DE102018214375B4 - METHOD FOR ACTIVATING AND DEACTIVATING THE PHOSPHORESCENCE OF A STRUCTURE, METHOD FOR PRODUCING A PHOSPHORESCENT STRUCTURE AND PHOSPHORESCENT STRUCTURE - Google Patents

METHOD FOR ACTIVATING AND DEACTIVATING THE PHOSPHORESCENCE OF A STRUCTURE, METHOD FOR PRODUCING A PHOSPHORESCENT STRUCTURE AND PHOSPHORESCENT STRUCTURE Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Aktivierung und Deaktivierung der Phosphoreszenz (30) einer Struktur (1), wobei die Struktur (1) ein erstes organisches Material (3) aufweist, wobei dem ersten organischen Material (3) ein Leuchtstoff beigemischt ist, wobei Sauerstoff (9) im Bereich des Leuchtstoffs vorhanden ist, und wobei die Struktur (1) ein zweites organisches Material (4) aufweist, wobei das zweite organische Material (4) in normalem Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig ist und als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material (3) und der Umgebung der Struktur (1) dient, wobei zur Aktivierungin einem ersten Aktivierungsschritt zum photochemischen Deaktivieren von Sauerstoff (9) in der Struktur (1) die Struktur (1) mit Licht einer ersten Charakteristik (8) beleuchtet wird undin einem zweiten Aktivierungsschritt zum Einleiten der Phosphoreszenz (30) die Struktur (1) mit Licht einer zweiten Charakteristik beleuchtet wird,wobei zur Deaktivierung in einem Deaktivierungsschritt Sauerstoff (9) in die Struktur (1) eingebracht wird, wobei die Struktur (1) im Deaktivierungsschritt erwärmt wird und/oder die Struktur (1) mit Licht einer dritten Charakteristik bestrahlt wird, wobei vom Licht der dritten Charakteristik Wärme in die Struktur (1) eingebracht wird, wobei durch die Wärme das zweite organische Material (4) von einem sauerstoffundurchlässigen Zustand in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand überführt wird und Sauerstoff (9) zum ersten organischen Material (3) vordringt und die Phosphoreszenz unterbindet.A method for activating and deactivating the phosphorescence (30) of a structure (1), the structure (1) having a first organic material (3), the first organic material (3) being admixed with a phosphor, with oxygen (9) in the Area of the phosphor is present, and wherein the structure (1) has a second organic material (4), wherein the second organic material (4) is impermeable to oxygen in the normal state at room temperature and as an oxygen barrier between the first organic material (3) and the Surrounding the structure (1) is used, wherein for activation in a first activation step for photochemical deactivation of oxygen (9) in the structure (1) the structure (1) is illuminated with light of a first characteristic (8) and in a second activation step for initiating the Phosphorescence (30) the structure (1) is illuminated with light of a second characteristic, for deactivation in a deactivation step Oxygen (9) is introduced into the structure (1), the structure (1) being heated in the deactivation step and / or the structure (1) being irradiated with light of a third characteristic, with heat from the light of the third characteristic entering the structure ( 1) is introduced, whereby the heat converts the second organic material (4) from an oxygen-impermeable state to an oxygen-permeable state and oxygen (9) penetrates to the first organic material (3) and prevents phosphorescence.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erzeugung von Phosphoreszenz.The invention is based on a method for generating phosphorescence.

Phosphoreszenz ist seit langem bekannt und ist die Eigenschaft eines Stoffes, nach einem Beleuchten mit Licht über einen längeren Zeitraum nachzuleuchten. Das lange Nachleuchten der Phosphoreszenz unterscheidet diese von der Fluoreszenz, welche bei Abschalten der Beleuchtung sehr schnell nicht mehr wahrnehmbar ist.Phosphorescence has been known for a long time and is the property of a substance to glow over a longer period of time after it has been illuminated with light. The long afterglow of phosphorescence distinguishes it from fluorescence, which is very quickly no longer perceptible when the lighting is switched off.

Phosphoreszenz und Fluoreszenz entstehen dadurch, dass ein Stoff von einfallendem Licht angeregt wird und Elektronen des Stoffes von einem niedrigen Energieniveau, beispielsweise dem Grundzustand, auf ein höheres Energieniveau wechseln. Übergänge zwischen Energieniveaus folgen dabei bestimmten Auswahlregeln. Es gibt Übergänge mit hohen Übergangswahrscheinlichkeiten, welche schnell erfolgen, und es gibt Übergänge mit niedrigen Übergangswahrscheinlichkeiten, welche langsam erfolgen.Phosphorescence and fluorescence arise when a substance is excited by incident light and electrons in the substance change from a low energy level, for example the ground state, to a higher energy level. Transitions between energy levels follow certain selection rules. There are transitions with high transition probabilities that occur quickly and there are transitions with low transition probabilities that occur slowly.

Wechselt ein Elektron von einem höheren Energieniveau über einen wahrscheinlichen, und damit schnellen, Übergang auf ein niedriges Energieniveau, so entsteht Fluoreszenz. Ein Elektron kann von einem höheren Energieniveau aber auch strahlungslos über sogenannte Interkombination auf ein niedrigeres Energieniveau übergehen, von welchem aus der Übergang zum Grundzustand wenig wahrscheinlich ist. Das Elektron befindet sich dann länger in diesem angeregten niedrigeren Energieniveau bis es in den Grundzustand übergeht. Das angeregte niedrige Energieniveau dient sozusagen als Reservoir für Elektronen, welche nach und nach über einen langen Zeitraum von dem angeregten niedrigen Energieniveau in den Grundzustand übergehen und dabei Licht emittieren. Dies nennt man Phosphoreszenz.If an electron changes from a higher energy level to a probable, and therefore rapid, transition to a lower energy level, fluorescence is produced. An electron can pass from a higher energy level but also without radiation via so-called intercombination to a lower energy level, from which the transition to the ground state is unlikely. The electron is then longer in this excited lower energy level until it changes to the ground state. The excited low energy level serves, so to speak, as a reservoir for electrons, which gradually pass over a long period of time from the excited low energy level to the ground state and thereby emit light. This is called phosphorescence.

Aus dem Stand der Technik sind sowohl anorganische phosphoreszierende Stoffe also auch organische phosphoreszierende Stoffe bekannt. Anorganische phosphoreszierende Stoffe, wie beispielsweise Europium-dotiertes SrAl2O4, sind pulverige Stoffe, schwer zu verarbeiten oder benötigen Seltene Erden und sind damit teuer. Einfacher in der Handhabung und zudem günstiger sind die organischen phosphoreszierenden Stoff. Bei organischen Verbindungen ist der Grundzustand üblicherweise ein Singulett-Zustand in dem alle Elektronen gepaart sind. Ein phosphoreszierender Übergang bei organischen Stoffen ist beispielsweise der Übergang von einem angeregten Triplett-Zustand in den Grundzustand. Dieser Übergang ist quantenmechanisch „verboten“ und daher mit geringer Übergangswahrscheinlichkeit und langen Verweildauern der Elektronen im angeregten Triplett-Zustand verbunden.Both inorganic phosphorescent substances and also organic phosphorescent substances are known from the prior art. Inorganic phosphorescent substances, such as europium-doped SrAl 2 O 4 , are powdery substances, difficult to process or require rare earths and are therefore expensive. The organic phosphorescent substances are easier to use and also cheaper. In the case of organic compounds, the ground state is usually a singlet state in which all electrons are paired. A phosphorescent transition in organic substances is, for example, the transition from an excited triplet state to the ground state. This transition is “forbidden” quantum mechanically and is therefore associated with a low transition probability and long retention times of the electrons in the excited triplet state.

Phosphoreszenz bei organischen Stoffen aus einem angeregten Triplett-Zustand ist jedoch nicht ohne Weiteres zu beobachten. Sauerstoff, welcher gewöhnlich in einem Triplett-Zustand vorliegt, wechselwirkt mit den Elektronen im angeregten Triplett-Zustand und entvölkert diesen dadurch schnell. Somit entsteht kein langanhaltendes Nachleuchten.Phosphorescence in organic substances from an excited triplet state cannot, however, be observed without further ado. Oxygen, which is usually in a triplet state, interacts with the electrons in the excited triplet state and thereby quickly depopulates them. This means that there is no long-lasting afterglow.

