在uv固化氨基甲酸乙酯封套中的膜狀el裝置的製作方法
2023-04-28 00:54:56 3
專利名稱：在uv固化氨基甲酸乙酯封套中的膜狀el裝置的製作方法
相關技術本申請要求申請日為2000年10月11日的美國臨時申請US60/239508的優先權。
本申請還涉及共同委託的美國專利申請TRANSLUCENTLAYER INCLUDING METAL/METAL OXIDE DOPANTSUSPENDED IN GEL RESIN，申請號為09/173521，申請日為1998年10月15日，現在為美國專利US 6,261,633，在此結合此專利的公開內容以作參考。
本申請還涉及共同委託的美國專利申請METHOD FORCONSTRUCTION OF ELASTOMERIC ELECTROLUMINESCENTLAMP，申請號為09/173,404，申請日為1998年10月15日，現在為美國專利US 6,270,834，在此也結合此專利的公開內容以作參考。
在由申請號為09/173404的申請教導的膜狀電致發光裝置的示例性實施方案中，也公開了基於乙烯基的整體結構。具體而言，09/173404教導了基於乙烯基的整體結構作為在兩個膜狀氨基甲酸乙酯包封層之間採用的電致發光疊層的典型應用。在此結合09/173404的公開內容以作參考。
在已發現在申請號為09/173521和09/173404的申請中描述的電致發光裝置可用的同時，應當理解，如果在申請號為09/173404的申請中的電致發光疊層具有在氨基甲酸乙酯載體中懸浮的各層，那麼還會得到整體結構的更多優點。以此方式，在09/173404中描述的膜狀電致發光裝置包括在電致發光疊層中的各層，這些層是圍繞氨基甲酸乙酯包封層的整體單一結構。同樣未審定的同一申請日的專利申請MEMBRANOUS MONOLITHIC EL SYSTEM WITH URETHANECARRIER，申請號為＿＿，在示例性實施方案中，通過提供膜狀整體氨基甲酸乙酯電致發光結構實現了這一需要，其整體結構包括利用單一乙烯基凝膠樹脂載體設置的一系列鄰近的電致發光層，此單一乙烯基凝膠樹脂載體被催化以在固化過程中轉化為單一氨基甲酸乙酯載體。申請號為＿＿，MEMBRANOUS MONOLITHIC EL SYSTEMWITH URETHANE CARRIER的公開內容，在此引作參考。
但是，到現在為止，無論電致發光系統的各層是否固化成乙烯基樹脂或氨基甲酸乙酯(或任何其它聚合物)，圍繞的膜狀包封層已經熱固化。典型地，在申請號為09/173404的申請中公開的膜狀發光體(lamp)中，需要每個配置好的氨基甲酸乙酯包封層在約105℃下熱固化大約35分鐘。在具有由幾個單氨基甲酸乙酯層配置組合成的包封層厚度的結構中，固化相現在需要多次的35分鐘固化，這樣就明顯增加了對於此結構的製造周期(和成本)。
此外，還發現熱固化導致了各配置層高度的縮小。因此，即使需要配置更多的層以組合成整個包封層高度，也會因為甚至更進一步的固化而延長了製造周期。
因此，本領域需要一種可選方法，用以在膜狀EL結構中熱固化包封層。有利地，這種選擇性辦法不僅降低了固化周期，而且還減少了各配置層的高度縮短。
對於各配置層而言，固化循環時間從幾分鐘到幾秒的縮短還能夠使製造過程從批量固化系統轉化成連續固化系統。本發明的優選實施方案可以在UV固化傳送式裝置上進行固化，這在本領域中是公知的。這區別於在烤箱中對一層一層的EL結構「批」進行熱固化，正如在目前的製造中通常採取的那樣。實現了製造循環時間的進一步優化。不僅存在著因為現在各包封層在幾秒內而不是幾分鐘內進行固化從而使固化周期的縮短，而且還通過採用連續裝置而使處理時間優化。
因此，本發明的技術優點在於，顯著縮短了對本發明的膜狀封套印劑的固化周期。
本發明的另一技術優點在於，還減少了配置層高度的收縮。結果，需要更少的單配置層來獲得所需要的整個膜狀包封層厚度。
本發明的另一技術優點在於，和現在所能得到的批量處理技術相反，連續固化技術可用於製造過程。
上面寬泛地略述了本發明的特點和技術優點，以便使下面對本發明的詳細說明更易理解。本發明的其它特點和優點會在以下描述，這些形成了本發明的權利要求的主題。本領域的普通技術人員應理解，可以容易地利用所公開的概念和具體實施方式
作為基礎，修改或設計成其它結構，以實現本發明的相同目的。本領域的普通技術人員應當認識到，這種等效結構不脫離如所附權利要求提出的本發明的實質和範圍。
通過本領域中公知的絲網印刷方法有利地配置
圖1和2(和此後的圖)所示的所有接續層。但應再次理解，本發明並不限於僅提供其各層由絲網印刷單獨施加的膜狀EL發光器，也可以採用施加各層的其它方法以構成符合本發明的膜狀EL發光器。
