電着塗装を用いた発光塗膜の形成方法
【課題】
透明導電層を形成する際に、導電性を有する部分に対するマスキングが必要としない発光塗膜の形成方法を提供する。
【解決手段】
表面が導電性である基材上に、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する方法であって、上記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴とする発光塗膜の形成方法、および、これによって得られる発光塗膜であり、上記誘電体層以外の層の形成はスプレー塗装または浸漬塗装によって行うことができる。
透明導電層を形成する際に、導電性を有する部分に対するマスキングが必要としない発光塗膜の形成方法を提供する。
【解決手段】
表面が導電性である基材上に、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する方法であって、上記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴とする発光塗膜の形成方法、および、これによって得られる発光塗膜であり、上記誘電体層以外の層の形成はスプレー塗装または浸漬塗装によって行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光塗膜およびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光層などの複数の層からなるＥＬ素子は種々の表示装置の照明やバックライトとして広く用いられている。このＥＬ素子を形成する各層はスクリーン印刷によって形成されているため、その面積の大きさに限界があるとともに、平面以外の基材に対して適用することはできなかった。このＥＬ素子の発光体層を形成するのに発光体を含む塗料が用いられることが知られている。しかし、この発光体塗料から発光体層を得るのに、およびそれ以外の層を得るのにもスクリーン印刷が必要であり、先の問題点を解決することはできていない（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、現在、発光塗料として知られているものとして、蛍光塗料、蓄光塗料、および、自発光塗料がある。このうち、蛍光塗料は光を与えないと発光しないものであり、一方、蓄光塗料は外部から光エネルギーを与える必要があり、一定時間しか光らない他、弱い発光しかしない。また、自発光塗料は、トリチウムやラジウムといった放射線物質を使用するため、危険であるという問題点を有している。また、上記３種類の既知の発光塗料により得られた塗膜の発光は、それ自体でオン／オフの制御ができないという共通の問題を抱えている。
【０００４】
これらの課題に対し、本発明者は、塗装によって基材上に誘電体層、発光体層、および透明導電層を順次形成すれば、発光塗膜が得られることをすでに見つけ出した（例えば、特許文献２参照）。ただし、この方法では、基材または導電性層と透明導電体層との間を導通しない状態にするために、基材または導電性層にマスキングを行ってから、透明導電体層を形成するための塗装を行う必要がある。
【０００５】
ところで、透明タイプの無機ＥＬを用いたディスプレイを除けば、平板について、その両面が発光する薄型の発光体は、ほとんど得られていない。これは、上記両面発光体の形成方法として、表面と裏面とに別々に発光体を設けるか、または、１枚の発光体を折り曲げたもので両面を覆うかが考えられるが、前者は工程が通常の倍かかること、また、後者は折り曲げられた部分の耐久性にそれぞれ問題があるためと考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２０８０４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５９５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、透明導電層を形成する際に、導電性を有する部分に対するマスキングを必要としない発光塗膜の形成方法を提供することにある。また、本発明のもう１つの課題は、両面が発光する薄型の平面発光体を容易に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光塗膜の形成方法は、導電性を有する基材上に、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する塗膜形成方法であって、上記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴としている。また、本発明の別の発光塗膜の形成方法は、導電性を有しない基材上に、導電性層、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する塗膜形成方法であって、上記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴としている。これらの方法において、上記誘電体層以外の少なくとも１層の形成はスプレー塗装または浸漬塗装により行われるものであってよい。また、上記基材は三次元形状または平面形状を有するものであってもよいし、上記形成された発光塗膜は１．５ｍ2以上の面積を有していてもよい。
本発明の発光塗膜は、先の形成方法により得られるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光塗膜の形成方法は、誘電体層の形成が電着塗装によって行われる。電着塗装はつきまわり性に優れているので、スプレー塗装では難しい部位でもカバーすることが可能であり、形成された誘電体層が基材または導電性層を完全にカバーするため、これらの上にマスキングを行わずに透明導電層を形成しても、基材または導電性層と透明導電層とが導通することがない。これによりマスキングを実施する工程が省けるため、発光塗膜を効率よく製造することができる。
【０００９】
また、本発明の発光塗膜の形成方法は、誘電体層の形成が塗装により行われるので、これまでのＥＬ素子では達成できなかった大きさや複雑な形状のものを得ることができるとともに、これまでなかったそれ自体による発光のオン／オフを制御することが可能である。
【００１０】
