JP2773243B2 - 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 - Google Patents
薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜エレクトロルミネセンス（EL）素子の製
造方法に関し、特に異なる発光色を有する複数の発光層
を同一平面上に形成した薄膜EL素子の製造方法に関す
る。
造方法に関し、特に異なる発光色を有する複数の発光層
を同一平面上に形成した薄膜EL素子の製造方法に関す
る。
［従来の技術］ 電圧の印加によってエレクトロルミネセンス（EL）発
光する薄膜EL素子は、平面薄型表示素子として広範な用
途を有し、例えば各種情報端末機器等の表示素子として
有効である。
光する薄膜EL素子は、平面薄型表示素子として広範な用
途を有し、例えば各種情報端末機器等の表示素子として
有効である。
現在実用化されているEL素子は、硫化亜鉛（ZnS）を
母材層とし、これにマンガン（Mn）を添加したオレンジ
発光の発光層を有するものが主流であるが、モノカラー
であるため表示できる情報量に限界がある。そこで、近
年、多量の情報を表示できる多色EL素子が検討されてお
り、例えば、異なる発光色を示す複数の発光層を同一平
面上に分割・配置したEL素子が知られている。
母材層とし、これにマンガン（Mn）を添加したオレンジ
発光の発光層を有するものが主流であるが、モノカラー
であるため表示できる情報量に限界がある。そこで、近
年、多量の情報を表示できる多色EL素子が検討されてお
り、例えば、異なる発光色を示す複数の発光層を同一平
面上に分割・配置したEL素子が知られている。
このような構造のEL素子は、多層配線が不要である、
素子の薄型化などの利点を有するが、複数の発光層を同
一平面上に分割・配置しているため、発光層をエッチン
グしてパターン化する際に、既に形成された他の発光層
がエッチングの影響を受け、発光層の膜厚や発光輝度が
不均一になるという欠点があった。
素子の薄型化などの利点を有するが、複数の発光層を同
一平面上に分割・配置しているため、発光層をエッチン
グしてパターン化する際に、既に形成された他の発光層
がエッチングの影響を受け、発光層の膜厚や発光輝度が
不均一になるという欠点があった。
これを解決する方法として、発光層をパターン化した
後、発光層をエッチングに対し安定なストッパー層で被
覆することが提案されている。（例えば、特開昭61−10
7696号公報等）。
後、発光層をエッチングに対し安定なストッパー層で被
覆することが提案されている。（例えば、特開昭61−10
7696号公報等）。
第３図はこのような素子の製造工程を示す図であり、
ガラス基板１上に、ITO（Indium Tin Oxide）膜よりな
る帯状の透明電極21、五酸化タンタル（Ta2O5）等より
なる第１誘電体層31を順次積層形成し、その上に、例え
ばZnSを母材層とし、発光中心としてMnを添加した第１
発光層5aを形成する（工程（１））。
ガラス基板１上に、ITO（Indium Tin Oxide）膜よりな
る帯状の透明電極21、五酸化タンタル（Ta2O5）等より
なる第１誘電体層31を順次積層形成し、その上に、例え
ばZnSを母材層とし、発光中心としてMnを添加した第１
発光層5aを形成する（工程（１））。
次に、第１発光層5aの所定部位に塗布したフォトレジ
スト71をマスクとしてエッチングを行ない、第１発光層
5aを所定のパターンに加工する（工程（２））。
スト71をマスクとしてエッチングを行ない、第１発光層
5aを所定のパターンに加工する（工程（２））。
さらに、第１発光層5aおよび第１誘電体層31の表面を
SiO2等よりなる膜厚10〜300Åの被膜で覆ってストッパ
ー層81とする（工程（３））。
SiO2等よりなる膜厚10〜300Åの被膜で覆ってストッパ
ー層81とする（工程（３））。
ストッパー層81上には、例えば、ZnSを母材層とし希
土類フッ化物を添加した第２発光層5bを形成する（工程
