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Die Erfindung betrifft allgemein
organische Leuchtdioden (OLEDs), insbesondere eine OLED mit einem
Berührungssensor.
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Berührungssensoren werden unter
anderem als leuchtende Berührungsschalter
oder in sogenannten Touchscreens eingesetzt, wobei die Sensoren
mit Flüssigkristall-Anzeigen
kombiniert werden.
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Ein Berührungsschalter mit einer Flüssigkristall-Anzeige
ist beispielsweise aus der
DE
10011645 A1 bekannt. Die Flüssigkristall-Anzeige weist
zwei parallele, aufeinanderliegende Glasplatten auf, zwischen denen
leitfähige
und mit Anschlüssen
versehene Schichten zur Darstellung einzelnder Segmente der Anzeige
angeordnet sind. Unterhalb der Oberfläche der Anzeige ist wenigstens
ein Sensorelement des Berührungsschalters
angeordnet, wobei der Schalter durch Berühren der Oberfläche der
Flüssigkristall-Anzeige betätigbar ist.
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Leuchtende LCD-Anzeigen erfordern
allerdings eine ständige,
stromverzehrende Hinterleuchtung oder sind anderenfalls nicht selbstleuchtend. Zudem
ist der Sichtwinkel auch bei modernen LCD-Anzeigen immer noch eingeschränkt und
der Aufbau einer solchen Anzeige ist vergleichsweise aufwendig,
so daß sich die
Verwendung einer solche Anzeige beispielsweise als beleuchteter
Schalter oder als Schalttafel nicht gut eignet.
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Selbstleuchtende Berührungsschalter
können
auch mit elektrolumineszenten Leuchten kombiniert werden. Elektrolumineszente
Leuchten zeichnen sich gegenüber
Flüssigkristall-Anzeigen
dadurch aus, daß sie
selbstleuchtend sind und diffus abstrahlen, so daß der Sichtwinkel
nicht eingeschränkt
ist. Derartige elektrolumineszente Berührungsschalter sind beispielsweise
aus den
US 6100478 ,
US 5680160 und der WO 00/55897
bekannt. In elektrolumineszenten Leuchten wird eine anorganische Schicht
zwischen zwei Elektrodenschichten durch ein hochfrequentes elektrisches
Wechselfeld angeregt. Allerdings weisen solche Leuchten im allgemeinen
nur eine geringe Effizienz aus. Zudem werden hohe Spannungen zur
Anregung benötigt
und es kommt aufgrund des Hochfrequenzfeldes zu einer starken elektromagnetischen
Abstrahlung.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen selbstleuchtenden Berührungsschalter bereitzustellen,
der eine erhöhte
Effizienz gegenüber elektrolumineszenten
Anzeigen aufweist und nicht die oben aufgeführten Nachteile von Flüssigkristall-Anzeigen
hat.
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Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend
einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist demgemäß eine Berührungsschalter-Anordnung mit wenigstens
einem OLED-Element und einem Bedienungs-Schaltelement vorgesehen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist eine Berührungsschalter-Anordnung
mit wenigstens einem OLED-Element
und einem Schaltelement vorgesehen, welche
- – eine Unterlage,
- – zumindest
ein auf einer ersten Seite der Unterlage angeordnetes OLED-Element
mit einer ersten leitfähigen
Elektrodenschicht, einer zweiten leitfähigen Elektrodenschicht und
zumindest einer zwischen der ersten und zweiten leitfähigen Elektrodenschicht
angeordneten Schicht mit einem organischen, elektrolumineszenten
Material, sowie
- – zumindest
ein Bedienungs-Schaltelement, welches auf oder über einer gegenüberliegenden, zweiten
Seite der Unterlage angeordnet ist.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung sieht
vor, daß das
Bedienungs-Schaltelement auf dem OLED-Element oder über der
ersten Seite mit dem OLED-Element angeordnetes Bedienungs-Schaltelement angeordnet
ist.
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Durch Betätigen des Schaltelements kann eine
durch das Mitschalten des OLED-Element angezeigte Funktion einer
mit der Anordnung verbundene Geräts
ein- oder ausgeschaltet oder gesteuert werden. Auch kann die Anordnung
als elektrolumineszentes Leuchtmittel ausgebildet sein, welches
durch Betätigung
des Schaltelements geschaltet wird. Das Schalten einer erfindungsgemäßen Berührungsschalter-Anordnung
erfolgt durch im wesentlichen kraft- oder druckloses Betätigen des
Bedienungs-Schaltelements. Dabei ist eine direkte Berührung mit
dem Schaltelement je nach Ausführungsart des
Schaltelements nicht erforderlich. Bevorzugt kann beispielsweise
das Bedienungs-Schaltelement als kapazitives Schaltelement ausgeführt sein.
