电致发光装置及其制造方法

电致发光装置及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于制造共形电致发光系统的方法。在基板(12)上涂敷导电基础底板膜层(16)。在所述底板膜层(16)上涂敷介电膜层(18)，然后，在所述介电膜层(18)上涂敷磷光体膜层(20)。使用大致透明的导电材料在所述磷光体膜层(20)上涂敷电极膜层(22)。在所述电极膜层(22)上可涂敷导电条(24)。优选地，所述底板膜层(16)、介电膜层(18)、磷光体膜层(20)、电极膜层(22)以及导电条(24)具有水性并且由喷雾共形涂层涂敷。
【专利说明】电致发光装置及其制造
[0001] 本申请要求于2012年11月15日提交的美国专利申请号13/677,864的优先权， 该专利申请是要求于2012年1月3日提交的美国临时专利申请号61/582, 581的优先权的 于2012年9月22日提交的美国专利申请号13/624,910的继续。这些申请中的每个的全 部内容并入本文中，以作参考。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种用于制造具有下部底板电极层和上部电极层的电致发光装置的 系统，下部和上部电极层可连接至电力驱动电路。一个或多个功能层设置在下部和上部电 极层之间，以形成至少一个电致发光区域。

【背景技术】
[0003] 自从20世纪80年代以来，电致发光（EL)技术开始广泛地用于显示装置中，其中， 其较低功耗、相对亮度以及在较薄的薄膜配置中形成的能力已经显示了其比发光二极管 (LED)和很多涂敷的白炽技术更可取。
[0004] 通常，已经使用刮片涂覆和印刷方法，例如，丝网印刷或者最近的喷墨印刷，产生 了商业制造的EL装置。对于需要相对平面的EL装置的涂敷，这些方法运行得相当好，这是 因为这些方法适合于通过比较有效并且可靠的质量控制来进行大批量生产。
[0005] 然而，传统方法内在地自我限制为用于以下涂敷中：将EL装置可取地用于具有复 杂拓扑的表面（例如，凸面、凹面以及反射表面）中。已经研制了部分解决方案，其中，将较 薄的薄膜EL "贴花"用于表面中，随后，在聚合物基质内封装该贴花。虽然适当地成功，但 是这种解决方案具有几个固有的缺点。首先，虽然贴花可接受地符合适度的凹/凸拓扑，但 是在未拉伸或起皱的情况下，这些贴花不能符合紧密的半径曲线。此外，贴花本身未与封装 的聚合物形成化学或机械结合，实质上剩下嵌入封装基质内的异物。这些缺点给制造和产 品寿命周期都造成困难，这是因为难以制造适用于复杂拓扑的嵌入的贴花EL灯并且机械 应力、热应力以及长期暴露到紫外（UV)光中造成这些灯容易分层。依然需要一种制造 EL 灯的方法，该灯与具有包含复杂拓扑的表面的物品兼容。


【发明内容】

[0006] 根据本发明的一个实施方式，公开了一种方法，据此，在要涂敷EL装置的目标物 品的表面或"基板"上，"喷涂"EL装置。本发明涂敷至在一系列层中的基板中，每层执行构 成该方法的整体的特定功能。
[0007] 本发明的一个目标是一种制造共形电致发光系统的方法。该方法包括选择基板的 步骤。使用水性导电底板材料在选择的基板上涂敷基础底板膜层。使用水性介电材料在底 板膜层上涂敷介电膜层。使用水性磷光体材料在介电膜层上涂敷磷光体膜层，在涂敷期间， 所述磷光体膜层由紫外线辐射源激发。在紫外线辐射源提供视觉提示的同时，涂敷磷光体 膜层，响应于视觉提示，调整所述磷光体膜层的涂敷，以在介电膜层上大致均匀地分布磷光 体材料。使用水性的、大致透明的导电电极材料在磷光体膜层上涂敷电极膜层。底板膜层、 介电膜层、磷光体膜层以及电极膜层均优选地由喷雾共形涂层涂敷。在底板膜层与电极膜 层之间电荷时，磷光体膜层可由在磷光体膜层上建立的电场激发，使得磷光体膜层发出电 致发光光。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 通过参照附图阅读说明书和权利要求，对于本发明的实施方式所涉及的领域的技 术人员，本发明的实施方式的进一步特征显而易见，其中：
[0009] 图1为根据本发明的一个实施方式的EL灯的层示意图；
[0010] 图2为根据本发明的一个实施方式的用于制造电致发光灯的方法的流程图；
[0011] 图3为根据本发明的一个实施方式的示出导电元件的路由的EL灯的层示意图；
[0012] 图4为根据本发明的另一个实施方式的示出导电元件的路由的EL灯的层示意 图；
[0013] 图5为根据本发明的一个实施方式的用于涂敷磷光体层的方法的流程图；
[0014] 图6为根据本发明的一个实施方式的具有有色保护层的EL灯的层示意图；
[0015] 图7为示出从图6的有色保护层中反射并且为光提供彩色效应的光的层示意图；
