分散型交流驅動el燈及其製造方法、以及螢光物質的製作方法

2023-12-01 14:00:11

專利名稱：分散型交流驅動el燈及其製造方法、以及螢光物質的製作方法
技術領域：
本發明涉及發光區擴大且耐溼性優異的軟質分散型交流驅動EL燈的結構、其製造方法及適用於其製造方法的耐溼螢光物質及其製造方法(A flexible AC power EL structure of powder type having aextended lightening area and good resistance to moisture，a method ofmanufacturing the same，a fluorescent material used in the manufactureand a method of preparation of the fluorescent material)。
背景技術：
目前，作為手機小鍵盤(keypad)的背光材料，EL燈得到了人們的青睞。隨著手機本身的厚度變薄，現有的LED背光材料逐漸無法適應日益變薄的手機，因此現在的趨勢是把薄膜式分散型交流驅動EL燈作為其替代材料。
作為上述手機小鍵盤背光光源的分散型交流驅動EL燈，其厚度只有0.1～0.2mm，為了提高按下手機按鍵時的感覺而賦予了柔軟性。
圖1是分散型交流驅動EL燈的最常見結構。製造EL燈時通常會使用基於功能性印墨的網印工藝，如此即可在PET膜之類的透明基膜211上形成各組成層。如圖1所示，使用透明導電物質(通常為ITO)在基膜211的透明PET膜上形成正面電極層220，然後在上面形成包含了可以把電能轉換為光能的螢光體的螢光層224及可以為螢光體有效供應電能的介電層226，然後形成可以為上述螢光層224和介電層226供應電能的背面電極層228，使用絕緣墨形成包裹上述全部層並使其免受外部水分侵蝕及衝擊的保護層230。
給製成的EL燈的正面電極層220和背面電極層228供應交流電壓(通常為100Vrms-400Hz)時，螢光體將發光並如圖1所式通過PET膜在EL燈發射光線。
目前為止，上述普通分散型交流驅動EL燈作為LCD背光用材料而被廣泛地使用。但是，近來作為手機小鍵盤背光材料的上述分散型交流驅動EL燈因為作為基膜211的PET膜具有硬質(hard)特性而引起了諸多問題。
按下手機小鍵盤上的按鍵時，將通過位於按鍵下面的EL燈傳達到彈片(Dome)，彈片將接觸下端的印刷電路板並使其檢測到按鍵動作而啟動。如果在這種過程中EL燈具有硬質特性，將不能輕易傳達因按鍵而來的外力，進而降低了手機的操作感。
因此，近來人們開發了克服上述問題的軟質分散型交流驅動EL燈(Flexible EL lamp)並進入了市面。軟質分散型交流驅動EL燈在現有基膜211的PET膜上不使用透明正面電極，而使用軟質膜(通常使用氨酯膜之類的材料)或透明絕緣墨形成正面保護層後，印刷其餘層製成EL燈，然後清除作為基膜211的PET膜，即可開始使用。由於EL燈不包含具有硬質特性的PET膜之類的基膜211，因此擁有軟質特性。而且，使用這種EL燈的手機小鍵盤具有良好的操作感。2a和2b顯示了軟質分散型交流驅動EL燈的一般結構。
下面結合上述附圖對軟質分散型交流驅動EL燈的一般製造方法及結構進一步說明。在作為基膜211的PET膜(通常100～150μm)上形成伸縮性和彈性優異的透明絕緣墨層或氨酯膜之類的正面保護層212。此時，為了在最後清除基膜211時能輕易地剝離PET膜表面而進行粘合處理或者在透明絕緣墨加入矽系添加劑等物質後形成正面保護層212以便能進行剝離。在正面保護層212上使用透明電極用印墨(通常為ITO印墨或導電性高分子印墨等)形成正面電極層220，以後的製造順序則和上述的基本分散型交流驅動EL燈相同。