現在接下來討論圖1和2所示的第一UV固化包封層104。但應理解，有關第一UV固化包封層104的下述討論可同樣應用於第二UV固化包封層114，對固化包封層114的描述也示於圖1和2中。
將第一UV固化包封層104印刷在轉移釋放紙102上。在幾個中間層中印刷第一UV固化包封層104以達到希望的總組合厚度是有利的。在一系列的中間層中印刷第一UV固化包封層104還可以進行特定層的染色或其它上色，以使EL發光器達到所需要的自然光外觀。在本優選實施例中，第一UV固化包封層104是UV固化的丙烯酸氨基甲酸酯/丙烯酸酯單體如Nazdar 651818PS。這是打算供絲網印刷使用的可UV固化的氨基甲酸乙酯印劑。Nazdar 651818PS產品與UV感光催化劑預混合，當暴露於UV照射時，此UV感光催化劑引發硬化及交聯。當固化時，這種聚合物顯示出用於包封層所希望的膜狀特性，與EL結構的其它元件化學穩定，並且相當地易延展和有彈性。還對該聚合物進行很好地處理以便將其配置在多層中，以便當固化時達到一致的最終厚度。此聚合物還基本上是無色的並通常為透明的，因此對其各層進一步進行很好地處理以接受染色或其它著色處理(以下進一步描述)，從而提供一種EL結構，在自然光中此EL結構的外觀被設計成補充弱光中的其有源光外觀。最後，這種聚合物(氨基甲酸乙酯)與EL結構相適應，例如在同樣未審定的申請＿＿的優選實施方案中所公開的那樣，其中，由乙烯基層催化的氨基甲酸乙酯層與鄰近的氨基甲酸乙酯包封層結合，以形成膜狀整體氨基甲酸乙酯EL結構。
但應理解，本發明不限於由Nazdar 651818PS產品來實現，甚至不限定於氨基甲酸乙酯產品。只要所得的固化的聚合物具有所需要的膜狀包封特性並且與鄰近的EL層化學穩定，則任何可UV固化的聚合物都可用於本發明並產生同樣的效果。
當採用可UV固化的丙烯酸氨基甲酸酯/丙烯酸酯單體如Nazdar651818PS的層時，圖1和2中的第一可UV固化包封層104優選配置為一系列厚度為20-40微米的單層。在多數應用中，可用於第一UV固化包封層104的總厚度通常為50-100微米。
利用絲網印刷或其它適合的技術，連續地配置各單層。在配置下一層之前，通過UV照射固化各單層。優選利用常規的UV固化傳送機進行固化，從而能夠進行連續的製造過程。UV固化傳送機可以採用常規的汞蒸汽燈作為UV照射源。
明顯地，需要進行某些實驗和調整，確定實現希望的層固化的最佳UV照射時間和強度。諸如UV照射源的頻率和強度、從照射源到待固化層的距離、待固化層的厚度以及所用的準確可UV固化的聚合物的變化都會影響對最佳曝光時間的確定。這種實驗是普通的，在任何UV固化傳送方法中都是已知的。但是，例如發現以320-390nm的頻率、3秒的UV照射脈衝，給出大約500-600mJ的強度，這對固化約20微米厚的Nazdar 651818PS層是令人滿意的。
應當理解，UV固化的快速也使各層的固化無明顯的層高度損失。
現在再參考圖1和2，可以看出，第一UV固化包封層104印刷在轉移釋放紙102上，提供離開EL裝置各層106-112的邊緣的邊界105。這就提供了一個區域，在此區域上，第二UV固化包封層114可以粘結以完全密封並交聯膜狀整體氨基甲酸乙酯結構中的EL裝置，以下將更詳細地描述此結構的各個方面。
接著，EL裝置印刷到第一UV固化包封層104上。在圖1和2中可以看出，EL發光器被構造成「面朝下」。但應理解，這不是對本發明的限制，構造成「面朝上」也是很容易的。
可以將圖1和2中的EL層106-112配置成任何電致發光裝置，其與第一和第二UV固化包封層104和114結合，提供具有膜狀性能的EL結構。例如，可採用例如在申請09/173521和09/173404中公開的EL裝置結合第一和第二UV固化包封層104和114。或者，具有在固化過程中從乙烯基形式催化轉化為氨基甲酸乙酯形式的層的EL裝置可用於結合第一和第二UV固化包封層104和114，從而形成膜狀整體氨基甲酸乙酯EL結構。
在這種膜狀整體氨基甲酸乙酯EL結構中，包括半透明電極層106、發光層108、介電層110和後電極層112的一個或多個、優選所有的這些層以活性成分(以下稱作「摻雜劑」)的形式配置，所述活性成分最初懸浮在凝膠形式的單一乙烯基樹脂載體中。應當理解，雖然在此優選的實施方案公開了採用其中所有層懸浮的單一乙烯基凝膠載體的示例性應用，但是本發明的可選實施方案可具有更少的懸浮其中的所有鄰接層。
應理解，在凝膠形式的乙烯基樹脂中懸浮的摻雜劑的最初配置導致了製造成本的降低，這是由於在經濟上能夠購買更大數量的載體以及類似懸濁液地進行儲存、混合、處理、固化和清洗。
研究也表明凝膠形式的載體的最初使用導致了其它優點。凝膠的粘度和包封特性使得混入凝膠中的粒狀摻雜劑更好的懸浮。這種改善的懸浮液即便需要也僅需要較低頻率的化合物攪拌來保持摻雜劑懸浮。實驗結果表明，在製造過程中較低頻率的攪拌使得化合物的損壞更低。