[0016] 图8为示出穿过图6的有色保护层并且为反射的光提供增加的彩色效应的光的层 示意图；
[0017] 图9为根据本发明的一个实施方式的具有顶层接线的多层EL灯的层示意图；
[0018] 图10为根据本发明的另一个实施方式的具有底层接线的多层EL灯的层示意图；
[0019] 图11为根据本发明的又一个实施方式的具有双层接线的多层EL灯的层示意图；
[0020] 图12为根据本发明的又一个实施方式的具有双层接线的多层EL灯的层示意图； 以及
[0021] 图13为根据本发明的又一个实施方式的具有透明基板的EL灯的层示意图。

【具体实施方式】
[0022] 在以下讨论中，在各幅图中，相同的参考数字用于表示相同的部件和结构。
[0023] 根据本发明的一个实施方式，在图1中显示共形EL灯10的总体设置。EL灯10包 括基板12、底漆层14、导电底板电极层16、介电层18、磷光体层20、大致透明的导电顶部电 极22、导电条24以及可选的封装层26。
[0024] 基板12可为任何合适的目标物品的选择表面，在该表面上，要涂敷EL灯10。基 板12可导电或不导电，并且可具有凸面、凹面或反射表面的任何期望组合。在本发明的一 些实施方式中，基板12是透明材料，例如但不限于玻璃或塑料。
[0025] 底漆层14是涂敷至基板12中的非导电薄膜涂层。底漆层14用于使基板12与随 后的导电和半导电层电绝缘，下面进一步进行讨论。底漆层14还优选地在基板12与后续 层之间促进粘合。
[0026] 导电底板16是薄膜涂层，该薄膜涂层优选地掩蔽在底漆层14之上，以形成EL灯 10的底部电极。导电底板16优选地为可喷射的导电材料并且可形成制成的EL灯10的照 亮的EL "场"的大致轮廓。可按照需要定制为底板16选择的材料，以适合于各种环境和涂 敷要求。在一个实施方式中，使用一种高导电、大致不透明的材料，制造底板16。这种材料 的实例包括但不限于基于乙醇/乳胶的、装满银的溶液（例如，从纽约Lyons的Caswell公 司可购买的SILVASPRAY?)以及水性乳胶的、装满铜的溶液（例如，从Caswell公司也可购 买的"Caswell Copper"铜导电涂料）。
[0027] 在一个实施方式中，预定量的片状银粉可与铜导电涂料混合。实证检验已经显示 了，添加片状银粉，大幅增强了铜导电涂料的性能，而不会不利地影响其相对环保的特征。
[0028] 作为Caswell SILVASPRAY?或Caswell Copper的替换物，片状银粉可在水性苯乙 烯丙烯酸共聚物溶液（下面进一步进行讨论）和氨的溶液中混合，以封装银，作为底板16 材料涂敷至经过处理的表面（即，基板）中。
[0029] 导电底板16还可为金属镀层，其中，使用选择的金属镀层的任何合适的方法，将 合适的导电金属材料涂敷至非导电基板12中。金属镀层的实例类型包括但不限于化学电 镀、真空电镀、气相沉积以及溅射。优选地，所产生的导电底板16具有较低的电阻，以在底 板的表面上尽可能减小电压梯度，以允许适当地操作电致发光系统（级，充足的灯亮度和 亮度均匀度）。在一些实施方式中，对于每平方英寸的表面面积，电镀的底板16的电阻优选 地小于大约1欧姆。
[0030] 导电底板16还可为导电的大致透明层，例如但不限于从德国勒沃库森市的 Heraeus Clevios公司可购买的"CLEVI0S?S V3"和/或"CLEVI0S?S V4"导电聚合物。该 配置可优选地供具有大致透明的基板的目标物品（例如，玻璃和塑料）使用并且用于需要 EL灯10的稀释剂总体涂敷层的实施方式。
[0031] 介电层18是不导电的薄膜涂层，其包括处理高介电常数性能的材料（通常为钛酸 钡-BaTi0 3)，在具有较高的电容率特征（S卩，规定的材料传输电磁场的能力的指数）的绝缘 聚合物基质内封装该材料。在本发明的一个实施方式中，介电层18包括共聚物和稀释的氢 氧化铵的大约2:1溶液。将在氢氧化铵中已经预先沾湿的一些BaTi0 3加入该溶液中，以形 成过饱和的悬浮液。在本发明的各种实施方式中，此外，介电层18可包括钛酸盐、氧化物、 铌酸盐、铝酸盐、钽酸盐以及锆酸盐材料中的至少一个。
[0032] 介电层18用作两个功能。首先，介电层18在底板层16与叠加的半导体磷光体 20、顶部电极22与导电条24层之间提供绝缘挡板。此外，由于介电材料具有独特的电磁极 化特征，所以在底板与顶部电极之间涂敷交流信号28时，介电层18用于增强在底板16与 顶部电极22层之间生成的电磁场的性能，该交流信号在底板与顶部电极之间生成电场或 电荷。此外，即使是有效的电绝缘体，BaTi0 3的高介电质量和聚合物基质的高电容率也可高 度渗透到在底板16与顶部电极22之间生成的静电场中。
