WO2008142013A1 - Teilchen mit nanostrukturen enthaltendes elektrolumineszenzelement - Google Patents

Teilchen mit nanostrukturen enthaltendes elektrolumineszenzelement Download PDF

Info

Publication number
WO2008142013A1
WO2008142013A1 PCT/EP2008/056013 EP2008056013W WO2008142013A1 WO 2008142013 A1 WO2008142013 A1 WO 2008142013A1 EP 2008056013 W EP2008056013 W EP 2008056013W WO 2008142013 A1 WO2008142013 A1 WO 2008142013A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thick
electroluminescent element
film electroluminescent
particles
layer
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/056013
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thilo-J. Werners
Michael Heite
Original Assignee
Lyttron Technology Gmbh
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 Lyttron Technology Gmbh filed Critical Lyttron Technology Gmbh
Publication of WO2008142013A1 publication Critical patent/WO2008142013A1/de

Links

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
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
    • H05B33/28—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode of translucent electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a particle with nanostructures containing electroluminescent element, a method for producing an electroluminescent element according to the invention and the use of an electroluminescent element according to the invention 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.
  • Electroluminescence (hereinafter also abbreviated to "EL") is understood as meaning the direct luminescence excitation of luminescent pigments (also called luminescent substances or luminophors) by means of an alternating electric field.
  • Electroluminescent technology has recently become increasingly important. It allows the realization of almost any size, glare-free and shadow-free, homogeneous lighting surfaces. Power consumption and depth (on the order of one millimeter and below) are extremely low.
  • the typical applications include the backlighting of transparent films provided with labels and / or image motifs.
  • transparent electroluminescent arrangements such as electroluminescent phosphor plates based on glass or transparent plastic, which can serve as information carriers, advertising transparencies or for decorative purposes, for example, are known from the prior art.
  • EL elements are often produced by screen printing.
  • a substrate can first be coated with a transparent electrode, for example likewise by screen printing, but also by sputtering, to which a luminescent layer (EL layer) is applied. Between the first, transparent electrode and the EL layer, a dielectric layer may be provided. This may be followed by a dielectric layer containing, for example, barium titanate, which has a very high dielectric constant, and then a second electrode, which need not be transparent. It may for example contain electrically highly conductive metals, such as silver.
  • EP-A2-1 434 470 describes a thin-film electroluminescent element having a substrate and deposited on the substrate and having in this order an ITO electrode, a first dielectric layer, an electroluminescent layer, a second dielectric layer and a back electrode.
  • This electroluminescent device which is formed by chemical vapor deposition, has a fully formed, i. H. closed inorganic electroluminescent layer on.
  • a separate layer containing carbon nanotubes (CNT) is used as the field enhancing layer.
  • Electroluminescence elements based on the so-called thick-film technology with inorganic luminescent pigments and AC excitation have also largely become established.
  • thick-film EL elements are less expensive and thus less expensive to produce.
  • the luminescent pigments used in these EL elements are embedded in a transparent, organic or ceramic binder.
  • Starting materials are usually zinc sulfides which, depending on doping or co-doping and preparation process, produce different, relatively narrowband or broadband emission spectra.
  • the reason for the use of Zinc sulfides in the EL layers are due to the relatively high emission brightness of the available zinc sulfide EL pigments.
  • the center of gravity of the spectrum determines the respective color of the emitted light.
  • the emission color of an EL element can be adapted to the desired color impression by a large number of possible measures.
  • the exciting AC field usually has a frequency of a few hundred hertz, wherein the effective value of the operating voltage is often in a range of about 50 to 1 50 volts.
  • a higher luminance can be achieved as a rule, which is usually in a range of about 50 to about 200 candelas per square meter.
  • a frequency increase causes, depending on the doping or co-doping, usually a color shift towards lower wavelengths. Both parameters must, however, be matched to one another in order to achieve a desired luminous impression.
  • the prior art EL devices based on thick-film technology usually use zinc sulfide EL pigments and are produced according to the prior art by using in the EL luminous structures present electrodes on the EL layer or corresponding dielectric layers by screen printing or other printing and / or application techniques such as doctoring, spraying, spraying and / or Brush or apply by PVD method.
  • the EL layers Due to the different size of zinc sulfide particles having a d 50 value of generally 20 to 30 microns and a corresponding pigment size distribution and thus a relatively thick EL layer in the range of 20 to 50 microns, the EL layers have unevenness, for example due to different large EL pigments, agglomerated EL pigments and / or a superposition of two or more EL pigments. Due to this relatively uneven EL layer, conventionally, at least one good dielectric layer (insulating layer) is required. However, it can be omitted if the luminescent layer has a layer thickness which prevents a short circuit between the two electrodes.
  • the insulating layers are generally produced by screen printing, wherein the screen-forming paste is applied with a doctor blade through a sieve on the surface to be coated.
  • This procedure can lead to an inclusion of air bubbles (so-called "microbubbles"), which are then located in the insulating layer of the electroluminescent element formed by screen printing and possibly lead to a significant decrease in the dielectric constant
  • microbubbles air bubbles
  • these are therefore often doubled, as they can not always be avoided, especially in the screen printing process, the smallest air or gas bubbles and the necessary AC voltage oftownlichatel 00 to 200 volts at frequencies of the mains frequency of 50 Hz to 800 Hz and far
  • the thick-film EL elements known from the prior art have the disadvantage of not optimally formed dielectric layers to thin layers, if the luminescent layer does not have a layer thickness which prevents a short circuit between the two electrodes.
  • Another non-negligible disadvantage of the prior art EL elements is that generally quite high excitation voltages are required to achieve some emission brightness and that generally the decrease in initial brightness of EL elements is up to half the value, the so-called half-life, with some 1 00 hours to about 2,500 hours too fast going on.
  • Such EL elements are not sufficiently stable for high-quality lighting requirements with over 2,000 hours with a stable emission brightness and a stable emission color under normal environmental conditions, in particular at high humidity and high ambient temperature up to 80 ° C.
  • the thick-film EL element should be three-dimensionally deformable without the formation of cracks in the electrodes.
  • the thick-film electroluminescent element should preferably have an insulation layer with a high dielectric constant, so that the insulation layer can be made relatively thick overall.
  • the EL element should preferably require moderate excitation voltages in order to achieve a certain emission brightness.
  • a thick film electroluminescent element based on zinc sulfide which comprises a first transparent electrode (1), at least one EL layer, at least one first dielectric layer and at least one second back electrode.
  • the zinc sulfide-based thick film electroluminescent element of the present invention is characterized by comprising particles having nanostructures.
  • the term "particles with nanostructures” is understood to mean nanoscale material structures which are selected from the group consisting of single-wall carbon nanotubes (SWCNTs), multi-wall carbon nanotubes (CNCNTs), nanorods, nanohorns, nanodisks, nanocones (i.e., cone-sheathed structures), metallic nanowires, and combinations of the aforementioned particles.)
  • Corresponding particles with carbon-based nanostructures may be selected from, for example, carbon nanotubes (single-shell and multi-shell), carbon nanofibers ( herringbone, leaflet, helical) and the like exist.
  • Carbon nanotubes are also referred to internationally as carbon nanotubes, (single-walled and multi-walled), carbon nanofibers as carbon nanofibers (herringbone, platelet, screw type).
  • the particles with nanostructures are used in the thick-film electroluminescent element according to the invention, whereby the targeted use of the particles with nanostructures in certain layers of the EL element can solve the abovementioned objects in a surprising manner.
  • the nanostructured particles are used in a dielectric layer of the thick-film electroluminescent element of the present invention.
  • These insulating layers are generally produced by screen-printing, wherein the screen-forming paste is applied with a doctor blade through a sieve on the surface to be coated.
  • the corresponding dielectric layers thicker than would be possible without the addition of nanostructured particles. If more than one dielectric layer is used in the EL element according to the invention, the particles with nanostructures may be present only in one of the dielectric layers or in all, for example in two dielectric layers.
  • the particles with nanostructures used according to the invention are contained in at least one of the electrode layers, that is to say in the front electrode or the back electrode, or else in both electrodes. This ensures that the resulting EL elements have a significantly improved deformability. Due to the pronounced aspect ratio of the particles with nanostructures, the percolation threshold is also increased in the electrode layer, which leads to the fact that the conductivity of the individual electrodes is maintained when deforming the EL layers. Overall, there is an improvement in the electrical surface conductivity of the electrodes.
  • the nanostructured particles to be used in the present invention are contained in the EL layer.
  • a local electrical field increase is achieved in the EL layer and thus locally the excitation field strength of the EL pigments of the EL layer is increased.
  • a reduction of the excitation voltage at the same emission brightness is possible.
  • the nanostructured particles become at least one separate layer used, in particular, between the dielectric layer and the EL layer, between both dielectric layers (if two dielectric layers are used), and / or between the transparent front side electrode and the EL layer.
  • the separate layer containing particles with nanostructures provided in this embodiment is also referred to in the context of the present invention as a "floating electrode layer.”
  • the floating electrode is a high-permittivity conductive layer ( ⁇ ) which is not ohmic-connected to any potential, and a more uniform EL emission is achieved due to the use of corresponding floating electrode layers , that is, the total efficiency, whereby under efficiency here, the efficiency [Im / W] of the EL system is increased.
  • floating electrode ie a non-floating electrode
  • two electrodes are connected to alternating voltage in such a way that they are charged oppositely, wherein the electrodes preferably do not completely overlap one another reached the two connected to AC voltage electrodes.
  • the electrodes may be incorporated in one plane or in different planes and be interacted with a third or further electrode or electrodes above, below or below. Between the electrodes, an electroluminescent layer or several electroluminescent layers are to be introduced so that luminous effects can occur.
  • the particles may be combined with nanostructures contained in the different layers of the EL element, in particular particles with nanostructures may be present simultaneously: (1) in an electrode layer and a dielectric layer;
  • a layer according to the invention also means that the particles with nanostructures can also be contained in two or more of these layers if the EL element according to the invention comprises several of these layers.
  • the nanostructured particles in the respective layers of the EL element may be homogeneously dispersed or randomly oriented or directed.
  • spherical particles for example, spherical particles with nanostructures such as fullerenes, or ITO (indium tin oxide) particles and / or agglomerates or Aggregates of such spherical nanoparticles with dimensions in the submicron range can be used.
  • the spherical particles have a diameter of generally 1 to 50 nm, preferably 2 to 30 nm, in particular 3 to 15 nm.
  • the spherical particles are preferable regardless of the diameter a length of generally 0.01 to 1 00 .mu.m, preferably 0.5 to 50 .mu.m, in particular 0, 1 to 1 0 .mu.m, on.
  • the spherical particles are preferably ITO (indium tin oxide) particles or, in general, electrically conductive metallic or metal oxide or ferroelectric (perovskite) particles.
  • SWCNTs single-walled carbon nano-tubes
  • MWCNTs multi-walled carbon nano-tubes
  • SWCNTs have the advantage that they are more transparent, for example compared to MWCNTs or other particles with nanostructures.
  • a disadvantage of the SWCNTs is that these particles are relatively expensive.
  • the corresponding particles are used with nanostructures in the front transparent electrode or in floating electrode layers adjacent to the front transparent electrode, since the SWCNT - compared to MWCNT or the remaining particles with nanostructures - have a higher transparency, so that the EL emission of the resulting EL element is not reduced.
  • single walled carbon nanotubes encompasses various variants of single wall carbon nanotubes, which may also include nanofibers.
  • the single-walled carbon nanotubes are essentially cylindrical carbon structures with a diameter of a few nanometers.
  • the preparation of these single-walled carbon nanotubes is known to the person skilled in the art and appropriate prior art methods can be used. These include, for example, the catalytic chemical vapor deposition (CCVD).
  • the hitherto known separation techniques for SWCNT are based on electron transfer effects on metallic diazonium salt-treated SWCNT, on dielectrophoresis, on a particular chemical affinity of semiconducting carbon nanotubes to octadecylamines and on carbon nanotubes encased in single-stranded DNA.
  • the selectivity of these methods can be further improved by intensive centrifugation of pretreated dispersions and application of ion exchange chromatography.
  • fractionally pure single-walled carbon nanotubes are preferably used, ie. H .
  • Fractions of single-walled carbon nanotubes which differ in a parameter selected from the group consisting of diameter, length, chirality and electronic properties, at most about 50%, more preferably at most about 40%, especially at most about 30 %, especially not more than 20%, especially not more than 1 0%.
  • the SWCNTs used in the invention are well known and commercially available.
  • the SWCNTs preferably have an outer diameter between 1 nm and 50 nm, preferably between 3 nm and 25 nm, more preferably between 5 nm and 15 nm, and a length between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m , more preferably between 1 .mu.m and 1 .mu.m.
  • SWCNTs can be mixed homogeneously as a pure substance or as a master batch contained in thermoplastics with binders which are used in the respective layer compositions.
  • Single-walled carbon nanotubes are particularly preferred for the purpose of the present invention because they are thinner and have higher conductivities, whereby the desired effect can be achieved even with less use. At the same time, they are more transparent than other particles with nanostructures. If SWCNTs or MWCNTs or combinations of SWCNTs and MWCNTs are used, then the ap prop ratio of the respective particles, i. H . the ratio of length to diameter of the respective nanotubes, generally more than 1: 100, preferably more than 1: 200, more preferably more than 1: 1000. Particles with nanostructures having a greater length are advantageous in that that microcracks can be avoided.
  • the nanostructured particles Due to the inventive use of the particles with nanostructures, in particular in the dielectric layer, it is preferred that the nanostructured particles have a high molecular weight
  • Nanostructures should generally run at least 30, preferably at least 50, more preferably at least 100, most preferably at least 200, or at infinity.
  • particles having nanostructures in the dielectric layers and / or EL layers having an organic or inorganic insulating layer thereby increasing the insulation in the individual dielectric layers.
  • the nanostructured particles comprise an inorganic insulating layer, then this may generally be formed from a metal oxide and / or nitride layer.
  • the nanostructured particles in the EL element of the present invention are contained in the EL layer and / or the dielectric layer, their amount in the layer is generally on the order of magnitude, so that the percolation threshold is not reached, i. h., That the electrical conductivity due to direct electrical contacts of the individual particles added to lead to no ohmic conductivity. Therefore, it is further preferred that the nanostructured particles in the EL layer or dielectric layer have a fill percentage of generally less than 2 wt%, preferably less than 1% by weight, particularly preferably less than 0.5% by weight, in the respective layers, in each case based on the weight of the layers, are contained.
  • the particles with nanostructures are present in the transparent layer of the front and / or rear side of the electrode layer, their content is generally from 0.1 to 10% by weight, preferably from 0.2 to 5% by weight, particularly preferably 0, 3 to 2 wt .-% in the respective layers, each based on the weight of the layers.
  • the particles having nanostructures are contained in the floated electrode layer, their content is generally 0.1 to 10 wt.%, Preferably 0.2 to 5 wt.%, Especially 0.3 to 3 wt.%. , each based on the weight of the layer.
  • the EL layer of the EL element according to the invention contains EL pigments. These may be preferentially coated with nanostructured particles for non-contiguous hybridization. By hybridization is meant that corresponding Na noteilchen are attached to the surface of the EL pigments.
  • Layer comprising nanotube-like particles with nanostructures, between the front transparent electrode and the
  • Electroluminescent layer arranged as a floating electrode, the EL pigments due to the manufacturing process conditionally sink on this floating layer and in the electrically floating layer, the electrical
  • the EL element of the present invention is provided with a layer comprising nanostructured particles between the electroluminescent layer and the first insulating layer as a floating electrode, the EL pigments are passed through the EL element Manufacturing process due to this floating layer decrease and the floating layer increases the electric field strength locally and thus increase the EL emission or the supply voltage can be reduced.
