专利名称:一种场致发光装置及其制造方法
技术领域:
本发明涉及一种场致发光装置及其制造方法。
背景技术:
已知的场致发光(后面英文简写为EL)材料是一种发光材料。现在已经开发出各种类型的场致发光片并投入实际使用。场致发光片通常通过顺序层压第一电极、发光层、绝缘层即反光层、第二电极、和保护层(顶部涂层)来形成。一般通过在第一电极和第二电极之间施加交变电压(交流电压),可使发光层中的荧光材料发光。
已知另一种类型的场致发光片,可参考如专利文献1的日本公开特许公报No.Hei 8-153582来了解其独特的操作和功能。该场致发光片通过顺序层压电极部分、绝缘层和发光层来形成。电极部分包括多个电极对,各电极对有第一电极和第二电极,这些电极形成梳状。然后,任意形状的导电材料可以膜形式在发光层上形成。对膜进行干燥形成显示电极。因此,发光层形成显示电极的部分成为发光膜。在场致发光片中,可以形成具有对应于使用者感兴趣的形状的显示电极,从而得到所希望的发光形状。
然而,专利文献1所介绍的场致发光片存在增加亮度的问题,为了增加亮度,要求增加使用直流电源进行驱动的装置中将直流变成交流的转换器或变换器的容量。
发明内容
考虑到上述情况,开发出本发明。
本发明的一个目的是提供一种场致发光装置,其可通过场致发光片的结构来增加亮度。
根据本发明的第一方面,场致发光装置包括含有场致发光件的场致发光层;电极部分,具有设置在所述场致发光层一个表面侧的第一电极和第二电极,并具有预定的图案,其中所述第一电极和第二电极通过间隔区互相电隔离;顶部涂层,设置在所述场致发光层的另一个表面侧,导电材料连接到所述顶部涂层的前表面,通过施加在所述第一电极和第二电极之间的交流电流源电压,所述场致发光层中产生交流电场,所述顶部涂层包括含有电介质的化合物添加剂;和防水层,设置在所述电极部分和所述场致发光层之间。
根据所述场致发光装置,由于顶部涂层包括含有电介质的化合物添加剂,当交变电压(交流电压)施加到第一和第二电极之间时,顶部涂层中可容易地形成电场。因此,可增加场致发光装置的亮度。
在场致发光装置中,场致发光层最好包括含有电介质的化合物添加剂。
根据所述场致发光装置,由于顶部涂层和场致发光层包括含有电介质的化合物添加剂,当交变电压(交流电压)施加到第一和第二电极之间时,顶部涂层和场致发光层中很容易形成电场。因此,可增加场致发光装置的亮度。
在场致发光装置中,场致发光层最好通过丝网印刷用含有场致发光件和碳氟树脂的油墨形成。
在场致发光装置中,场致发光层最好设置在电极部分和场致发光层之间。
根据场致发光装置,由于反光层设置在电极部分和场致发光层之间,从场致发光层发出的光不散开,有效地集中在表面(可见侧)。
在场致发光装置中,反光层最好通过丝网印刷用含有钛酸钡和碳氟树脂的油墨形成。
场致发光装置中,包括电介质的化合物添加剂最好是硅基化合物。
例如,最好将硅基偶合剂(硅烷偶合剂)用作硅基化合物。
根据使用硅基偶合剂的场致发光片,其介电常数得到提高,同时由于硅的聚合物膜形成,提高了与其他树脂膜的粘度。
在场致发光装置中,最好添加0.05-5.0%溶液重量的硅基偶合剂。溶液是通过溶剂稀释形成层的材料制成。
在本说明书中,各合成物的成分的比例用质量百分比表示。
根据所述场致发光装置,与未添加含有电介质如硅基偶合剂的化合物添加剂的场致发光装置比较,其亮度增加。
场致发光装置中,防水层最好通过丝网印刷用聚酯基油墨形成。
根据所述场致发光装置,由于聚酯基油墨用于形成防水层,与使用其他油墨形成的防水层相比,各层之间的粘度增加。
顶部涂层最好通过丝网印刷使用含尿烷基油墨和固化剂的油墨来形成。
尿烷基油墨和固化剂的混合比例最好是7∶8。
尿烷基油墨和固化剂的混合比例最好是4∶3。
根据本发明的第二方面,提出一种制造场致发光装置的方法,该场致发光装置包括含有场致发光件的场致发光层;电极部分,具有设置在所述场致发光层一个表面侧的第一电极和第二电极,并具有预定的图案,其中所述第一电极和第二电极通过间隔区互相电隔离;顶部涂层,设置在所述场致发光层的另一个表面侧,导电材料连接到所述顶部涂层的前表面,通过施加在所述第一电极和第二电极之间的交流电流源电压,在所述场致发光层中产生交流电场;和防水层,设置在所述电极部分和所述场致发光层之间。所述方法包括步骤添加含有电介质的化合物添加剂到所述顶部涂层;和通过丝网印刷使用聚酯基油墨形成所述防水层。
根据所述制造场致发光装置的方法,由于添加含有电介质的化合物添加剂到顶部涂层,当交变电压(交流电压)施加到第一和第二电极之间时,很容易在顶部涂层形成电场。因此,可以增加场致发光装置的亮度。
此外,根据制造场致发光装置的方法,由于聚酯基油墨用于防水层,与使用其他油墨所形成的防水层相比,各层之间的粘度得到提高。
制造场致发光装置的方法最好还包括步骤添加含有电介质的化合物添加剂到场致发光层。
制造场致发光装置的方法最好还包括步骤通过丝网印刷使用含有场致发光件和碳氟树脂的油墨形成场致发光层。
制造场致发光装置的方法最好还包括步骤通过丝网印刷使用含有钛酸钡和碳氟树脂的油墨形成反光层,并将反光层设置在所述场致发光层之下。
制造场致发光装置的方法最好还包括步骤通过丝网印刷使用含有尿烷基油墨和固化剂的油墨形成顶部涂层。
