JP2002289359A - 分散型ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性を有して亀裂、傷が入りにくく、高輝
度で量産性に優れた分散型ＥＬ素子を提供する。 【解決手段】 分散型ＥＬ素子１は、透明フィルム２上
に塗布された導電性ポリアニリン等の導電性高分子から
なる透明電極３と、バインダ４中に蛍光体５を分散した
発光層６と、反射絶縁層７と、裏面電極８と、保護層９
とが順次積層されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分散型ＥＬ素子に関
し、特に液晶ディスプレイのバックライトに好適する分
散型ＥＬ素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報化社会の進展に伴い携帯電
話、ＰＨＳ等の携帯型電子機器が急速に普及している。
これらの電子機器は液晶ディスプレイを搭載しており、
バックライトとして小型・薄型の分散型ＥＬ素子を使用
している。この種の分散型ＥＬ素子５１は、例えば図２
の断面図に示す構造を有し、次のようにして製造され
る。なお、図２は積層構成を示し、リード接続構造の図
示は省略している。まず、厚さ１００〜２００μｍのＰ
ＥＴ等からなる絶縁性の透明フィルム５２の片面に、蒸
着、スパッタ等でＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの導
電性金属酸化物からなる透明電極５３を３０〜５０ｎｍ
の厚みで形成する。表面抵抗値は１００〜５００Ω／□
程度である。また、ＩＴＯなどの導電性金属酸化物の粉
末を樹脂中に分散したスラリーを用いて厚膜印刷（１０
〜２０μｍ）した透明電極もある。厚膜タイプの表面抵
抗値は蒸着タイプよりも大きく、通常１０００〜３００
０Ω／□程度である。

【０００３】次に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体５４
（中心粒径（メジアン径）２０〜３０μｍ）と、フッ素
ゴム（比重約１.８）等からなるバインダ５５とを有機
溶剤（例えば、イソホロン）中に分散させた発光層用イ
ンキを用いて、透明電極５３上にスクリーン印刷により
発光層５６を３０〜５０μｍの厚さに形成する。バイン
ダには、水分による蛍光体の劣化を防止するため、防湿
性に優れたフッ素ゴム（例えば、ダイキン工業（株）製
G501）を使用している。発光層用インキは、先ず有機
溶剤１に対して重量比で約０.４のフッ素ゴムを溶解し
てバインダ溶液とし、次いで、このバインダ溶液１に対
して蛍光体を重量比で約１.４分散したものである。イ
ンキの粘度はスクリーン印刷に適するように調整されて
いる。

【０００４】次に、発光層５６上に、チタン酸バリウム
からなる白色高誘電体粉末と、フッ素ゴムとを有機溶剤
（例えば、イソホロン）中に分散させた反射絶縁層用イ
ンキを用いて、スクリーン印刷により反射絶縁層５７を
１０〜２０μｍの厚さに印刷形成する。反射絶縁層用イ
ンキは、先ず有機溶剤１に対して重量比で約０.４のフ
ッ素ゴムを溶解してバインダ溶液とし、次いでこのバイ
ンダ溶液１に対してチタン酸バリウムを重量比で０．９
分散させたものである。インキの粘度はスクリーン印刷
に適するように調整されている。

【０００５】次に、反射絶縁層５７上に、銀やカーボン
を含む導電ペーストからなる裏面電極５８をスクリーン
印刷で１０〜２０μｍの厚さに形成する。

【０００６】次に、裏面電極５８上に、メラミン樹脂、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂からなる
保護層５９をスクリーン印刷で所定厚形成し、分散型Ｅ
Ｌ素子５１を得る。