Jedoch können
auch andere Typen von Schaltelementen eingesetzt werden. Beispielsweise
sind auch Infrarot-Reflektor- oder Infrarot-Lichtschrankenschalter, Piezo-Schaltelemente,
mechanisch verformbare kapazitive Schaltelemente, Oberflächenwellen-Schaltelemente, resistive
und/oder mechanische Schaltelemente in einer erfindungsgemäßen Anordnung
eingesetzt werden. Dabei wird die Kapazitätsänderung einer Elektrode des
Bedienungs-Schaltelements
bei Berührung
der Berührungsschalter-Anordnung
für das
Schalten ausgenutzt.
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Bei einem OLED-Aufbau, bei welchem
das emittierte Licht durch die Unterlage mit dem OLED-Element nach
außen
geleitet wird, ist es ebenfalls von Vorteil, wenn diese Unterlage
zumindest teilweise transparent ist. Wird das Licht durch die Unterlage
hindurch geleitet, so ist die zweite Seite der Unterlage dementsprechend
die Lichtaustrittsseite.
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Selbstverständlich kann für die Erfindung
jedoch auch ein inverser Schichtaufbau für die OLED eingesetzt werden,
bei welcher das Licht nicht durch das Substrat geleitet wird, sondern
wobei die Außenseite
des OLED-Elements selber die Lichtaustritssseite bildet.
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Je nachdem, durch welche Seite des OLED-Elements
das emittierte Licht tritt, ist vorteilhaft die jeweilige zu dieser
Seite hin angeordnete Elektrodenschicht des OLED-Elements als zumindest teilweise transparente
Elektrode ausgebildet. Als Material für die transparente Elektrode
ist beispielsweise ein transparentes, leitfähiges Oxid geeignet. Üblicherweise
wird als transparentes leitfähiges Oxid
Indium-Zinn-Oxid
oder Zinnoxid eingesetzt. Allerdings können auch leitfähige, dünne Metallschichten
oder strukturierte Metallschichten, beispielsweise mit einer gitternetzartigen
Struktur verwendet werden. Beispielsweise kann auch eine solche
strukturierte Metallschicht mit einer leitfähigen Oxidschicht zu Unterstützung der
Leitfähigkeit
der Oxidschicht verwendet werden.
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Insbesondere bei einer Weiterbildung
der Erfindung, bei welcher in Richtung der Bedienungsseite emittiertes
Licht durch das Berührungs-Schaltelement
hindurchtritt, ist es auch von Vorteil, wenn das Berührungs-Schaltelement
zumindest teilweise transparent für das emittierte Licht ist.
Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise das Schaltelement
ebenfalls eine transparente leitfähige Schicht, zum Beispiel
mit leitfähigem
Oxid und/oder strukturierter Metallschicht umfaßt.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist wenigstens eine der leitfähigen Elektrodenschichten des
OLED-Elements gleichzeitig
Bestandteil eines kapazitiven Bedienungs-Schaltelements. Dies erlaubt
einen einfachen, besonders flachen Aufbau einer erfindungsgemäßen Berührungsschalter-Anordnung.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen
kann je nach Orientierung der Unterlage mit dem darauf aufgebrachten
OLED-Element das
Bedienungs-Schaltelement so angeordnet sein, daß in Richtung der Bedienungsseite
emittiertes Licht durch Berührungs-Schaltelement
hindurchtritt, oder auch auf der Seite des OLED-Elements angeordnet
sein, die der Lichtaustrittsseite gegenüberliegt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung ist eine Berührungsschalter-Anordnung vorgesehen,
die mehrere OLED-Elemente aufweist, welche auf einer gemeinsamen
Unterlage angeordnet und zumindest einem Bedienungs-Schaltelement zugeordnet
sind.
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Auch kann eine erfindungsgemäße Berührungsschalter-Anordnung
mehrere Bedienungs-Schaltelemente aufweisen, wobei jedes Bedienungs-Schaltelement
jeweils zumindest einem OLED- Element
zugeordnet ist. Sind mehrere OLED-Elemente vorgesehen, können diese
auch wieder auf einer gemeinsamen Unterlage angeordnet werden.
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Vorteilhaft kann die Berührungsschalter-Anordnung
außerdem
eine auf Bedienungsseite der Berührungsschalter-Anordnung
angeordnete Bedienblende umfassen. Diese kann beispielsweise mit
einem transluzenten Muster versehen sein, so daß von außen eine strukturierte Leuchtfläche sichtbar
ist. Beispielsweise kann die Bedienblende als Maske ausgeführt sein,
welche bestimmte Bereiche der Leuchtfläche ausblendet. Auch können farbige und/oder
transluzente Bereiche auf der Bedienblende vorhanden sein.
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Das Muster kann ein geeignetes Symbol
darstellen, welches beispielsweise das mit der Berührungsschalter-Anordnung
anschaltbare Gerät
kennzeichnet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann
außerdem
das Bedienungs-Schaltelement auf der Bedienblende angeordnet sein.
