DE102018214374A1

DE102018214374A1 - Phosphoreszierendes etikett, verfahren zum beschreiben, löschen und wiederbeschreiben des etiketts

Info

Publication number: DE102018214374A1
Application number: DE102018214374.9A
Authority: DE
Inventors: Max Gmelch; Heidi Thomas; Sebastian Reineke; Felix Fries
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-02-27

Abstract

Es wird ein Etikett aufweisend ein Substrat und eine darauf angeordnete funktionale Schicht vorgeschlagen, wobei jeder Punkt der funktionalen Schicht selektiv lokal von einem nicht-phosphoreszierenden Zustand in einen phosphoreszierenden Zustand überführbar ist und die funktionale Schicht von dem phosphoreszierenden Zustand in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Punkt der funktionalen Schicht berührungslos von dem nicht-phosphoreszierenden Zustand in den phosphoreszierenden Zustand überführbar ist. Weiterhin wird ein Verfahren zum Beschreiben und Löschen des Etiketts vorgeschlagen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Das zu diesem Antrag führende Projekt wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) durch die Europäische Union mit dem Forschungs- und Innovations-Programm „Horizon 2020“ (Finanzhilfevereinbarung Nr. 67913 „BILUM“) gefördert.
Die Erfindung geht aus von optisch menschen- oder maschinenlesbaren Etiketten.
Etiketten finden im alltäglichen Leben an unzähligen Stellen Verwendung. Meist geht es darum, Informationen zu Sachen bereitzuhalten, beispielsweise Adressen auf Paketen, Inhaltsangaben auf Kartons oder Flaschen, Informationen über den Eigentümer oder einen vorgesehenen Standort von Sachen oder Aktenzeichen auf Handakten. Dabei werden entweder menschenlesbare Schrift oder Symbole oder maschinenlesbare Schrift wie Barcodes oder QR-Codes verwendet.
Dabei ist es nicht immer gewollt, dass die Etiketten jederzeit und von jedermann ausgelesen werden können. So könnten Informationen über Inhalt und Empfänger eines Paketes nicht für die Öffentlichkeit bestimmt sein. Weiterhin ist das Aufbringen herkömmlicher Etiketten auf optisch funktionalen Flächen meistens unerwünscht. So beeinträchtigt beispielsweise ein auf eine kleine Glasflasche aufgeklebtes Etikett die rasche optische Kontrolle des Füllstandes der Flasche oder ein auf ein Fenster geklebtes herkömmliches Etikett behindert zumindest teilweise den Durchblick durch das Fenster.
Ein weiteres Problem mit optisch lesbaren Etiketten ist, dass wenn diese einmal gedruckt sind, sie kaum mehr zu ändern sind. Ein Löschen der Information vom Etikett und ein Wiederbeschreiben des Etiketts sind üblicherweise nicht möglich. Ändert sich der mit einem Etikett beschriebene Inhalt einer Verpackung, so muss ein neues Etikett gedruckt und aufgebracht und das alte Etikett unlesbar gemacht oder von der Verpackung entfernt werden. Aber auch Informationen wie etwa über den letzten Benutzer einer Maschine, den Füllstand eines Behälters oder das Datum der letzten Kontrolle einer Vorrichtung müssen notwendigerweise ständig aktualisiert werden. Dabei ist das Neuerstellen von Etiketten, das Austauschen und Entsorgen von alten Etiketten auf Dauer sehr lästig, zeitkonsumierend, ökologisch bedenklich und teuer.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik genannten Nachteile zu vermeiden und ein Etikett bereitzustellen, welches nach einer Aktivierung auslesbar ist, welches flexibel in der Formgebung ist, welches im nichtaktivierten Zustand durchsichtig ausführbar ist und welches mit Informationen beschrieben, von welchem die Informationen wieder gelöscht und welches nach dem Löschen erneut mit Informationen beschrieben werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Etikett aufweisend eine funktionale Schicht, wobei jeder Punkt der funktionalen Schicht selektiv lokal von einem nicht-phosphoreszierenden Zustand in einen phosphoreszierenden Zustand überführbar ist und die funktionale Schicht von dem phosphoreszierenden Zustand in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Punkt der funktionalen Schicht selektiv berührungslos lokal von dem nicht-phosphoreszierenden Zustand in den phosphoreszierenden Zustand überführbar ist.
