JP4605050B2 - 透明ｅｌ表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、透明ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の後方の重畳対象物が視認可能であるとともに、紫外線照射部材を用いて蛍光体を発光させ、この蛍光体の光と透明ＥＬ素子の光とを混色させて多色表示を可能とした透明ＥＬ表示装置に関する。

一般に、透明ＥＬ表示装置は、前面側が視認者側となる表示用ガラスを有し当該表示用ガラスにおける後面側に透明な表示領域を有する透明ＥＬ素子と、透明ＥＬ素子の視認者側とは反対側に配置された重畳対象物とを備え、視認者からは透明ＥＬ素子の表示領域を通して重畳対象物を視認できるように構成されている。

一方、透過型表示パネルのバックライトとして、表示素子における視認者側とは反対の後面側に、紫外線照射部材および蛍光体を塗布した薄板を配置し、紫外線照射部材からの紫外線により蛍光体を発光させ、この蛍光体の光を表示素子に入射させるようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
特開昭６１−２１９９８０号公報

本発明者は、上記透明ＥＬ表示装置に対して、透明ＥＬ素子の後方に上記特許文献１に示されるような紫外線照射部材および蛍光体を配置することで、蛍光体からの光と透明ＥＬ素子の光とを混色して多色表示可能な表示装置を検討することとした。

しかしながら、この場合、次に述べるような問題が生じることがわかった。まず、一つ目の問題は、単純に上記特許文献１に示されるように、透明ＥＬ素子の後方に紫外線照射部材を配置した場合、紫外線照射部材が重畳対象物に重なってしまい、重畳表示ができなくなってしまうことである。

また、２つ目の問題としては、上記特許文献１に示されるように、紫外線照射部材を配置した場合、紫外線照射部材から発せられる紫外線が、透明ＥＬ素子の外側から視認者側に漏れて、視認者やその周辺の物体に照射されることとなり、紫外線照射によるこれらへの悪影響が懸念される。

なお、この問題については、透明ＥＬ素子の外側に額縁状の不透明の筐体などを設け、透明ＥＬ素子の外側に照射される紫外線を遮断すればよいが、デザイン性が失われるととともに重畳表示する場合の死角となってしまい、使用用途が制約される。

また、３つ目の問題としては、上記特許文献１のように、蛍光材料を板に塗布するだけでは、蛍光体の膜厚の均一性が失われ、均一な可視光を得ることができない。また、蛍光体の膜が均一でなく凹凸がある場合には、透明ＥＬ素子の後方にて重畳される重畳対象物や景色がぼやけてしまう。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、透明ＥＬ素子の後方の重畳対象物が視認可能であり、紫外線照射部材による蛍光体からの光と透明ＥＬ素子の光とにより多色表示を可能とした透明ＥＬ表示装置において、適切な重畳表示、紫外線の漏れ防止、蛍光体の膜厚の均一性を確保することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、透明ＥＬ素子（１０）の視認者（Ｐ）側とは反対側にて、透明ＥＬ素子（１０）の表示領域（１２）の端部と重畳対象物（３０）の端部とを結ぶ仮想直線（Ｌ）の外側に、紫外線を発光する紫外線照射部材（５０）を配置するとともに、紫外線照射部材（５０）を、表示領域（１２）の全面に同時に紫外線を照射可能とし、透明ＥＬ素子（１０）を、表示用ガラス（１１）の後面（１１ｂ）に、表示領域（１２）を覆うように透明な接着剤（２１）を設けるとともに、この接着剤（２１）を介して透明なカバーガラス（２２）が貼り合わられたものとし、接着剤（２１）中に、紫外線を受けて発光する蛍光材料と接着剤（２１）の厚みを保持するスペーサ粒子（２１ａ）とを混合して分散させ、カバーガラス（２２）を紫外線を透過させるガラスとし、表示用ガラス（１１）を、紫外線を透過しないガラスで構成するとともに、接着剤（２１）の配置領域より大きく且つ紫外線照射部材（５０）から発光される紫外線の照射範囲の全域を覆う大きさにて構成されたものとしたことを特徴とする。

