DE10121697A1 - Verfahren zum Herstellen eines Schichtaufbaus und Verwendung des Schichtaufbaus als Leuchtfolie - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schichtaufbaus für eine Elektrolumineszenzfolie beschrieben. Beim Schichtaufbau der Elektrolumineszenzfolie wird bei der dielektrischen Schicht begonnen, wobei diese dielektrische Schicht als dünne in einem technisch aufwendigen, hochwertigen Verfahren hergestellte Folie beliebiger Breite verwendet wird. Oberhalb der Folie als dielektrische Schicht wird eine Leuchtstoffschicht mit einer Breite aufgetragen, die kürzer als die dielektrische Schicht ist und oberhalb der Leuchtstoffschicht ist eine elektrisch leitende durchsichtige Schicht aufgetragen, die an den Rändern in einen verdichteten, schichtgleichen elektrischen Leiter der Frontelektrode übergeht. Diese leitende Schicht wird breiter als die Leuchtstoffschicht, aber schmäler als die Ausgangsfolie aufgetragen, während eine durchsichtige obere Deckschicht die Breite der Ausgangsfolie hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schichtaufbaus und Verwendung des Schichtaufbaus als Elektrolumineszenzfolie, die auch kurz Leuchtfolie ge­ nannt wird.

Eine Leuchtfolie besteht, vereinfacht ausgedrückt, aus einem "Kondensator", bei dem die nichtleitende Schicht durch Anlegen von Strom in umgebende leitende Schichten zum Leuchten angeregt wird. Derartige Leuchtfolien sind zahlreich bekannt.

So ist aus der WO 00/27 169 eine Elektrolumineszensschicht und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, bei dem sich ein transparentes Substrat in Längsrichtung erstreckt, auf dessen Rückseite eine transparente leitende Schicht aufgebracht wird. Eine Elektrolumis­ zensschicht mit einer Breite, die schmaler ist, als die Breite der transparenten leitendenden Schicht, wird auf die Rückseite der transparent leitenden Schicht aufgebracht. Eine Rücke­ lektrode wird auf die Rückseite der Lumineszensschicht angeordnet. Ein Anschluss, der sich auf der Rückfläche der transparenten leitenden Schicht befindet und keine Lumineszens­ schicht darstellt, ist schmaler als die Breite der transparent leitenden Schicht und steht weder mit der Lumineszensschicht noch mit der Rückelektrode in Verbindung, wobei die tatsächli­ chen Anschlüsse für beide Elektroden sich an der Schmalseite längs erstrecken. Dies er­ möglicht ein kontinuierliches Herstellen in Längsrichtung, begrenzt aber die verfügbare Brei­ te.

Hierbei erfolgt ferner in üblicher Weise der Schichtaufbau einer Leuchtfolie von "außen" nach "innen". Ganz außen befindet sich eine durchsichtige Folie, auf die eine durchscheinende leitende Schicht aufgebracht wird. Diese leitende Schicht stellt den einen Pol des "Konden­ sators" dar. Dann wird das Elektrolumineszenzpigment als Druckpaste aufgetragen. Als nächstes wird in Form einer Paste eine elektrisch nicht leitende Schicht aufgebracht, die als Dielektrikum wirkt. Das Problem bei dieser konventionellen Herstellung von Leuchtfolien ist, dass diese Schicht eine gewisse Dicke erreichen muss, nämlich normalerweise 30 µ, um eine gewisse Stabilität bezüglich Durchschlagsfestigkeit zu gewährleisten. Bei ungenügen­ der Schichtdicke und Inhomogenitäten entstehen auf der Leuchtfolie schwarze Punkte als Folge elektrischer Durchschläge. Die Schicht muss deshalb in der Regel bis zu dreimal hin­ tereinander aufgebracht werden, was zu einem sehr aufwendigen Herstellungsprozess führt. Beim jeweiligen Austrocknen der einzelnen Schichten entstehen fertigungsbedingt Uneben­ heiten, die für das Erzielen einer gleichmäßigen Leuchtfähigkeit nachteilig sind. Zudem er­ fordert die relativ große Dicke, dass an die Elektrolumineszenzfolie hohe Spannung und hohe Frequenz angelegt werden muss, um eine genügende Leuchtkraft zu erreichen. Bei einer dünneren Schicht käme man dagegen mit weniger angelegter Spannung aus, um glei­ che Leuchtkraft zu erlangen bzw. es kann bei gleicher Spannung mit einer dünneren dielek­ trischen Schicht eine höhere Leuchtkraft erreicht werden. Schließlich können solche Flä­ chen nicht in beliebiger Größe hergestellt werden.

