(57)【要約】【課題】  絞り加工等で３次元形状体に加工してあっても、ＥＬ素子に不点灯トラブル等の発生が少なく、長期間安定的に発光が可能なＥＬシート及び照光式押釦スイッチ用部材を提供する。【解決手段】  対向電極層１４と誘電体層１３と発光層１２と透明電極層１０とを含むＥＬ積層体シートを形成する。透明電極層１０には導電性ポリマーを用い、発光層１２には導電性ポリマーに対する接着性の高いバインダーを用いる。接着性の高いバインダーは、ポリエステル、アクリル、シアノアクリレート、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル又はエチレン・アクリル酸エチル系の接着剤を用いる。誘電体層にはフッ素系樹脂バインダーで形成する。【選択図】  図１
2005259544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向電極層、誘電体層、発光層、導電性ポリマー透明電極層とシート基材とからなるＥＬシートにおいて、前記発光層用のバインダーは、前記誘電体層用のバインダーとは異種であって、かつ前記導電性ポリマーとの接着性が高いものであることを特徴とするＥＬシート。
【請求項２】
前記導電性ポリマー透明電極層と前記シート基材との間に、さらに前記導電性ポリマーとの接着性が高い透光性接着層を介装していることを特徴とする請求項１に記載のＥＬシート。
【請求項３】
前記発光層用バインダーは、ポリエステル系、アクリル系、シアノアクリレート系、エチレン酢酸ビニル系からなる群から選ばれる１以上の樹脂系バインダー、若しくはウレタンに代表される合成ゴム系バインダーであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＬシート。
【請求項４】
前記誘電体層は、バインダーにフッ素系樹脂バインダーを使用していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＥＬシート。
【請求項５】
前記対向電極層、誘電体層、発光層、導電性ポリマー透明電極層、及び前記導電性ポリマーとの接着性が高い透光性接着剤のうちの少なくともいずれかは、イオン交換体を分散して形成してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＥＬシート。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載のＥＬシートを用い、対向電極層が近い裏側から透明電極層が近い表側に凸部を突き出し、凸部裏側には少なくともキートップ形状に対応した芯材を充填していることを特徴とする照光式押釦スイッチ用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、携帯電話、ＰＤＡ等の移動体通信機器やＣＤプレーヤー、ＭＤプレーヤー、小型テープレコーダー、若しくは自動車に搭載される小型電気・電子機器の照光式押釦スイッチ用部材又はそれに用いるＥＬシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体通信機器等の入力装置では、照光式押釦スイッチが利用されている。この種の照光式押釦スイッチ用の部材では、夜間時の使用において押釦スイッチの機能を示した表示部を照光するいわゆる照光機能が必要とされている。
【０００３】
図２に、従来の照光式押釦スイッチの一例を示す。例えば、携帯電話機等の入力装置に使用される従来の押釦スイッチ３０では、図２に示したように、操作キーを構成する複数のキートップ部３１を一体に形成したカバー基材３２と、回路基板３３とが向かい合った状態で、目的とする入力装置の筐体内に組み込まれ、押釦スイッチ３０のスイッチ機能を実現できるようにしている。押釦スイッチ３０は、表示部３４を有している。
【０００４】
回路基板３３上には、ＬＥＤ３５等の光源を設けてある。光源が発する光又はその反射光が、キートップ部３１の裏面部から天面部に透過することで、夜間時等でも支障なく携帯電話等を使用することができるようになっている。
【０００５】
この出願人は、既に、電気発光材料を用いたＥＬ素子を内蔵させることで消費電力を押さえながら、輝度むらなく表示部を照光でき、厚みが薄くて軽い押釦スイッチ用部材とその製造方法に関して特許出願している（特許文献１）。
【０００６】
