專利名稱：電致發(fā)光光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電致發(fā)光(EL)光源。更具體地，它涉及一種柔性電纜狀光源-一種電致發(fā)光燈絲(EFL)-及其生產(chǎn)方法。
在已知的光源中，通常把熒光粉放置在由兩個甚至于更多個電極產(chǎn)生的電場中。然而，所有的這類裝置都存在著纜狀EL光源的制作方法所固有的基本缺陷當(dāng)使用連續(xù)的浸涂處理工藝給電纜芯線(既可以是導(dǎo)電性材料，也可以是絕緣材料)涂敷電致發(fā)光層時，需要給熒光顆粒/粘結(jié)劑混合物必須是一種非常低粘度的液體，這可以通過加適當(dāng)?shù)娜軇崿F(xiàn)。不過，完成鍍敷熒光層的工序后，添加在混合物中的溶劑和其它溶劑一樣會蒸發(fā)出去，留下充滿含有空氣的孔隙的層。這些孔隙會大幅度地減小EL光源的電容，最終使得光源的亮度受損。
現(xiàn)有技術(shù)的EL光源還存在進(jìn)一步的缺陷。事實上，不僅上述這些不規(guī)則氣泡的壁表面散射引起光能量損失，上述充氣的孔隙還導(dǎo)致EL層的光學(xué)特性存在不連續(xù)性，在粘結(jié)劑/空氣界面上發(fā)生內(nèi)部全反射，也會造成光能損失。
本發(fā)明的目的之一就是要克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，在其它參數(shù)相同的條件下，提供一種無孔隙電致發(fā)光燈絲，使燈絲的電容和亮度得到很大幅度的提高。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光源至少由一個柔性、電纜狀電致發(fā)光燈絲組成，每個燈絲包括一個由電絕緣介質(zhì)層環(huán)繞的中央電極；由熒光粉和粘結(jié)劑的混合物組成的層，所述混合物涂敷到所述介質(zhì)層上；環(huán)繞由上述混合物組成的層的透明電極，其中在所述混合物層中形成的孔隙被一種透明物質(zhì)填充。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了制作光源的方法，包括以下幾個步驟在中央電極上覆蓋電絕緣介質(zhì)層；給上述帶有介質(zhì)層的中央電極上涂敷熒光粉和粘結(jié)劑混合物；把透明電極涂敷到所述混合物層上；為了填充上述混合物層中的孔隙，用填充物質(zhì)通過透明電極滲透上述混合物層；為了防止所述的填充物質(zhì)從被填充的孔隙中滲漏或者蒸發(fā)出來，在透明電極上覆蓋阻擋層；最后在所述的阻擋層外覆蓋一層透明的柔性聚合物。
為了有助于更完全地理解本發(fā)明的內(nèi)容，將結(jié)合下面的附圖描述該發(fā)明的若干最佳實施例。
關(guān)于附圖需要強(qiáng)調(diào)的是，附圖中的細(xì)節(jié)僅僅是為了直觀描述本發(fā)明的最佳實施例而舉出的例子，只是提供一種幫助理解發(fā)明的原理和概念的最有效途徑。因此，附圖僅僅提供了基本上理解本發(fā)明所需要的細(xì)節(jié)，除此之外沒有提供該發(fā)明有關(guān)結(jié)構(gòu)方面的細(xì)節(jié)。描述性文字和附圖相結(jié)合，就能夠使得已經(jīng)掌握了電致發(fā)光光源技術(shù)的人很清楚實踐中怎樣實現(xiàn)本發(fā)明的多種具體形式。
有關(guān)附圖的說明