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Gemäß noch einer Weiterbildung
der Erfindung kann die Berührungsschalter-Anordnung
außerdem
wenigstens eine mit dem zumindest einen Bedienungs-Schaltelement
verbundene Sensorschaltung umfassen. Die Sensorschaltung wertet
dabei den sich bei einer Berührung
der Berührungsschalter-Anordnung ändernden
Zustand des Bedienungs-Schaltelements aus und schaltet zwischen zwei
oder mehr Zuständen.
Dabei wird nicht nur das OLED-Element geschaltet, sondern auch beispielsweise
ein mit der Sensorschaltung verbundenes Gerät.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Sensorschaltung als kapazitive Sensorschaltung
ausgeführt,
welche die Kapazitätsänderung
des Bedienungs-Schaltelements bei Berührung mißt und in Abhängigkeit
davon einen Schaltvorgang durchführt.
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Im allgemeinen wird dazu eine Wechselspannung
auf das Bedienungs-Schaltelement gelegt. Durch eine Berührung der
Berührungsschalter-Anordnung
wird dann Wechselstrom kapazitiv, beispielsweise über einen
berührenden
Finger ausgekoppelt und kann zu Erde abfließen, so daß sich die Spannungsverhältnisse
an der Sensorschaltung ändern,
die unter Ansprechen darauf den Schaltvorgang auslöst. Diese
Funktion kann prinzipiell mit einer einzelnen Elektrodenschicht
erreicht werden.
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Um eine Einkopplung von externen
Wechselfeldern verbessert ausfiltern zu können, kann dabei vorteilhaft
das Bedienungs-Schaltelement
auch als kapazitives Schaltelement mit zumindest zwei Elektroden
ausgeführt
sein, beispielsweise in Form zweier nebeneinander angeordnete Elektrodenschichten, von
denen eine bevorzugt die andere umgibt oder umfaßt. Die Sensorschaltung kann
dann eine kapazitive Differenzmessung durchführen. Auch kann eine der Elektrodenschichten
als Abschirmung der anderen Elektrodenschicht dienen.
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Die Berührungsschalter-Anordnung kann ferner
auch eine Einrichtung zur Stromversorgung des zumindest einen OLED-Elements aufweisen. Beispielsweise
kann die Einrichtung eine mit dem OLED-Element verbundene Schaltung
umfassen, welche aus einer Wechselspannung eine für die OLED
geeignete Niedervolt-Spannung erzeugt. Um in Abhängigkeit des Betriebs- oder Schaltzustands der
Berührungsschalter-Anordnung
das OLED-Element leuchten zu lassen, kann die Einrichtung zur Stromversorgung
oder deren Ausgang vorteilhaft von der Sensorschaltung geschaltet
werden.
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Es hat sich gezeigt, daß es für die Lebensdauer
von OLEDs von Vorteil ist, wenn diese nicht bloß mit einer Gleichspannnung
betrieben werden, sondern, wenn der Gleichspannung umgekehrt polarisierte
Pulse überlagert
werden. Dementsprechend kann die Einrichtung zur Stromversorgung
ausgebildet sein, das zumindest eine OLED-Element mit einer solchen
Gleichspannung mit überlagerten
Pulsen zu versorgen.
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Da ein kapazitiver Nachweis einer
Berührung
in der Regel über
die Änderung
von Wechselspannungen am Bedienungselement erfolgt, kann eine derartige
gepulste Betriebsspannung auch gleichzeitig verwendet werden, um
eine Berührung festzustellen.
Dazu ist gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, daß das
OLED-Element mit einer Einrichtung zur Stromversorgung des Elements
mit Gleichspannung mit überlagerten,
umgekehrt polarisierten Pulsen versorgt wird, wobei die Sensorschaltung
eingerichtet ist, die von zumindest einer der Elektrodenschichten
ausgesendeten und vom Schaltelement empfangenen Pulse auszuwerten.
Eine derartige Sensorschaltung kann dann beispielsweise so ausgelegt
werden, daß diese
keine eigene Wechselspannungsquelle benötigt. Die Wechselspannung,
beziehungsweise die Pulse werden von den Elektrodenschichten des
OLED-Elements vielmehr auf das Bedienungs-Schaltelement kapazitiv
eingekoppelt. Ist eine der Elektrodenschichten des zumindest einen
OLED-Elements bereits selbst Bestandteil eines kapazitiven Bedienungs-Schaltelements,
so kann die Versorgungsspannung mit den umgekehrten Pulsen ebenfalls
für den
Nachweis einer Berührung
verwendet werden, wobei hier keine kapazitive Einkopplung der Pulse
notwendig ist, da die Einrichtung zur Stromversorgung des OLED-Elements
hier bereits direkt mit dem kapazitiven Bedienungs-Schaltelement
verbunden ist.
