JP3030958B2 - フルカラー薄膜elパネルおよび表示装置 - Google Patents

フルカラー薄膜elパネルおよび表示装置

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JP3030958B2 JP3226349A JP22634991A JP3030958B2 JP 3030958 B2 JP3030958 B2 JP 3030958B2 JP 3226349 A JP3226349 A JP 3226349A JP 22634991 A JP22634991 A JP 22634991A JP 3030958 B2 JP3030958 B2 JP 3030958B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の技術分野】本発明は、OA機器の情報端末な
どに用いられる薄膜フラットパネルディスプレイに係
り、特にフルカラーで表示できるフルカラー薄膜ELパ
ネルおよびフルカラーELパネルを用いた表示装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】薄膜EL素子を用いたカラーフラットパ
ネルディスプレイとしては、以下に示すように大別して
2つの構造のものが提案されている。一つは単色の発光
層を積層する構造(以下、積層型という)であり、もう
一つは発光層を平面的に配列する構造(以下、平面配列
型という)である。
【0003】図4は、積層型の一例で、ガラス基板1の
上に透明電極2を着膜し、さらに誘電体層31、第1発
光層41、誘電体層32、第2発光層42、誘電体層3
3と積層着膜し、最後に背面電極5を着膜したものであ
る。この構造において、第1発光層にZnS:Tb,F
を、第2発光層にZnS:Sm,Fを用いたチューナブル
ELがある(信学技報Vol.86,No.386,P
5)。この素子は、カラーEL素子としては構造が比較
的簡単であり、作成が容易であるという利点をもつが、
その動作は図5に示すように、赤色発光を示すZnS:
Sm,Fと緑色発光を示すZnS:Tb,Fの発光開始電
圧(Vth)の違いを利用したもので、素子への印加電圧
を増加していくと赤色から橙、黄色、黄緑色と変化して
いくものであり、緑色の発光を得ることはできない。
【0004】積層型で、複数色を独立に制御する構造と
して図6の方式がある。ガラス基板1上の透明信号電極
21と背面の信号電極5をそれぞれ二つに分割するとと
もに、第1発光層41を第1誘電体層31と第2誘電体
層32の間に挾んだ第1EL層61と第2発光層42を
第3誘電体層33と第4誘電体層34の間に挾んだ第2
EL層62の2色の誘電体層を走査(透明)電極22を
介して積層したもので、走査電極22と信号電極21お
よび信号電極5により、第1EL層61および第2EL
層62を単独にもしくは同時に発光させるものである。
【0005】ところで、フルカラーを得るためにはR、
G、B3色の発光層を積層しなくてはならず、このよう
な構造で3層構造にした場合、図7に示すように、走査
電極5および走査電極22と信号電極21および信号電
極23が2群ずつの組み合わせとなるため、第2EL層
62を発光させずに第1EL層61と第3EL層63を
発光させることができないので、フルカラーを同時に表
示することは困難であった。
【0006】一方、平面配列型として図8に示すような
フルカラーEL素子も提案されている(特開昭61−1
3597、特開平02−257952)。ガラス基板1
上に透明電極2を着膜し、さらに誘電体層31を着膜す
る。R、G、Bの各発光色を示す発光層41、42、4
3を着膜、パターン形成を行い、その後、誘電体層3
2、背面電極5を着膜したものである。この方法によれ
ば、R、G、B各色の独立な制御が可能でありフルカラ
ー化が可能であるが、前述の積層方式と比べて、発光部
面積はそれぞれの発光部を独立に設けるために小さくな
り、同じ輝度を得るためには駆動電圧を大きくしなくて
はならない。また、発光層41、42、43のパターン
の形成はフォトリソ、エッチングによっており、この
時、発光層がレジストなどにさらされてしまい、EL素
子の特性の劣化や信頼性の低下を招来するという問題も
あった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】R、G、B各色を独立
