DE69917065T2

DE69917065T2 - Elektrolumineszenzelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69917065T2
Application number: DE69917065T
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Tendo-City ABE; Yoshinori Sagae-City ARAKI
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: CN1325607A; AU750438B2; JP2000133465A; CA2349521A1; KR20010080346A; EP1135973B1; DE69917065D1; BR9914849A; EP1135973A1; AU6257999A; WO2000027169A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Elektrolumineszenzelement bzw. eine Elektrolumineszenzvorrichtung (nachstehend als "EL-Element" bezeichnet) und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein in Rollenform als Vorratsprodukt herstellbares und lagerfähiges EL-Element, das eine Lumineszenzschicht aufweist, die sich durchgehend in Längsrichtung des rollenförmigen Elements erstreckt, im Unterschied zu herkömmlichen EL-Elementen, die durch Siebdruck erzeugt werden, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Lumineszenzschichten und andere Schichten aus herkömmlichen EL-Elementen werden. durch Siebdruck hergestellt, wie in JP-B-59-14 878, JP-B-62-59 879 usw. offenbart. Daher wird die Größe der EL-Elemente durch die Größe einer Druckplatte begrenzt, und es ist schwierig, ein EL-Element mit einer Lumineszenzschicht herzustellen, die eine große Fläche aufweist oder sich durchgehend in Längsrichtung des Elements erstreckt. Außerdem ist es unmöglich, ein rollenförmiges EL-Element mit einer Lumineszenzschicht, die sich durchgehend in Längsrichtung erstreckt, als Vorratsprodukt herzustellen.
Wenn ein Vorratsprodukt aus einem EL-Element mit durchgehender Lumineszenzschicht in Längsrichtung hergestellt und gelagert werden kann, läßt sich ein EL-Element mit einer geforderten Länge herstellen, indem das Vorratsprodukt nach Bedarf auf eine geforderte Länge zugeschnitten wird, und EL-Elemente können leicht auf verschiedene Produkte aufgebracht werden. Daher ist die Bereitstellung eines solchen rollenförmigen EL-Elements sehr wünschenswert.
Herkömmliche EL-Elemente eignen sich für Lumineszenz- bzw. Fluoreszenzdisplays mit kleiner Flächengröße (kleiner Fläche) wie z. B. Uhren, Rufempfänger (Piepser), Mobiltelefone, Personalcomputer in Notebook-Größe, tragbare Endgeräte usw., können aber nicht für die Montage großformatiger Lumineszenzdisplays wie z. B. Reklametafeln, Schildern, Flächenleuchtkörpern (z. B. Fußbodenbeleuchtungen usw.) und dergleichen eingesetzt werden.
Wenn großformatige Lumineszenzdisplays unter Verwendung herkömmlicher EL-Elemente zusammengebaut werden, sind eine Anzahl von EL-Elementen zusammenzuschalten, und daher sind Herstellung und Konstruktion solcher Lumineszenzdisplays äußerst schwierig.
Außerdem ist es wichtig, die Leuchtdichte von EL-Elementen für die Realisierung großformatiger Lumineszenzdisplays zu erhöhen. Zum Beispiel offenbaren die oben zitierten Patentveröffentlichungen EL-Elemente mit einer sogenannten "Lumineszenzschicht vom Dispersionstyp", die durch Dispergieren von lumineszierenden Teilchen, wie z. B. fluoreszierenden Teilchen, in Matrixharzen entstehen, wie z. B. in Polymeren mit hoher Dielektrizitätskonstante. Zum Beispiel offenbart JP-B-S9-14 878 ein EL-Element, das ein lichtdurchlässiges Substrat, eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht, eine aus einem Vinylidenfluoridpolymer als Matrixharz bestehende Isolierschicht, eine Fluoreszenzschicht mit fluoreszierenden Teilchen und einem Vinylidenfluoridpolymer als Matrixharz, die gleiche Isolierschicht wie oben und eine rückseitige bzw. hintere Elektrode aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind. JP-B-59879 offenbart ein EL-Element mit einem Polyesterfilm, einer ITO-Elektrode, einer Lumineszenzschicht mit fluoreszierenden Teilchen und einem cyanoethylierten Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (einem Matrixharz) und Aluminiumfolie (einer hinteren Elektrode), die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind. In diesen EL-Elementen wird eine Lumineszenzschicht durch Aufbringen einer Beschichtung ausgebildet, die in einem Matrixharz dispergierte Lumineszenzteilchen enthält. Daher kann die Leuchtdichte des Elements durch Erhöhen des Anteils an Lumineszenzteilchen in der Beschichtung erhöht werden. Die Erhöhung des Anteils an Lumineszenzteilchen auf ein unnötiges Niveau kann jedoch das kontinuierliche Aufbringen der Beschichtung mit hoher Geschwindigkeit erschweren.
Die US-Patentschriften US-A-5 019 748 und US-A-5 045 755 offenbaren ein EL-Element mit einer Lumineszenzschicht, die aus (1) einer ersten dielektrischen Klebstoffschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante, die auf die lichtdurchlässige leitfähige Schicht aus einem lichtdurchlässigen Substrat aufgebracht wird, (2) einer Fluoreszenzteilchenschicht in Form einer im wesentlichen einlagigen Schicht (mit einer Dicke von nicht mehr als der größten Teilchenabmessung), die durch Aufbringen trockener Fluoreszenzteilchen (Lumineszenzteilchen) auf die erste dielektrische Klebstoffschicht entsteht, und (3) einer zweiten dielektrischen Schicht, die einen Füllstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante enthält, gebildet wird. Im Gegensatz zu der obigen "Lumineszenzschicht vom Dispersionstyp" können die Beschichtungsprozesse leicht kontinuierlich ausgeführt werden, und nach dem offenbarten Verfahren läßt sich ein rollenförmiges EL-Element herstellen. Diese US-Patentschriften offenbaren jedoch in den Produktionsschritten des rollenförmigen EL-Elements keine spezifische Herstellungsart für einen durchgehenden Anschluß (Bus), durch den Elektrizität (Spannung) in Längsrichtung des lichtdurchlässigen Substrats von außen an die lichtdurchlässige leitfähige Schicht angelegt wird.
Ein Schlüsselfaktor für die Vergrößerung der Fläche von EL-Elementen ist ferner, wie ein Anschluß (Bus) bereitgestellt wird, der einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht von außen Elektrizität (Spannung) zuführt. Zum Beispiel können im Falle von EL-Elementen für die oben beschriebenen kleinflächigen Displays Busse, die sich nicht in elektrischem Kontakt mit Lumineszenzschichten oder hinteren Elektroden befinden, durch effektive Wiederholung des Siebdrucks auf einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht ausgebildet werden. Keine der oben zitierten Veröffentlichungen oder Patentschriften offenbart jedoch ein Verfahren zur kontinuierlichen Ausbildung von Bussen in Längsrichtung des Elements.
Andererseits ist es im Falle der "Lumineszenzschichten vom Dispersionstyp" schwierig, Lumineszenzschichten mit ver besserter Leuchtdichte mit hoher Geschwindigkeit, d. h. hoher Produktivität herzustellen. Der Grund dafür ist, daß lumineszierende Teilchen, die ein höheres spezifisches Gewicht als Matrixharze aufweisen, dazu neigen, in einer Beschichtung zur Bildung von Lumineszenzschichten, die in der Matrixharzlösung dispergierte Lumineszenzteilchen aufweist, nach unten zu sinken, und daher ist es schwierig, die Lumineszenzteilchen in den aus einer solchen Beschichtung entstehenden Lumineszenzschichten gleichmäßig zu dispergieren.
Ferner verschlechtert sich die Dispergierbarkeit, wenn der Anteil der Lumineszenzteilchen in der Beschichtung erhöht wird, um den Füllungsanteil der Lumineszenzteilchen in der Lumineszenzschicht zu erhöhen. Der Füllungsanteil der Lumineszenzteilchen beträgt höchstens 20 Vol.-% der gesamten Lumineszenzschicht. Außerdem ist es relativ schwierig, die Schichtdicke der Lumineszenzschicht zu vergrößern und dabei die Dickengleichmäßigkeit unter Verwendung einer solchen Beschichtung vom Dispersionstyp beizubehalten. Daher ist die Anzahl der aufgetragenen Schichten zu erhöhen, um die Dicke der Lumineszenzschicht und damit die Leuchtdichte zu erhöhen; die Produktivität nimmt ab, und die Herstellung eines rollenförmigen, großflächigen EL-Elements ist schwierig.
Es besteht ein großer Bedarf für ein EL-Element, das in Rollenform ausgebildet werden kann und aus dem mühelos großformatige Lumineszenzbildschirme bzw. -displays hergestellt werden können, um die mit dem oben beschriebenen Stand der Technik verbundenen Probleme zu lösen. Es besteht auch Bedarf für ein EL-Element, bei dem der Füllungsanteil der Lumineszenzteilchen in einer Lumineszenzschicht ohne weiteres erhöht und damit die Leuchtdichte des Elements verbessert werden kann, zusätzlich zu der leichten Ausbildung von großformatigen Lumineszenzdisplays. Außerdem besteht ein Bedarf für ein rollenförmiges EL-Element mit hoher Leuchtdichte und großer Fläche, das mit hoher Produktivität hergestellt werden kann, ohne eine Dispersionsbeschichtung zu verwenden, die Lumineszenzteilchen enthält.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein EL-Element bereit, das aufweist: ein lichtdurchlässiges Substrat, das sich in Längsrichtung des Elements erstreckt; eine auf die Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats aufgebrachte lichtdurchlässige leitfähige Schicht; eine Lumineszenzschicht, die eine geringere Breite aufweist als die lichtdurchlässige leitfähige Schicht und auf die Rückseite der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht angeordnet ist; eine auf der Rückseite der Lumineszenzschicht angeordnete hintere Elektrode und mindestens einen Bus, der auf dem Teil ohne Lumineszenzschicht der Rückseite der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht angeordnet ist, eine geringere Breite aufweist als die lichtdurchlässige leitfähige Schicht und weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt ist, wobei die lichtdurchlässige leitfähige Schicht, die Lumineszenzschicht, die hintere Elektrode und der Bus sich durchgehend in Längsrichtung des lichtdurchlässigen Substrats erstrecken, bevor das Element zugeschnitten wird.
