JPH0778691A - Electroluminescence element and its manufacture - Google Patents
Electroluminescence element and its manufactureInfo
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- JPH0778691A JPH0778691A JP5250065A JP25006593A JPH0778691A JP H0778691 A JPH0778691 A JP H0778691A JP 5250065 A JP5250065 A JP 5250065A JP 25006593 A JP25006593 A JP 25006593A JP H0778691 A JPH0778691 A JP H0778691A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロルミネッセ
ンス(Electroluminescence）素子（以下、EL素子と記
す）に関し、特に例えば、計器類のバックライト用の面
発光源などに使用される薄膜EL素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroluminescence element (hereinafter referred to as an EL element), and more particularly, to a thin film EL element used as a surface light emitting source for a backlight of instruments.
【０００２】[0002]
【従来技術】従来、EL素子は、硫化亜鉛(ZnS) などの蛍
光体に電界をかけたときに発光する現象を利用したもの
で自発光型の平面ディスプレイを構成するものとして注
目されている。2. Description of the Related Art Conventionally, EL elements have been drawing attention as a self-luminous flat panel display by utilizing a phenomenon that a phosphor such as zinc sulfide (ZnS) emits light when an electric field is applied.
【０００３】図５は、ディスプレイ用のEL素子の典型的
な断面構造を示した模式図である。EL素子５００は、絶
縁性基板であるガラス基板５１上に、光学的に透明なIT
O (Indium Tin Oxide)膜から成る第一電極５２、五酸化
タンタル(Ta2O5) などから成る第一絶縁層５３、発光層
５４、第二絶縁層５５及びITO 膜から成る第二電極５６
を順次積層して形成されている。ITO 膜は、酸化インジ
ウム(In2O3) に錫(Sn)をドープした透明の導電膜で、低
抵抗率であることから従来より透明電極用として広く使
用されている。発光層５４としては、例えば、硫化亜鉛
(ZnS) を母体材料とし、発光中心としてマンガン(Mn)や
三フッ化テルビウム(TbF3)を添加したものが使用され
る。薄膜ELディスプレイ素子の発光色は硫化亜鉛中の添
加物の種類によって決まり、例えば、発光中心としてマ
ンガン(Mn)を添加した場合にはオレンジ色、三フッ化テ
ルビウム(TbF3)を添加した場合にはグリーン色の発光が
得られる。FIG. 5 is a schematic view showing a typical sectional structure of an EL element for a display. The EL element 500 is an optically transparent IT on a glass substrate 51 which is an insulating substrate.
A first electrode 52 made of an O (Indium Tin Oxide) film, a first insulating layer 53 made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), a light emitting layer 54, a second insulating layer 55, and a second electrode 56 made of an ITO film.
Are sequentially laminated. The ITO film is a transparent conductive film obtained by doping indium oxide (In 2 O 3 ) with tin (Sn), and has been widely used for transparent electrodes since it has a low resistivity. As the light emitting layer 54, for example, zinc sulfide
A material in which (ZnS) is used as a base material and manganese (Mn) or terbium trifluoride (TbF 3 ) is added as a luminescent center is used. The emission color of the thin-film EL display device is determined by the type of additive in zinc sulfide.For example, when manganese (Mn) is added as the emission center, it is orange, and when terbium trifluoride (TbF 3 ) is added. Gives a green emission.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述の構造から成るEL
素子５００において、同一セグメントから発光する色を
変えようとする場合には次の２種類の方法が考えられ
る。１つは、同一基板上に異なる発光色の発光層を具備
したEL素子を単純に積層するもので、もう１つは異なる
色で単色発光するEL素子をそれぞれ１枚の基板上に形成
して、それを実装工程において重ね合わせる方法であ
る。上記のいずれの場合にも、発光層より光取り出し側
の膜は透明材料にて形成する必要があるため、光取り出
し側に位置するEL素子の電極は第一電極、第二電極共に
透明材料で形成しなければならない。具体的には、特公
平4-359 号公報やSID 93 DIGEST 763 ペ−ジに開示され
ているように第一、第二透明電極共にITO 膜で構成する
か、特開平2-301991号公報に開示されているように第
一、第二透明電極共に酸化亜鉛(ZnO) を主成分とする膜
で構成する方法が提案されているが、その形成工程にお
いて次のような問題点があった。An EL having the above structure.
In the device 500, the following two methods can be considered in order to change the color emitted from the same segment. One is simply stacking EL elements equipped with light emitting layers of different emission colors on the same substrate, and the other is to form single color EL elements of different colors on one substrate. , A method of superposing them in the mounting process. In any of the above cases, since the film on the light extraction side of the light emitting layer needs to be formed of a transparent material, the electrodes of the EL element located on the light extraction side are made of a transparent material for both the first electrode and the second electrode. Must be formed. Specifically, as disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 4-359 and SID 93 DIGEST 763 page, both the first and second transparent electrodes should be made of ITO film, or in JP-A-2-301991. As disclosed, a method has been proposed in which both the first and second transparent electrodes are made of a film containing zinc oxide (ZnO) as a main component, but there are the following problems in the forming process.
