JPH0810631B2 - 誘電体組成物および分散型電界発光素子 - Google Patents

誘電体組成物および分散型電界発光素子

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JPH0810631B2
JPH0810631B2 JP1129791A JP12979189A JPH0810631B2 JP H0810631 B2 JPH0810631 B2 JP H0810631B2 JP 1129791 A JP1129791 A JP 1129791A JP 12979189 A JP12979189 A JP 12979189A JP H0810631 B2 JPH0810631 B2 JP H0810631B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、耐熱性があり、高温条件下でも優れた性能
を有する分散型電界発光素子、およびこれに用いられる
誘電体組成物に関するものである。
(従来の技術) 電界発光素子は発光層の構成様式により分散型と薄膜
型とに分けられるが、これには従来の発光素子と異なっ
て少ない消費電力で平面発光を与える特色があり、各種
光源および表示パネルとして近年急速に注目を集めてき
ている。とくに分散型の電界発光素子は、製造が容易で
あること、安価であること、任意の形状の素子が製造可
能であること等の利点を生かして、液晶表示のバックラ
イト、案内灯、および常夜灯などとして実用化が進めら
れつつある。
このような分散型の電界発光素子は、一般にアルミニ
ウム箔等の背面電極上に、まずチタン酸バリウム等の絶
縁性粉粒体を誘電体物質溶液中に分散させたものを、塗
布乾燥して絶縁層を形成した後、この上にZnS、ZnSe等
の電界発光性粉粒体を誘電体物質溶液に分散させたもの
を、塗布乾燥して発光層を形成し、この発光層の上に酸
化インジウム/酸化すず薄膜(以下単にITOとする)等
の透明導電膜をコーテイングしたポリエステルフィルム
を、熱圧着して透明電極を形成し、最後にこれらの全体
をポリクロロトリフルオロエチレン等の防湿フィルムで
包被封止して作られている。
ここで用いられる誘電体物質としては、シアノエチル
セルロース、シアノエチルスターチ、シアノエチルプル
ランなどの多糖類のシアノエチル化物、シアノエチルヒ
ドロキシエチルセルロース、シアノエチルグリセロール
プルラン等の多糖類誘導体のシアノエチル化物、シアノ
エチルポリビニルアルコール等のポリオール類のシアノ
エチル化物のような誘電率の高い高分子物質が挙げられ
るが、これらには種々の欠点があって、いずれも満足で
きるものではない。
(発明が解決しようとする課題) 例えば、シアノエチルセルロースは軟化温度が高すぎ
るため、これを発光層中の誘電体物質として使用する
と、ポリエステル系透明電極を熱圧着することが困難と
なり、透明電極の形成に際して銀ペースト等をコーティ
ングすることが必要になる。このことは透明電極の透明
性、均一性を損ない、生産能率を損なうという欠点をも
たらす。
逆にシアノエチルスターチ、シアノエチルプルラン、
シアノエチルグリセロールプルラン、シアノエチルセル
ロース、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース等は
軟化温度が低いため、これを発光層用の誘電体物質とし
て使用すると、ポリエステル系透明電極が熱圧着により
容易に形成できる利点がある反面、このように軟化温度
の低い材料を発光層や絶縁層に用いた分散型電界発光素
子は、車載用等高温での使用が必要となる分野で、発光
層や絶縁層の軟化による変形を招き、寿命の低下と共に
発光の均一性が損なわれるという問題がある。
また、分散型電界発光素子中の発光層は一般に絶縁層
の上に塗布乾燥して形成されるが、その場合に塗布液の
溶剤組成によって絶縁層中の誘電体物質が一部溶解して
均一な積層の形成を妨げ、最終製品の発光層や絶縁層に
剥離、ひび割れ、包泡等の欠陥を発生させていた。
したがって、本発明の目的は、ポリエステル系透明電
極を熱圧着するのに充分に低い軟化温度を持ちながら、
硬化後は耐熱性、耐溶剤性が向上する誘電体組成物を提
供するにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、これら従来の分散型電界素子に使用される
誘電体物質の問題点を解決すべく鋭意研究の結果、水酸
基およびシアノエチル基を分子内に有するシアノエチル
