JP3072165B2 - 薄膜elディスプレイ素子 - Google Patents

薄膜elディスプレイ素子

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JP3072165B2
JP3072165B2 JP3304022A JP30402291A JP3072165B2 JP 3072165 B2 JP3072165 B2 JP 3072165B2 JP 3304022 A JP3304022 A JP 3304022A JP 30402291 A JP30402291 A JP 30402291A JP 3072165 B2 JP3072165 B2 JP 3072165B2
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正幸 鈴木
芳康 安藤
和宏 井ノ口
信衛 伊藤
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Denso Corp
Japan Science and Technology Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、車載用メータ
等の表示器に使用されるセグメント形の薄膜EL(Elect
roluminescence)ディスプレイ素子に関する。
【0002】
【従来技術】従来、薄膜ELディスプレイ素子は、硫化
亜鉛(ZnS)等を発光母体とする蛍光体に電界をかけた
時に発光する現象を利用したものであり自発光型の平面
ディスプレイ素子として注目されている。ここで、自動
車等のダッシュボード計器類としてディジタル表示のス
ピードメータやバーグラフ表示や各種警告表示など固定
パターン表示をするには、セグメント形の薄膜ELディ
スプレイ素子が用いられる。上記薄膜ELディスプレイ
素子は、その典型的な断面構造を図6に示したように、
絶縁性基板であるガラス基板1上に下部電極2、第1絶
縁膜3、発光層4、第2絶縁層5及び上部電極6を順次
積層して形成されている。又、薄膜ELディスプレイ素
子の上部は、通常、発光層4等の防湿のため図示しない
シリコンオイル等の防湿液で覆っている。
【0003】ここで、上部電極6の電極エッジ61,6
2を下部電極2の電極エッジ21,22より小さくして
その下部電極2の電極エッジ21,22部分にかからな
いよう配置している。これは以下のような理由に基づい
ている。薄膜ELディスプレイ素子は、下部電極2と上
部電極6とが対向した部分に挟まれた発光層4の部分が
所定のパターン形状に発光する。この時、上部電極6の
電極エッジ61,62の位置が下部電極2の電極エッジ
21,22の位置と同じで、例えば、上部電極6の電極
形状にてパターン形状を形成しているとする。ここで、
上部電極6と下部電極2との位置ずれが起きると表示さ
れるパターン形状が微妙に変化してしまうことになる。
又、上部電極6の電極エッジ61,62付近はその下層
に形成された第2絶縁層5等が厚み方向に変化する段差
部分であり、上部電極6の電極エッジ61,62付近で
はその厚みを均一にし難く、輝度ムラの原因にもなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上述の薄
膜ELディスプレイ素子への電圧印加時に、シリコンオ
イル等の防湿液が、一般に熱伝導率が低く素子からの発
熱を有効に発散できないことから、上部電極6の電極エ
ッジ61,62部分に電界集中による発熱が生じている
ことを見出した。この現象は、薄膜ELディスプレイ素
子の劣化や破壊に結びつくという問題がある。
【0005】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、セグメン
トタイプの薄膜ELディスプレイ素子の劣化、破壊を防
止して、素子寿命を向上させることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
第1の発明の構成は、絶縁性基板上に下部電極、第1
絶縁層、発光層、第2絶縁層及び上部電極を順次積層す
ると共に前記下部電極又は前記上部電極のうち少なくと
も光取り出し側の一方を透明導電膜で形成した薄膜EL
ディスプレイ素子であって、前記絶縁性基板より離れて
形成された前記上部電極を該上部電極と前記発光層を介
して対向する前記絶縁性基板の近傍に形成された前記下
部電極よりほぼ全周にわたって広くなるように形成した
ことを特徴とする。また、第2の発明の構成は、絶縁性
基板と下部電極との間に、絶縁性基板より高い熱伝導
有する絶縁膜を配置したことを特徴とする。また、第
3の発明の構成は、絶縁膜は1.0W/m・K以上の熱
伝導率を有することを特徴とする。
【0007】
【作用及び効果】薄膜ELディスプレイ素子は絶縁性基
