(57)【要約】エレクトロルミネッセンスに用いるための複合体を開示する。複合体は、第１の表面エネルギーを有する重合性物質と、重合性物質内に分散されている燐光物質と、を含む。燐光物質は、第２の表面エネルギーを有し、第１及び第２の表面エネルギーはそれぞれ約32dynes/cm2〜約46dynes/cm2の間にある。重合性物質は、１mil厚のバリアに対して100゜F（37.8℃）にて24時間で少なくとも１g/100in2の水蒸気透過率を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロルミネッセンスデバイスに用いる複合体であって、
第１の表面エネルギーを有する重合性物質と、
該重合性物質中に分散していて、第２の表面エネルギーを有する燐光物質と、
を含み、該第１の表面エネルギー及び該第２の表面エネルギーはそれぞれ約32dynes/cm〜約46dynes/cmの間であり、該重合性物質は、１mil厚のバリアに対して100゜F（37.8℃）、24時間で、少なくとも１g/100in2の水蒸気透過率を有することを特徴とする、複合体。
【請求項２】
前記基板は、１mil厚のバリアに対して100゜F（37.8℃）、24時間で、１g/100in2よりも大きな水蒸気透過率を有する、請求項１に記載の複合体。
【請求項３】
前記重合性物質はアクリルを含む、請求項１に記載の複合体。
【請求項４】
前記重合性物質はアモルファスポリエステル類を含む、請求項１に記載の複合体。
【請求項５】
前記重合性物質はビニルを含む、請求項１に記載の複合体。
【請求項６】
前記重合性物質はビニルアセテートコポリマーを含む、請求項１に記載の複合体。
【請求項７】
前記複合体は保護層を含む、請求項１に記載の複合体。
【請求項８】
前記保護層は透明である、請求項７に記載の複合体。
【請求項９】
前記保護層は、１mil厚のバリアに対して100゜F（37.8℃）、24時間で、少なくとも１g/100in2の水蒸気透過率を有する、請求項７に記載の複合体。
【請求項１０】
エレクトロルミネッセンスデバイスに用いる複合体であって、
第１の表面エネルギーを有する重合性物質と、
該重合性物質内に分散していて、第２の表面エネルギーを有する粒子形態の燐光物質と、
第３の表面エネルギーを有する保護層と、
を含み、該第１の表面エネルギーと該第２の表面エネルギーと該第３の表面エネルギーとはそれぞれ約32dynes/cm〜約46dynes/cmの間であり、該重合性物質、該燐光物質及び該保護層はそれぞれ、１mil厚のバリアに対して100゜F（37.8℃）、24時間で、少なくとも１g/100in2の水蒸気透過率を有することを特徴とする、複合体。
【請求項１１】
前記保護層は、その一方のサイドに電気伝導性物質のコーティングを含む、請求項１０に記載の複合体。
【請求項１２】
前記複合体は、前記基板の相の間に複数の表面界面を含み、該表面界面の各々は、１mil厚のバリアに対して100゜F（37.8℃）、24時間で、約６g/100in2未満の界面の各隣接する層の水蒸気透過率の差を有することを特徴とする、請求項１０に記載の複合体。
【請求項１３】
エレクトロルミネッセンスデバイスに用いるエレクトロルミネッセンス複合体であって、
燐光物質と、
該燐光物質を取り巻く重合性コーティング物質と、
第１及び第２の電気伝導層と、
保護層と、
を含み、該燐光物質、該重合性コーティング物質、該第１及び第２の電気伝導層と、該保護層の各々は、該ルミネッセンス基板の作用が水蒸気の存在下で実質的に不感応性であるように、１mil厚のバリアに対して100゜F（37.8℃）、24時間で、少なくとも１g/100in2の水蒸気透過率を有することを特徴とする、エレクトロルミネッセンス複合体。
【請求項１４】
重合性物質と燐光物質の複合体を通じて交流電場を印加する工程と、エレクトロルミネッセンスデバイスに水蒸気を通過させる工程と、を含む、エレクトロルミネッセンスデバイスを用いる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルミネッセンス物質に関し、特にルミネッセンス物質を含むエレクトロルミネッセンスデバイスに関する。
【技術背景】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス物質は、一般に、重合性物質内に懸濁しているか又は重合性物質によって被覆されている燐光粒子を含む。エレクトロルミネッセンスデバイスは、典型的には、燐光粒子の領域に電場を提供して、粒子を成長させる。このようなデバイスは、広告、照明キーボード（lighted keyboard）及びその他のこのようなディスプレイ、自動車のアクセント照明、液晶ディスプレイのバックライト、終夜灯などの広範囲の用途に用いられている。
