(57)【要約】【課題】簡単なプロセスで製造でき、濃淡に富んだ画像を表示することが可能な分散型ＥＬ素子を提供する。【解決手段】  分散型ＥＬ素子の製造工程において、連続的に厚みが変化する凸凹が表面に加工された型押し具Ｍを、誘電体層３に押し当てることにより、前記凸凹を反転させた形状の凹凸を誘電体層３に転写する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と背面電極との間に、少なくとも発光層および誘電体層を備えた分散型ＥＬ素子であって、前記発光層または前記誘電体層に、連続的に厚みが変化する凹凸が形成されていることを特徴とする分散型ＥＬ素子。
【請求項２】
あらかじめ表示させたい画像パターンに対応して前記凹凸が形成された、請求項１に記載の分散型ＥＬ素子。
【請求項３】
前記発光層に複数の発光色の異なる部分が形成された、請求項１または２に記載の分散型ＥＬ素子。
【請求項４】
前記背面電極または前記透明電極はパターニングで形成された、請求項１または２に記載の分散型ＥＬ素子。
【請求項５】
画像が印刷された透明シートが光出射面に貼り付けられた、請求項１または２に記載の分散型ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載された分散型ＥＬ素子の製造方法であって、前記凹凸を反転させた形状の凸凹が表面に加工された型押し具を、前記発光層、前記誘電体層または前記背面電極に押し当てることにより、前記凹凸を転写する、分散型ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
前記型押し具の押し当てを加熱しながら行う、請求項６に記載の分散型ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型エレクトロルミネッセンス（以下、分散型ＥＬという。）素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分散型ＥＬ素子はフレキシブルかつ低コストなシート状発光体として補助的な照明光源に利用されるほか、広告やポスターなどの画像表示用光源としても利用される。画像表示用の光源として利用する場合は、透明なフィルムなどに印刷された画像のバックライトとして分散型ＥＬ素子を使用する方法、あるいは分散型ＥＬを構成する発光層や電極を一定のパターンで形成して文字や画像を表示する方法などがある。
【０００３】
先行文献では、分散型ＥＬ素子の誘電体層をパターンニングして誘電体層がある部分と、除去された部分とで発光の明るさが変わることを利用して所望の画像を表示する方法が開示されている。
【０００４】
誘電体層は通常、発光層よりも奥にあるので、発光していない場合は画像のパターンを見ることができない。このため画像は分散型ＥＬ素子を点灯したときのみに現れ、意外性のある表示が可能となる。
【０００５】
上記の先行技術では、画像の階調性（濃淡）を微妙に設定できないことが課題である。すなわちパターンニングされた誘電体層が残っている部分は相対的に暗く、誘電体層が除去された部分は相対的に明るくなる、という明るさが２段階の画像しか表示できない。誘電体層を２層として、１層目は全面に（パターンニングなし）、２層目はパターンニングするという方法で暗部と明部のコントラストを変える構成も開示されているが、明るさが２段階しかないということに変わりはない。
【０００６】
誘電体層のパターンニング方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷などの印刷法、あるいは感光性材料を利用したフォトリソグラフィー法を用いるとしているので、これらを何度か繰り返すことで、誘電体層の厚さを場所ごとに微妙に変化させて画像に濃淡をつけることも技術的には可能と考えられるが、工程が複雑でコストも割高となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１３５１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであり、簡単なプロセスで製造でき、濃淡に富んだ画像を表示することが可能な分散型ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の分散型ＥＬ素子は、透明電極と背面電極との間に、少なくとも発光層および誘電体層を備えた分散型ＥＬ素子であって、前記発光層または前記誘電体層に、連続的に厚みが変化する凹凸が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
