JPS6310493A - 薄膜ｅｌ表示素子 - 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】 「技術分野」 本発明は、ＥＬ発光膜の背面側に複数の電圧印加用電極
を形成し、この電圧印加用電極に交流電圧を印加して、
ＥＬ発光膜の表示面側に形成された等電位面形成の働き
をする透明導電膜を介して交流電界を付与し、それによ
ってＥＬ発光膜を発光させるようにした薄膜εＬ表示素
子に関する。

「従来技術およびその問題点」 従来の薄膜Ｅ［表示素子は、例えば第４図に示すように
、透明ガラス基板１上に、透明電極２と、第１の絶縁膜
３と、ＥＬ発光膜４と、第２の絶縁膜５と、対向電極６
とを順次積層した６層構造で構成されでいた。この薄膜
ＥＬ表示素子は、透明電極２と対向電極６との間に数１
０Ｈｚから数Ｋ）Ｉｚの交流電界を印加することにより
、ＥＬ発光膜４の内の活性種イオンが励起され、発光す
るようになっている。この薄膜ＥＬ表示素子は、近年各
種製雪のディスプレイに応用されつつある。

しかしながら、従来の薄膜ＥＬ表示素子は、その構造か
ら電極の取出しをＥ１発光膜の上下より行なう必要があ
り、電極の取出し処理が複雑となっていた。また、各種
装置のディスプレイとしての使用が増加するに伴なって
表示分解能の向上が要求されでいる。ところが、ＥＬ発
光を取出す側の電極膜（通常透明ガラス基板側の電極膜
）は透明導電膜である必要があり、現在の技術水準にお
いて透明導電膜の比抵抗は約２Ｘ＋０−’Ω・ｃｍ程度
であるという制限がある。このため、表示分解能の向上
を目的としてパターン幅を細くしようとすると、導通抵
抗が増加してしまい、このことが表示分解能の向上のネ
ックとなっていた。

そこで、本発明者は、第５図および第６図に示すような
構造の薄膜Ｅ１表示素子を既に提案しでいる（特願昭６
０−１２３８８０号、特願昭６０−１２３８８１号、特
願昭６０−１２３８８２号参照）、この薄膜ＥＬ表示素
子は、透明ガラス基板１１上に、透明導電膜１２と、絶
縁膜１３と、ＥＬ発光膜１４と、絶縁膜１５と、電圧印
加用電極１６．１７とを順次積層して構成されでいる。

この場合、電圧印加用電極１６．１７は、電気的に接続
されない少なくとも一組のものからなつ、これらの電圧
印加用電極１６．１７と透明導電膜１２とは互いに重な
るように構成されている。そして、−組の電圧印加用電
極１６．１７間に交流電圧を印加すると、交流電圧によ
る電界は、電圧印加用電極１６．１７と等電位面形成の
働きをする透明導電膜１２との間に付与される。その結
果、電圧印加用電極１６．１７と透明導電膜１２との間
に配ＮされたＥＬ発光膜１４が発光するようになってい
る。なお、Ｅ１発光膜１４の発光部分は、電圧印加用電
極１６．１７と透明導電膜１２とが重なった部分、すな
わち第６図における斜線部分Ｓとなっている。

しかしながら、この薄膜ＥＬ表示素子では、電圧印加用
電極１６．１７間に介在する層が、透明導電膜１２を除
いて６層となる。すなわち、電圧印加用電極１６と透明
導電膜１２との間に、絶縁膜１５、ＥＬ発光膜１４、絶
縁膜１３の３層が介在し、透明導電膜１２と電圧印加用
電極１７との間に、絶縁膜１３、ＥＬ発光膜１４、絶縁
膜１５の３層が介在している。このため、電圧印加用電
極１６．１７間に印加する電圧をかなり高くしなければ
ならなかった。

