JPH0992467A

JPH0992467A - 分散型ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH0992467A
Application number: JP7251333A
Authority: JP
Inventors: Keiko Arubesaaru; 恵子アルベサール; Naohisa Matsuda; 直寿松田; Yoshikazu Okumura; 美和奥村; Masaaki Tamaya; 正昭玉谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】分散型ＥＬ素子において、ＥＬ素子本来の軽
量・薄型で形状の自由度に優れるというような特徴を損
うことなく、かつ発光強度を低下させることなく、発光
層を主として構成する蛍光体等の紫外線による劣化を防
止する。【解決手段】裏面側電極層３と、その上に光反射絶縁
層２を介して形成され、蛍光体粒子を分散含有する発光
層１と、この発光層１上に形成された表面側透明電極層
５とを有する積層体を、上下から防湿フィルム８で密封
してなる分散型ＥＬ素子９である。このような分散型Ｅ
Ｌ素子９において、発光層１から表面側の防湿フィルム
８の間に、紫外線吸収層として例えば平均粒子径が 1〜
200nmの超微粒子状無機蛍光体層４を形成する。あるい
は、発光層に上記蛍光体粒子とは別に、超微粒子状無機
蛍光体を分散含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線遮蔽性を有
する分散型ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、軽量・薄型で消費電力が少なく、
かつ形状の自由度に優れた面発光体として、分散型ＥＬ
パネルが注目されている。このような分散型ＥＬパネル
は、液晶表示装置のバックライトや各種表示板等をはじ
めとして、種々の用途に幅広く利用されるようになって
きている。また、最近では道路標識の夜間照明等への適
用も検討されており、今後このような屋外用途について
も増加するものと考えられている。

【０００３】従来の分散型ＥＬ素子は、硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）等の蛍光体粒子を分散含有する発光層の一方の面上
に、光反射絶縁層を介してＡｌ箔等からなる裏面電極を
積層すると共に、発光層の他方の面上に透明絶縁フィル
ム上にＩＴＯ蒸着膜等からなる透明電極を設けた透明電
極シートを積層し、この積層体を上下から防湿フィルム
で密封すると共に、各電極からリード線を引出した構造
を有している。また、カラーＥＬ素子として利用する場
合には、発光層内に所望の色彩を有する蛍光顔料を分散
させている。

【０００４】ところで、分散型ＥＬ素子の使用用途は、
上述したように液晶表示装置のバックライト等に限ら
ず、屋外に設置される表示板等にも拡大してきている。
このように、屋外で分散型ＥＬ素子を使用する場合、紫
外線等に対する素子の耐光性が極めて重要となる。すな
わち、発光層に使用される硫化亜鉛系蛍光体は、紫外線
により光化学的に分解され、蛍光体表面に亜鉛が析出す
る。これが原因で黒化が起こり、その発光輝度や発光面
積が減少するという欠点がある。また、カラーＥＬ素子
の場合には、紫外線により蛍光顔料も劣化してしまう。
これらはいずれもＥＬ素子の寿命を短くする原因となっ
ている。

【０００５】上述したような紫外線照射による問題を解
消するためには、入射面と発光層の間に紫外線を吸収す
る層を介在させればよく、例えばガラス板等が紫外線吸
収層として検討されている。しかし、紫外線吸収層とし
てガラス板を用いると、軽量・薄型で形状の自由度に優
れるというＥＬ素子本来の特徴が損われてしまう。一
方、紫外線を遮蔽するためのもう 1つの方法として、発
光層中に紫外線吸収材料を分散させることも検討されて
いる。このような紫外線吸収材料としては、例えば特開
平3-133090号公報に記載されているように、超微粒子状
の二酸化チタン等が考えられている。しかし、二酸化チ
タン等の紫外線吸収材料を発光層中に分散させた場合、
ＥＬ発光に悪影響を及ぼし、発光強度が低下してしまう
という問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、分散
型ＥＬ発光素子は、液晶表示装置のバックライト等に限
らず、屋外に設置される表示板等にも使用されるように
なってきたため、耐紫外線性を高めることが求められて
おり、ＥＬ素子内に紫外線吸収材料を配置することが検
討されている。しかしながら、従来の紫外線吸収対策に
おいて、ガラス板等を紫外線吸収層として使用した場合
には、ＥＬ素子本来の特徴である軽量・薄型性や形状の
自由度等が損われてしまい、また発光層中に超微粒子状
の二酸化チタン等を紫外線吸収材料として分散させた場
合には、発光層による発光強度が低下してしまうという
問題がある。

