JPH0562779A - Electroluminescence element - Google Patents

Electroluminescence element

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JPH0562779A
JPH0562779A JP3171456A JP17145691A JPH0562779A JP H0562779 A JPH0562779 A JP H0562779A JP 3171456 A JP3171456 A JP 3171456A JP 17145691 A JP17145691 A JP 17145691A JP H0562779 A JPH0562779 A JP H0562779A
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JP
Japan
Prior art keywords
current limiting
fine powder
limiting layer
resistivity
back electrode
Prior art date
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Application number
JP3171456A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuro Yoshii
井 哲 朗 吉
Yuichi Aoki
木 裕一 青
Shiro Kobayashi
林 史 朗 小
Toshiaki Anzaki
崎 利 明 安
Katsuhisa Enjoji
城 寺 勝 久 円
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.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the intensity irregularity of luminescence and suppress the occurrence of a breakdown by using an electron conducting titanium oxide as a main constituent for the conducting fine powder of a current limiting layer. CONSTITUTION:A transparent electrode 2 is formed on a glass base 1, and a light emitting layer 3 made of ZnS:Mn (0.3wt.%) is formed on it by deposition. A paint dispersed with TiO fine powder into a mixed solution of binder resin and thinner is coated on it, then the paint is dried to form a current limiting layer 4. Al is deposited on it to form a back electrode, and the back electrode is scribed with a diamond needle to form grooves 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロルミネセン
ス(以下ELと略す)素子に関し、詳しくはその電流制
限層を改善したEL素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroluminescence (hereinafter abbreviated as EL) element, and more particularly to an EL element having an improved current limiting layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】EL素子を応用したELデイスプレイ
は、近年ポータブルタイプのコンピュータの端末などに
急速に普及しつつある有望なフラットパネルデイスプレ
イの1つである。
2. Description of the Related Art An EL display to which an EL element is applied is one of the promising flat panel displays that are rapidly becoming popular in portable computer terminals and the like in recent years.

【0003】EL素子には、薄膜型EL素子と粉末型E
L素子の2つのタイプが知られているが、最近では薄膜
型と粉末型とを組み合わせた混成型EL素子(Hybr
idEL素子あるいはCompositeEL素子と呼
ばれる)が、有力なEL素子の1つとして注目されるよ
うになってきた。(例えば英国特許公報2176340
A号,英国特許公報2176341A号)図3は、従来
技術の混成型EL素子の断面構造を示した図である。図
3を用いて従来技術のEL素子の構造および製造方法を
説明する。
EL elements include thin film type EL elements and powder type E elements.
Two types of L elements are known, but recently, a hybrid EL element (Hybr) that combines a thin film type and a powder type is known.
The so-called idEL element or Composite EL element) has attracted attention as one of the promising EL elements. (For example, British Patent Publication 2176340.
No. A, British Patent Publication No. 2176341A) FIG. 3 is a view showing a cross-sectional structure of a conventional hybrid EL device. The structure and manufacturing method of a conventional EL element will be described with reference to FIG.

【0004】ガラス基板1上に、透明電極2としてイン
ジウム錫酸化物(ITO)などの透明電極材料をスパッ
タ、真空蒸着法などにより成膜した後に、フォトリソグ
ラフィーなどの方法を用いて所定の形状にパターンニン
グする。その上に発光層3を真空蒸着法、スパッタ法、
MOCVD法などの方法を用いて形成する。発光層の材
質としては、ZnS,ZnSe,CdSなどの2−6属
化合物に、Mn,Cuなどの遷移金属やTb,Sm,D
yなどの希土類あるいはそれらのフッ化物、塩化物など
を発光中心としてドープしたものがよく用いられる。そ
の上に、電流制限層7として導電性の微粉末を有機バイ
ンダーで固めた数十μm程度の粉末層をスプレー法など
の方法によって成膜する。最後に、背面電極5としてア
ルミニウムなどの金属を真空蒸着あるいはスパッタ法で
成膜することによりEL素子とする。
A transparent electrode material such as indium tin oxide (ITO) is formed as a transparent electrode 2 on the glass substrate 1 by sputtering, vacuum deposition or the like, and then formed into a predetermined shape by a method such as photolithography. Pattern. The light emitting layer 3 is formed thereon by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method,
It is formed using a method such as MOCVD. Examples of the material for the light emitting layer include ZnS, ZnSe, CdS, and other 2-6 group compounds, transition metals such as Mn and Cu, and Tb, Sm, and D.
A rare earth element such as y, or a fluoride or chloride thereof doped with an emission center is often used. On top of that, a powder layer of several tens of μm in which conductive fine powder is hardened with an organic binder is formed as a current limiting layer 7 by a method such as a spray method. Finally, a metal such as aluminum is formed as the back electrode 5 by vacuum deposition or sputtering to form an EL element.

