細線ディスプレイ用の分離マスク

专利摘要:
エレクトロルミネッセントパネル（５０）は、透光性のシート（５４）を覆うフロント電極（５２）と、フロント電極を覆う蛍光体層（５５）と、蛍光体層を覆う誘電層（５６）と、誘電層を覆うリア電極（５７）とを有し、フロント電極と蛍光体層の間にマスク層（５１）をさらに備える。マスク層には、光学的かつ電気的にグラフィックスを画成するようパターンが付けられている。マスク層以外の層にパターンが付けられていてもよい。
公开号:JP2011505666A
申请号:JP2010535980
申请日:2008-11-24
公开日:2011-02-24
发明作者:クリスチャンセン、カーク、ウェグナー
申请人:ワールド・プロパティーズ・インコーポレイテッド；
IPC主号:H05B33-14

专利说明:

[0001] 本発明は、エレクトロルミネッセント（electroluminescent：ＥＬ）ランプに関し、特に蛍光体とフロント電極との間にマスク層を有するＥＬランプに関する。]
背景技術

[0002] 〔用語集〕
本明細書において、「ディスプレイ」は、観察者に対し視覚的に情報を提供する装置である。]
[0003] 「グラフィック」とは、文字、記号、任意の形状またはそれらの一部の組合せであり得る。グラフィックは、半透明、拡散、シャープ、影付き、色付き、シルエットまたは輪郭、あるいはそれらの一部の組合せであってもよい。グラフィックスはポジ（例えば白の上に黒）またはネガ（例えば黒の上に白）であってもよい。]
[0004] 本明細書において、ＥＬ「パネル」とは、１つ以上の発光領域を備える単一のシートであり、各発光領域がＥＬランプである。]
[0005] 「ＥＬランプ」は、二つの電極の間にエレクトロルミネッセント蛍光体を含む層を備える、厚膜の容量性素子である。電極に電圧が印加されると、蛍光体が発光する。]
[0006] 「厚膜」ＥＬランプはある種類のＥＬランプのことを指し、「薄膜」ＥＬランプは異なる種類のＥＬランプのことを指す。この用語のみ実際の厚さに広く関連しており、明確な規定を特定する。薄膜、厚膜のＥＬランプは用語上の矛盾ではなく、この種のランプは薄膜ＥＬランプよりもかなり厚い。]
[0007] 「不透明（opaque）」とは、光を全く透過しないことを意味するのではなく、透過する光の量がかなり（例えば、入射光の１０％まで）低減されることを意味するに過ぎない。「不明瞭（obscure）」は異なる用語であってもよい。]
[0008] 「乳白剤（opacifier）」とは、層に添加される薬剤であり、層の背後すなわち下方にあるグラフィックを不明瞭にする。乳白剤は、黒、白であってもよいし、色が見えてもよい。]
[0009] 「透明（transparent）」とは、全ての光が透過されることを意味するのではなく、グラフィックを認識するのに十分な光が透過することを意味するに過ぎない。]
[0010] 「蛍光体（phosphor）」は単一種類の蛍光体またはドーパントに限定されず、またカスケーディング蛍光体あるいは着色強化用の染料を除外するものではない。]
[0011] ＥＬランプは、本質的に、一方が透明である二つの導電性電極の間に誘電層を有するキャパシタである。誘電層に蛍光体粒子を含ませるか、または誘電層に近接して蛍光体粒子の別個の層を設けることができる。現代の（１９８５年以降）のＥＬランプは、典型的に、例えばロールコーティング、溶射、または様々な印刷技術によって基板上にインクの層を堆積することによって作成される。複数のランプ層が典型的に同じ方法、例えばスクリーン印刷によって堆積されるが、インクを堆積する技術は排他的ではない。厚膜ＥＬランプの文脈において、また当業者によって理解されるように、「無機」とはケイ素またはガリウムを含まない結晶質で発光性の材料のことを指す。この用語は、ＥＬランプが作成される他の材料には言及しない。]
[0012] 使用されるインクは、バインダー、溶剤、およびフィラーを含み、フィラーはインクの性質を決定する。当分野において長く知られているように、化学的に同一または類似である溶剤とバインダーを各層に含めることで、隣接する層間に化学的な親和性と良好な接着を与えられる。例えば、米国特許第４，８１６，７１７（Harper et al.）を参照。化学的に親和性のある蛍光体、染料、バインダー、フィラー、溶剤またはキャリアを発見し、硬化後に所望の物理的特性（柔軟性など）および所望の光学的特性（色および透明度など）を得ることは、容易ではない。]
