JPH02207486A - 多色薄膜ｅｌ素子の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、多色薄膜ＥＬ素子の製造方法に間するもので
ある。

従来の技術 近年、コンピュータ端末などに用いるフラットデイスプ
レィとして、多色薄膜ＥＬ素子が盛んに研究されている
。このような薄膜ＥＬ素子は以下のように形成されてい
る。

ガラス基板上に錫添加酸化インジウム（ｂＴＯ）薄膜を
堆積し、フォトリソプロセスによりストライブ状の透明
電極を形成する。その上にＳ　１ｘＮ４、Ｙ２Ｏ３，５
ｒＴｉｏ３などから成る第１ｗＡ縁体層を、真空蒸着法
やスパッタリング法により形成する。

引き続き第１！縁体層上に、たとえばＺｎＳ：Ｔｂ。

Ｆから成る緑色発光蛍光体薄膜を真空蒸着法やスパッタ
リング法により形成する。その後フォトリソプロセスに
より第２図に示すようにストライブ状に加工し、フォト
レジストを除去後、たとえばＣａＳ：Ｅｕから成る赤色
発光蛍光体薄膜を真空蒸着法やスパッタリング法により
形成する。その後フォトリソプロセスにより第３図に示
すようにストライブ状に加工し、フォトレジストを除去
後、たとえば、Ｓ　ｒＳ　：Ｃｅから成る青色発光蛍光
体薄膜を真空蒸着法やスパッタリング法により形成する
。

その後フォトリソプロセスにより第４図に示すようにス
トライブ状に加工し、ホトレジストを除去し発光体層を
完成、する。次に、発光体層の上に、Ｓ　１ｚＮａ、Ｙ
　２０３、ＢａＴａ２０ｅなどから成る第２絶縁体層を
、真空蒸着法やスパッタリング法により形成し、最後に
透明電極とは直交する方向のストライブ状のＡ１薄膜か
ら成る背面電極を形成することにより第５図に示すよう
な薄膜ＥＬ素子が完成される（特願昭６３−４６１９２
公報参＠）。

発明が解決しようとする課題 従来の技術を用いて薄膜ＥＬ素子を形成した場合、同一
基板内においても場所により発光開始電圧が若干具なり
、とくに低輝度レベルにおいて発光ムラが生じるという
問題点があった。そのため階調表示の際の表示品位が不
十分であり、特にフルカラー表示に問題があった。

本発明の目的は前記問題点を解決した、広い面積に渡り
発光輝度が均一な多色薄膜ＥＬ素子の製造方法を提供す
ることである。

課題を解決するための手段 本発明は、透光性基板上に透明電極、絶縁体層、２種以
との蛍光体薄膜からなる発光体層、電極などを積層して
なる多色薄膜ＥＬ素子において、発光体層を形成する際
、フォトリソグラフィ技術によりパターン加工される第
１蛍光体薄膜を形成し、さらに第１蛍光体薄膜が、不溶
の液体Ａで溶解、分解あるいは剥離する薄膜ａを形成し
、フォトレジストや現像液に対して非溶解性の薄膜すを
第１蛍光体薄膜上に順次形成配置した後フォトレジスト
を塗布し、次にパターン加工されたフォトレジスト下に
形成された薄膜すとａで覆われた第１蛍光体薄膜をエツ
チング法によりパターン加工した後、液体Ａによりフォ
トレジスト及び、薄膜ａとｂを第１蛍光体薄膜上より剥
離い　次にパターン加工される他の種類の第２蛍光体薄
膜を堆積し、同様に、薄膜ａ及び薄膜すとフォトレジス
トを順次積層形成配置し、パターン加工されたフォトレ
ジストによりパターン加工された第２蛍光体薄膜をエツ
チングした後液体Ａにより同様にフォトレジスト、薄膜
ａ及び薄膜すを第２蛍光体薄膜上より剥離する工程を逐
次繰り返す方法を用いる。

作用 同一基板内における場所的な発光開始電圧の違いの原因
の一つとして、蛍光体薄膜の表面状態の違いがあること
が判明した。この表面状態の相違は、たとえばフォトレ
ジストやフォトレジスト中に含まれる金属元素による汚
染や現像液による蛍光体薄膜の溶解や分解が考えられ、
薄膜ａ及び薄膜すにより蛍光体薄膜表面を保護すること
により、表面状態を清浄に保つことができフォトレジス
トが局所的に残らないようにしたことにより、広い面積
に渡り発光輝度が均一な薄膜ＥＬ素子を製造することが
可能になった。

実施例 以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ｂ）〜（Ｖｌ）に本発明の多色薄膜ＥＬ素子の
製造方法の一実施例を説明するための各工程ごとの素子
構造を示す。