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Im allgemeinen sind OLEDs aus einem Schichtverbund,
beziehungsweise einer Schichtstruktur mit einer organischen elektrolumineszenten
Schicht zwischen zwei Elektrodenschichten aufgebaut, der auf einem
geeigneten Substrat aufgebracht ist. Im allgemeinen wirkt bei einer
OLED jeweils eine der leitfähigen
Schichten als Kathode und die andere als Anode. Es ist dazu bekannt,
die Elektrodenschichten aus Materialien mit unterschiedlichen Austrittsarbeiten
herzustellen, so daß sich
zwischen diesen Schichten eine Austrittsarbeitsdifferenz ausbildet.
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Organische lichtemittierende Dioden, (OLEDs)
zeichnen sich gegenüber
anderen Leuchtmitteln durch besondere Vorzüge aus. So haben OLEDs gegenüber LCD-,
beziehungsweise Flüssigkristall-Anzeigen
einen deutlich größeren Sichtwinkel.
Zudem lassen sich OLEDs als dünne,
flexible Folien herstellen. Auch können OLEDs gegenüber den oben
beschriebenen elektrolumineszenten Leuchtmitteln mit Niedervolt-Gleichspannung
betrieben werden.
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Der Aufbau, die Zusammensetzung und
die Abfolge der Schichten eines OLED-Elements ist dem Fachmann bekannt.
Für die
Erfindung kann selbstverständlich
jede aus dem Stand der Technik bekannte OLED-Schichtstruktur verwendet
werden.
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Als elektrolumineszente Schichten
der OLED können
beispielsweise Schichten verwendet werden, die MEH-PPV ((Poly(2-Methoxy, 5-(2'-Ethyl-Hexyloxy)
Paraphenylen Vinylen) oder auch Alq3 (Tris-(8-Hydroxyquinolino)-Aluminium)
als organisches, elektrolumineszentes Material aufweisen. Mittlerweile
sind eine Vielzahl geeigneter elektrolumineszenter Materialien,
wie beispielsweise metallorganische Komplexe, insbesondere Triplett-Emitter
oder Lanthanid-Komplexe bekannt. Derartige Schichten und Materialien,
sowie verschiedene mögliche
Schichtabfolgen innerhalb von organischen, elektro-optischen Elementen
wie insbesondere von OLEDs sind beispielsweise in folgenden Dokumenten,
sowie den Literaturverweisen darin beschrieben, welche durch Bezugnahme
vollständig
in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen werden:
- 1. Nature, Vol. 405, Seiten 661 – 664,
- 2. Adv. Mater. 2000, 12, No. 4, Seiten 265 – 269,
- 3. EP 0573549 ,
- 4. US 6107452 .
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Weitere elektrolumineszente Substanzen sind
beispielsweise in
EP
800563 A1 ,
EP
800563 B1 und
EP
1006169 A1 beschrieben, welche durch Bezugnahme bezüglich des
Aufbaus einer OLED und der Zusammensetzung der Schichten der OLED
vollständig
in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen werden. Obwohl dem
Fachmann bekannt, sei auch auf den Aufbau der in diesen Schriften
beschriebenen OLEDs und als Inhalt dieser Anmeldung vorausgesetzt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche
Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale
verschiedener Ausführungsformen
miteinander kombiniert werden können.
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Es zeigen:
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1 eine
Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine
Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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3 eine
Schnittdarstellung einer Ausführungsform
einer Berührungsschalter-Anordnung
mit rückseitiger
Anordnung eines Bedienungs-Schaltelements,
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4 eine
Variante der in 2 dargestellten
Ausführungsform,
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5 eine
Ausführungsform
einer Berührungsschalter-Anordnung mit in
einer Bedienblende integriertem Bedienungs-Schaltelement,
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6 eine
Querschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei
welcher eine Elektrodenschicht des OLED-Elements Bestandteil eines
kapazitiven Bedienungs-Schaltelements ist,
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7A eine
Aufsicht auf eine mit der ersten Elektrodenschicht eines OLED-Elements
beschichtete Unterlage der in 6 gezeigten
Ausführungsform,
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7B eine
Aufsicht auf die Unterlage mit der zweiten Elektrodenschicht der
in 6 gezeigten Ausführungsform,
und
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8 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit
schematischer Beschattung.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen, als
Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehene Berührungsschalter-Anordnung
in Explosionsdarstellung gezeigt.