本発明によれば、蛍光体としても機能する接着剤（２１）からの光と透明ＥＬ素子（１０）の光との混色により多色表示が可能となるとともに、重畳対象物（３０）に紫外線照射部材（５０）が重ならず、表示用ガラス（１１）により紫外線が遮断され、蛍光体としての接着剤（２１）にスペーサ粒子を混合しているから、適切な重畳表示、紫外線の漏れ防止、蛍光体の膜厚の均一性を確保することができる。

この場合、透明ＥＬ素子（１０）の表示領域（１２）を、視認者（Ｐ）側からみて重畳対象物（３０）の範囲内に収めるようにすれば、重畳対象物（３０）だけでなく表示領域（１２）にも紫外線照射部材（５０）が重ならないようにすることが容易にできる。

さらに、この場合、スペーサ粒子（２１ａ）を、粒径の異なる少なくとも２種類以上のものから構成し、接着剤（２１）の膜厚を、紫外線照射部材（５０）に近い側が薄く、遠い側では厚くなるようにすれば、接着剤（２１）の紫外線照射部材（５０）からの距離の大小にかかわらず、蛍光材料から発せられる光を、接着剤（２１）の全域において極力均一なものにできる。

また、接着剤（２１）中の蛍光材料の濃度を、紫外線照射部材（５０）に近い側では薄く、遠い側では濃くなるようにしても、接着剤（２１）の紫外線照射部材（５０）からの距離の大小にかかわらず、蛍光材料から発せられる光を、接着剤（２１）の全域において極力均一なものにできる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る透明ＥＬ表示装置Ｓ１の全体構成を示す概略断面図であり、図２は、この透明ＥＬ表示装置Ｓ１の正面図すなわち視認者Ｐ側からみたときの図である。

この透明ＥＬ表示装置Ｓ１は、例えば自動車に取り付けられて計器などとして利用されるものであり、大きくは、視認者Ｐ側に設けられた透明ＥＬ素子１０、この透明ＥＬ素子１０の視認者Ｐ側とは反対側すなわち後方に設けられた重畳対象物としての液晶表示装置３０、および、紫外線照射部材５０を有して構成されている。

これら各部材１０、３０、５０は、図１、図２中にその一部が示されている筐体７０に収納されるとともに、ネジ止めなどにより当該筐体７０に支持されている。この筐体７０は、樹脂、セラミック、金属などよりなる不透明なものであり、透明ＥＬ表示装置Ｓ１は、この筐体７０を介して例えば自動車に取り付けられる。

透明ＥＬ素子１０は、前面１１ａ側が視認者Ｐ側となる透明な表示用ガラス１１を有している。この表示用ガラス１１における前面１１ａとは反対側の後面１１ｂ側には、透明な表示領域１２が形成されている。

ここで、表示領域１２は透明な無機ＥＬ素子よりなるものである。この表示領域１２としての無機ＥＬ素子１２の構成について図３を参照して述べておく。図３は、当該無機ＥＬ素子１２の概略断面構成を示す図である。

この無機ＥＬ素子１２は、表示用ガラス１１の後面１１ｂ上に設けられたもので、第１電極１３、第１絶縁層１４、発光中心を含む発光層１５、第２絶縁層１６、第２電極１７を順次積層して構成されている。

そして、無機ＥＬ素子１２を構成するこれら各部１３〜１７は、全て、光透過性を有する材料によって構成されている。各部１３〜１７の材料としては、一般的な透明無機ＥＬ素子に用いられる材料が挙げられる。

例えば、第１電極１３および第２電極１７は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜などからなり、第１絶縁層１４および第２絶縁層１６は、Ａｌ₂Ｏ₃層とＴｉＯ₂層とを交互に積層したＡｌ₂Ｏ₃／ＴｉＯ₂積層構造膜（以下、ＡＴＯ膜と称する）などからなる。

また、発光層１５は、例えば、発光中心としてのマンガンを微量添加した硫化亜鉛などからなる。なお、このＺｎＳ：Ｍｎを発光層１５として用いた場合、オレンジ色の発光が得られる。発光層１５における発光中心を変更することにより、発光領域１２としての無機ＥＬ素子１２の発光色を変更することができる。