一般來說，正面·背面母線層222a，222b使用像銀墨一樣導電性優異的材料，母線層可以把來自端子部的電能均勻地分布到EL燈的所有發光區，加強發光的均一性。母線層的一部分暴露在背面保護層230的外部並形成了可以連接外部電源的端子部，母線層中除了端子部以外的所有區域都由背面保護層230覆蓋。
軟質分散型交流驅動EL燈和現有普通分散型交流驅動EL燈之間的結構差異在於清除基膜211、以及通過正面保護層212和背面保護層230包裹EL燈的所有區域。普通分散型交流驅動EL燈(參考圖1)的正面電極層220延伸到了保護層230的外部，因此會暴露在產品的階面外。但是，軟質分散型交流驅動EL燈的正面電極層220、螢光層224、介電層226及背面電極層228(實際發光的EL燈)全部被正面保護層212和背面保護層230密封著。由於正面電極層220、螢光層224、介電層226及背面電極層228等實際發光的各組成層比較不耐水(尤其是被包含在螢光層內並實際發光的螢光體)，為了使上述各層免受外部環境的水分侵蝕，在正面及背面保護層的內部使用了耐溼性和絕緣性優異的材料。
在確保軟質分散型交流驅動EL燈的可靠性方面，上述保護層結構可以發揮重要的作用。如圖2所示，除了包含作為實際發光區域的正面電極層220、螢光層224、介電層226及背面電極層228的虛線內區域以外，還需要具備有助於確保可靠性的保護層區域。但是，這樣就會使產品整體外輪的一部分無法作為發光區使用。
目前在開發手機時，除了為手機本身提供多樣化的功能，還要實現超薄化和緊湊化的結構，這就需要改變手機零件的規格及特性。因此，手機小鍵盤也趨向於超薄化和緊湊化。
但是，上述的現有軟質分散型交流驅動EL燈為了確保產品可靠性而需要把一定區域作為非發光區，因此進行手機小鍵盤的緊湊化設計時會受到一定的限制。
由於螢光層是EL燈的所有組成層中最不耐水的部分，如果螢光層沒有被保護層密封而暴露在外，將對其可靠性造成嚴重影響。因此，需要在螢光體粒子表面進行表面處理以增加其耐溼性。一般來說，分散型交流驅動EL燈的螢光體使用塗層螢光體，上述塗層螢光體在作為金屬化合物的ZnS化合物表面塗覆了二氧化矽或氧化鋁之類的金屬氧化物。
但是，即使塗覆了這種金屬氧化物，作為手機零件所需要具備的耐溼性還是非常不足。使用塗層螢光體的分散型交流驅動EL燈也通過上述耐溼性保護層膜進行密封，進而確保其可靠性。

發明內容
為了解決設計手機小鍵盤時遇到的上述問題，本發明的目的是提供一種通過縮小或清除EL燈的非發光區(為了把正面電極層、螢光層、介電層、背面電極層及電線層完全密封而設置的保護層區域)的方式並擴大了發光區的軟質分散型交流驅動EL燈的結構及其製造方法。
本發明的另一個目的是提供一種可以適用於高可靠性分散型交流驅動EL燈的製造方法的高耐溼性螢光物質及其製造方法。
本發明提供的分散型交流驅動EL燈的製造方法包括下列步驟在由PET膜所構成的基膜211和可以從上述基膜211剝離的正面保護層212所組成的支持層210上形成正面電極層220的步驟；在上述正面電極層220上形成正面母線層222a和螢光層224，在上述螢光層224上依次形成介電層226、背面電極層228及背面母線層222b的步驟；在上述支持層210上的結構物的上方形成背面保護層230，但使上述螢光層224、介電層226及正面電極層220的兩尾端一部分不被上述背面保護層230密封而暴露在外的步驟；以及對上述正面·背面母線層222a，222b上的背面保護層230進行蝕刻處理而形成端子部的步驟。
