DE19802269A1

DE19802269A1 - Elektrolumineszenzelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19802269A1
Application number: DE19802269A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Starzacher; Ferdinand Ing Lutschounig
Original assignee: PHILIPS LEITERPLATTEN AT GmbH
Current assignee: PHILIPS LEITERPLATTEN AT GmbH
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1998-10-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrolumineszenzelement mit schichtweiser und/oder planarer Elektrodenanordnung, welches bei Anlegen einer entsprechenden Versorgungsspannung zum Leuchten gebracht werden kann, sowie dessen Herstellverfahren und seine Anwendung.

Die Herstellung von Elektrolumineszenzelementen mit einer sogenannten planaren Elektrodenanordnung ist bereits aus DE 19 34 946, DE 38 02 318 und 38 02 317 bekannt. Diese Art der Herstellung ist aber mit einigen gravierenden Nachteilen gegenüber dem Schichtaufbau (bekannt aus DE 40 23 693 oder DE 20 12 803) behaftet, so daß zur Zeit keine derartigen planaren Elemente am Markt zu finden sind.

So hängt zum Beispiel das sich ausbildende elektrische Feld und damit die erreichbare Helligkeit des Leuchtelementes, erzeugt durch die Leuchtkraft der Leuchtpigmente in einer Elektrolumineszenzschicht, stark vom Abstand zwischen den Elektroden ab. Technisch und vor allem wirtschaftlich sind der Herstellung einer großen Anzahl paralleler Leiterbahnen mit geringem Abstand aber Grenzen gesetzt. Der Abstand der Elektroden zueinander ist im Schichtaufbau typischerweise um mehr als die Hälfte geringer als in der Planartechnik. Um diesen Nachteil des planaren Aufbaus zu kompensieren muß man das elektrische Feld erhöhen, was einen Mehraufwand bei der Isolation bedeutet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von Elektrolumineszenzelementen in unterschiedlichen Ausführungsformen zu beschreiben, und Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, wobei die Abstände der Elektroden gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik deutlich verringert sind, wodurch das Elektrolumineszenzelement kostengünstig, mit langer Lebensdauer, hoher Leuchtkraft und Funktionalität bei der jeweils zur Verfügung stehenden Energieversorgung herstellbar sein soll.

Gelöst wird diene Aufgabe durch wahlweise kombinierte Anordnung der Elektroden, und der Isolier- und Elektrolumineszenzschichten, gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, und den Verfahren zur Herstellung dieser Anordnungen gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 19 und folgende.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß eine Elektrodenanordnung für Lumineszenzelemente im Mehrschichtaufbau, zum Teil in Kombination mit zusätzlichen planar angeordneten Elektroden vorgeschlagen wird, welche eine erhöhte Leuchtdichte aufweisen.

Die unterschiedlichen Anordnungen der einzelnen leitenden und nichtleitenden Schichten werden durch Aufpressen einer kunststoffbeschichteten Kupferfolie und/oder durch Auftragen einzelner leitender oder nichtleitender Schichten mittels Siebdruckverfahren, auf eine als Trägermaterial wirkende kupferkaschierte Platine, erzielt.

Je nach Anwendungsfall werden eine oder mehrere, nachfolgend noch näher beschriebene, leitende oder nichtleitende Schichten auf den Grundkörper aufgebracht.

Beim Mehrschichtaufbau wird als Basis- bzw. Trägermaterial für das Elektrolumineszenzelement vorzugsweise eine herkömmliche Leiterplatte verwendet. Es wird eine entsprechende Struktur aus dem Basiskupfer der Leiterplatte hergestellt, die sowohl aus parallel angeordneten Leiterbahnen wie auch aus einer beliebigen Leiterbahnstruktur bestehen kann.

Ausgehend von dieser Struktur wird darauf in einem speziellen Verfahren eine kunststoffbeschichtete Kupferfolie gepreßt. Befinden sich die parallelen Elektroden eines Poles auf der Basisleiterplatte und werden die Elektroden des zweiten Poles aus der Kupferfolie gebildet, so hat dies den großen Vorteil, daß die Elektroden der beiden Pole durch die Kunststoffbeschichtung der Kupferfolie (beispielsweise 30 µm dick) voneinander elektrisch getrennt sind.

Die kammartige Struktur der Elektroden kann dabei beibehalten werden, jedoch mit dem Unterschied, daß sich die Elektroden der beiden Pole bei dieser Ausführung auf zwei unterschiedlichen Ebenen befinden.

Durch diese Aufteilung der beiden Elektrodenausformungen auf zwei voneinander isolierten Ebenen, kann der Abstand zwischen den Elektroden beliebig variiert bzw. verringert werden, je nachdem wie die Leiterbahnen auf der aufgepreßten Kupferfolie zu den Leiterbahnen auf dem Basismaterial positioniert werden.

