CZ2004755A3 - Způsob výroby vícevrstvého prvku s průhlednou povrchovou elektrodou a elektroluminiscenčním prvkem - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu výroby vícevrstvého prvku s průhlednou povrchovou elektrodou a elektroluminiscenčním světelným prvkem (EL prvkem), který má znaky předvyznaku nároku 1.

Vícevrstvým prvkem se zde rozumí jednotka složená z nosného substrátu a EL prvku, který sám sestává z více vrstev a který je nanesen, navrstven nebo natištěn na nosný substrát.

Aby se dosáhlo co možná nej silnějšího světelného výkonu EL prvku, je zapotřebí, aby povrchová elektroda propouštěla co možná nejvíce viditelného světla vyzařovaného tímto prvkem. Tato elektroda v principu představuje jednu z vrstev funkčního prvku a většinou tvoří hraniční plochu mezi nosným substrátem a funkčním prvkem.

Jako nosný substrát pro vyzařované viditelné světlo jsou vhodné materiály, které velmi dobře propouštějí světlo, například sklo, plastové tabule (např. z polykarbonátu) a plastové fólie (PET - polyethylentereftalát). V případě, že se jako vlastní nosný substrát použijí plastové fólie, mohou

87802a pv 5ηηΑ_7ς·ϊ • · · • · · · · • · • · • · ♦ · · * • · · · být po vytvoření EL prvku bez problémů navrstveny na tuhé substráty.

Nad EL prvkem uspořádaným na nosném substrátu může ještě následovat alespoň jedna přilnavá mezilehlá vrstva a další (tuhá) krycí vrstva, takže vznikne vrstvený prvek. Je pravda, že EL prvek nemusí být nutně uložen mezi dvěma tuhými tabulemi vrstvené okenní tabule, ale s ohledem na velmi vysoké napájecí napětí je toto uspořádání z bezpečnostních důvodů preferováno. Uložení ve vrstvené okenní tabuli EL prvek dále chrání před mechanickými vlivy a před pronikáním vlhkosti a nečistot, které by mohly způsobit poruchy. Pokud se průhlednost nebo vyzařování světla vyžaduje pouze na jedné straně, mohou být na druhé straně samozřejmě použity také neprůhledné tuhé desky z jakéhokoliv materiálu.

Dosavadní stav techniky

Základní principy elektroluminiscence jsou známy již dlouhou dobu. Podrobnou dokumentaci o této technologii včetně příkladů použití, popisů materiálů a dosažitelných světelných odstínů je možné najít na internetové adrese http://www.dupont.com/mcm/luxprint/about.html (stav: listopad 2002), takže zde není nutné zacházet do podrobností.

Podle výše uvedeného jsou EL prvky vyráběny většinou sítotiskem. Přitom je možné na substrát nejprve nanést (s výhodou nastřikováním) průhlednou elektrodu, na které je nanesena vrstva se světelnou funkcí. Poté následuje dielektrická vrstva, např. z titaničitanu barnatého, která

87802a

PV 2004 - 755

99 99 9

9 9

9 99 9

9« 9 má velmi vysokou dielektrickou konstantu, a poté druhá elektroda, která nemusí být nutně průhledná. Je vytvořena z kovu s dobrou elektrickou vodivostí, s výhodou ze stříbra.

EL prvek začíná vyzařovat světlo tehdy, jakmile se funkční vrstva nachází ve (střídavém) elektrickém poli vytvořeném mezi dvěma elektrodami. Otázka, kde přesně se nachází dielektrické oddělení elektrod, má tedy až druhořadý význam. Je však třeba zajistit, aby se na žádném místě netvořily průboje, protože ty by mohly okamžitě způsobit lokální zničení funkční vrstvy, které by se později dále rozšířilo.

Intenzita elektrického pole v EL prvku natištěném v tlusté vrstvě může být v řádu několika 10⁶ V/m. V případě příliš slabé izolace zde může docházet k průbojům, které se projevují jako černé body nebo skvrny. V praxi se jako doplňková izolace nebo dielektrická vrstva používají například laky tvrdnoucí pod vlivem UV záření, vhodné pro sítotisk.

Z dokumentu EP-A1-0 267 331 je známa vrstvená okenní tabule pro vozidla se značkou uloženou v přilnavé vrstvě vrstvené tabule, která je tvořena EL prvkem nebo jím může být zezadu osvětlena. Nezbytné elektrické vodiče jsou tvořeny průhlednými vodivými drahami nebo tenkými vrstvami z kovů nebo z oxidů uvnitř vrstvené tabule, takže jsou prakticky neviditelné. Po připojení napájecího napětí se zdá, že je světelná značka v okenní tabuli zavěšena bez viditelných vodičů. Výše uvedený dokument popisuje dvě různé varianty EL prvků. V první jsou na tomtéž substrátu uspořádány dvě elektrody vedoucí napětí, spojené světelným prvkem, který sám obsahuje jednu přemosťující elektrodu.

