JPH04171697A - エレクトロルミネッセンス表示パネル - 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】 （産業上の利用分野］ 本発明はＺｎＳ等の母材にＭｎ等の活性物質を添加した
材料からなる発光膜を強電界下でエレクトロルミネッセ
ンス（以下、ＥＬという）発光させる薄膜形の表示パネ
ルに関する。

〔従来の技術〕

ＥＬ光発光利用した発光素子や表示装置としてＥＬ発光
材料の粉末を樹脂やガラスに分散させたものが古くから
知られているが、劣化により発光が低下しやすく、動作
の即応性に乏しく固定表示にしか適しない等の問題があ
り、表示内容が可変なＥＬ表示パネルとしてはＭｎ添加
ＺｎＳ等の薄膜を用いるものが主流となって来ており、
車色表示のものからその実用化が始まっている現状であ
る。

本発明もかかる薄膜形のＥＬ表示パネル・に関し、その
代表的な従来構造を第３図を参照して以下に簡単に紹介
する。

図において、絶縁基板１にふつう透明ガラス板を用い、
その表面上にまず一方の表示電極として透明電極膜２を
紙面と直角な方向に延びるストライプ状パターンで多数
条並べて形成する。この上にアルミナや窒化シリコン等
の無機絶縁材料からなる絶縁膜３と、Ｍｎ添加ＺｎＳ等
からなる発光膜４と、絶縁膜３と同様な絶縁膜５のいず
れも薄膜を真空蒸着法やスパッタ法で順次に被着する。

他方の表示電極には、ふつうはアルミの裏面電極膜６を
図の左右方向ムこ延びるストライプ状パターンで多数条
並へて絶縁膜５上に配設する。

このＥＬ表示パネルでは、透明電極膜２と裏面電極膜６
の一方を走査電極、他方をデータ電極とし、発光膜４の
画電極の交点部分を画素として、パネル面内の画素を順
次走査しながら可変画像等をマトリックス表示できる。

また、電極１摸２と６の間に掛ける表示電圧を走査周期
ごとに正負に切り換えながら表示パイルを商用周波で交
流駆動するのがふつうである。

なお、絶縁膜３と５は発光膜が表示電圧により絶縁破壊
するのを防止するだめのもので、場合によりその一方は
省略できるが、それに掛かる電圧分だけ表示電圧が高く
なる。従って、表示電圧を低めるためには絶縁膜をでき
るだけ薄くかつ均質に成膜する必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のように絶縁膜に無機絶縁材料を用いる
ＥＬ表示パネルでは、成膜コストがかなり高くつき、し
かも無機絶縁膜の信頼性が必ずしも高くない問題がある
。

この無機絶縁膜は前述のように均質に成膜する必要があ
るので、ふつうはスパッタ法を利用して結晶粒が小さく
非晶質に近い状態に成膜される。

一方、発光膜の成膜には、発光活性をもつ例えばＭｎを
母材のＺｎＳ中に均一に含有させる必要があるので、ソ
ースを電子ビームにより急速に加熱蒸発させる真空蒸着
法が有利である。従って、絶縁膜と発光膜とを同じ設備
中で連続して成膜できず、。

積層膜中の各層を別の真空設備に出入させながら個別に
成膜しなければならないので、余分に手間が掛かって成
膜コストが嵩むのである。

また、発光膜では発光効率を上げるため結晶粒をできる
だけ大きく成長させる必要があり、このため成膜後に熱
処理を施すが、この際に絶縁膜の結晶粒が粗大化しやす
く、かつ発光膜との界面部に歪みが入って絶縁上の微小
弱点にな灯やすい。

これによる絶縁破壊が局部的な内はよいが、破壊個所が
結晶粒間に広がると画素表示の質が次第に劣化して遂に
は表示欠陥に至る。

かかる問題点の所在に立脚して、本発明はＥＬ表示パネ
ルの製造工程中の成膜コストを低減し、絶縁膜の信転度
を高めることを目的とする。

［課題を解決するだめの手段］ 上述の目的は本発明によれば、ＥＬ発光性材料からなる
発光膜と、発光膜の少なくとも一方の面に接する樹脂塗
着膜として形成された絶縁膜と、発光膜と絶縁膜を両側
から挟む１対の電極膜とを絶縁基板上に担持してなるＥ
Ｌ表示パネルにより達成される。

なお、上記絶縁膜の塗着用樹脂には、発光膜に対する熱
処理時に劣化しないよう耐熱四の樹脂を用いるのがよく
、これに例えばポリイミド樹脂やポリアミド樹脂を利用
するのが好適である。