【0005】ドットマトリックス型のELデイスプレイ
パネルを製造する場合は、その後、ダイアモンド針等を
用いて、たとえば背面電極と電流制御層を同時に機械的
に引っかいて、背面電極と電流制限層のパターニングを
行う。そのため、電流制限層の膜厚は、5μmから30
μmとされる。
When manufacturing a dot matrix type EL display panel, thereafter, the back electrode and the current control layer are patterned mechanically at the same time, for example, by mechanically scratching the back electrode and the current control layer using a diamond needle or the like. .. Therefore, the thickness of the current limiting layer is 5 μm to 30 μm.
μm.

【0006】前記電流制限層7は、発光の際、EL素子
の熱の発生により発光層の抵抗率が低下し、EL素子に
過剰な電流が流れて素子を破壊するのを防ぐ役割を果た
す。電流制限層の抵抗は、大きければ大きいほど素子の
絶縁破壊に対しては安定になるが、あまり大きくなると
電流制限層での電圧降下が大きくなり、それがEL素子
の駆動電圧の上昇につながるので、おのずから限界があ
り、上記5μmから30μmの膜厚の範囲において、膜
厚方向に対し、単位面積(1cm2)当り50Ωから2
00Ωの抵抗値、つまり、1×104Ω・cmから5×
105Ω・cmの抵抗率のものがよい。
[0006] The current limiting layer 7 serves to prevent the EL element from being destroyed due to the decrease in the resistivity of the light emitting layer due to the heat generation of the EL element during the light emission. The larger the resistance of the current limiting layer is, the more stable it is against dielectric breakdown of the element, but if it is too large, the voltage drop in the current limiting layer becomes large, which leads to an increase in the drive voltage of the EL element. Naturally, there is a limit, and in the film thickness range of 5 μm to 30 μm, 50Ω to 2 per unit area (1 cm 2 ) in the film thickness direction.
Resistance value of 00Ω, that is, from 1 × 10 4 Ω · cm to 5 ×
It is preferable to have a resistivity of 10 5 Ω · cm.

【0007】前記導電性微粉末の物質としては、バイン
ダーで固めた後に前述の抵抗率をもたせるために、1×
104Ω・cm〜5×105Ω・cm程度の抵抗率をもつ
ことが要求される。従来技術のEL素子では銅をコート
したZnS粉末が用いられていたが、黒色で素子のコン
トラストが良くなり、銅の移動によって経時的に抵抗値
が変化しないMnO2微粉末が用いられるようになって
きた。
The substance of the conductive fine powder is 1 × in order to have the above-mentioned resistivity after being hardened with a binder.
It is required to have a resistivity of about 10 4 Ω · cm to 5 × 10 5 Ω · cm. Although ZnS powder coated with copper was used in the EL device of the prior art, MnO 2 fine powder, which is black and has a good contrast of the device and whose resistance value does not change with time due to the movement of copper, has been used. Came.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の混成型EL素子においては、温度変化によって電流
制限層の抵抗率が変化することにより、使用中に輝度む
らが生じたり、寿命が短かくなるという重大な問題点が
あった。
However, in the above-mentioned conventional hybrid EL device, the resistivity of the current limiting layer changes due to temperature change, which causes uneven brightness during use and shortens the service life. There was a serious problem.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の問
題点を解決するためになされたものであって、透明な絶
縁性基板上に、透明電極、発光層、導電性微粉末をバイ
ンダーで固定した電流制限層および背面電極を順次積層
したエレクトロルミネセンス素子であって、前記導電性
微粉末の主成分として電子伝導性のチタン酸化物を用い
たことを特徴とするエレクトロルミネセンス素子であ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, in which a transparent electrode, a light emitting layer and a conductive fine powder are used as a binder on a transparent insulating substrate. An electroluminescent device in which a current limiting layer fixed by and a back electrode are sequentially laminated, wherein an electroconductive titanium oxide is used as a main component of the conductive fine powder. is there.

