JPH04229595A - 特にエレクトロルミネセントディスプレイのための薄膜マトリクス構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力消費が低いエレク
トロルミネセント（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅ
ｎｔ）薄膜マトリクス構成、並びにそのような、一般的
にはディスプレイの発光薄膜構成を製造する際に必要な
高い処理温度に耐えられない放射フィルタ材料の使用に
関する。尚、これらの技術は請求項１の前段部分による
ものである。

【０００２】発光可能な電気光学（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏ
ｐｔｉｃ）　構成は、２個の電極上に電界を接続し、該
電極間に配置した蛍光材料を発光させることにより、可
視光線を発生するのが特徴である。通常、エレクトロル
ミネセントや液晶ディスプレイにおけるように電極の一
方を通して発光を見る場合、電極の少なくとも一方は透
明でなければならない。

【０００３】

【従来の技術】従来、エレクトロルミネセントディスプ
レイは、交差点（ｃｒｏｓｓ−ｐｏｉｎｔｓ）で光が発
生するマトリクス型、または透明列電極（ｔｒａｎｓｐ
ａｒｅｎｔ　ｃｏｌｕｍｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）およ
び高導電率の金属製行電極（ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｒｏｗ
　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）からなる画素（ｐｉｘｅｌｓ）
と称される画像素子からなるものがある。透明電極パタ
ーン層は発光する蛍光層の堆積前に堆積させるので、放
射された光はガラス基材を通して見る。通常のエレクト
ロルミネセント薄膜構成を図１に図式的に示す。一般に
インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）　である透明な導電
層２がガラス基材１上に堆積している。この層は、例え
ばマトリクスディスプレイ用には、直線的な平行電極と
して適切なパターンを付ける。 次に、薄膜絶縁層、薄膜蛍光層および薄膜絶縁層を順次
堆積させ、層構成３、４、５を形成するが、これがエレ
クトロルミネセントディスプレイの中心成分として機能
する。最後に、金属製の薄膜層６を、マトリクスディス
プレイにおける列電極として堆積、パターン形成する。 個々の薄膜層の厚さは一般に２００乃至７００　ｎｍの
オーダーである。

【０００４】実際には、この薄膜構成は周囲の湿分から
保護されなければならない。これは保護用のガラス板を
この構成にエポキシで張り合せることにより、若しくは
シリコンオイルまたは不活性気体を充填したガラスカプ
セルに収容することにより達成される。

【０００５】図１に示す薄膜構成は、現在製造されてい
るエレクトロルミネセントマトリクスディスプレイに実
用されている。しかし、この構成には少なくとも２つの
大きな問題がある。

【０００６】ディスプレイの電力消費を最小に抑えるに
は、透明列電極の導電率を最大限に高くすべきである。 ３オーム／平方より低いシート抵抗を達成しようとする
場合実際的な困難に直面する。一般的に、シート抵抗は
５オーム／平方を超えることさえある。この事実により
、エレクトロルミネセントマトリクスディスプレイにお
ける電力消費の大部分が、透明列電極における電力損失
に関わっている。

【０００７】原理的には、基材ガラス上に堆積させる透
明電極を高導電率の細い金属細片により増大させること
により、この状況は改善することができよう。しかし、
その様な解決策は実際的な問題点により妨げられる。と
いうのは、その金属細片は十分に導電性を有するもので
あって、しかもその幅によりディスプレイの読み取り性
を妨害しないように又はその厚さにより次に堆積させる
層の処理を妨害しないように十分細くしなければならな
いからである。