此外，和在原有技術中採用的基於液體的纖維素、丙烯酸樹脂和基於聚酯的樹脂相比，凝膠形式的乙烯基樹脂是固有更低的揮發性和更低的毒性。在本發明的優選實施方案中，用作單一載體的乙烯基凝膠是電子級乙烯基印劑，例如SS24865，由Acheson得到。已經發現這種凝膠形式的電子級乙烯基印劑在整個製造過程中在基本上全部懸浮液中均保持顆粒摻雜。此外，在本領域中，這種電子級乙烯基印劑理想地適用於絲網印刷技術標準的層狀應用。
在整體氨基甲酸乙酯實施方案中，一旦乙烯基凝膠樹脂載體摻雜有特定活性成分以形成印劑，則催化劑也以取決於印劑的乙烯基凝膠樹脂含量的量混入印劑中。這種催化劑在固化過程中促進乙烯基載體轉化為氨基甲酸乙酯。因此，再參考圖1和圖2，當EL層106、108、110和112固化時，鄰接的氨基甲酸乙酯層既自身交聯同時又與圍繞的包封層104和114交聯，對完工的氨基甲酸乙酯形式的疊層帶來增加的整體性能。正如美國專利申請09/173404所教導的那樣，最終的氨基甲酸乙酯形式的疊層同樣具有附加高撓性的膜性能。
在此公開的整體氨基甲酸乙酯實施方案中採用的優選催化劑是基於1，6己二異氰酸酯的聚異氰酸酯，也稱作聚合的己二異氰酸酯，來自聚合物的脂肪族聚異氰酸酯族。當描述以下列出的本發明的實施方案中的示例性應用時，將此聚合物進一步稱作「PHD」。PHD可由Bayer公司以商品名Desmodur N-100、產品號D-113得到。但應理解，在此描述的整體氨基甲酸乙酯實施方案不限於作為催化劑的PHD，也可以採用其它任何具有與PHD把乙烯基樹脂轉化為氨基甲酸乙酯的催化性能相同的催化劑。
再次參考圖1和2，半透明電極層106首先印刷在第一UV固化包封層104上。半透明電極層106包括摻雜有顆粒形式的適當半透明導電體的單一載體。在本發明的優選實施方案中，此摻雜劑是粉末形式的銦錫氧化物(ITO)。
半透明電極層106的設計必須參考幾個變量。應理解，半透明電極層106的性能不僅受所採用的ITO濃度的影響，而且受在ITO摻雜劑自身中銦氧化物與錫的比例的影響。在確定半透明電極層106中採用的ITO的精確濃度時，應當考慮其它因素，諸如電致發光器件的尺寸和可得到的粉末。在混合物中採用更多的ITO，就產生更多的導電半透明電極層106。但是，這是以使半透明電極層106透明度變得更少為代價的。電極越不透明，就越需要更多的能量以產生足夠的電致發光。另一方面，導電半透明電極層106越多，作為整體而言，EL裝置106-112的電阻就越低，產生電致發光所需要的能量就越少。因此很容易理解，在ITO中銦的氧化物與錫的比例、在懸浮液中ITO的濃度以及整個層的厚度必須都要小心平衡，才能獲得達到設計規範的性能。
實驗表明，包含90％銦的氧化物和10％錫的ITO粉末與凝膠形式的50％-75％的電子級乙烯基印劑的25重量％-50重量％的懸浮液，當通過絲網印刷塗覆約9微米厚時，得到可適用於最普遍應用的半透明電極層106。有利地，ITO粉末與乙烯基凝膠在球磨中混合大約24小時。ITO粉末可憑商品名由Arconium得到，而乙烯基凝膠可再採用Acheson的SS24865。或者，乙烯基凝膠形式的可適用預混合ITO印劑可選用Acheson的產品EL020。還應理解，在半透明電極層106中的摻雜劑不限於ITO，還可以採用具有半透明特性的任何其它導電性摻雜劑。
在整體氨基甲酸乙酯的實施方案中，在球磨之後將催化劑加入到ITO印劑中，或者，如果獲得預混合則將催化劑直接加入到印劑中。優選將所需用量的催化劑(以重量計)利用聚丙烯槳片或刮刀手工拌入印劑中。持續進行攪拌直到看出催化劑很好地分散在印劑中。
然後利用絲網印刷或其它適當方法配置作為半透明電極層106的催化印劑。未使用的催化印劑應當在約5℃下冷藏。當冷藏時，發現這種未使用的印劑在最初加入催化劑後的幾天是可用的。
所要加入的催化劑量根據ITO的印劑組成和乙烯基樹脂載體而變化。雖然當ITO粉末球磨到乙烯基凝膠中時需要通過實驗得到最佳結果，但是PHD催化劑的最佳重量是用於球磨混合的電子級乙烯基印劑(例如Acheson SS24865)重量的3-5重量％。或者，對於利用預混合印劑的示例性「捷徑」，發現通過以0.45克PHD對應100克EL020的比例將PHD加入到Acheson預混合ITO印劑產品EL020，可獲得有用結果。