[0013] ＥＬ蛍光体粒子は、典型的に、硫化亜鉛結晶構造内部の固溶体に、または粒子構造内の二次相またはドメインとして、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、セレン化亜鉛、および硫化カドミウムなどの１つまたは複数の化合物を含む、硫化亜鉛ベースの材料である。ＥＬ蛍光体は、典型的に、色中心として、活性剤として、または粒子格子内の欠陥を修正して希望の蛍光体の特性を得るために、例えば臭素、塩素、マンガン、銀であるドーパントなどの適度な量の他の材料を含む。放射光の色は、ドーピングレベルによって決定される。原理的には理解されるものの、ＥＬ蛍光体粒子の発光は詳細には理解されていない。]
[0014] ランプ層、すなわちフロント電極、蛍光体層、リア電極、またはそれらの組合せにパターンを付けることでグラフィックを画成することが当分野で知られている。蛍光体の粒状性質および光のランバート（lambertian）発光が、必然的にグラフィックの解像度を限定する。当分野で既知の解決法は、ＥＬランプの上にグラフィック層を配置することである。これは、高解像度のディスプレイを製造できる可能性があるという利点を持つが、コストおよび電力消費の点で欠点がある。なぜなら、グラフィックによりマスクされる領域を発光するからである。パターンの付けられたランプ層およびグラフィック層を用いると、電力消費が低減されるが、グラフィック層の見当合わせという問題が生じる。これは、ディスプレイのコストを増大させる。]
[0015] 当分野において、誘電（絶縁）層を追加することで、ＥＬランプの電極間の電界強度を制御、したがって輝度を制御することが知られている。米国特許第３，２０１，６３３号（Lieb）は、単一層内の蛍光体領域間で、高い誘電率の領域と低い誘電率の他の領域とを有する蛍光体領域を開示する。領域は、光吸収物質を含んでもよい。別の実施形態では、蛍光体領域が低い誘電率を有する層の中に埋め込まれ、蛍光体とフロント電極との間に層の厚さが減じられた部分を作り出す。米国特許第５，５０８，５８５号（Butt）は、リア電極の下に誘電層を追加してグラフィックを作ることを開示する。米国特許第５，６８６，７９２号（Ensign, Jr.）は、誘電層を用いてリア電極レベルの上方に相互接続部を持ち上げ、非発光の相互接続部を作ることを開示する。米国特許第６，４１１，７２６号（Pires）は、ＥＬランプにおけるフロント電極と蛍光体の間の樹脂層を開示する。米国特許第７，０８８，０３９号（Barnardo et al.）は、リア電極への導電ランの下に誘電層を配置して不要な発光を低減することを開示する。複雑なディスプレイでは、相互接続部のルーティングが困難になることがあり、ディスプレイの設計、特に同心の別々の発光素子の設計が典型的に制限される。]
[0016] 国際公開ＷＯ／２００６／０７２７９６（Tyldesley et al.）は、ＥＬランプ内のＩＴＯと蛍光体との間にある「中間」層または「保護」層を開示する。「従来技術のディスプレイでは、誘電層のチタン酸バリウムが、硬化過程でＩＴＯがわずかに黄色になるようないくつかの態様で、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の透明電極と反応することができる。ＩＴＯを保護するために、ディスプレイの製造中に、誘電材料とそれに続く透明電極とを確実に分離するように保護層が配置される」ことが開示されている。奇妙なことに、「中間層にチタン酸バリウムをわずかに集積させることによって、ディスプレイの性能を強化できる」ことも開示されている。公開された出願の開示は、中間層が染料を含んでも「よい」という点でやや不可解である。「このような染料の一例はＸである」ことが開示されている。このいずれも、開示された発明を再現する試みの問題とはならないかもしれない。なぜなら、「中間層は、硬化プロセス中に消散するか、または別の方法で見えなくなるものであってもよい」からである。]
[0017] 明度はＥＬランプの電圧と線形比例しないことが当分野で知られている。すなわち、適切な計器を備えた完全な暗室では、わずか数ボルトで蛍光体からの発光を検出することができる。このような極限の条件は本発明とは無関係である。本発明は、難解な可能性とは関係ないが、携帯可能な電子装置を使用する通常の条件下での光の知覚に関連する。したがって、裸眼の正常な視力を持つ人が通常の環境下で発光を検知できない場合、領域は「オフ」として認識される。例えば、通常の環境は、注意深い観察または異常な暗さを含まない。]
[0018] ディスプレイの市場において、柔軟性の高さ、透明度の高さ、電力消費の少なさ、特にコストの低さに対する継続的な要望がある。輝度、環境安定性（高温高湿または低温に耐えうる）、電気的安定性、および低ノイズ（電気的または音響的）といった多くの他の検討事項も考慮に入れられる。このような市場は、目標が絶えず移動し満足させることが困難である。]
発明が解決しようとする課題

