CN1344125A - 电致发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的EL元件的特征是,由透光性基板、形成于基板上的透光性电极层、发光层、电介质层、背电极层构成,在发光层中包含阳离子吸收剂。本发明的EL元件的电介质层中也包含阳离子吸收剂。本发明其他状态的EL元件是具有树脂、荧光体和阳离子吸收剂组成的发光层的EL元件。对应于100重量份发光层的树脂,阳离子吸收剂的添加量为1～400重量份。本发明另一状态的EL元件的电介质层由树脂、高介电常数无机填充剂和阳离子吸收剂组成。对应于总量100重量份的树脂和高介电常数无机填充剂,电介质层中的阳离子吸收剂添加量为0.5～50重量份。

Description

电致发光元件
本发明涉及用于各种电子仪器的显示部分和操作部分的照明等的电致发光(以下称为EL)元件。
近年，随着各种电子器件的多样化，增加了即使在黑暗环境中也能够识别出显示部分并能够使操作进行的在显示屏和LCD后方设置了照明用背照光的装置。这种背照光大多数采用EL元件。
通过图3和图4对传统EL元件进行说明。
图3是传统EL元件的截面图。图3中，通过喷镀法或电子束法等，在整个聚对苯二甲酸乙二醇酯等透光性绝缘薄膜上形成了氧化铟锡(以下称为ITO)组成的透光性电极层2。
然后，在ITO上依次重叠印刷形成在由氟橡胶和氰基树脂等具有高介电常数的合成树脂组成的粘合剂3中分散有作为发光体的硫化锌等荧光体4的发光层5，在具有高介电常数的树脂上分散有钛酸钡等具有高介电常数的无机填充剂的电介质层6，银和碳树脂类背电极层7，环氧树脂和聚酯树脂等绝缘层8，这样就构成了EL元件。
将以上结构的EL元件装在电子器件上，通过电子器件的电路(图中未显示)在EL元件的电极层2和电极层7间施加交流电压，发光层5的荧光体4就会发光，这种光从背面照射电子器件的显示屏和LCD等。因此，即使周围环境很暗，也能够明确识别出显示部分和操作部分。
此外，为了尽量使荧光体4有效发光从而获得高亮度，必须在电介质层6的树脂内尽量填入具有高介电常数的无机填充剂使介电常数有所提高。对应于此，由于发光层5的介电常数较低，为了集中地在发光层5中导入交流电场，施加在电极层2和电极层7间的交流电压的大部分都被加入到发光层5中。
因此，在高湿度条件下使EL元件发光时，由于湿气和施加电压的关系，有时会在发光层5的树脂3内出现局部放电现象，使树脂3碳化，出现所谓的黑点，从而影响照明。
这是湿气和电压使锌离子从发光层5的荧光体4中分离出来，导致包含水分的树脂3的绝缘性劣化的缘故。为了防止这种黑点的产生，可在硫化锌等荧光体4中加入氧化铝、氧化钛和氧化硅等金属氧化物及氮化铝等防湿被膜4A。
但是，上述传统EL元件如图4(a)的部分截面图所示，当荧光体4被氧化钛等防湿被膜4A覆盖时，一旦多个荧光体4凝集，有时会出现凝集边界部位9未被防湿被膜4A覆盖的现象。或者如图4(b)所示，在被防湿被膜4A覆盖的荧光体4和树脂3以在溶剂中混合成糊状物的状态被搅拌或被运送时，有时因荧光体4间的挤压导致防湿被膜4剥落，使荧光体4露出。由于上述原因，就容易发生锌离子从荧光体4中分离出来、高湿度中发光层5的绝缘性劣化、出现黑点等问题。
此外，防湿被膜4A不是金属氧化物而是氮化铝等时，还存在即使防湿被膜4A完全被覆盖、在高湿度中氮化铝也会水解产生铵离子、铵离子又易导致发光层5的树脂3的绝缘性劣化的问题。
本发明解决了上述问题。其目的是提供一种EL元件，这种EL元件即使采用被防湿被膜覆盖得不够充分的荧光体，或采用被氮化铝等水解性防湿被膜覆盖的荧光体，也能够在高湿度中维持发光层的绝缘性，并使黑点不易产生。
本发明的EL元件的特征是，由透光性基板、形成于基板上的透光性电极层、发光层、电介质层、背电极层构成，在发光层中包含阳离子吸收剂。本发明EL元件的电介质层中也包含阳离子吸收剂。
本发明的其他状态的EL元件是具有树脂、荧光体和阳离子吸收剂组成的发光层的EL元件。对应于100重量份发光层的树脂，阳离子吸收剂的添加量为1～400重量份。
本发明的另一形态的EL元件的电介质层由树脂、高介电常数无机填充剂和阳离子吸收剂组成。对应于总量100重量份的树脂和高介电常数无机填充剂，电介质层中的阳离子吸收剂添加量为0.5～50重量份。
