JPS63237391A - 電界発光表示素子 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、低電圧駆動および高耐圧、高耐湿を図るこ
とができる電界発光表示素子に関する。

「従来の技術」 電界発光（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）
を利用した表示素子（以下ＥＬ素子という）が種々開発
され、薄形、軽量の平面ディスプレイとして計測器やそ
の他の機器に使用されている。

ＥＬ素子は、粉末型と薄膜型の２種が知られている。薄
膜ＥＬ素子は、ガラス等の基板の上に発光層と絶縁層と
電極とが真空蒸着やスパッタリング法等にて成膜され、
また、そのパターニングはフォトリソグラフィ技術によ
りなされるのが一般的である。したがって、薄膜ＥＬ素
子は、高精度化が比較的容易であるという利点を有して
いる。

ここで、第４図は、従来の薄膜ＥＬ素子の構造を示す断
面図であり、図において、ｌは基板、２は基板ｌ上に形
成されている透明電極である。透明電極２上には第１絶
縁層３、発光層４および第２絶縁層５が順次積層され、
発光層４が第１絶縁層３および第２絶縁層５によって上
下に挟まれる構成となっている。第２絶縁層５上には、
背面電極６が設けられており、この背面電極６と透明電
極２との間に交流電源７により交流電圧が印加されると
、発光層４が発光する。

この場合、透明電極２としてはインジウムスズオキサイ
ド、酸化亜鉛ニアルミニウム等が、発光層４としてはマ
ンガン付活硫化亜鉛等が、背面電極６としてはアルミニ
ウム、インジウムスズオキサイド等が、また、第１絶縁
層３および第２絶縫層５としては、酸化ケイ素、酸化ア
ルミニウム、窒化ケイ素等が用いられる。

「発明が解決しようとする問題点」 ここで、第５図は、第４図に示すＥＬ素子の等価回路で
あり、第５図に示すＣ，、Ｃ，、Ｃ，は各々第２絶縁′
Ｉｒ５５、発光層４および第１絶縁層３の静電容量を示
している。この場合、各静電容量Ｃ＋、　ｃｔ、　Ｃ３
（７）分圧値Ｖ　ｔ、　Ｖ　ｔ、　Ｖ　ｓの合計が駆動
電圧ＶＴになる訳であるが、駆動電圧ＶＴを下げるには
発光層４にかかる電圧Ｖ、の割合を大きく、第１絶縁層
３および第２絶縁層５にかかる電圧Ｖ、、Ｖ、の割合を
小さくすることが必要である。

しかしながら、従来の第２絶縁層５は誘電率か小さい酸
化ケイ素、酸化アルミニウム等で構成されているため、
その静電容量は小さり、シたがって、静電容ＩＣ１電荷
Ｑおよび電圧Ｖの間の関係を示す一般式Ｖ＝Ｑ／Ｃから
理解されるように、電圧Ｖ、、Ｖ３の割合が大きくなっ
てしまい、駆動電圧Ｖアを下げることができなかった。

さらに、従来のＥＬ素子においては、駆動電圧ｖ７が高
過ぎないようにするために、第１絶縁層３あるいは第２
絶縁層５の膜厚に制限があり、耐湿性、耐圧性が悪いと
いう欠点があった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、駆
動電圧の低下が図れるとともに、耐湿性、耐圧性を向上
させることができる電界発光表示素子を提供することを
目的としている。

「問題点を解決するための手段」 ＋ｍｒｒｓ　　Ｉ真１１Ｒｌ÷　　　　Ｌ　雪コ　１日
　Ｍ　よ　−−ムｎ　ンｋＪ−ッ　↓−仏　１−　　　
　素子の中央部から素子の一方および他方の側面方向に
各々延びる第１および第２のゲート電極を発光層の下面
および上面に各々設けるとともに、前記各ゲート電極の
素子側面に近い部分に第１および第２の絶縁層を各々設
け、これら第１および第２の絶縁層を介して前記発光層
に駆動電圧を印加するようにしている。

この場合、上記手段の好ましい態様としては以下のもの
がある。

■前記第１および第２の絶縁層は、少なくともいずれか
一方が高誘電体材料で形成されていること。

■前記発光層が素子の中央部のみに形成されるようにパ
ターニングされていること。

■前記発光層の下方に対応する部分に高耐圧の絶縁層が
積層され、かつ、素子上部からも各層を覆うようにして
高耐圧あるいは高耐湿の絶縁層が積層されていること。

■前記発光層が素子の一側面から他側面に亙つアバカー
二゛ノゲ古ｈｆ＋−郭虚七飴で１１スーふ■上記■の態
様において、前記発光層中央部の下方に対応する部分に
高耐圧の絶縁層が積層され、かつ、素子上部からも各層
を覆うようにして高耐圧あるいは高耐湿の絶縁層が積層
゛されていること。

