JP2005174647A - 発色体及び発色体を用いた発色方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】新規な色相、明度、彩度を発現できる発色体を提供する。発色体を使用し、エレクトロルミネッセンス素子の各電極間に電圧又は電流を印加して各種の色を発色する発色体を用いた発色方法を提供する。
【解決手段】着色体（着色体層２）と、光透過性を有する材料から形成されたエレクトロルミネッセンス素子３と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】着色体（着色体層２）と、光透過性を有する材料から形成されたエレクトロルミネッセンス素子３と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、各種車両、建築物、家具、家電品、玩具、スポーツ用品、照明、電飾体又は衣料等に適用される新規な発色体及び発色体を用いた発色方法に関する。
近年、自動車に代表される各種車両、建築物、家具、家電品、玩具、照明、電飾体や衣料等は、各種の色に着色されており、着色技術として、例えば、以下に示す２つの方法に大別される。
第１の方法は、基材内に顔料を分散し、又は基材の表面に塗料と共に顔料を塗布する技術である。顔料として、例えば、フタロシアニン、カーボンブラック、各種蛍光体又は蓄光体等を使用している。
第２の方法は、光の干渉や回折、散乱等により発色する構造性発色体（光輝材）を使用して、構造性発色体を基材中に分散し、構造性発色体を塗料と共に基材上に塗布し、又は構造性発色体から形成されるフィルムを基材に貼付する技術である。構造性発色体を使用した発色体として、代表的な例を挙げると、二酸化チタン被覆雲母の鱗状薄片を光輝性粉体として使用し、ガラス等の透明基材表面に貼着して使用する高意匠機能性化粧シート（特許文献１参照）や、コレステリック液晶層と回折素子層とを積層して構成した光学積層体（特許文献２参照）が挙げられる。また、チタナイズドマイカや二酸化チタンを使用し、自動車用の塗装として適用される顔料（特許文献３参照）、反射層及び偏光散乱層等を積層した玉虫型反射シート（特許文献４参照）や、光学屈折率の異なる２種類の物質を交互に積層し、反射及び干渉作用を有する発色構造体（特許文献５参照）が開示されている。
上述した以外の発色体として、各種表示用ディスプレイ等が挙げられる。例えば、TV、パーソナルコンピュータ(PC)等の各種の表示用ディスプレイとして、ブラウン管（Cathode Ray Tube）、液晶(Liquid Crystal)、プラズマ(Plasma)、発光ダイオード(Light Emitting Diode)及びEL(Electro Luminescence)等がある。例示した表示用ディスプレイの中でも、ELは自発光型であり、薄膜形成可能であるため薄型の表示素子として期待されている。特に、有機ELは、極薄型で高輝度であり、つい最近では、光の３原色である赤、緑、青を発する高寿命材料も開発され、その実用化が進められている。
特開平７−２５６８４９号公報（第２頁、第１図Ａ）
特開２０００−３１０７１０号公報
特許第２６２９８５４号（第５頁、第１図）
特開２０００−２７５４３８号公報（第２頁、第１図）
特許第３０３６３０５号（第５頁、第１図(a)）
しかしながら、上述した従来の顔料による発色体は、色のバリエーションが豊富で各種の用途に使用できるという利点を有するものの、澄んだ鮮やかな色味を発色することが困難なため、自動車に代表される各種車両や建築物に塗装した場合は、高級感に欠ける傾向があった。
また、従来の構造性発色体は、比較的鮮やかな色を発色できるものの、見る角度に応じて色の変化が大きく、発色体の法線からの角度が大きくなる（視野角が広くなる）と色が消失してしまい、用途に応じては商品性に劣る点が指摘されていた。
さらに、顔料を使用した発色体や構造性発色体を使用した場合は、太陽光や各種光源下ではじめて発色し、つまり本質的に自発光型ではないため、外光が無い環境下では発色せず、色の変化を認識することができなかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高輝度ディスプレイやフレキシブルディスプレイとしての用途の開発が進められている有機ELの高機能性に着目して、本発明の発色体及び発色体を用いた発色方法を開発したものである。
すなわち、本発明の発色体は、着色体と、光透過性を有する材料から形成されたエレクトロルミネッセンス素子と、を備えることを要旨とする。
また、本発明の発色体を用いた発色方法は、着色体と光透過性を有する材料から形成されたエレクトロルミネッセンス素子とを備える発色体を使用して、前記エレクトロルミネッセンス素子を構成する第１の電極と第２の電極との間に電圧又は電流を印加しないときに、前記着色体から物体色のみが発色し、前記第１の電極及び前記第２の電極間に電圧又は電流を印加したときに、外部光の照射により前記着色体から出射される物体色と、前記エレクトロルミネッセンス素子中の発光体から出射される特定波長の光である光源色と、前記発光体から出射される光源色と外部光の照射により前記着色体に入射する一部の光とが前記着色体に入射して前記着色体から出射される物体色と、の少なくとも３種類の光が混在して複合色として発色することを要旨とする。
