专利名称：制造电发光灯的方法
技术领域：
本发明涉及电发光灯，更详细地说，涉及制造适合许多低成本用户使用的防水电发光灯的方法。
可以把常规的电发光(EL)制造技术分成两个基本的过程。第一个过程是丝网印刷(screen printing)过程，在其中逐层地制作灯。更详细地说，使用下列材料制作灯昂贵的电发光油墨，纯净导电铟锡氧化物(ITO)透明膜，同大量金属银混合的导电油墨，和含有紫外光触发聚合物的斥水电绝缘涂料。
丝网印刷过程容许使用比较简单的制造过程去产生复杂的制版效果。然而，具有高亮度或优良电特征的丝网印刷EL灯容易造成昂贵的制造成本。大量应用时的典型制造成本范围是从8至13美分每平方英寸，然而最低品质与性能标准有节省不到2美分每平方英寸的效果。第二个过程是顺序迭层过程。在这一过程中，把一个支承一个箔片的第一膜在一个计量滚筒或刀片下通过，以提供一个油墨绝缘层。同样，把一个已用纯净导电ITO喷涂的第二透明膜在一个滚筒或刀片下通过，以提供一个磷光体油墨层。为了获得均匀的光输出和电特性，必须精密地控制绝缘层和磷光体层的厚度，同时控制磷光体层中磷光体颗粒的密集度。这样，顺序迭层过程需要在油墨流变学方面进行很精密的控制。
在油墨层已经干燥，并进行缺陷区检查以后，就把第一膜和第二膜迭置在一起，以形成灯芯。膜迭层需要加热和/或加压，这是必须精密地控制，才不会影响所制得灯的光特性和电特性的。此外，因为磷光体层对水污染是敏感的，所以把所制得的灯切成期望的尺寸和形状，电气地端接于和密封于一个不透水的迭层膜(例如Allied Signal’s“ACLAR”CTFE)内。
顺序迭层过程生产箔状EL灯，它们是一些高性能高价格的灯，一般不适合印刷应用或其他的价格敏感应用。同丝网印刷EL灯相比，箔状EL灯还较厚，且机械灵活性较差。箔状EL灯的典型成本高于30美分每平方英寸，该灯一般适合军事、航空和尖端工业应用。
因此，需要一种能够适合印刷应用和价格敏感用户应用的低成本EL灯的制造方法。
本发明指向一种制造EL灯的方法，该方法包括一些已用于制造柔性印刷电路板的工艺。
在本发明的一个典型实施例中，本发明的方法包括下述步骤。在第一个步骤中，把一个金属箔接合到一个绝缘纸或塑料芯坯上，并进行模切或化学蚀刻，以形成一个或多个后部电容电极。在第二个步骤中，把绝缘纸或塑料芯坯耦合到一个精确定位刻度系统中。在该优选实施例中，刻度系统可以包括一些沿着绝缘纸或塑料芯坯的一个或多个边缘的定位孔。
在第三个步骤，把一层疏水性混合高介质强度EL磷光体油墨加到后部电容电极上，以便精确地形成照明区。使EL磷光体油墨流过后部电容电极的边缘，从而在前部与后部电容电极之间提供绝缘。在第四个步骤，涂复一层透明的或半透明的导电铟锡氧化物(ITO)或锡氧化物油墨，以复盖这层EL磷光体油墨，借此形成一个前部电容电极。使ITO油墨流出EL磷光体油墨的范围，以便接触一个金属箔电源导线。
接下来，在第五个步骤，把一个透明的聚酯膜或紫外线触发的介电涂层加到灯的整个表面上。最后，在第六个步骤，把金属箔功率导线装到前部和后部电容电极上。
用本发明的方法制造的EL灯的第一个实施例包括一个接合到纸芯坯上的电容电极。把一层EL磷光体油墨印到电容电极上，以便精密地确定照明区。把一层导电的ITO油墨印到EL磷光体层上，并用一个由透明聚酯膜组成的绝缘层加以复盖。
在用本发明的方法制造的EL灯的第二个实施例中，把电容电极和磷光体油墨与ITO层接合到纸芯坯的两个表面上。此实施例提供一种从两个表面发光的低成本EL灯。
本发明的方法提供一种以低于5美分每平方英寸的成本制造EL灯的能力。此外，还能够用现有的或容易获得的设备制造这些低成本的EL灯。
结合下列诸图，观察优选实施例的下列详述，就会了解本发明的其他特点与优点。
参照优选实施例的下列详述与附图，可充分了解本发明，在附图中相同的标号表示相同的元件，其中
图1(a)-(d)是根据本发明说明低成本EL灯制造方法的系列图；图2是根据图1(a)-(d)的方法制作的第一个典型EL灯100的截面图；图3是图2的EL灯100的上视图；图4是EL灯100的等效电路的示意图；图5是根据图1(a)-(d)的方法制作的第二个典型EL灯200的截面图；图6是图5的EL灯200的上视图；和图7是EL灯200的等效电路的示意图。