また、キートップ部本体上は、光透過性の樹脂フィルムで形成しており、樹脂フィルムの下面には有機高分子層である透明電極層を有し、さらに補助電極層、発光層、誘電体層、対向電極層、絶縁層を含んで構成した照光式シート状キートップについても知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−３６７４６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２８５７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
押釦スイッチ用部材に用いられるＥＬ素子は、透明電極層、発光層、誘電体層、対向電極層から構成され、前記透明電極層には、一般的に酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）の薄膜が使用される。ところが、ＩＴＯの薄膜はガラス質であるため、一定の伸び応力等が加わると断線しやすく３次元形状の成形性に乏しいわけであるが、携帯電話等の押釦スイッチ用部材は、複雑な３次元形状化が要求されることが多い。そこで、絞り加工で３次元形状とする場合には、透明電極層として伸び応力に対して断線しにくい導電性ポリマーが用いられていた。
【０００８】
しかし、導電性ポリマーは接着性が乏しいため、絞り加工で３次元形状化すると、残存する応力が各層の界面に対し剥離する方向に作用してしまい、例えば接着性の弱い透明電極層と発光層との間で剥離が生じ、これが原因でＥＬ素子に部分的な不点灯が発生することもあった。
【０００９】
また、発光層や誘電体層では接着性がよいシアノエチル系バインダーを使うこともあるが、シアノエチル系バインダーは吸湿性があるため、発光層や誘電体層が、吸湿による不点灯や黒点を発生させることもある。なお、黒点とは、誘電体層、発光層、透明電極層等でおきる短絡に伴う変色をいう。これは、各層に含まれる不純物イオンが要因の一つであると考えられる。
【００１０】
そこでこの発明は、例えば、絞り加工等の３次元形状体に加工してあっても、ＥＬ素子に不点灯や黒点の発生等が少なく、長期間安定的に十分な発光が可能なＥＬシート及び照光式押釦スイッチ用部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、対向電極層、誘電体層、発光層、導電性ポリマー透明電極層とシート基材とからなるＥＬシートにおいて、前記発光層用のバインダーは、前記誘電体層用のバインダーとは異種であって、かつ前記導電性ポリマーとの接着性が高いものであることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記導電性ポリマー透明電極層と前記シート基材との間に、さらに前記導電性ポリマーとの接着性が高い透光性接着層を介装していることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記発光層用バインダーは、ポリエステル系、アクリル系、シアノアクリレート系、エチレン酢酸ビニル系からなる群から選ばれる１以上の樹脂系バインダー、若しくはウレタンに代表される合成ゴム系バインダーであることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の構成に加え、前記誘電体層は、バインダーにフッ素系樹脂バインダーを使用していることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の構成に加え、前記対向電極層、誘電体層、発光層、導電性ポリマー透明電極層、及び前記導電性ポリマーとの接着性が高い透光性接着剤のうちの少なくともいずれかは、イオン交換体を分散して形成してなることを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のＥＬシートを用い、対向電極層が近い裏側から透明電極層が近い表側に凸部を突き出し、凸部裏側には少なくともキートップ形状に対応した芯材を充填していることを特徴としている。
【００１７】
上記の請求項１に記載の発明は、導電性ポリマーとの接着性が高いバインダーを発光層に使っているので、透明電極層と発光層との間の結合が強固になる。
【００１８】
上記の請求項２に記載の発明は、導電性ポリマーとの接着性が高いバインダーをシート基材に使っているので、透明電極層とシート基材との間の結合が強固になる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、導電性ポリマーとの接着性が高いバインダーで透明電極層と発光層又はシート基材とが強固に結合される。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、バインダーに飽和吸湿率が低く、疎水性があるフッ素系樹脂バインダーを使用しているので、誘電体層は、高湿環境下においても吸湿しにくく、また、吸湿しても絶縁劣化が低く、絶縁破壊を起こしにくい。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、イオン交換体が遊離イオンを選択的に捕捉する性質があるので、吸湿状態での絶縁抵抗の劣化抑制、電気化学反応抑止により、部分的な不点灯や黒点発生等がなくなり信頼性の向上し寿命が改善される。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、照光式押釦スイッチ用部材で、請求項１乃至５に記載の発明の有する作用を備えている。
