CN100581310C - 照明式开关和照明式开关的制造方法 - Google Patents

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Abstract

照明式开关，具备多个开关机构部，使开关机构部动作的多个键头部，被配置于开关机构部和键头部之间、且具有与键头部对应的发光部图案的EL片材；其中EL片材具备发光层、透明电极层、透明保护膜、电介质层、以及背面电极层；其中，连接具有与发光部图案对应的形状的透明电极层的供电配线和背面电极层的供电配线分别具有2套以上的配线。

Description

照明式开关和照明式开关的制造方法
本申请是国际申请号为PCT/JP2005/002998，国际申请日为2005年2月24日的PCT国际申请进入中国阶段后国家申请号为200580006196.4的标题为“开关照明用EL片材和使用了该片材的照明式开关及电子设备”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及被用于键开关等开关照明的开关照明用EL片材和使用了该片材的照明式开关及电子设备。
背景技术
在被搭载于移动电话和PDA等移动通信设备、CD播放器、MD播放器、小型磁带录音机、遥控开关或汽车等的小型电气·电子设备中，进行键开关的开关部(键头(key top)部分等)的照明。作为键开关的键头部分照明的照明式开关的光源，一般采用电灯泡或LED。
照明式开关一般采用具备键头、金属按键开关(metal dome switch)等开关机构部、基板和作为光源的LED的构成。但是，移动电话和PDA等移动通信设备中，强烈要求键开关的薄型化，所以无法在键头正下方配置LED。因此，一般的构造是将LED配置在与键头及开关机构部分开的位置，使来自LED的光扩散，从周围间接地照明键头部分。但是，以往的照明构造不是由键头正下方的照明，所以存在很难以足够的亮度对键头部分进行均一地照明、且结构上来讲较厚的问题。
针对上述问题，提出了照明式开关的光源使用具有场致发光(EL)元件的EL片材的技术方案(例如，参照专利文献1、2)。EL片材是面发光源，轻量·薄型，形状的自由度高，所以具有空间利用率高和耗电量小等特点。因此，EL片材可直接配置在键头和金属按键开关之间。通过该使用了上述EL片材的照明式开关，可对键头从其正下方进行照明。
如上所述，EL片材作为键开关的照明用光源是有效的。但是，本发明者等的实验及探讨结果表明，以往的EL片材存在由于来自键头的按键应力不久便无法点亮，或者因为EL片材的刚性而出现开关的误操作或按键感(按下开关时的感觉)受损这样的难点。
以往的EL片材中，作为透明电极膜一般使用厚度75μm以上的聚酯膜上蒸镀或涂布了ITO(氧化铟锡)的膜。ITO的蒸镀膜具有高透光率和高导电性，但也存在因机械应力或热量而导致的伸缩造成易断线或表面电阻上升的缺点。因此，明确键头的按键应力造成EL片材弯曲时，ITO电极会发生破裂，电阻值会上升，易发生断线及不亮灯的情况。本发明者等的实验表明，虽然能够通过加厚ITO膜的基材膜在一定程度上抑制EL片材的不亮灯，但这种情况下会有损键开关的可靠性及按键感。
此外，本发明者等对使用绝缘性树脂中分散有ITO等透明导电性粉末的透明导电性涂料制作透明电极的技术进行了探讨。使用ITO涂料等形成透明电极层时，虽然能够在一定程度上抑制EL片材的不亮灯，但为了实现透明电极的电阻值的低电阻化，必须要进行厚膜化及煅烧，这样干燥时的涂膜就会变硬，使卷曲更厉害。因此，很难使用薄基材来制造EL片材。即使是使用了薄基材的情况下，由于含有ITO等无机物粒子，所以透明电极层会变硬。已知这些都是造成按键感损失的原因。另外，在高湿环境下亮灯时还有EL片材上易出现黑点的问题。
上述专利文献1记载了在沿EL片材的金属按键开关的外周边缘的位置形成切口，籍此提高按键特性的技术方案。此外，在专利文献2中记载了将基膜上形成有透明电极层的透明电极膜成形为拱形，在该拱形的开关操作部内形成了EL发光部的照明式开关的技术方案。这些技术都在透明电极层使用了ITO蒸镀膜，所以未能解决ITO蒸镀膜所引发的断线及表面电阻上升等问题。
专利文献1：日本专利特开2002-56737号公报
专利文献2：日本专利特开2004-39280号公报
发明的揭示
本发明的目的是提供开关照明用EL片材，将该EL片材作为键开关的照明用光源等使用时，不会有损键开关的可靠性和按键感，能够以良好的再现性抑制按键应力等造成的断线或不亮灯的现象。本发明的另一目的是提供不会有损可靠性和按键感、按键应力等造成的断线或不亮灯的现象得到了抑制的照明式开关，以及使用了该照明式开关的电子设备。
本发明的开关照明用EL片材是具有与开关对应的发光部图案的开关照明用EL片材，该EL片材的特征在于，具备具有分散包含于电介质基质中的EL荧光体粒子的发光层，沿前述发光层的发光面配置的、由导电性聚合物形成的透明电极层，被配置于前述透明电极层上的、具有10μm以上60μm以下的厚度的透明保护膜，以及沿前述发光层的非发光面依次配置的电介质层和背面电极层。
