JPH02244595A - 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、キャラクタ−表示、或はグラフインク表示用
フラットデイスプレィ等として最適な多色薄膜ＥＬ素子
の製造方法に関するものである。

従来の技術 多色表示の薄膜ＥＬ素子を作製する場合、複数の蛍光体
薄膜を所定のパターンに配置する方法が、素子構造の単
純さや特性の安定性の面から現実的な方法である。薄膜
層を微細なパターンに形成するには、全面に一様に薄膜
を形成した後フォトレジストのパターンを形成し、溶液
を用いて化学的に、或はガスプラズマを利用して物理的
に不用部分を除去（エツチング）する方法が一般的であ
る。

薄膜ＥＬ累子の蛍光体薄膜を所定のパターンに形成しよ
うとする場合、その構成材料であるＣ、Ｓ１Ｓ、Ｓ等は
酸、或は水分に非常に弱いため、溶液を用いる化学的な
方法でのエツチングは不向きである。

そのため上記蛍光体薄膜のエツチングにはスパッタエツ
チング、反応性イオンエツチング等の物理的なエツチン
グ（ドライエツチング）方法が適している。

発明が解決しようとする課題 多色薄膜ＥＬ素子には、表示素子として均一な発光状態
を実現することが要求される。しかしながら、上述の物
理的なエツチング方法では、小さい基板を用いる場合に
はある程度エツチング深さの均一性が確保できるが、基
板が大きくなるとエツチング深さの均一性を確保するこ
とは非常に困難である。またガス圧力等のエツチング条
件だけで均一性を確保しようとすると、エツチング速度
が最大となる最適エツチング条件を用いることができず
、そのためエツチング時間が長くなり、レジストの劣化
を激しクシ、１／シスト除去が非常に困難になったりす
ることもある。エツチング深さの均一性が確保されない
と、エツチングされる部分（ギャップ部）の下地にある
他の蛍光体薄膜をエツチング（オーバーエツチング）し
てしま１．たり、一部に未エツチング部分を残してしま
う。従って、十分な速度で再現性良くエツチングでき、
且つ均一な多色発光を実現するのは非常に困難であった
。

本発明は、このような従来技術の課題を解決することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、２種以上の蛍光体薄膜を所定のパターンに形
成する際、耐エツチング層として、各々蛍光体薄膜に対
するエツチング速度比が１／２以下である絶縁体層を全
面に製膜した後に前記蛍光体薄膜を製膜し、ドライエツ
チング法により所定のパターンに形成する工程を繰り返
すことによって、−に記発光層を形成する。

作用 本発明の方法によれば、ドライエツチングを施す蛍光体
薄膜の下地には、蛍光体薄膜をエツチングするガスによ
るエツチング速度が、該エッチ〉・グガスによる蛍光体
薄膜のエツチング速度の１／２以下であるような絶縁体
層を製膜しであるため、蛍光体ギャップ部のエツチング
は、蛍光体薄膜が全てエツチングされた時点で進行しな
くなるか、或は極端に遅くなる。従って、蛍光体薄膜の
エツチング速度が最も速くなるエツチング条件を用いる
ことができ、口つ蛍光体薄膜今市が十分にエツチングさ
れるだけの時間を掛けることによって、蛍光体薄膜は高
速で、且つ全面に渡って均一にエツチングされる。

実施例 以下に、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の〜実施例の多色薄膜ＥＬ素子の製造
方法に用いたドライエツチング装置の概略構造図である
。真空容器１内部には、電極対カソード２、アノード３
が配置されている。カソード２」−には基板４が配置さ
れている。カソード２には、マツチング回路５を介して
高周波電源６が接続されており、交流電圧が印加されて
いる。また、アノード３にはガス導入［１７ａが取り付
けてあり、流量計８ａ１８ｂにより所望の流量に制御さ
れたガスをアノード；３に設けられた多数の微細孔７ｂ
を通して、基板４上に均一なガス流を供給できる構造と
なっている。１８［空容器１内のガス圧力は真空排気系
９により制御されでいる。

