JP2545104B2 - 薄膜el表示装置 - Google Patents

薄膜el表示装置

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【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 発光色の異なる複数の薄膜EL表示素子を積層した構造
の薄膜EL表示装置に関し、 薄膜EL表示装置の電極構造を簡単にするとともに、各
EL表示素子間の層間絶縁膜のピンホールやクラックの発
生の防止を目的とし、 透明絶縁性基板上に、第1の薄膜EL表示素子と、層間
絶縁膜と、第2の薄膜EL表示素子とを順次積層してなる
薄膜EL表示装置であって、層間絶縁膜は、上面の形状を
下地の形状よりも平坦化する有機化合物からなるもので
あることを特徴とする薄膜EL表示装置を構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は薄膜EL表示素子を積層して形成した多色型の
薄膜EL表示装置に関する。
薄膜EL表示装置の多色化を図るために種々の方法が採
られている。即ち、第1の方法として異なる発光色を有
する複数のEL発光層をガラス基板上に別個に所定のパタ
ーンに設けて形成する方法、第2の方法として透明ガラ
ス基板の両面に異なる発光色を有するEL素子を別個に形
成して、これらの素子で発光する発光色を合成して多色
化する方法、第3の方法として1つのEL素子上に他の色
を発光するEL素子を積層し、これらの素子で発光する発
光色を合成して多色化する方法等が提案されている。
〔従来の技術〕
上記した方法のうちで、第3の方法は第9図に示すよ
うに、透明なガラス基板1に所定のパターンのインジウ
ム錫酸化物(ITO)よりなる透明な前面電極2を形成
後、その上に酸窒化シリコン(SiON)より成る2つの絶
縁膜3,4で挟まれた酸弗化テルビウム(TbOF)を添加し
た硫化亜鉛(ZnS)より成り、緑色の発光をするEL発光
層5を形成し、その上に前記透明電極2に直交する透明
なITO層よりなる背面電極6を形成して第1のEL表示素
子7を形成する。次いで前記背面電極6を前面電極とし
てその上に酸窒化シリコン(SiON)膜より成る2つの絶
縁膜8,9で挟まれ、酸弗化サマリウム(SmOF)を添加し
た硫化亜鉛より成り、赤色の発光をするEL発光層10を形
成し、その上にAlよりなる背面電極11を形成して第2の
EL表示素子12を形成する。
そして前記した第1のEL表示素子7の背面電極と第2
のEL表示素子12の前面電極として共有する共通電極6と
第1のEL表示素子7の前面電極2との間、および該共通
電極6と第2のEL表示素子12のAlの背面電極11との間に
別個の第1のEL表示素子7の動作電源13と第のEL表示素
子12の動作電源14とを設ける。この構造に於いて各動作
電源13,14を駆動すると、第1のEL表示素子7は緑色を
発光し、第2のEL表示素子12は赤色を発光するので、こ
れらの両者の発光を適宜組み合わせて所望の色の表示を
行うようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような従来の多色型の薄膜EL表示装置の構造は、
通常基板上に形成する第1のEL表示素子7の背面電極
を、その上に形成する第2のEL表示素子12の前面電極と
共用する構造が一般的である。
然し、この電極構造では、第1のEL素子、第2のEL素
子を駆動する動作電源の周辺回路が非常に複雑となる欠
点がある。
また第1のEL表示素子7のEL発光層5の表面は、発光
効率を高めるために、発光層5を形成する結晶の表面を
粗く形成しているが、この層構造ではその上の絶縁膜4
および、第1EL表示素子と第2EL表示素子の共通電極6の
ITO層の表面も粗く形成され、更にその上の絶縁膜8の
表面も粗く形成され、そのため絶縁破壊が発生し易くな
る。
このことを第10図に示す電子顕微鏡写真、および第10
図のX−X′線に沿った断面図の第11図で示すと、第1
のEL表示素子の前面電極2はホトレジスト膜をマスクと
してエッチングしているが、このエッチングの際に電極
の端部の表面が凹凸形状を呈するようになり、この凹凸
状がその上に形成される層間絶縁膜3に影響を及ぼし
て、これが更にEL発光層5、共通電極6、絶縁膜8、EL
発光層10、絶縁膜9に順次影響を及ぼし、これらの絶縁
膜3,4,8,9が段差部で絶縁破壊を生じ、その絶縁破壊を
生じた箇所11Aが非発光部となり正確なEL表示が出来な
い問題がある。
同様な現象は共通電極6の電極端部の段差によっても
生じる。
第10図はこのようなITOの前面電極2の端部11Aにて絶
縁破壊を生じた場合の状態図を示す電子顕微鏡写真であ
る。
また第12図は絶縁膜8を形成した状態での電子顕微鏡
写真を示す。この図で白く光っている箇所はパターン形
成された共通電極6の電極端部に於いて段差を生じた部
分に形成された絶縁膜8が段差があるため、その部分で
反射された光が白く光っている。
本発明は上記した問題点を除去し、第1の薄膜EL表示
素子と第2の薄膜EL素子とを層間絶縁膜を境にして、前
記共通電極を使用する構造を採らずにそれぞれ各電極を