また、図３に示される例では、第１電極１３は、図３中の左右方向に延びるストライプ状に多数形成され、第２電極１７は、第１電極１３とは直交する方向、すなわち図３中の紙面垂直方向に延びるストライプ状に多数形成されている。

そして、これら両電極１３、１７が交差したところの部分が、画素１８として構成されるが、ここでは、上記したようなストライプ状の両電極１３、１７によって、画素１８はマトリクス状に配置されたものとなる。

また、図１、図３に示されるように、この無機ＥＬ素子１２を駆動させるための駆動回路１９が設けられている。そして、この駆動回路１９により、第１電極１３と第２電極１７との間に交流電圧が印加され、画素１８が発光するようになっている。

なお、この駆動回路１９は回路基板などよりなるもので、筐体７０に固定され、フレキシブルプリント配線板などよりなる配線部材２０を介して、表示用ガラス１１上の無機ＥＬ素子１２と電気的に接続されている。

このように、透明ＥＬ素子１０は、表示用ガラス１１の後面１１ｂに表示領域１２が形成されたものである。

さらに、図１、図２に示されるように、本実施形態の透明ＥＬ素子１０においては、表示用ガラス１１の後面１１ｂに、当該表示領域１２を覆うように透明な接着剤２１が設けられており、この接着剤２１を介して、透明なカバーガラス２２が表示領域１２に貼り合わせられている。

ここで、接着剤２１は、透明な接着剤であれば特に限定されるものではないが、例えば、光硬化性のエポキシ系樹脂などの透明な樹脂などからなるものである。この接着剤２１中には、紫外線を受けて発光する蛍光材料（図示せず）と接着剤２１の厚みを保持するスペーサ粒子２１ａとが混合して分散されている。

蛍光材料は、上記紫外線照射部材５０から発せられる波長領域の紫外線５１（図１参照）を受けて、上記無機ＥＬ素子１２とは異なる色の可視光を発光するものであればよく、上記特許文献１にも用いられているような一般的なものを採用することができる。

また、スペーサ粒子２１ａは、通常スペーサとして機能するものであり、例えば樹脂やセラミックなどよりなる球状、円柱状のものにできる。好ましくは、このスペーサ粒子２１ａは透明なものを採用する。

また、カバーガラス２２は、図１、図２に示されるように、接着剤２１と実質的に同じサイズであり表示領域１２よりも一回り大きく、表示領域１２を覆っている。このカバーガラス２２は、可視光および紫外線を透過させるガラスである。

これに対し、本実施形態の透明ＥＬ素子１０においては、上記表示用ガラス１１は、可視光は透過させて透明性を有するものの、紫外線を透過しないガラスで構成されている。このような各ガラス１１、２２は、市販されているガラスを用いることができる。紫外線の透過の有無は、例えば、通常用いられている紫外線をカットするコーティングの有無などにより実現可能である。

また、表示用ガラス１１のサイズについては、図１、図２に示されるように、接着剤２１の配置領域よりも大きく且つ上記紫外線照射部材５０から発光される紫外線５１の照射範囲の全域を覆う大きさにて構成されたものとなっている。

また、透明ＥＬ素子１０の後方に設けられた重畳対象物としての液晶表示装置３０は、図２に示されるように、透明な表示用ガラス１１、透明な表示領域１２、透明な接着剤２１および透明なカバーガラス２２より構成される透明ＥＬ素子１０を通して、視認者Ｐにより視認される。

この液晶表示装置３０は一般的なものであり、その構成については省略する。また、ここでは、図１、図２に示されるように、透明ＥＬ素子１０の表示領域１２は液晶表示装置３０よりも小さいものとなっている。それにより、透明ＥＬ素子１０の表示領域１２は、視認者Ｐ側からみて液晶表示装置３０の範囲内に収まっている。

