(57)【要約】  【課題】  ユーザー側において、発光パタンや発光位置を繰り返し、しかも容易に変更可能なＥＬ素子を提供する。  【解決手段】  少なくとも基材３上に、対極となる２以上の電極１（４１）、電極２(４２）が、電気的に絶縁されたパタンをもって形成された背面導電層４と背面導電層４の前面に重ねて配置された誘電層５と誘電層５の前面に重ねて配置された発光層６とからなる発光ベース素子と、前記背面導電層４の絶縁されたパタン上をまたぐように前記発光層６の前面に重ねて配置される透明導電フィルム７１とからなるエレクトロルミネッセンス素子である。前記透明導電フィルム７１には、粘着性を有する導電性高分子ゲルを用いることができる。  【選択図】  図１
2005100893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも
ａ）基材上に、対極となる２以上の電極が、電気的に絶縁されたパタンをもって形成された背面導電層と
ｂ）前記背面導電層の前面に重ねて配置された誘電層と
ｃ）前記誘電層の前面に重ねて配置された発光層とからなる発光ベース素子と、
前記発光ベース素子の前記背面導電層にある絶縁されたパタン上をまたぐように前記発光層の前面に重ねて配置される透明導電フィルムとからなるエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記透明導電フィルムが、粘着性を有する導電性高分子ゲルからなることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記透明導電フィルムの抵抗値が、１×１０６（Ω）以下であることを特徴とする請求項１または２に記載されたエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記透明導電フィルムが、重合性単量体に、架橋性単量体を共重合させた高分子マトリックス内に可塑成分または湿潤剤と溶媒成分と電解質塩を含む導電性高分子ゲルからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載されたエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記ゲル体透明導電層が、重合性単量体と架橋性単量体を共重合させた高分子マトリックス内に、可塑成分または湿潤剤と溶媒成分である水と電解質塩とを含む高分子ハイドロゲルにおいて、少なくともポリビニールアルコール系重合体を溶解した、溶媒成分である水と可塑成分または湿潤剤成分である多価アルコールとの混合液が保持されており、引張破断強度が１０ｋＰａ以上、破断伸びが３５０〜１０００％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載されたエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記透明導電フィルムの少なくとも片面に、光透過性の樹脂フィルムを積層している請求項１乃至５のいずれかの項に記載されたエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
粘着性を有する導電性高分子ゲルにより構成された、請求項１乃至６のいずれかの項に記載されたエレクトロルミネッセンス素子用の透明導電フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＬ発光層を有するエレクトロルミネッセンス素子（以下「ＥＬ素子」という。）に関し、中でも、ユーザーにおいて所望の発光形状を簡単に得られ、また貼り剥がしが容易な透明導電フィルムを有するＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルム等からなる透明支持体の片面に形成された透明電極層と、当該透明電極層の背面に高誘電率ポリマー等の樹脂に蛍光体を分散させて形成した発光層を、さらに背面に誘電層を、さらに背面導電層の順に積層し、透明電極層と背面導電層の厚み方向に交流電圧を印加することにより、該背面導電層と透明電極層の重なり合う形状に対応した発光形状を発光させるＥＬ素子が知られている。
【０００３】
従来のＥＬ素子は、図３に示すようにポリエチレンテレフタレート（以下「ＰＥＴ」という。）等の可撓性を有する透明絶縁フィルム８２の背面に、酸化インジウム錫（以下「ＩＴＯ」という。）等をスパッタまたは蒸着した透明電極層７２１と、さらにこの背面に、フッ素ゴムやシアノ系樹脂等の高誘電性樹脂中に硫化亜鉛等の蛍光体粉末を分散してなる発光層６１と、さらにこの背面に積層した、おなじく高誘電性樹脂中にチタン酸バリウム等の誘電体粉末を分散した誘電層５１と、さらにこの背面に銀やカーボンレジン等を印刷した背面電極層４１、さらにホットメルト等の接着剤層９を介して、ＰＥＴ等の背面絶縁フィルム３１を順に積層し、ＥＬ素子が構成されている。
【０００４】
上記のようなＥＬ素子においては、全面発光でない発光形状を任意にデザインしようとすると、背面導電層側の形状をデザインするしかなかった。その理由としては、透明電極層には、フィルムやガラス基材にＩＴＯ等の導電性薄膜を均一にコーティングし形成したＩＴＯ透明電極が一般的に用いられており、このＩＴＯ透明電極を任意のパタンで形成するのが技術上、またコスト上困難であることによる。このような背面導電層側の形状をデザインする方法では、発光形状はエレクトロルミネッセンス素子の製造時に背面導電層の印刷パタン等で作成することは出来るが、ユーザーにおいて所望の発光形状を簡単に得られるものではなかった。
【０００５】
