CN1701640B - 三维电致发光显示器 - Google Patents

Abstract

三维电致发光显示器，包括主体(1)和电致发光器件(20)。所述电致发光器件(20)包括膜(2)和电致发光装置(10)，其共同形成一个整体。膜(2)面对电致发光装置(10)的表面设置有用于显示的图形。电致发光装置(10)包括前电极(11)和背电极(12)，它们之间设置有电介质(13)。前电极(11)设置有产生图形(9)的层，并且在该层的一个部分内加以实现。电源(15)布置在电致发光器件(20)的表面内，其与电致发光器件(20)的电极(11，12)相接触。

Description

三维电致发光显示器

技术领域

本发明涉及一种三维电致发光显示器，其具有透明前部分和布置在所述前部分后面的电致发光装置。

背景技术

这种一般类型的三维电致发光显示器已经为人所知。该先前已知的单元具有一透明的薄板(sheet)。作为实例，所述薄板的前部大区域设置有不透光层，该层中可以包含图形(motifs)，诸如例如曲线、符号、图象等。为了保护这些图形，图形的前侧覆盖有用例如透明而坚硬的树脂制成的保护性层。光致发光装置或EL灯布置在薄板远离图形的一侧。所述EL灯设置有夹带(stapes)或接线片(lug)，其中一个接线片与EL灯的一个电极相连，另一个接线片与EL灯的另一个电极相连。EL灯通过所述接线片或夹带供给电力。

出于使用多个层的需要，该先前已知单元的前部区域结构复杂。而且，通常要求显示单元具有非平面的形式。这是因为通常需要显示器必须具有侧面也要发光的窗口或凹陷(depression)。出于这一目的，必须将EL灯从显示器的前部区域恰当地拉入到显示器与所述窗口或所述凹陷相接界的侧壁区域内。此外，由于在先前已知的显示器中层结构容易破裂，所以后者只能够轻柔地加以弯曲。先前已知显示器弯曲部分的最小可获得半径为大约6mm。这一半径在例如汽车仪表板中是过大的。EL灯电极上述夹带或接线片的配合(fitting)也是有问题的。这是因为所述电极由非常薄的层形成，而夹带或接线片与电极层相比是相对厚的材料条带。

发明内容

本发明的目的是消除先前技术的这些和进一步的缺点。

本发明提供一种三维电致发光显示器，包括具有多个层和透明或者半透明的前部分(2)的电致发光器件(20)、弯曲的过渡部分(6)、以及设置在前部分后面的电致发光装置(10)，其特征在于，至少电致发光器件(20)的各层以如下方式粘着，即过渡部分(6)的曲率半径小于1mm而不会在电致发光器件(20)的各层中产生破裂，其中电致发光器件(20)包括：

前电极；和

背电极，

其中前电极的材料是用高柔韧性粘合剂加以修饰的聚-3，4-亚乙二氧基噻吩，聚苯胺和/或聚吡咯导电材料；而背电极的材料是用高柔韧性粘合剂加以修饰的无机或有机基导电材料。

根据本发明的上述显示器的一个实施例，其特征在于，电致发光装置(10)包括前平面电极(11)和背平面电极(12)，所述前平面电极(11)和背平面电极(12)彼此相距一定距离，电介质(13)位于所述前平面电极(11)和背平面电极(12)之间，其中如果向电极施加电压，所述电介质能够导致发光。

根据本发明的上述显示器的一个实施例，其特征在于，前部分(2)作为一个膜实现，其中在膜(2)的背部或后部大区域上设置图形(9)，并且电致发光装置(10)的前平面电极(11)设置在图形层上。

根据本发明的上述显示器的一个实施例，其特征在于，电致发光装置(10)的背平面电极(12)的外部大区域设置有覆盖层(14)。

根据本发明的上述显示器的一个实施例，其特征在于，一个主体(1)设置在电致发光器件(20)的外部大区域上。

根据本发明的上述显示器的一个实施例，其特征在于，该主体(1)设置有至少一个凹陷，所述凹陷具有至少一个与主体(1)的前部区域基本上垂直的侧壁，并且设置于主体(1)前壁的电致发光装置(10)通过一个相应部分在凹陷内延伸，并且电致发光装置(10)的所述相应部分挤压该凹陷的侧壁。