また、発光膜の発光効率を上げかつ表示電圧を低める上
で、絶縁膜の比誘電率を上げ表示電圧が掛かった時の誘
電分極を強めるのが有利なので、絶縁膜用の塗着樹脂中
に比誘電率が少なくとも１０以上の高比誘電率の絶縁性
微粒子１例えばチタン酸鉛やチタン酸バリウムを３０〜
７０％含有させるのが有利である。

かかる樹脂の塗着法としては、スピンコ−１・法が最も
簡単でかつ膜厚も薄く制御できるが、上述の高比誘電率
の絶縁性微粒子を樹脂に含有させる場合は印刷法が有利
である。

なお、絶縁膜を発光膜の両側に設ける場合は、その一方
何のめを樹脂塗着膜とし、他方側を従来どおり無機絶縁
膜とすることができる。

〔作用〕

本発明は、樹脂塗着脱が従来の無機絶縁膜より均質に形
成でき、かつその絶縁耐力も数ＭＶ／ｃｍと発光膜を発
光させるに必要な１０５Ｖ／ｃｍよりも１桁以上高い点
に着目し、絶縁膜にこの樹脂塗着膜を用いて樹脂をスピ
ンコード法や印刷法等の簡単な　　　′手段で塗着して
焼き付りるだけでこれを形成することにより、作業に時
間と手間が掛かる真空設備−〇− を用いることなく、絶縁膜の形成コストを大幅に低減す
ることに成功したものである。

なお、発光膜の熱処理時に際して、樹脂塗着膜はもちろ
ん無機絶縁膜のように結晶化することがなく、発光膜と
の界面部の歪みの発生も少ないので、塗着時の均質性が
そのまま保持されて絶縁膜の欠陥数が少なく、本発明に
より絶縁膜の信頼性を改善して表示パネルの寿命を向上
できる。

また、樹脂の塗着と焼き付は工程に要する設備費用も真
空設備に比べればごく僅少で済み、かつ工程の連続化や
自動化が容易なので、量産設備のスルーブツトを１桁以
上向上できる。

〔実施例〕

以下、第１図と第２図を参照しながら本発明の詳細な説
明する。第１図は前に説明した第３図に対応する単色表
示のＥＬ表示パネルの一部拡大断面図である。

第１図において、前述のように平坦かつ透明なガラス板
である絶縁基板１にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等か
らなるふつう　０．２ｐ程度の厚みの透明電極膜２を前
述のストライプ状のパターンで多数条並べて形成する。

次に、本発明による樹脂塗着膜用にポリイミド樹脂１例
えば日立化成■製のコーティング剤ハイマルＨＬＩ１０
０　（商品名）をスピンコード法により均一に全面塗着
した後に、３５０〜４００’Ｃで３０〜１時間焼きイ・
Ｊす、かつ４００〜４３０°Ｃの最終温度で短時間焼き
イＪけるごとにより０．４〜０　、４５　ｐ隠の膜厚の
絶縁膜３ｄとする。なお、膜厚は樹脂粘度とスピン回転
数の制御により数％のばらつき内に管１里することがで
き、スピンコードを例えば２回に分ｉノで行なうことに
より、ピンホール欠陥数を減少させることができる。

発光１ｉ！　４は０．４％程度のＭｎを含むＺｎＳをふ
つうは電子ビーム蒸着法により　０．４〜０．６μ瓢の
ｊＩみに被着しζ形成し、４２０〜４５０　’Ｃの温度
下で１時間程度の熱処理によりＺｎＳ結晶粒を成長させ
てその発光特性を向上させる。ごの熱処理時に絶縁膜３
ａも加熱されるが、これに４５０〜５００　’Ｃの耐熱
度をもつポリイミド樹脂等を用いることにより熱劣化の
問題をな（づごとができる。また、無機絶縁膜＝８− と異なり、樹脂膜の場合は発光膜４との界面部に残留歪
みが発生し゛Ｃ絶縁耐力が低下するおそれも非常に少な
くなる。

以後は、発光膜４の上側に絶縁膜３ａと同要領かつ同膜
厚で樹脂を塗着しかつ焼き付け′（絶縁膜５ａを形成し
た上で、アルミ等の裏面電極膜６を透明電極膜２と直交
するストラ１′ブ状パターンで配設し、さらに望ましく
は図示しない適宜な保護膜でその上を覆ってＥＬ表示パ
ネルとする。

