DE68923377T2

DE68923377T2 - Verfahren zur herstellung einer elektrolumineszierenden lampe.

Info

Publication number: DE68923377T2
Application number: DE68923377T
Authority: DE
Inventors: Eugene Mcmanus; Edward Sharpless
Original assignee: Electroluminescent Technologies Corp
Current assignee: Electroluminescent Technologies Corp
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2009-05-31
Also published as: EP0442885A4; JP2688096B2; EP0442885A1; JPH03504655A; EP0442885B1; DE68923377D1; KR900702752A; WO1989012376A1; CA1314586C; ATE124835T1

Description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Elektrolumineszenzlampen und betrifft Lampen, die nach diesem Verfahren hergestellt sind. Die Elektrolumineszenzlampen sind aus einer Vielzahl van gesonderten, mit zwei Hauptoberflächen ausgebildeten Filmen aufgebaut, wobei jeder Film eine oder mehrere Schichten enthält, die mit einem flexiblen, plastischen Substrat beginnen. Die Laminatherstellung der vorgenannten Filme unter Hitze und/oder Druck liefert effektive Elektrolumineszenzlampen durch die Anwendung einer stark vereinfachten und weniger kritischen Produktionstechnik.
Flexible Elektrolumineszenz-(EL)-geräte sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die US-PS 4,684,353 ein flexibles Elektrolumineszenzgerät mit einem flexiblen, plastischen, dielektrischen Substrat, das nacheinander auf einer Hauptoberfläche davon mit einer Elektrolumineszenzschicht, einer lichtdurchlässigen, leitfähigen Schicht und einer eine Buselektrode aufweisenden Schicht versehen ist. Ergänzend dazu ist die gegenüberliegende Hauptoberfläche des plastischen Substrats mit einer hinteren Elektrode ausgestattet.
Jede dieser vier Schichten wird durch aufeinanderfolgendes Durchlaufen des plastischen Substrats durch ein geeignetes Beschichtungsgerät ausgebildet. Bei der Herstellung einer Lampe mit mehrfachen Beschichtungen oder Schichten ist es nicht unüblich, auf Ausrichtprobleme zu treffen, die, wenn nicht gelöst, zu einer beträchtlichen Verschwendung von Zeit, Geld, Material und Mühe führen. Dies ist besonders so in dem Fall von elektrolumineszenzierenden und lichtdurchlässigen Materialien, die die zwei teuersten Materialien sind, die in dem laminierten Produkt verwendet werden.
Ferner durchläuft das plastische Substrat des oben angegebenen Beispiels ein Minimum von vier Beschichtungsvorgängen, die ebenso die Handhabungsvorgänge des Substrats stark erhöhen, wie auch die Möglichkeit der Einführung von Produktionsproblemen erhöhen, was zu einem defekten und nutzlosen Produkt führen wird.
Darüber hinaus fehlt dem gemäß der Lehre des US-PS 4,684,353 erzeugten Produkt gute Formstabilität und, bevor es ummantelt wird, gewährt es keinen Schutz für das Elektrolumineszenzleuchtmittel, das gegen Feuchtigkeit empfindlich ist, noch gewährt es Schutz vor Kontaminierung oder Oxidation der Elektroden.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, Lösungen zu den vorgenannten Herstellungsproblemen anzugeben, während ebenso eine neue und verbesserte Elektrolumineszenzlampe angegeben wird.
Erfindungsgemäß ist ein kontinuierliches Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl von flexiblen Elektrolumineszenzlampenanordnungen gekennzeichnet durch:
(a) Bereitstellen einer länglichen, flexiblen hinteren Elektrodenfolie mit einer Schicht, die eine Vielzahl von länglichen, in Abstand zueinander liegenden, im wesentlichen parallelen hinteren Elektroden darauf angeordnet aufweist,
(b) Bereitstellen einer länglichen, flexiblen Sammelleitungsfolie mit einer Schicht, die eine Vielzahl von länglichen, in Abstand zueinander liegenden, im wesentlichen parallelen Sammelleitungen darauf aufweist, wobei jede der Sammelleitungen im wesentlichen parallel mit einer entsprechenden der hinteren Elektroden im fertiggestellten Aufbau ist,
(c) Anordnen einer elektrolumineszierenden Leuchtschicht, welche eine aufliegende lichtdurchlässige leitfähige Schicht darauf aufweist, zwischen der länglichen, flexiblen hinteren Elektrodenfolie und der Sammelleitungsfolie,
(d) in Überdeckungbringen wenigstens der länglichen, flexiblen hinteren Elektroden- und Sammelleitungsfolien mit der Leuchtschicht dazwischen, und
(e) Laminieren wenigstens der länglichen, flexiblen hinteren Elektroden- und Sammelleitungsfolien zusammen mit der Leuchtschicht, um so elektrischen Kontakt zwischen der Leuchtschicht und den Sammelleitungen herzustellen und um so die hintere Elektrodenschicht mit der Leuchtschicht zu verbinden, um dadurch eine vielzahl von flexiblen Elektrolumineszenzlampenanordnungen zu schaffen.
In diesem Verfahren zur Herstellung flexibler EL-Geräte ist die Zahl der Handhabungs- und/oder Beschichtungsschritte, die an irgendeinem gegebenen plastischen Substrat durchgeführt werden, bedeutend verringert und Ausrichtprobleme werden auf diejenigen Schichten begrenzt, die am wenigsten kostenaufwendig zu produzieren sind.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Elekrolumineszenzlampen haben eine exzellente Formstabilität, gewähren exzellenten Schutz der Sammelleitungs- und hinteren Elektrode vor Oxidation und liefern eine hochflexible Struktur, von der Lampen abgeschnitten, gestempelt, perforiert und aufgedruckt werden können, ohne irgendeine weitere Oberflächenbehandlung, während zur selben Zeit Lampen bereitgestellt werden, die eine extrem lange Betriebslebensdauer und einen hohen Leuchtpegel haben.
In einer bevorzugten Ausführung ist eine Hauptoberfläche eines ersten dünnen, plastischen, dielektrischen Substrats mit einem elektrolumineszierenden Leuchtmittel beschichtet. Obwohl die vorgenannte US-PS 4,684,353 eine bevorzugte Beschichtungstechnik offenbart, kann jede andere geeignete Technik angewendet werden. Eine dünne transparente, halbtransparente oder durchscheinende (hierin "lichtdurchlässig" genannt) Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials, das als Frontelektrode dient, ist dann über der offenen Oberfläche der Elektrolumineszenzleuchtschicht aufgetragen.
Ein zweites flexibles, lichtdurchlässiges, dünn bemessenes, plastisches Substrat ist dann optional in einem unabhängigen Vorgang auf wenigstens einem Teil einer Hauptoberfläche darauf mit einer geeigneten lichtdurchlässigen Klebeschicht beschichtet, vorzugsweise von hitzeabschirmender Art. Eine elektrisch leitfähige Sammelleitung ist über wenigstens einen Abschnitt der offenen Oberfläche des Substrats oder der Klebeschicht aufgetragen.
Ein drittes flexibles, dünn bemessenes, plastisches Substrat ist wenigstens teilweise auf einer Hauptoberfläche darauf in einem unabhängigen Vorgang mit einer hinteren Elektrodenschicht beschichtet oder abgedeckt. Eine Klebeschicht ist dann optional auf jeder offenen, nicht beschichteten Oberfläche des Substrats ebenso wie auf der hinteren Elektrode aufgebracht.
Die Sammelleitung und die hintere Elektrode, die auf dem zweiten bzw. dritten plastischen Substrat ausgebildet sind, werden bezüglich Größe und Orientierung auf ihren entsprechenden Substraten sorgfältig kontrolliert und sind vorzugsweise mit wenigstens einer Kante mit dem dazugehörigen plastischen Substrat in Lagegenauigkeit ausgerichtet. Die Kanten können mechanisch in Flucht gehalten werden, aber optische Sensoren, die den Film oder die Elektrodenkanten erkennen, werden die Lagegenauigkeit sichern.
Die oben genannten Filme werden dann zusammenlaminiert, z. B. durch Aufwenden von Hitze und/oder Druck, wobei die Filme so ausgerichtet werden, daß der Sammelleiter mit der Frontelektrode, d. h. der lichtdurchlässigen, leitfähigen Schicht, in elektrischem Kontakt steht, und daß die hintere Elektrode mit der verbliebenen, offenen Hauptoberfläche des plastischen Substrats, das die Elektrolumineszenzleuchtschicht trägt, verbunden ist.
Der zweite und dritte Film, d. h. die äußeren Filme, die die Sammelleitung bzw. die hintere Elektrode aufweisen, werden vorzugsweise durch Kantenausrichtung oder optische Ausrichtung der longitudinalen Kanten der leitfähigen Streifen auf den plastischen Substraten in Übereinstimmung gebracht. Ein anderes Ausrichtverfahren wird durch Abtasten der hinteren Elektrode und Positionieren der Sammelleitung erreicht, wobei keine aktuelle Kantenausrichtung der Filme nötig wird. Alternativ werden der zweite und dritte Film mit mechanischen Ausrichtmitteln ausgestattet, z. B. Bohrungen entlang der Kanten, durch die Ausrichtstifte passen, wenn die Bohrungen in den Filmen paßgenau übereinstimmen. Es bestehen überhaupt keine Ausrichtprobleme bezüglich des erstens mittleren Films, da die elektrolumineszierenden Leuchtmittel und lichtdurchlässigen, leitfähigen Beschichtungen im wesentlichen vollständig miteinander und mit dem plastischen Substrat übereinstimmen und daher keine eindeutige Orientierung der einen Schicht relativ zu den anderen haben, wobei das Problem einer Falschausrichtung des ersten Films innerhalb des zu erzeugenden laminierten Produkts eliminiert ist.