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Die Berührungsschalter-Anordnung 1 umfaßt eine
Unterlage 3 mit einer ersten Seite 31 und einer zweiten
Seite 32. Dabei weist bei dieser Ausführungsform der Anordnung die
zweite Seite 32 der Unterlage zur Bedienungs- oder Betrachtungsseite
der Anordnung. Auf der von der Bedienungs- oder Betrachtungsseite
der Anordnung 1 abgewandten, ersten Seite 31 der Unterlage 3 ist
ein OLED-Element 5 aufgebracht. Dementsprechend läuft das
von der elektrolumineszenten Schicht des OLED-Elements 5 emittierte
Licht vor dem Austritt aus der Anordnung 1 auf deren Bedienungsseite
durch die Unterlage 3 hindurch, so daß die zweite Seite 32 der Unterlage 3 deren
Lichtaustrittsseite ist. Vorteilhaft umfaßt daher die Unterlage 3 ein
transparenten Material, beispielsweise aus Glas oder transparentem
Kunststoff.
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Die Berührungsschalter-Anordnung 1 weist außerdem ein
Bedienungs-Schaltelement 7 auf, welches von der Unterlage 3 aus
gesehen über
oder auf der zweiten Seite 32 der Unterlage 3 angeordnet
ist.
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Das Bedienungs-Schaltelement ist
als kapazitives Bedienungs-Schaltelement 7 ausgebildet
und umfaßt
eine Unterlage 70, auf der zwei nebeneinander angeordnete
und zueinander isolierte Elektrodenschichten 71 und 72,
beispielsweise für
eine Differenz-Kapazitätsmessung
angeordnet sind. Insbesondere umgibt in der Aufsicht die Elektrodenschicht 71 zumindest
teilweise die Schaltelektrode oder Elektrodenschicht 72,
was zu einer verbesserten Unterdrückung von Störsignalen
führt.
Die innere Schaltelektrode 72 ist mit einer geeigneten,
nicht dargestellten Zuleitung versehen. Die Funktion des Schaltelements 7 wird
weiter unten näher
erläutert.
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Auf dem Bedienungs-Schaltelement 7 ist
außerdem
eine Bedienungsblende 9 angeordnet. Die Bedienungsblende
dient unter anderem dazu, eine strukturierte Leuchtfläche zu schaffen.
Die Bedienblende ist dazu mit einem transluzenten Muster versehen,
wobei die Oberfläche
der Blende 9 in transparente Bereiche 92 und opake
Bereiche 91 untergliedert ist, so daß von außen ein entsprechendes leuchtendes
Dekor zu sehen ist, welches beispielsweise ein mit der Schaltfunktion
der Berührungsschalter-Anordnung 1 verknüpftes Symbol
zeigt.
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Bei dem in 1 gezeigten Aufbau einer erfindungsgemäßen Berührungsschalter-Anordnung ist
außerdem
das Bedienungs-Schaltelement 7 über der
Lichtaustrittsseite der Unterlage 3 angeordnet. Dementsprechend
muß das
vom OLED-Element 5 emittierte Licht durch das Schaltelement
hindurch nach außen
treten. Das Berührungs-Schaltelement 7 ist
daher zumindest teilweise transparent für das von der Schicht mit dem
organischen elektrolumineszenten Material emittierte Licht ausgebildet.
Dazu ist sowohl die Unterlage 70 des Elements 7,
als auch die Elektrodenschichten 71 und 72 zumindest
teilweise transparent. Vorzugsweise umfassen die Elektrodenschichten 71 und 72 ein
transparentes, leitfähiges Oxid.
Jedoch können
diese auch beispielsweise aus einer geschlossenen dünnen Metallschicht
oder einer beispielsweise gitternetz- oder kammartig strukturierten
Metallschicht. Auch kann eine transparente leitfähige Oxidschicht mit zusätzlichen
metallischen Strukturen versehen sein, um den im allgemeinen vergleichsweise
hohen Flächenwiderstand
einer leitfähigen
Oxidschicht zu erhöhen.
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Die einzelnen Teile der Berührungsschalter-Anordnung 1 können beispielsweise
einfach in einem modularen Aufbau aufeinandergesetzt und in einer
geeigneten Halterung befestigt werden. Ebenso ist es auch beispielsweise
möglich,
die Teile 3, 7 und 9 durch Laminieren
aufeinander zu befestigen.
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2 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer Berührungsschalter-Anordnung 1,
bei welcher die Unterlage 3 und das Bedienungs-Schaltelement 7 miteinander
verklebt sind. Die Bedienblende 9 kann mit dem verklebten
Teil aus Unterlage 3 und Bedienungs-Schaltelement 7 wieder
in einer geeigneten, nicht dargestellten Halterung befestigt werden.
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Das OLED-Element 5 umfaßt eine
erste Elektrodenschicht 51, eine zweite Elektrodenschicht 53 und
eine zwischen den beiden Elektrodenschichten 51 und 53 angeordnete
Schicht 52 mit einem organischen, elektrolumineszenten
Material. Die erste Elektrodenschicht 51 ist zumindest
teilweise transparent für
das von der Schicht 52 emittierte Licht. Als Material für die erste
Elektrodenschicht 51 ist dazu beispielsweise ein leitfähiges, transparentes
Oxid, wie Indium-Zinn-Oxid oder Zinnoxid geeignet. Die zweite Elektrodenschicht 53 kann
beispielsweise ein Metall umfassen, wobei die Materialien der ersten und
zweiten Elektrodenschicht vorzugsweise so gewählt werden, daß sie unterschiedliche
Austrittsarbeiten aufweisen.
