JPH07272856A - 分散型エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

分散型エレクトロルミネッセンス素子

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JPH07272856A
JPH07272856A JP6061828A JP6182894A JPH07272856A JP H07272856 A JPH07272856 A JP H07272856A JP 6061828 A JP6061828 A JP 6061828A JP 6182894 A JP6182894 A JP 6182894A JP H07272856 A JPH07272856 A JP H07272856A
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JP
Japan
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dielectric layer
dispersion type
dielectric
dispersion
layer
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Pending
Application number
JP6061828A
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English (en)
Inventor
Shinji Shirai
信二 白井
Yujiro Watanuki
勇次郎 綿貫
Osamu Nabeta
修 鍋田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】誘電層の誘電率の低下を抑制し、輝度の低下が
微小で長寿命の素子とする。 【構成】対向電極1と透明電極4との間に、誘電層2と
発光層3とを配置し、これらを捕水層6とパッケージフ
ィルム7からなる外皮フィルム5で包んで構成される分
散型エレクトロルミネッセンス素子において、酸化ケイ
素を主成分とするケイ素化合物、あるいは可溶化フッ素
樹脂を用いて表面に被覆を形成させたBaTiO3 等の
高誘電率の絶縁体粒子を、有機バインダー樹脂に分散さ
せて誘電塗料とし、これを用いて誘電層2を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、粉末蛍光体を分散し
た誘電体に交流電界を印加して発光させる分散型エレク
トロルミネッセンス素子(以下、分散型EL素子と略記
する)に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の分散型EL素子の基本構
成を示す断面図である。硫化亜鉛に銅、マンガン等の付
活剤と、塩素、アルミニウム、臭素等の共付活剤とを添
加した電界発光性蛍光粉末を、高誘電率を有する有機バ
インダー樹脂中に分散して形成した発光層3と、チタン
酸バリウム等の高誘電率の絶縁体粒子を高誘電率を有す
る有機バインダー樹脂中に分散して形成した誘電層2
を、ガラス、フィルム等からなる透明基板の片面にイン
ジウム・スズ酸化物(ITO)を真空蒸着した透明電極
4と、アルミニウム等の金属やITO等の導電性を有す
る金属酸化物からなる対向電極1との間に配置し、さら
に、これらを、耐湿性に優れた三フッ化塩化エチレンフ
ィルムからなる外皮フィルム5で包んで構成されてい
る。なお、上記の有機バインダー樹脂としては、シアノ
エチル化セルロース、シアノエチル化ヒドロキシセルロ
ース、シアノエチル化ポリビニールアルコール、シアノ
エチル化プルラン等が使用されている。
【0003】このようにして構成された分散型EL素子
は、厚さ1mm以下と非常に薄く形成できること、均一
な面発光が得られること、様々な形状の素子が製造可能
であること、等々の優れた特徴を持っており、液晶表示
装置のバックライト、各種照明、あるいは装飾用などと
して実用化がすすめられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、分散型
EL素子は優れた特徴を持っているが、同時に、連続駆
動に伴い輝度が低下することが重要な問題点となってい
る。すなわち、初期輝度を高く設定して使用すると、輝
度半減寿命が大幅に減少する。したがって、長期にわた
り使用する場合には、輝度を低く抑えて使用せざるをえ
ず、このために生じる適用条件の制限が、分散型EL素
子の用途拡大の障害となっている。
