没有基片的尺寸稳定场致发光灯的制作方法

专利名称：没有基片的尺寸稳定场致发光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种厚膜，无机，场致发光(EL)板，并具体涉及在剥离层上组装的EL板，以及在从剥离层上分离之后，EL板基本上不弯曲或变形。
背景技术：
如此处所使用和专业人员明白的，“厚膜”是指一种类型的EL灯，而“薄膜”是指另一种类型的EL灯。这些术语仅广义地涉及实际厚度和实际识别不同的学科。一般地说，薄膜EL灯是利用真空沉积各个不同的层制成，通常是沉积在玻璃基片或前一层上。厚膜EL灯通常是在基片上沉积各个油墨层制成，例如，利用辊涂，喷射，或各种印刷技术。沉积油墨的技术不是专用的，虽然人们通常按照相同的方式沉积几个灯层，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，这种灯的厚度大大超过薄膜EL灯的厚度。
在厚膜EL灯的语境下，如专业人员所明白的，“无机”是指不含硅或镓的晶体发光材料。该术语不是指制成EL灯的其他材料。
如此处所使用的，EL“板”是包含一个或多个发光区的单个薄片，其中每个发光区是EL“灯”。EL灯实际上是一个电容器，该电容器在两个导电电极之间有一个介质层，其中一个电极是透明的。介质层可以包含磷光剂颗粒，或在介质层邻近有分开的磷光剂颗粒层。利用相对小的电流，磷光剂颗粒在强的电场下辐射光。
EL磷光剂颗粒通常是包含一种或多种化合物的硫化锌基材料，例如，在硫化锌晶体结构内的固溶体中的硫化铜(Cu2S)，硒化锌(ZnSe)，和硫化镉(CdS)或在颗粒结构内的第二相或第二区。EL磷光剂通常包含适量的其他材料，像掺杂剂，例如，溴，氯，锰，银等，它们作为颜色中心，作为活化剂，或改变粒子晶格中的缺陷以便根据需要改变磷光剂的性质。发射光的颜色是由掺杂程度确定。虽然原则上我们明白，但是我们不详细理解EL磷光剂颗粒的发光性质。磷光剂颗粒的发光是随时间和使用的情况而退化，如果磷光剂暴露在潮湿或高频(大于1000Hz)的交变电流下，则磷光剂颗粒的退化会更快。
通过混合有不同掺杂剂的磷光剂或“颜色级联(color cascading)”磷光剂，可以产生各种颜色。铜活化的硫化锌磷光剂在所加电场下产生蓝绿色光，而铜/锰活化的硫化锌在所加电场下产生橙色光。二者合在一起，磷光剂产生的光呈现白色。人们早已知道颜色级联磷光剂，即，利用一种磷光剂发射的光激励另一种磷光剂或其他材料以发射较长波长的光，例如，见US Patent 3,052,810(Mash)。人们还知道双级联发光材料。US Patent 6,023,371(Onitsuka)公开一种发射蓝色光的EL灯，它涂敷的一层包含荧光染料和荧光颜料。在一个例子中，颜料吸收蓝色光和发射绿色光，而染料吸收绿色光和发射红色光。
现代(1985年后)EL灯通常包含聚酯或聚碳酸酯材料的透明基片，其厚度约为0.18mm。氧化铟锡或氧化铟的透明前电极被真空沉积到基片上，其厚度约为100nm。在前电极上丝网印刷磷光剂层，而在磷光剂层上丝网印刷介质层。在介质层上丝网印刷后电极。专业人员还知道，利用辊涂技术沉积各层。
所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。典型的溶剂是二甲基乙酰胺(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，或聚偏二氟乙烯9301，Atofina出售的专有三聚物。磷光剂层通常是利用丝网印刷方法由包含溶剂，粘合剂，和硫化锌颗粒的悬浮液制成。介质层通常是利用丝网印刷方法由包含溶剂，粘合剂，和二氧化钛(TiO2)或钛酸钡(BaTiO3)颗粒的悬浮液制成。后电极(不透明)通常是利用丝网印刷方法由包含溶剂，粘合剂，和诸如银或碳导电颗粒的悬浮液制成。
本领域早已知道，每层中的溶剂和粘合剂有相同或类似的化学性质可以提供化学相容性并在相邻各层之间有良好的粘附力；例如，见US Patent 4,816,717(Harper et al.)。不容易找到化学相容的磷光剂，染料，粘合剂，填充剂，溶剂或载体，并在固化之后产生理想的物理性质，例如，柔软性，和理想的光学性质，例如，颜色和亮度。