【０００５】即ち、第一透明電極と第二透明電極を同一
材料で構成した場合、第二透明電極をパタ−ニングする
際のウェットエッチング工程において、既にパタ−ニン
グ済みの第一透明電極を破損する可能性がある。具体的
には、第一透明電極の膜厚減少による抵抗上昇や、オ−
バ−エッチングによる断線が起きる。これを回避するた
めには、第一透明電極と第二透明電極の配線パタ−ンを
重複や近接が無いように設計し、かつ第一透明電極上の
保護を完全にする必要があるが、これらの方法は、EL素
子のデバイス設計の自由度を縮小し、非発光部を増加さ
せるとともに製造プロセスが繁雑になる。That is, when the first transparent electrode and the second transparent electrode are made of the same material, the already patterned first transparent electrode is damaged in the wet etching step when patterning the second transparent electrode. there's a possibility that. Specifically, the resistance increases due to the decrease in the film thickness of the first transparent electrode,
A disconnection occurs due to bar etching. In order to avoid this, it is necessary to design the wiring pattern of the first transparent electrode and the second transparent electrode so that there is no overlap or proximity, and complete protection on the first transparent electrode, These methods reduce the degree of freedom in device design of EL elements, increase the number of non-light emitting portions, and complicate the manufacturing process.
【０００６】第一透明電極と第二透明電極を選択的にエ
ッチングすることができないため、第二透明電極を成膜
する際、第一透明電極がない領域を選んで形成する必要
がある。従って成膜領域を制限するためのガラス製また
は、金属製成膜マスクを用いいるため、製造プロセスが
繁雑となり、成膜マスク使用による膜厚分布が生じて特
性がばらつく原因となる。Since the first transparent electrode and the second transparent electrode cannot be selectively etched, when forming the second transparent electrode, it is necessary to select and form a region without the first transparent electrode. Therefore, since a glass or metal film forming mask for limiting the film forming region is used, the manufacturing process becomes complicated, which causes a film thickness distribution due to the use of the film forming mask, which causes variations in characteristics.
【０００７】第二透明電極をウェットエッチング法にて
パタ−ニングする際、そのエッチング液が下層に接触、
浸透することによって、硫化亜鉛などから成る発光層な
どが浸食され剥離する場合がある。例えば、第二電極を
ITO 膜を用いた場合、通常HCl 、FeCl3 などの混合液に
よってエッチングするが、この液によってZnS などを主
原料とする発光層が破損し剥離が生ずるという問題点が
あった。When the second transparent electrode is patterned by the wet etching method, the etching solution comes into contact with the lower layer,
By permeating, the light emitting layer made of zinc sulfide or the like may be corroded and peeled off. For example, the second electrode
When an ITO film is used, it is usually etched with a mixed solution of HCl, FeCl 3 and the like, but this solution has a problem that the light emitting layer containing ZnS or the like as a main material is damaged and peeled off.
【０００８】以上の問題点により、EL素子の特徴の１つ
である透過型の透明ディスプレイが実用化されていない
のが現状である。本発明は上記の課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするとこころは、高輝
度、高信頼性を有する同一セグメントからの可変色発光
可能なEL素子、および光学的に透明なEL素子を提供する
ことである。Due to the above-mentioned problems, at present, a transmissive transparent display, which is one of the features of EL elements, has not been put to practical use. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an EL element capable of emitting variable colors from the same segment with high brightness and high reliability, and an optically transparent element. It is to provide a simple EL element.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第一発明の構成は、絶縁性基板上に第一透明電極、第
一絶縁層、発光層、第二絶縁層及び第二透明電極を順次
積層する構造を有し、少なくとも光取り出し側を透明な
材料にて構成したエレクトロルミネッセンス素子であっ
て、前記第一透明電極より後に形成される前記第二透明
電極が、前記第一透明電極および前記発光層より耐酸性
の弱い透明電極材料で形成されていることである。この
関連発明の構成は、前記積層する構造が、複数段あるこ
とであり、また別の構成は、前記第一透明電極より後に
形成される第二透明電極の電極が酸化亜鉛(ZnO) を主成
分とする材料からなり、前記第一透明電極が酸化亜鉛以
外の透明電極材料からなることである。The structure of the first invention for solving the above problems is to provide a first transparent electrode, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating layer and a second transparent electrode on an insulating substrate. In the electroluminescent element having a structure of sequentially laminating at least the light extraction side made of a transparent material, the second transparent electrode formed after the first transparent electrode is the first transparent electrode. And a transparent electrode material having weaker acid resistance than the light emitting layer. The structure of this related invention is that the laminated structure has a plurality of stages, and another structure is that the electrode of the second transparent electrode formed after the first transparent electrode is mainly zinc oxide (ZnO). The first transparent electrode is made of a component material, and the first transparent electrode is made of a transparent electrode material other than zinc oxide.
