JPH0580796B2 - - Google Patents

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JPH0580796B2
JPH0580796B2 JP60016755A JP1675585A JPH0580796B2 JP H0580796 B2 JPH0580796 B2 JP H0580796B2 JP 60016755 A JP60016755 A JP 60016755A JP 1675585 A JP1675585 A JP 1675585A JP H0580796 B2 JPH0580796 B2 JP H0580796B2
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JP
Japan
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emitting layer
thin film
dielectric layer
light emitting
glass substrate
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JP60016755A
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Yasuo Konishi
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Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は薄膜ELパネルの製造方法に関し、
特にマトリツクス型薄膜ELパネルの発光層を形
成する場合に利用されるものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field This invention relates to a method for manufacturing a thin film EL panel,
It is especially used when forming the light emitting layer of a matrix type thin film EL panel.

従来の技術 従来、交流動作の薄膜EL素子に関して、発光
層に規則的に高い電界(108V/cm程度)を印加
し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安定性等を高
めるために、0.1〜1.0wt%のMn(あるいはCu、
Al、Br等)をドーブしたZnS、ZnSe等の発光層
をY2O3、Ta2O5等の誘電体薄膜でサンドイツチ
した三層構造ZnS:Mn(又はZnSe:Mn)EL素
子が開発され、発光諸特性の向上が確かめられて
いる。この薄膜EL素子は数KHzの交流電界印加
によつて高輝度発光し、しかも長寿命であるとい
う特徴を有している。
Conventional technology Conventionally, for AC-operated thin-film EL devices, a high electric field (about 10 8 V/cm) is regularly applied to the light emitting layer, and in order to improve dielectric strength, luminous efficiency, stability of operation, etc. ~1.0wt% Mn (or Cu,
A three-layer structure ZnS:Mn (or ZnSe:Mn) EL device has been developed in which a light-emitting layer of ZnS, ZnSe, etc. doped with Al, Br , etc.) is sandwiched with a dielectric thin film of Y 2 O 3, Ta 2 O 5 , etc. It has been confirmed that various light emitting characteristics have been improved. This thin film EL element emits high-intensity light when an alternating current electric field of several KHz is applied, and has a long lifespan.

薄膜EL素子の1例としてZnS:Mn薄膜EL素
子の基本的構造を第2図に示す。
FIG. 2 shows the basic structure of a ZnS:Mn thin film EL device as an example of a thin film EL device.

第2図に基づいて薄膜EL素子の構造を具体的
に説明すると、硬質かつ透明の前面ガラス基板1
上にIn2O3、SnO3等の透明電極2、更にその上に
積層してY2O3、Ta2O5、Al2O3、Si3N4、SiO2
からなる第1の誘電体層3がスパツタあるいは電
子ビーム蒸着法等により形成されている。第1の
誘電体層3上にはZnS:Mn焼結ペレツトを電子
ビーム蒸着することにより得られるZnS発光層4
が形成されている。この時蒸着用のZnS:Mn焼
結ペレツトには活性物質となるMnが目的に応じ
た濃度に設定されたペレツトが使用される。ZnS
発光層4上には第1の誘電体層3と同様または異
質の材質から成る第2の誘電体層5が積層され、
更にその上にAl等から成る背面電極6が蒸着形
成されている。透明電極2と背面電極6は第3図
に示すようにストライプ状に成形され、互いに直
交する如く複数本配列されたマトリツクス電極構
造が採用されており、透明電極2と背面電極6が
平面図的に見て交叉した位置7(図示斜線部分)
がパネルの1画素に相当する。透明電極2と背面
電極6はそれぞれスイツチ8,9を介して交流電
源10に接続され、薄膜EL素子が駆動される。
To specifically explain the structure of a thin film EL element based on Fig. 2, the hard and transparent front glass substrate 1
A transparent electrode 2 made of In 2 O 3 , SnO 3 , etc. is placed on top, and a first layer made of Y 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , SiO 2 , etc. is laminated thereon. The dielectric layer 3 is formed by sputtering, electron beam evaporation, or the like. On the first dielectric layer 3 is a ZnS luminescent layer 4 obtained by electron beam evaporation of ZnS:Mn sintered pellets.
is formed. At this time, the ZnS:Mn sintered pellets used for deposition are pellets in which the concentration of Mn, which is an active substance, is set to suit the purpose. ZnS
A second dielectric layer 5 made of a material similar to or different from that of the first dielectric layer 3 is laminated on the light emitting layer 4,
Furthermore, a back electrode 6 made of Al or the like is formed by vapor deposition thereon. The transparent electrode 2 and the back electrode 6 are formed into a stripe shape as shown in FIG. 3, and a matrix electrode structure is adopted in which a plurality of electrodes are arranged perpendicularly to each other. Crossing position 7 (hatched area shown)
corresponds to one pixel on the panel. The transparent electrode 2 and the back electrode 6 are connected to an AC power source 10 via switches 8 and 9, respectively, to drive the thin film EL element.