根据本发明的上述显示器的一个实施例，其特征在于，设置有能够将DC电压转变为AC电压的逆变器(16)，其中所述逆变器的输出与电致发光装置(10)连接，并且逆变器(16)至少可以部分地结合进显示单元的主体(1)的材料内。

根据本发明的上述显示器的一个实施例，其特征在于，所述电致发光器件的所述各层之一是包括PEDOT、聚苯胺和聚吡咯中的至少一种的电极。

本发明还提供一种用于制造本发明的上述任一种显示器的方法，其特征在于，提供基本上为平面的膜(2)，在所述膜的大区域中的一个内设置有图形(9)，并且电致发光装置(10)以如下方式设置在膜(2)上，即所述电致发光器件(20)的前电极位于膜(2)的设置有图形(9)的一侧。

根据本发明的上述方法的一个实施例，其特征在于，电致发光器件(20)被热成形。

根据本发明的上述方法的一个实施例，热成形的电致发光器件(20)具有在该热成形的电致发光器件后面注入模制的塑料。

本发明还提供一种用于制造上述显示器的方法，其特征在于：提供基本上为平面的膜(2)；在所述基本上为平面的膜上提供电致发光装置(10)，这通过下述步骤完成：在所述基本上为平面的膜上提供电致发光装置(10)的前平面电极；在所述前平面电极上提供包含电介质材料的进一步层；在所述电介质层上提供背平面电极；向所述电致发光装置(10)的后侧提供覆盖层(14)，其中最终的电致发光显示器被热成形、模压、中空模压、实心模压等。

附图说明

下面，参考附图对本发明的实施例进行更详细的解释，其中：

图1显示了本三维电致发光显示器一个实施例的前侧的平面图，

图2显示了通过图1所示结构部分的纵剖面，

图3显示了通过半成品细部的剖面，半成品的进一步处理将产生图1所示的显示单元，

图4显示了通过图3半成品的剖面，其中所述产品经过了热成形处理，

图5显示了通过图4半成品的剖面，其中所述产品具有注入模制(injection-molded)在其后面的适当材料，其构成了本显示单元的主体，

图6显示了通过模具的剖面，其中能够产生与图5一致的主体，

图7显示了通过依照图1和图2的显示单元区域细部的剖面，其中布置了接触点，

图8显示了通过依照图1和图2的显示单元一个边缘区域细部的剖面，其中也可以布置接触点，

图9显示了通过本显示器主体内部设置电源处的剖面，

图10显示了通过本显示器弯曲部分的纵剖面。

具体实施方式

图1显示了本三维电致发光显示器一个可能实施例前侧的平面图。该三维电致发光显示器下文也进行简称。图2显示了图1所示单元的纵剖面。显示单元具有基本上平面的(areal)主体1，其安装有电致发光器件20。该器件20基本上设置于主体1的前部区域103，并能够允许显现出期望的图形表示进行发光，例如图象、数字等。所述主体1用合适的塑料制成，如果所述塑料能够在注入模制处理中进行处理则具有优势。材料可以包括，作为实例，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)族。

具有圆形轮廓的凹陷101在所示出显示单元主体1的前侧103内实现。所述凹陷101具有圆形外周侧壁102，其内部区域几乎与主平面或者与平面主体1的前侧面103成直角。凹陷101内部区域102的这一部分的表面与主体1的前部区域103相毗连。从而外周侧壁102由平面主体1的前侧壁103向下和向后突出。图2进一步显示，电致发光器件20的部分201在主体凹陷101的内部延伸并覆盖与凹陷101接界的壁102内部区域的一部分。

凹陷101进一步包括底部105，其在示出实例中设置在凹陷101外周侧壁102的大约半高处。在所述底部105的中心制造开口106，通过该开口，作为实例，电位计(未显示)的心轴可以通过。致动旋钮可以固定在电位计心轴的凸起端。加宽轨迹107(图1)实际上与凹陷壁102平行设置，它指示了受控变量(例如体积)获得其更大数值的方向。