Da die Elektroden des jeweiligen Poles auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, wird der erforderliche Leiterbahnabstand pro Lage entsprechend vergrößert. Das bedeutet, daß die kammartigen Elektroden damit prozeßtechnisch wesentlich einfacher und wirtschaftlicher herzustellen sind. Zudem weist die Kunststoffbeschichtung der Kupferfolie eine hohe Gleichmäßigkeit auf, und garantiert somit einen konstanten Abstand der beiden Elektrodenschichten gegeneinander.

Eine zweite Ausführungsform baut auf der ersten auf. Hier bildet die Kupferschicht der Platine jedoch eine Zusatzelektrode zur Verstärkung des elektrischen Feldes, was eine zusätzliche Anregung der Leuchtpigmente in der Elektrolumineszierenden Schicht, und damit eine größere Lichtausbeute bewirkt. Sie ist elektrisch leitend mit der darüberliegenden Schicht verbunden. Die Elektrode für den zweiten Pol wird über die Isolierschicht der Kupferfolie aufgebracht. Dadurch entstehen bei anlegen einer elektrischen Spannung an den Polen zwei elektrische Felder. Das erste Feld entspricht in seiner Wirkungsweise dem in der vorgenannten Ausführung, das zweite Feld bildet sich nun über das erste Feld hinweg zwischen der Deckelektrode und der Zusatzelektrode, gebildet aus der Kupferkaschierung der Platine aus, und verstärkt so das erste Feld. Die Ausführungsform der Elektroden kann dabei beliebig gewählt werden.

In einer anderen Ausführungsform kann zusätzlich zu der kunststoffbeschichteten Kupferfolie mittels Siebdruck eine Isolationsschicht aufgebracht werden, auf die anschließend die Leiterbahnen mittels verschiedener Leitpasten auf Basis Kupfer, Silber oder Carbon aufgebracht werden, so daß insgesamt drei leitende Schichten übereinander liegen.

Anschließend wird die Elektrolumineszenz-Schicht aufgedruckt. Unter dieser Elektrolumineszenzschicht 6 kann ein Dielektrikum, das vorzugsweise reflektierend ausgeführt ist, gedruckt werden. Das Dielektrikum kann aber auch durch das Trägerharz der Elektrolumineszenzfarbschicht gebildet werden. Separate Dielektrikums- und/oder Isolationsschichten können somit entfallen.

Da nur in den Bereichen zwischen den beiden Elektrodenausformungen die elektrische Feldstärke jene für die Elektrolumineszenz-Anregung erforderliche Feldstärke von einigen 10⁶ Volt pro cm erreicht, werden nur in diesen Bereichen Phosphorpasten zum Leuchten angeregt. So kann bei entsprechend feiner Elektrodenanordnung sowohl eine nahezu flächige Leuchtfeldgestaltung erreicht werden, als auch ein ganz speziell gestaltetes Leuchtfeldgebilde.

Anschließend kann eine transparente Dekor- oder Deckschicht zur optischen Gestaltung aufgetragen werden.

In einer weiteren Ausführungsform können dem Trägerharz der Leuchtpigmente bzw. dem transparenten Decklack Additive beigemischt werden, die die Dielektrizitätskonstante dieser Schichten (typisch 3-5 bei 1000 Hz) erhöhen, bzw. kann eine separate Schicht auf die Leuchtpigmentschicht aufgebracht werden die ebendiese Eigenschaft einer hohen Dielektrizitätskonstante aufweist. Die damit erreichbare Verstärkung des elektrischen Feldes bewirkt eine zusätzliche Anregung der Leuchtpigmente.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von einigen wenigen Ausführungsformen näher dargestellt und es sollen dabei die erfindungswesentlichen Merkmale hervorgehoben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Elektrolumineszenzfeld mit planarer bipolarer Elektrodenanordnung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der planaren bipolaren Elektrodenanordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt A-A durch die planare bipolare Elektrodenanordnung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Elektrolumineszenzfeld, wobei die Elektroden 2a des einen Pols a durch die Kupferschicht der Platine und die Elektroden 2b oder 8b des zweiten Poles b durch eine aufgepreßte Kupferfolie gebildet werden.

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Elektrolumineszenzfeld mit planarer Elektrodenanordnung 8a, 8b und einer zusätzlichen darunterliegenden Elektrode 2a, gebildet aus der Leiterschicht der Platine, zur Verstärkung des elektrischen Feldes;

Fig. 5a zeigt den Feldaufbau bei der Anordnung nach Fig. 5.

