JP3920476B2 - 多層エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディスプレイ装置などに用いられるエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略記する。）素子に係り、特に透明基板上に複数の厚膜ＥＬ素子を積層した多層ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示デザインの要求仕様の１つに、通常の表示時は単に板状に発光し、指定信号が入力されると特定のパターンを表示したいという要求がある。厚膜式のＥＬ素子の場合、従来は発光面を平面的に分割し、全面を発光させるか、特定の部分のみを発光させるかで、前記要求に応えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、全面発光時にパターン輪郭は発光できないため輪郭が見えてしまい、意匠性が損なわれるという問題がある。とりわけ、全面発光時は前面側に設けられた液晶などの表示装置のバックライト的な使い方をし、特定場所の発光時には背面から文字や絵を浮かび上がらせるという使い方の場合、全面発光時に発光しないパターン輪郭の存在は前記表示装置の文字表示を見にくくするため、目障りになり、表示品質が劣化するという欠点を有している。
【０００４】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、表示品質の高い多層ＥＬ素子を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、透明電極付きの透明基板上に、第１蛍光体層、透明誘電体層、中間透明電極、第２蛍光体層、誘電体層ならびに背面電極を順次形成し、前記透明基板側透明電極と第１蛍光体層と透明誘電体層と中間透明電極で第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子が構成され、前記中間透明電極と第２蛍光体層と誘電体層と背面電極で第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子が構成されて、前記第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子はパターンニングされていないで全面発光し、前記第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の前記第２蛍光体層と誘電体層は前記第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の第１蛍光体層、透明誘電体層、中間透明電極と略同じ形状をしており、背面電極のみが所望の形状にパターンニングされていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図とともに説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る多層ＥＬ素子の断面図である。同図において、１は透明電極付きの透明基板、２は第１蛍光体層、３は透明誘電体層、４は透明電極、５は第２蛍光体層、６は誘電体層、７は背面電極、８はレジスト層であり、図示のように順次積層されている。
【０００７】
前記透明基板１は例えば厚さが７５〜１２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミドなどの透明な合成樹脂フィルムからなり、第１蛍光体層２と対向する面に例えばＩＴＯなどからなる透明電極（図示せず）が形成されている。
【０００８】
前記第１蛍光体層２は、バインダーとしてシアノエチル樹脂（例えば信越化学社製 製品名ＣＲ−Ｓ）などの高誘電率樹脂を有機溶剤に溶かして粘度調整したものを用い、それに防湿コートが施された蛍光体粉末（例えばシルバニア製 製品名ＴＹＰＥ１０ 発光色 オレンジ）を分散し、このペーストを前記透明基板１（透明電極）上にスクリーン印刷などの手法で乾燥膜厚が３０〜６０μｍ（本実施形態では５０μｍ）になるように印刷した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成される。
【０００９】
前記透明誘電体層３は、第１蛍光体層２への印加電圧を高くして輝度を上げるために、シアノエチル樹脂（例えば信越化学社製 製品名ＣＲ−Ｓ）などの高誘電率樹脂を有機溶剤に溶かして粘度調整したものをスクリーン印刷などの手法で乾燥膜厚が３〜８μｍ（本実施形態では５μｍ）になるように印刷した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成される。
【００１０】
前記透明電極４は、例えばＰＥＴの如きポリエステル樹脂などの透明バインダーを有機溶剤に溶かして粘度調整したものを用い、それにＩＴＯ粉末を適量分散し、このペーストを前記透明誘電体層３の上にスクリーン印刷などの手法で乾燥膜厚が５〜２０μｍ（本実施形態では１０μｍ）になるように印刷した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成される。
【００１１】
