EP2334151A1 - Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Elements mittels Sprühapplikation auf beliebig geformten Gegenständen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Elements mittels Sprühapplikation auf beliebig geformten Gegenständen Download PDF

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Publication number
EP2334151A1
EP2334151A1 EP09015284A EP09015284A EP2334151A1 EP 2334151 A1 EP2334151 A1 EP 2334151A1 EP 09015284 A EP09015284 A EP 09015284A EP 09015284 A EP09015284 A EP 09015284A EP 2334151 A1 EP2334151 A1 EP 2334151A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
layer
substrate
electrode
suspension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09015284A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Moethe
Thomas Klimmasch
Markus Dr. Mechtel
Thomas Dr. Bernert
Michael Dr. Heite
Thilo-J. Werners
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.)
Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Bayer MaterialScience AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer MaterialScience AG filed Critical Bayer MaterialScience AG
Priority to EP09015284A priority Critical patent/EP2334151A1/de
Publication of EP2334151A1 publication Critical patent/EP2334151A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources

Definitions

  • the present invention is a process for producing an electroluminescent element comprising at least one substrate and at least one electroluminescent device. Moreover, the present invention relates to the electroluminescent elements obtainable by this method and their use.
  • Electroluminescence (hereinafter also abbreviated to "EL") is understood as meaning the direct luminescence excitation of luminescent pigments (also called luminous luminescence, luminescent phosphors or luminophors) by means of an alternating electric field.
  • EL elements are understood to be thick-film AC-EL elements. These are generally with an AC voltage of greater than 100 volts peak-to-peak, preferably greater than 100 volts peak-to-140 volts peak-to-peak, at several 100 Hz into the kHz range (1000 Hz), preferably 250 Hz Up to 800 Hz, more preferably 250 Hz to 500 Hz, most preferably operated at 400 Hertz and emit such a so-called cold light from a few cd / m 2 to several 100 cd / m 2 or more.
  • the operation of such EL elements with an AC voltage with harmonic waveform is preferable. Transient voltage pulses should be avoided.
  • An advantage of these thick-film AC-EL elements is that the light emission by the layer containing at least one luminescent pigments which can be excited by an electric field is given virtually without ohmic power loss.
  • the electrical conductivity of the necessary electrodes should be as even as possible, but there is no special current load.
  • well-conductive busbars are used to reduce voltage drops.
  • the operation of the EL elements according to the invention takes place at a brightness of 1 cd / m 2 to 500 cd / m 2 , preferably 2 cd / m 2 to 100 cd / m 2 , particularly preferably 4 to 50 cd / m 2 .
  • thick-film AC-EL elements have been well-known since Destriau 1947 and are usually applied to ITO-PET films by doctor blade methods, in particular screen printing. In these elements mostly zinc sulfide electroluminophores are used.
  • 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 are extremely low, especially in the order of a millimeter and below.
  • typical applications include the backlighting of transparent ones Films which are provided with captions and / or images.
  • transparent EL elements such as EL light panels based on glass or transparent plastic, which can serve as information carriers, advertising transparencies or for decorative purposes, are known from the prior art.
  • EL elements are often produced by doctor blade methods, in particular by screen printing.
  • a substrate is first coated with a transparent electrode; Generally, this is done by sputtering or by doctoring conductive pastes into a conductive layer.
  • a luminescent layer (EL layer) is then applied to this transparent electrode, preferably again by a doctor blade method, in particular by screen printing.
  • an insulating layer (dielectric layer) and a further electrode are then often arranged on the luminescent layer.
  • the preparation of substrates provided with conductive electrode coatings can then prove difficult if the substrates are difficult to provide by sputtering or a doctor blade method with corresponding electrically conductive coatings, for example because they are formed three-dimensionally with an uneven surface or the spatial access of corresponding devices to the surface of the substrate, such as the inner surface of a hollow body (for example, a bottle), is not given.
  • the German patent application concerns DE 10 2006 057 653 A a film element which is three-dimensionally deformable.
  • the element In order for this film element is three-dimensionally deformable, the element must have a specific layer structure. Essential for the deformation is that the film element has a metal layer which is surrounded on each side by a cold stretchable film. The deformation of the film element can then be carried out by high-pressure isostatic deformation.
  • the electrode of the EL element can be applied by sputtering or by screen printing.
  • US 2003/0085383 A relates to a photocurable luminescent thermosetting polyester blend and its use as a gel for spray application.
  • the composition contains a thermosetting polyester, a suspending filler and an electroluminescent pigment.
  • the resulting EL element is constructed such that first a layer of a phosphorescent pigment is applied in a binder on a conductive substrate.
  • the layers according to US 2003/0085383 A can be applied to this electrically conductive substrate, can be applied inter alia by means of spray application.
  • WO 03/061350 A1 describes an EL element for a vehicle.
  • the classical structure of an EL element is selected from a conductive substrate, a dielectric layer containing a dielectric additive and EL pigments, and a conductive coating provided thereon.
  • the substrate is also provided as a conductive substrate. The coatings can be sprayed on.
  • WO 03/061351 A1 relates to an EL element operated by electrical induction using induction loops.
  • the EL element has a middle layer, whereby the electroluminescence can be masked in some places. This can be used to create special graphic effects.
  • the application of the EL layer is carried out by spraying.
  • the DE 103 19 396 A1 is a lighting device with an EL layer for illuminating the outer contours of a motor vehicle or parts of a motor vehicle described.
  • the motor vehicle has a body provided with a paint layer.
  • the EL layer between at least part of the body and the lacquer layer is applied by spraying, sputtering, brushing or screen printing.
  • none of these methods is suitable for the production of EL devices in which only spatially difficult to access surfaces of three-dimensional objects, such as the inner surface of a hollow body to be provided with an EL device.
  • the prior art lacks in particular sprayable formulations for electrodes which are at least partially transparent and suitable for EL arrangements.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
  • Another object of the present invention is to provide sprayable formulations for the electrodes, the electroluminescent layer, and the insulating layer (s) of an EL device.
  • the object is achieved by a method for producing an EL element, comprising at least one EL device comprising a first electrically conductive electrode, optionally but not necessarily, one or more reflection layer (s), optionally, but not necessarily, one or a plurality of dielectric layer (s), at least one EL layer and a second electrically conductive electrode, and a substrate, wherein the EL device is deposited on the substrate.
  • a method for producing an EL element comprising at least one EL device comprising a first electrically conductive electrode, optionally but not necessarily, one or more reflection layer (s), optionally, but not necessarily, one or a plurality of dielectric layer (s), at least one EL layer and a second electrically conductive electrode, and a substrate, wherein the EL device is deposited on the substrate.
  • the EL element may be configured such that the side of the substrate provided with the EL device is illuminated, or that an at least partially transparent substrate is transilluminated by a rearwardly applied EL device, such as could be moved in glass hollow bodies , Furthermore, the illumination can also radiate to both sides, if the substrate is at least partially transparent.
  • the insulation layers BB and BD can be opaque, opaque or transparent, wherein at least one of the layers must be at least partially transparent if two insulation layers are present
  • one or more at least partially transparent graphically designed layers can also be arranged.
  • the reflective layer layer if present, arranged between component BC and component BD or BE, if component BD is missing.
  • the reflection layer preferably comprises glass beads, in particular hollow glass beads.
  • the diameter of the glass beads can be changed within wide limits. Thus, they can have a size d 50 of generally 5 ⁇ m to 3 mm, preferably 10 to 200 ⁇ m, particularly preferably 20 to 100 ⁇ m.
  • the hollow glass beads are preferably embedded in a binder.
  • one or more at least partially transparent graphically designed layers can also be arranged.
  • the graphically designed layers can assume the function of the protective layer.
  • the abovementioned structures B, C can be mounted both on the front side of the substrate, component A, and on the back side, as well as on both sides of the substrate (two-sided construction).
  • the layers BA to BF on both sides can be identical, but they can differ in one or more layers, so that, for example, the EL element on both sides equivalent or the EL element on each side has a different color and / or brightness and / or other graphic design.
  • the reflective layer layer if present, arranged between component BC and component BB or BE, if component BB is missing.
  • the one or more insulation layer (s) BB and / or BD both in the conventional construction and in the inverse construction, can be dispensed with in particular if the component BC has a layer thickness which prevents a short circuit between the two electrode components BA and BE ,
  • the substrate especially if it is an electrically conductive substrate, may be prior to application of the EL device, i. usually before the application of the first electrode, be provided with one or more additional insulation layer (s) AA.
  • the EL arrangement layers BA to BF
  • additional insulation layer AA and the protective layer CA to the substrate A by spray application both in the conventional and in the reverse construction including the two-sided structure; If necessary, component CB would have to be subsequently glued or laminated.
  • the trace or traces may also be applied by spray application, but may They are also applied by other methods known in the art, for example by screen printing, by rolling or brushing. It is also possible subsequently to apply the conductor track or the conductor tracks, for example in the form of metal strips, for example, to glue it on.
  • the possibly present graphite layer can be applied in the same way as the conductor tracks.
  • the order in which the layers are sprayed preferably corresponds to the sequence of layers in the EL device.
  • the method according to the invention it is possible to simply provide existing substrates, which have no electrically conductive surface, with an EL arrangement.
  • a treatment of the surface of the substrate for applying the first electrically conductive coating for example by means of a doctor blade or screen printing method for applying the electrically conductive coating is not required to the substrate make its surface electrically conductive.
  • the application of the corresponding layer of the first electrically conductive electrode is effected simply by spray application, which makes the process as a whole simple and effective.
  • the conductor track (s) is / are applied, preferably by spraying.
  • the protective layer (s) and / or the protective film (s) is applied, wherein the protective layer (s) are preferably applied by spraying.
  • one or more insulation layer (s) may be applied independently, preferably by spraying.
  • one or more reflection layer (s) may additionally be applied, preferably by spraying.
  • the EL element according to the invention has a front electrode BA and a rear electrode BE.
  • the front electrode BA in the reverse construction, the back electrode BE, at least partially transparent.
  • the respective counterelectrode does not necessarily have to be of a transparent construction.
  • the term "at least partially transparent" means an electrode which is constructed from a material which has a transmission of generally more than 60%, preferably more than 70%, particularly preferably more than 80%, in particular more than 90%.
  • indium tin oxide materials ITO
  • ITO indium tin oxide materials
  • the indium-tin-oxide materials have the advantage that they have a relatively low sheet resistance of about 60 to 600 ⁇ with a fairly high transparency and are present after the spray application in very thin layers of several 100 ⁇ .
  • layers of electrically conductive materials based on ATO can be spray-applied. These are antimony tin oxides.
  • Other materials for the electrodes are intrinsically conductive transparent polymers.
  • intrinsically conductive polymer systems are Agfa's Orgacon® series of products, the Clevios® series (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) from HC Starck GmbH, which referred to as organic metal (PEDT-conductive polymeric polyethylene-dioxythiophene) Ormecon system and conductive coating or ink systems from Panipol OY.
  • the at least partially transparent electrode used according to the invention is thus preferably selected from the group consisting of: ITO screen printing layers, ATO (antimony-tin-oxide) screen printing layers, Non-ITO screen printing layers (where the term "non-TTO” covers all screen printing layers that are not based on indium tin oxide (ITO)), ie intrinsically conductive polymer layers with usually nanoscale electrically conductive pigments, for example the ATO screen printing pastes with the designations 7162E or 7164 from DuPont, intrinsically conductive polymer systems such as the Orgacon system from Agfa, the Clevios poly (3,4-ethylenedioxythiophene) system from HC Starck GmbH, referred to as organic metal (PEDT-conductive polymer polyethylene-dioxythiophene) System of Ormecon, conductive coating or printing ink systems of Panipol OY and optionally with highly flexible binders, eg based on PU (polyurethanes), PMMA (poly
  • a Clevios poly (3,4-ethylenedioxythiophene) system from HC Starck GmbH is used as the material of the at least partially transparent electrode of the electroluminescent element; these are aqueous dispersions containing 0.25 to 1 wt .-% poly (3,4-ethylenedioxythiophene stabilized with polystyrene sulfonate.
  • a sprayable suspension for producing the at least partially transparent electrode BA 10 to 90% by weight, preferably 20 to 70% by weight, particularly preferably 30 to 60% by weight, in each case based on the total weight of the sprayable Suspension, an intrinsically conductive polymer system used, consisting of an aqueous dispersion of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) with poly (3,4-ethylenedioxythiophene) with polystyrene sulfonate.
  • This polymer system is preferably selected from Clevios P, Clevios P, Clevios P AG, Clevios P HCV4, Clevios P HS, Clevios PH, Clevios PH 500, Clevios PH 510 or any mixtures thereof.
  • This corresponds to 0.025 to 0.9% by weight, preferably 0.05 to 0.7 wt .-%, particularly preferably 0.075 to 0.6 wt .-% poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
  • Suitable solvents are dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, ethylene glycol, glycerol, sorbitol, methanol, ethanol, isopropanol, N-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, dimethylaminoethanol, water or mixtures of two or three or more of said solvents.
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • N N-dimethylformamide
  • N N-dimethylacetamide
  • ethylene glycol glycerol
  • sorbitol methanol
  • ethanol isopropanol
  • N-propanol acetone
  • methyl ethyl ketone dimethylaminoethanol
  • Silquest A187 gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane with methanol
  • Neo Rez R986 Dynol 604 (an acetylene glycol based nonionic surfactant), and / or mixtures of two or more of these substances may be included.
  • the amount thereof is preferably 0.3 to 2.5% by weight, based on the total weight of the sprayable suspension.
  • Polyurethane dispersions such as UD-85, Bayhydrol PR340 / 1, Bayhydrol PR135 or any mixtures thereof, preferably in amounts of from about 0.5 to 6% by weight, preferably from 3 to 5% by weight, may be used as binders in the formulation of the sprayable suspension. be included.
  • the polyurethane dispersions used according to the invention, which form the binder for the conductive layer after the layer has dried, are aqueous.
  • a formulation of a sprayable suspension which is particularly preferred according to the invention for producing the partially transparent electrode contains: substance Content / weight% Content / weight% Content / weight% Content / weight% Clevios P HS (HC Starck) 24.6 35.7 24.5 31.0 Silquest A187 (OSi Specialties) 0.3 0.4 0.7 0.4 N-methylpyrrolidone 17.6 10.7 18.4 10.7 diethylene glycol 19.6 15.4 35.6 15.3 Proglyde / DMM 9.4 9.2 16.7 9.2 UD-85 (Lanxess) 3.0 3.0 4.1 3.0 water 25.5 25.6 0.0 30.4
  • the applied by spray application layer of the first electrically conductive electrode has preferably a sheet resistance of 0.1 ⁇ / square to 5000 ⁇ / square, preferably from 1 to 1000 ⁇ / square, more preferably from 10 to 500 ⁇ / square, most preferably 50 to 500 ⁇ / square.
  • the layer of the first electrically conductive electrode can be applied to the substrate in a flat manner. In another embodiment, however, it is also possible for the layer of the first electrically conductive electrode to be applied only to partial regions of the surface of the substrate. As a result, it is possible for only partial areas of the surface of the substrate to be provided with an EL arrangement so that as a whole a substrate results which has a graphically designed EL surface.
  • this second electrode as far as it is not intended to be at least partially transparent, materials such as metal pastes, for example silver pastes, graphite pastes, etc. may also be used.