按照现有技术制造的EL灯是相对地坚硬，即使它的典型厚度仅仅约为0.18mm，制作的灯不适用于要求较大柔软性的某些产品，例如，小键盘。层的厚度和坚硬性不是直接相关的。制作各层的材料影响它的坚硬性。通常，EL灯是由上述材料制成的。背光照明小键盘的EL灯在其键下面有小孔，它可以避免影响键的启动。仅仅减小基片的厚度不能实现所需的柔软性。
在现有技术中我们知道相对柔软的EL灯。US Patent 5,856,030(Burrows)公开一种制作在UV固化氨基甲酸乙酯层上的EL灯，该层是在剥离纸上。剥离纸提供基本的结构支承，而灯层是由包含乙烯凝胶的油墨制成。与在约0.18mm厚度的基片上制作的EL板不同，在柔软材料薄片上制作的EL板不能保持它的形状，而是发生弯曲或变形，例如，厚度为0.025mm至0.127mm的氨基甲酸酯。这使得我们很难自动组装EL板到最终产品中，例如，蜂窝式电话上的小键盘，或作为三维模制件中的发光结构。
公开的PCT Application WO 02/103718提到EL结构的“选择”层是由UV固化油墨制成。没有描述选择的基础，也没有描述不是由UV固化油墨制成的任何层。US Patent 5,565,733(Krafcik et al.)公开一种由溶剂基材料制成的EL灯，该EL灯在部分的导电轨迹上包含UV固化介质层，导电轨迹不是该EL灯的连接点。US Patent5,770,920(Eckersley et al.)公开一种在溶剂基材料制成EL灯后电极上的UV固化绝缘层。US Patent 5,780,965(Cass et al.)公开一种用于EL灯的聚氨基甲酸酯丙烯保护层。一般地说，制造工业遵照在Harper et al.专利中宣告的有最大类似化学性质的层，具体地说是各个灯层(在电极之间并包含电极)。
鉴于以上的描述，所以，本发明的一个目的是提供一种薄的厚膜无机EL板，在从剥离层上取下时，该EL板不发生弯曲或变形。
本发明的另一个目的是提供这样一种柔软EL灯，该灯比现有技术氨基甲酸酯基EL灯有更高的尺寸稳定性。
本发明的另一个目的是提供这样一种柔软EL灯，该灯不要求与相邻灯层有类似的化学性质。
本发明的另一个目的是提供这样一种EL灯，该灯是由可去除基片上或剥离层上的溶剂基油墨制成。
本发明的另一个目的是提供这样一种柔软EL灯，该灯的亮度高于现有技术的柔软EL灯。
本发明的另一个目的是提供一种适用于小键盘的柔软EL灯。

发明内容
在本发明中可以实现以上的目的，其中场致发光板包括剥离层，剥离层上的第一绝缘层，第一绝缘层上的多个灯层，和覆盖灯层的第二绝缘层。按照本发明的第一特征，第一绝缘层和第二绝缘层包含低分子量PVDF/HFP树脂。按照本发明的第二特征，至少一个灯层包含UV固化树脂，而其余的各个灯层包含热固化树脂。


在研究以下结合附图的详细描述之后，可以更完全地理解本发明，其中图1是按照现有技术构造的EL灯剖面图；图2是按照本发明优选实施例构造的EL灯剖面图；图3是按照本发明另一个实施例构造的EL灯剖面图；图4是按照本发明优选实施例构造的EL灯剖面图；图5是按照本发明优选实施例构造并有第三电极的EL灯剖面图；图6是按照本发明优选实施例构造并包含级联层的EL灯剖面图；图7是按照本发明优选实施例构造并包含级联层和第三电极的EL灯剖面图；图8是适用于按照本发明构造柔软EL灯材料的几个不同组合的表格；图9是有模制盖的蜂窝式电话，它包含按照本发明构造的EL灯；和图10是按照本发明优选实施例构造的EL灯平面图。
具体实施例方式
图1是按照现有技术构造的EL灯剖面图。没有按照比例画出其中的各层。在EL灯10中，剥离膜11支承UV固化的聚氨基甲酸酯保护层12。透明前电极13覆盖在层12之上，且它是在乙烯基凝胶中的一层氧化铟锡粉末。磷光剂层15覆盖在前电极之上，而介质层16覆盖在磷光剂层15之上。在一些应用中把磷光剂层15和介质层16组合在一起。覆盖介质层16的是不透明的后电极17。保护层18围绕灯10的边缘(未画出)密封EL灯10。没有按照比例画出其中的这些层。例如，保护层18的厚度约为0.025mm，而磷光剂层和介质层也是类似这个厚度。
