JP4500492B2 - 安定なエレクトロルミネッセント装置 - Google Patents
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Description
の構造単位から構成されるポリチオフェン類の分散液が開示している。
の繰り返し構造単位を有する中性ポリチオフェン類とB)ジ−もしくはポリヒドロキシ−および/またはカルボキシ基またはアミドもしくはラクタム基を含有する有機化合物との混合物、並びに抵抗を好ましくは<300オーム/平方に増加させるために調節されたそれらからの伝導性コーティングが開示している。さらに、エレクトロルミネッセンス装置中での電極としてのそのような層の可能な使用も開示されている。
定義
用語「アルコキシ」は、アルコキシ基中の各炭素原子数に関して可能な全ての変種を意味し、すなわち、3個の炭素原子に関しては、n−プロピルおよびイソプロピルを、4個の炭素原子に関しては、n−ブチル、イソブチルおよびターシャリー−ブチルを、5個の炭素原子に関しては、n−ペンチル、1,1−ジメチル−プロピル、2,2−ジメチルプロピルおよび2−メチル−ブチルなどを意味する。
エレクトロルミネッセント装置
本発明に従うエレクトロルミネッセント装置は、透明または半透明の支持体、透明または半透明の第一の電極、第二の伝導性電極、および透明または半透明の第一の電極と第二の伝導性電極との間に挟まれたエレクトロルミネッセント蛍燐光体層を含んでなり、この第一および第二の電極が各々同一もしくは異なっていてよい(3,4−ジアルコキシチオフェン)の重合体もしくは共重合体を含んでなり、ここで2個のアルコキシ基は同一もしくは異なっていてもよいか或いは一緒になって場合により置換されていてもよいオキシ−アルキレン−オキシ架橋を表すことを特徴とする。
透明または半透明の第一の電極は、ペースト、分散液または溶液をコーティングすることにより、付与されうる。
エレクトロルミネッセント装置の製造方法
本発明は、(i)透明または半透明の支持体を3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体の溶液、分散液またはペーストでコーティングして透明または半透明の第一の伝導性層を製造し、(ii)第一の伝導性層をエレクトロルミネッセント蛍燐光体を含んでなる層でコーティングし、(iii)場合によりエレクトロルミネッセント蛍燐光体を含んでなる層を誘電層でコーティングし、そして(iv)存在するなら該誘電層をまたは誘電層が存在しない場合にはエレクトロルミネッセント蛍燐光体を含んでなる該層を3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体の溶液、分散液またはペーストでコーティングして第二の伝導性層を製造する段階を含んでなり、段階(i)で使用される溶液、分散液またはペースト状の(3,4−ジアルコキシチオフェン)の重合体もしくは共重合体は段階(iv)で使用される溶液、分散液またはペースト状の(3,4−ジアルコキシチオフェン)の重合体もしくは共重合体と同一もしくは異なっていてもよい、本発明に従うエレクトロルミネッセント装置の製造方法を提供する。
(3,4−ジアルコキシチオフェン)の重合体もしくは共重合体
本発明に従うエレクトロルミネッセント装置の第一および第二の電極は、式
を有する3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体を含有する。
ポリアニオン化合物
本発明のエレクトロルミネッセント装置の第一および第二の伝導性電極中での使用のためのポリアニオン化合物は欧州特許出願第440957号に開示されており、そして重合体状カルボン酸類、例えばポリアクリル酸類、ポリメタクリル酸類、またはポリマレイン酸類およびポリスルホン酸類、例えばポリ(スチレンスルホン酸)を包含する。これらのポリカルボン酸類およびポリスルホン酸類はビニルカルボン酸類およびビニルスルホン酸類と他の重合可能な単量体、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類およびスチレン、との共重合体でもありうる。本発明に従うエレクトロルミネッセント装置の第一および第二伝導性電極中での使用のために特に好ましいポリアニオン化合物はポリ(スチレンスルホン酸)およびそれとスチオレンとの共重合体である。
