Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTROLUMINESCENT LAYERED ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/119554
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electroluminescent layered element (1) comprising at least one light-permeable substrate (2); a light-permeable surface electrode (3) applied to the substrate (3); a first layer (5) comprising inorganic electroluminescent particles (6) incorporated into an organic binding material, the organic binding material of the first layer (5) having at least approximately identical refractive properties to those of the light-permeable substrate (2); and a rear electrode (9), the transparent surface electrode (3) and the rear electrode (9) being provided to supply the voltage and to produce an electrical field which excites the particles (6) incorporated into the first layer (5) in such a way as to emit light. The aim of the invention is to provide a mechanically stable and permanently durable layered element (1) having very good optical properties, especially avoiding total reflection inside the first layer (5). To this end, the binding material is based on polyvinyl butyral (PVB) or ethylene vinyl acetate (EVA).

Inventors:
MAEUSER HELMUT (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/002616
Publication Date:
October 09, 2008
Filing Date:
April 02, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SAINT GOBAIN (FR)
MAEUSER HELMUT (DE)
International Classes:
H05B33/14; C09K11/02; C09K11/57; C09K11/58; C09K11/84
Domestic Patent References:
WO2007099881A12007-09-07
Foreign References:
DE4310082A11994-09-29
US20050142371A12005-06-30
US5068157A1991-11-26
Attorney, Agent or Firm:
LENDVAI, Tomas (Glasstrasse 1, Herzogenrath, DE)
Download PDF:
Claims:

Patentansprüche

1. Elektrolumineszierendes Schichtelement (1), umfassend mindestens ein lichtdurchlässiges Substrat (2), eine darauf aufgebrachte lichtdurchlässige Flächenelektrode (3), eine erste Schicht (5) mit in einem organischen Bindermaterial eingebetteten anorganische elektrolumineszente Partikeln (6), - wobei das organische Bindermaterial der ersten Schicht (5) wenigstens annähernd gleiche Lichtbrechungseigenschaften wie das lichtdurchlässige Substrat (2) hat und eine Rückelektrode (9), wobei die transparente Flächenelektrode (3) und die Rückelektrode (9) zum Zu- führen der Spannung und zum Erzeugen eines elektrische Feldes vorgesehen sind, bei dessen Vorliegen die in die erste Schicht (5) eingebetteten Partikel (6) zum Emittieren von Licht angeregt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindermaterial auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) besteht oder eines dieser Polymere enthält.

2. Schichtelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Schicht (5) und der Rückelektrode (9) eine zweite Schicht (7) mit dielektrischen Eigenschaften angeordnet ist, wobei die zweite Schicht (7) ein organisches Bindermaterial enthält, das vorzugsweise aus PVB oder EVA besteht, oder eines dieser Polymere enthält.

3. Schichtelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (7) in ihr Bindermaterial eingebettete Partikel mit lichtstreuenden Eigenschaften, insbesondere aus einem Material mit einer hohen relativen Dielektrizitätskonstante vorzugsweise aus Bariumtitanat (BaTiO 3 ) enthält.

4. Schichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (5) durch Drucken, insbesondere durch Siebdrucken, eines Gemischs aus dem Bindermaterial, einem Lösungsmittel und den zum Emittieren von Licht anregbaren Partikel (6) auf die Flächenelektrode (3) oder mittels Auftrag des Gemischs im Wege eines InkJet-Verfahrens hergestellt ist.

5. Schichtelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in das Bindermaterial der lichtimmitierenden Schicht (5) auch lichtstreuende Partikel eingebettet sind.

6. Schichtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtimmitierenden Partikel (6) Zinksulfit-Nanopartikel mit Kupfer oder Mangan oder Terbium dotiert sind.

7. Schichtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die in die erste Schicht (5) und/oder die zweite Schicht (7) eingebetteten Partikel (6,8) Nano-Partikel mit Abmessung zwischen 2 nm und 1 μm sind, abhängig von der Dicke der Schicht (5,7) in der sie eingebettet sind.

8. Schichtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Elektrodenschicht (3) mit Licht brechenden

Strukturen versehen ist, insbesondere mit einer rauen Oberfläche und/oder mit in die Oberfläche eingebrachten Unebenheiten.

