JPH11508081A - ターポリマー・バインダを有するエレクトロルミネッセント・ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エレクトロルミネッセント・ランプ（１０）は後部電極層（１４）及び頂部電極層（１８）の間に配置されたルミネッセント層（１６）を有し、頂部電極層（１８）は光線を部分的に透過する。前記の複数の電極は電位をルミネッセント層（１６）に対して印加することにより同層（１６）を励起すべく形成されている。絶縁層（１２）はランプ（１０）のキャパシタンスを増大すべく後部電極層（１４）及びルミネッセント層（１６）の間に配置されている。前記の複数の層のうちの少なくとも１つはヒニリデン・フローライド・テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン等のターポリマーを含む。幾つかの用途（例：腕時計）において、ルミネッセント層（１６）は蛍燐光体を含み、絶縁層（１２）はチタン酸バリウムを含み、後部電極（１４）は銀を含み、これら全ての物質はターポリマー全体にわたってそれぞれ分散されている。別の用途（例：セルラー電話またはポケットベル）において、後部電極（１４）は炭素を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 ターポリマー・バインダを有するエレクトロルミネッセント・ランプ 発明の背景 本発明はエレクトロルミネッセント・ランプに関する。 エレクトロルミネッセント・ランプは蛍燐光体層と、２つの電極間に配置され た絶縁層とを常には有し、前記の２つの電極のうちの一方は透明である。交流電 位差を２つの電極間に印加した際、ルミネッセント層内の複数の蛍燐光体粒子は 励起され、かつ光線を透明電極を介して放射する。 複数の蛍燐光体粒子はポリマー等からなるバインダ内に分散されている。ポリ マーの例としては、ポリビニリデン・フローライド（以下、ＰＶＤＦと称する） またはポリビニリデン・フローライド・テトラフルオロエチレンが挙げられる。 複数の電極は複数の導電性粒子をバインダー内に分散させることによって形成さ れる。絶縁層はバインダ内に分散された誘電性充填物（Ｄielectric filler）を 有する。各層はバインダと、目的に応じた複数の添加物とを含むインクをスクリ ーン印刷することにより形成し得る。 発明の概要 １つの態様において、本発明はランプを提供し、同ランプの複数の層のうちの 少なくとも１つに含まれるバインダはビニリデン・フローライド・テトラフルオ ロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン等のターポリマーを有する。 本発明の本態様の好ましい実施の形態は以下の複数の特徴のうちの１つ以上を 有する。 層はターポリマー膜を有し、同ターポリマー膜は溶媒中に溶解されたターポリ マーを堆積させ、次いで加熱することによって形成されている。溶媒は溶媒混合 物が好ましく、同溶媒混合物はジメチル・アセトアミドを含み、さらには溶媒の 沸点を上昇させる成分と、溶液のフローを改善する成分とを有し得る。例えば、 溶媒は少なくとも約８０重量％のジメチル・アセトアミドと、沸点を上昇させる ために最大で約２０重量％のエチレン・グリコール・モノブチル・エーテル・ア セテートとを含む。これによって形成された溶液は２５〜５０重量％のターポリ マー(好ましくは４５％)と、フローを改善するためにターポリマー重量の約２％ に相当する量のエチル・アクリレート−２−エチルヘキシル・アクリレートとを 有する。 ルミネッセント層はターポリマー全体にわたって分散された複数の蛍燐光体粒 子を有し、同蛍燐光体粒子及びターポリマーは約０．５：１〜４．５：１（好ま しくは、１．３：１）の重量割合で混合されている。絶縁層はターポリマー全体 にわたって分散されたチタン酸バリウムを有し、同チタン酸バリウム及びターポ リマーは約０．２：１〜５：１（好ましくは１．８：１）の重量割合で混合され ている。 幾つかの実施の形態において、後部電極はターポリマー全体にわたって分散さ れた複数の銀粒子を有し、同銀粒子及びターポリマーは少なくとも約２：１（好 ましくは３：１）の重量割合で混合されている。これに代わる構成として、後部 電極は炭素を有し、バリヤ層は後部電極層及び絶縁層の間に配置されている。