JPH0249396A - エレクトロルミネセント素子 - 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〕 本発明はエレクトロルミネセント素子（以後ＥＬ素子と
略称とする）に関し、特に直流電流発光型のＥＬデイス
プレィデバイス等に有用なＥＬ素子に関する。

〔従来の技術〕

近年コンピュータの普及に伴い、デイスプレィデバイス
の需要が高まっており、特に、現在量も広く使われてい
るＣＲＴ　　（陰極線管）の厚味が大きすぎると云う欠
点を改善しようと云う動きが盛んである。平面デイスプ
レィ装置として現在実用化の域に達しているものには代
表的なものを挙げるとＬＣＤ　　（液晶デイスプレィ）
　、　ＰＤ　（プラズマデイスプレィ）、ＥＬＤ（エレ
クトロルミネセントディスプレイ）、螢光表示管の４種
があり、ＥＬＤは中でも輝度の高さ、コントラストの良
さ及び視野角の広さに於いて群を抜いている。

ところが、現在量産段階にあるＥＬＤは二重絶縁型で、
この種の構成は真空成膜によって形成された薄膜を何層
も有しており、それぞれの層を形成する際の歩留りがあ
まり高くならないことから、総合的な歩留りを向上させ
ることが非常に困難である。

しかし、現在開発途上にある直流電流を流すことによっ
て発光させる方式のＥＬＤでは、直流電流を制限するた
めに設ける層の厚味を厚くしてピンホール生成の可能性
を小さくし、歩留りを上げることが可能である。

現在知られているこの種のＥＬＤの構成は、第１図に示
す様に、ガラス基板上に透明電極を形成し、その上に順
次発光層、電流制限層、背面電極を形成したものであり
（例えば英国特許ＧＢ２１７６３４ＯＡ）、二重絶縁型
に較べて真空成膜によって形成される絶縁膜が二層とも
使用されないことから、歩留りも高くなり、コストも低
下する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のＥＬ素子においては、電流制
限層の電気抵抗が発光による温度上昇で急激に低下し、
更に大きな電流が流れることによって発熱すると云う悪
循環によって輝度むらや寿命短縮が起こると云う重大な
問題点があった。

〔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、 透明基板上に、透明電極２発光物質よりなる面電流制限
層、および背面電極を順次積層して成るエレクトロルミ
ネセント素子において、該電流制限層を、 下記ａ、またはｂ．の粉末 ａ、ＩＶａ族およびＶａ族の各元素より選ばれた少くと
も１種の元素の窒化物粉末 ｂ．酸化ルテニウム、酸化イリジウム、カーボンブラッ
クより選ばれる１種もしくは２種以上と絶縁性金属酸化
物微粒子の混合物粉体をバインダー樹脂で固定したもの
としている。

まず、３３群の物質は、バルクの比抵抗は元の金属単体
の比抵抗よりも小さく、バルク状態では高導電体である
が、微粒化によって１０２Ω・ｃｍ〜１０４Ω・ｃｍの
高抵抗体となるものである。■ａ族元素（メンプレエフ
周期表、以下同じ）とは、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウムであり、Ｖａ族元素とは、バナジウム、ニオブ、
タンタルである。これらの窒化物すなわち、窒化チタン
、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化バナジウム
、窒化ニオブ、窒化タンタルは、それら自体では導電性
の非常に高い物質であるが、これを微粉化することによ
って高抵抗化することが可能であって、しかも、電気抵
抗の温度係数（以下ＴＣＰと略す）が正であると云う性
質を有する。これら窒化物粉末の粒径は１０ｎｍから１
０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１１００ｎか
ら３μｍの範囲である。

これらのうち、最も好ましく用いうるちのは窒化ジルコ
ニウムと窒化ニオブである。

また、５９群の物質は導電性の高い物質と絶縁物との混
合物である。導電性の高い物質をバインダー樹脂で固定
したものは高い導電性を示すが、バインダー樹脂の比率
を増大させることにより、本発明に於ける電流制限層と
して必要な４〜４　Ｘ　１０５Ω・ｃｌｌの範囲内の比
抵抗とすることはできるが、ふたつの問題が生じる。

ひとつは、この辺りの比抵抗の、導電性パウダーとバイ
ンダー樹脂の比率に対する変化率は非常に大きく、殆ど
制御が不可能に近いことである。

もうひとつは、この辺りの比抵抗を有する導電性パウダ
ーとバインダー樹脂組成体中の導電性パウダーの含有率
はかなり低いので、該組成体中を導電性パウダーが動き
まわり、物性の経時変化が起こりやすいことである。

上記２点の問題を解決するため、充填剤として、絶縁性
金属酸化物微粒子を加えて安定化させる。

これはガラス粉でも良いし、ＳｉＯ□、ｔｌ、Ｏ３等で
も良いが、塗膜の均一性を考慮すると粒径が小さくて粒
度のそろったＳｉｎｇ、　Ａ　１２０３等のゾルを用い
ることが好ましい。

