EP1323807A2 - Electroluminescent lighting device - Google Patents
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- 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
Definitions
- the invention relates to an electroluminescent lighting arrangement in the preamble of claim 1 deposited art.
- Such a lighting arrangement is, for example, from German Offenlegungsschrift 198 02 269 known.
- Planar electrode arrangements are described in which two comb-shaped, one inside the other interlaced electrodes (interdigital electrodes) an AC voltage is applied to to illuminate an electroluminescent layer printed on these electrodes.
- This layer can comprise an electrically well-insulating carrier substance, so that a separate insulation layer is not required. If the two electrodes in the same level, there must be a minimum distance between them and it Do not apply an alternating voltage that is too high so that there is no electrical Short circuits is coming. Under these conditions, however, with such an arrangement only a very weak electroluminescent lighting effect can be achieved.
- the two electrodes are proposed in this publication at different levels, d. H. to place the one higher than the other and between to provide them with a layer of an electrically well-insulating dielectric.
- the horizontal distances the electrodes can be made arbitrarily small and even zero, since the vertical one Distance ensures sufficient electrical insulation.
- a disadvantage of this arrangement is that an increased number of layers are applied to the carrier substrate must be, which increases the manufacturing costs, and in particular that at least two electrodes are not in a single operation from which the carrier substrate covering metallic coating can be worked out.
- the invention has for its object an electroluminescent lighting arrangement of the type mentioned in such a way that the at least two Electrodes can be formed in the same area and still a clear one Increasing the brightness of the electroluminescent lighting can be achieved.
- the invention sees the features set out in claim 1 in front.
- a first electrode is located on a carrier substrate 1 3 and a second electrode 5, which originally consists of the entire upper flat side of the carrier substrate 1 covering, electrically conductive, for example made of copper existing layer have been worked out, for example, by etching.
- the two Electrodes 3 and 5 each have a comb-like structure and are so-called Interdigital electrodes interlocked but electrically isolated from each other, so that between their connecting tracks 7 and 9, respectively, for the operation of the Electroluminescent lighting arrangement required AC voltage are applied can.
- the contacting of the connecting tracks 7, 9 can be any known Way, for example by soldering, bonding, crimping, etc.
- an electroluminescent lighting arrangement according to the invention can be completed each of the two electrodes 3, 5 with a thin tin layer 11 can be covered, which is particularly advantageous if the electrodes 3, 5 made of comparatively dark copper.
- the much lighter tin shows significantly improved reflection properties and casts a large part of the im Operation downwards, that is, light emitted back to the carrier substrate 1 upwards, so that there is an improved luminous efficiency.
- the pigment layer 14 which is also the Gaps between the electrodes 3, 5 fills.
- this pigment layer 14 which in different colors can be chosen, it is a luminous pigment layer, d. H. a layer whose pigments are between the electrodes 3, 5 an AC voltage with a suitable amplitude and frequency is applied in a known manner Give way an electroluminescent glow.
- the electroluminescent lighting arrangement corresponds with the exception of the tin layer 11 mentioned above, completely prior art. As at the beginning explained, however, exists with these structures if no additional measures the problem is taken that even with extremely small electrode distances and high alternating voltage amplitudes only a comparatively weak one Lights can be achieved.
- this difficulty is overcome in that over the pigment layer 14 a disproportionately thick representation in FIG. 2, in reality extremely thin, electrically conductive, transparent cover layer 16 is provided.
- This Cover layer 16 can be applied, for example, using a commercially available conductive lacquer become. In principle, it is the same material as that of similar ones Electroluminescent lighting arrangements for producing a base electrode opposite cover electrode is used. The main difference is in that it is necessary in the latter arrangements to close the cover electrode contact as necessary to operate the electroluminescent lighting arrangement AC voltage between it and the base electrode must be applied.
- This contacting is associated with certain difficulties because of the extremely thin cover electrode can be easily damaged by high current densities and there is also a risk of that when contacting from above penetrate the cover electrode and thereby Short circuit is generated ..
- a transparent protective layer 18 is provided, which (in not shown manner) also encloses the side edges of the electroluminescent lighting arrangement.
- the carrier substrate 1 can be made of any suitable electrically insulating material be formed. This can be both a rigid plate and a flexible one Trade plastic film as it already has a copper coating in the trade is available.
- Electroluminescent lighting arrangements on one and the same flat side of a carrier substrate train.
- the relevant electrically conductive Layer worked out several first and second electrodes, for example the the first electrodes can be connected to one another in an electrically conductive manner and the separate ones Control of the different areas with the help of the electrically insulated from each other second electrodes.
- the pigment layer of an electroluminescent lighting arrangement does not have to be in all surface areas be equipped with pigments of the same color.
- the Color of the emitted light also affect that the pigment layer itself and / or the cover electrode is equipped with color filter properties.
