JPS60202682A - 薄膜電場発光パネル - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、コンピュータの端末における平面ディスプレ
ーや薄型光源として利用される薄膜電場発光パネルに係
シ、特に発光部の湿気による劣化を防止するための耐湿
保護手段が備えである薄膜電場発光パネルに関する。

（従来技術とその問題点） 薄膜電場発光パネルは、薄膜電場発光素子と、この素子
を搭載する基板とを基本的な構成要素とする。薄膜電場
発光素子は、Ｚｎ８やＺ　ｎＳ　ｅ等を母体としてＭｎ
や、ＴｂＦｓ　等の希土類フッ化物等が発光中心として
添加された発光層（螢光体層）の両側に透明電極と背面
電極とを設け、電圧を印加することによ多発光を行なわ
せるものである。その発光原理は、１０’Ｖ／α以上の
電場によシ加速された所謂、熱電子がＭｎ等の発光中心
を衝突励起することによるものである。

しかしながら、このような構造の電場発光素子は、著し
く不安定であり、短時間で破壊あるいは劣化するから、
実用にはならなかった。近年、発光層と上下の電極の間
に透光性の絶縁体層を設けた交流駆動の薄膜電場発光素
子が開発された。この絶縁体層は、素子を流れる電流を
制限すると共に有害なイオンの拡散防止や温気の浸入防
止の機能を有するものであり、Ｙ２Ｏ１１，ＡＪｚＯｎ
、　Ｓ　ｉＮｏ。

チタン酸系の高誘電率材料等の種々の真空蒸着膜やスパ
ッタ膜が利用されている。この絶縁体層を設けた所謂、
２重絶縁型電場発光素子は、高い発光輝度と共に信頼性
の大幅な改善が図られたが、完全のものではなかった。

即ち、絶縁体層にはピンホールや微細なり２ツクが存在
しておシ％また、電極による段差部でのステップカバリ
ッジ（段差部被覆性）の不完全さがあった。更に、ピン
ホール、り２ツク、微細な埃、微小な突起などの欠陥部
に通電時に電界が集中し、多数の微細な放電破壊孔が生
じる。そして、その放電破壊孔から湿気が浸透し、短時
間の通電発光において剥鮒や非発光部を発生させ劣化す
る。この為、実用上は湿気防止の対策が必要であり、シ
リコンオイルによるオイルシール、乾燥窒素シール、真
空シール等の耐電保護手段が採用されている。

これらのシールされた薄膜電場発光パネルを第１図に断
面図で示す。この薄膜電場発光パネルは、ガラス基板１
１透明電極２、螢光層と絶縁体層とからなる発光絶縁層
３、背面電極４、シール用のガラス板５．１と５を接着
するシール材６からなり、空間７にはオイルや乾燥窒素
が封入されるか真空となされている。シール用ガラス板
５は、第１図のように皿状に加工されたものか、平面ガ
ラスと枠状のガラスの組み合せたものが使用される。

シール材としてＦｉ、低融点ガラスが優れている。

しかし、薄膜電場発光素子は低融点ガラスの接着に必要
な４００Ｃ程度の温度に耐えることはできないから、通
常エポキシ系の接着材がシール材６として使用されてい
るが、シール特性の不完全性により、電場発光素子の劣
化がしばしば見られた。

また、このようなガラス板をもちいた財源防止法は、電
場発光パネルの厚さや重ｔを２倍にし電場発光パネルの
特長である薄さ、軽さの利点を損なうものであると共に
、製造費が高くなる。従って、オイルシールなどではな
く、薄膜による簡易な耐湿保護手段が望まれていた。

このような必要性から、スパッタ法や真空蒸着により８
ｉ０２．ＡＡｚＯｓ、Ｔａ１ｌｓ等を電場発光素子上に
形成し耐湿保護膜とすることを試みたが、湿気による剥
離等の非発光部の発生を防止することはできなかった。

この原因は、保護膜にも多くのピンホールが発生するこ
とや、電場発光素子の電極等による段差部、突起、穴等
の欠陥部を完全に保護膜が覆うことができない点にある
。これらの部分を核として水１分が浸透し、剥離劣化が
進行するものである。更に、この保護膜が形成された状
態で電場発光素子に放電破壊が生じた場合は破壊孔が大
きくなったり、放電破壊が伝播し広い面積の破壊をもた
らすなどの欠点もあった。このため、スパッタや真空蒸
着による薄膜をオイルシール鴫ｖｒ４ｆム耐掘侃煽壬陽
シ子入？シＨず〜外端＼４た。