返回到圖1和2，應理解如圖1和2所示的那樣，前匯流條(busbar)107配置在半透明電極層106上，以在半透明電極層106和電源(未示出)之間提供電接觸。在優選實施方案中，在半透明電極層106配置在第一UV固化包封層104上之後，放置前匯流條107與半透明電極層106接觸。雖然不是本發明的特殊需要，但是當前匯流條107配置在半透明電極層106的上面而不是相反(半透明電極層106配置在前匯流條107的上面)時，實驗表明具有改進的性能。這是因為當半透明電極層106配置在前匯流條107的上面時，發現半透明電極層106趨於固化，從而形成阻擋層抑制在前設置的前匯流條107的導電性。但是這種現象在相反情況下沒有出現，所以前匯流條107優選配置在半透明電極層106上。
如果前匯流條107是薄金屬條，雖然不是必須的，但優選在固化前將前匯流條107提供到半透明電極層106上，以使匯流條107成為本發明的整體結構的一部分，由此使在前匯流條107和半透明電極層106之間的電接觸為最佳。但在另一個實施方案中，前匯流條107可以是由絲網印刷或其它適當方法配置的印劑。在這種情況下，相對於後電極層112，印劑可以按下述方式配製和設置。但應注意，在參考後電極層112的以下描述中，已發現在前匯流條印劑中使用催化劑在實際中是不可操作的。印劑的電極含量趨於過度反應，導致僅在幾分鐘之後印劑就不能用了。
然後將發光層108(優選為磷光體/鈦酸鋇混合物)印刷在半透明電極層106上和前匯流條107上。發光層108包括摻雜有電致發光級包封磷光體的單一載體。實驗表明，當提供到約25-35微米厚時，含有50重量％磷光體、50重量％凝膠形式的電子級乙烯基印劑的懸浮液產生可使用的發光層108。有利地，磷光體與乙烯基凝膠混合大約10-15分鐘。混合方法應優選使各磷光體顆粒的損傷最小。適當的磷光體可由Osram Sylvania得到，乙烯基凝膠也可以是Acheson的SS24865。
應當理解，發出光的顏色取決於在發光層108中採用的磷光體的顏色，也可以採用染料來改變。有利地，在加入磷之前，所需要顏色的染料與乙烯基凝膠混合。例如，可將若丹明加入到發光層108中的乙烯基凝膠中，從而發出白光。
實驗還表明，適當的混合物如鈦酸鋇改善發光層108的性能。如上面提到的，混合物如鈦酸鋇具有比在發光層108中懸浮的電致發光級磷更小的顆粒結構。結果，混合物趨於使懸浮液稠度一致，使得發光層108變得更加均勻，並有助於在懸浮液中磷光體的平均分布。更小顆粒的混合物還趨於當作光學散射體，該光學散射體彌補發光磷光體的粒狀外觀。最後，實驗還表明，通過激勵光子發射速率，鈦酸鋇混合物實際上可以以分子水平增加磷光體的發光。
如下所述，在優選實施方案中採用的鈦酸鋇混合物與介電層110中採用的鈦酸鋇相同。正如下面提出的，這種鈦酸鋇可以以粉末形式由Tam Ceramics得到。再者，乙烯基凝膠載體可以是來自Acheson的SS24865。在優選實施方案中，鈦酸鋇預混合到乙烯基凝膠載體中，有利地以70重量％的乙烯基凝膠對應於30重量％的鈦酸鋇的比例。在球磨機中對此混合物進行至少48小時的混合。或者，乙烯基凝膠形式的適當預混合負載鈦酸鋇的發光印劑可採用Acheson的產品EL035、EL035A和EL033。如果對發光層108染色，這種染料應在球磨混合之前加入到乙烯基凝膠載體。
在整體氨基甲酸乙酯的實施方案中，在球磨之後將催化劑加入到發光印劑中(無論是否加入鈦酸鋇)，或者如果獲得了預混合，催化劑直接加入到印劑。作為在上面描述的ITO印劑，優選將所需用量的催化劑(以重量計)利用聚丙烯槳片或刮刀手工拌入印劑中。持續進行攪拌直到看出催化劑很好地分散在印劑中。
然後利用絲網印刷或其它適當方法配置作為發光層108的催化印劑。象前面那樣，未使用的催化印劑應當冷藏並在幾天內再進行使用而沒有明顯性能損失。
所要加入的催化劑量根據磷光體和乙烯基樹脂載體的印劑組成而變化。雖然當磷光體粉末(有或沒有鈦酸鋇)球磨到乙烯基凝膠中時需要通過實驗得到最佳結果，但是PHD催化劑的最佳重量是在球磨混合中所用的電子級乙烯基印劑(例如Acheson SS24865)重量的3-5重量％。或者，對於利用預混合的含有鈦酸鋇的發光印劑的示例性「捷徑」，發現通過以0.22克PHD對應100克預混合發光印劑產品的比例將PHD加入到Acheson預混合發光印劑產品EL035、EL035A和EL033，可獲得有用結果。
再次返回到圖1和2，將介電層110(有利地為鈦酸鋇)印刷在發光層108的上面。介電層110包括摻雜有顆粒形式介質的單一載體。在優選實施方案中，此摻雜劑是鈦酸鋇粉末。實驗表明，當通過絲網印刷施加約15-35微米厚時，含有50-75重量％的鈦酸鋇粉末對50-25％的以凝膠形式的電子級乙烯基印劑的懸浮液產生有用的介電層110。有利地，鈦酸鋇與乙烯基凝膠在球磨機中混合大約48小時。如前所述，適用的鈦酸鋇粉末可以商品名由Tam Ceramics購得，乙烯基凝膠也可以是Acheson的SS24865。或者，以乙烯基凝膠形式的合適的預混合鈦酸鋇印劑可採用Acheson的產品EL040。應當理解，在介電層110中的摻雜劑還可以單獨或以其混合物從其它介質材料中選擇。此類其它材料包括二氧化鈦，或者聚酯薄膜、聚四氟乙烯或聚苯乙烯的衍生物。
