JPS61253795A - 薄膜ｅｌパネルの製造方法 - 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】 産業上皇且里圀！ 本発明は、薄ＩＩＩＥＬパネルの製造方法に関し、特に
文字、図形等の各種情報のドントマトリクス表示をする
薄膜ＥＬマトリクス型ディスプレイパネルの品質改善に
利用される。

従来夏肢歪 薄Ｉ！１ＩＥＬマトリクス型ディスプレイパネルの基本
構造例を、第６図を参照して説明する。なお、図におい
て左半分はＸ方向の断面図、右半分はＸ方向と直交する
Ｙ方向の断面図を示す。

第６図において、（１）は透明な絶縁基板であるガラス
基板、（２）はガラス基板（１）上に積層形成されたマ
トリクス型ＥＬ素子、（３）はガラス基板（１）上でＥ
Ｌ素子（２）を気密封止するカバーガラスである。

上記ＥＬ素子（２）において、（４）はガラス基板（１
）上に■・Ｔ・０等を蒸着法等でＸ方向に所定ピッチで
多数のストライプ状に形成した透明な第１の電極（以下
透明電極と称す）、（５）は透明電極（４）を覆ってガ
ラス基板（１）上にＡ１．ｏｎやｙ、Ｏａ等を蒸着して
形成した透明な第１の絶縁層（（６）は第１の絶縁層（
５）上にＺｎＳ：Ｍｎ等を蒸着して形成した透明発光層
、（７）は発光層（６）上にＡ＃２０３やＹ２　ｏ、、
等を蒸着して形成した透明の第２の絶縁層、（８）は第
２の絶縁層（７）上に、Ｘ方向と直交するＹ方向に所定
ピッチで多数のストライプ状に形成したＡｌ蒸着膜によ
る第２の電極（以下背面電極と称す）である。

透明電極（４）と背面電極（８）の各一端部はガラス基
板（１）の周辺部上まで延設され、この両電極の延設端
部間にＡＣ電圧を印加して両電極の交叉部分にある発光
層（６）を選択的に発光させて所望の表示が行われる。

ＥＬ素子（２）の発光層（６）の形成は真空蒸着装置を
使って次のように行われている０例えば、第７図に示す
ように、下部中央にＺｎＳ；Ｍｎの蒸着源（９）を配置
した真空室（１０）の上部空間に透明電極（４）と第１
の絶縁層（５）を積層形成したガラス基板（１）を、そ
の内面を蒸着源（９）側に向けて図面矢印に示すように
自転させながら公転させる。一方、このガラス基板（１
）を何らかの加熱手段、例えば真空室（１０）の下部に
配置した赤外線ランプ（１１）で約１７０℃〜２００℃
に加熱するゆ而して蒸着＃　（９）を電子ビーム照射等
の手段で蒸着させて第１の絶縁層（５）上に蒸着させる
。このような発光層（６）は約５０００人〜７０００人
の厚さで形成される。

またＥＬ素子（２）の第１・第２の絶縁層（５）（７）
は発光層（６）と同様な真空蒸着装置、スバンタ装置な
どを使って各々約２０００人前後の厚さで形成される。

■　（′しよ゛と　るｐｌ！ｉ ところで、ＥＬｉ子（２）の耐圧を決める第１・第２の
絶縁層（５）（７）はＹ２ｏ３、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物
や窒化シリコンなどの絶縁性薄膜を主体に形成されてい
るが、これにピンホールや局部的に低抵抗部分があると
、その部分で絶縁耐力が一段と弱（なって、上下の両電
極（４）（８）に電圧が印加されると放電破壊が起こつ
て、この時の放電電流で絶縁層（５）（７）、発光層（
６）、電極層（４）（８）が溶融してピンホールが生じ
、ピンホール径がストライブ状の電極（４）（８）より
大きくなると電極（４）（８）が断線することがある。

