JP3578786B2 - EL laminated dielectric layer structure, method for producing the dielectric layer structure, laser pattern drawing method, and display panel - Google Patents

EL laminated dielectric layer structure, method for producing the dielectric layer structure, laser pattern drawing method, and display panel Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、エレクトロルミネセンスラミネートおよびエレクトロルミネセンスラミネートの製造方法に関する。本発明はまた、エレクトロルミネセンスラミネートから電圧駆動回路への電気接続を行うエレクトロルミネセンスディスプレイパネルに関する。本発明はさらに、扁平ラミネートにパターンを刻みつけるレーザに関する。前記パターンは例えば、エレクトロルミネセンスラミネートの透明電極のアドレス線である。
【0002】
【従来の技術】
エレクトロルミネセンス(EL)は、電界を適用したことによる蛍光体からの光の放出である。エレクトロルミネセンス素子はランプまたはディスプレイとして有用である。最近、エレクトロルミネセンス素子は扁平パネルディスプレイ素子に使用される。この素子は所定の特徴的形状または個別にアドレッシング可能なピクセルを矩形マトリックスに有する。
【0003】
エレクトロルミネセンスの先駆的研究は、GTESylvaniaで行われた。交流電圧がパウダーまたは散乱形EL素子に供給される。この素子では、光放出蛍光体パウダーが有機接着剤に埋め込まれており、これがガラス基板上にデポジットされていて、透明電極により覆われている。これらのパウダーまたは散乱形EL素子は一般的に低輝度であり、広範囲の適用を妨げる欠点がある。
【0004】
薄膜エレクトロルミネセンス(TFEL)素子は1950年代に開発された。交流薄膜ELラミネートの基本構造は良く知られており、例えばTornqvist,R.O.著、“Thin−Film Electroluminescent Displays”,Society for InformationDisplay,1989,International Symposium Seminar Lecture Notesおよび米国特許4857802号明細書に記載されている。蛍光層は電極ペアの間にサンドウィッチされており、電極からそれぞれ絶縁/誘電層により分離されている。最も一般的には、蛍光材料はアクティベータ(ドーパント)としてMnを含むZnSである。ZnS:MnTFELは黄色発光である。他の色の蛍光体が開発された。
【0005】
従来のTFELラミネートの膜は基板、通常はガラスにデポジットされている。膜のデポジットは実質的に公知の薄膜技術、例えば電子ビーム真空蒸着またはスパッタリングによって行われる。最近は原子膜エピタクシー(ALE)により行われる。TFELラミネート全体の厚さはわずか1または2ミクロンのオーダである。
【0006】
蛍光層を電極から分離および電気絶縁するために、種々の絶縁/誘電材料が公知であり、後で詳細に説明するように使用される。
【0007】
2つの電極はそれぞれ、それが素子の(見る方向で)“後”側または“前”側にあるかに依存して異なる。例えばアルミニウムのような反射材料が典型的に後側電極に使用される。比較的に薄く光学的に透明のインジウムすず酸化物(ITO)が典型的に、前側電極に使用される。ランプに適用する場合、2つの電極は連続膜の形態をとり、これにより蛍光層全体は電極間で電界にさらされる。典型的なディスプレイ適用例では、前側電極および後側電極は、行電極および列電極を定める導電アドレス線により適切にパターン化されている。行電極と列電極が重なるところにピクセルが定められる。1つの行電極と1つの列電極に同時に電圧を印加することにより個々のピクセルをアドレシングする種々の電子ディスプレイ素子が公知である。
【0008】
概念は簡単であるけれども、薄膜エレクトロルミネセンス素子の開発には多数の実際上の困難がある。第1の困難は、素子が薄膜技術によりデポジットされた個々のラミネートから形成されることである。薄膜技術は時間とコストのかかる技術だからである。膜での非常に小さな欠陥も故障の原因となり得る。第2にこれらの薄膜素子は典型的には相対的に高電圧(例えばピークピークで300〜450V)で動作されることである。実際この電圧は蛍光層をその絶縁破壊電圧を越えて、それを導通させて、動作させるほどである。蛍光層の両側の薄膜誘電層は電極間の導電を制限または阻止することが要求される。大きな電界の適用は電極間の絶縁破壊の原因となり、素子の故障を引き起こす。
【0009】
本発明はとくに、エレクトロルミネセンス素子の絶縁/誘電層と蛍光層を通過する放電を阻止するものである。エレクトロルミネセンス素子をうまく動作させるためには電極(アドレス線)が蛍光層から絶縁されることが必要である。このことは絶縁/誘電層によって行われる。典型的には絶縁/誘電層は蛍光層の両側に設けられ、アルミナ、イットリア、二酸化珪素、シリコン窒化物またはその他の誘電材料から形成される。素子の動作中、絶縁層と蛍光層との間の界面からの電子は、これが蛍光層を通過するように電界によって加速され、蛍光層でドーパント原子と衝突し、衝突プロセスの結果として光を放出する。従来のTFEL素子では、蛍光体を通過する電界強度が十分に高いことを保証するため、誘電層の厚さは通常は蛍光層よりも薄いかまたは同じくらいである。誘電層が過度に厚いと、アドレス線間に供給された電圧の大部分が蛍光層ではなく誘電層を通過する。
【0010】
誘電層は蛍光層とコンパチブルであることが重要である。“コンパチブル”により本明細書および請求の範囲では、第1に良好な注入界面が形成されることを意味する。すなわち、“熱”電子のソースが蛍光界面にあり、電界の適用に基づき蛍光層での導通および光放出を開始させるためこれを蛍光導通帯へ促進およびトンネルすることができることを意味する。第2にコンパチブルの意味には、誘電材料が、これが隣接層(すなわち蛍光体および電極)と反応を起こさないように化学的に安定していなければならないことを意味する。
【0011】
典型的なTFELでは十分な発光を得るために、供給される電圧は誘電帯の絶縁破壊が発生する電圧に非常に近い。従って誘電層と蛍光層の厚さと品質に関する製造管理は絶縁破壊を阻止するため厳しく行われなければならない。この要求は反対に高い歩どまりを得ることを困難にする。
【0012】
典型的なTFEL構造は(見る方向で)前側から後側に形成されている。薄膜は連続的に適切な基板にデポジットされている。ガラス基板は透明性を得るために使用される。透明な前側電極(ITOアドレス線)はガラス基板にスパッタリングにより約0.2ミクロンの厚さでデポジットされている。基板誘電体−蛍光体−誘電体層は通常はスパッタリングまたは真空蒸着によりデポジットされる。蛍光層の厚さは典型的には約0.5ミクロンである。誘電層の厚さは典型的には約0.4ミクロンである。蛍光層は通常はデポジットの後、約450°Cで効率を高めるため焼き鈍しされている。次に後側電極が付加され、典型的には0.1ミクロンの厚さのアルミニウムアドレス線の形態である。完成されたTEFLラミネートは外部の湿気からそれを保護するためカプセル化される。エポキシ薄板カバーガラスまたはシリコンオイルカプセルが使用される。デポジットに使用される初期基板は典型的にはガラスであるから、TEFLラミネート構造で使用される材料および析出技術は高温処理をすることができない。
【0013】
TFEL素子を動作させるのに使用される高い電界強度は誘電層に過酷な要求を課す。高い絶縁耐力は絶縁破壊を回避するために要求される。高い誘電率を有する誘電体ができるだけ低い駆動電圧で発光効率を得るために有利である。しかし高誘電率の材料を使用する試みによっては満足する結果が得られていない。
【0014】
TFEL素子の駆動電圧を低くするため、絶縁層が高誘電率材料、例えばSrTiO,PbTiO,BaTaから形成される。これは米国特許明細書4857802号に記載されている。しかしこれらの材料は低い誘電ブレークダウン強度を良好に示すものではない。米国特許第4857802号明細書には、誘電層をペロブスカイト結晶構造体から増大した平面配向(111)を得るため薄膜析出技術により形成することが記載されている。同明細書には、高い絶縁耐力(約8×10〜約1.0×10V/cm)がSrTiO,PbTiO,BaTaを使用した約0.5ミクロンの厚さの誘電層により得られることが記載されている。これらはすべて高い誘電率とペロブスカイト結晶構造を有する。この素子は複雑で、誘電層に対する薄膜析出技術で制御するのは困難である。
【0015】
薄板セラミック絶縁層および薄膜エレクトロルミンエセンスを使用したTFEL素子の開発も行われてきた(Miyata,Tら著SID 91 Digest,pp70−73およびpp286−289参照)。この素子はBaTiOセラミックシートから形成される。シートはファインBaTiOパウダーをディスク(直径20mm)に鋳造し、従来のコールドプレス法を使用して形成される。ディスクは1300°Cで空気中で焼成される。次に約0.2mmの厚さのシートに研磨される。発光層は化学的真空析出法またはRFマグネトロンスパッタリングを使用してシートに薄膜でデポジットされる。次に適切な電極層が薄膜技術を使用して構造体のどちらか一方の側にデポジットされる。この素子は所望の特性を示すが、商用TFEL素子をソリッドセラミックシートから製造することは好ましいことではない。大きなセラミックシートを0.2mmの一定の厚さに研磨することは経済的には実現できない。
【0016】
多層絶縁/誘電層を蛍光層の両側で使用することも公知である。例えば、米国特許第4897319号明細書には、EL蛍光層を絶縁堆積体ペアの間にサンドウィッチしたTFELが公知である。この場合、絶縁堆積体の1つまたは両方はシリコン酸化窒化物(SiON)の第1の層とバリウムタンタル酸塩(BTO)の第2の比較的厚い層を有する。第1のSiON層は高絶縁性を示し、第2のBTO層は高誘電率を有する。全体的にこの構造体は従来の電圧での蛍光層の高い輝度を特徴とするものである。しかし絶縁層がRFスパッタリングによりデポジットされており、これは前に説明した薄膜技術には不利である。
【0017】
製造するのに有利で、従来のTFEL素子よりも輝度が高く動作電圧が低いTFEL素子に対する要求がある。これには素子を駆動するのに必要な電界強度よりも高い絶縁耐力を有する誘電層を得ることが必要である。
【0018】
透明導電材料、例えばインジウムすず酸化物に電極パターンを製造することはしばしば大規模で高価なマスキングと、写真平板および化学エッチングプロセスを含む。レーザがこのような透明導電材料に線引くするために提案されている。一般的には炭酸ガス、アルゴンおよびYAGレーザが使用されている。このようなレーザは電磁スペクトル領域の可視および赤外線領域(一般的に400nm以上)に光を形成する。しかしこのような長波長の光を電極パターンをスクライブするために使用することは、とくに透明導電材料が別の透明層にデポジットされている場合に問題である。従来のTFELディスプレイでは、透明電極材料、典型的にはインジウムすず酸化物(ITO)が透明ディスプレイがラスに、ELラミネートの他の層がデポジットされる前にデポジットされる。絶縁材料または半導体材料では、その材料内の電子バンドギャップのエネルギーに相応するよりも長い波長の光は強く吸収されない。光学的に透明な材料に対しては、バンドギャップに相応する波長は可視光線に対する波長よりも短い。従って透明電極材料はレーザ光をあまり吸収しない。これは光の波長が長いことと層の厚さが薄いためで、このことはレーザエネルギーを電極アドレス線を直接除去するのに使用することを困難にする。
【0019】
米国特許第4292092号明細書および米国特許第4667058号明細書には太陽電池において、透明電極パターンを別の透明層にデポジットするプロセスが記載されている。これらの特許明細書は電極をパルスYAGレーザを使用してパターニングすることを開示する。しかしYAGレーザの波長は透明層で十分に吸収されるには過度に長い。低い吸収率を補償するために、ピークパワーの大きなレーザが透明電極を熱的に蒸発させるために使用される。ネオジムYAGレーザは4〜5W、36kHzのパルス率、20cm/sの走査率で動作される。特許明細書に記載された実施例ではITO層がこのようにしてガラスにデポジットされる。しかしスクライブされた線はITOの不完全な除去を有すると記載されており、溶解した場所ではガラスが数百オングストロームまでの深さを有する。残留ITOはその後でのエッチングステップにより除去されなければならない。
【0020】
透明電極材料に電極パターンを形成する別の手段はエキシマレーザを使用するものである。このレーザは電磁スペクトルで紫外線領域の比較的に短い波長の光を生成する。この波長ではレーザエネルギーを透明電極材料により吸収することができる。この性質のレーザでは液晶ディスプレイ(米国特許第4980366号明細書および米国特許第4927493号明細書)、光ボルタ電池(米国特許第4783421号明細書および米国特許第4854974号明細書)および集積回路(米国特許第5109149号明細書)に対して導電パターンを形成することが公知である。1990年8月23日に刊行されたWO90/0970には、電極ドットマトリクスパターンを透明基板上の透明導体にエキシマレーザによりスクライブするプロセスが記載されている。
【0021】
エキシマレーザは透明電極により吸収するのに十分に短い波長の光を放射し、電極を直接除去することによりパターニングすることができる。しかしこのようなレーザは比較的高価で、スクライブプロセスは下にあるディスプレイガラスを溶解または除去しないように注意深く制御しなければならない。さらにこのようなプロセスは透明電極材料を過度に除去したり不完全に除去したりすることになりかねない。例えばWO90/0970には、除去すべき材料を一部しか除去されなかった場合には、残った部分を化学的またはプラズマエッチングにより除去できることが記載されている。
【0022】
透明基板上の透明電極材料をスクライブする場合の別の問題が米国特許第4937129号明細書に記載されている。層間の拡散または相互汚染を回避するため、拡散障壁層を界面に設けることが記載されている。
【0023】
別の特許明細書には、レーザ光の吸収を増強するため透明電極材料に表面処理することが記載されている。例えば米国特許第4909895号明細書には、金属フィルム表面をレーザ光に対して比較的に反射しないようにするため酸化することが記載されている。米国特許第4568409号明細書には、除去が所望される箇所でレーザ光が選択的に吸収されるように色素により除去すべき透明層をコーティングすることが記載されている。
【0024】
ELディスプレイを駆動する制御回路が開発されている。基本的にはこの回路はシリアルビデオデータをパラレルデータに変換し、電圧をディスプレイの行および列に供給する。上記のような行および列のドライバ素子(チップ)は入手可能である。
【0025】
非対称駆動および対称駆動技術がELディスプレイ技術で使用される。非対称駆動法では、ELパネルに駆動パルスが、負の閾値下電圧を1つの列に同時に印加することにより供給される。各列のスキャン時間中、正の電圧パルスが選択された行(すなわち発光すべき行)に供給され、選択されなかった行(すなわち発光すべきでない行)にはゼロ電圧が供給される。選択された行と列の交点では、閾値下の列電圧と行の正パルス電圧の和に等しい電圧がピクセルを介して供給され、発光を惹起する。パネルのすべての列がアドレシングされた後、正の極性リフレッシュパルスがすべての列に同時に供給され、すべての行は0Vに保持される。
【0026】
対称駆動法では、リフレッシュパルスが省略される。そのかわりに、反対の極性の駆動パルスセットがパネルに供給される。パネルを動作状態に保持するため、列は交互の極性のパルスにより偶数フレームと奇数フレームで走査される。交互の極性はすべてのディスプレイピクセルで正味のゼロ電荷を引き起こす。
【0027】
上記のような高電圧ドライバ素子(チップ)は非対称および対称両方の駆動技術で入手可能である。
【0028】
交互駆動回路およびELディスプレイに対する素子は公知であり、開発されている。例えば、K.Shojiら著、Bidirectional Push−Pull Symmetric Driving Method of TFEL Disply,Springer Proceedings in Physics,Vol.38,1989,324、およびSuttonら著、Recent Developments and Trends in Thin−Film Electroluminescent Disply Drivers,Springer Proceedings in Physics,Vol.38,1989,318、およびBolgerら著,A Second Generation Chip Set for Driving EL Panels,SID,1985,229参照。
【0029】
上記の駆動法はマルチプレクス(パッシブ)マトリクスアドレシング法と呼ばれる。理論的にはその他の駆動法、例えばアクティブマトリクスアドレシング法もELディスプレイに使用することができる。しかしこれらはまだ開発されていない。このような交互駆動法は、本明細書で使用されるフレーズ電圧駆動回路の意味の枠内であると見るべきである。
【0030】
従来のELディスプレイでは、行および列のアドレス線を駆動回路に接続する1つの手段は、非常に密に近接した金属シートを非常に多数含む重合ストリップを、ディスプレイアドレス線に接続された接点列と、駆動回路のドライバ素子に接続された接点列の間に加圧することである。駆動回路は別個の回路基板に配置されている(米国特許第4508990号明細書参照)。重合ストリップは層構造のエラストメリックな素子(LEE)であり、STAXおよびZEBRAの商品名で知られている。LEEは導電エラストメリック材料と非導電エラストメリック材料との交互の層からなる。重合ストリップは数百の個別のワイヤをはんだまたは溶接を使用して接点に接続するという骨の折れる接続作業を回避する。しかしこの相互接続技術は非現実的であり、重合材料をクリープさせるような高い温度では良好に機能しない。
【0031】
行および列アドレス線を液晶ディスプレイ(LCD)駆動回路に接続するため共通に使用される別の手段、すなわちチップオンガラス技術(COG)をエレクトロルミネセンスに対しても使用することが考えられる。アドレス線が接続されなければならない駆動素子(チップ)はディスプレイの末端周辺に配置される。LCDの場合、ディスプレイガラスの裏面に蒸着されているアドレス線がディスプレイのアクティブ領域から延在している。従ってアドレス線はパターンに配置された接点パッドで終端し、従ってチップをこれにボンディングすることができる。ワイヤボンディングはチップをディスプレイガラスに取り付け、ファインゴールドワイヤをチップの出力パッドおよびアドレス線の相応する接点パッドに個別に接続することを必要とする。
【0032】
COG技術の利点はディスプレイガラスと駆動回路との間の接点数を格段に低減できることである。というのははるかに多数の接点がドライバチップとアドレス線の間にあるからである。典型的には20から30の接続がドライバチップと駆動回路の他の部分との間にあるにすぎないが、アドレス線とに間には2000もの接続がある。
【0033】
COG技術の大きな欠点は、ドライバチップをアドレス線の薄膜パッドにワイヤボンディングすることの困難性である。そのため製造歩どまりが悪い。他の欠点はドライバチップを取り付けるためにディスプレイの周辺にスペースが必要なことである。従ってディスプレイの寸法が増大し、大型ディスプレイを形成するため複数のディスプレイモジュールをアレイに組み合わせることができないことである。
【0034】
直接回路接続に対するスルーホール技術は半導体分野で広く知られている(例えば米国特許第3641390号明細書参照)。米国特許第4710395号明細書から、制御された真空を用いたスルーホール基板プリントに対する方法および装置が公知である。しかしスルーホールプリントは、発明者の知るかぎりでは、ELディスプレイにうまく適用することができない。
【0035】
米国特許第3504214号明細書には、EL素子のセグメント記憶形式が記載されている。ここではピクセルが光電層を形成するため光によりターンオンされ、次に蛍光層が導電性となる。スルーホール導体の複雑性が記載されている。この明細書は通常のスルーホール接続は高解像度TFELディスプレイでは動作しないことを示唆している。なぜなら、導電材料が蛍光体と反応し、そのためディスプレイの能力が低下するからである。
【0036】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、発光効率がよく、製造が容易で簡単なエレクトロルミネセンス素子を提供することである。
【0037】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、扁平な層が約1.0×10V/m以上の絶縁耐力と、誘電材料の誘電率と蛍光体の誘電率の比が約50:1以上である誘電率を有するセラミック材料から形成され、誘電層は誘電層と蛍光層との厚さの比が約20:1から500:1の範囲にある厚さを有し、誘電層は蛍光層に隣接する表面を有し、該表面は蛍光層とコンパチブルでありかつ十分に滑らかで、蛍光層は所定の励起電圧の下で一般的に均一に発光するように構成した誘電層を有するELラミネート誘電層構造体により解決される。
【0038】
発明の要約
エレクトロルミネセンスの層は異なる誘電率を有する。ラミネートの層間の電位差は各層の厚さに比例して、また材料の相対的誘電率に反比例して各層に分散される。例えば、1つの層が別の層の2倍の厚さと誘電率を有していれば、電圧はこれら2つの層に均等に分散される。本発明はこの性質を利用して、高誘電率を有する厚い誘電層を、格段に低い誘電率を有する薄い蛍光層と組み合わせるのである。このようにして蛍光層による導電が開始する前に、誘電層が十分に高い誘電率を有していればピクセルを通る電圧が蛍光層全体にわたって十分に存在することができる。本発明は新しい改善された誘電層を有するELラミネートと、その製造方法を提供する。誘電層は膜として次のセラミック材料から形成される。
【0039】
−絶縁耐力は約1.0×10V/m以上である。
【0040】
−誘電材料の誘電率(k)と蛍光層の誘電率(k)との比は約50:1以上である(有利には100:1以上)。
【0041】
−誘電層の厚さ(d)と蛍光層の厚さ(d)との比は約20:1から500:1の範囲にある(有利には40:1から300:1)。
【0042】
−蛍光層に隣接した表面は蛍光層とコンパチブルであり、十分に滑らかであり、蛍光層は一般的に所定の励起電圧で均一に発光する。
【0043】
本発明の誘電層を含むラミネートは最も有利には蛍光層が薄膜層であるラミネートである。典型的な薄膜蛍光層はZnS:Mnから約0.2から2.0ミクロン、典型的には約0.5ミクロンの厚さで形成される。ZnS:Mn材料は約5から10の誘電率を有する。。理論的計算ではこの最も有利な蛍光層(前記のガイドラインを参照)に基づき、本発明の誘電層は有利には500以上の誘電率、最も有利には約1000以上の誘電率を有する。また厚さは約10から300ミクロンの範囲、有利には20から150ミクロンの範囲にある。高誘電率を得るためには強誘電材料が有利である。最も有利にはこれらはペロブスカイト結晶構造を有する。例えば材料は、PbNbO,BaTiO,SrTiO,PbTiOを含む。
【0044】
本発明の誘電層はラミネートに形成され、これは背面から前面(表示面)へと構成される。従って後側電極は基板にデポジットされ、最も有利にはアルミナのようなセラミックである。これは製造時にガラス基板よりもはるかに高い温度に耐えることができる(ガラス基板は前面の透明性を得るためTFEL構造体の前側から後側に使用される)。次の本発明の誘電層は膜技術によって後側電極にデポジットされる。これは高温で焼成されるが、これは基板と後側電極には耐えることができる。厚膜技術と高温焼成の使用は誘電層の全体特性に対して重要である。というのは高度の結晶度を有する密な層が得られ、これは全体誘電率と層の絶縁耐力を改善するからである。
【0045】
実際には発明者は、現在使用可能なセラミック材料を用いて蛍光層に隣接する誘電体の所望の表面(すなわちコンパチブルおよび滑らか)を製造することは困難であると思う。従って本発明の有利な実施例では、誘電層は2つの層として形成され、第1の誘電層は後側電極上に形成されて有利には高い絶縁耐力を有し、上記の誘電率値に設定される。第2の誘電層は上記のように蛍光層に隣接する表面となる。
【0046】
本発明の有利な実施例では、第1の誘電層は膜技術(有利にはスクリーンプリント)によりデポジットされ、その後高温焼成(有利にはすべての下部層の溶融点よりも低い温度、有利には1000°C以下で)される。強誘電セラミック、有利にはペロブスカイト結晶構造体を含むペーストが、ペースト組成が高い焼成温度での焼成を許容するならば有利な材料である。第2の誘電層は有利にはゾルゲル技術によってデポジットされ、その後、滑らかな表面を得るため高温焼成される。第2の層に使用される材料は有利には高誘電率(有利には20以上、さらに有利には100以上)を有し、厚さは2ミクロン以上(有利には2から10ミクロン)である。ペロブスカイト結晶構造を有する強誘電セラミックが最も有利である。
【0047】
本発明は、ニオブ酸鉛から30ミクロンの厚さでスクリーンプリントされた第1の誘電層と、ゾルとしてジルコン酸チタン酸鉛から2から3ミクロンの厚さでスピンデポジットされた第2の誘電層によって示された。ゾルゲル層はまた全体の厚さが6から10ミクロンの複数の層を形成するための浸漬によって示された。ランタン酸ジルコン酸チタン酸鉛もまたゾルゲル層として示された。
【0048】
2層の誘電体を使用することは必須ではないが有利である。第1の誘電層が所要の高い絶縁耐力と高い誘電率を有する膜として形成されるのに対し、第2の層にはそのような制限はない。第2の層が所望のコンパチブルで滑らかな表面を有していれば、これは薄膜として第1の層で使用されるよりも多くの種々の材料から形成することができる。多くの研究が、ELラミネートの誘電−蛍光界面の特性を変化させること、例えば化学的安定性または注入の改善について成された。これらの改善を含む材料または析出技術は、本発明の第1および/または第2の誘電層とともに使用することができる。例えば第1または第2の層で使用される材料または析出技術の選択において第2の層の表面の変更により、または第1または第2の層の上部にさらに第3の薄膜層を適用することにより使用することができる。
【0049】
本発明により製造されたラミネートは、低い動作電圧において絶縁破壊なしで良好な発光効率を示す。誘電層に対して有利な膜とソルゲル析出技術は一般的に簡単で前に説明した薄膜技術と比較して高価な技術でない。本発明の誘電層の別の利点は、層を組み込んだラミネートが蛍光層と第2の電極との間に別の誘電層を必要としないことである。しかし必要ならばこのような別の誘電層を含むこともできる。
【0050】
従って本発明は、前側電極と後側電極との間にサンドウィッチされた蛍光層を含む形式のエレクトロルミネセンスラミネートにおける誘電層を適用するものである。後側電極は基板上に形成されており、蛍光層は後側電極から誘電層により分離されている。誘電層はセラミック材料から形成された扁平な層を有する。このセラミック材料の絶縁耐力は約1.0×10V/m以上であり、k/kの比である誘電率は50:1以上であり、誘電層はd:dの比が20:1から500:1の範囲であるような厚さを有する。さらに誘電層は、蛍光層とコンパチブルであり、十分に滑らかである蛍光層に隣接する表面を有し、蛍光層は所定の励起電圧で一般的に均一に発光する。
【0051】
本発明はまた、前側電極と後側電極との間にサンドウィッチされた蛍光層を含む形式のエレクトロルミネセンスラミネートの製造方法に関するものである。この後側電極は基板上に形成され、蛍光層は後側電極から誘電層により分離されている。本発明の方法は、後側電極に膜技術でデポジットし、その後セラミック材料を焼成する。このセラミック材料はk/kの比が約50:1以上である誘電率を有し、約1.0×10V/m以上の絶縁耐力と、d/dの比が約20:1から500:1の範囲にある厚さを有する誘電層を形成する。誘電層は蛍光層に隣接する表面を形成する。この表面は蛍光層とコンパチブルであり、かつ十分に滑らかであり、所定の励起電圧の下で蛍光層は一般的に均一に発光する。
【0052】
本発明はまた、少なくとも1つの上側層と少なくとも1つの下側層を有する扁平なラミネートにレーザでパターンをスクライブするプロセスに関する。このプロセスは、フォーカシングされたレーザビームをラミネートの上側層側に照射し、このレーザビームは実質的に上側層によっては吸収されないが下側層によっては吸収されるような波長を有し、これにより下側層の少なくとも一部は直接除去され、上側層はその厚さ全体にわたって間接的に除去される工程を含む。
【0053】
ELラミネートに関連して、上側層は透明導電材料かつ発光体であり、下側層は誘電層の1つまたは複数であり、パターンは平行に配置されたアドレス線の電極パターンである。
【0054】
明細書および特許請求の範囲全体を通して以下の定義があてはまる。
【0055】
吸収は、放射エネルギー量が材料内での高エネルギー状態への許容遷移と一致したときに、例えば材料に対してバンドギャップを通る電子の促進により材料内で生じる。
【0056】
レーザビームによる材料の直接除去は、除去の主たる原因が分解である場合、および/またはレーザビームの放射エネルギーの材料による吸収によるものである場合に生じる。
【0057】
レーザビームによる材料の間接的除去は、除去の主たる原因が材料中での熱発生による蒸発である場合、およびレーザビームの放射エネルギーを吸収する隣接材料から搬送される場合に生じる。
【0058】
本発明は、扁平なエレクトロルミネセンスラミネートから駆動回路の1つまたは複数の電圧駆動素子の出力側へスルーホールコネクタを使用して電気接続を行うエレクトロルミネセンスディスプレイパネルに関する。ディスプレパネルは、−基板裏面に形成され、公知の形式の公差アドレス線のフロントセットおよびリアセットを有するエレクトロルミンエセンスラミネートと、
−アドレス線の端部に隣接する基板に形成された複数のスルーホールと、
−基板のスルーホールのそれぞれを通ってアドレス線の各端部へ、各アドレス線と駆動回路の電圧駆動素子との電気接続を行うための導電経路形成手段とを有する。
【0059】
有利には、ディスプレイパネルのエレクトロルミネセンスラミネートは本発明の膜誘電層を有する。この誘電層によりラミネートを後側基板から前側へ(見る方向で)形成することができ、これによりまた、電圧駆動素子とアドレス線との接続のためのスルーホールコネクタおよび膜回路パターンを、回路製造ステップとエレクトロルミネセンスに対する製造ステップとの交互組み合わせで形成することができるようになる。
【0060】
このようなステップは簡単には従来のエレクトロルミネセンスラミネート構造では実現することはできない。というのは、層がフロントディスプレイガラスにデポジットされ、このガラスは膜導電ペーストを焼成する温度には耐えられないからである。
【0061】
本発明によれば、電圧駆動素子または駆動回路全体は、後側基板の裏面に形成される。スルーホールコネクタを使用することにより、アドレス線と駆動回路との間のより直接的で信頼性の高い相互接続が得られる。ディスプレイパネル周辺の非活性外辺部は必要ない(従来の技術では必要であった)。このことにより個々のディスプレイパネルから大型ディスプレイを組み合わせることができる、しかもモジュール間に暗い境界線が生じない。
【0062】
【実施例の説明】
図1および図2には、2つの誘電層を合わせた本発明によるELラミネート10が示されている。ラミネート10は基板12上に背面側から形成される。背面電極層14は基板12上に形成される。図面に示されているように、ディスプレイに適用するために、背面電極14は、基板12上にセンタリングされた導電性のアドレス線路の列から成り、基板エッジから間隔をおいて配置されている。電極14からは電気接点タブ16が突出している。背面電極14の上には第1の厚い誘電層18が形成され、この次にはこれよりも薄い第2の誘電層20が続いている。さらに第2の誘電層20の上には燐光層22が形成され、この次には透過性の前面電極層24が続いている。前面電極層24は図面ではソリッドに描かれているが、実際にディスプレイに適用するためには、この電極層は、背面電極14のアドレス線路と垂直に配置されたアドレス線路の行により構成される。ラミネート10は、水分が侵入するのを避けるために透過性のシール層26によりカプセル保護されている。第2の電極24には電気接点28が設けられている。
【0063】
ELラミネート10は、交流電力源を電極の接点16、28と接続することにより作動される。本発明によるELラミネートは、ディスプレイにおける用途が最も多いものではあるが、ランプまたはディスプレイとしての用途を有するものである。
【0064】
当業者であれば、本発明の枠からはずれることなくラミネート10にさらに別の中間層を設けられることが理解されよう。
【0065】
次に有利な材料および工程ステップとともに、1つのELラミネートに誘電層を2重に形成する本発明による方法を説明する。
【0066】
ラミネート10は、背面から前面(表示面)へと形成される。ラミネート10は適切な基板12上に形成される。基板12は有利にはセラミックであり、これは誘電層で使われる高い焼結温度(典型的には1000°C)に耐え得るものである。最も有利なのはアルミナである。
【0067】
基板12上に第1の背面電極14がディポジットされる。アドレス線路の薄い列を配線するために、多数の技術や材料が知られている。有利には、導電性の金属のアドレス線路は、ペーストが印刷されるべき領域で洗い落とすことのできる感光乳剤を用いて、Ag/Pt合金ペーストによりスクリーン印刷される。その後、このペーストは乾燥され焼成される。択一的に、背面電極14を金のような別の貴金属、あるいはクロム、タングステン、モリブデン、タンタルまたはこれらの金属の合金のようなその他の金属により形成することもできる。
【0068】
第1の誘電層18は、周知の厚膜技術により背面電極上にディポジットされる。燐火層22の誘電率よりも高い誘電率を生じさせるために、第1の誘電層18は有利には強誘電性材料から生成され、最も有利にはペロブスカイト結晶構造を有するものから生成される。この材料は、ラミネートのための適切な動作温度にわたって、一般的には20°C〜100°Cにわたって、500の最小誘電率を有するものである。いっそう有利には、第1の誘電層材料の誘電率は1000またはそれ以上である。第1の誘電層18のための実例としての材料は、PbnbO 、Batio 、SrTiO およびPbTiO であって、殊にPbNBO が好ましい。
【0069】