この分散型ＥＬ素子の構成によると、透明電極と背面電極との間に電圧を印加すると、前記発光層または前記誘電体層に形成された連続的に厚みの変化する凹凸に応じて、分散型ＥＬ素子に流れる電流量が変化する。このため、分散型ＥＬ素子を光出射面側から見ると前記凹凸の深さに応じて階調性（濃淡）が連続的に変化するように発光する。したがって、あらかじめ表示させたい画像パターンに対応して前記凹凸を形成しておくと、分散型ＥＬ素子を発光させることでその画像パターンを持つ画像が表示される。
【００１１】
前記凹凸は、前記凹凸を反転させた形状の凸凹が表面に加工された型押し具を、前記発光層、前記誘電体層、または前記背面電極に押し当てることにより形成出来る。すなわち、型押し具の表面に加工された凸凹が押し当てられた表面に、該凸凹を反転させた形状の凹凸のパターンが転写される。このとき、加熱を併用してもよい。この型押し具は、明るく発光させたい部分には凸に、暗く発光させたい部分には凹に加工されている。凸凹の深さは、所望の明るさのレベルに応じて連続的に変化させる。型押し具の押し当てに加熱を併用してもよい。
【００１２】
さらに別の方法によって表示される文字、図形、イラストなどと組み合わせてもよい。ここで別の方法とは、背面電極または透明電極をパターンニングして発光する部分としない部分も設ける、発光層に発光色の違う部分を設ける、画像を印刷した透明シートを光出射面（透明電極の露出側面）に貼る、などの方法である。
【００１３】
以上のような構成によって、本発明の分散型ＥＬを発光させると、階調性（濃淡）に富んだ画像が表示され、インパクトのある表現が可能である。また別の手段によって表示される文字や画像の背景として利用すれば、さら表現の幅を広げることができ、広告や看板あるいはインテリアとして適した分散型ＥＬを提供できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、濃淡に富んだ画像を表示することが可能な分散型ＥＬ素子を簡単なプロセスで製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の要部断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の製造工程を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の要部断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の要部断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の製造工程を説明する図である。
【図７】本発明の分散型ＥＬ素子を発光させて表示される画像の一例を示す図である。
【図８】本発明の分散型ＥＬ素子を発光させて表示される画像の他の例を示す図である。
【図９】本発明の分散型ＥＬ素子を発光させて表示される画像のさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は第１の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の要部断面図であり、図２はこの分散型ＥＬ素子の製造工程を説明する図である。図１、図２を用いて、第１の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の概略構成を説明する。
【００１７】
本実施形態に係る分散型ＥＬ素子１０は、図１に示すように、透明電極５を形成した透明フィルム６上に、発光層４、誘電体層３および背面電極２が積層された５層構造を備える。図１では、光出射面が上になるように上記の積層方向に対して天地を反転して示している。
【００１８】
透明フィルム６としては、透湿性、吸湿性が低い任意の樹脂フィルムを用いることができるが、耐熱性が良好であることから、ポリエチレンテレフタレートなどの耐熱性樹脂フィルムが特に好適である。また膜厚に関しては、面状発光体のフレキシビリティを改善するため、0.30mm以下のものが特に好ましい。
【００１９】
分散型ＥＬ素子１０の光出射面となる透明フィルム６の裏面に、画像を印刷した透明シートを貼り付けたり、あらかじめデザインした文字やイラストなどを象った光学シート（偏光シート、遮光シート、カラーフィルタなど）を貼り付けても良い。この場合、分散型ＥＬ素子１０を駆動すると、光出射面内に透明シートに印刷された画像や光学シートで象られた文字やイラストが識別表示される。
