JP2006202738A - 分散型エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る分散型エレクトロルミネッセンス素子は、透明プラスチックフィルム表面上に順次形成された、少なくとも透明導電層と、蛍光体層と、誘電体層と、背面電極層とからなる分散型エレクトロルミネッセンス素子であって、前記透明プラスチックフィルムの厚さは50μm未満であり、前記透明導電層は導電性酸化物粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を該透明プラスチックフィルム表面上に塗布して形成された塗布膜に対し圧縮処理を施したものであることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
従来、上記キー入力部品(キーパッド)の発光素子としては、発光ダイオード(LED)が適用されていたが、LEDは点光源でキーパッド部分の輝度が不均一で外観が悪いこと、一般に白色・青色の発光色が好まれるがLEDではそれらの色では高コストになること、分散型EL素子に比べて消費電力が大きいこと等の問題があることから、LEDに代えて分散型EL素子を適用する動きが目立っている。
しかしながら、上記ITO膜は、無機成分の薄膜であって極めて脆いため、膜にマイクロクラック(割れ)を生じやすく、それを防止するため、基材となるプラスチックフィルムは十分な強度と剛性を備える必要があり、その厚みを少なくとも50μm以上、通常は75μm以上としている。
このキーパッドに分散型EL素子を組み込むことで、このクリック感を損ねないようにするためには、分散型EL素子自体のフレキシビリティを十分に高める必要があり、つまりは素子の厚みをできるだけ薄く、又はフレキシブルなベースフィルムを用いる必要がある。
また、本発明に係る他の分散型エレクトロルミネッセンス素子は、前記透明導電層が形成された前記透明プラスチックフィルム表面の裏面に、更に、第2の透明導電層が形成され、前記第2の透明導電層は導電性酸化物粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を該透明プラスチックフィルム裏面上に塗布して形成された第2の塗布膜に対し圧縮処理を施したものであることを特徴とし、前記透明プラスチックフィルムの厚さが25μm以下であることを特徴とし、前記導電性酸化物微粒子は、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛のいずれか一つ以上を主成分として含有していることを特徴とし、前記酸化インジウムを主成分とする導電性酸化物微粒子は、インジウム錫酸化物微粒子であることを特徴とし、前記バインダーマトリックスは、架橋されており、有機溶剤耐性を有していることを特徴とし、前記圧縮処理は、金属ロールの圧延処理により行われることを特徴とし、上記記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子が、デバイスのキー入力部品に組み込まれる発光素子として適用されたことを特徴とし、前記デバイスが、携帯電話、リモートコントローラー、携帯情報端末であることを特徴とするものである。
また、本発明に係る他の分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、透明プラスチックフィルム表面上に、少なくとも透明導電層と、蛍光体層と、誘電体層と、背面電極層を順次形成する分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記透明プラスチックフィルム表面上に、導電性酸化物微粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を用いて塗布層を形成し、該塗布層が形成された該透明プラスチックフィルム表面の裏面に、更に、導電性酸化物微粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を用いて第2の塗布層を形成し、次いで該塗布層及び該第2の塗布層が形成された該透明プラスチックフィルムに対し圧縮処理を施すことを特徴とするものである。
更に、本発明に係る他の分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、前記圧縮処理を金属ロールの圧延処理で行うことを特徴とし、前記圧延処理は、線圧:29.4〜490N/mm(30〜500kgf/cm)であることを特徴とするものである。
また、本発明に係る他の分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、前記透明導電層、または前記透明導電層と第2の透明導電層が形成された透明プラスチックフィルムの分散型エレクトロルミネッセンス素子が形成される面と反対の面に、微粘着接着剤が塗布されたリリースライナーフィルム(剥離可能な裏打ちフィルム)が貼り合わせられていることを特徴とするものである。
