EP2387864B1 - Verfahren zur herstellung eines zur lichtemission aktivierbaren bauteils - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines zur lichtemission aktivierbaren bauteils Download PDF

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EP2387864B1
EP2387864B1 EP10809264.4A EP10809264A EP2387864B1 EP 2387864 B1 EP2387864 B1 EP 2387864B1 EP 10809264 A EP10809264 A EP 10809264A EP 2387864 B1 EP2387864 B1 EP 2387864B1
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EP
European Patent Office
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carrier
printing
electrical
component
produced
Prior art date
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Michael Finke
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FRANZ BINDER GmbH AND CO ELEKTRISCHE BAUELEMENTE KG
Original Assignee
FRANZ BINDER GmbH AND CO ELEKTRISCHE BAUELEMENTE KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H05B33/145—Arrangements of the electroluminescent material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a light-emission activatable component, wherein the light emission by electroluminescence (EL) takes place.
  • EL electroluminescence
  • electroluminescence is the property of certain materials or combinations of materials, according to which light is emitted in the visible range when an electrical alternating voltage is applied.
  • Electroluminescent films are known in practice, in which the electroluminescent material is excited by an alternating electric field in a special capacitor configuration. Such electroluminescent films are often also called luminescent films, light foils or capacitor luminescent films. In technical application, they serve to convert electrical energy into light.
  • electroluminescent films can be used in an outstanding manner if the components to be illuminated or backlit and, if necessary, also to be transilluminated are components with simple geometries.
  • the use of electroluminescent films is only possible to a limited extent.
  • the IMD technology In Mold Decoration, cf. DE 197 17 740 C2
  • films such as, for example, electroluminescent films
  • highly structured surfaces in particular in the case of miniaturized components having an electroluminescent surface, can not be produced by this known method.
  • a method for producing an organic electroluminescent display is previously known.
  • a first electrode layer 5A is produced on a substrate 1 and a first insulating layer is applied to the substrate 1 or the first electrode layer 5A.
  • the first insulating layer is patterned into strip-like webs 10 such that they delimit a region provided for functional layers.
  • the functional layers 20 are applied over a large area, for example by pad printing processes, and then a large area of a second electrode layer 25A is produced on the functional layers 20.
  • the present invention is based on the object of specifying a method for producing a component which can be activated for the emission of light, in which the light emission is effected by electroluminescence (EL).
  • EL electroluminescence
  • a carrier is firstly produced or provided, wherein the carrier essentially comprises or comprises the shape of the component and its mechanical and electrical interfaces, the carrier comprising a region serving as a mechanical interface, which is equipped at least with parts of the electrical interface is. It is essential that the carrier is a kind of blank for the component to be produced, namely a blank which does not yet possess the electroluminescent property.
  • Mechanical interfaces for example in the form of an integral coupling part, can be an integral part of the carrier.
  • Electrical interfaces can also already from be provided in advance or would be produced in the course of the manufacturing process on the surface - at the appropriate place.
  • the carrier is provided with functional layers of the EL illumination, wherein at least one of the functional layers, namely the light-emitting layer or layers, as a whole or at least partially, is produced by the pad printing method. become.
  • the electrical interfaces are - at least in the field of functional layers - involved in the printing, so that simultaneously with the printing technology production of the light-emitting layer / layers an electrical contact is created. A subsequent contact, usually with a considerable design or manufacturing effort, is not required.
  • a transparent or translucent cover is applied to the EL layers, which on the one hand serves as moisture protection and on the other hand as electrical and mechanical encapsulation. Consequently, with the application of the cover, the light-emission activatable component, for example a tachometer needle, is completed.
  • the light-emitting layer is produced by means of pad printing.
  • This is an indirect printing process, which works according to the so-called gravure printing principle.
  • the tampon absorbs the color according to the outer contour of the cavity of the plate and forms it when printing on a component of any surface. These can be bounded or sequential regions and various shapes, also sequentially limited.
  • the carrier may have almost any topology on the surface. In principle, this may be a rigid or inherently flexible material, for example in the form of an MID or metal-containing flexible plastics.
  • the electroluminescent layer can be applied by means of the pad printing method, the carrier in front of it already being provided with the electrical connections.
  • a contacting and also insulation between the different EL layers can be carried out, wherein insulation layers can be applied or produced as desired.
  • the injection molding technique can be applied without further ado.
  • the electrical connections or the electrodes of the EL functional layers can be produced in different ways, for example by injection molding and / or printing technology. It is conceivable to produce the electrical connections on and / or in the carrier. By overprinting or coating the connections, these can be electrically coupled or insulated, depending on the material used. It is also possible to produce mask-like coatings or layers on the electrical connections / electrodes.
