JPH0480668A - エレクトロルミネッセンス表示パネルの検査方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、計算機の表示装置等用のエレクトロルミネッ
センス　（以下ＥＬという）表示パネルの検査方法、よ
り正確にはそれに組み込まれる発光膜と絶縁膜とを備え
てなるＥＬ発光層をその面内に生じ得る欠陥を検出する
ことにより非破壊検査する方法に関する。

〔従来の技術〕

周知のようにＥＬ表示パネルは液晶形と同様にフラット
な薄形にでき、しかも自己発光性なので低照明場所でも
表示が見やすい利点があり、さらに最近では発光輝度が
高くかつ可変画像の表示に適する画素数の多いマトリッ
クス形が開発され、計算機等の小形軽量な表示装置とし
て注目されている。しかし、その−層の普及発展を図る
上で、発光膜の発光効率を向上して発光輝度をさらに高
め、かつ絶縁膜の膜質を改善して表示電圧をできるだけ
低めることが要求される。以下、第４図と第５図を参照
して最近のＥＬ表示パネルの構造と発光特性を簡単に説
明する。

第４図のＥＬ表示パネル１０はマトリックス形で同図（
ａ）にその断面を、同［（ｂ）に上面の一部をそれぞれ
示す、絶縁基板１にはガラス等の透明なものが用いられ
、まずその上にＩＴＯ（インジューム錫酸化物）等から
なる０、１〜０．２μの厚みの薄い透明電極膜２を同図
ら）に示すようなストライプ状のパターンで多数条差べ
て形成する。

この透明電極膜２上に配設されるＥＬ発光層５は、第４
図（旬のように１対の絶縁膜３とそれらに挟まれた発光
＃４とから構成されるのが普通で、透明電極１１２例の
絶縁膜３が省略される場合もある０発光膜４には例えば
発光活性物質としてＭｎを０．５ｗｔ％程度含むＺｎＳ
を用い、通常は電子ビーム蒸着法によって０．４〜０．
１　、ｍの膜厚に成膜する。

絶縁！Ｉ３には窒化シリコン、酸化シリコン、アルミナ
等を用い、上述のように表示電圧を極力像めるため、ス
パッタ法や電子ビーム蒸着法によって０．３〜０．５−
程度の＊＊に成膜する。

このＥＬ発光層５の上に、アルミ等の金属からなる０、
５ｓ程度の膜厚の裏面電極膜６を第４Ｆｊ！Ｊ（ハ）の
ように透明電極膜２と直交するストライプ状のパターン
で多数条差べて形成する。ＥＬ発光層５中の透明電極膜
２と裏面電極１ＩＩ６の各交点に対応する部分が表示上
の画素をそれぞれ構成し、この画素でＥＬ発光される表
示光Ｌｄは第４図（ａｌに示すように透明電極膜２を介
して透明な絶縁基板１の側から取り出される。

第４図のＥＬ表示パネルは、よく知られているように表
示電圧を走査周期ごとに正負に切り換えながら交流駆動
される。第５図はこの交流の表示電圧Ｖｄに対するＥＬ
発光輝度Ｉの特性例を示す。

図示のようにこの例では１７０Ｖの発光しきい値ｖｔ以
下では輝度Ｉは実質上ゼロで、これより約３０Ｖ高い２
００　Ｖ前後を表示電圧νｄとして、１００Ｃｄ／　ｒ
ｒｆ程度の発光輝度でＥＬ表示がなされる。

さて、前述のようにかかる表示電圧Ｖｄはできるだけ低
いのが望ましく、これにはＥＬ発光層５内の絶縁＃３を
薄くする必要があるが、絶縁膜３は一般に金属やシリコ
ンの酸化物なのでこれを薄膜に成膜するに際して結晶粒
界の隙間や微小なピンホールに基づく欠陥が発生しやす
く、この欠陥をその後の熱処理によっても完全になくす
のは困難である。このため、絶縁膜を薄くするにつれ表
示電圧下で絶縁破壊する確率が高まる傾向があり、この
絶縁膜の膜質を含めＥＬ発光層の品質をいかに管理すべ
きかがＥＬ表示パネルの製作面で重要課題になっている
。