して制御可能な積層型のフルカラー薄膜ELパネルおよ
びこの素子を用いた表示装置を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1のEL層に駆動電圧
を印加するストライプ状に形成されかつ略等しい2つの
ストライプ状電極に分割された第1の電極と、第2のE
L層に駆動電圧を印加し第1の電極と互いに交差するよ
うにストライプ状に形成した第2の電極と、この第2の
電極と前記第1の電極との交差部の形状に略等しい形状
で且つアイランド状の第1のEL層と第2のEL層に共
通の共通電極と、前記第2の電極と共同して第3のEL
層に駆動電圧を供給するストライプ状に形成された第3
の電極とで積層型フルカラー薄膜ELパネルを構成す
る。上記の積層型フルカラー薄膜ELパネルを用いた表
示装置において、前記第1の電極の分割された2つのス
トライプ状電極および第2の電極ならびに第3の電極に
印加する電圧を選択的に制御する制御手段を備える。
【0009】
【作用】第1透明電極を2分割し、第2誘電体層と第3
誘電体層の間に1画素に相当する面積の第2透明電極を
設けることにより、2分割した第1透明電極の一方は接
地し、もう一方はフローティングにしておき、第3透明
電極から電圧を印加すると、第1誘電体層、第1発光層
(G)、第2誘電体層からなるキャパシタの容量(C1)
は、第3誘電体層、第2発光層(B)、第4誘電体層か
らなるキャパシタの容量(C2)に比べて小さくなり、
印加電圧の多くはC1にかかり、第1発光層は発光する
が、第2発光層は発光しない。(G:on,B:off) 2分割した第1透明電極をいずれも接地しておくと、C
1、C2には同じ電圧が印加されるので、C1の容量から
なるEL部の発光開始電圧Vth1に対してC2の容量から
なるEL部の発光開始電圧Vth2を小さくしておくと、
第2発光層が発光するが、第1発光層は発光しない。
(G:on,B:off) 2分割した第1透明電極をいずれも接地し、第3透明電
極の印加電圧を増加すると、第1発光層、第2発光層を
ともに発光させることができる。(G:on,B:on) 第1透明電極を両方ともフローティングにしておくと、
1、C2には電圧は印加されず、第1発光層、第2発光
層、ともに発光しない。(G:off,B:off) 第5誘電体層、第3発光層(R)、第6誘電体層からな
るEL部は、背面電極5の接地、フローティングにより
第1発光層、第2発光層とは独立に制御できる。(R:
on,off) 従って、R、G、B及びそれらの混合色を得ることがで
きる。
【0010】
【実施例】本発明の実施例を図に基づいて説明する。図
1は本発明のフルカラーELパネルの構成を示す図であ
り、(a)はその構造断面図、(b)は平面図である。
【0011】ガラス基板1上にITOを着膜し、通常の
手法でエッチングしてピッチ10μmで並んだ線幅75
μmの2本のストライプ状電極を形成して第1透明電極
21a,bとする。その上に第1誘電体層31、第1発
光層41(ZnS:Tb,F400nm)、第2誘電体層
32と連続着膜して緑色に発光する第1EL層61を形
成する。次に、ITOを着膜し、1画素に相当する面積
(160μm×160μm)にアイランド状に形成して
共通電極22とする。その上に第3誘電体層33、第2
発光層42(SrS:Ce,F 450nm)、第4誘電
体層34を着膜して青色に発光する第2EL層62とし
た後、この上にITOを着膜し、第1透明電極21と直
交するようにストライプ状(線幅160μm)に形成し
第2透明電極23とする。その上に第5誘電体層34、
第3発光層43(CaS:Eu,F 450nm)、第6
誘電体層35を着膜し赤色に発光する第3EL層63と
した後、その上にAlを着膜し、第1透明電極21と平
行にストライプ状(線幅160μm)に形成して第3電
極(背面電極)5とする。第1誘電体層31〜第6誘電
体層36は、いずれもTa25で、膜厚は300nmと
した。
【0012】この場合、各電極間の単位面積あたりの容
量は一定であるから、各画素の容量は電極面積によって
決定される。図2の等価回路によってその動作を説明す
る。本EL素子の外部取り出し電極は、ITO1(a)(図
1の第1電極21aに相当)、ITO1(b)(図1の第1