【００１０】また第二発明の構成は、絶縁性基板上に第
一透明電極、第一絶縁層、発光層、第二絶縁層および第
二透明電極の電極を形成、パタ−ニングするエレクトロ
ルミネッセンス素子の製造方法において、前記第二透明
電極のパタ−ニング時に、前記第一透明電極および前記
発光層を殆どエッチングしない酸で、前記第二透明電極
だけをエッチングすることである。第三発明の構成は、
絶縁性基板上に第一透明電極、第一絶縁層、発光層、第
二絶縁層および第二透明電極の電極を形成、パタ−ニン
グするエレクトロルミネッセンス素子の製造方法におい
て、前記第二透明電極のパタ−ニングをドライエッチン
グ法により、該第二透明電極のみをエッチングすること
である。The structure of the second invention is an electroluminescence device in which electrodes of a first transparent electrode, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating layer and a second transparent electrode are formed and patterned on an insulating substrate. In the manufacturing method described in (1), when the second transparent electrode is patterned, only the second transparent electrode is etched with an acid that hardly etches the first transparent electrode and the light emitting layer. The configuration of the third invention is
In the manufacturing method of the electroluminescent element, the first transparent electrode, the first insulating layer, the light emitting layer, the second insulating layer, and the electrode of the second transparent electrode are formed on the insulating substrate, and the patterning is performed. The patterning is to etch only the second transparent electrode by a dry etching method.
【００１１】[0011]
【作用及び発明の効果】第二透明電極を、第一透明電極
や発光層より耐酸性の弱い材料によって構成することに
よって、第二電極をパタ−ニングする際に第一透明電極
が露出していたとしても、第二透明電極のエッチング液
によって第一透明電極が侵されることはない。また、第
二透明電極を酸化亜鉛(ZnO) を主成分とした材料を用い
ると、そのエッチングは酢酸(CH3COOH) などの弱酸で行
えるため、エッチング時に発光層等の下層が浸食された
り、剥離したりすることがない。従って、この構成にす
ることによって、第二透明電極のパタ−ニング時にエッ
チング液の回り込みを避けるために第一透明電極を絶縁
層などで覆ったり、両電極の間隔を電気的な絶縁を確保
する必要以上に拡げる必要がない。さらに、第二透明電
極を素子全面に成膜した後にエッチングによってパタ−
ニングすることができるため、第二透明電極の成膜時
に、成膜領域を制限するマスクを用いる必要がなくてプ
ロセスが簡便になると共に、マスクのエッジ効果による
電極膜厚の低減を防止できる。また、強酸を使用しない
ので、発光層などの剥離が生じず、発光層などの剥離を
防止するために発光層／第二透明電極間にエッチング液
の侵入防止層を設ける必要が無くなり、発光開始電圧な
どの駆動電圧上昇を避けることができる。また、両透明
電極を容易に形成できるので、透過型のEL素子が実現で
きる。By forming the second transparent electrode with a material having a weaker acid resistance than the first transparent electrode and the light emitting layer, the first transparent electrode is exposed when the second electrode is patterned. Even if it does, the first transparent electrode is not attacked by the etching solution for the second transparent electrode. In addition, when a material containing zinc oxide (ZnO) as a main component is used for the second transparent electrode, the etching can be performed with a weak acid such as acetic acid (CH 3 COOH), so that the lower layer such as the light emitting layer is eroded during etching, Does not peel off. Therefore, with this structure, the first transparent electrode is covered with an insulating layer or the like in order to prevent the etching solution from wrapping around during the patterning of the second transparent electrode, and the space between the two electrodes is electrically insulated. No need to expand more than necessary. Further, after forming the second transparent electrode on the entire surface of the device, a pattern is formed by etching.
Therefore, it is not necessary to use a mask for limiting the film formation region during the film formation of the second transparent electrode, and the process is simplified, and the reduction of the electrode film thickness due to the edge effect of the mask can be prevented. In addition, since strong acid is not used, peeling of the light emitting layer does not occur, and it is not necessary to provide an etching solution invasion preventive layer between the light emitting layer and the second transparent electrode in order to prevent peeling of the light emitting layer, and light emission starts. It is possible to avoid an increase in driving voltage such as voltage. Also, since both transparent electrodes can be easily formed, a transmissive EL element can be realized.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係る薄膜EL素子１００の縦断面
を示した模式図である。薄膜EL素子１００は、絶縁性基
板であるガラス基板１１上に順次、以下の薄膜が積層形
成され構成されている。ガラス基板１上には、光学的に
透明なITO から成る第一透明電極（第一電極）１が形成
されている。その上面には、光学的に透明な五酸化タン
タル(Ta2O5) から成る第一絶縁層３、マンガン(Mn)が添
加された硫化亜鉛(ZnS) から成る発光層４、光学的に透
明な五酸化タンタル(Ta2O5) から成る第二絶縁層５、光
学的に透明な酸化亜鉛(ZnO) から成る第二透明電極（第
二電極）６が形成されている。EXAMPLES The present invention will be described below based on specific examples. FIG. 1 is a schematic view showing a vertical section of a thin film EL element 100 according to the present invention. The thin film EL element 100 is configured by sequentially laminating the following thin films on a glass substrate 11 which is an insulating substrate. A first transparent electrode (first electrode) 1 made of optically transparent ITO is formed on a glass substrate 1. On its upper surface, an optically transparent first insulating layer 3 made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), a light emitting layer 4 made of zinc sulfide (ZnS) to which manganese (Mn) is added, an optically transparent layer. A second insulating layer 5 made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) and a second transparent electrode (second electrode) 6 made of optically transparent zinc oxide (ZnO) are formed.
