JPS6316160Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、電界の印加によつて電界発光を行
う電界発光素子の防湿層の構造に関し、特に長寿
命の薄膜型電界発光素子に係る。

発光層を第１，２の絶縁層で挾持し、これを更
に第１、第２の電極で挾んで透明な絶縁性の基板
上に支承保持し、前記第１、第２電極間に規則的
な交流電圧を印加することにより、発光層内の発
光中心を励起して電界発光を行う薄膜型電界発光
素子は、文字や図形等を表示する表示装置として
利用する場合、同様の平面型デイプレイ・デバイ
スである液晶表示素子と比べて、低温領域から高
温度領域に至る広い温度範囲での動作が可能であ
るとともに、特に顕著な特徴として素子の厚さが
薄いわりに高輝度な発光を行いしかも応答性に優
れている性質を有することから、近年その実用化
が急速に進められ、各様タイプが提案されてい
る。

このような電界発光素子は、周囲雰囲気からの
湿気を防ぐ防湿層を設けることによつて輝度寿命
が延びることは周知の事実となつている。なお、
ここで輝度寿命とは発光の明るさが初輝度の1/2
になるまでの時間と定義される。

第１図は、既述薄膜型電界発光素子の一般的な
構造を示す図で、１はガラス板等の透明な絶縁性
の基板で、この上に順次ITO膜等の透明な第１の
電極２、Y₂O₃等の第１の絶縁層３、Mnをドープ
したZnS等の発光層４、第１の絶縁層３と同様の
第２の絶縁層５、第１の電極２と対向するよう
Al等鏡面状の第２の電極６を積層してあり、第
１の電極２と第２の電極６に適当な交流電圧を加
えると電極２，６の対向する部分のみが発光し、
所定の表示を行う。

このような薄膜電界発光素子は従来第２図に示
すように、素子背面の第２の電極６の上に周囲雰
囲気から素子の内部へ湿気が侵入するのを防ぐ防
湿層７が設けられてあつた。

ところで、防湿層７は、耐湿性、耐熱性、耐圧
性性にすぐれ、発光層４や絶縁層３・５や第２の
電極６等と反応せず、且つ第２の絶縁層５に対し
て熱膨張係数が大きな差のない材料が望ましいと
されている。

このような条件を考慮したうえで従来は防湿層
７を擬固性樹脂のコーデイングにより形成してい
た。しかし、前記樹脂は電極６や絶縁層５との密
着性の適性化が困難で、密着性が高いと熱膨張係
数の差により電極６や絶縁層５の表面から離れ周
囲雰囲気の湿気の侵入を防止できなくなり、密着
性が低いと外部振動や応力歪みによつて電極６や
絶縁層５との間にギヤツプを生じ湿気が侵入しや
すくなる。

代表的な凝固性樹脂であるエポキシ樹脂を用い
て防湿層７を形成したものもあるが、この防湿層
７は耐圧性にすぐれており物理的衝撃の保護には
有効であるものの、気泡及び水分を含みやすく、
また成層時に微小なゴミや異物等による多数のピ
ンホールやマイクロクラツクを発生しやすく、こ
れらを通して湿気が侵入し、電極２，５へ電圧を
印加した時に発光層４にブレークダウンを生じて
防湿層７が損傷し、この損傷部から素子の破損劣
化が生じて寿命を縮めることがあつた。

また、前記樹脂の代わりにSi₃M₄、Al₂O₃、
HfO₂、Y₂O₃等の密着性がよく、気密性にすぐ
れ、湿気に対して保護する性質を有する絶縁材料
で防湿層７を形成したものもあるが、これらは耐
圧性に劣り電界発光素子を被覆保護するにあたつ
て要求される既述の条件を満足しうる構造とはな
れなかつた。

このため、前記絶縁材料から成る第１の防湿層
７上にさらにシリコン樹脂から成る第２の防湿層
８を設けて、物理的衝撃保護の向上を計つた第３
図構成の電界発光素子もあるが、周囲雰囲気を遮
断する役目は第１の防湿層に依存しなければなら
ず、またシリコン樹脂は水分を含みやすく、表面
抵抗の低下が経時とともに大きくなり、長期経時
後に第１の防湿層７と第２の防湿層８とが離離す
ることがある。