本発明の発色体によれば、自発光型のエレクトロルミネッセンス素子から発光される光原色のみならず、着色体から出射される物体色と光源色、又は、着色体から出射される構造色と光源色の複合化による新規な色相、明度、彩度を発現することができる。
本発明の発色体を用いた発色方法によれば、発色体を使用することにより、エレクトロルミネッセンス素子の各電極間に電圧又は電流を印加することにより、各種の色を発現することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る発色体及び発色体を用いた発色方法について、図１から図１６までを用いて説明する。
本発明の実施の形態に係る発色体は、基本的に、着色体と、光透過性を有する材料から形成されたエレクトロルミネッセンス素子と、を備える。エレクトロルミネッセンス素子は、第１の電極と、第１の電極上に形成された発光体と、発光体上に形成された第２の電極と、により構成される。
本発明の実施の形態に係る発色体の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、各構成を層状として積層した発色体、各構成を円筒状として各構成を積層した円筒形状の発色体、又は、電極あるいは発光体のうちの少なくともいずれかを帯状として各構成を積層した発色体としても良い。
まず、各形状の発色体を図１から図１０までに例を挙げて説明する。なお、各構成を層状に構成した発色体を図１〜図８に示し、各構成を円筒形状に構成した発色体を図９に示し、電極あるいは発光体の少なくともいずれかを帯状に構成した発色体を図１０に示す。
図１〜図８は、各構成を層状に形成した発色体の構成を示す断面図であり、変形例を各々示す。
図１に示すように、発色体１は、着色体層２と、着色体層２上に形成されたエレクトロルミネッセンス素子３と、を備える。エレクトロルミネッセンス素子３は、発光材料から形成される発光層４の両面側に、各々光透過性を有する第１の電極層５と、光透過性を有する第２の電極層６と、を形成している。なお、図１に示す発色体１では、着色体層２が基材を兼ねる構成としている。また、図２に示す発色体７の各層の積層順は図１と同じであり、図１と異なる点は、エレクトロルミネッセンス素子３の幅が、着色体層２の幅よりも狭く構成した点（電圧印加を容易にするため）にある。
図３に示す発色体８は、図１に示した基材を兼ねた着色体層２として、基材と着色体とを各々独立に構成したものである。具体的には、図３に示すように、基材９上に着色体層１０を形成し、着色体層１０上にエレクトロルミネッセンス素子３を形成している。また、図４に示す発色体１１の各層の積層順は、図３と同じであり、図３と異なる点は、エレクトロルミネッセンス素子３の幅が、基材９及び着色体層１０の幅よりも狭く構成した点にある。
図５に示す発色体１２は、基材９上にエレクトロルミネッセンス素子３を層状に形成し、エレクトロルミネッセンス素子３上に着色体層１０を形成している。また、図６に示す発色体１３の各層の積層順は、図５と同じであり、図５と異なる点は、エレクトロルミネッセンス素子３の幅が、基材９及び着色体層１０の幅よりも狭く構成した点にある。
図７に示す発色体１４は、エレクトロルミネッセンス素子３の両面側に着色体層１０a, １０bを形成し、一方の着色体層１０bの面側に基材９を形成している。図７に示すように、エレクトロルミネッセンス素子３の両面側に着色体層１０a, １０bを形成した場合は、少なくとも一方の着色体層を、光透過性を有する材料から形成することが好ましい。光透過性を有する材料から着色体層を形成することにより、発光体から出射される光が着色体層を透過し、外部に透過光として出射することができる。
さらに、図８に示す発色体１５は、光透過性を有する基材９下面側に着色体層１０を形成し、基材９上にエレクトロルミネッセンス素子３を形成している。
図９は、棒状又は繊維状に構成した各発色体の構成を（a）及び（b）に示す。
図９(a)は、円筒形の棒状に構成した発色体の構成を分解して示す外観図であり、図９(a)に示すように、発色体１６は、円筒形状に形成された着色体層２と、着色体層２の外周面にエレクトロルミネッセンス素子３が筒状に形成される。着色体層２の外周面に形成されたエレクトロルミネッセンス素子３は、中空形状の発光体４外周面に第２の電極層５を形成し、発光体４内周面に第１の電極層６を形成している。