【００１３】次に、上述の薄膜EL素子１００の製造方法
を以下に述べる。先ず、ガラス基板１上に第一透明電極
２を成膜する。蒸着材料としては、酸化インジウム(In2
O3)粉末に酸化錫(SnO2)を加えて混合し、ペレット状に
成形したものを用い、成膜装置としては、イオンプレー
ティング装置を用いる。具体的には、ガラス基板１の温
度を 150℃に保持したままイオンプレーティング装置内
を 5×10-3Paまで排気し、その後アルゴン(Ar)ガスを導
入して 6.5×10-1Paに保ち、成膜速度が0.1 〜0.3 nm/s
ecの範囲となるようビーム電力及び高周波電力を調整す
る。この第一透明電極２は、ホトリソグラフィ工程によ
って所定のパタ−ンを形成する。エッチング液は塩酸(H
Cl) と塩化第二鉄(FeCl3) を主成分とするものを利用す
る。Next, a method of manufacturing the above-mentioned thin film EL element 100 will be described. First, the first transparent electrode 2 is formed on the glass substrate 1. Indium oxide (In 2
O 3 ) powder to which tin oxide (SnO 2 ) was added and mixed and molded into pellets was used, and an ion plating device was used as a film forming device. Specifically, while maintaining the temperature of the glass substrate 1 at 150 ° C., the inside of the ion plating apparatus was evacuated to 5 × 10 -3 Pa, and then argon (Ar) gas was introduced to 6.5 × 10 -1 Pa. Keeping film deposition rate 0.1-0.3 nm / s
Adjust the beam power and high frequency power so that they are within the range of ec. The first transparent electrode 2 forms a predetermined pattern by a photolithography process. The etching solution is hydrochloric acid (H
Cl) and ferric chloride (FeCl 3 ) as main components are used.
【００１４】次に、第一透明電極２上に五酸化タンタル
(Ta2O5) から成る第一絶縁層３をスパッタにより形成す
る。具体的には、ガラス基板１の温度を 200℃に保持
し、スパッタ装置内を 1.0Paに維持し、装置内にアルゴ
ン(Ar)と酸素(O2)の混合ガスを導入（200cc/min)し、１
KWの高周波電力、堆積速度0.2nm/sec の条件で行う。Next, tantalum pentoxide is deposited on the first transparent electrode 2.
A first insulating layer 3 made of (Ta 2 O 5 ) is formed by sputtering. Specifically, the temperature of the glass substrate 1 is maintained at 200 ° C., the inside of the sputtering device is maintained at 1.0 Pa, and a mixed gas of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) is introduced into the device (200 cc / min). Then 1
It is performed under the conditions of a high frequency power of KW and a deposition rate of 0.2 nm / sec.
【００１５】上記第一絶縁層３上に硫化亜鉛(ZnS) を母
体材料とし、発光中心としてマンガン(Mn)を添加した硫
化亜鉛：マンガン(ZnS:Mn)発光層４を蒸着により形成す
る。具体的には、ガラス基板１の温度を 120℃に保持
し、スパッタ装置内を 5×10-4Pa以下に維持し、堆積速
度0.1 〜0.3nm/sec の条件で電子ビーム蒸着を行う。A zinc sulfide: manganese (ZnS: Mn) light emitting layer 4 containing zinc sulfide (ZnS) as a base material and manganese (Mn) added as a luminescent center is formed on the first insulating layer 3 by vapor deposition. Specifically, the temperature of the glass substrate 1 is maintained at 120 ° C., the inside of the sputtering apparatus is maintained at 5 × 10 −4 Pa or less, and electron beam evaporation is performed under the conditions of a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec.
【００１６】次に、上記発光層４上に、五酸化タンタル
(Ta2O5) から成る第二絶縁層５を第一絶縁層３と同一の
方法で形成する。さらに酸化亜鉛(ZnO) を主成分とする
材料から成る第二透明電極６を形成する。蒸着材料とし
ては、酸化亜鉛(ZnO) 粉末に酸化ガリウム(Ga2O3) を加
えて混合し、ペレット状に成形したものを用い、成膜装
置として、イオンプレ−ティング装置を用いる。具体的
には、ガラス基板１の温度を 150℃に保持したままイオ
ンプレ−ティング装置内を 5×10-4Paまで排気し、その
後、アルゴン(Ar)ガスを導入して 6.5×10-1Paに保ち、
成膜速度が0.1〜0.3nm/sec の範囲となるようビ−ム電
力及び高周波電力を調整する。その後、ホトリソグラフ
ィ工程によって所定のパタ−ンを形成する。エッチング
液としては、酢酸(CH3COOH) を主成分とするものであ
る。この実施例における各層の膜厚は、第一透明電極20
0nm 、第一、第二絶縁層が500nm 、発光層が600nm 、第
二透明電極が450nm である。Next, tantalum pentoxide is formed on the light emitting layer 4.
