JP2004259601A - 電界発光灯 - Google Patents
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Abstract
【課題】電界発光灯の輝度及び発光効率を改善するとともに、電極間に絶縁破壊を起こすことなく、文字や図形全体を従来より非発光部分がはるかに狭くなるよう表示させることができる高品質の安価な電界発光灯を提供する。
【解決手段】本発明の電界発光灯１は、絶縁性ベースフィルム２上に形成された裏面電極３と、裏面電極３全面を覆うように形成された反射絶縁層４と、反射絶縁層４上に形成された発光層５と、発光層５上に格子状に形成された上部電極６と、上部電極６上に形成された保護層となる透明フィルム７と、透明フィルム７上に使用者の好みに応じて形成された任意の文字、例えば、「Ｎ」からなる透明電極８により構成される。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の電界発光灯１は、絶縁性ベースフィルム２上に形成された裏面電極３と、裏面電極３全面を覆うように形成された反射絶縁層４と、反射絶縁層４上に形成された発光層５と、発光層５上に格子状に形成された上部電極６と、上部電極６上に形成された保護層となる透明フィルム７と、透明フィルム７上に使用者の好みに応じて形成された任意の文字、例えば、「Ｎ」からなる透明電極８により構成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は装飾や看板、玩具、インテリア等として好適な電界発光灯に関し、特に任意の文字や図形を容易に発光できるとともに発光効率及び消去性、信頼性を向上させ、かつ安定して量産できる安価な電界発光灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透明電極と裏面電極間に交流電圧を印加して、両電極間に挟まれた発光層から出た光を透明電極を介して全面発光させる電界発光灯は、液晶ディスプレイのバックライト等に使用されている。これとは別に、文字や図形などのキャラクタ表示を目的として、裏面電極を分割し、この分割した裏面電極に交流電圧を印加して、発光層を発光させる電界発光灯があり、例えば、特開平８−１５３５８２号公報に開示されている。
【０００３】
図１５は、従来の電界発光灯１０１の構成を示す要部断面図である。従来の電界発光灯１０１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム１０２上に、銅、アルミニウム等の導電性材料を接着剤等で接着し、エッチング等の手段により電気的に分割された裏面電極１０３ａ、１０３ｂを櫛型状に形成し、この裏面電極１０３ａ、１０３ｂ上に反射絶縁層１０４と発光層１０５を順次積層形成し、さらに発光層１０５の上面に、例えば可視光線透過性のある導電性微粉末としてインジウム錫酸化物をアクリルメラミン樹脂に分散させた導電性ペーストを塗布や印刷により、使用者が好みに応じた所定形状に成膜乾燥させた透明電極１０６を形成する。そして、裏面電極１０３ａ、１０３ｂの電極端子１０７ａ、１０７ｂが外部に露出するように一対の封止フィルム１０８、１０９で包囲してラミネート処理するものである。
【０００４】
次に、かかる構成の電界発光灯１０１の動作について説明する。裏面電極端子１０７ａ、１０７ｂに所定の交流電圧を印加すると、反射絶縁層１０４と発光層１０５が容量性を有するために、裏面電極１０３ａ、１０３ｂと透明電極１０６間に電位差が生じる。その結果、発光層１０５に高電界がかかり、使用者が塗布や印刷等の手段により好みの所定形状に成膜した表示電極である透明電極１０６を通して、発光層１０５から光が取り出される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１５３５８２号公報（第２，３頁、００１２段落〜００１６段落、図１，図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電界発光灯１０１は、同一面状から給電できるという利点を有する反面、透明電極と裏面電極に交流電圧を印加して発光させるタイプの電界発光灯に比較して発光効率が悪く、同一電圧で点灯させると輝度が低下するという問題があった。
【０００７】
これは図１６の電界発光灯１０１の等価回路図に示すように、従来の電界発光灯１０１は、裏面電極１０３ａ、１０３ｂ間に、静電容量を有する２層の反射絶縁層１０４と２層の発光層１０５が、透明電極１０６を介して直列接続されているためである。外部から印加される交流電圧は、これらの容量で分割されてそれぞれの層にかかることになるが、裏面電極１０３ａ、１０３ｂ間には、２つの電界発光灯が形成されており、発光層１０５にかかる電界強度が従来の１／２に低下することになる。発光層１０５にかかる電界強度を上げるために、反射絶縁層１０４や発光層１０５の膜厚を薄くすることも考えられるが、反射絶縁層１０４や発光層１０５の膜厚は、チタン酸バリウムや蛍光体の大きさで決まり、発光効率を考慮して出来るだけ薄く設計しているために、これ以上薄くすることはできない。
【０００８】
また、従来の電界発光灯１０１には、発光面がストライプ状に発光し、文字や図形の視認性を損なうという問題もあった。これは、図１７に示すように、裏面電極１０３ａ、１０３ｂ上部に位置する発光層１０５ａには、裏面電極１０３ａ、１０３ｂと透明電極１０６を介して垂直方向に電気力線１１０が形成され高電界がかかるが、裏面電極１０３ａ、１０３ｂ間の上部に位置する発光層１０５ｂは、裏面電極１０３ａ、１０３ｂとの距離が離れているため、電気力線が形成されずに高電界がほとんどかからないことによる。その結果、文字や図形がストライプ状の発光１１１になる。
【０００９】
図１８は、従来の電界発光灯１０１の平面図及び文字を発光させたときの状態図である。図１８（ａ）に示すように、従来の電界発光灯１０１の電極端子１０７ａ、１０７ｂに交流電圧を印加して透明電極１０６で形成した文字「Ｎ」を発光させると、図１８（ｂ）に示すように裏面電極１０３ａ、１０３ｂの間が未発光のストライプ状の文字「Ｎ」１１２が表示されることになる。従って、裏面電極１０３ａ、１０３ｂの間隔はできるだけ狭くなるよう設計されるが、裏面電極１０３ａ、１０３ｂの極性が異なるため１００〜３００μｍが限界であり、これ以上に近づけると裏面電極１０３ａ、１０３ｂの間に位置する反射絶縁層１０４が絶縁破壊を起こし、正常な表示が不能となる。
【００１０】
本発明は上記問題を解決するために考えられたもので、電界発光灯の輝度及び発光効率を改善するとともに、電極間に絶縁破壊を起こすことなく、文字や図形全体を、従来より非発光部分がはるかに狭くなるよう表示させることができる高品質の安価な電界発光灯を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の電界発光灯は、透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯であって、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする。この構成により、裏面電極と上部電極の間には、透明電極を介して静電容量を有する１層の反射絶縁層と１層の発光層が直列接続された状態になるので、従来と比較して反射絶縁層１層分と発光層１層分の容量成分が少なくなり、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極に印加される電圧は同極性であるので、上部電極の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。
【００１２】
また、請求項２記載の電界発光灯は、透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯であって、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極を設け、前記裏面電極と前記上部電極をそれぞれストライプ状に形成し、それらのストライプが発光面から見て重ならないよう配置されるとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする。この構成により、裏面電極と上部電極の間には、透明電極を介して静電容量を有する１層の反射絶縁層と１層の発光層が直列接続された状態になるので、従来と比較して反射絶縁層１層分と発光層１層分の容量成分が少なくなり、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極に印加される電圧は同極性であるので、上部電極の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。また、上部電極下部に裏面電極が形成されていないので、上部電極下部の発光層と反射絶縁層に電圧がかからない。これにより、電力ロスがなくなるので発光効率が大幅に向上する。
【００１３】
また、請求項３記載の電界発光灯は、透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯であって、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極と中間絶縁膜を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする。この構成により、裏面電極と上部電極の間には、透明電極を介して静電容量を有する１層の反射絶縁層と１層の発光層が直列接続された状態になるので、従来と比較して反射絶縁層１層分と発光層１層分の容量成分が少なくなり、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極に印加される電圧は同極性であるので、上部電極の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。また、上部電極下部に低誘電率の中間絶縁層が形成されているので、上部電極下部の中間絶縁層と反射絶縁層に無効電流が流れることがない。また、上部電極下部に発光層が形成されていないので、電力ロスがなくなり、発光効率が大幅に向上する。
【００１４】
また、請求項４記載の電界発光灯は、請求項１〜３記載の電界発光灯であって、前記上部電極が、カーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなることを特徴とする。この構成により、上部電極を含めた各層を同一のスクリーン印刷装置により形成できるので、製造コストを低減させることができる。
【００１５】
また、請求項５記載の電界発光灯は、請求項１〜３記載の電界発光灯であって、前記上部電極が、銅、アルミニウムのうちの一種類以上を含む導電性材料の薄膜をエッチングして形成されたことを特徴とする。この構成により、より抵抗値の低い上部電極を、フォトレジストをマスクとしたエッチングにより高精細なパターンに形成できるので、高精細な発光表示が可能になるとともに、電界発光灯の大型化にも好適する。
【００１６】
また、請求項６記載の電界発光灯は、請求項１〜３記載の電界発光灯であって、前記上部電極が、被覆銅線の一部を研磨して形成されたことを特徴とする。この構成により、より抵抗値の低い上部電極を貼付けなどの方法により容易に形成できるので、印刷、乾燥等の工程が不要になり、製造コストが低減するとともに、電界発光灯の大型化にも好適する。
【００１７】
また、請求項７記載の電界発光灯は、請求項３記載の電界発光灯であって、前記中間絶縁層が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂のうちの一種類以上を含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷して形成されたことを特徴とする。この構成により、上部電極下部に低誘電率の中間絶縁層が形成されるので、上部電極下部の中間絶縁層と反射絶縁層に無効電流が流れることがなく、発光効率が大幅に向上する。
【００１８】
また、請求項８記載の電界発光灯は、請求項３記載の電界発光灯であって、前記中間絶縁層が、ポジ型フォトレジストを露光、現像して形成されたことを特徴とする。この構成により、低誘電率の中間絶縁層をスクリーン印刷よりもさらに高精細に形成できるので、未発光部分をより小さくできるとともに、高精細な発光表示が可能になる。
【００１９】
