EP1738614B1 - Mehrfarb-elektrolumineszenz-element - Google Patents

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EP1738614B1
EP1738614B1 EP05735675A EP05735675A EP1738614B1 EP 1738614 B1 EP1738614 B1 EP 1738614B1 EP 05735675 A EP05735675 A EP 05735675A EP 05735675 A EP05735675 A EP 05735675A EP 1738614 B1 EP1738614 B1 EP 1738614B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
electrode layer
multicolour
substrate
element according
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP05735675A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1738614A1 (de
Inventor
Manfred Hartmann
Wolfgang Perzlmeier
Oliver Narwark
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schreiner Group GmbH and Co KG
Original Assignee
Schreiner Group GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schreiner Group GmbH and Co KG filed Critical Schreiner Group GmbH and Co KG
Publication of EP1738614A1 publication Critical patent/EP1738614A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1738614B1 publication Critical patent/EP1738614B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H05B33/145—Arrangements of the electroluminescent material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
    • H05B33/28—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode of translucent electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a multicolor electroluminescent element.
  • Electroluminescent technology has recently become increasingly important. It allows the realization of almost any size, glare-free and shadow-free, homogeneous lighting surfaces. Power consumption and depth (on the order of one millimeter and below) are extremely low.
  • the typical application involves the backlighting of transparent films which are provided with captions and / or image motifs.
  • Electroluminescence is the direct luminescence excitation of luminescent pigments or luminophores by an alternating electric field.
  • Electroluminescence elements EL elements
  • EL elements Electroluminescence elements based on the so-called thick-film technology with inorganic luminescent pigments or luminophores and AC voltage excitation have largely become established.
  • thick-film EL elements are less expensive and thus less expensive to produce.
  • the luminescent pigments or luminophores are embedded in a transparent, organic or ceramic binder.
  • Starting materials are usually zinc sulfides which, depending on doping or co-doping and preparation process, produce different, relatively narrow-band emission spectra.
  • the center of gravity of the spectrum determines the respective color of the emitted light.
  • the exciting AC field usually has a frequency of a few hundred hertz, wherein the effective value of the operating voltage is often in a range of about 50 to 150 volts.
  • a higher luminance usually can be achieved, which is usually in the range of about 50 to about 200 candelas per square meter.
  • a frequency increase usually causes a color shift towards lower wavelengths. Both parameters must, however, be matched to one another in order to achieve a desired luminous impression.
  • ITO indium-tin-oxide electrodes
  • ATO antimony tin oxides, antimony tin oxide
  • conductive transparent polymer pastes can be used. At a thickness of about 5 to 20 microns such electrodes offer only lower transparency with high sheet resistance (up to 50 kOhm / square). However, they can be applied in a largely arbitrarily structured manner, even on structured surfaces. Furthermore, they offer a relatively good laminatability and limited deformability.
  • the lifetime of an EL element is limited. It depends above all on the height and frequency of the applied alternating voltage, but also on environmental influences, in particular the effect of moisture and UV radiation.
  • the lifetime of an EL element is usually stated as the half life of the luminescent pigments. This is the time after which the luminous density under the influence of the electric field has decreased by half the initial value under unchanged operating conditions. In practice, the luminance returns to around half of the original value in about 2000 to 3000 hours of operation.
  • the emission color of an EL element can be adapted to the desired color impression by a large number of possible measures. These include the doping and co-doping of the luminescent pigments, the mixture of two or more EL pigments, the addition of one or more organic and / or inorganic color-converting and / or color-filtering pigments, the coating of the EL pigment with organic and / or inorganic color-converting and / or color-filtering substances, the incorporation of dyes into the polymer matrix in which the luminescent pigments are dispersed and the incorporation of a color-converting and / or color-filtering layer or film into the structure of the EL element.
  • EL elements which are multicolored, i. depending on an external control can alternately light up in different colors.
  • Corresponding EL elements are referred to as multicolor electroluminescent elements.
  • Multicolor electroluminescent elements are among others EP-A-1045618 known. Therein a multi-colored EL lamp is described, in which different colors result from additive color mixing, in that at least two electroluminescent layers containing luminous pigments lying one above the other are driven correspondingly by means of at least three electrode layers.
  • the first electrode is produced for this purpose by vapor deposition of ITO on a PET substrate, whereas all other layers, including all other electrodes are produced by screen printing.
  • EP-A-0998171 describes a multilayer EL element with different patterns and many luminescent colors.