制造场致发光装置的方法最好还包括步骤添加硬化加速剂以形成所述顶部涂层。
根据制造场致发光装置的方法,亮度可得到很大的提高。
从下面给出的详细介绍并通过参考附图对本发明将有更全面的了解,附图和介绍通过示例说明的方式给出,因此不能用于定义本发明的限度,其中图1是场致发光片的主要部分的部分放大剖视图;和图2A和2B是显示部分电极层的示意性平面图;图3是绘制板的外观图;图4A和4B是显示设置在绘制板中的场致发光片的电极图案的外部形状的平面图;
图5是绘制板的功能方框图;图6是显示根据场致发光片的变化7的电极图案的外部形状的平面图;图7A,7B和7C示意性地显示了根据场致发光片的变化8的电极部分(电极层);图8A和8B是根据场致发光装置的变化1的广告牌的平面图;图9是根据场致发光装置的变化1的广告牌的控制方框图。
具体实施例方式
下面,本发明的优选实施例将通过附图进行详细介绍。
1.整体结构图1是本发明的场致发光片10的主要部分的放大剖视图。在图1中,场致发光片10是通过顺序层压基层11,电极层(电极部分)12,防水层13,反光层16,场致发光层14,和顶部涂层15而成。防水层13,反光层16,场致发光层14和顶部涂层15通过丝网印刷或类似工艺形成。
2.详细结构(1)基层11基层11由绝缘材料制成,比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或类似材料。基层11可形成基底薄膜(基片)。在这种情况下,基底薄膜用透明的或不透明树脂制成。对于这种情况下的树脂,可采用聚对苯二甲酸乙二醇酯。基层11可用玻璃制成。
(2)电极层12电极层12具有预先确定的电极图案,可通过沉积金属,如铜,铝或类似的材料到基层11,此后通过对沉积金属层进行蚀刻或类似工艺形成。或者,电极层12通过丝网印刷工艺以预定的图案沉积,含有银粉末的糊状银膏,含有铜粉末的糊状铜膏,其他的导电糊如碳,或类似物体到基层11,然后对糊状体进行加热干燥形成。
图2A和2B是显示电极层12一部分的示意性平面图。图1的电极层12显示出沿图2A和2B中剖面A-A`的电极层12的截面。如图2A所示,第一电极12a,12a和第二电极12b,12b具有多个梳状形状,并且互相接合,通过设置各齿之间的间隔区各齿之间具有预定的间隙,使各齿互不接触。由于各第一电极12a,12a...互相电连接,各电极具有相同的电位。由于各第二电极12b,12b...也类似地互相电连接,各电极具有相同的电位。
形成第一电极12a和第二电极12b最好使得其间的间隔区在发光区的各单位面积上基本相同。
当场致发光片10用于绘制发光图案时,比如文字或图画和类似图案,最好如图2B3所示,使场致发光片10的梳状图案部分的延伸方向相对场致发光片10的宽度方向倾斜。即,文字或图画及类似图案中可经常用到垂直和水平线。因此,如果梳状图案部分的延伸方向沿场致发光片的宽度方向或纵向延伸,交流电场形成的可能性就降低。在这种情况下,最好使梳状图案部分的延伸方向相对宽度方向的倾斜角度在45±22.5度的范围。
使场致发光片10的梳状图案部分的延伸方向相对宽度方向倾斜的原因是,当形成文字或图画及类似图案的导电材料设置在发光层的表面时,可增加交流电场形成的可能性和减少光发射的斑点。
即,垂直线和水平线可经常用于文字或图画及类似图案。场致发光装置具有增加的交流电场形成可能性和减少的光发射斑点是通过使场致发光片的梳状图案部分的延伸方向相对场致发光片10的宽度方向部分倾斜得到的。具体地,当梳状图案部分的延伸方向相对宽度方向的倾斜角度在45±22.5度的范围时,交流电场形成的可能性有相当大的增加。
相邻的第一电极12a和第二电极12b之间的间隙可以是,例如,大约0.1到2.0毫米,第一电极12a和第二电极12b的宽度可以是,例如,大约0.1到5.0毫米,这样只是足以发光。然而,在设置细线发光图案的情况下,其中细线近似平行于梳状图案电极的延伸方向;或在点状发光图案的情况下,相邻的第一电极12a和第二电极12b之间的间隙最好大约为0.2到0.3毫米,第一电极12a和第二电极12b的宽度最好大约为0.2到0.5毫米。
上面这样限定间隙或宽度的原因如下。
当第一电极12a和第二电极12b之间的间隙小于0.2毫米时,在未设置导电材料30的区域形成不能忽略的发光(自发发光)的可能性很大。当间隙超过0.3毫米时,尤其是在设置细线图案的情况下,发光斑点出现。在场致发光片具有140毫米×92毫米的发光区,启动电压是250v到270v而电流为100毫安到130毫安时,对两个间隙分别为0.2毫米和0.15毫米的场致发光片的发光亮度进行了比较。其结果是,间隙为0.2毫米的场致发光片的发光亮度是3±0.5烛光而间隙为0.15毫米的场致发光片的亮度为6±0.5烛光,其近似于0.2毫米间隙的光亮度的两倍。因此,可以认为,假设普通房间中在定时使用的条件下,作为工业产品的场致发光片在间隙为0.2毫米条件下得到的3±0.5烛光的发光亮度是低限。
另一方面,当第一电极12a和第二电极12b的宽度尺寸小于0.2毫米时,出现发光亮度下降的问题,大规模生产时由于桥接或断开可使生产率下降。当宽度尺寸大于0.5毫米时,在使用绘制细线的笔来设置点状发光图案的情况下,与其他电极形成交流电场的可能性下降,这是因为细线图案可能小于一个电极的宽度。当宽度尺寸不大于0.5毫米时,与另一个电极形成交流电场的可能性增加,这是因为与点状发光图案设置在一个电极的中心的可能性相比,设置的点状发光图案离开一个电极的可能性要大很多,因此,可增加交流电场形成的可能性,限制发光斑点的出现。