また、図１に示されるように、上記紫外線照射部材５０は、透明ＥＬ素子１０の視認者Ｐとは反対側すなわち表示用ガラス１１の後面１１ｂ側に配置されている。この紫外線照射部材５０は、透明ＥＬ素子１０の表示領域１２の端部と液晶表示装置３０の端部とを結ぶ仮想直線Ｌの外側に、位置している。

この紫外線照射部材５０は、上記特許文献１に用いられているような紫外線を照射できるものであればよく、例えば、ブラックライトや殺菌灯などの紫外線ランプなどを採用できる。そして、この紫外線照射部材５０は、図示しない回路などに接続されて所望のタイミングでオンオフができるようになっている。

また、この紫外線照射部材５０においては、例えばその照射面側に、図示しない広角レンズや拡散板もしくは拡散シートなどが配置されている。それにより、紫外線照射部材５０は、図１に示されるように、透明ＥＬ素子１０の表示領域１２の全面に同時に紫外線５１を照射することが可能となっている。

なお、上述したように、本実施形態では、透明ＥＬ素子１０の表示用ガラス１１を、紫外線照射部材５０から発光される紫外線５１の照射範囲の全域を覆う大きさとしているが、このことは、逆に言えば、本実施形態では、紫外線照射部材５０から発せられる紫外線５１が表示用ガラス１１の範囲内に収まるように、紫外線照射部材５０と表示用ガラス１１との位置関係を設定していることを意味する。

かかる本実施形態の透明ＥＬ表示装置Ｓ１によれば、紫外線照射部材５０によりカバーガラス２２を通して、表示領域１２全体に紫外線５１が照射されるが、このとき表示領域１２を覆う接着剤２１にも紫外線５１が照射される。

接着剤２１は、上記蛍光材料を含有することにより蛍光体として構成されているため、この接着剤２１中の蛍光材料からの光と透明ＥＬ素子１０の光とが混色されて多色表示可能となる。例えば、蛍光材料からは青色系統の光が発せられ、透明ＥＬ素子１０からはオレンジ系統の光が発せられて、混色が実現される。

また、紫外線照射部材５０は、透明ＥＬ素子１０の表示用ガラス１１の後面１１ｂ側にて、表示領域１２の端部と重畳対象物である液晶表示装置３０の端部とを結ぶ仮想直線Ｌの外側に位置するため、図２に示されるように、液晶表示装置３０に紫外線照射部材５０が重ならず、紫外線照射部材５０は視認者Ｐから見えないので、適切な重畳表示が可能となる。

特に、本実施形態では、透明ＥＬ素子１０の表示領域１２を重畳対象物である液晶表示装置３０よりも小さいものとすることで、当該表示領域１２を、視認者Ｐ側からみて液晶表示装置３０の範囲内に収まるようにしているから、液晶表示装置３０だけでなく表示領域１２にも紫外線照射部材５０が重ならないようにしやすい。

また、本実施形態では、視認者Ｐ側に位置する表示用ガラス１１が、可視光は透過するが紫外線５１を透過しないガラスで構成されるとともに、接着剤２１の配置領域より大きく且つ紫外線照射部材５０から発光される紫外線５１の照射範囲の全域を覆う大きさとなっている。そのため、紫外線照射部材５０からの紫外線５１は、この表示用ガラス１１に遮断されて視認者Ｐ側へ漏れることはなくなる。

さらに、本実施形態では、接着剤２１中には、紫外線５１を受けて発光する蛍光材料と接着剤２１の厚みを保持するスペーサ粒子２１ａとが混合して分散されているため、蛍光材料を含む接着剤２１すなわち蛍光体の膜厚の均一性を確保することができる。その結果として、透明ＥＬ素子１０を通して視認される後方の液晶表示装置３０からの表示や景色などがぼやけるのを抑制できる。

このようにして、本実施形態によれば、適切な重畳表示、紫外線の漏れ防止、蛍光体の膜厚の均一性を確保することができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る透明ＥＬ表示装置Ｓ２の全体構成を示す概略断面図である。本実施形態は、上記第１実施形態に対して透明ＥＬ素子１０における接着剤２１の構成を変形したところが相違する。