さらに、本発明の発光塗膜の形成方法において、基材として平面形状を有するものを用い、誘電体層以外の層の形成を浸漬塗装で行うことにより、両面が発光する薄型の平面発光体を容易に得ることができる。このような両面が発光する薄型の平面発光体は、両方向からの視認が可能な道路標識や、その上にＬＣＤなどを張り合わせた、両面バックライトとしての使用は、省スペース型の両面ディスプレイに応用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の発光塗膜の形成方法は、基材の上に誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する。上記基材としては、特に限定されず、金属、樹脂などのプラスチックス、セラミック材料など種々のものが挙げられ、平面に限らず、三次元形状を有するものであってもよい。また、上記基材は、基本的に構造物の表面を構成するものである。すなわち、本発明の発光塗膜の形成方法は、屋内外に設置された、または、存在するものの表面に対して適用される。例えば、橋梁、ガードレール、各種表示板などの大型構造物、ドアや壁などの建築物を構成するもの、および、車、家具、携帯電話などの物品について、その表面の一部または全部に対してされる。上記表面の一部に対する形成とは、部分的な意味だけでなく、文字やデザインの形成をも意味する。
なお、本明細書における「発光塗膜」とは、塗膜に電源を接続することにより、発光することが可能な塗膜を意味する。
【００１２】
上記基材の中では、その表面が導電性を有するものを用いることが好ましい。発光させるための電源を接続する導電性層を形成する必要がなくなるためである。表面が導電性を有する基材として金属が挙げられる。金属は、後述する電着塗装後の加熱に影響を受けにくいことからも好ましい。金属の具体例としては、鉄、アルミニウム、マグネシウムなどが挙げられるが、これらおよびこれら以外の金属の合金であっても構わない。
【００１３】
一方、上記基材がその表面に導電性を有しない場合は、上記誘電体層を形成する前に、上記基材の上に導電性層を形成する必要がある。上記導電性層を形成する場合には、導電性物質と一般的なバインダー成分とからなる導電性層形成用塗料が用いられる。上記導電性物質としては、酸化インジュウム、酸化錫、インジュウム錫酸化物や酸化錫などの無機酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェンなどの導電性高分子、金属粒子、カーボンブラックなどが、また、上記バインダー成分として、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂などをそれぞれ挙げることができる。なお、上記バインダー成分には、メラミン、ブロックされていてもよいイソシアネート、エポキシなどの硬化剤や、樹脂が不飽和結合を有している場合にはドライヤーなどの硬化のための添加剤が含まれていてもよい。
【００１４】
上記導電性層形成用塗料は、これを塗装して得られる塗膜が導電性を有するものであればよく、特に限定されるものではなく、いわゆる導電性塗料や金属ペーストなどを挙げることができる。
【００１５】
上記導電性層を形成するための塗装には種々の方法が利用可能であるが、スプレー塗装または浸漬塗装が一般的である。上記導電性層の膜厚は、例えば、１０〜２０μｍとすることができる。塗装後、常温で放置するか、または強制乾燥などの加熱により、所定時間、乾燥が行われる。この乾燥条件は、用いた塗料の性質および基材の種類に応じて決定されるものである。
【００１６】
本発明の発光塗膜の形成方法では、基材上の導電性を有する表面に対して、上記誘電体層を電着塗装によって形成する。ここで電着塗装に用いられる誘電体層形成用塗料は、高誘電体粉末とバインダー成分とからなるものであり、カチオン型またはアニオン型のいずれのタイプでも構わない。上記高誘電体粉末として、酸化チタンやチタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムが挙げられる。バインダー成分としては、先の導電性層形成用塗料のところで挙げたものが使用可能であるが、電着塗料でよく使用されているエポキシ樹脂および／またはアクリル樹脂を用いることが好ましい。このとき、上記エポキシ樹脂および／またはアクリル樹脂はカチオンまたはアニオン電着可能な樹脂であり、ブロックされたイソシアネートやメラミンが硬化剤として上記バインダー成分に含まれている。すなわち、通常の電着塗料の顔料成分の一部または全部を上記高誘電体粉末に置き換えることにより、上記誘電体層形成用塗料を得ることが可能である。上記誘電体層の誘電率を高めるためには、上記高誘電体粉末の含有率を増やすほか、バインダー成分自体が高誘電率であるものを用いたり、フッ素ゴムなどの高誘電率を有する材料を塗料中に含有させたりする方法が挙げられる。
【００１７】
上記誘電体層形成用塗料における、高誘電体粉末とバインダー成分との質量比は特に限定されず、得られる誘電体層における高誘電体粉末とバインダー成分との質量比が８５／１５〜９５／５になるようなものが好ましい。
【００１８】
本発明の発光塗膜の形成方法における、上記誘電体層を形成するための電着塗装条件は、用いる上記誘電体層形成用塗料により異なってくるが、その厚みが１０〜５０μｍとなるように設定されることが好ましい。なお、上記誘電体層形成用塗料を、先に述べたように、通常の電着塗料を基にして設計した場合は、基となった電着塗料の電着条件を参考にして、電着条件を決定することが望ましい。一般的な電着塗料において電着後に硬化のための加熱を行うのと同様に、電着塗装により形成された塗膜に対して、通常、加熱が行われる。この硬化のための加熱によって、基材が変形するなどの不具合が起こらないよう、上記誘電体層形成用塗料の種類を選定しておく必要がある。上記基材が耐熱性を十分に有する金属などである場合、カチオン型の誘電体層形成用塗料としては、酸で中和したアミン変性エポキシ樹脂を主樹脂とし、硬化剤としてブロックイソシアネートを含むものが好ましい。また、アニオン型のものとしては、アミンで中和したカルボキシル基含有アクリル樹脂を主樹脂とし、硬化剤としてメラミンを含むものが好ましい。これらを誘電体層形成用塗料として電着塗装した場合、上記硬化のための加熱は、８０〜１６０℃位の温度で５〜３０分間行われる。