そこで、本発明者は、第７図および第８図に示すような
構造の薄膜ＥＬ表示素子も既に提案している（特願昭６
１−７０１４号参照）、この薄膜ＥＬ表示素子は、透明
基板１１上に形成された透明導電膜１２と、この透明導
電１ｉ１＋２上に部分的に形成されたＥＬ発光膜１４と
、このＥＬ発光膜１４上に絶縁膜１５を介して形成され
た第１の電圧印加用電極１６と、前記透明導電膜１２の
前記ＥＬ発光膜１４が形成されていない部分に絶縁膜１
５を介して形成された第２の電圧印加用電極１７とを備
えている。したがって、第１の電圧印加用電極１６と第
２の電圧印加用電極１７との間に交流電圧を印加すると
、交流電圧による電界は、第１の電圧印加用電極１６、
第２の電圧印加用電極１７と、等電位面形成の働きをす
る透明導電膜１２との間に付与される。その結果、第８
図に示すように、第１の電圧印加用電極１６と透明導電
膜１２とが重なった斜線部分Ｓに位置するＥＬ発光膜１
４が発光する。

この薄膜ＥＬ表示素子では、第１の電圧印加用電極１６
と、第２の電圧印加用電極１７との間に介在する層の数
が少なくなるので、発光に必要な駆動電圧を低くするこ
とが可能となる。しかしながら、この薄膜ＥＬ表示素子
においても、駆動電圧の低減はまだ充分とはいえなかっ
た。また、透明導電膜１２と菓２の電圧印加用電極１７
との間に一層の絶縁膜１５が介在しているだけなので、
両者の間にリークが生じて素子が破壊されやすいという
問題点もあった。

「発明の目的」 本発明の目的は、背面側にのみ電圧印加用電極を設けた
薄膜＋１表示素子におし）で、駆動電圧を低減し、ざら
に高倍Ｍ性が得られるようにすることにある。

「発明の構成」 本発明による薄膜ＥＬ表示素子は、透明基板上に形成さ
れた透明導電膜と、この透明導電膜上に直接もしくは絶
Ｒ膜を介して部分的に形成された２１発光膜と、このＥ
Ｌ発光膜上にＭ接もしくは絶縁膜を介して形成された第
１の電圧印加用電極と、前記透明導電膜の前記２１発光
膜が形成されていない部分に絶縁膜を介して形成された
第２の電圧印加用電極とを備え、前記透明導電膜と前記
第１の電圧印加用電極との重なり部分の面積よりも、前
記透明導電膜と前記第２の電圧印加用電極との重なり部
分の面積の方が大きくされていることを特徴とする。

したがって、第１の電圧印加用電極と藁２の電圧印加用
電極との間に交流電圧を印加すると、交流電圧による電
界は、第１の電圧印加用電極、第２の電圧印加用電極と
、等電位面形成の働きをする透明導電膜との間に付与さ
れる。その結果、第１の電圧印加用電極と透明導電膜と
の門に配置された２１発光膜が発光する。

そして、本発明では、第１の電圧印加用電極と透明導電
膜との間には２１発光膜と必要に応じて絶縁膜とが介在
し、透明導電膜と第２の電圧印加用電極との間には絶縁
膜のみが介在することｊこなるので、第１の電圧印加用
電極と第２の電圧印加用電極との間に介在する層の数が
少なくなる。このため、発光に必要な駆動電圧を低減す
ることが可能となる。

しかも、透明導電膜と第１の電圧印加用電極との重なり
部分の面積よりも、透明導電膜と第２の電圧印加用電極
との重なり部分の面積の方が大きくされているので、ざ
らに駆動電圧を低減することが可能となる。また、駆動
電圧の上昇を招くことなく、透明導電膜と第２の電圧印
加用電極との間の絶縁膜の厚さを厚くすることができ、
透明導電膜と第２の電圧印加用電極との間のリークを防
止しで、素子の信頼性を高めることができる。

ざらにまた、電極の取出しが素子の背面側だけとなるの
で、電極の取出しも容易となる。

本発明の好ましい態様によれば、前記透明導電膜と前記
第１の電圧印加用電極との重なり部分の面積に対して、
前記透明導電膜と前記第２の電圧印加用電極との重なり
部分の面積の方が１．５倍以上の広さとされる。上記面
積が１．５倍未満では、本発明の効果が充分に得られな
い。

