专利名称：驱动没有直流偏置的el板的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池运行的逆变器，具体涉及用于驱动EL板的逆变 器，该逆变器没有EL板的灯上产生直流偏置。
背景技术：
如此处所使用和专业人员理解的，"厚膜"是指一种类型的EL灯， 而"薄膜"是指另一种类型的EL灯。该术语仅广泛地涉及实际的厚度 和实际识别不同的科目。 一般地说，薄膜EL灯是通过真空沉积各层 制成的， 一般是沉积在玻璃基片或在前一层上。厚膜EL灯一般是通 过沉积油墨层到基片上制成，例如，利用辊式涂敷，喷射涂敷，或各 种印刷技术。用于沉积油墨的技术不是专一的，虽然几个灯层通常是 按照相同的方法沉积的，例如，利用丝网印刷技术。薄的厚膜EL灯 在术语上不是矛盾的，这种灯比薄膜EL灯要厚的多。
如此处所使用的，EL"板"是包含一个或多个发光区的单片，其 中每个发光区是EL"灯"。EL灯基本上是一个电容器，它有夹在两个 导电电极之间的介质层，其中一个电极是透明的。介质层可以包含磷 粒子，或者，可以是一个与介质层相邻的单独磷粒子层。在存在强电 场下，利用相对小的电流，磷粒子可以辐射光。
在厚膜EL灯的语境下，如专业人员所理解的，"无机"是指不含 作为基质晶体的硅或镓的晶态发光材料。(晶体可以是偶然或蓄意地 掺有杂质。"基质"是指晶体本身，而不是掺杂剂。)术语"无机"不涉 及制作EL灯的其他材料。
EL磷粒子通常是硫化锌基材料，它包含一种或多种化合物，例 如，硫化铜(Cu2S)，硒化锌(ZnSe)，和石克化镉(CdS)，它们是 在硫化锌晶体结构内的固溶体或在粒子结构内的第二相或区域。EL 磷通常包含适量的其他材料，例如，溴，氯，锰，银等掺杂剂，它作
为色心，作为活化剂，或用于改变粒子晶格中的缺陷，可以根据需要 改变磷的性质。发射光的颜色是由掺杂浓度确定。虽然原则上可以明
白，但是并不详细明白EL磷粒子的发光。磷的发光度是随时间和使 用而退化，若磷暴露在潮气或高频(大于1000赫芝)交变电流下，则 退化更加严重。
现代(1985年之后)EL灯通常包含聚酯或聚碳酸盐材料的透明 基片，其厚度约为0.178 mm。透明的氧化铟锡或氧化铟的前电极是通 过真空沉积到基片上，其厚度约为1000A。磷层是利用丝网印刷到前 电极上，而介质层是利用丝网印刷到磷层上。后电极是利用丝网印刷 到介质层上。专业人员还知道利用辊式涂敷法沉积各层。
使用的油墨包含粘合剂，溶剂，和填充剂，其中填充剂确定油墨 的性质。典型的溶剂是二曱基乙酰胺(DMAC)。粘合剂通常是含氟 聚合物，例如，聚偏氟乙烯/六氟丙烯(PVDF/HFP)，聚酯，乙烯基， 环氧树脂，或Kynar9301，它是一种Atofina出售的专卖三元共聚物。 磷层通常是利用淤浆进行丝网印刷，该淤浆包含溶剂，粘合剂，和硫 化锌粒子。介质层通常是利用淤浆进行丝网印刷，该淤浆包含溶剂， 粘合剂，和二氧化钛(Ti02)或钛酸钡(BaTi03)的粒子。后(不透 明)电极是利用淤浆进行丝网印刷，该淤浆包含溶剂，粘合剂，和导 电粒子，例如，银或碳粒子。专业人员早就知道，使每层的溶剂和粘 合剂具有化学相同或化学类似的性质可以提供化学兼容性，并在相邻 各层之间具有良好的粘合力；例如，见US Patent 4,816,717( Harper et al)。
在便携式电子装置，汽车显示器，和电源是低电压电池的其他应 用中，EL灯是由把直流电转变成交流电的逆变器供电。为了使EL灯 充分地发光，约大于120伏的峰-峰电压是必需的。实际的电压取决于 EL灯的结构，具体地说，在磷粉末内的电场强度。通过EL灯的交变 电流频率影响EL灯的寿命，频率在200赫芝与1000赫芝之间是优选 的。离子迁移发生在频率低于200赫芝的磷中。在1000赫芝以上，磷 的寿命是与频率成反比。
