JPS5855508B2 - 薄膜ｅｌ表示パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電界の印加によってＥＬ （Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ ）発光
を呈する薄膜ＥＬ素子を使用したＥＬ表示装置に対して
有効な技術となる薄膜ＥＬ表示パネルの構造に関するも
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／ｃｍ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．
１〜２．０ｗｔ％のＭｎ（あるいはＣｕ１Ａｔ、Ｂｒ等
）をドープしたＺｎＳ１ＺｎＳｅ等の半導体発光層をＹ
２Ｏ３、ＴｉＯ２等の誘電体薄膜でサンドインチした三
層構造ＺｎＳ ：Ｍｎ（又はＺｎ５ｅ ：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ＫＨｚ 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り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シ
ス特性を有していることが発見され、そしてこのヒステ
リシ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Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の透明電
極２、さらにその上に積層してＹ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ａ
１□０３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２等からなる第１の誘電
体層３がスパッタあるいは電子ビーム蒸着法等により重
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り得られるＺｎＳ 発光層４
が形成されている。

この時蒸着用のＺｎＳ：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。

Ｚｎ８層４上には第１の誘電体層３と同様の材質からな
る第２の誘電体層５が積層され、更にその上にＡ１等か
らなる背面電極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
の両側の誘電体層３，５間に上記ＡＣ電圧が誘起される
ことになり、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フレイ・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、互いに直交する如く複数本
配列されたマ） ＩＪソックス極構造が採用されており
、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上にはＳ ｉ ３ Ｎ
４膜５ａとＳｉ３Ｎ４膜５ａ上に重畳されたＡ１□０３
膜５ｂとから成る第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の前面より絵素単位の発光表示が実行さ
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（、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り、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。

上記薄膜ＥＬパネルをカプトンフィルムリード等から成
る連結機構を介して支持基板面上に塔載し、透明電極２
及び背面電極６と支持基板面の駆動回路を電気的に接続
した場合、カプトンフィルムリード等の連結機構に直接
ＥＬパネルの重量あるいは外部振動、衝撃力等が加わり
、リード部の断線、破損、接合部の剥離、ＥＬパネルの
脱落等の如き電気的あるいは機械的損傷を招くことがあ
る。

また薄膜ＥＬパネルを交流パルス列で表示駆動する際に
、１００Ｈｚ〜ＩＫＨｚまたはその他の周波数でＥＬパ
ネルが可聴周波数帯域の共振を呈し、雑音を発生する等
の問題がある。

本発明は上記問題点に鑑み、技術的手段を駆使すること
により上記問題を有効に解決した新規有用な薄膜ＥＬ表
示パネルを提供することを目的とするものである。

上記薄膜ＥＬパネル内に内蔵された薄膜ＥＬ素子を構成
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より入射した外部光は各薄膜層を透過して背面電
極６まで達する。

背面電極６へ到達した外部光はその一部が背面電極６で
反射され、また背面電極６の配列間隙へ侵入した光はそ
のまま背面方向へ通過する。

背面電極６での光反射は背面電極６に光吸収機能を付与
することにより抑止できるが、背面電極６の配列間隙を
通過した光は支持基板等で反射され、薄膜ＥＬパネル内
へ再入射される。

従って表示背景を形成する上で、これを完全に吸収する
必要が生じ、従来より有効な技術の開発が切望されてい
た。

本発明の他の目的は、背面電極６の配列間隙を通過した
光を吸収することにより、ＥＬ発光と反射光の相互干渉
を防止し、発光絵素と非発光絵素間のコントラスト比を
向上させるとともに発光表示を鮮明にする背景色を付与
して表示品位を改善することである。

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薄膜ＥＬ表示
パネルの要部構成図である。

第２図に示す如き薄膜ＥＬ素子を内蔵したマトリックス
電極構造薄膜ＥＬパネル１１の背面を支持基板１２に対
向配置し、透明電極、背面電極、と接続され外囲器に固
着されたカプトンフィルムＩＪ−１”１３をＥＬパネル
１１の縁部より支持基板１２方向へ折曲するとともにそ
の端部を支持基板１２面上で半田付は等により固定する
ことによりＥＬパネル１１が支持基板１２に対し一定距
離を隔てた浮遊状態で弾性的に支承され、電気的及び機
械的接続手段が構成されている。