Die optionale Klebeschicht und die Sammelleitung, die auf dem zweiten plastischen Substrat aufgebracht sind, werden vorzugsweise durch eine Gravurtechnik aufgebracht. Das leitfähige Material für die Sammelleitung kann beispielsweise eine leitfähige Tinte, wie etwa eine Silbertinte, sein. Die Dicke der Klebeschicht ist eine Funktion der Kosten und der gewünschten Transparenz des Klebstoffes ebenso wie der gewünschten Haftfestigkeit.
Die hintere Elektrode und der optionale Kleber werden auf das dritte plastische Substrat in einer im wesentlichen zu der zum Erzeugen des zweiten, die Sammelleitung enthaltenden Films verwendeten ähnlichen Weise aufgebracht. Alternativ kann die hintere Elektrode mittels eines Walzenrakelstreich-Verfahrens, Übertragungswalzen oder konventioneller Beschichtung und in-line Druck-Verfahren aufgetragen werden. Als eine weitere Alternative kann die hintere Elektrode und der Klebstoff und/oder die Sammelleitung und der dazugehörige Kleber in zur vorangehend beschriebenen Reihenfolge umgekehrt aufgetragen werden.
In einer bevorzugten Technik zum Herstellen des vorgenannten Ausführungsbeispiels ist das zweite, obere Substrat klebstoffbeschichtet, getrocknet und zu einer Rolle aufgewickelt. Eine Silbertintensammelleitung wird dann aufgebracht und getrocknet und der zweite, obere Film wird zu einer Rolle gewickelt. Das dritte, untere plastische Substrat wird silbertintenbeschichtet, getrocknet und abgewickelt. Der Klebstoff wird dann aufgebracht und der dritte Film wird abgewickelt. Sowohl die zweite wie auch die dritte Filmrolle stehen dann für den Laminierungsvorgang bereit.
Da bestimmte leitfähige Tinten, beispielsweise Silbertinten, ausreichend Kunstharz enthalten, um den die hintere Elektrode enthaltenden, dritten Film auf das plastische Substrat des ersten, mittleren Films aufzukleben, kann die sonst auf den die hintere Elektrode enthaltenden Film aufgebrachte, klebende Beschichtung, wenn gewünscht, weggelassen werden, wenn derartige Tinten verwendet werden. Es ist ebenso möglich, die in dem zweiten, die Sammelleitung enthaltenden Film bereitstehende Klebeschicht wegzulassen, insbesondere bei Anwendungen, wo zwei oder mehrere parallel beabstandete Sammelleitungen in dem Endprodukt vorgesehen sind, der Kunstharz in der Silbertinte kann wieder als Klebstoff wirken.
Als noch ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel kann der Vorgang zur Herstellung der ersten, mittleren, die elektrolumineszierenden Beschichtung enthaltenden Schicht gänzlich eliminiert werden. Die klebende Beschichtung in dem die hintere Elektrode enthaltenden, dritten Film kann eliminiert werden, und die elektrolumineszierende Beschichtung kann direkt über der hinteren Elektrode abgelegt werden. Danach kann die leitfähige, lichtdurchlässige Schicht direkt auf der elektrolumineszierenden Beschichtung aufgebracht werden, so daß die Anzahl der Beschichtungsschritte auf dem dritten Substrat zu einer Gesamtzahl von drei erhöht wird, während insgesamt die Notwendigkeit für einen ersten Film des in dem bevorzugten, oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Typs eliminiert und besonders wichtig einen Klebstof beschichtungsschritt und ein plastisches Substrat eliminiert werden. Es sollte jedoch im Gedächtnis behalten werden, daß die vorgenannte Alternative erfordert, daß die Durchschlagfestigkeit der elektrolumineszierenden Schicht groß genug ist, um das über ihr angelegte elektrische Feld zu halten.
Bei wichtigen Varianten der vorgenannten Ausführungsbeipiele kann eine dielektrische Schicht, die anders ist als das oben erwähnte plastische Substrat, zwischen der hinteren Elektrode und der Elektrolumineszenzleuchtschicht zwischengelagert werden. Zum Beispiel kann die dielektrische Schicht eher als eine Beschichtung als ein freistehendes plastisches Substrat eingeführt werden. Als weitere Variante kann die hintere Elektrode eher eine freistehende, flexible, leitfähige Folie, wie etwa eine Aluminiumfolie, als eine Beschichtung sein.
Wenn alle der in dem fertiggestellten Produkt zu verwendenden Filme fertiggestellt worden sind, wird die Laminierung durch Ausrichten der beiden äußeren Filme, d. h. der die Sammelleitung bzw. die hintere Elektrode enthaltenden Filme, durchgeführt, wobei die Ausrichtung durch eine Kantenführung oder durch eine Ausrichtung unter Verwendung von optischen Sensoren erreicht wird. Die zu laminierenden Filme können durch die Berührungslinie eines Paares beheizbarer Druckwalzen geführt werden und die Schichten werden einer Temperatur in einem Bereich von etwa 38 bis etwa 175º C (etwa 100 bis 350º F) ausgesetzt, wenn Hot-Melt-Klebstoff verwendet werden. Die Walzen weisen vorzugsweise eine beheizte Walze undeine zusammenwirkende Druckwalze auf. Die erhöhte Temperatur aktiviert den heißsiegelfähigen Klebstoff. Nach der Laminierung wird das fertiggestellte Produkt auf eine Ausgaberolle aufgerollt.
Das fertiggestellte Produkt, d. h. irgendeines der hier oben beschriebenen Lampenausführungsbeispiele, verwendet vorzugsweise Filme, die in der Form von langgestreckten Streifen ausgebildet sind, die auf konventionellen Warenbahnhandhabungsgeräten aufgerollt und verarbeitet werden können. Das Produkt enthält vorzugsweise eine Vielzahl von beabstandeten, parallellen, langgestreckten Lampenanordnungen. Jedes der beabstandeten, parallelen Lampenanordnungen kann von den anderen abgeschnitten werden. Lampen von jeder gewünschten Länge können durch Schneiden jedes der individuellen länglichen Lampenstreifen auf die gewünschte Länge erhalten werden. Individuelle Lampen können durch Kupplungsverbindungsanschlüsse an der Lampenanordnung an einer Stromquelle angeschlossen werden. Fertiggestellte Lampenanordnungen können mit einer geeigneten dampf sperrenden, resistenten Umhüllung ummantelt werden, die beispielsweise aus einem geeigneten dampfbeständigen Material, wie etwa ein Halokarbonkunstharz, ausgebildet werden kann.
Wie nachfolgend detailliert beschrieben, eliminiert das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die Notwendigkeit der Verwendung von integrierten elektrischen Verbindungskabelenden, die getrennt hergestellt werden müssen und die ferner die Verwendung von Klebstoffbeschichtungen darauf erfordern, um die Metall-zu-Metallverbindungen der Lampe und der zugehörigen Kabelenden sicher zu verkleben.
Einzelne Lampen können durch einen Laminierungsvorgang ähnlich zu dem oben beschriebenen hergestellt werden. Die zur Herstellung kleiner Lampenanordnungen verwendeten Elektroden können auf Plastikfolien in einem eine Vielzahl solcher Elektroden enthaltenden Muster aufgedruckt werden, wobei die Elektroden entweder ausgeschnitten und dann in dem Herstellungsprozeß verwendet oder alternativ erst mit den anderen Schichten zusammengesetzt werden können, woraufhin die einzelnen Lampen dann von der großen Folie ausgeschnitten werden und beispielsweise mit clinch-artigen Anschlüssen und, wenn gewünscht, mit dampfbeständigen Schichten versehen werden.
Obwohl die hintere Elektrode vorteilhaft aus einer leitfähigen Tinte, wie oben für viele Anwendungen beschrieben, ausgebildet ist, kann sie alternativ aus einem Metall per se, beispielsweise flexiblen Metallfolien, wie etwa Aluminium oder dampfabscheidende, dünne Filme, die beispielsweise thermisch oder durch Kathodenzerstäubung hergestellt werden können, ausgebildet sein. In dieser Beziehung ist aufgedampftes Aluminium (VDAL) kostengünstig und passend verwendbar. Das VDAL oder eine andere hintere Elektrode kann als eine Beschichtung auf dem dritten plastischen Substrat oder auf der Rückseite des die lichtabgebende Schicht tragenden, ersten Substrats vorgesehen werden. Das VDAL kann als eine durchgehende Schicht abgelegt werden, die ihr zugeordnetes Substrat gänzlich überdeckt oder alternativ kann es in Streifen oder anderen Mustern ausgebildet werden. Das VDAL liefert eine leitfähige hintere Elektrode, die bedeutend kostengünster ist, als eine Silberelektrode.