上のように構成された本発明のＥＬ表示パネルの両型極
膜２と６間に２００■の表示電圧を与え、６０市の周波
数の交流駆動条イ１で表示試験を行なった結果１００　
ｃ’ｄ／ｎ：の表示輝度が得られた。また、表示試験終
了後の絶縁破壊試験の結果、絶縁耐力には表示電圧に対
して１桁強の裕度があることが確認された。従って、従
来以上の可使寿命を保証できるものと考えられる。

上のように絶縁耐力にかなり余裕があるので、絶縁膜３
ａや５ａを薄＜シ表示電圧を低下させることも可能であ
るが、絶縁膜の比誘電率が３〜３．５で発光膜４の１０
程度と比べかなり低くて表示電圧の点では不利なのご、
塗着用樹脂に比誘電率が高い絶縁性微粒子を含有さゼる
実験を行なった。この月刊には比誘電率が１００以上の
チタン酸鉛の・１７均粒径が０．０５μ閂の微粉末を用
い、日立化成■のハイマルＩｌｌχ１４００　（商品名
）のポリイミド樹脂に対し固形分中の重量比で３０・〜
・７０％含有させ、今疫は印１ｈｉｉ法（こより塗着し
前述の条件で焼さ（ＪＵて第１図の絶縁膜３，１と５３
を形成とだ。ごの絶縁膜の誘電率はチタン酸鉛９刀ム・
有量が多い範囲ご３６程度ご、その絶縁耐力は無含有の
１肋島より２０％程度低い２．５Ｍν／ｃｍ程度ごあっ
た。また、このＥ　Ｌ、表示パネルの表示試験を行なっ
た結果、１．００　Ｖの表示電圧、６０Ｈｚの交／Ａ駆
動周波数で２５０ｃｄ／ｎ（の表示輝度が得られた。

周知のよ）に、表示電圧は絶縁膜と発光膜とにぞ、′：
′Ｌらの静電容量に逆比例する容量分υｊご掛かるので
、絶縁膜の誘電率を発光膜よりも高めるごとにより表示
電圧が低くごもその大部分が発光膜に一部かって表示輝
度が向上したものと丸えられる。

このように、絶縁膜用の塗着用樹脂に高比誘電率のチタ
ン酸鉛やチタン酸バリウム等の絶縁性微粉を数十重量％
含有させて、表示電圧の低減ないし表示輝度の向上を図
ることができる。

なお、以上説明した第１図の実施例では第３図と比べる
とわかるよう、透明電極膜２上に絶縁膜３ａ用の樹脂を
スピンコード法や印刷法で塗着して焼き付けた際その上
面が下地の透明電極膜２による凹凸に関せず平坦化され
る。従って、絶縁膜３ａや５ａと発光膜４との界面に第
３図のような凹凸がなく、それによる電界集中がないの
で、絶縁膜の絶縁耐力を一層向上させることができる。

第２図にカラｍｍＥＬ表示パネルに対し本発明を適用し
た実施例を示す。この第１図と異なる点は発光膜として
赤と緑と青の各色を表示する３種の発光膜４ｒと４ｇと
４ｂを絶縁膜３ａ上に並べて設けたことであり、残余の
部分の構成は第１図と同じである。これらの発光膜４ｒ
と４ｇと４ｂ用の材料としては、例えばＥｕ含含有Ｃａ
色、　Ｔｎ含有ＺｎＳと、　Ｃｅ含含有Ｓｒ色それぞれ
用いることができ、３種の発光膜をそれぞれの全面被着
とフォトエツチングによるパターンニングを繰り返えし
て形成する。Ｅｕ含含有Ｃａ色Ｃｅ含含有Ｓｒ色の被着
は電子ビーム蒸着法が有利で、Ｔｎ含有ＺｎＳの被着は
スパッタ法が有利であり、化学エツチングとドライエツ
チングを材料に応じて使い分ける。

なお、各色の表示用の発光膜はそれぞれ輝度が若干ずつ
異なるので、色のバランスをとるために各発光膜の面積
を輝度に応じて変えるのがよく、また発光膜の相互間隔
を図のように狭いめにするのが望ましい。この第２図の
カラー表示パネルは表示輝度を上げるため商用周波より
高い交流駆動周波数、望ましくは１ｋＨｚ以上の周波数
で駆動するのがよい。