別個に独立して形成することで該EL素子を駆動させる電
源の周辺回路の簡素化を図る。
また前面電極の端部に於ける凹凸状態、およびEL発光
層表面の粗面状態が上部の絶縁膜にそのまま影響を及ぼ
さないようにした薄膜EL表示装置の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明は、透明絶縁性
基板上に、第1の薄膜EL表示素子と、層間絶縁膜と、第
2の薄膜EL表示素子とを順次積層してなる薄膜EL表示装
置であって、層間絶縁膜は、上面の形状を下地の形状よ
りも平坦化する有機化合物からなるものであることを特
徴とする薄膜EL表示装置を提供する。
〔作 用〕
複数個の薄膜表示素子を積層して多色の薄膜EL表示装
置を形成する際、例えば発光色の異なる2個の第1およ
び第2の薄膜EL表示素子を独立形式に形成して、各々の
素子の電極を動作させる電源をそれぞれ別個に設けるこ
とで、電源の周辺回路は簡素となる。
また2個のEL表示素子の各々の片側電極間を絶縁する
層間絶縁膜として、有機化合物膜よりなる絶縁膜を用い
ることで下素子EL表示素子のEL発光層の表面粗さが上層
EL表示素子の電極形状に影響を及ぼさなくなる。
〔実施例〕
以下、図面を用いながら本発明の一実施例につき詳細
に説明する。
第1図は本発明の多色EL表示装置の第1の実施例の構
造を示す断面図である。図示するように透明なガラス基
板21上には透明なITO層よりなる前面電極22が2000Åの
厚さで、スパッタおよびホトリングラフィ法で所定のパ
ターンに形成され、さらにその上にはスパッタ法で形成
され、2400Åの厚さのSiON膜よりなる第1の絶縁膜23が
形成され、その上には緑色の発光をするTbOFを添加した
ZnSよりなるEL発光層24が蒸着により6000Åの厚さに形
成され、600℃の温度で2時間加熱処理を施されてい
る。
このEL発光層24上にSiON膜より成る第2の絶縁膜25が
1500Åの厚さでスパッタ法で形成され、該第2の絶縁膜
25上にスパッタ法、およびホトリソグラフィ法を用いて
形成した透明なITO層よりなる背面電極26が前記形成さ
れた前面電極22に対して直交するように形成され、第1
薄膜EL表示素子27が形成されている。
この背面電極26上には、プラズマCVD法によりSiO2
よりなる層間絶縁膜28が形成され、この絶縁膜によって
後の工程で形成される第2の薄膜EL表示素子と前記した
第1薄膜EL表示素子27とを分離している。このSiO2膜よ
りなる層間絶縁膜28はシランガス(SiH4)を100sccmの
流量で、過酸化窒素ガス(N2O)を75sccmの流量で、容
器内の圧力が0.01torrの真空度に成る迄導入し、30Wの
高周波電力を用いて1μmの厚さに形成する。
次いでその上にはITO層よりなる前面電極29がスパッ
タ法により形成され、更にその上にはSiON膜よりなる絶
縁膜30,31で上下を挟まれ,赤色発光をするSmOFを添加
されたZnSよりなるEL発光層32が蒸着により形成されて
いる。更に上記SiON膜よりなる絶縁膜31上にはAlの背面
電極33が形成され、第2の薄膜EL表示素子34が形成され
ている。
更に透明電極22と背面電極を接続して第1のEL表示素
子27の動作電源35が設けられ、透明電極29と背面電極33
を接続して第2のEL表示素子27の動作電源36が形成され
ている。
このようにすることで、第1EL薄膜表示素子と第2薄
膜EL表示素子とが層間絶縁膜28を用いて別個に分離独立
に形成されているので、従来のような共通電極が無く、
そのため電極の周辺回路が簡素に形成できる。
尚、上記した第1の実施例によるEL表示装置構造で
は、第1のEL素子27のパターン形成された背面電極26の
端部の段差の部分が上部の層間絶縁膜28に影響を及ぼ
し、この絶縁膜28にクラックが入って絶縁不良となるこ
とがある。
そこで本発明の第2実施例では、第2図に示すよう
に、前記第1の実施例で形成した層間絶縁膜に用いたプ
ラズマCVD法によるSiO2膜の層間絶縁膜28を有機樹脂よ
りなる層間絶縁膜41に変更する。
この層間絶縁膜41は、第1EL表示素子27の背面電極26
上にポリイミド樹脂を1μmの厚さにスピンコート法を
用いて塗布した後、300℃に加熱して固化せしめる。こ
のようにすると第3図の電子顕微鏡写真に示すように、
前記第12図の電子顕微鏡写真で示した電極のエッジ部の
段差が殆ど隠れて見えなくなり、その上に形成される第
2のEL表示素子の絶縁膜やEL発光層が平坦な状態で形成
されるので高信頼度のEL発光装置が得られる。
ところで第2実施例では薄膜EL表示装置を形成する工
程で前記した層間絶縁膜41を形成後、ITO層の前面電極2
9を、表面が粗く成らないように低温スパッタ法で形成
した後、500℃の温度で熱処理して所定の抵抗値となる
ようにしている。
このような熱処理工程で、第4図に示すように、厚さ
が125μmで縦および横の寸法が10mmのガラス基板に170
0Åの厚さのITO層を被着し、この基板を熱処理してその
基板の中央部の反り量を測定した処、500℃の加熱温度
で反り量が約20μmとなる。またこのガラス基板の上に
1μmの厚さにポリイミド樹脂を塗布し、この上にITO