Vorzugsweise weist die Lumineszenzschicht auf: eine lichtdurchlässige Trägerschicht mit einem Matrixharz, die auf der Seite der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht angeordnet ist, eine Isolierschicht mit einem Isoliermaterial, die auf der Seite der hinteren Elektrode angeordnet ist, und eine Lumineszenzteilchenschicht mit Lumineszenzteilchen, die sowohl in die Trägerschicht als auch in die Isolierschicht eingebettet sind. Vorzugsweise ist das Matrixharz der lichtdurchlässigen Trägerschicht aus der Gruppe ausgewählt, die aus Epoxidharzen und Polymeren mit hoher Dielektrizitätskonstante besteht. Vorzugsweise beträgt die Dielektrizitätskonstante mindestens 5, stärker bevorzugt zwischen 7 und 25, wenn sie durch Anlegen eines Wechselstroms von 1 kHz gemessen wird. Alternativ sind das Matrixharz oder die lichtdurchlässige Trägerschicht aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polymeren von Vinylidenfluoridharzen und Polymeren von Cyanoharzen besteht. Vorzugsweise hat die lichtdurchlässige Trägerschicht eine Dicke zwischen 0,5 und 1000 μm und weist rote oder rosafarbene Fluoreszenzfarbstoffe auf. Die Isolierschicht weist vorzugs weise eine Schicht auf, die Isolierteilchen aufweist. Die Isolierteilchen weisen vorzugsweise anorganische Teilchen auf, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Titandioxid, Bariumtitanat, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Siliciumnitrid und Magnesiumoxid besteht.
Das lichtdurchlässige Substrat weist vorzugsweise einen Farbstoff auf, der eine Komplementärfarbe zu einer durch die Lumineszenzschicht emittierten Farbe entwickelt. Der Farbstoff ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus roten oder rosafarbenen Farbstoffen besteht. Die lichtdurchlässige leitfähige Schicht ist vorzugsweise eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht und hat vorzugsweise einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 500 Ω/Quadrat oder weniger, besonders bevorzugt zwischen 1 und 300 Ω/Quadrat. Die hintere Elektrode weist vorzugsweise eine Metallschicht aus Aluminium, Gold, Silber, Kupfer, Nickel oder Chrom auf.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzelements mit den folgenden Schritten bereit: Bereitstellen eines lichtdurchlässigen Substrats, auf dessen eine Oberfläche eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht aufgebracht ist; Anordnen der Lumineszenzschicht auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht durch ein Beschichtungsverfahren, so daß die Lumineszenzschicht eine geringere Breite als die lichtdurchlässige leitfähige Schicht aufweist, um ein lumineszenzschichttragendes Substrat auszubilden; Anordnen einer Maske auf einem freiliegenden Teil ohne Lumineszenzschicht der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht des lumineszenzschichttragenden Substrats in Längsrichtung des lichtdurchlässigen Substrats, wobei die Maske eine geringere Breite aufweist als der freiliegende, keine Lumineszenzschicht tragende Teil; und Aufbringen eines leitfähigen Materials auf das lumineszenzschichttragende Substrat, um die hintere Elektrode und den Bus auszubilden, der wegen des Vorhandenseins der Maske oder des freiliegenden Teils, von dem die Maske entfernt worden ist, weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt ist.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzelements mit den folgenden Schritten bereit: Bereitstellen eines lichtdurchlässigen Substrats, auf dessen eine Oberfläche eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht aufgebracht ist; Anordnen einer Maske auf der Oberfläche der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht, um eine Busbildungsfläche, auf welcher der Bus ausgebildet wird, mit der Maske abzudecken, so daß auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht eine Busbildungsfläche mit der angeordneten Maske und eine maskenfreie Fläche ohne Maske ausgebildet werden; Anordnen der Lumineszenzschicht auf der maskenfreien Fläche der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht durch ein Beschichtungsverfahren, um ein lumineszenzschichttragendes Substrat auszubilden; Aufbringen eines leitfähigen Materials auf das lumineszenzschichttragende Substrat, um die hintere Elektrode auf der Lumineszenzschicht auszubilden; Entfernen zumindest eines Teils der Maske, um die Busbildungsfläche freizulegen; und dann Aufbringen eines leitfähigen Materials auf die freigelegte Busbildungsfläche, um die hintere Elektrode und den Bus auszubilden, der wegen des Vorhandenseins der Maske oder des freiliegenden Teils, von dem die Maske entfernt worden ist, weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt ist.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung in einer weiteren Ausführungsform eine Elektrolumineszenzelement bereit, in dem die Lumineszenzschicht aufweist: eine lichtdurchlässige Trägerschicht mit einem Matrixharz, die auf der Seite der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht angeordnet ist; eine Isolierschicht mit einem Isoliermaterial, die auf der Seite der hinteren Elektrode angeordnet ist; und eine Lumineszenzteilchenschicht mit Lumineszenzteilchen, die sowohl in die Trägerschicht als auch in die Isolierschicht eingebettet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen EL-Elements.
2 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen EL-Elements.
3 zeigt eine Schnittansicht eines bevorzugten Beispiels einer Lumineszenzschicht, die in einem erfindungsgemäßen EL-Element enthalten ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG, DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In geeigneten erfindungsgemäßen EL-Elementen erstrecken sich eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht, eine Lumineszenzschicht, eine hintere Elektrode und ein Bus, die auf einem durchgehend in Längsrichtung verlaufendes lichtdurchlässiges Substrat angeordnet sind, durchgehend in Längsrichtung des lichtdurchlässigen Substrats. Auf diese Weise läßt sich sehr leicht das EL-Element herstellen, das eine Lumineszenzschicht und dergleichen mit großer Fläche (Flächengröße) aufweist, die sich durchgehend in Längsrichtung erstreckt. Ein rollenförmiges EL-Element wird also als Vorratsprodukt erzeugt und gelagert, das eine Lumineszenzschicht aufweist, die sich durchgehend in Längsrichtung des Elements erstreckt, und ein EL-Element mit der gewünschten Länge kann nach Bedarf durch Zuschneiden des Vorratsprodukts auf eine gewünschte Länge hergestellt werden.
Laminierte Teile (wie z. B. eine Lumineszenzschicht, ein Bus und dergleichen, die auf einem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet sind) können diskontinuierlich nach dem herkömmlichen Produktionsverfahren von EL-Elementen mittels Siebdruck hergestellt werden. Aus dem durch Siebdruck hergestellten Vorratsprodukt von EL-Elementen kann man jedoch nur ein EL-Element mit einer solchen Größe erhalten, daß das obige diskontinuierliche Teil nicht darin enthalten ist. Wenn andererseits das erfindungsgemäße EL-Element als Vorratsprodukt in Form einer Rolle erzeugt wird, läßt sich das EL-Element leicht auf verschiedene Produkte anwenden, wie oben erläutert.
Die Lumineszenzschicht des erfindungsgemäßen EL-Elements weist gewöhnlich Lumineszenzteilchen (Teilchen, die nach Anlegen einer Spannung Licht emittieren) und ein Matrixharz auf. Zum Beispiel kann eine Lumineszenzschicht ausgebildet werden, indem eine Beschichtung, die ein Matrixharz und in dem Matrixharz dispergierte Lumineszenzteilchen enthält, auf ein Substrat aufgetragen und (durch Trocknen, Abkühlen, Aushärten usw.) zum Erstarren gebracht wird. Durch ein solches Beschichtungsverfahren läßt sich leicht eine Lumineszenzschicht ausbilden, die sich durchgehend in Längsrichtung erstreckt.
Alternativ kann unter Verwendung einer Beschichtung (Aufschlämmung), die ein Polymer mit hoher Dielektrizitätskonstante als Bindemittel und in dem Bindemittelpolymer dispergierte Lumineszenzteilchen aufweist, eine Lumineszenzschicht weitgehend in Form einer Einteilchenschicht ausgebildet werden. In diesem Fall wird z. B. eine Überzugsschicht dünn ausgeführt, indem die Schicht im Florstreichverfahren mit geringer oder ohne Scherung aufgetragen wird, um eine aus der Überzugsschicht bestehende Lumineszenzteilchenschicht auszubilden, deren Dicke im wesentlichen gleich der Teilchengröße der Lumineszenzteilchen ist.
Ein rollenförmiges EL-Element mit hoher Leuchtdichte und großer Fläche kann mit hoher Produktivität hergestellt werden, wenn das EL-Element nach einem Verfahren hergestellt wird, das die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines lichtdurchlässigen Substrats, auf dessen eine Oberfläche eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht aufgebracht wird,
Anordnen der Lumineszenzschicht auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht durch ein Beschichtungsverfahren, so daß die Lumineszenzschicht eine geringere Breite aufweist als die lichtdurchlässige leitfähige Schicht, um ein lumineszenzschichttragendes Substrat auszubilden,
Anordnen einer Maske auf einem freiliegenden Teil der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht des lumineszenzschichttragenden Substrats, wobei dieser Teil keine Lumineszenzschicht aufweist, in Längsrichtung des lichtdurchlässigen Substrats, wobei die Maske eine geringere Breite aufweist als der freiliegende Teil, der keine Lumineszenzschicht trägt, und
Aufbringen eines leitfähigen Materials auf das lumineszenzschichttragende Substrat, um die hintere Elektrode und den Bus auszubilden, der wegen des Vorhandenseins der Maske oder des freiliegenden Teils, von dem die Maske entfernt ist, weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt ist.