Damit ist es vorteilhaft möglich, das Etikett so zu beschreiben, dass es in Teilen phosphoreszierend ist und die phosphoreszierenden Teile Träger einer Information, beispielsweise eines QR-Codes, eines Logos oder ähnlichem sind. Das Beschreiben des Etikettes kann durch die Überführung der phosphoreszierenden Teile aus dem phosphoreszierenden Zustand in einen nicht-phosphoreszierenden Zustand wieder rückgängig gemacht, die Information also vom Etikett wieder gelöscht werden. Das Beschreiben und Löschen ist dabei mehrfach wiederholbar. Zudem ist das Substrat frei gestaltbar, insbesondere auch durchsichtig gestaltbar.
Phosphoreszierend bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung zur Phosphoreszenz anregbar. Aktivieren bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung zur Phosphoreszenz anregen. Phosphoreszenz ist die Eigenschaft eines Stoffes, nach einem Beleuchten mit Licht über einen längeren Zeitraum nachzuleuchten und entsteht dadurch, dass ein Stoff von einfallendem Licht angeregt wird und Elektronen des Stoffes von einem niedrigen Energieniveau, beispielsweise dem Grundzustand, auf ein höheres Energieniveau wechseln.
Übergänge zwischen Energieniveaus folgen dabei bestimmten Auswahlregeln. Es gibt Übergänge mit hohen Übergangswahrscheinlichkeiten, welche schnell erfolgen, und es gibt Übergänge mit niedrigen Übergangswahrscheinlichkeiten, welche langsam erfolgen. Bei der Phosphoreszenz folgt einer Anregung eines Elektrons über einen Übergang mit hoher Übergangswahrscheinlichkeit durch eine Interkombination ein Wechsel des Elektrons in einen langlebigen angeregten Zustand, von dem aus eine Abregung in den Grundzustand nur über Übergänge mit niedriger Übergangswahrscheinlichkeit beziehungsweise quantenmechanisch verbotene Übergänge möglich ist. Die radiative Abregung des Elektrons aus diesem langlebigen angeregten Zustand ist die Phosphoreszenz.
Punkt bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine örtlich ausgedehnte Stelle in der funktionalen Schicht. Die Summe aller Punkte ist die funktionale Schicht. Selektiv lokal überführbar bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Punkte einzeln gezielt überführbar sind. Das heißt, dass ein Punkt überführt werden kann, ohne dass ein weiterer Punkt überführt wird.
Denkbar ist, dass das Etikett ein Substrat aufweist. Denkbar ist dazu, dass die funktionale Schicht auf dem Substrat angeordnet ist. Denkbar ist weiterhin, dass das Substrat in einer Ebene angeordnet ist. Denkbar ist aber auch, dass das Substrat in einer nicht-ebenen Fläche angeordnet ist. Dazu weist das Substrat ein nicht-konstantes geometrisches Profil auf. Denkbar ist, dass die funktionale Struktur das gleiche geometrische Profil aufweist wie das Substrat. Ferner ist denkbar, dass das Substrat sauerstoffundurchlässig ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die funktionale Schicht ein erstes organisches Material und ein zweites organisches Material aufweist, wobei dem ersten organische Material ein Leuchtstoff zum Phosphoreszieren beigemischt ist und wobei das zweite organische Material bei Raumtemperatur in einem sauerstoffundurchlässigen Zustand ist.
Sauerstoff unterbindet in organischen Materialien die Phosphoreszenz. Bei organischen Verbindungen ist der Grundzustand üblicherweise ein Singulett-Zustand, in dem alle Elektronen gepaart sind. Ein phosphoreszierender Übergang bei organischen Stoffen ist beispielsweise der Übergang von einem angeregten Triplett-Zustand in den Grundzustand. Dieser Übergang ist quantenmechanisch „verboten“ und daher mit geringer Übergangswahrscheinlichkeit und langen Verweildauern der Elektronen im angeregten Triplett-Zustand verbunden. Sauerstoff, welcher gewöhnlich in einem Triplett-Zustand vorliegt, wechselwirkt mit den Elektronen im angeregten Triplett-Zustand und entvölkert diesen dadurch schnell. Somit entsteht kein langanhaltendes Nachleuchten. Durch einen Sauerstoffabschluss des ersten organischen Materials mit dem Leuchtstoff zum Phosphoreszieren durch das zweite organische Material kann der Einfluss von Sauerstoff aus der Umgebung der funktionalen Schicht ausgeschaltet werden. Der Leuchtstoff kann beispielsweise eine Dotierung sein. Beimischen kann im Sinne der vorliegenden Erfindung dotieren bedeuten.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste organische Material in einer unteren Schicht angeordnet ist und das zweite organische Material in einer oberen Schicht angeordnet ist, wobei die untere Schicht zwischen einem Substrat und der oberen Schicht angeordnet ist.
