专利名称：用于制造电致发光的发光元件的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及如独立权利要求的前序部分所迷的用于制造电致 发光的发光元件的方法和装置。
背景技术：
基于电致发光原理的发光元件已广为人知。除了发光二极管(也称为LED)，已知的还有处于刚性和柔性载体上的大表面发光元件。 在实际应用中，基于厚膜工艺制造的薄膜元件可以受到交变电压场 的激励。在此，发光颜料镶嵌在透明的有机或陶瓷粘结剂中。所述 发光颜料通常由二元化合物构成。所述电场通过结构化电极形成， 其中，发出电致发光光束的正电极由透明的导电金属材料层构成， 例如很薄的金属层或透明的半导体如氧化铟或氧化锌铟UT0)。反 电极由导电金属层构成。设置在正电极和反电极之间的发光颜料层 (必要时带有辅助绝缘层)与其镶嵌剂一起形成电容器的电介质， 因而有时也称为"发光电容器"。所述发光元件是非线性部件，其 参数是激励电压和激励频率的函数，同时还受湿度和温度的影响。透明电极通常是一种涂有一层氧化铟(Indiumoxid)或氧化锌 铟(Indiumzinnoxid )的合成材料(例如聚酯)。所述发光颜料可 以例如由硫化锌组成并且添加有各种金属如金、银、铜、镓或锰。 发光颜料层发出的光线的颜色以及电导率通过添加剂的浓度和成分 决定。通过各种添加剂可以获得从蓝到黄的色调，对应的波长为 480nm至580mn,并且通过混合这些添加材料可以获得混合色，例如 白色。涂敷在发光颜料层上的绝缘层例如由钛化钡构成并且同时起 到反射体的作用。随后在所述绝缘层上贴上反电极，例如铝、碳或 银粉漆。因为硫化锌为强吸湿性材料，所以采用由对水有强烈排斥作用的材料组成的封装件。然而已经出现这样的颜料原料，其中硫 化锌分子被微封装起来，因而强吸湿特性显现得较少。由于分子间 距加大，使得发光密度稍微减少并且不完全均勻。这种薄膜状发光 元件可裁切、非常薄、柔性高并且成本低。虽然无须再进行贴膜， 但是贴膜还是可以更进一步增加湿度防护。由于期望发光元件具有大表面，这增加了特别是透明正电极的 结构化的难度。但是，大表面同时有利于批量加工。发明内容本发明的目的是提供一种用于制造此类表面式电致发光的发光 元件的改进方法和装置。该目的根据本发明通过独立权利要求的技术特征实现。其它权 利要求和说明书给出了本发明的优选设计方案和优点。在用于制造电致发光的发光元件的本发明方法中，透明的电极 层被涂敷在载体上，而发光颜料层和反电极层被涂敷在该透明的电 极层上，被酸浸润的辊筒电极与透明的电极产生形体接触，特别是 旋转式形体接触。从而完成透明的电极层的局部蚀刻。在涂敷透明 的电极层时，例如通过掩膜工艺可以保留前期的结构化，或者通过 将带有涂层的载体在蚀刻池中进行昂贵的掩膜和蚀刻，大表面载体 在所述蚀刻池中不便于操作从而蚀刻工艺很难控制。出于发光元件 的功能性原因，为了例如防止在正电才及和反电极之间的发光颜料层 的外围出现电场，透明的电极层必须从载体的一些区域去除。所述 辊筒电极可以等同或长于载体的宽度，并且沿着载体的纵向移动。 还可以想到使用带有结构化表面的辊筒电极，借助所述辊筒电极能 够在 一 步方法步骤中于电极层中蚀刻出条紋形图案。所述电极层可以整个表面涂敷在载体上，并且随后具有了适当的结构性。所述载体可以为刚性或是薄膜，特别是PET薄膜(PET-聚乙埽对苯二酸)。所述透明的电极可以由厚度为十分之几纳米的 很薄的金属层或者透明的半导体构成。优选使用氧化铟或氧化锌铟作为透明的半导体，该半导体即使层厚达到几百纳米时仍有足够的 透明度。为了改善电极层的电导率，也可以在所述半导体中添加其它物质。优选使用CVD方法或PVD方法(CVD-化学汽相淀积，PVD-物理汽相淀积)涂敷所述电极层。特别优选的是借助阴极溅射来制 造所述电极层。阴极濺射的优点在于，载体受到的热负载小于蒸发 方法中的热负载，并且由于被溅射的层组分具有很高的动能，所以 可以获得更好的层附着性。此外，为了在賊射工艺中加入氧化过程， 可以在反应性环境中进行溅射，从而例如在沉淀过程中于载体上形 成氧化锌铟。