專利名稱：組件形式的電致發(fā)光燈系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是同時(shí)待審并一起轉(zhuǎn)讓的1996年5月30日申請的序號(hào)為No.08/656,435的美國專利“單片結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光系統(tǒng)”的部分繼續(xù)申請。
本發(fā)明涉及一種電致發(fā)光系統(tǒng)，更具體說，涉及一種以最好懸掛在單一公用載體中的多層作用的電致發(fā)光系統(tǒng)，以后將多層凝固在一起以在單片結(jié)構(gòu)內(nèi)形成活性薄片。在一個(gè)實(shí)施例中，分別將系統(tǒng)的原料先懸浮在單一公用載體中，然后被設(shè)置成以組件形式裝配。
電致發(fā)光照明作為一種重量輕、功耗較低的發(fā)光源在已有技術(shù)中已眾所周知許多年，因此，現(xiàn)在普遍使用電致發(fā)光燈給汽車、飛機(jī)、手表、以及便攜式計(jì)算機(jī)中的顯示器提供照明，電致發(fā)光的這種應(yīng)用之一是提供觀看液晶顯示器(LCD)所必須的背照明。
電致發(fā)光燈通常稱為層狀結(jié)構(gòu)的“有耗”平板電容器。目前已有技術(shù)的電致發(fā)光燈包括一個(gè)介質(zhì)層和一個(gè)將兩個(gè)電極隔開的電致發(fā)光層，至少一個(gè)電極是允許電致發(fā)光層發(fā)出的光通過的半透明的電極。介質(zhì)層能實(shí)現(xiàn)燈的電容性特性。用合適的電源給電致發(fā)光層供電，通常是約為115伏的并且振蕩頻率約為400Hz的AC，最好是由干電池供電的變換器來提供這種電源。然而，大家都知道，電致發(fā)光燈工作在60V-500V電壓范圍內(nèi)并且振蕩范圍為60Hz-2.5KHz的AC。
由銦錫氧化物(ITO)“濺射”形成的聚酯軟片構(gòu)成半透明電極是已有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣品。通常使用由ITO濺射形成的聚酯軟片提供一種具有適合用作電極的導(dǎo)電性能的便于使用的半透明材料。
使用這種聚酯軟片方案的一個(gè)缺點(diǎn)是電致發(fā)光燈的形狀和尺寸在很大程度上取決于由ITO濺射形成的可制造聚酯軟片的尺寸和形狀。另外，使用ITO濺射軟片的設(shè)計(jì)因素是需要平衡電致發(fā)光區(qū)域的所需尺寸與作用該區(qū)域所需的由ITO軟片產(chǎn)生的電阻(以及照明/功率損耗)。通常，大電致發(fā)光層將需要低電阻ITO軟片以保持易控制的功耗。因而，必須制作ITO濺射軟片以滿足將它們用于特定燈中的需要。這將使燈的生產(chǎn)程序復(fù)雜，增加定做ITO濺射軟片研制周期，并且要依據(jù)可生產(chǎn)的燈的尺寸和形狀來整體考慮。此外，使用ITO濺射軟片會(huì)增加非標(biāo)準(zhǔn)形狀的電致發(fā)光燈的制造成本。
已有技術(shù)的電致發(fā)光燈的其它層懸浮在化學(xué)性能彼此不相同的多個(gè)不一樣的載體化合物(也常常稱為“載體”)中。正如將要討論的，這些載體化合物相互重疊并且放在濺射軟片上將在燈的制造和性能方面產(chǎn)生特殊的問題。
電致發(fā)光層通常包括懸浮在液態(tài)形式的纖維素類樹脂中的電致發(fā)光類熒光粉。在許多制造過程中，懸浮出現(xiàn)在位于半透明電極的聚酯上的濺射ITO層上方。各電致發(fā)光熒光粉的顆粒通常都較大，從而能提供足夠大的熒光粉顆粒以發(fā)出強(qiáng)烈的光。但是，這樣大小的粒子會(huì)引起懸浮不均勻。另外，較大粒子的熒光粉能使由電致發(fā)光發(fā)射的光呈木紋狀。
介質(zhì)層通常包括懸浮在呈液態(tài)的纖維素類樹脂中的二氧化鈦和鈦酸鋇混合物。繼續(xù)上面描述的示例性的制造過程，懸浮通常出現(xiàn)在電致發(fā)光層的上方。應(yīng)該注意到，為了較好的發(fā)光，電致發(fā)光層通常將半透明電極和介質(zhì)層分開，盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)為這對于函數(shù)式電致發(fā)光燈并不需要。可能不常用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)需要將電致發(fā)光層和半透明電極分開的介質(zhì)層。還應(yīng)該注意到，已有技術(shù)中的燈的熒光粉和介質(zhì)層偶爾利用聚酯類樹脂作為載體化合物，而不是利用上面討論的最典型的纖維素類樹脂。
第二電極一般是不透明的并且包括一個(gè)通常懸浮在丙烯酯類或聚酯類載體中的導(dǎo)體，例如銀和/或石墨。
使用已有技術(shù)中的這些通用的液態(tài)類載體化合物的一個(gè)缺點(diǎn)是，各種懸浮元素的相對重量引起懸浮快速分開。這需要頻繁地?cái)嚢枰后w溶液以維持懸浮。這種攪拌要求增加制造步驟和懸浮液特性的變化。此外，已有技術(shù)通用的液體載體化合物極易揮發(fā)并且通常揮發(fā)出有害或有毒氣體。因而，希望在需要高度注意工人安全的環(huán)境中減少當(dāng)前制造過程的揮發(fā)。
已有技術(shù)中通用的將不同載體化合物組合在一起的另一缺點(diǎn)是在多層之間的結(jié)合和過渡是固有的原子團(tuán)。這些層間的原子團(tuán)過渡在裝配彎曲或暴露于過度溫度變化時(shí)就強(qiáng)烈地趨向于分離成層。
