JPH01186587A - 表示装置およびその作製方法 - 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〕 この発明は、薄膜エレクトロルミネセント表示装置に代
表される自己発光型表示装置の発光効率改善および高コ
ントラスト化を可能にする表示装置の構造およびその作
製方法に関する。

〔従来の技術） 近年、情報通信システムの発達にともない、マン・マシ
ン・インターフェースとしての表示装置への関心が高ま
っている。特に、軽量・薄形の平面表示装置に関して活
発な研究開発が行われている。各種の平面表示のなかで
も、薄膜エレクトロルミネセント表示装置は自己発光型
であるため表示が優れている、信頼性が高いなどの利点
を有する。

従来の薄膜エレクトロルミネセント表示装置の断面構造
を第５図に示す。透明基板１の主面上に透明電極２、第
１絶縁膜３、発光膜４、第２絶縁膜５、背面電極６が順
次形成されている。この薄膜エレクトロルミネセント表
示装置では、透明電極２と背面電極６の間に交番電圧を
印加することにより、発光膜４に含まれる発光中心に電
子を衝突させ、発光を得る。発光膜４の母材とこれに添
加する発光中心の組み合わせを選択することにより、様
々な発光を実現できる。特に硫化亜鉛にマンガンを添加
したＺｎＳ　：　Ｍｎ膜による黄橙色の発光や、硫化亜
鉛にテルビウムを添加したＺｎＳ：Ｔｂ膜による緑色発
光が良く知られている。

（発明が解決しようとする課題） 第５図に示す従来の薄膜エレクトロルミネセント表示装
置は、通常の場合は屈折率の高い発光膜４が、それより
屈折率の低い第１絶縁膜３と第２絶縁膜５によって挟ま
れた構造となる。このため、発光膜４の内部で発光した
光の一部は、発光膜４と第１絶縁膜３の界面での全反射
および発光膜４と第２絶縁膜５の界面での全反射を繰返
すため、発光膜４の中に閉じ込められる。また、発光膜
４と第１絶縁膜３の界面を通過した光も、その一部は第
１絶縁膜３と透明電極２の界面での全反射と、第２絶縁
膜５と背面電極６の界面での全反射を繰り返すため、透
明基板１の外に取り出せない。さらに透明電極２と透明
基板１の界面でも同様な全反射の繰、返しが起こる。こ
のように、発光膜４の内部で発光した光のうち透明基板
１の外部に取り出して表示に利用することのできない光
が相当な割合を占める。特開昭５７−６０６９１号公報
に記載されている詳細な計算よれば、発光膜４中での全
発光量のうち透明基板１の外部に取り出せる光は９％に
過ぎず、残りの９１％は透明基板１と背面電極６の間に
閉じ込められる。

従って、従来の薄膜エレクトロルミネセント表示装置で
は、第１に発光膜４が本来有している発光能力を充分に
利用できないという問題点があった。第２には、発光膜
４や第１、第２の絶縁膜３．５に閉じ込められた光は、
発光膜４中のクラスタなどにより散乱されることがある
。このことにより、非発光画素でもわずかな発光がある
ように観測され、その結果、表示装置のコントラストが
低下するという問題点があった。この第２の問題は画素
が微細になるほど深刻である。さらに第３には、文献（
Ｎ、Ｙａｍａｕｃｈｉ他、　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｔｅ
ｃｈｎ−ｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ、５ＩＤ８７．ｐ、２
３０．１９８７）に述べられている複数の発光色の発光
膜を平面配列した多色薄膜エレクトロミネセント表示装
置においては、発光膜中で全反射を繰返した光が異なる
発光膜の境界部分で散乱するため、画素間の隙間で発光
が視認され、表示品買が悪くなるという問題があった。

この発明は、発光能力を最大限有効に活用して表示装置
を提供することと、その表示装置を得るための作製方法
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〕

この発明にかかる表示装置は、主面に凹凸が形成され、
前記凹凸の段差部分で前記透明電極と前記背面電極が重
ならないように前記凹凸、透明電極および背面電極が配
置されているものである。

また、この発明にかかる透明基板の作製方法は、透明基
板の主面上に反応性イオンエツチング法を用いて凹凸を
形成する工程を含むものである。

〔作用〕

この発明の表示装置では、凹凸に起因して生じる段差に
おいて発光光を反射させるので、透明基板の外部に取り
出せる光量を増やし、発光効率を高めることができる。

さらに、隣接する画素への光の漏れを防止することによ
りコントラストを大幅に向上できる。

また、この発明にかかる表示装置の製作方法では、反応
性ゼオエツチング法を用いて透明基板の主面に凹凸が形
成される。

〔実施例〕

以下に、この発明の表示装置の実施例を図面を用いて説
明する。

第１図は、この発明にかかる表示装置の一実施例を示す
図である。この図で、第５図と同じ符号は同じ部分を示
す。透明基板１の主面に一定の高さで一定の間隔を有す
る凹凸が形成されており、凹凸の凸部ＩＡに画素が形成
されている。また、種類の異なる発光膜４−１と発光膜
４−２が平面配列されており、その境界が凹部ＩＢにあ
る。