[0033] 而且，在多层EL灯涂敷中，可选择具有光折射质量的介电层18,其中，介电层的折 射率受到由交流信号28(图1)涂敷至底板16和电极22的电场的影响。选择的介电层18 材料的这些光折射率质量可用于促进光通过EL灯的叠加层传播。具有光折射率性能的一 个非限制性实例材料是BaTi0 3。
[0034] 磷光体层20是半导体薄膜涂层，该涂层由在高静电可渗透的聚合物基质内封装 的材料（通常是掺杂金属的硫化锌（ZnS))构成。在受到由交流信号28生成的交流静电场 的存在的激发时，掺杂的ZnS从该场中吸收能量，在返回其地面状态时，这反过来作为可见 光光子重新发射该能量。磷光体层20用作两个功能。首先，虽然掺杂金属的硫化锌在技术 上被视为半导体，但是在封装在共聚物基质内时，进一步有效地在底板16层与叠加的顶部 电极22和导电条24层之间提供额外的绝缘挡板。此外，一旦由交流电磁场的存在激发，磷 光体层20就发射可见光。
[0035] 在本发明的一个实施方式中，磷光体层20包括共聚物和稀释的氢氧化铵的大约 2:1溶液。将在稀释的氢氧化铵中预先沾湿的通过铜、锰以及银（即，ZnS:Cu、Mn、Ag等）中 的至少一个掺杂的一些基于掺杂金属的硫化锌的磷光体加入该溶液中，以形成过饱和的悬 浮液。
[0036] 优选地，水性苯乙烯丙烯酸共聚物溶液（在后文中称为"共聚物"）用作介电层18 和磷光体层20的封装基质。该材料适合于密切地接近和长期接触，而不不利地影响有机体 或环境。一个实例共聚物是从密歇根州米德兰市的Dow Chemical公司可购买的DURAPLUS? 聚合物基质。共聚物的一个显著优势在于，在选择的基板12上为各种子涂层和顶部涂层选 项提供化学上有利并且通用的结合机构。氢氧化铵可用作共聚物的稀释剂/干燥剂。
[0037] 在生产EL灯10期间，在固化方法期间，已经消除介电层18和磷光体层20的共聚 物溶剂的挥发性成分之后（通常通过蒸发），所产生的涂层在化学上主要为惰性。同样，介 电层18和磷光体层20涂层不容易与基底或上覆层发生化学反应，结果，封装和保护均匀介 质18和磷光体颗粒20层分布。
[0038] 在化学上，在固化方法期间，露出介电层18和磷光体层20的长链共聚物的开口 端。这提供一种现成机构，用于在化学上不同的层之间创建牢固的机械接合，这是因为露出 的聚合物链端部基本上用作与搭扣紧固件的挂钩部分相似的"挂钩"。这些挂钩提供相对多 孔的表面拓扑，通过涂敷第二长链聚合物溶液，该拓扑容易接受渗透。在二次层固化时，其 聚合物链端部露出并且与上述露出的共聚物端部大致"交织"，以在相邻的层之间形成牢固 的机械接合。
[0039] 顶部电极22是薄膜涂层，该涂层优选地导电并且对光大致透明。顶部电极22可 源自这种材料，例如但不限于导电聚合物（PED0T)、碳纳米管（CNT)、掺锑二氧化锡（ΑΤ0)以 及铟锡氧化物（ΙΤ0)。一种优选的商用产品是CLEVI0S?导电、透明以及柔性聚合物（从德 国勒沃库森市的Heraeus Clevios公司可购买），这些聚合物作为稀释剂/干燥剂在异丙醇 中稀释。CLEVI0S?导电聚合物显示了较高的效率并且比较环保。此外，CLEVI0S?导电聚 合物基于苯乙烯共聚物，从而提供一种现成的机构，用于与基底磷光体层20进行化学交联 /机械接合。
[0040] 可为顶部电极22溶液选择替换的材料，包括包含铟锡氧化物（ΙΤ0)和掺锑二氧化 锡（ΑΤ0)的那些材料。然而，由于更大的环境问题，所以这些材料不如CLEVIOS?导电聚合 物可取。
[0041] 在本发明的一些实施方式中，底板电极层16可取地大致透明。在这种情况下，顶 部电极22的上述任何材料可用于底板电极层16。
[0042] 顶部电极22材料的效率由其不同的操作要求限制，这均导电，同时也对可见光大 致透明。在EL灯10的光场的面积变得更大时，返回递减点接近，其中，在光学上抑制用于 为在顶部电极层之上的必要电压分布实现足够低的电阻率的顶部电极层22的厚度，或者 相反，顶部电极的厚度具有不可接受的低电效率。结果，通常可取地通过尽可能靠近光场的 更有效的导电体，增大透明顶部电极层22,以便为最佳的光学特征尽可能减小顶部电极层 的厚度。通过提供导电材料的较低阻抗条，导电条24满足该要求，该导电材料通常由可用 于作为导电底板16生产的一个或多个材料构成。导电条24通常涂敷至光场的外围边缘。 [0043] 虽然导电条24在图中通常显示为与顶部电极层22相邻，但是实际上，可在顶部电 极层上（即，顶部）涂敷该导电条。相反，可在导电条24上（S卩，顶部）涂敷顶部电极层 22〇
[0044] -旦涂敷，顶部电极22和导电条24就容易受到由划痕或标记造成的损害。在固 化顶部电极22和导电条24之后，优选地通过封装的透明涂层膜层26 (例如，硬度合适的透 明聚合物26)封装EL灯10,以保护EL灯不受到损害。封装层26优选地为在EL灯10层叠 之上涂敷的电绝缘材料，从而保护灯不受到外部损害。封装层26还优选地通常对由EL灯 10层叠发射的光透明并且优选地与用于基板12的目标物品的任何预期的顶涂层材料在化 学上兼容，这些材料提供一种机构，用于与顶涂层进行化学和/或机械接合。封装层26可 包括任何数量的基于水性、搪瓷或者漆的产品。
