DE102009042795A1

DE102009042795A1 - Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzelements, Verwendung eines Drucklacks und Elektrolumineszenzelement

Info

Publication number: DE102009042795A1
Application number: DE200910042795
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Schlarb; Winfried Dr. Langenkamp
Original assignee: Schreiner Group GmbH and Co KG
Current assignee: Schreiner Group GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzelements (1, 1', 1'', 1''', 1''''). Es bedient sich dabei der Schritte: Bereitstellen (A) eines ersten Substrats (4) mit einer ersten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (5) und eines zweiten Substrats (6) mit einer zweiten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (9), wobei mindestens eines der beiden Substrate (4, 6) mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgebildet ist, Aufbringen (B) eines Drucklacks (7), in den Elektroluminophore (8) eingearbeitet sind, auf das erste Substrat (4), Aufkaschieren (C) des zweiten Substrats (6) mit Hilfe eines Drucklacks (7), Nachbehandlung (D) des Drucklacks (7), so dass dieser von einem niedrig viskosen bis flüssigen Ausgangszustand in einen hoch viskosen bis festen Endzustand überführt wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein Elektrolumineszenzelement (1, 1a, 1b, 1c, 1', 1'', 1''', 1'''') und die Verwendung eines Drucklacks (7) zur Herstellung desselben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzelements (im Folgenden: EL-Element), insbesondere eines anorganischen EL-Elements. Außerdem betrifft sie die Verwendung eines Drucklacks zur Herstellung eines EL-Elements sowie ein dem Herstellungsverfahren bzw. der Verwendung entsprechendes EL-Element.
Die Elektrolumineszenztechnologie (im Folgenden: EL) basiert im Wesentlichen auf der Anregung einer – meist gedruckten oder durch vollflächige Beschichtungsverfahren auf ein Substrat aufgebrachten – Leuchtschicht mit Elektroluminophoren mittels einer Spannung. Im Falle der anorganischen EL, die heute technisch einfacher beherrschbar ist als die EL auf Basis organischer Elektroluminophoren, wird eine Wechselspannung an zwei Elektrodenoberflächen angelegt, zwischen denen die Leuchtschicht angeordnet ist.
Wenn die anorganische EL auch technisch beherrschbarer ist als die organische, so ist dennoch eine Vielzahl von Einflussfaktoren bei der Herstellung anorganischer EL-Elemente zu beachten, um möglichst langlebige und in ihrer Leuchtwirkung homogen erscheinende Leuchtflächen zu erhalten:
Zum Ersten muss gewährleistet sein, dass die einzelnen Funktionsschichten eines EL-Elements, d. h. insbesondere die Leuchtschicht und die beiden Elektrodenoberflächen, die der Anregung der Leuchtschicht dienen, möglichst homogen sind. Eine gute Homogenität kann in der Regel dadurch gewährleistet werden, dass die Leuchtschicht und eine der beiden Elektrodenoberflächen drucktechnisch aufgebracht werden.
Zum Zweiten muss ein EL-Element eine möglichst hohe Durchschlagsfestigkeit aufweisen, d. h. es muss vermieden werden, dass die Spannung zwischen den beiden Elektrodenoberflächen so groß wird, dass ein elektrischer Kurzschluss mit Stromfluss durch die Leuchtschicht entsteht. Dies wird üblicherweise durch eine dielektrische Zusatzschicht erreicht, die zusätzlich zur Leuchtschicht zwischen den beiden Elektrodenoberflächen angeordnet wird. Auch diese Dielektrikumsschicht wird in der Regel drucktechnisch aufgebracht.
Diese Maßnahmen bedingen eine Reihe zeit- und materialaufwändiger Schritte, insbesondere Druckschritte, für die jeweils ein hohes Maß an Präzision gefordert ist. Daher ist selbst die Herstellung von EL-Standardaufbauten, bestehend aus (in der nämlichen Reihenfolge) Trägerfolie, erster Elektrodenschicht, Leuchtschicht, Dielektrikumsschicht und zweiter Elektrodenschicht, bereits mit mindestens zwei, meist drei einzelnen Druckschritten verbunden, oftmals gefolgt von einer Lamination eines den Verbund abschließenden Decklaminats.
Die DE 10 2007 016 401 A1 schlägt vor, eine Leuchtschicht zu verwenden, in der Elektroluminophore in ein Bindermaterial auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) eingebettet sind. Dasselbe Bindermaterial mit einer gewissen Feuchtigkeitsanreicherung kann dann auch als Dielektrikumsschicht verwendet werden. Dieses System bietet zwar einen gewissen Handlingsvorteil, dennoch ist es weiterhin notwendig, den Schichtaufbau in mehreren aufwändigen Druckverfahrensschritten zu realisieren.
Diese beschriebenen aufwändigen Herstellungsweisen stehen diametral dem Interesse entgegen, der EL ein möglichst breites Einsatzfeld zu erschließen und EL-Elemente in einer Vielzahl von Anwendungen einzuführen, in der sie aufgrund ihrer geringen Bauhöhe und ihrer homogenen Leuchtfläche an sich gewinnbringend verwendbar wären.
Die WO 2007/107591 A1 schlägt vor, eine elektrolumineszierende Haftklebemasse zu verwenden, die – beispielsweise auf einem Klebeband vorgehalten – später auf Bauteile o. ä. verklebt werden kann. Die Haftklebemasse kann vor dem Verkleben vernetzt werden, so dass sie zähflüssiger wird und einfacher vorzuhalten ist. Der Einsatz solcher Haftklebemassen muss jedoch als begrenzt angesehen werden, denn Haftklebemassen können sich unter zahlreichen Umwelteinflüssen, insbesondere bei höheren Temperaturen, wieder verflüssigen, wodurch beispielsweise das in der Etikettenindustrie als ”Klebstoffausbluten” bekannte Phänomen einer Verdrängung eines zu flüssigen Haftklebers über die Begrenzung eines Etiketts auftreten kann. Zudem sind Klebebänder mit EL-Haftklebemassen für viele speziellere Leuchteffekte kaum nutzbar: Eine bereichsweise Beleuchtung wird beispielsweise in den oben beschriebenen Verfahren typischerweise durch partiellen Druck eines EL-Drucklacks realisiert, was erhebliche Einsparungen beim Einsatz der sehr kostspieligen, weil aufwändig herzustellenden Elektroluminophore bedingt. Eine solche partielle Beschichtung ist bei einem Haftklebeband mit EL-Klebemasse kaum möglich, da sonst die Adhäsionswirkung partiell nicht gegeben wäre.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, wie EL-Elemente einfacher, effektiver und kostengünstiger hergestellt werden können und dennoch ein sehr breites Einsatzfeld derartig hergestellter EL-Elemente realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Verwendung eines Drucklacks gemäß Anspruch 14 sowie durch ein EL-Element gemäß Anspruch 15 bzw. gemäß Anspruch 16 gelöst.
Entsprechend umfasst ein Verfahren der eingangs genannten Art folgende Schritte, die in jeder geeigneten, praktisch realisierbaren Reihenfolge ablaufen können:

a) Bereitstellen eines ersten Substrats mit einer ersten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche und eines zweiten Substrats mit einer zweiten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche, wobei mindestens eines der beiden Substrate mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgebildet ist,
b) Aufbringen eines Drucklacks, in den Elektroluminophore eingearbeitet sind, auf das erste Substrat,
c) Aufkaschieren des zweiten Substrats mit Hilfe des Drucklacks,
d) Nachbehandlung des Drucklacks, so dass dieser von einem niedrig viskosen bis flüssigen Ausgangszustand in einen hoch viskosen bis festen Endzustand überführt wird.