ユーザー側において、好みに応じた発光形状を作製可能なＥＬ発光素子としては、背面導電層と発光層側の誘電層との間に局部可変シート部材もしくは可溶層を設け、物理的または化学的操作によって厚み方向に導通させることによって、所望の発光形状を得ようとするものが特許文献１及び2に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３２９５８４号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような局部可変シート部材を設け、物理的または化学的操作によって厚み方向に導通させることによって、所望の発光形状を得ようとする方法では、ユーザー側において発光形状や発光位置を繰り返して変更することは容易ではなかった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決する為に、ユーザー側において発光パタンや発光位置を繰り返し、しかも容易に変更可能なＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意検討した結果、以下の手段を用いて上記課題を解決した。
【０００９】
すなわち本発明は、少なくとも、ａ）基材上に、対極となる２以上の電極が、電気的に絶縁されたパタンをもって形成された背面導電層と、ｂ）背面導電層の前面に重ねて配置された誘電層と、ｃ）誘電層の前面に重ねて配置された発光層とからなる発光ベース素子と、前記背面導電層の絶縁されたパタン上をまたぐように前記発光層の前面に重ねて配置される透明導電フィルムとからなるＥＬ素子である。このような構造である本発明のＥＬ素子は、発光ベース素子の発光層前面から両対極上にまたがって重ねて配置された任意形状の透明導電フィルムを通じて発光ベース素子の両極を電気的に導通させることにより、透明導電フィルムが配置された部分の発光層の蛍光体に厚み方向の電界変化が起こり、当該透明導電フィルムの形状に応じた任意形状の発光が得られる。
【００１０】
好ましくは、前記透明導電フィルムが、粘着性を有する導電性高分子ゲルからなることである。ここで粘着性とは、被粘着表面の界面で濡れが良好で均一に密着し、剥離時に粘着層が崩壊しないことをさし、このような粘着性を有する導電性高分子ゲルを用いることで、透明導電フィルムと発光層表面の界面が均一に密着し、発光ベース素子の両極を電気的に導通させた際に、発光層に均一な電界がかかり、むらのない均一な発光が得られる。また、剥離時に粘着層が崩壊せず、剥離・貼付の繰り返しが可能となる。
【００１１】
更に好ましくは、前記透明導電フィルムの抵抗値が、１×１０６（Ω）以下であることである。ＥＬ素子を大きな面積で均一に発光させるためには、当該透明電極層の抵抗値をできるだけ小さくして、発光層に十分な電流を流す必要があるからである。
【００１２】
更に好ましくは、前記透明導電フィルムが、重合性単量体に、架橋性単量体を共重合させた高分子マトリックス内に可塑成分または湿潤剤と溶媒成分と電解質塩を含む導電性高分子ゲルからなることである。このような構成の導電性高分子ゲルとすることにより、ポリマーマトリックス内に分子レベルで溶解した状態の、実質的に均質なポリマーマトリックスを構成することが可能で、光透過率に優れた透明導電フィルムを得ることが可能である。
【００１３】
更に好ましくは、前記ゲル体透明導電フィルムが、重合性単量体と架橋性単量体を共重合させた高分子マトリックス内に可塑成分または湿潤剤と水と電解質塩を含む高分子ハイドロゲルにおいて、少なくともポリビニールアルコール系重合体を溶解した水と多価アルコールの混合液が保持されており、引張破断強度が１０ｋＰａ以上、破断伸びが３５０〜１０００％とすることである。
【００１４】
本発明の別の好適な形態によるＥＬ素子では、前記ゲル体透明導電フィルムが、上面に光透過性の樹脂フィルムを積層しているものである。これによりＥＬ素子としての輝度を確保しつつ、繰り返し貼り剥がしを行う透明電極フィルムを保護することができる。
【００１５】
また本発明は、粘着性を有する導電性高分子ゲルにより構成された本発明のＥＬ素子用における透明電極フィルムの発明である。かかる透明導電フィルムは、これをカッター等により任意に形状にして発光させるＥＬ素子にとって、良好な消耗補充用品となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＥＬ素子では、背面導電層に電気的に絶縁された２以上対極を設けたことにより、発光層を挟むための透明電極を用いる必要がない。よって、発光層の前面に重ねて配置される透明導電フィルムに導線を設ける必要がなく、当該透明導電フィルムの自由度を確保できる。すなわち、透明導電フィルムを発光ベース素子の対極をまたいで設置して、両対極に交流電圧を印加することにより、透明導電フィルムの形状に対応した任意の発光形状で発光させることができる。
【００１７】
また当該透明導電フィルムを、粘着性を有する導電性高分子ゲルとすることで、当該透明電極フィルムを繰り返して貼り剥がすことが可能となる。またカッターナイフ等での任意形状のカッティングが容易となるため、ステッカーやシールの様な形態で取り扱うことができる。また当該導電性高分子ゲルは、例えば発光ベース素子の発光層との接触面側を指で触れても、発光特性はほとんど劣化しない。このような取扱い容易である導電性高分子ゲルを透明導電フィルムに用いたＥＬ素子は、ユーザー側にて貼り剥がしや加工を行うことにより、繰り返して発光位置を変更させたり、発光形状を変更させたりすることが容易に行える。このことにより、光透過性の樹脂フィルムの表面に文字、図案等のイメージを設け多様で効果的なディスプレーデザインが可能となる。
【００１８】