  • a suitable EL element consists of at least one substrate and at least one EL device, which preferably passes through in layers
  • Spraying and / or brushing can be made.
  • a substrate can first be coated with a transparent electrode onto which a luminescent layer (electroluminescent layer) is then applied.
  • a luminescent layer electroactive layer
  • an insulating layer dielectric layer
  • a further electrode can then be arranged on the luminescent layer.
  • 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 illuminated by a rearwardly applied electroluminescent device. Furthermore, the illumination can also radiate to both sides, if the substrate is at least partially transparent.
  • the electroluminescent element consists of the following layers (conventional structure):
  • component B at least one applied to the substrate electroluminescent device, component B, comprising the following components
  • the printed conductor or printed conductors can be applied in the form of a silver bus, preferably made of a silver paste. Maybe before the application of the silver bus one more
  • insulating 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 insulating layers are present
  • one or more at least partially transparent graphically designed layers can also be arranged.
  • the electroluminescent element according to the invention can have one or more reflection layer (s).
  • the reflection layer (s) may or may be in particular angeord net:
  • 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 may have a size d 50 of generally 5 ⁇ m to 3 mm, preferably 1 0 to 200 ⁇ m, particularly preferably 20 to 1 00 ⁇ m.
  • the hollow glass beads are preferably embedded in a binder.
  • the electroluminescent element consists of the following layers (inverse layer structure):
  • component BE which may be at least partially transparent
  • component BE optionally an insulating layer
  • component BB optionally an insulating layer
  • component BB optionally an insulating layer
  • bc a layer containing at least one stimulable by an electric field luminescent pigment (electroluminophore)
  • Conductor or the conductors are applied in one step.
  • the printed conductor or printed conductors can be applied in the form of a silver bus, preferably made of a silver paste. It may be possible to apply a graphite layer before applying the silver bus,
  • an at least partially transparent protective layer component CA and / or a film, component CB.
  • an at least partially transparent protective layer component CA and / or a film, component CB.
  • 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, also on the rear side, and 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 electroluminescent element radiates equally on both sides or the electroluminescent element on each side a different color and / or has a different brightness and / or graphic design.
  • the electroluminescent element according to the invention with inverse layer structure can have one or more reflection layer (s).
  • the reflection layer (s) may or may in particular be arranged:
  • component A and component BE between component A and component BE, between component BE and component BB, between component BB and component BC, between component BC and component BD, between component BD and component BA, between component BA and component BF, - between Component BF and component CA or CB, on component CA or CB.
  • the reflective layer layer if present, arranged between component BC and component BB or BE, if component BB is missing. It will be apparent to those skilled in the art that the particular embodiments and features of the conventional structure, unless otherwise specified, apply mutatis mutandis to inverse layer construction and two-sided construction.
  • 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 EL element according to the invention has a first, at least partially transparent, front electrode BA and a second electrode, the back electrode BE.
  • 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%, specifically more than 90%.
  • the return electrode BE does not necessarily have to be transparent.
  • Suitable electrically conductive materials for the electrodes are known per se to the person skilled in the art.
  • several types of electrodes are suitable for the production of thick-film EL elements with AC excitation.
  • these are sputtered or vapor-deposited indium tin oxide electrodes (indium tin oxides, ITO) in vacuum on plastic films. They are very thin (some 1 00 ⁇ ) and offer the advantage of high transparency with a relatively low sheet resistance (about 60 to 600 ⁇ ).
  • Non-ITO screen-printing layers encompasses all screen-printed layers which are not based on indium tin oxide (ITO)
  • ITO indium tin oxide
  • Solvents may include dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethyl formamide, N, N-dimethyl acetamide, 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 can be used.
  • the amount of solvent can vary widely in the printing paste. Thus, in a formulation of a paste according to the invention, 55 to 60% by weight of solvent may be present, while in another formulation according to the invention about 35 to 45% by weight of a solvent mixture of two or more solvents are used.
  • Silquest Al 87, Neo Rez R986, Dynol 604 and / or mixtures of two or more of these substances may be included.
  • the amount thereof is 0.1 to 5.0% by weight, preferably 0.3 to 2.5% by weight, based on the total weight of the printing paste.
  • Suitable binders in the formulation are Bayderm Finish 85 UD, Bayhydrol PR340 / 1, Bayhydrol PR 13 or any mixtures thereof, preferably in amounts of from about 0.5 to 10% by weight, preferably 3 to 5% by weight. ,, be included.
  • the polyurethane dispersions used according to the invention, which form the binder for the conductive layer after the layer has been dried, are preferably aqueous polyurethane dispersions.
  • Particularly preferred formulations of printing pastes according to the invention for producing the partially transparent electrode BA include:
  • tin oxide (NESA) pastes are also conceivable as corresponding electrode material.
  • the electrically conductive materials described above may also be applied to a substrate.
  • a carrier material for example, offer transparent glasses and thermoplastic films.
  • Corresponding carrier materials are described in more detail below.
  • one or two carrier substrates may be used These electrode materials can be applied, for example, by means of screen printing, knife coating, spraying, spraying and / or brushing onto corresponding carrier materials (substrates), preferably subsequently drying at low temperatures of, for example, 80 to 110 ° C.
  • the application of the electrically conductive coating takes place by means of vacuum or pyrolytically.
  • the electrically conductive coating is a thin and substantially transparent layer by means of vacuum or pyrolytically produced metallic or metal oxide, which preferably has a sheet resistance of 5 m ⁇ to 3000 ⁇ / square, particularly preferably a sheet resistance of 0, 1 to 1. 000 ⁇ / square, very particularly preferably 5 to 30 ⁇ / square, and in another preferred embodiment a daylight transmittance of at least greater than 60% (> 60 to 1 00%) and in particular greater than 76% (> 76 to 1 00%) having.
  • electrically conductive glass can also be used as the electrode.
  • a particular preferred type of electrically conductive and highly transparent glass, in particular float glass, are pyrolytically produced layers which have a high surface hardness and whose surface electrical resistivity can be adjusted in a very wide range, generally from a few milliohms to 3000 ⁇ / square.
  • Such pyrolytically coated glasses can be well deformed and have a good scratch resistance, in particular scratches do not lead to an electrical interruption of the electrically conductive surface layer, but only to a mostly slight increase in surface resistance. Furthermore, pyrolytically produced conductive
  • Electrically conductive and highly transparent thin layers can be produced on a glass substrate, which is preferably used according to the invention, much more efficiently and cost-effectively than on polymeric substrates such as PET or PMMA or PC.
  • the electrical surface resistance is on glass coatings on average by the factor 1 0 cheaper than on a polymeric film with comparable transparency, so for example 3 to 1 0 ohms / square in glass layers compared with 30 to 1 00 ⁇ / square on PET films.
  • the back electrode component BE is - as in the case of the at least partially transparent electrode - a planar electrode, which, however, does not have to be transparent or at least partially transparent. This is generally applied to the insulation layer, if any. If no insulation layer is present, the back electrode is applied to the layer containing at least one excitable by an electric field luminous substance. In an alternative embodiment, the back electrode is applied to the substrate A.
  • the back electrode is generally constructed of electrically conductive materials based on inorganic or organic substances, for example of metals such as silver, preference being given to those materials which, when using the high-pressure isostatic deformation process, are used to produce the novel process three-dimensionally deformed film element will not be damaged.
  • Suitable electrodes are also in particular polymeric electrically conductive coatings. In this case, the coatings already mentioned above with regard to the at least partially transparent electrode can be used. In addition, it is possible to use those polymeric, electrically conductive coatings which are known to the person skilled in the art and which are not at least partially transparent.
  • Suitable materials of the back electrode are thus preferably selected from the group consisting of metals such as silver, carbon, ITO screen printing layers, ATO screen printing layers, non-ITO screen printing layers, ie intrinsically conductive polymeric systems with usually nanoscale electrically conductive pigments, for example ATO dyes.
  • screen printing pastes with the label 71 62E 71 or 64 from DuPont intrinsically conductive polymer systems such as Orgacon ® system from Agfa, the Clevios ® poly (3,4 ethylendioxythiophenj system from H. C.
  • Starck GmbH which (as an organic metal PEDT conductive polymer polyethylene-dioxythiophene) system of Ormecon, conductive coating and printing ink systems of Panipol Oy and optionally with highly flexible binders, for example based on PU (polyurethanes), PMMA (polymethyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), modified polyaniline, the aforementioned materials to improve the e Lektrischen conductivity can be added to metals such as silver or carbon and / or can be supplemented with a layer of these materials.
  • PU polyurethanes
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PVA polyvinyl alcohol
  • modified polyaniline the aforementioned materials to improve the e Lektrischen conductivity can be added to metals such as silver or carbon and / or can be supplemented with a layer of these materials.
  • the formulation of the printing paste for the back electrode can correspond to that of the partially transparent electrode.
  • a printing paste for the production of the back electrode 30 to 90% by weight, preferably 40 to 80% by weight, particularly preferably 50 to 70% by weight, based in each case on the total weight of the printing paste, of the conductive polymer Clevios P, Clevios PH, Clevios P AG, Clevios P HCV4, Clevios P HS, Clevios PH, Clevios PH 500, Clevios PH 51 0 or any mixtures thereof.
  • solvents 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 several of these solvents are used.
  • the amount of solvent used can vary widely. Thus, in a formulation according to the invention, one paste may contain from 55 to 60% by weight of solvent, while in another formulation according to the invention about 40% by weight of a solvent mixture of three solvents may be used.
  • Neo Rez R986, Dynol 604 or mixtures of two or more of these substances may preferably be contained in an amount of 0, 7 to 1, 2 wt .-%.
  • binder for example, 0.5 to 1, 5 wt .-% UD-85, Bayhydrol PR340 / 1, Bayhydrol PR l 35 or belibige mixtures thereof may be included.
  • the back electrode may be filled with graphite. This can be achieved by adding graphite to the formulations described above.
  • the following already exemplified, already available, commercially available printing pastes can be used according to the invention as finished formulations: the Orgacon EL-PL OOO, EL-P3000, EL-P5000 or EL-P6000 Rows of Agfa, prefers the EL-P3000 and EL-P6000 series (for ductile applications). Again, graphite can be added.
  • the printing pastes of the Orgacon EL-P4000 series can be used especially for the back electrode. Both can be mixed together in any ratio.
  • Orgacon EL-P401 0 and EL-4020 already contain graphite.
  • Commercially available graphite pastes can also be used as the back electrode, for example graphite pastes from Acheson, in particular Electrodag 965 SS or Electrodag 601 7 SS.
  • a particularly preferred formulation according to the invention of a printing paste for producing the back electrode BE comprises:
  • bus bars are used in large-area light-emitting elements as printed conductors, component BF, in particular in semiconducting LEP (Light Emitting Polymers), PLED and / or OLED systems, in which relatively large currents flow.
  • LEP Light Emitting Polymers
  • PLED Light Emitting Polymers
  • OLED Organic LED
  • a large area is divided into four small areas.
  • the voltage drop in the central region of a luminous surface is substantially reduced and reduces the uniformity of the luminance or the drop in brightness in the middle of a luminous field.
  • a zinksulfidischen particulate EL-FeId used in one embodiment of the invention generally greater than 1 00 volts are applied to over 200 volts AC, and it flows when using a good dielectric or good insulation very low currents. Therefore, in the inventive ZnS thick-film AC-EL element, the problem of current load is much lower than in semiconducting LEP or OLED systems, so that the use of bus bars is not absolutely necessary, but large-area lighting elements without the use of bus bars can be provided.
  • the silver bus it is sufficient for the silver bus to be printed on areas below DIN A3 only at the edge of the electrode layer BA or BE; For surfaces above DIN A3, it is preferred according to the invention that the silver bus forms at least one additional conductor track.
  • the electrical connections can be made, for example, using electrically conductive and stovable pastes with tin, zinc, silver, palladium, aluminum and other suitable conductive metals or combinations and mixtures or alloys thereof.
  • the electrically conductive contact strips are generally applied to the electrically conductive and at least partially transparent thin coatings by means of screen printing, brush application, ink jet, doctor blade, roller, by spraying or by Dispensierlves or comparable application methods known in the art and then generally in an oven thermally treated, so usually laterally along a substrate edge attached strips can be contacted by soldering, terminals or plug electrically conductive.
  • conductive adhesive pastes based on silver, palladium, copper or gold filled polymer adhesive are preferably used. It is also possible to apply self-adhesive electrically conductive strips, for example, of tinned copper foil with an adhesive that is electrically conductive in the z-direction by pressing.
  • the adhesive layer is pressed uniformly with a surface pressure of some N / cm 2 , and values of 0.01 3 ohm / cm 2 (for example, Conductive Copper Foil Tape VE 1 691 from D & M International, A Home-shoe) or 0.005 ohms (for example Type 1 1 83 from 3M Electrical Products Division, Austin, Texas, USA, according to MIL-STD-200 Method 307 maintained at 5 psi / 3.4 N / cm 2 measured over 1 sq. in surface area) or 0.001 ohms (for example Type 1 345 from 3M) or 0.003 ohms (for example Type 3202 from Holland Shielding Systems BV).
  • a surface pressure of some N / cm 2 , and values of 0.01 3 ohm / cm 2 (for example, Conductive Copper Foil Tape VE 1 691 from D & M International, A Home-shoe) or 0.005 ohms (for example Type 1 1 83 from 3M
  • the contacting can be carried out by all methods familiar to the person skilled in the art, for example crimping, inserting, clamping, riveting, screwing.
  • the inventive El element preferably has at least one dielectric layer, component BD, which is between the Return electrode component BE and the EL layer component BC is provided.
  • Corresponding dielectric layers are known to the person skilled in the art. Corresponding layers often have a high dielectric effect
  • Powders such as barium titanate, which are preferably dispersed in fluorine-containing plastics or on cyan-based resins.
  • examples of particularly suitable particles are
  • Barium titanate particles in the range of preferably 1, 0 to 2.0 microns. These can give a relative dielectric constant of up to 100 at a high degree of filling.
  • the dielectric layer has a thickness of generally 1 to 50 ⁇ m, preferably 2 to 40 ⁇ m, more preferably 5 to 25 ⁇ m, especially 8 to 15 ⁇ m.
  • the EL element according to the invention may additionally also have a further dielectric layer, which are arranged one above the other and together improve the insulation effect or else which is interrupted by a floating electrode layer.
  • the use of a second dielectric layer may depend on the quality and pinhole freedom of the first dielectric layer.
  • fillers inorganic insulating materials are used, which are known to those skilled in the literature, for example: BaTiO 3 , SrTiO 3 , KNbO 3 , PbTiO 3 , LaTaO 3 , LiNbO 3 , GeTe, Mg 2 TiO 4 , Bi 2 (TiO 3 J 3 , NiTiO 3 , CaTiO 3 , ZnTiO 3 , Zn 2 TiO 4 , BaSnO 3 , Bi (SnO 3 J 3 , CaSnO 3 , PbSnO 3 , MgSnO 3 , SrSnO 3 , ZnSnO 3 , BaZrO 3 , CaZrO 3 , PbZrO 3 , MgZrO 3 , SrZrO 3 , ZnZrO 3 and lead ziconate titanate mixed crystals or mixtures of two or more of these fillers According to the invention preferably as a filler
  • MaterialScience AG in turn particularly preferably Desmodur and Desmophen or the coating raw materials of the Lupranate, Lupranol, Pluracol or Lupraphen series from BASF AG; Degussa AG (Evonik), preferably Vestanat, again particularly preferred Vestanat T and B; or the Dow Chemical Company, again preferably Vorastar; be used .
  • highly flexible binders for example those based on PMMA, PVA, in particular Mowiol and Poval from Kuraray Specialties Europe GmbH or Polyviol from Wacker AG, or PVB, in particular Mowital from Kuraray Specialties Europe GmbH (B 20 H, B 30 T, B 30 H, B 30 HH, B 45 H, B 60 T, B 60 H, B 60 HH, B 75 H), or Pioloform, in particular Pioloform BR l 8, BM l 8 or BTl 8, from Wacker AG become .
  • solvents examples include ethyl acetate, butyl acetate, 1-methoxypropyl acetate-2, toluene, xylene, Solvesso 100, Shellsol A or mixtures of two or more of these solvents.
  • PVB polyvinyl acetate
  • additives such as leveling agents and rheology additives can be added to improve the properties.
  • Examples of flow control agents are Additol XL480 in butoxyl in a mixing ratio of 40:60 to 60:40. 0.01 to 1.0% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight, particularly preferably 0.1 to 2% by weight, in each case based on the total paste mass, can be used as further additives.
  • As a rheological additive the settling behavior of pigments and fillers in the paste For example, BYK 41 0, BYK 41 1, BYK 430, BYK 431, or any mixtures thereof may be included.