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung der im Oberbegriff von Anspruch
1 niedergelegten Art.The invention relates to an electroluminescent lighting arrangement in the preamble of
Eine solche Leuchtanordnung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 198 02 269 bekannt. In dieser Druckschrift werden auf einem Leiterplattensubstrat ausgebildete, planare Elektrodenanordnungen beschrieben, bei denen an zwei kammförmige, ineinander verschränkte Elektroden (Interdigital-Elektroden) eine Wechselspannung angelegt wird, um eine auf diese Elektroden aufgedruckte Elektrolumineszenzschicht zum Leuchten zu bringen. Diese Schicht kann eine elektrisch gut isolierende Trägersubstanz umfassen, so daß eine separate Isolationsschicht nicht erforderlich ist. Wenn die beiden Elektroden in der gleichen Ebene liegen, muß zwischen ihnen ein Mindestabstand vorhanden sein und es darf keine zu hohe Wechselspannung angelegt werden, damit es zu keinen elektrischen Kurzschlüssen kommt. Unter diesen Bedingungen kann mit einer solchen Anordnung aber nur ein sehr schwacher Elektrolumineszenz-Leuchteffekt erzielt werden.Such a lighting arrangement is, for example, from German Offenlegungsschrift 198 02 269 known. In this publication, formed on a printed circuit board substrate, Planar electrode arrangements are described in which two comb-shaped, one inside the other interlaced electrodes (interdigital electrodes) an AC voltage is applied to to illuminate an electroluminescent layer printed on these electrodes. This layer can comprise an electrically well-insulating carrier substance, so that a separate insulation layer is not required. If the two electrodes in the same level, there must be a minimum distance between them and it Do not apply an alternating voltage that is too high so that there is no electrical Short circuits is coming. Under these conditions, however, with such an arrangement only a very weak electroluminescent lighting effect can be achieved.
Zur Lösung dieses Problems wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, die beiden Elektroden in unterschiedlichen Ebenen, d. h. die eine höher als die andere anzuordnen und zwischen ihnen eine Schicht aus einem elektrisch gut isolierenden Dielektrikum vorzusehen. In der auf die von den Elektroden bedeckte Fläche senkrechten Projektionsrichtung, in der das Elektrolumineszenz-Leuchten wahrgenommen wird, können die horizontalen Abstände der Elektroden dann beliebig klein und sogar gleich Null gemacht werden, da ja der vertikale Abstand für eine ausreichende elektrische Isolation sorgt. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß eine vermehrte Anzahl von Schichten auf das Trägersubstrat aufgebracht werden muß, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen, und daß insbesondere die wenigstens zwei Elektroden nicht in einem einzigen Arbeitsgang aus der das Trägersubstrat bedeckenden metallischen Beschichtung heraus gearbeitet werden können.To solve this problem, the two electrodes are proposed in this publication at different levels, d. H. to place the one higher than the other and between to provide them with a layer of an electrically well-insulating dielectric. In the projection direction perpendicular to the surface covered by the electrodes, in which the electroluminescent glow is perceived, the horizontal distances the electrodes can be made arbitrarily small and even zero, since the vertical one Distance ensures sufficient electrical insulation. A disadvantage of this arrangement is that an increased number of layers are applied to the carrier substrate must be, which increases the manufacturing costs, and in particular that at least two electrodes are not in a single operation from which the carrier substrate covering metallic coating can be worked out.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die wenigstens zwei Elektroden in der gleichen Fläche ausgebildet werden können und dennoch eine deutliche Steigerung der Helligkeit des Elektrolumineszenz-Leuchtens erzielbar ist. In contrast, the invention has for its object an electroluminescent lighting arrangement of the type mentioned in such a way that the at least two Electrodes can be formed in the same area and still a clear one Increasing the brightness of the electroluminescent lighting can be achieved.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die ihm Anspruch 1 niedergelegten Merkmale
vor.To achieve this object, the invention sees the features set out in
In überraschender Weise hat sich gezeigt, daß sich bei gleich bleibender Amplitude und Frequenz der zwischen den beiden Elektroden angelegten Wechselspannung dadurch, daß über der Elektrolumineszenz- beziehungsweise Pigmentschicht eine dünne, transparente, aber elektrisch gut leitende Deckschicht aufgebracht wird, die keinerlei nach außen führende Kontakte aufweist, die erzielbare Lichtausbeute erheblich verbessert. Eine besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die ansonsten bei der Kontaktierung von dünnen, transparente Deckelektroden auftretenden Schwierigkeiten hier völlig entfallen.Surprisingly, it has been shown that with the amplitude and Frequency of the AC voltage applied between the two electrodes in that a thin, transparent, over the electroluminescent or pigment layer but an electrically highly conductive covering layer is applied, which does not lead to any outside Has contacts, the achievable luminous efficiency significantly improved. A special one Advantage is to be seen in the fact that when contacting thin, transparent Difficulties arising from the top electrodes are completely eliminated here.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.Advantageous refinements of the electroluminescent lighting arrangement according to the invention are laid down in the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:
Figur 1- eine schematische, stark vereinfachte Draufsicht auf das Trägersubstrat und die Leitbahnkonfiguration einer erfindungsgemäßen ElektrolumineszenzLeuchtanordnung, bei der die oberhalb der Leitbahnen liegenden Schichten der Deutlichkeit halber weggelassen sind, und
- Figur 2
- einen stark vereinfachten, schematisierten Schnitt längs der Linie II-II durch die
Anordnung aus
Figur 1, wobei hier alle für die vorliegende Erfindung wesentlichen Schichten der Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung wiedergegeben sind.
