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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtmittels auf OLED-Basis, bei dem eine OLED-Beschichtung auf die Innenfläche eines als Träger dienenden formstabilen mindestens abschnittsweise zylindrischen, teilzylindrischen oder konischen Hohlkörpers aufgebracht wird, wobei man bei der Beschichtung mit einem Beschichtungselement in das Innere des zu beschichtenden Hohlkörpers hineinfährt, wobei man ein Beschichtungselement verwendet, welches einen Beschichtungskopf umfasst, von dem aus das Beschichtungsmittel etwa radial nach außen hin abgegeben wird.
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In der
EP 2 111 517 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtmittels auf OLED-Basis beschrieben, welches die Grundform einer herkömmlichen Glühbirne aufweist. Um den birnenförmigen Hohlkörper innenseitig mit einer OLED-Schichtenfolge zu beschichten, kann ein Beschichtungselement in den Hohlraum eingeführt werden, beispielsweise ein Sprühkopf, von dem aus das Beschichtungsmaterial in alle Raumrichtungen verteilt und gleichmäßig auf der zu beschichtenden Fläche niedergeschlagen wird. In dieser Druckschrift werden auch Leuchtmittel mit einer zylindrischen Geometrie beschrieben, wobei erwähnt wird, dass das Beschichtungsmittel durch Aufdampfen auf die innere Oberfläche des Hohlkörpers aufgebracht werden kann. Nähere Details zur Vorgehensweise bei der Herstellung werden jedoch nicht genannt.
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In der
DE 10 2008 048 829 A1 wird ein organisches optoelektronisches Bauteil beschrieben, bei dem es sich um ein Leuchtmittel mit einer zylindrischen Hülle handelt, die innenseitig mit einer strahlungsemittierenden Schichtenfolge beschichtet wird, welche auch eine Schicht mit einem organischen Material umfasst. Im Prinzip handelt es sich hier somit um ein Leuchtmittel auf OLED-Basis (auf Basis einer organischen LED) in der Grundform einer klassischen Leuchtstoffröhre. Die Schichtenfolge kann auf die Innenseite des zylindrischen Substratkörpers aufgebacht werden, indem ein Verteilerrohr mit Öffnungen in den Substratkörper eingefahren wird, welches an einen Verdampfer angeschlossen ist. Der Substratkörper kann beim Beschichten gedreht werden. Die Öffnungen sind in dem Verteilerrohr über dessen axiale Länge verteilt angeordnet. Das Beschichtungsmittel wird gleichzeitig aus mehreren Öffnungen des Beschichtungselements in eine Richtung abgegeben, wobei das Beschichtungselement selbst während dieser Abgabe des Beschichtungsmittels nicht in axialer Richtung bewegt wird.
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Die
DE 10 2004 046 590 A1 beschreibt ein Rotationsbeschichtungsverfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einem dünnen Film. Dabei wird ein flexibles Substrat in eine Trommel eingelegt und über ein pipettenartiges Zufuhrelement wird flüssiges Beschichtungsmittel auf die Fläche des flexiblen Substrats aufgebracht und aufgrund der Drehung der Trommel durch Fliehkraft auf der Substratoberfläche verteilt. Es wird weiterhin in dieser Schrift erwähnt, dass das Zufuhrelement während des Austretens der Beschichtungslösung in Richtung der Drehachse der Trommel bewegt werden kann. Das Verfahren ist für flexible Substrate vorgesehen, die für die Beschichtung eigens in eine formstabile Trommel eingelegt werden. Es wird hier nicht vorgeschlagen, formstabile zylindrische Substrate direkt zu beschichten. Die Schrift befasst sich zudem nicht mit der Herstellung von Leuchtmitteln in Form von innen beschichteten formstabilen Rotationskörpern. Die Erwähnung der Eignung dieses Verfahrens zur Herstellung von OLEDs bezieht sich auf herkömmliche flache OLEDs, bei denen sich die OLED-Beschichtung auf einem dünnen flexiblen Träger befindet. Wenn man auf diese Weise ein flexibles Substrat beschichtet, muss man dieses anschließend noch in einen formstabilen Körper einbringen, um ein Leuchtmittel der erfindungsgemäßen Art herzustellen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein für eine industrielle Serienfertigung geeignetes Verfahren der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei dem eine gleichmäßige homogene Innenbeschichtung des Hohlkörpers erhalten wird.