87802a PV?nO4-755

4··· ·· · ··· ^— ··«··· · · · · • · ··· · · · · · · · · • ••v · · · · · · »· «· ·· * ·· ·

Z elektrického hlediska jsou takto vytvořeny dva kondenzátory zapojené do série. Ve druhém strukturním typu je každá ze dvou elektrod umístěna ve formě průhledné tenké vrstvy vždy na jedné ze dvou vnitřních ploch vrstvené okenní tabule a světelný prvek je uspořádán mezi nimi vedle dielektrické oddělovací vrstvy.

Zde, stejně jako v mnoha dalších případech, jsou průhledné elektrody EL prvků s výhodou vytvořeny z oxidu india a cínu (ITO), přičemž vrstva (z fosforu) vyzařující světlo je nanesena přímo na tuto elektrodu, aby se docílilo vysokého světelného výkonu.

Již byla navržena celá řada řešení, ve kterých je průhledná elektroda z různých důvodů uspořádána rovněž jako soustava několika vrstev, ve které EL funkční vrstva sousedí s dielektrickou vrstvou. Při takovém rozmístění dielektrických vrstev po obou stranách světelné vrstvy musí být celkový součet izolačních účinků dostatečně vysoký.

Zvláště v případě EL prvků v tenké vrstvě, v každém případě s malou celkovou tloušťkou vrstvy, je známo (viz např. US-A-6036823, US-A-6358632) vytváření co možná nejtenčích vrstev s co možná nejvyššími dielektrickými konstantami po obou stranách vlastní EL funkční vrstvy. Tím musí být zamezeno průbojům elektrického pole přes funkční vrstvu.

Dokument DE-A1-198 25 435 popisuje EL uspořádání, ve kterém jsou dielektrické vrstvy naneseny technikou tlustých vrstev po obou stranách EL světelné vrstvy. V tomto dokumentu jsou rovněž uvedena různá opatření, kterými lze ovlivnit barvu vyzařovaného světla.

87802a

PV 2004-755

Jsou známy různé popisy vícevrstvých soustav, které jsou vysoce průhledné pro viditelné světlo a jejichž jádro tvoří elektricky vodivé tenké vrstvy z kovů nebo dopovaných kovových oxidů a které se vyznačují hlavně tepelně izolačními nebo tepelně reflexními vlastnostmi. Díky vhodnému uspořádání elektrod mohou tyto soustavy vrstev dále sloužit jako povrchové elektrické topení, pokud je veden proud po ploše vodivé vrstvy, která se zahřeje v důsledku svého ohmického odporu. Takové známé soustavy vrstev obsahují zpravidla také jednoduché nebo vícenásobné dielektrické vrstvy, např. z nitridu křemíku apod., které musí být samozřejmě proříznuty, aby bylo možné elektricky spojit vodivé vrstvy. Takové soustavy vrstev jsou používány rovněž jako antény.

V dřívější německé patentové přihlášce 101 64 063.3 je popsán vrstvený prvek s tuhou průhlednou okenní tabulí, průhlednou povrchovou elektrodou umístěnou nahoře a plochým vícevrstvým EL světelným prvkem, jehož průhledná povrchová elektroda je použitelná, s pomocí přídavných elektrických připojení, jako topná vrstva, která zajišťuje předem stanovené teploty EL světelného prvku. Takovýto vrstvený prvek může být například použit ve vozidle například jako střešní okno s povrchovým osvětlením, které za tmy osvětluje vnitřek kabiny vozidla.

Při průmyslové výrobě EL povrchových prvků musí být dielektrikum EL prvku tištěno ve dvou nebo více krocích, aby se dosáhlo nezbytné tloušťky a nezbytného izolačního účinku. Jelikož povlak musí být po každém kroku tisku osušen, způsobuje to velmi rušivé čekací doby. Sítotisk na zakřivené substráty v každém případě vyžaduje značné množství práce.

87802a

PV 2004-755 b ·«* ·· · ··» ··· · · · · · · · • * ·«· · · · · φ φ·φφ φφφφ φφφ · · · φ··· φφφ φφ φ

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je tedy navrhnout způsob, při kterém může být snížen počet kroků při tisku funkčních vrstev EL prvku na substrát.