以下に、上述の装置を用いて多色薄膜Ｅ１、素イを作製
する場合について詳しく説明する。

まず第２図（ａ、　）に示したように、所望のパターン
の透明電極１１、及び第１絶縁体層１２として５＝Ｔ１
０３膜が形成されたガラス基板１０上に第１蛍光体薄膜
Ｊ３としてｚ、ｓ：Ｔｂ　、Ｆ膜を共蒸着法により全面
に一様に形成した。４５０°Ｃ，ＩＩ−、”１間の熱処
理を施し、た後、第１蛍光体薄膜１３］−にフォトレジ
ストを塗布し、透明電極１１の２本おきに第１蛍光体薄
膜１３のストライブが形成されるようにレジストパター
ン１４を形成する。このガラス基板１０を上述のドライ
エツチング装置のカソード２上に載置する。真空容器１
内を１．ＯＸ　１０−’Ｔｏｒｒまで排気後、ガス導入
ロアａよりメタノールとアルゴンの混合ガスを導入する
。メタノール及びアルゴンガスは、流量計８ａ及び８ｂ
により各々所望の流量になるように制御されている。ま
た真空容器１内の圧力は、真空排気系９により所定の一
定圧力に保たれている。高周波電源６を動作させ、マツ
チング回路５を通してカソード２に所定の交流電圧を印
加する。交流電圧の印加により電極間にプラズマが発生
し、第１蛍光体薄膜１３のエツチングが行なわれる。第
１蛍光体薄膜１３のエツチングは、エツチングが第１絶
縁体層１２に達した時点で急激にエツチング速度が低下
するため、十分な時間を掛けることにより、第１蛍光体
薄膜１３は基板全面に渡って均一にエツチングされる。

即ち本実施例の場合には、Ｓ、　Ｔｌ　０３のＸ、−／
チング速度がＺｎＳ’Ｔｂ　、Ｆのエツチング速度の１
１５以下であるため、第１絶縁体層１２が第１蛍光体薄
膜１３をエツチングする際の耐エツチング層としＣの役
割も果している。第１蛍光体薄膜１３のエツチングが終
了したら、高周波電源６の動作を止めてガラス基板１０
を取り出し、第１蛍光体薄膜１３１に残ったレジストパ
ターン１４を、酸素プラズマによるレジスト炭化法によ
り除去した（第２図（ｂ））。

次に第２図（ｅ）に示したように、第１蛍光体膜１３の
パターンカ人形成された全面に耐エツチング層１５とし
てＢａＴ−２０ｓを製膜し、次いで第２蛍光体薄膜１６
として、Ｃ，Ｓ：Ｅ、を電子ビーム蒸若法により全面に
一様に形成し、４５０°Ｃ，１時間の熱処理を施した。

第２蛍光体薄膜１６十にフォトレジストを塗布し、第１
蛍光体薄膜１３の形成されていない部分で、■つ透明電
極１１の２本おきにレジストパターン１７が残るように
、フォトレジストのバターニングを行なう。このガラス
基板を、上述のドライエツチング装置のアノ−・ド２土
に載置し、前述の第１蛍光体薄膜１３の時と全く同様の
方法で第２蛍光体薄膜１６のエツチングを行なう。

ここで耐エツチング層１５として用いたＨａ　Ｔｓ　２
０６の上記エツチングガスによるエツチング速度は、第
２蛍光体薄膜１６であるＣ、　Ｓ　：　Ｅｕのエツチン
グ速度に比べて１／３以下であるため、Ｃ，Ｓ：Ｅ、の
エツチングが終わった部分はそこでエツチングの進行が
止められる。一方、更にエツチングを続けることによっ
て、残っているＣ、　Ｓ　：　Ｅｕもエツチングされ、
第２蛍光体Ｆｈ１ｉ膜１６は非常に均一性良くエツチン
グされる。第２蛍光体薄膜１６のエツチングが終了した
ら、第１蛍光体薄膜１３のエツチング後の処理と同様に
、第２蛍光体薄膜１６」二に残ったレノストパターン１
７を酸素プラズマによるレジスト炭化法により除去した
（第２図（ｄ））。

更に第２図（ｅ）に示したように、第１蛍光体１３、及
び第２蛍光体Ｊ６のパターンの形成された全面に耐エツ
チング層１８として再度Ｂ、　Ｔ、　２０ｓを製膜し、
次いで第３蛍光体薄膜１９としてＳ、Ｓ：Ｃ。