  • the first transparent electrode is produced by vapor deposition or sputtering on a PET film. All other electrodes are produced by printing of optically transparent pastes.
  • EP-A-0973358 For example, a multicolor EL element is known which has a plurality of light-transmitting electrode layers and a plurality of luminescent layers of different colors. Also according to this document, a printing technology multilayer structure is realized.
  • EP 1403329 discloses a multi-color EL device having a stack of luminescent layers on one side of the substrate.
  • electroluminophores must usually be expected with particle diameters of greater than 20 micrometers, typically between 20 and 35 micrometers and a broad particle size distribution. Therefore, luminous layer thicknesses of 40 to 60 microns are common.
  • coarse-grained pigments are dispersed in screen printing inks and applied in a multi-layered manner to a carrier substrate, then it is understandable that a very uneven surface results at usual fill levels of 65 to 75 percent by weight. The unevenness is caused on the one hand by the spread of the particle dimensions and on the other hand by the evaporation of solvent during the drying process.
  • this object is achieved by a multicolor electroluminescent element according to claim 1.
  • EL elements according to the invention thus differ from the prior art in that the electroluminescent capacitors each having an electroluminescent layer and two electrode layers are arranged on both sides of a film substrate.
  • the structure on a respective side of the film substrate is not more complex than that of a conventional single-color EL element.
  • Preferred embodiments of the multicolor EL element according to the invention can be designed according to claims 2-13.
  • multi-color EL elements according to the invention are manifold. Conceivable, for example, the backlight of ads with user-selectable illumination color, depending on the operating mode different colored lighting of multi-functional controls such as in the automotive sector, backlit with changing colors advertising displays etc. Very well, multi-color EL elements according to the invention are suitable for displaying switching operations (eg color change from "on” to "off") alternating control of the operating voltage on two different colored emitting EL capacitors). Through additive color mixing, a large number of different colors can be produced if the different electroluminescent capacitors can each be supplied with multistage or infinitely adjustable operating voltage.
  • an EL element according to the invention each having a front and rear electroluminescent capacitor, can be combined with a transparent, conventional EL element having only one electroluminescent capacitor.
  • one side of a film substrate can be provided with a construction containing the other side with two electroluminescent capacitors.
  • Fig. 1 is a purely schematic cross-sectional view of a section of a multi-color EL element according to the invention.
  • the area of the electrode connections is not shown.
  • the representation is not to scale; In particular, layer thicknesses are greatly increased for reasons of clarity.
  • the visible side, ie the Side in the direction of which light is to be emitted is in the drawing above.
  • the EL element has a transparent plastic film substrate 1, onto which a transparent first electrode layer 2 made of ITO is sputtered or vapor-deposited vakkumtechnisch back.
  • the materials suitable for the plastic film substrate 1, depending on the application, are diverse, for example polycarbonate (PC), polyalkylene terephthalates, polyamide (PA), polyacrylate, polymethacrylate, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (PUR), polyoxymethylene (POM), polyethylene (PE), Polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyimide (PI), polyetherimides (PEI), polyethers, polyether ketones (PEK), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVdF) or the like in the optically visible wavelength range have high transparency.
  • PC polycarbonate
  • PA polyalkylene terephthalates
  • PA polyamide
  • PMMA polyacrylate
  • PMMA polymethyl meth
  • the plastic film substrate 1 may also contain a dye and / or color-converting substances.
  • the substrate 1 can also consist of another, at least transparent, material than a plastic film.
  • the first electroluminescent layer 3 can be embodied as a cast or extruded film, but also as a screen printing layer or the like.
  • the representation of the Elektroluminophore 4 is purely schematic. In practice, efforts are made to approximate the spherical shape as possible particles. Electroluminophores are usually sensitive to moisture. Therefore, additional layers can be integrated, which take over the function of a moisture barrier or vapor barrier. However, these can largely be dispensed with in particular if microencapsulated electroluminophores 4 are used.
  • the microencapsulation is usually oxidic or nitridic, but also an organic microencapsulation or a diamond-like carbon encapsulation ("diamond-like carbon”) is conceivable.
  • the second electrode layer is (Back electrode layer) 6, which is insulated according to their the first electroluminescent layer 3 side facing away from the insulating layer 7.
  • the back electrode layer 6 can be produced, for example, by knife coating, roller coating, curtain coating, spraying or by printing (usually by screen printing) in the form of an intrinsically conductive polymer layer and / or a layer with metal oxides, for example indium tin oxides (ITO) or antimony tin oxides ( ATO).
