WO2012020009A1 - Insbesondere tiefziehfähiges leuchtmittel - Google Patents

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WO2012020009A1
WO2012020009A1 PCT/EP2011/063661 EP2011063661W WO2012020009A1 WO 2012020009 A1 WO2012020009 A1 WO 2012020009A1 EP 2011063661 W EP2011063661 W EP 2011063661W WO 2012020009 A1 WO2012020009 A1 WO 2012020009A1
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WO
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electrode
strands
main
acrylate
electrodes
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/063661
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Klier
Marco Kupsky
Original Assignee
Tesa Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tesa Se filed Critical Tesa Se
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Classifications

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

Definitions

  • the invention relates to a luminous means having a front electrode and a back electrode made of an electrode system comprising at least two electrodes, comprising at least one flat and preferably thermoformable first electrode and at least one planar and preferably thermoformable second electrode and the use of such a luminous means in electroluminescent license plates.
  • electrodes have been used in many technical fields to either allow a current flow in a variety of materials or to build up an electric field in a variety of materials.
  • at least two electrodes are connected to a voltage source.
  • these electrodes may consist of two simple metal wires.
  • DE 10 2006 045 514 A1 discloses a transparent and supported surface electrode made of a curved or wave-shaped lattice grid on a substrate for surface bonding to a rigid pane.
  • Conventional license plates for motor vehicles are made from a sheet metal blank, which is provided with a reflective layer and is embossed to allow the corresponding individualization by means of a combination of letters and / or numbers. After embossing, the sheet blanks are subjected to a hot roll dyeing process for coloring the embossed character and / or number combinations. Optionally, a transparent protective layer is applied to the finished signs.
  • a light source must be arranged, which illuminates the shield so that the incident light rays can be reflected.
  • a license plate for a motor vehicle which as an active illumination at least in the region of the marking arranged, electrically activatable light-emitting foil arrangement provides that deposits the marking and / or the shield surface.
  • the license plate proposed in DE 200 22 563 U further develops the electroluminescent foil arrangement.
  • the electroluminescent film arrangements disclosed therein do not permit embossing of motifs or symbols, in particular letter and / or number combinations.
  • So-called electroluminescent lamps consist of a lower electrode, a luminescent layer of matrix and luminous particles, a dielectric and an upper electrode.
  • the individual layers are usually built successively screen-printed on each other.
  • Commercially available pastes are used for printing.
  • the known pastes have the disadvantage that the applied layer after printing and drying is extremely brittle and brittle and loses the bond strength at atmospheric moisture. In a deep-drawing process, as is necessary, for example, for the embossing of license plate numbers, the composite of the layers is therefore destroyed and the conventional electrodes or their conductive coatings break, resulting in non-luminous areas.
  • a deformable or embossable shield in particular a license plate for motor vehicles with an electroluminescent structure
  • the base body made of an electrically conductive material, such as aluminum, or has directly or indirectly on a further electrically conductive layer.
  • the electrically conductive base body or its electrically conductive coating thus form a first electrode of a flat capacitor.
  • a layer with an electroluminescent pigmentation is applied on the electrically conductive base body or its electrically conductive coating.
  • various pigments are suitable, for example based on doped ZnS, ZnSe, ZnS / CdS, which luminesce under the action of an AC electric field.
  • the luminescence occurs only as long as the excitation by the AC field is present.
  • the electroluminescent layer can be applied by various methods, for example, spraying, brushing or special screen printing methods. To build up the electric field, it is necessary that a preferably transparent electrically conductive layer is applied to the electroluminescent layer, which forms the second electrode of the flat capacitor. Information on the nature of the transparent electrically conductive layer are not made.
  • An embossable license plate comprising an electrically conductive plate having a coating comprising a pressure-sensitive adhesive filled with an electroluminescent filler at least partially covered by an electrically conductive transparent film, the plate and the electrically conductive transparent film being filled to produce electroluminescence Pressure-sensitive adhesive can serve as electrodes is known from WO 2010/037712 A1.
  • the elongation at break is a measure of the mechanical strength and deformability of materials. This material characteristic value indicates the permanent percentage change in length of a specimen (relative to its initial length) that it has at break due to mechanical overloading.
  • the tensile strength describes the resistance of a body against tensile forces (also tensile strength). The lower the effort, the better the material is suitable for deformability. This term is also used to define the maximum tensile stress as the force per unit of cross-sectional area (measured in Newton per square centimeter or Newton per square millimeter) that a body can withstand until fractured.
  • the tensile strength is the maximum weight load during the tensile test, based on the carrier cross-section. This may be the wire cross-sectional area in the initial state.
  • the tensile strength is related to a body of a material having a cross section of 1 mm 2 .
  • DIN EN 6892-1 is referred to in its entirety and made the content of this document.
  • Tensile strength or maximum force are according to DIN EN ISO 6892-1 according to point 3.9 and point 3.10.1.
  • the measurement is carried out according to DIN EN ISO 6892-1 point 6.2-c (wire rod profiles smaller ⁇ 4 mm), method A (test speed based on the expansion rate control according to point 10.3).
  • the test methods are carried out at room temperature.
  • DIN EN ISO 6892-1 for metallic materials replaces the previously valid DIN EN 10002-1.
  • the tensile strength is not only influenced by the material, but can also be influenced by its pretreatment and its shape. Thus, the greatest tensile strengths are achieved with engineering materials that have been carefully heat treated and are in the form of fine wires.
  • An example of this is steel alloys, especially in the form of fine wires.
  • a tensile strength around 370 N / mm 2 for steel (St 37) is known, and generally for wires tensile strengths between 100 and 2060 N / mm 2 (Newton per square millimeter) are possible, preferably for stainless steels from 1373 to 2060 N. / mm 2 .
  • DIN EN 6892-1 To determine the tensile strengths, in addition to DIN EN 6892-1, as explained above, the old DIN EN 1002, which was partially replaced by DIN EN 6892-1, and in addition to DIN EN ISO 527-1 / -2 / -3 for Plastics, partial replacement for DIN 53455/7, to DIN EN ISO 1924-2, DIN EN ISO 13934-1, DIN EN ISO 13934-2 (maximum tensile strength and maximum tensile yield strength of textile fabrics), DIN EN ISO 7500, DIN 29073-3 ( Maximum tensile strength and elongation of nonwovens) and ISO 5081 (maximum tensile strength and maximum tensile strength of textile fabrics).
  • DIN EN 6892-1 concerns the test method for metal wires.
  • the tensile elastic modulus (modulus of elasticity, tensile modulus, coefficient of elasticity, Young's modulus) is a material characteristic value by means of which the relationship between stress and strain is described during the deformation of a material with linear elastic behavior.
  • the tensile elastic modulus in the present case is understood to mean the initial tensile elastic modulus at the onset of the tensile load.
  • the amount of elastic modulus is greater, the more resistance a material opposes to its deformation.
  • the stiffness of a concrete body made of this material also depends on the processing and on the geometry of the body.
  • Elongation at break and tensile elastic modulus and tensile strength for plastics are determined according to DIN EN ISO 527-3 at room temperature with a defined test specimen (type 5) for a strain rate of 300 mm / min.
  • the disclosure content of DIN EN ISO 527-3 is referred to in its entirety and made part of the content of this document.
  • DIN ISO 527-1 describes methods for determining the tensile properties of plastics and plastic composites. In order to determine the properties of the electrically conductive materials according to the invention, DIN EN ISO 6892-1 is therefore used for metallic materials and DIN EN ISO 527-3 for plastics.
  • the object of the invention is to provide a transparent, planar light source available, which has a high reliability and can be deep-drawn, in particular, without the risk that the lamp fails completely by the deep drawing process.
  • This object is achieved by a light source, as laid down in the main claim.
  • Advantageous embodiments of the luminous means are the subject of dependent claims.
  • the invention comprises a license plate, which is manufactured using the light bulb.
  • the invention relates to a luminous means having a front electrode and a back electrode of an electrode system comprising at least two electrodes, comprising at least one flat and preferably thermoformable first electrode and at least one planar and preferably thermoformable second electrode, wherein the first electrode has a first main strand and the second Electrode having a second main strand, depart from the first main strand and the second main strand in each case a plurality of secondary strands, wherein the main strands and the secondary strands consist of an electrically conductive material.
  • At least some of the secondary branches of the first main line and at least some of the secondary lines of the second main line are each arranged such that they are located between two secondary lines of the other main line. Between the front electrode and back electrode, an electrically excitable luminescent layer is present.
  • a specific sequence of layers is provided in the luminous means according to the invention.
  • a layer sequence is in particular a spatial arrangement of individual layers which are arranged perpendicular to their main extension one above the other (stacked). These can each be in direct contact with each other without further layers between them. Alternatively, they can also be separated by further layers, in particular insulating or protective layers.
  • a sheet-like extension of a system of uniform functionality is referred to as a layer whose dimensions are significantly smaller in one spatial direction than in the other two spatial directions which define the principal extent.
  • Such a layer may be formed compact or perforated and consist of a single material or of different materials, such as the luminescent layer, the latter may in particular be the case if they contribute to the uniform functionality of this layer.
  • a layer can have one over its entire Surface extent constant thickness or different thicknesses.
  • a layer may also have more than one functionality.
  • the two main strands of the first and the second electrode are formed jet-shaped and aligned parallel to each other.
  • the main strands can assume any desired shape of any curve, for example a regular shape can be present, such as jet-shaped, semicircular (see FIG. 2), sinusoidal, but any irregular curve can also be adjusted by the main strands.
  • a regular shape such as jet-shaped, semicircular (see FIG. 2), sinusoidal, but any irregular curve can also be adjusted by the main strands.
  • the main strands can be present in a very specific shape, in order to achieve the optimum result of a luminaire equipped with them. This can be the case, for example, for the optimal illumination of a license plate.
  • the secondary strands of the two main strands of the first and the second electrode are formed jet-shaped and are substantially each at right angles from the main strands.
  • the angle at which the secondary strands depart from the main strands may also assume other values, for example 30 °, 45 ° or 60 °, preferably the angle is the same for both main strands.
  • the secondary strands can also have any desired curve shape.
  • the secondary strands are aligned parallel to one another, ie each secondary strand always has the same distance from the adjacent secondary strands over the entire length of the respective secondary strand.
  • main strands and secondary strands are arranged in a (mathematical) plane.
  • the first and second electrodes are in the form of a comb with parallel tines, the tines of the first electrode engaging in the spaces between the tines of the second electrode and vice versa.
  • each of the main strand is formed with its side strands in the form of a comb-like electrode and the two comb electrodes are arranged such that the tines of a comb electrode between the tines of the other comb electrode, without the two comb electrodes touch.
  • the main strands and secondary strands consist of bars with a width of 0.05 to 3.0 mm, preferably 1.5 mm and with a height of 20 nm to 100 ⁇ , preferably up to 50 ⁇ exist.
  • the essential property of the main and secondary strands is to be electrically conductive.
  • the specified values for the width and height are preferred guide values. In individual cases, these values can also be exceeded, provided that the remaining conductivity is sufficient for the desired application.
  • the distance between the webs, measured as the distance from web edge to web edge, is preferably 25 to 300 ⁇ m, more preferably 50 to 200 ⁇ m, particularly preferably 75 to 150 ⁇ m.
  • the first electrode or the second electrode, particularly preferably both electrodes are deep-drawable.
  • the electrodes consist of an electrically conductive material, in particular metal-containing material, which at room temperature (20 ° C.) has an elongation at break (or synonymously elongation at break) between 1 and 70%. , especially according to DIN EN ISO 6892-1, point 3.4.2, and a tensile strength of between 5 and 2500 N / mm 2 , in particular according to DIN EN 6891-1.
  • the stated tensile strengths of the electrically conductive materials are determined according to DIN ISO 6892-1, the tensile strength corresponding to the maximum force according to DIN EN ISO 6892-1 point 3.9 and point 3.10.1 , The measurement is carried out according to the procedure in item 6.2-c (wire rod profiles smaller ⁇ 4mm), method A (test speed based on the expansion rate control according to item 10.3).
  • DIN EN ISO 6892-1 as well as all other DINs mentioned is referred to in their entirety and their contents are included in the content of this document.
  • the elongation at break or synonymously the elongation at break of the material should be as high as possible in order to enable harmless deformability of the electrodes during the embossing process, ie to exclude a ductile or even brittle fracture.
  • the elongation at break of the material is between 3 to 70%, in particular between 10 to 70%, particularly preferably between 12 to 70%, or even better between 18 to 70% and / or if there is a tensile strength between 5 and 2100 N / mm 2 , in particular between 12 to 2100 N / mm 2 , more preferably between 50 to 2100 N / mm 2 , particularly preferably between 40 to 2000 N / mm 2 . Also materials with tensile strengths between 45 to 560 N / mm 2 are particularly preferred. Typical preferred materials preferably have values between 40 MPa and 1300 MPa (70 N / mm 2 to 2000 N / mm 2 ).
  • preferred materials such as aluminum-containing alloys or steels may have tensile strengths of 16 to 600 N / mm 2 at an elongation at break of 16 to 50%. Copper is also preferred and, depending on the processing, may have a tensile strength of 200 to 400 N / mm 2 at the mentioned elongations at break.
  • the materials mentioned include a number of metals and their alloys.
  • Suitable materials include, for example, aluminum or alloys of aluminum containing magnesium.
  • Preferred aluminum-containing alloys have tensile strengths of 60 to 400 N / mm 2 at an elongation at break of 20 to 40%, depending on the composition.
  • Other suitable alloys may include alloying additives that affect strength, In addition to magnesium, these include zinc, silicon or manganese. The expert knows that the processing of metals or alloys also influences their material properties.
  • materials are preferred whose elongation at break in the range between 10 to 70% and / or their tensile strength between 50 to 2100 N / mm 2 or in the range between 12 to 1000 N / mm 2 , particularly preferably the elongation at break in the range between 15 to 55% and / or the tensile strength between 12 to 1000 N / mm 2 .
  • the elongation at break and the tensile modulus of elasticity of the electrodes at an elongation rate of 300 mm / min and a temperature of 23 ° C have an elongation at break of more than 20%, in particular more than 50% or even more than 100%, and also has a tensile elastic modulus of less than 1000 MPa or even at most 100 MPa.
  • the double comb electrode according to the invention - according to the preferred variant - is highly deformable and is thus also thermoformable or embossable, without reducing their functionality. Due to the tensile strength, the material is sufficiently yielding.
  • the choice of material from which the electrodes of the double comb electrode can be made is large. It is preferred
  • Metal preferably silver, copper and / or aluminum and / or
  • Electrically conductive polymer (intrinsically conductive polymer and / or extrinsically conductive polymer)
  • Suitable materials are generally all conductive metals and their alloys, such as aluminum, copper, iron, silver, gold, zinc, tungsten, chromium, lead, titanium, nickel, platinum and gadolinium.
  • a preferred alloy is in addition to iron, copper and / or aluminum-containing alloys and nitinol.
  • Particularly advantageous are electrodes made of metals or alloys which have a high ductility. Steel can deform plastically up to 25% before it breaks. For gold, the ductility is many times greater. The advantage of ductile materials is that they provide good cold ductility, which translates into excellent bending and deep-drawability. Furthermore, many metals have high reflectivity, which has a positive effect on the luminous efficacy of the lamp containing the electrode, since the material absorbs only a small portion of the light.
  • Materials that do not have high reflectivity are therefore preferably provided with highly regular and / or diffuse (retro) reflective coatings, for example with nanoparticles.
  • metal electrodes are produced, stored and processed without a carrier, in particular they can be processed from roll to roll.
  • Electrically conductive polymers are on the one hand polymers that are in the native solid state, that is, as obtained in the polymerization of suitable monomers, electrical insulators by targeted measures (usually by adding electrically conductive substances such as graphite powder, carbon powder, metal powder) but can be converted into electrical conductors.
  • electrically conductive substances such as graphite powder, carbon powder, metal powder
  • Extrinsically conductive polymers [filled (electrically conductive) polymers] can be described as follows: The classical way of imparting electrical conductivity to polymers is the admixture of conductive fillers, for example metal powders or carbon blacks, which leads to the so-called filled electrically conductive polymers exist as polymer compounds. This method is widely variable in terms of polymers and fillers but provides only electrically conductive polymers of generally relatively low conductivity. These depend strongly on the type and concentration of the fillers used. The charge transport in the filled electrically conductive polymers takes place via a continuous network formed by the fillers in the polymer. Such polymers, for example, prevent electrostatic charging or electromagnetic interference. Examples of this are soot-filled (Polycarbonate) films for thermal printing machines of typewriters or carbon black (polyurethane) foils for the heating of beds and floors.