Aus dem Stand der Technik sind große Anstrengungen bekannt, dies zu verhindern. So werden phosphoreszierende Stoffe üblicherweise unter Vakuum oder in einem Inertgas erzeugt und mit einer Sauerstoffbarriere versehen. Diese Verfahren sind jedoch umständlich und teuer. Ein weiterer Ansatz ist, den Sauerstoff im phosphoreszierenden Stoff zu deaktivieren. Dies wird mit UV-Licht und schwermetallenthaltenen Lösungen oder Gels versucht, ist aber weit entfernt von der technischen Machbarkeit und ist aufgrund der Giftigkeit keine gute Alternative für Anwendungen, die meist im Bereich eines möglichen direkten Kontakts zum Menschen, wie beispielsweise bei Spielzeug liegen.Great efforts are known from the prior art to prevent this. Phosphorescent substances are usually produced under vacuum or in an inert gas and provided with an oxygen barrier. However, these methods are cumbersome and expensive. Another approach is to deactivate the oxygen in the phosphor. This is attempted with UV light and solutions or gels containing heavy metals, but it is far from technical feasibility and, due to its toxicity, is not a good alternative for applications that are usually in the area of possible direct contact with people, such as toys.

Hirata, S et al. in „Efficient persistent Room Temperature Phosphorescence in Organic Amorphous Materials under Ambient Conditions.“ In: Adv. Funct. Mater., Bd. 23, 2013, Nr. 27, S. 3386-3397 beschreibt eine Struktur, die einen Leuchtstoff, beispielsweise eine deuterierte Verbindung, in einem Polymer, beispielsweise einer Steroidverbindung, aufweist. Diese Struktur kann nach Beleuchtung mit Licht eine Phosphoreszenz aufweisen. Die Steifigkeit und die Sauerstoffbarriereeigenschaften des Polymers unterdrücken die Deaktivierung der Phosphoreszenz. Die Phosphoreszenz dieser Struktur kann allerdings durch Injektion von Sauerstoff - in ein Vakuum oder ebenso in eine sauerstofffreie Atmosphäre - deaktiviert werden aufgrund von einem hinreichenden Diffusionskoeffizienten für Sauerstoff der Struktur. Hirata, S et al. in “Efficient persistent Room Temperature Phosphorescence in Organic Amorphous Materials under Ambient Conditions.” In: Adv. Funct. Mater., Vol. 23, 2013, No. 27, pp. 3386-3397 describes a structure comprising a phosphor, for example a deuterated compound, in a polymer, for example a steroid compound. This structure can have a phosphorescence after illumination with light. The stiffness and the oxygen barrier properties of the polymer suppress the deactivation of phosphorescence. The phosphorescence of this structure can, however, be deactivated by injection of oxygen - in a vacuum or also in an oxygen-free atmosphere - due to a sufficient diffusion coefficient for oxygen in the structure.

Salas Redondo, C. und Reineke, S. in „Simultaneous fluorescence and phosphorescence from organics molecules.“ In:SPIE Newsroom. 2015. DOI:10.1117/2.1201508.006066 beschreiben eine Struktur, die einen Leuchtstoff, beispielsweise eine deuterierte Verbindung, in einem rigiden Polymer-Matrixmaterial, beispielsweise Poly(methyl methacrylate) (PMMA), aufweist.Salas Redondo, C. and Reineke, S. in “Simultaneous fluorescence and phosphorescence from organics molecules.” In: SPIE Newsroom. 2015. DOI: 10.1117 / 2.1201508.006066 describe a structure which has a phosphor, for example a deuterated compound, in a rigid polymer matrix material, for example poly (methyl methacrylate) (PMMA).

Filatov, M.A.; Baluschev, S. und Landfester, K. in „Protection of densely populated excited triplet state ensembles against deactivation by molecular oxygen.“ In: Chem. Soc. Rev., Bd. 45, 2016, Nr. 17, S. 4668-4689. - ISSN 0306-0012 beschreiben verschiedene Ansätze zum Schutz fotoaktiver Materialien auf der Basis von Triplett-angeregten Zustandsensembles gegen Deaktivierung durch molekularen Sauerstoff durch Quenching und Photooxidationsmechanism us. Filatov, MA; Baluschev, S. and Landfester, K. in “Protection of densely populated excited triplet state ensembles against deactivation by molecular oxygen.” In: Chem. Soc. Rev., Vol. 45, 2016, No. 17, pp. 4668-4689. - ISSN 0306-0012 describe different approaches to the protection of photoactive materials on the basis of triplet-excited materials State ensembles against deactivation by molecular oxygen through quenching and photo-oxidation mechanism.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Aktivierung und Deaktivierung der Phosphoreszenz einer Struktur, ein Verfahren zur Herstellung einer phosphoreszierenden Struktur und eine phosphoreszierende Struktur zur Verfügung zu stellen, welche kostengünstig, gut verfügbar und einfach in der Herstellung sind.It is an object of the present invention to avoid the disadvantages mentioned in connection with the prior art and to provide a method for activating and deactivating the phosphorescence of a structure, a method for producing a phosphorescent structure and a phosphorescent structure which cost-effectively, are readily available and easy to manufacture.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Aktivierung und Deaktivierung der Phosphoreszenz einer Struktur, wobei die Struktur ein erstes organisches Material aufweist, wobei dem ersten organischen Material ein Leuchtstoff beigemischt ist, wobei Sauerstoff im Bereich des Leuchtstoffs vorhanden ist, und wobei die Struktur ein zweites organisches Material aufweist, wobei das zweite organische Material in normalem Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig ist und als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material und der Umgebung der Struktur dient, wobei zur Aktivierung in einem ersten Aktivierungsschritt zum photochemischen Deaktivieren von Sauerstoff in der Struktur die Struktur mit Licht einer ersten Charakteristik beleuchtet wird und in einem zweiten Aktivierungsschritt zum Einleiten der Phosphoreszenz die Struktur mit Licht einer zweiten Charakteristik beleuchtet wird, wobei zur Deaktivierung in einem Deaktivierungsschritt Sauerstoff in die Struktur eingebracht wird, wobei die Struktur im Deaktivierungsschritt erwärmt wird und/oder die Struktur mit Licht einer dritten Charakteristik bestrahlt wird, wobei vom Licht der ritten Charakteristik Wärme in die Struktur eingebracht wird, wobei durch die Wärme das zweite organische Material von einem sauerstoffundurchlässigen Zustand in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand überführt wird und Sauerstoff zum ersten organischen Material vordringt und die Phosphoreszenz unterbindet. Ein Erwärmen der Struktur erzeugt ein deutlich schnelleres Einbringen von Sauerstoff.The object of the present invention is achieved by a method for activating and deactivating the phosphorescence of a structure, the structure having a first organic material, the first organic material being admixed with a phosphor, with oxygen being present in the region of the phosphor, and with the Structure has a second organic material, wherein the second organic material is impermeable to oxygen in the normal state at room temperature and serves as an oxygen barrier between the first organic material and the environment of the structure, the activation in a first activation step for photochemically deactivating oxygen in the structure Structure is illuminated with light of a first characteristic and, in a second activation step to initiate the phosphorescence, the structure is illuminated with light of a second characteristic, with Sauer for deactivation in a deactivation step toff is introduced into the structure, wherein the structure is heated in the deactivation step and / or the structure is irradiated with light of a third characteristic, heat being introduced into the structure by the light of the ritten characteristic, the second organic material being caused by the heat oxygen-impermeable state is converted into an oxygen-permeable state and oxygen penetrates to the first organic material and prevents phosphorescence. Heating the structure creates a significantly faster introduction of oxygen.

Das beleuchten der Struktur mit Licht der dritten Charakteristik ist eine vorteilhaft elegante und einfach technische Realisierung des Erwärmens der Struktur.Illuminating the structure with light of the third characteristic is an advantageously elegant and simple technical implementation of heating the structure.

