DE68922420T2

DE68922420T2 - Elektrolumineszente Zusammensetzung und elektrolumineszente Vorrichtung mit dieser Zusammensetzung.

Info

Publication number: DE68922420T2
Application number: DE68922420T
Authority: DE
Inventors: Tohru Chiba; Tatsushi Kaneko; Kazumasa Maruyama
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1988-02-09
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2009-02-10
Also published as: US4882517A; EP0328120B1; KR890013959A; JPH01204393A; EP0328120A3; CA1316686C; KR970003239B1; JPH086087B2; DE68922420D1; EP0328120A2; AU2975289A; AU611764B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrolumineszente Zusammensetzung und eine elektrolumineszente Vorrichtung mit einer lichtemittierenden Schicht aus dieser Zusammensetzung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine elektrolumineszente Zusammensetzung mit einem spezifischen dielektrischen Material als Matrix und einem in der Matrix dispergierten teilchenförmigen elektrolumineszenten Material sowie eine elektrolumineszente Vorrichtung vom Dispersionstyp mit einer gleichmäßigen, hellen Lichtemission und ausgezeichneten Haltbarkeitseigenschaften, die eine lichtemittierende Schicht aus der Zusammensetzung aufweist.
Im Unterschied zu anderen Arten von lichtemittierenden Vorrichtungen haben elektrolumineszente Vorrichtungen im allgemeinen die Eigenschaft, daß sie über eine flache Lichtquelle mit niedrigem Stromverbrauch verfügen. Sie wurden daher in den letzten Jahren immer mehr für Beleuchtungseinheiten und Instrumentendisplayeinheiten eingesetzt. Elektrolumineszente Vorrichtungen werden in Abhängigkeit von der Struktur der lichtemittierenden Schicht als zum Dispersionstyp oder zum Dünnfilmtyp gehörig eingeordnet. Es wird gerade damit begonnen, den ersteren Typ für praktische Anwendungen einzusetzen, beispielsweise als Hintergrund für Flüssigkristalldisplayeinheiten, als Führungslicht, als Nachtlicht für die gesamte Nacht und dergleichen. Dies beruht auf den Vorteilen dieses Typs, der leicht hergestellt werden kann, billig ist und in jede gewünschte Form gebracht werden kann.
Der lichtemittierende Körper einer elektrolumineszenten Vorrichtung vom Dispersionstyp ist eine dünne Schicht, die aus einer Zusammensetzung gebildet wird, welche als Matrix ein dielektrisches Material und ein partikelförmiges elektrolumineszentes Material, beispielsweise Zinksulfid, Zinkselenid, Zinksilicat, Bornitrid, Siliciumcarbid und dergleichen, aufweist, welches in der Matrix gleichförmig dispergiert ist. Die elektrolumineszente Vorrichtung wird im wesentlichen dadurch hergestellt, daß ein Substrat, welches als eine der Elektroden dienen soll, mit einer Überzugs-Beschichtungsflüssigkeit beschichtet wird, welche eine Dispersion des teilchenförmigen elektrolumineszenten Materials in einer Lösung des dielektrischen Materials darstellt, so daß eine dünne Überzugsschicht gebildet wird. Im Anschluß daran wird nach Abdampfen des Lösungsmittels die Schicht mit einer weiteren Elektrodenplatte zu einer Art Sandwich verbunden, indem eine Klebverbindung unter Erhitzen und Anwendung von Druck hergestellt wird. Es ist bekannt, daß die Helligkeit der elektrolumineszenten Schicht von der Dielektrizitätskonstante des als Matrix dienenden dielektrischen Materials abhängt und daß ein dielektrisches Material mit einer größeren Dielektrizitätskonstante zu einer größeren Helligkeit führt.
Bei dem für diesen Zweck eingesetzten dielektrischen Material mit großer Dielektrizitätskonstante handelt es sich im allgemeinen um ein polymeres Material mit einer großen Dielektrizitätskonstante. Dazu zählen cyanoethylierte Polysaccharide, wie Cyanoethylcellulose, Cyanoethylstärke, Cyanoethylpullulan und dergleichen, cyanoethylierte Polysaccharidderivate, wie Cyanoethylhydroxyethylcellulose, Cyanoethylglycerinpullulan und dergleichen, cyanoethylierte Polyolverbindungen, wie Cyanoethylpoly(vinylalkohol) und dergleichen, sowie Fluorkohlenstoffharze, wie Poly(vinylidenfluorid) und dergleichen.
Diese üblichen polymeren Materialien mit großer Dielektrizitätskonstante haben jedoch verschiedene Nachteile und sind mit verschiedenen Problemen behaftet, so daß sie nicht immer als Matrixmaterial für teilchenförmige elektrolumineszente Materialien Anwendung finden können.