Description:

Elektrolumineszierendes Schichtelement

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrolumineszierendes Schichtelement mit den Merk- malen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

DE 195 43 205 A1 beschreibt Zwischenschichten aus anorganischen Materialien in elek- trolumineszierenden Anordnungen, die feinteilige anorganische Partikel (Nanopartikel oder -teilchen) enthalten, die in einem polymeren Binder dispergiert sind. Dieses Dokument erwähnt einleitend, es sei bekannt, Zinksulfid-(ZnS-)Partikel zu verwenden, jedoch hätten diese eine geringe Leuchtdichte, und es sei nachteilig, dass eine hohe Betriebsspannung bei hoher Frequenz angewendet werden müsse, um den Leuchteffekt hervorzurufen.

Das Dokument empfiehlt deshalb eine große Anzahl anderer Materialien, bevorzugt mit halbleitenden Eigenschaften, und darunter bevorzugt Titandioxid (TiO 2 ). Als Teilchen- große werden 1 bis 100 nm angegeben, und der Gewichtsanteil der Nanoteilchen im polymeren Binder soll zwischen 0,1 und 90 Gew. -Prozenten liegen. Als Bindermaterial werden vorzugsweise amorphe Polymere genannt, die sich zu transparenten Schichten verarbeiten lassen, beispielsweise Polycarbonate, Polystyrol und diverse andere.

Diese Zwischenschicht soll dann auf mit ITO beschichtetes Glas aufgetragen werden. In EP 1 309 013 A2 wird zwar die Verwendung von undotierten ZnS-Nanopartikeln in elektrolumineszierenden dünnen Schichten empfohlen, es wird aber auch umfangreich der Stand der Technik mit unterschiedlich dotierten ZnS-Nanopartikeln abgehandelt. Als Dotierungsmaterialien werden unter anderen Mangan und Kupfer genannt, die als relativ gut umweltverträglich angesehen werden können im Vergleich zu Cadmium enthaltenden Substanzen.

US 6.515.314 beschreibt eine Anreicherung einer elektrolumineszierenden Schicht mit photolumineszierenden (phosphoreszierenden) Nanopartikeln. Letztere sollen den Farbcharakter des abgestrahlten Lichts beeinflussen. Es wird ein System mit organischer lumineszenter Schicht beschrieben, in der nanoskalige anorganische Partikel eingebunden sind, wobei diese eine farbkonvertierende Funktion haben.

Angeregt wird im langwelligen UV oder sichtbaren Blau. Es sind für organische Leuchtdioden spezifische Schichten für Löcher und Elektronentransport erforderlich. Die Partikel

stellen keine Streuzentren in der dielektrischen Schicht dar; solche werden bei der Lehre dieses Patents auch nicht benötigt.

EP 1 553 153 A2 offenbart elektrolumineszierende Elemente des Dispersionstyps, bei dem zwischen zwei Elektrodenschichten eine Leuchtschicht und eine Isolierschicht oder dielektrische Schicht liegen, die beide denselben organischen Binder als Matrix haben. In die Leuchtschicht sind ZnS-Partikel eingebettet, und in die Isolierschicht Bariumtitanat- Partikel. Für die Größe der ZnS-Partikel schlägt das letztgenannte Dokument vor, 2 μm nicht zu unterschreiten, weil sonst die Lichtausbeute zu gering sei. Die Bariumtitanat- Partikel werden im Wesentlichen wegen ihrer dielektrischen Eigenschaften in die Isolier- schicht gemischt; über ihre optischen Eigenschaften macht das Dokument keine explizite Angabe. Allerdings ist es bekannt, dass Bariumtitanat-Partikel eine helle (weiße) Reflexionsfarbe haben. Als beiden Schichten gemeinsamer Binder werden Cyanoethylzellulose oder ein Epoxidharz genannt. Aber auch Polyethylen (PE) 1 Polypropylen (PP), Polystyren- Harz, Silikon-Harz sowie Polyvinyl-Fluorid-Harz (PVDF) werden insbesondere zusätzlich zu Cyanoethylcellulose oder Epoxidharz erwähnt. Insbesondere die Verwendung von PVDF als Binder, das in die Praxis der Herstellung von Elektrolumineszenzsystemen wegen seiner hohen Dielektrizitätskonstanz von ca. 9 bis 11 Eingang gefunden hat, hat sich als problematisch herausgestellt, da die Haltbarkeit des damit erzeugten Mehrschichtaufbaus sich als unzureichend erwiesen hat, da häufig Delaminierungen der Elemente nach vergleichsweise kurzer Zeit festgestellt werden.