(3)防水层(内层)13防水层13用于保护电极层12,是用树脂制成。对于树脂,可使用下面的树脂,碳氟树脂,如4-氟化乙烯树脂,氟橡胶和类似材料;硅树脂,如硅橡胶和类似材料;另一种具有高密封性能的树脂,如环氧树脂、丙烯酸(类)树脂、尿烷树脂、聚脂树脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物或类似材料。这些树脂要用某种方法进行固化,比如紫外光固化法,红外线固化法,双液固化、热固化和类似方法。
对给定的实施例;当含有作为树脂组分的聚脂树脂的油墨合成物,如聚脂基油墨EX-2211 Clear E01(由MINO集团有限公司生产)用作形成涂层的材料时,油墨合成物用甲酮基溶液稀释成用于丝网印刷的油墨。通过丝网印刷和干燥油墨形成防水层。
(4)反光层(介电层)16反光层16设置在防水层13和场致发光层14之间。发光层16粘接到场致发光层14。反光层16最好具有厚度大约10到30微米,耐压为大约200到300V,介电常数大约为30到100,最好是大约60到100。
反光层16的制成是通过将无机粉末散布到用作粘结剂的树脂中,如丙烯酸(类)树脂或类似树脂,无机粉末可为铁电粉末,比如钛酸钡或罗谢尔盐。由于无机粉末,如铁电材料粉末,是显示白色的颜料,反光层16变成白色,因此,反光层16有效地显示出反光功能。
对给定的实施例,反光层16包括钛酸钡和碳氟树脂,钛酸钡和碳氟树脂用溶液稀释成丝网印刷的油墨。反光层16通过丝网印刷和干燥形成。
(5)场致发光层14场致发光层14是用密封树脂密封的有机或无机场致发光件制成。场致发光件通过散布到透明的树脂粘合剂得到固定。对于树脂粘合剂,可选择具有高介电常数的树脂,比如聚脂树脂或类似树脂。最好是,形成场致发光层14的材料包括含有电介质的化合物添加剂。
场致发光层14可包括场致发光件和碳氟树脂。在这种情况下,场致发光件和碳氟树脂稀释成为丝网印刷的油墨。此外还添加了含有0.05-5.0%,最好为0.3-0.5%混合溶液重量的硅基化合物的硅基偶合剂A.187(日本Unicar有限公司生产)。场致发光层14通过丝网印刷和干燥形成。限定上述添加重量的原因如下。当添加数量小于0.05%时,对亮度的增加没有作用;当添加数量超过5.0%时,亮度减小。
在这种情况下,场致发光层14的厚度最好为大约30到40微米,耐压为大约50到150伏,介电常数为大约10到30。场致发光片层14的厚度最好是场致发光件的直径的1.5倍或更多。具有这样的厚度,场致发光片层14的表面是平滑的,例如,其表面粗糙度是30微米或更低。
当交流电源电压施加到第一电极12a和第二电极121b之间时,具有上述结构的场致发光层14可发出具有预定光色的光来。
(6)顶部涂层15顶部涂层15紧密固定到场致发光层14以保护场致发光层14。顶部涂层15层叠到场致发光层14还为了改进场致发光层14的光滑度和导电材料30的可清除性。
对于顶部涂层15,可使用下面的树脂,碳氟树脂,如4-氟化乙烯树脂,氟橡胶和类似材料;硅树脂,如硅橡胶和类似材料;聚脂树脂,尿烷树脂和类似材料。形成顶部涂层15的材料最好包括含有电介质的化合物添加剂。
对给定的特定示例,其中含有以比例7∶8混合的作为树脂组分的尿烷树脂的油墨化合物,如尿烷基油墨SG464(SEIKO ADVANCE公司生产)和H固化剂(硬涂层剂)(SEIKO ADVANCE公司生产)的溶液稀释成丝网印刷的油墨。并添加了含有0.05-5.0%,最好为0.3-0.5%,混合溶液重量的硅基化合物的硅基偶合剂,顶部涂层15通过丝网印刷和干燥形成。限定上述添加重量的原因如下。当添加数量小于0.05%时,对亮度的增加没有作用;当添加数量超过5.0%时,亮度减小。
由于设置顶部涂层15的主要目的,如上所述,是平滑场致发光层14的表面和改进导电材料从表面清除的能力,顶部涂层15的厚度若可达到这个目标就以足够。另一方面,顶部涂层15应当尽可能的薄。其原因在于厚度越厚,场致发光片10的发光强度也越低。实际的最佳厚度的有效值大约在1到2微米。有效值意味着设置在场致发光层14最上部的顶部涂层15的厚度尺寸。厚度的有效值为大约1到2微米就足以使涂层厚度值在大约5到8微米。由此,当对规则表面设置涂层时,“涂层值”意味着保护层15的厚度。
顶部涂层15可通过粘接将薄膜状或片状件固定到场致发光层14来形成,或通过紧密设置柔性材料件来形成。为形成顶部涂层15,最好添加硬化加速剂。例如可使用SEIKO ADVANCE公司生产的CARE 101作为硬化加速剂。添加的硬化加速剂的重量最好为油墨化合物和硬化剂的重量的2-3%(最好为2%)。选择硬化加速剂,应当考虑硬化加速剂与顶部涂层15的材应具有高化学亲和力,对顶部涂层15下面的场致发光层14没有副作用,和高硬化能力。