將不同載體化合物組合的另一缺點(diǎn)是每一層都有不同的處理和應(yīng)用要求。顯然必須用不同的技術(shù)形成電致發(fā)光燈的每一層，所述不同技術(shù)包括化合物的制備、應(yīng)用和固化技術(shù)。制造技術(shù)的不同使制造過程復(fù)雜并因而影響制造成本和產(chǎn)品性能。
因此，已有技術(shù)需要一種在單一公用載體中懸浮多層的電致發(fā)光系統(tǒng)。由此產(chǎn)生這樣一種結(jié)構(gòu)一經(jīng)固化，多層將變成單片物質(zhì)的薄片。因而制造過程將會(huì)簡化并且產(chǎn)品性能將會(huì)得到改進(jìn)。
通過使系統(tǒng)的原料分別預(yù)先懸浮在單一公用載體中并且然后按正確的容量比例以組件形式組合將會(huì)進(jìn)一步提高這樣制造的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)產(chǎn)品性能。
本發(fā)明通過在應(yīng)用之前將各層懸浮在單一載體化合物中來解決已有技術(shù)的電致發(fā)光燈的上述問題，單一載體化合物最好是凝膠形式的乙烯基樹脂。顯然，凝膠形式的乙烯基樹脂具有固有的觸變性，從而能保證本發(fā)明的許多制造優(yōu)點(diǎn)。對于本發(fā)明來說，“觸變性”指的是通過攪拌可將較厚的材料變薄的流變性。
因此，根據(jù)本發(fā)明，將各層懸浮在單元載體化合物中并且然后處理成層狀物。一經(jīng)固化，單元載體化合物就將每一個(gè)各應(yīng)用層有效地結(jié)合成層化單片物質(zhì)。從而，根據(jù)本發(fā)明制造的電致發(fā)光燈比較堅(jiān)固，并且不易分離成層。而且還簡化了制造過程。
正如上面所指出的，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例采用具有觸變性的凝膠形式的乙烯基樹脂作為單一載體化合物。這樣的選擇令人吃驚地與已有技術(shù)所希望的技術(shù)相反。如上所述，函數(shù)式電致發(fā)光燈需要能實(shí)現(xiàn)電容特性的介質(zhì)層。乙烯基樹脂不常用作介質(zhì)材料，所以其利用是非直觀的。已進(jìn)一步地并且是有點(diǎn)偶然地證實(shí)這種選擇能適合于多種類型的的基片，包括金屬、塑料和布纖維。此外，與傳統(tǒng)的載體化合物不同，乙烯基凝膠非常適合于眾所周知的制造技術(shù)，例如網(wǎng)板層印刷技術(shù)。
本優(yōu)選實(shí)施例的最佳應(yīng)用在服裝行業(yè)。很顯然，通過網(wǎng)板印刷技術(shù)可以將在此公開的電致發(fā)光系統(tǒng)應(yīng)用到很寬范圍的服裝和服飾中，從而產(chǎn)生實(shí)際上不受形狀、尺寸和范圍限制的電致發(fā)光圖案。應(yīng)將這種應(yīng)用與已有技術(shù)中以前公知的服裝技術(shù)區(qū)分開，在已有技術(shù)中將預(yù)定形狀和尺寸的電致發(fā)光燈組合起來并通過縫、粘或其它類似方法固定到服裝上。當(dāng)然，本發(fā)明與這種技術(shù)的明顯區(qū)別在于，與已有的系統(tǒng)不同，用服裝的纖維作電致發(fā)光燈的基片。
而且，不用說，本發(fā)明并不完全局限于用在服裝行業(yè)。正如前面所述的那樣，本發(fā)明適合于很寬范圍的基片并且有無數(shù)的更進(jìn)一步的用途，包括但不局限下應(yīng)急照明、測量儀表照明、LCD背照明、信息顯示、背照明鍵盤等。事實(shí)上，本發(fā)明的目的強(qiáng)烈地建議，在過去信息或可視圖案由作用到基片上的油墨表達(dá)的任何應(yīng)用中，現(xiàn)在適合于由電致發(fā)光來改善或取代相同的信息。
另外，會(huì)認(rèn)識(shí)到，可將已有技術(shù)中慣用的輔助設(shè)備與本發(fā)明結(jié)合以進(jìn)一步地拓寬其應(yīng)用的范圍。例如，可提供染料和/或?yàn)V色器以實(shí)際上獲得任何顏色。另外，可將計(jì)時(shí)器和定序器用于動(dòng)力供應(yīng)，以獲得時(shí)滯或其它時(shí)間上的效果。
會(huì)進(jìn)一步地意識(shí)到，盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括使用網(wǎng)板印刷技術(shù)的應(yīng)用，但是任何應(yīng)用方法也可能合適。例如，通過在不與基片接觸的噴管在力的作用下噴射將各層作用到一個(gè)基片上。還應(yīng)該注意到，根據(jù)本發(fā)明，甚至本發(fā)明電致發(fā)光系統(tǒng)包括的每一層都可按與其鄰層不同的方式來提供。
本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于，雖然逐次提供本發(fā)明的層，但是由于使用單一載體化合物，因而發(fā)明的層與其鄰近層的結(jié)合特別牢固。每層的這種結(jié)合實(shí)現(xiàn)一個(gè)分層的單片物。從而本發(fā)明的單片結(jié)構(gòu)不會(huì)在彎曲時(shí)分離成層，已發(fā)現(xiàn)彎曲時(shí)分離成層是當(dāng)前系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是，通過使用用作多層的單一載體化合物，生產(chǎn)變得簡單并且生產(chǎn)成本大大降低。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中僅購買和處理一種載體化合物。此外，由于可通過相同的方法提供每一層、每一層固化需要類似的條件、以及每一層可用相同的溶劑清洗，因而簡化了層的提供和材料處理，包括沒備的清冼。
