JP2002280170A

JP2002280170A - エレクトロルミネッセンス素子およびその被膜

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Publication number: JP2002280170A
Application number: JP2001081647A
Authority: JP
Inventors: Nagao Takeiri; 永夫竹入
Original assignee: TAKESHOU KK
Current assignee: TAKESHOU KK
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-27
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP3712949B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸湿を阻止し、ＥＬ素子寿命を長くする。【解決手段】ＥＬ素子１０は、透明基板１２の下面側
に透明前電極１４、発光層１６、介電層１８、背面電極
２０とが順次積層形成されている。更にこれらを覆う形
で、防湿性の絶縁膜である有機系の保護フィルム２２が
設けられている。また、透明前電極１４には、その一部
が外延されたリード線２４が形成され、一方、背面電極
２０にも、その一部が外延されたリード線２６が形成さ
れている。両リード線２４，２６の先端には端子が形成
され、この当面電極用端子と背面電極用端子を介して、
透明前電極１４と背面電極２０に交流電圧が印加され、
発光層１６が発光する構造になっている。これら積層体
は、有機系フィルムからなる保護フィルム２２により覆
われ、更に、保護フィルム２２外表面には、無機系塗料
により形成された無気孔の最外殻層３０が形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロルミネ
ッセンス素子およびその被膜に関し、特に最外殻層が無
機系塗料により形成された無気孔の無機系被膜からなる
エレクトロルミネッセンス素子、および無気孔の被膜に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図３に示すように、エレクトロ
ルミネッセンス素子（以下「ＥＬ素子」という）１００
は、透明基板１２の下面側に積層され光の出る前面に透
明前電極１４と、透明前電極１４に対抗する背面電極２
０とを有し、この透明前電極１４と背面電極２０との間
には、誘電体層である介電層１８および発光層１６が拝
謁され、面発光体が形成されている。そして、ＥＬ素子
１００は、両電極１４，２０には、それぞれリード線２
４，２６が接続されており、両電極１４．２０間に交流
電界が印加されると、発光層１６が発光し、その光が直
接および介電層１８による反射により透明前電極１４を
介し、更に透明基板１２を通過して外に放射されるよう
になっている。このようなＥＬ素子１００は、例えば液
晶表示装置のバックライト、照明、光による表示素子等
に用いられている。

【０００３】更に、一般に、ＥＬ素子は、大気中の水分
がその内部に浸透することにより、ＥＬ素子の寿命が短
くなることが知られている。そこで、通常、ＥＬ素子の
外表面は、クリアフィルムからなる保護フィルム２２に
よって被覆されている。この保護フィルム２２は、ガス
バリア性、透明性およびフィルム被覆容易性を考慮し
て、ポリフッ化ビニル・フィルムや、スチレン・エチレ
ン・プロピレン・スチレンのブロック共重合体系のフィ
ルム又はスチレン・エチレン・ブチレン・スチレンのブ
ロック共重合体系のフィルム（特開平８−１７１９８８
号公報に記載）の有機系フィルムがラミネートされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＬ素子は、その外表面を有機系フィルムにより被覆さ
れているものの、上述の有機系フィルムが、有気孔物質
であるために、ＥＬ素子はその内部に大気中の水分を吸
湿するため、例えば現状では２０００時間から５０００
時間で輝度が半減してしまい、未だ十分なＥＬ素子寿命
が達成されていない。

【０００５】更に、上述の有機系フィルムは、ＥＬ素子
の上下両方から貼り合わされているため、貼り合わせ面
から水分が内部に入り、更に寿命を短くしているという
問題があった。

【０００６】そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、ＥＬ素子寿命を長くするた
めに、ＥＬ素子の外表面に無気孔の膜を形成してなるエ
レクトロルミネッセンス素子およびその被膜を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のエレクトロルミネッセンス素子およびその
被膜は、以下の特徴を有する。

【０００８】（１）無機系塗料により形成された最外殻
層を有するエレクトロルミネッセンス素子である。

【０００９】無機系塗料によって最外殻層を形成するこ
とにより、ＥＬ素子の外表面は無気孔になり、外部から
の水分の侵入を阻止し、内部の劣化を防止して、ＥＬ素
子の寿命を従来に比べ延ばすことができる。