を電子ビーム蒸着法により全面に一様に形成し、４５０
°Ｃ，１時間の熱処理を施した。第３蛍光体薄膜１９上
にフォトレジストを塗布し、第１蛍光体薄膜１３、及び
第２蛍光体薄膜１６の形成されていない部分で、且つ透
明電極１１の２本おきにレジストパターン２０が残るよ
うに、フォトレジストのバターニングを行なう。このガ
ラス基板を、前述のドライエツチング装置のアノード２
上に載置し、前述の第・１蛍光体薄膜１３、及び第２蛍
光体薄膜１６の時と全く同様の方法で第３蛍光体薄膜１
９のエツチングを行なう。ここで、耐エツチング層１８
として用いたＢ、７．２０６の一ヒ記エツチングガスに
よるエツチング速度は、第３蛍光体薄膜１９であるＳ、
Ｓ：Ｃ，のエツチング速度に比べて１／３以下であるた
め、Ｓ、Ｓ：Ｃ，のエツチングが終わった部分はそこで
エツチングの進行が止められる。一方、更にエツチング
を続けることによって、残っているＳ、　Ｓ　：　Ｃ，
もエツチングされ、第３蛍光体薄膜１９は非常に均一性
良くエツチングされる。第３蛍光体薄膜１９のエツチン
グが終了したら、第１蛍光体薄膜１３、及び第２蛍光体
薄膜１６のエソチング後の処理と同様に、第３蛍光体薄
膜１９」−に残ったレジストパターン２０を酸素プラズ
マによるレジスト炭化法により除去した（第２図（ｆ）
）。

多色薄膜ＥＬ素子は、第２図（ｇ）に示したように第２
絶縁体層２１、及び透明電極１１と直交するようにスト
ライプ状に形成された背面電極２２を形成することによ
り完成される。この素子を駆動したところ、第１蛍光体
１３のみが形成されている電極のみに電圧を印加した場
合には緑色の発光が、第２蛍光体薄膜１６のみが形成さ
れている電極のみに電圧を印加した場合には赤色の発光
が、第２蛍光体薄膜１９のみが形成されている電極のみ
に電圧を印加した場合には青色の発光がスＵられた。ま
た３種の蛍光体薄膜のうちの任意の２種を選び、それら
の蛍光体薄膜が形成されている電極に電圧を印加した場
合にはそれらの混合色の発光が、全ての電極に電圧を印
加した場合には白色の発光が得られた。各蛍光体薄膜の
発光効率は、各蛍光体薄膜単独でＥＬ素子を形成したも
のと同じ発光効率が得られた。

以」−の実施例では、メタノール、及びアルゴンの流量
を各々ｌ０５ｃｃＩＩＩ、　　及び５０ＳＣＣＭ、また
エツチング時のガス圧力を３０ｍＴｏｒｒとした。本条
件でのエツチング速度は、ｚｆｌＳ；Ｔｌｌ、Ｆが３０
ｎｍ／ｍｌｎ、　　ＣａＳ：Ｆ、、及びＳ、　Ｓ　：　
Ｃ，が共に２５ｎｍ／ｍｌｎ、　　そしてｓｒ　Ｔ　ｌ
　０３及びＢｉＴｍａＯｓが各々Ｇｒｉｍ／ｍｆｎｓ　
　及び８ｎｍ／ｗｉｎである。それぞれの選択比は、５
ｒＴＩＯｓ／ＺｎＳ：Ｔｂ　Ｊ：１１５　、ＢａＴａｚ
０６／Ｃ，Ｓ：Ｅ、：ｌ／３．１、Ｂ＊Ｔａ２０５／Ｓ
ｆＳ：Ｃｍ＝１／３．１である。ただし、選択比はエツ
チング条件が同じであれば基板の大きさに左右されない
が、エツチング速度は、エツチング条件を全く同じにし
ても、ローディング効果があるため基板の大きさによっ
て変わる。

本実施例では、硫化物を主成分とする蛍光体薄膜のエツ
チングの際に用いるガスとしてメタノールとアルゴンの
混合ガスを用いたが、エツチングガスはこれに限るもの
ではなく、メチル基、若しくはエチル基を含む化合物の
ガスを含むガスを用いることができる。また耐エツチン
グ層には、前記ガスに対するエツチング速度が、」二記
硫化物を主成分とする蛍光体薄膜のエツチング速度に比
べて、１／２以下であるような酸化物、若しくは窒化物
の絶縁体膜を用いることができ、この条件を満たすもの
として、上述の実施例で挙げたｓｒ’ｒ＋ｏａ、ＢａＴ
−２Ｑａの他にＴａ２Ｏ，、Ｔ　ｌ　０３．５１０２．
５Ｉ３Ｎ、、　　５１ｏｎ、Ｙ２Ｏ３等を挙げることが
できる。なお、硫化物を主成分とする蛍光体薄膜をエツ
チングするガスとしては、他にハロゲン系化合物のガス
を用いることが出来るが、ハロゲン系のガスは上述の酸
化物や窒化物の絶縁体膜も非常に速い速度でエツチング
してしまうため本発明の方法には適さない。