なお、最近のＥＬ表示パネルでは表示電圧下の絶縁膜中
の電界強度は数ＭＶ／Ｃ鶴程度に達し、かかる高電界下
では電界により加速された電子の衝突電離により発生し
た電荷が欠陥により捕獲されて絶縁膜内の電界分布を不
均一にするので、絶縁膜内部に局部的な高電界が発生し
て絶縁破壊を促進するものと考えられている。また、こ
の絶縁破壊のモードについても、例えば酸化タンタルの
ように破壊個所が次第に拡大して行く伝播形と、酸化シ
リコンやアルミナのように破壊が局所に留まりあまり広
がらない自己回復形があるのが知られている。後者の場
合、小欠陥であれば表示上の実害は少ないが、大欠陥を
含む画素はもちろん表示上の欠点になる。

ところが、このように欠陥の性状がかなり明らかになっ
て来たにも拘わらず、従来からＥＬ発光層、特にその絶
縁膜中の欠陥をそのままの状態で直接に検出できる適当
な手段がなく、欠陥を絶縁破壊させた後にその結果から
欠陥をいわば間接的に検出しているのが実情である。

すなわち、第４図（ａ）の透明電極！１２および裏面電
極１ｌ１６をそれぞれ共通接続した状態で試験用の高電
圧を画電極膜間に掛け、絶縁Ｍ３に絶縁破壊があったか
否かを例えば裏面電極膜６の表面観察により調べる。絶
縁破壊があるとその個所の裏面電極膜６に小さな溶断孔
が発生するので、欠陥があった個所をこの小孔から特定
できる。より精密には、裏面電極膜６を化学エツチング
法等に゛より除去した後に銅析出法（特開平１−２８６
４３２号公報を参照）を利用して非常に小さな絶縁破壊
個所まで検出することが可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上述のような従来の検査法では、絶縁破壊に至
った大きな欠陥は検出できても、それに至らなかった小
さな欠陥は原理的に検出できず、ＥＬ表示パネルの量産
時にそのＥＬ発光層の膜質を品質管理して行く実務上の
立場からは、小欠陥をも含めた欠陥の分布や発生の場所
をできるだけ詳しく知った上で、成膜の条件を具体的に
管理するのがもちろん望ましい。

このため、従来は試験電圧をパルス波形としてパルス高
１パルス幅、繰り返し周波数等を変えた時の絶縁破壊の
状態変化がら欠陥の大きさの分布等を知る手掛かりとし
ていたが、その検出精度は必ずしも高くなく、もちろん
破壊に至らなかった欠陥を検出できない点に変わりはな
い。

従来の検査方法のもう一つの問題点は本質的に破壊検査
であることであって、膜質不良の場合は別として、欠陥
の正確な検出には試験電圧を必要以上に上げて絶縁破壊
させねばならないが、量産の歩留まりを上げる立場から
は試験電圧を手控えざるを得ない矛盾が常にこの破壊検
査に付き纏うことになる。従来からの非破壊検査方法と
しては例えば誘電体損失の測定があるが、欠陥の分布や
場所の検出はこの方法では全く不可能で、もちろん欠陥
がＥＬ発光層中の発光膜と絶縁膜のいずれにあるかの分
離もできない。

本発明はかかる実情に直重して、ＥＬ発光層の欠陥の分
布や場所を非破壊条件で検出できる検査方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明方法によれば、前述のように発光膜と
絶縁膜を備えるＥＬ発光層の表面を走査電子顕微鏡内で
所定の電圧で加速された電子線により走査し、この電子
線走査に基づ＜ＥＬ発光層の表面付近の電位分布像中に
現れる異常スポットのサイズからその面内の欠陥を非破
壊条件で検出することによって達成される。