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Die Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass während des Beschichtungsvorgangs der Beschichtungskopf im Inneren des Hohlkörpers gleichmäßig in Richtung der Längsachse des Hohlkörpers verfahren wird. Die Innenfläche eines beispielsweise in einem Abschnitt oder über seine gesamte Länge etwa zylindrischen Hohlkörpers lässt sich auf diese Weise gleichmäßig und homogen beschichten. Das Beschichtungselement fährt während des Beschichtungsvorgangs vorzugsweise kontinuierlich durch den Hohlkörper, vorzugsweise etwa zentrisch und entlang der Längsachse des Hohlkörpers. Dabei wird das Beschichtungsmittel vom Beschichtungskopf aus radial nach außen hin abgegeben und schlägt sich auf der gekrümmten inneren Oberfläche des Hohlkörpers nieder.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Innenbeschichtung von mindestens abschnittsweise zylindrischen, also röhrenförmigen Hohlkörpern oder gegebenenfalls auch konisch geformten langgestreckten Hohlkörpern sowie auch teilzylindrisch geformten Hohlkörpern, wie beispielsweise hohlen Halbzylindern oder Körpern aus Zylindersegmenten.
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Grundsätzlich gibt es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zwei Alternativen. Entweder wird bei der Beschichtung das Beschichtungsmittel von dem Beschichtungskopf aus etwa radial in alle Raumrichtungen abgegeben. In diesem Fall ist nicht notwendig, das Substrat während des Beschichtungsvorgangs zu drehen.
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Oder bei der Beschichtung wird das Beschichtungsmittel von dem Beschichtungskopf aus etwa radial nur in bevorzugte Raumrichtungen abgegeben. Bei dieser Variante bestehen wiederum verschiedene Möglichkeiten. Entweder man beschichtet nur einen sektorförmigen Teilbereich des Substrats, welcher sich dort erstreckt, wo das nur in einer oder mehreren bevorzugten Raumrichtungen abgegebene Beschichtungsmittel sich niederschlägt. Oder aber man dreht das Substrat während des Beschichtungsvorgangs, wodurch man auch bei dieser Variante eine vollständige Beschichtung der Innenfläche ringsum erreichen kann. Dabei wird in allen Varianten der Beschichtungskopf bei der Abgabe des Beschichtungsmittels in Richtung der Längsachse des Hohlkörpers verfahren.
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Der vorgenannte Beschichtungskopf kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung beispielsweise ein Verdampferkopf, ein Verteilerkopf oder ein Sprühkopf sein. Es kann also ein zuvor verdampftes Medium gasförmig aus einem Verdampferkopf austreten und sich durch Sublimation auf der Oberfläche des Substrats niederschlagen. Es kann ein flüssiges Beschichtungsmittel von einem Sprühkopf aus auf die Oberfläche des Substrats gesprüht werden, wobei ein solches Beschichtungsmittel beispielsweise eine reine Flüssigkeit, ein Flüssigkeitsgemisch oder eine Lösung aus einem Lösungsmittel sein, in dem ein oder mehrere Feststoffe gelöst sind. Der Beschichtungskopf kann auch ein reiner Verteilerkopf sein, mittels dessen ein Beschichtungsmedium in Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion, beispielsweise eines Aerosols ausgebracht wird. Das Beschichtungsmedium kann bei der letztgenannten Variante beispielsweise ein unter Druck stehendes Medium sein, welches über eine Zuleitung dem Verteilerkopf zugeführt und von diesem dann ausgebracht wird.
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Vorzugsweise ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass man nur eine im Querschnitt segmentförmige Teilfläche eines röhrenförmigen oder röhrenähnlichen Hohlkörpers beschichtet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sieht das Verfahren vor, dass in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten gleiche oder jeweils unterschiedliche Beschichtungsmittel schichtweise nacheinander abgeschieden werden, um eine definierte Schichtenfolge auf dem Substrat zu erzeugen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Leuchtmittel auf OLED-Basis, hergestellt gemäß einem Verfahren der zuvor beschriebenen Art, wobei dieses Leuchtmittel die Form eines zylindrischen, röhrenförmigen, röhrenähnlichen oder kegelstumpfförmigen Hohlkörpers oder eines langgestreckten Hohlkörpers mit zylindersegmentförmigem Querschnitt aufweist, bei dem nur eine segmentförmige Teilfläche der Innenfläche mit einer OLED-Schicht oder OLED-Schichtenfolge beschichtet ist. Man kann auf diese Weise nur definierte Teilflächen der Innenfläche des Hohlkörpers für eine Lichtabgabe vorsehen, während andere Teilflächen unbeschichtet bleiben, um so beispielsweise ein Leuchtmittel mit einer gerichteten Lichtabstrahlung in nur bestimmte Raumsegmente zu schaffen.
