JP2003507868A - 低分子量pvdf/hfp樹脂から作られたelパネル - Google Patents
低分子量pvdf/hfp樹脂から作られたelパネルInfo
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Abstract
Description
FP樹脂から作られたELパネルに関する。本明細書で用いられる、EL“パネル”は
、一つまたはそれ以上の発光領域を含む単一の基材であり、各発光領域がEL“ラ
ンプ”である。
誘電体層を有するキャパシタ(capacitor) である。この誘電体層は、発光体(ph
osphor)粉末を含むかまたは、その誘電体層と一つの電極の間に発光体粉末の分
離層が存在するかのいずれかである。この発光体粉末が、極く弱い電流を用いる
強い電場の存在下で光を放射する。
テル(ポリエチレンテレフタレート、PET)あるいはポリカーボネートの透明な基
板を含む。この基板の上に、インジウム・スズオキシド(ITO)の透明なフロント
電極が1000オングストロームまたはその程度の厚さまで真空蒸着される。このフ
ロント電極の上に、発光体の層がスクリーン印刷され、そしてその発光体層の上
に誘電体層がスクリーン印刷される。リア電極が、その誘電体層の上にスクリー
ン印刷される。リア絶縁層が、スクリーン印刷層の形または接着性被膜を有する
テープの形で付加されてもよい。
でおり、その充填剤が、この印刷された層の性質を決める。典型的な溶媒は、ジ
メチルアセトアミド(DMAC)である。バインダーは、標準的には、ポリフッ化ビ
ニリデン/ヘキサフルオロプロピレン(PVDF/HFP)のようなフッ素樹脂、ポリエ
ステル、ビニル樹脂またはエポキシ樹脂である。発光体層は、普通、米国特許第
5,418,062号[バッド(Budd)]に説明されているように、溶媒、バイン
ダーおよびドープされた硫化亜鉛発光体粒子を含むスラリー(インキ)からスク
リーン印刷される。誘電体層は、普通、溶媒、バインダーおよびチタン酸バリウ
ム(BaTiO3 )粒子を含むスラリー(インキ)からスクリーン印刷される
。
またはそれらの混合物のような導電性粒子、を含むスラリー(インキ)からスク
リーン印刷される。各層用の溶媒とバインダーが、化学的に同じ物であるか、ま
たは類似物である場合には化学的相溶性があり、そして隣接層の間の接着は良好
である。それぞれの層は、例えば、スクリーン印刷またはロールコーティングに
より塗布され、次いで、硬化または乾燥される。
情を複雑にする二三の些細な問題がある。銀は、フロント電極からリア電極に向
かって移行する傾向があり、ランプ中の黒ハン(black spots) またはショート(s
hort:短絡)の原因になる。かくして、高温で高湿度の厳しい環境条件に曝され
ることがある高性能ELランプでは、銀は、リア電極用よりも、そのランプ領域か
ら離れた位置にある母線(bus bars)用に用いられている。
を排除すると、炭素リア電極では大面積ランプの面を横断しての明るさが不均一
になるので、ELパネルの面積が限定される傾向にある。パネルのペリメータの回
りに銀の母線を取付けると、或る程度の助けにはなるが、パネルの中長もしくは
最長寸法を横断する母線を取付けた場合には程遠い。しかも、この母線からの銀
は、従来技術のランプ材料を用いているリア電極を通り抜けてマイグレーション
するであろう。
りは、むしろバッチ方式で製造される。いずれの方法でも材料の層は、普通、そ
のインキに溶ける樹脂(バインダー)の量が少ないことに因り、二つまたは三つ
の逐次層を形成している。若し一つの層がワンパス(single pass) で作製できる
なら、製造速度は、有意に速くなるに違いなく、そして必要な装置の量も減るで
あろう。
車用の仕様は、腕時計の中のランプ用の仕様とは全く異なる。自動車用ランプで
の機械的必要条件は、腕時計の中のランプ用より遥かに厳しい。自動車用用途で
は、そのランプ材料は、軟化温度が高いのが望ましい。残念ながら、そのような
材料は、一般に、それがELランプ用として望ましくなくなるような他の性質(例
えば、小さい溶解性)を有している。小さい溶解性は、その層が数工程(several
passes)で作製されなければならないことを意味し、余分の加工工程がパネルの
コストに追加される。
のランプパネルで、この基板は、後の高温(150℃)での硬化操作に対してその基
板を安定化するために“予備収縮”される。それ故、 ITO‐被覆基板を予備収縮