  • a printing paste for the preparation of the insulating layer as component BB and / or BD contain:
  • the EL element according to the invention comprises at least one EL layer, component BC.
  • the at least one EL layer may be arranged on the entire inner surface of the first partially transparent electrode or on one or more partial surfaces of the first at least partially transparent electrode.
  • the partial surfaces generally have a spacing of 0.5 to 1 0.0 mm, preferably 1 to 5 mm from each other.
  • the EL layer is generally composed of a binder matrix having homogeneously dispersed EL pigments therein.
  • the binder matrix is generally chosen such that there is a good adhesion on the electrode layer (or the dielectric layer applied thereon, in a preferred embodiment, PVB or PU based systems are used.)
  • further additives may optionally be used 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 mica platelets.
  • the EL pigments used in the EL layer generally have a thickness of 1 to 50 ⁇ m, preferably 5 to 25 ⁇ m.
  • the at least one EL layer BC is an AC high-fidelity I-type electroluminescent (AC-P-E L) luminous structure.
  • AC-P-E L AC high-fidelity I-type electroluminescent
  • Thick film AC-EL systems are well known since Destriau 1 947 and are usually applied by screen printing on ITO-PET films.
  • Electroluminophores have a very high degradation during operation and especially at higher temperatures and a water vapor environment, today microcapsules are generally used for long-lasting thick film AC-EL lamp assemblies. However, it is also possible in the EL element according to the invention not to use mikroverk ⁇ pselte pigments, as further described below.
  • EL elements are understood to mean thick-film EL systems which are operated by means of alternating voltage at normatively 100 volts and 400 hertz and thus a so-called cold light of a few cd / m 2 up to a few 100 cd / m 2 emit.
  • EL screen pastes are generally used.
  • Such EL screen-printing pastes are generally based on inorganic substances. Suitable substances are, for example, highly pure ZnS, CdS, Zn x CaY x S compounds of groups II and IV of the Periodic Table of the Elements, with ZnS being particularly preferably used.
  • the aforementioned substances may be doped or activated and optionally further co-activated. For doping, for example, copper and / or manganese are used. Coactivation takes place, for example, with chlorine, bromine, iodine and aluminum.
  • the content of alkali and rare earth metals is generally very low in the abovementioned substances, if they are present at all. Very particular preference is given to using ZnS, which is preferably doped or activated with copper and / or manganese and is preferably co-activated with chlorine, bromine, iodine and / or aluminum.
  • Common EL emission colors are yellow, orange, green, green-blue, blue-green and white, whereby the emission color can be obtained white or red by mixtures of suitable EL pigments or by color conversion.
  • the color conversion can generally take place in the form of a converting layer and / or the addition of corresponding dyes and pigments in the polymeric binder of the screen printing inks or the polymeric matrix in which the EL pigments are incorporated.
  • the screen printing media used for producing the EL layer are provided with translucent, color-filtering or color-converting dyes and / or pigments. In this way, an emission color white or a day-night lighting effect can be generated.
  • pigments are used in the EL layer which have an emission in the blue wavelength range from 420 to 480 nm and are provided with a color-converting microencapsulation. In this way, the color white can be emitted.
  • AC-P-EL pigments which have an emission in the blue wavelength range of 420 to 480 nm.
  • the AC-P-EL screen printing matrix preferably has wavelength-controlling inorganic fine particles based on europium (II) activated alkaline earth metal orthosilicate phosphors such as (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2 + or YAG phosphors such as Y 3 Al 5 O 1 2: Ce 3+ or Tb 3 Al 5 O 1 2: Ce 3 + or Sr 2 Ga 4: Eu 2+ or SrS: Eu 2+ or (Y, Lu, Gd, Tb) 3 (Al, Sc , Ga) 5 O 1 2 : Ce 3 + or (Zn, Ca, Sr) (S, Se): Eu 2 + . Also in this way a white emission can be achieved.
  • europium (II) activated alkaline earth metal orthosilicate phosphors such as (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2
  • the above-mentioned EL pigments can be microencapsulated. Due to the inorganic microencapsulation technology good half-lives can be achieved.
  • One example is the EL screen printing system Luxprint ® for EL from E. I. called du Pont de Nemours and Companies.
  • Organic microencapsulation technologies and film-wrap laminates based on the various thermoplastic films are also generally suitable, but have proven to be expensive and not significantly extended in life.
  • Suitable zinc sulfide microencapsulated EL phosphors are available from Osram Sylvania, Inc. Towanda under the
  • GlacierGLO € Standard, High Brite and Long Life and from the Durel Division of Rogers Corporation among the H ⁇ ndelsn ⁇ men 1 PHSOO l ® High-Efficiency Green Enc ⁇ psul ⁇ ted EL phosphorus, 1 PHS002 ® High-Efficiency Blue-Green Enc ⁇ psul ⁇ ted EL phosphorus, 1 PHS003® Long-Life Blue Enc ⁇ psul ⁇ ted EL phosphorus, 1 PHS004 ® Long-Life Orange Encapsulated EL Phosphor offered.
  • the average particle diameters of the microencapsulated pigments suitable in the EL layer are generally from 1.5 to 60 .mu.m, preferably from 20 to 35 .mu.m.
  • Non-microencapsulated fine-grained EL pigments preferably having a long service life, can also be used in the EL layer of the EL element according to the invention.
  • Suitable non-microencapsulated fine-particle zinc sulfide EL pigments are disclosed, for example, in US Pat. No. 6,248,261 and in WO 01/34723. 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.
  • Specially non-microencapsulated EL pigments can be used with smaller pigment dimensions down to less than 10 microns. As a result, the transparency of the glass element can be increased.
  • non-encapsulated pigments can be added to the screen printing inks suitable according to the present application, preferably taking into account the special hygroscopic properties of the pigments, preferably the ZnS pigments.
  • 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, and furthermore have good insulating properties, reinforce the dielectric and thus improve the dielectric strength at high electric field strengths cause and additionally in the cured state have a good water vapor barrier and additionally protect the EL pigments and extend life span.
  • pigments are used in the AC-P EL luminescent layer, which are not mikroverk ⁇ pselt.
  • the half life of the suitable pigments in the EL layer ie the time in which the initial brightness of the EL element according to the invention has fallen to half, are generally at 100 or 80 volts and 400 hertz 400 to a maximum of 5000 hours, usually but not more than 1, 000 to 3500 hours.
  • the brightness values are generally from 1 to 200 cd / m 2 , preferably from 3 to 100 cd / m 2 , more preferably from 5 to 40 cd / m 2 ; For large illuminated areas, the brightness values are preferably in the range from 1 to 50 cd / m 2 .
  • pigments with longer or shorter half-lives and higher or lower brightness values in the EL layer of the EL element according to the invention.
  • the pigments present in the EL layer have such a small average particle diameter, or such a low degree of filling in the EL layer, or the individual EL layers are made geometrically so small, or the distance of individual EL layers is chosen so large, so that the EL element is designed as non-electrically activated lighting structure as at least partially transparent or a review is guaranteed.
  • Suitable pigment particle diameters, fill levels, dimensions of the luminous elements and distances of the luminous elements are mentioned above.
  • the layer contains the abovementioned optionally doped ZnS crystals, preferably microencapsulated as described above, preferably in an amount of from 40 to 90% by weight, preferably from 50 to 80% by weight, particularly preferably from 55 to 70% by weight. , in each case based on the weight of the paste.
  • binders one- and preferably two-component polyurethanes can be used.
  • highly flexible materials from Bayer MaterialScience AG are preferred, 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, Pluracol 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 1 5 wt .-%, each based on the total paste mass, are used.
  • binders for example those based on PMMA, PVA, in particular Mowiol and Poval from Kuraray Europe GmbH (now called Kuraray Specialties or Polyviol from Wacker AG, or PVB, in particular Mowital from Kuraray Europe GmbH (B 20 H, B 30 T, B 30 H, B 30 HH, B 45 H, B 60 T, B 60 H, B 60 HH, B 75 H), or Pioloform, in particular Pioloform BR l 8, BM l 8 or BTl 8, from Wacker
  • solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, diacetone alcohol, benzyl alcohol, 1-methoxypropanol-2, butylglycol, methoxybutanol, dowanol, methoxypropyl acetate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, butoxyl, Glycolic acid
  • solvents such as methanol, ethanol, propanol,
  • additives for improving the flow behavior and the course can be contained.
  • flow control agents are Additol XL480 in butoxyl in a mixing ratio of 40:60 to 60:40. 0.01 to 1.0% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight, particularly preferably 0.1 to 2% by weight, in each case based on the total paste mass, of rheology additives which contain the Settling behavior of pigments and fillers in reduce the paste, for example BYK 41 0, BYK 41 1, BYK 430, BYK 431 or any mixtures thereof.
  • Particularly preferred formulations of printing pastes according to the invention for producing the EL phosphor layer as component BC include:
  • the EL element according to the invention contains a protective layer, component CA, in order to avoid destruction of the electroluminescent element or the optionally present graphical representations.
  • Suitable materials of the protective layer are known to the person skilled in the art.
  • Suitable protective layers CA are, for example, high-temperature-resistant protective lacquers, such as conformal lacquers containing polycarbonates and binders.
  • An example of such a protective lacquer is Noriphan HTR ® by Proell, Weissenburg.
  • the protective layer can also be formulated on the basis of flexible polymers such as polyurethanes, PMMA, PVA, PVB. Polyurethanes from Bayer MaterialScience AG can be used for this purpose.
  • This formulation can also be provided with fillers. Suitable for this purpose are all fillers known to the person skilled in the art, for example based on inorganic metal oxides such as TiO 2 , ZnO, lithopone, etc. with a degree of filling of from 10 to 80% by weight of the printing paste, preferably from 20 to 70%, particularly preferably from 40 to 60 %.
  • the formulations may contain leveling agents as well as rheology additives. As a solvent, for example.
  • Ethoxypropylacetat, ethyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, toluene, xylene, solvent naphtha 1 00 or mixtures of two or more of these solvents may be used.
  • particularly preferred formulations of the protective lacquer CA include, for example:
  • the EL element according to the invention may have substrates on one or both sides of the respective electrodes, such as, for example, glasses, plastic films or the like.
  • At least the substrate, which is in contact with the transparent electrode is designed on the inside graphically translucent and opaque covering.
  • U nter an opaque covering design is a large area
  • Understood electroluminescent which is covered by a high-resolution graphic design opaque and / or translucent, for example, in the sense of red - green - blue translucent designed for signal purposes.
  • the substrate which is in contact with the transparent electrode BA, is a film which can be deformed below the glass transition temperature Tg.
  • Hierd urch results in the possibility of deforming the resulting EL element three-dimensional.
  • the substrate in contact with the back electrode BE is a film which is also below Tg cold stretchable is deformable. This gives rise to the possibility of deforming the resulting EL element three-dimensionally.
  • the EL element is thus three-dimensionally deformable, wherein the radii of curvature may be less than 2 mm, preferably less than 1 mm.
  • the deformation angle can be greater than 60 °, preferably greater than 75 °, particularly preferably greater than 90, in particular greater than 105 °.
  • the EL element is three-dimensionally deformable and in particular is cold bendable deformable below Tg and thus obtains a precisely shaped three-dimensional shape.
  • the three-dimensionally deformed element can be formed in an injection molding tool on at least one side with a thermoplastic material.
  • the above pastes are applied to transparent plastic films or glasses, which in turn have a substantially transparent electrically conductive coating and thereby the electrode for the
  • the dielectric, if present, and the backside electrode are produced by printing technology and / or lamination technology.
  • the backside electrode is made or the backside electrode is used in the form of a metallized film and the dielectric is applied to this electrode. Subsequently, the EL layer and then the transparent and electrically conductive upper electrode are applied. The system obtained can then optionally be laminated with a transparent cover sheet and thus protected against water vapor or against mechanical damage.
  • the conductor tracks can be applied as a first layer to the substrate A. According to the invention, however, they are preferably applied to the electrodes BA or BE, either individually in two operations on the electrodes, or in one working step, the electrodes together.
  • the EL layer is usually applied by printing by means of screen printing or dispenser application or inkjet application or else by a doctor blade process or a roller coating process or a curtain casting process or a transfer process, preferably by screen printing.
  • the EL layer is applied to the surface of the electrode or to the optionally applied to the back electrode insulation layer.
  • Another object of the present application is the use of an EL element according to the invention 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, in building facilities , in the automotive industry or in the advertising industry.
  • Figures 1 to 7 schematically show possible different structures of the EL element according to the invention in each case in a sectional design.
  • 21 EL inverter connection typically 1 00 to 200 volts, 1 00 to 2 000 Hz
  • FIG. 1 (prior art):
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary cross section through an E L element (1) with a substrate (2), on which a transparent front-side electrode (3) is applied.
  • an EL layer (4) with corresponding EL pigments (5) in a polymer matrix (6) is provided.
  • dielectric layer (7) on the side exposed to the transparent electrode (3).
  • the back electrode (9) and optionally a further substrate (10) adjoin the dielectric layer.
  • FIG. 2 (according to the invention):
  • Figure 2 shows a schematic representation of an exemplary
  • FIG. 3 (according to the invention):
  • FIG 3 shows a schematic representation of an exemplary cross section through an inventive EL element (1) with a substrate (2), on which a transparent electrode (3) is applied.
  • an EL layer (4) with corresponding EL pigments (5) in a polymer matrix (6) is provided on the side of the transparent electrode facing away from the substrate.
  • a layer (1 2) comprising nanotube-like particles with nanostructures.
  • This layer (1 2) is followed by two dielectric layers (7) and (8).
  • the back electrode (9) and optionally a further substrate (10) adjoin the dielectric layer.
  • FIG. 4 (according to the invention):
  • Figure 4 shows a schematic representation of an exemplary cross section through an inventive EL element (1) with a substrate (2), on which a transparent electrode (3) is applied.
  • a transparent electrode In the transparent electrode are single-walled carbon nano-tubes (1 4)
  • ADJUSTED SHEET (RULE 91) ISA / EP ' contain .
  • the side of the transparent electrode facing away from the substrate is provided with an EL layer (4) with corresponding EL pigments (5) in a polymer matrix (6).
  • particles with nanostructures (11) are still present in this EL layer.
  • a layer (1 2) comprising particles with nanostructures.
  • dielectric layers (7) and (8) which are separated from each other by a layer (1 3) containing particles with nanostructures as the floating electrode.
  • particles with nanostructures are included (1 5, 1 6).
  • the back electrode (9) also containing particles with nanostructures (1 7), and a Su bstrat (1 0) connects.
  • FIG. 5 (according to the invention):
  • Figure 5 shows a schematic representation of an exemplary cross section through an inventive EL element (1) with a substrate (2), on which a transparent electrode (3) is applied.
  • the side of the transparent electrode facing away from the substrate is provided with an EL layer (4) with corresponding EL pigments (5) in a polymer matrix (6).
  • an EL layer (4) with corresponding EL pigments (5) in a polymer matrix (6).
  • the back electrode (9) and optionally a further substrate (10) adjoin the dielectric layer.
  • the EL layer (4) comprises ponds with nanostructures in the range of EL pigments.
  • FIG. 6 (according to the invention):
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an exemplary cross section through an inventive EL element (1) with a substrate (2), on which a transparent electrode (3) is applied.
  • the side of the transparent electrode facing away from the substrate is initially a layer (1 9) containing particles with nanostructures (here: SWCNT), and then an EL layer (4) with corresponding EL pigments (5) in a polymer matrix (6).
  • a layer (1 9) containing particles with nanostructures here: SWCNT
  • an EL layer (4) with corresponding EL pigments (5) in a polymer matrix (6) In Konta kt with the E L layer (4) is located beyond, on the side facing away from the transparent electrode (3) side, two dielectric layers (7) and (8).
  • the back electrode (9) and optionally a further substrate (10) adjoin the dielectric layer.
  • the E L layer (4) comprises nanotube-like particles in the range of EL pigments.
  • the element shows an EL emission (22).
  • FIG. 7 (according to the invention):
  • FIG. 7 shows a schematic representation of an exemplary cross section through an inventive E L element (1) with a substrate (2), on which a transparent electrode (3) is applied.
  • the side of the transparent electrode facing away from the substrate is first provided with an EL layer (4) with corresponding EL pigments (5) in a polymer matrix (6).
  • this EL layer (4) on the side remote from the transparent electrode (3), there is a floated electrode layer (20) containing particles with nanostructures and two dielectric layers (7) and (8).
  • the back electrode (9) and optionally a further substrate (10) adjoin the dielectric layer.
  • the element shows an EL emission (22).
  • E in EL inverter terminal (21) is provided.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Nanostrukturen enthaltendes Elektrolumineszenz-Element, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elektrolumineszenz-Elements und die Verwendung eines erfindungsgemäßen 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.

