(57)【要約】【課題】交流駆動に伴う騒音の発生を抑制できるようにした二層電極構造のＥＬ装置を提供する。【解決手段】ＥＬ装置１は、透光性を有する第１電極４と第２電極５と蛍光体層６と誘電体層７を備える。第２電極は同一平面内で２分割して対向させた第１分割電極８と第２分割電極９からなる。第１電極４に交流電源３の中点Ｃを接続し、第１分割電極と第２分割電極に交流電源の互いに極性が異なる２つの電極Ｅ１，Ｅ２をそれぞれ接続する。交流駆動時、第１及び第２分割電極に駆動波形が１８０°異なる逆位相の交流電圧が印加され、両分割電極の振動は少ない伝搬ロスで他方に伝達されて互いに打ち消され、騒音が抑制される。電極が一対の振動対策のない従来のＥＬ装置と厚さは同じになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透光性を有する対向して配置された第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられた誘電体層と、前記第１電極及び前記第２電極と前記誘電体層の間に設けられた蛍光体層とを備え、前記第１電極と前記第２電極を交流電源で駆動することにより前記蛍光体層を発光させるＥＬ装置において、
前記第１電極及び前記第２電極の一方に前記交流電源の中点を接続し、前記第１電極及び前記第２電極の他方を同一平面内において面積が同等となるように分割して対向させた第１分割電極と第２分割電極で構成するとともに、前記第１分割電極と前記第２分割電極に前記交流電源の互いに極性が異なる２つの電極を接続したことを特徴とするＥＬ装置。
【請求項２】
前記第１分割電極と前記第２分割電極の面積は実質的に同等であり、前記第１分割電極と前記第２分割電極の形状は互いに入れ子状に組み合わされて電極の各部が近接して配置されるパターンであることを特徴とする請求項１記載のＥＬ装置。
【請求項３】
前記蛍光体層又は前記誘電体層には光拡散材料が含まれていることを特徴とする請求項２記載のＥＬ装置。
【請求項４】
少なくとも一方が透光性を有する対向して配置された第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられた誘電体層と、前記第１電極及び前記第２電極と前記誘電体層の間に設けられた蛍光体層とを備え、前記第１電極及び前記第２電極の一方を同一平面内において面積が同等となるように分割して対向させた第１分割電極と第２分割電極で構成したＥＬ装置の駆動方法において、
前記第１電極及び前記第２電極の他方に交流電源の中点を接続し、前記第１分割電極と前記第２分割電極に前記交流電源の互いに極性が異なる２つの電極を接続し、前記第１電極と、前記第２電極の前記第１分割電極と前記第２分割電極を前記交流電源で駆動して前記蛍光体層を発光させることを特徴とするＥＬ装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源で駆動されるＥＬ装置とその駆動方法に係り、特に交流駆動に伴う電極の振動に起因する可聴音の発生を可及的に抑制することができるＥＬ装置とその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無機ＥＬ装置は、シート状の発光素子である無機ＥＬ素子と、これを交流電圧で駆動する交流電源を備えた光源装置として知られている。より詳細には、シート状の無機ＥＬ素子は、少なくとも一方が透光性を備えた対面する平面状の一対の電極の間に蛍光体層と誘電体層等を挟んだ多層構造となっており、交流電源は一対の電極の間に交流電圧を印加し、誘電体層を介して蛍光体層を励起発光させることで所望の発光表示を得るように構成されている。
【０００３】
ところで、交流電源によれば、一般的な電池等の直流電源とは異なり、その周波数に応じた周期で＋、−の極性が入れ替わり、０Ｖを境として＋、−の各最大値まで電圧が変化する現象が繰り返される。このような特徴があるため、交流電源で駆動される無機ＥＬ素子の上記一対の電極は、周期的に引き付けあって振動し、これが空気を震わせて音波として周囲に伝播する現象を発生させてしまう。一般的な無機ＥＬ装置では、駆動用の交流電源の周波数が５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度と人間の可聴域にあるため、駆動時に発生する音波は音として人に聞こえてしまい、騒音として問題になる場合があった。
