JP2004234942A

JP2004234942A - 無機ｅｌ素子の作製方法

Info

Publication number: JP2004234942A
Application number: JP2003019944A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nagahashi; 和雄永橋; Tatsuto Kizawa; 達人木澤
Original assignee: Yodogawa Steel Works Ltd
Current assignee: Yodogawa Steel Works Ltd
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】無機ＥＬ素子を安価に量産できる、無機ＥＬ素子の作製方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る無機ＥＬ素子の作製方法は、金属板２の表面にロール印刷機１９ａでプライマーを塗布したのち、焼付け乾燥させて、プライマー層３を形成する工程（Ｓ２）と、プライマー層３の表面にロール印刷機１９ｂで無機蛍光体含有塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、無機蛍光体層４を形成する工程（Ｓ３）と、無機蛍光体層４の表面にロール印刷機１９ｃでＩＴＯ膜形成塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、透明電極層５を形成する工程（Ｓ４）と、透明電極層５の表面にロール印刷機１９ｄで保護塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、保護層６を形成する工程（Ｓ５）とからなる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機ＥＬ素子の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ）素子は、電場の印加により発光する面状の発光素子であり、用いられる発光体の種類により、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子に分類される。無機ＥＬ素子は、少なくとも透明電極、無機蛍光体層、裏面電極から構成されており、透明電極と裏面電極と間に交流電界を印加することで無機蛍光体層を発光させる。かかる無機ＥＬ素子の従来例には、例えば特許文献１があり、そこでは蒸着法、イオンプレーティング法、またはスパッタリング法などで透明電極が形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１４１５３３号公報（段落番号００２３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１にみられるように、蒸着法等を含む従来の無機ＥＬ素子の作製方法によれば、高価な蒸着装置等を要するため、設備費用が高く付き、無機ＥＬ素子の作製コストを低コスト化しようにも限界があった。
【０００５】
本発明の目的は、従来形式に比べて製造コストが少なくて済み、安価に量産できる無機ＥＬ素子の作製方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、無機ＥＬ素子を構成する各層等をロールコート方式、或いはラミネート方式で形成すれば、高価な蒸着装置等を廃して設備コストの低減化を図れるのではないかと考え、試作実験を経て本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明は、図１に示すごとく、金属板２上に、プライマー層３、無機蛍光体層４、透明電極層５および保護層６を順に形成してなる無機ＥＬ素子の作製方法である。
【０００８】
そのうえで請求項１に記載の発明方法は、図２に示すごとく、金属板２の表面に、ロール印刷機１９ａでプライマーを塗布したのち、焼付け乾燥させて、プライマー層３を形成する工程（Ｓ２）と、プライマー層３の表面に、ロール印刷機１９ｂで無機蛍光体含有塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、無機蛍光体層４を形成する工程と（Ｓ３）、無機蛍光体層４の表面に、ロール印刷機１９ｃでＩＴＯ膜形成塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、透明電極層５を形成する工程と（Ｓ４）、透明電極層５の表面に、ロール印刷機１９ｄで保護塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、保護層６を形成する工程（Ｓ５）とからなる。