  • Insulation layer (s) Insulation layer (s)
  • the EL element according to the invention optionally comprises one or more insulation layer (s) (dielectric layers), components BB and BD.
  • Suitable insulation layers are known per se to the person skilled in the art.
  • a particularly preferred example is barium titanate (BaTiO 3 ).
  • Further insulation materials (dielectrics) are known to the person skilled in the literature, for example: SrTiO 3 , KNbO 3 , PbTiO 3 , LaTaO 3 , LiNbO 3 , GeTe, Mg 2 TiO 4 , Bi 2 (TiO 3 ) 3 , NiTiO 3 , CaTiO 3 , ZnTiO 3 , Zn 2 TiO 4 , BaSnO 3 , Bi (SnO 3 ) 3 , CaSnO 3 , PbSnO 3 , MgSnO 3 , SrSnO 3 , ZnSnO 3 , BaZrO 3 , CaZrO 3 , PbZrO 3 , MgZrO 3 , SrZrO 3 , ZnZrO 3 ,
  • one- or preferably two-component polyurethane systems can be used, for example Bayer Material Science AG, preferably Desmodur and Desmophen, preferably in an amount of from 10 to 40% by weight, preferably from 15 to 35% by weight, in each case based on the weight of the sprayable suspension.
  • solvents examples include ethyl acetate, butyl acetate, 1-Methoxypropylacetat-2, toluene, xylene, Solvesso 100, Shellsol A or mixtures of two or more of these solvents may be used, preferably in an amount of 1 to 50 wt .-%, preferably 2 to 30 wt .-%, particularly preferably 5 to 15 wt .-%, each based on the weight of the sprayable suspension.
  • additives such as leveling agents and rheology additives can be added to improve the properties.
  • flow control agents are Additol XL480 in butoxyl in a mixing ratio of 40:60 to 60:40.
  • rheology additives which contain the settling behavior can be included as further additives of pigments and fillers in the paste, for example BYK 410, BYK 411, BYK 430, BYK 431 or any mixtures thereof.
  • the insulating layer preferably has a dielectric constant of more than 5, preferably more than 20, more preferably more than 50, most preferably more than 70.
  • Formulations preferred for a spray application according to the invention include, for example: substance Content / weight% Content / weight% Content / weight% Content / weight% Content / weight% BaTiO 3 44.7 50.5 48.7 52.3 59.8 Desmophen 1800 (BMS) 21.2 18.0 21.0 19.9 13.2 Desmodur L67 MPA / X (BMS) 11.8 10.0 12.0 11.1 7.3 ethoxypropylacetate 10.6 8.7 16.3 0.0 8.5
  • Additol XL480 1.9 2.2 2.0 2.0 2.0 1.8 Methoxypropylacetate (1-methoxy-2-propylacetate) 9.8 10.6 0.0 14.7 9.4
  • the layer of the first electrically conductive electrode is applied only to partial regions of the surface of the substrate, it is possible for the insulating layer, which is optionally applied to the layer of this first electrode, to also be applied only to this partial region.
  • the EL device provided according to the invention is designed so that the layer of the first electrically conductive electrode is not applied to the substrate in a closed manner, but only in partial regions, then regions of the substrate result which are not provided with the layer of the first electrode.
  • An insulation layer can then subsequently be applied in this area.
  • This insulating layer may be a separate insulating layer or may also be formed by the insulating layer, which per se is applied to the regions of the layer of the first electrode of the EL device.
  • the insulating layer, which is applied in the region of the substrate which is not provided with an electrically conductive coating by the first electrically conductive electrode the same insulating layer, which is also subsequent to the layer of the first Electrode is applied, that is, in a first embodiment, the part of the insulating layer, which is applied in the region of the substrate, which is not provided with the layer of the first electrically conductive electrode, is formed by the same insulating layer, which is also subsequent to the Layer of the first electrode is applied.
  • the part of the insulating layer applied on the portion of the substrate which is not coated with the first electrically conductive electrode layer is different from the dielectric layer which then applied to the layer of the first electrode.
  • the EL element according to the invention further comprises an EL layer, component BC.
  • compositions for EL layers which can be used in the context of the inventive method for constructing the EL layer are generally based on inorganic substances.
  • this layer is a dielectric material.
  • the EL layer is generally composed of a binder matrix having homogeneously dispersed EL pigments therein. These pigments are preferably selected from zinc sulfide, cadmium sulfide, Zn x Cd 1-x S compounds of groups II and IV of the Periodic Table of the Elements, with particular preference being given to using highly pure zinc sulfide.
  • the above-mentioned substances can be doped or activated and optionally additionally be co-activated. For doping, for example copper, manganese, silver and / or gold are used.
  • the co-activation takes place, for example, with chlorine, bromine, iodine and / or aluminum.
  • the content of alkali and rare earth metals is generally very low in the above-mentioned substances, if any.
  • Very particular preference is given to the use of zinc sulfide, which is preferably doped or activated with copper and / or manganese and is preferably co-activated with chlorine, bromine, iodine and / or aluminum.
  • the binder matrix is generally selected such that a good adhesion bond is provided on the electrode layer or the dielectric layer applied thereon.
  • PVB or PU-based systems are used.
  • further additives may optionally be present in the binder matrix, such as color-converting organic and / or inorganic systems, color additives for a day and night light effect and / or reflective and / or light-absorbing effect pigments such as aluminum flakes or glass flakes or Mika platelets ,
  • the proportion of the EL pigments in the total mass of the EL layer i.e., the degree of filling is 20 to 75% by weight, preferably 40 to 70% by weight.
  • EL emission colors are orange, green, green-blue, blue-green and white, whereby the emission color white or red can be obtained by mixtures of suitable EL pigments or by color conversion.
  • the color conversion may generally be in the form of a converting layer and / or the addition of appropriate dyes and pigments in the polymeric binder of the spray composition or matrix in which the electroluminescent pigments are incorporated.
  • pigments are used in the EL layer which have an emission in the blue wavelength range from 420 to 280 nm and are provided with a color-converting microencapsulation. In this way, the color can be imitated.
  • EL pigments having an emission in the blue wavelength range of 420 to 480 nm are used in the EL layer.
  • the EL pigment spray composition preferably has wavelength converting inorganic fine particles based on europium (II) activated alkaline earth ortho-silicate phosphors such as (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ or YAG phosphors such as Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ or Tb 3 Al s O 12 : Ce 3+ or Sr 2 GaS 4 : Eu 2+ or SrS: Eu 2+ or (Y, Lu, Gd, Th) 3 (Al , Sc, Ga) 5 O 12 : Ce 3+ or (Zn, Ca, Sr) (S, Se): Eu 2+ .
  • europium (II) activated alkaline earth ortho-silicate phosphors such as (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ or YAG phosphors such as
  • the above-mentioned EL pigments can be microencapsulated to increase the life of the luminous substance. Due to the inorganic microencapsulation technology good half-lives can be achieved.
  • This microencapsulation is known in the art and in the art. So revealed EP-A-455 401 for example, a microencapsulation of titanium dioxide or aluminum oxide. Each ZnS particle is essentially completely provided with a largely transparent, coherent metal oxide coating.
  • the EL system Luxprint® for electroluminescence from EI DuPont de Nemours and Company is also mentioned here.
  • Organic microencapsulation technologies and film-wrap laminates based on the various thermoplastic films are also suitable in principle, but have proven to be expensive and not significantly extended in life.
  • Suitable zinc sulfide microencapsulated EL pigments are also available from Global Tungsten & Powders Corp., Towanda under the trade names GlacierGLO® Standard, High Brite® and Long Life® and from Durel Division of Rogers Corporation under the trade name 1BHS001® High Efficiency Green Encapsulated EL Phosphor, 1PHS002® High-Efficiency Blue-Green Encapsulated EL Phosphor, 1PHS003® Long-Life Blue Encapsulated EL Phosphor, 1PHS004® Long-Life Orange Encapsulated EL Phosphor.
  • the average particle diameters of the microencapsulated pigments suitable in the EL layer are generally 15 to 60 ⁇ m, preferably 20 to 35 ⁇ m.
  • Non-microencapsulated fine-grained EL pigments preferably having a long service life, can also be used in the formulation for the sprayable suspension for the EL layer for the process according to the invention.
  • Suitable, non-microencapsulated fine-grained zinc sulfide EL pigments are described, for example, in US Pat US Patent No. 6,248,261 and in the international patent application WO-A-01/34723 disclosed. These preferably have a cubic crystal structure.
  • the non-microencapsulated pigments preferably have average particle diameters of from 1 to 30 .mu.m, particularly preferably from 3 to 25 .mu.m, very particularly preferably from 5 to 20 .mu.m.
  • Particularly non-microencapsulated EL pigments can be used in the composition for the EL layer, which is applied by spray application in the present invention, with smaller pigment dimensions down to less than 10 microns. Thereby, the transparency of the resulting EL layer can be increased, which is particularly advantageous if the underlying substrate has a certain transparency, so that the effects of the EL layer not only away from the substrate, but also in the direction of Substrate cause.
  • the composition for spray application of the EL layer in the inventive method further comprises a binder.
  • binders are generally used which, on the one hand, have good adhesion to so-called ITO layers (indium-tin oxide) or intrinsically conductive polymeric transparent layers, have a good insulating effect, reinforce the dielectric and thus improve the dielectric strength at high electric field strengths , which can act between the electrodes cause and additionally have a good water vapor barrier in the cured state and additionally protect the EL pigments and thus extend the life of these pigments overall.
  • a composition for spray application which comprises the corresponding EL pigments in combination with a corresponding binder.
  • the EL layer contains the abovementioned optionally doped ZnS crystals, preferably microencapsulated as described above, preferably in an amount of from 30 to 90% by weight, preferably from 35 to 80% by weight, particularly preferably from 45 to 70% by weight. -%, in each case based on the weight of the sprayable suspension.
  • binders it is possible to use mono- and preferably two-component polyurethanes, preferably in an amount of from 10 to 40% by weight, preferably from 15 to 35% by weight, based in each case on the weight of the sprayable suspension.
  • Preferred materials according to the invention are materials from Bayer MaterialScience AG, for example the lacquer raw materials of the Desmophen and Desmodur series, preferably Desmophen and Desmodur, or the lacquer raw materials of the Lupranate, Lupranol, Pluraco or Lupraphen series from BASF AG.
  • solvents ethoxypropyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, toluene, xylene, solvent naphtha 100 or any mixtures of two or more of these solvents in amounts of preferably 1 to 50 wt .-%, preferably 2 to 30 Wt .-%, particularly preferably 5 to 15 wt .-%, each based on the total mass of the sprayable suspension used. Furthermore, 0.1 to 2 wt .-% additives to improve the flow behavior and the course may be included.
  • flow control agents are Additol XL480 in butoxyl in a mixing ratio of 40:60 to 60:40. 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.05 to 5 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 2 wt .-%, each based on the total mass of the sprayable suspension, rheology additives may be included as further additives, which reduce the settling behavior of pigments and fillers in the sprayable suspension, for example BYK 410, BYK 411, BYK 430, BYK 431 or any mixtures thereof.
  • particularly preferred sprayable suspensions contain the following compositions: substance Content / wt .-% Pigment (Global Tungsten Powders Corp.) 47.1 62.5 54.9 63.5 65.3 62.0 71.3 64.8 Desmophen D670 (BMS) 19.0 10.7 11.5 15.8 14.5 17.4 12.0 14.5 Desmodur N75 MPA (BMS) 13.7 7.3 11.1 10.8 10.0 11.9 8.3 9.9 ethoxypropylacetate 9.6 9.0 12.1 9.4 0.0 0.0 8.0 4.5
  • Additol XL480 (50% w / w in butoxyl) 0.4 0.3 0.2 0.5 0.5 0.4 0.5 methoxypropylacetate 10.2 10.2 10.2 0.0 9.7 8.2 0.0 5.8
  • the binder system is first applied to the underlying layer (first electrode or optionally insulating layer) by spraying and then the corresponding EL pigments are introduced by spraying into this binder layer.
  • a binder can be mixed with solvents and then sprayed onto the appropriate layer.
  • the EL pigments are applied as a solid to this still moist film.
  • the second electrode layer (counterelectrode) is sprayed onto this EL layer after, if appropriate, a further insulation layer has previously been sprayed on. Both for the second electrode layer and for the optionally existing insulation layer, the same statements apply as above.
  • the EL element may also be provided with a protective layer to protect the corresponding EL device.
  • This protective layer is applied to the layer of the second electrically conductive electrode.
  • This protective layer should preferably be transparent or at least translucent, so that the corresponding emission of the EL device can reach outside when the second electrode is at least partially transparent.
  • Suitable materials of the protective layer are known to the person skilled in the art.
  • Suitable protective layers are, for example, high-temperature-resistant protective lacquers, such as protective lacquers containing polycarbonates and binders, for example Noriphen® HTR from Pröll, Weissenburg. The nature of the application of this protective layer is not limited, with a spray application is also preferred.
  • the first and the second electrodes have electrical connections. These are connected to a power source.
  • the EL arrangement for this purpose has electrical connections, which are guided to a side edge of the EL element and contacted there by means of contacting aids with a current source.
  • Suitable contacting aids are, for example, crimping, clamping, electrically conductive adhesive, rivets, screws and other means known to those skilled in the art.
  • the control of the EL arrangement can be carried out in a conventional manner known to the expert.
  • the electrical connections may be made using electrically conductive and stovable formulations of tin, zinc, silver, palladium, aluminum and other suitable conductive metals or combinations and mixtures or alloys thereof.
  • the electrically conductive contact strips generally by means of screen printing, brush application, ink jet, doctor blade, roller, by spray application or by Dispensierlves or comparable methods which are known in the art, to the layers produced in the inventive method by spray application of the first and applied second electrode and then thermally treated, for example in an oven, so that usually laterally along a substrate edge mounted strips can be well contacted by soldering, clamping, crimping, riveting, screwing, plugging or gluing electrically conductive.
  • control of the resulting EL element is effected by a capacitive energy transfer.
  • the EL element produced by the method according to the invention is operated by means of alternating current.
  • the alternating current is preferably generated by means of an EL inverter.
  • an alternating voltage By applying an alternating voltage to the two electrodes of the EL element, the emission of electroluminescence is then generated.
  • the emission of electroluminescence may extend over the entire surface of the EL device. If the layers of the first and / or second electrode and in particular also the EL layer are applied only in partial regions of the substrate, then a corresponding emission of the electroluminescence also takes place only in these regions. As a result, special graphic embodiments of the EL elements are possible.
  • EL elements which show a homogeneous or a non-homogeneous emission (color and brightness) over the surface of the EL element to produce.
  • the thickness of the individual layers of the EL device have a substantially equal thickness, so that upon application of an AC voltage to the electrodes of the EL device, a uniform electroluminescence is also generated.
  • any solid material can serve as a substrate.
  • any solid material are: wood, cardboard, porcelain, ceramic, plastic, in particular a thermosetting or a thermoplastic plastic, concrete, plasterboard, glass, metal, with or without applied insulation layer, the materials themselves being already coated and / or surface-treated can, for example, by painting, glaze, steaming, sputtering, etc.
  • the type and shape of the substrate used is not limited.
  • the substrates may be, for example, a wall or a bottle or other commodity such as a lamp, a vase or a work of art.
  • the substrate used according to the invention can be formed both opaque and non-opaque.
  • the substrate can either itself be formed by a film or else a film is first applied to a corresponding substrate and then an EL device is produced on this film in the manner according to the invention.