Eines der charakteristischen Merkmale dieses Verfahrens ist, daß die hintere Elektrode und der Bus so ausgebildet werden können, daß der Bus wegen des Vorhandenseins von (1) der Maske oder (2) des freiliegenden Teils der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht, von dem die Maske entfernt und auf den keine Lumineszenzschicht aufgebracht worden ist, weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt ist.
Bei diesem Verfahren kann eine Maske nach Wunsch entfernt werden. Es ist nicht notwendig, eine Maske zu entfernen, soweit ein Bus nicht in elektrischem Kontakt mit einer hinteren Elektrode ist. Zum Beispiel wird eine Maske nicht entfernt, wenn das erste leitfähige Material, das eine hintere Elektrode bildet, und das zweite leitfähige Material, das einen Bus bildet, gleichzeitig aufgebracht werden, aber mit verschiedenen Auftragsvorrichtungen oder in verschiedenen Schritten, und wenn eine Maske verhindert, daß die hintere Elektrode und der Bus, die aus zwei leitfähigen Materialien ausgebildet werden, miteinander in Kontakt kommen. Ferner wird eine Maske nicht entfernt, wenn die Dicken einer Lumineszenzschicht und einer Maske ausreichend groß im Vergleich zur Dicke eines auszubildenden Busses sind, und wenn leitfähige Materialien, die gleichzeitig aufgebracht werden, zwischen einer Busbildungsfläche und einer Bildungsfläche für die hintere Elektrode getrennt werden können. Eine Maske wird jedoch vorzugsweise entfernt, da eine hintere Elektrode und ein Bus, die nicht in elektrischem Kontakt miteinander sind, leicht ausgebildet werden können.
Die ersten und zweiten leitfähigen Materialien können gleich oder unterschiedlich sein. Ein Bus und eine hintere Elektrode werden jedoch vorzugsweise gleichzeitig ausgebildet, da die Produktionsschritte vereinfacht werden können und die Produktivität ansteigt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein rollenförmiges EL-Element mit hoher Leuchtdichte und großer Fläche mit hoher Produktivität hergestellt werden, wenn das EL-Element nach einem Verfahren erzeugt wird, das die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines lichtdurchlässigen Substrats, auf dessen eine Oberfläche eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht aufgebracht wird,
Anordnen einer Maske auf der Oberfläche der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht, um mit der Maske eine Busbildungsfläche abzudecken, auf der ein Bus geformt wird, so daß auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht eine Busbildungsfläche mit der angeordneten Maske und eine maskenfreie Fläche ohne Maske ausgebildet werden,
Anordnen der Lumineszenzschicht auf der maskenfreien Fläche der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht durch ein Beschichtungsverfahren, um ein lumineszenzschichttragendes Substrat auszubilden,
Aufbringen eines leitfähigen Materials auf das lumineszenzschichttragende Substrat, um die hintere Elektrode auf der Lumineszenzschicht auszubilden, Entfernen zumindest eines Teils der Maske, um die Busbildungsfläche freizulegen, und dann Aufbringen eines leitfähigen Materials auf die freigelegte Busbildungsfläche, um die hintere Elektrode und den Bus auszubilden, der wegen des Vorhandenseins der Maske oder des freigelegten Teils, von dem die Maske entfernt worden ist, weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt ist.
Eines der charakteristischen Merkmale dieses Verfahrens ist, daß vor dem Aufbringen einer Lumineszenzschicht eine Maske auf eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht aufgebracht wird, um eine Busbildungsfläche mit der aufgebrachten Maske und eine maskenfreie Fläche ohne Maske zu formen. Durch dieses Verfahren läßt sich die Beschädigung der Busbildungsfläche auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht durch Zerkratzen usw. von dem Schritt der Ausbildung einer Lumineszenzschicht bis zu dem Schritt der Ausbildung eines Busses leicht verhindern. In diesem Fall erleichtert eine Maske die Ausbildung eines durchgehenden Busses in Längsrichtung des Substrats und funktioniert als Schutzschicht einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht (auf der Busbildungsfläche).
Bei diesem Verfahren wird eine Maske stets entfernt und kann teilweise oder ganz entfernt werden. Zum Beispiel wird in dem zuletzt aufgeführten Schritt das erste leitfähige Material auf ein lumineszenzschichttragendes Substrat aufgebracht, und zumindest ein Teil der Maske wird entfernt, um eine Busbildungsfläche freizulegen. Dann wird das zweite leitfähige Material auf die freiliegende Busfläche aufgebracht, um einen Bus auszubilden. Als Alternative kann, wenn ein Teil der Maskierung entfernt und dann das zweite leitfähige Material auf die freigelegte Busbildungsfläche aufgebracht wird, die übrige Maskierung nötigenfalls entfernt werden. Vorzugsweise wird die gesamte Maske entfernt, da eine hintere Elektrode und ein Bus, die nicht in elektrischem Kontakt miteinander sind, leicht ausgebildet werden können. Die ersten und zweiten leitfähigen Materialien können gleich oder unterschiedlich sein.
Wenn eine Maske als Schutzschicht einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht benutzt wird, dann wird in dem zuletzt aufgeführten Schritt vorzugsweise ein Teil der Maske entfernt, um eine Busbildungsfläche freizulegen, und dann wird das leitfähige Material auf das lumineszenzschichttragende Substrat aufgebracht, um gleichzeitig eine hintere Elektrode und einen Bus auszubilden, der weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt ist, da die hintere Elektrode und der Bus, die nicht in elektrischem Kontakt miteinander sind, besonders leicht ausgebildet und daher die Produktionsschritte vereinfacht werden können.
Der obige Bus wird vorzugsweise durch ein Auftragsverfahren für ein leitfähiges Material ausgebildet (z. B. Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit, Aufdampfen, Sputtern usw.). Dadurch kann ein Bus, der sich durchgehend in Längsrichtung des Substrats erstreckt, beim Herstellungsverfahren eines rollenförmigen EL-Elements besonders leicht ausgebildet werden. Leitfähige Materialien, die zur Ausbildung eines Busses und einer hinteren Elektrode benutzt werden, werden nachstehend erläutert.
Als Maskierungsmaterial können wiederablösbare Klebebänder, wie z. B. Maskierungsbänder, Bänder zum Anbringen von Dichtungen usw., wiederablösbare Harzschichten und dergleichen eingesetzt werden, die allgemein bei Beschichtungsverfahren benutzt werden. Die Dicke einer Maskierung beträgt gewöhnlich 10 bis 100 μm. Die bevorzugte Dicke einer Maskierung beträgt 0,1 bis 30 μm, wenn eine Maskierung als Schutzschicht einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht (auf einer Busbildungsfläche) benutzt wird.
Der Füllungsanteil an Lumineszenzteilchen in einer Lumineszenzschicht kann ohne weiteres zunehmen, und daher nimmt die Leuchtdichte stark zu, wenn eine Lumineszenzschicht eine Lumineszenzteilchenschicht aufweist, die weitgehend aus Teilchen besteht, die Lumineszenzteilchen enthalten, und zwischen einer Trägerschicht und einer Isolierschicht in engem Kontakt mit den beiden Schichten angeordnet ist. Gleichzeitig kann sehr leicht eine Lumineszenzschicht ausgebildet werden, die sich durchgehend in Längsrichtung erstreckt.
Eine solche Lumineszenzschicht, die eine Trägerschicht, eine Isolierschicht und eine Lumineszenzteilchenschicht aufweist, die sich in engem Kontakt mit der Trägerschicht und der Isolierschicht befindet, kann durch Pulverauftragsverfahren ausgebildet werden, z. B. durch Zerstäuben von Lumineszenzteilchen, wobei die Details dieser Verfahren weiter unten erläutert werden.
Eine Isolierschicht und eine Trägerschicht können aus Schichten gebildet werden, die keine Lumineszenzteilchen enthalten. Daher entsteht durch das Absinken von Lumineszenzteilchen in einer Schicht zur Ausbildung einer Lumineszenzschicht kein Problem, im Unterschied zur "Lumineszenzschicht vom Dispersionstyp".
Es ist sehr leicht, einen Füllungsanteil von Lumineszenzteilchen in einer Lumineszenzteilchenschicht zu erhöhen, und es kann ein Füllungsanteil von nahezu 100 Vol.-% erreicht werden. Ein EL-Element, das eine derartige Lumineszenzteilchenschicht aufweist, dient vorzugsweise zur Herstellung eines großflächigen rollenförmigen EL-Elements.
Ein EL-Element mit einer solchen Lumineszenzteilchenschicht wird vorzugsweise nach einem Verfahren hergestellt, das die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines lichtdurchlässigen Substrats, das sich durchgehend in Längsrichtung erstreckt und auf einer seiner Oberflächen eine auflaminierte lichtdurchlässige leitfähige Schicht trägt,
Aufbringen eines Überzugs zur Ausbildung einer Trägerschicht mit einem Matrixharz auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht, so daß die aufgebrachte Schicht eine geringere Breite aufweist als die lichtdurchlässige leitfähige Schicht, Zerstäuben von Teilchen, die Lumineszenzteilchen enthalten, über dem Überzug in einem Schichtzustand vor dem Erstarren des Überzugs, teilweises Einbetten der Teilchenschicht in den Überzug, und Erstarrenlassen des Überzugs, um eine Trägerschicht und eine Lumineszenzteilchenschicht in engem Kontakt mit der Trägerschicht auszubilden,
Aufbringen eines Überzugs zur Ausbildung einer Isolierschicht mit einem Isoliermaterial auf die Lumineszenzteilchenschicht, Erstarrenlassen des Überzugs, um eine Isolierschicht in engem Kontakt mit der Lumineszenzteilchenschicht und damit die Lumineszenzschicht auszubilden, die Lumineszenzteilchen aufweist, die in die Trägerschicht und die Isolierschicht eingebettet sind, wodurch man ein Substrat erhält, das eine Lumineszenzschicht trägt,
Anordnen einer Maske auf dem übrigen Teil des lumineszenzschichttragenden Substrats, wo keine Lumineszenzschicht ausgebildet worden ist, in Längsrichtung des lichtdurchlässigen Substrats, so daß die Breite der Maske kleiner ist als die des übrigen Teils,
Aufbringen eines leitfähigen Materials auf das lumineszenzschichttragende Substrat, und wahlweise Entfernen der Maske, um gleichzeitig eine auf der Isolierschicht vorgesehene hintere Elektrode und einen Bus auszubilden, der weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt ist.
