JPS63193176A

JPS63193176A - 薄膜ｅｌ表示素子

Info

Publication number: JPS63193176A
Application number: JP2562287A
Authority: JP
Inventors: 健一三森
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1987-02-06
Publication date: 1988-08-10

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発光膜の背面側に設けた背面電極とＥＬ
発光膜の表示面側に設けた透明電極に交流電圧を印加し
で、ＥＬ発光膜を発光させるようにした薄膜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ＥＬ表示素子は、例えば蔦５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５と、第２の絶縁膜６と、背面電極７
とを順次積層した６層構造で構成されていた。この薄膜
εＬ表示素子は、透明電極２と背面電極７との間に数１
０Ｈｚから数にＨｚの交流電界を印加することにより、
ＥＬ発光ｌｌｌ５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εＬ表示素子は、近年
各種装置のディスプレイに応用されつつある。

ところで、薄膜εＬ表示素子においては、その発光のた
めに通常２００ｖ以上の印加電圧を必要とする。このた
め、集積回路等の半導体製雪により表示制御をｍｕ！行
なわせる場合には、高耐圧集積回路等が必要であり、駆
動回路のコストアップにつながっていた。また、このよ
うに高い電圧を印加することによって絶縁破壊が起りや
すくなり、絶縁破壊による黒点が生じて表示品位が低下
することがあった。

また、上記ＥＬ発光膜５は、マンガンをドープした硫化
亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）からなり、この硫化亜鉛は、水分
を吸収すると特性劣化を起こし、発光輝度が低下する等
の問題がある。耐湿性を向上させる一つの手段としで、
上記ＥＬ発光膜５上の第２の絶縁Ｈ６を厚く形成する方
法が考えられる。

しかしながら、第２の絶縁膜６を厚くすると、背面電極
７と透明電極２との間に印加する駆動電圧をかなり高く
しなければならないという問題がある。

すなわち、この薄膜ＥＬ表示素子においては、背面電極
７と透明電極２との闇に、第１の絶縁膜３　、ＥＬ発光
膜５、Ｍ２の絶縁Ｍ６の合計３層が介在することになる
。

そこで、第１の絶縁膜３　、ＥＬ発光１ｉＩ５、第２の
絶縁膜６をそれぞれ誘電体層と考えると、第６図に示す
ような回路図が構成される０図において、Ｃ１は第２の
絶縁膜６の容量、Ｃ２はεＬ発光膜５の容量、Ｃ３は第
１の絶縁膜３の容量、Ｃ１（ｔＣ＋、Ｃ２）Ｃ３を直列
に結合したときの合成の容■であり、Ｖ、は第２の絶縁
膜６にかかる電圧、ｖ２はＥＬ発光膜５にかかる電圧、
■３は第１の絶縁膜３にかかる電圧、ＶｌｃｔＶ＋、■
２）■、の合計の電圧、口は電荷である。

これによって次式■、■が成立する。

Ｖ　　＝ＶＩ＋Ｖ２＋Ｖ３・・・■ また、一般に誘電体の容量Ｃ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。そして、上記０式より膜厚ｄ
と容量Ｃとは反比例の関係にあることがわかる。このこ
とから、第２の絶縁膜６の膜厚を厚くすると、Ｃ１の容
量は小ざくなる。上記■式において、容量Ｃ３と電圧■
、とは反比例の関係にあることから、容量Ｃ＋が小さく
なると、電圧Ｖ。

が大きくなる。そうすると、上記０式から明らかなよう
に、発光に寄与する電圧ｖ２の値は小さくなる。したが
って、発光に必要なり２電圧を確保するためには、背面
電極７と透明電極２どの間に印加する電圧Ｖの値を大き
くしなければならない。

「発明の目的」本発明の目的は、Ｅし発光膜の発光に必要な駆動電圧を
低減し、また、駆動電圧を高めることなく耐湿性を向上
させ、信頼性を向上させるようにした薄膜ＥＬ表示素子
を提供することにある。

「発明の構成」本発明は、透明基板上に形成された透明電極と、この透
明電極上に第１の絶ＩＩＩＩＩＩＩｖ！介して形成され
たＥＬ発光膜と、このＥＬ発光膜上に第２の絶縁Ｓを介
して形成された背面電極とを備え、前記透明電極と前記
背面電極とに交流電圧を印加して発光を取り出す薄１１
ＥＬ表示素子において、前記第２の絶縁膜と前記ＥＬ発
光膜闇に等電位面形成の働きをするゲート電極を設り、
該ゲート電極と前記透明電極との重なり部分の面積より
も、前記ゲート電極と前記背面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、背面電極と透明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、背面電極、透明電極
と、等電位面形成の働きをするゲート電極との間に付与
される。その結果、透明電極とゲート電極との間に配置
されたＥＬ発光膜が発光する。

