JPH0266868A - カラーｅｌディスプレイ装置とその製造方法 - 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、薄型カラーＥＬディスプレイ装置に関するも
のであり、とりわけ発光輝度が高く、色純度が優れた三
原色でカラー表示可能なＥＬディスプレイ装置に関する
。

従来の技術 近年、コンピュータ端末などに用いるフラットディスプ
レイ装置として、薄型ＥＬディスプレイ装置が盛んに研
究されている。その中でもカラーＥＬディスプレイ装置
の開発は、将来のディスプレイとしての位置付けを左右
するため、現在量も多くの力が注がれている。

しかしながら、いくつかの課題が残されている。そのひ
とつが、有機カラーフィルタを用いるとＥＬ光の輝度が
４０％程度減衰することである。一方、ＥＬ光の透過率
が少な（とも９０％以上になるという長所を持った無機
フィルタは膜厚が厚く、その上にＥＬ層を積層するとき
にはフィルタと基板との段差が大きすぎて断線などの製
造上の問題が発生した。

カラーＥＬディスプレイ装置の構成においては、赤色光
としてはサマリウムを発光不純物とする硫化亜鉛蛍光体
層やユーロピウムを発光不純物とする硫化カルシウム蛍
光体層からの発光を用い、緑色光としてはテルビウムを
発光不純物とする硫化亜鉛蛍光体層やセリウムを発光不
純物とする硫化カルシウム蛍光体層からの発光を用い、
青色光としてはセリウムを発光不純物とする硫化ストロ
ンチウム蛍光体層からの発光を用いて三原色発光がなさ
れる。（特開昭６１−２６０５９４号公報参照） 発明が解決しようとする課題 従来の無機フィルタを用いてその上にＥＬ層を積層する
構成のカラーＥＬディスプレイは、フィルタの厚さが厚
すぎて安定に製造することができない。

また従来の技術、たとえば赤色、緑色、および青色用と
して、それぞれユーロピウム添加硫化カルシウム、テル
ビウム添加硫化亜鉛、およびセリウム添加硫化ストロン
チウムを用いてカラーＥＬディスプレイ装置を形成した
場合、青色の色純度や三原色の発光輝度のバランスが最
適でな（、色再現性が不十分であり、高品位のカラーＥ
Ｌディスプレイ装置を実現できなかった。

本発明の目的は、前記問題点を解決した、従来に比べて
格段に高輝度で色再現性が広（、表示品位の優れたカラ
ーＥＬディスプレイ装置を構成するための薄膜構成と、
フィルターの組み合わせを提供することである。

課題を解決するための手段 透光性の基板上に複数種類の色フィルタを選択的に設け
、その色フィルタの間隙に選択的に誘電体薄膜を設け、
前記色フィルタ上あるいは色フィルタおよび誘電体薄膜
上に複数種類のＥＬ発光層を含むＥＬ層を設け、かつ前
記色フィルタ七ＥＬ発光層とを対応させる。

作用 蛍光体と色フィルターの適当な組み合わせを用いること
により、高輝度で色再現性が広いカラーＥＬディスプレ
イ装置を構成することができ、しかも、上記のように色
フィルタの間隙に選択的に誘電体薄膜を設けることによ
り、段差を少な（することができ、上部の層の断線を防
止することができる。

実施例 ２価マンガンイオンを発光不純物とする硫化亜鉛蛍光体
は、発光効率が２〜８１ｍ／Ｗときわめて高く、発光ス
ペクトルは５９０ｎｍを中心波長とするブロードな発光
であるため、適当なフィルターを用いることにより、色
純度、輝度の高い赤色を実現できる。３価テルビウムイ
オンを発光不純物とする硫化亜鉛蛍光体の発光は、４９
０ｎｍを中心波長きする青色成分、５５０ｎｍ付近の緑
色成分、および５９０ｎｎ、６２０ｎｍ付近の波長成分
からなり、その中でも５５０ｎｍ付近の発光が最も強く
色純度の優れた緑色発光を示す。また発光効率も高いた
めフィルターを用いることにより、さらに純度の高い緑
色を実現できる。３価セリウムイオンを発光不純物とす
る硫化ストロンチウムの発光は４８０ｎｍを中心波長と
する緑青色のブロードな発光であるため、適当なフィル
ターを用いることにより、色純度の高い青色を実現でき
る。

本発明においては、蛍光体層とフィルターの組み合わせ
の構成を可能にするため、以下のような構成を用いる。

図面は、本発明のカラーＥＬディスプレイ装置の一実施
例を説明するための断面図を示す。

ガラス基板１上に選択的にカラーフィルタ２を形成する
。この実施例では緑色用のフィルタは形成せずに赤色用
のフィルタ２人と青色用のフィルタ２Ｃとを形成した。

これらのカラーフィルタ２を形成したのちに、膜３から
膜８を形成する工程および形成されたＥＬ発光層６のア
ニール処理のときにフィルタが変質したりフィルタ膜に
クラックが入らないことなどのために耐熱性のあるフィ
ルタが要求される。

