JP2000243561A

JP2000243561A - Ｅｌ表示素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000243561A
Application number: JP11037895A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Okada; 岡田　　伸彦; Mika Kawakita; 美香川北
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス基板の一面上に、下部電極、下部絶縁
層、発光層、上部絶縁層、上部電極が順次積層されてな
るＥＬ表示素子において、表示素子内にクラックが生じ
ないように、絶縁層を除去できるようにする。【解決手段】ガラス基板１の一面上に形成された下部
電極２上に下部絶縁層３を形成し、下部電極２のうち露
出する部分である接続部２ａを形成する領域において、
下部絶縁層３を除去して下部電極を露出させ、その上
に、発光層４及び上部絶縁層５を順次形成し、続いて、
接続部２ａを形成する領域において発光層４及び上部絶
縁層５を除去して下部電極２を露出させることにより、
接続部２ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の一面上に、
第１の電極、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、第
２の電極が順次積層された積層部を有するＥＬ（エレク
トロルミネッセンス）表示素子およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のＥＬ表示素子として
は、例えば、特許第２５０９３５４号公報に記載のもの
がある。これは、ガラス基板の一面上に、透明電極（第
１の電極）、下部絶縁層（第１の絶縁層）、発光層、上
部絶縁層（第２の絶縁層）、背面電極（第２の電極）が
順次積層された積層部を有する薄膜ＥＬ表示素子であ
る。

【０００３】この薄膜ＥＬ表示素子の製造方法として
は、一面に透明電極が形成されたガラス基板の一面上
に、下部絶縁層、発光層、上部絶縁層の３層を順次形成
した後、その上に有機膜をマスクとして形成し、その周
辺における上記３層を機械的研削手法で除去し、該除去
部分の基板上に透明電極と導通する端子電極を形成する
ようにしたものである。該端子電極は外部配線部材と接
続される接続部として構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法は、下部絶縁膜、発光層、上部絶縁層の３
層を一括で除去することができるため生産性に優れる手
法であるが、３層が積層された応力の大きい薄膜を機械
的に除去するため、表示素子内にクラックが生じやす
く、表示素子の信頼性を低下させるという問題が生じ
る。

【０００５】これに対して、下部絶縁層と発光層を形成
し、発光層を化学的な手法で表示部分の周辺を除去した
後、上部絶縁層を形成し、下部絶縁層と上部絶縁層の２
層を機械的に除去することにより、透明電極を露出さ
せ、外部配線部材との接続部を形成するようにした方法
がある。ここにおいても下部絶縁層と上部絶縁層との２
層膜の膜応力が大きい場合には、表示素子内にクラック
が生じやすいという問題がある。

【０００６】本発明は上記問題に鑑み、基板の一面上
に、第１の電極、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁
層、第２の電極が順次積層されてなるＥＬ表示素子にお
いて、表示素子内にクラックが生じないように、絶縁層
を除去できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の一面上
に第１の電極、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、
第２の電極を順次形成するとともに、該第１の電極の少
なくとも一部を外部配線部材と接続するための接続部と
して露出させるようにしたＥＬ表示素子について、両絶
縁層を同時に除去しないようにすべく、製造方法を中心
に鋭意検討した結果に基づいてなされたものである。

【０００８】即ち、請求項１記載の発明においては、基
板（１）の一面上に形成された第１の電極（２）上に第
１の絶縁層（３）を形成する工程と、接続部（２ａ）を
形成する領域において該第１の絶縁層を除去して該第１
の電極を露出させる工程と、該第１の絶縁層及び該露出
した第１の電極の上に、発光層（４）及び第２の絶縁層
（５）を順次形成する工程と、該接続部を形成する領域
において該発光層及び該第２の絶縁層を除去して該第１
の電極を露出させることにより、該接続部を形成する工
程とを有することを特徴としている。

【０００９】本製造方法によれば、該第１の絶縁層、該
第２の絶縁層をそれぞれ別々に除去できるから、各工程
において除去する絶縁層の膜厚は、それぞれ絶縁層一層
分の厚さである。そのため、両絶縁層が２層重なり合っ
た膜応力の大きな部分を除去するようなことが無くな
り、膜応力に起因する絶縁層のクラックを防止すること
ができる。従って、表示素子内にクラックが生じないよ
うに、絶縁層を除去することができ、表示素子の信頼性
が確保できる。