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Aufgrund der Austrittsarbeitsdifferenz
der ersten und zweiten leitfähigen
Elektrodenschichten, zwischen denen sich die Schicht 52 mit
dem organischen, elektrolumineszenten Material befindet, werden
Elektronen bei richtiger Polung der an die Elektrodenschichten 51, 53 angelegten
Spannung an der als Kathode wirkenden Schicht in unbesetzte elektronische
Zustände
des organischen, elektrolumineszenten Materials injiziert. Gleichzeitig
werden von der als Anode wirkenden Schicht mit niedrigerer Austrittsarbeit
Defektelektronen oder Löcher
injiziert, wodurch im organischen Material durch Rekombination der
Elektronen mit den Defektelektronen Lichtquanten emittiert werden.
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Für
die Herstellung von OLEDs werden vielfach zusätzliche funktionelle Schichten
verwendet, die insbesondere zwischen der ersten und zweiten leitfähigen Schicht
aufgebracht werden. Dementsprechend kann das Verfahren vorteilhaft
auch den Schritt des Aufbringens zumindest einer Lochinjektionsschicht
und/oder einer Potentialanpassungsschicht und/oder einer Elektronenblockerschicht und/oder
einer Lochblockerschicht und/oder einer Elektronleiterschicht und/oder
einer Lochleiterschicht und/oder einer Elektroneninjektionsschicht
umfassen. Besonders hohe Quanten- beziehungsweise Lichtausbeuten
werden dabei durch ein Aufbringen der Schichten in der bevorzugten
Reihenfolge Potentialanpassungsschicht/Lochinjektionsschicht/ Elektronenblockerschicht/Schicht
mit organischem, elektrolumineszentem Material/Lochblockerschicht/
Elektronleiterschicht/Elektroneninjektionsschicht/ Potentialanpassungsschicht
erreicht.
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Auch die Unterlage 3 der
in 2 dargestellten Ausführungsform
ist aus transparentem Material, so daß emittiertes Licht durch die
Unterlage 3 und das Bedienungs-Schaltelement 7 zur Bedienungs- und
Betrachtungsseite hin nach außen
treten kann.
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In 3 ist
eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Berührungsschalter-Anordnung 1 mit
rückseitiger
Anordnung des Bedienungs-Schaltelements 7 gezeigt. Dabei
ist die Unterlage 3 mit dem OLED-Element 5 so
orientiert, daß das
Bedienungs-Schaltelement 7 vom Substrat aus gesehen über der
ersten Seite 31 mit dem OLED-Element 5 angeordnet ist.
Aufgrund der sich daraus ergebenden, rückseitigen Position des Schaltelements 7 ist
dieses nicht mehr im Strahlengang des emittierten Lichts zwischen
dem OLED-Element 5 und der Bedienungs- oder Betrachtungsseite,
welche hier die nach außen
weisende Seite der Bedienblende 9 darstellt, positioniert.
Dementsprechend ist es in diesem Fall auch nicht erforderlich, daß das Schaltelement 7 transparent
ist. Beispielsweise kann die Unterlage 70 des Schaltelements 7 eine
herkömliche
Platine umfassen, auf der Metallschichten als Elektrodenschichten 71, 72 ausgebildet
sind. Anders als in 3 dargestellt,
können
die Elektrodenschichten 71, 72 auch rückseitig
nach außen
weisen. Auf diese Weise wird ein durch die Unterlage 70 ein
gewisser Abstand zwischen den leitfähigen Elektrodenschichten 51, 53 des
OLED-Elements und den Elektrodenschichten des kapazitiven Bedienungs-Schaltelements eingehalten
und eine starke kapazitive Kopplung zwischen diesen Schichten vermieden.
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4 zeigt
eine Variante der in 2 dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Berührungsschalter-Anordnung 1 weist
das kapazitive Schaltelement 7 hier kein eigenes Substrat
auf. Vielmehr sind die Elektrodenschichten 71 und 72 des
Schaltelements 7 direkt auf der zweiten Seite 32 der transparenten
Unterlage 3 aufgebracht. Auch hier sind die Elektrodenschichten 71, 72 teilweise
transparent für
das von der Schicht 52 emittierte Licht.
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Vorteilhaft können beispielsweise die erste leitfähige Elektrodenschicht 51 des
OLED-Elements 5 und die Eletrodenschichten 71, 72 aus
dem gleichen Material, vorzugsweise wieder ein transparentes leitfähiges Oxid,
ausgebildet sein. Dann können bei
der Herstellung die Schichten auf beiden Seiten 31, 32 der Unterlage 3 direkt
nacheinander in einem Verarbeitungsschritt, oder sogar gleichzeitig
aufgebracht werden.
