DE3228565C2

DE3228565C2 - Verfahren zum Altern eines Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigeelementes

Info

Publication number: DE3228565C2
Application number: DE3228565A
Authority: DE
Inventors: Kinishi Yamatokoriyama Nara Isaka; Masashi Nara Kawaguchi; Hisashi Yamatokoriyama Nara Uede
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1982-07-30
Publication date: 1985-02-14
Also published as: DE3228565A1; US4818913A; GB2105108A; GB2105108B

Abstract

Bei einem Verfahren zum Altern eines Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigeelementes wird eine Alterungsspannung an Elektroden des Elementes angelegt und wird der Spitzenwert der Alterungsspannung gemäß der Charakteristik des während eines Alterungszeitraums geänderten Elementes geändert. Es ist eine Alterungsschaltung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehen. Bei einer speziellen Ausführungsform wird die Stärke der Alterungsspannung gemäß der Charakteristik zwischen der Helligkeit der von dem Element erzeugten Elektrolumineszenz und einer an das Element angelegten Treibspannung geändert. Bei einer anderen speziellen Ausführungsform wird die Stärke der Alterungsspannung so geändert, daß die Helligkeit der Elektrolumineszenz im wesentlichen konstant gehalten wird, wodurch Arbeitspunkte auf der obigen Charakteristik konstant gemacht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Altern eines Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigeelementes,
bei dem eine Alterungsspannung an Elektrodeneinrichtungen des Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigeelementes angelegt wird. Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus der Veröffentlichung J. I. Pankove: »Electroluminescence«, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1977, S. 200-202.

Der Begriff Elektrolumineszenz wird im folgenden durch »EL« abgekürzt.

Zunächst wird anhand von F i g. 1 eine herkömmliche EL-Anzeigevorrichtung erläutert, die ein erstes transparentes Glassubstrat 1, eine hierauf gebildete transparente Elektrode 2 aus ln2C>3, SnC>2 usw., eine erste dielektrische Schicht 3 aus Y2O3, T1O2, S13N4, S1O2 usw., eine EL-Dünnschicht 4 aus ZnS : Mn und eine zweite dielektrische Schicht 5 aus einem ähnlichen Material wie die erste dielektrische Schicht 3 aufweist. Eine Gegenelektrode 6 besteht aus Al und ist auf der zweiten dielektrisehen Schicht 5 durch Aufdampfmethoden gebildet. Die erste dielektrischen Schicht 3 wird mittels Zerstäubungs- oder Elektronenstrahlverdampfungsmethoden geschaffen. Die EL-Dünnsdiicht 4 besteht aus einer ZnS-Dünnschicht, die in gewünschter Menge mit Mangan dotiert ist. Ein elektrisches Wechselfeld von einer Wechselstromquelle 7 wird zur Aktivierung der EL-Dünnschicht 4 an die transparente Elektrode 2 und die Gegenelektrode 6 angelegt.

Die EL-Dünnschicht 4 wird erzeugt durch Elektronenstrahlverdampfung einer gesinterten ZnS-Tablette, die in bevorzugter Menge mit Mn dotiert ist, und danach durch Wärmebehandlung im Vakuum oder in einer Edelgasatmosphäre. Mn dient als Lumineszenzzentrum in der EL-Dünnschicht 4.

Man muß die Dünnschicht-EL-Anzeigevorrichlung unter Anlegung einer Spannung einem Alterungsprozeß unterziehen, um deren optische Eigenschaften, wie die Helligkeit des emittierten Lichtes, und dessen physikalische Eigenschaften, wie die dielektrische Durchbruchseigenschaften, zu stabilisieren.

Bei einem üblichen Alterungsverfahren wird die Alterung mittels einer konstanten Wechselspannung bewirkt, die niedriger ist als eine zur Erzeugung von Elektrolumineszenz angelegte Spannung. Um eine vollständige Alterung zu erzielen, muß der Alterungsvorgang jedoch über eine recht lange Zeit von etwa 50 bis 60 Stunden durchgeführt werden.

Während des Alterungsprozesses ändert sich das B-V-Verhalten eines Dünnschicht-EL-Anzeigeelementes,

J5 d. h., die Beziehung zwischen der EL-Emissionshelligkeit B und der an das Anzeigeelement angelegten Spannung V. Legt man in üblicher Weise zwischen der transparenten Elektrode 2 und der Gegenelektrode 6 eine konstante Spannung an, kommt es daher während der Alterungszeit zu einer Veränderung der Alterungswirkung.

Fig. 2 zeigt B-V-Kennlinien einer Dünnschicht-EL-Anzeigevorrichtung, die einem herkömmlichen Alterungsverfahren unter Anwendung einer konstanten Alterungsspannung unterzogen wird. Die in Fig. 2 verwendeten Parameter A bis k bedeuten folgende Zeitpunkte während des Alterungsprozesses:

/ι vordem Alterungsprozeß

/2 etwa eins Stunde nach dem Beginn des Alterungsprozesses

/3 etwa drei Stunden nach dem Beginn des Alterungsprozesses

/4 etwa fünf Stunden nach dem Beginn des Alterungsprozesses

Der Arbeitspunkt im B-V-Kennlinienfeld ändert sich also mit ablaufender Zeit. Um den Alterungsvorgang mit guter Wirkung durchzuführen, ist es jedoch zu be-Vorzügen, daß einige Arbeitspunkte, die Spannungseigenschaften entsprechen, möglichst konstant sind.