また、請求項９記載の電界発光灯は、請求項３記載の電界発光灯であって、前記中間絶縁層が、ポリエステル繊維とそれに塗布されたポリエステル樹脂によりから形成されたことを特徴とする。この構成により、低誘電率の中間絶縁層をスクリーン印刷よりもさらに高精細に形成できるので、未発光部分をより小さくできるとともに、高精細な発光表示が可能になる。
【００２０】
また、請求項１０記載の電界発光灯は、請求項１〜９記載の電界発光灯であって、前記保護層が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする請求項１〜９記載の電界発光灯。この構成により、比誘電率が高く、厚みの薄い透明フィルムを使用するので、発光層に十分な電界強度が加わり輝度低下が抑制される。また、発光層に使用される樹脂材料との接着性もよいので、使用中に剥がれて不点灯になることがない。
【００２１】
また、請求項１１記載の電界発光灯は、請求項１０記載の電界発光灯であって、前記保護層が、厚み２μｍ〜２０μｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、厚み２μｍ〜１５μｍのＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、厚み２μｍ〜１１μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする請求項１０記載の電界発光灯。この構成により、フィルム強度を低下させることなく、必要な輝度を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例の電界発光灯１の構成を示す要部断面図及び平面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極を設けるとともに、上部電極をカーボン、銀、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷等の手段により格子状に形成したことである。
【００２３】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の電界発光灯１は、絶縁性ベースフィルム２上に形成された裏面電極３と、裏面電極３全面を覆うように形成された反射絶縁層４と、反射絶縁層４上に形成された発光層５と、発光層５上に格子状に形成された上部電極６と、上部電極６上に形成された保護層となる透明フィルム７と、透明フィルム７上に使用者の好みに応じて形成された任意の文字、例えば「Ｎ」からなる透明電極８により構成される。そして、裏面電極３と上部電極６には、各々電極端子３ａ、６ａが接続されている。
【００２４】
次に、本発明の電界発光灯１の製造方法について、図２、図３の要部断面図を参照しながら説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム２上に、銀やカーボンを含む導電ペーストからなる裏面電極３をスクリーン印刷で形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、裏面電極３上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層４をスクリーン印刷で形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、反射絶縁層４上に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層５をスクリーン印刷で形成する。次に、図２（ｄ）に示すように、発光層５上に、カーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなる上部電極６をスクリーン印刷で形成する。平面的には、図１（ｂ）に示すように、格子状の上部電極６が形成される。
【００２５】
次に、図３（ｅ）に示すように、微粘着層を設けた厚手のベースフィルム（例えば厚み５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム９の上に発光層５の保護層となる薄手の透明フィルム（例えば厚み１０μｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルム７を貼り付けた別体の複合フィルム１０を用意し、この複合フィルム１０の透明フィルム７（保護層）側を発光層５と上部電極６に合わせるように配置し、熱圧着することにより発光層５中の樹脂分を溶融させ、発光層５及び上部電極６と透明フィルム７（保護層）を接着させる。その後、図３（ｆ）に示すように、ベースフィルム９のみを剥離除去する。このとき、ベースフィルム９は透明フィルム７（保護層）と微粘着で密着しているだけなので容易に剥離除去することができる。次に、図３（ｇ）に示すように、透明フィルム７（保護層）の上に導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極８を形成することにより、電界発光灯１を得る。
【００２６】
次に、本実施例の電界発光灯１の発光原理について、図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、裏面電極３と上部電極６には、それぞれ電極端子３ａ、６ａが接続されており、これら電極端子３ａ、６ａ間に所定の交流電圧を印加すると、裏面電極３−透明電極８−上部電極６間に電気力線１１が形成され、上部電極６の間に位置する発光層５ａに高電界がかかり、透明電極８を通して発光５ｂが得られる。このとき、図４（ｂ）の等価回路図に示すように、裏面電極３と上部電極６の間には、静電容量を有する１層の反射絶縁層４と１層の発光層５が、透明電極８を介して直列接続された状態になるので、従来と比較して反射絶縁層４の１層分と発光層５の１層分の容量成分が少なくなる。その結果、発光層５にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。
【００２７】
また、上部電極６と下部の裏面電極３の間にも電圧がかかり、上部電極６下部の発光層５も発光するが、この発光は上部電極６に遮られるので表には出てこない。しかし、本実施例の電界発光灯１では、上部電極６に印加される電圧が同極性であるので、上部電極６の幅や間隔を小さくすることができる。そのため、未発光部分が従来よりはるかに小さくなって、文字や図形をほぼ全面発光させることができる。
【００２８】
また、本実施例では、発光層５及び上部電極６上に、保護層としてＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム７を設けているので、透明電極８（導電性インク）が発光層５や上部電極６に染み込むのを防止できるとともに、透明電極８（導電性インク）を何度でも容易に消去でき、文字や図形の書き換えが可能になる。さらに、ＰＶＤＦフィルムの比誘電率は１０〜１２と高く、かつ厚みが１０μｍと薄いので、発光層５にかかる電界強度が上がり、電界発光灯１の輝度が更に向上する。
【００２９】
また、透明フィルム７（保護層）として、ＰＶＤＦフィルム（ポリフッ化ビニリデン、比誘電率１０〜１２）の他にも、透明性が高い、透明電極８の濡れ性がよい、薄膜化が容易、防汚性に優れるという観点から、ＰＶＤＣフィルム（ポリ塩化ビニリデン、比誘電率６〜７）やＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレート、比誘電率２〜３）を使用することができる。
【００３０】
図５は、透明フィルム７（保護層）の種類、厚みと輝度の関係を示す図である。横軸は透明フィルム７（保護層）の厚み、縦軸は電界発光灯１の輝度である。図５に示すように、透明フィルム７（保護層）の比誘電率が高く、かつ厚みが薄くなるほど、発光層５にかかる電界強度が上がるために、電界発光灯１の輝度が向上する。しかし、厚みが２μｍ以下ではフィルム強度が低下し、熱圧着により発光層５に貼り付けるときに亀裂が生じる。その結果、亀裂を通して透明電極８が発光層５内に染み込み、裏面電極３、上部電極６に達してショートを引き起こす。裏面電極３、上部電極６に達しない場合でも、透明フィルム７（保護層）の裏側に回り込むため、透明電極８を完全に拭き取ることができなくなり、文字や図形の消去性が損なわれる。したがって、透明電極８の染み込みをなくして実用輝度４０ｃｄ／ｃｍ２を確保するため、ＰＶＤＦフィルムの場合は２μｍ〜２０μｍ、ＰＶＤＣフィルムの場合は２μｍ〜１５μｍ、ＰＥＴフィルムの場合は２μｍ〜１１μｍ程度の厚みが適切である。
【００３１】
また、透明電極８として導電性インク（酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を用いたが、一時的に描いた文字や図形を光らせる場合には導電性の高い水や親水性の溶剤、イオン性の界面活性剤等が安価であるため有効であり、使用後ドライヤ等で乾燥させたりウエスで拭き取ることにより容易に除去でき、消灯させることができる。文字や図形をインクの乾燥後も長期間光らせたい場合は、酸化インジウムの他、酸化錫、アンチモン、酸化亜鉛等の透明導電性の金属粉末等を溶剤中に分散させたものやポリアニリンやポリエチレンジオキシチオフェン等の透明導電性ポリマーあるいは前記金属粉末、透明導電性ポリマーの混合系等が有効である。
【００３２】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図６は、本発明の第２実施例の電界発光灯２１の製造方法を示す要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極を設けるとともに、上部電極を銅やアルミニウム等のうちの一種類以上を含む導電性材料の薄膜をエッチング等の手段により格子状に形成したことである。
【００３３】
先ず、図６（ａ）に示すように、本発明の電界発光灯２１は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム２２上に、銅、アルミニウム等の導電性材料の薄膜を接着剤等で接着し、フォトレジストをマスクとしてエッチング等の手段により、上部電極２３を格子状に形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、上部電極２３上に硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層２４をスクリーン印刷で形成する。次に、図６（ｃ）に示すように、発光層２４上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層２５をスクリーン印刷で形成する。次に、図６（ｄ）に示すように、反射絶縁層２５上に、銀やカーボンを含む導電ペーストからなる裏面電極２６をスクリーン印刷で形成した後、裏面電極２６上に、フェノール樹脂やエポキシ樹脂を含む絶縁性ペーストからなる裏面絶縁層２７をスクリーン印刷で形成した後、上部電極２３と発光層２４から、絶縁性ベースフィルム２２を剥離除去する。
【００３４】
次に、図６（ｅ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層２４及び上部電極２３上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム２８（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極２９を形成することにより、電界発光灯２１を得る。
【００３５】
本実施例によれば、銅やアルミニウム等の導電性材料の薄膜をフォトレジストをマスクとしたエッチングにより上部電極２３を形成するので、金属ペーストをスクリーン印刷する場合よりも、さらに抵抗値の低い上部電極２３を高精細なパターンに形成することができる。従って、高精細な発光表示が可能になるとともに、電界発光灯の大型化にも好適する。
【００３６】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図７は、本発明の第３実施例の電界発光灯３１の製造方法を示す要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極を設けるとともに、上部電極を被覆銅線の一部を研磨等の手段により格子状に形成したことである。
【００３７】