Durch die schichtweise Anordnung des ersten organischen Materials und des zweiten organischen Materials ist das erste organische Material durch das zweite organische Material und das Substrat sauerstoffdicht von der Umgebung abgeschlossen. Denkbar ist, dass das erste organische Material mittels Rotationsbeschichtung oder Strichauftragsverfahren oder Pipettieren oder Drucken oder Sprühbeschichtung auf das Substrat aufgebracht wird und/oder das zweite organische Material mittels Rotationsbeschichtung oder Strichauftragsverfahren oder Pipettieren oder Drucken oder Sprühbeschichtung aufgebracht wird. Denkbar ist weiterhin, dass das erste organische Material zum Aufbringen in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird. Vorstellbar ist, dass dazu das erste organische Material in Anisol, Chlorbenzen, Ethyllactat oder Wasser gelöst wird. Denkbar ist, dass das zweite organische Material ebenfalls zum Aufbringen in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird. Vorstellbar ist, dass das zweite organische Material in Anisol, Chlorbenzen, Ethyllactat oder Wasser gelöst wird. Vorzugsweise werden das erste organische Material und/oder das zweite organische Material nach dem Aufbringen getrocknet. Damit kann das Lösungsmittel kontrolliert verdampft werden. Denkbar ist, dass dies in einem Ofen oder auf einer Heizplatte geschieht.
Vorzugsweise weist die untere Schicht eine Schichtdicke zwischen 200 nm und 2000 nm, vorzugsweise zwischen 500 nm und 1500 nm, insbesondere von circa 900 nm auf und/oder weist die obere Schicht eine Schichtdicke von zwischen 500 nm und 50 µm auf. Denkbar ist, dass das Substrat aus dem zweiten organischen Material hergestellt ist. Dadurch ist vorteilhafterweise ein Schichtaufbau bestehend aus zwei äußeren Schichten aus dem zweiten organischen Material und einer von den beiden äußeren Schichten eingeschlossenen Schicht aus dem ersten organischen Material realisiert.
Weiterhin ist aber auch denkbar, dass das erste organische Material und das zweite organische Material ein Gemisch sind.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das die funktionale Schicht durch den Einfall von Licht einer ersten Charakteristik auf das erste organische Material von dem nicht-phosphoreszierenden Zustand in den phosphoreszierenden Zustand überführbar ist und/oder durch den Einfall von Licht einer zweiten Charakteristik auf die funktionale Schicht von dem phosphoreszierenden Zustand in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführbar ist und/oder durch das Einbringen von Wärme in die funktionale Schicht von dem phosphoreszierenden Zustand in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführbar ist.
Denkbar ist, dass das Licht der ersten Charakteristik auch geeignet ist, Phosphoreszenz anzuregen. Das Licht der ersten Charakteristik hat eine Wellenlänge von weniger als 700 nm, vorzugsweise weniger als 550 nm, besonders bevorzugt weniger als 460 nm. Vorzugsweise ist das Licht der zweiten Charakteristik IR-Licht.
Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, für das Licht der ersten Charakteristik und das für das Licht zum Anregen der Phosphoreszenz die gleiche Lichtquelle zu nehmen, wenn sich das Licht der ersten Charakteristik und das Licht zum Anregen der Phosphoreszenz nicht in der Wellenlänge, aber in der Intensität unterscheiden, das Licht zum Anregen der Phosphoreszenz also das Licht der ersten Charakteristik mit einer zweiten Intensität ist. Das Licht der ersten Charakteristik hat dann eine erste Intensität. Dabei ist die erste Intensität höher als die zweite Intensität. Denkbar ist, dass die erste Intensität 10-mal bis 100-mal größer, vorzugsweise 20-mal bis 90-mal größer, besonders bevorzugt 50-mal bis 80-mal größer und insbesondere circa 70-mal größer ist als die zweite Intensität. Denkbar ist, dass die erste Intensität zwischen 1 mWcm^-2 und 20 mWcm^-2, vorzugsweise zwischen 3 mWcm^-2 und 15 mWcm^-2, besonders bevorzugt zwischen 5 mWcm^-2 und 10 mWcm^-2 und insbesondere bei circa 7 mWcm^-2 liegt. Weiterhin ist denkbar, dass die zweite Intensität zwischen 0,01 mWcm^-2 und 1 mWcm^-2, vorzugsweise zwischen 0,05 mWcm^-2 und 0,5 mWcm^-2 und insbesondere bei circa 0,1 mWcm^-2 liegt.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste organische Material zum Binden von Sauerstoff durch den Einfall von Licht der ersten Charakteristik konfiguriert ist. Dies ermöglicht das Entfernen von Sauerstoff aus der funktionalen Schicht und ermöglicht so die Phosphoreszenz.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite organische Material durch den Einfall von Licht der zweiten Charakteristik und/oder das Einbringen von Wärme in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand überführbar ist. Damit ist es vorteilhaft möglich, Phosphoreszenz in der funktionalen Schicht durch Eintrag von Sauerstoff zu unterbinden. Denkbar ist, dass die funktionale Schicht so konfiguriert ist, dass bei dem Einfall von Licht der zweiten Charakteristik das erste organische Material erwärmt wird und die Wärme zum zweiten organischen Material transportiert wird. Denkbar ist weiterhin, dass durch diese Erwärmung das zweite organische Material in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand überführbar ist.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste organische Material Polymethylmethacrylat ist und/oder das zweite organische Material Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere enthält und/oder der Leuchtstoff N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine ist. Diese Materialien sind weit verbreitet, leicht zu verarbeiten und kostengünstig. Vorzugsweise ist dem ersten organischen Material zwei Gewichtsprozent N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine beigemischt.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Substrat eine Folie ist, wobei vorzugsweise die der funktionalen Schicht abgewandte Seite des Substrats selbstklebend oder magnetisch ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise das einfache Aufbringen des Etiketts auf zu etikettierende Gegenstände. Eine Folie ist dabei flexibel. Damit kann das Etikett auch auf unebenen Gegenständen aufgebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Folie durchsichtig ist. Dies ermöglicht ein völlig unaufdringliches Erscheinungsbild des Etiketts. Das Etikett kann so beispielsweise auf Fensterscheiben oder Bildschirmen angebracht werden und beeinflusst dabei deren Funktion nicht. Das ist besonders vorteilhaft bei zu etikettierenden Gegenständen, die kaum Fläche bieten, welche nicht optisch funktional ist.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Substrat eine Kunststoffplatte, vorzugsweise eine durchsichtige Kunststoffplatte, oder eine Metallplatte ist, wobei vorzugsweise die der funktionalen Schicht abgewandte Seite des Substrats selbstklebend oder magnetisch ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen mechanischen Schutz der funktionalen Schicht.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschreiben, Löschen und Wiederbeschreiben des Etiketts nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zum Beschreiben des Etiketts in einem Schreibvorgang berührungslos selektiv Punkte der funktionalen Schicht lokal vom nicht-phosphoreszierenden Zustand in den phosphoreszierenden Zustand überführt werden, wobei durch die Punkte ein phosphoreszierender Bereich gebildet wird, zum Löschen des Etiketts in einem Löschvorgang die funktionale Schicht im Wesentlichen vollständig in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführt wird und zum Wiederbeschreiben des Etiketts der Schreibvorgang durchgeführt wird.