(7)导电材料30对于导电材料30,可使用下面已知的材料。导电材料包括粘附型着色材料如已知的油墨,铅笔,颜色笔,彩色蜡笔和类似的材料;导电的片状材料(下面称作导电片)和类似材料。对于粘附型着色材料如油墨,铅笔,颜色笔,彩色蜡笔和类似的材料,其可包括有机或无机颜料。
对于油墨,最好具有下面的性质。这些性质是,例如,在涂复状态具有等于或小于106欧姆/单位的表面电阻值,具有光学透明度,和溶剂包括至少一种导电材料粉末,如氧化铟,氧化锡,锑,氧化锌和类似材料。此外,对于油墨,可使用导电聚合物,如聚乙二氧噻吩和类似化合物,或导电聚合物与导电材料粉末的混合物。在这种情况下,可使油墨长时间发光,直至通过擦拭或类似行为将油墨去除。此外,导电材料30可以由水或溶剂组成,其都具有高介电常数。在这种情况下,导电材料30可通过用干燥机烘干来清除,或通过薄纸,纱布海绵和类似材料来清除。
在使用导电材料片的情况下,可使用预定形状的导电材料片,或将导电材料片切割成任何使用形状。
3.操作和功能导电材料30连接到顶部涂层15,并带有图案。导电材料30的连接是通过用刷子,铅笔,颜色笔,彩色蜡笔和类似的材料绘制,或通过喷墨印刷机或丝网印刷进行印刷,或粘接导电材料片,或通过其他方式进行。在这种状态下,交流电源电压施加到第一电极12a和第二电极12b之间。导电材料30可在交流电压已经施加后进行连接。
然后,通过连接导电材料30,交流电场在场致发光层14形成。只有位于连接的导电材料之下的部分可发光。由于场致发光层14具有高介电常数,由第一电极12a,场致发光层14,导电材料30,场致发光层14,第二电极12b和其他部分组成电路,在场致发光层14中形成交流电场。这样,只有位于连接的导电材料之下的场致发光层1部分可发光。另一方面,未连接导电材料30的场致发光层14的其余部分的交流电场的强度不足以使场致发光层14发光,因而其余部分不发光。场致发光层14的厚度和介电常数或类似性质可进行设定,使位于连接的导电材料30下面的场致发光层的部分可选择性的发光。
当导电材料30是液体时,存在导电材料30通过划伤,销孔或类似缺陷渗入场致发光层14到达防水层14的情况。然而,防水层13可防止导电材料30进一步渗透。此外,防水层13还可防止空气中水气或潮气渗透进入。
4.优越的效果根据本发明,交流电场在场致发光层14中位于连接的导电材料30下面的部分形成,并只有局部部分发光。这种情况表明,当导电材料30以与所希望的相同图案连接到顶部涂层15时,可得到具有希望图案的发光图案。从而,提供了使用者可用这种场致发光片制造出希望发光图案的场致发光片10。
场致发光片10的电极层12,如上所述,通过沉积金属形成。当打算通过沉积铝来形成电极层12时,电极层12的厚度为大约300-1000埃(10-10米),最好是大约400-800埃(10-10米)。由于电极层12非常薄并通过沉积铝形成,如果使用者用锋利器具或指甲将场致发光片划伤,只有电极层12的与锋利器具或指甲接触的部分几乎与短路同步地熔化。整个电极层12短路的最坏情况不会产生,并且使用者不会受到电击。
场致发光片10的光色改变可通过密封与颜料混合的场致发光件形成场致发光层14,通过在场致发光层14和顶部涂层15之间设置彩色过滤器,和通过使顶部涂层15带有颜色,或通过混合颜料和导电材料。
场致发光装置图3是显示绘制板50外观的透视图,绘制板作为结合了上述场致发光片的场致发光装置的示例。
1.整体结构在绘制板50中,形状为板状并具有预定厚度的主体59支承设置在主体内的场致发光片51。在顶表面设有顶部涂层15的场致发光片51暴露于开口59a。绘制板50设置有加亮笔53,加亮笔设有由可渗透导电材料30的渗透材料制成的笔尖53a,导电材料是包含荧光材料的导电油墨;固定处于竖直位置的加亮笔53的固定器52,具有凹进形状的浅槽54,可保持加亮笔53以侧面位于浅槽54中;带有具有超级吸水性能的海绵58a的清除件58,用于从场致发光片51的顶表面清除导电材料30;可使清除件58处于取出状态的浅槽57,转换光发射模式的转换开关55,和电源开关56。
2.使用方法使用者从浅槽54拿起笔53,通过将导电材料30施加到绘制板61上,绘制出任意的发光图案,其中绘制板61就是暴露于开口59a的顶部涂层15的表面部分。在图3中,字母“ABC”是绘制出的。然后,当接通电源开关56时,导电材料30、电极12a,12b,和其他结构部分形成闭合回路。结果,场致发光层14发光,发出的光穿过导电材料30进行辐射。即,由于位于笔53绘出部分下面的部分发光,如同字母“A”“B”“C”本身发光。
3.细部结构(1)电极图案下面将介绍绘制板50中的场致发光片51的电极图案。图4A是显示绘制板50的场致发光片51的电极图案70形状的平面图。电极图案70是指在基层11上形成的电极层12的形状。在图中,电极71a和电极71b构成电极对71,电极71a和71b具有与图2A中电极12a和12b的梳状基本上相同的形状。电极图案70包括6个电极对71-76,分别具有与电极对71基本相同的结构。电极对71-76是平齐的。图中各个电极对71-76的电极71b到76b的上端部互相连接形成电极线(接地线)70b,该线连接到地线。另一方面,电极71a到76a互相连接。
