JPS5820468B2 - 黒化電極構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電界の印加に依ってＥＬ （Ｅ １ｅｃｔ
ｒ。

Ｌｕｍ １ｎｅｓｃｅｎｃｅ ）発光を呈する薄膜ＥＬ
素子を使用したＥＬ表示パネル等に対して有効な技術と
なる黒化電極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／ｃｒＩＬ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．Ｏｗｔ係のＭｎ（あるいはＣｕ ｇ Ａ
ｌ ｚ Ｂ ｒ等）をドープしたＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ等の
半導体発光層を￥２０３．ＴｉＯ２等の誘電体薄膜でサ
ンドイッチした三層構造ＺｎＳ：Ｍｎ（ＸはＺｎ −８
ｅ：Ｍｎ）ＥＬ素子が開発され、発光緒特性の向上が確
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って高
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シ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ったヒステリン
ス特性を有していることが発見され、そしてこのヒステ
リン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
が高くなった状態に留まるといったメモリー現象が存在
することが知られている。

そしてこのメモリー現象を有効に活用して薄膜ＥＬ素子
をメモリー素子に利用する薄膜ＥＬ素子応用技術が現在
産業界で研究開発中である。

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説明する
と、ガラス基板１上にＩ ｎ ２０３ ｚ Ｓ ｎ ０
２等の透明電極２、さらにその上に積層して￥２０３゜
ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｓｉ３Ｎ、、５ｉ０２等からな
る第１の透電体層３がスパッタあるいは電子ビーム蒸着
法等によシ重畳形成されている。

第１の誘電体層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シ得られるＺｎＳ発光層４が
形成されている。

この時蒸着用のＺ ｎ Ｓ ： Ｍｎ 焼結ペレットに
は活性物質となるＭｎが目的に応じた濃度に設定された
ペレットが使用される。

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ＡＩ
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１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
０両側の誘電体層３，５間に上記ＡＣ電圧が誘起される
ことになシ、従ってＺｎＳ発光層４内に発生した電界に
よっ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Ｚｎサイトに入ったＭｎ原子の電子を励
起し、基底状態に落ちる時、略々５８５０人をピークに
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素子はスペース・ファ
クタの利点を生かした平面薄型ディスプレイ・デバイス
として、文字及び図形を含むコンピューターの出力表示
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。

第２図に従来より実施されている薄膜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■に直交する如く複数
本配列されたマトリックス電極構造が採用されておシ、
透明電極２と背面電極６が平面図的に見て交叉した位置
がパネルの１絵素に相当する。

第２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には５ｉ３Ｎ、膜５ａ
とＳ ｌ ３ Ｎ４膜５ａ上に重畳されたＡｌ２Ｏ３膜
５ｂとから成る篤２の誘電体層が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と背面
ガラス板８０周縁部は接着固定され、。

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
ンオイル等の絶縁用液体９が封入されている。

また透明電極２及び背面電極６のリード端子部１０はガ
ラス基板１と背面ガラス板８の接合部を介して外囲器外
部へ延設され、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の前面よシ絵素単位の発光素子が実行さ
れる。

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、同じ平面型ディスプレイ・デバイス
であるプラズマディスプレイパネル（ＦＤＰ）と比較す
れば重量や強度面で優れておシ、液晶（ＬＣＤ）に比べ
て動作可能温度範囲が広く、応答速度が速い等多くの利
点を有している。

また純固体マトリックス型パネルであるため動作寿命が
長く、そのアドレスの正確さとともにコンピューター等
の入出力表示手段として非常に有効なものである。

薄膜ＥＬパネルに使用される誘電体層３，５はＺｎＳ発
光層４の有効電界強度を太きぐする必要上、極力比誘電
率が高く、絶縁耐圧の高い材料が望ましい。

この観点よシすればＳｉ３Ｎ４が良質である。

また、薄膜ＥＬパネルに使用される背面電極６として、
製作が容易であシ、誘電体層５との密着性が良好でかつ
高導電性を具備する材料が望ましく、一般にアルミニウ
ム薄膜が採用されている。

しかしながらアルミニウム薄膜は金属の中でも極めて光
反射率が高く（反射率ｃ＋ｏ％以上）、このためアルミ
ニウム薄膜を使用した背面電極６は、明るい周囲光の下
では、ガラス基板１を介してＥＬパネル内へ侵入した外
′郎党をその界面で反射させることとなり、表示品位の
低下を招くといった問題点を内包する。

即ち、薄膜ＥＬパネルを構成する各薄膜層は透明度が極
めて高いものであり、ガラス基板１よシ入射した外部光
は各薄膜層を透過して背面電極６まで達し、背面電極６
で反射され、再び外部へ出射されるため、ＺｎＳ発光層
４のＥＬ全発光背面電極６で反射された反射光が相互干
渉を起こし、発光絵素と非発光絵素間のコントラスト比
が低下し、周囲光が極めて明るい場合にはＥＬ全発光反
射光の輝度が同程度となシ、表示能力が大幅に悪化する
。