  • ITO indium tin oxides
  • ATO antimony tin oxides
  • a silver-containing electrode layer is particularly suitable as a back electrode layer.
  • the insulating layer 7 may be a thin lacquer layer or the like, but in addition or instead an insulating plastic film may also be laminated.
  • the illustrated EL element has on its side facing away from the visible side of a self-adhesive coating 12, by means of which it can be easily attached to a variety of surfaces. In other ways of attachment, such as a clamp, the self-adhesive coating can of course be omitted.
  • a third electrode layer 8 of transparent conductive ink is applied to the plastic film substrate 1.
  • This may be a doped polythiophene (trade name Orgacon [registered trademark of the Agfa-Gevaert Group]).
  • Orgacon trade name Orgacon [registered trademark of the Agfa-Gevaert Group]
  • a multi-color EL element according to the invention can also be produced starting from a plastic foil substrate 1 sputtered or steamed on both sides with ITO.
  • the third electrode layer 8 is made of ITO.
  • the second electroluminescent layer 9 can also be designed as a film, screen printing layer or the like.
  • the fourth electrode layer 10 of transparent conductive ink e.g., a polythiophene
  • transparent conductive ink e.g., a polythiophene
  • the EL element may be partially opaque on the visible side, for example by means of an imprint or additionally provided cover elements in order to realize symbols, inscriptions, etc.
  • one or more of the electrode layers 2, 6, 8, 10 may also be provided on a partial area and / or in a segmental manner. Instead of a continuous surface then there are one or more partial surfaces, which each separately connected and thus can be activated individually.
  • one or both of the electroluminescent layers 5, 9 may also be provided in segments with electroluminophores 4 emitting different colors in order to achieve locally brightly colored areas.
  • the electrode layers 2, 6, 8, 10 via so-called bus bars, i.
  • bus bars i.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element.
  • Die Elektrolumineszenztechnologie hat in jüngster Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Sie ermöglicht die Realisierung beinahe beliebig großer, blend- und schattenfreier, homogener Leuchtflächen. Dabei sind Leistungsaufnahme und Bautiefe (in der Größenordnung eines Millimeters und darunter) äußerst gering. Zu den typische Anwendung gehört neben der Hintergrundbeleuchtung von monochromen Flüssigkristall-Displays die Hinterleuchtung von transparenten Filmen, welche mit Beschriftungen und/oder Bildmotiven versehen sind.
  • Unter Elektrolumineszenz (kurz: EL) versteht man die direkte Lumineszenzanregung von Leuchtpigmenten bzw. Luminophoren durch ein elektrisches Wechselfeld. Weitgehend durchgesetzt haben sich Elektrolumineszenz-Elemente (kurz: EL-Elemente) auf Basis der sogenannten Dickschichttechnologie mit anorganischen Leuchtpigmenten bzw. Luminophoren und Wechselspannungsanregung. Gegenüber Dünnfilm-EL-Elementen sind Dickschicht-EL-Elemente weniger aufwendig und somit kostengünstiger in der Herstellung.
  • Die Leuchtpigmente bzw. Luminophore sind in ein transparentes, organisches oder keramischen Bindemittel eingebettet. Ausgangsstoffe sind meist Zinksulfide, welche in Abhängigkeit von Dotierung bzw. Co-Dotierung und Präparationsvorgang unterschiedliche, relativ schmalbandige Emissionsspektren erzeugen. Der Schwerpunkt des Spektrums bestimmt die jeweilige Farbe des emittierten Lichtes.
  • Das anregende Wechselspannungsfeld besitzt in der Regel eine Frequenz von einigen hundert Hertz, wobei der Effektivwert der Betriebsspannung häufig in einem Bereich von etwa 50 bis 150 Volt liegt. Durch Erhöhung der Spannung läßt sich in aller Regel eine höhere Leuchtdichte erzielen, welche üblicherweise in einem Bereich von ungefähr 50 bis etwa 200 Candela pro Quadratmeter liegt. Eine Frequenzerhöhung bewirkt in der Regel eine Farbverschiebung hin zu niedrigeren Wellenlängen. Beide Parameter müssen jedoch aufeinander abgestimmt werden, um einen gewünschten Leuchteindruck zu erzielen.