図９(b)は、エレクトロルミネッセンス素子及び着色体を繊維状に構成しておき、両繊維を織って織物状としたものである。もちろん、編んで編物状としても構わない。なお、ここでは縦糸と横糸との交差点がお互いに一つ置きに配置される平織を示したが、一般的に知られている朱子織や斜文織などであっても構わない。 図９(b)に示す平織では、複数本の繊維状の着色体１７a,１７b,１７cと、複数本の繊維状のエレクトロルミネッセンス素子１８a,１８b,１８cと、をそれぞれ交互に編み、織編物の発色体１９を構成している。図９（b）に示すように、着色体と、繊維状のエレクトロルミネッセンス素子との両繊維を編むことにより、各種織編物として使用できるだけでなく、他の物体に巻き付けて装飾や電飾等としても適用することができる。
図１０は、電極又は発光体の少なくともいずれか一方を帯状に形成した発色体の構成を示す図である。図１０(a)に示す発色体２０は、着色体２１上に帯状に形成した光透過性を有する第２の電極２２a,２２b,２２cを所定の間隔を空けて配置し、第２の電極２２a,２２b,２２c上に層状に構成した発光体２３を形成している。発光体２３上には、帯状の光透過性を有する第１の電極２４a, ２４bを所定の間隔を空けて形成し、第１の電極２４a, ２４bは、第２の電極２２a,２２b,２２cの軸方向と直角方向の向きに配置され、各電極とがお互いに格子状（マトリックス状）に構成され、両電極が交差（クロス）する位置に１つの画素（ピクセル）２５を形成している。
図１０(a)に示す発色体２０では、両電極を帯状に形成して、複数のエレクトロルミネッセンス素子から成る群が構成されるため、両電極間に個別に電圧又は電流を印加（ON）し、又は無印加（OFF）できるため、各エレクトロルミネッセンス素子の発光層からの特定波長の光を任意に制御することができる。
また、図１０(a)に示した発色体２０の発光体２３を第１の電極２４a, ２４bと同様の帯状とし、帯状の発光体及び第１の電極を重ね合わせた構成としても良い。図１０(b)に、その構成を示す。図１０(b)に示すように、発色体２６は、第２の電極２２a,２２b,２２cと、発光体２３a, ２３bが一体に構成された第１の電極２４a, ２４bと、が交差（クロス）する位置を１つの画素（ピクセル）２５a, ２５bとして構成している。
図１０(b)に示す構成とすることにより、発光層の電気抵抗の大きさにかかわらず、個別に両電極間に電圧又は電流を印加して、発色を制御することができる。また、図１０(b)に示す発色体における隣接する帯状の発光体として、例えば、赤色の発光体、緑色の発光体、青色の発光体を使用して構成しても良い。光の３原色である赤、緑、青の色を発光する材料から発光体を構成することにより、第１の電極と第２の電極に対して、電圧又は電流を印加（on）又は印加しない（off）ことにより、画素部（ピクセル）を赤色、緑色、青色に瞬時に発光又は消光することができる。光の３原色を発色できるため、各色を組合せ又は各光の発光強度を変えることにより、通常のテレビ表示画面のように多種類の色を発色することが可能となる。また、着色体の色を予め特定の色とし、着色体と発光体との相互作用により、従来に無い色の発現が可能となる。さらに、第１の電極及び第２の電極を光透過性の材料から形成することにより、両電極間に電圧又は電流を印加しない（OFF）時に、下地となる着色体の色を反映することができ、意匠性の面からも違和感が無くなる。この結果、本発明の実施の形態に係る発色体を後述する自動車の外板や内装として適用できるだけでなく、各種ディスプレイ、電飾、衣料から家電品、玩具、スポーツ用品等の広範な用途として適用することができ、色材や意匠材としても適用可能である。
各形態の発色体を図１乃至図１０に例示したが、発色体の形態は、例示した形態に限定されるものではない。しかし、エレクトロルミネッセンス素子を構成する各層を層状に積層して構成することが有効発光面積の点からは好ましく、また、応用拡大の観点からは、図９（b）に示すように、発色体を構成する材料を繊維状に構成することがより好ましい。発色体の各部材を繊維状に構成することにより、電極間に電圧あるいは電流を印加して、繊維状の発色体を発色することができるため、織編物類においては、部分的に発色させて意匠性を強調させることも可能である。
また、上記各構成の図１から図１０までに示す各発色体においては、光透過性を有する２つの電極のうち、主に発色光を出射させる側に位置する電極を第１の電極とした場合に、第１の電極及び第２の電極の屈折率をそれぞれn1、n2とすると、n2≧n1の関係を有することが好ましい。発色光を出射させる側に、屈折率の値が低い電極を配置することにより、発光体から出射される光源色をより効率良く外部に出射することができる。
また、光透過性を有する第１の電極及び第２の電極のうち、発色光の出射側に位置する第１の電極を陽極として駆動させる構成とすることが好ましい。発色体の出射側を陽極とすることにより、発色領域がより出射側に位置することになる。
さらに、各発色体のエレクトロルミネッセンス素子において、光透過性を有する２つの電極間に電圧を印加しない時の可視光領域における平均光透過率を４０[％]以上とすることが好ましい。平均光透過率が４０[％]を超えると、発色体から発せられる光の発光強度が低下するからであり、４０[％]以上の範囲に規定することにより、発光強度の低下を極力軽減することができる。