(3,4−ジアルコキシチオフェン)の重合体もしくは共重合体を含んでなるペースト
(3,4−ジアルコキシチオフェン)の重合体もしくは共重合体を含んでなる適当な水性ペーストは国際特許第99/34371号に開示されており、そこには伝導性重合体の溶液または分散液、並びに場合により結合剤、濃化剤および充填剤を含有する1〜200dPasの粘度を有するスクリーンペーストが開示されている。しかしながら、国際特許第99/34371号はニュートン性能を有するアクリレート結合剤だけを具体的に開示している。
界面活性剤番号01=デュポン(DuPont)からのイソプロパノールの50重量%水溶液中のF(CF2CF2)1−9CH2CH2O(CH2CH2O)xH(ここで、x=0〜約25である)の40重量%溶液であるゾニル(ZONYL)(R)FSN、
界面活性剤番号02=デュポンからのF(CF2CF2)1−9CH2CH2O(CH2CH2O)xH(ここで、x=0〜約25である)であるゾニル(R)FSN100、
界面活性剤番号03=デュポンからの弗素化界面活性剤の40重量%水溶液であるゾニル(R)FS300、
界面活性剤番号04=デュポンからのエチレングリコールの50重量%水溶液中のF(CF2CF2)1−7CH2CH2O(CH2CH2O)yH(ここで、y=0〜約15である)の50重量%溶液であるゾニル(R)FSO、
界面活性剤番号05=デュポンからのエトキシル化非イオン性フルオロ界面活性剤と式:F(CF2CF2)1−7CH2CH2O(CH2CH2O)yH(ここで、y=0〜約15である)との混合物であるゾニル(R)FSO100、
界面活性剤番号06=ゴールドシュミット(Goldschmidt)からのポリシロキサン−重合体共重合体界面活性剤であるテゴグライド(TEGOGLIDE)(R)410、
界面活性剤番号07=ゴールドシュミットからのポリシロキサン−ポリエステル共重合体界面活性剤であるテゴウェット(TEGOWET)(R)、
界面活性剤番号08=3MからのCF3(CF2)7SO2(C2H5)N−CH2CO−(OCH2CH2)nOHであるフルオラド(FLUORAD)(R)FC431、
界面活性剤番号09=3Mからのペルフルオロカルボン酸類のアンモニウム塩類の混合物であるフルオラド(R)FC126、
界面活性剤番号10=ポリオキシエチレン−10−ラウリルエーテル。
界面活性剤番号11=デュポンからの弗素化された界面活性剤であるゾニル(R)7950である。
界面活性剤番号12=デュポンからのイソプロパノールの50重量%水溶液中のF(CF2CF2)1−9CH2CH2SCH2CH2COOLiの25重量%溶液であるゾニル(R)FSA、
界面活性剤番号13=デュポンからのエチレングリコールの70重量%水溶液中の[F(CF2CF2)1−7CH2CH2O]xP(O)(ONH4)y(ここでx=1または2であり、y=2または1であり、そしてx+y=3である)の14重量%溶液であるゾニル(R)FSE、
界面活性剤番号14=デュポンからのイソプロパノールの25重量%水溶液中のF(CF2CF2)1−7CH2CH2O]xP(O)(ONH4)y(ここでx=1または2であり、y=2または1であり、そしてx+y=3である)と炭化水素界面活性剤との配合物の40重量%溶液であるゾニル(R)FSJ、
界面活性剤番号15=デュポンからのイソプロパノールの69.2重量%水溶液中の[F(CF2CF2)1−7CH2CH2O]xP(O)(ONH4)y(ここでx=1または2であり、y=2または1であり、そしてx+y=3である)の35重量%溶液であるゾニル(R)FSP、
界面活性剤番号16=デュポンからの[F(CF2CF2)1−7CH2CH2O]xP(O)(OH)y(ここでx=1または2であり、y=2または1であり、そしてx+y=3である)であるゾニル(R)UR、
界面活性剤番号17=デュポンからの酢酸の4.5重量%水溶液中のF(CF2CF2)3−8CH2CH2SO3Hの33重量%溶液であるゾニル(R)TBS、
界面活性剤番号18=ペルフルオロ−オクタン酸のアンモニウム塩。