上記の構成において、スイツチ8,9を閉じて
電極2,6間にAC電圧を印加すると、発光層4
の両側の誘電体層2,5間に上記AC電圧が誘起
されることになり、従つて発光層4内に発生した
電界によつて伝導体に励起され、かつ加速されて
充分なエネルギーを得た電子が、直接Mn発光セ
ンターを励起し、励起されたMn発光センターが
基底状態に戻る際に橙黄色の発光を行う。即ち、
高電界で加速された電子が発光層4中の発光セン
ターであるZnサイトに入ったMn原子の電子を励
起し、基底状態に落ちる時、略々5850Åをピーク
に幅広い波長領域で強い発光を呈する。
In the above configuration, when the switches 8 and 9 are closed and an AC voltage is applied between the electrodes 2 and 6, the light emitting layer 4
The AC voltage is induced between the dielectric layers 2 and 5 on both sides of the light emitting layer 4, and the electric field generated in the light emitting layer 4 excites the conductor and accelerates it to obtain sufficient energy. The electrons directly excite the Mn luminescent center, and when the excited Mn luminescent center returns to its ground state, it emits orange-yellow light. That is,
Electrons accelerated by a high electric field excite the electrons of the Mn atoms that enter the Zn site, which is the luminescent center in the luminescent layer 4, and when they fall to the ground state, they emit strong light in a wide wavelength range with a peak at approximately 5850 Å. .

上記の如き構造を有する薄膜EL素子はスペー
スフアクタの利点を生かした平面薄型デイスプレ
イデバイスとして、文字及び図形を含むコンピユ
ーターの出力表示端末機器その他種々の表示装置
に文字、記号、静止画像、動画像等の表示手段と
して利用することができ非常に有効なものであ
る。
The thin film EL element having the above structure can be used as a flat thin display device that takes advantage of the space factor to display characters, symbols, still images, and moving images in computer output display terminal equipment and various other display devices that contain characters and figures. It is very effective and can be used as a display means.

しかしながら、薄膜EL素子の誘電体層は製造
工程途中で発生した多数のピンホールやマイクロ
クラツク等を含み、これらの欠陥を通して発光層
4に湿気等が侵入するため、EL発光損失による
発熱、層間剥離、素子特性の劣化等を招来する。
However, the dielectric layer of a thin-film EL element contains many pinholes and microcracks generated during the manufacturing process, and moisture, etc. enters the light-emitting layer 4 through these defects, causing heat generation due to EL emission loss and interlayer This may lead to peeling, deterioration of device characteristics, etc.

上記問題を解決することを目的として、第4図
に示すように、薄膜EL素子特有の不完全さ、即
ちピンホール等によつて通電時び生じるブレーク
ダウンのため起こる微小な熱損傷領域の拡大を防
止、固定化し、大気環境下で湿気保護、放熱効
果、さらに振動、たわみに対しても有効となる薄
膜ELパネル11が知られている。
In order to solve the above problem, as shown in Fig. 4, we have developed an enlargement of the microscopic thermal damage area that occurs due to breakdown caused by imperfections peculiar to thin film EL elements, such as pinholes, when electricity is applied. A thin film EL panel 11 is known that prevents and immobilizes the air, provides moisture protection in an atmospheric environment, has a heat dissipation effect, and is also effective against vibration and deflection.