【００１０】（２）保護フィルムを有するエレクトロル
ミネッセンス素子上に、無機系塗料により形成された最
外殻層を有するエレクトロルミネッセンス素子である。

【００１１】従来法により形成された有機系フィルムか
らなる保護膜を有するＥＬ素子の外表面に、無機系塗料
からなる最外殻層を形成することにより、無気孔による
被膜が形成されるため、上述したように、内部に水分が
侵入するおそれがなく、従来のものに比べＥＬ素子の寿
命が延びる。

【００１２】（３）上記（１）又は（２）に記載のエレ
クトロルミネッセンス素子において、前記無機系塗料
は、ＳｉＯ_２を主成分とする塗料であるエレクトロルミ
ネッセンス素子である。

【００１３】ＳｉＯ_２を主成分とする塗料は、無気孔の
層を形成することができるため、上述同様の効果を有す
る。

【００１４】（４）上記（１）から（３）のいずれかに
記載のエレクトロルミネッセンス素子において、前記最
外殻層は、前記無機系塗料を浸漬塗布することによって
形成するエレクトロルミネッセンス素子である。

【００１５】浸漬塗布するによって、例えば、従来の有
機系フィルムを有するＥＬ素子に塗布する場合、その有
機系フィルムの貼り合わせ面にも十分に塗布することが
できるため、更なる吸湿を防止することができ、ＥＬ素
子の長寿命化が図れる。

【００１６】（５）透明の基板上に積層された透明前電
極層と、前記透明前電極層の上に積層された発光体層
と、前記発光体層の上に積層された誘電体層と、誘電体
層の上に積層された背面電極層とを有するエレクトロル
ミネッセンス素子全体を覆うように、無機系塗料をコー
ティングして形成されたエレクトロルミネッセンス素子
用被膜である。

【００１７】このように、ＥＬ素子全体に無機系塗料を
コーティングすることによって、無気孔の被膜を形成す
ることができる。その結果、外部からの水分の侵入を防
止でき、長寿命のＥＬ素子を提供することができる。特
に、ＥＬ素子全体に金属酸化物のガラス膜を低温下条件
でコーティング形成することによって、密な膜が形成さ
れるため、ＥＬ素子内部に水分が進入するおそれがな
い。

【００１８】（６）透明の基板上に積層された透明前電
極層と、前記透明前電極層の上に積層された発光体層
と、前記発光体層の上に積層された誘電体層と、誘電体
層の上に積層された背面電極層とを覆うように保護フィ
ルムが形成されているエレクトロルミネッセンス素子全
体を覆うように、無機系塗料をコーティングして形成さ
れたエレクトロルミネッセンス素子用被膜である。

【００１９】有気孔の有機フィルムからなる保護膜上
に、無機系塗料をコーティングすることにより、最外殻
は無気孔となるため、ＥＬ素子内部に水分が侵入するこ
とを防止できる。更に、有機系フィルムの貼り合わせ面
にまで無機系塗料をコーティングすることにより、更な
る吸湿を防止できる。従って、ＥＬ素子の寿命を更に延
ばすことができる。

【００２０】（７）上記（５）又は（６）に記載のエレ
クトロルミネッセンス素子用被膜において、前記無機系
塗料は、ＳｉＯ_２を主成分とする塗料であるエレクトロ
ルミネッセンス素子用被膜である。

【００２１】ＳｉＯ_２を主成分とする塗料は、無気孔の
層を形成することができるため、上述同様の効果を有す
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
説明する。

【００２３】実施の形態１．図１、２を用いて、本実施
の形態のＥＬ素子およびＥＬ素子用被膜について説明す
る。なお、従来のＥＬ素子の構成要素と同一の構成要素
には、同一の符号を付しその説明を省略する。