Die Rückenelektrode wird herkömmlicherweise gedruckt mit elektrisch leitfähigen Druckpa­ sten, die Silber oder Kohlenstoff enthalten, und somit der für den Kondensator notwendige zweite Pol gebildet. Bei diesem üblichen Aufbau bilden die elektrischen Anschlüsse Proble­ me, und die Folie leuchtet nicht bis zum Rand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des schwierigen Herstellungspro­ zesses, des problematischen Aufbaus der dielektrischen Schicht, der fehlenden Ausleuch­ tung der Folie bis zum Rand, der Probleme bei dem elektrischen Anschluss und vor allem die Begrenzung der Größe zu vermeiden.

Der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, dass beim Schichtaufbau der Leuchtfolie bei der dielektrischen Schicht sozusagen von innen begonnen wird. Diese dielektrische Schicht wird erfindungsgemäß von einer Folie ausgebildet, welche technisch aufwendig in einem hochwertigen Verfahren hergestellt wird und deshalb eine dünnere Schichtdicke zulässt. Dennoch wird gegenüber der dreifach dickeren dielektrischen Schicht eine gleiche elektrische Wirkung erzielt und Durchschläge werden vermieden. Zu­ dem ist die dünne Schicht flexibler und kann in größeren Flächenmaßen hergestellt werden.

Die neue Folie leuchtet bis zum Rand. Dies wird durch eine partielle Metallisierung erreicht. Dabei wird Kupfer, Aluminium und/oder Chrom, aufgebracht, womit für den "Kondensator" der andere Pol gebildet wird. Schließlich wird die Folienschichtung durch eine isolierende Beschichtung, beispielsweise durch eine Schmelzschicht abgeschlossen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines zeichnerisch schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels und aus den Ansprü­ chen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schichtaufbau während des Herstellens und

Fig. 2 eine Schichtaufbau einer fertigen Leuchtfolie gemäß der Erfindung.

Ausgegangen wird erfindungsgemäß einer besonders ausgesuchten und qualitativ hochwer­ tig hergestellten Folie 18. Auf diese dielektrische Folie 18 wird sorgfältig eine Schicht 16 aus EL-Pigmentpaste (beispielsweise Phosphor genannt) aufgebracht. Auf diese EL-Pigment- Pasteschicht 16 wird in einem weiteren Arbeitsschritt eine Polyesterfolie mit einer transparenten, leitfähigen Schicht 14 zum Beispiel ITO (Indium-Tin -Oxide) aufgetragen, die an den Rändern auf der ITO Seite metallisiert ist und den einen Pol des "Kondensators" bildet. Die partielle Metallisierung besteht üblicher Weise aus Kupfer oder Chrom, um die Schicht über eine Metallverdichtung 12 in der nachfolgend beschriebe­ nen Weise kontaktieren zu können. Im Endzustand wird nämlich die Schicht 14 in die aus Fig. 2 ersichtliche Lage gebracht und bleibt dabei von durch die Schichten 16 und 18 völlig isoliert und kann Anschlussleitungen 24 und 26 aufnehmen, welche genügen Strom heran­ führen. An dieser geschützten Stelle können ohne größere technische Probleme die Strom­ zuleitungen für die Leuchtfolie angebracht werden. Bevor jedoch das Umlegen der Kante erfolgt, wird oben als letzte Schicht 10 eine transparente Deckfolie zum Beispiel aus Poly­ ester oder einem anderen geeigneten transparenten und schützenden Kunststoff aufgetra­ gen.

