JPS63146393A - Ｅｌ素子の封止方法 - 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〕 不発ｕＡμ発光表示装置や歯元ｊとして利用さｎる交流
駆動ｍＥＬ素子、特に高ｇ１！率セラミック層’ｋｅ縁
層に由いたＥＬ素子の封止方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図框従来のセラミックｆ４！３縁薄膜ＥＬ素子の一
例を示す断面図、第３Ｌ！Ｑは従来の薄膜ＥＬ素子の封
止方法の一例を示す断面図である。

低電圧駆動が可能で絶縁破壊に対して非常に安定な新構
造のＥ　Ｉ、素子として、所謂、セラミック絶縁薄膜Ｅ
Ｌ素子が１９８５年度インターナショナル・ディスプレ
イ・リサーチ・コンファレンス予稿集、１７３頁（Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒｅｃｏｒｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　　−
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｒｅ５
ｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ１９８５）に報告さ
ルている。

このセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の一例の基本構造の断
面図を第２図に示す。この例においてセラミツク基板２
１框セラミツク基部２２．プラチナや銀・パラジウム合
金等からなる内部電慣２３及びＰＺＴ系、　ＢａＴｉＵ
ｓ糸、ま九ｔｒｙ　ＰｂＴ　ｉｏ　ｓ系統のペロブスカ
イト化合物等からなる高誘屯率のセラミック絶縁層２４
から、なる。発光ＪｆＩＩ２５ζセラミック絶縁層２４
の上に蒸着されｆｃＭｎ　＊　ＴｈＦｓ　ｅＳｍＦ３　
、　ＰｒＦｓ　　等の発光中心を含むＺｎＳからなる薄
膜の発光層であり、真空蒸着法やスパッタ蒸溜法により
形成される。さらに発光層２５の上に成膜されたＩＴＯ
等からなる透明電極２６．内部電極２３と透明電極２６
に接続され、ＥＬ累子を駆動する交流電源２７とを有し
ている。

第２図に示した例に、所婿、片絶綽型のものであるが１
発光ノー２５と透明電極２６の間Ｋ　Ｙｚ　ＯｓやＴａ
２０ｇ等の４膜絶縁層を挿入した二重絶縁構造としても
よい。

次に、セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の発光原理について
説明する。第２図に示す発光層２５に１発光開始ａｎ単
純なコンデンサと考えらｎる０従って、内部［極２３と
透明電極２６との間に反流′亀源２７から変流遡圧勿印
加すると、発光層２５及びセラミック絶ｗ！層２４にに
それぞｎのＩ＃ｌＩ！電容量に応じた電圧が加えられる
。発光層２５に加えらｎる電界が十分大きくなると（約
１０６６以上）、発光層２５０慎導帝に電子が励起され
る。

この電子は電界によって加速され、十分なエネルギー七
持って発光中心に衝突する。この衝突時のエネルギーに
より適当な励起状態に上がった発光中心の電子が基底状
態へ戻る際に、発光中心に固有なエネルギー１直を待っ
た光が放出される０央際には結晶格子との相互作用等に
より１発光スペクトルＵＳる程度の拡がりｔ待つ０発光
中心としてこのような第２図に示すセラミック絶縁薄＃
ＥＬ素子の発光原理に、従来のカラス基板上に薄膜の絶
縁層や発光層を積層し友交流駆動型の薄膜ＥＬ素子（ニ
ス・アイ・ディ・７４・ダイジェスト・オプ・テクニカ
ル・ペーパーズ８４頁、　（ＳＩＤ７４Ｄｉｇｅｓｔ　
ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ　）　　と父
わるものではない。しかし、数１０　　　程度の厚さの
非μｍ 常に誘電率の高いセラミック絶縁層２４の効果により、
動作電圧の大幅な低減及びＰ３縁破壊電圧に対する非常
に高い安定性が冥現されたものであり。

低コストの面光源や発光表示装置として期待さｎている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のＥＬ素子（２、その発光層に用いらｎる
ＺｎＳ　’Ｐ　Ｚｎ５ｅなどは吸温性があり、しかも発
光層が吸湿した状態でｆｆ１Ｌ素子に電圧上印加して発
光上行わせると、電云化学的作用によ）発光層がｆ’６
ｔＬＩＬ素子が破壊さｎて非発光点を生じ九り、輝度変
化を生じたりする。このような発光層の吸湿に起因する
ＥＩ４子の破壊で防止するため、実用に供せられるＰＬ
素子では発光層の吸湿？できる限り少くする構造になっ
ている０このような、ＥＬ素子の封止構造の一例の断面
図會第３因に示す。ＫＬ素子部ｔガラス等で作られた皿
状容器３８で杏１い、注入孔３９ｒ通して内部を真空脚
気し、あるいは窒素等の不活性ガス’ｅｌ１人し、また
にシリコンオイル等ｒ封入することにより保護する方法
が採用されている。この工うな封止方法に、第２凶に示
し１ζセラミツク絶縁薄膜ＦＪＬ素子においても有効な
１に順法でｆりり、こｎらの対策により高湿下の使用に
おいても発光物注げほとんど劣化しないことが確認さｎ
ｆｔｏ　シかし。