【０００９】
請求項２記載の本発明方法は、図３に示すごとく、金属板２の表面に、ロール印刷機１９ａでプライマーを塗布したのち、焼付け乾燥させて、プライマー層３を形成する工程（Ｓ２）と、プライマー層３の表面に、ロール印刷機１９ｂで無機蛍光体含有塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、無機蛍光体層４を形成する工程と（Ｓ３）、無機蛍光体層４の表面に、ロール印刷機１９ｃでＩＴＯ膜形成塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、透明電極層５を形成する工程（Ｓ４）と、透明電極層５の表面に、ラミネーター２５でラミネートフィルム８を貼着させて、保護層６を形成する工程（Ｓ６）とからなる。
【００１０】
請求項３記載の本発明方法は、図４に示すごとく、金属板２の表面に、ロール印刷機１９ａでプライマーを塗布したのち、焼付け乾燥させて、プライマー層３を形成する工程（Ｓ２）と、プライマー層３の表面に、ロール印刷機１９ｂで無機蛍光体含有塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、無機蛍光体層４を形成する工程（Ｓ３）と、無機蛍光体層４の表面に、ラミネーター２６で透明導電性フィルム９を貼着させて、透明電極層５と保護層６を形成する工程（Ｓ７）とからなる。
【００１１】
無機ＥＬ素子１を構成する金属板２および各層３・４・５・６は、具体的には次のようになっている。
（金属板）
金属板２は、耐食性、導電性および加工性に優れたものがよい。その一例として、亜鉛めっき鋼板、５％アルミ・亜鉛合金めっき鋼板、５５％アルミ・亜鉛合金めっき鋼板、アルミ板、ステンレス鋼板などが挙げられる。亜鉛めっき鋼板やアルミ・亜鉛合金めっき鋼板の場合、塗料との密着性を増すために表面処理やクロメート系処理を施すと、殆ど輝度の低下がないまま塗料の密着性および耐食性が向上する。目付け、材質などのめっき条件は、蛍光体の輝度に殆ど影響を与えないが、Ｚ２７（ＪＩＳＧ３３０２参照）以下に目付けを抑えた方が塗装金属板の加工性、密着性においてよい結果を得られる。
【００１２】
（プライマー層）
従来のＥＬ素子では、透明電極と金属板間を絶縁するための絶縁層が施されていた。本発明のプライマー層３は、絶縁性の他に金属板２の耐食性を向上させる機能、金属板２と無機蛍光体層４との密着性を向上させる機能を有しており、これにより、曲げ加工や絞り成型加工によっても無機蛍光体層４が金属板２から剥離することを効果的に防いで、安定した発光を得ることができる。プライマーは、ポリエステル系、エポキシ系などの樹脂を主体とする。金属板２として亜鉛めっき鋼板を使用する場合には、上記樹脂に、クロム系、非クロム系の防錆顔料といった無機材料を混合することができる。無機顔料で着色してもよい。一般的な塗装金属板に用いられているプライマーでもよいが、さらに比誘電率を高めるために、チタン酸バリウム（比誘電率：１２００）などを含んだ高誘電率のものであることが望ましい。チタン酸ストロンチウム（比誘電率：３３２）、五酸化チタン（比誘電率：１００）、五酸化タンタル（比誘電率：２７．９）、酸化アルミニウム（比誘電率：８．５）などを含ませてもよい。また、プライマー層３の膜厚は薄いほど蛍光体層４への印加電圧を高くできるが、金属板２の耐食性、加工性、密着性および絶縁性が悪くなる。塗布量が４．５ｇ／ｍ^２未満だと絶縁破壊を起こすおそれがあり、１３ｇ／ｍ^２を超えると極端に輝度が低下する。従って、プライマー層３を形成する塗料の塗布量はこの間の範囲が望ましい。
【００１３】
（無機蛍光体層）
無機蛍光体層４の形成には、一般的な塗装金属板において用いられるバインダー樹脂に無機蛍光体を分散させた塗料を用いることにより、ロールコート方式による均一な蛍光体の塗布が可能となる。ここで使用されるバインダー樹脂としては、シアノエチル系、フッ素系樹脂が高誘電率であるため好適に用いられる。蛍光体は、ＺｎＳ：Ｍｎ，ＺｎＳ：Ｃｕなどさまざまなものが存在するが、基本的にＺｎＳ系蛍光体ならば、ほぼ同様に扱うことができる。蛍光体の粒子径が大きくなると、ロールコートの際に、スジ発生等の塗装不良の原因となるので、平均粒子径は１０〜４０μｍが望ましい。また、蛍光体の含有率、塗料の塗布量を増やすと輝度が上昇するが、加工性、密着性が悪くなる。従って、蛍光体の含有率は、２０〜５０ｗｔ％、塗布量は１０〜３０ｇ／ｍ^２とする。本発光体に顔料を配合することにより多少の色選択性を持たせることがもできるが、顔料は高誘電率のものが望ましい。