本发明中，由于从高湿度环境下的荧光体中分离出的离子被发光层内的阳离子吸收剂捕获，所以，能够在高湿度下维持发光层的绝缘性，使黑点难以产生，从而获得EL元件。此外，在维持发光层的绝缘性的同时，还能够获得亮度下降较少的EL元件。本发明的组成中，在制造EL元件时，由于采用糊状物印刷而形成发光层和电介质层，所以保持了适度的流动性，这样就使EL元件的印刷形成容易进行。
图1为本发明实施状态1的EL元件的截面图。
图2为本发明实施状态2的EL元件的截面图。
图3为传统EL元件的截面图。
图4为用于EL元件的荧光体的部分截面图。
以下，参考图1和图2对本发明的实施状态进行说明。
此外，对于本发明的构成部分和在前述传统技术中已经作过说明的同一构成部分，就采用同样的符号表示，且不再进行说明。
实施状态1
图1是本发明实施2、1的EL元件的截面图。图1中，通过喷镀法或电子束法等，在整个聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺等透光性绝缘薄膜1上形成了ITO组成的透光性电极层2。
电极层2的上面形成了在含氟橡胶和氰基树脂等具有高介电常数的树脂上分散有作为发光体的硫化锌等荧光体4的发光层11。荧光体4中加入氧化铝、氧化钛和氧化硅等金属氧化物及氮化铝等防湿被膜4A。发光层11内的荧光体4中分散有锑酸、磷酸盐、硅酸盐、沸石等无机阳离子交换体12。即，本实施状态中，所用阳离子吸收剂是无机阳离子交换体。
然后，在发光层11上依次重叠印刷形成：在具有高介电常数的树脂上分散有钛酸钡等有高介电常数的无机填充剂的电介质层6，银和碳树脂类背电极层7，环氧树脂和聚酯树脂等的绝缘层8，这样就构成了EL元件。
将以上结构的EL元件装在电子器件上，通过电子器件的电路(图中未显示)在EL元件的电极层2和电极层7间施加交流电压，发光层11的荧光体4就会发光，这种光从背面照射电子器件的显示屏和LCD等。因此，即使周围环境很暗，也能够明确识别出显示部分和操作部分。
以下，对本实施状态的EL元件的具体制作方法和其特性进行说明。
首先，在厚度为125μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成的绝缘薄膜1上喷镀30nm厚的ITO而形成透光性电极层2后，依次重叠进行以下印刷步骤。
在电极层2上用200目的不锈钢丝网印刷荧光体糊状物，形成规定形状，然后，在100℃干燥30分钟，形成No.1～9的9种发光层11。
对100重量份溶于2-乙氧基乙氧基乙醇的含氟橡胶(杜邦公司出品的バイトンA)，如表1所示添加0～400重量份五氧化锑水合物粉末(锑酸)，再搅拌混入用三轴混合机分散的50g糊状物和200g被氮化铝防湿被膜4A覆盖的荧光体4(オスラムシルバニア株式会社生产的ANE430)，就制得荧光体糊状物。上述组成中，含氟橡胶为树脂3，锑酸为无机阳离子吸收剂12。
然后，用100目的不锈钢丝网在各发光层11上印刷电介质糊状物，在与发光层11相同的条件下干燥，形成电介质层6。
将22重量份含氟橡胶(杜邦公司出品的バイトンA)溶于2-乙氧基乙氧基乙醇中，再分散78重量份钛酸钡粉末(界化学株式会社生产的BT-05)就制得电介质糊状物。
接着，用200目不锈钢丝网印刷碳糊状物(东洋纺株式会社生产的DW-250H)，于155℃干燥30分钟后形成背中极层7。
最后，用200目不锈钢丝网印刷保护膜(藤仓化成株式会社制XB-804)，于155℃干燥30分钟后形成绝缘层8。
按照表1所示，对以上制得的No.1～9的EL元件进行评估。
在制作完成EL元件后放置1天，对其施加100V、400Hz的电压，测定该元件的初期亮度(Cd/m2)。亮度保持率的测定如下，将EL元件放置在40℃、95％RH(相对湿度)的湿度槽中，以100V、400Hz连续点灯240小时后，从湿度槽中取出该元件，30分钟后测定其亮度，对应于初期值，比较评估高湿度环境中亮度变化。
此外，以G(未出现黑点)、F(有少量黑点出现，φ1mm以下)、P(出现黑点，φ1mm以下)、B(出现无数φ1mm以上或φ1mm以下的黑点)为判定基准，目视评估各EL元件是否有黑点出现及其程度。
其结果如表1所示。
表1
   No.   无机阳离子交换体添加量(重量份)   初期亮度(Cd/m2)  亮度保持率(％) 黑点评估
    1     0     84.5     25     B
