<Desc/Clms Page number 1>
Elektrolumineszierendes Element
Die Erfindung betrifft ein elektrolumineszierendes Element, d. h. ein aus einer Schicht elektrolumineszierenden Materials bestehendes Element, welche Schicht zwischen zwei leitenden, als Elektroden dienenden Schichten angebracht ist.
Elemente der obigen Art sind schon einige Jahre bekannt und werden als Lichtquelle, z. B. für dekorative Zwecke oder für Anzeigezwecke, verwendet. Die elektrolumineszierende Schicht derartiger Elemente besteht meistens aus einem pulverförmigen elektrolumineszierenden Material, das in einem Medium mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, z. B. einem Kunstharz, eingebettet ist. Wenn zwischen den Elektroden, welche auf beiden Seiten dieser elektrolumineszierenden Schicht angeordnet sind, eine Wechselspannung genügenden Wertes angelegt wird, leuchtet das elektrolumineszierende Material auf.
Die Emission ist dabei natürlich von der Art des elektrolumineszierenden Materials abhängig. Als solche Materialien werden im wesentlichen immer mit irgendeinem Aktivator aktiviertes Zinksulfid, Kadmiumsulfid oder Zink-Kadmiumsulfid angewendet. Eine unangenehme Eigenschaft der elektrolumineszierenden Materialien im allgemeinen, und der obenerwähnten Sulfide im besonderen, ist, dass sie sehr feuchtigkeitsempfindlich sind. Die Feuchtigkeitseinwirkung auf die elektrolumineszierende Schicht hat zur Folge, dass nach' verhältnismässig kurzer Zeit die Lichtausbeute stark abfällt. Diese Erscheinung hat man schon vor einiger Zeit festgestellt und dagegen verschiedene Massnahmen getroffen. Eine der bekanntesten Massnahmen ist das Ein-
EMI1.1
sichtige Schicht angebracht.
Auf diese sehr dünne Schicht wird dann die elektrolumineszierende Schicht gebracht, welche auf der andern Seite mit der zweiten Elektrode bedeckt wird. Diese Elektrode kann undurchsichtig sein, so dass man ein Element hat, das nur nach einer Seite ausstrahlen kann, was im allgemeinen genügt. Letztere Metallschicht kann auf einfache Weise, z. B. durch Aufspritzen oder Aufdampfen eines Metalles, z. B. Aluminium, aufgebracht werden. Um die Ausbeute in der Ausstrahlungsrichtung zu erhöhen, hat man auch schon vorgeschlagen, zwischen der letzteren Metallschicht und der elektrolumineszierenden Schicht eine dünne Titandioxydschicht anzubringen. Diese Schicht erhöht dann zugleich die Durchschlagspannung des Elements.
Das feuchtigkeitsabstossende Abdichtungsmittel ist bei einem derartig aufgebauten Element sowohl auf den Seiten wie auch auf der Rückseite aufgebracht.
Immerhin muss man dafür sorgen, dass ausgehend von einem beliebigen Punkt der elektrolumineszierenden Schicht, die Mindestlänge der Strecke durch die Hülle des Elements, auf allen Seiten so gross ist, dass der Einfluss der Feuchtigkeit der Atmosphäre unter dem Wert bleibt, bei dem eine Abnahme der Elektrolumineszenz auftreten kann. Am Umfang der elektrolumineszierenden Schicht muss die Abdichtungsschicht sich also in Verlängerung der elektrolumineszierenden Schicht soweit erstrecken, dass diese Streckenlänge vorhanden ist. Dadurch wird die Gesamtabmessung des Elementes in dieser Richtung vergrössert. Bei grossen Elementen spielt diese Vergrösserung der Abmessung natürlich eine kleinere Rolle als
<Desc/Clms Page number 2>
bei kleinen Elementen.
Bei diesen kleinen Elementen ist nämlich die Vergrösserung prozentual viel be- trächtlicher als bei einem Element mit grosser Oberfläche. In der Richtung, in der die Strahlung emittiert wird, muss die Streckenlänge durch die Abdichtungsschicht hindurch ebenfalls der Mindestgrösseent- sprechen. Dadurch wird das Element dicker. Man kann entweder den Träger dicker wählen, wodurch na- i türlich eine grössere Absorption der emittierten Strahlen auftritt, oder die Abdichtungsschicht teilweise an der Vorderseite des Tragkörpers anbringen. Dann verliert man jedoch noch mehr von der nützlichen Ausstrahlungsoberfläche.
