(57)【要約】  耐湿性に優れ、高い発光特性を有する分散型ＥＬ用蛍光体を提供する。本発明の分散型ＥＬ用蛍光体（４１）は母体粒子（４１１）の表面に酸化物誘電体微粒子（４１２）を被覆してなる。酸化物誘電体微粒子（４１２）は粒径が可視光の波長よりも小さく、かつ、屈折率が母体粒子（４１１）と同程度、かつ、比誘電率が母体粒子（４１１）より高い材料である。
2013011890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー樹脂中に分散されて用いられ、電界を印加することにより可視光を発光する分散型ＥＬ用蛍光体であって、
母体粒子の表面に、粒径が前記可視光の波長よりも小さく、かつ、屈折率が該母体粒子と同程度、かつ、比誘電率が該母体粒子より高い酸化物誘電体微粒子を被覆してなる分散型ＥＬ用蛍光体。
【請求項２】
前記酸化物誘電体微粒子は粒径が100nm以下、かつ、屈折率が前記母体粒子の屈折率の±10%以内の範囲にあり、かつ、比誘電率が10以上である請求項１に記載の分散型ＥＬ用蛍光体。
【請求項３】
前記母体粒子がＺｎＳ粒子である請求項１に記載の分散型ＥＬ用蛍光体。
【請求項４】
前記母体粒子がＺｎＳ粒子である請求項２に記載の分散型ＥＬ用蛍光体。
【請求項５】
前記酸化物誘電体微粒子がＺｒＯ２微粒子またはＴｉＯ２微粒子である請求項３に記載の分散型ＥＬ用蛍光体。
【請求項６】
前記酸化物誘電体微粒子がＺｒＯ２微粒子またはＴｉＯ２微粒子である請求項４に記載の分散型ＥＬ用蛍光体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の分散型ＥＬ用蛍光体をバインダー樹脂中に分散してなる発光層を備えた分散型ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型エレクトロルミネッセンス（以下、分散型ＥＬという。）用蛍光体およびその蛍光体を用いた分散型ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化物蛍光体、特に分散型ＥＬに使用されるＺｎＳ（硫化亜鉛）蛍光体は吸湿性が高く、繰り返し電界をかけることによってＨ２Ｏが分解して発生するＯ，Ｏ２，ＯＨなどと反応して動作時間が累積するとともに輝度が低下する。【０００３】
これを防止するため、蛍光体粒子の表面をＡｌ２Ｏ３（アルミナ）などの比誘電率の低い酸化物でコーティングすることが行われている。例えば、特許文献１では、蛍光体粒子および酸化物を分散した溶液を乾燥させることによって、比較的簡便に蛍光体粒子を耐水性コーティングする方法が開示されている。【０００４】
また、特許文献２、３には、蛍光体粒子に被覆層を設け、被覆材料および蛍光体を分散するバインダー樹脂材料の屈折率を蛍光体のそれの65％以上として光散乱性を高めて光取出し効率を上げる方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２４６８０号公報
【特許文献２】特開２００４−１３９９７９号公報
【特許文献３】特開２００８−１７１８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように蛍光対粒子にコーティングされたＡｌ２Ｏ３などは比誘電率がそれほど高くなくコーティング材に高い電界がかかるため、発光層に加わる電界が低下する。また、コーティング材の光吸収によってコーティングがない場合よりも輝度が低下する問題がある。【０００７】
また、特許文献２、３の方法で実際に光取り出し効率を高めるには、蛍光体被覆層およびバインダー樹脂材料の屈折率を蛍光体の屈折率とほぼ同じにしなければならないが、通常バインダー樹脂として用いられる熱可塑性樹脂の屈折率は高くても1.6程度とＺｎＳ蛍光体の2.4よりはるかに低く、実施例で示されているようにバインダー樹脂中に高屈折率微粒子を分散したとしてもその屈折率を2.4まで高めることは困難であり、期待されるような光取出し効率の向上は得られない。【０００８】
本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであり、耐湿性に優れ、高輝度を有する分散型ＥＬ用蛍光体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の分散型ＥＬ用蛍光体は、バインダー樹脂中に分散されて用いられ、電界を印加することにより可視光を発光する分散型ＥＬ用蛍光体であって、母体粒子の表面に、粒径が前記可視光の波長よりも小さく、かつ、屈折率が該母体粒子と同程度、かつ、比誘電率が該母体粒子より高い酸化物誘電体微粒子を被覆してなる。【００１０】
前記母体粒子の材料としては中心粒径数十μmのＺｎＳ粒子を好適に使用出来る。このＺｎＳ粒子は、ＺｎＳ単体にごく微量の賦活剤（例えば、Ｃｕ）や共賦活剤（例えば、Ｃｌ）が添加された粒子である。【００１１】