前記第２蛍光体層５は、バインダーとしてシアノエチル樹脂（例えば信越化学社製 製品名ＣＲ−Ｓ）などの高誘電率樹脂を有機溶剤に溶かして粘度調整したものを用い、それに防湿コートが施された蛍光体粉末（例えばシルバニア製 製品名ＴＹＰＥ４０ 発光色 ブルーグリーン）を適量添加して分散し、このペーストを前記透明電極４の上にスクリーン印刷などの手法で乾燥膜厚が３０〜６０μｍ（本実施形態では５０μｍ）になるように印刷した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成される。
【００１２】
前記誘電体層６は、第２蛍光体層５への印加電圧を高くして輝度を上げるために、シアノエチル樹脂（例えば信越化学社製 製品名ＣＲ−Ｖ）またはフッ素樹脂（例えばダイキン工業社製 製品名Ｇ−５０１）などの高誘電率樹脂を有機溶剤に溶かして粘度調整し、それにチタン酸バリウムなどの高誘電率材料を分散したものをスクリーン印刷などの手法で乾燥膜厚が１０〜２０μｍ（本実施形態では１０μｍ）になるように印刷した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成される。
【００１３】
前記背面電極７は、例えばＰＥＴの如きポリエステル樹脂などの透明樹脂バインダーを有機溶剤に溶かして粘度調整したものを用い、それに銀、カーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電粉末を適量分散し、このペーストを前記誘電体層６の上にスクリーン印刷などの手法で乾燥膜厚が５〜１５μｍ（本実施形態では１０μｍ）になるように印刷した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成される。
【００１４】
前記レジスト層８は絶縁性、防湿性を確保するために設けられており、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）などの液状可塑剤に塩化ビニルやポリエステルなどの熱可塑性樹脂を分散させてプラスチックゾルタイプの絶縁ペーストを作り、このペーストを図１に示すように前記背面電極７の上から誘電体層６ならびに第２蛍光体層５の外周全体に、乾燥膜厚が５〜１５μｍ（本実施形態では１５μｍ）になるように塗布した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成される。
【００１５】
前記シアノ系樹脂は、水酸基を有するポリマーを原料としてこれにアクリロニトリルを反応して得られた樹脂で、極性の大きいシアノ基（−ＣＮ）を側鎖に有しているため、約１５〜２０の高い比誘電率を有している。
【００１６】
前記フッ素樹脂として用いたダイキン工業社製 製品名Ｇ−５０１はビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系のフッ素樹脂で、ポリアミン系加硫剤を使用しており、約１２〜１５の高い比誘電率を示す。また誘電体層６に添加するチタン酸バリウムの比誘電率は通常１０００〜３０００であり、本発明ではこの他酸化チタン（比誘電率は通常６０〜８０）などの誘電体粉末が使用可能である。
【００１７】
本実施形態では、第１蛍光体層２と透明誘電体層３と透明電極４で第１の厚膜ＥＬ素子が構成され、第２蛍光体層５と誘電体層６と背面電極７で第２の厚膜ＥＬ素子が構成されている。但し前記透明電極４は第２の厚膜ＥＬ素子の発光にも使用される。前記第１の厚膜ＥＬ素子は全面発光、第２の厚膜ＥＬ素子は第１の厚膜ＥＬ素子とは異なる所望パータンの形状で発光するように、第２蛍光体層５と誘電体層６と背面電極７がパターンニングされている。
【００１８】
前述のように第１蛍光体層２と第２蛍光体層５の２層の蛍光体層を設け、電圧を印加する箇所を透明基板１（透明電極）と透明電極４の間、透明電極４と背面電極７の間と変化させることにより、２色の発光表示ができる。
【００１９】
本実施形態では、第１蛍光体層２の発光色がオレンジで、第２蛍光体層５の発光色がブルーグリーンであるから、透明基板１（透明電極）と透明電極４の間に電圧を印加するとオレンジの発光、透明電極４と背面電極７の間に電圧を印加するとブルーグリーンの発光となる。
【００２０】
本実施形態では、発光色がオレンジとブルーグリーンの組み合わせについて説明したが、例えばブルー（シルバニア製 製品名ＴＹＰＥ２０）、紫（シルバニア製 製品名ＴＹＰＥ６０）など他の蛍光体との組み合わせ、若しくは他の蛍光体どうしの組み合わせも可能である。
【００２１】
本実施形態に係るＥＬ素子は、背面電極７の外表面（下面）に背面電極７のよりも厚い膜厚の絶縁性のレジスト層８が積層されている。そのため外部の湿気が背面電極７側から蛍光体層２，５に達し難く、しかも蛍光体層２，５は防湿コートが施された蛍光体粉末を使用しているため、仮に僅かな湿気が蛍光体層２，５に達しても、蛍光体粉末に悪影響を及ぼすことがなく、ＥＬ素子の長寿命化が図れる。
【００２２】
またレジスト層８は熱可塑性樹脂を主成分とするプラスチックゾルタイプの絶縁ペーストを印刷、乾燥して形成されたもので、このプラスチックゾルタイプの絶縁ペーストは有機溶剤を分散媒としないため、粘度の安定性が高く、長時間印刷しても印刷性が殆ど変わらず、また成膜成分の含有率が高いことから、１回の印刷でも十分な膜厚を確保することができ、印刷工程の簡略化が図れる。さらにプラスチックゾルタイプの絶縁ペーストは印刷、乾燥時に気泡などによるピンホールが発生しにくく、高密度の塗膜が得られるため、防湿効果が高い。またこの絶縁ペーストにはイソシアネートがカップリング剤として添加されているため、背面電極７とレジスト層８の密着性が良好で、この点からも優れた防湿効果が得られる。
