JPS6250958B2 - - Google Patents

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JPS6250958B2
JPS6250958B2 JP57229167A JP22916782A JPS6250958B2 JP S6250958 B2 JPS6250958 B2 JP S6250958B2 JP 57229167 A JP57229167 A JP 57229167A JP 22916782 A JP22916782 A JP 22916782A JP S6250958 B2 JPS6250958 B2 JP S6250958B2
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JP
Japan
Prior art keywords
luminescent
layer
display element
light
photoresist
Prior art date
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Expired
Application number
JP57229167A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS59123193A (en
Inventor
Meiso Yokoyama
Shinichi Oota
Shuji Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Seiki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Seiki Co Ltd filed Critical Nippon Seiki Co Ltd
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Publication of JPS59123193A publication Critical patent/JPS59123193A/en
Publication of JPS6250958B2 publication Critical patent/JPS6250958B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電圧の印加によつて発光を呈する
電界発光表示素子(以下「EL表示素子」と略称
する)に係り、特に単一の発光母体層で多色発光
を得ることができるようにしたEL表示素子の製
法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electroluminescent display element (hereinafter abbreviated as "EL display element") that emits light upon application of a voltage, and particularly to an electroluminescent display element (hereinafter abbreviated as "EL display element") that emits multicolor light with a single luminescent matrix layer. The present invention relates to a method for manufacturing an EL display element that can be obtained.

電界発光現像は、ロンドン・エジンバラおよび
ダブリンフイロソフイカルマガジン(London.
Edinburgh and Doublin Phylosophical
Magazine)第7系第38巻第285号第700〜737頁
(西暦1947年10月)に現れたジー・デストリオー
(G.Destriau)氏の初期の論文に一つに発表され
たものが初めてであり、この時以来相当な研究と
技術的努力とが費やされしかしてこれによる各種
素子がすでに市場に出されている。
Electroluminescent development is available in London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine (London.
Edinburgh and Doublin Phylosophical
It was first published in an early paper by G. Destriau that appeared in Series 7, Volume 38, No. 285, pages 700-737 (October 1947). Since then, considerable research and technical effort has been expended, and various devices based on this have already been put on the market.

また最近、多色による発光表示を可能とする
EL表示素子が提案されており、たとえば特公昭
54−29318号公報中ZnSの発光母体の中に希土類
元素弗化物を含んだ蒸着膜を作り、更にその上ま
たは内部に任意の図形をした金属マンガン蒸着膜
をはさみ、熱処理による拡散を用いてその図形の
部分については赤色EL発光(700Å)、他の部分
は希土類元素による発光色たとえばDyF3なら黄
色、TbF3、ErF3なら緑色、TmF3なら青色のEL
発光をさせ、単一ZnS薄膜で二色の電界発光を可
能にした薄膜型EL表示素子が開示されている。
Recently, it has become possible to display multi-colored luminescence.
EL display elements have been proposed, for example,
In Publication No. 54-29318, a vapor-deposited film containing a rare earth element fluoride is made in a luminescent matrix of ZnS, and a metal manganese vapor-deposited film in an arbitrary shape is sandwiched on or inside the film, and the film is diffused by heat treatment. The part of the figure emits red EL (700Å), and the other parts emit light from rare earth elements.For example, yellow for DyF 3 , green for TbF 3 and ErF 3 , and blue for TmF 3 .
A thin film EL display element that emits light and enables two-color electroluminescence with a single ZnS thin film has been disclosed.

しかしながら、こうした製法によるEL表示素
子は、たとえばTbF3が混合されたZnS膜中に所
望のパターンをした金属マンガン薄層が1〜3層
はさみ込まれた多層蒸着膜を形成した後、約600
℃、3時間熱処理してマンガンをZnS膜中に拡散
させる製法であるため、ZnS中にTbF3のみが添
加された領域とTbF3及びMnが添加され両者が複
合中心を形成している領域との境目がはつきりと
出にくく、発光の際言わゆる「にじみ」によりシ
ヤープな表示を得にくいという欠点があり、特に
ドツトマトリクスパターンのような微細なパター
ンによる表示を行う形状とするには制限があり、
表示画素寸法が縦横とも約200μsを限度とされ
ているという欠点があり、実用に当り使用範囲が
限られていた。
However, EL display elements manufactured using this method are manufactured by forming a multilayer vapor-deposited film in which 1 to 3 thin metal manganese layers with a desired pattern are sandwiched between a ZnS film mixed with TbF 3 , for example, and then depositing about 600
℃ for 3 hours to diffuse manganese into the ZnS film, so there are regions in which only TbF 3 is added to ZnS and regions in which TbF 3 and Mn are added and both form a composite center. The disadvantage is that it is difficult to see the boundaries clearly, and it is difficult to obtain a sharp display due to so-called "bleeding" when emitting light, which is particularly limiting for shapes that display fine patterns such as dot matrix patterns. There is,
The drawback is that the display pixel size is limited to about 200 μs in both the vertical and horizontal directions, which limits the scope of its practical use.