在该单元的主体1另外区域内制造空腔7，该空腔向后部或后方开口。所述空腔7可以具有四边形轮廓。在该实例中，所述空腔7通过四个壁43侧面地加以限界(laterally bounded)，该壁43由主体1平面部分103的后侧面向后突出。空腔7用于接收为电致发光器件20提供电力的电源15。在图2所示实例中，空腔7位于所述凹陷101的下面。图2还示出了接触柱17和18，通过它们将例如12伏的DC电压馈给到电源15。所述接触柱17和18布置在电源15远离电致发光器件20的一侧。

图3显示了通过光致发光器件20结构的纵剖面，该实例中，图3仅包括图2中示出的器件20的一部分或细部。电致发光器件20包括前部透明的或者至少半透明的平面部分2，其在图3的正上方显示。膜2必须进一步具有能够被热成形的性能。适合于产生这种膜2的塑料是通常为人所知的。作为实例，Bayer AG公司生产的商标为的膜可以作为其它这种类型材料的代表。为了获得特殊的效果，膜2还可以通过多层结构加以实现。

图3中示出的膜2的下侧或后侧设置有二维图形9.所述图形9可以是例如三维图形表示，例如符号、图象、数字等.该图形9的内容由离散元件8定义，其彼此相互间隔加以放置并且插入在窗口81内.通过图形元件8之间的窗口81到达膜2的光线再现图形9的内容.在图3所示的剖面图中，图形元件8显示为安装在膜2背侧或后侧上的离散直线.因此，这些图形9布置在光致发光器件20的内部，在该处它们受到保护免受磨损和其它由例如布置在其前面的膜2造成的不利影响.

膜2的后侧，从而以及图形9的后侧被指定为实际的发光装置10，其是示出实例中的电致发光装置。在下文，该装置也称作EL装置或EL灯10。EL装置10具有两个平面电极，称作前电极11和背电极12，它们彼此间隔一定的距离加以布置。在所述电极11和12之间设置电介质13。在向EL装置10的电极11和12施加工作电压时，所述电介质13能够发光。在EL装置10的后侧沉积用绝缘材料制成的覆盖层14。

在制造本单元期间，首先制造电致发光器件20。在第一生产步骤中，提供膜2。这意味着，膜2初始以其无形变形式，也就是基本上为平面的形式存在。随后，所述膜2用作EL器件20内的载体(carrier)，另外精确地讲，也用作EL装置10的载体。膜2的后侧或背侧通过例如印刷设置有一个或多个图形9。在进一步的生产步骤中，EL装置10的第一电极，也就是前电极11，安装在图形9的后侧，并且位于膜2后侧图形元件8之间未被覆盖的区域上。这也可以用本身已知(known per se)的方法实现。当选择这一方法时，必须小心以保证前电极11尽可能良好地粘附在膜2上。而且，前电极11的材料必须不仅可以导电而且透明或者至少半透明。前电极11的材料可以是无机或有机基导电材料，例如和/或聚苯胺和/或聚吡咯，其用高柔韧性粘合剂加以修饰，例如基于PU、PMMA、PVA。

向所述前电极11提供另一层(further layer)13，所述另一层由已经提及的电介质材料构成。所述材料可以包括例如ZnS、BaTiO₃和所述高柔韧性粘合剂的混合物。

最后，在所述电介质层13的自由表面也就是后表面上沉积第三层，该所述层构成背电极12。所述背电极12的材料可以是无机或有机基导电材料，例如

和/或聚苯胺和/或聚吡咯，其用高柔韧性粘合剂加以修饰，例如基于PU、PMMA、PVA。为了改良导电性，所述层12的材料可以添加银或碳，和/或增补由这些材料制成的层。

最后，向EL装置10的后侧提供覆盖层14。

由于该电致发光器件20的后续处理，电致发光装置10的各个层也尽可能良好地彼此粘着是非常重要的。11-14各层的上述组成不仅保证所述层彼此牢固的粘着，而且保证以前不能获得的所述层的可扩展性(expansibility)。