【発明の効果】
【００２３】
これらの発明によれば、例えば絞り加工等の３次元形状体に加工しても、不点灯及び黒点の発生等が少なく、安定的に長期間発光可能なＥＬ素子を備えた耐湿性の高いＥＬシートを提供できる。また、そのような照光式押釦スイッチ用部材を提供できる。
【００２４】
特に、請求項１乃至３に記載の発明は、透明電極層と発光層及び／又はシート基材の結合が強固になり、成形時の各種応力が作用しても、層間剥離や抵抗値上昇が抑制されるから発光不均一、不点灯が防止できる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、誘電体層とその周辺のバインダーが吸湿しにくくなり、絶縁劣化やマイグレーション、分解、結合等にかかわる電気化学反応が抑制できる。そのため耐環境、長期点灯寿命に優れるＥＬシートが得られる。
【００２６】
請求項５に記載の発明では、イオン交換体の場合、イオンを選択的に捕捉する性質があるので、ＥＬ素子内にイオンが発生しても絶縁劣化やマイグレーション、分解、結合等にかかわる電気化学反応が抑制されるため、耐環境、長期点灯寿命に優れるＥＬシートが得られる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５に記載の効果を有する照光式押釦スイッチ用部材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、この発明の最良の実施の形態に係る照光式押釦スイッチ用部材１を利用したスイッチの要部断面図である。
【００２９】
図１に示した実施の形態に係る照光式押釦スイッチ用部材１は、ＥＬシート２と芯材３とからなる。ＥＬシート２の裏面に芯材３を充填し、キートップ部４を形成している。キートップ部４は、ＥＬシート２が形成する天面部に発光部５を設けてある。
【００３０】
照光式押釦スイッチ用部材１は、回路基板６の上方に設けてある。回路基板６は、一対の固定接点７を有し、一対の固定接点７を覆ってドーム型の金属製皿バネ８を設けることが多い。キートップ部４の下端には、押圧突起部９を設けてある。押圧突起部９は、キートップ部４を回路基板６側へ押圧すると皿バネ８を押し、一対の固定接点７が閉じるようになっている。
【００３１】
キートップ部４は、必要に応じシリコーンゴム等の弾性材料で製作したカバー基材を用いてもよい。カバー基材は、弾力性を有し、外周部でシールすることにより、防水機能を持たせることができる。
【００３２】
キートップ部４の最外周面は、透明絶縁性フィルム１０で形成してある。透明絶縁性フィルム１０の裏面には一方の電極を形成する透明電極層１１が設けてある。透明電極層１１の裏面は、発光層１２と合わせてある。発光層１２は、キートップ部４の発光部５にだけ設けてある。
【００３３】
発光層１２の裏面には、誘電体層１３を設けてある。さらに、誘電体層１３の裏面には他方の電極を形成する対向電極層１４を設けてある。透明電極層１１と発光層１２と誘電体層１３と対向電極層１４とで、発光部５を形成している。なお、発光部５外では、透明電極層１１の裏面は、誘電体層１３と合わせてある。
【００３４】
ＥＬシート２は、発光部５を構成している対向電極層１４の裏面にフイルム接着層１５を設けてある。ＥＬシート２は、フイルム接着層１５を設けてある対向電極層１４側から、透明絶縁性フィルム１０を設けてある透明電極層１２側に向け、凸部を設け、凸部裏側に芯材３を充填して照光式押釦スイッチ用部材１を形成している。
【００３５】
キートップ部４の外周面の透明絶縁性フィルム１０としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリフェニルサルファイド等や、アクリル系樹脂が使用できる。これらは単独重合体でもよく共重合体でもよい。また、アロイ等の変性物でもよい。樹脂ばかりでなく、スチレン系、ポリエステル系、ポリアミド系の各熱可塑性エラストマーも使用できる。透明絶縁性フィルム１０の厚みとしては、１０〜５００μｍが適当である。最も好ましい例としては、ポリカーボネート製アロイフイルムの厚み１００〜３００μｍのものがあげられる。
