專利名稱：制造電發(fā)光燈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電發(fā)光燈，更詳細(xì)地說，涉及制造適合許多低成本用戶使用的防水電發(fā)光燈的方法。
可以把常規(guī)的電發(fā)光(EL)制造技術(shù)分成兩個基本的過程。第一個過程是絲網(wǎng)印刷(screen printing)過程，在其中逐層地制作燈。更詳細(xì)地說，使用下列材料制作燈昂貴的電發(fā)光油墨，純凈導(dǎo)電銦錫氧化物(ITO)透明膜，同大量金屬銀混合的導(dǎo)電油墨，和含有紫外光觸發(fā)聚合物的斥水電絕緣涂料。
絲網(wǎng)印刷過程容許使用比較簡單的制造過程去產(chǎn)生復(fù)雜的制版效果。然而，具有高亮度或優(yōu)良電特征的絲網(wǎng)印刷EL燈容易造成昂貴的制造成本。大量應(yīng)用時的典型制造成本范圍是從8至13美分每平方英寸，然而最低品質(zhì)與性能標(biāo)準(zhǔn)有節(jié)省不到2美分每平方英寸的效果。第二個過程是順序迭層過程。在這一過程中，把一個支承一個箔片的第一膜在一個計量滾筒或刀片下通過，以提供一個油墨絕緣層。同樣，把一個已用純凈導(dǎo)電ITO噴涂的第二透明膜在一個滾筒或刀片下通過，以提供一個磷光體油墨層。為了獲得均勻的光輸出和電特性，必須精密地控制絕緣層和磷光體層的厚度，同時控制磷光體層中磷光體顆粒的密集度。這樣，順序迭層過程需要在油墨流變學(xué)方面進(jìn)行很精密的控制。
在油墨層已經(jīng)干燥，并進(jìn)行缺陷區(qū)檢查以后，就把第一膜和第二膜迭置在一起，以形成燈芯。膜迭層需要加熱和/或加壓，這是必須精密地控制，才不會影響所制得燈的光特性和電特性的。此外，因為磷光體層對水污染是敏感的，所以把所制得的燈切成期望的尺寸和形狀，電氣地端接于和密封于一個不透水的迭層膜(例如Allied Signal’s“ACLAR”CTFE)內(nèi)。
順序迭層過程生產(chǎn)箔狀EL燈，它們是一些高性能高價格的燈，一般不適合印刷應(yīng)用或其他的價格敏感應(yīng)用。同絲網(wǎng)印刷EL燈相比，箔狀EL燈還較厚，且機(jī)械靈活性較差。箔狀EL燈的典型成本高于30美分每平方英寸，該燈一般適合軍事、航空和尖端工業(yè)應(yīng)用。
因此，需要一種能夠適合印刷應(yīng)用和價格敏感用戶應(yīng)用的低成本EL燈的制造方法。
本發(fā)明指向一種制造EL燈的方法，該方法包括一些已用于制造柔性印刷電路板的工藝。
在本發(fā)明的一個典型實施例中，本發(fā)明的方法包括下述步驟。在第一個步驟中，把一個金屬箔接合到一個絕緣紙或塑料芯坯上，并進(jìn)行模切或化學(xué)蝕刻，以形成一個或多個后部電容電極。在第二個步驟中，把絕緣紙或塑料芯坯耦合到一個精確定位刻度系統(tǒng)中。在該優(yōu)選實施例中，刻度系統(tǒng)可以包括一些沿著絕緣紙或塑料芯坯的一個或多個邊緣的定位孔。
在第三個步驟，把一層疏水性混合高介質(zhì)強(qiáng)度EL磷光體油墨加到后部電容電極上，以便精確地形成照明區(qū)。使EL磷光體油墨流過后部電容電極的邊緣，從而在前部與后部電容電極之間提供絕緣。在第四個步驟，涂復(fù)一層透明的或半透明的導(dǎo)電銦錫氧化物(ITO)或錫氧化物油墨，以復(fù)蓋這層EL磷光體油墨，借此形成一個前部電容電極。使ITO油墨流出EL磷光體油墨的范圍，以便接觸一個金屬箔電源導(dǎo)線。
接下來，在第五個步驟，把一個透明的聚酯膜或紫外線觸發(fā)的介電涂層加到燈的整個表面上。最后，在第六個步驟，把金屬箔功率導(dǎo)線裝到前部和后部電容電極上。
用本發(fā)明的方法制造的EL燈的第一個實施例包括一個接合到紙芯坯上的電容電極。把一層EL磷光體油墨印到電容電極上，以便精密地確定照明區(qū)。把一層導(dǎo)電的ITO油墨印到EL磷光體層上，并用一個由透明聚酯膜組成的絕緣層加以復(fù)蓋。
在用本發(fā)明的方法制造的EL燈的第二個實施例中，把電容電極和磷光體油墨與ITO層接合到紙芯坯的兩個表面上。此實施例提供一種從兩個表面發(fā)光的低成本EL燈。
本發(fā)明的方法提供一種以低于5美分每平方英寸的成本制造EL燈的能力。此外，還能夠用現(xiàn)有的或容易獲得的設(shè)備制造這些低成本的EL燈。
結(jié)合下列諸圖，觀察優(yōu)選實施例的下列詳述，就會了解本發(fā)明的其他特點與優(yōu)點。
參照優(yōu)選實施例的下列詳述與附圖，可充分了解本發(fā)明，在附圖中相同的標(biāo)號表示相同的元件，其中
圖1(a)-(d)是根據(jù)本發(fā)明說明低成本EL燈制造方法的系列圖；圖2是根據(jù)圖1(a)-(d)的方法制作的第一個典型EL燈100的截面圖；圖3是圖2的EL燈100的上視圖；圖4是EL燈100的等效電路的示意圖；圖5是根據(jù)圖1(a)-(d)的方法制作的第二個典型EL燈200的截面圖；圖6是圖5的EL燈200的上視圖；和圖7是EL燈200的等效電路的示意圖。
