特許 5881427 無機ＥＬ素子を用いた表示器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5881427

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】無機ＥＬ素子を用いた表示器

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/14 20060101AFI20160225BHJP

   H05B 33/08 20060101ALI20160225BHJP

   H05B 33/28 20060101ALI20160225BHJP

   H05B 33/22 20060101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/14 Z

   H05B33/08

   H05B33/28

   H05B33/22 Z

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-5969(P2012-5969)

(22)【出願日】2012年1月16日

(65)【公開番号】特開2013-145705(P2013-145705A)

(43)【公開日】2013年7月25日

【審査請求日】2014年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000108753

【氏名又は名称】タツモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和迩 浩一

(72)【発明者】

【氏名】神田 達哉

(72)【発明者】

【氏名】橋本 恵美

(72)【発明者】

【氏名】川上 和志

【審査官】 中山 佳美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−７７６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平５−２７９９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特許第２７７０１００（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３３／００−３３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無機ＥＬ素子を、文字、図形などとその背景が異なる色で発光するように点灯させて表示を行う表示器であって、
点灯エリアの略全体に亘って連続的に形成される一対の面状電極を有し、前記一対の面上電極の間に誘電体層及び発光層を備え、前記一対の面状電極に一方は文字、図形などのパターンの外形に沿って縁取るように形成された間隙によって前記パターンの内部と外部が電気的に絶縁され、前記誘電体層、前記発光層及び前記一対の面状電極の他方は何れもべた一面に形成されている無機ＥＬ素子と、
前記一方の面状電極の前記パターンの内部と共通電極である前記他方の面状電極との間、および、前記一方の面状電極の前記パターンの外部と共通電極である前記他方の面状電極との間、に周波数の異なる高周波電圧がそれぞれ印加されるように構成された高周波発振器と、
を備える、表示器。

【請求項2】

前記高周波発振器は、
前記一方の面状電極における前記パターンの内部と前記他方の面状電極との間に接続された第１の自励発振部と、
前記一方の面状電極における前記パターンの外部と前記他方の面状電極との間に接続された第２の自励発振部と、
を有する、請求項１に記載の表示器。

【請求項3】

前記第１の自励発振部および前記第２の自励発振部は、回路構成が同一である、請求項２に記載の表示器。

【請求項4】

前記第１の自励発振部および前記第２の自励発振部は、発振周波数を決める部分のみ回路構成が異なる、請求項２に記載の表示器。

【請求項5】

前記高周波発振器は、
前記一方の面状電極における前記パターンの内部と前記他方の面状電極との間、および、前記一方の面状電極における前記パターンの外部と前記他方の面状電極との間、に切換部を介して接続された単一の自励発振部を有する、請求項１に記載の表示器。

【請求項6】

前記切換部は、前記自励発振部の出力の切り換えを、毎秒30回以上で行う、請求項５に記載の表示器。

【請求項7】

前記自励発振部は、自励発振型のインバータ回路である、請求項２〜６のいずれかに記載の表示器。

【請求項8】

前記無機ＥＬ素子は、透明電極と背面電極との間に、少なくとも発光層および誘電体層を備え、前記一方の面状電極が背面電極であり、前記他方の面状電極が透明電極である、請求項１〜７のいずれかに記載の表示器。

【請求項9】

前記無機ＥＬ素子は、透明電極と背面電極との間に、少なくとも発光層および誘電体層を備え、前記一方の面状電極が透明電極であり、前記他方の背面電極が透明電極である、請求項１〜７のいずれかに記載の表示器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無機エレクトロルミネッセンス（以下、無機ＥＬという。）素子を用いた表示器に関する。

【背景技術】

【0002】

無機ＥＬ素子はフレキシブルかつ低コストなシート状発光体として補助的な照明光源に利用される他、電極層を所定のパターンに形成あるいは分割して文字や図形を表示させる表示器として利用することもできる。

【0003】

例えば、特許文献１では、背面電極に、表示させた文字の外形に沿って切り込みを入れ、文字部分とその周辺部分に分割することによってポジ状の文字表示（文字部分を点灯する）、あるいはネガ状の文字表示（周辺部分を点灯する）を得ることが提案されている。

【0004】

また、特許文献２では、１枚の無機ＥＬ素子の発光面を２つの領域に分け、それぞれの領域に印加する交流電圧の周波数を異なるものとすることで、領域毎に異なる発光色を得ることが提案されている。この表示器は、２つの発光領域に交流電圧の周波数を異ならせて無機ＥＬ素子に出力する波形生成装置を備える。波形生成装置は入力部および変換部を備え、ユーザが入力部を使用して波形生成装置に発光パターンを設定する。発光パターン設定方法は、複数の発光させたい色に対応する色レベルに対応して色レベル、各色を発光させる時間である発光時間、光の輝度値と、入力された発光パターンの繰り返し数である設定繰り返し数などを入力することにより設定される。変換部は、ユーザにより入力された発光パターン（色レベル）に対応する周波数を周波数変換テーブルから抽出する。また、変換部は、入力された輝度値を交流の周波数に対応する電圧値に変換する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第２７７０１００号公報