する必要を無くすために、フィルム形成温度が低いことが極めて望ましい。低い
フィルム形成温度を有する多くの材料は、それら材料の他の特性のために、ELラ
ンプ用に望ましくない。
領域内での基板への接着である。これらの問題は、シロキサン:例えば、Dow Co
rning Z6040 のような接着促進剤の添加により克服できる。接着を改善するため
に、インキにアクリル系樹脂を添加することも知られている。ポリメタクリル酸
メチル重合体(PMMA)およびポリメタクリル酸エチル(PEMA)共重合体が、PVDF‐含
有樹脂と相溶性である。接着促進剤を塗布するかまたは含有させる余分の加工工
程およびその添加される材料は、パネルのコストを増大させる。
術分野で最も歓迎されるに違いない。特別のタイプのPVDF/HFP共重合体が、前述
の全ての問題を解決することが見いだされた。
動車、通信機器および測時機器を指向するELパネル用の単一構造物を提供するこ
とである。
のインキを提供することである。 本発明のさらなる目的は、素晴らしい環境適応性能を示す一方で、導電性を改
善するための銀を含むリア電極を有するELパネルを提供することである。
の接着促進剤の添加を必要としないような、ELパネル製造用のインキを提供する
ことである。
ら、 ITO‐被覆基板の予備収縮を必要としない、ELパネル用インキを提供するこ
とである。
/HFP共重合体樹脂バインダーを含む、改良されたELランプを提供することである
。
および/または他の高沸点溶媒/潜在性溶媒(latent solvents)/稀釈剤を含
む、PVDF/HFP共重合体樹脂バインダーで作られるところの本発明により達成され
る。この樹脂バインダーは、工業規格試験法(ASTM D3835)で求めた溶融粘
度が 1.0-8.5kP(キロポイズ)であることを特徴とする。この粘度は、従来技術
で他の用途に用いられているPVDF/HFP共重合体樹脂の粘度より小さい。
り完全な理解が得られるであろう。 本発明の詳細な説明 図1は、本発明の方法に従って組立てられたELランプの断面図である。これら
の数層は、比例して、あるいは案分比例で示されてはいない。ランプ10は、ポ
リエステルあるいはポリカーボネート材料の透明な基板11を含む。透明電極1
2が基板11を覆っており、そしてインジウム・スズオキシドを含む。発光体層
16が電極12を覆っており、そして誘電体層15が、その発光体層を覆ってい
る。この発光体層と誘電体層は、引用番号13で示されているように、一緒にな
って単一の層になっていてもよい。誘電体層15を覆っているのが、樹脂バイン
ダー中に銀または炭素のような導電性の粒子を含むリヤ電極18である。
ン印刷またはロール・コーティングのような任意の適切な手段により塗布し、そ
して次いで、その溶液を加熱して、次の層を塗布する前に少なくとも部分的に硬
化(乾燥)することにより、一つの層が作られる。その溶媒の沸点を変化させる
ための成分およびそのインキの流動性を改善するための成分が、そのインキを適
用するために選ばれた加工法による要求に応じて添加されてもよい。
てその沸点を上げるために、20重量%以下のエチレングリコールモノブチルエー
テル・アセテートを含む。その流動性を改善するために、0.5 から1 重量%のエ
チルアクリレート‐2-エチルヘキシルアクリレート共重合体が添加される。流動
性改良剤は、塗布工程において、そのインキのレオロジー特性を制御し、そして
得られる層中のピンホールを減らす助けをする。より少ないピンホールは、過電
圧に因るランプの絶縁破壊がより少ないことを意味する。
の比で分散されている発光体粒子を含む。絶縁性反射層は、その混合物全体に、
重量で0.2:1 から5:1(望ましくは、1.8:1)の比で分散されているチタン酸バリウ
ムを含む。この混合物は、5-55%、望ましくは35重量%の、Ausimont USA、から
入手できる“ HylarR SN”として知られているPVDF/HFP樹脂を含む。Ausimont
社からの HylarR 樹脂、ELF/Atochem 社からの KynarR 樹脂およびSolvay社か
らの SolefR 樹脂のような市場から入手できる形のPVDF/HFP共重合体樹脂が、
建築用塗料の製造、ケーブル被覆材および超高純度化学薬品用配管用に用いられ
る。下でより十分に説明するように、本発明の方法によるELランプの作製に適し
た樹脂の種類は、低粘度、即ち市場から入手できる樹脂より低分子量であること
が見いだされた。
ベース)とフッ素樹脂バインダー充填量(ドライベース)の比は、0.5:1 から5:
