Beispiel für gedruckte Elektrolumineszenz

Die gedruckte Elektrolumineszenz (EL) lässt sich in den Bereich der gedruckten Elektronik einordnen. Die gedruckte EL ist ein sogenannter Lambert Strahler, was bedeutet, dass die Leuchtdichte in alle Richtungen gleich ist. Ein gutes Beispiel für interaktive Elektrolumineszenz ist das Packaging der Bombay Sapphire Flasche, die in limitierter Auflage über 30 nationale und internationale Preise erhalten hat. Die EL wird hier durch Anheben der Verpackung ausgelöst und erleuchtet in fünf Stufen von unten nach oben.

Historie der Elektrolumineszenz

Der Effekt der Elektrolumineszenz wurde 1936 von dem Wissenschaftler Georges Destriau entdeckt. Ursprünglich experimentierte Destriau zu dieser Zeit an der Leitfähigkeit von Metalllegierungen. Jedoch zeigte sich durch eine versehentliche Verunreinigung des Zinksulfides mit Kupfer, eine Lichtemission, als Destriau starke elektrische Felder an die Legierung anlegte. Unter Elektrolumineszenz versteht man seit Destriaus grundlegender Entdeckung die Erzeugung von Lumineszenzstrahlung durch Anlegen eines elektrischen Felds an einen Phosphor. Es kommt jedoch nicht zu einer Wärmeemission, sondern zu einer Abgabe in Form von Licht. Die Funktionsweise der Elektrolumineszenz basiert darauf, das Materialien wie z.B. ZnS:Mn beim Anlegen einer elektrischen Ladung Licht emittieren. Die Bezeichnung der Elektrolumineszenz schließt sowohl anorganische (z.B. LED), organische Leuchtioden (z.B. OLED) sowie EL-Folien mit ein. Jedoch wird heutzutage der Begriff Elektrolumineszenz überwiegend mit organischen Leuchtioden und EL-Folien in Zusammenhang gebracht und grenzt sich daher, trotz der allgemeinen Bedeutung des Begriffes der Elektrolumineszenz, besser ab. In dieser Fragebeantwortung wird folglich nicht von der ursprünglich allgemeinen Bezeichnung gesprochen, sondern ausschließlich von EL mit der Bedeutung von organischen Leuchtioden.

Typischer Aufbau von gedruckter Elektrolumineszenz

Funktionsweise gedruckter Elektrolumineszenz

Durch das Anlegen eines Inverters, welcher dazu dient, den eingehenden Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom umzurichten, wird die EL-Schicht mit Strom versorgt und emittiert Licht. Durch den Aufbau von zwei elektrisch leitfähigen Schichten, welche als Elektroden fungieren und zwei nicht elektrisch leitfähigen Schichten dazwischen, welche als Dielektrikum dienen, ist die Funktionsweise dieser Schichten vergleichbar einem Kondensator. Im Falle der gedruckten EL entspricht die Isolations- und die Phosphorschicht dem Dielektrikum und die Schichten der Silberleiterbahnen und der PEDOT:PSS-Schicht dem der Elektroden. Mithilfe des Inverters wird an die Silberleiterbahnen und an die PEDOT:PSS Schicht eine Wechselstromspannung angelegt. Durch das Anlegen des elektrischen Wechselfeldes an die gedruckte Elektrolumineszenz, werden die Elektronen in der Phosphorschicht durch den ständigen Spannungswechsel beschleunigt. Der Spannungswechsel verursacht einen ständigen Polaritätswechsel. Da die Elektronen der Leiterbahnen immer Richtung Pluspol fließen, ändern diese, veranlasst durch den sich immer wiederholenden Polaritätswechsel, folglich ständig ihre Flussrichtung. Durch diesen ständig wechselnden Fluss der Elektronen in den Elektroden werden ebenfalls die Elektronen in der Phosphorschicht in Bewegung versetzt. Diese Beschleunigung versetzt die Elektronen in einen angeregten Zustand. Durch das Emittieren von Licht, welches ohne eine nennenswerte Wärmeentwicklung geschieht, können die Elektronen wieder in den Grundzustand zurückfallen.