Als erstes und/oder zweites Substrat eignen sich besonders folienartige Substrate, jedoch auch andere Trägergebilde wie beispielsweise Glas können Verwendung finden. Unter einem Substrat wird allgemein ein Trägergebilde verstanden, das aus einer oder mehreren Schichten aufgebaut ist, beispielsweise eine mehrschichtige (etwa eine koextrudierte) Folie oder eine Folie mit einer oder mehreren Beschichtungen. Ein Substrat kann also rein als Träger fungieren, jedoch auch zusätzliche Funktionen im Rahmen des Betriebs des EL-Elements inkorporiert haben, wie beispielsweise die Funktion einer Elektrodenschicht und/oder als Schutz vor Umwelteinflüssen. Bevorzugt ist, dass das Substrat mindestens hohe Wassersperreigenschaften, besonders bevorzugt auch hohe Wasserdampfsperreigenschaften aufweist, damit möglichst wenig Feuchtigkeit an die durch die Substrate umhüllte Drucklackschicht mit den feuchtigkeitsempfindlichen Elektroluminophoren gelangt. Weitere bevorzugte Eigenschaften der Substrate sind eine hohe Kratzfestigkeit, eine hohe elektrische Isolationswirkung zum Schutz vor Kontakt mit der jeweiligen Elektrodenoberfläche, eine hohe Licht-, insbesondere UV-Beständigkeit des Substrats und eine hohe Filterwirkung des Substrats zum Schutz der inneren Funktionsschichten des EL-Elements vor Strahlung, insbesondere vor UV-Strahlung.
Mindestens teilflächig weist jedes der beiden Substrate eine Elektrodenoberfläche auf, die beispielsweise als Beschichtung eines Trägers realisiert sein kann. Ein Träger kann auch selbst als Elektrode ausgebildet sein, so dass Substrat und Elektrode eins sind. Die Elektrodenoberfläche ist dann eine der beiden Flachseiten des Trägers. Die Elektrodenoberfläche muss sich nicht über die gesamte Fläche des Substrats erstrecken, sondern kann auch nur bereichsweise ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer strukturierten Elektrodenschicht, deren einzelne Schichtsegmente einzeln ansteuerbar sind, wodurch einzelne Teilbereiche des EL-Elements zu unterschiedlichen Zeiten und/oder mit unterschiedlichen Farbwirkungen beleuchtet werden können. Mindestens eines der beiden Substrate ist mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgebildet, so dass an diesen Stellen das durch die vom Drucklack und der Elektrodenoberfläche erzeugte Licht nach außen hin abgestrahlt werden kann. Um ein beidseitig leuchtendes EL-Element zu schaffen, sind beide Substrate mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgebildet.
Gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform weisen die Elektrodenoberflächen von ihrem jeweiligen Substrat aufeinander zu. Sie werden in diesem Falle also auf der der Drucklackschicht zugewandten Seite des jeweiligen Substrats angeordnet. Die Elektrodenoberflächen können dabei in direktem Kontakt mit dem Drucklack stehen oder es kann sich (mindestens) eine weitere Schicht zwischen einer Elektrodenoberfläche und dem Drucklack befinden, beispielsweise zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit des EL-Elements. In diesem Falle erfüllt eine solche Zwischenschicht eine der Funktionen eines Dielektrikums.
Gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass mindestens eine der Elektrodenoberflächen auf der der Drucklackschicht abgewandten Seite des jeweiligen Substrats angeordnet wird. Hierdurch kann zwar die Leuchtdichte leicht reduziert werden, auf der anderen Seite erfüllt dadurch das Substrat bzw. der Träger des Substrats gleichzeitig eine der Funktionen eines Dielektrikums, d. h. es wird wiederum die Durchschlagsfestigkeit erhöht, allerdings ohne Aufbringen einer eigens dafür vorgesehenen Zwischenschicht.
Die Erfindung umfasst entsprechend auch ein Elektrolumineszenzelement mit mindestens folgenden Schichten:

a) mindestens einem Substrat mit einer mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche,
b) einer Pigmentschicht, in die Elektroluminophore eingearbeitet sind,

Ein solches Elektrolumineszenzelement wird erfindungsgemäß hergestellt durch Bereitstellung von mindestens einem Substrat mit einer mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche und Anordnen einer Pigmentschicht, in die Elektroluminophore eingearbeitet sind, auf einer der Elektrodenoberfläche abgewandten Seite des Substrats.
Die Pigmentschicht kann dabei vorzugsweise wiederum als Drucklackschicht ausgebildet sein, sie kann jedoch auch anders, beispielsweise als durch Aufrakeln oder ähnliche Prozesse aufgebrachte Beschichtung realisiert sein. Auf der der Pigmentschicht abgewandten Flachseite des Substrats, d. h. der der Pigmentschicht gegenüberliegenden Seite, ist die Elektrodenoberfläche angeordnet, wodurch der Träger des Substrats wie ein Dielektrikum wirkt.
Ein solcher Aufbau kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass auf die Seite des Substrats, auf der keine Elektrodenoberfläche angeordnet ist, eine Pigmentschicht mit Elektroluminophoren gedruckt oder anderweitig aufgebracht wird und auf die (ausgehärtete) Pigmentschicht eine weitere Elektrodenschicht, zum Beispiel aus Silber oder aus organischem Leitlack aufgebracht wird. Je nach gewünschter Abstrahlrichtung des EL-Elements kann entweder die Elektrodenoberfläche des Substrats oder die weitere Elektrodenschicht transparent oder transluzent ausgebildet sein; bei Bedarf auch beide Elektroden. Weiterhin können auf beiden Seiten des EL-Elements zusätzliche Laminate zum Schutz vor Kurzschlüssen bzw. für Benutzer aufgebracht werden, beispielsweise Folienlaminate und/oder Kunststoffträger aus dickeren Materialien. Solche Träger können sowohl angeklebt als auch in einem Anspritzprozess fest mit dem EL-Element verbunden werden.
Gemäß einer ersten alternativen Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei beiden Substraten um denselben Aufbau bzw. dasselbe Material. Dadurch kann ein einziges Standardsubstrat zum Einsatz kommen, was den Betriebsaufwand und die Kosten zusätzlich reduziert. In einer solchen Ausführungsform wird Licht durch beide Substrate in beide Richtungen senkrecht zu den Flachseiten des EL-Elements emittiert: der Aufbau ist transluzent oder transparent.
Bei einer zweiten alternativen Weiterbildung wird nur ein transparentes oder transluzentes Substrat verwendet, während das andere Substrat opak ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch eine Metallschicht, etwa in Form einer Metallfolie, realisiert werden, die sowohl als Trägerschicht als auch als Elektrodenoberfläche dienen kann. Eine solche Metallfolie kann zum einen günstiger bereitgestellt werden als transparente elektrisch leitende Schichten, zum anderen reflektiert sie Licht, das von der Drucklackschicht in ihre Richtung emittiert wird, in die Gegenrichtung, so dass das Licht durch das transparente bzw. transluzente Substrat hindurch nach außen abgestrahlt werden kann.
Zur Verwendung im Kaschierprozess kommt ein gleichzeitig als Pigment- bzw. Leuchtschicht dienender Drucklack. Dieser zeichnet sich erstens durch einen niedrig viskosen bis flüssigen Ausgangszustand aus. Hierunter wird verstanden, dass es sich um ein mittels bekannter Beschichtungs- und Druckverfahren auftragbares, insbesondere mittels Siebdruck verdruckbares Material handelt, das in diesem Ausgangszustand nur eine geringe Haftung der beiden Substrate ermöglicht, d. h. eine Haftung bewirkt, die zur Bildung eines dauerhaften beständigen Verbunds nicht ausreicht. Zweitens ist der Drucklack in seinem bestimmungsgemäßen Endzustand hoch viskos bis fest. Die dadurch gebildete Schicht ist im Endzustand dazu geeignet, einen festen Verbund mit den beiden Substraten zu bilden.