化物の水酸基の水素原子がN−メチレンアクリルアミド
基(−CH2−NH−CO−CH=CH2)で置換されたシアノエチ
ル化物誘電体と、光重合開始剤と、電界発光性粉粒体ま
たは高誘電性粉粒体とからなる誘電体組成物を、それぞ
れ分散型電界発光素子の発光層または絶縁層の材料とし
て使用すると、従来にない利点を有する分散型電界発光
素子の得られることを見出し、本発明に至ったものであ
る。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の誘電体組成物を構成する第1成分としてのシ
アノエチル化物誘導体は、水酸基およびシアノエチル基
を分子内に有するシアノエチル化物の水酸基の水素原子
がN−メチレンアクリルアミド基(−CH2−NH−CO−CH
=CH2)で置換された化合物で、分子内にシアノエチル
基とN−メチレンアクリルアミド基とを有するため、基
本的にはシアノエチル化物と同様の高い誘電率を持ちな
がら、光重合開始剤の存在下、紫外線、電子線等の光照
射により架橋反応が進行するN−メチレンアクリルアミ
ド基の機能を併せ持つものである。
このようなシアノエチル化物誘導体は、シアノエチル
プルラン、シアノエチルグリセロールプルラン、シアノ
エチルスターチ、シアノエチルセルロース、シアノエチ
ルヒドロキシエチルセルロール、シアノエチルポリビニ
ルアルコール等の分子中に水酸基とシアノエチル基とを
有するシアノエチル化物を出発原料として、これにN−
メチロールアクリルアミド(CH2=CH−CO−NH−CH2)を
反応させることによって容易に製造することができる。
この方法は水またはアルコール、アセトン等の有機溶
剤、さらにはこれらの混合溶媒にシアノエチル化物、N
−メチロールアクリルアミド、酸触媒、重合禁止剤等を
溶解分散させた状態で、目的とする量のN−メチロール
アクリルアミドが反応するのに必要な温度と時間とを与
えて、反応混合物を撹拌あるいは混練することにより行
うことができる。
このようにして製造される前記誘導体中のシアノエチ
ル基およびN−メチレンアクリアルアミド基の、総官能
基(シアノエチル基+水酸基+N−メチレンアクリルア
ミド基)に対するモル比率は、シアノエチル基が60〜98
%、N−メチレンアクリルアミド基が、2〜40%である
ことが好ましい。これはシアノエチル基のモル比率が60
%未満であると、誘電率が低すぎて分散型電界発光素子
の輝度が上がらず、98%を超えると、N−メチレンアク
リルアミド基のモル比率が少なくなって充分な架橋反応
を起こせなくなるためである。
なお、この誘導体において、とくに発光層に使用され
るものは、ポリエステル透明電極との熱圧着性の観点か
ら、軟化温度が200℃以下のものが好ましい。
前記誘電体組成物を構成する第2成分としての光重合
開始剤には、アセトフェノン、ベンジル、ピアセチル、
アゾビスイソブチロニトリル等、従来光硬化性樹脂の製
造に一般に用いられているものが例示される。
また、第3成分としての電界発光性粉粒体は従来公知
のものでよく、これにはCdS、ZnS、ZnSe、ZnSiO、BN、S
iCなどの蛍光性物質が例示されるが、これらは電界発光
素子にしたときの発光特性から平均粒径50μm以下の粉
粒体とすることが好ましい。
同様に、高誘電性粉粒体も誘電率の高い無機化合物で
あれば従来公知のものでよく、これにはチタン酸鉛、二
酸化チタン、チタン酸バリウム等が例示されるが、これ
らの内ではチタン酸バリウムが最も一般的であり、とく
には平均粒径1〜2μmのものが好ましい。
本発明による分散型電界発光素子の製造は、まずシ
アノエチル化物誘導体と光重合性開始剤と電界発光性粉
粒体または高誘電性粉粒体とからなる誘電体組成物の発
光層用および絶縁層用の塗布液を調製した後、一方の
電極面に、この2種類の塗布液を順次交互に塗布乾燥
後、光硬化させて発光層または絶縁層として積層し、最
後に他方の電極を重ね合せることによって達成される。
工程における誘電体組成物の塗布液の調製は、第
1、第2成分であるシアノエチル化物誘導体と光重合性
開始剤とを、アセトン、N,N′−ジメチルホルムアミ
ド、ニトロメタン、エチレングリコールモノメチルエー
テル、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤の1種
のみからなるか、または2種以上の混合液に溶解した
後、これに第3成分である電界発光性粉粒体または高誘
電性粉粒体を分散配合することによって行われ、それぞ
れ発光層用塗布液または絶縁層用塗布液となる。
