JP2005513738A - エレクトロルミネセンスディスプレイの安定化電極 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本発明は、導電性金属膜の電極を有する保護電極である。保護材料の層は電極層の上面及び/又は下面に設けられる。保護材料は、電極が不連続になったりその導電性を失ったりする可能性を低減する。
Description
TDELディスプレイの製造に関する種々の形態が、本出願人の米国特許出願No.09/747,315(2000年12月22日出願)、No.09/761,971(2001年1月17日出願)、No.09/867,080(2001年5月29日出願)、No.09/867,806(2001年5月30日出願)、及びNo.09/880,410(2001年6月13日出願)、そして本出願人の米国特許No.5,432,015及び国際特許出願PCT/CA01/01234及びPCT/CA00/00561に記載されている。これらの特許出願及び発行された特許の開示内容は、この開示ですべて参照されている。
本発明によれば、TDELディスプレイの中の下側電極が安定化される。
本発明の一形態によれば、TDELディスプレイの下側電極は、蛍光体構造の印加電圧の一部を低減しない保護材料の層と共に一面又は両面に設けられる。
他の形態において、保護材料は、電極の表面に酸素を供給する傾向が電極からの捕集酸素より大きい。このように、保護層は、典型的には金である隣接する下側電極の上の酸化物層の化学的還元を最小限に抑える。
更に他の形態において、保護材料は導電性である。
更に他の形態において、保護材料は高い誘電率を有する。
更に他の形態において、保護材料は、化合物における酸素の原子比の範囲にわたって存在し得る非化学量論的化合物からなり、その結晶構造ひいてはその形態安定性及び下側電極層との密着が、還元剤との反応による酸素の部分的な損失に起因して崩壊することがない。
本発明の最も好適な形態において、保護材料はインジウム錫酸化物(ITO)からなり、電極は金からなる。インジウム錫酸化物は、金電極の上に含まれる酸化物層の還元と崩壊を最小限に抑えると共に、金電極層が薄くなるのを最小限に抑える。
酸化物及び誘電体材料の組合せがTDELディスプレイの中の下側金電極の保護に使用可能であることが理解される。
本発明の他の形態によれば、TDELディスプレイの中の金電極層と基板との接着性を向上させるための方法が提供され、この方法は、金電極層と基板との間に保護材料の層を設け、この材料は金電極層の導電性を著しく低減することがない。
本発明の更に他の形態によれば、TDELディスプレイの中の隣接する基板及び/又は厚膜誘電体層への金の拡散を最小限に抑えるための方法が提供され、この方法は、金電極層と基板との間、及び、金電極層と厚膜誘電体層との間に保護材料の層を設ける。
本発明の更に他の形態によれば保護電極が提供され、これは、
導電性金属膜からなる電極層と、
前記電極層の上面及び/又は下面に、電極が非連続になること及びその導電性を失うことの可能性を低減するために設けられた保護材料とを備え、
前記保護電極は厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ中に設けられている。
耐熱性の剛体基板と、
前記基板に隣接するように配置された導電性金属膜からなる電極層と、
前記電極の上面及び/又は下面に、電極が非連続になること及びその導電性を失うことを最小限に抑えるために設けられた保護材料の層と、
前記導電性の保護材料の層に隣接する厚膜誘電体層と、
前記厚膜誘電体層の上に形成された蛍光体膜と、
光学的に透明な導電膜からなる上側電極層とを備えている。
約100nmから約1000nmの厚みを有する金の膜の層からなり、上面及び下面を有する導電性の金の膜の層と、
前記金の層の上面に設けられた約20nmから約500nmの厚みを有するインジウム錫酸化物の層と、
前記金の層の下面に設けられた約10nmから約60nmの厚みを有するインジウム錫酸化物の層とを備え、
前記安定化された電極は厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイの中に設けられている。
約100nmから約1000nmの厚みを有する金の膜の層からなり、上面及び下面を有する導電性の金の膜の層と、
前記金の層の上面に設けられたチタン酸バリウムの層と、
前記金の層の下面に設けられたチタン酸バリウムの層とを備え、
前記安定化された電極は厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイの中に設けられている。