ガラス基板１上にスパッタリング法により厚さ３００ｎ
ｎ＋のＩＴＯ薄膜を形成した。次に、レジスト塗布、露
光、現像、エツチング、レジスト除去などからなるフォ
トリソプロセスを用いて前記ＩＴＯ薄膜を加工し、スト
ライブ状の透明電極２を形成した。その上に、酸素を１
０％含むアルゴン雰囲気中、４５０℃の基板温度でＳｒ
ＴｉＯ３をｒｆスパッタリングすることにより、厚さ５
００ｎｍの第１絶縁体層３を形成した。

第１絶縁体層３の上には、電子ビーム蒸着法により厚さ
５６０ｒｕ＋＋のＺｎＳ：Ｔｂから成る蛍光体薄膜を形
成し、さらに液体Ａとして機能する水により溶解、分解
あるいは剥離する薄膜ａ７として５０ｎ＋ｍのＣａＳと
さらに水に溶けない薄膜ｂｌＯとして５０ｎｍのＺｎＳ
を同時に形成し、その後真空中５００℃で１時間熱処理
を行った。このＺｎＳ：ＴｂとＣａＳとＺｎＳとの積層
薄膜を四塩化炭素、あるいはメタノールを用いたドライ
エツチング法を用いフォトリソプロセスによりストライ
ブ状の緑色発光体Ｆｉ！４を形成した。その後、水によ
りＣａＳ、ＺｎＳおよびフォトレジスト２０を剥離した
。その上に、アルゴン雰囲気中でＢａＴａ２０ｅをｒｆ
スパッタリングすることにより、厚さ５０ｎｍの耐エツ
チング層１５を形成した。引、き続き電子ビーム蒸着法
により厚さ６００ｎｍのＣａＳ：Ｅｕから成る蛍光体薄
膜５および前記同様に、薄膜ａ８としてＭｇＳと薄膜ｂ
ｉｔとしてＺｎＳを形成し、その後真空中５００℃で１
時間熱処理を行った。このＣａＳ：Ｅｕ薄膜およびＭｇ
ＳとＺｎＳ積層薄膜をメタノールとアルゴンガスによる
ドライエツチング法を用いたフォトリソプロセスにより
、ストライブ状の赤色発光体層５を形成した。その後、
ＣａＳよりも水に分解され易いＭｇＳを水蒸気を用いて
フォトレジスト２１とＺｎＳとともに剥離した。その上
に、窒素ガスを含むアルゴンガス雰囲気中で８１をｒｆ
スパッタリングすることにより、厚さ５０ｎａのＳｉ３
Ｎ４からなる耐エツチング層１６を形成した。引き続き
電子ビーム蒸着法により厚さ７００ｎ園のＳｒＳ：Ｃｅ
から成る蛍光体薄Ｍ６と厚さがそれぞれ５０ｎｓのＭｇ
５９とＺｎＳ１２を前記同様に形成し、その後真空中５
００℃で１時間熱処理を行った。このＳｒＳ：Ｃｅ薄膜
、およびＭｇＳとＺｎＳ積層薄膜をメタノールとアルゴ
ンガスによるドライエツチング法を用いたフォトリソプ
ロセスにより、ストライブ状の青色発光体層６を形成し
た。その後、ＳｒＳよりも水に分解され易いＭｇＳを薄
膜ａ９として用い、室温の水により薄膜ｂ１２のＺｎＳ
とフォトレジスト２２とをＭｇＳ膜９といっしょに剥離
した。

画面上にストライブ状に形成された発光体層４．５．６
の上に、アルゴン雰囲気中でＢａＴａ２０ａを「ｆスパ
・ツタリングすることζこより、厚さ３００ｎ園の第２
絶縁体層１３を形成した。最後に厚さ２５０ｎｗのＡ１
からなるＩＴＯ透明電極に対して交差するように設計さ
れたストライブ状の背面電極１４を形成することにより
薄膜ＥＬ素子を完成した。

本発明の製造法で作成した薄膜ＥＬ素子の６０Ｈ２にお
ける輝度−電圧特性は、１５０　Ｘ　２００ｍ５＋２の
全発光領域内において、発光開始電圧の差異が５ｖ以下
の特性が得られた。また、発光状態も低電圧から高電圧
領域に至るまで均質であった。

本実施例においては、あるひとつの組合せの硫化物（Ｃ
ａＳ、Ｚｎ５）および（ＭｇＳ、Ｚｎ５）の積層膜のみ
示したが、第１表に示した物質よりいくつかの組み合せ
が、考えられる。

第１表 註）不二溶けない、溶：溶ける、分二分解、難：溶けに
くい、易：容易に溶けるの意。

例えば、　（薄膜ａ−ｉ１１Ｉｂ）の液体Ａが水の場合
の組合せとしては、（ＢａＳ、Ｚｎ０）　、（ＢａＳ。

Ｚｎ５）、　（ＭｇＳ、Ｚｎ０）などがある。エタノー
ルを液体Ａとして用いる場合は、　（ＳｒＳ、Ｚｎ０）
の組合せがある。また、薄膜すとしては、Ａ！２０３、
ＺｒＯ，５ｉ０２などのフォトレジスト、水、アルコー
ルに対して安定な酸化物が使用できることも確認した。

