JPS6366895A - 薄膜ｅｌ素子のエ−ジング方法 - 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 この発明はキャラクタやグラフィックスなどの表示に用
いる薄膜ＥＬ素子に関するものであり、さらに詳しくは
薄膜ＥＬ素子の発売時１１および絶縁破壊特性などを安
定化するためのエージング方法に関する。

従来の技術 従来より電場発光蛍光体を用いた固体映像表示装置とし
てＸ−Ｙマトリクス表示装置が知られている。この装置
は電場発光層の両面に水平平行電極群と垂直平行電極群
とを互いに直交するように配置し、それぞれの電極群に
接続された給電線により切換え装置を通して信号を加え
て両電極の交点部分の電場発光層（以下ＥＬ発光体層と
略作する）を発光させ（この交点の発光部分面を画素と
称する）、発光した画素の組み合わせによって文字記号
、図形等を表示させるものである。

ここで用いられる固体映像表示装置の表示板としては、
通常ガラス等の透光性基板上に透明な平行電極群を形成
し、その上に片側、あるいは両側に誘電体層あるいは抵
抗体−を介してＥＬ発光体層を順次積層し、さらにその
上に背面平行電極群を下層の透明平行電極群に直交する
配置で端層して形成する。一般に透明平行電極としては
平滑なガラス基板上に酸化錫を被着するなどにより形成
される。これに直交し、対向する背面電極としてはアル
ミニウムが真空蒸着などにより形成される。このような
薄膜ＥＬ素子は、通常素子の発光特性および絶縁破壊特
性などを安定化するために、透明電極と背面電極間に矩
形波交流電力を印加して素子を駆動し、数十時間程度の
エージングを行っている（特願昭５５−８５７０５号公
報）。

発明が解決しようとする問題点 ところで、薄膜ＥＬ素子のエージングとしては、エージ
ングの時間は短いほど良（、時間を短縮するためには、
両電極間に印加する矩形波交流電力の周波数、パルス幅
、電圧などを大きくして加速することが考えられる。し
かし、これらを大きくすることは絶縁破壊の発生を増加
させる原因ともなる。薄膜ＥＬ素子の構成膜における絶
縁破壊は大きくわけて２種類ある。一つは自己回復形絶
縁破壊と呼ばれるもので、第２図に示すように絶縁破壊
した箇所１１の周囲の上部電極１２が放電エネルギーに
より数十μｍの範囲で飛散し、上部電極１２と下部電極
１３が電気的に開放状態になるタイプである。ここで１
４は基板、１５．１６は誘電体層、１７はＥＬ発光体層
を示す。もう一つは自己回復形絶縁破壊しないタイプで
、第３図に示すように上部電極１２が十分に飛散しない
で、絶縁破壊した箇所１８を通して上部電極１２と下部
電極１３が電気的に短絡状態になる。この状態でさらに
電圧を印加していけば絶縁破壊は誘電体膜全体に広がる
事もあり、このタイプの絶縁破壊がおきれば、したがっ
て上下の電極の断線となり、この薄膜ＥＬ素子は使用不
能となり、致命的なものとなる。このタイプの絶縁破壊
は上部電極１２の膜厚が薄いほどおこりに＜（、このた
め薄膜ＥＬ素子においては上部電極すなわち背面電極を
抵抗が高（なりすぎて電極として好ましくならない程度
にできるだけ薄くしたり、あるいは誘電体層自身の材料
を自己回復形絶縁破壊するものにしたりしている。

しかし、自己回復形絶縁破壊する薄膜ＥＬ素子において
も全（問題がないわけではない。すなわち薄膜ＥＬ素子
の表示面積を微細化高密度化しようとすればするほど背
面電極のピッチは小さくなり、背面電極の幅も狭（なっ
て（る。自己回復形絶縁破壊は、前述のように絶縁破壊
した箇所の周囲の背面電極が放電エネルギーにより数十
μｍの範囲で飛散する。したがって背面電極の幅が１゜
Ｏμｍ程度になると、自己回復形絶縁破壊が発生した場
合で、背面電極の飛散が背面電極の幅より大きいときに
は背面電極の断線が生じる。また、背面電極の飛散が背
面電極の幅より小さいときでも、背面電極上の近接した
複数の箇所で絶縁破壊が発生した場合には、背面電極の
飛散部が連なり合って、やはり断線につながる。断線に
までは至らない場合でも、絶縁破壊による背面電極の飛
散面積が大きいと、画素の一部が非発光部となって薄膜
ＥＬ素子の表示素子としての品位を太き（阻害する。こ
れらの絶縁破壊は、薄膜ＥＬ素子の構成が同じ場合には
、両電極間に印加する矩形波交流電力の周波数、パルス
幅、電圧などを太き（するにつれて発生数が増大し、し
たがって大きな絶縁破壊も発生するようになり、特に周
波数を高くした時に顕著である。