本発明に使用する導電性の高い物質は、酸化ルテニウム
、酸化イリジウム、カーボンブラックより選ばれる１種
又は２種以上であるが、これらは電気抵抗の重度係数が
小さく、温度変化によって抵抗が変化しにくい物質であ
る。

これらの導電性の高い物質も、粒径によって抵抗が変化
するが、粉末の取扱い点や均一な発光強度を得るために
、前記窒化物粉末同様１０ｎｍ〜１０μｍの粒径とする
ことが好ましい。又、ＳｉＯ□。

Ａ　ｊ！　２０３等の絶縁性金属酸化物粉末も相互に分
散させるために同程度の粒径とすることが好ましく、１
０ｒｖ〜１０μｍの粒径が好まれる。

酸化ルテニウム、酸化イリジウム、カーボンブラックよ
りなる導電性の高い物質の粉末と絶縁性金属酸化物粉末
との混合割合によって、作成される電流制限層の電気抵
抗は変化するが、その混合割合を１／９〜９／１として
ｌＸｌ０’〜ｌＸｌ０６Ω・ｃｍの電気抵抗を有する電
流制限層を作成することが好ましい。

以上の電流制限層構成成分は、いずれも通常の粉体状又
は溶剤分散性ヅル状で使用され、これらはバインダー樹
脂を用いて固定される。バインダー樹脂としては、通常
の有機高分子物質やシリコーン樹脂を用いることができ
る。

これらにはたとえば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、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、ジノコーン系樹脂などが挙げら
れるが、特に、極性基を有した高分子材料が好適に用い
られる。

極性基を存した高分子材料としてはたとえば、ビニルア
ルコールやアクリル酸、メタクリル酸、Ｎ、Ｎ　−ジメ
チルアミノメタクリレート残基を有した共重合体、ポリ
オールを当量より過剰に含んだポリウレタンやシリコー
ン樹脂が挙げられる。これらは単独でも、混合物として
も用いることができる。

これらバインダー樹脂を用いて結合される粉体の平均粒
径は１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、より好
ましくは１１００ｎ〜３μｍである。

１０ｎｍより粒径が小さくなると粉体の表面原子の割合
が大きくなりすぎて本来の特性が得られにくくなり、又
１０μｍよりも大きくなると、分散性の低下や膜厚むら
の原因となりやすい。

また、該粉体の比抵抗は、４〜４ＸＩＯ’Ω・ｃｆｌｌ
であることが好ましく、３０群の物質は粉砕によってこ
の範囲の比抵抗に調節し、５０群の物質は、導電性物質
である酸化ルテニウム、酸化イリジウム、カーボンブラ
ックと、絶縁性金属酸化物との比率を変化させて調節す
る。８１群の物質の比抵抗は粉砕によって分散に好適な
粒径とすることによって、都合良く、その要求される範
囲の値となり、５９群の物質の比抵抗は、導電性物質と
絶縁性物質の比を重量で１：９９〜５：９５の範囲に設
定することによって好適な範囲に納めることができる。

また、バインダー樹脂と上記粉体の比率は、体積で１＝
１とすることが最も安定な複合体を得られるので好まし
いが、おおよそ３０ニア　０〜７０：３０の範囲内なら
ば安定にすることができる。

電流制限層の厚味は１μｍを切ると粉体粒子が膜厚に較
べて大きくなってしまい、電気抵抗の均一性がｔ員われ
るし、１００μｍを越えると膜にクランクが生じ易くな
り、不安定になる。より好ましい膜厚は、５〜２０μｍ
である。

〔作　用〕

本発明は、前記従来の電流制限層の発熱によるブレーク
ダウンが、電流制限層に使用しているα。

γ、もしくはδ型の二酸化マンガンの特性によって引き
おこされていることにかんがみなされたものであって、
本発明によれば、電流制限層を構成する抵抗体である無
機質粉体として、ひとつは該電流制限層中でバインダー
樹脂中に安定に分散する粒径にすることによって同時に
望ましい範囲の比抵抗と正のＴＣＰを得られる特定金属
の窒化物を用い、ひとつは正のＴＣＲを有する物質と絶
縁物の比率を変化させることによって望ましい範囲の比
抵抗と正のＴＣＰが得られる混合物を用いているため、
電流制限層の電気抵抗の温度依存性もまた正になり、前
記温度上昇による電流の急激な増加を防止し、ＥＬ素子
のブレイクダウンが防止できる。