これに対してＣａＳ：Ｅｕ蛍光体薄膜やＳｒＳ：Ｃｅ蛍
光体薄膜においては、フォトレジストや現像液などによ
り汚染を受けたり溶解することがあったがＺ、ｎＳ、　
　ＺｒＯやＡ　ｌ　２０３などは汚染防止層としての効
果もあった。そこで、蛍光体層４．５のフォトレジスト
剥離後５０〜１１００ｎのＺｒＯやＡｌ２Ｏ３の薄膜で
フォトレジストを塗布する以前に成膜しておくと汚染防
止層として機能した。また、その汚染防止層で覆われた
蛍光体薄膜をエツチングする際、容易にエツチングされ
ることが望ましい。実用的には汚染防止層の該汚染防止
層で覆われた蛍光体薄膜にたいするエツチングレートの
比が０．　５以上であることが望ましかった。汚染防止
層のエツチングレートがこの値より小さい場合、エツチ
ングむらやエツチング残りが生じたりすることがあった
。

発光体層のエツチング法としては、硝酸、燐酸、酢酸な
どの水溶液を用いる湿式エツチング法、あるいはアルコ
ール、４塩化炭素などを用いたドライエツチング法やア
ルゴンガスなどの希ガスを用いたスパッタエツチング法
を用いることができた。

また本実施例では、２重絶縁層型薄膜ＥＬ素子の製造法
について説明したが、たとえば第１絶縁層を使用しない
片側絶縁層型薄膜ＥＬ素子を製造する場合や、絶縁層を
用いない直流型薄膜ＥＬ素子にも本発明の効果を発揮で
きることはもちろんである。

発明の効果 以上に説明したように、本発明によれば広い面積に渡り
低輝度領域から高輝度領域にいたるまで、発光輝度が均
一な薄膜ＥＬ素子を再現性良く形成できるものである。

したがって、輝度変調機能が不可欠な多色薄膜ＥＬ素子
を形成する際、実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を説明するための薄膜ＥＬ素
子の製造方法の工程断面図、第２図〜第５図は従来の薄
膜ＥＬ素子の断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・ＩＴＯ透明電極、３・・
・第１絶縁体層、４．５．６・・・発光体層、　７、８
、９−、−−薄膜、ａ、　１０，１１、１２・・・薄膜
す、１３・・・第２絶縁体層、１４・・・背面電極、１
５．１６・・・耐エツチング層、２０．２１．２２・・
・フォトレジスト。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝はか１名第２図 ／−°−刀゛ラス基板 ２−電１吐覧極 ３−　第１絶琢体層 ４、．５．６−発光体層 ｆ３゛−第２絶球体層 ／４−Ｔ面電款 第３図 ！ ？ 輯 ト、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　透光性基板上に透明電極、絶縁体層、２種以上
   の蛍光体薄膜からなる発光体層、電極などを積層してな
   る多色薄膜ＥＬ素子の製造方法において、前記発光体層
   を形成する際、フォトリソグラフィ技術によりパターン
   加工される第１蛍光体薄膜を形成し、さらにこの上に、
   前記第１蛍光体薄膜が溶けない液体（Ａ）で溶解、分解
   あるいは剥離する薄膜（ａ）を形成し、フォトレジスト
   や現像液に対して非溶解性の薄膜（ｂ）を前記第１蛍光
   体薄膜上に順次形成配置した後フォトレジストを塗布し
   、次にパターン加工されたフォトレジスト下に形成され
   た薄膜（ｂ）と（ａ）で覆われた第１蛍光体薄膜をエッ
   チング法によりパターン加工した後、液体（Ａ）により
   フォトレジスト及び、薄膜（ａ）と（ｂ）を第１蛍光体
   薄膜上より剥離し、次にパターン加工される他の種類の
   第２蛍光体薄膜を堆積し、前記同様に、薄膜（ａ）及び
   薄膜（ｂ）とフォトレジストを順次積層形成配置し、パ
   ターン加工されたフォトレジストによりパターン加工さ
   れた第２蛍光体薄膜をエッチングした後液体（Ａ）によ
   り前記同様にフォトレジスト、薄膜（ａ）及び薄膜（ｂ
   ）を第２蛍光体薄膜上より剥離する工程を逐次繰り返す
   ことを特徴とする多色薄膜ＥＬ素子の製造方法。
2. （２）　液体（Ａ）が水溶液であり、かつ薄膜（ａ）が
   水溶性硫化物あるいは水溶性塩化物であることを特徴と
   する請求項１記載の多色薄膜ＥＬ素子の製造方法。
3. （３）　薄膜（ｂ）が前記水溶液に溶けない酸化物であ
   ることを特徴とする請求項２記載の多色薄膜ＥＬ素子の
   製造方法。
4. （４）　蛍光体薄膜が硫化亜鉛、硫化ストロンチウム、
   硫化カルシウムの内、１種以上を主成分とすることを特
   徴とする請求項１または２記載の多色薄膜ＥＬ素子の製
   造方法。