Fig. 6 einen Schnitt durch ein Elektrolumineszenzfeld mit schichtweiser Elektrodenanordnung 8a und 9b und einer zusätzlichen Elektrode 2a zur Verstärkung des elektrischen Feldes, wobei die planar nebeneinanderliegenden Elektroden eines Poles 8a oder b durch Kupferfolie und/oder durch Siebdruck aus Leitpasten aufgebracht sind;

Fig. 7 einen Schnitt durch ein Elektrolumineszenzfeld mit planarer Elektrodenanordnung 2a, 2b, wobei eine zusätzliche Schicht 15 mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante auf die Elektrolumineszenzschicht aufgebracht ist.

In Fig. 1 sind auf einem Leiterplattensubstrat 1 die strukturierten Kupferleiterbahnen 2a und 2b dargestellt, wobei die Leiterbahn 2a die eine Elektrode (Pol a der Spannungsversorgung) und Leiterbahn 2b die andere Elektrode (Pol b der Spannungsversorgung) des Elektrolumineszenzelementes bildet. Auf die Basiselektroden 2a, 2b kann zunächst eine Isolations- beziehungsweise Dielektrikumschichten mit gutem Rückstrahleffekt aufgebracht werden. In diesem Beispiel wird jedoch auf die Elektrodenanordnung direkt eine Schicht von Elektrolumineszenzfarbe 6 aufgebracht. Die Elektrolumineszenzfarbe 6 ist dabei mit einer geeigneten, elektrisch gut isolierenden Trägersubstanz vermischt, so daß eine separate Isolationsschicht nicht notwendig ist. Üblicherweise kommt dann noch eine bis auf die Kupferanschlußflächen vollflächige Schutzschicht, wobei im vorliegenden Fall bevorzugt ein transparenter Lötstopplack Verwendung findet, da damit auch eine Lötbadbeständigkeit und eine zusätzliche Sperre gegen Wasserdampf gewährleistet ist. Je nach Ausführungsform können diverse Isolations- bzw. Dielektrikumsschichten in sinnvoller Reihenfolge da zukommen oder entfallen.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in Fig. 1 gezeigten planaren Elektrodenanordnung. Man erkennt, daß die Elektroden 2a, 2b über die gesamte vorgesehene Leuchtfläche 10 angeordnet sind und kammartig ineinandergreifen, so daß sich zwischen den Elektroden ein mäanderförmiger Zwischenraum 7 bildet. Die Breite der Elektroden beträgt vorzugsweise 50 µm bis 500 µm. Die Elektroden 2a, 2b werden jeweils im Wechsel mit geringem gegenseitigen Abstand Zwischenraum 7 von vorzugsweise 50 µm bis 500 µm auf dem Substrat angeordnet.

Über diese Elektrodenanordnung werden nun eine oder zwei elektrisch isolierende Dielektrikaschichten 4, 5 gedruckt, wobei diese Schichten 4, 5 bei entsprechender Wahl der Lumineszenzfarbe auch entfallen können.

Auf die Dielektrikaschicht 4, 5 wird dann die Elektrolumineszenzschicht 6 gedruckt, und zwar vorzugsweise im Bereich der Zwischenräume 7 zwischen den Elektroden 2a, 2b. Wird nun an den Elektroden 2a, 2b, eine Spannung angelegt, so bildet sich in den Zwischenräumen 7, zwischen den Elektroden 2a und 2b, ein elektrisches Feld aus, welches die Lumineszenzschicht 6 über diesem Bereich zum Leuchten anregt.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Anordnung gemäß Fig. 2. Man erkennt die wechselweise auf dem Substrat 1 angeordneten Elektroden und die schichtweise auf die Elektrodenanordnung aufgedruckten Isolations- und Lumineszenzschichten 4-6. Die Hauptstrahlrichtung des Lumineszenzelementes ist durch die Pfeile 11 angedeutet.

In dieser Darstellung ist die planare Elektrodenanordnung, bestehend aus den Elektroden 2a, 2b, durch eine erste Isolationsschicht 4 abgedeckt. Diese Isolationsschicht 4 soll eine gute Isolationsfähigkeit aufweisen und eine niedrige Dielektrizitätskonstante.

Die darüber liegende zweite Isolationsschicht 5 soll gute Reflexionseigenschaften aufweisen. Dies wird z. B. durch Beifügung von Weiß-Pigmenten erreicht. Die Isolationsschicht 4 hat also vornehmlich eine Isolationsaufgabe, während die Isolationsschicht 5 vornehmlich die Aufgabe hat, einen guten Reflektor darzustellen.

Fig. 4 zeigt die Ausführung eines schichtweise aufgebauten Elektrolumineszenzelementes. Die Elektroden 2a für den Pol(a) der Spannungsversorgung werden aus der Kupferkaschierung des Leiterplattenbasismaterials gebildet. Die Elektroden 2b für den zweiten Pol(b) der Spannungsversorgung werden aus einer aufgepreßten, kunststoffbeschichteten Kupferfolie 8 gebildet.