Es ist allgemein bekannt, dass in Verbundscheiben, insbesondere Verbundglasscheiben, als Klebeschicht oder -folie zwischen den flächig-adhäsiv zu verbindenden starren Scheiben sehr häufig Polyvinylbutyral (PVB) wegen verschiedener Vorteile verwendet wird. Zwar ist seine Dielektrizitätskonstante nicht sonderlich hoch und ist es hygroskopisch. Aber es hat eine ausgezeichnete Haftung an Glas- und Kunststoffoberflächen, ist sehr gut lichtdurchlässig, sein Brechungsindex liegt in der Nähe dessen von Glas, und es ist im Gegensatz zu beispielsweise Polyurethan sehr alterungsbeständig (keine Vergilbung oder Versprödung). Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) hat ähnliche Eigenschaften und wird mitunter anstelle von PVB verwendet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine weitere Konfiguration eines elektrolumi- neszierenden Schichtelements auf der Basis einer Leuchtschicht mit in einem Polymer eingebetteten anorganischen Partikeln zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieser Erfindung an.

Es wird damit eine Lösung geschaffen, die sich vorzugsweise nicht nur auf die eigentliche Leuchtschicht bezieht, sondern auch deren Umgebung und insbesondere die angrenzenden Schichten betrifft, so dass sich insgesamt ein abgestimmtes und optimiertes Schichtelement ergibt. Außerdem besitzt das erfindungsgemäße Schichtelement eine hervorragende Festigkeit, da der Verbund zwischen den einzelnen Schichten aufgrund der besonders guten Haft- bzw. Klebeeigenschaften des PVB oder EVA ausgezeichnet ist. Die Lebensdauer der Schichtelemente gemäß der Erfindung ist insbesondere in mechanischer Hinsicht sehr hoch.

Ein Kernpunkt dieser Erfindung ist die Verwendung von PVB oder EVA als organische Binder vorzugsweise in streich- oder fließfähiger Form mit eingelagerten Partikeln zum Herstellen der elektrolumineszierenden Schicht durch Drucken, insbesondere durch Siebdrucken, wenn die Schicht eine Dicke größer als etwa 5 μm besitzen soll, wie sie beim Dickschichtverfahren typisch ist, aber auch durch das InkJet-Verfahren, letzteres vor allem dann, wenn die lichtemittierenden Partikel hinreichend klein, d.h. insbesondere nanoskalig, sind und die Schichtdicke dann Werte der sogenannten Dünnschicht- Technologie nicht übersteigt, also geringer als z.B. 5 μm ist. Grundsätzlich kommen aber alle geeigneten Auftragsverfahren für die aus organischem Binder, den Leuchtpartikeln und einem geeigneten Lösungsmittel hergestellten Mischungen in Frage.

Als Lösungsmittel für die PVB enthaltende Mischung kommen eine große Anzahl von Stoffen in Betracht, insbesondere solche mit hohem Flammpunkt und entsprechend geringer Verdampfungsrate, wenn nämlich die Mischung im Wege des Siebdrucks appliziert wird, wo große Topfzeiten von Vorteil sind. Geeignete Lösungsmittel sind vor allem Alkohole (Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, usw., sowie MEK und THF.

Auch wenn bei sehr hoher Oberflächenqualität, d.h. geringer Rauheit, der lichtemittierenden ersten Schicht grundsätzlich ein Verzicht auf eine die elektrische zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der Rückelektrode möglich ist, weist das erfindungsgemäße Schichtelement gemäß dem heutigen Stand der

Produktionstechnologie zumindest vorzugsweise eine zweite Schicht mit dielektrischen Eigenschaften auf, die zwischen der ersten Schicht und der Rückelektrode angeordnet ist. Die zweite Schicht enthält bevorzugt gleichfalls ein organisches Bindematerial, das vorzugsweise aus PVB oder EVA bestehen sollte, also aus dem selben Material wie das

