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JPH0693385B2 - Pattern forming method for multicolor thin film EL element - Google Patents

Pattern forming method for multicolor thin film EL element

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Publication number
JPH0693385B2
JPH0693385B2 JP1013807A JP1380789A JPH0693385B2 JP H0693385 B2 JPH0693385 B2 JP H0693385B2 JP 1013807 A JP1013807 A JP 1013807A JP 1380789 A JP1380789 A JP 1380789A JP H0693385 B2 JPH0693385 B2 JP H0693385B2
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JP
Japan
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resist
film
phosphor
thin film
pattern
Prior art date
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JP1013807A
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Japanese (ja)
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JPH02195680A (en
Inventor
真弓 井上
富造 松岡
惇 阿部
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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ーやグラフィック表示に用いる多色
薄膜EL素子のパターン形成方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pattern forming method for a multicolor thin film EL element used for character or graphic display.

従来の技術 最近薄膜EL素子の蛍光体層としてZnS:Mn以外の材料でも
高輝度のものが得られるようになった。例えばZnS:TbF3
は緑、SrS:Ceは青、ZnS:SmF3は赤に明るく発光する。こ
れらの材料を用いた多色表示の薄膜EL素子が提案されて
いる。
2. Description of the Related Art Recently, it has become possible to obtain high-luminance phosphor materials for thin film EL devices using materials other than ZnS: Mn. For example ZnS: TbF 3
Emits green light, SrS: Ce emits blue light, and ZnS: SmF 3 emits red light. Multi-color display thin film EL devices using these materials have been proposed.

多色表示の薄膜EL素子を作製する場合、重ね合わせた蛍
光体層の間に電極層と必要に応じて誘電体薄膜層を挟む
方法と、複数の蛍光体層を同一平面上に所定のパターン
に別々に配置する方法が考えられる。前者の方法では、
電極層が複数組必要で素子構造が非常に複雑になり、ま
た特性も不安定となりやすい。一方後者方法の場合、素
子構造の単純さや特性の安定性から見て現実的なもので
ある。しかしながら、パターンが大きければメタルマス
クを用いて各蛍光体層をパターン形成することは可能で
あるが、パターンが細かいとメタルマスクを用いての形
成は実際上困難である。
When manufacturing a multi-color display thin film EL element, a method of sandwiching an electrode layer and a dielectric thin film layer as necessary between the phosphor layers that are superposed, and a plurality of phosphor layers in a predetermined pattern on the same plane It is conceivable to arrange them separately. In the former method,
Since a plurality of electrode layers are required, the device structure becomes very complicated and the characteristics tend to be unstable. On the other hand, the latter method is realistic in view of the simplicity of the device structure and the stability of characteristics. However, if the pattern is large, it is possible to pattern each phosphor layer using a metal mask, but if the pattern is fine, it is practically difficult to form using the metal mask.

従って蛍光体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
形成し化学的または物理的に薄膜の不用な部分を除去
(エッチング)する方法が一般的である。ところが蛍光
体薄膜は材料や膜質によってはウエットエッチングがで
きないものもある。その場合反応性イオンエッチング
(RIE)によってエッチングを行うが、蛍光体膜のエッ
チングレイトが小さいために長時間のエッチングを必要
とし、従ってレジスト及び蛍光体膜表面のダメージが大
きいのが現状である。一方、リフトオフによって蛍光体
層を形成する方法も提案されている(エヌ.ヤマウチそ
の他(N.Yamauchi et.al)・・SID87 Digest p230(198
7))。即ち第1蛍光体薄膜を所定レジストパターンを
用いてエッチングした後に第2の蛍光体薄膜を表示部分
全面に形成し、上記レジストパターンを除去(リフトオ
フ)することにより、第1の蛍光体薄膜パターン以外の
部分に第2蛍光体薄膜のパターンを得る方法である。
Therefore, in order to form the phosphor layer in a fine pattern, a method of uniformly forming a thin film on the entire surface, then forming a photoresist pattern and chemically or physically removing (etching) unnecessary portions of the thin film is required. It is common. However, some phosphor thin films cannot be wet-etched depending on the material and film quality. In that case, etching is performed by reactive ion etching (RIE), but since the etching rate of the phosphor film is small, long-time etching is required, and thus the damage to the resist and the phosphor film surface is large at present. On the other hand, a method of forming a phosphor layer by lift-off has also been proposed (N. Yamauchi et.al) SID87 Digest p230 (198
7)). That is, after the first phosphor thin film is etched using a predetermined resist pattern, the second phosphor thin film is formed on the entire surface of the display portion, and the resist pattern is removed (lifted off). This is a method of obtaining the pattern of the second phosphor thin film in the portion.

