JPH04306589A - 薄膜elパネル - Google Patents

薄膜elパネル

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Publication number
JPH04306589A
JPH04306589A JP3071475A JP7147591A JPH04306589A JP H04306589 A JPH04306589 A JP H04306589A JP 3071475 A JP3071475 A JP 3071475A JP 7147591 A JP7147591 A JP 7147591A JP H04306589 A JPH04306589 A JP H04306589A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
panel
emitting layer
upper electrode
mesa
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3071475A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirosaku Nonomura
野々村 啓作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP3071475A priority Critical patent/JPH04306589A/ja
Publication of JPH04306589A publication Critical patent/JPH04306589A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、パーソナルコンピュ
ータ,ワードプロセッサその他OA機器などの情報表示
体として使用される薄膜EL(エレクトロルミネッセン
ス)パネルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の薄膜ELパネルは、一般に図7に
示すように構成されている。すなわち、ガラス基板2の
上に、下部透明電極3,下部絶縁層4,発光層5,上部
絶縁層6,上部電極7が順に設けられ、EL素子部1が
形成されている。このEL素子部1は裏ばりガラス8で
覆われ、EL素子部1と裏ばりガラス8の隙間に、水分
侵入を防いでEL素子部1の寿命を延ばすために黒色シ
リコーン樹脂10が満たされている。なお、11は樹脂
注入用の孔を示し、9,12はそれぞれシール材,封止
材を示している。詳しくは、上記EL素子部1は図5お
よび図6(a),(b)に示すようにXYマトリックス
状に構成されている(図5はEL素子部1の平面パター
ン(XY面内)を示し、図6(a),(b)はそれぞれ
図5におけるAA’線断面、BB’線断面を示している
。)。すなわち、下部透明電極3と上部電極7とは互い
に直交する向き(XY方向)にそれぞれストライプ状に
パターン加工されている。一方、下部絶縁層4,発光層
5および上部絶縁層6は積層されたままXY面内で広が
った状態となっている。動作時には、下部透明電極3と
上部電極7との間に所定の電圧が印加され、発光層5の
うち上記下部透明電極3と上部電極7との交差領域(図
5中に斜線を付して表わしている)に存する部分(絵素
)が発光する。絵素が発生した光は、ガラス基板2を通
してパネル外部に取り出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の薄膜ELパネルは、図4に示すように、絵素(発光
層5)が発生した光L1,L2,L3のうち、下部絶縁
層4,上部絶縁層6との界面5a,5bに対して略垂直
な方向の光L1だけしか取り出せないという問題がある
。上記界面5a,5bに対して入射角が浅い光L2や略
平行な光L3は、これらの界面5a,5bで全反射を繰
り返しまたは発光層5内を直進した後、やがて発光層5
内で減衰する。これを定量的に評価すると、パネル外部
に取り出される光量(以下「有効光量」という。)は発
光光量全体の10〜25%にしかならず、残り75〜9
0%は発光層内に閉じ込められたまま消滅する(R.H
.マウホ(Mauch)ほか:“エレクトロルミネッセ