  • a film material is used in the process according to the invention, this may be selected, for example, from at least one material selected from the group consisting of polycarbonates, polyesters, polyolefins, polyhalo-olefins, polyurethanes, polyamides, polyimides, polyarylates, organic thermoplastic cellulose esters and polyfluorocarbons.
  • Preferred of these are polycarbonates, polyesters and polyimides, TPU (thermoplastic polyurethane), PVC and polyfluorohydrocarbons.
  • Both the substrate or, if present, the film and substrate and film together may be provided with graphic representations. These may be information symbols, so that, for example, letters, numbers, symbols or pictograms are visible on the surface of the possibly three-dimensionally deformed substrate.
  • the graphic design is preferably a graphic printing design, in particular a color imprint.
  • the substrate or the film is provided with graphic representations in the form of opaque or translucent color imprints. These color imprints can be made by any method known to those skilled in the art, for example by screen printing, offset lithography, screen printing, rotary printing, gravure printing or flexographic printing, all of which are well known and known in the art.
  • the graphic design preferably takes place by means of ink application by means of screen printing, airbrushing or spray application. Commercially available colors can be used for the graphic design.
  • the inventive method is particularly suitable for the production of inorganic thick-film AC-EL elements.
  • the method according to the invention it is possible to provide the surface of hard to reach objects with an EL arrangement, since it is sufficient to bring the spray head of a spraying device in the vicinity of the surface to be treated.
  • suitable spray devices or spray heads any surfaces can be provided with EL devices.
  • the objects to be treated may also have uneven surfaces.
  • the erfmdungssiee method allows the production of small-area EL devices on substrates, since corresponding electrically conductive coatings on the substrates by the spray application can also be made small area. It is also possible to apply a plurality of corresponding EL arrangements on a substrate. If these separate EL arrangements are equipped with different EL pigments and / or controlled separately, it is possible to produce special graphic effects on the substrate, such as different colors and / or different brightnesses.
  • the EL element may have other components in addition to the above-mentioned components.
  • further layers may be present between the back electrode, component BE, and optionally a further insulation layer, component BD (or, if the insulation layer is not present, between component BE and component BC).
  • component BD or, if this is not present to the component BC
  • a further structure comprising an at least partially transparent electrode, another layer containing at least one excitable by an electric field luminous substance, and optionally a further insulating layer connect. If necessary, this structure can be repeated once or several times, with the last component of the structure being connected to the back electrode, component BE.
  • the inventive method is preferably suitable for substrates which have a non-conductive surface. If the method according to the invention is carried out on a substrate which is already electrically conductive in itself or has a conductive coating, an insulating layer AA can be applied to this substrate A and the first electrically conductive layer applied to the insulating layer by spray application in accordance with the method according to the invention become. In this case, the potential applied to the EL device is decoupled from the substrate, which is particularly advantageous if the EL device does not cover the entire substrate.
  • the insulation layer AA can also be applied by any other method known from the prior art
  • the method according to the invention By means of the method according to the invention, it is possible to provide uneven, two-dimensional and three-dimensional objects essentially homogeneously with an electrically conductive coating, on which then the layers of an EL device are applied.
  • the method according to the invention also provides a simple procedure for producing EL elements on uneven, three-dimensional objects.
  • the application of the EL elements can take place on one or more sides of the two- or three-dimensionally formed substrate.
  • surfaces are considered which have a flatness tolerance (measured as the distance between two parallel planes, between which all points of the surface must lie) of greater than 1 mm per meter.
  • the method according to the invention it is possible to produce EL devices on substrates having a flatness tolerance of 0.1 mm to 100 mm and larger per meter.
  • substrates with an inner radius of 1000 mm to 10 mm preferably from 500 mm to 20 mm, more preferably from 200 mm to 50 mm, most preferably 120 to 80 mm inner radius on the inner surface with a To provide EL arrangement.
  • the inventive method is preferably used on substrates having an outer radius of more than 1 mm, preferably on substrates having an outer radius of 5 mm to 500 mm, more preferably of 10 mm to 200 mm, very particularly preferably of 20 mm to 100 mm.
  • the method according to the invention is characterized in particular in that all the layers of the EL element or the EL array are applied by a spray application.
  • the appropriate compositions used to make the individual layers must be in an embodiment that allows the compositions to be applied by spraying. This applies in particular to the viscosity of the compositions and to the tendency of the individual constituents of the sprayable compositions to sedimentation.
  • the thickness of the layers which are applied during spraying are for the electrodes components BA and BE 1 to 10 ⁇ m, preferably 1 to 5 ⁇ m, for the pigment layer, component BC, 10 to 80 ⁇ m, preferably 20 to 70 ⁇ m, particularly preferably 30 to 60 microns, for the insulating layer (s) BB and / or BD independently 5 to 50 microns, preferably 15 to 30 microns and for the protective layer CA 5 to 70 microns, preferably 10 to 60 microns.
  • the application of the individual functional layers takes place by computer-controlled spray application, so that as exact as possible a coating of the substrates is possible.
  • the present invention may also be used to fabricate an EL device having multiple EL devices mounted on a substrate in the manner described above.
  • the individual on EL applied according to invention arrangements can, if they are controlled differently, provide different EL effects. This relates in particular to the production of different colors and / or brightnesses on a substrate by more than one EL arrangement produced according to the invention.
  • Another object of the present invention is an electroluminescent element, which is obtainable by one of the method described above.
  • Another object of the present invention is the use of an electroluminescent element as described above as a decorative element and / or lighting element indoors or for outdoor use, preferably on the outer facades of buildings, in or on furnishings, in or on land, air or water vehicles or in the advertising industry.
  • a Makrofol - polycarbonate film was attached as a substrate (6) of Bayer MaterialScience with adhesive strips (18) on the front sides at the edge.
  • the suspension for the preparation of the front electrode (first electrode) (7) was placed in a plastic cup and stirred by hand. It became a dry / misted cloister applied. The film was then dried in a drying oven at 80 ° C for 60 minutes.
  • the suspension for the preparation of the electroluminescent layer (9) was placed in a plastic cup and stirred by hand. A dry / fogged cloister was applied. The film was then dried in a drying oven at 80 ° C for 60 minutes.
  • the suspension for the preparation of the insulating layer (8) was placed in a plastic cup and stirred by hand. A dry / fogged cloister was applied. The film was then dried in a drying oven at 80 ° C for 45 minutes.
  • the same suspension was used, with which the front electrode (7) was already applied.
  • a dry / fogged cloister was applied.
  • the film was then dried in a drying oven at 80 ° C for 60 minutes.
  • busbars (19) were then applied with a brush on the front and back electrodes. For this, strips about 5 mm wide were applied with the silver paste Acheson Electrodag PM-470 (Acheson Colloid B.V., 9679 ZG Scheemda, Holland).

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfmdung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Elements, umfassend mindestens ein Substrat und mindestens eine Elektrolumineszenz-Anordnung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die durch dieses Verfahren erhältlichen Elektrolumineszenz-Elemente sowie deren Verwendung.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfmdung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Elements, umfassend mindestens ein Substrat und mindestens eine Elektrolumineszenz-Anordnung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfmdung die durch dieses Verfahren erhältlichen Elektrolumineszenz-Elemente sowie deren Verwendung.
  • Unter Elektrolumineszenz (im Folgenden auch als "EL" abgekürzt) versteht man die direkte Lumineszenzanregung von Leuchtpigmenten (auch Leuchtsubtanzen, Leuchtphosphore oder Luminophore genannt) durch ein elektrisches Wechselfeld.
  • Unter EL-Elementen werden im Sinne der vorliegenden Erfmdung Dickfilm-AC-EL-Elemente verstanden. Diese werden im Allgemeinen mit einer Wechselspannung von größer 100 Volt-Spitze-Spitze, bevorzugt größer 100 Volt-Spitze-Spitze bis 140 Volt-Spitze-Spitze, bei mehreren 100 Hz bis in den kHz-Bereich (1000 Hz), bevorzugt 250 Hz bis 800 Hz, besonders bevorzugt 250 Hz bis 500 Hz, ganz besonders bevorzugt bei 400 Hertz betrieben und emittieren derart ein so genanntes kaltes Licht von einigen cd/m2 bis zu einigen 100 cd/m2 oder mehr. Grundsätzlich ist der Betrieb derartiger EL-Elemente mit einer Wechselspannung mit harmonischer Kurvenform zu bevorzugen. Es sollten transiente Spannungsimpulse vermieden werden.
  • Ein Vorteil dieser Dickfilin-AC-EL-Elemente ist, dass die Lichtemission durch die mindestens eine durch ein elektrisches Feld anregbare Leuchtpigmente enthaltende Schicht praktisch ohne ohmsche Verlustleistung gegeben ist. Die elektrische Leitfähigkeit der nötigen Elektroden sollte dazu möglichst gleichmäßig sein, es tritt jedoch keine besondere Strombelastung auf. Bevorzugt werden allerdings gut leitende Busbars eingesetzt, um Spannungsabfälle zu reduzieren.
  • Im Allgemeinen erfolgt der Betrieb der erfindungsgemäßen EL-Elemente bei einer Helligkeit von 1 cd/m2 bis 500 cd/m2, bevorzugt 2 cd/m2 bis 100 cd/m2, besonders bevorzugt 4 bis 50 cd/m2.
  • Diese sogenannten Dickfilm-AC-EL-Elemente sind seit Destriau 1947 gut bekannt und werden meist mittels Rakelverfahren, insbesondere Siebdrucken, auf ITO-PET Folien appliziert. In diesen Elementen werden zumeist zinksulfidische Elektroluminophore verwendet.
  • Die Elektrolumineszenz-Technologie 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 äußerst gering, insbesondere in der Größenordnung eines Millimeters und darunter. Zu den typischen Anwendungen gehört neben der Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristall-Displays auch die Hinterleuchtung von transparenten Filmen, welche mit Beschriftungen und/oder Bildmotiven versehen sind. Somit sind transparente EL-Elemente, wie beispielsweise EL-Leuchtplatten auf der Basis von Glas oder transparentem Kunststoff, die beispielsweise als Informationsträger, Werbetransparente oder zu dekorativen Zwecken dienen können, aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Wie bereits erwähnt werden EL-Elemente häufig durch Rakelverfahren erzeugt, insbesondere durch Siebdruck. Hierzu wird ein Substrat zuerst mit einer transparenten Elektrode beschichtet; im Allgemeinen erfolgt dies durch Sputtern oder durch Aufrakeln von leitfähigen Pasten zu einer leitfähigen Schicht. Auf diese transparente Elektrode wird dann eine Leuchtschicht (EL-Schicht) aufgetragen, vorzugsweise wiederum durch ein Rakelverfahren, insbesondere durch Siebdruck. Abschließend werden dann häufig eine Isolationsschicht (dielektrische Schicht) und eine weitere Elektrode auf der Leuchtschicht angeordnet.
  • Ausgangspunkt von EL-Anordungen sind somit leitfähige Elektrodenschichten, die auf Substrate aufgebracht sind.
  • Die Herstellung von mit leitfähigen Elektrodenbeschichtungen versehenen Substraten, kann sich dann als schwierig herausstellen, wenn die Substrate nur schwer durch Sputtern oder ein Rakelverfahren mit entsprechenden elektrisch leitfähigen Beschichtungen versehen werden können, weil sie beispielsweise dreidimensional mit einer unebenen Oberfläche ausgebildet sind oder aber der räumliche Zugang von entsprechenden Vorrichtungen an die Oberfläche des Substrats, wie beispielsweise die innere Oberfläche eines Hohlkörpers (beispielsweise einer Flasche), nicht gegeben ist.
  • Daher besteht Bedarf nach einem Verfahren zur Herstellung von EL-Anordnungen auf Substraten, mit welchem es möglich ist, Oberflächen von Substraten mit EL-Anordnungen zu versehen, die kaum oder nur unter besonderem Aufwand insbesondere mittels Sputtern oder ein Rakelverfahren zugänglich sind.
  • Darüber hinaus besteht Bedarf nach einem einfach durchzuführenden Verfahren zur Herstellung von EL-Elementen, mit welchem es möglich ist, die Oberfläche eines größeren Substrats mit mehreren beispielsweise nebeneinander angeordneten EL-Anordnungen zu versehen, die gegebenenfalls getrennt angesteuert werden können und in ihrer Gesamtheit dann ein optisch ansprechendes und variierendes EL-Bild ergeben.
  • Weiterer Bedarf besteht darüber hinaus nach einem Verfahren, mit welchem zwei- und insbesondere dreidimensionale Gegenstände, die sich bereits im Gebrauch befinden und beispielsweise aufgrund ihrer Größe nicht einfach in einer Industrieanlage gesputtert oder mit einem Rakelverfahren beschichtet werden können, auf einfache Weise mit EL-Elementen versehen werden können.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von EL-Elementen erfüllen diese Anforderungen - wenn überhaupt - nur eingeschränkt.
  • So betrifft beispielsweise die deutsche Patentanmeldung DE 10 2006 057 653 A ein Folienelement, welches dreidimensional verformbar ist. Damit dieses Folienelement dreidimensional verformbar ist, muss das Element einen bestimmten Schichtaufbau aufweisen. Wesentlich für die Verformung ist, dass das Folienelement eine Metallschicht aufweist, welche auf jeder Seite von einer kalt reckbaren Folie umgeben ist. Die Verformung des Folienelements kann dann durch isostatische Hochdruckverformung erfolgen. Dabei ist in der DE 10 2006 057 653 A erwähnt, dass die Elektrode des EL-Elementes durch Sputtern oder aber durch Siebdruck aufgebracht werden kann.
  • US 2003/0085383 A betrifft eine photohärtbare lumineszierende duroplastische Polyestermischung und deren Verwendung als Gel zur Sprühapplikation. Die Zusammensetzung enthält einen duroplastischen Polyester, einen "suspending" Füllstoff und ein elektrolumineszierendes Pigment. Das resultierende EL-Element wird dabei so aufgebaut, dass zunächst auf einem leitenden Substrat eine Schicht eines phosphoreszierenden Pigmentes in einem Bindemittel aufgebracht wird. Damit geht die US 2003/0085383 A unmittelbar von einem bereits elektrisch leitenden Substrat aus. Die Schichten, die gemäß US 2003/0085383 A auf dieses elektrisch leitende Substrat aufgebracht werden, können unter anderem mittels Sprühapplikation appliziert werden.
  • WO 03/061350 A1 beschreibt ein EL-Element für ein Fahrzeug. Dabei wird der klassische Aufbau eines EL-Elementes aus einem leitfähigen Substrat, einer dielektrischen Schicht, die ein dielektrisches Additiv und EL-Pigmente enthält, sowie einer leitfähigen, darauf vorgesehenen Beschichtung ausgewählt. Das Substrat wird ebenfalls als leitendes Substrat zur Verfügung gestellt. Die Beschichtungen können aufgesprüht werden.
  • WO 03/061351 A1 betrifft ein EL-Element, welches durch elektrische Induktion unter Verwendung von Induktionsschleifen betrieben wird. Das EL-Element weist eine Mittelschicht auf, wodurch die Elektrolumineszenz an einigen Stellen maskiert werden kann. Hierdurch lassen sich besondere graphische Effekte erzeugen. Die Applikation der EL-Schicht erfolgt durch Sprühen.