Auf diese Elektrodenanordnung kann eine Isolations beziehungsweise Dielektrikumsschicht 4 mit gutem Rückstrahleffekt aufgebracht werden. Anschließend werden die Elektrolumineszenzschicht 6 und Deckschicht 14 aufgedruckt. Die Elektroden 2a sind jeweils elektrisch miteinander verbunden, und die Elektroden 8b sind ebenfalls elektrisch miteinander verbunden, und bilden somit jeweils einen Pol (a bzw. b) des Lumineszenzelementes.

Kennzeichnend für diese Ausführungsform ist, daß auf dem Substrat 1 zunächst eine Kupferkaschierung vorhanden ist, wobei im Siebdruckverfahren die später definierten Leiterbahnen der Pole 2a mit einem ätzresistenten Lack aufgedruckt werden. Das überflüssige Kupfer wird dann weggeätzt, so daß die Pole 2a übrig bleiben.

Wenn man nun in gleicher Ebene wie die Pole 2a die Pole 8b drucken würde, dann ist dies mit dem Nachteil verbunden, daß die beiden Pole bedingt durch die Siebdrucktechnik, nur einen bestimmten Mindestabstand haben können, der ein bestimmtes Maß nicht unterschreiten darf. Andernfalls würde es zwischen den (relativ geringen Abständen) zu elektrischen Schlüssen kommen, was die Funktionsfähigkeit des Elektrolumineszenzelements verhindert.

Hier setzt die Erfindung ein, die vorsieht, daß die Pole 8b durch eine aufgepreßte Kupferfolie gebildet werden, an deren Unterseite eine Beschichtung aus einem Kunststoff besteht. Die Beschichtung 8c wird auf die vorher geätzten Pole 2a aufgepreßt und wirkt als Isolierung zwischen diesen Polen 2a und natürlich auch noch als Isolierung zu den auf anderem Polarität darüber liegenden Polen 8b.

Hiermit dringt also diese Kunststoffbeschichtung 8c in den Zwischenraum zwischen die Pole 2a hinein und isoliert diese voneinander.

Die Pole 8b werden in gleicher Weise aus einer kunststoffbeschichteten Kupferfolie herausgeätzt, so daß sich eine Trennlinie 16 ergibt, auf welcher die Pole 8b liegen. Durch das lagenweise Übereinanderanordnen der beiden Pole 2a, 8b ist es nun erstmals möglich, den Abstand 17 zwischen diesen beiden Polen in entscheidender Weise zu minimieren, ohne daß die Gefahr besteht, daß es zu Schlüssen oder Überschlägen zwischen diesen beiden Elektroden kommt.

Hierdurch kann in wesentlichem Maße die Leuchtdichte des Lumineszenzelements verbessert werden, weil eben der Abstand 17 sehr klein gehalten werden kann.

Der Abstand 17 ist begrenzt durch die Dicke der Kunststoffbeschichtung 8c von der Oberseite der einen Elektrode 2a in Richtung zur Unterseite der anderen Elektrode 8b.

Es kann zusätzlich eine Isolationsschicht 4 angebracht werden, die beispielsweise auch weiß eingefärbt werden kann, um eine zusätzliche Reflexionsschicht für das Lumineszenzelement zu bilden. Sie kann aber auch entfallen.

Im Falle des Vorhandenseins dieser Isolationsschicht 4 kann sie aus einem derartigen Kunststoffmaterial mit ggf. Beimischungen von Stoffen ausgeführt werden, so daß sich eine hohe Dielektrizitätskonstante ergibt, welche die Leuchtdichte des so erhaltenen Lumineszenzelements noch wesentlich verbessert.

Diese Isolationsschicht 4 wird im Siebdruckverfahren aufgebracht. Oberhalb dieser Schicht ist nun die die Phosphorpigmente tragende Elektrolumineszenzschicht 6 angeordnet, die ebenfalls im Siebdruckverfahren aufgebracht wird.

Wichtig bei diesem Ausführungsbeispiel ist, daß also nun die besagten Elektroden 2a, 8b nicht planar nebeneinanderliegend sondern schichtenweise in Lagen übereinanderliegend angeordnet sind, wodurch die Abstände 17 zwischen den Elektroden wesentlich minimiert werden können und hierdurch in diesem Feldspalt wesentlich höhere Feldstärken erzeugt werden können.

Der Abstand 17 kann sogar gegen Null gehen oder sogar negativ sein, wobei in diesem Falle sich die Elektroden 2a, 8b sogar überlappen. Auch diese überlappende Situation reicht aus, die Elektrolumineszenzschicht 6 noch mit genügend Feldlinie zu durchsetzen, denn auch bei Überlappung ergibt sich ein Streufeld zwischen den beiden sich überlappenden und übereinander angeordneten Elektroden 2a, 8b, welches mindestens teilweise die Elektrolumineszenzschicht 6 durchsetzt und diese zum Aufleuchten bringt.

