JPH086088B2

JPH086088B2 - 分散型電界発光素子

Info

Publication number: JPH086088B2
Application number: JP63255525A
Authority: JP
Inventors: 和政丸山; 達志金子; 徹千葉
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1988-10-11
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1996-01-24
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH02103895A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電界発光素子、特には電界発光性粉粒体を誘
電体中に分散した組成物を発光層とする、輝度の高い、
寿命特性に優れた、しかも均一な発光を与える分散型電
界発光素子に関するものである。

（従来の技術）電界発光素子は発光層の構成様式により分散型と薄膜
型とに分けられるが、このものは従来の発光素子とは異
なり、少ない消費電力にて平面発光を与えるという特色
を有し、近年各種光源及び表示パネルとして急速に注目
を集めて来ている。特に分散型の電界発光素子において
は、製造方法が容易であること、安価であること、任意
の形状の素子が製造可能なこと等の有利点を生かして液
晶表示のバックライト、案内灯及び常夜灯等としての応
用が開始されている状況である。

従来、この様な分散型の電界発光素子はCdS,ZnS,ZnS
e,ZnSiO,BN,SiC等の電界発光性粉粒体を誘電体物質溶液
中に分散させたものを一方の電極基板上に薄膜上に塗布
し、これに他の電極基板を加熱圧着等の手段で接着させ
てなるものが知られており、誘電体物質としては誘電率
の大きいもの程高輝度を与えることが明らかとなってい
る。

しかして、これらの誘電体物質としては一般にシアノ
エチルセルロース、シアノエチルスターチ、シアノエチ
ルプルラン等の多糖類のシアノエチル化物、シアノエチ
ルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルグリセロ
ールプルラン等の多糖類誘導体のシアノエチル化物、シ
アノエチルポリビニルアルコール等のポリオール類のシ
アノエチル化物及びフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂の
ような誘電率の高い高分子物質が使用されているが、上
記に示した物質は、種々の欠点を有しており、電界発光
性粉粒体の誘電体としては必ずしも完全に満足出来得る
ものではない。

すなわち、シアノエチルセルロース、シアノエチルス
ターチ、シアノエチルプルランなどのような多糖類のシ
アノエチル化物はその成形皮膜が比較的脆く、また電極
基板との接着性に劣る場合があるために、これを使用し
た場合には外部からの衝撃によって発光層が割れてしま
ったり、発光層が電極基板から剥離したりするために均
一な発光が損なわれるおそれがある。したがって、この
皮膜の脆さ、接着性を改良するため、それには可塑剤を
添加することも試みられているが、この場合には誘電率
の低下のために輝度が低下したり、発光体の寿命が短く
なるという欠点が生じるし、このシアノエチルセルロー
ス、シアノエチルグリセロールプルランなどの多糖類誘
導体のシアノエチル化物およびシアノエチルポリビニル
アルコールは誘電率の温度による変化が大きいためにこ
れを用いた素子には使用温度範囲が限定されるという欠
点もある。

また、この種の発光素子についてはフッ化ビニリデン
などのようなフッ素樹脂を使用することも公知とされて
おり、このものは吸湿性も小さく、誘電率の温度変化も
少ない利点を有するが、誘電率が多糖類及び多類誘導体
のシアノエチル化物に比べて約半分しかなく輝度が低下
する欠点を持っている。

他方、この電界発光素子について本発明者らはさきに
平均組成式（こゝにR¹、R²は同一または異種の炭素数３〜５のシア
ノアルキル基、R³は水素原子または非置換あるいは置換
の１価炭化水素基、a,b,cはａ＝０〜1.8、ｂ＝０〜1.
8、ｃ＝０〜1.0、ａ＋ｂ＝0.8〜1.8、ａ＋ｂ＋ｃ＝1.1
〜1.98）で示されるシアノアルキル基含有オルガノポリ
シロキサンが誘電率も大きく、柔軟性に富んでいるの
で、このものは分散型電界発光素子の誘導体としてすぐ
れたものであることを見出した（特願昭63−28046号明
細書参考）が、これには前記したシアノエチル化物にく
らべて体積固有抵抗が小さく、発光層用塗布液調整時に
おける電界発光性粉粒体の分散性が劣るという欠点のあ
ることが判った。