また、本発明の別の好ましい態様によれば、前記透明導
電膜と前記第１の電圧印加用電極との重なり部分の面積
に対する前記透明導電膜と前記第２の電圧印加用電極と
の重なり部分の面積の比と、前記透明導電膜と前記第１
の電圧印加用電極との間に介在する絶縁膜の厚さに対す
る前記透明導電膜と前記第２の電圧印加用電極との間に
介在する絶縁膜の厚さの比が同じとされている。これに
よれば、駆動電圧を上昇させることなく、透明導電膜と
第２の電圧印加用電極との門に介在する絶縁膜の厚さを
厚くして、素子の信頼性を向上させることができる。

「発明の実施例」 第１図には、本発明による薄膜ＥＬ表示素子の実施例が
示されている。この薄膜ＥＬ表示素子は、基本的には、
第７図および第８図に示したものと同様な構造をなして
いる。

すなわち、市販の透明ガラス基板（コーニング井７０５
９）　ＩＩ上に、Ｉｎ２Ｏ３−３ｎ０２系の透明導電膜
１２をスパッタリング法により厚さ約２０００Ａに形成
し、エツチングしてパターン化する０次に、この透明導
電膜１２上にマンガンをドープした硫化亜鉛（Ｚｎｓ：
Ｍｎ、Ｍｎ＝０．３ａｔｚ）からなるＥＬ発光膜１４ヲ
スパツタリング法により厚さ約６０００Ａに形成する。

この場合、ＥＬ発光膜１４は、透明導電膜１２を部分的
に覆うようにパターン化する。そして、これらの上に、
Ｔａ２０５からなる絶縁膜を反応性スバ・ンタリング法
により厚さ約３０００人に形成する。絶縁膜は、Ｅ１発
光膜１４上を覆う部分１５ａと、ＥＬ発光膜１４が設け
られていない部分において透明導電膜１２を直接覆う部
分＋５ｂとからなる。さらに、この絶縁膜１５ａ　、１
５ｂ上に、電圧印加用電極用のアルミニラムをスパッタ
リング法（こより厚さ約２０００Ａに形成する。そして
、このアルミニウムを工・ソチングして、２１発光膜１
４が設置すられた領域に対応する第１の電圧印加用電極
Ｉ６と、２１発光膜１４が設けられていない領域に対応
する第２の電圧印加用電極１７とを形成する。なお、第
１の電圧印加用電極１６および第２の電圧印加用電極１
７は、それぞれ透明導電膜１２と重なるように形成され
ている。

そして、この実施例の場合、第１の電圧印加用電極１６
と透明導電膜１２とが重なった部分の面積に対して、第
２の電圧印加用電極１７と透明導電１１１２とが重なっ
た部分の面積が２倍とされている。

この薄膜ＥＬ表示素子において、第１の電圧印加用電極
１６と第２の電圧印加用電極１７との間に交流電圧を印
加すると、交流電圧による電界は、藁１の電圧印加用電
極１６および第２の電圧印加用電極１７と、等電位面形
成の働きをする透明導電膜１２どの間に付与される。そ
の結果、第１の電圧印加用電極１６と透明導電膜１２と
の間に配冒された２１発光膜１４が発光する。この場合
、ＥＬ発光１！＋４の発光部分は、第１の電圧印加用電
極１６と透明導電膜１２とが重なっ−た部分となってい
る。

この薄膜εＬ表示素子においては、第１の電圧印加用電
極１６と透明導電［２との間に、絶縁膜１５ａ　、　２
１発光膜１４の２層が介在し、透明導電膜１２と第２の
電圧印加用電極１７との間に、絶縁膜＋５ｂのみの１層
が介在しているので、第１の電圧印加用電極１６と第２
の電圧印加用電極１７との間に介在する層の数は、透明
導電膜１２を除いて合計３層となる。

そこで、絶縁膜１５ａ　、　２１発光膜１４、絶縁膜＋
５ｂをそれぞれ誘電体層と考えると、第３図に示すよう
な回路図が構成される０図において、Ｃ３は絶縁膜１５
ａの容量、Ｃ２は２１発光膜１４の容量、Ｃ３は絶縁膜
＋５ｂの容量、ＣはＣ５、Ｃ２）Ｃ３の合計の容量であ
り、ｖｌは絶縁膜１５ａにかかる電圧、ｖ２は２１発光
膜１４にかかる電圧、ｖ３は絶縁膜１５ｂにかかる電圧
、Ｖはｖｌ、ｖ２）ｖ３の合計の電圧、Ｑは電荷である
。