【００２４】図１に示すように、ＥＬ素子１０は、透明
基板１２の下面側に透明前電極１４、発光層１６、介電
層１８、背面電極２０とが順次積層形成されている。更
にこれらを覆う形で、防湿性の絶縁膜である有機系の保
護フィルム２２が設けられている。また、透明前電極１
４には、その一部が外延されたリード線２４が形成さ
れ、一方、背面電極２０にも、その一部が外延されたリ
ード線２６が形成され、両リード線２４，２６の先端に
は端子が形成され、この当面電極用端子と背面電極用端
子を介して、透明前電極１４と背面電極２０に交流電圧
が印加され、発光層１６が発光する構造になっている。

【００２５】上記透明基板１２は、絶縁性、耐湿性等に
優れたガラスやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）
フィルムが用いられる。また、透明前電極１４には、酸
化インジウムに酸化錫をドーピングして得られるＩＴＯ
粉末を蒸着形成したものが用いられる。更に、発光層１
６は、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を発光母体として微
量の附活剤（金属やハロゲン元素）をドーピングして得
られた発光体粉末を、高誘電率の高分子バインダーであ
るジメチルホルムアミドやメチルピロリドン等の溶剤に
溶かし、その溶液をスクリーン印刷方法等により、透明
前電極１４の下側面に印刷塗布して形成される。また、
介電層１８は、例えば、チタン酸バリウム等の白色粉末
からなる高誘電物質を後誘電率の高分子バインダーに分
散し、スクリーン印刷法等により、発光層１６の下面側
に印刷塗布して形成される。更に、背面電極２０は、銀
ペーストあるいは黒鉛ペーストの導電性ペーストをスク
リーン印刷法等により介電層１８の下面側に印刷塗布す
ることによって形成される。

【００２６】更に、これらの積層体全体を覆うように、
上下から有機系の保護フィルム２２が貼り合わせられラ
ミネートされる。有機系の保護フィルム２２は、上述し
たように、例えば、ポリフッ化ビニル・フィルムや、ス
チレン・エチレン・プロピレン・スチレンのブロック共
重合体系のフィルム又はスチレン・エチレン・ブチレン
・スチレンのブロック共重合体系のフィルム等を用い
る。

【００２７】本実施の形態の特徴は、上述の有機系フィ
ルムからなる保護フィルム２２の外表面全体に、無機系
塗料からなる最外殻層３０を形成することにある。上述
したように、有機系の保護フィルム２２は、有気孔物質
であるため、この有機系の保護フィルム２２外表面を覆
うように無気孔の被膜を形成する無機系塗料をコーティ
ングすることによって、ＥＬ素子１０内に水分の侵入を
防止することができ、ＥＬ素子の寿命を従来に比べ延ば
すことができる。

【００２８】上記無機系塗料としては、加水分解可能な
有機金属化合物を、水と有機溶媒とからなる反応液中に
おいて、ホウ素イオンの存在下でハロゲンイオンを触媒
として、ｐＨを４．５〜５．０に調整しながら加水分
解、脱水縮合させた後、反応生成物をする塗料が好適で
ある。この反応物をＥＬ素子表面に塗布し、２００℃以
下の温度でガラス化させることによって、無気孔の最外
殻層３０が形成される。

【００２９】従って、無機系塗料は、好適には、２液か
らなり、コーティング直前に混合することが好ましい。
例えば、第１液は、加水分解可能な有機金属化合物と、
ホウ酸イオン供給源とを有する水と、有機溶媒とからな
る反応液とし、第２液は、ハロゲンイオン供給源を有す
る溶液とすることが好ましい。

【００３０】上記加水分解可能な有機化合物としては、
金属アルコキシドが好適である。この金属アルコキシド
は、ＭＲ^２ _ｍ（ＯＲ^１）_ｎ−ｍという一般式で表され
る。式中、Ｍは参加数ｎの金属、Ｒ^１およびＲ^２はアル
キル基、ｍは０〜（ｎ−１）の整数を表す。Ｒ^１および
Ｒ^２は同一でも異なる基であってもよく、炭素原子４個
以下のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピ
ル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の低
級アルキル基が好ましい。