Das zweite organische Material bildet im unbestrahlten Zustand eine Sauerstoffbarriere, welche Sauerstoff vom ersten organischen Material fernhält und so eine im ersten Aktivierungsschritt durchgeführte Reduzierung des ungebundenen Sauerstoffs durch Oxidation des ersten organischen Materials ermöglicht. Denkbar ist, dass durch Einstrahlen des dritten Lichts, vorzugsweise IR-Licht, das erste organische Material erwärmt wird und diese Wärme zum zweiten organischen Material transportiert wird. Die Wärme überführt das zweite organische Material von einem sauerstoffundurchlässigen Zustand in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand. Damit dringt Sauerstoff zum ersten organischen Material vor und unterbindet die Phosphoreszenz. Denkbar ist, dass das zweite organische Material Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere enthält.In the non-irradiated state, the second organic material forms an oxygen barrier which keeps oxygen away from the first organic material and thus enables the unbound oxygen to be reduced by oxidizing the first organic material in the first activation step. It is conceivable that by irradiating the third light, preferably IR light, the first organic material is heated and this heat is transported to the second organic material. The heat converts the second organic material from an oxygen-impermeable state to an oxygen-permeable state. In this way, oxygen penetrates to the first organic material and prevents phosphorescence. It is conceivable that the second organic material contains ethylene-vinyl alcohol copolymers.

Dies ermöglicht die Aktivierung der Phosphoreszenz einer Struktur mit phosphoreszierenden organischen Stoffen, welche unter Normalatmosphäre hergestellt wurde, bei welcher also Sauerstoff im Bereich der phosphoreszierenden organischen Stoffe vorhanden ist. Der Sauerstoff unterbindet die Phosphoreszenz. Erst die photochemische Deaktivierung des Sauerstoffs im ersten Aktivierungsschritt macht das Einleiten der Phosphoreszenz im zweiten Aktvierungsschritt durch Pumpen von Elektronen in einen langlebigen höherenergetischen Zustand durch das Licht der zweiten Charakteristik und das dortige langzeitige Verweilen der Elektronen bis zur Abregung unter Abstrahlung eines Photons möglich.This enables the activation of the phosphorescence of a structure with phosphorescent organic substances, which was produced under normal atmosphere, in which oxygen is therefore present in the region of the phosphorescent organic substances. The oxygen stops the phosphorescence. Only the photochemical deactivation of the oxygen in the first activation step makes it possible to initiate phosphorescence in the second activation step by pumping electrons into a long-lived, higher-energy state through the light of the second characteristic and the long-term lingering there of the electrons until they are de-excited with emission of a photon.

Die Deaktivierung der Phosphoreszenz der Struktur geschieht im Deaktivierungsschritt durch Einbringen von Sauerstoff.The deactivation of the phosphorescence of the structure takes place in the deactivation step by introducing oxygen.

Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft möglich, die Phosphoreszenz der Struktur zu Aktivieren und durch den Deaktivierungsschritt wieder zu deaktivieren. Es ist weithin möglich, die Phosphoreszenz der Struktur nach der Deaktivierung erneut zu aktivieren.Furthermore, with the method according to the invention it is advantageously possible to activate the phosphorescence of the structure and to deactivate it again by means of the deactivation step. It is largely possible to reactivate the phosphorescence of the structure after deactivation.

Denkbar ist, die Aktivierung und/oder die Deaktivierung der Phosphoreszenz nur an Teilen der Struktur durchzuführen. Damit ist es vorteilhaft möglich, Bereiche der Struktur mit aktivierter Phosphoreszenz und Bereiche der Struktur mit deaktivierter Phosphoreszenz zu gestalten. Die teilweise Aktivierung und/oder Deaktivierung der Phosphoreszenz ermöglicht, geometrische Muster auf der Struktur zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Denkbar ist, dass durch die geometrischen Muster Informationen hinterlegt werden können. Dazu ist beispielsweise denkbar, die Muster beispielsweise als Schrift, Logo, Bild oder als maschinenlesbaren Code wie Bar-Code oder QR-Code auszuführen.It is conceivable to carry out the activation and / or the deactivation of the phosphorescence only on parts of the structure. It is thus advantageously possible to design areas of the structure with activated phosphorescence and areas of the structure with deactivated phosphorescence. The partial activation and / or deactivation of the phosphorescence makes it possible to activate and / or deactivate geometric patterns on the structure. It is conceivable that information can be stored through the geometric pattern. For this purpose, it is conceivable, for example, to execute the pattern as a font, logo, image or as a machine-readable code such as a bar code or QR code.

Durch die Möglichkeit der Aktivierung der Phosphoreszenz und der Deaktivierung der Phosphoreszenz ist die geometrische Gestaltung von phosphoreszierenden und nichtphosphoreszierenden Bereichen auf der Struktur reversibel. Das heißt ein gestaltetes phosphoreszierendes Muster ist herstellbar und löschbar. Die Struktur ist danach erneut zur Herstellung eines Musters geeignet. Das heißt, die Struktur ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wiederbeschreibbar.Due to the possibility of activating the phosphorescence and deactivating the phosphorescence, the geometric design of phosphorescent and non-phosphorescent areas on the structure is reversible. That is, a designed phosphorescent pattern can be produced and erased. The structure is then again suitable for producing a pattern. This means, the structure can be rewritten using the method according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims and the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im Deaktivierungsschritt zum Einbringen von Sauerstoff zugewartet wird. Das Zuwarten stellt hierbei die vorteilhaft einfachste Methode zur Deaktivierung dar. Durch Imperfektheiten der Struktur wird durch Diffusionsprozesse mit der Zeit Sauerstoff eingebracht.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that there is a delay in introducing oxygen in the deactivation step. Waiting is the simplest method for deactivation. As a result of imperfections in the structure, oxygen is introduced over time through diffusion processes.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Licht der ersten Charakteristik Licht mit einer ersten Intensität verwendet wird, , wobei das Licht der ersten Charakteristik eine Wellenlänge von weniger als 700 nm, vorzugsweise weniger als 550 nm, besonders bevorzugt weniger als 460 nm, aufweist, wobei vorzugsweise als Licht der zweiten Charakteristik das Licht der ersten Charakteristik mit einer zweiten Intensität verwendet wird.According to a further preferred embodiment of the present invention it is provided that light with a first intensity is used as light of the first characteristic, the light of the first characteristic having a wavelength of less than 700 nm, preferably less than 550 nm, particularly preferably less than 460 nm, wherein the light of the first characteristic with a second intensity is preferably used as the light of the second characteristic.

Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, in einer photochemischen Reaktion den Sauerstoff zu deaktivieren. Das Licht der ersten Charakteristik ist vorzugsweise UV-Licht, beispielsweise UV-Licht mit einer Wellenlänge von circa 365 nm.This advantageously enables the oxygen to be deactivated in a photochemical reaction. The light of the first characteristic is preferably UV light, for example UV light with a wavelength of approximately 365 nm.

Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, für das Licht der ersten Charakteristik und das Licht der zweiten Charakteristik die gleiche Lichtquelle zu nehmen, wenn sich das Licht der ersten Charakteristik und das Licht der zweiten Charakteristik nicht in der Wellenlänge, aber in der Intensität unterscheiden, das Licht der zweiten Charakteristik also das Licht der ersten Charakteristik mit einer zweiten Intensität ist. Das Licht der ersten Charakteristik hat dann eine erste Intensität. Dabei ist die erste Intensität höher als die zweite Intensität. Denkbar ist, dass die erste Intensität 10-mal bis 100-mal größer, vorzugsweise 20-mal bis 90-mal größer, besonders bevorzugt 50-mal bis 80-mal größer und insbesondere circa 70-mal größer ist als die zweite Intensität. Denkbar ist, dass die erste Intensität zwischen 1 mWcm-2 und 20 mWcm-2, vorzugsweise zwischen 3 mWcm-2 und 15 mWcm-2, besonders bevorzugt zwischen 5 mWcm-2 und 10 mWcm-2 und insbesondere bei circa 7 mWcm-2 liegt. Weiterhin ist denkbar, dass die zweite Intensität zwischen 0,01 mWcm-2 und 1 mWcm-2, vorzugsweise zwischen 0,05 mWcm-2 und 0,5 mWcm-2 und insbesondere bei circa 0,1 mWcm-2 liegt.Furthermore, it is advantageously possible to use the same light source for the light of the first characteristic and the light of the second characteristic if the light of the first characteristic and the light of the second characteristic do not differ in wavelength but in intensity, the light of the second characteristic is the light of the first characteristic with a second intensity. The light of the first characteristic then has a first intensity. The first intensity is higher than the second intensity. It is conceivable that the first intensity is 10 times to 100 times greater, preferably 20 times to 90 times greater, particularly preferably 50 times to 80 times greater and in particular approximately 70 times greater than the second intensity. It is conceivable that the first intensity is between 1 mWcm -2 and 20 mWcm -2 , preferably between 3 mWcm -2 and 15 mWcm -2 , particularly preferably between 5 mWcm -2 and 10 mWcm -2 and in particular around 7 mWcm -2 lies. It is also conceivable that the second intensity is between 0.01 mWcm -2 and 1 mWcm -2 , preferably between 0.05 mWcm -2 and 0.5 mWcm -2, and in particular around 0.1 mWcm -2 .