  • soot-filled (Polycarbonate) films for thermal printing machines of typewriters or carbon black (polyurethane) foils for the heating of beds and floors.
  • intrinsic electrically conductive polymers with quasi-built electrical conductivity They are prepared by a modification, by so-called doping, of suitable, in the undoped state, at best semiconducting polymers via oxidation (“p-doping") or reduction reactions (“n-doping”).
  • Suitable polymers for doping are especially those with an extended ⁇ electron system, for example polyacetylene in the cis and trans form, or those with a sequence of (hetero) aromatic rings in the main chain, such as poly (p-phenylene), polythiophenes or polypyrrole
  • the electrically conductive polymer can be produced for example by a conductive coating.
  • Polyaniline, 1,3-diethylene dioxide derivatives of imidazoline or EOlml-2,2, optionally with at least one electrically conductive filler may be used as the electrically conductive polymer composition, it being possible for the filler to be selected from the group of metal particles comprising silver, gold , Platinum or aluminum and their alloys or graphite, carbon nanoparticles, carbon nanotubes, carbon black, carbon black, fullerenes, fullerene derivatives and acetylene black.
  • electrically conductive fillers which are compatible with the respective polymer composition can be used as electrically conductive fillers.
  • fillers are used which are selected from the group comprising graphite and carbon black, in particular Leitruß (for example, Printex® XE Degussa), and any combinations thereof.
  • carbon-based fillers may also be used, in particular those which are nanoscale, ie have an extension of not more than 500 nm, preferably less than 200 nm or even less than 50 nm, in at least one spatial dimension
  • carbon nanoparticles such as carbon nanotubes (for example, carbon nanotubes from Ahwahnee or carbon nanotube masterbatches from Hyperion Catalysis), carbon nanofibers, fullerenes and the like.
  • the filler is used in such an amount that the proportion of the filler in the respective polymer mass is large enough to ensure a sufficiently low resistance of the polymer composition, in particular, the percolation limit must be exceeded so that the conductive fillers form a network by mutual contact can form mutual contact.
  • the fillers can be used surface-modified.
  • the properties of the polymer composition can be specifically influenced, for example in order to improve the dispersibility of carbon nanotubes or carbon black in the polymer composition.
  • the conductivity of the polymer masses depends inter alia on the degree of filling of the electrically conductive filler, that is to say its mass fraction in the polymer composition. By increasing the degree of filling, higher conductivities can be achieved.
  • the electrical conductivity of a polymer composition is also dependent on its base polymer.
  • the degree of filling is advantageously between 1 and 90 wt .-%, in particular between 1 to 60 wt .-% with respect to the total composition. Very preferably between 20 and 50 wt .-% of filler are used.
  • the electrically conductive fillers may be admixed with the monomers of the polymer composition prior to the polymerization and / or during the polymerization and / or mixed with the polymers only after the polymerization has ended.
  • the electroconductive filler after polymerization is added to a melt of a base polymer of the polymer composition.
  • soot-containing semi-crystalline thermoplastics such as polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene or polytetrafluoroethylene are commonly used in the prior art.
  • soot-containing semi-crystalline thermoplastics such as polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene or polytetrafluoroethylene are commonly used in the prior art.
  • the prior art is described in detail in DE 29 48 350 A1, US Pat. No. 7,592,389 B2, EP 0 673 042 B1 and EP 0 324 842 A1.
  • the electrically conductive polymer composition preferably also meets the elongation at break and / or tensile strength requirements of the electrically conductive materials according to the invention, that is to say they are preferably in the same range of the values mentioned.
  • the electrically conductive polymers also cover at least the Range of elongation at break of said metallic materials, that is, the polymers are at least as elastic as the metallic electrically conductive materials.
  • the electrodes of the double-comb electrode may be made of an electrically conductive printable ink, lacquer or printing ink, preferably a printing ink or ink containing silver or aluminum. Also preferred is carbon ink or a printing ink containing carbon nanotubes.
  • Printable electrically conductive silver or aluminum containing pastes may also have a high solids content of this filler of up to 80% by weight of the total composition. These pastes can be binder-containing and dried or baked at elevated temperatures.
  • the front electrode has a transmission of 5 to 92% in the UV / Vis spectral region, in particular from 20 to 90%, preferably from 40 to 85%, preferably from 50 to 85%, particularly preferably from 50 up to 80% or even from 70 to 75%.
  • Alternative useful ranges may range from 5 to 80% in the UV / Vis spectral region, in particular from 10 to 60%, more preferably from 15 to 55%, preferably from 30 to 55%, preferably from 20 to 55%, most preferably from 25 to 55%.
  • High transmission values increase the luminance of electroluminescent lamps with these electrodes.
  • the electrodes in the double comb electrode at the same time have a sheet resistance of less than 300 ⁇ , for example between 0.001 to 300 ⁇ , better between 0.0005 to 300 ⁇ , preferably between 0.0001 ⁇ to 300 ⁇ .
  • the sheet resistance is less than 100 ⁇ , more preferably less than 50 ⁇ , more preferably a sheet resistance of less than 1, 0 ⁇ , especially less than 0.2 ⁇ , more preferably less than 0.01 ⁇ , and especially in the range of up to 0.0005 ⁇ , preferably up to 0.001 ⁇ .
  • all values of surface resistance between 300 ⁇ and greater than 0 ⁇ should be considered as revealed.
  • sheet resistance values are preferably valid for both electrodes based on metallic and / or on polymeric materials.
  • the resistance of the electrodes is at least one direction below 15 ⁇ , better below 10 to 15 ⁇ .
  • the illuminant according to the invention consists of a front electrode and a back electrode, wherein an electrically excitable luminous layer is present between the front electrode and the back electrode.
  • the luminescent layer consists of a matrix and luminescent particles which luminesce under the action of an AC electric field, and optionally at least one dielectric layer.
  • electroluminescent luminous particles are generally chemical substances which are suitable for emitting light with a wavelength of 400 to 800 nm in an alternating electric field.
  • pigments which emit in the UV range (between 10 to 400 nm or in the IR range (between 760 nm to 0.5 mm).
  • the luminescent particles in the matrix are ZnS, CdS, Zn x Cdi. x S, prepared from compounds of the II and VI group of the periodic table, which are usually doped with Cu, Mn, or Ag, or activated, and / or phosphorus-containing luminous particles proven or even those containing a mixture of at least one of these compounds.
  • the mass fraction of the luminous means in the matrix can be selected as desired and is in the luminous layer of the invention usually between 1 wt .-% and 90 wt .-%, preferably between 40 wt .-% and 75 wt .-%, in particular between 55 wt .-% and 65 wt .-%.
  • Electric field-excited electroluminescence distinguishes between different forms of application. Thus, there is the thin-film electroluminescence, the equidistant thick-film powder electroluminescence and the alternating-field thick-film powder electroluminescence.
  • Starting materials for the production of the luminescent particles are the abovementioned zinc sulfides or zinc selenides, which are reacted with activators of, for example, copper or manganese and so-called co-activators, such as Chlorine or iodine, can be added to increase the efficiency.
  • activators of, for example, copper or manganese and so-called co-activators, such as Chlorine or iodine can be added to increase the efficiency.
  • the particles of these compounds or of phosphorus can usually be provided with a protective layer, for example with an inert metal oxide such as aluminum oxide or glass. This protective layer can protect against a rapid drop in luminance in the system as it is caused by moisture.
  • Particularly preferred polymers for preparing the matrix or as a matrix have a relative permittivity of more than 4.5. It has been found that in the case of a pressure-sensitively adhesive polymer having such a high relative permittivity (permittivity number, relative dielectric constant, formula symbol: ⁇ ⁇ ), the luminance of a matrix produced with this polymer with luminous particles as the luminescent layer is very high for the same layer thickness of the luminescent layer. Furthermore, it is particularly advantageous if the matrix as a whole has a relative permittivity of less than 25. In this way, the dielectric losses (imaginary part of the permittivity) can be kept low in the electroluminescence, so that a particularly favorable compromise between the highest possible luminance on the one hand and the lowest possible power loss on the other hand is obtained.
  • the polymers disclosed in WO 2007/107591 A1 and DE 10 2008 062 129 A1 are particularly suitable for producing a luminescent layer as a matrix and for producing the matrix.
  • WO 2007/107591 A1 is also incorporated by reference, in particular to the disclosure of the PSAs and their preparation on pages 3, line 4 to page 13, line 10, to use them according to the invention as a matrix of the luminescent layer.
  • DE 10 2006 013 834 A1 also discloses, for example, a pressure-sensitive adhesive which is used as a matrix for the luminous particles (electroluminescent luminous means).
  • the pressure-sensitive adhesives disclosed there can be based on poly (meth) acrylates, silicones, polysiloxanes, synthetic rubbers, polyurethanes and block copolymer-based adhesive systems are used according to the invention as a matrix for the luminescent particles of the luminescent layer. Accordingly, the content of DE 10 2006 013 834 A1 is completely referenced and made the subject of this disclosure.
  • this document names mixtures containing from 70% to 100% by weight of the monomer mixture one or more (meth) acrylic esters esterified with alkyl alcohols having from 1 to 30 carbon atoms, and moreover optionally at most 30 wt .-% of one or more olefinically unsaturated monomers having functional groups.
  • a luminescent particle matrix which in turn preferably comprises a polymer of a monomer mixture, relative to the monomer mixture
  • (B) 0, 1 to 30 wt .-%, preferably 0.5 to 10 wt .-% of one or more olefinically unsaturated monomers having functional groups, especially with functional groups which can undergo crosslinking, such as acrylic acid, methacrylic acid, hydroxyethyl acrylate , Glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate or copolymerizable photoinitiators,
  • the matrix may comprise one or more components c) which are copolymerized together with the other components.
  • the comonomers of component (c) may constitute up to 40% by weight of the monomer mixture.
  • the proportions of the corresponding components a, b, and c are selected such that the copolymer has a glass transition temperature (T G ) ⁇ 15 ° C.
  • the monomers are preferably selected such that the resulting polymers can be used as PSAs at room temperature, in particular such that the resulting polymers have pressure-sensitive adhesive properties according to the Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology by Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989, page
  • the glass transition temperature of the polymers on which the PSAs are based is advantageously below 15 ° C. in terms of a dynamic glass transition temperature for amorphous systems and is understood as the melting temperature for semicrystalline systems which are determined by dynamic mechanical analysis (DMA) at low frequencies (10 rad / s) can be determined.
  • DMA dynamic mechanical analysis
  • the control of the desired glass transition temperature can be achieved by applying the equation
  • n represents the number of runs via the monomers used
  • w n the mass fraction of the respective monomer n (% by weight)
  • T G, n the respective glass transition temperature of the homopolymer from the respective monomers n in K.
  • the monomers of component (a) are, in particular, plasticizing and / or nonpolar monomers. Their composition in the monomer mixture is chosen so that the resulting polymers can be used at room temperature or higher temperatures as pressure-sensitive adhesives, in other words in such a way that the resulting polymers have tack-adhesive properties.
  • n-butyl acrylate n-butyl methacrylate, n-pentyl acrylate, n-pentyl methacrylate, n-amyl acrylate, n-hexyl acrylate, hexyl methacrylate, n-heptyl acrylate, n-octyl acrylate, n-octyl meth acrylate, n-nonyl acrylate, isobutyl acrylate, isooctyl acrylate, isooctyl methacrylate, and their branched isomers such as 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate.
  • the monomers of component (b) are in particular olefinically unsaturated monomers (b) having functional groups, in particular having functional groups capable of undergoing crosslinking.
  • the crosslinking can be carried out by reaction of the functional groups with themselves, other functional groups or after addition of a suitable crosslinking agent.
  • monomers (b) it is preferred to use monomers having the following functional groups: hydroxyl, carboxy, epoxy, acid amide, isocyanato or amino groups. Especially preferred are monomers with carboxylic acid, sulfonic acid, or phosphonic acid groups.
  • the component (b) are acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, aconitic acid, dimethylacrylic acid, ⁇ -acryloyloxypropionic acid, trichloroacrylic acid, vinylacetic acid, vinylphosphonic acid, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, allyl alcohol, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 6-hydroxyhexyl methacrylate, N-methylolmethacrylamide, N- (buthoxymethyl) methacrylamide, N-methylolacrylamide, N- (ethoxymethyl) acrylamide, but this list is not exhaustive.
  • Preferred monomers (b) may also contain functional groups which promote subsequent radiant-chemical crosslinking (eg electron beams, UV) or via peroxides.
  • Suitable copolymerizable photoinitiators are, for example, benzoin acrylate and acrylate-functionalized benzophenone derivatives.
  • Monomers which promote crosslinking by electron irradiation or peroxides are, for example, tetrahydrofurfuryl acrylate, N-tert. Butylacrylamide, allyl acrylate this list is not exhaustive.
  • component (c) all vinylic-functionalized compounds which are copolymerisable with component (a) and / or component (b) can be used, and can also serve for adjusting the properties of the resulting PSA.
  • Preferred monomers (c) are, but are not exhaustive, for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, tert-butyl acrylate, phenyl acrylate, phenyl methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, t-butyl phenyl acrylate, t-butyl, Butylaphenyl methacrylate, dodecyl methacrylate, isodecyl acrylate, lauryl acrylate, n-undecyl acrylate, stearyl acrylate, tridecyl acrylate, behenyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, cyclopentyl methacrylate, phenoxyethyl acrylate, phenoxye
  • the average molecular weights M w of the luminescent matrix comprising polyacrylate PSAs are very preferably in the range from 20,000 to 3,000,000 g / mol; or alternatively for a matrix as hot melt pressure sensitive adhesive, preferably in a range of 100,000 to 500,000 g / mol.
  • the data of the average molecular weight M w and the polydispersity PD in this document refer to the determination by gel permeation chromatography. The determination is carried out on 100 ⁇ clear filtered sample (sample concentration 4 g / l). The eluent used is tetrahydrofuran with 0.1% by volume of trifluoroacetic acid. The measurement takes place at 25 ° C. As precolumn a column type PSS-SDV, 5 ⁇ , 10 3 A, ID 8.0 mm x 50 mm is used.
  • the columns of the type PSS-SDV, 5 ⁇ , 10 3 ⁇ and 10 5 ⁇ and 10 6 ⁇ are used each with ID 8.0 mm x 300 mm (columns from Polymer Standards Service, detection by means of differential refractometer Shodex RI71) , The flow rate is 1, 0 ml per minute.
  • the calibration is performed against PMMA standards (polymethyl methacrylate calibration)]
  • polyacrylates which have a narrow molecular weight distribution (polydispersity ⁇ 4). These compounds become particularly shear-resistant at a relatively low molecular weight after crosslinking. Narrowly distributed polyacrylates can be prepared by anionic polymerization or by controlled radical polymerization, the latter being particularly well suited. Examples are described in US Pat. No. 6,765,078 B2 and DE 100 36 901 A1 or US 2004/092685 A1.
  • ATRP Atom Transfer Radical Polymerization
  • monofunctional or difunctional secondary or tertiary halides as initiator and to abstraction of the halide (s) Cu, Ni, Fe , Pd, Pt, Ru, Os, Rh, Co, Ir, Ag or Au complexes (EP 0 824 11 1 A1, EP 0 826 698 A1, EP 0 824 110 A1, EP 0 841 346 A1; EP 0 850 957 A1).
  • the different possibilities of ATRP are further described in US Pat. Nos. 5,945,491, 5,854,364 and 5,789,487.
  • the matrix is based on a silicone base, in particular a pressure-sensitive adhesive which is chemically or physically crosslinked.
  • a radical crosslinking the time-dependent aging of the silicone PSA, reflected by increasing cohesion and reduced adhesion, can be significantly reduced.
  • Radical crosslinking can advantageously be carried out chemically by the use of peroxy or azo initiators, BPO derivatives (benzoyl peroxide derivatives) and / or by the use of electron beams.
  • the silicone PSA very advantageously has a high adhesion to nonpolar substrates and silicone rubbers and / or foams as well as to siliconized and / or silicone-containing substrates.
  • the crosslinking of the silicone pressure-sensitive adhesive layer is effected by means of electron irradiation (electron beam curing, ESH).