先ず、図７（ａ）に示すように、本発明の電界発光灯３１は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム３２上に、銅、アルミニウム等の導電性材料を接着剤等で接着し、裏面電極３３を形成した後、続いてチタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層３４をスクリーン印刷で形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、反射絶縁層３４上に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層３５をスクリーン印刷で形成する。次に、図７（ｃ）に示すように、発光層３５上に、被覆銅線３６を接着剤等で、格子状に一定間隔に貼り付ける。次に、図７（ｄ）に示すように、被覆銅線３６の上部１／４〜１／３程度を研磨により除去して、内部銅線を露出させた上部電極３７を形成する。次に、図７（ｅ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層３５及び上部電極３７上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム３８（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極３９を形成することにより、電界発光灯３１を得る。
【００３８】
本実施例によれば、被覆銅線３６の一部を研磨して貼付けることにより上部電極３７を形成するので、金属ペーストをスクリーン印刷する場合よりも、さらに抵抗値の低い上部電極３７を容易に形成できる。また、印刷、乾燥等の工程が不要になるのでスループットが向上して製造コストが低減するとともに、電界発光灯の大型化にも好適する。
【００３９】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図８は、本発明の第４実施例の電界発光灯４１の構成を示す要部断面図及び平面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極を設けるとともに、裏面電極と上部電極をカーボン、銀、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷等の手段により、それぞれストライプ状に形成し、それらのストライプが発光面から見て重ならないよう配置したことである。
【００４０】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の電界発光灯４１は、絶縁性ベースフィルム４２上にストライプ状に形成された裏面電極４３と、裏面電極４３全面を覆うように形成された反射絶縁層４４と、反射絶縁層４４上に形成された発光層４５と、発光層４５上に裏面電極４３と交互になるようストライプ状に形成された上部電極４６と、発光層４５及び上部電極４６上に形成された保護層となる透明フィルム４７と、透明フィルム４７上に使用者の好みに応じて形成された任意の文字、例えば「Ｎ」からなる透明電極４８により構成される。そして、裏面電極４３と上部電極４６には、各々電極端子４３ａ、４６ａが接続されている。
【００４１】
次に、本発明の電界発光灯４１の製造方法について、図９の要部断面図を参照しながら説明する。先ず、図９（ａ）に示すように、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム４２上に、銀やカーボンを含む導電ペーストからなる裏面電極４３をスクリーン印刷によりストライプ状に形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、裏面電極４３上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層４４をスクリーン印刷により形成する。次に、図９（ｃ）に示すように、反射絶縁層４４上に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層４５をスクリーン印刷により形成する。次に、図９（ｄ）に示すように、発光層４５上に、カーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなる上部電極４６をスクリーン印刷により、裏面電極４３と交互に配置されたストライプ状に形成する。平面的には、図８（ｂ）に示すように、裏面電極４３と上部電極４６が、互いに重なることがないよう、ストライプ状に形成される。次に、図９（ｅ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層４５及び上部電極４６上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム４７（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極４８を形成することにより、電界発光灯４１を得る。
【００４２】
本実施例によれば、裏面電極４３と上部電極４６を交互に配置されたストライプ状に形成するとともに、裏面電極４３と上部電極４６に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極４３−透明電極４８−上部電極４６の間の容量成分を減少させることができ、発光層４５にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極４６に印加される電圧は同極性であるので、上部電極４６の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。また、上部電極４６下部に裏面電極４３が形成されていないので、上部電極４６下部の発光層４５と反射絶縁層４４に電圧がかからない。これにより、電力ロスがなくなるので発光効率が大幅に向上する。また、裏面電極４３と上部電極４６を、銅、アルミニウム等のうちの一種類以上を含む導電性材料の薄膜をエッチング等の手段により形成すれば、より高精細な電極パターンの形成が可能になる。
【００４３】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図１０は、本発明の第５実施例の電界発光灯５１の製造方法を示す要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極と中間絶縁層を形成するとともに、中間絶縁層をポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂のうちの一種類以上を含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷等の手段により格子状に形成し、上部電極をカーボン、銀、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷等の手段により格子状に形成したことである。
【００４４】
先ず、図１０（ａ）に示すように、本実施例の電界発光灯５１は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム５２上に、銀やカーボンを含む導電ペーストからなる裏面電極５３をスクリーン印刷で形成する。次に、図１０（ｂ）に示すように、裏面電極５３上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層５４をスクリーン印刷で形成する。次に、図１０（ｃ）に示すように、反射絶縁層５４上に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂のうちの一種類以上を含む絶縁性ペーストからなる中間絶縁層５５をスクリーン印刷で格子状に形成した後、中間絶縁層５５と同じ位置にカーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなる上部電極５６をスクリーン印刷で格子状に形成する。次に、図１０（ｄ）に示すように、中間絶縁層５５及び上部電極５６の間にのみ、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層５７をスクリーン印刷で形成する。次に、図１０（ｅ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、上部電極５６及び発光層５７上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム５８（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極５９を形成することにより、電界発光灯５１を得る。
【００４５】
本実施例によれば、透明電極５９と発光層５７の間に、中間絶縁層５５と上部電極５６を格子状に形成するとともに、裏面電極５３と上部電極５６に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極５３−透明電極５９−上部電極５６の間の容量成分を減少させることができ、発光層５７にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極５６に印加される電圧は同極性であるので、上部電極５６の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。また、上部電極５６下部に低誘電率の中間絶縁層５５が形成されているので、上部電極５６下部の中間絶縁層５５と反射絶縁層５４に無効電流が流れることがない。また、上部電極５６下部に発光層５７が形成されていないので、電力ロスがなくなり、発光効率が大幅に向上する。
【００４６】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図１１、図１２は、本発明の第６実施例の電界発光灯６１の製造方法を示す要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極と中間絶縁層を設けるとともに、上部電極を銅やアルミニウム等の導電性材料の薄膜をエッチング等の手段により格子状に形成し、中間絶縁層をポジ型のフォトレジストを露光・現像等の手段により格子状に形成したことである。
【００４７】
先ず、図１１（ａ）に示すように、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム６２上に、銅、アルミニウム等の導電性材料の薄膜を接着剤等で接着し、フォトレジストをマスクとしてエッチング等の手段により、上部電極６３を格子状に形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、上部電極６３上にポジ型フォトレジストからなるＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）６４を熱圧着法により貼付ける。次に、図１１（ｃ）に示すように、絶縁性ベースフィルム６２を上部電極６３から剥離除去した後、上部電極６３側から紫外線を照射し、ＤＦＲ６４を露光する。次に、図１１（ｄ）に示すよう、ＤＦＲ６４の露光した部分を現像により除去し、中間絶縁層６５を形成する。
【００４８】
次に、図１１（ｅ）に示すように、別体のポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム６６上に、カーボン、銀、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなる裏面電極６７をスクリーン印刷で形成する。次に、図１１（ｆ）に示すように、裏面電極６７上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層６８をスクリーン印刷で形成する。
【００４９】
次に、図１２（ｇ）に示すように、反射絶縁層６８が乾燥する前に、反射絶縁層６８と中間絶縁層６５を密着させて配置した後、乾燥して接着させる。次に、図１２（ｈ）に示すように、中間絶縁層６５及び上部電極６３の間にのみ、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層６９をスクリーン印刷で形成する。次に、図１２（ｉ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層６９上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム７０（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極７１を形成することにより、電界発光灯６１を得る。
【００５０】
本実施例によれば、導電性材料の薄膜をエッチングにより上部電極６３を形成し、その上部電極６３をマスクとして、ＤＦＲ６４の露光、現像により中間絶縁層６５を形成するので、スクリーン印刷よりもさらに細かい電極パターンを容易に形成でき、より高精細な発光表示が可能になる。