（４））。前記第１発光層5aと同様にして所定部位にフ
ォトレジスト72を塗布し、他をエッチングにより除去し
て第２発光層5bを所定のパターンに加工する。
土類フッ化物を添加した第２発光層5bを形成する（工程
（４））。前記第１発光層5aと同様にして所定部位にフ
ォトレジスト72を塗布し、他をエッチングにより除去し
て第２発光層5bを所定のパターンに加工する。
同様にして表面にストッパー層82を形成した後（工程
（５））、さらに第３発光層5cを形成してフォトレジス
ト73を塗布し（工程（６））、エッチングにより所定の
パターンに加工する（工程（７））。
（５））、さらに第３発光層5cを形成してフォトレジス
ト73を塗布し（工程（６））、エッチングにより所定の
パターンに加工する（工程（７））。
その後、全面に第２誘電体層32を形成し、帯状の上部
電極22を形成してEL素子とする（工程（８））。
電極22を形成してEL素子とする（工程（８））。
［発明が解決しようする課題］ ところが、上記従来の方法では、発光層を所定のパタ
ーンに加工する際し、発光層の側面が露出するため、側
面がエッチング液の影響を受けたり（サイドエッチン
グ）、発光層中へ水分が吸湿されやすい。また、フォト
レジストを除去（湿式または乾式）する時にも、発光層
表面に損傷を与え、発光特性、耐久性に悪影響を及ぼす
ことがある。
ーンに加工する際し、発光層の側面が露出するため、側
面がエッチング液の影響を受けたり（サイドエッチン
グ）、発光層中へ水分が吸湿されやすい。また、フォト
レジストを除去（湿式または乾式）する時にも、発光層
表面に損傷を与え、発光特性、耐久性に悪影響を及ぼす
ことがある。
また、発光層を被覆するストッパー層は、膜厚が10〜
300Åと薄いため（発光層は通常3000Å以上）、発光層
との段差部でストッパー層が段切れを生じたり、マイク
ロクラックが発生することがあり、信頼性が必ずしも十
分ではなかった。
300Åと薄いため（発光層は通常3000Å以上）、発光層
との段差部でストッパー層が段切れを生じたり、マイク
ロクラックが発生することがあり、信頼性が必ずしも十
分ではなかった。
しかして、本発明は、サイドエッチング、あるいはレ
ジスト除去時の表面損傷を防止し、高い信頼性を有する
EL素子を得ることを目的とするものである。
ジスト除去時の表面損傷を防止し、高い信頼性を有する
EL素子を得ることを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明では、少なくとも
一方を透明電極とした一対の電極間に挟持せしめて、異
なる発光色を示す複数の発光層を同一平面上に配した薄
膜エレクトロルミネセンス素子を、 絶縁基板上に下部電極を配設して、該下部電極上に第
１誘電体層を形成する工程と、 第１誘電体層上に、耐湿性・耐薬品性の誘電体層を形
成し、該誘電体層の、上記複数の発光層に対応する部分
を除去して、各発光層を区画する隔壁を一度に形成する
工程と、 隔壁により区画された空間内に所定の発光色を有する
発光層を形成し、発光層上に耐湿性・耐薬品性の誘電体
よりなる被覆層を形成した後、隔壁により区画された空
間内の所定領域を残して、フォトレジストをマスクとし
て、エッチングにより被覆層、発光層の順にこれらを除
去することを発光層の種類に応じて順次繰返す工程と、 被覆層および隔壁上に第２誘電体層を形成する工程
と、 第２誘電体層上に上部電極を配設する工程により製造
する。
一方を透明電極とした一対の電極間に挟持せしめて、異
なる発光色を示す複数の発光層を同一平面上に配した薄
膜エレクトロルミネセンス素子を、 絶縁基板上に下部電極を配設して、該下部電極上に第
１誘電体層を形成する工程と、 第１誘電体層上に、耐湿性・耐薬品性の誘電体層を形
成し、該誘電体層の、上記複数の発光層に対応する部分
を除去して、各発光層を区画する隔壁を一度に形成する
工程と、 隔壁により区画された空間内に所定の発光色を有する
発光層を形成し、発光層上に耐湿性・耐薬品性の誘電体
よりなる被覆層を形成した後、隔壁により区画された空