Dieser Schichtaufbau wird dann in einem weiteren Arbeitsschritt mit einer zweiten Folie oder einer schmelzenden Schicht 22 zusammenlaminiert, die selbst isoliert und über der zuvor eine partielle Metallisierung 20 (z. B. Kupfer, Aluminium, Chrom,) aufgebracht worden ist. An der insoweit fertig gestellten Leuchtfolie beliebiger Breite werden abschließend die seitlichen Ränder nach unten und teilweise nach innen umgeknickt und verschweißt, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Für diesen Zweck laufen die verschiedenen Schichten an den Rändern verschieden lang aus, um je nach Dicke der Schichten einen in sich geschlossenen Rand zu bilden, der gut abgekapselt ist Dies hat den Vorteil, dass die Leuchtfolie an den Kanten ins­ gesamt abgedichtet wird. Dennoch sind die Kontaktierungen der elektrischen Anschlüsse 24 und 26 problemlos möglich. Die kapazitiven Abstände bleiben erhalten und die seitlichen Abstufungen werden vermieden. Dadurch leuchtet die Leuchtfolie bis zu den Außenkanten. Nur die Dicke der beiden ungeknickten Schichten 10 und 14 leuchtet nicht mit, was jedoch gegenüber dem Stand der Technik vernachlässigbar ist.

Die Elektrolumineszensfolie besteht aus einer durchsichtigen oder durchscheinenden Kunst­ stofffolie 10, auf deren Innenseite eine elektrisch leitende Schicht 14 ist und somit eine Frontelektrode bildet. Zwischen einer Ausgangsfolie 18 als Dielektrikum befindet sich eine lichtemittierende Schicht 16 beispielsweise aus EL-Pigment, welche bei Anschluss an Wechselstrom hell leuchtet.

Die Gegenelektrode oder Rückenelektrode ist unterhalb der als Dielektrikum wirkenden Ausgangsfolie 18 als eine leitende Schicht 20 ausgebildet, die von einer isolierenden Be­ schichtung 22 abgeschlossen wird.

Die Beschichtung der Frontelektrode besteht bei einer Anwendung aus einer teilweise licht­ durchlässigen Metallisierung (mit und ohne ITO), so dass eine metallisch grau oder spie­ gelnde Oberfläche entsteht und erst bei Aktivierung der Leuchtschicht eine Schrift, ein Logo oder dgl. erscheint.

Gemäß einer weiteren beispielhaftgenannten Anwendung die wird Frontelektrode weiß durchscheinend oder farbig durchscheinend beschichtet und zeigt erst bei Aktivierung der EL-Lampe eine Schrift oder ein Logo. (Beispiele: Anzeigen in Flugzeugen für Toiletten, Gur­ tanzeigen,"No Smoking" usw.)

Die transparente Frontelektrode kann partiell kontaktierfähig metallisiert werden, z. B. an den Rändern, und dies nicht durch Beschichten oder Bedrucken, sondern durch direkte Me­ tallisierung beispielsweise durch Bedampfen.

Die Ausgangs-Kunststoff-Folie kann flächig partiell metallisiert sein. Diese Metallisierung kann in Streifen ausgebildet sein und abwechselnd die Pole eines Kondensators darstellen, d. h. die Pole des Kondensators liegen, im Gegensatz zum Sandwichkonzept beim Stand der Technik, nebeneinander.

Diese Streifen können als ineinandergreifende Leiterkammstruktur dargestellt werden, so dass die beiden Pole des Kondensators an den gegenüberliegenden Seiten der Folie kontaktiert werden können. Dadurch wird erreicht, dass die Frontelektrode nicht mehr kontaktiert werden muss.

Die partielle Metallisierung kann so ausgebildet sein, dass unterschiedliche Leuchtstär­ kenentstehen.

Für die Darstellung von bei Firmenlogos oder Fließbilder können beispielsweise durch spe­ zielle Ausbildung der partiellen Metallisierung technische und dekorative Leuchteffekte ent­ stehen. Bei diesen Effekten kann die Frontversiegelung aus einem elektrisch leitfähigen, transparenten Lack bestehen.