【０００３】
このようなデバイスは典型的には、重合性物質に水蒸気が入らないようにするために用いられる保護層を含む。例えば、米国特許U. S. Patent No. 6,207,077は、耐水性であるルミネッセンス熱硬化性ポリエステルブレンドを開示し、米国特許U. S. Patent No. 6,198,216はルミネッセンス粒子及びフッ化物樹脂バインダを含む重合性マトリックス並びに保護層を開示する。このようなルミネッセンス物質の誘電性及び化学特性は、典型的には水蒸気の排除に依存するので、このようなルミネッセンス物質を組み入れるデバイスは典型的には水分バリアを含む。このような水分バリアは、ある種のデバイスにとっては比較的高価なものであり得るし、このようなデバイスの使用を制限するものであり得る。
【０００４】
したがって、エレクトロルミネッセンス物質での水蒸気の存在もしくは水蒸気の不在に依存しない性能を有するエレクトロルミネッセンス物質が必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
エレクトロルミネッセンスデバイスに使用するための複合体を開示する。本複合体は、第１の表面エネルギーを有する重合性物質と、この重合性物質内に分散されている燐光物質と、を含む、燐光物質は、第２の表面エネルギーを有し、第１及び第２の表面エネルギーはそれぞれ約32dynes/cm〜約46dynes/cmの間にある。重合性物質は、１mil厚のバリアに対して100゜F（37.8℃）、24時間で、少なくとも１g/100in2の水蒸気透過率を有する。表面エネルギーが比較的合致しているので、水蒸気は、燐光物質と重合性物質との間の界面において実質的に凝結しない。したがって、水蒸気は、本発明の実施形態の複合体を含むエレクトロルミネッセンスデバイスの運転に不利な影響を与えずに、複合体を通過し得る。
【好ましい実施形態の説明】
【０００６】
添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。図面は、本発明を説明するためのものであって、正確な縮尺を示すものではない。
本発明は、水蒸気の浸透及び凝結の条件に不活性であり得るエレクトロルミネッセンス物質の開発に資する。これは、水蒸気不浸透性であることを必要としないエレクトロルミネッセンス複合体の実装を可能とする。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、図１に示すように、エレクトロルミネッセンス複合体10は、重合性物質14内に分散されている燐光物質12を含み得る。複合体の表面近くであっても、燐光粒子のすべてが重合性物質によって被覆されていることが好ましい。重合性物質は、Ａ及びＢで示されているように、水蒸気を重合性物質に通過させる。重合性物質及び燐光粒子は、それぞれの表面エネルギーが約32dynes/cm〜約46dynes/cmの間にあるように選択される。したがって、水蒸気は、重合性物質と燐光物質との間の界面において凝結しない。このため、水蒸気は複合体内に残らず、したがって、複合体がエレクトロルミネッセンスデバイス内に用いられる場合に複合体の性能に対して水蒸気の存在もしくは不在が実質的に影響しない。種々の実施形態において、複合体10は、製品自体として提供されても、あるいはキャリア（取り外し可能であってもなくてもよい）と一緒に提供されても、及び／又は複合体の外面上の１種以上の接着層と一緒に提供されてもよい。
【０００８】
特に、複合体10を用いるエレクトロルミネッセンスデバイスは、図２に示すように、さらに保護コーティング16を含み、場合によっては交流電源20Ａ及び20Ｂにそれぞれ電気的に結合されている一対の導体18Ａ及び18Bを含むものでもよい。別の実施形態において、複合体10及び保護コーティング16は、デバイスの適用又は使用ポイントにて導体もしくは母線上に置かれてもよい。保護コーティング16及び導体18Ａ及び18Ｂは、水蒸気がこれらの物質を良好に通過することができる十分に高い水蒸気透過率を有する。加えて、保護コーティング16及び導体18Ａ及び18Ｂの各々の表面エネルギーは、約32dynes/cm〜約46dynes/cmの間にある。さらに、重合性物質と保護コーティングの表面エネルギー間の差は比較的小さく、保護コーティングと導体の表面エネルギー間の差も比較的小さいことが好ましい。したがって、水蒸気は、重合性物質と保護コーティングとの間の界面にて、あるいは重合性物質と導体との間の界面にて凝結しない。このため、水蒸気はエレクトロルミネッセンスデバイス内に残らず、したがって、水蒸気の存在又は不在はエレクトロルミネッセンスデバイスの性能に実質的に影響しない。