Denkbar ist, dass zur Erzeugung der Differenz der ersten Intensität und der zweiten Intensität, das heißt zur Erzeugung der Abschwächung der Lichtintensität, ein oder mehrere Filter und/oder zwei Polarisatoren und/oder einer oder mehrere Strahlteiler verwendet werden.It is conceivable that one or more filters and / or two polarizers and / or one or more beam splitters are used to generate the difference between the first intensity and the second intensity, that is to say to generate the attenuation of the light intensity.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im ersten Aktivierungsschritt der Sauerstoff in einem Bindungsschritt an ein erstes organisches Material gebunden wird, wobei vor dem Bindungsschritt vorzugsweise der Sauerstoff in einer Triplett-Triplett-Wechselwirkung mit einem dem ersten organischen Material beigemischten Leuchtstoff von einem Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs in einen angeregten Singulett-Zustand des Sauerstoffs überführt wird.According to a preferred further embodiment of the present invention, it is provided that in the first activation step the oxygen is bound to a first organic material in a binding step, the oxygen preferably in a triplet-triplet interaction with a phosphor admixed to the first organic material prior to the binding step is converted from a triplet ground state of the oxygen into an excited singlet state of the oxygen.

Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise das photochemische Deaktivieren des Sauerstoffs und macht so die Phosphoreszenz möglich. Der Sauerstoff liegt üblicherweise in einem Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs vor. Der Sauerstoff wird vorzugsweise in einer Triplett-Triplett-Wechselwirkung mit dem Leuchtstoff vom Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs in einen angeregten Singulett-Zustand des Sauerstoffs überführt. Dieser angeregte Singulett-Zustand des Sauerstoffs ist hoch reaktiv. So kann der Sauerstoff im Bindungsschritt durch Oxidation des ersten organischen Materials gebunden werden. Denkbar ist, dass der Leuchtstoff eine Dotierung des ersten organischen Materials ist.This advantageously enables the photochemical deactivation of the oxygen and thus makes phosphorescence possible. The oxygen is usually in a triplet ground state of the oxygen. The oxygen is preferably converted in a triplet-triplet interaction with the phosphor from the triplet ground state of the oxygen to an excited singlet state of the oxygen. This excited singlet state of oxygen is highly reactive. In this way, the oxygen can be bound in the binding step by oxidation of the first organic material. It is conceivable that the phosphor is a doping of the first organic material.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Leuchtstoff vor der Triplett-Triplett-Wechselwirkung von dem Licht der ersten Charakteristik von einem Singulett-Zustand des Leuchtstoffs in einen angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffsund anschließend durch Interkombination von dem angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs in einen Triplett-Zustand des Leuchtstoffs überführt wird, wobei vorzugsweise im zweiten Aktivierungsschritt der Leuchtstoff von einem Singulett-Zustand des Leuchtstoffs in einen angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs überführt wird.According to a preferred further embodiment of the present invention it is provided that the phosphor is converted from the light of the first characteristic from a singlet state of the phosphor to an excited singlet state of the phosphor and then by intercombination of the excited singlet before the triplet-triplet interaction. State of the phosphor is converted into a triplet state of the phosphor, wherein preferably in the second activation step the phosphor is converted from a singlet state of the phosphor into an excited triplet state of the phosphor.

Der Leuchtstoff ist vorzugsweise organisch. Der Leuchtstoff liegt üblicherweise in einem nicht angeregten Singulett-Zustand, vorzugsweise dem Singulett-Grundzustand, vor. Das Licht der ersten Charakteristik überführt den Leuchtstoff in einen angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs von welchem der Leuchtstoff durch Interkombination in einen angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs übergehen kann, welcher dann für eine Triplett-Triplett-Wechselwirkung mit dem Sauerstoff zur Verfügung steht.The phosphor is preferably organic. The phosphor is usually in a non-excited singlet state, preferably the singlet ground state. The light of the first characteristic converts the phosphor into an excited singlet state of the phosphor, from which the phosphor can transition into an excited triplet state of the phosphor by intercombination, which is then available for a triplet-triplet interaction with the oxygen.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Licht der dritten Charakteristik IR-Licht verwendet wird. Dies begünstigt in vorteilhafter Weise das Einbringen von Sauerstoff zur Deaktivierung der Phosphoreszenz.According to a preferred further embodiment of the present invention it is provided that IR light is used as light of the third characteristic. This favors in more advantageous Way the introduction of oxygen to deactivate the phosphorescence.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als erstes organisches Material ein langkettiges organisches Polymer, vorzugsweise Polymethylmethacrylat, verwendet wird, wobei das erste organische Material vorzugsweise den Leuchtstoff als Dotierung und/oder als Nebenkette aufweist. Insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) ist günstig, robust und sehr gut zu verarbeiten. Dabei ist PMMA im Optischen transparent, im Wesentlichen ungiftig und vorteilhaft geeignet, Sauerstoff im ersten Aktivierungsschritt zu binden und damit zu deaktivieren.According to a preferred further embodiment of the present invention it is provided that a long-chain organic polymer, preferably polymethyl methacrylate, is used as the first organic material, the first organic material preferably having the phosphor as doping and / or as a side chain. Polymethyl methacrylate (PMMA) in particular is inexpensive, robust and very easy to process. PMMA is optically transparent, essentially non-toxic and advantageously suitable for binding oxygen in the first activation step and thus deactivating it.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Leuchtstoff N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine verwendet wird. N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (NPB) wird in der Halbleiterindustrie, beispielsweise bei der Herstellung von OLEDs, verwendet und ist weitverbreitet. Es ist leicht zu verarbeiten und günstig.According to a preferred further embodiment of the present invention it is provided that N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine is used as the phosphor . N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine (NPB) is used in the semiconductor industry, for example in the manufacture of OLEDs and is widespread. It's easy to work with and inexpensive.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Struktur im ersten Aktivierungsschritt teilweise mit einer Maske abgedeckt wird und/oder die Struktur im ersten Aktivierungsschritt mit dem ersten Licht von einem örtlich mäandrierend oder zeilenweise rasternden Lichtstrahl nur teilweise beleuchtet wird und/oder die Struktur im ersten Aktivierungsschritt dadurch nur teilweise beleuchtet wird, dass die Struktur mit einem Lichtstrahl mit einem Stahlprofil beleuchtet wird.According to a preferred further embodiment of the present invention, it is provided that the structure is partially covered with a mask in the first activation step and / or the structure is only partially illuminated in the first activation step with the first light from a locally meandering or line-by-line scanning light beam and / or the structure is only partially illuminated in the first activation step in that the structure is illuminated with a light beam with a steel profile.

Stahlprofil eines Lichtstrahls bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Intensität des auf die Oberfläche der Struktur einfallenden Lichtstrahls örtlich so stark variiert, dass die Intensität des Lichtstahls an Stellen mit hoher Intensität über einem Schwellenwert zur Ausführung einer Reaktion und an Stellen mit niedriger Intensität unter diesem Schwellenwert liegt. Die Reaktion kann beispielsweise das Überführen des Leuchtstoffs vom Singulett-Zustand des Leuchtstoffs in den angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs oder das Erwärmen bis zum Überführen des zweiten organischen Materials vom sauerstoffundurchlässigen Zustand in den sauerstoffdurchlässigen Zustand sein.For the purposes of the present invention, steel profile of a light beam means that the intensity of the light beam incident on the surface of the structure varies locally so strongly that the intensity of the light beam at points with high intensity above a threshold value for carrying out a reaction and at points with low intensity below this threshold. The reaction can be, for example, the conversion of the phosphor from the singlet state of the phosphor into the excited singlet state of the phosphor or the heating up to the conversion of the second organic material from the oxygen-impermeable state to the oxygen-permeable state.