また、粘着性を有する導電性高分子ゲルにより構成された、ＥＬ素子用の透明導電フィルムは、発光ベース素子を取り替えることなく別の形状の発光が容易に可能となるので、ＥＬ素子を全部取り替える場合に比べ、格段に経済的であり、資源の有効利用が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係るＥＬ素子における垂直断面を示した概念図である。図２は本発明の別形態のＥＬ素子における垂直断面を示した概念図である。
図１に示す様に、本発明の一形態に係るＥＬ素子１は、発光ベース素子２と透明導電フィルム７１とからなる。以下各構成要素について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
（発光ベース素子）
本実施形態の発光ベース素子２は、図１に示すように、少なくともａ）基材３上に、対極となる２以上の電極１（４１）、電極２（４２）が、電気的に絶縁されたパタンをもって形成された背面導電層４と、ｂ）背面導電層４の前面に重ねて配置された誘電層５と、ｃ）誘電層５の前面に重ねて配置された発光層６とにより構成される。発光ベース素子２のままでは対極の電極１（４１）と電極２（４２）の間に交流電流を与えてもＥＬ発光は起こらない。しかし、図１に示すように、透明導電フィルム７１を、発光ベース素子２の前記背面導電層４の絶縁されたパタン上をまたぐように前記発光層６の前面に重ねて配置させて、対極の電極１（４１）と電極２（４２）の間に交流電流を与えると、透明導電フィルム７１を重ねた下部に存在する発光層６部位のみからＥＬ発光が生じる。
【００２１】
（基材）
ＥＬ素子を形成する基材３には、ある程度の強度を有する絶縁性物質が用いられる。なかでも可撓性を有する絶縁性フィルムとすることが好ましい。このような基材材料の例として、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ポリウレタン等のウレタン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、変性ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン、アクリル変性ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂などの絶縁性フィルムを挙げることができる。絶縁性フィルムとしては、上記材料の単層フィルムとすることも、多層フィルムとすることも可能である。
【００２２】
（背面導電層）
背面導電層４としては、分散型ＥＬ素子に用いられているアルミニウム、金、銀、銅、ニッケル等の金属膜、導電カーボン膜、ＩＴＯ膜等の透明導電膜などが使用できる。このような導電膜は、導電性材料を含んだ塗料の塗布、印刷、蒸着、スパッタ等の手段によって設けることができる。これを発光ベース素子の構成要素とするため、当該背面電極層４は、前記絶縁性フィルム等の基材３の表面もしくは誘電層５表面に上記手段を用いて設けることができる。
【００２３】
背面導電層４には、本ＥＬ素子１の対極となる２以上の電極、図１でいえば電極１（４１）と電極２（４２）を有しているものである。このため、この各対極の電極１（４１）と電極２（４２）が、背面導電層４中にて電気的に絶縁されたパタンをもって形成されていることが必要である。この２以上の対極に交流電流を与える導線をそれぞれ接続し、透明導電フィルム７１を発光層６上に両対極をまたぐように設置することで、ＥＬ素子としての発光が可能となる。この点、従来のＥＬ素子では、発光層を背面電極と透明電極とで挟んで発光させるものである。これに対し、本発明のＥＬ素子１では、背面導電層４に対極を設けたので、発光層を挟む透明電極は不要となり、代わりに発光層６の上に透明導電フィルム７１を設けることができるようになった。このため、透明導電フィルム７１を任意形状に変形することが可能となり、よってＥＬ素子１として任意形状の発光をさせることが可能となった。
【００２４】
２以上の対極を電気的に絶縁されたパタンをもって形成するには、背面導電層４中で、ある程度の距離をもって、上記各対極、図１でいえば電極１（４１）と電極２（４２）を構成するを塗布等の上記方法にて水平方向に配置することによって達成しうる。離して配置した対極の間には、絶縁性の物質を設置して両対極の絶縁を図ることもできるが、図１に示すように、誘電層５に用いる物質と同じ物質を対極の電極１（４１）と電極２（４２）との間に設置して両対極の絶縁を図ることもできる。すなわち、水平方向（対極間）の電気的な絶縁性を達成するためには、垂直方向の厚みに比べて水平方向の対極間の距離を十分に離して、水平方向の電気抵抗を十分大きくすればよい。従って、対極の間に誘電層５に用いると同じ物質を使用して電気的な絶縁性を達成しようとする場合、対極間の距離は、誘電層５と発光層６とを合計した厚みの３倍以上とすることが好ましく、５倍以上であれば更に好ましい。
【００２５】
（誘電層）
誘電層５は分散型ＥＬ素子に用いられる絶縁体無機粒子を誘電層５の樹脂中に分散させて形成した塗布層である。誘電層５の樹脂には、上記高誘電率ポリマー等のバインダー樹脂が適している。絶縁体粒子は例えば、チタン酸バリウム等の無機粒子がある。
【００２６】
（発光層）
発光層６は、高誘電率ポリマー等のバインダー樹脂に蛍光体を分散、埋没させて形成したものである。高誘電率ポリマーとしては、例えば、フッ化ビニリデン樹脂、シアノ系樹脂、ポリビニリデンクロライド等が使用できる。蛍光体としては、交流電界中に置かれた時発光する蛍光体であり、例えば分散型ＥＬ素子の発光層に用いられている公知に属する任意の蛍光体の微粉末を用いることができる。例えば、ＺｎＳ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ等の蛍光化合物またはＣｕ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ等を添加物したものが用いられる。これらは、単体もしくは２種以上を混合して用いても良い。