So haben beispielsweise die cyanoethylierten Polysaccharide und Polysaccharidderivate sowie Cyanoethylpoly(vinylalkohol) den gemeinsamen Nachteil einer großen Hygroscopizität. Wird ein derartiges polymeres Material als Matrix für teilchenförmige elektrolumineszente Materialien eingesetzt, dann wird das elektrolumineszente Material abgebaut, wobei auch die lichtemittierende Wirksamkeit durch den großen Feuchtigkeitsgehalt der Matrix beeinflußt wird, so daß die Haltbarkeit der elektrolumineszenten Vorrichtung unvermeidlich abnimmt. Dieses unerwünschte Phänomen kann zu einem gewissen Teil dadurch verhindert werden, daß Feuchtigkeit rigoros ausgeschlossen wird und eine Entfeuchtung des Matrixmaterials beim Herstellungsverfahren der Vorrichtungen durchgeführt wird. Derartige Maßnahmen sind jedoch hinsichtlich der Produktivität des Herstellungsverfahrens unerwünscht. Zudem ist die dadurch erzielte Wirkung nur unvollständig.
Cyanoethylcellulose und Cyanoethylstärke haben ein Problem hinsichtlich der häufig verhältnismäßig niedrigen Haftfestigkeit an den Substratelektroden, wobei ein leerer Zwischenraum zwischen der Elektrode und der lichtemittierenden Schicht gebildet wird oder wodurch eine abschnittsweise Abschälung der Elektrode und der lichtemittierenden Schicht erfolgt, so daß die Gleichmäßigkeit der Lichtemission als eine der charakteristischen Eigenschaften von elektrolumineszenten Vorrichtungen stark vermindert wird. Dieses Problem der niedrigen Haftstärke kann teilweise dadurch gelöst werden, daß das Matrixpolymer mit einem Plastifizierungsmittel vermischt wird. Die Zumischung eines Plastifizierungsmittels führt jedoch notwendigerweise zu einer verminderten Dielektrizitätskonstante und folglich zu einer Abnahme der Helligkeit sowie einer Abnahme der Haltbarkeit des lichtemittierenden Körpers.
Weitere schwerwiegende Nachteile der Cyanoethylhydroxyethylcellulose, des Cyanoethylglycerinpullulans und des Cyanoethylpoly(vinylalkohols) ist die verhältnismäßig geringe Temperaturabhängigkeit ihrer Dielektrizitätskonstante, wodurch häufig der Temperaturbereich eingeengt wird, in dem die diese Polymere als Matrix verwendenden elektrolumineszenten Vorrichtungen eingesetzt werden können.
Fluorkohlenstoffharze, wie Poly(vinylidenfluorid) und derlgeichen haben andererseits den Vorteil, daß sie sehr wenig hygroscopisch sind und daß die Temperaturabhängigkeit ihrer Dielektrizitätskonstante gering ist. Die Dielektrizitätskonstante der Polymere dieser Klasse beträgt im allgemeinen jedoch nur etwa die Hälfte derjenigen der cyanoethylierten Polysaccharide und Polysaccharidderivate, so daß die Helligkeit der Vorrichtungen, bei denen ein derartiges Polymer eingesetzt wird, auch nicht hoch genug sein kann.
SU-345809, SU-568224 und SU-430145 beschreiben elektrolumineszente Zusammensetzungen, die Organopolysiloxanverbindungen enthalten können. Derartige Siloxanverbindungen enthalten SiO&sub2;-Einheiten und besitzen eine vernetzte Struktur.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrolumineszente Zusammensetzung und Vorrichtung bereitzustellen, bei denen die oben beschriebenen Probleme nicht auftreten und die frei sind von den oben erwähnten Nachteilen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrolumineszente Zusammensetzung die enthält:
(a) ein dielektrisches Material als Matrix, im wesentlichen zusammengesetzt aus einem cyanoalkylgruppenhaltigen Organopolysiloxan der folgenden allgemeinen Durchschnittsformel
R'aR²bSiO(4-a-b)/2
worin R¹ eine Cyanoalkylgruppe mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, R² ein Wasserstoffatom oder eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe bedeutet, wobei die Wasserstoffatome in diese Kohlenwasserstoffgruppe teilweise oder vollständig durch Halogenatome ersetzt sein können, der Index a eine positive Zahl von 0,8 bis 1,8 darstellt und der Index b für 0 oder eine positive Zahl von nicht mehr als 1,0 steht, mit der Maßgabe, daß die Summe a+b 1,1 bis 1,98 ausmacht und
