CN1241454C - 电致发光线及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电致发光线及其制作方法。该发光线包括有由至少一股线状导体构成的中心电极，中心电极的外面覆盖有由电绝缘材料构成的绝缘介质层，绝缘介质层的外面覆盖有由荧光粉末和粘结剂混合物构成的发光物质层，发光物质层的外面覆盖有由粒径≤20nm的纳米级导电材料构成的透明导电层，构成透明导电层的纳米级导电材料同时也渗透在构成发光物质层的荧光粉末和粘结剂混合物所形成的孔隙内，透明导电层上螺旋缠绕有由至少一根线状导体构成的外电极。该发光线的制作方法包括对上述各个构造层从里到外的直接涂覆和外电极的螺旋布置，其中的纳米材料会自动填补发光物质层中的孔隙。其结构层次简单、生产工艺容易、且亮度能大幅稳定提高。

Description

电致发光线及其制作方法

                        技术领域

本发明涉及电致发光光源，具体地指一种柔性的电致发光线及其制作方法。

                        背景技术

电致发光光源是一种通过加在两极的交流电压产生的交流电场，激发电子碰撞荧光物质，从而引致电子能极的跃迁、变化、复合，进而发射出高效率冷光的光源。目前，应用较为广泛的电致发光光源主要有电致发光片和电致发光线等类型。已知的电致发光线大多由线状芯导体、环绕在线状芯导体上的电绝缘层、环绕在电绝缘层上的荧光物质层、环绕在荧光物质层上的透明导电层以及外电极等部件构成。由于上述荧光物质层是由荧光颗粒和相应的粘结材料混合而成，在成型的过程中不可避免地会在荧光物质层中留下许许多多充满空气的微小孔隙，这些微小孔隙不仅会大幅度地减小电致发光线的电容，特别是导致在孔隙周围的电场大幅减弱，形成许多暗斑点，而且还会在发光线上形成多个不连续的光学断点，导致光线发生折射、散射甚至全反射现象，造成光能的损失，最终降低了电致发光线的亮度。为了解决上述荧光物质层内的孔隙所带来的缺陷，公开号为CN1182343A的中国发明专利申请公开说明书提供了一种线缆状的电致发光光源，构成该光源的要点之一是采用填充物来填满上述微小的孔隙。但这种填充物主要选用的是有粘度的液态物质，它还存在如下几个方面的问题：其一，由于荧光物质层内所形成的孔隙大小不一，而所采用的液态填充物的颗粒直径往往会大于一部分孔隙的直径，这样必然会有一部分孔隙得不到填充，导致此部分孔隙处的光能损失依然存在，暗斑点无法消除；其二，即使孔隙中充满了液态填充物，由于这种中性的填充物不会在孔隙周围形成新的电场来激励荧光颗粒发光，因此其对电致发光线的亮度改善幅度有限；其三，液态填充物既可以方便地渗入到孔隙中，也可以很容易地从孔隙中渗漏出或蒸发掉，为了有效阻止液态填充物的流失，在荧光物质层外还需要涂敷一种透明的粘性绝缘材料作为阻挡层，这样不仅增加了电致发光线结构的复杂性，而且还增加了其制作工艺的难度，更重要的是阻挡层在阻挡住填充物的同时也阻挡或散射了部分光源，影响了电致发光线的整体亮度。

                    发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术中的不足，提供一种结构层次简单、生产工艺容易、且亮度能大幅稳定提高的电致发光线及其制作方法。

为实现此目的，本发明所设计的电致发光线，包括有由至少一股线状导体构成的中心电极，在中心电极的外面覆盖有由电绝缘材料构成的绝缘介质层，在绝缘介质层的外面覆盖有由荧光粉末和粘结剂混合物构成的发光物质层，在发光物质层的外面覆盖有由粒径≤20nm的纳米级导电材料构成的透明导电层，构成透明导电层的纳米级导电材料同时也渗透在构成发光物质层的荧光粉末和粘结剂混合物所形成的孔隙内，在透明导电层上螺旋缠绕有由至少一根线状导体构成的外电极。

进一步地说，上述构成透明导电层的纳米级导电材料的粒径较佳的选择可以是≤10nm，更佳的选择可以≤5nm，最佳的选择可以在0.1～2nm的范围内。而氧化铟锡微粒是这种纳米级导电材料的最优选方案。