本發明提供的分散型交流驅動EL燈包括正面保護層212上的正面電極層220、上述正面電極層220上的正面母線層222a和螢光層224、上述螢光層224上的介電層226、上述介電層226上的背面電極層228、上述背面電極側228上的背面母線層222b、以及上述背面電極層228和上述背面母線層222b上的背面保護層230。上述正面電極層220、螢光層224及介電層226的兩尾端一部分沒有被上述背面保護層230密封而暴露在外。
圖3是本發明軟質分散型交流驅動EL燈的結構。各層的疊層結構和現有軟質分散型交流驅動EL燈的結構相同。為了可以從PET膜所組成的基膜211剝離而進行了離型處理，形成氨酯膜之類的正面保護層212，然後按照正面電極層220、正面母線222a、螢光層224、介電層226，背面電極層228、背面母線層222b及保護層230等的順序進行疊層，然後清除基膜211即可使用。
本發明分散型交流驅動EL燈的包括螢光體在內的螢光層224沒有被背面保護層230完全密封。為了擴大發光區，螢光層224、介電層226及正面電極層220沒有被正面和背面保護層212、230完全密封而延伸到產品的外輪廓面。
在這種EL燈結構中，發光區佔有的比率會增加。如圖4所示，本發明軟質分散型交流驅動EL燈的發光區大於和現有分散型交流驅動EL燈結構的發光區(以實線和虛線標示)。
一般來說，密封螢光層和介電層的保護層區域至少在0.5mm以上才能獲得可靠性。使用本發明的結構時，可以在左右和上下方面分別增加約1mm的發光區，因此可以為手機的緊湊化結構設計提供一定的便利，還能提高EL燈的可靠性。
本發明EL燈的正面電極層220延伸到正面保護層212的外輪廓面，背面保護層230則延伸到螢光層224及介電層226的外輪廓面。
本發明提供的螢光物質可以適用於以矽系化合物塗層處理為其特徵的分散型交流驅動EL燈的螢光層製造過程。
本發明軟質分散型交流驅動EL燈的螢光層224、介電層226及正面電極層220暴露在產品的外輪廓面外部，保護層212、230的保護印墨將無法針對外部含水環境給予完全保護。塗覆了金屬氧化物的螢光體是最不耐水的部位。因此，為了確保其可靠性而對上述螢光體進行防水塗層處理，如此即可確保產品的耐水可靠性。
如上述說明，塗覆了金屬氧化物的螢光體指的是在ZnS化合物的表面塗覆了二氧化矽或氧化鋁之類金屬氧化物的塗層螢光體。為了對這種螢光體進行防水處理，使用氟系化合物(氟系單體、氟系低聚體、氟系高分子樹脂或氟系表面活性劑)、碳氫化合物、滷系化合物或矽系化合物等物質對上述螢光體粒子進行塗覆處理。
本發明使用矽系化合物作為螢光體粒子的表面處理物質。主要使用矽系化合物中的矽油、矽烷或矽烷偶聯劑等材料。
矽油一般適用於防水劑、表面處理劑或抗泡劑之類的用途，包括PDMS(聚二甲基矽氧烷)及二甲基氫基聚矽氧烷(dimethyl hydrogenpolysiloxane)等。
矽烷包括四甲氧基矽烷(Tetramethoxyl silane)和四乙氧基矽烷(TetraEthoxy Silane)之類的烷氧基矽烷類及甲基三甲氧基矽烷和辛基三乙氧基矽烷之類的烷基烷氧基矽烷類。
此外，矽烷偶聯劑的分子內有兩個以上的不同反應基，其中一個是可以和無機粒子進行化學結合的反應基(三甲氧基及三乙氧基等)，另一個是可以和有機材料(各種合成樹脂)進行化學結合的反應基。本發明根據和有機材料進行結合的反應基種類而包含乙烯基、環氧基、氨基或丙烯醛基的矽烷偶聯劑。例如，可以使用β-(3，4-環氧環己基)-乙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、N-β(氨乙基)-氨丙基三甲氧基矽烷或乙烯基三氯矽烷等。
為了進一步加強防水性，可以使用分子內部含有CF3基及CF2基的氟化烷基化合物，這種物質可以使用氟烷基矽烷之類的氟系矽烷。
