PL235352B1

PL235352B1 - Method for producing multicolored electroluminescent structure and the multicolored electroluminescent structure obtained by this method

Info

Publication number: PL235352B1
Application number: PL423895A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Łuniewski; Piotr Hołowicz; Władysław Dąbrowski
Original assignee: Artdruk Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2020-06-29
Also published as: PL423895A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wielokolorowej struktury elektroluminescencyjnej i wielokolorowa struktura elektroluminescencyjna uzyskana tym sposobem, w szczególności struktura przeznaczona do nakładania na dokumenty drukowane.The present invention relates to a method for producing a multicolor electroluminescent structure and a multicolor electroluminescent structure obtained by this method, in particular a structure intended for application to printed documents.

Nadruk elektroluminescencyjny (struktura elektroluminescencyjna) tworzony jest poprzez umieszczanie na podłożu, w odpowiedniej kolejności, szeregu warstw, tworzących strukturę świecącą. Zwykle warstwy te są nakładane metodą sitodruku. W pierwszej kolejności nakłada się warstwę przewodzącą, na którą następnie nakłada się warstwę dielektryczną. W dalszej kolejności nakłada się warstwę z luminoforem, którą pokrywa się przeźroczystą wierzchnią warstwą przewodzącą. Efekt świecenia (luminescencji) uzyskuje się po przyłożeniu zmiennego napięcia pomiędzy dwie warstwy przewodzące zwane elektrodami, które powoduje wytworzenie zmiennego pola elektrycznego.Electroluminescent imprint (electroluminescent structure) is created by placing on the substrate, in the appropriate order, a series of layers forming a luminous structure. Usually, these layers are applied by screen printing. First, a conductive layer is applied, then a dielectric layer is applied. Subsequently, a layer with a phosphor is applied, which is covered with a transparent top conductive layer. The glow effect (luminescence) is obtained when an alternating voltage is applied between two conductive layers called electrodes, which creates an alternating electric field.

Nadruk elektroluminescencyjny posiada relatywnie cienką strukturę i znajduje zastosowanie m.in. w różnego rodzaju reklamach drukowanych (plakatach, bilbordach, opakowaniach, stojakach reklamowych), jak również stanowi elementy dekoracyjne nakładane na przykład na karoserie samochodów. Przykładowo w celu uatrakcyjnienia wyglądu plakatu, niektóre jego treści mogą mieć właściwości elektroluminescencyjne a ich świecenie może być sterowane za pomocą kontrolera w sposób dynamiczny, umożliwiając stworzenie efektu animacji. Ruchome i świecące treści zwracają na siebie większą uwagę ich potencjalnych odbiorców.Electroluminescent printing has a relatively thin structure and is used, among others, in in various types of printed advertisements (posters, billboards, packaging, advertising stands), as well as decorative elements applied, for example, to car bodies. For example, in order to make the poster look more attractive, some of its content may have electroluminescent properties, and its lighting can be dynamically controlled by the controller, allowing you to create an animation effect. Moving and glowing content attract more attention from their potential audience.

Przykładowo amerykańskie zgłoszenie patentowe US2012062110A1 przedstawia sposób wytwarzania elastycznych tkanin z elementami elektroluminescencyjnymi oraz tkaniny wytworzone tym sposobem. Sposób polega na umieszczaniu na tkaninie kolejnych warstw struktury świecącej w następującej kolejności: warstwa ochronna (opcjonalna), warstwa przewodząca prąd, warstwa emitująca światło, warstwa dielektryczna, warstwa przewodząca prąd, warstwa ochronna nieprzewodząca prądu (wierzchnia). Warstwy te mogą być umieszczone metodą sitodruku. Dokument ujawnia również tkaninę, na której przed nałożeniem warstw struktury świecącej, naniesione są elementy dekoracyjne (kolorowe) na przykład za pomocą druku pigmentowego.For example, US patent application US2012062110A1 describes a method of producing elastic fabrics with electroluminescent elements and fabrics produced by this method. The method consists in placing subsequent layers of the luminous structure on the fabric in the following order: protective layer (optional), electrically conductive layer, light-emitting layer, dielectric layer, electrically conductive layer, non-conducting protective layer (top layer). These layers can be placed by screen printing. The document also discloses a fabric on which decorative (colored) elements, for example by means of pigment printing, are applied prior to applying the layers of the luminous structure.

