CH693893A5 - Elektrolumineszenzmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung. - Google Patents

Description

  



   Die Erfindung betrifft ein Elektrolumineszenzmaterial und ein Verfahren  zu dessen Herstellung. Weiterhin betrifft die Erfindung einen aus  diesem Elekt-rolumineszenzmaterial hergestellten Leuchtkörper. 



   Aus dem Stand der Technik sind Elektrolumineszenzlampen bekannt,  bei denen ein aus mehreren Komponenten aufgebautes Elektrolumineszenzmaterial  vorgesehen ist, welches auf einem Trägerstreifen aufgebracht jeweils  Teil der Lampe ist. Ein entsprechendes Verfahren ist in der US 4 534 743  beschrieben. Das Verfahren umfasst das Auftragen von unbehandeltem  Epoxyharz und elektrolumineszenten Phosphorpartikeln auf einer durchsichtigen  leitfähigen Beschichtung aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), welche zuvor  auf einer durchsichtigen, biegsamen Trägerfolie aufgebracht worden  sind. Dann wird die aufgebrachte Schicht in einem Ofen aufgeheizt,  um das Epoxyharz zu härten und die Phosphorpartikel in einer flexiblen  Matrix einzusetzen und mit der beschichteten Trägerfolie zu verbinden.

    Dann wird eine flüssige, leitfähige Schicht auf die behandelten Streifen  aufgebracht und hieraus eine<>zweite elektrisch leitfähige Schicht  erzeugt, z.B. eine mit Nickel versetzte Acrylschicht. Anschliessend  wird die so erzeugte Platte in zwei Elektroden verarbeitet. 



   Die US 5 045 755 beschreibt ein weiteres Beschichtungsverfahren für  Elektrolumineszenzmaterialien, bei welchen verschiedene elektrolumineszente  Schichten auf einer ersten leitenden Schicht aufgebracht werden,  wobei jeweils eine erste Schicht mit einer    zweiten leitenden Schicht  verbunden ist, um einen elektrolumineszenten Streifen zu erzeugen,  wobei jeder dieser Streifen von einem benachbarten ähnlichen Streifen  durch einen in elektrischer Hinsicht trennenden Spalt beabstandet  wird. 



   Alle diese Verfahren weisen den Nachteil auf, dass zum Herstellungszeitpunkt  die Form der Lampe bekannt sein muss. Dies ist bei der Herstellung  von Lampen in der Grossserie kein Problem, jedoch können kleine Stückzahlen  mit verschiedenen Ausgestaltungen nicht kostengünstig hergestellt  werden. 



   Die Verfahren nach dem Stand der Technik gestatten es zwar, elektrolumineszente  Leuchtkörper in verschiedenen Formen herzustellen. Das Problem ist  jedoch, dass jede Lampe ihr eigenes Design haben muss und das fertige  Produkt unveränderbar ist. Bei der US 5 045 755 wird als letzte Schicht  eine Aluminiumfolie als Elektrode verwendet. So ist es dann möglich,  nach Bedarf einen beliebigen Streifen, z.B. 5 cm breit, von der Rolle  abzuschneiden und dann mit der Säge das Aluminium in der Mitte zu  trennen. Die Vorteile bei diesem Verfahren liegen darin, dass der  Vordruck konfektioniert werden kann, dass die Plus- und die Minuselektroden  in vorbestimmbaren Abständen parallel verlaufen und dass in der Länge  die Elektrode ebenfalls in den gewünschten Massen erzeugt werden  kann.

   Hier laufen die Elektroden dann im Gegensatz zu der US 4 534 743  parallel statt übereinander. 



   Um andere als gerade Formen zu erzeugen, müsste bei dem Verfahren  nach der US 5 045 755 eine Fräse eingesetzt werden, um damit die  Unterbrüche in der leitenden Aluminiumschicht in Formen zu fräsen.  Die entsprechenden Einstellungen sind sehr aufwändig. 



   Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe  zu Grunde, ein elektrolumineszentes Material der eingangs genannten  Art anzugeben, welches in einfacher Weise verarbeitbar ist. 



     Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung mit den Merkmalen des  Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtkörpers  aus dem Elekt-rolumineszenzmaterial ist in Anspruch 5 gekennzeichnet.                                                          



   Vorteilhafte Ausführungsformen des Elektrolumineszenzmaterials und  des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.                                                         



   Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen  beschrieben. Es zeigen:      Fig. 1 eine schematische Ansicht  der Verfahrensschritte zum Aufbau des elektrolumineszenten Materials  und     Fig. 2 Beispiele für drei geometrische Formen von Leuchtelementen,  die mit dem Material nach Fig. 1 herstellbar sind.  



   Die Fig. 1 zeigt in verschiedenen schematischen Ansichten nebeneinander  die Schichtenfolge bei verschiedenen Verfahrensschritten zur Erzeugung  eines elektrolumineszenten Materials. 



