(57)【要約】【課題】装飾や看板、玩具、文具等として好適な任意の文字や図形を容易に発光できるとともに、発光層を透明電極から保護する機能を有することにより消去性、信頼性を大幅に向上させ、かつ安定して量産できる安価な電界発光灯及びその製造方法を提供する。【解決手段】基材フィルム１上に分割された裏面電極２ａ、２ｂを形成する。その上に、反射絶縁層３、発光層４を順次、印刷形成する。次に、微粘着層を設けた厚手のベースフィルム７の上に薄手の透明フィルム５（保護層）を貼り付けた複合フィルム８の透明フィルム５（保護層）側を発光層４に合わせるように配置し、熱圧着することにより、発光層４と透明フィルム５（保護層）を接着させる。その後、ベースフィルム７を剥離除去し、任意の文字や図形を描いて透明電極６を形成することにより、電界発光灯１０を得る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルムの上に少なくとも２つ以上に分割された裏面電極と、前記裏面電極上に反射絶縁層、発光層、保護層、透明電極を形成してなる電界発光灯において、前記保護層が厚み２μｍ〜１５μｍかつ比誘電率２以上の透明フィルムからなるとともに、前記透明電極が金属フィラーまたは導電ポリマーを含む導電性インクまたはイオン導電性溶媒からなることを特徴とする電界発光灯。
【請求項２】
前記発光層と前記保護層の間に、比誘電率が４以上の熱可塑性あるいは熱流動性の高い樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１記載の電界発光灯。
【請求項３】
前記保護層が、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電界発光灯。
【請求項４】
前記保護層が、厚み２μｍ〜７μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、厚み２μｍ〜１１μｍのＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、厚み２μｍ〜１５μｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする請求項３記載の電界発光灯。
【請求項５】
基材フィルム上に裏面電極を分割形成する工程と、前記裏面電極上に反射絶縁層、発光層を順次形成する工程と、別体のベースフィルム上に透明フィルムを形成してなる複合フィルムの透明フィルム側を前記発光層上に配置し熱圧着する工程と、熱圧着後にベースフィルムを剥離除去する工程とを具備する電界発光灯の製造方法。
【請求項６】
基材フィルム上に裏面電極を分割形成する工程と、前記裏面電極上に反射絶縁層、発光層を順次形成する工程と、前記発光層上に樹脂層を形成する工程と、別体のベースフィルム上に透明フィルムを形成してなる複合フィルムの透明フィルム側を前記樹脂層上に配置し熱圧着する工程と、熱圧着後にベースフィルムを剥離除去する工程とを具備する電界発光灯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は装飾や看板、玩具、インテリア等として好適な電界発光灯及びその製造方法に関し、特に任意の文字や図形を容易に発光できるとともに消去性、信頼性を向上させ、かつ安定して量産できる安価な電界発光灯及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透明電極と裏面電極間に交流電圧を印加して、両電極間に挟まれた発光層から出た光を透明電極を介して全面発光させる電界発光灯は、液晶ディスプレイのバックライト等に使用されている。これとは別に、文字や図形などのキャラクタ表示を目的として、裏面電極を分割し、この分割した裏面電極に交流電圧を印加して、発光層を発光させる電界発光灯があり、例えば、特開平８−１５３５８２号公報に開示されている。
【０００３】
図５は、従来の電界発光灯３０の構成を示す断面図である。従来の電界発光灯３０は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム２１上に、銅、アルミ等の導電性材料を接着剤等で接着し、エッチング等の手段により電気的に分割された裏面電極２２ａ、２２ｂを櫛型状に形成し、この裏面電極２２ａ、２２ｂ上に反射絶縁層２３と発光層２４を順次、積層形成し、さらに発光層２４の上に、例えば可視光線透過性のある導電性微粉末としてインジウム錫酸化物をアクリルメラミン樹脂に分散させた導電性ペーストを塗布や印刷により、使用者の好みに応じた所定形状に成膜乾燥させた透明電極２５を形成することにより得られる。
【０００４】