従って従来よシ上記問題点を解決する有効な技術の開発
が切望されていたが、信頼性、実用性等を考慮すると、
決定的な解決手段は見い出されていないのが現状である
。

反射光を防止するためには背面電極６に非反射性の電極
材料を使用することが考えられるが、しかしながら単体
金属で非反射性と、アルミニウムと同程度の高導電性を
兼備する安価な材料は現在のところ皆無である。

本発明は上記問題点に鑑み、薄膜ＥＬパネル等を構成す
る背面電極に要求される製作上の要件及び表示特性面で
の要件を損なうことなく光反射を防止することによシ、
表示品位を向上させることができる新規有用な黒化電極
構造を提供することを目的とする。

以下、本発明を実施例に従って図面を参照しながら詳細
に説明する。

第３図は本発明の１実施例の説明に供するマトリックス
電極構造薄膜ＥＬパネルの要部構成断面図である。

パイレックス等の耐熱ガラスから成るガラス基板１上に
第２図同様帯状成形された透明電極２が平行配列され、
その上に第１の誘電体層３、ＺｎＳ発光層４が積層され
ている。

またＺｎＳ発光層４上には５ｉ３Ｎ４膜５ａ、 Ａｌ２
Ｏ３膜５ｂから成る２層構造の第２の誘電体層が堆積さ
れている。

第２の誘電体層を構成するＡ１□０３膜５ｂ上にはＡ１
２０３−ｘ膜１１が多段積層されている。

Ａｌ ２−０３−ｘ膜１１はＡ１□０３の酸素原子が脱
落したものでアルミニウムに近似した特性を呈する酸化
アルミナである。

即ち、Ａ１２ｏ３ ｘ膜１１はアルミニウムと同様の金
属的性質を具有し、電気に対して良導電性である。

Ａ１□０３−Ｘ膜１１の形成はＡｌ２Ｏ３膜５ｂ上に数
回の分割蒸着によって多層膜を積層することにより行な
う。

本実施例はこの多層膜を３層構造とした。

即ち、Ａｌ２Ｏ３膜５ｂ上に１５０℃の温度で膜厚１０
λ〜５０λ程度の第１段層を真空蒸着し、酸素リークし
た後、その表面を酸化させる。

次に第１段層上に第２段層を同様にして真空蒸着するが
膜厚は第１段層よシも厚くする。

更に酸素リーク工程を経て第３段層を第２段層上に同様
に真空蒸着する。

多層膜の構造を各層とも１０人〜２５０人程度の膜厚で
２〜５層とすることにより、反射率は１４〜２８優に低
減する。

更に反射率を下げる場合は多層膜の積層数を多くする。

上記多層膜から成るＡｌ２Ｏ３ｘ膜１１上にＡｌ金属層
を１５０℃以上の温度で膜厚１０００〜１００００人に
制御しながら蒸着して背面電極１３とする。

背面電極１３はＡ１□０３膜５ｂ上に全面積層されたＡ
ｌ２Ｏ３ｘ膜１１及びＡｌ金属層を所定のパターン形状
に従ってエツチングすることにより帯状に平行配列され
る。

この時、同時にＡｌ２Ｏ３ｘ膜１１もエツチング加工さ
れるがＮ１２０３膜５ｂはエツチングされないで残存す
る。

多層膜から成るＡｌ２Ｏ３膜１１の介在によ虱ＥＬパネ
ル内に侵入した光は、このＡ１□０３−Ｘ膜１１で吸収
され、従って背面電極１３よシ反射される反射光は大幅
に減少する。

このため、ガラス基板１側より肉眼観察した場合、背面
電極１３は黒色化された背景となる。

背面電極１３０反射率低下機構の詳細については現在ま
だ未解明な点が残されているが、１０λ〜２５０人の多
層構造の薄膜では、分割蒸着工程で連続する均一な膜が
主成されず、島状のＡ１２０３−ｘ膜１１が界面を有す
る不連続な膜となシ、更に界面が酸素リークによシ酸化
されるため、この界面がサーメット状の膜で構成され、
光吸収効果が発生するものと考えられる。

光吸収効果と併行して背面電極１３は黒化電極となる。

尚、上記積層構造はＡＩとＡｌ ２−０３−Ｘとの混合
ではなく、各層は各々単一材質であり、Ａｌ金属層の蒸
着によって、Ａｌ２Ｏ３膜５ｂとの密着性及び電極とし
ての信頼性は従来の背面電極よ）劣ることはない。