第３図のような防湿層を二層構造としたものに
は前記の他、第１の防湿層７に発光層４、第２の
絶縁層５、第２の電極６を侵さなく、熱膨張係数
において既述条件を満足する材料、たとえば硼酸
バリウムガラスを用い、第２の防湿層８に焼付時
の流動性ならびに耐湿性にすぐれた材料、たとえ
ば、Pbc、B₂O₃、ZnOを主成分とする鉛ガラスを
用いることによりこの２つの防湿層７，８で既述
防湿層の諸条件全てを満足させた構成のものもあ
る。しかしながら、このような構成において鉛ガ
ラスは発光層４に対して有害であり、この鉛ガラ
スを外側の防湿層８として素子を被覆するに際し
ては、その害を極力おさえるため内側の防湿層７
を厚くしなければならず、防湿層７を厚くすると
焼付け前の塗膜が剥れることがあり、また充分な
厚さをとらないとピンホールや気泡を生じて防湿
性が劣り、外側の防湿層８の発光層４に対する作
用を防止するのも困難となる。

さらにこの防湿層二層構造のものとしては、第
１の防湿層７とし第１保護ホーロー層を形成し、
これを所定の温度時間で焼付けて硬化させ、次に
この上に２つの防湿層８として第２保護ホーロー
層を形成し、前記同様焼付けて硬化させたものが
ある。この場合第２の防湿層８の材料は第１の防
湿層７の材料より軟化温度が低いものを用いるこ
とにより第２の防湿層８焼付時に第１の防湿層７
の流れを防ぐことができ発光層４へ過分な熱覆歴
を生じさせることがなく、安定な品質の防湿層構
造となるが、防湿層７，８の中央部は表面張力に
よつて盛り上がるため電界発光素子独特の性質で
ある平面形状が損われて薄型表示デイスプレイ・
デバイスのスペースフアクターを有効に発揮でき
ない。これを解決するため、第２の防湿層８の形
成後焼付ける前に表面張力で盛り上がつた部分を
平担にカツトするが、工程が複雑で素子の製作を
煩雑化してしまうという新たな問題を生ずること
になる。

この考案は、これら薄膜型電界発光素子の従来
の防湿層の諸問題を解消するべく考えられたもの
であり、その目的とするところは簡単な構造で耐
湿性、耐熱性、耐圧性にすぐれ、発光層等に反応
せず、且つ接触する絶縁層に対して熱膨張係数が
大きな差のない防湿層を有する薄膜型電界発光素
子の構造を提供することにあり、具体的には防湿
層を二層構造とし、内側には接触する絶縁層等と
の密着性が極めてよく、気密性にすぐれ、前記接
触する絶縁層等と反応しない且つほぼ等しい熱膨
張係数を有する絶縁材料、また外側には耐湿性が
よく物理的衝撃の保護のすぐれたウレタン樹脂を
順次積層被着したものである。

以下この考案の好適な実施例を第４図に基づい
て説明する。

１０はガラス基板で、この上にITO膜から成る
第１の電極１１、Y₂O₃から成る第１の絶縁層１
２、MnをドープしたZnSから成る発光層１３、
Y₂O₃から成る第２の絶縁層１４及びAlから成る
第２の電極１５を順次積層形成している。なお、
第１の電極１１、第１の絶縁層１２、発光層１３
及び第２の絶縁層１４は膜厚が約2000Å、約3000
Å、約5000Å及び約3000Åとなるよう電子ビーム
加熱蒸着法で、第２の電極１５は膜厚を約3000Å
に抵抗加熱蒸着法で成膜した。なお第１の電極１
１及び発光層１３の形成時には所定温度にて熱処
理を行つた。

１６は第２の電極１５の上に電界発光素子の背
面をコーテイングするよう設けられた第１の防湿
層、１７は第１の防湿層１６の更に外側を保護す
るよう設けられた第２の防湿層で、いずれも前記
要求される諸条件、すなわち第１の防湿層１６と
しては第２の絶縁層１４や第２の電極１５との密
着性が極めてよく、気密性にすぐれ、第２の絶縁
層１４等と反応しない且つほぼ等しい熱膨張係数
を有する熱縁材料、たとえばY₂O₃、Al₂O₃、
SiO₂、BaTiO₃等が、また第２の防湿層１７とし
ては耐湿性が極めて高く物理的衝撃の保護にすぐ
れたウレタン樹脂が使用に適している。なお、第
１の防湿層１６は膜厚約5000Åとなるよう電子ビ
ーム加熱蒸着法で、また第２の防湿層１７は膜厚
約0.5mmとなるよう刷毛塗り法で成膜しその後熱
処理して硬化させた。

