JPS6310495A - 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、発光基板と補助基板とを有し、それぞれの基
板の背面側に駆動電圧を印加するようにした薄膜ＥＬ表
示素子に間する。

「従来技術およびその問題点」 従来の薄膜Ｅ１表示素子は、例えば第６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
Ｅ［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）ｌｚ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
ら電極の取出しをビし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ｆ
！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、２１
発光を取出す側の電極ＩＩ（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
においで透明導電膜の比抵抗は約２ＸＩＯ−’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７図および第８図に示すような
構造の薄膜ＥＬ表示素子を既に提案している（特願昭８
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ている。

この場合、電圧印加用電極Ｉ６．１７は、電気的に接続
されない少なくとも一組のものからなり、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どの闇
に配置されたＥＬ発光膜１４が発光するようになってい
る。なお、ＥＬ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８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、冒闇に介在する層が、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どの間に、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ｔＩ
！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９図および第１０図に示すよう
な構造の薄膜ＥＬ表示素子も既に提案しでいる（特願昭
６１−７０１４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
導電膜１２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＋５１Ｆ！：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１
２の前記ＥＬ発光膜１４が形成されていない部分に絶縁
膜１５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との闇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１
６、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との闇に付与される。その結果、
第１０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Ｅ１発
光膜１４が発光する。

この薄膜ＥＬ表示素子では、Ｍｌの電圧印加用電極１６
と、第２の電圧印加用電極１７との門に介在する層の数
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と第２の電圧印加用電極１７
との間に一層の絶縁膜１５が介在しでいるだけなので、
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。ざらに、基板面における発光領域が狭
くなる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ＥＬ表示素子において、駆動電圧を低減り、、高信
頼性が得られ、かつ、基板面における発光領域ヲ広くと
孔るようにすることにある。

「発明の構成」 未発明による簿膜ＥＬ表示素子は、Ｍｌの透明基板上に
透明導電膜を形成し、この透明導電膜上にＭ接もしくは
！！縁膜を介して２１発光膜を形成し、この［し発光膜
上に直接もしく（よ絶縁膜を介して第１の電圧印加用電
極を形成して発光基板を構成し、第２の基板上に導電膜
を形成し、この導電膜上に絶縁膜を介して第２の電圧印
加用電極を形成して補助基板を構成し、前記発光基板の
透明導電膜と前記補助基板の導電膜とを接続し、前記第
１の電圧印加用電極と前記第２の電圧印加用電極とに駆
動電圧を印加するようにしたことを特徴とする。

したがって、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の電圧印加用電極および第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および導電
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間に配〕された２１発光膜が発光す
る。

また、本発明では、発光基板と補助基板とに分けたこと
によつ、発光基板における発光領域を広くとることがで
きる。そして、補助基板は、発光基板の裏側等に配フす
ることにより、スペース的な問題を解決することができ
る。

そして、本発明では、発光基板における某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、補助基板における導電膜と第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に
なるので、第１の電圧印加用電極と第２の電圧印加用電
極との闇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。

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で、
前記導電膜と前記第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。これによっ
て、駆動電圧をざらに低減させることができる。

また、本発明の別の好ましい態様によれば、前記導電膜
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
厚さが、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、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
面積の比を剥した厚さとされている。これによれば、駆
動電圧の上昇を招くことなく、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、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て
、素子の信頼性を高めることができる。

［発明の実施例Ｊ 第１図および第２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。

この簿膜Ｅ１表示素子は、発光基板２１と補助基板２２
とから構成されでいる。発光基板２１は、ガラス等の透
明基板２３上に、透明導電膜２４と、ＥＬ発光膜２５と
、絶縁膜２６と、第１の電圧印加用電極２７とが順次積
層されて構成されている。

この実施例の場合、透明導電膜２４は、スパッタリング
法により形成されたＩｎ２０３Ｓｎ０２系の膜からなり
、厚さは約２０００Ａとされている。また、ＥＬ発光膜
２５は、スパッタリング法により形成されたマンガンを
ドープした硫化亜鉛（ｚｎＳ：Ｍｎ、Ｍｎ＝０．３日上
％）からなり、厚さは約６０００Ａとされでいる。