Jedes flexible, elektrisch leitfähige, chemisch stabile und lichtdurchlässige Material kann als die die Elektrolumineszenzleuchtschicht berührende leitfähige Schicht verwendet werden. Die leitfähige Schicht kann beispielsweise durch Lösungsbeschichtung oder aus der Dampfphase aufgetragen werden.
VDAL und die anderen Materialien, die oben in Verbindung mit Materialien für die hintere Elektrode genannt sind, können verwendet werden, um die Sammelleitung herzustellen. In dieser Rolle können die Leiter, wie etwa Metall einschließlich VDAL oder Metalloxide direkt auf der transparenten, leitfähigen Schicht abgelegt oder einzelnd auf einen dünnen Film beschichtet, in einen Streifen geschlitzt und dann auf die lichtdurchlässige, leitfähige Schicht laminiert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte, schematische, Teilendansicht einer Vielzahl von erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten Filmen.
Fig. 2 zeigt eine entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 genommene Aufsicht, die die laminierte Anordnung 1 enthält.
Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Explosionsdarstellung der die laminierte Lampe der Fig. 1 und 2 aufbauenden Schichten.
Fig. 4 zeigt eine Explosionsansicht der Kombinationsausrichtund Laminierungsmittel, die zum Herstellen einzelner Lampenanordnungen verwendet werden.
Fig. 4a zeigt eine Aufsicht der in Fig. 4 gezeigten Anordnung
Die Fig. 5 und 6 zeigen vereinfachte schematische Ansichten, die zum Erklären einiger der Techniken nützlich sind, die zur Ausführung der Erfindung verwendet werden können.
Fig. 7 zeigt eine vergrößerte, schematische Teilendansicht einer alternativen Lampenausführungsform, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Fig. 8 zeigt eine isometrische Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Die Fig. 9 bis 13 zeigen vergrößerte, schematische Teilendansichten von weiteren Ausführungsbeispielen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind.
Fig. 14 zeigt eine vergrößerte, schematische Teilendansicht von noch einem anderen Ausführungsbeispiel, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Lampenanordnung, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Fig. 1 zeigt eine stark vergrößerte Ansicht eines der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, die eine aus Filmen 20, 30 und 40 ausgebildete Anordnung aufweist, wobei die Schichten verschiedene Schichten enthalten und zusammenlaminiert sind, vorzugsweise durch Hitze und Druck, in einer Weise, die nachfolgend vollständiger beschrieben wird. Jede der einzelnen Schichten und die Weise ihrer Anordnung wird nun beschrieben werden.
Ein erster Film 20, der der zentrale oder mittlere Film der laminierten Anordnung ist, kann ein handelsübliches Produkt sein, wie etwa in der US-PS 4,684,353 dargelegt. Der Film 20 ist vorzugsweise aus einem geeigneten flexiblen Substrat 22 b gebildet, wie etwa beispielsweise Polyethylenterephthalate (PET), und trägt eine Schicht aus lichtabstrahlendem, Elektrolumineszenzleuchtmittel enthaltendem Material 22a. Eine lichtdurchlässige, leitfähige Schicht 24, beispielsweise Metalloxid, ist auf der Schicht 22 aufgelegt. Die Schicht 24 dient als eine lichtdurchlässige Oberseitenelektrode für die Lampe. In einer wichtigen Abwandlung kann das Substrat 22b ein geeignet beschichtetes, dielektrisches Material sein, vielmehr als ein freistehender Plastikfilm, wie nachfolgend beschrieben.
Die durch die Beschreibung der Erfindung erwähnte, transparente, leitfähige Schicht ist vorzugsweise aus Indium- Zinnoxid (ITO) Tinte oder Indiumoxid (IO) Tinte gebildet, was üblicherweise ITO oder IO in einem Kunstharz ist und lösungsmittelbeschichtet werden kann, aber andere bekannte Äquivalente können verwendet werden. Bei der gewünschten Dicke sind diese Tinten nicht vollständig transparent Funktionsmäßig äquivalente Materialien enthalten Metalle, wie etwa Silber, Gold und Aluminium, und Metalloxide, wie etwa beispielsweise Zinn- oder Indiumoxid. Derartige Materialien können aus der Dampfphase durch bekannte Bedampfungs- oder Kathodenzerstäubungstechniken aufgetragen werden Beispielsweise kann aufgedampftes Aluminium (VDAL) für die leitfähige, lichtdurchlässige Elektrode verwendet werden.
Eine detaillierte Beschreibung der Anordnung, Zusammenstellung und Technik, die zum Herstellen eines Films 20 verwendet werden, wird in der US-PS 4 684 353 dargelegt. Es ist wichtig für die erfindungsgemäßen Zwecke zu verstehen, daß der Film 20 durch Passieren des plastischen Substrates 22b durch geeignete Beschichtungsmittel zum Aufbringen der lichtabgebenden Schicht 22a gebildet wird, der vorzugsweise 6,35 um (0,25 mils) in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dick ist, wonach das Substrat mit der lichtabgebenden Schicht luftgetrocknet, gewöhnlich in einem erwärmten Ofen, und aufgerollt wird. Danach wird ein zweiter Beschichtungsvorgang durchgeführt, woraufhin die leitfähige Schicht 24 darauf aufgebracht wird. Die lichtdurchlässige, leitfähige Beschichtung kann direkt auf die Schicht 22a aufgedampft oder besputtert werden oder kann in einem Kunstharz aufgetragen werden. In dem letztgenannten Fall wird dann die Schicht luftgetrocknet und der fertiggestellte Film wird dann in Vorbereitung für den Laminierungsvorgang aufgewickelt.
Der zweite Film 30 wird von einem flexiblen, plastischen Substrat 32 umfaßt, der vorzugsweise ein 2 mils dicker PET sein kann. Die PET-Schicht kann, wenn gewünscht, in einem Bereich von etwa 6,35 bis 127 um (etwa 0,25 bis 5 mils) dick sein. Wenn gewünscht, können handelsübliche Polyester in einem Bereich von 50,8 bis 635 um (2 bis 25 mils) alternativ für das Substrat 32 verwendet werden.
Ebenso können andere flexible, plastische Substrate verwendet werden, wobei Polyester, wie beispielsweise PET, eine bevorzugte Wahl für das Substrat 32 in vielen Fällen wegen ihrer hervorragenden Transparenzeigenschaften und ihrer Formenstabilität sind. Das plastische Substrat 32 kann ebenso durchscheinend sein, wenn gewünscht, und es kann im wesentlichen farblos oder bewußt gefärbt sein, um farbig zu sein. Wenn das Substrat 32 gefärbt ist, wird das von der Elektrolumineszenzlampe abgegebene Licht entsprechend beeinflußt werden. Andere Arten von plastischen Substraten, die in jedem der Filme verwendet werden können, schließen verschiedene thermoplastische Filme, wie etwa Polyolefine, z. B. Polyethylen, Polyhaloethylen oder Polypropylen; Zellulosederivate, z. B. Zelluloseacetat; Vinylpolymere, wie etwa Polyvenylchlorid, Acrylpolymere, z. B. Acrylat oder Methacrylatester; ebenso wie Copolymere, die Monomere ähnlich zu den zitierten enthalten. Unter diesen verschiedenen Alternativen sind Polyhaloethylene, wie etwa Polytrichlorfluorethylen besonders attraktiv, wegen ihrer geringen Dampfübertragungsraten. Derartige plastische Filmsubstrate sind im Handel erhältlich, z. B. ACLAR ist ein Warenzeichen der Allied Chemical Corporation und KEL-F ist ein Warenzeichen der 3M Co. für derartige Materialien.
Eine Klebemittelschicht 34 ist optional auf einer Hauptoberfläche des plastischen Substrates 32 ausgebildet. Der Klebstoff kann entweder ein Hot-melt oder ein verstrichenes Lösungsmittel sein. Die bevorzugte Gruppe von Klebstoffen sind Heißsiegel-Klebstoffe mit einem Reaktionsbereich von der Größenordnung von etwa 38 bis 175º C (etwa 100 bis etwa 350º F).
Die verwendeten Klebstoffe sind vorzugsweise Polyesterklebstoffe&sub1; wie z. B. der National Starch Duro Lam 30-9103 Klebstoff. Jedoch können jegliche andere Klebstoffe verwendet werden, die passend zum Verbinden des Films 30 mit dem Film 20 sind. Die obigen Aufgaben und Materialien sind ebenso für den im Film 40 verwendeten Klebstoff geeignet, wie es nachfolgend vollständiger beschrieben wird.
Für bestimmte Lampenanwendungen kann es vorteilhaft sein, einen Farbstoff in den Klebstoff einzubetten, um die Farbe des von der Lampe abgegebenen Lichts zu steuern. Die Dicke des Klebstoffs ist vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,0254 bis etwa 254 um (etwa 0,001 bis etwa 10 mils), wobei die ausgewählte Dicke eine Funktion der Haftfestigkeit und der Opazität. Es ist verständlich, daß, wenn das Licht von der Lampe durch den Film 30 hindurchtritt, es wünschenswert ist, die Opazität der Kleberschicht zu minimieren.