本発明のエレクトロルミネッセント装置の第七の態様によると、エレクトロルミネッセント蛍燐光体はII−VI半導体種、例えばZnS、に属するかまたはII群元素と酸化性アニオン類との組み合わせであり、珪酸塩類、燐酸塩類、炭酸塩類、ゲルマニウム酸塩類、錫酸塩類、ホウ酸塩類、バナジン酸塩類、タングステン酸塩類およびオキシ硫酸塩類が最も一般的である。典型的な添加剤(dopant)は金属並びに全ての希土類、例えばCu、Ag、Mn、Eu、Sm、TbおよびCeである。
誘電層
いずれの誘電物質でも誘電層の中で使用することができ、チタン酸イットリウムおよびバリウム、例えばデュポンにより供給されるチタン酸バリウムペーストであるルクスプリント(R)タイプ7153E高K誘電絶縁体およびアケソンにより供給されるチタン酸バリウムペーストであるエレクトロダグ(R)EL−040、が好ましい。陽イオン交換体を誘電層の中に加えて発光層の蛍燐光体から逃げて溶解しているイオンを捕獲することができる。誘電層中のイオン交換体の量を最適化して初期輝度水準を減少せずにそれが黒点減少で最大効果があるようにすべきである。従って、誘電層中の樹脂および誘電物質の合計量100重量部当たり0.5〜50重量部のイオン交換体を加えることが好ましい。イオン交換体は有機性または無機性でありうる。
透明または半透明支持体
本発明のエレクトロルミネッセント装置中での使用に適する透明または半透明支持体は硬質であってもまたは柔軟性であってもよく、そしてガラス、ガラス−重合体ラミネート、重合体ラミネート、熱可塑性重合体またはジュロプラスチック重合体よりなる。薄い柔軟性支持体の例は、セルロースエステル、三酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリカーボネートまたはポリエステルから製造されたものであり、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレン−1,4−ジカルボキシレートが特に好ましい。
エレクトロルミネッセント装置の使用
本発明に従う重合体厚膜エレクトロルミネッセント装置は照明されたポスターおよび看板、特に平らでないポスターもしくは看板または使用中に曲げや収縮を受けるポスターおよび看板、の中での使用に特に適する。支持体の一面に4色ポスターをそして他の面にエレクトロルミネッセント装置を有するエレクトロルミネッセント装置を加えたポスターおよび看板は市販されている。しかしながら、そのようなポスターは2つの装置をポスターとエレクトロルミネッセント装置との間の登録見当(deteriment of registration)のところで積層することにより製造される。その他に、ポスターは不透明インキおよびペーストを用いるスクリーン印刷により製造され、それは比較的劣った解像度の像および限定された照明能力をもたらす。
工業的用途
本発明に従うエレクトロルミネッセント装置は、ランプ、ディスプレイ、バックライト、例えばLCD、自動車ダッシュボードおよびキースイッチバックライティング、非常灯、携帯電話、デジタル個人秘書(personal digital assistants)、家庭用電子製品、表示器ランプおよび発光が求められる他の用途で使用することができる。本発明に従うエレクトロルミネッセント装置は、30〜3000V、典型的には80〜120V、のAC電圧および50〜10000Hz、典型的には400〜1200Hz、の周波数で操作される。
PEDOTペースト01の製造
本発明の実施例1および2並びに比較例5および6の誘電層上に逆電極をスクリーン印刷するために使用されるPEDOT[ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)]ペースト01を下記の通りにして製造した:1.3重量%の固体分を有するPEDOT/PSSの市販の水性分散液(バイエルAGからのバイトロン(BAYTRON)(R)P、重量比PEDOT:PSS=1:2.46)を3.0重量%の固体含有量となるまで濃縮し、そして160gのこの濃縮液、33.0gのN−メチルピロリドン、4.8gの3−グリシドキシプロピルトリメトキシ−シラン、15.3gのポリウレタン分散液および87.0gのジプロピレングリコ−ルジメチルエーテルを10分間にわたり8000rpmで撹拌し、それにより25℃および10s−1の剪断速度における約8Pasの粘度を有するPEDOTペースト01を得た。