利用凝膠形式的乙烯基樹脂作載體時(shí)本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，凝膠在其初始混合之后能保持活性原料長時(shí)間繼續(xù)完全懸浮。當(dāng)然，這樣的保持懸浮將節(jié)省生產(chǎn)成本，因?yàn)樵喜粫?huì)從懸浮液中沉淀出來，省去了再攪件。
此外，凝膠將減少浪費(fèi)，因?yàn)槟z比已有技術(shù)常用的載體化合物揮發(fā)少。通過按上面所述方式增加懸浮液的壽命能進(jìn)一步地減少浪費(fèi)。已有技術(shù)頻繁攪拌易揮發(fā)載體化合物的要求會(huì)促進(jìn)載體的蒸發(fā)。通過省去頻繁攪拌，將會(huì)使較少的載體化合物蒸發(fā)。
另外，凝膠形式的乙烯基樹脂的觸變性(通過攪拌使載體變得較薄)避免需要為了分層處理(例如網(wǎng)板印刷)而制備的懸浮液的混合物或溶劑。此外，使用在此公開的化合物的實(shí)驗(yàn)表明，懸浮液在使用前通常不需要攪拌?？梢詮娜萜髦兄苯犹崛腋∫翰⒅苯佑糜诰W(wǎng)板。已經(jīng)表明通過使懸浮液穿過網(wǎng)板產(chǎn)生的剪切力能提供足夠的攪拌而使懸浮液變得稀薄以通過網(wǎng)板。
這種性能的優(yōu)點(diǎn)是顯然的。正如所述的，可將懸浮液從容器中直接加到網(wǎng)板上?？珊喕a(chǎn)步驟和操作者培訓(xùn)。在使用之前并不需要制備懸浮液。另外，使沒有使用的懸浮液的恢復(fù)達(dá)到最大極限，因?yàn)榭蓮木W(wǎng)板中除去懸浮液并返回其容器中以后再次使用。在連續(xù)的印刷操作正在進(jìn)行時(shí)可自由地將“新“懸浮液加入仍然在網(wǎng)板上的“老”懸浮液中。由于懸浮液為凝膠，所以提供有懸浮液的網(wǎng)板本身可以不流失地在水平和垂直位置之間傾斜。
凝膠形式的乙烯基樹脂在用作單一載體化合物時(shí)其觸變特性的另一優(yōu)點(diǎn)是，它適用于一個(gè)組件。電致發(fā)光系統(tǒng)的原料可以事先懸浮在觸變性載體中，并且最好以正確相對容量比例提供。這更進(jìn)一步地簡化了本發(fā)明在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。用組件能使規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)化。絕對沒有浪費(fèi)。此外，當(dāng)以正確的容量比例提供原料時(shí)，一種原料不會(huì)相對其它供應(yīng)過多。由于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明需要很少的步驟，從而可以簡化規(guī)程本身。減少操作者誤差，并且整個(gè)過程變得更加加倍可靠。
凝膠形式的乙烯基樹脂觸變性提供的另一優(yōu)點(diǎn)在于，它以比傳統(tǒng)的電致發(fā)光系統(tǒng)載體溫度(140℃和140℃以上)低的溫度(100℃-105℃)固化。這樣較低的溫度可使傳送裝置象實(shí)行固化過程一樣地加熱。相反，較高溫度通常需要加熱爐或強(qiáng)迫風(fēng)熱。顯然，在此公開的觸變性乙烯基樹脂凝膠所允許的傳送裝置加熱非常適用于當(dāng)前的網(wǎng)板印刷制造操作。
通過使用在電致發(fā)光層中的混合物來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，混合物的顆粒結(jié)構(gòu)比也懸浮在其中的密封的電致發(fā)光類熒光粉小。增加這樣的化合物會(huì)導(dǎo)致更均勻作用的電致發(fā)光層。這樣的混合物還能用作一個(gè)光漫射器，補(bǔ)償熒光粉的發(fā)光的顆粒效應(yīng)。最后，實(shí)驗(yàn)表明，這樣的混合物甚至可以在分子能量級(jí)與熒光粉結(jié)合，增強(qiáng)密封的熒光粉本身的發(fā)光。
為了詳細(xì)描述本發(fā)明，前面已相當(dāng)寬地描繪了本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，從而可以更好地理解下面的內(nèi)容。下面將描述構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求主題的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該意識(shí)到，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以容易地利用所公開的構(gòu)思和特定的實(shí)施例作為修改或設(shè)計(jì)其它實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。還應(yīng)意識(shí)到，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，這樣的等效結(jié)構(gòu)并不脫離所附權(quán)利要求所限定的發(fā)明的精神和范圍。
