(57)【要約】【課題】表示パターンの描画・消去が容易な高輝度ＥＬシートを安価に提供する。【解決手段】本発明は、透明フィルム基板１の一方の面に発光層２および絶縁層３が順次設けてあるとともに、絶縁層上に第１および第２の櫛歯電極４ａ，４ｂを、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けたものからなる。このＥＬシートは、透明フィルム基板１の他方の面に、光透過性を有する通電性物質６を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、描画した部分だけを発光可能とするものである。透明フィルム基板１は、厚さを１００μｍ以下としてあり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときに比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下とすることにより高輝度表示が可能である。【選択図】      図１
2004362976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明フィルム基板の一方の面に発光層および絶縁層が順次設けてあるとともに、上記絶縁層上に第１および第２の櫛歯電極を、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、
上記透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、上記描画した部分を発光可能とするＥＬシートであって、
上記透明フィルム基板は、厚さを１００μｍ以下としてあり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときの比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下である
ことを特徴とするＥＬシート。
【請求項２】
透明フィルム基板の一方の面に発光層が設けてあるとともに、上記発光層上に第１および第２の櫛歯電極を、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、
上記透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、上記描画した部分を発光可能とするＥＬシートであって、
上記透明フィルム基板は、厚さを１００μｍ以下としてあり、１Ｖ、１ｋＨｚの交流を印加したときの比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上でヘイズが２０％以下である
ことを特徴とするＥＬシート。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記透明フィルム基板は、フッ素系樹脂フィルムからなる透明シートであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項４】
請求項３において、上記発光層は、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んでいることを特徴とするＥＬシート。
【請求項５】
請求項１又は請求項２において、上記透明フィルム基板は、１Ｖ、１ｋＨｚの交流電圧を印加したときの比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を樹脂に分散させたフィルムからなることを特徴とするＥＬシート。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性インクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性カラーインクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性蛍光カラーインクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、上記第１および第２の櫛歯電極は、絶縁性フィルム上にパターニング形成されていることを特徴とするＥＬシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意に文字やパターンなどを書き込み可能とするＥＬシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬシートは、厚さが薄く電力消費が少なくかつ安価な発光体として広範な用途を有していることは周知の通りである。従来のＥＬシートは、図６に示すように、透明フィルム１１上に透明電極層１２、発光層１３、絶縁層１４、背面電極層１５を順次形成し、最後に背面電極層１５上に保護層１６を形成したものによって構成されている（例えば特許文献１）。このＥＬシートは、透明電極層１２と背面電極層１５との各電極端子に交流電圧を印加することにより発光するのであるが、発光する範囲は透明電極層１２と背面電極層１５との一致した面だけとなっている。したがって文字や図柄などを発光表示しようとする場合には、いずれか又は両方の電極層を予め所望の形状に形成しておかない限り表示することができなかった。
【０００３】
これに対しては、図７に示すように、絶縁性ベースフィルム２１上に１対の駆動電極２２（２２ａ，２２ｂ）を交互に迷路状に形成し、その上に絶縁体層２３、発光層２４を形成し、発光層２４上に任意のパターンからなる透明電極（表示電極）２５，２５を形成するようにしたものが公表されている（特許文献２）。表示電極上には、封止フィルム層２６を形成して表示電極を保護することも行われている。表示電極２５は、印刷、刷子塗りなどにより任意の形状に形成され、かつ一旦描いたものを消すこともできるので、各種の掲示板、レストラン等のメニューボード、子供の玩具等としての用途を有するものとなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１２４３９１号公報
【特許文献２】
特開平８−１５３６８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来技術には、以下のように性能上不十分な面が指摘されている。その第１は、文字や絵柄が滲んでしまうため正確に表示することができず、かつ描いたものをきれいに消すことができないことである。これはこのＥＬシートが発光層２４の上面に直接、表示電極となる導電性インクで印刷等するようになっているため、発光層２４の表面にできている数十μｍの凹凸に起因するものである。この凹凸は発光層２４が直径数十μｍの蛍光体粒子をバインダー中に分散させたインクで形成して乾燥させたものであることに起因する。第２に、一旦、描画したものを消して再び描画することを繰り返すと発光層２４がすり減ってしまうため、ＥＬシートの寿命が短いことである。これは発光層２４上に直接描画するものであることに起因する。
【０００６】
第３に上記構成のＥＬシートは、輝度が不十分であるため、表示手段としての満足感が得られないことである。第４には安全性にやや問題があることである。すなわち、発光層２４や絶縁体層２３の厚さの合計が数１０〜１００μｍ程度と薄くなっているため、使用者がＥＬの表面に傷をつけてしまったような場合に、絶縁層２６の直下の駆動電極２２に触れて感電するおそれがある。これに対しては発光層２４の表面を高誘電体フィルムで覆うことも行われている（上記特許文献２）が、高誘電体フィルムを発光層２４と密着させることは困難である上に、仮に密着させることができたとしても高誘電体フィルムを密着させるための接着層の存在による輝度の低下は避けられない。
【０００７】
本発明の目的は、表示用の文字や図柄の正確な書き込みや消去が容易で十分な得られるＥＬシートを安価に提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、透明フィルム基板の一方の面に発光層および絶縁層が順次設けてあるとともに、上記の絶縁層上に第１および第２の櫛歯電極が、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、上記した透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、描画した部分を発光可能とするＥＬシートに対して以下の手段を採用したところに特徴がある。すなわち、上記の透明フィルム基板として、厚さが１００μｍ以下であり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときに比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつ、ヘイズ（平行光線透過率と光拡散透過率の比）が２０％以下であるものを採用することにより、上記の諸課題を解決するようにしたものである。上記手段の採用により任意に所望の文字やパターンなどを描画することが可能なＥＬシートの輝度を格段に向上させることを可能とした。
【０００９】
他の手段として、上記した絶縁層を省略し、発光層上に直接櫛歯電極を設けるようにしてもよい。絶縁層形成のための工程数を減らすことにより製造コストの低減を図ることが可能となる。絶縁層を省略したＥＬシートであってもなお、絶縁層を有するものと比較して約８０％の輝度が得られるので、上記の透明フィルム基板その他の輝度向上要因により十分に使用に耐え得る輝度を有するものとすることが可能である。
【００１０】
上記の条件、すなわち、透明フィルム基板として、厚さが１００μｍ以下であり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときに比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下であるという条件を備えた透明フィルム基板としては、フッ素系樹脂フィルムを採用することが望ましい。フッ素系樹脂フィルムは比誘電率が上記の条件を十分にクリアしているほか、機械的強度や表面の平滑度、耐湿性などに優れており、寿命などの面からも透明フィルム基板として好適なものである。
【００１１】