【００２７】
上記発光ベース素子２は、少なくとも上記構成要素が上記順番で構成されているものであるが、必要に応じて他の構成要素を加えることもできる。すなわち前記各層は、それぞれの順番で構成されている必要があるが、いずれかの層間に、他の任意の層を加えることを排除するものではない。このような任意的構成要素のうち、有用な働きをするものを以下に示す。但し、本発光ベース素子の任意的構成要素は以下に示すものに限られない。
【００２８】
（発光層保護層）
また本発明のＥＬ素子は、発光ベース素子２から透明導電フィルム７１を剥がすことが可能なものである。従って、透明導電フィルム７１を発光ベース素子２から剥がした際に剥き出しとなる発光層６を保護する透明で導電性を有する層を、剥き出しとなる発光層６の保護層として発光層保護層を設けることもできる。かかる発光層保護層は、ＥＬ素子としての耐久性向上に効果的に作用しうる。
【００２９】
（透明導電フィルム）
本発明に係るＥＬ素子１では、発光ベース素子２に重ねて配置することができる透明導電フィルム７１が必要である。導電性、透明性がなくてはＥＬ素子として機能しえないからであり、フィルム状でないと、ユーザー側において任意形状での発光を容易に行うという本発明の効果を達成できないからである。ここで、透明とは可視光を透過させる性質を有していることをいい、無色透明のみならず、有色透明も含まれる。着色には、公知の着色剤（顔料）を用いることができる。有色透明の場合、ＥＬ素子の発光体の材料によって決定される色彩を当該透明導電フィルムで、その色彩を変化させることができる。
【００３０】
（導電性高分子ゲル）
本発明の透明導電フィルム７１には、粘着性を有する導電性高分子ゲルを用いることが好ましい。ゲル体といえるためには、高分子鎖同士が物理的若しくは化学的に結合することで高分子三次元網目構造を形成し、その高分子三次元網目構造に液体である溶媒等を含んでいる膨潤体物質であって、流動性がなく、形成後の形状を維持できることが必要である。
【００３１】
かかる高分子ゲルは、高分子鎖の架橋をコントロールし、高分子三次元網目構造を設計することで、溶媒、溶媒保持成分及び可塑性成分等を保持した状態で、固体に比べて弾性率が低く、やわらかい高分子三次元網目構造の骨格を形成することができる。このような骨格を持つ高分子ゲルは、適度な凝集力を有しており、これによりゲル体に粘着性を持たせることができる。すなわち、かかる適度な凝集力を有する高分子ゲルでは、被着体表面への濡れが良好であるので、被着体物との接触部分の多くを分子レベルで接近させることができる。また同時に、高分子ゲルの適度な凝集力により、ゲル体に圧縮強度、引っ張り強度が付与されるので、相互の分子間力により、高い粘着性が得られる。その一方、適度な凝集力を持つ高分子ゲルは、ゲル体に機械的強度を付与することもできるので、ゲル体を被着体表面から剥がした際にも、ゲル体を被着体物上に残すことなく剥離することができる。ゲルの凝集力を調整して、上記性質をバランスよく兼ね備えた高分子ゲルとすることで、当該ゲル体に良好な粘着性を付与することができる。
【００３２】
（電解質塩）
高分子ゲルに導電性を付与するには、ゲル中に電解質成分を添加する方法が簡便である。電解質の量は０．０１重量％〜１３重量％であることが好ましく、より好ましくは０．１〜１０重量％である。１３重量％を超える場合は塩の溶解が困難になるため、ゲル内部で結晶の析出が生じたり、他の成分の溶解を阻害したりする場合がある。また、実質１３重量％を超える塩を添加しても電離限界、言い換えれば導電性能は頭打ちとなるため、コストの観点から好ましくない。また、０．０１重量％以下の添加ではゲル体の導電性が十分でなく、均一な発光が得られない。例えば本発明の透明導電フィルムに使用する場合、大きな面積を均一に発光させる場合は、電解質塩を添加することにより抵抗値を１×１０６（Ω）以下に調製することが好ましい。
【００３３】
本発明に用いることが可能な電解質塩としては、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化マグネシウム、ハロゲン化カルシウム等のハロゲン化アルカリ金属やハロゲン化アルカリ土類金属、その他の金属ハロゲン化物や、各種金属の次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩、アンモニウム塩や、各種錯塩等の無機塩類、酢酸、安息香酸、乳酸、酒石酸等の一価有機カルボン酸塩、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、クエン酸等の多価カルボン酸の一価又は二価以上の塩、スルホン酸、アミノ酸等の有機酸の金属塩、及び有機アンモニウム塩の他、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリビニルスルホン酸、ポリターシャルブチルアクリルアミドスルホン酸、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン等の高分子電解質の塩も使用可能である。
【００３４】
（高分子マトリックス）
本発明の導電性高分子における高分子マトリックスは、重合性単量体に架橋性単量体を共重合させたものであることが好ましい。また当該高分子マトリックス内には、ａ）可塑成分または湿潤剤ｂ）溶媒成分ｃ）電解質塩が含まれていることが好ましい。以下これら望ましい形態について説明する。
【００３５】
（重合性単量体）
