JPH0358083A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、エレクトロルミネッセンス現象（以下、Ｅ
Ｌ現象と略記する。）を利用したエレクトロルミネッセ
ンス素子（以下、ＥＬ素子と略記する。）に関する。

［従来の技術］ ＥＬ現象は、ある種の蛍光体に電場を与えることにより
発光が得られるものであり、このＥＬ現象を利用したＥ
Ｌ素子は、軽量薄形であることから従来から液晶表示素
子などの非発光素子のバックライトなどとして一般に使
用されている。

第６図は、樹脂６中に蛍光体扮末５を分散させて発光層
３とし、これに交流電界を印加して発光させる有機分散
型のＥＬ素子の一例を示したものである。

この有機分散型のＥＬ素子は、ガラス等からなる透明基
板！の片面上に酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）等から
なる透明電極２と、発光層３と、アルミニウム等からな
る対向電極４とを順次積層してなるものである。ここで
発光１１３は、硫化亜鉛（Ｚ　ｎＳ　）またはＺｎＳと
セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の混品などの母材中に、発光
色に応じて適宜銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍ　ｎ）、フッ
化テルビウム（Ｔ　ｂＦ　３）、フッ化サマリウム（Ｓ
ＩｌｌＦ３）などの付活剤等を添加して発光中心を形成
した蛍光体粉末５をポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
ポリカーポネート（ＰＣ）、あるいはシアノエチル化セ
ルロース等の樹脂６中に分散させてなるものである。

そして透明電極２と対向電極４との間に、たとえばｌｏ
’Ｖ／ｃ＠オーダーで５　０　Ｈｚ　−　１　０　ｋＨ
ｚの交流電界を印加することにより、発光せしめるよう
になっている。

上記構或のＥＬ素子の４００Ｈｚにおける電界−輝度特
性を第７図に示した。

［発明が解決しようとする課題コ ところで、この構戊のＥＬ素子において、マトリクス表
示を行なう場合には、第７図中に示したように、選択セ
グメントの電界Ｅｉと非選択セグメンｌ・の電界Ｅ．の
間にてデューティー駆動を行い、Ｅ１における輝度Ｂ，
とＥ，における輝度Ｂｔとのコン１・ラストＢ　．：Ｂ
　，を大きくすることか必要となる。

しかしながら上記構成のＥＬ素子の電界一輝度特性は、
第７図に示したように、印加電界に対する輝度の急峻度
はいずれの周波数においても小さいので、非選択セグメ
ントで生じるクロストークにより発光する光のため、鮮
明なマトリクス表示を得るに十分なコン１・ラストが得
られないという不都合があった。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、クロストークの発生が少なく、デ，ーティー駆動
した場合の選択セグメン１・と非選択セグメントとのコ
ントラストが大きなＥＬ素子を提供することを目的とし
ている。

［課題を解決するための手段］ この発明の請求項！記載のＥＬ素子は、透明基板上に、
透明電極と、樹脂中に液晶を分散させてなる液晶層と、
樹指中に蛍光体粉末を分散させてなる発光層と、対向電
極とを順次積層してなることを解決手段とした。

さらにこの発明の請求項２記載のＥＬ素子は、透明基板
上に、透明電極と、樹脂中に液晶および蛍光体粉末を分
散させてなる発光層と、対向電極とを順次積層してなる
ことを解決手段とした。

この発明の請求項ｌ記載のＥＬ素子にあっては一対の電
極間に発光層と液晶層とを設けることにより、またこの
発明の請求項２記載のＥＬ素子にあっては一対の電極間
に蛍光体粉末と液晶εを樹脂中に分散させてなる発光層
を設けることにより、印加する電界に応じてそれぞれ液
晶が示す急峻な透過率の変化により、ＥＬ素子の電界一
輝度特性に急峻度を付与するようにし、表示コントラス
トを良好にした。