層を1700Åの厚さで被着し、前記同様な熱処理を施した
処、加熱温度が500℃になるとそのITO層のクラックの幅
は7μmと急激に上昇し、従って電極は亀裂が入って不
良となることが判明した。
このようなポリイミド樹脂層の上のITO層に生じるク
ラックの状態を第6図および第7図の電子顕微鏡写真に
示す。第6,7図に於いて、41Bはポリイミド樹脂層の上に
形成されたITO層に発生するクラックである。
このようなクラックが入る原因に付いて考察した結
果、硬度の小さいポリイミド樹脂の上にITO層を被着し
た場合、ITO層が加熱より冷却の過程で収縮する際、そ
のITO層の下地がITO層より硬度の低く、伸縮自在である
材質で形成されていると、収縮の起こるのを防ぎえない
ためと判明した。
そのため、本発明者等は第3実施例に示すようにポリ
イミド層の上に弗化マグネシウム(MgF2)のような無機
絶縁膜を積層形成し、この硬度が向上した層間絶縁膜上
にITO層を形成した場合には、下地層が確定しているの
で、ITO層も収縮しないことを提案している。
このような本発明の第3実施例を第8図に示す。
図示するように本実施例では前記した層間絶縁膜に用
いるポリイミド樹脂層41の上にMgF2層より成る無機絶縁
膜51を5000Åの厚さに蒸着により形成した後、その上に
前記したように第2のEL素子を形成する。このようにす
ればMgF2層よりなる無機絶縁膜51は、ポリイミド樹脂に
比較して硬度が大で、伸縮自在で無く、そのため下地層
が確定しているため、その上に形成されるITO層も移動
せず、従って熱処理時にクラックを発生しない。また上
記したMgF2の代わりに、ポリイミド樹脂層の上に被着す
る無機絶縁層は、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコ
ン(SiON)、二酸化シリコン(SiO2)、酸化アルミニウ
ム、酸化イットリウム(Y2O3)等の無機化合物より成る
絶縁膜で有れば、いずれも使用可能である。
以上述べたように、本発明の薄膜EL表示装置によれ
ば、電源の周辺回路が簡単で、かつ層間絶縁膜にクラッ
クを発生せず、従って絶縁破壊を発生しない高信頼度の
薄膜EL表示装置が得られる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、電源
の周辺回路が簡単で、かつ絶縁破壊を発生しない高信頼
度の薄膜EL表示装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の薄膜EL表示装置の第1実施例を示す断
面図、 第2図は本発明の薄膜EL表示装置の第2実施例を示す断
面図、 第3図は第2実施例に於ける層間絶縁膜表面の粒子構造
を示す電子顕微鏡写真、 第4図は第2実施例に於ける基板の熱処理温度と反り量
との関係図、 第5図は基板の熱処理温度とインジウム錫酸化物(IT
O)層のクラック幅との関係図、 第6図、第7図は第2実施例の層間絶縁膜上のインジウ
ム錫酸化物(ITO)層の熱処理後に発生するクラックの
金属組織を示す電子顕微鏡写真、 第8図は本発明の薄膜EL表示装置の第3実施例を示す断
面図、 第9図は従来の薄膜EL表示装置の断面図、 第10図は従来の薄膜EL表示装置の問題点を説明するため
の絶縁膜表面の粒子構造を示す電子顕微鏡写真、 第11図は第10図のX−X′線に沿った断面図、 第12図は従来の装置に於ける絶縁膜表面の粒子構造を示
す電子顕微鏡写真である。 図において、 21はガラス基板、22,29は前面電極、23,25,30,31は絶縁
膜、24,32はEL発光層、26,26A,33は背面電極、27は第1E
L素子、28,41,48Bは層間絶縁膜、34は第2EL素子、35,36
は動作電源、51は無機絶縁膜を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉見 琢也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 三浦 照信 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−267297(JP,A) 特開 昭59−133584(JP,A) 特開 昭62−180987(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明絶縁性基板上に、第1の薄膜EL表示素
    子と、層間絶縁膜と、第2の薄膜EL表示素子とを順次積
    層してなる薄膜EL表示装置であって、 該層間絶縁膜は、上面の形状を下地の形状よりも平坦化
    する有機化合物からなるものである ことを特徴とする薄膜EL表示装置。
  2. 【請求項2】前記第1および前記第2の薄膜EL表示素子
    はそれぞれ発光色が異なるものであり、前記層間絶縁膜
    は透明な有機化合物からなるものである 特許請求の範囲第1項記載の薄膜EL表示装置。
  3. 【請求項3】前記層間絶縁膜は、有機化合物膜の上に無
    機化合物膜を積層してなる特許請求の範囲第1項記載の
    薄膜EL表示装置。
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