  • condensation-crosslinking systems comprising silicate resins and polydimethyl or polydiphenylsiloxanes can advantageously be used as silicone PSAs, and also advantageously addition-crosslinking systems comprising silicate resins, polydimethyl- or polydiphenylsiloxanes and crosslinkers (crosslinker substances, in particular functionalized hydrosilanes).
  • silicone adhesive adhesives which can be employed with excellent effect according to the invention as a matrix are, without wishing to limit the subject matter of the invention by listing:
  • condensation curing systems DC 280, DC 282, Q2-7735, DC 7358, Q2-7406 from Dow Corning, PSA 750, PSA 518, PSA 910 from GE Bayer Silikones, KRT 001, KRT 002, KRT 003 from ShinEtsu, PSA 45559 from Wacker Silikones and PSA 400 from Rhodia; addition-curing systems: DC 7657, DC 2013 from Dow Corning, PSA 6574 from GE Bayer Silikones and KR 3700, KR 3701 from ShinEtsu.
  • the matrix comprises a self-sticky polymer or a polymer mixture of a monomer mixture which comprises (meth) acrylic acid derivatives, each of which has at least one functional group the amount comprising cyano groups and nitro groups.
  • the (meth) acrylic acid derivatives having at least one cyano group and / or nitro group are present in the self-adhesive polymer to a mass fraction of not more than 90% by weight, since the resulting polymers are no longer sufficiently self-adhesive at a higher mass fraction to serve as a base polymer of a self-adhesive.
  • the polymers are still outstandingly pressure-sensitively adhesive, up to a content of about 80% by weight, and are still very good hotmelt tacky and have a content of between 80% by weight and a content of such monomers of about 70% by weight. and 90% by weight are just hot melt-sticky.
  • self-adhesive polymers having excellent suitability as a base polymer of a self-adhesive composition which simultaneously has an excellent luminance in the lamp assembly are obtained, in particular, if the mass fraction of the (meth) acrylic acid derivatives having at least one cyano group and / or nitro group is between 50 wt. -% and 60 wt .-% is.
  • the polymers may be of any desired form, for example as block copolymers or random polymers.
  • the polymer used as matrix contains monomers selected from the group comprising unsubstituted or substituted cyanomethyl acrylate, cyanoethyl acrylate, cyanomethyl methacrylate, cyanoethyl methacrylate, (meth) acrylic acid derivatives with 0- (per) cyanoethylated saccharides and / or saccharide acrylates.
  • monomers selected from the group comprising unsubstituted or substituted cyanomethyl acrylate, cyanoethyl acrylate, cyanomethyl methacrylate, cyanoethyl methacrylate, (meth) acrylic acid derivatives with 0- (per) cyanoethylated saccharides and / or saccharide acrylates.
  • self-adhesive polymers are obtained which have a significantly higher long-term stability than conventional self-adhesive polymers.
  • the relative permittivity of the matrix or the polymer, the PSA or the silicone used to prepare the matrix is greater than 4.5.
  • R 1 is selected from the group comprising H and CH 3
  • R 2 is selected from the group comprising substituted and unsubstituted alkyl chains having 1 to 20 carbon atoms.
  • (meth) acrylic acid derivatives having at least one nitro group may in principle be used as all customary and suitable compounds for preparing the matrix.
  • (meth) acrylic acid derivatives having at least one cyano group may in principle be selected from all customary and suitable compounds.
  • monomers which have cyano groups a particularly polar polymer is obtained which, however, is neither moisture-sensitive or water-soluble nor hygroscopic and exhibits at most a low water absorption.
  • R a is H in acrylic acid or an acrylic acid derivative and in methacrylic acid or a methacrylic acid is CH 3
  • cyanoalkyl (meth) acrylates it is also possible to use other cyano-functionalized (meth) acrylic acid derivatives, for example those in which the above R b contains a 0- (per) cyanoethylated sugar unit (ie a saccharide in which a Hydroxy group, a plurality of hydroxyl groups or all hydroxy groups are present or present as cyanoethanol ethers), for Example O-percyanoethylated 2- (glycosyloxy) ethyl acrylate or corresponding di-, oligo- and polysaccharides.
  • a 0- (per) cyanoethylated sugar unit ie a saccharide in which a Hydroxy group, a plurality of hydroxyl groups or all hydroxy groups are present or present as cyanoethanol ethers
  • acrylate-based polymers In addition to such (meth) acrylate-based polymers, however, it is also possible in principle to use all other polymers for the matrix of the luminescent layer which are customarily used for self-adhesive compositions.
  • self-adhesive compositions based on polysiloxane, polyester-based, synthetic rubber-based and / or polyurethane-based are mentioned by way of example, without being unnecessarily limited by this information.
  • Suitable pressure-sensitive adhesive polymers are also those based on block copolymers, for example acrylate block copolymers or styrene block copolymers. Such adhesives are well known in the prior art, wherein also in these the relative permittivity can be selectively increased by the use of functionalized monomers with cyano, halogen or nitro groups.
  • Acrylate-based polymers which are obtainable, for example, by free-radical polymerization and which contain at least one acrylic monomer of the general formula CH 2 CC (R 1 ) (COOR 2 ) where R 1 is H or a CH 3 radical and R 3 are particularly suitable 2 is H or is selected from the group of saturated, unbranched or branched, substituted or unsubstituted C 1 -C 2 -alkyl radicals.
  • methyl acrylate methyl methacrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, n-pentyl acrylate, n-hexyl acrylate, n-heptyl acrylate, n-octyl acrylate, n-octyl methacrylate, n-nonyl acrylate, lauryl acrylate , Stearyl acrylate, behenyl acrylate and their branched isomers, for example isobutyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isooctyl acrylate or isooctyl methacrylate.
  • cycloalkyl radicals may also be substituted, for example by C 1 - to C 6 -alkyl groups. Specific examples are cyclohexyl methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate and 3,5-dimethyl adamantyl acrylate.
  • acrylic monomers and / or comonomers are used which have one or more substituents, in particular polar substituents, for example carboxyl, sulfonic acid, phosphonic acid, hydroxyl, lactam, lactone, N-substituted amide, N, substituted amine, carbamate, epoxy, thiol, alkoxy and ether groups.
  • substituents for example carboxyl, sulfonic acid, phosphonic acid, hydroxyl, lactam, lactone, N-substituted amide, N, substituted amine, carbamate, epoxy, thiol, alkoxy and ether groups.
  • polymers which are prepared from a monomer mixture having in addition to the acrylic monomer olefinically unsaturated monomers having functional groups as comonomers.
  • These may be selected, for example, from the group comprising vinyl compounds having functional groups (for example vinyl esters, vinyl ethers, vinyl halides, vinylidene halides, vinyl compounds having aromatic rings and heterocycles in the alpha position), maleic anhydride, styrene, styrene compounds, vinyl acetate, acrylamides and double bond-functionalized Photoinitiators, without limiting themselves by this list.
  • suitable monomers as functional comonomers are moderately basic comonomers such as single or double N-alkyl-substituted amides, in particular acrylamides.
  • acrylamides include ⁇ , ⁇ -dimethylacrylamide, N, N- Dimethylmethacrylamide, N-tert-butylacrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinyllactam, dimethylaminoethylacrylate, dimethylaminoethylmethacrylate, diethylaminoethylacrylate, diethylaminoethylmethacrylate, N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, N- (butoxymethyl) methacrylamide, N- (ethoxymethyl) acrylamide and N-isopropylacrylamide, although this list is not exhaustive.
  • Such comonomers are (in a non-exhaustive list) hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, allyl alcohol, maleic anhydride, itaconic anhydride, itaconic acid, glyceridyl methacrylate, phenoxyethyl acrylate, phenoxyethyl methacrylate, 2-butoxyethyl acrylate, 2-butoxyethyl methacrylate,
  • the comonomers used are vinyl compounds, in particular vinyl esters, vinyl ethers, vinyl halides, vinylidene halides and vinyl compounds with aromatic rings and heterocycles in the alpha position, non-limiting examples being vinyl acetate, vinylformamide, 4-vinylpyridine, ethylvinyl ether, vinyl chloride, vinylidene chloride, styrene , N-vinylphthalimide, methylstyrene, 3,4-dimethoxystyrene, 4-vinylbenzoic acid and acrylonitrile.
  • the at least one comonomer can particularly advantageously be a photoinitiator having a copolymerizable double bond, in particular selected from the group comprising Norrish I photoinitiators, Norrish II photoinitiators, benzoin acrylates or acrylated benzophenones.
  • EL pastes known from the prior art can be used as a luminescent layer as an alternative to the pressure-sensitive adhesives.
  • the luminescent layer is to be supplemented by a further dielectric layer.
  • the front electrode is preferably made of a plastic film coated with ITO (Indium Tin Oxide) or Baytron.
  • Baytron® is a polymer composition of the company Bayer.
  • a Baytron FE solution is based on a solution of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrene sulfonates) in a mixture of water and ethanol.
  • the person skilled in the art is familiar with the fact that the double-comb electrode according to the invention generally also has electrical connections, that is to say a contact arrangement or contacting electrodes, for electrical connection to an AC voltage source.
  • the illuminant according to the invention can be used particularly advantageously in conjunction with a motor vehicle license plate.
  • a self-illuminating license plate which on external lighting means, as they are still common practice, can do without.
  • a (retro-) reflective, optically continuous front coating, and / or the rear side of the lighting means are self-adhesive on the front electrode, for example by lamination and / or coating of an adhesive coating.
  • the (retro-) reflective front can be realized by laminating a reflection film, better retroreflective film, in particular a transparent reflection film.
  • a reflection film better retroreflective film, in particular a transparent reflection film.
  • Such films are (also self-adhesive equipped) available on the company Nippon Carbide as a roll and are currently used as overlay films for bonding to street signs.
  • the (retro) reflective films preferably meet the requirements or standards for motor vehicle license plates.
  • the film or the coating serve as insulation and / or as a protective layer against dirt, scratches or chemical influences.
  • Self-adhesively treated films are also suitable as films on the upper side in order to bond the license plate to transparent holders on the side of the front electrode.
  • the illuminant is preferably adhered to the license plate, then the laminate can be stamped, packaged and / or embossed.
  • the license plate can be connected to a voltage source, in particular the electrical system of a vehicle or a self-sufficient power source.
  • a voltage source in particular the electrical system of a vehicle or a self-sufficient power source.
  • the voltage range specified above can also be undershot or exceeded for certain applications.
  • Advantage may be to condition a desired illuminance.
  • the alternating electric field for generating the luminescence advantageously has a frequency of 40 Hz to 3000 Hz, more advantageously between 200 Hz and 2000 Hz, more advantageously between 350 Hz and 1000 Hz.
  • an alternating field with 50 Hz is selected.
  • Another advantageous, exemplified alternative is the choice of 110 V / 60 Hz (US power grid).
  • the front electrode which is preferably coated with ITO or Baytron, is interconnected with the back electrode “contactless” and “flatly” by the principle of the double capacitor, thereby compensating for breaks in the electrically conductive coating.
  • any fractures in the coating are compensated by the areal and "non-contact" contacting, which means that the luminous means according to the invention is characterized by a very high degree of reliability.
  • the area affected by a rupture in this product construction will be at most equal to the simple distance between the comb electrodes. With a correspondingly small selected electrode spacing, this affected area is imperceptible and thus negligible.
  • high-cost low-impedance front electrodes (ITO, for example CPFilms OC50) can be dispensed with and resort to cheaper high-resistance variants (for example Baytron or thin ITO coatings) because the relevant surface conduction on the Front electrode takes place only between the strands of the comb electrode.
  • ITO low-impedance front electrodes
  • Baytron or thin ITO coatings for example Baytron or thin ITO coatings
  • a double comb electrode as shown in FIG. 1 (ridge width 0.7 mm, ridge spacing 0.3 mm, material: copper) was coated with a pure acrylate composition containing up to 60% by weight with EL pigments (Osram GG43: copper-activated zinc sulfide). filled, laminated by hand and the still open adhesive surface with an ITO film (OC50, CPFilms) also laminated by hand.
  • the pattern was embossed in accordance with DIN for the stamping of license plate numbers (DIN 74069).
  • the double comb electrode was contacted with an AC power source (400 Hz, 200 V) and the luminance was measured. The luminance was 9.7 cd / m 2 .
  • the pure acrylate composition was prepared as follows:
  • a conventional 200 L reactor was charged with 4900 g of acrylic acid, 51 kg of 2-ethylhexyl acrylate, 14 kg of methyl acrylate and 53.3 kg of acetone / gasoline / isopropanol (48.5: 48.5: 3).
  • the reactor was heated to 58 ° C and 40 g of 2,2'-Azoisobutter Aciditril (AIBN) was added.
  • AIBN 2,2'-Azoisobutter Aciditril
  • FIG. 3 shows that the double-comb electrode according to the invention can be obtained by the meter (continuous electrode in the longitudinal direction, several in number plate heights next to one another) and for use on a license plate in the strip with the electroluminescent PSA.
  • care must be taken to ensure that the continuous edge regions of the electrodes remain free as a contacting possibility
  • the double comb electrode coated with electroluminescent PSA 3 is cut with the comb electrode 1 and 2, each with a license plate height as width to the roll and covered with a coated with ITO or Baytron film 4 as a front electrode (see Figure 4).

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel mit einer Frontelektrode und einer Rückelektrode aus einem Elektrodensystem aus mindestens zwei Elektroden, bestehend aus mindestens einer flächigen und vorzugsweise tiefziehfähigen ersten Elektrode und mindestens einer flächigen und vorzugsweise tiefziehfähigen zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode einen ersten Hauptstrang und die zweite Elektrode einen zweiten Hauptstrangaufweist, von dem ersten Hauptstrang und von dem zweiten Hauptstrang jeweils mehrere Nebenstränge abgehen, wobei die Hauptstränge und die Nebenstränge aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Nebenstränge des ersten Hauptstrangs und zumindest einige der Nebenstränge des zweiten Hauptstrangs jeweils so angeordnet sind, dass sie sich zwischen zwei Nebensträngen des jeweils anderen Hauptstrangs befinden, wobei zwischen Frontelektrode und Rückelektrode eine elektrisch anregbare Leuchtschicht vorhanden ist.

Description

tesa Societas Europaea
Hamburg
Beschreibung Insbesondere tiefziehfähiges Leuchtmittel
Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel mit einer Frontelektrode und einer Rückelektrode aus einem Elektrodensystem aus mindestens zwei Elektroden, bestehend aus mindestens einer flächigen und vorzugsweise tiefziehfähigen ersten Elektrode und mindestens einer flächigen und vorzugsweise tiefziehfähigen zweiten Elektrode sowie die Verwendung eines solchen Leuchtmittels in elektrolumineszierenden Kennzeichenschildern.
Bislang werden Elektroden in vielen technischen Bereichen eingesetzt, um entweder einen Stromfluss in verschiedensten Materialen oder um den Aufbau eines elektrischen Feldes in verschiedensten Materialien zu ermöglichen. Dazu werden mindestens zwei Elektroden an eine Spannungsquelle angeschlossen. Im einfachsten Fall können diese Elektroden aus zwei einfachen Metalldrähten bestehen.
Besonders anspruchsvoll ist die Aufgabe, Elektroden bereitzustellen, die gleichzeitig transparent und flächig ausgedehnt sind. Bisher werden derartige flächige und transparente Elektroden durch dünne Schichten aus organischen leitfähigen Polymeren, wie Polythiophenderivaten oder anorganischen leitfähigen Beschichtungen wie ITO (Indiumzinnoxid) hergestellt. Alle diese dem Fachmann bekannten Beschichtungen haben aufgrund ihrer Brüchigkeit eine unzureichende Flexibilität, einen hohen Preis, einen hohen Widerstand und sind nur zusammen mit einem Trägermaterial verfügbar und bearbeitbar. Insbesondere die mangelnde chemische und thermische Stabilität dieser Beschichtungen stellen eine besonders starke Einschränkung bei ihrer Anwendung dar. Die unzureichende Resistenz von leitfähigen Beschichtungen wie ITO im Verbund mit anderen organischen Materialien, die Restmonomere und/oder Restlösungsmittel enthalten, ist dem Fachmann ausreichend bekannt. All diese flächigen und transparenten Elektroden eignen sich aufgrund ihrer Brüchigkeit nicht für eine Anwendung, die einen Prägeprozess oder einen Tiefziehprozess beinhalten wie beispielsweise bei der Herstellung von Kennzeichenschildern für Kraftfahrzeuge. Beispielsweise ist aus der DE 10 2006 045 514 A1 eine transparente und geträgerte Flächenelektrode aus einem bogen- oder wellenförmigen Gitternetz auf einem Substrat zur flächigen Verklebung auf einer starren Scheibe bekannt.