Bindermaterial der ersten Schicht. Auf diese Weise wird ein Gesamtsystem mit sehr gut aufeinander abgestimmten Brechungseigenschaften erzielt, da die Brechungseigenschaften sowohl des Substrats als auch der ersten als auch der zweiten Schicht im Wesentlichen übereinstimmen. Ein weiterer besonders großer Vorteil, insbesondere des PVB, ist seine hygroskopische Eigenschaft. Während der Herstellung der PVB als Bindermaterial enthaltenen Schichten ergibt sich nahezu zwangsläufig eine bestimmte Wassereinlagerung in das PVB-Material. Das Wasser ist vorzugsweise auch noch nach der Herstellung des erfindungsgemäßen elektrolumineszierenden Schichtelements im PVB enthalten. Der große Vorteil des Wassers ist darin zu sehen, dass hierdurch die wirksame relative Dielektrizitätskonstante des PVB, die im "absolut trockenen" Zustand etwa bei lediglich 4,5 liegt, unter Anwesenheit von Wasser (E n = 80) deutlich ansteigt und Werte von ca. in einem Bereich von 10-19, z.B. 13, erreicht. Durch die Erhöhung der die Dielektrizitätskonstante kann bekanntlich die Feldstärke zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden erhöht werden, ohne dass hierzu die Spannung angehoben werden müsste. Dabei kann durch eine geeignete Konditionierung der Herstellungsbedingungen der ersten bzw. auch der zweiten Schicht dafür gesorgt werden, dass sich der Wassergehalt im PVB im fertigen Schichtelement innerhalb der gewünschten Grenzen bewegt. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schichtelements besteht in diesem Zusammenhang auch darin, dass der Wassergehalt des erfindungsgemäßen Bindermaterials PVB keinerlei negative Auswirkungen auf das Schichtelement hat, weder in Bezug auf die optischen Eigenschaften noch die Haltbarkeit. Auch wenn eine der beiden Schichten bzw. beide Schichten mit einer vergleichsweise großen Dicke realisiert werden, lässt sich aufgrund der hohen wirksamen Permittivität der Bindermaterialien eine für die Leuchteffekte erforderliche Feldstärke bei vergleichsweise geringer Spannung erzielen. Dies hat insbesondere in Bezug auf den Herstellaufwand und die Sicherheit des Endprodukts günstige Folgen.

Die wirksame Dielektrizitätskonstante der zweiten Schicht wird weiter vorzugsweise dadurch erhöht, dass dem Bindermaterial der zweiten Schicht Partikel mit aus Bariumtitanat zugesetzt werden, wobei diese Partikel gleichfalls noch lichtstreuende Eigenschaften besitzen und somit die Abstrahlcharakteristik des erfindungsgemäßen Schichtelements positiv beeinflussen.

Bei Bariumtitanat handelt es sich um ein weißes und damit sehr farbneutrales Pigment für optisch hohe Ansprüche. Die relative Dielektrizitätskonstante des Rohstoffes liegt bei bis

zu 2200. Das Bariumtitanat bildet zusammen mit dem organischen Binder ein Mischdielektrikum, wodurch sich eine resultierende Permittivität von ca. 80 ergibt. Dieses Mischdielektrikum kann man auch als einen Lack bezeichnen, da es aus dem Binder und Farbpigmenten besteht. Die dielektrische Schicht kann aber auch als Farbfilter dienen, indem man farbige Pigmente verwendet. Damit wird der Farbort des emittierten Lichtes im CIE-Farbsystem / Koordinatensystem verschoben. Dessen Information wird bekanntlich durch die Intensität (Y) und die Koordinaten x und y (Farbort) wiedergegeben. Zusätzlich sind die Wellenlänge und ein Kurvenzug angegeben, der die Farbtemperatur in Kelvin beschreibt. Von besonderem Interesse sind Farben, die eine Wirkung auf Gefühlszustände des menschlichen Körpers erzeugen. Man unterscheidet z. B. „warme" Farbtöne (Orange/ Weiss bis zum Orange), mit einer niedrigen Farbtemperatur, denen meist ein Gefühl der Wärme zugeordnet wird. „Kalten" Farbtönen (Blau/Weiss bis Blau) mit einer hohen Farbtemperatur wird ein Gefühl der Kälte assoziiert. Der grundsätzliche Aufbau des Elektrolumineszenz-Systems umfasst ein transparentes Substrat, z. B. Glas oder Kunststoff, eine transparente Flächenelektrode, z. B. aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), der eigentlichen Funktions- oder Leuchtschicht, vorzugsweise bzw. erforderlichenfalls einer Isolations- oder dielektrischen Schicht, und einer flächigen Rückelektrode. Elektrisch betrachtet wird damit ein Kondensator gebildet. Die beiden Flächenelektroden sind natürlich an eine (Wechsel-) Spannungsquelle anzuschließen.