下面的典型討論集中于低成本電發(fā)光(EL)燈的制造。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的EL燈適合于各種印刷應(yīng)用和低成本用戶應(yīng)用。
參照圖1(a)-(d)，示出一系列的圖，說明根據(jù)本發(fā)明制造低成本EL燈的優(yōu)選方法。在此方法的第一個步驟，把一個0.002英寸厚的金屬箔加以模切或化學(xué)蝕刻，以形成一個或多個被接合到一個紙或塑料芯坯102上的后部電容電極104。另一方面，還把金屬箔從獨立的金屬箔供應(yīng)中浮凸到紙或塑料芯坯上。紙或塑料芯坯102的典型厚度約為0.01英寸?？梢允褂萌魏我恍┏Ｒ?guī)的技術(shù)進(jìn)行模切或化學(xué)蝕刻。此外，可以把紙或塑料芯坯102耦合到一個常規(guī)的精確刻度系統(tǒng)(未示出)中，它可利用一些沿著紙或塑料芯坯102的一個或多個邊緣提供的定位孔。
在下一個步驟，把一層EL磷光體油墨106涂到后部電容電極104上，以便精密地形成照明區(qū)。使EL磷光體油墨層106超出后部電容電極104邊緣約0.02英寸，借此絕緣該后部電容電極104。然后涂上一層導(dǎo)電ITO油墨108，以復(fù)蓋EL磷光體油墨層106，也使ITO油墨層108超出EL磷光體油墨層106的邊緣約0.02英寸。使用精密刻度系統(tǒng)，可使EL磷光體油墨層106和導(dǎo)電ITO油墨層108的分布，被準(zhǔn)確地限定在那些要照明的電容電極區(qū)104中。例如，可以建立復(fù)雜的印刷圖案，例如環(huán)中環(huán)，文本或獨立可尋址燈元件(像素)。
繼續(xù)參照圖1(a)-(d)，然后把一個透明的或半透明的聚酯膜110加到燈的整個表面上。聚酯膜110一般具有0.0005英寸的厚度，它對污染和可能的電沖擊提供足夠的保護(hù)。
在一個替代的第一步驟中，可以用一個已被模切的導(dǎo)電塑料膜去代替金屬箔，以形成電容電極104。此外，可以用一個浸染EL磷光體的塑料膜去代替EL磷光體油墨106。同樣，可以用一個涂復(fù)ITO的透明或半透明聚酯膜去代替導(dǎo)電ITO油墨108。此外，可以用一個紫外線觸發(fā)介電涂層去代替透明或半透明的聚酯膜110。可以用各式各樣的柔韌不導(dǎo)電材料中的任何一種，例如薄膜塑料或玻璃纖維，去代替紙或塑料芯坯102。此外，紙或塑料芯坯102還可以被一個金屬箔所完全代替，該金屬箔已在它的一個或兩個表面上涂復(fù)EL磷光體油墨層，導(dǎo)電ITO涂層和透明或半透明絕緣涂層或迭層。
現(xiàn)在參看圖2，這是一個截面圖，說明按照上述方法制作的第一個典型EL燈100。燈100包括紙或塑料芯坯102，后部電容電極104，EL磷光體層106，前部導(dǎo)電ITO層108，和無色電絕緣體110。應(yīng)當(dāng)指出，層106與108二者皆重迭于后部電容電極104上，以便在層104與108之間提供電絕緣，同時使層108接觸金屬箔功率導(dǎo)線。用一種不導(dǎo)電的接合化合物把電容電極104永久結(jié)合于紙芯坯102。EL磷光體層106提供精確的照明區(qū)限定，從而避免浪費昂貴的磷光體油墨。
圖3提供典型的EL燈100的上視圖。如圖3所示，電容電極104和EL磷光體油墨層106確定一個長方形的照明區(qū)。然而，照明區(qū)的具體形狀不限于簡單的長方形，圓形或多邊形?？梢杂脕鞥L磷光體油墨印到電容電極104上的任何圖案，皆可確定照明區(qū)。
繼續(xù)參照圖3，用金屬箔導(dǎo)體112和114把電源供給后部電容電極104和前部電容電極108。當(dāng)把一個適當(dāng)?shù)慕涣?AC)電源連接于導(dǎo)體112與114時，電流就流過EL磷光體油墨106，從而提供照明。還應(yīng)注意，EL燈100的機(jī)械結(jié)構(gòu)可提供一種重量輕的柔性照明源。
現(xiàn)在參看圖4，這是一個示意圖，說明EL燈100的等效電路。EL燈100起一個電容器的作用，用電容電極104作一塊電容板，而導(dǎo)電ITO層作另一塊電容板。EL磷光體油墨層106構(gòu)成電容器的介電層。當(dāng)把一個AC電源連接到終端112與114時，電流就流過磷光體油墨層106，從而產(chǎn)生照明。
現(xiàn)在參看圖5，這是一個截面圖，說明按照上述方法制作的第二種典型EL燈200。燈200包括紙或塑料芯坯202，后部電容電極204，EL磷光體層208和210，前部導(dǎo)電ITO層212與214，和無色電絕緣體216。后部電容電極204是用一種不導(dǎo)電的接合化合物永久地接合到紙或塑料芯坯202上的。EL磷光體層208和210可提供準(zhǔn)確的照明區(qū)限定，從而避免昂貴磷光體油墨的任何浪費。