また本実施例では、Ｚ、Ｓ：Ｔｂ　、、ＦｌＣａＳ：Ｅ
ｕ、及びＳ、Ｓ：Ｃ，の３種類の蛍光体薄膜を用いて多
色薄膜ＥＬ素子を形成する場合について述べたが１．蛍
光体薄膜の種類はこれらに限るものではない。また、２
種類以１−の蛍光体薄膜を形成する場合であれば、。

本発明の多色薄膜ＥＬ素子の製造方法が有効であること
はいうまでもない。

発明の効果 本発明の多色薄膜ＥＬ素子の製造方法によれば、Ｚ、ｌ
Ｓ、　　Ｃ，Ｓ、　　Ｓ、Ｓ等の硫化物を主成分とする
蛍光体薄膜のドライエツチングを高速で且つ再現性良く
行なうことができる」二に、従来は実現不可能であった
大面積の基板」二の蛍光体薄膜を非常に高い均一性でエ
ツチングするということが可能となる。これによって、
本来の発光効率を持った複数の蛍光体薄膜を一対の電極
層間に形成でき、４３頼性の高い多色薄膜ＥＬ素子を提
供することができる。

４、図面ノｆｌｌ’ｌ　’Ｘ　す説明 第１図は、本発明の一実施例における多色薄膜Ｅ　Ｉ、
素子の製造方法の中で、蛍光体薄膜のドライエツチング
に用いた装置の概略断面図、第２図は、本発明の一実施
例における多色薄膜Ｅ　Ｌ素子の製造方法の工程を説明
するための断面図である。

１・・・真空容器、２・・・カソード、３・・・アノー
ド、４・・・基板、５・・・マツチング回路、６・・・
高周波電源、７ａ・・・ガス導入口、７ｂ・・・微細孔
、８ａ、８ｂ・・・流量計、９・・・真空ｉＪト気系、
　１０・・・ガラス基板、　１１・・・透明電極、１２
・・・第１絶縁体層、１３・・・第１蛍光体薄膜、１４
・・・レジストパターン、１５・・・耐エツチング層、
１６・・・第２蛍光体薄膜、１７・・・しシストパター
ン、 第３蛍光体薄膜、 ・・・第２絶縁体層、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　透光性基板上に形成した２種以上の蛍光体薄膜
   を有する発光層、及び前記発光層を挟む絶縁体層、電極
   層を有する多色薄膜ＥＬ素子の製造方法において、２種
   以上の蛍光体薄膜を所定のパターンに形成する際、耐エ
   ッチング層として、各々の蛍光体薄膜に対するエッチン
   グ速度比が１／２以下である絶縁体層を全面に製膜した
   後に前記蛍光体薄膜を製膜し、ドライエッチング法によ
   り所定のパターンに形成する工程を繰り返すことによっ
   て、前記発光層を形成することを特徴とする多色薄膜Ｅ
   Ｌ素子の製造方法。
2. （２）　透光性基板上に形成した２種以上の蛍光体薄膜
   を有する発光層、及び前記発光層を挟む絶縁体層、電極
   層を有する多色薄膜ＥＬ素子の製造方法において、硫化
   物を主成分とする蛍光体薄膜を反応性イオンエッチング
   法により所定のパターンに形成するに際して、エッチン
   グガスにメチル基、若しくはエチル基を含む化合物のガ
   スを含むガスを用いると同時に、蛍光体薄膜を所定のパ
   ターンに形成する際の耐エッチング層として、各々の蛍
   光体薄膜に対するエッチング速度比が１／２以下である
   酸化物、若しくは窒化物の絶縁体膜を全面に製膜した後
   に前記蛍光体薄膜を製膜し、反応性イオンエッチング法
   により所定のパターンに形成する工程を繰り返すことに
   よって、前記発光層を形成す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。