ざらに、絶縁膜２６は、反応性スパッタリング法により
形成したＴａ２０５かうなり、厚さは約３０００Ａとさ
れている。そして、第１の電圧印加用電極２７は、アル
ミニウムをスパッタリング法により厚さ約２０００Ａに
形成してできている。

また、補助基板２２は、ガラス、セラミックス等の基板
２日上に、導電膜２９と、絶縁膜３０と、第２の電圧印
加用電極３Ｉとが順次積層されで構成されでいる。

この実施例の場合、導電膜２９は、厚さ約２０００への
Ｉｎ２Ｏ３ＳｎＯ□系の透明導電膜からなる。なお、導
電膜２９はアルミニウムなどの金属膜からなっていでも
よい、絶縁膜３０は、厚ざ約３ｏｎｏＡの丁ａ２０５膜
からなっている。また、寛２の電圧印加用電極３１は、
厚さ約２０００Ａのアルミニウム膜からなっている。

そして、本発明では、発光基板２１の透明導電膜２４と
、補助基板２２の導電膜２９とが接続されでいる。また
、第１の電圧印加用電極２７と、第２の電圧印加用電極
３１との門に駆動電圧が印加されるようになっている。

この薄膜ＥＬ表示素子において、第１の電圧印加用電極
２７と第２の電圧印加用電極３１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２７および第２の電圧印加用電極３１と、等電位面形
成の働きをする透明導電膜２４および導電膜２９との間
に付与される。その結果、第１の電圧印加用電極２７と
透明導電膜２４との間に配！されたＥＬ発光１！２５が
発光する。この場合、２１発光膜２５の発光部分は、Ｍ
ｌの電圧印加用電極２７と透明導電膜２４とが重なった
部分、すなわち、第２図における斜線で示すＳの部分と
なっている。

この薄膜ＥＬ表示素子においては、Ｍｌの電圧印加用電
極２７と透明導電膜２４との間に、絶縁膜２６．２１発
光膜２５の２Ｎが介在し、第２の電圧印加用電極３１と
導電膜２９との門に、絶縁膜３０のみの１層が介在して
いるので、第１の電圧印加用電極２７と第２の電圧印加
用電極３１との間に介在する層の数は、透明導電膜２４
および導電膜２９を除いて合計３層となる。

そこで、絶縁膜２６．２１発光膜２５、絶縁膜３０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。図においで、ＣＩは絶縁膜２６の容量、
Ｃ７は２１発光膜２５の容量、Ｃ３は絶縁膜３０の容量
、ＣはＣ７、Ｃ２）Ｃ３の合計の容量であり、■１は絶
縁膜２６にかかる電圧、■２は２１発光膜２５にかかる
電圧、ｖ３は絶縁膜３０にかかる電圧、ＶはＶ、、　Ｖ
２）■３の合計の電圧である。

これによって、次式■、■、■、■、■が成立する。

Ｖ”Ｖ＋◆ｖ２・ｖ３　　・・・■ −・−◆−◆−・・・■ ＣＣ，Ｃ，Ｃ３ したがって、これをｖ２について解くと、次の式％式％ また、一般に誘電体の容ＪＩＣは、次式■で求められる
。

ここで、ｄは膜厚、Ｓは電極の面積、Ｃ０は真空の誘電
率、εは比誘電率である。したがって、絶縁膜２６の膜
厚をｄ７、ＥＬ発光膜２５の膜厚をｄｌ、絶縁膜３０の
膜厚をｄ３とし、第１の電圧印加用電極２７と透明導電
膜２４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３１と導電膜２９とが重なった部分の面積を８
３とし、絶縁膜２６の比誘電率をε＋　、　２１発光膜
２５の比誘電率をＣ２）絶縁膜３０の比誘電率をＣ３と
すると、次式■、■、■が成立する。