【００３１】上記金属アルコキシドとしては、例えばリ
チウムエトキシド（ＬｉＯＥｔ）、ニオブエトキシド
（Ｎｂ（ＯＥｔ）_５）、マグネシウムイソプロポキシド
（Ｍｇ（ＯＰｒ−ｉ）_２）、アルミニウムイソプロポキ
シド（Ａｌ（ＯＰｒ−ｉ）_３）、亜鉛プロポキシド（Ｚ
ｎ（ＯＰｒ）_２）、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＥ
ｔ）_４）、チタンイソプロポキシド（Ｔｉ（ＯＰｒ−
ｉ）_４）、バリウムエトキシド（Ｂａ（ＯＥｔ）_２）、
バリウムイソプロポキシド（Ｂａ（ＯＰｒ−ｉ）_２）、
トリエトキシボラン（Ｂ（ＯＥｔ）_３）、ジルコニウム
プロポキシド（Ｚｒ（ＯＰｒ）_４）、ランタンプロポキ
シド（Ｌａ（ＯＰｒ）_３）、イットリウムプロポキシド
（Ｙ（ＯＰｒ）_３）、鉛イソプロポキシド（Ｐｂ（ＯＰ
ｒ−ｉ）_２）等が挙げられる。

【００３２】上記有機溶媒としては、脂肪族の低級アル
コール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、
エチレングリコール、プロピレングリコールおよびそれ
らの混合物等が好適である。また、ブタノールとセロソ
ルブとブチルセロソルブ、あるいはキシロールとセロソ
ルブアセテートとメチルイソブチルケトンとシクロヘキ
サン等の混合溶媒を用いることもできる。

【００３３】反応液の水と有機溶媒との割合は、水の濃
度として０．２〜５０モル／リットルの範囲が好まし
い。

【００３４】反応液中において、ホウ素イオンの存在下
に、ハロゲンイオンを触媒として有機金属化合物を加水
分解させることを特徴とするが、ホウ素イオンＢ^３＋を
与える化合物としては、トリアルコキシボラン（Ｂ（Ｏ
Ｒ）_３）が用いられ、トリエトキシボラン（Ｂ（ＯＥ
ｔ）_３）が好適である。反応液中のＢ^３＋の濃度は、
１．０〜１０．０モル／リットルの範囲が好ましい。

【００３５】ハロゲンイオンは、Ｆ⁻およびＣｌ⁻もし
くはこれらの混合物が用いられ、Ｆ ⁻イオンの供給源
は、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ・ＨＦ）、フッ
化ナトリウム（ＮａＦ）等が好ましく、Ｃｌ⁻イオンの
供給源は、塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）等が好適で
ある。上記ハロゲンイオンの濃度は、触媒を含む反応液
の合計重量に対して０．００１〜２モル／ｋｇ、好まし
くは０．００２〜０．３モル／ｋｇである。

【００３６】上記無機系塗料の反応は、以下のようにな
されていると推定される。

【００３７】

【化１】Ｂ^３＋＋４Ｘ⁻→ ＢＸ_４ ⁻ （１）Ｍ（ＯＲ）_ｎ＋ＢＸ_４ ⁻＋ｎ／２Ｈ_２Ｏ →ＭＸ⁻ _ｎ＋１＋ｎＲＯＨ＋Ｂ^３＋（２）ＭＸ⁻ _ｎ＋１＋ｎＨ_２Ｏ → Ｍ（ＯＨ）_ｎ＋（ｎ＋１）Ｘ⁻（３）Ｍ（ＯＨ）_ｎ → 金属酸化物ガラス＋Ｈ_２Ｏ（４）すなわち、（１）式に示すように、Ｂ^３＋と４Ｘ⁻とか
ら生成したＢＸ_４ ⁻錯イオンが、（２）式のように、Ｍ
（ＯＲ）_ｎのＭと極めて容易に交換してＭＸ⁻ _ｎ＋１錯
イオンとなり、（３）、（４）式に示す加水分解、脱水
縮合の反応が促進され、常温領域において、金属酸化物
ガラスが得られる。

【００３８】以上、説明したようなメカニズムで、金属
酸化物ガラスからなる無機系被膜がＥＬ素子の有機系保
護フィルム外表面に形成されたが、これに限るものでは
なく、例えば、有機系フィルムをラミネートすることな
く、電極や発光素子等からなる積層体全体にに直接本実
施の形態の無機系塗料を塗布してもよい。