(b) ein teilchenförmiges elektrolumineszentes Material in einer Menge von 20 bis 80 Vol.-%, bezogen auf das als Matrix dienende dielektrische Material, wobei dieses Material in der Matrix dispergiert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Figur zeigt einen vertikalen Querschnitt einer erfindungsgemäßen elektrolumineszenten Vorrichtung.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Wie aus dem oben Gesagten hervorgeht, besteht das charakteristischste Merkmal der erfindungsgemäßen elektrolumineszenten Zusammensetzung in der Verwendung eines einzigartigen dielektrischen Materials als Matrix. So handelt es sich bei dem Matrixmaterial der erfindungsgemäßen elektrolumineszenten Zusammensetzung um ein cyanoalkylgruppenhaltiges Organopolysiloxan mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften, beispielsweise einer großen Dielektrizitätskonstante und einer kleinen dielektrischen Tangente, wobei außerdem die Hygroscopizität gering und die Filmbildungsfähigkeit gut sind, so daß eine elektrolumineszente Vorrichtung, die unter Einsatz eines derartigen dielektrischen Materials, welches als Matrix der elektrolumineszenten Schicht dient, hergestellt wurde, von den Nachteilen und Problemen üblicher elektrolumineszenter Vorrichtungen des Standes der Technik frei ist.
Das in der dielektrischen Matrix dispergierte teilchenförmige elektrolumineszente Material kann jedes bekannte Material sein. Dazu zählen fluoreszierende Materialien wie Cadmiumsulfid CdS, Zinksulfid ZnS, Zinkselenid ZnSe, Zinksilicat ZnSiO, Bornitrid BN, Siliciumcarbid SiC und dergleichen. Das teilchenförmige elektrolumineszente Material hat hinsichtlich der Wirksamkeit der Lichtemission der daraus hergestellten elektrolumineszenten Vorrichtung vorzugsweise einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht mehr als 50 um.
Die erfindungsgemäße elektrolumineszente Vorrichtung wird hergestellt, indem das oben beschriebene teilchenförmige elektrolumineszente Material in einem als Matrix dienenden dielektrischen Material, das im wesentlichen aus einem spezifischen cyanoalkylgruppenhaltigen Organopolysiloxan der folgenden Durchschnittsformel
R'aR²bSiO(4-a-b)/2 (I)
zusammengesetzt ist, dispergiert wird. In der Formel steht R¹ für eine Cyanoalkylgruppe mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen, beispielsweise 2-Cyanoethyl-, 3-Cyanopropyl-, 4-Cyanobutyl-, 2- Cyanopropyl-, 2-Cyanobutyl- und 2-Methyl-2-cyanopropylgruppen.
Gewünschtenfalls können zwei oder mehrere dieser Cyanoalkylgruppen in einem Molekül des Organopolysiloxans enthalten sein. Der Rest R² in der oben gezeigten Formel bezeichnet ein Wasserstoffatom oder eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe, beispielsweise Alkylgruppen, wie Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylgruppen, Cycloalkylgruppen wie die Cyclohexylgruppe, und Arylgruppen, wie Phenyl- und Tolylgruppen. Die Wasserstoffatome in diesen Kohlenwasserstoffgruppen können teilweise oder vollständig durch Halogenatome ersetzt sein, so daß es sich um eine halogensubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe handelt, beispielsweise Chlormethyl-, 3,3,3-Trifluorpropyl- und 6,6,6- Trifluorhexylgruppen. Das als Bestandteil der Komponente (a) dienende Organopolysiloxan besitzt aufgrund der hochpolaren Nitrilgruppen in den mit R¹ bezeichneten Cyanoalkylgruppen, die in einem elektrischen Feld ausgerichtet und polarisiert werden, eine hohe Dielektrizitätskonstante.
Aus diesem Grunde sollte der Index a in der Durchschnittsformel (I) mindestens 0,8 betragen, da ein Organopolysiloxan, bei dem der Wert für a kleiner als 0,8 ist, nur eine unzureichende Menge an Nitrilgruppen enthält und folglich über eine verminderte Dielektrizitätskonstante verfügt, so daß eine unter Verwendung eines derartigen als Matrix dienenden Organopolysiloxans hergestellte elektrolumineszente Vorrichtung über keine volle Helligkeit verfügt. Obwohl der Wert für a in der Durchschnittsformel (I) vorzugsweise so groß wie möglich ist, damit die Dielektrizitätskonstante des Organopolysiloxans weiter gesteigert wird, kann die Einführung einer großen Menge an Nitrilgruppen in ein Organopolysiloxan bei der