Elektrolumineszenzelement

Abstract

 Beschrieben ist ein Elektrolumineszenzelement mit einer auf einem flachen Basisträger (1) angeordneten ersten Elektrodenanordnung (2), einer über der ersten Elektrodenanordnung (2) angeordneten Leuchtschicht (3) und einer über der Leuchtschicht angeordneten zweiten Elektrodenanordnung (4). Die erste und die zweite Elektrodenanordnung (2, 4) sind elektrisch an eine Steuereinheit (5) gekoppelt. Die Steuereinheit (5) ist auf dem Basisträger (1) angeordnet und somit in das Elektrolumineszenzelement integriert. Die zweite Elektrodenanordnung (2, 4) ist niederohmig an einen leitenden Streifen (8) (Busbar) angeschlossen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Elektrolumineszenzelement mit einer auf einem flachen Basisträger angeordneten ersten Elektrodenanordnung, mit einer Leuchtschicht und mit einer zweiten Elektrodenanordnung, wobei die erste Elektrodenanordnung elektrisch an eine auf dem Basisträger angeordnete Steuereinheit gekoppelt ist.

[0002] Aus der DE 103 21 152 A1 ist ein Elektrolumineszenzelement bekannt, das mit einer Wechselspannung betrieben wird. Wenn, wie häufig, nur eine Gleichspannungsquelle zur Verfügung steht, muß die Gleichspannung in eine Wechselspannung einer bestimmten Frequenz und Amplitude transformiert werden. Eine solche Schaltung wird üblich als "Inverter" bezeichnet. Die hierzu benötigten elektronischen Schaltungen sind in einem separaten Gehäuse untergebracht, wobei häufig auch ein Schalter sowie eine Einrichtung zur Helligkeitssteuerung vorgesehen sind. Dabei werden Krimp-, Bond- und Klebe- und Steckverbindungen verwendet, um die Steuerung, die den Inverter enthält, über ein Anschlußkabel mit dem eigentlichen Elektrolumineszenzelement zu verbinden.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrolumineszenzelement zu schaffen, das einfacher, schneller und damit auch kostengünstiger herstellbar ist. Das Elektrolumineszenzelement soll sich ferner durch einen kompakten Aufbau auszeichnen. Ferner soll der elektrische Anschluß der zweiten Elektrodenanordnung, die in der Regel transparent ist und aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Polythiophen besteht, alle Flächenbereiche der zweiten Elektrodenanordnung gleichmäßig mit elektrischem Strom versorgen, um ein gleichmäßig leuchtendes Bild zu erzeugen.

[0004] Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, dass auf dem Basisträger ein leitender Streifen angeordnet ist, der längs mindestens einer Seite der Leuchtschicht verläuft und der in elektrischem Kontakt mit der Steuereinheit sowie in Kontakt mit der zweiten Elektrodenanordnung steht.

[0005] Es hat sich gezeigt, dass die Steuereinheit, die den Inverter enthält, auf einem Basisträger angebracht werden kann, der gleichzeitig auch als Basis für den Aufbau des Elektrolumineszenzelements dient. Durch den leitenden Streifen, der die elektrische Verbindung zwischen der Steuereinheit und der zweiten Elektrodenanordnung darstellt, wird gewährleistet, dass die zweite (üblicherweise transparente) Elektrodenanordnung niederohmig angeschlossen ist und weitgehend gleichmäßig über die Fläche mit Strom beaufschlagt wird.

[0006] Im Gegensatz zu einer flexiblen Folie behält der Träger seine Form und ist in der Lage in ein Gehäuse eingeclipst oder fonnstabil umspritzt zu werden. Der Träger kann auch mit vergleichsweise schweren Bauteilen, wie zum Beispiel Spulen und Transformatoren, bestückt werden. Auch kann auf dem Träger eine Zugentlastung für das Kabel der Speisespannung durch Umspritzen oder Vergießen geschaffen werden. Dadurch, dass der Träger das integrale und strukturbestimmende Bauteil ist, entfällt die Kabel- und Steckerverbindung.