Damit kann ein Etikett mit Informationen beschrieben, die Informationen vom Etikett gelöscht und das Etikett wiederbeschrieben werden. Der Vorgang ist nahezu beliebig wiederholbar. Weiterhin ermöglicht die gezielte teilweise Aktivierung der Phosphoreszenz in Form des phosphoreszierenden Bereiches das Erstellen geometrischer phosphoreszierender Muster. Damit ist es beispielsweise möglich, Informationen in Form von Schrift, Bildern, Logos, Codes, Piktogrammen, maschinenlesbarer Schrift, Bar-Codes, QR-Codes oder ähnlichem auf der Struktur zu hinterlegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass während des Schreibvorgangs der phosphoreszierende Bereich mit Licht der ersten Charakteristik beleuchtet wird, wobei vorzugsweise die funktionale Schicht teilweise so mit einer Maske abgedeckt wird, dass nur der phosphoreszierende Bereich beleuchtet wird und/oder die funktionale Schicht mit Licht der ersten Charakteristik von einem örtlich mäandrierend oder zeilenweise rasternden Lichtstrahl nur im phosphoreszierenden Bereich beleuchtet wird und/oder die funktionale Schicht dadurch nur im phosphoreszierenden Bereich beleuchtet wird, dass die funktionale Schicht mit einem Lichtstrahl mit einem Stahlprofil beleuchtet wird, wobei das Strahlprofil auf der funktionalen Schicht dem phosphoreszierenden Bereich entspricht.
Stahlprofil eines Lichtstrahls bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Intensität des auf die Oberfläche der Struktur einfallenden Lichtstrahls örtlich so stark variiert, dass die Intensität des Lichtstahls an Stellen mit hoher Intensität über einem Schwellenwert zur Ausführung einer Reaktion und an Stellen mit niedriger Intensität unter diesem Schwellenwert liegt. Die Reaktion kann beispielsweise das Überführen des Leuchtstoffs vom Singulett-Zustand des Leuchtstoffsin den angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffsoder das Erwärmen bis zum Überführen des zweiten organischen Materials vom sauerstoffundurchlässigen Zustand in den sauerstoffdurchlässigen Zustand sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Licht der ersten Charakteristik UV-Licht verwendet wird, wobei vorzugsweise Sauerstoff in einem Bindungsschritt an das erste organische Material gebunden wird, wobei vor dem Bindungsschritt vorzugsweise der Sauerstoff in einer Triplett-Triplett-Wechselwirkung mit dem Leuchtstoff von einem Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs in einen angeregten Singulett-Zustand des Sauerstoffs überführt wird, wobei der Leuchtstoff vor der Triplett-Triplett-Wechselwirkung von dem Licht der ersten Charakteristik von einem Singulett-Zustand des Leuchtstoffsin einen angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffsund anschließend durch Interkombination von dem angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffsin einen angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffsüberführt wird.
Der Leuchtstoff ist vorzugsweise organisch. Der Leuchtstoff liegt üblicherweise in einem nicht angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs, vorzugsweise dem Singulett-Grundzustand des Leuchtstoffs, vor. Das Licht der ersten Charakteristik überführt den Leuchtstoff in einen angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffsvon welchem die durch Interkombination in einen angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffsübergehen kann, welcher dann für eine Triplett-Triplett-Wechselwirkung mit dem Sauerstoff zur Verfügung steht.
Der Bindungsschritt ermöglicht auf vorteilhafte Weise das photochemische Deaktivieren des Sauerstoffs und macht so die Phosphoreszenz möglich. Der Sauerstoff liegt üblicherweise in einem Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs vor. Der Sauerstoff wird vorzugsweise in der Triplett-Triplett-Wechselwirkung mit dem Leuchtstoff des ersten organischen Materials vom Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs in einen angeregten Singulett-Zustand des Sauerstoffs überführt. Dieser angeregte Singulett-Zustand des Sauerstoffs ist hoch reaktiv. So kann der Sauerstoff im Bindungsschritt durch Oxidation des ersten organischen Materials gebunden werden.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass während des Löschvorgangs in die funktionale Schicht Wärme eingebracht wird, wobei vorzugsweise durch die Wärme das zweite organische Material von einem sauerstoffundurchlässigen Zustand in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand überführt wird.
Das zweite organische Material bildet im unerwärmten Zustand eine Sauerstoffbarriere, welche Sauerstoff vom ersten organischen Material fernhält und so Reduzierung des ungebundenen Sauerstoffs durch Oxidation des ersten organischen Materials ermöglicht. Die Wärme überführt das zweite organische Material von einem sauerstoffundurchlässigen Zustand in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand. Damit dringt Sauerstoff zum ersten organischen Material vor und unterbindet die Phosphoreszenz. Denkbar ist, dass das Erwärmen mittels eines Heizelementes durchgeführt wird.
Wird das Einbringen der Wärme in die funktionale Schicht beendet, so wird das zweite organische Material wieder in den sauerstoffundurchlässigen Zustand überführt.
