DE102007031642A1 - Large-area display device i.e. transparent multimedia facade, for building, has transparent elements with substrate on which lighting elements i.e. LEDs, are arranged, where power supply of LEDs takes place over conducting paths - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Substrat mit einer hochleitfähigen Schicht.The The invention relates to a substrate with a highly conductive Layer.
Substrate
mit leitfähigen Schichten, insbesondere transparente Substrate
mit derartigen Schichten, wie sie beispielsweise für Bauelemente verwendet
werden, bei denen derartige leitfähige Schichten als Zu-
oder Steuerleitungen für Leuchtmittel verwendet werden,
sind aus einer Vielzahl von Anmeldungen bekannt geworden. So beschreibt
beispielsweise die
Nachteilig
an den aus der
Schichten mit einem derartig niedrigen Leitwert bzw. hohen Widerstand haben den Nachteil, dass bei entsprechender Leistungsaufnahme, sich die Schichten erwärmen. Dies führt zur Verfärbungen der Schicht, was insbesondere bei einem transparenten Display unerwünscht ist und sogar zu einer Ablösung der leitfähigen Schichten vom transparenten Substrat führen kann. Insbesondere bei Vorrichtungen, bei denen eine Vielzahl von LED's, beispielsweise mehr als 1000 oder sogar bis zu einer Million LED's mit Strom versorgt werden müssen, sind derartige Schichten nur schlecht geeignet.layers have such a low conductance or high resistance the disadvantage that with appropriate power consumption, the Heat layers. This leads to discoloration of the Layer, which is undesirable, especially in a transparent display is and even a replacement of the conductive Layers can lead from the transparent substrate. Especially in devices where a variety of LEDs, for example powered by more than 1000 or even up to one million LED's must be such layers are poorly suited.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein transparentes Substrat anzugeben, dass die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere Ablösung der leitfähigen Schichten vom transparenten Substrat und Verfärbungen vermeidet.task It is therefore an object of the invention to specify a transparent substrate. that the disadvantages of the prior art, in particular replacement of the conductive layers from the transparent substrate and discoloration avoids.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass bei einem transparenten Substrat die leitfähige Schicht, die insbesondere als Leiterbahn Verwendung findet, eine sog. hochleitende Schicht ist, und der Widerstand der hochleitenden Schicht geringer ist als R☐ ≤ 15 Ohms/square (Ω/☐), insbesondere ≤ 10 Ohms/square (Ω/☐), insbesondere ≤ 9 Ohms/square (Ω/☐), insbesondere ≤ 7 Ohms/square (Ω/☐), insbesondere ≤ 5 Ohms/square (Ω/☐), ganz besonders ≤ 2,5 Ohms/square (Ω/☐).According to the invention, this is achieved in that, in the case of a transparent substrate, the conductive layer, which is used in particular as a conductor, is a so-called highly conductive layer, and the resistance of the highly conductive layer is less than R ≦ ≦ 15 ohms / square (Ω / □). , in particular ≦ 10 ohms / square (Ω / □), in particular ≦ 9 ohms / square (Ω / □), in particular ≦ 7 ohms / square (Ω / □), in particular ≦ 5 ohms / square (Ω / □), completely especially ≤ 2.5 ohms / square (Ω / ☐).
Derartig hohe Leitfähigkeiten und niedrige Widerstände vermeiden eine Erwärmung der Schicht und damit deren Ablösung. Des Weiteren wurde festgestellt, dass derartig hochleitende Schichten im Gegensatz zu niedrig leitenden Schichten überraschenderweise mit einer Spiegelschicht, beispielsweise in Form von Metallen wie Silber oder Chrom beschichtet werden können und daher zu einer einfachen und guten Entspiegelung führen.Such high conductivities and low resistances avoid heating the layer and thus its detachment. Furthermore, it was found that such highly conductive layers surprisingly, unlike low-conductivity layers with a mirror layer, for example in the form of metals such as Silver or chrome can be coated and therefore too a simple and good anti-reflection lead.
Bevorzugt ist es, wenn die hochleitfähigen Schichten eine Schichtdicke aufweisen, die größer oder gleich 150 nm ist, bevorzugt ≥ 180 nm, insbesondere bevorzugt ≥ 280 nm, insbesondere bevorzugt ≥ 500 nm, ganz besonders bevorzugt ≥ 550 nm und insbesondere ≥ 1000 nm aufweist.Prefers it is when the highly conductive layers have a layer thickness which is greater than or equal to 150 nm, preferably ≥ 180 nm, particularly preferably ≥ 280 nm, more preferably ≥500 nm, most preferably ≥550 nm and in particular ≥ 1000 nm.