この発明は、前記の欠点に鑑みてなされたもの
であり、特に製造が容易にして、種々の文字、数
字、画像等を極めてシヤープに発光させることが
できると共に、微細なパターンによる表示をも行
うことができる新規なEL表示素子の製法を提供
することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and is particularly easy to manufacture and allows various characters, numbers, images, etc. to emit extremely sharp light, as well as displaying fine patterns. The purpose of the present invention is to provide a method for producing a novel EL display element that can be manufactured using the following methods.

すなわち、この発明に係るEL表示素子は、発
光母体層に発光中心として複数種の希土類金属イ
オンを個別にイオン注入法により注入し、この時
フオトレジストをマスク材料として用いて発光母
体層に注入する希土類金属イオンの領域を規定し
て所定パターンの発光中心層を得ることにより、
単一発光母体層で多色の電界発光を得んとするも
のであり、以下に実施例を挙げてこの発明を詳細
に説明する。
That is, in the EL display element according to the present invention, multiple types of rare earth metal ions are individually implanted as luminescent centers into the luminescent matrix layer by ion implantation, and at this time, photoresist is used as a mask material to implant the ions into the luminescent matrix layer. By defining the region of rare earth metal ions and obtaining a luminescent center layer with a predetermined pattern,
The present invention is intended to obtain multicolor electroluminescence with a single light-emitting host layer, and the present invention will be explained in detail with reference to Examples below.

第1図〜第6図は、この発明によるEL表示素
子の製造工程を示す図で、ガラス基板等から成る
透明絶縁性の基板1上に、In2O3やSnO2等から成
る透明電極2、V2O3等から成る第1の誘電体層
3、ZnS等から成る発光母体層4をこの順で膜厚
が約2000Å、約3000Å、約3000〜約6000Åとなる
よう真空蒸着法により順次積層形成する(第1図
参照)。
1 to 6 are diagrams showing the manufacturing process of an EL display element according to the present invention, in which a transparent electrode 2 made of In 2 O 3 , SnO 2 , etc. is placed on a transparent insulating substrate 1 made of a glass substrate or the like. , a first dielectric layer 3 made of V 2 O 3 , etc., and a luminescent matrix layer 4 made of ZnS, etc., are sequentially deposited in this order by vacuum evaporation so that the film thicknesses are about 2000 Å, about 3000 Å, and about 3000 to about 6000 Å. Laminated layers are formed (see Figure 1).

発光母体層4の上にフオトレジスト5aを塗布
し、第1の発光中心を注入する部分のフオトレジ
スト5aを紫外線照射もしくは電子ビームリング
ラフイによる露光及び現象液中への浸しによる現
象により除去し、Tb3+をイオン注入法によつて
発光母体層4中に注入して第1の発光中心層6a
を形成する(第2図参照)。
A photoresist 5a is coated on the luminescent matrix layer 4, and the photoresist 5a in the portion where the first luminescent center is injected is removed by exposure to ultraviolet rays or electron beam phosphorography and immersion in a phenomenon liquid. , Tb 3+ is injected into the luminescent base layer 4 by ion implantation to form the first luminescent center layer 6a.
(See Figure 2).

第1の発光中心層6a形成後、先のフオトレジ
スト5aを溶解除去し、別のフオトレジスト5b
を塗布し、第2の発光中心を注入する部分のフオ
トレジスト5bを前記同様の方法により除去し、
Sm3+をイオン注入法によつて発光母体層4中に
注入して第2の発光中心層6bを形成する(第3
図参照)。
After forming the first luminescent center layer 6a, the previous photoresist 5a is dissolved and removed, and another photoresist 5b is applied.
, and remove the photoresist 5b in the area where the second luminescent center is to be injected by the same method as above,
Sm 3+ is injected into the luminescent base layer 4 by ion implantation to form the second luminescent center layer 6b (third
(see figure).

第2の発光中心層6b形成後、先のフオトレジ
スト5bを溶解除去し、別のフオトレジスト5c
を塗布し、第3の発光中心を注入する部分のフオ
トレジスト5cを前記同様の方法により除去し、
Tm3+をイオン注入によつて発光母体層4中に注
入して第3の発光中心層6cを形成する(第4図
参照)。
After forming the second luminescent center layer 6b, the previous photoresist 5b is dissolved and removed, and another photoresist 5c is applied.
, and remove the photoresist 5c in the part where the third luminescent center is to be injected by the same method as above,
Tm 3+ is injected into the luminescent base layer 4 by ion implantation to form a third luminescent center layer 6c (see FIG. 4).