次に、図１から図１０までに示す各態様の発色体を構成する材料について、以下説明する。
基材としては、特に限定されないが、光透過性を有する基板とする場合は、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)、ポリカーボネート（PC）、ポリエーテルスルホン（PES）などを用いることができる。なお、使用環境に応じて基板の層厚を変える必要があるが、基板厚は50[μm]〜500[μm]の範囲とすることが好ましい。この理由は、基板厚が50[μm]未満になると、光透過性を有する電極の形成および発光層を形成する際の作業性や実際に使用する際の信頼性が不安定となるからであり、逆に、基板厚が500[μm]を超えると、曲面特に凹凸のある3次元形状への適用が困難となるばかりでなく、作業時の保管等にも支障をきたすようになる。
また、着色体としては、顔料および光の干渉、回折、散乱作用の少なくともいずれかにより発色する光輝材含有層、フィルム又は繊維体のいずれかにより構成することが好ましい。顔料は、有機顔料及び無機顔料に限定されるものではなく、例えば、有機顔料としては、ファストエローG、ジスアゾエロー(AAA)、クロモフタルエローGRなどの黄色顔料、バルカンオレンジ、ノバパームレッドHFGなどの橙色顔料、ブリリアントファストス、レーキレッドC、ブリリアントカーミン6Bなどの赤色顔料、ジオキサジンバイオレットなどの紫色顔料、フタロシアニンブルー(α)、インダンスレンブルーRSなどの青色顔料、フタロシアニングリーンなどの緑色顔料を挙げることができる。また、無機顔料としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどの白色顔料、アルミニウム粉（銀色）、黄色酸化鉄、雲母チタン粉（パール色）を挙げることができる。また、フィルムとしては、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリエチレンテレフタレート（PET）など、繊維体としては、ポリエステルやナイロンなどを挙げることができる。また、その他にも、ポリカーボネート（PC）やポリエーテルスルホン（PES）などを使用することもできる。
また、着色体としては、顔料および光の干渉、回折、散乱作用の少なくともいずれかにより発色する光輝材含有層、フィルム又は繊維体のいずれかにより構成することが好ましい。顔料は、有機顔料及び無機顔料に限定されるものではなく、例えば、有機顔料としては、ファストエローG、ジスアゾエロー(AAA)、クロモフタルエローGRなどの黄色顔料、バルカンオレンジ、ノバパームレッドHFGなどの橙色顔料、ブリリアントファストス、レーキレッドC、ブリリアントカーミン6Bなどの赤色顔料、ジオキサジンバイオレットなどの紫色顔料、フタロシアニンブルー(α)、インダンスレンブルーRSなどの青色顔料、フタロシアニングリーンなどの緑色顔料を挙げることができる。また、無機顔料としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどの白色顔料、アルミニウム粉（銀色）、黄色酸化鉄、雲母チタン粉（パール色）を挙げることができる。また、フィルムとしては、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリエチレンテレフタレート（PET）など、繊維体としては、ポリエステルやナイロンなどを挙げることができる。また、その他にも、ポリカーボネート（PC）やポリエーテルスルホン（PES）などを使用することもできる。
発色体を着色体とエレクトロルミネッセンス素子とにより構成することにより、発光体からの光源色に加えて、着色体を構成する素材の発色機構により、物体色のみならず構造色も発色することができ、新規な複合色を発色することができる。
基材を兼ねる着色体としては、各種の色素が含有された高分子樹脂（フィルムや成形体等）や無機系材料（セラミックス、ガラス等）、分子構造に基づいて着色するフィルムや成形体（ポリアミド、ポリイミド等）、各種金属体（金、銀、銅、アルミニウム等）のバルク体、薄膜等、各種半導体（Si、GaAs、CdS等）を挙げることができる。
発光（エレクトロルミネッセンス）体としては、通常の無機系材料であっても有機系材料であっても構わないが、極薄、低電圧駆動、高輝度に加え、フレキシブル化が可能な有機系材料とすることが特に好ましい。以下、有機系材料を例にした有機エレクトロルミネッセンスを挙げて説明するが、無機蛍光体を分散した分散型無機ELであっても良く、有機系材料を用いたルミネッセンス（EL）に限定されるものではない。