【０００８】従来のエレクトロルミネセント薄膜構成の
もう一つの弱点は、光フィルタおよび白色光を放射する
エレクトロルミネセント構成を使用する多色ディスプレ
イの実現に関連している。ここでは、パララックス効果
（ｐａｒａｌｌａｘ　ｅｆｆｅｃｔ）　を避けるために
、光フィルタは発光する蛍光層から例えば１０乃至５０
μｍ　を超えない距離に配置すべきである。そのために
は、光フィルタをガラス基材と透明電極との間に配置す
る必要があろう。その結果、エレクトロルミネセント薄
膜構成の製造には高い処理温度が必要なために、有機材
料系の光フィルタを使用することができなくなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
なエレクトロルミネセント薄膜構成により上記の欠点を
解決することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、必ずしも透明
でなくてもよい基材を使用し、その基材上にまず少なく
とも部分的に金属製または合金製の薄膜電極層を堆積さ
せ、次いで該層を列または行電極にパターン形成する。 対照的に、このエレクトロルミネセント薄膜層上に加工
すべき電極は、透明な、導電性薄膜パターンからスター
トするが、その導電率は図２に示す様な薄い金属細片に
より改良する。したがって、この構成から放射される光
は、ガラス基材を通して見る従来の方法とは対照的に、
堆積させた薄膜層の側面から見る。

【００１１】本発明の特に有利な実施形態では、列電極
は、基材に面した金属製電極層になるように設計されて
いる。

【００１２】さらに詳しくは、本発明に関するエレクト
ロルミネセント薄膜構成は請求項１の特徴部分に記載さ
れている。

【００１３】以下に、添付の図面を参照しながら、実施
例により本発明を詳細に説明する。

【００１４】

【実施例】［実施例１］図２は本発明に係わるエレクト
ロルミネセント薄膜構成の断面図である。この場合のデ
ィスプレイマトリクスは６４０×４００画素のサイズを
有する。まず、ソーダガラス基材７上に、Ａｌ２Ｏ３　
の様な従来のイオン−拡散バリヤ層８を堆積させるが、
この層自体は、例えばホウケイ酸ガラスまたは石英の様
な好適なガラス基材を使用する場合は過剰になる。次の
工程は、モリブデン薄膜層９のスパッタリングであるが
、この層は、それに続く工程で堆積させるどの層とも反
応しないのが特徴である。モリブデン層の厚さは約５０
乃至５００　ｎｍで、好ましくは約２００　ｎｍであり
、従来の市販アルミニウムエッチング剤（メルク（Ｍｅ
ｒｃｋ）　社製のＰＥＳ−８３．５−５．５−５．５，
　Ｈ３ＰＯ４−ＣＨ３ＣＯＯＨ−ＨＮＯ３）　に関連し
てこの技術で良く知られた写真平版印刷方法を使用して
処理し、図３に示す列電極パターンを形成する。

【００１５】次の工程で堆積させるのは、二重絶縁層を
備えた通常のルミネセント多層薄膜構成１０、１１、１
２であるが、これはこの実施例においては、ＡＬＥ　法
（米国特許第４，０５８，４３０　号）により５００　
ｏＣで作製した厚さ約３００　ｎｍのＡｌ２Ｏ３／Ｔｉ
Ｏ２薄膜層１０を、厚さ約５００　ｎｍのＺｎＳ：Ｍｎ
薄膜層１１および厚さ約３００　ｎｍのＡｌ２Ｏ３／Ｔ
ｉＯ２薄膜層１２と組み合わせる。次に、スパッタリン
グ法により、厚さ約１０乃至３００ｎｍ、好ましくは約
８０　ｎｍ　のＩＴＯ　薄膜層１３の様な層を成長させ
る。層１３の厚さの下限はこの層に必要な最低導電率に
より決定される。この層は、従来の写真平版印刷を使用
して図３に示す行電極にパターン加工する。この層は、
５０％　ＨＣｌ　エッチング剤を使用し、５０ｏＣでエ
ッチングする。次に、スパッタリング法により、厚さ約
１０乃至５０　ｎｍ　、好ましくは約２０　ｎｍ　のク
ロム層１４’を成長させ、その後、この層をＩＴＯ　電
極パターンの上を走る細片にパターン加工するが、その
細片幅がＩＴＯ電極幅の約５　乃至３０％　、好ましく
は約１０％　になる様にするが、これはこの場合約２０
μｍ　の細片幅になる。処理の際、従来の写真平版印刷
法を使用し、硝酸アンモニウム−セリウムを使用してエ
ッチングを行なう。エッチング時間は約３０秒間である
。次に、銅の薄膜層１４を約０．５　乃至３　μｍ　、
好ましくは１μｍ　の厚さにスパッタリング処理する。 これらの層は、図３に示す様にパターン加工し、銅によ
り最大クロム導体の幅まで被覆されたクロム導体１４’
を残す。やはり従来の写真平版印刷方法を２５％　ＨＮ
Ｏ３エッチング剤と組み合わせて使用する。