[0019] 上記を鑑みて、本発明の目的は、高解像度のグラフィックスを有し低コストのＥＬパネルを提供することにある。]
[0020] 本発明の別の目的は、表示される複雑なグラフィックスの作成を簡略化するＥＬパネルを提供することにある。]
[0021] 本発明の別の目的は、迷光の放出が最小であるＥＬパネルを提供することにある。]
[0022] 本発明の別の目的は、少なくとも１つの電極にパターンを付けることなく高解像度のグラフィックスが得られるＥＬパネルを提供することにある。]
[0023] 本発明の別の目的は、蛍光体領域に重ねてマスクを使用するにもかかわらず、電力消費が低いＥＬパネルを提供することにある。]
[0024] 本発明の別の目的は、グラフィックスを表示し、光学的にも電気的にも設計が簡略化されるという特徴を持つ、グラフィックスを表示するＥＬパネルを提供することにある。]
[0025] 本発明の別の目的は、細線形状（fine line geometry）という特徴を有するグラフィックスを表示するＥＬパネルを提供することにある。]
[0026] 本発明の別の目的は、個別にアドレス可能な同心領域を含む高解像度のグラフィックスを表示するＥＬパネルを提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0027] 上記の目的は、透光性のシートを覆うフロント電極と、フロント電極を覆う蛍光体層と、蛍光体層を覆う誘電層と、誘電層を覆うリア電極とを有するエレクトロルミネッセントパネルを備える本発明によって達成される。エレクトロルミネッセントパネルは、フロント電極と蛍光体層の間にマスク層をさらに備える。マスク層には、光学的に、あるいは光学的かつ電気的にグラフィックスを画成するようにパターンが付けられる。マスク層以外の層にパターンが付けられてもよい。]
図面の簡単な説明

[0028] 添付の図面とともに以下の詳細な説明を考慮することによって、本発明をより完全に理解することができる。]
[0029] 本発明にしたがって構成されるキーパッドの平面図である。
選択的に数字を照明するキーパッドの平面図である。
選択的に文字を照明するキーパッドの平面図である。
選択的に周辺を照明するキーパッドの平面図である。
本発明の好適な実施形態にしたがって構成されたＥＬパネルの断面図である。
本発明の代替実施形態にしたがって構成されたＥＬパネルの断面図である。
本発明の代替実施形態にしたがって構成されたＥＬパネルの断面図である。]
実施例