【０００７】このように、従来の分散型ＥＬ素子におい
ては、ＥＬ素子本来の軽量・薄型で形状の自由度に優れ
るというような特徴を損うことなく、かつ発光強度を低
下させることなく、発光層を主として構成する蛍光体等
の紫外線による劣化を防止することが課題とされてい
た。

【０００８】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、ＥＬ素子本来の特徴や発光強度等を
損うことなく、発光層を構成する蛍光体や蛍光顔料等の
紫外線による劣化を有効に防止することを可能にした分
散型ＥＬ素子を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明における第１の分
散型ＥＬ素子は、請求項１に記載したように、裏面側電
極層と、前記裏面側電極層上に光反射絶縁層を介して形
成され、蛍光体粒子を分散含有する発光層と、前記発光
層上に形成された表面側透明電極層とを有する積層体
を、上下から防湿フィルムで密封してなる分散型ＥＬ素
子において、前記発光層から表面側の前記防湿フィルム
の間に、超微粒子状無機蛍光体層が形成されていること
を特徴としている。

【００１０】また第２の分散型ＥＬ素子は、請求項２に
記載したように、裏面側電極層と、前記裏面側電極層上
に光反射絶縁層を介して形成され、蛍光体粒子を分散含
有する発光層と、前記発光層上に形成された表面側透明
電極層とを有する積層体を、上下から防湿フィルムで密
封してなる分散型ＥＬ素子において、前記発光層には前
記蛍光体粒子とは別に、超微粒子状無機蛍光体が分散さ
れていることを特徴としている。

【００１１】超微粒子状無機蛍光体は、紫外線吸収性と
可視光透過性の両方の性質を有している。このため、素
子外部からの紫外線に対して優れた遮蔽効果を発揮し、
発光層の紫外線による劣化等が防止できると同時に、可
視光に対しては高い透明性を示すために発光強度を低下
させることがない。さらに、蛍光体であるために効率よ
く紫外線を吸収するだけでなく、吸収した紫外線や印加
電圧等によって発光を生ずるため、通常の分散型ＥＬ素
子と比べても輝度を向上させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の分散型ＥＬ素子の
一実施形態の構造を示す図である。同図において、１は
ＥＬ発光するＺｎＳ系等の蛍光体粒子を、例えばシアノ
エチルセルロースのような高誘電率を有するバインダ中
に分散含有させた発光層である。なお、カラーＥＬ素子
や白色ＥＬ素子の場合には、発光層１に蛍光顔料を含有
させる。

【００１４】上記発光層１の一方の主面上には、例えば
ＴｉＯ₂やＢａＴｉＯ₃等の高光反射性無機酸化物粉末
をシアノエチルセルロース等の高誘電率を有するバイン
ダ中に分散含有させた光反射絶縁層２が積層配置されて
おり、この光反射絶縁層２を介してＡｌ箔等からなる裏
面側電極層３が一体的に設けられている。

【００１５】また、発光層１の他方の主面上には、紫外
線吸収層として超微粒子状無機蛍光体層４が設けられて
おり、この超微粒子状無機蛍光体層４を介して、ポリエ
ステルフィルムのような透明絶縁フィルム上にＩＴＯ膜
等を被着形成した表面側透明電極層５が積層配置されて
いる。

