JPH01149396A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明はエレクトロルミネッセンス素子（以ドＥＬ索子
という）、特に稼動中の温度上昇を防止できるようなＥ
Ｌ素子に関する。

［従来技術］ 従来のＸＹマトリクス薄膜エレクトロルミネッセンス素
子は第４図に示すような構造となっている。透明基板ｌ
上にＩＴＯ等の透明電極２をストライプ状に形成し。そ
の上に第１絶縁層３、発光層４、第２絶縁層５を形成し
、その上にＡ１等の背面電極６を透明電極ｌと垂直方向
にストライブ状に形成する。こうして形成されたＥＬパ
ネルに駆動回路より数百ボルトの電圧が印加され、発光
層が発光する。

この際、パネル全体で消費される電力は数ワットから数
十ワットになる。この電力の一部は光に変換されるが、
残りは熱になるので長時間、パネルを表示し続けると、
パネルの温度が高くなり、発光層の膜質の劣化等が起り
、長期の信頼性の点で問題になっている。

［目　的］ 本発明は従来技術の上記問題点を解消し、長期的信頼性
に優れた、高輝度のＥＬ素子を提供することを目的とし
ている。

［構　成］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、基板上に透
明電極、絶縁層、発光層および背面電極を備えたエレク
トロルミネッセンス素子において、この素子の少なくと
も一部に放熱体を接続させたエレクトロルミネッセンス
素子である。

以下添付図面によって本発明をさらに詳細に説明する。

第１図は本発明の薄膜ＥＬパネルの構成例を示す断面図
である。透明基板ｌ上に透明電極２、第１絶縁層３、発
光層４、第２絶縁層５、背面透明電極６が順次積層され
ている。このパネルはケース７により封止されており中
に防湿用オイル８が封入されている。第２絶縁層５には
熱伝導体９が接続されており、この熱伝導体は放熱体１
０に接続している。

透明電極材料としてはＩＴＯ１ＳｎＯ２にｓｂ等をドー
プしたもの、ＺｎＯにＡ１等をドープしたものなどが用
いられる。透明電極の膜厚は数百オングストロームから
数千オングストローム程度が好適である。

絶縁層材料としては５ｉＯｚ、Ａ１ｚＯ３、Ｔａ２０５
等の酸化物絶縁層、ＢＮ、ＡＩＮ。

Ｓｉ３Ｎ４等の窒化物絶縁層、Ｓ　ｒＴ　１０３、Ｐｂ
ＴｉＯ３等の強誘電絶縁層を用い、これらの積層として
もよい。特にＢＮ、ＡＩＮは熱伝導率が大きく本発明の
構成に適している。これらの絶縁層の膜厚は数百オング
ストロームから数μ■が適している。

発光層としてはＺｎＳにＭｎ、Ｔｂを添加したもの、あ
るいはアルカリ土類カルコゲン化物に発光中心としてＣ
ｅ、Ｅｕ、Ｔｂ等の希土類元素を添加したものなどがあ
る。これらの母材、発光中心の組合せにより赤、緑、青
、黄等の発光色を得る。発光層の膜厚は数千オングスト
ロームから数μｌが適している。

背面電極としてはＡＩ等の金属が用いられる。

背面電極の膜厚は数百オングストロームから数μ腸程度
が好適である。

これらの薄膜は蒸着、イオンブレーティング、スパッタ
リング、ＣＶＤ等種々の薄膜形成方法により製膜される
。

こうして作製されたＥＬパネルはガラス等からなるケー
ス７により封止される。ケース内部にはシリコーンオイ
ル等の防湿用オイル８が封入される。

また、前記の絶縁層端部には熱伝導体９が接続される。

熱伝導体としては銅等の金属からなる線材、板材が用い
られる。

絶縁層と熱伝導体９との接続方法としては治具を用いて
圧接する方法、絶縁層にＮｉ等を蒸着、メツキなどによ
ってあらかじめ積層し熱伝導体をハンダ付けする方法等
がある。

放熱体ｌＯとしては放熱フィン、固体冷却素子（ペルチ
ェ効果を利用したもの）などが用いられる。

第２図は本発明の別の構成例を示したものである。熱伝
導体９はガラス等の透明基板ｌに接続されており、基板
の熱は熱伝導体９を介して放熱体へ導かれる。

第１図および第２図の例では放熱体ｌＯが熱伝導体９を
介して素子に接続されているが、放熱体ｌＯは直接ＥＬ
素子に接続されていてもよい。

また絶縁層、透明基板ｌ以外のパネル部に放熱体が接続
されていてもその効果は得られる。

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

実施例１ 第１図の構成のパネルにおいて、透明基板ｌとして厚さ
　１．１ｍｍのアルミノ珪酸塩ガラス、透明電極２とし
てＩＴＯ膜（膜厚１０００人）、第１絶縁層３として５
ｉ０２層（膜厚１５００人）、発光層４としてＳ　ｒＳ
　：　Ｃｅ層（膜厚ｌμ１１）、第２絶縁層５としてＡ
ＩＮ層（膜厚４０００人）、背面電極６としてＡＩ膜（
膜厚５００λ）を用いた。