発明が解決しようとする課題 しかし、レジストを用いたリフトオフ方法では、第2蛍
光体層の蒸着時にレジストパターンがあるため基板温度
を上げることができず、素子の輝度低下や輝度むらを生
じ易いという欠点がある、またRIE法では長時間のエッ
チングによってレジストのダメージが大きく、またレジ
スト剥離が困難であり、従って下地の蛍光体層へのダメ
ージが大きいという問題がある。蛍光体層へのダメージ
は輝度ムラを生じる。
However, in the lift-off method using a resist, the substrate temperature cannot be raised because of the resist pattern when the second phosphor layer is vapor-deposited, and it is easy to cause a decrease in brightness or uneven brightness of the device. However, the RIE method has a problem that the resist is greatly damaged by etching for a long time and the resist is difficult to peel off, and thus the underlying phosphor layer is greatly damaged. Damage to the phosphor layer causes uneven brightness.

そこで、本発明では、上記リフトオフ法による発光効率
の低下やRIE法による蛍光体膜表面のエッチングダメー
ジを生じない多色薄膜EL素子のパターン形成方法を提供
することを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a pattern forming method of a multicolor thin film EL element which does not cause a decrease in light emission efficiency by the lift-off method and an etching damage on the phosphor film surface by the RIE method.

課題を解決するための手段 本発明は、基板上に第1の蛍光体層を形成した後、光透
過性のよいレジストを塗布しプリベークを行い、続いて
その上に耐ドライエッチ性に優れたレジストを塗布しプ
リベークを行う。通常のフォトリソプロセスによりレジ
ストパターンを形成した後、ドライエッチングにより所
定の蛍光体パターンを形成する。レジストを除去した
後、第2の蛍光体層を形成し、同様に所定のレジストパ
ターンを形成し、ドライエッチングを行なう。
Means for Solving the Problems According to the present invention, after forming a first phosphor layer on a substrate, a resist having a good light-transmitting property is applied and prebaking is performed, and subsequently, a dry etching resistance is excellent. A resist is applied and prebaking is performed. After forming a resist pattern by a normal photolithography process, a predetermined phosphor pattern is formed by dry etching. After removing the resist, a second phosphor layer is formed, a predetermined resist pattern is similarly formed, and dry etching is performed.

作用 本発明によれば、光透過性のよい厚膜レジストを用いて
いるためマスク合わせが容易であり、耐ドライエッチ性
のよいレジストを用いているためレジスト表面の変質が
少ない。また上記のようにレジストの膜厚が大きいため
にイオン衝撃による蛍光体膜表面のダメージを防止する
効果も有しているため、蛍光体膜表面を傷つけることな
くパターン形成することが可能である。
Effect According to the present invention, since a thick film resist having good light transmittance is used, mask alignment is easy, and since a resist having good dry etching resistance is used, deterioration of the resist surface is small. In addition, since the resist film has a large thickness as described above, it also has an effect of preventing damage to the phosphor film surface due to ion bombardment, and thus it is possible to form a pattern without damaging the phosphor film surface.