これらの封止方法による場合は、特殊な形状である皿状
を呈し且つ注入孔３９ｔ−有する容器會準備する必要が
あジ、更に容器とＥＬ素子との接層、容器内の排気、更
にはガスやオイルの注入、そして注入孔の封止等の工程
が必要でおり、実用に供するＥＬ素子の製造コストが高
くなるという欠講がある〇 本発明の目的は、セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子の特性を
損うことなく、より簡易な方法で封止を行うことによＶ
％封止の信頼性を高めるとともに製造コストを低減しｆ
ｃｇＬ素子の封止方法會実現することにある。

〔問題点Ｉ＋−解犬するための手段〕

本発明のＥＬ素子の封止方法は、セラミック基板に設け
られｆＣｉｇ誘電率セラミック１−からなる絶縁層とこ
の絶縁層上に設けられた発光層とに有するＥＬ素子に対
して、前記ＥＬ素子の表面に透光性のガラス板またにプ
ラスチック板よりなる透光板を透元性樹脂依看剤を用い
て＠り合せるとともに前記透光板ないしはセラミツク基
板の周辺部に露出している前記透光性便脂＝ｉ剤ケ低融
点金属により覆うようにして前記発光Ｊ−ｒ封止したこ
とｔ特徴とする。

〔作　用〕

本発明のＥＬ素子の封止方法は、ＥＬ菓子の上に透光性
のガラス板またはプラスチック板よりなる透光板【透光
性樹脂接着剤により張り合せるとともに、透光板ないし
はセラミック基板周辺部において直接大気と接触する樹
脂接着剤表面からの湿気没入を防止するために、この部
分の樹脂接看剤表１１に低融点金、属で槍うことにより
、湿気が樹脂装ｆｆｉ層ｒ通して発光層に浸入すること
で防止する％徴を有しており、簡年な工程で良好な耐湿
効果ｔあげることができる。また、この封止方法は、Ｅ
Ｌ素子表面ｔす埋的に保騙するとともに電気的絶縁の効
果もある。

不発＃Ｕは７ｔＪ誘電率セラミック層を絶縁層としたＥ
Ｌ素子において、その杷＃＆破駒電圧を非常に高くでき
るという知見により得られたものである。

即ち１通常のガラス基板上に作成され次薄膜ＥＬ素子の
場合は、薄膜のピンホール等における欠陥部を皆無にす
ることができず、このため、これらの欠陥部にＥＬ素子
の発光に必要な高電圧が印加されると、この欠Ｖ＠部に
おいてＰ縁破壊を生じ。

瞬時にして多量のガスと熱奮発生する。このため通常の
ガラス基板上に作成さＡ７ｔｊＦＪＬ素子七樹脂で覆っ
たり％またはガラス板やプラスチック板を樹脂でＥＬ素
子にｍＷしたりすると、ＥＬ素子に絶縁破壊が生じ友場
合に発生する熱により樹脂が黒変しｔｃＬ発生し九ガス
が樹脂とＥＬ素子の間に閉じこめられて遂には爆発で起
こし、このため絶縁破壊部が伝播・拡大するので、通常
のガラス基板上に作成したＥＬ素子には本発明のような
透光板を樹脂で接着する方法は実用的に無意味である。

しかし、セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子では。

高誘電率のセラミック絶ａ層の材料や厚さ紮過当に選ぶ
ことにより、実用上絶縁破壊を皆無にすることが容易に
でき、そのために本発明のととくＥＬ素子上に透光板を
接着することが有効になる。

また、高誘電率セラミック層として着色さｎｆｃ材料を
使用することにより表示コントラストの憂いセラミック
絶縁薄膜ＥＬ素子が作成されているが、前述し友樹ａ接
滑剤や透光板に適度に着色され友もの音便用することに
より、表示のコントラストを更に改善することもできる
。