Tohoto cíle je v rámci vynálezu dosaženo znaky nároku 1. Znaky závislých nároků uvádějí výhodná vylepšení způsobu podle vynálezu.

V souladu s tím je EL prvek vytvořen na průhledné elektrodě ve formě tenké vrstvy, která již obsahuje alespoň část dielektrické oddělovací vrstvy EL prvku. Mezi elektricky vodivou vrstvou tvořící vlastní elektrodu a EL světelnou vrstvou je uspořádána alespoň jedna dielektrická (dílčí) vrstva.

Dielektrická vrstva průhledné povrchové elektrody umístěná nahoře slouží jako doplňkový izolátor proti průbojům. Při použití dielektrické soustavy vrstev se zde popsaným izolátorem na povrchu může být tloušťka tisku dielektrické vrstvy, která se natiskne později, podstatně menší, a případně je dokonce možné se obejít bez druhého kroku sítotisku pro nanášení vrstvy laku (laku tvrdnoucího pod vlivem UV záření). Funkce druhé dielektrické vrstvy může být popřípadě zcela zajišťována dielektrickou vrstvou na průhledné povrchové elektrodě, pokud jsou její izolační účinky dostatečně vysoké a pokud je zároveň dostatečně průhledná pro světlo.

1687802a PV 2004 - 755 ' φ · φ φ φ φ · φ · * φ φ · · φ · ♦ φ φ φ φφφφ φφφφ φφφ φφφ φφ φφ ·Φ · φφ φ

V případě dielektrických soustav s interferenčními vrstvami se dosáhne povrchových odporů od 4 do 6 ohmů/čtverec a méně. Naproti tomu běžné (průhledné) tenké vrstvy ITO mají povrchové odpory mezi 50 a 100 ohmy/čtverec. Jelikož je odpor vrstvy ve schématu nahrazení EL prvku roven odporu v sérii, který je výhradně skutečný a je původcem aktivního výkonu, tedy ztraceného výkonu přeměněného na teplo, může být při použití povrchové elektrody, která má podstatně nižší povrchový odpor, aktivní výkon a tedy tepelný vývoj EL prvku několikanásobně snížen ve srovnání s povrchovou elektrodou ITO.

Cíleným výběrem materiálů a tlouštěk vrstev soustavy vrstev, která tvoří průhlednou povrchovou elektrodu, je zároveň možné ovlivnit rovněž vizuální vzhled EL prvku (pokud není připojeno napětí) a také pozorovatelnou barvu vyzařovaného světla. Běžně dostupné EL světelné vrstvy neodpovídají nutně, co se týče barvy, požadavkům konečných uživatelů.

Pokud má být kapacita kondenzátoru, vytvořeného dvěma povrchovými elektrodami po obou stranách funkční vrstvy, udržena, je díky použití velmi tenké dielektrické vrstvy, namísto poměrně tlusté natištěné dielektrické vrstvy, možné omezit také její tloušťku, aby se celková dielektrická konstanta přizpůsobila zmenšené šířce štěrbiny kondenzátoru. V tom případě je důležité, aby izolační vrstva byla izotropní, tj. aby měla ve všech směrech stejné dielektrické vlastnosti a aby neobsahovala žádné otvory.

Není nezbytně nutné nanést soustavu vrstev tvořící elektrodu na tuhý substrát. Naopak, soustava vrstev může být také nanesena na tenkou nosnou vrstvu z plastu, například

87802a

PV 2004 - 755 z polyethylentereftalátu (PET) a pomocí vhodné přilnavé vrstvy spojena s tuhým substrátem. To je však samo o sobě známé, takže zde není třeba zacházet do podrobností.

- ti

I V fe * · • fe 9 · · · • · fe · · fefe • fefefe · · fe •fe fefe ·· · « » · • fefefe fefe · fefefefe • fefe • fe ·

Pokud má být EL prvek natištěn na zakřivený skleněný substrát, bude výhodné vytvořit průhlednou elektrodu na soustavě vrstev, která bude odolná proti vysokým teplotám (přibližně 650’C) při ohýbání skla.

V posledně uvedeném případě je zvláště výhodné vytvořit samotný EL prvek s vrstvami, které mohou být samy tepelně namáhány na dostatečně vysokou úroveň, aby mohly být natištěny po nanesení povrchové elektrody na plochý skleněný substrát a aby mohly bez poškození snést teploty při jeho následném ohýbání. Volitelná natištěná dielektrická vrstva a druhá povrchová elektroda s těmito vlastnostmi již existují, tepelné chování vhodných EL světelných vrstev se v současné době studuje.

