JPS61260594A - Manufacture of multicolor emission el element - Google Patents

Manufacture of multicolor emission el element

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JPS61260594A
JPS61260594A JP60103001A JP10300185A JPS61260594A JP S61260594 A JPS61260594 A JP S61260594A JP 60103001 A JP60103001 A JP 60103001A JP 10300185 A JP10300185 A JP 10300185A JP S61260594 A JPS61260594 A JP S61260594A
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layer
light
multicolor
emitting
manufacturing
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任田 隆夫
雅博 西川
純 桑田
洋介 藤田
富造 松岡
阿部 惇
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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素子の製造法に関し、とシわけ同一
基板上に発光色が異なる部分が形成された多色発光EL
素子の製造法を提供するものである0 従来の技術 OA機器などに用いる表示装置として、EL表示素子が
盛んに研究されている。現在実用化されているEL表示
素子は螢光体薄膜として、黄橙色発光のZnS:Mn薄
膜のみを用いたモノカラー表示である。多くの情報を見
やすく表示するためには多色表示が必要であるため、多
色表示可能なEL表示素子の研究も活発に行われている
。多色表示可能なEL表示素子は、従来フォトリングラ
フィー技術を用いて、螢光体薄膜の形成、螢光体薄膜上
へのフォトレジストパターンの形成および螢光体薄膜の
不要部のエツチングによる除去を繰り返すことにより発
光色の異なる螢光体薄膜を所望のパターンに形成したり
、特開昭59−123193号公報に記載のように、発
光母体薄膜に、複数種の発光中心となる金属イオンを、
フォトレジストをマスクとして各領域を規定しながら注
入して所定パターンの発光中心を含む螢光体薄膜を形成
していた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a method for manufacturing a thin film EL device, and specifically relates to a method for manufacturing a thin film EL device, and in particular to a multicolor EL device in which portions emitting light of different colors are formed on the same substrate.
2. Description of the Related Art EL display elements are being actively researched as display devices used in office automation equipment and the like. The EL display element currently in practical use is a monocolor display using only a yellow-orange emitting ZnS:Mn thin film as a phosphor thin film. Since multicolor display is necessary to display a large amount of information in an easy-to-see manner, research into EL display elements capable of multicolor display is being actively conducted. EL display elements capable of displaying multiple colors conventionally use photolithography technology to form a phosphor thin film, form a photoresist pattern on the phosphor thin film, and remove unnecessary portions of the phosphor thin film by etching. By repeating this step, a phosphor thin film with different luminescent colors can be formed into a desired pattern, or as described in JP-A-59-123193, multiple types of metal ions serving as luminescent centers can be added to a luminescent matrix thin film. ,
A phosphor thin film containing a predetermined pattern of luminescent centers was formed by implanting the phosphor while defining each region using a photoresist as a mask.

発明が解決しようとする問題点 従来のフォトリングラフイー技術を用いて同一基板上に
所望の形状に、互いに発光色が異なる複数種の発光体層
を形成する際、主成分が同一の材料を用い、はぼ同一の
プロセスで発光体層を形成した場合、各発光体層のエツ
チングレートはほぼ等しくなるtしたがって第1発光体
層の上部に形成された第2発光体層のみをエツチングす
る場合、第1発光体層までオーバーエツチングされたり
、第2発光体層のエツチング残りが生じ、エラチン、グ
時間や、エツチング液の温度のコントロールが極めて難
しいという問題点があった。
Problems to be Solved by the Invention When forming multiple types of light emitter layers with different luminescent colors on the same substrate in a desired shape using conventional photophosphorography technology, it is difficult to use materials with the same main component. If the phosphor layers are formed using the same process, the etching rate of each phosphor layer will be approximately equal. Therefore, if only the second phosphor layer formed on top of the first phosphor layer is etched. However, there are problems in that the first phosphor layer is over-etched, the second phosphor layer is left unetched, and it is extremely difficult to control the etching time and the temperature of the etching solution.

また、イオン注入法を用いる場合は、大型のイオン注入
装置が必要となり装置が高価なものとな、ることや、生
産性を高めるのが困難であるという問題点があった。
Further, when using the ion implantation method, there are problems in that a large ion implantation device is required, which makes the device expensive, and that it is difficult to increase productivity.