图2是按照本发明优选实施例构造的EL灯剖面图。EL灯20包含剥离层21，在剥离层21之上沉积绝缘层22，例如，利用丝网印刷技术或本领域已知的其他的技术。本发明的优点是，可以利用已知的技术制作EL灯。剥离层是涂敷的纸片或塑料片，例如，圆筒状的聚对苯二甲酸乙酯(PET)，它便于制作EL灯并把EL灯集成到仪表或模制设备中。
电极23是碳/PEDOT/PSS(聚-3，4-乙二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸)(OrgaconTMEL-P 4010；Agfa-Gevaert N.V.)，一种导电聚合物复合材料，它是利用丝网印刷到绝缘层22上。介质层25覆盖在电极23之上，而磷光剂层26覆盖在介质极25之上。电极27是利用丝网印刷透明的PEDOT/PSS油墨(OrgaconTMEL-P 3040；Agfa-Gevaert N.V.)到磷光剂层26上制成。在图形设计中，电极23和27可以制成图形以限定灯的发光区。绝缘层28覆盖在电极27之上。
图3是按照本发明另一个实施例构造的EL灯剖面图。EL灯30包含剥离层31，在剥离层31之上沉积绝缘层32。电极33是在绝缘层32上丝网印刷的PEDOT/PSS透明导电油墨。磷光剂层35覆盖在电极33之上，而介质层36覆盖在磷光剂层35之上。电极37覆盖在介质层36之上。绝缘层38覆盖在电极37之上。在电极33和37可以制成图形。
图2和图3所示实施例的差别是磷光剂层和介质层的位置。图2的实施例比图3的实施例向上发射更多的光，因为磷光剂层是与透明电极相邻，而介质层有助于从磷光剂层反射的光通过透明电极。相反地，图3的实施例比图2的实施例向下发射更多的光。
在图2和图3所示的实施例中可以添加其他的各层，例如，图形覆盖层和保护层。在单个EL板中可以把任何一层分割形成多个灯。
按照本发明的一个特征，我们发现的材料能够制作明亮，柔软，长寿命，薄的厚膜EL灯，它有相邻的UV固化层和热固化(溶剂基)层。在本发明的一个实施例中，参照图2，可以制作这样的EL灯，其中层22和28是UV固化树脂(Lustercure Special Coat；KolorcureCorp.)，而其余的各层是丝网印刷含氟聚合物和溶剂的油墨。
例1仅仅作为例子，以下的数据描述按照本发明EL灯的结构。参照图3。
层31聚酯剥离层；例如，Burkhardt/Freeman Inc.5-mil(0.127mm)PET Sil C15-1806；层32前绝缘体，例如，Kolorcure Lustercure Special ReleaseLiner C；层33前电极；透明的PEDOT/PSS导体，例如，OrgaconTMEL-P3040；层35磷光剂层；氟聚合物树脂；层36介质层；氟聚合物树脂，二氧化钛或钛酸钡；层37后电极；碳/PEDOT/PSS导体，例如，OrgaconTMEL-P4010；层38后绝缘体，例如，Kolorcure Lustercure Special ReleaseLiner C。
图4-7表示按照本发明优选实施例构造的灯。图4表示基本的灯，包含剥离层41，前绝缘体42，前电极43，磷光剂层44，前汇流条45，介质层46，后电极47，后汇流条48，和后绝缘体49。
在图5中，添加第三电极51以减小电场效应，例如，EMI(电磁干扰)和噪声。电极51耦合到合适的功率源(未画出)，或通过汇流条52接地。绝缘层53覆盖在电极51和汇流条52之上。
在图6中，添加颜色级联层。如图所示，颜色级联层包含三个不同的颜色区。可以利用单个颜色或任何数目的颜色。例如，在这个实施例中是用于背光照明蜂窝式电话中的小键盘，其中除了磷光剂层44提供的基本颜色以外，还需要几种颜色。例如，颜色级联层包含红色区61，白色区62，和绿色区63。
图7是包含颜色级联层和第三电极两者的EL灯剖面图。
图8是按照本发明制作8个柔软EL灯所用材料的几种组合的表格。阴影区指示可以省略的层。以下是各个灯层的顺序，交叉参照图7所示的灯。
1.前绝缘体422.颜色级联层3.前电极434.磷光剂层445.介质层466.后电极477.银汇流条45和488.中间绝缘体499.第三电极5110.后汇流条5211.后绝缘体53