また、前記酸化物誘電体微粒子の材料としては粒径が100nm以下、かつ、屈折率が母体粒子４１１の屈折率の±10%以内の範囲にあり、かつ、比誘電率が10以上であることが好ましい。具体的には、ＺｒＯ２（ジルコニア）微粒子やＴｉＯ２（チタニア）微粒子が挙げられる。【００１２】
本発明の分散型ＥＬ素子は、前記分散型ＥＬ用蛍光体をバインダー樹脂中に分散してなる発光層を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐湿性に優れ、高輝度を有する分散型ＥＬ用蛍光体を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る分散型ＥＬ素子の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る分散型ＥＬ用蛍光体の模式図である。
【図３】図３（Ａ）は発光層において球形に近似したＺｎＳ蛍光体粒子の内部で発光した光の取り出し効率を説明する模式図である。図３（Ｂ）は発光層においてＺｒＯ２微粒子でコーティングされたＺｎＳ蛍光体粒子の内部で発光した光の取り出し効率を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を用いて、本発明の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の概略構成を説明する。図１に示す分散型ＥＬ素子１０は、透明電極５を形成した透明でフィルム６上に、発光層４、誘電体層３および背面電極２を順次積層して製作される。図１では、発光面が上になるように上記の積層方向に対して天地を反転して示している。
【００１６】
透明フィルム６としては、透湿性、吸湿性が低い任意の樹脂フィルムを用いることができるが、耐熱性が良好であることから、ポリエチレンテレフタレートなどの耐熱性樹脂フィルムが特に好適である。また膜厚に関しては、面状発光体のフレキシビリティを改善するため、0.30mm以下のものが特に好ましい。
【００１７】
透明電極５は、ＩＴＯ等の透明導電体を透明フィルム６上に、例えば、スパッタ成膜等することによって形成される。
【００１８】
発光層４は、熱可塑性樹脂からなるバインダー樹脂４２中に、蛍光体４１を均一分散したものからなる。本発明では、図２に示すように、発光層４を構成する蛍光体４１は母体粒子４１１の表面に、粒径が前記可視光の波長よりも小さく、かつ、屈折率が該母体粒子４１１と同程度、かつ、比誘電率が該母体粒子より高い酸化物誘電体微粒子４１２を被覆してなることが特徴である。
【００１９】
母体粒子４１１の材料としては中心粒径数十μmのＺｎＳ（硫化亜鉛）粒子を好適に使用出来る。このＺｎＳ粒子は、ＺｎＳ単体にごく微量の賦活剤（例えば、Ｃｕ）や共賦活剤（例えば、Ｃｌ）が添加された粒子である。
【００２０】
酸化物誘電体微粒子４１２の材料としては粒径が100nm以下、かつ、屈折率が母体粒子４１１の屈折率の±10%以内の範囲にあり、かつ、比誘電率が10以上であることが好ましい。具体的には、ＺｒＯ２（ジルコニア）微粒子やＴｉＯ２（チタニア）微粒子が挙げられる。
【００２１】
バインダー樹脂４２の材料としては、上述の誘電体層３のバインダー樹脂３２の材料と同種のものを用いることができる。
【００２２】
図２に蛍光体４１の模式図を示すように、蛍光体４１はＺｎＳ粒子を母体粒子４１１とする蛍光体をＺｒＯ２微粒子（粒径100nm以下）でコーティングする。ＺｒＯ２コーティングは、たとえば下式（１）、（２）に示すように尿素沈殿法によって蛍光体粒子表面に水酸化ジルコニウムまたはジルコニア水和物の微粒子を析出させ、下式（３）に示すように不活性ガス雰囲気中600℃前後で焼成することによって得られる。
【００２３】
【数１】
2013011890.tif 000003
【００２４】
このようにして母体粒子４１１の表面に酸化物誘電体微粒子４１２がコーティングされた蛍光体４１は、バインダー樹脂、溶剤と混合してペースト化される。発光層４はこの蛍光体ペーストを、透明電極５上に、例えばスクリーン印刷等により均一な厚さで塗布した後、焼成することにより形成される。
【００２５】
誘電体層３は、熱可塑性樹脂からなるバインダー樹脂３２中に誘電体粒子３１を均一に分散したものからなる。
【００２６】
バインダー樹脂３２を構成する材料としては、熱可塑性の樹脂、例えばフッ素ゴム系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニルなど、熱によって軟化する樹脂材料が用いられる。
【００２７】
誘電体粒子３１の材料としては、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）またはルチル型のＴｉＯ２（チタニア）の微粒子を好適に用いることができる。
【００２８】
誘電体層３は、バインダー樹脂３２を溶剤に溶かしたものに、誘電体粒子３１を分散混合して得られる誘電体ペーストを、発光層４上に、例えばスクリーン印刷等により均一な厚さに塗布した後、焼成することによって形成される。
【００２９】