【００５１】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図１３、図１４は、本発明の第７実施例の電界発光灯８１の製造方法を示す平面図及び要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極と中間絶縁層を設けるとともに、中間絶縁層としてポリエステルメッシュを使用し、その上に上部電極をカーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷等の手段により格子状に形成したことである。
【００５２】
先ず、図１３（ａ）の平面図に示すようなポリエステル繊維であるポリエステルメッシュ８２を使用し、図１３（ｂ）に示すように、ポリエステルメッシュ８２上にポリエステル樹脂８３を厚く塗布することにより、中間絶縁層８４を形成する。尚、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。次に、図１３（ｃ）に示すように、中間絶縁層８４上にカーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストを塗布し、上部電極８５を形成する。このとき、予めポリエステル樹脂８３がポリエステルメッシュ８２の重なり部分を埋めているので、上部電極８５がスクリーンメッシュ８２の裏面に回り込むことがない。
【００５３】
次に、図１３（ｄ）に示すように、別体のポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム８６上に、銅、アルミニウム等の導電性材料の薄膜を接着剤等で接着して裏面電極８７を形成する。次に、図１３（ｅ）に示すように、裏面電極８７上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層８８をスクリーン印刷で形成する。
【００５４】
次に、図１４（ｆ）に示すように、反射絶縁層８８が乾燥する前に、反射絶縁層８８と中間絶縁層８４を密着させて配置した後、乾燥して接着させる。次に、図１４（ｇ）に示すように、中間絶縁層８４及び上部電極８５の間にのみ、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層８９をスクリーン印刷で形成する。次に、図１４（ｈ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層８９上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム９０（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極９１を形成することにより、電界発光灯８１を得る。
【００５５】
本実施例によれば、ポリエステル繊維からなるポリエステルメッシュ８２とそれに塗布されたポリエステル樹脂８３を使用して中間絶縁層８４を形成し、その上に上部電極８５を形成するので、スクリーン印刷よりもさらに細かい電極パターンを容易に形成でき、より高精細な発光表示が可能になる。
【００５６】
尚、上述した各実施例では、ＰＶＤＦフィルムを発光層及び上部電極に貼り付けることにより透明フィルム（保護層）を形成したが、ＰＶＤＦ樹脂を溶剤に溶かしたＰＶＤＦインクを用いて塗布や印刷により形成するようにしてもよい。このとき、絶縁ベースフィルム上に裏面電極／〜／発光層／上部電極を形成した後、ＰＶＤＦインクを塗布や印刷してもよく、また離型材の形成された絶縁性ベースフィルム上にＰＶＤＦインクを塗布や印刷した後、上部電極／発光層／〜／裏面電極／裏面絶縁層を形成し、絶縁層ベースフィルムをＰＶＤＦフィルムから剥離除去するようにしてもよい。
【００５７】
また、透明電極と発光層の間に上部電極や中間絶縁層を格子状に形成する場合について説明したが、形状はこれに限定されるものではなく、例えば、網目状あるいはストライプ状に形成するようにしてもよい。
【００５８】
また、発光層や反射絶縁層の樹脂材料は、フッ素ゴムなどのフッ素系樹脂以外にもシアノエチルプルラン、シアノエチルセルロースなどのシアノエチル系樹脂も使用できる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の電界発光灯によれば、任意の文字や図形を描いた瞬間に発光させることができ、描いた部分だけが発光するため、配線等のパターンが不要となる。
【００６０】
また、透明電極と発光層の間に上部電極を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、透明電極と上部電極の間に保護層を形成し、裏面電極と上部電極に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極−透明電極−上部電極の間の容量成分を減少させることができ、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。
【００６１】
また、透明電極と発光層の間に上部電極を設け、裏面電極と上部電極をそれぞれストライプ状に形成し、それらのストライプが発光面から見て重ならないように配置されるとともに、透明電極と上部電極の間に保護層を形成し、裏面電極と上部電極に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極−透明電極−上部電極の間の容量成分を減少させることができ、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。さらに、上部電極下部の発光層と反射絶縁層に電圧がかからないので、電力ロスがなくなり発光効率が大幅に向上する。
【００６２】
また、透明電極と発光層の間に上部電極と中間絶縁層を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、透明電極と上部電極の間に保護層を形成し、裏面電極と上部電極に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極−透明電極−上部電極の間の容量成分を減少させることができ、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。さらに、上部電極下部の中間絶縁層と反射絶縁層に無効電流が流れないので、発光効率が大幅に向上する。
【００６３】
また、上部電極に印加される電圧は同極性であるので、上部電極の幅や間隔を小さくすることができる。これにより、従来より非発光部分をはるかに狭くでき、透明電極下部の発光層をほぼ全面発光しているように見せることができる。
【００６４】
また、上部電極を銅やアルミニウム等の導電性材料の薄膜をエッチングして形成したり、被覆銅線の一部を研磨して形成したので、細線でも抵抗が高くならず、容易に電界発光灯の大型化が可能となる。
【００６５】
また、発光層上に、ＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム（保護層）を設けたので、透明電極（導電性インク）が発光層に染み込むのを防止できるとともに、透明電極を水や洗剤などで何度でも容易に消去でき、文字や図形の書き換えが可能になる。さらに、ＰＶＤＦフィルムの比誘電率が１０〜１２と高く、かつ厚みが１０μｍと薄いので、発光層にかかる電界強度が上がり、電界発光灯の輝度が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の電界発光灯の要部断面図及び平面図
【図２】本発明の第１実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図３】本発明の第１実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図４】本発明の第１実施例の電界発光灯の発光原理を説明する要部断面図及び等価回路図
【図５】本発明の第１実施例の電界発光灯における透明フィルムの種類、厚みと輝度の関係を示す図
【図６】本発明の第２実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図７】本発明の第３実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図８】本発明の第４実施例の電界発光灯の要部断面図及び平面図
【図９】本発明の第４実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１０】本発明の第５実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１１】本発明の第６実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１２】本発明の第６実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１３】本発明の第７実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１４】本発明の第７実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１５】従来の電界発光灯の要部断面図
【図１６】従来の電界発光灯の等価回路図
【図１７】従来の電界発光灯の発光原理を説明する要部断面図
【図１８】従来の電界発光灯の平面図及び文字を発光させたときの状態図
【符号の説明】
１ 本発明の第１実施例の電界発光灯
２ 絶縁性ベースフィルム
３ 裏面電極
３ａ 電極端子
４ 反射絶縁層
５ 発光層
５ａ 上部電極間に位置する発光層
５ｂ 発光
６ 上部電極
６ａ 電極端子
７ 透明フィルム
８ 透明電極
９ ベースフィルム
１０ 複合フィルム
１１ 電気力線
２１ 本発明の第２実施例の電界発光灯
２２ 絶縁性ベースフィルム
２３ 上部電極
２４ 発光層
２５ 反射絶縁層
２６ 裏面電極
２７ 裏面絶縁層
２８ 透明フィルム
２９ 透明電極
３１ 本発明の第３実施例の電界発光灯
３２ 絶縁性ベースフィルム
３３ 裏面電極
３４ 反射絶縁層
３５ 発光層
３６ 被覆銅線
３７ 上部電極
３８ 透明フィルム
３９ 透明電極
４１ 本発明の第４実施例の電界発光灯
４２ 絶縁性ベースフィルム
４３ 裏面電極
４３ａ 電極端子
４４ 反射絶縁層
４５ 発光層
４６ 上部電極
４６ａ 電極端子
４７ 透明フィルム
４８ 透明電極
５１ 本発明の第５実施例の電界発光灯
５２ 絶縁性ベースフィルム
５３ 裏面電極
５４ 反射絶縁層
５５ 中間絶縁層
５６ 上部電極
５７ 発光層
５８ 透明フィルム
５９ 透明電極
６１ 本発明の第６実施例の電界発光灯
６２ 絶縁性ベースフィルム
６３ 上部電極
６４ ＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）
６５ 中間絶縁層
６６ 絶縁性ベースフィルム
６７ 裏面電極
６８ 反射絶縁層
６９ 発光層
７０ 透明フィルム
７１ 透明電極
８１ 本発明の第７実施例の電界発光灯
８２ ポリエステルメッシュ
８３ ポリエステル樹脂
８４ 中間絶縁層
８５ 上部電極
８６ 絶縁性ベースフィルム
８７ 裏面電極
８８ 反射絶縁層
８９ 発光層
９０ 透明フィルム
９１ 透明電極
１０１ 従来の電界発光灯
１０２ 絶縁性ベースフィルム
１０３ａ、１０３ｂ 裏面電極
１０４ 反射絶縁層
１０５ 発光層
１０５ａ 裏面電極上の発光層
１０５ｂ 裏面電極間の発光層
１０６ 透明電極
１０７ａ、１０７ｂ 電極端子
１０８、１０９ 封止フィルム
１１０ 電気力線
１１１ ストライプ状の発光
１１２ ストライプ状の文字「Ｎ」
【発明の属する技術分野】
本発明は装飾や看板、玩具、インテリア等として好適な電界発光灯に関し、特に任意の文字や図形を容易に発光できるとともに発光効率及び消去性、信頼性を向上させ、かつ安定して量産できる安価な電界発光灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透明電極と裏面電極間に交流電圧を印加して、両電極間に挟まれた発光層から出た光を透明電極を介して全面発光させる電界発光灯は、液晶ディスプレイのバックライト等に使用されている。これとは別に、文字や図形などのキャラクタ表示を目的として、裏面電極を分割し、この分割した裏面電極に交流電圧を印加して、発光層を発光させる電界発光灯があり、例えば、特開平８−１５３５８２号公報に開示されている。
【０００３】
