JPH021335B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気発光性（エレクトロ・ルミネセン
ト、以下ELと記す）メモリ形CRT（陰極線管）
に関し、特に大面積の薄膜ELの破壊性の点で改
善を与える構造に関する。

薄膜ZnS（硫化亜鉛）EL装置は近年、デイスプ
レイの分野で有望な用途が認められつつある。特
に関心がもたれているのは薄膜ZnS装置にみられ
る固有のヒステリシス性、及びその大面積貯蔵型
CRT表示装置への応用である。

例えばZnS層を用いるEL装置を使うEL表示装
置は米国特許第4207617号明細書等に示されてい
る。詳しくいえば、ここに示されているELパネ
ルは透明導体と裏側電極との間に入れられたZnS
層を有する。ZnS層は又、第１及び第２の不導体
層で透明電導体と電極から絶縁されている。本発
明によれば、ELパネル上の所望の位置に、裏側
電極を介して、電子ビームが印加されるが、これ
は時間的には保持電圧が貯蔵情報を消去するため
ゼロ・レベルに近づく時刻において行われる。記
憶された情報は、電子ビームがメモリ位置に印加
された時に流れる分極緩和電流を検知して電気的
読み取りを行なう。

近年ELメモリCRTにおいて行われた種々の有
望性や進歩に拘らず、大面積貯蔵CRTの実現に
ついては、いつくかの批判的問題が発生し、未だ
解決していない。ここで大面積とは約1000cm²の桁
の寸法のELパネルをいう。大面積ELパネルの設
計には、いくつかの注意すべき要点があり、又大
面積ELメモリCRTの製造には相当の制約があ
る。特に重要なものは、安定性、多層物質の均一
性、再現性、多層EL装置の薄い絶縁層の欠陥に
よる電気的破壊等である。後者の破壊の問題は大
面積ELパネルで特に重大である。周知の如くEL
の前面は、実質上薄膜のキヤパシタであり、高い
電界にさらされる。電気的破壊の問題は大面積又
は高電位にて動作することによりEL前面に貯え
られたエネルギにより悪化する。

初期のEL装置では、蛍光体の破壊を防ぐため
に直列抵抗が必要とされた。例えば、米国特許第
2880346号は抵抗性フイルム層を含む平板構造の
EL装置を示している。抵抗性層を含むEL装置を
示す他の例、米国特許第3068755号も、抵抗性フ
イルム層を利用する蛍光EL装置を示している。
これらに示されている装置は両者共、直流型であ
り平板構造である。

別の抵抗性層を含むELスクリーンが、米国特
許第2239887号に記述されている。この発明では
発光蛍光体に高抵抗性層が組合されて、ごく遅い
充電しか送らないようにしている。

非平板型構造のEL装置が米国特許第3075122号
に記述されている。この発明は非線型抵抗性層を
含むが、この層はコントラストの増強のためのみ
に利用されている。

米国特許第3644741号にも抵抗性層を用いるEL
表示スクリーンの他の形式のものが示されてい
る。この発明では、抵抗性層は可変抵抗メモリ半
導体物質であり、この物質の層は分断された部分
となつており、これらが個々に予定量のエネルギ
の印加により安全な高低両抵抗状態に変り、表示
スクリーンに所望の可視光パターンを形成する。

前記において、判るように、大面積EL装置の
電気的破壊という問題が認められる。例えば
IEEE、Transaction on Electron、Devices、Ed
−28巻、６号、1981−６、708〜719頁にこの問題
が詳しく論じられている。

この論文の715頁に、非短絡的な或は自己恢復
性の破壊現象について調べる技法が示されてい
る。これによると、この非短絡的破壊を助ける因
子は、薄い上部電極と高い電源インピーダンスで
ある。上部電極は、絶縁体のクレータの縁をこえ
て蒸発或は溶融できるようにするため薄くあらね
ばならない。若し上部電極が絶縁体の縁に接した
ままでいると、第２の又は連続する破壊がクレー
タの縁の弱い所に起り得る。高い電源インピーダ
ンスはキヤパシタの両端の電圧が破壊時に急落
し、それを終止させることを可能にする。低い電
源インピーダンスと厚い上部電極は横方向での破
壊過程の継続を助長し、破壊の伝播、大面積の破
損をもたらし、短絡したELパネルを発生しかね
ない。

本発明の目的は、ELメモリCRTに用いる大面
積前面プレートの製作に適した構造のEL装置を
提供すること、及び大面積EL前面プレートに貯
えられた大量のエネルギにより起る破壊の問題を
緩和したEL装置構造並びに改良したELメモリ
CRTを提供することである。

