JPH04198389A - 厚膜エレクトロルミネツセンス素子 - 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、厚膜エレクトロルミネッセンス素子に係り、
特に、その発光層に用いられるマトリックスポリマーと
しての誘電体ポリマーに関する。

〔従来の技術〕

有機厚膜型のエレクトロルミネッセンス（以下ＥＬと略
称）素子は、その透明電極と対向電極との間に、Ｚｎ５
（Ｃｕ）などの螢光体粉末をマトリゲスポリマー中に分
散させた発光層（もしくは発光層の一部ととしての螢光
体層）や、ＢａＴｉ０゜などの誘電体粉末をマトリック
スポリマー中に分散させた発光層の一部としての誘電体
層を介設し、両電極間に所定の電圧を印加して発光層を
発光させるようになっている。そして、かかるＥＬ素子
の発光層に用いられる誘電体ポリマーとしては、螢光体
粉末や誘電体粉末を混合分散させるため極性の高い溶剤
に溶けやすく、かつ駆動電圧を低減化するため誘電率の
高いポリマーが選択される。

この種の誘電体ポリマーの具体例としては、従来、シア
ノエチル化ポリビニルアルコールやシアノエチル化セル
ロースなどが知られており、例えばシアノエチル化ポリ
ビニルアルコールを合成する場合、ポリビニルアルコー
ルにアクリロニトリルを塩基性触媒の存在下で反応させ
、ポリビニルアルコールの水酸基の水素を置換してシア
ノエチル基を導入する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の厚膜ＥＬ素子に用いられている誘
電体ポリマーは、上記したように水酸基の水素をシアノ
エチル基に置換して合成されるため、分子内に置換され
ずに残る水酸基が１０３以上存在してしまい、この残存
水酸基の影響で吸湿性が高まることから、水分により発
光層中の螢光体が分解されて輝度が劣化しやすく、発光
寿命が短くなってしまうという不具合があった。

そこで本発明者らは、予めシアンエチル基が導入されて
いるモノマーを重合して合成されるポリシアノエチルア
クリレートに着目したが、従来知られているボリシアノ
エチルアクレリートはゲル状ポリマーであって、極性の
高い溶剤に溶けにくいため、厚膜ＥＬ素子のマトリック
スポリマーとしては適さなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、発光層中の誘電体ポリマーの吸湿性が低くて発
光寿命が長い厚ＭＥＬ素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 上記した本発明の目的は、発光層中の誘電体ポリマーの
少なくとも一部に、重量平均分子量が１万〜３５０万の
ポリシアノエチルアクリレートを用いることによって達
成される。

〔作用］ 予めシアンエチル基を有するモノマーを重合して合成さ
れるポリシアノエチルアクリレートは、側鎖がすべてシ
アノエチル基からなるため吸湿性が低く、かつ誘電率の
高いポリマーなので、発光寿命を延ばすことができ、か
つ駆動電圧を低減化することができる。そして、このポ
リシアノエチルアクリレートの分子量が１万〜３５０万
の範囲内に設定してあれば、極性の高い溶剤に対して可
溶で、かつ無機粉末を結着させるのに十分なバインダ機
能を有するので、螢光体粉末や誘電体粉末を容易に混合
分散させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図表に基づいて詳細に説明する
。

まず、本発明に係ねる誘電体ポリマーについて説明する
。

本発明者らは、モノマーとして２−シアノエチルアクリ
レートを用い、極性の高い溶剤を溶媒とする溶液重合を
行うことにより、誘電体ポリマーとしてのポリシアノエ
チルアクリレートを合成することとし、重合条件を主に
設定することで当該ポリマーの分子量を制御した。なお
、ポリマーの分子量に影響を与える重合条件としては、
重合溶媒の種類、重合溶液中のモノマー濃度、重合温度
、重合時間、重合開始剤の種類などが挙げられる。

次に具体例を示す。

（具体例１） 冷却管を付けた２０フラスコ（２００ｍＡ）に窒素ライ
ンを接続し、フラスコ内を窒素置換した後、ここに、通
常の方法で蒸留した２−シアノエチルアクリレートモノ
マーを０．０５ｍｏｆｆ、重合開始剤として２，２′−
アゾビスイソブチロニトリルをモノマー全量に対し２モ
ル％、重合溶媒として脱水処理をしたアセトンを適量加
え、アセトンの量に応じてモノマー濃度が異なる６種類
の溶液（モノマー濃度１０〜４５重量％）をそれぞれ、
６０℃で１０００分間加熱して、試料ＮＣＬｌ〜６の６
種類のポリマー（ポリシアノエチルアクリレート）を重
合した。しかる後、合成されたポリマーのアセトンに対
する溶解性の評価と、このポリマーの重量平均分子量の
測定とを行った。その結果を第１表に示す。