利用变压器可以从逆变器得到合适的电压。对于小的EL板，变 压器是相对昂贵的，现有技术公开几种类型的逆变器，其中给EL灯 提供电感器中存储的能量是高电压下的小电流，如同放电通过EL灯 或进入存储电容器。利用来自逆变器的一连串高频脉冲，存储电容器 上的电压被泵浦到高电压。我们还知道电容性泵浦电路，但是在商业 上没有被广泛使用。
为了给EL灯供电，必须把逆变器产生的直流电转变成交流电。 US Patent 4,527,096 ( Kindlmann )为此公开一种开关电桥。该电桥的 作用是双刀双掷开关，可以低频率交变通过EL灯的电流。USPatent 5，313，141 (Kimball )公开一种直接产生交流电压的逆变器。市场上有 许多利用其他技术的逆变器。
一般地说，逆变器产生的电压仅仅是近似的正弦交流电。具体地 说，电流的正半周期和负半周期不必是完全相同的。其结果是在EL 灯上产生直流偏置，它造成来自磷层的离子迁移，如果使用银粒子， 则来自后电极的银迁移。专业人员都知道利用与EL灯串联的隔直流 电容器；例如，见US Patent 5,347,198 ( Kimball)。专业人员都知道 利用阻挡层以防止或阻塞4艮的迁移；例如，见US Patent 6,445,128 (Bush et al)。
如在Kimball专利中所提到的，电容器有比EL灯高得多的泄漏 电阻。因此，与电容器串联的EL灯上直流电压降是很小的。在Kimball 专利中还提到，即使在"关断"状态下，即，当驱动器在没有充分放电 EL灯时被关断，则流动通过EL灯的电流是很小的。很小的电流对应 于非常小的直流偏置，我们发现它是造成离子迁移的原因。
专业人员还知道，控制EL灯的放电可以模拟交流电(例如，US Patent 5,886,475; Horiuchi et al),用于减小EL灯发射的噪声(例 如，US Patent 6,555,967; Lynch etal)，或用于恢复来自EL灯的能 量(例如，US Patent 5，982，105; Masters )。虽然受控放电是已知的， 但是它与放电到零伏的情况是不同的。例如，与来自EL灯噪声相关 的电路仅仅减小EL灯上的电压到某个电平，在此电平以下，如果有
噪声，则电压的突变造成不可听见的噪声。电压的突变不必是到零伏，
而是可以留下10伏或12伏的剩余电压。
其他类型的电路有相同的问题。利用泵浦操作(电容性或电感性) 的任何电路面临递减的回报，即，随着EL灯的放电，每次泵浦循环 产生较少的电荷。其结果是，泵浦操作是在到达零伏之前停止，因此， EL灯不能充分地放电。诸如"H型电桥"的似乎平衡或对称电路是不 平衡或不对称的。处理操作的变化造成晶体管是在略微不同的电压下 开关。在用于EL灯的直流逆变器市场上，严格匹配或补偿的开关电 路是十分昂贵的。其结果是在EL灯上产生直流偏置。即使很小的直 流偏置也是有害的，与正确驱动EL灯比较，它造成较短的寿命。
所以，鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种利用电池驱动 EL板的电源，它在EL板上不产生直流偏置。
发明内容
本发明可以实现以上的目的，其中借助于包含串联电容器和并联 电阻器的高通滤波器，逆变器耦合到EL灯。该电阻器是与EL灯并 联连接，并且它有低于EL灯的电阻，从而分流通过EL灯的电流。 高通滤波器的时间常数大于0.005秒，并且该电容器的电容至少是EL 灯电容的10倍。
考虑以下结合附图的详细描述，我们可以更完全地理解本发明，
其中
附图是部分的方框图，它说明按照本发明优选实施例构造的电源。
具体实施例方式
在附图中，逆变器ll是由低压直流电供电，例如，电池12,并 把低压直流电转变成高压交流电。按照本发明，借助于包含电容器15 和电阻器16的高通滤波器，逆变器ll耦合到EL板14。