本发明的照明式开关的特征在于，具备本发明的开关照明用EL片材。本发明的照明式开关例如具备开关机构部，使前述开关机构部动作的键头部，被配置于前述开关机构部和前述键头部之间、且对前述键头部进行照明的前述开关照明用EL片材。此外，本发明的电子设备的特征在于，具备本发明的照明式开关。
附图的简单说明
图1是表示使用了本发明的实施方式之一的开关照明用EL片材的照明式开关的构成例的截面图。
图2是从非发光面侧(背面电极侧)观察到的本发明的实施方式之一的开关照明用EL片材的平面图。
图3是沿图2的A-A线的截面图。
实施发明的最佳方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示以本发明的实施方式之一的开关照明用EL片材为光源的照明式开关的大致结构的截面图。图2是从非发光面侧(背面电极侧)观察到的本发明的实施方式之一的开关照明用EL片材的平面图。图3是沿图2的A-A线的截面图。
图1中，1为具有按压用凸部2的键头部，对应各键头部1配置有金属按键型的开关机构部3。各开关机构部3具有按键型的可动接点4和被配置于基板5上的固定接点6。通过用键头部1的按压用凸部2按压可动接点4，在使开关机构部3开/关的同时获得按键感。
在上述键头部1和开关机构部3之间配置有作为用于对键头部1进行照明的光源的开关照明用EL片材7。如图1、图2及图3所示，EL片材7具备从发光面侧依次层叠了透明保护膜8、透明电极层9、发光层10、电介质层11和背面电极层12的结构。换言之，在发光层10的发光侧主面(发光面)一体层叠配置了其表面形成有透明电极层9的透明保护膜8。透明电极层9与发光层10相连配置。
此外，在发光层10的非发光侧主面(非发光面)，例如层叠形成有电介质层11，该电介质层11通过在氰乙基纤维素或含氟橡胶等具有高介电常数的有机高分子中分散包含TiO2或BaTiO2等具有高放射性和高介电常数的无机氧化物粉末而形成。此外，隔着该电介质层11一体层叠形成有背面电极层12。在背面电极层12上又根据需要一体层叠形成背面绝缘层13。通过将背面绝缘层13和EL片材7一体化形成，可使开关机构部3等构成零部件和EL片材7之间电绝缘的同时，能够减弱背面电极层12的按键应力造成的损伤。
开关照明用EL片材7具有与键头部1对应的发光部图案。即，EL片材7的各构成层中，透明电极层9、发光层10及电介质层11具有与发光部14的图案对应的形状。如图2所示，背面电极层12中，对应各发光部14的形状的电极部12a和连接这些电极部12a的供电配线12b一体形成。背面电极用供电配线12b与第1供电端子15连接。具有与发光部14对应的形状的透明电极层9通过供电配线16连接，该透明电极用供电配线16与第2供电端子17连接。如图1所示，透明电极用供电配线16的表面被绝缘层18覆盖。
透明电极层9由具备透光性的导电性聚合物形成。作为构成透明电极层9的导电性聚合物的具体例，可例举以选自聚乙炔、聚亚苯基、聚亚苯基亚乙烯基、聚亚苯基乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚亚乙二氧基噻吩、聚苯胺等的至少1种为主成分的聚合物。将含该导电性聚合物的涂料涂于透明保护膜8的表明，使其干燥而形成透明电极层9。作为导电性高分子的络合物的聚亚乙二氧基噻吩(PEDOT)-聚苯乙烯酸(PSS)的涂膜，由于其导电性和透光性良好，所以特别适用于透明电极层9的形成。
由上述导电性聚合物形成的透明电极层9对于机械应力的耐久性良好，所以可大幅抑制按键应力造成的断线或不亮灯等的发生。但是，与用于以往的EL片材的透明电极的ITO膜(例如，表面电阻300Ω/□，透光率85％以上)相比，其导电性和透光率并不一定足够。将导电性聚合物用于透明电极层9的情况下，虽然能够通过减厚来提高透光率，但这样的话对于按键应力造成的膜破坏的可靠性会下降，易造成导电性的局部增大等。
因此，为了提高开关照明用EL片材7的可靠性，透明电极层9的平均厚度较好在0.1μm以上，表面电阻较好在1000Ω/□以下。透明电极层9的平均厚度更好是在1μm以上。为了无损键开关的可靠性和按键感等，透明电极层9的平均厚度最好在5μm以下。
透明电极层9的平均厚度如果增加，则例如透光率会低于80％。透明电极层9的透光率的下降会导致EL片材7的发光亮度下降。因此，如后所述，最好与具有高亮度的EL荧光体(场致发光荧光体)的发光层10组合使用。通过将由导电性聚合物形成的透明电极层9和高亮度的EL荧光体组合使用，可获得良好的键开关照明用亮度。具体来讲，在电压100V、频率400Hz的驱动条件下可实现50cd/m2以上的亮度。籍此能够避免驱动电源的大型化及输出功率上升导致的短寿命化，以及无法获得实用亮度这样的实际使用时出现的问题。