【００１０】また、請求項２記載の発明では、第１の絶
縁層（３）及び露出した第１の電極（２）の上に発光層
（４）を形成した後、非表示領域における該発光層をパ
ターニングして除去し、続いて、第２の絶縁層（５）を
形成することを特徴としている。本製造方法によれば、
第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層をそれぞれ一層づ
つ除去することとなる。そのため、発光層および第２の
絶縁層を同時に除去する場合に比べて、第２の絶縁層の
膜厚をさらに増加させることができ、表示素子における
絶縁性を向上できる。また、カラー化表示等の場合には
数種類の発光層を（例えば２種類の異なる発光色を有す
る発光層）、各々異なる形状にパターニングするのであ
るが、このような場合に本発明は好適である。

【００１１】また、請求項３記載の発明では、基板
（１）の一面上に形成された第１の電極（２）上に第１
の絶縁層（３）及び発光層（４）を順次形成する工程
と、接続部（２ａ）を形成する領域において該第１の絶
縁層及び該発光層を除去して該第１の電極を露出させる
工程と、該発光層及び該露出した第１の電極の上に第２
の絶縁層（５）を形成する工程と、該接続部を形成する
領域において該第２の絶縁層を除去して該第１の電極を
露出させることにより該接続部を形成する工程と、を有
することを特徴としている。本製造方法においても、請
求項１の製造方法と同様の作用効果を実現できる。

【００１２】ここで、第１及び第２の絶縁層（３、５）
の除去は、請求項４記載の発明のように、機械的な研削
方法もしくは物理化学的な除去方法にて行うことができ
る。また、請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明
によって製造されたＥＬ表示素子の具体的構成を提供
し、請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明によっ
て製造されたＥＬ表示素子の具体的構成を提供するもの
である。

【００１３】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本発明にかかる薄膜ＥＬ表
示素子の一実施形態を示すもので、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ｂ）に示
す様に、ＥＬ表示素子１００は、ガラス基板（本発明で
いう基板）１の一面上に、透明電極である下部電極（第
１の電極）２、下部絶縁層（第１の絶縁層）３、発光層
４、上部絶縁層（第２の絶縁層）５、上部電極（第２の
電極）６が順次積層された構成となっており、各層２〜
６により積層部７が構成されている。

【００１５】下部電極２は、ガラス基板１の一面におい
て、複数条の平行な帯状に形成されたＩＴＯ（インジウ
ムチンオキサイド）等の透明導電膜からなる。そして、
下部電極２のうちガラス基板１の外縁の下部電極取出し
部８に位置する部分（接続部を形成する領域）は、積層
部７のうちの層３〜６が除去されることにより露出して
いる。この下部電極２における露出部分は、外部配線部
材（リード端子）と接続するための接続部２ａとして構
成され、該外部配線部材を通じてＥＬ表示素子１００を
駆動する外部回路と接続されている。

【００１６】下部絶縁層３は、例えばアルミナ、チタニ
アの薄膜が交互に積層された積層膜（ＡＴＯ）等の絶縁
性の膜であり、下部電極２及び下部電極２間のガラス基
板１の一面上に形成されている。下部絶縁層３は、ガラ
ス基板１において下部電極取出し部８以外の表示領域
に、少なくとも形成されている。発光層４は、ＺｎＳ：
Ｍｎ（マンガンの添加された硫化亜鉛）等からなるもの
で、周知の材料を用いて形成することができ、表示領域
内に形成されている。

【００１７】上部絶縁層５は、下部絶縁層３と同様に、
上記ＡＴＯ等の絶縁性の膜からなり、発光層４の上に略
全面に形成されている。上部電極６は、複数条の平行な
帯状に形成されたＩＴＯや金属膜からなり、下部電極２
と略直交してマトリクスを形成するように配置されてい
る。そして、図１（ｂ）に示す様に、この下部電極取出
し部８における積層部７の端部は、ガラス基板１の一面
と直交する断面からみたとき、下部電極２のみからなる
部分（接続部２ａ）、下部電極２と発光層４と上部絶縁
層５とからなる部分、及び、下部電極２と第１の絶縁層
３と発光層４と上部絶縁層とからなる部分が存在する。