Obecnie możliwe jest wytworzenie kolorowego nadruku elektroluminescencyjnego, stosując różne rodzaje luminoforów. Jednak pomimo znacznej ilości różnych dostępnych luminoforów, ilość uzyskanych kolorów jest bardzo ograniczona i w praktyce wynosi 5 (przykładowo, kolory CMY (Cyan, Magenta, Yellow) + Orange + White) kolorów. Jest to spowodowane faktem, iż mieszanie luminoforów ze sobą powoduje, iż reagują one ze sobą tracąc swoje właściwości. W efekcie nie jest możliwe wydrukowanie wysokiej jakości obrazów czy zdjęć stanowiących struktury elektroluminescencyjne.Nowadays, it is possible to produce a colored electroluminescent imprint using various types of phosphors. However, despite the large number of different phosphors available, the number of colors obtained is very limited and in practice is 5 (for example, CMY (Cyan, Magenta, Yellow) + Orange + White) colors. This is due to the fact that mixing phosphors together makes them react with each other, losing their properties. As a result, it is not possible to print high-quality images or photos constituting electroluminescent structures.

Celowym byłoby opracowanie sposobu wytwarzania wielokolorowej struktury elektroluminescencyjnej umożliwiającej odwzorowanie obrazu w pełnym zakresie kolorów dostępnych w druku offsetowym.It would be advisable to develop a method of producing a multi-color electroluminescent structure that would enable the image to be reproduced in the full range of colors available in offset printing.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wielokolorowej struktury elektroluminescencyjnej, w którym na podłoże z warstwą nadruku offsetowego nakłada się kolejno warstwę elektrody dolnej, warstwę dielektryczną, warstwę luminoforu oraz warstwę przeźroczystej elektrody górnej, stanowiące podstawową strukturę elektroluminescencyjną, charakteryzujący się tym, że: podgrzewa się nałożoną warstwę elektrody górnej do temperatury 90-110°C i matowi się jej powierzchnię za pomocą wałka o chropowatości powierzchni Ra od 0,08 do 1,2 do uzyskania chropowatości powierzchni Ra od 0,08 do 1,2; na podgrzaną i zmatowioną powierzchnię warstwy elektrody górnej nanosi się optycznie przezierną warstwę farby offsetowej techniką druku offsetowego; nakłada się warstwę barierową na przepuszczającą światło warstwę farby offsetowej.The subject of the invention is a method of producing a multicolored electroluminescent structure, in which the substrate with the offset printing layer is successively applied with the lower electrode layer, the dielectric layer, the phosphor layer and the transparent upper electrode layer, constituting the basic electroluminescent structure, characterized in that: the applied layer is heated the upper electrode to the temperature of 90-110 ° C and its surface is matted with a roller with the surface roughness Ra from 0.08 to 1.2 until the surface roughness Ra is from 0.08 to 1.2; an optically transparent layer of offset ink is applied to the heated and matted surface of the upper electrode layer by means of offset printing; a barrier layer is applied over the light transmitting offset ink layer.

Korzystnie, optycznie przezierną warstwę farby offsetowej nanosi się jako ciągłą warstwę farby optycznie przeziernej.Preferably, the optically translucent offset ink layer is applied as a continuous optically translucent ink layer.

Korzystnie, optycznie przezierną warstwę farby offsetowej nanosi się jako warstwę farby nieprzezroczystej o strukturze rastrowej o wypełnieniu mniejszym niż 100%.Preferably, the optically translucent offset ink layer is applied as an opaque ink layer with a raster structure with a filler of less than 100%.

Przedmiotem wynalazku jest również wielokolorowa struktura elektroluminescencyjna uzyskana opisanym powyżej sposobem.The invention also relates to the multi-color electroluminescent structure obtained by the above-described method.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:The subject of the invention is shown in the example in the drawing, where:

Fig. 1 przedstawia wielokolorową strukturę elektroluminescencyjną w przekroju poprzecznym;Fig. 1 shows a multicolor electroluminescent structure in cross section;

Fig. 2 przedstawia kolejne etapy sposobu wytwarzania wielokolorowej struktury elektroluminescencyjnej.Fig. 2 shows the steps of a method for producing a multi-color electroluminescent structure.

PL 235 352 B1PL 235 352 B1

Fig. 1 przedstawia wielokolorową strukturę elektroluminescencyjną w przekroju poprzecznym. Na podłożu 10, korzystnie wykonanym z papieru lub kartonu, z uprzednio naniesioną warstwą farby offsetowej reprezentującą grafikę podłoża, znajduje się warstwa elektrody dolnej 20, która pokryta jest warstwą dielektryczną 30. Na warstwie dielektrycznej znajduje się warstwa luminoforu 40. Przykładowo, zastosowany luminofor pozwala na emisję światła o barwie zasadniczo białej. Na warstwie luminoforu 40 znajduje się warstwa górnej elektrody 50, którą stanowi transparentny polimer przewodzący prąd elektryczny. Warstwy 20-50 stanowią standardową (podstawową) strukturę elektroluminescencyjną, która po przyłożeniu zmiennego napięcia pomiędzy elektrody emituje światło jednego koloru (zależnego od zastosowanego materiału fosforecencyjnego), przykładowo jedynie światło białe. Warstwy struktury elektroluminescencyjnej 20-50 nanoszone są inną techniką drukarską niż offset, przykładowo metodą sitodruku.Fig. 1 shows a multicolor electroluminescent structure in cross section. On the substrate 10, preferably made of paper or cardboard, with a pre-applied layer of offset ink representing the graphic of the substrate, there is a lower electrode layer 20 covered with a dielectric layer 30. On the dielectric layer there is a phosphor layer 40. For example, the phosphor used allows for emission of substantially white light. On the phosphor layer 40 there is an upper electrode layer 50 which is a transparent electrically conductive polymer. Layers 20-50 are a standard (primary) electroluminescent structure which, when a varying voltage is applied between the electrodes, emits light of one color (depending on the phosphorus material used), for example only white light. The layers of electroluminescent structure 20-50 are applied by a printing technique other than offset, for example by screen printing.