在整體氨基甲酸乙酯的實施方案中，在球磨之後將催化劑加入到介質印劑中，或者如果獲得了預混合，催化劑直接加入到印劑中。作為在上面描述的在前印劑，將所需用量的催化劑(以重量計)利用聚丙烯槳片或刮刀手工拌入印劑中。持續進行攪拌直到看出催化劑很好地分散在印劑中。
然後利用絲網印刷或其它適當方法配置作為介電層110的催化印劑。象前面那樣，未使用的催化印劑可以冷藏並在幾天內再進行使用而沒有明顯地性能損失。
所要加入的催化劑量根據介質摻雜劑的印劑組成和乙烯基樹脂載體而變化。雖然當介質摻雜劑(例如鈦酸鋇)球磨到乙烯基凝膠中時需要通過實驗得到最佳結果，但是PHD催化劑的最佳重量是在球磨混合中採用的電子級乙烯基印劑(例如Acheson SS24865)重量的3-5重量％。或者，對於利用預混合的介質印劑的典型「捷徑」，發現通過以0.345克PHD對應100克的EL040的比例將PHD加入到Acheson預混合介質印劑產品EL040中，可獲得有用結果。
還應發現，通過將氨基甲酸乙酯加入到將用作介電層110的介質印劑，可獲得本發明的電致發光結構的「更耐用品」。例如，氨基甲酸乙酯如Nazdar產品DA170「Clear T Grade」氨基甲酸乙酯，可以加入到Acheson預混合介質印劑產品EL040中。DA170 Clear T Grade氨基甲酸乙酯添加劑首先與其DA176催化劑以大約3份氨基甲酸乙酯對應1份催化劑的比例混合。然後，在介質印劑與PHD催化劑混合之後，混合催化添加劑與EL040。氨基甲酸乙酯添加劑可以與介質印劑以從25％添加劑/75％印劑至75％添加劑/25％印劑的比例範圍進行混合，上述比例是在加入任何催化劑(DA176或PHD)之前以重量測出的。
當配置和固化時，向介質印劑中加入氨基甲酸乙酯極大地改善了介電層110的機械強度。同時改善了介電層110與相鄰氨基甲酸乙酯層的交聯。此外，氨基甲酸乙酯含量趨向於減少介電層110電擊穿的任何趨勢。氨基甲酸乙酯含量越高，固化後的介質印劑就越穩定。
但應注意，在介質印劑中氨基甲酸乙酯含量的增加降低了整個電致發光結構的工作容量，由此降低了例如其中設置的發光器的電壓亮度。因此，當選擇作為介電層110中的添加劑的氨基甲酸乙酯含量的一定標準時，設計者需要對電壓穩定性和強度需要與該結構的電致發光容量進行平衡。
再返回到圖1和2，將後電極層112印刷在介電層110上。後電極層112最初包括摻雜有使懸浮液導電的成分的單一乙烯載體。在優選實施方案中，後電極層112中的摻雜劑是顆粒狀的銀。但應當理解，在後電極層112中的摻雜劑可以是任何導電材料，包括但不限於金、鋅、鋁、石墨和銅、或它們的混合物。實驗表明，由Grace Chemicals購得，部件編碼分別為M4200和M3001-1RS的含有懸浮於電子級乙烯基印劑中的銀/石墨的專利混合物適合作為後電極層112。或者，乙烯基凝膠形式的合適的預混合銀印劑採用Acheson的產品EL010。研究進一步表明，大約8至12微米的層厚度給出可用結果。利用標準絲網印刷技術以此厚度澱積各層。
雖然理論上講催化劑可加入電極印劑以使載體能夠從乙烯基轉化成氨基甲酸乙酯，但已發現，這種催化劑在實際上是不可操作的。發現該催化劑趨於與在印劑中的後電極摻雜劑過度反應。迅速交聯使得在加入催化劑幾分鐘內就致使印劑不能再使用。
再返回到圖1和2，然後將第二UV固化包封層114印刷在後電極層112上。從圖1和2可以看出，EL裝置各層106-112有利地印刷，使留下的邊界105清潔。這使得印刷上的第二UV固化包封層114圍繞邊界105粘結到第一UV固化包封層104，由此(1)密封在包封層中的EL裝置以便電絕緣EL裝置，(2)使得第二UV固化包封層114與EL裝置106-112中的固化氨基甲酸乙酯層的端部交聯，(3)使得整個疊層基本上防水。如上所述，根據本發明，第二UV固化包封層114與第一UV固化包封層104優選以相同的材料製成，優選以相同的方式製造和UV固化。此外，如上所述，第二UV固化包封層114還可以配置一系列中間層，以達到理想厚度。
如上所述，疊層包括第一UV固化包封層104、在EL裝置106-112中的氨基甲酸乙酯層、以及第二UV固化包封層114，現在提供整體氨基甲酸乙酯結構。當最初以乙烯基樹脂凝膠的形式配置時，將加入到EL裝置各層106-110的催化劑配製成當固化時把EL裝置各層106-110轉化成氨基甲酸乙酯形式。這些轉化後的氨基甲酸乙酯EL裝置各層與以天然氨基甲酸乙酯的形式配置的第一和第二UV固化包封層104和114結合併交聯。所得到的氨基甲酸乙酯疊層具有提高的穩定性和膜性能，正如在申請09/173404和同樣未審定的申請中描述的那樣。
