JPS598039B2 - 薄膜ｅｌ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依つてＥＬ（Ｅｌｅｃ一ｔｒ
ｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光を呈する薄膜ＥＬ素
子を使用したＥＬ表示パネルに対して有効な技術となる
薄膜ＥＬパネルの劣化防止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／ｃＴｎ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
．１〜２．０ｗを％のＭｎ（あるいはＣｕ、Ａｔ、Ｂｒ
等）をドープしたＺｎＳ、ＺｎＳｃ等の半導体発光層を
Ｙ２０３、ＴｉＯ２等の誘電体薄膜でサンドイッチした
三層構造ＺｎＳ：Ｍｎ（又はＺｎＳｅ：Ｍｎ）ＥＬ素子
が開発され、発光諸特性の向上が確められている。

この薄膜ＥＬ素子は数ＫＨ２の交流電界印加によつて高
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つたヒステ
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
輝度は高〈なつた状態で維持される、いわゆるメモリー
現象が表示技術の新たな利用分野を開拓するに至つた。
薄膜ＥＬ素子の１例としてＺｎＳ：Ｍ蘭顛 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Ｙ２０３ＴｉＯ２、Ａｌ
２Ｏ３、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レ得られる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
ツトには活性物質となるＭｎが目的に応じた濃度に設定
されたベレツトが使用される。ＺｎＳ発光層４上には蒸
着法等で第２の誘電体層５が積層され、更にその上にＡ
ｔ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、従つてＺｎＳ発光層４内
に発生した電界によつ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サイトに入つたＭｎ原子の電子を励
起Ｌ基底状態に落ちる時、略々５８５０（ｉ＜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・フアクタの利点を
生かした平面薄型デイスプレイ・デバイスとして、文字
及び図形を含むコンピユータ一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。

平面薄型表示装置としての薄膜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
型デイスプレイ・デバイスであるプラズマデイスプレイ
パネル（ＰＤＰ）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
体マトリツクス型パネルとして使用できるため動作寿命
が長く、そのアドレスの正確さとともにコンピユータ等
の入出力表示手段として非常に有効なものである。しか
しながら薄膜ＥＬ素子の誘電体層は製造工程途中で発生
した多数のピンホールやマイクロクラツク等を含み、こ
れらの欠陥を通してＺｎＳ発光層４に湿気等が侵入する
ため、ＥＬ発光損失による発熱、素子特性の劣化を招来
する。

上記問題を解決することを目的として、薄膜ＥＬ素子背
面Ｓｉ３Ｎ４膜やＡｔ２Ｏ３膜等の絶縁膜をコーテイン
グして保護する構造成いは絶”縁膜の上に更に樹脂をコ
ーテイングして保護する構造あるいは真空封止する構造
が開発されている〇しかし、薄膜ＥＬ素子を構成する各
薄膜３，４，５に対する絶縁膜のコーテイングによる保
護膜形成には、微少ゴミ，異物等の付着が原因となつて
ピンホール等ができ易いこと、さらに大面積化に伴ない
、欠陥を含まない均一な保護膜の生成が困難となること
等の問題点がある。

また完全な保護膜形成が得られたとしても、薄膜ＥＬ素
子の微少領域での不完全さによつて通電時に発光面にブ
レークダウンを生じ、その結果微小領域の熱損傷によつ
て保護膜も損傷を受け、その損傷部分から薄膜ＥＬ素子
の破壊、劣化の主原因と考えられる大気中の湿気がＥＬ
発光層へ侵入する。薄膜コーテイングによる保護方法を
実現するためには、薄膜ＥＬ素子並びに保護膜のいずれ
にも完全均一なものが要求されるが、現段階に卦ける薄
膜生成技術で各種の構造欠陥を含まない充分緻密なＥＬ
発光層シよび誘電体層を生成することは極めて困難であ
り、現実的な方法ではない。

