JPH06260284A - 分散型ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】粒状蛍光体（６）がバインダー中に分散した層
と、粒状高誘電体（７）がバインダー中に分散した層が
積層されてなり、前者に対して後者の層が素子の背面側
に位置し、かつ該粒状高誘電体の平均粒径が該粒状蛍光
体のそれの１／２以上の大きさである発光層（３）を有
す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。 【効果】電流をほとんど増加させることなく、蛍光体へ
の電界集中により輝度を向上させることができ、したが
って電流増加による消費電力の増加が少なく、輝度の向
上した分だけ、ほぼ発光効率（ルーメン／ワット）を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分散型ＥＬ（エレクト
ロルミネッセンス）素子に関し、さらに詳しくは、蛍光
体の分散層の下部（素子の背面側）に蛍光体の平均粒径
の１／２以上の大きさを有する粒状高誘電体の分散層が
積層されてなる発光層を持ち、十分に向上された輝度を
有する分散型ＥＬ素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に従来の分散型ＥＬ素子は、図２に
その断面を示すように、透明導電性電極（１）とアルミ
ニウム箔の背面電極（５）の間に、バインダーである高
誘電樹脂中に蛍光体を分散させた発光層（３）とバイン
ダーである高誘電樹脂中にサブミクロンのチタン酸バリ
ウムなどの超微粒状高誘電体を高充填した絶縁層（４）
とから構成されている。外側は防湿樹脂（２）で覆われ
ており、透明導電性電極と背面電極間に電圧を加えると
発光層中の蛍光体が発光する。

【０００３】このような分散型ＥＬ素子において、輝度
を向上させるために、発光層中の蛍光体にかかる電界を
大きくする工夫がなされている。一般に二種類の誘電体
から構成される物質に電圧を印加すると、電界の強さは
高誘電率の誘電体中よりも低誘電率の誘電体中の方が大
きくなる。

【０００４】このことを利用し、発光層中の高誘電樹脂
としてより高い誘電率の樹脂を使うことがなされてい
る。高誘電樹脂としてシアノエチル化セルロースなどが
使用されているが、樹脂の誘電率は一般に無機材料と比
較して低く、シアノエチル化セルロースでも、誘電率は
２０程度である。このため高誘電樹脂中にさらに高誘電
率の物質を混合分散させ、高誘電樹脂の見かけの誘電率
を大きくすることがなされている。この例として、特公
昭３８−２０６５１公報ではチタン酸バリウムなどの反
射性高誘電率無機材料、特公平３−１７１５９１公報で
はＰ−ニトロアニリンなどの非線形光学材料、特公昭５
７−１８９４９６公報ではＰＺＴ（ＰｂＯ・ＺｒＯ・Ｔ
ｉＯ₂ 混合焼結体）、特開平３−２９７０９２公報では
バリウムとチタンとジルコニウムの複合酸化物などの粒
状高誘電体をそれぞれ使って行われている。発光層中に
粒状高誘電体を混合分散させる従来方法は、高誘電樹脂
の見かけの誘電率を大きくするのが目的であり、発光層
中での光の反射、吸収による損失を小さくするため一般
に平均粒径１μｍ程度の粒状高誘電体を用いる。このた
め高誘電体の粒径は通常蛍光体（平均粒径３０μｍ程
度）のそれより小さい。また、特公平４−３４８９３公
報に示されているように蛍光体を液状の高誘電樹脂でコ
ーティングし、更にその外面を熱硬化樹脂で覆ってカプ
セル構造とする方法も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高誘電樹脂中にさらに
高誘電体を混合分散させる従来の技術においては、バイ
ンダーである高誘電樹脂の見かけの誘電率が大きくなる
ので蛍光体への電界集中のため輝度は向上するが、発光
層の静電容量も増加するため、電流が増加し消費電力も
増加するという欠点がある。このため、特公平３−２９
７０９２公報に示されているように発光効率（ルーメン
／ワット）は従来品とほぼ同等であった。また、蛍光体
を高誘電樹脂でコーティングする方法でも輝度の改善は
十分でない。