【００１６】上記した裏面側電極層３および表面側透明
電極層５には、それぞれリード６、７が付設されてい
る。また、裏面側電極層３、光反射絶縁層２、発光層
１、超微粒子状無機蛍光体層４および表面側透明電極層
５が順に積層された積層体（ＥＬセル）の外側には、こ
れらを上下から挟み込むようにポリクロロトリフルオロ
エチレンのようなフッ素系樹脂等からなる透明な防湿フ
ィルム８が配置されている。そして、防湿フィルム８を
例えば熱圧着し、ＥＬセルを防湿フィルム８で密封する
ことによって、分散型ＥＬ素子９が構成されている。

【００１７】上述した紫外線吸収層としての超微粒子状
無機蛍光体層４を構成する超微粒子状の無機蛍光体は、
紫外線吸収性と可視光透過性の両方の性質を有してい
る。このため、素子外部からの紫外線に対して優れた遮
蔽効果を発揮し、発光層１の紫外線による劣化、例えば
発光層１中の蛍光体粒子の黒化や蛍光顔料の劣化が防止
できると同時に、可視光に対しては高い透明性を示すた
めに、分散型ＥＬ素子９からの発光強度を低下させるこ
とがない。さらに、蛍光体であるために効率よく紫外線
を吸収するだけでなく、吸収した紫外線によって発光を
生ずるため、通常の分散型ＥＬ素子と比べても発光輝度
を向上させることができる。加えて、超微粒子状無機蛍
光体層４にＥＬ発光する蛍光体を用いれば、より一層輝
度の向上が可能となる。

【００１８】超微粒子状無機蛍光体の具体的な平均粒子
径としては、波長 400〜 750nmの可視光を透過するのに
適する 1〜 200nmの範囲とすることが好ましい。超微粒
子状無機蛍光体の平均粒子径が 200nmを超えると可視光
の透過性が低下するおそれがあり、一方平均粒子径が 1
nm未満の超微粒子状無機蛍光体は作製や取扱が困難にな
ると共に、紫外線吸収率が低下するおそれがある。より
好ましい平均粒子径は10〜 100nmの範囲である。また、
平均粒子径が 1〜 200nmの範囲であっても、粗大な粒子
の存在率が高いと可視光の透過性が低下するおそれがあ
るため、粒子径400nm以上の粒子の割合を 5個数% 以下
とすることが好ましい。

【００１９】上述したような超微粒子状無機蛍光体は、
例えば市販の蛍光体を母体の沸点または昇華点以上の温
度、すなわち数千K 以上から数万K に達する高周波熱プ
ラズマ中で蒸発させ、その後冷却凝固させることで容易
に得ることができる。このようにして作製された超微粒
子状無機蛍光体は 1〜 200nmの範囲の粒子径を持つ粒子
が多く含まれ、可視光に対して透明な膜の作製に適して
いる。また、得られる超微粒子は、一次粒子の単分散状
態に近く、高温で作製するために特に結晶性が良質で効
率よく発光する。さらに紫外線による経時変化も少な
い。

【００２０】超微粒子状無機蛍光体層４は、上述したよ
うな超微粒子状無機蛍光体を高誘電率のバインダ中に溶
剤と共に分散させてペースト状にし、これを発光層１上
に膜状に塗布して乾燥させることによって得られる。超
微粒子状無機蛍光体は、超微粒子であるために任意の量
を他の材料と均一にかつ容易に混合することができ、ま
た均一混合が可能であるために混合後の形状も自由に選
択でき、膜として利用する場合でも十分薄くすることが
できる。このため、発光面の形状を損うこともなく、ま
た分散型ＥＬ発光素子９の薄さ、軽さ等に影響を及すこ
ともない。

【００２１】なお、紫外線吸収層としての超微粒子状無
機蛍光体層４は、発光層１よりも光の入射側に存在して
いればその役割を有効に果たす。従って、発光層１上に
まず透明電極層５を形成し、その上に超微粒子状無機蛍
光体層４を形成してもよい。なお、超微粒子状無機蛍光
体層４にＥＬ発光する蛍光体を使用する場合には、表面
側透明電極層５の内側に配置する。また、カラーＥＬ素
子や白色ＥＬ素子の場合には、超微粒子状無機蛍光体層
４中に有機蛍光顔料を混在させてもよい。