Dies ermöglicht die gezielte teilweise Aktivierung der Phosphoreszenz der Struktur und damit das Erstellen geometrischer phosphoreszierender Muster. Damit ist es beispielsweise möglich, Informationen in Form von Schrift, Bildern, Logos, Codes, Piktogrammen, maschinenlesbarer Schrift, Bar-Codes, QR-Codes oder ähnlichem auf der Struktur zu hinterlegen. Durch die Möglichkeit der wiederholten Aktivierung, Deaktivierung und erneuten Aktivierung der Phosphoreszenz ist die Struktur mehrfach wiederbeschreibbar.This enables the targeted partial activation of the phosphorescence of the structure and thus the creation of geometric phosphorescent patterns. This makes it possible, for example, to store information in the form of writing, images, logos, codes, pictograms, machine-readable writing, bar codes, QR codes or the like on the structure. Due to the possibility of repeated activation, deactivation and reactivation of the phosphorescence, the structure can be rewritten several times.

Denkbar ist zudem, dass die Struktur im Deaktivierungsschritt teilweise mit einer Maske abgedeckt wird und/oder die Struktur im Deaktivierungsschritt mit dem Licht der dritten Charakteristik von einem örtlich mäandrierend oder zeilenweise rasternden Lichtstrahl nur teilweise beleuchtet wird und/oder die Struktur im Deaktivierungsschritt dadurch nur teilweise beleuchtet wird, dass die Struktur mit einem Lichtstrahl mit einem Stahlprofil beleuchtet wird.It is also conceivable that the structure in the deactivation step is partially covered with a mask and / or the structure in the deactivation step is only partially illuminated with the light of the third characteristic from a locally meandering or line-by-line scanning light beam and / or the structure in the deactivation step is only partially illuminated as a result is illuminated that the structure is illuminated with a beam of light with a steel profile.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur aufweisend ein erstes organisches Material und ein zweites organisches Material, wobei dem ersten organischen Material ein Leuchtstoff beigemischt ist, wobei Sauerstoff im Bereich des Leuchtstoffs vorhanden ist, und wobei das zweite organische Material in normalem Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig ist und als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material und der Umgebung der Struktur dient, zur Verwendung in dem oben beschriebenen Verfahren, wobei auf ein Substrat ein erstes organisches Material und ein zweites organisches Material aufgebracht werden,, wobei das erste organische Material als erste Schicht zwischen dem Substrat und dem zweiten organischen Material als zweite Schicht angeordnet ist.Another object of the present invention is a method for producing a structure having a first organic material and a second organic material, wherein the first organic material is admixed with a phosphor, with oxygen being present in the region of the phosphor, and with the second organic material in normal state at room temperature is impermeable to oxygen and serves as an oxygen barrier between the first organic material and the environment of the structure, for use in the method described above, wherein a first organic material and a second organic material are applied to a substrate, the first organic Material is arranged as a first layer between the substrate and the second organic material as a second layer.

Das Verfahren zur Herstellung ist geeignet, eine Struktur herzustellen, bei welcher sich Phosphoreszenz Aktivieren und Deaktivieren lässt. Insbesondere lässt sich die Phosphoreszenz der Struktur auch in Teilbereichen aktivieren und deaktivieren.The method of production is suitable for producing a structure in which phosphorescence can be activated and deactivated. In particular, the phosphorescence of the structure can also be activated and deactivated in partial areas.

Das Verfahren zur Herstellung ist dabei sehr einfach in der Durchführung und benötigt in vorteilhafter Weise keine Abwesenheit von Sauerstoff. Damit kann das Verfahren zur Herstellung außerhalb von Vakuumkammern oder mit Inertgas gefluteten Kammern durchgeführt werden.The production process is very simple to carry out and advantageously does not require the absence of oxygen. The manufacturing process can thus be carried out outside of vacuum chambers or chambers flooded with inert gas.

Denkbar ist, dass als Substrat das zweite organische Material verwendet wird. Denkbar ist aber auch, dass als Substrat Glas, Metall oder Kunststoff verwendet wird.It is conceivable that the second organic material is used as the substrate. However, it is also conceivable that glass, metal or plastic is used as the substrate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste organische Material mittels Rotationsbeschichtung und/oder Strichauftragsverfahren und/oder Pipettieren und/oder Druckverfahren und/oder Sprühverfahren auf das Substrat aufgebracht wird und/oder das zweite organische Material mittels Rotationsbeschichtung und/oder Strichauftragsverfahren und/oder Pipettieren und/oder Druckverfahren und/oder Sprühverfahren aufgebracht wird, wobei vorzugsweise das erste organische Material und das zweite organische Material jeweils eine Schicht bilden.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that the first organic material is applied to the substrate by means of spin coating and / or line application processes and / or pipetting and / or printing processes and / or spraying processes and / or the second organic material is applied to the substrate by means of spin coating and / or Line application processes and / or pipetting and / or printing processes and / or Spray method is applied, wherein preferably the first organic material and the second organic material each form a layer.

Denkbar ist, dass das erste organische Material mit NPB dotiertes PMMA ist. Denkbar ist weiterhin, dass das erste organische Material zum Aufbringen in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird. Vorstellbar ist, dass das erste organische Material in Anisol, Chlorbenzen, Wasser oder Ethyllactat gelöst wird. Denkbar ist, dass das zweite organische Material ebenfalls zum Aufbringen in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird. Vorstellbar ist, dass das zweite organische Material in Anisol, Chlorbenzen, Wasser oder Ethyllactat gelöst wird.It is conceivable that the first organic material is PMMA doped with NPB. It is also conceivable that the first organic material is dissolved in an organic solvent for application. It is conceivable that the first organic material is dissolved in anisole, chlorobenzene, water or ethyl lactate. It is conceivable that the second organic material is also dissolved in an organic solvent for application. It is conceivable that the second organic material is dissolved in anisole, chlorobenzene, water or ethyl lactate.

Vorzugsweise werden das erste organische Material und/oder das zweite organische Material nach dem Aufbringen getrocknet. Damit kann das Lösungsmittel kontrolliert verdampft werden. Denkbar ist, dass dies in einem Ofen oder auf einer Heizplatte geschieht.The first organic material and / or the second organic material are preferably dried after application. This allows the solvent to be evaporated in a controlled manner. It is conceivable that this is done in an oven or on a hot plate.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Substrat ein festes Substrat oder eine Folie verwendet wird, wobei vorzugsweise ein festes Substrat mit einer selbstklebenden dem ersten organischen Material abgewandten Rückseite oder eine Folie mit einer selbstklebenden dem ersten organischen Material abgewandten Rückseite verwendet wird.According to a further preferred embodiment of the present invention it is provided that a solid substrate or a film is used as the substrate, preferably a solid substrate with a self-adhesive rear side facing away from the first organic material or a foil with a self-adhesive rear side facing away from the first organic material becomes.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Struktur zur Verwendung in dem oben beschriebenen Verfahren. Die Struktur ist vorzugsweise wie oben beschrieben hergestellt. Die Struktur weist ein erstes organisches Material und ein zweites organisches Material auf, wobei dem ersten organischen Material ein Leuchtstoff beigemischt ist, wobei Sauerstoff im Bereich des Leuchtstoffs vorhanden ist, und wobei das zweite organische Material in normalem Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig ist und als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material und der Umgebung der Struktur dient, wobei das erste organische Material als erste Schicht zwischen dem Substrat und dem zweiten organischen Material als zweite Schicht angeordnet ist.Another object of the present invention is a structure for use in the method described above. The structure is preferably made as described above. The structure has a first organic material and a second organic material, a phosphor being mixed with the first organic material, with oxygen being present in the region of the phosphor, and with the second organic material being impermeable to oxygen in the normal state at room temperature and as an oxygen barrier between the first organic material and the environment of the structure is used, wherein the first organic material is arranged as a first layer between the substrate and the second organic material as a second layer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste organische Material als erste Schicht mit einer Schichtdicke zwischen 200 nm und 2000 nm, vorzugsweise zwischen 500 nm und 1500 nm, insbesondere von circa 900 nm aufgetragen ist und/oder das zweite organische Material als zweite Schicht mit einer Schichtdicke zwischen 500 nm und 50 µm aufgetragen ist.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the first organic material is applied as a first layer with a layer thickness between 200 nm and 2000 nm, preferably between 500 nm and 1500 nm, in particular approximately 900 nm, and / or the second organic material is applied as a second layer with a layer thickness between 500 nm and 50 µm.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Substrat aus dem zweiten organischen Material hergestellt ist.According to a further preferred embodiment of the present invention it is provided that the substrate is made from the second organic material.