本発明に使用できる重合性単量体とは、分子内に重合性を有する炭素-炭素二重結合を1つする単量体であれば特に制限されない。例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、（ポリ）エチレングリコール（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコール（メタ）アクリレート、（ポリ）グリセリン（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸誘導体、（メタ）アクリルアミド、および、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン、ダイアセトンアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドとその塩、ターシャルブチルアクリルアミドスルホン酸とその塩等の（メタ）アクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド等のＮ−ビニルアミド誘導体、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸及びその塩等のスルホン酸系単量体が挙げられ、これらは１種又は２種以上組み合わせて使用することができる。なお、上記例示において、（メタ）アクリルは、アクリル又はメタクリルを意味する。
【００３６】
（架橋性単量体）
架橋性単量体には、分子内に重合性を有する二重結合を２以上有している単量体を使用することが好ましい。具体的には、メチレンビス〈メタ）アクリルアミド、エチレンビス（メタ）アクリルアミド、（ポリ）エチレングリコールジ〈メタ）アクリレート、（ポリ）プロビレングリコールジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）アクリルアミド又は（メタ）アクリレート、テトラアリロキシエタン、ジアリルアンモニウムクロライド等が挙げられ、これらは１種又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００３７】
（高分子マトリックスの濃度）
本発明における高分子ハイドロゲルに含まれる前記重合性単量体と前記架橋性単量体とが共重合架橋した高分子マトリックスの濃度は、５〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜４０重量％に設定するのがよい。これは、５重量％未満では得られるゲルのマトリックス濃度が低すぎるため、溶媒をかかえきれずブリードしやすく、腰強度の弱いゲルとなる恐れがあるからである。一方、５０重量％を超えて製造した高分子ハイドロゲルは、重合時の発熱が大きくなりすぎるため、溶媒の沸点を超え沸騰する恐れがある。また、沸騰した場合は気泡が混入するため透明性を損なうとともに、良好なゲルを得ることが困難となる。
【００３８】
（架橋性単量体の添加量）
架橋性単量体の添加量は、前記重合性単量体と前記架橋性単量体とが共重合架橋した高分子マトリックス総量に対して、０．０５重量％〜１０重量％であるのが好ましい。０．０５重量％未満の場合、架橋密度が低く、形状安定性が乏しくなる。また、１０重量％を超えて架橋性単量体を使用した場合は、硬く脆いゲルになる可能性がある。また、このようなゲルの場合、重合架橋時に白濁化して透明性をそこない良好なゲルが得られない。なお、ここにいう高分子マトリックスとは、重合性単量体と架橋性単量体を重合架橋したマトリックスを指す。
【００３９】
（可塑成分または湿潤剤）
本発明に使用可能な可塑成分または湿潤剤としては、溶媒成分の保持力があり、可塑性を向上させる多価アルコールを含有させることが好ましい。多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオールなどのジオールの他、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール類、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン等の多価アルコール縮合体、ポリオキシエチレングリセリン等の多価アルコール変性体等が使用可能であるが、常温で液状であることがゲルの粘弾性特性の点、重合反応後のゲル体の透明性の点、製造時のハンドリング性の点で望ましい。ゲル体は、高分子マトリックス内に、可塑成分または湿潤剤を含むことにより良好な粘弾性特性を有する。
【００４０】
（可塑成分または湿潤剤の濃度）
ゲル中の可塑成分または湿潤剤の濃度は、１０〜８０重量％が好ましく、より好ましくは２０〜７０重量％に設定するのがよい。１０重量％未満では、ゲルの湿潤力（溶媒保持力）が乏しく、ゲルの経時安定性に欠けると共に、柔軟性に欠け、粘着性が必要な場合でも粘着性の付与が困難な場合が多いので好ましくない。また、８０重量％を超える場合は、相対的に高分子マトリックスや溶媒成分の濃度が小さくなる恐れがあるため好ましくない。
【００４１】
（溶媒成分）
本発明に使用可能な溶媒成分としては、沸点が高く、常温で低い蒸気圧の極性溶媒が好ましく、重合性単量体および架橋性単量体と相溶性のあるものが好ましい。本発明に用いることが可能な溶媒成分としては、水が好ましく、それ以外にメタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのアミド類、スルホラン、ジメチルスルホキシド等をそれぞれ混合して用いても良い。
【００４２】
ゲルに含まれる溶媒成分は５〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜４０重量％である。５重量％未満ではゲルの可撓性が低く剛性の高いものになり、電解質塩をほとんど添加できず、良好な導電性を得ることが困難である。一方、５０重量％を超えると高分子ゲルの平衡溶媒保持量を大きく超えるため、溶媒のブリード等が生じゲル体として好ましくない。また、保持しきれない溶媒成分が流れ出て、経時的物性の変化が大きくなるため好ましくない。