なお１本発明において「透光性」とは「＆明」。

「無色透明」、「Ｍ色透明」を含むものである〇また、
本発明の第二の特徴として、ｌｌｉ接大気と接する樹脂
接着剤表面を半田などの低融点金属で覆ったことがあげ
られる。一般に樹脂＊Ｘ剤は耐湿性に関してガラスのよ
うに完全てはなく、かなりの水分を透過させる０このた
め、ガラス板ｔ−ＥＬ：Ｊｇ子に樹脂接着することによ
りＥＬ素子の寿命は改善されるものの、樹脂が大気と接
する部分から発光層に向けて湿気が浸透するので、ＥＬ
素子の水分による劣化を完全に防止することにできない
。こｎに対して透光板ｒ樹脂徽溜した懐、樹脂が大気に
直接さらされる部分を半田等の低融点金属で覆ってしま
い、ＥＬ素子の発光１１とともに樹脂接着層までｔまと
めて封止することにより、非常に耐湿性の良好な封止方
法が得られる。なお。

封止に用いる金ｒとしてａ％樹脂に１１伊接触させても
樹脂が変質しない範囲のＯＡ度で封止が町爵な低融点の
金鵜である心安がある。

〔実施例〕

次に、本発明について図面ケ参照して祝明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図である。

本実施例框セラミック基板１．セラミック基部２、内部
′ｔ１１惨３．セラミック絶縁層４、ピアホール’ｉｔ
極５１とり出しｔ億６．介在層７、発光層８、第二絶縁
層９．透明１を億１０、透光性樹脂接着剤１１、透光板
１２及び低融点金ｆｉ１３（ｚ有してなる０ まず、セラミック基板１を構成する賛素’ｋｉｉ５ｉ＋
、明すると、セラミック基部２は厚さ０．１〜１０門。

ないが１本’４８例でくアルミナとホウケイ酸塩ガラス
の混合物を用いた０内部を惨３Ｃ厚さ０．１〜て用いら
れているものであｎば１０］勿用いてもよいが１本実施
例ではＡｇ−Ｐ（１合菫會用いた。セラミック絶縁層４
α高誘″屯率のセラミックの絶縁層であ凱厚さ５〜１０
００□、ｎ程匿あればよく１本実施例でに３５１とした
０材料ｔ’ｆｆＰＺＴ系。

ＢａＴｉＯ３系、もしくはＰｂＴｉＯｓ系などの藁鍔電
率が得られる材料であればよく、本′Ａ！施例では低温
焼成が可能なＰｂ　を含む複合ペロプスカイト化合物ｒ
用いた。この材料の比朽電率に常編でＬ５０００以上と
非常に大きい。ピアホール電極５に内部′４極３及び後
で述べる透明″ｔＪ！Ｌ他１０全ひき出丁ための電極、
とり出し゛電体６はピアホール１億５を外部回路に接瞠
するための電極で、ピアホール電極５及びとり出し電極
６の材料汀内部１４ネ３と同一である。このような構成
のセラミック基板１０作成にａ、所謂、グリーンシート
法を用−１まずグリーンシートにピアホール用の尺ｒ開
けたあと内部電憔３、ピアホール電極５及びとり出し電
極６のパターン？印刷し、積り加圧接宥後、一体焼成し
て作成した〇 このようにして作成しｔセラミック基板１の上にＥＬ素
子の特性改善の九めの介在層７？スパツタ法により放膜
した０膜厚げ０．０１〜１□□根度であればよく１本実
施例では０．２　ａｍ　とした０材料ＨＴａ−Ｓｉ　−
０（Ｔａ宜０５　と３ｉ０２の混合物）音用いたが、他
の薄膜絶縁材料であるＹ２Ｏ３や５ｉＣｈ　＃　Ａｌ　
ｚＯｓ　−Ｔａｘｅｓ　　、　ＳｉＮ等勿用いてもよい
。その場合、成製法は各材料に最適な方ｆＥ、七用いれ
ばよい。次にこの介在Ｎｋ７の上にｚｎＳｉＭｎからな
る発光層８　’ｉ　０．１〜３□、の厚さに真空蒸着す
る。本！！施例でｙｌ　Ｏ−４、ｇ□とした。士た発光
Ｎ７Ｉ８の材料としてはＺｎＳ　　／どけでなくｚｎＳ
ｅやＣａＳ、ＳｒＳなどのｇＩｔ１ヒ吻やフッ化吻、ま
罠μそ心の濃度に、本実施例ではＩＩ＠１モルバーセン
トドしたが、一般には０．０１〜１０モルパーセントの
範囲内で最適な値ｔ：＠べばよい０次に、この発光層８
の上に第二絶縁ｉ９’ｋＯ，０１〜２μｍの厚さにＦｉ
５Ｌ俟し疑実施例では厚さｔｏ、２□、とし、材料に介
在層７と同じ＜Ｔａ−８ｉ−Ｏｋ用いてスパッタ法によ
りＦｊＺ嗅した。この第二絶縁／１ｉＩ９の上に透明ｔ
ｌＪ１０としてＩＴＯｔ−スパッタ法により放膜してＥ
Ｌ素子とした。なお、ここでは介在層７及び第二絶縁層
９を具備した例について述べたが。