【０００７】上記分散型ＥＬ素子を点灯するには、通
常、電池などの直流低電圧を交流電圧に変換するＩＣイ
ンバ−タなどの駆動装置が使用される。この種のインバ
−タは直流電源、インダクタ（チョ−ク、トランスな
ど）、スイッチング素子を備えている。動作は、まずス
イッチをオンにして電源からインダクタに電流を流して
インダクタにエネルギ−を蓄積し、次にスイッチをオフ
にして上記エネルギ−を放出し分散型ＥＬ素子の容量負
荷を充電する。以下、オンオフを繰り返して分散型ＥＬ
素子の端子電圧を上昇する（ステップアップ方式）。充
分な高電圧になった時点で分散型ＥＬ素子の電荷を放電
する。充放電を繰り返すことにより発光する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の分散型ＥＬ素子
の問題点として、透明電極の損傷があった。すなわち、
従来の分散型ＥＬ素子では、透明電極用材料として一般
的にＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの導電性金属酸化
物を用いており、真空チャンバー内で蒸着、スパッタ等
によりＰＥＴ等の透明な樹脂フィルム上に透明導電性薄
膜を形成していた。この種の無機薄膜は硬くて可撓性に
乏しく、また基材の樹脂フィルムが薄くて曲がり易く折
れ易いために、透明電極上に発光層、反射絶縁層、裏面
電極等を印刷形成する際、また印刷済みの分散型ＥＬ素
子を取扱う際などに、透明電極に亀裂や傷が入り、面方
向の導電性を失ない不発光となる致命的な問題が生じ
た。また、真空装置を使用するため量産性が悪く、製造
コストが高いという問題もあった。

【０００９】一方、ＩＴＯなどの導電性金属酸化物の粉
末を樹脂中に分散したスラリーを用いて厚膜印刷した透
明電極は、可撓性があるため亀裂、傷が入り難く、製造
コストも下がる。しかし、膜厚が厚いため可視光の透過
率が低く、また着色もあるので分散型ＥＬ素子の輝度、
発光色が劣るという問題があった。

【００１０】そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなさ
れたもので、可撓性を有し亀裂、傷が入り難く、透過率
の高い透明電極を備えた高輝度の安価な分散型ＥＬ素子
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の分散型ＥＬ素子
は、透明電極と、裏面電極との間に、樹脂中に蛍光体を
分散した発光層を有する分散型ＥＬ素子において、前記
透明電極は透明導電性高分子からなることを特徴とす
る。この構成により、可撓性があり透過率の高い透明電
極を塗布で形成できるので、亀裂、傷が入り難く、高輝
度の分散型ＥＬ素子を安価に提供することができる。

【００１２】また、本発明の分散型ＥＬ素子は、透明電
極が、一般式−Ａｒ−Ｂ−（但し、Ａｒは炭素数６以上
の芳香族炭化水素基、又は炭素数４以上のヘテロ環芳香
族炭化水素基を示し、Ｂは−ＣＨ＝ＣＨ−基又は−ＮＨ
−基を示す。）で表される繰り返し単位を有する導電性
高分子からなることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の分散型ＥＬ素子は、前記導
電性高分子が、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリ−
２，５−ジアルキル−ｐ−フェニレンビニレン、ポリ−
２，５−ジアルコキシ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリ
−２，５−チエニレンビニレン、ポリアニリン、ポリア
ニリンの誘導体から選択されたことを特徴とする。

【００１４】また、本発明の分散型ＥＬ素子は、前記導
電性高分子が、導電性のポリエチレンジオキシチオフェ
ンからなることを特徴とする。

【００１５】また、本発明の分散型ＥＬ素子は、前記導
電性高分子が透明フィルム上に塗布されていることを特
徴とする。この構成により、透明電極が可撓性を有する
ので折り曲げても亀裂、傷が入り難い。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の分散型ＥＬ素子の特徴
は、導電性高分子からなる透明電極を備えたことであ
る。図２に示した従来の分散型ＥＬ素子５１との主たる
違いは、透明電極の材料、形成方法にある。以下、本発
明の分散型ＥＬ素子の実施の形態について図を参照して
説明する。透明電極以外の各層の材料、形成方法は従来
と同様であるから重複する詳細説明は省略する。