図１においては、陽極である透明電極から正孔が、陰極である透明電極から電子が注入され、有機層内で発光するものであれば、低分子系の材料でも高分子系の材料を使用しても良い。低分子系の材料を使用する場合は、公知のように、発光効率向上と同一場所で、正孔密度と電子密度を高くすることを狙い、陰極の透明電極の上に、正孔輸送層、電子輸送層を順次形成し、有機エレクトロルミネッセンス層を形成しても良い。例えば、正孔輸送層としては、銅フタロシアニンなどの各種フタロシアニン系や、トリフェニルジアミンなどの（TPD）芳香族（ジ）アミン誘導体などを挙げることができる。また、電子輸送層としては、トリス（8-キノリノラト）アルミニウム錯体（Alq）やビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（BeBq）などの金属錯体及びビススチリル系が挙げられる。
一方、高分子系の材料を使用する場合は、一般にπ共役系高分子を使用することが好ましく、ポリ-p-フェニレンビニレンを始めとするポリアリーレンビニレンを使用することがより好ましい。この理由は、ポリアリーレンビニレンは、種々のアリーレン基や置換基を導入することができ、各種合成方法を採用できる等の利点があり、多くの誘導体が開発され、適用されているからである。
発光（エレクトロルミネッセンス）層の層厚は、正孔輸送層と電子輸送層との組合せや電極との関係に依存するため、一概に限定することができないが、数十[nm]から数百[nm]程度の厚さとすることが好ましい。発光（エレクトロルミネッセンス）層の成膜方法としては、低分子系の材料から発光層を構成した場合は、主に真空蒸着プロセスを使用することが好ましく、高分子系の材料から発光層を構成した場合は、キャスティング法、スピンコート法、インクジェット法及びグラビア印刷法等の各種印刷法の各種薄膜形成法を使用することが好ましく、使用状況に応じて任意に選択して、発光層の大面積化と共に低コスト化の実現に多大な利点を発揮する。
光透過性を有する第１の電極及び第２の電極は、外部からの入射光（外部光）に対して光透過性を有し、発光層からの特定波長の光をできるだけ減衰させることなく外部に出射できるように構成することが好ましい。例えば、陽極側の光透過性電極としては、公知の透明導電膜を用いることができ、具体的な材料としては、ITO、SnO2、ZnOなどの酸化物や、Au、Niなどの金属単体薄膜を用いることができる。なお、電極の材料を選択する際、発光層の最高空準位（HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital）との差が小さくなるように選択することが好ましい。
陰極側の光透過性電極としては、発光層の最低空準位（LUMO: Lowest Occupied Molecular Orbital）との差が小さくなる材料を用いることが好ましく、具体的には、MgとAgの混合物や合金、NaとK合金、Li、Al、Al、Al2O3、Inなどの中から適宜選択することが好ましい。
さらに、前述した図１から図１０までに示した各形態の発色体に、高分子樹脂からなる保護層を形成しても良い。図１〜図４の各発色体に保護層を形成した例を図１１(a)〜(d)に示し、図９(a)の発色体に保護層を形成した例を図１２に示し、図１０の発色体に保護層を形成した例を図１３に示す。
図１１及び図１２に示すように、図１〜図４及び図９(a)に示した各発色体１,７,８,１１,１６の外周面を保護層により被覆して、各発色体２８,２９,３０,３１,３２を構成している。
また、図１３は、図１０の(a)及び(b)に示す各発色体２０,２６の第１の電極２４a, ２４b上に、層状に構成した保護層３３を被覆して各発色体３４,３５を構成している。なお、保護層３３は、図１１から図１３までに例示した形態に限定されるものではなく、上面及び下面の少なくとも一方に形成しても良く、また、下面及び上面を含む周囲を保護層により被覆した構成としても良い。
保護層で被覆した構成とすることにより、エレクトロルミネッセンス素子の劣化を抑制して、発色体の電気的な短絡を防止して発光寿命を延ばすことができる。また、保護層で被覆することにより、空気中の湿度や酸素に起因した各電極及びエレクトロルミネッセンス素子の劣化を軽減することができる。なお、劣化軽減の度合いは、使用する材料に依存するが、上記湿度の目安として、保護層を形成する高分子樹脂の透湿度により表現すると、透湿度は約3.0[g/m2, 24h]以下とすることが好ましく、より好ましくは1.0 [g/m2, 24h]以下である。透湿度を上記範囲に規定することにより、エレクトロルミネッセンス素子の水分による劣化を抑制できるため、発光寿命を延ばすことができる。具体的には、発色体の初期発光輝度の半減時間を100,000[h]以上とすることができる。なお、透湿度はJIS-Z-0208により測定した。