間内の所定領域を残して、フォトレジストをマスクとし
て、エッチングにより被覆層、発光層の順にこれらを除
去することを発光層の種類に応じて順次繰返す工程と、 被覆層および隔壁上に第２誘電体層を形成する工程
と、 第２誘電体層上に上部電極を配設する工程により製造
する。
［作用］ 上記方法によれば、発光層を形成するにあたり、予
め、発光層を区画する耐湿性・耐薬品性の隔壁を形成
し、該隔壁内に所定色の発光層を順次形成するようにし
たので、発光層の側面は隔壁により保護され、エッチン
グ液の影響を受けることを防止する。
め、発光層を区画する耐湿性・耐薬品性の隔壁を形成
し、該隔壁内に所定色の発光層を順次形成するようにし
たので、発光層の側面は隔壁により保護され、エッチン
グ液の影響を受けることを防止する。
また、発光層表面を耐湿性・耐薬品性の被覆層で覆っ
た後、パターン化しているので、レジスト除去時の表面
損傷が防止される。
た後、パターン化しているので、レジスト除去時の表面
損傷が防止される。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明方法を適用した薄膜EL素子の全体断面
図であり、ガラス基板１上には下部電極21、第１誘電体
層31が形成してある。下部電極21は透明電極で、複数の
帯状電極を平行配設してなる。
図であり、ガラス基板１上には下部電極21、第１誘電体
層31が形成してある。下部電極21は透明電極で、複数の
帯状電極を平行配設してなる。
第１誘電体層31の上面には、第１発光層5a、第２発光
層5b、第３発光層5cが同一面上に形成してあり、各発光
層は耐湿性・耐薬品性に優れた誘電体よりなる隔壁４に
より区画されている。各発光層5a、5b、5c表面は、それ
ぞれ耐湿性・耐薬品性に優れた誘電体よりなる被覆層6
a、6b、6cで被覆され、該被覆層6a、6b、6cおよび隔壁
４上には、第２誘電体層32、上部電極22が順次積層形成
してある。上部電極22は複数の帯状電極よりなり、これ
らを上記下部電極21と交差する方向に平行に配してあ
る。
層5b、第３発光層5cが同一面上に形成してあり、各発光
層は耐湿性・耐薬品性に優れた誘電体よりなる隔壁４に
より区画されている。各発光層5a、5b、5c表面は、それ
ぞれ耐湿性・耐薬品性に優れた誘電体よりなる被覆層6
a、6b、6cで被覆され、該被覆層6a、6b、6cおよび隔壁
４上には、第２誘電体層32、上部電極22が順次積層形成
してある。上部電極22は複数の帯状電極よりなり、これ
らを上記下部電極21と交差する方向に平行に配してあ
る。
以下、上記構造の薄膜EL素子の製造方法を第２図で説
明する。
明する。
まず、ガラス基板１上にITO（Indium Tin Oxide）等
の透明導電膜を成膜し、ウエットエッチングにより帯状
に加工して下部電極21とした（工程（１））。
の透明導電膜を成膜し、ウエットエッチングにより帯状
に加工して下部電極21とした（工程（１））。
次に、下部電極21上に五酸化タンタル（Ta2O5）等よ
りなる第１誘電体層31を高周波スパッタにより形成し
た。第１誘電体層31の膜厚は5000Åとした。第１誘電体
層31上には窒化ケイ素（Si3N4）等よりなる誘電体層41
を高周波スパッタにて成膜した（膜厚8000Å）（工程
（２））。
りなる第１誘電体層31を高周波スパッタにより形成し
た。第１誘電体層31の膜厚は5000Åとした。第１誘電体
層31上には窒化ケイ素（Si3N4）等よりなる誘電体層41
を高周波スパッタにて成膜した（膜厚8000Å）（工程
（２））。
誘電体層41上にフォトレジスト74を塗布してパターン
化し（工程（３））、これをマスクとして、四フッ化炭
素（CF4）により誘電体層41をエッチングして高さ7000
Åの隔壁４を形成した。その後、フォトレジスト74を除
去した（工程（４））。これにより、第２図の（４）工
程に示すように、後述する各発光層5a、5bを区画する隔
壁４が一度に形成される。
化し（工程（３））、これをマスクとして、四フッ化炭
素（CF4）により誘電体層41をエッチングして高さ7000