（発明の構成）本発明はこのような不利を解決した分散型電界発光素
子に関するものであり、これは電界発光性粉粒体をシア
ノエチル化ポリサッカライドまたはシアノエチルポリビ
ニルアルコールと平均組成式（こゝにR¹、R²は同一または異種の炭素数３〜５のシア
ノアルキル基、R³は水素原子または非置換あるいは置換
の１価炭化水素基、a,b,cはａ＝０〜1.8、ｂ＝０〜1.
8、ｃ＝０〜1.0、ａ＋ｂ＝0.8〜1.8、ａ＋ｂ＋ｃ＝1.1
〜1.98）で示されるシアノアルキル基含有オルガノポリ
シロキサンを主成分としてなる誘電体中に分散配合して
なる組成物を発光層として層状に形成させてなることを
特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは、分散型電界発光素子に使用
する誘電体について種々検討した結果、体積固有抵抗が
比較的大きく、蛍光体の分散性が良好であるシアノエチ
ル化ポリサッカライドまたはシアノエチルポリビニルア
ルコールと、皮膜が柔軟性に富み、誘電率が大きく、ま
た誘電率の温度による影響の小さいシアノアルキル基含
有オルガノポリシロキサンの両者を併用すると、耐衝撃
性が高く、均一な発光を示し、かつ広い温度範囲で輝度
が一定である分散型電界発光素子を得ることができるこ
とを見出し、こゝに使用するシアノエチル化ポリサッカ
ライド、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエ
チル基含有オルガノポリシロキサンの種類、それらの配
合量などについての研究を進めて本発明を完成させた。

以下本発明の構成についてさらに詳述する。

本発明の電界発光素子を構成する電界発光性粉粒体は
公知のものでよく、したがってこれにはCdS,ZnS,ZnSe,Z
nSiO,BN,SiCなどの蛍光体物質が例示されるが、これら
は電界発光素子にした場合の発光特性から平均粒径が50
μｍ以下である粉粒体とすることが好ましい。

つぎに本発明において上記した電界発光性粉粒体に添
加される誘電体はシアノエチル化ポリサッカライドまた
はシアノエチルポリビニルアルコールと前記した平均組
成式〔１〕で示されるシアノアルキル基含有オルガノポ
リシロキサンとからなるものとされる。

このシアノエチル化ポリサッカライドとしてはシアノ
エチルセルロース、シアノエチルヒドロキシエチルセル
ロース、シアノエチルスターチ、シアノエチルプルラ
ン、シアノエチルグリセロールプルランなどが例示さ
れ、これはシアノエチルポリビニルアルコールでもよい
が、これら化合物のシアノエチル置換モル％はそれが70
％以下であるとその誘電率が小さいものとなって電界発
光素子の誘電体としての適用が無理となるので、これは
シアノエチル置換モル％が70％以上、好ましくは85％以
上のものとすることがよい。

また、こゝに使用されるシアノアルキル基含有オルガ
ノポリシロキサンは、平均組成式がで示され、R¹、R²はシアノエチル基、シアノプロピル
基、シアノブチル基、２−シアノプロピル基、２−シア
ノブチル基、２−メチル−２−シアノプロピル基などの
ような同一または異種のシアノアルキル基、R³は水素原
子またはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基な
どのアルキル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基な
どのシクロアルキル基、フエニル基、トリル基などのア
リール基、あるいはこれらの基の炭素原子に結合した水
素原子の全部または一部をハロゲン原子などで置換した
クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル量、1,
1,1−トリフルオロヘキシル基などから選択される非置
換または置換１価炭化水素基であるものとされるが、こ
のオルガノポリシロキサンについてはシアノアルキル基
が置換されていることが必要である。

また、このシアノアルキル基を示すR¹、R²の数ａ、ｂ
値はそれぞれ０〜1.8とされるが、このａ＋ｂ値は0.8以
下ではニトリル基の濃度がポリマー中で下がってしま
い、これに伴ってこのオルガノポリシロキサンの誘電率
が低下し、1.8以上とすると誘電率はよくなるけれども
工業的にこのように多量のニトリル基導入が難しくなる
ので、これは0.8〜1.8の範囲とすることがよく、R³の数
を示すＣ値はこれを大きくするとシアノアルキル基の数
が小さくなってしまうので０〜1.0の範囲、好ましくは
0.01〜0.1の範囲がよい。なお、このａ＋ｂ＋ｃの値に
ついてはこれが1.1以下ではオルガノポリシロキサンが
脆い樹脂状となるし、1.98以上とするとこのオルガノポ
リシロキサンがオイル状となってしまってフィルム成形
性が低下するので、これは1.1〜1.98の範囲とする必要
がある。