下面的典型讨论集中于低成本电发光(EL)灯的制造。用本发明的方法生产的EL灯适合于各种印刷应用和低成本用户应用。
参照图1(a)-(d)，示出一系列的图，说明根据本发明制造低成本EL灯的优选方法。在此方法的第一个步骤，把一个0.002英寸厚的金属箔加以模切或化学蚀刻，以形成一个或多个被接合到一个纸或塑料芯坯102上的后部电容电极104。另一方面，还把金属箔从独立的金属箔供应中浮凸到纸或塑料芯坯上。纸或塑料芯坯102的典型厚度约为0.01英寸。可以使用任何一些常规的技术进行模切或化学蚀刻。此外，可以把纸或塑料芯坯102耦合到一个常规的精确刻度系统(未示出)中，它可利用一些沿着纸或塑料芯坯102的一个或多个边缘提供的定位孔。
在下一个步骤，把一层EL磷光体油墨106涂到后部电容电极104上，以便精密地形成照明区。使EL磷光体油墨层106超出后部电容电极104边缘约0.02英寸，借此绝缘该后部电容电极104。然后涂上一层导电ITO油墨108，以复盖EL磷光体油墨层106，也使ITO油墨层108超出EL磷光体油墨层106的边缘约0.02英寸。使用精密刻度系统，可使EL磷光体油墨层106和导电ITO油墨层108的分布，被准确地限定在那些要照明的电容电极区104中。例如，可以建立复杂的印刷图案，例如环中环，文本或独立可寻址灯元件(像素)。
继续参照图1(a)-(d)，然后把一个透明的或半透明的聚酯膜110加到灯的整个表面上。聚酯膜110一般具有0.0005英寸的厚度，它对污染和可能的电冲击提供足够的保护。
在一个替代的第一步骤中，可以用一个已被模切的导电塑料膜去代替金属箔，以形成电容电极104。此外，可以用一个浸染EL磷光体的塑料膜去代替EL磷光体油墨106。同样，可以用一个涂复ITO的透明或半透明聚酯膜去代替导电ITO油墨108。此外，可以用一个紫外线触发介电涂层去代替透明或半透明的聚酯膜110。可以用各式各样的柔韧不导电材料中的任何一种，例如薄膜塑料或玻璃纤维，去代替纸或塑料芯坯102。此外，纸或塑料芯坯102还可以被一个金属箔所完全代替，该金属箔已在它的一个或两个表面上涂复EL磷光体油墨层，导电ITO涂层和透明或半透明绝缘涂层或迭层。
现在参看图2，这是一个截面图，说明按照上述方法制作的第一个典型EL灯100。灯100包括纸或塑料芯坯102，后部电容电极104，EL磷光体层106，前部导电ITO层108，和无色电绝缘体110。应当指出，层106与108二者皆重迭于后部电容电极104上，以便在层104与108之间提供电绝缘，同时使层108接触金属箔功率导线。用一种不导电的接合化合物把电容电极104永久结合于纸芯坯102。EL磷光体层106提供精确的照明区限定，从而避免浪费昂贵的磷光体油墨。
图3提供典型的EL灯100的上视图。如图3所示，电容电极104和EL磷光体油墨层106确定一个长方形的照明区。然而，照明区的具体形状不限于简单的长方形，圆形或多边形。可以用来EL磷光体油墨印到电容电极104上的任何图案，皆可确定照明区。
继续参照图3，用金属箔导体112和114把电源供给后部电容电极104和前部电容电极108。当把一个适当的交流(AC)电源连接于导体112与114时，电流就流过EL磷光体油墨106，从而提供照明。还应注意，EL灯100的机械结构可提供一种重量轻的柔性照明源。
现在参看图4，这是一个示意图，说明EL灯100的等效电路。EL灯100起一个电容器的作用，用电容电极104作一块电容板，而导电ITO层作另一块电容板。EL磷光体油墨层106构成电容器的介电层。当把一个AC电源连接到终端112与114时，电流就流过磷光体油墨层106，从而产生照明。
现在参看图5，这是一个截面图，说明按照上述方法制作的第二种典型EL灯200。灯200包括纸或塑料芯坯202，后部电容电极204，EL磷光体层208和210，前部导电ITO层212与214，和无色电绝缘体216。后部电容电极204是用一种不导电的接合化合物永久地接合到纸或塑料芯坯202上的。EL磷光体层208和210可提供准确的照明区限定，从而避免昂贵磷光体油墨的任何浪费。