【００２２】超微粒子状無機蛍光体層４の作製に用いる
蛍光体としては、発光層１を構成する蛍光体や蛍光顔料
に対して有害な紫外線を効率よく吸収するランプ用蛍光
体が有効である。そのような蛍光体としては、リン酸塩
蛍光体、ハロリン酸塩蛍光体、ケイ酸塩蛍光体、タング
ステン酸塩蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、希土類オキシ
硫化物蛍光体、希土類酸化物蛍光体等が例示される。な
お、カラーＥＬ素子に使用する超微粒子状無機蛍光体と
しては、なるべく発光層１からの発光色に近い発光を有
する無機蛍光体を使用することが望ましい。

【００２３】また、硫化物系等のＥＬ発光が観察されて
いる無機蛍光体を、超微粒子状無機蛍光体として用いる
こともでき、その場合には紫外線励起による発光に、さ
らにＥＬ発光も加わるため、より一層発光輝度の増大を
図ることができる。

【００２４】上述した分散型ＥＬ素子９においては、発
光層１の発光面側に紫外線吸収層として超微粒子状無機
蛍光体層４を設けており、この超微粒子状無機蛍光体層
４は紫外線吸収性と可視光透過性の両方の性質を有して
いるため、分散型ＥＬ素子９からの発光強度を低下させ
ることなく、発光層１の紫外線による劣化を防止するこ
とができる。また、超微粒子状無機蛍光体層４自体も紫
外線吸収や印加電圧等により発光するため、より一層輝
度の向上を図ることができる。従って、長期間にわたっ
て安定して高輝度発光を得ることが可能となる。さら
に、紫外線吸収層としての超微粒子状無機蛍光体層４
は、形状の自由度に優れることから、分散型ＥＬ素子本
来の特徴、例えば軽量・薄型で形状の自由度に優れる等
の特徴を損うこともない。

【００２５】次に、本発明の第２の分散型ＥＬ素子の実
施形態について、図２を参照して説明する。図２は第２
の分散型ＥＬ素子の一実施形態の構造を示す図であり、
同図に示す分散型ＥＬ素子１０は、発光層１１がＥＬ発
光するＺｎＳ系等の蛍光体粒子の他に、超微粒子状無機
蛍光体を含有している。ここで用いる超微粒子状無機蛍
光体は、前述した第１の分散型ＥＬ素子と同様なものが
使用される。また、発光層１１以外の構成については、
前述した第１の分散型ＥＬ素子と同様である。このよう
な発光層１１は、主としてＥＬ発光する蛍光体粒子等と
共に超微粒子状無機蛍光体を、高誘電率のバインダや溶
剤等と混合してペースト状にし、このようなペーストを
通常の分散型ＥＬ素子の作製と同様に塗布、乾燥するこ
とによって得られる。この際、ＥＬ発光する蛍光体粒子
の表面が超微粒子状無機蛍光体で覆われるため、紫外線
がＥＬ発光する蛍光体粒子に到達する前に超微粒子状無
機蛍光体によって吸収される。また、この超微粒子状無
機蛍光体は可視光透過性を有すると共に、紫外線吸収や
印加電圧等により発光するため、第１の分散型ＥＬ素子
と同様に、分散型ＥＬ素子１０からの発光強度を低下さ
せないだけでなく、逆に発光輝度の向上を図った上で、
発光層１の紫外線による劣化を防止することができる。
従って、長期間にわたって安定して高輝度発光を得るこ
とが可能となる。さらに、超微粒子状無機蛍光体を発光
層１１に直接分散含有させているために、分散型ＥＬ素
子本来の特徴、例えば軽量・薄型で形状の自由度に優れ
る等の特徴を損うことがないと共に、素子製造工程を変
更する必要もない。