【０００４】
下記特許文献１に記載された発明は、このような無機ＥＬ装置における交流駆動による騒音の問題を解決するために提案されたものである。この無機ＥＬ装置は、交流電圧が印可される電極として、表面の透明電極層と、背面電極層のほか、さらに背面側にシールド電極層を有しており、これら３層の電極層と蛍光体を含む発光層とを重ねて層構造を構成し、さらにシールド電極層の背面側に振動減衰層を設けている。そして、層構造の中央にある背面電極層を交流電源の中点に接続し、表面の透明電極層と最も背面側のシールド電極層に、互いに極性が異なる交流電源の２つの電極をそれぞれ接続している。この構造によれば、交流電源により駆動を行なうと、互いに極性が異なる交流電源の２つの電極にそれぞれ接続された透明電極層とシールド電極層が互いの振動を打ち消しあい、また振動減衰層が振動を抑制又は吸収して減衰させるので、騒音レベルが低減するものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３００８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された発明によれば、３層の電極のうち、中間にある背面電極層が交流電源の駆動上の中点となるため、透明電極層の振動を打ち消す背面シールド電極層からの振動は、中間の背面電極層で減衰して透明電極層にまで伝播せず、透明電極層の振動を十分に打ち消すことができなかった。また、対面する一対の電極の間に蛍光体層や誘電体層等を挟んだ一般的な無機ＥＬ素子に比べれば、電極層が一層多いため、加工工程が増加してコストが増大し、厚さも大きくなっていた。
【０００７】
本発明は、以上説明したような課題を解決することを目的としており、二層構造の電極のままで交流駆動に伴う騒音の発生を可及的に抑制できるようにしたＥＬ装置とその駆動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載されたＥＬ装置は、
少なくとも一方が透光性を有する対向して配置された第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられた誘電体層と、前記第１電極及び前記第２電極と前記誘電体層の間に設けられた蛍光体層とを備え、前記第１電極と前記第２電極を交流電源で駆動することにより前記蛍光体層を発光させるＥＬ装置において、
前記第１電極及び前記第２電極の一方に前記交流電源の中点を接続し、前記第１電極及び前記第２電極の他方を同一平面内において面積が同等となるように分割して対向させた第１分割電極と第２分割電極で構成するとともに、前記第１分割電極と前記第２分割電極に前記交流電源の互いに極性が異なる２つの電極を接続したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載されたＥＬ装置は、請求項１記載のＥＬ装置において、
前記第１分割電極と前記第２分割電極の面積は実質的に同等であり、前記第１分割電極と前記第２分割電極の形状は互いに入れ子状に組み合わされて電極の各部が近接して配置されるパターンであることを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載されたＥＬ装置は、請求項２記載のＥＬ装置において、
前記蛍光体層又は前記誘電体層には光拡散材料が含まれていることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載されたＥＬ装置の駆動方法によれば、
少なくとも一方が透光性を有する対向して配置された第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられた誘電体層と、前記第１電極及び前記第２電極と前記誘電体層の間に設けられた蛍光体層とを備え、前記第１電極及び前記第２電極の一方を同一平面内において面積が同等となるように分割して対向させた第１分割電極と第２分割電極で構成したＥＬ装置の駆動方法において、