    2     0.01     84.6     27     B
    3     0.1     84.6     30     B
    4     1     85.2     45     P
    5     10     86.5     54     F
    6     100     97.8     66     G
    7     200     98.5     69     G
    8     300     99.2     71     G
    9     400     93.1     73     G
从表1可明显看出，发光层11内未添加无机阳离子交换体的NO.1和添加量较少的No.2及3相比，随着无机阳离子交换体12的添加量的增多，亮度保持率更高，即，在高湿度环境下亮度变化较少。
同样，随着无机阳离子交换体的添加量的增多，因氮化铝在高湿度环境下水解而从荧光体4中分离出的铵离子被发光层11内的无机阳离子交换体12捕获的机会更高，所以，黑点的出现率较低。
本实施状态中，由于在高湿度环境下从荧光体4中分离出的离子被发光层11内的无机阳离子交换体12捕获，所以能够维持发光层11的绝缘性，并获得黑点出现频率较低的EL元件。
此外，如果无机阳离子交换体12的添加量过少，则防止黑点出现的效果较差，如果过多，则在以糊状物使用时的流动性会变差，使印刷难以进行。
因此，对应于100重量份发光层11的树脂3，如果无机阳离子交换体12的添加量为1～400重量份，则在维持发光层绝缘性的同时，能够获得作为糊状物的适度的流动性。所以，在制作EL元件时，采用印刷法能够容易地形成发光层。
实施状态2
以下，对本发明实施状态2的EL元件进行说明。
与实施状态1相同的结构用相同符号表示，并不再作详细说明。
图2是本发明实施状态2的EL元件的截面图。图2中，如同实施状态1，在绝缘薄膜1上形成的透光性电极层2上再印刷形成在树脂3中分散有荧光体4和无机阳离子交换体12的发光层11。
然后，如同实施状态1，在其上依次印刷形成电介质层13、背电极层7和绝缘层8。
本实施状态中，在电介质层13中加入钛酸钡等具有高介电常数的无机填充剂，并分散和发光层11同样的锑酸、磷酸盐、硅酸盐、沸石等无机阳离子交换体14，从而构成了EL元件。
以下对本实施状态的EL元件的具体制作方法和特性进行说明。
首先，和实施状态1相同，在绝缘薄膜1上形成透光性电极层2后，如表2所示，相对于加在荧光体4中的100重量份树脂3，添加1及100重量％的无机阳离子交换体12，从而形成2种发光层11。
在高介电常数无机填充剂中加入分散有表2所示重量份的无机阳离子交换体14的电介质糊状物，从而在发光层11上形成No.10～15的6种电介质层13。
以下，和实施状态1同样，在其上依次重叠印刷形成背电极层7和绝缘层8。
接着，在和实施状态1同样的条件下，对以上制得的No.10～15的EL元件进行初期亮度的测定、湿度槽内连续点灯后的亮度保持率的比较评估，以及有无黑点出现和出现程度的比较评估。
其结果如表2所示。
                                     表2
   No.   无机阳离子交换体添加量(重量份)    初期亮度(Cd/m2)  亮度保持率(％) 黑点评估
发光层 电介质层
    1     1     1     85.2     46     P
    2     1     20     60.7     55     G
    3     100     5     90.3     67     G
    4     100     10     82.5     69     G
    5     100     25     63.1     71     G
    6     100     50     49.6     73     G
从表2可明显看出，和在发光层11内添加了无机阳离子交换体12的实施状态1的差别虽然不明显，但随着电介质层13中添加的无机阳离子交换体14的增多，亮度保持率更佳，高湿度环境下的亮度变化更小。
此外，同样随着无机阳离子交换体14的添加量的增多，由于在高湿度环境下从发光层11的荧光体4分离出的离子被电介质层13内的无机阳离子交换体14的捕获机会更高，所以，发光层11上不易出现黑点。