Durch das obige Verfahren kann leicht eine Lumineszenzschicht mit erhöhter Leuchtdichte mit hoher Geschwindigkeit, d. h. hoher Produktivität, kontinuierlich ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die Lumineszenzschicht gewöhnlich mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 5 m/min (Meter pro Minute) oder mehr ausgebildet werden, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 110 und 200 m/min, stärker bevorzugt zwischen 12 und 100 m/min.
Der Gehalt der Lumineszenzteilchen in Teilchen, die in der obigen Lumineszenzschicht enthalten sind, beträgt vorzugsweise mindestens 40 Vol.-%. Wenn der Gehalt der Lumineszenzteilchen niedriger ist als 40 Vol.-%, kann sich die Auswirkung auf die Erhöhung der Leuchtdichte verschlechtern. Die Leuchtdichte wird maximiert, wenn alle Teilchen Lumineszenzteilchen sind. Daher liegt der bevorzugte Gehalt an Lumineszenzteilchen zwischen 50 und 100 Vol.-%.
EL-Element
Ein Beispiel des erfindungsgemäßen EL-Elements ist ein rollenförmiges EL-Element, das, wie in den 1 und 2 dargestellt, ein Laminat mit einem lichtdurchlässigen Substrat 1 und einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht 2, eine hintere Elektrode 3, eine zwischen diesem Laminat und der hinteren Elektrode 3 eingebrachte Lumineszenzschicht 4 und mindestens einen Bus 5 aufweist, der auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht angeordnet ist und sich weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt befindet.
In dieser Struktur sind die Busse 5 in der Nähe der beiden Kanten des lichtdurchlässigen Substrats angeordnet und haben die Form von zwei Streifen, die parallel zu der Lumineszenzschicht 4 sind, welche die hintere Elektrode trägt.
Die Lumineszenzschicht 4 des in 3 dargestellten bevorzugten Beispiels, die weiter unten ausführlich erläutert wird, weist eine Struktur auf, in der eine lichtdurchlässige Trägerschicht 41 mit einem Matrixharz, eine Isolierschicht 43, die ein Isoliermaterial enthält, und eine zwischen den Schichten 41 und 43 eingefügte Lumineszenzteilchenschicht 42 in engem Kontakt miteinander laminiert sind.
Im allgemeinen liegt die Dicke des gesamten EL-Elements im Bereich zwischen 50 und 3000 μm. Die Länge des EL-Elements beträgt gewöhnlich mindestens 1 m, wenn das Element rollenförmig ist.
Form und Anordnung eines Busses sind nicht auf die oben beschriebenen Formen und Anordnungen beschränkt, soweit der Bus als Anschluß dient, um Elektrizität (Spannung) von außen in eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht einzuspeisen. Zum Beispiel kann ein Bus aus mehreren kleinen Busteilen bestehen, die sich in der Form eines Strichcodes in Längsrichtung erstrecken, oder aus mehreren kreisförmigen Busteilen, die entlang der Vorrichtung vorhanden sind. Das heißt, kleine Busse können in Längsrichtung diskontinuierlich auftreten, sofern jeder einzelne Abstand zwischen den benachbarten Busteilen nicht zu groß ist.
Wenn z. B. ein EL-Element für ein großformatiges Display durch Zuschneiden einer gewünschten Länge aus dem Vorratsprodukt eines EL-Elements hergestellt wird, sollte eine Lumineszenzschicht auf einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht ohne unterbrochenen Teil vorhanden sein, während angrenzende Busteile getrennt vorhanden sein können, sofern die Busteile als Anschlüsse für die Zufuhr von Elektrizität (Spannung) von außen zu einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht funktionieren können.
Ein Bus kann aus einem leitfähigen Material durch ein Auftragsverfahren geformt werden, das auch bei der Ausbildung einer hinteren Elektrode angewandt werden kann. Das Auftragsverfahren ist vorzugsweise das Auftragen einer Beschichtung, die ein leitfähiges Material enthält, Aufdampfen, Sputtern usw., da ein Bus, der sich durchgehend in Längsrichtung eines lichtdurchlässigen Substrats erstreckt, beim Produktionsverfahren eines rollenförmigen EL-Elements leicht ausgebildet werden kann.
Lichtdurchlässiges Substrat
Das lichtdurchlässige Substrat kann das gleiche sein, wie es bei den herkömmlichen EL-Elementen vom Dispersionstyp verwendet wird, und es können beispielsweise Kunststoffolien und dergleichen eingesetzt werden.
Beispiele der als Substrate verwendeten Kunststoffolien sind Folien aus Polyesterharzen, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) usw.; Acrylhar ze, wie z. B. Polymethylmethacrylat, modifiziertes Polymethylmethacrylat usw.; Fluorharze, wie z. B. Polyvinylidenfluorid, acrylmodifiziertes Polyvinylidenfluorid usw.; Polycarbonatharze; Vinylchloridharze, wie z. B. Vinylchloridcopolymere und dergleichen.
Das lichtdurchlässige Substrat kann ein einschichtiger Film sein, wie in 2 dargestellt, kann aber auch ein mehrschichtiger Film sein. Zum Beispiel kann der Weißgehalt des Lichts zunehmen, wenn mindestens eine Lage des mehrschichtigen Films eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweist und einen Farbstoff enthält, der eine Komplementärfarbe zu einer von der Lumineszenzschicht emittierten Farbe entwickelt. Vorzugsweise sind Beispiele eines solchen Farbstoffs rote oder rosafarbene Fluoreszenzfarbstoffe, wie z. B. Rhodamin 6G, Rhodamin B, Perylen-Farbstoffe usw., wenn das von der Lumineszenzschicht emittierte Licht blaugrün ist. Ferner können verarbeitete Pigmente eingesetzt werden, welche diese Farbstoffe in Harzen dispergiert aufweisen.
Die beiden Oberflächen des lichtdurchlässigen Substrats sind gewöhnlich eben, während die Oberfläche, die sich nicht in Kontakt mit der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht befindet, regelmäßige Vorsprünge aufweisen kann, wenn die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Die Lichtdurchlässigkeit des lichtdurchlässigen Substrats beträgt gewöhnlich mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%. Hierin bedeutet die "Lichtdurchlässigkeit" den Durchgang von Licht, gemessen mit Hilfe eines Spektrophotometers für UV-Licht/sichtbares Licht vom Typ "U best V-560" (Hersteller Nippon Bunko Kabushikikaisha) mit Licht von 550 nm Wellenlänge.
Die Dicke eines lichtdurchlässigen Substrats liegt gewöhnlich zwischen 10 und 1000 μm, wenn ein rollenförmiges EL-Element ausgebildet wird.
Ein lichtdurchlässiges Substrat kann Zusatzstoffe enthalten, wie z. B. UV-Lichtabsorber, Feuchtigkeitsabsorptionsmittel, Färbemittel, Fluoreszenzstoffe, Leuchtstoffe und der gleichen, wenn die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Lichtdurchlässige leitfähige Schicht
Eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht wird auf die Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats in engem Kontakt damit aufgebracht.
Die lichtdurchlässige leitfähige Schicht kann irgendeine lichtdurchlässige Elektrode sein, die in den EL-Elementen vom Dispersionstyp eingesetzt wird, wie z. B. eine ITO-Schicht (Indium-Zinn-Oxidschicht) und dergleichen. Die Dicke der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht liegt gewöhnlich zwischen 0,01 und 1000 μm, der spezifische Oberflächenwiderstand liegt gewöhnlich bei 500 Ω/Quadrat oder weniger, vorzugsweise zwischen 1 und 300 Ω/Quadrat. Die Lichtdurchlässigkeit beträgt gewöhnlich mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%.
Eine ITO-Schicht wird durch irgendein herkömmliches Filmbildungsverfahren ausgebildet, wie z. B. Aufdampfen, Sputtern, Auftragen einer Paste und dergleichen.
Die ITO-Schicht wird in der Ausführungsform gemäß 1 und 2 direkt auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet, wobei aber auch eine Grundierungsschicht auf dem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet werden und die ITO-Schicht dann auf die Grundierungsschicht ausgebildet werden kann. Die Dicke einer Grundierung liegt gewöhnlich zwischen 0,1 und 100 μm. Anstelle der Grundierungsschicht wird die Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats mittels Koronaentladung, durch Auftragen von Siliciumoxid und dergleichen behandelt, um die Haftung der ITO-Schicht zu erleichtern. Alternativ wird die ITO-Schicht auf einer Lumineszenzschicht ausgebildet, und dann wird ein lichtdurchlässiges Substrat auf die ITO-Schicht auflaminiert.
Alternativ wird eine ITO-Schicht, die auf der Trennfläche eines provisorischen Substrats ausgebildet worden ist, mittels eines lichtdurchlässigen Klebstoffs auf die Rückseite eines lichtdurchlässigen Substrats übertragen. Als provisorisches Substrat kann ein Trennpapier, eine Trennfolie, eine Polyethylenfolie niedriger Dichte usw. verwendet werden.