圖6提供典型EL燈200的上視圖。如圖6所示，后部電容電極204和EL磷光體油墨層208與210確定一對長方形的照明區(qū)。然而，照明區(qū)的具體形狀不限于簡單的長方形，圓形或多邊形?？捎脕戆袳L磷光體油墨印到電容電極204上的任何圖案都可確定照明區(qū)。
繼續(xù)參看圖6，用金屬箔導(dǎo)體206、218和220把電源供給電容電極204和導(dǎo)電ITO層212與214。當(dāng)把一個適當(dāng)?shù)腁C電源連接到導(dǎo)體206與218時，電流就通過EL磷光體油墨層210流到ITO層212，從而提供相應(yīng)長方形區(qū)的照明。同樣，當(dāng)把一個AC電源連接到導(dǎo)體206和220時，電流就通過EL磷光體油墨層208流到ITO層214，從而提供相應(yīng)長方形區(qū)的照明。最后，當(dāng)把一個AC電源連接到導(dǎo)體218和220時，就用后部電容電極204作電容電流通路，使電流流過EL磷光體油墨層208和210，從而提供兩個長方形區(qū)的照明。因此，通過把電源供給適當(dāng)?shù)碾娊K端，可以照明兩個長方形區(qū)或兩區(qū)之一。
還要注意，EL燈200的機(jī)械結(jié)構(gòu)可提供一種重量輕的柔性照明源。
現(xiàn)在參看圖7，這是一個示意圖，說明EL燈200的等效電路。EL燈200起一對串聯(lián)的電容器的作用，用電容電極204作中心極板，并用導(dǎo)電ITO層212和214作外極板。EL磷光體油墨層208和210構(gòu)成電容器的介電區(qū)。當(dāng)把一個AC電源連接到終端206和220時，電流就流過磷光體油墨層208，從而產(chǎn)生照明。同樣，當(dāng)把一個AC電源連接到終端206和218時，電流就流過磷光體油墨層210，從而產(chǎn)生照明。最后，當(dāng)把一個AC電源連接到終端218和220時，電流就流過磷光體油墨層208和210，從而產(chǎn)生照明。
這樣，本發(fā)明的方法可提供一種具有明顯照明度的低成本EL燈。此外，用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的EL燈耗電少，不產(chǎn)生熱或幾乎不產(chǎn)生熱。此外，用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的EL燈具有基本上不受限制的使用壽命，使定期更換成為不必要。
上面的描述包括目前為本發(fā)明優(yōu)選實施例所作的描述。然而，本專業(yè)的技術(shù)人員容易了解，可以對這些實施例作出各種變更和修正，而不背離本發(fā)明的精神與范圍。因此認(rèn)為這類變更和修正屬于本發(fā)明的精神與范圍之內(nèi)，并且僅用下述權(quán)利要求書限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于制造一種電發(fā)光燈的方法，所述的方法包括下述步驟把一個電容電極接合到一個紙芯坯上，所述紙芯坯被耦合于一個精確定位刻度系統(tǒng)上；把一層電發(fā)光磷光體油墨涂復(fù)到所述電容電極上，所述電發(fā)光磷光體油墨用于精確地確定一個照明區(qū)；把一層導(dǎo)電的銦錫氧化物油墨涂復(fù)到所述的電發(fā)光磷光體油墨層上；把一種絕緣的涂料涂復(fù)到所述的電發(fā)光燈的整個表面上；和把一些電終端連接到所述的電容電極和所述的導(dǎo)電銦錫氧化物油墨層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從一個金屬箔制成所述電容電極的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的金屬箔被模切，以制成所述的電容電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的金屬箔被化學(xué)蝕刻，以制成所述的電容電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的金屬箔被浮凸于所述紙芯坯上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從一個金屬鍍層導(dǎo)電塑料膜制成所述電容電極的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的金屬鍍層導(dǎo)電塑料膜被模切，以制成所述的電容電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的金屬鍍層導(dǎo)電塑料膜被化學(xué)蝕刻，以制成所述的電容電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