然后,当预定电压(交流电压)施加到各个电极71a到76a时,各个电极对71-76处于能够形成闭合电路的状态。更具体地,如果电压施加到所有电极71a到76a时,导电材料30涂复在绘制板61上,导电材料30和绘制板61上任何位置的电极对之间通过场致发光层14和其他结构形成闭合电路。但是,如果电压只施加到电极71a到76a的一部分时,只有对应于施加电压的电极的部分电极对形成闭合电路(这个状态称为闭合电路可能形成状态,在本说明书中与上述状态不同的状态称为闭合电路不可能形成状态)。
当场致发光片51用于绘制场致发光图案,如字母,图画或类似图案时,最好将场致发光片51设置成梳状图案部分的延伸方向相对场致发光片51的宽度方向倾斜,如图4B所示。此外,梳状图案部分的延伸方向相对场致发光片51宽度方向的倾斜角度最好在45±22.5度的范围。在图4B中,标记71-76表示电极对,标记71a-76a和71b-76b表示电极,如同图4A。
在设置(放置、粘接、施加或类似方式)由近似平行于梳状图案电极延伸方向的细线组成的发光导电图案的情况下,或在设置点状导电发光图案的情况下,相邻近的第一和第二电极之间的间隙S1最好大约为0.2-03毫米,由于上面介绍的原因,第一和第二电极的宽度S2最好大约为0.2-0.5毫米。
(2)内部电路图5是绘制板50的功能方框图。图中,绘制板50设置了控制单元110,其包括中央处理器(CPU),随机存储器(RAM),唯读存储器(ROM)及类似器件,干电池组成的电池130,电压作用单元120。电压作用单元120包括转换电路121,可将电池130提供的直流(DC)电压转换到交流电压;和升压电路(未显示)。电压作用单元120根据从控制单元110输入的控制信号将大约100到300伏的有效交流电压施加到电极图案70的接地线70b和各电极对71-76之间。
控制单元110储存了多种程序,可在每个发光模式下指示施加电压到电极图案70的程序进入ROM。控制单元110根据转换开关55输入的模式选择信号读出相应的程序,然后输出控制信号到电压作用单元120。
然后,各种发光模式可通过控制施加到电极对71-76的电压来实现。在绘制板50中,可通过转换开关55的变换实施全发光模式(模式I)、全闪光模式(模式2),顺序发光模式(模式III),和波动发光模式(模式IV)。
(3)发光模式(a)全发光模式全发光模式是一种电压同时和连续地施加到全部电极对71到76的模式,换句话,该模式中,全部电极对都处于闭合电路可能形成状态。如果导电材料30涂复在全部绘制板61上,绘制板61的整个表面连续发光。
(b)全闪光模式全闪光模式是一种电压同时和间歇地施加到全部电极对71-76的模式。换句话,该模式中,全部电极对71到76交替地以预定的时间间隔同时处于闭合电路可能形成状态或闭合电路不可能形成状态。如果导电材料30涂复到全部绘制区61上,绘制区61的整个表面间歇发光。
(c)顺序发光模式顺序发光模式是一种电压按照安排的顺序累积地施加到电极对71到76的模式。换句话,该模式中,处于闭合电路不可能形成状态的全部电极对71到76以预定的时间间隔顺序地进入闭合电路可能形成状态。如果导电材料30涂复到全部绘制区61上,对应于6个电极中每一个的绘制区部分顺序发光(由于有6个电极对),发光面积并逐渐增加。在所有的电极对已经成为闭合电路可能形成状态后,在预定时间后停止施加电压到全部电极对71到76,使全部电极对71到76处于闭合电路不可能形成状态。由此,电极对71到76回复到初始状态,重复进行顺序发光。
(d)波动发光模式波动发光模式是一种电压按照安排的顺序间歇地施加到电极对71到76的模式。换句话,该模式中,各个电极对71到76以预定的时间间隔在闭合电路不可能形成状态和闭合电路可能形成状态之间重复转换。如果导电材料30涂复到全部绘制区61上,对应于6个电极中每一个的绘制区部分顺序发光和不发光,因此发光部分如同波浪般移动。
4.优越的效果如上所述,在绘制板50中,可以容易地通过加亮笔53施加导电材料30而绘出发光图案。此外,还可以容易地清除涂复的导电材料30。从而,可以容易地实现重复绘制发光图案。
此外,多个电极对在场致发光片上形成,控制单元110可控制向各个电极对施加的电压,因此,发光图案的多种发光模式可进行变化,结合变化导电材料30涂复位置可能实现有趣的光发射。
无需多言,场致发光装置可以应用于其他的玩具。在这种情况下,玩具并不限于绘制发光图案的玩具,如场致发光显示玩具(例如,绘制板50),玩具也可以将场致发光装置作为其中一部分。
场致发光片的变化1.场致发光片的变化1尽管在场致发光片10,51中,防水层13设置在电极层12和反光层16之间,在变化1中,防水层13设置在反光层16和场致发光层14之间。其他结构与场致发光片10或51的结构相同。
2.场致发光片的变化2在变化2中,场致发光片的结构是按顺序层压在一起的基层11、第一和第二电极层12a,12b中的一个、防水层13、第一和第二电极层12a,12b中的另一个、反光层16、场致发光层14和顶部涂层15。其他结构与场致发光片10或51的结构相同。不必设置反光层16。
3.场致发光片的变化3在变化3中,场致发光片的结构为按顺序层压在一起的基层11、第一和第二电极层12a,12b中的一个、反光层16、防水层13、第一和第二电极层12a,12b中的另一个、场致发光层14和顶部涂层15。其他结构与场致发光片10或51的结构相同。
