JPH056793A - 薄膜el素子の製造方法 - Google Patents

薄膜el素子の製造方法

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JPH056793A
JPH056793A JP3156576A JP15657691A JPH056793A JP H056793 A JPH056793 A JP H056793A JP 3156576 A JP3156576 A JP 3156576A JP 15657691 A JP15657691 A JP 15657691A JP H056793 A JPH056793 A JP H056793A
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JP
Japan
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thin film
aluminum
film
dielectric
electrode
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Pending
Application number
JP3156576A
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English (en)
Inventor
Tomizo Matsuoka
富造 松岡
Shozo Oshio
祥三 大塩
Koji Matsunaga
浩二 松永
Jun Kuwata
純 桑田
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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】 【目的】 本発明は駆動信頼性に優れた高絶縁耐圧を持
ち、かつ大型の薄膜EL素子を容易に作製出来る製造方
法を提供することを目的とする。 【構成】 基板1上にアルミニウム薄膜6を形成し、レ
ジスト7を塗布、パタニングした後、2段階のアルミニ
ウムの陽極酸化を行って、アルミニウム電極ストライプ
に対し良好なステップカバレッジを持った下部誘電体薄
膜3を形成する。つづいて、蛍光体薄膜4、上部誘電体
薄膜5、ITO透明電極薄膜2を積層して薄膜EL素子
を完成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はワープロやパソコン等の
OA機器や各種計測器等のFA機器に用いられる薄膜E
L素子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜EL素子はガラス基板上に透
明電極薄膜をスパッター法で形成した後、フォトリソプ
ロセスでストライプ状の電極パターンに加工し、その上
にスパッター法、電子ビーム加熱蒸着法あるいはCVD
法により誘電体薄膜、蛍光体薄膜、誘電体薄膜を順次積
層し、最後にアルミニウム金属薄膜を形成して、その金
属薄膜を同じくフォトリソプロセスで上記ストライプ状
の透明電極薄膜に直交するストライプ状の電極に加工し
て作製していた。
【0003】積層膜の最下層、すなわち上記透明電極薄
膜パターンは素子が大型になるほど低抵抗のストライプ
が望まれるが、そのために膜厚を厚くする必要があり、
パターンエッジに段差が顕著になる。従って、エッジ部
分の上に積層された誘電体薄膜の膜厚は他の部分に比較
して薄くなりがちであった。この様子を図2に示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で説明した
製造法で作製した薄膜EL素子は、下地電極、すなわち
通常インジウム・スズ酸化物からなる透明電極(以下I
TOと略記する)2は積層薄膜の最下層に位置し、スト
ライプ状に加工されているため、エッジに段差がある。
この部分に積層された誘電体薄膜3はステップカバレッ
ジが良好でないと、その電気的耐圧が不十分で、駆動時
にそこで絶縁破壊を起こしやすい課題があった。なお、
1はガラス基板、4は蛍光体薄膜、5は上部誘電体薄
膜、6はアルミニウム金属電極薄膜である。
【0005】また、素子を大型化しようとする時、長く
なったITOストライプの電気抵抗は高くなって入力電
気信号の遅延を生じ、駆動時にITO電極2に沿って輝
度むらが発生する。すなわち、給電端子側がより明る
く、端子から遠くなるほど暗くなる。これに対処するた
め、ITO2の膜厚を厚くすると従来の構造ではエッジ
の段差が更に大きくなり好ましくないという課題もあっ
た。
【0006】本発明は上記従来の薄膜EL素子の課題、
即ち耐圧と大型化の課題を解決した薄膜EL素子の製造
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板上
に電極用アルミニウム金属薄膜を形成する工程と、その
上の電極パターンを形成する部分にレジストを塗布し
て、それ以外の部分を完全に陽極酸化してアルミニウム