industriellen Herstellung des Organopolysiloxans zu Schwierigkeiten führen, so daß der Wert für den Index a auf 0,8 bis 1,8 begrenzt werden sollte. Der Index b, der sich auf den relativen Gehalt der mit R² bezeichneten Gruppen bezieht, übersteigt den Wert 1,0 nicht und beträgt vorzugsweise 0,01 bis 0,1. Sollte der Wert für b größer als der oben erwähnte obere Grenzwert sein, dann ist der Gehalt an mit R' bezeichneten Cyanoalkylgruppen bezogen auf die mit R² bezeichneten Gruppen derart reduziert, daß eine Abnahme der Dielektrizitätskonstante angesichts der Begrenzung des Wertes der Summe von a+b hervorgerufen wird. So beträgt die Summe a+b in der Durchschnittsformel (I) 1,1 bis 1,98. Ist der Wert für die Summe von a+b kleiner al 1,1, dann liegt das Organopolysiloxan in Form eines sehr brüchigen harzartigen Materials mit einer hochverzweigten Molekularstruktur vor, so daß die unter Verwendung eines derartigen Organopolysiloxans hergestellte lichtemittierende Schicht über eine nur geringe Schlagfestigkeit verfügt und durch Schlageinwirkung leicht zerbrochen werden kann. Somit können flexible elektrolumineszente Vorrichtungen nicht hergestellt werden. Ist der Wert für die Summe von a+b andererseits zu groß, dann liegt das Organopolysiloxan in öliger Form vor und kann keinen Film bilden, so
daß es nicht als Matrixmaterial für das teilchenförmige elektrolumineszente Material Anwendung finden kann.
Das cyanoalkylgruppenhaltige Organopolysiloxan kann nach jedem bekannten Verfahren, das auf dem Gebiet der Siliconprodukte eingesetzt wird, hergestellt werden. So wird beispielsweise eine cyanoalkylgruppenhaltige organische Verbindung mit einem hydrolysierbaren Organosilan, welches über eine Gruppe verfügt, das mit der Cyanoalkylverbindung reagieren kann, umgesetzt, um eine cyanoalkylgruppenhaltige hydrolysierbare Organosilanverbindung herzustellen, die dann einer Hydrolyse und einer Kondensationsreaktion unterworfen wird, wobei eine cyanoalkylgruppenhaltiges Organopolysiloxan erhalten wird. Verschiedene Arten von in der Organosiliciumchemie bekannten Umsetzungen können natürlich für die Herstellung des Organopolysiloxans eingesetzt werden. Dazu zählen die Additionsreaktion, die Kondensationsreaktion unter Alkoholentfernung, die dehydrierende Kondensationsreaktion und dergleichen, wobei je nach Erfordernis ein Katalysator und/oder ein Lösungsmittel hinzugegeben werden kann, jedoch auch weggelassen werden kann.
Die erfindungsgemäße elektrolumineszente Vorrichtung weist eine lichtemittierende Schicht auf, die aus einer Zusammensetzung gebildet ist, welche ein Matrixmaterial, das hauptsächlich aus dem oben beschriebenen, als dielektrisches Material dienenden cyanoalkylgruppenhaltigen Organopolysiloxan zusammengesetzt ist, und ein in der Matrix dispergiertes teilchenförmiges elektrolumineszentes Material aufweist. Das teilchenförmige elektrolumineszente Material wird in der Matrix dispergiert, indem es unter Rühren in eine Lösung eines cyanoalkylgruppenhaltigen Organopolysiloxans in einem organischen Lösungsmittel hinzugegeben wird. Bei diesem Lösungsmittel handelt es sich um Aceton, N,N-Dimethylformamid, Nitromethan, Acetonitril, N-Methyl-2-pyrrolidon und dergleichen sowie um Mischungen davon. Im Anschluß daran wird das Lösungsmittel verdampft. Die Menge an partikelförmigen elektrolumineszentem Material, die der Matrix hinzugegeben wird, beträgt 20 bis 80 Vol.-%, bezogen auf das cyanoalkylgruppenhaltige Organopolysiloxan. Ist diese Menge zu klein, dann ist der Gehalt an teilchenförmigem elektrolumineszentem Material in der lichtemittierenden Schicht zu niedrig, so daß die mit einer derartigen lichtemittierenden Schicht ausgerüstete elektrolumineszente Vorrichtung über keine volle Helligkeit verfügt. Ist die Menge an partikelförmigen elektrolumineszentem Material hingegen zu groß, können Schwierigkeiten bei der Herstellung einer gleichförmigen Dispersion des Pulvers in der Matrix auftreten.