【００１６】細片導体層１４は、厚さが約０．５　乃至
３　μｍ　のアルミニウム層から出発して処理すること
もできる。

【００１７】最後に、この構成を、エポテック３０１−
２　の様な市販のエポキシで接着した保護ガラス１６の
下にカプセル収容する。

【００１８】より大型のディスプレイが必要な場合は、
モリブデン電極および銅細片の導電率を増加させなけれ
ばならない。実際には、これはより厚い層を使用して達
成する。

【００１９】［実施例２］この実施例で使用する処理パ
ラメータは、この場合直径６”のシリコンウェハである
不透明基材上に作成した２．５　ライン／ｍｍの解像度
を有するディスプレイに関連する。あるいは、基材は例
えば金属板または金属被覆した、あるいは不透明に被覆
した透明基材でよく、その際、導電性材料にまず絶縁材
料を被覆し、電極の第一層の短絡を防ぐ。あるいは、セ
ラミック基材も使用できる。

【００２０】最初に、この技術で公知（ＶＬＳＩテクノ
ロジー（ＶＬＳＩ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　、エス・
エム・スゼ（Ｓ．Ｍ．Ｓｚｅ）　、１３１　乃至１４９
　頁）の熱酸化法を使用し、シリコンウェハ１７上に、
０．１　乃至１　μｍ　厚の、好ましくは約５００　ｎ
ｍ厚の二酸化ケイ素層１８を堆積させる。次に、約１０
０　乃至１０００　ｎｍ　厚の、好ましくは約３００　
ｎｍ厚のチタン−タングステン薄膜層１９をスパッタリ
ング加工する。この層を、従来の写真平版印刷により（
実施例１参照）ディスプレイユニットの列電極にパター
ン形成する。この層はＨ２Ｏ２の１５％　溶液を使用し
、５０ｏＣでエッチングするが、エッチング時間は約５
分間である。

【００２１】次の工程で二重絶縁層を備えた通常のルミ
ネセント多層薄膜構成２０、２１、２２を成長させるが
、この場合、基材を予備加熱せずにスパッタリングによ
り成長させた約２５０　ｎｍ厚の第一ＳｉＯｘＮｙ薄膜
層を含む。 第二層２１は、約２１０　ｏＣに維持した基材上に蒸着
により成長させた約０．５　μｍ　厚のＺｎＳ：Ｍｎ薄
膜層２１である。第三層２２を第一層２０と同じ方法で
形成した後、この構成を４５０ｏＣで約１時間アニール
（ａｎｎｅａｌ）する。次に、スパッタリング法を使用
し、約５０乃至６００　ｎｍ厚の、好ましくは約２００
　ｎｍ厚の酸化亜鉛薄膜層２３（ＺｎＯ：Ａｌ）を堆積
させる。この酸化亜鉛層は、従来の写真平版印刷により
ディスプレイユニットの行電極にパターン形成する。こ
の層は室温でＨＣｌ　エッチング剤を使用してエッチン
グする。次に、スパッタリング法を使用し、アルミニウ
ム層を約１乃至３μｍ　好ましくは約２μｍの厚さに成
長させる。次いで、この層を、透明電極導体の上を走る
、図４に示す細片にパターン形成する。これらの細片は
、酸化亜鉛電極幅の約５　乃至３０％　好ましくは約１
０％　の幅を有するが、これはこの場合約２５μｍ　の
細片幅になる。パターン形成の際は、従来の写真平版印
刷法を使用し、エッチングは、通常のアルミニウム用エ
ッチング剤、即ち、ＨＰＯ３、ＨＮＯ３及び酢酸の混合
物を使用して行なう。最後にこの構成を、実施例１に記
載する様に、エポキシ２５で接着した保護ガラス２６の
下にカプセル収容する。