Description

Teilchen mit Nαnostrukturen enthaltendes Elektrolumineszenzelement
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Teilchen mit Nanostrukturen enthaltendes Elektrolumineszenz-Element, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elektrolumineszenz-Elements und die Verwendung eines erfindungsgemäßen 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.
Unter Elektrolumineszenz (im Folgenden auch als „EL" abgekürzt) versteht man die direkte Lumineszenzanregung von Leuchtpigmenten (auch Leuchtsubtanzen oder Luminophore genannt) durch ein elektrisches Wechselfeld .
Die Elektrolumineszenztechnologie hat in jüngster Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Sie ermöglicht die Realisierung beinahe beliebig großer, blend- und schattenfreier, homogener Leuchtflächen . Dabei sind Leistungsaufnahme und Bautiefe (in der Größenordnung eines Millimeters und darunter) äußerst gering . Zu den typischen Anwendungen gehört neben der Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristalldisplays die Hinterleuchtung von transparenten Filmen, welche mit Beschriftungen und/oder Bildmotiven versehen sind . Somit sind transparente Elektrolumineszenz-Anordungen, beispielsweise Elektrolumineszenz- 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. EL-Elemente werden häufig durch Siebdrucken erzeugt. Hierzu kann man ein Substrat zuerst mit einer transparenten Elektrode beschichten, beispielsweise ebenfalls durch Siebdruck, jedoch auch durch Sputtern, auf die eine Leuchtschicht (EL-Schicht) aufgetragen wird . Zwischen der ersten, transparenten Elektrode und der EL-Schicht kann eine dielektrische Schicht vorgesehen sein. Hierauf kann eine dielektrische Schicht folgen, die beispielsweise Bariumtitanat enthält, das eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante besitzt, und dann eine zweite Elektrode, die nicht transparent sein muss. Sie kann beispielsweise elektrisch gut leitende Metalle enthalten, wie beispielsweise Silber.
EP-A2- 1 434 470 beschreibt ein Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Element, welches ein Substrat und auf dem Substrat aufgebracht und in dieser Reihenfolge eine ITO-Elektrode, eine erste Dielektrizitätsschicht, eine Elektrolumineszenz-Schicht, eine zweite Dielektrizitätsschicht und eine Rückelektrode aufweist. Diese Elektrolumineszenz-Anordung, welche durch Chemical-Vapor-Deposition gebildet wird, weist eine vollständig ausgebildete, d . h. geschlossene anorganische Elektrolumineszenz- Schicht auf . In diesem Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Element wird eine separate Schicht, welche Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) enthält, als das Feld verstärkende Schicht verwendet.
Weitgehend durchgesetzt haben sich auch Elektrolumineszenz-Elemente auf Basis der sogenannten Dickschichttechnologie mit anorganischen Leuchtpigmenten und Wechselspannungsanregung . Gegenüber den beispielsweise in der EP-A2- 1 434 470 zitierten Dünnfilm-EL-Elementen sind Dickschicht-EL-Elemente weniger aufwendig und somit kostengünstiger in der Herstellung .
Die Leuchtpigmente, welche in diesen EL-Elementen verwendet werden, sind in ein transparentes, organisches oder keramisches Bindemittel eingebettet. Ausgangsstoffe sind meist Zinksulfide, welche in Abhängigkeit von Dotierung bzw. Co-Dotierung und Präparationsvorgang unterschiedliche, relativ schmalbandige oder breitbandige Emissionsspektren erzeugen. Der Grund für die Verwendung von Zinksulfiden in den EL-Schichten liegt auf der einen Seite in der relativ großen Emissionshelligkeit der zur Verfügung stehenden zinksulfidischen EL-Pigmente. Der Schwerpunkt des Spektrums bestimmt dabei die jeweilige Farbe des emittierten Lichtes. Die Emissionsfarbe eines EL- Elements kann durch eine Vielzahl möglicher Maßnahmen an den gewünschten Farbeindruck angepasst werden . Hierzu gehören die Dotierung und Co-Dotierung der Leuchtpigmente, die Mischung von zwei oder mehreren EL-Pigmenten, der Zusatz von einem oder mehreren organischen und/oder anorganischen farbkonvertierenden und/oder farbfilternden Pigmenten, die Beschichtung des EL-Pigments mit organischen und/oder anorganischen farbkonvertierenden und/oder farbfilternden Substanzen, die Beimengung von Farbstoffen in die Polymermatrix, in welcher die Leuchtpigmente dispergiert sind, sowie der Einbau einer farbkonvertierenden und/oder farbfilternden Schicht bzw. Folie in den Aufbau des EL-Elements.
Das anregende Wechselspannungsfeld besitzt in der Regel eine Frequenz von einigen hundert Hertz, wobei der Effektivwert der Betriebsspannung häufig in einem Bereich von etwa 50 bis 1 50 Volt liegt. Durch Erhöhung der Spannung lässt sich in aller Regel eine höhere Leuchtdichte erzielen, welche üblicherweise in einem Bereich von ungefähr 50 bis etwa 200 Candela pro Quadratmeter liegt. Eine Frequenzerhöhung bewirkt, in Abhängigkeit von der Dotierung bzw Co-Dotierung, in der Regel eine Farbverschiebung hin zu niedrigeren Wellenlängen . Beide Parameter müssen jedoch aufeinander abgestimmt werden, um einen gewünschten Leuchteindruck zu erzielen .
Die aus dem Stand der Technik bekannten EL-Elemente auf Basis der Dickschichttechnologie (im folgenden auch als Dickfilm- Elektrolumineszenz-Elemente oder Dickfilm-EL-Element bezeichnet) verwenden üblicherweise zinksulfidische EL-Pigmente und werden gemäß dem Stand der Technik dadurch hergestellt, dass die in den EL- Leuchtstrukturen vorliegenden Elektroden auf die EL-Schicht oder entsprechende dielektrische Schichten mittels Siebdruck oder sonstiger Druck- und/oder Auftragtechniken wie Rakeln, Spritzen, Sprühen und/oder Streichen oder mittels PVD Verfahren aufgebracht werden. Aufgrund der unterschiedlichen Größe von Zinksulfidteilchen mit einem d50-Wert von im Allgemeinen 20 bis 30 μm und einer entsprechenden Pigmentgrößenverteilung und somit einer relativ dicken EL-Schicht im Bereich von 20 bis 50 μm, weisen die EL-Schichten Unebenheiten auf, beispielsweise aufgrund verschieden großer EL-Pigmente, agglomerierter EL-Pigmente und/oder einer Übereinanderanordnung von zwei oder mehr EL-Pigmenten . Aufgrund dieser relativ unebenen EL-Schicht ist herkömmlicherweise mindestens eine gute dielektrische Schicht (Isolationsschicht) erforderlich . Sie kann jedoch entfallen, wenn die Leuchtschicht eine Schichtdicke aufweist, die einen Kurzschluss zwischen den beiden Elektroden verhindert. Die Isolationsschichten werden im Allgemeinen durch Siebdruckverfahren erzeugt, wobei die den Siebdruck ausbildende Paste mit einer Rakel durch ein Sieb auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird . Diese Vorgehensweise kann zu einem Einschluss von Luftblasen (so genannte „Microbubbles") führen, welche sich dann in der durch Siebdruck gebildeten Isolationsschicht des Elektroluminezenz-Elements befinden und gegebenenfalls zu einer deutlichen Abnahme der Dielektrizitätskonstante führen . Hierdurch verringern sich die Isolationswirkungen der entsprechenden Schichten erheblich . Bei Verwendung von Siebdruckschichten werden diese daher oft doppelt ausgeführt, da diese speziell im Siebdruckverfahren kleinste Luft- beziehungsweise Gasbläschen nicht immer vermieden werden können und die notwendige Wechselspannung von Üblicherweisel 00 bis 200 Volt bei Frequenzen von der Netzfrequenz von 50 Hz bis 800 Hz und weit darüber eine hohe Anforderung an die Durchschlagsfestigkeit bedeutet. Damit weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Dickfilm-EL-Elemente den Nachteil von nicht optimal ausgebildeten dielektrischen Schichten auf . Insbesondere ist die Schichtdicke der Isolationsschichten zu dünnen Schichten hin stark begrenzt, wenn die Leuchtschicht nicht eine Schichtdicke aufweist, die einen Kurzschluss zwischen den beiden Elektroden verhindert.
Darüber hinaus besteht der Nachteil, dass die aus dem Stand der Technik bekannten EL-Elemente nur schlecht dreidimensional verformbar sind, da die Elektrodenmαteriαlien leicht reißen . Dieses kann in Einzelfällen zu einer deutlichen Verschlechterung der Flächenleitfähigkeit führen .
Ein weiterer, nicht zu vernachlässigender Nachteil bei den EL-Elementen des Standes der Technik ist, dass im Allgemeinen recht hohe Anregungsspannungen erforderlich sind, um eine gewisse Emissionshelligkeit zu erreichen und dass im Allgemeinen die Abnahme der Initialhelligkeit von EL-Elementen bis zum halben Wert, der sogenannten Halbwertzeit, mit einigen 1 00 Stunden bis zu etwa 2.500 Stunden zu schnell vor sich geht. Derartige EL-Elemente sind für hochwertige Leuchtanforderungen mit über 2.000 Stunden mit einer stabilen Emissionshelligkeit und einer stabilen Emissionsfarbe bei üblichen Umweltbedingungen, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit und hoher Umgebungstemperatur bis zu 800C, nicht ausreichend stabil .
Damit ergibt sich als Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Dickfilm-EL- Element auf der Basis von Zinksulfid, welches die zuvor genannten Nachteile vorzugsweise nicht aufweist, bereitzustellen .
Insbesondere soll das Dickfilm-EL-Element dreidimensional verformbar sein, ohne dass es zu einer Rissbildung in den Elektroden kommt. Darüber hinaus soll das Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element vorzugsweise eine Isolationsschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante aufweisen, so dass die Isolationsschicht insgesamt relativ dick ausgebildet sein kann . Ferner soll das EL-Element vorzugsweise moderate Anregungsspannungen erfordern, um eine gewisse Emissionshelligkeit zu erreichen .
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element auf der Basis von Zinksulfid, welches eine erste transparente Elektrode ( 1 ), zumindest eine EL-Schicht, zumindest eine erste Dielektrizitätsschicht und zumindest eine zweite Rückelektrode umfasst.
Das erfindungsgemäße Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element auf der Basis von Zinksulfid ist dadurch gekennzeichnet, dass es Teilchen mit Nanostrukturen umfasst. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff der „Teilchen mit Nanostrukturen" nanoskalige Materialstrukturen verstanden, welche ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Single-Wall- Carbon-Nano-Tubes (SWCNTs), Multi-Wall-Carbon-Nano-Tubes (MWCNTs), Nanorods, Nanohorns, Nanodisks, Nanocones (d . h . kegelmantelförmige Strukturen), metallischen Nanowires und Kombinationen der zuvor genannten Teilchen . Entsprechende Teilchen mit Nanostrukturen auf der Basis von Kohlenstoff können beispielsweise aus Kohlenstoffnanoröhrchen (einschalige und mehrschalige), Kohlenstoffnanofasern (fischgräten-, blättchen-, schraubenartige) und dergleichen bestehen .
Kohlenstoffnanoröhrchen werden international auch als Carbon Nanotubes, (single-walled und multi-walled), Kohlenstoffnanofasern als Carbon Nanofibers (herringbone, platelet-, screw-Typ) bezeichnet.
Hinsichtlich metallischer Nanowires wird auf die WO 2007/022226 A2 verwiesen . Die in der WO 2007/022226 A2 beschriebenen elektrisch gut leitenden und weitgehend transparenten Silber-Nanowires sind für die vorliegende Erfindung insbesondere geeignet.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in dem erfindungsgemäßen Dickfilm-Elektrolumineszenz- Element verwendet werden, wobei durch die gezielte Verwendung der Teilchen mit Nanostrukturen in bestimmten Schichten des EL-Elements die zuvor genannten Aufgaben auf überraschende Weise gelöst werden können .
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Teilchen mit Nanostrukturen in einer Dielektrizitätsschicht des erfindungsgemäßen Dickfilm-Elektrolumineszenz-Elements verwendet. Diese Isolationsschichten werden im Allgemeinen durch Siebdruckverfahren erzeugt, wobei die den Siebdruck ausbildende Paste mit einer Rakel durch ein Sieb auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird . Durch die Verwendung entsprechend geringer Mengen an Teilchen mit Nanostrukturen in der Dielektrizitätsschicht wird erreicht, dass der Perkulationsschwellwert ( = percolation threshold) der Teilchen, also die elektrische Leitfähigkeit aufgrund direkter elektrischer Kontakte der einzelnen beigemengten Teilchen, nicht erreicht wird, und es derart zu keiner nennenswerter elektrischer, insbesondere ohmscher, Leitfähigkeit kommt. Damit wird die Dielektrizitätskonstante der Dielektrizitätsschicht hoch gehalten und die Isolationswirkung ist ausgeprägt. Darüber hinaus ist es möglich, die entsprechenden dielektrischen Schichten dicker auszubilden als es ohne den Zusatz von Teilchen mit Nanostrukturen möglich wäre. Sollten in dem erfindungsgemäßen EL-Element mehr als eine Dielektrizitätsschicht verwendet werden, können die Teilchen mit Nanostrukturen nur in einer der Dielektrizitätsschichten oder aber in allen, beispielsweise in zwei Dielektrizitätsschichten enthalten sein .
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erfindungsgemäß verwendeten Teilchen mit Nanostrukturen in mindestens einer der Elektrodenschichten, also in der Frontelektrode oder der Rückelektrode oder aber in beiden Elektroden enthalten . Hierdurch wird erreicht, dass die resultierenden EL-Elemente eine deutlich verbesserte Verformbarkeit aufweisen . Aufgrund des ausgeprägten Aspekt- Verhältnisses der Teilchen mit Nanostrukturen wird der Perkolationsschwellwert auch in der Elektroden-Schicht erhöht, was dazu führt, dass bei einem Verformen der EL-Schichten die Leitfähigkeit der einzelnen Elektroden erhalten bleibt. Insgesamt kommt es zu einer Verbesserung der elektrischen Flächenleitfähigkeit der Elektroden.
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Teilchen mit Nanostrukturen in der EL-Schicht enthalten . Hierdurch wird eine örtliche elektrische Felderhöhung in der EL-Schicht erreicht und derart lokal die Anregungsfeldstärke an den EL-Pigmenten der EL-Schicht erhöht. Als Folge hiervon ist eine Reduktion der Anregungsspannung bei gleicher Emissionshelligkeit möglich .
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Teilchen mit Nanostrukturen in mindestens einer separaten Schicht verwendet, welche insbesondere zwischen der Dielektrizitdtsschicht und der EL-Schicht, zwischen beiden Dielektrizitdtsschichten (falls zwei Dielektrizitätsschichten verwendet werden) und/oder zwischen der transparenten Vorderseitenelektrode und der EL-Schicht angeordnet ist. Die in dieser Ausführungsform vorgesehene separate Schicht, enthaltend Teilchen mit Nanostrukturen, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als „floatende Elektrodenschicht" bezeichnet. Im Umfang dieser vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, dass mehrere floatende Elektrodenschichten, enthaltend Teilchen mit Nanostrukturen, an unterschiedlichen Positionen in dem EL-Element vorhanden sind . Die floatende Elektrode ist eine leitfähige Schicht bzw. eine Schicht mit hoher Dielektrizitätskonstanten (ε), die an kein Potential ohmsch angeschlossen ist. Aufgrund der Verwendung entsprechender floatender Elektrodenschichten wird eine gleichmäßigere EL-Emission bewirkt, d . h . der gesamte Wirkungsgrad, wobei unter Wirkungsgrad hier die Effizienz [Im/W] des EL-Systems wird erhöht. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit einer Reduktion der Spannung bei gleicher Emissionshelligkeit oder aber eine Steigerung der Emissionshelligkeit bei gleicher Versorgungsspannung .
Zur Erreichung einer sogenannten „floatenden Elektrode", d.h. einer nicht potentialgebundenen Elektrode, werden zwei Elektroden an Wechselspannung derart angeschlossen, dass sie gegensätzlich geladen sind, wobei sich die Elektroden vorzugsweise nicht vollständig überlappen. Eine „floatende Elektrode" wird dabei durch eine galvanische Trennung von den beiden an Wechselspannung angeschlossenen Elektroden erreicht. Die Elektroden können in einer Ebene oder in verschiedenen Ebenen eingebracht sein und mit einer darüber, dazwischen oder darunterliegenden dritten oder weiteren Elektrode bzw. Elektroden in Wechselwirkung gebracht sein. Zwischen den Elektroden sind eine Elektrolumineszenz-Schicht oder mehrere Elektrolumineszenz-Schichten einzubringen, damit Leuchteffekte entstehen können.
In einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Teilchen mit Nanostrukturen kombiniert in den unterschiedlichen Schichten des EL-Elementes enthalten sein, insbesondere können Teilchen mit Nanostrukturen gleichzeitig vorliegen : ( 1 ) in einer Elektrodenschicht und einer dielektrischen Schicht;
(2) in einer Elektrodenschicht und einer EL-Schicht;
(3) in einer Elektrodenschicht und einer floatenden Elektrodenschicht;
(4) in einer dielektrischen Schicht und einer EL-Schicht; (5) in einer dielektrischen Schicht und einer floatenden Elektrodenschicht;
(6) in einer EL-Schicht und einer floatenden Elektrodenschicht;
(7) in einer Elektrodenschicht, einer dielektrischen Schicht und einer EL-Schicht; (8) in einer Elektrodenschicht, einer dielektrischen Schicht und einer floatenden Elektrodenschicht;
(9) in einer dielektrischen Schicht, einer EL-Schicht und einer floatenden Elektrodenschicht; und
( 1 0) in einer Elektrodenschicht, einer dielektrischen Schicht, einer EL- Schicht und einer floatenden Elektrodenschicht.
Dabei wird unter dem Begriff in einer Schicht erfindungsgemäß auch verstanden, dass die Teilchen mit Nanostrukturen auch in zwei oder mehreren dieser Schichten enthalten sein können, wenn das erfindungsgemäße EL-Element mehrere dieser Schichten umfasst.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Teilchen mit Nanostrukturen in den jeweiligen Schichten des EL-Elements homogen dispergiert oder willkürlich orientiert oder gerichtet sein .
Darüber hinaus können in Kombination zu den Teilchen mit Nanostrukturen in den jeweiligen Schichten des Dickfilm- Elektrolumineszenz-Elements sphärische Teilchen, beispielsweise auch sphärische Teilchen mit Nanostrukturen wie zum Beispiel Fullerene, oder ITO (Indium-Tin-Oxide)-Teilchen und/oder Agglomerate beziehungsweise Aggregate derartiger sphärischer Nanoteilchen mit Abmessungen im Submikrometerbereich verwendet werden . Die sphärischen Teilchen weisen dabei einen Durchmesser von im Allgemeinen 1 bis 50 nm, vorzugsweise 2 bis 30 nm, insbesondere 3 bis 1 5 nm, auf . Die sphärischen Teilchen weisen unabhängig vom Durchmesser vorzugsweise eine Länge von im Allgemeinen 0,01 bis 1 00 μm, vorzugsweise 0,5 bis 50 μm, insbesondere 0, 1 bis 1 0 μm, auf . Bei den sphärischen Teilchen handelt es sich bevorzugt um ITO (Indium-Tin-Oxide)-Teilchen oder im Allgemeinen um elektrisch leitfähige metallische oder metalloxidische oder ferroelektrische (Perovskite)-Teilchen .
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Teilchen mit Nanostrukturen sogenannte Single-Wall-Carbon-Nano-Tubes (SWCNTs) oder Multi-Wall-Carbon-Nano-Tubes (MWCNTs) verwendet. SWCNTs weisen dabei den Vorteil auf, dass sie - beispielsweise im Vergleich zu MWCNTs oder anderen Teilchen mit Nanostrukturen - eher transparent sind . Nachteilig an den SWCNTs ist jedoch, dass diese Teilchen relativ teuer sind . Die Verwendung von SWCNTs insbesondere auch in Alleinstellung, d . h . ohne die zeitgleiche Verwendung von MWCNTs, ist besonders dann bevorzugt, wenn die entsprechenden Teilchen mit Nanostrukturen in der transparenten Elektrode der Vorderseite oder aber in Floating-Elektrodenschichten verwendet werden, welche an die transparente Elektrode der Vorderseite angrenzen, da die SWCNT - im Vergleich zu MWCNT oder den übrigen Teilchen mit Nanostrukturen - eine höhere Transparenz aufweisen, so dass die EL- Emission des resultierenden EL-Elements nicht reduziert wird .