【特許文献2】特開２０１０−１３５１７５号公報（段落［００３６］〜［００４０］、請求項３、４）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１の表示器では、文字と背景を同時に発光させることはできない。すなわち、発光層は単一の蛍光体材料で形成され背面電極に切り込みを入れているだけなので、点灯していない状態の発光面は均一に見え、文字は隠されている。そのため、点灯したときのみ文字が浮かび上がるという効果を得ている。しかし、文字と背景を同時に点灯させると、その発光色は同じなので文字を認識することが困難になる。このため、文字をポジ表示させるかネガ表示させるかのいずれかの表示モードしか実現出来ない。

【0007】

特許文献２の表示器は、表示できる色のバリエーションが豊富である反面、ユーザにいくつものパラメータを持つ発光パターンを入力させる煩雑な操作を要求し、また波形生成装置の構成も複雑になる課題がある。

【0008】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、無機ＥＬ素子を、文字、図形などのパターンとその背景が異なる色で発光するように点灯させて、優れた視覚的効果のある表示を得る表示器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の表示器は、簡易な構成で、無機ＥＬ素子を、文字、図形などとその背景が異なる色で発光するように点灯させて、優れた視覚的効果のある表示を得るものである。

【0010】

無機ＥＬ素子に用いられるZnS（硫化亜鉛）蛍光体には、駆動する際の周波数によって発光色が変化するという特徴がある。図１はオスラム・シルバニア社製の蛍光体、品番GG25、GG45の２種について分散型の無機ＥＬ素子を作成して駆動周波数を変化させたときの発光色のCIE x, y色度点を示している。両者とも駆動周波数が低いときは緑色の発光を示し、駆動周波数が高くなると青色の発光に変化する。GG45蛍光体では 500 Hzのときは緑色、10 kHzでは緑がかった青色で発光する。GG25蛍光体は、500 Hzのとき青緑に近い緑色、10 kHzでは青色で発光する。

【0011】

無機ＥＬ素子の駆動には各種の方式があるが、容量性（Ｃ）負荷である無機ＥＬ素子をインダクタ（Ｌ）と直列に接続してその共振周波数で自励発振型の駆動方式を用いることができる。このような自励発振型の駆動方式で発光面積が異なる分散型無機ＥＬ素子を点灯させると、負荷のＬ×Ｃ値が異なるため、発振周波数が変化し、その結果、発光面積によって異なる発光色を得ることができる。

【0012】

以上のような無機ＥＬ素子における蛍光体およびその駆動方式の特性を踏まえ、本発明の表示器は、次のように構成される無機ＥＬ素子および高周波発振器を備える。

【0013】

すなわち、前記無機ＥＬ素子は、点灯エリアの略全体に亘って連続的に形成される一対の面状電極を有する。前記一対の面状電極の一方は、文字、図形などのパターンの外形に沿って縁取るように形成された間隙によって前記パターンの内部と外部が電気的に絶縁される。前記一対の面状電極の他方は、ベタ一面に形成される。

【0014】

また、前記高周波発振器は、前記一方の面状電極の前記パターンの内部と共通電極である前記他方の面状電極との間、および、前記一方の面状電極の前記パターンの外部と共通電極である前記他方の面状電極との間、に周波数の異なる高周波電圧がそれぞれ印加されるように構成される。

【0015】

この表示器の構成によると、無機ＥＬ素子の点灯エリアは、表示させたい文字、図形などのパターンと、その外部である背景とに分割される。また、文字、図形などの面積は背景の面積とは、意図して同一に設定しない限り、異なっている。分割は前記一方の面状電極（背面電極か透明電極のいずれか）に前記パターンの外形に沿って縁取る切れ目（間隙）を設けて、パターン部分と背景部分が互いに絶縁されるようにする。他方の面状電極はベタ一面で形成されているので、共通である。そして、面積の異なるパターン部分と背景部分にそれぞれ周波数の異なる高周波電圧が印加されることで、無機ＥＬ素子は、パターン部分と背景部分とが異なる色で発光するように点灯する。

【0016】

前記高周波発振器の構成例として、２つの自励発振部をそれぞれ、分割された電極のパターン部分と共通電極との間、分割された電極の背景部分と共通電極との間、に接続する構成が挙げられる。２つの自励発振部は、回路構成が同一のものであってもよいし、共振周波数を決める部分のみ回路構成が異なるものであってもよい。