図１５は、従来の電界発光灯１０１の構成を示す要部断面図である。従来の電界発光灯１０１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム１０２上に、銅、アルミニウム等の導電性材料を接着剤等で接着し、エッチング等の手段により電気的に分割された裏面電極１０３ａ、１０３ｂを櫛型状に形成し、この裏面電極１０３ａ、１０３ｂ上に反射絶縁層１０４と発光層１０５を順次積層形成し、さらに発光層１０５の上面に、例えば可視光線透過性のある導電性微粉末としてインジウム錫酸化物をアクリルメラミン樹脂に分散させた導電性ペーストを塗布や印刷により、使用者が好みに応じた所定形状に成膜乾燥させた透明電極１０６を形成する。そして、裏面電極１０３ａ、１０３ｂの電極端子１０７ａ、１０７ｂが外部に露出するように一対の封止フィルム１０８、１０９で包囲してラミネート処理するものである。
【０００４】
次に、かかる構成の電界発光灯１０１の動作について説明する。裏面電極端子１０７ａ、１０７ｂに所定の交流電圧を印加すると、反射絶縁層１０４と発光層１０５が容量性を有するために、裏面電極１０３ａ、１０３ｂと透明電極１０６間に電位差が生じる。その結果、発光層１０５に高電界がかかり、使用者が塗布や印刷等の手段により好みの所定形状に成膜した表示電極である透明電極１０６を通して、発光層１０５から光が取り出される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１５３５８２号公報（第２，３頁、００１２段落〜００１６段落、図１，図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電界発光灯１０１は、同一面状から給電できるという利点を有する反面、透明電極と裏面電極に交流電圧を印加して発光させるタイプの電界発光灯に比較して発光効率が悪く、同一電圧で点灯させると輝度が低下するという問題があった。
【０００７】
これは図１６の電界発光灯１０１の等価回路図に示すように、従来の電界発光灯１０１は、裏面電極１０３ａ、１０３ｂ間に、静電容量を有する２層の反射絶縁層１０４と２層の発光層１０５が、透明電極１０６を介して直列接続されているためである。外部から印加される交流電圧は、これらの容量で分割されてそれぞれの層にかかることになるが、裏面電極１０３ａ、１０３ｂ間には、２つの電界発光灯が形成されており、発光層１０５にかかる電界強度が従来の１／２に低下することになる。発光層１０５にかかる電界強度を上げるために、反射絶縁層１０４や発光層１０５の膜厚を薄くすることも考えられるが、反射絶縁層１０４や発光層１０５の膜厚は、チタン酸バリウムや蛍光体の大きさで決まり、発光効率を考慮して出来るだけ薄く設計しているために、これ以上薄くすることはできない。
【０００８】
また、従来の電界発光灯１０１には、発光面がストライプ状に発光し、文字や図形の視認性を損なうという問題もあった。これは、図１７に示すように、裏面電極１０３ａ、１０３ｂ上部に位置する発光層１０５ａには、裏面電極１０３ａ、１０３ｂと透明電極１０６を介して垂直方向に電気力線１１０が形成され高電界がかかるが、裏面電極１０３ａ、１０３ｂ間の上部に位置する発光層１０５ｂは、裏面電極１０３ａ、１０３ｂとの距離が離れているため、電気力線が形成されずに高電界がほとんどかからないことによる。その結果、文字や図形がストライプ状の発光１１１になる。
【０００９】
図１８は、従来の電界発光灯１０１の平面図及び文字を発光させたときの状態図である。図１８（ａ）に示すように、従来の電界発光灯１０１の電極端子１０７ａ、１０７ｂに交流電圧を印加して透明電極１０６で形成した文字「Ｎ」を発光させると、図１８（ｂ）に示すように裏面電極１０３ａ、１０３ｂの間が未発光のストライプ状の文字「Ｎ」１１２が表示されることになる。従って、裏面電極１０３ａ、１０３ｂの間隔はできるだけ狭くなるよう設計されるが、裏面電極１０３ａ、１０３ｂの極性が異なるため１００〜３００μｍが限界であり、これ以上に近づけると裏面電極１０３ａ、１０３ｂの間に位置する反射絶縁層１０４が絶縁破壊を起こし、正常な表示が不能となる。
【００１０】
本発明は上記問題を解決するために考えられたもので、電界発光灯の輝度及び発光効率を改善するとともに、電極間に絶縁破壊を起こすことなく、文字や図形全体を、従来より非発光部分がはるかに狭くなるよう表示させることができる高品質の安価な電界発光灯を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の電界発光灯は、透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯であって、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする。この構成により、裏面電極と上部電極の間には、透明電極を介して静電容量を有する１層の反射絶縁層と１層の発光層が直列接続された状態になるので、従来と比較して反射絶縁層１層分と発光層１層分の容量成分が少なくなり、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極に印加される電圧は同極性であるので、上部電極の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。
【００１２】
また、請求項２記載の電界発光灯は、透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯であって、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極を設け、前記裏面電極と前記上部電極をそれぞれストライプ状に形成し、それらのストライプが発光面から見て重ならないよう配置されるとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする。この構成により、裏面電極と上部電極の間には、透明電極を介して静電容量を有する１層の反射絶縁層と１層の発光層が直列接続された状態になるので、従来と比較して反射絶縁層１層分と発光層１層分の容量成分が少なくなり、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極に印加される電圧は同極性であるので、上部電極の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。また、上部電極下部に裏面電極が形成されていないので、上部電極下部の発光層と反射絶縁層に電圧がかからない。これにより、電力ロスがなくなるので発光効率が大幅に向上する。
【００１３】
また、請求項３記載の電界発光灯は、透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯であって、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極と中間絶縁膜を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする。この構成により、裏面電極と上部電極の間には、透明電極を介して静電容量を有する１層の反射絶縁層と１層の発光層が直列接続された状態になるので、従来と比較して反射絶縁層１層分と発光層１層分の容量成分が少なくなり、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極に印加される電圧は同極性であるので、上部電極の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。また、上部電極下部に低誘電率の中間絶縁層が形成されているので、上部電極下部の中間絶縁層と反射絶縁層に無効電流が流れることがない。また、上部電極下部に発光層が形成されていないので、電力ロスがなくなり、発光効率が大幅に向上する。
【００１４】
また、請求項４記載の電界発光灯は、請求項１〜３記載の電界発光灯であって、前記上部電極が、カーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなることを特徴とする。この構成により、上部電極を含めた各層を同一のスクリーン印刷装置により形成できるので、製造コストを低減させることができる。
【００１５】
また、請求項５記載の電界発光灯は、請求項１〜３記載の電界発光灯であって、前記上部電極が、銅、アルミニウムのうちの一種類以上を含む導電性材料の薄膜をエッチングして形成されたことを特徴とする。この構成により、より抵抗値の低い上部電極を、フォトレジストをマスクとしたエッチングにより高精細なパターンに形成できるので、高精細な発光表示が可能になるとともに、電界発光灯の大型化にも好適する。
【００１６】
また、請求項６記載の電界発光灯は、請求項１〜３記載の電界発光灯であって、前記上部電極が、被覆銅線の一部を研磨して形成されたことを特徴とする。この構成により、より抵抗値の低い上部電極を貼付けなどの方法により容易に形成できるので、印刷、乾燥等の工程が不要になり、製造コストが低減するとともに、電界発光灯の大型化にも好適する。
【００１７】
また、請求項７記載の電界発光灯は、請求項３記載の電界発光灯であって、前記中間絶縁層が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂のうちの一種類以上を含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷して形成されたことを特徴とする。この構成により、上部電極下部に低誘電率の中間絶縁層が形成されるので、上部電極下部の中間絶縁層と反射絶縁層に無効電流が流れることがなく、発光効率が大幅に向上する。
【００１８】
また、請求項８記載の電界発光灯は、請求項３記載の電界発光灯であって、前記中間絶縁層が、ポジ型フォトレジストを露光、現像して形成されたことを特徴とする。この構成により、低誘電率の中間絶縁層をスクリーン印刷よりもさらに高精細に形成できるので、未発光部分をより小さくできるとともに、高精細な発光表示が可能になる。
【００１９】
また、請求項９記載の電界発光灯は、請求項３記載の電界発光灯であって、前記中間絶縁層が、ポリエステル繊維とそれに塗布されたポリエステル樹脂によりから形成されたことを特徴とする。この構成により、低誘電率の中間絶縁層をスクリーン印刷よりもさらに高精細に形成できるので、未発光部分をより小さくできるとともに、高精細な発光表示が可能になる。
【００２０】
また、請求項１０記載の電界発光灯は、請求項１〜９記載の電界発光灯であって、前記保護層が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする請求項１〜９記載の電界発光灯。この構成により、比誘電率が高く、厚みの薄い透明フィルムを使用するので、発光層に十分な電界強度が加わり輝度低下が抑制される。また、発光層に使用される樹脂材料との接着性もよいので、使用中に剥がれて不点灯になることがない。
【００２１】
また、請求項１１記載の電界発光灯は、請求項１０記載の電界発光灯であって、前記保護層が、厚み２μｍ〜２０μｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、厚み２μｍ〜１５μｍのＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、厚み２μｍ〜１１μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする請求項１０記載の電界発光灯。この構成により、フィルム強度を低下させることなく、必要な輝度を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例の電界発光灯１の構成を示す要部断面図及び平面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極を設けるとともに、上部電極をカーボン、銀、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷等の手段により格子状に形成したことである。
【００２３】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の電界発光灯１は、絶縁性ベースフィルム２上に形成された裏面電極３と、裏面電極３全面を覆うように形成された反射絶縁層４と、反射絶縁層４上に形成された発光層５と、発光層５上に格子状に形成された上部電極６と、上部電極６上に形成された保護層となる透明フィルム７と、透明フィルム７上に使用者の好みに応じて形成された任意の文字、例えば「Ｎ」からなる透明電極８により構成される。そして、裏面電極３と上部電極６には、各々電極端子３ａ、６ａが接続されている。