【0010】本発明に用いられるチタン酸化物は、アル
ミニウムやモリブデンなどのるつぼを用い、約1600
℃で二酸化チタンと金属チタンを直接反応させるか、約
130atm程度の高圧力、約2000℃程度の高温度
で、水素を用いて二酸化チタンを還元することなどによ
り得られる。このようにして得られるチタン酸化物は化
学式でTiOn(n=0.64〜1.25)で表される電
子伝導体であり、その固有電気抵抗率が低い。したがっ
て電流制限層の抵抗率を調整するためにより抵抗率の高
い物質、たとえばタングステン等が混ぜて用いられる。
導電性微粉末の粒径は1μm以下が望ましく、EL表示
のコントラストをあげるために黒色または暗青色が望ま
しい。
The titanium oxide used in the present invention is a crucible of aluminum, molybdenum, etc.
It can be obtained by directly reacting titanium dioxide with metallic titanium at ℃ or by reducing titanium dioxide with hydrogen at a high pressure of about 130 atm and a high temperature of about 2000 ℃. The titanium oxide thus obtained is an electron conductor represented by the chemical formula TiO n (n = 0.64 to 1.25) and has a low specific electrical resistivity. Therefore, in order to adjust the resistivity of the current limiting layer, a substance having a higher resistivity such as tungsten is mixed and used.
The particle size of the conductive fine powder is preferably 1 μm or less, and black or dark blue is preferable in order to increase the contrast of EL display.

【0011】本発明のEL素子の電流制限層は、導電性
微粉末自体が温度の上昇に対して、抵抗率の変化が小さ
く、300〜400Kの間では抵抗値の変化は実質的に
ない。導電性微粉末を固めて層とするためにバインダー
として用いる樹脂としては、特に制限されるものではな
いが、使用できる樹脂を例示すると、ビニル系樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース系樹
脂、ポリウレタン系樹脂、尿素系樹脂、エポキシ系樹
脂、メラミン系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられ、
特に、水酸基、カルボキシル基、スルホニル基、ニトロ
基等の極性基や、エポキシ基、イソシアヌル基、シラノ
ール基等の反応性基を有した樹脂が好適に用いられる。
In the current limiting layer of the EL device of the present invention, the conductive fine powder itself has a small change in resistivity with a rise in temperature, and there is substantially no change in resistance value between 300 and 400K. The resin used as a binder for solidifying conductive fine powder into a layer is not particularly limited, but examples of usable resins include vinyl resins, polyester resins, polyamide resins, and cellulose resins. , Polyurethane resins, urea resins, epoxy resins, melamine resins, silicone resins, etc.,
In particular, a resin having a polar group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonyl group or a nitro group, or a reactive group such as an epoxy group, an isocyanuric group or a silanol group is preferably used.

【0012】[0012]