上述电致发光线的制作方法，包括以下工艺过程：

步骤1：在中心电极的外面涂覆电绝缘材料构成绝缘介质层；

步骤2：在绝缘介质层的外面涂覆荧光粉末和粘结剂混合物构成发光物质层；

步骤3：在发光物质层的外面涂覆粒径≤20nm的纳米级导电材料构成透明导电层；

步骤4：在透明导电层上螺旋缠绕至少一根线状导体构成外电极。

本发明的优点在于：经过纳米化处理后粒径在20nm以下的导电材料作为透明导电层涂覆在由荧光粉末和粘结剂混合物构成发光物质层上后，由于此纳米粒子团具有很强的导电特性，且纳米粒子的粒径又远小于发光物质层中绝大部分孔隙的直径，其中有一部分纳米粒子团就会自动地、且不可逆地渗入填充到孔隙内或牢固地吸附在孔隙的壁面上，这样一方面上述孔隙得到了透明导电材料永久性的填补，大幅度地提高了发光体的电容量，减少了光能的折射散射和反射损失；另一方面孔隙附近的电场在带电纳米粒子团的增援下得以进一步增强，从而极大地激发了孔隙周围的荧光颗粒发射出更强的光能。又由于此纳米粒子团之间具有极强的亲和特性和良好的透光特性，可形成细腻致密不易破坏的透明导电层，因而能使发光物质层所产生的光线具有极为稳定可靠的光学连续特性，并可无阻挡地通过该透明导电层发射出来。同时，经过上述改进的发光线不需要再设置填充物阻挡层，这样既能有效地避免阻挡层对光线的影响，又使得其结构层次非常简单，相应的制作工艺也大为简化，因而其亮度能得到大幅度的提高。

                      附图说明

图1为一种具有一根外电极的电致发光线的横向结构示意图；

图2为图1所示电致发光线中发光物质层的放大结构示意图；

图3为图1所示电致发光线的纵向结构示意图；

图4为一种具有二根外电极的电致发光线的纵向结构示意图。

                      具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述：

如图1至图3所示的电致发光线，具有由多股线状导体构成的中心电极1，多股线状导体组合在一起比单股线状导体具有更好的柔韧性和更高的强度。在中心电极1的外面覆盖有一层由电绝缘材料构成的绝缘介质层3，电绝缘材料最好选用树酯漆混合物，树酯漆混合物的成膜性能和电绝缘性能极好，可以做成超薄的涂敷层且不易损坏，因而能够使发光线的电场永久保持均衡，确保所发射出的光线连续稳定。在绝缘介质层3的外面覆盖有一层由荧光粉末和粘结剂混合物构成的发光物质层5，荧光粉末和粘结剂混合物中会自然形成许多大小不一的微细孔隙51。在发光物质层5的外面覆盖有一层由纳米级导电粒子团71构成的透明导电层7，构成透明导电层7的纳米级导电粒子团71同时也渗入在构成发光物质层5的荧光粉末和粘结剂混合物所形成的孔隙51内。一般来说，上述纳米级导电粒子团71的粒径至少应≤20nm，并且是粒径越小越好。譬如粒径≤10nm或≤5nm时，其渗入填充孔隙51的效果以及其形成透明导电层7的紧密性、透光性就会越来越佳，这是因为粒径越小其粒子基团之间的亲和性越强，结合力越高，且越容易渗透并牢固地吸附在相对较大直径的孔隙中。但纳米级导电粒子团的粒径太小时，将导致加工成本大幅提高，不利于该产品的大批量商品化生产，因而将纳米级导电粒子团的粒径限定在0.1～2nm的范围是性价比最佳的选择。同时我们发现将导电氧化物氧化铟锡粉末经纳米化处理后作为透明导电层7时，其层结构致密稳定的排列和其纳米粒子团对孔隙的有效填补都显得极为明显和突出，因此透明导电层7选用纳米级的氧化铟锡材料是最优的。在透明导电层7上大螺距地螺旋缠绕有由一根线状导体构成的外电极9，该外电极9是和透明导电层7相接触的，此大螺距缠绕的外电极9对发光线电场的均衡有良好的辅助作用，对光线射出的影响则微乎其微。在透明导电层7的外面还覆盖有一层由透明柔性聚合物构成的保护层11，保护层11可以减少外界对发光线的伤害，延长发光线的使用寿命。测试表明：上述电致发光线的亮度可比未经过纳米化处理的发光线提高20～40％。

如图4所示的电致发光线，仅比图1所示的电致发光线多了一根线状导体，它采用二根相连的线状导体构成外电极9，二根相连的线状导体交叉螺旋缠绕在透明导电层7上。这样，一方面可以通过增加电流量提高电场强度，进而提高发光线的亮度，另一方面交叉螺旋布置的电极也有利于电场的平衡和稳定，同时在一根线状导体受损的情况下，也能确保发光线正常发光。

上述电致发光线的制作方法由以下工艺过程构成：

步骤1：选用多股金属丝作为制作中心电极的材料，可优选直径为0.05mm的17股铜丝或银丝，按螺旋状编排纽合在一起构成中心电极1。这样的组合能使发光线既具有很好的柔韧性，又具有很高的强度，还能形成最强的电场状况，使发光线成品在实际应用中亮度稳定可靠，变形性能好，易于编织、编排和制成各种图案。在编制好的中心电极1的外面涂敷一层绝缘树酯漆混合物，构成绝缘介质层3，绝缘介质层3的最佳厚度为5～10μm。当然，每股金属丝也可以单独被涂敷绝缘树酯漆混合物后再进行编排。