Hintere Elektrode
Eine hintere bzw. rückseitige Elektrodenschicht wird auf der Rückseite einer Lumineszenzschicht, d. h. auf der Seite angeordnet, die einer Isolierschicht zugewandt ist. In der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 befindet sich die hintere Elektrode in direktem Kontakt mit der Lumineszenzschicht.
Zwischen der hinteren Elektrode und der Lumineszenzschicht kann eine Harzschicht eingefügt werden, um die Haftung zwischen ihnen zu erhöhen. Das Harz für die Harzschicht kann ein Polymer mit hoher Dielektrizitätskonstante sein, wie weiter unten erläutert wird. Die Harzschicht kann isolierende organische Teilchen enthalten.
Eine hintere Elektrode kann eine leitfähige Materialschicht sein, die in den EL-Elementen vom Dispersionstyp benutzt wird, wie z. B. eine Metallschicht aus Aluminium, Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Chrom usw.; eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht, wie z. B. eine ITO-Schicht, eine leitfähige Kohlenstoffschicht und dergleichen. Eine solche leitfähige Materialschicht wird vorzugsweise durch Auftragen einer Schicht ausgebildet, die ein leitfähiges Material enthält (z. B. durch Rakelbeschichten, Sprühbeschichten, im Florstreichverfahren usw.), durch Aufdampfen, Sputtern und dergleichen. Die Metallschicht kann eine aufgedampfte Schicht, eine gesputterte Schicht, eine Metallfolie und dergleichen sein. Außerdem kann als rückseitige Schicht eine Elektrodenschicht verwendet werden, die ein Substrat (z. B. eine Polymerfolie usw.) aufweist, das eine leitfähige Schicht trägt.
Die Dicke der hinteren Elektrode beträgt gewöhnlich 5 nm bis 1 mm.
Das EL-Element kann Licht von beiden Oberflächen emittieren, wenn die hintere Elektrode aus einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht besteht und die Isolierschicht gleichfalls lichtdurchlässig ist.
Lichtdurchlässiges Substrat (Trägerschicht)
Wie oben beschrieben, wird eine Lumineszenzschicht vorzugsweise aus einem leitfähigen Substrat, das auf der Seite einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht bereitgestellt ist, einer Isolierschicht, die auf der Seite einer hinteren Elektrode bereitgestellt ist, und einer Lumineszenzteilchenschicht ausgebildet, die Lumineszenzteilchen enthält, die sowohl in die Trägerschicht als auch in die Isolierschicht eingebettet sind.
Die Trägerschicht der Lumineszenzschicht ist vorzugsweise auf der Rückseite der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht in engem Kontakt damit angeordnet, und dadurch läßt sich die Lumineszenzausbeute der Lumineszenzschicht leicht erhöhen.
Die Trägerschicht ist eine lichtdurchlässige Schicht, die ein Matrixharz enthält. Die Dicke der Trägerschicht liegt gewöhnlich zwischen 0,5 und 1000 μm, und die Lichtdurchlässigkeit beträgt gewöhnlich mindestens 70, vorzugsweise mindestens 80.
Das Matrixharz kann irgendein Matrixharz sein, das in der Lumineszenzschicht der herkömmlichen EL-Elemente vom Dispersionstyp eingesetzt wird, wie z. B. Epoxydharze, Polymere mit hoher Dielektrizitätskonstante und dergleichen. Die Polymere mit hoher Dielektrizitätskonstante sind diejenigen, die eine Dielektrizitätskonstante von gewöhnlich mindestens etwa 5, vorzugsweise zwischen 7 und 25, stärker bevorzugt zwischen 8 und 18 aufweisen, gemessen durch Anlegen eines Wechselstroms von 1 kHz. Wenn die Dielektrizitätskonstante zu niedrig ist, kann die Leuchtdichte nicht zunehmen. Wenn sie zu hoch ist, verkürzt sich gewöhnlich die Lebensdauer der Lumineszenzschicht.
Beispiele der Polymere mit hoher Dielektrizitätskonstante sind Vinylidenfluoridharze, Cyanoharze und dergleichen. Das Vinylidenfluoridharz kann man z. B. durch Copolymerisation von Vinylidenfluorid und mindestens einem anderen fluorhaltigen Monomer erhalten. Beispiele des anderen fluorhaltigen Monomers sind Tetrafluorethylen, Trifluorchlorethylen, Hexafluorpropylen und dergleichen. Beispiele des Cyanoharzes sind Cyanoethylcellulose, cyanoethyliertes Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer und dergleichen.
Die Trägerschicht besteht gewöhnlich aus einem Matrixharz, kann aber auch Zusatzstoffe enthalten, wie z. B. andere Harze, Füllstoffe, Tenside, UV-Lichtabsorber, Antioxidationsmittel, Fungizide, Rostschutzmittel, Feuchtigkeitsabsorptionsmittel, Färbemittel, Leuchtstoffe und dergleichen, wenn die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Zum Beispiel kann die Trägerschicht rote oder rosafarbene Fluoreszenzfarbstoffe enthalten, wie z. B. Rhodamin 6G, Rhodamin B, Perylen-Farbstoffe und dergleichen, wenn das emittierte Licht aus der Lumineszenzteilchenschicht blaugrün ist. Ferner können die obigen weiteren Harze aushärtbar oder klebrig sein.
Isolierschicht
Ein Isoliermaterial, das in der Isolierschicht der Lumineszenzschicht enthalten ist, kann aus Isolierteilchen, Polymeren mit hoher Dielektrizitätskonstante und dergleichen aufweisen, die in den herkömmlichen EL-Elementen vom Dispersionstyp eingesetzt werden.
Die Isolierschicht ist gewöhnlich eine Deckschicht, die aus einer Beschichtung gebildet wird, die durch Dispersion der Isolierteilchen in dem Polymer mit hoher Dielektrizitätskonstante hergestellt wurde, oder die Schicht aus einem Polymer mit hoher Dielektrizitätskonstante, die im wesentlichen keine Isolierteilchen enthält.
Beispiele der Isolierteilchen sind isolierende anorganische Teilchen, beispielsweise aus Titandioxid, Bariumtitanat, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Magnesiumoxid und dergleichen. Die Polymere mit hoher Dielektrizitätskonstante können die für die Trägerschicht verwendeten Polymere sein.
Die Isolierschicht kann durch Auftragen einer Beschichtung entweder auf die hintere Elektrode oder auf die Lumineszenzteilchenschicht ausgebildet werden.
Wenn die Isolierschicht eine Deckschicht ist, die Isolierteilchen und ein Polymer mit hoher Dielektrizitätskonstante aufweist, dann liegt der Anteil der Isolierteilchen zwischen 1 und 400 Gewichtsteilen, vorzugsweise zwischen 10 und 350 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt zwischen 20 und 300 Ge wichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Polymers mit hoher Dielektrizitätskonstante. Wenn der Anteil der Isolierteilchen zu niedrig ist, vermindert sich die Isolierwirkung und daher entsteht eine Neigung zu abnehmender Leuchtdichte. Ist der Anteil zu hoch, dann kann das Aufbringen der Beschichtung schwierig sein.
Die Dicke der Isolierschicht liegt gewöhnlich zwischen 2 und 1000 μm. Die Isolierschicht kann Zusatzstoffe enthalten, wie z. B. Füllstoffe, Tenside, Antioxidationsmittel, Fungizide, Rostschutzmittel, Feuchtigkeitsabsorptionsmittel, Färbemittel, Leuchtstoffe, aushärtbare Harze, Klebrigmacher und dergleichen, sofern die Isoliereigenschaften nicht beeinträchtigt werden.
Lumineszenzteilchenschicht
Lumineszenzteilchen in einer Lumineszenzteilchenschicht emittieren spontan Licht, wenn sie in ein elektrisches Wechselfeld gebracht werden. Geeignete derartige Teilchen sind unter anderem Fluoreszenzteilchen, die in den EL-Elementen vom Dispersionstyp eingesetzt werden. Beispiele geeigneter Fluoreszenzstoffe sind einzelne Substanzen aus fluoreszierenden Verbindungen (z. B. ZnS, CdZnS, ZnSSe, CdZnSe usw.) oder Gemische aus den fluoreszierenden Verbindungen und Zusatzkomponenten (z. B. Cu, I, Cl, Al, Mn, NdF₃, Ag, B usw.).
Die mittlere Teilchengröße der Fluoreszenzteilchen liegt gewöhnlich zwischen 5 und 100 μm. Es können die teilchenförmigen Fluoreszenzmaterialien verwendet werden, auf denen die Überzugsschicht aus Glas, Keramik und dergleichen ausgebildet wird.
Die Dicke der Lumineszenzteilchenschicht liegt gewöhnlich zwischen 5 und 500 μm. Wenn die Fluoreszenzteilchenschicht aus einer Vielzahl von Teilchen besteht, die in einen einschichtigen Zustand gebracht werden, kann das EL-Element leicht dünn ausgeführt werden.
Ferner kann die Lumineszenzteilchenschicht mindestens zwei Arten von Lumineszenzteilchen enthalten. Zum Beispiel werden mindestens zwei Arten von Lumineszenzteilchen, die blaues, blaugrünes oder orangefarbenes Licht emittieren und diskrete Spektren aufweisen, miteinander vermischt, und auf diese Weise kann eine Lumineszenzschicht mit hohem Weißgehalt ausgebildet werden.
Die Lumineszenzteilchenschicht kann eine oder mehrere andere Teilchenarten als die Lumineszenzteilchen enthalten, z. B. Teilchen aus Glas, Färbemitteln, Leuchtstoffen, Polymeren, anorganischen Oxiden und dergleichen. Zum Beispiel werden Lumineszenzteilchen, die blaugrünes Licht emittieren, und ein rosa färbendes Material, das die Komplementärfarbe zu blaugrün entwickelt (z. B. Teilchen, die Rhodamin 6G, Rhodamin B, Perylen-Farbstoffe usw. enthalten) vermischt, um die Lumineszenzschicht mit dem hohen Weißgehalt zu bilden.