なお、こゝに使用されるシアノエチル化ポリサッカラ
イドまたはシアノエチルポリビニルアルコールとシアノ
アルキル基含有オルガノポリシロキサンとの配合比は、
シアノエチル化ポリサッカライドまたはシアノエチルポ
リビニルアルコールを70％以上とするとこの組成物が脆
いものとなったり、その誘電率が温度変化で大きくなる
欠点が生じるし、これを５％以下とするとこの組成物の
体積固有抵抗が小さくなったり、発光層の塗布液調製時
における電界発光性粉粒体の分散性がわるくなって塗布
ムラの生ずることがあるので、これはシアノエチル化ポ
リサッカライドまたはシアノエチルポリビニルアルコー
ルを５〜70％、好ましくは10〜50％とし、シアノアルキ
ル基含有オルガノポリシロキサンを95〜30％、好ましく
は50〜10％の範囲のものとすることがよい。

本発明の電界発光素子は上記した電界発光性粉粒体を
誘電体としてのシアノエチル化ポリサッカライドまたは
シアノエチルポリビニルアルコールとシアノアルキル基
含有オルガノポリシロキサンとの混合誘電体中に分散配
合した組成物を発光層として層状に形成させたものであ
り、この電界発光性粉粒体の混合誘電体への分配配合は
シアノエチル化ポリサッカライドまたはシアノエチルポ
リビニルアルコールとシアノアルキル基含有オルガノポ
リシロキサンをアセトン、N,N′−ジメチルホルムアミ
ド、ニトロメタン、エチレングリコールモノメチルエー
テル、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの１種または２
種以上の混合液に溶解した液に電界発光性粉粒体を添加
すれば良く、この場合の電界発光性粉粒体の添加量はシ
アノエチル化ポリサッカライドまたはシアノエチルポリ
ビニルアルコールとシアノアルキル基含有オルガノポリ
シロキサンとの混合誘電体に対し体積比率で20％以下で
は発光層中の電界発光性粉粒体の濃度が小さすぎて素子
にした場合輝度が低下する恐れがあり、また80％以上と
すると電界発光性粉粒体の分散が困難になるので、20〜
80％の範囲とすることが必要である。

上記のようにして得られた電界発光性粉粒体が分散配
合された誘電体溶液は発光体層形成に供されるものであ
り、この発光体層はこの溶液を例えばポリエステルフィ
ルム上に誘明導電膜としての酸化インジウムを被覆した
導電膜の上にスクリーン印刷法などで厚さ約10〜70μｍ
に塗布し、乾燥させることによって作ればよいが、この
発光体層形成時、この溶液に各種の高誘電率物質、強誘
電体、半導体酸化物などを配合することは任意とされ
る。

また、この発光体層を用いて電界発光素子を作るに
は、導電膜の上に形成した発光体層の上に常法により絶
縁層を積層したのち、厚さ20〜100μｍのアルミニウム
フィルムを80〜180℃で圧着して裏面電極を作り、つい
でこの導電膜と裏面電極に電極端子となるリード線を取
つければよい。

（発明の効果）本発明の電界発光素子は、発光層誘電体として蛍光体
の分散性にすぐれており、体積固有抵抗の大きいシアノ
エチル化ポリサッカライドまたはシアノエチルポリビニ
ルアルコールと誘電率が大きく、温度安定性にすぐれて
いるシアノアルキル基含有オルガノポリシロキサンを併
用したものとされているので、これには輝度が高く、温度による輝度の変化が少ない、耐電圧が大きく、長時間点灯していても輝度の低下が
小さい、耐衝撃性にすぐれていて、均一な発光を与える。

という有利性が与えられ、したがってこれは各種液晶デ
ィスプレイのバックライトとしては勿論のこと、面発光
体として広く適用し得るという工業的有利性をもつもの
になる。

（実施例）つぎに本発明の電界発光素子作製に使用されるシアノ
エチル化ポリサッカライド、シアノエチルポリビニルア
ルコールおよびシアノアルキル基含有オルガノポリシロ
キサンの合成例、およびこれらを誘電体として使用した
電界発光素子の実施例をあげる。

合成例１〜４特公昭59−31521号公報記載の方法でシアノエチルプ
ルランを合成する（合成例１）と共に、J.Electro Chem
ical Soc.Vol III、No.11、1239〜1243（1964）に記載
の方法にもとづいてシアノエチルポリビニルアルコール
を作った（合成例２）。