陽極酸化薄膜とする工程と、続いてレジストを剥離し、
電極パターン部分の表面から所定の深さまで部分的に陽
極酸化して同じくアルミニウム陽極酸化膜とする工程
と、そのアルミニウム陽極酸化膜の上面に蛍光体薄膜、
誘電体薄膜およびパターン化した透明電極薄膜を順次形
成する工程とを備えた薄膜EL素子の製造方法である。
【0008】
【作用】本発明の製造法によれば、電極様アルミニウム
金属薄膜のパターンエッジの影響と、透明電極薄膜電極
の抵抗の影響を軽減できる。この効果により、絶縁耐圧
に優れた大型の薄膜EL素子を作製することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0010】図1は、本発明の薄膜EL素子の製造方法
の一実施例を順次模式的に示したものである。図1
(a)はガラス基板1の上にアルミニウム金属薄膜6を
2500Åの厚さに形成し、更にその上にレジスト7を
スピン塗布してフォトリソプロセスでストライプ状にパ
タニングした後の断面図を示したものである。レジスト
7はストライプの長さ方向に対し直角方向の断面が描か
れている。この状態でアルミニウムを陽極にして240
Vまでの電圧を1mA/cm2の定電流制御しつつ徐々
に印加してアルミニウムの陽極酸化薄膜を形成した。化
成液は0.1モル濃度の酒石酸アンモニウム水溶液とエ
チレングリコールを1:9の容量比で混合し、それに少
量のアンモニア水溶液を添加してpHを7.0に調節し
た溶液を用いた。酸性の水溶液と異なり、かかる中性の
溶液をアルミニウムの化成液に用いると、いわゆる緻密
なバリヤー型の陽極酸化膜が得られる。酒石酸アンモニ
ウムの代わりに、アジピン酸塩、ほう酸塩、燐酸塩、フ
タル酸塩、マレイン酸塩、クエン酸塩を用いても同様な
薄膜を得ることができる。化成液の温度は40〜50℃
に保ち、高すぎてレジストが化成中に劣化しないように
した。印加電圧1V当り14Åの厚さの陽極酸化膜を形
成出来るので、上記240Vで完全に2500Åの厚さ
のアルミニウムを陽極酸化膜に変えることができる。す
なわち、通常アルミニウムを陽極酸化した場合その厚さ
の約1.3倍の陽極酸化膜3が得られるが、レジストで
覆われていない部分を完全に陽極酸化し、元のアルミニ
ウムの厚さ2500Åを3300Åの厚さのアルミニウ
ム陽極酸化膜3に変換した。その時の断面の様子を図1
(b)に示した。次に、レジスト7を剥離した後、再度
アルミニウムの陽極酸化を93Vの電圧を印加して行っ
た。その結果、1500Åのアルミニウム金属6を残し
て、その上に1300Åの厚さの陽極酸化膜3が形成さ
れ、図1(c)の断面構造を得た。印加電圧をコントロ
ールすることによってアルミニウム金属上のアルミニウ
ム陽極酸化膜の厚さを変えることが出来る。断面図から
明らかなように、アルミニウム金属ストライプ6がアル
ミニウム陽極酸化膜3で埋め込まれた構造になり、アル
ミニウムストライプのエッジの上においても陽極酸化膜
誘電体は相対的に薄くはならず、むしろエッジの近傍で
エッジからストライプの外側にむかって厚くなりつつあ
る。すなわち、アルミニウム陽極酸化膜3の誘電体薄膜
を上記の方法で形成することによって、アルミニウム電
極ストライプ6に対して、非常に良好なステップカバレ
ッジを実現することが出来る。この構造を、陽極酸化膜
3に含まれている水等の揮発性の成分を除去するため
に、空気雰囲気中で300℃で1時間の熱処理を行っ
た。その後、図1(d)に示したように、ZnS:Mn
蛍光体薄膜(0.8原子%のMn含量)4を5000
Å、同じくアルミニウム陽極酸化誘電体薄膜5を330
0Å、最後にアルミニウム電極ストライプ6に直交する
ITO透明電極ストライプ2を6000Å積層して薄膜
EL素子を完成した。誘電体薄膜5は上記アルミニウム
陽極酸化膜に特定されるものではなく、重要なのは下部
誘電体薄膜3のステップカバレッジであるので、他の方
法による他の種類の誘電体薄膜であってもかまわない。
しかし、下部誘電体薄膜3と同じアルミニウム陽極酸化
膜を用いた方が、製造設備コストや製造の容易さを考え
た場合有利である。同様に一般に陽極酸化膜として優れ
た特性を持つタンタルの陽極酸化膜を用いても製造の容
易さから有利である。また、ITO透明電極薄膜2は図
2の構造の場合と異なり、矢印で示したようにガラス基
板1と反対側から発光を取り出す必要があるので最上部
に配置しているが、薄膜EL素子の積層膜の段差形成に
何等関与しない最上部にあるので、ストライプの電気抵
抗の要求に応じていくらでも厚さを変えることが出来
る。一般に、10インチ対角の大型EL表示装置では3
000〜6000Åの厚さのITO透明電極が用いられ
る。高精細度の表示装置になる程、より厚いITO電極
薄膜が必要となる。
【0011】以上説明した方法と各膜厚で10cm角
(対角5.6インチ)でアルミニウム電極ストライプと
ITO透明電極ストライプが300×300ライン(ラ
インピッチ0.33mm、ライン幅0.23mm)の比
較的大型のEL表示素子を作製した。同時に、図1の薄