Herkömmliche Kennzeichenschilder für Kraftfahrzeuge werden aus einem Blechrohling hergestellt, der mit einer reflektierenden Schicht versehen ist und geprägt wird, um die entsprechende Individualisierung mittels einer Buchstaben- und/oder Nummernkombinationen zu ermöglichen. Nach dem Prägen werden die Blechrohlinge einem Heißwalzfärbeverfahren zum Einfärben der geprägten Buchstaben- und/oder Nummernkombinationen unterzogen. Gegebenenfalls wird auf die fertigen Schilder eine transparente Schutzschicht aufgebracht. Nachteilig ist, dass zur guten Erkennbarkeit der Buchstaben- und Nummernkombinationen in der Dunkelheit in unmittelbarer Nähe des Kennzeichenschildes am Fahrzeug eine Lichtquelle angeordnet werden muss, die das Schild beleuchtet, damit die einfallenden Lichtstrahlen reflektiert werden können. Aus der DE 198 27 477 A1 ist ein Kennzeichenschild für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches als aktive Beleuchtung eine zumindest im Bereich der Kennzeichnung angeordnete, elektrisch aktivierbare Leuchtfolienanordnung vorsieht, die die Kennzeichnung und/oder die Schildfläche hinterlegt. Das in der DE 200 22 563 U vorgeschlagene Kennzeichenschild entwickelt die Elektrolumineszenz-Folienanordnung weiter. Die dort offenbarten Elektrolumineszenz-Folienanordnungen lassen jedoch eine Prägung von Motiven oder Symbolen, insbesondere Buchstaben- und/oder Nummernkombinationen, nicht zu.
Sogenannte Elektolumineszenz-Lampen (EL-Lampen) bestehen aus einer unteren Elektrode, einer Leuchtschicht aus Matrix und Leuchtpartikeln, einem Dielektrikum und einer oberen Elektrode. Die einzelnen Schichten werden üblicherweise sukzessive im Siebdruck aufeinander aufgebaut. Für den Druck kommen handelsübliche Pasten zum Einsatz. Die bekannten Pasten haben den Nachteil, dass die aufgetragene Schicht nach dem Drucken und Trocknen extrem spröde und brüchig ist und bei Luftfeuchtigkeit die Verbundfestigkeit verliert. In einem Tiefziehprozess, wie er beispielsweise für die Prägung von KFZ- Nummernschildern nötig ist, wird der Verbund der Schichten daher zerstört und die herkömmlichen Elektroden beziehungsweise deren leitfähige Beschichtungen brechen, so dass nichtleuchtende Areale entstehen.
Ein verformbares beziehungsweise prägefähiges Schild, insbesondere ein Kennzeichen für Kraftfahrzeuge mit einem Elektrolumineszenz-Aufbau, ist aus der DE 102 47 708 B4 bekannt. Dort besteht der Grundkörper aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium, oder weist direkt oder indirekt darüber eine weitere elektrisch leitfähige Schicht auf. Der elektrisch leitfähige Grundkörper beziehungsweise seine elektrisch leitfähige Beschichtung bilden somit eine erste Elektrode eines Flachkondensators. Auf dem elektrisch leitenden Grundkörper beziehungsweise seiner elektrisch leitfähigen Beschichtung ist eine Schicht mit einer elektrolumineszierenden Pigmentierung aufgebracht. Hierfür eignen sich verschiedene Pigmente, zum Beispiel auf Basis von dotiertem ZnS, ZnSe, ZnS/CdS, die unter Einwirkung eines elektrischen Wechselspannungsfeldes lumineszieren. Die Lumineszenz tritt dabei nur so lange auf, wie die Erregung durch das Wechselspannungsfeld vorhanden ist. Die elektrolumineszierende Schicht kann durch verschiedene Verfahren, beispielsweise Aufspritzen, Aufstreichen oder spezielle Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Zum Aufbau des elektrischen Feldes ist es erforderlich, dass auf der elektrolumineszierenden Schicht eine vorzugsweise transparente elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird, welche die zweite Elektrode des Flachkondensators bildet. Angaben zur Beschaffenheit der transparenten elektrisch leitfähigen Schicht werden nicht gemacht.
Ein prägefähiges Kennzeichenschild, umfassend eine elektrisch leitende Platte mit einer Beschichtung, die eine mit einem elektrolumineszenzfähigen Füllstoff gefüllte Haftklebemasse umfasst, die mit einer elektrisch leitfähigen transparenten Folie zumindest teilweise bedeckt ist, wobei die Platte und die elektrisch leitfähige transparente Folie zur Erzeugung von Elektrolumineszenz der gefüllten Haftklebemasse als Elektroden dienen können, ist aus der WO 2010/037712 A1 bekannt.
Unter Tiefziehen beziehungsweise tiefziehfähig wird im Folgenden das nach DIN 8584 Teil 3 (Sep. 2003), Zugdruckumformen eines Blechzuschnitts (auch Folie, Platte, Tafel oder Platine genannt) in einen einseitig offenen Hohlkörper oder eines vorgezogenen Hohlkörpers in einen solchen mit geringerem Querschnitt ohne gewollte Veränderung der Blechdicke beziehungsweise - hier beispielsweise Elektrodendicke - verstanden.
Die Reißdehnung (Bruchdehnung) ist eine Kennzahl für die mechanische Belastbarkeit und Verformungsfähigkeit von Werkstoffen. Dieser Materialkennwert gibt die bleibende prozentuale Längenänderung eines Probenkörpers an (bezogen auf dessen anfängliche Länge), die dieser bei einem Bruch infolge mechanischer Überbelastung aufweist.
Die Zugfestigkeit beschreibt den Widerstand eines Körpers gegen Zugkräfte (auch Zerreißfestigkeit). Je niedriger der Kraftaufwand ist, desto besser ist das Material für die Verformbarkeit geeignet. Diese Bezeichnung verwendet man auch zur Definition der Höchstzugspannung als diejenige Kraft pro Einheit Querschnittfläche (gemessen in Newton pro Quadratzentimeter beziehungsweise Newton pro Quadratmillimeter), der ein Körper bis zum Bruch beziehungsweise Riss standhalten kann. Die Zugfestigkeit ist die maximale Gewichtsbelastung während des Zugversuchs, bezogen auf den Trägerquerschnitt. Dies kann die Drahtquerschnittfläche im Ausgangszustand sein. Die Zugfestigkeit ist bezogen auf einen Körper eines Materials, welcher einen Querschnitt von 1 mm2 hat. Auf den Offenbarungsgehalt der DIN EN 6892-1 wird vollständig Bezug genommen und zum Inhalt des vorliegenden Dokumentes gemacht. Zugfestigkeit oder Höchstkraft entsprechen der DIN EN ISO 6892-1 gemäß Punkt 3.9 und Punkt 3.10.1. Die Messung erfolgt nach DIN EN ISO 6892-1 Punkt 6.2-c (Draht-Stäbe-Profile kleiner < 4 mm), Verfahren A (Prüfgeschwindigkeit basierend auf Dehngeschwindigkeitsregelung nach Punkt 10.3). Die Prüfverfahren werden bei Raumtemperatur durchgeführt. Die DIN EN ISO 6892-1 für metallische Werkstoffe ersetzt die bisher geltende DIN EN 10002-1.
Dabei wird die Zugfestigkeit nicht nur durch das Material, sondern kann auch durch seine Vorbehandlung und seine Form beeinflusst werden. So werden die größten Zugfestigkeiten bei technischen Materialien erreicht, die sorgfältig wärmebehandeltet wurden und in Form feiner Drähte vorliegen. Ein Beispiel dafür sind Stahllegierungen, besonders in Form von feinen Drähten. Bei solchen Drähten ist eine Zugfestigkeit um 370 N/mm2 für Stahl (St 37) bekannt, und generell für Drähte sind Zugfestigkeiten zwischen 100 und 2 060 N/mm2 (Newton pro Quadratmillimeter) möglich, vorzugsweise bei Edelstählen von 1373 bis 2060 N/mm2. Zur Ermittlung der Zugfestigkeiten wird zusätzlich zur DIN EN 6892-1 , wie vorstehend erläutert, auf die alte DIN EN 1002, die durch die DIN EN 6892-1 teilweise ersetzt wurde, sowie ergänzend auf die DIN EN ISO 527-1/-2/-3 für Kunststoffe, teilweiser Ersatz für DIN 53455/7, auf die DIN EN ISO 1924-2, DIN EN ISO 13934-1 , DIN EN ISO 13934-2 (Höchstzugkraft und Höchstzugkraftdehnung textiler Flächengebilde), DIN EN ISO 7500, DIN 29073-3 (Höchstzugkraft und -dehnung von Vliesstoffen) und ISO 5081 (Höchstzugkraft und Höchstzugkraftdehnung textiler Gewebe) hingewiesen. Die DIN EN 6892-1 betrifft die Prüfmethode für Metalldrähte. Für die Bestimmung der Zugfestigkeit von textilem Gewebe ist die DIN EN ISO 13934-1 anwendbar, und in den Kapiteln 8 bis 10 und Anhang A sind die Versuche detaillierter erläutert. Auf den Offenbarungsgehalt der genannten DIN EN-Normen wird vollständig Bezug genommen und zum Inhalt des vorliegenden Dokumentes gemacht.
Der Zug-Elastizitätsmodul (Elastizitätsmodul, Zugmodul, Elastizitätskoeffizient, Youngscher Modul) ist ein Materialkennwert, mittels dessen bei der Verformung eines Werkstoffs mit linear elastischem Verhalten der Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung beschrieben wird. Bei Werkstoffen mit nichtlinear-elastischem Verhalten wird vorliegend als Zug-Elastizitätsmodul der anfängliche Zug-Elastizitätsmodul bei Einsetzen der Zugbelastung verstanden. Der Betrag des Elastizitätsmoduls ist umso größer, je mehr Widerstand ein Material seiner Verformung entgegensetzt. Die Steifigkeit eines konkreten Körpers aus diesem Werkstoff hängt zusätzlich von der Verarbeitung und von der Geometrie des Körpers ab.
Reißdehnung und Zug-Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit für Kunststoffe werden nach DIN EN ISO 527-3 bei Raumtemperatur mit einem definierten Probekörper (Typ 5) für eine Dehngeschwindigkeit von 300 mm/min bestimmt. Auf den Offenbarungsgehalt der DIN EN ISO 527-3 wird vollständig Bezug genommen, und dieser zum Inhalt des vorliegenden Dokumentes gemacht. Die DIN ISO 527-1 beschreibt Verfahren zur Bestimmung der Zugeigenschaften von Kunststoffen und Kunststoffverbunden. Zur Ermittlung der erfindungsgemäßen Eigenschaften der elektrisch leitenden Materialien wird somit bei metallischen Materialien die DIN EN ISO 6892-1 und für Kunstoffe die DIN EN ISO 527-3 angewendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein transparentes, flächiges Leuchtmittel zur Verfügung zu stellen, das eine hohe Ausfallsicherheit aufweist und das insbesondere tiefgezogen werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Leuchtmittel durch den Tiefziehvorgang vollständig ausfällt. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Leuchtmittel, wie es im Hauptanspruch niedergelegt ist. Vorteilhafte Ausführungsformen des Leuchtmittels sind Gegenstand von Unteransprüchen. Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Kennzeichenschild, das unter Verwendung des Leuchtmittels hergestellt wird.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Leuchtmittel mit einer Frontelektrode und einer Rückelektrode aus einem Elektrodensystem aus mindestens zwei Elektroden, bestehend aus mindestens einer flächigen und vorzugsweise tiefziehfähigen ersten Elektrode und mindestens einer flächigen und vorzugsweise tiefziehfähigen zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode einen ersten Hauptstrang und die zweite Elektrode einen zweiten Hauptstrang aufweist, von dem ersten Hauptstrang und von dem zweiten Hauptstrang jeweils mehrere Nebenstränge abgehen, wobei die Hauptstränge und die Nebenstränge aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen.
Erfindungsgemäß sind zumindest einige der Nebenstränge des ersten Hauptstrangs und zumindest einige der Nebenstränge des zweiten Hauptstrangs jeweils so angeordnet, dass sie sich zwischen zwei Nebensträngen des jeweils anderen Hauptstrangs befinden. Zwischen Frontelektrode und Rückelektrode ist eine elektrisch anregbare Leuchtschicht vorhanden.
In dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel ist eine bestimmte Schichtabfolge vorgesehen. Als Schichtabfolge wird insbesondere eine räumliche Anordnung von einzelnen Schichten bezeichnet, die senkrecht zu ihrer Hauptausdehnung übereinander (stapeiförmig) angeordnet sind. Diese können jeweils direkt miteinander in Kontakt stehen, ohne dass dazwischen weitere Schichten vorhanden sind. Alternativ können sie auch durch weitere Schichten, insbesondere isolierend oder schützend wirkende Schichten getrennt sein. Als Schicht wird insbesondere eine flächenförmige Ausdehnung eines Systems einheitlicher Funktionalität bezeichnet, deren Abmessungen in einer Raumrichtung signifikant kleiner sind als in den beiden anderen Raumrichtungen, die die Hauptausdehnung definieren. Eine derartige Schicht kann kompakt oder auch durchbrochen ausgebildet sein und aus einem einzigen Material oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wie beispielsweise die Leuchtschicht, wobei letzteres insbesondere dann der Fall sein kann, wenn diese zur einheitlichen Funktionalität dieser Schicht beitragen. Eine Schicht kann eine über ihre gesamte Flächenausdehnung konstante Dicke aufweisen oder aber unterschiedliche Dicken. Darüber hinaus kann eine Schicht natürlich auch mehr als eine einzige Funktionalität aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Hauptstränge der ersten und der zweiten Elektrode strahlförmig ausgeformt und parallel zueinander ausgerichtet.
Die Hauptstränge können grundsätzlich jede beliebige Form irgendeiner Kurve annehmen, beispielsweise kann eine regelmäßige Form vorliegen wie strahlförmig, halbkreisförmig (siehe Figur 2), sinusförmig, aber auch jede unregelmäßige Kurve kann von den Hauptsträngen nachgestellt werden. So können beispielsweise je nach Verwendungsfall die Hauptstränge in einer ganz bestimmten Form vorliegen, um ein optimales Ergebnis eines mit diesen ausgerüsteten Leuchtmittels zu erzielen. Dies kann beispielsweise für die optimale Ausleuchtung eines KFZ-Kennzeichenschildes der Fall sein.
Weiter vorzugsweise sind die Nebenstränge der beiden Hauptstränge der ersten und der zweiten Elektrode strahlförmig ausgeformt und stehen im Wesentlichen jeweils im rechten Winkel von den Hauptsträngen ab. Der Winkel, mit dem die Nebenstränge von den Hauptsträngen abgehen, kann auch andere Werte annehmen, beispielsweise 30°, 45° oder 60°, bevorzugt ist der Wnkel bei beiden Hauptsträngen gleich.
Auch die Nebenstränge können wie die Hauptstränge jede beliebige Kurvenform aufweisen. Um eine gleichmäßige Leuchtstärke eines mit den erfindungsgemäßen Elektroden ausgerüsteten Leuchtmittels zu erzielen, ist es vorteilhaft, dass die Nebenstränge parallel zueinander ausgerichtet sind, also jeder Nebenstrang über die gesamte Länge des jeweiligen Nebenstrangs stets den gleichen Abstand zu den benachbarten Nebensträngen aufweist.
Des Weiteren ist es sehr vorteilhaft, wenn die Hauptstränge und Nebenstränge in einer (mathematischen) Ebene angeordnet sind.
Wenn alle bisher genannten Vorteile verwirklicht sind, haben die erste und die zweite Elektrode die Form eines Kamms mit parallel ausgerichteten Zinken, wobei die Zinken der ersten Elektrode in die Zwischenräume zwischen den Zinken der zweiten Elektrode eingreifen und umgekehrt. Insofern stellt es eine vorteilhafte Ausführungsform dar, wenn jeweils der Hauptstrang mit seinen Nebensträngen in Form einer kammartigen Elektrode ausgebildet ist und die beiden Kammelektroden derart angeordnet sind, dass die Zinken der einen Kammelektrode zwischen den Zinken der anderen Kammelektrode liegen, ohne dass sich die beiden Kammelektroden berühren.