問題点を解決するだめの手段 発光体層の熱処理の有無によるエツチングレートの差異
を利用し、発光体層の堆積からなる第1工程2発光体層
の1部をエツチングにより除去する第2工程、および発
光体層の熱処理からなる第3工程を、順次複数回繰り返
すことによシ、互いに発光色が異なる複数種の発光体層
を同一基板上に形成する。
Means for solving the problem Utilizing the difference in etching rate depending on the presence or absence of heat treatment of the phosphor layer, the first step consists of depositing the phosphor layer.2 The second step consists of removing a part of the phosphor layer by etching. By sequentially repeating the third step of heat-treating the light-emitting layer a plurality of times, a plurality of types of light-emitting layers having different luminescent colors are formed on the same substrate.

作  用 EL素子発光体層には、黄色発光、緑色発光。For production The EL element emitter layer emits yellow light and green light.

赤色発光、あるいは青色発光用として、それぞれ、Mn
、Tb、SmあるいはTmを添加した硫化亜鉛が知られ
ている。これらの発光体層をスパッタリング法や、真空
蒸着法で形成した場合、エツチングレートはほぼ等しい
。しかしこれらの膜は、熱処理することにより、エツチ
ングレートが極めて小さくなることを見い出した。この
効果を利用し、第1の発光体層の上部に形成された第2
、の発光体層のみをエツチングする場合、第1の発光体
層をあらかじめ熱処理した後、第2の発光体層を堆積さ
せ、第2の発光体層のエツチングレートから計算される
エツチング時間より十分長い時間エツチングしても、第
1の発光体層までオーバーエツチングすることなく、第
2の発光体層のみをエツチングすることができる。
For red light emission or blue light emission, Mn
Zinc sulfide to which Tb, Sm, or Tm is added is known. When these phosphor layers are formed by sputtering or vacuum evaporation, the etching rates are approximately the same. However, it has been found that the etching rate of these films becomes extremely small by heat treatment. Utilizing this effect, a second light emitter layer formed on top of the first light emitting layer
When etching only the phosphor layer, the first phosphor layer is heat-treated in advance, and then the second phosphor layer is deposited, and the etching time is longer than the etching time calculated from the etching rate of the second phosphor layer. Even if etching is performed for a long time, only the second phosphor layer can be etched without over-etching the first phosphor layer.

実施例 4h、オッ、えよ、多。工、4イ。ヨ、工を説明するた
めの素子断面の製造工程を示す◇aに示すように、まず
ガラス基板1上にスパッタリング法により厚さ300 
nmの錫添加酸化インジウム(I To )の薄膜を形
成し、フォトリングラフィ技術を用いてストライプ状の
ITO透明電極2を形成した。その上に、酸素を含むア
ルゴン雰囲気中でS r T iO3焼結体ターゲット
を高周波スパッタリングすることにより、厚さ600 
nmの第1絶縁体層3を形成した。次にbに示すように
、第1絶縁体層3の上に、基板温度180°でTbF3
を4重量%添加したZnS 焼結体を電子ビーム蒸着し
、厚さ500 nmの第1発光体層4を堆積させた◇第
1発光体層4の上に、フォトリングラフィ技術を用いて
第1図Cに示すようなストライプ状の7オトレジスト5
を形成した。この基板をHNO3:H2o=1:3のエ
ツチング液に2分間浸漬することにより第1発光体層の
不要部を除去し、その後フォトレジスト8を除去し、ス
トライプ状の第1発光体層4を形成した(第1図d)、
。その後第1発光体層4のエツチングレートを減少させ
るため、真空中600℃で60分間熱処理した◇この処
理により第1発光体層4のエツチングレートは1/10
0〜1/1ooOに減少した。
Example 4h, oh, oh, so much. Engineering, 4i. ◇ As shown in ◇a, which shows the manufacturing process of the device cross section to explain the process, first, a layer of 300 mm thick is deposited on the glass substrate 1 by sputtering method.
A thin film of tin-doped indium oxide (I To ) was formed to form a striped ITO transparent electrode 2 using a photolithography technique. On top of that, a S r TiO3 sintered body target with a thickness of 600 mm was formed by high-frequency sputtering in an argon atmosphere containing oxygen.
A first insulator layer 3 having a thickness of 1 nm was formed. Next, as shown in b, TbF3 was deposited on the first insulator layer 3 at a substrate temperature of 180°.
A ZnS sintered body doped with 4 wt% of 1 Striped 7-otoresist 5 as shown in Figure C
was formed. By immersing this substrate in an etching solution of HNO3:H2o=1:3 for 2 minutes, unnecessary parts of the first light emitter layer are removed, and then the photoresist 8 is removed and a striped first light emitter layer 4 is formed. formed (Fig. 1d),
. Thereafter, in order to reduce the etching rate of the first light emitter layer 4, heat treatment was performed at 600°C for 60 minutes in vacuum.◇This treatment reduced the etching rate of the first light emitter layer 4 to 1/10.
It decreased to 0 to 1/1ooO.