また、実際のデバイスへの適用としては、図2に示すように、銀等の集電電極6や、絶縁保護層7を更に形成して用いるのが一般的である。
また、透明プラスチックフィルムの厚さが、好ましくは25μm以下、更に好ましくは16μm以下であると、一層良好なクリック感を得ることが可能となり、また分散型EL素子の総厚を例えば100μm以下と薄くすることができるようになるためデバイスの設計面での自由度が高まる点でも、好ましい。
更に、透明プラスチックフィルムの材質は、特に限定されず、各種プラスチックを用いることができる。具体的には、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)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ウレタン、ナイロン、フッ素系樹脂等のプラスチックを用いることができるが、中でも、安価で且つ透明性、強度に優れ、柔軟性も兼ね備えている等の観点から、PETフィルムを用いることが好ましい。
第2の透明導電層は、静電気による各種弊害を防止する目的であるため、分散型EL素子の電極として適用される前述の透明導電層の抵抗値に比べて、遥かに高い値で良く、例えば1M(1×106)Ω/□程度以下の値とするのが好ましい。
上記第2の透明導電層は、導電性酸化物微粒子をバインダー成分を含む溶媒に分散させた透明導電層形成用塗布液を用いて透明プラスチックフィルム上に塗布形成されるが、分散型EL素子の輝度低下をできるだけ防止する観点から高い透過率を有することが好ましく、従って、その膜厚は3μm以下であることが好ましい。
第2の透明導電層に用いられるバインダーの材質は、透明プラスチックフィルムと良好な密着力を有し、かつ、透明性と所定の導電性を有すれば特に限定されず、各種樹脂を用いることができる。具体的には、ウレタン、エポキシ、ポリエステル、フッ素系樹脂等の樹脂を用いることができる。その中でも、安価で且つ透明性、強度に優れ、柔軟性も兼ね備えている等の観点から、ウレタン系やフッ素系樹脂が好ましい。
尚、上記透明導電層形成用塗布液を塗布・乾燥して得られる、圧縮処理前の膜は、導電性微粒子とバインダーマトリックスの間に多数の微細な空隙(マイクロボイド)が形成された状態である。上記空隙が生じるのは、本発明の透明導電層形成用塗布液において、バインダー成分の配合量が少ないためであり(例えば、導電性微粒子/バインダー成分=90/10の場合)、透明導電層形成用塗布液を単に塗布・乾燥するだけでは、導電性微粒子の細密充填は困難で、導電性微粒子の間にかなりの空隙が形成されるが、それをバインダー成分が完全に埋めきれないことに起因している。
ここで、圧縮処理としては、例えば、透明導電層が塗布・乾燥された透明コーティング層を有するベースフィルムをスチールロールにより圧延すればよい。本発明では、最終的には、極めて薄い透明プラスチックフィルム表面上に圧延処理された透明導電層を有する構造の分散型EL素子を得ることになるが、上記圧延処理工程では、厚いベースフィルムごと圧延処理をおこなうため、比較的高い圧延圧力を適用することが可能である。この場合のスチールロールの圧延圧力は線圧:29.4〜784N/mm(30〜800kgf/cm)が良く、98〜490N/mm(100〜500kgf/cm)がより好ましく、196〜294N/mm(200〜300kgf/cm)が更に好ましい。線圧:29.4N/mm(30kgf/cm)未満では、圧延処理による透明導電層の抵抗値改善の効果が不十分で、線圧:784N/mm(800kgf/cm)を超えると、圧延設備が大型化すると同時に、ベースフィルムや透明コーティング層が歪んでしまう場合があるからである。圧延設備の価格、圧延処理による透明導電層の特性(透過率、ヘイズ、抵抗値)のバランスを考慮して、98〜490N/mm(100〜500kgf/cm)の範囲内に適宜設定することが望ましい。
上記スチールロールの圧延処理における圧延圧力(N/mm2)は、線圧をニップ幅(スチールロールでつぶされる幅)割った値である。前記ニップ幅は、スチールロールの径と線圧にもよるが、150mm程度の直径であれば、0.7〜2mm程度である。
圧延処理により、圧延処理を行わない場合に比べて透明導電膜層中にある導電性微粒子の充填密度は、線圧にもよるが、例えば45vol%以下の低い値から、50〜80vol%(好ましくは55〜80%)程度まで高めることができる。80vol%を超える充填密度は、透明導電層形成用塗布液に含まれるバインダー成分の存在、及び導電性微粒子の物理的な充填構造から考えると、達成困難と思われる。
このような圧延処理を行うと、膜中に存在する上記空隙がつぶれて消失し、透明導電層中の導電性微粒子の充填密度が上昇するため、光の散乱を低下させて膜の光学特性を向上させるだけでなく、導電性を大幅に高めることができる。
但し、中でもITOが、高い可視光線透過率と優れた導電性を両立できる点で最も高特性であり、好ましい。
また、5〜100nmが更に好ましいのは、透明導電層の特性(透過率、抵抗値)と透明導電層形成用塗布液の安定性(導電性微粒子の沈降)等をバランスよく兼ね備えることが可能となるからである。