前記第１電極及び前記第２電極の他方に交流電源の中点を接続し、前記第１分割電極と前記第２分割電極に前記交流電源の互いに極性が異なる２つの電極を接続し、前記第１電極と、前記第２電極の前記第１分割電極と前記第２分割電極を前記交流電源で駆動して前記蛍光体層を発光させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載されたＥＬ装置又は請求項４に記載されたＥＬ装置の駆動方法によれば、一方の電極を交流電源の中点とし、同一面内で隣接している他方の電極の第１分割電極と第２分割電極に駆動波形が１８０°異なる逆位相の交流電圧が印加され、第１分割電極と第２分割電極の振動は少ない伝搬のロスで他方に伝達されて互いに効果的に打ち消しあい、騒音が抑制される。また、このＥＬ装置によれば、電極が一対で構成される振動対策のないＥＬ装置と厚さを同じにできる。また、製造上、他方の電極は電気的に独立した２種類の分割電極に分かれているものの、同一面内に形成される１層構造であるため、特に製造工程が増加することはなく、低コストで製造できる。
【００１３】
請求項２に記載されたＥＬ装置によれば、第１分割電極と第２分割電極の面積が実質的に同等であるため、第１分割電極と第２分割電極から放出される振動のエネルギーは同等である。また、第１分割電極と第２分割電極の形状は互いに入れ子状に組み合わさって電極の各部が近接して配置されるパターンであるため、一方の分割電極から他方の分割電極に振動が伝達される際のロスは極めて小さい。よって、第１分割電極と第２分割電極からの振動が相殺によって打ち消し合い、騒音が抑制される。
【００１４】
請求項３に記載されたＥＬ装置によれば、逆位相の交流電圧が印加される電極は、第１分割電極と第２分割電極に分割されているので、両分割電極の隙間に対応する蛍光体層の領域は発光しない可能性がある。しかしながら、このＥＬ装置では、蛍光体層又は誘電体層の少なくとも一方に光拡散材料を含ませているので、当該隙間に対応する位置の近傍で蛍光体層が発光すれば、その発光が蛍光体層又は誘電体層が含む光拡散材料で拡散して非発光領域に到達し、当該領域の発光を補完するため、当該部分が発光しているように見える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のＥＬ装置の積層構造と、同ＥＬ装置と交流電源との接続構造を示す図である。
【図２】本実施形態のＥＬ装置の基本構造を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態のＥＬ装置の基本構造を模式的に示す図において、一対の電極の一方が２つの分割電極で構成されている状態を示す図である。
【図４】第２の実施形態のＥＬ装置の積層構造と、同ＥＬ装置と交流電源との接続構造と、同ＥＬ装置の駆動時に各分割電極が発生する振動の減衰状態を表す波形図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１乃至図３を参照して第１実施形態のＥＬ装置１を説明する。
まず、図１を参照してＥＬ装置１の基本的構造を説明する。図１に示すように、本実施形態のＥＬ装置１は、ＥＬ素子２と、ＥＬ素子２に接続されてこれを駆動する交流電源３とによって構成されている。
なお、図１においては、ＥＬ素子２を構成する各層は、識別を容易にするために分離して図示されているが、実際には互いに密着して構成されていることは言うまでもない。これは、後述する第２実施形態を示した図４においても同様である。
【００１７】
本実施形態のＥＬ素子２は分散型無機ＥＬ素子である。ＥＬ素子２は所定間隔をおいて対面する一対の電極である前面側の第１電極４と背面側の第２電極５を有している。これら第１及び第２電極４，５の間には、前面側から、発光層である蛍光体層６と、絶縁のための誘電体層７が配置されており、これら一対の電極４，５と前記各層６，７が互いに積層されて一体となり、全体として薄型パネル状の発光素子を構成している。
【００１８】