Der Drucklack wird zum Zwecke der Herstellung einer Zusammenhaftung der beiden Substrate mit Hilfe einer geeigneten Nachbehandlungsmethode nachbehandelt. Je nach Art des Drucklacks ist diese bestimmungsgemäße Nachbehandlung unterschiedlich. Sie kann zum Beispiel in einer Nachvernetzung bestehen, einem Aushärten oder einem einfachen Trocknungsprozess. Als ”bestimmungsgemäß” wird dabei verstanden, dass der Drucklack gemäß seiner ihm materialmäßig immanenten Nachbehandlungsmethode behandelt wird. Der Drucklack wird also bewusst, d. h. zielgerichtet, in der Regel unter geeigneter Modifizierung der äußeren Einflüsse bzw. Parameter, einer Veränderung unterzogen. Dies erfolgt bevorzugt bis zum vollständigen Abschluss einer solchen Nachbehandlungsmethode, d. h. bis zu dem Punkt, an dem durch weitere Anwendung der Nachbehandlung keine weiteren Effekte der Erhöhung von Viskosität bzw. Erhöhung der Kohäsion und/oder Adhäsion mehr zu erwarten sind. Ein Trocknungsprozess eines wasserbasierten Drucklacks ist beispielsweise dann abgeschlossen, wenn die Feuchtigkeit im Drucklack zu mindestens 90%, bevorzugt bis nahezu 100% evaporiert ist.
Die Erfindung wendet sich also erstens ab von der aufwändigen Herstellungsweise von EL-Elementen mit Hilfe zahlreicher Druckschritte für die einzelnen Funktionsschichten. Vielmehr werden diese Schritte durch einen einfachen, leicht beherrschbaren Kaschierprozess ersetzt, wobei der Drucklack als Verbindungsmittel bei der Kaschierung eingesetzt wird. Dadurch können zahlreiche Prozessschritte und Raum für Maschinen eingespart werden. Im Endeffekt vereinfacht sich die Herstellung von EL-Elementen hierdurch radikal, so dass auch derartige Prozesse deutlich einfacher kontrollierbar sind und im Wesentlichen bekannte Prozessschritte, etwa aus der Etikettentechnologie verwendet werden können. Auch die Anforderungen an die Maschinentechnik sind somit erheblich reduziert.
Gleichzeitig kann die Qualität des Endprodukts tendenziell noch zusätzlich erhöht werden. Es ist nun nämlich möglich, wenige, qualitativ bekannt hochwertige Standardmaterialien zu verwenden, wie zum Beispiel zwei mit Indium-Zinnoxid besputterte transparente PET-Folien als erstes und zweites Substrat und einen geeigneten Drucklack, der sowohl als Pigmentschicht als auch als Kaschierlack dient. Somit sind außerdem sehr genau definierte Aufbauhöhen der einzelnen Schichten möglich, da in einem Kaschierprozess durch die elastischen Eigenschaften der Substrate eine näherungsweise gleiche Kraft auf den dazwischen liegenden Drucklack ausgeübt werden kann, der sich somit besonders gut auf einem Niveau zwischen den (bevorzugt sehr glatten) Elektrodenoberflächen einebnet. Aufgrund solcher hohen Genauigkeiten ist es zudem gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens eine Herstellung des EL-Elements unter Auslassung einer Ausbildung einer Dielektrikumsschicht möglich.
Weiterhin wendet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch davon ab, einen Haftklebstoff als Bindermaterial für Elektroluminophore zu verwenden. Was die WO 2007/107591 A1 und die Erfindung gemein haben, ist ein Kaschierprozess, also ein Aufbringen eines Substrats auf ein anderes Substrat. Dagegen ist die Art des Kaschierprozesses und vor allem die Materialwahl für den Kaschierprozess deutlich unterschiedlich; denn im eben genannten Stand der Technik wird auf eine direkte Klebewirkung der mit Elektroluminophoren versehenen Schicht gesetzt, während erfindungsgemäß ein Drucklack verwendet wird, dessen Eigenschaften sich deutlich von denen der Klebeschicht unterscheiden. Eine solche Klebeschicht ist erstens zähflüssiger als ein Drucklack. Sie kann dadurch nicht wie eben beschrieben derart gleichmäßig zwischen zwei Substraten verteilt werden wie beim erfindungsgemäßen Verfahren. Die Klebeschicht hat zweitens den Nachteil einer sofortigen Anfangshaftung, wohingegen ein Drucklack ”schwimmend” aufgebracht werden kann, so dass Korrekturen in der Lage der Substrate zueinander noch vorgenommen werden können. Eventuelle Schichtdickenschwankungen des Drucklacks gleichen sich wie oben beschrieben allein durch das Bestreben der Substrate, Biegespannung zu reduzieren, aus. Drittens kann ein Drucklack auch partiell verdruckt werden, so dass andere Bereiche, die keinen Drucklack mit Elektroluminophoren aufweisen, auch mit anderen Lacken, beispielsweise nicht zum Leuchten geeigneten Dekorlacken bzw. mit einfachen Kaschierlacken bedruckt werden können. Allgemein ist damit der Einsatzbereich von im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten EL-Elementen weitaus breiter, fast universell.
Die Erfindung betrifft daher auch die Verwendung eines Drucklacks, in den Elektroluminophore eingearbeitet sind, zum Kaschieren eines Substrats mit einer ersten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche und eines zweiten Substrats mit einer zweiten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche, wobei mindestens eine der beiden Elektrodenoberflächen mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgebildet ist, zur Herstellung eines Elektrolumineszenzelements, insbesondere eines anorganischen Elektrolumineszenzelements, durch Nachbehandlung des Drucklacks, so dass dieser von einem niedrig viskosen bis flüssigen Ausgangszustand in einen hoch viskosen bis festen Endzustand überführt wird.
Ein entsprechendes Elektrolumineszenzelement der eingangs genannten Art weist erfindungsgemäß mindestens folgende Schichten auf:

a) ein erstes Substrat mit einer ersten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche,
b) ein zweites Substrat mit einer zweiten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche, wobei mindestens eines der beiden Substrate mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgestaltet ist,
c) einen Drucklack, der durch eine Nachbehandlung, vorzugsweise im Zustand, in dem beide Substrate aufeinander kaschiert sind, in einen hoch viskosen bis festen Endzustand überführt ist, welcher Drucklack die beiden Substrate zu einem festen Verbund miteinander verbindet.

Der in seinen Endzustand überführte Drucklack erfüllt somit zwei Funktionen zugleich, wobei dadurch sowohl die Nachteile von Produkten der üblichen drucktechnischen Herstellung als auch die der EL-Schicht als Haftklebeschicht vermieden werden, während gleichzeitig ihre Vorteile mindestens gleichwertig wenn nicht gar verbessert erhalten bleiben: So ist der Drucklack die einzige Schicht, die in einem Beschichtungsverfahren (nicht einmal notwendigerweise einem Druckverfahren) aufgebracht ist, während sie aber die besonders stabile Bildung eines Gesamtverbunds des EL-Elements trotzdem ermöglicht. Es entsteht nach dem Kaschieren und Überführen des Drucklacks in seinen Endzustand, beispielsweise durch Erhärten, eine Funktionsschicht gleichmäßiger Höhe mit guter Kohäsion und Adhäsion bei gleicher Härte wie bei einem drucktechnisch hergestellten EL-Aufbau unter Verwendung desselben Drucklacks. Werden die beiden Substrate nach dem Überführen des Drucklacks in seinen Endzustand voneinander getrennt, kann sich die Verbindung zwischen Drucklack und einem Substrat lösen (Adhäsionsbruch) und/oder es kann Drucklack auf beiden Substraten zurückbleiben (Kohäsionsbruch). Entsprechend kann sich auch die Verbindung über einen Haftklebstoff öffnen. Ein Unterschied beider Materialien besteht darin, dass eine Verbindung über einen Drucklack gemäß der Erfindung nicht wieder anhaftet, wenn die Teile einmal voneinander getrennt wurden. Eine Haftklebeverbindung hingegen lässt sich mehrere Male öffnen und wieder klebend verbinden.