Die lichtemittierende Schicht aus der erfindungsgemäßen elektrolumineszenten Zusammensetzung wird hergestellt, indem eine Substratelektrode mit einer Dispersion des teilchenförmigen elektrolumineszenten Materials in einer Lösung des in der oben beschriebenen Weise hergestellten cyanoalkylgruppenhaltigen Organopolysiloxans überzogen bzw. beschichtet wird, und zwar mit einer Überzugsdicke von beispielsweise 10 bis 70 um. Dabei wird nach bekannten Verfahren gearbeitet, beispielsweise mit Hilfe des Siebdrucks. Anschließend wird getrocknet. Das Elektrodensubstrat, welches wünschenswerterweise transparent ist, ist nicht auf einen spezifischen Typ beschränkt. Ein typisches Elektrodensubstrat stellt beispielsweise eine dünne Indiumoxidschicht dar, welche als transparente elektrisch leitende Schicht auf einem Polyesterfilm ausgebildet ist. Je nach Erfordernis kann die oben erwähnte Dispersion des teilchenförmigen elektrolumineszenten Materials gewünschtenfalls mit weiteren bekannten Additiven vermischt werden. Dazu zählen beispielsweise stark dielektrische Materialien, ferroelektrische Materialien, Halbleiteroxide und dergleichen.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen elektrolumineszenten Vorrichtung wird eine lichtemittierende Schicht auf einem transparenten Elektrodensubstrat auf die oben beschriebene Weise hergestellt. Darauf wird eine isolierende Überzugsschicht auf übliche Weise ausgebildet. Darauf wiederum wird eine Gegenelektrode ausgebildet, indem eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von 20 bis 100 um bei 80 bis 180 ºC darauf gepreßt wird. Die transparente Elektrode und die Gegenelektrode werden jeweils mit einem Bleidraht ausgerüstet, der als Elektrodenpol dient, welcher mit einer Steuerschaltung verbunden wird.
Eine typische erfindungsgemäße elektrolumineszente Vorrichtung ist in der Figur der beiliegenden Zeichnung näher dargestellt. Dort ist ein vertikaler Querschnitt gezeigt. Eine transparente Elektrodenplatte 1, bei der es sich um einen Film aus einem Kunststoffharz, beispielsweise Polyester oder Celluloseacetat, oder um eine Glasplatte handelt, ist mit einem transparenten elektrisch leitenden Film aus Indiumoxid, Zinnoxid und dergleichen beschichtet. Diese Elektrodenplatte wird mit aufeinanderfolgenden Schichten versehen. Dazu zählen eine lichtemittierende Schicht 2, die aus einer Zusammensetzung, welche ein als Matrix dienendes cyanoalkylgruppenhaltiges Organopolysiloxan und ein in der Matrix dispergiertes teilchenförmiges elektrolumineszentes Material aufweist, gebildet wird, eine aus Bariumtitanat gebildete Isolierschicht 3, die dazu dient, die dielektrische Festigkeit der Vorrichtung zu erhöhen und die Spannungsabhängigkeit der Lichtemission zu erniedrigen, und eine aus einer Aluminium- oder Silberfolie oder dergleichen gebildete Gegenelektrode 4. Die Elektrodenpole 6 werden mit der transparenten Elektrodenplatte 1 und der Gegenelektrode 4 verbunden und treten aus dem Gehäuse 5 aus, welches die lichtemittierende Anordnung einschließt.
Die erfindungsgemäße elektrolumineszente Vorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau hat verschiedene Vorteile gegenüber üblichen Vorrichtungen, da bei ihr ein als Matrix für das partikelförmige elektrolumineszente Material dienendes, cyanoalkylgruppenhaltiges Organopolysiloxan Anwendung findet. Dazu zählen: große Helligkeit der Lichtemission und geringe Temperaturabhängigkeit der Helligkeit, nur geringfügige Abnahme der Helligkeit nach längerer Lichtemission, ausgezeichnete Schlagfestigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität und ausgezeichnete Hitzebeständigkeit bei einer hohen Temperatur für die thermische Zersetzung. Demzufolge kann die erfindungsgemäße elektro lumineszente Vorrichtung für verschiedene industrielle Anwendungen und somit nicht nur als Hintergrundlicht für Flüssigkristalldisplays, sondern auch als flacher lichtemittierender Körper eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlicher erläutert, wobei als erstes synthetische Beispiele für die Herstellung der cyanoalkylgruppenhaltigen Organopolysiloxane aufgeführt sind, welche als dielektrisches Matrixmaterial für ein partikelförmiges elektrolumineszentes Material dienen. Dann folgen Beispiele für die unter Einsatz dieses Matrixmaterials hergestellten elektrolumineszenten Vorrichtungen.