4.场致发光片的变化4变化4是根据实施例的场致发光片10,51或变化1-3中一个的进一步改进。在根据变化4的场致发光片的结构中,代替防水层或除了防水层外,场致发光层14和/或反光层16具有防水或类似介质渗透的功能。其他结构与场致发光片10或51的结构相同。
具有防渗透功能的场致发光层14,可由用作荧光颗粒或磷光颗粒的有机或无机场致发光件和透明的树脂粘结剂组成,树脂粘结剂可固定弥散状态的场致发光件。变化4使用具有防水性能或防潮性能的树脂作为树脂粘结剂。可使用下列树脂,例如,碳氟化合物树脂,如4氟化乙烯树脂、氟橡胶和类似化合物;硅树脂,如硅橡胶和类似树脂;其他的环氧树脂,丙烯酸树脂,尿烷树脂,聚脂树脂、具有高密封性能的树脂,如乙烯乙酸乙烯酯共聚物和类似化合物。这些树脂可通过如紫外线固化法,红外线固化法,双液固化法,加热固化法和类似方法进行固化。
形成场致发光层14的材料最好包括含有电介质的化合物添加剂。
此外,对于构成具有防渗透功能的反光层16的树脂,可使用下列具有防水性能或防潮性能的树脂,例如,碳氟化合物树脂,如4氟化乙烯树脂、氟橡胶和类似化合物;硅树脂,如硅橡胶和类似树脂;其他的环氧树脂,丙烯酸树脂,尿烷树脂,聚脂树脂、具有高密封性能的树脂,如乙烯乙酸乙烯酯共聚物和类似化合物。这些树脂可通过如紫外线固化法,红外线固化法,双液固化法,热固化法和类似方法进行固化。
根据变化4,由于反光层16可防止水和类似介质的渗透,可防止第一电极12a和第二电极12b之间产生电解。此外,还可防止第一电极12a和第二电极12b的氧化造成线路折断(损坏)。
5.场致发光片的变化5在变化5中,第一电极12a和第二电极12b在具有防渗透功能的底膜或玻璃片(基层11)的背面形成。这种情况下的底膜,例如,可采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
根据变化5,由于底膜或玻璃片可防止水或类似介质从前侧渗透,防止了第一电极12a和第二电极12b之间产生电解。此外,还可防止第一电极12a和第二电极12b由于氧化造成线路折断(损坏)。
在场致发光片结合到壳体或类似结构的情况下可使用上述结构。如上所述,在场致发光片结合到壳体的情况下,背面侧通常是密封的而不是暴露的。因此,没有必要考虑水或类似介质从背面侧进入。如果需要,可以用具有防渗透功能的树脂涂复暴露的电极,或对暴露电极进行表面钝化铝处理。
尽管变化5中第一电极12a和第二电极12b设置在基片的背面,也可以将基片设置在第一电极12a和第二电极12b之间。
6.场致发光片的变化6图6显示了变化6的电极图案的形状。在图中,电极图案700是二维布置,共由6个梳状电极对710组成,其中3个在图中以右和左向设置在上排,另外3个沿以右和左方向设置在下排。此外,电极对710设置成各电极对的电极在图中的上下方向互相接合。各电极对的接地侧电极的电极端在上排电极对和下排电极对之间一体形成接地线700b。通过电极图案700,利用总共6个电极对可以形成不同变化的发光图案。
此外,由于在上排电极对和下排电极对之间设置了接地线700b,可缩小上排电极对和下排电极对之间的间隔,即,如果移动侧电极710a设置在上排电极对和下排电极对之间,不可能互相连接上排电极对710a和下排电极对710b,那么就要在其间设置预定的间距。因此,上排电极对和下排电极对之间的间隙就要变宽,在某些发光图案中间隙就会变清晰。另一方面,如果接地线700b设置在中间,就可以消除或至少减轻上述问题。
当场致发光片用于绘出发光图案时,如字母、图像或类似图案,最好将场致发光片51设置成梳状图案部分的延伸方向相对场致发光片51的宽度方向倾斜。此外,梳状图案部分的延伸方向相对场致发光片51的宽度方向倾斜的角度最好在45±22.5度的范围。
在设置(放置、粘接、施加或其他方法)近似平行于梳状图案电极延伸方向的细线导电发光图案的情况下和在设置点状导电发光图案的情况下,相邻近的第一电极和第二电极之间的间隙最好是大约0.2到0.3毫米,第一电极和第二电极的宽度最好是大约0.2到0.5毫米,出于上面介绍的相同原因。
7.场致发光片的变化7图7A,7B和7C显示了变化7的电极部分的形状。变化7设置了带印制电路板的电极部分(电极层)800。图7A是从场致发光层一侧看到的电极部分800放大的主要部分的平面图,图7B是电极部分800的截面图。电极部分800有三层结构,包括第一电位线路层830、第二电位线路层820和电极端子层810。在第一电位线路层830,多个在图7A中沿右和左向延伸的第一电位线831,832,833和834互相平行。在第二电位线路层820,多个在图7A中沿上和下方向延伸的第二电位线821,822,823和824互相平行。在电极端子层810,连接任一个第一电位线831-834或任一个第二电位线821-824的端子通孔以二维方式设置。在图7A中,黑色的圆代表连接到第一电位线的端子通孔,白色的圆代表连接到第二电位线的端子通孔。白色的圆和黑色的圆是交错布置的。例如,连接到第一电位线831的端子是端子8112和8114,连接到第二电位线821的端子是端子8111和8131。