板上に下部電極、第1絶縁層、発光層、第2絶縁層及び
上部電極が順次積層され、上記下部電極又は上記上部電
極のうち少なくとも光取り出し側の一方が透明導電膜で
形成されている。そして、上記絶縁性基板より離れて形
成された上記上部電極はその上部電極と上記発光層を介
して対向する上記絶縁性基板の近傍に形成された上記下
部電極よりほぼ全周にわたって広くなるように形成され
ている。
【0008】薄膜ELディスプレイ素子を上述のような
構成とする理由は、素子の発光時には電極エッジに電界
集中が起こりそこに発熱が生じることを見出したことに
基づいている。即ち、電極エッジの電界集中による発熱
を下部電極側に生じさせ、その下部電極の近傍の絶縁性
基板、例えば、空気やシリコンオイルより1〜2桁熱伝
導率が大きいガラス基板に伝達発散させる。これによ
り、薄膜ELディスプレイ素子の発光時に電界集中によ
り下部電極側で発生した発熱はその近傍の絶縁性基板に
速やかに伝達発散される。従って、薄膜ELディスプレ
イ素子は熱による劣化や破壊が防止されると共に寿命が
向上する。 特に、絶縁性基板より高い熱伝導率を有す
る絶縁膜を絶縁性基板と下部電極との間に配置すること
により、薄膜ELディスプレイ素子からの発熱が効率よ
く絶縁性基板側に伝達される。
【0009】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は本発明に係る薄膜ELディスプレイ素子
100の縦断面を示した模式図である。薄膜ELディス
プレイ素子100は、絶縁性基板であるノンアルカリの
ガラス基板1上に順次、以下の薄膜が形成され構成され
ている。ガラス基板1上には、ITO(Indium Tin Oxi
de:酸化インジウム、錫)透明導電膜から成る下部電極
2、第1絶縁層3、母体材料が硫化亜鉛(ZnS)から成
る発光層4、第2絶縁層5及び酸化亜鉛(ZnO:Ga2
3)透明導電膜から成る上部電極6が形成されている。そ
して、上部電極6の電極エッジ61,62部分は発光層
4を挟んで下部電極2の電極エッジ21,22部分より
広く大きく形成されている。
【0010】次に、上述の薄膜ELディスプレイ素子1
00の製造方法を以下に述べる。ガラス基板1上にIT
O(Indium Tin Oxide:酸化インジウム、錫)透明導電
膜をアルゴン(Ar)及び酸素(O)の混合ガス雰囲気中
で高周波スパッタして2000Åの厚さに成膜し、ウエット
エッチングにより所望のセグメント形のパターン形状に
加工し下部電極2を形成した。その上に、五酸化タンタ
ル・酸化アルミニウム混合(Ta25・Al23)をターゲ
ットとしてアルゴン及び酸素の混合ガス雰囲気中で高周
波スパッタして4000Åの厚さに成膜し第1絶縁層3を形
成した。次に、TbOF を添加した硫化亜鉛(ZnS)を
ターゲットとして、アルゴン及びヘリウム(He)の混合
ガス雰囲気中で高周波スパッタして8000Åの厚さに成膜
し発光層4を形成した。そして、シリコンをターゲット
としてアルゴン及び窒素の混合ガス雰囲気中で高周波ス
パッタして窒化珪素(SiN)を1000Åの厚さに成膜し
た。更に、その上に、五酸化タンタル・酸化アルミニウ
ム混合をターゲットとしてアルゴン及び酸素の混合ガス
雰囲気中で高周波スパッタして4000Åの厚さに成膜して
第2絶縁層5を形成した。これらの薄膜を積層形成した
後、Ga23 を添加した ZnO透明導電膜をイオンプレ
ーティングにより4000Åの厚さに成膜し、ウエットエッ
チングにより加工し上部電極6を形成した。上述の薄膜
ELディスプレイ素子100における第1絶縁層3又は
第2絶縁層5の構成材料としては、上記五酸化タンタル
・酸化アルミニウム混合や窒化珪素に限定されるもので
はなく、その他、酸化珪素や酸化イットリウム等の絶縁
膜で形成しても良い。又、発光層4の母体材料は硫化亜
鉛の他、硫化カルシウムや硫化ストロンチウム等でも良
く、添加材もマンガンやサマリウム等の元素及びそれら
の化合物でも良い。
【0011】次に、薄膜ELディスプレイ素子の表面に
液晶を塗布し偏光顕微鏡により発熱状態を観察した(液
晶法)。すると、上部電極6の電極エッジ61,62が
下部電極2の電極エッジ21,22よりも内側で小さい
ような、従来構造の薄膜ELディスプレイ素子では上部
電極6の電極エッジ61,62部分で発熱が観察され
た。これは、上部電極6の電極エッジ61,62部分で
電界集中が生じて熱が発生しているのである。これに対
して、本発明の薄膜ELディスプレイ素子100では従
来のような発熱は観測されなかった。この場合には、電
極エッジ構造の変更により上部電極6と下部電極2との
間の電界分布が変わったことによる。即ち、本発明の薄
膜ELディスプレイ素子100においては、下部電極2
の電極エッジ21,22部分にて同じく電界集中による
発熱が生じるが、この熱が空気やシリコンオイルに比べ