The second insulating layer 5 made of (Ta 2 O 5 ) is formed in the same manner as the first insulating layer 3. Further, a second transparent electrode 6 made of a material whose main component is zinc oxide (ZnO) is formed. As the vapor deposition material, zinc oxide (ZnO) powder to which gallium oxide (Ga 2 O 3 ) was added and mixed and molded into pellets was used, and an ion plating device was used as a film forming device. Specifically, while maintaining the temperature of the glass substrate 1 at 150 ° C., the inside of the ion plating apparatus was evacuated to 5 × 10 -4 Pa, and then argon (Ar) gas was introduced to 6.5 × 10 -1 Pa. Keep in
Adjust the beam power and high frequency power so that the film formation rate is in the range of 0.1 to 0.3 nm / sec. After that, a predetermined pattern is formed by a photolithography process. The etching liquid contains acetic acid (CH 3 COOH) as a main component. The film thickness of each layer in this embodiment is the same as that of the first transparent electrode 20.
0 nm, the first and second insulating layers are 500 nm, the light emitting layer is 600 nm, and the second transparent electrode is 450 nm.
【００１７】図２は本発明の効果の１つを説明するもの
で、図２(a) は上記実施例における、第二絶縁層５まで
を形成後のEL素子の構造を模式的に示したものである。
この上に第二透明電極６を形成する際、その材料として
ITO を用いた場合には、図２(b) に示すように第二透明
電極６Ｉの成膜領域Ｒを制限する必要がある。すなわ
ち、ITO からなる第一透明電極２と同材質の第二透明電
極６Ｉが直接（領域Ｒを越えて第一透明電極２の近傍ま
で）積層された場合には、第二透明電極をパタ−ニング
する際に、そのエッチング液により第一透明電極２もエ
ッチングされるため、第一透明電極２の形状や特性を保
ったまま第二透明電極６Ｉのみをパタ−ニングすること
はできない。したがって、第二透明電極６Ｉを成膜する
際には、図２(b) のように、エッチングを領域Ｒに制限
するするために、第一透明電極２の上部領域より広い領
域Ｍを、図示しない成膜マスクによって覆う必要があ
る。この成膜マスクは、成膜時に基板上に設置するた
め、取り付け工数がかかるという問題点の他、成膜マス
ク上に積層された電極材料膜が一部剥がれ、パ−ティク
ルの発生を促進することがある。なお、パーティクルは
発光層の耐圧低下の原因ともなる。さらには、成膜マス
クを用いると、成膜マスクの周縁部分近傍においては、
透明電極が十分に積層されず、結果的に透明電極の膜厚
分布が薄くなるため、EL素子の性能や歩留まりが低下し
たり、発光部としては使用できない領域が増加し、設計
の自由度も狭くなる。FIG. 2 illustrates one of the effects of the present invention. FIG. 2 (a) schematically shows the structure of the EL element after the formation of the second insulating layer 5 in the above embodiment. It is a thing.
As a material for forming the second transparent electrode 6 on this
When ITO is used, it is necessary to limit the film formation region R of the second transparent electrode 6I as shown in FIG. 2 (b). That is, when the second transparent electrode 6I made of the same material as the first transparent electrode 2 made of ITO is directly laminated (over the region R and near the first transparent electrode 2), the second transparent electrode is patterned. Since the first transparent electrode 2 is also etched by the etching solution during the patterning, it is impossible to pattern only the second transparent electrode 6I while maintaining the shape and characteristics of the first transparent electrode 2. Therefore, when forming the second transparent electrode 6I, in order to limit the etching to the region R, a region M larger than the upper region of the first transparent electrode 2 is illustrated as shown in FIG. It is necessary to cover with a film forming mask. Since this film formation mask is installed on the substrate during film formation, the number of attachment steps is increased, and the electrode material film laminated on the film formation mask is partially peeled off, which promotes the generation of particles. Sometimes. The particles also cause a decrease in breakdown voltage of the light emitting layer. Furthermore, when a film formation mask is used, in the vicinity of the peripheral edge of the film formation mask,
Since the transparent electrodes are not stacked sufficiently and the film thickness distribution of the transparent electrodes is thin as a result, the performance and yield of the EL element are reduced, the area that cannot be used as the light emitting part is increased, and the degree of freedom in design is increased. Narrows.