なお、上記の電子線に与える加速電圧は、ＥＬ発光層の
厚みにより若干異なるが、これが通例のように１〜２ｐ
程度の場合には数十ｋＶ程度に設定することにより充分
な検査精度が得られる。

また、異常スポットから欠陥を検出するための電位分布
像は、普通は二次電子像を利用することでよいが、必要
に応してこれに反射電子像を併用することによって欠陥
の検査精度をさらに上げることが可能である。

なお、本発明による検査はもちろん裏面電極膜を設ける
工程直前のＥＬ表示パネルに対して施すのが最も好適で
ある。

〔作用〕

本件発明者はＥＬ発光層の絶縁膜の表面を走査電子顕微
鏡により観察していた際、表面の凹凸と必ずしも関係し
ない異常スポットが出現することがある点に着目して本
発明方法を想到するに至ったものである。すなわち、絶
縁膜を電子線で照射しながら走査すると電子の電荷によ
ってその表面が帯電するが、この表面下に欠陥があると
電荷の捕獲中心になって電荷を吸収するので、走査面内
の帯電電荷の分布、つまり絶縁膜面の電位分布は表面の
凹凸だけでなくその下側に存在し得る欠陥をも反映した
ものになり、この電位分布像を例えば二次電子像として
捉えた時に欠陥のある場所に異常スポットが現れるもの
と考えられる。

本件発明者は、さらに電子線の加速電圧を所定の値１例
えばＥＬ発光層の厚みが１〜２ｊｍの場合３０ｋＶ以上
にすることにより、その絶縁膜と発光膜内に含まれる欠
陥を、表面下の深さに応じて若干濃さは変わるものの、
すべて異常スポットとして正確に捉え得ることを確認し
た。

本発明ばかかる知見に基づいて前項の構成にいうように
、発光膜と絶縁膜を備えるＥＬ発光層の表面を走査電子
顕微鏡内で所定の電圧で加速された電子線により走査し
、これに基づ＜ＥＬ発光層の表面付近の電位分布像中に
現れる異常スポットから走査面内のＥＬ発光層中の欠陥
を非破壊条件で検出することに成功したものである。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明にょるＥＬ表示パネルの
検査方法の実施例を説明する。第１図は本発明によりＥ
Ｌ表示パネルを走査電子顕微鏡内で検査する要領の模式
図、第２図はその欠陥検出の様子を示す模式図、第３図
は欠陥検出の実例を示す写真とその見取り図である。

第１ＩＩにおいて、本発明方法による検査の対象とする
ＥＬ表示パネル１０は第４＃！！Ｊの完成状態より１工
程前、つまり裏面電極ｌ１６の配設前の状態のものが好
適であり、図では絶縁基板ｌと透明電極Ｍ２とＥＬ発光
層５を備えるこの状態のＥＬ表示パネル１０が一部拡大
断面で示されている。

なお、この実施例での透明電極膜２は０．２−の程度の
膜厚のＩＴＯであり、ＥＬ発光層５は酸化イントリュー
ムからなる０、３−程度の膜厚の１対の絶縁Ｉ！１３と
、これらに挟まれたＱ、５ｗｔ％のＭｎを含むＺｙ＋Ｓ
の０．４−程度の膜厚の発光＃４からなるものとする。

かかるＥＬ表示パネル１０の上側には、走査電子顕微′
ａ２０内の電子線ＥＢの発生部分が簡略に示されており
、通例のように電子線ｆ１２１と加速電極２２と偏向電
極２３および２４からなる。加速電源２５は加速電極２
２に加速電圧Ｖａを与えるためのもので、この実施例で
は加速電圧Ｖａは３０ｋＶ程度とされる。走査回路２６
と２７はそれぞれ偏向電極２３と２４に対しＸとＹ方向
の走査電圧を与え、電子線ＥＢを走査方向Ｓで示すよう
に図の左右および前後方向に偏向させなが１ｔＥＬ発光
層５の表面を走査させるもので、これら両回路２６と２
７からその走査電圧に比例する信号がその右側に示され
た表示装置３０のスイープ端子に対して通例のようにそ
の表示上の走査信号としてそれぞれ与えられる。