第3の発光中心層6c形成後、フオトレジスト
5cを溶解除去し、その後結晶欠陥を補うため真
空中で約500℃に加熱して約30分程度焼成するア
ニーリングを行う(第5図参照)。
After forming the third luminescent center layer 6c, the photoresist 5c is dissolved and removed, and then annealing is performed in vacuum to about 500° C. and baked for about 30 minutes in order to compensate for crystal defects (see FIG. 5).

この上に、V2O3等から成る第2の誘電体層
7、Al等から成る反射性金属背面電極8をこの
順で膜厚が何れも約3000Åとなるよう真空蒸着法
により順次積層形成することによりEL表示素子
を作製する(第6図参照)。
On top of this, a second dielectric layer 7 made of V 2 O 3 or the like and a reflective metal back electrode 8 made of Al or the like are sequentially laminated in this order by vacuum evaporation so that each film has a thickness of about 3000 Å. By doing so, an EL display element is manufactured (see FIG. 6).

このように形成したEL表示素子は、電極2,
8間への電圧印加により、発光母体4と各発光中
心6a,6b,6cとの境界面の部分が発光し、
電圧の上昇と共に発光中心6a,6b,6cの部
分全体が一様に発光するものであり、第1の発光
中心層6a領域は緑色、第2の発光中心層6b領
域は青色、第3の発光中心層6c領域は赤色の発
光を各々行う(第7図参照)。
The EL display element formed in this way has electrodes 2,
By applying a voltage across 8, the interface between the luminescent matrix 4 and each luminescent center 6a, 6b, 6c emits light,
As the voltage increases, the entire luminescent centers 6a, 6b, and 6c emit light uniformly, with the first luminescent central layer 6a region being green, the second luminescent central layer 6b region being blue, and the third luminescent central layer 6b being blue. The central layer 6c area emits red light (see FIG. 7).

しかも各発光中心層6a,6b,6cは、フオ
トレジスト5a,5b,5cを用いるマスキング
により所定領域を形成するように設けられるた
め、従来の製法に比べて複雑な形状や微細な寸法
のものでも高精度に作ることができ、「にじみ」
のないシヤープな表示を得やすい。
In addition, each luminescent center layer 6a, 6b, 6c is provided so as to form a predetermined area by masking using photoresists 5a, 5b, 5c, so that it can be formed in a more complicated shape or with fine dimensions compared to conventional manufacturing methods. Can be made with high precision and "bleed"
It is easy to obtain a sharp display without any blemishes.

そして、電極2,8を各々短冊形状とすると共
に発光母体層4をはさんで直交状態となるように
形成し、電極2,8の交叉箇所に各発光中心6
a,6b,6c領域が位置するよう設け、各電極
2,8への印加電圧の選定により、各発光中心6
a,6b,6c領域を個別に発光ささせることも
でき、表示画素寸法が縦横とも数10μm程度の微
細なドツトマトリクスによる複雑な色変化の表示
を行うことも可能である(第8図参照)。
Then, the electrodes 2 and 8 are each formed into a rectangular shape and are formed so as to be perpendicular to each other with the light emitting matrix layer 4 in between.
By selecting the applied voltage to each electrode 2, 8, each light emitting center 6
It is also possible to cause the a, 6b, and 6c areas to emit light individually, and it is also possible to display complex color changes using a fine dot matrix with display pixel dimensions of about several tens of micrometers both vertically and horizontally (see Figure 8). .

このようにこの発明によれば、あらかじめ設け
た発光母体層にフオトレジストによるマスキング
により複数種の希土類金属イオンを個別にイオン
注入法によつて所定形状領域を有するように注入
することにより、単一発光母体層で多色の電界発
光を可能とし、特にZnSの発光母体の中に希土類
元素弗化物を含んだ蒸着膜を作り、更にその上ま
たは内部に任意の図形をした金属マンガン蒸着膜
をはさみ、熱処理による拡散を用いてその図形を
部分と他の部分とで発光色を異ならせるようにし
た従来例とは一見構造が似ているものの製法が全
く異なり、従来例では得ることのできない効果、
すなわち「にじみ」のでないシヤープな表示や数
10μm程度の寸法の微細な表示形状を得ることが
できる。
As described above, according to the present invention, a plurality of rare earth metal ions are individually implanted into a light-emitting matrix layer provided in advance by masking with a photoresist so as to have a predetermined shape area, thereby forming a single phosphor layer. Multi-color electroluminescence is possible with the luminescent matrix layer, and in particular, a vapor deposited film containing rare earth element fluoride is created in the luminescent matrix of ZnS, and then a metallic manganese vapor deposited film in an arbitrary shape is sandwiched on or inside it. Although the structure is similar at first glance, the manufacturing method is completely different from the conventional example, which uses diffusion through heat treatment to make the emitted light color different between parts of the figure and other parts, and has effects that cannot be obtained with the conventional example.
In other words, sharp displays and numbers without “bleeding”
A fine display shape with dimensions of about 10 μm can be obtained.