Ein elektrolumineszierendes Element nach der Erfindung ist derart aufgebaut, dass die obenerwähnten
Nachteile in beträchtlich geringerem Masse auftreten.
Das elektrolumineszierende Element nach der Erfindung besteht aus einer elektrolumineszierenden
Schicht mit auf beiden Seiten je einer Elektrode, von denen wenigstens eine durchsichtig ist, und einer
Hülle, die teilweise aus einem feuchtigkeitsabschliessenden Abdichtungsmittel und teilweise aus einem
Material besteht, das bei gleicher Dicke weniger Feuchtigkeit durchlässt als das Abdichtungsmittel, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der nicht aus Abdichtungsmittel bestehende Hüllenteil die Form eines
Behälters hat, in dem sich die elektrolumineszierende Schicht und die Elektroden befinden, und das Ab- dichtungsmittel derart im Behälter angebracht ist,
dass die Mindestlänge der Strecke von einem beliebi- gen Punkt der elektrolumineszierenden Schicht nach aussen über das Abdichtungsmittel grösser ist als die kleinste Dicke des nicht aus Abdichtungsmittel bestehenden Hüllenteiles.
Vorzugsweise ist die Mindestlänge der Strecke von einem beliebigen Punkt der elektrolumineszieren- den Schicht nach aussen wenigstens dreimal so gross wie die kleinste Dicke des nicht aus Abdichtungs- mittel bestehenden Hüllenteiles.
Das Abdichtungsmittel muss hier, ebenso wie. bei der schon bekannten Ausführungsform eines elektro- lumineszierenden Elements, verschiedenen Anforderungen entsprechen. Sehr wichtig ist natürlich eine niedrige Feuchtigkeitsdurchlässigkeit. Weiter muss das Abdichtungsmittel gut auf dem nicht aus Abdich- tungsmittel bestehenden Teil haften ; es muss leicht verformbar und strahlungsfest sein, d. h. seine guten
Eigenschaften auch im Betrieb, bei dem es der Strahlung der elektrolumineszierenden Schicht ausge- setzt ist, beibehalten,. und in bezug auf das elektrolumineszierende Material und die Elektroden in- different sein. Man hat schon eine ganze Reihe von Materialien hinsichtlich dieser Eigenschaften geprüft und dabei hat sich ergeben, dass Äthoxylenharze, besonders die Gussharze, sich gut bewähren.
Weiter ist es auch möglich, modifizierte oder nichtmodifizierte Polyester, Kombinationen von Naturharz und
Kunstharz, oder Phenylharze zu verwenden. All diese Materialien sind zwar feuchtigkeitsaicht, aber nur dann, wenn sie in einer verhältnismässig dicken Schicht, im allgemeinen dicker als 5 mm, aufgebracht werden. Diese Mindestdicke ist ein absolutes Mass, dass von der Grösse des elektrolumineszierenden Ele- ments unabhängig ist. Wie oben erwähnt, werden bei den schon bekannten Elementen die Abmessungen des Elementes in einer Fläche parallel zur elektrolumineszierenden Schicht um diese Mindestdicke ver- grössert. Hat man also z. B. ein Element, das für einen runden Druckknopf von z. B. 1 cm Durchmesser zu verwenden ist, so wird dieses Element allseitig um 5 mm vergrössert.
Der Gesamtdurchmesser wird dann also 2 cm, von dem nur die Hälfte Strahlung emittiert.
Als Material für den behälterförmigen Teil des elektrolumineszierenden Elementes nach der Erfin- dung müssen also Materialien verwendet werden, die weniger Feuchtigkeit durchlassen als die Abdichtungsmittel. Hiezu geeignete Materialien sind z. B. Glas und Quarz. Im allgemeinen kann die Dicke dieser Materialien beträchtlich kleiner sein als die Mindestdicke des Abdichtungsmittels, weil sie be- deutend besser feuchtigkeitsdicht sind. Immerhin wird schon eine Verbesserung erzielt, wenn sie besser als die Abdichtungsmittel sind und dann genügt es also, dass die mindeste Streckenlänge von einem beliebigen Punkt der leuchtenden Schicht nach aussen grösser ist als die kleinste Dicke des nicht aus Abdichtungsmittel bestehenden Hüllenteiles.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines bekannten Elementes ist, zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips, und die Fig. 2-6 Ausführungsformen eines elektrolumineszierenden Elementes nach der Erfindung sind.