【００２３】
前述のようにフッ素系樹脂を主成分とするバインダーを使用して誘電体層６を形成すれば、誘電体層６の耐湿性が向上する。一方、第２蛍光体層５のバインダーであるシアノ系樹脂はフッ素系樹脂に比べて誘電率が高く、蛍光体粉末の分散性が良好であるため、高輝度で発光品位の良いＥＬ素子となる。
【００２４】
（実施形態２）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る多層ＥＬ素子の断面図である。同図において１は透明電極付きの透明基板、２は第１蛍光体層、９は半透明誘電体層、４は透明電極、５は第２蛍光体層、６は誘電体層、７は背面電極、８はレジスト層であり、図示のように順次積層されている。
【００２５】
この実施形態の場合半透明誘電体層９は、シアノエチル樹脂（例えば信越化学社製 製品名ＣＲ−Ｓ）などの高誘電率樹脂を有機溶剤に溶かして粘度調整したものに、例えばマイカ、パール、酸化チタン、チタン酸バリウムなどの白色粉末を添加、分散したものをスクリーン印刷などの手法で乾燥膜厚が３〜８μｍ（本実施形態では５μｍ）になるように印刷した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成される。
【００２６】
前記第２蛍光体層５は、バインダーとしてシアノエチル樹脂（例えば信越化学社製 製品名ＣＲ−Ｓ）などの高誘電率樹脂を有機溶剤に溶かして粘度調整したものを用い、それに防湿コートが施された蛍光体粉末（例えばシルバニア製 製品名ＴＹＰＥ４０ 発光色 ブルーグリーン）と、発光色を変化させるため蛍光顔料、蛍光染料を適量添加して分散し、このペーストを前記透明電極４の上にスクリーン印刷などの手法で乾燥膜厚が３０〜６０μｍ（本実施形態では５０μｍ）になるように印刷した後、加熱して前記有機溶剤を揮発させることにより形成され、着色した蛍光体層となる。
【００２７】
前記蛍光顔料としては例えばシンロイヒＦＡ００１〜００９が、また蛍光染料としては例えばローダミンＢなどがある。
【００２８】
本実施形態では、第１蛍光体層２と半透明誘電体層９と透明電極４で第１の厚膜ＥＬ素子が構成され、第２蛍光体層５と誘電体層６と背面電極７で第２の厚膜ＥＬ素子が構成されて、前記第１の厚膜ＥＬ素子は全面発光、第２の厚膜ＥＬ素子は第１の厚膜ＥＬ素子とは異なる所望パータンの形状で発光するように、第２蛍光体層５と誘電体層６と背面電極７がパターンニングされている。
【００２９】
（実施形態３）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る多層ＥＬ素子の断面図である。この実施形態で前記第１，２の実施形態と相違する点は、第２の厚膜ＥＬ素子の第２蛍光体層５と誘電体層６から構成される発光層は、第１の厚膜ＥＬ素子〔第１蛍光体層２、透明誘電体層３（または半透過誘電体層９）、透明電極４〕と略同じ形状をしており、背面電極７のみが所望の形状にパターンニングされている。
【００３０】
前記実施形態では第１の厚膜ＥＬ素子を単一の厚膜ＥＬで構成したが、複数の厚膜ＥＬで第１の厚膜ＥＬ素子を構成することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明は、透明電極付きの透明基板上に、第１蛍光体層、透明誘電体層、中間透明電極、第２蛍光体層、誘電体層ならびに背面電極を順次形成し、前記透明基板側透明電極と第１蛍光体層と透明誘電体層と中間透明電極で第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子が構成され、前記中間透明電極と第２蛍光体層と誘電体層と背面電極で第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子が構成されて、前記第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子はパターンニングされていないで全面発光し、前記第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の前記第２蛍光体層と誘電体層は前記第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の第１蛍光体層、透明誘電体層、中間透明電極と略同じ形状をしており、背面電極のみが所望の形状にパターンニングされていることを特徴とするものである。このような構成をとることにより、表示部の輪郭が見えにくく、表示品質の高い多層ＥＬ素子を提供することができる。
【００３２】
請求項２記載の本発明は、第１の厚膜ＥＬ素子と第２の厚膜ＥＬ素子は異なる発光色を有しているから、表示色の豊富化、すなわち多色化が図れる。
【００３３】
請求項３記載の本発明は、誘電体層が誘電体樹脂から形成されているから、安価な厚膜ＥＬ素子を提供することができる。
【００３４】
請求項４記載の本発明は、前記誘電体樹脂がシアノ系樹脂またはフッ素系樹脂に特定している。前記シアノ系樹脂は高い誘電率を有し、そのため蛍光体層への印加電圧を高くして輝度を上げることができる。またフッ素系樹脂は、耐湿性に優れた誘電体層が得られ、そのためＥＬ素子の長寿命化が図れる。
【００３５】
請求項５記載の本発明は、第１の厚膜ＥＬ素子の誘電体層が半透明誘電体層である。また請求項６の記載の本発明は、その半透明誘電体層が誘電率の高い透明樹脂バインダーに白色粉末を分散・保持した膜であるから、第１の厚膜ＥＬ素子の蛍光体層が反射層となり、発光色がシフトすることが防止できる。
