JPS6250958B2 - - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

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。