  • Grundsätzlich bieten sich bei der Herstellung herkömmlicher Dickfilm-EL-Elemente mit Wechselspannungsanregung vor allem zwei Arten von Elektroden an. Zum einen sind dies im Vakuum auf Kunststoffolien gesputterte oder aufgedampfte Indium-Zinn-Oxid-Elektroden (Indium-Tin-Oxide, ITO). Sie sind sehr dünn (einige 10 nm) und bieten den Vorteil einer hohen Transparenz bei einem relativ geringen Flächenwiderstand (ca. 60 bis 600 Ohm/square). Zum anderen können Druckpasten mit ITO oder ATO (Antimon-Tin-Oxide, Antimon-Zinn-Oxid) oder leitfähige transparente Polymerpasten verwendet werden. Bei einer Dicke von ca. 5 bis 20 µm bieten derartige Elektroden nur geringere Transparenz bei hohem Flächenwiderstand (bis 50 kOhm/square). Sie sind jedoch weitgehend beliebig strukturiert applizierbar, und zwar auch auf strukturierten Oberflächen. Ferner bieten sie eine relativ gute Laminierbarkeit sowie eingeschränkte Verformbarkeit.
  • Die Lebensdauer eines EL-Elements ist begrenzt. Sie hängt vor allem von Höhe und Frequenz der angelegten Wechselspannung ab, darüberhinaus jedoch auch von Umwelteinflüssen insbesondere Einwirkung von Feuchtigkeit und UV-Strahlung. Angegeben wird die Lebensdauer eines EL-Elements üblicherweise als Halbwertszeit der Leuchtpigmente. Das ist die Zeit, nach welcher die Leuchdichte unter Einfluß des elektrischen Feldes bei unveränderten Betriebsbedingungen um die Hälfte des Anfangswertes abgenommen hat. In der Praxis geht die Leuchtdichte innerhalb etwa 2000 bis 3000 Betriebsstunden auf die Hälfte des ursprünglichen Werts zurück.
  • Die Emissionfarbe eines EL-Elements kann durch eine Vielzahl möglicher Maßnahmen an den gewünschten Farbeindruck angepasst werden. Hierzu gehören die Dotierung und Co-Dotierung der Leucht-Pigmente, die Mischung von zwei oder mehreren EL-Pigmenten, der Zusatz von einem oder mehreren organischen und/oder anorganischen farbkonvertierenden und/oder farbfilternden Pigmenten, die Beschichtung des EL-Pigments mit organischen und/oder anorganischen farbkonvertierenden und/oder farbfilternden Substanzen, die Beimengung von Farbstoffen in die Polymermatrix, in welcher die Leuchtpigmente dispergiert sind, sowie der Einbau einer farbkonvertierenden und/oder farbfilternden Schicht bzw. Folie in den Aufbau des EL-Elements.
  • Häufig besteht das Bedürfnis nach EL-Elementen, welche mehrfarbig, d.h. in Abhängigkeit einer externen Steuerung wechselweise in unterschiedlichen Farben leuchten können. Entsprechende EL-Elemente werden als Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Elemente bezeichnet.
  • Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Elemente sind unter anderem aus EP-A-1045618 bekannt. Darin wird eine vielfarbige EL-Lampe beschrieben, bei welcher sich durch additive Farbmischung unterschiedliche Farben ergeben, indem mindestens zwei übereinander liegende, Leuchtpigmente enthaltende Elektrolumineszenz-Schichten mittels mindestens drei Elektrodenschichten entsprechend angesteuert werden. Die erste Elektrode wird hierfür mittels Aufdampfen von ITO auf ein PET-Substrat erzeugt, wohingegen alle weiteren Schichten, also auch alle weiteren Elektroden, mittels Siebdruck hergestellt werden.
  • Auch in EP-A-0998171 wird ein mehrlagiges EL-Element mit unterschiedlichen Mustern und vielen lumineszenten Farben beschrieben. Auch hier wird die erste transparente Elektrode mittels Aufdampfen oder Sputtern auf eine PET-Folie hergestellt. Alle weiteren Elektroden werden mittels Druck von optisch transparenten Pasten hergestellt.
  • Aus EP-A-0973358 ist ein Mehrfarb-EL-Element bekannt, das mehrere lichtdurchlässige Elektrodenschichten und mehrere lumineszierende Schichten mit unterschiedlichen Farben aufweist. Auch gemäß dieser Druckschrift wird ein drucktechnischer Mehrlagenaufbau realisiert.
  • EP 1403329 offenbart ein Mehrfarb-EL-Element mit einem Stapel von lumineszierenden Schichten auf einer Seite des Substrats.