本実施形態の透明ＥＬ表示装置Ｓ２では、図４に示されるように、スペーサ粒子２１ａを、粒径の異なる少なくとも２種類以上のものから構成している。図示例では、２種類の異なる粒径のスペーサ粒子２１ａより構成している。

蛍光材料入りの接着剤２１においては、紫外線照射部材５０に近い側では紫外線照射部材５０からの紫外線５１の強度が強く、紫外線照射部材５０から遠い側では当該紫外線５１の強度が強い。

しかし、本実施形態の接着剤２１においては、紫外線照射部材５０に近い側では、スペーサ粒子２１ａの粒径を小さくして接着剤２１の膜厚を薄くすることで蛍光材料の可視光の変換効率を小さくし、紫外線照射部材５０から遠い側では、スペーサ粒子２１ａの粒径を大きくして接着剤２１の膜厚を厚くすることで蛍光材料の可視光の変換効率を大きくすることができる。

そのため、本実施形態においては、上記実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、接着剤２１の紫外線照射部材５０からの距離の大小にかかわらず、蛍光材料から発せられる光を、接着剤２１の全域において極力均一なものにできる。

なお、図４では、２種類の異なる粒径のスペーサ粒子２１ａより構成しているが、接着剤２１の膜厚が、紫外線照射部材５０に近い側が薄く、遠い側では厚くなるようにできるならば、スペーサ粒子２１ａの粒径は、３種類以上異なるようにしてもよい。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る透明ＥＬ表示装置Ｓ３の全体構成を示す概略断面図である。本実施形態も、上記第１実施形態に対して透明ＥＬ素子１０における接着剤２１の構成を変形したところが相違する。

本実施形態の透明ＥＬ表示装置Ｓ３では、図５に示されるように、透明ＥＬ素子１０における接着剤２１を、蛍光材料の濃度を変えた第１の接着剤２１ｂと第２の接着剤２１ｃとにより構成している。そして、紫外線照射部材５０に近い第１の接着剤２１ｂの方が、紫外線照射部材５０から遠い第２の接着剤２１ｃよりも、蛍光材料の濃度を薄いものとしている。

上記第２実施形態にて述べたように、蛍光材料入りの接着剤２１においては、紫外線照射部材５０に近い側では紫外線照射部材５０からの紫外線５１の強度が強く、紫外線照射部材５０から遠い側では当該紫外線５１の強度が強い。

ここで、本実施形態の接着剤２１においては、紫外線照射部材５０に近い側では、接着剤２１ｂ中の蛍光材料の濃度を薄くすることで可視光の変換効率を小さくし、紫外線照射部材５０から遠い側では、接着剤２１ｃ中の蛍光材料の濃度を薄くすることで可視光の変換効率を大きくすることができる。

そのため、本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、接着剤２１の紫外線照射部材５０からの距離の大小にかかわらず、蛍光材料から発せられる光を、接着剤２１の全域において極力均一なものにできる。

なお、図５に示される例では、接着剤２１を蛍光材料の濃度の異なる２種類のものから構成したが、接着剤２１中の蛍光材料の濃度が、紫外線照射部材５０に近い側では薄く、遠い側では濃くなるようにすれば、３段階以上で当該濃度を変えてもよい。

（他の実施形態）
なお、上記第１実施形態では、１個の紫外線照射部材５０を用いたが、１個では所望の均一照射性が得られない場合は、例えば、もう一つ別の紫外線照射部材を反対側に配置してもよい。

例えば、図１中に示される紫外線照射部材５０に対して、図１中の上側に、もう一つ別の紫外線照射部材を設ける。このようにすることで、２つの紫外線照射部材からの同時照射により、さらに、均一な紫外線の照射を行うことが可能となる。