Zwischen der Ausgangsfolie mit Rückenelektrode und der EL-Pastenschicht kann eine partielle Farbschicht abgeordnet werden. Die Ausgangsfolie kann als dielektrische Schicht als Hintergrund zur Phosphorpaste verspiegelt oder eingefärbt oder an der Frontseite gefärbt sein.

Eine Besondere Ausgestaltung des neuen Herstellverfahrens besteht darin, dass die Phos­ phorpigmente parallel zur Oberfläche der Ausgangsfolie 18 ausgerichtet werden. Dadurch wird diffuses Streulichtes nach den Seiten zugunsten einer bessere Abstrahlung senkrecht zur Oberfläche vermieden. Diese Ausrichtung der EL-Pigmente geschieht durch entweder starke elektrische Felder oder durch magnetische Felder oder durch bestimmte Additive in der Paste oder durch eine besondere Auftragstechnik nämlich streichen oder quetschen oder schieben.

Die Pigmentierung kann auch durch ein Pulverauftragsverfahren geschehen und dies ge­ schieht dadurch, dass das Phosphorpigmentpulver auf eine klebende Schicht aufgestäubt wird oder das Phosphorpigmentpulver zusammen mit einem schmelzenden Harzpulver auf­ gestäubt wird. Es kann auch ein schmelzendes Harzpulver verwendet werden, was auf UV härtend eingestellt ist. Diese Aufstäubungsprozesse können im elektrostatischen Feld statt­ finden, wobei die Pigmente anschließend eingewalzt werden und diese dann mit elektrisch leitenden, transparenten Lack überlackiert werden.

Es kann auch ein Nassauftragsverfahren in der Art angewendet werden, dass die EL- Pigmentpasten kontinuierlich mit einer Maschine aufgebracht werden (gießen, rakeln, strei­ chen) oder die EL-Pigmentpasten ein heißschmelzendes Bindemittel beinhalten. Die EL-Pig­ mentpaste kann auch als Heißkleber zwischen Dielektrikum und Frontelektrode dienen oder das EL-pigment ist in ein langsam härtendes UV-Bindemittelsystem eingebettet.

Claims (17)

1. Verfahren zum Herstellen eines Schichtaufbaus für eine Elektrolumineszensfolie, aus transparentem Material und einer Leuchtstoffschicht zum Beleuchten oder Anzeigen von Bildern, Zeichen oder Schrift zwischen Front und Rückelektrode, dadurch ge­ kennzeichnet, dass beim Schichtaufbau der Elektrolumineszensfolie bei der dielektri­ schen Schicht (18) begonnen wird, wobei diese dielektrische Schicht (18) als dünne in einem technisch aufwendigen, hochwertigen Verfahren hergestellte Folie beliebiger Breite verwendet wird.

2. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Folie als dielektrischen Schicht (18) eine Leucht­ stoffschicht (16) als Frontelektrode mit einer Breite aufgetragen ist, die kürzer als die dielektrische Schicht (18) ist und oberhalb der Leuchtstoffschicht (16) eine elektrisch leitende durchsichtige Schicht (14) aufgetragen ist, die zumindest an einem Rand in einen verdichteten, schichtgleichen elektrische Leiter (12) übergeht, wobei diese leiten­ dende Schicht (14, 12) breiter als die Leuchtstoffschicht (16), aber schmäler als die Ausgangsfolie (18) aufgetragen wird, während eine durchsichtige obere Deckschicht (10) die Breite der Ausgangsfolie (18) hat.

3. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Folie als dielektrischen Schicht (18) ei­ ne partielle Metallisierung (20) als Gegenelektrode aufgetragen ist, welche mit einer isolierenden Beschichtung (22) abgedeckt wird, wobei die Breite der isolierenden Be­ schichtung (22) kleiner als alle anderen Schichten ist und die elektrisch leitendende Metallschicht (20) die Breite der leitendende Schicht (14, 12) hat.

4. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verschieden breiten Seitenräder aller oben lie­ genden Schichten (10, 14 mit 12, 16, 18 und 20) um die kürzeste Kante der isolierenden Beschichtung (22) ein- bzw. zweimal derart umgebogen werden, dass ein vollständiger Kantenabschluss aus isolierendem Material entsteht.

5. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Enden der leitenden Schichten (14 mit 12, 20) in dem vollständiger Kantenabschluss aus isolierendem Material axial kontak­ tierbar (24, 26) sind.

6. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Frontelektrode (16) partiell kontak­ tierfähig metallisiert wird, z. B. an den Rändern, und dies nicht durch Beschichten oder Bedrucken, sondern durch direkte Metallisierung mittels Bedampfen.

7. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Folie als dielektrischen Schicht (18) die Phos­ phorpigmente parallel zur Oberfläche ausgerichtet sind.

8. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Folie als dielektrischen Schicht (18) die Ausrichtung der Phosphorteile durch starke elektrische Felder oder magnetische Felder oder bestimmte Additive in der Paste oder besondere Auftragstechnik (streichen, quetschen, schieben) geschieht.

9. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Folie als dielektrischen Schicht (18) die Aufbringung der EL Pigmentteile trocken dadurch geschieht, dass das EL-Pigmentpulver auf eine kle­ bende Schicht aufgestäubt wird oder das EL-Pigmentpulver zusammen mit einem schmelzenden Harzpulver aufgestäubt wird oder das schmelzende Harzpulver UV härtend eingestellt ist und/oder dass diese Aufstäubungsprozesse im elektrostatischen Feld stattfindet und die Pigmente anschließend eingewalzt und diese dann mit elek­ trisch leitenden, transparenten Lack überlackiert werden.

10. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszensfolie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Folie als dielektrischen Schicht (18) die Aufbringung der EL-Pigmentteile nass dadurch geschieht, dass die EL-Pigmentpasten kontinuierlich mit einer Maschine aufgebracht werden (gießen, rakeln, streichen) oder die EL Pig­ mentpasten ein heißschmelzendes Bindemittel beinhalten oder die EL-Pigmentpaste als Heißkleber zwischen Dielektrikum und Frontelektrode dient oder das EL-pigment in ein langsam härtendes UV-Bindemittelsystem eingebettet ist.

11. Elektrolumineszensfolie gemäß Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtung der Frontelektrode (16) aus einer teilweise lichtdurchlässigen Me­ tallisierung (mit und ohne ITO) besteht, so dass eine metallisch grau oder spiegelnde Oberfläche entsteht und erst bei Aktivierung der Leuchtstoffschicht (16) eine Schrift, ein Logo oder dgl. erscheint.

12. Elektrolumineszensfolie gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung der elektrisch leitenden Schichten (14, 20) in Streifen ausgebildet ist und abwechselnd die Pole eines Kondensators darstellen, wobei die Pole des Konden­ sators nebeneinander liegen und die Streifen ineinandergreifende Leiterkammstruktur bilden, so dass die beiden Pole des Kondensators an den gegenüberliegenden Seiten der Folie kontaktiert werden.

13. Elektrolumineszensfolie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die parti­ elle Metallisierung so ausgebildet ist, dass unterschiedliche Leuchtstärken entstehen.

14. Elektrolumineszensfolie nach einem oder mehren der voraufgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass zwischen der Folie als dielektrischen Schicht (18) mit Rückenelektrode (20) und der EL-Pigmentpaste in der Schicht (16) eine partielle Farbschicht angeordnet ist.

15. Elektrolumineszensfolie nach einem oder mehren der voraufgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Folie als dielektrischen Schicht (18) eingefärbt ist.

16. Elektrolumineszensfolie nach einem oder mehren der voraufgehenden Ansprüche, da­ durch die Folie als dielektrischen Schicht (18) als Hintergrund zur Phosphorpaste ver­ spiegelt ist.

17. Elektrolumineszensfolie nach einem oder mehren der voraufgehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet, dass die Folie als dielektrischen Schicht (18) an der Frontseite gefärbt ist.