■上記■の態様において、前記第１ゲート電極の下面の
素子中央部付近に直接基板が位置するように形成し、か
つ、素子上部から各層を覆うようにして高耐圧あるいは
高耐湿の絶縁層が積層されていること。

「作用　」 第１絶縁層および第２絶縁層が、各々第１ゲート電極お
よび第２ゲート電極の面であって素子側面に近い部分に
形成されており、発光層へは第１、第２絶縁層を介して
駆動電圧が印加される。したがって、発光層の上方の層
、あるい、は、素子中央部であって発光層より下方の層
が、発光層への駆動電圧印加経路から外れ、このため、
その静電容量を全く考慮することなく、十分に厚く形成
することができる。しかも、この部分におていは、その
誘電率を考慮する必要が全くないから、耐圧性、耐湿性
を考慮してその材質を選択することができる。　　　　
　　　　　　　　　　　　　　・「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例であるＥＬ素子の構成を
示す断面図である。

図において、前面電極１２は、アルミニウム、モリブデ
ン等によって基板ｌ上の左部のみに形成されており、こ
の前面電極１２の上面に第１高誘電体絶縁層１３が積層
されている。第１高誘電体絶縁層１３は、チタン酸スト
ロンチウム、チタン酸バリウム等によって形成されてい
る。基板ｌ上の中央部には、低ピンホールの高耐圧絶縁
層１４が第１高誘電体絶縁層１３の層厚より薄く積層さ
れている。第１高誘電体絶縁層１３の上面および高耐圧
絶縁層１４の上面には、インジウムスズオキサイド、酸
化亜鉛ニアルミニウム、ガリウムリン、酸化スズ、水素
化アモルファスシリコン等によって第１ゲート電極１５
が形成されている。第１ゲート電極１５の右上面には、
マンガン付活硫化亜鉛等により活性層１６が積層されて
おり、この活性層１６上面から基板ｌの右端部上面に亙
って第２ゲート電極１７が形成されている。第２ゲート
電極Ｉ７は、第１ゲート電極１５と同様にインジウムス
ズオキサイド、酸化亜鉛ニアルミニウム、アルミニウム
、ガリウムリン、酸化スズ、水素化アモルファスシリコ
ン等により形成されている。第２ゲート電極１７の右上
面には第２高誘電体絶縁層１８が積層されている。第２
高誘電体絶縁層１８は、チタン酸ストロンチウム、チタ
ン酸バリウム等によって形成されており、この第２高誘
電体絶縁層１８の上面にはアルミニウム等によって背面
電極１９が形成されている。高耐圧絶縁層２０は、上述
した各層を素子上部から覆う低ピンホールの絶縁層であ
る。駆動電源２５の出力電圧は、背面電極１９と前面電
極１２とに印加されるようになっている。

上述した構成によれば、第１高誘電体絶祿層１３および
第２高誘電体絶縁層１８とは、各々第１ゲート劃１５お
よび第２ゲート電極１７の面であって、これらの電極が
上下方向に重ならない部分に形成されており、発光層１
６へは第１、第２高誘電体絶縁層１３．１８を介して駆
動電圧が印加される。したがって、発光層１６への給電
経路に拘わりのない高耐圧絶縁層１４および高耐圧絶縁
層２０の膜厚は、その静電容量を全く考慮することなく
、十分に厚く形成することができる。この結果、耐湿性
を大幅に向上させることができる。

しかも、高耐圧絶縁層１４および高耐圧絶縁層２０につ
いては、その誘電率を考慮する必要がないから、この実
施例のように耐圧性あるいは耐湿性を考慮してその材質
を選択することができ、これにより、高耐圧および高耐
湿性を図ることができる。

また、この実施例においては、第ｔ、Ｖ、誘電体絶縁層
１３および第２高誘電体絶縁層１８に、各々誘電率の高
い材料を用いているため、この部分における静電容量が
大きくなり、この結果、第５図の等価回路に示す電圧Ｖ
　＋　、　Ｖ　ｓが低下し、発光層に印加される電圧Ｖ
、の割合が増加して駆動電圧の低下が図れる。この場合
にあっては、第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１７
とが対向する面積をある程度小さくしても、低電圧化を
図ることができる。