[0007] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Leuchtschicht und einer der beiden Elektrodenanordnungen ein Dielektrikum angeordnet.

[0008] Vorteilhaft ist ferner, wenn über der zweiten Elektrodenanordnung eine Isolierung angeordnet ist, wodurch die transparente zweite Elektrodenanordnung, die üblicherweise aus einer dünnen Schicht Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Polythiophen besteht, geschützt wird.

[0009] Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Steuereinheit auf der der ersten Elektrodenanordnung gegenüberliegenden Seite des Basisträgers angeordnet. In diesem Fall können mittels Durchkontaktierung kurze Verbindungen zwischen der Steuereinheit und dem eigentlichen Elektrolumineszenzelement hergestellt werden.

[0010] Jedoch ist es auch möglich, die Steuereinheit auf der Seite des Basisträgers anzuordnen, auf der auch das eigentliche Elektrolumineszenzelement angeordnet ist, wenn der Basisträger über das eigentliche Elektrolumineszenzelement vorsteht.

[0011] Als Material für den Basisträger wird vorzugsweise ein semiflexibles Material oder Platinenmaterial verwendet. Als besonders geeignet hat sich glasfaserverstärktes Epoxidharz erwiesen.

[0012] Vorzugsweise weist der Basisträger beidseitig eine leitende Metallauflage auf. Anders ausgedrückt: Der Basisträger ist eine Platine mit (strukturierten) Metallauflagen. Diese werden durchkontaktiert, um die Steuereinheit mit der ersten Elektrodenanordnung des Elektrolumineszenzelements elektrisch zu verbinden. Durch die Durchkontaktierung entfällt der bei dem herkömmlichen Elektrolumineszenzelement, bei dem die Folie und der Inverter getrennt gebaut werden und zuletzt miteinander verbunden werden, notwendige Arbeitsschritt der elektrischen Kontaktierung. Die herkömmlich eingesetzten Verbindungsarten, wie Kleben, Krimpen, Nieten usw. sind sehr arbeitsintensiv und fehleranfällig.

[0013] Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bildet eine der beiden leitenden Metallauflagen des Basisträgers die erste Elektrodenanordnung, die auch als "Rückelektrode" bezeichnet wird. Auf diese können die weiteren Schichten des Elektrolumineszenzelements im Druckverfahren aufgebracht werden.

[0014] Auch kann eine der Metallauflagen den leitenden Streifen bilden, der längs des Randes der Leuchtschicht verläuft und der mit der zweiten Elektrodenanordnung niederohmig verbunden ist, um die zweite Elektrodenanordnung möglichst gleichmäßig mit Strom zu versorgen.

[0015] Der in der Steuereinheit üblicherweise enthaltene Inverter wird vorzugsweise umgossen oder umspritzt, wodurch das Elektrolumineszenzelement besonders vibrations- und stossfest wird.

[0016] Die erste Elektrodenanordnung wird vorzugsweise strukturiert, um den Leuchtbereich zu gestalten.

[0017] Vorzugsweise ist eine Oberflächenveredelung, beispielsweise eine Vergoldung, vorgesehen. Durch die glänzende Oberflächenveredelung wird die Helligkeit des Elektrolumineszenzelements erhöht und der Druck von zwei Schichten (Rücksilber und Carbon gegen Silbermigration) entfällt. Ferner ist der "Busbar" ebenfalls als Struktur vorhanden, so dass auch der zur Herstellung des Busbars nach dem Stand der Technik notwendige Druckvorgang entfällt.

[0018] Das Elektrolumineszenzelement gemäß der Erfindung kann dank seiner Formstabilität ingesamt umspritzt oder umgossen werden und kann daher als komplettes Bauteil, beispielsweise als Einstiegsleiste für ein Kraftfahrzeug ausgestaltet werden.