1 まで(望ましくは約2.5:1)の範囲である。得られる最終蒸着フィルム中の、次
の高誘電性充填剤:BaTiO3 、TiO2 、SrTiO3 、CaTiO3
など、から選ばれる誘電体微粒子充填量(ドライベース)とフッ素樹脂バインダ
ー充填量(ドライベース)の比は、0.5:1 から5:1 まで(望ましくは約 2:1)の
範囲である。
テルを含むバインダー中に分散された銀粒子で作られる。銀粒子とバインダーの
乾燥重量比は、2:1 から5:1 まで(望ましくは約 3:1)の範囲である。あるいは
また、ELパネル中での低い銀のマイグレーションを要求する顧客向けのリア電極
は、炭素または黒鉛粒子を含むインキを用いて作られる。
られたELパネルは、銀ベースのリア電極または母線では予想外でそして印象的な
結果を提供する。標準的フッ素樹脂バインダーと銀のリヤ電極を用いて作ったEL
ランプは、普通、環境に曝した時、特に大気中、85℃、相対湿度95%で連続操業
した場合、24時間前に黒はんを示す。このようなランプは、その黒はんの端が普
通、十分はっきりしていないことを除いて、図2のランプ20に似ている。
ロント電極とリア電極の間に短絡回路が形成される。 HylarR SNフッ素樹脂を
用いて作られたELパネルは、少なくとも 300時間の間、最少の黒はんしか示さな
かった。図3は、本発明の方法に従って作られたランプの、300 時間試験後の外
観を例示している。これらのランプは、銀リア電極を有するELパネル全てで起き
るような短絡回路を生成しない。この環境への露出を続けると、ゆっくりと分解
が起きるが、このランプはショートするまでに1200時間以上継続使用できる。こ
の結果は、予想外であり、新しい事実であり、そして歓迎すべきである。
できることと理解すべきである。図3に例示されているように、このような領域
はサークル21で代表されており、本発明の方法に従って作製されたランプ25
上に容易に見つけることができる。ランプ20(図2)では、そのような領域は
容易に見付け難い。そうだとしても、この事実は、従来技術に従って作製された
ランプは、短絡して消えるという問題を残し、一方、本発明の方法に従って作製
されたランプでは、そういう問題は残らない。
作製した。グループAのランプは、 HylarR SNバインダーを用いて作り、そし
てグループBのランプは、 ELF/Atochem KynarR ADS/9301樹脂を用いて作った
。これらランプは、80ボルト、400Hz で同じように、そして連続的に使用し、そ
して85℃/95%相対湿度にさらし、次の結果を得た。各グループでの第2欄は、
初期輝度のパーセントである。
を示したがその大きさは、極めて小さく(直径<0.25mm)、ランプの短絡は見ら
れなかった。それに比べて、グループBは、大きい黒はんを示し、72時間後には
殆ど100 %を覆った。その時点で、はん点の直径は、1-2mm であるが、幾つかは
非常に大きい(5mm) 。これらランプは、約150 時間でショートした。
いて、全ての条件は、実施例1の場合と同じである。
<10%)を示したが、ランプの短絡は見られなかった。また点灯領域は、オフ‐
ホワイトよりむしろベージュ色への変色が認められた。グループBでの従来のラ
ンプは、第2リーディング(reading) と第3リーディングの間で黒はん化が始ま
り、このランプは200+時間後にショートした。この黒はん化は大規模で、173 時
間までに殆ど 100%になった。その点灯領域は褐色から灰色であった。これは、
ランプにとって困難な試験であるが、本発明に従って作られたランプは、従来技
術で作られたランプに比べて非常に良好であった。
ーセントでDMAC溶媒に溶けて、重合体相の重量パーセントが同じ場合で、より低
い溶液粘度を示す。これはスクリーン印刷またはロールコーティング時の材料の
流動性を非常に改善し、そしてワンパスで一つの層の作製を可能にする。 Hylar R SN樹脂で作られたインキは KynarR ADS/9301樹脂に似た流動特性を有するが
、高温/高湿度特性は、遥かに高い溶融温度を有する樹脂に似ている。
Nは、 KynarR ADS/9301樹脂より高い融点を有しているが、それでも約12%とい
う低いパーセントの結晶度を有しており、通常、良好な熱的性質と良好な溶解性
の組合せが可能である。 HylarR SNは、 KynarR ADS/9301樹脂に比べて、溶解
度が僅かに小さく、結晶度は似ている。
この熱硬化は、厚さの薄い均一なフィルムを与え、そして最も重要なことは ITO