为了制作简单的二电极灯，类似于图4所示的灯，我们省略层2，层8，层9和层10。在图5所示的EL板中，我们省略层2。在图7所示的EL灯中，我们省略层8，层9和层10。层的顺序是随所制作的灯而变化。
整理以上顺序中所用的材料，以下给出的例子作为按照本发明制作EL板可行的相容材料。这些例子不是各种组合或不同比例的完备集合。三个白色配方产生白色的不同阴影。
前绝缘体优选的前绝缘体包含在US Patent 6,445,128(Bush et al.)中描述的树脂溶液，其内容合并在此供参考。利用这种油墨制作的EL板比按照例1制作的EL板要薄，它有更好的尺寸稳定性(较平整)和弹性。
树脂溶液RS成分 质量％二甲基乙酰胺(DMAC) 60.0HylarSN树脂40.0前绝缘体(FI-A)成分 质量％Care22(Nazdar) 2.40BYK-306表面活性剂(Byk Chemie) 7.22DMAC 11.00RS 79.38红色级联层-(UV固化)成分 质量％7600混合基(Kolorcure)59.8BYK-3070.60Disperbyk181 0.66月亮黄(Swada)12.0激光红(Swada)13.0
火焰橙(Swada) 14.0绿色区-(UV固化)成分 质量％7600混合基(Kolorcure) 91.0BYK-307 0.60Disperbyk181 0.45月亮黄(Swada) 5.37激光红(Swada) 2.59白色区(1)-(UV固化)成分 质量％7600混合基(Kolorcure) 90.0BYK-307 0.60Disperbyk181 0.40激光红 2.0火焰橙 7.0白色区(2)-(UV固化)成分 质量％7600混合基(Kolorcure) 90.0BYK-307 0.60Disperbyk181 0.40激光红 3.0火焰橙 6.0白色区(3)-(UV固化)成分 质量％7600混合基(Kolorcure) 90.0BYK-307 0.60Disperbyk181 0.40星粉红 6.15激光红 2.38
火焰橙 0.47前电极OrgaconTM3040(Agfa-Gevaert)磷光剂层1，2，3利用有不同颜色发射但有相同配方的磷光剂制成成分 质量％Kyx溶液37.1DMAC 12.2EL磷光剂 50.7磷光剂层中所用的Kyx溶液是有以下成分的树脂溶液Kyx溶液成分 质量％DMAC 75.63乙二醇醋酸丁基醚 15.13Kynar9301树脂(Atofina) 7.56ModaflowTM(Monsanto) 1.68介质层成分 质量％Care22(Nazdar) 0.45Disperbyk111调节剂 0.15Ti-PureR-700二氧化钛 31.2DMAC 16.0RS 52.2后电极OrgaconTM4010(Agfa-Gevaert)银汇流条(Ag Dur)成分 质量％Care22(Nazdar) 0.45ParaloidTMB48N丙烯酸树脂(Rohm&Haas)3.83
DMAC31.73HylarTMSN 7.86银片，Metz#756.13绝缘体(1)-与前绝缘体相同绝缘体(2)-Kolorcure氨基甲酸酯剥离涂层C(UV固化)绝缘体(3)-Kolorcure的另一种氨基甲酸酯(UV固化)第三电极OrgaconTM4010(Agfa-Gevaert)后绝缘体-见绝缘体1，2，或3图8中所示的各种组合制作的功能EL灯，虽然它们不都有相同的亮度或所需的颜色。然而，利用聚氨基甲酸酯保护层和乙烯凝胶作为各种填充剂的媒体，所有的灯都比按照现有技术制作的灯明亮。此外，按照本发明制作的EL板在从剥离层(release layer)上取下时不发生弯曲。EL板也不会发生分层。
图9是蜂窝式电话70的透视图，该电话包含按照本发明构造的EL板。蜂窝式电话70有几个背光照明区，例如，小键盘71，LCD(液晶显示器)72，和功能键73，74，和75。虽然所有这些区可以是利用单个EL板的背光照明区，最好是至少有两个EL板，一个EL板用于LCD，而另一个EL板用于其余的区域。按照本发明，小键盘71是由EL板的“基本”部分背光照明，如图4所示。功能键73，74，和75是由对应于图6中区域61，62，和63的各个灯背光照明。因此，蜂窝式电话70的优点是可以获得所有的颜色，而且方便使用，这是通过颜色编码各个不同的键实现的。利用它的尺寸稳定性和柔软性，按照本发明构造的EL板可以容易地模制到蜂窝式电话70的外壳上。