本發明螢光物質製造方法的特徵在於，在0.007～0.07M的矽化合物溶液裡攪拌螢光物質。
本發明的另一個特徵在於，在螢光物質/矽化合物的摩爾比為250～1,500的矽化合物溶液裡攪拌螢光物質。
下面對螢光體的防水處理方法進一步說明。
首先，在具有適當量的有機溶劑裡倒入一定量的矽系化合物並加以攪拌。上述有機溶劑應該輕易地溶解/分散矽系化合物，不改變矽系化合物和表面處理粒子的特性，其沸點可以保證不會留下殘餘成分。主要的有機溶劑包括了飽和碳氫系、芳香族碳氫、乙醇系、酮系或醚系溶劑。
針對螢光體粒子表面進行防水塗層處理的矽系化合物溶液應調整到0.007～0.07M的濃度。低於上述濃度範圍時無法提高螢光體的耐溼性，超過濃度範圍時螢光體粒子的凝集現象比較強烈而大幅增加了防水塗層處理後的粒子平均尺寸。此時，製作了適用於螢光層印刷的塗料(以後的螢光塗料)後進行網印作業時，將造成印刷不良或產品亮度不均勻的缺點。而且，濃度過高的矽化合物將與組成螢光塗料的樹脂物質發生衝突，將造成螢光體粒子的第二次凝集或降低分散性等問題。
矽系化合物的含量應該足以使表面處理粒子的表面塗層厚度超過單分子層厚度。一般來說，表面處理粒子/矽系化合物的摩爾比為100～10,000。
使用矽烷或矽烷偶聯劑進行表面處理時，為了進行水解反應而添加一定量的水。而且，為了得到適合水解反應的pH而添加一定量的酸。但是，溶劑包含水時，不必另外加水。
使用水解完畢的塗層溶液對螢光體粒子表面進行塗層作業。
表面處理作業完畢後，使用離心分離機或篩子隔離螢光體和溶劑，然後把殘餘溶劑加以乾燥處理並清除。此時，乾燥機的溫度應接近溶劑沸點，但不至於影響螢光體粒子的發光特性，乾燥時間應超過12小時。
在乾燥過程中，經過表面處理的粒子可能相互凝集，因此需要在最終乾燥過程完畢後使用適當篩目的篩子進行篩選。這樣可以使製造塗料時的分散性趨向穩定，還能提高網印時的印刷特性。
經過防水處理的螢光體將通過塗層膜完全遮蔽水分，因此即使暴露在EL燈結構的保護層外部，也能維持優異的可靠性。而且，可以根據塗覆在螢光體表面上的防水物質的界面特性而提高製造螢光塗料時的分散性，進而得到高質量的螢光塗料，提高成品的亮度和電氣特性。
發明效果本發明軟質分散型交流驅動EL燈把螢光層及介電層延伸到產品的外輪，進而擴大了發光區的面積。
本發明軟質分散型交流驅動EL燈為了提高耐溼性並增加使用壽命，使用有機物質針對塗覆了金屬氧化物的螢光體表面進行防水處理，可以完全遮蔽外部環境的水分，即使沒有保護層密封也能得到優異的可靠性。
因此，本發明EL燈可以為設計緊湊化的手機結構提供便利並進而提升產品的可靠性。


圖1是現有分散型交流驅動EL燈的結構剖面圖。
圖2a是現有軟質分散型交流驅動EL燈的結構剖面圖。
圖2b是現有軟質分散型交流驅動EL燈的工作圖。
圖3是本發明分散型交流驅動EL燈的結構剖面圖。
圖4是現有軟質分散型交流驅動EL燈及本發明EL燈的發光區比較圖。
圖型主要符號的說明210支持層 211基膜212正面保護層220正面電極層 222a正面母線(Busbar)層222b背面母線(Busbar)層224螢光層226介電層 228背面電極層
230背面保護層具體實施方式
下面結合實施例對本發明進一步說明。但是，本發明的適用範圍不受實施例的限制。
實施例1(1)螢光物質的防水處理在燒杯裡倒入異丙醇300ml、蒸餾水0.16ml及檸檬酸0.01g後，使用機械式攪拌機攪拌10分鐘。
再倒入矽烷偶聯劑3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷1ml，然後強力攪拌30分鐘並進行水解作用後得到塗層溶液。然後一邊繼續攪拌上述溶液，一邊在3～5分鐘內緩慢倒入90g的螢光體(美國OSRAMSylvania公司產品，產品名GG64)，然後繼續攪拌一小時。