第一电压施加到第一电位线831-834,第二电压施加到第二电位线821-824。施加电压的线路通过控制单元来选择和控制。具体地,例如,选择第一电位线832作为施加第一电压的线,选择第二电位线822作为施加第二电压的线。在这种情况下,端子8121和8123具有施加到第一电位线832的第一电压的电位,端子8122和类似端子具有施加到第二电位线822的第二电压的电位。因此,由于端子8121和端子8122之间的电位差及端子8122和端子8123之间的电位差,图7A中点划线包围的区域850处于闭合电路可能形成状态。
通过用电极部分800来形成场致发光片和对施加预定电压(交流电压)的电位线进行选择控制,可随意地控制区域处于闭合电路可能形成状态,或处于闭合电路不可能形成状态。例如,在导电材料30涂复了全部绘制板的情况下,可以发光,即可以改变发光形式,能够显示任意的字符或图形。此外,还可以实现各种发光图案,比如扩大的同心圆发光区域。
此外,可以实现图7C显示的使用方法。图7C是绘制板一部分的平面图。图形显示了一个假设的情况。其中使用者正在练习如何写字母“A”。被虚线包围的区域860处于闭合电路可能形成状态,实线包围的区域870是用加亮笔涂复的作为发光图形的导电涂层部分。在这种情况下,区域860和区域870互相重叠的影线部分发光。
在设置细线发光图形的情况下,或在设置点状发光图形的情况下,相邻的第一电极12a和第二电极12b之间的间隙最好为大约0.2到0.3毫米。第一电极12a和第二电极12b的宽度最好是大约0.2到0.5毫米,出于上面介绍的原因。
场致发光装置的变化1.场致发光装置的变化1根据场致发光装置的变化1的广告板900在图8A和图8B中显示。广告板900设置了场致发光片910。场致发光片910包括直线排列的4个场致发光片,场致发光片与场致发光片10相同。分别对应于各电极对921,922,923和924(下面总体称作电极对920)的按钮931,932,933和934(下面总体称作按钮930)设置在绘制板的一侧面,即在场致发光片的顶部涂层表面的顶面。除了电极对的设置形状,场致发光片910和广告板900具有与场致发光片10和绘制板50相同的形状。按钮930可设置成搬钮开关。当按钮930按下后,按钮930可输出信号。
图9是广告板900的控制方框图。广告板的形状与图3所示的绘制板50的形状基本相同。在图9中,控制单元110选择和确定发光区域,即根据按钮930输入的信号施加预定电压的电极对。例如,当按下按钮931和932时,控制单元110选择和确定电极对921和922。然后,控制单元110根据转换开关55选择的发光模式使电压施加到选择和确定的电极对921和922。
图8 B是显示广告板900的实施例的视图,其中广告板处于按下按钮931的状态。由于电极对921处于闭合电路可能形成状态,在设有电极对921的绘制区上显示“TODAY’S BARGAIN!”字符的部分发光。其中上述字符是用导电材料30绘制的。
按钮930可以是转换开关,使得按钮不光可以接通或关断,还可以选择电极对的发光模式。在这种情况下,例如,图8B中可以实现写有“TODAY’S BARGAIN!”的区域发出闪烁光的发光形式,而其他区域则是连续发光。
本发明的其他变化(1)场致发光片的防水层13最好含有有机或无机颜料,带有颜色使得从前面不能看到电极图案。带有颜色不仅使得从前面不能看到电极图案,还扩大了前面设计的选择范围。在设置反光层16的情况下,要求将反光层16设置得比防水层13更接近场致发光层13。
(2)最好使用类似于形成防水层13的材料的粘结剂来形成反光层16、场致发光层14和顶部涂层15,以便增加各层之间的粘度。
第一实施例场致发光片的形成通过在铝沉积图案上形成防水层(底涂层),反光层(电介质层),场致发光层和顶部涂层。其中铝沉积图案在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)压电材料上形成。各层通过丝网印刷形成。
聚酯基油墨EX-2211Clear E01(MINO集团有限公司制造)用于防水层。聚酯基油墨用酮基溶剂稀释成丝网印刷油墨。该油墨用于通过丝网印刷和干燥形成防水层。
反光层包括钛酸钡和碳氟树脂,钛酸钡和碳氟树脂用溶剂稀释成丝网印刷的油墨。反光层通过丝网印刷形成。
场致发光层包括场致发光件和碳氟树脂。场致发光件和碳氟树脂稀释成为丝网印刷的油墨。此外还添加了含有0.05-5.0%混合溶液重量的硅基偶合剂A187(日本Unicar有限公司生产)。场致发光层14通过丝网印刷形成。
尿烷基油墨SG464(SEIKO ADVANCE公司制造)与H固化剂(SEIKO ADVANCE公司制造)以比例7∶8混合。溶液用溶剂稀释成可通过丝网印刷形成顶部涂层的油墨。此外,还添加0.5%混合溶液重量的硅基偶合剂。顶部涂层通过丝网印刷和可使油墨硬化的干燥来形成。
在用所述方法制成的场致发光片中,由于硅基偶合剂添加到场致发光层和顶部涂层,与没有添加硅基偶合剂的场致发光片的亮度相比,亮度增加了大约1.6倍。另外,当添加了混合溶液重量0.3%的硅基偶合剂时,与没有添加硅基偶合剂的场致发光片相比,亮度增加了大约30%。
此外,由于硅基偶合剂添加到场致发光层和顶部涂层,各层之间的粘度增加。