圖1和2上所示的最後(頂)層是任選的粘接層116。正如已經描述的那樣，本發明的彈性EL發光器的一個用途是作為固定到基底上的轉移件(transfer)。在此情況中，可利用熱粘接固定該轉移件，儘管也可以採用其它固定裝置，例如接觸粘接。熱粘接的優點在於，它可以利用與該裝配的其它層相同的製造方法印刷，然後該轉移件可以是儲存或貯藏，準備隨後利用簡單的熱壓技術固定到基底上。在此情況下，如圖1和2所示，粘接層116印刷在第二UV固化包封層114上。
當然，在本發明的其他應用中，彈性EL發光器是另一種產品的自包含組件，可能不需要任選的粘接層116。
圖1和2所示的另一些特徵是一對背面接觸窗118A及B。很顯然，為了將電力施加到EL裝置106-112，需要貫穿粘接層116和第二UV固化包封層114、達到後電極層112的背面接觸窗118A。同樣地，需要另一個窗貫穿粘接層116、第二UV固化包封層114、後電極層112、介電層110和發光層108，到達前匯流條107。所述另一個窗在圖1中未示出，為了清楚而省略掉了，但可從圖2中看出，為標記118B，穿透所有層達到前匯流條107，由此促進向那裡供應電力。
圖3示出了在完工之後並準備從轉移釋放紙102上移走的如上所述的整個組件。在固定到基底的準備過程中，膜狀EL發光器(包括在圖1和2所示的各層和元件104-116)從轉移釋放紙102上剝離掉。同時示出了前及後接觸窗118A和118B。
應當理解(雖然未示出)，當需要大量的相同設計的發光器時，本發明比傳統的EL發光器製造方法更加經濟。絲網印刷技術允許在一大張轉移釋放紙102上同時構造多個EL發光器300。這些發光器300的位置可以記錄在單張釋放紙102上，然後同時利用合適的大衝孔機進行衝孔。然後存儲各發光器300以備後用。
如上所述，根據本發明，利用染色或其它技術，在第一UV固化包封層104的選擇中間層上設計和準備在自然光中的彈性EL發光器300的前外觀。根據這種技術，圖3還描述了標誌301的第一部分，此部分由於彈性EL發光器300剝離開而露出。下面更詳細地描述標誌301的優選製備的特點和方面。
但首先來討論用於將電力提供到本發明的彈性EL發光器的兩個選擇性優選方式。參考圖4，可看到彈性EL發光器300的右側翹起並向後捲起，露出後及前接觸窗118A和118B。電力從遠距離電源經過撓性匯流條401引入，例如根據本領域所知，撓性匯流條401可以是將銀印刷在聚酯上的印刷電路。或者，撓性匯流條401可包括印刷到氨基甲酸乙酯薄條上的導體(例如銀)。撓性匯流條401終止於連接器402，該連接器402的尺寸、形狀和結構預定成與後及前接觸窗118A和118B相配。連接器402包括兩個接觸點403，其每個被分別接收到後及前接觸窗118A和11B中，通過機械加壓，接觸點403向在彈性EL發光器300中的EL裝置提供所需要的電力供應。
在優選實施方案中，接觸點403包括導電矽橡膠接觸墊，用於將撓性匯流條401的終端連接到在後及前接觸窗118A和118B中的電接觸點。當由熱粘接的方式將彈性EL發光器300固定到基底上時，這種設置尤為有利。用於把轉移件固定到基底的熱壓方法形成了機械壓力，從而增加了在矽橡膠接觸墊與在接觸點403上及在接觸窗118A和118B內的電接觸表面之間的電接觸。可用的矽橡膠接觸墊由Chromerics製造，由製造商稱作「導電矽橡膠」。可用的矽粘接劑是Chromerics 1030。
利用矽橡膠接觸墊的特殊優點在於，它們趨向吸收彈性EL發光器300和連接器402的相對剪切位移。例如，對照環氧膠合的機械接頭。在轉移件300和連接器402之間的粘接本來非常強，但其是非常剛性的和不可彎曲的，使得在轉移件300和連接器402之間的相對剪切位移直接轉移到兩個元件之一或兩個中。最終，一個或其它環氧膠合界面(環氧/轉移件300或環氧/連接器402)可能剝落。
但相反，矽橡膠接觸墊的彈性使得所提供的矽橡膠界面由此吸收這種相對的剪切位移，而不會破壞墊或電機械連接。這就使彈性EL發光器300由於受到嚴重剪切力的影響而過早地失去電力的機會降至最小。
在圖5中描述了用於將電力提供到本發明的EL發光器轉移件的選擇性優選方式。在此情況下，當前匯流條107和後電極層112(參考圖1的描述)延伸地進行印刷時，印刷到彈性EL發光器300的邊界之外並達到尾部印刷匯流條501的上面。用於尾部印刷匯流條501的適當基底可例如是從第一或第二包封層104或114延長的「尾形」氨基甲酸乙酯。此外，應看到，如果需要，尾部印刷匯流條501的導體可以密封在第一和第二UV固化包封層104和114的尾狀延長部中。然後，利用尾部印刷匯流條501將電力遙遠地連接到轉移器300。