バ リヤ層は後部電極層及び絶縁層の間の拡散を防止すべく選択され、かつ層印刷プ ロセス中に加熱された際にほぼ固体の状態を維持する。バリヤ層はポリビニリデ ン・フローライド・テトラフルオロエチレン等のコポリマーから形成することが 好ましい。 ターポリマーは溶媒中に完全に溶解するため（即ち、懸濁液を形成しない）、 形成された溶液は均一な厚さを備えた層を形成すべく１つのパスで基体へ均等に 加え得る。これは非常に薄い層の形成を可能にし、これによってランプ全体の厚 さは減少する。 更に、溶媒は最大で５０重量％のターポリマーを保持可能である。このため、 粒子に対する樹脂の高い割合を各層内において実現できる。更に少量の粒子(例 ： 蛍燐光体、チタン酸バリウム、銀または炭素)を使用し、かつ層を１つのパスで 形成することにより、ランプの製造コストは大幅に低減する。ターポリマーが他 の一般的なバインダよりも更に迅速に溶媒内へ溶解するため、ランプの製造時間 を更に短縮できる。 他のランプより少ない量の蛍燐光体を使用しているにも拘わらず、本発明のラ ンプは同一電圧で動作する他のランプより更に明るい。これは複数のランプ層が 更に薄く形成されていることと、ターポリマーが一般的に使用されている他の材 料よりも光線を更に透過することに起因する。 更に、溶液が１つのパスで均一に加えられる。このため、複数の層を互いに融 着すべく同複数の層を加熱する必要がない。その一方で、複数の層の加熱は同複 数の層の均一性を改善し得る。ターポリマーは比較的低い融点（９０℃）を有す るため、加熱は他のバインダに必要とされる温度より低い温度(少なくとも２５ ℃低い)で行われる。低い温度での加熱により、加熱中における複数のランプ層 の収縮量は更に小さくなる。これにより、ランプは更に近い公差及び更に優れた 歩留まりで製造される。 複数の層は均一な厚さを有するため、ランプの絶縁破壊電圧は複数のランプ間 において僅かに変化するのみである。更に、ターポリマーは他のバインダ（例： コポリマー）より高い誘電率を有する。これは各層のキャパシタンスを任意の厚 さに対して増大させる。従って、ターポリマーは更に薄い層を任意のキャパシタ ンスにおいて形成可能にする。 バインダとしてのターポリマーの使用は層剥離（即ち、ランプの複数層が互い に分離すること）を防止する。これはターポリマーが頂部電極、特にインジウム 錫酸化物（以下、ＩＴＯと称する）からなる頂部電極に対して効果的に結合する ことに起因する。更に、ターポリマーは不浸透性バリヤを形成することにより、 蛍燐光体が湿気によって劣化すること、または銀粒子が複数の電極間を移動する ことを防止する。 本発明のランプは最大で６５℃の温度に耐え得る小型、かつ薄いランプを必要 とする任意の用途に効果的に使用可能である。特に、本発明のランプは腕時計、 ポケットベル及びセルラー電話に使用可能である。 本発明の他の特徴及び効果は以下の説明及び請求の範囲から明らかである。 図面の簡単な説明 図１は本発明のエレクトロルミネッセント・ランプの斜視図である。 図２は図１のランプの一部を示す部分側面図である。 図３は図１のランプの一部を拡大して示す部分拡大側面図である。 図４は別の実施の形態に基づくエレクトロルミネッセント・ランプの斜視図で ある。 好ましい実施の形態の説明 図１〜図３において、エレクトロルミネッセント・ランプ１０は後部電極１４ 上に配置された誘電性絶縁層１２を有する。ルミネッセント層１６は絶縁層と、 光線を少なくとも部分的に透過する頂部電極１８との間に配置されている。電位 は交流電源２０から複数のコネクタ２２，２４を通じて複数の電極に対して印加 される。例えば、コネクタはパッド・コネクタ、アイレット付き銅リボン・リー ド線（eyeletted copper ribbon leads）または圧着式スルー・コネタタ（Ｃrim ped through connectors）であり得る。ルミネッセント層及び絶縁層の厚さはそ れぞれ０．００１インチ（約０．０２５４ｍｍ）であり、後部電極の厚さは０． ０００４インチ（約０．０１０２ｍｍ）であり、頂部電極は約２，０００オング ストロームの導電性コーティングを支持する０．００５〜０．００７インチ（約 ０．１２７ｍｍ〜０．１７８ｍｍ）の厚さのポリエステルである（図面の寸法比 は実際の寸法比に基づくものではない）。 