【００３６】
透明絶縁性フィルム１０裏面の透明電極層１１には、透明な導電性ポリマーを用いる。導電性ポリマーとしては、ポリピロール、ポリチオフェン、若しくはポリアニリン、又はこれらの誘導体が好ましい。これらは、透明性を有し、導電性が高くて好ましい。
【００３７】
また、透明絶縁性フィルム１０と透明電極層１１の間に透光性の高い接着層を設けることによって接着の信頼性が向上する。接着層としては、透明電極層に対して接着性を有するバインダーを設ければよいが、具体的にはポリエステル系、アクリル系、シアノアクリレート、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル、エチレンアクリル酸エチル系の樹脂又は共重合体、或いはウレタンゴム、ブチルゴム等の合成ゴムがあげられる。
【００３８】
透明電極層１１は、透明性を必要としない部分については、導電性ポリマー以外にカーボン、ニッケル等の導電塗料、必要に応じて銀等の低抵抗導電塗料、又は金属箔の補助電極で形成してもよい。
【００３９】
透明電極層１１の裏面に設ける発光層１２は、導電性ポリマーに対して接着性が高い接着剤をバインダーとして用いる。なお、これは誘電体層１３に用いるバインダーとは異なる。そのような接着性バインダーとしては、例えば、ポリエステル系、シアノアクリレート系、エチレン酢酸ビニル系、アクリル系樹脂等があげられる。これらは単独重合体でもよく、共重合体でもよい。また、ウレタン系ゴム、ブチルゴム等の合成ゴムでもよい。これらの単独使用でも、二以上の組み合わせ使用でもよい。
【００４０】
発光層１２としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素等の薄膜で防湿被覆されたＥＬ蛍光体をバインダーに分散して用い、厚みは、０．５〜５０μｍが好ましい。  
【００４１】
発光層１２の裏面に設ける誘電体層１３はチタン酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム等の高誘電体をバインダー中に分散することにより、発光効率が上がる。バインダーとしては、セルロース系に代表されるシアノエチル化物がよい。その他、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂等があげられる。これらは、単独重合体でもよく、共重合体でもよい。また、合成ゴムでもよい。好ましくは、できるだけ誘電率が高いものを選択するとよい。そのうち、フッ素系樹脂バインダーは疎水性に優れており好ましい。
【００４２】
誘電体層１３の裏面に設ける対向電極層１４は、導電性フィラーを絶縁性樹脂溶液に分散した導電性塗料によって形成するとよい。導電性フィラーは、金、銀、銅、ニッケル等の単体金属でもよく、これらの単体金属を含む合金でもよい。金属以外にも、カーボンブラック、グラファイト等を挙げることもできる。樹脂溶液は、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂等を挙げることができる。これらは単独重合体でもよく、共重合体でもよい。単独使用でも、二以上の組み合わせ使用でもよい。
【００４３】
発光層１２、あるいは誘電体層１３の少なくともいずれかには、イオン交換体を併せて分散させるとよい。特に、バインダーにシアノエチル系バインダーを使用した場合、イオン交換体は層中のイオンを捕捉し、イオンの不測の動きを効果的に封じる。
【００４４】
イオン交換体には陽イオン用、陰イオン用、両イオン用がある。陽イオン用又は両イオン用が望ましい。好ましく用いることのできるイオン交換体としては、ジルコニウム系、アンチモン系、ビスマス系等があげられる。
【００４５】
イオン交換体の導入量は、それぞれの層毎に算定し、バインダーも加えた量中の０．１〜１５質量％、好ましくは１〜１０質量％が好ましい。１質量％以下では十分なイオン捕捉効果が得られない場合があり、１０質量％を超えると層の誘電率が低下し始め、あまり好ましくない。
【００４６】
透明電極層１１と発光層１２と誘電体層１３と対向電極層１４とで形成する面発光体５の裏面には、フイルム接着層１５を設ける。フイルム接着層１５としては、樹脂やゴムを使用するとよい。フイルム接着層１５は、芯材３となる樹脂との接着性を高めるのに役立つ。
【００４７】
キートップ部４の芯材３の材料は、硬質又は軟質樹脂でもよく、エラストマーでもよく、シリコーンゴムそのほかでもよい。熱可塑性又は熱硬化性のいずれでもよい。具体的には例えばポリカーボネート樹脂等を使用する。
【００４８】
芯材３は、例えば実質的に円柱状に形成する。あるいは、楕円柱、又は角柱で形成してあってもよい。