【００３９】本実施の形態における、無機系塗料のコー
ティング方法としては、例えばスプレー方式、浸漬（デ
ィッピング）方式、刷毛塗り方式、ローラ方式、ロール
コーター方式（カーテン上に塗料を流して被膜を形成す
る方式）等が挙げられる。

【００４０】図２に示すように、有機系フィルムの保護
フィルム２２には、上下の貼り合わせ面２８を有する。
従って、この貼り合わせ面２８およびＥＬ素子の水平面
の均一塗布を図るためには、浸漬塗布が最も好ましい。

【００４１】

【実施例】２液タイプの無機系塗料として、第１液は、
金属としてケイ素を主成分とする加水分解可能な有機金
属化合物とエトキシボランとを有する水とメタノールと
エタノールとイソプロパノールとからなる有機溶媒とを
含む反応液である「ＧＳ６００ＢＮ」又は「ＧＳ６００
ＢＣ」（大橋化学（株）製）と、第２液は、酸性フッ化
アンモニウムを有する溶液である「硬化剤６００ＢＮ」
（大橋化学（株）製）とを、１０：１の重量比割合で、
塗布直前に混合して、有機系フィルムからなる保護フィ
ルムが形成された市販のＥＬ素子に対して、浸漬塗布
し、２００℃以下で無機系被膜をガラス化させた。

【００４２】以下に、上記実施例により無機系塗料によ
りコーティングされたＳｉＯ_２を主成分とする無機系被
膜を有する素子と、比較例として上記無機系塗料を塗布
していないＥＬ素子について、以下の条件によって評価
した。結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】評価内容： ○：輝度について変化なし △：目視により輝度の劣化が判明した ×：輝度劣化が当初の半減以下になった以上より、無機系塗料をコーティングすることによっ
て、ＥＬ素子の寿命が延びることが判明した。

【００４４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ＥＬ素子
内への水分の侵入を防止できるため、ＥＬ素子の寿命を
延ばすことができる。更に、常温領域により、無機金属
酸化物ガラスからなる無気孔の無機被膜を形成すること
ができるため、ＥＬ素子内部の損傷のおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の無機系被膜を有するエ
レクトロルミネッセンス素子の構成を示す断面図であ
る。

【図２】図１の波線で囲まれたＡの領域の拡大図であ
る。

【図３】従来のエレクトロルミネッセンス素子の構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０エレクトロルミネッセンス素子、１２透明基
板、１４透明前電極、１６発光層、１８介電層、
２０背面電極、２４，２６リード線、３０最外殻
層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機系塗料により形成された最外殻層を
有することを特徴するエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】保護フィルムを有するエレクトロルミネ
ッセンス素子上に無機系塗料により形成された最外殻層
を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素
子。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載のエレクト
ロルミネッセンス素子において、前記無機系塗料は、ＳｉＯ_２を主成分とする塗料である
ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
のエレクトロルミネッセンス素子において、前記最外殻層は、前記無機系塗料を浸漬塗布することに
よって形成することを特徴とするエレクトロルミネッセ
ンス素子。
【請求項５】透明の基板上に積層された透明前電極層
と、前記透明前電極層の上に積層された発光体層と、前
記発光体層の上に積層された誘電体層と、誘電体層の上
に積層された背面電極層とを有するエレクトロルミネッ
センス素子全体を覆うように、無機系塗料をコーティン
グして形成されたことを特徴とするエレクトロルミネッ
センス素子用被膜。
【請求項６】透明の基板上に積層された透明前電極層
と、前記透明前電極層の上に積層された発光体層と、前
記発光体層の上に積層された誘電体層と、誘電体層の上
に積層された背面電極層とを覆うように保護フィルムが
形成されているエレクトロルミネッセンス素子全体を覆
うように、無機系塗料をコーティングして形成されたこ
とを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子用被膜。
【請求項７】請求項５又は請求項６に記載のエレクト
ロルミネッセンス素子用被膜において、前記無機系塗料は、ＳｉＯ_２を主成分とする塗料である
ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子用被
膜。