作为透明电极层9的形成基材的透明保护膜8可使用机械强度良好的广泛使用的高分子膜，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺、尼龙、含氟树脂、聚碳酸酯、聚氨酯橡胶等的单体膜或层积膜。这里，透明保护膜8的厚度对于同时获得对按键应力的耐久性和对按键感等造成影响的柔软性非常重要。具体来讲，透明保护膜8的厚度在10μm以上60μm以下的范围内。透明保护膜8的厚度如果未满10μm，则无法以良好的再现性抑制按键应力造成的断线或不亮灯现象。另一方面，如果透明保护膜8的厚度超过60μm，则有损按键感。
本发明者等的实验结果表明，使用了厚度9μm的PET膜的情况下，少于100万次的按键应力也很容易使膜发生破裂。这是造成点状缺陷等的原因。相对地，使用了厚度12μm的PET膜的情况下，虽然会发生微小的缺陷，但即使按键次数超过100万次，用于键开关照明时也能够充分发挥功能。厚度为25μm的PET膜，即使按键次数超过150万次，膜也不会破裂。另一方面，如果透明保护膜8过厚，则刚性增加，作为键开关的按键感会受损。厚63μm的PET膜无法获得足够的按键感。因此，透明保护膜8的厚度较好为10μm以上60μm以下，更好为20μm以上40μm以下。
由导电性聚合物形成的透明电极层9以涂料的形式被涂布于上述透明保护膜8。此时，考虑到尺寸精度和涂膜收缩产生的翘曲及作业性等，涂布基材的厚度较好为50μm以上。对应于这点，例如可以按照以下方法获得按键感良好的薄EL片材。即，在厚基材膜上印刷形成具有脱模性的透明膜，在其上涂布涂料化了的导电性聚合物，形成透明电极层，再形成其它的层制得EL片材。然后，剥离基材膜。但是，由该方法制得的EL片材由于是由薄树脂被膜形成的，所以易破裂，存在耐久性和实用性的问题。另外，接合键头和开关零部件等时或形成滤色片时都无法获得足够的接合强度。
因此，最好将隔着微粘合层在厚60μm以下的透明保护膜8上贴合厚基材膜(例如，厚度50μm以上)而形成的材料作为涂布基材使用。通过将该贴合膜作为涂布基材使用，可采用以往的EL制造工艺设备。这样就不会因为使用薄膜而需要复杂的生产技术和薄膜用印刷设备、干燥机、运送设备等高价的设备，因此可以抑制开关照明用EL片材7的制造成本的增加。在EL片材7的制造后剥离基材膜可防止按键感的损失等。
另外，在与键头或开关等零部件组装的工序中，厚度未满50μm的EL片材难以进行处理，效率差，所以不利于量产。在按键感不会受损的前提下，以附着有微粘合基材膜的状态将其投入组装工序，能够提供易实现一体化的工艺。此外，透明保护膜8本身也可以是2层以上的基材的层积物的构成。通过使用这样的由2层以上的基材的层积物形成的透明保护膜8，粘接层和多种基材起到击打缓冲层的作用，所以可进一步提高耐击打性。
透明保护膜8由2层以上的基材的层积物构成时，各基材并不局限于高分子材料。例如，可使用在上述高分子膜上形成了氧化硅(SiOx)、氧化铝(AlOx)、氧化钛(TiOx)等金属氧化物层或氮化硅(SiNx)、氮化铝(AlN)等金属氮化物层的层积膜。金属氧化物层或金属氮化物层起到防湿层的作用。因此，通过使用具有该层的透明保护膜8，可提高高湿度环境适应性较低的导电性聚合物形成的透明电极层9的可靠性。
形成透明电极层9的导电性聚合物与聚酯等的树脂膜的接合力较弱，可能会出现按键应力造成膜剥离的现象。针对这点，在透明保护膜8上形成易粘接层以提高由导电性聚合物形成的透明电极层9和透明保护膜8的接合强度。因此，能够防止按键应力造成的膜剥离，进一步提高可靠性。在为了改变发光色而赋予颜料滤膜等的情况下也可获得同样的效果。另外，通过预先在透明保护膜8的两面实施易接合处理，即使进行滤膜印刷等的情况下，被膜强度也会提高，无需担心处理面的差别，生产性提高。
在具有透明电极层9的透明保护膜8上形成的发光层10含有作为场致发光源的EL荧光体粒子。EL荧光体粒子最好采用例如发蓝色光至蓝绿色光的铜活化硫化锌(ZnS:Cu)荧光体或还含有微量的作为熔剂的氯的铜活化硫化锌(ZnS:Cu，Cl)荧光体等ZnS系荧光体。这样的EL荧光体粒子例如被分散配置于氰乙基纤维素或含氟橡胶这样的具有高介电常数的有机高分子材料形成的电介质基质中。即，发光层10是在由有机材料形成的电介质基质中分散配置有由无机材料形成的EL荧光体粒子的有机分散型荧光体层。
但是，构成发光层10的EL荧光体粒子、具体来讲是ZnS:Cu荧光体粒子存在不耐水的缺陷，即空气中的水分容易使其特性(亮度等)劣化。因此，发光层10最好采用实质上被透明的防湿被膜覆盖的EL荧光体粒子，即所谓的带防湿被膜的EL荧光体粒子。作为EL荧光体粒子的防湿被膜，例如采用金属氧化膜或金属氮化膜。对金属氧化膜的种类无特别限定，但从防湿性、透光性和绝缘性等方面考虑，最好采用选自氧化硅、氧化钛、氧化铝的至少1种。另外，金属氮化膜可例举氮化硅或氮化铝等。