次に、かかる構成の電界発光灯３０の発光原理について説明する。裏面電極２２ａ、２２ｂに所定の交流電圧を印加すると、反射絶縁層２３と発光層２４が容量性を有するために、裏面電極２２ａ、２２ｂと透明電極２５の間に電位差が生じる。その結果、発光層２４に高電界がかかり、使用者が塗布や印刷等の手段により好みの所定形状に成膜した表示電極である透明電極２５を通して、発光層２４から光が取り出される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１５３５８２号公報（第２，３頁、００１２段落〜００２１段落、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電界発光灯３０は、同一面上から給電できるという利点を有する反面、発光層２４の表面が蛍光体粒子を反映した凹凸を有する樹脂層であるため、発光層２４の上に直接透明電極２５を形成すると、導電性ペーストからなる透明電極２５が発光層２４の凹凸部に入り込み、その後の拭き取りにより透明電極２５を容易に除去できず、新たに文字や図形を書き込むことができないという問題があった。特に、透明電極２５としてイオン導電性溶媒を使用した場合には、イオン導電性溶媒が容易に発光層２４中に染み込み、点灯時に裏面電極２２ａ、２２ｂ間でショートが発生して電極が破壊され、電界発光灯３０が不点灯になる等の致命的な問題も発生していた。
【０００７】
また、上述した従来技術には、文字や図形の書き換えを可能にするために、発光層２４上にエポキシ系材料からなる保護フィルムを形成することが開示されている。しかし、本発明者が検討した結果、エポキシ系フィルムでは、以下の不具合があることが判明した。先ず、発光層２４に使用される樹脂材料（シアノエチルプルラン、ポリビニルアルコール、フッ素ゴム等）との接着性が悪く、使用中に容易に剥がれ、発光層２４から透明電極２５が浮いた状態になって電界発光灯３０が不点灯になる。また、フィルムの比誘電率が低いために発光層２４に加わる電界強度が下がり、輝度が大幅に低下する。電界強度を上げるためには数μｍの薄いフィルムを使用する必要があるが、薄いフィルムは取扱いが困難であるとともに、発光層２４上に貼り付ける際にシワや破れが発生しやすく、製品歩留りが大幅に低下する。また、フィルムが硬いため、電界発光灯３０の大きな特徴である柔軟性（紙のように曲げられる）が損なわれる。
【０００８】
また、このエポキシ系材料を塗布や印刷で形成したとしても、形成された膜が数μｍの非常に薄い膜であるためにポーラスになり、ピンホールが発生し易いという問題がある。膜にピンホールが存在すると、このピンホールを介して、イオン導電性溶媒が発光層中２４に染み込み、点灯時に裏面電極２２ａ、２２ｂ間でショートが発生して電極が破壊され、不点灯になる。
【０００９】
本発明は上記の問題点を解決するために考えられたもので、その目的は、装飾や看板、玩具、文具等として好適な任意の文字や図形を容易に発光できるとともに、発光層を透明電極から保護する機能を有することにより消去性、信頼性を大幅に向上させ、かつ安定して量産できる安価な電界発光灯及びその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の電界発光灯は、基材フィルムの上に少なくとも２つ以上に分割された裏面電極と、前記裏面電極上に反射絶縁層、発光層、保護層、透明電極を形成してなる電界発光灯であって、前記保護層が厚み２μｍ〜１５μｍかつ比誘電率２以上の透明フィルムからなるとともに、前記透明電極が金属フィラーまたは導電ポリマーを含む導電性インクまたはイオン導電性溶媒からなることを特徴とする。この構成によれば、発光層上に形成された薄い透明フィルムが透明電極から発光層を保護するので、透明電極が発光層に染み込むことがなく、電極ショートなどの問題が発生しない。また、発光層から容易に透明電極を除去できるので、任意の文字や図形を何度でも書き換えできる。
【００１１】
また、請求項２記載の電界発光灯は、請求項１記載の電界発光灯であって、前記発光層と前記保護層の間に、比誘電率が４以上の熱可塑性あるいは熱流動性の高い樹脂層を形成したことを特徴とする。この構成によれば、樹脂層が接着剤として働くので、より安定して発光層と保護層を接着できる。また、発光層の樹脂材料を自由に選ぶことができ、特性の自由度が広がる。
【００１２】
また、請求項３記載の電界発光灯は、請求項１または請求項２記載の電界発光灯であって、前記保護層がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする。この構成によれば、比誘電率が高く、厚みの薄い透明フィルムを使用するので、発光層に十分な電界強度が加わり輝度低下が抑制される。また、発光層に使用される樹脂材料との接着性もよいので、使用中に剥がれて不点灯になることがない。
【００１３】