Insbesondere aufgrund der Tatsache, daß die Isolationsschicht 8c ein sehr guter Isolator ist, werden die Feldlinien veranlaßt, sich nicht direkt auf geradem Wege zwischen den übereinanderliegenden Elektroden 2a, 8b auszurichten, sondern es wird ein beträchtliches Streufeld entstehen, welches geeignet ist, die Elektrolumineszenzschicht 6 zum Aufleuchten zu bringen.

Es wird jedoch bevorzugt, wenn der Abstand 17 positive Werte hat, d. h. wenn eine direkte vertikale Überlappung der beiden Elektroden 2a, 8b nicht stattfindet.

Bei planar nebeneinander liegenden Elektroden war ein Abstand von 150 Mikrometer gewählt worden, was herstellungstechnisch sehr schwierig zu beherrschen ist. Verlegt man nun die Elektroden 8b in eine Lage darüber, dann ergibt sich ein Abstand zwischen Elektroden 2a gleicher Polarität von 500 Mikrometer und dieser Abstand ist wesentlich leichter herstellungstechnisch zu beherrschen als das vorher genannte, geringere Maß.

Aufgrund des Pressvorganges, mit dem die kunststoffbeschichtete Kupferfolie 8, welche die Elektroden 8b trägt, auf die noch freiliegenden Elektroden 2a aufgepreßt wird, kommt es auch zur Ausbildung eines vertikalen Abstandes 18, der in der Zeichnungsfigur nach Fig. 4 als Unterkante der oberen Pole 8b in Richtung zur Oberkante der unteren Pole 2a definiert wird.

Bei diesem Aufpressvorgang ist es möglich, daß sich die Elektroden auch gegenseitig überlappen, d. h. der Abstand 18 kann bis Null gehen oder auch negative Werte einnehmen.

Es wird also bevorzugt, wenn der Abstand 18 negative Werte einnimmt, d. h. wenn sich die Elektroden 2a, 8b in vertikaler Richtung einander überlappen und von geringen Unterschieden abgesehen im wesentlichen wieder eine plane Ebene bilden. Hierbei ist wichtig, daß eben die Elektroden 2a, 8b mit getrennten Herstellungsprozessen hergestellt wurden, so daß also mit der erfindungsgemäßen technischen Lehre des lagenweisen Aufbaus dieses Elements wesentlich geringere Abstände zwischen den Elektroden erreicht werden können, ohne daß Schwierigkeiten bei der Herstellung entstehen.

Fig. 5 zeigt eine planare Elektrodenanordnung 8a bzw. 9a, und 8b bzw. 9b in Schnittdarstellung. Zusätzlich zur planaren Elektrodenanordnung 8a bzw. 9a, und 8b bzw. 9b ist hier eine Zusatzelektrode 2a beliebiger Struktur, gebildet aus der Kupferkaschierung des Leiterplattenbasismaterials, ausgebildet. Diese Zusatzelektrode 2a ist elektrisch leitend mit einem Pol der planaren Elektrodenanordnung hier 8a bzw. 9a verbunden.

Zwischen der planaren Elektrodenanordnung und der Zusatzelektrode wird mindestens eine Isolations beziehungsweise Dielektrikumsschicht 4, 5 mit gutem Rückstrahleffekt aufgebracht.

Die planare Elektrodenanordnung wird entweder durch eine aufgepreßte kunststoffbeschichtete Kupferfolie 8a, 8b oder durch Siebdruck von Leitpasten 9a, 9b erzeugt. Im Fall der Kunststoffolie kann auf die Isolations-bzw. Dielektrikumsschicht(en) 4, 5 verzichtet werden, da die Beschichtung der Kupferfolie bereits diese dieelektrischen Eigenschaften aufweist.

Der Effekt der Zusatzelektrode 2a ist der, daß das entstehende Feld im Bereich der planaren Elektrodenanordnung 8a, 8b bzw. der durch Siebdruck erzeugten Leitpasten-Elektrodenanordnung 9a, 9b verstärkt und verzerrt wird. Es erfolgt damit (durch Hinzunahme der Zusatzelektrode) eine Vergrößerung des Streufeldes, welches sich ohnedies zwischen den fingerförmigen Elektroden 8a, 8b bzw. 9a, 9b ausbildet, weil es zu einem Verdrängungseffekt kommt.

In Fig. 5a sind diese Effekte näher dargestellt. Hier ist gezeigt, daß die Zusatzelektrode als Kupferfolie 2a elektrisch leitfähig ausgebildet, mit der oberen Leiterbahn 8a verbunden ist, die gemeinsam einen Pol des Potentials bilden. Den zweiten Pol des Potentials bilden die Pole der Leiterbahn 8b.

In durchgezogenen Linien sind die Feldlinien 19 dargestellt, die sich ergeben würden, wenn die Zusatzelektrode 2a nicht vorhanden wäre.