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Ausdruck "Single-Walled-Carbon-Nano-Tubes" (SWCNTs) verschiedene Varianten von Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit einer einzigen Wand, welche auch Nanofasern mit umfassen können, zusammengefasst. Bei den Single- Walled-Carbon-Nano-Tubes handelt es sich im Wesentlichen um zumeist zylindrische Kohlenstoffgebilde mit einem Durchmesser von einigen Nanometern . Die Herstellung dieser Single-Walled-Carbon-Nano-Tubes ist dem Fachmann bekannt und es kann auf entsprechende Verfahren des Standes der Technik zurückgegriffen werden . Hierzu zählen beispielsweise die katalytisch-chemische Gasphasen-Abscheidung (CCVD) .
Diese Verfahren liefern häufig Fraktionen, die sich in Durchmesser, Länge, Chiralität und elektronischen Eigenschaften der SWCNTs unterscheiden. Sie treten gebündelt auf und sind häufig mit einem Teil amorphem Kohlenstoff vermischt. Die SWCNTs werden ausgehend von diesen Fraktionen abgetrennt.
Die bisher bekannten Separationsverfahren für SWCNT basieren auf Elektronentransfer-Effekten an metallischen mit Diazoniumsalzen behandelten SWCNT, auf Dielektrophorese, auf einer besonderen chemischen Affinität von halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu Oktadecylaminen und auf Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die mit einstrangiger DNS umhüllt wurden . Die Selektivität dieser Methoden kann durch intensive Zentrifugation vorbehandelter Dispersionen und Anwendung der lonentauscherchromatografie weiter verbessert werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise fraktionsreine Single-Walled-Carbon-Nano-Tubes verwendet, d . h . Fraktionen von Single-Walled-Carbon-Nano-Tubes, welche sich hinsichtlich einem Parameter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Durchmesser, Länge, Chiralität und elektronischen Eigenschaften, höchstens um 50 %, besonders bevorzugt höchstens um 40 %, insbesondere um höchstens 30 %, speziell höchstens um 20 %, ganz speziell höchstens um 1 0 % unterscheiden .
Die erfindungsgemäß verwendeten SWCNTs sind allgemein bekannt und kommerziell erhältlich. Die SWCNTs weisen bevorzugt einen äußeren Durchmesser zwischen 1 nm und 50 nm, bevorzugt zwischen 3 nm und 25 nm, besonders bevorzugt zwischen 5 nm und 1 5 nm, und eine Länge zwischen 1 μm und 1 00 μm, bevorzugt zwischen 1 μm und 50 μm, besonders bevorzugt zwischen 1 μm und 1 0 μm auf . SWCNTs können als Reinstoff oder als master batch enthalten in thermoplastischen Kunststoffen mit Bindemitteln, welche in den jeweiligen Schichtzusammensetzungen verwendet werden, bevorzugt homogen gemischt werden. Einzelwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) sind für den Zweck der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, da sie dünner sind und höhere Leitfähigkeiten aufweisen, wodurch der gewünschte Effekt bereits bei geringerem Einsatz erzielt werden kann . Gleichzeitig sind sie transparenter als andere der Teilchen mit Nanostrukturen . Falls SWCNTs oder MWCNTs oder Kombinationen von SWCNTs und MWCNTs verwendet werden, dann beträgt das Apsektverhältnis der jeweiligen Teilchen, d . h . das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der jeweiligen Nanoröhren, im Allgemeinen mehr als 1 : 1 00, vorzugsweise mehr als 1 : 200, besonders bevorzugt mehr als 1 : 1 000. Teilchen mit Nanostrukturen, die eine größere Länge aufweisen, sind dahingehend von Vorteil, dass Mikrorisse vermieden werden können .
Aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung der Teilchen mit Nanostrukturen, insbesondere in der Dielektrizitätsschicht, ist es bevorzugt, dass die Teilchen mit Nanostrukturen eine hohe
Dielektrizitätskonstante und/oder eine ausreichende elektrische
Leitfähigkeit aufweisen . Die Dielektrizitätskonstante der Teilchen mit
Nanostrukturen sollte dabei im Allgemeinen mindestens 30, vorzugsweise mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 1 00, ganz besonders bevorzugt mindestens 200 oder gegen Unendlich laufen .
Darüber hinaus ist es bevorzugt, Teilchen mit Nanostrukturen in den Isolations- bzw. Dielektrizitätsschichten und/oder EL-Schichten zu verwenden, welche eine organische oder anorganische Isolationsschicht aufweisen, wodurch sich die Isolation in den einzelnen Dielektrizitätsschichten erhöht.
Falls die Teilchen mit Nanostrukturen eine anorganische Isolationsschicht umfassen, dann kann diese im Allgemeinen aus einer Metall-oxidischen und/oder -nitridischen Schicht gebildet werden .
Wenn die Teilchen mit Nanostrukturen in dem erfindungsgemäßen EL- Element in der EL-Schicht und/oder der Dielektrizitätsschicht enthalten sind, so liegt deren Menge in der Schicht im Allgemeinen in einer Größenordnung, so dass der Perkolationsschwellwert nicht erreicht wird, d . h ., dass die elektrische Leitfähigkeit aufgrund direkter elektrischer Kontakte der einzelnen beigemengten Teilchen zu keiner ohmschen Leitfähigkeit führt. Daher ist es weiter bevorzugt, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in der EL-Schicht bzw. der Dielektrizitätsschicht mit einem Füllprozentsatz von im Allgemeinen weniger als 2 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 1 Gew. -%, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew. -%, in den jeweiligen Schichten, jeweils bezogen aus das Gewicht der Schichten, entha lten sind .
Wenn die Teilchen mit Nanostrukturen in der Elektrodenschicht der transpa renten Vorderseite und/oder der Rückseite zugegen sind, so beträgt deren Gehalt im Allgemeinen 0, 1 bis 1 0 Gew. -%, vorzugsweise 0, 2 bis 5 Gew. -%, besonders bevorzugt 0, 3 bis 2 Gew. -% in den jeweiligen Schichten, jeweils bezogen auf das Gewicht der Schichten .
Wenn die Teilchen mit Nanostrukturen in der gefloateten Elektrodenschicht enthalten sind, so beträgt deren Gehalt im Allgemeinen 0, 1 bis 1 0 Gew. -%, vorzugsweise 0, 2 bis 5 Gew. -%, insbesondere 0, 3 bis 3 Gew. -%, jeweils bezogen aus das Gewicht der Schicht.
In der EL-Schicht des erfindungsgemäßen E L-Elements sind EL-Pigmente enthalten . Diese können auf bevorzugte Weise mit den Teilchen mit Nanostrukturen im Sinne einer nicht zusammenhängenden Hybridization belegt werden . Unter Hybridization wird verstanden, dass an der Oberfläche der EL-Pigmente entsprechende Na noteilchen angelagert sind .
Darüber hinaus ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass in dem Fall, in welchem das erfindungsgemäße EL-Element eine
Schicht, umfassend nanotubeartige Teilchen mit Nanostrukturen , zwischen der vorderen transparenten Elektrode und der
Elektrolumineszenz-Schicht als floatende Elektrode angeordnet umfasst, die EL-Pigmente durch den Herstellprozess bedingt auf diese floatende Schicht sinken und in der elektrisch floatende Schicht die elektrische
Feldstärke örtlich erhöht und dergestalt die EL-Emission erhöht oder die
Versorgungsspannung reduziert werden kann . In diesem Fall werden aufgrund der Transparenz als Teilchen mit Nanostrukturen vorzugsweise
SWCNTs verwendet. Ferner ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass in dem Fall, in welchem das erfindungsgemäße EL-Element eine Schicht, umfassend Teilchen mit Nanostrukturen zwischen der Elektrolumineszenz- Schicht und der ersten Isolationsschicht als floatende Elektrode angeordnet werden, die EL-Pigmente durch den Herstellprozess bedingt auf diese floatende Schicht sinken und die floatende Schicht die elektrische Feldstärke örtlich erhöht und dergestalt die EL-Emission erhöht oder die Versorgungsspannung reduziert werden kann .
Im Folgenden wird der allgemeine Aufbau geeigneter EL-Elemente beschrieben, in welchen gemäß der zuvor beschriebenen Art Teilchen mit Nanostrukturen enthalten sein können .
Ein geeignetes EL-Element besteht aus mindestens einem Substrat und mindestens einer EL-Anordnung, welche vorzugsweise schichtweise durch
Siebdrucktechniken, aber beispielsweise auch durch Rakeln, Spritzen,
Sprühen und/oder, Streichen hergestellt werden kann . Hierzu kann man ein Substrat zuerst mit einer transparenten Elektrode beschichten, auf die dann eine Leuchtschicht (Elektrolumineszenz-Schicht) aufgetragen wird . Abschließend können dann eine Isolationsschicht (dielektrische Schicht) und eine weitere Elektrode auf der Leuchtschicht angeordnet werden .
Ausgangspunkt der erfindungsgemäßen Elektrolumineszenz-Anordungen sind somit leitfähige Elektrodenschichten, welche auf Substrate aufgebracht sind .
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 Elektrolumineszenz-Anordnung durchleuchtet wird . Weiterhin kann das Leuchten auch zu beiden Seiten abstrahlen, falls das Substrat zumindest teilweise transparent ist. In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Elektrolumineszenz-Element aus folgenden Schichten (herkömmlicher Aufbau) :
a) einem zumindest teilweise transparenten Substrat, Komponente A,
b) mindestens einer auf das Substrat aufgebrachten Elektrolumineszenz-Anordnung, Komponente B, enthaltend die folgenden Komponenten
ba) eine zumindest teilweise transparente E lektrode, Komponente BA, als Frontelektrode, bb) gegebenenfalls eine Isolationsschicht, Komponente BB, bc) eine Schicht, enthaltend mindestens ein durch ein elektrisches Feld anregbares Leuchtpigment
(Elektroluminophor), Elektrolumineszenz-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 Leiterbahn oder mehrere Leiterbahnen, Komponente BF, zur elektrischen Kontaktierung von sowohl Komponente BA als auch von Komponente BE, wobei die Leiterbahn oder die Leiterbahnen vor, nach oder zwischen den Elektroden BA und BE aufgebracht werden kann bzw. können, wobei vorzugsweise die Leiterbahn oder die Leiterbahnen in einem Arbeitsschritt aufgebracht werden . Die Leiterbahn oder Leiterbahnen können in Form eines Silberbusses, vorzugsweise hergestellt aus einer Silberpaste, aufgebracht sein . Eventuell kann vor dem Aufbringen des Silberbusses noch eine
Graphitschicht aufgebracht werden,
c) einer Schutzschicht, Komponente CA oder einer Folie, Komponente CB, Die Isolαtionsschichten 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 Elektrolumineszenz-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 erfindungsgemäße Elektrolumineszenz-Element (herkömmlicher Aufbau) eine oder mehreren Reflexionsschicht(en) aufweisen . Die Reflexionsschicht(en) kann bzw. können insbesondere angeord net 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 1 0 bis 200 μm, besonders bevorzugt 20 bis 1 00 μm, aufweisen . Die Hohlglaskügelchen sind dabei vorzugsweise in ein Bindemittel eingebettet. In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Elektrolumineszenz-Element aus folgenden Schichten (inverser Schichtaufbau) :
a) einem zumindest teilweise transparenten Substrat, Komponente A,
b) mindestens einer auf dem Substrat aufgebrachten Elektrolumineszenz-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),
Elektrolumineszenz-Schicht oder Pigmentschicht genannt, Komponente BC, bd) gegebenenfalls eine Isolationsschicht, Komponente BD, ba) eine zumindest teilweise transparente Elektrode, Komponente BA, als Frontelektrode, bf) eine Leiterbahn oder mehrere Leiterbahnen, Komponente BF, zur elektrischen Kontaktierung von sowohl Komponente BA als auch von Komponente BE, wobei die Leiterba hn oder die Leiterbahnen vor, nach oder zwischen den Elektroden BA und BE aufgebracht werden kann bzw. können, wobei vorzugsweise die
Leiterbahn oder die Leiterbahnen in einem Arbeitsschritt aufgebracht werden . Die Leiterbahn oder Leiterbahnen können in Form eines Silberbusses, vorzugsweise hergestellt aus einer Silberpaste, aufgebracht sein . Eventuell kann vor dem Aufbringen des Silberbusses noch eine Graphitschicht aufgebracht werden,
c) einer zumindest teilweise tra nsparenten Schutzschicht, Komponente CA und/oder einer Folie, Komponente CB . Auf der transparenten Schutzschicht C und/oder zwischen der transparenten Schutzschicht C und der E L-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 Ausführungsform des inversen Schichtaufbaus können die oben erwähnten Aufbauten B, C sowohl auf der Vorderseite des Substrates, Komponente A, a ls 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 Elektrolumineszenz-Element auf beiden Seiten gleichwertig strahlt oder das Elektrolumineszenz-Element auf jeder Seite eine andere Farbe und/oder eine andere Helligkeit und/oder eine andere grafische Gesta ltung aufweist.
Neben den genannten Schichten (Komponenten A, B und C) kann das erfindungsgemäße Elektrolumineszenz-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.
Nachfolgend werden die Merkmale der einzelnen Komponenten des EL- Elements beschrieben :
Elektroden
Das erfindungsgemäße EL-Element weist eine erste, zumindest teilweise transparente, Frontelektrode BA und eine zweite Elektrode, die Rückelektrode BE auf .
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 %, speziell mehr als 90%, aufweist.
Die Rückelektrode BE muss nicht zwingend transparent ausgebildet sein .
Geeignete elektrisch leitende Materialien für die Elektroden sind dem Fachmann an sich bekannt. Grundsätzlich bieten sich bei der Herstellung von Dickfilm-EL-Elementen mit Wechselspannungsanregung mehrere Arten von Elektroden an . Zum einen sind dies im Vakuum auf Kunststofffolien gesputterte oder aufgedampfte Indium-Zinn-Oxid- Elektroden (Indium-Tin-Oxide, ITO) . Sie sind sehr dünn (einige 1 00 Ä) und bieten den Vorteil einer hohen Transparenz bei einem relativ geringen Flächenwiderstand (ca . 60 bis 600 Ω) .
Ferner können Druckpasten mit ITO oder ATO (Antimon-Tin-Oxide, Antimon-Zinn-Oxid) oder intrinsisch leitfähige transparente Polymerpasten verwendet werden, aus welchen flächige Elektroden mittels Siebdruck erzeugt werden . Sie sind weitgehend beliebig strukturiert applizierbar, und zwar auch auf strukturierten Oberflächen . Ferner bieten sie eine relativ gute Laminierbarkeit. Auch Non-ITO-Siebdruckschichten (wobei der Begriff „Non-ITO" alle Siebdruckschichten umfasst, die nicht auf Indium- Zinn-Oxid (ITO) basieren), das heißt intrinsisch leitfähige polymere Schichten mit üblicherweise nanoskaligen elektrischleitfähigen Pigmenten. Beispielsweise können die ATO-Siebdruckpasten mit den Bezeichnungen 71 62E oder 71 64 von DuPont, intrinsisch leitfähigen Polymersystemen, wie dem Orgacon® System von Agfa, dem Clevios® PoIy- (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, zum Beispiel auf Basis von PU (Polyurethanen), PMMA (Polymethylmethacrylat), PVA (Polyvinylalkohol), modifiziertes Polyanilin, verwendet werden . Bevorzugt wird als Material der zumindest teilweise transparenten Elektrode des Elektrolumineszenz-Elements Clevios® Poly-(3,4-ethylendioxythiophen)- System von H . C. Starck GmbH eingesetzt. Beispiele für elektrisch leitende Polymerfilme sind Polyaniline, Polythiophene, Polyacetylene, Polypyrrole (Handbook of Conducting Polymers, 1 986) mit und ohne Metalloxid- Füllung .
Erfindungsgemäß bevorzugt werden zur Formulierung einer Druckpaste zur Herstellung der teilweise transparenten Elektrode BA 1 0 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 65 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckpaste, Clevios P, Clevios PH, Clevios P AG, Clevios P HCV4, Clevios P HS, Clevios PH 500, Clevios PH 51 0 oder beliebige Mischungen davon verwendet. Als Lösemittel können Dimethylsulfoxid (DMSO), N,N-Dimethylformαmid, N, N- Dimethylαcetαmid, 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 kann in der Druckpaste in weiten Bereichen variieren . So können in einer erfindungsgemäßen Formulierung einer Paste 55 bis 60 Gew.-% Lösemittel enthalten sein, während in einer anderen erfindungsgemäßen Formulierung etwa 35 bis 45 Gew.-% eines Lösemittelgemischs aus zwei oder mehr Lösemitteln verwendet werden . Weiterhin können als Grenzflächenadditiv und Haftaktivator Silquest Al 87, Neo Rez R986, Dynol 604 und/oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Substanzen enthalten sein. Deren Menge beträgt 0, 1 bis 5,0 Gew, - %, vorzugsweise 0,3 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckpaste.
Als Bindemittel können in der Formulierung beispielsweise Bayderm Finish 85 UD, Bayhydrol PR340/1 , Bayhydrol PR l 35 oder beliebige Mischungen davon, vorzugsweise in Mengen von etwa 0,5 bis 1 0 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 vorzugsweise um wässrige Polyurethandispersionen .
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Formulierungen von Druckpasten zur Herstellung der teilweise transparenten Elektrode BA enthalten :
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0002
Abweichend von den oben genannten Formulierungen für die teilweise transparenten Elektrode BA können als fertige Formulierungen auch folgende hier beispielhaft genannte bereits fertige, kommerziell erhältliche Druckpasten erfindungsgemäß eingesetzt werden : die Orgacon EL-Pl OOO-, EL-P3000-, EL-P5000- oder EL-P6000-Reihen von Agfa, bevorzugt die EL-P3000- und EL-P6000-Reihen (insbesondere für verformbare Anwendungen) .
Darüber hinaus sind auch Zinn-Oxid (NESA) Pasten als entsprechendes Elektrodenmaterial denkbar.
Die oben beschriebenen elektrisch leitenden Materialien können darüber hinaus auf einem Trägermaterial aufgebracht sein . Als Trägermaterial bieten sich beispielsweise transparente Gläser und thermoplastische Folien an . Entsprechende Trägermaterialien werden weiter unten näher beschrieben . Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können ein oder zwei Trägersubstrate verwendet werden Diese Elektrodenmαteriαlien können beispielsweise mittels Siebdruck, Rakeln, Spritzen, Sprühen und/oder Streichen auf entsprechende Trägermaterialien (Substrate) aufgebracht werden, wobei bevorzugt anschließend bei geringen Temperaturen von beispielsweise 80 bis 1 20 0C getrocknet wird .
In einer bevorzugten alternativen Ausführungsform erfolgt die Aufbringung der elektrisch leitfähigen Beschichtung mittels Vakuum oder pyrolytisch.
Besonders bevorzugt in der alternativen Ausführungsform ist die elektrisch leitfähige Beschichtung eine mittels Vakuum oder pyrolytisch hergestellte metallische oder metalloxidische dünne und weitgehend transparente Schicht, die bevorzugt einen Flächenwiderstand von 5 mΩ bis 3.000 Ω/Quadrat, besonders bevorzugt einen Flächenwiderstand von 0, 1 bis 1 .000 Ω/Quadrat, ganz besonders bevorzugt 5 bis 30 Ω/Quadrat aufweist, und in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Tageslichtdurchlässigkeit von zumindest größer 60 % ( > 60 bis 1 00 %) und insbesondere größer 76 % ( > 76 bis 1 00 %) aufweist.
Darüber hinaus kann auch elektrisch leitfähiges Glas als Elektrode verwendet werden .
Eine spezielle bevorzugte Art von elektrisch leitfähigem und hochtransparentem Glas, insbesondere Floatglas, stellen pyrolytisch hergestellte Schichten dar, die ein hohe Oberflächenhärte aufweisen und deren elektrischer Oberflächenwiderstand in einem sehr weiten Bereich von im Allgemeinen einigen Milliohm bis 3.000 Ω/Quadrat eingestellt werden kann .
Derartige pyrolytisch beschichtete Gläser können gut verformt werden und weisen eine gute Kratzbeständigkeit auf, insbesondere führen Kratzer nicht zu einer elektrischen Unterbrechung der elektrisch leitenden Oberflächenschicht, sondern lediglich zu einer meist geringfügigen Erhöhung des Flächenwiderstandes. Des Weiteren sind pyrolytisch hergestellte leitfähige