当辊筒电极相对于透明的电极涂层运动，且在透明的电极层和 辊筒电极之间有激励电压时，所述载体可以以平面图案的方式去除 透明的电极层。所述辊筒电极可以在载体上滑动或滚动。在一步优选的方法步骤中，辊筒电极在蚀刻过程中于载体之上 滚动。从而可以均匀利用辊筒电极所携带的酸或酸层。被蚀刻掉的 材料分布在辊筒电极的表面上并且可以例如通过酸池和/或清洁池 去除。在由于被蚀刻的材料的浓度过高而将酸耗尽之前，可以处理 專交大的表面。有利的激励电压处在10到50伏特之间，优选在12伏特到40 伏特。所述电压由本领域普通技术人员有目的地根据酸的种类、待 蚀刻的材料的种类、浓度、温度和必要时其它过程参数来调节。优选辊筒电4及在蚀刻步骤之间用酸浸湿。这对于大面积和/或在 成批加工中意义重大。当辊筒电极在其表面被结构化时，所述载体在与辊筒电极接触 的同时在适当的相互间隔区域不受透明电极层的覆盖并且能在单步 的方法步骤中形成例如条紋状图案。处理大表面所需的工艺时间也 被缩短。还可以想到，将多条幅面的载体材料相邻排列并且用一个 单个的辊筒电极进行处理。可以优选在蚀刻后用水来清洁带有结构化的透明的电极层的载体。特别优选的是使用柠檬酸浸湿辊筒电极。这样可以很容易进行废 弃处理。用来实施用于制造电致发光的发光元件的方法的本发明装置备 有可以用酸浸湿的辊筒电极，z使用该辊筒电4及可以以电化学的方式 部分去除透明的电极层。也可以设有多个辊筒电极，用来在连续工 艺中处理多个并行的条紋状的载体，尤其是薄膜。可优选以可旋转的方式设置所述辊筒电极。可以设置用于在辊筒电极和载体之间产生相对运动的装置。 在一种有利的设计方案中，所述辊筒电极可具有均匀的表面。作 为另一种替代设计方案，所述辊筒电极可具有结构化的表面，该表 面带有通过空隙隔开的表面区域。在与带有涂层的载体接触时，所 述表面区域蚀刻掉透明的电极层，而处于空隙区域的电极层则被保 留下来。可以优选设置酸容器，所述辊筒电极可以浸入该容器中。 可以优选设置多个辊筒电极来并行处理多个载体。作为另 一 种替 代或辅助设计方案，可以设置多个辊筒电极来并行处理一个载体。 因而，在大数量和/或大表面的情况下可以缩短加工时间。
下面借助附图中所描述的优选实施例对本发明的其它优点和独 特性进行详细阐述，但不限于这一实施例。附图为图l示意性示出了一种电致发光的发光元件的剖面图；图2a-f示出了制造发光元件时的各方法步骤；图3a、 b示出了带有辊筒电极的装置(a),以及在蚀刻过程中 所述辊筒电极初U故下时的细部^L图(b)。在附图中，原则上同一构件或同一功能的构件用相同的附图标 记表示。
具体实施方式
如图1中的示意性剖面图所示，电致发光的发光元件IO具有透明的由PET薄膜组成的载体11，在所述载体11上涂敷有透明的电极 层l2，特别是由氧化锌铟组成的电极层12。在所述透明的电极层12 上设置有发光颜料层13。所述发光颜料层13优选由所谓的微封装的 发光颜料组成，所述发光颜料由镶嵌在粘结剂中的硫化锌组成，例 如通过未详细示出的圆形符号在发光颜料层13中表示(非比例)。 从而很好地保护了吸湿性的发光颜料不受湿度影响。可以调节出常 见的颜色，如红色、绿色、蓝色等。尤其优选的是通过将蓝绿色的 电致发光的微封装的发光颜料嵌入红色粘结剂中，也可以调节出白 色。作为另一种替代方案，可将由绿色、蓝色和黄色电致发光的发 光颜料构成的混合物嵌入透明的粘结剂中。整体上通过透明的电极 层12和透明的载体11放射出白色光。所述发光燃料层13镶嵌在绝缘层14中，在所述绝缘层14上涂 敷有构成反电极的金属电极层15。在所述金属电极层U未覆盖的区 域20中，透明的电极层12被去除，从而在电致发光区以外不会形 成干扰性的电容装置。除了绝缘层14还设置有导体结构16,该导体结构16与透明的 电极层12电接触并且起母线结构的作用。所述电极层15被保护层17遮盖，并且从外部只能靠近处于保护 层17的空隙中的接触面18。所述导体结构16具有类似的接触面19 (图2f)。