Synthesebeispiele

Beim Beispiel 1 wurden 15,9 g 2-Cyanoethylmethyldimethoxysilane als difunktionelles hydrolysierbares Silan und 21,7 g 2- Cyanoethyltriethoxysilan als trifunktionelles hydrolysierbares Silan in einen 100 ml Dreihalskolben gegeben. Eine wässrige Lösung, die durch Zugabe von 0,3 ml einer 15 %-igen wässrigen Tetramethylammoniumhydroxidlösung zu 9 g reinem Wasser erhalten wurde, unter Rühren zu der Silanmischung in dem Kolben hinzugetropft. Sobald sich eine homogene Lösung in dem Kolben gebildet hatte, wurde die Mischung 2 h auf 90 ºC erhitzt, um eine Cohydrolyse und Kondensation der Silane zu bewirken. Bei dem erhaltenen Produkt handelte es sich um ein semi-festes transparentes Material, das durch chemische Analyse als ein Organopolysiloxan identifiziert werden konnte, welches 2-Cyanoethylgruppen in einer Menge enthielt, die in etwa der Formulierung der am Anfang eingesetzten Silanmischung entsprach.
Das Herstellungsverfahren bei den Beispielen 2 und 3 war im wesentlichen das gleiche wie oben geschildert, wobei jedoch die Formulierung der Reaktionsmischung derart modifiziert wurde, daß die Mengen an 2-Cyanoethylmethyldimethoxysilan, 2- Cyanoethyltriethoxysilan und Wasser derart modifiziert wurden, daß sie 9,5 g, 30,4 g und 10 g beim Beispiel 2 sowie 6,4 g, 34,7 g und 12 g beim Beispiel 3 betrugen. Die Molverhältnisse des difunktionellen hydrolysierbaren Silans zu dem trifunktionellen hydrolysierbaren Silan waren 0,43 bzw. 0,25 beim Beispiel 2 bzw. beim Beispiel 3, während das Verhältnis 1,0 beim Beispiel 1 betrug. Folglich waren die bei den Beispielen 2 und 3 erhaltenen Produkte eher fest als semi-fest.
Jedes dieser so hergestellten cyanoethylgruppenhaltigen Organopolysiloxane wurde in Aceton gelöst. Aus dieser Lösung wurde ein Film des Organopolysiloxans mit einer Dicke von etwa 0,1 mm durch Gießen hergestellt. Anschließend wurde 4 h bei 80 ºC getrocknet. Die Organopolysiloxanfilme wurden auf ihre dielektrischen Eigenschaften, d.h. Dielektrizitätskonstante und dielektrische Tangente, bei 20 ºC und einer Frequenz von 1 kHz, auf ihre mechanischen Eigenschaften d.h. Zugfestigkeit und Bruchdehnung bei Raumtemperatur, auf die Menge der Feuchtigkeitsabsorption nach Aufbewahren während eines Zeitraums von 120 h in einer Atmosphäre von 25 ºC und 75 % relativer Luftfeuchtigkeit und auf ihre thermische Zersetzungstemperatur in der Luft untersucht. Dabei wurden die in der anschließenden Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse erhalten.
Für Vergleichszwecke wurden weitere Filme aus einer Cyanoethylcellulose (Acrylocel, ein Produkt von Tel Systems Inc., U.S.A.), und einem cyanoethylierten Poly(vinylalkohol) hergestellt, wobei letztere nach dem im Journal of Electrochemical Society, Band 111, Nr. 11, Seiten 1239-1243 (1964) beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Diese Vergleichsfilme werden hier als CEC beispielsweise CPVA, bezeichnet und auf dieselbe Weise wie oben beschrieben auf ihre Eigenschaften hin untersucht. Die dabei erzielten Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Probe Beispiel Dielektrizitätskonstante Dielektrische Tangente Zugfestigkeit kg/cm² Bruchdehnung, % Feuchtigkeitsabsorption, % Thermische Zersetzungstemperatur, ºC