ルミネッセント層を使用時に励起すべく、電位差を電源２０から後部電極及び 頂部電極の間に印加する。これにより、ルミネッセント層は光線を頂部電極を通 じて放射する。 頂部電極は常にはポリエステル膜上に形成されたインジウム錫酸化物コーティ ングであり、同インジウム錫酸化物コーティングはスパッタ・コーティングによ って形成されるとともに、多数の薄膜コーティング製造業者から入手可能である 。ランプ内の残りの複数の層は適切なインクを頂部電極上にスクリーン印刷する ことによって形成される。 インクはターポリマーをジメチル・アセトアミド（ニュージャージー州フィリ ップスバーグに所在するジェイ．ティー．ベーカー（Ｊ.Ｔ.Ｂaker）から入手可 能）または他の任意の適切な材料を含有する溶媒内に溶解することによって形成 される。溶媒はジメチル・アセトアミドのみを用いて形成するか、またはジメチ ル・アセトアミドの含有率を最大で８０重量％まで低減させ得る。溶媒の残りの 部分はエチレン・グリコール・モノブチル・エーテル・アセテート（テネシー州 キングスポートに所在するイーストマン・ケミカル・プロダクツ(Ｅastman Ｃhe mical Ｐroducts)からエクタソルブ・イー・ビー・アセテート溶媒(Ｅktasolve ＥＢ Ａcetatesolvent)の名称で入手可能）によって満たし得る。エクタソルブ は溶液の沸点を上昇させる。これにより、溶媒を同溶媒が揮発する前にスクリー ンプリンタ上に十分な時間にわたって残留させ得る。ビニリデン・フローライド ・テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン（ペンシルヴェニア州フ ィラデルフィアに所在するアトケム（Ａtochem）からカイナー９３０１（Ｋynar 9301）またはカイナー・エイ・ディ・エス（Ｋynar ＡＤＳ）の名称で入手可能 ）のうちの実質的に架橋結合していないターポリマーは２５〜５０重量％、好ま しくは４５重量％で溶媒内に溶解される。ターポリマーの２重量％に相当する量 のモダフロー（Ｍodaflow）を加える。モダフローは溶液のフローを改善するエ チル・アクリレート及び２−エチルヘキシル・アクリレートのコポリマー（ミズ ーリ州セントルイスに所在するモンサント（Monsanto）から入手可能）である。 形成された溶液をジャー内に注入し、かつローラーを用いて一晩にわたって混合 する。 ルミネッセント層を印刷すべく使用するインクはターポリマー１に対して蛍燐 光体を約０．５〜４．５の重量割合（但し、蛍燐光体及びターポリマーの重量割 合は１．３：１が好ましい）で溶液に加えることによって形成される。この重量 割合は３ｇ／平方フィートの最小乾燥重量のルミネッセント層を形成する。蛍燐 光体パウダは２５〜３５ミクロンの粒径を備えた粒子を含むとともに、ペンシル ヴェニア州トワンダに所在するオスラム・シルヴァニア（OSRAM Sylvania）から 銅活性硫化亜鉛(Copper activated zinc sulfide)(蛍燐光体タイプ７２３，７３ ７，７３８，８２３，８２４)として入手可能である。コーティングされた蛍燐 光体またはコーティングされていない蛍燐光体を使用し得るが、コーティングさ れた蛍燐光体（例：米国特許第５，１５６，８８５号に開示されている蛍燐光体 ）が好ましい。 絶縁層の形成に使用するインクはチタン酸バリウム・パウダをターポリマー溶 液中に分散させることによって形成される。この際、チタン酸バリウム・パウダ はターポリマー１に対して約０．２〜５の重量割合で混合する。この重量割合は ２．５ｇ／平方フィートの最小限の絶縁層乾燥重量を提供する。チタン酸バリウ ム及びターポリマーの重量割合を１．８：１とすることが好ましい。チタン酸バ リウムはニューヨータ州ナイアガラフォールズに所在するティエイエム・セラミ クス(TAM Ceramics)から製品番号第５２５９２号の名称で入手可能である。 後部電極の形成に使用するインクは銀フレーク・パウダをターポリマー１に対 して少なくとも約２の重量割合で加えることによって形成される。銀及びターポ リマーの重量割合は約３：１が好ましい。銀は短時間のみ点灯するランプ（例： 腕時計）に最も効果的に使用できる。 ランプはルミネッセント層を形成するインクを１５０メッシュのポリエステル ・スクリーンを使用してＩＴＯ電極上に最初にスクリーン印刷することによって 製造される。