现在对电致发光器件20，其中EL装置10牢固地粘着在膜2上，进行热成形、模压(embossed)、中空模压(hollow-embossed)、实心模压(solid-embossed)等(图2和4)。此外，以这种方式形成的电致发光器件20还可以具有抬升(elevation)3和凹陷4(图2)。EL器件20的这些部分3和4的厚度与电致发光器件20未变形部分5(图2)的厚度基本上相同。

在电致发光器件20的所述变形期间，甚至可能在电致发光器件20内获得对电致发光器件20的功能没有有害影响的穿孔。图4显示了EL器件20一个区域的纵剖面，其具有该种穿孔110。所述穿孔110具有圆形轮廓，且所述轮廓通过呈短管件(short tubular piece)形式的延伸件(extension)201相毗连(adjoined)。所述延伸件201的壁111或多个壁与电致发光器件20的端面29几乎为直角α。

延伸件201由EL器件20的材料部分形成，该部分位于穿孔110的所述圆形轮廓内并通过热成形拉伸进穿孔110。EL器件20的弯曲过渡部分(curved transition portion)6(图4和10)位于延伸件201和EL器件20包围穿孔110的平面部分之间。所述过渡部分6的曲率半径能够保持地很小，所述过渡部分从电致发光器件20的端面29延伸直到所述延伸件201的侧面部分111。此外，由于层2、9和11-14彼此不可移动地粘着，以及由于此前未能获得的所述层2、9和11-14的扩展性，过渡部分6的曲率半径可以小于1mm，且在EL器件20的层内没有裂缝出现。而且，延伸件201的壁111对电致发光器件20的端面29可以为几乎90度的角度α，也就是，几乎垂直。

电介质13构成与EL器件20的电极11和12相比相对厚的层。

该电介质层13可以包括多个彼此叠置的层。EL器件20过渡部分6的相应部分在图10中被大大放大地加以显示。

图10中示出的电致发光器件20具有电介质层13，其由三个层131、132和133构成。所述层131、132和133可以用上述电介质材料的一种制成，或者它们可以用不同的电介质材料制成。在生产EL器件20期间，层131、132和133单独而连续地设置在前电极11和先前已设置的各个层上。

延伸件201的底部边缘115是空闲的(free)。由于电致发光器件20的各个层彼此非同寻常的(extraordinary)粘着，已经提及，并且由于其高扩展性，电致发光器件20的热成形部分201也能够保持其原始结构或者存在于前部区域103内的结构。从而，所述延伸件201的圆柱内区域111也能够辐射由电致发光装置10产生的光线。

在本发明的这一实施例中，有可能以如下方式设置延伸件201的自由端部分115，即电极11和12并不到达切割边缘115。前电极11和背电极12均在离切割边缘115一定距离处结束。相反，覆盖层14和电介质层13均都达到切割边缘115区域。此外，这还具有相对安全的优点，即处于相对高电势的电极11和12不会接触，因为它们的自由末端都至少被覆盖层14的绝缘材料覆盖。而且，达到切割边缘115的层13和14防止湿气(moisture)渗透进电致发光器件20各个层之间空间的可能。

热成形之后，将主体1设置在电致发光器件20的后侧。这可以通过例如适合于被注入模制(injeetion-molded)在电致发光器件20后面的材料加以实现。适合于此的一些材料已经在上面提及。图5显示了通过依照图2的其中布置有凹陷的单元细部的纵剖面，精确地讲，与主体1布置了管件形式延伸件201的相应部分结合在一起。可以理解，在后面进行注入模制时，主体部分1的材料设置在延伸件115的外侧。

图6显示了模具30，其中能够通过在电致发光器件20的后面进行注入模制生产图1和2所示的单元。所述模具30具有下部件31和上部件32，其彼此配合并且以如下方式加以操作，例如，当所述模具30打开和关闭时，它们能够转动或者能够相对于彼此以本身已知的方式直线地移位。第一压模嵌入件(die insert)33位于模具的下部件31内，而第二压模嵌入件34位于模具的上部件32内。各个压模嵌入件33或34中的空腔表面的轮廓(course)与显示单元待通过相应压模嵌入件33或34加以模铸的一侧的期望表面轮廓一致。在模具的下部件31内制造沟道37，通过该沟道将待流入模具空腔内的材料引入到模具30内并在其中进行分布。

