JPS63138693A - エレクトロルミネツセント螢光体パネル - 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〕 本発明は交流電圧（ＡＣＥＬ）で動作可能であるがＤＣ
ＥＬ動作として知られた１方向型圧動作用に主として設
計されたエレクトロルミネッセント　（ＥＬ）蛍光体（
発光体）装置、パネル及びディスプレーに関する。

〔従来の技術及び問題点〕

ＡＣＥＬ操作が可能な厚膜粉末ＤＣＥＬパネルは従来、
（ａ）例えば、酸化錫の透明前方電極膜を例えばガラス
の透明絶縁基板上に堆積し、 （ｂ）マンガンのような活性剤でドープし、粘結剤中に
浮遊した銅で前方電極に被覆した硫化亜鉛（ＺｎＳ）の
ような蛍光体粒子を含む活性層；この層は代表的には１
０−１５μｍ厚さく以下“厚膜”装置）、を塗布し、 （ｃ）活性層上に例えばアルミニウムの黒い電極膜を堆
積し、そして （ｄ）所定時間、電極膜に１方向電圧を印加し、それに
よって正にバイアスされた前方電極の領域で蛍光体粒子
から剥離され代表的には１−２μｍ厚さの高抵抗、高光
出力層を形成する工程からなる方法によって作られる。

薄い発光層を残す剥離されないリン光体粒子の比較的厚
い層は高導電制御層を構成する。

上記製造方法の最終工程（ｄ）は“ｆｏｒｍｉｎｇ″と
して知られ英国特許第１，３００，５４８号により詳細
に記されている。もち論電極は特定のディスプレーを作
るためにいかなる所定の形状にも配置され例えば、もし
も電極が相互に直交するストリップを有するならば活性
蛍光体要素のマトリックス又は“ドツト”が規定され、
その各々が従来の電子技術を用いながらアドレスされそ
して駆動されアルファ数特性を形成する。そのような方
法を用いながら、我々はモニタディスプレーとしてコン
ピュータと共に使用するのに適当でしかも従来の大きな
カソード光管モニタディスプレーに代わる２０００特性
ＤＣＥＬパネルを設計し製造した。

全てが粉末パネルの欠点はディスプレー要素はまもなく
光出力のみを作るだけで、最も高い周囲の光の条件を除
いて許容されるもののディスプレーの使用寿命を通して
保持されない。更に又蛍光体材料の静止状態の色が灰色
の非常に明かるい色合いなので高い光出力レベルが十分
なディスプレーコントラストを得るように要求される。

上記粉末パネルは“ｓｅｌｆ−ｈｅａｌｉｎｇ”として
知られ、すなわち銅被覆粉末背面層、制御層はそのよう
なホソトスポントでの！！ｉｌｌ離や“ｆｏｒｃｅｉｎ
ｇ”によって、欠陥や弱い所での過剰電流密度による突
発破壊から薄い高抵抗発光“形成”層を保護する。

高価で時間を要する操作を必要としないで再生技術を得
るため複合薄膜粉末エレクトロルミネッセントパネルが
提塞された（Ｃ，Ｊ、ＡＩｄｅｒら、Ｄｉｓｐｌａｙｓ
、１９８０年１月、１９１ページ、“Ａ　Ｃｏｒｓｐｏ
ｓ：ｔｅＺｎＳ　Ｔｈ１ｎ　Ｆｉｌｍ　Ｐｏｗｄｅｒ　
Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｐａｎｅ１″
参照）。そのパネルはハイブリッド構造であり従来のＤ
ＣＥＬパネルの発光形成層に相当するｒＪｖが銅被覆蛍
光背面層、すなわち制御層で被覆される。

その薄膜はＭｎ　　ドープのＺｎＳのような半絶縁性活
性剤ドープ蛍光体であり、２０００人ないしＩｕｍの厚
さが代表的である。この発光膜はパネルの透明前方電極
上にスパッタリング、蒸着、電気泳動メッキやその地裁
板上に薄膜を堆積する周知方法によって堆積される。従
来の制御層と背面電橋が発光膜上に周知方法で塗布され
真空蒸着される。制御層は該装置によって発せられた光
が薄膜から出るのでＭｎを含有する必要がない。米国特
許第４．１３７．４８１号は使用前に形成電流の適用を
要しても、要さなくともよいハイブリッドパネルを記載
する。形成電流が必要ならば従来の厚膜ＤＣＥＬパネル
に必要とされる電流密度より小さな電流密度で形成がな
されている。