Eine Vielfältigkeit von Beschichtungstechniken kann verwendet werden, um den Klebstoff 34 auf das plastische Substrat 32 aufzubringen, einschließlich der Tiefdrucktechnik, der Mayer- Stangentechnik und der gegenläufigen Walzen-Offset-Technik. Die Tiefdrucktechnik ist die bevorzugte Technik und wendet eine Gravurwalze an, die zusammen mit einer zweiten Walze eine Berührungslinie bildet, durch die das plastische Substrat 32 hindurchgeführt wird.
Als eine weitere Alternative kann der verwendete Klebstoff von selbsthaftendem Typ sein. Selbsthaftende Klebstoffe haben den Nachteil im Vergleich mit Heißsiegelklebstoffen, daß sie eine Schutzabdeckschicht in dem Fall benötigen, wenn die Warenbahn vor Ausführung des nächsten Schrittes in dem Lampenherstellungsprozeß aufgewickelt wird. Der Schutzstreifen kann weggelassen werden, wenn die Schicht direkt zur Laminierstation geführt wird.
Der Klebstoff wird auf dem plastischen Substrat 32 aufgebracht, das vorzugsweise in der Form einer langgestreckten, durch die Beschichtungsberührungslinie hindurchtretende Warenbahn ausgebildet ist. Das beschichtete Substrat tritt zum Trocknen durch einen Ofen hindurch und die Warenbahn wird zur Vorbereitung zur Aufbringung der Sammelleitung 36 wieder aufgewickelt. Die Sammelleitung 36 wird vorzugsweise aus Silber gebildet und kann direkt auf den Klebstoff aufgebracht werden unter Verwendung einer glatten Tiefdruckwalze mit kreisförmigen Einschnitten oder Kanälen, die über der Oberfläche der Tiefdruckwalze longitudinal beabstandet mit der Weite und dem Abstand der vorgenannten Kanäle angeordnet sind, die gemäß der gewünschten Breite und Abstand zwischen den Sammelleitern 36, wie in Fig. 2 gezeigt, ausgewählt sind. Fig. 5 zeigt eine Tiefdruckwalze 52, die mit einer glatten Walze 54 eine Berührungslinie N bildet. Die Tiefdruckwalze 52 ist mit der Vielzahl von Rillen oder Kanälen 52a ausgestattet, die eine ausgewählte Weite und Abstand haben, um eine gewünschte Breite und Abstand der Sammelleitungen 36 in Anwendungen zu erhalten, wo es wünschenswert ist, eine Vielzahl von individuellen, laminierten Lampen über die Breite des Films 30 zu bilden.
Die Sammelleitungsschicht 36 ist vorzugsweise aus einer leitfähigen Tinte, wie etwa einer Silbertinte gebildet. Eine geeignete, handelsübliche Silbertinte wird von der Olin Hunt Corporation hergestellt und ist durch die Bezeichnung ADVANCE 725 A identifiziert. Die Silbertinte ist vorzugsweise durch Verdünnung mit 10 bis 15% Cyclohexanon abgewandelt. Die Silbertinte und das Cyclohexanon werden gründlich gemischt und die resultierende homogene Zusammenstellung wird den Kanälen 52a der Tiefdruckwalze 52 zur Bildung beabstandeter Streifen von der als Schichten 36 in Fig. 1 gezeigten Art entlang des Films 30, wie ebenso in Fig. 2 gezeigt, zugeführt. Der Tiefdruckvorgang benötigt keine bestimmte Temperaturbedingungen und kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden.
Obwohl die ADVANCE 725A Silbertinte befunden wurde, einen flexiblen Sammelleiter mit guter Leitfähigkeit zu liefern, können andere Silbertinten verwendet werden. Derartige Silbertinten sind von Olin Hunt Corporation, Dupont Corporation und Acheson Colloids Incorporated ebenso wie von zahlreichen anderen Herstellern von Silbertinten lieferbar. Alternativ können andere leitfähige Tinten oder leitfähige Flüssigkeiten verwendet werden, wie etwa graphithaltige Tinten, ebenso wie Mischungen von Silber und Graphit. Ergänzend können aufgedampfte Metalle oder chemisch niedergeschlagene Metalle verwendet werden. Eine Auswahl des leitfähigen Materials wird temperiert für eine benötigte gute Haftung.
Eine Oberflächenbehandlung wird vorbereitend zur Beschichtung der Sammelleitung 36 auf der Kleberschicht 34 gewöhnlich nicht benötigt. Da der Sammelleiter 36 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Kunstharz enthält, das auf der Oberfläche der Schichten 24 und 32 unter Verwendung eines Hitze und Druck aufwendenden Laminierverfahrens anhaften wird, kann ferner die Klebstoffschicht 34 weggelassen werden, insbesondere in denjenigen Fällen, wo eine Vielzahl von beabstandeten, parallelen Sammelleitern 36 im Film 30 vorgesehen sind. Dieser Laminiervorgang ist dann ähnlich zu dem oben genannten Prozeß, jedoch wendet er häufig höhere Temperaturen und längere Verweilzeiten an, die von den durch die Hersteller in der Produktion ihrer leitfähigen Materialen verwendeten Kunstharze abhängig sind. Jedoch können sich die Filme 20 und 30 in den Bereichen, die keine Sammelleiter enthalten, voneinander lösen, wenn die individuellen Lampenstreifen von der laminierten Warenbahn abgeschnitten werden.
Wenn die Sammelleitung(en) auf dem Substrat 32 oder über dem Klebstoff 34 ausgebildet wird(werden), tritt der Film 30 zur Lufttrocknung durch einen Ofen und wird dann in gebrauchsfertigen Zustand für den abschließenden Laminiervorgang aufgerollt.
Der dritte Film 40 wird vorzugsweise ein 50,8 um (2 mil) dickes, flexibles, PET-plastisches Substrat 42 umfassen, das wegen seiner hervorragenden Stabilitäts- und Flexibilitätseigenschaften ausgewählt ist. Jedoch kann jedes geeignete plastische Material verwendet werden, wie etwa die vorangehend genannten. Das Substrat 42 braucht weder transparent noch durchscheinend zu sein und kann lichtundurchlässig sein, da Licht durch den Film 30 abgegeben wird.
Eine hintere Elektrodenschicht 44, die eine Silbertinte sein kann, ist auf einer Hauptoberfläche des Substrates 42 ausgebildet. Die hintere Elektrode 44 kann unter Verwendung der selben Zusammenstellung, die zur Bildung der Sammelleitung 36 des Films 30 verwendet wird, ausgebildet werden. Eine geschlitzte Messer-Umkehrwalzentechnik wird vorzugsweise verwendet, um die hintere Elektrodenschicht direkt auf dem Substrat 42 aufzubringen. Eine der Aufbringung der hinteren Elektrode 44 vorangehende Oberflächenbehandlung des Substrats 42 wird gewöhnlich nicht benötigt.
Die geschlitzte Messer-Umkehrwalzentechnik wendet ein Messer an, das mit Schlitzen versehen ist, die eine Breite und einen Abstand relativ zu den benachbarten Schlitzen haben, um die hinteren Elektroden 44 von einer Breite und einem Abstand, wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt, auszubilden.
Nachdem die die hintere(n) Elektrode(n) bildende Beschichtung aufgebracht ist, tritt die Warenbahn durch einen Ofen und wird luftgetrocknet. Das Substrat 42 mit der Schicht 44 wird dann entweder vorbereitend für den nächsten Beschichtungsvorgang aufgerollt oder alternativ kann die Warenbahn direkt durch eine Klebstoffaufbringstation geleitet werden. Die Größe und Form der hinteren Elektrode bestimmt die Größe und Form der lichtabgebenden Fläche, so wird es wichtig sein, daß verschiedene Lichtmuster damit erzeugt werden können.
Das Aufbringen der Klebstoff schicht 46 auf die hintere Elektrode 44 ist vorzugsweise ähnlich zu der zur Beschichtung des Substrates 32 mit der Klebstoffschicht 34 angewendeten Technik. Ergänzend werden die Gruppen der Klebstoffe und die verwendeten Dicken vorzugsweise in der gleichen Weise, wie vorangehend für die Klebstoffschicht 34 herausgestellt, ausgewählt. Die Elektrode 44 benötigt zur Aufnahme der Klebstoffschicht vorangehend keine Oberflächenvorbereitung. Die Opazität der Klebstoffschicht ist von geringem Interesse, da Licht normalerweise nicht durch die Elektrode 44 abgegeben wird, jedoch sollte die Schicht so dünn wie möglich sein.
Als eine Alternative kann die Klebstoffschicht 46, wenn gewünscht, vollständig weggelassen werden, vorausgesetzt es ist ausreichend Kunstharz in der hinteren Elektrode 44, beispielsweise Silbertinte, um den Film 40 direkt auf den Film 20 auf zukleben. Die Klebstoffschicht kann bei der Herstellung des Films 40 weggelassen werden, wenn die hintere Elektrode 44 typischerweise eine ausreichend große Oberfläche hat, um eine gute Haftung zwischen der hinteren Elektrode 44 und dem angrenzenden plastischen Substrat des Films 20 bereitzustellen. Nur wo der Film 30 mit einer Vielzahl von Silbersammelleitungen 36 (siehe Fig 2) ausgebildet ist, sollte auf der anderen Seite die Klebstoff schicht 34 weggelassen werden. Wenn der Film 30 eine einzelne Sammelleitung enthält, würden sich die laminierten Filme 20 und 30 wegen der großen, unverbundenen Oberfläche zwischen den Schichten 24 und 34 voneinander trennen.