尚、導電性酸化物微粒子の平均粒径は、透過電子顕微鏡(TEM)で観察された値を示している。
先ず、上記透明導電層形成用塗布液を用い、スクリーン印刷、ブレードコーティング、ワイヤーバーコーティング、スプレーコート、ロールコート、グラビア印刷等の方法で透明プラスチックフィルムの上に塗布・乾燥した後、上述の圧縮処理を施す。圧縮処理は、金属ロールの圧延処理により行われることが好ましい。その後、圧縮処理された透明導電層は、塗布液の種類により乾燥硬化、熱硬化、紫外線硬化等の硬化処理が施され透明導電層となる。
また、上記透明導電層を形成するに先立ち又はその後、必要に応じて、該透明プラスチックフィルムのもう一方の面(裏面)に導電性酸化物粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を用い、上記と同様の方法で該透明プラスチックフィルムの裏面上に塗布・乾燥した後、上記塗布層又は上記透明導電層と共に上述の圧縮処理を施して第2の透明導電層も形成することもできる。
[実施例]
尚、透明プラスチックフィルムは、後述の分散型EL素子製造工程における加熱処理による収縮(寸法変化)、及びフィルムのカールを防止するため、予め130℃×60分間加熱処理を施してから、その上に透明導電層を形成している。
[計算式1]
透明導電層の透過率(%)=[(透明導電層が形成された透明プラスチックフィルムごと測定した透過率)/透明プラスチックフィルムの透過率]×100
[計算式2]
透明導電層のヘイズ値(%)=(透明導電層が形成された透明プラスチックフィルムごと測定したヘイズ値)−(透明プラスチックフィルムのヘイズ値)
その透明導電層は、可視光透過率:92.2%、ヘイズ値:1.8%、表面抵抗値:490Ω/□であった。これ以外は、実施例1と同様にして行い、実施例2に係る分散型EL素子を得た。
尚、透明プラスチックフィルムは、後述の分散型EL素子製造工程における加熱処理による収縮(寸法変化)、及びフィルムのカールを防止するため、予め130℃×60分間加熱処理を施してから、その上に上記透明導電層を形成している。
上記膜厚:1.0μmの透明導電層上に、実施例1と同様に各層を積層し、外表面に透明導電層を有する実施例4に係る分散型EL素子を得た。
[比較例1]
[比較例2]
その透明導電層は、可視光透過率:92.0%、ヘイズ値:2.2%、表面抵抗値:625Ω/□であった。これ以外は、実施例1と同様にして行い、比較例2に係る分散型EL素子を得た。
[比較例3]
[計算式1]
ITO層の透過率(%)=[(ITO層が形成されたベースフィルムごと測定した透過率)/ベースフィルムの透過率]×100
[計算式2]
透明導電層のヘイズ値(%)=(ITO層が形成されたベースフィルムごと測定したヘイズ値)−(ベースフィルムのヘイズ値)
各実施例と各比較例に係る分散型EL素子を直径3mmの棒にその発光面がそれぞれ内側、及び外側となるように1回づつ巻きつけた後、分散型EL素子の電圧印加用リード線間に100V、400Hzの電圧を印加して、素子の発光状態を観察した。各実施例においては、発光状態に変化は見られなかった。比較例2は、基材のPETフィルムが100μmと厚いためか、直径3mmの棒に巻きづらく、無理に巻いたところ、一部素子に剥離部分が生じ、発光が不均一になった。比較例3では、スパッタリングITO層にクラックが生じ、ほとんどの部分で発光しなくなった。比較例1は、もともと発光が不均一だったので評価していない。
各実施例で、透明プラスチックフィルム表面上に透明導電層を形成した後、アセトンを浸した綿棒で透明導電層面を10往復擦って外観変化を観察したが、全く変化が見られなかった。また、この評価を行った透明導電層を用い分散型EL素子を作製し、電圧印加用リード線間に100V、400Hzの電圧を印加して、素子の発光状態を観察したが、綿棒で擦った部分を含めて発光は均一であり、アセトンによる影響は見られなかった。
2 透明導電層
3 蛍光体層
4 誘電体層
5 背面電極層
6 集電電極
7 絶縁保護層
8 第2の透明導電層
Claims (15)
- 透明プラスチックフィルム表面上に順次形成された、少なくとも透明導電層と、蛍光体層と、誘電体層と、背面電極層とからなる分散型エレクトロルミネッセンス素子であって、前記透明プラスチックフィルムの厚さは50μm未満であり、前記透明導電層は導電性酸化物粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を該透明プラスチックフィルム表面上に塗布して形成された塗布膜に対し圧縮処理を施したものであることを特徴とする分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記透明導電層が形成された前記透明プラスチックフィルム表面の裏面に、更に、第2の透明導電層が形成され、前記第2の透明導電層は導電性酸化物粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