以下、この発明を詳しく説明する。

第ｌ図は、この発明の請求項！記載のＥＬ素子の一例を
示したものである。第！図に示したＥＬ素子は、透明電
極２と発光層３との間に液晶１７を設けた点で第６図に
示した従来のＥＬ素子と異なる。

この液晶層７は、ＥＬ素子の電界一輝度特性に急峻度を
付与するために設けたものであって、ＰＶＡやＰＣ等の
樹Ｉ！１６中に液晶８・・・を分散させてなるものであ
る。この液晶層７は印加する電界の大きさに応じて光透
過率を大きく変化させるものであり、たとえば第２図に
示したような特性を示すものである。第２図中、横軸は
液晶層７に印加する電界の大きさを示し、縦軸は液晶層
７の透過率を示す。

このような液晶層７は、印加電界がＯ〜２　Ｖ　／ｃｎ
＋の間で透過率が急峻に変化するので、クロスｌ−　−
クにより発光した光を遮蔽するため、ＥＬ素子の電界一
輝度特性に急峻度を付与して、コンｌ・ラストをより高
くすることができる。

よってこの発明の請求項１記載のＥＬ素子によれば、電
界を印加した時に輝度が急峻に変化するようになるので
、選択セグメントの電界Ｅ，と非選択セグメントの電界
Ｅ，間の電界差がより小さなデューティー駆動を行なっ
ても高いコントラストを得ることができる。この結果、
従来は困難であるとされていたセグメントあるいはドッ
トマトリクス駆動の有機分散型のＥ　Ｌ素子を実現する
ことができる。

このような構成のＥ　Ｌ素子は、たとえば以下の工程に
よって製造することができる。

まずガラスあるいは高分子フィルム等からなる透明基板
１を用意し、この透明基板ｌ上にＩＴＯ等からなる透明
電極２を形成する。この透明電極２は、真空蒸着あるい
はスパッタリング法等により形成し、そのバターニング
は、マスキングにより行なっても、あるいは蒸着後のエ
ッチングにより行なってよい。またここで透明電極２は
ｌｋΩ／Ｃ一以下のシート抵抗を有することが好ましい
。

ついでこの透明電極２上に液晶層７および発光層３を順
次積層する。この液晶層７および発光層３はいずれも樹
脂６の溶液中に液晶８・・・、蛍光体粉末５・・・をそ
れぞれ分散させてなる溶液をスクリーン印刷やブレード
法等の厚膜形成手段により塗布した後、加熱乾燥させる
ことにより形成することができる。液晶層７の膜厚は５
〜６０μｍ１発光層３の膜厚はｌＯ〜８０μｍがそれぞ
れ好ましい。

ここで液晶８・・・としては、液晶表示素子等に広く用
いられているツイステツドネマチック型液晶、スメクチ
ック型液晶、コレステリブク型液晶などのほか、ポリシ
ロキサン系の高分子液晶を、単体あるいは数種混合して
利用することができる。樹指６中への液晶８・・・の分
ｈａは、用いる肢晶８の性状により適宜選択されるが、
樹脂６に対して１〜３０重量％程度が好適である。１重
量％未満であると、クロストークにより発光する発光層
３からの光を十分に遮蔽することができないため高いコ
ントラストを付与することができない。また一方、３０
重量％より多いと樹脂６中への液晶８・の分散性が低下
するためである。なお樹脂６中への液晶８・・・の分散
は、液晶８・・・を直接樹脂６中に分散させるほか、液
晶８・・・をマイクロカプセル中に封入して分散させて
もよい。