  • the light-emitting layer (s) is / are printed in the form of word and / or picture information as needed. Tampon printing can be used to produce structured surfaces along the surface profiles as well as strictly delimited areas with and without light-emitting layers. The variety of information that can be produced in this way has no limits.
  • the light-emitting layer can optionally be formed on different levels, for example in such a way that any interruptions and repeated electrical connections are made by directly printing the electrical connections possible are.
  • insulating intermediate areas or intermediate layers can also be produced by printing technology or injection molding technology.
  • the functional layers are printed in any case with the interposition of insulators, namely to produce the full functionality of the EL functional layers.
  • the light-emitting layer (s) is / are produced by the pad printing method.
  • further functional layers including further light-emitting layers, both by means of pad printing and by injection molding, lacquer technology, etc.
  • insulators that are absolutely necessary for the construction of the EL functional layers.
  • EL lighting, using EL functional layers means any structure of such functional layers, for the production of so-called EL lamps. It is not considered necessary to describe at this point a concrete structure or a concrete interconnection, especially as these are well known from numerous reference works.
  • EL functional layers are provided in the form of an EL film.
  • the EL functional layers or at least the cover which encapsulates the light-emitting layer, can be produced in the so-called 2K reaction process, the CCM process (clear coat moldering) being particularly suitable.
  • the CCM process clear coat moldering
  • a kind of macroencapsulation of the EL functional layers is possible, whereby the outer contour of the component can be masked or even a shape realized.
  • the material used here can be made crystal clear so that it is transilluminated by the underlying EL lamp generated by the EL functional layers. It is also conceivable to color the material of the cover or encapsulation. This makes it possible to generate a color filter in an ideal way.
  • the cover which can be generated at any time, can be applied with contours and / or reworked with respect to the surface. Finally, even a processing of the outer contour is possible. This measure (s) also makes it possible to produce any desired surface structures, in which case the EL functional layers are located underneath.
  • the carrier can comprise or contain any desired electronic components, in particular in a highly miniaturized form. It is also conceivable to associate the carrier with its own current / voltage source, for example using solar-thermal layers, namely to create a quasi-self-sufficient component. In particular, it is conceivable that the support, for example, by vacuum casting, any functional elements are incorporated or become. Again, there are no limits.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device produced by the method according to the invention, which comprises an activatable for light emission EL lamp.
  • the in Fig. 1 The construction shown reveals that the component initially comprises a carrier 1. This can be any plastic substrate.
  • the concrete form does not matter.
  • a back electrode 2 is applied on the carrier 1. Furthermore, a ground line 3 is provided. These are the electrical connections of the component.
  • the back electrode 2 is covered by a dielectric 4. Through the dielectric 4, the rear electrode 2 is also isolated from the ground line 3.
  • an electroluminescent layer 5 is applied, by pad printing.
  • the electroluminescent layer 5 is covered by a conductive ink 6, which simultaneously electrically contacts the ground line 3. All functional layers of the EL lighting can be printed.
  • sealing encapsulation 7 acts as a macro-encapsulation, namely in the sense of moisture protection and for electrical and mechanical encapsulation of the entire structure.
  • Fig. 2 shows a schematic view of another component, which has been produced by the process according to the invention, namely also with an integrated EL lamp.
  • the carrier 1 comprises electrical and mechanical coupling means 8, wherein the contacting with an AC voltage source 9 is indicated. Between the carrier element 1 and an electrically conductive connection pin 10, an insulation 11 made of plastic is provided. Consequently, it is possible to do so in Fig. 2 at the same time coupled mechanically and electrically, namely due to the electrical / mechanical coupling means 8 provided there.
  • the EL lamp of the in Fig. 2 shown component is similar to the EL lamp of in Fig. 1 constructed component.
  • the return electrode 2 is formed by the connection pin 10. On it sits the dielectric 4, which surrounds the connection pin 10 together with the insulation 11. On the dielectric 4, the EL layer 5 is applied, which in turn is surrounded with conductive ink 6.
  • a color layer 12 is applied to the conductive ink 6, which serves in terms of the light emission from the EL layer 5 as a color filter.
  • the entire assembly is CCM overmolded, whereby the outer shape of the component is more or less defined according to the predetermined basic shape.
  • the CCM encapsulation 13 is made of a transparent material.
  • the whole is provided on the surface with a coating 14, which does not let light through.
  • the coating 14 is again - partially and with any structure / shape - recessed, namely with at least one viewing window 15, through which the light can emit. Due to the shape of the viewing window 15, the "luminous" surface and thus the information to be conveyed can be defined as desired.
  • FIG. 3 shows in a flowchart the implementation of the method according to the invention with alternative method steps. Due to the caption is Fig. 3 of course.
  • the carrier is first inserted into a tool holder, wherein the carrier may comprise mechanical and electrical coupling means.