【００１７】図１は本発明の分散型ＥＬ素子１の積層構
造の一例を示す要部断面図である。但し電極リードの接
続構造は省略している。図１に示すとおり、基材である
絶縁性透明フィルム２（ポリエチレン、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエステル等）の上に、導電性高分子
からなる透明電極３が所定の厚さに塗布形成されてい
る。導電性高分子からなる透明電極３の上に、硫化亜鉛
等の蛍光体４をフッ素ゴム等のバインダ５中に分散した
発光層６が塗布形成されている。発光層６の上に、チタ
ン酸バリウム等の高誘電体粉末をフッ素ゴム等のバイン
ダ中に分散した反射絶縁層７が塗布形成されている。反
射絶縁層７の上に、銀やカーボンを含む導電ペーストか
らなる裏面電極８が塗布形成され、その上にメラミン樹
脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂から
なる保護層９が塗布形成されている。各層の形成順序は
上記に限定されない。また、反射絶縁層７を除去しても
よい。また、反射絶縁層を除去し、裏面電極にも透明な
導電性高分子を用いることにより、両面発光型の分散型
ＥＬ素子とすることもできる。

【００１８】透明電極３の形成方法は、導電性高分子を
含む溶液を用いたスピンコーティング法、ディッピング
法、バーコート法、ロールコート法等が好適する。膜厚
は数ｎｍ〜数１０μｍ程度の中から適宜選択する。導電
性高分子を透明フィルム上だけでなく発光層上に塗布し
て透明電極とすることもできる。この場合は、発光層表
面が凹凸状で透明フィルムほど滑らかではないので、ス
ピンコーティング法よりもディッピング法、バーコート
法、ロールコート法などが好適する。いずれの場合も、
導電性高分子と発光層とが塗布面どうしで接し、密着性
は良好である。

【００１９】導電性高分子を塗布して透明電極としたこ
とにより、本発明の分散型ＥＬ素子は次の作用効果を奏
する。すなわち、（１）本発明で用いた導電性高分子は
柔軟性があるので、透明フィルムに形成した透明電極は
可撓性を有する。このため、フィルムが折れ曲がっても
透明電極に亀裂が入ることがないし、他の部材と接触し
ても傷が入りにくいので、フィルム面に沿って導電性が
なくなることが防止され、不発光といった致命欠陥を防
止できる。（２）大気中で透明電極を塗布形成できるの
で、従来の真空中での蒸着、スパッタ等にくらべて量産
性に優れ、形成コストを格段に低減できる。（３）本発
明で用いた導電性高分子は、従来のＩＴＯ粉末を印刷し
た透明電極よりも透過率が大きく、着色がほとんど無く
透明であるから、ＥＬ素子の輝度が向上し、不要な着色
もない。（４）薄型の分散型ＥＬ素子を提供できる。

【００２０】導電性高分子は、絶縁性高分子に少量のド
ーパント（ドナー又はアクセプタ）をドーピングするこ
とにより導電率を高め絶縁体から半導体又は導体へ転換
したものである。分散型ＥＬ素子の透明電極に適用でき
る導電性高分子としては、例えば特開平４−１４５１９
２号公報に記載されている、一般式−Ａｒ−Ｂ−（但
し、Ａｒは炭素数６以上の芳香族炭化水素基、又は炭素
数４以上のヘテロ環芳香族炭化水素基を示し、Ｂは−Ｃ
Ｈ＝ＣＨ−基（ビニレン）又は−ＮＨ−基（エピイミ
ノ）を示す。）で表される繰り返し単位を有する導電性
高分子がある。特に、Ｂが−ＣＨ＝ＣＨ−基の場合は、
ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリ−２，５−ジアル
キル−ｐ−フェニレンビニレン、ポリ−２，５−ジアル
コキシ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリ−２，５−チエ
ニレンビニレンなどが好適する。Ｂが−ＮＨ−基の場合
は、アニリン又はその誘導体を電解酸化重合、あるいは
化学酸化重合することによって得られる導電性ポリアニ
リンとその誘導体が好適する。