【００２６】上述したように、超微粒子状無機蛍光体を
発光層１１に直接分散させる場合、超微粒子状無機蛍光
体は発光層１１の主成分であるＥＬ発光する蛍光体粒子
に対して0.01〜10重量% の範囲とすることが好ましい。
超微粒子状無機蛍光体の量が0.01重量% 未満であると、
蛍光体粒子全体を超微粒子で覆うことが困難となると共
に、紫外線吸収効果を長期間にわたって十分に得ること
ができないおそれがあり、一方10重量% を超えると本来
の発光強度が低下するおそれがある。

【００２７】超微粒子状無機蛍光体は、前述したよう
に、高周波熱プラズマ中での蒸発、冷却凝固により容易
に作製することができる。さらに、例えばＹ₂Ｏ₂Ｓ：
Ｔｍ等のＥＬ発光する蛍光体を超微粒子状無機蛍光体に
使用する場合には、超微粒子のみを作製する条件とは異
なる条件の高周波熱プラズマにより作製した粒子をその
まま使用することができる。粒子全体が蒸発・昇華しな
い条件、すなわち少量のみが超微粒子化し、残りの粒子
は溶融する条件で高周波熱プラズマ処理された粒子は、
原料に使われた粒子と平均粒子径がほぼ同程度で、かつ
表面には超微粒子を有している。このような蛍光体粒子
を用いることによって、超微粒子状無機蛍光体を分散さ
せたときと同じ発光層１１が得られ、製造工程の簡略化
が可能となる。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２９】実施例１まず、分散型ＥＬ素子の発光層に使用するＺｎＳ：Ｃ
ｕ，Ｍｎ，Ｃｌ蛍光体に近い発光色を有する市販のＹ₂
Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ蛍光体を、アルゴンガスをキャリアとした
高周波熱プラズマ中に供給し、蒸発させた後に急冷する
ことによって、超微粒子状無機蛍光体を作製した。この
粒子を分級して粒子径 100nm以上の粒子を除去した。こ
のようにして得られた超微粒子状無機蛍光体は、平均粒
子径が50nmで、かつ粒子径 100nm以上の粒子の割合は 5
個数% 以下であった。

【００３０】上述した超微粒子状無機蛍光体を用いて、
以下のようにして図１に構造を示した分散型ＥＬ素子９
を作製した。まず、裏面側電極３となるＡｌ箔上に、Ｂ
ａＴｉＯ₃粉末を高誘電率のバインダ中に分散させたペ
ーストを塗布、乾燥させて、光反射絶縁層２を形成し
た。次いで、この光反射絶縁層２上にＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍ
ｎ，Ｃｌ蛍光体粒子を高誘電率のバインダ中に分散させ
たペーストを塗布、乾燥させて、厚さ50μm の発光層１
を形成した。

【００３１】次に、上記超微粒子状無機蛍光体をヒマシ
油中に 1重量% 分散させ、これを高誘電率のバインダお
よび溶剤等を共に混合してペースト状にし、このペース
トを上記発光層１上に乾燥後の膜厚が 5μm となるよう
に塗布した。乾燥後、その上にポリエステルフィルム上
にＩＴＯ膜を蒸着法で形成した透明電極シート（５）を
配置した。この積層体を防湿フィルム８で上下から挟み
込み、これを加熱ロール間を通過させて熱圧着すること
によって、分散型ＥＬ素子９を作製した。

【００３２】一方、本発明との比較例１として、超微粒
子状無機蛍光体層を形成しない以外は、同様にして分散
型ＥＬ素子を作製した。

【００３３】上記実施例１および比較例１による各分散
型ＥＬ素子の紫外線および可視光の透過性を測定した。
まず、波長 350nmの紫外線の透過状態は、実施例１によ
る分散型ＥＬ素子は比較例１に比べて約1/20であった。
また、 600nmの可視光に関しては、実施例１による分散
型ＥＬ素子においても 90%以上が透過することを確認し
た。