【００１４】
（透明電極層）
透明電極層の形成には、市販のＩＴＯ膜形成塗料を用いる。ここでＩＴＯ膜形成塗料とは、銀を含み、更にパラジウム、銅、および金からなる群から選択された１種若しくは２種以上を含み、かつ粒径が５０ｎｍ以下である導電性合金微粒子（酸化インジウム、酸化錫など）を極性溶媒に分散させた透明導電膜形成塗料をいい、具体的には住友大阪セメント（株）のＳ−１００、Ｓ−２００などが製品例として挙げることができる。塗布量が多いほど表面抵抗が低下するが、加工性、密着性が悪くなる。従って、Ｓ−１００の場合塗布量は２〜１０ｇ／ｍ^２の範囲とする。
【００１５】
（保護層）
塗装金属板において用いられる公知のポリエステル系、アクリル系、エポキシ系などの熱可塑性あるいは熱硬化性のクリア樹脂を保護層６として、ロールコートで施すことでできる。折曲加工性を求めるならば、塗布量を１６ｇ／ｍ^２以下とすることが望ましいが、無機蛍光体層５の保護を重視するならばそれ以上でもよい。かかる保護層６には、透明体、半透明体、又は有色透明であることが求められ、有色透明とする場合には、クリア樹脂に各種着色顔料を添加すればよい。保護層６は、図３に示すごとく、ＰＥＴなどのラミネートフィルム８をラミネート方式で貼着することにより形成してもよい（請求項２）。また、ＩＴＯ膜１０と樹脂膜１１とが一体形成された透明導電性フィルム９をラミネート方式で貼着してもよく（請求項３）、その場合には、ロール印刷機１９ｃによる透明電極層５の作製工程（Ｓ４：図２、３参照）を省略することができる。ロール印刷機の数を少なくできる点でも有利である。
【００１６】
【発明の作用効果】
請求項１に拠る無機ＥＬ素子の作製方法によれば、図２に示すごとく、ロール印刷機１９ａ〜１９ｄを用いて、金属板２上にプライマー層３、無機蛍光体層４、透明電極層５および保護層６を順にロールコート方式により形成するので、従来の蒸着法やイオンプレーティング法、あるいはスパッタリング法などで各層を形成する形式では不可欠であった蒸着装置などの高価な装置を廃して、比較的安価なロール印刷機１９ａ〜１９ｄを使って各層３・４・５・６を形成できる。従って、設備費用の削減化が図れ、無機ＥＬ素子１を安価に量産できる。
【００１７】
請求項２に拠る無機ＥＬ素子の作製方法によれば、図３に示すごとく、プライマー層３、無機蛍光体層４および透明電極層５を、ロールコート方式により形成したうえで、透明電極層５上に樹脂フィルム８をラミネート方式により貼着して保護層６を形成しているので、この場合においても従来の蒸着法やイオンプレーティング法、或いはスパッタリング法などで各層を形成する形式に比べて、無機ＥＬ素子１を安価に量産できる。
【００１８】
請求項３に拠る無機ＥＬ素子の作製方法によれば、図４に示すごとく、プライマー層３と無機蛍光体層４をロールコート方式で形成したうえで、透明電極層５となるＩＴО膜１０と、保護層６となる樹脂膜１１とが一体形成された導電性フィルム９を無機蛍光体層４上にラミネート方式で貼着することにより、透明電極層５と保護層６とを形成しているので、この場合にも従来の蒸着法やイオンプレーティング法、或いはスパッタリング法などの方式で各層を形成する形式に比べて、無機ＥＬ素子１を安価に量産できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態に係る無機ＥＬ素子の断面図である。この無機ＥＬ素子１は、基体となる金属板２上に、プライマー層３、無機蛍光体層４、透明電極層５および透明保護層６を順に形成してなり、透明電極層５と金属板２との間に交流電界を印加することで無機蛍光体層４を発光させるものである。無機蛍光体層５から発光した可視光は、透明電極層５および透明保護層６を通して外部へ取り出すことができる。
【００２０】
（第１実施例）
図２は、第１実施例に係る無機ＥＬ素子の作製方法を示す。ここでは、ロール印刷機１９ａ〜１９ｄと、焼付け処理用のオーブン２０ａ〜２０ｄを主要構成要素とする連続ロール塗装ラインで無機ＥＬ素子が作製されている。
【００２１】
図２において符号１５は、金属板２（図１参照）となるロール状に巻かれた亜鉛めっき鋼板であり、金属板２上にロールコート方式により、プライマー層３、無機蛍光体層４、透明電極層５、保護層６（図１参照）を順に形成して、無機ＥＬ素子１を作製する。符号１６は入側アキュムレータ、符号１７は出側アキュムレータであり、これら両アキュムレータ１６・１７で連続ロール塗装ラインにおける亜鉛めっき鋼板１５の送り速度を調整する。