実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1実施例 第1図に本発明の薄膜EL素子の製造方法を示した。まず
第1図(a)に示すように、ガラス基板1の上に錫添加
インジウム酸化物(ITO膜)2をDCマグネトロンスパッ
タリング法により形成しストライプ状に加工した後、そ
の上に誘電体層3としてSr(Zr0.2Ti0.8)O3膜をRFマグ
ネトロンスパッタリング法により、基板温度400℃で形
成した。次に第1の蛍光体層4を形成するためのZnS:Tb
膜4をRFスパッタリング法により、基板温度200℃で全
面に一様に形成した(第1図(a))。その上に光透過
性のよい厚膜レジストAZ4620A(ヘキストジャパン
(株)製)を第1のレジスト膜5して5μm以上の膜厚
になるように塗布し、90℃で30分間プリベークを行う。
続いて塩素プラズマに強いレジストS1713(シプレイ
(株)))を第2のレジスト膜6として2μmの厚さに
塗布する。90℃で15分間プリベークを行った後、露光と
現像を行いパターン形成をする(第1図(b))。現像
液は400K(ヘキストジャパン(株)製)の25%水溶液を
使用した。膜厚はITO膜2を650nm、Sr(Zr0.2Ti0.8)O3
膜3を500nm、ZnS:Tb膜4を500nmとした。
First Embodiment FIG. 1 shows a method for manufacturing a thin film EL device of the present invention. First, as shown in FIG. 1 (a), a tin-containing indium oxide (ITO film) 2 is formed on a glass substrate 1 by a DC magnetron sputtering method and processed into a stripe shape, and then a dielectric layer 3 is formed thereon. As an Sr (Zr 0.2 Ti 0.8 ) O 3 film, was formed at a substrate temperature of 400 ° C. by the RF magnetron sputtering method. Next, ZnS: Tb for forming the first phosphor layer 4
The film 4 was uniformly formed on the entire surface at a substrate temperature of 200 ° C. by the RF sputtering method (FIG. 1 (a)). A thick film resist AZ4620A (manufactured by Hoechst Japan Co., Ltd.) having good light transmittance is applied thereon to form a first resist film 5 having a film thickness of 5 μm or more, and prebaking is performed at 90 ° C. for 30 minutes.
Subsequently, a resist S1713 (Chipley Co., Ltd.) resistant to chlorine plasma is applied as a second resist film 6 to a thickness of 2 μm. After prebaking at 90 ° C. for 15 minutes, exposure and development are performed to form a pattern (FIG. 1 (b)). As the developing solution, a 25% aqueous solution of 400K (manufactured by Hoechst Japan Co., Ltd.) was used. The thickness of ITO film 2 is 650 nm, Sr (Zr 0.2 Ti 0.8 ) O 3
The film 3 was set to 500 nm, and the ZnS: Tb film 4 was set to 500 nm.

レジストパターンの幅は200μm、ピッチは400μmとし
た。つぎにZnS:Tb膜4をRIEによりエッチングした(第
1図(c))。エッチングガスはCCl4で、約25分間エッ
チングした。エッチング終了後、フォトレジストを取り
除き、その上に、ZnS:Sm膜7をRFマグネトロンスパッタ
リング法により、基板温度230℃で、膜厚は400nmの厚さ
に形成した(第1図(d))。次に蛍光体を活性化する
ため真空中アニールを450℃で1時間行った。第1蛍光
体層のパターン形成と同様に第1のレジスト膜8を塗布
後プリベークを行い続いて第2のレジスト膜9を塗布後
プリベーク、露光、現像し、所定のレジストパターンに
形成した(第1図(e))。RIEによりCCl4で、約25分
間エッチングした後レジストを除去しZnS:Smのパターン
を形成し蛍光体層のパターンを完成した(第1図
(f))。次ぎにBaTa2O6膜10をRFマグネトロンスパッ
タリング法により形成した。膜厚は150nmとした。最後
にA1電極11を形成し薄膜EL素子を完成した(第1図
(g))。
The width of the resist pattern was 200 μm and the pitch was 400 μm. Next, the ZnS: Tb film 4 was etched by RIE (FIG. 1 (c)). The etching gas was CCl 4 , and the etching was performed for about 25 minutes. After the etching was completed, the photoresist was removed, and a ZnS: Sm film 7 was formed thereon by RF magnetron sputtering at a substrate temperature of 230 ° C. to a film thickness of 400 nm (FIG. 1 (d)). Next, in order to activate the phosphor, annealing was performed in vacuum at 450 ° C. for 1 hour. Similar to the pattern formation of the first phosphor layer, the first resist film 8 is applied and pre-baked, and then the second resist film 9 is applied, pre-baked, exposed and developed to form a predetermined resist pattern. Fig. 1 (e)). After etching with CCl 4 for about 25 minutes by RIE, the resist was removed and a ZnS: Sm pattern was formed to complete the pattern of the phosphor layer (FIG. 1 (f)). Next, the BaTa 2 O 6 film 10 was formed by the RF magnetron sputtering method. The film thickness was 150 nm. Finally, the A 1 electrode 11 was formed to complete the thin film EL device (FIG. 1 (g)).