圖1是第一種實施例的縱向剖面圖，該實施例的EFL由兩個電極構(gòu)成；圖2是在第一種實施例的基礎(chǔ)上附加一個電極的另一種實施例的縱向剖面圖；圖3是圖1和圖2放大后的縱向剖面圖，進(jìn)一步圖解說明包含孔隙的EL層的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖4的左半部分圖解表示了用液態(tài)單體填充圖3中的孔隙以后的情形，右半部分是在紫外線的照射下單體聚合成固態(tài)以后的孔隙示意圖；圖5是一種適于安裝在平面上的EFL實施例的示意圖；圖6所示的實施例是在圖2所示附加電極的基礎(chǔ)上，沿軸向裝設(shè)了一根輔助電極，該輔助電極與附加電極的繞組線圈之間是導(dǎo)電接觸；圖7是圖6所示實施例沿VII-VII平面的剖面圖；圖8是由多個電極構(gòu)成一個電致發(fā)光燈絲的實施例示意圖；圖9是由兩個電致發(fā)光燈絲構(gòu)成的實施例的剖面圖；圖10是圖9所示實施例沿X-X平面的縱向剖面圖；圖11所示的實施例在結(jié)構(gòu)上與圖2類似，所不同的是，該實施例通過涂敷一層導(dǎo)電液增強(qiáng)了透明電極和附加電極之間的電接觸；及圖12是在圖9所示實施例的透明電極上涂敷類似導(dǎo)電液后的示意圖。
參考附圖，從圖1可以看到，F(xiàn)FL的第一種實施例用一根柔性銅導(dǎo)線做成電極2，在銅線表面覆蓋電絕緣介質(zhì)層4，在氰乙基淀粉基中加入柔性粘結(jié)劑和BaTiO3粉末的混合物是該層的優(yōu)選材料，層4的最佳厚度為10-15μm。熒光層6環(huán)繞該層，該層附著在氰乙基淀粉基與柔性粘結(jié)劑中。很薄的透明電極8環(huán)繞層6，層6最佳厚度為30到100μm，可以選擇厚度為200-400埃的金層做成透明電極8，選擇導(dǎo)電氧化物或者導(dǎo)電的聚合物也是適合的。層6本身覆蓋由透明的粘性物質(zhì)構(gòu)成的阻擋層10，例如硅油或者粘度系數(shù)超過1000mPa sec的油脂均可，后面將會進(jìn)一步解釋阻擋層10的作用。最后，在阻擋層10的表面涂敷透明的柔性聚合物層12，該聚合物可以是聚乙烯或者PVC等，其厚度為0.3-1.2mm。
給電極2和8之間作用幅度范圍為30-300V、頻率范圍為50Hz-20KHz的交流電壓，上述ELF就可以正常發(fā)光。如果沒有任何明顯的損壞，該ELF可以承受半徑為3d到5d的重復(fù)彎曲(10-20次)，這里d是ELF的直徑，其最佳值大約是1.6mm，不過比最佳值大一點(diǎn)或者小一點(diǎn)也都是可行的。
圖2和圖1所示實施例的區(qū)別在于，前者比后者多一根直徑大約為0.08mm的銅導(dǎo)線做成的附加電極14。該電極螺旋狀地纏繞在透明電極8的表面，一方面可以使得阻抗較高的電極8的軸向電勢達(dá)到平衡，另一方面，即使在極薄的電極8受損的情況下，該附加電極也可以確保整個燈絲連續(xù)發(fā)光。在圖2所示的電極2和14之間作用適當(dāng)?shù)慕涣麟妷?，該燈絲就可以正常發(fā)光。
相對于圖1和圖2放大之后的圖3更進(jìn)一步示例了EL層6的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。正如前面所述，為了能夠通過簡單的浸鍍處理鍍敷EL層6，要求由熒光顆粒16和粘結(jié)劑(氰乙基淀粉或者氰乙基纖維素均可，介電常數(shù)ε大約為24)構(gòu)成的混合物呈現(xiàn)粘度相當(dāng)?shù)偷囊簯B(tài)，通常用丙酮或者DMF等有機(jī)溶劑溶解粘結(jié)劑18來實現(xiàn)低粘度要求。經(jīng)過浸鍍和干燥處理后，有機(jī)溶劑蒸發(fā)出去，僅留下由熒光顆粒16和粘結(jié)劑18構(gòu)成的EL層6，其中充滿了含有空氣的孔隙20，有關(guān)孔隙的危害性已經(jīng)在前面討論過。
然而值得注意的是，EL層6中的孔隙成因與溶劑蒸發(fā)過程無關(guān)，而是與處理工藝有關(guān)，比如說在形成混合物的某個過程中就已經(jīng)形成孔隙了。
實踐表明，消除上述孔隙之前給EL層6上鍍敷透明電極8是比較合理的工藝流程。制作電極8的最佳材料是厚度約200-400埃的透明金層，最好采用已知的濺射工藝方式生成。
完成鍍敷電極8的工序以后，接下來選用能夠稀釋粘結(jié)劑18的乙酸乙酯作為填充液，利用毛細(xì)現(xiàn)象消除氣隙20。由于電極8很薄，它不僅是透明的，而且具有液體滲透性，因此，填充液通過電極8滲入。