[0019] Auch kann das Stromversorgungskabel des Elektrolumineszenzelements umspritzt oder umgossen werden, wodurch das Stromversorgungskabel eine Zugentlastung erhält.

[0020] Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu. Insbesondere sind die Dicken der Schichten gegenüber den sonstigen Abmessungen zur besseren Darstellung stark vergrößert gezeichnet. In den nachfolgenden Ausführungen sind die Angaben "oben" und "unten" so zu verstehen. dass die "obere" Seite des Elektrolumineszenzelements die dem Betrachter normalerweise zugewandte Lichtabstrahlseite und die "untere" Seite die dem Betrachter normalerweise abgewandte Seite bedeuten.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Elektrolumineszenzelements gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Elektrolumineszenzelements gemäß der Erfindung.

[0021] In Figur 1 ist ein Basisträger 1 zu erkennen, der aus einem semiflexiblen Material oder Platinenmaterial gefertigt ist. Der Basisträger 1 besteht im Beispiel aus glasfaserverstärktem Epoxidharz. Der Basisträger 1 weist beidseitig jeweils eine leitende Metallauflage 2a beziehungsweise 2b auf. Die leitenden Schichten 2a und 2b sind oberflächenveredelt (z.B. vergoldet) und auf beiden Seiten strukturiert und miteinander an den erforderlichen Stellen durchkontaktiert (in der Zeichnung nicht zu erkennen).

[0022] Die untere Seite des Basisträgers 1 ist mit einer Steuereinheit 5 und eventuell weiteren elektronischen Bauteilen bestückt. Die Metallauflage auf der entgegengesetzten (oberen) Seite bildet die (konturierte oder strukturierte) erste Elektrodenanordnung 2a sowie einen leitenden Streifen 8. Durch die bereits erwähnte Konturierung und Durchkontaktierung der Metallauflagen 2a und 2b sind die Anschlüsse der Steuereinheit und eventuell weiterer elektronischer Bauteile mit den strukturierten Teilen der strukturierten Elektrodenanordnung 2a elektrisch verbunden.

[0023] Auf die Elektrodenanordnung 2a ist ein Dielektrikum 6 (Isolations-/Reflektorschicht) aufdruckt. Darüber befindet sich die ebenfalls aufgedruckte Leuchtschicht 3. Die Leuchtschicht 3 enthält Elektroluminophore in einem Bindemittel. Über die Leuchtschicht 3 ist eine transparente leitende Schicht oder Elektrodenanordnung 4 gedruckt. Die Elektrodenanordnung 4 wird von einer aufgedruckten Isolationsschicht 7 überdeckt und gegen mechanische Verletzungen geschützt. Ebenso schützt die Isolationsschicht 7 den Benutzer vor einem Kontakt mit der Elektrodenanordnung 4.

[0024] Auf dem Basisträger 1 (links in Figur 1) befindet sich der oben erwähnte leitende Streifen 8 (auch Busbar genannt), der auf der gleichen Ebene mit der strukturierten Elektrodenanordnung 2a liegt. Der leitende Streifen 8 verläuft etwa parallel zur äußeren Kante der Leuchtschicht 3 senkrecht zur Zeichenebene. Beim Aufdrucken der Elektrodenanordnung 4 kommt diese - wie in Figur 1 schematisch dargestellt - mit dem leitenden Streifen 8 in elektrischen Kontakt. Die Elektrodenanordnung 4 ist auf diese Weise über den leitenden Streifen 8 mit der Metallauflage 2b und somit mit der Steuereinheit 5 verbunden. Da der Kontakt zum leitenden Streifen 8 am gesamten Außenrand der Elektrodenanordnung 4 realisiert sein kann, und der leitende Streifen 8 einen kleinen elektrischen Widerstand aufweist, wird die Elektrodenanordnung 4 niederohmig mit Strom beaufschlagt, wobei eine gleichmäßige über die Fläche verteilte Stromzufuhr gewährleistet ist.