【０００９】
重合性物質は、ポリエステル（PET）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）などの感圧性アクリル性接着性フィルム、又は熱硬化性コーティング、ポリアミド、アモルファスポリエステル樹脂、アクリル樹脂、又は十分な水分透過性を与え且つ適切な表面エネルギーを有する他の物質を含み得る。約25／75〜約74／26の燐光物質とポリマーとの比率が種々の実施形態に用いられ得ることも開示する。例えば、55／45の燐光物質とポリマーとの比率がある種の実施形態に用いられ得る。連続ポリマー層の特性は、燐光物質とポリマーとの界面、ポリマーと伝導層との界面又はポリマー層とポリマー層との界面にて水蒸気が凝結しないが、それでも水蒸気が複合体を通して自由に移動できるように、重合性物質が十分に低い比表面エネルギーを有するようにすべきである。重合性物質は、好ましくは46dynes/cm未満の比表面エネルギーを有する未処理のポリビニルクロライドを含み得るか、もしくは46dynes/cm未満の比表面エネルギーを有するスリップ処理ポリエステルを含み得ることが好ましい。
【００１０】
伝導性物質としては、約36dynes/cmの表面エネルギーを有するインジウム酸化錫（InTO）を用いることができる。別の実施形態において、約40〜42dynes/cmの比表面エネルギーを有する軽く金属化された伝導層を用いることができる。しかし、表面エネルギーは約32〜40dynes/cmの間であることが好ましい。
【００１１】
下記Tableは、本発明の種々の実施形態に用いることができる種々の物質の表面エネルギー及び水蒸気透過率を示す。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
約32dynes/cm以下の表面エネルギーを有する物質は、エレクトロルミネッセンスデバイスを形成する際に、他の物質に接着させることが困難であるかもしれないが、シランその他の接着促進剤を用いることで低い表面エネルギーでの接着問題を解決することができるかもしれない。事実、このような表面処理（例えば、シランによる）を用いることで、複合体の比表面エネルギーもしくは臨界表面エネルギーを減少させることができる。例えば、アルミニウムなどのより高い比表面エネルギー物質の表面上の無水（水フリー）溶剤で0.1〜5.0wt%濃度でのγグリシジオキシプロピルトリメトキシシランとプロピルアミノシランとの比３／１などの反応性シランのコーティングは、表面エネルギーを非凝結レベルまで低下させ得る（低〜中30dynes/cmまで下げる）。このような水への凝結を防止する非表面エネルギーの低下は、ガルバニック効果が機能するために水を必要とするので、金属の電解腐食を防止する際にも有効であることに留意すべきである。さらに、誘電マトリックスの一部として高い水分バリアを含むことは、本発明のエレクトロルミネッセンスデバイスの性能に不利な影響を有するかもしれない。このようなバリは、ガス放出効果（例えば、接着層内でのバブル（泡）形成）を誘発し得る。このような「バブル（泡）」は、一度形成されると、「K（誘電率）」を変化させ、伝導層間の分離を変化させ、よって、全体の静電容量に不利な影響を与え、よってエレクトロルミネッセンスデバイスの性能に不利な影響を与える。
【００１４】
本発明のエレクトロルミネッセンスデバイスは、1g mil/100in2/24hr（38℃、相対湿度90％におけるLyssyテスト）未満のMVTRを有する層を含まず、2つの連続するポリマー層が6 g mil/100in2/24hrを越えて異ならず、より好ましくは3 g mil/100in2/24hrを越えて異ならないことが好ましい。さらに、重合性物質は、特に、重合性物質が比較的低い表面エネルギーレベルを有する場合には、水蒸気の存在によって実質的に変化した誘電値を有するべきではない。たとえば、ゴムベースの接着剤は、100゜F（37.8℃）・相対湿度95％にて3日後に、誘電率の約50％減少を示すかもしれない。誘電率の増加は、デバイスを効果的に短絡させる構造内での絶縁破壊を生じさせるかもしれない。
【００１５】