Oberflächenschichten durch die Temperaturbehandlung derart stark in die Oberfläche diffundiert und in der Oberfläche verankert, dass bei einem anschließenden Materialauftrag ein extrem hoher Haftverbund zum Glassubstrat gegeben ist, was für die vorliegende Erfindung ebenfalls sehr vorteilhaft ist. Zusätzlich weisen derartige Beschichtungen eine gute Homogenität, also eine geringe Streuung des Oberflächenwiderstandswertes über große Oberflächen auf. Diese Eigenschaft stellt ebenfalls einen Vorteil für die vorliegende Erfindung dar.
Elektrisch leitfähige und hochtransparente dünne Schichten können auf einem Glassubstrat, das erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzt wird, wesentlich effizienter und kostengünstiger als auf polymeren Substraten wie PET oder PMMA oder PC hergestellt werden . Der elektrische Flächenwiderstand ist bei Glasbeschichtungen im Schnitt um den Faktor 1 0 günstiger als auf einer polymeren Folie bei vergleichbarer Transparenz, also beispielsweise 3 bis 1 0 Ohm/Quadrat bei Glasschichten verglichen mit 30 bis 1 00 Ω/Quadrat auf PET-Folien .
Bei der Rückelektrode Komponente BE handelt es sich - wie bei der zumindest teilweise transparenten Elektrode - um eine flächige Elektrode, die jedoch nicht transparent oder zumindest teilweise transparent sein muss. Diese ist im Allgemeinen auf die Isolationsschicht - soweit vorhanden - aufgebracht. Falls keine Isolationsschicht vorhanden ist, ist die Rückelektrode auf die Schicht enthaltend mindestens eine durch ein elektrisches Feld anregbare Leuchtsubstanz aufgebracht. In einer alternativen Ausführungsform ist die Rückelektrode auf das Substrat A aufgebracht.
Die Rückelektrode ist im Allgemeinen aus elektrisch leitenden Materialien auf anorganischer oder organischer Basis aufgebaut, beispielsweise aus Metallen wie Silber, wobei bevorzugt solche Materialien eingesetzt werden, die bei Anwendung des isostatischen Hochdruckverformungsverfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen dreidimensional verformten Folienelements nicht beschädigt werden . Geeignete Elektroden sind ferner insbesondere polymere elektrisch leitfähige Beschichtungen . Dabei können die bereits vorstehend bezüglich der zumindest teilweise transparenten Elektrode genannten Beschichtungen eingesetzt werden . Daneben sind solche, dem Fachmann bekannten polymeren elektrisch leitfähigen Beschichtungen einsetzbar, die nicht zumindest teilweise transparent sind .
Geeignete Materialien der Rückelektrode sind somit bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metallen wie Silber, Kohlenstoff, ITO-Siebdruckschichten, ATO-Siebdruckschichten, Non-ITO- Siebdruckschichten, das heißt intrinsisch leitfähige polymere Systeme mit üblicherweise nanoskaligen elektrisch leitfähigen Pigmenten, beispielsweise ATO-Siebdruckpasten mit der Bezeichnung 71 62E oder 71 64 von DuPont, intrinsisch leitfähigen Polymersystemen wie dem Orgacon® System von Agfa, dem Clevios® Poly-(3,4- ethylendioxythiophenj-System von H . C. Starck GmbH, dem als organisches Metall (PEDT conductive polymer polyethylene- dioxythiophene) bezeichneten System von Ormecon, leitfähigen Beschichtungs- und Druckfarbensystemen von Panipol Oy und gegebenenfalls mit hochflexiblen Bindemitteln, zum Beispiel auf Basis von PU (Polyurethanen), PMMA (Polymethylmethacrylat), PVA (Polyvinylalkohol), modifiziertes Polyanilin, wobei die vorstehend genannten Materialien zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit mit Metallen wie Silber oder Kohlenstoff versetzt werden können und/oder mit einer Lage aus diesen Materialien ergänzt werden können .
Die Formulierung der Druckpaste für die Rückelektrode kann dabei der der teilweise transparenten Elektrode entsprechen .
Abweichend von dieser Formulierung kann jedoch für die Rückelektrode auch folgende Formulierung erfindungsgemäß verwendet werden.
Zur Formulierung einer Druckpaste zur Herstellung der Rückelektrode werden 30 bis 90 Gew-%, bevorzugt 40 bis 80 Gew-%, besonders bevorzugt 50 bis 70 Gew-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Druckpaste, der leitfähigen Polymere Clevios P, Clevios PH, Clevios P AG, Clevios P HCV4, Clevios P HS, Clevios PH, Clevios PH 500, Clevios PH 51 0 oder beliebige Mischungen davon verwendet. Als Lösemittel können Dimethylsulfoxid (DMSO), N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Ethylenglykol, Glycerin, Sorbitol, Methanol, Ethanol, Isopropanol, N- Propanol, Acton, Methylethylketon, Dimethylaminoethanol, Wasser oder Mischungen aus zwei oder drei oder mehreren dieser Lösemittel verwendet werden. Die Menge an verwendetem Lösemittel kann in breiten Bereichen variieren . So können in einer erfindungsgemäßen Formulierung einer Paste 55 bis 60 Gew.-% Lösemittel enthalten sein, während in einer anderen erfindungsgemäßen Formulierung etwa 40 Gew.-% eines Lösemittelgemischs aus drei Lösemitteln verwendet werden. Weiterhin können als Grenzflächenadditiv und Haftaktivator Silquest Al 87, Neo Rez R986, Dynol 604 oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Substanzen vorzugsweise in einer Menge von 0, 7 bis 1 ,2 Gew.-% enthalten sein . Als Bindemittel können beispielsweise 0,5 bis 1 ,5 Gew.-% UD-85, Bayhydrol PR340/1 , Bayhydrol PR l 35 oder belibige Mischungen davon enthalten sein .
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Rückelektrode mit Graphit gefüllt sein . Dies kann dadurch erreicht werden, dass den oben beschriebenen Formulierungen Graphit zugegeben wird .
Abweichend von den oben genannten Formulierung für die Rückelektrode können als fertige Formulierungen auch folgende hier beispielhaft genannte bereits fertige, kommerziell erhältliche Druckpasten erfindungsgemäß eingesetzt werden : die Orgacon EL-Pl OOO- , EL-P3000-, EL-P5000- oder EL-P6000-Reihen von Agfa, bevorzugt die EL- P3000- und EL-P6000-Reihen (für verformbare Anwendungen) . Auch hier kann Graphit zugegeben werden .
Speziell für die Rückelektrode können auch die Druckpasten der Orgacon EL-P4000-Reihe, insbesondere Orgacon EL-P401 0 und EL-4020, verwendet werden. Beide können in beliebigem Verhältnis miteinander gemischt werden . Orgacon EL-P401 0 und EL-4020 enthalten bereits Graphit. Auch käuflich zu erwerbende Graphitpasten können als Rückelektrode verwendet werden, beispielsweise Graphitpasten von Acheson, insbesondere Electrodag 965 SS oder Electrodag 601 7 SS .
Eine erfindungsgemäß besonders bevorzugte Formulierung einer Druckpaste zur Herstellung der Rückelektrode BE enthält:
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000028_0002
Leiterbahnen, Anschlüsse der E lektroden
Bei großflächigen Leuchtelementen mit einem Leuchtkondensatoraufbau spielt die F lächenleitfähigkeit für eine gleichmäßige Leuchtdichte eine beträchtliche Rolle. Häufig werden bei großflächigen Leuchtelementen als Leiterbahnen, Komponente BF, so genannte Bus-bars eingesetzt, insbesondere bei halbleitenden LEP (Light Emitting Polymers), PLED und/oder OLED Systemen, worin verhältnismäßig große Ströme fließen . Dabei werden in der Art eines Kreuzes sehr gut elektrisch leitfähige Leiterbahnen hergestellt. Auf diese Weise wird beispielsweise eine große Fläche in vier kleine Flächen unterteilt. Damit wird der Spannungsabfall im Mittelbereich einer Leuchtfläche wesentlich reduziert und die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte beziehungsweise der Abfall der Helligkeit in der Mitte eines Leuchtfeldes reduziert.
Bei einem in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eingesetzten zinksulfidischen partikulären EL-FeId werden im Allgemeinen größer 1 00 Volt bis über 200 Volt Wechselspannung angelegt, und es fließen bei Verwendung eines guten Dielektrikums beziehungsweise guter Isolation sehr geringe Ströme. Daher ist bei dem erfindungsgemäßen ZnS-Dickfilm- AC-EL-Element das Problem der Strombelastung wesentlich geringer als bei halbleitenden LEP beziehungsweise OLED Systemen, so dass der Einsatz von Bus-bars nicht unbedingt erforderlich ist, sondern großflächige Leuchtelemente ohne Einsatz von Bus-bars bereit gestellt werden können .
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es ausreichend, dass der Silberbus bei Flächen unterhalb von DIN A3 nur am Rand der Elektrodenschicht BA bzw. BE aufgedruckt wird; bei Flächen oberhalb von DIN A3 ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Silberbus mindestens eine zusätzliche Leiterbahn ausbildet.
Die elektrischen Anschlüsse können beispielsweise unter Verwendung von elektrisch leitfähigen und einbrennbaren Pasten mit Zinn, Zink, Silber, Palladium, Aluminium und weiteren geeigneten leitfähigen Metallen beziehungsweise Kombinationen und Mischungen oder Legierungen daraus, hergestellt werden .
Dabei werden die elektrisch leitfähigen Kontaktierstreifen im Allgemeinen mittels Siebdruck, Pinselauftrag, Ink-Jet, Rakel, Rolle, durch Sprühen oder mittels Dispensierauftrag oder vergleichbaren dem Fachmann bekannten Auftragsmethoden auf die elektrisch leitfähigen und zumindest teilweise transparenten dünnen Beschichtungen aufgebracht und anschließend im Allgemeinen in einem Ofen thermisch behandelt, so dass üblicherweise seitlich entlang einer Substratkante angebrachte Streifen gut mittels Löten, Klemmen oder Stecken elektrisch leitend kontaktiert werden können .
Solange nur geringe elektrische Leistungen auf elektrisch leitfähige Beschichtungen eingeleitet werden müssen, sind Federkontakte oder Carbon-gefüllte Gummielemente beziehungsweise so genannte Zebra- Gummistreifen ausreichend .
Als Leitkleberpasten werden bevorzugt Leitkleberpasten auf Basis von Silber, Palladium, Kupfer oder Gold gefüllter Polymerkleber verwendet. Es können ebenfalls selbstklebende elektrisch leitfähige Streifen zum Beispiel aus verzinnter Kupferfolie mit einem in z-Richtung elektrisch leitfähigen Kleber durch Anpressen appliziert werden .
Die Klebeschicht wird dabei im Allgemeinen mit einigen N/cm2 Flächenpressung gleichmäßig angepresst, und es werden so je nach Ausführung Werte von 0,01 3 Ohm/cm2 (beispielsweise Conductive Copper Foil Tape VE 1 691 der Firma D & M International, A-8451 Heimschuh) beziehungsweise 0,005 Ohm (beispielsweise Type 1 1 83 der Firma 3M Electrical Products Division, Austin, Texas USA; gemäß MIL-STD- 200 Method 307 maintained at 5 psi / 3,4 N/cm2 measured over 1 sq . in. surface area) oder 0,001 Ohm (beispielsweise Type 1 345 der Firma 3M) oder 0,003 Ohm (beispielsweise Type 3202 der Firma Holland Shielding Systems BV) erreicht.
Die Kontaktierung kann jedoch nach allen dem Fachmann geläufigen Verfahren, beispielsweise Crimpen, Stecken, Klemmen, Nieten, Schrauben, vorgenommen werden .
Dielektrizitätsschicht
Das erfindungsgemäße El-Element weist bevorzugt zumindest eine Dielektrizitätsschicht auf, Komponente BD, welche zwischen der Rückelektrode Komponente BE und der EL-Schicht Komponente BC vorgesehen ist.
Entsprechende Dielektrizitdtsschichten sind dem Fachmann bekannt. Entsprechende Schichten weisen häufig hoch dielektrisch wirkende
Pulver, wie beispielsweise Bariumtitanat auf, welche vorzugsweise in fluorenthaltenden Kunststoffen oder in auf cyanbasierenden Harzen dispergiert sind . Beispiele für besonders geeignete Teilchen sind
Bariumtitanat-Teilchen im Bereich von bevorzugt 1 ,0 bis 2,0 μm . Diese können bei einem hohen Füllgrad eine relative Dielektrizitätskonstante von bis zu 1 00 ergeben .
Die Dielektrizitätsschicht weist eine Dicke von im Allgemeinen 1 bis 50 μm, vorzugsweise 2 bis 40 μm, besonders bevorzugt 5 bis 25 μm, speziell 8 bis 1 5 μm, auf .
Das erfindungsgemäße EL-Element kann in einer Ausführungsform auch zusätzlich noch eine weitere Dielektrizitätsschicht aufweisen, welche übereinander angeordnet werden und zusammen die Isolationswirkung verbessern oder aber welche durch eine floatende Elektrodenschicht unterbrochen wird . Die Verwendung einer zweiten Dielektrizitätsschicht kann von der Qualität und Pinhole-Freiheit der ersten Dielektrizitätsschicht abhängen .
Als Füllstoffe werden anorganische Isolationsmaterialien verwendet, die dem Fachmann aus der Literatur bekannt sind, beispielsweise: BaTiO3, SrTiO3, KNbO3, PbTiO3, LaTaO3, LiNbO3, GeTe, Mg2TiO4, Bi2(TiO3J3, NiTiO3, CaTiO3, ZnTiO3, Zn2TiO4, BaSnO3, Bi(SnO3J3, CaSnO3, PbSnO3, MgSnO3, SrSnO3, ZnSnO3, BaZrO3, CaZrO3, PbZrO3, MgZrO3, SrZrO3, ZnZrO3 und Blei- Zikonat-Titanat Mischkristallen oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Füllstoffe. Erfindungsgemäß bevorzugt als Füllstoff sind BaTiO3 oder PbZrO3 oder Mischungen daraus, vorzugsweise in Füllmengen von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 1 0 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Paste, in der Paste zur Herstellung der Isolationsschicht. Als Bindemittel für diese Schicht können Ein- oder bevorzugt Zweikomponentenpolyurethαnsysteme, bevorzugt der Bayer
MaterialScience AG, wiederum besonders bevorzugt Desmodur und Desmophen oder die Lackrohstoffe der Lupranate-, Lupranol-, Pluracol- oder Lupraphen-Reihen der BASF AG; der Degussa AG (Evonik), vorzugsweise Vestanat, wiederum besonders bevorzugt Vestanat T und B; oder der Dow Chemical Company, wiederum bevorzugt Vorastar; verwendet werden . Weiterhin können auch hochflexible Bindemittel, zum Beispiel solche auf Basis von PMMA, PVA, insbesondere Mowiol und Poval von Kuraray Specialties Europe GmbH oder Polyviol von Wacker AG, oder PVB, inbesondere Mowital von Kuraray Specialties Europe GmbH (B 20 H, B 30 T, B 30 H, B 30 HH, B 45 H, B 60 T, B 60 H, B 60 HH, B 75 H), oder Pioloform, insondere Pioloform BR l 8, BM l 8 oder BTl 8, von Wacker AG, eingesetzt werden .
Als Lösemittel können beispielsweise Ethylacetat, Butylacetat, 1 - Methoxypropylacetat-2, Toluol, XyIoI, Solvesso 1 00, Shellsol A oder Mischungen aus zwei oder mehrere dieser Lösemittel verwendet werden. Bei Verwendung von zum Beispiel PVB als Bindemittel ferner Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Diacetonalkohol, Benzylalkohol, 1 - Methoxypropanol-2, Butylglykol, Methoxybutanol, Dowanol,
Methoxypropylacetat, Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Butoxyl, Glykolsäure-n-butylester. Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Toluol, XyIoI, Hexan, Cyclohexan, Heptan sowie Mischungen aus zwei oder mehreren der genannten Lösungsmittel in Mengen von 1 bis 30 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der Paste, bevorzugt 2 bis 20 Gew.%, besonders bevorzugt 3 bis 1 0 Gew. -%. 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 1 0 Gew. -%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0, 1 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen aus die Gesamtpastenmasse. Als Rheologieadditive, die das Absetzverhalten von Pigmenten und Füllstoffen in der Paste vermindern, können beispielsweise BYK 41 0, BYK 41 1 , BYK 430, BYK 431 oder beliebige Mischungen davon enthalten sein .
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Formulierungen einer Druckpaste zur Herstellung der Isolationsschicht als Komponente BB und / oder BD enthalten :
Figure imgf000033_0001
Figure imgf000033_0002
Figure imgf000033_0003
EL-Schicht
Das erfindungsgemäße EL-Element umfasst mindestens eine EL-Schicht, Komponente BC. Die mindestens eine EL-Schicht kann auf der gesamten Innenfläche der ersten teilweise transparenten Elektrode angeordnet sein oder auf einer oder mehreren Teilflächen der ersten zumindest teilweise transparenten Elektrode. In dem Fall, dass die EL-Schicht auf mehreren Teilflächen angeordnet ist, haben die Teilflächen im Allgemeinen einen Abstand von 0,5 bis 1 0,0 mm, bevorzugt 1 bis 5 mm voneinander.
Die EL-Schicht ist im Allgemeinen aus einer Bindemittelmatrix mit darin homogen dispergierten EL-Pigmenten aufgebaut. Die Bindemittelmatrix wird im Allgemeinen so gewählt, dass ein guter Haftverbund auf der Elektrodenschicht (bzw. der gegebenenfalls darauf aufgebrachten dielektrischen Schicht gegeben ist. In einer bevorzugten Ausführung werden dabei PVB oder PU basierende 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 Licht absorbierende Effektpigmente wie Aluminiumflakes oder Glasflakes oder Mica-Plateletts.
Die in der EL-Schicht verwendeten EL-Pigmente weisen im Allgemeinen eine Dicke von 1 bis 50 μm, vorzugsweise 5 bis 25 μm auf .
Bevorzugt ist die mindestens eine EL-Schicht BC eine Wechselstrom- Dickfi Im-Pu Iver-Elektrolumineszenz (AC- P- E L) -Leuchtstruktur.
Dickfilm AC-EL Systeme sind seit Destriau 1 947 gut bekannt und werden meist mittels Siebdruck auf ITO-PET Folien appliziert. Da zinksulfidische
Elektroluminophore im Betrieb und speziell bei höheren Temperaturen und einer Wasserdampfumgebung eine sehr starke Degradation aufweisen, werden heute für langlebige Dickfilm AC-EL Lampenaufbauten im Allgemeinen mikroverkapselte EL-Pigmente verwendet. Es ist jedoch ebenfalls möglich, in dem erfindungsgemäßen EL-Element nicht mikroverkαpselte Pigmente einzusetzen, wie nachstehend weiter ausgeführt wird .
Unter EL-Elementen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Dickfilm- EL Systeme verstanden, die mittels Wechselspannung bei normativ 1 00 Volt und 400 Hertz betrieben werden und derart ein so genanntes kaltes Licht von einigen cd/m2 bis zu einigen 1 00 cd/m2 emittieren . In derartigen anorganischen Dickfilm-Wechselspannungs-EL-Elementen werden im Allgemeinen EL-Siebdruckpasten verwendet.
Derartige EL-Siebdruckpasten werden im Allgemeinen auf Basis anorganischer Substanzen aufgebaut. Geeignete Substanzen sind beispielsweise hochreine ZnS, CdS, ZnxCaYxS Verbindungen der Gruppen Il und IV des Periodensystems der Elemente, wobei besonders bevorzugt ZnS eingesetzt wird . Die vorstehend genannten Substanzen können dotiert oder aktiviert werden und gegebenenfalls des Weiteren coaktiviert werden. Zur Dotierung werden beispielsweise Kupfer und/oder Mangan eingesetzt. Die Coaktivierung erfolgt beispielsweise mit Chlor, Brom, Jod und Aluminium . Der Gehalt an Alkali- und Selten-Erd-Metallen ist in den vorstehend genannten Substanzen im Allgemeinen sehr gering, falls diese überhaupt vorliegen. Ganz besonders bevorzugt wird ZnS eingesetzt, das bevorzugt mit Kupfer und/oder Mangan dotiert beziehungsweise aktiviert wird und bevorzugt mit Chlor, Brom, Jod und/oder Aluminium coaktiviert wird .
Übliche EL-Emissionsfarben sind gelb, orange, grün, grün-blau, blau-grün und weiß, wobei die Emissionsfarbe weiß oder rot durch Mischungen geeigneter EL-Pigmente gewonnen werden kann oder durch Farbkonversion . Die Farbkonversion kann im Allgemeinen in Form einer konvertierenden Schicht und/oder der Beimengung entsprechender Farbstoffe und Pigmente in den polymeren Binder der Siebdruckfarben beziehungsweise der polymeren Matrix, in die die EL-Pigmente eingebaut sind, erfolgen . In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die zur Herstellung der EL-Schicht eingesetzte Siebdruckmαtrix mit lasierenden, farbfilternden oder mit farbkonvertierenden Farbstoffen und/oder Pigmenten versehen sind . Auf diese Weise kann eine Emissionfarbe Weiß oder ein Tag-Nacht-Lichteffekt generiert werden .
In einer weiteren Ausführungsform werden in der EL-Schicht Pigmente eingesetzt, die eine Emission im blauen Wellenlängenbereich von 420 bis 480 nm aufweisen und mit einer farbkonvertierenden Mikroverkapselung versehen sind . Auf diese Weise kann die Farbe Weiß emittiert werden.
In einer Ausführungsform werden als Pigmente in der EL-Schicht AC-P-EL- Pigmente eingesetzt, die eine Emission im blauen Wellenlängenbereich von 420 bis 480 nm aufweisen . Zusätzlich weist die AC-P-EL Siebdruckmatrix bevorzugt wellenlängenkonventierende anorganische feine Partikel auf Basis von Europium (II) aktivierten Erdalkali-ortho-Silikat Phosphoren wie (Ba, Sr, Ca)2SiO4: Eu2 + oder YAG Phosphoren wie Y3AI5O1 2:Ce3+ oder Tb3AI5O1 2:Ce3 + oder Sr2GaS4: Eu2 + oder SrS: Eu2+ oder (Y,Lu, Gd, Tb)3(AI, Sc, Ga)5O1 2:Ce3 + oder (Zn,Ca,Sr)(S,Se) : Eu2 + auf . Auch auf diese Weise kann eine weiße Emission erzielt werden .