[0025] Zum Betrieb des Elektrolumineszenzelements wird die Steuereinheit 5 mit einer Gleichspannung beaufschlagt. Die Gleichspannung wird in dem in der Steuereinheit 5 enthaltenen Inverter in eine Wechselspannung bestimmter Frequenz und Amplitude gewandelt. Durch die Kontaktierungen zwischen den beiden Metallauflagen 2a und 2b gelangt die Spannung an die erste Elektrodenanordnung 2a und an den leitenden Streifen 8. Dadurch entsteht ein elektrisches Wechselfeld zwischen der ersten Elektrodenanordnung 2a und der zweiten Elektrodenanordnung 4. Durch dieses elektrische Wechselfeld werden die Elektroluminophore in der Leuchtschieht 3 zur Abgabe von Licht angeregt, das durch die transparente Elektrodenanordnung 4 und die transparente Isolationsschicht 7 nach außen abgestrahlt wird. Da die erste Elektrodenanordnung 2a strukturiert ist, leuchtet das Elektrolumineszenzelement nur an bestimmten Stellen, so dass ein leuchtendes Bild oder ein leuchtender Schriftzug oder dergleichen dargestellt werden kann.

[0026] In Figur 2 ist ein Basisträger 1 zu erkennen, der aus einem Platinenmaterial gefertigt ist. Der Basisträger 1 weist eine leitende Metallauflage 2 auf. Die leitende Schicht 2 ist strukturiert und oberflächenveredelt (z.B. vergoldet). Die Metallauflage bildet die (strukturierte) erste Elektrodenanordnung 2 sowie einen leitenden Streifen 8.

[0027] Die in der Zeichnung linke Seite des Basisträgers 1 steht über den unten zu beschreibenden Schichtaufbau vor. Dieser vorstehende Teil des Basisträgers 1 ist mit einer Steuereinheit 5 und eventuell weiteren elektronischen Bauteilen bestückt. Die genannten Bauteile sind durch Leiterbahnen untereinander und mit der ersten Elektrodenanordnung 2 elektrisch verbunden.

[0028] Auf die erste Elektrodenanordnung 2 ist ein Dielektrikum 6 (Reflektorschicht) aufgebracht. Darüber befindet sich die Leuchtschicht 3. Die Leuchtschicht 3 enthält Elektroluminophore in einem Bindemittel. Über der Leuchtschicht 3 ist eine transparente leitende Schicht angeordnet, die die zweite Elektrodenanordnung 4 bildet. Die zweite Elektrodenanordnung 4 wird von einer aufgedruckten Isolationsschicht 7 überdeckt und durch diese gegen mechanische Verletzungen geschützt. Ebenso schützt die Isolationsschicht 7 den Benutzer vor einem Kontakt mit der zweiten Elektrodenanordnung 4.

[0029] Auf dem Basisträger 1 befindet sich der oben erwähnte leitende Streifen 8 (auch Busbar genannt), der auf der gleichen Ebene mit der strukturierten Elektrodenanordnung 2 liegt. Der leitende Streifen 8 verläuft etwa parallel zur äußeren Kante der Leuchtschicht 3 senkrecht zur Zeichenebene. Beim Aufdrucken der Elektrodenanordnung 4 kommt diese - wie in Figur 2 schematisch dargestellt - mit dem leitenden Streifen 8 in elektrischen Kontakt. Die Elektrodenanordnung 4 ist auf diese Weise über den leitenden Streifen 8 mit den aus der Metallauflage 2 gebildeten Leiterbahnen und somit mit der Steuereinheit 5 verbunden. Da der Kontakt zum leitenden Streifen 8 am gesamten Außenrand der Elektrodenanordnung 4 realisiert sein kann, und der leitende Streifen 8 einen kleinen elektrischen Widerstand aufweist, wird die Elektrodenanordnung 4 niederohmig mit Strom beaufschlagt, wobei eine gleichmäßige über die Fläche verteilte Stromzufuhr gewährleistet ist.