【0005】この連続駆動に伴う輝度低下の要因として
は、発光層の電界発光性蛍光粉末と有機バインダー樹
脂、誘電層の絶縁体粒子と有機バインダー樹脂のいずれ
においても特性が変化していることからみて、これらの
材料が、電界印加下の使用条件において特性変化を生じ
ることにある。特に蛍光粉末については、電界印加下で
の熱、酸素、外部からの水分の侵入により構造変化する
ことが指摘されており、各種の被覆材により蛍光粉末を
被覆する手法が試みられている。
【0006】一方、誘電層の絶縁体粒子についても、上
述のようなシアノエチル基を有する高誘電率有機バイン
ダー樹脂を使用した誘電層中に高誘電率の絶縁体粒子を
分散させると、熱、酸素、さらに外部からの水分の侵入
等により、バインダー樹脂と絶縁体粒子との間の相互作
用が生じて誘電率が低下し、結果として分散型EL素子
の性能が劣化してしまうという難点があった。
【0007】この発明は、上述の点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、誘電層の誘電率の低下を防止し、輝
度の低下が微小で、かつ高輝度、長寿命の分散型EL素
子を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、発光層と誘電層とを透明電
極と対向電極との間に配し、これらを外皮フィルムで包
んでなる分散型EL素子において、酸化ケイ素を主成分
とするケイ素化合物、あるいは可溶化フッ素樹脂等の表
面被覆材を用いて表面被覆され、さらに乾燥後再焼成し
た高誘電率の絶縁体粒子を有機バインダー樹脂に分散し
て誘電層を形成するものとする。
【0009】
【作用】上記のように、発光層と誘電層とを透明電極と
対向電極との間に配し、これらを外皮フィルムで包んで
なる分散型EL素子において、誘電層の形成に用いられ
る絶縁体粒子を、表面被覆材を用いて表面被覆した絶縁
体粒子としたので、熱、酸素、水分等による有機バイン
ダー樹脂と絶縁体粒子との相互作用による誘電層の誘電
率の低下が抑制され、長期間の使用に耐える誘電層を得
ることができる。
【0010】したがって、このように形成された誘電層
を用いて分散型EL素子を形成すれば、輝度の低下が微
小で、かつ高輝度、長寿命の分散型EL素子が得られ
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明による分散型EL素子の基本構成を示す断
面図である。基本的な構成は、従来の分散型EL素子と
同一で、対向電極1と透明電極4との間に、発光層3と
誘電層2とを配置し、これらを外皮フィルム5で包んで
分散型EL素子が構成されている。
【0012】また、構成する要素のうち、対向電極1、
発光層3、透明電極4および外皮フィルム5は、従来よ
り用いられているものでよく、対向電極1は、アルミニ
ウム等の金属やITO等の導電性を有する金属酸化物か
らなるものであって、真空蒸着により被着させて形成す
るか、あるいは、アルミニウム等の金属粉末を樹脂中に
分散させた導電性ペーストを塗布することにより形成さ
れる。
【0013】発光層3は、電界発光性蛍光粉末を高誘電
率を有するシアノエチル化バインダー樹脂中に分散して
形成されるもので、電界発光性蛍光粉末としては、例え
ば、硫化亜鉛を母体材料とし、付活剤として銅、マンガ
ン、銀等を、また共付活剤としてアルミニウム、ヨウ
素、臭素、塩素等を添加した蛍光粉末がある。なお、分
散型EL素子としての発光特性から、蛍光粉末の平均粒
径は30μm以下が望ましい。シアノエチル化バインダ
ー樹脂としては、シアノエチル化セルロース、シアノエ
チル化ヒドロキシセルロース、シアノエチル化ポリビニ
ルアルコール、シアノエチル化プルラン等が用いられ
る。これらの電界発光性蛍光粉末とシアノエチル化バイ
ンダー樹脂を、アセトン、エチレングリコール、モノメ
チルエーテル、ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルア
セトン、シクロヘキサン等の1種か、あるいは2種以上
を混合したものからなる有機溶剤中で攪拌、分散させ、
均一に分散した発光塗料を誘電層2の上に塗布し、乾燥
させることにより発光層3が形成される。
【0014】透明電極4は、ガラス、フィルム等からな
る透明基板の片面にITOを真空蒸着して形成される。
外皮フィルム5については、捕水層6を形成するものと
して、吸湿性の高い6−ナイロンフィルムが用いられ
る。また、パッケージフィルム7を形成するものとして
は、例えば対湿性のよい三フッ化塩化エチレンフィルム
が挙げられる。