また、請求項４記載の電界発光灯は、請求項３記載の電界発光灯であって、前記保護層が、厚み２μｍ〜７μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、厚み２μｍ〜１１μｍのＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、厚み２μｍ〜１５μｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする。この構成によれば、フィルム強度を低下させることなく、必要な輝度を得ることができる。
【００１４】
また、請求項５記載の電界発光灯の製造方法は、基材フィルム上に裏面電極を分割形成する工程と、前記裏面電極上に反射絶縁層、発光層を順次形成する工程と、別体のベースフィルム上に透明フィルムを形成してなる複合フィルムの透明フィルム側を前記発光層上に配置し熱圧着する工程と、熱圧着後にベースフィルムを剥離除去する工程とを具備することを特徴とする。この製造方法によれば、発光層に透明フィルムを熱圧着する際、厚手のベースフィルムが薄手の透明フィルムを保護することができる。このため、薄手の透明フィルムの取扱いが容易で、シワや破れもなく発光層上に形成することができ、製品歩留りの高い高品質な電界発光灯が得られる。
【００１５】
また、請求項６記載の電界発光灯の製造方法は、基材フィルム上に裏面電極を分割形成する工程と、前記裏面電極上に反射絶縁層、発光層を順次形成する工程と、前記発光層上に樹脂層を形成する工程と、別体のベースフィルム上に透明フィルムを形成してなる複合フィルムの透明フィルム側を前記樹脂層上に配置し熱圧着する工程と、熱圧着後にベースフィルムを剥離除去する工程とを具備することを特徴とする。この製造方法によれば、樹脂層が発光層の凹凸を埋めるとともに、発光層と保護層の接着剤として働くので、より低い温度で熱圧着することができる。このため、薄手の透明フィルムの加熱による悪影響をより軽減でき、製品歩留りの高い高品質な電界発光灯が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電界発光灯の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例の電界発光灯１０の要部断面図及び平面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の電界発光灯１０は、基材フィルム１上に櫛型状に分割形成された裏面電極２ａ、２ｂと、裏面電極２ａ、２ｂ全面を覆うように形成された反射絶縁層３及び発光層４と、発光層４の全面を覆うように形成された厚み２μｍ〜１５μｍ、比誘電率２以上の保護層となる透明フィルム５と、透明フィルム５上に使用者の好みに応じて形成された任意の文字例えば「Ｎ」からなる透明電極６により構成される。
【００１７】
次に、本発明の電界発光灯１０の製造方法について、図２の要部断面図を参照しながら説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」と言う）、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミド等からなる基材フィルム１上にカーボン、銀、銅、ニッケル等の導電性ペーストからなる裏面電極２ａ、２ｂをスクリーン印刷により、例えば櫛型状に分割形成する。次に樹脂中にチタン酸バリウム等の白色高誘電体物質を分散した反射絶縁層３、熱可塑性あるいは熱流動性の高い樹脂中に蛍光体を分散させた発光層４を順次、スクリーン印刷により形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、微粘着層を設けた厚手のベースフィルム（例えば厚み５０μｍのＰＥＴフィルム）７の上に発光層４の保護層となる薄手の透明フィルム（例えば厚み２μｍのＰＥＴフィルム）５（保護層）を貼り付けた別体の複合フィルム８を用意し、この複合フィルム８の透明フィルム５（保護層）側を発光層４に合わせるように配置し、熱圧着することにより発光層４中の樹脂分を溶融させ、発光層４と透明フィルム５（保護層）を接着させる。その後、図２（ｃ）に示すように、ベースフィルム７のみを剥離除去する。このとき、ベースフィルム７は透明フィルム５（保護層）と微粘着で密着しているだけなので容易に剥離除去することができる。次に、図２（ｄ）に示すように、発光層４の上に導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極６を形成することにより、電界発光灯１０が得られる。
【００１８】
次に、本発明の電界発光灯１０の動作について説明する。先ず、櫛型状に分割形成された裏面電極２ａ、２ｂに所定の交流電圧を印加する。この状態では発光層４に電圧が印加されないため発光しない。次に、薄手の透明フィルム５（保護層）の上から導電性インクを有するペンで任意の文字や図形を描いて透明電極６を形成する。すると、透明電極６を介して裏面電極２ａ、２ｂ間の発光層４に電圧が印加され、任意の文字や図形が発光する。すなわち、ペンで描いた部分が瞬時に発光することになる。また、透明フィルム５（保護層）上に描いた透明電極６は透明フィルム５（保護層）と固着していないため、水や溶剤、洗剤等を染み込ませたウエスで拭き取ることが可能であり、容易に文字や図形を消去することができ、何度でも書き換えが可能となる。