この薄膜ELパネル11を第4図に基づいて説
明する。なお、第4図の左半分は透明電極2に平
行なX方向の断面図を示し、右半分は透明電極2
に直交するY方向の断面図を示す。1はガラス基
板であり、ガラス基板1上に透明電極2が帯状に
一定ピツチ間隔をもつて平行配列されて、その上
に第1の誘電体層3、発光層4、第2の誘電体層
5、背面電極6を積層形成した薄膜EL素子12
が構成されている。この薄膜EL素子12を収納
する如く皿状のカバーガラス13がガラス基板1
上に重畳され、その内部間隙に薄膜EL素子12
が内蔵される。ガラス基板1とカバーガラス13
の接合部はエポキシ樹脂、光硬化性樹脂(フオト
ポンド)等の接着剤14で密封されている。即
ち、ガラス基板1とカバーガラス13は薄膜EL
素子12に対する外囲器15を構成する。そして
外囲器15内には薄膜EL素子12が内蔵される
と共にシリコンオイル、真空グリース等の薄膜
EL素子12の保護用の絶縁性保護流体16が充
填封入されている(特開昭54―122990号公報)。
This thin film EL panel 11 will be explained based on FIG. 4. The left half of FIG. 4 shows a cross-sectional view in the X direction parallel to the transparent electrode 2, and the right half shows a cross-sectional view of the transparent electrode 2.
A cross-sectional view in the Y direction perpendicular to is shown. Reference numeral 1 denotes a glass substrate, on which transparent electrodes 2 are arranged parallel to each other in a band shape at a constant pitch interval, and on top of which a first dielectric layer 3, a light emitting layer 4, and a second dielectric layer are arranged. 5. Thin film EL element 12 with laminated back electrode 6
is configured. A dish-shaped cover glass 13 is placed on the glass substrate 1 so as to house this thin film EL element 12.
A thin film EL element 12 is superimposed on the top and in the internal gap.
is built-in. Glass substrate 1 and cover glass 13
The joints are sealed with an adhesive 14 such as epoxy resin or photocurable resin (photopond). That is, the glass substrate 1 and the cover glass 13 are thin film EL.
An envelope 15 for the element 12 is constructed. A thin film EL element 12 is built in the envelope 15, and a thin film of silicone oil, vacuum grease, etc.
An insulating protective fluid 16 for protecting the EL element 12 is filled and sealed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 122990/1983).

上記薄膜ELパネル1において、第1の誘電体
層3、発光層4、第2の誘電体層5は、いずれも
第5図に示すように、ガラス基板1にメタルマス
ク19を添設して、ハロゲンランプ20でガラス
基板1を下地加熱しながら、蒸着源21から所定
の物質22を電子ビーム23で蒸発せしめて形成
している。
In the thin film EL panel 1, the first dielectric layer 3, the light emitting layer 4, and the second dielectric layer 5 are all formed by attaching a metal mask 19 to the glass substrate 1, as shown in FIG. A predetermined substance 22 is evaporated from an evaporation source 21 with an electron beam 23 while the base of the glass substrate 1 is heated with a halogen lamp 20.

発明が解決しようとする問題点 ところが、上記のようにメタルマスク19を用
いて、ハロゲンランプ20でガラス基板1を下地
加熱して蒸着して成膜すると、メタルマスク19
の熱伝導や熱容量等によつてガラス基板1の中央
部と周辺部に温度差が生じ、これが発光層4の結
晶性や膜質に影響し、中央部と周辺部で輝度むら
を起こす原因となつている。また、ガラス基板1
を下地加熱すると、メタルマスクの開口周辺が図
示するように変形し、ガラス基板1との密着性が
悪くなるので、メタルマスク19とガラス基板1
との隙間に蒸着物質がまわり込んで、第6図に示
すように、周辺部に極端に膜厚の薄い部分が発生
し、この部分で剥離が発生しやすい。このため、
この部分を背面電極6が横切つた場合、背面電極
6の断線の原因となつている。
Problems to be Solved by the Invention However, when the metal mask 19 is used as described above and a film is formed by heating the base of the glass substrate 1 with the halogen lamp 20 and depositing it, the metal mask 19
A temperature difference occurs between the center and the periphery of the glass substrate 1 due to thermal conduction, heat capacity, etc., which affects the crystallinity and film quality of the light-emitting layer 4 and causes uneven brightness between the center and the periphery. ing. In addition, glass substrate 1
When the base is heated, the area around the opening of the metal mask deforms as shown in the figure, and the adhesion with the glass substrate 1 deteriorates, so the metal mask 19 and the glass substrate 1
As a result, as shown in FIG. 6, the vapor-deposited material wraps around the gap between the two, resulting in an extremely thin part at the periphery, where peeling is likely to occur. For this reason,
If the back electrode 6 crosses this portion, it may cause the back electrode 6 to break.