上記構成から成る薄膜ＥＬ素子はガラス基板１上に載置
された皿状の背面ガラス板８で構成される外囲器内にン
リコンオイル等の絶縁用液体９とともに封入されている
。

また透明電極２、背面電極１３はその端部がリン青銅板
、銅−べＩＪ ＩＪウム合金板等から成るリード端子１
０の片端と接続され、リード端子１０を介して給電され
る。

リード端子１０の他端は外囲器外部で第１の回路基板１
４と電気的及び機械的に接続され、薄膜ＥＬ素子を内蔵
した外囲器はこのリード端子１０によシ第１の回路基板
１４に対し一定距離を隔てた浮遊状態で弾性的に支承さ
れている。

第１の回路基板１４の外囲器設置側主面上には黒色ビニ
ール等か成る背景膜１５が被覆され、薄膜ＥＬ素子に対
する表示用背景色が構成されている。

壕だ、この背・素膜１５は背面電極１３０間隙を透過し
た光を吸収する作用をする。

第１の回路基板１４の他面側にはＩＣ，ＬＳＩ等の電子
部品１６が基板１４面に取り付けられた部品コネクター
１６′を介してＤ Ｉ Ｐ （Ｄｕａｌ Ｉｎ Ｌ ｉ
ｎｅ ｐａｃｋａｇｅ ）法によシ搭載され、薄膜ＥＬ
素子の駆動回路が構成されている。

第１の回路基板１４と平行に対向配置された第２の回路
基板１７上には同様に各種の電子部品１６が搭載され、
駆動回路、制御回路、その他の回路が構成されている。

第１の回路基板１４と第２の。回路基板１７との電気的
接続は基板周縁の互いに対向する主面上に設けられたコ
ネクタ一端子１８゜１９を機械的に嵌合することによっ
て行なわれる。

回路基板は２層以上の多層基板とすることも当然に可能
である。

各回路基板間の機械的接続は基板。隅部に設けられたビ
ス孔に取付ビス２０を挿入固定することにより行なわれ
、各回路基板は一体的に連結される。

以上によシ回路基板上に搭載され、回路基板と一体化さ
れた薄膜ＥＬパネルが構成されている。

。情報処理用としてこの薄膜ＥＬパネルを使用する場合
、駆動回路は走査用駆動回路、データー用駆動回路及び
ゲート回路が必要となるが各駆動回路をそれぞれ各別に
分類して各回路基板に搭載すれば回路構成の簡素化、整
列化を計ることができシる。

制御回路、駆動回路等を介してリード端子１０よシ透明
電極２及び背面電極１３に電圧を印加するとガラス基板
１よｊｌ）ＺｎＳ発光層４のＥＬ発光に基く絵素単位の
表示が実行される。

この時ガラスジ基板１よシ素子内部へ侵入した外部光は
背面電極１３に到達する前に誘電体層５ｂと背面電極１
３間に介在する光吸収用のＡｌ２Ｏ３ｘ膜１１で吸収さ
れるため、反射光としてガラス基板１より外部へ出射さ
れることがなく、良好な表示品位が維、′持される。

以上詳説した如く、本発明によれば、誘電体層から背面
電極に到るまでの各積層部の密着性が良好で製作も容易
であり、背面電極に要求される諸要件を損なうことなく
、外部光の反射を有効に防止することができる。

このためコントラスト比が高くなシ、周囲光に影響され
ることなく表示品位の高い表示状態を持続させることが
可能となる。

また、本発明の構造は表示に対する背景色を提供する手
段ともなり、表示型態の見栄えを良好にする効果も合わ
せもつものである。

尚、上記実施例は、マトリックス型電極構造の黄色薄膜
ＥＬパネルについて説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、セグメント型電極構造、その他につ
いても、また緑色、赤色等の薄膜ＥＬパネルについても
当然に適用可能であシ発光層、電極層等を多段形成した
多色薄膜ＥＬパネルその他の表示装置（例えば液晶表示
装置、ＥＣ表示装置、発光ダイオード表示装置、螢光管
等）にも応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の薄膜ＥＬ素子の基本的構造を示す断面構
成図である。 第２図は従来の薄膜ＥＬパネルの１例を示す要部断面構
成図である。 第３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。 ２・・・・・・透明電極、４・・・・・・ＺｎＳ発光層
、５ａ・・・・・・Ｓ ｉ ３ Ｎ４膜、５ｂ・・・・
・・Ａｌ２Ｏ３ｘ膜、１１・・・、・・・Ａ１２ｏ３−
Ｘ膜、１３・・・・・・背面電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電圧印加によシ発光パターンを生起する透明薄膜の
   積層部上に配置された金属製の背面電極を具備して成る
   表示装置に於いて、前記透明薄膜の積層部と前記背面電
   極の間に金属性を有する不完全酸化アルミニウム薄膜を
   多段積層させ、該不完全酸化アルミニウム薄膜の積層体
   で前記背面電極に照射される光を吸収する光吸収機能を
   構成したことを特徴とする黒化電極構造。