【００１８】かかる構成を有するＥＬ表示素子１００
は、外部回路（図示せず）から下部電極（透明電極）２
及び上部電極６に所定電圧を印加し、両電極２、６の交
差する領域において発光層４を発光させることにより、
表示動作を行うようになっている。このようなＥＬ表示
素子１００は、ガラス基板１上に、下部電極２を平行条
状に形成し、下部絶縁層３を基板絶面に形成した後、下
部電極取り出し部８に位置する下部絶縁層３を機械的に
除去し、続いて、発光層４を基板１の全面に形成し、エ
ッチングなどにより表示領域周辺を除去し、さらに上部
絶縁層５を基板全面に形成し、下部取り出し部８の内側
にある上部絶縁層５を機械的な方法により除去すること
により製造される。

【００１９】この方法において、除去する絶縁層の膜厚
はそれぞれ絶縁層の一層分の厚さであるため膜応力が小
さく、膜にクラックが発生しない。従って、本ＥＬ表示
素子１００は各層にクラックなどの欠陥がなく信頼性が
高いものとできる。次に、本ＥＬ表示素子１００の製造
方法の一具体例を図２〜図８を用いてより詳細に説明す
る。図２〜図８は製造工程における各々の途中状態を示
す工程図であり、これら各図において、（ａ）は上記図
１（ａ）に対応した平面（成膜面からみた図）、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面即ち上記図１（ｂ）に対応した断
面を示す。

【００２０】まず、図２に示す様に、ガラス基板１の表
面に、ＩＴＯからなる膜厚５００〜１０００ｎｍの透明
導電膜を形成し、ホトエッチングにより平行な帯状の下
部電極（透明電極）２を形成する（第１の電極形成工
程）。次に、図３に示す様に、ガラス基板１の全面に、
ＡＬ−ＣＶＤ法（原子層気相成膜法）により、ＡＴＯか
らなる膜厚２００〜３００ｎｍの下部絶縁層３を形成す
る（特表平９−５０８８９０号参照）。例えば、アルミ
ナ、チタニアそれぞれ膜厚５ｎｍの薄膜が２０〜３０層
交互に積層されたものにできる（第１の絶縁層形成工
程）。

【００２１】次に、図４に示す様に、上記の全面に形成
された下部絶縁層３の表示領域周辺（つまり接続部を形
成する領域に位置する下部絶縁層３）を機械的な研削方
法もしくは物理化学的な除去方法で除去し、下部電極２
を露出させる（第１の絶縁層除去工程）。除去する範囲
は、下部電極２に外部配線部材との導通がとれ、かつ最
小であるようにガラス基板１の端部より５〜１０ｍｍ程
度が適当である。

【００２２】下部絶縁層３の除去方法としては、表示領
域を弾性樹脂板からなるマスクで保護してから、乾式ブ
ラスト法や液体ホーニング法のように研磨剤を吹き付け
て除去する方法（特開平３−２０８２９７号公報参照）
や、アルミナ、炭化ケイ素などの砥粒を接着剤により付
着させたポリエステルフィルムなどのテープを、絶縁層
上で接触、摺動させて研磨し、絶縁層を除去する方法な
どを採用できる。

【００２３】次に、図５に示す様に、ガラス基板１の全
面（つまり下部絶縁層３及び露出した下部電極２の上）
に、スパッタ法または電子ビーム蒸着法などの手法によ
り、ＺｎＳ：Ｍｎからなり膜厚１μｍ程度の発光層４を
形成する（発光層形成工程）。次に、図６に示す様に、
第２の絶縁層形成工程として、ガラス基板１の全面に、
ＡＬ−ＣＶＤ法（原子層気相成膜法）により膜厚２００
〜３００ｎｍのＡＴＯからなる上部絶縁層５を形成する
（特表平９−５０８８９０号参照）。

【００２４】次に、図７に示す様に、全面に形成された
発光層５と上部絶縁層６のうち表示領域周辺、即ち接続
部を形成する領域を機械的な方法で除去し、下部電極２
を露出させる（発光層及び第２の絶縁層除去工程）。除
去方法は、下部絶縁層３と同様である。除去する範囲
を、ガラス基板１の端部より５ｍｍ以下とすることで、
下部絶縁層３が除去されている部分上の、発光層４、上
部絶縁層５の２層を除去することになり、下部絶縁層
３、発光層４、上部絶縁層５の３層が積層された膜応力
の大きい部分に、直接機械的な力を与えることがないた
め、クラックを防ぐことができる。

