囲器への流体注人は外囲器接着後両者を１０『Ｃ〜２
００℃に昇温し、１０−２Ｔ０ｒｒ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、プラスチツク上
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。第５図は第３図に示す薄
膜ＥＬパネルと第４図に示す薄膜ＥＬパネルをそれぞれ
１０個抽出し加温加湿雰囲気中で加速試験した時の劣化
状況を示す特性図である。

図中ａはシリカゲルを内包しない従来の薄膜ＥＬパネル
の劣化曲線、ｂはシリカゲルを内包した上記実施例に示
す薄膜ＥＬパネルの劣化曲線である。図中のｃは表示品
位が低下し始める限界領域を示す。シリカゲルを内設し
た薄膜ＥＬパネルは従来のものに比較してその素子寿命
が４〜５倍に達している。この実験に於いて、シリカゲ
ルは厚さ１００μｍ以下に設定したが、シリカゲルの層
厚を厚くすると更に寿命が長くなる。第６図、第７図、
第８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。

第６図の実施例は、外囲器内の薄膜ＥＬ素子外周にプラ
スチツク等から成る型板１７を架設し、型板１７と背面
ガラス板１１間にスペーサ１８を介設するとともにスペ
ーサ１８で離間された型板１７と背面ガラス板１１間の
間隙にシリカゲルの粉末から成る水分吸収体１６を挿入
したものである。

注入流体１３中にシリカゲルの微小粉末を混入するだけ
でも水分吸収機能を構成することは可冫能であるが、こ
の場合は沈殿による表示品位の低下をきたすことになる
ため、本実施例の如く型板１７を用いてシリカゲルを前
面（表示側）のガラス基板１から見えないようにするこ
とが望ましい。第７図の実施例はシリカゲル粉末を微小
な孔が二多数設けられたチユーブあるいは水分透過性の
大なるチユーブ内に充填して成る水分吸収体１６を外囲
器内の周囲に配設したものである。第８図はスペーサ１
０を構成する樹脂中にシリカゲルを含有せしめたもので
ある。

水分吸収効果は前記各実施例に比較して若干劣るが構成
は簡素化される。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ＥＬ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
に吸着されるため、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。

【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図は第３図及び第４図
の薄膜ＥＬパネルの劣化試験結果を示す特性図である。
第６図、第７図及び第８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、１
１・・・・・・背面ガラス板、１６・・・・・・水分吸
収体。

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、前記外囲器内に前記
   薄膜ＥＬ素子への水分侵入を防止するシーリング用オイ
   ルを注入するとともに該シーリング用オイルと接触する
   水分吸収体を配設し、前記シーリング用オイルの含有す
   る水分を前記水分吸収体に吸着せしめることを特徴とす
   る薄膜ＥＬパネル。