従って現在の技術レベルでは有機フィルタは使えない。

光透過率などの分光特性および耐熱性を考慮ずれば、好
ましい材料の一つが無機干渉フィルタである。例えば、
屈折率が２．２０のＴｉ（ｈ、屈折率□が１．４７の５
ｉ（ｈ、屈折率が１．６２のＡｌ２Ｏ３薄膜を、電子ビ
ーム蒸着法を用いて交互に積層したちのである。

しかしながら、例えば緑色用フィルタを形成する場合（
図示せず）、厚さ７５ｎｍのＴｉＣｈと厚さ１１３ｎｍ
の５ｉ０２を１９層積層する必要が生ずる。従って合計
の厚さは約１．８μｍにもなってしまう。透過特性をよ
り急峻にするためには積層数を増加させる必要がある。

そのためこのフィルタ上に薄膜を積層する場合、段差部
分では膜厚が薄（なったり切れたりする。７トリツクス
タイプのＥＬディスプレイを構成する透明電極３と背面
電極８とは必ず交差することが必要になるが、上に述べ
た理由で背面電極８がフィルタの段差部分で断線してし
まう。

この問題を解決するために、フィルタの間隙部分に誘電
体薄膜４を形成し、段差を少なくすることが必要不可欠
である。誘電体薄膜４Ａ、４Ｂ、４Ｃの厚さはフィルタ
２Ａ、２Ｃより厚（ても薄くてもかまわない。図にも示
したように、２Ａと２０の厚さは同しにできないことが
多いので誘電体薄膜４の厚さを２Ａと２０の厚さの中間
の厚さになるようにしても良い。　誘電体薄膜４は好ま
しくはＥＣＲプラズマ堆積法により作成される。

透明電極３は、スパッタリング法により形成された厚さ
２００ｎｍの錫添加酸化インジウム（ＩＴＯ）薄膜であ
る。ＩＴＯ薄膜をホトリソグラフィ技術を用いて加工す
ることにより、ストライプ状の透明電極３を形成した。

その上に、酸素を１０％含むアルゴン雰囲気中で、５ｒ
Ｔｉ０３セラミツクターゲツトを高周波スパッタリング
することにより、厚さ５００ｎｍの下部誘電体薄膜５を
形成した。

下部誘電体薄膜５の上には、ＩＪＯ−２Ｔｏｒｒの圧力
で、硫化水素を５％含むアルゴン雰囲気中、２５０℃の
基板温度で、フッ化テルビウム（ＴｂＦｓ）を１モル％
含むＺｎＳ焼結体をターゲットとして高周波スパッタリ
ングすることにより、厚さ５００ｎｍのＺｎＳ：Ｔｂ、
Ｆから成る蛍光体膜を成膜した。

その後フォトリソグラフィ技術を用いてストライプ状の
緑色用発光層６Ｂを形成し、真空中５００℃で１時間熱
処理を行った。その上に電子ビーム加熱真空蒸着法によ
り、厚さ６００ｎｍのＺｎＳ　：　Ｍｎから成る蛍光体
膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いてストライ
プ状の赤色用発光層６Ａを形成し、その後真空中５００
℃で１時間熱処理を行った。さらにその上に電子ビーム
加熱真空蒸着法により、厚さ６００ｎｍのＳｒＳ：Ｃｅ
、Ｆから成る蛍光体膜を成膜し、フォトリソグラフィ技
術を用いてストライプ状の青色用発光層６Ｃを形成し、
その後真空中５００℃で１時間熱処理を行った。

発光層６Ａ、６Ｂ、６Ｃ上には電子ビーム蒸着法により
厚さ２００ｎｍの酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）からな
る上部誘電体薄膜７、および厚さ２００ｎｍのＡｔから
なるストライプ状の背面電極８を順次形成した。

ガラス製の透光性基板１の一方の面には、６００ｎｍよ
り短い波長の光を遮断するストライプ状の赤色用フィル
ター２Ａと青色光のみを透過させるストライプ状バンド
パスフィルター２Ｃが形成されている。ストライプ状の
赤色用フィルター２Ａと青色用フィルター２０はそれぞ
れストライプ状の赤色用発光層６Ａと青色用発光層６Ｃ
に対応するように配置した。

以上のように構成したストライプ状の背面電極８とスト
ライプ状の透明電極３との間に交流電圧を印加すること
により、これらの電極の交差部分の発光層を発光させる
ことができ、透光性基板】を透過させることにより赤色
、緑色、青色の三原色を用いて、カラー画像を表示する
ことができた。実施例では青色用フィルターとして、青
色光のみを透過させるバンドパスフィルターを用いたが
、長波長カットフィルターを用いても同様の効果が得ら
れた。

なお、上記実施例においては、緑色光にたいしてはフィ
ルターを用いなかったが、適当なバンドパスフィルター
を用いることにより、より優れた色再現性を実現できた
。

本発明の第２の実施例について以下に述べる。

カラーフィルタ２として、第１の実施例に用いた光の干
渉効果を用いたフィルターの替わりに、半導体の基礎吸
収端を用いた無機フィルタを用いることができる。例え
ば、膜厚０．８μｍ程度以上のＺｎＸＣｄ＋−ＸＳ膜あ
るいはＺｎｘＣｄ＋−ｘｓｙｓｅ＋−ｙ膜の組成比を制
御することにより半値波長の制御を行うことができる。