ＥＬパネル１１の背面と支持基板１２との間隙には発泡
性シリコンゴム等から成る振動吸収体１４が介設され、
支持基板１２に対するＥＬパネル１１の振動を抑制する
。

支持基板１２の背面上には駆動回路を構成する電子部品
１５が塔載され、カプトンフィルムリード１３を介して
駆動パルスが薄膜ＥＬ素子に印加される。

発泡性シリコンゴムは弾性があり、支持基板１２に対し
てＥＬパネル１１０重畳を支承する機能を有する。

また前述した如く薄膜ＥＬ素子は交流パルスによって駆
動されるため、ピエゾ効果に起因して駆動周波数で振動
する。

薄膜ＥＬ素子を駆動する周波数は１００ Ｈｚ〜Ｉ Ｋ
Ｈｚに設定される場合が一般的であり、これは可聴帯域
にあるため、駆動時にＥＬパネルより耳障りな振動音が
発生することになる。

またＥＬパネルが他の固型部材と接触する部分ではＥＬ
パネルの当接により音鳴りを生ずる。

発泡性シリコンゴム等から成る振動吸収体１４はこのよ
うなＥＬパネルの振動音や音鳴り現象をその弾性力によ
って消滅させる作用を呈する。

即ち、駆動時に於けるＥＬパネルの共振を防止する。

第４図は本発明の他の実施例の説明に供する薄膜ＥＬ表
示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Ｓ ｉ ３ Ｎ４膜５ａ、
Ａｌ２Ｏ３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Ａｌ２Ｏ３膜５ｂ上には背面
電極の光反射を防止するため、 Ａ１２０３−Ｘ膜１６が多段積層されている。

ＡＩ、２０３ Ｘ膜１６はＡｌ２Ｏ３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。

Ａ１２０３−Ｘ膜１６の形成はＡ１□０３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層構造としている。

即ち、Ａｌ２Ｏ３膜５ｂ上に１５０℃の温度で膜厚１０
Ａ〜５０人程度の第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段層よりも厚くする。

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。

上記多層膜から成るＡ１２０３−Ｘ膜１６上にＡＩ金属
層を１５０℃以上の温度で膜厚１０００〜１００ＯＯＡ
に制御しながら蒸着して背面電極１７とする。

背面電極１７はＡｌ２Ｏ３膜５ｂ上に全面積層されたＡ
１２０３−ｘ膜１６及びＡＩ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Ａ１２０３−Ｘ膜１６もエツチング加工
されるが、Ａｌ２Ｏ３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１６の介在により、ＥＬパ
ネル内に侵入した光は、このＡｌ２Ｏ３膜１６で吸収さ
れ、従って背面電極１７より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１７は黒色化された背景となる。

背面電極１７の黒色化機構としては上記 Ａ１２０３−Ｘ膜１６を多段積層する以外にモリブデン
（Ｍｏ）等の金属膜を層設することによっても構成され
る。

即ち、この金属膜の介在により、金属膜の界面作用等を
介して光が吸収され背面電極１７が黒色化される。

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シ
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はその端部がカプトンフ
ィルムリード１３の片端と接続され、カプトンフィルム
リード１３を介して給電される。

カプトンフィルムリード１３は外囲器外部で支持基板１
２方向に折曲され、その他端は支持基板１２と電気的及
び機械的に接続される。

カプトンフィルムリード１３はまた外囲器と機械的に固
着されている。

薄膜ＥＬ素子を内蔵した外囲器はこのカプトンフィルム
リード１３により支持基板１２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。

カプトンフィルムリード１３の接続は両面プリント基板
から成る支持基板１２上に被着された銅箔等に直接半田
付け、ロウ付は等の処理を施こすことにより行なう。

背面ガラス板８の支持基板１２側表面上には黒色または
青色ビニール等から成る合成皮膜が被覆され、あるいは
黒色系または青色系の光反射率の小さい遮蔽膜が塗装ま
たは吹付け、貼付けその他の方法で設けられ、背景膜１
８が構成されている。