Åの隔壁４を形成した。その後、フォトレジスト74を除
去した（工程（４））。これにより、第２図の（４）工
程に示すように、後述する各発光層5a、5bを区画する隔
壁４が一度に形成される。
隔壁４上に、マンガン（Mn）を0.8重量％の割合で含
有する硫化亜鉛（ZnS）ペレットを電子ビーム蒸着法で6
000Åの膜厚で全面成膜して第１発光層5aを形成した
（工程（５））。さらにその上に膜厚1000Åの窒化ケイ
素（Si3N4）等よりなる被覆層6aを高周波スパッタによ
り全面成膜した（工程（６））。
有する硫化亜鉛（ZnS）ペレットを電子ビーム蒸着法で6
000Åの膜厚で全面成膜して第１発光層5aを形成した
（工程（５））。さらにその上に膜厚1000Åの窒化ケイ
素（Si3N4）等よりなる被覆層6aを高周波スパッタによ
り全面成膜した（工程（６））。
次に、所定領域、すなわち第１図における第１発光層
5a形成領域上に、フォトレジスト75を塗布してパターン
化し、これをマスクとして被覆層6aを四フッ化炭素（CF
4）によりエッチングした後、さらに第１発光層5aを塩
酸（HCl）等の酸でエッチングした（工程（８））。そ
の後、フォトレジスト75を除去した（工程（９））。
5a形成領域上に、フォトレジスト75を塗布してパターン
化し、これをマスクとして被覆層6aを四フッ化炭素（CF
4）によりエッチングした後、さらに第１発光層5aを塩
酸（HCl）等の酸でエッチングした（工程（８））。そ
の後、フォトレジスト75を除去した（工程（９））。
続いて、三フッ化テルビウム（TbF3）を５重量％の割
合で含有する酸化亜鉛（ZnS）ペレットを電子ビーム蒸
着法で5800Åの膜厚で全面成膜して第２発光層5bとした
（工程（10））。
合で含有する酸化亜鉛（ZnS）ペレットを電子ビーム蒸
着法で5800Åの膜厚で全面成膜して第２発光層5bとした
（工程（10））。
その上に、上記した第１発光層5aと同様にして膜厚70
0Åの被覆層6bを全面成膜した（工程（11））。さら
に、所定領域にフォトレジスト76をパターン化し（工程
（12））、これをマスクとして露出部分の被覆層6bおよ
び第２発光層5bを除去した（工程（13））。その後、フ
ォトレジスト76を去した（工程（14））。
0Åの被覆層6bを全面成膜した（工程（11））。さら
に、所定領域にフォトレジスト76をパターン化し（工程
（12））、これをマスクとして露出部分の被覆層6bおよ
び第２発光層5bを除去した（工程（13））。その後、フ
ォトレジスト76を去した（工程（14））。
同様にして、隔壁４内に第３の発光層5cを形成する工
程を繰返し（工程図略）、その後、Ta2O5等よりなる第
２誘電体層32を高周波スパッタにより（工程（15））、
アルミニウム（Al）等よりなる上部電極22を電子ビーム
蒸着法で成膜した（工程（16））。各々の膜厚は、第２
誘電体層32を5000Å、上部電極22を4000Åとした。そし
て、上部電極22のパターンにフォトレジスト77を塗布し
て、ウエットエッチングにより下部電極21と直交する帯
状に加工し、フォトレジスト77を除去した（工程（1
7）、（18））。さらに下部電極21の電極取出し部を形
成するためのフォトレジスト78をパターニングし、隔壁
４をエッチングして電極取出し部９を露出させ、フォト
レジスト78を除去してEL素子とした（工程（19）、（2
0））。
程を繰返し（工程図略）、その後、Ta2O5等よりなる第
２誘電体層32を高周波スパッタにより（工程（15））、
アルミニウム（Al）等よりなる上部電極22を電子ビーム
蒸着法で成膜した（工程（16））。各々の膜厚は、第２
誘電体層32を5000Å、上部電極22を4000Åとした。そし
て、上部電極22のパターンにフォトレジスト77を塗布し
て、ウエットエッチングにより下部電極21と直交する帯
状に加工し、フォトレジスト77を除去した（工程（1
7）、（18））。さらに下部電極21の電極取出し部を形
成するためのフォトレジスト78をパターニングし、隔壁