Entsprechend wird vorzugsweise ein Drucklack verwendet, der durch die Überführung in seinen Endzustand eventuell vorhandene haftklebende Eigenschaften verliert. Auf diese Weise kann eine deutlich höhere Kohäsion und Adhäsion des Materials erreicht werden.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können sowohl die Verwendung eines Drucklacks als auch das Elektrolumineszenzelement auch entsprechend den abhängigen Ansprüchen zum Herstellungsverfahren weitergebildet sein.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn ein Drucklack verwendet wird, der im Ausgangszustand eine Viskosität von höchstens 3000 Pascal-Sekunden (Pas), bevorzugt von höchstens 1000 Pas und besonders bevorzugt von höchstens 200 Pas aufweist. Diese Viskositätswerte beziehen sich – wie auch im Folgenden – auf mit Rotationsviskosimetern in üblicher Weise ermittelte Werte. Damit kann sichergestellt werden, dass der Drucklack auf der Elektrodenoberfläche gut verteilbar, beispielsweise verdruckbar, ist und zudem im Kaschierprozess eine Art ”Schwimm-Effekt” erzielt werden kann, durch den Unebenheiten in der aufgebrachten Schicht durch die Oberflächenspannung der Substrate geglättet werden. Zusätzlich kann so das zweite Substrat gegenüber dem ersten in der Fläche noch bewegt werden, ohne dass es zu Verwerfungen käme. Es ist bevorzugt, dass die Viskosität des Drucklacks im Ausgangszustand mindestens 10 Pas, besonders bevorzugt mindestens 20 Pas beträgt. Bei dieser Mindestgrenze der Viskosität kann der Drucklack besonders gut im bevorzugten Siebdruckverfahren aufgebracht werden: Wäre der Drucklack dünnflüssiger, so könnte die durch den Siebdruck vorteilhafterweise erreichbare im Vergleich zu anderen bekannten Druckverfahren höhere Schichtdicke nicht mehr erreicht werden.
Zudem ist es vorteilhaft, einen Drucklack zu verwenden, der im Ausgangszustand eine Klebkraft zwischen den beiden Substraten von höchstens 1 N pro 25 mm hervorruft, bevorzugt von höchstens 0,1 N pro 25 mm. Der Drucklack benetzt mindestens eines der beiden Substrate, so dass verhindert wird, dass der Drucklack vom jeweiligen Substrat abperlt und sich kein gleichmäßiger Film zwischen den Substraten ausbilden kann. Auch diese Materialauswahl stellt sicher, dass der oben beschriebene ”Schwimm-Effekt” besonders gut zum Tragen kommen kann.
Des Weiteren wird bevorzugt, dass ein Drucklack verwendet wird, der im Endzustand eine Viskosität im Bereich von mindestens 1000 Pas, bevorzugt von mindestens 10000 Pas aufweist. Mit diesen Viskositätswerten kann sichergestellt werden, dass eine ausreichende Festigkeit des Verbunds entsteht und das zuvor gewünschte ”Schwimmen” der beiden Folien im Endzustand des EL-Elements nicht mehr möglich ist. Eine gewisse Viskosität kann jedoch von Vorteil sein, um ein Produkt zu erhalten, das bei Biegebelastung nicht brüchig ist.
Es hat sich aus Gründen der Optimierung der Lichtausbeute als besonders effektiv herausgestellt, einen Drucklack zu verwenden, der einen Anteil von mindestens 30, bevorzugt mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 65 Gewichtsprozent an Elektroluminophoren aufweist. Dieser Anteil sorgt für eine besonders hohe Leuchtdichte, und es kann davon ausgegangen werden, dass trotz des einfacheren Aufbaus des erfindungsgemäßen EL-Elements im Vergleich zu einem EL-Element auf Basis mehrerer gedruckter Schichten (insbesondere mit Dielektrikumsschicht) eine hohe Leuchtdichte erzielbar ist.
Der Drucklack wird bevorzugt durch Einrühren von Elektroluminophoren, besonders bevorzugt mikroverkapselter Elektroluminophore, in ein Bindergemisch hergestellt. Bei den Elektroluminophoren handelt es sich vorzugsweise um ein zinksulfidisches Stoffgranulat.
Als Drucklack eignet sich insbesondere ein solcher, der als Bindermaterial ein Polymergemisch mit einem Anteil von mindestens 20 Gewichtsprozent, bevorzugt mindestens 30 Gewichtsprozent umfasst. Dieser Wert bezieht sich bevorzugt auf den Gewichtsprozentanteil im Ausgangszustand des Drucklacks. Durch diesen Gewichtsanteil kann eine ausreichende Stabilität des Endprodukts, d. h. des Drucklacks im Endzustand und damit des erfindungsgemäßen EL-Elements, garantiert werden.
Das Polymergemisch bzw. der Drucklack ist bevorzugt unter Lichteinstrahlung, besonders bevorzugt unter UV-Strahlung vernetzend bzw. aushärtend. Dadurch kann die Nachbehandlung besonders einfach und auch nach dem Kaschiervorgang durch Bestrahlung durch mindestens eines der Substrate hindurch durchgeführt werden. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht daher darin, dass der Drucklack nach dem Verbinden der beiden Substrate, vorzugsweise durch Bestrahlung, durch mindestens eines der beiden Substrate hindurch ausgehärtet wird. Diese Art der Kaschierung kann als ein Nasskaschieren verstanden werden, wobei die Bestrahlung bevorzugt mit UV-Licht erfolgt, jedoch auch anders vernetzende Bindermaterialien eingesetzt werden können. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beinhalten daher, dass als Drucklack ein thermisch aushärtender Lack verwendet wird und/oder ein Lack, der über eine zwei- oder mehrkomponentige Reaktion aushärtet.
Das Bindermaterial wird bevorzugt so gewählt, dass durch die Vernetzung eine duroplastische Schicht gebildet wird, im Gegensatz beispielsweise zu den gemäß der DE 10 2007 016 401 A1 verwendeten Materialien EVA bzw. PVB, die beide thermoplastische Eigenschaften aufweisen. Eine duroplastische Schicht als Endprodukt hat den Vorteil, dass die Schichten des EL-Elements auch unter hohen Temperaturen mechanisch stabil bleiben.
Als einfachste Ausführungsform des Verfahrens kann angesehen werden, das erste Substrat mit dem Drucklack zu beschichten und darauf das zweite Substrat zu kaschieren und den Drucklack auszuhärten. Um eine höhere Schichtdicke zu realisieren und/oder eine gewisse garantierte Mindestschichtdicke zu gewährleisten, kann jedoch gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Drucklack in einem ersten Schritt in einer ersten Teilportion flächig auf das erste oder das zweite Substrat aufgebracht, dabei ggf. mindestens teilweise ausgehärtet wird, und in einem zweiten Schritt in einer zweiten Teilportion aufgebracht wird. Die zweite Teilportion kann dabei auf die erste (vorzugsweise ausgehärtete) Teilportion aufgebracht werden oder auf das andere Substrat, auf das bisher noch keine Teilportion aufgebracht war. Durch das Aufbringen (und mindestens teilweise Aushärten) der ersten Teilportion des Drucklacks wird automatisch eine gewisse Grunddicke der Drucklackschicht hergestellt. Die zweite Teilportion dient dann dem restlichen Aufbau der Drucklackschicht und als Basis für das Verbinden der Substrate im Rahmen des Kaschierprozesses. Das komplette Aushärten der zweiten (und ggf. der ersten) Teilportion kann auch nach dem Aufbringen des anderen Substrats erfolgen, beispielsweise wie oben beschrieben durch UV-Härtung. Diese Weiterbildung dient im Wesentlichen der Qualitätssicherung, da eine garantierte Mindestschichtdicke der Drucklackschicht, die hier ohne größeren Kontrollaufwand automatisch erzielt werden kann, dazu führt, dass eine gewünschte Leuchtkraft auf jeden Fall erreicht werden kann. Eine Mindestschichtdicke verringert auch die Wahrscheinlichkeit von elektrischen Kurzschlüssen in dem EL-Element: Eine dickere Drucklackschicht kann eine Art Dielektrikum zwischen den beiden Elektrodenoberflächen bilden, wobei dieses Dielektrikum nicht als eigenständige Funktionsschicht entsteht, sondern durch den dielektrischen Effekt der Drucklackschicht selbst, die für die Herstellung einer ausreichend hohen Durchschlagfestigkeit eben diese Mindestschichtdicke benötigt. Das Aufbringen des Drucklacks in zwei Teilportionen umfasst auch das Aufbringen in mehr als zwei Teilportionen – insbesondere zum Erzielen größerer Schichtdicken der Drucklackschicht.