Kolejne warstwy pozwalają na uzyskanie wielokolorowej struktury elektroluminescencyjnej. Na warstwie górnej elektrody 50 znajduje się optycznie przezierna warstwa farby 60 wykonana w technologii druku offsetowego nadająca odpowiedni kolor świecącego obrazu (zmieniająca barwę światła emitowanego przez luminofor).Subsequent layers allow for obtaining a multi-colored electroluminescent structure. On the upper electrode layer 50 there is an optically translucent ink layer 60 made by offset printing technology, which gives the appropriate color of the luminous image (changing the color of the light emitted by the phosphor).

Warstwa farby 60 może być wykonana optycznie przezierną farbą stanowiąc warstwę ciągłą. Farba może być farbą offsetową utrwalaną np. w wyniku promieniowania podczerwonego.The paint layer 60 may be made with an optically translucent paint as a continuous layer. The ink can be an offset ink that is fixed, for example, by infrared radiation.

Alternatywnie, optycznie przezierna warstwa farby 60 może być wykonana farbami nieprzeźroczystymi o pokryciu powierzchni mniejszym niż 100%, poprzez zastosowanie struktury rastrowej o wypełnieniu mniejszym niż 100%. Wybór odpowiedniego rodzaju rastra i/lub stopnia pokrycia pozwala na określenie intensywności przenikania światła przez warstwę 60.Alternatively, the optically translucent paint layer 60 may be made with opaque inks with a surface coverage of less than 100% by using a raster structure with less than 100% fill. The selection of the appropriate type of louvre and / or degree of coverage allows the intensity of light transmission through the 60 layer to be determined.

Warstwa 60 jest pokryta warstwą ochronną 70, wykonaną z lakieru barierowego lub będącą folią barierową naniesioną poprzez laminowanie. Warstwa ochronna 70 zabezpiecza warstwę 60 przed wilgocią z powietrza oraz przed uszkodzeniami mechanicznymi.The layer 60 is covered with a protective layer 70 made of a barrier varnish or a barrier film applied by lamination. The protective layer 70 protects the layer 60 against air humidity and against mechanical damage.

Fig. 2 przedstawia kolejne etapy sposobu wytwarzania wielokolorowej struktury elektroluminescencyjnej. W pierwszym kroku 101 na podłoże (przykładowo papier, karton) nakładane są kolejno warstwa elektrody dolnej, warstwa dielektryczna, warstwa luminoforu oraz warstwa przeźroczystej elektrody górnej, tworzące standardową (podstawową) strukturę elektroluminescencyjną. Następnie w kroku 102 bezpośrednio po naniesieniu ostatniej warstwy stanowiącej elektrodę górną jest ona podgrzewana (suszona) do temperatury 90-110°C a jej powierzchnia jest aktywowana poprzez jej zmatowienie do uzyskania chropowatości Ra od 0,08 do 1,2. Zmatowienie powierzchni odbywa się za pomocą stalowego wałka o chropowatej powierzchni uzyskanej poprzez mikro grawerowanie (laserowe), trawienie chemiczne lub piaskowanie. Chropowatość powierzchni wałka wynosi Ra od 0,08 do 1,2. Po wykonaniu zmatowienia, powierzchnia warstwy górnej elektrody jest odpowiednio chłonna i chropowata, co pozwala na nałożenie na nią co najmniej jednej warstwy farby offsetowej utrwalanej np. w wyniku promieniowania podczerwonego IR. Warstwa górnej elektrody jest podgrzewana w celu jej zmiękczenia, co ułatwia jej matowienie. W następnym kroku 103 na zmatowioną warstwę górnej elektrody nakładana (drukowana offsetowo) jest ciągła warstwa farb przeźroczystych lub rastrowa warstwa farb nieprzeźroczystych. W ostatnim kroku 104 następuje nałożenie warstwy barierowej (laminowanie folią barierową lub pokrycie lakierem barierowym).Fig. 2 shows the steps of a method for producing a multi-color electroluminescent structure. In a first step 101, a bottom electrode layer, a dielectric layer, a phosphor layer and a transparent top electrode layer are successively applied to the substrate (e.g. paper, cardboard) to form a standard electroluminescent (base) structure. Then, in step 102, immediately after applying the last layer constituting the upper electrode, it is heated (dried) to a temperature of 90-110 ° C and its surface is activated by dulling it to a roughness Ra of 0.08 to 1.2. Matting of the surface is done by a steel roller with a rough surface obtained by micro engraving (laser), chemical etching or sandblasting. The surface roughness of the roller is Ra from 0.08 to 1.2. After matting, the surface of the upper electrode layer is suitably absorbent and roughened, which allows the application of at least one layer of offset ink fixed e.g. by IR radiation. The upper electrode layer is heated to soften it, which makes it easier to tarnish. In the next step 103, a continuous layer of transparent inks or a raster layer of opaque inks is applied (offset-printed) to the matted layer of the upper electrode. In the last step 104, a barrier layer is applied (barrier film laminating or barrier varnish coating).