F i g. 3 zeigt die Änderung der EL-Helligkeit mit dem Ablauf der Zeit während des Alterungsprozesses, wenn die Alterung herkömnilicherweise unter Verwendung einer konstanten Spannung durchgeführt wird.

F i g. 4 zeigt, wie sich eine Spannung V,i, zum Starten der Emission einer Elektrolumineszenz von 3,4 cd/m^: gegenüber einem Anfangswert vor dem Alterungspro-

zeß während des Zeitablaufs des Aherungsprozesses ändert. Die Spannung V,i, liegt normalerweise im Größenbereich von etwa 150 V bis 190 V.

In dem Bestreben, die für den Alterun^svorgang erforderliche Zeil bei zufriedenstellenden Alterungsergebnissen zu verkürzen, haben die Erfinder den Vorschlag gemacht, den Alterungsprozeß mit Wechselspannungsimpulen, beispielsweise mit Spannungswerten zwischen V,_A+30V und V,/,+60 V. durchzuführen. Da sich aber bei der herkömmlichen Verwendung konstanter Alterungsspannungswerte die B-V-Eigenschaften und der Wert von V,a ändern, wie es in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist, kommt es während des Alterungsvorgangs zu einer Verschlechterung der Alterungswirkung, da die EL-lntensität nachläßt und der zu Beginn des Alterungsvorgangs vorhandene Spannungsüberschuß der Alterungsspannung gegenüber K/, während des Alterengsvorgangs abnimmt. Dem könnte man nun dadurch entgegenwirken, daß man eine entsprechend höhere Alterungsspannung verwendet, damit die EL-lntensität und der Spannungsüberschuß über V,* bis zum Ende des Alterungsvorganges ausreichend hoch bleiben. Dies bedingt jedoch Alterungsspannungswerte, die mit beträchtlicher Häufigkeit zu elektrischen Durchbrüchen führen, so daß man viele schlechte Anzeigeelemente erhält, d. h., eine ungenügende Ausbeute an brauchbaren Anzeigeelementen bekommt.

Bei dem aus der einleitend angegebenen Literaturstelle bekannten Verfahren setzt man in dem Bestreben, die erforderliche Alterungszeit zu verkürzen, ebenfalls erhöhte Alterungsspannungen ein, wobei man das zu alternde Anzeigeelement zusätzlich auf eine erhöhte Temperatur von etwa 200⁰C erwärmt. Die Alterungsspannung wird derart hoch gewählt, daß man sich im Sättigungsgebiet der B-V-Kennlinien befindet. Dies führt zwar zu einer zufriedenstellenden Alterung, wirft aber wieder das Problem auf, daß aufgrund der hohen Alterungsspannung häufig dielektrische Durchbrüche auftreten und somit die Ausbeute an brauchbaren Anzeigeelementen verringert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angegebene Verfahren zum Altern von Dünnschicht-EL-Anzeigeelementen derart zu verbessern, daß sich eine Verkürzung der erforderlichen Alterungszeit unter verringertem Risiko hinsichtlich dielektrischer Durchbrüche erreichen läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben und kann gemäß den Ansprüchen 2 bis 6 vorteilhaft weitergebildet werden.

Eine Schaltung zur Durchführung des neuen Verfahrens gibt Anspruch 7 an.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 1 kann man während des gesamten Alterungsvorganges die Alterungswirkung auf gutem Wert halten und damit insgesamt eine Verkürzung der erforderlichen Alterungszeit erreichen, ohne häufige dielektrische Durchbrüche zu riskieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun im Vergleich zum Stand der Technik anhand von Figuren näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Dünnsch'cht-EL-Anzeigevorrichtung.

F i g. 2 das B-V-Verhalten einer derartigen Anzeigevorrichtung beim herkömmlichen Alterungsverfahren,

Fig. 3 die Änderung der Elektrolumineszenz-Helligkeit wäh'end des herkömmlichen Alterungsverfahrcns.

F i g. 4 die Änderung der Spannung V,/, zum Starten einer El.-Emission von 3.4 cd/111^: während des herkommlichen Alterungsverfahrens, und zwar ausgehend vom Anfangswert von V,i, vor dem Alterungsprozeß,

F i g. 5 eine erste Ausführungsform des neuen Verfahrens, bei der die Alterungsspannung entsprechend der Änderung von Κ,λ geändert wird.

Flg.6 eine zweite Ausführungsform des neuen Verfahrens, bei der die EL-Helligkeit durch Verändern der Alterungsspannung während des Alterungsvorgangs auf konstantem Wert gehalten wird, und

F i g. 7 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Durchführung des neuen Alterungsverfahrens.

Wie Fig.4 zeigt, «ndert sich die Spannung V,_h zum Auslösen einer EL-Emission von 3.4 cd/m² während des herkömmlichen Allerungsprozesses.