从膜的均一性或制造成本等考虑，由金属氧化膜或金属氮化膜形成的防湿被膜最好采用化学气相成长法(CVD法)形成。特别是考虑热量造成的EL荧光体的亮度劣化、流动状态的粉体表面的膜形成性、以及大量生产时的环境安全性等，最好使用不会爆炸或无燃烧性的材料，且利用低温(200℃以下)下的反应性高的反应体系。作为这样的反应体系，可例举SiCl4+2H2O→SiO2+4HCl、TiCl4+2H2O→TiO2+4HCl等。防湿被膜的平均膜厚最好在0.1μm以上2μm以下的范围内。
EL荧光体的水分造成的劣化也可通过用防湿膜(聚氯四氟乙烯膜等)覆盖整个EL片材7来防止。但是，这样会使EL片材7整体变厚，有损键开关的可靠性和按键感。对应于此，通过使用带防湿被膜的EL荧光体粒子，无需采用防湿膜或吸湿膜就可抑制水分造成的EL荧光体的特性下降。即，通过将含有带防温被膜的EL荧光体粒子的发光层10用于开关照明用EL片材7，能够在不增加EL片材7的整体厚度的前提下抑制水分造成的EL荧光体的特性下降。
此外，为了弥补如前所述由导电性聚合物形成的透明电极层9的透光率的下降，最好在发光层10使用高亮度的EL荧光体。即，最好组合使用导电性聚合物形成的透明电极层9和含有高亮度EL荧光体粒子的发光层10。这里，ZnS系EL荧光体一般通过在铜活化的硫化锌结晶充分成长的条件下煅烧荧光体原料而制得。这样的ZnS系EL荧光体粒子的平均粒径为25～35μm左右。使用了该方法的EL荧光体在构成EL片材7时的成形性、柔软性、耐击打性、亮度等很难达到所要求的水平。
另一方面，美国专利第5643496号公报记载了由平均粒径23μm以下的ZnS:Cu荧光体形成的EL荧光体。该小粒子EL荧光体无需实施筛分这样的操作，通过控制EL荧光体的制造条件(煅烧条件等)就可获得。上述公报中记载了通过EL荧光体的小粒化来提高使用了该小粒子的EL元件等的亮度和寿命特性的技术方案。但是，使用该仅控制制造条件而获得的小粒子EL荧光体构成的EL片材不一定能够获得足够的亮度。这可能是因为仅控制了制造条件的小粒子EL荧光体其本身的亮度特性下降。
因此，最好对在常规的煅烧条件下制得的荧光体粒子进行分级操作等，采用除去了粗大的荧光体粒子的EL荧光体粒子。具体来讲，最好使用通过分级操作等除去了粗大的荧光体粒子(粗粒子成分)，以50％D值表示的平均粒径在10μm以上23μm以下、且具有粒径在25.4μm以上的成分的比例达到30质量％以下的粒度分布的EL荧光体粉末。若采用具有这样的平均粒径和粒度分布的EL荧光体，则可使发光层10中的单位体积的EL荧光体粒子数增加，所以不仅能够提高发光层10的粒度，还可使EL片材7的成形性、柔软性、耐击打性有所提高。
EL荧光体粒子的平均粒径如果未满10μm，则可能造成EL荧光体粒子本身的发光亮度下降。另一方面，如果EL荧光体粒子的平均粒径超过23μm，则发光层10中的单位体积的EL荧光体粒子数目减少，发光层10的亮度可能会下降。粒径25.4μm以上的成分的比例超过30质量％的情况也是如此。EL荧光体粒子的平均粒径更好是在13μm以上20μm以下的范围内。另外，EL荧光体粒子中的粒径25.4μm以上的成分的比例更好是在15质量％以下。满足上述条件的高亮度EL荧光体在使用例如透光率85％以上、表面电阻500Ω/□以下的透明电极制作EL元件时，在电压100V、频率400Hz的驱动条件下具有80cd/m2以上的亮度。
此外，使用了薄透明保护膜8的情况下，可能会出现粗大的荧光体粒子的角部损伤导电性聚合物形成的透明电极层9和透明保护膜8而形成点状缺陷的现象。另外，如果高湿度环境下驱动时的电流密度较高，则导电性聚合物有时会在短时间内劣化。粗大的荧光体粒子在与导电性聚合物接触的部位易引起电场的集中，可能导致导电性聚合物的劣化或因此而产生黑点。基于上述情况，最好使用平均粒径在23μm以下、且粒径25.4μm以上的成分比例在30质量％以下的EL荧光体。
将上述ZnS:Cu荧光体形成的EL荧光体粒子用于发光层10时，通常的发光色为蓝色至蓝绿色。为了改变该发光色，可在发光层10中添加有机荧光颜料等颜料。但是，发光层10中如果以高浓度添加颜料，则吸湿率会变高，在高温高湿环境下由导电性聚合物形成的透明电极层9的电阻值易上升。因此，最好在透明保护膜8的一面或两面形成颜料层。采用该构成，能够有效地且在高可靠性之下改变发光层10的发光色。
除了改变发光层10的发光色的目的以外，例如作为改变外观色的光扩散层也可形成颜料层。例如，用白色颜料形成光扩散层，可遮掩导电性聚合物形成的透明电极层9和发光层10的涂布不均。导电性聚合物的着色强，因网板印刷等易出现涂布不均。另外，发光层10优先薄膜化使荧光体密度下降等情况下，有时会出现发光不均的现象。光扩散层可缓解上述影响，有利于外观和品质的提高。
颜料层也可配置在透明电极层9和发光层10之间。采用该构成的情况下，最好在具有透明电极层9的透明保护膜8上涂布在粘接性高的粘合剂中混入了颜料的涂料而形成颜料层。这样的颜料层不仅具有改变发光色和外观色的效果，也可获得提高具有透明电极层9的透明保护膜8和发光层10的粘接性的效果。