電極21bに相当)、ITO3(図1の第2電極23に
相当)、Al(図1の第3電極5に相当)の4本にな
り、制御手段から各電極にそれぞれ独立して電圧が印加
される。ここで、アイランド状に形成された共通電極2
2はフロート状態に置かれる。
【0013】ITO3より電圧Vaを印加した場合につ
いて考える。ITO1(a)、ITO1(b)をともにフローテ
ィングとした場合は、第1EL層61部の容量Cg、第
2EL層62部の容量Cbのいずれにも電圧は印加され
ない。
【0014】ITO1(a)、ITO1(b)のどちらか一方を
接地した場合、第1EL層61部の容量CgをC0とする
と第2EL層62部の容量Cbは2C0となり、それぞれ
の容量に印加される電圧はVg≒2/3Va、Vb≒1/3
Vaとなる。ITO1(a)、ITO1(b)を両方、接地した
場合、第1EL層61部の容量Cgと第2EL層62部
の容量Cbはほぼ等しくなり、それぞれの容量に印加さ
れる電圧はほぼ等しくなり、Vg≒Vb≒1/2Vaとな
る。
【0015】ここで、発光層41にZnS:Tb,Fを用
いた第1EL層61部の発光開始電圧をVth(g)、発光
層42にSrS:Ce,Fを用いた第2EL層62部の発
光開始電圧をVth(b)とし、 1/2Va<Vth(g)<2/3Va、1/3Va<Vth(b)
<1/2Va の関係が成り立つように、VaおよびそれぞれのVthを
設定してやれば、ITO1(a)、ITO1(b)のどちらか一
方を接地した場合、第1のEL層61部の第1発光層
(ZnS:Tb,F)41が緑色に発光し、ITO
1(a)、ITO1(b)の両方を接地した場合、第2のEL層
62部の第2発光層(SrS:Ce,F)42が青色に
発光する。また、ITO1(a)、ITO1(b)を両方接地
し、Vth(g)<1/2Va’となるように、ITO3から
の印加電圧をVa’を増加してやれば、第1EL層およ
び第2EL層の各発光層(ZnS:Tb,F、SrS:C
e,F)の両方とも発光させることができる。
【0016】ITO1(a)、ITO1(b)のどちらか一方を
接地した場合、第1のEL層(ZnS:Tb,F)の発光
面積が1画素の1/2になるが、第1発光層(ZnS:
Tb,F)の輝度は、第2発光層(SrS:Ce,F)、
第3発光層(CaS:Eu,F)の輝度に比べて高いので
問題ない。
【0017】CaS:Eu,Fを用いた第3EL層63部
の容量Crには、第3の電極5(Al)がフローティング
の時は、電圧は印加されず(Vr=0)、第3の電極5
を接地すると第2の電極ITO3からの印加電圧Vaが印
加される(Vr=Va)。第3EL層の発光層(CaS:
Eu,F)43の発光開始電圧Vth(r)が、 0<Vth(r)<Va であれば、第3の電極5を接地またはフローティングさ
せることによって赤色の発光層(CaS:Eu,F)43
を発光させたり、非発光とする制御ができる。
【0018】従って、第1電極ITO1(a)、ITO1(b)
と、第3電極Alの接地状態および第2電極ITO3から
の印加電圧に対する各発光層の状態は図3のようにな
り、フルカラー表示ができる。
【0019】分割する電極の線幅は1:1に限るもので
はなく、それぞれの発光層の輝度によって変化させても
よい。また、分割する電極は第1電極でなくAlからな
る第3電極としてもよく、配線抵抗の点からは第3電極
を分割したほうが望ましい。その場合第3EL層と第2
EL層の間に設けられる透明電極を画素の大きさにパー
ニングして共通電極とし、第1EL層と第2EL層との
間にある透明電極を第2電極としてこの第2電極から第
1EL層および第2EL層に電圧を印加する。
【0020】発光層の積層順序は実施例に示した順序に
限られることはないが、緑色の発光層(ZnS:Tb,
F)の発光輝度が青色の発光層(SrS:Ce,F)、赤
色の発光層(CaS:Eu,F)に比べて高いので、分割
した電極に最も近い発光層は緑色の発光層(ZnS:T
b,F)とすることが望ましい。
【0021】
【発明の効果】本発明のフルカラー薄膜ELパネルは、
積層するにあたって発光層をフォトリソ、エッチング工
程にさらさなくても良いので信頼性を向上できるととも
に、各電極に印加する電圧を制御することによって、
R、G、B各色の発光を独立に制御でき、信頼性の高い
フルカラーELパネルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層型EL装置の断面図及び平面図。
【図2】本発明の積層型EL装置の等価回路図及びその
動作の説明。
【図3】本発明の積層型EL装置の各電極の状態と発光
の状態の関係の説明。
【図4】従来の積層型EL(チューナブルカラーEL)
の構造例を示す図。
【図5】チューナブルカラーELの動作特性を示す図。
【図6】従来の積層型ELの構造例(発光層2層)を示
す図。
【図7】従来の積層型ELの構造(発光層3層)を示す
図。
【図8】平面配列型フルカラーELパネル構造を示す断
面図。
【符号の説明】
1 ガラス基板、 2 透明電極、 21a,21b
第1透明電極 22 第2透明電極、 23 第3透明電極、 31・
・・36 誘電体層 41 第1発光層、 42 第2発光層、 43 第3
発光層 5 背面電極、 61 第1EL層、 62 第2E
L層 63 第3EL層、 Cg ZnS:Tb,F EL素子
の容量 Cb SrS:Ce,F EL素子の容量 Cr CaS:Eu,F EL素子の容量 Vg ZnS:Tb,F EL素子の容量 Vb SrS:Ce,F EL素子の容量 Vr CaS:Eu,F EL素子の容量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 33/00 - 33/28 G09F 9/30 365 G09G 3/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一基板上に互いに異なる発光色を呈す
    る3以上の複数の薄膜EL素子を積層形成し、積層方向
    に隣接する薄膜EL素子の対向する電極をそれぞれ共通
    にして成るフルカラー薄膜ELパネルにおいて、 第1のEL層に駆動電圧を印加する2つのストライプ状
    電極に分割された第1の電極と、 第2のEL層に駆動電圧を印加するストライプ状に形成
    され、前記積層方向からみて前記第1の電極と前記第1
    のEL層および前記第2のEL層を介して互いに交差す
    るように配置された第2の電極と、前記第1のEL層と前記第2のEL層との層間に配置さ
    れ、前記積層方向からみて 前記第1の電極の2つのスト
    ライプ状電極と前記第2の電極との2つの交差部にまた
    がり1画素分に相当する形状に形成され且つ電気的にフ
    ロートの状態に形成された前記第1のEL層と前記第2
    のEL層に共通の共通電極と、 前記第2の電極と共同して第3のEL層に駆動電圧を供
    給するストライプ状に形成された第3の電極とを有する
    ことを特徴とするフルカラー薄膜ELパネル。
  2. 【請求項2】 同一基板上に互いに異なる発光色を呈す
    る3以上の複数の薄膜EL素子を積層形成し、積層方向
    に隣接する薄膜EL素子の対向する電極とをそれぞれ共
    通にして成るフルカラー薄膜ELパネルと、前記フルカ
    ラー薄膜ELパネルの発光を制御する制御手段とからな
    るフルカラー薄膜EL表示装置において、 第1のEL層に駆動電圧を印加する2つのストライプ状
    電極に分割された第1の電極と、 第2のEL層に駆動電圧を印加するストライプ状に形成
    され、前記積層方向からみて前記第1の電極と前記第1
    のEL層および前記第2のEL層を介して互いに交差す
    るように配置された第2の電極と、前記第1のEL層と前記第2のEL層との層間に配置さ
    れ、前記積層方向からみて 前記第1の電極の2つのスト
    ライプ状電極と前記第2の電極との2つの交差部にまた
    がり1画素分に相当する形状に形成され且つ電気的にフ
    ロートの状態に形成された前記第1のEL層と前記第2
    のEL層に共通の共通電極と、 前記第2の電極と共同して第3のEL層に駆動電圧を供
    給するストライプ状に形成された第3の電極と、 前記第1の電極の分割された2つのストライプ状電極お
    よび前記第2の電極ならびに前記第3の電極に印加する
    電圧をそれぞれ独立に制御する発光制御部を有する制御
    手段とを有することを特徴とするフルカラー薄膜ELパ
    ネル表示装置。
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