Další výhodou soustavy vrstev tvořící průhlednou povrchovou elektrodu je, že má velmi dobré tepelně izolační účinky. To se například velmi pozitivně projeví v případě skleněných střešních oken pro vozidla opatřených EL prvky, protože subjektivní vnímání tepla cestujícími ve vozidle je zlepšeno.

Vhodnou soustavu vrstev lze zcela obecně popsat jako tepelně odolnou vrstvu odrážející sluneční a/nebo infračervené záření na bázi stříbra nebo jiných vodivých kovů.

Soustava vrstev, která je zvláště vhodná pro zde popsané navrhované použití, je tvořena následujícím sledem

87802a

PV 2004 - 755 _Μ— » φ w » » _w - - φ Β φ Φ Φ Φ φ φ Φ *

Φ φ φ φ Φ «Φ φφ Φ ΦΦΦΦ

ΦφφΦ ΦΦΦ ΦΦ·

ΦΦ φφ φ· Φ ΦΦ · vrstev: substrát - Si₃N₄ - ZnO - Ti/Ag - ZnO - Si₃N₄ - ZnO Ti - Ag - ZnO - Si₃N₄. Je odolná proti vysokým teplotám, a může být tedy nanesena na skleněnou okenní tabuli před jejím ohýbáním a/nebo předpínáním, a zároveň má požadované optické (průhlednost, barva) a elektrické (povrchový odpor, dielektrická konstanta) vlastnosti.

Je známo, že pro zvýšení mechanické a chemické odolnosti soustavy tenkých vrstev je možné uspořádat zejména horní antireflexní vrstvu nebo část horní antireflexní vrstvy, zejména krycí vrstvu umístěnou nejvíce nahoře, jako vrstvu na bázi směsných oxidů, tj. vrstvu složenou z několika oxidů. Takto může být zlepšena tvrdost a chemická stabilita soustavy vrstev.

Podle dokumentu EP-B1-0 304 234 se vrstva směsných oxidů skládá z alespoň dvou kovových oxidů, přičemž jedním z těchto kovových oxidů je oxid Ti, Zr nebo Hf a druhým kovovým oxidem je oxid Zn, Sn, In nebo Bi.

Dokument EP-A1-0 922 681 popisuje uspořádání horní antireflexní vrstvy tvořené dvěma dílčími vrstvami, přičemž horní dílčí vrstva sestává ze směsných oxidů na bázi zinku nebo hliníku, zejména se strukturou spinelu typu ZnAl₂O₄.

Dokument DE-C1-198 48 751 popisuje soustavu vrstev s vrstvou směsných oxidů, která obsahuje, s ohledem na celkový obsah kovů, 35 až 70 % hmotnostních Zn, 29 až 64,5 % hmotnostních Sn a 0,5 až 6,5 % hmotnostních jednoho nebo několika z těchto prvků: Al, Ga, In, Β, Y, La, Ge, Si, As, Sb, Bi, Ce, Ti, Zr, Nb a Ta.

87802a

PV 2004 - 755 • 9 • · • · · · · · « · « · · · • · · 9 · · · ·· ·· *· ·

Z dokumentu US 4 996 105 jsou známy soustavy vrstev s vrstvami směsných oxidů o složení Sni-_xZn_xO_y. Vrstvy směsných oxidů jsou rozprašovány ze stechiometrické slitiny zinku a cínu, ve které je poměr Zn:Sn = 1:1 at. %.

Dokumenty EP-A1-0 464 789 a EP-A1-0 751 099 rovněž popisují soustavy vrstev s antireflexními vrstvami směsných oxidů. V tomto případě obsahují vrstvy směsných oxidů na bázi ZnO nebo SnO příměs Sn, Al, Cr, Ti, Si, B, Mg nebo Ga.

Rovněž jsou známa různá provedení soustav vrstev, které mohou být vysoce tepelně namáhány. V první skupině soustav vrstev, které mohou být vysoce tepelně namáhány, jsou antireflexní vrstvy, které jsou odděleny od funkční vrstvy ze stříbra tenkými kovovými blokovacími vrstvami z CrNi, vytvořeny z Si₃N₄. Soustava vrstev popisovaná v dokumentu EP 0 883 585 B1 patří rovněž do této skupiny, kovová blokovací vrstva je však vytvořena z Si. Tyto soustavy vrstev jsou sice tepelně velmi stabilní, jejich výroba je však v důsledku známých problémů vznikajících při rozprašování nitridů velmi drahá. Rozprašování poměrně tlustých vrstev Si₃N₄ navíc přináší problémy způsobené mechanickým napětím ve vrstvách.