エレクトロルミネッセント装置の製造
本発明の実施例1および2並びに比較例1〜6のエレクトロルミネッセント装置を支持体01または支持体番号02(上記参照)を用いて下記の通りにして製造した:
−デュポンのルクスプリント(R)タイプ7151Jエレクトロルミネッセント蛍燐光体ペーストを用いて透明電極をスクリーン印刷し、
−次に高K誘電絶縁体インキであるデュポンのルクスプリントタイプ(R)7153E(チタン酸バリウム)の2または3つの層を印刷し、
−次に第二電極としての炭素導電体インキであるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7144Eの層(80オーム/平方の抵抗)を印刷し、そして
−最後に銀導体であるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7145L後部電極の層(1オーム/平方の抵抗)またはPEDOTペースト01の層(1100オーム/平方の抵抗)を用いてPEDOT/PSSの層を適用する。
エレクトロルミネッセント装置の評価
本発明の実施例1および2並びに比較例1〜6のエレクトロルミネッセント装置の性能を模擬耐性試験で、400Hzにおいて100VのAC電圧を60℃の温度および90%の相対湿度を有する調整室の中でエレクトロルミネッセント装置に適用した時の支持体のコーティングされていない側面と接触しているユナイテド・デテクター・テクノロジー・シリアル番号(United Detector Technology Serial #)67146シリコーン光電子増倍管を用いて装置の発光を監視することにより評価した。装置のcd/m2による初期発光および発光半減期を表5に示す。5日後の初期抵抗の百分率を一対の装置を用いて測定し、そこでは電圧は一方の装置にだけ適用されそして電圧がかけられた装置の抵抗を電圧がかけられなかった同一装置の抵抗と比べて監視する。電圧がかけられなかった装置に比べた相対百分率として表示された結果を表5の最終欄に示す。
PEDOTペースト02の製造
溶解器の中で100gのPEDOT/PSSの水中1.2重量%分散液に800rpmで、1gのカルボポル(R)ETD−2623、15gのジエチレングリコール、10gのn−プロパノールを注意深く加えることにより透明PEDOTペーストであるPEDOTペースト02を製造し、そして最後に1時間の撹拌後に速度を1200rpmに高めそしてpHを5の値に調節するのに充分なアンモニアの25%水溶液(約0.5ml)を加え、その後にさらに5分間にわたり撹拌した。
PEDOTペースト03の製造
溶解器の中で100gのPEDOT/PSSの水中1.2重量%分散液に800rpmで、1gのカルボポル(R)ETD−2623、15gのジエチレングリコール、10gのn−プロパノール、3.6gのバイエルからの黒色顔料であるレバニルTMA−SFを注意深く加えることにより不透明PEDOTペーストであるPEDOTペースト03を25℃で製造し、そして最後に1時間の撹拌後に速度を1200rpmに高めそしてpHを5の値に調節するのに充分なアンモニアの25%水溶液(約0.5ml)を加え、その後にさらに5分間にわたり撹拌した。
エレクトロルミネッセント装置の製造
下記の層配置をP79メッシュスクリーンを通して支持体番号3〜8(上記参照)の上にスクリーン印刷することにより比較例7〜12を製造した:
−銀導体であるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7145L後部電極の層(1オーム/平方の抵抗)を最初に適用して第一電極用の母線を製造し、
−次にペースト02の層を乾燥後に200〜300nmの厚さとなるまで適用し、それにより第一(透明)電極を製造し、
−その後に、デュポンからの硫化亜鉛蛍燐光体分散液であるルクスプリントTM7151Jの層を乾燥後に20μmの厚さとなるまで適用し、