実際、上記放電破壊が生じると電極層（４）（８）に直
径で数１０μｍ〜数１００μｍ程度のピンホールが生じ
ることがあり、一方スドライブ状の電極（４）（８）の
幅は、例えば２３０μｍ程度であるので、径の大きなピ
ンホールが生じると断線する可能性が高く、例えば３２
０　Ｘ　２４０マトリクスＥＬパネルにおいて、ＡＣパ
ルス（１００Ｈｚ）による駆動テストで、上記放電破壊
発生に起因して、数１０本の電極が断線するといった極
めて高率で断線が発生していた。

このようなＥＬ棄子（２）の絶縁耐圧の局部的劣化によ
る電極の断線事故を防止するための工夫として、第８図
に示すように第１及び第２の絶縁層（５）（７）の各々
をＹ２Ｏ３蒸着膜（Ｙ）とＡＮ２０．蒸着膜（Ａ）の二
層構造あるいはそれらの多層構造とすることも行われて
いる。このようにすると、ｙ、、　Ｏ，蒸着ＩＮ（Ｙ）
とＡ／２０．蒸着膜（Ａ）の夫々にピンホールがあって
も、両者のピンホールが重なる確率は小さくなって、上
記断線事故の発生率が下がる。しかし、この絶縁層多層
構造による上記効果は十分でなく、電極断線事故は減少
するが、皆無にすることができず、薄膜ＥＬマトリクス
ディスプレイパネルの歩留まり、信頼性を悪くしていた
。

なお上記局部的な絶縁破壊を防止するには、第１及び第
２の絶縁層（５）（７）の膜厚を増加して、全体的な耐
圧をある程度向上することはできるが、膜厚の増加は、
発光しきい電圧の増加を招き、これに対応する周辺駆動
回路の製作が困難になるため、上記実施例で述べた膜厚
以上にすることは不適当であった。

そこで本発明は、上記薄膜ＥＬマトリクスディスプレイ
パネルにおいて、発光しきい電圧をあまり増加させずに
電極の断線を防止することを目的とするものである。

なお本出願人は、先に上記目的を達成するための薄膜Ｅ
Ｌパネルの製造方法を、昭和６０年３月２２日付で出願
している。この製造方法は発光層（６）を第１の絶縁層
（５）上に真空蒸着形成するに際し、絶縁基板（１）の
温度を、従来より高い所定範囲内の一定温度に保つもの
であった。本発明は、この先願の製造方法における温度
条件をそのまま利用し、これに薄膜ＥＬパネルの膜厚に
一定の制限を加えることにより、さらに良好な結果が得
られるようにしたものである。

占　”°　るための 上記問題点を解決するための本発明の手段は、透明絶縁
基板上にストライプ状の透明電極、第１の絶縁層、発光
層、第２の絶縁層、ストライブ状の背面電極を、この順
に積層して薄膜ＥＬパネルを製造する方法において、第
１及び第２の絶縁層の膜厚の和ａと発光層の膜厚ｔの膜
厚比ａ　／　ｔを０，６以上に設定するとともに、第１
の絶縁層上に発光層を真空蒸着により、形成するに際し
、前記絶縁基板を、２６０　”０〜３００℃の範囲内の
一定温度に加熱保持して、厚さ方向に均質な発光層を形
成することを特徴とする薄膜ＥＬパネルの製造方法であ
る。

１且 上記手段によれば、絶縁層上への発光層の形成を、所定
範囲内の高温に基板を加熱した状態で行うから、発光層
が緻密性・結合性に優れたものとなり、さらに膜厚比を
絶縁耐圧向上に通した範囲に定めたから、これらの相乗
効果によって、発光しきい電圧の上昇を抑制した条件下
で、絶縁耐圧を向上し断線を減少もしくは皆無にできる
。

ス施孤 本発明は本出願人の上記先願の製造方法によって製造さ
れるＥＬ素子に、一定の膜厚比条件を加えたものである
。

そこで上記先願の製造方法であり、本発明の一部を構成
する発光層の真空蒸着方法に先に説明する。

例えば第６図のＥＬｓ子（２）を製造する場合、本発明
はＥＬ素子（２）の発光層（６）を次の要領で形成する
。例えば第１図に示すように従来と同じ真空蒸着装置の
真空室（１０）の上部空間に、従来同様にして透明電極
（４）と第１の絶縁層（５）を形成したガラス基板（１
）を配置し、自転させながら公転させる。そして、本発
明においては、ガラス基板（１）を例えば赤外線ランプ
（１１）でそのパワーを上げて２６０℃〜３００℃に加
熱しながら、蒸着源（９）に電子ビームを照射して、Ｍ
Ｍ源（９）を蒸発させて、第１の絶縁層（５）上に所定
の厚さまで蒸着させる。この蒸着時のガラス基板温度は
、２６０℃〜３００℃の範囲内が有効であり、特に例え
ば約２８０℃が適切である。