当在导体结构16和反电极15之间激励出电压时，通过 公知的电致发光机理从正电极射出较强烈的带状电致发光光束，如 宽箭头所示。图2a至2f描述了在制造这种发光元件10时的涂层步骤。为了 清晰明了，在子图中只有新加的层才带有附图标记。透明的、优选 由PET薄膜构成的载体11整个表面涂敷有由氧化锌铟构成的透明的 电极层12 (图2a)。这优选使用阴极溅射方法来实现。随后通过在 电极层12和被酸浸湿的辊筒电极21之间施加电压(图3),并且使所述辊筒电极21在电极层12或载体上运动，从而将所述电极层12 电蚀刻掉。在结构化的电极层12上涂敷发光颜料层13 (图2b)。 优选所述发光颜料层13含有微封装的发光颜料，所述发光颜料镶嵌 在粘结剂中。在所述发光颜料层上沉淀出绝缘层14 (图2c)。优选 所述绝缘层14由钛化钯组成。而在所述绝缘层14上沉积有金属电 极层15 (图2d),除此之外还有沉淀有导电的特别是金属的导体结 构16(图2e)。随后将整个结构用保护层17遮盖起来，其中，仅 留出用于与金属电极层15搭接的接触面18和用于与透明的电极层 12搭接的接触面19 (图2e)。所述保护层17可以由适当的保护漆 和/或单面或双面自粘性pp (聚丙烯)或PET保护薄膜组成。所述透 明的电极层12与其透明的载体11构成所述发光元件10的正电极， 而所述金属电极15构成发光电极的反电极。层12至17优选借助丝 网印刷涂敷，而透明的电极层12优选通过阴极溅射涂敷。图3a和3b示出了在涂敷发光颜料层13之前以棉巻工艺 (Tamponverfahren)对处于载体11上的透明的电极层12进4亍电化 学结构化的装置。所述载体ll固定在存放箱25上并且在期望的部位与被酸浸湿的 辊筒电极21接触。其中，所述载体11的典型尺寸为610, x lOOOmm。 也可以想到辊子材料。所述辊筒电极21被设置成可相对于透明的电 极层21运动，从而优选的是所述辊筒电才及21在载体11上运动。这 由双向箭头表示。电源29在透明的电极层12和辊筒电极21之间提供激励电压。 所述方法可以以恒定电压的方式恒电势地实施，或者以恒定电流的 方式恒电流地实施。其中，所述辊筒电极21构成阴极27,而透明的 电极层12构成阳极。在所述辊筒电极21与透明的电极层相接处的 区域中，透明的电极层被电化学蚀刻。在此，有利的是所述辊筒电 极21如辊筒电极21的端面上的箭头所示在蚀刻过程中于载体11上 进行滚动。通过将所述辊筒电极21沉入酸容器26中，可以在蚀刻步骤之间用酸浸润所述辊筒电极21。优选使用柠檬酸来浸润辊筒电极。本方法优选在室温下进行。有利的是，柠檬酸的浓度和常见的家用品的浓度相似。10至50伏特的 直流电压范围是用于蚀刻的有利的电压区，特别是在12至40伏特 之间。蚀刻率取决于不同的参数，例如辊筒电极21的压紧力、透明 的电极层12的电导率、酸的浓度、温度以及类似参数。电极层12 的电阻越小，观察到的蚀刻率也就越高。所述辊筒电极21可以以与 其它工艺参数相配的速度在所述载体11上运动。图3b示出了蚀刻过程的细部图。所述辊筒电极21具有可浸润的 辊筒体23和轴22。所述辊筒体23例如由耐酸的织物或无纺布构成， 如在常见的所谓棉巻式涂层方法中所公开的 一样，借助所述辊筒体 23能在基体上电化学沉淀出涂层。当所述辊筒电极21的接触表面24以激励电压在载体11上运动 时，辊筒体23上的酸蚀刻透明的电极层12并且在载体11上留下空 白部位20。附图标记清单10 发光元件11 载体12 透明的电极层 13发光颜料层14 绝缘层15 电极层 16导电结构 17保护层18 4妻触面19 接触面20 部位21 辊筒电极22 轴2 3辊筒体 24表面 25存放箱26 容器27 阴极28 阳极29 电源
权利要求
1.用于制造电致发光的发光元件(10)的方法，在该方法中，透明的电极层(12)被涂敷在载体(11)上，而发光颜料层(13)和反电极层(15)被涂敷在该透明的电极层(12)上，其特征在于，在涂敷所述发光颜料层(13)之前，对所述透明的电极层(12)进行电化学结构化。