Die Leuchtschicht besteht erfindungsgemäß aus elektrolumineszenten, vorzugsweise dotierten ZnS:Me-Partikeln, die in einem Polymer aus Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) dispergiert sind. Me steht für Metall, und bevorzugt werden Mangan, Kupfer oder Terbium zum Dotieren des Zinksulfids verwendet. Die Pigmente haben typischerweise einen Durchmesser zwischen 2 nm und 1μm. Die Schichtdicke der Licht emittierenden Schicht beträgt zwischen einigen zehn Nanometern und ca. 13μm abhängig von der Wahl der Partikelgröße. Je nach Technik des Auftrags bzw. der Erzeugung der Licht emittierenden Schicht kommen unterschiedliche Pigmentbzw. Partikeldurchmesser in Betracht. Es kommen deshalb auch diskrete Durchmesserbereiche für die Partikel in Betracht. Ein Bereich für sehr dünne Schichten liegt zwischen 2 und 30nm. Dickere Schichten können Partikel zwischen 100nm und 1 μm enthalten.

Konkret lassen sich unter Verwendung von Pigmenten mit einem Durchmesser von ca. 10nm und eines Spincoating - Auftragsverfahrens einige Nanometer dünne Schichten erzeugen.

Partikelgrößen von 100 - 1000 nm in Kombination mit einem Tintenstrahl- oder Inkjet-Auf- tragsverfahren ermöglichen Schichtdicken von 1 - 6μm.

Partikelgrößen von 1 μm ermöglichen in Kombination mit dem klassischem Siebdruck-Auftrag sverfahren Schichtdicken von 5 - 10μm.

Hinzu kommt, dass die Schichtdicke sich bei Verwendung organischer Binder, die unter Temperatureinwirkung beim Erstarren / Trocknen schrumpfen, nach dem Trocknungs- prozess in definierten Bereichen reduziert. Hier sollte die Reduzierung der Schichtdicke nicht unter die höchste Dicke der eingebetteten Partikel abfallen, damit letztere sicher eingebettet bleiben, um auch die Gefahr eines elektrischen Durchschlags gering zu halten.

Die dielektrische Schicht als Isolationsschicht besteht aus Partikeln von Bariumtitanat (BaTiO 3 ), das ebenfalls in einem Binder dispergiert ist. Der Durchmesser dieser Partikel liegt zwischen 100nm und 2μm. Er beträgt vorzugsweise 300nm. Es wird vorzugsweise das gleiche Bindersystem verwendet, das auch die elektrolumineszenten Partikel einbettet. Damit wird zugleich die Forderung erfüllt, dass die Brechungsindizes der Binder für Leuchtschicht und Dielektrikum gleich sind. Dies ist notwendig, damit das Licht aus der Licht emittierenden Schicht ohne optische Verluste in die dielektrische Schicht geleitet und den Streuzentren (BaTiO 3 -Partikel) zugeführt werden kann. Wäre der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht größer als der Brechungsindex des Dielektrikums, so bliebe das Licht wie in einem Lichtwellenleiter in der sehr dünnen Schicht durch Totalreflexion gefangen und die Emission nach außen entsprechend gering bzw. nahezu null.

Die Rückelektrode kann wahlweise als opakes elektrisches Druckmedium (eine elektrisch leitfähige Siebdruckpaste), als Sputterschicht oder ein transparenter leitfähiger (leitfähig dotierter) Polymer (PEDOT) nach dem Stand der Technik ausgeführt werden.