使用300篩目的篩子隔離螢光體和溶劑，在真空乾燥機裡以溫度110℃、乾燥12小時的方式清除殘餘溶劑。最後，再使用270篩目的篩子篩選乾燥螢光體並除掉乾燥過程中凝集的螢光體。
(2)軟質分散型交流驅動EL燈的製造在作為基膜211並具有400×500mm大小及120μm厚度的PET膜上形成矽層，在上述矽層加熱並通過擠壓方式形成聚氨酯層，形成正面保護層212並構成支持層210。然後，在上述正面保護層212上使用網印方式把ITO印墨塗覆到上述正面保護層212的外輪廓面並形成正面電極層220。其餘全部層也都使用網印方式形成。
然後如圖3所示，留下上述正面電極層220的單邊外輪的一部分，使用通過上述(1)方法加以防水處理的螢光體製造出螢光塗料並形成螢光層224。使用鈦酸鋇粉末和氟系樹脂結合劑製作介電塗料，在上述螢光層224上形成介電層226。然後，在上述介電層226的一定部位使用含有石墨(graphite)的塗料形成背面電極層228。在沒有形成上述螢光層224的上述正面電極層220上設置正面母線層222a，與此同時，在上述背面電極層228的一定部位使用含銀(Ag)塗料形成背面母線層222b。然後，上述介電層226的背面電極層228上使用網印方式形成保護層230，再蝕刻上述背面保護層230以使上述正面·背面母線層222a，222b的上面暴露並形成端子部。
實施例2除了以異丙醇、蒸餾水、醋酸及十三氟三甲氧基辛基矽烷(tridecafluoro octyltrimethoxysilane)作為塗層溶液以外，其它部分均以實施例1的方法對螢光體粒子進行了防水處理。然後使用上述螢光物質並按照實施例1的方法製作EL燈。
實施例3除了以異丙醇和聚二甲基矽氧烷作為塗層溶液以外，其它部分均以實施例1的方法對螢光體粒子進行了防水處理。然後使用上述螢光物質並按照實施例1的方法製作EL燈。
參考例使用沒有經過防水處理的螢光物質並按照實施例1的方法製作EL燈。
耐溼及可靠性測試針對螢光體的耐溼性和可靠性而進行兩種實驗，並比較檢討了實驗結果。
首先進行螢光體的耐溼性測試實驗。使用二氧化矽或氧化鋁等金屬氧化物對參考例中使用的ZnS化合物的表面進行塗層處理而製成螢光體，把上述螢光體和上述實施例1、2及3中製成的螢光體放進一定量的水裡，在96小時內每24小時以肉眼觀察方式檢查了各螢光體被水溼潤的程度。通過對各螢光體被水溼潤而沉降的程度進行觀察即可檢驗防水塗層的效果。
然後進行第二個實驗。在高溫高溼(60℃95％R.H)環境下對通過上述實施例1、2、3及參考例製成的軟質分散型交流驅動EL燈供應電源(100Vrms-400Hz)並驅動240小時後，比較並判斷了產品的變形與否。為了確認實驗結果，檢討了各實施例及參考例的EL燈是否因浸水而出現未發光區或黑點(點狀未發光區)。
上述兩種實驗的結果如下表

根據上述結果，實施例1、2及3中經過防水處理的螢光體的即使放進水裡96小時，螢光體依然浮在水上，既沒有溼潤，也沒有沉降。與此相反的是，參考例中使用金屬氧化物塗層的螢光體在24小時後被水溼潤並全部沉降。
而且，從高溫多溼驅動實驗結果得知，本發明為實施例1、2及3提供的試料沒有因為放進水裡而出現異常變形。然而，在使用現有普通螢光體的參考例中，EL燈的外輪部位因為浸入水分而出現了未發光區。
權利要求