−次に高K誘電絶縁体インキ(チタン酸バリウム)であるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7153Eの3つの層を、各適用間に乾燥しながら、乾燥後に約7μmの厚さとなるまで適用し、
−次に炭素導体インキであるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7144Eインキの層(80オーム/平方の抵抗)を黒色電極として乾燥後に約8μmの厚さとなるまで適用し、そして
−最後に、銀導体であるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7145L後部電極の層(80オーム/平方の抵抗)を裏側の伝導性層の表面が後部電極用の母線を製造するのに充分な時間にわたり適用する。
エレクトロルミネッセント装置の評価
本発明の実施例1および2並びに比較例7〜12に関して記載された通りの模擬耐性試験における本発明の実施例3〜8並びに比較例7〜12のエレクトロルミネッセント装置の性能評価の結果を表6に示す。表6から、同一支持体上にコーティングされたランプ煮関しては、第一および第二電極の両方がPEDOTペーストを用いて製造された本発明の実施例3〜8のランプの発光および半減期は第一電極がPEDOTをペースト02を用いて製造されそして第二(逆)電極がデュポンのルクスプリント(R)7144Eインキを用いて製造された炭素電極である比較例7〜12のランプと比べて模擬寿命試験で優れた発光半減期および5日後の初期発光の百分率を示した。さらに、比較例7〜12のランプの発光と比べて本発明の実施例3〜8のランプでは、発光欠陥の減少も観察された。
下記の層配置をP79メッシュスクリーンを通して支持体番号3〜8(上記参照)の上にスクリーン印刷することにより本発明の実施例9〜14を製造した:
−銀導体であるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7145L後部電極の層(1Ω/平方の抵抗)を最初に適用して「第二」電極用の母線を製造し、
−PEDOTペースト03の層を銀でコーティングされた支持体番号3〜8に2分間にわたる130℃での乾燥後の200〜500nmの厚さとなるまで次に適用し、それにより本発明に従う「PEDOTを含有する第二電極」を製造し、次に
−高K誘電絶縁体インキ(チタン酸バリウム)であるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7153Eの3つの層を、各適用間に乾燥しながら、乾燥後に各々が約7μmの厚さとなるまで適用し、
−次にデュポンからの硫化亜鉛蛍燐光体分散液であるルクスプリント(R)タイプ7151Jの層を乾燥後に約10μmの厚さとなるまで適用し、
−PEDOTペースト02の層(800Ω/平方の表面抵抗)を90℃の乾燥時に約8μmの厚さを有するように適用して、本発明に従う「PEDOTを含有する第一電極」を製造し、そして
−最後に、銀導体であるデュポンのルクスプリント(R)タイプ7145L後部電極の層(1オーム/平方の抵抗)を第二電極表面にそのための母線を製造するのに充分に適用する。
エレクトロルミネッセント装置の評価
本発明の実施例1および2並びに比較例7〜12に関して記載された通りの模擬耐性試験において本発明の実施例9〜14のエレクトロルミネッセント装置の性能を評価した。結果を表7に示す。
Claims (9)
- 透明または半透明の支持体、透明または半透明の第一の電極、第二の伝導性電極、および該透明または半透明の第一の電極と第二の伝導性電極との間に挟まれたエレクトロルミネッセント蛍燐光体層を含んでなるエレクトロルミネッセント装置であって、該第一および第二の電極が各々同一もしくは異なっていてもよい3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体を含んでなり、ここで該3,4−ジアルコキシチオフェン中の2個のアルコキシ基は同一であってもよく又は互いに異なっていてもよく、或いは該2個のアルコキシ基は互いに結合して、未置換の又は置換されたオキシ−アルキレン−オキシ架橋を形成していることを特徴とする装置。