图6提供典型EL灯200的上视图。如图6所示，后部电容电极204和EL磷光体油墨层208与210确定一对长方形的照明区。然而，照明区的具体形状不限于简单的长方形，圆形或多边形。可用来把EL磷光体油墨印到电容电极204上的任何图案都可确定照明区。
继续参看图6，用金属箔导体206、218和220把电源供给电容电极204和导电ITO层212与214。当把一个适当的AC电源连接到导体206与218时，电流就通过EL磷光体油墨层210流到ITO层212，从而提供相应长方形区的照明。同样，当把一个AC电源连接到导体206和220时，电流就通过EL磷光体油墨层208流到ITO层214，从而提供相应长方形区的照明。最后，当把一个AC电源连接到导体218和220时，就用后部电容电极204作电容电流通路，使电流流过EL磷光体油墨层208和210，从而提供两个长方形区的照明。因此，通过把电源供给适当的电终端，可以照明两个长方形区或两区之一。
还要注意，EL灯200的机械结构可提供一种重量轻的柔性照明源。
现在参看图7，这是一个示意图，说明EL灯200的等效电路。EL灯200起一对串联的电容器的作用，用电容电极204作中心极板，并用导电ITO层212和214作外极板。EL磷光体油墨层208和210构成电容器的介电区。当把一个AC电源连接到终端206和220时，电流就流过磷光体油墨层208，从而产生照明。同样，当把一个AC电源连接到终端206和218时，电流就流过磷光体油墨层210，从而产生照明。最后，当把一个AC电源连接到终端218和220时，电流就流过磷光体油墨层208和210，从而产生照明。
这样，本发明的方法可提供一种具有明显照明度的低成本EL灯。此外，用本发明的方法生产的EL灯耗电少，不产生热或几乎不产生热。此外，用本发明的方法生产的EL灯具有基本上不受限制的使用寿命，使定期更换成为不必要。
上面的描述包括目前为本发明优选实施例所作的描述。然而，本专业的技术人员容易了解，可以对这些实施例作出各种变更和修正，而不背离本发明的精神与范围。因此认为这类变更和修正属于本发明的精神与范围之内，并且仅用下述权利要求书限定本发明。
权利要求
1.一种用于制造一种电发光灯的方法，所述的方法包括下述步骤把一个电容电极接合到一个纸芯坯上，所述纸芯坯被耦合于一个精确定位刻度系统上；把一层电发光磷光体油墨涂复到所述电容电极上，所述电发光磷光体油墨用于精确地确定一个照明区；把一层导电的铟锡氧化物油墨涂复到所述的电发光磷光体油墨层上；把一种绝缘的涂料涂复到所述的电发光灯的整个表面上；和把一些电终端连接到所述的电容电极和所述的导电铟锡氧化物油墨层上。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括从一个金属箔制成所述电容电极的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述的金属箔被模切，以制成所述的电容电极。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述的金属箔被化学蚀刻，以制成所述的电容电极。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述的金属箔被浮凸于所述纸芯坯上。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括从一个金属镀层导电塑料膜制成所述电容电极的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述的金属镀层导电塑料膜被模切，以制成所述的电容电极。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述的金属镀层导电塑料膜被化学蚀刻，以制成所述的电容电极。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括从一个铟锡氧化物镀层导电塑料膜制成所述的电容电极的步骤。