本实施状态中，由于高湿度环境下从发光层11的荧光体4中分离出的离子被电介质层13内的无机阳离子交换体14的捕获机会更高，所以，能够获得不仅发光层11的绝缘性保持程度和亮度保持率高于实施状态1，且黑点更不易出现的EL元件。
此外，如果电介质层中无机阳离子交换体14的添加量过少，则防止黑点出现的效果较差，如果过多，则初期亮度下降，所以对应于总量100重量份的树脂和高介电常数无机填充剂，无机阳离子交换体14的添加量最好为0.5～50重量份。由此配制的组成，能够获得不仅发光层11的绝缘性保持良好，且亮度下降较少的EL元件。
在以上具体制作例的说明中，对五氧化锑水合物粉末(锑酸)无机阳离子交换体作为阳离子吸收剂的使用情况进行了介绍。但也可用磷酸钛等磷酸盐类，或硅酸盐类及沸石等其他无机阳离子交换体替代。即，所用阳离子吸收剂只要具有阳离子交换性能即可用于本发明。
上述说明中，对采用无机阳离子交换体作为阳离子吸收剂的使用情况进行了介绍，但从其原理考虑，本发明所用的阳离子吸收剂并不仅限于无机化合物，也可采用以离子交换树脂为代表的有机阳离子交换体。
即，本发明所用的阳离子吸收剂是指所有可通过化学反应使游离的阳离子失活的材料，或通过物理吸附作用吸附阳离子的材料。
此外，以上对采用被氮化铝防湿被膜4A覆盖的オスラムシルバニア株式会社生产的ANE430作为发光层11的荧光体4的情况进行了说明。除此以外，采用被氧化铝、氧化钛和氧化硅等金属氧化物覆盖的荧光体，例如，オスラムシルバニア株式会社生产的CJ型，或未覆盖防湿被膜4A的荧光体，例如，オスラムシルバニア株式会社生产的#723等，也能够获得同样的效果。
以上，还对采用含氟橡胶作为发光层11的树脂3的情况进行了说明。除此以外，还可采用聚酯树脂、苯氧树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂或氰乙基プルラン等氰基树脂。
以上，还对在绝缘薄膜1上喷镀ITO形成透光性电极层2的例子进行了说明，但用电子束蒸镀法等替代也能够形成ITO膜。此外，透光性电极层材料不仅限于ITO，还可采用氧化铟、氧化锡、氧化锌等公知的透光性电极材料。
透光性电极层也不仅限于上述无机薄膜，还可采用苯氧树脂，环氧树脂，在含氟橡胶等中分散有ITO、氧化锡和氧化铟的糊状物，通过印刷手段形成透光性电极层2。
如上所述，本发明能够获得在高湿度环境中也能够保持发光层的绝缘性，且获得黑点出现较少的EL元件。
上述说明中主要对树脂分散型EL元件进行了介绍。但是，为了便于理解，通过添加阳离子吸收剂来防止发光层中出现绝缘性下降的本发明的技术思想同样适用于薄膜型EL元件。
即，将本发明的构成用于以硫化锌薄膜为发光层的传统薄膜型EL，也能够获得很好的效果。即，通过把阳离子吸收剂和薄膜材料一起蒸镀、喷镀，或者用其他方法使阳离子吸收剂包含在发光层、电介质层中或附近，吸收游离的锌离子，有效防止发光层的局部绝缘被破坏，从而防止黑点的出现。
近年，随着技术的进步，本发明的构成用于薄膜型有机EL也能获得很好的效果。即，通过把阳离子吸收剂和薄膜材料一起蒸镀、或者用其他方法使阳离子吸收剂包含在发光层、电介质层中或附近，有效防止发光层的局部绝缘被破坏，从而防止黑点的出现。

Claims (9)

1.EL元件，其特征在于，由透光性基板、形成于所述基板上的透光性电极层、发光层、电介质层、背电极层构成，在所述发光层中包含阳离子吸收剂。
2.如权利要求1所述的EL元件，其中，所述电介质层中还包含阳离子吸收剂。
3.如权利要求1所述的EL元件，其中，所述发光层的树脂中分散有荧光体
4.如权利要求3所述的EL元件，其中，对应于100重量份所述树脂，所述发光层中的阳离子吸收剂含量为1～400重量份。
5.如权利要求3所述的EL元件，其中，所述阳离子吸收剂为有机或无机阳离子交换体。
6.如权利要求3所述的EL元件，其中，所述电介质层包含分散在树脂中的高介电常数无机填充剂和阳离子吸收剂。
7.如权利要求6所述的EL元件，其中，对应于总量100重量份的所述树脂和前述高介电常数无机填充剂，所述电介质层中的所述阳离子吸收剂含量为0.5～50重量份。
8.如权利要求1所述的EL元件，其中，所述基板为树脂薄膜。
9.如权利要求3所述的EL元件，其中，所述基板为树脂薄膜。
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