これによって、次式■、■、■、■、■が成立する。

■・■、・■２◆■３　　・・・■ したがって、これヲ■２について解くと、次の弐〇で示
されるようになる。

また、一般に誘電体の客ＩＣは、次式■で求められる。

ここで、ｄは膜厚、Ｓは電極の面積、ε。は真空の誘電
率、εは比誘電率である。したがって、絶縁膜１５ａの
膜厚をｄ５．２１発光膜１４の膜厚をｄ２）絶縁膜１５
ｂの膜厚をφ３とし、第１の電圧印加用電極１６と透明
導電膜１２とが重なった部分の面積をＳとし、第２の電
圧印加用電極１７と透明導電膜１２とが重なった部分の
面積を８３とし、絶縁膜１５ａの比誘電率をε＋　、２
１発光膜１４の比誘電率をＣ２）絶縁膜１５ｂの比誘電
率をＣ３とすると、次式〇、■、［相］が成立する。

前述したように、絶縁膜１５ａ　、１５ｂの厚ざｄｌ、
ｄ３は３０００Ａ、　Ｅ１発光膜１４ノ厚さｄ２は６０
００Ａ　テあるから、２ｄ＋”ｄ２＝２ｄｉ、ｄ、向と
する。

また、絶縁膜＋５ａ　、＋５ｂはＴａ２０５からなるの
でその比誘電率ε１、Ｃ３は２４であり、５１発光膜１
４はＺｎＳ：Ｍｎからなるのてその比誘電率ε２は８で
ある。そこで、ε、＝ε３＝３ε２）ε２＝εとする。

これによって、前記式〇、■、［相］は、次のように書
き換えることができる。

Ｃ１・Ｌ■上Ｌ・・・■゛ 上記式■′、■′、［相］°を前記式■に代入すると、
次式〇が得られる。

そこで、Ｓ　＝　Ｓ３とすると、上記０式に代入してＶ
２　＝　０．７５Ｖとなる。したがって、Ｍｌの電圧印
加用電極１６と透明導電膜１２とが重なった部分の面積
Ｓと、第２の電圧印加用電極１７と透明導電膜１２とが
重なった部分の面積８３とが等しい場合には、印加電圧
の７５％がＥＬ発光膜１４に印加されることになる。

ところが、２Ｓ＝Ｓ３とすると、上記０式に代入してｖ
２・０．８ｖとなる。したがって、第１の電圧印加用電
極１６と透明導電膜１２とが重なった部分の面積Ｓに対
して、第２の電圧印加用電極１７と透明導電膜１２とが
重なった部分の面積５３％２倍にすれば、印加用電圧の
８０％がＥＬ発光膜１４に印加されることになる。

このように、第２の電圧印加用電極１７と透明導電膜１
２とが重なった部分の面積８３ヲ広くとることにより、
ＥＬ発光膜１４にかかる電圧の割合を大きくし、それに
よって駆動電圧を低減させることが可能となる。

第２図には、本発明による薄膜Ｅ１表示素子の他の実施
例が示されている。

この実施例は、第１図に示した実施例と基本的には変り
がないが、第２の電圧印加用電極１７と透明導電膜１２
との間に介在する絶縁膜＋５ｂの厚ざｄ３が前記実施例
の２倍、すなわち６０００Ａとされている。なお、第１
の電圧印加用電極１６と透明導電膜１２とが重なった部
分の面積Ｓに対して、第２の電圧印加用電極１７と透明
導電膜１２とが重なった部分の面積３３が２倍とされて
いることは、前記実施例と同様である。