このような構成によれば、内側の第１の防湿層
１６は接触する電極１５や第２の絶縁層１４と緊
密に面接触して気密状態を良好に保つことがで
き、しかも広い範囲で接触する第２の絶縁層１４
と熱膨張係数をほぼ等しくするため周囲雰囲気の
温度変化等に対して第１の防湿層１６と第２の絶
縁層１４との間に層間剥離を生じることが少な
く、湿気の防止を可能とする。しかも第２の電極
１５や第２の絶縁層１４や発光層１３等と反応し
ない材料でかつ成膜工程、時間とも非常に短かく
て済み、この成膜時においてピンホール等を形成
することのないから安定した品質を維持すること
ができる。

また、外側の第２の防湿層１７は耐湿性が高い
ものであるためすぐれた防湿作用を発揮でき、し
かも比較的硬い層で物理的衝撃に対して強い構造
であるから外部からの圧力や振動に対して強く使
用時に応力歪みによる剥離を生じることがなく、
これら防湿層１６，１７の性質より発光層１３に
およぼす湿化の劣化効果や外部衝撃による歪み効
果が回避され、動作ならびに輝度特性が改善さ
れ、よつて電界発光素子の寿命を延ぼすことがで
きる。

特に、第１の防湿層１６には第２の絶縁層１４
と同じY₂O₃、また第２の防湿層１７にはポリブ
タジエン系ウレタン樹脂（サンユレジン(株)製品番
号SV−2153）を使用すると前記防湿層の条件を
より確実に満足することができ、効果が大きい。
これは、第１の防湿層１６と第２の絶縁層１４と
の熱膨張係数が一致することと、第２の防湿層１
７のポリブタジエン系ウレタン樹脂はエポキシ樹
脂等の他の樹脂よりもピンホールやマイクロクラ
ツクの発生が極めて少ないため湿気の侵入を防ぎ
やすく、比較的硬い層でありながらゴム状の弾力
性を有する構造とすることができるため外部から
の衝撃や圧力をこの第２の防湿層１７で吸収する
ことができ、電界発光素子内部まで伝えない構造
となることによるもので、本考案者の試験によれ
ば連続4000時間経過後も発件層１３の輝度低下、
防湿層１６，１７の歪みや剥離及び電界発光素子
の化学変化等の異常はみられなく安定した状態を
維持しててることが確認された。

この考案によれば、電界発光素子の背面を湿気
や衝撃から保護する防湿層を二層構造とし、その
内側は接触する電界発光素子の絶縁層に対して密
着性、気密性がよく、前記絶縁層と熱膨張係数が
ほぼ等しいとともに前記絶縁層等と反応しない材
料でまた外側は耐湿性がよく、物理的衝撃に対し
て強いウレタン樹脂で各々積層形成することによ
り、湿気を内外二層の防湿層で仰止し、物理的衝
撃に対しても充分保護する効果を合わせもつこと
ができる。

また非常に簡単な作業工程で成膜することがで
き、この工程中に電界発光素子の絶縁層と接する
内側の防湿層は絶縁材料を電子ビーム加熱蒸着法
等によつて形成するものであるため、従来この部
分に含まれることが多々あつた気泡や水分並びに
微小なゴミや異物等によるピンホールやマイクロ
クラツクの発生を防止でき、良品な防湿層を得ら
れることにより電界発光素子の寿命を長く保つこ
とができる。そしてこの内側の防湿層は接触する
絶縁層とほぼ等しい熱膨長係数を有することから
周囲雰囲気の温度変化による伸縮の変化で前記防
湿層と絶縁層との間に隙間が生じることがなく、
電界発光素子と良好な接触状態を保つことができ
る働きを有するもので、電界発光素子の品位の向
上に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、薄膜型の電界発光素子の構成を示す
要部断面図、第２図、第３図は従来の防湿層を設
けた薄膜型の電界発光素子の構成を示す要部断面
図、第４図は、この考案の防湿層を設けた薄膜型
の電界発光素子の構成を示す要部断面図である。 １０：ガラス基板、１１：第１の電極、１２：
第１の絶縁層、１３：発光層、１４：第２の絶縁
層、１５：第２の電極、１６：第１の防湿層、１
７：第２の防湿層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 透明な絶縁性の基板上に透明な第１の電極、第
   １の絶縁層、発光層、第２の絶縁層及び第２の電
   極を順次積層し、前記第２の電極表面に前記第２
   の絶縁層との密着性及び気密性が良くて前記第２
   の絶縁層と略等しい熱膨張係数を有し前記第２の
   絶縁層と反応しない絶縁材料から成る第１の防湿
   層と耐湿性が良く物理的衝撃に強い樹脂から成る
   第２の防湿層とを積層被着した薄膜型の電界発光
   素子において、前記第２の防湿層がウレタン樹脂
   であることを特徴とする電界発光素子の防湿層。