- Figure 1
- 2 shows a schematic, highly simplified top view of the carrier substrate and the interconnect configuration of an electroluminescent lighting arrangement according to the invention, in which the layers above the interconnects are omitted for the sake of clarity, and
- Figure 2
- a highly simplified, schematic section along the line II-II through the arrangement of Figure 1, wherein here all the layers of the electroluminescent lighting arrangement essential for the present invention are shown.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Figuren nicht maßstabsgetreu sind und daß insbesondere in Figur 1 die Breiten und Abstände der Leitbahnen und in Figur 2 die Schichtdicken wesentlich vergrößert wiedergegeben sind. Auch sind die Dicken der in Figur 2 gezeigten Schichten nicht in einem einheitlichen Maßstab dargestellt.It is expressly pointed out that the figures are not to scale and that in particular in Figure 1 the widths and distances of the interconnects and in Figure 2 the Layer thicknesses are reproduced significantly enlarged. Also the thicknesses are those in figure 2 layers shown are not shown on a uniform scale.
Wie man der Figur 1 entnimmt, befinden sich auf einem Trägersubstrat 1 eine erste Elektrode
3 und eine zweite Elektrode 5, die aus einer ursprünglich die gesamte obere Flachseite
des Trägersubstrats 1 bedeckenden, elektrisch leitenden, beispielsweise aus Kupfer
bestehenden Schicht beispielsweise durch Ätzen heraus gearbeitet worden sind. Die beiden
Elektroden 3 und 5 besitzen jeweils eine kammartige Struktur und sind als sogenannte
Interdigital-Elektroden ineinander verzahnt aber voneinander elektrisch isoliert angeordnet,
so daß zwischen ihren Anschlußleitbahnen 7 beziehungsweise 9 die für den Betrieb der
Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung erforderliche Wechselspannung angelegt werden
kann. Die Kontaktierung der Anschlußleitbahnen 7, 9 kann dabei auf irgend eine bekannte
Weise, zum Beispiel durch Löten, Bonden, Crimpen usw. erfolgen. As can be seen in FIG. 1, a first electrode is located on a
Wie man der Figur 2 entnimmt, kann bei einer fertig gestellten erfindungsgemäßen Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung
jede der beiden Elektroden 3, 5 mit einer dünnen Zinn-Schicht
11 abgedeckt sein, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Elektroden 3, 5
aus vergleichsweise dunklen Kupfer bestehen. Das wesentlich hellere Zinn weist demgegenüber
deutlich verbesserte Reflexionseigenschaften auf und wirft einen Großteil des im
Betrieb nach unten, das heißt zum Trägersubstrat 1 hin abgestrahlten Lichts nach oben zurück,
so daß sich eine verbesserte Lichtausbeute ergibt.As can be seen from FIG. 2, an electroluminescent lighting arrangement according to the invention can be completed
each of the two
Unmittelbar über den Elektroden 3, 5 befindet sich die Pigmentschicht 14, welche auch die
Zwischenräume zwischen den Elektroden 3, 5 ausfüllt. Bei dieser Pigmentschicht 14, die in
den verschiedensten Farben gewählt werden kann, handelt es sich um eine Leuchtpigmentschicht,
d. h. eine Schicht, deren Pigmente dann, wenn zwischen den Elektroden 3, 5
eine Wechselspannung mit geeigneter Amplitude und Frequenz angelegt wird, in bekannter
Weise ein Elektrolumineszenz-Leuchten abgeben.Immediately above the
Soweit sie bisher beschrieben wurde, entspricht die Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung
mit Ausnahme der oben erwähnten Zinn-Schicht 11 völlig dem Stand der Technik. Wie eingangs
erläutert, besteht bei diesen Strukturen jedoch dann, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen
ergriffen werden, das Problem, daß auch bei extrem geringen Elektroden-Abständen
und hohen Wechselspannungs-Amplituden nur ein vergleichsweise schwaches
Leuchten erzielt werden kann.As far as it has been described so far, the electroluminescent lighting arrangement corresponds
with the exception of the
Gemäß der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß über der Pigmentschicht
14 eine in Figur 2 überproportional dick wiedergegebene, in Wirklichkeit äußerst
dünne, elektrisch leitende, transparente Deckschicht 16 vorgesehen wird. Diese
Deckschicht 16 kann beispielsweise mit Hilfe eines handelsüblichen leitfähigen Lacks aufgebracht
werden. Es handelt sich dabei im Prinzip um das gleiche Material, wie es bei ähnlichen