【００１９】
本発明の発光塗膜の形成方法では、このようにして電着塗装で形成した誘電体層の上に、発光体層を形成する。この発光体層を形成するための発光体層形成用塗料は、発光体粉末と先に挙げた一般的なバインダー成分とからなるものである。上記発光体粉末としては、例えば、硫化亜鉛やセレン化亜鉛に、活性化剤としてＣｕ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｂｒ等を添加して焼成したものを挙げることができる。上記発光体層形成用塗料における発光体粉末とバインダー成分との質量比は特に限定されず、得られる発光体層における発光体粉末とバインダー成分との質量比が、８５／１５〜９５／５になるようなものが好ましい。
【００２０】
上記発光体層形成用塗料に、さらに、先の高誘電体粉末を添加する事で輝度を向上させることができる。添加する場合、その量は発光体粉末に対して３０〜５０質量％とすることができる。
【００２１】
上記発光体層を形成するための塗装において、塗装方法としてはスプレー塗装または浸漬塗装を用いることが好ましい。上記導電性層の膜厚は、例えば、２０〜１００μｍとすることができる。それ以外の塗装に関することは、先の導電性層の塗装についての説明が適用される。
【００２２】
本発明の発光塗膜の形成方法では、次に、上記発光体層の上に透明導電層を塗装により形成する。この透明導電層を形成するための透明導電層形成用塗料は、先の導電性層形成用塗料の中で、透明性を有するものを使用することができる。上記透明性を有するものとしては、塗料に含まれる導電性物質が無機酸化物および導電性高分子であるものを挙げることができる。上記透明導電層を形成するための塗装において、塗装方法としてはスプレー塗装を用いることが好ましい。上記導電性層の膜厚は、例えば、２０〜２００μｍとすることができる。それ以外の塗装に関することは、先の導電性層の塗装についての説明が適用される。
【００２３】
このようにして形成された透明導電層の上にさらに透明保護層を形成することができる。この透明保護層は通常のクリヤー塗料を塗装することによって形成されうる。このクリヤー塗料は先の一般的なバインダーからなるものであってよい。塗装方法としてはスプレー塗装または浸漬塗装を用いることが好ましい。上記透明保護層の膜厚は、例えば、２０〜２００μｍとすることができる。
【００２４】
本発明の発光塗膜の形成方法において、得られた塗膜が発光するためには、上記先の透明導電層と基材または導電性層との間は導通しない状態にしておく必要がある。すなわち、上記各層間が導通しない状態であり、そのためには各層は硬化していることが好ましい。 また、先に形成された層の上に次の層を形成する場合、２層間の混層が防止された状態、すなわち、先に形成された層の表面が、次の層を形成するための塗料の塗布により溶解しない状態で行う必要がある。このために、先に形成された層と次の層とを形成するための塗料はお互いが相溶しにくいものを使用することが好ましい。先に形成された層を硬化させた後に次の層を形成することが、上記混層の防止に有効であるが、必ずしも完全に硬化を進行させる必要はなく、混層が生じない程度に先に形成された層の硬化が進行した時点で次の層を形成するための塗料を塗布すればよい。
【００２５】
なお、本発明の発光塗膜の形成方法において、誘電体層以外の層の形成は、スプレー塗装または浸漬塗装のいずれかで行うことができるが、スプレー塗装では１度で塗装することができないような、例えば、基材が表面および裏面からなる平面形状を有する場合には、浸漬塗装を行うことにより、層の形成を効率的に行うことができる。特に、基材が平面形状を有する場合、誘電体層以外の層の形成を浸漬塗装で行うことにより、両面が発光する薄型の平面発光体を得ることができる。上記浸漬塗装は、誘電体層以外の全ての層の形成に対して行われることが効率面から好ましい。
【００２６】
なお、本発明の発光塗膜の形成方法では、導電性層および透明導電層に対して、電圧をかけるための電極を設置することが必要である。これらの層が一番外側に存在する場合には上記電極の設置は任意に行いうる。そうでない場合には、次の層を塗装する前に、導電性層および透明導電層の端部にテープなどによるマスクを施して、塗装後にマスクを外すことで電極となる部分を設置することが可能である。このように層の一部を電極として利用するのではなく、外部電極を接続させる方法として、塗装前の層が形成される部分に電極を設置しておき、塗装により形成された層と接触させるか、または、塗装して形成された層の上に電極を設置し、そのうえに次の層を形成することによって、それぞれ、外部電極を発光塗膜に固定化する方法を取ることができる。
【００２７】
本発明の発光塗膜は、先の形成方法で得られるものであり、基材上に導電性層、誘電体層、発光体層、および透明導電層がこの順序で形成されている。上記基材表面が導電性を有している場合には、上記導電性層はなくてよい。本発明では誘電体層の形成に電着塗装を利用するため、基材表面が導電性を有していることが特に好ましい。本発明の発光塗膜のうち、基材が平面形状を有し、誘電体層以外の層の形成を浸漬塗装により行ったものは、両面が発光する薄型の平面発光体である。
【００２８】
上記各層の厚みは、先の形成方法についての説明で述べた範囲であるが、発光塗膜全体の膜厚としては、６５〜３９０μｍであることが好ましい。これらの範囲外では機能が発現しないおそれがある。なお、上記発光塗膜全体の膜厚には、基材が導電性層を兼ねる場合を含め、基材部分の厚みを含まないものとする。また、上記発光塗膜は１．５ｍ2以上の面積を有していてもよい。
【実施例１】
【００２９】
電着塗装に用いられる誘電体層形成用塗料の製造
顔料分散樹脂４９部（固形分２２質量％）、スズ触媒３部（固形分３３質量％）、ＢＴ−５（チタン酸バリウム、堺化学社製）３７部および純水１０部を混合分散した。こうして得られたペーストを酸中和型アミン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびブロックイソシアネート硬化剤からなるバインダー成分２８７部（固形分３５％）に加えて、分散させることにより、カチオン電着塗料を製造した。
【００３０】
誘電体層の形成