【００４３】
（高分子ハイドロゲル）
更に、透明導電フィルム７１は、重合性単量体と架橋性単量体を共重合させた高分子マトリックス内に可塑成分または湿潤剤と水と電解質塩を含む高分子ハイドロゲルとすることで、特に導電性に優れ、光透過率の良い透明導電フィルムとすることが可能である。
【００４４】
通常、ゲル体のマトリックス構造のままで、ゲルの強度を上昇させるためには、架橋密度を高くするか、樹脂濃度を増やすしか方法がない。しかし、単純に架橋密度や樹脂濃度を増大させただけでは、見かけ上の腰強度は改善されるものの、硬く、脆いゲルとなってしまい、柔軟性や伸縮性が損なわれてしまう。
【００４５】
高強度のゲルを作成するためには、比較的架橋密度が低いマトリックスに、これとは異なるマトリックスを相互貫通させたＩＰＮ（Interpenetrating Polymer Network）構造を形成することが効果的であると考えたが、ＩＰＮを形成するためには、一旦重合架橋したマトリックスに新たに重合性単量体と架橋性単量体を含浸させ、再度重合架橋を行うという複雑な操作を行うか、特殊なプレポリマーを用いるなど特殊で複雑な工程を必要とする。また、相互に貫通した各々のポリマーが各々の架橋構造を有し、ゲル内での架橋密度が総体的に上昇する事により、腰強度の増大とともに脆さが発現し、伸縮性に劣るゲル体になる可能性がある。
【００４６】
検討の結果、発明者らは、Ｓ−ＩＰＮ（Semi- Interpenetrating Polymer Network）構造を導入した含水ゲルの高強度化技術を開発した。Ｓ−ＩＰＮとは、架橋されたポリマーマトリックスを貫通する架橋されていないポリマーを有する構造である。ハイドロゲルにおいては、重合性単量体と架橋性単量体を共重合架橋させることで基本となるポリマーマトリックスを構成するとともに、水溶性のポリマーが先に述べたポリマーマトリックスを無架橋の状態で貫通する必要がある。
【００４７】
水溶性合成ポリマーとして、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ＰＶＡ等、また、天然高分子としては、セルロース、デンプン、キチン、キトサン、アルギン酸、ヒアルロン酸などの多糖類が存在する。また、これら天然高分子を変性し、水溶性を改良したものとして、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）又はその塩、ＨＥＣ（ヒドロキシエチルセルロース）等が挙げられる。これらの直鎖状ポリマーのうち、特にＰＶＡを添加した高分子ハイドロゲルでは、高強度のゲル体とすることができるので好ましい。
【００４８】
透明導電フィルム７１が上記構成の高分子ハイドロゲルである場合、電解質などの添加が容易で高い導電性を得ることが可能であり、ゲル中の成分濃度と架橋密度が制御可能であって、引張破断強度、破断伸びが、圧縮強度などの機械特性に優れるとともに、従来にない伸縮性を発揮する。
【００４９】
（ポリビニールアルコール重合体）
本発明で使用されるポリビニールアルコール重合体の重合度は、粘度平均重合度において５００〜３０００であることが好ましい。重合度が５００未満の場合は、機械的強度向上の効果が得られず、逆に、重合度が３０００を超える場合は、ゲル作製時に調整するモノマー配合液を溶解する際、粘度上昇が著しく、均一な配合液が調製できないため好ましくない。
また、本発明で使用されるポリビニールアルコール重合体のケン化度は、８０〜９８％であることが好ましい。ケン化度が８０％未満であると、配合液調製時の溶解性は向上するが、得られたゲル体の安定性が低下するため好ましくない。逆に、ケン化度が９８％を超えると、溶解性が極端に低下し、配合液調製が困難であるため好ましくない。
【００５０】
ゲル中に含まれる上記ポリビニールアルコール重合体は、高分子マトリックス総量に対して、０．１５〜３０重量％であることが好ましい。０．１５重量％未満の添加では、機械的強度の向上が見込まれない。また、３０重量％を超える添加では、ポリビニールアルコール重合体がゲル中の溶媒成分に溶解しきれず、析出や溶け残りが発生し、均一なゲル体が得られない。
【００５１】
（その他添加剤）
本発明における高分子ゲルは、必要に応じて防腐剤、殺菌剤、防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、安定剤、香料、界面活性剤、色素、染料、顔料等の成分を適宜添加しても良い。添加する方法としては、あらかじめ配合液に溶解または分散させ、高分子マトリックスを形成する方法と、一旦生成した高分子ゲルに後から添加する方法が可能である。
【００５２】
（透明導電フィルムの製造方法）
本発明における透明導電フィルムもしくは導電性高分子ゲルを得る方法としては、重合性単量体、架橋性単量体、湿潤剤または可塑成分、溶媒成分、電解質塩、重合開始剤を溶解、又は均一分散したモノマー配合液を、公知の方法で加熱又は紫外線照射を行うことにより重合架橋して得ることができる。モノマー配合液は液状の為、例えば成形された樹脂型などに流し込んで重合架橋させることにより任意形状のゲル体を作ることができる。また、一定の間隔に保持した２枚のフィルムの間にモノマー配合液を流し込んで重合架橋させれば、シート状のゲル体が得られる。また、フィルム上にモノマー配合液を、シルクスクリーン等を用いて任意形状に印刷し、直後に公知の方法で加熱又は紫外線照射を行うことにより重合架橋して任意形状のゲル体を作ることができる。また、あらかじめ重合反応によって形成された高分子マトリックスに、湿潤剤や溶媒等を含浸させることも可能である。また、重合性単量体のみを重合させた直鎖状高分子と、湿潤剤、溶媒等を溶解または均一分散して得られるポリマー配合液に、架橋剤、または、触媒を添加して直鎖状高分子と架橋剤を架橋反応させることによりマトリックスを生成する方法も可能である。