また、保護層を形成する高分子樹脂のO2ガス透過率は、0.5 [10-12 cc cm/ cm2・sec・cmHg]以下とすることが好ましく、より好ましくは0.35 [10-12 cc cm/cm2・sec・cmHg]以下である。高分子樹脂のO2ガス透過率を本範囲に規定することにより、エレクトロルミネッセンス素子のO2ガスによる劣化を抑制して、発光寿命を延ばすことができる。より具体的には、発色体の初期発光輝度の半減時間を100,000[h]以上とすることができ、十分に実用的なレベルとなる。なお、O2ガス透過率は、ASTM D 726-55 Tにより測定した。
次に、本発明の発色体を用いた発色方法は、上述した本発明の実施の形態に係る発色体を使用して、発色する方法である。より具体的には、着色体と光透過性を有する材料から形成されたエレクトロルミネッセンス素子とを備える発色体を使用して、エレクトロルミネッセンス素子を構成する第１の電極と第２の電極との間に電圧又は電流を印加しないときに、着色体から物体色のみが発色し、第１の電極及び第２の電極の間に電圧又は電流を印加したときに、外部光の照射により着色体から出射される物体色（又は構造色）と、エレクトロルミネッセンス素子中の発光体から出射される特定波長の光である光源色と、発光体から出射される光源色と外部光の照射により着色体に入射する一部の光とが着色体に入射して着色体から出射される物体色と、の少なくとも３種類の光が混在して複合色として発色する方法である。
また、上記発色方法において、第１の電極と第２の電極との間に印加する電圧又は電流の値に応じて、発光体から出射される光源色の発光強度が変化し、３種類の光が混在する複合色の各光の強度を変えることも可能である。このように第１の電極と第２の電極との間に印加する電圧又は電流の値を変化させて、単に発光体からの光源色だけでなく、光源光と、着色体から出射される物体色又は構造色の混在により新規な複合色を発現することができる。
次に、上記発色体を実際に使用した際の発色作用について、図１４を用いて説明する。なお、（a）は、光透過性の第１の電極及び第２の電極との間に印加する印加電圧Vが、V=0である場合の状況を模式的に示し、(b)は、印加電圧Vを僅かに上昇させてV=Vaとした場合、(c)は、印加電圧Vをさらに上昇させてV=Vcとした場合を模式的に示す。
図１４(a)に示すように、印加電圧VがV=0（OFF）の場合は、第１の電極及び第２の電極が透明であるため、人間の眼３６には外部からの光の入射により、着色体の色（物体色）３７のみが見える。
図１４(b)に示すように、印加電圧VをV=Vaとして少し上昇させた場合は、発光体から印加電圧の値に応じて特定波長の光（光源色）３８が僅かに出射される。このため、特定波長の光と共に、外部からの光の入射による着色体の色（物体色）の両方が、人間の眼３６に見えることになる。
図１４(c)に示すように、印加電圧VをV=Vbまで上昇させると、発光層から出射される特定波長の光（光源色）の強度が高くなり、図１４(b)に示す場合よりも高強度の光（光源色）が出射され、発光層からの特定波長の光と着色体（物体色）の色との混合色が人間の眼に入る。なお、印加電圧VをV=Vbとしたときは、発光層から出射される光源色の光強度と物体色の光強度とがほぼ同一となる。この時のより詳細な光のパス（光路）について、図１５を用いて説明する。
図１５に示すように、外部光３９が発色体の中に入射すると、入射した外部光３９の一部は吸収又は散乱反射され減衰するが、残りの光４０は着色体１０に入り物体色３７として出射する。発光層４からは特定波長の光（光源色）３８が直接出射されるが、少なくとも直接出射の光源色４０と残りの光４１とは着色体１０に入射して物体色４２として出射される。このため、人間の眼３６には、物体色３７と、光源色３８と、物体色４２と、の少なくとも３種類を含む光のパスの混合色として認知される。
さらに、図１４(d)に示すように、印加電圧VをV=Vcまで上昇させると、発光層から出射される特定波長の光（光源色）の光強度が非常に高くなり、着色体の色（物体色）の強度よりも発光層からの光強度が高くなり、両者の光強度は逆転する。このため発光層から出射される光源色がリッチである混合色として、人間の眼に入る。
図１４の（a）から(d)までに示すように、両電極間に電圧又は電流を印加して、発光層から特定波長の光を出射するだけでなく、印加する電圧V又は電流の値を変化させて、発光層から出射される光源色の光強度を変えて、光源色の強度と物体色の強度とのバランスにより新規な複合色を任意に制御することができる。また、各電極間に電圧又は電流を印加しないときは、物体色のみが認知されるため、通常の表示体又は発色体に比べて意匠性を損なくことが無いという利点をも有する。
以上説明した本発明の実施の形態に係る発色体は、各種車両の外板や内装塗装部（インパネ、テーブルフィッシャーなど）として適用することができる。
図１６は、発色体を自動車用外板として適用した自動車を斜視的に示す外観図である。図１６に示す自動車４３は、外板として本発明の実施の形態に係る発色体を適用している。発色体に印加する電圧VがV＝０である場合は、発色体を構成する着色体の色を示し、電極間に印加する電圧VをV＝Vbとした場合は、図１６に示す斜線部分の自動車外板４４の色が変化する。