これによって形成された蛍燐光体層は１２５℃で１０分間にわたっ て加熱される。形成されたルミネッセント層は約４．５ｇ／平方フィートの乾燥 重量を有する。 次いで、誘電インクを１９６メッシュのポリエステル・スクリーンを使用して 蛍燐光体層の頂面にスクリーン印刷する。次いで、これら複数の層を１２５℃で １０分間にわたって加熱する。形成された絶縁層は約４．０ｇ／平方フィートの 乾燥重量を有する。 最後に、後部電極インクは３０５メッシュのポリエステル・スクリーンを使用 して絶縁層の頂面に印刷される。複数の層は１２５℃で１０分間にわたって加熱 される。形成された後部電極層は約２．５ｇ／平方フィートの乾燥重量の銀を有 する。 同種のターポリマーを全ての３つの層に使用するため、同３つの層は可撓性を 有する１つのユニットを形成すべく加熱中に互いに簡単に融着する（図３参照） 。更に、温度変化は層剥離を招来し難い。これは各層がほぼ同一の熱膨張特性を 有することに起因する。 他の実施の形態は請求の範囲に属する。 例えば、ランプを比較的長時間にわたって点灯する用途（例：セルラー電話ま たはポケットベル）において、炭素を後部電極に使用することは好ましい。炭素 は湿度が高い状態において後部電極から頂部電極まで移動し難い。腕時計の照明 のように、ランプを短時間のみ点灯する場合、複数の銀粒子の電極間移動は図１ のランプにおいて一般的に問題を生じない。 図４において、ランプ１０’は炭素を含む後部電極５０、絶縁層１２、ルミネ ッセント層１６及び頂部電極１８を有し、同後部電極５０、絶縁層１２、ルミネ ッセント層１６及び頂部電極１８はそれぞれ図１に示す後部電極、絶縁層、ルミ ネッセント層及び頂部電極に等しい。グラファイト及びニッケル等の他の導電材 料を後部電極層に使用し得る。バリヤ層５２は後部電極層及び絶縁層の間におけ る拡散を防止すべく同後部電極層及び絶縁層の間に配置されている。バリヤ層は ポリビニリデン・フローライド・テトラフルオロエチレン（ＰＶＤＦ−ＴＦＥと 略式表示され、かつペンシルヴェニア州フィラデルフィアに所在するアトケムか らカイナー７２０１（Ｋynar 7201）またはカイナー・エス・エル（Ｋynar SL） の名称で入手可能）等のコポリマーを有する。複数の層は前記のように頂部電極 上にスクリーン印刷されている。 更に、頂部電極１８はポリエステル上にスクリーン印刷されたＩＴＯ及びター ポリマーの混合物と置換し得る。 当業者は各種の効果を生成すべく他の各種成分を前記の各組成物に対して加え 得ることを認識し得る。各種成分の例としては、組成物のスクリーン印刷適性を 改善するためのレオロジー・モディファイヤ（例：表面活性剤、泡止め剤及びレ ベリング剤）と、複数の印刷層間の接着性を増大させるための接着促進剤とを含 む。性能を改善すべく必要に応じて別の化合物（例：硬化剤）をターポリマーに 対して加え得る。 幾つかのランプは後部絶縁体を必要とし得る。同後部絶縁体は後部電極の裏面 に対してスクリーン印刷するか、またはテープとして張付け得る。これは後部電 極が外部材料に対して短絡することを防止する。絶縁体は前記のターポリマーま たはＰＶＤＦ−ＴＦＥコポリマーから形成するか、または紫外線硬化性インクか ら形成し得る。 以上、本発明をスクリーン印刷に関連して詳述したが、複数の層はロール・コ ーティング（Roll coating）、ロールツーロール・プリンティング（Roll to ro ll printing）またはナイフ・コーテイング（Knife coating）等の他の従来技術 を使用して形成できる。ジルコン酸鉛、チタン酸鉛またはチタニア等の他の高い 誘電性を有する粒子を絶縁層に使用し得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フック、ウィル エム．ジュニア アメリカ合衆国 85044 アリゾナ州 フ ェニックス サウス フォーティース ス トリート 14436 (72)発明者 ウィルソン、ウェイン アラン アメリカ合衆国 85233 アリゾナ州 ギ ルバート ウェスト ワシントン アベニ ュー 291