Pro výrobu vodivé soustavy vrstev pro vytvoření průhledné elektrody mohou být přirozeně použity také jiné technologie, jako například CVD-plazma, díky nimž lze dosáhnout větších tlouŠtěk vrstev než při použití technologie rozprašování.

Druhou skupinu soustav vrstev, které mohou být vysoce tepelně namáhány, tvoří ty soustavy vrstev, které vedle vrstev nitridů, jako například Si₃N₄ nebo AlN, obsahují také

87802a

PV 2004 - 755

- ±x ·*· 44 4 444· • 4 444 4 4 44 44444

444 · 4 4 44 4 ·· 44 444 «4 4 vrstvy oxidů, zejména v oblasti krycí vrstvy. Například dokument DE 196 40 800 C2 popisuje soustavu vrstev, ve které se mezi kovovou blokovací vrstvou a krycí vrstvou z oxidu nebo nitridu uspořádá mezilehlá vrstva z nitridu nebo oxydonitridu obsahující stejný kov jako kovová blokovací vrstva. Jiná soustava vrstev tohoto typu je známa z dokumentu DE 101 05 199 Cl a vyznačuje se tím, že mezi vrstvou stříbra a kovovou blokovací vrstvou je uspořádána vrstva Si₃N₄ nebo A1N. V soustavě vrstev, která je známa z dokumentu EP 0 834 483 Bl, se mezi kovovou blokovací vrstvou z Ti a krycí vrstvou uspořádá mezilehlá vrstva TiO₂ o tloušťce alespoň 5 nm a na tuto mezilehlou vrstvu krycí vrstva z oxidu, nitridu nebo oxydonitridu Bi, Sn, Zn nebo směsi těchto kovů.

V třetí skupině soustav vrstev, které mohou být vysoce tepelně namáhány, jsou jednotlivé vrstvy s výjimkou funkční vrstvy a kovové blokovací vrstvy složeny výlučně z oxidů. Vrstvy oxidů mohou být ve většině případů vyráběny snáze a levněji než vrstvy nitridů. Kovová blokovací vrstva má však v tomto případě poměrně velkou tloušťku. Soustava vrstev tohoto typu je popsána například v dokumentu DE 198 52 358 Cl. Blokovací kov je v tomto případě tvořen slitinou hliníku s jedním nebo několika z následujících prvků: Mg, Mn, Cu, Zn a Si.

Na základě tohoto vyčerpávajícího výkladu je možno konstatovat, že existuje velké množství soustav vrstev, které mohou být vhodné jako povrchová elektroda EL prvku pro danou aplikaci. Výběr nebo úprava vhodné soustavy vrstev v tomto kontextu vyžaduje od odborníků, kteří jsou zodpovědní za její realizaci, pouze rutinní kontroly a testy.

87802a

PV 2004-755 • * · 9 9 9 » 9 • 99 9 9 · 9999 •9 999 99 99 99999

999 999 99 9 •9 99 99 9 99 9

Přehled obrázků na výkresech

Další podrobnosti a výhody předmětu vynálezu vyplynou z výkresů příkladů provedení a z příslušného podrobného popisu, který následuje.

Ve velmi zjednodušeném znázornění, které není v měřítku, znázorňují:

obr. 1 pohled v řezu na vrstvenou okenní tabuli s povrchovým elektroluminiscenčním prvkem, který je vytvořen na průhledné povrchové elektrodě obsahující alespoň část dielektrika.

obr. 2 podrobný pohled na oblast kontaktu pro vytváření spojů mezí EL prvkem a vnějším prostředím.

Příklady provedení vynálezu

Jak je vidět na obr. 1, na povrchu průhledné tuhé okenní tabule 1 je uspořádána soustava 2_ vrstev, která je vysoce průhledná pro viditelné světlo a která obsahuje alespoň jednu elektricky vodivou kovovou vrstvu 2.1, s výhodou ze stříbra. Tato vrstva 2.1 tvoří vlastní průhlednou povrchovou elektrodu EL prvku. Mezi vrstvou 2.1 a povrchem okenní tabule jsou zde uspořádány další vrstvy, zejména dielektrická antireflexní vrstva, vytvořená například z nitridu křemíku (Si₃N₄), a případně také vrstva oxidu zinku (ZnO) podporující růst vrstvy 2.1 ze stříbra. Zejména v soustavě vrstev, která může být vysoce tepelně