【００２４】
次に、本発明の電界発光灯１の製造方法について、図２、図３の要部断面図を参照しながら説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム２上に、銀やカーボンを含む導電ペーストからなる裏面電極３をスクリーン印刷で形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、裏面電極３上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層４をスクリーン印刷で形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、反射絶縁層４上に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層５をスクリーン印刷で形成する。次に、図２（ｄ）に示すように、発光層５上に、カーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなる上部電極６をスクリーン印刷で形成する。平面的には、図１（ｂ）に示すように、格子状の上部電極６が形成される。
【００２５】
次に、図３（ｅ）に示すように、微粘着層を設けた厚手のベースフィルム（例えば厚み５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム９の上に発光層５の保護層となる薄手の透明フィルム（例えば厚み１０μｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルム７を貼り付けた別体の複合フィルム１０を用意し、この複合フィルム１０の透明フィルム７（保護層）側を発光層５と上部電極６に合わせるように配置し、熱圧着することにより発光層５中の樹脂分を溶融させ、発光層５及び上部電極６と透明フィルム７（保護層）を接着させる。その後、図３（ｆ）に示すように、ベースフィルム９のみを剥離除去する。このとき、ベースフィルム９は透明フィルム７（保護層）と微粘着で密着しているだけなので容易に剥離除去することができる。次に、図３（ｇ）に示すように、透明フィルム７（保護層）の上に導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極８を形成することにより、電界発光灯１を得る。
【００２６】
次に、本実施例の電界発光灯１の発光原理について、図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、裏面電極３と上部電極６には、それぞれ電極端子３ａ、６ａが接続されており、これら電極端子３ａ、６ａ間に所定の交流電圧を印加すると、裏面電極３−透明電極８−上部電極６間に電気力線１１が形成され、上部電極６の間に位置する発光層５ａに高電界がかかり、透明電極８を通して発光５ｂが得られる。このとき、図４（ｂ）の等価回路図に示すように、裏面電極３と上部電極６の間には、静電容量を有する１層の反射絶縁層４と１層の発光層５が、透明電極８を介して直列接続された状態になるので、従来と比較して反射絶縁層４の１層分と発光層５の１層分の容量成分が少なくなる。その結果、発光層５にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。
【００２７】
また、上部電極６と下部の裏面電極３の間にも電圧がかかり、上部電極６下部の発光層５も発光するが、この発光は上部電極６に遮られるので表には出てこない。しかし、本実施例の電界発光灯１では、上部電極６に印加される電圧が同極性であるので、上部電極６の幅や間隔を小さくすることができる。そのため、未発光部分が従来よりはるかに小さくなって、文字や図形をほぼ全面発光させることができる。
【００２８】
また、本実施例では、発光層５及び上部電極６上に、保護層としてＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム７を設けているので、透明電極８（導電性インク）が発光層５や上部電極６に染み込むのを防止できるとともに、透明電極８（導電性インク）を何度でも容易に消去でき、文字や図形の書き換えが可能になる。さらに、ＰＶＤＦフィルムの比誘電率は１０〜１２と高く、かつ厚みが１０μｍと薄いので、発光層５にかかる電界強度が上がり、電界発光灯１の輝度が更に向上する。
【００２９】
また、透明フィルム７（保護層）として、ＰＶＤＦフィルム（ポリフッ化ビニリデン、比誘電率１０〜１２）の他にも、透明性が高い、透明電極８の濡れ性がよい、薄膜化が容易、防汚性に優れるという観点から、ＰＶＤＣフィルム（ポリ塩化ビニリデン、比誘電率６〜７）やＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレート、比誘電率２〜３）を使用することができる。
【００３０】
図５は、透明フィルム７（保護層）の種類、厚みと輝度の関係を示す図である。横軸は透明フィルム７（保護層）の厚み、縦軸は電界発光灯１の輝度である。図５に示すように、透明フィルム７（保護層）の比誘電率が高く、かつ厚みが薄くなるほど、発光層５にかかる電界強度が上がるために、電界発光灯１の輝度が向上する。しかし、厚みが２μｍ以下ではフィルム強度が低下し、熱圧着により発光層５に貼り付けるときに亀裂が生じる。その結果、亀裂を通して透明電極８が発光層５内に染み込み、裏面電極３、上部電極６に達してショートを引き起こす。裏面電極３、上部電極６に達しない場合でも、透明フィルム７（保護層）の裏側に回り込むため、透明電極８を完全に拭き取ることができなくなり、文字や図形の消去性が損なわれる。したがって、透明電極８の染み込みをなくして実用輝度４０ｃｄ／ｃｍ２を確保するため、ＰＶＤＦフィルムの場合は２μｍ〜２０μｍ、ＰＶＤＣフィルムの場合は２μｍ〜１５μｍ、ＰＥＴフィルムの場合は２μｍ〜１１μｍ程度の厚みが適切である。
【００３１】
また、透明電極８として導電性インク（酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を用いたが、一時的に描いた文字や図形を光らせる場合には導電性の高い水や親水性の溶剤、イオン性の界面活性剤等が安価であるため有効であり、使用後ドライヤ等で乾燥させたりウエスで拭き取ることにより容易に除去でき、消灯させることができる。文字や図形をインクの乾燥後も長期間光らせたい場合は、酸化インジウムの他、酸化錫、アンチモン、酸化亜鉛等の透明導電性の金属粉末等を溶剤中に分散させたものやポリアニリンやポリエチレンジオキシチオフェン等の透明導電性ポリマーあるいは前記金属粉末、透明導電性ポリマーの混合系等が有効である。
【００３２】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図６は、本発明の第２実施例の電界発光灯２１の製造方法を示す要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極を設けるとともに、上部電極を銅やアルミニウム等のうちの一種類以上を含む導電性材料の薄膜をエッチング等の手段により格子状に形成したことである。
【００３３】
先ず、図６（ａ）に示すように、本発明の電界発光灯２１は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム２２上に、銅、アルミニウム等の導電性材料の薄膜を接着剤等で接着し、フォトレジストをマスクとしてエッチング等の手段により、上部電極２３を格子状に形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、上部電極２３上に硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層２４をスクリーン印刷で形成する。次に、図６（ｃ）に示すように、発光層２４上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層２５をスクリーン印刷で形成する。次に、図６（ｄ）に示すように、反射絶縁層２５上に、銀やカーボンを含む導電ペーストからなる裏面電極２６をスクリーン印刷で形成した後、裏面電極２６上に、フェノール樹脂やエポキシ樹脂を含む絶縁性ペーストからなる裏面絶縁層２７をスクリーン印刷で形成した後、上部電極２３と発光層２４から、絶縁性ベースフィルム２２を剥離除去する。
【００３４】
次に、図６（ｅ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層２４及び上部電極２３上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム２８（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極２９を形成することにより、電界発光灯２１を得る。
【００３５】
本実施例によれば、銅やアルミニウム等の導電性材料の薄膜をフォトレジストをマスクとしたエッチングにより上部電極２３を形成するので、金属ペーストをスクリーン印刷する場合よりも、さらに抵抗値の低い上部電極２３を高精細なパターンに形成することができる。従って、高精細な発光表示が可能になるとともに、電界発光灯の大型化にも好適する。
【００３６】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図７は、本発明の第３実施例の電界発光灯３１の製造方法を示す要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極を設けるとともに、上部電極を被覆銅線の一部を研磨等の手段により格子状に形成したことである。
【００３７】
先ず、図７（ａ）に示すように、本発明の電界発光灯３１は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム３２上に、銅、アルミニウム等の導電性材料を接着剤等で接着し、裏面電極３３を形成した後、続いてチタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層３４をスクリーン印刷で形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、反射絶縁層３４上に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層３５をスクリーン印刷で形成する。次に、図７（ｃ）に示すように、発光層３５上に、被覆銅線３６を接着剤等で、格子状に一定間隔に貼り付ける。次に、図７（ｄ）に示すように、被覆銅線３６の上部１／４〜１／３程度を研磨により除去して、内部銅線を露出させた上部電極３７を形成する。次に、図７（ｅ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層３５及び上部電極３７上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム３８（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極３９を形成することにより、電界発光灯３１を得る。
【００３８】
本実施例によれば、被覆銅線３６の一部を研磨して貼付けることにより上部電極３７を形成するので、金属ペーストをスクリーン印刷する場合よりも、さらに抵抗値の低い上部電極３７を容易に形成できる。また、印刷、乾燥等の工程が不要になるのでスループットが向上して製造コストが低減するとともに、電界発光灯の大型化にも好適する。
【００３９】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図８は、本発明の第４実施例の電界発光灯４１の構成を示す要部断面図及び平面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極を設けるとともに、裏面電極と上部電極をカーボン、銀、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷等の手段により、それぞれストライプ状に形成し、それらのストライプが発光面から見て重ならないよう配置したことである。
【００４０】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の電界発光灯４１は、絶縁性ベースフィルム４２上にストライプ状に形成された裏面電極４３と、裏面電極４３全面を覆うように形成された反射絶縁層４４と、反射絶縁層４４上に形成された発光層４５と、発光層４５上に裏面電極４３と交互になるようストライプ状に形成された上部電極４６と、発光層４５及び上部電極４６上に形成された保護層となる透明フィルム４７と、透明フィルム４７上に使用者の好みに応じて形成された任意の文字、例えば「Ｎ」からなる透明電極４８により構成される。そして、裏面電極４３と上部電極４６には、各々電極端子４３ａ、４６ａが接続されている。