これらの素子を駆動したところ各蛍光体薄膜単独でEL素
子を形成したものと同等の発光輝度が得られ、且つ輝度
むらも見られなかった。
When these elements were driven, the same emission luminance as that of an EL element formed of each phosphor thin film was obtained, and no luminance unevenness was observed.

第2実施例 第1図を用いて本発明の第2実施例における薄膜EL素子
の製造方法を説明する。まず第1図(a)に示すよう
に、ガラス基板1の上にITO膜2をDCマグネトロンスパ
ッタリング法により形成しストライプ状に加工した。そ
の上に誘電体層3としてSr(Zr0.2Ti0.8)O3膜をRFマグ
ネトロンスパッタリング法により、基板温度400℃で形
成した。次に第1の蛍光体層4を形成するためのZnS:Mn
膜4をEB蒸着法により、基板温度200℃で全面に一様に
形成した。その上に第1のレジスト膜5としてAZ4903
(ヘキストジャパン(株)製)を塗布し、90℃で30分間
プリベーク後、第2のレジスト膜6としてOFPR800(東
京応化(株)製)を2μmの厚さに塗布し90℃で15分間
プリベークを行った。各々の膜厚はITO膜2を650nm、Sr
(Zr0.2Ti0.8)O3を500nm、ZnS:Mnを650nmとした。
Second Embodiment A method of manufacturing a thin film EL device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1A, an ITO film 2 was formed on a glass substrate 1 by a DC magnetron sputtering method and processed into a stripe shape. An Sr (Zr 0.2 Ti 0.8 ) O 3 film was formed thereon as a dielectric layer 3 by an RF magnetron sputtering method at a substrate temperature of 400 ° C. Next, ZnS: Mn for forming the first phosphor layer 4
The film 4 was uniformly formed on the entire surface by the EB vapor deposition method at a substrate temperature of 200 ° C. AZ4903 as the first resist film 5 thereon
(Hoechst Japan Co., Ltd.) is applied and prebaked at 90 ° C. for 30 minutes, then OFPR800 (Tokyo Ohka Co., Ltd.) is applied as a second resist film 6 to a thickness of 2 μm and prebaked at 90 ° C. for 15 minutes. I went. Each film thickness is 650 nm for ITO film 2, Sr
(Zr 0.2 Ti 0.8 ) O 3 was set to 500 nm and ZnS: Mn was set to 650 nm.