87802a

PV 2004 - 755

X J • 00 • 0 ·

0 0 0 00 00

0 0 0 0000

0 0 00 0 namáhána, tj. která může být bez poškození zahřívána až na teplotu měknutí skla, mohou být přidány také další mezilehlé vrstvy, jako například kovové blokovací vrstvy. Požadované vlastnosti soustavy vrstev (přilnavost k substrátu / sklu, světelná refrakce, barvy při prostupu a odrazu, vlastnosti infračerveného odrazu, elektrická vodivost, ochrana vrstvy (vrstev) stříbra proti oxidaci apod.) mohou být v širokých mezích ovlivněny kombinací, sledem a tloušťkou vrstev. Běžné povrchové odpory takovýchto soustav vrstev leží mezi 2 a 4 ohmy/čtverec. Jelikož jsou takovéto soustavy vrstev, jak již bylo uvedeno, známy v mnoha provedeních, nebudou zde dílčí vrstvy podrobněji popisovány.

Na vrstvě 2.1 tvořící elektrodu je nanesena také alespoň jedna dielektrická vrstva 2.2, která v rámci vynálezu tvoří část dielektrika kondenzátoru v poli, které způsobuje svícení EL prvku. Přestože to není znázorněno, mohou být v této oblasti přidány také další vrstvy, například blokovací vrstvy, které reprodukovatelným a trvalým způsobem zaručují požadované vlastnosti celé soustavy vrstev v průběhu výroby, během pozdějších změn a při montáži. Zejména vysoké mechanické odolnosti proti opotřebování může být dosaženo také složením a kombinací vrchních (krycích) vrstev takovéto soustavy vrstev. Jako vnější krycí vrstvy jsou vhodné zejména vrstvy Si₃N₄ díky své vysoké tvrdosti.

Prostupnost pokryté okenní tabule 1^ pro viditelné světlo je s výhodou alespoň 75 %. To je minimální požadovaná hodnota pro čelní skla vozidel v Evropě.

Skleněná okenní tabule _1 opatřená soustavou 2 vrstev tvoří jako celek substrát pro EL prvek. Na vnější vrstvu

87802a

PV 2004 - 755 — 14 — ... .*· ·**.

• · » · · · · «· · ··· ··· · · · ·*· · · ·· · » » soustavy 2 vrstev je natištěna světelná vrstva 3 EL prvku s výhodou prostřednictvím sítotisku - tak, aby byl alespoň na jedné straně ponechán volný úzký okrajový pás soustavy 2 vrstev. Tento okrajový pás se použije pro elektrické připojení vrstvy 2.1 tvořící elektrodu. Rovněž pro soustavu 2 vrstev jako takovou se ponechá - způsobem o sobě známým vzdálenost několika milimetrů od okraje okenní tabule, aby se zabránilo korozi vznikající na okraji jejích kovových vrstev.

Na světelné vrstvě 2 J^e natištěna další dielektrická vrstva 4 a na ní konečně druhá povrchová elektroda 5 EL prvku, s výhodou také prostřednictvím sítotisku. Na volném okraji soustavy 2 vrstev je natištěna vodivá dráha 6. Ta je vytvořena s výhodou v průběhu téhož kroku jako tisk druhé povrchové elektrody 5. Vodivá dráha 6 tvoří elektrické připojení pro přívod napětí do vrstvy 2.1 tvořící průhlednou elektrodu. Na obrázku je symbolicky naznačeno, že materiál vodivé dráhy 6 prochází přes dielektrickou vrstvu 2.2. Konečně pár kabelů, který je znázorněn velmi zjednodušeným způsobem, tvoří vnější elektrické spoje 7 dvou elektrod 2.1 a 5. Výroba těchto spojů, zejména pomocí pájení, je sama o sobě známá. Pro danou aplikaci však musí být, je-li to vhodné, učiněna speciální opatření, která budou podobněji vysvětlena v souvislosti s popisem obr. 2.

Natištěné vrstvy 3 a 5 a vodivá dráha 6 jsou podstatně tlustší než jednotlivé vrstvy soustavy vrstev i než tato soustava jako celek. Skutečné poměry zde nemohou být znázorněny v měřítku, a proto jsou tloušťky natištěných vrstev znázorněny jen částečně a jsou přerušeny tečkovanými pásy. Zatímco celková tloušťka soustavy vrstev, která může být vysoce tepelně namáhána a která je pro toto použití

87802a

PV 2004 - 755 • · « · · · • * · · · · • · · · · · · • ft ft ft ·· · « · · · • v · ♦ ··· ft ft · • ft * upřednostňována, se může pohybovat mezi 130 a 180 nm, například v závislosti na požadovaném zabarvení, natištěné vrstvy 3, 4 a 5 EL prvku jsou podstatně tlustší.