為了更全面地理解本發(fā)明以及其優(yōu)點(diǎn)，參見下面結(jié)合附圖的描述所作的說明，其中

圖1是應(yīng)用到基片17上的電致發(fā)光燈10的平面圖；圖2是圖1所示的電致發(fā)光燈10的橫截面圖；圖3描述了采用預(yù)定的“檢驗(yàn)標(biāo)記”設(shè)計(jì)的本發(fā)明的另一電致發(fā)光燈10；圖4是圖3所示的電致發(fā)光燈10的橫截面5描述應(yīng)用于具有限定圖象的著色濾波器的基片17上的本發(fā)明的電致發(fā)光燈10；圖6是圖5所示的電致發(fā)光燈10的橫截面圖。
參見圖1，將電致發(fā)光燈10施加在基片17上，并且電致發(fā)光燈包括，參見圖2，蓋12、母線11、半透明電極13、電致發(fā)光層14、介質(zhì)層15、以及后電極16。在本最佳實(shí)施例中，基片17是布或紡織品基片，例如聚酯棉或皮革。然而，根據(jù)本發(fā)明，基片17可用能適合作為基片支撐電致發(fā)光燈10的任何材料，例如，金屬、塑料、紙、玻璃、木頭、或者光滑石頭。
再參考圖1，示出了從蓋12凸出的觸頭19，觸頭19與后電極16電連接。因而可以使電源(沒有示出)，最好是110v/400Hz AC，便于通過觸頭19與后電極16電連接。顯然，為了提高后電極16與電源之間的導(dǎo)電性，觸頭19也可采用母線的形式，與下面討論的母線11類似。
仍然參考圖1，圍繞電致發(fā)光燈10的周邊設(shè)置母線11。母線11與AC電源(沒有示出)的另一端連接，從而能使半透明電極13和電源之間電連接。當(dāng)然，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，也可將母線11減小為一個(gè)小觸頭，與觸頭19類似，或者僅對半透明電極13的一個(gè)邊緣提供母線11。
顯然可以由任何合適的導(dǎo)電材料制作母線11和觸頭19。在此的最佳實(shí)施例中，母線11和觸頭19都是非常薄的銅帶。
從圖2可以看出，電致發(fā)光燈10在結(jié)構(gòu)上與平板電容器類似，后電極16和半透明電極13為所述的平板。當(dāng)施加電源時(shí)，介質(zhì)層15在后電極16和半透明電極13之間提供非導(dǎo)電隔離，同時(shí)電致發(fā)光層14變成激發(fā)狀態(tài)并發(fā)射光子以產(chǎn)生光，所述電致發(fā)光層14包括密封的懸浮在其中的熒光粉。
在圖2中可以看到，在本最佳實(shí)施例中，設(shè)置介質(zhì)層15和電致發(fā)光層14以蓋住后電極16和半透明電極13。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是阻止后電極16和半透明電極13之間直接電接觸，從而減小電路短路的機(jī)會(huì)。然而，應(yīng)該知道，本發(fā)明的所有層可為任何大小，只要通過介質(zhì)層15和電致發(fā)光層14使后電極16和半透明電極13電絕緣就可以。
根據(jù)本發(fā)明，采用懸浮在單一載體化合物中的活性原料(以后也稱為“摻雜劑”)沉積一層或者多層，最好是包括后電極16、介質(zhì)層15、發(fā)光層14、半透明電極13和蓋12的所有層。當(dāng)然，即使此中的優(yōu)選實(shí)施例公開了示范性使用所有的層都懸浮在其中的單一載體，但是本發(fā)明的其它實(shí)施例可以是不讓所有相鄰接層都懸浮在其中。應(yīng)該進(jìn)一步地意識(shí)到，按照本發(fā)明，也可以使用不同的載體化合物來懸浮相鄰接的層，只要將這種不同載體化合物配置成凝結(jié)在一起以形成具有單片特性的物體就行。
在本優(yōu)選實(shí)施例中，單一載體化合物是凝膠形式的聚乙烯樹脂。一旦凝固，電致發(fā)光燈10就具有通過單片物質(zhì)沉積的一組活性薄片的特性。進(jìn)一步地，通過與能夠購置大量的單一化合物、以及貯存、混合、裝載、固化和凈化相似的懸浮液相應(yīng)的節(jié)約措施，使用單一載體能減低制造成本。
研究表明使用凝膠形式的載體還帶來其它優(yōu)點(diǎn)。凝膠的粘度和密封性導(dǎo)致混入凝膠中的顆粒摻雜劑的良好懸浮性。改進(jìn)的懸浮性不需要太頻繁地?cái)嚢杌衔镆员３謸诫s物懸浮。經(jīng)驗(yàn)表明，不太頻繁地?cái)嚢钑?huì)在制造過程期間較少浪費(fèi)化合物。
不用說，凝膠形式的聚乙烯樹脂具有固有的觸變性特性。在上面的“概述”部分詳細(xì)地討論了單一觸變性載體提供的制作優(yōu)點(diǎn)。
此處，凝膠形式的聚乙烯樹脂與已有技術(shù)中目前使用的液態(tài)纖維、丙烯酸和聚酯類樹脂相比，不易揮發(fā)并且危害少。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用作單一載體的乙烯基凝膠是一種電子類乙烯基油墨，例如，為能從Acheson買到的SS24865。已發(fā)現(xiàn)這樣的凝膠形式的電子類乙烯基油墨使顆粒摻雜物在整個(gè)制作過程中保持在幾乎整個(gè)懸浮液中。此外，用已有技術(shù)中慣用的網(wǎng)板印刷技術(shù)這種電子類乙烯基油墨最適合的成層應(yīng)用。