介在層７または第二絶縁層９に必ずしも必要でになく、
省略することも可能である。

次に、このようにして得られたＥＬ素子の表面に透光性
樹脂接着剤１１として２液混合型のエポキシ樹脂上十分
に真空脱泡して塗布し、さらに透光板１２として厚さ０
．５．のガラスｆｆ１ｋｌｉねて刃口熱重合させて硬化
上完了した。このようにして透光＆１２ｒ透光性樹脂接
着剤１１により薄膜部を放膜したセラミック基板ｌに張
り合せた後、側面勿カッターで切断し、ＳｉＣ等の研暦
粉ｒ用いて研磨し、セラミック基板１．透光板１２及び
透光性樹脂接着剤１１の側面が平らにそろうようにした
。その後、発光層８及び透光性樹脂接着剤１１を完全に
大気から遮断するために、透光性樹脂接着剤１１が表面
に露出している部分を低融点金属１３で覆っ友。この低
融点金属１３としては融点が１２０℃程度の低温半田を
用い、超音波半田付により半田上ガラス及びセラミック
スに付着させることにより行なった。この場合、透光性
樹脂接着剤１１の厚さに、たかだか０．３□程度である
こと、また樹脂が半田に対してぬれることから、超音波
半田付により完全に透光性樹脂接着剤１１の側面上半田
よりなる低融点金属１３によって覆うことができた。

なお、低融点金蔵１３により透光性樹脂接着剤１１の露
出部分ｔＱうには必ずしも超音波半田付による必要にな
く、たとえば研磨まで埼ませたセラミック基板１．透光
板／２及び透光性樹脂接着剤１３の側面にクロム及びニ
ッケル〒１＠次蒸滑し、その上に半田ｔのせる等の方法
耐用いてもよい。

本実施例のＥＬ累子は高い温度の条件下で使用しても、
湿気の浸透に起因する非発元点の発生や輝度の低下が少
く、高い信頼性に示した。なお透光板１２としてはガラ
ス板の他に耐熱性のよいプラスチック材料％友とえばア
クリル板等七使用しても同様の効果が得られた０ま友透
光板１２として適度に清色されたガラス板やプラスチッ
ク板を使用した場合には、表示のコントラス）ｋ同上さ
せることができる〇 〔発明の効果〕 以上説明し友ように本発明は、発光層ｔセラミック基板
、透元性のガラス板やプラスチック板、エポキシ樹脂等
の透光性樹脂接層剤、さらに低融点金属によって完全に
外気から遮断することによりＳ発光層の吸湿による劣化
がなくなり、これによりＥＬ素子の信頼性が大きく向上
するとともに表示品質の劣化がなくなる効果がある。し
かも従来の封止方法に比べて工程が簡単で製造時間１−
１縮することができ、従って製造コス）？！−低減する
ことができる効果がある。またこの封止にょＤＥＬ素子
が機械的に保繰されるとともに、？［気的にも絶縁され
、安全性が同上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面１、第２肉は従来のセ
ラミック絶縁薄ｇＥＬ素子の一例勿示す断面図、第３図
に従来の薄展ＥＬ素子の封止方法の一例を示す断面図で
ある０ １．２１・・・・・・セラミック基板、２，２２・・・
・・・セラミック基部、３．２３・・・・・・内部’Ｕ
＊、４．２４・・・・・・セラミック砲縁層、５・・・
・・・ピアホール成極、６・・・・・・とり出し電極、
７・・・・・・介在層、８，２５゜３４・・・・・・発
光層、９・・・・・・第二Ｐ３一層、１０，２６゜３２
・・・・・・透明１を極、１１・・・・・・透元注樹脂
薩漕剤。 １２・・・・・・透光板、１３・・・・・・低融点金属
、２７・・・°・・又流電源、３１・・・・・・ガラス
基板％　３３，３５・・・・・・絶縁層、３６・・・・
・・背面電億、３７・・・・・・通層剤、３８・・・・
・・皿状容器、３９・・・・・・注入孔、４０・・・・
・・キャップ０ 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミツク基板に設けられた高誘電率セラミツク層か
   らなる絶縁層と、この絶縁層上に設けられた発光層とを
   有するＥＬ素子の封止方法において、前記ＥＬ素子の表
   面に透光性のガラス板またはプラスチツク板よりなる透
   光板を透光性樹脂接着剤を用いて張り合せるとともに前
   記透光板ないしは前記セラミツク基板の周辺部に露出し
   ている前記透光性樹脂接着剤を低融点金属により覆うよ
   うにして前記発光層を封止したことを特徴とするＥＬ素
   子の封止方法。