Was die Elektrodenoberflächen angeht, so ist bevorzugt, dass die erste und/oder die zweite Elektrodenoberfläche auf einen Träger des ersten und/oder des zweiten Substrats aufgedampft, aufgesputtert, aufgesprüht, beschichtet, gedruckt oder galvanisch abgesetzt wird. Dieses Aufbringen einer Elektrodenoberfläche erfolgt bevorzugt in einem eigenständigen Vor-Prozess, kann jedoch auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als ein bzw. mehrere Prozessschritte inline vor dem Kaschierverfahren erfolgen. Für die Elektrodenschichten eignen sich beispielsweise transparente leitfähige Oxidschichten, sogenannte TCOs (transparent conductive oxides) wie zum Beispiel Indium-Zinnoxid (ITO), leitende Polymerschichten wie zum Beispiel Polyethylendioxythiophen (PEDOT) und Polystyrolsulfonat (PSS) oder Metallschichten. Diese Elektroden können in eigenen Herstellprozessen vorbereitet werden, so dass optimale Prozessparameter (z. B. Bahngeschwindigkeiten) zur Herstellung geringer und gleichmäßiger Auftragsdicken benutzt werden können. Da es die Erfindung im Gegensatz zum drucktechnischen Aufbringen mehrerer unterschiedlicher Funktionsschichten erlaubt, auf beiden Seiten des Drucklacks Substrate zu verwenden, die bereits vorab eine Elektrodenoberfläche aufweisen, wird es möglich, deutlich genauere Schichtdicken aller Funktionsschichten des EL-Elements zu realisieren.
Zwischen Substrat und Drucklack können sich auch noch weitere Schichten befinden, insbesondere dielektrische Schichten, die die elektrische Durchschlagsfestigkeit des EL-Elements erhöhen. Zum Beispiel kann eine mehrschichtige Folie benutzt werden, in der eine Metallschicht beidseitig von Kunststoffschichten umschlossen ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine metallisierte Folie mit der metallisierten Seite nach außen zu verwenden.
Alternativ kann eine Elektrodenoberfläche auch dadurch realisiert sein, dass das Substrat einen leitfähigen Träger umfasst, beispielsweise eine Folie aus leitfähigem Polymer oder eine Metallfolie. Das so erzeugte EL-Element benötigt nicht unbedingt eine zusätzliche Dielektrikumsschicht, um ausreichend vor Durchschlägen geschützt zu sein.
Derartige Durchschläge erfolgen häufig dort, wo die Elektrodenoberfläche nicht glatt ist, sondern Spitzen aufweist. An diesen Stellen kommt es zum einen zu einem höheren elektrischen Feld, zum anderen sind meist die angrenzenden Schichten näherungsweise um das Maß dünner, das die Elektrodenoberfläche dicker ist. Es ist somit von besonderem Vorteil, möglichst glatte Elektrodenoberflächen bereitzustellen. Daher ist es bevorzugt, dass die erste und/oder die zweite Elektrodenoberfläche auf einen Träger des ersten und/oder des zweiten Substrat so aufgebracht wird, dass die erste und/oder die zweite Elektrodenoberfläche eine Rauheit von höchstens 5 μm, besonders bevorzugt von höchstens 1 μm aufweist. Eine maximale Rauheit von 5 μm bezieht sich dabei insbesondere bevorzugt auf gedruckte oder mittels flüssiger Beschichtungsverfahren aufgebrachte Elektrodenoberflächen wie Leitlacke, besonders Silber-Leitlacke. Dagegen wird insbesondere für aufgedampfte, aufgesputterte oder galvanisch abgesetzte Elektrodenschichten, beispielsweise für Indium-Zinnoxidschichten, eine maximale Rauheit von 1 μm bevorzugt. Als Basis der Messung der Oberflächenrauheiten wird entsprechend der DIN EN ISO 4287 verfahren. Zudem wird bevorzugt, dass die erste und/oder zweite Elektrodenoberfläche eine Dicke von höchstens 5 μm, besonders bevorzugt von höchstens 2 μm aufweist. Hierdurch sind erstens automatisch niedrigere Rauheitswerte und zweitens gleichmäßigere Ladungsverteilungen an den Oberflächen realisierbar.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Dickenschwankungen der leitenden Schichten gering sind. Zum einen führen ungleichmäßige Schichtdicken zu einer ungleichmäßigen Spannungsversorgung der Elektroluminophore und damit zu einer ungleichmäßigen Lichterzeugung; zum anderen ist die Transparenz der leitenden Schicht abhängig von der Schichtdicke, sodass eine unregelmäßig dicke leitende Schicht ein ungleichmäßiges Leuchtbild erzeugen wird. Daher wird vorzugsweise angestrebt, dass die erste und/oder die zweite Elektrodenoberfläche so auf einen Träger des ersten und/oder des zweiten Substrats aufgebracht wird, dass die erste und/oder die zweite Elektrodenoberfläche eine Dickenvarianz von maximal 20%, bevorzugt von maximal 10% aufweist.
Ein Vorteil und zugleich eine Eigenschaft des erfindungsgemäßen EL-Elements ist, wie oben erwähnt, dass eine von der Drucklackschicht separate Dielektrikumsschicht nicht zwingend notwendig ist, so dass Verfahrensschritte eingespart werden können. Mit anderen Worten: Das Verbinden der beiden Substrate wird bevorzugt ausschließlich mit Hilfe des Drucklacks durchgeführt. Mit der Dielektrikumsschicht fällt jedoch gleichzeitig auch diejenige Schicht weg, die üblicherweise dazu verwendet wird, eine Lichtreflexion zu erzeugen, die das von der Leuchtpigmentschicht – hier also der Drucklackschicht – erzeugte Licht auf der einem Benutzer abgewandten Seite des EL-Elements reflektiert und auf die transparente bzw. transluzente Vorderseite spiegelt, so dass ein Maximum an erzeugtem Licht auf der Vorderseite austritt. Diese Reflexionsschicht kann vorteilhafterweise im Rahmen der Erfindung dadurch hergestellt werden, dass eine der beiden Elektrodenoberflächen als Licht reflektierende Oberfläche ausgebildet wird. Eine solche reflektierende Oberfläche kann beispielsweise eine opake, spiegelnde Metallisierung aus Aluminium sein, sie kann jedoch auch einfach in Form einer Metallfolie als Substrat, etwa einer Aluminiumfolie ausgebildet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden noch einmal unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bauteile sind in den verschiedenen Figuren jeweils mit denselben Bezugsziffern versehen. Die Zeichnungen sind dabei reinschematische und nicht maßstäbliche Schnittdarstellungen; insbesondere sind Schichtdicken aus Anschaulichkeitsgründen stark vergrößert. Der Bereich der Elektrodenanschlüsse ist jeweils nicht dargestellt.
Es zeigen:
1a bis 1d schematische Schichtaufbauten von verschiedenen Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen EL-Elements,
2 eine schematische Prozessdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses,
3 eine schematische Blockdarstellung des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses in verallgemeinerter Form,
4a bis 4c schematische Schichtaufbauten von weiteren Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen EL-Elements.