を該透明プラスチックフィルム裏面上に塗布して形成された第2の塗布膜に対し圧縮処理を施したものであることを特徴とする請求項1に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記透明プラスチックフィルムの厚さが25μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記導電性酸化物微粒子は、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛のいずれか一つ以上を主成分として含有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記酸化インジウムを主成分とする導電性酸化物微粒子は、インジウム錫酸化物微粒子であることを特徴とする請求項4に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記バインダーマトリックスは、架橋されており、有機溶剤耐性を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記圧縮処理は、金属ロールの圧延処理により行われることを特徴とする請求項1又は2に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子が、デバイスのキー入力部品に組み込まれる発光素子として適用されたことを特徴とする分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記デバイスが、携帯電話、リモートコントローラー、携帯情報端末であることを特徴とする請求項8記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子。
- 透明プラスチックフィルム表面上に、少なくとも透明導電層と、蛍光体層と、誘電体層と、背面電極層を順次形成する分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記透明プラスチックフィルム表面上に、導電性酸化物微粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を用いて塗布層を形成し、次いで該塗布層が形成された該透明プラスチックフィルムに対し圧縮処理を施して透明導電層を形成することを特徴とする分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記透明導電層が形成された前記透明プラスチックフィルム表面の裏面に、更に、導電性酸化物微粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を用いて第2の塗布層を形成し、次いで該透明導電層及び該第2の塗布層が形成された該透明プラスチックフィルムに対し圧縮処理を施すことを特徴とする請求項10に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 透明プラスチックフィルム表面上に、少なくとも透明導電層と、蛍光体層と、誘電体層と、背面電極層を順次形成する分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記透明プラスチックフィルム表面上に、導電性酸化物微粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を用いて塗布層を形成し、該塗布層が形成された該透明プラスチックフィルム表面の裏面に、更に、導電性酸化物微粒子とバインダーマトリックスを主成分とする透明導電層形成用塗布液を用いて第2の塗布層を形成し、次いで該塗布層及び該第2の塗布層が形成された該透明プラスチックフィルムに対し圧縮処理を施すことを特徴とする分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記圧縮処理を金属ロールの圧延処理で行うことを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記圧延処理は、線圧:29.4〜490N/mm(30〜500kgf/cm)であることを特徴とする請求項13に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記透明導電層、または前記透明導電層と第2の透明導電層が形成された透明プラスチックフィルムの分散型エレクトロルミネッセンス素子が形成される面と反対の面に、微粘着接着剤が塗布されたリリースライナーフィルム(剥離可能な裏打ちフィルム)が貼り合わせられていることを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の分散型エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
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