ＥＬ素子２の前面側となる第１電極４は、背面側の第２電極５と対向する面状の電極である。第１電極４は光透過性を有し、後述する蛍光体層６の光が透過して前面側に照射されるようになっている。詳細は図示しないが、第１電極４は透明基材の下面に透明導電膜を形成した構造となっている。透明基材としては、ＰＥＴ( ポリエチレンテレフタレート) 樹脂、ＰＥＮ (ポリエチレンナフタレート) 樹脂、ガラス等が挙げられる。透明導電膜としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物) 、導電性ポリマー等の光透過性導電材料が挙げられる。
【００１９】
前面側の第１電極４の下側には、発光層である蛍光体層６がある。この蛍光体層６は蛍光体を含んでおり、第１電極４と第２電極５との間に交流電圧が印加されると発光する。この蛍光体層６は、第２電極５の上面に後述する誘電体層７を形成し、その上に蛍光体ペーストを塗布して乾燥することで形成できる。蛍光体ペーストの塗布は、例えばスクリーン印刷法により行われる。蛍光体層６は例えば４０〜６０μｍ程度の厚さに形成する。蛍光体層６は半透明である。
【００２０】
蛍光体ペーストは、蛍光体粒子をバインダーに分散させたものである。蛍光体は、母体となる無機組成物に微量の発光中心元素を添加したものである。無機組成物としては、ＺｎＳ、ＣａＳ等が用いられる。発光中心元素としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｎ等の金属元素が用いられる。無機組成物と発光中心元素との組み合わせにより、蛍光体層６の発光色が決まる。
【００２１】
蛍光体ペーストのバインダーは、高誘電率の樹脂と溶剤とからなる。樹脂としては、シアノエチルセルロース、フッ化ビニリデン、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタン、フロロシリコーン等を用いることができる。溶剤は、すべて揮発することが望ましく、このような溶剤として、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、アセトニトリル、ニトロメタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｙ−ブチルラクトン、炭酸プロピレン、トルエン、キシレン等を用いることができる。
【００２２】
このＥＬ装置１では、蛍光体層６には光拡散材料が含まれており、蛍光体層６に部分的に発光しない領域乃至部分があったとしても、その他の発光領域からの光が光拡散材料で拡散されて発光しない部分にも到達するので、全体としては発光していない領域乃至部分の輝度補完がなされ、未発光部分が存在しないように見える。
【００２３】
蛍光体層６の下側にある誘電体層７は、第１及び第２電極４，５間のショート防止層であり、また上下の両層を一体化するための密着層（粘着層）としても機能している。この誘電体層を光透過性を有するようにすれば、後述するように蛍光体層６が発した光の一部を第２電極５で反射して第１電極４側に照射することができる。具体的には、誘電体層７は、誘電率が５以上、より望ましくは１０以上の高誘電率の誘電体からなる。これにより、誘電体層７への印加電圧の分割分を少なくすることができ、消費電力を抑えるとともに、蛍光体層６の発光輝度の低下を抑えることができる。誘電体層７は１０μｍ程度の厚さに形成される。
【００２４】
このＥＬ装置１では、誘電体層７には光拡散材料が含まれているので、蛍光体層６に部分的に発光しない領域乃至部分があったとしても、その他の発光領域からの光が光拡散材料で拡散されて発光しない部分にも到達するので、全体としては発光していない領域乃至部分の輝度補完がなされ、未発光部分が存在しないように見える。
【００２５】
誘電体層７の下側にあり、ＥＬ素子２の最も下側に配置された第２電極５は、第１電極４と対向する面状の電極であるが、本実施形態では同一平面内において偶数である２個の電極である第１分割電極８と第２分割電極９に分割されており、これら各分割電極８，９は絶縁状態で対向するように配置されている。
【００２６】