【００１８】一方、第二透明電極として、酸化亜鉛を用
いた場合には、図２(c) に示すように第一透明電極２上
に、この電極を覆う領域まで第二透明電極６Ｚが積層さ
れても、パタ−ニング工程において用いるエッチング液
は酸化亜鉛の第二透明電極６Ｚだけをエッチングし、IT
O からなる第一透明電極２はエッチングすることなく、
図２(d) の構造を得ることができる。したがって、従来
例のように成膜マスクを用いず、しかも第一透明電極に
影響を与えることなく、基板１全面に第二透明電極６Ｚ
を成膜することができ、６Ｚの成膜一工程だけでよい。On the other hand, when zinc oxide is used as the second transparent electrode, as shown in FIG. 2 (c), the second transparent electrode 6Z is laminated on the first transparent electrode 2 up to the region covering this electrode. However, the etching solution used in the patterning process etches only the second transparent electrode 6Z of zinc oxide,
The first transparent electrode 2 made of O is not etched,
The structure of FIG. 2 (d) can be obtained. Therefore, unlike the conventional example, the second transparent electrode 6Z is formed on the entire surface of the substrate 1 without using a film forming mask and without affecting the first transparent electrode.
Can be formed into a film, and only one 6Z film formation process is required.
【００１９】（第二実施例）図３は、本発明の第二実施
例を示したもので、EL素子２００は、同一セグメントか
ら異なる発光色を得るために、第一実施例の構造を２つ
積層した二段重ね構造になっている。図中６の透明電極
までは、第一実施例と同一の形成方法で積層する。第二
透明電極６の上には、五酸化タンタル(Ta2O5) から成る
第三絶縁層７を第一絶縁層３と同一の方法で形成し、第
三絶縁層７上に、緑色発光の発光層８を形成する。具体
的には、高周波マグネトロンスパッタ装置を用い、三フ
ッ化テルビウム(TbF3)を２wt％添加した硫化亜鉛(ZnS)
タ−ゲットを使用する。スパッタ装置内を４Paのガス圧
を有するArとHeとの混合ガス雰囲気に保ち、上記スパッ
タリングタ−ゲット電極に２W/cm2 の高周波電力を供給
してスパッタリングを行い、300 ℃に加熱した基板上に
形成する。さらにその第二発光層８上に、五酸化タンタ
ル(Ta2O5) から成る第四絶縁層９を第一絶縁層３と同一
の方法で形成し、第四絶縁層上に酸化亜鉛(ZnO) を主成
分とする材料から成る第三透明電極１０を第二透明電極
６と同一の方法で形成する。この実施例における各層の
膜厚は、第二発光層４は400nm 、第三絶縁層７、第四絶
縁層９ともに500nm 、第三透明電極１０は450nm であ
る。(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In order to obtain different emission colors from the same segment, the EL device 200 has the structure of the second embodiment. It has a two-tiered structure in which two layers are stacked. The transparent electrodes up to 6 in the figure are laminated by the same forming method as in the first embodiment. A third insulating layer 7 made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) is formed on the second transparent electrode 6 in the same manner as the first insulating layer 3, and green light emission is formed on the third insulating layer 7. The light emitting layer 8 is formed. Specifically, using a high frequency magnetron sputtering device, zinc sulfide (ZnS) containing 2 wt% of terbium trifluoride (TbF 3 ).
Use the target. On the substrate heated to 300 ° C., the inside of the sputtering apparatus was kept in a mixed gas atmosphere of Ar and He having a gas pressure of 4 Pa, and high frequency power of 2 W / cm 2 was supplied to the sputtering target electrode to perform sputtering. To form. Further, a fourth insulating layer 9 made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) is formed on the second light emitting layer 8 in the same manner as the first insulating layer 3, and zinc oxide (ZnO) is formed on the fourth insulating layer. The third transparent electrode 10 made of a material containing) is formed in the same manner as the second transparent electrode 6. In this embodiment, the thickness of each layer is 400 nm for the second light emitting layer 4, 500 nm for both the third insulating layer 7 and the fourth insulating layer 9, and 450 nm for the third transparent electrode 10.
【００２０】このEL素子２００は、第一透明電極２と第
二透明電極６間に電圧を印加すれば、発光層４が発光し
て黄橙色発光が得られ、第二透明電極６と第三透明電極
１０間に電圧を印加すれば第二発光層８が発光して緑色
発光が得られる。さらにEL素子２００は全て透明な材料
で構成されているため透過型ディスプレイであり、上記
黄橙色発光と緑色発光を同時に発光させれば、その混色
が得られる。ここで、第二透明電極６及び第三透明電極
１０が酸化亜鉛を主成分とする材料から構成されている
ため、両透明電極は酢酸でエッチングすることができ、
パタ−ニング工程で第一透明電極２や発光層４、第二発
光層８を損傷することはない。In this EL device 200, when a voltage is applied between the first transparent electrode 2 and the second transparent electrode 6, the light emitting layer 4 emits light to obtain yellow-orange light emission, and the second transparent electrode 6 and the third transparent electrode 6 When a voltage is applied between the transparent electrodes 10, the second light emitting layer 8 emits light and green light emission is obtained. Further, the EL element 200 is a transmissive display because it is entirely made of a transparent material, and if the yellow-orange emission and the green emission are emitted at the same time, a mixed color thereof can be obtained. Here, since the second transparent electrode 6 and the third transparent electrode 10 are made of a material whose main component is zinc oxide, both transparent electrodes can be etched with acetic acid,
The patterning step does not damage the first transparent electrode 2, the light emitting layer 4, and the second light emitting layer 8.