Vorrichtungsbeispiele

Es wurden Lösungen hergestellt, in denen jeweils 80 g der auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Beispielen 1 bis 3 erhaltenen cyanoalkylgruppenhaltigen Organopolysiloxane in 120 g N,N-Dimethylformamid gelöst wurden. Die Hälfte jeder Lösung wurde mit einem Fluoreszenzmaterial auf Basis eines elektrolumineszenten Zinksulfids der Formel ZnS:CuAl mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 20 um in einer Menge von 40 Vol.-%, bezogen auf das Organopolysiloxan, vermischt. Dabei wurde eine Überzugs- bzw. Beschichtungsdispersion für die elektrolumineszente lichtemittierende Schicht erhalten. Getrennt davon wurde die andere Hälfte der Lösung mit Bariumtitanat mit einem Partikeldurchmesser von 1 bis 20 um in einer Menge von 40 Vol.-%, bezogen auf das Organopolysiloxan, vermischt, wobei eine Beschichtungsdispersion für die dielektrische isolierende Schicht erhalten wurde.
Ein transparentes Elektrodensubstrat wurde hergestellt, indem eine Glasplatte von 50 mm x 50 mm mit einem dünnen Film von Indianoxid mit einer Dicke von 200 nm nach dem Verfahren der Dampfabscheidung versehen und dann nacheinander zuerst mit der oben hergestellten Beschichtungsdispersion für die lichtemittierende Schicht durch Siebdruck in einer Dicke von 40 um im getrockneten Zustand und anschließendes Trocknen während 4 h bei 150 ºC und dann mit der Beschichtungsdispersion für die isolierende Schicht durch Siebdruck in einer Dicke von etwa 15 um im getrockneten Zustand und anschließendem Trocknen während eines Zeitraumes von 4 h bei 150 ºC beschichtet wurde. Zudem wurde eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von 50 um aufgebracht und mit der isolierenden Schicht bei 170 ºC und bei einem Druck von 10 kg/cm² als Gegenelektrode verbunden. Bleidrähte, die als Elektrodenpole dienen, wurden mit der transparenten Elektrode und der Gegenelektrode verbunden. Die so hergestellte lichtemittierende Anordnung wurde bei 220 ºC in eine Folie aus Poly(chlortrifluorethylen) (Acrer, ein Produkt von Allied Chemical Co.) eingekapselt, wobei eine vollständige elektrolumineszente Vorrichtung erhalten wurde. Auf diese Weise wurden drei elektrolumineszente Vorrichtungen I, II und III aus den bei den Beispielen 1, 2 bzw. 3 erhaltenen cyanoethylgruppenhaltigen Organopolysiloxanen hergestellt. Es wurden zudem zwei weitere elektrolumineszente Vorrichtungen IV und V auf die gleiche Weise wie oben beschrieben hergestellt, wobei jedoch das cyanoethylgruppenhaltige Organopolysiloxan ersetzt wurde durch die in der Tabelle 1 aufgeführte Cyanoethylcellulose bzw. den cyanoethylierten Poly(vinylalkohol), gelöst in N,N-Dimethylformamid in einer Konzentration von 20 Gew.-%. Dies diente als Dispersionsmedium für das teilchenförmige elektrolumineszente Material oder Bariumtitanat.
Die Bewertung dieser elektrolumineszenten Vorrichtungen I bis V wurde vorgenommen, indem die Bleidrähte jeder Vorrichtung mit einer Wechselstromquelle von 100 Volt und einer Frequenz von 400 Hz verbunden wurden, um die anfängliche Helligkeit und die Halbwertzeit zu bestimmen. Bei dieser Halbwertzeit handelt es sich um die Zeitspanne, die verging, bis die Helligkeit der Elektrolumineszenz auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes abgefallen war, wenn die elektrolumineszente Vorrichtung dem oben erwähnten Strom bei den oben erwähnten Bedingungen ausgesetzt und in einer Atmosphäre von 40 ºC sowie einer 90 %igen relativen Luftfeuchtigkeit aufbewahrt wurde. Die Ergebnisse sind in der unten aufgeführten Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2 Elektrolumineszente Vorrichtung Nr. Anfängliche Helligkeit, ft.L* (cd/m2) Halbwertzeit, Stunden *ft.L = foot-lambert cd/m² = candela/m²