Denkbar ist aber auch, dass während des Löschvorgangs durch Zuwarten Sauerstoff in die funktionale Schicht eingebracht wird. Durch Imperfektionen der funktionalen Schicht ist die durch das zweite organische Material gebildete Sauerstoffbarriere nicht perfekt, so dass über einen längeren Zeitraum Sauerstoff eindiffundieren kann.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärme durch Einstrahlen von Licht der zweiten Charakteristik eingebracht wird, wobei das Licht der zweiten Charakteristik vorzugsweise IR-Licht ist.
Dies ermöglicht ein berührungsloses Löschen der Informationen auf dem Etikett. Denkbar ist, dass dabei die funktionale Schicht teilweise so mit einer Maske abgedeckt wird, dass ein zu löschender Bereich beleuchtet wird und/oder die funktionale Schicht mit Licht der zweiten Charakteristik von einem örtlich mäandrierend oder zeilenweise rasternden Lichtstrahl nur im zu löschenden Bereich beleuchtet wird und/oder die funktionale Schicht dadurch nur im zu löschenden Bereich beleuchtet wird, dass die funktionale Schicht mit einem Lichtstrahl mit einem Stahlprofil beleuchtet wird, wobei das Strahlprofil auf der funktionalen Schicht dem zu löschenden Bereich entspricht.
Alle vorstehenden Ausführungen unter „Offenbarung der Erfindung“ gelten gleichermaßen für das erfindungsgemäße Etikett und das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Figurenliste

1 (a) - (b) zeigen schematische Ansichten des Etiketts und des Beschreibens des Etiketts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Schema des Beschreibens des Etiketts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Schema der Phosphoreszenz des phosphoreszierenden Bereichs des Etiketts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In 1 (a) ist eine schematische Ansicht des Etiketts 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Das Etikett 1 weist das Substrat 2 auf. Das Substrat 2 ist eine transparente Folie. Auf dem Substrat 2 ist in einer 900 nm dicken unteren Schicht das erste organische Material 3 aufgebracht. Das erste organische Material 3 besteht aus Polymethylmethacrylat (PMMA), welche circa zwei Massenprozent N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine beigemischt ist. Über der Schicht des ersten organischen Materials 3 ist in einer oberen Schicht das zweite organische Material 4 aufgebracht und enthält Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere. Das zweite organische Material 4 ist in einem normalen Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig und dient als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material 3 und der Umgebung des Etiketts 1.
In 1(b) ist schematisch das Beschreiben des Etiketts 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Das Etikett 1 wird teilweise von dem Licht der ersten Charakteristik 8 beleuchtet. Dazu wird das Etikett 1 gegenüber der Lichtquelle des Lichtes der ersten Charakteristik 8 teilweise mit einer Maske 7 abgedeckt. Das Licht der ersten Charakteristik 8 bestrahlt somit den phosphoreszierenden Bereich 5 des Etiketts. Der nicht-phosphoreszierende Bereich 6 des Etiketts 1 wird nicht vom Licht der ersten Charakteristik 8 bestrahlt.
In 2 ist ein Schema des Beschreibens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Das Licht der ersten Charakteristik 8 (nicht gezeigt) mit einer Wellenlänge von circa 365 nm induziert einen Übergang des Leuchtstoffsdes ersten organischen Materials 3 im phosphoreszierenden Bereich 5 des Etiketts 1 (siehe 1(b)) vom Singulett-Zustand des LeuchtstoffsS0 in einen angeregten Singulett-Zustand des LeuchtstoffsS1. Von diesem angeregten Singulett-Zustand des LeuchtstoffsS1 geht ein Teil des Leuchtstoffs über Interkombination 10 in einen angeregten Triplett-Zustand T1 über. Im ersten organischen Material 3 ist Sauerstoff 9 enthalten, welcher eine Phosphoreszenz 30 verhindert. Der Sauerstoff 9 befindet sich in einem Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs T0. In einer Triplett-Triplett-Wechselwirkung 11 gehen der Leuchtstoff aus dem angeregten Triplett-Zustand T1 des Leuchtstoffsin den Singulett-Zustand des LeuchtstoffsS0 und der Sauerstoff 9 vom Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs T0 in einen angeregten Singulett-Zustand des Sauerstoffs S1' über. Der Sauerstoff 9 ist in seinem Singulett-Zustand S1' hoch reaktiv, oxidiert das erste organische Material 3 und wird dabei gebunden (nicht gezeigt). Somit wird der in der unteren Schicht im phosphoreszierenden Bereich vorhandene Sauerstoff 9 effektiv deaktiviert. Das zweite organische Material 4 verhindert als Sauerstoffbarriere das Eindringen von zusätzlichem Sauerstoff von außen in die Schicht des ersten organischen Materials 3.