[0030] 図１は、本発明にしたがって構成されたキーパッドの平面図である。図１において、ＥＬパネル１０は複数の発行する周辺すなわちフレーム、例えばフレーム１２、１３、１４および１５を備える。フレームの内部およびフレームによって囲まれて、数字１６などの数字と文字１７などの文字がある。本発明の一実施形態では、フレームはグループとして同時にオンまたはオフにされる。フレームと独立して、数字がグループでオンまたはオフにされる。フレームまたは数字と独立して、文字がグループでオンまたはオフにされる。] 図１
[0031] コネクタ２１内の別々のリード線に発光領域を接続することで、独立して作動させられる。例えば、フレームはリード線２２に接続され、数字はリード線２３に接続され、文字はリード線２４に接続され、共通してリード線２５に接続される。図２は数字のみが光ったキーパッドを示す。図３は文字のみが光ったキーパッドを示す。図４はフレームのみが光ったキーパッドを示す。全てのグループを必要に応じて同時に、または様々な組合せでオンまたはオフにすることができる。] 図２ 図３ 図４
[0032] 本発明の好適な実施形態によると、蛍光体とフロント電極との間にマスク層を設けることによって、ランプの設計が簡略化され、コストが低減される。蛍光体よりもはるかに微細な粒子を有する乳白剤をマスクは含んでいるので、備えるので、細線の形状を生成することができる。マスクに依存することで、蛍光体または導電性インクで細線をプリントする試みから解放される。フロント電極にパターンを付けることができるが、これは本発明では必ずしも必要ではなく、パターン付けされたフロント電極の製造コストが節約される。]
[0033] 本発明の一実施形態は、バインダー（結合剤）としてポリエステル樹脂を、フィラー（充填剤）としてカーボンを含むアサヒＣＲ−１８Ａ−ＣＫインクを使用する。マスク層は黒色であるように見える。このインクは株式会社アサヒ化学研究所から市販されている。この材料をマスクとして用いると、例えば、６ポイントのヘルベティカ字体（qwerty）が、小文字でさえもはっきりと判別可能である]
[0034] 図５は、本発明の好適な実施形態にしたがって構成されたＥＬパネルの断面図である。ＥＬパネル５０の構成は、マスク層５１の追加を除いて従来技術である。ＥＬパネル５０は、透明基板５４を覆うフロント電極５２を含む。蛍光体層５５がマスク層５１を覆い、誘電層５６が蛍光体層５５を覆う。リア電極５７が誘電層５６を覆う。層は、硬化または乾燥するインクとしてロールコーティング、スクリーン印刷、または他の方法で堆積させることができる。フロント電極５２は、ＩＴＯのスパッタ層であることが好ましい。パターン付けされた層は、スクリーン印刷されることが好ましい。] 図５
[0035] マスク層５１は、所望の結果を生成するのに適したインクを用いてスクリーン印刷されることが好ましい。マスク層５１は、光吸収によって光学的に、およびマスクの領域内で蛍光体層５３からの発光を低下させることによって電気的に、グラフィックスを画成するようパターン付けされている。光は、例えば領域５８から放射される。]
[0036] マスク層５１は、光学的、電気的、および美的の少なくとも三つの機能を発揮する。光学的には、マスク層５１は迷光を遮断しグラフィックスを画成する。マスク層の不透明度は、所望の視角効果に応じて、および層の誘電強度に応じて決まる。不透明度のために十分な厚さのフィルムすなわち十分に詰まっている（loaded）フィルムを設けることと、例えばカーボンをフィラーとして用いたときに過度に導電性が高くならないフィルムを設けることの間には、実験で容易に決定されるバランスが存在する。樹脂単独でも光度をいくらか低減できるが、これはマスクの位置で蛍光体を横切る電界が低下し、蛍光体を電気的に絶縁するからである。カーボンを添加することで光度がさらに低下するが、これは光が吸収されるからである。しかし、導電率が増加しわずかに光度を増加させる。輝度を低下させたいが色を黒くしたくない場合、使用するカーボンを少なくすることができる。本明細書ではカーボンについて述べたが、任意の着色材料、例えば染料や蛍光性材料を使用することができる。]
[0037] 図５に示すように、「フラッド（flood）」なリア電極、すなわちパネルを覆うスクリーン印刷された電極またはロールコーティングされた電極が用いられる。同様に、フラッドな蛍光体層が用いられる。発光領域の全体がディスプレイの全面積よりもはるかに小さい場合、リア電極または蛍光体層のいずれかにパターンを付けて補完的なパターンをマスク層に与えることで、材料のコストを下げることができる。パターン付けされたリア電極層内の個々のリア電極によって、パネル内のＥＬランプを個別にアドレス指定することが可能になる。異なる色の蛍光体を用いる場合、蛍光体層にパターンが付けられる。] 図５
[0038] 図６に示すように、蛍光体層にパターンが付けられていても、マスク層を用いてグラフィックスが画成される。例えば、蛍光体領域６１は、マスク領域６３と６４の間の空間よりも広い。より一般的に述べると、蛍光体によって画成されるグラフィックの境界が、マスクの下方に配置される。このようにして、マスク層は発光領域を画成する。また、蛍光体の領域をマスク端部の下まで延ばすことで、見当合わせ（registration）の問題が解消される。マスク層は、複雑なリア電極パターンすなわちバスパターンを用いることなく、グラフィックスの設計を容易にする。所望の場所を正確に光らせた領域（アイコン）を簡単な方法で得ることができる。パターン付けされたリア電極と、例えば７９２特許に開示された相互接続部を用いて、同心の領域を個別にアドレス指定することができる。画像は、マスク層を用いずにパターン付けされた層のみを用いる場合よりもシャープになる。] 図６
[0039] 図７に示すように、リア電極にパターンが付けられていても、マスク層を用いてグラフィックスが画成される。例えば、リア電極の部分７１は、マスク領域７３と７４の間の空間よりも広い。より一般的に述べると、パネルを普通に見るとき、リア電極によって画成されるグラフィックの境界が、マスクの下方すなわち背後に配置される。このようにして、マスク層は発光領域７８を画成する。また、単にマスクがリア電極よりも蛍光体に近いため、画像がよりシャープになる。リア電極の相互接続部はマスクによって覆われて見えない。例えば、相互接続部７６はマスク領域７３によって隠されている。] 図７
[0040] 本発明は、高解像度、細線グラフィックスおよび低コストのＥＬパネルを提供する。パネルの他の層にパターンを付けることなく、高解像度のグラフィックスを得ることができる。マスク層により、個別にアドレス指定可能な同心のグラフィックスを含む表示のための複雑なグラフィックスの設計および生産が簡略化され、迷光の放射が最小化される。活性化される蛍光体の領域が小さくなるので、電力消費量が低減される。]
[0041] 本発明について説明してきたが、本発明の範囲内で様々な修正をなし得ることは当業者には明らかだろう。例えば、マスク層によって光学的に画成されるグラフィックスとともに、蛍光体層およびリア電極層の両方にパターンを付けることができる。]