  • the individual functional layers for example, in the pad printing process, printed on the two-dimensional or three-dimensional electrical contact surfaces of the carrier or the substrate.
  • the carrier it is possible to refine the carrier according to the IMD technique already discussed above, wherein it is conceivable to incorporate electrical components into the carrier.
  • a pluggable, ready-to-assemble or insertable or castable macro-encapsulation is possible, for example according to the CCM method. It is also conceivable to put a prefabricated housing over the entire arrangement.
  • a translucent cover can be produced on the printed carrier or substrate.
  • a seal of the interface between the printed carrier / substrate and the encapsulation is advantageous.
  • Such a seal can be produced by gluing, hot stamping, ultrasonic welding, etc.
  • the component can be painted or printed again as well as lasers.
  • the component carrying the EL layers is painted / lasered and then overmolded in accordance with CCM or encapsulated in accordance with CCM and subsequently painted / lasered. It is an activatable for light emission component corresponding to the description of the Fig. 1 and 2 emerged.
  • any components which comprise EL functional layers can be produced by the method according to the invention.
  • These can be any display and control elements with integrated EL lighting.
  • the EL devices in question here can have information / symbols with the highest position accuracy, which is extremely difficult to implement in the application of the IMD method. It is possible to realize a simplified production with a minimum number of components.
  • the shape of the EL component in particular the desired light exit surface, can be freely defined in terms of shape and size. There are hardly any restrictions with regard to the electrical and optical or lighting requirements.
  • the method according to the invention makes it possible to produce a simple, safe and temperature-changeable and corrosion-resistant contacting between the electrical connections of a voltage source and the electrodes of the EL lamp.
  • the enclosing macroencapsulation prolongs the life of the component, for example by the use of clear casting.
  • the EL pigments in the light-emitting layer are spared during the manufacturing process. It is possible to produce an improved UV protection of the EL pigments by coloring the encapsulation material or potting material.
  • the component activatable for light emission could be a tachometer needle whose construction is characterized by a few parts.
  • a tachometer needle whose construction is characterized by a few parts.
  • previously known light guidance systems can be substituted by the EL lamp being printed directly on the blank. This allows a much simpler structure and a streamlined, process-reliable and inexpensive manufacturing possible.
  • EL pointers are superior to the conventional components.
  • the tachometer needle can achieve optimal illumination or illumination over the entire illuminated area and length. Also, mechanical requirements can be justified by the method according to the invention, in particular with respect to a jerk-free movement of the tachometer needle.
  • the weight distribution is almost freely definable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
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  • Planar Illumination Modules (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zur Lichtemission aktivierbaren Bauteils, wobei die Lichtemission durch Elektrolumineszenz (EL) erfolgt.
  • Zunächst einmal sei ausgeführt, dass unter Elektrolumineszenz die Eigenschaft bestimmter Materialien oder Materialkombinationen verstanden wird, wonach bei Anlegen einer elektrischen Wechselspannung Licht im sichtbaren Bereich emittiert wird. Aus der Praxis sind Elektrolumineszenz-Folien bekannt, bei denen in einer speziellen Kondensator-Konfiguration das elektrolumineszierende Material durch ein elektrisches Wechselfeld zum Leuchten angeregt wird. Solche Elektrolumineszenz-Folien werden oft auch Leuchtfolien, Lichtfolien oder Kondensator-Leuchtfolien genannt. In technischer Anwendung dienen sie zur Umwandlung elektrischer Energie in Licht.
  • Des Weiteren besteht in der Praxis Bedarf, Bauteile mit beliebiger Oberfläche/Topografie zu beleuchten oder zu hinterleuchten. Lediglich beispielhaft sei dazu verwiesen auf Anzeigeinstrumente im Cockpit eines Kraftfahrzeugs, auf Bedienknöpfe, Taster und sonstige Bauteile, bspw. auch Informationstafeln, etc..
  • Die zuvor genannten Elektrolumineszenz-Folien lassen sich in hervorragender Weise dann verwenden, wenn es sich bei den zu beleuchtenden oder zu hinterleuchtenden und ggf. auch zu durchleuchtenden Bauteilen um Bauteile mit einfachen Geometrien handelt. Bei kompliziertem Aufbau, insbesondere bei dreidimensionaler, stark strukturierter Oberfläche, ist die Verwendung elektrolumineszierender Folien nur bedingt möglich. Lediglich beispielhaft sei dazu auf die IMD-Technologie (In Mould Decoration, vgl. DE 197 17 740 C2 ) verwiesen, wonach Folien, so auch bspw. Elektrolumineszenz-Folien, hinterspritzt werden, um auf spritzgusstechnischem Wege Formteile herzustellen. Stark strukturierte Oberflächen, insbesondere bei miniaturisierten Bauelementen, mit einer elektrolumineszierenden Oberfläche sind durch dieses bekannte Verfahren jedoch nicht herstellbar.