なお、本実施の形態に係る発色体は、図１６に示した自動車の外板に適用できるのはもちろんであるが、自動車の外板としての用途に限定されるものではなく、自動車の内装、建築物の外壁や内壁、家具、家電品、玩具、スポーツ品等、又は、照明、電飾体のみならず衣料等の用途としても適用することができる。
以下、本発明に係る発色体について、実施例に基づいて具体的に説明するが、例示した実施例により本発明は限定されるものではない。
（実施例１）
本実施例では、図１に示す形態の発色体を作製した。
本実施例では、図１に示す形態の発色体を作製した。
着色体層は、ポリイミドフィルムPI（茶褐色）から形成し、着色体層と基材とを兼ねた構成とした。また、発光層として、緑色に発光するポリ-p-フェニレンビニレン（PPV）から形成し、光透過性を有する第１の電極層及び第２の電極層は、ITO、Mg-Agの各材料から形成した。
発色体を構成する各層の層厚は、着色体層（基材）150[μm]、発光層100[nm]、第１の電極層500[nm]、第２の電極層300[nm]とした。
なお、第１の電極層及び第２の電極層は、マグネトロンスパッタリング装置を使用して作製したものであり、以下に示す実施例２から実施例５までの第１の電極層及び第２の電極層も同様に、マグネトロンスパッタリング装置を使用して作製した。
（実施例２）
本実施例では、図３に示す形態の発色体を作製した。
本実施例では、図３に示す形態の発色体を作製した。
基材は、光透過性のポリエチレンテレフタレート（PET）から形成し、基材上に、銅フタロシアニン顔料を１５[wet%]含有した青色着色体から構成される着色体層を形成した。また、発光層は、ポリ-p-フェニレンビニレン（PPV）から形成し、光透過性を有する第１の電極及び第２の電極は、ITO、Mg-Agの各材料から形成した。
発色体を構成する各層の層厚は、基材100 [μm]、着色体層600 [μm]、発光層100[nm]、第１の電極層500[nm]、第２の電極層300[nm]とした。
（実施例３）
本実施例では、図３に示す形態の発色体を作製した。
本実施例では、図３に示す形態の発色体を作製した。
基材は、光透過性のポリカーボネート(PC)から形成し、基材上に、レーキレッドCを18[wet%]含有した赤色着色体から構成される着色体層を形成した。また、発光層は、ポリ-p-フェニレンビニレン（PPV）から形成し、光透過性を有する第１の電極層及び第２の電極層は、ITO、Mg-Agの材料から形成した。
発色体を構成する各層の層厚は、基材150 [μm]、着色体層700 [μm]、発光層80 [nm]、第１の電極層500[nm]、第２の電極層300[nm]とした。
（実施例４）
本実施例では、図１に示す形態の発色体を作製した。
本実施例では、図１に示す形態の発色体を作製した。
着色体層は、ハンザエロー10G（緑色）を15[wet%]含有したポリエチレンテレフタレート（PET）ペレットを準備し、このペレットをフィルム化したものから形成し、着色体層と基材とを兼ねた構成とした。また、発光層は、ポリアリーレンビニレンから形成し、光透過性を有する第１の電極層及び第２の電極層は、ITO、Mg-Agの各材料から形成した。
発色体を構成する各層の層厚は、着色体層（基材）150 [μm]、発光層100[nm]、第１の電極層500[nm]、第２の電極層300[nm]とした。
（実施例５）
本実施例では、図３に示す形態の発色体を作製した。
本実施例では、図３に示す形態の発色体を作製した。
基材は、鏡面研磨アルミ板から形成し、基材上に、レーキレッドCを18[wet%]含有した赤色着色体から構成される着色体層を形成した。また、発光層は、ポリ-p-フェニレンビニレン（PPV）から形成し、光透過性を有する第１の電極層及び第２の電極層は、ITO、Mg-Agの各材料から形成した。
発色体を構成する各層の層厚は、基材1 [mm]、着色体層700 [μm]、発光層100[nm]、第１の電極層500[nm]、第２の電極層300[nm]とした。
上述した実施例１から実施例５までから得られた各発色体について、光透過性を有する第１の電極及び第２の電極の間に、定電圧を0[V]、3[V]、5[V]、10[V]印加した際の色を目視により観察した。その結果を表１に示す。
表１に示すように、実施例１から実施例５までの発色体は、目視により色の変化を観察したところ、いずれも電圧無印加時には、発色体を構成する着色体の色を呈しており、電圧を印加すると、印加電圧の値に応じて発光層から発光量が変化して、印加した電圧に応じて発色体の色が変化することが判った。特に、印加電圧を高くすると、発光層からの発光量が増加して、発色体が鮮やかに発色することが判明した。
１…発色体,
２…着色体層,
３…エレクトロルミネッセンス素子,
４…発光層,
５…第１の電極層,
６…第２の電極層,
２…着色体層,
３…エレクトロルミネッセンス素子,
４…発光層,
５…第１の電極層,
６…第２の電極層,
Claims (18)