なお、重合温度の６０℃は、重合開始剤の半減時間が約
１０００分間となる温度である。

また、ポリマーの溶解性を評価する際には、ポリマーを
過剰のメタノール中で精製し、これを真空乾燥してメタ
ノールを除去したポリマー１ｇと、５ｇのアセトンとを
混合し、２４時間後、この混合物を２００メツシユのテ
トロン類の網を用いて滴化するというテストを行い、濾
過できないポリマーの固まりがある場合を不溶性と判断
した。

さらにまた、ポリマーの重量平均分子量の測定は、温度
５０℃でゲル浸透グロマトグラフイ−（東ソ製５Ｃ−８
０１０）、５０万のカラムを用い、溶媒としてＮ、Ｎ’
　−ジメチルホルムアミド、標準物質としてポリエチレ
ングリコールを使用して較正曲線を作成して分子量を算
出した。

第　　１　　表 （具体例２） 具体例１において千ツマー濃度が３５重量％の溶液に対
し、重合温度のみを変更（３０〜６０’Ｃ）して他は同
様の条件で重合を行い、試料Ｎ００７〜１１の５種類の
ポリマーを得た。しかる後、各ポリマーの溶解性の評価
および重量平均分子量の測定を行った。その結果を第２
表に示す。

第　　２　　表 （具体例３） 具体例１においてモノマー濃度が３５重量％の溶液に対
し、重合時間のみを変更（１〜２４時間）して他は同様
の条件で重合を行い、試料Ｎｏ、１２〜１６の５種類の
ポリマーを得た。しかる後、各ポリマーの溶解性の評価
および重量平均分子量の測定を行った。その結果を第３
表に示す。

（具体例４） 重合溶媒としてＮ、Ｎ’−ジメチルホルムアミドを用い
た以外は具体例１と同様の条件に設定し、溶媒の量に応
じてモノマー濃度が異なる６種類の溶液（モノマー濃度
１０〜４５重量％）からそれぞれ、試料Ｎｏ、１７〜２
２の６種類のポリマーを得た。しかる後、各ポリマーの
溶解性の評価および重量平均分子量の測定を行った。そ
の結果を第４表に示す。

第　　４　　表 （具体例５） 重合開始剤として２，２′−アゾビス（２，４−ジメチ
ルバレロニトリル）を用い、かつ重合温度を、この重合
開始剤の半減時間が１０００分間となる温度（５０℃）
に設定した以外は、具体例１と同様の条件で重合を行い
、モノマー濃度が異なる６種類の溶液（モノマー濃度１
０〜４５重量％）からそれぞれ、試料Ｎｏ、２３〜２８
の６種類のポリマーを得た。しかる後、各ポリマーの溶
解性の評価および重量平均分子量の測定を行った。その
結果を第５表に示す。

第　　５　　表 なお、本発明者は試料Ｎ　ｏ　、　　２０のポリマーを
精製して重量平均分子量が３５０万のポリマーを得たが
、このポリマーも溶解テストの結果、溶液となり得るこ
とを確認した。

上記から明らかなように、２−シアノエチルアクリレー
トを溶液重合して得られるポリマー（ポリシアノエチル
アクリレート）の分子量は、重合条件を変更することに
よって制御することができ、また、ポリマーの重量平均
分子量が３５０万以下であればアセトンのような極性の
高い溶剤に溶解することがわかる。しかし、このポリマ
ーの重量平均分子量が１万に満たないと、無機粉末を結
着させるのに十分なバインダ機能が得られないので、螢
光体粉末や誘電体粉末を混合分散させるマトリックスポ
リマーとしては不適である。

したがって、誘電率が高く吸湿性が低いという長所を有
するポリシアノエチルアクリレートは、重合条件を適宜
選択して重量平均分子量を１万〜３５０万の範囲内に設
定してやれば、極性の高い溶剤に可溶でバインダ機能も
十分な誘電体ポリマーとして使用することができ、厚ｆ
ｆＫＥＬ素子の発光層のマトリックスポリマーに適用し
て優れた効果が期待できる。なお、上記の範囲のポリシ
アノエチルアクリレートの誘電率は１７〜２４の範囲で
あった。そして、上記した各具体例のデータを考察する
と、重量平均分子量が１万〜３５０万のポリシアノエチ
ルアクリレートを重合するためには、少なくとも、溶媒
として極性の高い溶剤を用い、かつ溶液中の千ツマー濃
度を４０重量％以下（好ましくは３５重量％以下）に抑
え、かつ重合温度を４０”Ｃ以上（好ましくは４５℃以
上）に設定する必要がある。

次に、前記した各具体例にて合成したポリマーのうち、
重量平均分子量が１．３万〜２９０万の】０種類の試料
を用いて、それぞれ第１図に示す如きＥＬの螢光体層を
形成し、各ＥＬの輝度半減時間を測定した。