４をエッチングして電極取出し部９を露出させ、フォト
レジスト78を除去してEL素子とした（工程（19）、（2
0））。
これにより、異なる発光色の発光層を同一平面上に複
数有するEL素子が形成され、複数の帯状下部電極21およ
び上部電極22を任意に選択して電圧を印加することによ
り、その交点に位置する発光層においてEL発光が生起す
る。従ってこれらを組合わせることにより多色表示が可
能となる。
数有するEL素子が形成され、複数の帯状下部電極21およ
び上部電極22を任意に選択して電圧を印加することによ
り、その交点に位置する発光層においてEL発光が生起す
る。従ってこれらを組合わせることにより多色表示が可
能となる。
なお、各発光層はその材質により発光特性が異なり、
通常は、各発光層の発光輝度を合せるためには発光層ご
とに印加電圧を制御する必要があるが、上記実施例では
各発光層の膜厚および各被覆層の膜厚を発光特性に応じ
て変更することにより発光駆動電圧を一致させてある。
従って、発光層ごとに印加電圧を制御する必要がなくな
り、駆動回路を簡単にすることができる。
通常は、各発光層の発光輝度を合せるためには発光層ご
とに印加電圧を制御する必要があるが、上記実施例では
各発光層の膜厚および各被覆層の膜厚を発光特性に応じ
て変更することにより発光駆動電圧を一致させてある。
従って、発光層ごとに印加電圧を制御する必要がなくな
り、駆動回路を簡単にすることができる。
上記実施例では隔壁の構成材料として窒化ケイ素（Si
3N4）を用いたが、耐湿性・耐薬品性に優れる材料であ
ればよく、これ以外に例えば酸化ケイ素（SiO2）が使用
できる。
3N4）を用いたが、耐湿性・耐薬品性に優れる材料であ
ればよく、これ以外に例えば酸化ケイ素（SiO2）が使用
できる。
上記実施例では３種類の異なる発光層を同一面上に有
する構成のものを示したが、本発明では、発光層を２種
類あるいは４種類以上有するものに適用することももち
ろん可能である。
する構成のものを示したが、本発明では、発光層を２種
類あるいは４種類以上有するものに適用することももち
ろん可能である。
さらにドットマトリックス電極以外にも、セグメント
タイプ電極などの図形電極のものにも適用でき、電極パ
ターンに応じて発光層を配設することにより多色表示が
可能である。
タイプ電極などの図形電極のものにも適用でき、電極パ
ターンに応じて発光層を配設することにより多色表示が
可能である。
［発明の効果］ 本発明によれば、予め、発光層を区画する耐湿性・耐
薬品性の隔壁を形成して該隔壁内に所定色の発光層を形
成したので、エッチング時に発光層の側面が露出せず、
サイドエッチングや水分の吸収による劣化を防止するこ
とができる。また、発光層表面を耐湿性・耐薬品性の被
覆層で覆った後、エッチングによりパターン化するよう
にしたので、発光層表面が被覆層により保護され、レジ
スト除去時の表面損傷を確実に防止できる。さらに隔壁
は、加工が容易で、加工精度も高く、従来のように断切
れ、マイクロラック等が発生するおそれが小さいなど、
高い信頼性を有する薄膜EL素子を得ることができる。
又、本発明では、複数の各発光層を区画する隔壁を一度
に形成するから、各発光層毎の隔壁を形成する工程が一
度に済む。
薬品性の隔壁を形成して該隔壁内に所定色の発光層を形
成したので、エッチング時に発光層の側面が露出せず、
サイドエッチングや水分の吸収による劣化を防止するこ
とができる。また、発光層表面を耐湿性・耐薬品性の被
覆層で覆った後、エッチングによりパターン化するよう
にしたので、発光層表面が被覆層により保護され、レジ
スト除去時の表面損傷を確実に防止できる。さらに隔壁
は、加工が容易で、加工精度も高く、従来のように断切
れ、マイクロラック等が発生するおそれが小さいなど、
高い信頼性を有する薄膜EL素子を得ることができる。
又、本発明では、複数の各発光層を区画する隔壁を一度
に形成するから、各発光層毎の隔壁を形成する工程が一
度に済む。
第１図は本発明の方法により製造された薄膜EL素子の全
体断面図、第２図は本発明の薄膜EL素子の製造方法を示