実施例 実施例１〜４ ■　導電性粉体の調製 以下の手順によりまず導電性粉体ｌ〜４を各々調製した
。

粉体１ 窒化ジルコニウム粉体（平均粒径６μｍ）をボールミル
で１０時間かけて粉砕し、平均粒径約１μｍの窒化ジル
コニウム微粉体を得た。

粉体２ 窒化ニオブ粉体（平均粒径１ｏμｍ）をボールミルで１
０時間かけて粉砕し、平均粒径約１μｍの窒化ニオブ徽
粉体を得た。

粉体３ 酸化ルテニウム粉体（平均粒径１０μｍ）をボールミル
で１０時間かけて粉砕し、平均粒径約１μｍの酸化ルテ
ニウム微粉体を得た。

粉体４ 酸化珪素フレーク（平均粒径０．１關）をボールミルで
１０時間かけて粉砕し、平均粒径約１μｍの酸化珪素微
粉体を得た。

■　塗料の調製 以下の手順により塗料Ａ−Ｄを各々調製した。

塗料Ａ 粉体１　５６ｇとアルミニウム系カップリング剤（ＡＬ
−Ｍ■：味の素）０．１ｇ、及びメチルエチルケトン（
以下ＭＥＫと略記する）４８ｍｌ、メチルイソブチルケ
トン（以下ＭＩＢＫと略記する）１０８ｍｌ、イソアミ
ルアセテート（以下ｉ　−Ａｔｅ八Ｃへ略記する）１０
８　ｍ！！、　プロピレングリコールモノエチルエーテ
ルアセテート（以下ＰＧＭＥＡと略記する）７２ｍ２を
加えてボールミルで１時間ミルして粉体の表面処理を行
い、分散物を調製し、続いて塩ビー酢ビーポバール三元
共重合体（Ｖ　Ａ　Ｇ　Ｈ■：ＵＣＣ）のＭＥＫ２５％
溶液３２ｍ溶液３畑均一に分散した塗料を得た。

塗料Ｂ 粉体ｌにかえて粉体２を６　７．　２　ｇ用いた他は塗
料Ａと同様に行い、均一に分散した塗料を得た。

塗料Ｃ 粉体Ｉにかえて、１．１ｇの粉体３と１　７．　１　ｇ
の粉体４の混合物を用い、塩ビー酢ビーポバール三元共
重合体に加えて水酸基含有ポリエステル（ＴＰ２４９■
：日本合成）を用いた他は塗料Ａと同様に行い、均一に
分散した塗料を得た。

塗料り 粉体３と粉体４の混合物にかえて、キシレン−ブタノー
ル混合溶媒分散性シリカゾル（シリカ３０ｗｔ％含有１
日産化学製）５７ｇにカーボンブランク０．　２　４　
ｇを分散させたゾルを用いた他は塗料Ｃと同様に行い、
均一に分散した塗料を得た。

■　ＥＬセルの作製 次にガラス基板等の透明絶縁基板１上にインジウムスズ
酸化物（ＩＴＯ）をスパッタリング法で成膜し、それを
ストライブ形電極２（透明電極）を形成する様にフォト
リソグラフィーによってパターニングした後、マンガン
をドープしたＺｎＳ膜３（発光層）を真空蒸着法で約５
００ｎｍ厚成膜した。

塗料Ａ−Ｄ（実施例１〜４）をスプレー塗装でＺｎＳ膜
上に各々塗布し、乾燥して電流制限層４（約１０〜１５
μｍ厚）とした後、更にその上にアルミニウムを真空蒸
着法で約１０μｍ厚成膜し、針でＩＴＯのパターンとは
直角に引っかいて電ｉＪｔ制限層とアルミニウム層を一
緒にかきとってＣＬ型の背面電極５を形成し、封止した
。

以上の様にして作製したドツトマトリクス型ＥＬパネル
を駆動回路に接続して発光させたところ、全面均一に発
光しており、輝度むらも観察されなかった。

比較例１ 四三酸化マンガン、−酸化マンガン，カーボンブランク
、及び銀粉末をそれぞれ１０ｇ，ニトロセルロースの２
５％ｈＥＫ溶液を４ｇと酢酸エチル／トルエン／＝１／
１の溶媒３０ｇに添加して分散させた４種類の塗料を調
製し、これを用いて実施例と同様の手順でＥＬセルを作
製し、駆動回路に接続して発光させようとしたが、全く
発光しなかった。

比較例２ α−二酸化マンガン及びＴ−二酸化マンガンを用いて比
較例１の様な手順でＥＬセルを作製した。

一応発光は観測されたが、最初に見られた輝度むらが時
間が経過すると共にだんだん大きくなり、ついには所々
ブレークダウンが起こった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電流制限層を用いたＥＬ素子輝度むら
を改善し、ブレークダウンを防止し、Ｅｌ、素子の信頼
性を向上することができる。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で作製したエレク ント素子の概略を示す断面図である。 トロルミネセ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｌ）　透明基板上に、透明電極，発光物質よりなる層
   ．電流制限層，および背面電極を順次積層して成るエレ
   クトロルミネセント素子において、該電流制限層を下記
   ａ．またはｂ．の粉末 ａ．Ｎａ族およびＶａ族の各元素より選ばれた少くとも
   １種の元素の窒化物粉末 ｂ．酸化ルテニウム、酸化イリジウム、カーボンブラッ
   クより選ばれる１種もしくは２種以上と絶縁性金属酸化
   物微粒子 の混合物粉体 をバインダー樹脂で固定したものとしたことを特徴とす
   るエレクトロルミネセント素子。