1a zeigt ein EL-Element 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Substrat 4 und einem zweiten Substrat 6 sowie einer Drucklackschicht 7, in der Elektroluminophore 8 in ein Bindermaterial 10 eingearbeitet sind.
Das erste Substrat 4 umfasst einen ersten Träger 3 in Form einer transparenten Folie und eine erste Elektrodenoberfläche 5 in Form einer aufgesputterten transparenten Indium-Zinnoxidschicht. Das zweite Substrat 6 umfasst einen zweiten Träger 11, ebenfalls in Form einer transparenten Folie und eine zweite Elektrodenoberfläche 9, auch diese in Form einer aufgesputterten Indium-Zinnoxidschicht. Die beiden Elektrodenoberflächen 5, 9 weisen jeweils von den Trägern 3, 11 zueinander, d. h. sie befinden sich jeweils auf der dem jeweils anderen Substrat zugewandten Seite.
Die Drucklackschicht 7 liegt hier in einem Endzustand nach einer Nachbehandlung vor. Dies bedeutet, dass sie im vorliegenden Falle mittels UV-Bestrahlung vernetzt und dadurch ausgehärtet wurde. Bei dem zur Herstellung der Drucklackschicht 7 verwendeten Drucklack handelt es sich also um einen UV-härtbaren Drucklack mit Elektroluminophoren 8. Diese Elektroluminophore 8 sind mikroverkapselte Zinksulfid-Partikel, die aufgrund der Mikroverkapselung unempfindlicher gegen umgebende Feuchtigkeit sind. Die Drucklackschicht liegt in ihrem hier vorliegenden Endzustand als feste Schicht vor, d. h. sie ist vollständig ausgehärtet bzw. nicht viskos.
Es ist erkennbar, dass das EL-Element 1 im Endeffekt aus nur zwei Standardmaterialien aufgebaut ist, nämlich einer UV-Drucklackschicht 7 mit Elektroluminophoren 8, wie sie im Handel erhältlich ist und zweier gleichartiger Substrate 4, 6, wie sie ebenfalls standardmäßig im EL-Bereich verwendet werden, jedoch in der Regel nur auf einer Seite des Schichtaufbaus eines EL-Elements, während die zweite Elektrode drucktechnisch aufgebracht wäre und zudem eine separate Dielektrikumsschicht vorzufinden wäre. Der erfindungsgemäße Aufbau des EL-Elements 1 ist insofern deutlich einfacher und dennoch in seiner Funktionalität und Leuchtqualität sowie seiner Langlebigkeit mindestens vergleichbar, wenn nicht gar verbessert im Vergleich zum Stand der Technik. Ein weiterer Vorteil dieses Aufbaus besteht darin, dass Licht in beide Richtungen emittiert wird und dass der gesamte Schichtaufbau transluzent ist, da Licht nur in der Drucklackschicht 7 gestreut wird.
1b zeigt ein EL-Element 1' gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Substrat 4' und einem zweiten Substrat 12 sowie einer Drucklackschicht 7, in der Elektroluminophore 8 in ein Bindermaterial 10 eingearbeitet sind.
Das erste Substrat 4' umfasst einen ersten Träger 3 in Form einer transparenten Folie und eine erste Elektrodenoberfläche 5' in Form einer gedruckten organischen Leitlackschicht auf Basis einer Mischung aus PEDOT und PSS. Alternativ zu einer solchen Schicht aus PEDOT könnten auch andere leitfähige Polymere benutzt werden. Das zweite Substrat 12 besteht aus einer Aluminiumfolie; diese Folie 12 stellt damit die benötigte Elektrodenoberfläche zur Verfügung, gleichzeitig ist sie so dick, dass sie auch die mechanischen Aufgaben eines Trägers übernehmen kann.
Das EL-Element 1' ist im Wesentlichen aus drei Schichten aufgebaut, nämlich der UV-Drucklackschicht 7 und den zwei Substraten 4', 12. Ein Vorteil dieses Aufbaus ist die Reflexion des in die „falsche” Richtung emittierten Lichts durch die Metalloberfläche der Aluminiumfolie 12. Des Weiteren kann im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1a der Verzicht auf Indiumzinnoxid (ITO) einen Kostenvorteil bieten, da das Material für die organische Leitlackschicht 5' in der Regel kostengünstiger erhältlich ist als ITO. Drittens kann die anorganische Leitlackschicht 5' auch strukturiert aufgetragen werden, so dass eine gezielte elektronische Ansteuerung zur Beleuchtung von Teilbereichen des EL-Elements 1' einfach realisierbar ist.
1c zeigt ein EL-Element 1'' gemäß einer dritten Ausführungsform mit einem ersten Substrat 4 und einem zweiten Substrat 6 sowie einer Drucklackschicht 7, in der Elektroluminophore 8 in ein Bindermaterial 10 eingearbeitet sind.
Der Unterschied des EL-Elements 1'' zum EL-Element 1 gemäß 1a besteht lediglich in der Ausrichtung des zweiten Substrats 6, dessen Elektrodenoberfläche 9 nun auf der der Drucklackschicht 7 abgewandten Seite des Trägers 11 positioniert ist. Alle anderen Schichten sind prinzipiell gleich aufgebaut und daher auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Vorteil dieses Aufbaus besteht in der Isolationswirkung durch den Träger 11. Er wirkt als Dielektrikum analog zu einer gedruckten Dielektrikumsschicht – allerdings mit deutlich weniger Herstellungsaufwand. Durch die Positionierung des Trägers 11 zwischen der Elektrodenoberfläche 9 und der Drucklackschicht 7 können elektrische Kurzschlüsse zwischen den beiden Elektrodenoberflächen 5, 9 sehr effektiv verhindert werden.
1d zeigt ein EL-Element 1''' gemäß einer vierten Ausführungsform mit einem ersten Substrat 4 und einem zweiten Substrat 6 sowie einer Drucklackschicht 7, in der Elektroluminophore 8 in ein Bindermaterial 10 eingearbeitet sind.
Der Unterschied des EL-Elements 1''' zum EL-Element 1 gemäß 1a besteht lediglich in einer Dielektrikumsschicht 14 in Form einer Zwischenfolie, die zwischen der Drucklackschicht 7 und dem zweiten Substrat 6 angeordnet ist. Alle anderen Schichten sind prinzipiell gleich aufgebaut und daher auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Statt einer Zwischenfolie kann als Dielektrikumsschicht 14 auch beispielsweise eine elektrisch nicht leitende Druckschicht o. ä. verwendet werden.
Ein Vorteil dieses Aufbaus besteht darin, dass beispielsweise eine sehr dünne Dielektrikumsschicht 14 benutzt werden kann, wodurch die Helligkeit des EL-Elements 1''' besonders hoch ausfallen kann. Zugleich isoliert der Träger 11 (anders als im Ausführungsbeispiel gemäß 1c) das EL-Element 1''' elektrisch nach außen hin. Wenn eine Elektrodenoberfläche auf der Außenseite des Schichtaufbaus liegt (wie in 1b und 1c), kann – sofern dies bei der konkreten Anwendung überhaupt erforderlich ist – eine Isolation auf anderem Wege erreicht werden.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für ein EL-Element 1 bzw. ein konfektioniertes EL-Element 1''''.