すなわち、同図に示すＥＬは、透明シートｌの片面に形
成された透明電極２と、アルミニウムなどの金属箔から
なる対向電極３との間に、螢光体層４と誘電体層５とを
積層してなる発光層６を介設して素子が構成され、この
素子を、防湿性の高い透明樹脂フィルムからなる保護シ
ート７と、アルミ複合フィルムなどの防湿性の極めて高
いフィルムからなる保護シート８とによって密封被覆し
、図示せぬリード端子を介して画電極２，３間に所定の
電圧を印加することにより、発光層６を発光させるとい
うものである。

詳述すると、まず、螢光体粉末としてＺｎ　（Ｃｕ）２
００　ｇ、上記の試料Ｎｌｌの誘電体ポリマー４０ｇを
γ−ブチロラクトン６０ｇに溶解、分散した溶液１００
ｇと、アエロジルＩｇをγ−ブチロラクトン４０ｇに分
散した分散液４１ｇとを均一に混合分散し、液状組成物
とした。この液状組成物をスクリーン印刷で透明シート
ｌの透明電極２上に印刷塗布し、乾燥して厚さ約３０μ
ｍの螢光体層４を形成した。

次に、前記と同じ試料隘１の誘電体ポリマー４０ｇをγ
−ブチロラドタン６０ｇに溶解、分散した溶液と、アエ
ロジル１ｇをγ−ブチロラクトン６０ｇに分散した分散
液とを均一に混合分散して液状組成物とし、この液状組
成物を上記蛍光体層４上に印刷塗布し、乾燥して厚さ５
０μｍの誘電体層５を形成した。

螢光体層４、誘電体層５のマトリックスポリマーとなる
ポリシアノエチルアクリレートの分子量が１．３万〜２
９０万に設定しであることがら、このポリマーは印刷に
好適で、かつ蛍光体層４においては螢光体粉末を十分に
結着して透明電極２との密着性も良好であった。

次に、上記の誘電体層５上にアルミニウム箔の対向電極
３を設け、これらの積層物をポリエチレンフィルム７お
よびポリエチレンテレフタレート／アルミニウム複合フ
ィルム８の一対の保護シートで被覆密閉したＥＬ素子を
製造した。

更に、第６表に示す試料宛２〜患２６について　・も上
記の方法でＥＬ素子を製造した。

また、上記の試料の他に、本発明の誘電体ポリマーを他
の誘電体ポリマーと混合して適用したＥＬ素子を製造し
た。即ち、前述した方法と同様に、たたし、誘電体ポリ
マーとして、シアノエチル化プルラン（シアンエチル化
率が約９０％）６５重量部と試料隘１の誘電体（３５重
量）とのブレンドポリマーを用いてＥＬ素子を製造した
。

このようにして作製した１１種類のＥＬと従来のＥＬ（
ただし螢光体層に用いたポリマーの種類以外の条件はす
べて同じ）について、その輝度半減時間を測定した結果
を第６表に示す。

同表に明らかなように、螢光体層のマトリックスポリマ
ーとして、側鎖がすべてシアノエチル基からなり吸湿性
が低いポリシアノエチルアクリレートを用いたＥＬは、
螢光体粉末の水分による分解が抑制されて発光寿命が飛
躍的に延びることがわかる。

なお、分子量を制御したポリシアノエチルアクリレート
は、螢光体層、誘電体層のいずれが一方に用いてもその
効果が期待でき、また−層構造の発光層のマトリックス
ポリマーとして用いても同様の効果が期待できる。

また、シアノエチルセルロースやシアノエチルプルラン
などの結晶性のポリマーとのブレンドにおいても、分子
量を制御したポリシアノエチルアクリレートが良好な溶
解性を示すことがら良好な分散状態を得ることができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明にょる厚膜ＥＬ素子は、発
光層中のポリマーとして、螢光体層や誘電体層を混合分
散させるうえで好適となるように分子量を制御したポリ
シアノエチルアクリレートを用いており、このポリマー
は吸湿性が低いので水分による螢光体の分解が抑えられ
、そのため発光寿命を大幅に延ばすことができるという
顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るＥＬの断面図である。 ２・・・・・透明電極、３・・・・・対向電極、４・・
・・・螢光体層、５・・・・・・誘電体層、６・・・・
・・発光層。 ＃１図 ２　　　透　明１？ネセ ３・対画を詩 ４・蛍人Ａｊ、９ ５　　１−き電イネ４か ６　ダ尤層 手続補正書（師） 平成　３年　１月２２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　透明電極と対向電極との間に、誘電体ポリマーに蛍光
   粉末や誘電体粉末を分散せしめた発光層を介設し、上記
   両電極間に電圧を印加して上記発光層を発光させる厚膜
   エレクトロルミネツセンス素子において、上記発光層中
   の誘電体ポリマーの少なくとも一部に、重量平均分子が
   １万〜３５０万のポリシアノエチルアクリレートを用い
   たことを特徴とする厚膜エレクトロルミネツセンス素子
   。