【０００６】本発明の目的は、電流をほとんど増加させ
ることなく蛍光体への電界集中をおこすことができ、輝
度の高い分散型ＥＬ素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、ＥＬ素子において蛍光
体層の背面に特定の平均粒径の粒状高誘電体の層を積層
した構造を発光層内につくると、電流をほとんど増加さ
せることなく蛍光体への電界集中をおこすことができ輝
度が向上することを見出し、本発明を完成させるに至っ
た。

【０００８】すなわち、本発明は、粒状蛍光体がバイン
ダ−中に分散した層と、粒状高誘電体がバインダ−中に
分散した層が積層されてなり、前者に対して後者の層が
素子の背面側に位置し、かつ該粒状高誘電体の平均粒径
が該粒状蛍光体のそれの１／２以上の大きさである発光
層を有することを特徴とする分散型エレクトロルミネッ
センス素子に関する。

【０００９】本発明における平均粒径は、粉体工学便覧
（日刊工業刊）の１２〜１３ページに記載されている顕
微鏡による粒度測定の個数平均粒径である。本発明のＥ
Ｌ素子の一例を模式的に示せば図１の通りである。図１
において、粒状蛍光体（６）がバインダ−中に分散した
層と、粒状高誘電体（７）がバインダ−中に分散した層
が積層されてなり、前者に対して後者の層が素子の背面
側に位置してなる発光層（３）があり、さらにその背面
側に絶縁層（４）が積層されている。そして、発光層
（３）および絶縁層（４）を挟持するようにして、前面
の透明導電性電極（１）および背面電極（５）が配置さ
れている。そして、これらの積層体全体が防湿樹脂
（２）で密封されている。

【００１０】本発明のＥＬ素子の発光層において、粒状
蛍光体がバインダー中に分散した層と粒状高誘電体がバ
インダー中に分散した層を積層する方法としては、バイ
ンダーである高誘電樹脂溶液に蛍光体と粒状高誘電体と
をそれぞれ混合分散させて蛍光体ペーストと高誘電体ペ
ーストをつくり、基材上にまず高誘電体ペースト次に蛍
光体ペーストを常法に従って順次重ねて塗布する方法、
または別々の基材上に蛍光体ペーストと誘電体ペースト
を常法に従って塗布しその後両者を基材を外にして貼り
合わせる方法等がある。前者の方法によれば後者と比較
して現状の製品化プロセスに対応しやすく、連続処理に
も向いていると考えられる。

【００１１】本発明で使用される蛍光体としては、硫化
亜鉛などの蛍光体にマンガンや銅などの活性剤と塩素や
臭素などの賦活剤をドープした硫化亜鉛系蛍光体が例示
されるが、これに限定されることなく、分散型ＥＬ素子
用蛍光体として使用可能なＩＩ−ＩＶ族化合物なら全て
使用できる。本発明で使用される粒状蛍光体の平均粒径
はこれに限定されるものではないが通常１〜４０μｍで
ある。

【００１２】また、本発明において発光層に使用される
高誘電体としては、誘電率が１００以上程度の金属酸化
物が一般的であり、二酸化チタン、チタン酸バリウムな
どが例示されるが、これ以外にもＰＺＴ（既述）、ＰＬ
ＺＴ（ＰＺＴにＬａを添加したもの）などの鉛系複合酸
化物なども使用できる。ここで使用される粒状高誘電体
の平均粒径はこれに限定されるものではないが通常１０
〜２００μｍである。このような比較的平均粒径の大き
い高誘電体は、それの小さいものをふるいにかけて得る
など周知の方法で得ることができる。本発明において用
いられる粒状高誘電体の粒子形状としては、球形および
球形に近いもの以外に板状のものなどどのような形状の
ものも含まれる。本発明における粒状高誘電体の平均粒
径と蛍光体の平均粒径の比は１：２〜３：１、さらに好
ましくは、１：１〜２：１が好ましい。高誘電体の平均
粒径が蛍光体のそれの１／２より小さいと素子の輝度の
向上が充分でない。