Bei Hinzunahme der Zusatzelektroden bei gleichzeitiger leitfähiger Verbindung mit den Leiterbahnen 8a wird das Feld der Feldlinie 19 entsprechend der gestrichelten Darstellung aufgeweitet. Zunächst ergeben sich Feldlinien 20 zwischen den auf verschiedenem Polarität liegenden Elektroden 8b und 2a, wie in Fig. 5a dargestellt.

Wichtig ist jedoch, daß aufgrund der zusätzlichen Feldlinien 20 die Feldlinien 19 nach oben hin verdrängt werden und weitere Feldlinien 21 ausbilden, die nun in besonders günstiger Weise in die darüber liegende (nicht zeichnerisch dargestellte) Lumineszenzschicht eindringen und diese vermehrt zum Aufleuchten bringen. Auf diese Weise wird also die Leuchtdichte der Lumineszenzschicht wesentlich verbessert.

Wichtig bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist, daß selbstverständlich die Elektroden 8a und 8b nicht nur planar nebeneinander liegen können, sondern daß sie auch entsprechend dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fig. 4 in vertikale übereinanderliegenden Lagen teilweise versetzt zueinander angeordnet sind.

Die Anbringung einer Zusatzelektrode 2a wird also sowohl bei planar angeordneten Elektroden nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 als erfindungswesentlich beansprucht, als auch bei versetzt zueinander angeordneten Elektroden entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch ein Elektrolumineszenzelement in einer Ausführungsform mit drei isolierten, übereinanderliegenden, leitenden Schichten 2a, 8a, 9b. Die unterste Leiterschicht 2a stammt von der Platine, die mittlere Leiterschicht 8a stammt von der kunststoffbeschichteten Kupferfolie, und die dritte Leiterschicht 9b wird mittels siebdruckverfahren aus verschiedenen Leitpasten auf der Basis von Kupfer, Silber Carbon oder anderen leitenden Materialien erzeugt. Zwischen den Elektrodenanordnungen befinden sich Isolationsschichten 4, 5.

Die Fig. 6 zeigt also die vorher erwähnte Kombination der Ausführungsform nach Fig. 4 und Fig. 5, weil in Fig. 6 entsprechend der Fig. 4 die Elektroden 8a, 9b teilweise einander überlappend in unterschiedlichen Lagen angeordnet sind. Hierbei sind die oberen Elektroden 9b als Leitpasten im Siebdruck auf die Isolationsschicht 4 aufgebracht.

Fig. 7 zeigt einen Aufbau gemäß Fig. 3. Durch eine zusätzliche transparente Schicht 15 mit hoher Dielektrizitätskonstante wird eine Verstärkung des elektrischen Streufeldes zwischen den Elektroden 2a und 2b erreicht, was eine größere Lichtausbeute bewirkt.

Während in Fig. 3 die Lumineszenzschicht 6 auf zwei unterschiedlichen Isolationsschichten 4, 5 aufgebracht wird, ist in Fig. 7 die Lumineszenzschicht 6 unmittelbar auf die unterste Isolationsschicht aufgebracht.

Auf die planare Elektrodenanordnung werden die Elektrolumineszenzschicht 6 und eine Deckschicht 14 aufgebracht. Wahlweise kann noch über die Elektrolumineszenzschicht eine zusätzliche transparente Schicht 15 mit hoher relativer Dielektrizitätszahl nach Fig. 7 aufgebracht werden.

Bezugszeichenliste

1

Substrat (Leiterplatte)

2

Kupferfolie (Kaschierung der Leiterplatte)

2

a Kupferfolie (Kaschierung der Leiterplatte) (ausgeformt als Elektrode Pol a)

2

b Kupferfolie (Kaschierung der Leiterplatte) (ausgeformt als Elektrode Pol b)

4

Isolationsschicht

1

5

Isolationsschicht

2

6

Elektrolumineszenzschicht

7

Zwischenraum zwischen den Elektrodenausformungen

8

Kunststoffbeschichtete Kupferfolie (Schichten: Kunst stoffbeschichtung, Kupfer)

8

a Leiterbahn der Kupferfolie Pol a

8

b Leiterbahn der Kupferfolie Pol b

8

c Beschichtung der Kupferfolie

9

a Leitpaste Pol a

9

b Leitpaste Pol b

10

Leuchtfläche

11

Strahlrichtung

14

(Dekor-) Deckschicht

15

transparente Schicht mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante

16

Trennlinie

17

Abstand (horizontal)

18

Abstand (vertikal)

19

Feldlinien

20

Feldlinien

21

Feldlinien

Claims

1. Elektrolumineszenzelement mit einer auf einem Basismaterial aufgebrachten Elektrodenanordnung und mindestens einer im Bereich dieser Elektrodenanordnung aufgebrachten Elektrolumineszenzschicht, wobei die Elektroden auf dem Basismaterial angeordnet und durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind und die Elektrolumineszenzschicht mindestens im Bereich des Zwischenraumes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung des elektrischen Feldes und damit der Helligkeit eines Elektrolumineszenzelementes eine Verringerung der Elektrodenabstände dadurch erfolgt, daß die Elektroden (2a, 2b; 9a, 9b) gleicher Polarität vertikal übereinanderliegend und mindestens teilweise auf Lücke versetzt zueinander angeordnet sind, (Fig. 4).