上記の発光層は、透明フィルム基板として上記のフッ素系樹脂フィルムを採用してある場合には、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んでいるものであることが望ましい。フッ素系樹脂からなる透明フィルム基板とフッ素樹脂バインダーを含んでいる発光層との組み合わせは、密着性に優れているため両者の結合を強固なものとし、剥離などの問題を生じない信頼性の高いものとすることができる。
【００１２】
また、他の手段として、上記の透明フィルム基板を、１Ｖ、１ｋＨｚの交流を印加したときの比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を樹脂に分散させたフッ素系樹脂フィルムを採用してもよい。透明フィルム基板の比誘電率は上記の通り、４以上であれば発光可能であり、フッ素系樹脂フィルムでも７〜１０程度であるがこれでも必要な輝度が得られる。しかし、これ以上の輝度が要求されるものについては、上記のような比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を上記の樹脂に分散させて比誘電率を高くしたフィルムを採用することにより高輝度化の要請に対応可能となる。比誘電率が１００以上の誘電体としては酸化チタンなどの金属酸化物が挙げられる。
【００１３】
次に、透明フィルム基板の表面に文字やパターンなどを描画するための筆記用インクとしては、これが電極としての機能するためには通電性物質であることが求められる。すなわち発光層の発光現象は、発光層を１対の電極で挟み込んで交流電圧を印加することが必要であるが、一方の電極の役割を果たすものが上記の櫛歯電極であり、他方の電極の役割を果たすものが通電性物質である。この通電性物質は透明フィルム基板の表面に筆記用インクなどにより形成されたパターン等である。したがって筆記用インクとしては、導電性物質を含む液状体であることおよび透明フィルム基板の表面に密着可能かつ光透過性を有するものであることを要する。ここでは通電性物質の第１として水性インクが挙げられている。水性インクが透明体であれば、描画した部分は発光層の色彩がそのまま表示され、かつ、乾燥すると通電能力の失われるので発光も停止する。通電性物質の第２として、水性カラーインクが挙げられている。水性カラーインクを採用した場合、描画した部分の発光色は、発光層の発光色彩とこのカラーインクの色彩とが合成した色彩となるため、カラーインクの種類を選択することにより適宜の色表示が可能となる。
【００１４】
さらに、通電性物質の第３として、水性蛍光カラーインクが挙げられている。水性蛍光カラーインクで描画された部分は蛍光物質の２次発光により輝度がさらに高くなるとともに、発光層の発光色彩と蛍光体の色彩との合成色彩の発光が得られるためさらに多彩な表示が可能となる。特に水性蛍光カラーインクとして発光層の発光色彩と同系統の色彩のインクを使用すると、輝度そのものが大きく向上する。
【００１５】
上記した駆動電極である第１および第２の櫛歯電極は、本発明では、絶縁性フィルム上にパターニング形成してあるところに特徴がある。第１および第２の櫛歯電極は、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあるため、互いに接触することがないように形成しなければならず、しかも絶縁層（発光層）のほぼ全面にむらなく設けることが必要なので、印刷などにより所定の形状にパターン化して形成することが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＥＬシートは、表面に文字や図柄などを手書きや印刷などにより描いた部分のみを発光可能とするものである。このＥＬシートの基本的構成は、図３に示すように、透明フィルム基板１の上面（図面では下面）に発光層２、絶縁層３を順次形成し、この絶縁層の上面に櫛歯電極４（４ａ，４ｂ）を形成し、さらにこれらの電極を絶縁体からなる保護層５の形成により各電極を保護してある。櫛歯電極４は図４に示すように、櫛歯状のパターンからなる第１電極４ａの電極要素と、第２電極４ｂの電極要素とを互いに入り込むように設けることによりＥＬシートのほぼ全面を櫛歯電極で網羅するようにしてある。
【００１７】
透明フィルム基板１としては、厚さが１００μｍ以下、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加した場合の比誘電率が４以上、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０以下の条件を満たすものを採用してある。透明フィルム基板１の厚さは１００μｍ以下であれば、必要な輝度を得ることができるが、フィルム厚を薄くする程輝度が向上することから、ここでは強度や製造の容易性等を考慮して５０μｍとした。実験によれば、厚さ１００μｍのときの輝度を１とすると厚さ５０μｍでは２．５〜３、厚さ２５μｍでは８〜９、さらに厚さ１０μｍでは３０〜３５の輝度が得られた。
【００１８】
ここでは、透明フィルム基板１として高強度、高比誘電率で所定の厚さのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を所定の形状の寸法に形成したものを採用してある。ＰＶＤＦは表面が平滑であるため、表面に後述の導電性インクで文字やパターン等を描画しても、インクが滲むようなことが無くかつ容易に消すことが可能である。また、耐湿性に優れるため発光層の保護に有効である上にそれ自体の機械的性質も優れているのでＥＬシートの寿命を長くする効果を有する。
【００１９】
発光層２は、発光体としてＣｕをドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用い、これに窒化物をコーティングした蛍光体と、バインダーとを混合・撹拌して発光インクを作り、このインクをスクリーン印刷等により透明フィルム基板１の上面（図面では下面）に印刷し、その後加熱することにより形成してある。上記のバインダーとしてはフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶かしたフッ素樹脂バインダーを用いている。絶縁層３は発光層２の上面にスクリーン印刷法等により形成してある。この絶縁層３は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３ ）からなる高誘電体物質と、フッ素樹脂バインダーとを混合・撹拌することにより作られたものを採用してある。
【００２０】
櫛歯電極４は、図４に示すように、絶縁層３の上面に櫛歯状に形成したパターンとして設けてある。櫛歯電極４は、第１電極４ａと第２電極４ｂとの各電極要素が互いに入り込んで絶縁層３の全面を網羅するように設けてある。櫛歯電極４は、基材を銀粉にポリエステルをバインダーとして混合したものを銀インクとして採用してある。この銀インクをスクリーン印刷法などにより絶縁層３の上面に櫛歯状にパターニングし、加熱・乾燥させることにより形成される。なお、銀インクに限らず、カーボンインク、金インクを絶縁層３に印刷する等して櫛歯電極４を形成するようにしてもよい。保護層５は、ポリエステル、ポリイミド、ポリ塩化ビニルなど強度が高く電気的に絶縁性の高い樹脂材を用い、スクリーン印刷等により櫛歯電極４を覆うように形成してある。本発明のＥＬシートは、この段階で中間製品として利用に供することが可能となる。したがって、この状態のままで櫛歯電極４の各電極４ａ，４ｂに交流電圧を印加しても殆ど発光することはない。このＥＬシートは、後に透明フィルム基板１の表面に電極となる文字やパターンを形成することにより任意に表示可能となる。発光層２の両面を電極で挟み込んで交流電圧を印加しなければ、発光体のエネルギーが励起されないためである。
【００２１】
図１は、上記したＥＬシートの透明フィルム基板１の表面（図面上部）に導電性インクなどの光透過性を有する通電性物質６を用いた文字やパターンの描画例を示している。この通電性物質としての導電性インク７には文字等を形成した後、乾燥すると発光しなくなる性質を有するものと、乾燥後も発光を継続するものとが含まれる。前者としては主に水溶性インクや水性蛍光カラーインク（共に電解質溶液である）があり、後者としては導電性ポリマー溶液やカーボン溶液からなる導電性インクなどがある。通電性物質としては、導電性を有する物質であれば何でもよいが、透明フィルム基板１の表面に密着可能なものであることが必要である。通電性物質６により形成されるパターン等は、印刷や刷毛塗り、筆を用いた手書きなどにより形成可能である。また、長期間表示用の通電性物質としては、予め印刷等により文字等を印刷するものであれば、可視光透過性のある導電性微粉末としてインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）を、塗膜形成能を有する樹脂としてアクリルメラミンに分散させた導電性ペーストを用いてもよい。
【００２２】
図２は、ＥＬシートにアルファベットのＡという文字のパターンを印刷した例を示したものである。このＥＬシートは筆記具を用いてこのＥＬシートの表面に使用者が任意に書き込み可能としてあるとともに、ニーズに合わせて所望の文字やパターンを予め印刷しておくことも可能である。使用者が任意に書き込み可能なものとしては、例えば掲示板やレストランのメニューボードのようにフェルトのカラーペンを用いて描画するような場合に、後に書き換え可能とするためにＥＬシート表面を平滑で耐摩耗性の高いものとすることで容易に消去可能であることが望ましい。この点では、本発明の透明フィルム基板１はこの条件を満たしている。
【００２３】
図５は、他の形態例として、絶縁層３の形成を省略し、発光層２の上面に直接櫛歯電極４（４ａ，４ｂ）を設けたＥＬシートの構成を示したものである。絶縁層がないと、絶縁層があるものと比べて輝度が８０％程度に低下することは否めない。しかし、製造工程の減少に伴うコストダウンによる安価な製品を供給可能となる利点がある。
【００２４】