為了防止填充液從氣隙中滲漏或者蒸發(fā)出來，緊接著需要給透明電極8的表面鍍敷阻擋層10，不僅要求選用透明的粘性絕緣材料，而且要求該材料不會與熒光層6和填充液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，若選用氰乙基材料作為粘結(jié)劑18，選用乙酸乙酯充當(dāng)填充液，選用粘度系數(shù)超過1000 mPa scc的硅油充當(dāng)阻擋層材料就是合適的搭配。
這樣以來，在其它參數(shù)和工藝條件完全相同的情況下，如果經(jīng)過乙酸乙酯填充、并在電極8表面鍍敷硅油阻擋層10，制作而成的ELF的亮度要比沒有經(jīng)過填充處理的ELF的亮度高15-20％。
為了能夠達(dá)到最佳效果，不僅要求阻擋層10的折射率應(yīng)該高于其外側(cè)聚合物層12的折射率，與此同時，還要求它應(yīng)該低于透明電極8的折射率。
選用一種熱態(tài)(溫度等于或者低于200℃)時粘度低且易滲入孔隙20、在驟然冷卻或者接受特殊輻射時粘度急劇增大甚至于固化的物質(zhì)作為填充液材料也是可行的。例如(參看圖4)，在室溫條件下，用含有二苯基乙醇酮甲醚作為光引發(fā)劑的甲基丙烯酸甲酯填充孔隙20也是可行的。繼填充工序之后，用波長為254nm的紫外光(UV)照射，經(jīng)過光化學(xué)聚合作用，甲基丙烯酸甲酯聚合成聚甲基丙烯酸甲酯。因為填充物質(zhì)的粘度急劇增加了幾個數(shù)量級，孔隙就被永久填充了。
如果選用高粘度的液體或者固體充當(dāng)填充物質(zhì)，或者根本不使用填充物質(zhì)，就沒有必要防止孔隙中的液體滲漏。即使在這種情況下，阻擋層10也是必要的，因為它對于提高ELF的可靠性很有益處，列舉原因如下在ELF發(fā)生彎曲的時候，阻擋層能夠防止外側(cè)的聚合物層12與極薄的透明電極8之間發(fā)生摩擦，在結(jié)構(gòu)上對電極8起到保護(hù)作用。
選用疏水性的硅油等材料做成的阻擋層10可以進(jìn)一步防止外部的水蒸氣滲透進(jìn)入電致發(fā)光層6，充當(dāng)了電致發(fā)光層的附加保護(hù)屏障。如果選用甘油或者甘醇等疏水性物質(zhì)，它還同時起到干燥劑作用。在上述兩種情況下，阻擋層10都會延長ELF的服務(wù)壽命。
給ELF安裝接插件時，需要去掉最外側(cè)的聚合物層12，阻擋層10對底層結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，而且使操作變得容易。
圖4的左半部分和圖3基本相同，唯一區(qū)別是孔隙20已經(jīng)被液態(tài)單體填充了。經(jīng)過填充工序之后，單體在紫外線的照射下聚合成固態(tài)，在圖4的右半部分中用粗線22表示聚合后的情形。
圖5所示的ELF是專門為安裝于平面上而設(shè)計的結(jié)構(gòu)。在這種設(shè)計方案中，為了防止背面(對消費(fèi)者不可見的一側(cè))發(fā)光，減少能量損耗，僅在ELF的半個表面上鍍敷透明電極8。為便于把ELF安裝到平面上，需要在透明的柔性聚合物層12上專門設(shè)計一段平面部分23。層4、6和10的功能與其它附圖中的對應(yīng)部分相同。
在圖6所示的實施例中，除了在圖2所示實施例的基礎(chǔ)上纏繞了一層很細(xì)的螺旋狀導(dǎo)線電極14以外，還沿軸向裝設(shè)了一根相對較粗的輔助電極24，該電極和較細(xì)的線圈電極14直接電連接。因為電極24能夠承載相對較大的電流，當(dāng)需要EFL的作用距離達(dá)到100m以上時該設(shè)計方案很合適。
圖7是圖6所示實施例的剖面圖，表明該實施例具有獨(dú)特的梨狀外形。
圖8所示的實施例中，透明的柔性聚合物層12中間封裝了多個發(fā)光燈絲。和圖2所示的實施例相比，該方案的光能輸出更高一些。中央電極14分別與各個燈絲的透明電極8相連接，由公共的中央電極14給每個發(fā)光燈絲的透明電極8供電。因為電極14不會遮光，就允許其直徑相對大一些，使得很長的ELF也能夠正常工作。