形成上述颜料层时，为了减少一般的加入了颜料的涂料的印刷次数，大多数情况下颜料的固体成分比(质量比)都超过50％。如果使用颜料比例高的涂料，则易吸湿，有时会导致导电性聚合物的电阻值的下降。此外，颜料的比例如果较高，则形成多孔质的平滑性较差的膜质，所以在其上印刷形成的透明电极层9的表面电阻可能会升至例如2000Ω/□以上，而在平滑的膜上以200筛目印刷形成时可实现1000Ω/□以下的表面电阻。因此，颜料层最好用颜料配比(固体成分的质量比)在50％以下的加入了颜料的涂料形成。这样即使将颜料层用作透明电极层9的基底，也能够抑制透明电极层9的电阻值的上升。
使用了上述带防湿被膜的EL荧光体粒子的EL片材7中，通过涂布Ag粉末或Cu粉末等金属粉末、石墨粉末等碳粉或者它们的混合粉末等形成背面电极层12。即，在具有透明电极层9的透明保护膜8上涂布形成发光层10，再于该发光层10上依次涂布形成电介质层11和背面电极层12后，通过热压接等将该层积体一体化而制得开关照明用EL片材7。此外，在背面电极层12上形成背面绝缘层13时，最好在同一涂布形成工序中在背面电极层12上涂布形成背面绝缘层13。
关于这样的开关照明用EL片材7的各构成层以外的构成，可采用与通常的EL片材同样的构成。此外，关于连接与背面电极层12的发光部14的形状对应的各电极部12a的供电配线12b及连接具有与发光部14对应的形状的各透明电极层9的供电配线16，最好形成2套以上的配线。图2所示的背面电极用供电配线12b及透明电极用供电配线16都具有2套配线。采用这样的构成，即使因成形、按键造成的弯曲或者击打应力等引起2套中的1套的电阻值上升或断线等，也可抑制EL片材7的不亮灯现象。籍此能够进一步提高开关照明用EL片材7的可靠性。此外，具有独立的2个以上的发光部图案的情况下，也可利用2套以上的配线使各发光部独立地亮灯。
另外，为了使开关照明用EL片材7的按键耐久性等有所提高，也可以在EL片材7的表面及背面的至少一方的与发光部14中央对应的位置配置例如厚度在2μm以上50μm以下的聚氨酯树脂等形成的柔软的垫片。通过配置该垫片，按键应力等的吸收效率有所提高，所以能够进一步提高开关照明用EL片材7的可靠性。垫片的配置位置可以在透明保护膜8和透明电极层9之间，也可以在背面电极层12和背面绝缘层13之间，可以配置在其中的任意一个位置，也可以在两个位置同时配置。
上述实施方式的开关照明用EL片材7中，在透明电极层9使用对按键应力等的耐久性良好的导电性聚合物的同时，使用柔软性和耐按键特性俱佳的透明保护膜8。因此，能够提供按键耐久性良好、且开关的可靠性和按键感度不会受损的开关照明用EL片材7。另外，通过组合使用导电性聚合物形成的透明电极层9和含有高亮度的EL荧光体粒子的发光层10，能够弥补透明电极层9的透光率的下降，所以可充分维持EL片材7的亮度特性。具体来讲，在使用了带防湿被膜的EL荧光体粒子的情况下，可在电压100V、频率400Hz的驱动条件下获得50cd/m2以上的亮度。
这样的开关照明用EL片材7可从键头1正下方以足够的亮度对键头1进行均一地照明，而且可大幅提高照明式开关的耐久性和可靠性。该实施方式的开关照明用EL片材7适合用作为键头部1和金属按键型机构部3组合的照明式开关的光源。使用了开关照明用EL片材7的照明式开关例如适用于对键开关的薄型化有高要求的移动电话或PDA等移动通信设备等。
作为本发明的实施方式的电子设备，可例举具备使用了开关照明用EL片材7的照明式开关的移动电话或PDA等移动通信设备。此外，本发明的开关照明用EL片材的适用范围并不仅仅是具有金属按键型机构部的照明式开关，它可用于从键头等开关部正下方对其进行照明的各种照明式开关。此外，适用这样的照明式开关的设备也不仅限于移动通信设备等电子设备，可用于各种电气·电子设备。
以下，对本发明的具体实施例及其评价结果进行说明。
实施例1
首先，按照以下工序制作ZnS系EL荧光体。即，在100g粒径约1～3μm的硫化锌粉末中加入1升的纯水，形成为淤浆状，然后在其中添加0.25g硫酸铜(5水合物)以及作为结晶成长剂(熔剂)的40g氯化镁、40g氯化钡和20g氯化钠，充分混合。使该淤浆状混合物干燥后，将其装入石英坩埚中，空气中于1150℃的温度下进行4小时的煅烧。
接着，对上述煅烧物实施洗涤和干燥处理后，在300g煅烧物中混入15g氧化锌，将该混合物装入石英坩埚中，空气中于750℃的温度下煅烧1.5小时。将该煅烧物分散于水中洗涤3次。接着，进行pH＝1.5的条件下的盐酸洗涤及采用纯水的中和洗涤，再过滤、干燥，用325筛目的筛子进行筛分，获得ZnS:Cu荧光体(EL荧光体)。该荧光体中含有微量的作为熔剂的氯。
用粒度分析计(BECKMAN COULTER公司制，商品名：Multisizer M3)测定以上获得的ZnS:Cu荧光体的粒度分布。其结果示于表1。由该粒度分布的测定结果求得50％D值作为平均粒径，ZnS:Cu荧光体粉末的50％D值为26.3μm。此外，粒径25.4μm以上的粗粒子成分的比例为54.5质量％。表1中同时示出了后述的实施例3制得的ZnS:Cu荧光体的粒度分布。
表1