問題点を解決するための手段 そこで、この発明は第1の誘電体層3をメタル
マスクを用いてAl2O3、Si3N4、Ta2O5等の誘電
体物質をスパツタして形成し、この第1の誘電体
層の上にZnS:Mn等の発光層をメタルマスクを
用いることなく蒸着等で形成後、公知のフオトリ
ソグラフイ等によりパターニングすることを特徴
とするものである。
Means for Solving the Problems Therefore, in the present invention, the first dielectric layer 3 is formed by sputtering a dielectric material such as Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , Ta 2 O 5 or the like using a metal mask. A light emitting layer such as ZnS:Mn is formed on the first dielectric layer by vapor deposition or the like without using a metal mask, and then patterned by known photolithography or the like.

作 用 上記の手段によれば、第1の誘電体層をガラス
基板に対して密着力の強いスパツタで形成するの
で、周辺部に発生する極端に膜厚の薄い部分の剥
離が生じないし、マスクを用いないでいつたん全
面に形成した発光層をパターニングするので、全
体に均一な結晶性でしかも均一な厚さの、したが
つて周辺部の境界を画然とした発光層を形成で
き、輝度むらのない薄膜ELパネルが得られる。
Effect: According to the above method, the first dielectric layer is formed by sputtering with strong adhesion to the glass substrate, so peeling of extremely thin parts that occur around the periphery does not occur, and the mask Since the light emitting layer that has been formed on the entire surface is patterned without using a light emitting layer, it is possible to form a light emitting layer that has uniform crystallinity and thickness throughout the entire surface, and therefore has a clear border around the periphery. A thin film EL panel with no unevenness can be obtained.

実施例 以下、この発明の一実施例の製造方法につい
て、図面を参照して説明する。
Embodiment Hereinafter, a manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図AないしDは第1の誘電体層3および発
光層4の成膜時の各段階の断面図を示す。まず、
ガラス基板1に公知の方法で、X方向に平行状の
多数のストライプ状の透明電極2を形成後、透明
電極2の上にメタルマスク19を添設して、耐酸
性の優れたAl2O3、Si3N4、Ta2O5等の誘電体物
質をスパツタして、厚さ約3000Å程度の第1の誘
電体層3を形成する(第1図A)。
FIGS. 1A to 1D show cross-sectional views at each stage of film formation of the first dielectric layer 3 and the light emitting layer 4. first,
After forming a large number of striped transparent electrodes 2 parallel to the X direction on a glass substrate 1 by a known method, a metal mask 19 is attached on top of the transparent electrodes 2, and Al 2 O having excellent acid resistance is formed. A first dielectric layer 3 having a thickness of about 3000 Å is formed by sputtering a dielectric material such as 3, Si 3 N 4 or Ta 2 O 5 (FIG. 1A).

次にメタルマスク19を外して、第1の誘電体
層3と透明電極2の上に、ZnS:Mn等の螢光体
を蒸着して、厚さ6000〜8000Å程度の発光層4を
形成する(第1図B)。
Next, the metal mask 19 is removed and a phosphor such as ZnS:Mn is deposited on the first dielectric layer 3 and the transparent electrode 2 to form a light emitting layer 4 with a thickness of about 6000 to 8000 Å. (Figure 1B).

次に、発光層4の上全面にフオトレジスト膜2
4を形成し、公知の露光、現象工程を経て、フオ
トレジスト膜24を所定の形状にパターニングす
る(第1図C)。
Next, a photoresist film 2 is formed on the entire surface of the light emitting layer 4.
4 is formed, and the photoresist film 24 is patterned into a predetermined shape through known exposure and development steps (FIG. 1C).