Ausbildung der Lumineszenzschicht
Die Laminatstruktur der Lumineszenzschicht, welche die Trägerschicht, die Lumineszenzteilchenschicht und die Isolierschicht aufweist, kann wie folgt ausgebildet werden:
Zunächst wird die Lumineszenzteilchenschicht auf der Oberfläche entweder der Trägerschicht oder der Isolierschicht durch irgendein herkömmliches Pulverbeschichtungsverfahren ausgebildet.
Zum Beispiel werden Teilchen, die Lumineszenzteilchen enthalten, durch irgendein geeignetes Verfahren, wie z. B. statisches Ansaugen, Sprühen, Aufstreuen mittels Schwerkraft und dergleichen, auf die Substratschicht aufgestreut, wobei diese ihre Fließfähigkeit behält, und die Lumineszenzteilchenschicht wird ausgebildet, in der die Teilchen teilweise oder ganz eingebettet sind. Danach wird die Fließfähigkeit der Trägerschicht unterdrückt, und die Trägerschicht und die Teilchenschicht werden gebunden.
Zur Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit der Trägerschicht werden die folgenden Verfahren bevorzugt: ein Verfahren zur Aufrechterhaltung des ungetrockneten Zustands der Überzugsschicht, die aus der Beschichtung für die Trägerschicht gebildet wird, die das Lösungsmittel enthält, ein Verfahren, um die Trägerschicht auf einer Temperatur oberhalb des Erweichungs- oder Schmelzpunktes des Harzes für die Trägerschicht zu halten, und ein Verfahren zur Zugabe eines strah lungshärtbaren Monomers zur Beschichtung für die Trägerschicht. Diese Verfahren erleichtern einen Erstarrungsvorgang zur Unterdrückung der Fließfähigkeit der Trägerschicht (Trocknen, Abkühlen oder Härten).
Auf die gleiche Weise kann die Lumineszenzschicht auf der Isolierschicht ausgebildet werden, die aus der Überzugsschicht besteht.
Die Deckschicht (entweder die Trägerschicht oder die Isolierschicht) wird auf die gemäß der obigen Beschreibung ausgebildete Lumineszenzteilchenschicht auflaminiert, und die Laminatstruktur wird ausgebildet, in der die drei Schichten gebunden sind. Die Deckschicht wird vorzugsweise durch Auftragen eines Überzugs auflaminiert, der Materialien zur Ausbildung und zum Erhärten der Deckschicht enthält, oder durch Aufpressen einer Schicht, die aus Materialien zur Ausbildung der Deckschicht besteht. Diese Verfahren können sicher eine verbundene bzw. verklebte Struktur bilden, ohne daß an der Grenzfläche zwischen jedem Schichtenpaar der Trägerschicht, der Lumineszenzteilchenschicht und der Isolierschicht irgendeine Blase entsteht.
Die Lumineszenzteilchenschicht besteht aus einer Vielzahl von Teilchen, die in einem einlagigen Zustand aufgebracht werden, und wird in der Ausführungsform von 3 sowohl mit der Trägerschicht als auch mit der Isolierschicht verbunden. Die Lumineszenzteilchenschicht kann jedoch eine mehrlagige Schicht sein, oder ein Teil oder alle Teilchen können entweder in die Trägerschicht oder in die Isolierschicht völlig eingebettet sein. Wichtig ist die Ausbildung einer verbundenen Struktur, in der die Lumineszenzteilchenschicht zwischen der Trägerschicht und der Isolierschicht eingefügt ist und an der Grenzfläche zwischen jedem Schichtenpaar keine Blasen vorhanden sind.
In der gemäß der obigen Beschreibung ausgebildeten Lumineszenzteilchenschicht dringen die Materialien der Träger- oder Isolierschicht in Zwischenräume zwischen den Teilchen ein. In einem solchen Fall beträgt der Füllungsanteil der Teilchen mindestens 20 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 30 Vol.-%, stärker bevorzugt mindestens 40 Vol.-%, da die Verminderung des Füllungsanteils zu einer Abnahme der Leuchtdichte führen kann.
Hierin ist der "Füllungsanteil der Teilchen" als prozentualer Anteil des Gesamtvolumens der Teilchen im Volumen einer hypothetischen Schicht definiert, die alle Teilchen in der Lumineszenzteilchenschicht und die zwischen den Teilchen vorhandenen Materialien aufweist.
Ferner können die Trägerschicht und die Isolierschicht jeweils ein Laminat aus zwei oder mehreren Schichten sein, wenn die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Eine Lumineszenzschicht vom Dispersionstyp kann wie folgt ausgebildet werden: ein Matrixharz mit einem Polymer mit hoher Dielektrizitätskonstante, Fluoreszenzteilchen und ein Lösungsmittel werden unter Verwendung einer Knetvorrichtung, wie z. B. eines Homogenisierungsmischers, vermischt und gleichmäßig dispergiert, um eine Beschichtung zum Ausbilden einer Lumineszenzschicht zu erhalten. Dann wird die Beschichtung aufgebracht und getrocknet, um eine Lumineszenzschicht zu bilden. In diesem Fall kann die Beschichtung direkt auf eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht oder eine hintere Elektrode aufgebracht werden, oder eine Lumineszenzschicht wird einmal auf einen provisorischen Träger mit Trenneigenschaften aufgebracht und dann auf eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht oder eine hintere Elektrode übertragen.
Der Feststoffgehalt der Beschichtung liegt gewöhnlich zwischen 10 und 60 Gew.-%. Die Beschichtungseinrichtung, Schichtdicke, Trocknungsbedingungen und dergleichen sind vergleichbar mit der Ausbildung einer herkömmlichen Lumineszenzschicht vom Dispersionstyp.
Herstellung eines EL-Elements
Nachstehend wird das Herstellungsverfahren eines laminierten EL-Elements mit auflaminierter Lumineszenzschicht erläutert, das eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Zunächst wird ein lichtdurchlässiges Substrat bereitgestellt, auf dessen Oberfläche eine lichtdurchlässige leitfähi ge Schicht auflaminiert worden ist. Auf die lichtdurchlässige leitfähige Schicht wird ein Überzug aufgebracht, um eine Trägerschicht zu bilden. Danach werden Teilchen, die Lumineszenzteilchen enthalten, vor dem Trocknen des Überzugs als Schicht auf den aufgetragenen Überzug aufgestreut, und die Teilchenschicht wird teilweise in die Trägerschicht eingebettet, mit anschließendem Trocknen des Überzugs. Durch diese Schritte läßt sich leicht eine Lumineszenzteilchenschicht ausbilden, die teilweise in die Trägerschicht eingebettet und mit dieser verklebt ist.
Die Teilchen werden so in die Trägerschicht eingebettet, daß gewöhnlich 1 bis 99%, vorzugsweise 10 bis 90%, stärker bevorzugt 20 bis 80% der Größe jedes Teilchens in vertikaler Richtung (senkrecht zur Ebene der Trägerschicht), z. B. des Durchmessers eines kugelförmigen Teilchens, in der Trägerschicht eingebettet sind. Wenn der eingebettete Anteil kleiner als 1% ist, dann neigt die Teilchenschicht während der Ausbil dung einer Isolierschicht dazu, leicht beschädigt zu werden. Wenn die Teilchen so eingebettet werden, daß der eingebettete Anteil größer als 99% ist, dann kann die Teilchenschicht unter Umständen nicht gleichmäßig ausgebildet werden. Die Trägerschicht wird im allgemeinen so ausgebildet, daß sie eine geringere Breite aufweist als eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht.
Die Schichtdicke des Überzugs zur Ausbildung der Trägerschicht wird so gewählt, daß die Dicke der trockenen Trägerschicht in dem obigen Bereich liegt. Der Feststoffgehalt in der Beschichtung zur Ausbildung der Trägerschicht liegt gewöhnlich zwischen 5 und 80 Gew.-%. Ein in der Beschichtung verwendetes Lösungsmittel wird unter herkömmlichen organischen Lösungsmitteln so ausgewählt, daß das Matrixharz homogen aufgelöst wird.
Die Beschichtung kann mit Misch- oder Knetvorrichtungen hergestellt werden, wie z. B. mit Homogenisierungsmischern, Sandmühlen, Planetenmischern und dergleichen. Zum Auftragen der Beschichtung können Beschichtungsvorrichtungen wie z. B. Vorstreichmaschinen, Walzenstreichmaschinen, Rakelstreichmaschinen, Schmelzbeschichter und dergleichen verwendet werden.
Die Trocknungsbedingungen sind von der Art des Lösungsmittels in der Beschichtung und vom Feststoffgehalt der Beschichtung abhängig und weisen gewöhnlich eine Temperatur im Bereich zwischen Raumtemperatur (etwa 25°C) und 150°C sowie eine Trockenzeit im Bereich zwischen 5 Sekunden und 1 Stunde auf.
Die Teilchen werden nach dem obigen Verfahren innerhalb von 3 Minuten nach dem Auftragen der Beschichtung aufgestreut, um die Trägerschicht auszubilden, wodurch das Einbetten der Teilchen erleichtert wird. Der Trocknungsgrad der Beschichtung ist von der Benetzungsfähigkeit zwischen den Teilchen und der Trägerschicht abhängig, d. h. davon, wie leicht die aufgestreuten Teilchen in die nicht getrocknete Trägerschicht eingebettet werden, und liegt gewöhnlich im Bereich zwischen 10 und 95 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 20 und 90 Gew.-%, angegeben als Feststoffgehalt.