そして、本発明では、ゲート電極と透明電極との重なり
部分の面積よりも、ゲート電極と背面電極との重なり部
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。

本発明の好ましい態様によれば、前記ゲート電極と前記
背面電極との間に介在する前記第２の絶縁膜の厚さが、
前記ゲート電極と前記透明電極との間に介在する前記第
１の絶縁膜の厚さよりも厚くされている。これによれば
、駆動電圧を上昇させることなく、ゲート電極と背面電
極との間に介在するＭ２の絶縁膜の厚さを厚くして、耐
湿性を向上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、前記透明基
板に凹部が形成され、該凹部内に前記透明電極、前記第
１の絶縁膜および前記ＥＬ発光膜が埋設されている。こ
れによれば、ＥＬ発光膜が透明基板に形成した凹部内に
埋設されるので、耐湿性がざらに向上する。

ざらに、本発明の別の好ましい態様によれば、前記透明
基板上に、前記背面電極と前記ゲート電極とを前記第２
の絶縁膜を介して多層に重ね合わせた多層印刷配線板が
設けられている。これによれば、ゲート電極と背面電極
との重なり部の面積がざらに広くなるので、駆動電圧を
ざらに低減することが可能となる。

なあ、耐湿性を向上させるためには、第２の絶縁膜とし
て、ＳｉＯ□、＾１□０３．５ｉ３）Ｌ　、ＳｉＯｘＮ
ｙ　（０＜ｘ＜２）Ｏ＜ｙ＜　４／３）などの材料を用
いることがより好ましい。

「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。なお、この薄膜εＬ表示素子にあいで、
従来と同一要素については、同一符合をもっで説明する
。

市販の透明ガラス基板（コーニング井７０５９）　１上
に、Ｉｎ２Ｏ３−３ｎ０２系の透明導電膜であるＩＴＯ
（酸化インジウム錫）からなる透明電極２をスパッタリ
ング法により形成し、エツチングしてパターン化する１
次に、この透明電極２を覆うように該電極上にＴａ２０
５かうなる第１の絶縁膜３を反応性スパッタリング法に
より形成する。ざらに、この第１の絶縁膜３上にマンガ
ンをドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ、Ｍｎ＝０．３
ａｔＸ）からなるＥＬ発光膜５をスパッタリング法によ
り形成する０次に、このＥＬ発光膜５上に、アルミニウ
ムからなるゲート電極４をスパッタリング法により形成
し、エツチングしてパターン化する。この場合、ゲート
電極４は、透明電極２およびＥＬ発光膜５が形成された
部分の外方まで広く覆うように形成する。そして、ゲー
ト電極４を覆うように、ＳｉＯ□からなる第２の絶縁膜
６を反応性スパッタリング法により形成する。ざらに、
この第２の絶縁膜６上に、アルミニウムからなる背面電
極７をスパッタリング法（こより形成し、エツチングし
てパターン化する。この場合、背面電極７は、ゲート電
極４と重なるように形成されでおり、その結果、ゲート
電極４と背面電極７との重なり部分の面積の方が、ゲー
ト電極４と透明電極２の重なり部分の面積よりも広くさ
れている。

この薄膜ＥＬ表示素子にあいで、背面電極７と透明電極
２どの間に交流電圧を印加すると、交流電圧による電界
は、背面電極７および透明電極２と等電位面形成の働き
をするゲート電極４との間に付与される。その結果、透
明電極２とゲート電極４との間に配置されたＥＬ発光膜
５が発光する。この場合、ＥＬ発光膜５の発光部分は、
透明電極２とゲート電極４とが重なった部分とになって
いる。

この薄膜ＥＬ表示素子において、背面電極７とゲート電
極４との間に、第２の絶縁膜６が介在し、ゲート電極４
と透明電極２との間には、ＥＬ発光膜５、第１の絶縁膜
３の２層が介在しでいるので、背面電極７と透明電極２
との間に介在しでいる層の数は、ゲート電極４を除いて
合計３層となる。