【００１９】
なお、本実施例では透明フィルム５（保護層）にＰＥＴフィルムを用いたが、透明性が高い、透明電極６の塗れ性がよい、薄膜化が容易、防汚性に優れる、比誘電率が高いという観点からＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレート、比誘電率２〜３）の他に、ＰＶＤＣフィルム（ポリ塩化ビニリデン、比誘電率６〜７）やＰＶＤＦフィルム（ポリフッ化ビニリデン、比誘電率１０〜１２）が適切である。
【００２０】
図３は、透明フィルム５（保護層）の種類、厚みと輝度の関係を示す図である。横軸は透明フィルム５（保護層）の厚み、縦軸は電界発光灯１０の輝度である。図３に示すように、透明フィルム５（保護層）の比誘電率が高く、かつ厚みが薄くなるほど、発光層４にかかる電界強度が上がるために、電界発光灯１０の輝度が向上する。しかし、厚みが２μｍ以下ではフィルム強度が低下し、熱圧着により発光層４に貼り付けるときに亀裂が生じる。その結果、亀裂を通して透明電極６が発光層４内に染み込み、裏面電極２ａ、２ｂに達してショートを引き起こす。裏面電極２ａ、２ｂまで達しない場合でも、透明フィルム５（保護層）の裏側に回り込むため、透明電極６を完全に拭き取ることができなくなり、文字や図形の消去性が損なわれる。したがって、透明電極６の染み込みをなくして実用輝度４０ｃｄ／ｃｍ２を確保するため、ＰＥＴフィルムの場合は２μｍ〜７μｍ、ＰＶＤＣフィルムの場合は２μｍ〜１１μｍ、ＰＶＤＦフィルムの場合は２μｍ〜１５μｍ程度の厚みが有効となる。
【００２１】
本実施例によれば、任意の文字や図形を自由に描き発光させることができる。また、描いた部分のみが発光するため、特別な配線パターンが不要となり、自由度の高い表示体を提供できる。また、厚手のベースフィルム７の上に数μｍの薄手の透明フィルム５（保護層）を形成した複合フィルム８を利用することにより、発光層４上に容易に透明フィルム５（保護層）を形成することができる。また、この透明フィルム５（保護層）上に透明電極６が形成されるため、書いた後も容易に消去でき、書き換え可能な表示体を提供できる。さらに、透明電極６の染み込みによる裏面電極２ａ、２ｂの劣化等もない。また、薄手の透明フィルム５（保護層）を、直接熱圧着で発光層４に貼り付けようとすると貼り付け時にシワや破れが発生するが、２層構造の複合フィルム８を用いることによりシワや破れが発生することがなく、発光層４上に薄手の透明フィルム５（保護層）を形成することができる。２層構造の複合フィルム８についてはベースフィルム７と透明フィルム５（保護層）を微粘着、弱粘着の接着剤を介して貼り合わせる、静電気的に貼り合わせる、熱圧着により貼り合わせる等作業時に剥がれにくく、力を加えれば容易に剥がれるような貼り合わせ構造ならばどのようなものでもかまわない。
【００２２】
また、透明電極６として導電性インク（酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を用いたが、一時的に描いた文字や図形を光らせる場合には導電性の高い水や親水性の溶剤、イオン性の界面活性剤等が安価であるため有効であり、使用後ドライヤ等で乾燥させたりウエスで拭き取ることにより容易に除去でき、消灯させることができる。文字や図形を長期間光らせたい場合は、酸化インジウムの他、酸化錫、アンチモン、酸化亜鉛等の透明導電性の金属粉末等を溶剤中に分散させたものやポリアニリンやポリエチレンジオキシチオフェン等の透明導電性ポリマーあるいは前記金属粉末、透明導電性ポリマーの混合系等が有効である。
【００２３】
また、裏面電極２ａ、２ｂはカーボン、銀、銅、ニッケル等の導電性ペーストをスクリーン印刷することにより形成したが、基材フィルム１の上にレジスト剤を選択的に印刷し、アルミ等の金属を蒸着した後レジスト層を洗浄し形成してもよく、また基材フィルム１上にアルミ等の金属を貼り付けた後に化学エッチングし形成してもよい。この場合、裏面電極２ａ、２ｂの抵抗値が低くなるため、大型化も容易となる。さらに、裏面電極２ａ、２ｂの形状は櫛型状に限定されるものではなく、電気的に分割させた電極構造であればどのような形状でもかまわない。