Als eine weitere Alternative können eine oder beide der hinteren Elektrodenschicht 44 und der Klebstoffschicht 46 auf das erste plastische Substrat 22b aufgebracht werden, eher als auf das dritte plastische Substrat 42. Ebenso kann die Reihenfolge der Ausbildung der Klebstoff- und Silbersammelleitungsschichten 34 und 36 auf dem plastischen Substrat 32 vertauscht werden, wenn gewünscht, wobei die Klebstoffschicht gewöhnlich eine Dicke hat, die keinen merkbaren Einfluß auf den elektrischen Leitfähigkeitsweg zwischen der leitfähigen Schicht 24 und dem Sammelleiter 36 hat.
Der abschließende Laminiervorgang wird vorzugsweise durch Anordnung jedes der fertiggestellten Filme 20, 30 und 40 auf drehbaren Abnahmerollen R&sub1;-R&sub3; zur Zuführung der Warenbahnen zu einem Paar von Quetschwalzen 56 und 58, wie in Fig. 6 gezeigt, durchgeführt. Gewöhnlich ist eine der Walzen eine Heizwalze und ist vorzugsweise aus einem elastischen, kompressiblen Material oder aus einem metallischen Kernmaterial mit einer äußeren Schicht eines elastischen, kompressiblen Materials oder einem anderen geeigneten Walzenaufbau ausgebildet. Die Berührungslinie N wird durch Gegeneinanderdrücken der Walzen unter Druck gehalten. Die Heizwalze wird auf ein ausreichendes Niveau erhitzt, um eine Temperatur in dem Bereich zwischen etwa 38 bis etwa 175º C (etwa 100 bis etwa 350º F) zu erhalten, um den/die Heißsiegelklebstoff(e) zu aktivieren.
Vorangehend zur Laminierung werden die auf den Zufuhrrollen R&sub1;, R&sub2; bzw. R&sub3; angeordneten Filme 30, 20 und 40 durch Anlegen der Filmkanten oder der leitfähigen Streifen der Filme 30 und 40 in genaue Übereinstimmung gebracht. Es besteht kein kritischer Zustand in der Ausrichtung des zwischengelagerten Films 20 relativ zu den Filmen 30 und 40, da die Leuchtstoffschicht 22a bzw. die lichtdurchlässige, leitfähige Schicht 24 gewöhnlich gleicherstreckend mit der Breite ihrer zugeordneten Substrate sind. Alternativ können die Filme 30 und 40 durch Anwendung einer entlang einer Kante angeordneten Kantenführung ausgerichtet werden, wie etwa beispielsweise eine linksseitige Kante der Laminiervorrichtung. Andere Mittel zum Kontrollieren der Filmausrichtung wurden bereits beschrieben. Die resultierende laminierte Anordnung wird dann auf eine Aufnahmerolle aufgewickelt.
Das erzeugte Produkt das Schichten von drei plastischen Substraten enthält, zeigt exzellente Formstabilität. Die Substrate 32 und 42 dienen zum Schutz der Sammelleitung und der hinteren Elektroden 36 bzw. 44 und verhindern das Oxidieren dieser Elekroden, was sehr wichtig ist.
Das fertiggestellte Produkt ist flexibel und kann leicht geschnitten, gestanzt und perforiert werden. Jedes der ungeschützten Oberflächen der Schichten 32 und 42 kann ohne jegliche weitere Oberflächenvorbereitung bedruckt werden. Das Bedrucken auf einer ungeschützten Oberfläche kann mit einer Tiefdruck- oder Offset-Technik durchgeführt werden und die ungeschützten Oberflächen können auch bemalt werden mit Farbe, die direkt auf der ungeschützten Oberfläche durch Sprühen oder auch durch eines Künstlers Pinsel aufgetragen wird. Die Schichten 32 und 42 dienen als hervorragendes Substrat zur Verwendung mit lichtdurchlässigen Tinten.
Ergänzend zur Verwendung von einem klaren, transparenten Film zur Bildung der Schichten 32 und 42, wie vorangehend erwähnt, kann der Film gefärbt werden oder mit einem Farbstoff gemischt werden, um Licht verschiedener Farben zu erzeugen. Wenn gewünscht, kann der Farbstoff ebenso dem Klebstoff, beispielsweise dem Klebstoff 34, zugefügt und gemischt werden. Der Film kann entweder transparent oder durchscheinend, wenn gewünscht, ausgebildet werden. Da die hintere Elektrode 42 gewöhnlich die hintere Schicht 40 im wesentlichen lichtundurchlässig überdeckt, braucht der Farbstoff nur entweder der Schicht 32 oder dem Klebstoff 34 oder beiden, wenn gewünscht, zugemischt werden.
Fig. 2 zeigt die fertiggestellte, laminierte Anordnung, von dem Fig. 1 ein Ausschnitt ist. Die Sammelleitungen 36 und die hinteren Elektroden 44 sind in beabstandeter, paralleler Art angeordnet und sind im wesentlichen parallel zur longitudinalen Richtung der Warenbahn Die Elektroden 36 und 44 sind nicht überlappend angeordnet. Der Abstand S zwischen beabstandeten Front- und hinteren Elektroden ist vorzugsweise in der Größenordnung von 1,27 mm (0,050 inches). Jedoch kann jeder andere geeignete Abstand, wenn gewünscht, verwendet werden. Der Abstand S&sub1; zwischen der linksseitigen Kante jeder Sammelleitung 36 und der rechtseitigen Kante der der nächsten Lampe zugeordneten, hinteren Elektrode kann bedeutend größer sein als der Abstand S und wird zum Trennen angrenzender Lampenstreifen voneinander verwendet. Beispielsweise können die zwei rechtsseitigsten Lampenstreifen von der zusammengestellten Warenbahn durch Schneiden entlang der gepunkteten Linie D&sub1; und D&sub2; getrennt werden. Der rechtsseitige Abschnitt des rechtsseitigsten Streifen kann beispielsweise durch Abschneiden entlang der Linie D&sub3; abgeschnitten werden, um so langgestreckte Lampenstreifen von im wesentlichen übereinstimmender Breite zu erhalten.
Nachdem die Laminier- und Schneidevorgänge durchgeführt wurden, kann jedes der individuellen langgestreckten Streifen auf irgendeine gewünschte Länge geschnitten werden und elektrisch an eine passende Spannungsversorgung, beispielsweise durch Anwendung eines Durchstechverbinders, wie beispielsweise eines von Dupont hergestellten Berg-Chlinch-Typverbinders elektrisch gekuppelt werden. Andere Verbinder, wie etwa Druck-Typ, Einsteck-Typ-Verbinder können zur Errichtung einer elektrischen Verbindung zwischen der Lampe und einer Spannungsquelle verwendet werden. Die Lampe ist vorzugsweise ausgebildet, um durch eine konventionelle 115 Volt, 60 Herz Wechselstromquelle versorgt zu werden, kann jedoch, wenn gewünscht, von einer Vielfalt von Spannungen und Fequenzen versorgt werden. Die Streifen können von jeder gewünschten Länge sein und können auf flachen oder gewölbten Oberflächen ohne Beeinflussung ihrer Robustheit, Lichtintensität und Nutzbetriebslebensdauer aufgebracht werden.
Fig. 7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Lampenanordnung, in dem die Herstellung des Films 20 der Fig. 1 bis 3 im wesentlichen weggelassen ist, wie es nachfolgend beschrieben wird, und worin die Schichten 22a und 24 als Teil einer Filmschicht 40' ausgebildet sind, die gänzlich das plastische Substrat 22b und den Klebstoff 46 ersetzen. Bezüglich Fig. 7 ist der Film 40' zum Film 40 der Fig. 1 durch Aufbringen der Leuchtstoffbeschichtung 22a direkt auf der hinteren Elektrode 44 und in Folge auf dem Substrat 42 tragend abgewandelt. Die in der Schicht 40 der Fig. 1 verwendete Klebstoffschicht 46 ist eliminiert und die leitfähige Schicht 24 ist direkt auf der Leuchtstoffschicht 22a aufgebracht.
Der abgewandelte Aufbau der Fig. 7 beseitigt das Bedürfnis für einen separaten Film 20 und beseitigt folglich die Vorbereitung des Films 20 per se und verringert ebenso die Gesamtanzahl von Verfahrensschritten. Die Schicht 30 der Fig. 7 ist unter Verwendung der gleichen Materialien und Verfahrensschritte wie die Schicht 30 der Fig. 1 ausgebildet. Die Schicht 40' benötigt die Ausführung der ergänzenden Schritte zur Bildung einer Leuchtstoffschicht 22a über der hinteren Elektrode 44 und der Ausbildung der leitfähigen Schicht 24 über der Leuchtstoffschicht 22a. Jedoch ist der Auftragungsschritt der Klebstoffschicht 46 in der Anordnung des Films 40 (siehe Fig. 1) beseitigt. Ferner ist das als Teil des Films 20 (siehe Fig. 1) verwendete plastische Substrat 22b gänzlich beseitigt wobei die Gesamtkosten der in Fig. 7 gezeigten laminierten Anordnung im Vergleich mit der in Fig. 1 gezeigten laminierten Anordnung verringert sind. Das fertiggestellte Produkt wird im wesentlichen das gleiche Erscheinungsbild beim Heruntersehen auf die Oberseite, wie in Fig. 2 gezeigt, zeigen, wie das fertiggestellte Produkt der Fig. 1 bis 3. Der größte Nachteil des in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiels liegt in der Tatsache, daß die teuerste Schicht der in Fig. 7 gezeigten, laminierten Anordnung der Film 40' ist. In dem Fall, daß dort irgendeine Fehlausrichtung der Sammelleitung 36 oder der hinteren Elektrode 44 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 vorhanden ist, ist der Film 20 nichtsdestoweniger geschützt und es wird nicht zu einer teuren Verschwendung von Material führen. Andererseits werden irgendwelche Fehlausrichtungsprobleme in der Bildung des Films 40' zur Verschwendung der teuersten Abschnitte der Anordnung führen. Die Ausübung sorgfältiger Qualitätskontrolle in der Bildung der Filme 30 und 40' wird eine derartige Verschwendung bedeutend verringern, womit das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 eine praktische Alternative zu dem in Fig. 1 gezeigten ist.