  • Der Aufbau mit mehreren mittels Siebdruck hergestellten lumineszierenden Schichten, welchen alle aufgeführten bekannten Mehrfarb-EL-Elemente prinzipiell gemeinsam haben, ist mit einigen Problemen verbunden. Bei industriell üblichen und verfügbaren Elektroluminophoren muß üblicherweise mit Partikeldurchmessern von größer 20 Mikrometern, typischerweise zwischen 20 und 35 Mikrometern und einer breiten Partikelgrößenverteilung gerechnet werden. Daher sind Leuchtschichtdicken von 40 bis 60 µm üblich. Wenn nun derartige grobkörnige Pigmente in Siebdruckfarben dispergiert und mehrschichtig auf ein Trägersubstrat appliziert werden, dann ist verständlich, daß bei üblichen Füllgraden von 65 bis 75 Gewichtsprozent eine sehr unebene Oberfläche entsteht. Die Unebenheit wird zum einen durch die Streubreite der Partikelabmessungen bewirkt und zum anderen durch das Verdunsten von Lösemittel während des Trocknungsvorgangs. Zwar kann beispielsweise durch Verwendung von UV-härtbaren polymeren Bindemitteln und/oder durch Verwendung von feinkörnigen Leuchtpigmenten und/oder Leuchtpigmenten mit enger Partikelgrößenverteilung die Unebenheit der Oberfläche jeder einzelnen Schicht reduziert werden. Bei mit nur einer Leuchtschicht versehenen und somit einfarbig emittierenden EL-Elementen sind diese Probleme somit beherrschbar. Bei Mehrlagenaufbauten addieren sich jedoch die Unebenheiten der einzelnen Schichten statistisch, so daß einen homogenen Leuchteindruck vermittelnde Mehrfarb-EL-Elemente in der Praxis nicht oder nur mit erheblichem Ausschuß auf die beschriebene Weise herstellbar sind.
  • Ferner könnte zwar auch ein zusätzlicher einebnender Druckvorgang und/oder ein einebnender Laminiervorgang vorgenommen werden. Bei herkömmlichen EL-Elementen überwiegen die Nachteile derartiger Prozeßschritte jedoch deren Vorteile, da jede zusätzliche Schicht das eingeprägte elektrische Wechselfeld reduziert, und bei einem Laminiervorgang hervorstehende Pigmentpartikeln zwar in die darunter liegende polymere Schicht drücken können, jedoch ebenso gut die dielektrische Isolation durchstoßen und somit die Funktion des jeweiligen EL-Elementes sehr nachteilig beinflussen können.
  • Zusätzlich zu diesen Problemen der Unebenheit kommt noch die Notwendigkeit, die einzelnen flächigen Elektroden zu üblicherweise seitlich angeordneten Anschlußflächen zu führen. Dies führt dazu, daß bei einem durch Siebdruck erzeugten mehrschichtigen Aufbau auf einem Substrat Schichthöhen bis über 100 µm überwunden werden müssen, was mit ITO- oder ATO-Siebdruckpasten durch Einfachdrucke nicht gelöst werden kann und durch Verwendung von sogenannten Bus-Bar Druckgebilden mittels Silberpasten zu einer weiteren Erhöhung der Unebenheit der Oberfläche führt. Denn bereits bei einer einzigen Leuchtschicht der oben genannten typischen Dicke müssen Isolationsschichten beziehungsweise Dielektrikumsschichten sehr sorgfältig über die Schichtkanten geführt werden, um dann auch eine Rückelektrode mit guten elektrisch leitenden Eigenschaften über eine derartige Schichtkante führen zu können.
  • Somit ist die gesamte Herstellung herkömmlicher Mehrfarb-EL-Elemente, insbesondere jedoch die Herstellung der elektrischen Beschaltung beziehungsweise der Anschlüsse diverser Felder bei segmentartig aufgebauten Leuchtschichten äußerst schwierig zu beherrschen und sehr fehleranfällig.
