JP2806651B2 - 分散型エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分散型エレクトロルミネ
ッセンス素子、特には耐湿性と耐水性を向上させた表面
処理された蛍光体を用いてなる長寿命の分散型エレクト
ロルミネッセンス素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロルミネッセンス素子（以下Ｅ
Ｌ素子と略記する）は近年、平面発光体としての特徴を
いかして各種光源や表示デバイスに適用されており、と
くに分散型のＥＬ素子は比較的大面積なものが低いコス
トで容易に製造できることから液晶表示素子や平面ＴＶ
のバックライトとしての実用化が進められている。

【０００３】そして、この分散型ＥＬ素子は金属箔また
は金属薄板からなる背面電極、酸化チタンやチタン酸バ
リウムなどの高誘電体粉末を有機誘電体に分散させて薄
膜を形成させた反射絶縁層、蛍光体粉末を有機誘電体に
分散させて薄膜を形成した蛍光体層、および酸化インジ
ウムなどをポリエステルなどの絶縁性フィルム上に蒸着
して形成した透明電極とからなる積層体を、ガラス、ポ
リクロロトリフルオロエチレンなどの透明防湿材料で封
止した構成を有するもので、表面電極と背面電極との間
に交流電場を印加することにより蛍光体が励起されて発
光を与えるものである。

【０００４】しかし、このＥＬ素子は長時間点灯してい
ると経時的に輝度が低下してゆくが、これは素子内の蛍
光体の耐湿性、耐水性が低く、保存ならびに駆動中に素
子に侵入した水分により劣化が進み易いことが原因であ
ると認識されている。そのため、このＥＬ素子について
はその長寿命化の目的で蛍光体粒子を防湿とすべく、こ
れをガラス、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アル
ミニウムなどで被覆する方法が提案されている（特公昭
39-17874号、特公昭40-28377号、特開平2-32482 号公報
参照）。

【０００５】しかしながら、この無機物質で蛍光体表面
を被覆する場合には被覆剤懸濁液中に蛍光体を混合して
約200 ℃に熱処理するか、または微結晶化させるために
約600 ℃に高温処理する必要があるが、この熱処理、高
温処理は蛍光体を劣化させるおそれがあり、また金属酸
化物による被覆には逆に導電性低下を招き、ＥＬ素子に
利用した場合に充分な輝度を得ることができなくなると
いうことが多いという不利がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】また、この蛍光体の防
湿処理については蛍光体をシランカップリング剤、シリ
コ−ン樹脂などで被覆する方法（特開昭62-195894 号公
報参照）、四フッ化エチレン、三フッ化塩化エチレンな
どのフッ素樹脂で被覆する方法（特開昭63-216291 号公
報参照）、さらには撥水性オイルにより疎水化処理する
方法（特開昭63-271894 号公報参照）なども提案されて
いるが、これらはいずれも誘電率の低い物質による蛍光
体表面処理であることから、蛍光体の耐湿性、耐水性の
向上に効果が期待されるものの、表面処理物質が低誘電
であることから輝度が低下するという問題点があり、こ
れにはまた蛍光体処理表面層と有機誘電体との相溶性が
著しく劣るために、蛍光体を有機誘電体中に均一に分散
させることが難しく、この点からも発光輝度が低下し、
発光効率がわるくなるという欠点もある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、欠点を解決した分散型ＥＬ素子に関するものであ
り、これは平均組成式

【化２】 （式中のR¹、R² は同一または異種の炭素数３〜５のシア
ノアルキル基、R³は水素原子、１価の炭化水素基または
１価のハロゲン化炭化水素基、a, b, c はa=０〜1.8、 b
= ０〜1.8、 c= ０〜1.0 でa+b =0.8〜1.8、a+b+c=1.1
〜1.98である）で示されるシアノアルキル基含有オルガ
ノポリシロキサンにより表面を被覆した蛍光体により蛍
光層を形成してなることを特徴とするものである。

【０００８】すなわち、本発明者らは蛍光体の耐湿性、
耐水性を向上させ、その輝度低下を防止した分散型ＥＬ
素子を開発すべく種々検討した結果、蛍光体粒子の表面
を前記した式（1)で示されるシアノアルキル基含有オル
ガノポリシロキサンで被覆すると蛍光体の耐湿性、耐水
性が向上されるのでその輝度低下が防止されることを見
出すと共に、このシアノアルキル基含有オルガノポリシ
ロキサンは蛍光層を形成する有機誘電体バインダ−との
相溶性のすぐれたものであるので、この分散型ＥＬ素子
を高輝度、高効率、長寿命のものとすることができると
いうことを確認して本発明を完成させた。以下にこれを
さらに詳述する。

【０００９】

【作用】本発明は分散型ＥＬ素子に関するものであり、
これは前記した平均組成式(1)で示されるシアノアルキ
ル基含有オルガノポリシロキサンにより表面を被覆した
蛍光体により蛍光層を形成してなることを特徴とするも
のである。