先に製造した電着塗料を容器に入れ、２８℃に保った。ここに、基材として、内側の一部分をマスキングした携帯電話用マグネシウム筐体を浸漬し、電着塗料浴を陰極、鉄板を陽極として、５０Ｖの電圧を１８０秒かけることにより、電着塗装を行った。その後、１６０℃で２５分間加熱乾燥することにより、４０μｍの厚みを持つ誘電体層を上記マグネシウム筐体の全面に形成した。
【００３１】
発光体層の形成
発光体粉末としてのＧＧ６４（酸化物コーティングを施した蛍光体顔料、シルバニア社製）１０部、ウレタン系アクリル樹脂４部、ブロックイソシアネート１．５部、チタン酸バリウム１部、および酢酸エチル４部を混合分散して得た、発光体層を形成するための塗料を、携帯電話用マグネシウム筐体の表側にスプレー塗装した。これを１１０℃で１時間加熱乾燥することで、６０μｍの厚みを持つ発光体層を先の誘電体層上に形成した。
【００３２】
透明導電層の形成
先にマスキングした部分と重ならないように、電極を先に形成した発光体の上に乗せ、その上からＥＬ−３０４０（導電性高分子からなるインク、アグファ社製）１部と酢酸エチル１部を混合して得た、透明導電層を形成するための塗料をスプレー塗装した。これを１１０℃で１時間加熱乾燥することで、２５μｍの厚みを持つ透明導電層を先の誘電体層上に形成した。
【００３３】
透明保護層の形成
ウレタン系アクリル樹脂１１部、コロネートＨＸ（日本ポリウレタン社製、ヌレートタイプのポリイソシアネート、固形分率７５質量％）４．２部および酢酸エチル６．３部からなるクリヤー塗料を、先に形成した透明導電性層上にスプレー塗装した。これを１１０℃で１時間加熱乾燥することで、２５μｍの厚みを持つ透明保護層を先の透明導電層上に形成し、発光塗膜を得た。このようにして得た塗膜から、先のマスキングを取り除くことにより、導電性層に電極を設けた。
【００３４】
発光の確認
上記マスキングを取り除いて得られた導電性層の電極と透明導電層に接続した電極との間に２００Ｖで９５０Ｈｚの交流電圧を印加することにより、２２ｃｄ／ｍ２の輝度で発光することを確認した。
【００３５】
＜比較例＞
先のＢＴ−５ ３８０部、ダイエルＧ−５０１（ダイキン工業社製、フッ素ゴム）２０部、アクリルポリオール（数平均分子量７０００、水酸基価７０、固形分率５１質量％）１３．８部、コロネートＨＸ５．４部、スズ触媒０．００３部、酢酸エチル７５部を混合して分散し、誘電体層を形成するための誘電体層形成用塗料を調製した。
【００３６】
電着塗装の代わりに、この塗料を用いて、スプレー塗装を行い５時間常温で乾燥させて誘電体層を形成した以外は、先の実施例と同様の手順で塗膜を得た。この塗膜に対して、実施例と同様に交流電圧を印加したが、発光しなかった。その原因を調べたところ、スプレー塗装により形成された透明導電層が、導電層であるマグネシウム筐体と接触しているためであると考えられた。そこで、透明導電層を形成する前にマグネシウム筐体表面の端部から裏側全面をマスキングしたところ、得られた塗膜が発光することを確認できた。
【実施例２】
【００３７】
＜両面発光体の製造＞
脱脂した１５ｃｍ×７．５ｃｍの大きさで、上端の一部をマスキングしたブリキ板を基材として、実施例１で製造した誘電体形成用の電着塗料に浸漬し、電着塗料浴を陰極、鉄板を陽極として、５０Ｖの電圧を１８０秒かけることにより、電着塗装を行った。その後、１６０℃で２５分間加熱乾燥することにより、２０μｍの厚みを持つ誘電体層を上記基材の両面に形成した。この誘電体層が両面に形成された基材に対し、発光体層、透明導電層、および透明保護層を浸漬塗装により順次形成した。浸漬塗装には、実施例１で製造したそれぞれの層を形成するための塗料を用い、実施例１と同じ条件で加熱を行った。層の厚さは、それぞれ４０μｍ、５μｍ、５０μｍであった。
【００３８】
先に行ったマスキングを取り除いて得られた導電性層の表面側に位置する電極と透明導電層に接続した表面側に位置する電極との間に２００Ｖで９５０Ｈｚの交流電圧を印加することにより、表面および裏面ともに７０ｃｄ／ｍ２の輝度で発光することを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の発光塗膜は、種々のディスプレイ材料として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の形成方法で得られる発光塗膜のモデル断面図である。
【図２】本発明の形成方法で得られる両面が発光する薄型の平面発光体のモデル断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…発光塗膜、２…誘電体層、３…発光体層、４…透明導電層、５…透明保護層、６…基材、７…両面が発光する薄型の平面発光体
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光塗膜およびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光層などの複数の層からなるＥＬ素子は種々の表示装置の照明やバックライトとして広く用いられている。このＥＬ素子を形成する各層はスクリーン印刷によって形成されているため、その面積の大きさに限界があるとともに、平面以外の基材に対して適用することはできなかった。このＥＬ素子の発光体層を形成するのに発光体を含む塗料が用いられることが知られている。しかし、この発光体塗料から発光体層を得るのに、およびそれ以外の層を得るのにもスクリーン印刷が必要であり、先の問題点を解決することはできていない（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、現在、発光塗料として知られているものとして、蛍光塗料、蓄光塗料、および、自発光塗料がある。このうち、蛍光塗料は光を与えないと発光しないものであり、一方、蓄光塗料は外部から光エネルギーを与える必要があり、一定時間しか光らない他、弱い発光しかしない。また、自発光塗料は、トリチウムやラジウムといった放射線物質を使用するため、危険であるという問題点を有している。また、上記３種類の既知の発光塗料により得られた塗膜の発光は、それ自体でオン／オフの制御ができないという共通の問題を抱えている。
【０００４】