Diese Anordnung ist in der Figur 1 gezeigt.
Durch den erfindungsgemäßen Produktaufbau aus Strängen lassen sich erstmalig beliebige andere Formen der Doppelkammelektrode beispielsweise rund oder oval) erzeugen (siehe Figur 2).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, beispielsweise wenn das Leuchtmittel Verwendung in einem Kraftfahrzeugkennzeichen finden soll, ist es vorteilhaft, wenn die Hauptstränge und Nebenstränge aus Stegen mit einer Breite 0,05 bis 3,0 mm, bevorzugt 1 ,5 mm und mit einer Höhe von 20 nm bis 100 μηι, vorzugsweise bis 50 μηι bestehen.
Die wesentliche Eigenschaft der Haupt- und Nebenstränge besteht darin, elektrisch leitfähig zu sein. Insofern sind die angegebenen Werte für die Breite und Höhe bevorzugte Richtwerte. Im Einzelfall können diese Werte auch unterschritten werden, sofern die verbleibende Leitfähigkeit für den gewünschten Anwendungsfall ausreichend ist. Der Abstand zwischen den Stegen, gemessen als Abstand von Stegkante zu Stegkante, beträgt vorzugsweise 25 bis 300 μηι, weiter vorzugsweise 50 bis 200 μηι, besonders weiter vorzugsweise 75 bis 150 μηι.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Elektrode oder die zweite Elektrode, besonders bevorzugt beide Elektroden tiefziehfähig.
Um die erfindungsgemäß bevorzugte Tiefziehfähigkeit aufzuweisen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Elektroden aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere Metall enthaltenden Material, bestehen, das bei Raumtemperatur (20 °C) eine Reißdehnung (oder synonym Bruchdehnung) zwischen 1 und 70 %, insbesondere nach DIN EN ISO 6892-1 , Punkt 3.4.2, und eine Zugfestigkeit zwischen 5 bis 2500 N/mm2, insbesondere nach DIN EN 6891-1 , aufweist.
Die genannten Zugfestigkeiten der elektrisch leitenden Materialien, beispielsweise der nachfolgend genannten Metalle oder Legierungen, insbesondere als Rohmaterialien, wird nach DIN ISO 6892-1 ermittelt, wobei die Zugfestigkeit der Höchstkraft entsprechend DIN EN ISO 6892-1 Punkt 3.9 und Punkt 3.10.1 entsprechen kann. Die Messung erfolgt gemäß dem Verfahren in Punkt 6.2-c (Draht-Stäbe-Profile kleiner < 4mm), Verfahren A (Prüfgeschwindigkeit basierend auf Dehngeschwindigkeitsregelung nach Punkt 10.3). Auf den Offenbarungsgehalt der DIN EN ISO 6892-1 sowie aller weiteren genannten DIN wird vollständig Bezug genommen und ihr Inhalt zum Inhalt dieses Dokumentes gemacht.
Die Reißdehnung oder synonym die Bruchdehnung des Materials sollte möglichst hoch sein, um eine schadlose Verformbarkeit der Elektroden beim Prägeprozess zu ermöglichen, also einen duktilen oder gar Sprödbruch auszuschließen.
Daher ist es bevorzugt, wenn die Reißdehnung des Material zwischen 3 bis 70 %, insbesondere zwischen 10 bis 70 %, besonders bevorzugt zwischen 12 bis 70 %, oder noch besser zwischen 18 bis 70 % liegt und/oder es eine Zugfestigkeit zwischen 5 bis 2100 N/mm2, insbesondere zwischen 12 bis 2100 N/mm2, besser zwischen 50 bis 2100 N/mm2, besonders bevorzugt zwischen 40 bis 2000 N/mm2, aufweist. Auch Materialien mit Zugfestigkeiten zwischen 45 bis 560 N/mm2 sind besonders bevorzugt. Typische bevorzugte Materialien weisen vorzugsweise Werte zwischen 40 MPa und 1300 MPa auf (70 N/mm2 bis 2000 N/mm2). So können bevorzugte Materialien wie Aluminium enthaltenden Legierungen oder Stähle Zugfestigkeiten von 16 bis 600 N/mm2 bei einer Reißdehnung von 16 bis 50 % aufweisen. Auch Kupfer ist bevorzugt und kann je nach Verarbeitung eine Zugfestigkeit von 200 bis 400 N/mm2 bei den genannten Reißdehnungen aufweisen. Zu den genannten Materialien zählen eine Reihe von Metallen und deren Legierungen.
Als Materialien kommen beispielsweise Aluminium oder auch Legierungen des Aluminiums mit einem Gehalt an Magnesium in Betracht. Bevorzugte Aluminium enthaltende Legierungen weisen Zugfestigkeiten von 60 bis 400 N/mm2 bei einer Bruchdehnung von 20 bis 40 % in Abhängigkeit von der Zusammensetzung auf. Weitere geeignete Legierungen können Legierungszusätze, die die Festigkeit beeinflussen, enthalten, dies sind beispielsweise neben Magnesium auch Zink, Silizium oder Mangan. Dabei weiß der Fachmann, dass auch die Verarbeitung der Metalle oder der Legierungen deren Materialeigenschaften beeinflusst. Generell sind daher Materialien bevorzugt, deren Reißdehnung im Bereich zwischen 10 bis 70 % und/oder deren Zugfestigkeit zwischen 50 bis 2100 N/mm2 oder im Bereich auch zwischen 12 bis 1000 N/mm2 liegt, besonders vorzugsweise liegt die Reißdehnung im Bereich zwischen 15 bis 55 % und/oder die Zugfestigkeit zwischen 12 bis 1000 N/mm2.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Reißdehnung und der Zug-Elastizitätsmodul der Elektroden bei einer Dehngeschwindigkeit von 300 mm/min und einer Temperatur von 23 °C eine Reißdehnung von mehr als 20 % aufweist, insbesondere von mehr als 50 % oder sogar von mehr als 100 %, und außerdem ein Zug-Elastizitätsmodul von weniger als 1000 MPa oder sogar von höchstens 100 MPa besitzt. Die erfindungsgemäße Doppelkammelektrode - gemäß der bevorzugten Variante - ist hochverformbar und ist somit auch tiefziehfähig oder prägbar, ohne ihre Funktionalität zu vermindern. Infolge der Zugfestigkeit ist das Material hinreichend nachgiebig. Gleichzeitig sollte es aber auch eine hohe Reißdehnung aufweisen, um insgesamt zerstörungsfrei verformbar zu sein. Besonders Materialien, in denen die beiden genannten Merkmale zugleich realisiert sind, sind in ausreichendem Maß verformbar, um sich ohne Einschränkung der Funktionalität tiefziehen oder prägen zu lassen.
Die Auswahl des Materials, aus dem die Elektroden der Doppelkammelektrode bestehen können, ist groß. Bevorzugt wird
· Metalloxid
• Metalllegierung
• Metall, bevorzugt Silber, Kupfer und/oder Aluminium und/oder
• elektrisch leitfähigem Polymer (intrinsisch leitfähigem Polymer und/oder extrinsisch leitfähigem Polymer)
Als Material eignen sich generell alle leitfähigen Metalle und deren Legierungen, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, Eisen, Silber, Gold, Zink, Wolfram, Chrom, Blei, Titan, Nickel, Platin und Gadolinium. Eine bevorzugte Legierung ist neben Eisen, Kupfer und/oder Aluminium haltigen Legierungen auch Nitinol. Besonders vorteilhaft sind Elektroden aus Metallen oder Legierungen, die eine hohe Duktilität aufweisen. Stahl kann sich bis zu 25 % plastisch verformen, bevor er reißt. Bei Gold ist die Duktilität um ein Vielfaches größer. Der Vorteil duktiler Werkstoffe besteht darin, dass eine gute kalte Verformbarkeit gegeben ist, was sich in einer hervorragenden Biegefähigkeit und Tiefziehfähigkeit äußert. Ferner weisen viele Metalle eine hohe Reflexion auf, dies wirkt sich positiv bei der Lichtausbeute der die Elektrode enthaltende Lampe aus, da das Material nur einen geringen Anteil des Lichtes absorbiert.
Materialien, die keine hohe Reflexion aufweisen, werden daher bevorzugt mit stark regulär und/oder diffus (retro-)reflektierenden Beschichtungen versehen, beispielsweise mit Nanopartikeln.
Ein weiterer Vorteil der Elektroden aus Metall ist, dass sie trägerlos hergestellt, gelagert und verarbeitet werden können, insbesondere können sie von Rolle zu Rolle verarbeitet werden.
Elektrisch leitfähige Polymere sind einerseits Polymere, die im nativen festen Zustand, das heißt, wie sie bei der Polymerisation geeigneter Monomeren anfallen, elektrische Isolatoren sind, die durch gezielte Maßnahmen (in der Regel durch Zusatz elektrisch leitender Stoffe wie Grafitpulver, Kohlepulver, Metallpulver) aber in elektrische Leiter überführt werden können. Andererseits gibt es Polymere, die elektrische Leitfähigkeit ohne elektrisch leitende Zusätze aufweisen (durch strukturelle Besonderheiten im molekularen Aufbau), sie werden daher intrinsisch leitfähige Polymere genannt.
Extrinsisch leitfähige Polymere [gefüllte (elektrisch leitfähige) Polymere] lassen sich wie folgt beschreiben: Der klassische Weg, Polymeren elektrische Leitfähigkeit zu vermitteln, ist die Zumischung leitfähiger Füllstoffe, zum Beispiel Metallpulver oder Ruße, die zu den sogenannten gefüllten elektrisch leitfähigen Polymeren führt, die als Polymercompounds vorliegen. Dieses Verfahren ist breit variabel hinsichtlich der Polymeren und Füllstoffe, liefert aber nur elektrisch leitfähige Polymere mit allgemein relativ niedrigen Leitfähigkeitswerten. Diese hängen im starken Maße von Art und Konzentration der verwendeten Füllstoffe ab. Der Ladungstransport in den gefüllten elektrisch leitfähigen Polymeren erfolgt über ein von den Füllstoffen im Polymeren gebildetes durchgehendes Netzwerk. Derartig ausgerüstete Polymere verhindern zum Beispiel die elektrostatische Aufladung oder elektromagnetische Interferenzen. Beispiele hierfür sind rußgefüllte (Polycarbonat-)Folien für Thermodruckwerke von Schreibmaschinen oder rußgefüllte (Polyurethan-)Folien zur Heizung von Beeten und Fußböden.
Neben den gefüllten kennt man intrinsische elektrisch leitfähige Polymere mit quasieingebauter elektrischer Leitfähigkeit. Sie werden hergestellt durch eine Modifizierung, durch sogenannte Dotierung, von geeigneten, im undotierten Zustand bestenfalls halbleitenden Polymeren über Oxidations- („p-Dotierung") oder Reduktions-Reaktionen („n-Dotierung"). Zur Dotierung geeignete Polymere sind vor allem solche mit einem ausgedehnten ττ-Elektronensystem, zum Beispiel Polyacetylen in der eis- und transForm, beziehungsweise solche mit einer Folge von (hetero)aromatischen Ringen in der Hauptkette, wie Poly(p-phenylen), Polythiophene oder Polypyrrol
Bezüglich weiterer Details sei ausdrücklich auf das Chemielexikon Römpp, Stichwort „elektrisch leitfähige Polymere" verwiesen.
Das elektrisch leitfähige Polymer kann beispielsweise durch eine leitende Beschichtung hergestellt werden. Als elektrisch leitende Polymermasse kann Polyanilin, 1 ,3- diethylendioxid-Derivate des Imidazolins oder EOIml-2,2, gegebenenfalls mit mindestens einem elektrisch leitenden Füllstoff, zum Einsatz kommen, wobei der Füllstoff ausgewählt sein kann aus der Gruppe Metallpartikel, umfassend Silber, Gold, Platin oder Aluminium und deren Legierungen oder Graphit, Kohlenstoff-Nanoteilchen, Kohlenstoff-Nanoröhren, Ruß, Leitruß, Fullerene, Fulleren-Derivate und Acetylen-Ruß.
Als elektrisch leitende Füllstoffe sind grundsätzlich alle geeigneten elektrisch leitenden Füllstoffe einsetzbar, die mit der jeweiligen Polymermasse kompatibel sind. Insbesondere werden hierfür Füllstoffe eingesetzt, die ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Graphit und Ruß, insbesondere Leitruß (beispielsweise Printex® XE der Firma Degussa), sowie beliebige Kombinationen davon. Zusätzlich oder stattdessen können bevorzugt auch andere Füllstoffe auf Kohlenstoffbasis eingesetzt werden, insbesondere solche, die nanoskalig sind, also in mindestens einer Raumdimension eine Ausdehnung von nicht mehr als 500 nm, bevorzugt von weniger als 200 nm oder sogar von weniger als 50 nm aufweisen, zum Beispiel Kohlenstoff-Nanoteilchen wie Kohlenstoff-Nanoröhren (beispielsweise Carbon Nanotubes der Firma Ahwahnee oder Carbon-Nanotube- Masterbatches der Firma Hyperion Catalysis), Kohlenstoff-Nanofasern (carbon nanofibres), Fullerene und dergleichen. Vorteilhafterweise wird der Füllstoff in einer derartigen Menge eingesetzt, dass der Anteil des Füllstoffs in der jeweiligen Polymermasse groß genug ist, um einen hinreichend niedrigen Widerstand der Polymermasse zu gewährleisten, insbesondere muss die Perkolationsgrenze überschritten sein, damit die leitenden Füllstoffe ein Netzwerk durch gegenseitige Berührung beziehungsweise gegenseitigen Kontakt ausbilden können. Weiterhin können die Füllstoffe oberflächenmodifiziert eingesetzt werden. Dadurch können gezielt die Eigenschaften der Polymermasse beeinflusst werden, etwa, um die Dispergierbarkeit von Kohlenstoff-Nanoröhren oder Ruß in der Polymermasse zu verbessern.
Die Leitfähigkeit der Polymermassen ist unter anderem abhängig vom Füllgrad des elektrisch leitenden Füllstoffs, das heißt dessen Massenanteil in der Polymermasse. Durch Anheben des Füllgrades lassen sich höhere Leitfähigkeiten erreichen. Daneben ist die elektrische Leitfähigkeit einer Polymermasse auch von deren Basispolymer abhängig. Der Füllgrad beträgt vorteilhafterweise zwischen 1 und 90 Gew.-%, insbesondere zwischen 1 bis 60 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtzusammensetzung. Sehr bevorzugt werden zwischen 20 und 50 Gew.-% an Füllstoff eingesetzt.
Um eine elektrisch leitende Polymermasse zu erhalten, können die elektrisch leitenden Füllstoffe den Monomeren der Polymermasse vor der Polymerisation und/oder während der Polymerisation beigemischt werden und/oder mit den Polymeren erst nach Beendigung der Polymerisation vermengt werden. Vorzugsweise wird der elektrisch leitende Füllstoff nach der Polymerisation zu einer Schmelze eines Basispolymers der Polymermasse hinzugegeben.
Als elektrisch leitende Polymermassen werden im Stand der Technik üblicherweise rußhaltige teilkristalline Thermoplaste wie etwa Polyolefine, Polyvinylidenfluorid, Polyhexafluorpropylen oder Poyltetrafluorethylen verwendet. Der Stand der Technik ist in DE 29 48 350 A1 , US 7,592,389 B2, EP 0 673 042 B1 sowie EP 0 324 842 A1 detailliert beschrieben.
Vorzugsweise erfüllt die elektrisch leitende Polymermasse ebenfalls die Anforderungen an die Reißdehnung und/oder Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Materialien, das heißt, sie liegen vorzugsweise etwa im gleichen Bereich der genannten Werte. Vorzugsweise decken die elektrisch leitenden Polymere ebenfalls mindestens den Bereich der Reißdehnung der genannten metallischen Materialien ab, das heißt, die Polymere sind mindestens so elastisch wie die metallischen elektrisch leitfähigen Materialien. Gemäß einer Alternative können die Elektroden der Doppelkammelektrode aus einer elektrisch leitenden aufdruckbaren Tinte, Lack oder Druckfarbe sein, bevorzugt eine Silber oder Aluminium enthaltende Druckfarbe oder Tinte. Ebenfalls bevorzugt ist Carbontinte oder eine Kohlenstoffnanoröhren enthaltende Druckfarbe.