【００２４】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施例の電界発光灯２０の製造方法を示す要部断面図である。図４（ａ）に示すように、先ず、基材フィルム１１上に例えば櫛型状に分割された裏面電極１２ａ、１２ｂを印刷形成する。次に、裏面電極１２ａ、１２ｂ上に、樹脂中にチタン酸バリウムのような白色高誘電体物質を分散させた反射絶縁層１３と樹脂中に蛍光体を分散させた発光層１４を順次、印刷形成する。次に、発光層１４の上に接着剤として比誘電率４以上の熱可塑性あるいは熱流動性の高い樹脂層１５（例えばシアノエチルプルラン、シアノエチルポバール、フッ素ゴム、ブチルゴム等）を１μｍ〜６μｍの厚みに印刷形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、微粘着層を設けた厚手のベースフィルム（例えば５０μｍのＰＥＴフィルム）１６の上に発光層１４の保護層となる薄手の透明フィルム（例えば２μｍのＰＥＴフィルム）１７を貼り付けた別体の複合フィルム１８を用意し、この複合フィルム１８の透明フィルム１７（保護層）側を樹脂層１５に合わせるように配置し、熱圧着することにより樹脂層１５中の樹脂分を溶融させ、発光層１４と透明フィルム１７（保護層）を接着させる。次に、図４（ｃ）に示すように、ベースフィルム１６のみを剥離除去する。次に、図４（ｄ）に示すように、透明フィルム１７（保護層）の上に導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで透明電極１８を任意の形状に形成することにより電界発光灯２０が得られ、裏面電極１２ａ、１２ｂ間に交流電圧を印加することにより透明電極１８形成部を発光させることができる。
【００２５】
本実施例によれば、発光層１４の上に接着剤として比誘電率の高い樹脂層１５が発光層１４の凹凸を埋めるように形成され、発光層１４と透明フィルム１７（保護層）の接着剤として働くので、より低い温度で熱圧着することができる。このため、薄手の透明フィルム１７（保護層）の加熱による悪影響をより軽減でき、製品歩留りの高い高品質な電界発光灯２０を得ることができる。また、発光層１４の樹脂材料を自由に選ぶことができ、特性の自由度が広がる。
【００２６】
また、本実施例では、発光層１４の上に直接樹脂層１５を印刷形成したが、厚手のベースフィルム１６の上に薄手の透明フィルム１７（保護層）を貼り付けた複合フィルム１８の透明フィルム１７（保護層）上に樹脂層１５を印刷形成してもかまわない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の電界発光灯によれば、任意の文字や図形を描いた瞬間に発光させることができ、描いた部分だけが発光するため、配線等のパターンが不要となる。また、発光層上に防汚性の透明フィルム（保護層）を形成したので、使用者が任意の文字や図形を透明電極で描いても、水や洗剤などで容易に拭き取ることができ、また発光層内へ染み込むこともない。したがって、文字や図形の消去性や発光の信頼性を大幅に向上させることができる。さらに、裏面電極を金属蒸着膜や金属箔で形成すれば、細線でも抵抗が高くならず、容易に大型化が可能となる。
【００２８】
また、本発明の電界発光灯の製造方法によれば、発光層に透明フィルム（保護層）を熱圧着する際、厚手のベースフィルムが薄手の透明フィルム（保護層）を保護するようにしたので、薄手の透明フィルム（保護層）の取扱いが容易で、シワや破れもなく発光層上に形成することができ、製品歩留りの高い、高品質な電界発光灯を得ることができる。また、発光層に保護層を塗布や印刷により形成する場合と比較しても、乾燥工程が不要になるので、スループットが向上し量産に適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の電界発光灯の要部断面図及び平面図
【図２】本発明の第１の実施例の電界発光灯の製造方法を説明する要部断面図
【図３】本発明の第１の実施例の電界発光灯におけるフィルムの種類、厚みと輝度の関係を示す図
【図４】本発明の第２の実施例の電界発光灯の製造方法を説明する要部断面図
【図５】従来の電界発光灯の要部断面図
【符号の説明】
１  基材フィルム
２ａ、２ｂ  裏面電極
３  反射絶縁層
４  発光層
５  透明フィルム
６  透明電極
７  ベースフィルム
８  複合フィルム
１０  本発明の第１の実施例の電界発光灯
１１  基材フィルム
１２ａ、１２ｂ  裏面電極
１３  反射絶縁層
１４  発光層
１５  樹脂層
１６  ベースフィルム
１７  透明フィルム
１８  複合フィルム
２０  本発明の第２の実施例の電界発光灯
２１  絶縁性ベースフィルム
２２ａ、２２ｂ  裏面電極
２３  反射絶縁層
２４  発光層
２５  透明電極
３０  従来の電界発光灯
【図１】
2004227971.tif 000003
【図２】
2004227971.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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