【００１３】本発明における発光層において、バインダ
ーである高誘電樹脂と蛍光体と高誘電体との使用割合は
１：１：１〜１：５：５の程度が好ましい。発光層にお
いて、高誘電体を含む層の厚みは通常１０〜２００μ
ｍ、好ましくは２０〜１００μｍ程度であり、蛍光体を
含む層の厚みは通常１０〜２００μｍ、好ましくは２０
〜１００μｍ程度である。本発明の分散型ＥＬ素子は、
発光層を上記の通りとする以外は、図２に示したような
従来公知の構成とすることができる。すなわち、本発明
において、絶縁層は従来公知のサブミクロンのチタン酸
バリウムなどの超微粒状高誘電体をバインダ−中に高充
填したもので、厚みは通常１０〜２００μｍ、好ましく
は２０〜１００μｍのものが使用される。また、発光層
や絶縁層におけるバインダ−としては、従来公知のシア
ノエチル化セルロ−スなどの高誘電樹脂が使用される。
また、透明導電性電極としては、従来公知の同様目的の
電極がいずれも使用でき、例えば、ポリメチルメタクリ
レ−ト、ポリエステルなどの透明な合成樹脂やガラスの
シ−トの表面に酸化インジウム、酸化スズ、インジウム
−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電材料を全面ある
いはパタ−ン状に被覆したものが使用される。また、素
子の背面に用いられる不透明電極層も従来公知のもので
よく、例えば、アルミニウム、銀、金等の蒸着膜が用い
られる。

【００１４】発光層中に粒状高誘電体を混合分散させる
従来方法は、高誘電樹脂の見かけの誘電率を大きくする
のが目的であり、発光層中での光の反射、吸収による損
失を小さくするため一般に平均粒径１μｍ程度の粒状高
誘電体を用いる。このため高誘電体の粒径は通常蛍光体
（平均粒径３０μｍ程度）のそれより小さい。

【００１５】発光層中に高誘電体粒子が存在しないと、
発光層中の電界分布はほぼ一様で、発光層中のどの部分
でも電界強度はほぼ同じとなる。一方、発光層中に高誘
電体粒子が存在すると高誘電体粒子の周辺の電界分布が
変化し、電界強度の大きい部分と小さい部分とが高誘電
体粒子の周辺に現れる。

【００１６】本発明の分散型ＥＬ素子の発光層における
高誘電体は、発光層中の電界を局部的に変化させ、蛍光
体の周囲に電界強度の大きな部分を作り出すために使用
されている。本発明のように粒径の大きな高誘電体粒子
が発光層内下部（背面側）にあると高誘電体粒子の上部
の発光層内の電界強度が大きくなる。蛍光体は高誘電体
粒子の上部の発光層内に位置しているので効果的に蛍光
体の電界強度が大きくなり、本発明のＥＬ素子の輝度は
向上する。前述した通り、従来の発光層中に高誘電体を
混合分散させる方法によるものでは、使用される高誘電
体の平均粒径が蛍光体に比べ小さいため、発光層中の高
誘電樹脂の見かけの誘電率を高めることはできるが、高
誘電体粒子周辺の電界分布を乱して発光層内の特定部分
に位置する蛍光体の電界強度を大きくすることはできな
い。