【００１０】本発明の分散型ＥＬ素子の構成は従来公知
のもので、これは前記したように背面電極、反射絶縁
層、蛍光層、透明電極とからなる積層体を透明防湿材料
で封止したものであり、この蛍光体を構成する蛍光体粒
子も硫化亜鉛を母体材料とし、活性剤として銅、マンガ
ン、アルミニウム、臭素、塩素およびヨウ素などを添加
して焼成した公知のものであればよいが、これらは発光
素子としたときの発光特性から平均粒径が10〜80μm の
ものとすることが好ましい。

【００１１】本発明による分散型ＥＬ素子はこの蛍光体
粒子の表面をシアノアルキル基含有オルガノポリシロキ
サンで被覆するのであるが、このシアノアルキル基含有
オルガノポリシロキサンはその平均組成式が

【化３】 で示され、このR¹、 R²がシアノエチル基、シアノプロピ
ル基、シアノブチル基などの炭素数３〜５の直鎖状また
は分岐状のシアノアルキル基であり、R³が水素原子、メ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキ
ル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、フェ
ニル基、トリル基などのアリ−ル基である１価の炭化水
素基またはクロロメチル基、３，３，３−トリフルオロ
プロピル基、１，１，１−トリフルオロヘキシル基など
の１価のハロゲン化炭化水素基で、a、 b、 c がa=０〜1.
8、 b= ０〜1.8 、c=０〜1.0 であるものとされる。

【００１２】なお、この平均組成式(1）で示されるシア
ノアルキル基含有オルガノポリシロキサンにおけるシア
ノアルキル基は１種のみでも、２種類以上の混合物であ
ってもよいが、この含有量はこのa+b が0.8 〜1.8 のも
のとすることがよく、この範囲外であると誘電率が低下
したり、工業的に導入することが難しくなるので好まし
くない。また、上記した式におけるR³で示される水素原
子、１価炭化水素基、１価ハロゲン化炭化水素基の含有
量はそれが大きすぎるとシアノアルキル基量が小さくな
るので、これはc=0.01〜1.0 の範囲とすることがよく、
さらにこのシアノアルキル基、水素原子、１価炭化水
素、１価ハロゲン化炭化水素基の和（式中のa+b+c)は1.
1 〜1.98の範囲とすることがよく、この範囲外ではフイ
ルム成形が不可能となる。

【００１３】このシアノアルキル基含有オルガノポリシ
ロキサンはシアノアルキル基含有シランまたはこのシア
ノアルキル基含有シランとシアノアルキル基を含有して
ないシランを加水分解して得られるシロキサンを重合す
るか、またはこれらのシロキサンを付加反応あるいは脱
アルコ−ル反応、脱水反応などのように縮合反応させる
ことによって得ることができる。

【００１４】このシアノアルキル基含有シランとしては
シアノエチルジメチルクロロシラン、シアノプロピルジ
メチルメトキシシランなどのような一官能性シラン、シ
アノエチルメチルジメトキシシラン、シアノプロピルフ
ェニルジアミノシランなどのような２官能性シラン、シ
アノエチルトリエトキシシラン、シアノブチルトリメト
キシシランなどのような３官能性シランがあげられ、シ
アノアルキル基を含まない物としてはトリメチルクロロ
シラン、トリメチルメトキシシランなどの一官能性シラ
ン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジメトキシシラ
ンなどの２官能性シラン、メチルトリクロロシラン、ト
リメトキシシランなどの３官能性、４官能性シランが例
示されるが、この出発原料としては上記した単量体のほ
かにこれらの単量体から得られるプレポリマ−を使用す
ることもできる。

【００１５】本発明においては上記したように蛍光体粒
子がシアノアルキル基含有オルガノポリシロキサンで被
覆されるのであるが、この被覆方法は一般的な細粒表面
をコ−ティングする方法で行えばよく、したがってこれ
はシアノアルキル基含有オルガノポリシロキサンにアセ
トン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドなど
のようなオルガノポリシロキサンを溶解する適当な溶剤
を加え、混合撹拌して均一な溶液としたのち、この混合
溶液中に蛍光体粒子を加えて分散し、得られた分散溶液
をろ過し乾燥後調粒するか、または蛍光体粒子を流動さ
せておいて、これにシアノアルキル基含有オルガノポリ
シロキサンを適当な溶剤に解かした溶液をスプレ−コ−
ティングし、乾燥する方法などが例示されるが、この場
合の被覆膜の厚さは特に限定されるものではないけれど
も通常0.１〜15μm の範囲となるようにすればよい。

【００１６】また、このシアノアルキル基含有オルガノ
ポリシロキサンで被覆した蛍光体粒子を用いてＥＬ素子
を製造するには、このように処理した蛍光体粒子をシア
ノエチルプルラン、シラノエチルポリビニルアルコ−
ル、シアノエチルセルロ−スなどのような高誘電率樹脂
中に分散させて蛍光層を形成させ、これを常法にしたが
ってチタン酸バリウム、酸化チタンなどを主体とする絶
縁層上に積層し、その少なくとも片面を透明電極で挟め
ばよいが、このようにして得られた分散型ＥＬ素子はこ
の蛍光体が耐湿性、耐水性の向上されたものであるの
で、輝度低下がなく、長寿命のものになるという利点が
与えられる。