【0017】

前記高周波発振器の別の構成として、単一の自励発振部を、分割された電極のパターン部分と共通電極との間、および、分割された電極の背景部分と共通電極との間、切換部を介して接続し、自励発振部の出力を切換部によって切り換えて、パターン部分と背景部分とに交互に電圧が印加されるようにしてもよい。自励発振部の出力の切換は、毎秒30回以上で高速に行うと、目視的にはパターン部分と背景部分が同時に発光しているように見える。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、簡易な構成で、無機ＥＬ素子を、文字、図形などのパターンとその背景が異なる色で発光するように点灯させて、優れた視覚的効果のある表示を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】２種類の蛍光体について分散型の無機ＥＬ素子を作成して駆動周波数を変化させたときの発光色のCIE x, y色度点を示す図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る表示器を示す概略構成図である。

【図3】同上表示器に用いられる無機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。

【図4】同上無機ＥＬ素子における背面電極の部分拡大平面図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係る表示器を示す概略構成図である。

【図6】本発明の第３の実施形態に係る表示器を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。

【0021】

図２は第１の実施形態に係る表示器を示す概略構成図である。図２に示すように、表示器１は、無機ＥＬ素子１０および高周波発振器２０を備える。

【0022】

図３は無機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。図２に示すように、無機ＥＬ素子１０の構成は、透明フィルム基材１６、透明電極１５、発光層１４、誘電体層１３、背面電極１２からなる一般的な無機ＥＬ素子であり、その製造方法としては薄膜プロセス、厚膜プロセスどちらも可能である。薄膜プロセスを使用する場合は、薄膜型無機ＥＬ素子に用いられる一般的な材料、構成が使用できる。厚膜プロセスの場合は、分散型無機ＥＬ素子のそれらが使用できる。透明電極１５および背面電極１２は本発明でいう一対の面状電極を構成するものであり、無機ＥＬ素子１０の点灯エリアの略全体に亘って連続的に形成されている。

【0023】

以下に、厚膜プロセスによる無機ＥＬ素子の製作方法の一例を説明する。ITO透明電極１５が形成されたPETフィルム（透明フィルム基材１６）のITO面上のほぼ全面に蛍光体ペーストを塗布、ベークし、約70μm厚の発光層１４を形成した。蛍光体はGTP社製品番GG45（オスラム・シルバニア社製品番GG45同等品）、バインダー樹脂はフッ素ゴム系のものを使用した。次に同様にして誘電体ペーストから約30μm厚の誘電体層１３を形成した。誘電体材料はチタン酸バリウム粉末、バインダー樹脂はフッ素ゴム系、チタン酸バリウム粉末と樹脂の重量比率は約３：１であったが、これも一例であって特に限定されない。このようにして形成した誘電体層１３上にAgペーストをパターン印刷、ベークして背面電極１２とした。

【0024】

図４は無機ＥＬ素子における背面電極の一部を拡大して示す平面図である。図２、図４に示すように、一方の面状電極である背面電極１２が、一例として“ＴＡＺＭＯ”の文字のパターンの外形に沿って縁取るように形成された間隙１２３によってパターンの内部（以下、パターン部分と称する。）１２１とパターンの外部（以下、背景部分と称する。）１２２が分割され、両者は互いに電気的に絶縁される。間隙１２３は、例えば、誘電体層１３の片面にベタ一面に形成した導体層をパターンの外形に沿って略一定の幅で機械的に切削することで形成することが可能である。

【0025】

なお、パターンは文字に限らず、図形、記号、イラストなど輪郭のある形状であればよい。文字と図形を組み合わせたマークのようなパターンなど、多彩なパターンを任意に選択出来る。

【0026】

他方の面状電極である透明電極１５は間隙のないベタ一面に形成されている。

【0027】

高周波発振器２０は、直流電源２１、第１のインバータ回路２２および第２のインバータ回路２３を備える。インバータ回路は本発明でいう自励発振部の一例である。インバータ回路には、一例としてロイヤー回路として知られている自励発振回路が用いられる。この種の回路の共振（発振）周波数ｆは、負荷と直列に接続されたコイルのインダクタンスをＬ、負荷の容量をＣとして１/（２π√ＬＣ）となる（式１参照。）。

【0028】

ｆ＝１/（２π√ＬＣ）・・・・・・（式１）

【0029】

直流電源２１は直流電圧を出力する。

【0030】

図２に示すように、第１のインバータ回路２２の出力の一方は、背面電極１２におけるパターン部分１２１に接続される。第２のインバータ回路２３の出力の一方は、背面電極１２における背景部分１２２に接続される。第１のインバータ回路２２および第２のインバータ回路２３の出力の他方は、透明電極１５に共通に接続される。

