JPH10268813A - 発光塗料とこれを用いた面発光表示板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印刷によるパターン形成が容易で、発光塗膜
の耐久性を高めた発光塗料と、この発光塗膜から充分な
蛍光発光が可能な面発光表示板を提供することを目的と
する。 【解決手段】 透明な基材２の少なくとも一方の側面か
ら光を入射させて表面に設けた発光塗膜６から蛍光発光
させる面発光表示板１である。この面発光表示板１にお
いて、発光塗膜６が有機樹脂に、ウレイド基を含有した
少なくとも１種の３官能性のシリコンアルコキシドを１
〜２０重量％、発光色素を０．１〜５０重量％、そして
１５０〜２５０°Ｃの沸点を有する高沸点溶剤を３０〜
７０重量％含んだ発光塗料から形成され、この発光塗膜
６の屈折率が透明な基材２のそれ以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光塗料とこれを用
いた面発光表示板に係り、詳しくは各種の表示板や装飾
ガラスに使用されるものであり、光励起発光色素を含む
発光塗料とこれを用いた面発光表示板に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、夜間の指標や広告媒体として使用
されている発光性ディスプレイのうち、自己発光性のネ
オンサインや豆ランプ集積型ディスプレイや、自己非発
光性の裏面照射付表示ガラスなどが知られている。

【０００３】自己発光性のディスプレイは表示効果が高
いが、装置自体が大型で高価であり、また高電圧が必要
であった。一方、暗所における各種の表示板には、表示
部自身が非発光であり、裏面からの照射によって発光さ
せる機構を有するもので、具体的には半透明のガラス板
やプラスチック板などに表示内容を描き、裏面から光を
照射する装置である。しかし、この装置も表示面の裏面
から光を照射するために、装置として奥行きは深くなっ
て大型化する問題があった。

【０００４】これを改善したものとして、特開昭６２−
１８０３８８号公報に開示されているように、表示面と
平行に光を照射する面発光ディスプレイが提案された。
このディスプレイでは、表示面には発光体層を蒸着によ
りパターンを設け、この発光体層の上に透明なエポキシ
樹脂を保護層として塗布していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、発光体層を蒸
着によりパターン化する場合、高価な蒸着装置を使用す
るとともに、目的とするパターンを作製するために、パ
ターンを切り抜いたシートを基材に上に被せた後に蒸着
していた。また、発光体層が耐久性に欠けるとことから
エポキシ樹脂を保護層として塗布する必要があり、この
ようなことから発光体層材質の改善が求められていた。

【０００６】本発明はこのような問題点を改善するもの
であり、印刷によるパターン形成が容易で、発光塗膜の
耐久性を高めた発光塗料と、この発光塗膜から充分な蛍
光発光が可能な面発光表示板を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本願の請求項１の
発明は、有機樹脂に、ウレイド基を含有した少なくとも
１種の３官能性のシリコンアルコキシドを１〜２０重量
％、発光色素を０．１〜５０重量％、そして１５０〜２
５０°Ｃの沸点を有する高沸点溶剤を３０〜７０重量％
含んでおり、スクリーン等の印刷ができてパターン形成
が容易であり、透明な基材との接着をはじめ、塗膜の硬
度、膜強度、耐久性、そして耐薬品性を高めることがで
き、保護層を必要としない特徴をもった発光塗料であ
る。

【０００８】本願の請求項２の発明は、透明な基材の少
なくとも一方の側面から光を入射させて表面に設けた発
光塗膜から蛍光発光させる面発光表示板において、上記
発光塗膜が有機樹脂に、ウレイド基を含有した少なくと
も１種の３官能性のシリコンアルコキシドを１〜２０重
量％、発光色素を０．１〜５０重量％、そして１５０〜
２５０°Ｃの沸点を有する高沸点溶剤を３０〜７０重量
％含んだ発光塗料から形成され、該発光塗膜の屈折率が
透明な基材のそれ以上である面発光表示板であり、入射
した光は空気の屈折率がガラスの屈折率より小さいため
に、ガラスと空気界面で全反射されて透明な基材内に閉
じ込められ、またガラスと発光塗膜の界面では、発光塗
膜がガラスの屈折率以上であるため、光が発光塗膜内に
進入し、発光塗膜内の発光色素が励起して発光し、この
ために照射光のロスが少なく高効率の発光が期待でき
る。