第２電極５は、例えば、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属板または金属箔からなる。また、第２電極５は、樹脂板上にＡｌ、Ａｇ等の薄膜が形成されたものでもよい。また、第２電極５として、第１電極４と同様のものを用いてもよい。ここで、第２電極５は、蛍光体層６が発した光の一部を反射する。この反射光は、第１電極４を通過して外部へと放射される。したがって、第２電極５は、光を反射しやすい金属板、金属箔等であることが好ましい。また、製造上、第２電極５は電気的に独立した第１分割電極８と第２分割電極９に分かれているものの、同一面内に形成される１層構造であるため、特に製造工程が増加することはなく、同一工程において低コストで製造できる。
【００２７】
次に、ＥＬ素子２における第１及び第２電極４，５のさらに具体的な構造と、ＥＬ素子２と交流電源３の接続構造について、図２及び図３を参照して説明する。
図２に示すように、１枚の面状に構成された第１電極４に対し、これに対向する第２電極５は２つの第１分割電極８と第２分割電極９に分割されている。図３に示すように、第１分割電極８と第２分割電極９は、互いに入れ子状に組み合わせられた櫛歯形状であり、互いに絶縁状態であるとともに近接して配置されたパターンとなっている。また、第１分割電極８と第２分割電極９の面積は実質的に同等に設定されている。そして、図２及び図３に示すように、交流電源３において電位が０Ｖである中点Ｃを第１電極４に接続するとともに、交流電源３において互いに極性が異なる２つの電極Ｅ１，Ｅ２を第１分割電極８と第２分割電極９にそれぞれ接続している。
【００２８】
次に、本実施形態のＥＬ装置１における交流電源３を用いた発光駆動について説明する。第１電極４を交流電源３の中点Ｃとし、同一面内で隣接している第２電極５の第１分割電極８と第２分割電極９に駆動波形が１８０°異なる逆位相の交流電圧を印加する。第１分割電極８と第２分割電極９は同一面内で互いに隣接しているため、これら各分割電極８，９の振動は少ない伝搬のロスで隣の分割電極に伝達されて互いに効果的に相殺され、打ち消しあうため、騒音の発生は確実に防止される。また、このＥＬ装置１によれば、第１分割電極８と第２分割電極９は同一平面内に一層として構成できるため、電極が一対で構成される振動対策のない従来のＥＬ装置と厚さを同じにできる。また、製造上、第２電極５は電気的に独立した第１及び第２分割電極８，９に分かれているものの、同一面内に形成される一層構造であるため、特に製造工程が増加することはなく、低コストで製造できる。
【００２９】
また、このＥＬ装置１によれば、第１分割電極８と第２分割電極９の面積が実質的に同等であるため、第１分割電極８と第２分割電極９から放出される振動のエネルギーは同等である。また、第１分割電極８と第２分割電極９の形状は互いに入れ子状に組み合わさって電極の各部が近接して配置されるパターンであるため、一方の分割電極から他方の分割電極に振動が伝達される際のロスは極めて小さい。よって、第１分割電極８と第２分割電極９からの振動が相殺によって打ち消し合い、騒音が抑制される効果は高い。
【００３０】
また、このＥＬ装置１によれば、逆位相の交流電圧が印加される電極は、第１分割電極８と第２分割電極９に分割されているので、両分割電極の隙間に対応する蛍光体層６には実際には発光しない領域が発生する可能性がある。しかしながら、このＥＬ装置１では、蛍光体層６又は誘電体層７の両方が光拡散材料を含んでいるので、当該隙間に対応する位置の近傍で蛍光体層７が発光すれば、その発光が蛍光体層７又は誘電体層８が含む光拡散材料で拡散して発光しない領域に到達し、当該部分の輝度を補完し、当該部分が発光しているように見える。なお、光拡散材料は、蛍光体層６と誘電体層７の少なくとも一方に添加すれば同目的を達成できるが、本実施形態のように両方に加えればより効果が高い。
【００３１】
次に、図４を参照し、第２実施形態のＥＬ装置１’の構成と、このＥＬ装置１’における交流電源３を用いた発光駆動において電極から生じる振動が抑制される上記作用についてさらに説明する。
【００３２】