參見圖2，最好將預(yù)定數(shù)量的摻雜物(下面將詳細(xì)討論)混合到各批單一載體中來實(shí)現(xiàn)給其上所述的各層摻雜。正如所述，最好用已有技術(shù)的網(wǎng)板印刷技術(shù)沉淀各層。但是，應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明并不局限于沉積一層或多層的任何特定方法。在各層沉積和固化之后，成層的單片結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯示電致發(fā)光特性。
再參見圖2，示出了沉積在基片17上的后電極16。正如前面所述，在描述的優(yōu)選實(shí)施例中，基片17是布纖維。然而，應(yīng)該意識(shí)到，在基片17本身是電導(dǎo)體(例如金屬)的可供選擇的實(shí)施例中，最好或者甚至必須在后電極16和基片17之間沉積一種第一保護(hù)絕緣層(沒有示出)。第一保護(hù)層還有利于當(dāng)基片17為特定的多孔材料時(shí)保證后電極16完全絕緣，防止通過基片17本身放電。應(yīng)該知道，在這樣的可選擇的實(shí)施例中，第一保持層的材料可以與圖2所示的蓋12完全相同，優(yōu)選凝膠形式的乙烯基樹脂(例如單一載體化合物)作為其它層。但是，與本發(fā)明一樣，可以使用已有技術(shù)中公知的合適的材料形成適合工作的絕緣的第一保護(hù)層。
后電極16包括摻有使懸浮液導(dǎo)電的原料的單一載體。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，后電極16中的摻雜劑是顆粒形式的銀。當(dāng)然，不用說，后電極16中的摻雜劑可以是任何導(dǎo)電材料，包括(但不局限于)金、鋅、鋁、石墨和銅，或它們的組合。也可以改變這些材料的相對比例以建立一種有效成本/有效電阻組合。經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，包含可懸浮在電子類乙烯基油墨中的銀/鉛的專利混合物適合用作后電極16和前總線11觸點(diǎn)，乙烯基油墨可從Grace Chemicals獲得的型號(hào)分別為M4200和M3001-RS、和/或Acheson銀PD020和Acheson鉛SS24747。研究進(jìn)一步地表明，約為8到12微米的層厚度給出適合工作的結(jié)果。可以用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)板印刷技術(shù)按這樣的厚度來沉積各層。
至于觸頭19，如圖1所示，雖然不是必須但最好是將觸頭19在固化之前作用到后電極16，以使觸頭16在與作為本發(fā)明的單片結(jié)構(gòu)的部分的后電極16接觸之間的電接觸最佳。
如圖2所示，在后電極16上沉積介質(zhì)層15。介質(zhì)層15包括摻有一種顆粒形式的介質(zhì)的單一載體。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該摻雜劑是鈦酸鋇粉末。實(shí)驗(yàn)表明，包含按重量計(jì)為50％-75％鈦酸鋇粉末與50％-25％的凝膠形式的電子類乙烯基油墨的懸浮液，當(dāng)通過絲網(wǎng)板施加約15-35微米厚時(shí)，形成一個(gè)適合工作的介質(zhì)層15。在一個(gè)球磨機(jī)中最好將鈦酸鋇與乙烯基凝膠混合大約48小時(shí)?？蓱{名字從Tam Ceramics獲得合適的鈦酸鋇粉末，而乙烯基凝膠可以是來自Acheson的SS24865，正如前面所述。還應(yīng)該意識(shí)到，也可以從其它的介質(zhì)材料中單獨(dú)地或以其混合物形式選擇介質(zhì)層15中的摻雜劑。這樣的其它材料可以包括二氧化鈦，或聚酯薄膜、聚四氟乙烯衍生物，或聚苯乙烯衍生物。
應(yīng)進(jìn)一步知道，用介質(zhì)摻雜劑的電容器常數(shù)以及介質(zhì)層15的厚度來描述介質(zhì)層15的電容特性。由已有技術(shù)知道，太薄的介質(zhì)層15具有太小的電容量，會(huì)帶來不可能接收的耗用功率。相反，太厚的介質(zhì)層15具有過大的電容量，會(huì)禁止電流流過電致發(fā)光燈10，因而需要更多的功率來激勵(lì)發(fā)光層14。研究表明，通過使用Y5V、從Tam Ceramics獲得的專利鈦酸鋇衍生物作為介質(zhì)層15中的附加或可替換的摻雜劑使這些競爭考慮的解決方案變得更容易。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)Y5V用作摻雜劑或用作懸浮在介質(zhì)層15中的鈦酸鋇粉末的代用品時(shí)，Y5V呈現(xiàn)出明顯改善介質(zhì)層15的電容性性能的特性。
已經(jīng)證實(shí)，最好以多層形式沉積介質(zhì)層15。實(shí)驗(yàn)表明，網(wǎng)板印刷技術(shù)可沉積層中帶有“針孔”的層。介質(zhì)層15中的這種針孔不可避免地引起電致發(fā)光燈10的電容性結(jié)構(gòu)擊穿。因此，最好用多于一個(gè)的網(wǎng)板印刷得到介質(zhì)層15，從而使后面的層堵塞前面網(wǎng)板印刷應(yīng)用形成的針孔。
除了針孔補(bǔ)救外，沉積多層對電致發(fā)光燈10的任何層還帶來進(jìn)一步的好處，例如，能使設(shè)計(jì)的厚度更精確，便于均勻固化。當(dāng)然，不用說，沉積多層的優(yōu)點(diǎn)還必須與制造不復(fù)雜和成本相對低的要求相平衡。