そこで、第２の絶縁膜６　、ＥＬ発光膜５、第１の絶縁
膜３７ｉｉ−それぞれ誘電体層と考えると、従来技術に
おいて第６図に示したと同様な回路図が構成される。な
お、回路図の説明および関係式については、従来と同様
であることから説明は省略する。ここで、前記０式につ
いてみると、電極の面積Ｓと容量Ｃとは正比例の関係に
あることがわかる。このことから、容量Ｃの値は、電極
の面積を大きくすれば大きくなる。したがって、第２の
絶１８１１１１６の容量Ｃ７は、背面電極７とゲート電
極４との重なり部分の面積を、透明電極２とゲート電極
４との重なり部分の面積よりも広くとることによって大
きくなる。そして、前記０式より、Ｃ１が大きくなると
Ｖ＋は小ざくなる。そうすると、前記０式より明らかな
ように発光に寄与するｖ２の値は大きくなる。すなわち
、２１発光膜５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１１ＥＬ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変りが
ないが、背面電極７とゲート電極４との闇に介在する第
２の絶縁膜６を第１の絶縁膜３よりも厚く形成している
点のみ相違しでいる。この薄膜ＥＬ表示素子において、
前記０式の関係から、仮に背面電極７とゲート電極４と
の重なり部分の面積を、透明電極２とゲート電極４との
１なり部分の面積の２倍にした場合、第２の絶縁膜６の
厚さを第１の絶縁膜３の膜厚の２倍にしても容量Ｃ０は
変らないことになる。

そして、Ｃ２）Ｃ３が同じである限り、Ｃ７が変らなけ
れば２１発光膜５にかかる電圧の割合も変らないことに
なる。したがって、同じ駆動電圧で発光させることが可
能である。そして、このように第２の絶！！１１６を厚
く−することにより、２１発光膜５に対する防湿効果が
良好となり、素子の寿命を高めることができる。

第３図には、本発明による薄膜ＥＬ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、篇２図に示した実施例と基本的
に変りないが、透明ガラス基板１をエツチングして凹部
８を形成し、この凹部８内に透明電極２）第１の絶縁膜
３　、ＥＬ発光膜５１Ｆｒ埋設している点が相違してい
る。これによれば、背面電極７とゲート電極４との重な
り部分の面積を、ゲート電極４と透明電極２どの重なり
部分の面積より大きくしているので、駆動電圧を低減で
きると共に、２１発光膜５を凹部８内に埋設しているの
で、耐湿性を向上させることができる。

第４図には、本発明による薄１１ＥＬ表示素子の他の実
施例が示されている。

この実施例は、透明ガラス基板１に凹部８を形成し、こ
の凹部８内に透明電極２）第１の絶縁膜３、ＥＬ発光１
１５を埋設している点は、第３図に示した実施例と同様
である。しかし、この実施例では、背面電極７とゲート
電極４とをＭ２の絶縁膜６を介して多層に重ね合わせる
ように形成した多層印刷配線板９を、上記透明ガラス基
板１上に設けている点が異なっている。これによれば、
背面電極７とゲート電極４との重なり部分の面積をより
広くとることができ、駆動電圧をざらに低下させること
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、透明電極とゲー
ト電極との重なり部分の面積よりも、ゲート電極と背面
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、ゲート電極と背面電極との間
に介在する第２の絶縁膜の膜厚を厚くすることができ、
それによって耐湿性を向上させ、素子の信頼性を高める
ことができる。ざらにまた、ゲート電極には、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
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄１！１ＥＬ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図は本発明による薄膜Ｅ
Ｌ表示素子のざらに他の実施例を示す断面図、第４図は
本発明による薄膜ＥＬ表示素子のざらに他の実施例を示
す断面図、第５図は従来の薄膜ＥＬ表示素子を示す断面
図、第６図は上記簿膜Ｅ１表示素子の回路図である。図中、１は透明ガラス基板、２は透明電極、３は第１の
絶縁膜、５はＥＬ発光膜、４はゲート電極、６は第２の
絶縁膜、７は背面電極、８は凹部、９は多層印刷配線板
である。第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明基板上に形成された透明電極と、この透明電
極上に第１の絶縁膜を介して形成されたＥＬ発光膜と、
このＥＬ発光膜上に第２の絶縁膜を介して形成された背
面電極とを備え、前記透明電極と前記背面電極とに交流
電圧を印加して発光を取り出す薄膜ＥＬ表示素子におい
て、前記第２の絶縁膜と前記ＥＬ発光膜間に等電位面形
成の働きをするゲート電極を設け、該ゲート電極と前記
透明電極との重なり部分の面積よりも、前記ゲート電極
と前記背面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）特許請求の範囲第１項において、前記ゲート電極
と前記背面電極との間に介在する前記第２の絶縁膜の厚
さが、前記ゲート電極と前記透明電極との間に介在する
前記第１の絶縁膜の厚さよりも厚くされている薄膜ＥＬ
表示素子。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
記透明基板に凹部が形成され、該凹部内に前記透明電極
、前記第１の絶縁膜および前記ＥＬ発光膜が埋設されて
いる薄膜ＥＬ表示素子。
（４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一
において、前記透明基板上に、前記背面電極と前記ゲー
ト電極とを前記第２の絶縁膜を介して多層に重ね合わせ
た多層印刷配線板が設けられている薄膜ＥＬ表示素子。