なお、櫛歯電極４は絶縁層３又は発光層２上に印刷形成する場合に限らず、絶縁フィルム上にパターニング形成するようにしてもよい。この場合には、櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルム上に発光層２を印刷形成するか、または櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルム上に絶縁層３及び発光層２を順次印刷形成し、その後に透明フィルム基板１と重ね合わせるようにしてもよい。また、透明フィルム基板１上に発光層２を印刷形成するか、または透明フィルム基板１上に発光層２及び絶縁層３を順次印刷形成し、その後、櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルムと重ね合わせるようにしてもよい。
【００２５】
【実施例１】
実施例１では上記の構成における透明フィルム基板１の材質を、フッ素系樹脂の中からＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を採用してある。フッ素系樹脂は機械的性質が優れかつ耐湿性も優れている他、比誘電率が７．７以上であり、透明フィルム基板１の材質として必要かつ十分な条件を備えていることからこれを採用した。また、上記のＰＶＤＦからなる透明フィルム基板１の厚さをここでは強度や製造の容易性等を考慮して５０μｍとしてある。この他ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）も同様の性質を有するのでこれを採用してもよい。
【００２６】
【実施例２】
実施例２では、透明フィルム基板１の材質として上記の樹脂材すなわちＰＶＤＦやＰＶＦに比誘電率が高い酸化チタン系の物質を分散させたものを採用した。酸化チタン系物質としては、ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）等が挙げられる。これらの酸化チタンには、比誘電率が１００を超えるものが多くあり、これらのいずれかを分散させることにより輝度向上に重要な役割を果たすものとなる。これらの各物質の粒子を含む透明フィルム基板１は、いずれも可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下であり、輝度を向上させるための好条件を備えている。
【００２７】
フッ素系樹脂としてはこの他、ＰＶＤＦ／ＴｒＦＥ（トリフルオロエチレン）共重合体、ＰＶＦ／ＴｒＦＥ共重合体、ＰＶＤＦ／ＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）共重合体、ＰＶＦ／ＴＦＥ共重合体等のいずれかを採用することも可能である。また、透明フィルム基板１の素材として、ＰＶＣＮ／ＶＡｃ（シアン化ビニリデン／酢酸ビニル共重合体）などのシアン系樹脂フィルムを採用してもよい。これらはいずれも比誘電率が高い物質からなるため、輝度の高いＥＬシートを製造可能となる。
【００２８】
【実施例３】
実施例３は、透明フィルム基板１としてフッ素系樹脂フィルムを採用してある場合に、これに対応して発光層３を、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んだものとすることにより発光層の品質向上を図ったものである。蛍光体粒子（発光体）としては、Ｃｕをドープした硫化亜鉛（ＺｕＳ）を用いているが、発光層はこの発光体をフッ素樹脂バインダーとしてフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶かしたバインダーを用い、これらを撹拌・混合して発光インクを作る。フッ素樹脂バインダーを含む発光層３に対してフッ素系樹脂の透明フィルム基板１を組み合わせることにより、両者の密着性が良くなるので、ＥＬシートの信頼性・耐久性の優れたものとなる。
【００２９】
【実施例４】
実施例４は、透明フィルム基板１の表面上に形成する文字やパターンを形成するための電極となる通電性物質について、光透過性を有する水性カラーインクや水性蛍光カラーインクなどの水性インクを採用したものである。水性カラーインクは、例えば玩具の文字練習盤やレストランのランチメニューなどに手書きするのに好適である。上記の水性インクのうち、本実施例では水性蛍光カラーインクとして、市販の蛍光ペン（ゼブラ株式会社（ＯＰＴＥＸ  ＣＡＲＥ））を用いて輝度の測定をした結果について表１に示してある。この測定は、駆動条件を透明フィルム基板１の厚さが４μｍのＰＶＤＦで、発光層２の発光色をブルーグリーンとし、２００Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧で行った。表１を見てわかるように、発光層２の発光色と同系統色である緑については輝度が他の色と比較して格別に高くなっている。これは発光層２の発光と２次発光との相乗効果によるものと考えられるが、輝度の向上を得ようとする場合には発光層２の発光色と同系統の色の蛍光カラーペンを使用することが有効であることを示している。
【表１】
2004362976.tif 000003
【００３０】
本発明は、以上のいくつかの実施例を組み合わせることにより輝度が高く、かつ用途に応じた機能を有するＥＬシートを提供可能となる。なお、電極を櫛歯電極としてあるが、これに限るものではなく、蚊取線香のような形状の渦巻きパターンを各電極要素が互いに入り込むように設けたものとしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、表面に文字やパターンを形成して、これらの形成された部分だけを発光させるＥＬシートの輝度を高くするとともに信頼性を高くすることが可能となる。また、透明フィルム基板としてフッ素系樹脂フィルムを採用すれば、高輝度が得られることはもとより高強度で高耐電圧かつ表面平滑なものとすることができるので、表面に描いた文字等が崩れるようなことがなく、一旦描いた文字等を容易に消去可能となる。また、透明フィルム基板としてフッ素系樹脂フィルムを採用した場合に、発光層を少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んだものとすれば、さらに信頼性の高いＥＬシートとすることが可能となる。
【００３２】
さらにまた、本発明のＥＬシートは表面に通電性物質で任意の文字やパターンを描画するだけで、この描画した部分のみ発光可能とするものであるが、これを市販のカラーペン等で書き込むだけでよいので、輝度の高い表示が通常のホワイトボードにフェルトペンで文字等を描画する感覚で表示可能となる。この表示は後で完全に消すことができるので、繰り返し使用が可能である。また、通電性物質を水性蛍光カラーインクとすれば、さらに高輝度の表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面に通電性物質が付着してある例を示す断面図である。
【図２】平面図である。
【図３】ＥＬシートの基本構成を示す断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線の断面図である。
【図５】絶縁層を設けていないＥＬシートの基本構成を示す断面図である。
【図６】従来技術の基本構成を示す断面図である。
【図７】従来技術の他の基本構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１                透明フィルム基板
２                発光層
３                絶縁層
４（４ａ，４ｂ）  櫛歯電極
５                通電性物質
【図１】
2004362976.tif 000004
【図２】
2004362976.tif 000005
【図３】
2004362976.tif 000006
【図４】
2004362976.tif 000007
【図５】
2004362976.tif 000008
【図６】
2004362976.tif 000009
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月12日(2003.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】透明フィルム基板の一方の面に発光層および絶縁層が順次設けてあるとともに、上記絶縁層上に第１および第２の櫛歯電極を、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、
上記透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、上記描画した部分を発光可能とするＥＬシートであって、
上記透明フィルム基板は、厚さを１００μｍ以下としてあり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときの比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下である
ことを特徴とするＥＬシート。
【請求項２】透明フィルム基板の一方の面に発光層が設けてあるとともに、上記発光層上に第１および第２の櫛歯電極を、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、
上記透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、上記描画した部分を発光可能とするＥＬシートであって、
上記透明フィルム基板は、厚さを１００μｍ以下としてあり、１Ｖ、１ｋＨｚの交流を印加したときの比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上でヘイズが２０％以下である
ことを特徴とするＥＬシート。
【請求項３】請求項１または請求項２において、上記透明フィルム基板は、フッ素系樹脂フィルムからなる透明シートであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項４】請求項３において、上記発光層は、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んでいることを特徴とするＥＬシート。