電極が非連続になること及びその導電性を失うことの可能性を低減するために保護材料の層を前記電極の上面及び/又は下面に設けることを特徴とする。
本発明は、厚膜誘電体膜又は蛍光体構造の形成の前に基板上に下側電極を形成する処理を用いて剛体基板上に構成される厚膜誘電体エレクトロルミネセンス(TDEL)ディスプレイにおける下側電極の保護に関する。
より具体的には、本発明は、厚膜エレクトロルミネセンスディスプレイの下側電極構造(通常は金の膜)のために1又は複数の保護材料の層を設けるものである。このような保護材料の層は、電極を保護するように働き、金の膜の上の酸化物層の表面の還元を妨げるのを助け、電極構造を構成する金の膜が崩壊して球状粒子となり機械的に不連続になると共に導電性を失うようなことがない点まで金の表面張力を低減させる。保護材料は、厚膜誘電体層の中にある還元金属酸化物が金の下側電極と実質的な合金を生成することを妨げるのを助ける働きも有する。
−蛍光体構造(図1)に印加される印加電圧の一部を著しく低下させない。
−硫化水素及び硫化物を含む蒸気の金電極層への浸透を最小限に抑える。
−パターニングが可能である。
−TDELディスプレイの処理中に存在する還元剤の存在によって実質的に悪影響を受けない結晶構造を有する。
−下側電極構造及び厚膜誘電体構造に対して接着する。
−下側電極の酸化物層の還元を最小限に抑える。
−下側電極の基板への接着を容易にする。
−下側電極の、上に被さる厚膜誘電体構造への接着を容易にする。
−隣接する基板及び/又は厚膜誘電体構造からの化学種の拡散を防ぐバリアとして働く。
保護材料の層は、化合物中の酸素の原子比の範囲にわたって存在し得る非化学量論的化合物からなり、それによって、その結晶構造とその形態上の安定性及び金の層との密着が、還元剤との反応によって生じる酸素の部分的な消失に起因して崩壊することがない。また、この材料は、隣接する下側電極を電気的に絶縁するためのパターニングが可能である必要がある。
本発明の好適な実施形態において、保護層のために好適な材料はインジウム錫酸化物(ITO)であり、これは酸素原子比の範囲にわたって存在することが知られている。インジウム錫酸化物は、ディスプレイを駆動するために通常使用される電圧パルスによってディスプレイが動作しているときに、厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイに使用される材料の薄膜に目立った電圧降下が生じない程度の高い導電性を有する。当該技術分野の熟練技術者なら理解できるように、本発明に好適な導電性の非化学量論的酸化物は他にもある。
当該技術分野の熟練技術者なら理解できるように、好適な酸化物及び好適な誘電体材料の組合せを本発明にしたがって使用することが可能である。例えば、インジウム錫酸化物の層を金電極の上面を保護するために使用し、チタン酸バリウムの層を金電極の下面を保護するために使用することが可能である。あるいは、組合せを変えて、チタン酸バリウムの保護層を金電極の上面に設け、インジウム錫酸化物の保護層を金電極の下面に設けてもよい。
当該技術分野の熟練技術者なら更に理解できるように、基板層と下側金電極との間に電圧降下の問題は生じないので、金電極の下面に設けられる保護材料は高い誘電率の材料である必要がない。
保護材料の層は、スパッタリングを含む種々の方法を用いてTDELディスプレイの基板又は金電極の上に形成することができるが、その方法はスパッタリングに限定されるわけではない。
第1に、厚膜誘電体構造は、必要なディスプレイ輝度を得るために要求される200ボルトを超える電圧でディスプレイを動作させたときに、絶縁破壊に対する高い耐性を発揮するように設計されている。また、それは誘電体構造の電圧降下を最小限に抑える高い誘電率を有し、その結果、与えられた印加電圧に対して蛍光体にかかる電圧が最大になる。一般に、蛍光体は、蛍光体にかかる電圧が増加するほど大きな輝度を得ることができる。したがって、ディスプレイにおいて、下側及び上側の導電層の間にある他の層の電圧降下を最小限に抑えることが望ましい。これは、そのような層の厚みを最小限に抑えることによって、あるいは高い誘電率の層を使用することによって達成される。導電性のインジウム錫酸化物層又はチタン酸バリウム層を用いて下側電極を安定化させることは、ディスプレイにおける層間の電圧降下を最小限に抑えるのを助けることになる。
要約すると、本発明は安定性と品質が高いTDELディスプレイを提供し、このディスプレイの下側電極は、そのようなディスプレイにおいて電極の安定化を助ける材料の1又は複数の層で保護されている。