【００２５】最後に、図８に示す様に、スパッタ法また
は電子ビーム蒸着法によりＩＴＯまたは金属膜を形成
し、ホトエッチングして、帯状の上部電極６を形成する
（上部電極形成工程）。こうして、図１に示すのと同様
のＥＬ表示素子１００が出来上がる。ところで、上記具
体例で用いた上部、下部絶縁層３、５であるＡＴＯ膜は
薄膜ＥＬ表示素子において良好な発光特性を示すが、薄
膜の内部応力が大きくもろいため、機械的な力を加える
と薄膜内を伝播するクラックが生じやすいという特徴を
有する。この内部応力は膜厚に比例して大きくなり、膜
厚３００ｎｍ以上で発生する。

【００２６】一方、薄膜ＥＬ表示素子の特性を保つため
には、絶縁層はある程度の膜厚が必要であり、上部、下
部絶縁層３、５を積層してクラックの生じない膜厚は一
層あたり１５０ｎｍ以下にはできない。例えば、膜厚２
００ｎｍの絶縁層を単純に積層すると膜厚４００ｎｍと
なり膜応力が大きく、同時に除去する場合にクラックが
発生する。

【００２７】本実施形態においては、絶縁層を一層ずつ
除去するため絶縁層の膜厚を厚くすることができ、薄膜
ＥＬ表示素子の特性を損なうことがない。ここにおいて
は、絶縁層３、５を、一層分除去する際の機械的な応力
によって生じない膜厚３００ｎｍ以下にする必要があ
る。この他、本実施形態に係る製造方法の変形例として
は、図９に示す第１の変形例、及び図１０に示す第２の
変形例が可能である。図９及び図１０において、（ａ）
は上記図１（ａ）に対応した平面、（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ断面即ち上記図１（ｂ）に対応した断面を示す。

【００２８】図９に示す第１の変形例は、上記具体例の
第１の絶縁層形成工程において下部絶縁層３を形成した
後に、続いて、第１の絶縁層除去工程を行わずに、発光
層４を成膜し、下部絶縁層３及び発光層４を、同時に機
械的な方法により除去するものである。これにより下部
電極取出し部８における発光層４の露出が無くなり、Ｅ
Ｌ表示素子の信頼性をより向上させることができる。

【００２９】この第１の変形例によって得られるＥＬ表
示素子１００においては、この下部電極取出し部８にお
ける積層部７の端部は、ガラス基板１の一面と直交する
断面からみたとき、第１の電極２のみからなる部分（接
続部２ａ）、第１の電極２と第２の絶縁層５とからなる
部分、及び、第１の電極２と第１の絶縁層３と発光層４
と第２の絶縁層５とからなる部分、をそれぞれ有する。

【００３０】また、図１０に示す第２の変形例は、上記
具体例の発光層形成工程において発光層４を形成した後
に、表示領域周辺をホットエッチングもしくは機械的な
方法により除去するものである。除去領域はガラス基板
１の端部より５〜１０ｍｍとする。これにより下部絶縁
層２、発光層４、上部絶縁層５のそれぞれ一層づつを除
去することとなり、下部絶縁層２、上部絶縁層５の各膜
厚を３２０ｎｍ程度まで増加させてクラックを防止する
ことができる。

【００３１】また、カラー化表示等の場合には数種類の
発光層を（例えば２種類の異なる発光色を有する発光
層）、各々異なる形状にパターニングするのであるが、
このような場合に本第２の変形例は好適である。この第
２の変形例によって得られるＥＬ表示素子１００におい
ては、この下部電極取出し部８における積層部７の端部
は、ガラス基板１の一面と直交する断面からみたとき、
第１の電極２のみからなる部分（接続部２ａ）、第１の
電極２と第２の絶縁層５とからなる部分、第１の電極２
と第１の絶縁層３と第２の絶縁層５とからなる部分、及
び、第１の電極２と第１の絶縁層３と発光層４と第２の
絶縁層５とからなる部分、をそれぞれ有する。

【００３２】以上述べてきたように、本実施形態によれ
ば、下部絶縁層３、上部絶縁層５をそれぞれ別々に除去
できるから、各工程において除去する絶縁層の膜厚はそ
れぞれ絶縁層一層分の厚さであり、膜応力に起因する絶
縁層のクラックを防止することができ、表示素子の信頼
性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる薄膜ＥＬ表示素子の一実施形態
を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ断面図である。