基材への優れた接着性である。シロキサンを用いなくてもITO/PET 基板へ十分接
着することは、低コストで、インキを量産することを可能にする。この硬化の温
度は、 KynarR SL/7201 樹脂のような従来技術で用いられる高性能樹脂より低
い。より低い温度での硬化は、認められる収縮をより小さくし、より厳密な寸法
制御を実行することが可能になり、そしてカールがより少なくなる。
チャートである。 HylarR SNは 1-15kP(D3835)の範囲の溶融粘度を有する。市
場から入手できる他の用途向けのPVDF/HFP共重合体は、ELランプの製造用に適し
ていることが見いだされた HylarR SNより大きい溶融粘度を有している。特に
長方形31で示されているように、1.0-8.5kP の粘度と103-115 ℃の溶融温度を
有する樹脂が、ELランプを作製するのに適している。望ましい範囲は、長方形3
2で示されているように、2.5-4.5kP および105-109 ℃である。
の隅の点35は、時計およびページャー(pagers)用ランプの製造に適している K
ynarR ADS/9301樹脂を示している。この樹脂は、自動車用ELパネルの作製には
適していないと考えられる。点36は自動車用に用いられている KynarR SL/72
01樹脂を示している。三角形の点は HylarR SN樹脂を示しており、その全部で
はないが、市場から入手できる。市場から入手できる分子量がより大きくそして
粘度がより大きいPVDF/HFP共重合体樹脂は、上述のように他の目的に利用される
。
より粘着性でゴム状になることもある。より高い温度、例えば 130-135℃以上の
温度では、樹脂は、その塗布と硬化の前にPET 基板の予備収縮を必要とする。EL
ランプは、理論的には、図4に示されている任意の樹脂から作ることができるが
、それらランプの幾つかは、実際には、手造りするかまたは大きいバッチから注
意して選び出さなければならない:即ち、全ての樹脂が商業的に実用可能なわけ
ではない。より大きい点線の長方形内の樹脂が、商業的に実用可能であり、そし
てより小さい点線の長方形内の樹脂が、特に推奨される(特にその理由は、この
ような樹脂は全てのタイプのランプに使用できるからである。)。
識して橋架けされていないという事実に由来する。これは、例えば、パネルの誘
電体層あるいは発光体層に硬化剤を添加できないことを意味するものではない。
この技術分野で知られているように、アクリル系樹脂は、樹脂層を硬化するため
に添加され、そして HylarR SN樹脂は、PMMAおよびPEMAのような樹脂と相溶性
である。
の誘電定数に依存する。 HylarR SNは、ELランプ用にこの技術分野で用いられ
ているフッ素樹脂の最良の物と同等の誘電率を有し、そして多くの共重合体型フ
ッ素樹脂より良好である。
脂を用いているが、これは必要条件ではない。これらの層は、別々の態様と考え
るべきである。
リル樹脂、0.4gのモダフロー(ModaflowR )流動性改良剤および 41gのジメチ
ルアセトアミド溶媒を組合せる。樹脂が完全に溶解するまで混合する。39g の硫
化亜鉛発光体を加え、最初機械的に激しく撹拌し、そしてローラ上の密閉ジャー
の中で、数時間連続でかき混ぜる。
クリーン印刷し、そして乾燥して、重量%で大体次の組成の発光体層を得る:66
%の発光体、30%のフッ素樹脂、3 %のアクリル樹脂、0.7 %のModaflow。
性剤および42.7g のジメチルアセトアミドを組合せ、二酸化チタンが十分分散さ
れるまで、機械的に激しく撹拌する。0.44g のModaflowR 流動性改良剤と21.4g
の HylarR SNフッ素樹脂を加える。得られた混合物を、その樹脂が完全に溶解
するまで密閉ジャーの中で連続的にロール混合すると、滑らかな(smooth)インキ
ができる。
量%で大体次の組成の均質な誘電体/反射体が得られる:62%の二酸化チタン、
37%のフッ素樹脂、0.77%のModaflowR、0.3 %の DisperbykR 111 。
のModaflowR 流動性改良剤および 27gのジメチルアセトアミド溶媒を組合せる
。樹脂が完全に溶解するまで混合する。58g の銀フレーク#7(Degussa-Huls Cor
poration) を加える。混合物を、ペイント・シェーカー上、密閉容器中で滑らか
で均一な分散物が得られるまで振りまぜる。
の乾燥組成の均質な導体層が得られる:80%の銀、17%のフッ素樹脂、2.6 %の
アクリル系樹脂、0.4 %のModaflow。