本発明の場合、下側の絶縁膜３ａの上面が前述のように
平坦化されるのでその絶縁耐力を上げる上で有利なほか
、その上に配設する３種の電極膜のパターンニングを表
面の凹凸に影響されず正確にできる利点がある。さらに
、上側の絶縁膜５ａ用の樹脂を塗着する際に発光膜相互
間の狭い間隔内に樹脂が容易に充填され、無機絶縁膜の
ように充填不足が発生するおそれがなく、絶縁膜の耐圧
低下や表示欠陥が少ない利点が得られる。なお、ごの絶
縁膜５ａについζもその上面が図のように平坦化される
。さらに、絶縁膜５ａの塗着用樹脂に黒色の染料等を含
有さ仕れば各邑表示用の発光膜相互間に黒色樹脂が充填
されるので、いわゆるブラックマトリックス形のカラー
表示バ、１（ルとしζ色表示を鮮明にできる利点がある
。この際、樹脂の塗；６を２回ζ、こ分け、１回日は黒
色樹脂を２回日は通常の樹脂を塗着するのが望ましい。

ン工お、以上説明したいずれの実施例°（も絶縁膜の塗
着用樹脂は、ＥＬ表示パ才、ル中の絶縁基板１用のガラ
ス、透明電極１模２用のＩＴＯ，発光膜４等用の巳Ｉ７
発光材ギ１のいずれとも、無機絶縁膜の場合よりもずっ
と密着性か強く、ハ不ルの機械的な強度を高め、使用中
の外気侵入の影響を少なくすることができる。また、表
示バイルの周縁部では発光膜の周縁を密封する必要があ
るが、塗着用樹脂の良好な密着性を利用して周縁をそれ
で被覆することにより、発光膜の密封性を同上して外気
の影響を遮断することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明では、ＥＬ発光性材料からなる
発光膜と、発光膜の少なくとも一方の面に接する樹脂塗
着膜として形成された絶縁膜と、発光膜と絶縁膜を両側
から挟む１対の電極膜とを絶縁基板上に担持させること
により、次の効果を得ることができる。

（ａ）絶縁膜を樹脂塗着膜とし、樹脂をスピンコード法
や印刷法等の簡単な手段で塗着して焼き付けるだけでこ
れを形成できるようにすることにより、無機絶縁膜の場
合のように真空設備を用いることな（作業に要する手間
と時間を節減して、絶縁膜の形成コストを大幅に低減で
きる。

（ｂ）樹脂の塗着と焼きイ］け工程に要ず、る設備費用
も真空設備に比べれば僅少で済む。さらに、工程の連続
化や自動化が容易になるので、量産用設備のスループッ
トを１桁以上向上できる。

（Ｃ）樹脂塗着膜が発光膜の熱処理時に無機絶縁膜のよ
うに結晶化することがなく、発光膜との界面部の歪のの
発生も少ないので、絶縁膜中の欠陥数が従来より少なく
なり、絶縁膜の信頼性を改善して表示パネルの寿命を向
」二できる。

（ｄ）絶縁膜用の樹脂を塗上し焼き付ける隙その上面が
下地の凹凸に関せず平坦化されるの゛（、絶縁膜と発光
１摸の界面（こ凹凸がなくそれによる電界集中が発生し
ないので、絶縁膜の絶縁耐力を同し膜厚　′で従来より
向」二できる。また、カラー用ＥＬ表示パネルでは各色
表示用発光膜の相互間隔への樹脂の充填がよくなり、充
填不足乙こよる絶縁膜の耐圧低下や表示欠陥の発生を防
止できる。

（ｅ）絶縁膜用塗着樹脂のＥＬ表示パネル中の各構成部
分との密着性が無機絶縁膜の場合より格段によいので、
パネルの機械的な強度を高め、使用中の外気侵入の影響
を防止できる。また、これを利用して発光膜の周縁に対
する密」＝４を完全にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図が本発明に関し、第１図は単色表示のＥ
Ｌ表示パネルに本発明を適用した実施例の一部拡大断面
図、第２図はカラーＥＬ表示パネルに本発明を適用した
実施例の一部拡大断面図である。第３図は第１図に対応
する従来技術ＧコよるＥＬ表示パネルの一部拡大断面図
である。これらの図において、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エレクトロルミネッセンス発光性材料からなる発光
   膜と、発光膜の少なくとも一方の面に接する樹脂塗着膜
   として形成された絶縁膜と、発光膜と絶縁膜を両側から
   挟む１対の電極膜とを絶縁基板上に担持してなるエレク
   トロルミネッセンス表示パネル。 ２）請求項１に記載の表示パネルにおいて、絶縁膜がポ
   リイミド樹脂塗着膜であることを特徴とするエレクトロ
   ルミネッセンス表示パネル。 ３）請求項１に記載の表示パネルにおいて、絶縁膜用塗
   着樹脂に高比誘電率の絶縁性微粒子を含有させたことを
   特徴とするエレクトロルミネッセンス表示パネル。