Entsprechend dem Stand der Technik können die vorstehen genannten EL-Pigmente mikroverkapselt werden . Durch die anorganische Mikroverkapselungstechnologie sind gute Halbwertszeiten erzielbar. Beispielhaft sei hier das EL-Siebdrucksystem Luxprint® for EL der Firma E . I . du Pont de Nemours and Companies genannt. Organischen Mikroverkapselungstechnologien und Folienhüll-Laminate auf Basis der diversen thermoplastischen Folien sind grundsätzlich ebenfalls geeignet, haben sich jedoch als teuer und nicht wesentlich lebensdauerverlängernd erwiesen .
Geeignete zinksulfidische mikroverkapselte EL-Phosphore (Pigmente) werden von der Firma Osram Sylvania, Inc. Towanda unter dem
Handelsnamen GlacierGLO€ Standard, High Brite und Long Life und von der Firma Durel Division der Rogers Corporation, unter den Hαndelsnαmen 1 PHSOO l ® High-Efficiency Green Encαpsulαted EL Phosphor, 1 PHS002® High-Efficiency Blue-Green Encαpsulαted EL Phosphor, 1 PHS003® Long-Life Blue Encαpsulαted EL Phosphor, 1 PHS004® Long-Life Orange Encapsulated EL Phosphor, angeboten .
Die mittleren Teilchendurchmesser der in der EL-Schicht geeigneten mikroverkapselten Pigmente betragen im Allgemeinen 1 5 bis 60 μm, bevorzugt 20 bis 35 μm .
In der EL-Schicht des erfindungsgemäßen EL-Elements können auch nicht mikroverkapselte feinkörnige EL-Pigmente, bevorzugt mit einer hohen Lebensdauer, eingesetzt werden . Geeignete nicht mikroverkapselte feinkörnige zinksulfidische EL-Pigmente sind beispielsweise in US 6,248,261 und in WO 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 .
Speziell nicht mikroverkapselte EL-Pigmente können mit kleineren Pigmentabmessungen bis unter 1 0 μm verwendet werden . Dadurch kann die Durchsichtigkeit des Glaselementes erhöht werden .
Somit können den gemäß der vorliegenden Anmeldung geeigneten Siebdruckfarben unverkapselte Pigmente beigemengt werden, bevorzugt unter Berücksichtigung der speziellen hygroskopischen Eigenschaften der Pigmente, bevorzugt der ZnS-Pigmente. Dabei werden im Allgemeinen Bindemittel verwendet, die einerseits eine gute Adhäsion zu sogenannten ITO-Schichten (Indium-ZinnOxid) oder intrinsisch leitfähige polymeren transparenten Schichten haben, und des Weiteren gut isolierend wirken, das Dielektrikum verstärken und damit eine Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit bei hohen elektrischen Feldstärken bewirken und zusätzlich im ausgehärteten Zustand eine gute Wasserdampfsperre aufweisen und die EL-Pigmente zusätzlich schützen und lebensdauerverlängernd wirken . In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in der AC-P- EL-Leuchtschicht Pigmente eingesetzt, die nicht mikroverkαpselt sind .
Die Hαlbwertzeiten der geeignete Pigmente in der EL-Schicht, also jene Zeit, in der die Initialhelligkeit des erfindungsgemäßen EL-Elements auf die Hälfte abgesunken ist, betragen im Allgemeinen bei 1 00 bzw. 80 Volt und 400 Hertz 400 bis maximal 5000 Stunden, üblicherweise jedoch nicht mehr als 1 000 bis 3500 Stunden .
Die Helligkeitswerte (EL-Emission) betragen im Allgemeinen 1 bis 200 cd/m2, bevorzugt 3 bis 1 00 cd/m2, besonders bevorzugt bei 5 bis 40 cd/m2; bei großen Leuchtflächen liegen die Helligkeitswerte bevorzugt im Bereich von 1 bis 50 cd/m2.
Es können jedoch auch Pigmente mit längeren oder kürzeren Halbwertszeiten und höheren oder niedrigeren Helligkeitswerten in der EL- Schicht des erfindungsgemäßen EL-Elements eingesetzt werden .
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die in der EL-Schicht vorliegenden Pigmente einen derart kleinen mittleren Teilchendurchmesser auf, beziehungsweise einen derart geringen Füllgrad in der EL-Schicht, beziehungsweise die einzelnen EL-Schichten sind geometrisch derart klein ausgeführt, beziehungsweise der Abstand der einzelnen EL-Schichten wird derart groß gewählt, so dass das EL- Element bei nicht elektrisch aktivierter Leuchtstruktur als zumindest teilweise durchsichtig gestaltet ist beziehungsweise eine Durchsicht gewährleistet ist. Geeignete Pigmentteilchendurchmesser, Füllgrade, Abmessungen der Leuchtelemente und Abstände der Leuchtelemente sind vorstehend genannt.
Die Schicht enthält die oben genannten gegebenenfalls dotierten ZnS- Kristalle, bevorzugt wie oben beschrieben mikroverkapselt, vorzugsweise in einer Menge von 40 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 55 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Paste. Als Bindemittel können Ein- und bevorzugt Zweikomponentenpolyurethane verwendet werden. Erfindungsgemäß bevorzugt sind hochflexible Materialien der Bayer MaterialScience AG, beispielsweise die Lackrohstoffe der Desmophen- und Desmodur-Reihen, vorzugsweise Desmophen und Desmodur, oder die Lackrohstoffe der Lupranate-, Lupranol-, Pluracol- oder Lupraphen-Reihen der BASF AG. Als Lösemittel können Ethoxypropylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Toluol, XyIoI, Solventnaphtha 1 00 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 1 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtpastenmasse, verwendet werden . Weiterhin können andere hochflexible Bindemittel, zum Beispiel solche auf Basis von PMMA, PVA, insbesondere Mowiol und Poval von Kuraray Europe GmbH (heißt jetzt Kuraray Specialties oder Polyviol von Wacker AG, oder PVB, inbesondere Mowital von Kuraray Europe GmbH (B 20 H, B 30 T, B 30 H, B 30 HH, B 45 H, B 60 T, B 60 H, B 60 HH, B 75 H), oder Pioloform, insondere Pioloform BR l 8, BM l 8 oder BTl 8, von Wacker AG, sein. Bei Verwendung von Polymerbindemittel wie zum Beispiel PVB können weiterhin Lösungsmittel wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Diacetonalkohol, Benzylalkohol, 1 -Methoxypropanol-2, Butylglykol, Methoxybutanol, Dowanol, Methoxypropylacetat, Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Butoxyl, Glykolsäure-n-butylester. Aceton, Methylethylketon,
Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Toluol, XyIoI, Hexan, Cyclohexan, Heptan sowie Mischungen aus zwei oder mehreren der genannten in Mengen von 1 bis 30 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der Paste, bevorzugt 2 bis 20 Gew.%, besonders bevorzugt 3 bis 1 0 Gew.-% zugesetzt 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 1 0 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 41 0, BYK 41 1 , BYK 430, BYK 431 oder beliebige Mischungen davon .
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Formulierungen von Druckpasten zur Herstellung der EL-Phosphorschicht als Komponente BC enthalten :
Figure imgf000040_0001
Figure imgf000040_0002
Figure imgf000040_0003
Abdeckschicht
Neben den Komponenten A und B enthält das erfindungsgemäße EL- Element eine Schutzschicht, Komponente CA, um eine Zerstörung des Elektrolumineszenz-Elements bzw. der gegebenenfalls vorhandenen graphischen Darstellungen zu vermeiden . Geeignete Materialien der Schutzschicht sind dem Fachmann bekannt. Geeignete Schutzschichten CA sind beispielsweise hochtemperaturbeständige Schutzlacke wie Schutzlacke, die Polycarbonate und Bindemittel enthalten . Ein Beispiel für einen solchen Schutzlack ist Noriphan® HTR von Pröll, Weißenburg .
Alternativ kann die Schutzschicht auch auf Basis von flexiblen Polymeren wie Polyurethanen, PMMA, PVA, PVB formuliert werden . Hierfür können Polyurethane von Bayer MaterialScience AG verwendet werden. Diese Formulierung kann auch mit Füllstoffen versehen sein . Hierfür geeignet sind alle dem Fachmann bekannten Füllstoffe, beispielsweise auf Basis anorganischer Metalloxide wie TiO2, ZnO, Lithopone, etc mit einem Füllgrad von 1 0 bis 80 Gew.% der Druckpaste, bevorzugt von 20 bis 70 %, besonders bevorzugt von 40 bis 60 %. Weiterhin können die Formulierungen Verlaufsmittel sowie Rheologieadditive enthalten . Als Lösemittel können beispielsweise. Ethoxypropylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Methoxypropylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Toluol, XyIoI, Solventnaphtha 1 00 oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösemittel verwendet werden .
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Formulierungen des Schutzlackes CA enthalten zum Bespiel :
Figure imgf000041_0001
Figure imgf000042_0001
Figure imgf000042_0002
Substrate
Das erfindungsgemäße EL-Element kann auf einer oder auf beiden Seiten an den jeweiligen E lektroden Substrate, wie beispielsweise Gläser, Kunststofffolien oder dergleichen aufweisen .
Bei dem erfindungsgemäßen EL-Element ist es bevorzugt, dass zumindest das Substrat, welches mit der transparenten Elektrode in Kontakt steht, innenseitig grafisch lasierend transluzent und opak abdeckend gestaltet ist. U nter einer opaken abdeckenden Gestaltung wird ein großflächiger
Elektrolumineszenzbereich verstanden, der durch eine hochauflösende grafische Gestaltung opak abgedeckt wird und/oder lasierend beispielsweise im Sinne von rot - grün - blau transluzent für Signalzwecke ausgebildet ist.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Substrat, welches mit der transparenten Elektrode BA in Kontakt steht, eine Folie ist, welche unterhalb Glasübergangstemperatur Tg ka ltreckba r verformbar ist. Hierd urch ergibt sich die Möglichkeit, dass resultierende EL-Element dreidimensional zu verformen .
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Substrat, welches mit der Rückelektrode BE in Kontakt steht eine, Folie ist, welche ebenfalls unterhalb Tg kaltreckbar verformbar ist. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, dass resultierende EL-Element dreidimensional zu verformen .
Das EL-Element ist damit dreidimensional verformbar, wobei die Krümmungsradien kleiner als 2 mm, bevorzugt kleiner als 1 mm sein können. Der Verformungswinkel kann dabei größer als 60°, bevorzugt größer als 75°, besonders bevorzugt größer als 90 , insbesondere größer als 105° sein.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das EL-Element dreidimensional verformbar ist und insbesondere unterhalb Tg kaltreckbar verformbar ist und derart eine präzise geformte dreidimensionale Gestalt erhält.
Das dreidimensional verformte Element kann in einem Spritzgusswerkzeug auf zumindest einer Seite mit einem thermoplastischen Kunststoff angeformt werden .
Herstellung erfindunasaemäßer EL-Elemente
Üblicherweise werden die vorstehend genannten Pasten (Siebdruckpasten) auf transparente Kunststoff-Folien oder Gläser aufgebracht, die wiederum eine weitgehend transparente elektrisch leitende Beschichtung aufweisen und dadurch die Elektrode für die
Sichtseite darstellen . Anschließend werden drucktechnisch und/oder laminationstechnisch das Dielektrikum, soweit vorhanden, und die Rückseitenelektrode hergestellt.
Es ist jedoch ebenfalls ein umgekehrter Herstellungsprozess möglich, wobei zunächst die Rückseitenelektrode hergestellt wird oder die Rückseitenelektrode in Form einer metallisierten Folie verwendet wird und auf diese Elektrode das Dielektrikum aufgetragen wird . Anschließend werden die EL-Schicht und daran anschließend die transparente und elektrisch leitende obere Elektrode aufgetragen . Das erhaltene System kann anschließend gegebenenfalls mit einer transparenten Deckfolie laminiert und damit gegen Wasserdampf bzw. auch gegen mechanische Beschädigung geschützt werden . In einer Ausführungsform der Erfindung können die Leiterbahnen (Silberbus) als erste Schicht auf das Substrat A aufgebracht werden. Erfindungsgemäß bevorzugt werden sie jedoch auf die Elektroden BA bzw. BE, entweder in zwei Arbeitsgängen jeweils einzeln auf die Elektroden, oder in einem Arbeitschritt die Elektroden gemeinsam .
Die EL-Schicht wird üblicherweise drucktechnisch mittels Siebdruck oder Dispenserauftrag oder InkJet-Auftrag oder auch mit einem Rakelvorgang oder einem Rollenbeschichtungsverfahren oder einem Vorhanggießverfahren oder einem Transferverfahren, bevorzugt mittels Siebdruck, aufgebracht. Bevorzugt wird die EL-Schicht auf die Oberfläche der Elektrode oder auf die gegebenenfalls auf die Rückelektrode aufgebrachte Isolationsschicht aufgebracht.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen EL-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, in Gebäudeeinrichtungen, in der Automobilindustrie oder in der Werbebranche.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren stellen bevorzugte Ausführungsformen dar und sind nicht einschränkend zu verstehen .
Die Figuren 1 bis 7 zeigen schematisch mögliche unterschiedliche Aufbauten des erfindungsgemäßen EL-Elementes jeweils in geschnittener Ausführung .
In den nachfolgend beschriebenen Figuren weisen die einzelnen Bezugszeichen die folgenden Bedeutungen auf :
Bezugszeichenliste 1 Zinksulfidisches Dickfilm-AC-Elektrolumineszenz Element (EL-
Element) 2 Substrαt/Trägermαteriαl (Top-layer beziehungsweise Overlay)
3 Transparente Elektrode (Vorderseite)
4 EL-Dickfilm-Schicht
5 EL-Pigment: 6 Polymermatrix
7 Erste dielektrische Schicht:
8 Zweite dielektrische Schicht:
9 Rückelektrode:
1 0 Substrat/Trägermaterial (rückseitige Elektrode) 1 1 Teilchen mit Nanostrukturen
1 2 floatende Elektrode
1 3 weitere floatende Elektrode
1 4 SWCNTs in der transparenten Vorderseitenelektrode
1 5 Teilchen mit Nanostrukturen in der ersten Isolationsschicht 1 6 Teilchen mit Nanostrukturen in der zweiten Isolationsschicht
1 7 Teilchen mit Nanostrukturen in der Rückelektrodenschicht
1 8 Teilchen mit Nanostrukturen im Bereich der EL-Pigmente
1 9 SWCNT-Schicht zwischen transparenter Vorderseitenelektrode und
EL-Schicht 20 Teilchen mit Nanostrukturen in unmittelbarer Nachbarschaft zu den
EL-Pigmenten
21 EL-Inverter Anschluß: typisch 1 00 bis 200 Volt, 1 00 bis 2.000 Hz
22 EL-Emission
Figur 1 (Stand der Tech nik) :
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Querschnitts durch ein E L-Element ( 1 ) mit einem Substrat (2), auf welches eine transparente Vorderseiten-Elektrode (3) aufgebracht ist. Auf der dem Substrat abgewa ndeten Seite der transparenten Elektrode ist eine EL- Schicht (4) mit entsprechenden EL-Pigmenten (5) in einer Polymermatrix (6) vorgesehen . Im Kontakt mit der E L-Schicht (4) befindet sich da rüber hinaus a uf der der transparenten E lektrode (3) abgewa ndten Seite eine Dielektrizitätsschicht ( 7) . An die Dielektrizitätsschicht schließt sich die Rückelektrode (9) sowie gegebenenfalls ein weiteres Substrat ( 1 0) an . Figur 2 (erfindungsgemäß):
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften
Querschnitts durch ein EL-Element (1„) mit einem Substrat (2), auf welches eine transparente Elektrode (3) aufgebracht ist. Auf der dem Substrat abgewandeten Seite der transparenten Elektrode ist eine EL-Schicht (4)
^ mit entsprechenden EL-Pigήnenten (5) in einer Polymermatrix (6) vorgesehen. Im Kontakt mit der EL-Schicht (4) befindet sich darüber hinaus auf der der transparenten Elektrode (3) abgewandten Seite zwei Dielektrizitätsschichten (7) und (8). An die Dielektrizitätsschicht schließt sich die Rückelektrode (9) sowie gegebenenfalls ein weiteres Substrat
(10) an. In der EL-Schicht (4) sind Teilchen mit Nanostrukturen (1 1 ) enthalten.
Figur 3 (erfindungsgemäß):
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes EL-Element (1 ) mit einem Substrat (2), auf welches eine transparente Elektrode (3) aufgebracht ist. Auf der dem Substrat abgewandeten Seite der transparenten Elektrode ist eine EL-Schicht (4) mit entsprechenden EL-Pigmenten (5) in einer Polymermatrix (6) vorgesehen. Im Kontakt mit der EL-Schicht (4) befindet sich darüber hinaus, auf der der transparenten Elektrode (3) abgewandten Seite, eine Schicht (1 2), welche nanotubeartige Teilchen mit Nanostrukturen umfasst. Im Anschluss folgt an diese Schicht (1 2) zwei Dielektrizitätsschichten (7) und (8). An die Dielektrizitätsschicht schließt sich die Rückelektrode (9) sowie gegebenenfalls ein weiteres Substrat ( 10) an.
Figur 4 (erfindungsgemäß):
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes EL-Element (1 ) mit einem Substrat (2), auf welches eine transparente Elektrode (3) aufgebracht ist. In der transparenten Elektrode sind Single-Wall-Carbon-Nano-Tubes (1 4)
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91 ) ISA/EP' enthalten . Der dem Substrat abgewandeten Seite der transparenten Elektrode ist eine EL-Schicht (4) mit entsprechenden EL-Pigmenten (5) in einer Polymermatrix (6) vorgesehen . Ferner sind in dieser EL-Schicht noch Teilchen mit Nanostrukturen ( 1 1 ) zugegen . I m Kontakt mit der EL-Schicht (4) befindet sich darüber hinaus, auf der der transparenten Elektrode (3) abgewandten Seite, eine Schicht ( 1 2), welche Teilchen mit Nanostrukturen umfasst. I m Anschluss an die Schicht ( 1 2) folgen zwei Dielektrizitätsschichten ( 7) und (8), welche durch eine Schicht ( 1 3), enthaltend Teilchen mit Nanostrukturen als floatende Elektrode, voneinander getrennt sind . In beiden Dielektrizitätsschichten ( 7) und (8) sind Teilchen mit Nanostrukturen enthalten ( 1 5, 1 6) . An die Dielektrizitätsschicht schließt sich die Rückelektrode (9), ebenfalls enthaltend Teilchen mit Nanostrukturen ( 1 7), sowie ein Su bstrat ( 1 0) an .
Figur 5 (erfindungsgemäß):
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes EL-Element ( 1 ) mit einem Substrat (2), auf welches eine transparente Elektrode (3) aufgebracht ist. Der dem Substrat abgewandeten Seite der transparenten Elektrode ist eine EL-Schicht (4) mit entsprechenden EL-Pigmenten (5) in einer Polymermatrix (6) vorgesehen . Im Kontakt mit der EL-Schicht (4) befindet sich darüber hinaus, auf der der transparenten Elektrode (3) abgewandten Seite, zwei Dielektrizitätsschichten ( 7) und (8) . An die Dielektrizitätsschicht schließt sich die Rückelektrode (9) sowie gegebenenfalls ein weiteres Substrat ( 1 0) an . Die EL-Schicht (4) umfasst Teichen mit Nanostrukturen im Bereich der EL-Pigmente.
Figur 6 (erfindungsgemäß):
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes EL-Element ( 1 ) mit einem Substrat (2), auf welches eine transparente Elektrode (3) aufgebracht ist. Der dem Substrat abgewandeten Seite der transparenten Elektrode ist zunächst eine Schicht ( 1 9), enthaltend Teilchen mit Nanostrukturen (hier: SWCNT), und dann eine EL-Schicht (4) mit entsprechenden EL-Pigmenten (5) in einer Polymermatrix (6) vorgesehen . Im Konta kt mit der E L-Schicht (4) befindet sich darüber hinaus, auf der der transparenten Elektrode (3) abgewandten Seite, zwei Dielektrizitätsschichten ( 7) und (8) . An die Dielektrizitätsschicht schließt sich die Rückelektrode (9) sowie gegebenenfalls ein weiteres Substrat ( 1 0) an . Die E L-Schicht (4) umfasst nanotubeartige Teilchen im Bereich der EL-Pigmente. Das Element zeigt eine EL-Emission (22) .
Figur 7 (erfindungsgemäß):
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes E L-Element ( 1 ) mit einem Substrat (2), auf welches eine transparente Elektrode (3) aufgebracht ist. Der dem Substrat abgewandeten Seite der transparenten Elektrode ist zunächst eine EL-Schicht (4) mit entsprechenden EL-Pigmenten (5) in einer Polymermatrix (6) vorgesehen . I m Kontakt mit dieser EL-Schicht (4) befindet sich darüber hina us auf der der tra nsparenten Elektrode (3) abgewandten Seite eine gefloatete Elektrodenschicht (20), enthaltend Teilchen mit Nanostrukturen, sowie zwei Dielektrizitätsschichten ( 7) und (8) . An die Dielektrizitätsschicht schließt sich die Rückelektrode (9) sowie gegebenenfalls ein weiteres Substrat ( 1 0) an . Das Element zeigt eine EL- Emission (22) . E in EL-Inverteranschluss (21 ) ist vorgesehen .