Zur Kompensation dieser Veränderung wird gemäß F i g. 5 eine Alterungsspannung an die Dünnschicht-EL-Anzeigevorrichtung angelegt, die sich in Übereinstimmung mit der Änderung der Spannung K/, gemäß V,h+ K-ändert (V₁- = konstant). Als Alterungsspannung wird eine Rechteckimpulswechselspannung benutzt. Vorzugsweise wird die zusätzliche konstante Spannung K- im Größenbereich von etwa 15 V bis etwa 80 V gewählt. Besonders bevorzugt liegt sie im Größenbereich von etwa 20 V bis etwa 50 V. V,/, liegt normalerweise im Größenbereich von etwa 150 V bis 190 V.

Da sich bei Anwendung des neuen Verfahrens die Alterungsspannung entsprechend der Änderung von V,*, ändert, kann während der gesamten Alterungszeitdauer eine für eine wirksame Alterung ausreichende Spannung an die Dünnschicht-EL-Anzeigevorrichtung angelegt werden. F i g. 6 zeigt ein B-V-Kennlinienfeld für eine Dünnschicht-EL-Anzeigevorrichtung zu fünf verschiedenen Zeitpunkten, nämlich:

/| vor dem Alterungsprozeß

h etwa eine Stunde nach dem Beginn des Alterungsprozesses

1} etwa drei Stunden nach dem Beginn des Alterungsprozesses

U etwa fünf Stunden nach dem Beginn des Alterungsprozesses
h genau nach dem Alterungsprozeß

Gemäß einer zweiten Ausführungsform des neuen Alterungsverfahrens wird die EL-Anzeigevorrichtung vor dem Alterungsprozeß auf eine Helligkeit ßb eingestellt und während des Alterungsprozesses durch Ändern der Alterungsspannung im wesentlichen auf diesen Wert gehalten. Zu diesem Zweck wird die Alterungsspannung während des Alterungsprozesses in der aus Fig. 6 entnehmbaren Weise erhöht, so daß sich während des Alterungsprozesses im B-V-Kennlinienfeld Arbeitspunkte mit im wesentlichen gleicher Helligkeit S₀ ergeben. Hierdurch wird der Alterungsvorgang verbessert.

F i g. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Alterungsschaltung, mit der sich Wechselspannungs-Rechteckimpulse mit Spannungswerten K,/,+ K- entsprechend Fig.5 erzeugen lassen.

bO Bei der Alterungsschaltung nach Fig. 7 ist eine Stromquelle zur Erzeugung eines Konstantstromes mit einem Treiber zum Treiben der Dünnschicht-EL-Anzeigevorrichtung verbunden. Der Treiber ist außerdem mit einem Rechteckwellengenerator zur Erzeugung von b5 Wechselstroin-Rechtecksignalen verbunden.

Die Impedanz Z der Dünnschicht-EL-Anzeigevorrichiung ändert sich während der EL-Emission entsprechend der während des AlterunKsprozesses auftreten-

den Änderung der B-V-Eigeiisehaften. Die Änderung der Alterungsspannung während des Alierungsvorgangs erhält man durch Umwandeln der Impedan/änderung während dieses Alterungsvorganges. und /war unter Verwendung der Beziehung

V-I- \Z\.

Dabei sind / ein konsumier Strom uno V die Allcrimgsspanniing. Auf diese Weise er/eugl man eine sieh ändernde Aherungsspannung in Form von V,/,+ V₁, die den Änderungen der Spannung V,_h folgt.

Wenn die Alterungsspannung erst einmal auf ihren Anfangswert eingestellt ist. wird sie somit im Lauf des Alterungsvorgangs erhöhl, um den Änderungen der Spannung V,i,zu folgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

.'0

JO

J)

45

55

60

b5

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Altern eines Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigeelementes, bei dem eine Aiierungsspannung an Elektrodeneinrichtungen des Dünnschicht-EIektrolumineszenz-Anzeigeelementes angelegt wird, dcdurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwert der Alterungsspannung während der Alterungszeitdauer in Anpassung an die sich ändernde Beziehung zwischen Helligkeit der vom Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigeelement stammenden Elektrolumineszenz und angelegter Spannung geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwert der Alterungsspannung V-A+ V₁. beträgt, wobei V,_h eine Spannung zum Starten des Aussendens einer Elektrolumineszenz von 3,4 cd/m·¹ und V₁- eine konstante Spannung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß V₁- im Größenbereich von etwa 15 V bis etwa 80 V gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß K- im Größenbereich von etwa 20 V bis etwa 50 V gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwert der Alterungsspannung derart geändert wird, daß die Helligkeit der vom Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigeelement stammenden Elektrolumineszenz konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Alterungsspannung rechteckige Wechselspannungssignale verwendet werden.

7. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch

eine Stromquelle zur Abgabe eines Konstantstromes /,

einen Rechteckwellengenerator zur Abgabe von Spannungssignalen mit einem Spitzenwert V₁. und
eine Wandlereinrichtung zum Umwandeln der während des Alterungsprozesses geänderten Impedanz Zdes Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigeelementes in Spannungswerte V₁/, entsprechend der Beziehung