上述の開示内容は、本発明の概略を説明している。より完全な理解は、下記の具体的な実施例を参照することによって得られるであろう。これらの実施例は説明のためだけに記述されるものであり、本発明の範囲を制限する意図はない。形態の変更や等価物の代用は、状況に応じて又は便宜上考慮してよい。ここに使用される具体的な用語は、記述的な意味で使用されるものであり、制限的な目的の意図はない。
実施例1
1.0mmの厚みを有する17cm×21cmのアルミナ基板上にエレクトロルミネセンスディスプレイを製造した(図1)。この基板は、厚膜ハイブリッド回路技術で知られている標準的な方法を用いて洗浄した。そして、アルヴァック製型番SMD−400のスパッタリング装置において、600オングストロームの厚みを有するインジウム錫酸化物(ITO)の膜をアルミナ基板上にスパッタリング形成した。この膜形成のために、基板を150℃の温度に維持した。この膜形成は、2.5ミリトルの圧力のアルゴン/酸素雰囲気中で行った。アルゴンの流速は75sccmであり、酸素の流速は2.0sccmであった。スパッタリングターゲット組成物はインジウム酸化物と錫酸化物を重量比9:1で含むものであった。スパッタリング処理の間、基板は2.3cm/分の速度で計2回、ターゲットのそばを通過させた。膜成長の平均速度は約1nm/秒であった。
金の膜の形成の後に、第2の厚み430nmのITO膜を基板上の金の膜の層の上にスパッタリング形成した。膜形成条件は最初のITO層と同じであるが、最終的な所望の厚みを得るために、基板をターゲットのそばに20回通過させた点が異なる。
実施例2
ITO層の間に保護されていない有機金属の金で構成された下側電極を有するディスプレイを構成した。このディスプレイは、次の点を除いて前述の実施例1のものと同じである。すなわち、下側電極が、本出願人の米国特許出願No.09/798,203(その開示内容の全体がここに組み込まれる)に記述されているようにして有機金属ペーストを用いて形成された金からなる。金の層は、450nmの厚みを有し、やはりインジウム錫酸化物層で保護されていない。実施例1のディスプレイでは、このディスプレイの行の1つの電気抵抗を金の膜の形成後、厚膜の形成及び焼成の後、そして、デバイスの完成後に測定した。これらの結果も表1に示されている。この結果から分かるように、ITOで保護された金の層を有するディスプレイのみが、処理中に導電性の緩やかな変化を示している。しかし、保護されていない金の層を有するディスプレイでは、その厚みが大きいにもかかわらず導電性の低下が大きい。
Claims (68)
- 保護電極であって、
導電性金属膜からなる電極層と、
前記電極層の上面及び/又は下面に、電極が非連続になること及びその導電性を失うことの可能性を低減するために設けられた保護材料の層とを備え、
厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイの中に設けられている保護電極。 - 前記保護材料が前記厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ内の蛍光体膜に印加される印加電圧の一部を低減しない、請求項1記載の保護電極。
- 前記保護材料が前記厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ内の隣接する基板及び/又は厚膜誘電体構造から前記電極への化学種の拡散を防止するバリアとして働く、請求項1記載の保護電極。
- 前記保護材料が、前記厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイの一部を形成する基板材料と前記電極との接着性を向上させる、請求項1記載の保護電極。
- 前記保護材料が、前記厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ内の厚膜誘電体層と前記電極との接着性を向上させる、請求項1記載の保護電極。
- 前記導電性の金属膜は表面の酸化物層を有し、前記保護材料は前記表面の酸化物層の化学的還元を最小限に抑える、請求項1記載の保護電極。
- 前記保護材料は、前記電極の表面に酸素を供給する傾向が前記電極から酸素を集める傾向より大きい、請求項6記載の保護電極。
- 前記材料が、硫化水素、硫黄、硫黄蒸気、及び蒸気を有する硫化物からなるグループから選ばれた還元剤の存在によって崩壊しない結晶構造を有する高密度結晶材料である、請求項1記載の保護電極。
- 前記保護材料が約10nmから約500nmの厚みを有している、請求項1〜8のいずれかに記載の保護電極。
- 前記保護材料が約25nmから約450nmの厚みを有している、請求項9記載の保護電極。
- 前記保護材料が約10nmから約60nmの厚みを有している、請求項9記載の保護電極。