【００２０】
透明電極５は、ＩＴＯ等の透明導電体を透明フィルム６上に、例えば、スパッタ成膜等することによって形成される。こうして図２（Ａ）に示すように、透明フィルム６上に透明電極５が形成される。
【００２１】
透明電極５をあらかじめデザインした文字、図形、イラストなどを描いたパターンで形成しても良い。イラストの一例としては、人物の肖像、動物や乗用車などのシルエットなどが挙げられる。この場合、分散型ＥＬ素子１０を駆動すると、透明電極５がパターニングされた部分のみに電流が流れるので、光出射面の側から見るとこの部分のみが発光し、透明電極５がない部分は発光しないようになる。
【００２２】
発光層４は、熱可塑性樹脂からなるバインダー４Ｂ中に、蛍光体粒子４Ａを均一分散したものからなる。
【００２３】
バインダー４Ｂを構成する材料としては、熱可塑性の樹脂、例えばフッ素ゴム系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニルなど、熱によって軟化する樹脂材料が用いられる。
【００２４】
また、蛍光体粒子４Ａとしては、公知に属する任意の蛍光体の粉末を用いることができるが、強い発光強度が得られることなどから、ＺｎＳ（硫化亜鉛）などの母体粒子にＣｕ（銅）、Ａｇ（銀）などの賦活剤もしくはＣｌ（塩素）、Ａｌ（アルミニウム）などの共賦活剤の元素を添加（ドープ）したものなどが特に好適である。
【００２５】
以上のような蛍光体粒子４Ａの製法としては、固相法、液相方などを挙げることができるが、これに限定されるわけではない。蛍光体粒子４Ａの粒径は0.1μm〜30μmの範囲に選ばれる。
【００２６】
発光層４は、蛍光体粒子４Ａをバインダー４Ｂ中に混合した蛍光体ペーストを、透明フィルム６上に形成された透明電極５上に、例えばスクリーン印刷、スリットコート等により均一な厚さで塗布した後、焼成することにより形成される。こうして、図２（Ｂ）に示すように、透明電極５上に発光層４が形成される。
【００２７】
誘電体層３は、熱可塑性樹脂からなるバインダー３Ｂ中に誘電体粒子３Ａを均一に分散したものからなる。
【００２８】
バインダー３Ｂを構成する材料としては、熱可塑性の樹脂、例えばフッ素ゴム系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニルなど、熱によって軟化する樹脂材料が用いられる。
【００２９】
誘電体粒子３Ａの材料としては、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）またはルチル型のＴｉＯ２（二酸化チタン）の微粒子を好適に用いることができる。
【００３０】
誘電体層３は、バインダー３Ｂを溶剤に溶かしたものに、誘電体粒子３Ａを分散混合して得られる誘電体ペーストを、発光層４上に、例えばスクリーン印刷、スリットコート等により均一な厚さに塗布した後、焼成することによって形成される。こうして、図２（Ｃ）に示すように、発光層４上に誘電体層３が形成される。
【００３１】
次に、誘電体層３の表面に、画像パターンを転写する。あらかじめ表示させたい画像パターンに応じて微細な凸凹を表面に加工した型押し具Ｍを準備する。この型押し具Ｍは、一例として金属、樹脂またはセラミックスなどの板材を用いることができる。画像パターンとしては、例えば、貝殻などの自然物を模した模様、テクスチャや型紙のような文様を挙げることができる。この型押し具Ｍは、明るく発光させたい部分は凸に、暗く発光させたい部分は凹に加工されている。凸凹の深さは明るさのレベルに応じて連続的に変化させる。この型押し具Ｍを図２（Ｄ）に示すように、誘電体層３の表面に押し当てて加圧する。これにより、図２（Ｅ）のように、誘電体層３の表面に、型押し具Ｍの表面の凸凹を反転させた形状の凹凸を持つ画像パターン３１が転写される。このとき、加熱を併用してもよい。
【００３２】
誘電体層３の表面に凹凸をつける方法としては、型押しの他に、機械的加工、エッチング、放電加工、レーザ加工、サンドブラストなど種々の方法を用いることが出来る。また、型押し具は専用に製作した金型などでなくても、表面に凹凸のある建材、壁紙、織物などを型押し具として利用することによってその風合いを表現するものでも良い。また、型押し具は自然物であっても良い。すなわち、鉱物や押し花、動物や魚類の皮、貝殻など自然の造形をそのまま転写するものであっても良い。
【００３３】