應注意，在優選實施方案中電力供應採用電池/利用結構相當小的轉化器印刷電路。例如，以矽晶片為基礎的轉化器提供相當小的結構和尺寸。由此在採用本發明的彈性EL發光器中，這些供電元件很容易被藏起來，安全性高，不引人注意。例如，在衣服中，這些供電元件可以有效地藏在專用口袋中。為了安全這些口袋可以密封(例如，假襯墊)。在本領域中的標準，電源例如6伏特的鋰電池，同樣提供延展性和柔韌性，能夠使電池與外衣一起摺疊彎曲。還可以看出，撓性匯流條401例如圖4中所示，或尾部印刷匯流條501例如圖5中所示，都可以很容易地密封起來以提供完整的電隔離，然後方便地隱藏在產品的結構中。
現在轉向印刷技術，本發明還公開了在EL發光器印刷技術方面的改進，以發展EL發光器(包括彈性EL發光器)，將它的無源自然光外觀設計成補充有源電致發光外觀。這種補充包括將EL發光器的無源自然化外觀設計成基本上顯示與電致發光外觀相同的外觀，這樣，至少在圖像和色調方面，無論不點亮或點亮EL發光器看起來都是相同的。或者，可將發光器設計成顯示恆定的圖像，但當點亮轉變為不點亮時，它的一部分可以改變色調。再或者，當點亮時，可以將EL發光器的外部外觀設計成變化的。
可以組合以達到這些效果的印刷技術包括(1)變化在電致發光層108中採用的磷光體(在發出光的顏色中)的類型，(2)選擇染料，利用染料對印刷在電致發光層108上面的各層進行染色，(3)利用光點尺寸印刷技術以實現在點亮和不點亮的EL發光器的外觀色調中的逐級改變。
圖6示出了這些技術。彈性EL發光器300的剖面部分601露出電致發光層108。在剖面部分601中，印刷了三個單獨的電致發光區602B、602W和602G，每個印刷區都使用含有發出不同顏色光(分別為藍、白、綠)的磷光體的電致發光材料。應當理解，在本領域中公知的絲網印刷技術能夠印刷三個單獨的區域602B、602W和602G。以此方式，可以印刷出發出不同顏色光的各區，如果需要，結合不發光的區域(即，沒有印刷電致發光材料)以構成任何設計，當對電致發光層108施加能量時，就會顯示出標誌和信息。
通過選擇性地在電致發光層108和EL發光器前面之間設置的連續各層著色(優選地，通過染色)，當施加能量時，可進一步改變電致發光層108的外部外觀。通過僅在電致發光層108之上的選擇區域中印刷改變顏色的層，可進一步控制這種選擇性變色。
再參考圖6，彈性EL發光器300具有設置在電致發光層108上的第一包封層104，參考圖1和2進行描述，通過層疊多個中間層，第一UV固化包封層104可以印刷成所需厚度。這些層的一個或多個可包括染成預定顏色並印刷出來的包封層材料，使得所述著色從下面補足了希望的有源光外觀。當EL發光器選擇性點亮或不點亮時，此結果是所希望的整體組合效果。
例如，在圖6中，假定區域603B帶藍色，區域603X不帶色，區域603R帶紅色，區域603P帶紫色。彈性EL發光器300的自然光外觀大致具有藍邊606的紅、紫條設計605。紅色區域603R和紫色區域603P在下面改變區域602W的白色調，不帶色的區域603X會在下面留下未改變的區域602B的淺褐色色調，藍色區域603B會在下面改變區域602G的亮綠色/淺褐色色調，以給出略暗綠色的外觀。應理解，可以進一步選擇在區域603B中的藍色，這樣，當在下面結合綠色區域602G時，自然光外觀基本上是相同的藍色。
但是當對彈性EL發光器300施加能量時，區域603R、603P和603X會分別保持紅色、紫色和藍色，而當從下面發出的強大的綠色螢光由區域603B的藍色改變時，區域603B變為青綠色。因此，形成了示例性效果，其中將部分圖像設計成無論彈性EL發光器300點亮或是不點亮都具有相同的視覺效果，而圖像的其它部分在施加能量時改變了外觀。
因此應當理解，通過印刷帶不同顏色的磷光體區域以與有上述不同的帶色區域相結合，對於相互關連的發光器的點亮或不點亮外觀，出現了無限的設計可能性。應當理解，這種點亮/不點亮外觀設計的靈活性和範圍並不適用於傳統的EL製造技術，其中很難精確地印刷不同顏色的「區域」，或者作為在整體厚度中的中間層。
還應強調的是，在上述染色技術中，和採用例如油漆或其它染色層相反，螢光有色染料有利於混入待染色的材料中。這種染色促進了在反射的自然光和有源EL光方面獲得視覺上相同的色調。顏色調和即可以由「反覆實驗」實現，或者由計算機進行，例如，相對於混合塗料顏色而言，這兩種方法在本領域是更為普遍的。
再參考圖6，進一步描述了在區域603B和603X之間的過渡區域620。這意味著過渡區域620表示這樣的一個區域，其中，區域603B的暗藍色色調(當對彈性EL發光器300施加能量時)逐步轉變為區域603X的亮藍色色調。