また液晶層７中に、少なくとも蛍光体粉末５・・・の発
光色の波長を吸収する二色性色素を添加すると、コント
ラストを一層増大させることができる。

発光１３に用いられる蛍光体粉末５・・・は、ＥＬ素子
の表示色によって適宜選択されるが、ＥＬ素子として通
常用いられる蛍光体粉末を用いることができ、たとえば
硫化亜鉛（Ｚ　ｎＳ　）またはＺｎＳとセレン化亜鉛（
ＺｎＳｅ）の混品などの母材中に、発光色に応じて適宜
、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍ　ｎ）、フブ化テルビウム
（ＴｂＦｓ）、フッ化サマリウム（ＳＩＦ３）などの付
活剤等を添加して発光中心を形成したもの等を用いるこ
とができる。また樹Ｉ１６中への蛍光体粉末５・・・の
分散量は、用いられる蛍光体粉末５・・・の種類により
適宜選択されるが、樹脂６に対して５０〜１５００重量
％が好適である。５０重量％未満であると、十分な輝度
が得られなく、また１５００重量％より多いと樹脂６に
よる各蛍光体粉末５どうしの固着が不完全になり発光ム
ラが生じるので好ましくない。

ついで発光層３上に対向電Ｖｉ４を形成する。この対向
電極４は、アルミニウム（Ａ　Ｉ）等の金属やｔＴｏ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
空蒸着等により被着させるほか、Ａ１等の金属粉末を有
機樹指中に分散させた導電性ペーストを塗布することに
より形成することができる。そして上記透明電極２と対
向電極４とをそれぞれリード線により接続した後、素子
全体を三フッ化塩化エチレン等の防湿性の有機フィルム
等により封止して、この発明の請求項ｌ記載のＥＬ素子
とすることができる。

第３図はこの発明の請求項２記載のＥＬ素子の一例を示
したものである。第２図に示したＥＬ素子か第１図に示
したこの発明の請求項ｌ記載のＥＬ素子と異なるところ
は、液晶層７を設けずに、発光層３内に液晶８・・・お
よび蛍光体粉末５・・・を直接分散させたところである
。

このような構成のＥＬ素子にあっては、透明電Ｗｉｌ２
と対向電極４との間に電場を印加した際に、発光層３内
に分散された液晶８の透過率が急峻に変化するため、上
記第１図に示したＥＬ素子と全く同様に、ＥＬ素子の電
界一輝度特性に急峻度を付与することができるので、ク
ロストークにより発光した光を遮蔽して、よりコン１・
ラストを高くすることができる。

このような構成のＥＬ素子は、以下の工程により製造す
ることができる。

まず第１図に示したＥＬ素子と全く同様に、透明基板ｉ
上に透明電極２を形成する。

ついでこの透明電極２上に蛍光体扮末５・・・と液晶８
・・・とを樹脂６中に分散させてなる発光層３を形威す
る。この発光層３は、樹脂６中に蛍光体粉末５・・・と
液品８・・・とを分散させてなる溶液を、第ｔ図に示し
たＥＬ素子の発光層３および液晶層７を形成するのと同
様に、厚膜形成手段により塗布した後、加熱乾燥させる
ことにより形成することができろ。この発光層３の膜厚
はｌＯ〜８０μｍが好ましい。

ここで用いられる蛍光体粉末５・・・および液晶８とし
ては、第１図に示したＥＬ素子にて用いられるものと全
く同様のものを用いることができるが、樹脂６中への蛍
光体粉末５・・・および液晶８・・・の分散量は、用い
る蛍光体粉末５および液晶８の性状により異なるが、そ
れぞれ樹ｌｌ１６に対して、５０〜１５００重量％、ｌ
〜３０重量％が好ましい。

また第１図に示したＥＬ素子と同様にこの発光層３中の
液晶８に少な《とも蛍光体粉末５の発光色の波長を吸収
する二色性色素を添加するとコントラストを一層増大さ
せることができる。

ついでこの発光層３上に、第１図に示したＥ　Ｌ素子と
全く同様にして対向電極４を形威して、この発明の請求
項２記載のＥＬ素子とすることができる。

この発明の請求項２記載のＥＬ素子にあっては、一対の
電極間に蛍光体粉末５・・と液晶８・・・とを分散させ
てなる発光層３を設けてなるものであるので、この発明
の請求項ｉ記載のＥＬ素子に比べて電極間に形成する層
数が少ないので、その製造工程が簡略化できるという利
点がある。