[0045] 如上所述，当前EL产品限于用于平面或接近平面的比较简单的地形表面。这是因 为基于丝网/喷墨印刷的方法要求平坦的或几乎平坦的表面确保在各个层中所需要的元 件具有适当的分配比。与基于印刷的EL生产方法不同，底漆层14、底板16、介电层18、磷 光体层20、导电顶部电极22、导电条24以及封装层26优选地制定为与通常可用于画家工 艺的范围中并且在该范围内的工具和方法兼容并且由这些工具和方法涂敷。因此，EL灯10 可"喷涂"在基板12上，作为包括底漆层14、底板16、介电层18、磷光体层20、导电顶部电 极22、导电条24以及封装层26的共形涂层的叠层。通过利用各层的选择元件以及在本文 中公开的与基于喷雾的设备兼容的涂敷技术，EL灯10可用于各种材料和/或复杂的拓扑 中，以便任何"可喷涂的"基板12表面可用于共形的节能EL灯的涂敷中。因此，在EL灯符 合基板12的形状和几何体的意义上，EL灯10 "共形"。
[0046] 结合图1，参照图2,现在描述用于生产EL灯的方法slOO。
[0047] 在sl02中，选择基板12。基板12通常是可由任何合适的导电或非导电材料制成 的选择目标物品的表面，并且可具有任何期望的轮廓和形状。
[0048] 在sl04中，底漆层14涂敷至基板14。无论预期的目标物品基板12导电（即，金 属或碳素纤维）还是不导电（即，某种形式的玻璃、塑料、纤维玻璃或复合材料），都优选地 将大量兼容的基于氧化物的底漆涂敷至较薄层内的基板中，以密封该表面，在基板与EL灯 10之间提供电绝缘，并且确保与上覆顶涂层粘合。在某些情况下，在sl06中，还可可取地在 氧化物底漆层之上涂敷与预期的顶涂层兼容的薄薄的一层适当的搪瓷/漆/水性涂料。在 本文中使用的"顶涂层"通常表示位于制成的EL灯10之上的任何涂层，例如，覆盖EL灯的 半透明涂层以及不由EL灯覆盖的基板12部分。在涂敷进一步的EL灯10层之前，包括基 板12的目标物品进行长时间处理时，sl06的可选的喷涂步骤特别吸引人。由于基于氧化 物的底漆比较"柔软"，所以通过频繁地处理，露出的底漆表面可退化，并且所产生的氧化物 可污染原始表面。
[0049] 对于在规定的表面上的每个EL "光场"，在sl08中，提供两个电连接，以便为激发 磷光体层20的交流信号28 (图1)提供路径。具有两个基本的机构，用于安装这些电路经， 由目标物品的基板12的特征确定选择哪一个。另外参照图3,对于非导电塑料、纤维玻璃或 复合目标物品基板12,优选地通过在目标物品的基板12和底漆层14中的小开口 32将一个 或多个"贯彻的"导电元件30-U30-2分别提供给EL灯10的底板16和导电条24,以提供 与上覆底板和导电条的电接触。
[0050] 如果在基板与信号路径之间包括绝缘护套34,那么对于某些形式的导电基板12 目标物品，贯彻的技术也有效。这是出于实际并且安全的考虑，这是因为通过不必要地激励 基板/目标物品对该系统提出的电流需求总体上大幅减小该系统的功耗效率，并且通过使 EL灯10场与目标物品的导电基板12以及进入地面状态的任何路径电隔离，来提高安全性， 例如，在目标物品的基板中的缺陷。
[0051] 在结构或实际考虑（例如，保持流体安全壳的完整性）禁止在目标物品的基板12 上使用图3的上述贯彻技术时，通过在绝缘的底漆层14内嵌入导电元件30-1和30-2,可提 供进入EL灯10的信号路径，并且如果需要的话，这些信号路径"环绕"面板边缘，如图4中 所示。用于提供底板16和导电条24的信号通路（即，"贯彻"或"环绕"）的图3和4的方 法中的任一个在功能上等效并且可根据由目标物品的基板12强加的特定条件和要求进行 选择。
[0052] 在sllO中，涂敷底板层16。如上所述，底板层16是包括导电材料的图案并且掩盖 在底漆14涂层之上。底板层16可适用于任何合适的厚度，例如，大约0. 001英寸，优选地 使用喷枪或孔径足够细微的重力供给型喷射设备。在这样涂敷时，将底板层16放置成与导 电元件30-1 (图3、4)进行电接触，以提供与交流信号28的电接触，并且还限定照亮的EL 灯10场的大致轮廓。
[0053] 在sll2中，喷射涂敷介电膜层18。在可见光下以预定的气压使用吸入和/或压 力供给型喷射设备，涂敷上述过饱和的介电溶液，为变量进行调整，例如，目标物品的基板 12的环境温度和拓扑。优选地在大约70华氏度或更大的环境空气温度下，涂敷介电层18。 在连续的薄层溶液中，优选地涂敷介电层，以确保均匀地分布BaTi0 3颗粒/聚合物溶液并 且防止可克服溶液的表面张力的过度积累，该过度积累反过来可在涂敷层内产生"运行"或 "下垂"。引起涂敷层运行或下垂的材料的过度积累造成封装颗粒（称为"沙丘"）不均匀地 聚集，这对最终产品的外表具有不利的直接影响。因此，根据环境温度和湿度条件，通过在 预定的时间段内涂敷光源（例如，直射阳光）的增强的红外线照射以及在涂层之间的增强 的红外线灯，通常可取地增加连续的涂敷层的最初空气固化。