Fig. 14 stellt eine wichtige Abwandlung der vorgenannten Lampenanordnungen dar, in der eine hintere Elektrode 44, die vorzugsweise eine Metallfolie ist, beispielsweise eine Aluminium- oder Kupferfolie von etwa 0,0254 bis 0,762 mm (etwa 0,001 bis 0,030 in.) Dicke, mit einer dielektrischen Schicht 22c in Kontakt tritt. Die dielektrische Schicht kann ein freistehender, flexibler Film sein, jedoch ist die dielektrische Schicht 22c vorzugsweise auf der hinteren Elektrode 44 aus einer Lösung beschichtet. Das dielektrische Material kann selbst aus einem organischen Kunstharz bestehen oder kann einen organischen Kunstharz enthalten, jedoch sind anorganische, dielektrische Materialien vorteilhaft in der dielektrischen Schicht 22c eingebracht. Geeignete anorganische, dielektrische Materialien enthalten Metalloxide, wie etwa beispielsweise Zink- und Titanoxide; oder verschiedene metallische Titanate, wie etwa beispielsweise Barium- oder Strontiumtitanat. Ein bevorzugtes anorganisches, dielektrisches Material ist Bariumtitanat, das für Beschichtungszwecke mit den gleichen, in der elektrolumineszierenden Leuchtstoff schicht verwendeten Kunstharzen vorteilhaft gemischt ist, wie in der US-PS 4 684 353 offenbart und hierin unter Bezugnahme aufgenommen wird. Jedoch können andere Kunstharze, wie etwa Cyan- ethylisierte Kunstharze, verwendet werden und sind in einigen Anwendungen bevorzugt. Es ist bevorzugt, das die dielektrische Schicht 22c so dünn wie vernünftig möglich, beispielsweise etwa 20 bis 100 microns im getrockneten Zustand dick, ist.
Nach dem Aufbringen der dielektrischen Schicht 22c auf der hinteren Elektrode 44 werden die elektrolumineszierende Leuchtstoffschicht 22a und der transparente Leiter 24 im wesentlichen wie nachfolgend beschrieben zugefügt. Ebenso kann die Sammelleiterschicht 36 dem Aufbau in anderer Weise zugefügt werden. Es ist brauchbar, den Sammelleiter 36 direkt auf den transparenten Leiter 24 auf zutragen. Die Lampenanordnung wird durch Befestigung flexibler, plastischer Substrate 32 und 42 auf der Anordnung, wie in Fig. 14 gezeigt, fertiggestellt, entweder durch Einführen einer oder beider Klebstoffschichten 34 und 36 oder vorzugsweise durch Weglassen der Schichten 34 und 46. In dem letzteren Fall werden die plastischen Substrate 32 und 42 durch Heißlaminierung der gesamten Anordnung zusammengeschmolzen. Für diese Zwecke ist es bevorzugt, daß die plastischen Substrate 32 und 42 Polyhaloethylen-Filme sind, wie etwa ACLAR.
Das in Fig. 7 oder in Fig. 14 gezeigte, laminierte Produkt kann in einer ähnlichen zu der in Fig. 2 gezeigten Weise geschnitten werden, um individuelle Lampenstreifen von jeder gewünschten Länge herzustellen und unter Verwendung eines der vorgenannten Anschlußverbinder an eine elektrische Versorgung anzuschließen.
Wenn gewünscht, kann die fertiggestellte, laminierte Anordnung innerhalb geeigneter Dampfsperrenschichten eingefügt werden, die auf gegenüberliegenden Seiten der laminierten Lampenanordnung befestigt werden. Ein geeignetes Dampfsperrenmaterial ist durch die registrierte Marke "ACLAR", wie nachfolgend beschrieben, bekannt, siehe US-PS 4 684 353. Jedoch können irgendwelche anderen geeigneten Dampf sperrenschichten verwendet werden.
Die Fig. 9 bis 13 zeigen noch weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, in denen aufgedampftes Aluminium (VDAL) als Material für die hintere Elektrode verwendet wird. Beispielsweise bezugnehmend auf Fig. 9 ist der Film 30 im wesentlichen identisch zum Film 30 der Fig. 1. Film 40''' ist aus einem plastischen Substrat 42 und einer Klebstoffschicht 46 aufgebaut. Der lichtabgebende Film 20'' ist im wesentlichen derselbe wie im Film 20 der Fig. 1, der eine leitfähige Schicht 24, eine Leuchtstoffschicht 22a und ein plastisches Substrat 22b enthält. Ergänzend dazu ist eine aufgedampfte Aluminiumschicht (VDAL) 70 auf der Unterseite des Substrats 22b ausgebildet. Wenn das VDAL auf der Unterseite der Schicht 22b ausgebildet ist, kann der Schutzfilm 40''' verwendet werden.
Alternativ kann der Film 40''', wenn gewünscht, weggelassen werden. Diese Schichten werden in der gleichen Weise wie die Schichten der Fig. 1 zusammenlaminiert, wobei die Klebstoffschichten 34 und 46 vorzugsweise Heißsiegeltypen sind.
Die Anordnung der Fig. 10 gleicht einwandfreier dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in der Art, daß die Filme 30 und 20 im wesentlichen die gleichen wie diejenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind, sind und wobei der Film 40'''' durch anfängliches Herstellen einer VDAL-Schicht 70 direkt auf einer Oberfläche des Substrates 42 und nachfolgendes Aufbringen einer Klebstoffschicht 46 auf der VDAL-Schicht 70 ausgebildet wird.
Die Filme der Fig. 10 werden dann in einer Weise ähnlich, der für Fig. 1 beschriebenen, zusammenlaminiert.
Film 30 von Fig. 11 ist im wesentlichen identisch zu dem in Fig. 9 gezeigten Film 30. Der zwischengelagerte Film und der untere Film 20" und 40''' der Fig. 9 sind z. B. im wesentlichen beseitigt und durch eine zusammengestellte Schicht 20''' ersetzt die eine auf dem plastischen Substrat 22b aufgebrachte VDAL-Schicht 70 enthält. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 ist das plastische Substrat 22b vorzugsweise 2 mils dick. Eine Leuchtstoffschicht 22a ist auf der VDAL-Schicht 70 und einer leitfähigen Schicht 24, beispielsweise wird entweder ITO (Indium-Zinnoxid) oder IO (Indiumoxid) auf der Leuchtstoffschicht 22a aufgebracht, ausgebildet. Die Filme 20''' und 30 sind unter Anwendung der hiernach beschriebenen, bevorzugten Technik zusammenlaminiert.
Die Anordnung der Fig. 12 weist eine im wesentlichen zur Schicht 40'''' der Fig. 10 identische Schicht 40'''' in der Art auf, daß es ein piastisches Substrat 42, eine VDAL-Schicht 70 und eine Klebstoffschicht 46 aufweist. Eine das plastische Substrat 32, Sammelleitungen 36, eine ITO-Schicht 24, die entweder durch einen Beschichtungsvorgang, wie etwa eine Tiefdruckbeschichtung, oder durch einen Sprühbeschichtungsvorgang ausgebildet wird, und eine Leuchtstoffschicht 22a enthaltende Schicht 30'' wird auf die Schicht 40'''' unter Verwendung der oben beschriebenen bevorzugten Technik laminiert.
Die VDAL-Schicht kann eine durchgehende, gleichmäßige Schicht, wie in den Fig. 9 bis 12 gezeigt, sein oder kann alternativ in länglichen Streifen, wie in Fig. 13 durch Streifen 70a, 70b und 70c, die die VDAL-Schicht 70 des Films 40''''' bilden, gezeigt, ausgebildet werden, dessen Schicht 70 zwischen dem plastischen Substrat 42 und der Klebstoffschicht 46 angeordnet ist. Die VDAL-Schicht jedes der Ausführungsbeispiele der Fig. 9 bis 13 liefert eine hintere Elektrode mit hervorragender Leitfähigkeit, während die Material- und Herstellungskosten im Vergleich mit denjenigen, die bei der Herstellung der oben beschriebenen, leitfähige Tinte aufweisenden, hinteren Elektroden und insbesondere den unter Verwendung von Silbertinte ausgebildeten hinteren Elektroden bedeutend verringert werden.
Die transparente, leitfähige Beschichtung 24 jedes der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann ebenso aus VDAL einer so ausgewählten Dicke ausgebildet sein, um wenigstens einen Abschnitt durch die Leuchtstoffschicht 22a abgegebenen Lichts durch das VDAL hindurchzulassen.
Das VDAL kann ebenso als eine Sammelleitung durch Ausbildung von VDAL auf einem plastischen Substrat verwendet werden. Das Substrat wird dann in Streifen geschnitten und auf einer leitfähigen, transparenten Schicht auflaminiert.
Fig. 4 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das zur Herstellung individueller Lampenanordnungen, im Gegensatz zu einer Vielzahl von beispielsweise in den Fig. 1 bis 3, 7 und 14 gezeigten und beschriebenen Lampenstreifen verwendet wird.
Der Film 30' der Fig. 4 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Film 30 darin, daß ein im wesentlichen J-förmige Sammelleitung 36 auf der Unterseite des plastischen Substrates 32a ausgebildet ist. Der Film 30' kann weiter ebenso eine Klebstoffschicht enthalten, die für Zwecke der Vereinfachung nicht gezeigt ist, die jedoch im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 1 gezeigte Klebstoffschicht 34 ist.