この目的は次の如く作られた、EL前面プレー
トとこのプレートを活性化する手段をもつELメ
モリCRTを提供することによつて達成される。
即ちこのELパネルはELセルの配列を含み、各
ELセルは透明導体と第２の導電層との間に封入
された活性発光層を含み、この層は第１及び第２
の絶縁体層により透明導体及び第２導体層から絶
縁されており、この第２の絶縁体層は不活域を持
ち、これが各ELセルの活性域の周辺をとりかこ
んでいる点で改良がなされている。この不活域は
絶縁体層が活性域より数倍厚くELセルの活性化
手段による活動を活性域にのみ限定する。上記の
第２導体層は少なくとも上記第２の絶縁体層の上
記活性域を覆う高抵抗域を持つ。連結した高導電
域が各ELセルの不活域を覆い、或るELセルの活
性域での絶縁体層の破壊は上記高抵抗域での高圧
降下をもたらし上記第２導体層の上記高導電域か
らELセルへの電流を制限して上記EL前面プレー
トでの破壊の伝播を防止する。

第１図を参照すると、ELメモリCRT１０はそ
の前面ガラス・プレート１２に置かれたEL前面
プレート２０を有する。光パルスや、−HVで示
した高圧源により加速された高エネルギ電子パル
ス１４がEL前面プレート２０の或る区域の発光
レベルの切り換えに用いられる。交流源V_SがEL
プレート２０に印加され、これを交互に正負に充
電して発光レベルを保持する。

多くのCRTデイスプレイ応用面で、ELプレー
ト２０は、しばしば1000cm²の桁或はこれ以上の面
積を要求される。周知の如く、ELプレート２０
は薄膜キヤパシタと同等な回路となり、高電界、
即ち10⁶V／cmの桁の値を受ける。このため、EL
パネルは放電破壊をうけ易い。発光のためには絶
縁体層が絶縁を保つているままで、活性域２２で
放電が起らねばならない。運悪くELパネルは、
従来の多層EL構造の薄い絶縁体層での欠陥によ
つて放電破壊を起し易い。従つて、従来の薄膜
EL構造における放電破壊は問題とされて来た。
特に、大面積のEL装置では大きなELプレートに
貯えられた大量のエネルギがEL装置の小さな区
域に放出され、局部的高加熱を伴つて、放電破壊
の大災害化が起る傾向がある。更に特定して云え
ば、従来のEL構造では、アルミニウム層と透明
導体とがキヤパシタのプレートとなる。どこかで
破壊が起ると、導体上に貯えられた全てのエネル
ギが急速に消費される。横方向の電流には有効な
制限がないので、強い局地的加熱を伴う大電流密
度が発生する。この局地的破壊は隣の区域に伝播
して大面積の損傷を起したり、或は短絡したEL
装置となる。

ELプレート２０は本発明では、第２図に断面
を示し、第３．１図に上面を示した如き、メツシ
ユ（網目）構造となつている。

第２図を見て、本発明の多層のELプレート２
０はELセル（第３．１図、第３．２図）４０の
配列を有する。各ELセル４０はZnS：Mn等の活
性発光層２２を有し、これは透明導体２４と抵抗
性層２６の間に入れられ、この活性発光層２２は
第１絶縁体層２８と第２絶縁体層３０とにより、
透明導体２４と抵抗性層２６から絶縁されてい
る。

絶縁体層３０は、約70ミクロンの桁の幅をもつ
活性域３４の周辺をかこむ、幅数ミクロンの狭い
不活域３２を有する。活性域３４は約0.5ミクロ
ンの厚さで、不活域３２はその数倍である。絶縁
体層２８，３０形成には、アモルフアスBaTii₃
や他の適当な高強度絶縁物質が使える。

不活域３２の上には相互接続された高導電性条
体３６があり、これは例えばアルミニウムで、抵
抗性層２６に接するようにも置かれている。旧来
のELプレートでの正しい動作のために必要とさ
れたように、条体３６を接続してなる高導電性メ
ツシユと導体２４は交流電源V_Sは接続されてい
る。そこで、本発明の配置で、メツシユをなす
Alの条体３６は抵抗性層２６と共に一枚のプレ
ートをなし、他方透明導体２６がELプレート２
０のキヤパシタのもう一枚のプレートをなす。従
つて本発明の形式でのELプレート２０のキヤパ
シタは、非平面的メツシユ構造を持ち、不活域３
２の絶縁体層３０の厚さは活性域３４の厚さの数
倍である。

本発明では、活性域３４への接触に抵抗性層２
６が用いられ、ここには10⁶V／cmの桁の高い電
界がかかり、活性域３４内の薄い絶縁体層の破壊
が起り易い。この構成では、より厚い絶縁体層３
２が、活性域３４の中でのみ交流電源V_Sによる
各ELセルの活性化が行なわれるよう確保してい
る。