（発明の目的） 本発明の目的は、耐湿性に優れ、安価に製造できる薄膜
電場発光パネルの提供にある。

（発明の構成） 本発明の構成は、少なくとも一方が透明である一対の電
極及びこの電極間に挾持しである発光層からなる薄膜電
場発光素子と、この薄膜電場発光素子を搭載する基板と
、前記薄膜電場発光素子を覆いこの素子を湿気から保護
する耐湿保護手段とが備えである薄膜電場発光パネルに
おいて、前記耐湿保護手段がプラズマＣＶＤ法により形
成された窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜である
ことを特徴とする。

（構成の詳細な説明） 本発明はプラズマＣＶＤ法により作成された窒化シリコ
ン膜を使用したことを特徴としている。

窒化シリコン膜の耐湿性について調査するために、８　
ｉ　１ｌＮ４ターゲツトをもちいてスパッタ法によシ成
膜し、薄膜電場発光素子の耐湿保護膜として検討したが
、期待された耐湿効果を得るに至らなかった。そこで、
成膜法をスパッタ法−からプラズマＣＶＤ法に代え調査
したところ良好な保護膜を得た。前述したように、薄膜
電場発光素子はＩＴＯ等の透明電極、ＹｚＯｓ等の絶縁
層、発光層、第２層目の絶縁層、そして背面電極と多層
の薄膜からなるから、製造工程中の汚れ、ピンホール、
突起物等の欠陥部の発生を皆無にすることは困難である
。また、透明電極のパターン化に伴なう段差がある。プ
ラズマＣＶＤ法は１ト一ル程度の低い真空度での成膜法
であシ、これで成膜された窒化シリコン膜は電場発光素
子の欠陥部や段差部分をも良好に覆うことができ、優れ
た耐湿保護膜になる。

この保護膜の厚さは１ミクロン以上にする必要はなく０
．２ミクロン程度で十分な耐湿効果を示し、剥離等によ
る非発光部の発生は見られなかった。

（実施例） 次に実施例を挙げ本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例の断面図である。この実施例
では耐湿保護手段として、プラズマＣ司法によシ形成し
た窒化シリコン膜８が備えである。

前述のようにプラズマＣＶＤ法で成膜された窒化シリコ
ン膜は、薄膜電場発光素子の耐湿保護層として最適なも
のであることが判った。しかし、基板ｌ上に薄膜電場発
光素子を形成し、エージングすることなくそのまま窒化
シリコン膜を形成すると、電場発光素子が通電によシ放
電破壊する際に窒化シリコン膜も破壊され、この部分か
ら水分が浸透し非発光部の拡大する劣化が生じた。表示
装置あるいは平面光源等の用途では相当の発光面積が要
求され、発光部全面において微小な放電破壊部位のない
電場発光素子を作成することは非常に困難である。そこ
で、本実施例においては、窒化シリコン膜８は、通電発
光させ事前に欠陥部の除去を行なった電場発光素子にプ
ラズマＣＶＤ法を施し形成しである。この通電発光処理
では、最終的には使用電圧よシ高い電圧を印加する加速
した条件で発光させ、使用電圧下で問題となるすべての
欠陥部に放電破壊を起こさせ、その欠陥部に放電破壊孔
を形成することにより、欠陥部金取シ除いた。なお、こ
の通電発光処理は、薄膜電場発光素子の電圧輝度特性の
安定化に必要なエージング処理を兼ねて行なうことがで
きる。この通電処理後に保護膜として形成したプラズマ
ＣＶＤ法による窒化シリコン膜８は、複雑な形状をした
放電破壊孔をも覆うから、放電破壊孔からの湿気による
劣化金防ぐことができるか、実用上問題にならない程に
劣化の進行を遅くすることができる。