從一個銦錫氧化物鍍層導(dǎo)電塑料膜制成所述的電容電極的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的刻度系統(tǒng)還包括多個沿著所述紙芯坯的一個或多個邊緣安置的定位孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的涂復(fù)所述絕緣涂層的步驟還包括，一個涂復(fù)一個透明聚酯膜的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的涂復(fù)所述絕緣涂層的步驟還包括，一個涂復(fù)一個半透明聚酯膜的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的涂復(fù)所述絕緣涂層的步驟還包括，一個涂復(fù)一個紫外線觸發(fā)介電涂層的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的涂復(fù)一層電發(fā)光油墨的步驟還包括，一個涂復(fù)一個用電發(fā)光磷光體浸染的介電塑料膜的步驟。
16.一種用于制造一種電發(fā)光燈的方法，所述的方法包括下述步驟制成一個電容電極；把一層電發(fā)光磷光體油墨涂復(fù)到所述的電容電極上，所述的電發(fā)光磷光體油墨用于精確地確定一個照明區(qū)；把一層導(dǎo)電的銦錫氧化物油墨涂復(fù)到所述的電發(fā)光磷光體油墨層上；和把一個絕緣涂料涂復(fù)到所述的導(dǎo)電銦錫氧化物油墨的表面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的制成所述電容電極的步驟還包括，一個從一個金屬箔制成所述電容電極的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的金屬箔被模切，以制成所述的電容電極。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的制成所述電容電極的步驟還包括，一個把一個金屬箔浮凸于一個絕緣紙芯坯上的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的金屬箔被化學(xué)蝕刻，以制成所述的電容電極。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的制成所述電容電極的步驟還包括，一個從一個金屬鍍層導(dǎo)電塑料膜制成所述電容電極的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述的金屬鍍層導(dǎo)電塑料膜被模切，以制成所述的電容電極。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述的金屬鍍層導(dǎo)電塑料膜被化學(xué)蝕刻，以制成所述的導(dǎo)電電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的制成所述電容電極的步驟還包括，一個從一個銦錫氧化物鍍層導(dǎo)電塑料膜制成所述的電容電極的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括一個把一些電終端連接到所述的電容電極上和所述的導(dǎo)電銦錫氧化物油墨層上的步驟。
26.一種電發(fā)光燈，包括一個電容電極，接合于一個紙芯坯上；一層電發(fā)光磷光體油墨，涂復(fù)于所述的電容電極上，所述的電發(fā)光磷光體油墨用于精確地確定一個照明區(qū)；一層導(dǎo)電的銦錫氧化物油墨，涂復(fù)于所述的電發(fā)光磷光體油墨層上；一個絕緣的涂層，涂復(fù)于所述電發(fā)光燈的整個表面上；和一些電終端，連接于所述的電容電極上和所述的導(dǎo)電銦錫氧化物油墨層上。
全文摘要
公開一種制造低成本電發(fā)光(EL)燈的方法。本發(fā)明的方法包括把金屬箔模切、浮凸或化學(xué)蝕刻以制成一個或多個后部電容電極的第一步驟。然后把電容電極接合到一個耦合于精密定位刻度系統(tǒng)的紙芯坯上。在第三步驟,把一層EL磷光體油墨涂到電容電極上,以精密地制成照明區(qū)。在第四步驟,涂一層導(dǎo)電ITO油墨,以覆蓋EL磷光體油墨層。然后在第五步驟,把一個透明聚酯膜或紫外線觸發(fā)介電涂層加到燈的整個表面上。最后,在第六步驟,為后部電容電極和導(dǎo)電ITO油墨層提供電終端。
文檔編號H05B33/12GK1179256SQ96192740
公開日1998年4月15日 申請日期1996年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月22日
發(fā)明者威廉姆·卡勒斯·斯蒂文森 申請人:美國國際太平洋工業(yè)公司