In Fig. 1 ist mit 1 der Träger des elektrolumineszierenden Elementes bezeichnet, der z. B. aus Glas besteht. Auf diesem Träger 1 befindet sich eine durchsichtige Elektrode 2, z. B. leitendes Zinnoxyd. Mit 3 ist die elektrolumineszierende Schicht mit dem Bindemittel und mit 4 die zweite, gegebenenfalls durchsichtige Elektrode bezeichnet. Um die elektrolumineszierende Schicht von der Atmosphäre abzu- schliessen, wurde vorgeschlagen, das Element mit einem Abdichtungsmittel 6 zu umhüllen. Diese Schicht muss eine derartige Form und Dicke haben, dass, von einem Punkt 5 am Umfang ausgehend, auf allen Seiten, wo die Atmosphäre über das Abdichtungsmittel 6 erreicht wird, die minimal zulässige, d. h. ge-
<Desc/Clms Page number 3>
nügend abschliessende Dicke, die hier gleich a gesetzt'ist, durchlaufen wird.
In der Figur sind die verschiedenen Richtungen a eingetragen. Ausgehend vom Punkt 5 nach unten und um die Ecke der Glasplatte 1 herum muss natürlich auch der Abstand bis zur Atmosphäre mindestens gleich a sein. Die Folge dieser Mindestanforderung ist also, dass die Gesamtbreite b gleich der Breite c des wirkliche Strahlung emittierenden Elementes plus 2a ist. Wenn man ausserdem, wie gezeigt, die Abdichtungsschicht auch auf der Vorderseite des Elementes durchlaufen lässt, wird noch ein Teil der Oberfläche mit dem Durchmesser
EMI3.1
dass dem Träger 1 die Dicke a gegeben wird. Dann bekommt man jedoch im Träger 1 eine grosse Absorp- tion der emittierten Strahlung.
Auf der Rückseite des Elementes ist auch die Dicke a erforderlich, da die Elektrode 4 die Schicht 3 nicht genügend feuchtigkeitsdicht abschliesst. In dieser Richtung ist jedoch eine grosse Dicke meistens weniger störend.
Eine andere Möglichkeit, der Anforderung zu entsprechen, den Rand der elektrolumineszierenden
Schicht 3 durch eine Dicke des Abdichtungsmittels. wenigstens gleich a in Verlängerung der Fläche der elektroleuchtenden Schicht 3 von der Atmosphäre zu trennen, besteht darin, dass man die elektrolumines- zierende Schicht 3 nicht weiter als bis zur Linie 7 - 7, die sich in einem Abstand a vom Rand des Ele- mentes befindet, erstrecken lässt. Auch dann aber ist die'wirksame Oberfläche des Elementes bedeutend geringer als die Gesamtoberfläche des Elementes.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines Elementes nach der Erfindung dargestellt, in der mit 8 ein behälterförmiger Teil bezeichnet ist, der aus einem Material besteht, das bei gleicher Dicke weniger
Feuchtigkeit durchlässt als das sich im Behälter 8 befindliche Abdichtungsmittel 9. Bei dieser Ausführungs- form werden die leitende, durchsichtige, z. B. aus leitendem Zinnoxyd bestehende Schicht 10, die elek- trolumineszierende Schicht 11 und die Elektrode 12 vom Behälter 8 unterstützt. Die Ausstrahlung dieses
Elementes kann nach einer oder nach zwei Seiten erfolgen. Abhängig davon muss also mindestens der
Boden des Behälters 8 oder das Abdichtungsmittel für die Strahlung durchlässig sein. Wenn die Strahlung nach der Rückseite zu emittieren ist, muss selbstverständlich die Elektrode 12 durchsichtig und kann die
Elektrode 10 undurchsichtig sein.
Vorzugsweise wird man jedoch die Strahlung durch den Boden des Be- hälters 8 hindurch emittieren lassen, da dieser beträchtlich dünner sein kann als die Dicke der Schicht 9.