在印刷行業中「點式印刷」是標準。此外，應理解，這種「點式印刷」技術通過絲網印刷很容易實現。人們知道，「點式印刷」能夠使兩個印刷鄰接區域之間的邊界「融和」在一起以形成在外觀上過渡的區域。這是通過將各點從各鄰接區延伸到過渡區而實現的，當這些點延伸到過渡區時，減小了尺寸並增加了各點的空間。因此，當在過渡區中的圖形交疊或覆蓋時，通過過渡區域從一個鄰接區到另一個中的效果逐漸改變。
應理解，對於本發明這種效果很容易實現。再次參考圖6，在區域603B提供特定色調的染色層可以利用延伸到過渡區域620的點進行印刷，其中，當所述點延伸到過渡區域620中時，它們減少了尺寸並增加了空間。然後利用以交互方式延伸到過渡區域620的各點，在表面上印刷在區域603X中提供特定色調的染色層。自然光和有源光對於過渡區域620的實際效果是，顯示出了從一個色調至另一個色調逐步轉化。
雖然詳細描述了本發明及其優點，但應理解，在不脫離所附權利要求限定的本發明的實質和範圍的條件下，在此可以進行各種變化、替換和改進。
權利要求
1.一種電致發光結構，包括電致發光裝置；可UV固化的封套，所述電致發光裝置設置在該封套中，電致發光裝置和封套結合具有膜狀性能。
2.如權利要求1的發明，其中所述可UV固化的封套包括固化層的疊層，並且所選的一些固化層是利用UV照射固化的。
3.如權利要求1的發明，其中所述可UV固化的封套包括固化層的疊層，並且所選的一些固化層包括由UV照射固化的可UV固化的氨基甲酸乙酯。
4.如權利要求3的發明，其中所述可UV固化的氨基甲酸乙酯包括丙烯酸氨基甲酸酯/丙烯酸酯單體。
5.如權利要求2的發明，其中所選的一些固化層包括約20微米厚的可UV固化的氨基甲酸乙酯層，而且所述可UV固化的氨基甲酸乙酯層通過下述方式固化在大約500-600mJ的強度下，以大約UV照射的脈衝，持續大約3秒。
6.如權利要求1的發明，其中所述電致發光結構包括固化層的疊層，利用絲網印刷方法初始配置選出的一些固化層。
7.如權利要求1的發明，其中所述可UV固化的封套和電致發光裝置固化形成基本上整體的結構。
8.如權利要求7的發明，其中所述基本上整體的結構包括固化的氨基甲酸乙酯層。
9.如權利要求8的發明，其中所述固化氨基甲酸乙酯層包括含有未固化的催化乙烯基的初始配置的各層，該催化乙烯基包括混有催化劑的未固化乙烯基載體，在其固化過程中，催化劑促進未固化乙烯基載體轉化為氨基甲酸乙酯載體。
10.如權利要求9的發明，其中包括未固化的催化乙烯基的初始配置的各層選自以下組中(a)半透明電極層；(b)介電層；(c)電致發光層；以及(d)不透明電極層。
11.如權利要求9的發明，其中所述固化的氨基甲酸乙酯層還包括初始配置為未固化氨基甲酸乙酯的各層。
12.如權利要求9的發明，其中所述催化劑包括聚合的己二異氰酸酯。
13.一種膜狀電致發光結構，包括電致發光裝置；包括固化層疊層的可UV固化封套，固化層包括通過UV照射固化的可UV固化的氨基甲酸乙酯；所述電致發光裝置設置在封套中，電致發光裝置和封套結合具有膜狀性能。
14.如權利要求13的發明，其中所述可UV固化的氨基甲酸乙酯包括丙烯酸氨基甲酸酯/丙烯酸酯單體。
15.如權利要求13的發明，其中所述固化層包括約20微米厚的可UV固化的氨基甲酸乙酯層，並且所述可UV固化的氨基甲酸乙酯層通過下述方式固化在大約500-600mJ的強度下，以大約UV照射的脈衝，持續大約3秒。
16.如權利要求13的發明，其中所述電致發光裝置包括含有未固化的催化乙烯基的初始配置的各層，該催化乙烯基包括混有催化劑的未固化乙烯基載體，在其固化過程中，催化劑促進未固化乙烯基載體轉化為氨基甲酸乙酯載體。
17.如權利要求16的發明，其中所述包括未固化催化乙烯基的初始配置的各層選自於以下組中(a)半透明電極層；(b)介電層；(c)電致發光層；以及(d)不透明電極層。
18.如權利要求16的發明，其中所述催化劑包括聚合的己二異氰酸酯。
19.一種製造膜狀電致發光結構的方法，包括(a)在UV可固化的膜狀封套中配置膜狀電致發光結構；以及(b)使用UV照射固化封套。
20.如權利要求19的方法，其中所述封套包括可UV固化的丙烯酸氨基甲酸酯/丙烯酸酯單體。
全文摘要
一種膜狀電致發光結構，包括封裝電致發光層的膜狀包封層。包封層包括可UV固化的印劑，例如丙烯酸氨基甲酸酯/丙烯酸酯單體。當以層狀配置並暴露於UV照射中時，在沒有任何明顯層高收縮的情況下印劑在幾秒鐘內固化。製造周期明顯優於傳統的熱固化方法。雖然如此，所得到的可UV固化EL結構仍具有膜狀EL結構的所有優點。
文檔編號H05B33/12GK1470150SQ01817197
公開日2004年1月21日 申請日期2001年10月10日 優先權日2000年10月11日
發明者肯尼思·伯羅斯, 肯尼思 伯羅斯 申請人:Mrm開發有限公司