防湿オイル８としてシリコンオイル、ケース７の材料と
してガラスを用いてパネルを作製した。熱伝導体ｌＯと
しては銅製の薄板（厚さ　２００μｍ）を、放熱体とし
ては放熱フィンを用いた。

ＡＩＮ層はＲＦマグネトロンスパッタ法により作製した
。ターゲットは純度９９．９９％のＡＩ。

反応ガスは純度９９．９９９％の窒素で、反応圧力は０
．３Ｐ　ａ　％基板温度４００℃、ＲＦパワー２００Ｗ
ととした。

比較のために同様の構成で第２絶縁層を５ｉＯｚ（膜厚
４０００人）としたパネルも作製し、両者の寿命を評価
した。その結果ＡＩＮ層を用いた場合は、５ｉＯｚ層の
場合に比較してパネルの温度上昇は小さく、寿命は約２
倍になった。

また５ｉＯｚ層で放熱フィンを接続しない場合に比較す
ると、約４倍に寿命が延びた。

実施例２ 実施例１と同様の構成でＡ１８層の膜厚を変えたパネル
を作製し、第４図に示すようにＡ１８層の膜厚に対する
パネルの寿命、駆動電圧を比較した。

その結果、Ａ１８層の膜厚が７００Å以上になるとその
効果としてパネルの寿命が増大した。

一方ＡＩＮ層の膜厚が４０００五以上になると、パネル
の駆動電圧が３００■をこえるため、駆動回路側の長期
の信頼性が低下することがわかった。

したがってＡ１８層の膜厚としては７００人〜４０００
人が好適である。

実施例３ 実施例１と同様の構成で放熱体ｌＯとしてベルチェ効果
を利用した固体冷却素子を用いたパネルを試作した。こ
のパネルと実施例１で試作したパネルの寿命を比較した
ところ固体冷却素子を用いたパネルの方が約２倍の寿命
となった。

実施例４ 実施例１と同様の構成で第２絶縁層をＢＮ層（４０００
Ｊ）を用いた素子を試作し寿命を評価した。

ＢＮ層はＲＦマグネトロンスパッタ法により作製した。

ターゲットは純度９９．９％のＢＮ、反応ガスは純度９
９．９９９％の窒素、反応圧力は０．３Ｐａ、ｉ基板温
度５００℃、ＲＦパワー３００Ｗとした。

こうして作製されたＥＬパネルの寿命は実施例１の５ｉ
Ｏｚ層を用いたパネルと比べ約２．５倍になった。

実施例５ 実施例４と同様の構成で放熱体ｌＯとしてベルチェ効果
を利用した固体冷却素子を用いたパネルを試作した。こ
のパネルと実施例４で試作したパネルの寿命を比較した
ところ固体冷却素子を用いたパネルの方が約２．５倍の
寿命となった。

実施例６ 第２の構成のパネルにおいて、透明基板１として厚さ　
１．１＋ｇｍのアルミノ珪酸塩ガラス、透明電極２とし
てＩＴＯ膜（膜厚１０００人）、第１絶縁層３として５
ｉＯｚ層（膜厚１５００人）、発光層４としてＣａＳ　
二Ｅｕ層（膜厚１μｍ）、第２絶縁層５としてＳ　ｉｏ
ｚ層（膜厚１５００人）、背面電極６としてＡＩ（膜厚
５００Ａ）を用いた。

また防湿用オイル８としてシリコンオイル、ケース　７
はガラスを用いてパネルを作製した。熱伝導体９として
は銅製の薄板（厚さ　２００μｍ）を、放熱体として、
ベルチェ効果を利用した固体冷却素子ＩＯを用いた。ガ
ラス基板１にはあらかじめＮｉを蒸着しておき、銅板を
ハンダ付けして接続した。

このパネルと、固体冷却素子を接続しないパネルの寿命
とを比較したところ、固体冷却素子を接続したものでは
約４倍の寿命が得られた。

［効　果］ 以上、説明したように、エレクトロルミネッセンス素子
の少なくとも一部に放熱体を接続することにより、エレ
クトロルミネッセンス素子の温度上昇をおさえ、長期的
高信頼性に優れた高輝度のＥＬ索子を得ることができた
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の具体例の構成を示す模式
図、 第３図はＡＩＮ絶縁層の膜厚とパネルの寿命および駆動
電圧の関係を示すグラフ、 第４図は従来例の構成を示す模式図である。 ｌ・・・透明基板、２・・・透明電極、３・・・第１絶
縁層、４・・・発光層、５・・・第２絶縁層、６・・・
背面電極、７・・・ケース、８・・・防湿用オイル、９
・・・熱伝導体、１０・・・固体冷却素子。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板上に透明電極、絶縁層、発光層および背面電極を
   備えたエレクトロルミネッセンス素子において、この素
   子の少なくとも一部に放熱体を接続させたことを特徴と
   するエレクトロルミネッセンス素子。