Derartige Tinten sind in US 2009/039781 A1 , US 6,582,628 B2, WO 2003/054981 A1 ausführlich beschrieben.
Druckbare elektrisch leitende Silber oder Aluminium enthaltende Pasten können auch einen hohen Feststoffgehalt dieses Füllstoffs von bis zu 80 Gew.-% in Bezug auf die Gesamtzusammensetzung aufweisen. Diese Pasten können bindemittelhaltig sein und getrocknet oder auch bei erhöhten Temperaturen eingebrannt werden.
Die Frontelektrode weist zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen eine Transmission von 5 bis 92 % im Bereich des UV/Vis-Spektralbereichs auf, insbesondere von 20 bis 90 %, vorzugsweise von 40 bis 85 %, bevorzugt von 50 bis 85 %, besonders bevorzugt von 50 bis 80 % oder auch von 70 bis 75 %. Alternative zweckmäßige Bereiche können bei 5 bis 80 % im Bereich des UV/Vis-Spektralbereichs liegen, insbesondere von 10 bis 60 %, besser von 15 bis 55 %, vorzugsweise von 30 bis 55 %, bevorzugt von 20 bis 55 %, besonders bevorzugt von 25 bis 55 %. Hohe Werte bei der Transmission erhöhen die Leuchtdichte von elektrolumineszierenden Lampen mit diesen Elektroden.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Elektroden in der Doppelkammelektrode zugleich einen Flächenwiderstand von unter 300 Ω, wie beispielsweise zwischen 0,001 bis 300 Ω, besser zwischen 0,0005 bis 300 Ω, bevorzugt zwischen 0,0001 Ω bis 300 Ω. Bevorzugt liegt der Flächenwiderstand unter 100 Ω, besonders bevorzugt unter 50 Ω, wobei noch bevorzugter ein Flächenwiderstand von unter 1 ,0 Ω, insbesondere unter 0,2 Ω, besonders bevorzugt unter 0,01 Ω, und insbesondere im Bereich bis 0,0005 Ω, bevorzugt bis 0,001 Ω. Generell sollen alle Werte des Flächenwiderstands zwischen 300 Ω bis größer 0 Ω als offenbart gelten. Diese Werte für den Flächenwiderstand gelten vorzugsweise sowohl für die auf metallischen und/oder auf polymeren Materialien basierenden Elektroden. Alternativ liegt der Widerstand der Elektroden in mindestens eine Richtung unter 15 Ω, besser unter 10 bis 15 Ω. Der Flächenwiderstand berechnet sich nach RD = p/d, wobei beispielsweise p(Stahl) = 1 ,5*10"7 Ω -m oder p(Graphit) = 8 *10_e Q -m sind.
Das erfindungsgemäße Leuchtmittel besteht aus einer Frontelektrode und aus einer Rückelektrode, wobei zwischen Frontelektrode und Rückelektrode eine elektrisch anregbare Leuchtschicht vorhanden ist.
Die Leuchtschicht besteht aus einer Matrix und Leuchtpartikeln, die unter Einwirkung eines elektrischen Wechselspannungsfeldes lumineszieren, und gegebenenfalls mindestens eine dielektrische Schicht.
Als elektrolumineszenzfähige Leuchtpartikel werden im Sinne der Erfindung allgemein chemische Substanzen bezeichnet, die geeignet sind, in einem elektrischen Wechselfeld Licht mit einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm zu emittieren. Für spezielle Applikationen können auch Pigmente verwendet werden, die im UV-Bereich (zwischen 10 bis 400 nm oder im IR-Bereich (zwischen 760 nm bis 0,5 mm) emittieren.
Als Leuchtpartikel in der Matrix haben sich ZnS, CdS, ZnxCdi.xS, aus Verbindungen der II und VI Gruppe des Periodensystems hergestellte, die üblicherweise mit Cu, Mn, oder Ag, dotiert beziehungsweise aktiviert werden, und/oder Phosphor enthaltende Leuchtpartikel bewährt oder auch jene, die eine Mischung mindestens einer dieser Verbindungen enthalten.
Bekannt ist es auch die Leuchtpartikel über ein Mikro-Verkapselungsverfahren herzustellen. Der Massenanteil des Leuchtmittels in der Matrix kann beliebig geeignet gewählt werden und beträgt in der erfindungsgemäßen Leuchtschicht üblicherweise zwischen 1 Gew.-% und 90 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 40 Gew.-% und 75 Gew.-%, insbesondere zwischen 55 Gew.-% und 65 Gew.-%. Bei der durch elektrische Felder angeregten Elektrolumineszenz werden verschiedene Anwendungsformen unterschieden. So gibt es die Dünnschicht-Elektrolumineszenz, die gleichfeldgerichtete Dickschicht-Pulver-Elektrolumineszenz und die wechselfelderregte Dickschicht-Pulver-Elektrolumineszenz. Ausgangssubstanzen zur Herstellung der Leuchtpartikel sind die vorgenannten Zinksulfide oder Zinkselenide, die mit Aktivatoren aus zum Beispiel Kupfer oder Mangan und sogenannten Koaktivatoren, wie zum Beispiel Chlor oder lod, zur Effizienzsteigerung versetzt werden können. Zum Schutz vor Luftfeuchtigkeit können die Partikel dieser Verbindungen oder auch von Phosphor in der Regel mit einer Schutzschicht versehen, beispielsweise mit einem inerten Metalloxid wie Aluminiumoxidhydroxid oder Glas. Diese Schutzschicht kann vor einem schnellen Abfall der Leuchtdichte in dem System, wie sie durch Feuchtigkeit verursacht wird, schützen.
Besonders bevorzugte Polymere zur Herstellung der Matrix oder als Matrix weisen eine relative Permittivität von mehr als 4,5 auf. Es wurde festgestellt, dass bei einem haftklebrigen Polymer mit einer derartig hohen relativen Permittivität (Permittivitätszahl, relative Dielektrizitätskonstante; Formelzeichen: εΓ) die Leuchtdichte einer mit diesem Polymer hergestellten Matrix mit Leuchtpartikeln als Leuchtschicht bei gleicher Schichtdicke der Leuchtschicht sehr hoch ist. Weiter ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Matrix insgesamt eine relative Permittivität von weniger als 25 aufweist. Auf diese Weise können die dielektrischen Verluste (Imaginärteil der Permittivität) bei der Elektrolumineszenz gering gehalten werden, so dass ein besonders günstiger Kompromiss zwischen möglichst hoher Leuchtdichte einerseits und möglichst geringer Verlustleistung andererseits erhalten wird.
Als Matrix als auch zur Herstellung der Matrix sind insbesondere die in WO 2007/107591 A1 und DE 10 2008 062 129 A1 offenbarten Polymere zur Herstellung einer Leuchtschicht besonders geeignet. Auf den Offenbarungsgehalt der DE 10 2008 062 129 A1 wird vollumfänglich Bezug genommen und zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht, insbesondere die Offenbarung auf den Seiten 3, Zeile 8 bis Seite 25, Zeile 18, um die dort genannten Polymere oder Klebmassen als Matrix der Leuchtschicht einzusetzen.
Auf den Offenbarungsgehalt der WO 2007/107591 A1 wird ebenfalls vollumfänglich Bezug genommen, insbesondere auf die Offenbarung zu den Haftklebemassen und deren Herstellung auf den Seiten 3, Zeile 4 bis Seite 13, Zeile 10, um sie erfindungsgemäß als Matrix der Leuchtschicht einzusetzen.
Auch aus der DE 10 2006 013 834 A1 ist beispielsweise eine Haftklebemasse bekannt, die als Matrix für die Leuchtpartikel (elektrolumineszierende Leuchtmittel) eingesetzt wird. Generell können die dort offenbarten Haftklebemassen auf Basis von Poly(meth)acrylaten, Silikonen, Polysiloxanen, Synthesekautschuken, Polyurethanen sowie Klebemassensysteme auf Blockcopolymerbasis erfindungsgemäß als Matrix für die Leuchtpartikel der Leuchtschicht eingesetzt werden. Dementsprechend wird auf den Inhalt der DE 10 2006 013 834 A1 vollständig Bezug genommen und zum Gegenstand dieser Offenbarung gemacht.
DE 10 2006 013 834 A1 beschreibt besonders ausführlich Selbstklebemassen auf Poly(meth)acrylatbasis, also Selbstklebemassen, die als Basispolymer ein Polymer aus einer (Meth)Acrylat-Monomermischung enthalten (die Bezeichnung (Meth)Acrylat dient im folgenden der vereinfachten Beschreibung und beinhaltet sowohl Acrylate als auch Methacrylate, das heißt deren Säuren wie auch deren Derivate, beispielsweise Ester). Insbesondere sind in diesem Dokument Mischungen benannt, die zu 70 Gew.-% bis 100 Gew.-% der Monomermischung einen oder mehrere (Meth)Acrylsäureester, die mit Alkylalkoholen mit 1 bis 30 C-Atomen verestert sind, enthalten und die darüber hinaus optional höchstens 30 Gew.-% eines oder mehrerer olefinisch ungesättigter Monomere mit funktionellen Gruppen aufweisen können. In der Praxis hat sich gezeigt, dass sich bei Verwendung dieser Selbstklebemassensysteme mit handelsüblichen Leuchtmitteln Elektrolumineszenzvorrichtungen von guter Leuchtkraft und Langzeitstabilität realisieren lassen. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine mit Leuchtpartikeln versehene Matrix, die ihrerseits vorzugsweise ein Polymer aus einer Monomermischung umfasst, die in Bezug auf die Monomermischung
(a) einen überwiegenden Anteil, insbesondere 70 bis 99,9 Gew.-% eines oder mehrerer Acrylsäureester und/oder Methacrylsäure-ester mit der Formel CH2=CH(R3)(COOR4), wobei der Rest R3 die Substituenten H und/oder CH3 und der Rest R4 Alkylketten mit 4 bis 14 C-Atomen darstellt; und
(b) 0, 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer olefinisch ungesättigter Monomere mit funktionellen Gruppen, insbesondere mit funktionellen Gruppen, die eine Vernetzung eingehen können, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Hydroxyethylacrylat, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat oder copolymerisierbare Photoinitiatoren,
umfasst. Zusätzlich kann die Matrix eine oder mehrere Komponenten c) umfassen, die zusammen mit den anderen Komponenten copolymerisiert werden. Die Comonomere der Komponente (c) können bis zu 40 Gew.-% der Monomermischung ausmachen. Bevorzugt sind die Anteile der entsprechenden Komponenten a, b, und c derart gewählt, dass das Copolymer eine Glastemperatur (TG) < 15 °C aufweist. Die Monomere werden bevorzugt dermaßen gewählt, dass die resultierenden Polymere bei Raumtemperatur als Haftklebemassen eingesetzt werden können, insbesondere derart, dass die resultierenden Polymere haftklebrige Eigenschaften entsprechend des „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989, Seite 444 bis 514) besitzen. Die Glasübergangstemperatur der der Haftklebemassen zugrunde liegenden Polymere liegt vorteilhaft unterhalb 15 °C im Sinne einer dynamischen Glasübergangstemperatur für amorphe Systeme und wird als Schmelztemperatur für semikristalline Systeme verstanden, die durch dynamisch mechanische Analyse (DMA) bei geringen Frequenzen (10 rad/s) bestimmt werden können.
Die Steuerung der gewünschten Glasübergangstemperatur kann durch die Anwendung der Gleichung
J- = y ^ (Gi)
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in Analogie zur Fox-Gleichung (vgl. T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123) bei der Zusammenstellung der Monomermischung, welche der Polymerisation zugrunde liegt, erzielt werden. In der Gleichung (G1) repräsentiert n die Laufzahl über die eingesetzten Monomere, wn den Massenanteil des jeweiligen Monomers n (Gew.-%) und TG,n die jeweilige Glasübergangstemperatur des Homopolymers aus den jeweiligen Monomeren n in K.
Die Monomere der Komponente (a) sind insbesondere weichmachende und/oder unpolare Monomere. Ihre Zusammensetzung in der Monomermischung wird dermaßen gewählt, dass die resultierenden Polymere bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen als Haftklebemassen eingesetzt werden können, also derart, dass die resultierenden Polymere haftklebrige Eigenschaften besitzen. Vorzugsweise werden für die Monomere (a) Acrylmonomere eingesetzt, die Acryl- und Methacrylsäureester mit Alkylgruppen, bestehend aus 4 bis 14 C-Atomen, bevorzugt 4 bis 9 C-Atomen, umfassen. Spezifische Beispiele, ohne sich durch diese Aufzählung einschränken zu wollen, sind n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, n-Pentylacrylat, n-Pentylmethacrylat, n-Amylacrylat, n-Hexylacrylat, Hexylmethacrylat, n-Heptylacrylat, n-Octylacrylat, n-Octylmeth-acrylat, n-Nonylacrylat, Isobutylacrylat, Isooctylacrylat, Isooctylmethacrylat, und deren verzweigten Isomere wie zum Beispiel 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat. Die Monomere der Komponente (b) sind insbesondere olefinisch ungesättigte Monomere (b) mit funktionellen Gruppen, insbesondere mit funktionellen Gruppen, die eine Vernetzung eingehen können. Die Vernetzung kann durch Reaktion der funktionellen Gruppen mit sich selbst, anderen funktionellen Gruppen oder nach Zusatz eines geeigneten Vernetzungsagens erfolgen.
Bevorzugt werden für die Monomere (b) Monomere mit folgenden funktionellen Gruppen eingesetzt: Hydroxy-, Carboxy-, Epoxy-, Säureamid-, Isocyanato- oder Aminogruppen. Insbesondere bevorzugt sind Monomere mit Carbonsäure, Sulfonsäure-, oder Phosphonsäuregruppen.
Besonders bevorzugte Beispiele für die Komponente (b) sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleiensäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Aconitsäure, Dimethylacrylsäure, ß-Acryloyloxypropionsäure, Trichloracrylsäure, Vinylessigsäure, Vinylphosphonsäure, Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Allylalkohol, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, 6-Hydroxyhexylmethacrylat, N-Methylolmethacrylamid, N-(Buthoxymethyl)methacrylamid, N-Methylolacrylamid, N-(Ethoxymethyl)acrylamid, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist. Bevorzugte Monomere (b) können auch funktionelle Gruppen enthalten, die eine nachfolgende strahlenchemische Vernetzung (z: B. Elektronenstrahlen, UV) oder über Peroxide unterstützen. Geeignete copolymerisierbare Photoinitiatoren sind beispielsweise Benzoinacrylat und acrylatfunktionalisierte Benzophenonderivate. Monomere, die eine Vernetzung durch Elektronenbestrahlung oder Peroxide unterstützen sind, zum Beispiel Tetrahydrofufurylacrylat, N-tert. Butylacrylamid, Allylacrylat wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
Prinzipiell können im Sinne der Komponente (c) alle vinylisch-funktionalisierten Verbindungen eingesetzt werden, die mit der Komponente (a) und/oder der Komponente (b) copolymerisierbar sind, und können auch zur Einstellung der Eigenschaften der resultierenden Haftklebemasse dienen.