ンス素子の光学的ふるまい”スプリンガ・プロシーディ
ングス・イン・フィジィクス  38巻  p.p.2
91−295(1989))。
【0004】そこで、この発明の目的は、電極および発
光層の構造に工夫を施すことにより、信頼性を損なうこ
となく有効光量を飛躍的に高めることができ、したがっ
て高輝度化および低消費電力化を実現することができる
薄膜ELパネルを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ガラス基板上に、ストライプ状に加工
された透明層からなる下部電極と、発光層と、上記下部
電極に対して交差する向きにストライプ状に加工された
金属層からなる上部電極を順に備え、上記両電極間に電
圧を印加して上記発光層のうち上記両電極の交差領域に
存する部分に光を発生させ、この光を上記ガラス基板を
通してパネル外部に取り出すようにした薄膜ELパネル
において、上記発光層は上記両電極の交差領域ごとにメ
サ状に分割され、上記分割された発光層のメサ斜面に、
この発光層内で発生した光を反射する反射部材が設けら
れていることを特徴としている。
【0006】また、上記メサ斜面は上記両電極の交差領
域の周囲に形成され、上記反射部材は、上記上部電極と
同一の金属層からなるのが望ましい。
【0007】さらに、上記反射部材と上記上部電極との
隙間は、上記上部電極と下部電極との間隔の10倍以上
に設定されているのが望ましい。
【0008】
【作用】下部電極と上記電極との間に電圧が印加され、
発光層のうち上記両電極の交差領域に存する部分に光が
発生したとする。上記発光層5とこの発光層を挟む隣接
層との界面に対して略垂直な方向の光は、従来と同様に
そのままパネル外部に取り出される。一方、上記界面に
対して入射角が浅い光や略平行な光は、従来と同様に上
記界面で全反射したり発光層内を直進したりする。けれ
ども、上記発光層は下部電極と上部電極との交差箇所ご
とに分割されているので、上記入射角が浅い光や略平行
な光は、消滅してしまう前に上記発光層の端面(メサ斜
面)に到達する。そして、上記反射部材(または上部電
極)によって反射されて、パネル外部に取り出される。 このように、この薄膜ELパネルでは、発光層内で発生
した光がほとんど減少することなく有効に取り出される
。したがって、従来に比して有効光量が飛躍的に増大す
る。したがって、従来並みの電力が駆動されるときは高
輝度となる一方、従来並みの輝度でよいときは低消費電
力で駆動可能となる。
【0009】また、上記メサ斜面は上記両電極の交差領
域の周囲に形成され、上記反射部材は、上記電極と同一
の金属層からなる場合、上記反射部材と上部電極は、上
記金属層をパターン加工することにより同時に形成可能
となる。したがって、上記反射部材を設けるためにわざ
わざ工程を増やす必要がなくなる。
【0010】さらに、上記反射部材と上記上部電極との
隙間は、上記上部電極と下部電極との間隔の10倍以上
に設定されている場合、上記反射部材が上記下部電極と
同電位を与えて駆動されるとき(または上記反射部材が
電気的に絶縁されているとき)であっても、素子耐圧が
従来に比して低下することはない。したがって、信頼性
が損なわれることがない。
【0011】
【実施例】以下、この発明の薄膜ELパネルを実施例に
より詳細に説明する。
【0012】図1は一実施例の薄膜ELパネルの平面パ
ターン(XY面内)を示し、図2(a),(b)はそれ
ぞれ図1におけるAA’線断面,BB’線断面を示して
いる。なお、図5乃至図7に示した薄膜ELパネルと同
一の構成要素については同一符号を付している。この薄
膜ELパネルは、ガラス基板2上に、Y方向にストライ
プ状に加工された透明層からなる下部電極3と、下部絶
縁層4,発光層5および上部絶縁層6からなるメサ状絵
素20と、X方向にストライプ状に加工された金属層か
らなる上部電極7aを備えている。上記メサ状絵素20
は、下部電極3と上部電極7aとの交差領域(図1中に
斜線を付して表わしている)ごとにメサ状に設けられて
おり、X方向,Y方向の各端面(メサ斜面)20mx,
20myが、XY面内で上記交差領域の周囲に形成され
ている。Y方向に隣接するメサ斜面20my,20my
は、上部電極7aと同一の金属層からなる矩形パターン
の反射部材7bによって覆われている。一方、X方向の