膜2的表面轮廓已经联系图2加以说明.上压模嵌入件34内的空腔表面轮廓必须与膜2前部区域或外表面的轮廓一致.同样的要求相应地应用于下压模嵌入件33的空腔表面形式.这里应当首要注意两个突出部分38和39，其彼此以一定的距离加以布置并且从下压模嵌入件33的空腔表面突出.所述突出部分38和39的高度以如下方式选择，即在后面进行注入模制处理期间，所述突出部分38和39的端面向EL器件20的后侧施加压力.结果，两个沟道38和39在主体1的这一区域内保持中空(free)，所述沟道的使用在下面加以说明.

已经提及的电源15包括电子部件，即逆变器(converter)16，其将相对低的例如12V DC电压转变为操作EL装置10所需的相对高的AC电压。在示出实例中，所述逆变器16结合进已经提及的主体1的空腔7内，并且在例如夹套44的辅助下固定在适当位置。相反，逆变器16可以只是部分地结合进显示单元的主体1内或者它可以作为一个独立于显示单元的单元存在。

同样已经提到过，接触柱17和18从逆变器16的后侧突出，并且可以部分地突出于主体1的材料。例如蓄电池(未示出)的一种DC电压源电极可以与突出于主体1的柱(pin)17和18部分连接。操作电致发光器件20所需的电压可以为110V/400Hz，并且通过接触装置21和22与电致发光器件20连接。(图7、8和9)

第一个所述接触装置21与EL灯10的背电极12接触。第二个接触装置22与EL灯10的前电极11接触。第一个所述接触装置21位于主体部分1的第一沟道38内。第二个接触装置22位于主体部分1的第二沟道39内。在示出实例中，各个接触装置21或22分别包括弹簧、螺旋弹簧210或220。弹簧210和220分别挤压逆变器16的相应导电输出点211和221的一个末端。第一接触装置21的弹簧210的另一端挤压EL装置10的背电极12的材料。第二接触装置22的弹簧220的另一端挤压EL装置10的前电极11的材料。

图7中示出的布置涉及如下情况，即接触装置21和22设置在如下EL灯10的区域内，即EL灯10的电极11和12并不彼此叠置(lieabove one another)。例如在图7所示EL灯10的边缘部分42内便是如此。在所述边缘部分42中，背电极12的边缘与EL灯10的边缘42的距离大于与前电极11的边缘的距离。只有覆盖电极14会到达EL灯10的边缘42，所述电极用绝缘材料制成。

如果要通过EL灯10内部区域内的电源15获得EL灯10的电极11和12的接触，其中电极11和12彼此叠置，那么与前电极11接触的接触装置22的用于通道的开口43必须在背电极12层内制造。背电极12内的开口43必须足够大，以便所述接触装置22不与背电极12接触。为此，如果背电极12内的开口43足够大以致能够防止前电极11的接触装置22的弹簧220与背电极12相接触，则通常足够了。

通过在电致发光器件20后面进行注入模制制造出显示单元主体部分1之后，电致发光器件20粘着在主体1上。然后将已经提及的电源15插入到主体1的空腔7内，精确地讲，使接触装置21和22位于主体1的沟道38和39内。然后将电源16压入到空腔7内，直到弹簧210和220的前端分别挤压电致发光装置10相应电极12和13的导电层。之后，将电源15也固定在这一位置，这可以通过例如合适的粘合剂或类似物实现。

图8显示了关于如何能够将电源15设置在主体1内的另一个可能的实例。在该实例中，电源15的大部分结合进主体1内。为了产生这一布置，使用了平面适配件(areal adapter piece)46.在所述适配件46中，有垂直于适配件46主区域延伸的沟道48和49.适配件46的一个大区域粘合在EL灯10的覆盖层14上.然后以如下方式将电源15设置在适配件46上，即电源15的各个弹簧38或39分别以如下方式通过一个沟道48或49，其中弹簧的前端分别挤压EL灯10的相应电极11或12.逆变器16的前侧粘合在适配件46远离EL灯10的大区域上.如此制备的半成品可以插入到模具30内，从而在其后面注入模制主体1的材料.模具30的下部件31被成形为使主体1的材料也位于逆变器16的后面，且只有柱17和18部分突出于主体1的所述材料，在柱17和18上能够施加已经提及的DC电压.