Claims

1. Elektrolumineszente Zusammensetzung mit:

(a) einem dielektrischen Material als Matrix, im wesentlichen zusammengesetzt aus einem cyanoalkylgruppenhaltigen Organopolysiloxan der folgenden allgemeinen Durchschnittsformel

R'aR²bSiO(4-a-b)/2

worin R¹ eine Cyanoalkylgruppe mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, R² ein Wasserstoffatom oder eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe bedeutet, wobei die Wasserstoffatome in dieser Kohlenwasserstoffgruppe teilweise oder insgesamt durch Halogenatome ersetzt sein können, der Index a für eine positive Zahl im Bereich von 0,8 bis 1,8 steht und der Index b für 0 oder eine positive, den Wert 1,0 nicht überschreitende Zahl steht, mit der Maßgabe, daß a+b 1,1 bis 1,98 beträgt, und

(b) einem teilchenförmigen elektrolumineszenten Material im Bereich von 20 bis 80 Vol.-%, bezogen auf das dielektrische Material als Matrix, wobei dieses Material in dieser Matrix dispergiert ist.

2. Elektrolumineszente Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Cyanoalkylgruppe die 2-Cyanoethylgruppe ist.

3. Elektrolumineszente Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der der Index b eine positive Zahl von 0,01 bis 0,1 ist.

4. Elektrolumineszente Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das teilchenförmige elektrolumineszente Material einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht mehr als 50 um besitzt.

5. Elektrolumineszente Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das teilchenförmige elektrolumineszente Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cadmiumsulfid, Zinksulfid, Zinkselenid, Zinksilicat, Bornitrid und Siliciumcarbid.

6. Elektrolumineszente Vorrichtung mit:

(A) einer Schicht aus einer elektrolumineszenten Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und

(B) zwei Elektrodenplatten, zwischen denen die elektrolumineszente Zusammensetzung sandwichartig angebracht ist.

7. Elektrolumineszente Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Schicht aus der elektrolumineszenten Zusammensetzung eine Dicke von 10 bis 70 um besitzt.

8. Elektrolumineszente Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der eine der Elektrodenplatten transparent ist, während die andere opaque ist.

9. Elektrolumineszente Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der eine elektrisch isolierende Schicht zwischen der Schicht aus der elektrolumineszenten Zusammensetzung und der opaquen Elektrodenplatte angeordnet ist.