これらの課題に対し、本発明者は、塗装によって基材上に誘電体層、発光体層、および透明導電層を順次形成すれば、発光塗膜が得られることをすでに見つけ出した（例えば、特許文献２参照）。ただし、この方法では、基材または導電性層と透明導電体層との間を導通しない状態にするために、基材または導電性層にマスキングを行ってから、透明導電体層を形成するための塗装を行う必要がある。
【０００５】
ところで、透明タイプの無機ＥＬを用いたディスプレイを除けば、平板について、その両面が発光する薄型の発光体は、ほとんど得られていない。これは、上記両面発光体の形成方法として、表面と裏面とに別々に発光体を設けるか、または、１枚の発光体を折り曲げたもので両面を覆うかが考えられるが、前者は工程が通常の倍かかること、また、後者は折り曲げられた部分の耐久性にそれぞれ問題があるためと考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２０８０４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５９５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、透明導電層を形成する際に、導電性を有する部分に対するマスキングを必要としない発光塗膜の形成方法を提供することにある。また、本発明のもう１つの課題は、両面が発光する薄型の平面発光体を容易に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光塗膜の形成方法は、導電性を有する基材上に、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する塗膜形成方法であって、上記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴としている。また、本発明の別の発光塗膜の形成方法は、導電性を有しない基材上に、導電性層、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する塗膜形成方法であって、上記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴としている。これらの方法において、上記誘電体層以外の少なくとも１層の形成はスプレー塗装または浸漬塗装により行われるものであってよい。また、上記基材は三次元形状または平面形状を有するものであってもよいし、上記形成された発光塗膜は１．５ｍ2以上の面積を有していてもよい。
本発明の発光塗膜は、先の形成方法により得られるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光塗膜の形成方法は、誘電体層の形成が電着塗装によって行われる。電着塗装はつきまわり性に優れているので、スプレー塗装では難しい部位でもカバーすることが可能であり、形成された誘電体層が基材または導電性層を完全にカバーするため、これらの上にマスキングを行わずに透明導電層を形成しても、基材または導電性層と透明導電層とが導通することがない。これによりマスキングを実施する工程が省けるため、発光塗膜を効率よく製造することができる。
【０００９】
また、本発明の発光塗膜の形成方法は、誘電体層の形成が塗装により行われるので、これまでのＥＬ素子では達成できなかった大きさや複雑な形状のものを得ることができるとともに、これまでなかったそれ自体による発光のオン／オフを制御することが可能である。
【００１０】
さらに、本発明の発光塗膜の形成方法において、基材として平面形状を有するものを用い、誘電体層以外の層の形成を浸漬塗装で行うことにより、両面が発光する薄型の平面発光体を容易に得ることができる。このような両面が発光する薄型の平面発光体は、両方向からの視認が可能な道路標識や、その上にＬＣＤなどを張り合わせた、両面バックライトとしての使用は、省スペース型の両面ディスプレイに応用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の発光塗膜の形成方法は、基材の上に誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する。上記基材としては、特に限定されず、金属、樹脂などのプラスチックス、セラミック材料など種々のものが挙げられ、平面に限らず、三次元形状を有するものであってもよい。また、上記基材は、基本的に構造物の表面を構成するものである。すなわち、本発明の発光塗膜の形成方法は、屋内外に設置された、または、存在するものの表面に対して適用される。例えば、橋梁、ガードレール、各種表示板などの大型構造物、ドアや壁などの建築物を構成するもの、および、車、家具、携帯電話などの物品について、その表面の一部または全部に対してされる。上記表面の一部に対する形成とは、部分的な意味だけでなく、文字やデザインの形成をも意味する。
なお、本明細書における「発光塗膜」とは、塗膜に電源を接続することにより、発光することが可能な塗膜を意味する。
【００１２】
上記基材の中では、その表面が導電性を有するものを用いることが好ましい。発光させるための電源を接続する導電性層を形成する必要がなくなるためである。表面が導電性を有する基材として金属が挙げられる。金属は、後述する電着塗装後の加熱に影響を受けにくいことからも好ましい。金属の具体例としては、鉄、アルミニウム、マグネシウムなどが挙げられるが、これらおよびこれら以外の金属の合金であっても構わない。
【００１３】
一方、上記基材がその表面に導電性を有しない場合は、上記誘電体層を形成する前に、上記基材の上に導電性層を形成する必要がある。上記導電性層を形成する場合には、導電性物質と一般的なバインダー成分とからなる導電性層形成用塗料が用いられる。上記導電性物質としては、酸化インジュウム、酸化錫、インジュウム錫酸化物や酸化錫などの無機酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェンなどの導電性高分子、金属粒子、カーボンブラックなどが、また、上記バインダー成分として、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂などをそれぞれ挙げることができる。なお、上記バインダー成分には、メラミン、ブロックされていてもよいイソシアネート、エポキシなどの硬化剤や、樹脂が不飽和結合を有している場合にはドライヤーなどの硬化のための添加剤が含まれていてもよい。