第1の誘電層18のためにセラミック材料(すなわちラミネートの別の層を準備するのに十分に高い融点を有する電気的に絶縁する部材)を選択する場合、当業者であれば理解されるように、高い誘電率と高い絶縁耐力を有するものとして知られた材料が選択される。これらは材料の固有の特性であるが、緻密で透明な形状で存在するバルク材料に対して値が一般的に定められている。用いられるディポジット技術によりこれらの特性を変えることができる。材料の誘電率に関して、誘電率を出発材料の誘電率よりも著しく下げないようにする目的で、厚膜ディポジション技術およびこれに続く高温焼結により(約1ミクロンから約2ミクロンの範囲内の)大きな粒子サイズと、緻密な構造における高い透明度が全体的に維持される。同様に、厚膜ディポジション技術を用いることにより高い絶縁耐力が得られる。しかし層の絶縁耐力は結局は、完成したラミネートに動作電圧を印加することにより測定すべきである。
【0070】
厚膜ディポジション技術は、上述のように従来より公知である。このような技術の場合、誘電材料は、全体的に均一な範囲の所望の厚さで、背面電極14上にディポジットされる。厚膜ディポジション技術は、セラミック基板上の電子回路の製造時に頻繁に用いられる。スクリーン印刷は最も好ましい技術である。ペースト製造者により行われる推奨される焼結ステップで、市販の誘電ペーストを用いることができる。ペーストは、典型的には約1000°Cである高温の焼結を可能にするように選択または形成すべきである。しかし他の技術で同様の結果を得ることができる。択一的である厚膜技術は、背面電極14上に配線できるように”グリーンテープ”として誘電体を用いることである。このグリーンテープは重合マトリクスの誘電性粉体を有しており、これは後続の焼結プロセス中に燃焼させることができる。焼結前、このテープはフレキシブルであり、電極層14上に平らに広げて押圧させることができる。スクリーン印刷された誘電体上におけるグリーンテープの1つの可能な利点は、これが燃焼されれば孔がいっそう僅かになることでいくらか緻密できることである。現在、グリーンテープ誘電体は容易に入手可能ではない。誘電体の厚膜ペーストも、背面電極層14上に平らに広げて被着させることができるし、あるいはドクタブレードで塗布することができる。誘電性粉体の静電的なディポジションおよびこれに続く、粉体がその静電荷を失なう前にただちに行われる焼結のようないっそう複雑な技術を、付随的に用いることもできる。
【0071】
図示されているように、第1の誘電層18は有利にはペーストによりスクリーン印刷される。僅かな有孔性、高い結晶度および最小の解砕を達成するために、多重層へのディポジットおよびこれに続く高温での焼結が有利である。焼結温度は、使用される個々の材料に依存するが、背面電極14または基板12が耐え得る温度を越えないようにする。大部分の電極材料にとって、典型的には1000°Cの温度が最大値である。第1の誘電層18の厚さは、この層の誘電率と、燐光層22および第2の誘電層20の誘電率および厚さにより変化する。一般的に、第1の誘電層18の厚さは10〜300ミクロンの範囲内であり、有利には20〜150ミクロンの範囲内であり、さらに有利には30〜100ミクロンの範囲内である。
【0072】
一般的に、誘電層の厚さおよび誘電率を定めるための基準は、最小動作電圧で適切な絶縁耐力が生じるように計算されるものとされる。これらの基準は以下で述べるように相互に関係がある。燐光層に対し約0.2〜2.0ミクロンの間の典型的な厚さの範囲(d )を与え、この燐光層に対し約5〜10の間の誘電率の範囲(k )を与え、さらに誘電層に対し約10 〜10 V/mの絶縁耐力の範囲を定めると、本発明の誘電層のための典型的な厚さ(d )と誘電率(K )の値を決定するために以下の式および計算を適用できる。上記の典型的な範囲を意味をもって変えようとする場合には、本発明の枠内からはずれることなく、これらの式ならびに計算をd とk の値を決定するためのガイドラインとして用いることができる。
【0073】
1つの均一の誘電層と、2つの導電性の電極間に挟まれた1つの均一の非導電性の燐光層とを有する2重の層に加わる電圧Vは、式1により定められる:
V=E *d +E *d (1)
この場合、E2 は誘電層における電界強度、E1 は燐光層における電界強度、d は誘電層の厚さ,d は燐光層の厚さである。
【0074】
これらの計算において、電界方向は、燐光層と誘電層との間の介在領域に対し垂直である。式1は、閾値電圧よりも低い電圧が印加されるかぎりあてはまる。この閾値電圧において、燐光層における電界強度は、燐光層が電気的に降伏し始め、素子が光を送出し始めるのに十分に高いものである。
【0075】
電磁理論により、異なる誘電率を有する2つの絶縁材料間の介在領域に垂直な電気変位(電束密度)Dの成分は、介在領域にわたり連続的である。ある材料中のこの電気変位成分は、誘電率と、同じ方向の電界成分との積として定義されている。この関係から、2重層構造における介在領域に対し式2が導出される:
*E =k *E (2)
この場合、k は誘電材料の誘電率であり、k は燐光材料の誘電率である。
【0076】
式1および2を合成して式3を得ることができる:
V=(k *d /k +d )*E (3)
閾値電圧を最小化するために、式3の第1項は実用に即して小さくする必要がある。燐光層の発する光を最大にするために、第2項は燐光層の厚さの選択の要求により定められる。これらの数値を定める際、第1項は第2項の10分の1の大きさになるように選択する。この条件を式3に代入することにより式4が得られる:
/k =0.1*d /k (4)
式4により、燐光層の特性に関して誘電層の厚さとその誘電率との比が得られる。この厚さは、燐光層が閾値電圧を超過して導通したときに、印加された電圧全体を保持するのに絶縁層の絶縁耐力が十分であるようにするという要求から独自に決定される。厚さは式5を用いて算出される:
=V/S (5)
この場合、Sは誘電材料の絶縁耐力である。
【0077】
上述の式およびd 、k 、Sに対し適切な値を用いることにより、本発明明細書および特許請求の範囲に記載した誘電層の厚さならびに誘電率の範囲が得られる。
【0078】
前述のように、第1の誘電層18が、燐光層と隣接する十分に滑らかな表面を有し(すなわち続いてディポジットされる燐光層が所定の励起電圧で全体的に均一に発光するのに十分な滑らかな表面を有し)、この燐光層22と両立性があれば、第2の誘電層20は不要である。一般的に、表面の起伏が約1000ミクロン(これは1つのピクセル幅にほぼ等しい)にわたって約0.5ミクロンより大きく変化していなければ十分である。この間隔において0.1〜0.2ミクロンの表面起伏であればいっそう好ましい。第1の誘電層18が十分に滑らかな表面を有していても燐光層22との所望の両立性を有していなければ、両立性を得るためにさらに別の材料層(有利には誘電層であるがそうである必要はない)を、たとえば薄膜技術により加えてもよい。
【0079】
第2の誘電層20が必要とされる場合、この層は第1の誘電層上に生成される。第2の誘電層20は第1の誘電層18の誘電率よりも小さい誘電率を有することができ、典型的にはさらに薄い層(有利には2ミクロンよりは大きくいっそう有利には2〜10ミクロン)として生成される。第2の誘電層の所望の厚さは一般的に滑らかさの関数であり、つまり滑らかな表面が得られるならば、この層はできるかぎり薄くすることができる。滑らかな表面を得るために、有利にはゾル・ゲル・ディポジション技術が用いられ、これに続いて高温での焼結が行われる。ゾル・ゲル・ディポジション技術は従来からよく知られており、たとえば
”Fundamental Principles of Sol Gel Technology”, R. W. Jones The Institute of Metals, 1989 を参照されたい。一般的に、ゾル・ゲル・プロセスにより、溶剤をまだ保持している間、コロイドゲルまたは重合高分子網状構造として溶液から取り出される前に、ゾルにおいて分子レベルで材料を混合することができる。溶剤を除去すれば、高レベルの緻密な多孔率の固体が残される。したがって表面自由エネルギーの値が高められ、その他のほとんどの技術を用いて行われるよりも低い温度で固体を焼結し濃度を高めることができる。
【0080】
ゾル・ゲル材料は、滑らかな表面を得るように第1の誘電層18上へディポジットされる。このゾル・ゲル・プロセスにより、滑らかな表面を生じさせることに加えて焼結された厚膜層上の孔を埋めることができるようになる。スピンディポジションまたは浸せきが最も好ましい。これらは長年にわたり半導体産業において主として写真製版プロセスで用いられている技術である。スピンディポジションの場合、高速で−典型的には毎分数千回転で−スピンする第1の誘電層18上へゾル材料がドロップされる。望ましければゾルを数段階、ディポジット可能である。層20の厚さは、ゾル・ゲルの粘度を変化させることにより、およびスピン速度を変えることにより制御される。スピニングの後、湿ったゾル・ゲルの薄い層が表面上に生成される。セラミック表面を生成するために、一般的には1000゜Cよりも低い温度でゾル・ゲル層20が焼結される。ゾルは浸せきによってもディポジットできる。被覆されるべき表面がゾル中へ浸され、次に一定の速度で−通常は著しくゆっくりと−引き出される。層の厚さは、ゾルの粘度および引き出し速度を変化させることにより制御される。さらに、ゾルをスクリーン印刷またはスプレイコーティングしてもよいが、これらの技術では層の厚さを制御するのは比較的困難である。
【0081】
第2の誘電層20に使用される材料は有利には強誘電性のセラミック材料であり、高い誘電率を生じさせるためにこのセラミック材料は有利にはペロブスカイト結晶構造を有する。有利にはこの誘電率は、2つの誘電層18、20における電圧変動を避けるために、第1の誘電層の誘電率と同様のものである。とはいえ、第2の誘電体20で用いられるいっそう薄い層では誘電率は約20だけ小さい誘電率を使うことができ、しかし有利には100より大きくする。実例としての材料には、ジルコン酸−チタン酸鉛(PZT)、ランタン酸−ジルコン酸−チタン酸鉛(PLZT)、および第1の誘電層18で使用されるSr、PbおよびBaのチタン酸が含まれ、この場合、PZTとPLZTが最も好ましい。
【0082】
次の層のディポジションに好適な滑らかなセラミック表面を生成するために、PZTまたはPLZTは有利には、スピンディポジションおよびこれに続く約600゜Cより低い温度での焼結により、ゾル・ゲルとしてディポジットされる。
【0083】
ディポジットされるべき次の層は典型的には燐光層22であるが、上述のように、燐光層との介在領域をいっそう改善する目的で、本発明の枠内で第2の誘電層20の上にさらに別の層を設けることもできる。たとえば、良好な注入性と両立性が得られることで知られた材料の薄膜層を用いることができる。
【0084】
燐光層22は、電子ビームエバポレータによる真空蒸着やスパッタリング等のような周知の薄膜ディポジション技術によりディポジットされる。好ましい燐光材料はZnS:Mnであるが、異なる色の光を発する別の燐光体も知られている。燐光層22は典型的には約0.5ミクロンの厚さと約5〜10の誘電率を有する。
【0085】
燐光層22の上の別の透過性の誘電層は不要であるが、望ましければ設けてもよい。
【0086】
前面電極層24は燐光層22(設けられているならば別の誘電層)上に直接、ディポジットされる。この前面電極は透過性であり有利には、電子ビームエバポレータにおける真空蒸着のような薄膜ディポジション技術で知られているインジウムスズ酸化物(ITO)から生成される。
【0087】
ラミネート10は典型的には焼きなまされ、次にガラスのようなシール層26で密閉される。
【0088】
本発明による典型的な厚さの値を有する有利なラミネートは、背面から前面までについて以下のとおりである:
基板層 アルミナ
背面電極 Ag/Ptアドレス線路 10ミクロン
第1の誘電層 ニオブ酸鉛 30ミクロン
第2の誘電層 ジルコン酸−チタン酸鉛 2ミクロン
燐光層 ZnS:Mn 0.5ミクロン
前面電極 ITO 0.1ミクロン
シール層 ガラス 10〜20ミクロン
大きなELディスプレイの場合、層の厚さを変化させることができる。たとえばゾル・ゲル層の厚さは、所望の滑らかさを得るために典型的には約6〜10ミクロン増やされる。同様に、ITO層の厚さは大きなディスプレイの場合には0.3ミクロンまで増やすことができる。
【0089】
本発明によれば、エレクトロルミネセンスラミネートの前面と背面のアドレス線路と電圧駆動回路との接続は、有利には背面基板中のスルーホールを貫通させることにより行われる。ELラミネートは本発明の厚い誘電層を−これは必要ではないが−有するのが最も好ましい。
【0090】
電圧駆動回路は(典型的には高電圧駆動チップと称される)電圧駆動コンポーネントを有している。ビデオ入力信号に応じてピクセルを選択的に励起させるために、このコンポーネントの出力側は、背面電極と前面電極の個々の行アドレス線路と列アドレス線路に接続されている。電圧駆動回路およびコンポーネントは従来技術において一般的に知られている。本発明を説明するために、スルーホール接続は、公知のパッケージ化された高電圧駆動チップ用に設けられたものであり、この高電圧駆動チップは、周知のリフローはんだ付け技術により背面基板上に表面取り付けされる。この形式の高電圧駆動チップは、慣用の対称パルス駆動形および非対称パルス駆動形として知られている。
【0091】
しかし、当業者ならば気付くように、特殊なドライバ回路ないしドライバ構成要素は変形可能であり、そのようにして、当然、貫通ホールのパターンおよび、ドライバ回路に接続するために設けられた回路パターンに影響を与えることがある。本発明は、実施例として、ドライバ回路全体またはその一部分だけを後側の基板上に取付けることができる。例えば、高圧パッケージチップを使う代わりに、むき出しのシリコンダイ(チップ)を慣用のダイアタッチ方法を用いて基板上に使うことができ、そして、慣用のワイヤボンディング技術を用いてチップを基板上のドライバ回路に接続することができる。この場合、ドライバチップは、基板上の僅少な領域しか占有せず、ドライバ回路のすべてを基板上に配設することができる。その結果、超薄形ディスプレイパネルを、直接ビデオ信号にインターフェース結合し、かつ直接直流電力源に接続することができる。そのようなディスプレイは、ディスプレイを必要とする超薄形ポータブル製品で有用である。もちろん、基板の後側にドライバ回路を取付けることができることは、いかなるサイズのディスプレイにも適用でき、比較的大きなディスプレイならば、基板の後側に直接ドライブ回路を設けるために一層大きなスペースを提供することができる。
【0092】
本発明の回路接続状態が、図3〜図10に示されている。上述のように、特殊な貫通ホールと回路パターンは、図示の目的のために、後側基板の反対側に高圧ドライバチップ30を取付けるために設けられている。特殊なチップ選択は、スーパーテックスHV7022PJが列アドレス線14への接続用であり、スーパーテックスHV8308PJおよびHV8408PJ(スーパーテックス社、カリフォルニア州、サニーベイル在)が行アドレス線24への接続用である。後者の2つのチップは、一方のリードパターンが他方のリードパターンのミラーイメージであるという点で異なっている。
【0093】
図を参照すると、ELラミネート10は、有利には(必ずというわけではないが)、本発明の2層誘電層18,20で構成されており、このようにして後側の基板12から前方から視た側に向かって構成されている。後側基板12は貫通(スルー)ホール32と共に穿孔されており、そのパターンは、基板12と貫通ホール32とがアドレス線14,24(後で形成される)の両終端に最も近くなるようにされている。または、択一的に、付加的な貫通ホールをアドレス線に沿って所定の間隔を置いた関係で設けることができる。これは、高抵抗性の前方ITOアドレス線への接続を行なうのに有用である。図4のパターンは、方形基板12上のELラミネート10への接続用であり、方形基板12には、列アドレス線(後側電極)14が比較的長い寸法に沿って設けられ、行アドレス線(前側電極)24が比較的短い寸法に沿って設けられている。
【0094】
貫通ホール32は、有利にはレーザによって形成される。ホール32は、典型的には、レーザ穿孔プロセスの性質により一方の側面上に拡げられており、その側面は、導電材料をホールの中に通すのを容易にするために後側面か反対側面であるように選択される。
【0095】
ELラミネートで使われる基板12は、後続の処理ステップで遭遇する温度を引下げることができるようなものであるべきである。典型的には、使われる基板は、ラミネートを堅固に支持するのに充分なものであって、後続の、薄膜ペーストおよびゾル・ゲル材料用の焼成焼結に耐えるために850°以上の温度に対して安定しているものである。従って、基板は、レーザ光に対して不透過性であるべきであり、それは、レーザ穿孔により貫孔ホール32を形成できるようにするためである。最後に、基板は、後続ステップで使われる薄膜ペーストの良好な付着性を提供すべきである。クリスタルラインセラミック材料と不伝導性ガラス状材料が使われる。アルミナは特に有利である。
【0096】
導電材料の回路パターン34は、図5に示されたパターンで、基板12の後側面に印刷される。このステップでは、導電材料は、上述のようにして、貫通ホール32を通って引かれる。基板12の後側面の回路パターン34は、貫通ホール32の毎々の周囲の後側コネクタパッド36、高圧ドライバチップ(図示していない)の出力用のチップコネクタパッド38、更に、ドライブ回路(図示していない)の残部に接続するためのコネクタパッド(ラベルされていない)、および図示のように多数のコネクタパッド間の電気リード(ラベルされていない)から構成されている。
【0097】
導電材料は、有利には、スクリーン印刷によって付けられた導電薄膜ペーストである。
【0098】
各貫通ホール32を貫通する導電路を形成するために、基板12の前方側面上が真空にされ、他方、回路34は、後側面に印刷される。これは、有利には、基板12をマスタプレートを有する真空テーブル上に置くことによって達成され、その際、マスタプレートは、基板12と真空との間で図4のパターンで穿孔されたホールを有している。マスタプレートの各ホールは、整列され、基板12のホールより幾分大きい。真空が均一に加えられるのを確実にするために、回路が印刷されるまで、真空は加えられない。真空は、導電材料が基板の前方側面へ貫通して引かれるまで続けられる。その時点で、導電材料の小量が基板12の前方側面へ貫通して引張られ、貫通ホール壁が被覆される。薄膜ペーストは、それから、公知の手順に従って焼成される。
【0099】
このステップに続いて、回路パッド補強パターン42は、有利には(必ずではないが)、図7に示されたように印刷される。導電材料と同様に、印刷および焼成ステップが続けられる。
【0100】
列アドレス線14とコネクタパッド40a,40bは、それから、基板12の前方側面に形成され、有利には、銀/プラチナペーストのような薄膜導電ペーストをスクリーン印刷することによって行なわれる。アドレス線パターンは図6に示されており、基板12の長手方向に沿って延在し、前方(列)コネクタパッド40aで終わる列を有している。この同じステップの間、前方(行)コネクタパッド40bは、行アドレス線を貫通ホール32を経てドライブ回路に最終的に接続するために設けられている。導電ペーストは、有利には、上述のように、貫通ホール32を通って引き抜かれ、その際、基板の後側回路側から真空が加えられる。
【0101】
貫通ホール32を通って導電路を形成する手段は、薄膜導電ペーストから形成されるために、上で詳述したが、導電ペーストは、従来技術で公知のように、電気プレートされた貫通ホールのように、または非電気的プレーティングによって貫通ホールが形成されるようにして、形成され、そのようにして、基板に適切に付着した電気プレートされた材料が提供され、および後続層がプレートコンダクタに付着される。
【0102】
本発明の薄膜誘電層18は、その際、有利に形成され、上述のようにして焼成される。
【0103】
基板の後側回路面は、その際、後側シーラント44を用いて有利にシールされ、その際例えば、薄膜ガラスペーストを用いたスクリーン印刷によって、コネクタパッドを高圧ドライバチップの取付のために、およびコネクタピン45をドライバ回路(図示していない)の残部に取付けるために、露出したままにされている。シーリングパターンは、図8に示されている。
【0104】
ELラミネートは次にゾルゲル層20、りん層22およびフロント行アドレス線24により補完される。フロント行アドレス線24のためのパターンは図9に示されている。これはフロント(行)コネクタパッド40の近傍で終端する基板12の厚さにわたる平行の行から構成する。必要に応じて、行アドレス線24とフロント(行)コネクタパッド40との間の電気的相互接続46は、信頼できる電気的接続の目的で設けられる。これらは有利に、図10に示されているパターンでシャドウマスクを介して、銀のような導電材料をプリントすることにより形成される。
【0105】
前述のフロントシーリング層26が湿気透過を阻止する目的で設けられる。
【0106】
本発明によれば、ELラミネート10のフロントITOアドレス線24は、有利にレーザ書き込みにより形成される。このレーザ書き込み技術を、本発明の有利なELラミネート10に関連づけて示す。しかしレーザ書き込み技術は、上側層および下側層を有するプレーナラミネートをパターン化する時に一層広く適用されることは、理解されるべきである。この点に関して、ITOおよびりん層24,22は、実質的にレーザ光を吸収しない上側層を有する。さらに厚膜なまりニオビウム誘電体層18となまりジルコン酸塩チタン酸塩のゾルゲル層20は、レーザ光を吸収しない下側層を有する。他の代表的な材料は透明な(透光性の)導体としてSnO、Inを含む。
【0107】
通常は、本発明の思想において、上側層は可視光線を透過する材料であり、下側層は可視光線を透過しない材料である。そのため下側の材料は直接的に穿孔され、上側層は間接的に穿孔される。この場合に可視の領域における、または電磁スペクトルの赤外線領域における波長を有するレーザービームを用いて、穿孔される。このレーザーによる穿孔法は、半導体,液晶ディスプレー、ソーラセルおよびELディスプレーにおいて広く使用される。
【0108】
レーザー書き込みの精度および分解能(切り込みの深さおよび幅)を制御する目的で、かつ層の爆発的な非薄片化を回避する目的で、および層の間の相互拡散を最小化する目的で、材料の所定の特性および層の厚さを守るべきである。
【0109】
2層のラミネートに関して次の関係が維持される。
【0110】
ただし α>α
α=下側層の吸収係数、
α=上側層の吸収係数、
=下側層の厚さ、
=上側層の厚さ、
積αは積αよりも著しく大きくすると一層有利である。
【0111】
複数個の上側透明層および/または複数個の不透明層が設けられる時は、各々の層に対する積αの和が、各々の層に対する積αの和よりも大きくすべきである、即ち
Σαuiui>Σαoioi
上述の関数が維持される時は、本発明のステップにより下側層の一部だけを、その全体の厚さを貫通して切り込むことなしに、直接穿孔すべきであり、上側層の全体の厚さを貫通して間接的に穿孔すべきである。
【0112】
間接的な穿孔により上側層が軟化できる前におよび/または気化する前に、下側層の中において熱または蒸気圧が形成されると、爆発的な非ラミネート化が生ずることがある。それ故、上側層における材料は、下側層における材料が融解して気化する温度よりも、低い温度で融解して気化すべきである。
【0113】
高い分解能の切り込む性能を向上させる目的で、下側層における材料の熱伝導率を、上側層における材料のそれよりも小さくすると有利である。両方の層の熱伝導率は、穿孔されつつある領域から、この領域がレーザ光に照射されている間中に、大きい熱が放熱されないように選定される。
【0114】
層の間の物質の相互拡散を回避する目的で、この過程のための拡散時間は、穿孔されるべき領域がレーザビームに照射されて時間よりも、長くすべきである。
【0115】
前述の特性は材料に対して知られており、どの材料が本発明のレーザ書き込み過程に適切であるかを前もって知らせることができる。
【0116】
レーザ切り込みの分解能、爆発的な非ラミネート化および相互拡散も、レーザビームのエネルギおよび走査速度により影響される。しかし前述の関係が守られると、これらの別のレーザ条件が通常は維持されて、これらの別のレーザ条件は、直接的な穿孔および間接的な穿孔の所望の結果を達成するために制御および変化が可能となる。
【0117】
可視領域または赤外線領域における波長を有するレーザビームを供給するレーザ光線は公知である。二酸化炭素レーザ、アルゴンレーザおよびYAGレーザはその一例である。全部のレーザは400nmより大きい波長を有する。パルス波レーザまたは持続波レーザを使用できる。後者は鋭い高い分解能の切りこみを形成するために有利である。レーザビームは適切なレンズ装置により集束される。その目的は上側層の完全な除去のための、十分な局所的な密度を保証するためである。通常はレーザビームのエネルギー密度は、カットされる溝が、上側の透明層の厚さよりも十分に大きくなるように、設定される。透明層が電極アドレス線を含む時は、これにより、アドレス線が明瞭に定められ電気的に絶縁されることが保証される。
【0118】
書き込みは、書き込みされる材料に対してレーザビームを移動させることにより行なわれる。一層有利には、書き込みされるべき材料を、レーザビームに相対的に移動可能なxy座標テーブル上に載置することにより行なわれる。
【0119】
アドレス線を書きこむためには、x方向へ(即ち書き込みされるアドレス線に垂直に)移動可能なテーブルが有利であり、レーザビームはy方向へ即ちアドレス線に沿って移動可能である。
【0120】
レーザ書き込み中に気化されるまたは分解される材料は、レーザビームの近傍に設けられる真空により、書き込みされる材料から除去できる。
【0121】
本発明による有利なELラミネート10、酸化インジウムすずの薄い層24は公知の方法によりりん層22の上に被着される。ITOを被着するための真空被着法またはITOを被着する方法は、米国特許第4568578号公報および第4849252号公報に示されている。ITO以外の材料を例えばふっ素でドーピングされた酸化すずを使用することもできる。光学的に透明な誘電体層は、ITOとりん層24,22との間に設けることができる。PZTの有利なゾルゲル層20およびなまりニオビウムの厚膜誘電体層が、りん層の下に設けられる。ELラミネート10は、上述の様に、従来のTFEL装置とは逆のシーケンスで形成される。これは従来の様に、下側の不透明な誘電体の層18,20の上方の上側の透明層として、本発明によるレーザ書き込みに適するITO層24およびりん層22を残す。
【0122】
個々の行アドレス線24は前述のようにレーザで書き込みされる。レーザビームはゾルゲル層20の少なくとも一部および、厚い下方の誘電体層18のわずかな部分を直接除去し、ITOおよびりん層24,22をそれらの厚さにわたり間接的に除去する。これは隣り合うアドレス線の間の信頼できる絶縁ギャップを残す。
【0123】
行アドレス線24は上述の駆動回路へ接続されている。詳細には上述の有利な貫通ホール接続により、電気的な相互接続46が(レーザ書き込みに先立って)、図10で示されたパターンで銀を蒸着することにより、最終的にアドレス線を形成するITO層の一部と重なる位置において形成される。
【0124】
次にアドレス線が上述のように書き込みされる。
【0125】
完成されたELラミネートは上述のように、フロント可視面上に保護用ポリマーシールをスプレーすることにより、またはフロント表面へガラス板を接着することにより、シールできる。
【0126】
透明な導体材料を書き込みするための間接的な穿孔を用いることにより、複数個の利点が得られる。高い瞬時出力を有する紫外線パルスレーザではなく、可視領域における光を送出する著しく低いエネルギーの接続波レーザが使用できる。このレーザはコストを低減できるだけでなく、削除された切り込み上の一層なめらかな線を形成する。このことは高い解像度のELディスプレーのために著しく重要である。透明材料の直接の穿孔は、穿孔の行なわれる領域から熱が拡がる阻止するのに十分短い時間における穿孔のために必要なエネルギーを送出する著しく高い瞬時レーザエネルギーを必要とする。透明な基板上に設けられる透明な導体を直接穿孔するための従来技術における試みにおいては、レーザエネルギーのごく小部分だけが、透明な導体材料により直接供給される;光の大部分は両方の透明な層を通過する。多くの場合、間接的な穿孔は、層の間の相互拡散の問題点を最小化する。なぜならば透明層の気化させるための熱は透明層の底から生ずるからである。このことが下側の層の中への材料の拡散ではなく、穿孔される材料の外部への除去を促進する。このことはELディスプレーにおける誘電体層およびりん層の品質を維持するために重要である。
【0127】
本発明はさらに以下の変形実施例により示されている。
【0128】
実施例1
この実施例は、バリウムチタン酸塩の厚膜層(Miyata他の文献におけるセラミックシートとして用いられる材料)を簡単に印刷することが、条件の下での電気的絶縁破壊に左右されることを示す。
【0129】
単1ピクセルエレクトロルミネセンス素子は、Coorsセラミック(Grand Junction,Colorado,U.S.A)から得られるアルミナ基板(5cm平方、厚さ0.1cm)の上に形成された。背面電極層が基板上に中央に縁からは離されて当接される。使用される材料は銀/プラチナ導体である。これは電子工学においては従来のようにアドレス線として印刷されている。詳細にはCermalloy#C4747(Cermalloy,Conshohocken,Paから入手可能である)が、320のメッシュステンレススチールスクリーンにより厚膜ペーストとしてスクリーン印刷され、感光剤でコーティングされた。この感光剤はフォトマスクを通して紫外線で照射された。その目的はプリントのために維持された感光剤の領域を露光するためである。露光されなかった感光剤は水で溶かして除去された。この個所にはペーストがスクリーンを通して印刷される。次に残りの感光剤が付加的な光照射によりさらに硬化された。プリントされたペーストは150℃の炉の中で数分間、乾燥されて、このペーストメーカによりすすめられる温度プロフィールでBTUモデルTFF142−790A24ベルト炉において空気中で加熱された。最大プロセス温度は850℃であった。加熱された電極導体層の得られた厚さは約9ミクロンであった。
【0130】
誘電体層はこの電極層の上に次のようにして形成される。バリウムチタン酸塩(ESL#4520−ElEctroscience Laboratories,King of Prussia,Pennsylvaniaから入手可能、誘電定数2500−3000)が200メッシュスクリーンを介して平方形のパターンにプリントされる。その結果、電極の線における電気接触パッドを除いて、すべてがおおわれた。印刷された誘電体ペーストは、製造者によりすすめられる温度プロフィルによりBTU炉の中の空気中で加熱された(最大温度900−1000℃)。得られた加熱された誘電体の厚さは12〜15ミクロンの範囲にある。次に同じ方法で第1の層の上に誘電体の第2のおよび第3の層がプリントされて加熱された。3つのプリントされて焼結された誘電体層の組み合わせられた厚さは40〜50ミクロンである。
【0131】
りん層が、公知の薄膜技術により誘電体層の上へ直接、被着された。詳細には、マンガンの1モルパーセントでドーピングした硫化銅の0.5ミクロンの厚さの層が、UHV Instruements Model 6000電子ビーム蒸着装置を用いて、誘電体層の上へ蒸着される。これらの層は蒸着装置の中で真空の下で加熱されて、約2分間、蒸着中に150℃の温度で維持される。
【0132】
りん層が、酸化インジウムすずから成る透明な電気導体の0.5ミクロンの層でコーティングされる。この層は、公知の薄膜被着技術により被着される、詳細には電子ビーム蒸着装置を用いて400℃で真空の下で被着される。
【0133】
次にラミネートは空気中で15分間、450℃で、酸化りんインジウム導体層を焼きなましする目的で、処理される。インジウムろう接点がITO層へ設けられる。この素子はシリコンシール材(Silicone Resin Clear Lacqver,cat.#419.M.G.Chemicals)によりシールされる。
【0134】
この素子は2つの電極の間にDC電圧を加えることにより試験される。この素子は、酸化インジウムすずへの接点の直接近傍の領域における誘電体層の電気的絶縁破壊を生ぜさせる電圧を加えて機能しなくなるか否かが観察される。
【0135】
この素子の故障が、誘電層が、りん層のために必要とされる滑らかな表面を形成しないために生じたことが推定される。微小なひびが表面に観察されることもある。しかしこのことは市販の誘電体ペースト中の障害となる材料の存在に起因することもある。そのため、チタン酸塩バリウムは本発明による単一のまたは第1の誘電体層として使用できないことを示す指標ではない。
【0136】
実施例2
この実施例は、なまりニオブ酸塩━この材料はバリウムチタン酸塩よりも高い誘電定数および低い焼結温度を有することが知られている━を含むペーストから成るスクリーンプリント誘電体層が、適切な誘電率を与えるが発光はしないことを示す。
【0137】
素子は実施例1におけると同様に構成される。しかしニオブ酸塩の誘電体ペースト、Cermalloy#IP9333(誘電体定数は約3500、厚さは実施例1と同じ)から構成される誘電体層を有する。この素子は、テストされた時に、DC電圧400Vが加えられた時にも誘電体絶縁破壊が生じなかった。しかしAC電圧を加えても発光しなかった。
【0138】
発光しないことは、りん層との接続における両立性の問題に起因する。このことは、なまりニオブ酸塩が、本発明による単一のまたは第1の誘電体層として使用できないことを示す指標とすべきではない。
【0139】
この実施例は、本発明により構成される2層の誘電体を示す。即ちなまりニオブ酸塩の第1誘電体層(第2実施例における様に)およびなまりジルコン酸塩の第2誘電層である。所望の発光は達成された。
【0140】
実施例2におけると同様の素子が構成される。ただしゾルゲル工程を用いてなまりジルコン酸塩(PZT)の層を、プリントされて加熱された誘電体層へ、りん層が被着される前に、被着させる付加的なステップを有する。ゾルは次のようにして準備された。酢酸が105℃で5分間、脱水される。酢酸なまり12グラムが、無色の溶液を形成する目的で、80°の脱水された酸の7mlの中へ溶融された。この溶液は冷却されて、5.54gのプロポキシ化ジルコニウムが、青黄色の溶液を形成する目的で溶液中へ混合された。この溶液は60°〜80°に5分間そのままにされ、その後に2.18gのイソプロポキシ化チタンが撹拌しながら加えられた。生じた溶液は、残存している。溶質が溶融することを保証する目的で超音波バス中で撹拌された。次に1.75mlのエチレングリコール,プロパノール、水の4:2:1の溶液が、安定ゾルを形成する目的で加えられた。さらに多くのエチレングリコールがコーティングの前にスピンコーティングまたはディッピングのための所望の値へ粘性を調整する目的で、加えられた。準備された誘電体層は、回転コーティングされる、またはゾルでディッピングされた。回転コーティングの場合はゾルが、3000rpmで水平面で回転中の第1誘電体層上へ滴化された。ディッピングの場合は、より高い粘性のゾルが使用された。ディッピング工程のために基板が5cm/分の速度でゾルから引き上げられた。得られたコーティングされたアセンブリは次に、ゾルをPZTへ変化させるために温度600℃で30分間、炉の中の空気中で加熱された。PZT層の厚さは約2〜3ミクロンであった。PZT層の表面は、スクリーン印刷されて焼結された第1誘電体層の表面よりも著しく滑らかであることが観察された。