この第１図の実施例では、上述の走査電子線ＥＢにより
照射される上側の絶縁１ＩＩ３の表面に生しる前述の電
位分布を二次電子像として捉えるので、検出器２８によ
りこの絶縁膜３の表面付近から発生する二次電子ＳＲを
検出して、その強度を示す信号を表示装置３０にその表
示上の明るさないしは濃度信号として与える。かかる濃
度信号に基づく表示装置３０の画面上の表示が第１図で
は簡略に示されており、欠陥りに対応する個所では前述
のように二次電子ＳＲの発生量が少なくなるので西面上
では暗い異常スポットとして現れる。

第２図はかかる異常スポットによる欠陥検出の様子を模
式的に示すもので、同図（ａ）に欠陥を含むＥＬ表示パ
ネル１０の断面が、同図Φ〕にこれに対応する表示装置
３０の画面上の表示がそれぞれ示されており、同図（ａ
）は同図（ｂ）をＥＬ表示パネルの上面図とした時のＸ
−Ｘ矢視断面に相当する。同図（ａ）に示すように、Ｅ
Ｌ表示層５には表面部分のピンホールビ１浅い部分の欠
陥ＤＩ、深い部分の欠陥Ｄ２等が含まれているものとす
る。

第２図ら）の画面には、図のように同図（ａ）の透明電
極膜２の端が縦線で現れ、経験上では欠陥りに対応する
異常スポットはかかる縦線付近に現れることが多い０表
面部分のピンホールＨに対応する異常スポットには暗い
表示の回りに非常に明るい環状の表示が現れるので、内
部欠陥と明瞭に区別することができる。浅い部分の欠陥
０工に対応する異常スポットは一般に暗い表示になり、
深い部分の欠陥Ｄ２に対応する異常スポットはこれより
やや明るく、実際のサイズよりも若干拡大されて表示さ
れる傾向があると考えられる。

第３図は前述の条件での欠陥検出の実例を示すもので、
同図（ａＪに走査電子顕微鏡写真を、同図（ハ）に理解
を助けるための見取り図をそれぞれ示す。

同図（ａ）の写真の拡大倍率は約３００倍で、同図（ｂ
）の見取り図には透明電極膜２の端が細線で示されてい
る。なお、両図の左端部はＥＬ表示パネル以外の部分な
ので本発明には関係がなく、この部分に見られる非常に
明るい像は試料面に偶然付着したごみの粒子Ｐである。

第３図Φ〕に示したように、試料面内にはかなりピンホ
ールＨが見られ、暗い異常スポットに対応する浅い部分
にあると目される欠陥ＤＩと、これよりやや明るい異常
スポットに対応する深い部分にあると目される欠陥０２
と、図では符号が付されていないその他の欠陥とが混在
しており、大部分の欠陥のサイズは数−程度で、１０．
ｓ以上のサイズの欠陥が少数部められる。なお、同図（
ａ）の写真中のあまり顕著でない欠陥は、同図（ｂ）の
見取り図から省かれていることを了承されたい。

この実例からもわかるように本発明方法によれば、ＥＬ
表示パネル内に含まれる欠陥のサイズや場所の分布を従
来と比べて格段に正確に、しかも非破壊条件下で検出で
き、若干の欠陥についてはその深さの程度も知ることが
できる０本発明方法はＥＬ表示パネルの量産に際してそ
のＥＬ発光層の品質管理のためのロットごとの抜き取り
検査に特に適し、第３図（萄のような表示像に対して画
像処理技術を利用すれば良否の自動判定や品質管理デー
タの自動記録も可能である。