圖9和圖10所示的實施例由兩個電致發(fā)光燈絲構(gòu)成，它們的透明電極8互相連接在一起。除了兩個電極8的相互連接區(qū)域以外，兩個燈絲被阻擋層10覆蓋后被聚合層12封裝在一起。
為了使得該實施例中的兩個電致發(fā)光燈絲都能夠正常發(fā)光，需要在兩個電極2之間加上兩倍的工作電壓。允許使用很長的連續(xù)燈絲(長達(dá)300m)是該實施例的主要優(yōu)點(diǎn)。通常情況下，允許加載在發(fā)光燈絲上的電流受螺旋狀細(xì)線圈14(圖2到圖6)的限制，從而限制了連續(xù)燈絲的長度。在本實施例中，芯狀電極2的直徑要大得多，因此流過它的電流也可隨之增大。
在圖11所示的實施例中，為了改善透明電極8和附加電極14之間長期的電接觸性能，給電極8纏繞附加電極14的過程中，以適當(dāng)?shù)木嚯x間隔(1cm-20cm)在附加電極表面涂敷導(dǎo)電粘結(jié)劑或者導(dǎo)電涂料的小液滴26。繼纏繞工序之后，把整個燈絲放在恒溫槽中加熱或者在紫外線下照射，促使導(dǎo)電液滴凝固。
圖12所示的實施例在兩個透明電極8之間涂敷了導(dǎo)電液滴26，達(dá)到了與上述類似的性能改善。涂敷液滴26之后，用力相互擠壓兩個燈絲，從而促使液滴凝固。
市場上買得到的摻雜銅、錳的硫化鋅混合物是優(yōu)先選用的熒光粉，改變它們的混合比例可以制作出期望顏色的光源。
很顯然，對于已經(jīng)掌握了電致發(fā)光光源基本技術(shù)的客戶而言，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于上述附圖中的實施例，在不改變本發(fā)明的主導(dǎo)思想或者本質(zhì)特性的情況下，以其它特定的方式也能夠設(shè)計出本發(fā)明新的實施例。因此，從各個角度考慮，只能把現(xiàn)有的實施例看作附圖，而不是本發(fā)明的約束條件，本發(fā)明的權(quán)限應(yīng)該以增補(bǔ)的權(quán)利要求書中的內(nèi)容為準(zhǔn)，而不能以前面描述的實施例為準(zhǔn)，任何在含義和范圍上與權(quán)利要求書中條目等價的實施例都一律被視為本發(fā)明的權(quán)限。
權(quán)利要求
1.至少由一個柔性纜狀電致發(fā)光燈絲構(gòu)成的光源，每個燈絲包括一個由電絕緣介質(zhì)層環(huán)繞的中央電極；由熒光粉末和粘結(jié)劑混合物構(gòu)成的層，所述層被布置在所述介質(zhì)層上；一個環(huán)繞在上述混合物層上的透明電極，其中，在所述混合物層中形成的孔隙被一種透明的填充物質(zhì)填充。
2.權(quán)利要求1所述的光源，進(jìn)一步包括至少一個附加電極，該電極沿螺旋線纏繞在所述透明電極上，而且它們相互之間是電接觸。
3.權(quán)利要求2所述的光源，進(jìn)一步包括至少一個附加的軸向延伸的電極，該電極至少與所述螺旋纏繞電極之一是電連接。
4.權(quán)利要求1所述的光源，其中所述透明填充物質(zhì)的粘度在填充所述孔隙之前較低，但在填充所述孔隙之后，通過適當(dāng)?shù)奶幚磉_(dá)到高粘度狀態(tài)。
5.權(quán)利要求1所述的光源，其中所述透明填充物質(zhì)在填充所述孔隙之前是低粘度的單體，但在填充所述孔隙之后，通過適當(dāng)?shù)奶幚碜兂晒虘B(tài)聚合物。
6.權(quán)利要求1所述的光源，其中所述填充物質(zhì)的折射率高于所述粘結(jié)劑的折射率。
7.權(quán)利要求1所述的光源，其中所述的光源由多個所述的電致發(fā)光燈絲構(gòu)成，該多個燈絲環(huán)繞在至少一個公共電極的周圍，并和該至少一個公共電極電接觸。
8.權(quán)利要求1所述的光源，其中所述的透明電極僅局部環(huán)繞在所述混合物層的圓周表面。