Die hochleitfähigen Schichten sind bevorzugt aus Metalloxiden aufgebaut, wobei sie eines oder mehrere der nachfolgenden Metalloxide umfassen:
- – InOx:Sn
- – SnOx:F
- – SnOx:Sb
- – ZnOx:Ga
- – ZnOx:B
- – ZnOx:F
- – ZnOx:Al
- – Ag/TiOx
- - InO x: Sn
- - SnO x: F
- - SnO x : Sb
- - ZnO x: Ga
- - Zno x : B
- - ZnO x : F
- - ZnO x : Al
- - Ag / TiO x
Bevorzugt weisen die hochleitfähigen Schichten gemäß der Erfindung eine Transmission im sichtbaren Bereich, insbesondere bei einer Wellenlänge von ungefähr 550 nm auf, die zwischen 10% und 99% liegt, insbesondere im Bereich zwischen 70% und 99%, besonders bevorzugt im Bereich 80% bis 99%.Prefers have the highly conductive layers according to the Invention a transmission in the visible range, in particular at a wavelength of about 550 nm, between 10% and 99%, in particular between 70% and 99%, more preferably in the range 80% to 99%.
Besonders gute Leitfähigkeit und Reflektivitäten werden erreicht, wenn die hochleitfähige Schicht zusätzlich mit einer Metallschicht oder mit mehreren Metallschichten beschichtet wird. Überraschenderweise führen derartige auf- oder unter die hochleitfähige Schicht aufgebrachte Metallschicht zu einer erhöhten Reflektivität. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Metallschicht ein Mehrfachschichtsystem, beispielsweise ein Dreischichtsystem Cr/Ag/Cr ist.Especially good conductivity and reflectivities become achieved when the highly conductive layer in addition coated with a metal layer or with several metal layers becomes. Surprisingly, such or under the highly conductive layer deposited metal layer to an increased reflectivity. Especially preferred it is when the metal layer is a multilayer system, for example is a three-layer system Cr / Ag / Cr.
Die zusätzlich aufgedampfte Metallschicht hat bevorzugt eine Schichtdicke im Bereich 2 bis 100 nm, bevorzugt zwischen 5 und 60 nm. Die Schichtdicken der hochleitfähigen Schichten sind dagegen deutlich dicker.The additionally vapor-deposited metal layer preferably has a Layer thickness in the range 2 to 100 nm, preferably between 5 and 60 nm. The layer thicknesses of the highly conductive layers are however, much thicker.
Bevorzugt finden die hochleitfähigen Schichten, die auf dem Substrat aufgebracht sind, im Bereich von großflächigen Anzeigen Verwendung. Die hochleitfähigen Schichten erlauben bei großflächigen Anzeigen, bei denen beispielsweise bis zu 1000 Leuchtmittel über eine Sammelschiene versorgt werden können bzw. bis zu 1000 Leuchtmittel auf dem transparenten Substrat mit einer Ansteuerelektronik verbunden werden, die Ausgestaltung sehr schmaler Leiterbahnen, so dass optisch eine besondere dichte Packung der Leuchtdioden realisiert werden kann, ohne dass sich die Leiterbahnen unmäßig erwärmen.The highly conductive layers which are applied to the substrate are preferably used in the area of large-area displays. The highly conductive layers allow for large displays, for example, where up to 1000 Bulbs can be supplied via a busbar or up to 1000 bulbs are connected to the transparent substrate with a control electronics, the design of very narrow interconnects, so that optically a special dense packing of the LEDs can be realized without the conductors heat excessively.
Neben einer Verwendung der hochleitfähigen Schichten für die Ansteuerung von Verbrauchern, beispielsweise Leuchtdioden, Leuchtdiodenstrahlern- oder Lautsprechern können die hochleitfähigen Schichten auch als Signal übertragende Schichten verwendet werden.Next a use of the highly conductive layers for the control of consumers, for example light emitting diodes, Leuchtdiodenstrahlern- or speakers can be the most conductive Layers are also used as signal transmitting layers become.
Ein transparentes Substrat mit einer derartig hochleitenden Schicht kann dann auch als Signal übertragendes Glas verwendet werden, insbesondere im Bereich der Sensortechnik. Beispielsweise wäre es dann möglich, ein auf der Glasfläche schaltbares Glas zu realisieren, wie beispielsweise eine Glastastatur.One transparent substrate with such a highly conductive layer can then be used as a signal transmitting glass especially in the field of sensor technology. For example, would be it then possible to switch one on the glass surface To realize glass, such as a glass keyboard.