この場合の電界発光性粉粒体または高誘電性粉粒体の
添加量は、第1成分であるシアノエチル化物誘導体に対
して体積比率で20〜80%であることが好ましく、これが
20%未満では発光層中の電界発光性粉粒体または絶縁層
中の高誘電性粉粒体の濃度が低すぎて素子にした場合に
充分な輝度が得られず、また80%を超えると電界発光性
粉粒体または高誘電性粉粒体の均一な分散配合が困難に
なる。
工程では、まず高誘電性粉粒体を含有する絶縁層用
塗布液をアルミニウム箔等の背面電極面にロールコータ
ーまたはスクリーン印刷等により塗布乾燥した後、光照
射により硬化させ、厚さ約10〜50μmの絶縁層を形成す
る。つぎに電界発光性粉粒体を含有する発光層用塗布液
を、この絶縁層面に同様にして塗布乾燥した後、光照射
によって硬化させ、厚さ約20〜70μmの発光層を形成す
る。
この発光層の上に、ポリエステルフィルム面をITO等
の透明導電膜で被覆した透明電極を、100〜200℃で熱圧
着し、この透明電極と前記背面電極とのそれぞれに電極
端子としてのリード線を取り付け、最後に、これらの全
体を防湿フィルムで包被封止することによって本発明に
よる分散型電界発光素子が得られる。
この分散型電界発光素子は、誘電体材料として未処理
の状態では熱圧着に適する軟化温度と溶剤に対する溶解
性とを有しているが、光重合開始剤の存在下光照射する
ことにより架橋反応を起こし耐熱性と耐溶剤性とが向上
するシアノエチル化物誘導体を使用しているため、生産
性が良好な上に、欠陥品の発生頻度が少なく、また高温
条件下においても寿命の低下、発光の不均一といった欠
点を生じないという利点がある。
以下、本発明の具体的態様を実施例および比較例によ
り説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はない。
(実施例) 参考例 1. 撹拌羽根付きの反応器に1のアセトンを入れ、撹拌
しながらシアノエチルプルラン(シアノレジンCR-S、信
越化学工業(株)製商品名)150gを加えて溶解した。こ
れにハイドロキノンメチルエーテル1g、85%りん酸0.5
g、N−メチロールアクリルアミド100gを加え、温度50
℃で4時間反応した。
反応液を冷却後、強撹拌しながら水中に注いで生成物
を析出させ、さらに純水で繰返し洗浄後、脱水、乾燥し
て、シアノエチルプルランのN−メチレンアクリルアミ
ド基置換体を得た。このシアノエチル化物誘導体の各置
換基のモル比率は次の通りであった。
シアノエチル基: 91% N−メチレンアクリルアミド基: 5〃 参考例 2. 前例におけるシアノエチルプルランの代わりにシアノ
エチルポリビニルアルコールを使用したほかは前例と同
様にして行ったところ、シアノエチルポリビニルアルコ
ールのN−メチレンアクリルアミド基置換体を得た。こ
のシアノエチル化物誘導体の各置換基のモル比率は次の
通りであった。
シアノエチル基: 91% N−メチレンアクリルアミド基: 5〃 参考例 3. 実施例1におけるシアノエチルプルランの代わりにシ
アノエチルスターチを使用したほかは実施例1と同様に
して行ったところ、シアノエチルスターチのN−メチレ
ンアクリルアミド基置換体を得た。このシアノエチル化
物誘導体の各置換基のモル比率は次の通りであった。
シアノエチル基: 92% N−メチレンアクリルアミド基: 4〃 実施例1〜3. 参考例1〜3で得られたシアノエチル化物誘導体の各
々80gを、ベンジル3gと共に、N,N′−ジメチルホルムア
ミド300gに溶解し、得られた溶液をそれぞれ2等分し
て、その一方に粒径1〜2μmのチタン酸バリウムを体
積比率で50%加え、均一に分散させて絶縁層用塗布液と
すると共に、他方に平均粒径が20μmの電界発光性硫化
亜鉛蛍光体(ZnS:CuCl)を体積比率で50%加え、均一に
分散させて発光層用塗布液とした。
つぎに厚さ50μmのアルミニウム箔に各々の絶縁層用
塗布液をスクリーン印刷し、120℃で8時間乾燥後、ラ
ンプ入力80W/cmの高圧水銀灯を用いて紫外線を走行速度
5m/分で10回照射し、厚さ15μmの絶縁層を形成した。
この上にさらに発光層用塗布液をスクリーン印刷し、同
様に120℃で8時間乾燥して厚さ40μmの発光層を積層
した。
この発光層の上にITO等の透明性導電膜をコーティン
グしたポリエステルフィルムを重ね合せて170℃、10kg/
cm2で熱圧着した後、透明電極側から前記と同じ条件で
紫外線照射を行った。
最後に、全体をポリクロロトリフルオロエチレン系の
防湿フィルムで包被した後、封止し、本発明による3種