[0054] 在sll4中，涂敷磷光体层20。以预定的气压使用吸入和/或压力供给型喷射设 备，涂敷上述过饱和的磷光体溶液，为变量进行调整，例如，目标物品的基板12的环境温度 和拓扑。在紫外线辐射源（例如，长波紫外光）（例如，紫外光"A"或"黑光"紫外光）附近 (例如，之下）优选地涂敷磷光体层20,以在涂敷期间增强操作人员的视觉指示器或提示， 以便确保比较均匀的颗粒分布。优选地在大约70华氏度或更大的环境空气温度下，涂敷磷 光体层20。在连续的薄层溶液中，优选地涂敷磷光体层20,以确保均匀地分布ZnS颗粒/ 聚合物溶液并且防止可克服溶液的表面张力的过度积累，该过度积累反过来在涂敷的磷光 体层内产生"运行"或"下垂"。与介电层18-样，引起涂敷层运行或下垂的材料的过度积 累造成封装颗粒（称为"沙丘"）不均匀地聚集，这对最终产品的外表具有不利的直接影响。 因此，根据环境条件，例如，温度和湿度，通过在预定的时间段内涂敷这种光源（例如，直射 阳光）的增强的红外线照射以及在涂层之间的增强的红外线灯，优选地增加连续的涂敷层 的最初空气固化。
[0055] 在图5中显示了磷光体层20的涂敷的进一步细节。以预定的气压使用吸入和/ 或压力供给型喷射设备，涂敷上述过饱和的磷光体溶液，为变量进行调整，例如，目标物品 的基板12的环境温度和拓扑。在上述紫外线辐射源之下，优选地涂敷磷光体层20,以在涂 敷期间增强操作人员的视觉指示器或提示，以便确保比较均匀的颗粒分布。
[0056] 在S114-1中，在涂敷磷光体层20之前，操作人员优选地通过这种方式设置紫外线 辐射源，以便紫外线辐射源通常均匀地照射要喷涂的目标物品。紫外线辐射源优选地位于 黑暗的或者基本上没有其他光源的房间或其他区域内，以便紫外线辐射源是在正在喷涂的 物体上照射的主要光源。
[0057] 在S114-2中，将磷光体层20用于目标物品的基板12中。在涂敷磷光体层时，操 作人员注意到，在紫外线辐射源下会发出明亮的光。这就为涂层的质量提供了视觉提示，然 而，在典型的环境白光下，操作人员不能区分磷光体层20和介电层18,这是因为这两层在 视觉上混合。
[0058] 在S114-3中，由于操作人员在紫外线辐射源下优选地涂敷包括一层或多层较薄 的磷光体的磷光体膜层20,所以操作人员注意到，磷光体层涂层变得更均匀，因此，操作人 员知道涂敷更多或更少的磷光体层涂层的位置，以便确保最终的磷光体层如所需要的一样 均匀。在涂敷期间，正在涂敷的磷光体膜层20由上述紫外线辐射源激发，因此，紫外线辐射 源为操作人员提供视觉提示，同时涂敷磷光体膜层。在S114-4中，操作人员响应于视觉提 示，调整磷光体膜层20的涂敷，以在介电膜层18上涂敷磷光体材料的大致均匀的分布。在 一些实施方式中，优选大约0. 001英寸或更小的磷光体层。一旦磷光体膜层20已经达到期 望厚度和均匀性，在S114-5中，就完成共形涂层方法。
[0059] 由于除了惰性颗粒元件以外，本发明的介电18和磷光体20层元件在化学上相同， 所以在功能上，在连续的方法中涂敷这些元件，该方法在化学上形成仅仅与封装的惰性颗 粒不同的单个不均匀的、在化学上交联的层。
[0060] 继续参照图2, 一旦分别在步骤sll2、sll4中，已经沉积介电18和磷光体20层的 期望厚度和分布，就允许在sll6中，在预定的时间段内固化所产生的涂层层叠，这足以通 过蒸发从介电和磷光体层中撤离剩余的水含量，并且还允许在涂敷的介电/磷光体与底板 16层之间形成机械接合。该时间段随着环境因素（例如，温度和湿度）而变化。该方法可 选地使用上面在sll2和sll4中描述的红外线热源来加速。
[0061] 在sll8中，涂敷导电条24。通常，使用喷枪或合适的孔径细微的重力供给型喷射 设备，涂敷导电条24,以便导电条优选地形成通常沿着规定的EL光场的圆周运行的导电路 径，从而为透明的顶部电极层22提供有效的电流源以及与该透明的顶部电极层进行的电 接触，并且限定EL场的期望图案的外边缘。
[0062] 对于一些EL灯，光场的表面面积足够大，以便用于光场的外围的导电条24不给远 离导电条的灯部分（例如，大型矩形灯的中心）提供足够的电压分布。同样，一些基板12 可具有不规则的几何形状，产生远离导电条24的光场的区域。在这种情况下，导电条24可 包括导电条材料的一个或多个"指状物"，这些指状物与导电条进行电气通信并且远离导电 条延伸到EL灯的遥远部分。同样，一种合适的网格图形可与导电条24进行电气通信并且 远离导电条延伸到EL灯的遥远部分。