Der nicht-phosphoreszierende Bereich 6 wird nicht vom Licht der ersten Charakteristik 8 bestrahlt. Damit wird dort der Sauerstoff 9 nicht an das erste organische Material 3 gebunden und nicht deaktiviert.
In 3 ist ein Schema der Phosphoreszenz 30 des phosphoreszierenden Bereichs 5 des Etiketts 1 einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Für die Phosphoreszenz 30 wird die Maske 7 entfernt und zur Beleuchtung wird weiterhin das Licht der ersten Charakteristik 8 mit deutlich reduzierter Intensität genutzt (hier nicht gezeigt). Im phosphoreszierenden Bereich 5 wird dann weiterhin ein Übergang des Leuchtstoffsvom Singulett-Zustand des LeuchtstoffsS0 in den angeregten Singulett-Zustand des LeuchtstoffsS1 induziert. Von diesem angeregten Singulett-Zustand des LeuchtstoffsS1 aus kann der Leuchtstoff über Interkombination 10 in den angeregten Triplett-Zustand des LeuchtstoffsT1 übergehen. Der Übergang vom angeregten Triplett-Zustand des LeuchtstoffsT1 in den Singulett-Zustand des LeuchtstoffsT0 ist quantenmechanisch „verboten“ und damit hat der angeregte Triplett-Zustand des Leuchtstoffs T1 lange Lebenszeiten. Dennoch kommt es, verteilt über einen langen Zeitraum, auch nach Abschalten der Quelle des Lichtes der ersten Charakteristik 8, zu Übergängen von dem angeregten Triplett-Zustand des LeuchtstoffsT1 in den Singulett-Zustand des LeuchtstoffsS0, es entsteht Phosphoreszenz 30.
Da der Sauerstoff 9 im nicht-phosphoreszierenden Bereich 6 nicht deaktiviert ist, verhindert dieser hier die Phosphoreszenz 30 (siehe 1(b)). Somit phosphoresziert das Etikett 1 nur im phosphoreszierenden Bereich 5.
Bezugszeichenliste

1: Etikett
2: Substrat
3: Erstes organisches Material
4: Zweites organisches Material
5: Phosphoreszierender Bereich
6: Nicht-phosphoreszierender Bereich
7: Maske
8: Licht der ersten Charakteristik
9: Sauerstoff
10: Interkombination
11: Triplett-Triplett-Wechselwirkung
S0: Singulett-Zustand des Leuchtstoffs
S1: Angeregter Singulett-Zustand des Leuchtstoffs
S1': Angeregter Singulett-Zustand des Sauerstoffs
T0: Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs
T1: Angeregter Triplett-Zustand des Leuchtstoffs

Claims

Etikett (1) aufweisend eine funktionale Schicht, wobei jeder Punkt der funktionalen Schicht selektiv lokal von einem nicht-phosphoreszierenden Zustand in einen phosphoreszierenden Zustand überführbar ist und die funktionale Schicht von dem phosphoreszierenden Zustand in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Punkt der funktionalen Schicht berührungslos von dem nicht-phosphoreszierenden Zustand in den phosphoreszierenden Zustand überführbar ist.
Etikett (1) nach Anspruch 1, wobei die funktionale Schicht ein erstes organisches Material (3) und ein zweites organisches Material (4) aufweist, wobei dem ersten organischen Material (3) ein Leuchtstoff zum Phosphoreszieren beigemischt ist und wobei das zweite organische (4) Material bei Raumtemperatur in einem sauerstoffundurchlässigen Zustand ist.
Etikett (1) nach Anspruch 2, wobei das erste organische Material (3) in einer unteren Schicht angeordnet ist und das zweite organische Material (4) in einer oberen Schicht angeordnet ist, wobei die untere Schicht zwischen einem Substrat (2) und der oberen Schicht angeordnet ist.