ハイブリッドＤＣＵＬパネルは過剰電流密度により生ず
る欠陥や弱い部分の突発的破壊を厚膜粉末のみのＤＣＥ
Ｌと同じ方法でその形成特性を保持することによって制
御層で保護される。しかしながら、従来の制御層を用い
ている周知のハイブリッドパネルは種々に使用中地の形
成の影響を受は時間と共に明かるさを劣化させる。また
そのような周知のハイブリッド装置によって得られたコ
ントラストは悪い。

本発明の目的は操作寿命の間、改良された明かるさが保
持され、コントラストを増大させる薄膜粉末複合ＥＬ（
ハイブリッド）パネルを提供することである。

本発明の他の目的は周知の粉末ＤＣＨＬパネルより製造
コストが安い薄膜粉末複合パネルを提供することである
。

本発明は蛍光体以外の材料が活性剤ドープの蛍光体の第
１層に供給された電流を制御する特性を有する。従って
コントロール用に用いられる材料の選択は非常に大きく
、それらが有する他の有利な特性のために選択されうる
。特に本発明によれば暗い色相を有する材料が選択され
、それはパネルのコントラストが非常に改良されその読
み安さが向上する。

蛍光体は必ずしも比較的大きなバンドギャップを有する
ことは要しないかそうでなければそれらが蛍光性でなく
その結果、灰色を有する蛍光体となる。このように本発
明は制御層に暗色を有する材料を用いることによって周
知技術と異なる。

暗色制御層のために選ばれた材料も十分に導電性があり
他の電極を使用しないでパネルに必要な電流を流す。こ
れは電極配設のコストを下げ、従って製造コストを下げ
る。

多重的にアドレスするのに適当な周知のパネルにおいて
２組の電極は各々導電材料の薄い平行ストリップからな
る。１＆ｌＩの電極は他の組の電極に直交して伸びそし
てピクセル（ｐｉｘｅｌ）が各組の電極間にはさまれる
領域に形成される。

パネル背面、すなわち透明基板から離れたパネルの側面
の電極組はアルミニウムの真空蒸着により通常形成され
る。しかしながら、もしも導電材料が導電層に選ばれる
ならば、背面の電極組は、制御層が前方透明電極膜のス
トリップに直交して走る突部に形成されるなら、なくと
もよい。これは薄い器具で均一に堆積した制御層に溝を
刻むことにより達成される。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば１方向及び／又は交流電圧操作に共に適
当なエレクトロルミネッセント蛍光体パネル又は装置が
透明絶縁基板、第１透明電極膜、好ましくは５ミクロン
より小さな平均厚さの自己活性化又は活性剤ドープの絶
縁性又は半絶縁性蛍光体の第１層及び例えば金属酸化物
、硫化物又は他のカルコゲナイドのような遷移、希土類
又は他の化合物から選択される導電性又は半導電性暗色
粉末を有する第２層を連続した順序で含む。

本発明によればその他の局面において１方向及び／又は
交流電圧操作に共に適当なエレクトロルミネッセントパ
ネルが透明絶縁基板、第１透明電極膜、好ましくは５ミ
クロンより小さな平均厚さの自己活性化又は活性剤ドー
プの半絶縁性蛍光体の第１層、２ミクロンより小、例え
ば１ミクロンより小の平均厚さの黒又は暗色材料の第２
層及び制御層を有する第３の層を連続した順序で含む。

上記制御層は銅被覆の従来の制御層や粘結剤中に浮遊し
た活性化蛍光体粉末や酸化物、硫化物又は他のカルコゲ
ナイドのような遷移、希土類又は他の金属化合物から選
択された導電性又は半導電性暗色材料を有する高コント
ラスト制御層でよい。