[0030] Zum Betrieb des Elektrolumineszenzelements wird die Steuereinheit 5 mit einer Gleichspannung beaufschlagt. Die Gleichspannung wird in dem in der Steuereinheit 5 enthaltenen Inverter in eine Wechselspannung bestimmter Frequenz und Amplitude gewandelt. Durch die erwähnten strukturierten Leiterbahnen gelangt die Spannung an die erste Elektrodenanordnung 2 des Elektrolumineszenzelements. Dadurch entsteht ein elektrisches Wechselfeld zwischen der ersten Elektrodenanordnung 2 und der zweiten Elektrodenanordnung 4. Durch dieses elektrische Wechselfeld werden die Elektroluminophore in der Leuchtschicht 3 zur Abgabe von Licht angeregt, das durch die transparente Isolationsschicht 7 nach außen abgestrahlt wird. Da die Elektrodenanordnung 2 strukturiert ist, leuchtet das Elektrolumineszenzelement nur an bestimmten Stellen, so dass ein leuchtendes Bild oder ein leuchtender Schriftzug oder dergleichen dargestellt werden

Ansprüche

1. Elektrolumineszenzelement mit

- einer auf einem flachen Basisträger (1) angeordneten ersten Elektrodenanordnung (2; 2a),

- einer Leuchtschicht (3) und

- einer zweiten Elektrodenanordnung (4),

wobei die erste Elektrodenanordnung (2; 2a. 4) elektrisch an eine Steuereinheit (5) gekoppelt ist, die auf dem Basisträger (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Basisträger (1) ein leitender Streifen (8) angeordnet ist, der längs mindestens einer Seite der Leuchtschicht (3) verläuft und der in elektrischem Kontakt mit der Steuereinheit (5) sowie in Kontakt mit der zweiten Elektrodenanordnung (4) steht.

2. Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lcuchtschicht (3) und einer der beiden Elektrodenanordnungen (2; 2a. 4) ein Dielektrikum (6) angeordnet ist.

3. Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) auf der der ersten Elektrodenanordnung (2a) gegenüberliegenden Seite des Basisträgers (1) angeordnet ist.

4. Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) auf derjenigen Seite des Basisträgers (1) angeordnet ist, auf der auch die erste Elektrodenanordnung (2) angeordnet ist.

5. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (1) ein semiflexibles Material aufweist.

6. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (1) ein Platinenmaterial aufweist.

7. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (1) glasfaserverstärktes Epoxidharz aufweist.

8. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (1) beidseitig jeweils mindestens eine leitende Metallauflage (2a. 2b) aufweist.

9. Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der leitenden Metallauflagen (2a, 2b) die erste Elektrodenanordnung (2a) bildet.

10. Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der leitenden Metallauflagen (2a, 2b) den leitenden Streifen (8) bildet.

11. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 8 - 10. dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (1) durchkontaktiert ist, um die Steuereinheit (5) mit der ersten Elektrodenanordnung (2a) des Elektrolumineszenzelements elektrisch zu verbinden.

12. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) einen Inverter (DC/AC-Wandler oder AC/AC-Wandler) enthält.

13. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über der zweiten Elektrodenanordnung (4) eine Isolierung (7) angeordnet.

14. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter vergossen oder umspritzt ist.

15. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodenanordnung (2; 2a) strukturiert ist.

16. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Metallauflagen (2a, 2b) der Elektrodenanordnung (2) selektiv ansteuerbar sind.

17. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodenanordnung (2; 2a) oberflächenveredelt ist.

18. Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodenanordnung (2: 2a) vergoldet ist.

19. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es rück- und/oder vorderseitig umspritzt oder umgossen ist.

20. Elektrolumineszenzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromversorgungskabel des Elektrolumineszenzelements zum Zweck der Zugentlastung umspritzt oder umgossen ist.

21. Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kraftfahrzeug-Einstiegsleiste ausgestaltet ist.

Zeichnung