  • In der DE 103 19 396 A1 wird eine Beleuchtungseinrichtung mit einer EL-Schicht zur Beleuchtung von Außenkonturen eines Kraftfahrzeuges oder von Teilen eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das Kraftfahrzeug weist eine mit einer Lackschicht versehene Karosserie auf. Die EL-Schicht zwischen zumindest einem Teil der Karosserie und der Lackschicht wird durch Aufspritzen, Sputtern, Aufstreichen oder Siebdruck aufgebracht.
  • Diesen Veröffentlichungen zum Stand der Technik ist gemeinsam, dass als Ausgangsmaterial für die EL-Elemente Substrate verwendet werden, welche bereits eine leitfähige Beschichtung aufweisen. Substrate, welche per se keine leitfähige Beschichtung aufweisen, wie beispielsweise Wände oder Glasmaterialien, können mit diesen Verfahren des Standes der Technik nicht unmittelbar mit EL-Anordnungen versehen werden, sondern müssen zunächst mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen werden.
  • Darüber hinaus eignet sich keines dieser Verfahren zur Herstellung von EL-Anordnungen, bei welchen nur räumlich schwer zugängliche Oberflächen von dreidimensionalen Gegenständen, wie beispielsweise die innere Oberfläche eines Hohlkörpers, mit einer EL-Anordnung versehen werden soll.
  • Des Weiteren fehlt es im Stand der Technik insbesondere an sprühbaren Formulierungen für Elektroden, die zumindest teilweise transparent und für EL-Anordnungen geeignet sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfmdung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
  • Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von EL-Elementen zur Verfügung zu stellen, das sich dazu eignet, die EL-Anordnungen auf Substrate aufzubringen, welche per se nicht elektrisch leitend ausgebildet sind und darüber hinaus aufgrund ihrer räumlichen Ausgestaltung auch nicht einfach mit einer EL-Anordnung versehen werden können.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfmdung ist es, sprühbare Formulierungen für die Elektroden, die Elektrolumineszensschicht, und die Isolationsschicht(en) einer EL-Anordnung bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe überraschenderweise durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorzugsweise Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfmdung ist daher:
    1. 1. Verfahren zur Herstellung eines EL-Elementes (1), umfassend mindestens ein Substrat (8), Komponente A, und mindestens eine EL-Anordnung (2), durch Aufsprühen der Schichten der EL-Anordnung (2), umfassend folgende Schritte:
      1. a) Aufsprühen der ersten Elektrode (9), auf das Substrat (8) oder auf eine oder mehrere auf das Substrat (8) aufgebrachte Isolationsschicht(en),
      2. b) Aufsprühen der EL-Schicht (11),
      3. c) Aufsprühen der zweiten Elektrode (12).
    2. 2. EL-Element (1) mit einer Ebenheitstoleranz von 1 mm bis 50 mm pro Meter und/oder einem Innenradius von 500 mm bis 20 mm, und/oder einen Außenradius von 5 mm bis 500 mm hat.
    3. 3. Suspension zur Herstellung der Elektroden (9;12) für ein EL-Element (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension 0,025 bis 0,9 Gew.-%, 0,05 bis 0,7 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,075 bis 0,6 Gew.-% Poly-(3,4-ethylendioxythiophen) enthält.
    4. 4. Suspension zur Herstellung einer Elektrolumineszensschicht (11) für ein EL-Element (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension enthält:
      • 30 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 35 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 45 bis 70 Gew.-% ZnS-Kristalle,
      • 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-% Bindemittel, ausgewählt aus Ein- und Zweikomponentenpolyurethanen,
      • 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-% Lösemittel ausgewählt aus Ethoxypropylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Toluol, Xylol, Solventnaphtha 100 oder beliebige Mischungen von zwei oder mehreren dieser Lösemittel,
      • 0,1 bis 2 Gew.-% Verlaufsmittel, und
      • 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% Rheologieadditive.
    5. 5. Suspension zur Herstellung einer Isolationsschicht (10) für ein EL-Element (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension enthält:
      • 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-% Isolationsmaterial ausgewählt aus SrTiO3, KNbO3, PbTiO3, LaTaO3, LiNbO3, GeTe, Mg2TiO4, Bi2(TiO3)3, NiTiO3, CaTiO3, ZnTiO3, Zn2TiO4, BaSnO3, Bi(SnO3)3, CaSnO3, PbSnO3, MgSnO3, SrSnO3, ZnSnO3, BaZrO3, CaZrO3, PbZrO3, MgZrO3, SrZrO3, ZnZrO3. oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Stoffe, bevorzugt ausgewählt aus BaTiO3 oder PbZrO3 oder Mischungen daraus,
      • 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-% Bindemittel, ausgewählt aus Ein- und Zweikomponentenpolyurethanen,
      • 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-% Lösemittel ausgewählt aus Ethylacetat, Butylacetat, 1-Methoxypropylacetat-2, Toluol, Xylol, Solvesso 100, Shellsol A oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösemittel,
      • 0,1 bis 2 Gew.-% Verlaufsmittel, und
      • 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% Rheologieadditive.
    6. 6. Suspension zur Herstellung einer Isolationsschicht (10) für ein EL-Element (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension enthält:
      • 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-% Isolationsmaterial ausgewählt aus SrTiO3, KNbO3, PbTiO3, LaTaO3, LiNbO3, GeTe, Mg2TiO4, Bi2(TiO3)3, NiTiO3, CaTiO3, ZnTiO3, Zn2TiO4, BaSnO3, Bi(SnO3)3, CaSnO3, PbSnO3, MgSnO3, SrSnO3, ZnSnO3, BaZrO3, CaZrO3, PbZrO3, MgZrO3, SrZrO3, ZnZrO3. oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Stoffe, bevorzugt ausgewählt aus BaTiO3 oder PbZrO3 oder Mischungen daraus,
      • 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-% Bindemittel, ausgewählt aus Ein- und Zweikomponentenpolyurethanen,
      • 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-% Lösemittel ausgewählt aus Ethylacetat, Butylacetat, 1-Methoxypropylacetat-2, Toluol, Xylol, Solvesso 100, Shellsol A oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösemittel,
      • 0,1 bis 2 Gew.-% Verlaufsmittel, und
      • 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% Rheologieadditive.
  • Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines EL-Elements, umfassend zumindest eine EL-Anordnung, umfassend eine erste elektrisch leitfähige Elektrode, gegebenenfalls, jedoch nicht zwingend, eine oder mehrere Reflexionsschicht(en), gegebenenfalls, jedoch nicht zwingend, eine oder mehrere dielektrische Schicht(en), mindestens eine EL-Schicht und eine zweite elektrisch leitfähige Elektrode, und ein Substrat, wobei die EL-Anordnung auf dem Substrat aufgebracht ist.
  • Das EL-Element kann derart gestaltet sein, dass die Seite des Substrats, die mit der EL-Anordnung versehen ist, leuchtet, oder dass ein zumindest teilweise transparentes Substrat von einer rückwärtig aufgebrachten EL-Anordnung durchleuchtet wird, wie beispielsweise bei Glashohlkörpern verfahren werden könnte. Weiterhin kann das Leuchten auch zu beiden Seiten abstrahlen, falls das Substrat zumindest teilweise transparent ist.
  • In einer ersten erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfmdung besteht das EL-Element aus folgenden Schichten (herkömmlicher Aufbau):
    1. a) einem zumindest teilweise transparenten Substrat, Komponente A,
    2. b) mindestens einer auf das Substrat aufgebrachten EL-Anordnung, Komponente B, enthaltend die folgenden Komponenten:
      • ba) eine zumindest teilweise transparente Elektrode, Komponente BA, als Frontelektrode,
      • bb) gegebenenfalls eine Isolationsschicht, Komponente BB,
      • bc) eine Schicht, enthaltend mindestens ein durch ein elektrisches Feld anregbares Leuchtpigment (Elektroluminophor), EL-Schicht oder Pigmentschicht genannt, Komponente BC,
      • bd) gegebenenfalls eine Isolationsschicht, Komponente BD,
      • be) eine Rückelektrode, Komponente BE, die zumindest teilweise transparent sein kann,
      • bf) eine oder mehrere Leiterbahn(en), Komponente BF, zur elektrischen Kontaktierung von sowohl Komponente BA als auch von Komponente BE, wobei die Leiterbahn(en) vor, nach oder zwischen den Elektroden BA und BE aufgebracht werden kann bzw. können, wobei vorzugsweise die Leiterbahn(en) in einem Arbeitsschritt aufgebracht wird bzw. werden. Die Leiterbahn(en) kann bzw. können in Form eines Busbars, vorzugsweise hergestellt aus einer Silberpaste, aufgebracht sein. Eventuell kann vor dem Aufbringen des Busbars noch eine Graphitschicht aufgebracht werden,
    3. c) einer Schutzschicht, Komponente CA und/oder einer Schutzfolie, Komponente CB,
  • Die Isolationsschichten BB und BD können undurchsichtig, opak oder transparent sein, wobei mindestens eine der Schichten zumindest teilweise transparent sein muss, wenn zwei Isolationsschichten vorhanden sind
  • Außen auf dem Substrat A und/oder zwischen Substrat A und der EL-Anordnung können außerdem ein oder mehrere zumindest teilweise transparente grafisch gestaltete Schichten angeordnet sein.
  • Neben den genannten Schichten (Komponenten A, B und C) kann das erfmdungsgemäße EL-Element (herkömmlicher Aufbau) eine oder mehreren Reflexionsschicht(en) aufweisen. Die Reflexionsschicht(en) kann bzw. können insbesondere angeordnet sein:
    • außen auf Komponente A,
    • zwischen Komponente A und Komponente BA,
    • zwischen Komponente BA und Komponente BB bzw. BC, wenn Komponente BB fehlt,
    • zwischen Komponente BD und Komponente BE,
    • zwischen Komponente BE und Komponente BF,
    • zwischen Komponente BF und Komponente CA bzw. CB,
    • außen auf Komponente CA bzw. CB.
  • Bevorzugt ist die Reflexionsschichtschicht, soweit vorhanden, angeordnet zwischen Komponente BC und Komponente BD bzw. BE, wenn Komponente BD fehlt.
  • Die Reflexionsschicht umfasst vorzugsweise Glaskügelchen, insbesondere Hohlglaskügelchen. Der Durchmesser der Glaskügelchen kann in weiten Grenzen verändert werden. So können sie eine Größe d50 von im Allgemeinen 5 µm bis 3 mm, vorzugsweise 10 bis 200 µm, besonders bevorzugt 20 bis 100 µm, aufweisen. Die Hohlglaskügelchen sind dabei vorzugsweise in ein Bindemittel eingebettet.
  • In einer alternativen Ausfühnmgsform der vorliegenden Erfindung besteht das EL-Element aus folgenden Schichten (inverser Schichtaufbau):
    1. a) einem zumindest teilweise transparenten Substrat, Komponente A,
    2. b) mindestens einer auf dem Substrat aufgebrachten EL-Anordnung, Komponente B, enthaltend die folgenden Komponenten
      • be) eine Rückelektrode, Komponente BE, die zumindest teilweise transparent sein kann,
      • bb) gegebenenfalls eine Isolationsschicht, Komponente BB,
      • bc) eine Schicht, enthaltend mindestens ein durch ein elektrisches Feld anregbares Leuchtpigment (Elektroluminophor), EL-Schicht oder Pigmentschicht genannt, Komponente BC,
      • bd) gegebenenfalls eine Isolationsschicht, Komponente BD,
      • ba) eine zumindest teilweise transparente Elektrode, Komponente BA, als Frontelektrode,
      • bf) eine oder mehrere Leiterbahn(en), Komponente BF, zur elektrischen Kontaktierung von sowohl Komponente BA als auch von Komponente BE, wobei die Leiterbahn(en) vor, nach oder zwischen den Elektroden BA und BE aufgebracht werden kann bzw. können, wobei vorzugsweise die Leiterbahn(en) in einem Arbeitsschritt aufgebracht wird bzw. werden. Die Leiterbahn(en) kann bzw. können in Form eines Busbars, vorzugsweise hergestellt aus einer Silberpaste, aufgebracht sein. Eventuell kann vor dem Aufbringen des Busbars noch eine Graphitschicht aufgebracht werden,
    3. c) einer zumindest teilweise transparenten Schutzschicht, Komponente CA und/oder einer Schutzfolie, Komponente CB.
  • Auf der transparenten Schutzschicht C und/oder zwischen der transparenten Schutzschicht C und der EL-Anordnung können außerdem ein oder mehrere zumindest teilweise transparente grafisch gestaltete Schichten angeordnet sein. Insbesondere können die grafisch gestalteten Schichten die Funktion der Schutzschicht übernehmen.
  • In einer besonderen Ausfiihrungsform des inversen Schichtaufbaus können die oben erwähnten Aufbauten B, C sowohl auf der Vorderseite des Substrates, Komponente A, als auch auf der Rückseite, als auch auf beiden Seiten des Substrates angebracht sein (zweiseitiger Aufbau). Die Schichten BA bis BF auf beiden Seiten können dabei identisch sein, sie können sich aber in einer oder mehreren Schichten unterscheiden, so dass beispielsweise das EL-Element auf beiden Seiten gleichwertig strahlt oder das EL-Element auf jeder Seite eine andere Farbe und/oder eine andere Helligkeit und/oder eine andere grafische Gestaltung aufweist.
  • Neben den genannten Schichten (Komponenten A, B und C) kann das erfmdungsgemäße EL-Element mit inversem Schichtaufbau eine oder mehreren Reflexionsschicht(en) aufweisen. Die Reflexionsschicht(en) kann bzw. können insbesondere angeordnet sein:
    • außen auf Komponente A,
    • zwischen Komponente A und Komponente BE,
    • zwischen Komponente BE und Komponente BB,
    • zwischen Komponente BB und Komponente BC,
    • zwischen Komponente BC und Komponente BD,
    • zwischen Komponente BD und Komponente BA,
    • zwischen Komponente BA und Komponente BF,
    • zwischen Komponente BF und Komponente CA bzw. CB,
    • auf Komponente CA bzw. CB.
  • Bevorzugt ist die Reflexionsschichtschicht, soweit vorhanden, angeordnet zwischen Komponente BC und Komponente BB bzw. BE, wenn Komponente BB fehlt.
  • Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass die für den herkömmlichen Aufbau genannten besondere Ausführungsformen und Merkmale, soweit nicht anders bestimmt, für den inversen Schichtaufbau und den zweiseitigen Aufbau entsprechend gelten.
  • Die eine oder mehreren Isolationsschicht(en) BB und/oder BD sowohl beim herkömmlichen Aufbau als auch beim inversen Aufbau kann bzw. können insbesondere dann entfallen, wenn die Komponente BC eine Schichtdicke aufweist, die einen Kurzschluss zwischen den beiden Elektroden Komponenten BA und BE verhindert.
  • Jedoch kann das Substrat, insbesondere wenn es sich um ein elektrisch leitfähiges Substrat handelt, vor dem Aufbringen der EL-Anordnung, d.h. in der Regel vor dem Aufbringen der ersten Elektrode, mit einer oder mehreren zusätzlichen Isolationsschicht(en) AA versehen werden.
  • Erfmdungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, alle genannten Komponenten der EL-Anordnung Schichten (BA bis BF) sowie die zusätzlichen Isolationsschicht AA und die Schutzschicht CA sowohl beim herkömmlichen als auch beim inversen Aufbau einschließlich des zweiseitigen Aufbaus durch Sprühapplikation auf das Substrat A aufzubringen; eine gegebenenfalls nötige Komponente CB müsste nachträglich aufgeklebt oder auflaminiert werden. Die Leiterbahn oder die Leiterbahnen können ebenfalls mittels Sprühapplikation aufgebracht werden, jedoch können sie auch mit anderen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, beispielsweise mittels Siebdruck, durch Aufrollen oder Aufpinseln aufgebracht werden. Auch ist es möglich, die Leiterbahn oder die Leiterbahnen nachträglich, beispielsweise in Form von Metallstreifen, aufzubringen, beispielsweise aufzukleben. Die gegebenenfalls vorhandene Graphitschicht kann auf die gleiche Weise aufgebracht werden wie die Leiterbahnen.
  • Die Reihenfolge, in der die Schichten aufgesprüht werden, entspricht vorzugsweise der Folge der Schichten in der EL-Anordnung.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, bestehende Substrate, welche keine elektrisch leitfähige Oberfläche besitzen, einfach mit einer EL-Anordnung zu versehen. Eine Behandlung der Oberfläche des Substrates zur Auftragung der ersten elektrisch leitenden Beschichtung (erste Elektrode; Komponente BA beim herkömmlichen Aufbau, Komponente BE beim inversen Aufbau) beispielsweise mittels eines Rakel- oder Siebdruckverfahrens zum Auftragen der elektrisch leitfähigen Beschichtung ist nicht erforderlich, um das Substrat an seiner Oberfläche elektrisch leitfähig zu gestalten. Das Aufbringen der entsprechenden Schicht der ersten elektrisch leitfähigen Elektrode erfolgt einfach durch Sprühapplikation, was das Verfahren insgesamt einfach und wirkungsvoll macht.
  • Erfmdungsgemäß umfasst das erfmdungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
    1. 1 Aufsprühen der ersten Elektrode (BA beim herkömmlichen Aufbau bzw. BE beim inversen Aufbau) auf Substrat A oder auf eine oder mehrere auf das Substrat A aufgebrachte Isolationsschicht(en) AA;
    2. 2 Aufsprühen der EL-Schicht (BC);
    3. 3 Aufsprühen der zweiten Elektrode (BE beim herkömmlichen Aufbau bzw. BA beim inversen Aufbau).
  • Danach wird bzw. werden die Leiterbahn(en) aufgebracht, vorzugsweise durch Aufsprühen.
  • Danach wird bzw. werden die Schutzschicht(en) und/oder die Schutzfolie(n)aufgebracht, wobei die Schutzschicht(en) vorzugsweise durch Aufsprühen aufgebracht werden.
  • Zwischen der ersten Elektrode und der EL-Schicht sowie zwischen der EL-Schicht und der zweiten Elektrode können unabhängig voneinander eine oder mehrere Isolationsschicht(en) aufgebracht werden, vorzugsweise durch Aufsprühen.
  • Wie bereits oben ausgeführt können zusätzlich eine oder mehrere Reflexionsschicht(en) aufgebracht werden, vorzugsweise durch Aufsprühen.
  • Nachfolgend werden die Merkmale der einzelnen Komponenten des EL-Elements beschrieben:
    • Elektrode(n)
  • Das erfmdungsgemäße EL-Element weist eine Frontelektrode BA und eine Rückelektrode BE auf.
  • Beim herkömmlichen Aufbau muss die Frontelektrode BA, beim inversen Aufbau die Rückelektrode BE, zumindest teilweise transparent sein. Die jeweilige Gegenelektrode (Komponente BE beim herkömmlichen Aufbau, Komponente BA beim inversen Aufbau) muss nicht zwingend transparent aufgebaut sein.
  • Unter dem Ausdruck "zumindest teilweise transparent" ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine Elektrode zu verstehen, die aus einem Material aufgebaut ist, welches eine Transmission von im Allgemeinen mehr als 60 %, vorzugsweise mehr als 70 %, besonders bevorzugt mehr als 80 %, insbesondere mehr als 90%, aufweist.
  • Erfmdungsgemäß ist es beispielsweise möglich, Indium-Zinn-Oxid-Materialien (ITO) auf dem entsprechenden Substrat unter Sprühapplikation aufzutragen, so dass eine entsprechende Elektrode ausgebildet wird. Die Indium-Zinn-Oxid-Materialien weisen den Vorteil auf, dass sie einen relativ geringen Flächenwiderstand von ca. 60 bis 600 Ω bei einer recht hohen Transparenz aufweisen und nach der Sprühapplikation in sehr dünnen Schichten von einigen 100 Å vorliegen.
  • Ferner können Schichten elektrisch leitender Materialien auf Basis von ATO sprühappliziert werden. Hierbei handelt es sich um Antimon-Zinn-Oxide.
  • Der Vorteil dieser Materialien auf Basis von ITO oder ATO ist, dass sie eine relativ gute Laminierbarkeit aufweisen.
  • Weitere Materialien für die Elektroden sind intrinsisch leitfähige transparente Polymere. Beispiele für intrinsisch leitfähige Polymersysteme sind die Produkte der Orgacon®-Reihe von Agfa, der Clevios®-Reihe (Poly-(3,4-ethylendioxythiophen) von H.C. Starck GmbH, das als organisches Metall (PEDT-conductive polymere polyethylene-dioxythiophene) bezeichnete System von Ormecon sowie leitfähige Beschichtungs- oder Druckfarbensysteme von Panipol OY.
  • Bevorzugt ist die erfmdungsgemäß eingesetzte zumindest teilweise transparente Elektrode somit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: ITO-Siebdruckschichten, ATO (Antimon-Zinn-Oxid)-Siebdruckschichten, Non-ITO-Siebdruckschichten (wobei der Begriff "Non-TTO" alle Siebdruckschichten umfasst, die nicht auf Indium-Zinn-Oxid (ITO) basieren), das heißt intrinsisch leitfähigen polymeren Schichten mit üblicherweise nanoskaligen elektrisch leitfähigen Pigmenten, beispielsweise die ATO-Siebdruckpasten mit den Bezeichnungen 7162E oder 7164 von DuPont, intrinsisch leitfähigen Polymersystemen wie dem Orgacon System von Agfa, dem Clevios Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-System von H.C. Starck GmbH, dem als organisches Metall (PEDT-conductive polymer polyethylene-dioxythiophene) bezeichneten System von Ormecon, leitfähigen Beschichtungs- oder Druckfarbensystemen von Panipol OY und gegebenenfalls mit hochflexiblen Bindemitteln, z.B. auf Basis von PU (Polyurethanen), PMMA (Polymethylmethacrylat), PVA (Polyvinylalkohol), modifiziertes Polyanilin. Bevorzugt wird als Material der zumindest teilweise transparenten Elektrode des Elektrolumineszenz-Elements ein Clevios Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-System von H.C. Starck GmbH eingesetzt; diese sind wässrige Dispersionen enthaltend 0,25 bis 1 Gew.-% Poly(3,4-ethylendioxythiophen stabilisiert mit Polystyrolsulfonat.
  • Erfmdungsgemäß bevorzugt werden zur Formulierung einer sprühbaren Suspension zur Herstellung der zumindest teilweise transparenten Elektrode BA 10 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der sprühbaren Suspension, eines intrinsisch leitfähigen Polymersystems verwendet, bestehend aus einer wässrigen Dispersion von Poly(3,4-ethylendioxythiophen) mit Poly(3,4-ethylendioxythiophen) mit Polystyrolsulfonat. Dieses Polymersystem ist bevorzugt ausgewählt aus Clevios P, Clevios PH, Clevios P AG, Clevios P HCV4, Clevios P HS, Clevios PH, Clevios PH 500, Clevios PH 510 oder beliebige Mischungen davon Dies entspricht 0,025 bis 0,9 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 0,7 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,075 bis 0,6 Gew.-% Poly(3,4-ethylendioxythiophen). Als Lösemittel können beispielsweise Dimethylsulfoxid (DMSO), N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Ethylenglykol, Glycerin, Sorbitol, Methanol, Ethanol, Isopropanol, N-Propanol, Acton, Methylethylketon, Dimethylaminoethanol, Wasser oder Gemische aus zwei oder drei oder mehreren der genannten Lösemittel verwendet werden. Die Menge an Lösemittel in der sprühbaren Suspension kann in weiten Bereichen variieren. So können in einer erfindungsgemäßen Formulierung einer sprühbaren Suspension 55 bis 80 Gew.-% Lösemittel enthalten sein, während in einer anderen erfindungsgemäßen Formulierung etwa 35 bis 80 Gew.-% eines Lösemittelgemischs aus zwei oder mehr Lösemitteln verwendet werden. Weiterhin können als Grenzflächenadditiv und Haftaktivator Silquest A187 (Gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan mit Methanol), Neo Rez R986, Dynol 604 (einem auf Acetylenglycol basierenden nichtionischen Tensid) und/oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Substanzen enthalten sein. Deren Menge beträgt vorzugsweise 0,3 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der sprühbaren Suspension.
  • Als Bindemittel können in der Formulierung der sprühbaren Suspension Polyurethandispersionen wie UD-85, Bayhydrol PR340/1, Bayhydrol PR135 oder beliebige Mischungen davon, vorzugsweise in Mengen von etwa 0,5 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 5 Gew.-% enthalten sein. Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Polyurethandispersionen, die nach dem Trocknen der Schicht das Bindemittel für die Leitschicht bilden, handelt es sich um wässrige.
  • Eine erfindungsgemäß besonders bevorzugte Formulierung einer sprühbaren Suspension zur Herstellung der teilweise transparenten Elektrode enthält:
    Substanz Gehalt / Gew.-% Gehalt / Gew.-% Gehalt / Gew.-% Gehalt / Gew.-%
    Clevios P HS (HC Starck) 24,6 35,7 24,5 31,0
    Silquest A187 (OSi Specialties) 0,3 0,4 0,7 0,4
    N-Methylpyrrolidon 17,6 10,7 18,4 10,7
    Diethylenglykol 19,6 15,4 35,6 15,3
    Proglyde/DMM 9,4 9,2 16,7 9,2
    UD-85 (Lanxess) 3,0 3,0 4,1 3,0
    Wasser 25,5 25,6 0,0 30,4
  • Bestimmung der Viskosität einer zur Sprühapplikation geeigneten Formulierung:
    • Mit einem Rheometer MCR301 der Firma Anton Paar GmbH (A-8054 Graz, Österreich) wurde die Viskosität bestimmt. Verwendetes Messsystem: CP50-2 (Kegel/Platte, 49,966 mm Durchmesser und 1,994 ° Kegelwinkel, Abstand zwischen Kegelspitze und Platte: 49 um). Messung mit konstanter Scherrate von 100 s-1. Es wurden 30 Messpunkte ermittelt, die Dauer der Messung betrug insgesamt 180 Sekunden, die Temperatur 20 °C. Die Paste verhält sich scherverdünnend. Die Viskosität erreicht nach 80 Sekunden einen stabilen Wert von (237 ± 5) mPa·s.
  • Nachdem diese Elektrodenmaterialien auf ein entsprechendes Substrat aufgebracht wurden, werden sie anschließend bei niedrigen Temperaturen von beispielsweise 80 bis 120 °C getrocknet. Die durch Sprühapplikation aufgebrachte Schicht der ersten elektrisch leitfähigen Elektrode weist vorzugsweise einen Flächenwiderstand von 0,1 Ω/Quadrat bis 5000 Ω/Quadrat, bevorzugt von 1 bis 1000 Ω/Quadrat, besonders bevorzugt von 10 bis 500 Ω/Quadrat, ganz besonders bevorzugt 50 bis 500 Ω/Quadrat auf.
  • Die Schicht der ersten elektrisch leitfähigen Elektrode kann in einer Ausführungsform flächig geschlossen auf dem Substrat aufgebracht werden. In einer anderen Ausgestaltung ist es jedoch auch möglich, dass die Schicht der ersten elektrisch leitfähigen Elektrode nur auf Teilbereichen der Oberfläche des Substrates aufgebracht wird. Hierdurch ist es möglich, dass auch nur Teilbereiche der Oberfläche des Substrates mit einer EL-Anordnung versehen wird, so dass insgesamt ein Substrat resultiert, welches eine graphisch besonders gestaltete EL-Oberfläche aufweist.
  • Für die Gegenelektrode, die ebenfalls durch Sprühen aufgebracht werden kann, gelten die gleichen Ausführungen, welche bereits für die Schicht der ersten Elektrode gemacht wurden.
  • Weiterhin können für diese zweite Elektrode, soweit diese nicht zumindest teilweise transparent sein soll, auch Materialien wie Metallpasten, beispielsweise Silberpasten, Graphitpasten, etc. verwendet werden.
    • Isolationsschicht(en)
  • Das erfmdungsgemäße EL-Element umfasst gegebenenfalls eine oder mehrere Isolationsschicht(en) (dielektrische Schichten), Komponenten BB und BD.
  • Bestandteile geeigneter Isolationsschichten sind dem Fachmann an sich bekannt. Als besonders bevorzugtes Beispiel ist Bariumtitanat (BaTiO3) zu nennen. Weitere Isolationsmaterialien (Dielektika) sind dem Fachmann aus der Literatur bekannt, beispielsweise: SrTiO3, KNbO3, PbTiO3, LaTaO3, LiNbO3, GeTe, Mg2TiO4, Bi2(TiO3)3, NiTiO3, CaTiO3, ZnTiO3, Zn2TiO4, BaSnO3, Bi(SnO3)3, CaSnO3, PbSnO3, MgSnO3, SrSnO3, ZnSnO3, BaZrO3, CaZrO3, PbZrO3, MgZrO3, SrZrO3, ZnZrO3, oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Stoffe. Erfmdungsgemäß bevorzugt sind BaTiO3 oder PbZrO3 oder Mischungen daraus, vorzugsweise in Füllmengen von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-%.
  • Als Bindemittel für diese Schicht können Ein- oder bevorzugt Zweikomponentenpolyurethansysteme verwendet werden, beispielsweise der Bayer Material Science AG, bevorzugt Desmodur und Desmophen, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 15 bis 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der sprühbaren Suspension. Als Lösemittel können beispielsweise Ethylacetat, Butylacetat, 1-Methoxypropylacetat-2, Toluol, Xylol, Solvesso 100, Shellsol A oder Mischungen aus zwei oder mehrere dieser Lösemittel verwendet werden, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der sprühbaren Suspension. Weiterhin können noch Additive wie Verlaufsmittel und Rheologieadditvie zur Verbesserung der Eigenschaften zugefügt werden. Beispiele für Verlaufsmittel sind Additol XL480 in Butoxyl in einem Mischungsverhältnis von 40:60 bis 60:40. Als weitere Additive können 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen aus die Gesamtpastenmasse, Rheologieadditive enthalten sein, die das Absetzverhalten von Pigmenten und Füllstoffen in der Paste vermindern, beispielsweise BYK 410, BYK 411, BYK 430, BYK 431 oder beliebige Mischungen davon.
  • Die Isolationsschicht weist vorzugsweise eine Dielektrizitätskonstante von mehr als 5, bevorzugt mehr als 20, besonders bevorzugt mehr als 50, ganz besonders bevorzugt mehr als 70 auf.