なおこの発明のＥＬ素子にあっては、一対の電極間に誘
電体層を設けても良い。例えば、発光層３と対向電極４
との間に設ける誘電体層は誘電材料を樹脂中に分散させ
て構成されるものであり、この際の誘電材料としては、
酸化ケイ素（Ｓ　ｉ０　２）、酸化アルミニウム　（Ａ
Ｉ．ｚ０３）、酸化イットリウム（ｙ　．０　３）、窒
化ケイ素（ｓ　ｉ３Ｎ　．）などのほか、チタン酸バリ
ウム（Ｂ　ａＴ　ｉｏ　３）や酸化タンタル（ＴａｔＯ
ｓ）等が好適に使用される。このような誘電体層を設け
ることにより、電界印加時の蛍光体粉末５・・・の誘電
破壊を防止することができるようになり、ＥＬ素子の安
定性を向上させることができる。

し実施例］ （実施例ｌ） ガラス基板上に、ＩＴＯを真空蒸着した後、エフチング
によりシート抵抗ｌ００Ω／Ｃ一以下の所定パターンの
透明電極を形成した。次にＰＶＡ水溶液中に液晶（ＥＨ
ケミカル　Ｅ７）を加え、十分に撹拌した後、これを上
記透明電極上にスクリーン印刷法により均一に塗布し、
ｌＯＯ℃で２時間乾燥して、ＰＶＡ樹脂中に液晶を１０
重量％分散させてなる液晶層を厚さ３０μ巾にて形威し
た。

ついでシアノエチル化セルロース中にＺｎＳｙＣｕ系の
蛍光体粉末を加え、十分に撹拌した後、これを上記液晶
層上にスクリーン印刷法により均一に塗布し、８０℃で
ｌ時間乾燥し、厚さ４０μｍにて形成した。この発光層
上に、Ａｇ粉末を含有する導電性ペーストをスクリーン
印刷し、乾燥して対向電極を形戊すると共に、上記透明
電極とこの対向電極とをリード線で接続し、このように
して形威された発光素子全体を防湿性の三フツ化塩化エ
チレンフイルムにより封止して、実施例ｌのＥＬ素子と
した。

この実施例ｌのＥＬ素子に、交流電界を周波数４　０　
０　ＨｚにてＯから３．Ｏ　Ｘ　１　０’Ｖ／ｃｍまで
変化させつつ印加し、その輝度を測定したところ第４図
に示したような電界一輝度特性が得られた。

また第４図中に示したように、選択セグメントの電界Ｅ
，を２　．５　Ｘ　１　０　’Ｖ／ｃ＋ａ、非選択セグ
メントの電界Ｅ，を０　．９　Ｘ　１　０　’Ｖ／ＣＩ
１．！：　Ｌ，、この間でデスーティー駆動させたとこ
ろ、Ｂ１：Ｂｔ’；３０：１のコントラストを有する発
光が得られ、従来の有機分散型のＥＬ素子の４．５：Ｉ
のコントラストに比較して格段に向上していることが確
認できた。

（実施例２） 実施例１のＥＬ素子の液晶層中に、黄色系の二色性色素
であるＧ−２３２（日本感光色素（株）製）、赤色系の
二色性色素であるＴ．．，　Ｓ　Ｒ−４　０　５　（三
菱化成（株）製）および青色系の二色性色素であろＬＭ
Ｂ〜０４０（三菱化戊（株）製）をｌ　：ｌ　：ｌの割
合で混合して得られた黒色の二色性色素を岐晶に対して
５重量％添加した以外は実施例１と全く同様にしてＥＬ
素子を製造して、これを実施例２とした。

この実施例２のＥＬ素子を、実施例ｌと全く同様の条件
にて発光させたところ、コントラスト１００：１が得ら
れた。

（実施例３） ＰＶＡ溶液中に演晶（ＥＨケミカル　Ｅ７）およびＺｎ
Ｓ：Ｃｕ系の蛍光体粉末をＰＶＡ樹脂に対してそれぞれ
１０重量％、６００重量％を加え、十分に撹拌した後、
これを透明ｉｔ極上に塗布した後、乾燥して厚さ６０μ
ｍにて発光層を形成した以外は、実施例１と全く同様に
して、ＥＬ素子を作戊して実施例３とした。