【0141】
PZT層の被着に続いて、りん層および透明層が実施例1におけるように被着される。
【0142】
完成されたラミネートは、発光━電圧特性でMiyata他により報告された特性に類似のまたはそれよりも良好の特性で、製造された。ディスプレーのための最小輝度のための閾値電圧は110Vであった。閾値(即ち160V,60Hz)を上回わる50Vにおける発光光度は57フットランベールであった。
【0143】
この実施例は、誘電体層の厚さにおける変化は、動作電圧およびディスプレーの輝度に影響を与える。
【0144】
ディスプレーは実施例3におけるように構成された。異なる点は、3つではなく2つだけのスクリーン印刷された誘電体層が被着された。第1誘電体層の厚さはそれに応じて25〜30ミクロンへ低減された。
【0145】
最小輝度のための閾値電圧は70V(実施例3において110燭光)が理論的な配慮から期待された。閾値を上回わる50Vにおける輝度も、35フットランベール(57燭光フットランベール、実施例3)へ低減された。
【0146】
実施例5
この実施例は、スルーホールを用いた駆動回路へ、ELラミネートのローおよび行アドレス線を接続する有利な実施例を示す。
【0147】
アドレス指定可能なELディスプレーは、実施例3において示された層被着の同じシーケンスを用いて、構成される。基板は0.025インチの厚さの長方形のアルミナであった。このアルミナは、長さインチで幅2インチの寸法を有するCoors Ceramics (Grand Junction,Colorado,U.S.A)から入手された。基板は、図4に示されているパターンで、二酸化炭素レーザを用いて、直径0.006インチの貫通ホールがあけられた。基板は、全部のホールが明瞭であることを保証する目的で、検査された。孔は、レーザに面している側では直径が約0.008インチであり、反対側では約0.006インチであることがわかった。大きい方の孔を有する側は、貫通ホールの中へ導電材料を挿入することを容易化する目的で、基板の裏側に選定された。
【0148】
これに続いて、図5に示された回路パターンが、Cermalloy#4740銀プラチナペーストを用いて、325のメッシュステンレスステンレススチールスクリーンにより、プリントされた。このプリント工程中に基板は、図4に示されたのと同一のパターンで開けられた0.040インチの孔を有するマスタプレートと心合わせされ、さらに基板における貫通ホールを通って導電ペースを引き出すためにマスタプレートの下に真空が加えられる(即ち基板の紙面側から見て、全面へ)。このステップは、基板における貫通ホールの各々を通る導電路と共に、図5の回路パターンを形成した。真空の印加における一様性を保証する目的で、真空は、基板がプリントされてからはじめて加えられる。この部分は、貫通ホールが充てんされることを保証する。
【0149】
プリントに続いて、基板が、ペースト製造者により進められる温度プロフィルで、BTUモデルTFF142−790A24の中で加熱される。最高温度は850℃であった。
【0150】
このステップに続いて、図7に示された回路補強パターンがプリントされて基板の回路裏側が加熱される(同じCermalloy導電ペーストを用いて)。このステップがこの回路パターンを、電気接続が実質的になされるべき所定の領域において、より厚くさせる。
【0151】
次に列アドレス線および前側の列および行コネクタパッドは、基板の前側の上へスクリーン印刷された。線は基板の長さにわたり、図6に示されている列コネクタパッドへ延在した。図5に示されている行コネクタパッドがこの同じステップにおいてプリントされる。列アドレス線およびコネクタパッドは同じプリント条件および加熱条件を用いて、同じ導電ペースト(Cermalloy#4740)から形成された。基板は同じマスタプレート上で図4の貫通ホールにより位置定めされて、真空が、導電ペーストを貫通ホールを通して基板の裏側へ引き出す目的で下から加えられた。加熱された電極層の厚さは約8マイクロメータであった。1インチあたり52アドレス線が形成され、さらに全部のアドレス線の数は68であった。この部分は、貫通ホールが充てんされることを保証する目的で検査がなされた。
【0152】
3層の誘電体ペースト(Cermalloy#IP9333)が、厚さが約50マイクロメータの誘電体層を形成する目的で、実施例3に示されたように、プリントされて加熱された。
【0153】
次に基板の回路裏側がシールされた。厚膜ガラスペースト(Heraeus IP9028,Heraeus−Cermalloy,Conshohocken,Pa製)が、図8に示されているパターンで250メッシュスクリーンを用いてスクリーンプリントされた。高電圧駆動チップへおよび他の駆動回路へ接続するためのコネクタパッドはカバーされなかった。次にガラスシール層が、製造者により勧められる温度プロフィルを用いて、BTUベルト炉の中で最高が700℃の温度で加熱された。
【0154】
前述の加熱中に基板は、回路側の上のプリントされた材料と炉のベルトとの間の接触を回避する目的でセラミック材料部材の上で支持された。
【0155】
ゾルゲル層は実施例3に述べたように実質的に浸漬によって形成される。3つ又は4つのゾルゲル層が典型的には用いられる。例えば落球粘度計によって測定されたほぼ100cPの粘度を有する混合からの10〜25sec/inのプーリングレートでもって用いられる。浸漬層の間ではゾルゲルは110℃で10分間乾燥される。バキュームチャックはラミネートのアクティブ領域に亘って行われ、ゾルゲルは残りの領域を外して水洗される。その後当該層はベルトファーネスにおいて約660℃で25分間焼結される。これによりゾルゲル全体の厚さが3〜10μmの間で達成される。これは1%のマンガンによってドーピングされ0.5〜1.0μmの厚さの硫化亜鉛が用いられた実施例3の燐光層によって引き継がれる。
【0156】
アドレスラインの行は実施例3において既述したようにインジウム−スズ−酸化物の付着されたものである(図9にパターンが示されている)。そこでは1インチ毎に約52のアドレスラインの行が存在し全体では256の行となる。ライン間の間隔は0.001インチで、ライン幅は0.019インチである(center to center)。
【0157】
図10に示したパターンのように銀はシャドウマスクを通って行コネクタパッドへのアドレスラインの行の電気的接続形成のためにホールコンダクタを通って基板上に蒸着される。
【0158】
ラミネートの見えている表面はシリコンシーラントによってシールされる。このシリコンシーラントはディスプレイのフロント表面全体に亘って噴霧されている。このシーラントにはM.G.ケミカルのシリコン樹脂クリアラッカ,Cat#419が用いられる。
【0159】
ディスプレイ全体は、基板の後側に設けられた回路上の列と行のパッドの対を交差して60Hz160Vの矩形波信号を供給するパルス発生器との接続によって検査される。ディスプレイの各ピクセルは個別の照明に基づくものであり、電圧を供給された場合の実施例3において測定されたものと同じ一貫した強度である。機能的に障害のあるピクセルは17408の全ピクセル中から見つけだされる。
【0160】
実施例6
この実施例では本発明のELラミネートのインジウム−スズ−酸化物−アドレスラインがスクライビングされるレーザの有利な具体例が示されている。
【0161】
アドレスで呼び出せるマトリックスディスプレイは以下のプロセスで用いられるセラミック基板上に構成されている。このセラミック基板は厚さは0.025インチで、長さ6インチ、幅2インチのアルミナ矩形体あり、Coors Ceramics(Grand Junction,Colorado,U.S.A)から得られる。この基板にはカーボンディオキシードレーザを用いて直径0.006インチのホールが開けられる。このパターンは図4に示されている。これらのホール全てが貫通していることを保証するためにその一部が検査される。
【0162】
このステップに続いて図5に示されている回路パターンが325の網のステンレススクリーンによってプリントされる(このスクリーンにはCermalloy(Conshohocken Pnnsylvania,U.S.A)#4740シルバー白金ペーストが使用される)。プリント過程の間は、基板がマスタープレートに配列される。このマスタプレートはプリント中に基板ホールへのバキュームの供給を容易にするための基板と同じパタンで開けられた0.04インチのホールを有している。バキュームは、一部の焼結の後にセラミック基板を通る伝導性パスの形成を容易にするためにホールを通してペーストを吸収する。この一部は大気中にてBTUモデルTFF142−790A24ベルトファーネスにおいてペースト製造元の推薦する温度データ、すなわち最大温度850℃でもって焼結される。
このステップに続いて、図7に示されている回路補強パターンがプリントされ基板後方の回路側に焼結される(ここでも前述の“Cellmaloy”導電性ペーストと同じものが使用される)。このステップは、その後に電気的接続のなされる確実な領域において比較的厚い回路パターンを生ぜしめる。
【0163】
これに続いて、アドレスライン列のセットとコネクタパッドは基板の見えている前面にプリントされる。これらのラインは基板の全長に沿ってコネクタパッドまで延在している(図6)。コネクタパッドの行はこのステップ(図6)において形成される。アドレスライン列とカラムコネクタパッド列は、同じプリント及び焼結状態で用いられる同じシルバ−白金ペーストから形成される。基板は図4の貫通ホールを有している同じマスタプレート上に位置している。バキュームは下方から貫通ホールを通って基板の後側に向けて導電性ペーストを押し出すために供給される。焼結された電極層の厚さは約8μmである。1インチ毎に52のアドレスラインが存在し、アドレスラインの総数は68である。
【0164】
鉛・ニオブ酸塩誘電ペースト(Cermalloy#IP9333)の次の3つの層はその後プリントされベルトファーナンスにおいて製造元で推奨されている温度コンディション(最大温度850℃)でもってアドレスライン列の上部に焼結される。誘電層の結合厚さは50μmである。
【0165】
このステップに続いて、基板後方の回路側は、そのパタンが図8に示されている実施例5に基づきシールされる。
【0166】
次に3〜10μmの厚さの鉛・ジルコン酸塩・チタネート(PZT)の層は、なめらかな表面を形成するために鉛・ニオブ酸塩誘電ペースト上に付着される。実施例5に基づき使用され浸漬されるゾルゲル技術が用いられている。薄膜状の燐光層は、電磁ビームを用いた公知方式の蒸発によって付着される。燐光層は1%のマンガンでもってドーピングされた硫酸亜鉛である。これは0.5〜1μmの間の厚さに亘って付着される。
【0167】
次のステップは300nmの厚さの、インジウム・錫酸化物(ITO)の層を公知方式の電磁ビーム蒸発の用いられた燐光層の上に付着させることである。
【0168】
このITO層は、514.5nmの波長に反転されるアルゴンイオンレーザの2watt CW(連続波長)を用いて256のアドレスラインへパターン化される。ELラミネートは可動のX軸テーブル上に取り付けられる。このX軸テーブルはラミネートをレーザビームによってスクライビングされるラインに対して垂直方向に動かす。レーザービームはラインをスクライビングするためにY軸方向に動かされる。レーザービームは12マクロメータのスポットに収束され、レーザー出力は次のように調整される。すなわちインジウム・錫酸化物とその下の燐光層とその下の結合された誘電層の約10%とが、(約1.8W)のレーザービームの走査された個所において取り除かれるように調整される。走査速度は、それぞれ約40μm又は25μmのギャップをおき、6〜8μm又は3〜4μmの深さでもってアドレスラインを設けるために約100mm/sec及び500mm/secに制御される。アドレスライン間(例えばライン中央間)の間隔は約500μmである。基板近傍のバキュームは材料の蒸発と除去を中止させる。透過電極のパターンにおいては図9に示されているように除去が一度に完全に行われる。全ディスプレイ上では約50のアドレスラインの行が1インチ毎に存在し、全体で256のカラムが存在する。
【0169】
ITOカラムラインがスクライビングされる前にフロント(行)コネクタパッドと最初のITOアドレスラインとの間のシルバー・内部接続部が図10のパターン図に示されているようにシャドウマスクを通ってシルバーからスクリーン印刷される。
【0170】
レーザースクライビングの後では全ディスプレイのフロントビュー側が保護ポリマコーティング剤を噴霧される(MGケミカル製シリコンリジンクリアラッカ,cat#419)。
【0171】
ディスプレイはその後選択されたピクセルを横断する電圧を、パルス電力供給部との接続によって供給されて検査される。このパルス電力供給部は160Vのパルス電圧を64Hzの繰返し周波数で供給する。各ピクセルは前記実施例の単一ピクセル装置に相応する光度でもって確実に点灯する。
【0172】
当該実施例のアドレスラインによれば写真平版技術形式によって得られるものよりも高度なものが基本的に得られる。
【0173】
実際に使用され得る装置の典型例ではITOアドレスラインの幅が180〜205μmで、ライン間のギャップが65〜80μmである。前記のことから出発して本発明によれば25μmと40μmのギャップがレーザの走査速度に依存して生ぜしめられる。このような高い解決手段はディスプレイの全体に対して能動的な領域の比較的高いレシオを考慮するものとなる。なぜなら比較的小さなギャップで比較的ワイドなITOアドレスラインが使用され得るからである。
【0174】
実施例7
この実施例は本発明に従って誘電的に構成された2つの層で表される。但しこの実施例では最初の誘電層は、前記実施例3及び4で用いられたペーストよりも誘電率の高いペーストから形成される。
【0175】
この装置は前記実施例の3から出発して構成されているが、しかしながら第1の誘電層は鉛・ニオブ酸塩ペーストから形成される。このペーストは、ナンバ4210を用いて電気化学実験から高キャパシタンスペーストKとして得られる。焼結されたペーストは約10000の誘電率を有する。最初の誘電層は約50μの厚さを有する。PTZのゾルゲル層には実施例3に記載されたように約5μの厚さが適用される。
【0176】
この装置は最小輝度に対して91Vの閾値電圧と150Vで50フートランベルトの光度でもって機能する。
【0177】
実施例8
この実施例は誘電的に構成された2つの層で表される。この場合第1の誘電層は鉛・ニオブ酸塩ペーストで形成され、第2の誘電層は鉛・ランタン・ジルコン酸塩・チタン酸塩ペースト(PLZT)から形成される。このPLZTは約1000の誘電率を有している。このPLZTにおいてはジルコニウム:チタニウム:ランタンの質量比が52:32:16である。
【0178】
実施例3から出発するものとして構成された装置は以下のようにして生成されたゾルゲル層を有している。
【0179】
50mlの氷酢酸の中へ純度99.5%の酢酸鉛120グラムを溶解する。この溶液は90℃まで熱せられる。その後70℃まで冷やされる前に2分間この温度で保持される。次に55.4グラムのジルコニウムプロポキシードを加え、この溶液を80℃まで熱し、この温度で1分間保持する。70℃まで冷された後にチタニウム・イソプロポキシードが21.8グラム加えられる。次に、硝酸ランタン11.4グラムを20mlの氷酢酸で溶解して、前記溶液に加える。最後にこの溶液を安定化させ、粘度を適合値へ調整するために、エチレングリコール10ml,プロパン−2ol 5ml,脱塩水2.5mlがそれぞれ加えられる。
【0180】
PLZTゾルゲル層は前記実施例3に記載されたものと類似の手段による浸漬によって形成された最初の誘電層に用いられる。浸漬された部分はPLZTに対する第2の層に転化させるために600℃でもって焼結される。PLZTの4つの層が、燐光層の付着のための十分に滑らかな表面を作成するために前記のような連続的な浸漬と焼結によって使用される。全体で5μの厚さが得られる。
【0181】
この装置は75Vの閾値電圧と150Vで37フートランベルトの光度でもって機能する。
【0182】
これまでに言及してきた全ての記載は、本発明に関係する熟練を要する形式の特殊技術レベルを示すものである。全ての記載はここにおいて関係により言及されるべく各個別の記載が詳細かつ個別に示されたものであるのと同じ範囲の言及でもって具体化されたものである。
【0183】
本明細書において用いられた専門的用語及び表現は説明のための用語として用いられたものであって限定を加えるためのものではない。またこのような専門用語及び表現の使用に関してこれまでに図示及び説明したきた特徴に相応するものを除外するほどに強調されたものでもない。あくまでも本発明の範囲は請求項において明示され限定されているものであることを述べておく。
【0184】
【発明の効果】
本発明により、改善されたエレクトロルミネセンスラミネート誘電層構造体およびこの誘電層構造体を生成する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2つの誘電層を含むラミネート構造体の横断面図である。
【図2】図1のラミネート構造体の平面図である。
【図3】列電極アドレス線路および行電極アドレス線路を電圧駆動回路の電圧駆動コンポーネントと接続する有利な実施例を示す、行電極に沿って切断されたラミネート構造体の横断面図である。
【図4】アドレス線路と駆動回路の電圧駆動コンポーネントとを電気接続するためのスルーホールの有利なパターンの設けられた背面基板の平面図である。
【図5】背面基板の背面側に印刷された有利な駆動回路パターンの平面図である。
【図6】背面基板の前面側に印刷された列電極および行経路の平面図である。
【図7】図5の駆動回路パターン上に有利に印刷された回路経路補強パターンの平面図である。
【図8】図5および図7の駆動回路パターンと回路経路補強パターン上に有利に印刷されたシーリングガラスパターンの平面図である。
【図9】行電極線路パターンの平面図である。
【図10】図9の行線路と図6の行経路との間に印刷された電気接続の平面図である。
【符号の説明】
10 誘電層構造体
12 基板
14 背面電極
18 第1の誘電層
20 第2の誘電層
22 燐光層
24 前面電極
26 シール層
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an electroluminescent laminate and a method for producing an electroluminescent laminate. The invention also relates to an electroluminescent display panel for making an electrical connection from the electroluminescent laminate to a voltage drive circuit. The invention further relates to a laser for imprinting a pattern on a flat laminate. The pattern is, for example, an address line of a transparent electrode of the electroluminescence laminate.
[0002]
[Prior art]
Electroluminescence (EL) is the emission of light from a phosphor due to the application of an electric field. Electroluminescent devices are useful as lamps or displays. Recently, electroluminescent devices are used in flat panel display devices. This element has a predetermined characteristic shape or individually addressable pixels in a rectangular matrix.
[0003]
Pioneering research on electroluminescence was performed at GTESylvania. An AC voltage is supplied to the powder or scattering EL device. In this device, a light-emitting phosphor powder is embedded in an organic adhesive, which is deposited on a glass substrate and covered with a transparent electrode. These powder or scattering EL devices generally have low brightness and have drawbacks that prevent widespread application.
[0004]
Thin film electroluminescent (TFEL) devices were developed in the 1950's. The basic structure of an AC thin film EL laminate is well known and is described, for example, in Tornqvist, R.A. O. The book is described in "Thin-Film Electroluminescent Display", Society for Information Display, 1989, International Symposium Seminar Notebook and U.S. Pat. No. 4,857,802. The phosphor layers are sandwiched between electrode pairs and are separated from the electrodes by respective insulating / dielectric layers. Most commonly, the fluorescent material is ZnS with Mn as the activator (dopant). ZnS: MnTFEL emits yellow light. Other color phosphors have been developed.
[0005]
Conventional TFEL laminate films are deposited on a substrate, usually glass. The deposition of the film takes place by means of substantially known thin-film techniques, for example electron beam vacuum evaporation or sputtering. Recently, it is performed by atomic film epitaxy (ALE). The overall thickness of the TFEL laminate is on the order of only one or two microns.
[0006]
Various insulating / dielectric materials are known for separating and electrically insulating the phosphor layer from the electrodes and are used as described in detail below.
[0007]
Each of the two electrodes is different depending on whether it is on the "rear" or "front" side (in the viewing direction) of the device. A reflective material such as, for example, aluminum is typically used for the back electrode. Relatively thin and optically transparent indium tin oxide (ITO) is typically used for the front electrode. When applied to a lamp, the two electrodes take the form of a continuous film, whereby the entire phosphor layer is exposed to an electric field between the electrodes. In a typical display application, the front and back electrodes are suitably patterned with conductive address lines that define row and column electrodes. Pixels are defined where the row and column electrodes overlap. Various electronic display elements are known that address individual pixels by simultaneously applying a voltage to one row electrode and one column electrode.
[0008]
Although simple in concept, there are a number of practical difficulties in developing thin film electroluminescent devices. The first difficulty is that the components are formed from individual laminates deposited by thin film technology. This is because thin film technology is a time-consuming and costly technology. Very small defects in the film can also cause failure. Second, these thin film devices are typically operated at relatively high voltages (e.g., 300-450 V peak-to-peak). In fact, this voltage is sufficient to operate the phosphor layer beyond its breakdown voltage, making it conductive and operating. The thin film dielectric layers on both sides of the phosphor layer are required to limit or prevent conduction between the electrodes. The application of a large electric field causes dielectric breakdown between the electrodes and causes a failure of the device.
[0009]
The invention is particularly intended to prevent discharges from passing through the insulating / dielectric and phosphor layers of an electroluminescent device. In order for the electroluminescent element to operate properly, the electrodes (address lines) need to be insulated from the fluorescent layer. This is done by the insulating / dielectric layer. Typically, insulating / dielectric layers are provided on both sides of the phosphor layer and are formed from alumina, yttria, silicon dioxide, silicon nitride or other dielectric materials. During operation of the device, electrons from the interface between the insulating and fluorescent layers are accelerated by an electric field such that they pass through the fluorescent layer and collide with dopant atoms in the fluorescent layer, emitting light as a result of the collision process I do. In conventional TFEL devices, the thickness of the dielectric layer is typically less than or equal to the thickness of the phosphor layer to ensure that the electric field strength through the phosphor is sufficiently high. If the dielectric layer is too thick, most of the voltage applied between the address lines will pass through the dielectric layer instead of the phosphor layer.
[0010]
It is important that the dielectric layer be compatible with the phosphor layer. By "compatible" it is meant herein and in the claims that a first good injection interface is formed. This means that the source of "thermal" electrons is at the fluorescent interface and can be promoted and tunneled into the fluorescent conduction band to initiate conduction and light emission in the phosphor layer based on the application of an electric field. Secondly, compatible means that the dielectric material must be chemically stable so that it does not react with adjacent layers (ie, phosphors and electrodes).
[0011]
In a typical TFEL, the voltage applied is very close to the voltage at which dielectric breakdown occurs in order to obtain sufficient light emission. Therefore, manufacturing control over the thickness and quality of the dielectric and phosphor layers must be strictly controlled to prevent dielectric breakdown. This demand, on the contrary, makes it difficult to obtain high yields.
[0012]
A typical TFEL structure is formed from front to back (in the viewing direction). The thin film is continuously deposited on a suitable substrate. Glass substrates are used for transparency. A transparent front electrode (ITO address line) is deposited on a glass substrate by sputtering to a thickness of about 0.2 micron. The substrate dielectric-phosphor-dielectric layer is typically deposited by sputtering or vacuum evaporation. The thickness of the phosphor layer is typically about 0.5 microns. The thickness of the dielectric layer is typically about 0.4 microns. The phosphor layer is usually annealed at about 450 ° C. after deposition to enhance efficiency. A back electrode is then added, typically in the form of a 0.1 micron thick aluminum address line. The finished TEFL laminate is encapsulated to protect it from external moisture. Epoxy thin cover glass or silicone oil capsules are used. Because the initial substrate used for the deposit is typically glass, the materials and deposition techniques used in the TEFL laminate structure are not capable of high temperature processing.