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Die Unterlage 3 ist außerdem bei
dieser Ausführungsform
beispielhaft mit der Bedienblende 9 auf der zweiten Seite
32 durch ein Laminat 13 verklebt.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
einer Berührungsschalter-Anordnung 1,
bei welcher das Bedienungs-Schaltelement 7 auf der Bedienblende
angeordnet ist. Dazu sind die Elektrodenschichten 71, 72 des
Bedienungs-Schaltelements 7 direkt auf der Rückseite
der Blende aufgebracht. Auch hier können die Elektrodenschichten 71, 72 aus
transparentem leitfähigem
Material ausgebildet sein.
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Ist die Bedienblende 9 beispielsweise, ähnlich wie
in 1 dargestellt, in
zumindest einen opaken Bereich 91 und zumindest einen transluzenten Bereich
untergliedert, so können
die Elektrodenschichten 71, 72 auch beispielsweise
aus nicht transparentem Material gefertigt sein und sich entlang
des opaken Bereichs 91 erstrecken, so daß sie den Lichtaustritt
nicht stören.
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6 zeigt
eine Querschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei
welcher eine Elektrodenschicht des OLED-Elements gleichzeitig Bestandteil
eines kapazitiven Bedienungs-Schaltelements 7 ist.
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Dazu ist eine leitfähige, transparente
Beschichtung auf der Unterlage 3 in zwei durch einen Isolationsbereich 15 beabstandete,
nebeneinanderliegende Bereiche untergliedert. Ein erster Bereich wird
dabei als erste leitfähige
Elektrodenschicht 51 eines OLED-Elements verwendet. Gleichzeitig
dient dieser Bereich als Elektrodenschicht 72 eines kapazitiven
Bedienungs-Schaltelements 7. Der zu diesem Bereich benachbarte
Bereich 71 wird als weitere Elektrodenschicht 71 des
kapazitiven Bedienungs-Schaltelements 7 für eine Differenz-Kapazitätsmessung
verwendet. Durch den von der zweiten leitfähigen Elektrodenschicht 52 überdeckten
Bereich der Unterlage 3 wird ein OLED-Element 5 definiert.
Die Schicht 52 mit dem organischen, elektrolumineszenten
Material bedeckt bei dieser Ausführungsform
einen Bereich, der sich über
den von der Schicht 52 abgedeckten Bereich der Unterlage 3 hinaus
erstreckt.
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In den 7A und 7B sind Aufsichten auf die mit
der ersten Elektrodenschicht 51 des OLED-Elements 5 beschichtete
Unterlage 3 der in 6 gezeigten
Ausführungsform,
beziehungsweise eine Aufsicht auf die Unterlage mit der zweiten
Elektrodenschicht dieser Ausführungsform
gezeigt. Die erste leitfähige
Elektrodenschicht 51, beziehungsweise die Elektrodenschicht 72 des
kapazitiven Bedienungs- Schaltelements
sind mit einer Kontaktzunge 57 für den elektrischen Anschluß dieses
Schichtbereichs versehen. Der als Elektrodenschicht 71 des Bedienungs-Schaltelements
verwendete Bereich der leitfähigen
transparenten Beschichtung der Unterlage 3 umgibt, getrennt
durch den Isolationsbereich 15 die erste leitfähige Schicht 51 des
OLED-Elements, die gleichzeitig als Elektrodenschicht 71 des
Bedienungs-Schaltelements
dient.
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Die zweite leitfähige Elektrodenschicht 53 des
OLED-Elements 5 deckt sich weitgehend, wie anhand der in 7B gezeigten Aufsicht zu
erkennen ist, mit der darunterliegenden, als gestrichelte Linie
angedeuteten ersten Elektrodenschicht 51. Auch die zweite
leitfähige
Elektrodenschicht 52 weist eine Kontaktzunge 55 für die Stromzuführung zu
dieser Elektrode auf. Die Kontaktzunge 55 verläuft dabei derart,
daß sie
weder die Kontaktzunge 57 der ersten Schicht 57,
noch einen Bereich der Elektrodenschicht 72 des kapazitiven
Bedienungs-Schaltelements überdeckt,
um Kurzschlüsse
zu vermeiden. Der Zuleitungsbereich der inneren Elektrodenschicht wird
bevorzugt schmal im Vergleich zum Finger, vorzugsweise kleiner als
5mm Breite gehalten, um diesen Bereich unempfindlich für eine Berührung zu
machen.
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Selbstverständlich kann anstelle der transparenten
ersten Elektrodenschicht 51 auch die zweite Elektrodenschicht 53 gemeinsam
als Elektrodenschicht 71 des kapazitiven Bedienungs-Schaltelements
genutzt werden.