この薄膜ＥＬ表示素子において、前記式［株］を適用す
ると、 であるから、Ｓ３を２倍にしたことにより、ｄ３を２倍
にしても容量Ｃ３は変わらないことになる。

そして、前記式■により、Ｃ１、Ｃ２が同じである限り
、Ｃ３が変わらな：すればＥＬ発光膜１４にかかる電圧
の割合も変わらないことになる。　　　　・したがって
、絶縁膜＋５ｂの厚さｄ３を２倍にしても、第１の電圧
印加用電極１６と透明導電膜１２とが重なった部分の面
積Ｓに対して、第２の電圧印加用電極１７と透明導電膜
１２とが重なった部分の面積５３１ｊ！：２倍とするこ
とにより、同じ駆動電圧で発光させることが可能である
。そして、絶縁膜＋５ｂの厚さを２倍とすることにより
、絶縁膜＋５ｂのピンホール等がなくなるので、第２の
電圧印加用電極１７ヒ透明導電膜１２どの間におけるリ
ークを防止し、素子の信頼性を向上させることができる
。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、第１の電圧印加
用電極と第２の電圧印加用電極との間に介在する層の数
を少なくして、発光に必要な駆動電圧を低減することが
できる。ざらに、透明導電膜と第１の電圧印加用電極と
の重なり部分の面積よりも、透明導電膜と第２の電圧印
加用電極との重なり部分の面積の方が大きくされている
ので、駆動電圧をより低減することができる。また、駆
動電圧を上昇させることなく、第２の電圧印加用電極と
透明導電膜との間に介在する絶縁膜の膜厚を厚くするこ
とができ、それによって絶縁膜におけるリークを防止し
、素子の信頼性を高めることができる。ざらに、背面側
のみから電極を取出すようにして電極取出し構造を簡略
化することができる。ざらにまた、透明導電膜には直接
電圧が印加されず、等電位面形成の働きをするだけなの
で、パターン幅に制限はなく、表示分解能をより向上さ
せることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄膜Ｅ１表示素子の実施例を示す
断面図、第２図は本発明による薄膜ＥＬ表示素子の他の
実施例を示す断面図、第３図は上記薄膜ＥＬ表示素子の
回路図、第４図は従来の薄膜ＥＬ表示素子の一例を示す
断面図、第５図は本発明に先立っで提案された薄膜ＥＬ
表示素子の断面図、第６図は同薄膜Ｅ１表示素子の平面
構成図、第７図は本発明に先立っで提案された別の薄膜
ＥＬ表示素子の断面図、第８図は同薄膜Ｅ１表示素子の
平面構成図である。 図中、１１は透明ガラス基板、１２は透明導電膜、１３
は絶縁膜、１４はＥＬ発光膜、１５は絶縁膜、１６は第
１の電圧印加用電極、１７は第２の電圧印加用電極、Ｓ
は第１の電圧印加用電極１６と透明導電膜１２とが重な
った部分の面積、Ｓ３１は第２の電圧印加用電極と透明
導電膜とが重なった部分の面積、ｄ３は第２の電圧印加
用電極と透明導電膜との門の絶縁膜の厚ざである。 特許出願人　　アルプス電気株式会社 〕２ 第１図 第２図 第３図 第４図 １′２　　　　第７図 ・今　　　　第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）透明基板上に形成された透明導電膜と、この透
   明導電膜上に直接もしくは絶縁膜を介して部分的に形成
   されたＥＬ発光膜と、このＥＬ発光膜上に直接もしくは
   絶縁膜を介して形成された第１の電圧印加用電極と、前
   記透明導電膜の前記ＥＬ発光膜が形成されていない部分
   に絶縁膜を介して形成された第２の電圧印加用電極とを
   備え、前記透明導電膜と前記第１の電圧印加用電極との
   重なり部分の面積よりも、前記透明導電膜と前記第２の
   電圧印加用電極との重なり部分の面積の方が大きくされ
   ていることを特徴とする薄膜ＥＬ表示素子。
2. 　（２）特許請求の範囲第１項において、前記透明導電
   膜と前記第１の電圧印加用電極との重なり部分の面積に
   対して、前記透明導電膜と前記第２の電圧印加用電極と
   の重なり部分の面積の方が１．５倍以上の広さとされて
   いる薄膜ＥＬ表示素子。
3. 　（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、
   前記透明導電膜と前記第１の電圧印加用電極との重なり
   部分の面積に対する前記透明導電膜と前記第２の電圧印
   加用電極との重なり部分の面積の比と、前記透明導電膜
   と前記第１の電圧印加用電極との間に介在する絶縁膜の
   厚さに対する前記透明電極と前記第２の電圧印加用電極
   との間に介在する絶縁膜の厚さの比が同じとされている
   薄膜ＥＬ表示素子。