[0013]
The high electric field strength used to operate TFEL devices places severe demands on the dielectric layers. High dielectric strength is required to avoid dielectric breakdown. A dielectric having a high dielectric constant is advantageous for obtaining luminous efficiency at a driving voltage as low as possible. However, attempts to use high dielectric constant materials have not yielded satisfactory results.
[0014]
In order to lower the driving voltage of the TFEL element, the insulating layer is made of a high dielectric constant material, for example, SrTiO.3, PbTiO3, BaTa2O3Formed from This is described in U.S. Pat. No. 4,857,802. However, these materials do not exhibit good low dielectric breakdown strength. U.S. Pat. No. 4,857,802 describes that a dielectric layer is formed by a thin film deposition technique to obtain an increased planar orientation (111) from a perovskite crystal structure. In the specification, a high dielectric strength (about 8 × 105~ 1.0 × 106V / cm) is SrTiO3, PbTiO3, BaTa2O3Are described as being obtained with a dielectric layer of about 0.5 microns thick using They all have a high dielectric constant and a perovskite crystal structure. This device is complex and difficult to control with thin film deposition techniques on the dielectric layer.
[0015]
TFEL devices using thin ceramic insulating layers and thin-film electroluminescence have also been developed (see Miyata, T et al., SID 91 Digest, pp 70-73 and pp 286-289). This element is BaTiO3It is formed from a ceramic sheet. The sheet is fine BaTiO3The powder is cast into disks (20 mm diameter) and formed using conventional cold pressing. The disc is fired at 1300 ° C. in air. Next, it is ground to a sheet having a thickness of about 0.2 mm. The emissive layer is deposited as a thin film on a sheet using chemical vacuum deposition or RF magnetron sputtering. Next, a suitable electrode layer is deposited on either side of the structure using thin film technology. Although this device exhibits the desired characteristics, it is not preferred to manufacture commercial TFEL devices from solid ceramic sheets. Polishing a large ceramic sheet to a constant thickness of 0.2 mm is not economically feasible.
[0016]
It is also known to use multilayer insulating / dielectric layers on both sides of the phosphor layer. For example, U.S. Pat. No. 4,897,319 discloses a TFEL in which an EL phosphor layer is sandwiched between a pair of insulating stacks. In this case, one or both of the insulating deposits has a first layer of silicon oxynitride (SiON) and a second, relatively thick layer of barium tantalate (BTO). The first SiON layer has a high insulating property, and the second BTO layer has a high dielectric constant. Overall, this structure is characterized by the high brightness of the phosphor layer at conventional voltages. However, the insulating layer is deposited by RF sputtering, which is disadvantageous for the previously described thin film technology.
[0017]
There is a need for a TFEL device that is advantageous for manufacturing and has higher brightness and lower operating voltage than conventional TFEL devices. This requires obtaining a dielectric layer having a higher dielectric strength than the electric field strength required to drive the device.
[0018]
Fabricating electrode patterns on transparent conductive materials, such as indium tin oxide, often involves large and expensive masking and photolithographic and chemical etching processes. Lasers have been proposed to draw such transparent conductive materials. Generally, carbon dioxide, argon and YAG lasers are used. Such lasers produce light in the visible and infrared regions of the electromagnetic spectrum (generally above 400 nm). However, using such long wavelength light to scribe electrode patterns is problematic, especially when a transparent conductive material is deposited on another transparent layer. In a conventional TFEL display, a transparent electrode material, typically indium tin oxide (ITO), is deposited before the transparent display is deposited and the other layers of the EL laminate are deposited. Insulating or semiconducting materials do not strongly absorb light of a longer wavelength than corresponds to the energy of the electronic band gap in the material. For optically transparent materials, the wavelength corresponding to the band gap is shorter than the wavelength for visible light. Therefore, the transparent electrode material does not absorb much laser light. This is due to the long wavelength of light and the small thickness of the layers, which makes it difficult to use laser energy to directly remove the electrode address lines.
[0019]
U.S. Pat. Nos. 4,292,092 and 4,670,058 describe a process for depositing a transparent electrode pattern on another transparent layer in a solar cell. These patents disclose patterning the electrodes using a pulsed YAG laser. However, the wavelength of the YAG laser is too long to be sufficiently absorbed by the transparent layer. To compensate for the low absorption, a high peak power laser is used to thermally evaporate the transparent electrode. The neodymium YAG laser is operated at 4-5 W, a pulse rate of 36 kHz, and a scan rate of 20 cm / s. In the embodiment described in the patent specification, an ITO layer is thus deposited on the glass. However, the scribed lines are described as having incomplete removal of ITO, where the glass has a depth of up to several hundred Angstroms where it melts. Residual ITO must be removed by a subsequent etching step.
[0020]
Another means for forming an electrode pattern on a transparent electrode material is to use an excimer laser. This laser produces light of a relatively short wavelength in the ultraviolet region of the electromagnetic spectrum. At this wavelength, the laser energy can be absorbed by the transparent electrode material. Lasers of this nature include liquid crystal displays (US Pat. No. 4,980,366 and US Pat. No. 4,927,493), photovoltaic cells (US Pat. No. 4,783,421 and US Pat. No. 4,854,974) and integrated circuits (US Pat. No. 4,854,974). It is known to form a conductive pattern with respect to Japanese Patent No. 509149). WO 90/0970 published on August 23, 1990 describes a process of scribing an electrode dot matrix pattern on a transparent conductor on a transparent substrate by an excimer laser.
[0021]
Excimer lasers emit light of a wavelength short enough to be absorbed by the transparent electrode and can be patterned by directly removing the electrode. However, such lasers are relatively expensive and the scribe process must be carefully controlled so as not to melt or remove the underlying display glass. Further, such a process may result in excessive or incomplete removal of the transparent electrode material. For example, WO 90/0970 describes that if only a part of the material to be removed is removed, the remaining part can be removed by chemical or plasma etching.
[0022]
Another problem with scribing transparent electrode material on a transparent substrate is described in US Pat. No. 4,937,129. It is described that a diffusion barrier layer is provided at the interface to avoid diffusion or cross-contamination between layers.
[0023]
Another patent describes surface treatment of a transparent electrode material to enhance the absorption of laser light. For example, U.S. Pat. No. 4,909,895 describes that a metal film surface is oxidized so as not to be relatively reflected by laser light. U.S. Pat. No. 4,568,409 describes coating a transparent layer to be removed with a dye so that laser light is selectively absorbed where removal is desired.
[0024]
Control circuits for driving EL displays have been developed. Basically, this circuit converts serial video data to parallel data and supplies voltages to the rows and columns of the display. Driver elements (chips) in rows and columns as described above are available.
[0025]
Asymmetric and symmetric drive techniques are used in EL display technology. In the asymmetric driving method, a driving pulse is supplied to an EL panel by simultaneously applying a negative sub-threshold voltage to one column. During each column scan time, a positive voltage pulse is applied to the selected row (i.e., the row to emit) and the non-selected row (i.e., the row to not emit) is supplied with zero voltage. At the intersection of the selected row and column, a voltage equal to the sum of the sub-threshold column voltage and the positive pulse voltage of the row is supplied through the pixel to cause light emission. After all columns of the panel have been addressed, a positive polarity refresh pulse is applied simultaneously to all columns and all rows are held at 0V.
[0026]
In the symmetric driving method, the refresh pulse is omitted. Instead, a set of drive pulses of opposite polarity is supplied to the panel. To keep the panel in operation, the columns are scanned in even and odd frames with alternating polarity pulses. The alternating polarity causes a net zero charge at every display pixel.
[0027]
High voltage driver elements (chips) as described above are available in both asymmetric and symmetric drive technologies.
[0028]
Elements for alternating drive circuits and EL displays are known and have been developed. For example, K. Shoji et al., Bidirectional Push-Pull Symmetric Driving Method of TFEL Disply, Springer Proceedings in Physics, Vol. 38, 1989, 324, and Sutton et al., Recent Developments and Trends in Thin-Film Electroluminescent Dispersive Drivers, Springer Proceedings in Physics, Vol. 38, 1989, 318, and Bolger et al., A Second Generation Chip Set for Driving EL Panels, SID, 1985, 229.
[0029]
The above driving method is called a multiplex (passive) matrix addressing method. Theoretically, other driving methods, such as an active matrix addressing method, can also be used for the EL display. But these have not been developed yet. Such an alternating drive method should be considered within the meaning of the phrase voltage drive circuit used herein.
[0030]
In a conventional EL display, one means of connecting the row and column address lines to the drive circuit is to include a polymeric strip comprising a very large number of very closely adjacent metal sheets with a contact column connected to the display address lines. Pressurizing between the contact rows connected to the driver elements of the drive circuit. The drive circuit is arranged on a separate circuit board (see US Pat. No. 4,508,990). The polymeric strip is a layered elastomeric element (LEE) and is known under the trade names STAX and ZEBRA. LEE consists of alternating layers of conductive and non-conductive elastomeric materials. The polymerized strip avoids the laborious connection of connecting hundreds of individual wires to the contacts using solder or welding. However, this interconnect technique is impractical and does not work well at high temperatures that would cause the polymer material to creep.
[0031]
It is conceivable to use another commonly used means for connecting the row and column address lines to the liquid crystal display (LCD) drive circuit, namely chip-on-glass technology (COG) also for electroluminescence. The drive elements (chips) to which the address lines must be connected are located around the edges of the display. In the case of LCDs, address lines deposited on the back of the display glass extend from the active area of the display. Thus, the address lines terminate at the contact pads arranged in the pattern, so that the chip can be bonded to it. Wire bonding involves attaching the chip to the display glass and separately connecting the fine gold wires to the output pads of the chip and the corresponding contact pads of the address lines.
[0032]
An advantage of COG technology is that the number of contacts between the display glass and the drive circuit can be significantly reduced. This is because there are many more contacts between the driver chip and the address lines. Typically there are only 20 to 30 connections between the driver chip and the rest of the drive circuit, but there are as many as 2000 connections between the address lines.
[0033]
A major drawback of COG technology is the difficulty in wire bonding driver chips to address line thin film pads. Therefore, the production yield is poor. Another disadvantage is that space is needed around the display to mount the driver chip. Thus, the size of the display increases, and multiple display modules cannot be combined into an array to form a large display.
[0034]
Through-hole techniques for direct circuit connection are widely known in the semiconductor art (see, for example, US Pat. No. 3,641,390). U.S. Pat. No. 4,710,395 discloses a method and an apparatus for through-hole substrate printing using a controlled vacuum. However, through-hole printing, to the best of the inventor's knowledge, cannot be successfully applied to EL displays.
[0035]
U.S. Pat. No. 3,504,214 describes a segment storage format for EL elements. Here, the pixels are turned on by light to form a photoelectric layer, and then the fluorescent layer becomes conductive. The complexity of the through-hole conductor is described. This specification suggests that normal through-hole connections do not work with high resolution TFEL displays. This is because the conductive material reacts with the phosphor, thereby reducing the performance of the display.
[0036]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electroluminescent element which has good luminous efficiency, is easy to manufacture and is simple.
[0037]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the above object is achieved by a flat layer of about 1.0 × 106V / m or more, and a ceramic material having a dielectric constant in which the ratio of the dielectric constant of the dielectric material to the dielectric constant of the phosphor is about 50: 1 or more, wherein the dielectric layer is formed by the dielectric layer and the fluorescent layer. The dielectric layer has a thickness adjacent to the phosphor layer, the surface having a thickness ratio in the range of about 20: 1 to 500: 1, the surface being compatible with the phosphor layer and being sufficiently smooth. The fluorescent layer is solved by an EL laminate dielectric layer structure having a dielectric layer configured to generally emit light uniformly under a predetermined excitation voltage.
[0038]
Summary of the Invention
The electroluminescent layers have different dielectric constants. The potential difference between the layers of the laminate is distributed among the layers in proportion to the thickness of each layer and in inverse proportion to the relative permittivity of the material. For example, if one layer has twice the thickness and dielectric constant of another layer, the voltage is evenly distributed between the two layers. The present invention utilizes this property to combine a thick dielectric layer having a high dielectric constant with a thin fluorescent layer having a significantly lower dielectric constant. In this way, before the conduction by the phosphor layer starts, sufficient voltage across the pixel can be present throughout the phosphor layer if the dielectric layer has a sufficiently high dielectric constant. The present invention provides an EL laminate having a new and improved dielectric layer and a method of making the same. The dielectric layerThickThe film is formed from the following ceramic materials.
[0039]
-Dielectric strength about 1.0 × 106V / m or more.