V následující tabulce je uvedeno porovnání běžných EL prvků podle doporučení výrobce Dupont a menších tlouštěk s upravenou průhlednou elektrodou podle vynálezu.

	Doporučení s elektrodou ITO	Stejný EL prvek s elektrodou soustavy vrstev
Světelná substance	30 - 40 pm	23 - 25 pm
Dielektrikum	20 pm	8 - 10 pm
Stříbro	8 pm	6 pm
Izolační vrstva pro pasivaci	3 0 pm	Žádná
Celkem	60 pm + pasivace	Přibližně 40 pm

Je zřejmé, že s průhlednou povrchovou elektrodou navrženou podle vynálezu mohou být jak vlastní světelná vrstva tak i další vrstvy EL prvku vytvořeny tenčí.

Připojení EL prvku ke střídavému napětí prostřednictvím jeho dvou elektrod 2.1 a 5 je symbolicky znázorněno šipkou označenou U a jeho povrchové světelné záření v užitém střídavém elektrickém poli řadou šipek, které vycházejí z funkční vrstvy 3 a procházejí přes soustavu 2 vrstev a okenní tabuli 1.

Na EL prvku nebo na druhé povrchové elektrodě 5 je uspořádána přilnavá vrstva Í3, která se rozprostírá až k vnějšímu okraji okenní tabule 1. Povrchově spojuje okenní

87802a

PV 2004 - 755 ±0 φφφ φφφφφ • φ ♦ φ » φ · φ φ φ φφφ φ φ φφ φφ φφ φ tabuli 1. včetně vrstev, které jsou na ní naneseny, s druhou tuhou okenní tabulí 9. V přilnavé vrstvě 8 je rovněž zasazen pár kabelů T_. Tato vrstva tvoří nepropustné těsnění pro složky EL prvku směrem navenek. Chrání také soustavu 2 vrstev, neboť je spojena přímo, prostřednictvím pojivá, s povrchem okenní tabule 1 v její nepokryté okrajové oblasti. Přilnavá vrstva může být vyrobena z termoplastické fólie, která může být roztavena, nebo z průhledné hmoty, která se může lít, a která se o sobě známým způsobem začlení do mezilehlého prostoru vymezeného mezi dvěma tuhými okenními tabulemi 1 a 9 a poté ztvrdne.

Ve zmíněné okrajové oblasti se může uspořádat zde neznázorněný a o sobě známý neprůhledný okrajový povlak, vytvořený ze sítotiskové pasty, s výhodou vypálené, který může být rovněž použit pro optické překrytí kabelového spoje a případně také vodivé dráhy 6. Tento okrajový povlak by se s výhodou rozprostíral od vnějšího okraje okenní tabule směrem dovnitř do takové vzdálenosti, aby jeho konec ležel těsně pod vnějším okrajem světelné vrstvy 2* přičemž by mohl být uspořádán nad nebo pod okrajem soustavy 2 vrstev, tj. mohl by být nanesen před nebo po nanesení této soustavy. Kontrast v přechodu mezi neprůhledným povlakem a světelným povrchem může být případně zmírněn o sobě známým způsobem prostřednictvím odstupňování typu uložení.

Je zřejmé, že ve viditelném světelném poli EL prvku lze provést také různé struktury nebo dílčí celky, pokud je to požadováno. Toho lze dosáhnout obzvláště jednoduchým způsobem tak, že se zvětší zmíněný okrajový povlak, přičemž se v průběhu téhož kroku, při kterém se nanáší, vytvoří vzor na povrchu okenní tabule 1 (před nebo po nanesení soustavy 2 vrstev).

87802a

PV 2004 - 755 ·*· * · · ··»· • · «·· ·· · · · ♦»· ·« ·· · · ·

Obr. 2 znázorňuje v detailu jedno provedení spojovacího pole pro EL prvek, který je zvláště vhodný pro zasazení do vrstvené okenní tabule. Na obrázku je znázorněn pohled na horní část pokrytého povrchu okenní tabule .1.

V průmyslové praxi se na tuhou okenní tabuli 1 o sobě známým způsobem nanese kontaktní pole 10 - pokud je to možné, tak na její okraj - na rozdíl od velmi zjednodušeného znázornění kabelové linie na obr. 1. V tomto poli jsou kontaktní plochy, které mají být spojeny s vnějším prostředím, seskupeny tak, že jsou velmi blízko vedle sebe. Tím se získá výhoda simultánního, případně automatického, pájení s Částmi kabelů, které mají vést směrem ven. Znázornění takovéhoto vícenásobného spojovacího pole je možné najít např. v dokumentu DE-C2-195 36 131.