本発明のデバイスは、種々の用途において望まれるようにコーティングされるか又は印刷されてもよく、デバイスは電源に接続されるであろう。デバイスから水を取り除く必要はなく、事実、水蒸気をデバイスの各層に自由に通過させることが好ましい。デバイスを高湿度雰囲気（100゜F（37.8℃）、相対湿度約100％）に置くことによって、デバイスの水感受性をテストすることができる。次に、照明安定性について、デバイスを定期的に分析すべきである。
【００１６】
図3に示すように、本発明の別の実施形態によるエレクトロルミネッセンスデバイスは、複合体10のいずれかのサイドにある一対の伝導層22及び24並びに保護層26を含む。伝導層24は、好ましくは、InTO等の透明伝導層であるか、又は約0.07〜約1.0の間、好ましくは約0.15〜約3.0の間の光学密度の軽く金属化されたアルミニウムである。別の実施形態において、透明伝導層は、導電性ポリマー又はカーボンナノチューブを含むものでもよい。伝導層の抵抗と静電容量との積（RC時定数）が抵抗静電容量層の周波数を規定し、この周波数がデバイスを照明するために必要な周波数よりも高くなるように、透明伝導層は十分な濃度の伝導性物質を含むべきである。電気伝導物質の抵抗が低下するにつれて、燐光体を照らすために必要な総電流が減少するので、静電容量インピーダンスも減少する。
【００１７】
前述の実施形態と同様に、保護層26及び伝導層22及び24は、水蒸気がこれらの物質を通過できる十分に高い水蒸気透過率を有する。加えて、保護層26，伝導層22及び24の各層の表面エネルギーは、約32dynes/cm〜約46dynes/cmの間にある。さらに、隣接する層の各対の表面エネルギー間の差は比較的小さく維持され、好ましくは6dynes/cm未満に維持されることが好ましい。したがって、水蒸気は、デバイス内のいかなる界面においても凝結せず、水蒸気はエレクトロルミネッセンスデバイス内に残らないであろう。
【００１８】
更なる実施形態において、デバイスは、図4に示すように、複合体と伝導層の一方又は双方との間に、1又は2の追加の誘電層28及び30（たとえば、約0.02〜約0.5mil）をも含み、燐光粒子が伝導層と直接接触しないようにする。保護膜26は、さらに、人間が任意の導体又は下層の母線又は他の交流電源と直接接触しないように保護し、さらにデバイスに追加の構造的一体性を付与する。さらに、透明な保護膜は、埃及びスクラッチ（刻印）がデバイスに付かないように保護して、エレクトロルミネッセンスデバイスを更に構造的に支持するために用いられる。このような膜としては、接着条件、表面エネルギー、水蒸気透過率が合致する限り、ポリエステル、ポリオレフィン、PVC、PVF、ポリカーボネート、などを挙げることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の実施形態によれば、エレクトロルミネッセンス複合体をグラフィックディスプレイ上に置く（たとえば、キーボード上のキー、インストルメントパネル（計器板）ディスプレイなど）ために熱転写プリンター又は熱間鍛造機を用いることができるように、転移成分を構成することもできる。特に、転移成分は、図5に示すように、複合体10、透明伝導層32、保護層34、切り離し層36及びキャリア層38並びに複合体10の反対側にある接着層40を含むことができる。転移成分は、図6に示すように、キャリア層36及び切り離し層38を取り除いた後、グラフィックディスプレイ46上の1以上の導体42及び44に塗布されてもよい。このプロセスにおいて、キャリア層36は、ディスプレイ46に転移されるようになる脆弱な成分に構造的支持を呈するように作用する。いくつかの実施形態において、複合体10内の重合性物質は、別個の接着剤40を要しない接着特性を含むものでもよい。同様に、いくつかの実施形態において、伝導層32は、別個の保護コーティング34を要しない十分な保護特性を含むものでもよい。さらに、伝導層は、絶縁性コーティングを含み、燐光粒子が伝導層と接触しないようにしてもよい。いくつかの実施形態において、転移後に、切り離し層又は破断コート層が複合体内に残り、それ自身が最終的なデバイスの保護層として作用してもよい。「破断コート」は、時々、「保護コーティング」としても作用する。
【００２０】