【請求項５】請求項１又は請求項２において、上記透明フィルム基板は、１Ｖ、１ｋＨｚの交流電圧を印加したときの比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を樹脂に分散させたフィルムからなることを特徴とするＥＬシート。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性インクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性カラーインクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項８】請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性蛍光カラーインクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかにおいて、上記第１および第２の櫛歯電極は、絶縁性フィルム上にパターニング形成されていることを特徴とするＥＬシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意に文字やパターンなどを書き込み可能とするＥＬシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬシートは、厚さが薄く電力消費が少なくかつ安価な発光体として広範な用途を有していることは周知の通りである。従来のＥＬシートは、図６に示すように、透明フィルム１１上に透明電極層１２、発光層１３、絶縁層１４、背面電極層１５を順次形成し、最後に背面電極層１５上に保護層１６を形成したものによって構成されている（例えば特許文献１）。このＥＬシートは、透明電極層１２と背面電極層１５との各電極端子に交流電圧を印加することにより発光するのであるが、発光する範囲は透明電極層１２と背面電極層１５との一致した面だけとなっている。したがって文字や図柄などを発光表示しようとする場合には、いずれか又は両方の電極層を予め所望の形状に形成しておかない限り表示することができなかった。
【０００３】
これに対しては、図７に示すように、絶縁性ベースフィルム２１上に１対の駆動電極２２（２２ａ，２２ｂ）を交互に迷路状に形成し、その上に絶縁体層２３、発光層２４を形成し、発光層２４上に任意のパターンからなる透明電極（表示電極）２５，２５を形成するようにしたものが公表されている（特許文献２）。表示電極上には、封止フィルム層２６を形成して表示電極を保護することも行われている。表示電極２５は、印刷、刷子塗りなどにより任意の形状に形成され、かつ一旦描いたものを消すこともできるので、各種の掲示板、レストラン等のメニューボード、子供の玩具等としての用途を有するものとなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２４３９１号公報
【特許文献２】
特開平８−１５３６８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来技術には、以下のように性能上不十分な面が指摘されている。その第１は、文字や絵柄が滲んでしまうため正確に表示することができず、かつ描いたものをきれいに消すことができないことである。これはこのＥＬシートが発光層２４の上面に直接、表示電極となる導電性インクで印刷等するようになっているため、発光層２４の表面にできている数十μｍの凹凸に起因するものである。この凹凸は発光層２４が直径数十μｍの蛍光体粒子をバインダー中に分散させたインクで形成して乾燥させたものであることに起因する。第２に、一旦、描画したものを消して再び描画することを繰り返すと発光層２４がすり減ってしまうため、ＥＬシートの寿命が短いことである。これは発光層２４上に直接描画するものであることに起因する。
【０００６】
第３に上記構成のＥＬシートは、輝度が不十分であるため、表示手段としての満足感が得られないことである。第４には安全性にやや問題があることである。すなわち、発光層２４や絶縁体層２３の厚さの合計が数１０〜１００μｍ程度と薄くなっているため、使用者がＥＬの表面に傷をつけてしまったような場合に、絶縁層２６の直下の駆動電極２２に触れて感電するおそれがある。これに対しては発光層２４の表面を高誘電体フィルムで覆うことも行われている（上記特許文献２）が、高誘電体フィルムを発光層２４と密着させることは困難である上に、仮に密着させることができたとしても高誘電体フィルムを密着させるための接着層の存在による輝度の低下は避けられない。
【０００７】
本発明の目的は、表示用の文字や図柄の正確な書き込みや消去が容易で十分な得られるＥＬシートを安価に提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、透明フィルム基板の一方の面に発光層および絶縁層が順次設けてあるとともに、上記の絶縁層上に第１および第２の櫛歯電極が、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、上記した透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、描画した部分を発光可能とするＥＬシートに対して以下の手段を採用したところに特徴がある。すなわち、上記の透明フィルム基板として、厚さが１００μｍ以下であり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときに比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつ、ヘイズ（平行光線透過率と光拡散透過率の比）が２０％以下であるものを採用することにより、上記の諸課題を解決するようにしたものである。上記手段の採用により任意に所望の文字やパターンなどを描画することが可能なＥＬシートの輝度を格段に向上させることを可能とした。
【０００９】
他の手段として、上記した絶縁層を省略し、発光層上に直接櫛歯電極を設けるようにしてもよい。絶縁層形成のための工程数を減らすことにより製造コストの低減を図ることが可能となる。絶縁層を省略したＥＬシートであってもなお、絶縁層を有するものと比較して約８０％の輝度が得られるので、上記の透明フィルム基板その他の輝度向上要因により十分に使用に耐え得る輝度を有するものとすることが可能である。
【００１０】
上記の条件、すなわち、透明フィルム基板として、厚さが１００μｍ以下であり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときに比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下であるという条件を備えた透明フィルム基板としては、フッ素系樹脂フィルムを採用することが望ましい。フッ素系樹脂フィルムは比誘電率が上記の条件を十分にクリアしているほか、機械的強度や表面の平滑度、耐湿性などに優れており、寿命などの面からも透明フィルム基板として好適なものである。
【００１１】
上記の発光層は、透明フィルム基板として上記のフッ素系樹脂フィルムを採用してある場合には、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んでいるものであることが望ましい。フッ素系樹脂からなる透明フィルム基板とフッ素樹脂バインダーを含んでいる発光層との組み合わせは、密着性に優れているため両者の結合を強固なものとし、剥離などの問題を生じない信頼性の高いものとすることができる。
【００１２】
また、他の手段として、上記の透明フィルム基板を、１Ｖ、１ｋＨｚの交流を印加したときの比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を樹脂に分散させたフッ素系樹脂フィルムを採用してもよい。透明フィルム基板の比誘電率は上記の通り、４以上であれば発光可能であり、フッ素系樹脂フィルムでも７〜１０程度であるがこれでも必要な輝度が得られる。しかし、これ以上の輝度が要求されるものについては、上記のような比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を上記の樹脂に分散させて比誘電率を高くしたフィルムを採用することにより高輝度化の要請に対応可能となる。比誘電率が１００以上の誘電体としては酸化チタンなどの金属酸化物が挙げられる。
【００１３】
次に、透明フィルム基板の表面に文字やパターンなどを描画するための筆記用インクとしては、これが電極としての機能するためには通電性物質であることが求められる。すなわち発光層の発光現象は、発光層を１対の電極で挟み込んで交流電圧を印加することが必要であるが、一方の電極の役割を果たすものが上記の櫛歯電極であり、他方の電極の役割を果たすものが通電性物質である。この通電性物質は透明フィルム基板の表面に筆記用インクなどにより形成されたパターン等である。したがって筆記用インクとしては、導電性物質を含む液状体であることおよび透明フィルム基板の表面に密着可能かつ光透過性を有するものであることを要する。ここでは通電性物質の第１として水性インクが挙げられている。水性インクが透明体であれば、描画した部分は発光層の色彩がそのまま表示され、かつ、乾燥すると通電能力の失われるので発光も停止する。通電性物質の第２として、水性カラーインクが挙げられている。水性カラーインクを採用した場合、描画した部分の発光色は、発光層の発光色彩とこのカラーインクの色彩とが合成した色彩となるため、カラーインクの種類を選択することにより適宜の色表示が可能となる。
【００１４】
さらに、通電性物質の第３として、水性蛍光カラーインクが挙げられている。水性蛍光カラーインクで描画された部分は蛍光物質の２次発光により輝度がさらに高くなるとともに、発光層の発光色彩と蛍光体の色彩との合成色彩の発光が得られるためさらに多彩な表示が可能となる。特に水性蛍光カラーインクとして発光層の発光色彩と同系統の色彩のインクを使用すると、輝度そのものが大きく向上する。
【００１５】