以下薄膜中間層と称する、すく前に述べた第２の層は例
えばＺｎＴｅ　（暗褐色）　、ＣｄＴｅ　（黒）　、Ｃ
ｄ５ｅ（黒／褐色）、又は（例えばＰｂＳ、ＣｕＯ，Ｍ
ｎＯ２，Ｔｂ４Ｏ７゜１ｉ　ｕｚ　Ｑ　２　＋　Ｐ　ｒ
　０２又はＣｅｚＳｚの酸化物硫化物又は他のカルコゲ
ナイドの遷移金属又は希土類金属の化合物のような他の
適当な暗色材料でよい。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

先ず第１図によれば参照数字ｌで示されたパネルは例え
ば、ガラス基板の上面部にスパッタリングすることによ
り堆積された透明錫酸化物又はインジウム錫酸化物電極
２を含む。電極２は所定のディスプレーの型による所定
の形状又はパターンにエッチされる。例えば所定のディ
スプレーはドツトマトリックスディスプレーでよく、そ
の場合所定の“ドツト”（ｐｉｘｅｌ）サイズで決めら
れた間隔の複数の平行ストリップの形を取る。

５ミクロンの厚さを超えない自己活性又は活性剤ドープ
の蛍光体の半絶縁性薄膜４は電極２上に堆積される。例
えばその膜はＭｎで活性化されたＺｎＳでよくその場合
ディスプレーは動作で黄色を示す。代りの色はＺｎＳ内
のＭｎ以外の活性剤、及びＭｎを有する他の格子及び希
土類金属のような活性剤を用いることにより影響される
。例えばまた使用される他の蛍光体格子はアルカリ性硫
化物ＢａＳ、ＣａＳ及びＳｒＳ、ＬａＦ３とＹＦＩのよ
うなフン化物及びＹ２Ｏ３のような酸化物又は他の適当
な蛍光体である。

粉末制御層５は薄膜５上に堆積される。制御層は黒色が
好ましいが暗い色でよく遷移金属、希土類金属又は、酸
化物、硫化物又は他のカルコゲナイドのような他の金属
化合物から選択される。例えばそれはＰｂＳ、　ＰｂＯ
，ＭｎＯ２＋　Ｔｔ１４０＋＋　ＥｕＺＯ３＋　Ｐｒ０
ｚ又はＣｅｚＳ：＋でよい。

アルミニウム電極６は例えばＭ間層６への蒸着によって
ｎｔ積される。この電極は電極２に対応又は関連する形
状を描き所定のディスプレーパターンを形成する。例え
ばドントマトリックスディスプレーが要求されるならば
電極６は電極２のストリップに相互に直交する複数の平
行なストリップを形成しそれによって２組のストリップ
の交差がディスプレーピクセルを規定する。

電極２は正か負にバイアスされる。動作中ＤＣ又はＡＣ
電圧、代表的には２０及び２００ｖが電極６と２に印加
される。光が”を橋形状で決められたパターンに薄膜４
から発せられる。薄膜４の発光領域と非発光領域間の対
比が黒又は黒ずんだ粉末制御層５を用いることによって
増大されそれによりディスプレーは比較的高度の周囲の
光の条件と数フットランバート（ｆＬ）だけのディスプ
レー明かるさ、代表的には４−１５ｆＬ（メートル法で
１　ｆ　Ｌ　＝　３．４２７２ニド）でも観測者によっ
て読まれる。

そのようないくつかのパネルが作られテストされた。そ
れらはそれぞれ良好なコントラスト増の黄色と緑のディ
スプレーを製造した。全ての場合制御層５は黒ＭｎＯ□
粉末であった。そのようなパネルの第１グループでは層
４はＭｎで活性化されたＺｎＳを含み、第２グループで
は薄膜層４はＴｂＦ、で活性化したＺｎＳを含んだ。Ｚ
ｎＳ　薄膜／Ｍｎ０ｚ粉末パネルは一定電圧動作でパル
スＤＣ励起下の電流制御及び輝度維持に対して極めて安
定である。