  • Erfindungsgemäß bevorzugte Formulierungen für eine Sprühapplikation enthalten beispielsweise:
    Substanz Gehalt/ Gew.-% Gehalt/ Gew.-% Gehalt/ Gew.-% Gehalt/ Gew.-% Gehalt/ Gew.-%
    BaTiO3 44,7 50,5 48,7 52,3 59,8
    Desmophen 1800 (BMS) 21,2 18,0 21,0 19,9 13,2
    Desmodur L67 MPA/X (BMS) 11,8 10,0 12,0 11,1 7,3
    Ethoxypropylacetat 10,6 8,7 16,3 0,0 8,5
    Additol XL480 1,9 2,2 2,0 2,0 1,8
    Methoxypropylacetat (1-Methoxy-2-propylacetat) 9,8 10,6 0,0 14,7 9,4
  • Bestimmung der Viskosität einer zur Sprühapplikation geeigneten Formulierung:
    • Mit einem Rheometer MCR301 der Firma Anton Paar GmbH (A-8054 Graz, Österreich) wurde die Viskosität bestimmt. Verwendetes Messsystem: CP50-2 (Kegel/Platte, 49,966 mm Durchmesser und 1,994 ° Kegelwinkel, Abstand zwischen Kegelspitze und Platte: 49 µm). Messung mit konstanter Scherrate von 100 s-1. Es wurden 30 Messpunkte ermittelt, die Dauer der Messung betrug insgesamt 180 Sekunden, die Temperatur 20 °C. Die Viskosität steigt während der Messung in etwa linear an und liegt zwischen 1135 und 1160 mPa·s.
  • Wenn die Schicht der ersten elektrisch leitfähigen Elektrode nur auf Teilbereichen der Oberfläche des Substrats aufgebracht wird, ist es möglich, dass die Isolationsschicht, die gegebenenfalls auf die Schicht dieser ersten Elektrode aufgebracht wird, ebenfalls nur auf diesem Teilbereich aufgebracht wird.
  • Sollte die erfindungsgemäß vorgesehene EL-Anordnung so ausgebildet sein, dass die Schicht der ersten elektrisch leitenden Elektrode flächig nicht geschlossen auf das Substrat aufgebracht wird, sondern nur in Teilbereichen, so resultieren Bereiche des Substrates, welche nicht mit der Schicht der ersten Elektrode versehen sind. In diesen Bereich kann dann anschließend eine Isolationsschicht aufgebracht werden. Diese Isolationsschicht kann eine separate Isolationsschicht sein oder aber auch durch die Isolationsschicht gebildet werden, welche per se auf die Bereiche der Schicht der ersten Elektrode der EL-Anordnung aufgebracht wird.
  • Aufgrund der vereinfachten Applikation ist es vorteilhaft, dass die Isolationsschicht, die in dem Bereich des Substrats aufgebracht wird, der nicht mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung durch die erste elektrisch leitfähige Elektrode versehen ist, die gleiche Isolationsschicht ist, die auch anschließend auf die Schicht der ersten Elektrode aufgebracht wird, d.h., dass in einer ersten Ausgestaltung der Teil der Isolationsschicht, der in dem Bereich des Substrats aufgetragen wird, der nicht mit der Schicht der ersten elektrisch leitfähigen Elektrode versehen ist, durch die gleiche Isolationsschicht gebildet wird, welche auch anschließend auf die Schicht der ersten Elektrode aufgetragen wird.
  • Darüber hinaus ist es in einer weiteren Ausgestaltung, wie erwähnt, möglich, dass der Teil der Isolationsschicht, der auf dem Bereich des Substrats aufgebracht wird, welcher nicht mit der Schicht der ersten elektrisch leitfähigen Elektrode beschichtet ist, verschieden ist zu der dielektrischen Schicht, welche anschließend auf der Schicht der ersten Elektrode appliziert wird.
    • Elektrolumineszensschicht
  • Das erfindungsgemäße EL-Element umfasst ferner eine EL-Schicht, Komponente BC.
  • Zusammensetzungen für EL-Schichten, welche im Rahmen des erfmdungsgemäßen Verfahrens zum Aufbau der EL-Schicht verwendet werden können, werden im Allgemeinen auf Basis anorganischer Substanzen aufgebaut. Üblicherweise handelt es sich bei dieser Schicht um ein dielektrisches Material. Die EL-Schicht ist im Allgemeinen aus einer Bindemittelmatrix mit darin homogen dispergierten EL-Pigmenten aufgebaut. Diese Pigmente sind vorzugsweise ausgewählt aus Zinksulfid, Cadmiumsulfid, ZnxCd1-xS-Verbindungen der Gruppen II und IV des Periodensystems der Elemente, wobei besonders bevorzugt hochreines Zinksulfid eingesetzt wird. Die vorstehend genannten Substanzen können dotiert oder aktiviert werden und gegebenenfalls zusätzlich co-aktiviert werden. Zur Dotierung werden beispielweise Kupfer, Mangan, Silber und/oder Gold eingesetzt. Die Co-Aktivierung erfolgt beispielweise mit Chlor, Brom, Iod und/oder Aluminium. Der Gehalt an Alkali- und Selten-Erd-Metallen ist in den vorstehend genannten Substanzen im Allgemeinen sehr gering, falls sie überhaupt vorliegen. Ganz besonders bevorzugt wird Zinksulfid eingesetzt, das bevorzugt mit Kupfer und/oder Mangan dotiert bzw. aktiviert wird und bevorzugt mit Chlor, Brom, Iod und/oder Aluminium co-aktiviert wird.
  • Die Bindemittelmatrix wird im Allgemeinen so gewählt, dass ein guter Haftverbund auf der Elektrodenschicht bzw. der darauf aufgebrachten dielektrischen Schicht gegeben ist. In einer bevorzugten Ausführungsform werden dabei PVB- oder PU-basierte Systeme verwendet.
  • Neben den EL-Pigmenten können gegebenenfalls noch weitere Zusätze in der Bindemittelmatrix vorliegen, wie farbkonvertierende organische und/oder anorganische Systeme, Farbzusatzstoffe für einen Tag- und Nacht-Lichteffekt und/oder reflektierende und/oder lichtabsorbierende Effektpigmente wie Aluminiumflakes oder Glasflakes oder Mika-Plateletts. Im Allgemeinen beträgt der Anteil der EL-Pigmente an der Gesamtmasse der EL-Schicht (d.h. der Füllgrad) 20 bis 75 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 70 Gew.-%.
  • Übliche EL-Emissionsfarben sind orange, grün, grün-blau, blau-grün und weiß, wobei die Emissionsfarbe weiß oder rot durch Mischungen geeigneter EL-Pigmente oder durch Farbkonversion gewonnen werden kann. Die Farbkonversion kann im Allgemeinen in Form einer konvertierenden Schicht und/oder der Beimengung entsprechender Farbstoffe und Pigmente in dem polymeren Bindemittel der Sprüh-Zusammensetzung bzw. der polymeren Matrix, in welche die Elektrolumineszenz-Pigmente eingebaut sind, erfolgen.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden in der EL-Schicht Pigmente eingesetzt, die eine Emission im blauen Wellenlängenbereich von 420 bis 280 nm aufweisen und mit einer farbkonvertierenden Mikroverkapselung versehen sind. Auf diese Art kann die Farbe imitiert werden.
  • In einer Ausfiihrungsform werden in der EL-Schicht EL-Pigmente eingesetzt, die eine Emission im blauen Wellenlängenbereich von 420 bis 480 nm aufweisen. Zusätzlich weist die EL-Pigment-Sprüh-Zusammensetzung bevorzugt Wellenlängen konvertierende anorganische feine Partikel auf Basis von Europium (II) aktivierten Erdalkali-ortho-Silikat-Phosphoren wie (Ba,Sr,Ca)2SiO4 : Eu2+ oder YAG-Phosphoren wie Y3Al5O12 : Ce3+ oder Tb3AlsO12 : Ce3+ oder Sr2GaS4 : Eu2+ oder SrS : Eu2+ oder (Y,Lu,Gd,Th)3(Al,Sc,Ga)5O12 : Ce3+ oder (Zn,Ca,Sr)(S,Se) : Eu2+ auf. Auf diese Weise kann eine weiße Emission erzielt werden. Entsprechend dem Stand der Technik können die vorstehend genannten EL-Pigmente mikroverkapselt werden, um die Lebensdauer der Leuchtsubstanz zu erhöhen. Durch die anorganische Mikroverkapselungstechnologie sind gute Halbwertszeiten erzielbar. Diese Mikroverkapselung ist aus dem Stand der Technik und dem Fachmann bekannt. So offenbart EP-A-455 401 beispielsweise eine Mikroverkapselung aus Titandioxid oder Aluminiumoxid. Jedes ZnS-Partikel ist dabei im Wesentlichen vollständig mit einer weitgehend transparenten, zusammenhängenden Metalloxidbeschichtung versehen. Beispielhaft sei hier auch das EL-System Luxprint® für Elektrolumineszenz der Firma E.I. DuPont de Nemours and Company genannt. Organische Mikroverkapselungstechnologien und Folien-Hüll-Laminate auf Basis der diversen thermoplastischen Folien sind grundsätzlich ebenfalls geeignet, haben sich jedoch als teuer und nicht wesentlich Lebensdauer verlängernd erwiesen.
  • Geeignete zinksulfidische mikroverkapselte EL-Pigmente werden auch von der Firma Global Tungsten & Powders Corp., Towanda unter dem Handelsnamen GlacierGLO®-Standard, High Brite® und Long Life® und von der Firma Durel Devision der Rogers Corporation unter dem Handelsnamen 1BHS001® High Efficiency Green Encapsulated EL-Phosphor, 1PHS002® High-Efficiency Blue-Green Encapsulated EL-Phosphor, 1PHS003® Long-Life Blue Encapsulated EL-Phosphor, 1PHS004® Long-Life Orange Encapsulated EL-Phosphor, angeboten.
  • Die mittleren Teilchendurchmesser der in der EL-Schicht geeigneten mikroverkapselten Pigmente betragen im Allgemeinen 15 bis 60 µm, bevorzugt 20 bis 35 µm.
  • In der Formulierung für die sprühbare Suspension für die EL-Schicht für das erfindungsgemäßen Verfahren können auch nicht mikroverkapselte feinkörnige EL-Pigmente, bevorzugt mit einer hohen Lebensdauer, eingesetzt werden. Geeignete, nicht mikroverkapselte feinkörnige zinksulfidische EL-Pigmente sind beispielsweise in der US-A-6,248,261 und in der internationalen Patentanmeldung WO-A-01/34723 offenbart. Diese weisen bevorzugt ein kubisches Kristallgefüge auf. Die nicht mikroverkapselten Pigmente haben bevorzugt mittlere Teilchendurchmesser von 1 bis 30 µm, besonders bevorzugt 3 bis 25 µm, ganz besonders bevorzugt 5 bis 20 µm.
  • Besonders nicht mikroverkapselte EL-Pigmente können in der Zusammensetzung für die EL-Schicht, welche im Rahmen der vorliegenden Erfmdung durch Sprühapplikation aufgetragen wird, mit kleineren Pigmentabmessungen bis unter 10 µm verwendet werden. Dadurch kann die Durchsichtigkeit der resultierenden EL-Schicht erhöht werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn auch das darunter liegende Substrat eine gewisse Transparenz aufweist, so dass die Effekte der EL-Schicht nicht nur von dem Substrat weg, sondern auch in Richtung des Substrats bewirken.
  • Die Zusammensetzung zur Sprühapplikation der EL-Schicht in dem erfmdungsgemäßen Verfahren umfasst darüber hinaus ein Bindemittel. Dabei werden im Allgemeinen Bindemittel verwendet, die einerseits eine gute Adhäsion zu sogenannten ITO-Schichten (Indium-Zinn-Oxid) oder zu intrinsisch leitfähigen polymeren transparenten Schichten haben, gut isolierend wirken, das Dielektrikum verstärken und damit eine Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit bei hohen elektrischen Feldstärken, welche zwischen den Elektroden wirken können, bewirken und zusätzlich im ausgehärteten Zustand eine gute Wasserdampfsperre aufweisen und die EL-Pigmente zusätzlich schützen und somit insgesamt die Lebensdauer dieser Pigmente verlängern.
  • In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Zusammensetzung zur Sprühapplikation verwendet, welche die entsprechenden EL-Pigmente in Kombination mit einem entsprechenden Bindemittel umfasst.
  • Die EL-Schicht enthält die oben genannten gegebenenfalls dotierten ZnS-Kristalle, bevorzugt wie oben beschrieben mikroverkapselt, vorzugsweise in einer Menge von 30 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 35 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 45 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der sprühbaren Suspension. Als Bindemittel können Ein- und bevorzugt Zweikoniponentenpolyurethane verwendet werden, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 15 bis 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der sprühbaren Suspension. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Materialien der Bayer MaterialScience AG, beispielsweise die Lackrohstoffe der Desmophen- und Desmodur-Reihen, vorzugsweise Desmophen und Desmodur, oder die Lackrohstoffe der Lupranate-, Lupranol-, Pluraco- oder Lupraphen-Reihen der BASF AG. Als Lösemittel können Ethoxypropylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Toluol, Xylol, Solventnaphtha 100 oder beliebige Mischungen von zwei oder mehreren dieser Lösemittel in Mengen von vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen aus die Gesamtmasse der sprühbaren Suspension, verwendet werden. Weiterhin können 0,1 bis 2 Gew.-% Additive zur Verbesserung des Fließverhaltens und des Verlaufs enthalten sein. Beispiele für Verlaufsmittel sind Additol XL480 in Butoxyl in einem Mischungsverhältnis von 40:60 bis 60:40. Als weitere Additive können 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen aus die Gesamtmasse der sprühbaren Suspension, Rheologieadditive enthalten sein, die das Absetzverhalten von Pigmenten und Füllstoffen in der sprühbaren Suspension vermindern, beispielsweise BYK 410, BYK 411, BYK 430, BYK 431 oder beliebige Mischungen davon. Erfmdungsgemäß besonders bevorzugte sprühbare Suspensionen enthalten folgende Zusammensetzungen:
    Substanz Gehalt/Gew.-%
    Pigment (Global Tungsten Powders Corp.) 47,1 62,5 54,9 63,5 65,3 62,0 71,3 64,8
    Desmophen D670 (BMS) 19,0 10,7 11,5 15,8 14,5 17,4 12,0 14,5
    Desmodur N75 MPA (BMS) 13,7 7,3 11,1 10,8 10,0 11,9 8,3 9,9
    Ethoxypropylacetat 9,6 9,0 12,1 9,4 0,0 0,0 8,0 4,5
    Additol XL480 (50 Gew.-% in Butoxyl) 0,4 0,3 0,2 0,5 0,5 0,5 0,4 0,5
    Methoxypropylacetat 10,2 10,2 10,2 0,0 9,7 8,2 0,0 5,8
  • Bestimmung der Viskosität einer zur Sprühapplikation geeigneten Formulierung:
    • Mit einem Rheometer MCR301 der Firma Anton Paar GmbH (A-8054 Graz, Österreich) wurde die Viskosität bestimmt. Verwendetes Messsystem: PP25 (Platte/Platte, 24,940 mm Durchmesser, Abstand zwischen Messsystem und Grundplatte: 0,5 mm). Messung mit konstanter Scherrate von 10 s-1. Es wurden 40 Messpunkte ermittelt, die Dauer der Messung betrug insgesamt 240 Sekunden, die Temperatur 20 °C. Die Viskosität erreicht nach 80 Sekunden Werte im Bereich von 1740 bis 1860 mPa·s, im Mittel etwa 1810 mPa·s.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfmdung ist es jedoch auch möglich, dass das Bindemittelsystem zunächst auf die darunter liegende Schicht (erste Elektrode oder gegebenenfalls Isolationsschicht) durch Sprühen aufgetragen wird und anschließend die entsprechenden EL-Pigmente durch Sprühen in diese Bindemittelschicht eingetragen werden.