逆变器11是任何合适的逆变器，用于提供足够的电压和电流以 驱动EL板14到它的额定亮度。逆变器11可以是变压器基或泵浦类
型电路。从逆变器11的输出可以是单端(电压和电路接地)或浮动的
(例如，H型电桥)。
高通滤波器包含串联电容器15和并联电阻器16。电容器15阻塞 传输通过EL板14的直流电，但不能校正逆变器ll内的电路不平衡。 电阻器16是与EL板14并联连接，并从EL板上放电任何剩余的直 流偏置。
EL板是一个"损耗"或"泄漏"电容器。即，有限的本征电阻跨接 在电容器两个极板之间，它用电阻器17表示。这个电阻是相当大，几 十个兆欧，并且不能够依靠它放电EL板。换句话说，人们发现EL 板的时间常数太长，在EL板通过自身完全放电之前，直流偏置可以 造成损伤。电阻器16的电阻是l兆欧的数量级，它可以快速放电EL 板，但不是快得可以干扰逆变器11的运行。电阻器16基本连续地耦 合到EL板14，它与现有技术的间隙放电电路不同。
电容器15是与EL板14的电容串联，从而形成电压分压器。因 此，电容器15必然降低EL板14上的电压。我们要求电容器15的电 容至少是EL板14电容的10倍，最好是20倍，它可以使这种降低减 至最小。较大的电压降是在较小的电容器两端。比率10:1或20:1可 能看上去很大，但不是很大。EL板的电容是受介质材料的介电常数， 介质层厚度等的影响，但它通常是每平方英寸3 nf。因此，即使EL 板的面积是30平方英寸，电容器15的电容数值仅需要约0.9 |Lif至1.8 pf。
电容器15与电阻器16结合的时间常数相对于加到EL板14上 的脉冲频率是低的。利用以上给出的数值，高通滤波器的时间常数约 为1秒，它相当于频率约为1赫芝，远远低于通常加到EL板上的脉 冲频率为200-1000 Hz。时间常数大于0.005是足够的。因此，与省略 该滤波器比较，按照本发明构造的高通滤波器仅仅略微减小加到EL 板上的电压。另一方面，我们可以完全去掉直流偏置，从而提高EL 灯的亮度和寿命。
我们已经描述了本发明，专业人员显然知道，在本发明的范围内
可以作各种改动。例如，在图l所示的电路中，电容器15是在EL板 14之上或之下是没有关系的。逆变器11通常是单个集成电路装置， 虽然附图中的电阻器16是在逆变器ll之外，但是，它也可以合并在 集成电路内。欧姆电阻优于阻抗。半导体装置有截止电压而没有特殊 的偏置电路，它不适合于使EL板14放电到零伏。在有多个灯的EL 板上，每个灯(或在一起工作的一组灯)有它自身的并联电阻器。单 个串联电容器是足够的，但是如果需要，可以使用几个电容器。在某 些环境下，利用几个较小的电容器优于利用单个较大的电容器。
权利要求
1. 在利用逆变器驱动EL板的电源中，所述EL板至少包含一个EL灯，这种改进包括高通滤波器，耦合所述逆变器到所述EL灯，它可以消除EL灯上的直流偏置。
2. 按照权利要求l的电源，其中所述高通滤波器包含串联电容 器和并联电阻器。
3. 按照权利要求2的电源，其中所述电阻器是与所述EL灯并 联连接。
4. 按照权利要求2的电源，其中所述高通滤波器具有的时间常 数大于0.005秒。
5. 按照权利要求2的电源，其中所述电容器的电容至少是所述 EL灯电容的10倍。
全文摘要
借助于包含串联电容器(15)和并联电阻器(16)的高通滤波器，逆变器(11)耦合到EL灯(14)。该电阻器是与EL灯并联连接。高通滤波器的时间常数大于0.005秒，而该电容器的电容至少是EL灯电容的10倍。
文档编号G09G3/30GK101390146SQ200580015781
公开日2009年3月18日 申请日期2005年5月10日 优先权日2004年5月19日
发明者威廉·A·科格兰, 玛雅·瓦哈泽德, 罗伯特·A·金伯尔 申请人:世界产权公司