【００２１】（第三実施例）図４は、本発明の第三実施
例を示したもので、EL素子１００は第一実施例と同一構
造、同一製造方法である。一方EL素子３００は第二発光
層８以外の層は全て第一実施例と同一構造、同一製造方
法であり、第二発光層８は、三フッ化テルビウム(TbF3)
を添加した硫化亜鉛から成り、構造、製造方法は第二実
施例の第二発光層８と同一で、緑色発光素子である。前
記EL素子１００および３００は吸湿を防ぐため、両者と
もガラス基板１を接着後に、図４の点線領域内にシリコ
ンオイルを真空注入して組み付けられている。(Third Embodiment) FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, in which the EL element 100 has the same structure and the same manufacturing method as those of the first embodiment. On the other hand, in the EL element 300, all layers except the second light emitting layer 8 have the same structure and the same manufacturing method as in the first embodiment, and the second light emitting layer 8 is made of terbium trifluoride (TbF 3 ).
Made of zinc sulfide added thereto, and has the same structure and manufacturing method as the second light emitting layer 8 of the second embodiment, and is a green light emitting device. In order to prevent moisture absorption, the EL elements 100 and 300 are both assembled by bonding the glass substrate 1 and then vacuum-injecting silicon oil into the dotted area of FIG.
【００２２】第三実施例の場合も第二実施例と同様、全
ての膜が透明な材料で構成されているためEL素子１００
だけに電圧を印加すれば黄橙色発光が、EL素子３００だ
けに電圧を印加すれば緑色発光が得られる。さらに両者
を同時に発光させれば黄橙色と緑色の中間色が得られ
る。本第三実施例においても、第二透明電極を酸化亜鉛
を主成分とする材料で構成したため、第二透明電極のパ
タ−ニング時に発光層４および８、第一透明電極２が損
傷することはない。In the case of the third embodiment as well, as in the second embodiment, since all the films are made of transparent materials, the EL device 100
A yellow-orange emission is obtained by applying a voltage only to the LED, and a green emission is obtained by applying a voltage only to the EL element 300. Further, if both are made to emit light simultaneously, an intermediate color between yellow-orange and green is obtained. Also in the third embodiment, since the second transparent electrode is made of a material containing zinc oxide as a main component, the light emitting layers 4 and 8 and the first transparent electrode 2 are not damaged during the patterning of the second transparent electrode. Absent.
【００２３】（第四実施例）以上の第二透明電極６の形
成においては、弱酸によるウエットエッチングで示した
が、第二透明電極６のパタ−ニング方法として、ドライ
エッチング法を用いても良い。具体的には、アルゴンと
酸素の混合ガスを用いて高周波放電によって物理的にエ
ッチングするか、あるいは、反応性ガスを用いて反応性
ドライエッチングを行う。この方法でも、第二透明電極
６のパタ−ニング時に発光層４や第一透明電極２が損傷
することはない。(Fourth Embodiment) In the above-mentioned formation of the second transparent electrode 6, wet etching with a weak acid is shown, but as a patterning method of the second transparent electrode 6, a dry etching method may be used. . Specifically, a mixed gas of argon and oxygen is used to perform physical etching by high frequency discharge, or reactive gas is used to perform reactive dry etching. Even with this method, the light emitting layer 4 and the first transparent electrode 2 are not damaged when the second transparent electrode 6 is patterned.
【００２４】本発明は上記の実施例に限定されるもので
はなく、以下のような種々の変形が可能である。 (1) 第一透明電極２は ITOで構成したが、この他に酸化
錫(SnO2)、酸化錫カドミウム(CdSnO4)など、第二透明電
極であるZnO のエッチング液にエッチングされない材
料、すなわち耐酸性の強い材料を用いることができる。 (2) 第一絶縁層３、第二絶縁層５、第三絶縁層７、第四
絶縁層９は五酸化タンタル(Ta2O5) で構成したが、Al2O
3, Si3N4, PbTiO3, Y2O3, HfO2で構成しても良い。 (3) 発光層を３層以上、例えば、RGB(赤、緑、青）をそ
れぞれ発光する３つの発光層を重ねた薄膜ELディスプレ
イ素子ではフルカラー化が可能となる。The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications such as the following are possible. (1) The first transparent electrode 2 was composed of ITO, but other materials such as tin oxide (SnO 2 ) and tin cadmium oxide (CdSnO 4 ) which are not etched by the etching solution of ZnO, which is the second transparent electrode, A material having strong acid resistance can be used. (2) The first insulating layer 3, the second insulating layer 5, the third insulating layer 7, and the fourth insulating layer 9 were made of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), but Al 2 O
It may be composed of 3 , Si 3 N 4 , PbTiO 3 , Y 2 O 3 , and HfO 2 . (3) A thin-film EL display device in which three or more light emitting layers, for example, three light emitting layers that respectively emit RGB (red, green, and blue) are stacked, enables full-color display.