Soll die Rückelektrode transparent sein, so kann durch die Wahl entsprechender (gerin- ger) Schichtdicken bei Leuchtschicht und Isolationsschicht ein volltransparentes anorganisches Elektrolumineszenzsystem aufgebaut werden.

Bei Verwendung einer dünnen Licht emittierenden Schicht gemäß der Erfindung kann es zur Totalreflexion an den Grenzschichten der transparenten Elektrode (ITO, anderweitiges

Dünnschichtsystem) und der dielektrischen Schicht kommen kann. Diesem Problem soll gemäß einer Ausführungsform mit folgenden Mechanismen begegnet werden:

Der Brechungsindex des Binders ist kleiner als der Brechungsindex der transparenten Elektrode. Der Binder weist eine Nanoporosität auf, d. h. er enthält kleinste Lufteinschlüsse, die infolge lokaler Inhomogenitäten des Brechungsindex eine

Lichtstreuung bewirken. In die Leuchtschicht und/oder die dielektrische Schicht werden Streuzentren zur Lichtauskopplung eingebracht. Zu diesem Zweck können BaTiO 3 - Pigmente als Streuzentren genutzt werden.

Schließlich können Streuzentren durch Strukturierung der transparenten Elektrode (oder durch bewusstes Erzeugen einer rauen Oberfläche) eingebracht werden, sofern dies ohne merkliche Veränderung des Schichtwiderstandes möglich ist bzw. durchgeführt wird.

Das Strukturieren ist z. B. mithilfe einer lokalen Laserbearbeitung möglich, während die Oberflächenrauhigkeit z. B. durch Einstellen der Abscheideparameter (beim Sputtern) beeinflusst werden kann. Es ist für eine gute Lichtausbeute wesentlich, zu vermeiden, dass es innerhalb des Schichtelements zu Totalreflexionen an Grenzflächen kommt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung

Fig. 1 eine erste Teil-Schnittansicht durch ein elektrolumineszierendes Schichtelement gemäß dem Stand der Technik, in die ein angenommener Lichtbrechungszustand bei nicht übereinstimmenden Brechungsindizes der Binderschichten eingezeichnet ist; Fig. 2 einen angenommenen Lichtbrechungszustand bei einem erfindungsgemäßen Schichtelement mit übereinstimmenden Brechungsindizes der Binderschichten.

Gemäß Fig. 1 ist ein Schichtelement 1 auf einer transparenten steifen Platte 2 aus Glas oder Kunststoff aufgebaut. Auf die Oberfläche der Platte 2 ist eine elektrisch leitfähige transparente dünne Schicht 3 aus einem TCO (transparent conductive oxide), vorzugs- weise aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) vollflächig abgeschieden. Diese Elektrodenschicht ist mithilfe eines Sammelleiters 4 nach außen an einen Pol einer nicht dargestellten Spannungsquelle anschließbar.

Auf der Elektrodenschicht 4 ist in an sich bekannter Weise eine Funktionsschicht 5 aus einem transparenten organischen Binder (Polymer oder Silika) als Matrixmaterial und darin eingelagerten, zur Elektrolumineszenz anregbaren Nanopartikeln 6 aufgebracht. Diese Schicht 5 kann selbst ein Dielektrikum sein. Auf sie folgt nun eine weitere dielektri- sehe Schicht 7 aus einer ebenfalls transparenten Bindermatrix und darin eingelagerten, Licht streuenden Partikeln 8.

Schließlich folgt eine Deck- oder Rückelektrodenschicht 9, die nicht transparent sein muss, und vorzugsweise aus Silber besteht. Auch diese Elektrode ist mithilfe mindestens eines (nicht gezeigten) Sammelleiters an die erwähnte Spannungsquelle anschließbar. Liegen beide Elektrodenschichten 4 und 9 an einer geeigneten Wechselspannung, so entsteht ein elektrisches Feld, das die dielektrischen Schichten 5 und 7 durchdringt und die Partikel 6 zum Abstrahlen von Licht anregt.

Wenn das Schichtelement 1 zu beiden Seiten Licht ausstrahlen können soll, so muss natürlich auch die Deckelektrode 9 lichtdurchlässig sein. Sie könnte dann abweichend von Fig. 1 ebenfalls aus einem TCO bestehen, oder ein lichtdurchlässiges, elektrisch leitfähiges Mehrschichtensystem mit mindestens einer Metallschicht sein, oder auch ein leitfähig dotierter, Licht durchlassender Polymer (PEDOT).