【図２】上記実施形態におけるＥＬ表示素子の製造方法
を示す工程図である。

【図３】図２に続く製造方法を示す工程図である。

【図４】図３に続く製造方法を示す工程図である。

【図５】図４に続く製造方法を示す工程図である。

【図６】図５に続く製造方法を示す工程図である。

【図７】図６に続く製造方法を示す工程図である。

【図８】図７に続く製造方法を示す工程図である。

【図９】上記実施形態の第１の変形例を示す図である。

【図１０】上記実施形態の第２の変形例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…下部電極、２ａ…接続部、３…下
部絶縁層、４…発光層、５…上部絶縁層、６…上部電
極、７…積層部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（１）の一面上に第１の電極
（２）、第１の絶縁層（３）、発光層（４）、第２の絶
縁層（５）、第２の電極（６）を順次形成するととも
に、前記第１の電極の少なくとも一部を外部配線部材と
接続するための接続部（２ａ）として露出させるように
したＥＬ表示素子を製造する方法であって、前記第１の電極上に前記第１の絶縁層を形成する工程
と、前記接続部を形成する領域において前記第１の絶縁層を
除去して、前記第１の電極を露出させる工程と、前記第１の絶縁層及び前記露出した第１の電極の上に、
前記発光層及び前記第２の絶縁層を順次形成する工程
と、前記接続部を形成する領域において前記発光層及び前記
第２の絶縁層を除去して、前記第１の電極を露出させる
ことにより、前記接続部を形成する工程と、を有するこ
とを特徴とするＥＬ表示素子の製造方法。
【請求項２】前記第１の絶縁層（３）及び前記露出し
た第１の電極（２）の上に前記発光層（４）を形成した
後、非表示領域における発光層（４）をパターニングし
て除去し、続いて、前記第２の絶縁層（５）を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示素子の製造
方法。
【請求項３】基板（１）の一面上に第１の電極
（２）、第１の絶縁層（３）、発光層（４）、第２の絶
縁層（５）、第２の電極（６）を順次形成するととも
に、前記第１の電極の少なくとも一部を外部配線部材と
接続するための接続部（２ａ）として露出させるように
したＥＬ表示素子を製造する方法であって、前記第１の電極上に前記第１の絶縁層及び前記発光層を
順次形成する工程と、前記接続部を形成する領域において前記第１の絶縁層及
び前記発光層を除去して、前記第１の電極を露出させる
工程と、前記発光層及び前記露出した第１の電極の上に、前記第
２の絶縁層を形成する工程と、前記接続部を形成する領域において前記第２の絶縁層を
除去して、前記第１の電極を露出させることにより、前
記接続部を形成する工程と、を有することを特徴とする
ＥＬ表示素子の製造方法。
【請求項４】前記第１及び第２の絶縁層（３、５）の
除去は、機械的な研削方法もしくは物理化学的な除去方
法にて行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１つに記載のＥＬ表示素子の製造方法。
【請求項５】基板（１）の一面上に、第１の電極
（２）、第１の絶縁層（３）、発光層（４）、第２の絶
縁層（５）、第２の電極（６）が順次積層された積層部
（７）を有するＥＬ表示素子であって、前記積層部は、前記基板の一面と直交する断面からみた
とき、前記第１の電極のみからなる部分、前記第１の電
極と前記第２の絶縁層とからなる部分、及び、前記第１
の電極と前記第１の絶縁層と前記発光層と前記第２の絶
縁層とからなる部分、をそれぞれ有することを特徴とす
るＥＬ表示素子。
【請求項６】基板（１）の一面上に、第１の電極
（２）、第１の絶縁層（３）、発光層（４）、第２の絶
縁層（５）、第２の電極（６）が順次積層された積層部
（７）を有するＥＬ表示素子であって、前記積層部は、前記基板の一面と直交する断面からみた
とき、前記第１の電極のみからなる部分、前記第１の電
極と前記第２の絶縁層とからなる部分、前記第１の電極
と前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とからなる部
分、及び、前記第１の電極と前記第１の絶縁層と前記発
光層と前記第２の絶縁層とからなる部分、をそれぞれ有
することを特徴とするＥＬ表示素子。