上記した駆動電極である第１および第２の櫛歯電極は、本発明では、絶縁性フィルム上にパターニング形成してあるところに特徴がある。第１および第２の櫛歯電極は、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあるため、互いに接触することがないように形成しなければならず、しかも絶縁層（発光層）のほぼ全面にむらなく設けることが必要なので、印刷などにより所定の形状にパターン化して形成することが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＥＬシートは、表面に文字や図柄などを手書きや印刷などにより描いた部分のみを発光可能とするものである。このＥＬシートの基本的構成は、図３に示すように、透明フィルム基板１の上面（図面では下面）に発光層２、絶縁層３を順次形成し、この絶縁層の上面に櫛歯電極４（４ａ，４ｂ）を形成し、さらにこれらの電極を絶縁体からなる保護層５の形成により各電極を保護してある。櫛歯電極４は図４に示すように、櫛歯状のパターンからなる第１電極４ａの電極要素と、第２電極４ｂの電極要素とを互いに入り込むように設けることによりＥＬシートのほぼ全面を櫛歯電極で網羅するようにしてある。
【００１７】
透明フィルム基板１としては、厚さが１００μｍ以下、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加した場合の比誘電率が４以上、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０以下の条件を満たすものを採用してある。透明フィルム基板１の厚さは１００μｍ以下であれば、必要な輝度を得ることができるが、フィルム厚を薄くする程輝度が向上することから、ここでは強度や製造の容易性等を考慮して５０μｍとした。実験によれば、厚さ１００μｍのときの輝度を１とすると厚さ５０μｍでは２．５〜３、厚さ２５μｍでは８〜９、さらに厚さ１０μｍでは３０〜３５の輝度が得られた。
【００１８】
ここでは、透明フィルム基板１として高強度、高比誘電率で所定の厚さのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を所定の形状の寸法に形成したものを採用してある。ＰＶＤＦは表面が平滑であるため、表面に後述の導電性インクで文字やパターン等を描画しても、インクが滲むようなことが無くかつ容易に消すことが可能である。また、耐湿性に優れるため発光層の保護に有効である上にそれ自体の機械的性質も優れているのでＥＬシートの寿命を長くする効果を有する。
【００１９】
発光層２は、発光体としてＣｕをドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用い、これに窒化物をコーティングした蛍光体と、バインダーとを混合・撹拌して発光インクを作り、このインクをスクリーン印刷等により透明フィルム基板１の上面（図面では下面）に印刷し、その後加熱することにより形成してある。上記のバインダーとしてはフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶かしたフッ素樹脂バインダーを用いている。絶縁層３は発光層２の上面にスクリーン印刷法等により形成してある。この絶縁層３は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３ ）からなる高誘電体物質と、フッ素樹脂バインダーとを混合・撹拌することにより作られたものを採用してある。
【００２０】
櫛歯電極４は、図４に示すように、絶縁層３の上面に櫛歯状に形成したパターンとして設けてある。櫛歯電極４は、第１電極４ａと第２電極４ｂとの各電極要素が互いに入り込んで絶縁層３の全面を網羅するように設けてある。櫛歯電極４は、基材を銀粉にポリエステルをバインダーとして混合したものを銀インクとして採用してある。この銀インクをスクリーン印刷法などにより絶縁層３の上面に櫛歯状にパターニングし、加熱・乾燥させることにより形成される。なお、銀インクに限らず、カーボンインク、金インクを絶縁層３に印刷する等して櫛歯電極４を形成するようにしてもよい。保護層５は、ポリエステル、ポリイミド、ポリ塩化ビニルなど強度が高く電気的に絶縁性の高い樹脂材を用い、スクリーン印刷等により櫛歯電極４を覆うように形成してある。本発明のＥＬシートは、この段階で中間製品として利用に供することが可能となる。したがって、この状態のままで櫛歯電極４の各電極４ａ，４ｂに交流電圧を印加しても殆ど発光することはない。このＥＬシートは、後に透明フィルム基板１の表面に電極となる文字やパターンを形成することにより任意に表示可能となる。発光層２の両面を電極で挟み込んで交流電圧を印加しなければ、発光体のエネルギーが励起されないためである。
【００２１】
図１は、上記したＥＬシートの透明フィルム基板１の表面（図面上部）に導電性インクなどの光透過性を有する通電性物質６を用いた文字やパターンの描画例を示している。この通電性物質としての導電性インク７には文字等を形成した後、乾燥すると発光しなくなる性質を有するものと、乾燥後も発光を継続するものとが含まれる。前者としては主に水溶性インクや水性蛍光カラーインク（共に電解質溶液である）があり、後者としては導電性ポリマー溶液やカーボン溶液からなる導電性インクなどがある。通電性物質としては、導電性を有する物質であれば何でもよいが、透明フィルム基板１の表面に密着可能なものであることが必要である。通電性物質６により形成されるパターン等は、印刷や刷毛塗り、筆を用いた手書きなどにより形成可能である。また、長期間表示用の通電性物質としては、予め印刷等により文字等を印刷するものであれば、可視光透過性のある導電性微粉末としてインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）を、塗膜形成能を有する樹脂としてアクリルメラミンに分散させた導電性ペーストを用いてもよい。
【００２２】
図２は、ＥＬシートにアルファベットのＡという文字のパターンを印刷した例を示したものである。このＥＬシートは筆記具を用いてこのＥＬシートの表面に使用者が任意に書き込み可能としてあるとともに、ニーズに合わせて所望の文字やパターンを予め印刷しておくことも可能である。使用者が任意に書き込み可能なものとしては、例えば掲示板やレストランのメニューボードのようにフェルトのカラーペンを用いて描画するような場合に、後に書き換え可能とするためにＥＬシート表面を平滑で耐摩耗性の高いものとすることで容易に消去可能であることが望ましい。この点では、本発明の透明フィルム基板１はこの条件を満たしている。
【００２３】
図５は、他の形態例として、絶縁層３の形成を省略し、発光層２の上面に直接櫛歯電極４（４ａ，４ｂ）を設けたＥＬシートの構成を示したものである。絶縁層がないと、絶縁層があるものと比べて輝度が８０％程度に低下することは否めない。しかし、製造工程の減少に伴うコストダウンによる安価な製品を供給可能となる利点がある。
【００２４】
なお、櫛歯電極４は絶縁層３又は発光層２上に印刷形成する場合に限らず、絶縁フィルム上にパターニング形成するようにしてもよい。この場合には、櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルム上に発光層２を印刷形成するか、または櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルム上に絶縁層３及び発光層２を順次印刷形成し、その後に透明フィルム基板１と重ね合わせるようにしてもよい。また、透明フィルム基板１上に発光層２を印刷形成するか、または透明フィルム基板１上に発光層２及び絶縁層３を順次印刷形成し、その後、櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルムと重ね合わせるようにしてもよい。
【００２５】
【実施例１】
実施例１では上記の構成における透明フィルム基板１の材質を、フッ素系樹脂の中からＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を採用してある。フッ素系樹脂は機械的性質が優れかつ耐湿性も優れている他、比誘電率が７．７以上であり、透明フィルム基板１の材質として必要かつ十分な条件を備えていることからこれを採用した。また、上記のＰＶＤＦからなる透明フィルム基板１の厚さをここでは強度や製造の容易性等を考慮して５０μｍとしてある。この他ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）も同様の性質を有するのでこれを採用してもよい。
【００２６】
【実施例２】
実施例２では、透明フィルム基板１の材質として上記の樹脂材すなわちＰＶＤＦやＰＶＦに比誘電率が高い酸化チタン系の物質を分散させたものを採用した。酸化チタン系物質としては、ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）等が挙げられる。これらの酸化チタンには、比誘電率が１００を超えるものが多くあり、これらのいずれかを分散させることにより輝度向上に重要な役割を果たすものとなる。これらの各物質の粒子を含む透明フィルム基板１は、いずれも可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下であり、輝度を向上させるための好条件を備えている。
【００２７】
フッ素系樹脂としてはこの他、ＰＶＤＦ／ＴｒＦＥ（トリフルオロエチレン）共重合体、ＰＶＦ／ＴｒＦＥ共重合体、ＰＶＤＦ／ＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）共重合体、ＰＶＦ／ＴＦＥ共重合体等のいずれかを採用することも可能である。また、透明フィルム基板１の素材として、ＰＶＣＮ／ＶＡｃ（シアン化ビニリデン／酢酸ビニル共重合体）などのシアン系樹脂フィルムを採用してもよい。これらはいずれも比誘電率が高い物質からなるため、輝度の高いＥＬシートを製造可能となる。
【００２８】
【実施例３】
実施例３は、透明フィルム基板１としてフッ素系樹脂フィルムを採用してある場合に、これに対応して発光層３を、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んだものとすることにより発光層の品質向上を図ったものである。蛍光体粒子（発光体）としては、Ｃｕをドープした硫化亜鉛（ＺｕＳ）を用いているが、発光層はこの発光体をフッ素樹脂バインダーとしてフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶かしたバインダーを用い、これらを撹拌・混合して発光インクを作る。フッ素樹脂バインダーを含む発光層３に対してフッ素系樹脂の透明フィルム基板１を組み合わせることにより、両者の密着性が良くなるので、ＥＬシートの信頼性・耐久性の優れたものとなる。