【００３４】実施例２まず、市販のＺｎＳ系蛍光体を、アルゴンガスをキャリ
アとした高周波熱プラズマ中に供給し、蒸発させた後に
急冷することによって、超微粒子状無機蛍光体を作製し
た。この粒子を分級して粒子径60nm以上の粒子を除去し
た。このようにして得られた超微粒子状無機蛍光体は、
平均粒子径が30nmで、かつ粒子径60nm以上の粒子の割合
は 5個数% 以下であった。

【００３５】上述した超微粒子状無機蛍光体を用いて、
以下のようにして図２に構造を示した分散型ＥＬ素子１
０を作製した。まず、発光層１１を主として構成するＺ
ｎＳ系蛍光体粒子（平均粒子径 8.2nm）に、上記超微粒
子状無機蛍光体を 5重量% 混合し、これらを高誘電率の
バインダと溶剤と共に混合してペースト状にした。この
ペーストを用いて厚さ50μm の発光層１１を作製した。
それ以外の工程については実施例１と同様にして、分散
型ＥＬ素子１０を作製した。

【００３６】一方、本発明との比較例２として、超微粒
子状無機蛍光体を発光層に分散させない以外は、同様に
して分散型ＥＬ素子を作製した。

【００３７】上記実施例２および比較例２による各分散
型ＥＬ素子の紫外線の透過性を測定した。まず、波長 2
50nmの紫外線の透過状態は、実施例２による分散型ＥＬ
素子は比較例２に比べて約1/20であった。また、各分散
型ＥＬ素子の発光輝度を測定した結果、実施例２による
分散型ＥＬ素子は比較例２に対して約110%の明るさを示
した。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の分散型Ｅ
Ｌ素子によれば、紫外線による発光層の劣化に伴う発光
輝度や発光面積等の低下を防ぐことが可能となるだけで
なく、紫外線吸収材料として用いた超微粒子状無機蛍光
体自体も発光を生ずるため、分散ＥＬ素子本来の軽量・
薄型で形状の自由度に優れるというような特徴を損うこ
となく、高輝度発光を長期間にわたって安定して得るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の分散型ＥＬ素子の一実施形態
の構造を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の分散型ＥＬ素子の一実施形態
の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１……発光層２……光反射絶縁層３……裏面側電極層４……超微粒子状無機蛍光体層５……表面側透明電極層８……防湿フィルム９、１０……分散型ＥＬ素子１１……超微粒子状無機蛍光体を含有する発光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者玉谷正昭神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏面側電極層と、前記裏面側電極層上に
光反射絶縁層を介して形成され、蛍光体粒子を分散含有
する発光層と、前記発光層上に形成された表面側透明電
極層とを有する積層体を、上下から防湿フィルムで密封
してなる分散型ＥＬ素子において、前記発光層から表面側の前記防湿フィルムの間に、超微
粒子状無機蛍光体層が形成されていることを特徴とする
分散型ＥＬ素子。
【請求項２】裏面側電極層と、前記裏面側電極層上に
光反射絶縁層を介して形成され、蛍光体粒子を分散含有
する発光層と、前記発光層上に形成された表面側透明電
極層とを有する積層体を、上下から防湿フィルムで密封
してなる分散型ＥＬ素子において、前記発光層には、前記蛍光体粒子とは別に、超微粒子状
無機蛍光体が分散されていることを特徴とする分散型Ｅ
Ｌ素子。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の分散型Ｅ
Ｌ素子において、前記超微粒子状無機蛍光体は、 1〜 200nmの範囲の平均
粒子径を有すると共に、粒子径 400nm以上の粒子の割合
が 5個数% 以下であることを特徴とする分散型ＥＬ素
子。
【請求項４】請求項１または請求項２記載の分散型Ｅ
Ｌ素子において、前記超微粒子状無機蛍光体は、高周波熱プラズマ中での
蒸発、冷却凝固により作製された無機蛍光体粒子である
ことを特徴とする分散型ＥＬ素子。