（具体例） 次に、第２図の実施例の各層の厚さや組成等を具体化し
た例を挙げ本発明をよシ詳しく説明する。

この具体例では、薄膜電場発光素子は、ガラス基板ｌ上
にスパッタ法により形成された厚さ０．２ミクロンのＩ
ＴＯ膜である透明電極２，０．３ミクロンのＹ２Ｏ３蒸
着膜からなる第１絶縁層Ｚ　Ｈ８とＭｎを共蒸着したＭ
ｎを約１モルチ含んだ０．６ミクロンの厚さのＺ　Ｈ８
：　Ｍ　Ｈ発光層、０．２５ミクロンのＹ２Ｏ３第２絶
縁層（第１絶縁層１発光層及び第２絶縁層が第２図の絶
縁発光Ｊａ　３である）、０．１ミクロンのＡ！の背面
電極４とからなる。なお、発光層形成後に真空中で１時
間、５５０ｔ：’で熱処理を行ない発光特性の改善が図
っである。また、透明電極２と背面電極４とは、直交す
るストライプ状にパターン化してあシ、この具体例はド
ツトマトリックス型の表示装置となるものである。スト
ライプ幅は０．２５ミリ、ピッチは０．４ミリであり、
表示面積は約１Ｏｃｒｒ１角である。このように、透明
電極２、発光絶縁層３及び背面電極４を基板１上に形成
してから１両電極２．４間に１００Ｈｚで０．１ミリ秒
のパルス幅の交番電圧パルスを印加しエージングを行な
っである。エージングは、電圧を徐々に上げ最終２１０
ボルトで２０時間行なった。なお、エージングは乾燥し
た窒素雰囲気で行なった。この処理によシ直径が５〜３
０ミクロン程度の多数の放電破壊孔が生じた。

次に、耐湿保護膜として窒化シリコン膜８を平行電極型
のプラズマＣＶＤ装置にょシ作成した。

標準的な作成条件は次の通りである。Ａｒによシ２０％
に希釈されたＳｉＨ４ガスを２０ＣＣ／分、Ｎ３を２０
０ＣＣ／分、ＮＨ３ｔ−５ｃｃ／分流し。

０７トールの圧力下で１００Ｗの高周波電力を投入しプ
ラズマを発生させた。基板温度は２５０Ｃとした。この
ような条件で、０．３ミクロンの窒化シリコン膜を約１
０分で作成した。なお、取り出し電極部等はステンレス
薄板のマスクで榎い窒化シリコン膜が不用な部分に付着
することを防いだ。

このように作成された本具体例では、動作電圧２００ボ
ルトの交播パルスを印加した寿命試験では、湿気゛によ
る劣化特有の剥離や非発光部の出現はなく、１０００時
間で５％程度の輝度低下が見られただけであり、信頼性
が優れている。また、前記のガスにＮ２０を加えて酸化
窒化シリコン膜とした場合も、保護膜として同様の効果
を示した。

（発明の効果） 以上に述べたようにプラズマＣＶＤ法によシ作成した窒
化シリコン薄膜や酸化窒化シリコン薄膜を耐湿保護手段
とした本発明の薄膜電場発光パネルは、耐湿性に優れ、
長寿命であるばかりでなく。

従来のオイルシール等による保護法に比較して、プラズ
マＣＶＩ）法は生産性も高いから安価に製造できる。ま
た１本発明の薄膜電場発生パネルは、シール用のガラス
板等を要しないから、見かけ上ガラス基板１枚だけの薄
型の全固体の魅力的な表示パネルとなる。なお、実施例
では２重絶縁型の薄膜電場発光素子について述べたが、
本発明は片絶縁型の電場発光素子や絶縁層のない直流駆
動の薄膜電場発光素子にも適用されうるものである。

【図面の簡単な説明】

断面図、第２図はプラズマＣＶＤ法による窒化シリコン
膜を耐湿保護手段とした本発明の一実施例の断面図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方が透明である一対の電極及びこの
   電極間に挾持しである発光層からなる薄膜電場発光素子
   と、この薄膜電場発光素子を搭載する基板と、前記薄膜
   電場発光素子を覆いこの素子を湿気から保護する耐湿保
   護手段とが備えである薄膜電場発光パネルにおいて、前
   記耐湿保護手段がプラズマＣＶＤ法によシ形成された窒
   化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜であることを特徴
   とする薄膜電場発光パネル。 （２、特許請求の範囲第１項記載の薄膜電場発光パネル
   において、前記薄膜電場発光素子の欠陥部には自己回復
   性の放電破壊による微小孔が形成してあシ、前記窒化シ
   リコン膜又は前記酸化窒化シリコン膜は前記微小孔を積
   っていることを特徴とする薄膜電場発光パネル。