【図１】本発明の第一実施例に係るEL素子の縦断面を示
した模式図。FIG. 1 is a schematic view showing a vertical section of an EL device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の効果の１つを説明するためのEL素子の
製造プロセスを示した模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an EL element for explaining one of the effects of the present invention.
【図３】本発明の第二実施例に係るEL素子の縦断面を示
した模式図。FIG. 3 is a schematic view showing a vertical section of an EL device according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第三実施例に係るEL素子の縦断面を示
した模式図。FIG. 4 is a schematic view showing a vertical cross section of an EL device according to a third embodiment of the present invention.
【図５】従来のEL素子の縦断面を示した模式図。FIG. 5 is a schematic view showing a vertical section of a conventional EL element.
１ ガラス基板（絶縁性基板） ２ 第一透明電極 ３ 第一絶縁層 ４ 発光層 ５ 第二絶縁層 ６ 第二透明電極（ＺｎＯ） ７ 第三絶縁層 ８ 第二発光層 ９ 第四絶縁層 １０ 第三透明電極 ５６ 第二透明電極（ＩＴＯ） １００ 薄膜EL素子 ２００ 二段重ね構成の薄膜EL素子 ３００ 二段に形成した薄膜EL素子 ５００ 従来の薄膜EL素子 1 Glass Substrate (Insulating Substrate) 2 First Transparent Electrode 3 First Insulating Layer 4 Light Emitting Layer 5 Second Insulating Layer 6 Second Transparent Electrode (ZnO) 7 Third Insulating Layer 8 Second Light Emitting Layer 9 Fourth Insulating Layer 10 Third transparent electrode 56 Second transparent electrode (ITO) 100 Thin film EL device 200 Thin film EL device with two-tiered structure 300 Thin film EL device formed in two stages 500 Conventional thin film EL device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 信衛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobue Ito 1-1, Showamachi, Kariya city, Aichi Nihon Denso Co., Ltd.
Claims (5)
層、発光層、第二絶縁層及び第二透明電極を順次積層す
る構造を有し、少なくとも光取り出し側を透明な材料に
て構成したエレクトロルミネッセンス素子であって、 前記第一透明電極より後に形成される前記第二透明電極
が、前記第一透明電極および前記発光層より耐酸性の弱
い透明電極材料で形成されていることを特徴とするエレ
クトロルミネッセンス素子。1. A structure in which a first transparent electrode, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating layer and a second transparent electrode are sequentially laminated on an insulating substrate, and at least the light extraction side is made of a transparent material. In the electroluminescent element configured as above, the second transparent electrode formed after the first transparent electrode is formed of a transparent electrode material having weaker acid resistance than the first transparent electrode and the light emitting layer. An electroluminescent element characterized by.
特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス
素子。2. The electroluminescent element according to claim 1, wherein the laminated structure has a plurality of stages.
二透明電極の電極が、酸化亜鉛(ZnO) を主成分とする材
料からなり、 前記第一透明電極が、酸化亜鉛以外の透明電極材料から
なることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミ
ネッセンス素子。3. An electrode of a second transparent electrode formed after the first transparent electrode is made of a material containing zinc oxide (ZnO) as a main component, and the first transparent electrode is a transparent electrode other than zinc oxide. The electroluminescent element according to claim 1, wherein the electroluminescent element is made of a material.
層、発光層、第二絶縁層および第二透明電極の電極を形
成、パタ−ニングするエレクトロルミネッセンス素子の
製造方法において、 前記第二透明電極のパタ−ニング時に、前記第一透明電
極および前記発光層を殆どエッチングしない酸で、前記
第二透明電極だけをエッチングすることを特徴とするエ
レクトロルミネッセンス素子の製造方法。4. A method for manufacturing an electroluminescent element, comprising forming and patterning electrodes of a first transparent electrode, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating layer and a second transparent electrode on an insulating substrate, A method for manufacturing an electroluminescent element, characterized in that, at the time of patterning the second transparent electrode, only the second transparent electrode is etched with an acid that hardly etches the first transparent electrode and the light emitting layer.
層、発光層、第二絶縁層および第二透明電極の電極を形
成、パタ−ニングするエレクトロルミネッセンス素子の
製造方法において、 前記第二透明電極のパタ−ニングをドライエッチング法
により、該第二透明電極のみをエッチングすることを特
徴とするエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。5. A method of manufacturing an electroluminescent element, comprising forming and patterning electrodes of a first transparent electrode, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating layer and a second transparent electrode on an insulating substrate, A method for manufacturing an electroluminescent element, characterized in that only the second transparent electrode is etched by a dry etching method for patterning the second transparent electrode.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100442026B1 (en) * | 2000-12-22 | 2004-07-30 | 동우 화인켐 주식회사 | Etchant for ito layer and method for the same therewith |
| KR100532080B1 (en) * | 2001-05-07 | 2005-11-30 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | Echant for amorphous indium-tin-oxide and fabrication method using the same |
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