  • Angesichts der geschilderten Problematik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element zu schaffen, das in Abhängigkeit der elektrischen Ansteuerung unterschiedliche Leuchtfarben annehmen kann und dennoch mit vertretbarem Aufwand in hoher Qualität herstellbar ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäße EL-Elemente unterscheiden sich somit vom Stand der Technik dadurch, daß die jeweils eine Elektrolumineszenzschicht und zwei Elektrodenschichten aufweisenden Elektrolumineszenz-Kondensatoren auf beiden Seiten eines Foliensubstrats angeordnet sind. Bei einem Mehrfarb-EL-Element mit zwei Elektrolumineszenz-Kondensatoren ist somit der Aufbau auf einer jeweiligen Seite des Foliensubstrats nicht komplexer als bei einem herkömmlichen einfarbig emittierenden EL-Element. Die obengeschilderte mit einer größeren Anzahl übereinander angeordneter Schichten wachsende Problematik der Unebenheit wird somit minimiert.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mehrfarb-EL-Elements können gemäß den Patentansprüchen 2-13 ausgestaltet sein.
  • Die Verwendungsmöglichkeiten erfindungsgemäßer Mehrfarb-EL-Elemente sind vielfältig. Denkbar sind beispielsweise die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen mit vom Benutzer wählbarer Beleuchtungsfarbe, die je nach Bedienmodus verschiedenfarbige Beleuchtung von Multifunktionsbedienelementen etwa im Automobilbereich, mit wechselnden Farben hinterleuchtete Werbedisplays usw. Sehr gut eignen sich erfindungsgemäße Mehrfarb-EL-Elemente zur Darstellung von Schaltvorgängen (z.B. Farbwechsel von "Ein" auf "Aus" durch wechselweises Aufsteuern der Betriebsspannung auf zwei verschiedenfarbig emittierende EL-Kondensatoren). Durch additive Farbmischung lassen sich eine Vielzahl unterschiedlicher Farben erzeugen, wenn die verschiedenen Elektrolumineszenz-Kondensatoren jeweils mit mehrstufig oder stufenlos einstellbarer Betriebsspannung versorgt werden können.
  • Werden drei unterschiedlichfarbig emittierende Elektrolumineszenzschichten benötigt, beispielsweise um eine theoretisch zur Darstellung des gesamten Farbspektrums geeignete RGB-Anordnung (rot/grün/blau) zu schaffen, so sind vor allem zweierlei Alternativen denkbar. Zum einen kann ein erfindungsgemäßes EL-Element mit je einem vorder- und rückseitigen Elektrolumineszenz-Kondensator mit einem transparent ausgeführten, herkömmlichen, nur einen Elektrolumineszenz-Kondensator aufweisenden EL-Element kombiniert werden. Zum anderen kann eine Seite eines Foliensubstrats mit einem und die andere Seite mit zwei Elektrolumineszenz-Kondensatoren enthaltenden Aufbau versehen werden. Dabei treten zwar wiederum die genannten Probleme der zunehmenden Unebenheit und der schwierigeren Beschaltung auf, bei zwei übereinander liegenden Elektrolumineszenz-Kondensatoren sind diese jedoch grundsätzlich, wenn auch mit obigen Einschränkungen, handhabbar. Dagegen sind drei auf derselben Seite eines Foliensubstrats übereinander angeordnete Elektrolumineszenz-Kondensatoren - wie ein RGB-Aufbau gemäß dem Stand der Technik aussehen würde - kaum mehr mit annehmbarer Qualität technisch umsetzbar.
  • Anhand der zugehörigen Zeichnung wird ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
  • Fig. 1 ist dabei eine rein schematische Querschnittdarstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen mehrfarb-EL-ELements. Der Bereich der Elektrodenanschlüsse ist nicht dargestellt. Die Darstellung ist nicht maßstäblich; insbesondere sind Schichtdicken aus Anschaulichkeitsgründen stark vergrößert. Die Sichtseite, d.h. die Seite, in deren Richtung Licht emittiert werden soll, ist in der Zeichnung oben.
  • Das EL-Element weist ein transparentes Kunststoffoliensubstrat 1 auf, auf welches rückseitig eine transparente erste Elektrodenschicht 2 aus ITO vakkumtechnisch aufgesputtert oder aufgedampft ist. Die je nach Anwendung für das Kunststoffoliensubstrat 1 geeigneten Materialien sind vielfältig, beispielsweise Polycarbonat (PC), Polyalkylenterephthalate, Polyamid (PA), Polyacrylat, Polymethacrylat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (PUR), Polyoxymethylen (POM), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyimid (PI), Polyetherimiden (PEI), Polyether, Polyetherketone (PEK), Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylidenfluorid (PVdF) oder dergleichen Folien, die im optisch sichtbaren Wellenlängenbereich hohe Transparenz aufweisen. Besonders geeignet sind Folien aus Polyethylenterephtalat (PET). Je nach erwünschtem Farbeffekt kann das Kunststoffoliensubstrat 1 auch einen Farbstoff und/oder farbkonvertierende Substanzen enthalten. Grundsätzlich kann das Substrat 1 auch aus einem anderen zumindest transparenten Material als einer Kunststoffolie bestehen.