このように、ガラス基板（１）を約２８０℃の一定温度
に加熱保持しておいて、ＺｎＳ：Ｍｎを蒸着すると、発
光層（６゛）は緻密性・結合性に優れたものとなり、そ
の膜質が格段に向上する。

上記のように温度条件を定めたＥＬ素子について、第１
及び第２の絶縁層（５）（７）の膜厚の和ａと発光層（
６”）の膜厚ｔの膜厚比ａ　／　ｔを変化させて、絶縁
耐圧等について実験を行ったところ、第２図及び第３図
に示すようなデータが得られた。

なおこの実験データは発光Ｊ５ｉ（６’）を蒸着形成す
る際のガラス基板（１）の加熱温度を２４０℃と２８０
℃に選定し、夫々の温度条件下で、上記膜厚比ａ　／　
ｔを０．５〜０．９の範囲内で変化して作成した複数の
サンプルについて行ったものである。なお上記サンプル
の各層の具体的な厚さは、第８図に示すＥＬ素子の積層
構造において、第１及び第２の絶縁層（５）（７）のＡ
Ｊ２０３の部分（Ａ）　（７）合計厚さを４０００〜５
０００人、ｙ２　ｏ。

の部分＜Ｙ）の合計厚さを約１６００人、ＺｎＳ　：Ｍ
ｎからなる発光層（６）の厚さを８０００〜９０００人
の範囲内において選定しである。

まず第２図に示す絶縁破壊電圧についての実験データに
ついて説明する。

この実験は、上記のようにして作成された発光面積が１
０５ｍ　Ｘ　１０ａ＋−のＥＬ素子サンプルにつき、上
下の両電極（４）（８）に直流電圧を徐々に直線的に上
昇させながら加え、素子中の任官の一点に絶縁破壊が生
じた時の印加電圧を一回目の破壊電圧として、第４図に
示すように記録し、その後一旦印加電圧を低下させ、再
び別の一点に絶縁破壊が生じるまで印加電圧を上昇させ
るという手順を繰り返して、破壊を何回か起こさせ（図
示例では３０回）、破壊電圧が略一定値になったとき、
その値をそのＥＬ素子サンプルの絶縁耐圧としたもので
ある。そして第２図に示す実験データは、上記測定方法
によって得た膜厚比と基板温度の異なる各ＥＬ素子サン
プルの絶縁破壊電圧をプロットして折れ線で示したもの
である。なおこの絶縁破壊電圧の測定は、背面電極（８
）を■極にして直流電圧印加により行９たものである。

次に第３図に示すＡＣパルス動作テスト中における断線
数の実験データについて説明する。

この実験は、上記絶縁破壊電圧測定に用いたサンプルと
同一仕様で試作した３２０　Ｘ　２４０　ドツトマトリ
クスのＥＬパネルを複数用意し、第５図に示すような所
定のＡＣパルス電圧（周波数１００Ｈｚ、パルス幅４０
ｕｓ）を両電極（４）（８）間に印加して、所定時間の
間に電極が断線して発光しなくなる発光ラインの数を測
定したものである。