【００１７】つぎに本発明で使用されるシアノアルキル
基含有オルガノポリシロキサンの合成剤、および実施
例、比較例をあげる。 合成例１，２ ２官能性シランとしてのシアノエチルメチルジメトキシ
シランと３官能性シランとしてのシアノエチルトリエト
キシシランとを表１に示した仕込量で500ml の三ツ口フ
ラスコに入れて撹拌混合し、ついでこれに15％テトラメ
チル水酸化アンモニウム水溶液1.5ml を加えた表１に示
した量の蒸留水を滴下し、90℃で２時間撹拌反応させた
ところ、反応終了後に透明な半固体状のシアノエチル基
含有オルガノポリシロキサンが得られたので、これにつ
いての誘電率、吸湿量をしらべたところ、表１に併記し
たとおりの結果が得られた。比較のために市販のシアノ
エチルプルランについての誘電率および吸湿量をしらべ
たところ、表１に示したとおりの結果が得られた。

【００１８】

【表１】

【００１９】実施例１、比較例 合成例１で得たシアノエチル基含有オルガノポリシロキ
サン40g にアセトンを添加し、撹拌溶解して10重量％の
溶液を調製し、これに平均粒子径が32μm であるＥＬ用
硫化亜鉛蛍光体粒子・タイプ727 ＥＬ(ZnS:Cu)［米国シ
ルバニア社製商品名］100gを加えて分散混合し、開口径
５μm のテフロン製フィルタ−を用いて減圧でろ過した
のち、80℃で４時間流動乾燥して表面がシアノエチル基
含有オルガノポリシロキサンで被覆された蛍光体を作製
した。

【００２０】他方、これと別にシアノエチルプルラン・
シアノレジンＣＲ−Ｓタイプ「信越化学工業（株）製商
品名］の30重量％溶液を脱水ジメチルホルムアミドに溶
解して溶液（以下Ａ液と略記する）を作製し、このＡ液
100gに平均粒子径が1.5 μmのチタン酸バリウム50g を
分散してペ−スト状物を作製し、これを背面電極として
の厚みが100 μm であるアルミニウム箔上にスクリ−ン
印刷法で塗布し、120℃で１時間乾燥して厚さが20μm
の絶縁層を形成した。

【００２１】ついで、このＡ液100gにシアノエチル基含
有オルガノポリシロキサンで被覆した上記の硫化亜鉛蛍
光体50g を分散して得たペ−スト状物を上記の絶縁層上
にスクリ−ン印刷法で印刷し、120 ℃で１時間乾燥して
蛍光層を形成させた。つぎにこの蛍光層上に透明電極と
してのＰＥＴ−ＩＴＯ膜（日東電工社製）をロ−ルラミ
ネ−タで接着させ、さらに全体にＰＣＴＦＥフィルム
（日東電工社製）で封止して分散型ＥＬ素子を作製した
ところ、このものは100 Ｖ−400Hz の点灯条件で初期輝
度68Cd/m² を示し、40℃×90％RHの高温多湿下での輝度
半減期は420 時間であった。

【００２２】しかし、比較のためにこの蛍光体粒子をシ
アノエチル基含有オルガノポリシロキサンで被覆しなか
ったほかは上記と同じようにして分散型ＥＬ素子を作製
したところ、この素子の初期輝度は61Cd/m² であった
が、これは半減期が130 時間で寿命の短かいものであっ
た。

【００２３】実施例２ 合成例２で得られたシアノエチル基含有オルガノポリシ
ロキサンを用いたほかは実施例１と同じ方法で分散型Ｅ
Ｌ素子を作製したところ、この素子は初期輝度が62Cd/m
² であり、40℃×90％RHの高温高湿下での輝度半減期は
450 時間であった。

【００２４】

【発明の効果】本発明は分散型ＥＬ素子に関するもので
あり、これは前記したように平均組成式が（１）で示さ
れるシアノアルキル基含有オルガノポリシロキサンによ
り表面を被覆した蛍光体粒子により蛍光層を形成してな
ることを特徴とするものであるが、これによれば蛍光体
の耐湿性、耐水性を向上させることができるので、この
素子は輝度低下を防止することができ、したがって長寿
命で、高輝度の分散型ＥＬ素子を得ることができるとい
う有利性が与えられる。

フロントページの続き (72)発明者 丸山 和政 新潟県中頚城郡頚城村大字西福島28番地 の１ 信越化学工業株式会社 合成技術 研究所内 (56)参考文献 特開 平２−103895（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−204393（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 33/14 C09K 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均組成式 【化１】 （式中のR¹、 R²は同一または異種の炭素数３〜５のシア
   ノアルキル基、R³は水素原子、１価の炭化水素基または
   １価のハロゲン化炭化水素基、a, b, c はa=０〜1.8、b=
   ０〜1.8、 c= ０〜1.0 でa+b ＝0.8 〜1.8 、a+b+c=1.1
   〜1.98である）で示されるシアノアルキル基含有オルガ
   ノポリシロキサンにより表面を被覆した蛍光体により蛍
   光層を形成してなることを特徴とする分散型エレクトロ
   ルミネッセンス素子。