【００２１】上記の導電性ポリアニリンとその誘導体を
薄膜化するためには溶液にして塗布する必要があるが、
溶媒に溶解させるには、重合後、アルカリ溶液で処理す
ることが望ましい。アルカリとしては水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、アンモニア水、ヒドラジンなどが
使用できる。アルカリ処理後、洗浄、乾燥し、ジメチル
ホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解した液を用いて、透明フ
ィルム上にスピンコーティング法などにより所定膜厚
（２００ｎｍ）の透明電極を形成することができる。

【００２２】また、特開平７−３３０９０１号公報に記
載された導電性のポリアニリン組成物を含む水性溶液を
透明フィルム上にスピンコータ等で塗布し、乾燥させる
ことによって所定厚の透明電極を得ることもできる。こ
のポリアニリン組成物の特徴は、ポリアニリン及び／又
はその誘導体のドーパントとして分子内にスルホン酸基
とスルホン酸塩部分を両方有するプロトン酸を使用して
いることにある。すなわち、プロトン酸中のスルホン酸
基によって中性のポリアニリンがプロトン化、ドーピン
グされ導電性を発現し、かつスルホン酸塩部分によって
水性溶剤に可溶となる。水性溶剤に可溶な導電性ポリア
ニリン組成物は取扱いが容易で量産性に優れている。

【００２３】なお、導電性ポリアニリンの生成方法は、
上記に限らず、過硫酸アンモニウムを酸化剤としてアニ
リンを化学酸化重合して生成することもできるし、プロ
ピレンカーボネートを触媒として、アニリンと過塩素酸
リチウムを溶解し、電解酸化重合で生成することもでき
る。また、特開平９−４５４７９号公報に記載されてい
るようにシヨウノウースルホン酸を導入したポリアニリ
ン、ルイス酸反応で酸化したポリアニリンも使用でき
る。

【００２４】また、ポリ−３，４−エチレンジオキシチ
オフェンからなる導電性高分子も透明電極に好適する。
例えば、０.３５ミリモルの３，４−エチレンジオキシ
チオフェンを、０.８１ミリモルのトリス（トルエンス
ルホネート）Ｆｅ（III）と０.２５ミリモルのイミダゾ
ールが１.５グラムの１−ブタノールに溶解した溶液に
混合し、得られた溶液を０.５μｍフィルターを介して
濾過する。濾過液を室温で１２時間以上放置する。次
に、この溶液を透明フィルム上にスピンコートし、乾燥
後加熱（１１０℃）し、導電性のポリ−３，４−エチレ
ンジオキシチオフェンからなる薄膜を形成することがで
きる。この薄膜は無色透明である。

【００２５】

【実施例】（実施例１） まず、厚さ１７５μｍの透明
なポリエステルフィルムの片面にポリエチレンジオキシ
チオフェンからなる導電性高分子を塗布した透明導電フ
ィルム（例えば、アグファ・ゲバルト社製のＯＲＧＡＣ
ＯＮ（オーガコン）フィルム）を用意した。透明電極の
表面抵抗値は約２５００Ω／□である。前記導電性高分
子からなる透明電極の上に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍
光体をフッ素ゴム（ダイキン工業（株）製 G501）中に
分散させた発光層をスクリーン印刷により約４０μｍの
厚さに形成した。発光層の面積は約２４ｃｍ^２である。
発光層の上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体
粉末をフッ素ゴム中に分散させた反射絶縁層をスクリー
ン印刷により約１０μｍの厚さに形成した。反射絶縁層
の上に、カーボンペーストからなる裏面電極をスクリー
ン印刷で約１０μｍの厚さに形成した。裏面電極の上
に、絶縁性樹脂からなる保護層をスクリーン印刷で約５
μｍの厚さに形成し、分散型ＥＬ素子を得た。