の分散型電界発光素子I〜IIIを作った。
得られた各分散型電界発光素子I〜IIIについて、発
光の均一性、輝度、およびその半減期を調べたところ、
別表に示した通りの結果が得られた。
比較例1〜3. シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアル
コール、およびシアノエチルスターチの各々80gを、N,
N′−ジメチルホルムアミド300gに溶解し、得られた溶
液をそれぞれ2等分して、その一方に粒径1〜2μmの
チタン酸バリウムを体積比率で50%加え、均一に分散さ
せて絶縁層用塗布液とすると共に、他方に平均粒径が20
μmの電界発光性硫化亜鉛蛍光体(ZnS:CuCl)を体積比
率で50%加え、均一に分散させて発光層用塗布液とし
た。
つぎに厚さ50μmのアルミニウム箔に各々の絶縁層用
塗布液をスクリーン印刷し、120℃で8時間乾燥して厚
さ15μmの絶縁層を形成した。この上にさらに発光層用
塗布液をスクリーン印刷し、同様に120℃で8時間乾燥
して厚さ40μmの発光層を積層した。
この発光層の上にITO等の透明性導電膜をコーティン
グしたポリエステルフィルムを重ね合せて170℃、10kg/
cm2で熱圧着した。
最後に、全体をポリクロロトリフルオロエチレン系の
防湿フィルムで包被した後、封止し、3種の分散型電界
発光素子IV〜VIを作った。
得られた各分散型電界発光素子IV〜VIについて、発光
の均一性、輝度、およびその半減期を調べたところ、別
表に併記した通りの結果が得られた。
なお、使用したシアノエチルプルラン、シアノエチル
ポリビニルアルコール、およびシアノエチルスターチの
シアノエチル基のモル比率はつぎの通りである。
シアノエチルプルラン :92% シアノエチルポリビニルアルコール:91〃 シアノエチルスターチ :91〃 なお、表における発光の均一性、輝度、およびその半
減期の各発光特性はそれぞれ下記の方法で測定したもの
である。
・発光の均一性:温度80℃、関係湿度65%の条件下にお
ける50Hz、200Vでの点燈時の発光面の均一性を観察し、
下記の基準で判定した。
○……均一発光、×……輝度にバラツキあり。
・輝度:温度80℃、関係湿度65%の条件下において50H
z、200Vの電源を入力した際の初期輝度。
・半減期:温度80℃、関係湿度65%の条件下において50
Hz、200Vの点燈にて輝度が半分にまで減少するのに要し
た時間。
(発明の効果) 本発明の誘電体組成物によれば、 シアノエチル化物誘電体を光重合開始剤および電界発
光性粉粒体と共に使用して形成した発光層は、ポリエス
テル系透明電極を熱圧着するのに充分に低い軟化温度を
有するほか、透明電極形成後の紫外線照射により誘導体
が架橋反応して硬化するので、高温条件下でも発光層が
軟化することがなく、したがって寿命が長く均一な発光
性を有する分散型電界発光素子を与える。
前記誘電体を光重合開始剤および高誘電性粉粒体と共
に使用して形成した絶縁層は、上記と同様、紫外線照
射によって架橋反応を起こすため耐熱性が向上するほ
か、この絶縁層の上に上記の発光層形成用塗布液を用い
ても、その溶剤により絶縁層が溶解することがないた
め、発光層や絶縁層に剥離、ひび割れ、包泡等の欠陥が
発生することがない。
さらに、この誘電体組成物から得られる分散型電界発
光素子は、耐熱性と耐溶剤性に優れ、製造時の欠陥品の
発生割合が低く、また高温駆動条件下における寿命の低
下、発光の不均一を生じないという利点を持つので、面
状発光体として工業的に広く応用できるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 3/30 Z H05B 33/14 (72)発明者 千葉 徹 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水酸基およびシアノエチル基を分子内に有
    するシアノエチル化物の水酸基の水素原子がN−メチレ
    ンアクリルアミド基で置換されたシアノエチル化物誘導
    体と、光重合開始剤と、電界発光性粉粒体または高誘電
    性粉粒体とからなる誘電体組成物。
  2. 【請求項2】請求項1記載の電界発光性粉粒体または高
    誘電性粉粒体を含有する誘電体組成物の光照射物が、そ
    れぞれ発光層または絶縁層として電極間に介在してなる
    分散型電界発光素子。
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