  • Insbesondere bei klassischen Tachonadeln werden zu deren Beleuchtung bislang lichtleitende Systeme verwendet, wobei es erforderlich ist, das Licht in die drehende bzw. pendelnde/schwenkende Tachonadel einzukoppeln. Dies ist technisch aufwändig. Dennoch wird diese Technik bislang ganz überwiegend realisiert.
  • Aus der DE 101 52 919 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektrolumineszierenden Displays vorbekannt. Dabei wird auf einem Substrat 1 eine erste Elektrodenschicht 5A erzeugt und eine erste isolierende Schicht auf das Substrat 1 bzw. die erste Elektrodenschicht 5A aufgebracht. Anschließend wird die erste isolierende Schicht so zu streifenförmigen Stegen 10 strukturiert, dass diese einen für funktionelle Schichten vorgesehenen Bereich eingrenzen. In diesem Bereich werden die funktionellen Schichten 20 großflächig, bspw. durch Tampondruckverfahren, aufgebracht und danach großflächig eine zweite Elektrodenschicht 25A auf den funktionellen Schichten 20 erzeugt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines zur Lichtemission aktivierbaren Bauteils anzugeben, bei dem die Lichtemission durch Elektrolumineszenz (EL) erfolgt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll es möglich sein, nahezu beliebig strukturierte Oberflächen, insbesondere auch sehr kleiner bzw. filigraner Bauteile, mit elektrolumineszierenden Schichten zu versehen, so dass es möglich ist, auf diese Weise beliebige Funktionsteile an der Oberfläche, im Inneren des Materials oder hinter dem Werkstück/Bauteil zu beleuchten.
  • Erfindungsgemäß wird zunächst einmal ein Träger hergestellt bzw. bereitgestellt, wobei der Träger im Wesentlichen die Form des Bauteils und seiner mechanischen und elektrischen Schnittstellen aufweist bzw. umfasst, wobei der Träger einen als mechanische Schnittstelle dienenden Bereich umfasst, der zumindest mit Teilen der elektrischen Schnittstelle ausgestattet ist. Dabei ist wesentlich, dass es sich bei dem Träger um eine Art Rohling für das herzustellende Bauteil handelt, nämlich ein Rohling, der die elektrolumineszierende Eigenschaft noch nicht besitzt. Mechanische Schnittstellen, bspw. in Form eines integralen Kopplungsteils, können integraler Bestandteil des Trägers sein. Elektrische Schnittstellen können ebenfalls bereits von vornherein vorgesehen sein oder würden im Verlauf des Herstellungsverfahrens an der Oberfläche - an entsprechender Stelle - erzeugt werden.
  • In Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren ist es von ganz besonderer Bedeutung, dass der Träger mit Funktionsschichten der EL-Beleuchtung ausgestattet wird, wobei mindestens eine der Funktionsschichten, nämlich die Licht emittierende Schicht oder Schichten, insgesamt oder zumindest teilweise, durch das Tampondruckverfahren erzeugt wird/werden. Die elektrischen Schnittstellen werden - jedenfalls im Bereich der Funktionsschichten - in den Druck eingebunden, so dass gleichzeitig mit der drucktechnischen Herstellung der Licht emittierenden Schicht/Schichten eine elektrische Kontaktierung geschaffen wird. Eine nachträgliche Kontaktierung, üblicherweise mit einem erheblichen konstruktiven bzw. fertigungstechnischen Aufwand, ist nicht erforderlich.
  • Nach Erzeugung der Funktionsschichten der EL-Beleuchtung wird eine transparente oder transluzente Abdeckung auf die EL-Schichten aufgebracht, die einerseits als Feuchtigkeitsschutz und andererseits als elektrische sowie mechanische Kapselung dient. Folglich wird mit Aufbringen der Abdeckung das zur Lichtemission aktivierbare Bauteil, bspw. eine Tachonadel, fertiggestellt.
  • Wie bereits zuvor ausgeführt, wird zumindest die Licht emittierende Schicht mittels Tampondruck erzeugt. Dabei handelt es sich um ein indirektes Druckverfahren, welches nach dem sog. Tiefdruckprinzip arbeitet. Der Tampon nimmt dabei die Farbe entsprechend der Außenkontur der Kavität des Klischees auf und bildet sie beim Aufdrucken auf einem Bauteil beliebiger Oberfläche ab. Dies können eingegrenzte bzw. sequenzielle Bereiche und unterschiedlichste Formen - ebenfalls sequenziell begrenzt, sein.