各メサ斜面20mxは、中央部が上記上部電極7aで覆
われている。この例では、反射部材7bと上部電極7a
とによって、メサ斜面20my,20mxの面積の80
%程度を覆っている。
【0013】この薄膜ELパネルは次のようにして作製
する。■まず、ガラス基板2の上に透明導電層を設けて
、所定のストライプ状パターンでエッチングにより下部
電極3を形成する。上記透明導電層の材料としては、I
n2O3(厚さ1500Å〜2500Å)が採用できる
【0014】■次に、スパッタ法またはCVD法により
、Al2O3,Ta2O5,SiO2またはSi3N4
を材料として下部絶縁層4を形成する。各材料からなる
絶縁膜を複数積層することにより、絶縁耐圧が向上する
ことが知られている。この下部絶縁層4のトータル膜厚
は2000〜3000Å程度に設定する。
【0015】■次に、電子ビーム蒸着法またはCVD法
等により、ZnS(Mnドープ)を材料として発光層5
を形成する。他の発光層材料を用いても良いし、多色化
のために異なる発光層材料を併用しても良い。この発光
層5の膜厚は5000〜10000Å程度に設定する。
【0016】■次に、上部絶縁層6を形成する。この上
部絶縁層6の材料および形成方法等は、工程■の下部絶
縁層3と同一の条件とする。
【0017】■次に、上部絶縁層6,発光層5および下
部絶縁膜4の三層をマトリックス状に配列された正方パ
ターンでドライ又はウエットエッチングして、上部電極
7aと下部電極3との交差領域ごとに、上下面が正方形
をなすメサ状絵素20を形成する。上記正方形のサイズ
は、メサ状絵素20の各端面20mx,20myが上記
両電極7a,3の交差領域の周囲を取り囲むように、こ
の交差領域よりも大きく設定する。なお、下部絶縁層4
が除去されると下部電極3が露出し、その一部がエッチ
ングされる。けれども、次工程■で、下部電極3は金属
層(反射部材7b)によって覆われ、導通が保たれるの
で問題はない。
【0018】■次に、金属層(Al、Ni等)を設けて
、ストライプ状パターンの上部電極7aを形成する。こ
のとき、上記金属層を用いて、メサ状絵素20のY方向
のメサ斜面20my上に反射部材7bを同時に形成する
。上部電極7aと反射部材7bとの隙間30は、素子耐
圧の低下を避けるために、マスクパターンにより例えば
10μmに設定する。上記金属層の厚さは、メサ状絵素
20のメサ斜面の段差による断線を避けるために、1.
5μm(15000Å)以上に設定する。このように、
上部電極7aと反射部材を同時形成しているので、反射
部材7bを設けるためにわざわざ工程を増やさなくても
済ませられる。
【0019】動作時には、下部電極3と上部電極7aと
の間に電圧が印加される。これにより、図3に示すよう
に、上記メサ状絵素20のうち上記両電極3,7aの交
差領域に存する部分(発光層5内)で、様々な方向の光
L1’,L2’,L3’が発生する。上記発光層5と隣
接層4,6との界面5a,5bに対して略垂直な方向の
光L1’は、従来と同様にそのままパネル外部に取り出
される。一方、上記界面5a,5bに対して入射角が浅
い光L2’や略平行な光L3は、従来と同様にこれらの
界面5a,5bで全反射を繰り返したり直進したりする
。けれども、上記メサ状絵素20は、下部電極3と上部
電極7aとの交差領域ごとに設けられているので、上記
光L2’,L3’は消滅してしまう前に端面(メサ斜面
)20my(または20mx)に到達する。そして、メ
サ斜面20my,20mxのほとんど全部を覆う反射部
材7bまたは上部電極7aによって反射されて、パネル
外部に取り出される。このように、この薄膜ELパネル
は、発光層5(すなわちメサ状絵素20)内で発生した
光L1’,L2’,L3’をほとんど減少させることな
く有効に取り出すことができる。したがって、従来に比
して有効光量を飛躍的に、試算では4倍程度に増大させ
ることができる。したがって、従来並みの電力で駆動さ
れるときは輝度を4倍に高めることができる一方、従来
並みの輝度でよいときは1/4の低消費電力で駆動する
ことができる。これにより、薄膜EL素子の応用分野を
屋外用ディスプレイ、電池駆動のポータブル機器などに
広く拡大することができる。
【0020】また、上部電極7aと反射部材(下部電極
3と導通している)7bとの隙間30を10μmに設定