次に第1図eに示すように、ストライプ状の第1発光体
層4を形成した基板の上に、基板温度180 ℃でS 
tn F 3を2重量%添加したZnS  焼結体を電
子ビーム蒸着し、厚さ500nmの第2発光体層6を堆
積させた。次にfに示すように、第2発光体層6の上に
、フォトリングラフィー技術を用いてストライプ状のフ
ォトレジストアを形成した。この基板をHNO3:H2
o=1=3のエツチング液に2分間浸漬することにより
、第1発光体層を侵すことなく第2発光体層6の不要部
を除去し、その後フォトレジスト7を除去し、qに示す
ようにストライプ状の第2発光体層6を形成した。
Next, as shown in FIG.
A ZnS sintered body to which 2% by weight of tnF 3 was added was subjected to electron beam evaporation to deposit a second light emitting layer 6 with a thickness of 500 nm. Next, as shown in f, a striped photoresist was formed on the second light emitter layer 6 using a photolithography technique. This substrate is HNO3:H2
By immersing it in an etching solution of o=1=3 for 2 minutes, unnecessary parts of the second light emitting layer 6 are removed without damaging the first light emitting layer, and then the photoresist 7 is removed, as shown in q. A striped second light emitter layer 6 was formed on the substrate.

次に第2発光体層eの輝度の向上を目的として、真空中
56℃で30分間熱処理を行った後、hに示すように、
電子ビーム蒸着法により、厚さ1100nのY2O2か
ら成る第2絶縁体層8および厚さ200nmのAIから
なるストライプ状背面電極9を順次形成することにより
、多色発光EL素子を完成した。
Next, in order to improve the brightness of the second light emitter layer e, heat treatment was performed at 56°C for 30 minutes in vacuum, and then as shown in h,
A second insulating layer 8 made of Y2O2 with a thickness of 1100 nm and a striped back electrode 9 made of AI with a thickness of 200 nm were successively formed by electron beam evaporation to complete a multicolor light emitting EL device.

このように形成した素子の透明電極2と背面電極9との
間に、12ovの交流電圧を印加することにより、それ
らの電極の交点が発光した。たとえば交点にある発光体
層が第1発光体層4である場合には緑色に、第2発光体
層6である場合には赤色に発光し、多色で文字や図形を
表示することができた・ 本実施例では、ZnS  を主成分とする発光体層を用
いた場合について説明したが、アルカリ土類元素の硫化
物(たとえばCab、SrS、BaSなど)を主成分と
する発光体層を用いた場合も本発明を実施することがで
きた。また発光体層の基板への堆積手段として電子ビー
ム蒸着法を用いた場合について説明したが、スパッタリ
ング法やクラスターイオンビーム蒸着法などを用いて発
光体層を堆積しても本発明を実施することができた◇本
実節例で形成した素子は2種類の発光体層を有するが、
3種類以上の発光体層も本実施例の方法を繰り返すこと
により形成可能なことは明らかである。また各種発光体
層の発光輝度を向上させるための熱処理温度が異なる場
合、熱処理温度の高い方から、堆積、エツチング加工、
および熱処理の工程を繰り返すことにより、複数種の発
光体層をそれぞれの最適温度で熱処理することができる
。熱処理温度としては、エツチングレートを減少させる
ためには300℃以上必要であり、ガラス基板の変形や
薄膜間相互の拡散を防ぐためには、ガラスの種類に依存
するが高珪酸ガラスの場合760℃以下が望ましかった
By applying an AC voltage of 12 ov between the transparent electrode 2 and the back electrode 9 of the element thus formed, the intersection of these electrodes emitted light. For example, when the light emitting layer at the intersection is the first light emitting layer 4, it emits green light, and when it is the second light emitting layer 6, it emits red light, making it possible to display characters and figures in multiple colors. - In this example, a case was explained in which a phosphor layer containing ZnS as a main component was used, but a phosphor layer containing a sulfide of an alkaline earth element (for example, Cab, SrS, BaS, etc.) as a main component may also be used. The present invention was also able to be carried out when using this method. Furthermore, although the case where the electron beam evaporation method is used as a means for depositing the luminescent layer on the substrate has been described, the present invention can also be carried out even if the luminescent layer is deposited using a sputtering method, a cluster ion beam evaporation method, or the like. ◇The device formed in this example has two types of light emitting layers,
It is clear that three or more types of light emitter layers can be formed by repeating the method of this example. In addition, if the heat treatment temperatures for improving the luminance of various light emitting layers are different, the one with the higher heat treatment temperature will be used for deposition, etching, and
By repeating the steps of and heat treatment, it is possible to heat treat multiple types of light emitter layers at their respective optimum temperatures. The heat treatment temperature is required to be 300°C or higher to reduce the etching rate, and 760°C or lower for high silicate glass, depending on the type of glass, to prevent deformation of the glass substrate and mutual diffusion between thin films. was desirable.