εｌεｏＳ ＣＩ・□　・・・■ ｄ。

Ｃ２・シ」土Ｌ・・・■ ε３εＯＣ３ Ｃ・”　　６２　　　　°°°■ 前述したように、絶縁膜２６．３０の厚ざｄｌ、ｄ３は
３０００Ａ、　ＥＬ発光膜２５ノ厚８ｄ２は６０００Ａ
　’？：：　ｆ：ｒ　ルカら、２ｄｌ＝ｄ２＝２ｃ１３
、ｄ＋＝ｄとする。

また、絶縁膜２６．３０はＴａ２Ｏ＋からなるのでその
比誘電率ε１、Ｃ３は２４であり、Ｅ［発光膜２５は２
ｎＳ・Ｍｎかうなるのでその比誘電率ε２は８である。

そこで、Ｃ１・ε３＝３ε２）ε２＝εとする。

これによって、前記式■、■、［相］は、次のように書
き換えることができる。

Ｃ・・し聾土二・・・■′ 上記式■゛、■’、ａ＠’を前記式■に代入すると、次
式■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、第１の電圧印加
用電極２７と透明導電膜２４とが重なった部分の面積Ｓ
と、第２の電圧印加用電極３１と導電膜２９とが重なっ
た部分の面積３３とが等しい場合には、印加電圧の７５
％がＥ１発光膜２５に印加されることになる。

ところが、２Ｓ＝Ｓ３とすると、上記０式に代入しで■
２・０．８ｖとなる。したがって、Ｍｌの電圧印加用電
極２７と透明導電膜２４とが重なった部分の面積Ｓに対
しで、第２の電圧印加用電極３１と４＠膜２９とが重な
った部分の面積８３を２倍にすれば、印加用電圧の８０
％かＥＬ発光膜２５に印加されること１こなる。

このように、簀２の電圧印加用電極３１と導電膜２９と
が重なった部分の面積Ｓ、を広くとることにより、ＥＬ
発光膜２５にかが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ごとが可能となる。

また、本発明の場合、発光基板２１と補助基板２２とを
分離したことにより、補助基板２２にあける第２の電圧
印加用電極３１と導電膜２９との重なり部分の面積８３
を広くとることが可能となる。そして、補助基板２２は
、発光基板２１の背面側などにコンパクトな形状で組込
むことが可能であり、発光基板２１は、その発光領域を
広くとることができる。

次に、上記実施例において、第２の電圧印加用電極３１
と導電膜２９との間に介在する絶縁膜３０の厚ざｄ３を
、上記実施例の２倍、すなわち約６０００Ａとし、かつ
、第１の電圧印加用電極２７と透明導電膜２４とが重な
った部分の面積Ｓに対しで、第２の電圧印加用電極３１
と導電膜２９とか重なった部分の面ｔＪ　Ｓ　３を２倍
とした場合１こついて考察する。

この薄膜ＥＬ表示素子において、前記式■を適用すると
、 であるから、５３８２倍にしたことにより、ｄ３’ｊ２
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、Ｃ７、Ｃ２が同じである限り
、Ｃ３が変わらなければＥＬ発光膜２５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３０の厚ざｄ３を２倍にしても、第
１の電圧印加用電極２７と透明導電膜２４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３１と導
電膜２９とが１なった部分の面積５３を２倍とすること
によ”す、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３０の厚さを２倍とすることにより、
絶縁膜３ｏのピンホール等がなくなるので、第２の電圧
印加用電極３１と透明導電膜１２と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。

第４図およびＭ５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。

この薄膜ＥＬ表示素子では、発光基板２１の透明導電膜
が複数のストリップに分割されてあり、透明導電膜２４
ａ　、　２４ｂ　、２４ｃ　、２４ｄとされている。ま
た、第１の電圧印加用電極は、上記透明導電膜と交差す
る複数のストリップに分割されており、第７の電圧印加
用電極２７ａ　、２７ｂ　、　２７ｃ　、　２７ｄとさ
れでいる。このように、透明導電膜と第１の電圧印加用
電極とによってマトリクスが構成されでいる。そして、
透明導電膜２４ａ　、２４ｂ　、　２４ｃ　、　２４ｄ
は、選択回路３２を介しで、補助基板２２の導電膜２９
と接続されている。また、第１の電圧印加用電極２７ａ
　、２７ｂ　、　２７ｃ　、２７ｄは、選択回路３３お
よび電源３４そ介して、補助基板２２の第２の電圧印加
用電極３１と接続されている。