Bevorzugte Monomere (c) sind, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist, zum Beispiel Methyl acrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, tert.-Butylacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat, t-Butylphenylacrylat, t-Butylaphenylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, Isodecylacrylat, Laurylacrylat, n-Undecylacrylat, Stearylacrylat, , Tridecylacrylat, Behenylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Cyclopentylmethacrylat, Phenoxyethylacrlylat, Phenoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat,
2-Butoxyethylacrylat, 3,3,5-Trimethylcyclohexylacrylat, 3,5-Dimethyladamantylacrylat, 4-Cumylphenylmethacrylat, Cyanoethylacrylat, Cyanoethylmethacrylat, 4-Biphenylacrylat, 4-Biphenylmethacrylat, 2-Naphthylacrylat 2-Naphthylmethacrylat, Tetrahydrofufurylacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoethyl- acrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminopropylacrylamid, Dimethylamino- propylmethacrylamid, N-(1-Methylundecyl)-acrylamid, N-(Buthoxymethyl)methacrylamid, N-(Ethoxy-methyl)acrylamid, N-(n-Octadecyl)acrylamid, weiterhin N,N-Dialkylsubstituierte Amide, wie beispielsweise Ν,Ν-Dimethylacrylamid, N,N-Dimethylmethylmethacrylamid, N-Benzyl-acrylamide, N-Isopropylacrylamid, N-tert.-Butylacrylamid, N-tert- Octylacrylamid, 2-Butoxyethylacrylat, 2-Butoxy-ethylmethacrylat, 3-Methoxyacrylsäure- methylester, 3-Methoxybutylacrylat, Phenoxy-ethylacrlylat, Phenoxyethylmethacrylat, 2-Phenoxyethylmethacrylat, Butyldiglykolmethacrylat, Ethylenglycolacrylat,
Ethylenglycolmonomethylacrylate, Methoxy Polyethylenglykol-methacrylat 350, Methoxy Polyethylenglykolmethacrylat 500, Propyleneglycolmono-methacrylat, Butoxydiethylenglykol-methacrylat, Ethoxytriethylenglykolmethacrylat, Octa-fluoropentyl- acrylat, Octafluoropentyl-methacrylat, 2,2,2-Trifluoroethylmethacrylat, 1 , 1 ,1 ,3,3,3-Hexa- fluoroisopropylacrylat, 1 , 1 ,1 ,3,3,3-Hexafluoroisopropylmethacrylat, 2,2,3,3,3Pentafluoro- propylmethacrylat, 2,2,3,4,4,4-Hexafluorobutylmethacrylat, 2,2,3,3,4,4,4-Heptafluoro- butylacrylat, 2,2,3,3,4,4,4-Heptafluorobutylmethacrylat, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8- Pentadecafluoro-octylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylmethylether, Ethylvinylether, Vinylisobutylether, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylhalogenide, Vinylidenchlorid, Vinylidenhalogenide, Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, N-Vinylphthalimid, Styrol, a- und p-Methylstyrol, a-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol, 3,4-Dimethoxystyrol, N-Vinyllactam, N-Vinylpyrrolidon,
Die mittleren Molekulargewichte Mw der bei der mit Leuchtmitteln versehenen Matrix, umfassend Polyacrylathaftklebemassen, liegen sehr bevorzugt in einem Bereich von 20.000 bis 3.000.000 g/mol; oder alternativ für eine Matrix als Schmelzhaftkleber bevorzugt in einem Bereich von 100.000 bis 500.000 g/mol.
[Die Angaben des mittleren Molekulargewichtes Mw und der Polydispersität PD in dieser Schrift beziehen sich auf die Bestimmung per Gelpermeationschromatographie. Die Bestimmung erfolgt an 100 μΙ klarfiltrierter Probe (Probenkonzentration 4 g/l). Als Eluent wird Tetrahydrofuran mit 0,1 Vol.-% Trifluoressigsäure eingesetzt. Die Messung erfolgt bei 25 °C. Als Vorsäule wird eine Säule Typ PSS-SDV, 5 μ, 103 Ä, ID 8,0 mm x 50 mm verwendet. Zur Auftrennung werden die Säulen des Typs PSS-SDV, 5 μ, 103 Ä sowie 105 Ä und 106 Ä mit jeweils ID 8,0 mm x 300 mm eingesetzt (Säulen der Firma Polymer Standards Service; Detektion mittels Differentialrefraktometer Shodex RI71). Die Durchflussmenge beträgt 1 ,0 ml pro Minute. Die Kalibrierung erfolgt gegen PMMA- Standards (Polymethylmethacrylat-Kalibrierung)]
Für die erfindungsgemäße Weiterverarbeitung besonders geeignet sind auch Polyacrylate, die eine enge Molekulargewichtsverteilung (Polydispersität < 4) haben. Diese Massen werden bei relativ niedrigem Molekulargewicht nach dem Vernetzen besonders scherfest. Eng verteilte Polyacrylate können durch anionische Polymerisation oder durch kontrollierte radikalische Polymerisationsmethoden hergestellt werden, wobei letzteres besonders gut geeignet ist. Beispiele sind in US 6,765,078 B2 und DE 100 36 901 A1 beziehungsweise US 2004/092685 A1 beschrieben. Auch die Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) lässt sich in vorteilhafter Weise zur Synthese eng verteilter Polyacrylate einsetzen, wobei als Initiator bevorzugt monofunktionelle oder difunktionelle sekundäre oder tertiäre Halogenide und zur Abstraktion des(r) Halogenids(e) Cu-, Ni-, Fe-, Pd-, Pt-, Ru-, Os-, Rh-, Co-, Ir-, Ag- oder Au-Komplexe (EP 0 824 11 1 A1 ; EP 0 826 698 A1 ; EP 0 824 110 A1 ; EP 0 841 346 A1 ; EP 0 850 957 A1) eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Möglichkeiten der ATRP sind ferner in den Schriften US 5,945,491 A, US 5,854,364 A und US 5,789,487 A beschrieben. In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung basiert die Matrix auf einer Silikonbasis, und zwar insbesondere einer Haftklebemasse, die chemisch oder physikalisch vernetzt ist. Insbesondere durch eine radikalische Vernetzung kann die zeitabhängige Alterung der Silikonhaftklebemasse, widergespiegelt durch steigende Kohäsion sowie verminderte Adhäsion, signifikant reduziert werden. Eine radikalische Vernetzung kann dabei vorteilhaft chemisch durch den Einsatz von Peroxy- oder Azoinitiatoren, BPO-Derivaten (Benzoylperoxid-Derivaten) und/oder durch den Einsatz von Elektronenstrahlen durchgeführt werden.
Sehr vorteilhaft weist die Silikonhaftklebemasse eine hohe Haftung auf unpolaren Substraten und Silikonkautschuken und/oder -schäumen sowie auf silikonisierten und/oder silikonhaltigen Untergründen auf. Besonders bevorzugt wird die Vernetzung der Silikonhaftklebeschicht mittels Elektronenbestrahlung bewirkt (Elektronenstrahlhärtung, ESH).
Als Silikonhaftklebemassen können erfindungsgemäß vorteilhaft kondensationsvernetzende Systeme umfassend Silikatharze und Polydimethyl- oder Polydiphenylsiloxane zum Einsatz kommen, weiterhin ebenfalls vorteilhaft additionsvernetzende Systeme umfassend Silikatharze, Polydimethyl- oder Polydiphenylsiloxane und Crosslinker (Vernetzersubstanzen, insbesondere funktionalisierte Hydrosilane).
Einige kommerziell erhältliche Beispiele für erfindungsgemäß hervorragend einsetzbare Silikonhaftklebemassen als Matrix sind, ohne durch die Aufzählung den Gegenstand der Erfindung beschränken zu wollen:
kondensationsvernetzende Systeme: DC 280, DC 282, Q2-7735, DC 7358, Q2-7406 von Dow Corning, PSA 750, PSA 518, PSA 910 von GE Bayer Silikones, KRT 001 , KRT 002, KRT 003 von ShinEtsu, PSA 45559 von Wacker Silikones sowie PSA 400 von Rhodia; additionsvernetzende Systeme: DC 7657, DC 2013 von Dow Corning, PSA 6574 von GE Bayer Silikones sowie KR 3700, KR 3701 von ShinEtsu.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform umfasst die Matrix ein selbstklebriges Polymer beziehungsweise eine Polymermischung aus einer Monomermischung, die (Meth)Acrylsäurederivate umfasst, die jeweils zumindest eine funktionelle Gruppe aus der Menge umfassend Cyanogruppen und Nitrogruppen aufweisen. Durch Verwendung dieser Monomere ist es möglich, Polymere zu erhalten, die einerseits selbstklebrig sind und deren relative Permittivität sich andererseits durch Änderung des Massenanteils dieser Monomere im resultierenden Polymer über einen breiten Bereich variieren lässt. Wichtig ist es bei der Verwendung dieser besonderen Monomere allerdings, dass diese zu einem Massenanteil von mindestens 45 Gew.-% in dem Polymer enthalten sind, damit ein Polymer erhalten wird, das die besonders bevorzugte relative Permittivität von mehr als 4,5 aufweist. Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die zumindest eine Cyanogruppe und/oder Nitrogruppe aufweisenden (Meth)Acrylsäurederivate im selbstklebrigen Polymer zu einem Massenanteil von maximal 90 Gew.-% vorliegen, da die resultierenden Polymere bei einem höheren Massenanteil nicht mehr hinreichend selbstklebrig sind, um als Basispolymer einer Selbstklebemasse dienen zu können. Insbesondere zeigt sich, dass die Polymere bis zu einem Gehalt an derartigen Monomeren von etwa 70 Gew.-% noch hervorragend haftklebrig, bis zu einem Gehalt von etwa 80 Gew.-% noch sehr gut heißschmelzklebrig und bei einem Gehalt zwischen 80 Gew.-% und 90 Gew.-% gerade noch heißschmelzklebrig sind. Je nach der konkreten Anwendung werden selbstklebrige Polymere mit einer hervorragenden Eignung als Basispolymer einer Selbstklebemasse, die gleichzeitig eine exzellente Leuchtdichte im Lampenaufbau aufweist, insbesondere dann erhalten, wenn der Massenanteil der zumindest eine Cyanogruppe und/oder Nitrogruppe aufweisenden (Meth)Acrylsäurederivate zwischen 50 Gew.-% und 60 Gew.-% beträgt. Die Polymere können dabei beliebig ausgebildet sein etwa als Blockcopolymere oder statistische Polymere.
Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn das Polymer, das als Matrix eingesetzt wird, Monomere enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend unsubstituiertes oder substituiertes Cyanomethylacrylat, Cyanoethylacrylat, Cyanomethylmethacrylat, Cyanoethylmethacrylat, (Meth)Acrylsäurederivate mit 0-(per)cyanoethylierten Sacchariden und/oder Saccharidacrylaten. In diesem Fall werden selbstklebrige Polymere erhalten, die eine signifikant höhere Langzeitstabilität aufweisen als herkömmliche selbstklebende Polymere. Dies äußert sich in einer relativen Permittivität des Polymers, die über einen deutlich längeren Zeitraum zumindest im Wesentlichen konstant bleibt, und darüber hinaus in einer erheblich langsameren zeitlichen Abnahme der Leuchtdichte bei einem Einsatz dieser Polymere als Matrix der Leuchtschicht. Erfindungsgemäß ist die relative Permittivität der Matrix beziehungsweise des zur Herstellung der Matrix verwendeten Polymers, der Haftklebemasse oder des Silikons größer als 4,5. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das selbstklebrige Polymer ein Polymer aus einer Monomermischung ist, die ferner substituierte und/oder unsubstituierte (Meth)Acrylsäureester der allgemeinen Formel CH2=CR1-COOR2 umfasst, wobei R1 ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend H und CH3 und R2 ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend substituierte und unsubstituierte Alkylketten mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen. Auf diese Weise wird ein selbstklebriges Polymer erhalten, dessen klebtechnischen Eigenschaften über einen weiten Bereich variieren und so an die konkreten Anforderungen angepasst werden können. Noch bessere Variationsmöglichkeiten für die klebtechnischen Eigenschaften ergeben sich, wenn das selbstklebrige Polymer ein Polymer aus einer Monomermischung ist, die ferner olefinisch ungesättigte Monomere mit funktionellen Gruppen aufweist.
Ferner können als zumindest eine Nitrogruppe aufweisende (Meth)Acrylsäurederivate grundsätzlich alle üblichen und geeigneten Verbindungen zur Herstellung der Matrix eingesetzt werden. Gleichfalls können als zumindest eine Cyanogruppe aufweisende (Meth)Acrylsäurederivate grundsätzlich alle üblichen und geeigneten Verbindungen gewählt werden. Bei Verwendung von Monomeren, die Cyanogruppen aufweisen, wird ein besonders polares Polymer erhalten, das jedoch weder feuchtigkeitsempfindlich oder wasserlöslich noch hygroskopisch ist und dabei eine allenfalls geringe Wasseraufnahme zeigt. Als Monomere mit Cyanogruppen können etwa solche der allgemeinen Formel CH2=C(Ra)(COORb) eingesetzt werden, wobei Ra bei Acrylsäure oder einem Acrylsäurederivat H darstellt und bei Methacrylsäure oder einem Methacrylsäuredenvat CH3 darstellt, und wobei Rb ein Rest ist, der sich von der allgemeinen Formel -(CH2)c-CH(CN)-(CH2)d-H ableitet, wobei c = 0 bis 10 und d = 0 bis 10 sein kann, also beispielsweise - ohne sich durch diese Aufzählung einzuschränken - Cyanomethylacrylat, Cyanoethylacrylat, Cyanomethylmethacrylat und Cyanoethylmethacrylat. Zusätzlich zu oder anstelle von diesen Cyanoalkyl(meth)acrylaten lassen sich auch andere cyanofunktionalisierte (Meth)Acrylsäurederivate einsetzen, zum Beispiel solche, in denen der obige Rest Rb einen 0-(per)cyanoethylierten Zuckerbaustein enthält (also ein Saccharid, in dem eine Hydroxygruppe, mehrere Hydroxygruppen oder alle Hydroxygruppen als Cyanoethanolether vorliegt beziehungsweise vorliegen), zum Beispiel O-percyanoethyliertes 2-(Glykosyloxy)ethylacrylat oder korrespondierende di-, oligo- und Polysaccharide. Anstelle von oder zusätzlich zu Glucose kann bei diesen Verbindungen natürlich auch von anderen Sacchariden ausgegangen werden, etwa von Mannose, Xylose und dergleichen.
Statt einer Verwendung von Monomeren mit Cyanogruppen und/oder Nitrogruppen ist es aber auch möglich, ein auf (Meth)Acrylaten basierendes haftklebriges Polymer unter Verwendung von anderen Monomeren zu erzeugen, die ebenfalls eine hohe relative Permittivität aufweisen, beispielsweise Vinylidenhalogenide, bei denen der obige Rest Rb zum Beispiel sich von der allgemeinen Formel -(CH2CX2)n-CH3 herleitet, wobei n = 1 bis 50 und X ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend F, Cl und Br.
Auf diese Weise lassen sich demnach Polymere für die Matrix der Leuchtschicht erhalten, die nicht nur selbstklebrig sind und eine entsprechende relative Permittivität aufweisen, sondern auch hervorragende Isolationseigenschaften, niedrige (oder - für Spezialanwendungen - hohe) Verlustfaktoren und hohe optische Transparenzen aufweisen.
Neben derartigen (meth)acrylatbasierenden Polymeren können jedoch grundsätzlich auch alle anderen Polymere für die Matrix der Leuchtschicht verwendet werden, die für Selbstklebemassen üblicherweise zum Einsatz kommen. In diesem Zusammenhang seien beispielhaft Selbstklebemassenpolymere auf Polysiloxanbasis, auf Polyesterbasis, auf Synthesekautschukbasis und/oder auf Polyurethanbasis genannt, ohne sich durch diese Angabe unnötig zu beschränken. Geeignete Haftklebemassenpolymere sind auch solche auf Blockcopolymerbasis, etwa Acrylatblockcopolymere oder Styrolblockcopolymere. Derartige Klebemassen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, wobei auch bei diesen die relative Permittivität durch den Einsatz funktionalisierter Monomere mit Cyano-, Halogen- oder Nitro-Gruppen gezielt erhöht werden kann.
Es sind insbesondere acrylatbasierende Polymere geeignet, die etwa durch radikalische Polymerisation erhältlich sind und die mindestens ein Acrylmonomer der allgemeinen Formel CH2=C(R1)(COOR2) enthalten, wobei R1 gleich H oder ein CH3-Rest ist und R2 gleich H ist oder aus der Gruppe der gesättigten, unverzweigten oder verzweigten, substituierten oder unsubstituierten d- bis C2o-Alkylreste gewählt ist. Spezifische Beispiele, ohne sich durch diese Aufzählung einzuschränken, sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, n- Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Heptylacrylat, n-Octylacrylat, n-Octylmethacrylat, n- Nonylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat, Behenylacrylat und deren verzweigten Isomere, beispielsweise Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Isooctylacrylat oder Isooctylmethacrylat.
Weitere einsetzbare Verbindungsklassen, die üblicherweise allerdings nur in einem geringen Stoffmengenanteil verwendet werden, sind monofunktionelle Acrylate beziehungsweise Methacrylate, wobei der Rest R2 aus der Gruppe der überbrückten oder nicht überbrückten Cycloalkylreste mit mindestens sechs Kohlenstoffatomen gewählt ist. Die Cycloalkylreste können auch substituiert sein, beispielsweise durch d- bis C6- Alkylgruppen. Spezifische Beispiele sind Cyclohexylmethacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat und 3,5-Dimethyladamantylacrylat.