【００２２】［実施例３］この実施例は、実施例１に示
す型のディスプレイ構成に関する。

【００２３】最初に、ソーダガラス２７上に、イオン拡
散バリヤーフィルム２８を堆積させるが、これは、この
実施例の場合は３００　ｎｍ厚の酸化アルミニウム層２
８である。次に、この実施例の半頁ディスプレイユニッ
トの場合は約４００　乃至１０００　ｎｍ　、好ましく
は約６００　ｎｍの厚さを有するタングステン薄膜層２
９をスパッタリング加工する。この層は、従来の写真平
版印刷により図７に示すディスプレイユニットの行電極
にパターン形成し、Ｈ２Ｏ２エッチング剤を使用して約
４０ｏＣでエッチングするが、エッチング時間は約１５
分間である。次いで、実施例１に記載する様にして、二
重絶縁層を備えた通常のルミネセント多層薄膜構成３０
、３１、３２を成長させる。次の工程で、スパッタリン
グにより、約２０乃至２００　ｎｍ好ましくは約５０　
ｎｍ厚のＩＴＯ　薄膜層３３（実施例１参照）を成長さ
せ、その後、この層を従来の写真平版印刷法および実施
例１に記載するエッチング剤を使用して処理し、図６に
示す列電極パターンにする。次に、次に、スパッタリン
グ法を使用し、アルミニウム薄膜層３３（実施例２参照
）を約２００　乃至８００　ｎｍ、好ましくは約５００
　ｎｍの厚さに堆積させ、この層をＩＴＯ　行電極幅の
約５　乃至３０％　、好ましくは１０％　の細片幅にパ
ターン形成するが、これはこの場合約２５μｍ　の細片
幅になる。最後に、この構成を真空中（１ミリバール未
満の圧力）で１２０　ｏＣで約１時間加熱した後、この
構成を保護ガラス２６の下にカプセル収容し、空気の透
き間をシリコンオイル３５で充填する。

【００２４】本発明では、下側電極構成９である第一電
極構成は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）　
、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃ
ｏ）または類似の金属またはそれらの合金の様な、反応
性が適度に低い金属から加工することができる。あるい
は、下側電極の材料は、必要であれば例えばクロムまた
はモリブデンのような他の金属により保護した高導電率
金属でもよい。この場合、下側電極構成は、主として金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）または銅
（Ｃｕ）またはそれらの合金である。 不可欠な条件は、十分な安定性を有する金属電極材料を
使用することである。

【００２５】第二の、透明な上側電極構成１３は、厚さ
が例えば５０　ｎｍ　未満の、非常に薄い金属フィルム
からスタートして作成することができるが、該フィルム
は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、クロム
（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）または類似の
金属製である。

【００２６】あるいは、第二の透明な上側電極構成１３
は、酸化インジウム−スズ（ＩＴＯ）　、酸化スズ（Ｓ
ｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）　または必要であればさ
らに適宜ドーピングすることができる類似の化合物の様
な化合物で作成することもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、著しい利点を提供する。特に
、列電極の抵抗による損失を先行技術と比較して問題に
ならなくなる程度まで低下させることができる。これに
より、携帯用コンピュータにエレクトロルミネセントマ
トリクスディスプレイを使用できる程度に電力消費を下
げるだけではなく、ディスプレイの明るさを増加するた
めにより高い励起フィールド周波数（ｅｘｃｉｔａｔｉ
ｏｎ　ｆｉｅｌｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を使用するこ
ともできる。

【００２８】同じ理由から、列電極の導電率が著しく改
善されるので多行（ｍｕｌｔｉｒｏｗ）ディスプレイの
製造が容易になる。更に本発明により、２００　ｏＣを
超える温度に耐えられない光フィルタ材料も使用するこ
とができる。例えば、本発明により、ポリイミド系カラ
ーフィルタフィルムをエレクトロルミネセントディスプ
レイと関連させて使用することができる。

【００２９】本発明により、高導電率の、透明な薄膜電
極層を堆積させる必要がなくなる。その代わりに、１キ
ロオームあるいはそれ以上のシート抵抗を有する透明薄
膜層を成長させれば十分である。