  • Auf der ersten Elektrodenschicht 2 ist eine erste Elektrolumineszenzschicht 3 mit dispersen Elektroluminophoren 4 angeordnet, wobei es sich um eine transparente Matrix 5 handelt, in welche die Elektroluminophoren 4 eingelagert sind. Die erste Elektrolumineszenzschicht 3 kann als gegossene oder extrudierte Folie, aber auch als Siebdruckschicht oder dergleichen ausgeführt sein. Insbesondere die Darstellung der Elektroluminophore 4 ist rein schematisch aufzufassen. In der Praxis bemüht man sich um möglichst der Kugelform angenäherte Partikeln. Elektroluminophore sind in der Regel empfindlich gegen Feuchtigkeitseinwirkung. Daher können zusätzliche Schichten integriert werden, welche die Funktion einer Feuchtigkeitssperre bzw. Dampfsperre übernehmen. Diese können jedoch insbesondere dann weitgehend entfallen, wenn mikroverkapselte Elektroluminophore 4 verwendet werden. Die Mikroverkapselung ist üblicherweise oxidisch oder nitridisch, allerdings ist auch eine organische Mikroverkapselung oder eine diamantartige Carbonverkapselung ("diamond-like carbon") denkbar.
  • Auf der ersten Elektrolumineszenzschicht 3 oder einer darauf befindlichen isolierenden Zwischenschicht (nicht dargestellt) ist die zweite Elektrodenschicht (Rückelektrodenschicht) 6 angeordnet, welche nach ihrer der ersten Elektrolumineszenzschicht 3 abgewandten Seite zu mittels der Isolierschicht 7 isoliert ist.
  • Die Rückelektrodenschicht 6 kann beispielsweise durch Rakeln, Rollenbeschichtung, Vorhanggießen, Sprühen oder drucktechnisch (meist mittels Siebdrucks) in Form einer intrinsisch leitfähigen Polymerschicht und/oder einer Schicht mit Metalloxiden, beispielsweise Indium-Zinn-Oxiden (ITO) oder Antimon-Zinn-Oxiden (ATO) hergestellt sein. Besonders geeignet als Rückelektrodenschicht ist jedoch aufgrund der guten Leitfähigkeit sowie Reflexionseigenschaften eine silberhaltige Elektrodenschicht.
  • Die Isolierschicht 7 kann eine dünne Lackschicht oder dergleichen sein, zusätzlich oder stattdessen kann aber auch eine isolierende Kunststoffolie auflaminiert sein.
  • Das abgebildete EL-Element weist an seiner der Sichtseite abgewandten Seite eine selbstklebende Beschichtung 12 auf, mittels welcher er auf einfache Weise auf unterschiedlichsten Oberflächen befestigt werden kann. Bei anderen Befestigungsweisen, beispielsweise einer Klemmbefestigung, kann die selbstklebende Beschichtung selbstredend entfallen.
  • Vorderseitig, d.h. sichtseitig, ist auf das Kunststoffoliensubstrat 1 eine dritte Elektrodenschicht 8 aus transparentem Leitlack aufgebracht. Dabei kann es sich um ein dotiertes Polythiophen (Handelsbezeichnung Orgacon [eingetragene Marke der Agfa-Gevaert Gruppe]) handeln. Alternativ kann ein erfindungsgemäßes Mehrfarb-EL-Element auch ausgehend von einem beidseitig mit ITO besputterten bzw. bedampften Kunststoffoliensubstrat 1 hergestellt werden. In diesem Fall besteht die dritte Elektrodenschicht 8 wie die erste Elektrodenschicht 2 aus ITO.
  • Auf der dritten Elektrodenschicht 8 ist eine zweite Elektrolumineszenzschicht 9 mit dispersen Elektroluminophoren 4 angeordnet, wobei es sich wiederum um eine transparente Matrix 5 handelt, in welche die Elektroluminophoren 4 eingelagert sind. Auch die zweite Elektrolumineszenzschicht 9 kann als Folie, Siebdruckschicht oder dergleichen ausgeführt sein.