【作用】本発明の電流制限層の導電性微粉末は、温度上
昇に対する電気抵抗の変化が小さい電子伝導体のチタン
酸化物を主成分としているので、EL素子の発光による
発熱が抑制され、EL素子のブレークダウンが防止され
る。
Since the conductive fine powder of the current limiting layer of the present invention contains titanium oxide, which is an electron conductor, whose electric resistance changes little with temperature rise, as a main component, heat generation due to light emission of the EL element is suppressed, Device breakdown is prevented.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明を実施例で説明する。図1は、
本発明のエレクトロルミネセンス素子の断面図、図2は
電流制限層の抵抗率の温度依存性を説明するための図、
図3は、従来例のエレクトロルミネセンス素子の断面図
である。 実施例 ガラス基板1上に、透明電極2としてITOを反応性ス
パッタ法を用いて約5000nmの厚さに成膜した後、
フオトリソグラフィ法により所定の形状にパターニング
した。続いて、発光層3としてマンガン(Mn)を0.
3重量%ドープしたZnSを約1μm電子ビーム蒸着法
を用いて成膜した。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Figure 1
Sectional drawing of the electroluminescent element of this invention, FIG. 2 is a figure for demonstrating the temperature dependence of the resistivity of a current limiting layer,
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional electroluminescent element. Example After forming ITO as a transparent electrode 2 on a glass substrate 1 by a reactive sputtering method to a thickness of about 5000 nm,
It was patterned into a predetermined shape by the photolithography method. Subsequently, manganese (Mn) was used as the light emitting layer 3 in an amount of 0.1.
ZnS doped with 3 wt% was formed into a film by using an electron beam evaporation method of about 1 μm.

【0014】次に、一酸化チタンTiO(前記化学式で
n=1の組成)微粉末をバインダー樹脂とシンナーとの
混合液に分散させた塗料をスプレー法で塗装乾燥させ、
抵抗率が1.7×105Ω・cmで膜厚が10μmの電流
制限層4を形成した。
Next, a paint prepared by dispersing fine powder of titanium monoxide TiO (the composition of which is n = 1 in the above chemical formula) in a mixed liquid of a binder resin and a thinner is applied and dried by a spray method,
A current limiting layer 4 having a resistivity of 1.7 × 10 5 Ω · cm and a film thickness of 10 μm was formed.

【0015】次に、背面電極5として、アルミニウム
(Al)を真空蒸着法で1μm程度成膜し、その後前記
の電流制限層とアルミニウム膜を、ダイヤモンド針を用
いて同時にスクライブすることにより、溝6により隔離
された所定形状の背面電極パターンを形成した。
Next, as the back electrode 5, aluminum (Al) is deposited to a thickness of about 1 μm by a vacuum deposition method, and then the current limiting layer and the aluminum film are simultaneously scribed using a diamond needle to form the groove 6 A back electrode pattern having a predetermined shape separated by was formed.

【0016】このようにして作製されたEL素子を駆動
回路に接続して発光させたところ、発光部分の全面が均
一に発光しており、輝度むらも観察されなかった。ま
た、このEL素子の電流制限層の温度による抵抗率の変
化を測定した結果を図2の白丸印で示す。絶対温度の逆
数で2.5×10ー3〜3.25×10ー3ー1(35〜1
27℃)まで抵抗率は一定であった。 比較例 電解法にて作製したMnO2粉末をボールミルで粉砕し
て平均粒径0.3μmとし、これをMnO2粉末の体積と
バインダー樹脂の体積の比率が3対7になるようにバイ
ンダー樹脂とシンナーとの混合液を加えて分散させて塗
料を作製した。
When the EL device thus manufactured was connected to a driving circuit to emit light, the entire surface of the light emitting portion emitted light uniformly, and uneven brightness was not observed. In addition, the result of measuring the change in resistivity with temperature of the current limiting layer of this EL element is shown by a white circle in FIG. Reciprocal of absolute temperature 2.5 × 10 -3 to 3.25 × 10 -3 K -1 (35 to 1
The resistivity was constant up to 27 ° C. Comparative Example MnO 2 powder produced by the electrolysis method was crushed with a ball mill to an average particle size of 0.3 μm, and this was used as a binder resin so that the ratio of the volume of MnO 2 powder to the volume of binder resin was 3: 7. A mixed liquid with a thinner was added and dispersed to prepare a paint.

【0017】この塗料を、実施例と同じようにして作製
した発光層3、透明電極2付きガラス基板1上にスプレ
ー法で塗装、乾燥させ、抵抗率が1.3×105Ω・cm
で膜厚が13μmの電流制限層7を形成した。
This coating material was applied onto a glass substrate 1 having a light emitting layer 3 and a transparent electrode 2 prepared in the same manner as in the example by a spray method and dried to have a resistivity of 1.3 × 10 5 Ω · cm.
Then, the current limiting layer 7 having a film thickness of 13 μm was formed.