  • Während das Tampondruckverfahren bislang üblicherweise zum Bedrucken von Kunststoffkörpern ganz überwiegend in der Werbemittelbranche verwendet worden ist, ist hier erkannt worden, dass sich dieses Verfahren ganz besonders zur Erzeugung einer Licht emittierenden Schicht im Rahmen der EL-Beleuchtung eignet, zumal bei diesem Verfahren die Farbe auch auf dreidimensionalen Oberflächen, bspw. in tiefer liegende Bereiche, hineingedruckt wird. Im Rahmen der Anwendung des Tampondruckverfahrens ist außerdem von ganz besonderer Bedeutung, dass die Farbübertragung auf den jeweiligen Träger bei nahezu 100% liegt, nämlich aufgrund der dem Tampondruckverfahren zugrundeliegenden Technologie. Bereits dadurch lassen sich die Herstellkosten ganz erheblich reduzieren. Auch ist es denkbar, in mehreren Schichten zu drucken, wodurch sich hellere und dunklere Lichtemissionen ergeben.
  • Der Träger kann an der Oberfläche eine nahezu beliebige Topologie aufweisen. Grundsätzlich kann es sich dabei um ein starres oder in sich flexibles Material handeln, bspw. in Form einer MID oder metallhaltiger flexibler Kunststoffe. Auf strukturierten Oberflächen lässt sich mit Hilfe des Tampondruckverfahrens die elektrolumineszierende Schicht aufbringen, wobei der Träger davor bereits mit den elektrischen Anschlüssen versehen ist. Somit lässt sich gleichzeitig mit dem Aufbringen der EL-Schicht eine Kontaktierung und auch Isolierung zwischen den verschiedenen EL-Schichten vornehmen, wobei Isolationsschichten beliebig aufbringbar bzw. erzeugbar sind. Neben drucktechnischen Verfahren zur Realisierung der Kontaktfläche lässt sich ohne Weiteres auch die Spritzgusstechnik anwenden.
  • Die elektrischen Anschlüsse bzw. die Elektroden der EL-Funktionsschichten können auf unterschiedliche Weise erzeugt werden, bspw. spritzgusstechnisch und/oder drucktechnisch. Dabei ist es denkbar, die elektrischen Anschlüsse auf und/oder in dem Träger zu erzeugen. Durch Überdrucken bzw. Überziehen der Anschlüsse lassen sich diese elektrisch ankoppeln oder isolieren, je nach verwendetem Material. Auch lassen sich maskenartige Überzüge bzw. Schichten auf den elektrischen Anschlüssen/Elektroden erzeugen.
  • Die Licht emittierende Schicht/Schichten wird/werden in Form von Wort- und/oder Bildinformationen aufgedruckt, je nach Bedarf. Mittels Tampondruckverfahren lassen sich strukturierte Oberflächen entlang der Oberflächenprofile sowie streng abgegrenzte Bereiche mit und ohne Licht emittierenden Schichten erzeugen. Der auf diese Weise herstellbaren Informationsvielfalt sind keine Grenzen gesetzt. Insbesondere lässt sich die Licht emittierende Schicht ggf. auf unterschiedlichen Ebenen ausbilden, beispielsweise dergestalt, dass beliebige Unterbrechungen und abermalige elektrische Verbindungen durch unmittelbares Bedrucken der elektrischen Anschlüsse möglich sind. Überall dort, wo es erforderlich ist, lassen sich isolierende Zwischenbereiche oder Zwischenschichten ebenfalls drucktechnisch oder spritzgusstechnisch erzeugen.
  • Die Funktionsschichten werden jedenfalls unter Zwischenschaltung von Isolatoren aufgedruckt, um nämlich die volle Funktionalität der EL-Funktionsschichten zu erzeugen.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest die Licht emittierende Schicht/Schichten nach dem Tampondruckverfahren erzeugt wird/werden. Grundsätzlich ist es denkbar, weitere Funktionsschichten, auch weitere Licht emittierende Schichten, sowohl mittels Tampondruck als auch spritzgusstechnisch, lackiertechnisch, etc. zu erzeugen. Gleiches gilt für die Isolatoren, die zum Aufbau der EL-Funktionsschichten zwingend erforderlich sind. Des Weiteren sei an dieser Stelle angemerkt, dass unter EL-Beleuchtung, unter Verwendung von EL-Funktionsschichten, jedweder Aufbau solcher Funktionsschichten, zur Erzeugung sog. EL-Lampen, gemeint ist. Es wird nicht für erforderlich gehalten, an dieser Stelle einen konkreten Aufbau oder eine konkrete Verschaltung zu beschreiben, zumal diese aus zahlreichen Nachschlagewerken hinlänglich bekannt sind. Lediglich beispielhaft sei - ergänzend - auf die DE 102 34 125 A1 verwiesen, wonach die EL-Funktionsschichten in Form einer EL-Folie bereitgestellt werden.