Film 40'' der Fig. 4 unterscheidet sich von den Filmen 40 und 40' der Fig. 1 bzw. 7 darin, daß die hintere Elektrode 44' mit einer integralen Spur oder Leiterbahn T2 ausgestattet ist, die elektrisch mit der hinteren Elektrode verbunden ist und sich zur rechtsseitigen Kante 42a des plastischen Substrats 42 erstreckt. Eine Leiterbahn T1 ist parallel beabstandet zur Leiterbahn T2 angeordnet. Der Film 40" kann ferner mit einer Klebstoffschicht, die zur Vereinfachung in Fig. 4 nicht gezeigt ist, ausgestattet werden, die jedoch im wesentlichen dieselbe wie die Klebstoffschicht 46 ist, die beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verwendet wird.
Die Substrate 32 und 42 der Filme 30' und 40'' sind ferner mit Passungsbohrungen 32b bzw. 42b ausgestattet, wobei Paare dieser Passungsbohrungen vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten der Elektroden 36' und 44' in der gezeigten Weise angeordnet sind. Die Filme 20, 30' und 40'' sind auf einer Montagelehre 60 angeordnet, die eine Oberfläche 62 mit einer Vielzahl von Ausrichtstiften 64 aufweist, die angepaßt sind, um durch die Passungsöffnungen 32b und 42b hindurchzutreten, um die Schichten 30' und 40'' und insbesondere den Sammelleiter und die hintere Elektrode in genauer Ausrichtung anzuordnen. Der Film 40'' wird auf der Oberfläche 62 angeordnet, wobei die Öffnungen 42b jeweils eines der zugeordneten Stifte 64 aufnehmen.
Der Film 20 (siehe Fig. 1) wird dann auf die Oberseite der Schicht 40'' aufgelegt, so daß seine linksseitige Kante 20a gegen einen auf der Oberfläche 62 vorgesehenen Anschlag 66 stößt. Die Breite W der Schicht 20 ist vorzugsweise gerade einwenig kleiner als der Abstand D3 zwischen den Stiften 64, die entlang gegenüberliegender Längsseiten der Oberfläche 62 angeordnet sind. Die Positionierung des Films 20 relativ zur Schicht 40'' (genauso wie zur Schicht 30') ist wegen der hier nachfolgenden Gründe solange unkritisch, wie der Film 20 im wesentlichen gleicherstreckend mit der Frontelektrode 36' und der hinteren Elektrode 44' ist.
Schließlich wird der Film 30' auf dem Film 20 so angeordnet, daß jede seiner Öffnungen 32b einen der zugeordneten Stifte 64 aufnimmt. Die Filme befinden sich nun in genauer Ausrichtung.
Die Fig. 4a zeigt eine Aufsicht auf die Filme 30', 20 und 40'', die auf den Ausrichtstiften und in richtiger Übereinstimmung montiert sind. Die Leiterbahn T1 steht elektrisch mit dem rechtsseitigen Abschnitt 36a' des Sammelleiters 36' in Verbindung. Wenn gewünscht, können die Filme auf den Ausrichtstifen in umgekehrter Reihenfolge, d. h. zuerst Film 30', dann Film 20, dann Film 40'' angeordnet werden. Die Filme werden unter Verwendung, beispielsweise einer mit Passungsbohrungen ausgestatteten Platte zusammenlaminiert, wobei jedes der Bohrungen einen der zugeordneten Ausrichtstifte 64 aufnimmt. Die Platte kann nach unten gerichtet auf die Anordnung aufgepreßt werden. Entweder die Platte oder die Oberfläche 62 kann durch geeignete Heizmitteil auf eine Temperatur, vorzugsweise in einem Bereich zwischen etwa 38 und etwa 175º C (etwa 100 bis etwa 350º F), erhitzt werden, um den heißsiegelfähigen Klebstoff oder Kunstharz zu aktivieren. Der oben genannte Vorgang kann halb- oder für eine kontinuierlich Warenbahnverarbeitung vollständig automatisiert werden.
Bezüglich Fig. 8 können die Filme 30' und 40'' der Fig. 4 langgestreckte Warenbahnen sein, die mit Ausrichtöffnungen 32b, 42b ausgestattet sind, die in den Längsseiten der langgestreckten Warenbahnen in regelmäßig beabstandeten Intervallen angeordnet sind. Eines der Walzen 56, 58 (siehe Fig. 6) kann mit Ausrichtstiften 58a ausgestattet werden, die beispielsweise die in die zusammenwirkenden Öffnungen (nicht gezeigt) in der Walze 56 eingreifen und die Ausrichtöffnungen in den Filmen 30', 40'' eindringen, um die Sammelleitungen und die hinteren Elektroden in Passung zu behalten. Der lichtabgebende Film 20 (Fig. 8) hat eine geringfügig kleinere Breite als der Abstand zwischen den Ausrichtstiften. Die fertiggestellten Lampenanordnungen können dann einem Abschneidvorgang unterworfen werden, der ebenfalls eine Anordnung von zusammenwirkenden Walzen sein kann, die relativ stromabwärtig zu der Laminierungsberührungslinie und der Trockenstation angeordnet sind.
Alternativ können die Filme durch Klemmwalzen vorgeschoben werden, die an den gegenüberliegenden Langseiten des zu laminierenden Films angreifen. Optische Mittel (nicht gezeigt) können Ausrichtmarken erkennen und die Zufuhr der Filme durch die Laminierberührungslinie stoppen, wenn ein Fehlausrichtungszustand erkannt wird.
Die Filme können in der oben genannten Weise verschmolzen und dann ausgestanzt werden. Die Stanzung kann entweder ein gesonderter Verfahrens schritt sein oder kann in dem Heißsiegelvorgang eingebettet werden, beispielsweise durch Vorsehen einer geeigneten Nut in der Oberfläche 62 (Fig. 4) zur Aufnahme eine Schneidekante, wobei diese Schneidekante eine rechtwinklige Form zum Wegschneiden des nichtbenötigten, äußeren Randabschnittes der laminierten Anordnung hat. Die Spuren oder Leiterbahnen, die auf der selben Seite der hinteren Elektrode 44'' ausgerichtet sind, liefern optimalen Anschlußkontakt.
Das Laminat der Fig. 4, 4a und 8 umschließt den Leuchtstoff, die Sammelleitungen und die hinteren Elektroden vollständig zwischen den plastischen Substraten 32 und 42, um diese Schichten vor Verunreinigungen und Oxidationen zu schützen. Die Spuren T1 und T2 sind vorzugsweise an einem Punkt leicht innenseitig von der Kante E1 der in Fig. 4a gezeigten, laminierten Anordnung abgebrochen, um gleichfalls vollständig umschlossen zu sein. Ein Punktierverbinder kann dann ausgerichtet und in Position gedrückt werden. Der Verbinder kann beispielsweise ein von Dupont hergestellter Berg-Clincher- (TM)-Verbinder sein. Alternativ können als geeignete Alternativen Druck-Typ- oder Einsteck-Typ-Verbinder verwendet werden.
Die eben beschriebene Technik beseitigt das Bedürfnis für einzelne leitfähige Leiterbahnen, die in bekannten Techniken verwendet werden, die in einem gesonderten Verfahren vorbereitet werden und die weiter die Anwendung eines Klebstoffes zur Befestigung benötigen, sicher die Metall-zu- Metallkontakte zwischen der laminierten Anordnung der Fig. 4a und den vorgenannte leitfähigen Leiterbahnen zu verkleben.
Die individuell mit Elektroden ausgestatteten Filme 30' und 40'' können "einer zur Zeit", wie in Fig. 4, hergestellt werden oder alternativ kann eine Vielzahl von Elektroden unter Verwendung eines großen plastischen Substrates mit einer Vielzahl von Elektrodenmustern hergestellt werden, die auf der Schicht in einer gleichmäßigen Art, wie in Fig. 8 gezeigt, angeordnet sind. Diese Muster können dann individuell ausgeschnitten und in der in den Fig. 4 und 4a dargestellten Weise zusammengefügt werden. Alternativ können die eine Vielzahl von Sammelleitungen bzw. Elektroden enthaltenden Schichten zunächsz unter Verwendung einer Passungs- und Ausricht-Technik, wie in den Fig. 4 und 4a gezeigt, zusammengestellt werden, woraufhin alle individuellen Lampenanordnungen in einem Vorgang laminiert werden und danach in individuelle Lampen durch einen Schneidevorgang separiert werden. Die Filme 30' und 40'' können unter Verwendung der Ausrichtstifte und der zusammenwirkenden Ausrichtbohrungen der Fig. 4 und 4a oder, wenn gewünscht, mit einer optischen Ausrichttechnik ausgerichtet werden.
Die Vorteile des die Filme 30' und 40'' verwendenden Systems in dem in den Fig. 4 und 4a gezeigten Ausführungsbeispiel, ebenso wie das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel, liegen in der Tatsache, daß jegliche Fehlausrichtung oder jegliche andere Fehler, die in der Herstellung von Filmen 30 und 40 auftreten, nicht dazu führen, daß die teure Schicht 20 wegen der Ausbildung einer fehlerhaften oder fehlausgerichteten Sammelleitung und/oder Elektrodenschicht ausgetauscht werden muß.
Ein Spielraum für Abwandlung, Veränderung und Ersatz ist in der vorangehenden Offenbarung bestimmt und in einigen Fällen werden einige Merkmale der Erfindung ohne einen entsprechenden Gebrauch anderer Merkmale verwendet werden. Beispielsweise kann die Technik der Fig. 4 und 4a verwendet werden, um die in den Fig. 7 und 14 gezeigten Filme zu laminieren. Demgemäß ist es geeignet, daß die hierin beschriebene Erfindung in einer mit dem Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche übereinstimmenden Weise ausgelegt wird.