   Die Basis ist vorteilhafterweise ein UV-beständiger Polyester 1.  Dieser weist z.B. eine Dicke zwischen 100 und 200  mu m, insbesondere  zwischen 125 und 175  mu m, auf. Auf dieser Basis 1 ist eine beispielsweise  ungefähr 7  mu m dicke Beschichtung 2 aus ITO aufgebracht. Diese  Beschichtung kann insbesondere durch Aufdampfen, Aufgiessen oder  Bedrucken hergestellt worden sein. Die Dicke kann ebenfalls variieren.                                                         



   Auf dieser ITO-Beschichtung ist eine Phosphorschicht 3 aufgebracht,  die insbesondere eine partikulare Schicht sein kann, d.h. dass im  Wesentlichen ein Schicht Phosphorpartikel vorgesehen ist, wobei in  Hohlräume Partikel der nachfolgenden Schicht 4 eingreifen. Auf der  Phosphorschicht 3 sind zwei dielektrische Schichten 4 bzw. 5 aufeinander  aufgetragen, die eine Dicke von 1,2 bzw. 2,2  mu m aufweisen. Diese  bestehen insbesondere aus Keramik. Der aufeinander folgende Auftrag  von zwei Schichten weist    den Vorteil auf, dass diese besser mit  der darunter liegenden Schicht verbunden werden können, andererseits  ist es technisch aufwändig, eine einzige dickere dielektrische Schicht  aufzubringen. Dieser Anwendungsfall ist jedoch auch möglich. 



   Auf den dielektrischen Schichten schliesslich ist eine ca. 30  mu  m dicke Kohlenstoffschicht 6 aufgebracht. Diese die Elektroden bildende  Kohlenstoffschicht kann auch dicker oder dünner ausgestaltet sein.                                                             



   Die in Fig. 1 dargestellte Schichtenfolge ergibt ein für die Herstellung  von elektrolumineszenten Lampen und Symbolen geeignetes Produkt.  Es handelt sich dabei um eine Folie, die in diversen Breiten und  in beliebigen Längen hergestellt werden kann. Insbesondere kann sie  in Rollenform ausgeliefert werden. Auch sind Einzelblätter möglich.                                                            



   Besonders interessant ist das Produkt in den Industriestandardmassen  von 1,2 x 55 m. Diese Breite und Folienlänge entspricht dem in der  Industrie etablierten Massstab für Klebefolien, die in Folienplottern  eingesetzt werden können. 



   Viele der kommerziell verwendeten Folienplotter sind mit Laserköpfen  ausgestattet. Dies gestattet die direkte Verwendung des Halbfabrikates  gemäss der vorliegenden Erfindung. 



   Mit einem Laser geringer Leistung, die beispielsweise zwischen 2  und 10 Watt liegen kann, wird die oberste Kohlenstoffschicht 6 des  Folienmaterials ausgesetzt. Dabei verbrennt der Laser eine dünne  Linie der schwarzen Kohlenstoffschicht in einer Breite zwischen beispielsweise  0,6 und 1,2 mm Breite. Der Laserstrahl hat dagegen keine Wirkung  auf die darunter liegende weisse und auf Keramikmaterialien basierenden  dielektrischen Schichten. 



     Somit ist eine für die Funktion einer elektrolumi-neszenten Lampe  notwendige Trennung der zwei Pole in einfacher Weise erzeugbar. 



   Damit ist es nun möglich, beliebige Symbole in einfacher Weise mit  einem üblichen Plotter herzustellen. Vorzugsweise wird im Anschluss  an das Laserschneiden der Kohlenstoffschicht 6 die dem Trägermaterial  1 gegenüberliegende Seite zumindest teilweise mit einer isolierenden  transparenten Abdeckschicht 10 beschichtet. Anschliessend können  die in der Fig. 2 dargestellten Elemente wie unten beschrieben herausgeschnitten  werden. 



   Einige Beispiele dieser Symbole sind in der Fig. 2 dargestellt. 



   Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Klebefolie versehen, auf welche  hier der Buchstabe A, mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet, aufgetragen  ist. 



   Der Buchstabe A, Bezugszeichen 11, ist aus der Folie herausgeschnitten  worden, nachdem die mit dem Bezugszeichen 12 und 13 bezeichneten  Trennlinien mithilfe des Lasers aus der Kohlenstoffschicht herausgebrannt  worden sind. Mit den Bezugszeichen 14 und 15 sind die elektrischen  Zuleitungen der beiden Polaritäten plus und minus dargestellt, die  vorzugsweise in dünnen Schichten auf der Rückseite der Folie 10 aufgebracht  sind. Die Trennstelle 13 verhindert eine Durchkontaktierung der mit  der negativen Spannung verbundenen Hälfte 26 des Buchstabens gegenüber  sich selber, und die Trennstelle 12 bringt die Trennung der Pole  zur positiven Hälfte 25 des Buchstabens. 



   Ein anderes Symbol kann eine Null oder eine andere Zahl sein, wie  sie mit dem Bezugszeichen 21 versehen ist. Gleiche Merkmale sind  in den Fig. jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Hier  ist nun die Trennstelle 12 entsprechend kreisrund, sodass sich eine  innere Hälfte 25 und eine äussere Hälfte 26 des elektrolumineszenten  Materials ausbilden. Schliesslich ist der    Grossbuchstabe I bzw.  eine römische I dargestellt, der eine sehr einfache, gerade Trennstelle  12 aufweist. Die Zuleitungen 14 und 15 können hinter einer undurchsichtigen  Trägerfolie 10 angeordnet sein oder sie können beispielsweise auf  einer Fassade oder einem Kraftfahrzeug direkt in die Hauswand bzw.  in das Innere des Fahrzeugs hindurchgeführt werden. 