上記第３図に示す実験データをみると、膜厚比を０．６
以上に選べば、断線数は、それ未満の場合と比べると格
段に減少し、特に基板温度を２８０℃に設定した場合に
は断線数は激減している。これは、基板温度を高くした
サンプルでは、放電破壊によって生じた孔の径が高々５
０ｃｒｍ程度と小さく、断線に至りやすい数１００μｍ
の大きな孔径は極めて少ないことに関連していると考え
られる。第２図に示す断線破壊電圧は膜厚比が０．６で
はあまり向上していないように見えるが、第３図に示す
３２０　Ｘ　２４０　ドツトマトリクスパネルの断線数
のデータと比較して考えると、膜厚比０．８といえども
基板温度が高い場合は絶縁破壊しても、その孔径はそれ
未満の場合と比べて小さく断線に至るものは少ないため
、実用上は充分な効果が得られる。また膜厚比は、大き
くする程、上記特性は良好になるが、０．９を越えたも
のは、絶縁１ｗ（５）（７）と発光層（６”）の膜厚の
和が大きくなって発光しきい電圧が高くなるので、上限
は０．９が望ましい。

次に発光層（６”）形成時の基板加熱温度であるが、２
４０℃の場合は第２図に示すように、絶縁耐圧向上に対
する膜厚比選定との相乗効果が得られないこと、及び２
６０℃以上にすれば、従来の１７０℃〜２５０℃の基板
加熱温度の場合と比較して膜質改善の効果は顕著になっ
て、絶縁耐圧向上及び断線数減少に大きな効果が得られ
ることから基板加熱温度２６０℃以上が適当である。し
かし３００℃を越えると、発光層（６”）の真空蒸着時
のガラス基板側へのＺｎＳ：Ｍｎの付着率が悪くなって
、成膜速度が著しく小さくなるため、発光層（６”）を
所望の厚さまで形成するのに長時間を要して、作業能率
が悪（なる。

従って最適温度は２６０〜３００℃である。

主匪坐洟果 本発明によれば、ＥＬ棄子の薄膜発光層を形成するとき
の基板加熱温度を２６０℃〜３００℃の範囲に設定し、
絶縁層と発光層の膜厚比を０．６〜０．９に設定するこ
とにより、ＥＬ素子の絶縁破壊電圧を大幅に向上でき絶
縁層と発光層の合計膜厚を比較的小さい値に選定して発
光しきい電圧の上昇を抑制した条件下において、ＥＬパ
ネルのストライプ状電極の断線不良をほぼ皆無にまで抑
制できる。特に本発明では膜厚比を通切な値に選定して
いるから、基板加熱温度選定との相乗効果により、上記
効果は前記先願のものより優れている。従って歩留まり
のよい高信頼度の薄膜Ｅ　Ｌパネルが提供できる。又、
発光しきい電圧を必要以上に上昇することなく耐圧向上
、断線減少できるから、ＥＬパネルに必要な駆動回路を
簡単なものにでき、実用上のメリットも大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の概略側面図、第２
図は本発明によるＥＬ素子の絶縁破壊電圧向上を説明す
るための実験データを示す図、第３図は本発明による３
２０　Ｘ　２４０　ドントマトリクスＥＬパネルの断線
数減少の効果を説明するため実験データを示す図である
。第４図は、第２図に示す実験データを得るための測定
方法を説明する図で、測定回数と絶縁破壊電圧の関係を
示す。第５図は、第３図の実験データを得るため、ＥＬ
素子に印加したＡＣパルス電圧の波形図である。第６図
は、一般的な薄１１ＥＬパネルの要部断面図、第７図は
第６図のＥＬ素子における薄膜発光層を形成する真空蒸
着装置の概略側面図、第８図はＥＬ素子の一部を厚さ方
向に切断した要部拡大断面図である。 （１）・−・絶縁基板（ガラス基板）、（４）−透明電
極、（５）　−第１の絶縁層、（６′）・−・−発光層
、（７）　−第２の絶縁層、（８１−ｍ−背面電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）　透明絶縁基板上にストライプ状の透明電極、
   第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、ストライプ状の
   背面電極を、この順に積層して薄膜ＥＬパネルを製造す
   る方法において、 　第１及び第２の絶縁層の膜厚の和ａと発光層の膜厚ｔ
   の膜厚比ａ／ｔを０．６以上に設定するとともに、 　第１の絶縁層上に発光層を真空蒸着により、形成する
   に際し、前記絶縁基板を、２６０℃〜３００℃の範囲内
   の一定温度に加熱保持して、厚さ方向に均質な発光層を
   形成することを特徴とする薄膜ＥＬパネルの製造方法。