【０００９】本願の請求項３の発明は、透明な基材の一
方の側面に光を入射させる集光レンズを配し、これと対
向する他方の側面を鏡面処理した面発光表示板であり、
集光レンズから光を効率よく透明な基材へ入れ、そして
入射した光を内部に閉じ込めて照射光のロスが少なく高
効率の発光が期待できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で使用する有機樹脂は、一
般に塗料に使用される樹脂であり、例えばアクリル樹
脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、
メラミン樹脂、尿素樹脂等の中から１種もしくは２種を
混合したものを、トルエン、キシレン、アセトン、ブタ
ノール、酢酸ブチル等の沸点２０〜１５０°Ｃの低沸点
溶剤に溶かしたものである。不揮発の樹脂分は３０〜８
０重量％になっている。本発明で使用する有機樹脂のう
ち、とりわけアクリル樹脂とメラミン樹脂との混合物が
ガラス状膜の硬度、透明性、耐薬品性、耐候性、耐熱性
において優れている。

【００１１】本発明で使用するウレイド基を含有した３
官能性のシリコンアルコキシドは、例えばγ−ウレイド
プロピルトリエトキシシラン、そしてγ−ウレイドプロ
ピルトリメトキシシラン等から選ばれたものである。こ
の添加量は１〜２０重量％であり、好ましくは５〜１５
重量％であり、１重量％未満の場合には、膜の接着性、
耐薬品性が低下する。一方２０重量％を越えると、熱処
理後の膜が黄変し、耐熱性が低下する。

【００１２】本発明で使用する発光色素は、ローダミン
６Ｇ、ローダミンＢ、エマクレチン、１，４−ビス（２
−（５−フェニルオキサドリル））ベンガン、２，５−
ジフェニルオキサゾール、カルセインブルー等の１種も
しくは複数の発光色素を使用すれば、多色発光が容易に
実現できる。この発光色素の添加量は０．１〜５０重量
％、好ましくは１〜３０重量％であり、０．１重量％未
満になると発光強度が弱くて実質的に使用することが不
可能であり、一方５０重量％を越えると発光効率が低下
するばかりか、発光塗膜の形成ができなくなる。

【００１３】本発明で使用する高沸点溶剤は、１５０〜
２５０°Ｃの沸点を有するものであり、例えばカルビト
ール、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノ
ン、ターピノール、ジアセトンアルコール等がある。高
沸点に限定した理由として、沸点が１５０°Ｃ未満にな
ると、本発明の組成物が印刷時にスクリーンのメッシュ
に詰まりやすくなり、また２５０°Ｃを越えると、熱処
理時に溶剤が揮発しなくなるためである。上記高沸点溶
剤の含有量は、３０〜７０重量％であり、スクリーン印
刷の条件に応じて調整される。

【００１４】また、本発明では、さらに塗膜の膜強度や
耐薬品性を高めるために、シリカ粉を添加することがで
きる。このシリカ粉は２次粒子径が５０μｍ未満であ
り、この添加量は１〜２０重量％である。

【００１５】本発明の発光塗料の作製方法では、低沸点
溶剤に溶かした有機樹脂に、所定量のウレイド基を含有
した３官能性のシリコンアルコキシド、そして１５０〜
２５０°Ｃの沸点を有する高沸点溶剤を混合し、ロータ
リエバポレータ等を用いて２０〜８０°Ｃで蒸留を行
い、有機樹脂中の低沸点溶剤を揮発させ、その後室温ま
で低下させて発光色素やシリカ粉を添加し攪拌して得ら
れる。これは発光色素やシリカ粉を凝集させないためで
ある。

【００１６】発光塗料は直接ガラスの基材表面にディッ
ピング、スプレー、コーティング、印刷等の方法で塗布
し、厚さ約５００μｍまでの膜厚に調節することができ
る。それ以上の膜厚にすると、熱処理の段階で気泡が入
りやすくなる。好ましくは、スクリーン印刷がよい。
尚、上記熱処理は上記有機樹脂と３官能性のシリコンア
ルコキシドの混合物が重縮合反応する条件であればよ
く、具体的には１５０〜３００°Ｃの雰囲気温度下で１
０〜６０分間である。１５０°Ｃ未満になると、有機樹
脂と３官能性のシリコンアルコキシドの混合物が重縮合
反応しなくなり、また３００°Ｃを越えると、塗膜が黄
色に変色する。

【００１７】このスクリーン印刷の手順は、水平に置か
れたスクリーン（例えば、ポリエステル平織物、２５５
メッシュ）の下に、数ミリメートルの間隔をもたせて印
刷基板（ガラス）を設置する。このスクリーンの上に上
記組成物をのせた後、スキージーを用いてスクリーン全
面に組成物を広げる。この時には、スクリーンと印刷基
板とは間隔を有している。続いて、スクリーンが印刷基
板に接触する程度にスキージーでスクリーンを押さえ付
けて移動させ、印刷をする。以後これを繰り返す。