第２図はこの発明の他の実施例の表示装置の断面構造を
示しており、凹凸の凹部ＩＢに画素が形成され、発光膜
４−１と発光膜４−２の境界が凸部ＩＡにある。いずれ
の実施例においても凹凸の高さｈは発光膜４−１．４−
２の膜厚ｔより大となっている。また、透明電極２と背
面電極６は凹凸の段差部分では重ならないように配置さ
れているため、発光膜４−１および発光膜４−２の段差
部分に電界が印加されることはない。従って、絶縁耐圧
の低下を回避できる。透明電極２と背面電極６の間に交
番電極を印加することにより発光膜４−１１発光膜４−
２の内部で発光中心に電子を衝突させ発光を得る。発光
した光の一部は薄膜間界面で全反射するが、透明基板１
の凹凸によって生じた段差の部分で反射するため、透明
基板１の外部に取り出しで表示に利用できる。凹凸の高
さｈを発光膜４の膜厚ｔより大とすることにより、発光
光の大部分を透明基板１の外に取り出すことができる。

また、画素部分で発光した光は隣接する画素には到達し
ない。従って、コントラストの低下や特に多色薄膜エレ
クトロミネセント表示装置で問題となった異なる発光膜
の境界で光散乱に起因する表示品質の低下を防止できる
。

第１図、第２図の実施例では、発光膜４−１゜４−２の
二種類を用いているが、図示はしないが、これは一種で
あっても二種類以上であっても差支えないことはいうま
でもない。

次に、この発明の表示装置の作製方法の実施例を具体的
に説明する。

第３図はこの発明の表示装置の作製方法の一実施例の各
工程における断面図を示すものである。

ガラス基板（商品名コーニング７０５９）からなる透明
基板１の主面上にフォトリソグラフィによりフォトレジ
ストア（商品名マイクロポジット１４００−２７）のパ
ターンを形成し、第３図（ａ）に示す構造を得た。次に
、第３図（ｂ）に示すように、ＣＦ４とＨ２の混合ガス
を反応ガスとする反応性イオンエツチングによりフォト
レジストアで被覆されていない部分の透明基板１をエツ
チング加工した。反応性イオンエツチング法の採用によ
り均一で再現性の良いエツチング加工が可能となった。

また、凹凸に適度なテーパー形状を付与することができ
た。エツチング深さが０．　６μｍとなるまでエツチン
グを行った後、フォトレジスト７を除去した。次に、膜
厚０．２μｍの■Ｔｏ膜からなる透明電極２、膜厚０，
３μｍのＴａ２０５膜からなる第１絶縁膜３、膜厚０．
５μｍのＺｎＳ：Ｔｂ膜からなる発光膜４−１、膜厚０
，５μｍのＺｎＳ　：　Ｓｍからなる発光膜４−２、膜
厚０．３μｍのＴａ２０５膜からなる第２絶縁膜５を堆
積した。発光膜４−２は電子ビーム蒸看法により、その
他の膜はすべて高周波マグネトロンスパッタ法により堆
積した。また、発光膜４−１と発光膜４−２の配列は文
献（Ｎ、Ｙａｍａｕｃｈｉ他、　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ、　１０８７．ｐ、
２３０．１９８７）に述べられているフェトエツチング
加工とリフトオフ加工を組み合わせた方法によった。す
なわち、まず発光膜４−１を堆積し、フォトエツチング
加工に使用したフォトレジストを残したまま、発光膜４
−１を堆積した。次に、フォトレジスト剥離液に浸漬し
、フォトレジストを除去することにより発光膜４−１を
リフトオフ加工し、発光膜４−１と発光膜４−２を配列
した。

最後に、膜厚０．２μｍのＡ１膜からなる背面電極６を
直流マグネトロンバッタ法により形成し、第３図（Ｃ）
に示すように、第１図と同じ構造の表示装置を完成した
。なお、フォトレジストアのパターンを反転させれば、
第２図の実施例の作製方法となる。