权利要求:

請求項1
透光性のシートを覆うフロント電極と、前記フロント電極を覆う蛍光体層と、前記蛍光体層を覆う誘電層と、前記誘電層を覆うリア電極とを有するエレクトロルミネッセントパネルであって、前記フロント電極と前記蛍光体層の間にマスク層があり、該マスク層にグラフィックスを画成するようにパターンが付けられることを特徴とするエレクトロルミネッセントパネル。
請求項2
前記グラフィックスが前記マスク層によって光学的に画成されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項3
前記グラフィックスが前記マスク層によって電気的に画成されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項4
前記グラフィックスが前記マスク層によって光学的かつ電子的に画成されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項5
前記リア電極が、前記マスク層内の少なくとも一部のグラフィックスに対応するグラフィック領域のパターンを有することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項6
前記リア電極によって画成されるグラフィックの境界がマスクの下方に位置し、これによって前記マスクが前記グラフィックの外観を画成することを特徴とする請求項５に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項7
グラフィックス領域の前記リア電極への相互接続部が前記マスク層の下に位置することを特徴とする請求項５に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項8
前記マスク層が乳化剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項9
前記マスク層がカーボン粒子を含むことを特徴とする請求項８に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項10
前記マスク層が不透明であることを特徴とする請求項９に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項11
前記蛍光体層が、前記マスク層内のグラフィックスの少なくとも一部に対応するグラフィック領域のパターンを有することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセントパネル。
請求項12
蛍光体によって画成されるグラフィックスの境界がマスクの下方に位置し、これによって前記マスクがグラフィックの外観を画成することを特徴とする請求項１１に記載のエレクトロルミネッセントパネル。