例えば、抵抗加熱蒸着法により形成したＺｎｘＣｄ＋−
Ｘｓ膜の組成比Ｘを０．０２〜０゜０８まで変化させた
ときフィルタの半値波長が４９３〜５０３ｎｍの範囲で
変化させることができた。

以下に本発明のＥＬディスプレイ装置の製造方法につい
て述べる。

カラーフィルタ２Ａおよび２Ｃのパターニングは反応性
スパッタエツチングによって行う。この様なカラーフィ
ルタに関する技術は、例えば電子通信学会研究委員会資
料（ＥＤ−４４！５、ＩＰＤ４２−１６；頁３７〜４１
　；　１９７９）およびナショナル　テクニカル　レポ
ート（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｐ
ｏｒｔ）　（Ｖｏ　１．２８　；頁１２７〜１３６；１
９８２）において知られている。このドライエツチング
を有効に行わせるためにはエツチングストッパ層として
ガラス基板１とカラーフィルタ２との間にＡｌ２Ｏ３薄
膜を設ける。（図示せず） カラーフィルタ２Ａを選択的に設けたのちに基板全面に
Ａｌ２Ｏ３薄膜を設け（図示せず）、２Ａの場合と同様
にしてカラーフィルタ２Ｃを選択的に設ける。このとき
のＡｌ２Ｏ３薄膜はカラーフィルタ２Ａを保護するため
のものである。

誘電体薄膜４は好ましくはＥＣＲプラズマ堆積法により
作成される。ＥＣＲプラズマ堆積法に関しては、例えば
特公昭６３−９６６０号公報において知られている。図
に示すようなカラーフィルタ２Ａ、２Ｃの上部に誘電体
薄膜４を設けない構造を実現するためには、カラーフィ
ルタ２Ａ、２Ｃの上部にレジストを選択的に設け（図示
せず）、しかる後にＥＣＲプラズマ堆積法により基板全
面に誘電体薄膜を設け、前記レジストパターン上に形成
された誘電体薄膜を除去することにより図に示すように
選択的に誘電体薄膜４Ａ、４Ｂ、４Ｃを形成する。ＥＣ
Ｒプラズマ法による薄膜のデポジションは１００〜１５
０℃以下で行うことができるので、レジストを用いたリ
フトオフ法を容易に採用することができる。低温におい
て基板表面に対して垂直方向に、２μｍ程度の厚い膜で
も方向性を持たせて堆積することができる点でリフトオ
フ法に向いている。しかも内部応力の少ない膜を形成で
きるので膜厚を厚くしてもクラックが入りに（いなどの
利点がある。５ｉｓＮｔなどの窒化膜、５ｉＯｐ、など
の酸化膜が有用であったが他の種類の薄膜を用いても本
発明の主旨を損なわないことは言うまでもない。

発明の効果 本発明によれば、色再現性に優れた、高輝度の高品位の
カラーＥＬディスプレイ装置を提供することができ実用
的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例におけるカラーＥＬディスプレ
イ装置の断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・カラーフィルタ、３・・
・透明電極、４・・・誘電体薄膜、５・・・下部誘電体
薄膜、６・・・発光層、７・・・上部誘電体薄膜、８・
・・背面電極。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はが１名−１４　＝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性の基板上に複数種類の色フィルタを選択的
   に設け、その色フィルタの間隙に選択的に誘電体薄膜を
   設け、前記色フィルタ上あるいは色フィルタおよび誘電
   体薄膜上に複数種類のＥＬ発光層を含むＥＬ層を設け、
   かつ前記色フィルタとＥＬ発光層とを対応させたことを
   特徴とするカラ−ＥＬディスプレイ装置。
2. （２）色フィルタが光の干渉効果を利用した多層膜ある
   いは半導体の基礎吸収端を利用した膜であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のカラーＥＬディス
   プレイ装置。
3. （３）赤色光として透光性基板上に形成された赤色用フ
   ィルターを透過した２価マンガンイオンを発光不純物と
   する硫化亜鉛蛍光体層からの発光を用い、緑色光として
   ３価テルビウムイオンを発光不純物とする硫化亜鉛蛍光
   体層、あるいは緑色用フィルターを透過した３価テルビ
   ウムイオンを発光不純物とする硫化亜鉛蛍光体層からの
   発光を用い、青色光として青色用フィルターを透過した
   ３価セリウムイオンを発光不純物とする硫化ストロンチ
   ウム蛍光体層からの発光を用いたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のカラ−ＥＬディスプレイ装置
   。
4. （４）特許請求の範囲第１項に記載のカラ−ＥＬディス
   プレイ装置の製造方法であって、誘電体薄膜をＥＣＲプ
   ラズマ堆積法により作成することを特徴とするカラ−Ｅ
   Ｌディスプレイ装置の製造方法。