【００４１】
次に、本発明の電界発光灯４１の製造方法について、図９の要部断面図を参照しながら説明する。先ず、図９（ａ）に示すように、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム４２上に、銀やカーボンを含む導電ペーストからなる裏面電極４３をスクリーン印刷によりストライプ状に形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、裏面電極４３上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層４４をスクリーン印刷により形成する。次に、図９（ｃ）に示すように、反射絶縁層４４上に、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層４５をスクリーン印刷により形成する。次に、図９（ｄ）に示すように、発光層４５上に、カーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなる上部電極４６をスクリーン印刷により、裏面電極４３と交互に配置されたストライプ状に形成する。平面的には、図８（ｂ）に示すように、裏面電極４３と上部電極４６が、互いに重なることがないよう、ストライプ状に形成される。次に、図９（ｅ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層４５及び上部電極４６上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム４７（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極４８を形成することにより、電界発光灯４１を得る。
【００４２】
本実施例によれば、裏面電極４３と上部電極４６を交互に配置されたストライプ状に形成するとともに、裏面電極４３と上部電極４６に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極４３−透明電極４８−上部電極４６の間の容量成分を減少させることができ、発光層４５にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極４６に印加される電圧は同極性であるので、上部電極４６の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。また、上部電極４６下部に裏面電極４３が形成されていないので、上部電極４６下部の発光層４５と反射絶縁層４４に電圧がかからない。これにより、電力ロスがなくなるので発光効率が大幅に向上する。また、裏面電極４３と上部電極４６を、銅、アルミニウム等のうちの一種類以上を含む導電性材料の薄膜をエッチング等の手段により形成すれば、より高精細な電極パターンの形成が可能になる。
【００４３】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図１０は、本発明の第５実施例の電界発光灯５１の製造方法を示す要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極と中間絶縁層を形成するとともに、中間絶縁層をポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂のうちの一種類以上を含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷等の手段により格子状に形成し、上部電極をカーボン、銀、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷等の手段により格子状に形成したことである。
【００４４】
先ず、図１０（ａ）に示すように、本実施例の電界発光灯５１は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム５２上に、銀やカーボンを含む導電ペーストからなる裏面電極５３をスクリーン印刷で形成する。次に、図１０（ｂ）に示すように、裏面電極５３上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層５４をスクリーン印刷で形成する。次に、図１０（ｃ）に示すように、反射絶縁層５４上に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂のうちの一種類以上を含む絶縁性ペーストからなる中間絶縁層５５をスクリーン印刷で格子状に形成した後、中間絶縁層５５と同じ位置にカーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなる上部電極５６をスクリーン印刷で格子状に形成する。次に、図１０（ｄ）に示すように、中間絶縁層５５及び上部電極５６の間にのみ、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層５７をスクリーン印刷で形成する。次に、図１０（ｅ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、上部電極５６及び発光層５７上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム５８（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極５９を形成することにより、電界発光灯５１を得る。
【００４５】
本実施例によれば、透明電極５９と発光層５７の間に、中間絶縁層５５と上部電極５６を格子状に形成するとともに、裏面電極５３と上部電極５６に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極５３−透明電極５９−上部電極５６の間の容量成分を減少させることができ、発光層５７にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。また、上部電極５６に印加される電圧は同極性であるので、上部電極５６の幅や間隔を小さくすることができ、未発光部分が小さくなって文字や図形をほぼ全面発光させることができる。また、上部電極５６下部に低誘電率の中間絶縁層５５が形成されているので、上部電極５６下部の中間絶縁層５５と反射絶縁層５４に無効電流が流れることがない。また、上部電極５６下部に発光層５７が形成されていないので、電力ロスがなくなり、発光効率が大幅に向上する。
【００４６】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図１１、図１２は、本発明の第６実施例の電界発光灯６１の製造方法を示す要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極と中間絶縁層を設けるとともに、上部電極を銅やアルミニウム等の導電性材料の薄膜をエッチング等の手段により格子状に形成し、中間絶縁層をポジ型のフォトレジストを露光・現像等の手段により格子状に形成したことである。
【００４７】
先ず、図１１（ａ）に示すように、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム６２上に、銅、アルミニウム等の導電性材料の薄膜を接着剤等で接着し、フォトレジストをマスクとしてエッチング等の手段により、上部電極６３を格子状に形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、上部電極６３上にポジ型フォトレジストからなるＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）６４を熱圧着法により貼付ける。次に、図１１（ｃ）に示すように、絶縁性ベースフィルム６２を上部電極６３から剥離除去した後、上部電極６３側から紫外線を照射し、ＤＦＲ６４を露光する。次に、図１１（ｄ）に示すよう、ＤＦＲ６４の露光した部分を現像により除去し、中間絶縁層６５を形成する。
【００４８】
次に、図１１（ｅ）に示すように、別体のポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム６６上に、カーボン、銀、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストからなる裏面電極６７をスクリーン印刷で形成する。次に、図１１（ｆ）に示すように、裏面電極６７上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層６８をスクリーン印刷で形成する。
【００４９】
次に、図１２（ｇ）に示すように、反射絶縁層６８が乾燥する前に、反射絶縁層６８と中間絶縁層６５を密着させて配置した後、乾燥して接着させる。次に、図１２（ｈ）に示すように、中間絶縁層６５及び上部電極６３の間にのみ、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層６９をスクリーン印刷で形成する。次に、図１２（ｉ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層６９上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム７０（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極７１を形成することにより、電界発光灯６１を得る。
【００５０】
本実施例によれば、導電性材料の薄膜をエッチングにより上部電極６３を形成し、その上部電極６３をマスクとして、ＤＦＲ６４の露光、現像により中間絶縁層６５を形成するので、スクリーン印刷よりもさらに細かい電極パターンを容易に形成でき、より高精細な発光表示が可能になる。
【００５１】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図１３、図１４は、本発明の第７実施例の電界発光灯８１の製造方法を示す平面図及び要部断面図である。本実施例の特徴は、透明電極と発光層の間に上部電極と中間絶縁層を設けるとともに、中間絶縁層としてポリエステルメッシュを使用し、その上に上部電極をカーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷等の手段により格子状に形成したことである。
【００５２】
先ず、図１３（ａ）の平面図に示すようなポリエステル繊維であるポリエステルメッシュ８２を使用し、図１３（ｂ）に示すように、ポリエステルメッシュ８２上にポリエステル樹脂８３を厚く塗布することにより、中間絶縁層８４を形成する。尚、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。次に、図１３（ｃ）に示すように、中間絶縁層８４上にカーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストを塗布し、上部電極８５を形成する。このとき、予めポリエステル樹脂８３がポリエステルメッシュ８２の重なり部分を埋めているので、上部電極８５がスクリーンメッシュ８２の裏面に回り込むことがない。
【００５３】
次に、図１３（ｄ）に示すように、別体のポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等から成る絶縁性ベースフィルム８６上に、銅、アルミニウム等の導電性材料の薄膜を接着剤等で接着して裏面電極８７を形成する。次に、図１３（ｅ）に示すように、裏面電極８７上に、チタン酸バリウムからなる白色高誘電体粉末とフッ素ゴムとを有機溶剤中に分散させた反射絶縁層用インキを用いて、反射絶縁層８８をスクリーン印刷で形成する。
【００５４】
次に、図１４（ｆ）に示すように、反射絶縁層８８が乾燥する前に、反射絶縁層８８と中間絶縁層８４を密着させて配置した後、乾燥して接着させる。次に、図１４（ｇ）に示すように、中間絶縁層８４及び上部電極８５の間にのみ、硫化亜鉛を銅で付活した蛍光体とフッ素ゴム等からなるバインダを有機溶剤に分散させた発光層用インキを用いて、発光層８９をスクリーン印刷で形成する。次に、図１４（ｈ）に示すように、上述した第１実施例の場合と同様にして、発光層８９上に、厚み１０μｍのＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム９０（保護層）と導電性インク（例えば酸化インジウム等の透明電極材料を水の中に分散させたもの）を含有したペンで、任意の文字や図形を描いて透明電極９１を形成することにより、電界発光灯８１を得る。