- 前記保護材料が約30nmから約60nmの厚みを有している、請求項11記載の保護電極。
- 前記保護材料が約20nmから約500nmの厚みを有している、請求項9記載の保護電極。
- 前記保護材料が約100nmから約450nmの厚みを有している、請求項13記載の保護電極。
- 前記保護材料が酸化物である、請求項1〜14のいずれかに記載の保護電極。
- 前記酸化物がインジウム錫酸化物である、請求項15記載の保護電極。
- 前記保護材料が高い誘電率を有する化合物である、請求項1〜14のいずれかに記載の保護電極。
- 前記化合物がチタン酸バリウムである、請求項17記載の保護電極。
- 前記保護材料が前記電極層の下面に設けられ、約10nmから約60nmの厚みを有している、請求項9〜16のいずれかに記載の保護電極。
- 前記保護材料が前記電極層の上面に設けられ、約20nmから約500nmの厚みを有している、請求項9〜16のいずれかに記載の保護電極。
- 前記電極が約100nmから約1000nmの厚みを有している、請求項19又は20記載の保護電極。
- 前記電極が約150nmから約250nmの厚みを有している、請求項21記載の保護電極。
- 前記電極が金属の金の膜である、請求項21又は22記載の保護電極。
- 前記保護材料は前記電極層の上面及び下面の両方に設けられ、前記保護材料はインジウム錫酸化物からなる、請求項9〜14のいずれかに記載の保護電極。
- 前記保護材料は前記電極層の上面及び下面の両方に設けられ、前記保護材料はチタン酸バリウムからなる、請求項9〜14のいずれかに記載の保護電極。
- 前記電極層の上面に設けられた前記保護材料はインジウム錫酸化物であり、前記電極の下面に設けられた前記保護材料はチタン酸バリウムからなる、請求項9〜14のいずれかに記載の保護電極。
- 前記電極層の上面に設けられた前記保護材料がチタン酸バリウムであり、前記電極の下面に設けられた前記保護材料がインジウム錫酸化物からなる、請求項9〜14のいずれかに記載の保護電極。
- 前記電極層の上面の前記保護材料が約20nmから約500nmの厚みを有している、請求項26又は27記載の保護電極。
- 前記電極層の下面の前記保護材料が約10nmから約60nmの厚みを有している、請求項26又は27記載の保護電極。
- 保護された下側電極を有する厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイであって、
導電性金属膜からなる電極層と、
前記電極の上面及び/又は下面に、電極が非連続になること及びその導電性を失うことを最小限に抑えるために設けられた保護材料と、
を備えている厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ。 - 耐熱性の剛体基板と、
前記基板に隣接するように配置された導電性金属膜からなる電極層と、
前記電極層の上面層に設けられた前記保護材料の層に隣接する厚膜誘電体層と、
前記厚膜誘電体層の上に形成された蛍光体膜と、
前記蛍光体膜の上に設けられた光学的に透明な導電性の膜からなる上側電極層と、
をさらに備える請求項30記載の厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ。 - 前記保護材料の層は酸化物からなる、請求項31記載のディスプレイ。
- 前記保護材料の層は高い誘電率の化合物からなる、請求項31記載のディスプレイ。
- 前記酸化物はインジウム錫酸化物である、請求項32記載のディスプレイ。
- 前記化合物はチタン酸バリウムである、請求項33記載のディスプレイ。
- 前記インジウム錫酸化物又はチタン酸バリウムは厚み約10nmから500nmの層として設けられている、請求項34又は35記載のディスプレイ。
- 前記厚みは約10nmから約450nmである、請求項36記載のディスプレイ。
- 前記インジウム錫酸化物は前記電極層の上面層に設けられ、その厚みは約100nmから約450nmである、請求項36記載のディスプレイ。
- 前記チタン酸バリウムは前記電極層の下面層に設けられ、その厚みは約30nmから約60nmである、請求項36記載のディスプレイ。
- 湿気及び/又は大気汚染物質からディスプレイ全体を保護するための密封層をさらに備える、請求項36記載のディスプレイ。
- 厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ内の電極を安定化するための方法であって、