Claims

H 63 673Patentansprüche
1 . Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element auf der Basis von Zinksulfid, umfassend eine erste transparente Elektrode, zumindest eine Elektrolumineszenz-Schicht und eine zweite Rückelektrode, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element Teilchen mit Nanostrukturen umfasst.
2. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element zumindest eine Dielektrizitätsschicht umfasst.
3. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickfilm-Elektrolumineszenz- Element zusätzlich noch eine weitere Dielektrizitätsschicht aufweist.
4. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickfilm-
Elektrolumineszenz-Element zusätzlich noch ein erstes Trägersubstrat aufweist.
5. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickfilm-
Elektrolumineszenz-Element zusätzlich noch ein zweites Trägersubstrat aufweist.
6. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilchen mit
Nanostrukturen ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Single-Wa ll-Carbon-Nano-Tubes (SWCNTs), Multi-Wa ll-Carbon-Nano- Tubes (MWCNTs), Nanorods, Nanohorns, Nanodisks, Nanocones, metallischen Nanowires und Kombinationen der zuvor genannten Teilchen .
7. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen homogen dispergiert oder willkürlich orientiert oder ausgerichtet sind .
8. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Kombination zu den Teilchen mit Nanostrukturen in dem Dickfilm-Elektrolumineszenz- Element sphärische Teilchen verwendet werden .
9. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sphärischen Teilchen Abmessungen von 1 bis 50 nm Durchmesser und/oder 0,01 bis 1 00 μm, bevorzugt 0,5 bis 50 μm, besonders bevorzugt 0, 1 bis 1 0 μm Länge a ufweisen .
1 0. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilchen mit Nanostrukturen SWCNTs oder MWCNTs oder Kombinationen von beiden Arten mit jeweils einem Aspekt-Verhä ltnis von zumindest 1 :
1 00 verwendet werden .
1 1 . Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen eine hohe Dielektrizitätskonstante von mindestens
30, vorzugsweise mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 1 00, ganz besonders bevorzugt mindestens 200 aufweisen und/oder eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen .
1 2. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in mindestens einer der Elektrodenschichten, der E L- Schichten oder der Dielektrizitätsschicht zugegen sind .
1 3. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass Teilchen mit Nanostrukturen in der EL-Schicht zugegen sind .
1 4. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in der EL- Schicht mit einem Füllprozentsatz enthalten sind, durch den die Perkolationsschwellwert nicht erreicht wird .
1 5. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 1 3 oder 1 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in der EL-Schicht mit einem Füllprozentsatz von weniger als 2 Gew.-% bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% zugegen sind .
1 6. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass Teilchen mit Nanostrukturen in der Dielektrizitätsschicht zugegen sind .
1 7. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in der Dielektrizitätsschicht mit einem Füllprozentsatz enthalten sind, durch den die Perkolationsschwellwert nicht erreicht wird .
1 8. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 1 6 oder 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in der Dielektrizitätsschicht mit einem Füllprozentsatz von weniger als 2 Gew.-% bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% zugegen sind .
1 9. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass Teilchen mit Nanostrukturen in mindestens einer der Elektrodenschichten zugegen sind .
20. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in der oder den Elektrodenschichten mit einem Füllprozentsatz enthalten sind, durch den die Perkolationsgrenze nicht erreicht wird .
21 . Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit Nanostrukturen in der oder den Elektrodenschicht(en) mit einem, Gehalt von 0, 1 bis 1 0 Gew, - %, bevorzugt 0, 2 bis 5 Gew. -%, besonders bevorzugt 0, 3 bis 2 Gew. -% enthalten sind .
22. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dickfilm- Elektrolumineszenz-Element eine floatende Elektrodenschicht, enthaltend Teilchen mit Nanostrukturen, zwischen der E L-Schicht und der Dielektrizitätsschicht umfasst.
23. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element eine floatende Elektrodenschicht, enthaltend Teilchen mit
Nanostrukturen, zwischen einer ersten Dielektrizitätsschicht und einer zweiten Dielektrizitätsschicht Teilchen mit Nanostrukturen umfasst.
24. Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickfilm- Elektrolumineszenz-Element in der Elektrolumineszenz-Schicht Elektrolumineszenz-Pigmente enthält, welche mit den Teilchen mit Nanostrukturen im Sinne einer nicht zusammenhängenden Hybridization belegt werden .
25. Verfahren zur Herstellung eines Dickfilm-Elektrolumineszenz- Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 24 durch Siebdrucken, Dispenserauftrag oder Ink-Jet-Drucken der einzelnen Schichten .
26. Verfahren zur Herstellung eines Dickfilm-Elektrolumineszenz- Elements nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Substrat, welches der transparenten E lektrode zugeordnet ist, innenseitig grafisch lasierend transluzent und opak abdeckend gestaltet ist.
27. Verfahren zur Herstellung eines Dickfilm-Elektrolumineszenz- Elements nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Substrat, welches der transparenten Elektrode zugeordnet ist, unterhalb der Glasübergangstemperatur Tg kaltreckbar verformbar ist.
28. Verfahren zur Herstellung eines Dickfilm-Elektrolumineszenz-Element nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dad urch gekennzeichnet, dass zumindest das Substrat, welches der Rückelektrode zugeordnet ist, unterhalb Tg kaltreckbar verformbar ist.
29. Verfahren zur Herstellung eines Dickfilm-Elektrolumineszenz- Elements nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das EL-Element dreidimensional verformbar ist, bevorzugt unterhalb Tg kaltreckbar verformbar ist.
30. Verfahren zur Herstellung eines Dickfilm-Elektrolumineszenz- Elements nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein dreidimensional verformtes Element in einem Spritzgusswerkzeug auf zumindest einer Seite mit einem thermoplastischen Kunststoff angeformt wird .
31 . Verwendung eines Dickfilm-Elektrolumineszenz-Elements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 oder erhä ltlich nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 30, als Dekorelement und/oder Leuchtelement in I nnenräumen oder zur Außenanwendung, bevorzugt an Außenfassaden von Gebäuden, in oder an Einrichtungsgegenständen, in oder an Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugen, in Gebäudeeinrichtungen, in der Automobilindustrie oder in der Werbebranche.
PCT/EP2008/056013 2007-05-18 2008-05-16 Teilchen mit nanostrukturen enthaltendes elektrolumineszenzelement WO2008142013A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07108451A EP1993326A1 (de) 2007-05-18 2007-05-18 Teilchen mit Nanostrukturen enthaltendes Elektrolumineszenzelement
EP07108451.1 2007-05-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008142013A1 true WO2008142013A1 (de) 2008-11-27

Family

ID=38331467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/056013 WO2008142013A1 (de) 2007-05-18 2008-05-16 Teilchen mit nanostrukturen enthaltendes elektrolumineszenzelement

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1993326A1 (de)
TW (1) TW200908778A (de)
WO (1) WO2008142013A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008039756A1 (de) * 2008-08-15 2010-02-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Beleuchtungselement und Verfahren zu seiner Herstellung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT12550U1 (de) * 2010-08-06 2012-07-15 Robert Dipl Ing Hofer Leuchtkörper sowie verfahren zu dessen herstellung
TWI460695B (zh) * 2010-09-01 2014-11-11 Chien Min Sung 電子裝置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1244335A2 (de) * 2001-03-19 2002-09-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Elektrolumineszente Lampe und Verfahren zur Herstellung derselben
JP2002305087A (ja) * 2001-04-05 2002-10-18 Sony Corp 有機電界発光素子
EP1434470A2 (de) * 2002-12-24 2004-06-30 Samsung SDI Co., Ltd. Inorganische elektrolumineszente Vorrichtung
KR20050037180A (ko) * 2003-10-17 2005-04-21 희성정밀 주식회사 카본나노튜브가 첨가된 카본 페이스트 조성물 및 이를이용한 후막 전계발광 소자의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1244335A2 (de) * 2001-03-19 2002-09-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Elektrolumineszente Lampe und Verfahren zur Herstellung derselben
JP2002305087A (ja) * 2001-04-05 2002-10-18 Sony Corp 有機電界発光素子
EP1434470A2 (de) * 2002-12-24 2004-06-30 Samsung SDI Co., Ltd. Inorganische elektrolumineszente Vorrichtung
KR20050037180A (ko) * 2003-10-17 2005-04-21 희성정밀 주식회사 카본나노튜브가 첨가된 카본 페이스트 조성물 및 이를이용한 후막 전계발광 소자의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008039756A1 (de) * 2008-08-15 2010-02-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Beleuchtungselement und Verfahren zu seiner Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
TW200908778A (en) 2009-02-16
EP1993326A1 (de) 2008-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2189042A1 (de) Kennzeichen mit elektrolumineszenz-leuchteffekt, verfahren zu dessen herstellung
EP2163136A1 (de) Anorganisches dickfilm-ac elektrolumineszenzelement mit zumindest zwei einspeisungen und herstellverfahren und anwendung
EP2158078A1 (de) Verbundglaselement, bevorzugt verbundsicherheitsglaselement, mit integrierter elektrolumineszenz (el)-leuchtstruktur
EP2191695A1 (de) Elektrolumineszenz-anordnung auf textilen materialien
JP4867055B2 (ja) 分散型エレクトロルミネッセンス素子
WO2009053458A1 (de) Mindestens einschichtiges anorganisches dickfilm-ac elektrolumineszenz-system mit unterschiedlich konturierten und weitgehend transparenten leitschichten, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung
WO2008142012A1 (de) Schutzkleidung mit einem el-leuchtlaminat und herstellverfahren und anwendung hierfür
WO2008142013A1 (de) Teilchen mit nanostrukturen enthaltendes elektrolumineszenzelement
EP2334151A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Elements mittels Sprühapplikation auf beliebig geformten Gegenständen
EP1622429A1 (de) Lichtemittierendes, transparentes Foliensystem auf Polymerbasis und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2008142010A2 (de) Schreibtafel mit el-leuchtelement und herstellverfahren und anwendung
EP1738614A1 (de) Mehrfarb-elektrolumineszenz-element
DE102009017669A1 (de) Druckerzeugnis, umfassend mindestens ein Elektrolumineszenz-Element
EP3229560B1 (de) Flächenelement zum leuchten und heizen
DE202009016123U1 (de) Elektrolumineszierender Folienverbund mit einem Schutzfolienlaminat
CN202145687U (zh) 无机电致发光元件

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08759661

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08759661

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1