【００２２】
具体的には、まず、前処理装置１８により、亜鉛めっき鋼板１５に対して酸による表面処理とクロメート処理を施す（Ｓ１）。次いで、第１のロール印刷機１９ａを用いて亜鉛めっき鋼板１５（金属板２）上にプライマーを塗布してから、第１のオーブン２０ａで焼付処理を行って塗料を固化させることにより、金属板２上にプライマー層３を積層する（Ｓ２）。ここでは、チタン酸バリウムを７重量％、酸化チタンを１５重量％含有したポリエステル塗料をプライマーとした。
【００２３】
第２のロール印刷機１９ｂを用いてプライマー層３上に、無機蛍光体含有塗料を塗布してから、第２のオーブン２０ｂで焼付処理を行って塗料を固化させることにより、プライマー層３上に無機蛍光体層４を積層する（Ｓ３）。ここでは、ＺｎＳ蛍光体（ＯＳＲＡＭＳＹＬＢＡＮＩＡ社製ＡＮＥ２３０）を５０重量％含有したポリエステル系クリア塗料を無機蛍光体含有塗料とした。
【００２４】
第３のロール印刷機１９ｃを用いて無機蛍光体層４上に、ＩＴＯ膜形成塗料（住友大阪セメント（株）製、Ｓ−１００）を塗布してから、第３のオーブン２０ｃで焼付処理を行って塗料を固化させることにより、透明電極層５を積層する（Ｓ４）。
【００２５】
第４のロール印刷機１９ｄを用いて透明電極層５上に、保護塗料を塗布してから、第４のオーブン２０ｄで焼付処理を行って塗料を固化させることにより、透明電極層５上に透明保護層６を積層する（Ｓ５）。ここでは、ポリエステル系クリア塗料を保護塗料とした。
【００２６】
以上より、図１のような無機ＥＬ素子１を得ることができる。各ロール印刷機１９ａ〜１９ｄにおける塗料の塗布量、オーブン２０ａ〜２０ｂによる焼付条件、最終的に得られた各膜３・４・５・６の膜厚は、以下の表１に示す如くである。なお、本実施例においては、両アキュムレータ１６・１７により、鋼板の送り速度が４０〜６０ｍ／分となるように調整した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
最後に、得られた無機ＥＬ素子１をテンションレベラー２１に通して平坦度を改善したのちロール状に巻き取った。巻き取り前に、所定の長さ寸法にカットしてもよい。
【００２９】
第１実施例に係る無機ＥＬ素子の作製方法によれば、ロール印刷機１９ａ〜１９ｄを用いて、金属板２上にプライマー層３、無機蛍光体層４、透明電極層５および透明保護層６を順にロールコート方式により形成したので、従来の蒸着法やイオンプレーティング法、あるいはスパッタリング法などで各層を形成する形式では不可欠であった蒸着装置などの高価な装置を廃して、比較的安価なロール印刷機１９ａ〜１９ｄを使って各層３・４・５・６を形成できた。
【００３０】
以上のようにして得られた無機ＥＬ素子１に対して、曲げ試験（ＪＩＳＧ
３３１２）を行ったところ、２Ｔで塗膜の割れは確認されず、屈曲部の発光状態も平面部と同等であった。
【００３１】
（第２実施例）
図３は本発明の第２実施例を示す。この場合の連続ロールラインは、金属板２上に、プライマー層３、無機蛍光体層４および透明電極層５となる三種の塗料を順に塗布する三つのロール印刷機１９ａ〜１９ｃと、各ロール印刷機１９ａ〜１９ｃを経た塗装板に対して焼付固化処理を施す三つのオーブン２０ａ〜２０ｃと、一つのラミネーター２５とを主要構成要素とする。ラミネーター２５は、透明電極層５上に、透明保護層６となる樹脂膜を含むラミネートフィルム８をラミネート方式で貼り合わせる（Ｓ６）。ラミネートフィルム８は、具体的には、感圧型粘着剤塗工を施したＰＥＴフィルム（４５μｍ：帝人社製）である。各層３・４・５を構成する塗料の組成は、第１実施例と同様である。
【００３２】
第２実施例に係る無機ＥＬ素子の作製方法によっても、第１実施例と同様の作用効果が得られる。すなわち、ロール印刷機１９ａ〜１９ｃを用いて、金属板２上に、プライマー層３、無機蛍光体層４、次いで透明電極層５を順にロールコート方式により形成し、次いでラミネーター２５を用いて透明電極層５上にラミネートフィルム８を貼着して、透明保護層６を形成するので、従来の蒸着法やイオンプレーティング法、あるいはスパッタリング法などで各層を形成する形式では不可欠であった蒸着装置などの高価な装置を廃して、比較的安価なロール印刷機１９ａ〜１９ｃ、およびラミネーター２５を使って各層３・４・５・６を形成できる。
【００３３】
（第３実施例）