Von einer ersten Rolle 13 wird das erste Substrat 4 durch Abwickeln bereitgestellt und über ein Siebdruckwerk 15, hier symbolisch dargestellt, durch zwei Druckwalzen 17, 19 beidseits des Substrats 4 geführt. Das Substrat 4 wird auf seiner einen Flachseite mit einem Drucklack 7 in einem Ausgangszustand vollflächig bedruckt. Auf den noch feuchten Verbund aus erstem Substrat 4 und Drucklack 7 wird von einer zweiten Rolle 21 das zweite Substrat 6 über zwei beidseitig angeordnete Laminierwalzen 23, 27 spiegelverkehrt zum ersten Substrat 4 zugeführt. Dies bedeutet, dass die beiden Elektrodenoberflächen 5, 9 auf den Trägern 3, 11 zu einander hin ausgerichtet sind. Dieser Verbund aus den beiden Substraten 4 und 6 und dem dazwischen liegenden, noch feuchten Drucklack 7 wird nun durch einen UV-Trockner 25 geführt, wo der Drucklack 7 mit UV-Strahlen 29 bestrahlt und so durch die Substrate 4, 6 hindurch vernetzt und ausgehärtet wird. Als Resultat liegt ein erfindungsgemäßes EL-Element 1 in Form einer Endlosfolie vor, die längs an einer Schneidemaschine 31 als Konfektioniereinheit in die richtige Bahnbreite gebracht wird. Die so konfektionierte EL-Folie 1'''' wird auf einer Rolle 37 aufgerollt, das Restmaterial 33 in Form eines Abzuggitters auf einer Abfallrolle 35. Anstatt eines Nachkonfektionierens der EL-Folie 1 mittels Längsschneiden kann auch ein Stanzvorgang zur Vereinzelung oder ein Querschneiden in Einzelbögen durchgeführt werden, je nach gewünschter Konfektionierung.
Als Drucklack 7 wird ein Lack mit den oben erwähnten vorteilhaften Druck- bzw. Viskositätseigenschaften im Ausgangszustand verwendet, der durch das UV-Härten in seinen Endzustand gebracht wird.
3 zeigt schematisch in einer Blockdarstellung den Ablauf des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens:
In einem ersten Schritt A werden die beiden Substrate 4, 6 bereitgestellt – dies erfolgt beispielsweise wie in 2 gezeigt durch Abrollen von Rolle. Im zweiten Schritt B wird auf das erste Substrat 4 der Drucklack 7 aufgebracht – in 2 ist dies drucktechnisch im Siebdruck realisiert. Im dritten Schritt C wird das zweite Substrat 6 auf das erste Substrat 4 mit Hilfe des die beiden Substrate 4, 6 verbindenden Drucklacks 7 aufkaschiert. Eine Nachbehandlung des Drucklacks 7 im vierten Schritt D ist in 2 als UV-Vernetzung realisiert.
In den 4a bis 4c sind weitere bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen EL-Elementen gezeigt, die zusammen mit der Ausführungsform in 1c die Gemeinsamkeit aufweisen, dass eine Elektrodenoberfläche auf der der Pigmentschicht mit den Elektroluminophoren abgewandten Seite eines Substrats angeordnet ist.
4a zeigt ein EL-Element 1a mit einem Substrat 6, das einen Träger 11 in Form einer Folie und eine Elektrodenoberfläche 9, hier aus transparentem Indiumzinnoxid umfasst. Auf der anderen Flachseite der Folie 11 ist eine Pigmentschicht 7' angeordnet, in die Elektroluminophore 8 – hier im Vergleich zu den 1a bis 1d in vergrößerter Form dargestellt – eingearbeitet sind. Der Übersichtlichkeit halber ist hier ein Bindermaterial nicht mit dargestellt. Es kann im vorliegenden Falle sowohl zur Ausbildung einer Drucklackschicht gemäß obiger Definition oder zur Ausbildung einer Haftklebstoffschicht, aber auch zur Ausbildung anderer fließfähiger und sich unter Nachbehandlung mindestens partiell verfestigenden Schichten ausgebildet sein. Über der Pigmentschicht 7' ist eine Elektrode 40 in Form einer aufgedruckten opaken Silberschicht aufgebracht.
Bei diesem Aufbau wird Licht durch die transparente Unterseite des EL-Elements 1a emittiert, da die Elektrode 40 spiegelnd wirkt und Licht nach unten abstrahlt. Wie beim Aufbau in 1c liegt der Vorteil dieser Ausführungsform unter anderem darin, dass der Träger 11 des Substrats als Dielektrikum wirkt. Er dient zugleich der Stabilität des Gesamtaufbaus, und die Herstellung des EL-Elements 1a wird dadurch besonders erleichtert, indem der Druck oder die Beschichtung einer eigenständigen Dielektrikumsschicht herkömmlicher Art (also einer flüssig aufgetragenen und dann gehärteten Schicht) wegfällt. Insbesondere garantiert die Verwendung einer Trägerfolie 11 als Dielektrikum auch eine sehr homogene Dicke des Dielektrikums, so dass lokale Schwankungen in den Lichtintensitäten über die Fläche reduziert bzw. minimiert werden können.
Der Aufbau des erfindungsgemäßen EL-Elements 1b in 4b unterscheidet sich von dem in 4a im Wesentlichen in zwei anders gearteten Schichtmaterialien: Hier ist die Elektrode 40' als transparenter organischer Leitlack, beispielsweise auf Basis von PEDOT/PSS, ausgebildet und die Elektrodenoberfläche 9 als opake Metallschicht. Daraus ergibt sich eine Lichtabstrahlung in Richtung nach oben, weil nun die Elektrodenoberfläche 9 das Licht reflektiert und die Elektrode 40' das Licht durchlässt. Ein Vorteil dieses Aufbaus im Vergleich zu dem bei 4a beschriebenen besteht in der sehr effektiven Lichtreflexion der Metallisierung im Vergleich zu einer gedruckten Silberschicht, die, wie anhand der Figuren unschwer erkennbar ist, aufgrund der darunter liegenden unebenen Pigmentschicht 7' selbst zahlreiche Unebenheiten aufweisen kann. Auch im Vergleich zu Bariumtitanat, das üblicherweise als Dielektrikums- und Reflexionsschicht eingesetzt wird, ist die Lichtausbeute hier größer. Die Vorteile durch Einsparung des gedruckten Dielektrikums sind analog zum vorher Gesagten.
4c zeigt einen Aufbau, der sich im Vergleich zu 4b im Wesentlichen wiederum in zwei Merkmalen unterscheidet: Zum einen ist der Träger 11' als sehr dünne Folie ausgeführt, denn sie braucht hier keine dauerhaft den Aufbau tragenden Eigenschaften aufweisen, wobei sie den Kräften in einem Druckprozess vorzugsweise standhält. Hält sie alleine dem Druck nicht stand, so muss während des Druckprozesses eine weitere, den Träger 11' stützende Folie oder ein anderes Substrat als Unterlage verwendet werden. Der Träger 11' dient im Endeffekt also in erster Linie der Funktion als Dielektrikum. Daher ist auf der anderen Seite der Elektrodenoberfläche 9 ein zusätzlicher Träger 39 in Form eines Kunststoffpanels aufgebracht, das beispielsweise klebtechnisch aufgebracht oder im Spritzgussverfahren angegossen worden sein kann. Dieses Kunststoffpanel stabilisiert das EL-Element 1c daher und schützt zudem die Elektrodenoberfläche 9 vor Kontakt nach außen.
Um die optimale Wirkung als Dielektrikumsschicht zu entfalten, ist die Folie 11' bevorzugt so ausgewählt, dass sie folgende Eigenschaften in sich vereint:

– eine hohe Durchschlagsfestigkeit zur elektrischen Stabilisierung,
– eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke,
– eine möglichst geringe Schichtdicke, um die Verluste an Betriebsspannung und damit an Lichtausbeute zu minimieren,
– zum selben Zweck eine hohe Permittivität und
– eine hohe Transmission von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich, um zu gewährleisten, dass das Licht, das in Richtung der Elektrodenoberfläche 9 gestrahlt wird, möglichst verlustfrei dorthin und von dort wiederum nach oben gelangen kann.

Diese Kriterien gelten als besonders bevorzugt auch im Rahmen der Ausführungsformen der 4a, 4b und 1c.