显示单元包括主体1和EL器件20。所述电致发光器件20包括膜2和电致发光装置10，它们共同形成一个整体。膜2面对电致发光装置10的区域设置有待显示的图形9。电致发光装置10包括前电极11和背电极12，电极之间设置有电介质13。前电极11设置在再现图形9的层上，并与所述层构成一体。与电致发光器件20的电极11和12相接触的电源15布置在电致发光器件20的区域内。

Claims (12)

1.一种三维电致发光显示器，包括具有多个层和透明或者半透明的前部分(2)的电致发光器件(20)、弯曲的过渡部分(6)、以及设置在前部分后面的电致发光装置(10)，其特征在于，至少电致发光器件(20)的各层以如下方式粘着，即过渡部分(6)的曲率半径小于1mm而不会在电致发光器件(20)的各层中产生破裂，其中电致发光器件(20)包括：

前电极；和

背电极，

其中前电极的材料是用高柔韧性粘合剂加以修饰的聚-3，4-亚乙二氧基噻吩，聚苯胺和/或聚吡咯导电材料；而背电极的材料是用高柔韧性粘合剂加以修饰的无机或有机基导电材料。

2.权利要求1的显示器，其特征在于，电致发光装置(10)包括前平面电极(11)和背平面电极(12)，所述前平面电极(11)和背平面电极(12)彼此相距一定距离，电介质(13)位于所述前平面电极(11)和所述背平面电极(12)之间，其中如果向电极施加电压，所述电介质能够导致发光。

3.权利要求1的显示器，其特征在于，前部分(2)作为一个膜实现，其中在膜(2)的背部或后部大区域上设置图形(9)以形成图形层，并且电致发光装置(10)的前平面电极(11)设置在图形层上。

4.权利要求2的显示器，其特征在于，电致发光装置(10)的背平面电极(12)的外部大区域设置有覆盖层(14)。

5.权利要求1的显示器，其特征在于，一个主体(1)设置在电致发光器件(20)的外部大区域上。

6.权利要求5的显示器，其特征在于，该主体(1)设置有至少一个凹陷，所述凹陷具有至少一个与主体(1)的前部区域基本上垂直的侧壁，并且设置于主体(1)前壁的电致发光装置(10)通过一个相应部分在凹陷内延伸，并且电致发光装置(10)的所述相应部分挤压该凹陷的侧壁。

7.权利要求1的显示器，其特征在于，设置有能够将DC电压转变为AC电压的逆变器(16)，其中所述逆变器的输出与电致发光装置(10)连接，并且逆变器(16)至少可以部分地结合进显示单元的主体(1)的材料内。

8.权利要求1到7中任一项的显示器，其特征在于，所述电致发光器件的所述各层之一是包括PEDOT、聚苯胺和聚吡咯中的至少一种的电极。

9.一种用于制造权利要求1到8中任一项的显示器的方法，其特征在于，提供基本上为平面的膜(2)，在所述膜的大区域中的一个内设置有图形(9)，并且电致发光装置(10)以如下方式设置在膜(2)上，即所述电致发光器件(20)的前电极位于膜(2)的设置有图形(9)的一侧。

10.权利要求9的方法，其特征在于，电致发光器件(20)被热成形。

11.权利要求10的方法，其特征在于，热成形的电致发光器件(20)具有在该热成形的电致发光器件后面注入模制的塑料。

12.一种用于制造权利要求1到8中任一项的显示器的方法，其特征在于：

提供基本上为平面的膜(2)；

在所述基本上为平面的膜上提供电致发光装置(10)，这通过下述步骤完成：

在所述基本上为平面的膜上提供电致发光装置(10)的前平面电极；

在所述前平面电极上提供由电介质材料构成的进一步层；

在所述电介质层上提供背平面电极；

向所述电致发光装置(10)的后侧提供覆盖层(14)，

其中最终的电致发光显示器被热成形、模压、中空模压、实心模压等。

Images