指向するELパネル用の単一構造物を提供する。このインキは、反応性のシロキサ
ンを必要としないので、貯蔵寿命が長く、そしてこの重合体は橋架けされないの
で触媒が添加されない。先行層を前処理することなしに、ワンパス(single pass
) で層を形成できる。最少のマイグレーションで、改善された伝導性を得るため
に銀粒子を使用することができる。このインキは ITO被覆基板の予備収縮を必要
としない。
の修飾がなされ得ることが明らかであるであろう。例えば、DMACの代りに使用す
ることができる他の溶媒に含まれるのは、 DMF(ジメチルホルムアミド)、THF
(テトラヒドロフラン)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、 NMP(N-メチル‐2-
ピロリドン)、アセトンおよびそれらの混合物である。
もしくは、それ以下の時間かけられたELランプの平面図である。
たELランプの平面図である。
のチャートである。
Claims (19)
- 【請求項1】 フロント電極; 該フロント電極を覆う発光体層; 該発光体層を覆う誘電体層;および 該誘電体層を覆う導電性層; を含み、これらの層の少なくとも一つが低分子量PVDF/HFP樹脂を含むELパネル。
- 【請求項2】 該樹脂が、103-115 ℃の示差走査熱量測定法(DSC)で測定し
た溶融温度を有することを特徴とする請求項1に記載のELパネル。 - 【請求項3】 該樹脂が、1-8.5kP の溶融粘度を有することを特徴とする請
求項1に記載のELパネル。 - 【請求項4】 該樹脂が、105-109 ℃の DSC溶融温度を有することを特徴と
する、請求項1に記載のELパネル。 - 【請求項5】 該樹脂が、2.5-4.5kP の溶融粘度を有することを特徴とする
請求項1に記載のELパネル。 - 【請求項6】 該導電性層が、低分子量PVDF/HFP樹脂を含む請求項1に記載
のELパネル。 - 【請求項7】 該導電性層が、その中に分散された銀粒子を含む請求項6に
記載のELパネル。 - 【請求項8】 該導電性層が、その中に分散された炭素粒子を含む請求項6
に記載のELパネル。 - 【請求項9】 銀粒子を含み、そして該導電性層を覆う母線をさらに含む請
求項8に記載のELパネル。 - 【請求項10】 該母線が、該パネルの少なくとも一つの点灯領域を取囲ん
でいる請求項9に記載のELパネル。 - 【請求項11】 該母線が、点灯領域の少なくとも一部を覆っている請求項
9に記載のELパネル。 - 【請求項12】 該誘電体層と該発光体層の少なくとも一つが低分子量PVDF
/HFP樹脂を含む請求項6に記載のELパネル。 - 【請求項13】 フロント電極; 該フロント電極を覆う発光体層; 該発光体層を覆う誘電体層;および 該誘電体層を覆う導電性層; を含み、これらの層の少なくとも一つが 103-115℃の DSC溶融温度と1-8.5kP の
溶融粘度によって特徴付けられる低分子量樹脂を含むELパネル。 - 【請求項14】 該樹脂が、105-109 ℃の DSC溶融温度を有することを特徴
とし、そして2.5-4.5kP の溶融粘度を有することを特徴とする、請求項13に記
載のELパネル。 - 【請求項15】 該導電性層が、その中に分散された銀粒子を含む請求項1
3に記載のELパネル。 - 【請求項16】 該導電性層がPVDF/HFP共重合体を含む請求項15に記載の
ELパネル。 - 【請求項17】 DMAC、DMF 、THF 、DMSO、 NMP、アセトンおよびそれらの混合物からなる群か
ら選ばれる溶媒を準備する工程; その溶媒に本質的に低分子量のPVDF/HFP共重合体樹脂からなるバインダーを溶
解して5-55重量%のバインダー溶液を調製する工程;および その溶液に、エレクトロルミネセンスを発生させるためにドープしたZnS粒
子、BaTiO3 粒子、TiO2 粒子、SrTiO3 粒子、CaTiO3 粒
子、炭素粒子および銀粒子からなる群から選ばれる充填剤を添加して、スラリー
を調製する工程; を含む、ELランプ製造用インキを調製する方法。 - 【請求項18】 そのインキに 0-5重量%の流動性調節剤を添加する工程を
さらに含む請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 そのインキに0-50重量%のアクリル系樹脂を添加する工程
をさらに含む、請求項17に記載の方法。
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