  • Die EL-Funktionsschichten, zumindest aber die die Licht emittierende Schicht kapselnde Abdeckung, kann im sog. 2K-Reaktionsverfahren hergestellt werden, wobei sich das CCM-Verfahren (Clear Coat Moldering) besonders eignet. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist eine Art Makrokapselung der EL-Funktionsschichten möglich, wobei sich dadurch die äußere Kontur des Bauteils überdecken oder gar eine Formgebung realisieren lässt. Das hier verwendete Material kann glasklar ausgeführt sein, so dass es von der darunter liegenden EL-Lampe, generiert durch die EL-Funktionsschichten, durchleuchtet wird. Ebenso ist es denkbar, das Material der Abdeckung bzw. Kapselung einzufärben. Dadurch lässt sich in idealer Weise ein Farbfilter generieren.
  • Auch ist es denkbar, die EL-Funktionsschichten mit einem transluzenten Lack zu überziehen, wobei darüber ein sog. Laserlack gezogen werden kann. Mit Hilfe eines Lasers wird der laserbare Lack regelrecht abgebrannt, so dass sich beliebige Leuchtgeometrien und somit insgesamt die Kontur der Leuchtfläche auf der Oberfläche des Bauteils generieren lässt.
  • Die - wie auch immer erzeugbare - Abdeckung kann konturbehaftet aufgebracht und/oder in Bezug auf die Oberfläche nachgearbeitet werden. Letztendlich ist sogar eine Bearbeitung der Außenkontur möglich. Auch durch diese Maßnahme(n) lassen sich beliebige Oberflächenstrukturen erzeugen, wobei in diesem Falle die EL-Funktionsschichten darunter liegen.
  • Des Weiteren sei angemerkt, dass der Träger beliebige Elektronikbausteine, insbesondere in stark miniaturisierter Form, umfassen bzw. enthalten kann. Auch ist es denkbar, dem Träger eine eigene Strom-/Spannungsquelle zuzuordnen, bspw. unter Nutzung von solarvoltaischen Schichten, um nämlich ein quasi autarkes Bauteil zu schaffen. Insbesondere ist es denkbar, dass dem Träger, bspw. durch Vakuumgusstechnik, beliebige funktionale Elemente einverleibt sind oder werden. Auch hier sind keine Grenzen gesetzt.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • Fig. 1
    in einer schematischen Ansicht den grundsätzlichen Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauteils mit den zur Lichtemission erforderlichen EL-Funktionsschichten,
    Fig. 2
    in einer schematischen Ansicht den beispielhaften Aufbau eines eine sog. EL-Lampe umfassenden Bauteils mit mechanischer und elektrischer Schnittstelle und
    Fig. 3
    in einem Flussdiagramm, schematisch, mögliche Verfahrensschritte zur Herstellung eines zur Lichtemission aktivierbaren Bauteils.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils, welches eine zur Lichtemission aktivierbare EL-Lampe umfasst.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Aufbau lässt erkennen, dass das Bauteil zunächst einmal einen Träger 1 umfasst. Dabei kann es sich um ein beliebiges Kunststoff-Substrat handeln. Die konkrete Form spielt keine Rolle.
  • Auf dem Träger 1 ist eine Rückelektrode 2 aufgebracht. Des Weiteren ist eine Masseleitung 3 vorgesehen. Dabei handelt es sich um die elektrischen Anschlüsse des Bauteils.
  • Die Rückelektrode 2 ist durch ein Dielektrikum 4 überdeckt. Durch das Dielektrikum 4 ist außerdem die Rückelektrode 2 von der Masseleitung 3 isoliert.
  • Auf dem Dielektrikum 4 ist eine elektrolumineszierende Schicht 5 aufgebracht, und zwar per Tampondruck. Die elektrolumineszierende Schicht 5 ist durch einen Leitlack 6 überdeckt, der gleichzeitig die Masseleitung 3 elektrisch kontaktiert. Sämtliche Funktionsschichten der EL-Beleuchtung können aufgedruckt sein.
  • Des Weiteren ist die gesamte Anordnung mit einer abdichtenden Kapselung 7 überzogen, die als Makrokapselung wirkt, nämlich im Sinne eines Feuchtigkeitsschutzes und zur elektrischen sowie mechanischen Kapselung des gesamten Aufbaus.
  • Fig. 2 zeigt in schematischer Ansicht ein weiteres Bauteil, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, nämlich ebenfalls mit einer integrierten EL-Lampe.
  • Der Träger 1 umfasst elektrische und mechanische Kopplungsmittel 8, wobei die Kontaktierung mit einer Wechselspannungsquelle 9 angedeutet ist. Zwischen dem Trägerelement 1 und einem elektrisch leitenden Anschluss-Pin 10 ist eine Isolierung 11 aus Kunststoff vorgesehen. Folglich ist es möglich, das in Fig. 2 gezeigte Bauteil gleichzeitig mechanisch und elektrisch anzukoppeln, nämlich aufgrund der dort vorgesehenen elektrischen/mechanischen Kopplungsmittel 8.