[0040]
The dielectric constant of the dielectric material (k2) And the dielectric constant of the fluorescent layer (k1) Is about 50: 1 or more (preferably 100: 1 or more).
[0041]
The thickness of the dielectric layer (d2) And the thickness of the fluorescent layer (d1) Is in the range of about 20: 1 to 500: 1 (preferably 40: 1 to 300: 1).
[0042]
The surface adjacent to the phosphor layer is compatible with the phosphor layer, is sufficiently smooth, and the phosphor layer generally emits uniformly at a given excitation voltage.
[0043]
Laminates comprising a dielectric layer according to the invention are most advantageously those in which the fluorescent layer is a thin film layer. A typical thin film phosphor layer is formed from ZnS: Mn to a thickness of about 0.2 to 2.0 microns, typically about 0.5 microns. The ZnS: Mn material has a dielectric constant of about 5 to 10. . Based on theoretical calculations, based on this most advantageous phosphor layer (see guidelines above), the dielectric layer of the present invention preferably has a dielectric constant of 500 or more, most preferably about 1000 or more. Also, the thickness is in the range of about 10 to 300 microns, preferably in the range of 20 to 150 microns. Ferroelectric materials are advantageous for obtaining a high dielectric constant. Most advantageously they have a perovskite crystal structure. For example, the material is PbNbO3, BaTiO3, SrTiO3, PbTiO3including.
[0044]
The dielectric layer of the present invention is formed into a laminate, which isFrom back to front (display surface)Be composed. Thus, the rear electrode is deposited on the substrate, most preferably a ceramic such as alumina. It can withstand much higher temperatures during manufacture than glass substrates (glass substrates are used from the front to the back of the TFEL structure for front-side transparency). The following dielectric layer of the present inventionThickDeposited on the back electrode by membrane technology. It is fired at a high temperature, which can withstand the substrate and the back electrode. The use of thick film technology and high temperature firing is important for the overall properties of the dielectric layer. A dense layer with a high degree of crystallinity is obtained, since this improves the overall dielectric constant and the dielectric strength of the layer.
[0045]
In fact, the inventor finds it difficult to produce the desired surface (ie, compatible and smooth) of the dielectric adjacent the phosphor layer using currently available ceramic materials. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the dielectric layer is formed as two layers and the first dielectric layer is formed on the back electrode, preferably having a high dielectric strength, and having the above-mentioned dielectric constant value. Is set. The second dielectric layer will be the surface adjacent to the phosphor layer as described above.
[0046]
In an advantageous embodiment of the invention, the first dielectric layer isThickDeposited by membrane technology (preferably screen printing), followed by high-temperature firing (preferably at a temperature below the melting point of all sublayers, preferably below 1000 ° C.). A paste comprising a ferroelectric ceramic, preferably a perovskite crystal structure, is an advantageous material if the paste composition permits firing at high firing temperatures. The second dielectric layer is advantageously deposited by a sol-gel technique and is subsequently fired at high temperature to obtain a smooth surface. The material used for the second layer preferably has a high dielectric constant (preferably 20 or more, more preferably 100 or more) and a thickness of 2 microns or more (preferably 2 to 10 microns). is there. Ferroelectric ceramics having a perovskite crystal structure are most advantageous.
[0047]
The present invention comprises a first dielectric layer screen-printed from lead niobate to a thickness of 30 microns and a second dielectric layer spin-deposited to a thickness of 2 to 3 microns from lead zirconate titanate as a sol. Indicated by The sol-gel layer was also demonstrated by immersion to form multiple layers with an overall thickness of 6 to 10 microns. Lead lanthanate zirconate titanate was also shown as a sol-gel layer.
[0048]
It is advantageous but not essential to use two layers of dielectric. The first dielectric layer has the required high dielectric strength and high dielectric constantThickWhile formed as a film, the second layer has no such limitation. If the second layer has the desired compatible, smooth surface, it can be formed from more different materials than are used in the first layer as a thin film. Much work has been done on altering the properties of the dielectric-fluorescent interface of EL laminates, for example, improving chemical stability or injection. Materials or deposition techniques that include these improvements can be used with the first and / or second dielectric layers of the present invention. Applying a third thin film layer further, for example by changing the surface of the second layer in the choice of material or deposition technique used in the first or second layer, or on top of the first or second layer Can be used.
[0049]
Laminates made according to the invention show good luminous efficiency at low operating voltages without breakdown. Advantageous for dielectric layerThickMembrane and sol-gel deposition techniques are generally simple and inexpensive compared to the previously described thin-film techniques. Another advantage of the dielectric layer of the present invention is that the laminate incorporating the layer does not require a separate dielectric layer between the phosphor layer and the second electrode. However, such additional dielectric layers can be included if desired.
[0050]
Accordingly, the present invention applies a dielectric layer in an electroluminescent laminate of the type that includes a phosphor layer sandwiched between a front electrode and a rear electrode. The rear electrode is formed on the substrate, and the fluorescent layer is separated from the rear electrode by a dielectric layer. The dielectric layer has a flat layer formed from a ceramic material. The dielectric strength of this ceramic material is about 1.0 × 106V / m or more and k2/ K1Is a dielectric constant of 50: 1 or more, and the dielectric layer is d2: D1Is in the range of 20: 1 to 500: 1. Further, the dielectric layer is compatible with the phosphor layer and has a surface adjacent to the phosphor layer that is sufficiently smooth that the phosphor layer generally emits light uniformly at a given excitation voltage.
[0051]
The invention also relates to a method for producing an electroluminescent laminate of the type comprising a phosphor layer sandwiched between a front electrode and a rear electrode. The rear electrode is formed on a substrate, and the fluorescent layer is separated from the rear electrode by a dielectric layer. The method of the present inventionThickDeposit by membrane technology, then firing the ceramic material. This ceramic material is k2/ K1Has a dielectric constant of about 50: 1 or more,6V / m or more dielectric strength and d2/ D1Is formed having a thickness in the range of about 20: 1 to 500: 1. The dielectric layer forms a surface adjacent to the phosphor layer. This surface is compatible with the phosphor layer and is sufficiently smooth so that under a given excitation voltage, the phosphor layer generally emits uniformly.
[0052]
The invention also relates to a process for scribing a pattern with a laser on a flat laminate having at least one upper layer and at least one lower layer. The process irradiates a focused laser beam to the upper layer side of the laminate, the laser beam having a wavelength that is not substantially absorbed by the upper layer but is absorbed by the lower layer. At least a portion of the lower layer is removed directly, and the upper layer is removed indirectly throughout its thickness.
[0053]
In the context of an EL laminate, the upper layer is a transparent conductive material and a light emitter, the lower layer is one or more of a dielectric layer, and the pattern is an electrode pattern of address lines arranged in parallel.
[0054]
The following definitions apply throughout the specification and claims.
[0055]
Absorption occurs in a material when the amount of radiant energy coincides with the allowed transition to a high energy state in the material, for example, by the promotion of electrons through the band gap for the material.
[0056]
Direct removal of material by the laser beam occurs when the primary cause of the removal is decomposition and / or due to absorption of the radiant energy of the laser beam by the material.
[0057]
Indirect removal of material by the laser beam occurs when the primary cause of the removal is evaporation due to heat generation in the material and when transported from adjacent materials that absorb the radiant energy of the laser beam.
[0058]
The present invention relates to an electroluminescent display panel for making an electrical connection from a flat electroluminescent laminate to the output side of one or more voltage drive elements of a drive circuit using a through-hole connector. A display panel formed on the backside of the substrate, having an electroluminescent luminescent laminate having a front set and a rear set of tolerance address lines of a known type;
A plurality of through holes formed in the substrate adjacent to the end of the address line;
A conductive path forming means for making an electrical connection between each address line and a voltage driving element of a driving circuit to each end of the address line through each through hole of the substrate;
[0059]
Advantageously, the electroluminescent laminate of the display panel is of the present invention.ThickIt has a film dielectric layer. This dielectric layer allows the laminate to be formed from the back substrate to the front (in the viewing direction), which also provides a through-hole connector for connecting the voltage drive elements to the address lines andThickThe membrane circuit pattern can be formed by an alternate combination of a circuit manufacturing step and a manufacturing step for electroluminescence.
[0060]
Such a step cannot be easily realized with a conventional electroluminescent laminate structure. That is because the layers are deposited on the front display glass,ThickThis is because it cannot withstand the temperature at which the film conductive paste is fired.
[0061]
According to the present invention, the voltage driving element or the entire driving circuit is formed on the rear surface of the rear substrate. The use of through-hole connectors provides a more direct and reliable interconnection between address lines and drive circuits. No inactive perimeter around the display panel is required (as was required in the prior art). This allows large displays to be combined from individual display panels, without dark boundaries between modules.
[0062]
[Explanation of the embodiment]
FIGS. 1 and 2 show an EL laminate 10 according to the invention with two dielectric layers combined. The laminate 10 is formed on the substrate 12 from the back side. The back electrode layer 14 is formed on the substrate 12. As shown in the drawing, for display applications, the back electrode 14 comprises a row of conductive address lines centered on the substrate 12 and spaced from the substrate edge. An electrical contact tab 16 protrudes from the electrode 14. A first thick dielectric layer 18 is formed on the back electrode 14, followed by a thinner second dielectric layer 20. Further, a phosphorescent layer 22 is formed on the second dielectric layer 20, followed by a transparent front electrode layer 24. Although the front electrode layer 24 is depicted as solid in the drawing, for practical application, this electrode layer is constituted by a row of address lines arranged perpendicular to the address lines of the back electrode 14. . Laminate 10 is encapsulated by a permeable seal layer 26 to prevent ingress of moisture. An electric contact 28 is provided on the second electrode 24.
[0063]
The EL laminate 10 is activated by connecting an AC power source to the electrode contacts 16,28. The EL laminates according to the present invention have the most applications in displays, but have applications as lamps or displays.
[0064]
Those skilled in the art will appreciate that the laminate 10 can be provided with yet another intermediate layer without departing from the framework of the present invention.
[0065]
The method according to the invention for forming a double dielectric layer on one EL laminate, together with advantageous materials and process steps, will now be described.
[0066]
The laminate 10 is formed from the back surface to the front surface (display surface). Laminate 10 is formed on a suitable substrate 12. Substrate 12 is advantageously a ceramic, which can withstand the high sintering temperatures used in dielectric layers (typically 1000 ° C.). Most advantageous is alumina.
[0067]
A first back electrode 14 is deposited on the substrate 12. Numerous techniques and materials are known for wiring thin rows of address lines. Advantageously, the conductive metal address lines are screen-printed with an Ag / Pt alloy paste using a photosensitive emulsion that can be washed off in the area where the paste is to be printed. Thereafter, the paste is dried and fired. Alternatively, the back electrode 14 can be formed of another noble metal, such as gold, or other metals, such as chromium, tungsten, molybdenum, tantalum, or alloys of these metals.
[0068]
A first dielectric layer 18 is deposited on the back electrode by well known thick film techniques. To provide a dielectric constant higher than that of the phosphor layer 22, the first dielectric layer 18 is preferably made from a ferroelectric material, most preferably from one having a perovskite crystal structure. This material has a minimum dielectric constant of 500 over the appropriate operating temperature for lamination, typically over 20 ° C to 100 ° C. Even more advantageously, the dielectric constant of the first dielectric layer material is 1000 or more. An exemplary material for the first dielectric layer 18 is PbnbO3  , Batio3  , SrTiO3  And PbTiO3  And especially PbNBO3  Is preferred.
[0069]
One of ordinary skill in the art will appreciate when selecting a ceramic material for the first dielectric layer 18 (ie, an electrically insulating member having a melting point sufficiently high to provide another layer of the laminate). Next, a material known to have a high dielectric constant and a high dielectric strength is selected. These are inherent properties of the material, but values are generally defined for bulk materials that exist in a dense and transparent shape. These properties can be varied depending on the deposition technique used. With respect to the dielectric constant of the material, a thick film deposition technique followed by high temperature sintering (within the range of about 1 micron to about 2 microns) in order to ensure that the dielectric constant does not fall significantly below that of the starting material. 2.) Large particle size and high transparency in dense structures are maintained overall. Similarly, a high dielectric strength can be obtained by using the thick film deposition technique. However, the dielectric strength of the layer should ultimately be measured by applying an operating voltage to the finished laminate.
[0070]
Thick film deposition techniques are conventionally known as described above. In such a technique, the dielectric material is deposited on the back electrode 14 with a desired thickness in a generally uniform range. Thick film deposition techniques are frequently used in the manufacture of electronic circuits on ceramic substrates. Screen printing is the most preferred technique. Commercially available dielectric pastes can be used in the recommended sintering step performed by the paste manufacturer. The paste should be selected or formed to allow for high temperature sintering, typically around 1000 ° C. However, similar results can be obtained with other techniques. An alternative thick film technique is to use a dielectric as a "green tape" so that it can be wired on the back electrode 14. The green tape has a polymer matrix dielectric powder that can be burned during a subsequent sintering process. Before sintering, the tape is flexible and can be spread flat and pressed onto the electrode layer 14. One possible advantage of a green tape over a screen printed dielectric is that it can be burned and somewhat denser with fewer holes. Currently, green tape dielectrics are not readily available. The dielectric thick film paste can also be spread and applied flat on the back electrode layer 14, or can be applied with a doctor blade. More complex techniques, such as electrostatic deposition of the dielectric powder and subsequent sintering that occurs immediately before the powder loses its electrostatic charge, can also be used incidentally.
[0071]
As shown, the first dielectric layer 18 is advantageously screen printed with a paste. In order to achieve low porosity, high crystallinity and minimal crushing, deposition into multiple layers and subsequent sintering at high temperatures is advantageous. The sintering temperature depends on the particular material used, but should not exceed the temperature that the back electrode 14 or the substrate 12 can withstand. For most electrode materials, a temperature of typically 1000 ° C. is at a maximum. The thickness of the first dielectric layer 18 depends on the dielectric constant of this layer and the dielectric constant and thickness of the phosphorescent layer 22 and the second dielectric layer 20. Generally, the thickness of the first dielectric layer 18 is in the range of 10-300 microns, preferably in the range of 20-150 microns, and more preferably in the range of 30-100 microns. .
[0072]
Generally, the criteria for determining the thickness and permittivity of the dielectric layer are to be calculated so that adequate dielectric strength occurs at the minimum operating voltage. These criteria are interrelated as described below. For the phosphorescent layer, a typical thickness range between about 0.2 and 2.0 microns (d1  ), And a range of dielectric constant (k) between about 5 and 10 for this phosphorescent layer.1  ) And about 10 to the dielectric layer6  -107  Defining a dielectric strength range of V / m, a typical thickness (d) for the dielectric layer of the present invention.2  ) And permittivity (K2  The following equations and calculations can be applied to determine the value of In the event that the above typical ranges are to be changed in a meaningful way, these formulas and calculations can be used without departing from the scope of the present invention.2  And k2  Can be used as a guideline for determining the value of.
[0073]
The voltage V applied to a double layer with one uniform dielectric layer and one uniform non-conductive phosphor layer sandwiched between two conductive electrodes is defined by Equation 1:
V = E2  * D2  + E1  * D1                  (1)
In this case, E2 is the electric field strength in the dielectric layer, E1 is the electric field strength in the phosphorescent layer, d2  Is the thickness of the dielectric layer, d1  Is the thickness of the phosphorescent layer.
[0074]
In these calculations, the direction of the electric field is perpendicular to the intervening region between the phosphorescent layer and the dielectric layer. Equation 1 applies as long as a voltage lower than the threshold voltage is applied. At this threshold voltage, the electric field strength in the phosphorescent layer is high enough that the phosphorescent layer begins to break down electrically and the device begins to emit light.
[0075]
According to electromagnetic theory, the component of the electric displacement (electric flux density) D perpendicular to the intervening region between two insulating materials having different dielectric constants is continuous over the intervening region. This electrical displacement component in a material is defined as the product of the dielectric constant and the electric field component in the same direction. From this relationship, Equation 2 is derived for the intervening region in the double layer structure:
k2  * E2  = K1  * E1                      (2)
In this case, k2  Is the dielectric constant of the dielectric material, k1  Is the dielectric constant of the phosphorescent material.
[0076]
Equations 1 and 2 can be combined to give Equation 3:
V = (k1  * D2  / K2  + D1  ) * E1        (3)
In order to minimize the threshold voltage, the first term of Equation 3 needs to be reduced for practical use. In order to maximize the light emitted by the phosphorescent layer, the second term is dictated by the choice of the thickness of the phosphorescent layer. In determining these values, the first term is chosen to be one tenth the size of the second term. Substituting this condition into Equation 3 gives Equation 4:
d2  / K2  = 0.1 * d1  / K1              (4)
Equation 4 gives the ratio of the thickness of the dielectric layer to its dielectric constant with respect to the properties of the phosphorescent layer. This thickness is uniquely determined by the requirement that when the phosphorescent layer conducts above the threshold voltage, the dielectric strength of the insulating layer is sufficient to hold the entire applied voltage. The thickness is calculated using Equation 5:
d2  = V / S (5)
In this case, S is the dielectric strength of the dielectric material.
[0077]
The above equation and d1  , K1  , S, the appropriate range for the thickness and permittivity of the dielectric layer described in the present specification and claims is obtained.
[0078]
As mentioned above, the first dielectric layer 18 has a sufficiently smooth surface adjacent to the phosphorescent layer (ie, for the subsequently deposited phosphorescent layer to emit light generally uniformly at a given excitation voltage). The second dielectric layer 20 is unnecessary if it has a sufficiently smooth surface) and is compatible with the phosphorescent layer 22. Generally, it is sufficient if the relief of the surface does not vary by more than about 0.5 microns over about 1000 microns (which is approximately equal to one pixel width). It is even more preferable that the surface undulation is 0.1 to 0.2 microns at this interval. If the first dielectric layer 18 has a sufficiently smooth surface but does not have the desired compatibility with the phosphorescent layer 22, a further layer of material (preferably a dielectric Layers, but need not be) may be added, for example, by thin film technology.
[0079]
If a second dielectric layer 20 is required, this layer is created on the first dielectric layer. The second dielectric layer 20 can have a dielectric constant less than the dielectric constant of the first dielectric layer 18 and typically has a thinner layer (preferably greater than 2 microns and more preferably between 2 and 10 microns). Micron). The desired thickness of the second dielectric layer is generally a function of the smoothness, i.e., if a smooth surface is obtained, this layer can be as thin as possible. In order to obtain a smooth surface, a sol-gel deposition technique is advantageously used, followed by sintering at a high temperature. Sol-gel deposition technology is well known in the art, for example,
"Fundamental Principles of Sol Gel Technology", R.A. W. See Jones The Institute of Metals, 1989. In general, the sol-gel process allows the materials to be mixed at the molecular level in the sol, while still retaining the solvent, before being removed from solution as a colloidal gel or polymerized polymer network. Removal of the solvent leaves a solid with a high level of dense porosity. Thus, the value of surface free energy is increased, and the solids can be sintered and concentrated at lower temperatures than would be done with most other techniques.
[0080]
The sol-gel material is deposited on the first dielectric layer 18 to obtain a smooth surface. This sol-gel process allows pores on the sintered thick film layer to be filled in addition to producing a smooth surface. Spin deposition or immersion is most preferred. These are technologies that have been used in the semiconductor industry for many years, primarily in photolithographic processes. In the case of spin deposition, the sol material is dropped onto the spinning first dielectric layer 18 at high speed-typically at several thousand revolutions per minute. The sol can be deposited in several steps if desired. The thickness of layer 20 is controlled by changing the viscosity of the sol-gel and by changing the spin rate. After spinning, a thin layer of wet sol-gel is created on the surface. The sol-gel layer 20 is sintered at a temperature typically below 1000 ° C. to produce a ceramic surface. Sols can also be deposited by immersion. The surface to be coated is immersed in the sol and then withdrawn at a constant rate-usually very slowly. The thickness of the layer is controlled by changing the viscosity and withdrawal rate of the sol. In addition, the sol may be screen printed or spray coated, but with these techniques it is relatively difficult to control layer thickness.
[0081]
The material used for the second dielectric layer 20 is preferably a ferroelectric ceramic material, which preferably has a perovskite crystal structure in order to produce a high dielectric constant. Advantageously, this dielectric constant is similar to that of the first dielectric layer in order to avoid voltage fluctuations in the two dielectric layers 18,20. Nevertheless, for the thinner layers used in the second dielectric 20, the permittivity can be used as low as about 20, but is preferably greater than 100. Illustrative materials include zirconate-lead titanate (PZT), lanthanate-zirconate-lead titanate (PLZT), and the titanates of Sr, Pb and Ba used in the first dielectric layer 18. Included, in which case PZT and PLZT are most preferred.
[0082]
In order to produce a smooth ceramic surface suitable for the deposition of the next layer, PZT or PLZT is advantageously prepared by spin deposition and subsequent sintering at temperatures below about 600 ° C. Will be deposited as
[0083]
The next layer to be deposited is typically the phosphorescent layer 22, but as described above, for the purpose of further improving the intervening region with the phosphorescent layer, within the framework of the present invention the second dielectric layer 20 Further layers may be provided thereon. For example, a thin film layer of a material known to have good injectability and compatibility can be used.
[0084]
The phosphorescent layer 22 is deposited by a known thin film deposition technique such as vacuum deposition or sputtering using an electron beam evaporator. The preferred phosphorescent material is ZnS: Mn, but other phosphors that emit light of different colors are known. Phosphorescent layer 22 typically has a thickness of about 0.5 microns and a dielectric constant of about 5-10.
[0085]
A separate transparent dielectric layer over the phosphorescent layer 22 is not required, but may be provided if desired.
[0086]
The front electrode layer 24 is deposited directly on the phosphorescent layer 22 (if provided, another dielectric layer). This front electrode is transparent and is advantageously made from indium tin oxide (ITO), which is known from thin film deposition techniques such as vacuum evaporation in an electron beam evaporator.
[0087]
The laminate 10 is typically annealed and then sealed with a sealing layer 26 such as glass.
[0088]
Advantageous laminates having typical thickness values according to the invention are as follows from back to front:
Substrate layer Alumina
Back electrode Ag / Pt address line 10 microns
First dielectric layer Lead niobate 30 microns
Second dielectric layer Zirconate-lead titanate 2 microns
Phosphorescent layer ZnS: Mn 0.5 micron
Front electrode ITO 0.1 micron
Seal layer glass 10-20 microns
For large EL displays, the layer thickness can be varied. For example, the thickness of the sol-gel layer is typically increased by about 6-10 microns to obtain the desired smoothness. Similarly, the thickness of the ITO layer can be increased to 0.3 microns for large displays.
[0089]
According to the invention, the connection between the address lines on the front and back of the electroluminescent laminate and the voltage drive circuit is advantageously made by penetrating through holes in the back substrate. Most preferably, the EL laminate has the thick dielectric layer of the present invention-although this is not required.
[0090]
The voltage drive circuit has a voltage drive component (typically referred to as a high voltage drive chip). The outputs of this component are connected to the individual row and column address lines of the back and front electrodes to selectively excite the pixels in response to the video input signal. Voltage drive circuits and components are generally known in the prior art. To illustrate the present invention, through-hole connections are provided for a well-known packaged high-voltage drive chip, which is mounted on a back substrate by well-known reflow soldering techniques. Surface mounted. High voltage drive chips of this type are known as conventional symmetric and asymmetric pulse drive types.
[0091]
However, as will be appreciated by those skilled in the art, special driver circuits or driver components can be modified, and thus, of course, the pattern of through holes and the circuit pattern provided for connection to the driver circuit. May have an effect. The present invention, as an example, allows the entire driver circuit or only a portion thereof to be mounted on a rear substrate. For example, instead of using a high voltage package chip, a bare silicon die (chip) can be used on the substrate using conventional die attach methods, and the chip can be mounted on the substrate using conventional wire bonding techniques. Can be connected to a circuit. In this case, the driver chip occupies only a small area on the substrate, and the entire driver circuit can be disposed on the substrate. As a result, the ultra-thin display panel can be interfaced directly to a video signal and connected directly to a DC power source. Such displays are useful in ultra-thin portable products that require a display. Of course, the ability to mount the driver circuit on the back side of the board can be applied to displays of any size, and a relatively large display provides more space for mounting the drive circuit directly on the back side of the board. be able to.
[0092]
The circuit connection state of the present invention is shown in FIGS. As mentioned above, special through holes and circuit patterns are provided for mounting the high voltage driver chip 30 on the opposite side of the rear substrate for illustration purposes. A special chip selection is that Supertex HV7022PJ is for connection to column address line 14 and Supertex HV8308PJ and HV8408PJ (Supertex, Sunnyvale, CA) are for connection to row address line 24. The latter two chips differ in that one lead pattern is a mirror image of the other.
[0093]
Referring to the figures, the EL laminate 10 is advantageously (but not necessarily) comprised of the two dielectric layers 18 and 20 of the present invention, and thus from the rear substrate 12 to the front. It is configured toward the viewing side. The rear substrate 12 is perforated with through-holes 32 so that the pattern is such that the substrate 12 and the through-hole 32 are closest to both ends of the address lines 14, 24 (to be formed later). Have been. Alternatively, additional through-holes can be provided at predetermined intervals along the address lines. This is useful for making connections to the high resistance front ITO address lines. The pattern in FIG. 4 is for connection to the EL laminate 10 on the square substrate 12, and the square substrate 12 is provided with column address lines (rear electrodes) 14 along a relatively long dimension, and row address lines. (Front electrode) 24 is provided along a relatively short dimension.
[0094]
The through hole 32 is advantageously formed by a laser. Holes 32 are typically extended on one side due to the nature of the laser drilling process, which may be on the rear or opposite side to facilitate passing conductive material into the holes. Selected as is.