  • Dazu kann ein Bindemittel mit Lösungsmitteln versetzt werden und anschließend auf die entsprechende Schicht aufgesprüht werden. Auf diesen noch feuchten Film werden in einem zweiten Schritt die EL-Pigmente als Feststoff aufgetragen.
  • Auf diese EL-Schicht wird die zweite Elektrodenschicht (Gegenelektrode) aufgesprüht, nachdem gegebenenfalls vorher eine weitere Isolationsschicht aufgesprüht wurde. Sowohl für die zweite Elektrodenschicht als auch für die gegebenenfalls vorhandene Isolationsschicht gelten die gleichen Ausführungen wie oben.
    • Schutzschicht
  • Das EL-Element kann, um die entsprechende EL-Anordnung zu schützen, darüber hinaus mit einer Schutzschicht versehen sein. Diese Schutzschicht wird auf die Schicht der zweiten elektrisch leitenden Elektrode aufgetragen. Diese Schutzschicht sollte vorzugsweise transparent oder zumindest lasierend ausgebildet sein, damit die entsprechende Emission der EL-Anordnung nach draußen gelangen kann, wenn die zweite Elektrode zumindest teilweise transparent ausgebildet ist. Geeignete Materialien der Schutzschicht sind dem Fachmann bekannt. Geeignete Schutzschichten sind beispielsweise hochtemperaturbeständige Schutzlacke, wie Schutzlacke, die Polycarbonate und Bindemittel enthalten, beispielsweise Noriphen® HTR von Pröll, Weißenburg. Die Art der Applikation dieser Schutzschicht unterliegt keiner Beschränkung, wobei eine Sprühapplikation ebenfalls bevorzugt ist.
    • Elektrische Anschlüsse
  • Zum Betrieb der erfindungsgemäß hergestellten EL-Anordnung weisen die erste und die zweite Elektroden elektrische Anschlüsse auf. Diese sind mit einer Stromquelle verbunden.
  • Im Allgemeinen weist die EL-Anordnung dazu elektrische Anschlüsse auf, die an einen Seitenrand des EL-Elements geführt werden und dort mittels Kontaktierhilfen mit einer Stromquelle kontaktiert werden. Geeignete Kontaktierhilfen sind zum Beispiel Crimpen, Klemmen, elektrisch leitender Kleber, Nieten, Schrauben und andere dem Fachmann bekannte Mittel. Die Ansteuerung der EL-Anordnung kann in herkömmlicher dem Fachmann bekannter Weise erfolgen.
  • Die elektrischen Anschlüsse können beispielsweise unter Verwendung von elektrisch leitfähigen und einbrennbaren Formulierungen mit Zinn, Zink, Silber, Palladium, Aluminium und weiteren geeigneten leitfähigen Metallen bzw. Kombinationen und Mischungen oder Legierungen daraus hergestellt werden.
  • Dabei werden die elektrisch leitfähigen Kontaktstreifen im Allgemeinen mittels Siebdruck, Pinselauftrag, Ink-Jet, Rakel, Rolle, durch Sprühapplikation oder mittels Dispensierauftrag oder vergleichbaren Verfahren, welche dem Fachmann an sich bekannt sind, auf die im erfmdungsgemäßen Verfahren durch Sprühapplikation erzeugten Schichten der ersten und zweiten Elektrode aufgebracht und anschließend beispielsweise in einem Ofen thermisch behandelt, so dass üblicherweise seitlich entlang einer Substratkante angebrachte Streifen gut mittels Löten, Klemmen, Crimpen, Nieten, Schrauben, Stecken oder Kleben elektrisch leitend kontaktiert werden können.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Ansteuerung des resultierenden EL-Elementes durch eine kapazitive Energieübertragung. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die EL-Anordnung innen in einem Hohlkörper, beispielsweise einer Vase oder einer Flasche, aufgebracht ist, und keine elektrischen Leitungen in den Hohlkörper hineingeführt werden oder diesen durchdringen sollen, sei es aus praktischen oder sei es aus ästhetischen Gründen.
  • Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte EL-Element wird mittels Wechselstrom betrieben. Der Wechselstrom wird dabei bevorzugt mittels eines EL-Inverters erzeugt. Durch das Anlegen einer Wechselspannung an die zwei Elektroden des EL-Elementes wird dann die Emission einer Elektrolumineszenz erzeugt.
  • Je nach Ausbildung der einzelnen im erfindungsgemäßen Verfahren durch Sprühapplikation aufgetragenen Schichten kann sich die Emission der Elektrolumineszenz über die gesamte Oberfläche der EL-Anordnung erstrecken. Werden die Schichten der ersten und/oder zweiten Elektrode sowie insbesondere auch die EL-Schicht nur in Teilbereichen des Substrates aufgetragen, so findet auch nur in diesen Bereichen eine entsprechende Emission der Elektrolumineszenz statt. Hierdurch sind besondere graphische Ausgestaltungen der EL-Elemente möglich.
  • Darüber hinaus ist es möglich, auf einem Substrat mehrere EL-Anordnungen, welche getrennt voneinander angesteuert werden, anzuordnen.
  • Damit ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, EL-Elemente, welche eine homogene oder eine nicht homogene Emission (Farbe und Helligkeit) über die Oberfläche des EL-Elementes zeigen, herzustellen.
  • Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Dicke der einzelnen Schichten des EL-Anordnung eine im Wesentlichen gleiche Dicke aufweisen, so dass bei dem Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden der EL-Anordnung auch eine gleichmäßige Elektrolumineszenz erzeugt wird.
    • Substrat
  • Als Substrat kann ein beliebiges festes Material dienen. Beispiele für ein solches Material sind: Holz, Pappe, Porzellan, Keramik, Kunststoff, insbesondere ein duroplastischer oder ein thermoplastischen Kunststoff, Beton, Rigips, Glas, Metall, mit oder ohne aufgebrachte Isolationsschicht, wobei die Materialien ihrerseits bereits beschichtet und/oder oberflächenbehandelt sein können, beispielsweise durch Lackierung, Glasur, Bedampfen, Sputtern etc.
  • Die Art und Form des verwendeten Substrats unterliegt keiner Beschränkung. Bei den Substraten kann es sich beispielsweise um eine Wand oder um eine Flasche oder um einen anderen Gebrauchsgegenstand wie beispielsweise eine Lampe, eine Vase oder ein Kunstwerk handeln.
  • Das erfmdungsgemäß verwendete Substrat kann sowohl opak als auch nicht opak ausgebildet sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Substrat entweder selbst durch eine Folie gebildet wird oder aber auf ein entsprechendes Substrat zunächst eine Folie aufgebracht wird und anschließend auf diese Folie auf erfmdungsgemäße Weise eine EL-Anordnung erzeugt wird.
  • Falls in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Folienmaterial verwendet wird, so kann dieses beispielsweise ausgewählt sein aus mindestens einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonaten, Polyestern, Polyolefinen, Polyhalogenolefinen Polyurethanen, Polyamiden, Polyimiden, Polyarylaten, organischen thermoplastischen Celluloseestern und Polyfluorkohlenwasserstoffen. Bevorzugt hiervon sind Polycarbonate, Polyester und Polyimide, TPU (thermoplastisches Polyurethan), PVC und Polyfluorkohlenwasserstoffe.
  • Sowohl das Substrat oder, soweit vorhanden, die Folie als auch Substrat und Folie zusammen können mit graphischen Darstellungen versehen sein. Dabei kann es sich um Informationssymbole handeln, so dass auf der Oberfläche des gegebenenfalls dreidimensional verformten Substrats beispielsweise Buchstaben, Zahlen, Symbole oder Piktogramme sichtbar sind. Bei der graphischen Gestaltung handelt es sich bevorzugt um eine drucktechnische graphische Gestaltung, insbesondere um einen Farbaufdruck. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat oder die Folie mit graphischen Darstellungen in Form von deckenden oder transluzenten Farbaufdrucken versehen. Diese Farbaufdrucke können nach beliebigen, dem Fachmann bekannten, Verfahren erfolgen, zum Beispiel durch Siebdruck, Offset-Lithographie, Serigraphie, Rotationsdruck, Tiefdruck oder Flexodruck, die alle gebräuchlich und im Stand der Technik bekannt sind. Bevorzugt erfolgt die graphische Gestaltung durch Farbauftrag mittels Siebdruck, Airbrush oder Sprühapplikation. Zur graphischen Gestaltung können handelsübliche Farben eingesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich dabei insbesondere zur Herstellung von anorganischen Dickfilm-AC-EL-Elementen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Oberfläche von schwer zugänglichen Gegenständen mit einer EL-Anordnung zu versehen, da es ausreichend ist, den Sprühkopf einer Sprühvorrichtung in die Nähe der zu behandelnden Oberfläche zu bringen. Durch die Wahl geeigneter Sprühvorrichtungen bzw. Sprühköpfe können jedwede Oberflächen mit EL-Anordnungen versehen werden. Die dabei zu behandelnden Gegenstände können auch unebene Oberflächen aufweisen. Insbesondere ist es mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren möglich, die Innenseite von hohlen Gegenständen, wie beispielsweise von Flaschen, mit EL-Anordnungen zu versehen, wenn die Gegenstände eine - wenn auch nur kleine - Öffnung aufweisen, um den Sprühkopf der verwendeten Sprühvorrichtung in den hohlen Gegenstand einzuführen.
  • Darüber hinaus ermöglicht das erfmdungsgemäße Verfahren die Herstellung von kleinflächigen EL-Anordnungen auf Substraten, da entsprechende elektrisch leitfähige Beschichtungen auf den Substraten durch die Sprühapplikation auch kleinflächig hergestellt werden können. Dabei ist es auch möglich, mehrere entsprechende EL-Anordnungen auf einem Substrat aufzutragen. Werden diese getrennten EL-Anordnungen mit unterschiedlichen EL-Pigmenten ausgestattet und/oder getrennt angesteuert, lassen sich auf dem Substrat besondere graphische Effekte wie beispielsweise unterschiedliche Farben und/oder unterschiedliche Helligkeiten erzeugen.
  • Das EL-Element kann zusätzlich zu den vorstehend genannten Komponenten weitere Komponenten aufweisen. Beispielsweise können zwischen der Rückelektrode, Komponente BE, und der gegebenenfalls einen weiteren Isolationsschicht, Komponente BD (bzw., falls die Isolationsschicht nicht vorhanden ist, zwischen der Komponente BE und der Komponente BC), weitere Schichten vorliegen. Dabei kann sich an die Komponente BD (bzw., falls diese nicht vorliegt, an die Komponente BC) ein weiterer Aufbau umfassend eine zumindest teilweise transparente Elektrode, eine weitere Schicht, enthaltend mindestens eine durch ein elektrisches Feld anregbare Leuchtsubstanz, und gegebenenfalls eine weitere Isolationsschicht anschließen. Dieser Aufbau kann sich gegebenenfalls noch einmal oder mehrmals wiederholen, wobei die letzte Komponente des Aufbaus an die Rückelektrode, Komponente BE, anschließt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vorzugsweise für Substrate, welche eine nicht leitende Oberfläche aufweisen. Sollte das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Substrat durchgeführt werden, welches an sich selbst bereits elektrisch leitend ist oder aber eine leitende Beschichtung aufweist, können auf dieses Substrat A eine Isolationsschicht AA und auf die Isolationsschicht dann die erste elektrisch leitfähige Schicht durch Sprühapplikation gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht werden. In diesem Fall wird das an der EL-Anordnung anliegende Potential von dem Substrat entkoppelt, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die EL-Anordnung nicht das gesamte Substrat bedeckt. Die Isolationsschicht AA kann aber auch durch jedes andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren aufgebracht werden
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, unebene, zwei- und dreidimensionale Gegenstände im Wesentlichen homogen mit einer elektrisch leitenden Beschichtung zu versehen, auf welcher dann die Schichten einer EL-Anordnung aufgebracht werden. Damit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auch eine einfache Vorgehensweise zur Herstellung von EL-Elementen auf unebenen, dreidimensionalen Gegenständen zur Verfügung gestellt. Die Applikation der EL-Elemente kann erfindungsgemäß dabei auf einer oder mehreren Seiten des zwei- oder dreidimensional ausgebildeten Substrates erfolgen.
  • Als uneben im Sinne der Erfindung werden Flächen (Substrate) angesehen, die eine Ebenheitstoleranz (gemessen als Abstand zweier paralleler Ebenen, zwischen denen alle Punkte der Fläche liegen müssen) von größer als 1 mm pro Meter aufweisen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, EL-Anordnungen auf Substraten herzustellen, die eine Ebenheitstoleranz von 0,1 mm bis 100 mm und größer pro Meter haben. Insbesondere ist es möglich EL-Anordnungen auf Substraten herzustellen, die eine Ebenheitstoleranz von 1 mm bis 50 mm, bevorzugt von 2 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt von 5 mm bis 10 mm pro Meter haben.
  • Auch ist es mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren möglich, Substrate mit einem Innenradius von 1000 mm bis 10 mm, bevorzugt von 500 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt von 200 mm bis 50 mm, ganz besonders bevorzugt 120 bis 80 mm Innenradius auf der Innenfläche mit einer EL-Anordnung zu versehen.
  • Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Substrate mit beliebigen Außenradien auf der Außenfläche mit einer EL-Anordnung zu versehen. Vorzugsweise wird das Verfahren auf Substraten mit einem Außenradius von über 1 mm eingesetzt, bevorzugt auf Substraten mit einem Außenradius von 5 mm bis 500 mm, besonders bevorzugt von 10 mm bis 200 mm, ganz besonders bevorzugt von von 20 mm bis 100 mm.
  • Darüber hinaus ist es weiterhin möglich, Substrate in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwenden, die sich bereits im Gebrauch befinden oder beispielsweise aufgrund ihrer Größe nicht mit Verfahren aus dem Stand der Technik mit EL-Anordnungen versehen werden können.
  • Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass alle Schichten des EL-Elements bzw. der EL-Anordnung durch eine Sprühapplikation aufgetragen werden. Damit müssen die entsprechenden Zusammensetzungen, welche für die Herstellung der einzelnen Schichten verwendet werden, in einer Ausgestaltung vorliegen, die es ermöglicht, dass die Zusammensetzungen durch Sprühen aufgebracht werden können. Dieses gilt insbesondere für die Viskosität der Zusammensetzungen sowie im Hinblick auf die Neigung der einzelnen Bestandteile der sprühbaren Zusammensetzungen zur Sedimentation.