しているので、素子耐圧の低下を防止でき、信頼性が損
なわれるのを防止できる。なお、本発明者は、この隙間
30は上部電極7aと下部電極3との間隔の10倍以上
、通常10μm以上に設定されていれば問題が生じない
ことを確認した。また、反射部材7bは、下部電極3に
導通されず、電気的に絶縁された状態にあっても良い。
【0021】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の薄
膜ELパネルは、ストライプ状の上部電極と下部電極と
の交差領域ごとに発光層をメサ状に分割し、この分割し
た発光層のメサ斜面に反射部材を設けているので、上記
発光層内で発生した光を上記反射部材によって反射して
、有効にパネル外部に取り出すことができる。したがっ
て、発光光量全体に対して有効光量を飛躍的に高めるこ
とができる。したがって、高輝度化および低消費電力化
を実現でき、応用分野を広く拡大することができる。
【0022】また、上記メサ斜面は上記両電極の交差領
域の周囲に形成され、上記反射部材は、上記上部電極と
同一の金属層からなる場合、上記反射部材と上記電極は
、上記金属層をパターン加工することにより同時に形成
できる。したがって、上記反射部材を設けるためにわざ
わざ工程を増やさなくても済ませられる。
【0023】さらに、上記反射部材と上記上部電極との
隙間は、上記上部電極と下部電極との間隔の10倍以上
に設定されている場合、上記反射部材に上記下部電極と
同電位を与えて駆動されるとき(または上記反射部材が
電気的に絶縁されているとき)であっても、耐圧が従来
に比して低下するのを防止でき、信頼性を維持すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  この発明の一実施例の薄膜ELパネルの平
面パターンを示す図である。
【図2】  図1におけるAA’線断面およびBB’線
断面を示す図である。
【図3】  上記薄膜ELパネルの動作を説明する図で
ある。
【図4】  従来の薄膜ELパネルの動作を説明する図
である。
【図5】  従来の薄膜ELパネルの平面パターンを示
す図である。
【図6】  図5におけるAA’線断面およびBB’線
断面を示す図である。
【図7】  上記従来の薄膜ELパネルの全体構造を示
す断面図である。
【符号の説明】
2      ガラス基板 3      下部電極 4      下部絶縁層 5      発光層 6      上部絶縁層 7a     上部電極 7b     反射部材 20      メサ状絵素 20mx,20my    メサ斜面 30      隙間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ガラス基板上に、ストライプ状に加工
    された透明層からなる下部電極と、発光層と、上記下部
    電極に対して交差する向きにストライプ状に加工された
    金属層からなる上部電極を順に備え、上記両電極間に電
    圧を印加して上記発光層のうち上記両電極の交差領域に
    存する部分に光を発生させ、この光を上記ガラス基板を
    通してパネル外部に取り出すようにした薄膜ELパネル
    において、上記発光層は上記両電極の交差領域ごとにメ
    サ状に分割され、上記分割された発光層のメサ斜面に、
    この発光層内で発生した光を反射する反射部材が設けら
    れていることを特徴とする薄膜ELパネル。
  2. 【請求項2】  上記メサ斜面は上記両電極の交差領域
    の周囲に形成され、上記反射部材は、上記上部電極と同
    一の金属層からなることを特徴とする請求項1に記載の
    薄膜ELパネル。
  3. 【請求項3】  上記反射部材と上記上部電極との隙間
    は、上記上部電極と下部電極との間隔の10倍以上に設
    定されていることを特徴とする請求項2に記載の薄膜E
    Lパネル。
JP3071475A 1991-04-04 1991-04-04 薄膜elパネル Pending JPH04306589A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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