【００５５】
本実施例によれば、ポリエステル繊維からなるポリエステルメッシュ８２とそれに塗布されたポリエステル樹脂８３を使用して中間絶縁層８４を形成し、その上に上部電極８５を形成するので、スクリーン印刷よりもさらに細かい電極パターンを容易に形成でき、より高精細な発光表示が可能になる。
【００５６】
尚、上述した各実施例では、ＰＶＤＦフィルムを発光層及び上部電極に貼り付けることにより透明フィルム（保護層）を形成したが、ＰＶＤＦ樹脂を溶剤に溶かしたＰＶＤＦインクを用いて塗布や印刷により形成するようにしてもよい。このとき、絶縁ベースフィルム上に裏面電極／〜／発光層／上部電極を形成した後、ＰＶＤＦインクを塗布や印刷してもよく、また離型材の形成された絶縁性ベースフィルム上にＰＶＤＦインクを塗布や印刷した後、上部電極／発光層／〜／裏面電極／裏面絶縁層を形成し、絶縁層ベースフィルムをＰＶＤＦフィルムから剥離除去するようにしてもよい。
【００５７】
また、透明電極と発光層の間に上部電極や中間絶縁層を格子状に形成する場合について説明したが、形状はこれに限定されるものではなく、例えば、網目状あるいはストライプ状に形成するようにしてもよい。
【００５８】
また、発光層や反射絶縁層の樹脂材料は、フッ素ゴムなどのフッ素系樹脂以外にもシアノエチルプルラン、シアノエチルセルロースなどのシアノエチル系樹脂も使用できる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の電界発光灯によれば、任意の文字や図形を描いた瞬間に発光させることができ、描いた部分だけが発光するため、配線等のパターンが不要となる。
【００６０】
また、透明電極と発光層の間に上部電極を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、透明電極と上部電極の間に保護層を形成し、裏面電極と上部電極に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極−透明電極−上部電極の間の容量成分を減少させることができ、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。
【００６１】
また、透明電極と発光層の間に上部電極を設け、裏面電極と上部電極をそれぞれストライプ状に形成し、それらのストライプが発光面から見て重ならないように配置されるとともに、透明電極と上部電極の間に保護層を形成し、裏面電極と上部電極に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極−透明電極−上部電極の間の容量成分を減少させることができ、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。さらに、上部電極下部の発光層と反射絶縁層に電圧がかからないので、電力ロスがなくなり発光効率が大幅に向上する。
【００６２】
また、透明電極と発光層の間に上部電極と中間絶縁層を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、透明電極と上部電極の間に保護層を形成し、裏面電極と上部電極に交流電圧を印加して駆動するようにしたので、裏面電極−透明電極−上部電極の間の容量成分を減少させることができ、発光層にかかる電圧が増えて電界強度が上がり、輝度を向上させることができる。さらに、上部電極下部の中間絶縁層と反射絶縁層に無効電流が流れないので、発光効率が大幅に向上する。
【００６３】
また、上部電極に印加される電圧は同極性であるので、上部電極の幅や間隔を小さくすることができる。これにより、従来より非発光部分をはるかに狭くでき、透明電極下部の発光層をほぼ全面発光しているように見せることができる。
【００６４】
また、上部電極を銅やアルミニウム等の導電性材料の薄膜をエッチングして形成したり、被覆銅線の一部を研磨して形成したので、細線でも抵抗が高くならず、容易に電界発光灯の大型化が可能となる。
【００６５】
また、発光層上に、ＰＶＤＦフィルムからなる透明フィルム（保護層）を設けたので、透明電極（導電性インク）が発光層に染み込むのを防止できるとともに、透明電極を水や洗剤などで何度でも容易に消去でき、文字や図形の書き換えが可能になる。さらに、ＰＶＤＦフィルムの比誘電率が１０〜１２と高く、かつ厚みが１０μｍと薄いので、発光層にかかる電界強度が上がり、電界発光灯の輝度が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の電界発光灯の要部断面図及び平面図
【図２】本発明の第１実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図３】本発明の第１実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図４】本発明の第１実施例の電界発光灯の発光原理を説明する要部断面図及び等価回路図
【図５】本発明の第１実施例の電界発光灯における透明フィルムの種類、厚みと輝度の関係を示す図
【図６】本発明の第２実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図７】本発明の第３実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図８】本発明の第４実施例の電界発光灯の要部断面図及び平面図
【図９】本発明の第４実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１０】本発明の第５実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１１】本発明の第６実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１２】本発明の第６実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１３】本発明の第７実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１４】本発明の第７実施例の電界発光灯の製造方法を示す要部断面図
【図１５】従来の電界発光灯の要部断面図
【図１６】従来の電界発光灯の等価回路図
【図１７】従来の電界発光灯の発光原理を説明する要部断面図
【図１８】従来の電界発光灯の平面図及び文字を発光させたときの状態図
【符号の説明】
１ 本発明の第１実施例の電界発光灯
２ 絶縁性ベースフィルム
３ 裏面電極
３ａ 電極端子
４ 反射絶縁層
５ 発光層
５ａ 上部電極間に位置する発光層
５ｂ 発光
６ 上部電極
６ａ 電極端子
７ 透明フィルム
８ 透明電極
９ ベースフィルム
１０ 複合フィルム
１１ 電気力線
２１ 本発明の第２実施例の電界発光灯
２２ 絶縁性ベースフィルム
２３ 上部電極
２４ 発光層
２５ 反射絶縁層
２６ 裏面電極
２７ 裏面絶縁層
２８ 透明フィルム
２９ 透明電極
３１ 本発明の第３実施例の電界発光灯
３２ 絶縁性ベースフィルム
３３ 裏面電極
３４ 反射絶縁層
３５ 発光層
３６ 被覆銅線
３７ 上部電極
３８ 透明フィルム
３９ 透明電極
４１ 本発明の第４実施例の電界発光灯
４２ 絶縁性ベースフィルム
４３ 裏面電極
４３ａ 電極端子
４４ 反射絶縁層
４５ 発光層
４６ 上部電極
４６ａ 電極端子
４７ 透明フィルム
４８ 透明電極
５１ 本発明の第５実施例の電界発光灯
５２ 絶縁性ベースフィルム
５３ 裏面電極
５４ 反射絶縁層
５５ 中間絶縁層
５６ 上部電極
５７ 発光層
５８ 透明フィルム
５９ 透明電極
６１ 本発明の第６実施例の電界発光灯
６２ 絶縁性ベースフィルム
６３ 上部電極
６４ ＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）
６５ 中間絶縁層
６６ 絶縁性ベースフィルム
６７ 裏面電極
６８ 反射絶縁層
６９ 発光層
７０ 透明フィルム
７１ 透明電極
８１ 本発明の第７実施例の電界発光灯
８２ ポリエステルメッシュ
８３ ポリエステル樹脂
８４ 中間絶縁層
８５ 上部電極
８６ 絶縁性ベースフィルム
８７ 裏面電極
８８ 反射絶縁層
８９ 発光層
９０ 透明フィルム
９１ 透明電極
１０１ 従来の電界発光灯
１０２ 絶縁性ベースフィルム
１０３ａ、１０３ｂ 裏面電極
１０４ 反射絶縁層
１０５ 発光層
１０５ａ 裏面電極上の発光層
１０５ｂ 裏面電極間の発光層
１０６ 透明電極
１０７ａ、１０７ｂ 電極端子
１０８、１０９ 封止フィルム
１１０ 電気力線
１１１ ストライプ状の発光
１１２ ストライプ状の文字「Ｎ」
Claims (11)
- 透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯において、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする電界発光灯。
- 透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯において、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極を設け、前記裏面電極と前記上部電極をそれぞれストライプ状に形成し、それらのストライプが発光面から見て重ならないよう配置されるとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする電界発光灯。
- 透明電極と裏面電極の間に発光層と反射絶縁層を形成した電界発光灯において、前記透明電極と前記発光層の間に上部電極と中間絶縁膜を格子状、網目状、あるいはストライプ状に形成するとともに、前記透明電極と前記上部電極の間に保護層を形成し、前記裏面電極と前記上部電極に交流電圧を印加して駆動することを特徴とする電界発光灯。
- 前記上部電極が、カーボン、銀、銅、ニッケル、アルミニウムのうちの一種類以上を含む金属ペーストをスクリーン印刷して形成されたことを特徴とする請求項１〜３記載の電界発光灯。
- 前記上部電極が、銅、アルミニウムのうちの一種類以上を含む導電性材料の薄膜をエッチングして形成されたことを特徴とする請求項１〜３記載の電界発光灯。
- 前記上部電極が、被覆銅線の一部を研磨して形成されたことを特徴とする請求項１〜３記載の電界発光灯。
- 前記中間絶縁層が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂のうちの一種類以上を含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷して形成されたことを特徴とする請求項３記載の電界発光灯。
- 前記中間絶縁層が、ポジ型フォトレジストを露光、現像して形成されたことを特徴とする請求項３記載の電界発光灯。
- 前記中間絶縁層が、ポリエステル繊維とそれに塗布されたポリエステル樹脂により形成されたことを特徴とする請求項３記載の電界発光灯。
- 前記保護層が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする請求項１〜９記載の電界発光灯。
- 前記保護層が、厚み２μｍ〜２０μｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、厚み２μｍ〜１５μｍのＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、厚み２μｍ〜１１μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のいずれかの透明フィルムからなることを特徴とする請求項１０記載の電界発光灯。
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-
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| JP4595565B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2010-12-08 | 株式会社デンソー | 自発光表示装置 |
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