仍然參照圖2，在介質(zhì)層15上沉積發(fā)光層14。發(fā)光層14由摻有電致發(fā)光類密封熒光粉的單一載體構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)施加大約25-35微米厚的包含50％熒光粉與50％凝膠形式電子類乙烯基油墨(按重量計(jì))的懸浮液時(shí)，該懸浮液能形成適合工作的發(fā)光層14。熒光粉便利地與乙烯基凝膠混合10-15分鐘。應(yīng)該最好選用對各熒光粉粒子損壞最少的方法混合。憑名子可以從OsramSylvania獲得合適的熒光粉，乙烯基凝膠還可以是來自Acheson的SS24865。
應(yīng)該知道，由電致發(fā)光燈10發(fā)出的光的顏色取決于用在發(fā)光層14中的熒光粉的顏色，而且通過顏料可進(jìn)一步地改變光的顏色。最好是，在加入熒光粉之前將所需顏色的顏料與乙烯基凝膠混合。例如，可將若丹明加入發(fā)光層14中的乙烯基凝膠中，在驅(qū)動(dòng)電致發(fā)光燈10時(shí)就發(fā)射白光。
實(shí)驗(yàn)還表明，合適的摻合物，例如鈦酸鋇，可改善發(fā)光層14的性能。正如上面所述，如鈦酸鋇之類的摻合物比發(fā)光層14中懸浮的電致發(fā)光類熒光粉有較小的顆粒結(jié)構(gòu)。因而，摻雜物使懸浮液的稠度一致，使發(fā)光層14比較均勻地下降，以及有助于懸浮液中的熒光粉均勻分布。較小粒度的摻合物還用作光漫射器，補(bǔ)償發(fā)光熒光粉的粒狀外觀特性。最后，經(jīng)驗(yàn)還表明，鈦酸鋇摻合物通過促進(jìn)光子發(fā)身率實(shí)際上還可以改善分子能級(jí)的熒光粉的發(fā)光。
正如前面所述，在本優(yōu)選實(shí)施例中所用的鈦酸鋇摻合物與用在介質(zhì)層15中的鈦酸鋇相同。如前所述，可憑名稱從Tam Ceramics得到粉末形式的這種鈦酸鋇。在本優(yōu)選實(shí)施例中，將鈦酸鋇預(yù)先混合到乙烯基凝膠中，最好是以70％(按重量計(jì))乙烯基凝膠載體與30％鈦酸鋇的比例來混合。在球磨機(jī)中進(jìn)行這種混合至少48小時(shí)。如果發(fā)光層14要著色，則應(yīng)該在球磨機(jī)混合之前將染料加到乙烯基凝膠載體中。乙烯基凝膠載體仍然可以是來自Acheson的SS24865。
現(xiàn)在再參照圖2，在發(fā)光層14上沉積半透明電極13。半透明電極13由摻有顆粒形式的可適用的半透明電導(dǎo)體的單一載體組成。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這種摻雜劑是粉末形式的銦錫氧化物(ITO)。
必須參照幾個(gè)變量設(shè)計(jì)半透明電極。將會(huì)理解到，半透明電極13的性能不僅受所使用的ITO的濃度的影響而且還受ITO摻雜劑本身的氧化銦與錫的比例的影響。在確定半透明電極13要利用的ITO的準(zhǔn)確濃度時(shí)，應(yīng)該考慮例如電致發(fā)光燈的尺寸和能得到的功率之類的因素。在混合時(shí)使用的ITO越多，半透明電極的導(dǎo)電性就越好。但這是以半透明電極變得幾乎不是半透明為代價(jià)的。電極越不透明，就需要越多的功率來產(chǎn)生足夠的電致發(fā)光照明。另一方面，透明電極13越導(dǎo)電，電致發(fā)光燈10整個(gè)將具有越小的電阻，因而產(chǎn)生電致發(fā)光所需要的功率越小。因此，將很容易地理解到，在ITO中氧化銦與錫的比例、懸浮液中ITO的濃度和整個(gè)層厚度都必須仔細(xì)地平衡考慮以獲得滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求的性能。
實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)通過絲網(wǎng)板施加約5微米厚的一種懸浮液時(shí)，將形成作為大多數(shù)應(yīng)用的適合工作的透明電極13，懸浮液是按重量計(jì)25％-50％的ITO粉末與50％-75％電類凝膠形式的乙烯基油墨的懸浮液，ITO粉末包括90％的氧化銦和與50％-75％電類凝膠形式的乙烯基油墨的懸浮液，ITO粉末包括90％的氧化銦和10％的錫。最好將ITO粉末與乙烯基凝膠在球磨機(jī)中混合約24小時(shí)。一般需要仔細(xì)地?cái)嚢枰栽谧饔玫拿恳粎^(qū)產(chǎn)生高質(zhì)量透明油墨?？蓱{名子從Arconium得到ITO粉末，而乙烯基凝膠仍然是來自Acheson的SS24865。
不用說，透明電極13中的摻雜劑并不局限于ITO，而可以是任何其它具有透明特性的導(dǎo)電摻雜劑。代替ITO的一個(gè)方案是單獨(dú)使用氧化銦(“IO”)。使用ITO給透明層產(chǎn)生淺綠色調(diào)，而IO產(chǎn)生白或淺黃色調(diào)?！皽p少ITO”(減少氧化銦相對錫的含量)產(chǎn)生灰/蘭色調(diào)。
應(yīng)該知道，在制造過程中將母線11施加到透明電極13上，如圖1所示，以提供透明電極13和電源之間電連接(沒有示出)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在透明電極13沉積在發(fā)光層14上之后，將母線11設(shè)置在電極13上。最好在固化之前將母線11施加到透明電極13上，以使母線11成為本發(fā)明單片結(jié)構(gòu)的部分，從而使母線11和透明電極13之間的電接觸最佳。然而，不用說，也可以在沉積透明電極13之前或其它任何時(shí)間施加母線11，只要在成品結(jié)構(gòu)中母線11保持與透明電極13電接觸就行。