背面電極２は、例えばアルミニウムなどの導電性金属材料を、誘電体層３上に真空成膜することで形成される。また銀ペーストなどの導電性ペーストをスクリーン印刷することもできる。
【００３０】
上記のように構成される本実施の形態に係る分散型ＥＬ素子１０の作用効果について説明する。
【００３１】
本実施の形態に係る分散型ＥＬ素子１０では発光層４を構成する蛍光体４１が、ＺｎＳ粒子を母体粒子４１１とする蛍光体粒子を酸化物誘電体微粒子であるＺｒＯ２微粒子（粒径100nm以下）でコーティングされたことが特徴である。ＺｒＯ２の比誘電率は約30であり、ＺｎＳの8、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）の9〜10、バインダー樹脂として多用されるフッ素系樹脂の10〜15よりも高い。そのためＺｒＯ２微粒子でＺｎＳ蛍光体粒子をコーティングした場合、電界がより有効にＺｎＳ蛍光体粒子に印加され、蛍光体からの発光輝度が向上する。
【００３２】
また、ＺｎＳの屈折率は2.37だがバインダー樹脂の屈折率は高々1.6である。このため、図３（Ａ）のようにＺｎＳ蛍光体粒子を球形に近似した模型で説明すると、コーティングされない蛍光体粒子では、粒子内部で発光した光のうち、粒子表面にゼロに近い入射角で入射する光は粒子外部に出射されるものの（矢印１０１、１０２参照。）、粒子表面の全反射のため発光のかなりの部分が粒子内部に閉じ込められている（矢印１０３〜１０６参照。）。
【００３３】
これに対してＺｒＯ２の屈折率は2.4であり、ＺｎＳ粒子の2.37にごく近いので、ＺｒＯ２微粒子でコーティングしたＺｎＳ蛍光体粒子では、図３（Ｂ）に矢印２０１、２０３で示すように、粒子内部での発光は蛍光体からＺｒＯ２微粒子にほとんどロスなく進入する。さらにＺｒＯ２微粒子は光の波長よりも小さいので、矢印２０２、２０４で示すように、発光はＺｒＯ２微粒子中に閉じ込められることなく外部へ放出され、コーティングがない場合よりも輝度が向上する。なお、Ａｌ２Ｏ３の屈折率は約1.7であり、バインダー樹脂のそれに近いので、Ａｌ２Ｏ３微粒子でコーティングしたＺｎＳ蛍光体粒子ではこのような効果は期待できない。
【００３４】
以上の２つの効果（誘電率と屈折率）によって、ＺｒＯ２微粒子でコーティングした場合にはコーティングがない場合よりも耐湿性に優れ、発光輝度が増加した分散型ＥＬ素子を得ることができる。
【００３５】
以下に、本実施の形態に係る分散型ＥＬ素子の実施例を掲げ、本発明の効果を明らかにする。
【００３６】
＜蛍光体の作製＞
Ｃｕを付活剤とした中心粒径 20μmのＺｎＳ蛍光体粒子を準備した。これをＺｒＯＣｌ２（オキシ塩化ジルコニウム）と尿素の水溶液と混合し、約80℃に加熱しながら攪拌して、ジルコニア水和物を析出させた。次に沈殿物を乾燥し、アルゴン雰囲気中600℃で2.5時間、焼成した。焼成後の蛍光体粒子を観察すると、粒径100nm以下のＺｒＯ２微粒子でその表面が覆われていた。
【００３７】
＜分散型ＥＬ素子の構成＞
【実施例１】
【００３８】
片面にＩＴＯ（酸化インジウム）の透明電極膜（透明電極５）を形成したＰＥＴフィルム（透明フィルム６）のＩＴＯ透明電極膜側に、発光層４を形成する。発光層４は、上記の蛍光体を重量比３：１でバインダー樹脂と混合して得た蛍光体ペーストを、透明電極５上に塗布、焼成し、焼成後の膜厚が約80μmとなるように成膜した。誘電体層３はチタン酸バリウム粒子とフッ素系樹脂を重量比３：１で混合した誘電体ペーストを発光層４上に塗布、焼成し、焼成後の膜厚が20μmとなるように成膜した。最後に誘電体３上にＡｇペーストを塗布、焼成して背面電極２を形成することにより、実施例１の分散型ＥＬ素子を製作した。【００３９】
＜比較例１＞
比較例１の分散型ＥＬ素子は、実施例１の分散型ＥＬ素子と比べて、発光層４を構成する蛍光体にＺｒＯ２微粒子でコーティングする前の非コーティングＺｎＳ蛍光体粒子を用いていることが異なっている。これ以外の構成は実施例１の分散型ＥＬ素子と同じである。【００４０】
＜発光特性試験＞
実施例１の分散型ＥＬ素子を 2 kHz、実効値電圧150〜250 Vの正弦波で駆動して輝度、消費電力を測定した。比較例１と比べると、実施例１の分散型ＥＬ素子では輝度、発光効率ともに向上しており、ＺｒＯ２微粒子でコーティングする効果が認められた。【００４１】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４２】
２…背面電極
３…誘電体層
３１…誘電体粒子
３２…バインダー樹脂
４…発光層
４１…蛍光体
４１１…母体粒子
４１２…酸化物誘電体微粒子
４２…バインダー樹脂
５…透明電極
６…透明フィルム
１０…分散型ＥＬ素子
【図１】
2013011890.tif 000004
【図２】
2013011890.tif 000005
【図３】
2013011890.tif 000006
【国際調査報告】
2013011890.tif 000007
2013011890.tif 000008
2013011890.tif 000009
2013011890.tif 000010