そこで、本発明は上述の技術的課題を解決し、従来の薄
ＩＩＩＥＬ素子のエージング方法に比べて絶縁破壊の起
こりにくい、安定な薄膜ＥＬ素子のエージング方法を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、透光性基板上に、互いに直交する方向にマト
リクス状に複数本配列されたストライプ状の透明電極と
背面電極との間に、少なくとも背面電極側に誘電体層を
介してＥＬ発光体層が設けられてなる薄膜ＥＬ素子のエ
ーシング方法であって、前記薄膜ＥＬ素子の素子温度を
８０℃〜１５０℃の範囲に保ち、前記透明電極と前記背
面電極間に、周波数を５００１１ｚ以下に定め、パルス
幅を、２０μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲に定め、エ
ージング処理がなされていない薄膜ＥＬ素子がＩＣｄ／
ｒｌの輝度を得るときの発光開始電圧をＶｔｈとすると
き、電圧を、（Ｖｔｈ＋２０）Ｖ　〜（Ｖｔｈ＋５０）
Ｖの範囲に定めた矩形波交流電力を印加することを特徴
とする。

作用 本発明は、薄膜ＥＬ素子を適度な温度に加熱しなからエ
ージングをおこなうことによって、絶縁破壊の起こり易
い、高い周波数の矩形波交流電力を素子に与えることな
く、同様なエージング時間の短縮効果を得るものである
。

実施例 第１図は、本発明が実施されうる薄１１１ＥＬ素子１の
断面図である。この薄膜ＥＬ素子は、以下の手順で作製
した。市販の透明なガラス板２を基板とし、この上に電
子ビーム蒸着法にて基板温度３００℃で膜厚２００　ｎ
　ｍのＩＴＯ膜を全面に形成し、写真食刻法を用いてス
トライプ状の所望のパターンに形成し、電極幅１６０μ
ｍの透明電極３を得る。次に基板温度４００℃で６００
ｎｍの厚さにチタン酸化インジウム（ＳｒＴｉＯ：＋　
）膜をスパッタリング法にて形成し、第１誘電体層４と
した。次に基板温度を２５０℃に保って、マンガン付活
硫化亜鉛（ＺｎＳ　：　Ｍｎ）をマンガンの濃度が１モ
ル％になるようして４００ｎｍの厚さに電子ビーム蒸着
してＥＬ発光体層５を形成した。蒸着後、引き続いて真
空チャンバ内において５５０℃の温度で１時間熱処理を
施して、ＥＬ発光体層５の特性を向上させた。それから
、この上に５０ｎｍさに酸化イツトリウム（Ｙ２０３＞
膜を電子ビーム蒸着することにより、第２誘電体層６を
形成した。

なお、このときの基板温度は２００℃とした。さらにそ
の上に、アルミニウムを１５０ｎｍの厚さに電子ビーム
蒸着法を用いて電極幅１６０μｍの１Ｘ面電極７を形成
し、素子を完成した。

ここでガラス板２の代わりに、アルミナまたはフォステ
ライトなど通常の薄膜用基板を用いることができる。透
明電極３としては酸化すず（Ｓｎ０２）や酸化インジウ
ム（１ｎ２０３）あるいは酸化すずインジウム（ＩＴＯ
）のような透明導電性膜で形成する。

第１誘電体層４、第２誘電体層６としては特に限定され
るものではないが、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｙ、Ｔｉ。

Ｚｒ　、Ｓｒ　、Ｈｆ　＊　Ｎｂｒ　Ｔａ　、Ｃｒ　＊
　Ｍｏ、　Ｗ　、Ｚｎ。

Ａ１．Ｇａ、Ｓｉまたはランタナイド元素の酸化物およ
び窒化物、フッ化物などが適しており、これらの混合物
または化合物でもよい。と（にペロブスカイト構造の酸
化物では高誘電率の誘電体層が得られる。