步骤2：在上述绝缘介质层3的外面沉积荧光粉末和粘结剂混合物，构成发光物质层5。荧光粉末一般可以选用含锰和/或铜的硫化锌微颗粒，粘结剂一般可以选用氰乙基淀粉或氰乙基纤维素，用丙酮或其他可行的有机溶剂将荧光粉末和粘结剂混合物溶解为液态，然后将涂敷有绝缘介质层3的中心电极1浸入到上述液态混合物中，当在绝缘介质层3上形成一定厚度的覆盖层后，将其取出并加热烘干，得到有机溶剂已挥发了的固态荧光粉末和粘结剂混合物层，即发光物质层5。发光物质层5的最佳厚度为40～80μm，此时发光物质层5内已自然形成有充满空气的孔隙51。当然，也可以将上述液态混合物直接涂敷在绝缘介质层3上而形成发光物质层5。

步骤3：在发光物质层5的外面涂覆粒径≤20nm的纳米级导电材料，构成透明导电层7。前面已经提到纳米级导电材料优选氧化铟锡粉末，粉末粒径范围优选0.1～2nm。将氧化铟锡粉末用高能球磨机处理成符合上述要求的纳米级粒子团71，用相关的粘接剂譬如乙酸乙酯液调配后，直接涂敷在发光物质层5上，经过干燥处理即可形成极薄的透明导电层7，在此步骤中一部分氧化铟锡纳米级粒子团71会自动渗入并永久填充到发光物质层5内的孔隙51中或牢固吸附在孔隙51的壁表面。

步骤4：在透明导电层7上如图3所示螺旋缠绕一根线状导体，或如图4所示交叉螺旋缠绕二根相连的线状导体，构成外电极9。上述线状导体优选直径为0.08mm的金属材料铜丝，此铜丝构成的外电极9既可以在透明导电层7形成后缠绕，也可以在透明导电层7形成前的发光物质层5上缠绕，只要保证外电极9和透明导电层7有良好的接触即可。

步骤5：在透明导电层7的外面涂覆透明柔性聚合物，构成保护层11。上述透明柔性聚合物可优选聚胺酯材料。保护层11的最佳厚度为0.4～0.8mm。

Claims (10)

1.一种电致发光线，包括有由至少一股线状导体构成的中心电极(1)，中心电极(1)的外面覆盖有由电绝缘材料构成的绝缘介质层(3)，绝缘介质层(3)的外面覆盖有由荧光粉末和粘结剂混合物构成的发光物质层(5)，发光物质层(5)的外面覆盖有由粒径≤20nm的纳米级导电材料构成的透明导电层(7)，构成透明导电层(7)的纳米级导电材料同时也渗入在构成发光物质层(5)的荧光粉末和粘结剂混合物所形成的孔隙内，透明导电层(7)上螺旋缠绕有由至少一根线状导体构成的外电极(9)。

2.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于：所说的构成透明导电层(7)的纳米级导电材料的粒径≤10nm。

3.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于：所说的构成透明导电层(7)的纳米级导电材料的粒径≤5nm。

4.根据权利要求1所述的电致发光线，其特征在于：所说的构成透明导电层(7)的纳米级导电材料的粒径为0.1～2nm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电致发光线，其特征在于：所说的构成透明导电层(7)的纳米级导电材料为氧化铟锡。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电致发光线，其特征在于：所说的构成绝缘介质层(3)的电绝缘材料为树酯漆混合物。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的电致发光线，其特征在于：所说的透明导电层(7)上交叉螺旋缠绕有由二根相连的线状导体构成的外电极(9)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的电致发光线，其特征在于：所说的透明导电层(7)的外面还覆盖有由透明柔性聚合物构成的保护层(11)。

9.一种权利要求1所述的电致发光线的制作方法，包括以下工艺过程：

步骤1：在中心电极(1)的外面涂覆电绝缘材料构成绝缘介质层(3)；

步骤2：在绝缘介质层(3)的外面涂覆荧光粉末和粘结剂混合物构成发光物质层(5)；

步骤3：在发光物质层(5)的外面涂覆粒径≤20nm的纳米级导电材料构成透明导电层(7)；

步骤4：在透明导电层(7)上螺旋缠绕至少一根线状导体构成外电极(9)。

10.根据权利要求9所述的电致发光线的制作方法，其特征在于：该方法还包括步骤5：在透明导电层(7)的外面涂覆透明柔性聚合物构成保护层(11)。

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