背面電極２は、例えばアルミニウムなどの導電性金属材料を、誘電体層３上に真空成膜することで形成される。また銀ペーストなどの導電性ペーストをスクリーン印刷することもできる。こうして図２（Ｆ）に示すように、誘電体層３上に背面電極２が形成される。
【００３４】
背面電極２をあらかじめデザインした文字、図形、イラストなどを描いたパターンで形成しても良い。この場合、分散型ＥＬ素子１０を駆動すると、背面電極２がパターニングされた部分のみに電流が流れるので、光出射面の側から見るとこの部分のみが発光し、透明電極５がない部分は発光しないようになる。
【００３５】
図３は第２の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の要部断面図であり、図４はこの分散型ＥＬ素子の製造工程を説明する図である。図３、図４を用いて、第２の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の概略構成を説明する。
【００３６】
図３に示すように、本実施形態は、分散型ＥＬ素子１０の積層構造は第１の実施形態と同じであるが、画像パターンの転写を背面電極２の形成後に行っていることが異なっている。すなわち、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示すように、透明フィルム６上に、透明電極５、発光層４、誘電体層３および背面電極２を順次積層して一旦、積層体を完成させる。その後、図４（Ｅ）に示すように、型押し具Ｍを背面電極２の表面に押し当てて加圧する。
【００３７】
背面電極２は延性に富む金属から形成された薄膜であるため、背面電極２に型押し具Ｍを押し当てたときは、その圧力が背面電極２の直下の層である誘電体層３にも作用する。したがって、図４（Ｆ）に示すように、背面電極２に型押し具を押し当てても、型押し具Ｍの凸凹に対応する凹凸の画像パターン３１を、背面電極２を介して誘電体層３に転写することが出来る。
【００３８】
本実施形態では、分散型ＥＬ素子の転写工程を、後から行える。転写工程を積層工程から切り離せるので、需要に柔軟に対応することが出来るメリットがある。
【００３９】
図５は第３の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の要部断面図であり、図６はこの分散型ＥＬ素子の製造工程を説明する図である。図５、図６を用いて、第３の実施形態に係る分散型ＥＬ素子の概略構成を説明する。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態では、分散型ＥＬ素子１０の積層構造は第１の実施形態と同じであるが、画像パターンの転写を発光層４の形成後に行っていることが異なっている。すなわち、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、透明フィルム６上に、透明電極５および発光層４を形成した後、図６（Ｃ）に示すように、型押し具Ｍを発光層４の表面に押し当てて加圧する。これにより、図６（Ｄ）に示すように、画像パターン４１は型押し具Ｍが押し当てられた発光層４の表面に転写される。その後、図６（Ｅ）、図６（Ｆ）に示すように、誘電体層３および背面電極２が順に積層され、分散型ＥＬ素子１０が完成される。
【００４１】
次に、本発明の分型ＥＬ素子による作用効果について説明する。本発明の分散型ＥＬ素子では、型押し具Ｍを押し当てることによって、発光層４または誘電体層３は、型押し具Ｍが凸の部分では薄くなり、型押し具Ｍが凹の部分では厚みは変化しないかまたはやや厚くなる。つまり、型押し具Ｍから転写された凹凸によって発光層４や誘電体層３の厚みが連続的に変化されるようになる。分散型ＥＬ素子では発光層４や誘電体層３が薄いほど高い電界強度がかかるため大きな電流が流れ、明るく発光する。駆動電圧は、発光層４または誘電体層３の厚みの大小とは関係なく面内均一に印加されるが、上記のような特性があるため、電圧を印加すると型押し具Ｍによって転写された凹凸が明るさの濃淡となって表現されることになる。
【００４２】
さらに別の方法によって表示される文字、図形、イラストなどと組み合わせてもよい。ここで別の方法とは、背面電極２または透明電極５をパターンニングして発光する部分としない部分も設ける、発光層に発光色の違う部分を設ける、画像を印刷した透明シートを光出射面（透明電極５の露出側面）に貼る、などの方法である。
【００４３】