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述的刻度系统还包括多个沿着所述纸芯坯的一个或多个边缘安置的定位孔。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述的涂复所述绝缘涂层的步骤还包括，一个涂复一个透明聚酯膜的步骤。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述的涂复所述绝缘涂层的步骤还包括，一个涂复一个半透明聚酯膜的步骤。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述的涂复所述绝缘涂层的步骤还包括，一个涂复一个紫外线触发介电涂层的步骤。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述的涂复一层电发光油墨的步骤还包括，一个涂复一个用电发光磷光体浸染的介电塑料膜的步骤。
16.一种用于制造一种电发光灯的方法，所述的方法包括下述步骤制成一个电容电极；把一层电发光磷光体油墨涂复到所述的电容电极上，所述的电发光磷光体油墨用于精确地确定一个照明区；把一层导电的铟锡氧化物油墨涂复到所述的电发光磷光体油墨层上；和把一个绝缘涂料涂复到所述的导电铟锡氧化物油墨的表面上。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述的制成所述电容电极的步骤还包括，一个从一个金属箔制成所述电容电极的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述的金属箔被模切，以制成所述的电容电极。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述的制成所述电容电极的步骤还包括，一个把一个金属箔浮凸于一个绝缘纸芯坯上的步骤。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述的金属箔被化学蚀刻，以制成所述的电容电极。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述的制成所述电容电极的步骤还包括，一个从一个金属镀层导电塑料膜制成所述电容电极的步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述的金属镀层导电塑料膜被模切，以制成所述的电容电极。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述的金属镀层导电塑料膜被化学蚀刻，以制成所述的导电电极。
24.根据权利要求16所述的方法，其中所述的制成所述电容电极的步骤还包括，一个从一个铟锡氧化物镀层导电塑料膜制成所述的电容电极的步骤。
25.根据权利要求16所述的方法，还包括一个把一些电终端连接到所述的电容电极上和所述的导电铟锡氧化物油墨层上的步骤。
26.一种电发光灯，包括一个电容电极，接合于一个纸芯坯上；一层电发光磷光体油墨，涂复于所述的电容电极上，所述的电发光磷光体油墨用于精确地确定一个照明区；一层导电的铟锡氧化物油墨，涂复于所述的电发光磷光体油墨层上；一个绝缘的涂层，涂复于所述电发光灯的整个表面上；和一些电终端，连接于所述的电容电极上和所述的导电铟锡氧化物油墨层上。
全文摘要
公开一种制造低成本电发光(EL)灯的方法。本发明的方法包括把金属箔模切、浮凸或化学蚀刻以制成一个或多个后部电容电极的第一步骤。然后把电容电极接合到一个耦合于精密定位刻度系统的纸芯坯上。在第三步骤,把一层EL磷光体油墨涂到电容电极上,以精密地制成照明区。在第四步骤,涂一层导电ITO油墨,以覆盖EL磷光体油墨层。然后在第五步骤,把一个透明聚酯膜或紫外线触发介电涂层加到灯的整个表面上。最后,在第六步骤,为后部电容电极和导电ITO油墨层提供电终端。
文档编号H05B33/12GK1179256SQ96192740
公开日1998年4月15日 申请日期1996年2月22日 优先权日1996年2月22日
发明者威廉姆·卡勒斯·斯蒂文森 申请人:美国国际太平洋工业公司