第４図は透明基板上の凹凸を透明基板上に堆積した薄膜
を加工することにより形成する場合の表示装置の作製方
法を示す。まず、第４図（ａ）に示すように、透明基板
１上に膜厚０．６μｍの窒化シリコン膜からなる薄膜８
をマグネトロンスパッタ法により堆積し、フォトリソグ
ラフィによりフォトレジストパタン７を形成する。次に
、ＣＦ４をエツチングガスとする反応性イオンエツチン
グ法により薄膜８をエツチング加工し、第４図（ｂ）に
示す構造を得た。次に、膜厚０．２μｍのＩＴＯ膜から
なる透明電極２、膜厚０．３μｍのＴａ２０５膜からな
る第１絶縁膜３、膜厚０゜５μｍのＺｎＳ　：Ｔｂ膜か
らなる発光膜４−１、膜厚０．５μｍのＺｎＳ　：　Ｓ
ｍからなる発光膜４−２、膜厚０．３μｎのＴａ、Ｏ，
膜からなる第２絶縁膜５を堆積した。発光膜４−２は電
子ビーム蒸着法により、その他の膜はすべて高周波マグ
ネトロンスパッタ法により堆積した。最後に、膜厚０．
２μｍのＡＩ膜からなる背面電極６を直流マグネトロン
バッタ法により形成し、第３図（Ｃ）に示す構造の表示
装置を完成した。

この発明による表示装置を透明電極２と背面電極６との
間に交番電圧を印加して発光させたところ、その輝度は
同じ電圧における第５図に示した従来の表示装置の輝度
の２倍であった。消費電力を比較したところ、両者で差
異は認められなかった。従って、この発明により、表示
装置の発光効率を約２倍に改善できた。また、絶縁耐圧
を比較した結果、両者で顕著な違いは認められなかった
。

なお、以上はあくまでもこの発明の一実施例にすぎず、
この発明の趣旨を逸脱しない限り、様々な変更や改良を
行い得ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

この発明にかかる表示装置は、透明基板の主面に凹凸が
形成され、この凹凸部分で発光膜を挟む透明電極と背面
電極が重ならないように凹凸と画電極を配置したので、
閉じ込められる発光光量が減り、本来有する発光能力を
最大限有効に利用できる。また、隣接画素への光の漏れ
を防止できるため、発光膜を二種類以上とした場合には
、特に有効である。そして、応答面を透明基板の主面に
堆積した薄膜を用いてパターン加工するものにおいては
、加工し易い材買のものを選択することができる。

さらに、凹凸の高さを発光膜の膜厚より高くすることに
よって、より有効に発光光を外部に取り出すことができ
る。

また、この発明の表示装置の作製方法では、凹凸を形成
するのに反応性イオンエツチング法を用いたので、凹凸
に適度のテーパが形成され、再現性のよいものが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の表示装置の一実施例を示す断面図、
第２図は同じく他の実施例を示す断面図、第３図はこの
発明にかかる表示装置の作製方法の一実施例を示す主要
工程における断面図、第４図は同じく作製方法の他の実
施例を示す主要工程における断面図、第５図は従来の表
示装置の断面構造を示す図である。 図中、１は透明基板、２は透明電極、３は第１絶縁膜、
４−１．４−２は発光膜、５は第２絶縁膜、６は背面電
極、７はフォトレジスト、８は薄膜である。 第１図 第３図 ７　７オトレジスト 第４図 ８薄膜 第５図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　透明基板の主面上に透明電極と背面電極に挟ま
   れた発光膜が形成されている表示装置において、前記透
   明基板の主面に凹凸が形成され、かつ前記凹凸の段差部
   分で前記透明電極と背面電極が重ならないように前記凹
   凸および両電極が配置されていることを特徴とする表示
   装置。
2. （２）　凹凸を、透明基板の主面に堆積した薄膜をパタ
   ーン加工することにより形成することを特徴とする請求
   項１記載の表示装置。
3. （３）　凹凸の高さが前記発光膜の膜厚より大であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. （４）　透明基板の主面上に透明電極と背面電極に挟ま
   れた二種類以上の発光膜が形成され、前記二種類以上の
   発光膜が隙間なく、かつ互いに重畳しないように配置さ
   れ、さらに異なる発光膜の境界で二つの電極が重ならな
   いように前記両電極および前記二種類以上の発光膜の相
   対位置が定められている表示装置において、前記透明基
   板の主面に凹凸が形成され、かつ前記凹凸の段差部分で
   前記二つの電極が重ならないように前記凹凸および二つ
   の電極膜が配置されていることを特徴とする表示装置。
5. （５）　凹凸を、透明基板の主面に堆積した薄膜をパタ
   ン加工することにより形成することを特徴とする請求項
   ４記載の表示装置。
6. （６）　凹凸の高さが前記発光膜の膜厚より大であるこ
   とを特徴とする請求項４記載の表示装置。
7. （７）　透明基板の主面に凹凸が形成され、この主面上
   に二つの電極に挟まれた発光膜が形成されている表示装
   置の作製方法において、前記透明基板の主面上に反応性
   イオンエッチング法を用いて前記凹凸を形成する工程を
   含むことを特徴とする表示装置の作製方法。