以上のような構成によって、本発明の分散型ＥＬでは階調性（濃淡）に富んだ画像が表示され、インパクトのある表現が可能である。また別の手段によって表示される文字や画像の背景として利用すれば、さら表現の幅を広げることができ、広告や看板あるいはインテリアとして適した分散型ＥＬを提供できる。
【００４４】
以下に、本発明に係る分散型ＥＬ素子の実施例を掲げ、本発明の効果を明らかにする。
【００４５】
［実施例１］
ITO（透明電極５）が形成されたPETフィルム（透明フィルム６）のITO面上に蛍光体ペーストを塗布、ベークし、約60μm 厚の発光層４を形成した。蛍光体は硫化亜鉛を母体とするもの、バインダー樹脂はフッ素ゴム系のものを使用した。蛍光体ペースト中の蛍光体対樹脂成分の重量比率は約４：１であったが、特にこれに限るものではない。次に同様にして誘電体ペーストから約30μm厚の誘電体層３を形成した。誘電体材料はチタン酸バリウム粉末、バインダー樹脂はフッ素ゴム系、チタン酸バリウム粉末と樹脂の重量比率は約３：１であったが、これも一例であって特に限定されない。このようにして形成した誘電体層３の表面に凹凸をつけた面によって文様が浮き出すように加工した型押し具を押し当て、約120℃に加熱しつつ１０分間保持した。文様は大理石をイメージした文様とした。この工程によって型押し具の文様が誘電体層３表面に転写された。最後に銀ペーストによって背面電極２を形成し、分散型ＥＬ素子を作製した。
【００４６】
［実施例２］
実施例１において、単一種類の蛍光体ペーストをITO面上に塗布するのではなく、背景の中に文字が浮き出すようにあらかじめデザインしたパターンにしたがって発光色の異なる２種の蛍光体ペーストを塗布した。文字は“Ａ”の文字とした。それ以外は、実施例１と同様にして分散型ＥＬ素子を作製した。
【００４７】
［実施例３］
実施例１において、全面にITOが形成されたPETフィルムを用いるのではなく、あらかじめデザインした図形のパターンでITOが形成されたPETフィルムを用いた。図形は星形とした。それ以外は、実施例１と同様にして分散型ＥＬ素子を作製した。
【００４８】
＜発光試験＞
上記のようにして作製した実施例１〜３の分散型ＥＬ素子に実際に電圧を印加して発光させることにより、光出射面に表示される画像を目視により確認した。
【００４９】
実施例１の分散型ＥＬ素子に、周波数 400 Hz〜2 kHz、実効値電圧 100〜200 Vの正弦波を持つ交流電圧を印加して発光させると、図７に示すように、光出射面に大理石をイメージした文様Ｐ１が濃淡をもって表示された。分散型ＥＬ素子を発光させないときは何も表示されないが、分散型ＥＬ素子を発光させることで型押し具から転写された文様が全面に単一色の階調の差によって現れるという、意外性のある画像が得られた。
【００５０】
次に、実施例２の分散型ＥＬ素子を、上記と同様の条件で発光させると、図８に示すように、文様Ｐ１の中に“Ａ”の文字Ｐ２が浮き上がるように表示された。発光層４に発光色の異なる部分を設定することによって、型押し具から転写された文様が発光色の差によって色分けされるという、実施例１とは異なる印象を与える画像が得られた。
【００５１】
次に、実施例３の分散型ＥＬを、上記と同様の条件で発光させると、図９に示すように、ITOの星形のパターンに対応した部分のみが発光し、それ以外の部分Ｎは発光しないことにより、星形の図形Ｐ３の中に文様Ｐ１が表示された。非発光部の暗い背景から、パターンで形成した背面電極２の図形の形で型押し具から転写された文様が淡く浮き出るという、実施例１とは異なる印象を与える画像が得られた。
【００５２】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
２…背面電極
３…誘電体層
３Ａ…誘電体粒子
３Ｂ…バインダー
３１…画像パターン（連続的に厚みが変化する凹凸）
４…発光層
４Ａ…蛍光体粒子
４Ｂ…バインダー
４１…画像パターン（連続的に厚みが変化する凹凸）
５…透明電極
６…透明フィルム
１０…分散型ＥＬ素子
Ｍ…型押し具
【図１】
2013115021.tif 000003
【図２】
2013115021.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013115021.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013115021.tif 000008
【図７】
2013115021.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013115021.tif 000011