背景膜１８は背面電極１７の配列間隙を通過した光を吸
収するとともに薄膜ＥＬ素子に対する表示用背景色を付
与して表示を鮮明にする。

背景膜１８と支持基板１２との間隙には発泡性シリコン
ゴム等から成る振動吸収体１４が介設され、上記実施例
同様支持基板１２に対するＥＬパネルの振動を抑制する
。

尚、振動吸収体１４を黒色のシリコンゴム等で構成すれ
ばこの振動吸収体１４が背景膜１８の代替となり、従っ
て黒色ビニール等の背景膜１８は不要となる。

振動吸収体１４が発条体の如き弾性体で構成される場合
には他に背景色を付与する手段が存在しない以上背景膜
１８はこの弾性体とＥＬパネル背面間に介在させる必要
がある。

支持基板１２にはダイオード・アレイ等の集積回路性Ｉ
Ｃ、ＬＳＩ等の電子部品１５が支持基板１２面に取り付
けられた部品コネクター１５１を介してＤ Ｉ Ｐ （
Ｄｕａｌｌｎ Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ ）法により
搭載され、あるいは高耐圧ＭＯ８Ｉ Ｃ１５“、トラン
ジスタ、ゲー）ＩＣ等が実装されて薄膜ＥＬ素子の駆動
回路が構成されている。

また電子部品はその接続端子を両面プリント基板に貫通
挿入しＥＬ表示パネル取付側より半田等によって直接接
続することもできる。

支持基板１２と平行に対向配置された回路基板１９上に
は同様に各種の電子部品１５が搭載され、駆動回路１．
制御回路、その他の回路が構成されている。

支持基板１２と回路基板１９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２
０゜２１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２２を挿入固定することにより朽なわれ、
各回路基板は一体的に連結される。

以上により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る。

制御回路、駆動回路等を介してカプトンフィルムリード
より透明電極２及び背面電極１７に電圧を印加するとガ
ラス基板１より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。

この時ガラス基板１より素子内部へ侵入した外部光は背
面電極１７に到達する前に誘電体層５ｂと背面電極１７
間に介在する光吸収用のＡ１□０３−Ｘ膜１６で吸収さ
れまた背面電極１７の間隙を透過した光は背景膜１８あ
るいは振動吸収体１４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、ＥＬパネルの重量
を振動吸収体が支承し、外部振動、衝撃力等が吸収され
るため、リード部の断線、破損等がなく、製品の信頼性
を向上させることができる。

また表示駆動時のＥＬパネル共振現象を防止するため雑
音の発生が抑制される。

ＥＬパネルの表示に対する背面側を支持基板に対向させ
て実装した本発明に於いては上記以外に薄膜ＥＬパネル
の発光時に発光色を極めて鮮明にすることができ、コン
トラスト比及び見掛は上の輝度を高ぐする。

また背面電極の配列模様が見えにくくなり表示装置とし
ての商品価値が向上する等多大な効果を得ることができ
る。

尚、上記実施例はマトリックス型電極構造の黄色薄膜Ｅ
Ｌ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
然に適用可能であり発光層、電極層等を多段形成した多
色薄膜ＥＬパネルにも応用できる。

【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表示
パネルの要部構成図である。 第４図は本発明の他の実施例の説明に供する薄膜ＥＬ表
示パネルの要部構成断面図である。 ２・・・・・・透明電極、４・・・・・・ＺｎＳ発光層
、５ａ・・・・・・Ｓ ｉ ３ Ｎ４膜、５ｂ・・・・
・・Ａｌ２Ｏ３膜、８・・・・・・背面ガラス板、１１
・・・・・・ＥＬパネル、１２・・・・・・支持基板、
１３・・・・・・カプトンフィルムリード、１４・・・
・・・発泡性シリコンゴム、１８・・・・・・背景膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電圧印加によりＥＬ発光を呈する薄膜ＥＬ素子
   を透明容器内に収納し、該透明容器を基板上に搭載して
   成る薄膜ＥＬ表示パネルに於いて、前記透明容器の表示
   に対する背面側と前記基板間に弾性を有する振動吸収体
   を介設し、前記交流電圧印加に起因する可聴周波数帯域
   の共振を防止するとともに該振動吸収体の前記透明容器
   側界面で前記薄膜ＥＬ素子に対する黒色背景を構成した
   ことを特徴とする薄膜ＥＬ表示パネル。