- (3,4−ジアルコキシチオフェン)の該重合体もしくは共重合体が、ポリ(3,4−メチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−メチレンジオキシチオフェン)誘導体、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)誘導体、ポリ[3,4−(プロピレンジオキシ)チオフェン]、ポリ[3,4−(プロピレンジオキシ)チオフェン]誘導体、ポリ(3,4−ブチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ブチレンジオキシチオフェン)誘導体およびそれらとの共重合体よりなる群から選択される請求項1に記載の装置。
- 請求項1に記載の装置を含んでなるディスプレイ。
- 請求項1に記載の装置を含んでなるランプ。
- (i)透明または半透明の支持体を3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体の溶液、分散液またはペーストでコーティングして該透明または半透明の第一の伝導性層を製造し、(ii)該第一の伝導性層をエレクトロルミネッセント蛍燐光体を含んでなる層でコーティングし、そして(iv)存在するなら該誘電層をまたは誘電層が存在しない場合にはエレクトロルミネッセント蛍燐光体を含んでなる該層を3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体の溶液、分散液またはペーストでコーティングして該第二の伝導性層を製造する段階を含んでなる請求項1に記載の装置を製造する方法であって、段階(i)で使用される溶液、分散液またはペースト状の該3,4−ジアルコキシチオフェンの該重合体もしくは共重合体は段階(iv)で使用される溶液、分散液またはペースト状の該3,4−ジアルコキシチオフェンの該重合体もしくは共重合体と同一もしくは異なっていてもよい方法。
- (i)透明または半透明の支持体を3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体の溶液、分散液またはペーストでコーティングして該透明または半透明の第一の伝導性層を製造し、(ii)該第一の伝導性層をエレクトロルミネッセント蛍燐光体を含んでなる層でコーティングし、(iii)エレクトロルミネッセント蛍燐光体を含んでなる該層を誘電層でコーティングし、そして(iv)存在するなら該誘電層をまたは誘電層が存在しない場合にはエレクトロルミネッセント蛍燐光体を含んでなる該層を3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体の溶液、分散液またはペーストでコーティングして該第二の伝導性層を製造する段階を含んでなる請求項1に記載の装置を製造する方法であって、段階(i)で使用される溶液、分散液またはペースト状の該3,4−ジアルコキシチオフェンの該重合体もしくは共重合体は段階(iv)で使用される溶液、分散液またはペースト状の該3,4−ジアルコキシチオフェンの該重合体もしくは共重合体と同一もしくは異なっていてもよい方法。
- 透明または半透明の支持体、透明または半透明の第一の電極、第二の伝導性電極、および該透明または半透明の第一の電極と第二の伝導性電極との間に挟まれたエレクトロルミネッセント蛍燐光体層を含んでなるエレクトロルミネッセント装置であって、該第一および第二の電極が各々同一もしくは異なっていてよい3,4−ジアルコキシチオフェンの重合体もしくは共重合体を含んでなり、該3,4−ジアルコキシチオフェン中の2個のアルコキシ基は同一であってもよく又は互いに異なっていてもよく、或いは該2個のアルコキシ基は互いに結合して、未置換の又は置換されたオキシ−アルキレン−オキシ架橋を形成している装置を製造するための、(3,4−ジアルコキシチオフェン)の重合体もしくは共重合体、ポリアクリレート増粘剤およびグリコール誘導体を含んでなる透明ペーストの使用。
- 透明ペーストがさらに界面活性剤を含んでなる請求項7に記載の使用。
- 照明されたポスターおよび看板(signage)における請求項1に記載のエレクトロルミネッセント装置の使用。
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