【0015】誘電層2は、高誘電率の絶縁体粒子を、高
誘電率のシアノエチル化バインダー樹脂中に分散して形
成されており、絶縁体粒子が、酸化ケイ素を主成分とす
るケイ素化合物、あるいは可溶化フッ素樹脂により、あ
らかじめ表面処理されている絶縁体粒子であるのがこの
発明の特徴である。用いられる高誘電率の絶縁体粒子と
しては、従来より用いられている絶縁体粒子、例えば、
チタン酸バリウム、チタン酸鉛、酸化タンタル等がある
が、なかでもチタン酸バリウムが最も一般的である。チ
タン酸バリウムの平均粒径としては、1〜5μmが望ま
しく、特に1μm程度が好ましい。
【0016】高誘電率の絶縁体粒子への表面被覆材の被
覆処理は次の方法で行われる。 (1) 高誘電率の絶縁体粒子の懸濁液を作製する。 (2) 上記懸濁液に酸化ケイ素を主成分とするケイ素化合
物、あるいは可溶化フッ素樹脂を含む溶液を添加し攪拌
する。 (3) 攪拌後、室温〜100℃で乾燥する。
【0017】(4) 乾燥後、200〜300℃で再焼成す
る。 このように作製し、再焼成することにより、透明で、か
つ誘電塗料とする際に、有機溶剤中に溶け出さない硬い
被膜が形成される。シアノエチル化バインダー樹脂に
は、発光層3の場合と同様に、シアノエチル化セルロー
ス、シアノエチル化ヒドロキシセルロース、シアノエチ
ル化ポリビニルアルコール、シアノエチル化プルラン等
が用いられる。
【0018】上記のように作製した表面被覆材の被覆処
理を行った高誘電率の絶縁体粒子とシアノエチル化バイ
ンダー樹脂を、アセトン、エチレングリコール、モノメ
チルエーテル、ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルア
セトン、シクロヘキサン等の1種か、あるいは2種以上
を混合したものからなる有機溶剤中で攪拌、分散させ、
均一に分散した誘電塗料を対向電極1の上に塗布し、乾
燥させることにより、誘電層2が形成される。
【0019】この誘電層2の高誘電率の絶縁体粒子の含
有量は、シアノエチル化バインダー樹脂に対して、10
〜80 vol%が望ましく、さらに、この誘電層2の膜厚
は、10〜50μm、特に20〜35μmが望ましい。
以下に、具体的に材料を選定して製作した分散型EL素
子を例示し、さらに、その特性測定結果を示す。 〔実施例1〕チタン酸バリウムからなる高誘電率の絶縁
体粒子を、表面被覆材として選定した酸化ケイ素を主成
分とするケイ素化合物(東京応化工業製 OCD Type
7Si-2000 SiO2濃度 20 wt%)で表面被覆処理し、20
0℃で再焼成した後、このチタン酸バリウムの絶縁体粒
子と、バインダー樹脂として選定したシアノエチル化プ
ルランと、有機溶剤としてのジメチルホルムアルデヒド
とを、重量比が40:10:100の割合で混合し、分
散させて調整した誘電塗料を、100μmのアルミニウ
ム箔からなる対向電極1の上に塗布し、100℃で2時
間乾燥して、膜厚25μmの誘電層2を形成した。
【0020】つづいて、蛍光粉末として選定した銅添加
硫化亜鉛と、バインダー樹脂として選定したシアノエチ
ル化プルランと、有機溶剤としてのジメチルホルムアル
デヒドとを、重量比が40:10:100の割合で混合
し、分散させて調整した発光塗料を、誘電層2上に塗布
し、100℃で5時間乾燥して、膜厚65μmの発光層
3を形成した。
【0021】しかる後、ITOを真空蒸着した膜厚75
μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを発光層3
に加熱圧着して、透明電極4を形成した。さらに、捕水
層6として150μmの接着剤付き6−ナイロンフィル
ムを、最外層にパッケージフィルム7として、250μ
mの接着剤付き三フッ化エチレンフィルムを設けて外皮
フィルム5とし、分散型EL素子を作成した。 〔実施例2〕チタン酸バリウムからなる高誘電率の絶縁
体粒子の表面被覆材として、実施例1と異なる、酸化ケ
イ素を主成分とするケイ素化合物(日本曹達製 アトロ
ンNSi-310 SiO2 濃度 5.5 wt%)を選定して表面被覆
処理した。
【0022】その他については、実施例1と同様の材
料、製法を用いて分散型EL素子を作成した。 〔実施例3〕チタン酸バリウムからなる高誘電率の絶縁
体粒子の表面被覆材として、実施例1と異なる、可溶化
フッ素樹脂(日化精工製 スカイコート・LF)を選定
して表面被覆処理した。
【0023】その他については、実施例1と同様の材
料、製法を用いて分散型EL素子を作成した。これらの
実施例1〜3による分散型EL素子について、透明電極
と対向電極から取り出したリード電極に交流電源を接続