第二实施例对用于顶部涂层的油墨,尿烷基油墨与H固化剂可以比例4∶3混合,顶部涂层通过丝网印刷和干燥形成。通过与上面介绍方法相同的方法进行叠压场致发光层。
在该方法制成的场致发光片中,与第一实施例的场致发光片相比,油墨与材料的粘度增加。
第三实施例在第一实施例中,添加了2-3%重量的硬化加速剂CARE 101(SEIKO ADVANCE公司制造),尿烷基油墨SG464(SEIKO ADVANCE公司制造)和H固化剂(SEIKO ADVANCE公司制造),H固化剂用于通过丝网印刷形成顶部涂层。在这个示例中,添加了大约0.5%的硅基偶合剂。还有,硬化加速剂的主要成分(80-90%)是二甲苯,采用了加热固化进行树脂固化。
在用所述方法制成的场致发光片中,与第一实施例的场致发光片的亮度相比,亮度增加了5-10%。亮度受到溶剂的影响。但溶剂是挥发性的,因此溶剂很快被硬化加速剂树脂化,场致发光片在溶剂挥发很多之前就已进行层压。因此,预计亮度可提高。
本文引用参考了于2002年8月30日提交的日本专利申请No.2002-254617和于2003年4月25日提交的日本专利申请No.2003-122723的包括说明书、权利要求、附图和摘要的全部内容。
权利要求
1.一种场致发光装置,包括含有场致发光件的场致发光层;电极部分,包括设置在所述场致发光层一个表面侧的第一电极和第二电极,并具有预定的图案,其中所述第一电极和第二电极通过间隔区互相电隔离;顶部涂层,设置在所述场致发光层的另一个表面侧,导电材料连接到所述顶部涂层的前表面,通过施加在所述第一电极和第二电极之间的交流电流源电压,在所述场致发光层中产生交流电场,所述顶部涂层包括含有电介质的化合物添加剂;和防水层,设置在所述电极部分和所述场致发光层之间。
2.根据权利要求1所述的场致发光装置,其特征在于,所述场致发光层包括含有电介质的化合物添加剂。
3.根据权利要求1所述的场致发光装置,其特征在于,所述场致发光层通过丝网印刷使用含有所述场致发光件和碳氟树脂的油墨形成。
4.根据权利要求1所述的场致发光装置,其特征在于,反光层设置在所述电极部分和所述场致发光层之间。
5.根据权利要求4所述的场致发光装置,其特征在于,所述反光层通过丝网印刷使用含有钛酸钡和碳氟树脂的油墨形成。
6.根据权利要求1所述的场致发光装置,其特征在于,所述含有电介质的化合物添加剂是硅基化合物。
7.根据权利要求6所述的场致发光装置,其特征在于,所述硅基化合物是硅基偶合剂。
8.根据权利要求7所述的场致发光装置,其特征在于,添加0.05到5.0%溶液重量的所述硅基偶合剂,所述溶液用溶剂稀释形成层的材料制成。
9.根据权利要求1所述的场致发光装置,其特征在于,所述防水层通过丝网印刷使用聚酯基油墨形成。
10.根据权利要求1所述的场致发光装置,其特征在于,所述顶部涂层通过丝网印刷使用含尿烷基油墨和固化剂的油墨形成。
11.根据权利要求10所述的场致发光装置,其特征在于,所述尿烷基油墨和所述固化剂以7∶8的比例混合。
12.根据权利要求10所述的场致发光装置,其特征在于,所述尿烷基油墨和固化剂以4∶3的比例混合。
13.一种制造场致发光装置的方法,所述场致发光装置包括含有场致发光件的场致发光层,电极部分,包括设置在所述场致发光层一个表面侧的第一电极和第二电极,并具有预定的图案,其中所述第一电极和第二电极通过间隔区互相电隔离;顶部涂层,设置在所述场致发光层的另一个表面侧;导电材料连接到所述顶部涂层的前表面,通过施加在所述第一电极和第二电极之间的交流电流源电压,所述场致发光层中产生交流电场;和防水层,设置在所述电极部分和所述场致发光层之间;所述方法包括步骤添加含有电介质的化合物添加剂到所述顶部涂层;和通过丝网印刷使用聚酯基油墨形成所述防水层。
14.根据权利要求13所述的制造场致发光装置的方法,还包括步骤添加含有电介质的化合物添加剂到所述场致发光层。
15.根据权利要求13所述的制造场致发光装置的方法,还包括步骤通过丝网印刷使用含有场致发光件和碳氟树脂的油墨形成场致发光层。
16.根据权利要求13所述的制造场致发光装置的方法,还包括步骤通过丝网印刷使用含有钛酸钡和碳氟树脂的油墨形成反光层,并将所述反光层设置在所述场致发光层之下。
17.根据权利要求13所述的制造场致发光装置的方法,还包括步骤通过丝网印刷使用含有尿烷基油墨和固化剂的油墨形成顶部涂层。
18.根据权利要求17所述的制造场致发光装置的方法,还包括步骤添加硬化加速剂以形成所述顶部涂层。
全文摘要
一种场致发光装置,包括含有场致发光件的场致发光层,具有第一电极和第二电极的电极部分设置在场致发光层的一个表面侧,并具有预定的图案,其中第一电极和第二电极通过间隔区互相电隔离;设置在场致发光层的另一个表面侧的顶部涂层,导电材料连接到顶部涂层的前表面,通过施加在第一电极和第二电极之间的交流电流源电压,在场致发光层中产生交流电场,顶部涂层具有含有电介质的化合物添加剂;和设置在电极部分和场致发光层之间的防水层。
文档编号H05B33/22GK1496207SQ03157968
公开日2004年5月12日 申请日期2003年9月1日 优先权日2002年8月30日
发明者渡边公贵, 山中广之, 横田和幸, 田村政博, 小池清纪, 福田晋作, 之, 作, 博, 幸, 纪 申请人:株式会社托密