Aby se v dané aplikaci dosáhlo co možná nejhomogennějšího přívodu napětí do průhledné povrchové elektrody 2, je vodivá dráha 6 v praxi vedena jako rám kolem celého povrchu EL prvku. Tento rám je v oblasti úseku 6 ¹ vodivé dráhy přerušen ve formě spojení s druhou povrchovou elektrodou 5. Elektrické spojení mezi touto vodivou dráhou 6¹ a povrchovou elektrodou 5 musí být samozřejmě vytvořeno také s cílem co nej homogennějšího vedení elektrického potenciálu na tomto povrchu. Pokud však jde o největší tloušéku povrchové elektrody 5 - ve srovnání s tlouštkou průhledné povrchové elektrody 2 - a nej menší povrchový odpor této elektrody, nejsou stanoveny žádné zvláštní podmínky.

V daném příkladu provedení byl úsek 6' vyroben jednoduše současně s povrchovou elektrodou 5 a vodivou dráhou 6 sítotiskem elektricky vodivé pasty v tomtéž kroku.

87802a

PV 2004 - 755

9 9 ·· 9 9 9 9 9 >9 999 9 9 · · 9·999

9999 · · · 99 9

99 99 9 99 9

Aby se zabránilo poruchám, je kontaktní oblast 10, ve které se nacházejí kontaktní body pájení pro vnější spoje 7 (zde znázorněné pouze tečkované jako vodiče ve formě ploché pásky), zbavena povlaku 2 (nebo nebyla od počátku vůbec pokryta). Při zasazování tohoto spoje do vrstvené okenní tabule analogickým způsobem jako na obr. 1 musí být oblast mezi spodní stranou vodiče ve formě ploché pásky a povrchem okenní tabule pečlivě utěsněna, například pomocí pojivá.

Zastupuje:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

87802a

PV 2004 - 755 • · * • ··· advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby vícevrstvého prvku s průhlednou povrchovou elektrodou (2) , elektroluminiscenční světelnou vrstvou (3) a druhou povrchovou elektrodou (5) , přičemž obě elektrody jsou opatřeny elektrickými spoji (6, 7) pro připojení napětí (U) , vyznačující se následujícími kroky:

   pro vytvoření průhledné povrchové elektrody se na substrát (1) nanese soustava (2) tenkých vrstev, která obsahuje alespoň jednu elektricky vodivou dílčí vrstvu (2.1) a následně dielektrickou dílčí vrstvu (2.2); na soustavu (2) tenkých vrstev se prostřednictvím sítotisku nanese postupně EL světelná vrstva (3) a alespoň druhá povrchová elektroda (5);

   obě povrchové elektrody (2.1, 5) se připojí k elektrickému spojovacímu prvku (7) pro připojení ke zdroj i napětí.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi EL světelnou vrstvu (3) a druhou povrchovou elektrodu (5) se natiskne další dielektrické vrstva (4).
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že průhledná povrchová elektroda (2) se vyrobí nanesením soustavy tenkých vrstev, která může být vysoce tepelně namáhána a která zejména připouští teploty ohýbání a/nebo předpínání skla, s alespoň jednou vodivou dílčí vrstvou (2.1).

   16 87802a

   PV 2004 - 755 • · » · » · »···
4. 4 4 4 * · · 4» · «44 4

   4«·· 4 · · «« «

   44 4« «4 « 44 ·

   4.

   Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, Se na část povrchu průhledné povrchové elektrody (2) se natiskne vodivá dráha (6) pro připojení průhledné povrchové elektrody (2) ke zdroji napětí.
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že vodivá dráha (6) se natiskne během téhož kroku jeho druhá povrchová elektroda (5).
6. 6. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v oblasti kontaktního pole (10) se pro vytvoření vnějších elektrických spojů (7) pro dvě elektrody (2, 5) soustava (2) tenkých vrstev lokálně vynechá, tedy nenanese se nebo se po nanesení na celý povrch odstraní.
7. 7. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že jako dielektrická dílčí vrstva (2.2) soustavy (2) vrstev se nanese krycí vrstva nitridu křemíku.
8. 8. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že soustava vrstev se vytvoří následovně: substrát - Si₃N₄ - ZnO - Ti/Ag/ - ZnO S13N4 - ZnO - Ti - Ag - ZnO - SÍ3N4.
9. 9. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že jako dielektrická dílčí vrstva se nanese vrstva oxidu nebo oxydonitridu.