Anschließend wird die Beschichtung zur Ausbildung der Isolierschicht aufgebracht, so daß die Lumineszenzteilchenschicht abgedeckt wird, und getrocknet. Dementsprechend wird, wie in 3 dargestellt, eine verbundene Struktur ausgebildet, in der die Lumineszenzteilchenschicht 42 sowohl in die Trägerschicht 41 als auch in die Isolierschicht 43 eingebettet ist und an der Grenzfläche zwischen jedem Schichtenpaar keine Blasen vorhanden sind. Außerdem bleibt auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht ein Teil, der keine Lumineszenzschicht aufweist.
Die Schichtdicke der Beschichtung zur Ausbildung der Isolierschicht wird so gewählt, daß die Dicke der trockenen Isolierschicht im obigen Bereich liegt. Der Feststoffgehalt der Beschichtung zur Ausbildung der Isolierschicht liegt gewöhnlich zwischen 5 und 70 Gew.-%. Ein in der Beschichtung verwendetes Lösungsmittel wird unter herkömmlichen organischen Lösungsmitteln so ausgewählt, daß das Isoliermaterial homogen aufgelöst oder dispergiert wird.
Diese Beschichtung kann unter Verwendung der gleichen Vorrichtungen oder Werkzeuge hergestellt und aufgebracht werden, wie sie für die Herstellung und das Aufbringen der Beschichtung zur Ausbildung der Trägerschicht eingesetzt werden.
Die Trocknungsbedingungen sind von der Art des Lösungsmittels in der Beschichtung und vom Feststoffgehalt der Beschichtung abhängig und weisen gewöhnlich eine Temperatur im Bereich zwischen Raumtemperatur (etwa 25°C) und 150°C sowie eine Trockenzeit im Bereich zwischen 5 Sekunden und 1 Stunde auf.
Schließlich wird die hintere Elektrode auf die Isolierschicht auflaminiert, während der Bus auf den Teil der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht auflaminiert wird, der keine Lumineszenzschicht trägt. Die hintere Elektrode kann nach den oben beschriebenen Verfahren ausgebildet werden. Darunter sind Verfahren zur Bildung von Dünnschichten im Vakuum zu bevorzugen, wie z. B. Aufdampfen und Sputtern, um die hintere Elektrode effektiv auf der bereits getrockneten Isolierschicht auszubilden, mit guter Haftung zwischen der hinteren Elektrode und der Isolierschicht. Der Bus kann nach dem gleichen Verfahren ausgebildet werden, wie sie bei der Bildung der hinteren Elektrode angewandt werden.
Im allgemeinen wird die hintere Elektrode durchgehend über der gesamten Rückseite einer Lumineszenzschicht ausgebildet, wie in den Figuren dargestellt. Eine hintere Elektrode kann jedoch entsprechend den Aufgabenstellungen teilweise auf der Lumineszenzschicht ausgebildet werden. Zum Beispiel kann eine hintere Elektrode bildartig ausgebildet werden. Dadurch kann das EL-Element Licht emittieren, um ein Bild darzustellen. Um den gleichen Zweck zu erreichen, kann die Lumineszenzschicht wiederholt in Längsrichtung ausgebildet werden, um ein kontinuierliches Bild darzustellen.
Die Schritte des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines rollenförmigen Produkts. Daher können die rollenförmigen EL-Elemente mit hoher Leuchtdichte und großer Fläche unter Anwendung der Produktionsschritte für die herkömmlichen rollenförmigen Produkte mit hoher Produktivität hergestellt werden. Ferner werden die Probleme gelöst, die durch die Verwendung von Dispersionsbeschichtungen verursacht werden, da das obige Verfahren im Un terschied zur Herstellung der EL-Elemente vom Dispersionstyp keine Dispersionsschichten der Lumineszenzteilchen verwendet.
Die EL-Elemente können nach einem alternativen Verfahren hergestellt werden, das analog zu dem obigen Verfahren sein kann und aufweist: Aufbringen der Beschichtung für die Isolierschicht auf den Träger einschließlich der hinteren Elektrode, Aufstreuen der Lumineszenzteilchen vor dem Trocknen der aufgebrachten Beschichtung, Einbetten eines Teils der Teilchenschicht in die Isolierschicht, Trocknen der Beschichtung für die Isolierschicht, Auftragen und Trocknen der Beschichtung für die Trägerschicht, dann Auflaminieren des lichtdurchlässigen Substrats, das die lichtdurchlässige leitfähige Schicht trägt, und schließlich Auflaminieren des Busses auf den Teil der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht, der keine Lumineszenzschicht trägt. Dieses Verfahren hat die gleichen Auswirkungen wie das oben beschriebene Verfahren. In diesem Fall ist die Breite der hinteren Elektrode kleiner als diejenige der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht, und der Bus befindet sich weder mit der hinteren Elektrode noch mit der Lumineszenzschicht in elektrischem Kontakt.
Anwendung des EL-Elements
Das erfindungsgemäße EL-Element kann als Lichtquelle für großformatige Displays eingesetzt werden, wie z. B. Reklametafeln mit Innenbeleuchtung, Verkehrsschilder, dekorative Displays und dergleichen.
Beispielsweise werden Bilder, wie z. B. Zeichen, Muster und dergleichen, auf die Oberfläche einer lichtdurchlässigen Tafel aufgedruckt, und die Tafel wird auf dem EL-Element angeordnet, wobei die Rückseite der Tafel der Lichtemissionsseite des EL-Elements zugewandt ist. Die lichtdurchlässige Tafel kann aus dem gleichen Material wie dem des obigen lichtdurchlässigen Substrats bestehen und weist eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 20% auf. In diesem Fall werden die Rückseite der Tafel und die Lichtemissionsseite des EL-Elements vorzugsweise miteinander verbunden. Zu diesem Zweck wird ein lichtdurchlässiger Klebstoff verwendet. Beispiele eines derar tigen Klebstoffs sind Acryl-Kontaktklebstoffe, wärmeempfindliche Acrylklebstoffe und dergleichen.
Alternativ kann durch Verwenden einer lichtdurchlässigen Tafel, wie des obigen lichtdurchlässigen Substrats, Ausbilden der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht direkt auf der Rückseite der lichtdurchlässigen Tafel und Auflaminieren der Lumineszenzschicht auf der leitfähigen Schicht ein Display mit eingebautem EL-Element zusammengesetzt werden.
Ferner kann eine rückstrahlende Prismentafel als lichtdurchlässige Tafel (oder lichtdurchlässiges Substrat) verwendet werden. Die Kombination mit der rückstrahlenden Tafel kann dem Display mit eingebautem EL-Element sowohl Rückstrahlungs- als auch Eigenlichtemissioneigenschaften verleihen.
Durch Anschließen des Busses auf der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht und des Anschlusses an der hinteren Elektrodenschicht an eine Stromquelle und Anlegen einer Spannung an das EL-Element wird Licht von dem EL-Element emittiert.
Als Stromquelle können Zellen verwendet werden, wie z. B. Trockenzellen, Batterien, Solarzellen usw., oder dem EL-Element wird aus einer Stromleitung über einen Inverter ein Wechselstrom zugeführt, der die Spannung oder die Frequenz ändert oder den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Die angelegte Spannung liegt gewöhnlich zwischen 3 und 200 V.
Das erfindungsgemäße EL-Element weist eine hohe Lichtemissionsausbeute auf und emittiert daher Licht von ausreichender Leuchtdichte (z. B. 50 cd/m² oder mehr) bei einer niedrigeren Spannung (z. B. 100 V oder weniger), als für die herkömmlichen Elemente vom Dispersionstyp notwendig ist.
Wenn das EL-Element im Freien eingesetzt wird, dann wird es vorzugsweise mit Wasserschutzfolien abgedeckt, die z. B. aus Polyamidharzen bestehen, oder mit Feuchtigkeitsschutzfolien, die z. B. aus Polytetrafluorethylen bestehen.
Jede Teilschicht des erfindungsgemäßen EL-Elements, die in dem von den Lumineszenzteilchen ausgehenden Lichtweg vorhanden ist, z. B. ein lichtdurchlässiges Substrat und eine Trägerschicht, können ein Färbemittel enthalten, wie z. B. einen Farbstoff oder ein Pigment, um die emittierte Lichtfarbe einzustellen. Ferner kann in einem von den Lumineszenzteilchen ausgehenden Lichtweg eine Wellenlängenumwandlungsschicht mit einem Fluoreszenzfarbstoff, einem Fluoreszenzpigment usw. vorgesehen werden, die mit Licht von den Lumineszenzteilchen angeregt wird und Licht emittiert, das eine andere Wellenlänge als diejenige des Lichts von der Lumineszenzschicht aufweist. Eine Teilschicht, die einen solchen Fluoreszenzfarbstoff oder ein Fluoreszenzpigment enthält und sich in einem von den Lumineszenzteilchen ausgehenden Lichtweg befindet, kann als Wellenlängenumwandlungsschicht verwendet werden.
BEISPIELE
Beispiel 1
Herstellung des EL-Elements
Im vorliegenden Beispiel wurde ein rollenförmiges laminiertes EL-Element mit der Struktur gemäß 1 und 2 hergestellt.
Eine ITO/PET-Laminatfolie (Handelsbezeichnung TCF-KPC 300-75A, hergestellt von OIKE Industries, Ltd.)(Dicke 75 μm; Lichtdurchlässigkeit 81%) wurde als lichtdurchlässiges Substrat verwendet. Die Maße der Folie waren 320 mm Breite und 60 m Länge. Diese Folie wies eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht aus ITO auf, die durch Sputtern auf eine Oberfläche der Folie auflaminiert worden war. Die ITO-Schicht hat eine Dicke von 50 nm und einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 250 Ω/Quadrat.