Figure C20071016204300151
在上述ZnS:Cu荧光体粒子的表面形成用于防湿处理的氧化钛膜，再形成氧化硅膜。使用该带防湿被膜的ZnS:Cu荧光体粒子，按照以下的工序制作开关照明用EL片材。首先，准备作为透明保护膜的厚12μm的PET膜(东丽株式会社制，商品名：ルミラ-S10)，在其上贴合带微粘合层的基材膜(リンテック公司制，商品名：PT125，厚度：140μm(含微粘合层))，作为涂布基材。在该涂布基材(贴合基材)的透明保护膜上通过网板印刷涂布透明导电性聚合物(AGFA公司制，商品名：P3040)，使其干燥。这样就形成了厚2～4μm、表面电阻500～800Ω/□、透光率60～70％的透明电极层。
然后，在上述带防湿被膜的ZnS:Cu荧光体中以粘合剂质量比1.5倍量的比例混入EL用粘合剂涂料(杜邦公司制，商品名：7155N)，调制出EL荧光体涂料。通过网板印刷将该EL荧光体涂料涂布于具有上述透明电极层的透明保护膜上，使其干燥，形成发光层(荧光体层)。在该发光层上通过网板印刷涂布EL用电介质涂料(杜邦公司制，商品名：7153N)，使其干燥，形成电介质层。接着，通过网板印刷涂布导电性糊剂(杜邦公司制，商品名：carbon paste7152)，使其干燥，形成背面电极层。最后，涂布绝缘涂料(杜邦公司制，商品名：UV CURE INK 5018)，使其干燥，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例2
与上述实施例1同样，首先制作50％D值为26.3μm的ZnS:Cu荧光体。用500筛目的筛子对该荧光体粉末进行再筛分，获得作为目标物的EL荧光体。与实施例1同样，测定该EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)的粒度分布。由该粒度分布的测定结果求出50％D值作为平均粒径，50％D值为22.9μm。另外，粒径25.4μm以上的粗粒子分布的比例为29.6质量％。除了使用该EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例3
与上述实施例1同样，首先制作50％D值为26.3μm的ZnS:Cu荧光体。用635筛目的筛子对该荧光体粉末进行再筛分，获得作为目的物的EL荧光体。与实施例1同样，测定该EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)的粒度分布。粒度分布的测定结果如表1所示。由该粒度分布的测定结果求出50％D值作为平均粒径，50％D值为19.3μm。另外，粒径25.4μm以上的粗粒子成分的比例为14.4质量％。除了使用该EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例4
与上述实施例1同样，首先制作50％D值为21.5μm的ZnS:Cu荧光体。用635筛目的筛子对该荧光体粉末进行再筛分，获得作为目的物的EL荧光体。与实施例1同样，测定该EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)的粒度分布。由该粒度分布的测定结果求出50％D值作为平均粒径，50％D值为13.2μm。另外，粒径25.4μm以上的粗粒子分布的比例为3.6质量％。除了使用该EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例5
按照前述美国专利特5643496号公报的实施例记载的条件，制作小粒子EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)。该小粒子EL荧光体是不对其实施筛分而是通过控制煅烧条件获得的EL荧光体。煅烧条件是第1次煅烧为1160℃×3.7小时，第2次煅烧温度为730℃。该小粒子EL荧光体的平均粒径(50％D值)为23μm，粒径25.4μm以上的粗粒子成分的比例为36质量％。除了使用该EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例6
除了将厚24μm的PET膜用于透明保护膜和使用上述实施例3制得的EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例7
除了将厚50μm的PET膜用于透明保护膜和使用上述实施例3制得的EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例8
除了导电性聚合物的涂布厚度未满1μm、且使用上述实施例3制得的EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例9
除了背面电极和透明电极的供电配线采用2套以外，其它与上述实施例6同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例10