[0095]
The substrate 12 used in the EL laminate should be capable of reducing the temperatures encountered in subsequent processing steps. Typically, the substrate used is sufficient to firmly support the laminate, and to temperatures above 850 ° C. to withstand subsequent firing sintering for thin film paste and sol-gel materials. It is stable against it. Therefore, the substrate should be impermeable to laser light, so that laser drilling can form through-holes 32. Finally, the substrate should provide good adhesion of the thin film paste used in subsequent steps. Crystalline ceramic materials and non-conductive glassy materials are used. Alumina is particularly advantageous.
[0096]
The circuit pattern 34 of the conductive material is printed on the rear surface of the substrate 12 in the pattern shown in FIG. In this step, the conductive material is drawn through the through holes 32 as described above. The circuit pattern 34 on the rear surface of the substrate 12 includes a rear connector pad 36 around each of the through holes 32, a chip connector pad 38 for outputting a high-voltage driver chip (not shown), and a drive circuit (shown in FIG. (Not shown) for connection to the rest of the connector pads (not labeled), and electrical leads (unlabeled) between a number of connector pads as shown.
[0097]
The conductive material is advantageously a conductive thin film paste applied by screen printing.
[0098]
A vacuum is applied on the front side of the substrate 12 to form a conductive path through each through hole 32, while the circuit 34 is printed on the back side. This is advantageously achieved by placing the substrate 12 on a vacuum table having a master plate, the master plate having holes drilled between the substrate 12 and the vacuum in the pattern of FIG. are doing. Each hole in the master plate is aligned and somewhat larger than the hole in substrate 12. No vacuum is applied until the circuit is printed to ensure that the vacuum is applied uniformly. The vacuum is continued until the conductive material is pulled through to the front side of the substrate. At that point, a small amount of conductive material is pulled through the front side of substrate 12 to cover the through-hole wall. The thin film paste is then fired according to known procedures.
[0099]
Following this step, the circuit pad reinforcement pattern 42 is advantageously (but not necessarily) printed as shown in FIG. As with the conductive material, the printing and firing steps are continued.
[0100]
The column address lines 14 and the connector pads 40a, 40b are then formed on the front side of the substrate 12, preferably by screen printing a thin film conductive paste, such as a silver / platinum paste. The address line pattern is shown in FIG. 6 and has a row extending along the length of the substrate 12 and ending with a front (row) connector pad 40a. During this same step, a front (row) connector pad 40b is provided to ultimately connect the row address line to the drive circuit via the through hole 32. The conductive paste is advantageously withdrawn through the through-holes 32, as described above, wherein a vacuum is applied from the rear circuit side of the substrate.
[0101]
The means for forming the conductive path through the through-hole 32 has been described in detail above, since it is formed from a thin film conductive paste, but the conductive paste may, as is known in the prior art, be used to form an electrically plated through-hole. As such, or such that the through-holes are formed by non-electrical plating, an electroplated material is provided that is properly adhered to the substrate, and subsequent layers are provided to the plate conductor. Is attached.
[0102]
The thin-film dielectric layer 18 of the present invention is then advantageously formed and fired as described above.
[0103]
The rear circuit surface of the substrate is then advantageously sealed with a rear sealant 44, for example, by screen printing with thin-film glass paste, connecting the connector pads for mounting high-voltage driver chips, and The connector pins 45 are left exposed for attachment to the rest of the driver circuit (not shown). The sealing pattern is shown in FIG.
[0104]
The EL laminate is then complemented by a sol-gel layer 20, a phosphor layer 22, and a front row address line 24. The pattern for the front row address line 24 is shown in FIG. It comprises parallel rows across the thickness of the substrate 12 terminating near the front (row) connector pads 40. Optionally, electrical interconnections 46 between row address lines 24 and front (row) connector pads 40 are provided for reliable electrical connection. These are advantageously formed by printing a conductive material, such as silver, through a shadow mask in the pattern shown in FIG.
[0105]
The above-described front sealing layer 26 is provided for the purpose of preventing moisture transmission.
[0106]
According to the invention, the front ITO address lines 24 of the EL laminate 10 are advantageously formed by laser writing. This laser writing technique is shown in connection with the advantageous EL laminate 10 of the present invention. However, it should be understood that laser writing techniques are more widely applied when patterning planar laminates having upper and lower layers. In this regard, the ITO and phosphor layers 24, 22 have upper layers that do not substantially absorb laser light. Furthermore, the thick rounded niobium dielectric layer 18 and the rounded zirconate titanate sol-gel layer 20 have a lower layer that does not absorb laser light. Another typical material is SnO as a transparent (translucent) conductor.2, In2O3including.
[0107]
Usually, in the spirit of the present invention, the upper layer is a material that transmits visible light, and the lower layer is a material that does not transmit visible light. The lower material is therefore directly perforated and the upper layer is indirectly perforated. In this case, drilling is performed with a laser beam having a wavelength in the visible region or in the infrared region of the electromagnetic spectrum. This laser perforation method is widely used in semiconductors, liquid crystal displays, solar cells and EL displays.
[0108]
Materials to control the accuracy and resolution of laser writing (depth and width of cut) and to avoid explosive delaminating of layers and to minimize interdiffusion between layers The specified properties and layer thickness should be observed.
[0109]
The following relationship is maintained for a two-layer laminate.
[0110]
Where αuTu> ΑoTo,
αu= Absorption coefficient of lower layer,
αo= Absorption coefficient of upper layer,
Tu= Thickness of lower layer,
To= Thickness of upper layer,
Product αuTuIs the product αoToIt is even more advantageous to be significantly larger than.
[0111]
When a plurality of upper transparent layers and / or a plurality of opaque layers are provided, the product α for each layeruTuIs the product α for each layeroToShould be greater than the sum of
ΣiαuiTui> ΣiαoiToi
When the above function is maintained, the steps of the present invention should directly perforate only a portion of the lower layer without cutting through its entire thickness, and It should be drilled indirectly through the thickness.
[0112]
Explosive delamination can occur if heat or vapor pressure builds in the lower layer before the upper layer can soften and / or evaporate due to indirect perforation. Therefore, the material in the upper layer should melt and vaporize at a lower temperature than the temperature at which the material in the lower layer melts and vaporizes.
[0113]
For the purpose of improving the high resolution cutting performance, it is advantageous if the thermal conductivity of the material in the lower layer is smaller than that of the material in the upper layer. The thermal conductivity of both layers is selected from the area being perforated so that no significant heat is dissipated while this area is being irradiated with laser light.
[0114]
In order to avoid interdiffusion of material between the layers, the diffusion time for this process should be longer than the time when the area to be drilled is irradiated with a laser beam.
[0115]
The aforementioned properties are known for the materials and can provide an advance notice of which materials are suitable for the laser writing process of the present invention.
[0116]
Laser cutting resolution, explosive delamination and interdiffusion are also affected by the energy and scanning speed of the laser beam. However, if the foregoing relationship is maintained, these other laser conditions are usually maintained, and these other laser conditions are controlled and controlled to achieve the desired results of direct and indirect drilling. Change is possible.
[0117]
Laser beams that provide a laser beam having a wavelength in the visible or infrared region are known. Carbon dioxide lasers, argon lasers and YAG lasers are examples. All lasers have wavelengths greater than 400 nm. Pulsed or continuous wave lasers can be used. The latter is advantageous for forming sharp high-resolution notches. The laser beam is focused by a suitable lens device. Its purpose is to ensure sufficient local density for complete removal of the upper layer. Normally, the energy density of the laser beam is set such that the groove to be cut is sufficiently larger than the thickness of the upper transparent layer. When the transparent layer includes electrode address lines, this ensures that the address lines are clearly defined and electrically isolated.
[0118]
Writing is performed by moving a laser beam with respect to the material to be written. More advantageously, this is done by placing the material to be written on an xy coordinate table that is movable relative to the laser beam.
[0119]
To write the address lines, a table movable in the x-direction (ie, perpendicular to the address line to be written) is advantageous, and the laser beam is movable in the y-direction, ie, along the address lines.
[0120]
Materials that are vaporized or decomposed during laser writing can be removed from the written material by a vacuum provided near the laser beam.
[0121]
An advantageous EL laminate 10 according to the invention, a thin layer 24 of indium tin oxide, is deposited on the phosphor layer 22 in a known manner. Vacuum deposition methods for depositing ITO or methods for depositing ITO are disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,568,578 and 4,849,252. It is also possible to use tin oxide doped with a material other than ITO, for example, fluorine. An optically transparent dielectric layer can be provided between the ITO and the phosphorus layers 24,22. An advantageous sol-gel layer 20 of PZT and a thick-film dielectric layer of blunt niobium are provided below the phosphorus layer. The EL laminate 10 is formed in the reverse sequence to the conventional TFEL device, as described above. This leaves an ITO layer 24 and a phosphor layer 22 suitable for laser writing according to the invention as conventional, as an upper transparent layer above the lower opaque dielectric layers 18,20.
[0122]
Each row address line 24 is laser written as previously described. The laser beam directly removes at least a portion of the sol-gel layer 20 and a small portion of the thick underlying dielectric layer 18 and indirectly removes the ITO and phosphor layers 24, 22 over their thickness. This leaves a reliable insulating gap between adjacent address lines.
[0123]
The row address line 24 is connected to the driving circuit described above. In particular, with the advantageous through-hole connection described above, the electrical interconnect 46 (prior to laser writing) will eventually form the address lines by depositing silver in the pattern shown in FIG. It is formed at a position overlapping a part of the ITO layer.
[0124]
Next, the address lines are written as described above.
[0125]
The completed EL laminate can be sealed by spraying a protective polymer seal on the front visible surface, as described above, or by bonding a glass plate to the front surface.
[0126]
The use of indirect perforations for writing a transparent conductor material offers several advantages. Instead of an ultraviolet pulse laser with a high instantaneous output, a very low energy coupled wave laser that emits light in the visible region can be used. This laser not only reduces cost, but also creates a smoother line on the deleted cut. This is significantly important for high resolution EL displays. Direct drilling of a transparent material requires significantly higher instantaneous laser energy to deliver the energy required for drilling in a time short enough to prevent heat from spreading from the area where drilling occurs. In prior art attempts to directly drill a transparent conductor provided on a transparent substrate, only a small portion of the laser energy is provided directly by the transparent conductor material; Pass through different layers. In many cases, indirect perforations minimize the problem of interdiffusion between layers. This is because the heat for vaporizing the transparent layer is generated from the bottom of the transparent layer. This facilitates the removal of the perforated material to the outside, rather than the diffusion of the material into the underlying layer. This is important for maintaining the quality of the dielectric and phosphor layers in the EL display.
[0127]
The invention is further illustrated by the following variant embodiment.
[0128]
Example 1
This example shows that simple printing of a thick film layer of barium titanate (a material used as a ceramic sheet in Miyata et al.) Is subject to electrical breakdown under conditions. .
[0129]
Single pixel electroluminescent devices were formed on an alumina substrate (5 cm square, 0.1 cm thick) obtained from Coors ceramic (Grand Junction, Colorado, USA). A back electrode layer is in contact with the center of the substrate at a distance from the edge. The material used is a silver / platinum conductor. This is conventionally printed as an address line in electronics. Specifically, Cermalloy # C4747 (available from Cermalloy, Conshohocken, Pa.) Was screen printed as a thick film paste on a 320 mesh stainless steel screen and coated with a photosensitizer. This photosensitizer was irradiated with ultraviolet light through a photomask. The purpose is to expose areas of the photosensitizer that have been maintained for printing. Unexposed photosensitizer was removed by dissolving in water. The paste is printed through this screen at this point. The remaining photosensitizer was then further cured by additional light irradiation. The printed paste was dried in a 150 ° C. oven for several minutes and heated in air in a BTU model TFF142-790A24 belt oven at the temperature profile recommended by the paste maker. The maximum process temperature was 850 ° C. The resulting thickness of the heated electrode conductor layer was about 9 microns.
[0130]
The dielectric layer is formed on this electrode layer as follows. Barium titanate (ESL # 4520-ElElectroscience Laboratories, available from King of Prussia, Pennsylvania, dielectric constant 2500-3000) is printed in a square pattern through a 200 mesh screen. As a result, everything was covered except for the electrical contact pads in the electrode lines. The printed dielectric paste was heated in air in a BTU furnace according to the temperature profile recommended by the manufacturer (maximum temperature 900-1000 ° C.). The thickness of the resulting heated dielectric is in the range of 12-15 microns. The second and third layers of dielectric were then printed and heated on the first layer in the same manner. The combined thickness of the three printed and sintered dielectric layers is 40-50 microns.
[0131]
A phosphorus layer was deposited directly on the dielectric layer by known thin-film techniques. Specifically, a 0.5 micron thick layer of copper sulfide doped with 1 mole percent of manganese is deposited over the dielectric layer using a UHV Instruments Model 6000 e-beam evaporator. These layers are heated under vacuum in a deposition apparatus and maintained at a temperature of 150 ° C. during the deposition for about 2 minutes.
[0132]
A phosphor layer is coated with a 0.5 micron layer of a transparent electrical conductor made of indium tin oxide. This layer is deposited by known thin film deposition techniques, in particular using an electron beam evaporation apparatus at 400 ° C. under vacuum.
[0133]
The laminate is then treated in air at 450 ° C. for 15 minutes to anneal the indium phosphorus indium oxide conductor layer. Indium braze contacts are provided to the ITO layer. This element is sealed with a silicon sealing material (Silicone Resin Clear Lacqver, cat. # 419.MG Chemicals).
[0134]
The device is tested by applying a DC voltage between the two electrodes. The device is observed to fail if a voltage is applied that causes electrical breakdown of the dielectric layer in the region immediately adjacent to the indium tin oxide contact.
[0135]
It is presumed that this device failure occurred because the dielectric layer did not form the smooth surface required for the phosphorus layer. Fine cracks may be observed on the surface. However, this may be due to the presence of interfering materials in commercially available dielectric pastes. As such, barium titanate is not an indicator that it cannot be used as a single or first dielectric layer according to the present invention.
[0136]
Example 2
This example demonstrates that a screen-printed dielectric layer consisting of a paste containing bleached niobate, which is known to have a higher dielectric constant and a lower sintering temperature than barium titanate, is suitable, Gives a dielectric constant but does not emit light.
[0137]
The device has the same configuration as in the first embodiment. However, it has a dielectric layer composed of a dielectric paste of niobate, Cermalloy # IP9333 (dielectric constant is about 3500, thickness is the same as Example 1). When tested, this device did not suffer from dielectric breakdown when a DC voltage of 400 V was applied. However, no light emission occurred even when an AC voltage was applied.
[0138]
The lack of light emission is due to compatibility problems in connection with the phosphor layer. This should not be an indication that blunt niobate cannot be used as a single or first dielectric layer according to the present invention.
[0139]
This example shows a two-layer dielectric constructed according to the present invention. A first dielectric layer of blunt niobate (as in the second embodiment) and a second dielectric layer of blunt zirconate. The desired luminescence was achieved.
[0140]
An element similar to that in the second embodiment is formed. However, there is an additional step of applying a layer of round zirconate (PZT) to the printed and heated dielectric layer using a sol-gel process before the phosphorus layer is applied. The sol was prepared as follows. Acetic acid is dehydrated at 105 ° C. for 5 minutes. Twelve grams of acetic acid tuna was melted into 7 ml of 80 ° dehydrated acid to form a colorless solution. The solution was cooled and 5.54 g of propoxylated zirconium was mixed into the solution to form a blue-yellow solution. The solution was left at 60 ° -80 ° for 5 minutes, after which 2.18 g of titanium isopropoxylated was added with stirring. The resulting solution remains. Stirred in an ultrasonic bath to ensure that the solute melted. Then 1.75 ml of a 4: 2: 1 solution of ethylene glycol, propanol, water was added to form a stable sol. More ethylene glycol was added prior to coating to adjust the viscosity to the desired value for spin coating or dipping. The prepared dielectric layer was spin coated or dipped with a sol. In the case of spin coating, the sol was dropped at 3000 rpm onto the spinning first dielectric layer in a horizontal plane. In the case of dipping, a higher viscosity sol was used. The substrate was lifted from the sol at a speed of 5 cm / min for the dipping step. The resulting coated assembly was then heated in a furnace air at a temperature of 600 ° C. for 30 minutes to convert the sol to PZT. The thickness of the PZT layer was about 2-3 microns. The surface of the PZT layer was observed to be significantly smoother than the surface of the screen printed and sintered first dielectric layer.
[0141]
Following the deposition of the PZT layer, a phosphorus layer and a transparent layer are deposited as in Example 1.
[0142]
The finished laminate was manufactured with properties similar to or better than those reported by Miyata et al. In emission-voltage characteristics. The threshold voltage for minimum brightness for display was 110V. The luminous intensity at 50 V above the threshold (ie, 160 V, 60 Hz) was 57 foot Lambert.
[0143]
In this embodiment, changes in the thickness of the dielectric layer affect the operating voltage and the brightness of the display.
[0144]
The display was configured as in Example 3. The difference is that only two instead of three screen printed dielectric layers were applied. The thickness of the first dielectric layer was correspondingly reduced to 25-30 microns.
[0145]
The threshold voltage for the minimum luminance was expected to be 70 V (110 candlelight in Example 3) from theoretical considerations. The luminance at 50 V above the threshold was also reduced to 35 footlamberts (57 candlelight footlamvers, Example 3).
[0146]
Example 5
This embodiment shows an advantageous embodiment of connecting the row and row address lines of an EL laminate to a drive circuit using through holes.
[0147]
The addressable EL display is constructed using the same sequence of layer deposition shown in Example 3. The substrate was 0.025 inch thick rectangular alumina. The alumina was obtained from Coors Ceramics (Grand Junction, Colorado, U.S.A.) having dimensions of 2 inches long by 2 inches wide. The substrate was drilled with a 0.006 inch diameter through hole using a carbon dioxide laser in the pattern shown in FIG. The substrate was inspected to ensure that all holes were clear. The hole was found to be about 0.008 inches in diameter on the side facing the laser and about 0.006 inches on the opposite side. The side with the larger hole was selected on the back side of the substrate to facilitate the insertion of conductive material into the through hole.
[0148]
Following this, the circuit pattern shown in FIG. 5 was printed with a 325 mesh stainless steel stainless screen using Cermalloy # 4740 silver platinum paste. During this printing process, the substrate is centered with a master plate having 0.040 inch holes drilled in the same pattern as shown in FIG. 4 and drawing a conductive pace through through holes in the substrate. For this purpose, a vacuum is applied below the master plate (i.e., over the whole surface as viewed from the paper side of the substrate). This step formed the circuit pattern of FIG. 5 with the conductive paths through each of the through holes in the substrate. To ensure uniformity in applying the vacuum, the vacuum is only applied after the substrate has been printed. This part ensures that the through holes are filled.
[0149]
Subsequent to printing, the substrate is heated in a BTU model TFF142-790A24 with a temperature profile advanced by the paste manufacturer. The maximum temperature was 850 ° C.
[0150]
Following this step, the circuit reinforcement pattern shown in FIG. 7 is printed and the circuit backside of the substrate is heated (using the same Cermalloy conductive paste). This step makes the circuit pattern thicker in certain areas where electrical connections are to be made substantially.
[0151]
The column address lines and front column and row connector pads were then screen printed on the front side of the substrate. The lines extended the length of the substrate to the column connector pads shown in FIG. The row connector pads shown in FIG. 5 are printed in this same step. The column address lines and connector pads were formed from the same conductive paste (Cermalloy # 4740) using the same printing and heating conditions. The substrate was positioned on the same master plate by the through-holes of FIG. 4 and vacuum was applied from below to draw the conductive paste through the through-holes to the backside of the substrate. The thickness of the heated electrode layer was about 8 micrometers. 52 address lines were formed per inch, and the total number of address lines was 68. This part was inspected to ensure that the through holes were filled.
[0152]
Three layers of dielectric paste (Cermalloy # IP9333) were printed and heated as described in Example 3 with the purpose of forming a dielectric layer having a thickness of about 50 micrometers.
[0153]
Next, the circuit back side of the substrate was sealed. A thick film glass paste (Heraeus IP9028, Heraeus-Cermalloy, Conshohocken, Pa.) Was screen printed using a 250 mesh screen in the pattern shown in FIG. Connector pads for connecting to high voltage drive chips and other drive circuits were not covered. The glass seal layer was then heated in a BTU belt furnace at a temperature of up to 700 ° C. using the temperature profile recommended by the manufacturer.
[0154]
During the aforementioned heating, the substrate was supported on a ceramic material part in order to avoid contact between the printed material on the circuit side and the belt of the furnace.
[0155]
The sol-gel layer is formed substantially by immersion as described in Example 3. Three or four sol-gel layers are typically used. It is used with a pooling rate of 10 to 25 sec / in from a mixture having a viscosity of approximately 100 cP, measured for example by a falling ball viscometer. The sol-gel is dried at 110 ° C. for 10 minutes between the dipping layers. Vacuum chucking is performed over the active area of the laminate, and the sol-gel is rinsed off the remaining area. The layer is then sintered in a belt furnace at about 660 ° C. for 25 minutes. This achieves a total sol-gel thickness of between 3 and 10 μm. This is taken over by the phosphorescent layer of Example 3 doped with 1% manganese and using 0.5-1.0 μm thick zinc sulfide.
[0156]
The rows of address lines are those with indium-tin-oxide deposited as described in Example 3 (the pattern is shown in FIG. 9). There are approximately 52 address line rows per inch, for a total of 256 rows. The spacing between the lines is 0.001 inches and the line width is 0.019 inches (center to center).
[0157]
As in the pattern shown in FIG. 10, silver is deposited on the substrate through a hole conductor through a shadow mask to form an electrical connection of a row of address lines to a row connector pad.
[0158]
The visible surface of the laminate is sealed with a silicone sealant. This silicone sealant is sprayed over the entire front surface of the display. This sealant contains M.P. G. FIG. Chemical silicone resin clear lacquer Cat # 419 is used.
[0159]
The entire display is tested by connection to a pulse generator that provides a 60 Hz 160 V square wave signal across a pair of column and row pads on a circuit provided on the back side of the substrate. Each pixel of the display is based on individual illumination and has the same consistent intensity as measured in Example 3 when supplied with voltage. Functionally impaired pixels are found out of all 17408 pixels.
[0160]
Example 6
This embodiment shows an advantageous embodiment of a laser in which the indium-tin-oxide-address lines of the EL laminate according to the invention are scribed.
[0161]
A matrix display that can be called by an address is configured on a ceramic substrate used in the following process. The ceramic substrate is 0.025 inches thick, 6 inches long and 2 inches wide, rectangular alumina and is obtained from Coors Ceramics (Grand Junction, Colorado, USA). A hole having a diameter of 0.006 inch is formed in this substrate by using a carbon dioxide laser. This pattern is shown in FIG. Some of these holes are inspected to ensure that they are all penetrated.
[0162]
Following this step, the circuit pattern shown in FIG. 5 is printed on a 325 mesh stainless steel screen (Cermalloy (Conshocken Pnnsylvania, USA) # 4740 silver platinum paste is used for this screen. ). During the printing process, the substrates are arranged on a master plate. The master plate has 0.04 inch holes drilled with the same pattern as the substrate to facilitate the supply of vacuum to the substrate holes during printing. The vacuum absorbs the paste through holes to facilitate the formation of a conductive path through the ceramic substrate after some sintering. Part of this is sintered in the atmosphere in a BTU model TFF 142-790A24 belt furnace with the temperature data recommended by the paste manufacturer, ie a maximum temperature of 850 ° C.
Following this step, the circuit reinforcement pattern shown in FIG. 7 is printed and sintered on the circuit side behind the substrate (again, using the same "Cellmalloy" conductive paste described above). This step results in a relatively thick circuit pattern in certain areas where electrical connections are subsequently made.
[0163]
Following this, the set of address lines and the connector pads are printed on the visible front side of the board. These lines extend along the entire length of the board to the connector pads (FIG. 6). Rows of connector pads are formed in this step (FIG. 6). The row of address lines and the row of column connector pads are formed from the same silver-platinum paste used in the same printed and sintered state. The substrate is located on the same master plate having the through holes of FIG. Vacuum is supplied to push out the conductive paste from below through the through holes toward the rear side of the substrate. The thickness of the sintered electrode layer is about 8 μm. There are 52 address lines per inch, for a total of 68 address lines.
[0164]
The next three layers of lead-niobate dielectric paste (Cermalloy # IP9333) are then printed and sintered at the top of the address line row with the temperature conditions (maximum temperature 850 ° C.) recommended by the manufacturer in the belt furnace. Is done. The bonding thickness of the dielectric layer is 50 μm.
[0165]
Following this step, the circuit side behind the substrate is sealed according to Example 5 whose pattern is shown in FIG.
[0166]
Next, a 3-10 μm thick layer of lead zirconate titanate (PZT) is deposited on the lead niobate dielectric paste to form a smooth surface. The sol-gel technique used and dipped according to Example 5 is used. The phosphorescent layer in the form of a thin film is deposited by known evaporation using an electromagnetic beam. The phosphorescent layer is zinc sulfate doped with 1% manganese. It is deposited over a thickness between 0.5-1 μm.
[0167]
The next step is to deposit a 300 nm thick layer of indium tin oxide (ITO) over the phosphorescent layer using known methods of electromagnetic beam evaporation.
[0168]
This ITO layer is patterned into 256 address lines using a 2 watt CW (continuous wavelength) of an argon ion laser inverted to a wavelength of 514.5 nm. The EL laminate is mounted on a movable X-axis table. This X-axis table moves the laminate perpendicular to the line scribed by the laser beam. The laser beam is moved in the Y-axis direction to scribe the line. The laser beam is focused on a 12 macrometer spot and the laser power is adjusted as follows. That is, the indium tin oxide, the underlying phosphorescent layer, and about 10% of the underlying bonded dielectric layer are adjusted to be removed at the scanned location of the (about 1.8 W) laser beam. . The scanning speed is controlled at about 100 mm / sec and 500 mm / sec to provide an address line with a gap of about 40 μm or 25 μm and a depth of 6-8 μm or 3-4 μm, respectively. The interval between address lines (for example, between line centers) is about 500 μm. Vacuum near the substrate stops evaporation and removal of material. In the pattern of the transmission electrode, as shown in FIG. 9, the removal is performed completely at once. On all displays, there are approximately 50 rows of address lines per inch, for a total of 256 columns.