この実施例３のＥＬ素子に、交流電界を周波数４００Ｈ
ｚにてＯから３　．Ｏ　ｘ　ｔ　Ｏ　’Ｖ／ａｍまで変
化させつつ印加し、その輝度を測定したところ第５図に
示したような電界一輝度特性が得られた。

また第５図中に示したように、Ｅ．を２．６×１　０　
’Ｖ　／ｃｍ，　Ｅ　ｔを１．Ｉ　Ｘ　Ｉ　Ｏ’Ｖ／ａ
ｍとし、この間でデューティー駆動させたところ、Ｂ　
．：Ｂ　，＝１０＋１のコントラストを有する発光が得
られ、従来の有機分散型のＥＬ素子の４．５：ｌのコン
トラストに比較して格段に向上していることが確認でき
た。

（実施例４） 実施例３のＥＬ素子の発光層中に、実施例２で用いた黒
色の二色性色素を液晶に対して５重量％添加した以外は
実施例３と全く同様にしてＥＬ素子を製造して、これを
実施例４とした。

この実施例４のＥＬ素子を、実施例３と全く同様の条件
にて発光させたところ、コン１・ラスト４０：１が得ら
れた。

なお、本実施例においては、基板としてガラスを用いて
いるが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば
可撓性のあるＥＬ素子とするために高分子フィルムを用
いてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明の請求項ｌ記載のＥ’Ｌ
素子は、透明基板上に、透明電極と、樹脂中に液晶を分
散させてなる液晶層と、樹指中に蛍光体粉末を分散させ
てなる発光層と、対向電極とを順次積層してなるもので
あり、この発明の請求項２のＥＬ素子は、透明基板上に
、透明電極と、樹脂中に液晶および蛍光体粉末を分散さ
せてなる発光層と、対向電極とを順次積層してなるもの
であるので、いずれのＥＬ素子においても電界印加時に
液晶が透過率の急峻な変化を示すため、クロストークに
より発光した光を遮蔽せしめることによりＥＬ素子の輝
度に急峻な変化を付与できるので、表示コンＩ・ラスト
をより大きくすることができる。

したがって、本発明によろＥＬ素子により従来の有機分
散型のＥＬ素子においては困難であるとされていたセグ
メントあるいはドブトマトリクス表示を行うことができ
るようになる。

さらに、この発明のＥＬ素子においては、発光層中の液
晶に少なくとも蛍光体粉末の波長を吸収する二色性色素
を添加することによりコン１・ラストを格段に大きくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図はこの発明の請求項ｔ記載のＥＬ素子の一例の概
略構或図、第２図は第１図に示したＥＬ素子の液晶層の
電界一透過率特性を示したグラフ、第３図はこの発明の
請求項２記載のＥし素子の一例の概略構成図、第４図は
第１図に示したＥＬ素子の電界一輝度特性を示したグラ
フ、第５図は第３図に示したＥ［、素子の電界一輝度特
性を示したグラフ、第６図は従来の有機分散型のＥＬ素
子の概略構成図、第７図は第６図に示した有機分散型の
Ｅ　Ｌ，素子の電界一輝度特性を示］，たグラフである
。 ！・・・透明基仮、２・・・透明電極、　３・・・発光
層、４・・・対向電極、５・・・蛍光体粉末、６・・・
樹指、７・・・液晶層、　８・・・液晶。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に、透明電極と、樹脂中に液晶を分散
   させてなる液晶層と、樹脂中に蛍光体粉末を分散させて
   なる発光層と、対向電極とを順次積層してなることを特
   徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
2. （２）透明基板上に、透明電極と、樹脂中に液晶および
   蛍光体粉末を分散させてなる発光層と、対向電極とを順
   次積層してなることを特徴とするエレクトロルミネッセ
   ンス素子。