  • Die Dicke der Schichten, die beim Sprühen aufgetragen werden betragen für die Elektroden Komponenten BA und BE 1 bis 10 µm, bevorzugt 1 bis 5 µm, für die Pigmentschicht, Komponente BC, 10 bis 80 µm, bevorzugt 20 bis 70 µm, besonders bevorzugt 30 bis 60 µm, für die Isolationsschicht(en) BB und/oder BD unabhängig voneinander 5 bis 50 µm, bevorzugt 15 bis 30 µm und für die Schutzschicht CA 5 bis 70 µm, bevorzugt 10 bis 60 µm.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt der Auftrag der einzelnen Funktionsschichten durch computergesteuerte Sprühapplikation, so dass eine möglichst exakte Beschichtung der Substrate möglich ist.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich auch Folienformate und -größen mit einer Elektrolumineszens-Anordnung zu versehen, die mit anderen Verfahren nicht handhabbar oder wirtschaftlich durchführbar sind.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch zur Herstellung eines EL-Elements dienen, bei dem auf einem Substrat mehrere EL-Anordnungen auf die oben beschriebene Art und Weise aufgebracht sind. Die einzelnen auf erfindungsgemäß aufgebrachten EL-Anordnungen können dabei, wenn diese unterschiedlich angesteuert werden, unterschiedliche EL-Effekte liefern. Dieses betrifft insbesondere die Erzeugung von unterschiedlichen Farben und/oder Helligkeiten auf einem Substrat durch mehr als eine erfindungsgemäß hergestellte EL-Anordnung.
  • Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrolumineszenz-Element, das nach einem der dem oben beschriebenen Verfahren erhältlich ist.
  • Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines wie oben beschriebenen Elektrolumineszenz-Elements als Dekorelement und/oder Leuchtelement in Innenräumen oder zur Außenanwendung, bevorzugt an Außenfassaden von Gebäuden, in oder an Einrichtungsgegenständen, in oder an Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugen oder in der Werbebranche.
  • Die vorliegende Erfmdung wird anhand des nachstehenden Beispiels näher beschrieben, ohne sie darauf einzuschränken:
    • Beispiel 1 - Herstellung einer EL-Lampe mittels Sprühapplikation
  • Auf eine Metallplatte (17) wurde eine Makrofol - Polycarbonatfolie als Substrat (6) von Bayer MaterialScience mit Klebestreifen (18) an den Stirnseiten am Rand befestigt.
  • Die Suspension zur Herstellung der Frontelektrode (erste Elektrode) (7) wurde in einem Kunststoffbecher angesetzt und mit Hand verrührt. Es wurde ein trockener/genebelter Kreuzgang appliziert. Die Folie wurde anschließend in einem Trockenschrank bei 80 °C für 60 Minuten getrocknet.
  • Die Suspension zur Herstellung der Elektrolumineszensschicht (9) wurde in einem Kunststoffbecher angesetzt und mit Hand verrührt. Es wurde ein trockener/genebelter Kreuzgang appliziert. Die Folie wurde anschließend in einem Trockenschrank bei 80 °C für 60 Minuten getrocknet.
  • Die Suspension zur Herstellung der Isolationsschicht (8) wurde in einem Kunststoffbecher angesetzt und mit Hand verrührt. Es wurde ein trockener/genebelter Kreuzgang appliziert. Die Folie wurde anschließend in einem Trockenschrank bei 80 °C für 45 Minuten getrocknet.
  • Zum Aufbringen der Rückelektrode (zweite Elektrode) (10) wurde die gleiche Suspension verwendet, mit der bereits die Frontelektrode (7) appliziert wurde. Es wurde ein trockener/genebelter Kreuzgang appliziert. Die Folie wurde anschließend in einem Trockenschrank bei 80 °C für 60 Minuten getrocknet.
  • Die Busbars (19) wurden anschließend mit einem Pinsel auf Front- und Rückelektrode aufgebracht. Dazu wurden Streifen von etwa 5 mm Breite mit der Silberpaste Acheson Electrodag PM-470 (Acheson Colloiden B.V., 9679 ZG Scheemda, Holland) aufgebracht.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden Figuren näher beschrieben.
  • In den Figuren haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung:
    • (1)
    Elektrolumineszenz-Element
    (2)
    Elektrolumineszenz-Anordnung
    (3)
    Elektrolumineszenz-Emission
    (4)
    Elektrolumineszenz-Inverter
    (5)
    Netzgerät
    (6)
    Netzeinspeisung
    (7)
    Kapazitive kontaktlose Energieübertragung
    (8)
    Substrat
    (9)
    erste Elektrode
    (10)
    Isolationsschicht
    (11)
    Elektrolumineszenzschicht
    (12)
    zweite Elektrode
    (13)
    Schutzschicht
    (14)
    kapazitive Kopplungsfläche
    (15)
    kapazitiver Kopplungsabstand
    (16)
    Reflektionsschicht
    (17)
    graphische Gestaltung
    (18)
    Isolationsschicht
    (19)
    Metallplatte
    (20)
    Klebestreifen
    (21)
    Busbar
    • Figur 1 zeigt eine durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche EL-Element (1) umfassend die EL-Anordnung (2), welche auf einem dreidimensionalen Substrat (8) aufgetragen ist. Die Oberfläche des Substrats (8) ist mit entsprechenden EL-Anordnungen ausgestattet, so dass eine EL-Emission (3) erfolgt. Die Ansteuerung der EL-Anordnung (2) (umfassend die Schichten der ersten Elektrode (9) und zweiten Elektrode (12)) erfolgt durch eine kapazitive kontaktlose Energieübertragung (7), wobei die Energiezufuhr über einen EL-Inverter (4) erfolgt. Der EL-Inverter (4) ist mit einem Netzgerät (5) verbunden, welches durch eine Netzeinspeisung (6) gespeist wird. In dem Netzgerät herrscht üblicherweise eine Kleinspannung von weniger als 42 V-DC. In Figur 1 sind darüber hinaus die Abschnitte A und B dargestellt, welche in den Figuren 2 bis 4 näher beschrieben werden.
    • Figur 2 zeigt einen Ausschnitt A eines erfindungsgemäßen EL-Elements (1), welches ebenfalls in Figur 1 dargestellt ist. In dem Ausschnitt A ist der strukturelle Aufbau der erfmdungsgemäß erhältlichen EL-Anordnung ersichtlich. Dem gemäß wird auf ein dreidimensional ausgebildetes Substrat (8) zunächst eine erste Elektrode (9) und anschließend eine Isolationsschicht (10) aufgetragen. Anschließend folgt die Elektrolumineszenzschicht (11) mit EL-Pigmenten sowie eine Schicht einer zweiten transparente Elektrode (12). Abschließend ist eine Schutzschicht (13) vorgesehen. Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, ist das Substrat (8) dreidimensional verformt. Aufgrund der Sprühapplikation der einzelnen funktionellen Schichten ist es möglich, dass dreidimensionale Substrat mit einer entsprechenden EL-Anordnung (2) zu versehen.
    • Figur 3 zeigt einen weiteren Ausschnitt A eines erfmdungsgemäßen EL-Elements, welcher in Figur 1 dargestellt ist. Auch hier wird auf einem Substrat (8), welches dreidimensional verformt ist zunächst eine erste Elektrode (9) durch Sprühapplikation aufgetragen. Anschließend wird eine Reflektionsschicht (16) auf die erste Elektrode (9) aufgebracht. Unter Anwendung der Sprühapplikation werden anschließend eine EL-Schicht (11) sowie eine entsprechende zweite Elektrode (12) aufgetragen. Auf die zweite Elektrode (12) ist eine graphische Gestaltung (17) aufgebracht. Den Abschluss der EL-Anordnung bildet ebenfalls eine Schutzschicht (13).
    • Figur 4 zeigt den in Figur 1 dargestellten Ausschnitt B. Ersichtlich ist ein dreidimensional verformtes, nichtleitendes Substrat (8). Dieses dreidimensional verformte Substrat (8) weist eine unebene Oberfläche auf. Auf dieses dreidimensionale Substrat werden die erste Elektrode (9), die Isolationsschicht (10), sowie eine weitere Isolationsschicht (18) aufgetragen. Dabei erfolgt die Auftragung der ersten Elektrode (8) sowie der Isolationsschichten (9) und (18) durch Sprühapplikation. Auf die weitere Isolationsschicht (18) wird eine EL-Schicht (11) aufgetragen. Auf die EL-Schicht (11) wird eine zweite Elektrode (12) sowie eine Schutzschicht (13) aufgetragen. Die Ansteuerung der ersten Elektrode (9) sowie der zweiten Elektrode (12) erfolgt durch die kapazitive Kopplungsfläche (14), wobei der kapazitive Kopplungsabstand (15) eingezeichnet ist.
    • Figur 5 zeigt ein dreidimensionales verformtes EL-Element (1) mit graphischer Gestaltung umfassend mehrere EL-Anordnungen (2), wobei der Ausschnitt E in Figur 6 näher dargestellt ist.
    • Figur 6 zeigt ein elektrisch nicht leitendes Substrat (8), welches dreidimensional verformt ist. Auf das dreidimensionale Substrat (8) ist die ersten Elektrode (9) aufgetragen. Auf diese erste Elektrode (9) ist eine Isolationsschicht (10) aufgetragen. Das EL-Element (1), das in Figur 6 dargestellt ist, zeigt einen nicht geschlossenen Auftrag der EL-Schicht (11). So ist die nur im Mittelbereich des dargestellten Substrates vorgesehen, dass die EL-Schicht (11) auf der Isolationsschicht (10) aufgetragen ist. Der Bereich der Isolationsschicht (10), welcher nicht von einer EL-Schicht (11) bedeckt ist, wird von einer weiteren Isolationsschicht (18) bedeckt. Auf die Schicht, welche dann durch die EL-Schicht (11) bzw. die weitere Isolationsschicht (18) gebildet wird, wird anschließend eine zweite Elektrode (12) aufgetragen. Auf die zweite Elektrode (12) wird eine Schutzschicht (13) aufgetragen.
    • Figur 7 zeigt eine Möglichkeit, ein mit einer EL-Anordnung versehenes beliebiges dreidimensional verformtes Objekt über kapazitive Kopplungsflächen (14) zu kontaktieren. Die Kopplungsflächen können dabei konzentrisch ineinander liegen, so dass ein Kontakt den anderen umschließt. Die Kopplungsflächen können jedoch auch nebeneinander liegen. Dabei muss ihr Abstand groß genug sein um die beiden Flächen elektrisch voneinander zu isolieren.
    • Figur 8 zeigt die in Figur 7 beschriebene Möglichkeit der konzentrischen Kontaktierung von oben. Der innere Kreis kann eine Elektrode der EL-Anordnung (2) versorgen (beispielsweise die erste Elektrode (9)), der äußere Kreis kann die andere Elektrode versorgen (beispielsweise die zweite Elektrode (12)).
    • Figur 9 zeigt den im Beispiel 1 beschriebenen Aufbau mit Metallplatte (17), Substrat (6), Frontelektrode (7), Elektrolumineszensschicht (9), Isolationsschicht (8), Rückelektrode (10) und Busbars (19).

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines EL-Elementes (1), umfassend mindestens ein Substrat (8), Komponente A, und mindestens eine EL-Anordnung (2), durch Aufsprühen der Schichten der EL-Anordnung (2), umfassend folgende Schritte:
    a) Aufsprühen der ersten Elektrode (9), auf das Substrat (8) oder auf eine oder mehrere a auf das Substrat (8) aufgebrachte Isolationsschicht(en),
    b) Aufsprühen der EL-Schicht (11),
    c) Aufsprühen der zweiten Elektrode (12).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Aufsprühen der EL-Schicht (11) eine Isolationsschicht (10) aufgesprüht wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Leiterbahn(en) (21), aufgesprüht wird bzw. werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufsprühen der zweiten Elektrode (12) eine Schutzschicht (13), aufgesprüht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (8) eine Ebenheitstoleranz von 0,1 mm bis 100 mm pro Meter hat und/oder einen Innenradius von 1000 mm bis 10 mm und/oder einen Außenradius von über 1 mm hat.
  6. EL-Element (1) mit einer Ebenheitstoleranz von 1 mm bis 50 mm pro Meter und/oder einem Innenradius von 500 mm bis 20 mm, und/oder einen Außenradius von 5 mm bis 500 mm hat.
  7. EL-Element (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es durch kapazitive Energieübertragung ansteuerbar ist.
  8. Suspension zur Herstellung der Elektroden (9;12) für ein EL-Element (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension 0,025 bis 0,9 Gew.-%, 0,05 bis 0,7 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,075 bis 0,6 Gew.% Poly-(3,4-ethylendioxythiophen) enthält.
  9. Suspension nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:
    10 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 60 Gew.-% einer wässrigen Dispersion von Poly(3,4-ethylendioxythiophen) mit Polystyrolsulfonat,
    35 bis 80 Gew.-% Lösemittel ausgewählt aus Dimethylsulfoxid (DMSO), N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Ethylenglykol, Glycerin, Sorbitol, Methanol, Ethanol, Isopropanol, N-Propanol, Acton, Methylethylketon, Dimethylaminoethanol oder Wasser oder Gemischen aus zwei oder drei oder mehreren dieser Lösemittel,
    0,3 bis 2,5 Gew.-% Grenzflächenadditiv und Haftaktivator, bevorzugt auf der Grundlage von Gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan mit Methanol oder auf Acetylenglycol basierenden nichtionischen Tensiden, und
    0,5 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 5 Gew.-% Bindemittel, bevorzugt auf der Grundlage von wässrigen Polyurethandispersionen.
  10. Suspension nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität von 230 bis 245 mPa·s hat.
  11. Suspension zur Herstellung einer Elektrolumineszensschicht (11) für ein EL-Element (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension enthält:
    30 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 35 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 45 bis 70 Gew.-% ZnS-Kristalle,
    10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-% Bindemittel, ausgewählt aus Ein- und Zweikomponentenpolyurethanen,
    1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-% Lösemittel ausgewählt aus Ethoxypropylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Toluol, Xylol, Solventnaphtha 100 oder beliebige Mischungen von zwei oder mehreren dieser Lösemittel,
    0,1 bis 2 Gew.-% Verlaufsmittel, und
    0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% Rheologieadditive.
  12. Suspension nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität von 1740 bis 1810 mPa·s hat.
  13. Suspension zur Herstellung einer Isolationsschicht (10) für ein EL-Element (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension enthält:
    5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-% Isolationsmaterial ausgewählt aus SrTiO3, KNbO3, PbTiO3, LaTaO3, LiNbO3, GeTe, Mg2TiO4, Bi2(TiO3)3, NiTiO3, CaTiO3, ZnTiO3, Zn2TiO4, BaSnO3, Bi(SnO3)3, CaSnO3, PbSnO3, MgSnO3, SrSnO3, ZnSnO3, BaZrO3, CaZrO3, PbZrO3, MgZrO3, SrZrO3, ZnZrO3, oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Stoffe, bevorzugt ausgewählt aus BaTiO3 oder PbZrO3 oder Mischungen daraus,
    10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 35 Gew.-% Bindemittel, ausgewählt aus Ein- und Zweikomponentenpolyurethanen,
    1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-% Lösemittel ausgewählt aus Ethylacetat, Butylacetat, 1-Methoxypropylacetat-2, Toluol, Xylol, Solvesso 100, Shellsol A oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösemittel,
    0,1 bis 2 Gew.-% Verlaufsmittel, und
    0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% Rheologieadditive.
  14. Suspension nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität von 1135 bis 1160 mPa·s hat.
  15. Verwendung eines EL-Elements (1) gemäß Anspruch 6 als Dekorelement und/oder Leuchtelement in Innenräumen oder zur Außenanwendung, bevorzugt an Außenfassaden von Gebäuden, in oder an Einrichtungsgegenständen, in oder an Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugen oder in der Werbebranche.
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