[0169]
Before the ITO column lines are scribed, the silver interconnect between the front (row) connector pad and the first ITO address line is removed from the silver through the shadow mask as shown in the pattern diagram of FIG. Screen printed.
[0170]
After laser scribing, the front view side of all displays is sprayed with a protective polymer coating (silicon lysine clear lacquer manufactured by MG Chemical, cat # 419).
[0171]
The display is then tested for voltage across the selected pixel, supplied by connection to a pulsed power supply. This pulse power supply supplies a pulse voltage of 160 V at a repetition frequency of 64 Hz. Each pixel is reliably lit with a luminosity corresponding to the single pixel device of the previous embodiment.
[0172]
According to the address line of this embodiment, a higher level can be basically obtained than that obtained by the photolithographic technology.
[0173]
A typical example of a device that can be actually used has a width of the ITO address line of 180 to 205 μm and a gap between the lines of 65 to 80 μm. Starting from the above, according to the invention, gaps of 25 μm and 40 μm are produced depending on the scanning speed of the laser. Such a high solution allows for a relatively high ratio of active areas to the entire display. This is because a relatively wide ITO address line with a relatively small gap can be used.
[0174]
Example 7
This embodiment is represented by two layers that are dielectrically configured according to the present invention. However, in this embodiment, the first dielectric layer is formed from a paste having a higher dielectric constant than the paste used in the third and fourth embodiments.
[0175]
This device is constructed starting from Example 3 above, however, the first dielectric layer is formed from a lead-niobate paste. This paste is obtained as a high capacitance paste K from an electrochemical experiment using the number 4210. The sintered paste has a dielectric constant of about 10,000. The first dielectric layer has a thickness of about 50μ. A thickness of about 5μ is applied to the PTZ sol-gel layer as described in Example 3.
[0176]
This device works with a threshold voltage of 91V for minimum brightness and a luminous intensity of 50 footlamberts at 150V.
[0177]
Example 8
This embodiment is represented by two dielectrically configured layers. In this case, the first dielectric layer is formed of a lead / niobate paste, and the second dielectric layer is formed of a lead / lanthanum / zirconate / titanate paste (PLZT). This PLZT has a dielectric constant of about 1000. In this PLZT, the mass ratio of zirconium: titanium: lanthanum is 52:32:16.
[0178]
An apparatus configured as starting from Example 3 has a sol-gel layer generated as follows.
[0179]
Dissolve 120 grams of 99.5% pure lead acetate in 50 ml of glacial acetic acid. This solution is heated to 90 ° C. It is then kept at this temperature for 2 minutes before being cooled to 70 ° C. Then 55.4 grams of zirconium propoxide are added and the solution is heated to 80 ° C and held at this temperature for 1 minute. After cooling to 70 ° C., 21.8 grams of titanium isopropoxy seed are added. Next, 11.4 grams of lanthanum nitrate are dissolved in 20 ml of glacial acetic acid and added to the solution. Finally, 10 ml of ethylene glycol, 5 ml of propane-2ol and 2.5 ml of demineralized water are added to stabilize the solution and adjust the viscosity to the appropriate value.
[0180]
The PLZT sol-gel layer is used for the first dielectric layer formed by dipping by means similar to that described in Example 3 above. The dipped part is sintered at 600 ° C. to convert to a second layer for PLZT. Four layers of PLZT are used by continuous dipping and sintering as described above to create a sufficiently smooth surface for the deposition of the phosphorescent layer. A total thickness of 5μ is obtained.
[0181]
The device works with a threshold voltage of 75V and a luminosity of 37 footlamberts at 150V.
[0182]
All statements made so far are indicative of the level of skill required in the art requiring skill. All descriptions are embodied with the same scope of reference as each individual description is set forth in detail and individually to be referred to herein by relationship.
[0183]
The technical terms and expressions used herein are used as terms of description and are not intended to be limiting. Neither is the use of such terminology and language emphasized to the extent corresponding to the features illustrated and described above. It is to be understood that the scope of the invention is to be limited and expressly defined in the appended claims.
[0184]
【The invention's effect】
In accordance with the present invention, there is provided an improved electroluminescent laminate dielectric layer structure and a method of producing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a laminate structure including two dielectric layers of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the laminate structure of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a laminate structure taken along a row electrode, showing an advantageous embodiment of connecting a column electrode address line and a row electrode address line to a voltage drive component of a voltage drive circuit.
FIG. 4 is a plan view of a rear substrate provided with an advantageous pattern of through holes for electrically connecting an address line and a voltage driving component of a driving circuit.
FIG. 5 is a plan view of an advantageous drive circuit pattern printed on the back side of the back substrate.
FIG. 6 is a plan view of column electrodes and row paths printed on the front side of the back substrate.
FIG. 7 is a plan view of a circuit path reinforcement pattern advantageously printed on the drive circuit pattern of FIG. 5;
FIG. 8 is a plan view of a sealing glass pattern advantageously printed on the drive circuit patterns and circuit path reinforcement patterns of FIGS. 5 and 7;
FIG. 9 is a plan view of a row electrode line pattern.
FIG. 10 is a plan view of the electrical connections printed between the row tracks of FIG. 9 and the row paths of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
10 Dielectric layer structure
12 Substrate
14 Back electrode
18. First dielectric layer
20 Second dielectric layer
22 phosphorescent layer
24 Front electrode
26 Seal layer

Claims (99)

順次形成される以下の各層を支持するに充分堅固な背面基板を備えるELラミネートであって、
背面電極と、
前記背面電極上における平坦な誘電層と、
平坦な燐光層と、
平坦な前面電極と、
を有しており、
前記誘電層は、約1.0×10 V/mよりも大きい絶縁耐力Sと、該誘電層の誘電率と燐光層の誘電率の比が約50:1よりも大きくなるような誘電率とを有するように、焼結されたセラミック材料により生成されてなる厚膜の第1の誘電層及び該第1の誘電層上に設けられ第1の誘電層表面の孔を埋める滑らかな第2の誘電層を備え、
前記第1の誘電層及び前記第2の誘電層を備える前記誘電層は、式d=V/Sにより規定され作動中に誘電破壊を防止するに充分な厚さを有し、ここで、d前記第1の誘電層及び前記第2の誘電層を備える誘電層の厚さ、Vは最大印加電圧であり、
前記滑らかな第2の誘電層の平面は約1000ミクロンにわたって約0.5ミクロンより大きく変化していない表面起伏を有することを特徴とする、ELラミネート。
An EL laminate having a rear substrate that is sufficiently rigid to support the following layers that are sequentially formed,
A back electrode,
A flat dielectric layer on the back electrode,
A flat phosphorescent layer,
A flat front electrode,
Has,
The dielectric layer has a dielectric strength S of greater than about 1.0 × 10 6 V / m and a dielectric constant such that the ratio of the dielectric constant of the dielectric layer to the dielectric constant of the phosphorescent layer is greater than about 50: 1. to have the door, smooth second to fill the first dielectric layer surface of the hole provided in the first dielectric layer and the first dielectric layer on a thick film formed by generated by a ceramic material that is sintered With a dielectric layer of
The dielectric layer comprising the first dielectric layer and the second dielectric layer has a thickness defined by the formula d 2 = V / S and sufficient to prevent dielectric breakdown during operation, wherein: d 2 is the first dielectric layer and the thickness of the dielectric layer comprising a second dielectric layer, V is the maximum applied voltage,
The EL laminate, wherein the smooth second dielectric layer plane has a surface undulation that has not changed by more than about 0.5 microns over about 1000 microns.
前記dは、10〜300ミクロンの範囲内であることを特徴とする請求項1記載のラミネート。Wherein d 2 is laminate according to claim 1, characterized in that in the range of 10 to 300 microns. 前記燐光層は、0.2〜2ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項2記載のラミネート。The laminate of claim 2, wherein said phosphorescent layer has a thickness in the range of 0.2 to 2 microns. 前記dは、20〜150ミクロンの範囲内であることを特徴とする請求項2又は3記載のラミネート。Wherein d 2 is laminate according to claim 2 or 3, wherein the in the range of 20 to 150 microns. 前記誘電層は、当該誘電層の厚さと前記燐光層の厚さの比が約20:1〜500:1の範囲内になるような厚さを有することを特徴とする請求項2又はの何れかに記載のラミネート。The dielectric layer is the dielectric layer thickness and the phosphorescent layer thickness ratio of about 20: 1 to 500: according to claim 2 or 4, characterized in that it has a thickness such that is within the first range The laminate according to any one of the above. 誘電層の誘電率と燐光層の誘電率との比は約100:1よりも大きく、前記誘電層は、当該誘電層の厚さと燐光層の厚さとの比が約40:1〜300:1の範囲内になるような厚さを有することを特徴とする請求項5記載のラミネート。The ratio of the dielectric constant of the dielectric layer to the dielectric constant of the phosphorescent layer is greater than about 100: 1, and the dielectric layer has a ratio of the dielectric layer thickness to the phosphorescent layer thickness of about 40: 1 to 300: 1. 6. A laminate according to claim 5, having a thickness in the range of: 前記燐光層は前面電極と背面電極との間に挟まれた薄膜層であり、該前面電極は透過性とされ、かつ前記燐光層は前記誘電層により背面電極と分離されていることを特徴とする請求項3記載のラミネート。The phosphorescent layer is a thin film layer sandwiched between a front electrode and a back electrode, the front electrode is made transparent, and the phosphorescent layer is separated from the back electrode by the dielectric layer. The laminate according to claim 3, wherein 前記誘電層が約500よりも大きい誘電率を有することを特徴とする請求項7記載のラミネート。The laminate of claim 7, wherein the dielectric layer has a dielectric constant greater than about 500. 前記誘電層が少なくとも2つの層により形成されていることを特徴とする請求項1又はの何れかに記載のラミネート。Laminate according to claim 1 or 8, wherein the dielectric layer is formed by at least two layers. 前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は強誘電性セラミック材料から成ることを特徴とする請求項9記載のラミネート。The laminate of claim 9, wherein the first and second dielectric layers are comprised of a ferroelectric ceramic material. 前記第2の誘電層は、少なくとも20の誘電率と少なくとも約2ミクロンの厚さを有することを特徴とする請求項10記載のラミネート。The laminate of claim 10, wherein the second dielectric layer has a dielectric constant of at least 20 and a thickness of at least about 2 microns. 前記第1の誘電層は少なくとも1000の誘電率を有し、かつ前記第2の誘電層は少なくとも100の誘電率を有することを特徴とする請求項11記載のラミネート。The laminate of claim 11, wherein the first dielectric layer has a dielectric constant of at least 1000 and the second dielectric layer has a dielectric constant of at least 100. 前記第2の誘電層は約2〜10ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項12記載のラミネート。The laminate of claim 12, wherein said second dielectric layer has a thickness in the range of about 2 to 10 microns. 前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は、ペロブスカイト結晶構造を有する強誘電性のセラミック材料により生成されていることを特徴とする請求項13記載のラミネート。14. The laminate according to claim 13, wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer are made of a ferroelectric ceramic material having a perovskite crystal structure. 前記背面基板は前記誘電層の燒結温度に耐えることが可能であることを特徴とする請求項1又は14記載のラミネート。15. The laminate according to claim 1, wherein the back substrate is capable of withstanding the sintering temperature of the dielectric layer. 前記基板および前記背面電極は約850℃の温度に耐えることが可能である材料から形成され、かつ前記第1の誘電層は、厚膜技術およびこれに続く前記背面電極と前記基板の融点よりも低い温度での焼結により生成されることを特徴とする請求項15記載のラミネート。The substrate and the back electrode are formed from a material capable of withstanding a temperature of about 850 ° C., and the first dielectric layer is formed by thick film technology and subsequent melting of the back electrode and the substrate. The laminate according to claim 15, produced by sintering at a low temperature. 前記第1の誘電層はスクリーン印刷により生成されることを特徴とする請求項15又は16記載のラミネート。17. The laminate according to claim 15, wherein the first dielectric layer is created by screen printing. 前記第2の誘電層は、ゾル・ゲル技術により生成され、これに続く背面電極及び基板の融点よりも低い温度での焼結により生成されることを特徴とする請求項16又は17記載のラミネート。18. A laminate according to claim 16 or claim 17, wherein the second dielectric layer is produced by a sol-gel technique, followed by sintering at a temperature below the melting point of the back electrode and the substrate. . 前記第2の誘電層は、スピンディポジションまたは浸せきを含むゾル・ゲル技術およびこれに続く背面電極及び基板の融点よりも低い温度での焼結により生成される、請求項16又は17記載のラミネート。18. The laminate according to claim 16 or 17, wherein the second dielectric layer is produced by a sol-gel technique including spin deposition or immersion followed by sintering at a temperature below the melting point of the back electrode and substrate. . 前記第1の誘電層はニオブ酸鉛から成り、前記第2の誘電層はジルコル酸−チタン酸鉛またはランタン酸−ジルコン酸−チタン酸鉛から成ることを特徴とする請求項9、15または19の何れか1項記載のラミネート。20. The device of claim 9, wherein the first dielectric layer comprises lead niobate and the second dielectric layer comprises lead zirconate-titanate or lanthanate-zirconate-lead titanate. A laminate according to any one of the preceding claims. 前記基板はアルミナであることを特徴とする請求項15,19,または20の何れか1項記載のラミネート。The laminate according to any one of claims 15, 19, or 20, wherein the substrate is alumina. 背面電極はアルミナ基板上の焼成された銀/プラチナのアドレス線路から成り、かつ前面電極はインジウムスズ酸化物のアドレス線路から成ることを特徴とする請求項19又は21記載のラミネート。22. The laminate according to claim 19, wherein the back electrode comprises a baked silver / platinum address line on an alumina substrate and the front electrode comprises an indium tin oxide address line. 前面電極上部にシール層をさらに備えることを特徴とする請求項22記載のラミネート。The laminate according to claim 22, further comprising a seal layer on the front electrode. 前記誘電層は、前記燐光層と接触しておりかつ両立性を有することを特徴とする請求項1,又は8の何れか1項記載のラミネート。The dielectric layer is a laminate of any one of claims 1, 2 or 8, characterized in that it has a contact with and and compatible with the phosphorescent layer. 前記第2の誘電層は、前記燐光層と接触しておりかつ両立性を有することを特徴とする請求項9,15,19,及び21の何れか1項記載のラミネート。22. The laminate according to any one of claims 9, 15, 19, and 21, wherein the second dielectric layer is in contact with and compatible with the phosphorescent layer. 前記燐光層と前記前面電極との間には、誘電層をさらに有することを特徴とする請求項9記載のラミネート。The laminate of claim 9, further comprising a dielectric layer between the phosphorescent layer and the front electrode. 前面電極と背面電極との間に挟まれた燐光層を有し、前記燐光層は誘電層により背面電極と分離されている形式のエレクトロルミネセンスラミネート中の誘電層構造体を形成する方法において、
順次形成される前記背面電極、前記誘電層、前記燐光層、及び前記前面電極を支持するために充分堅固な背面基板を形成してなり、
前記誘電層が約1.0×10V/mよりも大きい絶縁耐力Sと該誘電層の誘電率と燐光層の誘電率の比が約50:1よりも大きくなるような誘電率とを有し、かつ前記誘電層が式d=V/Sにより規定され作動中に誘電破壊を防止するに充分な厚さを有し、ここで、dは前記誘電層の厚さ、Vは最大印加電圧であり、かつ前記誘電層の平面が約1000ミクロンにわたって約0.5ミクロンより大きく変化していない表面起伏を有するように、厚膜技術及びゾル・ゲル技術のうちの1つ又は2つ以上の技術により、背面電極を有する堅固な基板上に1つ又は2つ以上の層でセラミック材料をディポジットし、続いて焼結することにより、誘電層を形成することを特徴とする誘電層構造体を形成する方法。
A method of forming a dielectric layer structure in an electroluminescent laminate of the type having a phosphorescent layer sandwiched between a front electrode and a back electrode, wherein the phosphorescent layer is separated from the back electrode by a dielectric layer.
Forming a rear substrate that is sufficiently rigid to support the rear electrode, the dielectric layer, the phosphorescent layer, and the front electrode that are sequentially formed;
The dielectric layer has a dielectric strength S greater than about 1.0 × 10 6 V / m and a dielectric constant such that the ratio of the dielectric constant of the dielectric layer to the dielectric constant of the phosphorescent layer is greater than about 50: 1. And the dielectric layer has a thickness defined by the formula d 2 = V / S sufficient to prevent dielectric breakdown during operation, where d 2 is the thickness of the dielectric layer and V is One or two of thick film technology and sol-gel technology so that the maximum applied voltage and the plane of the dielectric layer has a surface relief that does not change by more than about 0.5 microns over about 1000 microns. Depositing a ceramic material in one or more layers on a rigid substrate having a back electrode by one or more techniques, followed by sintering to form a dielectric layer A method of forming a structure.
前記dは10〜300ミクロンの範囲内であることを特徴とする請求項27記載の方法。The method of claim 27, wherein said d 2 is characterized in that in the range of 10 to 300 microns. 前記燐光層は0.2〜2ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項28記載の方法。29. The method of claim 28, wherein said phosphorescent layer has a thickness in the range of 0.2-2 microns. 前記dは20〜150ミクロンの範囲内であることを特徴とする請求項27又は28記載の方法。Wherein d 2 is claim 27 or 28 method wherein a is in the range of 20 to 150 microns. 前記誘電層は、当該誘電層の厚さと燐光層の厚さとの比が約20:1〜500:1の範囲内になるような厚さを有していることを特徴とする請求項28又は30の何れかに記載の方法。29. The method of claim 28 , wherein the dielectric layer has a thickness such that a ratio of the thickness of the dielectric layer to the thickness of the phosphorescent layer is in a range of about 20: 1 to 500: 1. 30. The method according to any of 30 . 誘電層の誘電率と燐光層の誘電率との比は約100:1よりも大きく、誘電層の厚さと燐光層の厚さとの比は約40:1〜300:1の範囲内であることを特徴とする請求項31記載の方法。The ratio of the dielectric constant of the dielectric layer to the dielectric constant of the phosphorescent layer is greater than about 100: 1, and the ratio of the dielectric layer thickness to the phosphorescent layer thickness is in the range of about 40: 1 to 300: 1. 32. The method of claim 31 , wherein: 前記誘電層は、前面電極と背面電極との間に挟まれており当該誘電層により背面電極と分離されている薄膜燐光層を有する形式のエレクトロルミネセンスラミネート中に形成され、前記前面電極は透過性とされていることを特徴とする請求項29記載の方法。The dielectric layer is formed in an electroluminescent laminate of the type having a thin phosphor layer sandwiched between a front electrode and a back electrode and separated from the back electrode by the dielectric layer, wherein the front electrode is transparent. 30. The method of claim 29 , wherein the method comprises: 前記誘電層の誘電率は約500よりも大きいことを特徴とする請求項33記載の方法。The method of claim 33, wherein the dielectric constant of the dielectric layer is greater than about 500. 前記誘電層は厚膜技術で背面電極上にディポジットされ請求項34記載の絶縁耐力と誘電率の値を有する第1の誘電層と第2の誘電層との少なくとも2つの層として形成され、前記第1の誘電層と前記第2の誘電層は前記表面起伏を提供しかつ合わせて前記厚さdを有し、ここで、Sは第1の誘電層と第2の誘電層とを合わせた絶縁耐力であることを特徴とする請求項34記載の方法。35. The dielectric layer is deposited as a thick film technique on a back electrode and formed as at least two layers of a first dielectric layer and a second dielectric layer having a dielectric strength and a dielectric constant value according to claim 34 , wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer has the surface relief provides and the thickness d 2 combined, where, S is sum of the first and second dielectric layers 35. The method of claim 34 , wherein the dielectric strength is reduced. 前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は、強誘電性セラミック材料により生成されることを特徴とする請求項35記載の方法。The method of claim 35, wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer are made of a ferroelectric ceramic material. 前記第2の誘電層は少なくとも20の誘電率と少なくとも約2ミクロンの厚さを有することを特徴とする請求項36記載の方法。The method of claim 36, wherein the second dielectric layer has a dielectric constant of at least 20 and a thickness of at least about 2 microns. 前記第1の誘電層は少なくとも1000の誘電率を有し、前記第2の誘電層は少なくとも100の誘電率を有することを特徴とする請求項37記載の方法。38. The method of claim 37 , wherein said first dielectric layer has a dielectric constant of at least 1000 and said second dielectric layer has a dielectric constant of at least 100. 前記第2の誘電層は約2〜10ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項38記載の方法。The method of claim 38, wherein said second dielectric layer has a thickness in the range of about 2 to 10 microns. 前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は、ペロブスカイト結晶構造を有する強誘電性セラミック材料により形成されることを特徴とする請求項39記載の方法。40. The method of claim 39, wherein said first dielectric layer and said second dielectric layer are formed of a ferroelectric ceramic material having a perovskite crystal structure. 前記基板および前記背面電極は約850℃の温度に耐えることが可能である材料から形成され、かつ前記第1の誘電層は厚膜技術でディポジットされ、次に前記背面電極又は前記基板の融点よりも低い温度で焼結されることを特徴とする請求項40記載の方法。The substrate and the back electrode are formed from a material capable of withstanding a temperature of about 850 ° C., and the first dielectric layer is deposited by a thick film technique, and then has a melting point of the back electrode or the substrate. 41. The method of claim 40 , wherein the sintering is also performed at a low temperature. 前記第1の誘電層はスクリーン印刷でディポジットされることを特徴とする請求項40又は41記載の方法。42. The method of claim 40 or claim 41, wherein the first dielectric layer is deposited by screen printing. 前記第2の誘電層はゾル・ゲル技術でディポジットされ、次に前記背面電極又は前記基板の融点よりも低い温度で焼結されることを特徴とする請求項41又は42記載の方法。43. The method of claim 41 or claim 42, wherein the second dielectric layer is deposited by a sol-gel technique and then sintered at a temperature below the melting point of the back electrode or the substrate. 前記第2の誘電層は、スピンディポジションまたは浸せきを含むゾル・ゲル技術でディポジットされ、次に前記背面電極又は前記基板の融点よりも低い温度で焼結されることを特徴とする請求項43記載の方法。Said second dielectric layer, claim, characterized in that the deposit in sol-gel techniques, including spin di positions or dipping, is then sintered at a temperature lower than the melting point of the rear electrode or the substrate 43 The described method. 前記第1の誘電層はニオブ酸鉛により生成され、前記第2の誘電層はジルコン酸−チタン酸鉛またはランタン酸−ジルコン酸−チタン酸鉛により生成されることを特徴とする請求項35、40または44の何れか1項記載の方法。36. The method according to claim 35, wherein the first dielectric layer is made of lead niobate and the second dielectric layer is made of lead zirconate-lead titanate or lanthanic acid-zirconate-lead titanate . 45. The method according to any one of 40 or 44 . 前記基板はアルミナであることを特徴とする請求項40,44,または45の何れか1項記載の方法。The method according to any one of claims 40, 44, or 45 , wherein the substrate is alumina. 前記誘電層は、アルミナ基板上の焼成された銀/プラチナのアドレス線路で形成された背面電極と、インジウムスズ酸化物のアドレス線路で形成された前面電極とを有するラミネート中に形成されることを特徴とする請求項40,44,及び46記載の方法。The dielectric layer is formed in a laminate having a back electrode formed of fired silver / platinum address lines on an alumina substrate and a front electrode formed of indium tin oxide address lines. 47. The method of claim 40, 44, and 46 . 前記誘電層は、前記前面電極上部にシール層を有するラミネート中に形成されることを特徴とする請求項47記載の方法。The method of claim 47 , wherein the dielectric layer is formed in a laminate having a seal layer over the front electrode. 前記誘電層は、前記燐光層と直接接触していることを特徴とする請求項27,29,及び34の何れか1項記載の方法。35. The method according to any one of claims 27, 29 and 34 , wherein the dielectric layer is in direct contact with the phosphorescent layer. 前記第2の誘電層は、前記燐光層と直接接触していることを特徴とする請求項35,40,及び48の何れか1項記載の方法。 49. The method according to any one of claims 35, 40 and 48 , wherein the second dielectric layer is in direct contact with the phosphorescent layer. 前記誘電層を形成する前に、さらに
ラミネートを堅固に支持するのに充分なものである前記基板を形成し、かつ
厚膜技術、次いで焼結することにより、前記基板上に前記背面電極を形成することを特徴とする請求項27,35,40,44,及び46の何れか1項記載の方法。
Prior to forming the dielectric layer, further forming the backing electrode on the substrate by forming the substrate that is sufficient to firmly support the laminate, and then by sintering the thick film technique The method according to any one of claims 27, 35, 40, 44, and 46 .