Denkbar ist, dass das Substrat eine vorzugsweise transparente Platte ist. Denkbar ist beispielsweise, dass das Substrat eine Glas- oder Kunststoffscheibe ist. Denkbar ist aber auch, dass das Substrat flexibel ist. Denkbar ist ferner, dass das Substrat eine Folie, eine gummierte Struktur oder ein Gummi ist.It is conceivable that the substrate is a preferably transparent plate. It is conceivable, for example, that the substrate is a glass or plastic pane. However, it is also conceivable that the substrate is flexible. It is also conceivable that the substrate is a film, a rubberized structure or a rubber.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste organische Material Polymethylmethacrylat ist und/oder das zweite organische Material Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere enthält und/oder dem ersten organischen Material N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine beigemischt ist. Beigemischt kann im Sinne der vorliegenden Erfindung auch dotiert bedeuten.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that the first organic material is polymethyl methacrylate and / or the second organic material contains ethylene-vinyl alcohol copolymers and / or the first organic material N, N'-di (1-naphthyl) -N , N'-diphenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine is added. In the context of the present invention, admixed can also mean doped.

Alle vorstehenden Ausführungen unter „Offenbarung der Erfindung“ gelten gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren zur Aktivierung und Deaktivierung der Phosphoreszenz, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung und die erfindungsgemäße Struktur.All of the above statements under “Disclosure of the Invention” apply equally to the method according to the invention for activating and deactivating phosphorescence, the method according to the invention for production and the structure according to the invention.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung.Further details, features and advantages of the invention emerge from the drawings and from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings merely illustrate exemplary embodiments of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

  • 1 (a) - (b) zeigen schematische Ansichten der Struktur und des Verfahrens zur Aktivierung der Phosphoreszenz der Struktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 (a) - (b) show schematic views of the structure and the method of activating the phosphorescence of the structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 2 zeigt ein Schema des ersten Aktivierungsschrittes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows a scheme of the first activation step according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 3 zeigt ein Schema des zweiten Aktivierungsschrittes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a scheme of the second activation step according to an exemplary embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually only named or mentioned once.

In 1 (a) ist eine schematische Ansicht der Struktur 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.In 1 (a) Fig. 3 is a schematic view of the structure 1 shown in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.

Die Struktur 1 weist das Substrat 2 auf. Das Substrat 2 ist eine transparente Folie. Denkbar ist aber auch, dass das Substrat 2 aus dem zweiten organischen Material besteht. Auf dem Substrat 2 ist in einer 900 nm dicken Schicht das erste organische Material 3 aufgebracht. Das erste organische Material 3 besteht aus Polymethylmethacrylat (PMMA), welchem circa zwei Massenprozent N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine beigemischt ist. Über der Schicht des ersten organischen Materials 3 ist in einer weiteren Schicht das zweite organische Material 4 aufgebracht und enthält Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere. Das zweite organische Material 4 ist in einem normalen Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig und dient als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material 3 und der Umgebung der Struktur 1.The structure 1 exhibits the substrate 2 on. The substrate 2 is a transparent film. But it is also conceivable that the substrate 2 consists of the second organic material. On the substrate 2 is the first organic material in a 900 nm thick layer 3 upset. The first organic material 3 consists of polymethyl methacrylate (PMMA), to which about two percent by mass of N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine is added. Over the layer of the first organic material 3 is the second organic material in a further layer 4th applied and contains ethylene-vinyl alcohol copolymers. The second organic material 4th is oxygen impermeable in a normal state at room temperature and serves as an oxygen barrier between the first organic material 3 and the surroundings of the structure 1 .

In 1(b) ist schematisch das Verfahren der Aktivierung der Phosphoreszenz 30 der Struktur 1, genauer gesagt der erste Aktivierungsschritt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.In 1 (b) Figure 3 is schematic of the process of activating the phosphorescence 30 of the structure 1 , more precisely the first activation step, according to an exemplary embodiment of the present invention.

Die Struktur 1 wird teilweise von dem Licht der ersten Charakteristik 8 beleuchtet. Dazu wird die Struktur 1 gegenüber der Lichtquelle des Lichtes der ersten Charakteristik 8 teilweise mit einer Maske 7 abgedeckt. Das Licht der ersten Charakteristik 8 bestrahlt somit den ersten Bereich 5 der Struktur. Der zweite Bereich 6 der Struktur wird nicht vom Licht der ersten Charakteristik 8 bestahlt.The structure 1 becomes partly from the light of the first characteristic 8th illuminated. This is what the structure 1 compared to the light source of the light of the first characteristic 8th partly with a mask 7th covered. The light of the first characteristic 8th thus irradiates the first area 5 the structure. The second area 6th the structure is not affected by the light of the first characteristic 8th stole.

In 2 ist ein Schema des ersten Aktivierungsschrittes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.In 2 a diagram of the first activation step according to an exemplary embodiment of the present invention is shown.

Das Licht der ersten Charakteristik 8 (nicht gezeigt) mit einer Wellenlänge von circa 365 nm induziert einen Übergang des dem ersten organischen Material 3 beigemischten Leuchtstoffs im ersten Bereich der Struktur 8 (siehe 1 (b)) vom Singulett-Zustand des Leuchtstoffs S0 in einen angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs S1. Von diesem angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs S1 geht ein Teil des Leuchtstoffs über Interkombination 10 in einen angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs T1 über. In der Schicht des ersten organischen Materials 3 ist Sauerstoff 9 enthalten, welcher eine Phosphoreszenz 30 verhindert. Der Sauerstoff 9 befindet sich in einem Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs T0. In einer Triplett-Triplett-Wechselwirkung 11 gehen der Leuchtstoff aus dem angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs T1 in den Singulett-Zustand des Leuchtstoffs S0 und der Sauerstoff 9 vom Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs T0 in einen angeregten Singulett-Zustand des Sauerstoffs S1' über. Der Sauerstoff 9 ist in seinem angeregten Singulett-Zustand S1' hoch reaktiv, oxidiert das erste organische Material 3 und wird dabei gebunden (nicht gezeigt). Somit wird der in der Schicht des ersten organischen Materials 3 vorhandene Sauerstoff 9 effektiv deaktiviert. Das zweite organische Material 4 verhindert als Sauerstoffbarriere das Eindringen von zusätzlichem Sauerstoff von außen in die Schicht des ersten organischen Materials 3.The light of the first characteristic 8th (not shown) with a wavelength of approximately 365 nm induces a transition of the first organic material 3 added phosphor in the first area of the structure 8th (please refer 1 (b) ) from the singlet state of the phosphor S0 into an excited singlet state of the phosphor S1 . From this excited singlet state of the phosphor S1 part of the fluorescent material goes through intercombination 10 into an excited triplet state of the phosphor T1 above. In the layer of the first organic material 3 is oxygen 9 contained, which prevents phosphorescence 30. The oxygen 9 is in a triplet ground state of oxygen T0 . In a triplet-triplet interaction 11 the phosphor leave the excited triplet state of the phosphor T1 into the singlet state of the phosphor S0 and the oxygen 9 from the triplet ground state of oxygen T0 into an excited singlet state of oxygen S1 ' above. The oxygen 9 is in its excited singlet state S1 ' highly reactive, oxidizes the first organic material 3 and is bound (not shown). Thus, the one in the layer of the first organic material 3 existing oxygen 9 effectively disabled. The second organic material 4th As an oxygen barrier, prevents additional oxygen from entering the layer of the first organic material from outside 3 .