一方、真空封止にあ・いては、前述の薄膜ＥＬ素子の不
完全さによるブレークダウンによつて熱破壊が生じた際
のアウトガスによる真空度の劣化の問題、真空封止工程
の煩雑さが伴なう欠点がある。また薄膜によるコーテイ
ング、真空封止共にＥＬ発光損失に伴う発熱の放散効果
がない等の欠点が掲げられ、凝固性樹脂コーデイングに
関しては樹脂と薄膜ＥＬ素子の密着性が強い場合、通電
時に生じる振動，取扱い上の応力歪み、訃よび熱応力歪
み等が薄膜ＥＬ素子の層間剥離等の悪影響を与える。一
方、密着性が弱い場合には振動、たわみ，発熱によつて
ギヤツプを生じ大気中の湿気侵入を防止できなくなる欠
点がある。上記欠点に鑑み、薄膜ＥＬ素子特有の不完全
さ，、即ちピンホール等によつて通電時に生じるブレー
クダウンのため起る微小な熱損傷領域の拡大を防止、固
定化し、大気環境下での湿気保護、放熱効果，さらに振
動，たわみに対しても有効な改良技術となるシーリング
方式としてオイル等の流体注入封止法が提唱されている
。

第２図にこの流体注入封止法を用いた薄膜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が帯状に形成され、互いに直交する如く複数本
配列されたマトリツクス電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Ｓｉ３Ｎ４膜とＳｉ３Ｎ４上に重畳された
ＡＩ２Ｏ３膜とから成る第２の誘電体層５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にスペ
ーサ１０を介して背面ガラス板１１が対向配置され、ガ
ラス基板１，スペーサ１０，及び背面ガラス板１１の各
接合部は接着剤１２で固定密封され、薄膜ＥＬ素子に対
する外囲部が構成されている。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，真空グリース
等の薄膜ＥＬ素子保護用注入流体１３が充填封入されて
いる。注入流体１３に要求される条件としては０）ピン
ホールへの浸透性があり、（２）絶縁耐圧が高く、（３
）耐熱性，耐湿性に優れ、（４）薄膜ＥＬ素子構成膜と
反応せず、（５）蒸気性，熱膨張係数の小さい流動性物
質であることが望ましいが特にピンホールへの浸透性が
あシ絶縁耐圧がある程度高いこと及び薄膜ＥＬ素子構成
膜と反応しないことを要する。スペーサ１０としては厚
さ０．５ｍ１！のテフロンやポリイミド樹脂等の絶縁プ
ラスチツクシートが使用されるが、そＯ他シリコンゴム
，ガラス等も用いられる。スペーサ１０は周辺にシリコ
ンオイル等注入用の微小注入孔１４が１個乃至数個設け
られている。注入孔１４は背面ガラス板１１に形成して
もよい。接着剤１２としてはエポキシ系樹脂その他が用
いられ、接着剤１２は注入孔１４を除いて外囲器の接合
部に付着される。また透明電極２及び背面電極６のリー
ド端子部１５はガラス基板１と背面ガラス板１１の接合
部を介して外囲器外部のガラス基板１上へその一端が延
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。上記構成から成る薄膜ＥＬパネルは大
気中の湿気の素子内侵入防止効果を有するため、薄膜Ｅ
Ｌ素子の信頼性，寿命を飛躍的に向上させる優れた効果
を有する。

しかしながら上記構成に於いても湿気侵入防止効果は完
全ではなくシーリング用オイル等の注入流体自体に水分
が含有されるためこの水分が薄膜ＥＬ素子に侵入して素
子特性の劣化要因になるという問題点が依然として残存
する。注入流体に含有される水分を注入前に完全に除去
することは技術的に困難であり、ガス出し操作を施こし
ても若干の水分は注入流体中に残留する。本発明は上記
問題点に鑑み、薄膜ＥＬ素子保護用注入流体に含有され
る水分を吸収体に吸着せしめ、薄膜ＥＬ素子を水分から
完全に保護してより一層の信頼性を確立した新規有用な
薄膜ＥＬパネルを提供することを目的とする。以下、本
発明を実施例に従つて図面を参照しながら詳説する。

第３図は本発明の１実施例を示す薄膜ＥＬパネルの要部
断面構成図である。

第２図と同一符号は同一内容を示し説明を省略する。第
２図同様薄膜ＥＬ素子が外囲器内に内蔵され、シリコン
オイル、真空グリース等の注入流体１３が充填封入され
ている。