また、異なる種類の発光中心を含む複数種の発
光母体層を絶縁層及び透明電極で挾持することに
より多色の発光を得るようにした多層型のEL表
示素子に比べ、絶縁層数や透明電極数が少ないこ
とから構造が簡単で、しかもEL表示素子の全体
の厚さ寸法が小さくなるという利点をも有する。
In addition, compared to multilayer EL display elements that emit multicolor light by sandwiching multiple types of light-emitting base layers containing different types of light-emitting centers between insulating layers and transparent electrodes, the number of insulating layers and transparent electrodes The structure is simple because of the small number of elements, and the overall thickness of the EL display element is also small.

また、異なる種類の発光中心を含む複数種の発
光母体層をマスクを用いて真空蒸着法で平面的に
分離して形成することにより多色の発光を得るよ
うにした分離単層型のEL表示素子では、マスク
蒸着による分離された発光母体層間の間隙の最小
値が約200μmと大きくなり、これに比べてこの
発明に係るEL表示素子では微細なパターンの発
光形状を得ることができる利点を有する。
In addition, we have developed a separate single-layer EL display in which multiple types of light-emitting base layers containing different types of light-emitting centers are separated in a plane using a vacuum evaporation method using a mask to obtain multicolor light emission. In the element, the minimum value of the gap between the luminescent base layers separated by mask vapor deposition is as large as about 200 μm, and compared to this, the EL display element according to the present invention has the advantage of being able to obtain a fine pattern of luminescent shape. .

しかも、マスク材料としてフオトレジストを用
いるため、高価な治具や金型を必要とせず、材料
の機械的・化学的性質を変えず、複雑な形状・微
細な寸法のものでも高精度で得られ、設計変更が
容易に行えるという、極めて実用効果大なる利点
を有するものである。
Moreover, since photoresist is used as the mask material, there is no need for expensive jigs or molds, and the mechanical and chemical properties of the material are not changed, allowing even complex shapes and minute dimensions to be obtained with high precision. This has the advantage of being extremely practical in that design changes can be easily made.

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

第1図〜第6図は、この発明によるEL表示素
子の実施例の製法を説明する断面図、第7図は、
同上EL表示素子の発光表示状態を説明する概略
平面図、第8図は、同上EL表示素子でドツトマ
トリクスによる発光表示状態を説明する概略平面
図である。 1:基板、2:透明電極、3,7:絶縁層、
4:発光母体層、5a,5b,5c:フオトレジ
スト、6a,6b,6c:発光中心層、8:背面
電極。
1 to 6 are cross-sectional views illustrating the manufacturing method of an embodiment of an EL display element according to the present invention, and FIG.
FIG. 8 is a schematic plan view illustrating a light emitting display state of the EL display element same as the above. FIG. 1: Substrate, 2: Transparent electrode, 3, 7: Insulating layer,
4: Luminescent base layer, 5a, 5b, 5c: Photoresist, 6a, 6b, 6c: Luminescent center layer, 8: Back electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 絶縁物及び電極によりはさまれると共に前記
電極への電圧の印加によつて発光を呈する二重絶
縁層構造の電界発光表示素子において、 発光母体層を形成した後、前記発光母体層に発
光中心として複数種の希土類金属イオンを個別に
イオン注入法により注入し、この時フオトレジス
トをマスク材料として用いて、前記発光母体層に
注入する前記希土類金属イオンの領域を規定して
所定パターンの発光中心層を得ることにより、多
色の電界発光を得ることを特徴とする電界発光表
示素子。
[Scope of Claims] 1. In an electroluminescent display element having a double insulating layer structure which is sandwiched between an insulator and an electrode and emits light by applying a voltage to the electrode, after forming a luminescent base layer, A plurality of types of rare earth metal ions are individually implanted as luminescent centers into the luminescent matrix layer by an ion implantation method, and at this time, a photoresist is used as a mask material to define a region of the rare earth metal ions to be implanted into the luminescent matrix layer. 1. An electroluminescent display element characterized in that it obtains multicolor electroluminescence by obtaining a luminescent center layer with a predetermined pattern.
JP57229167A 1982-12-29 1982-12-29 Field light emitting display element Granted JPS59123193A (en)

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JPS59123193A JPS59123193A (en) 1984-07-16
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US4717606A (en) * 1986-05-21 1988-01-05 Rockwell International Corporation Method of fabricating a thin film electroluminescent display panel
US6797920B2 (en) 2000-12-20 2004-09-28 Daicel Chemical Industries, Ltd. Material for organic electroluminescent device and its manufacturing method
JP2002190386A (en) * 2000-12-20 2002-07-05 Daicel Chem Ind Ltd Material for organic electroluminescent element, and manufacturing method thereof

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