なお、低電圧化の程度に応じては、第１高誘電体絶縁層
１３あるいは第２高誘電体絶縁層１８のいずれか一方の
みを高誘電体材料によって形成してもよく、また、特に
低電圧化が必要でない場合は、双方に通常の誘電体材料
を用いてもよい。

次に、この発明の他の実施例について説明する。

第２図および第３図は、この発明の他の実施例の構成を
示す断面図である。第２図に示す実施例にあっては、発
光層１６ａがパターニングされておらず、素子の一方の
側面から他方の側面に亙って、第１ゲート電極の全上面
および基板ｌの右端部上面に形成されている。この実施
例においては、発光１１１６ａのバターニングの工程が
不要となる利点が得られる。

第３図に示す実施例においては、発光層１６ｂの下方に
高耐圧絶縁層が設けられていない。この場合においても
、素子を上部から覆う高耐圧絶縁層２０の膜厚を厚く形
成することにより、耐湿性および耐圧性の向上を図るこ
とができる。そして、この実施例にあっては、発光層１
６ｂのバターニング工程が不要であるとともに、発光層
１６ｂの下方の高耐圧絶縁層の積層工程が不要となる利
点が得られる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、素子の中央部
から素子の一方および他方の側面方向に各々延びる第１
および第２のゲート電極を発光層の下面および上面に設
けるとともに、前記第１および第２のゲート電極の面で
あって前記第１および第２のゲート電極が上下方向に重
ならない位置に形成された第１および第２の絶縁層を設
け、これら第１および第２の絶縁層を介して前記発光層
に駆動電圧を印加するようにしたので、発光層へは第１
１第２絶縁層を介して駆動電圧が印加され、したがって
、発光層の上方の層、あるいは、素子中央部であって発
光層より下方の層が発光層への駆動電圧印加経路から外
れ、このため、その静電容量を全く考慮することなく、
十分に厚く形成することができ、耐湿性、耐圧性の向上
を図ることができる。しかも、この部分におていは、そ
の誘電率を考慮する必要が全くないから、耐圧性あるい
は、耐湿性のみを考慮してその材質を選択することがで
き、耐圧性および耐湿性をさらに向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図、第２
図および第３図は各々この発明の他の実施例の構成を示
す断面図、第４図は従来のＥＬ表示素子の構成を示す断
面図、第５図は従来のＥＬ表示素子の等価回路図である
。 ！・・・・・・基板、１２・・・・・・前面電極、１３
・・・・・・第１高誘電率絶縁層（第１のｔ！ｉ縁層）
、１４・・・・・・高耐圧絶縁層、１５・・・・・・第
１ゲート雷極−１６１６ａ、１６ｂ・・・・・・発光層
、Ｉ７・・・・・・第２ゲート電極、■８・・・・・・
第２高誘電率絶縁層（第２の絶縁層）、１９・・・・・
・背面電極、２０・・・・・・高耐圧絶縁層。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　素子の中央部から素子の一方および他方の側面
   方向に各々延びる第１および第２のゲート電極を発光層
   の下面および上面に設けるとともに、前記第１および第
   ２のゲート電極の面であって前記第１および第２のゲー
   ト電極が上下方向で重ならない位置に第１および第２の
   絶縁層を設け、これら第１および第２の絶縁層を介して
   前記発光層に駆動電圧を印加することを特徴とする電界
   発光表示素子。
2. （２）　前記第１および第２の絶縁層は、少なくともい
   ずれか一方が高誘電体材料で形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電界発光表示素子。
3. （３）　前記発光層が素子の中央部のみに形成されるよ
   うにパターニングされていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電界発光表示素子。
4. （４）　前記発光層の下方に対応する部分に高耐圧の絶
   縁層が積層され、かつ、素子上部からも各層を覆うよう
   にして高耐圧あるいは高耐湿の絶縁層が積層されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電界発光
   表示素子。
5. （５）　前記発光層が素子の一側面から他側面に亙って
   パターニングされずに形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電界発光表示素子。
6. （６）　前記発光層中央部の下方に対応する部分に高耐
   圧の絶縁層が積層され、かつ、素子上部からも各層を覆
   うようにして高耐圧あるいは高耐湿の絶縁層が積層され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の電
   界発光表示素子。
7. （７）　前記第１ゲート電極の下面の素子中央部付近に
   直接基板が位置するように形成し、かつ、素子上部から
   各層を覆うようにして高耐圧あるいは高耐湿の絶縁層が
   積層されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の電界発光表示素子。