Analog kann in allen hier dargestellten Fällen der 4a bis 4c auch vorgesehen sein, über die Elektrode 40, 40' ein weiteres Schutzlaminat in Form einer Folie oder flüssig aufgetragenen Schutzschicht aufzubringen, um eine elektrische Isolierung auch in dieser Richtung zu gewährleisten.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend beschriebenen EL-Elementen und den Herstellungsprozessen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, die vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann das Herstellungsverfahren zahlreiche Zusatzschritte aufweisen und in anderer Form als der Rolle-zu-Rolle-Produktion erfolgen. Ebenso kann der Schritt des Konfektionierens weggelassen oder anders als durch Schneiden realisiert werden. Neben den in den 1a bis 1d bzw. 4a bis 4c beschriebenen Ausführungsformen kann außerdem durch Verwendung alternativer Schichten bzw. Schichtanordnungen sowie durch Hinzunahme weiterer Funktionsschichten und/oder durch Kombination der Ausführungsbeispiele miteinander eine Vielzahl von unterschiedlichen weiteren Ausführungsmöglichkeiten realisiert werden, die jedoch allesamt dem Bereich der Erfindung zugerechnet werden können. Außerdem schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Zudem kann eine Schicht auch – außer wenn explizit anders angegeben – als eine aus mehreren Teilschichten bestehende Schicht ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b, 1c, 1', 1'', 1''': EL(Elektrolumineszenz)-Element
1'''': konfektioniertes EL-Element
3: erster Träger/transparente Folie
4, 4': erstes Substrat
5, 5': erste Elektrodenoberfläche/Indium-Zinnoxidschicht
6: zweites Substrat
7: Drucklack(schicht)
7': Pigmentschicht
8: Elektroluminophore
9: zweite Elektrodenoberfläche/Indium-Zinnoxidschicht
10: Bindermaterial
11, 11': (zweiter) Träger/(transparente) Folie
12: zweites Substrat/Aluminiumfolie
13: erste Rolle
14: Dielektrikumsschicht/Zwischenfolie
15: Siebdruckwerk
17, 19: Druckwalzen
21: zweite Rolle
23, 27: Laminierwalzen
25: UV-Trockner
29: UV-Strahlung
31: Schneidemaschine/Konfektioniereinheit
33: Restmaterial
35: Abfallrolle
37: Rolle
39: zusätzlicher Träger/Kunststoffpanel
40, 40': Elektroden
A: Verfahrensschritt: Bereitstellen von Substraten
B: Verfahrensschritt: Aufbringen von Drucklack
C: Verfahrensschritt: Aufkaschieren des zweiten Substrats
D: Verfahrensschritt: Nachbehandlung des Drucklacks

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007016401 A1 [0006, 0039]
WO 2007/107591 A1 [0008, 0026]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 4287 [0044]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzelements (1, 1', 1'', 1''', 1''''), insbesondere eines anorganischen Elektrolumineszenzelements, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen (A) eines ersten Substrats (4) mit einer ersten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (5) und eines zweiten Substrats (6) mit einer zweiten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (9), wobei mindestens eines der beiden Substrate (4, 6) mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgebildet ist, b) Aufbringen (B) eines Drucklacks (7), in den Elektroluminophoren (8) eingearbeitet sind, auf das erste Substrat (4), c) Aufkaschieren (C) des zweiten Substrats (6) mit Hilfe des Drucklacks (7), d) Nachbehandlung (D) des Drucklacks (7), so dass dieser von einem niedrig viskosen bis flüssigen Ausgangszustand in einen hoch viskosen bis festen Endzustand überführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucklack (7) verwendet wird, der im Ausgangszustand eine Viskosität von höchstens 3000 Pas, bevorzugt höchstens 1000 Pas, besonders bevorzugt höchstens 200 Pas, aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucklack (7) verwendet wird, der im Ausgangszustand eine Klebkraft zwischen den Substraten von höchstens 1 N pro 25 mm hervorruft, bevorzugt von höchstens 0,1 N pro 25 mm.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucklack (7) verwendet wird, der im Endzustand eine Viskosität von mindestens 1000 Pas, bevorzugt von mindestens 10000 Pas, aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucklack (7) verwendet wird, der durch die Überführung in seinen Endzustand eventuell vorhandene haftklebenden Eigenschaften verliert.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucklack (7) verwendet wird, der als Bindermaterial (10) ein Polymergemisch mit einem Anteil von mindestens 20 Gewichtsprozent, bevorzugt mindestens 30 Gewichtsprozent, umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Drucklack (7) ein unter Licht aushärtender Lack verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucklack (7) nach dem Verbinden der beiden Substrate (4, 6), vorzugsweise durch Bestrahlung durch mindestens eines der beiden Substrate (4, 6) hindurch, ausgehärtet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucklack (7) in einem ersten Schritt in einer ersten Teilportion auf das erste (4) oder das zweite Substrat (6) aufgebracht wird und in einem zweiten Schritt eine zweite Teilportion aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (5) und/oder die zweite Elektrodenoberfläche (9) auf einen Träger (3, 11) des ersten (4) und/oder des zweiten Substrats (6) aufgedampft, aufgesputtert, aufgesprüht, beschichtet, gedruckt oder galvanisch abgesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (5) und/oder die zweite Elektrodenoberfläche (9) auf einen Träger (3, 11) des ersten (4) und/oder des zweiten Substrat (6) so aufgebracht wird, dass die erste (5) und/oder die zweite Elektrodenoberfläche (9) eine Rauheit von höchstens 5 μm, bevorzugt von höchstens 1 μm, aufweist
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (5) und/oder die zweite Elektrodenoberfläche (9) so auf einen Träger (3, 11) des ersten (4) und/oder des zweiten Substrats (6) aufgebracht wird, dass die erste (5) und/oder die zweite Elektrodenoberfläche (9) eine Dickenvarianz von maximal 20%, bevorzugt von maximal 10%, aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Elektrodenoberflächen (5, 9) als Licht reflektierende Oberfläche ausgebildet wird.
Verwendung eines Drucklacks (7), in den Elektroluminophore (8) eingearbeitet sind, zum Kaschieren eines ersten Substrats (4) mit einer ersten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (5) und eines zweiten Substrats (6) mit einer zweiten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (9), wobei mindestens eine der beiden Elektrodenoberflächen (5, 9) mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgebildet ist, zur Herstellung eines Elektrolumineszenzelements (1, 1', 1'', 1''', 1''''), insbesondere eines anorganischen Elektrolumineszenzelements, durch Nachbehandlung des Drucklacks (7) so, dass dieser von einem niedrig viskosen bis flüssigen Ausgangszustand in einen hoch viskosen bis festen Endzustand überführt wird.
Elektrolumineszenzelement (1, 1', 1'', 1''', 1''''), insbesondere anorganisches Elektrolumineszenzelement, mit mindestens folgenden Schichten: a) einem ersten Substrat (4) mit einer ersten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (5), b) einem zweiten Substrat (6) mit einer zweiten mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (9), wobei mindestens eines der beiden Substrate (4, 6) mindestens bereichsweise transparent oder transluzent ausgestaltet ist, c) einem Drucklack (7), in den Elektroluminophore (8) eingearbeitet sind und der durch eine Nachbehandlung in einen hoch viskosen bis festen Endzustand überführt ist, welcher Drucklack (7) die beiden Substrate (4, 6) zu einem festen Verbund miteinander verbindet.
Elektrolumineszenzelement (1'', 1a, 1b, 1c), insbesondere gemäß Anspruch 15, mit mindestens folgenden Schichten: a) mindestens einem Substrat (6) mit einer mindestens teilflächigen Elektrodenoberfläche (9), b) einer Pigmentschicht (7, 7'), in die Elektroluminophoren (8) eingearbeitet sind, wobei die Elektrodenoberfläche (9) auf einer der Pigmentschicht (7, 7') abgewandten Seite des Substrats (6) angeordnet ist.