首先，将实施了易粘接处理的厚24μm的PET膜作为透明保护膜，在其上贴合带微粘合层的基材膜(厚125μm的PET膜)，形成涂布基材。另一方面，在100质量份色素滤膜用涂料粘合剂(帝国油墨株式会社制，商品名：000メジュム)中加入22质量份荧光颜料(シンロイヒ公司制，商品名：FA005)，搅拌，分散，调制出色素滤膜用涂料。通过网板印刷将该色素滤膜用涂料涂布于涂布基材(贴合基材)的透明保护膜上，使其干燥，形成色素滤膜层。
在上述色素滤层上通过网板印刷涂布透明导电性聚合物(AGFA公司制，商品名：P3040)，使其干燥。形成厚2～4μm、表面电阻500～800Ω/□、透光率60～70％的透明电极层。除了使用该具有色素滤层及透明电极层的透明保护膜，同时使用实施例3制得的EL荧光体(ZnS:Cu荧光体)以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例11
除了在EL片材表面的透明保护膜上配置直径6mm以下、厚2μm以上50μm以下的垫片以外，其它与实施例1同样，制得开关照明用EL片材。垫片分别配置在与开关对应的发光部图案的中心部分。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
实施例12
在实施了防湿处理的厚12μm的透明保护膜(凸版公司制，商品名：GX膜)上贴合带微粘合层的基材膜(厚125μm的PET膜)，形成涂布基材。除了使用该涂布基材以外，其它与实施例3同样，制得开关照明用EL片材。背面绝缘层通过用热辊对在厚12μm的保护膜(凸版公司制，商品名：GX膜)上涂布了热熔胶(三井·杜邦Polychemical公司制，商品名：EEA)的材料进行层压、贴合而形成。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
比较例1
除了透明保护膜使用厚9μm的PET膜以外，其它与实施例3同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
比较例2
除了透明保护膜使用厚63μm的PET膜以外，其它与实施例3同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
比较例3
首先，在厚75μm的聚酯膜上蒸镀ITO(氧化铟锡)，制得透明电极膜。由ITO蒸镀膜形成的透明电极层的厚度在0.1μm以下，表面电阻约为300Ω/□，透光率在85％以上。除了使用该透明电极膜(ITO膜)以外，其它与实施例3同样，制得开关照明用EL片材。将该开关照明用EL片材用于后述的特性评价。
上述实施例1～12及比较例1～3的开关照明用EL片材的初期亮度、按键感、按键耐久性如下测定，评价。表2所示为各EL片材的构成，表3所示为各EL片材的特性评价结果。膜类厚度及涂膜厚度的测定如下实施。在与SUS制测定台垂直的支承台上设置电子数值显示器(ミツトヨ株式会社制，商品名：ID-c112B)，将待测定试样平坦地静置于测定台后，将测定子静静地放下至测定台，以此为测定原点进行5次膜厚测定。对于膜类厚度，将除去了最大值和最小值的3次的平均值定为测定值。对于涂膜厚度，各测定值以范围表示，平均涂膜厚度与膜类厚度同样测定。
EL片材的初期亮度按照以下方法测定。即，在常温、常湿的10lux以下的暗处，在电压100V、频率400Hz的条件下点亮EL片材，1分钟后用ミノルタ公司制色彩色度系CS-100测定亮度，将此作为初期亮度。按键耐久性按照以下方法评价。即，使用边缘用R0.1处理过的直径1.5mm的ABS树脂棒，在3N、180次/分钟的条件下对发光部的中央进行击打试验，反复击打试验直至被击打部位破裂或发光出现异常为止，根据此时的击打次数进行评价。
按键感按照以下方法评价。即，将直径1.5mm的测定子与特定的金属按键的中央接触进行垂直加重产生按键感时，以感受到按下时和松键时的按键触感的难易程度作为按键感的基准进行评价。同样地感应将EL板负载于金属按键时的按键感的变化，按照劣化情况由轻到重的顺序进行评价，即，◎：按键感无变化，○：按键感无明显变化，△：按键感重，感到劣化，×：按键感劣化，无法感受到。
表2
Figure C20071016204300201
*：赋予防湿层。
表3
Figure C20071016204300202
从表3可明显看出，使用了厚度未满10μm的透明保护膜的比较例1虽然按键感良好，但在100万次以下的击打试验中透明保护膜出现了破裂。考虑到按键感和实际安装空间，要求发光部极薄，但厚度未满10μm的透明保护膜易破裂，无法满足对于耐击打性的要求。使用了厚度超过60μm的透明保护膜的比较例2，虽然能够在击打试验中确保300万次以上的耐久性，但按键感低下，无法用于实际的使用。使用了ITO电极的比较例3的EL片材显现出100cd/m2的高亮度，但无法获得开关所必须的按键感及按键耐久性。