1〜2桁大きな熱伝導率を有するガラス基板1側に速や
かに伝達発散されるからである。従って、本発明の薄膜
ELディスプレイ素子100においては、素子自身の過
熱が防止され耐劣化及び破壊特性が向上される。
【0012】更に、薄膜ELディスプレイ素子の放熱効
果を向上するために、図2に示したような構成とする。
つまり、ガラス基板1と下部電極2との間にガラス基板
1の熱伝導率より高い少なくとも1.0W/m・K以上の熱伝
導率を有する絶縁材料から成る絶縁膜を挿入する。この
場合には、素子からの発熱がより効率良くガラス基板1
側に伝達発散されることにより、素子自身の過熱が防止
され耐劣化及び破壊特性が向上される。
【0013】又、図3に示したように、図1における下
部電極2の電極エッジ21,22部分をテーパ状にエッ
チング加工する。このように下部電極2の電極エッジ2
1,22部分を上部電極6に対して広げたような形状と
することにより、下部電極2の電極エッジ21,22に
おける電界集中を緩和させることができる。これによ
り、薄膜ELディスプレイ素子は下部電極2の電極エッ
ジ21,22部分での発熱が抑えられると共にガラス基
板1側に速やかに伝達発散され、素子自身の耐劣化及び
破壊特性が向上される。
【0014】本発明の薄膜ELディスプレイ素子を用
い、図4に示したように、0〜9までの数字を表示でき
る日の字型の7セグメント形表示器を構成する。図4で
は、上述と同様に、薄膜ELディスプレイ素子の上部電
極6の電極エッジ部分を下部電極2の電極エッジ部分よ
り広げて大きくしている。すると、下部電極2に設けら
れた電極の足の取り出し部をも、図4に斜線にて示した
ように、覆ってしまうことになる。即ち、セグメント形
状の発光必要部分と電極の足の取り出し部の発光不要部
分とが共に発光してデザイン意匠上、好ましくないとい
うことになる。この場合には、図5に示したように、上
部電極6の電極エッジ部分のうち下部電極2の足の取り
出し部を覆う部分のみ下部電極2のセグメント形状を表
す位置となるように切り欠き部63を設けることにより
不要発光部分をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る薄膜ELディ
スプレイ素子の縦断面を示した模式図である。
【図2】本発明に係る薄膜ELディスプレイ素子の第2
の実施例における縦断面を示した模式図である。
【図3】本発明に係る薄膜ELディスプレイ素子の第3
の実施例における縦断面を示した模式図である。
【図4】本発明の薄膜ELディスプレイ素子を用いて構
成された7セグメント形表示器を示した正面図である。
【図5】図4における不要発光部分をなくした7セグメ
ント形表示器の正面図である。
【図6】従来の薄膜ELディスプレイ素子の縦断面を示
した模式図である。
【符号の説明】
1−ガラス基板(絶縁性基板) 2−下部電極 3
−第1絶縁層 4−発光層 5−第2絶縁層 6−上部電極 21,22−(下部電極の)電極エッジ 61,62−(上部電極の)電極エッジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井ノ口 和宏 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 伊藤 信衛 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−14835(JP,A) 特開 昭63−116391(JP,A) 実公 平2−8400(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 33/26 H05B 33/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に下部電極、第1絶縁層、
    発光層、第2絶縁層及び上部電極を順次積層すると共に
    前記下部電極又は前記上部電極のうち少なくとも光取り
    出し側の一方を透明導電膜で形成した薄膜ELディスプ
    レイ素子であって、 前記絶縁性基板より離れて形成された前記上部電極を該
    上部電極と前記発光層を介して対向する前記絶縁性基板
    の近傍に形成された前記下部電極よりほぼ全周にわたっ
    て広くなるように形成したことを特徴とする薄膜ELデ
    ィスプレイ素子。
  2. 【請求項2】 前記絶縁性基板と前記下部電極との間
    に、前記絶縁性基板より高い熱伝導率を有する絶縁膜を
    配置したことを特徴とする請求項1に記載の薄膜ELデ
    ィスプレイ素子。
  3. 【請求項3】 前記絶縁膜は1.0W/m・K以上の熱
    伝導率を有することを特徴とする請求項2に記載の薄膜
    ELディスプレイ素子。
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