【0031】

２台のインバータ回路２２，２３は回路構成が同一のものを使用することが可能である。通常、背面電極１２におけるパターン部分１２１は背景部分１２２よりもその面積が小さいので、両者の容量も異なったものとなる。パターン部分１２１の容量をＣ１、背景部分１２２の容量をＣ２とすると、面積が小さい方が容量も小さく、Ｃ１＜Ｃ２となる。したがって、２台のインバータ回路２２，２３の回路構成が同一でも、インバータ回路のインダクタンスＬを適当に選べば、例えば、パターン部分１２１には周波数ｆ１＝1 kHzの高周波電圧が、背景部分１２２には周波数 ｆ２＝5 kHzの高周波電圧が印加される（式（１）の関係からｆ１＞ｆ２となる。）。すなわち、背面電極１２におけるパターン部分１２１と背景部分１２２に異なる周波数の高周波電圧が印加される。この結果、文字は青色に、背景は緑色に発光することになる。

【0032】

透明電極１５直下の発光層１４は全面、同じものが均一に塗布されているので、無機ＥＬ素子１０が点灯していないときには、文字は見えない。しかし、無機ＥＬ素子１０を点灯させると文字と背景が異なる色で現れ、高い視覚的効果を得ることができる。

【0033】

なお、２台のインバータ回路２２，２３はインダクタンスＬの値が異なるものを用いてもよい。その場合は、背面電極１２におけるパターン部分１２１と背景部分１２２の面積比率にかかわらず、両者に印加される高周波電圧の周波数を任意に選べるので、より大きな色の差をつけることができる。

【0034】

また、インバータ回路は２台以上用いても良い。例えば、パターン部分１２１である文字に対応するインバータ回路を複数台設けて、一文字あるいは数文字ずつ別個のインバータ回路で駆動すれば、一文字単位あるいは数文字単位で駆動周波数を異ならせることが可能となるので、その単位毎に異なる色でパターン部分１２１を発光させることが出来るようになる。

【0035】

図５は、第２の実施形態に係る表示器を示す概略構成図である。本実施の形態に係る表示器１に特徴的な構造として、図５に示すように、高周波発振器２０は１台のインバータ回路２２のみを有する。インバータ回路２２の出力の一方は切換部２４を介して背面電極１２におけるパターン部分１２１および背景部分１２２に接続され、インバータ回路２３の出力の他方が透明電極１５に接続される。インバータ回路２２は上記第１の実施形態で説明したものと同一のものである。切換部２４は、メカニカルリレーのように接点で接続先を切り換えるものでもよいし、ソリッドステートリレーのような半導体スイッチでもよい。

【0036】

切換部２４によるインバータ回路２２の出力の切り換えを、例えば毎秒30回以上の高速で行うと、目視的には文字と背景が同時に発光しているように見える。この場合も、第１の実施形態と同様、文字と背景の発光色が異なるので、高い視覚的効果が得られる。

【0037】

本実施の形態によると、インバータ回路が１台で済むので低コストである。

【0038】

図６は、第３の実施形態に係る表示器を示す概略構成図である。本実施の形態に係る表示器１に特徴的な構造として、図６に示すように、無機ＥＬ素子１０は、透明電極１５は間隙１５３を介して互いに電気的に絶縁されたパターン部分１５１と背景部分１５２とに分割される一方、背面電極１２はべた一面で形成されている。第１の実施形態と逆である。

【0039】

そして、第１のインバータ回路２２の出力の一方は透明電極１５におけるパターン部分１５１に接続され、第２のインバータ回路２３の出力の他方は透明電極１５における背景部分１５２に接続される。また、第１のインバータ回路２２および第２のインバータ回路２３の出力の他方は背面電極１２に共通に接続されている。表示器１のその他の構成は第１の実施形態と同一である。

【0040】

透明電極１５は、透明フィルム基材１６上に厚さ数100 nm 程度の薄膜で形成することが可能である。したがって、本実施の形態によると、透明フィルム基材１６上にベタ一面で形成された導体層をレーザー光などによって高速で切削（エッチング）することで間隙１５３を容易に形成できるというメリットがある。

【0041】

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0042】

１…表示器
１０…無機ＥＬ素子
１２…背面電極
１２１…パターン部分
１２２…背景部分
１２３…間隙
１３…誘電体層
１４…発光層
１５…透明電極
１５１…パターン部分
１５２…背景部分
１５３…間隙
１６…透明フィルム基材
２０…高周波発振器
２１…直流電源
２２…第１のインバータ回路
２３…第２のインバータ回路
２４…切換部

【図1】

【図3】

【図2】

【図4】

【図5】

【図6】