本発明の非平板メツシユ構造のため、各ELセ
ル４０は側部２７にある抵抗性層２６から形成さ
れる電流制限抵抗を与えられている。活性域３４
内での絶縁欠陥による放電破壊の節には、導体２
４と条体３６との間の電流はこの電流制限抵抗を
通らざるを得ず、ここに電圧降下を発生する。こ
れは、大電流密度の発生を防ぎ、局地的発熱を伴
う大形破壊を防止する。

抵抗性層２６の面積抵抗性は、活性域３４内で
の絶縁不良による短絡は層２６のみの加熱をもた
らし、基板と前面ガラス板１２への熱放散が加熱
を許容できるレベル即ち約50℃位に保つことを確
保するよう選定されている。又層２６での電圧降
下が通常のAC電流が流れる場合に過大にならな
いようにすることも重要である。実施例では、
ELパネル４０全体で均等な発光を保つためには
この電圧降下は1V以下でなければならない。

実施例に関して、上記の二つの要求は抵抗性層
２６の面積抵抗性を５×10⁷Ω／□の桁に選定す
ることによりよく合致させることができる。層２
６は、金属酸化物組成のサーメツト、α−Si：Ｈ
等のアモルフアス半導体、又は他の適当な物質か
ら作られる。

要約すると、本発明のELパネルのプレート構
成は電源V_Sの小区域の活性域の配列４０との間
に電流制限抵抗をもつ。この非平板的構造におい
て、条体３６からなる高導電性メツシユは活性域
の配列４０に電力を配布し、旧来の型のものより
も実質的に面積が減少され、導体の下での大形破
壊の可能性を減少するため厚い絶縁体層の上に付
着されている。

この構造のもつ別の利点は、Ni−SiO₂サーメ
ツトやα−Si：Ｈ等の抵抗物質が黒色に作れるこ
とである。そこで抵抗性層２６にELメモリCRT
１０の可視コントラストを向上する働きをもたせ
ることができる。

第３．１図に示したメツシユ構造は、セル４０
として方形のものを示しているが、他のメツシユ
形状も可能である。他の形状として、第３．２図
は円形の活性域からなる他のメツシユ形状を示
す。又寸法も例示的なものであり、構造が解像度
を大きく落すことのないようにする目的を第１に
して選ばれたものである。特定していえば、本発
明実施例で、250マイクロ・メートルの直径のビ
ーム１４は数個のセル４０を覆う。

上記実施例では薄い抵抗性層２６が用いられた
が、高いバルク抵抗をもつ中程度に厚い層で面積
抵抗性が得られるなら、本発明に従うEL装置構
造は金属メツシユの下側での破壊に対しても電流
制限作用を発揮する。ここでの制限因子はこの装
置をスイツチするのに用いられる光、電子ビーム
１４が、ELプレート２０のセル４０に達するた
め、その厚い抵抗性層２６を透過できることであ
る。

上記のように本発明の大面積EL前面プレート
を持つ、EL（電気発光性）メモリCRTは従来の
ものの有さない特長を持つている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のELプレートを持つELメモリ
CRTの計画図、第２図は第１図のELプレートの
拡大断面図、第３．１図及び第３．２図はELセ
ル形状の二つの例を示す第１図、第２図のELプ
レートの上面図である。 １０……CRT、１２……前面ガラス・プレー
ト、１４……光、電子ビーム、２０……EL前面
プレート、２２……活性発光域、２４……透明導
体、２６……抵抗性層、３０……第２絶縁体層、
２８……第１絶縁体層、３２……不活域、３４…
…活性域、４０……セル（配列）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明電極と、該透明電極上の第２の絶縁層
   と、該第２の絶縁層上の電気発光活性層と、該電
   気発光活性層上の第１の絶縁層と、該第１の絶縁
   層上の抵抗性層と、該抵抗性層上の導体層とをも
   ち、メモリ形CRTに組み込むための電気発光セ
   ルのアレイにおいて、 (a) 上記各電気発光セルは、上記透明電極にほぼ
   平行なほぼ平坦な第１の領域と、該第１の領域
   を取り囲む第２の領域をもち、 (b) 上記電気発光活性層は、上記第１の領域と第
   ２の領域に亙つて連続であり、 (c) 上記導体層は、上記第１の領域を取り囲むよ
   うに上記第２の領域上に形成され、 (d) 上記第２の領域における上記第２の絶縁層
   は、上記第２の領域が電気発光的に不活性であ
   るように上記第１の領域における上記第２の絶
   縁層より厚く形成され以て非平板状の断面構造
   を形成することを特徴とする、電気発光セルの
   アレイ。