Etikett (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die funktionale Schicht durch den Einfall von Licht einer ersten Charakteristik (8) auf das erste organische Material (3) von dem nicht-phosphoreszierenden Zustand in den phosphoreszierenden Zustand überführbar ist und/oder durch den Einfall von Licht einer zweiten Charakteristik auf die funktionale Schicht von dem phosphoreszierenden Zustand in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführbar ist und/oder durch das Einbringen von Wärme in die funktionale Schicht von dem phosphoreszierenden Zustand in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführbar ist.
Etikett (1) nach Anspruch 4, wobei das erste organische Material (3) zum Binden von Sauerstoff (9) durch den Einfall von Licht der ersten Charakteristik (8) konfiguriert ist.
Etikett (1) nach Anspruch 4, wobei das zweite organische Material (4) durch den Einfall von Licht der zweiten Charakteristik und/oder das Einbringen von Wärme in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand überführbar ist.
Etikett (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das erste organische Material (3) Polymethylmethacrylat ist und/oder das zweite organische Material (4) Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere enthält und/der Leuchtstoff N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine ist.
Etikett (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (2) eine Folie ist, wobei vorzugsweise die der funktionalen Schicht abgewandte Seite des Substrats (2) selbstklebend oder magnetisch ist.
Etikett (1) nach Anspruch 8, wobei die Folie durchsichtig ist.
Etikett (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (2) eine Kunststoffplatte, vorzugsweise eine durchsichtige Kunststoffplatte, oder eine Metallplatte ist, wobei vorzugsweise die der funktionalen Schicht abgewandte Seite des Substrats (2) selbstklebend oder magnetisch ist.
Verfahren zum Beschreiben, Löschen und Wiederbeschreiben des Etiketts (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei - zum Beschreiben des Etiketts (1) in einem Schreibvorgang berührungslos selektiv Punkte der funktionalen Schicht lokal vom nicht-phosphoreszierenden Zustand in den phosphoreszierenden Zustand überführt werden, wobei durch die Punkte ein phosphoreszierender Bereich (5) gebildet wird, - zum Löschen des Etiketts (1) in einem Löschvorgang die funktionale Schicht im Wesentlichen vollständig in den nicht-phosphoreszierenden Zustand überführt wird und - zum Wiederbeschreiben des Etiketts (1) der Schreibvorgang durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei während des Schreibvorgangs der phosphoreszierende Bereich (5) mit Licht der ersten Charakteristik (8) beleuchtet wird, wobei vorzugsweise die funktionale Schicht teilweise so mit einer Maske (7) abgedeckt wird, dass nur der phosphoreszierende Bereich (5) beleuchtet wird und/oder die funktionale Schicht mit Licht der ersten Charakteristik (8) von einem örtlich mäandrierend oder zeilenweise rasternden Lichtstrahl nur im phosphoreszierenden Bereich (5) beleuchtet wird und/oder die funktionale Schicht dadurch nur im phosphoreszierenden Bereich (5) beleuchtet wird, dass die funktionale Schicht mit einem Lichtstrahl mit einem Stahlprofil beleuchtet wird, wobei das Strahlprofil auf der funktionalen Schicht dem phosphoreszierenden Bereich (5) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei als Licht der ersten Charakteristik (8) UV-Licht verwendet wird, wobei vorzugsweise Sauerstoff (9) in einem Bindungsschritt an das erste organische Material (3) gebunden wird, wobei vor dem Bindungsschritt vorzugsweise der Sauerstoff (9) in einer Triplett-Triplett-Wechselwirkung (11) mit dem Leuchtstoff von einem Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs (T0) in einen angeregten Singulett-Zustand des Sauerstoffs (S1') überführt wird, wobei der Leuchtstoff vor der Triplett-Triplett-Wechselwirkung (11) von dem Licht der ersten Charakteristik (8) von einem Singulett-Zustand des Leuchtstoffs (S0) in einen angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs (S1) und anschließend durch Interkombination (10) von dem angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs (S1) in einen angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs (T1) überführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei während des Löschvorgangs in die funktionale Schicht Wärme eingebracht wird, wobei vorzugsweise durch die Wärme das zweite organische Material (4) von einem sauerstoffundurchlässigen Zustand in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Wärme durch Einstrahlen von Licht der zweiten Charakteristik eingebracht wird, wobei das Licht der zweiten Charakteristik vorzugsweise IR-Licht ist.