Die Nanopartikel 6 in der Leuchtschicht bestehen aus mit einem Metall dotierten Zinksulfid (ZnS:Me), wobei als dotierendes Metall Mangan oder Kupfer oder Terbium bevorzugt werden. Ihre Durchmesser liegen bevorzugt zwischen 2 und 30nm oder zwischen 100nm und 1 μm, je nach der Dicke der Licht emittierenden Schicht 5. Diese beträgt zwischen einigen zehn Nanometern und 13μm, abhängig von der Wahl der Partikeldurchmesser und vom Auftragsverfahren.

Die Nanopartikel 8 in der dielektrischen Schicht bestehen vorzugsweise aus hinsichtlich des von den Nanopartikeln 6 abgestrahlten Lichts farbneutralem Bariumtitanat (BaTiO 3 ). Der Durchmesser der Partikel 8 liegt zwischen 100nm und 2μm und beträgt vorzugsweise 300nm.

Man erkennt in Fig. 1 schematisch einen stark vereinfachten Strahlengang von Lichtstrahlen, die von einigen der Partikel 6 abgestrahlt werden. Werden die Brechungsindizes der Schichten 3, 5 und 7 nicht sorgfältig aufeinander abgestimmt, so kann es, wie in Fig. 1 dargestellt, zu einer Totalreflexion des abgestrahlten Lichts an den Grenzflächen kommen. Die Schicht 5 wirkt dann wie ein Lichtwellenleiter. Die Partikel 8 haben dann praktisch keine Wirkung auf die Lichtstrahlen, da diese gar nicht zu ihnen hingelangen.

Es sei angemerkt, dass die im elektrischen Feld zum Leuchten angeregten Pigmente das Licht natürlich in Kugelform in den Binder abgeben. Dies ist in der schematischen Darstellung nicht berücksichtigt.

In der Ausführung nach Fig. 2 sind bei unverändertem prinzipiellem Aufbau die Bre- chungsindizes der Schichten 5 und 7 identisch, und der Index der Schicht 3 sowie des Substrats 2 (Glas) ist nicht stark verschieden bzw. stimmt im Wesentlichen damit überein davon. Folglich durchdringen die Lichtstrahlen die Grenzfläche zwischen den Schichten 5 und 7 ohne nennenswerte Ablenkung, und gelangen deshalb entweder an die (spiegelnde) Rückelektrode oder werden an den Partikeln 8 reflektiert oder gestreut. Da auch die Partikel 6 selbst eine gewisse Licht streuende Wirkung haben, wird damit ein insgesamt sehr flächig-homogener Lichtaustritt ermöglicht. Man kann den Streueffekt noch weiter verbessern, wenn man einen Anteil von Licht streuenden Partikeln auch in die Schicht 5 zwischen die Zinksulfid-Partikel 6 einmischt.

Bei dem Bindermaterial sowohl der ersten Schicht 5 als auch der zweiten Schicht 7 handelt es sich um PVB. Bei der Herstellung der Mischung für die erste Schicht 5 werden 20 Gewichtsprozent PVB-Pulver (auch möglich ist die Verwendung von PVB-Granulat) mit 80 % Lösemittel in Form von Propanol vermischt. Aus 60 % dieses Bindermaterials sowie 40 % metalldotierter Zinksulfitpartikel wird sodann eine Paste hergestellt, die im Wege des Siebdruckverfahrens auf die Flächenelektrode 3 aufgebracht wird. Für die zweite Schicht 7 wird dasselbe Bindermaterial verwendet. Bei der Herstellung einer Paste, aus der die zweite Schicht 7 gebildet wird, werden 40 % des Bindermaterials und 60 % Bariumtitanat-Partikeln verwendet (alle vorgenannten Prozentangaben sind Gewichtsprozent). Je nach der Oberflächenrauhigkeit sowie dem Verhältnis von Größe der Partikel 6 zu der Dicke der Schicht 5 ist ein oder sind mehrere Auftragsvorgänge zur Erzeugung der zweiten Schicht 7 bzw. der zweiten Schichten 7 erforderlich.