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Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht eines zylindrischen Hohlkörpers, welcher mittels eines Verteilerkopfs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet wird;
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2 eine ähnliche schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht eines zylindrischen Hohlkörpers, welcher mittels eines Verteilerkopfs nach einer alternativen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet wird;
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3a eine schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht eines beispielhaften röhrenförmigen Körpers, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet wird;
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3b einen Querschnitt durch den beschichteten Hohlkörper von 3a;
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4a eine schematisch vereinfachte perspektivische Darstellung eines röhrenähnlichen Hohlkörpers, welcher eine andere geometrische Form aufweist und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet wird;
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4b einen Querschnitt durch den beschichteten Hohlkörper von 4a;
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5 einen Querschnitt durch einen Hohlkörper von 3a, welcher gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens nur in einem Teilbereich seiner Innenfläche beschichtet wurde;
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6 eine schematisch vereinfachte Ansicht eines beispielhaften Schichtaufbaus einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten OLED-Beschichtung.
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Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Diese zeigt ein stark schematisch vereinfachte perspektivische Ansicht eines zylindrischen Hohlkörpers 1, der beispielsweise in etwa die Form einer Leuchtstoffröhre hat, der aus einem weitgehend transparenten Substrat wie beispielsweise Glas besteht und der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren innenseitig mit einem OLED-Schichtaufbau zu beschichten ist. Dazu ist ein Verteilerkopf 2 vorgesehen, welcher wie in der Zeichnung durch den Pfeil angedeutet ist in axialer Richtung bezogen auf die Längsachse des Hohlkörpers, bevorzugt etwa mittig in den Hohlkörper hineingefahren wird. Bei der innenseitigen Beschichtung des Substrats gibt dieser Verteilerkopf 2 ein Beschichtungsmittel 3, beispielsweise in Dampfform, etwa radial nach außen hin ab, so dass es sich als homogene Beschichtung 4 auf der gekrümmten Innenfläche des Hohlkörpers abscheidet. Da der Verteilerkopf 2 während der Abgabe des Beschichtungsmittels 3 kontinuierlich und gleichmäßig in axialer Richtung durch den Hohlkörper 1 verfahren wird, wird die Innenfläche des Hohlkörpers nach und nach gleichmäßig in Längsrichtung entsprechend dem Verfahrweg des Verteilerkopfs 2 beschichtet.
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Wenn, wie dies bei einer möglichen Variante des Verfahrens vorgesehen ist, das Beschichtungsmittel von dem Verteilerkopf gleichzeitig radial in alle Raumrichtungen abgegeben wird, ist es nicht notwendig, das Substrat während der Beschichtung zu drehen.
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Man kann aber, so wie dies in 2 gezeigt ist, alternativ auch eine Abgabe des Beschichtungsmittels 3 von dem Verteilerkopf 2 aus nur in definierte Raumrichtungen vorsehen und gleichzeitig den Hohlkörper 1 um seine Längsachse drehen wie dies in 2 durch den Pfeil angedeutet wird, so dass man in diesem Fall auch eine allseitige gleichmäßige homogene Beschichtung des Hohlkörpers auf seiner gesamten Innenfläche erzeugt.
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3a zeigt perspektivisch in schematisch vereinfachter Darstellung eine mögliche geometrische Form eines Substrats, welches in dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet wird. Es handelt sich um eine etwa zylindrischen langgestreckten röhrenförmigen Hohlkörper 1, dessen zylindrische Innenfläche in diesem Beispiel vollständig, das heißt über den gesamten Umfang und bevorzugt auch über die gesamte axiale Länge beschichtet wurde mit einer bei OLEDs in aller Regel mehrschichtig aufgebauten Beschichtung 4, die in der Querschnittdarstellung gemäß 3b zu erkennen ist. Man sieht, dass sich hier die Beschichtung 4 über den gesamten inneren Umfang der Substratfläche des Hohlkörpers 1 erstreckt.