し、150V、800Hzの駆動条件で求めた、温度2
5℃、相対湿度70%における、初期輝度、および輝度
が初期値の半分になるまでの輝度半減時間の相対値を表
1に示す。
【0024】なお、表1に併記した従来例は、従来の分
散型EL素子の場合に対応するもので、表面被覆処理を
行わないチタン酸バリウムからなる高誘電率の絶縁体粒
子を用いて誘電塗料を調整して誘電層を形成し、その他
は実施例1と同様の材料、製法を用いて作成した分散型
EL素子の特性である。また、同じく表1に併記した比
較例は、チタン酸バリウムからなる高誘電率の絶縁体粒
子を、実施例1と同様に表面被覆処理したのち、200
℃での再焼成を行わないで、100℃で乾燥した後、シ
アノエチル化プルランおよびジメチルホルムアルデヒド
と混合し、分散させて誘電塗料を調整し、他は実施例1
と同様の材料、製法を用いて作成した分散型EL素子の
特性である。
【0025】
【表1】 表1に見られるように、従来例に比較して、実施例1〜
3による分散型EL素子は、初期輝度が若干減少してい
るが、輝度半減時間が大幅に改善されている。すなわ
ち、高誘電率の絶縁体粒子を、酸化ケイ素を主成分とす
るケイ素化合物あるいは可溶化フッ素樹脂を表面被覆材
として、表面被覆処理し、200℃で再焼成したのち、
有機溶剤を用いてバインダー樹脂と混合し、分散させて
作成した誘電塗料を用いて誘電層を形成すれば、高輝度
でかつ寿命時間が長く、耐久性に優れた分散型EL素子
が得られることがわかる。
【0026】なお、実施例1と同一材料で表面被覆処理
したにもかかわらず、比較例の分散型EL素子では、輝
度半減時間の伸びは若干に止まっている。この比較例で
は、表面被覆処理の後、再焼成を行っていないので、有
機溶剤を用いてバインダー樹脂と混合し、分散させて誘
電塗料を作成する過程で、表面被覆材が有機溶剤中へ溶
けだしたためと考えられ、表面被覆処理後に再焼成を行
うことが望ましいことがわかる。
【0027】
【発明の効果】本発明においては、発光層と誘電層とを
透明電極と対向電極との間に配し、これらを外皮フィル
ムで包んでなる分散型EL素子において、誘電層の形成
に用いられる絶縁体粒子を、酸化ケイ素を主成分とする
ケイ素化合物あるいは可溶化フッ素樹脂からなる表面被
覆材を用いて表面被覆し、さらに、焼成した絶縁体粒子
としたので、熱、酸素、水分等による有機バインダー樹
脂と絶縁体粒子との相互作用による誘電層の誘電率の低
下が抑制され、長期間の使用に耐える誘電層を得ること
ができる。
【0028】したがって、このようにして形成される誘
電層を用いて分散型EL素子を作成すれば、輝度の低下
が微小で、かつ高輝度、長寿命の分散型EL素子を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による分散型EL素子の基本構成を示す
断面図
【図2】従来の分散型EL素子の基本構成を示す断面図
【符号の説明】
1 対向電極 2 誘電層 3 発光層 4 透明電極 5 外皮フィルム 6 捕水層 7 パッケージフィルム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明電極と対向電極との間に発光層と誘電
    層を配し、さらにこれらを外皮フィルムで包んでなる分
    散型エレクトロルミネッセンス素子において、前記誘電
    層が、表面被覆材で表面被覆処理した高誘電率の絶縁体
    粒子を高誘電率のバインダー樹脂に分散してなることを
    特徴とする分散型エレクトロルミネッセンス素子。
  2. 【請求項2】請求項1記載の分散型エレクトロルミネッ
    センス素子において、表面被覆材は、酸化ケイ素を主成
    分とするケイ素化合物であることを特徴とする分散型エ
    レクトロルミネッセンス素子。
  3. 【請求項3】請求項1記載の分散型エレクトロルミネッ
    センス素子において、表面被覆材は、可溶化フッ素樹脂
    であることを特徴とする分散型エレクトロルミネッセン
    ス素子。
  4. 【請求項4】透明電極と対向電極との間に発光層と誘電
    層を配し、さらにこれらを外皮フィルムで包んでなる分
    散型エレクトロルミネッセンス素子において、前記誘電
    層が、表面被覆材で表面被覆処理した後、200℃〜3
    00℃で焼成した高誘電率の絶縁体粒子を高誘電率のバ
    インダー樹脂に分散してなることを特徴とする分散型エ
    レクトロルミネッセンス素子。
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