【００４９】
透明絶縁性フィルム１０の裏面で透明電極層１１との間には、例えば、着色インクを部分的に塗布するとよい。着色インクを使えば、所望の着色模様を付与することができる。
【００５０】
上記のような照光式押釦スイッチ用部材１は、例えば以下のようにして製造する。
【００５１】
印刷機を用い、例えば、水平に設置した透明絶縁フィルム１０を一番下にし、その上に帯状の透明電極層１１を例えばスクリーン印刷で形成する。透明電極層１１は、キートップ部３の天面の幅とほぼ等しい幅に形成し、透明絶縁性フィルム１０のキートップ部３が位置する位置に合わせる。  
【００５２】
透明電極層１１の上には発光が必要な箇所に発光層１２を、例えばスクリーン印刷で形成する。発光層１２は、発光体インク等を使用する。
【００５３】
発光層１２の上に、誘電体層１３を塗布し、その上に発光層１２とほぼ同じ大きさの対向電極層１４を印刷する。対向電極層１４の上にフイルム接着層１５を印刷する。こうしてＥＬシート２を得る。
【００５４】
得られたＥＬシート２は所定のキャビティ内に嵌め込む。所望のキートップ部４の形状に合わせて形成した凹凸金型にセットし、圧空・真空成形、あるいはコンプレッション成形し、絞り加工を行う。透明絶縁フィルム１０側を突き出し、フイルム接着層１５側に凹部を設ける。できた凹部にポリカーボネート樹脂等の芯材２２を充填する。このようにすると、透明電極層１１と発光層１２の間の層間剥離の生じにくい照光式押釦スイッチ用部材１が得られる。
【００５５】
以下、実施例を説明する。
【実施例１】
【００５６】
上記の実施の形態に準じ、次のようにしてＥＬシート２、照光式押釦スイッチ用部材１を成形した。
【００５７】
１２５μｍのポリカーボネートのアロイフィルムであるバイホール（商品名、バイエル社製）を用意し、これを最外周面の透明絶縁性フィルム１０とし、これに着色インクをスクリーン印刷で塗布した。
【００５８】
着色インクを塗布したフィルムに、透明電極層１１として導電性ポリマーｏｒｇａｃｏｎ  Ｐ３０４０（商品名、アグファ社製）をスクリーン印刷し、塗布した。
【００５９】
透明電極層１１を印刷したフィルム上で発光が必要な箇所には発光層１２を湿式で形成した。バインダーとしては、ポリエステル系  ＥＧ−０００メジュム（商品名、帝国インキ製造（株）製）にＥＬ蛍光体  ＧＧＳ２２（商品名、オスラムシルバニア社製）を重量比１：１で混合し、発光層インクとした。
【００６０】
発光層１２をスクリーン印刷したフィルムに対し、誘電体層１３として絶縁体ぺースト８１５３Ｎ  ＥＬ絶縁体ぺースト（商品名、デュポン社製）をスクリーン印刷し、塗布した。
【００６１】
誘電体層１３を塗布したフィルムに、対向電極層１４として導電性ぺースト７１５２  ＥＬカーボンペースト（商品名、デュポン社製）をスクリーン印刷し、塗布した。こうしてＥＬシート２を形成した。
【００６２】
対向電極層１４を塗布して形成したＥＬシート２には、芯材３を形成する樹脂と接する箇所にフイルム接着層１５としてポリカーボネート系インク  ノリファンＨＴＲ（商品名、プロール社製）を印刷した。
【００６３】
フイルム接着層１５を形成したＥＬシート２を、キートップ形状を施した金型にセツトし、型温１２０℃で絞り加工を行った。絞り加工を施したＥＬシート２には、次いで射出成形により凹み部にポリカーボネート樹脂を注入した。
【００６４】
これによって、成形後でも透明電極９と発光層１２の間で層間剥離を発生しない照光式押釦スイッチ用部材１が得られた。
【実施例２】
【００６５】
誘電層１３として、絶縁体ぺースト８１５３Ｎ  ＥＬ絶縁体ぺースト（商品名、デュポン社製）に、両イオン用イオン交換樹脂ＩＸＥ６００（アンチモン−ビスマス系、商品名、東亜合成（株）製）を５質量％分散してスクリーン印刷し、塗布した。その外は実施例１と同様にした。
【００６６】
これによって、耐久性の高い照光式押釦スイッチ用部材１が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】最良の実施の形態に係る照光式押釦スイッチ用部材を利用したスイッチの要部断面図である。
【図２】従来の照光式押釦スイッチの一例を示す断面である。
【符号の説明】
【００６８】
１  照光式押釦スイッチ用部材
２  ＥＬシート
３  芯材
４  キートップ部  
５  発光部
６  回路基板  
７  固定接点
８  皿バネ
９  押圧突起部
１０  透明絶縁性フィルム
１１  透明電極層
１２  発光層
１３  誘電体層
１４  対向電極層
１５  フイルム接着層
【図１】
2005259544.tif 000003
【図２】
2005259544.tif 000004