これらの黄色発色ディスプレーの実施例は例えば１つの
場合０．０５と０．０２％Ｗ／Ｗ効率間で２４００時間
作動以上の１％効率サイクルで１０μｓパルスの４３Ｖ
パルスＤＣ励起下の８ｆＬのほとんど一定の輝度を示す
ものが作られた。他の場合対応図面は１２「し、５５Ｖ
、１０．ｃｚｓ、１％、５０００時間及び０．０２％で
あった。そして１４０００時間で輝度は１０ｆＬであっ
た。第２グループの場合１１ｆＬが３０００時間作動以
上で達成された。ＺｎＳがＴｂＦ３で活性化される緑発
色ＺｎＳ薄膜／ＭｎＯ□は７７ｖパルスＤＣ励起テ２４
００時間後、３−４ｆＬの輝度を作った。

達成された最高の効率は１５ｆＬで０．１２％Ｗ／Ｗに
なった。最高の輝度は１０μｓ励起パルスで２００ｆＬ
であった。

第２図で示されたパネルは背面電極６が省略され且つ粉
末層５が溝８によって分離された分離突部に構成された
以外は第１図で示されたパネルと同じで回し番号は同じ
部分を示すために用いられた。電気接続（図示せず）は
粉末層５の各突部７に作られる。

第２図に示された例は多数のアドレスのために意図され
透明電極膜２は溝８に直交して（又は交差に）走るスト
リップに形成される。

同じ参照番号は同じ物を示す第３図によればパネル１は
ガラス基板３の表面に置かれた透明錫酸化物又はインジ
ウム錫酸化物電極２を含む。

５ミクロンの厚さを超えない自己活性又は活性剤リンド
ープの絶縁性の薄膜４が電極２上に堆積される。膜４に
ついて上で述べられた全てがここで適用される。

１ミクロンを超えない厚さの黒膜中間［１５が薄膜発光
層４上に堆積される。ｉ１５の実際の厚さはその材料の
色に依存する。暗色／！ＪＡ色であればあるほど薄いの
がよい。中間層１５は例えばＺｎＴｅ　（暗褐色）　、
ＣｄＴｅ　（黒）　、ＣｄＳｅ　（黒／褐色）、カルコ
ゲナイド（黒）又は５ｂｚＳｆｆ（黒／褐色）又は他の
適当な暗色材料でよい。もしも黒であるならばそれは０
．０５−０．１ミクロンだけの厚さである。

中間層１５はコントラスト増大と、制御層５と関連した
電流特性との組合せを可能にする。

制御層５は例えばＺｎＳ／Ｍｎの粘結剤中に浮遊した活
性銅被覆蛍光体粉末の従来層である。その層は粘結剤中
に浮遊した不活性銅被覆蛍光体粉末でも、第１図と第２
図に関連して上記したタイプの酸化マグネシウムの高コ
ントラスト層でもよい。

制御層５は中間層１５に堆積される。

第１図と第２図のようにアルミニウム電極６は例えば蒸
着により制御層５上に堆積される。この電極６はまた電
極２に対応した又は関連した形をとるために機械的に刻
みを入れ、所定のディスプレーパターンを形成してもよ
い。例えばドントマトリソクスディスプレーが要求され
るならば電極６は電極２のストリップに相互に直交する
複数の平行なストリップの形をとり、それによって２組
のストリップの交点はディスプレーｐｉｘｅｌを規定す
る。もしも制御層５が導電性ならば電極６は省略でき制
御層に直接電力を供給するために装置が設けられる。

動作では普通２０から２００　Ｖ間のＤＣ又はＡＣ電圧
が電極６と２に印加される。

電極２は正か負にバイアスされる。光が電極形状によっ
て決められたパターンに薄い膜４から放出される。ｌｌ
１ｉ４の発光領域と非発光領域間のコントラストは黒い
中間層１５によって増大され、それによってディスプレ
ーは比較的高い周囲の光条件でも数ランバートだけ、代
表的には４−８ｆＬのディスプレー輝度でも観測者によ
って読まれる。黒い中間層の存在は輝度と効率を減らす
がこれは改良されたコントラスト比で補償されるより多
い。