相对于此，实施例1～12的EL片材的按键感都很好，且在击打试验中能够获得100万次以上的耐久性。即，实施例1的EL片材的按键感良好，虽然在100万次的按键试验中在按键部分可见微细的黑点状非发光部，但从实用外观上看不明显，用于键开关的照明时可获得均一的光。另外，通过筛分除去了粗大的荧光体粒子，将平均粒径控制在10～23μm的范围的同时，粒径25.4μm以上的粗粒子成分的比例在30质量％以下的实施例2～4、6～9的EL片材的亮度比实施例1更高。
此外，供电配线为2套的实施例9的按键可靠性有进一步的提高。实施例10因存在颜料层而使亮度略有下降，但颜料层使实用特性得到提高。实施例11利用垫片进一步提高了按键可靠性。在40℃、95％RH的环境下，以半波200Vp-p、600Hz的驱动条件下对实施例12的EL片材进行了亮灯试验。在这样的试验中，通常导电性聚合物在2小时左右发生分解，导致不亮灯，相对于此，实施例12的EL片材正常亮灯6小时以上，确认其在高温高湿环境下显现出长使用寿命。
产业上利用的可能性
本发明的开关照明用EL片材作为键开关的照明用光源等使用时，在无损键开关等的可靠性和按键感的前提下，可以良好的再现性抑制按键应力等造成的断线或不亮灯现象。因此，本发明的开关照明用EL片材可作为照明式开关的光源使用。此外，本发明的照明式开关可实现薄型化，同时其可靠性和按键感等良好。因此，本发明的照明式开关可用于各种电气·电子设备。

Claims (10)

1.照明式开关，其特征在于，具备多个开关机构部，使前述多个开关机构部动作的多个键头部，被配置于前述多个开关机构部和前述多个键头部之间、且具有与前述多个键头部对应的发光部图案的EL片材，前述EL片材具备：具有分散包含于电介质基质中的EL荧光体粒子、且具有与前述发光部图案对应的形状的发光层，沿前述发光层的发光面配置的、由导电性聚合物形成、且具有与前述发光部图案对应的形状的透明电极层，连接具有与前述发光部图案对应的形状的前述透明电极层的透明电极用供电配线，被配置于前述透明电极层上的、具有10μm以上60μm以下的厚度的透明保护膜，沿前述发光层的非发光面配置的、具有与前述发光部图案对应的形状的电介质层，在前述发光层的非发光面侧隔着前述电介质层配置的、具有与前述发光部图案对应的多个电极部和连接前述多个电极部的供电配线的背面电极层，配置于前述背面电极层上的背面绝缘层，连接前述背面电极层的前述供电配线的第1供电端子，以及连接前述透明电极用供电配线的第2供电端子，
前述背面电极层的前述供电配线具有可相互独立使用地分别与第1供电端子连接的2套以上的配线，并且前述透明电极用供电配线具有可相互独立使用地分别与第2供电端子连接的2套以上的配线。
2.如权利要求1所述的照明式开关，其特征在于，前述开关机构部具有按键型的可动接点和被配置于基板上的固定接点。
3.如权利要求1所述的照明式开关，其特征在于，前述EL片材的表面及背面的至少一方的与发光部中央对应的位置配置聚氨酯树脂形成的柔软的垫片。
4.如权利要求1所述的照明式开关，其特征在于，前述EL荧光体粒子由ZnS系EL荧光体形成。
5.如权利要求1所述的照明式开关，其特征在于，前述EL荧光体粒子具有在其表面形成的防湿被膜。
6.照明式开关的制造方法，它具备EL片材的制造工序和照明式开关的制造工序，其特征在于，
所述的EL片材的制造工序是具有发光部图案的EL片材的制造工序，具备：
在具有10μm以上60μm以下的厚度的透明保护膜的表面上，对应前述发光部，形成由导电性聚合物形成的透明电极层的工序，
形成连接与前述发光部图案对应的前述透明电极层的可相互独立使用地分别与第2供电端子连接的2套以上供电配线的工序，
在前述透明电极层上，对应前述发光部图案，形成具有分散包含于电介质基质中的EL荧光体粒子的发光层的工序，
在前述发光层上，对应前述发光部图案，形成电介质层的工序，
在具有前述透明电极层、前述发光层和前述电介质层的前述透明保护膜上，形成具有与前述发光部图案对应的多个电极部和连接前述多个电极部之间的可相互独立使用地分别与第1供电端子连接的2套以上供电配线的背面电极层的工序，和
在前述背面电极层上形成背面绝缘层的工序；
所述的照明式开关的制造工序包括：
在多个开关机构部和使前述多个开关机构部动作的多个键头部之间配置前述EL片材，使前述发光部图案与前述多个键头部对应。
7.如权利要求6所述的照明式开关的制造方法，其特征在于，前述开关机构部具有按键型的可动接点和被配置于基板上的固定接点，并且前述可动接点和前述固定接点对应于前述键头部配置。
8.如权利要求6所述的照明式开关的制造方法，其特征在于，前述EL片材的表面及背面的至少一方的与发光部中央对应的位置配置聚氨酯树脂形成的柔软的垫片。
9.如权利要求6所述的照明式开关的制造方法，其特征在于，前述EL荧光体粒子由ZnS系EL荧光体形成。
10.如权利要求6所述的照明式开关的制造方法，其特征在于，前述EL荧光体粒子具有在其表面形成的防湿被膜。
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