【００５３】
（光透過性の樹脂フィルム）
透明導電フィルム７１保護のため、図２に示す様に、当該透明導電フィルム７１の少なくとも片面に光透過性の樹脂フィルム８１を積層することもできる。ただし、発光ベース素子２の発光層６との接触面側に積層する場合には、当該フィルムは導電性を有することが必要である。
【００５４】
光透過性の樹脂フィルム８１としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ポリウレタン等のウレタン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、変性ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン、アクリル変性ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂などのフィルムである。光透過性の樹脂フィルムとしては、上記単層フィルムもしくは多層フィルムを用いることができる。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明を実施例により、更に詳細に説明する。但し本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（透明導電フィルムの作製）
実施例１の透明導電フィルムとして、まず、重合性単量体としてのアクリルアミド２０重量％と架橋性単量体としてのＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド０．０５重量％、電解質塩としての塩化ナトリウム５重量％、ポリビニールアルコール系重合体としての粘度平均重合度１８００でケン化度８８％のポリビニールアルコールを３重量％、可塑成分または湿潤剤としてのグリセリン４７重量％、溶媒成分としてのイオン交換水を加えて１００重量％とした混合物を溶解攪拌して、モノマー配合液を得た。次に、モノマー配合液１００重量％に対して、光重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトンを０．３重量％加え、更に攪拌して溶解した。得られたモノマー配合液は、脱気することにより完全に気泡を除去し、上下２枚の間隙を希望する厚みに規制した内面に硬化型シリコン処理を施した１００μｍＰＥＴフィルム間に薄く展開した。次いで、このモノマー配合液に５０ｍＷ／ｃｍ２の強度の紫外線を６０秒間照射し、重合架橋反応を行い、厚さ１．０ｍｍのシート状で粘着性の導電性高分子ゲルを得た。この導電性高分子ゲルを図４および図５に示す形状にカットし、それぞれのカット形状の透明導電フィルム７１１、７１２を得た。後述の実施例においては、透明導電フィルム作製時に設けた上下の１００μｍＰＥＴフィルムは、取り除いて使用する。
【００５７】
実施例２の透明導電フィルムとして、上記実施例１の透明導電フィルムにある電解質塩としての塩化ナトリウムを０．１重量％に変更し、上記同様に厚さ１．０ｍｍのシート状で粘着性の導電性高分子ゲルを得た。また、上記同様にカット形状の透明導電フィルムを得た。
【００５８】
実施例３の透明導電フィルムとして、上記実施例１の透明導電フィルムにある厚さ０．５ｍｍのシート状で粘着性の導電性高分子ゲルの片面に厚み０．０５ｍｍのＰＥＴフィルムを積層した。また、上記同様にカット形状の透明導電フィルムを得た。
【００５９】
実施例４の透明導電フィルムとして、上記実施例１の透明導電フィルムにあるポリビニールアルコール系重合体に替えて、平均分子量８０万のポリビニルピロリドンを３重量％に変更し、上記同様に厚さ１．０ｍｍのシート状で粘着性の導電性高分子ゲルを得た。また、上記同様にカット形状の透明導電フィルムを得た。
【００６０】
（発光ベース素子の作製）
支持体である厚さ７５μｍ  ＰＥＴフィルムの基材３の片面上に、背面導電層４として銀を含む導電性インクをスクリーン印刷によって図６（Ａ）及び（Ｂ）、及び図６（Ｃ）の二種類の２分割されたパタンにおいて対極となる電極１（４１）と電極２（４２）を塗布し、１２０℃、１０分間乾燥させ、乾燥後の背面導電層４の厚みを７μｍとした。対極となる電極１（４１）と電極２（４２）の水平方向の距離は、最も短い部分でも０．２５ｍｍ以上離れるようにし、絶縁部４３、４４を形成した。銀印刷面の２分割されたパタンにおいて対極となる電極１（４１）と電極２（４２）の両端に５ｍｍ幅でマスキングテープをはり、以後の工程に供した。
【００６１】
次に誘電層５を形成した。まず、１６重量％の高誘電率ポリマーとしてのテトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン‐フッ化ビニリデン共重合体「ＴＨＶ２２０」（３Ｍ社製）１６重量％と溶剤（メチルエチルケトン：メチルイソブチルケトン＝１：１）８４重量％とを混合し、高誘電ポリマー液とした。そこに３０重量％の絶縁体粒子（チタン酸バリウム）を加え、誘電層用の塗料を作製した。この塗料をナイフコーターで全面に塗布し、乾燥を行った。乾燥後の背面導電層４と誘電層５の積層厚みは１５μｍであった。
【００６２】
次に発光層６を形成した。先ほどと同じ高誘電率ポリマー液４０重量％、発光体粒子（ＺｎＳ系）６０重量％を混合し、発光層用の塗料を作成した。この塗料をナイフコーターで全面に塗布し、乾燥を行った。その上に先ほどと同じ高誘電率ポリマー、溶剤を混合した塗料をナイフコーターで全面に塗布し、乾燥を行い発光層とした。乾燥後の背面導電層４と誘電層５と発光層６の積層厚みは５５μｍであった。最後に上記マスキングテープを取り除き、本発明の発光ベース素子２とした。
【００６３】
（ＥＬ素子の発光）