す工程図、第３図は従来の薄膜EL素子の製造方法を示す
工程図である。 １……ガラス基板（絶縁基板） 21……下部電極 22……上部電極 31、32……誘電体層 ４……隔壁 5a、5b、5c……発光層 6a、6b、6c……被覆層
体断面図、第２図は本発明の薄膜EL素子の製造方法を示
す工程図、第３図は従来の薄膜EL素子の製造方法を示す
工程図である。 １……ガラス基板（絶縁基板） 21……下部電極 22……上部電極 31、32……誘電体層 ４……隔壁 5a、5b、5c……発光層 6a、6b、6c……被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−126591（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−66896（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−107696（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−218193（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 33/10
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも一方を透明電極とした一対の電
極間に挟持せしめて、異なる発光色を示す複数の発光層
を同一平面上に配した薄膜エレクトロルミネセンス素子
の製造方法において、 絶縁基板上に、下部電極を配設して、該下部電極上に第
１誘電体層を形成する工程と、 前記第１誘電体層上に、耐湿性・耐薬品性の誘電体層を
形成し、該誘電体層の、上記複数の発光層に対応する部
分を除去して、各発光層を区画する隔壁を一度に形成す
る工程と、 前記隔壁により区画された空間内に所定の発光色を有す
る発光層を形成し、前記発光層上に耐湿性・耐薬品性の
誘電体層よりなる被覆層を形成した後、前記隔壁により
区画された空間内の所定領域を残して、フォトレジスト
をマスクとして、エッチングにより前記被覆層、前記発
光層の順にこれらを除去することを上記発光層の種類に
応じて順次繰返す工程と、 前記被覆層および前記隔壁上に第２誘電体層を形成する
工程と、 前記第２誘電体層上に、上部電極を配設する工程とから
なることを特徴とする薄膜エレクトロルミネセンス素子
の製造方法。 - 【請求項２】前記隔壁の、前記複数の発光層を区画する
部分の高さは、前記複数の発光層の内、最も厚さの厚い
発光層よりも大きいことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方
法。 - 【請求項３】前記各発光層の膜厚および前記各被覆層の
膜厚は、前記各発光層の発光特性に応じて所定の膜厚に
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1127061A JP2773243B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1127061A JP2773243B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02306580A JPH02306580A (ja) | 1990-12-19 |
| JP2773243B2 true JP2773243B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=14950623
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-
1989
- 1989-05-19 JP JP1127061A patent/JP2773243B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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