  • Die EL-Lampe des in Fig. 2 gezeigten Bauteils ist ähnlich wie die EL-Lampe des in Fig. 1 gezeigten Bauteils aufgebaut. Die Rückelektrode 2 ist durch den Anschluss-Pin 10 gebildet. Darauf sitzt das Dielektrikum 4, welches den Anschluss-Pin 10 gemeinsam mit der Isolierung 11 umgibt. Auf dem Dielektrikum 4 ist die EL-Schicht 5 aufgebracht, die wiederum mit Leitlack 6 umgeben ist.
  • Bei dem in Fig. 2 gewählten Ausführungsbeispiel ist auf dem Leitlack 6 eine Farbschicht 12 aufgebracht, die in Bezug auf die Lichtemission aus der EL-Schicht 5 als Farbfilter dient.
  • Die gesamte Anordnung ist CCM-umspritzt, wobei dadurch die äußere Form des Bauteils entsprechend der vorgegeben Grundform mehr oder weniger definiert ist. Die CCM-Umspritzung 13 ist aus einem transparenten Material hergestellt.
  • Das Ganze ist auf der Oberfläche mit einer Lackierung 14 versehen, die kein Licht durchlässt. Die Lackierung 14 ist wiederum - teilweise und mit beliebiger Struktur/Form - ausgespart, nämlich mit mindestens einem Sichtfenster 15, durch welches hindurch das Licht emittieren kann. Durch die Form des Sichtfensters 15 lässt sich die "leuchtende" Fläche und somit die zu vermittelnde Information beliebig definieren.
  • Fig. 3 zeigt in einem Ablaufdiagramm die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit alternativen Verfahrensschritten. Aufgrund der Beschriftung ist Fig. 3 selbstredend.
  • So ist es bspw. denkbar, dass der Träger zunächst in eine Werkzeugaufnahme eingelegt wird, wobei der Träger mechanische und elektrische Kopplungsmittel umfassen kann.
  • In einem nächsten Schritt werden die einzelnen Funktionsschichten, bspw. im Tampondruckverfahren, auf die zweidimensionalen oder dreidimensionalen elektrischen Kontaktflächen des Trägers bzw. des Substrats aufgedruckt. Danach oder gleichzeitig ist es möglich, den Träger nach der zuvor bereits erörterten IMD-Technik zu veredeln, wobei es denkbar ist, dem Träger elektrische Bauelemente einzuverleiben.
  • Nach Erzeugung der EL-Lampe ist eine steckbare, konfektionierbare oder umspritzbare bzw. vergießbare Makrokapselung möglich, bspw. nach dem CCM-Verfahren. Auch ist es denkbar, der gesamten Anordnung ein vorgefertigtes Gehäuse überzustülpen.
  • Danach kann auf dem bedruckten Träger bzw. Substrat eine transluzente Abdeckung erzeugt werden. Eine Abdichtung der Schnittstelle zwischen dem bedruckten Träger/Substrat und der Kapselung ist von Vorteil. Eine solche Abdichtung kann durch Kleben, Heißprägen, Ultraschallschweißen, etc. erzeugt werden. Anschließend lässt sich das Bauteil lackieren oder abermals bedrucken wie auch lasern.
  • Alternativ wird das die EL-Schichten tragende Bauteil lackiert/gelasert und danach gemäß CCM umspritzt oder zuerst nach CCM umspritzt und anschließend lackiert/gelasert. Es ist ein zur Lichtemission aktivierbares Bauteil entsprechen der Beschreibung zu den Fig. 1 und 2 entstanden.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass das zuvor erörterte Verfahren den erfinderischen Gedanken lediglich schematisch abbildet. Beliebige weitere Verfahrensschritte, insbesondere zur Verfeinerung des Verfahrens, sind denkbar.
  • In Bezug auf die erfindungsgemäße Lehre sei noch einmal ausgeführt, dass sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebige Bauteile herstellen lassen, die EL-Funktionsschichten umfassen. Dabei kann es sich um beliebige Anzeige- und Bedienelemente mit integrierter EL-Beleuchtung handeln. Insbesondere ist es denkbar, miniaturisierte, bewegliche Bauelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu realisieren, die eine Rotations- oder Linearbewegung ermöglichen.