【００１８】また、本発明では、上記成分の他に各種添
加材、例えば各種色素、紫外線吸収剤、抗菌剤、そして
金属あるいはセラミックス粉等を使用することができ
る。

【００１９】得られた面発光表示板１は、図１に示すよ
うにソーダガラス等のガラス、アクリル樹脂、ポリカー
ボネートのような樹脂からなる透明な基材２の一方の側
面に光を入射させる集光レンズ３を配し、これと対向す
る他方の側面に入射した光を内部に閉じ込めるために鏡
面処理面４を有している。そして、透明な基材１の表面
には、上記の発光塗料を印刷して得られた発光塗膜６が
形成されている。

【００２０】上記鏡面処理面４は、入射した光を放出せ
ず反射させる機能を有するものであり、例えば銀等の金
属の蒸着、鏡面処理塗料の塗布、金属箔を貼り付けるこ
とにより作製することができる。

【００２１】発光塗膜の屈折率は透明な基材２のそれと
同等かそれ以上であり、これによりガラスと発光塗膜６
の界面で、光が発光塗膜６内に進入し、発光塗膜６内の
発光色素を発光させる。もし、発光塗膜の屈折率が透明
な基材２のそれ未満になると、光はガラスと発光塗膜６
の界面で全反射し、発光塗膜６へ進入しなくなる。

【００２２】背部に鏡７を置いた蛍光灯等からなる光源
８が集光レンズ３側に配置され、光源８から光を照射す
ると、集光レンズ３から低角度で入射した光は空気の屈
折率がガラスの屈折率より小さいために、ガラスと空気
界面で全反射され、また鏡面処理面４でも反射されて透
明な基材２内に閉じ込められる。そして、ガラスと発光
塗膜６の界面では、発光塗膜６がガラスの屈折率以上で
あるため、光が発光塗膜６内に進入し、発光塗膜６内の
発光色素が励起して発光する。このために、照射光のロ
スが少なく高効率の発光が期待できる。また、発光塗膜
６内に複数の発光色素を添加すれば、多色発光が可能に
なる。

【００２３】無論、面発光表示板１では、透明な基材２
の両方の側面に光を入射させる集光レンズ３を配し、両
方側面から光を照射すれば、透明な基材２内に閉じ込め
ることができるため、鏡面処理面４を設ける必要はな
い。

【００２４】

【実施例】次に、本発明を具体的な実施例により更に詳
細に説明する。 実施例１、比較例１〜２ 表１に示すように、有機樹脂としてトルエンに溶かされ
たアクリル樹脂と酢酸ブチルに溶かされたブチル化メラ
ミン樹脂、ウレイド基を含有した３官能性のシリコンア
ルコキシドとしてγ−ウレイドプロピルトリエトキシシ
ラン、高沸点溶剤としてカルビトール、ジメチルホルム
アミドを用いた。

【００２５】これらの原料を各表の配合にしたがって混
合し、この混合物をロータリエバポレータで８０°Ｃに
て蒸留を行い、有機樹脂中の酢酸ブチルやトルエンを揮
発させ、その後ローダミン６Ｇを添加し攪拌した。得ら
れた組成物をガラス板（厚さ４ｍｍ、幅３００ｍｍ、長
さ３００ｍｍ）にスクリーン印刷し、２００°Ｃに設定
されたオーブン中で３０分間熱処理して重合を終え、ガ
ラス板上に厚さ２０μｍの発光塗膜を成膜し、そして一
方の側面に凸レンズを装着し、他方の側面を鏡面処理を
施して面発光表示板を作製した。

【００２６】上記面発光表示板の他方の側面から凹状の
鏡を備えた蛍光灯から光を照射すると発光塗膜から緑色
に蛍光発光した。

【００２７】更に、ガラス板上に成膜した発光塗膜の耐
酸試験、耐アルカリ試験、耐沸水試験、連続印刷試験、
そして耐熱試験を下記の方法で評価した。この結果を表
１に示す。

【００２８】１．耐酸試験 １規定の硫酸水溶液に２４時間浸積後のガラス状膜の状
態を目視により評価した。○は膜の外観に変化がない場
合であり、×はガラス状膜がガラス板から剥離した場合
である。

【００２９】２．耐アルカリ試験 １規定の水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸積後のガ
ラス状膜の状態を目視により評価した。○は膜の外観に
変化がない場合であり、×はガラス状膜がガラス板から
剥離した場合である。