Besonderes bevorzugt ist die Verwendung der hochleitfähigen Schichten als Leiterbahnen zu einem Leuchtmittel, beispielsweise im Bereich des Großflächendisplays mit mehr als 10 qm2, bevorzugt mehr als 100 qm2, insbesondere mehr als 1000 qm2 Anzeigefläche. Bevorzugt sind bei einem derartigen Großflächendisplay die Leuchtmittel, Leuchtdioden, beispielsweise sog. RGB-Leuchtdioden oder RGB-Leuchtdiodenchips, die dazu geeignet sind, farbige Bilder beispielsweise Fernsehbilder mit entsprechender Ansteuerung zu projizieren. Neben der Stromversorgung der Leuchtmittel mit Hilfe der hochleitfähigen Bahnen bei einem transparenten Substrat in einer Großflächenanzeigenvorrichtung ist auch die Steuerung der jeweiligen Leuchtmittel möglich. In einer besonderen Ausführungsform ist das transparente Substrat ein Glassubstrat. In einer fortgebildeten Ausführungsform verfügt das transparente Substrat über Anschlüsse für die Stromversorgung für die hochleitfähigen Schichten. Die Leuchtmittel sind bevorzugt sog. RGB-Leuchtdioden, die mit Hilfe von Ansteuerungen beliebige Bilder erzeugen können. Für eine derartige Anwendung ist besonders bevorzugt, wenn die hochleitfähigen Schichten auf dem transparenten Substrat mehrere Stromkreise zur Stromversorgung und/oder Steuerung der Leuchtmittel bilden, derart, dass einzelne Leuchtmittel einzeln ansteuerbar sind, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Leuchtmittel auf dem transparenten Substrat in Form einer Punktmatrix zusammengefasst sind.Particularly preferred is the use of highly conductive layers as interconnects to a light source, for example in the area of the large area display with more than 10 square meters 2 , preferably more than 100 square meters 2 , in particular more than 1000 square meters 2 display area. In such a large-area display, the bulbs, light-emitting diodes, for example so-called RGB light-emitting diodes or RGB light-emitting diode chips, which are suitable for projecting colored images, for example television images, with appropriate control, are preferred. In addition to the power supply of the lighting means using the highly conductive paths in a transparent substrate in a large area display device and the control of the respective lamps is possible. In a particular embodiment, the transparent substrate is a glass substrate. In a further developed embodiment, the transparent substrate has connections for the power supply for the highly conductive layers. The light sources are preferably so-called RGB light-emitting diodes which can generate arbitrary images with the aid of controls. For such an application, it is particularly preferred if the highly conductive layers on the transparent substrate form a plurality of circuits for power supply and / or control of the lamps, such that individual lamps can be controlled individually, wherein in a preferred embodiment the lamps on the transparent substrate in shape a dot matrix are summarized.
Die Erfindung soll nunmehr anhand der Ausführungsbeispiele und der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:The Invention will now be based on the embodiments and the figures are described. Show it:
In
Im
Gegensatz zu den Vergleichsbeispielen mit Schichtdicken in ähnlichen
Bereichen zeichnet sich, wie aus Tabelle 1 hervorgeht, das Ausführungsbeispiel
1 durch einen sehr niedrigen Schichtwiderstand aus. Insbesondere
gilt dies auch im Vergleich zur leitenden Schicht des Vergleichsbeispieles
3. Die leitfähige Schicht des Vergleichsbeispieles 3 findet
z. B. Anwendung bei transparenten Substraten mit leitfähigen
Schichten gemäß
Durch die Verwendung von hochleitfähigen Schichten gemäß dem Ausführungsbeispiel 1, können bei gleicher Schichtdicke aufgrund des geringeren Schichtwiderstandes die Bahnen im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 3 bei gleichen Wärmeverlusten wesentlich schmaler ausgeführt werden. Die schmalere Ausführung erlaubt es, die Packung der Leuchtmittel auf dem transparenten Substrat zu erhöhen. Ist die Packung gleich dicht wie im Fall der leitfähigen Schicht gemäß Vergleichsbeispiel 3, so können durch die Verwendung der erfindungsgemäßen hochleitfähigen Schicht gemäß Ausführungsbeispiel 1 die Wärmeverluste vermindert werden. Hierdurch ist es möglich ein Ablösen der hochleitfähigen Schicht, beispielsweise von dem Substrat aufgrund von Wärme oder Verfärbungen zu vermeiden.By the use of highly conductive layers according to the Embodiment 1, can at the same layer thickness due to the lower sheet resistance, the tracks in comparison to Comparative Example 3 for the same heat losses significantly be made narrower. The narrower version allows the pack of bulbs on the transparent substrate to increase. Is the pack the same density as in the case of conductive layer according to the comparative example 3, so can by the use of the highly conductive Layer according to embodiment 1 the Heat losses are reduced. This makes it possible a detachment of the highly conductive layer, for example from the substrate due to heat or discoloration to avoid.