Die ITO-Schichtoberfläche des obigen lichtdurchlässigen Substrats wurde mit der Lösung eines Polymers mit hoher Dielektrizitätskonstante (eines Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Vinylidenfluorid-Copolymers, hergestellt von 3M; Handelsbezeichnung "THV 200 P", mit einer Dielektrizitätskonstante von 8 (bei 1 kHz) und einer Lichtdurchlässigkeit von 96%), aufgelöst in einem Gemisch aus Ethylacetat und Methylisobutylketon (1 : 1), mit einem Auftragsgewicht von 5 g/m² beschichtet, um eine durchgehende Schicht in Längsrichtung der Folie auszubilden.
Unmittelbar nach dem Aufbringen der Lösung wurden Fluoreszenzteilchen (615A, hergestellt von Durel) mit einem Sprüh beschichter aufgestäubt (K-III Spray, hergestellt von NIKKA), und die Lösungsschicht wurde etwa 1 Minute bei 650°C und dann etwa 3 Minuten bei 125°C getrocknet. Auf diese Weise entstand ein Laminat, das aus der Schicht aus Fluoreszenzteilchen, im wesentlichen in Form einer einlagigen Teilchenschicht (Lumineszenzschicht) und einer Trägerschicht bestand, die in engem Kontakt miteinander waren. Die Fluoreszenzteilchen waren so eingebettet, daß etwa 30% des Durchmessers jedes Teilchens in der Trägerschicht vergraben war. Die aufgestreute Menge der Fluoreszenzteilchen betrug etwa 65 g/m², und die Dicke der Lumineszenzteilchenschicht betrug 33 μm. Ferner wurde die Lösung so aufgetragen, daß ein freiliegender Teil (unbeschichteter Teil) von etwa 30 mm Breite auf jeder Seite der ITO-Oberfläche übrigblieb.
Als nächstes wurde eine Beschichtung zur Ausbildung einer Isolierschicht aufgebracht, um die Lumineszenzteilchenschicht abzudecken, und getrocknet, um eine Isolierschicht zu bilden. Dadurch wurde eine verbundene Struktur gebildet, in der die Lumineszenzteilchenschicht sowohl in der Trägerschicht als auch in der Isolierschicht eingebettet war und im wesentlichen keine Blasen an Grenzflächen zwischen je zwei Schichten vorhanden waren. Auf diese Weise erhielt man ein lumineszenzschichttragendes lichtdurchlässiges Substrat, in dem sich die Lumineszenzschicht kontinuierlich in Längsrichtung erstreckte.
Die Zusammensetzung der Beschichtung zur Ausbildung einer Isolierschicht enthielt das obige THV 200P, Bariumtitanat, Ethylacetat und Methylisobutylketon in einem Gewichtsverhältnis von 11 : 26 : 31 : 31. Die Beschichtung wurde mit einer Vorstreichmaschine so aufgetragen, daß das Auftragsgewicht nach dem Trocknen 27 g/m² betrug, und unter den gleichen Bedingungen wie im Fall der Trägerschicht getrocknet. Die Gesamtdicke der Lumineszenzschicht nach dem Trocknen betrug 36 μm.
Dann wurde auf jeden Randabschnitt auf der ITO-Schichtseite des lumineszenzschichttragenden lichtdurchlässigen Substrats in Längsrichtung des Substrats ein Klebeband zum Abdichten (Handelsbezeichnung: 2479H 7Y, hergestellt von 3M; Breite 18 mm) als Maskierung aufgeklebt, wobei eine freilie gende Oberfläche mit einer Breite von etwa 5 mm auf jeder Seite freigelassen wurde.
Schließlich wurde durch Vakuumaufdampfung Aluminium auf die beschichtete Oberfläche des lumineszenzschichttragenden lichtdurchlässigen Substrats aufgebracht, d. h. auf die Oberfläche mit der Lumineszenzschicht, der Maskierung und freiliegenden ITO-Oberflächen, und dann wurde die Maskierung entfernt. Auf diese Weise wurden gleichzeitig eine hintere Elektrode und zwei Busse auf beiden Randabschnitten ausgebildet, die alle aus Aluminium bestanden. Dementsprechend erhielt man das erfindungsgemäße rollenförmige EL-Element.
Die Vakuumaufdampfung von Aluminium wurde unter einem Kammerdruck von 4 × 10^–2 bis 6,66 × 10^–2 Pa (3,0 bis 5,0 × 10^–4 Torr) bei einer Bandgeschwindigkeit von 90 m/min ausgeführt.
Zwischen der hinteren Elektrode und den zwei Bussen blieben Teile unbeschichtet, und die Busse waren weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt. Die Busse waren streifenförmige Busse, die sich durchgehend in Längsrichtung erstreckten und keine unterbrochenen Teile aufwiesen.
Lichtemission vom EL-Element
Ein rechteckiges EL-Element mit Flächenabmessungen von 100 mm (Länge) und 320 mm (Breite) wurde aus dem erhaltenen rollenförmigen EL-Element (Vorratsprodukt) ausgeschnitten. Dann wurde zwischen der hinteren Elektrode und den Bussen eine Wechselspannung von 100 V und 400 Hz angelegt, um das EL-Element zum Leuchten zu bringen. Die Leuchtdichte betrug 62 cd/m², und die Lichtausbeute betrug 2,31 lm (Lumen)/W.
Die Wechselspannung wurde mit einer Stromversorgung angelegt (Handelsbezeichnung: PCR 500L, hergestellt von KIKUSUI Electronic Industries, Ltd.). Die Leuchtdichte wurde wie folgt gemessen:
Ein EL-Element wurde in eine Dunkelkammer gebracht, und die Leuchtdichte wurde in einem Abstand von 1 m von der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats mit einem Leuchtdichtemesser (LS 110, hergestellt von MINOLTA) gemessen.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde ein EL-Element mit einer Lumineszenzschicht vom Dispersionstyp hergestellt.
Eine Dispersionsbeschichtung zur Ausbildung einer Lumineszenzschicht wurde so hergestellt, daß das gleiche Polymer mit hoher Dielektrizitätskonstante (THV 200P) und die gleichen Fluoreszenzteilchen (615A) wie die in Beispiel 1 eingesetzten in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 3 enthalten waren. Als Lösungsmittel wurde Ethylacetat verwendet, und der Feststoffgehalt der Beschichtung betrug 30 Gew.-%. Diese Beschichtung wurde auf die ITO-Schicht des lichtdurchlässigen Substrats auf die gleiche Weise aufgebracht wie bei der Beschichtung der Trägerschicht in Beispiel 1, so daß die Dicke der trockenen Lumineszenzschicht 32 μm betrug, und etwa 3 Minuten bei 65°C getrocknet. Dann wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 eine Isolierschicht, eine hintere Elektrode und Busse ausgebildet.
Die Spannung wurde angelegt, und die Leuchtdichte wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Die Leuchtdichte betrug 30 cd/m², und die Lichtausbeute betrug 1,6 lm/W.

Claims

Elektrolumineszenzelement, das aufweist: ein lichtdurchlässiges Substrat, das sich in Längsrichtung des Elements erstreckt, eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht, die auf die Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats aufgebracht wird, eine Lumineszenzschicht, die eine geringere Breite als die lichtdurchlässige leitfähige Schicht aufweist und auf die Rückseite der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht angeordnet ist, eine hintere Elektrode, die auf der Rückseite der Lumineszenzschicht angeordnet ist, und mindestens einen Bus, der auf den Teil der Rückseite der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht angeordnet ist, der keine Lumineszenzschicht aufweist, wobei der Bus eine kleinere Breite aufweist als die lichtdurchlässige leitfähige Schicht und sich weder mit der Lumineszenzschicht noch mit der hinteren Elektrode in elektrischem Kontakt befindet, und wobei die lichtdurchlässige leitfähige Schicht, die Lumineszenzschicht, die hintere Elektrode und der Bus sich vor dem Zuschneiden des Elements durchgehend in Längsrichtung des lichtdurchlässigen Substrats erstrecken.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1, wobei die Lumineszenzschicht aufweist: eine lichtdurchlässige Trägerschicht mit einem Matrixharz, die auf der Seite der lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht angeordnet ist, eine Isolierschicht mit einem Isoliermaterial, die auf der Seite der hinteren Elektrode angeordnet ist, und eine Lumineszenzteilchenschicht mit Lumineszenzteilchen, die sowohl in die Trägerschicht als auch in die Isolierschicht eingebettet sind.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 2, wobei die Lumineszenzteilchenschicht eine beschichtete Schicht aufweist, deren Dicke im wesentlichen gleich der Teilchengröße der Lumineszenzteilchen ist.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 2, wobei die Isolierschicht eine Überzugsschicht ist, die Isolierteilchen und ein Polymer mit hoher Dielektrizitätskonstante aufweist, und wobei der Anteil der Isolierteilchen zwischen 10 und 350 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Polymers mit hoher Dielektrizitätskonstante liegt.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 2, wobei die Lumineszenzteilchen unter Verwendung eines Materials hergestellt werden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ZnS, CdZnS, ZnSSe und CdZnSe sowie aus Gemischen dieser Materialien mit einer oder mehreren Zusatzkomponenten besteht, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Cu, I, Cl, Al, Mn, NdF₃, Ag und B besteht.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 2, wobei die Lumineszenzteilchenschicht mindestens zwei Arten von Lumineszenzteilchen enthält.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 2, wobei das lichtdurchlässige Substrat eine Kunststoffolie ist.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat eine Folie ist, die aus der Gruppe, die aus Polyethylenterephtalat, Polyethylennaphthalat; Acrylharzen, Fluorharzen, Polycarbonatharzen und Vinylchloridharzen besteht, ausgewählt ist.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat eine mehrschichtige Folie ist.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 70% aufweist, wenn diese mit einem Spektrophotometer mit Licht von 550 nm Wellenlänge gemessen wird.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1, wobei das Element eine Gesamtdicke zwischen 50 und 3000 μm aufweist.
Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1, wobei das Element ein rollenförmiges Element mit einer Länge von mindestens 1 m ist.