この薄膜ＥＬ表示素子においては、選択回路３３により
第１の電圧印加用電極２７ａ〜２７ｄのうち選択された
ものにのみ駆動電圧を印加し、また、選択回路３２によ
り透明導電膜２４ａ〜２４ｄのうち選択されたもののみ
導電膜２９と接続させるようにすることができる。そし
て、ＥＬ発光は、第１の電圧印加用電極２７ａ〜２７ｄ
の選択されたものと、透明導電膜２４ａ〜２４ｄの選択
されたものとの重なる部分においておこる０例えば第１
の電圧印加用電極２７ａと、透明導電膜２４ｃとを選択
した場合には、それらの交点にある第５図中斜線Ｓで示
す部分が発光する。この場合においても、第１の電圧印
加用電極２７ａと透明導電膜２４ｃとの重なり部分の面
積Ｓに対して、第２の電圧印加用電極３１と導電膜２９
との重なり部分の面積８３の方が広いので、駆動電圧を
低減することができる。

なお、上記各実施例においては、発光基板２１と補助基
板２２とかそれぞれ１枚ずつとなっているが、複数枚の
発光基板２１に対して１枚の補助基板２２Ｐ８共通にす
ることもできる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、発光基板と補助
基板とに分割したので、補助基板における第２の電圧印
加用電極と導電膜との重なり部分の面積を広くとること
ができ、駆動電圧を低減することができる。あるいは、
駆動電圧の上昇を抑えて第２の電圧印加用電極と導電膜
との間の絶縁膜を厚くすることができ、それによって素
子の信頼性を向上させることかできる。また、発光基板
における発光領域も広くとることができ、補助基板は発
光基板の背面側等に配雪することによつ、スペースを有
効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄膜ＥＬ表示素子の実施例を示す
断面図、菓２図は同薄膜ＥＬ表示素子の平面構成図、第
３図は同薄膜ＥＬ表示素子の回路図、第４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５
図は同薄膜ＥＬ表示素子の平面構成図、第６図は従来の
薄膜ＥＬ表示素子の一例を示す断面図、第７図１（を本
発明に先立って提案された簿膜ＥＬ表示素子の断面図、
第８図は同薄膜ＥＬ表示素子の平面構成図、第９図は本
発明に先立って提案された別の薄膜Ｅ１表示素子の断面
図、第１０図は同薄膜Ｅ［表示素子の平面構成図である
。 図中、２１は発光基板、２２は補助基板、２３は透明基
板、２４は透明導電膜、２５はＥＬ発光膜、２６は絶縁
膜、２７は第１の電圧印加用電極、２８は基板、２９は
導電膜、３０は絶縁膜、３１は第２の電圧印加用電極、
Ｓは第１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、Ｓ３は第２の電圧印加用電極と導電膜とが重
なった部分の面積、ｄ３は第２の電圧印加用電極と導電
膜との間の絶縁膜の厚さである。 特許出願人　　アルプス電気株式会社 第１図 η 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の透明基板上に透明導電膜を形成し、この透
   明導電膜上に直接もしくは絶縁膜を介してＥＬ発光膜を
   形成し、このＥＬ発光膜上に直接もしくは絶縁膜を介し
   て第１の電圧印加用電極を形成して発光基板を構成し、
   第２の基板上に導電膜を形成し、この導電膜上に絶縁膜
   を介して第２の電圧印加用電極を形成して補助基板を構
   成し、前記発光基板の透明導電膜と前記補助基板の導電
   膜とを接続し、前記第１の電圧印加用電極と前記第２の
   電圧印加用電極とに駆動電圧を印加するようにしたこと
   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
   絶縁膜の厚さが、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、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
   り部分の面積の比を剰じた厚さとされている薄膜ＥＬ表
   示素子。