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Die 4a und 4b zeigen eine alternative Variante der Erfindung, bei der der Hohlkörper 1 eine andere geometrische Form aufweist. In diesem Fall handelt es sich um einen röhrenähnlichen langgestreckten Körper, der im Querschnitt in etwa die Form eines Halbzylinders aufweist. Ein solcher Hohlkörper 1 ist lässt sich ebenfalls in der zuvor geschilderten Weise innenseitig beschichten, indem ein Verteilerkopf in den Hohlkörper hineinfährt, Beschichtungsmittel radial nach außen hin abgibt und dabei gleichzeitig in Längsrichtung durch den Hohlkörper entlang seiner Längsachse verfährt. In diesem Beispiel genügt es, wenn die Abgabe des Beschichtungsmittels derart erfolgt, dass die gekrümmten Flächenanteile des röhrenförmigen Hohlkörpers innenseitig beschichtet werden, wobei dann die Lichtabgabe des Leuchtmittels nur in diesen Bereichen mit der Beschichtung 4 erfolgt. Die zu beschichtende Innenfläche ist in diesem Fall die Fläche eines Zylindersegments, im Querschnitt gemäß 4b gesehen entspricht die beschichtete Fläche einem Kreisbogen.
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5 zeigt einen weiteren Querschnitt durch einen zylindrischen Hohlkörper 1, wie er in 3a dargestellt ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 3b ist jedoch bei der Variante von 5 vorgesehen, dass sich die Beschichtung 4 nur über eine Teilfläche der zylindrischen Innenfläche des Hohlkörpers erstreckt, also über eine Zylindersegmentfläche, während der übrige Bereich der Innenfläche des Hohlkörpers unbeschichtet bleibt. Die lässt sich erreichen, indem bei der Beschichtung der Verteilerkopf, der in Richtung der Längsachse durch den Hohlkörper verfährt, das Beschichtungsmittel nur in demjenigen Raumwinkel abgibt, in dem die Beschichtung 4 erzeugt werden soll.
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Nachfolgend wird auf 6 Bezug genommen, die eine stark schematisch vereinfachte und vergrößerte Ansicht eines beispielhaften Schichtaufbaus einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten OLED-Beschichtung 4 zeigt. Hier ist nur eine Licht emittierende Schicht 24 gezeigt. Als oberste Schicht 35 kann eine Schicht zur Verkapselung, zum Beispiel eine Dünnschichtverkapselung oder eine Kleberfolie vorgesehen sein. Diese Verkapselungsschicht 35 kann aber auch entfallen, wenn es sich bei dem Substrat um einen geschlossenen Hohlkörper handelt, der nach außen hin luft- und sauerstoffdicht verschlossen ist, da dann die empfindlichen Schichten des OLED-Schichtaufbaus geschützt sind. An diese Schicht 35 schließt sich dann nach unten/außen hin eine Metallkontaktschicht 23 an. Danach folgt nach unten/außen hin eine Injektionsschicht 36, dann eine Ladungstransportschicht 37, auf die dann die Licht emittierende Schicht 24 folgt. Dann folgt eine zweite Ladungstransportschicht 37 auf der anderen Seite der Licht emittierenden Schicht 24, an die sich dann wieder eine Injektionsschicht 36 anschließt. Auf diese folgt eine bevorzugt transparente Elektrodenschicht 29, beispielsweise aus ITO (Indiumzinnoxid). Die gesamte Schichtanordnung wird auf einen transparenten Träger 30 aufgebracht, welcher zum Beispiel aus Glas oder Kunststoff bestehen kann. In den oben angeführten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei diesem transparenten Träger 30 um die gekrümmte Innenfläche eines zylindrischen oder röhrenförmigen Hohlkörpers (siehe 1, 2, 3a.) Da 6 nur schematisch den Schichtaufbau zeigen soll, ist zur Vereinfachung die Krümmung der Trägeroberfläche (Substrat) nicht dargestellt. Der Lichtaustritt erfolgt bei der zuvor unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Variante von dem Hohlkörper aus nach außen (in der Zeichnung 6 unten), wie dies durch den Pfeil angedeutet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- zylindrischer oder röhrenähnlicher Hohlkörper
- 2
- Verteilerkopf
- 3
- Materialdampf, Beschichtungsmittel
- 4
- homogene Beschichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2111517 B1 [0002]
- DE 102008048829 A1 [0003]
- DE 102004046590 A1 [0004]