Des Weiteren weist das Glas gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 noch eine ausreichende Transmission im Bereich von ≥ 80% für sichtbares Licht auf, so dass diese Schicht im Sinne der Anmeldung als transparente Schicht bezeichnet wird.Of Further, the glass according to the embodiment 1 still sufficient transmission in the range of ≥ 80% for visible light, so that layer in the sense the application is referred to as a transparent layer.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die hochleitfähigen Schichten gemäß Ausführungsbeispiel 1 sehr gut verspiegelt werden können, beispielsweise in dem man sie mit einem Metall wie Silber oder Chrom oder einem Mehrfachschichtsystem aus derartigen Metallen beschichtet. Die Transmissivitäten der hochleitfähigen Schichten werden dadurch zwar reduziert, jedoch kann man sehr niedrige Schichtwiderstände von wenigern als 8 Ohms/square, insbesondere weniger als 3 Ohms/square, insbesondere im Bereich von 2 Ohms/square mit derartigen Systemen realisieren.Surprisingly, it has been found that the highly conductive layers according to embodiment 1 can be mirrored very well, for example by coating them with a metal such as silver or chromium or a multilayer system of such metals. Although this reduces the transmissivities of the highly conductive layers, it is possible to obtain very low layer resistances of less than 8 ohms / square, in particular less than 3 Ohms / square, in particular in the range of 2 ohms / square realize with such systems.
Beispiel für ein Metallschichtsystem, das auf die hochleitfähigen Schichten aufgebracht werden kann, ist ein Metallschichtsystem aus Cr/Ag/Cr, wobei die Schichtdicke von Cr im Bereich von 5 bis 15 nm, die Schichtdicke von Ag im Bereich von 20 bis 70 nm und die Schichtdicke von Cr im Bereich von 2 bis 7 nm liegt. Derartige Metallschichtsysteme können nicht nur als Deckschichten oder Unterschichten für die transparent leitfähigen Schichten, sondern auch als Metallschichtsystem, das selbst als Leiterbahn verwendet wird, eingesetzt werden.example for a metal layer system that is based on the highly conductive Layers can be applied is a metal layer system Cr / Ag / Cr, wherein the layer thickness of Cr in the range of 5 to 15 nm, the layer thickness of Ag in the range of 20 to 70 nm and the layer thickness of Cr is in the range of 2 to 7 nm. Such metal layer systems can not only be used as cover layers or sublayers for the transparent conductive layers, but also as a metal layer system that uses itself as a conductor track will be used.
Auch dünnere hochleitende Schichtsysteme auf der Basis von ITO-Beschichtungen auf Glas sind denkbar. Beispielsweise können bei einer Schichtdicke von ungefähr 150 bis 200 nm und einer Transmission ≥ 80% bei einer Wellenlänge von 550 nm Schichten mit einem Schichtwiderstand von ≤ 7 Ohms/square realisiert werden. Des Weiteren sind Schichten mit einer Schichtdicke von 120 bis 200 nm Schichtdicke möglich, mit einer Transmission im Bereich ≥ 85% bei 550 nm und einem Schichtwiderstand von weniger als 9 Ohms/square.Also Thinner highly conductive coating systems based on ITO coatings on glass are conceivable. For example, at a Layer thickness of about 150 to 200 nm and a transmission ≥ 80% at a wavelength of 550 nm layers with a sheet resistance be realized by ≤ 7 ohms / square. Furthermore, there are layers with a layer thickness of 120 to 200 nm layer thickness possible, with a transmission in the range ≥ 85% at 550 nm and a sheet resistance of less than 9 ohms / square.
Erhöht man die Schichtdicken auf 250 bis 300 nm, so kann man mit ITO hochleitfähige Schichtsystemen bei Transmissionen im Bereich von ≥ 80% bei 550 nm mit Schichtwiderstände < 5 Ohms/square realisieren. Bei Schichtdicken von 400 bis 450 nm ist es möglich mit einer Transmission von ≥ 80% bei 550 nm Schichtwiderstände von weniger als 4 Ohms/square zu realisieren.Elevated If the layer thicknesses are from 250 to 300 nm, ITO can be highly conductive Layer systems for transmissions in the range of ≥ 80% 550 nm with film resistances <5 ohms / square. For layer thicknesses from 400 to 450 nm, it is possible with a transmission of ≥ 80% at 550 nm sheet resistances of less to realize as 4 ohms / square.
In der Erfindung wird erstmals ein transparentes Substrat mit einem Schichtsystem angegeben, dass sich durch einen niedrigen Schichtwiderstand auszeichnet. Dieses Schichtsystem erlaubt ein transparentes Substrat mit eng beabstandeten Leiterbahnen, wie sie insbesondere im Bereich von Großflächenanzeigen eingesetzt werden, zu bestücken.In The invention is the first time a transparent substrate with a Layer system indicated that by a low sheet resistance distinguished. This layer system allows a transparent substrate with closely spaced tracks, as they are in particular in the field used by large area displays, too equip.
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