図４は本発明の第３実施例を示す。この場合の連続ロールラインは、金属板２上に、プライマー層３と無機蛍光体層４となる二種の塗料を順に塗布する二つのロール印刷機１９ａ・１９ｂと、各ロール印刷機１９ａ・１９ｂを経た塗装板に対して焼付固化処理を施す二つのオーブン２０ａ・２０ｂと、一つのラミネーター２６とを主要構成要素とする。ラミネーター２６は、透明電極層５となるＩＴО膜１０と透明保護層６となる樹脂膜１１とが一体に貼り合わされた透明導電性フィルム９を、無機蛍光体層４上にラミネート方式で貼着するものである（Ｓ７）。透明導電性フィルム９は、具体的には、ハイビームＣＦ９８（７５μｍ：東レ社製）である。
【００３４】
第３実施例に係る無機ＥＬ素子の作製方法によっても、第１および第２実施例と同様の作用効果が得られる。すなわち、ロール印刷機１９ａ・１９ｂを用いて、金属板２上に、プライマー層３、無機蛍光体層４を順にロールコート方式により形成し、次いでラミネーター２６を用いて無機蛍光体層４上に透明導電性フィルム９を貼着して、透明電極層５および透明保護層６を形成するので、従来の蒸着法やイオンプレーティング法、あるいはスパッタリング法などで各層を形成する形式では不可欠であった蒸着装置などの高価な装置を廃して、比較的安価なロール印刷機１９ａ・１９ｂ、およびラミネーター２６を使って各層３・４・５・６を形成できる。
【００３５】
透明保護層６の形成に先立って、透明電極層５上に、文字、模様などの印刷処理を施すことができる。実施形態においては、連続ライン方式により無機ＥＬ素子１の作成していたが、切り板加工した金属板２上にプライマー層３などを積層する方法を採ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る無機ＥＬ素子の作製方法を示す構成図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る無機ＥＬ素子の作製方法を示す構成図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る無機ＥＬ素子の作製方法を示す構成図である。
【符号の説明】
１無機ＥＬ素子
２金属板
３プライマー層
４無機蛍光体層
５透明電極層
６保護層（透明保護層）
８ラミネートフィルム
９ラミネートフィルム
１９ロール印刷機
２５ラミネーター
２６ラミネーター

Claims

金属板２上に、プライマー層３、無機蛍光体層４、透明電極層５および保護層６を順に形成してなる無機ＥＬ素子の作製方法であって、
金属板２の表面に、ロール印刷機１９ａでプライマーを塗布したのち、焼付け乾燥させて、プライマー層３を形成する工程と、
プライマー層３の表面に、ロール印刷機１９ｂで無機蛍光体含有塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、無機蛍光体層４を形成する工程と、
無機蛍光体層４の表面に、ロール印刷機１９ｃでＩＴＯ膜形成塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、透明電極層５を形成する工程と、
透明電極層５の表面に、ロール印刷機１９ｄで保護塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、保護層６を形成する工程とからなることを特徴とする無機ＥＬ素子の作製方法。
金属板２上に、プライマー層３、無機蛍光体層４、透明電極層５および保護層６を順に形成してなる無機ＥＬ素子の作製方法であって、
金属板２の表面に、ロール印刷機１９ａでプライマーを塗布したのち、焼付け乾燥させて、プライマー層３を形成する工程と、
プライマー層３の表面に、ロール印刷機１９ｂで無機蛍光体含有塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、無機蛍光体層４を形成する工程と、
無機蛍光体層４の表面に、ロール印刷機１９ｃでＩＴＯ膜形成塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、透明電極層５を形成する工程と、
透明電極層５の表面に、ラミネーター２５でラミネートフィルム８を貼着させて、保護層６を形成する工程とからなることを特徴とする無機ＥＬ素子の作製方法。
金属板２上に、プライマー層３、無機蛍光体層４、透明電極層５および保護層６を順に形成してなる無機ＥＬ素子の作製方法であって、
金属板２の表面に、ロール印刷機１９ａでプライマーを塗布したのち、焼付け乾燥させて、プライマー層３を形成する工程と、
プライマー層３の表面に、ロール印刷機１９ｂで無機蛍光体含有塗料を塗布したのち、焼付け乾燥させて、無機蛍光体層４を形成する工程と、
無機蛍光体層４の表面に、ラミネーター２６で透明導電性フィルム９を貼着させて、透明電極層５と保護層６を形成する工程とからなることを特徴とする無機ＥＬ素子の作製方法。