2. Elektrolumineszenzelement mit einer auf einem Basismaterial aufgebrachten Elektrodenanordnung und mindestens einer im Bereich dieser Elektrodenanordnung aufgebrachten Elektrolumineszenzschicht, wobei die Elektroden auf dem Basismaterial angeordnet und durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind und die Elektrolumineszenzschicht mindestens im Bereich des Zwischenraumes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein von planaren Elektroden, mindestens eine weitere Elektrode (2a) unterhalb der planar nebeneinanderliegenden Elektroden (8a, 8b) (Fig. 5) angeordnet ist, die leitfähig mit einem Pol der planaren Elektroden (8a, 8b) verbunden ist, (Fig. 5a).

3. Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial (1) eine herkömmliche Leiterplatte ist, und die Elektroden (2a, 2b) durch die elektrisch leitende Schicht der Leiterplatte gebildet werden.

4. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2a, 2b) direkt in ein Leiterplattenlayout bzw. eine Leiterplattenverdrahtung integriert sind.

5. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkung des elektrischen Feldes durch eine zusätzliche transparente (transluzente) Schicht (15) erfolgt, welche über der die Leuchtpigmente tragenden Schicht (6) angeordnet ist.

6. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Leuchtfeld (10) durch eine transparente Dekor-/Deckschicht (14) beziehungsweise eine sogenannte Lötstoppmaske abgedeckt und damit gegen Umwelteinflüsse geschützt und mit üblichen Lötverfahren lötbar ist.

7. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial (1) eine biege-flexible oder flexible Leiterplatte ist und dadurch räumliche Gebilde gestaltet sind und Anschlußelemente abgewinkelt ausgeführt sind, die leitfähig mit einem Pol der planaren Elektroden (8a, 8b) verbunden ist (Fig. 5a).

8. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks grafischer Gestaltung über das Leuchtfeld (10) transluzente und/oder deckende Farbschichten (14) gedruckt werden.

9. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtfeld (10) in Form einer separaten Schichtstruktur in einer weiteren Lage über den bestehenden Leiterbahnen (2) der Leiterplatte (1) ausgebildet ist.

10. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Elektrolumineszenzfarben beziehungsweise der darüberliegenden transparenten Schutzschicht Leuchtfarben bzw. Lumineszenzpulver beigemischt sind, die durch die Elektrolumineszenzstrahlung angeregt werden und eine Lichtemission im sichtbaren Bereich, insbesondere mit deutlich erkennbaren Farben, also schmalbandigen Spektren, erzeugen.

11. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im infraroten Bereich abstrahlende Elektrolumineszenzfarben eingesetzt werden.

12. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die planar nebeneinander liegenden Elektroden (2a, 2b; 8a, 8b; 9a, 9b) aus kunststoffbeschichteter Kupferfolie und/oder verschiedenen Leitpasten auf Basis Kupfer, Silber, oder Carbon bestehen.

13. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Dielektrizitätskonstante des Trägerharzes der Leuchtpigmentschicht (Fig. 7) durch Zusatz von Stoffen erhöht ist.

14. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkunststoffmasse der Elektrolumineszenzfarbe gleichzeitig das Isolationssystem bildet.

15. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtfeld additiv über ein bestehendes Leiterplattenlayout (Kupferbahnen) aufgebracht ist.

16. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energieversorgung des Elektrolumineszenzelementes direkt durch übliche Netzspannung von typischerweise 110 Volt/60 Hz beziehungsweise 230 Volt/50 Hz bis hin zu hohen Spannungen von 1200 Volt/10 kHz erfolgen kann.

17. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines blinkenden Signaleffektes die elektrische Energieversorgung zusätzlich pulsierend ausgeführt ist.

18. Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energieversorgung entsprechend der Umgebungshelligkeit und/oder dem Umgebungsgeräusch und/oder entsprechend einem Bewegungsmelder, etc. gesteuert ist.

19. Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Ele mentes gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1. Aufbringen einer ätzresistenten Struktur auf einem mit einer elektrisch leitenden Schicht kaschierten Substrat (1) zur Maskierung während des Ätzprozesses und Herstellung der Elektroden des einen Pols (2a) und der Elektrodenanschlüsse durch diesen Ätzprozeß,
2. Aufpressen einer kunststoffbeschichteten Kupferfolie (8), Aufbringen einer ätzresistenten Struktur zur Maskierung während des Ätzprozesses, Herstellung der-Elektroden des anderen Pols (2b) und der Elektrodenanschlüsse, durch einen Ätzprozeß, oder durch Siebdruck verschiedener Leitpasten auf Basis von Kupfer, Silber oder Carbon,
3. Aufbringen einer Isolationsschicht (4) durch mindestens einen Siebdruckprozeß mit Hilfe entsprechend hoch isolierender Siebdruckfarben,
4. Aufbringen einer Elektrolumineszenzschicht (6) mittels Siebdruck,
5. Aufbringen einer transluzenten, lötresistenten Deckschicht (14), (Fig. 4).

20. Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Ele mentes gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1. Aufbringen einer ätzresistenten Struktur auf einem mit einer elektrisch leitenden Schicht kaschierten Substrat (1) zur Maskierung während des Ätzprozesses und Herstellung der das elektrische Feld verstärkenden Zusatzelektrode(n) (2a) durch einen Ätzprozeß,
2. Aufbringen mindestens einer Isolationsschicht (4, 5) durch mindestens einen Siebdruckprozeß mit Hilfe entsprechend hoch isolierender Siebdruckfarben, bei der Herstellung der planaren Elektrodenanordnung (8a, 7b; 9a, 9b) im Siebdruckverfahren,
3. Aufbringen der planaren Elektrodenanordnung (8a, 7b; 9a, 9b) entweder durch Aufpressen einer kunststoffbeschichteten Kupferfolie und anschließendem Ätzprozeß, oder durch Siebdruck verschiedener Leitpasten auf Basis von Kupfer, Silber oder Carbon (9a, 9b),
4. Aufbringen einer Elektrolumineszenzschicht (6) mittels Siebdruck.
5. Aufbringen einer transluzenten, lötresistenten Deckschicht (14), (Fig. 5).

21. Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Ele mentes nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die planar nebeneinanderliegenden Elektroden (9a, 9b) eines der beiden Pole durch Siebdruck verschiedener Leitpasten auf Basis von Kupfer, Silber oder Carbon ausgeführt werden und daß die aufzubringende Isolationsschicht (4) zwischen den Elektroden (8a) aus Kupferfolie und den Elektroden (9b) aus Leitpaste durch mindestens einen Siebdruckprozeß mit Hilfe entsprechend hoch isolierender Siebdruckfarben oder durch das Trägerharz der Phosphorpaste erfolgt, und daß danach eine transluzente, lötresistente Deckschicht (14) aufgebracht wird (Fig. 6).

22. Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Ele mentes nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1. Herstellen der planar nebeneinanderliegenden Elektroden (2a, 2b) durch Aufbringen einer ätzresistenten Struktur auf ein mit einer elektrisch leitenden Schicht kaschiertes Basismaterial zur Maskierung während des Ätzprozesses und Herstellung der nebeneinanderliegenden Elektroden (2a, 2b) durch einen Ätzprozeß,
2. Aufbringen einer Elektrolumineszenzschicht (6) mittels Siebdruck, wobei das Trägerharz der Elektrolumineszenzpigmente insbesondere durch Zugabe von Additiven eine hohe relative Dielektrizitätskonstante aufweisen kann,
3. Aufbringen einer transparenten oder transluzenten Schicht (15) mit einer insbesonders hohen relativen Dielektrizitätskonstante,
4. Aufbringen einer weiteren transluzenten, lötresistenten Deckschicht (14), (Fig. 7).

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Basismaterial (1) eine kupferkaschierte Leiterplatte verwendet wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt eine transparente Schutzschicht (14), eventuell mit Leuchtfarbpigmenten versehen, insbesondere in Form eines Lötstopmaskendruckes zum elektrischen Schutz, und zum Schutz gegen weitere Prozeßschritte, zur farblichen Gestaltung aufgebracht wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschichten (5) hohe Rückleuchtkraft aufweisen.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Leuchtelement in ein Spritzgußwerkzeug eingelegt wird und mittels transparenter und eingefärbter, thermoplastischer Kunststoffe zu entsprechenden Elementen geformt wird und dabei optische Linseneffekte und Lichtleitungseffekte, insbesondere bei Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen, wie Polycarbonat (PC) und Polymethylmethacrylat (PMMA), zur Anwendung gelangen.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterplatten-Basismaterial in einem weiteren Bauteilbestückungsprozeß zu komplexen Multifunktions-Lei terplattensystemen komplettiert wird und dabei einem Lötprozeß ausgesetzt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die planaren Elektroden (8a, 8b) durch Aufpressen einer kunststoffbeschichteten und entsprechend behandelten Kupferfolie gebildet werden.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die planaren Elektroden (9a, 9b) durch Siebdruck verschiedener Leitpasten auf Basis Kupfer, Silber oder Carbon gebildet werden.