Elektrolumineszenz-Leuchtanordnungen zur Herstellung einer einer Basiselektrode
gegenüberliegenden Deckelektrode verwendet wird. Der wesentliche Unterschied besteht
darin, daß es bei den zuletzt erwähnten Anordnungen erforderlich ist, die Deckelektrode zu
kontaktieren, da die zum Betrieb der Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung erforderliche
Wechselspannung zwischen ihr und der Basiselektrode angelegt werden muß. Diese Kontaktierung
ist mit gewissen Schwierigkeiten verbunden, da die extrem dünne Deckelektrode
durch hohe Stromdichten sehr leicht beschädigt werden kann und auch die Gefahr besteht,
daß bei einer Kontaktierung von oben die Deckelektrode durchstoßen und dadurch ein
Kurzschluß erzeugt wird..According to the invention, this difficulty is overcome in that over the pigment layer
14 a disproportionately thick representation in FIG. 2, in reality extremely
thin, electrically conductive,
Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine Kontaktierung der Deckschicht
16 weder vorgesehen noch erforderlich. Es handelt sich bei ihr um eine "schwimmende"
Elektrode die automatisch das Potential annimmt, das sich durch das Anliegen einer
Wechselspannung an die Elektroden 3 und 5 ergibt. Dennoch bewirkt sie bei ansonsten
unveränderten Bedingungen ein wesentlich helleres Leuchten der Pigmentschicht . In contrast, in the arrangement according to the invention there is contacting of the
Um die gesamte Anordnung mechanisch und insbesondere gegen das Eindringen von
Feuchtigkeit zu schützen, ist eine transparente Schutzschicht 18 vorgesehen, die (in nicht
dargestellter Weise) auch die Seitenkanten der Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung umschließt.To the entire arrangement mechanically and in particular against the ingress of
To protect moisture, a transparent
Das Trägersubstrat 1 kann von irgend einem geeigneten, elektrisch isolierenden Material
gebildet werden. Es kann sich hierbei sowohl um eine steife Platte als auch eine flexible
Kunststofffolie handeln, wie sie bereits mit einer Kupferbeschichtung versehen im Handel
erhältlich ist.The
Auch ist es möglich, ein Trägersubstrat zu verwenden, das auf beiden Seiten eine elektrisch leitende Beschichtung trägt, so daß auf jeder Flachseite eine Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung ausgebildet werden kann, die den oben beschriebenen Aufbau besitzt.It is also possible to use a carrier substrate which is electrically on both sides conductive coating, so that on each flat side an electroluminescent lighting arrangement can be formed which has the structure described above.
Auch ist es möglich, mehrere gemeinsam oder voneinander unabhängig ansteuerbare Elektrolumineszenz-Leuchtanordnungen auf ein und derselben Flachseite eines Trägersubstrats auszubilden. Zu diesem Zweck werden dann aus der betreffenden elektrisch leitenden Schicht mehrere erste und zweite Elektroden herausgearbeitet, wobei zum Beispiel die ersten Elektroden elektrisch leitend miteinander verbunden sein können und die getrennte Ansteuerung der verschiedenen Bereiche mit Hilfe der elektrisch voneinander isolierten zweiten Elektroden erfolgt.It is also possible to control a number of them that can be controlled jointly or independently of one another Electroluminescent lighting arrangements on one and the same flat side of a carrier substrate train. For this purpose, the relevant electrically conductive Layer worked out several first and second electrodes, for example the the first electrodes can be connected to one another in an electrically conductive manner and the separate ones Control of the different areas with the help of the electrically insulated from each other second electrodes.
Die Pigmentschicht einer Elektrolumineszenz-Leuchtanordnung muß nicht in allen Flächenbereichen mit Pigmenten der gleichen Farbe ausgerüstet sein. Darüber hinaus läßt sich die Farbe des abgestrahlten Lichtes auch dadurch beeinflussen, daß die Pigmentschicht selbst und/oder die Deckelektrode mit Farbfilter-Eigenschaften ausgestattet wird.The pigment layer of an electroluminescent lighting arrangement does not have to be in all surface areas be equipped with pigments of the same color. In addition, the Color of the emitted light also affect that the pigment layer itself and / or the cover electrode is equipped with color filter properties.
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