  • Die hier in Rede stehenden EL-Bauelemente können dabei Informationen/Symbole bei höchster Positionsgenauigkeit aufweisen, was bei der Anwendung des IMD-Verfahrens äußerst schwierig zu realisieren ist. Es lässt sich eine vereinfachte Fertigung mit minimaler Anzahl von Bauelementen realisieren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Formgebung des EL-Bauteils, insbesondere die gewünschte Lichtaustrittsfläche, frei in Form und Größe definierbar. Einschränkungen hinsichtlich der elektrischen und optischen oder lichttechnischen Anforderungen gibt es so gut wie nicht.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich eine einfache, sichere und temperaturwechsel- und korrosionsbeständige Kontaktierung zwischen den elektrischen Anschlüssen einer Spannungsquelle und den Elektroden der EL-Lampe herstellen.
  • Die umschließende Makrokapselung verlängert die Lebensdauer des Bauteils, bspw. durch Anwendung des Klargießens. Außerdem werden die EL-Pigmente in der Licht emittierenden Schicht während des Herstellprozesses geschont. Es lässt sich ein verbesserter UV-Schutz der EL-Pigmente durch Einfärben des Umspritzungsmaterials bzw. des Vergussmaterials erzeugen.
  • Von ganz besonderer Bedeutung ist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugbare EL-Bauteil, welches den Spezifikationen und den gängigen Dekors der Automobilindustrie genügt. Es lässt sich mühelos ein Tag- und Nachtdesign kreieren.
  • Bspw. könnte es sich bei dem zur Lichtemission aktivierbaren Bauteil um eine Tachonadel handeln, deren Aufbau durch wenige Teile geprägt ist. Gerade bei einer solchen Tachonadel lassen sich bislang bekannte Lichtführungssysteme substituieren, indem nämlich die EL-Lampe direkt auf den Rohling gedruckt wird. Dadurch lässt sich ein stark vereinfachter Aufbau und eine rationalisierte, prozesssichere und dabei preiswerte Fertigung ermöglichen. Insbesondere in ihrer Funktionalität sind solche EL-Zeiger den herkömmlichen Bauelementen überlegen.
  • Im Konkreten lässt sich bei der Tachonadel über die gesamte Leuchtfläche und Länge hinweg eine optimale Ausleuchtung bzw. Beleuchtung realisieren. Auch mechanischen Anforderungen kann man durch das erfindungsgemäße Verfahren gerecht werden, insbesondere in Bezug auf eine ruckfreie Bewegung der Tachonadel. Die Gewichtverteilung ist nahezu frei definierbar.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Träger
    2
    Rückelektrode
    3
    Masseleitung
    4
    Dielektrikum
    5
    elektrolumineszierende Schicht (EL-Schicht)
    6
    Leitlack
    7
    Kapselung
    8
    elektrische/mechanische Kopplungsmittel
    9
    Wechselspannungsquelle
    10
    Anschluss-Pin
    11
    Isolierung
    12
    Farbschicht
    13
    Umspritzung
    14
    Lackierung
    15
    Sichtfenster

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines zur Lichtemission aktivierbaren Bauteils, wobei die Lichtemission durch Elektrolumineszenz (EL) erfolgt,
    mit folgenden Verfahrensschritten:
    Bereitstellen oder Erzeugen eines Trägers, im Wesentlichen in Form des Bauteils und seiner mechanischen und elektrischen Schnittstellen, wobei der Träger einen als mechanische Schnittstelle dienenden Bereich umfasst, der zumindest mit Teilen der elektrischen Schnittstelle ausgestattet ist,
    Bedrucken des Trägers mit Funktionsschichten der EL-Beleuchtung, wobei mindestens eine der Funktionsschichten, nämlich die Licht emittierende Schicht oder Schichten, - insgesamt oder zumindest teilweise - durch das Tampondruckverfahren erzeugt wird/werden und wobei die elektrischen Schnittstellen in den Druck eingebunden werden,
    Erzeugen einer transparenten oder transluzenten Abdeckung als Feuchtigkeitsschutz und zur elektrischen sowie mechanischen Kapselung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger in sich starr oder flexibel, bspw. mit starren bzw. flexiblen Leiterbahnen, ausgeführt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse bzw. Elektroden spritzgusstechnisch und/oder drucktechnisch auf und/oder in dem Träger erzeugt und überdruckt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht emittierende Schicht in Form von Wort- und/oder Bildinformationen aufgedruckt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht emittierende Schicht zonal und ggf. auf unterschiedlichen Ebenen ausgebildet ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschichten unter Zwischenschaltung von Isolatoren aufgedruckt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolatoren spritzgusstechnisch, lackiertechnisch oder drucktechnisch erzeugt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung im 2K-Reaktionsverfahren, insbesondere im CCM-Verfahren (Clear Coat Moldering), aufgebracht wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung konturbehaftet aufgebracht und/oder in Bezug auf die Oberfläche nachbearbeitet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger Elektronikbausteine und/oder eine Strom-/Spannungsquelle umfasst.
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