【００１７】本発明において、発光層中の粒状高誘電体
の量は従来の発光層中に高誘電体を混合分散させる方法
によるものと比較し少量で済み、発光層の静電容量の増
加も少ないので、電流の増加が少なく、消費電力増加も
少ない。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。 実施例１および比較例１ 溶剤のジメチルホルムアミドにシアノエチル化セルロー
ス系高誘電樹脂を溶解し、シアノエチル化セルロース系
高誘電樹脂が２０重量％である溶液を作成した。この溶
液５０ｇに平均粒径約２０μｍの分散型ＥＬ素子用蛍光
体（硫化亜鉛系）２０ｇを混合分散し、蛍光体ペースト
を作成した。また、上記のシアノエチル化セルロース系
高誘電樹脂が２０重量％である溶液５０ｇに高誘電体粒
子２０ｇを混合分散し、高誘電体ペーストを作成した。
高誘電体粒子は、チタン酸バリウムの焼結体を粉砕し、
ふるいで分級したもので、粒径は４５〜７４μｍの分布
を有し、平均粒径は５０μｍであり、誘電率は約４００
０のものを使用した。次に図３に示されるような発光強
度観察用分散型ＥＬ素子を以下の手順で作成した。イン
ジウム−スズ酸化物の透明電極が形成されている厚み約
１００μｍのポリエステルフィルム上にアプリケーター
で蛍光体ペーストを塗布し、１２０℃で５分間乾燥し半
乾燥の状態とした。

【００１９】またインジウム−スズ酸化物の透明電極が
形成されている厚み約１００μｍのポリエステルフィル
ム上にアプリケーターで高誘電体ペーストを塗布し、１
２０℃で５分間乾燥し半乾燥の状態とした。半乾燥状態
の高誘電体層を形成したポリエステルフィルムに蛍光体
層を形成したポリエステルフィルムを重ね合わせ、１０
０℃に加熱した二本ロールラミネータ間を通した。その
後６０℃で８時間の乾燥をおこない、発光強度観察用分
散型ＥＬ素子を作成した。

【００２０】比較例１として図４に示されるような発光
強度観察用分散型ＥＬ素子を作成した。高誘電体ペース
トに代えてブランク（高誘電体を含まない）のペースト
を用いた以外は実施例１と同様に作成した。

【００２１】実施例１の発光強度観察用分散型ＥＬ素子
の発光層内部構造を電子顕微鏡の素子断面観察により観
察し、図３に示されるような構造が形成されていること
を確認した。マイクロメーターによる測定結果から実施
例１および比較例１の発光層の厚みは、それぞれ１３９
μｍ、１１５μｍであった。実施例１の発光層におい
て、高誘電体層と蛍光体層の厚みの比は大体６：４であ
る。実施例１および比較例１の各発光強度観察用分散型
ＥＬ素子の透明電極を交流電源に接続し、１００Ｖ、４
００Ｈｚの正弦波電圧を印加し輝度及び電流の測定を行
った。その結果、実施例１の分散型ＥＬ素子では比較例
１と比較して、電流は約１．１倍また輝度は約２．８倍
に増加した。

【００２２】

【発明の効果】本発明の分散型ＥＬ素子は、従来品に比
べて電流の増加が小さく、蛍光体への電界集中により輝
度が向上する。電流増加による消費電力の増加が少ない
ので、輝度が向上するだけでなく、発光効率（ルーメン
／ワット）も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分散型ＥＬ素子の例を示す断面図であ
る。

【図２】従来の一般的な分散型ＥＬ素子の断面図であ
る。

【図３】実施例１の発光強度観察用分散型ＥＬ素子を示
す断面図である。

【図４】比較例１の発光強度観察用分散型ＥＬ素子を示
す断面図である。

【符号の説明】

１．透明導電性電極 ２．防湿樹脂 ３．発光層 ４．絶縁層 ５．背面電極（アルミニウム箔など） ６．蛍光体粒子 ７．高誘電体粒子 ８．ポリエステルフィルム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒状蛍光体がバインダ−中に分散した層
   と、粒状高誘電体がバインダ−中に分散した層が積層さ
   れてなり、前者に対して後者の層が素子の背面側に位置
   し、かつ該粒状高誘電体の平均粒径が該粒状蛍光体のそ
   れの１／２以上の大きさである発光層を有することを特
   徴とする分散型エレクトロルミネッセンス素子。