- 着色体と、光透過性を有する材料から形成されたエレクトロルミネッセンス素子と、を備えることを特徴とする発色体。
- 前記エレクトロルミネッセンス素子は、光透過性を有する発光体と、前記発光体の両側に各々形成された光透過性を有する第１の電極と、光透過性を有する第２の電極と、を備えることを特徴とする請求項１記載の発色体。
- 前記発光体、前記第１の電極及び前記第２の電極をそれぞれ層状に形成し、各層を積層してエレクトロルミネッセンス素子を構成したことを特徴とする請求項２記載の発色体。
- 前記着色体は筒形状に構成され、前記着色体の外周面に前記第１の電極層、発光層及び第２の電極層を順次被覆したことを特徴とする請求項２記載の発色体。
- 前記エレクトロルミネッセンス素子を積層状に構成し、前記エレクトロルミネッセンス素子の上下面の少なくともいずれか一方の面側に、前記着色体から形成される着色体層を形成したことを特徴とする請求項３又は４記載の発色体。
- 前記第１の電極層及び前記第２の電極層を帯状に構成した各電極を所定の間隔を空けて複数本配置し、前記第１の電極と前記第２の電極とを縦方向と横方向とに各々配置して、第１の電極と第２の電極とが交差する位置に画素部を形成したことを特徴とする請求項３又は４記載の発色体。
- 前記発光体を前記第１の電極又は第２の電極と同形状の帯状に複数構成し、前記発光体と前記第１の電極又は第２の電極のいずれかの電極とが同位置に配置され、前記各発光体を、少なくとも赤色発光体と、緑色発光体と、青色発光体と、を含む発光体により構成し、前記画素部が、少なくとも赤、緑、青の光を発色することを特徴とする請求項６記載の発色体。
- 前記第１の電極を発色光の出射側に配置した場合に、前記第１の電極と前記第２の電極との屈折率をそれぞれn1、n2としたとき、n2≧n1の関係を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発色体。
- 前記エレクトロルミネッセンス素子の上下面に前記着色体層を形成した場合に、いずれか一方の面に形成された着色体層は、光透過性を有する材料から形成されることを特徴とする請求項５記載の発色体。
- 前記着色体は、顔料及び光の干渉、回折、散乱作用の少なくともいずれかにより発色する光輝材含有層、フィルム又は繊維体のいずれかであることを特徴とする請求項１、４、５又は９のいずれか１項に記載の発色体。
- さらに、上面又は下面あるいはそれらを含む外周面を少なくも被覆した光透過性を有する高分子樹脂から形成される保護層を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の発色体。
- 前記エレクトロルミネッセンス素子の第１の電極及び第２の電極に電圧を印加しないときの可視光領域における平均光透過率が、４０[％]以上であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の発色体。
- 前記保護層を形成する高分子樹脂の透湿度が、３.０ [g/m2, 24h]以下であることを特徴とする請求項１１記載の発色体。
- 前記保護層を形成する高分子樹脂のO2ガス透過率が、０.５[10-12cc cm/cm2・sec・cmHg] 以下であることを特徴とする請求項１１記載の発色体。
- 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の発色体を、車両、建築物、家具、家電品、玩具、スポーツ用品、照明、電飾体、衣料に用いた発色体。
- 前記エレクトロルミネッセンス素子の発色光の出射側に配置された第１の電極を陽極として駆動することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の発色体。
- 着色体と光透過性を有する材料から形成されたエレクトロルミネッセンス素子とを備える発色体を使用して、
前記エレクトロルミネッセンス素子を構成する第１の電極と第２の電極との間に電圧又は電流を印加しないときに、前記着色体から物体色のみが発色し、
前記第１の電極及び前記第２の電極間に電圧又は電流を印加したときに、外部光の照射により前記着色体から出射される物体色と、前記エレクトロルミネッセンス素子中の発光体から出射される特定波長の光である光源色と、前記発光体から出射される光源色と外部光の照射により前記着色体に入射する一部の光とが前記着色体に入射して前記着色体から出射される物体色と、の少なくとも３種類の光が混在して複合色として発色することを特徴とする発色体を用いた発色方法。 - 前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する電圧又は電流の値に応じて、前記発光体から出射される光源色の発光強度が変化し、３種類の光を混在した複合色が変化することを特徴とする請求項１７記載の発色体を用いた発色方法。
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