[0063] 在sl20中，使用喷枪或合适的孔径细微的重力供给型喷射设备，在露出的磷光体 层20和导电条24之上涂敷顶部电极22,以便顶部电极形成导电路径，该路径在EL场周围 桥接在导电条之间的间隙，以在EL场的整个表面区域之上提供大致光学透明的导电层。优 选地，通过用于顶部电极和底板16的有效电信号28,涂敷顶部电极22,以在涂敷顶部电极 期间，在视觉上监控磷光体层20的照明。这允许操作人员确定顶部电极22涂层是否已经 实现充足的厚度和效率，以允许EL灯通过期望的方式进行照明。在每个涂层之间涂敷增强 的红外线照射时，优选地允许设置每个涂层，以允许溶液的水/酒精成分进行空气蒸发。所 需要的涂层数量由材料分布的均匀性以及特定的局部导电性决定，该导电性由在任何导电 条24间隙之间的物理距离决定。
[0064] 在sl22中，涂敷封装层26。优选地，涂敷封装层26,以便完全覆盖EL灯10的层 叠，从而保护EL灯不受到损害。
[0065] 在本发明的一些实施方式中，EL灯10可包括额外的特征，用于操纵由灯发射的外 观颜色。在一个这种实施方式中，在sl24中（图2)，在EL灯10之上涂敷颜料着色的保护 层36,如图6中所示。
[0066] 在其他种实施方式中，反射的光和/或发射的光可用于操作由EL灯10发射的外 观颜色。在环境条件下，通过吸收和反射各种频率的光，确定表面的外观颜色。因此，通过 选择性使用彩色磷光体以及有色保护层，能够实现修改或改变外观颜色。图7显示了具有 修改EL灯10的颜色的反射光的EL灯，而图8显示了修改由EL灯发射的光的外观颜色的 发射光。
[0067] 介电层18和磷光体层20的BaTi03和ZnS颗粒元件分别均显示了对具有可见波 长的光的光学半透明的显著性能。结果，能够直接叠加 EL灯10层，这些层由一层光学上大 致透明的密封剂38分离，以便利用这些性能。通过交替地或者一致地激励各层，可实现大 幅修改外观颜色。使该技术与上述着色和反射/发射顶部涂层方法相结合，显示了定制基 础EL灯10的非常大的可能性。图9显示了具有顶层接线的多层配置EL灯50,图10显示 了具有底层接线的多层配置EL灯60,并且图11显示了具有双层接线的多层配置EL灯70。 EL灯50、60、70在材料与结构上与EL灯10相似。
[0068] 根据本发明的又一个实施方式，在图12中显示了 EL灯80。EL灯80包括基板12， 该基板优选地由大致透明的材料（例如，玻璃或塑料）制成。在EL灯80的层叠中，将第一 导电条24-1用于基板12中。在第一导电条24-1上涂敷第一大致透明的电极膜层22-1。 在第一电极膜层22-1上涂敷第一磷光体层20-1。在第一磷光体层20-1上涂敷介电层18。 在介电层18上涂敷第二磷光体层20-2。在第二磷光体层20-2上涂敷第二大致透明的电极 膜层22-2。最后，在第二电极膜层22-2上可选地涂敷封装透明涂层26。EL灯80在材料与 结构上与EL灯10相似。
[0069] 在EL灯80的操作期间，将交流信号28用于导电条24-1、24-2,如图12中所示。 交流信号分别从导电条24-1、24-2中电传导给电极22-1、22-2,在磷光体层20-1和20-2上 生成交流场。磷光体层20-1和20-2由交流场激发，促使磷光体层发光。朝着并且通过透 明基板12引导由磷光体层20-1发射的光。朝着并且通过封装的透明涂层26在相反的方 向发射由磷光体层20-2发射的光。
[0070] 在本发明的一个实施方式中，图2的方法可略微重新设置为在大致透明的基板12 上产生EL灯90,如图13中所示。在sl02中，选择基板12。如果基板12导电，那么sl04 的电绝缘的、大致透明形式的底漆层14可涂敷至基板中。在基板12(或者底漆层14)上涂 敷si 18的一个或多个导电条24。在导电条24和基板12 (或者底漆层14)上涂敷sl20的 透明电极层22。在电极膜层22上涂敷sll4的磷光体膜层20。在磷光体层上涂敷sll2的 介电膜层18。在介电膜层18上涂敷sl04的导电基础底板膜层16。或者，第二大致透明的 电极层22可代替sl04的基础底板膜层16。可通过上述任何方式进行sl08的电连接。在 通过这种方式构成时，由磷光体膜层20发射的光通过透明电极层22和透明基板12辐射。 EL灯90与上面详细描述的EL灯10相似。
[0071] 大量机构和添加剂可用于大幅修改和/或增强根据本发明制造的EL灯的外观，无 论特定的添加剂提供无源、有源还是发射功能，都进行描述。首先，可利用无源添加剂。无源 添加剂按照定义是整合在任何EL灯10、50、60、70、80、90的涂层内的元件，以便根据功能， 不发光，但是修改发射的光，以显示期望的质量。具有多种自然发生的以及工程的材料，这 些材料可用于利用双折射/偏振/晶体光学性能，来使用修改的菲涅耳透镜效应，大幅增强 颜色和/或表观亮度。