前記電極が非連続になること及びその導電性を失うことの可能性を低減するために、保護材料の層を前記電極の上面及び/又は下面に設ける方法。 - 前記保護材料が前記厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ内の蛍光体膜に印加される印加電圧の一部を低減しない、請求項41記載の方法。
- 前記保護材料が前記厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ内の隣接する基板及び/又は厚膜誘電体構造から前記電極への化学種の拡散を防止するバリアとして働く、請求項41記載の方法。
- 前記導電性の金属膜は表面の酸化物層を有し、前記保護材料は前記表面の酸化物層の化学的還元を最小限に抑える、請求項41記載の方法。
- 前記保護材料は、前記電極の表面に酸素を供給する傾向が前記電極からの捕集酸素より大きい、請求項44記載の方法。
- 前記材料は、硫化水素、硫黄、硫黄蒸気、及び蒸気を有する硫化物からなるグループから選ばれた還元剤の存在によって崩壊しない結晶構造を有する高密度結晶材料である、請求項41記載の方法。
- 前記保護材料は酸化物である、請求項41〜46のいずれかに記載の方法。
- 前記酸化物はインジウム錫酸化物である、請求項47記載の方法。
- 前記保護材料は高い誘電率を有する化合物である、請求項41〜46のいずれかに記載の方法。
- 前記化合物はチタン酸バリウムである、請求項49記載の方法。
- 前記保護材料は約10nmから約500nmの厚みを有している、請求項48又は50記載の方法。
- 前記保護材料は約25nmから約450nmの厚みを有している、請求項51記載の方法。
- 前記保護材料は前記電極層の下面層に設けられ、約10nmから約60nmの厚みを有している、請求項51記載の方法。
- 前記保護材料は約30nmから約60nmの厚みを有している、請求項53記載の方法。
- 前記保護材料は前記電極層の上面層に設けられ、約20nmから約500nmの厚みを有している、請求項51記載の方法。
- 前記保護材料は約100nmから約450nmの厚みを有している、請求項55記載の方法。
- 前記電極は約100nmから約1000nmの厚みを有している、請求項51記載の方法。
- 前記電極は約150nmから約250nmの厚みを有している、請求項57記載の方法。
- 前記電極は金属の金の膜である、請求項57記載の方法。
- 前記保護材料は前記電極層の上面及び下面の両方に設けられ、前記保護材料はインジウム錫酸化物からなる、請求項51記載の方法。
- 前記保護材料は前記電極層の上面及び下面の両方に設けられ、前記保護材料はチタン酸バリウムからなる、請求項51記載の方法。
- 前記電極層の上面に設けられた前記保護材料はインジウム錫酸化物であり、前記電極の下面に設けられた前記保護材料はチタン酸バリウムからなる、請求項51記載の方法。
- 前記電極層の上面に設けられた前記保護材料はチタン酸バリウムであり、前記電極の下面に設けられた前記保護材料はインジウム錫酸化物からなる、請求項51記載の方法。
- 前記保護材料はスパッタリングによって設けられる、請求項51記載の方法。
- 前記保護材料は、前記厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイの一部を形成する基板材料と前記電極との接着性を向上させる、請求項51記載の方法。
- 前記保護材料は、前記厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイ内の厚膜誘電体層と前記電極との接着性を向上させる、請求項51記載の方法。
・ - 安定化された電極であって、
約100nmから約1000nmの厚みを有する導電性の金の膜からなり、上面及び下面を有する層と、
前記金の膜の層の上面に設けられた約20nmから約500nmの厚みを有するインジウム錫酸化物の層と、
前記金の層の下面に設けられた約10nmから約60nmの厚みを有するインジウム錫酸化物の層とを備え、
厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイの中に設けられている、安定化された電極。 - 安定化された電極であって、
約100nmから約1000nmの厚みを有する金の膜の層からなり、上面及び下面を有する導電性の金の膜の層と、
前記金の層の上面に設けられた約20nmから約500nmの厚みを有するチタン酸バリウムの層と、
前記金の層の下面に設けられた約10nmから約60nmの厚みを有するチタン酸バリウムの層とを備え、
厚膜誘電体エレクトロルミネセンスディスプレイの中に設けられている、安定化された電極。
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