Der zweite Bereich 6 wird nicht vom Licht der ersten Charakteristik 8 beleuchtet und folglich nicht aktiviert. In diesem Bereich wird der Sauerstoff 9 nicht an das erste organische Material 3 gebunden und damit nicht deaktiviert.The second area 6th is not affected by the light of the first characteristic 8th illuminated and therefore not activated. This is where the oxygen becomes 9 not the first organic material 3 bound and therefore not deactivated.

In 3 ist ein Schema des zweiten Aktivierungsschrittes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.In 3 a diagram of the second activation step according to an exemplary embodiment of the present invention is shown.

Für den zweiten Aktivierungsschritt wird die Maske 7 entfernt und zur Beleuchtung wird weiterhin das Licht der ersten Charakteristik 8 mit deutlich reduzierter Intensität genutzt (hier nicht gezeigt). Im ersten Bereich 5 wird dann weiterhin ein Übergang des Leuchtstoffs vom Singulett-Zustand des Leuchtstoffs S0 in den angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs S1 induziert. Von diesem angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs S1 aus kann der Leuchtstoff über Interkombination 10 in den angeregten Triplett-Zustand der Dotierung T1 übergehen. Der Übergang vom angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs T1 in den Singulett-Zustand des Leuchtstoffs T0 ist quantenmechanisch „verboten“ und damit hat der angeregte Triplett-Zustand des Leuchtstoffs T1 lange Lebenszeiten. Dennoch kommt es, verteilt über einen langen Zeitraum, auch nach Abschalten der Quelle des Lichtes der ersten Charakteristik 8, zu Übergängen von dem angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs T1 in den Singulett-Zustand des Leuchtstoffs S0, es entsteht Phosphoreszenz 30.The mask is used for the second activation step 7th removed and the light of the first characteristic continues to be used for lighting 8th used with significantly reduced intensity (not shown here). In the first area 5 there will then continue to be a transition of the phosphor from the singlet state of the phosphor S0 into the excited singlet state of the phosphor S1 induced. From this excited singlet state of the phosphor S1 The phosphor can be made from via intercombination 10 into the excited triplet state of the doping T1 pass over. The transition from the excited triplet state of the phosphor T1 into the singlet state of the phosphor T0 is quantum mechanically "forbidden" and thus has the excited triplet state of the phosphor T1 long lifetimes. Nevertheless, even after switching off the source of the light, the first characteristic occurs over a long period of time 8th , to transitions from the triplet excited state of the phosphor T1 into the singlet state of the phosphor S0 , phosphorescence occurs 30.

Da der Sauerstoff 9 im zweiten Bereich 6 nicht deaktiviert ist, verhindert dieser hier die Phosphoreszenz 30 (siehe 1 (b)). Somit phosphoresziert die Struktur 1 nur im ersten Bereich 5.Because the oxygen 9 in the second area 6th is not deactivated, this prevents the phosphorescence 30 (see 1 (b) ). The structure thus phosphoresces 1 only in the first area 5 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Strukturstructure
22
SubstratSubstrate
33
Erstes organisches MaterialFirst organic material
44th
Zweites organisches MaterialSecond organic material
55
Erster BereichFirst area
66th
Zweiter BereichSecond area
77th
Maskemask
88th
Licht der ersten CharakteristikLight of the first characteristic
99
Sauerstoffoxygen
1010
InterkombinationIntercombination
1111
Triplett-Triplett-WechselwirkungTriplet-triplet interaction
S0S0
Singulett-Zustand des LeuchtstoffsSinglet state of the phosphor
S1S1
Angeregter Singulett-Zustand des LeuchtstoffsExcited singlet state of the phosphor
S1'S1 '
Angeregter Singulett-Zustand des SauerstoffsExcited singlet state of oxygen
T0T0
Triplett-Grundzustand des SauerstoffsTriplet ground state of oxygen
T1T1
Angeregter Triplett-Zustand des LeuchtstoffsExcited triplet state of the phosphor

Claims (16)