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8 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Berührungsschalter-Anordnung 1 mit
schematischer Beschaltung. Der Übersichtlichkeit
sind verschiedene Komponente der Anordnung 1, wie zum Beispiel
die Unterlage 3 nicht graphisch dargestellt, jedoch kann
ein beliebiger oben beschriebener Aufbau eingesetzt werden. Diese
Ausführungsform der
Anordnung 1 umfaßt
zusätzlich
zu den oben beschriebenen Komponenten eine mit dem zumindest einen
Bedienungs-Schaltelement 7 verbundene Sensorschaltung 17,
wobei das Bedienungs-Schaltelement 7 an
einem Eingang 19 der Sensorschaltung 17 angeschlossen
ist.
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Außerdem weist die Anordnung
auch eine Einrichtung 25 zur Stromversorgung des zumindest einen
OLED-Elements auf. Die Einrichtung 25 zur Stromversorgung
ist Steuer- oder schaltbar, wobei ein Steuereingang der Einrichtung 25 mit
einem Ausgang 23 der Sensorschaltung gekoppelt ist.
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Mittels eines weiteren Ausgangs 21 wird
außerdem
ein zusätzliches
Gerät gesteuert
oder geschaltet. Beispielsweise kann ein an einer Stromversorgung 29 angeschlossener
elektrischer Verbraucher 35 über diesen Ausgang geschaltet
werden. Dazu ist beispielhaft in den Stromkreis, an den der Verbraucher 35 angeschlossen
ist, ein Relais 27 zwischengeschaltet, welches seinerseits
am Ausgang 21 an die Sensorschaltung 17 angeschlossen
ist und von dieser geschaltet wird.
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Die Sensorschaltung 17 ist
beispielhaft als kapazitive Sensorschaltung ausgebildet. Am Bedienungs-Schaltelement 7 wird
eine Wechselspannung angelegt. Dies kann beispielsweise durch eine
von der Sensorschaltung 17 erzeugte Wechselspannung erfolgen,
die Wechselspannung kann aber auch durch äußerer Quellen induziert werden.
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Berührt beispielsweise ein Finger 37 einer die
Anordnung 1 betätigenden
Person der Bedienungsseite der Anordnung, so wird kapazitiv über das
Bedienungs-Schaltelement 7 ein schwacher Wechselstrom in
den Finger eingekoppelt, der über Erde
abfließen
kann, auch wenn keine direkte Berührung des Fingers 37 mit
dem Schaltelement 7 erfolgt. Dies äußert sich am Eingang der Sensorschaltung 17 beispielsweise
als Spannungsänderung
der Wechselspannung. Unter Ansprechen darauf werden dann beispielsweise
die Spannungen oder Ströme
an den Ausgängen 21, 23 und
damit das OLED-Element 5 und der Verbraucher 35 ein-
oder ausgeschaltet. Neben einer Änderung
der Wechselspannung kann aber auch eine Ladungs- oder Stromänderungänderung,
sowie eine Frequenz- oder Phasenänderung zum
Nachweis herangezogen werden. Selbstverständlich können auch weitere dem Fachmann
bekannte Verfahren zum Berührungsnachweis
durch eine entsprechend angepaßte
Sensorschaltung 17 eingesetzt werden.
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Die Einrichtung 25 zur Stromversorgung
des zumindest einen OLED-Elements 5 kann auch ausgebildet
sein, das OLED-Element 5 mit Gleichspannung mit überlagerten,
umgekehrt polarisierten Pulsen zu versorgen. Diese Pulse können dann über die am
nächsten
zum Schaltelement 7 angeordneten leitfähigen Elektrodenschicht 51 oder 52 in
das Schaltelement kapazitiv eingekoppelt und so empfangen werden.
Die in das Schaltelement 7 eingekoppelten Pulse können von
der Sensorschaltung 17 dann für den Nachweis, beziehungsweise
die Auswertung der Spannungsänderung
bei Berührung
der Anordnung 1 verwendet werden.
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Vorteilhaft kann außerdem ein
in 8 nicht dargestelltes
Filterelement zwischen dem Schaltelement 7 und der Sensorschaltung
vorhanden sein, um Störsignale,
etwa aus der Einrichtung 25 vor der Sensorschaltung auszufiltern.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die
Einrichtung 25 zur Versorgung des OLED-Elements 5 von
der Erde weitgehend enkoppelt ist, um einen Abfall der Wechselspannung
durch kapazitive Einkopplung auf die Elektrodenschichten des OLED-Elements und Ableitung
zur Erde weitgehend zu vermeiden.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung, insbesondere bei rückseitiger Anordnung des Schaltelements
ist es außerdem
vorteilhaft, wenn die Geometrie der Elektrodenschichten des OLED-Elements
und des Schaltelements aufeinander abbestimmt, insbesondere weitgehend
deckungsgleich sind, um kapazitive Kurzschlüsse zu vermeiden.