再參照圖2，蓋12將基片17上的電致發(fā)光燈10密封。盡管電致發(fā)光燈10運(yùn)行并不需要這樣的結(jié)構(gòu)，但是蓋最好將各層密封在其中并且由此實(shí)際上延長了電致發(fā)光燈10的工作壽命。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，蓋12是一種單一載體的未摻雜層，仍然可為乙烯基凝膠，例如來自Acheson的SS24865，大約10-30微米厚。
還會(huì)知道，可將活性原料加入蓋12中以解決特殊問題或產(chǎn)生有益的效果。例如，UV濾波器將有益于延長設(shè)計(jì)成工作在戶外陽光中的燈的壽命。此外，可用染料或其它著色劑產(chǎn)生特殊用途的濾色器。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于圖2所示的作為當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例的各層的順序。正如已經(jīng)所述的，不常用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)需要將透明電極13和發(fā)光層14隔開的介質(zhì)層15。另外，后電極16也可是透明的。在另一應(yīng)用中，如果希望光透過基片，則可將透明電極13施加到基片17上。
現(xiàn)在參看圖3和圖4，描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的另一電致發(fā)光燈10。參見圖4，可以看出，已經(jīng)以預(yù)定的形狀提供了電致發(fā)光燈10的各層以提供由此形成的預(yù)定電致發(fā)光圖象。這證實(shí)了在電致發(fā)光燈10的各層懸浮在單一凝膠載體中時(shí)能由網(wǎng)板印印刷各層所實(shí)現(xiàn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。燈的設(shè)計(jì)尺寸和形狀不再受市場上可買到的濺射ITO軟片的尺寸和形狀的構(gòu)成物限制，并且最后固化結(jié)構(gòu)的單片特性使燈能由許多不同的基片來支撐。結(jié)果是，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)或許以前不可能或不能實(shí)行的無數(shù)形狀和結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光燈10。
盡管沒有特別強(qiáng)調(diào)，但本領(lǐng)域的技人員也都知道，當(dāng)僅僅將發(fā)光層14沉積為預(yù)定形狀和尺寸時(shí)，而不是將電致發(fā)光燈10的所有層都形成預(yù)定的形狀和尺寸時(shí)，可獲得許多優(yōu)點(diǎn)。剩下的一層或多層可以較大，形狀比較均勻，或者甚至為不止一個(gè)獨(dú)立發(fā)光層所共有。這種技術(shù)的使用提出了加工節(jié)省措施，但是需要與所沉積的附加材料的成本相平衡。
參照圖5和圖6，與其中設(shè)置的著色濾波器50和51一起來描述電致發(fā)光燈10。本發(fā)明的此實(shí)施例中，如圖6所示，著色濾波器50和51疊放在透明電極13上。應(yīng)該知道，當(dāng)驅(qū)動(dòng)發(fā)光層14發(fā)射電致發(fā)光時(shí)，著色濾波器50和51使自電致發(fā)光燈10發(fā)射的光著色，形成多色光圖象。
前面“概述”部分詳細(xì)討論了由在此公開的用作最佳單一公用載體的凝膠形式的乙烯基樹脂的觸變性所帶來的優(yōu)點(diǎn)。將進(jìn)一步地知道，當(dāng)以組件形式設(shè)置本發(fā)明的電致發(fā)光系統(tǒng)時(shí)更能發(fā)揮這些優(yōu)點(diǎn)。采用組件形式時(shí)，按照前面公開的細(xì)則，每一摻雜劑都很容易地預(yù)先懸浮在觸變性公用載體中。然后組件按正確容量比例提供懸浮液以避浪費(fèi)或儲(chǔ)存一種特殊原料。
下面的表一列出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)組件的參數(shù)，參考在圖2上所示出的各層。
表一參照表一，將知道組件提供幾乎等容量V的后電極16懸浮液和半透明電極13懸浮液，具有容量大約為2V的介質(zhì)層15懸浮液，容量大約為3V的發(fā)光層14懸浮液。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)，但是在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍情況下能做出各種變化、替代和修改。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，具有能組合形成電致發(fā)光層制品的組成部件，層制品包括介質(zhì)層、將非半透明電極層和半透明電極層隔開的電致發(fā)光層，所述組件由如下容量的觸變性凝膠組成第一容量觸變性凝膠，它具有懸浮在其中的并且被布置成沉積成膜的非半透明電極摻雜劑以形成非半透明電極層；第二容量觸變性凝膠，它具有懸浮在其中的并且被布置成沉積成膜的介質(zhì)摻雜劑以形成介質(zhì)層；第三容量觸變性凝膠，它具有懸浮在其中的并且被布置成沉積成膜的電致發(fā)光摻雜劑以形成電致發(fā)光層；第四容量觸變性凝膠，它具有懸浮在其中的并且被布置成沉積成膜的半透明摻雜劑以形成半透明電極層。