ＥＬ発光体層５はたとえば活性物質を含む硫化亜鉛（Ｚ
ｎＳ）を用いることができる。活性物質としてはＭｎ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＴｂＦり、５ＩＩＩＦＧ　、ＥｒＦ
ｓ　、ＴｎＦり、ＤｙＦ３　、ＰｒＦｓ　＋　ＥｕＦ３
などが適当である。ＥＬ発光体層４は硫化亜鉛以外のも
のでもよ（、たとえば活性物質を含むＳｒＳやＣａＳな
どの電場発光を示すものであればよい。

透明電極２と背面電極７との間に第４図に示すような波
形の矩形波交流電力を与える。このとき薄膜ＥＬ素子の
発光輝度がＩＣｄ／イを得るときの電圧を発光開始電圧
Ｖｔｈとすると、このＶｔｈはエージング時間とともに
第５図のように変化する。

すなわちＶｔｈはエージング時間の初期に比較的大きく
高電圧側へ変化し、ある時間後には安定となる。この時
間をエージング完了時間とすると、従来の条件（室温２
局波数１ｋｌｌｚ、パルス幅３０μ５ｅｃ）によるエー
ジングでは図中の（ａ）で示すように完了までに７０時
間要したが、本発明のエージング方法にかかる条件（素
子温度１００℃。

周波数６０１１ｚ、パルス幅３０μ５ｅｃ）では図中の
（ｂ）で示すように２０時間で完了した。このとき素子
温度のみ室温とした条件では１００時間要した（ｃ）。

絶縁破壊についても、（１〕）と（ｃ）は周波数の高い
（ａ）に比べて数がすくなく、大きさも小さかった。

透明電極３と背面電極７間に与えられる電力の周波数と
しては、５００Ｈｚ以下が望ましくこれ以上になると素
子の絶縁破壊の数が急増し、また自己回復形でないモー
ドの絶縁破壊も発生するようになり、好ましくない。パ
ルス幅および電圧は薄膜ＥＬ素子の全表示部において所
望の発光ｓ度が得られ、かつ絶縁破壊により素子が破壊
されない卓巨囲に定めな（ではいけないが、パルス幅に
ついては、２０μｓｅｃ以上であれば十分であり、１０
０μｓｅｃより太き（なると、絶縁破壊が太き（なって
背面電極の断線が発生するようになるので好ましくない
。電圧については発光開始電圧Ｖｔｈより２０Ｖ以上高
ければ十分であり、５０ｖを越えるようになると絶縁破
壊の数が増加してくるので効率的でない。素子温度につ
いては、本発明で最も特徴的なものであるが、８０℃以
下ではエージング促進の効果が小さく、１５０℃を越え
ると素子の特性が劣化することがあり、好ましくない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、薄膜ＥＬ素子のエージン
グ方法において、薄膜ＥＬ素子を適度な温度に保ちなが
ら矩形波交流電力を与えることによってエージング時間
を短縮することができ絶縁破壊の少ない安定な薄膜ＥＬ
素子を提供するこ七ができ、効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が実施されつる薄膜ＥＬ素子の構成を示
す断面図、第２図および第３図は薄膜ＥＬ素子の絶縁破
壊のタイプを説明するための薄膜２第４図は透明電極３
と背面電極７七の間に与えられる電圧波形を示す波形図
、第５図はエージング時間と発光開始電圧Ｖｔｈとの関
係を示すグラフである。 １・・・薄膜ＥＬ素子、２・・・ガラス基板、３・・・
透明電極、４・・・第１誘電体層、５・・・ＥＬ発光体
層、６・・・第２誘電体層、７・・・背面電極。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１２第　１　図 第　　２Ｕ７ＪＩＩ　　工邑へ艮七度り置したイ田戸ｉ
第　４０ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　透光性基板上に、互いに直交する方向にマトリクス状
   に複数本配列されたストライプ状の透明電極と背面電極
   との間に、少なくとも背面電極側に誘電体層を介してＥ
   Ｌ発光体層が設けられてなる薄膜ＥＬ素子のエージング
   方法であって、前記薄膜ＥＬ素子の素子温度を８０℃〜
   １５０℃の範囲に保ち、前記透明電極と前記背面電極間
   に、周波数を５００Ｈｚ以下に定め、パルス幅を、２０
   μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲に定め、エージング処
   理がなされていない薄膜ＥＬ素子が１Ｃｄ／ｄの輝度を
   得るときの発光開始電圧をＶｔｈとするとき、電圧を、
   （Ｖｔｈ＋２０）Ｖ〜（Ｖｔｈ＋５０）Ｖの範囲に定め
   た矩形波交流電力を印加することを特徴とする薄膜ＥＬ
   素子のエージング方法。