2. 根据权利要求1的所述方法，其特征在于， 被酸浸润的辊筒电极(21)与透明的电极层(12)产生形体接触。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 在透明的电极层(12 )和辊筒电极(21 )之间激励出电压时，所述辊筒电极(21)相对于透明的电极层(12)运动。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于， 在蚀刻过程中，所述辊筒电极(21)在载体(11)上滚动。
5. 根据权利要求2至4中任一所述的方法，其特征在于， 在所述辊筒电极(21 )和透明的电极层(l2 )之间激励出范围在10至5 0伏特的直流电压。
6. 根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于， 在蚀刻步骤之间用酸浸润所述辊筒电极Ul)。
7. 根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于， 所述载体(11 )在与所述辊筒电极(21 )接触的同时在适当的相互间隔的部位上解除透明的电极层(12)。
8. 根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于， 通过柠檬酸来浸润所述辊筒电极(21)。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 在蚀刻以后，用水清洁带有结构化的透明的电极层U2)的所述载体(11 )。
10. 实施用于制造电致发光的发光元件(10)的方法的装置， 其中，透明的电极层(12)被涂敷在载体(11)上，而至少一个发 光颜料层(13 )和一个反电极层(15 )被涂敷在该透明的电极层(12 ) 上，其特征在于，设有能被酸浸润的透明的辊筒电极(21 ),所述透明的电极层 (12)的至少一部分可借助该辊筒电极(21)以电化学的方法去除。
11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于， 所述辊筒电极(21)可旋转。
12. 根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于， 设有用来在辊筒电极(21)和载体(11)之间产生相对运动的装置。
13. 根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其特征在于， 所述辊筒电极(21)具有均匀的表面(24)。
14. 根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其特征在于， 所述辊筒电极(21)具有结构化的表面(24),该表面(24)带有由空隙间隔出的平面部位。
15. 根据权利要求10至14中任一项所述的装置，其特征在于， 设有酸容器(26),所述辊筒电极(21)可以沉浸到该酸容器(26 )中而浸润。
16. 根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其特征在于， 设有多个辊筒电极(21)用来并行处理多个载体(11)。
17. 根据权利要求10至16中任一项所述的装置，其特征在于， 设有多个辊筒电极(21)用于并行处理一个载体(11)。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造电致发光的发光元件(10)的装置和方法，其中，透明的电极层(12)被涂敷在载体(11)上，而发光颜料层(13)和反电极层(15)被涂敷在该透明的电极层(12)上，根据本发明，在涂敷所述发光颜料层(13)之前，对所述透明的电极层(12)进行电化学结构化。
文档编号H05B33/10GK101223825SQ200680025423
公开日2008年7月16日 申请日期2006年7月5日 优先权日2005年7月12日
发明者W·屈布勒 申请人:雪弗莱克汽车光学系统德国有限公司