Verfahren zur Aktivierung und Deaktivierung der Phosphoreszenz (30) einer Struktur (1), wobei die Struktur (1) ein erstes organisches Material (3) aufweist, wobei dem ersten organischen Material (3) ein Leuchtstoff beigemischt ist, wobei Sauerstoff (9) im Bereich des Leuchtstoffs vorhanden ist, und wobei die Struktur (1) ein zweites organisches Material (4) aufweist, wobei das zweite organische Material (4) in normalem Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig ist und als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material (3) und der Umgebung der Struktur (1) dient, wobei zur Aktivierung in einem ersten Aktivierungsschritt zum photochemischen Deaktivieren von Sauerstoff (9) in der Struktur (1) die Struktur (1) mit Licht einer ersten Charakteristik (8) beleuchtet wird und in einem zweiten Aktivierungsschritt zum Einleiten der Phosphoreszenz (30) die Struktur (1) mit Licht einer zweiten Charakteristik beleuchtet wird, wobei zur Deaktivierung in einem Deaktivierungsschritt Sauerstoff (9) in die Struktur (1) eingebracht wird, wobei die Struktur (1) im Deaktivierungsschritt erwärmt wird und/oder die Struktur (1) mit Licht einer dritten Charakteristik bestrahlt wird, wobei vom Licht der dritten Charakteristik Wärme in die Struktur (1) eingebracht wird, wobei durch die Wärme das zweite organische Material (4) von einem sauerstoffundurchlässigen Zustand in einen sauerstoffdurchlässigen Zustand überführt wird und Sauerstoff (9) zum ersten organischen Material (3) vordringt und die Phosphoreszenz unterbindet.A method for activating and deactivating the phosphorescence (30) of a structure (1), the structure (1) having a first organic material (3), the first organic material (3) being admixed with a phosphor, with oxygen (9) in the Area of the phosphor is present, and wherein the structure (1) has a second organic material (4), wherein the second organic material (4) is impermeable to oxygen in the normal state at room temperature and as an oxygen barrier between the first organic material (3) and the Surrounding the structure (1) is used, whereby for activation in a first activation step for the photochemical deactivation of oxygen (9) in the structure (1) the structure (1) is illuminated with light of a first characteristic (8) and in a second activation step to initiate the phosphorescence (30) the structure (1) is illuminated with light of a second characteristic, wherein, for deactivation, oxygen (9) is introduced into the structure (1) in a deactivation step, the structure (1) being heated in the deactivation step and / or the structure (1) being irradiated with light of a third characteristic, the third being the light Characteristic Heat is introduced into the structure (1), whereby the heat converts the second organic material (4) from an oxygen-impermeable state to an oxygen-permeable state and oxygen (9) penetrates to the first organic material (3) and prevents phosphorescence. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Deaktivierungsschritt zum Einbringen von Sauerstoff (9) zugewartet wird.Procedure according to Claim 1 , wherein in the deactivation step there is a wait for the introduction of oxygen (9). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Licht der ersten Charakteristik (8) Licht mit einer ersten Intensität verwendet wird, wobei das Licht der ersten Charakteristik eine Wellenlänge von weniger als 700 nm, vorzugsweise weniger als 550 nm, besonders bevorzugt weniger als 460 nm, aufweist, wobei vorzugsweise als Licht der zweiten Charakteristik das Licht der ersten Charakteristik (8) mit einer zweiten Intensität verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein light with a first intensity is used as light of the first characteristic (8), the light of the first characteristic having a wavelength of less than 700 nm, preferably less than 550 nm, particularly preferably less than 460 nm , wherein the light of the first characteristic (8) with a second intensity is preferably used as the light of the second characteristic. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im ersten Aktivierungsschritt der Sauerstoff (9) in einem Bindungsschritt an das erste organische Material (3) gebunden wird, wobei vor dem Bindungsschritt vorzugsweise der Sauerstoff (9) in einer Triplett-Triplett-Wechselwirkung (11) mit dem dem ersten organischen Material (3) beigemischten Leuchtstoff von einem Triplett-Grundzustand des Sauerstoffs (T0) in einen angeregten Singulett-Zustand des Sauerstoffs (S1') überführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in the first activation step the oxygen (9) is bound to the first organic material (3) in a binding step, wherein before the binding step the oxygen (9) is preferably bound in a triplet-triplet interaction (11) is converted with the phosphor admixed to the first organic material (3) from a triplet ground state of oxygen (T0) to an excited singlet state of oxygen (S1 '). Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Leuchtstoff vor der Triplett-Triplett-Wechselwirkung (11) von dem Licht der ersten Charakteristik (8) von einem Singulett-Zustand des Leuchtstoffs (S0) in einen angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs (S1) und anschließend durch Interkombination (10) von dem angeregten Singulett-Zustand des Leuchtstoffs (S1) in einen angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs (T1) überführt wird, wobei vorzugsweise im zweiten Aktivierungsschritt der Leuchtstoff von einem Singulett-Zustand des Leuchtstoffs (S0) in einen angeregten Triplett-Zustand des Leuchtstoffs (T1) überführt wird.Procedure according to Claim 4 , wherein the phosphor prior to the triplet-triplet interaction (11) is transformed by the light of the first characteristic (8) from a singlet state of the phosphor (S0) to an excited singlet state of the phosphor (S1) and then by intercombination (10 ) is transferred from the excited singlet state of the phosphor (S1) to an excited triplet state of the phosphor (T1), preferably in the second activation step of the phosphor from a singlet state of the phosphor (S0) to an excited triplet state of the Luminous substance (T1) is transferred. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Licht der dritten Charakteristik IR-Licht verwendet wird.Method according to one of the Claims 1 to 5 , wherein IR light is used as the light of the third characteristic. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als erstes organisches Material (3) ein langkettiges organisches Polymer, vorzugsweise Polymethylmethacrylat, verwendet wird, wobei das erste organische Material (3) vorzugsweise den Leuchtstoff als Dotierung und/oder als Nebenkette aufweist.Method according to one of the Claims 1 to 6th , a long-chain organic polymer, preferably polymethyl methacrylate, being used as the first organic material (3), the first organic material (3) preferably having the phosphor as doping and / or as a side chain. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei als Leuchtstoff N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine verwendet wird.Method according to one of the Claims 1 to 7th , N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine being used as the phosphor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Struktur (1) im ersten Aktivierungsschritt teilweise mit einer Maske (7) abgedeckt wird und/oder die Struktur (1) im ersten Aktivierungsschritt mit dem Licht der ersten Charakteristik (8) von einem örtlich mäandrierend oder zeilenweise rasternden Lichtstrahl nur teilweise beleuchtet wird und/oder die Struktur (1) im ersten Aktivierungsschritt dadurch nur teilweise beleuchtet wird, dass die Struktur (1) mit einem Lichtstrahl mit einem Stahlprofil beleuchtet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the structure (1) in the first activation step is partially covered with a mask (7) and / or the structure (1) in the first activation step with the light of the first characteristic (8) from a locally meandering or line-by-line scanning light beam is only partially illuminated and / or the structure (1) is only partially illuminated in the first activation step in that the structure (1) is illuminated with a light beam with a steel profile. Verfahren zur Herstellung einer Struktur (1) aufweisend ein erstes organisches Material (3) und ein zweites organisches Material (4), wobei dem ersten organischen Material (3) ein Leuchtstoff beigemischt ist, wobei Sauerstoff (9) im Bereich des Leuchtstoffs vorhanden ist, und wobei das zweite organische Material (4) in normalem Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig ist und als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material (3) und der Umgebung der Struktur (1) dient, zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf ein Substrat (2) das erste organische Material (3) und das zweite organische Material (3) aufgebracht werden, wobei das erste organische Material (3) als erste Schicht zwischen dem Substrat (2) und dem zweiten organischen Material (4) als zweite Schicht angeordnet ist.A method for producing a structure (1) comprising a first organic material (3) and a second organic material (4), a phosphor being added to the first organic material (3), oxygen (9) being present in the region of the phosphor, and wherein the second organic material (4) in the normal state at room temperature is impermeable to oxygen and serves as an oxygen barrier between the first organic material (3) and the surroundings of the structure (1), for use in a method according to one of the preceding claims, wherein on a substrate (2), the first organic material (3) and the second organic material (3) are applied, the first organic material (3) as the first layer between the substrate (2) and the second organic material (4) as the second Layer is arranged. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das erste organische Material (3) mittels Rotationsbeschichtung und/oder Strichauftragsverfahren und/oder Pipettieren und/oder Druckverfahren und/oder Sprühverfahren auf das Substrat (2) aufgebracht wird und/oder das zweite organische Material (4) mittels Rotationsbeschichtung oder Strichauftragsverfahren oder Pipettieren aufgebracht wird.Procedure according to Claim 10 , the first organic material (3) being applied to the substrate (2) by means of rotation coating and / or line application processes and / or pipetting and / or printing processes and / or spraying processes and / or the second organic material (4) being applied to the substrate (2) by means of rotation coating or line application processes or Pipetting is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei als Substrat (2) ein festes Substrat oder eine Folie verwendet wird, wobei vorzugsweise ein festes Substrat mit einer selbstklebenden dem ersten organischen Material (3) abgewandten Rückseite oder eine Folie mit einer selbstklebenden dem ersten organischen Material (3) abgewandten Rückseite verwendet wird.Method according to one of the Claims 10 to 11 , wherein a solid substrate or a film is used as the substrate (2), preferably a solid substrate with a self-adhesive rear side facing away from the first organic material (3) or a sheet with a self-adhesive rear side facing away from the first organic material (3) . Struktur (1) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisend ein erstes organisches Material (3) und ein zweites organisches Material (4), wobei dem ersten organischen Material (3) ein Leuchtstoff beigemischt ist, wobei Sauerstoff (9) im Bereich des Leuchtstoffs vorhanden ist, und wobei das zweite organische Material (4) in normalem Zustand bei Raumtemperatur sauerstoffundurchlässig ist und als Sauerstoffbarriere zwischen dem ersten organischen Material (3) und der Umgebung der Struktur (1) dient, wobei das erste organische Material (3) als erste Schicht zwischen dem Substrat (2) und dem zweiten organischen Material (4) als zweite Schicht angeordnet ist.Structure (1) for use in a method according to one of the Claims 1 to 9 comprising a first organic material (3) and a second organic material (4), the first organic material (3) being admixed with a phosphor, oxygen (9) being present in the region of the phosphor, and the second organic material (4 ) is impermeable to oxygen in the normal state at room temperature and serves as an oxygen barrier between the first organic material (3) and the surroundings of the structure (1), the first organic material (3) as the first layer between the substrate (2) and the second organic Material (4) is arranged as a second layer. Struktur (1) nach Anspruch 13, wobei das erste organische Material (3) als erste Schicht mit einer Schichtdicke zwischen 200 nm und 2000 nm, vorzugsweise zwischen 500 nm und 1500 nm, insbesondere von circa 900 nm aufgetragen ist und/oder das zweite organische Material (4) als zweite Schicht mit einer Schichtdicke zwischen 500 nm und 50 µm aufgetragen ist.Structure (1) according to Claim 13 , wherein the first organic material (3) is applied as a first layer with a layer thickness between 200 nm and 2000 nm, preferably between 500 nm and 1500 nm, in particular of approximately 900 nm and / or the second organic material (4) is applied as a second layer is applied with a layer thickness between 500 nm and 50 µm. Struktur (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei das Substrat (2) aus dem zweiten organischen Material (4) hergestellt ist.Structure (1) according to one of the Claims 13 to 14th wherein the substrate (2) is made of the second organic material (4). Struktur (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das erste organische Material (3) Polymethylmethacrylat ist und/oder das zweite organische Material (4) Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere enthält und/oder dem ersten organische Material (3) N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine beigemischt ist.Structure (1) according to one of the Claims 13 to 15th , wherein the first organic material (3) is polymethyl methacrylate and / or the second organic material (4) contains ethylene-vinyl alcohol copolymers and / or the first organic material (3) N, N'-di (1-naphthyl) -N , N'-diphenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine is added.
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