图10是按照本发明构造的EL板平面图，其中已去掉剥离层。在去掉剥离层之前，EL板90被切割成形。EL板90包含用于背光照明小键盘的灯91，92，93和用于背光照明功能键的灯96，97，98。诸如EL板90的单个板可以在不同的区域中包含图4-7中所示的结构，或按照图4-7中所示单个区域的结构，它取决于不同的应用。
因此，本发明提供一种薄的，厚膜，无机EL板，它在从剥离层上取下时不弯曲或变形，而且比现有技术的氨基甲酸酯基EL灯有更高的尺寸稳定性。该EL板可以拉伸，并在释放时返回到它原有的形状。该EL板不要求相邻的灯层有类似的化学性质，而且，该EL板可以利用溶剂基油墨制作在可去掉的基片或剥离层上。制成的EL板比现有技术的柔性EL板明亮，并适用于小键盘以及要求无损柔软性的其他应用中。
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进行各种改动。例如，磷光剂层可以分割成包含磷光剂的各个区域，它产生不同的颜色，而不是取代或增加颜色级联层。可以利用多于一个颜色级联层，例如，它是在前绝缘层中包含染料。
权利要求
1.一种场致发光板，包括剥离层；所述剥离层上的第一绝缘层；所述第一绝缘层上的多个灯层；覆盖在所述灯层上的第二绝缘层；其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层包含低分子量PVDF/HFP树脂。
2.按照权利要求1的场致发光板，其中至少一个所述灯层包含UV固化树脂和其余的各个灯层包含热固化树脂。
3.按照权利要求1的场致发光板，其中一个所述灯层是由UV固化油墨制成的颜色级联层。
4.按照权利要求3的场致发光板，其中所述第一绝缘层包含级联染料。
5.按照权利要求1的场致发光板，其中所述灯层包括前电极，前汇流条，后电极，和后汇流条，至少一个所述汇流条包含低分子量PVDF/HFP树脂和导电填充剂。
6.按照权利要求1的场致发光板，其中所述第一绝缘层包含级联染料。
7.按照权利要求1的场致发光板，其中所述灯层包含第三电极。
8.一种场致发光板，包括剥离层；所述剥离层上的第一绝缘层；所述第一绝缘层上的多个灯层；覆盖在所述灯层上的第二绝缘层；其中至少一个所述灯层包含UV固化树脂，和其余的各个灯层包含热固化树脂。
9.按照权利要求8的场致发光板，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层包含UV固化树脂。
10.按照权利要求8的场致发光板，其中至少一个所述灯层包含低分子量PVDF/HFP树脂。
11.按照权利要求8的场致发光板，其中一个所述灯层是由UV固化油墨制成的级联层。
12.按照权利要求11的场致发光板，其中所述第一绝缘层包含级联染料。
13.按照权利要求8的场致发光板，其中所述第一绝缘层包含级联染料。
14.按照权利要求8的场致发光板，其中所述灯层包含第三电极。
15.在至少包含一个场致发光板的蜂窝式电话中，这种改进包括所述场致发光板不包含基片，而是形成在剥离层上，剥离层可以被去除而不包含在所述电话中；其中所述场致发光板包含由低分子量PVDF/HFP树脂制成的第一绝缘层和所述第二绝缘层。
全文摘要
一种场致发光板，包括剥离层(21)，剥离层上的第一绝缘层(22)，第一绝缘层上的多个灯层(23，25，26，27)，和覆盖灯层的第二绝缘层(28)。按照本发明的一个特征，第一绝缘层和第二绝缘层包含低分子量PVDF/HFP树脂。按照本发明的另一个特征，至少一个灯层包含UV固化树脂，而其余的各个灯层包含热固化树脂。
文档编号H01J1/70GK101019199SQ200580006825
公开日2007年8月15日 申请日期2005年2月23日 优先权日2004年3月2日
发明者查理斯·I·佐夫科, P·凯文·西萨克 申请人:世界产权公司