【００２９】
【実施例４】
実施例４は、透明フィルム基板１の表面上に形成する文字やパターンを形成するための電極となる通電性物質について、光透過性を有する水性カラーインクや水性蛍光カラーインクなどの水性インクを採用したものである。水性カラーインクは、例えば玩具の文字練習盤やレストランのランチメニューなどに手書きするのに好適である。上記の水性インクのうち、本実施例では水性蛍光カラーインクとして、市販の蛍光ペン（ゼブラ株式会社（ＯＰＴＥＸ  ＣＡＲＥ））を用いて輝度の測定をした結果について表１に示してある。この測定は、駆動条件を透明フィルム基板１の厚さが４μｍのＰＶＤＦで、発光層２の発光色をブルーグリーンとし、２００Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧で行った。表１を見てわかるように、発光層２の発光色と同系統色である緑については輝度が他の色と比較して格別に高くなっている。これは発光層２の発光と２次発光との相乗効果によるものと考えられるが、輝度の向上を得ようとする場合には発光層２の発光色と同系統の色の蛍光カラーペンを使用することが有効であることを示している。
【表１】
2004362976.tif 000011
【００３０】
本発明は、以上のいくつかの実施例を組み合わせることにより輝度が高く、かつ用途に応じた機能を有するＥＬシートを提供可能となる。なお、電極を櫛歯電極としてあるが、これに限るものではなく、蚊取線香のような形状の渦巻きパターンを各電極要素が互いに入り込むように設けたものとしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、表面に文字やパターンを形成して、これらの形成された部分だけを発光させるＥＬシートの輝度を高くするとともに信頼性を高くすることが可能となる。また、透明フィルム基板としてフッ素系樹脂フィルムを採用すれば、高輝度が得られることはもとより高強度で高耐電圧かつ表面平滑なものとすることができるので、表面に描いた文字等が崩れるようなことがなく、一旦描いた文字等を容易に消去可能となる。また、透明フィルム基板としてフッ素系樹脂フィルムを採用した場合に、発光層を少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んだものとすれば、さらに信頼性の高いＥＬシートとすることが可能となる。
【００３２】
さらにまた、本発明のＥＬシートは表面に通電性物質で任意の文字やパターンを描画するだけで、この描画した部分のみ発光可能とするものであるが、これを市販のカラーペン等で書き込むだけでよいので、輝度の高い表示が通常のホワイトボードにフェルトペンで文字等を描画する感覚で表示可能となる。この表示は後で完全に消すことができるので、繰り返し使用が可能である。また、通電性物質を水性蛍光カラーインクとすれば、さらに高輝度の表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面に通電性物質が付着してある例を示す断面図である。
【図２】平面図である。
【図３】ＥＬシートの基本構成を示す断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線の断面図である。
【図５】絶縁層を設けていないＥＬシートの基本構成を示す断面図である。
【図６】従来技術の基本構成を示す断面図である。
【図７】従来技術の他の基本構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１                透明フィルム基板
２                発光層
３                絶縁層
４（４ａ，４ｂ）  櫛歯電極
５                通電性物質




【手続補正書】
【提出日】平成15年11月13日(2003.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】透明フィルム基板の一方の面に発光層および絶縁層が順次設けてあるとともに、上記絶縁層上に第１および第２の櫛歯電極を、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、
上記透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、上記描画した部分を発光可能とするＥＬシートであって、
上記透明フィルム基板は、厚さを１００μｍ以下としてあり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときの比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下である
ことを特徴とするＥＬシート。
【請求項２】透明フィルム基板の一方の面に発光層が設けてあるとともに、上記発光層上に第１および第２の櫛歯電極を、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、
上記透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、上記描画した部分を発光可能とするＥＬシートであって、
上記透明フィルム基板は、厚さを１００μｍ以下としてあり、１Ｖ、１ｋＨｚの交流を印加したときの比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上でヘイズが２０％以下である
ことを特徴とするＥＬシート。
【請求項３】請求項１または請求項２において、上記透明フィルム基板は、フッ素系樹脂フィルムからなる透明シートであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項４】請求項１または請求項２において、上記発光層は、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んでいることを特徴とするＥＬシート。
【請求項５】請求項１又は請求項２において、上記透明フィルム基板は、１Ｖ、１ｋＨｚの交流電圧を印加したときの比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を樹脂に分散させたフィルムからなることを特徴とするＥＬシート。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性インクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性カラーインクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項８】請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記通電性物質は、水性蛍光カラーインクであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかにおいて、上記第１および第２の櫛歯電極は、絶縁性フィルム上にパターニング形成されていることを特徴とするＥＬシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意に文字やパターンなどを書き込み可能とするＥＬシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬシートは、厚さが薄く電力消費が少なくかつ安価な発光体として広範な用途を有していることは周知の通りである。従来のＥＬシートは、図６に示すように、透明フィルム１１上に透明電極層１２、発光層１３、絶縁層１４、背面電極層１５を順次形成し、最後に背面電極層１５上に保護層１６を形成したものによって構成されている（例えば特許文献１）。このＥＬシートは、透明電極層１２と背面電極層１５との各電極端子に交流電圧を印加することにより発光するのであるが、発光する範囲は透明電極層１２と背面電極層１５との一致した面だけとなっている。したがって文字や図柄などを発光表示しようとする場合には、いずれか又は両方の電極層を予め所望の形状に形成しておかない限り表示することができなかった。
【０００３】
これに対しては、図７に示すように、絶縁性ベースフィルム２１上に１対の駆動電極２２（２２ａ，２２ｂ）を交互に迷路状に形成し、その上に絶縁体層２３、発光層２４を形成し、発光層２４上に任意のパターンからなる透明電極（表示電極）２５，２５を形成するようにしたものが公表されている（特許文献２）。表示電極上には、封止フィルム層２６を形成して表示電極を保護することも行われている。表示電極２５は、印刷、刷子塗りなどにより任意の形状に形成され、かつ一旦描いたものを消すこともできるので、各種の掲示板、レストラン等のメニューボード、子供の玩具等としての用途を有するものとなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２４３９１号公報
【特許文献２】
特開平８−１５３６８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来技術には、以下のように性能上不十分な面が指摘されている。その第１は、文字や絵柄が滲んでしまうため正確に表示することができず、かつ描いたものをきれいに消すことができないことである。これはこのＥＬシートが発光層２４の上面に直接、表示電極となる導電性インクで印刷等するようになっているため、発光層２４の表面にできている数十μｍの凹凸に起因するものである。この凹凸は発光層２４が直径数十μｍの蛍光体粒子をバインダー中に分散させたインクで形成して乾燥させたものであることに起因する。第２に、一旦、描画したものを消して再び描画することを繰り返すと発光層２４がすり減ってしまうため、ＥＬシートの寿命が短いことである。これは発光層２４上に直接描画するものであることに起因する。
【０００６】