[0072] 有源添加剂是一种材料，该材料不发光，但是通过涂敷电场来修改光。多种天然材 料和一种越来越多的工程材料（尤其是聚合物）显示明显的电光特征，尤其显示了通过涂 敷电场来修改材料的光学性能。在这些效应之中，电致变色，即，由电荷的施加造成的材料 改变颜色的能力，特别有利。这种材料可与磷光体层20共聚物结合或者作为在磷光体与顶 部电极22层之间的一个不同的层。
[0073] 通过使用基本公式的掺杂ZnS的成分称赞或者代替磷光体层20,工程EL材料的最 新发展有希望进一步增强根据本发明制造的EL灯的性能。此外，掺杂有各种金属微量元素 的氮化镓（GaN)、硫化镓（GaS)、硒化镓（GaSe2)以及铝酸锶（SrAl)化合物具有验证值，作 为EL材料。
[0074] 可用于使用基本公式的掺杂ZnS的成分称赞或者代替磷光体层20的另一种材料 是量子点。量子点是较近的技术，为这种EL材料引入一种新的发射机构。并非根据掺杂剂 材料的特征发射具有规定带宽（颜色）的光，发射频率由颗粒本身的物理尺寸决定，因此， 可"调谐"成通过宽光谱（包括近红外光谱）发射光。量子点还显示了光致发光以及电致 发光特征。通过具有量子点的复合传统EL材料，或者通过根据功能要求使用量子点技术完 全代替传统的材料，这些功能为根据本发明制造的EL灯提供了大量潜在的功能利益。
[0075] 虽然已经相对于其详细实施方式，显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员 会理解的是，在不背离本发明的权利要求的范围的情况下，可对其形式和细节进行改变。
【权利要求】
1. 一种生产共形电致发光系统的方法，包括以下步骤： 选择基板； 使用水性导电底板材料在所述基板上涂敷基础底板膜层； 使用水性介电材料在所述底板膜层上涂敷介电膜层； 使用水性磷光体材料在所述介电膜层上涂敷磷光体膜层，在涂敷期间，所述磷光体膜 层由紫外线辐射源激发，在涂敷所述磷光体膜层的同时，所述紫外线辐射源提供视觉提示， 响应于所述视觉提示，调整所述磷光体膜层的涂敷，以在所述介电膜层上大致均匀分布地 涂敷所述磷光体材料；以及 使用水性、大致透明的导电电极材料在所述磷光体膜层上涂敷电极膜层， 所述底板膜层、所述介电膜层、所述磷光体膜层以及所述电极膜层均通过喷雾共形涂 层涂敷， 其中，在所述底板膜层与所述电极膜层之间施加电荷时，所述磷光体膜层利用在所述 磷光体膜层上建立的电场是可激发的，使得所述磷光体膜层发出电致发光光。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括选择具有电绝缘和介电特性的介电材料的 步骤，所述介电材料进一步包括钛酸盐、氧化物、铌酸盐、铝酸盐、钽酸盐以及锆酸盐材料中 的至少一种，所述介电材料进一步悬浮在氨水溶剂中。
3. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括配制所述介电膜层的成分的步骤，包括： 提供共聚物和稀释的氢氧化铵的约2:1溶液； 在预定量的氢氧化铵中预先湿润预定量的钛酸钡；以及 将预先湿润的所述钛酸钡添加至共聚物和稀释的氢氧化铵的所述溶液中，以形成过饱 和悬浮液。
4. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括选择具有电绝缘和介电特性的介电材料的 步骤，所述介电材料进一步具有光折射性能，以促进光通过所述装置的叠加层的传播。
5. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括为所述磷光体材料选择具有在高静电可渗 透的聚合物基质内封装的磷光体的半导电涂层成分的步骤。
6. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括为所述磷光体材料选择包含掺杂有铜、锰 以及银中的至少一种的量子点或硫化锌类磷光体的涂层成分的步骤。
7. -种生产共形电致发光系统的方法，包括以下步骤： 选择大致透明的基板； 使用水性的、大致透明的导电电极材料在所述基板上涂敷电极膜层； 使用水性磷光体材料在所述电极膜层上涂敷磷光体膜层，在涂敷期间，所述磷光体膜 层由紫外线辐射源激发，在涂敷所述磷光体膜层的同时，所述紫外线辐射源提供视觉提示， 响应于所述视觉提示，调整所述磷光体膜层的涂敷，以在介电膜层上大致均匀分布地涂敷 所述磷光体材料； 使用水性介电材料在所述磷光体膜层上涂敷所述介电膜层；以及 使用水性的、导电底板材料在所述介电膜层上涂敷基础底板膜层， 所述底板膜层、所述介电膜层、所述磷光体膜层以及所述电极膜层均通过喷雾共形涂 层涂敷， 其中，在所述底板膜层与所述电极膜层之间施加电荷时，所述磷光体膜层利用在所述 磷光体膜层上建立的电场是可激发的，使得所述磷光体膜层发出电致发光光。
8. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括选择具有电绝缘和介电特性的介电材料的 步骤，所述介电材料进一步包括钛酸盐、氧化物、铌酸盐、铝酸盐、钽酸盐以及锆酸盐材料中 的至少一种，所述介电材料进一步悬浮在氨水溶剂内。
9. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括配制所述介电膜层的成分的步骤，包括： 提供共聚物和稀释的氢氧化铵的约2:1溶液； 在预定量的氢氧化铵中预先湿润预定量的钛酸钡；以及 将预先湿润的所述钛酸钡添加至共聚物和稀释的氢氧化铵的所述溶液中，以形成过饱 和悬浮液。
10. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括选择具有电绝缘和介电特性的介电材料 的步骤，所述介电材料进一步具有光折射性能，以促进光通过所述装置的叠加层的传播。
11. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括为所述磷光体材料选择具有在高静电可 渗透的聚合物基质内封装的磷光体的半导电涂层成分的步骤。
12. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括为所述磷光体材料选择包含掺杂有铜、锰 以及银中的至少一种的量子点或硫化锌类磷光体的涂层成分的步骤。
13. -种生产共形电致发光系统的方法，包括以下步骤： 选择大致透明的基板； 使用水性的、大致透明的导电电极材料在所述基板上涂敷第一电极膜层； 使用水性磷光体材料在所述电极膜层上涂敷第一磷光体膜层，在涂敷期间，所述第一 磷光体膜层由紫外线辐射源激发，在涂敷所述第一磷光体膜层的同时，所述紫外线辐射源 提供视觉提示，响应于所述视觉提示，调整所述第一磷光体膜层的涂敷，以在介电膜层上大 致均匀分布地涂敷所述磷光体材料； 使用水性介电材料在所述磷光体膜层上涂敷所述介电膜层； 使用所述磷光体材料在所述电极膜层上涂敷第二磷光体膜层，在涂敷期间，所述第二 磷光体膜层由紫外线辐射源激发，在涂敷所述第二磷光体膜层的同时，所述紫外线辐射源 提供视觉提示，响应于所述视觉提示，调整所述第二磷光体膜层的涂敷，以在所述介电膜层 上大致均匀分布地涂敷所述磷光体材料；以及 使用所述电极材料在所述第二磷光体层上涂敷第二电极膜层， 所述第一电极膜层、所述第一磷光体膜层、所述介电膜层、所述第二磷光体膜层以及所 述第二电极膜层均通过喷雾共形涂层涂敷， 其中，在所述第一电极膜层与所述第二电极膜层之间施加电荷时，所述第一磷光体膜 层和所述第二磷光体膜层利用在所述第一磷光体膜层和所述第二磷光体膜层上建立的电 场是可激发的，使得所述装置发出电致发光光，所述电致发光光在所述基板的相对侧发出。
14. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括选择具有电绝缘和介电特性的介电材料 的步骤，所述介电材料进一步包括钛酸盐、氧化物、铌酸盐、铝酸盐、钽酸盐以及锆酸盐材料 中的至少一种，所述介电材料进一步悬浮在氨水溶剂内。
15. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括配制所述介电膜层的成分的步骤，包括： 提供共聚物和稀释的氢氧化铵的约2:1溶液； 在预定量的氢氧化铵中预先湿润预定量的钛酸钡；以及 将预先湿润的所述钛酸钡添加至共聚物和稀释的氢氧化铵的所述溶液中，以形成过饱 和悬浮液。
16. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括选择具有电绝缘和介电特性的介电材料 的步骤，所述介电材料进一步具有光折射性能，以促进光通过所述装置的叠加层的传播。
17. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括为所述磷光体材料选择具有在高静电可 渗透的聚合物基质内封装的磷光体的半导电涂层成分的步骤。
18. 根据权利要求13所述的方法，进一步包括为所述磷光体材料选择包含掺杂有铜、 锰以及银中的至少一种的量子点或基于硫化锌类磷光体的涂层成分的步骤。
【文档编号】H05B33/10GK104115561SQ201380004736
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年1月3日 优先权日:2012年1月3日
【发明者】安德鲁·任科, 肖恩·J·马斯特里安 申请人:安德鲁·任科, 肖恩·J·马斯特里安