また、100mlの三ツ口フラスコに２官能性シランとし
てのシアノエチルメチルジメトキシシランと３官能性シ
ランとしてのシアノエチルトリエトキシシランとを第１
表に示した量で仕込み、これに第１表に示した量の蒸留
水に15％テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液300μ
ｌを加えた混合液を撹拌下に滴下し、均一に分散溶解し
たところで90℃に加熱し、２時間反応させたところ、透
明な半固体状または固体状の物質が得られた（合成例
３、４）が、これらは分析の結果いずれもシアノエチル
基含有オルガノポリシロキサンであり、平均組成式中シ
アノエチル基を1.0モル％含有するものであることが確
認された。

（各種誘電体の物性）ついで、上記で得たシアノエチルプルラン、シアノエ
チルポリビニルアルコール、シアノアルキル基含有オル
ガノポリシロキサンおよび米国Tel Systems Inc社製の
シアノエチルセルロース・アクリロセル〔同社製商品
名〕の５種を、アセトンに溶解し、キャスト後80℃で４
時間乾燥して厚さ約100μmmmのフィルムを作り、このも
のの誘電特性、体積固有抵抗、フィルムの機械的特性を
しらべたところ、第１表に併記したとおりの結果が得ら
れ、つれらはいずれも誘電率、体積固有抵抗、機械的特
性のすぐれにものであることが確認された。

実施例１前記した市販のシアノエチルセルロース20gと合成例
３で得たシアノエチル基含有オルガノポリシロキサン60
gとをN,N′−ジメチルホルムアミド300gに溶解し、この
溶液を２分してその一方に平均粒径が20μｍの電界発光
性硫化亜鉛蛍光体（ZnS:CuAl）を体積比率で50％加え、
均一に分散して発光体層用の塗布液を作ると共に、他方
に粒径１〜２μｍのチタン酸バリウムを体積比率で50％
加え、均一に分散させて絶縁層用塗布液を作った。

ついで、25×50cmの透明電極フィルムPET−ITO膜・ハ
イビームＢ〔東レ（株）製商品名〕のITO膜上に上記で
得た発光体層用の塗布液をスクリーン印刷し、150℃で
４時間乾燥して厚さ約40μｍの発光体層を設け、この上
にさらに上記で得た絶縁性層用塗布液をスクリーン印刷
し、150℃で４時間乾燥して厚さ約15μｍの絶縁層を積
層し、これに厚さ50μｍのアルミニウムフィルムを170
℃、10kg/cm²で圧着させたのち、これらをポリクロロト
リフルオロエチレンシート・アクラー〔米国アライド・
ケミカル社製商品名〕で包み、220℃の温度で封止し、
リード端子を取つけて電界発光素子Ｉを作成すると共
に、比較のために前記したシアノエチルセルロース、と
シアノエチル基含有オルガノポリシロキサンとをそれぞ
れ単独に用いたほかは上記と同様に処理して電界発光素
子II、IIIを作った。

つぎにこのようにして得た電界発光素子Ｉ〜IIIにつ
いて、50Hz、200Vの電源で入力したときの初期輝度およ
び40℃、65％RH条件下で輝度が1/2まで減少する時間
（半減期）をしらべたところ、第２表に示すとおりの結
果が得られた。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電界発光性粉粒体をシアノエチル化ポリサ
ッカライドまたはシアノエチルポリビニルアルコールと
平均組成物が（こゝにR¹、R²は同一または異種の炭素数３〜５のシア
ノアルキル基、R³は水素原子または非置換あるいは置換
の１価炭化水素基、a,b,cはａ＝０〜1.8、ｂ＝０〜1.
8、ｃ＝０〜1.0、ａ＋ｂ＝0.8〜1.8、ａ＋ｂ＋ｃ＝1.1
〜1.98）で示されるシアノアルキル基含有オルガノポリ
シロキサンよりなる誘電体中に分散配合してなる組成物
を、電極間に発光層として層状に形成させてなることを
特徴とする分散型電界発光素子。
【請求項２】シアノエチル化ポリサッカライドがシアノ
エチルセルロース、シアノエチルスターチ、シアノエチ
ルプルラン、シアノエチルグリセロールプルランから選
択される請求項１に記載の分散型電界発光素子。
【請求項３】前記した平均組成式〔１〕におけるR¹、R²
がシアノエチル基またはシアノプロピル基とされる請求
項１に記載の分散型電界発光素子。