さらに別の実施形態において、転移成分は、切り離し層54、キャリア層56及び接着層58に加えて、伝導層50及び保護層52を含むが、ルミネッセンス複合体10を含まない。この場合、1以上の導体62（ディスプレイなど）を含む受容基板60が既にルミネッセンス複合体10を含む。この伝導層をルミネッセンス複合体に転移させるプロセスは、受容基板に存在するギャップを結合する役割を担うために交流電源に直接接続される必要がない種々の所望の印又は他のグラフィックスの転移を別々に行わせる。いくつかの実施形態において、複合体10は、たとえばCytec Industries Inc.（WestPaterson，NJ）から販売されているCYASTATなどの静電防止剤（約1％〜約45％、好ましくは約2％〜約6％）を含むことによって、十分な接着性を提供する。
【００２１】
本発明のさらに別の実施形態において、交流受容体材料として塩を用いることもできる。たとえば、ルミネセンス複合体を伝導性基板に貼付する結合接着剤中の物質などを用いることで、エレクトロルミネッセンスデバイスの場強度を増加させることができる。約60Hz〜約14000Hz（好ましくは約1000Hz〜約5000Hzの間）の周波数にて、約100V〜約2500V（好ましくは約400V〜約800Vの間）の範囲内の交流電圧が、本発明のデバイスに効果的であることが見出されている。電位及び周波数は、たとえば所望の色、エレクトロルミネッセンスデバイスの寸法、エレクトロルミネッセンス材料の総厚み、輝度、内部インピーダンス及び内部静電容量に基づいて異なる用途について変動してもよい。
【００２２】
一般に、周波数が高くなるほど、結果を最適化するために必要な塩の分子量は小さくなる。重合性マトリックス内に合理的に均一に分散され得るこれらの塩は、エレクトロルミネッセンスデバイス回路を完成させ得る交流信号の移動を促進し得ることが判明している。これらの成分を運ぶ電荷の追加は、それら自身もしくは前述した真空堆積軽金属（約0.15〜約0.40の光学密度を有する）、インジウム／酸化錫（約25Ω〜約400Ωの間の抵抗を有する）又はELデバイスによって発生する光を通過させる他のこのような伝導層などの他の伝導性物質との組み合わせによって使用され得る。上述のCYSTATなどの伝導性塩の代替として、他の塩様伝導性ポリマーをも用いることができる。伝導性ポリマーの荷電した一部（たとえばカチオン性部分）は相当大きな分子量であるが、他の電荷中心は典型的には低分子量である。
【００２３】
グラフィックエレクトロルミネッセンスデバイスを作るさらに別の技術は、ステンシルでグラフィック部分をマスキングすること、あるいはエレクトロルミネッセンス複合体からグラフィックスを均一に切り抜くことを含む。次に、所望のグラフィックスを導体に貼付してもよい。このような装置は水蒸気に対して比較的不感応性であるから、エレクトロルミネッセンスデバイスに対して劣悪過ぎるとこれまで考えられてきた環境、たとえば掲示板、バスの側面、航空機の滑走路、小売店の床などに用いることもできる。
【００２４】
さらに、このようなデバイスは、安全性の目的から、書類原本に用いることもできる。このようなデバイスは、書類原本上に転移させることができる。デバイスは、特定周波数の交流電源下に置かれた場合にのみ、ルミネセンス（発光）を呈するように設計することもできる。
【００２５】
当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、多数の変形例及び変更例がなされ得ることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるエレクトロルミネッセンス複合体の説明図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態によるエレクトロルミネッセンス複合体の説明図である。
【図３】図３は、本発明のさらに別の実施形態によるエレクトロルミネッセンス複合体の説明図である。
【図４】図４は、本発明のさらに別の実施形態によるエレクトロルミネッセンス複合体の説明図である。
【図５】図５は、本発明のさらに別の実施形態による転移可能なエレクトロルミネッセンス複合体の説明図である。
【図６】図６は、図５に示す転移可能なエレクトロルミネッセンス複合体から形成されたエレクトロルミネッセンス複合体の説明図である。
【図７】図７は、本発明のさらに別の実施形態による転移可能な伝導性複合体の説明図である。
【図８】図８は、図７に示す転移可能な伝導性複合体から形成されたエレクトロルミネッセンス複合体の説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2005522834.tif 000011
2005522834.tif 000012
2005522834.tif 000013