【００３６】
請求項７記載の本発明は、第２の厚膜ＥＬ素子の誘電体層は誘電率の高い樹脂バインダーに高誘電率粉末を分散・保持した膜であるから、蛍光体層への印加電圧を高くして輝度を上げることができる。
【００３７】
請求項８記載の本発明は、蛍光体層が防湿コートした蛍光体粉末を樹脂バインダー中に分散した膜から構成されてる。また請求項９記載の本発明は、その樹脂バインダーがフッ素樹脂である。このようなことから、湿分による蛍光体の劣化が有効に防止でき、品質の向上が図れる。
【００３８】
請求項１０記載の本発明は、前記樹脂バインダーがシアノ系樹脂であるから、蛍光体粉末の分散性が良好で、高輝度で発光品位を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る多層ＥＬ素子の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る多層ＥＬ素子の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る多層ＥＬ素子の断面図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ 第１蛍光体層
３ 透明誘電体層
４ 透明電極
５ 第２蛍光体層
６ 誘電体層
７ 背面電極
８ レジスト層
９ 半透明誘電体層

Claims (11)

1. 透明電極付きの透明基板上に、第１蛍光体層、透明誘電体層、中間透明電極、第２蛍光体層、誘電体層ならびに背面電極を順次形成し、
   前記透明基板側透明電極と第１蛍光体層と透明誘電体層と中間透明電極で第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子が構成され、前記中間透明電極と第２蛍光体層と誘電体層と背面電極で第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子が構成されて、
   前記第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子はパターンニングされていないで全面発光し、
   前記第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の前記第２蛍光体層と誘電体層は前記第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の第１蛍光体層、透明誘電体層、中間透明電極と略同じ形状をしており、背面電極のみが所望の形状にパターンニングされていることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
2. 請求項１記載において、前記第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子と第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子は異なる発光色を有していることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
3. 請求項１記載において、前記誘電体層は誘電体樹脂から形成されていることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
4. 請求項３記載において、前記誘電体樹脂は、シアノ系樹脂またはフッ素系樹脂であることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
5. 請求項３記載において、前記第１の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の誘電体層は半透明誘電体層であることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
6. 請求項５記載において、前記半透明誘電体層は誘電率の高い透明樹脂バインダーに白色粉末を分散・保持した膜であることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
7. 請求項３記載において、前記第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の誘電体層は誘電率の高い樹脂バインダーに高誘電率粉末を分散・保持した膜であることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
8. 請求項３記載において、前記蛍光体層は、防湿コートした蛍光体粉末を樹脂バインダー中に分散した膜であることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
9. 請求項８記載において、前記樹脂バインダーがフッ素樹脂であることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
10. 請求項８記載において、前記樹脂バインダーがシアノ系樹脂であることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。
11. 請求項５または６記載において、前記第２の厚膜エレクトロルミネッセンス素子の蛍光体層が蛍光顔料または蛍光染料を含有していることを特徴とする多層エレクトロルミネッセンス素子。

Images