【００１４】
上記導電性層形成用塗料は、これを塗装して得られる塗膜が導電性を有するものであればよく、特に限定されるものではなく、いわゆる導電性塗料や金属ペーストなどを挙げることができる。
【００１５】
上記導電性層を形成するための塗装には種々の方法が利用可能であるが、スプレー塗装または浸漬塗装が一般的である。上記導電性層の膜厚は、例えば、１０〜２０μｍとすることができる。塗装後、常温で放置するか、または強制乾燥などの加熱により、所定時間、乾燥が行われる。この乾燥条件は、用いた塗料の性質および基材の種類に応じて決定されるものである。
【００１６】
本発明の発光塗膜の形成方法では、基材上の導電性を有する表面に対して、上記誘電体層を電着塗装によって形成する。ここで電着塗装に用いられる誘電体層形成用塗料は、高誘電体粉末とバインダー成分とからなるものであり、カチオン型またはアニオン型のいずれのタイプでも構わない。上記高誘電体粉末として、酸化チタンやチタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムが挙げられる。バインダー成分としては、先の導電性層形成用塗料のところで挙げたものが使用可能であるが、電着塗料でよく使用されているエポキシ樹脂および／またはアクリル樹脂を用いることが好ましい。このとき、上記エポキシ樹脂および／またはアクリル樹脂はカチオンまたはアニオン電着可能な樹脂であり、ブロックされたイソシアネートやメラミンが硬化剤として上記バインダー成分に含まれている。すなわち、通常の電着塗料の顔料成分の一部または全部を上記高誘電体粉末に置き換えることにより、上記誘電体層形成用塗料を得ることが可能である。上記誘電体層の誘電率を高めるためには、上記高誘電体粉末の含有率を増やすほか、バインダー成分自体が高誘電率であるものを用いたり、フッ素ゴムなどの高誘電率を有する材料を塗料中に含有させたりする方法が挙げられる。
【００１７】
上記誘電体層形成用塗料における、高誘電体粉末とバインダー成分との質量比は特に限定されず、得られる誘電体層における高誘電体粉末とバインダー成分との質量比が８５／１５〜９５／５になるようなものが好ましい。
【００１８】
本発明の発光塗膜の形成方法における、上記誘電体層を形成するための電着塗装条件は、用いる上記誘電体層形成用塗料により異なってくるが、その厚みが１０〜５０μｍとなるように設定されることが好ましい。なお、上記誘電体層形成用塗料を、先に述べたように、通常の電着塗料を基にして設計した場合は、基となった電着塗料の電着条件を参考にして、電着条件を決定することが望ましい。一般的な電着塗料において電着後に硬化のための加熱を行うのと同様に、電着塗装により形成された塗膜に対して、通常、加熱が行われる。この硬化のための加熱によって、基材が変形するなどの不具合が起こらないよう、上記誘電体層形成用塗料の種類を選定しておく必要がある。上記基材が耐熱性を十分に有する金属などである場合、カチオン型の誘電体層形成用塗料としては、酸で中和したアミン変性エポキシ樹脂を主樹脂とし、硬化剤としてブロックイソシアネートを含むものが好ましい。また、アニオン型のものとしては、アミンで中和したカルボキシル基含有アクリル樹脂を主樹脂とし、硬化剤としてメラミンを含むものが好ましい。これらを誘電体層形成用塗料として電着塗装した場合、上記硬化のための加熱は、８０〜１６０℃位の温度で５〜３０分間行われる。
【００１９】
本発明の発光塗膜の形成方法では、このようにして電着塗装で形成した誘電体層の上に、発光体層を形成する。この発光体層を形成するための発光体層形成用塗料は、発光体粉末と先に挙げた一般的なバインダー成分とからなるものである。上記発光体粉末としては、例えば、硫化亜鉛やセレン化亜鉛に、活性化剤としてＣｕ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｂｒ等を添加して焼成したものを挙げることができる。上記発光体層形成用塗料における発光体粉末とバインダー成分との質量比は特に限定されず、得られる発光体層における発光体粉末とバインダー成分との質量比が、８５／１５〜９５／５になるようなものが好ましい。
【００２０】
上記発光体層形成用塗料に、さらに、先の高誘電体粉末を添加する事で輝度を向上させることができる。添加する場合、その量は発光体粉末に対して３０〜５０質量％とすることができる。
【００２１】
上記発光体層を形成するための塗装において、塗装方法としてはスプレー塗装または浸漬塗装を用いることが好ましい。上記導電性層の膜厚は、例えば、２０〜１００μｍとすることができる。それ以外の塗装に関することは、先の導電性層の塗装についての説明が適用される。
【００２２】
本発明の発光塗膜の形成方法では、次に、上記発光体層の上に透明導電層を塗装により形成する。この透明導電層を形成するための透明導電層形成用塗料は、先の導電性層形成用塗料の中で、透明性を有するものを使用することができる。上記透明性を有するものとしては、塗料に含まれる導電性物質が無機酸化物および導電性高分子であるものを挙げることができる。上記透明導電層を形成するための塗装において、塗装方法としてはスプレー塗装を用いることが好ましい。上記導電性層の膜厚は、例えば、２０〜２００μｍとすることができる。それ以外の塗装に関することは、先の導電性層の塗装についての説明が適用される。
【００２３】
このようにして形成された透明導電層の上にさらに透明保護層を形成することができる。この透明保護層は通常のクリヤー塗料を塗装することによって形成されうる。このクリヤー塗料は先の一般的なバインダーからなるものであってよい。塗装方法としてはスプレー塗装または浸漬塗装を用いることが好ましい。上記透明保護層の膜厚は、例えば、２０〜２００μｍとすることができる。
【００２４】
本発明の発光塗膜の形成方法において、得られた塗膜が発光するためには、上記先の透明導電層と基材または導電性層との間は導通しない状態にしておく必要がある。すなわち、上記各層間が導通しない状態であり、そのためには各層は硬化していることが好ましい。 また、先に形成された層の上に次の層を形成する場合、２層間の混層が防止された状態、すなわち、先に形成された層の表面が、次の層を形成するための塗料の塗布により溶解しない状態で行う必要がある。このために、先に形成された層と次の層とを形成するための塗料はお互いが相溶しにくいものを使用することが好ましい。先に形成された層を硬化させた後に次の層を形成することが、上記混層の防止に有効であるが、必ずしも完全に硬化を進行させる必要はなく、混層が生じない程度に先に形成された層の硬化が進行した時点で次の層を形成するための塗料を塗布すればよい。