【００３０】３．耐沸水試験 １００°Ｃの沸水に３時間浸水後のガラス状膜の状態を
目視により評価した。○は膜の外観に変化がない場合で
あり、×はガラス状膜がガラス板から剥離した場合であ
る。

【００３１】４．連続印刷試験 同じ組成物をガラス板上に５回以上連続してスクリーン
印刷できるか否かを評価した。○は５回以上連続してス
クリーン印刷できた場合であり、×は５回未満の連続ス
クリーン印刷中に組成物のメッシュ詰まりやかすれが起
きた場合である。

【００３２】６．耐熱試験 ガラス板上に作製した膜を２５０°Ｃで３０分間オーブ
ン中で熱処理を行い、膜の状態を目視により観察した。
○は膜の外観に変化がない場合であり、×は膜が黄色に
変色した場合である。

【００３３】

【表１】

【００３４】この結果によると、本実施例の発光塗膜
は、発光が良好であり、またバランスよく優れた耐酸
性、耐アルカリ性、耐沸水性、連続印刷性、耐熱性を有
していることが判る。しかし、比較例１では発光色素の
量が少なくて発光がなく、比較例２では発光色素の量が
多くなり過ぎて、発光塗膜が形成されなくなった。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本願の請求項１の発明で
は、有機樹脂に、ウレイド基を含有した少なくとも１種
の３官能性のシリコンアルコキシドを１〜２０重量％、
発光色素を０．１〜５０重量％、そして１５０〜２５０
°Ｃの沸点を有する高沸点溶剤を３０〜７０重量％含で
おり、スクリーン等の印刷ができてパターン形成が容易
であり、透明な基材との接着をはじめ、塗膜の硬度、膜
強度、耐久性、そして耐薬品性を高めることができ、保
護層を必要としない特徴をもった発光塗料である。

【００３６】本願の請求項２の発明は、透明な基材の少
なくとも一方の側面から光を入射させて表面に設けた発
光塗膜から蛍光発光させる面発光表示板において、上記
発光塗膜が有機樹脂に、ウレイド基を含有した少なくと
も１種の３官能性のシリコンアルコキシドを１〜２０重
量％、発光色素を０．１〜５０重量％、そして１５０〜
２５０°Ｃの沸点を有する高沸点溶剤を３０〜７０重量
％含んだ発光塗料から形成され、該発光塗膜の屈折率が
透明な基材のそれ以上である面発光表示板であり、入射
した光は空気の屈折率がガラスの屈折率より小さいため
に、ガラスと空気界面で全反射されて透明な基材内に閉
じ込められ、またガラスと発光塗膜の界面では、発光塗
膜がガラスの屈折率以上であるため、光が発光塗膜内に
進入し、発光塗膜内の発光色素が励起して発光し、この
ために照射光のロスが少なく高効率の発光が期待でき
る。

【００３７】本願の請求項３の発明は、透明な基材の一
方の側面に光を入射させる集光レンズを配し、これと対
向する他方の側面を鏡面処理した面発光表示板であり、
集光レンズから光を効率よく透明な基材へ入れ、そして
入射した光を内部に閉じ込めて照射光のロスが少なく高
効率の発光が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面発光表示板の側面図である。

【符号の説明】

１ 面発光表示板 ２ 透明な基材 ３ 集光レンズ ４ 鏡面処理面 ６ 発光塗膜 ７ 鏡 ８ 光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 和生 神戸市長田区浜添通４丁目１番21号 三ツ 星ベルト株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機樹脂に、ウレイド基を含有した少な
   くとも１種の３官能性のシリコンアルコキシドを１〜２
   ０重量％、発光色素を０．１〜５０重量％、そして１５
   ０〜２５０°Ｃの沸点を有する高沸点溶剤を３０〜７０
   重量％含んだことを特徴とする発光塗料。
2. 【請求項２】 透明な基材の少なくとも一方の側面から
   光を入射させて表面に設けた発光塗膜から蛍光発光させ
   る面発光表示板において、上記発光塗膜が有機樹脂に、
   ウレイド基を含有した少なくとも１種の３官能性のシリ
   コンアルコキシドを１〜２０重量％、発光色素を０．１
   〜５０重量％、そして１５０〜２５０°Ｃの沸点を有す
   る高沸点溶剤を３０〜７０重量％含んだ発光塗料から形
   成され、該発光塗膜の屈折率が透明な基材のそれ以上で
   あることを特徴とする面発光表示板。
3. 【請求項３】 透明な基材の一方の側面に光を入射させ
   る集光レンズを配し、これと対向する他方の側面を鏡面
   処理した請求項２記載の面発光表示板。