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ルミネッセント層と、 前記ルミネッセント層の互いに対向する２つの側面上にそれぞれ配置された導 電性後部電極層及び導電性頂部電極層と、前記複数の電極層は電位をルミネッセ ント層に印加すべく形成され、前記導電性頂部電極層は前記電位が印加された際 にルミネッセント層から放射された光線を少なくとも部分的に透過することと、 前記導電性後部電極層及びルミネッセント層の間に配置された絶縁層と、 前記導電性後部電極は複数の導電性粒子を含むターポリマーを有することを含 むエレクトロルミネッセント・ランプ。 ２．ターポリマー及び複数の蛍燐光体粒子を含むルミネッセント層と、前記複数 の蛍燐光体粒子はルミネッセント層のターポリマー全体にわたって分散されてい ることと、 前記ルミネッセント層の互いに対向する２つの側面上にそれぞれ配置された導 電性後部電極層及び導電性頂部電極層と、前記複数の電極層は電位をルミネッセ ント層に印加すべく形成され、前記頂部電極層は前記電位が印加された際にルミ ネッセント層から放射された光線を少なくとも部分的に透過することと、 前記後部電極層及びルミネッセント層の間に配置された絶縁層と、前記絶縁層 はターポリマー及びチタン酸バリウムを有し、前記チタン酸バリウムは絶縁層の ターポリマー全体にわたって分散されていることと、 前記導電性後部電極は複数の導電性粒子を含むターポリマーを有することを含 むエレクトロルミネッセント・ランプ。 ３．前記ターポリマーはビニリデン・フローライド・テトラフルオロエチレン・ ヘクサフルオロプロピレンを含む請求項１または２に記載のランプ。 ４．ターポリマーを含む層はターポリマー膜を有し、同ターポリマー膜は溶媒中 に溶解されたターポリマーを堆積させ、次いで加熱することによって形成されて いる請求項３に記載のランプ。 ５．前記溶媒はジメチル・アセトアミドと、溶媒の沸点を上昇させる成分と、溶 液のフローを改善する成分とを含む請求項４に記載のランプ。 ６．前記溶媒は少なくとも約８０重量％のジメチル・アセトアミドと、最大で約 ２０重量％のエチレン・グリコール・モノブチル・エーテル・アセテートと、タ ーポリマー重量の約２重量％に相当する量のエチル・アタリレート−２−エチル ヘキシル・アクリレートとを含み、前記溶媒は４５重量％のターポリマーを含む 請求項５に記載のランプ。 ７．前記後部電極層は複数の銀粒子を含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載 のランプ。 ８．前記複数の銀粒子はターポリマー１に対して少なくとも２の重量割合で分散 されている請求項７に記載のランプ。 ９．前記銀粒子及びターポリマーは約３：１の重量割合で存在する請求項８に記 載のランプ。 １０．前記導電性粒子は炭素粒子を含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の ランプ。 １１．前記ルミネッセント層は、 ターポリマーと、 前記ターポリマー全体にわたって分散された複数の蛍燐光体粒子と を含む請求項１及び３乃至１０のいずれか一項に記載のランプ。 １２．前記蛍燐光体粒子及びターポリマーはターポリマー１に対して蛍燐光体が 約０．５〜４．５の重量割合で分散されている請求項２または１１に記載のラン プ。 １３．前記蛍燐光体粒子及びターポリマーは約１．３：１の重量割合で分散され ている請求項１２に記載のランプ。 １４．前記絶縁層はターポリマーと、同ターポリマー全体にわたって分散された チタン酸バリウムとを有する請求項１及び３〜１０のいずれか一項に記載のラン プ。 １５．前記チタン酸バリウムはターポリマー１に対して約０．２〜５の重量割合 で分散されている請求項２または１４に記載のランプ。 １６．前記チタン酸バリウム及びターポリマーは約１．８：１の重量割合で分散 されている請求項１５に記載のランプ。 １７．前記後部電極層及び絶縁層の間に配置されたバリヤ層を有する請求項１乃 至６のいずれか一項に記載のランプ。 １８．前記バリヤ層は前記後部電極層及び絶縁層の間の拡散を制限すべく選択さ れている請求項１７に記載のランプ。 １９．前記バリヤ層は前記複数の層の形成中に加熱された際にほぼ固体の状態を 維持すべく選択されている請求項１７に記載のランプ。 ２０．前記バリヤ層はコポリマーを含む請求項１７に記載のランプ。 ２１．前記コポリマーはポリビニリデン・フローライド・テトラフルオロエチレ ンを含む請求項２０に記載のランプ。