膜積層構造を上下反対にした図2のタイプの上記と同じ
サイズ、ライン数のEL表示素子を作製した。すなわ
ち、従来製法を用いてガラス基板/ITO透明電極(6
000Å)/酸化アルミニウム誘電体(3300Å)/
ZnS:Mn蛍光体(5000Å)/酸化アルミニウム
誘電体(1300Å)/アルミニウム金属電極(150
0Å)の構造を持った薄膜EL素子を、比較のため作製
した。酸化アルミニウム誘電体は酸化アルミニウムをタ
ーゲットとして、高周波マグネトロンスパッタリング法
で形成している。両者に500Hzの交流パルス(パル
ス幅30μsec)を印加して、両者とも全面発光で同
じ平均輝度500cd/m2で駆動し、5000時間後
の絶縁破壊のピンホール数を調べて互いに比較した。そ
の結果、通常の方法で作製した従来構造の薄膜EL素子
に於いては123個の絶縁破壊ピンホールが発生したの
に対して、本発明の方法で作製した薄膜EL素子は、わ
ずかに2個のピンホールしか観察されなかった。また、
その絶縁破壊のモードは伝搬型ではなく局所的な絶縁破
壊で留まっていた。 このように、下地電極をアルミニ
ウムで形成し、同時にその陽極酸化によりアルミニウム
陽極酸化誘電体薄膜を製造する方法を応用した。また、
薄膜EL素子を大型化してもITOストライプの抵抗を
下げるためいくらでも厚くできるように、本発明ではI
TO電極を積層膜の最上部に配置した。かかる構造では
一般に伝搬型の絶縁破壊をしやすくなるが、前記電極パ
ターンのエッジの影響が生じない構造を作製し、かつ一
般に均質で欠陥の少ない上記陽極酸化法による誘電体材
料を用いることによって絶縁破壊を防止した。
【0012】
【発明の効果】以上のように、本発明の製造法による薄
膜EL素子は絶縁破壊耐圧が従来法による薄膜EL素子
よりも格段に優れているので、安定で信頼性の高い駆動
が可能である。
【0013】また、ITOの電気抵抗に起因する大型化
の制約は、本発明の製造法で作製した薄膜EL素子の構
造によって回避できる。従って、大型化に要求されるI
TO電極ストライプの低抵抗化を図ってその膜厚を厚く
しても、上記耐圧に影響を与える事なく大型化が容易に
行える。
【0014】また、本発明製造方法は技術的に成熟し、
かつ酸化物製膜装置として比較的コストが低い陽極酸化
技術を応用しているので、工業生産上有意な方法であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜EL素子の製造方法の一実施例を
順次説明した断面図である。
【図2】従来法により作製した薄膜EL素子の断面図で
ある。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 ITO透明電極薄膜 3 下部誘電体薄膜 4 蛍光体薄膜 5 上部誘電体薄膜 6 アルミニウム金属電極薄膜 7 レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑田 純 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に電極用アルミニウム金属
    薄膜を形成する工程と、その上の電極パターンを形成す
    る部分にレジストを塗布して、それ以外の部分を完全に
    陽極酸化してアルミニウム陽極酸化薄膜とする工程と、
    続いて前記レジストを剥離し、前記電極パターン部分の
    表面から所定の深さまで部分的に陽極酸化して同じくア
    ルミニウム陽極酸化膜とする工程と、そのアルミニウム
    陽極酸化膜の上面に蛍光体薄膜、誘電体薄膜およびパタ
    ーン化した透明電極薄膜を順次形成する工程とを備えた
    ことを特徴とする薄膜EL素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 蛍光体薄膜と透明電極薄膜で挟まれた誘
    電体薄膜を陽極酸化法で作製することを特徴とする請求
    項1記載の薄膜EL素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 誘電体薄膜がアルミニウムまたはタンタ
    ルの陽極酸化膜であることを特徴とする請求項2記載の
    薄膜EL素子の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4954235A (en) * 1988-04-25 1990-09-04 Nisshin Steel Co., Ltd. Electroplating of fine particles with metal
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JP2011025548A (ja) * 2009-07-27 2011-02-10 Kyocera Corp 配線基板およびその製造方法、ならびに記録ヘッドおよび記録装置

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