前記基板と前記背面電極は約850℃の温度に耐えることが可能である材料から形成され、前記第1の誘電層は厚膜技術でディポジットされ、次いで前記背面電極又は前記基板の融点よりも低い温度で焼結されることを特徴とする請求項51記載の方法。The substrate and the back electrode are formed from a material capable of withstanding a temperature of about 850 ° C., and the first dielectric layer is deposited by a thick film technique, and then lower than the melting point of the back electrode or the substrate. The method of claim 51 , wherein the method is sintered at a temperature. 請求項27記載の誘電層構造体を形成する方法において、
前記エレクトロルミネセンスラミネートがエレクトロルミネセンスディスプレイ内にあり、該ラミネートが電圧駆動回路に電気接続され、かつ該ラミネートは交差するアドレス線路の前面のセットと背面のセットとの間に挟まれた燐光層を有し、背面アドレス線路はラミネートを堅固に支持するのに充分なものである基板上に形成され、燐光層が前記誘電層により背面アドレス線路あるいは前面アドレス線路と離隔されており、
(a)ラミネートを堅固に支持するのに充分なものである基板であり、続いて形成されるアドレス線路の端部近傍に位置するようにパターン化された複数のスルーホールが形成される基板を形成する段階と、
(b)続いて形成される各アドレス線路を電圧駆動回路に電気接続するために、前記基板中のスルーホールの各々を貫通する導電経路を形成する段階と、
(c)基板上で離間された背面アドレス線路を形成する段階であって、一端がスルーホールに近接して終端しかつ前記導電経路と電気接続されている背面アドレス線路を形成する段階と、
(d)前記背面アドレス線路上に誘電層を厚膜技術により形成しかつ焼結する段階と、
(e)前記誘電層上に燐光層を形成する段階と、
(f)任意に、前記燐光層上に透過性誘電層を形成する段階と、
(g)アンダーレイ燐光体又は透過性誘電層上に離間された前面アドレス線路を形成する段階であって、その一端がスルーホールに近接して終端しかつ導電経路と電気接続している前面アドレス線路を形成する段階と、
をさらに備えることを特徴とする誘電層構造体を形成する方法。
The method of forming a dielectric layer structure according to claim 27 ,
The electroluminescent laminate is in an electroluminescent display, the laminate is electrically connected to a voltage drive circuit, and the laminate is a phosphorescent layer sandwiched between a front set and a back set of intersecting address lines. Wherein the back address line is formed on a substrate that is sufficient to securely support the laminate, wherein a phosphorescent layer is separated from the back address line or the front address line by said dielectric layer;
(A) a substrate which is sufficient to firmly support the laminate, and in which a plurality of through holes patterned to be located near the ends of the subsequently formed address lines are formed; Forming,
(B) forming a conductive path through each of the through holes in the substrate for electrically connecting each subsequently formed address line to a voltage drive circuit;
(C) forming a back address line separated on the substrate, the back address line having one end terminated near the through hole and being electrically connected to the conductive path;
(D) forming and sintering a dielectric layer on said back address line by thick film technology;
(E) forming a phosphorescent layer on the dielectric layer;
(F) optionally, forming a transparent dielectric layer on the phosphorescent layer;
(G) forming a spaced front address line on the underlay phosphor or the transparent dielectric layer, one end of which is terminated close to the through hole and electrically connected to the conductive path; Forming a track,
A method of forming a dielectric layer structure, further comprising:
前記電圧駆動回路は、電圧駆動コンポーネントを備え、前記段階(b)において、電圧駆動コンポーネントが基板の背面に回路パターンで設けられ、かつ前記コンポーネントの出力側は各スルーホールを貫通した導電経路により前面アドレス線路及び背面アドレス線路に接続されるようなパターンで、回路パターンが基板の背面上に印刷されることを特徴とする請求項53記載の方法。The voltage driving circuit includes a voltage driving component, and in the step (b), the voltage driving component is provided in a circuit pattern on a back surface of a substrate, and an output side of the component is connected to a front surface by a conductive path passing through each through hole. 54. The method of claim 53 , wherein the circuit pattern is printed on the back surface of the substrate in a pattern such that it is connected to the address lines and the back address lines. 前記段階(b)において、導電材料が前記各スルーホール内にディポジットされて、前記基板の両側に前面コネクタ路と背面コネクタ路を形成し、該背面コネクタ路により、背面アドレス線路が印刷された背面回路パターンを介して電圧駆動コンポーネントに接続され、前記段階(c)及び段階(g)において、前面アドレス線路及び背面アドレス線路の一端部が前面コネクタ路を覆うか、又は追加の導電材料が前面コネクタ路と前面アドレスライン及び背面アドレスラインの一端部との間にディポジットされることを特徴とする請求項54記載の方法。In the step (b), a conductive material is deposited in each of the through holes to form a front connector path and a rear connector path on both sides of the board, and the rear connector path has a rear address line printed thereon. Connected to the voltage driving component via a circuit pattern, and in the steps (c) and (g), one end of the front address line and the back address line covers the front connector path, or the additional conductive material is connected to the front connector line. 55. The method of claim 54 , wherein a deposit is made between the road and one end of the front address line and the back address line. 前記基板及び前記背面アドレス線路が、約850℃の温度に耐えることが可能である材料により形成されることを特徴とする請求項55記載の方法。The method of claim 55, wherein the substrate and the back address lines are formed of a material capable of withstanding a temperature of about 850 ° C. 前記基板は非透過性であり、かつ前記スルーホールはレーザにより形成されることを特徴とする請求項56記載の方法。57. The method of claim 56, wherein said substrate is opaque and said through holes are formed by a laser. 前記基板はアルミナであることを特徴とする請求項57記載の方法。The method of claim 57 , wherein said substrate is alumina. 前記基板は概して方形であり、前記スルーホールは、少なくとも2つの側で続いて形成される前面アドレス線路端部及び背面アドレス線路端部と隣接する基板の周囲に形成されることを特徴とする請求項56又は58記載の方法。The substrate may be generally rectangular, and the through-holes may be formed around the substrate adjacent to the front and rear address line ends that are subsequently formed on at least two sides. Item 59. The method according to Item 56 or 58 . 前記段階(b)と前記段階(c)で使用される前記導電材料は、焼成された厚膜ペーストであることを特徴とする請求項59記載の方法。The method of claim 59 , wherein the conductive material used in steps (b) and (c) is a fired thick film paste. 導電経路、背面回路パターン、及び前面コネクタ路及び背面コネクタ路中の導電材料は焼成された銀/プラチナペーストであり、かつ前面アドレス線路を前面コネクタ路に接続するために使用される導電材料は銀であることを特徴とする請求項60記載の方法。The conductive material in the conductive paths, the back circuit pattern, and the front and back connector paths is a fired silver / platinum paste, and the conductive material used to connect the front address lines to the front connector paths is silver. 61. The method of claim 60 , wherein 段階(b)において、スルーホールの各々を貫通する導体経路は、基板背面上に回路パターンで印刷された厚膜導電性ペーストから形成され、基板の両側の前面コネクタ路と背面コネクタ路とを形成するために基板中のスルーホールを貫通して引き出され、かつ焼成され、前記背面コネクタ路は電圧駆動回路へ電気接続しており、前記前面コネクタ路は段階(c)で形成された背面アドレス線路へ電気接続しており、かつ段階(g)において、前記前面アドレス線路を第2の導電材料を有する前面コネクタ路に接続することを特徴とする請求項54記載の方法。In step (b), conductor paths through each of the through holes are formed from a thick film conductive paste printed in a circuit pattern on the back of the substrate to form front and rear connector paths on both sides of the substrate. The rear connector path is electrically connected to a voltage driving circuit, and the front connector path is formed by the rear address line formed in step (c). 55. The method according to claim 54 , wherein said front address line is electrically connected to a front connector track having a second conductive material in step (g). 前記基板と前記背面アドレス線路は、約850℃の温度に耐えることが可能である材料により形成されることを特徴とする請求項62記載の方法。63. The method of claim 62 , wherein said substrate and said back address line are formed of a material capable of withstanding a temperature of about 850C. 前記基板は概して方形であり、前記スルーホールは、前記基板の少なくとも2つの側で前面アドレス線路端部及び背面アドレス線路端部と隣接する基板の周囲に形成されることを特徴とする請求項62又は63記載の方法。63. The substrate according to claim 62, wherein the substrate is generally rectangular and the through holes are formed around the substrate adjacent to the front address line end and the rear address line end on at least two sides of the substrate. Or the method of 63 . 前記段階(b)及び前記段階(c)における厚膜ペーストは、焼成された銀プラチナペーストであり、かつ前記段階(g)における前記第2の導電材料は銀であることを特徴とする請求項64記載の方法。The thick film paste in steps (b) and (c) is a baked silver platinum paste, and the second conductive material in step (g) is silver. 64. The method of claim 64 . 前記誘電層は少なくとも2つの層として形成され、第1の誘電層は厚膜技術で背面電極上にディポジットされかつ焼結され、かつ請求項53記載の絶縁耐力と誘電率の値を有し、ここで絶縁耐力は第1の誘電層と第2の誘電層とを合わせた絶縁耐力であり、かつ前記第2の誘電層はゾル・ゲル技術により第1の誘電層上にディポジットされ続いて焼結され、かつ請求項53記載の燐光層と近接している面を有し、前記第1の誘電層と前記第2の誘電層とは請求項53記載の組み合わせた厚さを有することを特徴とする請求項53又は65記載の方法。54. The dielectric layer is formed as at least two layers, the first dielectric layer is deposited and sintered on the back electrode by thick film technology, and has a dielectric strength and dielectric constant value according to claim 53 , Here, the dielectric strength is the combined dielectric strength of the first dielectric layer and the second dielectric layer, and the second dielectric layer is deposited on the first dielectric layer by a sol-gel technique and subsequently fired. 54. A surface coupled to and adjacent to the phosphorescent layer of claim 53 , wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer have a combined thickness of claim 53. A method according to claim 53 or 65 . 前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は、ペロブスカイト結晶構造を有する強誘電性セラミック材料から成り、前記第1の誘電層は少なくとも1000の誘電率を有し、前記第2の誘電層は少なくとも100の誘電率と約2〜10ミクロンの厚さを有することを特徴とする請求項66記載の方法。The first dielectric layer and the second dielectric layer are made of a ferroelectric ceramic material having a perovskite crystal structure, the first dielectric layer has a dielectric constant of at least 1000, and the second dielectric layer 67. The method of claim 66 , wherein has a dielectric constant of at least 100 and a thickness of about 2-10 microns. 前記第1の誘電層はスクリーン印刷と厚膜誘電ペーストの焼結により生成され、前記第2の誘電層はゾル・ゲル技術とこれに続く焼成により生成されることを特徴とする請求項67記載の方法。 68. The method of claim 67, wherein the first dielectric layer is created by screen printing and sintering of a thick film dielectric paste, and wherein the second dielectric layer is created by a sol-gel technique followed by firing. the method of. 前記第1の誘電層はニオブ酸鉛から成り、前記第2の誘電層はジルコン酸−チタン酸鉛またはランタン酸−ジルコン酸−チタン酸鉛から成ることを特徴とする請求項68記載の方法。69. The method of claim 68 , wherein said first dielectric layer comprises lead niobate and said second dielectric layer comprises lead zirconate-zirconate-titanate. 1つ又は2つ以上の誘電層が、交差するアドレス線路の前面のセットと背面のセットとの間に挟まれた燐光層を有するエレクトロルミネセンスラミネート内に形成され、前記背面アドレス線路が背面基板上に形成され、前記燐光層が1つ又は2つ以上の誘電層により背面アドレス線路から分離され、かつ前記前面アドレス線路が透過性導電材料から電極パターンで形成されて成る方法において、
フォーカシングされたレーザビームを透過性導電材料の除去すべきパターンの領域に印可し、燐光層が直接的にその厚さ方向全体で除去され、1つ又は2つ以上の誘電層の一部が直接的に除去され、かつ透過性導電材料が間接的にその厚さ方向全体で除去され、除去は除去すべきパターンの領域で行われるように、前記レーザビームは、透過性導電材料により実質的に吸収されないが1つ又は2つ以上の誘電層又は燐光層により吸収される波長を有し、
電極パターンにラミネートとレーザビームのうちの一方又は両方を互いに相対的に移動させることにより電極パターンを形成することを特徴とする請求項27記載の方法。
One or more dielectric layers are formed in an electroluminescent laminate having a phosphorescent layer sandwiched between a set of front and back sets of intersecting address lines, wherein the back address lines are formed on a back substrate. Overlying, wherein the phosphorescent layer is separated from a back address line by one or more dielectric layers, and wherein the front address line is formed in an electrode pattern from a transparent conductive material;
A focused laser beam is applied to the area of the pattern to be removed of the transmissive conductive material, the phosphorescent layer is removed directly throughout its thickness, and a portion of one or more dielectric layers is directly applied. The laser beam is substantially removed by the transparent conductive material such that the transparent conductive material is removed indirectly and indirectly throughout its thickness, and the removal occurs in the area of the pattern to be removed. Having a wavelength that is not absorbed but is absorbed by one or more dielectric or phosphorescent layers,
29. The method of claim 27 , wherein the electrode pattern is formed by moving one or both of the laminate and the laser beam relative to each other.
前記誘電層は少なくとも2つの層から成り、第1の誘電層は背面電極上に形成されており、約500よりも大きい誘電率を有し、第2の誘電層は前記第1の誘電層上に生成されており、請求項70記載の燐光層と隣接する面を有しており、前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は合わせて10〜300ミクロンの範囲の厚さdを有し、かつSは前記第1の誘電層および前記第2の誘電層とを合わせた絶縁耐力であることを特徴とする請求項70記載の方法。The dielectric layer comprises at least two layers, a first dielectric layer is formed on the back electrode, has a dielectric constant greater than about 500, and a second dielectric layer is formed on the first dielectric layer. are generated, claim 70 has adjacent surfaces phosphorescence layer, wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer ranging from a total of 10 to 300 microns thickness d 2 71. The method of claim 70, wherein S is the combined dielectric strength of the first dielectric layer and the second dielectric layer. 前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は、ペロブスカイト結晶構造を有する強誘電性セラミック材料から成り、前記第1の誘電層は少なくとも1000の誘電率を有し、前記第2の誘電層は少なくとも100の誘電率と約2〜10ミクロンの厚さを有することを特徴とする請求項71記載の方法。The first dielectric layer and the second dielectric layer are made of a ferroelectric ceramic material having a perovskite crystal structure, the first dielectric layer has a dielectric constant of at least 1000, and the second dielectric layer 72. The method of claim 71 , wherein has a dielectric constant of at least 100 and a thickness of about 2-10 microns. 前記第1の誘電層はスクリーン印刷と厚膜誘電ペーストの焼結により生成され、前記第2の誘電層はゾル・ゲル技術とこれに続く焼成により生成されることを特徴とする請求項72記載の方法。Said first dielectric layer is produced by sintering a screen printed thick film dielectric paste and the second dielectric layer according to claim 72, wherein the produced by calcination followed by the sol-gel technique the method of. 前記第1の誘電層はニオブ酸鉛から成り、前記第2の誘電層はジルコル酸−チタン酸鉛またはランタン酸−ジルコン酸−チタン酸鉛から成ることを特徴とする請求項73記載の方法。74. The method of claim 73 , wherein said first dielectric layer comprises lead niobate and said second dielectric layer comprises lead zirconate-lead titanate or lanthanate-zirconate-lead titanate. 前記の透過性導電材料はインジウムスズ酸化物であることを特徴とする請求項70又は74記載の方法。75. The method of claim 70 or claim 74, wherein the transparent conductive material is indium tin oxide. 順次形成される以下の各層を支持するに充分堅固な背面基板を備えるELラミネートであって、
背面電極と、
前記背面電極上における平坦な誘電層と、
平坦な燐光層と、
平坦な前面電極と、
を有しており、
前記誘電層は厚膜技術により生成された第1誘電層とゾル・ゲル技術により生成された第2誘電層とを有し、前記第2誘電層が前記第1誘電層上に設けられ第1誘電層の孔を埋め、かつ前記第1の誘電層及び前記第2の誘電層を備える前記誘電層は、約1.0×10 V/mよりも大きい絶縁耐力Sと、前記第1の誘電層及び前記第2の誘電層を備える記誘電層の誘電率と燐光層の誘電率の比が約50:1よりも大きくなるような誘電率とを有するように、焼結されたセラミック材料により生成され、
前記第1の誘電層及び前記第2の誘電層を備える前記誘電層は、式d=V/Sにより規定され作動中に誘電破壊を防止するに充分な厚さを有し、ここで、d前記第1の誘電層及び前記第2の誘電層を備える誘電層の厚さ、Vは最大印加電圧であることを特徴とする、ELラミネート。
An EL laminate having a rear substrate that is sufficiently rigid to support the following layers that are sequentially formed,
A back electrode,
A flat dielectric layer on the back electrode,
A flat phosphorescent layer,
A flat front electrode,
Has,
The dielectric layer has a first dielectric layer created by a thick film technique and a second dielectric layer created by a sol-gel technique, wherein the second dielectric layer is provided on the first dielectric layer. The dielectric layer, which fills the holes in the dielectric layer and comprises the first and second dielectric layers, has a dielectric strength S of greater than about 1.0 × 10 6 V / m ; dielectric layer and before comprises the second dielectric layer Ki誘 conductive layer dielectric and phosphor layers of the dielectric constant of the ratio of about 50: to have a larger such permittivity than 1, the sintered Produced by ceramic material,
The dielectric layer comprising the first dielectric layer and the second dielectric layer has a thickness defined by the formula d 2 = V / S and sufficient to prevent dielectric breakdown during operation, wherein: d 2 is characterized in that said first dielectric layer and the thickness of the dielectric layer comprising a second dielectric layer, V is the maximum applied voltage, EL laminate.
前記dSaid d 2 は、10〜300ミクロンの範囲内であることを特徴とする請求項76記載のラミネート。77. The laminate of claim 76, wherein is in the range of 10 to 300 microns. 前記燐光層は、0.2〜2ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項77記載のラミネート。78. The laminate of claim 77, wherein said phosphorescent layer has a thickness in the range of 0.2 to 2 microns. 前記dSaid d 2 は、20〜150ミクロンの範囲内であることを特徴とする請求項77又は78記載のラミネート。79. The laminate of claim 77 or 78, wherein is in the range of 20 to 150 microns. 前記誘電層は、当該誘電層の厚さと前記燐光層の厚さの比が約20:1〜500:1の範囲内になるような厚さを有することを特徴とする請求項77又は79の何れかに記載のラミネート。 80. The method of claim 77 or 79, wherein the dielectric layer has a thickness such that a ratio of the thickness of the dielectric layer to the thickness of the phosphorescent layer is in a range of about 20: 1 to 500: 1. The laminate according to any one of the above . 誘電層の誘電率と燐光層の誘電率との比は約100:1よりも大きく、前記誘電層は、当該誘電層の厚さと燐光層の厚さとの比が約40:1〜300:1の範囲内になるような厚さを有することを特徴とする請求項80記載のラミネート。The ratio of the dielectric constant of the dielectric layer to the dielectric constant of the phosphorescent layer is greater than about 100: 1, and the dielectric layer has a ratio of the dielectric layer thickness to the phosphorescent layer thickness of about 40: 1 to 300: 1. 81. The laminate of claim 80 having a thickness such that the thickness is within the range: 前記燐光層は前面電極と背面電極との間に挟まれた薄膜層であり、該前面電極は透過性とされ、かつ前記燐光層は前記誘電層により背面電極と分離されていることを特徴とする請求項78記載のラミネート。The phosphorescent layer is a thin film layer sandwiched between a front electrode and a back electrode, the front electrode is made transparent, and the phosphorescent layer is separated from the back electrode by the dielectric layer. 79. The laminate of claim 78, wherein the laminate is: 前記誘電層が約500よりも大きい誘電率を有することを特徴とする請求項82記載のラミネート。83. The laminate of claim 82, wherein said dielectric layer has a dielectric constant greater than about 500. 前記誘電層が少なくとも2つの層により形成されていることを特徴とする請求項76又は83の何れかに記載のラミネート。84. The laminate according to claim 76 or claim 83, wherein said dielectric layer is formed by at least two layers. 前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は強誘電性セラミック材料から成ることを特徴とする請求項84記載のラミネート。85. The laminate of claim 84, wherein said first dielectric layer and said second dielectric layer are comprised of a ferroelectric ceramic material. 前記第2の誘電層は、少なくとも20の誘電率と少なくとも約2ミクロンの厚さを有することを特徴とする請求項85記載のラミネート。86. The laminate of claim 85, wherein said second dielectric layer has a dielectric constant of at least 20 and a thickness of at least about 2 microns. 前記第1の誘電層は少なくとも1000の誘電率を有し、かつ前記第2の誘電層は少なくとも100の誘電率を有することを特徴とする請求項86記載のラミネート。87. The laminate of claim 86, wherein said first dielectric layer has a dielectric constant of at least 1000 and said second dielectric layer has a dielectric constant of at least 100. 前記第2の誘電層は約2〜10ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項87記載のラミネート。88. The laminate of claim 87, wherein said second dielectric layer has a thickness in the range of about 2 to 10 microns. 前記第1の誘電層および前記第2の誘電層は、ペロブスカイト結晶構造を有する強誘電性のセラミック材料により生成されていることを特徴とする請求項88記載のラミネート。89. The laminate of claim 88, wherein said first and second dielectric layers are made of a ferroelectric ceramic material having a perovskite crystal structure. 前記基板および前記背面電極は約850℃の温度に耐えることが可能である材料から形成され、かつ前記第1の誘電層は、厚膜技術およびこれに続く前記背面電極と前記基板の融点よりも低い温度での焼結により生成されることを特徴とする請求項89記載のラミネート。The substrate and the back electrode are formed from a material capable of withstanding a temperature of about 850 ° C., and the first dielectric layer is formed by thick film technology and subsequent melting of the back electrode and the substrate. 90. The laminate of claim 89, produced by sintering at a low temperature. 前記第1の誘電層はスクリーン印刷により生成されることを特徴とする請求項90記載のラミネート。The laminate of claim 90, wherein the first dielectric layer is created by screen printing. 前記第2の誘電層は、ゾル・ゲル技術により生成され、これに続く背面電極及び基板の融点よりも低い温度での焼結により生成されることを特徴とする請求項90又は91記載のラミネート。92. The laminate according to claim 90 or 91, wherein the second dielectric layer is created by a sol-gel technique, followed by sintering at a temperature below the melting point of the back electrode and the substrate. . 前記第1の誘電層はニオブ酸鉛から成り、前記第2の誘電層はジルコル酸−チタン酸鉛またはランタン酸−ジルコン酸−チタン酸鉛から成ることを特徴とする請求項84、90、92の何れか1項記載のラミネート。93. The system according to claim 84, wherein the first dielectric layer comprises lead niobate and the second dielectric layer comprises lead zirconate-titanate or lanthanate-zirconate-lead titanate. A laminate according to any one of the preceding claims. 前記基板はアルミナであることを特徴とする請求項90,92,93の何れか1項記載のラミネート。The laminate according to any one of claims 90, 92, and 93, wherein the substrate is alumina. 前記第2の誘電層の表面は、約1000ミクロンにわたって約0.5ミクロンより小さな変化の表面起伏を有することを特徴とする請求項92又は94の何れかに記載のラミネート。95. The laminate of any of claims 92 or 94, wherein the surface of the second dielectric layer has a surface relief of less than about 0.5 microns over about 1000 microns. 背面電極はアルミナ基板上の焼成された銀/プラチナのアドレス線路から成り、かつ前面電極はインジウムスズ酸化物のアドレス線路から成ることを特徴とする請求項95記載のラミネート。The laminate of claim 95, wherein the back electrode comprises a fired silver / platinum address line on an alumina substrate and the front electrode comprises an indium tin oxide address line. 前面電極上部にシール層をさらに備えることを特徴とする請求項96記載のラミネート。The laminate according to claim 96, further comprising a seal layer on the front electrode. 前記燐光層と前記前面電極との間には、誘電層をさらに有することを特徴とする請求項84に記載のラミネート。The laminate of claim 84, further comprising a dielectric layer between the phosphorescent layer and the front electrode. 前面電極と背面電極との間に挟まれた燐光層を有し、前記燐光層は誘電層により背面電極と分離されている形式のエレクトロルミネセンスラミネート中の誘電層構造体を形成する方法において、
順次形成される前記背面電極、前記誘電層、前記燐光層、及び前面電極を支持するために充分堅固な背面基板を形成してなり、
背面電極を有する堅固な基板上に第1誘電層を生成するために厚膜技術によりセラミック材料をディポジットし、続いて焼結し、次いで、前記第1誘電層上に第2誘電層を生成するようにゾル・ゲル技術によりセラミック材料をディポジットし、続いて焼結することにより前記誘電層を形成し、2層により組み合わされた前記誘電層は、約1.0×10V/mよりも大きい絶縁耐力Sと前記誘電層の誘電率と燐光層の誘電率の比が約50:1よりも大きくなるような誘電率とを有し、かつ前記誘電層が式d=V/Sにより規定され作動中に誘電破壊を防止するに充分な厚さを有し、ここで、dは前記誘電層の厚さ、Vは最大印加電圧であることを特徴とする誘電層構造体を形成する方法。
A method of forming a dielectric layer structure in an electroluminescent laminate of the type having a phosphorescent layer sandwiched between a front electrode and a back electrode, wherein the phosphorescent layer is separated from the back electrode by a dielectric layer.
Forming a rear substrate that is sufficiently rigid to support the sequentially formed back electrode, the dielectric layer, the phosphorescent layer, and the front electrode;
Depositing a ceramic material by a thick film technique to create a first dielectric layer on a rigid substrate having a back electrode, followed by sintering, and then creating a second dielectric layer on said first dielectric layer The dielectric layer is formed by depositing the ceramic material by the sol-gel technique and then sintering, the dielectric layer combined by the two layers having a thickness of less than about 1.0 × 10 6 V / m. Have a large dielectric strength S and a dielectric constant such that the ratio of the dielectric constant of the dielectric layer to the dielectric constant of the phosphorescent layer is greater than about 50: 1, and wherein the dielectric layer has the formula d 2 = V / S defined having a sufficient thickness to prevent dielectric breakdown during operation, where, d 2 forming a dielectric layer structure, wherein a thickness of said dielectric layer, V is the maximum applied voltage how to.
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