【００２５】
なお、本発明の発光塗膜の形成方法において、誘電体層以外の層の形成は、スプレー塗装または浸漬塗装のいずれかで行うことができるが、スプレー塗装では１度で塗装することができないような、例えば、基材が表面および裏面からなる平面形状を有する場合には、浸漬塗装を行うことにより、層の形成を効率的に行うことができる。特に、基材が平面形状を有する場合、誘電体層以外の層の形成を浸漬塗装で行うことにより、両面が発光する薄型の平面発光体を得ることができる。上記浸漬塗装は、誘電体層以外の全ての層の形成に対して行われることが効率面から好ましい。
【００２６】
なお、本発明の発光塗膜の形成方法では、導電性層および透明導電層に対して、電圧をかけるための電極を設置することが必要である。これらの層が一番外側に存在する場合には上記電極の設置は任意に行いうる。そうでない場合には、次の層を塗装する前に、導電性層および透明導電層の端部にテープなどによるマスクを施して、塗装後にマスクを外すことで電極となる部分を設置することが可能である。このように層の一部を電極として利用するのではなく、外部電極を接続させる方法として、塗装前の層が形成される部分に電極を設置しておき、塗装により形成された層と接触させるか、または、塗装して形成された層の上に電極を設置し、そのうえに次の層を形成することによって、それぞれ、外部電極を発光塗膜に固定化する方法を取ることができる。
【００２７】
本発明の発光塗膜は、先の形成方法で得られるものであり、基材上に導電性層、誘電体層、発光体層、および透明導電層がこの順序で形成されている。上記基材表面が導電性を有している場合には、上記導電性層はなくてよい。本発明では誘電体層の形成に電着塗装を利用するため、基材表面が導電性を有していることが特に好ましい。本発明の発光塗膜のうち、基材が平面形状を有し、誘電体層以外の層の形成を浸漬塗装により行ったものは、両面が発光する薄型の平面発光体である。
【００２８】
上記各層の厚みは、先の形成方法についての説明で述べた範囲であるが、発光塗膜全体の膜厚としては、６５〜３９０μｍであることが好ましい。これらの範囲外では機能が発現しないおそれがある。なお、上記発光塗膜全体の膜厚には、基材が導電性層を兼ねる場合を含め、基材部分の厚みを含まないものとする。また、上記発光塗膜は１．５ｍ2以上の面積を有していてもよい。
【実施例１】
【００２９】
電着塗装に用いられる誘電体層形成用塗料の製造
顔料分散樹脂４９部（固形分２２質量％）、スズ触媒３部（固形分３３質量％）、ＢＴ−５（チタン酸バリウム、堺化学社製）３７部および純水１０部を混合分散した。こうして得られたペーストを酸中和型アミン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびブロックイソシアネート硬化剤からなるバインダー成分２８７部（固形分３５％）に加えて、分散させることにより、カチオン電着塗料を製造した。
【００３０】
誘電体層の形成
先に製造した電着塗料を容器に入れ、２８℃に保った。ここに、基材として、内側の一部分をマスキングした携帯電話用マグネシウム筐体を浸漬し、電着塗料浴を陰極、鉄板を陽極として、５０Ｖの電圧を１８０秒かけることにより、電着塗装を行った。その後、１６０℃で２５分間加熱乾燥することにより、４０μｍの厚みを持つ誘電体層を上記マグネシウム筐体の全面に形成した。
【００３１】
発光体層の形成
発光体粉末としてのＧＧ６４（酸化物コーティングを施した蛍光体顔料、シルバニア社製）１０部、ウレタン系アクリル樹脂４部、ブロックイソシアネート１．５部、チタン酸バリウム１部、および酢酸エチル４部を混合分散して得た、発光体層を形成するための塗料を、携帯電話用マグネシウム筐体の表側にスプレー塗装した。これを１１０℃で１時間加熱乾燥することで、６０μｍの厚みを持つ発光体層を先の誘電体層上に形成した。
【００３２】
透明導電層の形成
先にマスキングした部分と重ならないように、電極を先に形成した発光体の上に乗せ、その上からＥＬ−３０４０（導電性高分子からなるインク、アグファ社製）１部と酢酸エチル１部を混合して得た、透明導電層を形成するための塗料をスプレー塗装した。これを１１０℃で１時間加熱乾燥することで、２５μｍの厚みを持つ透明導電層を先の誘電体層上に形成した。
【００３３】
透明保護層の形成
ウレタン系アクリル樹脂１１部、コロネートＨＸ（日本ポリウレタン社製、ヌレートタイプのポリイソシアネート、固形分率７５質量％）４．２部および酢酸エチル６．３部からなるクリヤー塗料を、先に形成した透明導電性層上にスプレー塗装した。これを１１０℃で１時間加熱乾燥することで、２５μｍの厚みを持つ透明保護層を先の透明導電層上に形成し、発光塗膜を得た。このようにして得た塗膜から、先のマスキングを取り除くことにより、導電性層に電極を設けた。
【００３４】
発光の確認
上記マスキングを取り除いて得られた導電性層の電極と透明導電層に接続した電極との間に２００Ｖで９５０Ｈｚの交流電圧を印加することにより、２２ｃｄ／ｍ２の輝度で発光することを確認した。
【００３５】
＜比較例＞
先のＢＴ−５ ３８０部、ダイエルＧ−５０１（ダイキン工業社製、フッ素ゴム）２０部、アクリルポリオール（数平均分子量７０００、水酸基価７０、固形分率５１質量％）１３．８部、コロネートＨＸ５．４部、スズ触媒０．００３部、酢酸エチル７５部を混合して分散し、誘電体層を形成するための誘電体層形成用塗料を調製した。
【００３６】
電着塗装の代わりに、この塗料を用いて、スプレー塗装を行い５時間常温で乾燥させて誘電体層を形成した以外は、先の実施例と同様の手順で塗膜を得た。この塗膜に対して、実施例と同様に交流電圧を印加したが、発光しなかった。その原因を調べたところ、スプレー塗装により形成された透明導電層が、導電層であるマグネシウム筐体と接触しているためであると考えられた。そこで、透明導電層を形成する前にマグネシウム筐体表面の端部から裏側全面をマスキングしたところ、得られた塗膜が発光することを確認できた。