また、上記実施形態においては、透明ＥＬ素子１０の表示領域１２を上記図３に示される無機ＥＬ素子１２により構成されるものとしたが、この表示領域１２としての無機ＥＬ素子１２は、あくまで一実施形態であり、上記図３に示されるものに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、透明ＥＬ素子１０の表示領域１２を重畳対象物である液晶表示装置３０よりも小さいものとすることで、当該表示領域１２を、視認者Ｐ側からみて液晶表示装置３０の範囲内に収まるようにしているが、表示領域１２が、視認者Ｐ側からみて液晶表示装置３０の範囲の外側にはみ出すものでもよい。この場合でも、紫外線照射部材５０が上記仮想直線Ｌの外側に位置すればよい。

また、重畳対象物としては、特に限定するものでなく、上記した液晶表示装置３０以外にも、例えば、通常の自動車用メータなどでもよい。

本発明の第１実施形態に係る透明ＥＬ表示装置の全体構成を示す概略断面図である。 図１に示される透明ＥＬ表示装置の正面図である。 図１に示される透明ＥＬ表示装置における透明ＥＬ素子の表示領域としての無機ＥＬ素子の概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る透明ＥＬ表示装置の全体構成を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る透明ＥＬ表示装置の全体構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１０…透明ＥＬ素子、１１…表示用ガラス、
１１ａ…表示用ガラスの前面、１１ｂ…表示用ガラスの後面、
１２…透明ＥＬ素子の表示領域としての無機ＥＬ素子、２１…接着剤、
２１ａ…スペーサ粒子、２２…カバーガラス、
３０…重畳対象物としての液晶表示装置、５０…紫外線照射部材、
Ｌ…透明ＥＬ素子の表示領域の端部と重畳対象物の端部とを結ぶ仮想直線。

Claims (4)

1. 前面（１１ａ）側が視認者側となる透明な表示用ガラス（１１）を有し当該表示用ガラス（１１）における後面（１１ｂ）側に透明な表示領域（１２）を有する透明ＥＬ素子（１０）と、前記透明ＥＬ素子（１０）の前記視認者側とは反対側に配置された重畳対象物（３０）とを備え、前記視認者からは前記透明ＥＬ素子（１０）の前記表示領域（１２）を通して前記重畳対象物（３０）を視認できる透明ＥＬ表示装置において、
   前記透明ＥＬ素子（１０）の前記視認者側とは反対側にて、前記透明ＥＬ素子（１０）の前記表示領域（１２）の端部と前記重畳対象物（３０）の端部とを結ぶ仮想直線（Ｌ）の外側に、紫外線を発光する紫外線照射部材（５０）が配置され、
   前記紫外線照射部材（５０）は、前記透明ＥＬ素子（１０）の前記表示領域（１２）の全面に同時に紫外線を照射可能となっており、
   前記透明ＥＬ素子（１０）は、前記表示用ガラス（１１）の前記後面（１１ｂ）に、前記表示領域（１２）を覆うように透明な接着剤（２１）が設けられるとともに、この接着剤（２１）を介して透明なカバーガラス（２２）が貼り合わせたものであり、
   前記接着剤（２１）中には、紫外線を受けて発光する蛍光材料と前記接着剤（２１）の厚みを保持するスペーサ粒子（２１ａ）とが混合して分散されており、
   前記カバーガラス（２２）は、紫外線を透過させるガラスであり、
   前記表示用ガラス（１１）は、紫外線を透過しないガラスで構成されるとともに、前記接着剤（２１）の配置領域より大きく且つ前記紫外線照射部材（５０）から発光される紫外線の照射範囲の全域を覆う大きさにて構成されたものであることを特徴とする透明ＥＬ表示装置。
2. 前記透明ＥＬ素子（１０）の前記表示領域（１２）は、視認者側からみて前記重畳対象物（３０）の範囲内に収まっていることを特徴とする請求項１に記載の透明ＥＬ表示装置。
3. 前記スペーサ粒子（２１ａ）は、粒径の異なる少なくとも２種類以上のものからなり、
   前記接着剤（２１）の膜厚は、前記紫外線照射部材（５０）に近い側が薄く、遠い側では厚くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の透明ＥＬ表示装置。
4. 前記接着剤（２１）中の前記蛍光材料の濃度が、前記紫外線照射部材（５０）に近い側では薄く、遠い側では濃くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の透明ＥＬ表示装置。

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