In einer bevorzugten Vorgehensweise werden Acrylmonomere und/oder Comonomere eingesetzt, die einen oder mehrere Substituenten aufweisen, insbesondere polare Substituenten, beispielsweise Carboxyl-, Sulfonsäure-, Phosphonsäure-, Hydroxyl-, Lactam-, Lacton-, N-substituierte Amid-, N-substituierte Amin-, Carbamat-, Epoxy-, Thiol-, Alkoxy- und Ethergruppen.
Es lassen sich nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ferner Polymere einsetzen, die aus einer Monomermischung hergestellt werden, die zusätzlich zu dem Acrylmonomer olefinisch ungesättigte Monomere mit funktionellen Gruppen als Comonomere aufweist. Diese können beispielsweise gewählt werden aus der Gruppe umfassend Vinylverbindungen mit funktionellen Gruppen (beispielsweise Vinylester, Vinylether, Vinylhalogenide, Vinylidenhalogenide, Vinylverbindungen mit aromatischen Cyclen und Heterocyclen in alpha-Stellung), Maleinsäureanhydrid, Styrol, Styrol-Verbindungen, Vinylacetat, Acrylamide und mit Doppelbindung funktionalisierte Photoinitiatoren, ohne sich durch diese Aufzählung einzuschränken.
Grundsätzlich als funktionale Comonomere geeignete Monomere sind moderat basische Comonomere wie einfach oder zweifach N-alkylsubstituierte Amide, insbesondere Acrylamide. Spezifische Beispiele sind hier Ν,Ν-Dimethylacrylamid, N,N- Dimethylmethacrylamid, N-tert-Butylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinyllactam, Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, N-(Butoxymethyl)methacrylamid, N-(Ethoxymethyl)acrylamid und N-Isopropylacrylamid, wobei auch diese Aufzählung nicht abschließend ist.
Weitere bevorzugte Beispiele für derartige Comonomere sind (in einer ebenfalls nicht abschließenden Aufzählung) Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Allylalkohol, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Itaconsäure, Glyceridylmethacrylat, Phenoxyethylacrylat, Phenoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat,
Glycerylmethacrylat, 6-Hydroxyhexylmethacrylat, Vinylessigsäure,
Tetrahydrofurfurylacrylat, beta-Acryloyloxypropionsäure, Trichloracrylsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Aconitsäure und Dimethylacrylsäure.
In einer weiteren bevorzugten Vorgehensweise werden als Comonomere Vinylverbindungen, insbesondere Vinylester, Vinylether, Vinylhalogenide, Vinylidenhalogenide sowie Vinylverbindungen mit aromatischen Cyclen und Heterocyclen in Alphastellung eingesetzt, wobei als nicht ausschließende Beispiele etwa Vinylacetat, Vinylformamid, 4-Vinylpyridin, Ethylvinylether, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Styrol, N- Vinylphthalimid, Methylstyrol, 3,4-Dimethoxystyrol, 4-Vinylbenzoesäure und Acrylnitril genannt seien.
Besonders vorteilhaft kann das mindestens eine Comonomer ein Photoinitiator mit einer copolymerisierbaren Doppelbindung sein, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Norrish-I-Photoinitiatoren, Norrish-Il-Photoinitiatoren, Benzoinacrylate oder acrylierte Benzophenone.
Aus dem Stand der Technik bekannte EL-Pasten (zum Beispiel Siebdruckpasten, wie sie von der Firma DuPont angeboten werden) können alternativ zu den Haftklebemassen als Leuchtschicht eingesetzt werden. Gegebenenfalls ist die Leuchtschicht durch eine weitere dielektrische Schicht zu ergänzen.
Die Frontelektrode besteht vorzugsweise aus einer Kunststofffolie, die mit ITO (Indiumzinnoxid) oder Baytron beschichtet ist. Baytron® ist eine Polymermasse der Firma Bayer. Eine Baytron-FE-Lösung basiert auf einer Lösung von Poly(3,4- ethylendioxythiophene)-poly(styrenesulfonaten) in einem Gemisch aus Wasser und Ethanol. Dem Fachmann ist geläufig, dass die erfindungsgemäße Doppelkammelektrode in der Regel auch über elektrische Anschlüsse, das heißt über eine Kontaktanordnung beziehungsweise Kontaktierungselektroden, zur elektrischen Verbindung mit Wechselspannungsquelle verfügt. Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Leuchtmittel in Verbindung mit einem KFZ-Nummernschild verwenden. Auf diese Weise entsteht ein selbstleuchtendes KFZ-Nummernschild, was auf externe Beleuchtungsmittel, wie sie heute noch gang und gäbe sind, verzichten kann. Vorzugsweise ist dazu auf der Frontelektrode eine (retro-)reflektierende, optisch durchgängige Frontbeschichtung, und/oder die Rückseite des Leuchtmittels selbstklebend ausgerüstet, beispielsweise durch das Auflaminieren und/oder Beschichten einer Klebebeschichtung.
Die (retro-)reflektierende Front lässt sich über das Kaschieren einer Reflexionsfolie, besser retroreflektierenden Folie, insbesondere einer transparenten Reflexionsfolie realisieren. Solche Folien sind (ebenfalls selbstklebend ausgerüstet) über die Firma Nippon Carbide als Rollenware erhältlich und werden aktuell als overlay-Folien zum Verkleben auf Straßenschilder eingesetzt. Die (Retro-)Reflexionsfolien erfüllen vorzugsweise die Anforderungen beziehungsweise Normen für KFZ-Kennzeichen.
Die Folie oder die Beschichtung dienen zur Isolation und/oder als Schutzschicht gegen Schmutz, Kratzer oder chemische Einflüsse. Als Folien kommen auch auf der Oberseite selbstklebend ausgerüstete Folien in Betracht, um das Kennzeichenschild auf transparente Halterungen auf Seiten der Frontelektrode zu verkleben. Das Leuchtmittel wird vorzugsweise auf das KFZ-Nummernschild aufgeklebt, anschließend kann das Laminat gestanzt, verpackt und/oder geprägt werden.
Das Kennzeichenschild kann an eine Spannungsquelle, insbesondere das Bordnetz eines Fahrzeugs oder eine autarke Spannungsquelle, angeschlossen werden. Durch Anlegen einer Wechselspannung, vorzugsweise einer Spannung im Bereich von 50 V bis 300 V, an die Elektrode der Lampe werden die elektrolumineszenzfähigen Zusätze einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt und so zum Leuchten angeregt.
Der vorstehend angegebene Spannungsbereich kann für bestimmte Anwendungsbereiche aber auch unter- oder überschritten werden. So kann es für sehr dünne Schichtdicken der Haftklebemasse beispielsweise vorteilhaft sein, mit geringeren Spannungswerten als 50 V eine für die Lumineszenz ausreichende Feldstärke zu erzeugen, während für besonders dicke Haftklebeschichten und aus der Haftklebemasse gebildete dreidimensionale Körper sehr hohe, also über 300 V liegende Spannungswerte von Vorteil sein können, um eine gewünschte Beleuchtungsstärke zu bedingen.
Das elektrische Wechselfeld zur Erzeugung der Lumineszenz weist vorteilhaft eine Frequenz von 40 Hz bis 3000 Hz auf, vorteilhafter zwischen 200 Hz und 2000 Hz, noch vorteilhafter zwischen 350 Hz und 1000 Hz. In einer weiteren vorteilhaften Vorgehensweise wird ein Wechselfeld mit 50 Hz gewählt. So kann beispielsweise bei 230 V / 50 Hz, also mit der in europäischen Stromnetzen üblichen Spannung und Frequenz, gearbeitet werden, um auf den Einsatz von Frequenzwandlern verzichten zu können. Eine weitere vorteilhafte, beispielhaft genannte Alternative ist die Wahl von 110 V / 60 Hz (US-amerikanisches Stromnetz).
Durch die vorliegende Erfindung wird die vorzugsweise mit ITO oder Baytron beschichtete Frontelektrode durch das Prinzip des Doppelkondensators„berührungslos" und „flächig" mit der Rückelektrode verschaltet, wodurch Brüche in der elektrisch leitfähigen Beschichtung ausgeglichen werden.
Etwaige Brüche in der Beschichtung (vorzugsweise aus ITO oder Baytron) werden durch die flächige und„berührungslose" Kontaktierung ausgeglichen. Das erfindungsgemäße Leuchtmittel ist also durch eine sehr große Ausfallsicherheit gekennzeichnet.
Der durch einen Bruch betroffene Bereich wird bei diesem Produktaufbau maximal dem einfachen Abstand zwischen den Kammelektroden betreffen. Bei einem entsprechend gering gewählten Elektrodenabstand ist dieser betroffene Bereich nicht wahrnehmbar und somit zu vernachlässigen.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Kammelektrode kann auf hochpreisige niederohmige Frontelektroden (ITO, beispielsweise CPFilms OC50) verzichtet werden und auf günstigere hochohmigere Varianten (beispielsweise Baytron oder dünne ITO- Beschichtungen) zurückgegriffen werden, weil die relevante Flächenleitung auf der Frontelektrode nur zwischen den Strängen der Kammelektrode stattfindet. Durch den Einsatz sehr dünner ITO oder Baytron beschichteter Folien steigen die Lichttransmission und damit die effektive Leuchtdichte der Lampen.
Beispiel
Eine Doppelkammelektrode, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, (Stegbreite 0,7mm, Stegabstand 0,3 mm, Material: Kupfer) wurde mit einer Reinacrylatmasse, die zu 60 Gew.-% mit EL-Pigmenten (Osram GG43: Kupferaktiviertes Zinksulfid) gefüllt ist, von Hand kaschiert und die noch offene Klebemassenoberfläche mit einer ITO-Folie (OC50, CPFilms) ebenfalls von Hand kaschiert. Das Muster wurde entsprechend der DIN für die Prägung von KFZ-Nummernschildern (DIN 74069) geprägt. Die Doppelkammelektrode wurde mit einer AC-Stromquelle kontaktiert (400 Hz, 200 V) und die Leuchtdichte gemessen. Die Leuchtdichte betrug 9,7 cd/m2.
Geräte zur Leuchtdichtebestimmung
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Die Reinacrylatmasse wurde wie folgt hergestellt:
Für radikalische Polymerisationen wurde ein konventioneller 200 L-Reaktor mit 4900 g Acrylsäure, 51 kg 2-Ethylhexylacrylat, 14 kg Methylacrylat und 53,3 kg Aceton/Benzin/Isopropanol (48,5:48,5:3) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas (Entgasung der Startmischung) unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 40 g AIBN hinzugegeben. Nach 5 h und 10 h wurde mit jeweils 15 kg Aceton/Isopropanol (90: 10) ver- dünnt. Nach 6 und 8 h wurden jeweils 100 g Dicyclohexylperoxydicarbonat (Perkadox 16®, Fa. Akzo Nobel) gelöst in jeweils 800 g Aceton hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Um aus dem so erhaltenen Polymer eine Klebemasse zu erzeugen, wurde das Reaktionsprodukt mit einer 3 %-igen Lösung von Aluminium(lll)-acetylacetonat in Aceton (0,3 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Polymers) abgemischt.
In der Figur 3 ist gezeigt, dass die erfindungsgemäße Doppelkammelektrode als Meterware zu beziehen ist (Endloselektrode in Längsrichtung, mehrere in Nummernschildhöhen nebeneinander) und für die Verwendung auf einem Nummernschild im Streifenstrich mit der elektrolumineszierenden Haftklebemasse zu beschichten ist. Bei der Streifenstrichbeschichtung ist darauf zu achten, dass die durchgängigen Randbereiche der Elektroden als Kontaktierungsmöglichkeit jeweils frei bleiben
Anschließend wird die mit elektrolumineszierender Haftklebemasse 3 beschichtete Doppelkammelektrode mit der Kammelektrode 1 und 2 mit jeweils einer Nummernschildhöhe als Breite zur Rollenware geschnitten und mit einer mit ITO oder Baytron beschichteten Folie 4 als Frontelektrode eingedeckt (siehe Figur 4).
Wird bei diesem Produkt an den beiden Kämmen der Doppelkammelektrode jeweils eine Phase der Wechselspannungsquelle (Inverter) angeschlossen, so baut sich das elektrische Feld zwischen der Elektrode und der ITO oder Baytron beschichteten Folie auf, fließt über diese Frontelektrode zum Gegenpol der Kammelektrode und es baut sich hier ebenfalls das elektrische Feld auf, die EL-Lampe leuchtet.

Claims

Patentansprüche:
Leuchtmittel mit einer Frontelektrode und einer Rückelektrode aus einem Elektrodensystem aus mindestens zwei Elektroden, bestehend aus mindestens einer flächigen und vorzugsweise tiefziehfähigen ersten Elektrode und mindestens einer flächigen und vorzugsweise tiefziehfähigen zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode einen ersten Hauptstrang und die zweite Elektrode einen zweiten Hauptstrang aufweist, von dem ersten Hauptstrang und von dem zweiten Hauptstrang jeweils mehrere Nebenstränge abgehen, wobei die Hauptstränge und die Nebenstränge aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest einige der Nebenstränge des ersten Hauptstrangs und zumindest einige der Nebenstränge des zweiten Hauptstrangs jeweils so angeordnet sind, dass sie sich zwischen zwei Nebensträngen des jeweils anderen Hauptstrangs befinden, wobei zwischen Frontelektrode und Rückelektrode eine elektrisch anregbare Leuchtschicht vorhanden ist.
Leuchtmittel nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Hauptstränge der ersten und der zweiten Elektrode strahlförmig ausgeformt und parallel zueinander ausgerichtet sind.
Leuchtmittel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nebenstränge der beiden Hauptstränge der ersten und der zweiten Elektrode strahlförmig ausgeformt sind und im Wesentlichen jeweils mit einem Winkel zwischen 30° und 90° von den Hauptsträngen abstehen, bevorzugt mit einem von 30°, 45°, 60° oder 90°.
Leuchtmittel nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hauptstränge und Nebenstränge in einer Ebene angeordnet sind.
Leuchtmittel nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstränge und Nebenstränge aus Stegen mit einer Breite 0,05 bis 3,0 mm, bevorzugt 1 ,5 mm und mit einer Höhe von 20 nm bis 100 μηι, vorzugsweise bis 50 μηι bestehen. 6. Leuchtmittel nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand zwischen den Stegen, gemessen als Abstand von Stegkante zu Stegkante, 25 bis 300 μηι, vorzugsweise 50 bis 200 μηι, weiter vorzugsweise 75 bis 150 μηι beträgt.
7. Leuchtmittel nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils der Hauptstrang mit seinen Nebensträngen in Form einer kammartigen Elektrode ausgebildet ist und die beiden Kammelektroden derart angeordnet sind, dass die Zinken der einen Kammelektrode zwischen den Zinken der anderen Kammelektrode liegen, ohne dass sich die beiden Kammelektroden berühren.
8. Leuchtmittel nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Elektrode oder die zweite Elektrode, bevorzugt beide Elektroden tiefziehfähig sind.
9. Leuchtmittel nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektroden bestehen aus
• Metalloxid
• Metalllegierung
• Metall, bevorzugt Silber, Kupfer und/oder Aluminium und/oder
• elektrisch leitfähigem Polymer (intrinsisch leitfähigem Polymer und/oder extrinsisch leitfähigem Polymer)
10. Leuchtmittel nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektroden aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, das bei Raumtemperatur (20 °C) eine Reißdehnung zwischen 1 und 70 % und/oder eine Zugfestigkeit zwischen 5 bis 2500 N/mm2 aufweist.
1 1. Verwendung eines Leuchtmittels nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche auf der Oberseite eines Kraftfahrzeugnummernschilds.
12. Verwendung eines Leuchtmittels nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche auf der Oberseite eines Kraftfahrzeugnummernschilds,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Frontelektrode eine (retro-)reflektierede, optisch durchgängige Frontbeschichtung, insbesondere eine Folie aufweist und/oder die Rückseite des Leuchtmittels selbstklebend ausgerüstet ist, beispielsweise durch das Auflaminieren und/oder Beschichten einer Klebebeschichtung. 13. Kraftfahrzeugnummernschild, enthaltend ein Leuchtmittel nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche.
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