   Das Elektrolumineszenzmaterial kann in Blättern oder Rollen vorliegen.  Die Kohlenstoffschicht 6 wird jeweils mit dem Laser vollständig durchtrennt,  um die positive und die negative Polung für eine leuchtende Struktur  zu erhalten. Als Trägermaterial 1 für diese leuchtende Struktur kommen  Stoffe wie Glas, Kunststoff oder auch jedes andere transparente Trägermaterial  in Frage. Die Symbolform ist im Rahmen der Dimensionen des Elektrolumineszenzmaterials  frei wählbar. Die Kontakte können an beliebiger Stelle vorgenommen  werden, wobei vorzugsweise die Zuführungswege nicht zu lange ausgestaltet  werden. 



   Damit ist ein Elektrolumineszenzmaterial angegeben, welches in einfacher  Weise konfektionierbar ist. Unter plattenförmigem Material ist dabei  jede flache Ausgestaltung zu verstehen, die in Einzelblättern beliebiger  Ausformung oder abrollbaren Elementen vorliegt. 



   Nach dem Laserschneiden der Kohlenstoffschicht 6 wird vorteilhafterweise  die Kohlenstoffschicht mit einer isolierenden Folie abgedeckt. Dabei  können Öffnungen in dieser Beschichtung gelassen oder geschnitten  werden, um die Kontaktierung durch die Anschlüsse 14 und 15 zu gewährleisten.  Andererseits können diese vor dem Aufbringen der isolierenden Folie  eingelegt werden. Nach dem Einbringen der Anschlüsse 14, 15 bzw.  dem Aufbringen der isolierenden Folie schneidet der besagte Laser  mit verstärkter Leistung oder ein anderes Schneidegerät entlang mindestens  einer weiteren vorbestimmten Linie 32 bzw. 33 das Elektrolumineszenzmaterial  vollständig durch, um das vorbestimmte Leuchtkörper-ele   ment 11,  21 oder 31 zu erhalten, das sofort einsatzfähig ist. Damit sind kleine  Losgrössen und Einzelstücke auf Anforderung sofort herstellbar.

Claims (9)

1. Elektrolumineszenzmaterial mit einem plattenförmigen isolierenden Trägermaterial (1), auf dem eine Schichtenfolge aus einer elektrolumineszenten Schicht (2, 3), einer dielektrischen Schicht (4, 5) und einer Kohlenstoffschicht (6) aufgebracht ist.

2. Elektrolumineszenzmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolumineszente Schicht aus einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (2) (ITO) und einer Phosphorschicht (3) besteht, wobei die Phosphorschicht (3) eine im Wesentlichen einschichtige partikulare Schicht ist.

3.

Elektrolumineszenzmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (1) eine Schichtdicke von 100 bis 200 Mikrometer, die elektrolumineszente Schicht (2, 3) eine 5 bis 10 Mikrometer dicke ITO-Schicht (2) aufweist, dass die dielektrische Schicht (4, 5) zwischen 1 und 5 Mikrometer dick ist und dass die Kohlenstoffschicht (6) eine Schichtdicke von 10 bis 50 Mikrometer aufweist.

4. Elektrolumineszenzmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es in Rollenform hergestellt ist.

5.

Verfahren zur Herstellung eines Leuchtkörpers aus dem Elektrolumineszenzmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser vorgesehen ist, mit dem die Kohlenstoffschicht (6) des Elektrolumineszenzmaterials (11, 21, 31) mit einer Leistung beaufschlagt wird, sodass die Kohlenstoffschicht (6) mindestens entlang einer vorbestimmten Linie (12, 13) in dem Elektrolumineszenzmaterial (11, 21, 31) bis auf die dielektrische Schicht (4, 5) herausgebrannt wird, sodass das Elekt-rolumineszenzmaterial über zwei elektrisch getrennte Kohlenstoffschichtteile (25, 26) verfügt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Laserschneiden der Kohlenstoffschicht (6) die dem Trägermaterial (1) gegenüberliegende Seite zumindest teilweise mit einer isolierenden transparenten Abdeckschicht (10) beschichtet wird.

7.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Laserschneiden der Kohlenstoffschicht (6) die beiden elekt-risch getrennten Kohlenstoffschichtteile (25, 26) jeweils mit elektrischen Anschlüssen (14, 15) versehen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Laserschneiden der Kohlenstoffschicht (6) der besagte Laser oder ein anderes Schneidegerät entlang mindestens einer weiteren vorbestimmten Linie (32, 33) das Elektrolumineszenzmaterial vollständig zerschneidet, um ein vorbestimmtes Leuchtkörperelement (11, 21, 31) zu erhalten.

9. Leuchtkörper, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8.