なお、以上説明した実施例に限らず、本発明は種々の１
１檜で実施をすることができる０例えば、実施例ではＥ
Ｌ発光層の表面付近の電位分布像を二次電子像として捉
えたが、必要に応してこれを反射電子像として捉えるこ
とも可能である。この反射電子像は二次電子像はど鮮明
でないが、深い部分にある欠陥を検出する上でより有用
な場合がある。を子線に対する加速電圧についても、Ｅ
Ｌ発光層を構成する絶縁膜や発光膜の材料や膜厚に応し
、あるいは欠陥を検出したい層内の深さに応して最適値
を選択すべきものである。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり本発明のＥＬ表示パネルの検査方法
では、発光膜と絶縁膜を備えるＥＬ発光層の表面を走査
電子顕微鏡内で所定の電圧で加速された電子線により走
査し、この電子線走査に基づ＜ＥＬ発光層の表面付近の
電位分布像中に現れる異常スポットのサイズからその面
内の欠陥を非破壊条件で検出することにより、次の効果
を上げることができる。

（ａ）　Ｅ　Ｌ発光層内の欠陥をその表面付近の電位分
布像中の異常スポットとして検出できるので、従来の絶
縁破壊法と比べて欠陥のサイズや場所の分布を格段に正
確に検出できる。また、従来方法では絶縁破壊に至らな
いため検出できなかった小欠陥の検出や、ＥＬ発光層の
表面のピンホールと内部の欠陥の区別が可能になり、さ
らには若干の欠陥についてはその深さの程度も判定でき
る。

（ｂＪ本発明によりＥＬ発光層の非破壊検査が可能にな
り、ＥＬ表示パネルの量産に際し例えばロットごとの抜
き取り検査に本発明方法を適用して製品の良否を合理的
に判定し、かつＥＬ発光層の成膜条件にこの検査結果を
反映させることにより品質管理のレベルを向上できる。

（Ｃ）電位分布像を表示するｉｊ画面中異常スポットか
ら欠陥を容品にかつ正確に検出できるので、ＥＬ表示パ
ネルの量産時に検査を能率的に進めることができ、さら
には画像処理技術を利用すれば良否の判定や品質管理デ
ータの記録を自動化することができる。

このように、本発明方法はＥＬ表示パネルに対し従来不
可能であった精密な非破壊検査を可能とするもので、特
に量産ラインの検査工程に適用して製品の良否を正確か
つ敏速に判定し、かつ検査結果を製作条件に反映させて
品質管理水準を向上させる上で著効を奏し得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図はすべて本発明に関連し、第１図は本発明方法によっ
てＥＬ表示パネルを走査電子顕微鏡内で検査する要領を
例示する模式図、第２図（ａｌは欠陥検出の様子を説明
するための欠陥を含むＥＬ表示パネルの一部拡大模式断
面図、第２図ら）はこれに対応する電位分布像の表示画
像の一部の模式図、第３図（ａ）は欠陥検出の実例を示
す結晶の構造の写真、第３図ｂ）はその説明用見取り図
、第４図（ａ）は本発明方法の対象としてのＥＬ表示パ
ネルをその完成状態で示す断面図、第４図（ハ）はその
一部の上面図、第５図はこのＥＬ表示パネルの表示電圧
に対する発光輝度特性を示す線図である。これらの図に
おいて、 ３：絶縁膜、４：発光膜、５：ＥＬ発光層、１０：ＥＬ
表示パネル、２０：走査電子顕微鏡、Ｄ：欠陥ないしは
電位分布像上の異常スポット、Ｄｌ：浅い部分の欠陥、
Ｄ２：深い部分の欠陥、ＥＢ：電子線、Ｓ：電子線の走
査方向、ＳＥ：二次電子、ｖａ：電子線の加速電圧、で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　発光膜と絶縁膜とを備えるエレクトロルミネッセンス
   発光層の表面を走査電子顕微鏡内で所定の電圧で加速さ
   れた電子線により走査し、この電子線走査に基づくエレ
   クトロルミネッセンス発光層の表面付近の電位分布像中
   に現れる異常スポットのサイズからその面内に存在し得
   る欠陥を非破壊条件で検出することを特徴とするエレク
   トロルミネッセンス表示パネルの検査方法。