第３に上記構成のＥＬシートは、輝度が不十分であるため、表示手段としての満足感が得られないことである。第４には安全性にやや問題があることである。すなわち、発光層２４や絶縁体層２３の厚さの合計が数１０〜１００μｍ程度と薄くなっているため、使用者がＥＬの表面に傷をつけてしまったような場合に、絶縁層２６の直下の駆動電極２２に触れて感電するおそれがある。これに対しては発光層２４の表面を高誘電体フィルムで覆うことも行われている（上記特許文献２）が、高誘電体フィルムを発光層２４と密着させることは困難である上に、仮に密着させることができたとしても高誘電体フィルムを密着させるための接着層の存在による輝度の低下は避けられない。
【０００７】
本発明の目的は、表示用の文字や図柄の正確な書き込みや消去が容易で十分な輝度が得られるＥＬシートを安価に提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、透明フィルム基板の一方の面に発光層および絶縁層が順次設けてあるとともに、上記の絶縁層上に第１および第２の櫛歯電極が、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあり、上記した透明フィルム基板の他方の面に、光透過性を有する通電性物質を用いて任意に所望の文字やパターンなどを描画することにより、描画した部分を発光可能とするＥＬシートに対して以下の手段を採用したところに特徴がある。すなわち、上記の透明フィルム基板として、厚さが１００μｍ以下であり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときに比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつ、ヘイズ（平行光線透過率と光拡散透過率の比）が２０％以下であるものを採用することにより、上記の諸課題を解決するようにしたものである。上記手段の採用により任意に所望の文字やパターンなどを描画することが可能なＥＬシートの輝度を格段に向上させることを可能とした。
【０００９】
他の手段として、上記した絶縁層を省略し、発光層上に直接櫛歯電極を設けるようにしてもよい。絶縁層形成のための工程数を減らすことにより製造コストの低減を図ることが可能となる。絶縁層を省略したＥＬシートであってもなお、絶縁層を有するものと比較して約８０％の輝度が得られるので、上記の透明フィルム基板その他の輝度向上要因により十分に使用に耐え得る輝度を有するものとすることが可能である。
【００１０】
上記の条件、すなわち、透明フィルム基板として、厚さが１００μｍ以下であり、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加したときに比誘電率が４．０以上であるとともに、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下であるという条件を備えた透明フィルム基板としては、フッ素系樹脂フィルムを採用することが望ましい。フッ素系樹脂フィルムは比誘電率が上記の条件を十分にクリアしているほか、機械的強度や表面の平滑度、耐湿性などに優れており、寿命などの面からも透明フィルム基板として好適なものである。
【００１１】
上記の発光層は、透明フィルム基板として上記のフッ素系樹脂フィルムを採用してある場合には、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んでいるものであることが望ましい。フッ素系樹脂からなる透明フィルム基板とフッ素樹脂バインダーを含んでいる発光層との組み合わせは、密着性に優れているため両者の結合を強固なものとし、剥離などの問題を生じない信頼性の高いものとすることができる。
【００１２】
また、他の手段として、上記の透明フィルム基板を、１Ｖ、１ｋＨｚの交流を印加したときの比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を樹脂に分散させたフッ素系樹脂フィルムを採用してもよい。透明フィルム基板の比誘電率は上記の通り、４以上であれば発光可能であり、フッ素系樹脂フィルムでも７〜１０程度であるがこれでも必要な輝度が得られる。しかし、これ以上の輝度が要求されるものについては、上記のような比誘電率が１００以上の誘電体の粒子を上記の樹脂に分散させて比誘電率を高くしたフィルムを採用することにより高輝度化の要請に対応可能となる。比誘電率が１００以上の誘電体としては酸化チタンなどの金属酸化物が挙げられる。
【００１３】
次に、透明フィルム基板の表面に文字やパターンなどを描画するための筆記用インクとしては、これが電極としての機能するためには通電性物質であることが求められる。すなわち発光層の発光現象は、発光層を１対の電極で挟み込んで交流電圧を印加することが必要であるが、一方の電極の役割を果たすものが上記の櫛歯電極であり、他方の電極の役割を果たすものが通電性物質である。この通電性物質は透明フィルム基板の表面に筆記用インクなどにより形成されたパターン等である。したがって筆記用インクとしては、導電性物質を含む液状体であることおよび透明フィルム基板の表面に密着可能かつ光透過性を有するものであることを要する。ここでは通電性物質の第１として水性インクが挙げられている。水性インクが透明体であれば、描画した部分は発光層の色彩がそのまま表示され、かつ、乾燥すると通電能力の失われるので発光も停止する。通電性物質の第２として、水性カラーインクが挙げられている。水性カラーインクを採用した場合、描画した部分の発光色は、発光層の発光色彩とこのカラーインクの色彩とが合成した色彩となるため、カラーインクの種類を選択することにより適宜の色表示が可能となる。
【００１４】
さらに、通電性物質の第３として、水性蛍光カラーインクが挙げられている。水性蛍光カラーインクで描画された部分は蛍光物質の２次発光により輝度がさらに高くなるとともに、発光層の発光色彩と蛍光体の色彩との合成色彩の発光が得られるためさらに多彩な表示が可能となる。特に水性蛍光カラーインクとして発光層の発光色彩と同系統の色彩のインクを使用すると、輝度そのものが大きく向上する。
【００１５】
上記した駆動電極である第１および第２の櫛歯電極は、本発明では、絶縁性フィルム上にパターニング形成してあるところに特徴がある。第１および第２の櫛歯電極は、一方の電極要素が他方の電極要素間に入り込むように設けてあるため、互いに接触することがないように形成しなければならず、しかも絶縁層（発光層）のほぼ全面にむらなく設けることが必要なので、印刷などにより所定の形状にパターン化して形成することが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＥＬシートは、表面に文字や図柄などを手書きや印刷などにより描いた部分のみを発光可能とするものである。このＥＬシートの基本的構成は、図３に示すように、透明フィルム基板１の上面（図面では下面）に発光層２、絶縁層３を順次形成し、この絶縁層の上面に櫛歯電極４（４ａ，４ｂ）を形成し、さらにこれらの電極を絶縁体からなる保護層５の形成により各電極を保護してある。櫛歯電極４は図４に示すように、櫛歯状のパターンからなる第１電極４ａの電極要素と、第２電極４ｂの電極要素とを互いに入り込むように設けることによりＥＬシートのほぼ全面を櫛歯電極で網羅するようにしてある。
【００１７】
透明フィルム基板１としては、厚さが１００μｍ以下、１Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧を印加した場合の比誘電率が４以上、可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０以下の条件を満たすものを採用してある。透明フィルム基板１の厚さは１００μｍ以下であれば、必要な輝度を得ることができるが、フィルム厚を薄くする程輝度が向上することから、ここでは強度や製造の容易性等を考慮して５０μｍとした。実験によれば、厚さ１００μｍのときの輝度を１とすると厚さ５０μｍでは２．５〜３、厚さ２５μｍでは８〜９、さらに厚さ１０μｍでは３０〜３５の輝度が得られた。
【００１８】
ここでは、透明フィルム基板１として高強度、高比誘電率で所定の厚さのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を所定の形状の寸法に形成したものを採用してある。ＰＶＤＦは表面が平滑であるため、表面に後述の導電性インクで文字やパターン等を描画しても、インクが滲むようなことが無くかつ容易に消すことが可能である。また、耐湿性に優れるため発光層の保護に有効である上にそれ自体の機械的性質も優れているのでＥＬシートの寿命を長くする効果を有する。
【００１９】
発光層２は、発光体としてＣｕをドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用い、これに窒化物をコーティングした蛍光体と、バインダーとを混合・撹拌して発光インクを作り、このインクをスクリーン印刷等により透明フィルム基板１の上面（図面では下面）に印刷し、その後加熱することにより形成してある。上記のバインダーとしてはフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶かしたフッ素樹脂バインダーを用いている。絶縁層３は発光層２の上面にスクリーン印刷法等により形成してある。この絶縁層３は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３ ）からなる高誘電体物質と、フッ素樹脂バインダーとを混合・撹拌することにより作られたものを採用してある。
【００２０】
櫛歯電極４は、図４に示すように、絶縁層３の上面に櫛歯状に形成したパターンとして設けてある。櫛歯電極４は、第１電極４ａと第２電極４ｂとの各電極要素が互いに入り込んで絶縁層３の全面を網羅するように設けてある。櫛歯電極４は、基材を銀粉にポリエステルをバインダーとして混合したものを銀インクとして採用してある。この銀インクをスクリーン印刷法などにより絶縁層３の上面に櫛歯状にパターニングし、加熱・乾燥させることにより形成される。なお、銀インクに限らず、カーボンインク、金インクを絶縁層３に印刷する等して櫛歯電極４を形成するようにしてもよい。保護層５は、ポリエステル、ポリイミド、ポリ塩化ビニルなど強度が高く電気的に絶縁性の高い樹脂材を用い、スクリーン印刷等により櫛歯電極４を覆うように形成してある。本発明のＥＬシートは、この段階で中間製品として利用に供することが可能となる。したがって、この状態のままで櫛歯電極４の各電極４ａ，４ｂに交流電圧を印加しても殆ど発光することはない。このＥＬシートは、後に透明フィルム基板１の表面に電極となる文字やパターンを形成することにより任意に表示可能となる。発光層２の両面を電極で挟み込んで交流電圧を印加しなければ、発光体のエネルギーが励起されないためである。