このようにして得られた図４および図５に示す形状にカットされた形状の透明導電フィルム７１１を、図６に示す上記発光ベース素子２の対極の電極１と電極２の上をまたぐように発光層の前面の中央部に配置し、発光層上に気泡等が混入しないように密着させて積層し、本発明のＥＬ素子の発光ベース素子とした。対極の電極１（４１）と電極２（４２）との間に１００Ｖ、４００Ｈｚの交流電圧を印加してＥＬ素子を発光させたところ、実施例１〜４の透明導電フィルムを用いたＥＬ素子では、図４および図５の形状にカットされ配置された透明導電フィルムの各形状の部分のみの発光が得られた。また、実施例１〜４のＥＬ素子では、各々のカット形状の発光は均一に得られた。このとき上記の発光面の平面寸法は約５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の図案であった。
【００６４】
（カット形状の透明導電フィルムの繰り返し貼り付け）
上記図４および図５のカット形状の透明導電フィルム７１１、７１２を剥がし、貼り付ける動作を３０回繰り返し行った。その後の透明導電フィルム７１１、７１２の形状維持性を判断した。また、繰り返し貼り付け後の発光を観察したところ、実施例１〜３の透明導電フィルムを用いたＥＬ素子では輝度、発光の均一性ともに初回時点と変化ないこと確認をした。
【００６５】
（透明導電フィルム及びＥＬ素子の評価）
【００６６】
透明導電フィルムの全光線透過率：
試料を５０ｍｍ角に切り出し、ヘーズ・透過率計（Heze-meter HM-150/村上色彩技術研究所製）を用いてダブルビーム法で測定を行った。
【００６７】
透明導電フィルムの抵抗値：
４探針４端子法により、１ｋＨｚの抵抗値を測定した。
【００６８】
導電性高分子ゲルの破断強度・破断伸び：
試料を幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍの短冊状に切り出し、引張試験機（テンシロン）にチャック間３０ｍｍになるように取り付けた。測定は引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎで行い、３点の試験片について応力―歪み曲線を記録し、破断までの最大引張強さの平均値を破断強度とした。同時に、この時の歪みから破断伸び（破断までの歪み長さを初期チャック間距離で割ったものを％で表したもの）を算出した。
【００６９】
導電性高分子ゲルの粘着力：試料を２０ｍｍ角以上に切り出し固定し、ステンレス製Φ１２ｍｍの円柱形治具底面をゲル上面に荷重１００ｇで静かに圧着させ、３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で垂直方向に引き剥がし、その時の最大荷重を粘着力とする。
【００７０】
上記各試験の測定結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
2005100893.tif 000003
【００７２】
表1より、透明導電フィルムとして高分子ゲル体を用いた実施例1〜４、なかでも実施例１〜３のＥＬ素子は、良好な発光特性を示した。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のＥＬ素子は、発光看板、発光掲示板、装飾ディスプレー等の発光ディスプレーとして利用できる。例えば、透明導電フィルムを文字、図案等にカットしたものを発光させることができる。また、光透過性の樹脂フィルムの表面に文字、図案等のイメージを設け、光透過性の樹脂フィルムの背面とＥＬ素子の透明導電フィルムの前面を密着させることにより、発光するデザイン性の高いステッカーまたはシールとして利用できる。また、一度貼り付けたステッカーまたはシール形態の透明導電フィルムを剥がして別の場所に貼り付けその部分を発光させることができる。また、本発明のＥＬ素子用の透明導電フィルムは、ＥＬ素子の補充品として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＬ素子における垂直断面を示した概念図である。
【図２】本発明の別形態のＥＬ素子における垂直断面を示した概念図である。
【図３】従来のＥＬ素子における垂直断面を示した概念図である。
【図４】本発明のＥＬ素子の発光時における一形態を示した図である。
【図５】本発明のＥＬ素子の発光時における別の一形態を示した図である。
【図６】本発明のＥＬ素子の全体を示した概念図である。          （Ａ）垂直断面図          （Ｂ）上面図          （Ｂ）対極のパタンを変更した上面図
【符号の説明】
【００７５】
１                      ＥＬ素子
２                      発光ベース素子
３                      基材
４                      背面導電層
４１                    電極１
４２                    電極２
５                      誘電層
６                      発光層
７１                    透明導電フィルム
７２                    透明電極層
８１                    光透過性の樹脂フィルム
８２                    透明絶縁フィルム
９                      接着剤層
【図１】
2005100893.tif 000004
【図２】
2005100893.tif 000005
【図３】
2005100893.tif 000006
【図４】
2005100893.tif 000007
【図５】
2005100893.tif 000008
【図６】
2005100893.tif 000009