Sposób według wynalazku pozwala na uzyskanie wielokolorowej struktury elektroluminescencyjnej, która odwzorowuje dowolne kolory dostępne w druku offsetowym. Dzięki odpowiedniemu przygotowaniu powierzchni górnej elektrody, możliwe jest nałożenie warstwy optycznie przeziernej techniką druku offsetowego. Możliwe jest przy tym stosowanie druku w technice tzw. „mokrego offsetu” na powierzchniach niechłonnych (zazwyczaj nie stosuje się farb offsetowych na bazie wody na takich powierzchniach, lecz stosuje się farby schnące chemicznie, oksydacyjnie). W typowych technologiach, zadruk w technologii sitodruku na powierzchni podłoża uprzednio zadrukowanej w technologii offsetowej (nadruk graficzny) długo wysycha - na wolnym powietrzu może to wymagać nawet całej doby. Zastosowanie nagrzewania i matowienia struktury wałkiem pozwala na uzyskanie suchej powierzchni o odpowiedniej przyczepności, którą można zadrukować farbami offsetowymi „mokrymi”, nie przeznaczonymi do pokrywania powierzchni trudnowsiąkliwych. Takie przygotowanie powierzchni górnej elektrody daje możliwość zadruku farbą optycznie przezierną w technologii offsetowej i jej dobrą przyczepność. Dodatkowo, nałożenie warstwy barierowej (laminowanie folią barierową lub pokrycie lakierem barierowym) pozwala na ochronę struktury elektroluminescencyjnej od dostępu wody, a także uzyskanie powłoki, która ochroni zadruk od uszkodzeń mechanicznych.The method according to the invention makes it possible to obtain a multi-color electroluminescent structure that reproduces any colors available in offset printing. Due to the appropriate preparation of the upper surface of the electrode, it is possible to apply the optically transparent layer using the offset printing technique. It is possible to use the so-called printing technique. "Wet offset" on non-absorbent surfaces (usually water-based offset inks are not used on such surfaces, but chemically oxidative drying inks are used). In typical technologies, printing in the screen printing technology on the surface of the substrate previously printed in offset technology (graphic printing) dries for a long time - in the open air, it may even require a whole day. The use of heating and matting the structure with a roller allows to obtain a dry surface with adequate adhesion, which can be overprinted with "wet" offset inks, not intended for covering hardly absorbent surfaces. Such preparation of the upper surface of the electrode makes it possible to print with an optically transparent ink in the offset technology and its good adhesion. Additionally, the application of a barrier layer (laminating with a barrier foil or covering with a barrier varnish) allows to protect the electroluminescent structure from water access, as well as to obtain a coating that will protect the print from mechanical damage.

Claims

A method for producing a multi-color electroluminescent structure, in which the substrate with an offset printing layer is successively applied with the bottom electrode layer, the dielectric layer, the phosphor layer and the transparent upper electrode layer, constituting the basic electroluminescent structure, characterized in that:

- the applied layer of the upper electrode is heated (102) to a temperature of 90-110 ° C and its surface is matted with a roller with the surface roughness Ra from 0.08 to 1.2 until the surface roughness Ra is from 0.08 to 1.2 ;

- an optically transparent layer (60) of an offset ink is applied to the heated and matted surface of the upper electrode layer by means of offset printing;

- applying (104) a barrier layer over the light transmitting (60) offset ink layer.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the optically translucent offset ink layer (60) is applied as a continuous optically translucent ink layer.

3. The method according to p. The process of claim 1, wherein the optically transparent offset ink layer (60) is applied as an opaque ink layer with a raster structure with less than 100% fill.