  • Auf der zweiten Elektrolumineszenzschicht 9 oder einer darauf befindlichen isolierenden Zwischenschicht (nicht dargestellt) ist die vierte Elektrodenschicht 10 aus transparentem Leitlack (z.B. ein Polythiophen) angeordnet, welche sichtseitig mittels einer Isolierschicht 11 isoliert ist.
  • Das EL-Element kann sichtseitig teilweise opak abgedeckt sein, beispielsweise mittels eines Aufdrucks oder zusätzlich vorgesehener Abdeckelemente, um Symbole, Aufschriften etc. zu realisieren.
  • Je nach Anwendungszweck können eine oder mehrere der Elektrodenschichten 2, 6, 8, 10 auch teilflächig und/oder segmentartig vorgesehen sein. Anstelle einer durchgehenden Fläche liegen dann ein oder mehrere Teilflächen vor, welche jeweils separat beschaltet und somit einzeln aktiviert werden können. Beispielsweise unter Anwendung an sich bekannter Siebdrucktechniken können auch eine oder beide Elektrolumineszenzschichten 5, 9 segmentweise mit unterschiedlichfarbig emittierenden Elektroluminophoren 4 versehen sein, um lokal unterschiedlichfarbig leuchtende Bereich zu erzielen.
  • Es empfiehlt sich insbesondere bei großflächigen Ausführungen, die Elektrodenschichten 2, 6, 8, 10 über sogenannte Bus-Bars, d.h. berandende bzw. umrandende, gut leitende Strukturen aus Silber- und/oder Kupfer- und/oder Carbonpasten, Metallfolien oder dergleichen zu kontaktieren.

Claims (13)

  1. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element, aufweisend
    - ein zumindest teilflächig zumindest teiltransparentes Substrat (1) mit einer Vorderseite und einer Rückseite
    - eine auf der Rückseite des Substrats (1) angeordnete erste Elektrodenschicht (2),
    - eine auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite der ersten Elektrodenschicht (1) angeordnete erste Elektrolumineszenzschicht (3) mit darin eingelagerten Elektroluminophoren (4),
    - eine auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite der ersten Elektrolumineszenzschicht (3) angeordnete zweite Elektrodenschicht (6), gekennzeichnet durch
    - eine auf der Vorderseite des Substrats (1) angeordnete dritte Elektrodenschicht (8),
    - eine auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite der dritten Elektrodenschicht (8) angeordnete zweite Elektrolumineszenzschicht (9) mit darin eingelagerten Elektroluminophoren (4),
    - eine auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite der zweiten Elektrolumineszenzschicht (9) angeordnete vierte Elektrodenschicht (10)
    wobei das Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element nicht aus mindestens zwei zusammenhängenden Folienkörpern mit jeweils einer Leuchtschicht aufgebaut ist.
  2. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß Anspruch 1, wobei die zweite und/oder vierte Elektrodenschicht (6, 10) eine transparente Leitlackschicht ist.
  3. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder dritte Elektrodenschicht (2, 8) eine transparente Leitlackschicht ist.
  4. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der Ansprüche 2-3, wobei zumindest eine der Leitlackschichten (2, 6, 8, 10) zumindest überwiegend aus einem elektrisch leitfähigen Polymer besteht.
  5. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder dritte Elektrodenschicht (2, 8) auf das Substrat aufgedampft oder aufgesputtert ist.
  6. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder dritte Elektrodenschicht (2, 8) zumindest überwiegend aus Indium-Zinn-Oxid besteht.
  7. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite der vierten Elektrodenschicht (10) angeordnete, zumindest teilflächig transparente Isolationsschicht (11).
  8. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine auf der dem Substrat (1) abgewandten Seite der zweiten Elektrodenschicht (6) angeordnete Isolationsschicht (7).
  9. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat (1) zumindest überwiegend aus Polyethylentherephthalat besteht.
  10. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, welches eine oder mehrere farbfilternde und/oder farbkonvertierende Schichten aufweist.
  11. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß Anspruch 10, wobei das Substrat (1) farbfilternde und/oder farbkonvertierende Bestandteile aufweist.
  12. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die in der ersten Elektrolumineszenzschicht (3) eingelagerten Elektroluminophoren (4) eine andere Emissionsfarbe aufweisen, als die in der zweiten Elektrolumineszenzschicht (9) eingelagerten Elektroluminophoren.
  13. Mehrfarb-Elektrolumineszenz-Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, welches vorderseitig teilweise opak abgedeckt ist.
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