【００２１】
図１は、上記したＥＬシートの透明フィルム基板１の表面（図面上部）に導電性インクなどの光透過性を有する通電性物質６を用いた文字やパターンの描画例を示している。この通電性物質としての導電性インクには文字等を形成した後、乾燥すると発光しなくなる性質を有するものと、乾燥後も発光を継続するものとが含まれる。前者としては主に水溶性インクや水性蛍光カラーインク（共に電解質溶液である）があり、後者としては導電性ポリマー溶液やカーボン溶液からなる導電性インクなどがある。通電性物質としては、導電性を有する物質であれば何でもよいが、透明フィルム基板１の表面に密着可能なものであることが必要である。通電性物質６により形成されるパターン等は、印刷や刷毛塗り、筆を用いた手書きなどにより形成可能である。また、長期間表示用の通電性物質としては、予め印刷等により文字等を印刷するものであれば、可視光透過性のある導電性微粉末としてインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）を、塗膜形成能を有する樹脂としてアクリルメラミンに分散させた導電性ペーストを用いてもよい。
【００２２】
図２は、ＥＬシートにアルファベットのＡという文字のパターンを印刷した例を示したものである。このＥＬシートは筆記具を用いてこのＥＬシートの表面に使用者が任意に書き込み可能としてあるとともに、ニーズに合わせて所望の文字やパターンを予め印刷しておくことも可能である。使用者が任意に書き込み可能なものとしては、例えば掲示板やレストランのメニューボードのようにフェルトのカラーペンを用いて描画するような場合に、後に書き換え可能とするためにＥＬシート表面を平滑で耐摩耗性の高いものとすることで容易に消去可能であることが望ましい。この点では、本発明の透明フィルム基板１はこの条件を満たしている。
【００２３】
図５は、他の形態例として、絶縁層３の形成を省略し、発光層２の上面に直接櫛歯電極４（４ａ，４ｂ）を設けたＥＬシートの構成を示したものである。絶縁層がないと、絶縁層があるものと比べて輝度が８０％程度に低下することは否めない。しかし、製造工程の減少に伴うコストダウンによる安価な製品を供給可能となる利点がある。
【００２４】
なお、櫛歯電極４は絶縁層３又は発光層２上に印刷形成する場合に限らず、絶縁フィルム上にパターニング形成するようにしてもよい。この場合には、櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルム上に発光層２を印刷形成するか、または櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルム上に絶縁層３及び発光層２を順次印刷形成し、その後に透明フィルム基板１と重ね合わせるようにしてもよい。また、透明フィルム基板１上に発光層２を印刷形成するか、または透明フィルム基板１上に発光層２及び絶縁層３を順次印刷形成し、その後、櫛歯電極４をパターニングした絶縁フィルムと重ね合わせるようにしてもよい。
【００２５】
【実施例１】
実施例１では上記の構成における透明フィルム基板１の材質を、フッ素系樹脂の中からＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を採用してある。フッ素系樹脂は機械的性質が優れかつ耐湿性も優れている他、比誘電率が７．７以上であり、透明フィルム基板１の材質として必要かつ十分な条件を備えていることからこれを採用した。また、上記のＰＶＤＦからなる透明フィルム基板１の厚さをここでは強度や製造の容易性等を考慮して５０μｍとしてある。この他ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）も同様の性質を有するのでこれを採用してもよい。
【００２６】
【実施例２】
実施例２では、透明フィルム基板１の材質として上記の樹脂材すなわちＰＶＤＦやＰＶＦに比誘電率が高い酸化チタン系の物質を分散させたものを採用した。酸化チタン系物質としては、ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）等が挙げられる。これらの酸化チタンには、比誘電率が１００を超えるものが多くあり、これらのいずれかを分散させることにより輝度向上に重要な役割を果たすものとなる。これらの各物質の粒子を含む透明フィルム基板１は、いずれも可視光透過率が５０％以上かつヘイズが２０％以下であり、輝度を向上させるための好条件を備えている。
【００２７】
フッ素系樹脂としてはこの他、ＰＶＤＦ／ＴｒＦＥ（トリフルオロエチレン）共重合体、ＰＶＦ／ＴｒＦＥ共重合体、ＰＶＤＦ／ＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）共重合体、ＰＶＦ／ＴＦＥ共重合体等のいずれかを採用することも可能である。また、透明フィルム基板１の素材として、ＰＶＣＮ／ＶＡｃ（シアン化ビニリデン／酢酸ビニル共重合体）などのシアン系樹脂フィルムを採用してもよい。これらはいずれも比誘電率が高い物質からなるため、輝度の高いＥＬシートを製造可能となる。
【００２８】
【実施例３】
実施例３は、透明フィルム基板１としてフッ素系樹脂フィルムを採用してある場合に、これに対応して発光層３を、少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んだものとすることにより発光層の品質向上を図ったものである。蛍光体粒子（発光体）としては、Ｃｕをドープした硫化亜鉛（ＺｕＳ）を用いているが、発光層はこの発光体をフッ素樹脂バインダーとしてフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶かしたバインダーを用い、これらを撹拌・混合して発光インクを作る。フッ素樹脂バインダーを含む発光層３に対してフッ素系樹脂の透明フィルム基板１を組み合わせることにより、両者の密着性が良くなるので、ＥＬシートの信頼性・耐久性の優れたものとなる。
【００２９】
【実施例４】
実施例４は、透明フィルム基板１の表面上に形成する文字やパターンを形成するための電極となる通電性物質について、光透過性を有する水性カラーインクや水性蛍光カラーインクなどの水性インクを採用したものである。水性カラーインクは、例えば玩具の文字練習盤やレストランのランチメニューなどに手書きするのに好適である。上記の水性インクのうち、本実施例では水性蛍光カラーインクとして、市販の蛍光ペン（ゼブラ株式会社（ＯＰＴＥＸ  ＣＡＲＥ））を用いて輝度の測定をした結果について表１に示してある。この測定は、駆動条件を透明フィルム基板１の厚さが４μｍのＰＶＤＦで、発光層２の発光色をブルーグリーンとし、２００Ｖ、１ＫＨｚの交流電圧で行った。表１を見てわかるように、発光層２の発光色と同系統色である緑については輝度が他の色と比較して格別に高くなっている。これは発光層２の発光と２次発光との相乗効果によるものと考えられるが、輝度の向上を得ようとする場合には発光層２の発光色と同系統の色の蛍光カラーペンを使用することが有効であることを示している。
【表１】
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【００３０】
本発明は、以上のいくつかの実施例を組み合わせることにより輝度が高く、かつ用途に応じた機能を有するＥＬシートを提供可能となる。なお、電極を櫛歯電極としてあるが、これに限るものではなく、蚊取線香のような形状の渦巻きパターンを各電極要素が互いに入り込むように設けたものとしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、表面に文字やパターンを形成して、これらの形成された部分だけを発光させるＥＬシートの輝度を高くするとともに信頼性を高くすることが可能となる。また、透明フィルム基板としてフッ素系樹脂フィルムを採用すれば、高輝度が得られることはもとより高強度で高耐電圧かつ表面平滑なものとすることができるので、表面に描いた文字等が崩れるようなことがなく、一旦描いた文字等を容易に消去可能となる。また、透明フィルム基板としてフッ素系樹脂フィルムを採用した場合に、発光層を少なくとも蛍光体粒子とフッ素樹脂バインダーとを含んだものとすれば、さらに信頼性の高いＥＬシートとすることが可能となる。
【００３２】
さらにまた、本発明のＥＬシートは表面に通電性物質で任意の文字やパターンを描画するだけで、この描画した部分のみ発光可能とするものであるが、これを市販のカラーペン等で書き込むだけでよいので、輝度の高い表示が通常のホワイトボードにフェルトペンで文字等を描画する感覚で表示可能となる。この表示は後で完全に消すことができるので、繰り返し使用が可能である。また、通電性物質を水性蛍光カラーインクとすれば、さらに高輝度の表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面に通電性物質が付着してある例を示す断面図である。
【図２】平面図である。
【図３】ＥＬシートの基本構成を示す断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線の断面図である。
【図５】絶縁層を設けていないＥＬシートの基本構成を示す断面図である。
【図６】従来技術の基本構成を示す断面図である。
【図７】従来技術の他の基本構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１                透明フィルム基板
２                発光層
３                絶縁層
４（４ａ，４ｂ）  櫛歯電極
５                通電性物質


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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