【００２６】（比較例１） 厚さ１７５μｍの透明なポ
リエステルフィルムの片面にＩＴＯからなる導電性金属
酸化物の微粉末を樹脂中に分散したスラリーを用いてス
クリーン印刷で厚さ約１０μｍの透明電極を形成した。
表面抵抗値は約２６００Ω／□であった。次いで、実施
例１と同様にして発光層、反射絶縁層、裏面電極、保護
層を順次積層印刷し、従来型の分散型ＥＬ素子を得た。

【００２７】（評価方法と結果） 実施例１と比較例１
の各分散型ＥＬ素子に正弦波交流（１００Ｖ、４００Ｈ
ｚ）を印加して発光させ、発光面の上方一定距離に配置
した輝度計で発光面の輝度を測定した。また、透明導電
フィルムの可視光透過率を分光装置で測定した。また、
透明導電フィルムを一定条件で折り曲げた後透明電極の
亀裂、損傷を調べた。また、透明電極の面抵抗値を公知
の方法で測定した。表１に、実施例１と比較例１の分散
型ＥＬ素子の相対輝度、透明電極の損傷の有無、面抵抗
値、透明導電フィルムの透過率を示した。なお、サンプ
ル数は各６個で、平均値を示した。

【００２８】

【表1】

【００２９】実施例１の導電性高分子塗布型透明電極の
場合、ＥＬ素子の輝度は、従来のＩＴＯ粉末塗布型透明
電極の場合よりも約６％向上した。また、透明電極の亀
裂、損傷も問題なかった。透明電極の面抵抗値は略同一
であり、電気的な条件は略同一とみなせる。また、透明
導電フィルムの透過率は、５.３％高い。これらの結
果、本発明の導電性高分子型透明電極を有する分散型Ｅ
Ｌ素子は、可撓性を有して亀裂、傷が入り難く、しかも
透過率が高いので輝度が向上することがわかる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の分散型ＥＬ素子は、透明電極
と、裏面電極との間に、樹脂中に蛍光体を分散した発光
層を有する分散型ＥＬ素子において、前記透明電極は透
明導電性高分子からなることを特徴とする。この構成に
より、可撓性があり透過率の高い透明電極を塗布で形成
できるので、亀裂、傷が入り難く、高輝度、安価な分散
型ＥＬ素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の分散型ＥＬ素子の構造を示す要部断
面図

【図２】 従来の分散型ＥＬ素子の要部断面図

【符号の説明】

１ 分散型ＥＬ素子 ２ 透明フィルム ３ 透明電極（導電性高分子） ４ 蛍光体 ５ バインダ ６ 発光層 ７ 反射絶縁層 ８ 裏面電極 ９ 保護層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極と、裏面電極との間に、樹脂中に
   蛍光体を分散した発光層を有する分散型ＥＬ素子におい
   て、前記透明電極は導電性高分子からなることを特徴と
   する分散型ＥＬ素子。
2. 【請求項２】前記透明電極は、一般式−Ａｒ−Ｂ−（但
   し、Ａｒは炭素数６以上の芳香族炭化水素基、又は炭素
   数４以上のヘテロ環芳香族炭化水素基を示し、Ｂは−Ｃ
   Ｈ＝ＣＨ−基又は−ＮＨ−基を示す。）で表される繰り
   返し単位を有する導電性高分子からなることを特徴とす
   る請求項１に記載の分散型ＥＬ素子。
3. 【請求項３】前記導電性高分子は、ポリ−ｐ−フェニレ
   ンビニレン、ポリ−２，５−ジアルキル−ｐ−フェニレ
   ンビニレン、ポリ−２，５−ジアルコキシ−ｐ−フェニ
   レンビニレン、ポリ−２，５−チエニレンビニレン、ポ
   リアニリン、ポリアニリンの誘導体から選択されたこと
   を特徴とする請求項２記載の分散型ＥＬ素子。
4. 【請求項４】前記導電性高分子は、導電性のポリエチレ
   ンジオキシチオフェンからなることを特徴とする請求項
   １記載の分散型ＥＬ素子。
5. 【請求項５】前記導電性高分子が透明フィルム上に塗布
   されていることを特徴とする請求項１記載の分散型ＥＬ
   素子。