【実施例２】
【００３７】
＜両面発光体の製造＞
脱脂した１５ｃｍ×７．５ｃｍの大きさで、上端の一部をマスキングしたブリキ板を基材として、実施例１で製造した誘電体形成用の電着塗料に浸漬し、電着塗料浴を陰極、鉄板を陽極として、５０Ｖの電圧を１８０秒かけることにより、電着塗装を行った。その後、１６０℃で２５分間加熱乾燥することにより、２０μｍの厚みを持つ誘電体層を上記基材の両面に形成した。この誘電体層が両面に形成された基材に対し、発光体層、透明導電層、および透明保護層を浸漬塗装により順次形成した。浸漬塗装には、実施例１で製造したそれぞれの層を形成するための塗料を用い、実施例１と同じ条件で加熱を行った。層の厚さは、それぞれ４０μｍ、５μｍ、５０μｍであった。
【００３８】
先に行ったマスキングを取り除いて得られた導電性層の表面側に位置する電極と透明導電層に接続した表面側に位置する電極との間に２００Ｖで９５０Ｈｚの交流電圧を印加することにより、表面および裏面ともに７０ｃｄ／ｍ２の輝度で発光することを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の発光塗膜は、種々のディスプレイ材料として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の形成方法で得られる発光塗膜のモデル断面図である。
【図２】本発明の形成方法で得られる両面が発光する薄型の平面発光体のモデル断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…発光塗膜、２…誘電体層、３…発光体層、４…透明導電層、５…透明保護層、６…基材、７…両面が発光する薄型の平面発光体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する基材上に、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する塗膜形成方法であって、前記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴とする発光塗膜の形成方法。
【請求項２】
導電性を有しない基材上に、導電性層、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する塗膜形成方法であって、前記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴とする発光塗膜の形成方法。
【請求項３】
前記誘電体層以外の少なくとも１層の形成が、スプレー塗装によるものである請求項１または２記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項４】
前記誘電体層以外の少なくとも１層の形成が、浸漬塗装によるものである請求項１〜３いずれか１つに記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項５】
前記基材が三次元形状を有するものである請求項１〜４いずれか１つに記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項６】
前記基材が平面形状を有するものである請求項１〜４いずれか１つに記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項７】
前記形成される発光塗膜が１．５ｍ２以上の面積を有する請求項１〜６いずれか１つに記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の形成方法により得られる発光塗膜。
【請求項１】
導電性を有する基材上に、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する塗膜形成方法であって、前記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴とする発光塗膜の形成方法。
【請求項２】
導電性を有しない基材上に、導電性層、誘電体層、発光体層、および透明導電層をこの順でそれぞれ塗装によって形成する塗膜形成方法であって、前記誘電体層の形成が電着塗装により行われることを特徴とする発光塗膜の形成方法。
【請求項３】
前記誘電体層以外の少なくとも１層の形成が、スプレー塗装によるものである請求項１または２記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項４】
前記誘電体層以外の少なくとも１層の形成が、浸漬塗装によるものである請求項１〜３いずれか１つに記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項５】
前記基材が三次元形状を有するものである請求項１〜４いずれか１つに記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項６】
前記基材が平面形状を有するものである請求項１〜４いずれか１つに記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項７】
前記形成される発光塗膜が１．５ｍ２以上の面積を有する請求項１〜６いずれか１つに記載の発光塗膜の形成方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の形成方法により得られる発光塗膜。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−４０８５９（Ｐ２００６−４０８５９Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３６９９９（Ｐ２００４−３３６９９９）
【出願日】平成１６年１１月２２日（２００４．１１．２２）
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２２日（２００４．１１．２２）
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【Ｆターム（参考）】
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