このＥＬ装置１’の構成は、第２電極５の構成が異なっている他は、第１実施形態のＥＬ装置１と実質的に同一である。第２電極５は、第１電極４と対向する面状の電極であるが、本実施形態では同一平面内において偶数である４個の分割電極８，９に分割されている。これら４個の分割電極８，９は、それぞれ隣の分割電極には逆位相の交流電圧が印加されるように、交流電源３において互いに極性が異なる２つの電極Ｅ１，Ｅ２に対して交互に接続されている。すなわち、４個の分割電極８，９は、配設されている順序で１個置きに第１分割電極８又は第２分割電極９に分けられており、２個の第１分割電極８と２個の第２分割電極９は、交流電源３において互いに極性が異なる２つの電極Ｅ１，Ｅ２にそれぞれ接続されている。そして、これら各分割電極８，９は、詳細は図示しないが、隣接する分割電極に対して絶縁状態で入れ子状のパターンで対向するように組み合わされ、配置されている。これら分割電極８，９の実際のパターンは第１実施形態のような櫛歯状でもよいし、又は互いに入れ子状に組み合わされる渦巻き状やその他の任意のパターンでもよい。
【００３３】
第１電極４を交流電源３の中点Ｃとし、同一面内で隣接している第２電極５の第１分割電極８と第２分割電極９に駆動波形が１８０°異なる逆位相の交流電圧を印加する。図４中の波形図に示すように、各分割電極８，９からは、隣同士で位相が１８０°異なる波形の振動が発生するが、これら位相が１８０°異なる波形の振動は空間で合成され、干渉によって振幅が減少し、振動は大きく減衰する。第１分割電極８と第２分割電極９は合計４個であり、同一面内において第１実施形態の場合よりも近距離で隣接しているため、これら４個の分割電極８，９の振動は一層少ない伝搬ロスで隣の分割電極に伝達されて互いに効果的に相殺され、打ち消しあう。このため、騒音発生の防止は第１実施形態の場合よりも一層確実である。
【００３４】
以上説明した２つの実施形態によれば、第２電極５の分割数は、２個又は４個であったが、６個以上でもよい。その場合には、それぞれ隣の分割電極には逆位相の交流電圧が印加されるように、交流電源３において互いに極性が異なる２つの電極Ｅ１，Ｅ２に対して交互に接続する。すなわち、分割電極は、配設されている順序で１個置きに第１分割電極８又は第２分割電極９に分け、第１分割電極８と第２分割電極９を、交流電源３において互いに極性が異なる２つの電極Ｅ１，Ｅ２にそれぞれ接続する。なお、この場合にも、各分割電極８，９は、隣接する分割電極に対して絶縁状態で入れ子状のパターンで対向するように組み合わされ、配置されることが好ましい。
【００３５】
さらに、以上説明した２つの実施形態によれば、第２電極５の分割数は、２個又は４個であり、上述したように６個以上でもよいが、これは分割数を偶数に限定するものではなく、第２電極５の分割数は１を除く奇数でもよい。いずれの場合でも、互いに極性が異なる２つの電極にそれぞれ接続される第１分割電極と第２分割電極の各面積の合計を実質的に同等に設定すれば、実施形態で説明したような振動の相殺による騒音発生防止の効果が得られる。なお、第２電極５の分割数は１を除く奇数でも偶数でもよいが、このことは、第２電極の各分割電極を面積が同等となるように設計する際の作業の煩雑さや、各分割電極に対する電極からの導線の引き回しや接続等のような実際の装置製作上の都合に鑑みれば、奇数の場合に比べて第２電極の分割数を偶数とした方が相対的に効率的であり、実際の設計・製作においては有利であることを否定するものではない。
【００３６】
なお、以上説明した各実施形態におけるＥＬ素子２，２’の構造は一例にすぎず、要するに一対の電極４，５の間に蛍光体層６と何らかの絶縁層が設けられているものであれば本発明の対象となる。
【符号の説明】
【００３７】
１，１’…ＥＬ装置
２，２’…ＥＬ素子
３…交流電源
４…第１電極
５…第２電極
６…蛍光体層
７…誘電体層
８…第１分割電極
９…第２分割電極
Ｃ…交流電源の電極の中点
Ｅ１…交流電源の第１の電極
Ｅ２…交流電源の第２の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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