Claims

1. Kontinuierliches Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl von flexiblen Elektrolumineszenslampenanordnungen von der Art, die eine Sammelleitung, eine hintere Elektrode und Elektrolumineszensschichten (30, 40 und 20) aufweist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:

(a) Bereitstellen einer länglichen, flexiblen hinteren Elektrodenfolie (42) mit einer Schicht (44), die eine Vielzahl von länglichen, in Abstand zueinander liegenden, im wesentlichen parallelen hinteren Elektroden darauf angeordnet aufweist,

(b) Bereitstellen einer länglichen, flexiblen Sammelleitungsfolie (32) mit einer Schicht, die eine Vielzahl von länglichen, in Abstand zueinander liegenden, im wesentlichen parallelen Sammelleitungen (36) darauf aufweist, wobei jede der Sammelleitungen (36) im wesentlichen parallel mit einer entsprechenden der hinteren Elektroden im fertiggestellten Aufbau ist,

(c) Anordnen einer elektrolumineszierenden Leuchtschicht (22a), welche eine aufliegende lichtdurchlässige leitfähige Schicht (24) darauf aufweist, zwischen der länglichen, flexiblen hinteren Elektrodenfolie (42) und der Sammelleitungsfolie (32),

(d) in Überdeckungbringen wenigstens der länglichen, flexiblen hinteren Elektroden- und Sammelleitungsfolien (30, 40) mit der Leuchtschicht (22a) dazwischen, und

(e) Laminieren wenigstens der länglichen, flexiblen hinteren Elektroden- und Sammelleitungsfolien (30, 40) zusammen mit der Leuchtschicht (22a), um so elektrischen Kontakt zwischen der Leuchtschicht (22a) und den Sammelleitungen (36) herzustellen und um so die hintere Elektrodenschicht (44) mit der Leuchtschicht (22a) zu verbinden, um dadurch eine Vielzahl von flexiblen Elektrolumineszenslampenanordnungen zu schaffen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des in Überdeckungbringens einen der Schritte ausweist:

(a) mechanisches Ausrichten wenigstens einer Kante von jeweils der hinteren Elektroden- und der Sammelleitungsfolie (42 und 32), oder

(b) optisches Nachweisen einer Kante der hinteren Elektroden- oder der Sammelleitungsfolie (42 oder 32) und Ausrichten der entsprechenden Kante der anderen Folie damit, oder

(c) optisches Nachweisen der hinteren Elektroden (44) der hinteren Elektrodenfolie (42) und Ausrichten der Sammelleitungen (36) der Sammelleitungsfolie (32) damit.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des in Überdeckungbringens aufweist, daß mechanische Ausrichtmittel (Figur 4) bereitgestellt werden, um die länglichen, flexiblen hinteren Elektroden- und Sammelleitungsfolien in Überdeckung zu bringen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die mechanischen Ausrichtmittel aufweisen:

Vorsehen von Ausrichtöffnungen (42b und 32b) entlang gegenüberliegender Kanten der länglichen, flexiblen hinteren Elektroden- und Sammelleitungsfolien (42 und 32),

Vorsehen einer Vielzahl von Ausrichtstiften (64) auf einer Verbindungsoberfläche (62),

Plazieren der hinteren Elektroden- und Sammelleitungsfolien (42a und 32a) auf der Verbindungsoberfläche (62), wobei die Ausrichtstifte (64) durch zugehörige Ausrichtöffnungen (42b und 32b) hindurchreichen, um die Folien auszurichten, und Vorschieben der Stifte, tun die durch einen Laminierspalt hindurchlaminierten Folien zu ziehen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches ferner das Vorsehen einer anderen länglichen, flexiblen Folie (22b) zwischen den hinteren Elektroden- und Sammelleitungsfolien (42 und 32) aufweist, welche andere Folie (22b) die elektrolumineszierende Leuchtschicht (22a) trägt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die andere längliche flexible Folie (22b) eine dielektrische Schicht aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die hinteren Elektroden (44) Silber oder durch Dampfabscheidung aufgebrachtes Aluminium aufweisen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welches weiter Klebemittel (34; 46) zum Befestigen wenigstens eines Paars der Folien aneinander aufweist.