2.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中第一容量的觸變性凝膠和第四容量的觸變性凝膠大致相等，第二容量的觸變性凝膠約為第一容量的觸變性凝膠的二倍，第三容量的觸變性凝膠約為第一容量的觸變性凝膠的三倍。
3.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中各容量的觸變性凝膠為凝膠形式的乙烯基樹脂。
4.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中非半透明電極摻雜劑包括從由石墨、金、銀、鋅、鋁和銅組成的集組中選擇的一種材料。
5.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中介質(zhì)摻雜劑包括從由鈦酸鋇、Y5V、二氧化鈦、聚酯薄膜衍生物、聚四氟乙烯衍生物和聚苯乙烯衍生物組成的集組中選擇的一種材料。
6.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中電致發(fā)光摻雜劑包括熒光粉。
7.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中電致發(fā)光摻雜劑包括一種電致發(fā)光材料和一種混合物，該混合物包括鈦酸鋇。
8.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中半透明電極摻雜劑包括從由銦錫氧化物、氧化銦、氧化鋁和氧化鉭組成的集組中選擇的一種材料。
9.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中懸浮在所述第二容量的觸變性凝膠中的介質(zhì)摻雜劑包括按重量比為50％-75％的鈦酸鋇粉末和50％-25％的凝膠形式的乙烯基樹脂。
10.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中懸浮在所述第三容量的觸變性凝膠中的電致發(fā)光摻雜劑包括按重量比為約50％的熒光粉和50％的凝膠形式的乙烯基樹脂。
11.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中懸浮在所述第四容量的觸變性凝膠中的半透明電極摻雜劑包括按重量比為25％-50％的銦錫氧化物和75％-50％的凝膠形式的乙烯基樹脂。
12.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，其中按約90％的氧化銦與10％的錫的比例混合成銦錫氧化物。
13.一種電致發(fā)光燈系統(tǒng)組件，具有能安裝形成電致發(fā)光層制品的組成部件，層制品包括介質(zhì)層、將非半透明電極層和半透明電極層隔開的電致發(fā)光層，所述組件由如下容量的觸變性凝膠組成第一容量的凝膠形式的乙烯基樹脂，第一容量具有懸浮在其中的并且被布置成沉積成膜的非半透明電極摻雜劑以形成非半透明電極層，其中非半透明電極摻雜劑包括從由石墨、金、銀、鋅、鋁和銅組成的集組中選擇的一種材料；第二容量的凝膠形式的乙烯基樹脂，第二容量具有懸浮在其中的并且被布置成沉積成膜的介質(zhì)摻雜劑以形成介質(zhì)層，其中介質(zhì)摻雜劑包括從由鈦酸鋇、Y5V、二氧化鈦、聚酯薄膜衍生物、聚四氟乙烯衍生物和聚苯乙烯衍生物組成的集組中選擇的一種材料；第三容量的凝膠形式的乙烯基樹脂，第三容量具有懸浮在其中的并且被布置成沉積成膜的電致發(fā)光摻雜劑以形成電致發(fā)光層，其中電致發(fā)光摻雜劑包括有熒光粉，其中懸浮在所述第三容量中的電致發(fā)光摻雜劑包括按重量比為約50％的熒光粉和約50％的凝膠形式的乙烯基樹脂；第四容量的凝膠形式的乙烯基樹脂，第四容量具有懸浮在其中的并且被布置成沉積成膜的半透明電極摻雜劑以形成半透明電極層，其中半透明電極摻雜劑包括從由銦錫氧化物、氧化銦、氧化鋁和氧化鉭組成的集組中選擇的一種材料；以及其中第一容量和第四容量大致相等，第二容量約為第一容量的二倍，第三容量約為第一容量三倍。
全文摘要
一種電致發(fā)光系統(tǒng),在應(yīng)用之前將相鄰的層懸浮在單一載體化合物中,從而在固化之后,層在單片物體內(nèi)形成活性分層。在優(yōu)選實(shí)施例中的載體化合物是凝膠形式的乙烯基樹脂,其固有的觸變性使其本身將原料預(yù)先懸浮在單一載體中。然后可以組件形式最好按正確的容量比例提供懸浮原料。本發(fā)明具有幾個(gè)制造優(yōu)點(diǎn),包括在各種基片上網(wǎng)板印刷整個(gè)電致發(fā)光系統(tǒng)的能力,所述的基片包括布、金屬、塑料、木頭或平滑石頭。
文檔編號(hào)H05B33/04GK1207470SQ9810920
公開日1999年2月10日 申請日期1998年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月29日
發(fā)明者K·布羅斯 申請人:E·L·專家公司