外囲器内に充填される注入流体１３はあらかじめ十分に
脱ガスされたシリコンオイル等と粒径３〜７５μｍの微
粒子シリカゲル等から成る水分吸収体が混合されたもの
であり、シリカゲル量としてはシリコンオイル１０ｃｃ
に対して０．５〜５ｇが適量範囲である。シリカゲルは
シリコンオイル等が非イオン性であるため、シリコンオ
イル等に放げられることなくイオン性を有する水分を吸
着することができ妬外囲器への流体注入は以下の如くと
する。即ち、外囲器接着後両者を１００℃〜２００℃に
昇温し、１０Ｔ０ｒｒ以下の減圧下で脱ガス処理した後
、外囲器と注入流体の貯溜された流体収納槽を真空槽内
に設置する。外囲器の注入孔１４には流体の吸引通路と
なる注入パイプが付設され、注入パイプの先端は流体収
納槽内の注入流体と離反している。この状態で真空槽内
を減圧し、注入流体及び薄膜ＥＬ素子のガス出しを行な
う。次に真空保持のまま流体収納槽を上昇させ、注入パ
イプの先端を注入流体内へ挿入させる。この後、真空槽
を大気圧下に戻し、これによつて外囲器内へ流体収納槽
２０内の注入流体が注入パイプを介して注入されるＯこ
の時真空槽内を必要に応じて昇温させ、注入流体の流動
性を高めることもできる。

注入流体の注入操作が完了すると、注入パイプと外囲器
接合部近傍の注入パイプを圧着し、仮封止を行なう。

その後仮封止部の注入パイプを切断し、切断部をエポキ
シ系樹脂によジ封止補強し、封入操作工程が完了する。
尚、シリカゲル等の水分吸収体はシリコンオイル等に含
有させることなく背面ガラス板１１にアルミ箔等を用い
て貼設することもできるが、しかしながらこの構造に於
いては、シリカゲルの脱ガスはガラス基板１と背面ガラ
ス板１１の接着工程以前に行なわなければならない。

この理由は、接着工程以後にすると注入パイプの細孔を
介しての脱ガスとなり、脱ガスは速度が遅くなるのみな
らず、シリカゲル接着剤の劣化及びシリカゲルの脱ガス
に必要な１２０℃〜１５０℃程度の高温に外囲器接合部
が耐えることができなくなるためである。この点に関し
、本発明によればシリカゲルを完全な脱ガス状態に保持
することができ、また拡散速度の遅いシリコンオイル中
に吸引された水分を速やかに吸着することができる。本
発明の注入流体は注入後シリカゲル等の水分吸収体が沈
澱する現象を呈することがある。

この沈澱はパネル特性には影響を与えないが外観上の見
栄えを悪化させる場合がある。この対策としては着色シ
リコンオイルを用いるとシリカゲル自体にも染料が付着
し、この着色を背景色として利用すれば外観上の問題は
解消される。また注入前にあらかじめ充分シリカゲルを
沈澱させて訃き、この沈澱領域を注入することによつて
も解決できる。以上詳説した如く、本発明によれば薄膜
ＥＬパネルに注入された薄膜ＥＬ素子保護用流体で大気
中の湿気が薄膜ＥＬ素子に侵入することｄ方止するのみ
ならず、流体自体の有する水分も流体中の水分吸収体に
吸着されるため、薄膜ＥＬ素子に対する水分侵入防止効
果がより一層顕著なものとなり、薄膜ＥＬパネルの表示
寿命が飛躍的に向上するＯ

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜ＥＬ素子の具体的構造を示す構成図である
。 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実施例を示す要部断面
構成図である。１・・・ガラス基板、１０・・・スペー
サ、１１・・・背面ガラス板、１３・・・水分吸収体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透光性前面基板と背面板とから成る外囲器内に薄膜
   ＥＬ素子を内蔵し、前記透光性前面基板を介して表示を
   実行する薄膜ＥＬパネルに於いて、前記外囲器内に水分
   吸収粒体を分散含有したシール用オイルを注入すること
   により、前記外囲器内へ侵入した水分を前記水分吸収粒
   体に吸着せしめることを特徴とする薄膜ＥＬパネル。