9.權(quán)利要求1所述的光源，進(jìn)一步包括由透明物質(zhì)構(gòu)成的阻擋層，該透明物質(zhì)分布在所述透明電極和外側(cè)柔性聚合物層之間，該透明填充物質(zhì)由所述阻擋層永久性地保持。
10.權(quán)利要求9所述的光源，其中所述的透明阻擋層由粘性物質(zhì)構(gòu)成。
11.權(quán)利要求9所述的光源，其中所述的阻擋層具有疏水性。
12.權(quán)利要求9所述的光源，其中所述的阻擋層具有疏水性。
13.權(quán)利要求1所述的光源，其中所述的光源包括兩個電致發(fā)光燈絲，并且其中環(huán)繞每個所述混合物層的所述透明電極互相電接觸。
14.權(quán)利要求13所述的光源，其中由一個公用的阻擋層覆蓋著所述的兩個電致發(fā)光燈絲。
15.權(quán)利要求13所述的光源，其中所述的兩個電致發(fā)光燈絲被公共阻擋層覆蓋的同時，被一個公用的柔性透明聚合物層封裝在一起。
16.權(quán)利要求2所述的光源，其中在所述附加電極和透明電極之間涂敷導(dǎo)電粘結(jié)劑或者導(dǎo)電涂料液滴。
17.權(quán)利要求13所述的光源，其中在所述的透明電極之間涂敷導(dǎo)電粘結(jié)劑或者導(dǎo)電涂料液滴。
18.光源的制作方法，包括以下幾個步驟給中央電極上覆蓋電絕緣介質(zhì)層；給覆蓋有所述介質(zhì)層的中央電極上涂敷熒光粉和粘結(jié)劑混合物；在所述混合物層上涂敷透明電極；為了填充所述混合物層中的孔隙，通過透明電極用填充物質(zhì)滲透所述的混合物層；為了防止所述的填充物質(zhì)從被填充的孔隙中滲漏或者蒸發(fā)出來，給透明電極上覆蓋阻擋層；以及在所述的阻擋層上覆蓋一層柔性透明的聚合物。
19.權(quán)利要求18所述的方法進(jìn)一步包括步驟，在所述的透明電極上螺旋纏繞附加電極，并確保所述的附加電極和透明電極之間具有可靠的電接觸。
20.權(quán)利要求18所述的方法進(jìn)一步包括步驟，在所述混合物層的所述滲透之前把填充物質(zhì)加熱到等于或者低于200℃的溫度，并且隨后使所述的混合物層和填充所述孔隙的所述填充物質(zhì)一起快速冷卻。
21.權(quán)利要求18所述的方法進(jìn)一步包括步驟，選用低粘度的單 體充當(dāng)填充物質(zhì)，繼滲透之后用電磁輻射照射所述的混合物層，促使所述的低粘度單體聚合。
22.權(quán)利要求18所述的方法進(jìn)一步包括步驟，用有機(jī)溶劑溶解所述的粘結(jié)劑。
23.權(quán)利要求22所述的方法進(jìn)一步包括步驟，在涂敷所述介質(zhì)層的過程中，加熱并干燥所述的混合物，從而促使所述溶劑蒸發(fā)。
24.權(quán)利要求19所述的方法進(jìn)一步包括步驟，在所述的附加電極和透明電極之間涂敷導(dǎo)電粘結(jié)劑或者導(dǎo)電涂料液滴，隨后使所述的液滴固化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種至少由一根柔性纜狀發(fā)光燈絲構(gòu)成的電致發(fā)光光源,每個燈絲由一個由電絕緣介質(zhì)層(4)環(huán)繞的中央電極(2)、和由熒光粉末與粘結(jié)劑組成的混合物層(6)構(gòu)成。該混合物涂敷到介質(zhì)層(4)上。該光源還包括一個環(huán)繞上述混合物層(6)的透明電極(8),并用一種透明的填充物質(zhì)填充在混合物層(6)中形成的孔隙。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了制作上述光源的方法。
文檔編號H05B33/04GK1182343SQ97121158
公開日1998年5月20日 申請日期1997年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月22日
發(fā)明者伊雷爾·邦伯格, 約瑟夫·S·博登海姆, 約瑟夫·德維, 摩西·沃斯科布尼 申請人:伊拉姆－電致發(fā)光工業(yè)有限公司