発明の効果 本発明によれば従来のフォトリングラフィ技術を用いて
、容易に同一基板上に所望の形状の複数種の発光体層を
形成することができ、多色発光EL素子を形成する上に
おいて実用的価値は多きい。
Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to easily form a plurality of types of light-emitting layers in desired shapes on the same substrate using conventional photolithography technology, and it is possible to easily form a plurality of types of light-emitting layers in desired shapes. It has a lot of practical value.

子の製造法を説明するための断面図である◎1・・・・
・・ガラス基板、2・・・・・・透明電極、3,8・・
・・・・絶縁体層、4,6・・・・・・発光体層、6,
7・・・・・・フォトレジスト、9・・・・・・背面電
極。
This is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing a child.◎1...
...Glass substrate, 2...Transparent electrode, 3,8...
...Insulator layer, 4,6... Luminescent layer, 6,
7...Photoresist, 9...Back electrode.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 基板上へ発光体層を堆積する第1工程、前記発
光体層の1部をエッチングにより除去し、所望のパター
ンの発光体層を形成する第2工程、および前記所望のパ
ターンの発光体層を熱処理する第3工程の3種の工程を
含む工程を順次、複数回繰り返すことにより、互いに発
光色の異なる複数種の発光体層を同一基板上に形成する
ことを特徴とする多色発光EL素子の製造法。
(1) A first step of depositing a phosphor layer on a substrate, a second step of removing a portion of the phosphor layer by etching to form a phosphor layer in a desired pattern, and emitting light in the desired pattern. A multicolor device characterized in that a plurality of types of light emitting layers having different luminescent colors are formed on the same substrate by sequentially repeating a step including three types of steps of a third step of heat treating the body layer multiple times. A method for manufacturing a light emitting EL element.
(2) 発光体層が硫化亜鉛を主成分とすることを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載の多色発光EL素子
の製造法。
(2) The method for producing a multicolor light-emitting EL device according to claim 1, wherein the luminescent layer contains zinc sulfide as a main component.
(3) 発光体層がアルカリ土類元素の硫化物を主成分
とすることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
多色発光EL素子の製造法。
(3) The method for producing a multicolor light-emitting EL device according to claim 1, wherein the light emitting layer contains a sulfide of an alkaline earth element as a main component.
(4) 発光体層の熱処理温度が300℃以上,750
℃以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の多色発光EL素子の製造法。
(4) The heat treatment temperature of the luminescent layer is 300°C or higher, 750°C
The method for manufacturing a multicolor light emitting EL device according to claim 1, characterized in that the temperature is below .degree.
(5) 発光輝度を向上させるための最適熱処理温度の
高い発光体層から低い発光体層の順に基板上への堆積を
行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の多
色発光EL素子の製造法。
(5) Multicolor light emission according to claim 1, characterized in that the luminescent layers are deposited on the substrate in the order of optimal heat treatment temperature from high to low in order to improve luminance. EL element manufacturing method.
(6) 発光体層の基板上への堆積手段が、電子ビーム
蒸着法,イオンビーム蒸着法,クラスターイオンビーム
蒸着法,あるいはスパッタリング法であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の多色発光EL素子の
製造法。
(6) Claim 1, characterized in that the means for depositing the phosphor layer on the substrate is an electron beam evaporation method, an ion beam evaporation method, a cluster ion beam evaporation method, or a sputtering method. A method for manufacturing a multicolor EL device.
(7) 第2工程をフォトリングラフィー技術を用いて
実施することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の多色発光EL素子の製造法。
(7) The method for manufacturing a multicolor light-emitting EL device according to claim 1, wherein the second step is carried out using a photolithography technique.
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