しかしながら中間層としてカルコゲナイドガラスに対し
て、０．０１−０．０２％Ｗ／Ｗの効率を持つ８０ｆＬ
以上の輝度レベルが実際達成された。

１４：Ｉのコントラスト比が１０００ルクスの周囲光条
件５０ｆＬａｔ’度と報告されている。

第４図に示されたパネルは背面電極が省略され且つ粉末
層５が溝８で分離された分離突部７に形成されているこ
とを除いて第３図に示したのと同じで同じ参照番号は同
じものを示す。電気接続（図示せず）は粉末層５の各突
部７になされている。

第４図に示された実施態様は第２図のそれと同じように
Ｘ−Ｙマトリックスに多重アドレスされるようになって
おり、透明電極膜２が溝８に直交して走るストリップで
形成される。

黒ブラック中間層１５は導電性、半導電性又は絶縁性で
もよい。もしもそれが導電性ならば溝８はもちろん中間
層を通して伸びる必要がある。もしも中間層が半絶縁性
ならば同じことが当てはまるがこれはその層の導電性に
依存する。

中間層１５は自己補正特性を存する材料すなわち印加電
流に応答する導電性を変化させる材料から作ってもよい
が制御粉末Ｎ５が中間層１５を通し作用しこれらの特性
を得るので必要がない。この場合中間層は制御層５が該
中間層を介して作用するように十分に薄くしなければな
らないが中間層が黒色を失なう程薄くない。

最後に制御層が１体物の粉末層である必要がないことは
注目すべきことである。それは交互層に作られた複合多
層構造でよく最初の薄層は必要な導電性及び／又は色の
二酸化マンガンであり、制御層を作り上げる連続層は異
なった成分例えば耐火物からなり、アルミニウムとして
導電性であり分離Ａｌ電極薄層の供給が除かれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＥＬ装置又はパネルの断面図であ
り、第２図はｌ変形を示す第１図と同し断面図であり、
第３図は本発明の他のＥＬパネルの断面図であり、第４
図は本発明の更に他のＥＬパネルの断面図である。 ２・・・電極、　　　　　　　３・・・ガラス基板、４
・・・半絶縁性薄膜、　　５・・・制御層、６・・・ア
ルミニウム電極、 ７・・・分離突部、　　　　　８・・・溝、１５・・・
中間層。 以下余白 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）１方向及び／又は交流電圧操作に共に適当なエレク
   トロルミネツセント蛍光体において、透明絶縁基板、第
   １透明電極膜、自己活性化又は活性剤ドープの絶縁性又
   は半絶縁性蛍光体の第１層及び半導電性又は半導電性暗
   色制御層である第２の層を連続した順序で含むエレクト
   ロルミネツセント蛍光体パネル。 ２）第２の層の粉末が遷移金属酸化物、遷移金属、硫化
   物、希土類金属酸化物、金属又は希土類金属硫化物、金
   属カルコゲナイド又は金属酸化物又はそれらの混合物か
   らなる群から選択される特許請求の範囲第１項記載のパ
   ネル。 ３）第２の層の粉末が非発光蛍光体材料及び不活性剤ド
   ープの蛍光体材料又はそれらの混合物からなる群から選
   択される特許請求の範囲第１項記載のパネル。 ４）制御層のバンドギヤツプが２ｅＶより小、好ましく
   は１．８ｅＶより小である特許請求の範囲第１項記載の
   パネル。 ５）第２の層が溝によつて互に分離された分離突部内に
   形成される特許請求の範囲第１項記載のパネル。 ６）前記第１の層及び第２の層の間に２ミクロンより小
   さな、好ましくは１ミクロンより小さな平均厚さの黒又
   は暗色材料の中間層が介在する特許請求の範囲第１項記
   載のパネル。 ７）前記中間層がＺｎＴｅ，ＣｄＴｅ，ＣｄＳｅカルコ
   ゲナイドガラス及びＳｂ＿２Ｓ＿３から選択された材料
   を含む特許請求の範囲第６項記載のパネル。