上記の状態で全体を冷塩酸等のエツチング液に
浸漬すると、フオトレジスト膜24が被覆されて
いない発光層4がエツチングされて、フオトレジ
スト膜24のパターンに対応したパターンの発光
層4が形成される。こののち、フオトレジスト膜
24を有機溶剤で溶解除去すると、所定形状の境
界の画然とした発光層4が露出する(第1図D)。
When the whole is immersed in an etching solution such as cold hydrochloric acid in the above state, the light-emitting layer 4 that is not covered with the photoresist film 24 is etched, and a light-emitting layer 4 with a pattern corresponding to the pattern of the photoresist film 24 is formed. Ru. Thereafter, when the photoresist film 24 is dissolved and removed with an organic solvent, the light emitting layer 4 with clearly defined boundaries of a predetermined shape is exposed (FIG. 1D).

なお、上記実施例は、発光層4のパターニング
を、冷塩酸によるウエツトエツチングにより実施
する場合について説明したがリアクテイブ・イオ
ン・エツチング(R.I.E.)等のドライエツチング
により実施してもよい。
In the above embodiment, the light emitting layer 4 is patterned by wet etching using cold hydrochloric acid, but it may also be patterned by dry etching such as reactive ion etching (RIE).

発明の効果 この発明によれば、第1の誘電体層をメタルマ
スクを用いてスパツタにより形成するのでガラス
基板に対して密着性がよく、この第1の誘電体層
の上にマスクを用いることなく発光層を形成した
のち、この発光層を所定の形状にパターニングす
るので、全面に均一な結晶性でかつ均一な厚さの
発光層が形成され、発光層の剥離や輝度むらのな
い薄膜ELパネルが得られる。
Effects of the Invention According to the present invention, since the first dielectric layer is formed by sputtering using a metal mask, it has good adhesion to the glass substrate, and it is possible to use a mask on top of the first dielectric layer. After forming a light-emitting layer, the light-emitting layer is patterned into a predetermined shape, so a light-emitting layer with uniform crystallinity and uniform thickness is formed on the entire surface, resulting in a thin film EL without peeling of the light-emitting layer or uneven brightness. You get a panel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図AないしDはこの発明の一実施例の薄膜
ELパネルの製造方法について説明するための各
段階の断面図である。第2図は薄膜EL素子の断
面図で、第3図は第2図の概略平面図、第4図は
薄膜ELパネルの断面図である。第5図は従来の
薄膜ELパネルの製造方法について説明するため
の成膜時の断面図で、第6図は従来方法によつて
形成した膜の要部拡大断面図である。 1……ガラス基板、2……透明電極、3……第
1の誘電体層、4……発光層、5……第2の誘電
体層、6……背面電極、19……メタルマスク、
24……フオトレジスト膜。
FIGS. 1A to 1D are thin films of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of each step for explaining the method of manufacturing an EL panel. FIG. 2 is a sectional view of a thin film EL element, FIG. 3 is a schematic plan view of FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view of a thin film EL panel. FIG. 5 is a cross-sectional view during film formation for explaining a conventional method for manufacturing a thin-film EL panel, and FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a film formed by the conventional method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Glass substrate, 2... Transparent electrode, 3... First dielectric layer, 4... Light emitting layer, 5... Second dielectric layer, 6... Back electrode, 19... Metal mask,
24...Photoresist film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1(a) ガラス基板に透明電極を形成する工程
と、 (b) 前記透明電極上にメタルマスクを用いて誘電
体物質をスパツタして所定パターンの第1の誘
電体層を形成する工程と、 (c) 前記第1の誘電体層の上にメタルマスクを用
いることなく発光層を形成する工程と、 (d) 前記発光層を所定の形状にパターニングする
工程とを含むことを特徴とする薄膜ELパネル
の製造方法。
[Claims] 1(a) forming a transparent electrode on a glass substrate; (b) sputtering a dielectric material onto the transparent electrode using a metal mask to form a first dielectric layer in a predetermined pattern; (c) forming a light-emitting layer on the first dielectric layer without using a metal mask; and (d) patterning the light-emitting layer into a predetermined shape. A method for manufacturing a thin film EL panel characterized by the following.
JP60016755A 1985-01-30 1985-01-30 Manufacture of thin film el panel Granted JPS61176093A (en)

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