【0018】次に、実施例と同じようにして背面電極5
を形成し、ダイヤモンド針を用いてスクライブすること
により、所定の背面電極パターンを形成した。
Then, the back electrode 5 is formed in the same manner as in the embodiment.
Was formed and scribed using a diamond needle to form a predetermined back electrode pattern.

【0019】このようにして作製されたEL素子を駆動
回路に接続して発光させたところ、印加電圧を増加させ
て輝度を上げるに従い、EL素子の温度が上昇し、EL
素子内の最も明るい部分の素子から順次ブレークダウン
が生じた。
When the EL element thus manufactured was connected to a drive circuit to emit light, the temperature of the EL element increased as the applied voltage was increased to increase the luminance, and
The breakdown occurred sequentially from the brightest element in the element.

【0020】このEL素子の電流制限層の温度による抵
抗率の変化を実施例と同様に測定した。得られた結果を
図2の黒丸印で示す。温度の上昇とともに抵抗率が低下
することが認められた。
The change in resistivity with temperature of the current limiting layer of this EL device was measured in the same manner as in the example. The obtained results are shown by black circles in FIG. It was observed that the resistivity decreased with increasing temperature.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、EL素子の輝度むらが
改善され、EL素子のブレークダウンが防止されるの
で、EL素子の信頼性を向上させることができる。
According to the present invention, the uneven brightness of the EL element is improved and the breakdown of the EL element is prevented, so that the reliability of the EL element can be improved.

【0022】また、本発明のEL素子は、電流制限層の
抵抗率が温度によらず一定であるため、所要電力の時間
変動が小さく、かつ輝度の時間変動が小さい。
Further, in the EL device of the present invention, the resistivity of the current limiting layer is constant irrespective of temperature, so that the time variation of the required power and the time variation of the luminance are small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のエレクトロルミネセンス素子の実施例
の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of an electroluminescent device of the present invention.

【図2】電流制御層の抵抗率の温度依存性を説明する図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating temperature dependence of resistivity of a current control layer.

【図3】従来技術のエレクトロルミネセンス素子の断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a prior art electroluminescent device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ガラス基板、2・・・透明電極、3・・・発光
層、4・・・導電性微粉末の主成分として電子伝導性の
チタン酸化物を用いた電流制御層、5・・・背面電極、
6・・・溝、7・・・導電性微粉末としてMnO2を用
いた電流制限層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate, 2 ... Transparent electrode, 3 ... Light emitting layer, 4 ... Current control layer using electronically conductive titanium oxide as a main component of electroconductive fine powder, 5 ...・ Back electrode,
6 ... Groove, 7 ... Current limiting layer using MnO 2 as conductive fine powder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安 崎 利 明 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 円 城 寺 勝 久 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiaki Asaki 3-5-11 Doshomachi, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (72) Inventor, Enjo Katsuhisa, Osaka City, Osaka 3-5-11 Dosyo-cho, Tokyo Inside Nippon Sheet Glass Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明な絶縁性基板上に、透明電極、発光
層、導電性微粉末をバインダーで固定した電流制限層お
よび背面電極を順次積層したエレクトロルミネセンス素
子において、前記導電性微粉末の主成分として電子伝導
性のチタン酸化物を用いたことを特徴とするエレクトロ
ルミネセンス素子。
1. An electroluminescent device comprising a transparent insulating substrate, a transparent electrode, a light emitting layer, a current limiting layer in which conductive fine powder is fixed with a binder, and a back electrode are sequentially laminated on the transparent insulating substrate. An electroluminescent device comprising an electronically conductive titanium oxide as a main component.
【請求項2】前記導電性微粉末中の前記チタン酸化物が
90重量%以上であることを特徴とする請求項1に記載
のエレクトロルミネセンス素子。
2. The electroluminescent device according to claim 1, wherein the titanium oxide in the conductive fine powder is 90% by weight or more.
JP3171456A 1991-06-24 1991-07-11 Electroluminescence element Pending JPH0562779A (en)

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