1.一種分散型交流驅動EL燈的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟在由PET膜所構成的基膜(211)和可以從上述基膜(211)剝離的正面保護層(212)構成的支持層(210)上形成正面電極層(220)的步驟；在上述正面電極層(220)上形成正面母線層(222a)和螢光層(224)，在上述螢光層(224)上依次形成介電層(226)、背面電極層(228)及背面母線層(222b)的步驟；在上述支持層(210)上形成的結構物的上方形成背面保護層(230)，並形成為使上述螢光層(224)、介電層(226)及正面電極層(220)的兩尾端一部分不被上述背面保護層(230)密封而露出的步驟；以及對上述正面、背面母線層(222a、222b)上的背面保護層(230)進行蝕刻處理而形成端子部的步驟。
2.一種分散型交流驅動EL燈，使用如權利要求1所述的方法製造，包括形成在正面保護層(212)上的正面電極層(220)、形成在上述正面電極層(220)上的正面母線層(222a)和螢光層(224)、形成在上述螢光層(224)上的介電層(226)、形成在上述介電層(226)上的背面電極層(228)、形成上述背面電極側(228)上的背面母線層(222b)、以及形成在上述背面電極層(228)和上述背面母線層(222b)上的背面保護層(230)，其特徵在於，上述正面電極層(220)、螢光層(224)及介電層(226)的兩尾端一部分為沒有被上述背面保護層(230)密封而露出的形態。
3.如權利要求2所述的分散型交流驅動EL燈，其特徵在於，上述正面電極層(220)形成為到達上述正面保護層(212)的外輪廓界面，上述背面保護層(230)形成為到達上述螢光層(224)及介電層(226)的外輪廓界面。
4.一種螢光物質，在如權利要求1所述的製造方法中用於形成螢光層(224)，其特徵在於，使用矽系化合物進行塗層處理。
5.如權利要求4所述的螢光物質，其特徵在於，上述矽系化合物為矽油、矽烷或矽烷偶聯劑。
6.如權利要求5所述的螢光物質，其特徵在於，上述矽油為PDMS即聚二甲基矽氧烷、或dimethyl hydrogenpolysiloxane。
7.如權利要求5所述的螢光物質，其特徵在於，上述矽烷為烷氧基矽烷類、或烷基烷氧基矽烷類。
8.如權利要求5所述的螢光物質，其特徵在於，上述矽烷偶聯劑包含作為與無機粒子進行化學結合的反應基的烷氧基、及作為與有機材料進行化學結合的反應基的乙烯基、環氧基、氨基或丙烯醛基。
9.如權利要求8所述的螢光物質，其特徵在於，上述矽烷偶聯劑為β-3，4-epoxy cyclohexy-乙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、N-β即氨乙基-氨丙基三甲氧基矽烷或乙烯基三氯矽烷。
10.如權利要求4所述的螢光物質，其特徵在於，上述矽系化合物包含氟化烷基化合物。
11.一種螢光物質的製造方法，製造權利要求4所述的螢光物質，其特徵在於，在0.007～0.07M的矽系化合物溶液裡攪拌螢光物質。
12.一種螢光物質的製造方法，製造權利要求4所述的螢光物質，其特徵在於，在螢光物質/矽系化合物的摩爾比為250～1500的矽化合物溶液裡攪拌螢光物質。
全文摘要
本發明涉及一種軟質分散型交流驅動EL燈(Electroluminescent Lamp)，尤其是為了擴大發光區而使螢光層、介電層及正面電極層擴展到產品外輪廓面而露出的EL燈。在上述EL燈中，針對不耐水的螢光層使用了經過防水塗層處理的螢光物質組成，獲得了可靠的耐水性。本發明EL燈可以為設計緊湊化的手機結構提供便利並進而提升可靠性。
文檔編號C09K11/06GK1870318SQ20061009008
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月26日 優先權日2006年2月10日
發明者李昌和, 金泰亨 申請人:杜歐可有限公司