ZnS:Mn膜4をRIEによりエッチングした第1図(c)。
エッチングガスはCH3OHで、約25分間エッチングした。
エッチング終了後、フォトレジストを取り除き、その上
に、ZnS:Tb膜7をRFスパッタリングにより、基板温度20
0℃で、膜厚は550nmの厚さに形成した(第1図
(d))。次に真空中アニールを450℃で1時間行った
後、レジスト膜8と9を塗布、露光、現像し、所定のパ
ターンに形成した(第1図(e))。RIEによりCH3OH
で、約25分間エッチングした後レジストを除去し蛍光体
パターンを完成した(第1図(f))。次ぎにBaTa2O6
膜10をRFマグネトロンスパッタリング法により形成し
た。膜厚は150nmとした。最後にAl電極11を形成し薄膜E
L素子を完成した(第1図(g))。このEL素子も各蛍
光体単膜の場合と同等の輝度が得られ、且つ輝度むらが
見られなかった。
FIG. 1 (c) in which the ZnS: Mn film 4 is etched by RIE.
The etching gas was CH 3 OH, and the etching was performed for about 25 minutes.
After the etching is completed, the photoresist is removed, and the ZnS: Tb film 7 is RF-sputtered on the photoresist and the substrate temperature is 20
At 0 ° C., the film thickness was formed to a thickness of 550 nm (FIG. 1 (d)). Next, after annealing in vacuum at 450 ° C. for 1 hour, resist films 8 and 9 were applied, exposed and developed to form a predetermined pattern (FIG. 1 (e)). CH 3 OH by RIE
Then, after etching for about 25 minutes, the resist was removed to complete the phosphor pattern (FIG. 1 (f)). Next is BaTa 2 O 6
The film 10 was formed by the RF magnetron sputtering method. The film thickness was 150 nm. Finally, the Al electrode 11 is formed and the thin film E
The L element was completed (Fig. 1 (g)). This EL element also had a brightness equivalent to that of each phosphor single film, and no brightness unevenness was observed.

本発明によれば、異種の発光母体材料を用いた複数種の
蛍光体層を同一平面上に別々のパターンで形成すること
が可能である。従って3種類以上の蛍光体層を形成する
場合にも本発明が有効であることはいうまでもない。
According to the present invention, it is possible to form a plurality of types of phosphor layers using different types of light emitting base materials in different patterns on the same plane. Therefore, it goes without saying that the present invention is also effective when three or more types of phosphor layers are formed.

発明の効果 本発明によれば、本来の発光輝度を持った複数の蛍光体
層を同一平面上に別々のパターンで形成でき、且つ蛍光
体のエッチングむらによる発光むらが生じない多色薄膜
EL素子を提供できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to form a plurality of phosphor layers having original emission brightness in different patterns on the same plane, and to prevent uneven emission due to uneven etching of the phosphor.
EL element can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)〜(g)は本発明の1実施例における薄膜
EL素子の製造方法を示す工程断面図である。 1……ガラス基板、2……透明電極、3と10……誘電体
層、4……第1の蛍光体層、5と8……第1のレジスト
層、6と9……第2のレジスト層、7……第2の蛍光体
層、11……Al電極。
1 (a) to 1 (g) are thin films in one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing an EL element. 1 ... glass substrate, 2 ... transparent electrode, 3 and 10 ... dielectric layer, 4 ... first phosphor layer, 5 and 8 ... first resist layer, 6 and 9 ... second Resist layer, 7 ... Second phosphor layer, 11 ... Al electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】蛍光体層の上に所定のパターンをレジスト
を用いて形成し、それをマスクとしてドライエッチング
を行うことにより基板上に蛍光体層を選択的にパターン
形成するに際し、第1層には光透過性の大きい厚膜レジ
ストを塗布し、第2層に耐ドライエッチ性に優れたレジ
ストを塗布し、両者を同時に露光と現像とポストベーク
を行い2層膜からなる前記レジストパターン形成した
後、ドライエッチングを行うことを特徴とする多色薄膜
EL素子のパターン形成方法。
1. A first layer for selectively patterning a phosphor layer on a substrate by forming a predetermined pattern on the phosphor layer using a resist and performing dry etching using the resist as a mask. Is coated with a thick film resist having a large light transmittance, a second layer is coated with a resist excellent in dry etching resistance, and both are simultaneously exposed, developed and post-baked to form the resist pattern formed of a two-layer film. After that, a multicolor thin film characterized by performing dry etching
EL element pattern formation method.
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