【図面の簡単な説明】

【図１】エレクトロルミネセントディスプレイに使用す
る、先行技術の薄膜マトリクス構成の断面図である。

【図２】エレクトロルミネセントディスプレイに使用す
るのに特に適した、本発明に係わる薄膜マトリクス構成
の断面図である。

【図３】図２に示す薄膜マトリクス構成の上面図である
。

【図４】エレクトロルミネセントディスプレイに使用す
るのに特に適した、本発明に係わる第二の薄膜マトリク
ス構成の断面図である。

【図５】図４に示す薄膜マトリクス構成の上面図である
。

【図６】エレクトロルミネセントディスプレイに使用す
るのに特に適した、本発明に係わる第三の薄膜マトリク
ス構成の断面図である。

【図７】図６に示す薄膜マトリクス構成の上面図である
。

【符号の説明】

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　作成すべき薄膜構成を支持できる基材
   （７）　と、前記基材（１）　上に形成された、細長い
   平行電極導体からなる第一電極構成（９）と、前記第一
   電極構成（９）　上に形成されたルミネセント多層薄膜
   構成（１０，　１１，　１２）と、第二の、前記ルミネ
   セント多層薄膜構成（１０，　１１，　１２）上に形成
   された、前記第一電極構成（９）　の電極導体と本質的
   に直角に並んだ細長い平行電極導体からなる透明電極構
   成（１３，　１４）とからなる、特にエレクトロルミネ
   セントディスプレイ用の薄膜マトリクス構成であって、
   前記第一電極構成（９）　が、少なくとも部分的に金属
   又は合金の組成を有し、そして前記第二電極構成（１３
   ，　１４）の各透明電極導体（１３）が高導電率の高い
   細片（１４）を備え、前記細片自体は透明である必要は
   ないことを特徴とする薄膜マトリクス構成。
2. 【請求項２】　　前記細片（１４）が、少なくとも部分
   的に銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）ま
   たは金（Ａｕ）からなることを特徴とする請求項１記載
   の薄膜マトリクス構成。
3. 【請求項３】　　前記細片（１４）が約２０　ｎｍ　厚
   のクロム接着層として形成され、その接着層の上に約１
   μｍ　厚の銅またはアルミニウム層が堆積していること
   を特徴とする請求項２記載の薄膜マトリクス構成。
4. 【請求項４】　　前記第一電極構成（９）　が主として
   、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）　、タンタ
   ル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、コバ
   ルト（Ｃｏ）または類似の金属若しくはそれらの合金の
   様な、反応性が適度に低い金属から形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の薄膜マトリクス構成。
5. 【請求項５】　　前記第一電極構成（９）　が主として
   、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）また
   は銅（Ｃｕ）若しくはそれらの合金の様な、導電率の高
   い金属から形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の薄膜マトリクス構成。
6. 【請求項６】　　前記第一電極構成（９）　が、高導電
   率の金属層の上に、不動態の保護層を有することを特徴
   とする請求項５記載の薄膜マトリクス構成。
7. 【請求項７】　　前記第二電極構成（１３）が、例えば
   ５０　ｎｍ　未満の極めて薄い金属フィルムから形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の薄膜マトリク
   ス構成。
8. 【請求項８】　　前記第二電極構成（１３　乃至１６）
   　が、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａ
   ｕ）またはニッケル（Ｎｉ）または類似の金属若しくは
   それらの合金から形成されていることを特徴とする請求
   項７記載の薄膜マトリクス構成。
9. 【請求項９】　　前記第二電極構成（１３）が、酸化イ
   ンジウム−スズ（ＩＴＯ）　、酸化スズ（ＳｎＯ２）ま
   たは酸化亜鉛（ＺｎＯ）　から形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の薄膜マトリクス構成。
10. 【請求項１０】　　薄膜構成の少なくとも一つがＡＬＥ
    　技術を使用して作成されることを特徴とする請求項１
    乃至９のいずれか１に記載の電極構成。
11. 【請求項１１】　　前記第一電極構成（９）　が列電極
    構成として作用し、前記第二電極構成（１３）がそれに
    対応して行電極構成として作用するように設計されるこ
    とを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の
    薄膜マトリクス構成。