Mit 13 und 14 sind Stromzuführungsdrähte für die Elektroden 10 und 12 bezeichnet. Diese sind in dem
Abdichtungsmittel 9 eingebettet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn diese Stromzuführungsleiter geschmeidige Streifen sind ; dann wird nämlich leicht eine bessere und dauerhaftere Einschliessung im
Abdichtungsmittel 9 erzielt.
Aus Fig. 2 ist deutlich, dass die Gesamtbreite des Elementes mit der Hülle 8 für eine gleiche nutz- bare Oberfläche, wie in Fig. 1 gezeigt, bedeutend kleiner ist als die Abmessung b in Fig. 1. Die Ab- messungen in Fig. 2 sind nicht alle gleich stark vergrössert gezeichnet, da die Schichten 10,11 und 12 sehr dünn sind und deutlichkeitshalber viel stärker vergrössert sind als die Dicke der Teile 8'und 9.
Immerhin geht aus Fig. 2 hervor, dass die Mindeststreckenlänge von einem beliebigen Punkt der elektro- lumineszierenden Schicht nach aussen über das Abdichtungsmittel 9 grösser ist als die kleinste Dicke des behälterförmigen Körpers 8. Sie ist nämlich etwa viermal so gross.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 befindet sich zwischen dem behälterförmigen Körper 15 und der ersten Elektrode 16 ein zusätzlicher Tragkörper 17, der z. B. aus dem gleichen Material wie der Behäl- ter 15 bestehen kann. Die Elektrode 16, die elektrolumineszierende Schicht 18 und die zweite Elektrode
19 werden auf dem Träger 17 angebracht, ehe das Ganze in dem Behälter 15 angeordnet wird. Es ist nämlich einfacher, die Elektroden und das elektrolumineszierende Material auf einer flachen Oberfläche als auf dem Boden des Behälters 15 anzuordnen. Nachdem die Teile 16 - 19 zu einem Ganzen vereinigt sind, wird dieses in den Behälter 15 gesetzt und das Abdichtungsmittel 20 aufgebracht. Mit 21 und 22 sind biegsame, streifenförmige Stromzuführungsleiter bezeichnet.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 zeigt grosse Ähnlichkeit mit der Ausführungsform nach Fig. 3. Der zusätzliche Träger 23 ist jedoch nicht an der Seite des Bodens des Behälters 24, sondern an der davon ab- gekehrten Seite angeordnet. Das Abdichtungsmittel ist hier mit 25 bezeichnet, die Elektroden mit 26 bzw. 27, die elektrolumineszierende Schicht mit 28 und die Stromzuführungsleiter mit 29 bzw. 30.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die elektrolumineszierende Schicht 31 und die Elektroden
32 und 33, die sich auf beiden Seiten der Schicht 31 befinden, zwischen der Innenseite des Bodens des behälterförmigen Teiles 34 und der Aussenseite des Bodens eines zweiten behälterförmigen, vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Behälter 34 bestehenden Körpers 35 angeordnet sind. Die Öffnung 36 zwischen den beiden Teilen 34 und 35 ist mit dem Abdichtungsmittel gefüllt. Die Höhe dieser Öffnung 36
<Desc/Clms Page number 4>
ist grösser als die Mindestdicke des Behälters 34. Bei dieser Ausführungsform wird eine noch bessere feuchtigkeitsdichte Abschliessung als bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2, 3 und 4 erzielt.
Gegebenenfalls kann man statt des behälterförmigen Teiles 35 eine Scheibe mit einer der Höhe der Öffnung 36 entsprechenden Dicke verwenden. Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform ist jedoch vorteilhaft, wenn das Element auf beiden Seiten Strahlung emittieren soll.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform eines elektrolumineszierenden Elementes nach der Erfindung, das grosse Ähnlichkeit mit der Ausführungsform von Fig. 5 zeigt. Bei der Anfertigung werden jedoch die Elektroden mit der elektrolumineszierenden Schicht nicht, wie in Fig. 5, auf der Innenseite des Bodens des Aussenbehälters, sondern auf der Aussenseite des Bodens des Innenbehälters aufgebaut. In dieser Figur ist der Aussenbehälter mit 37, der Innenbehälter mit 38, die Elektroden mit 39 bzw. 40, und die elektrolumineszierende Schicht mit 41 bezeichnet. Zwischen der Elektrode 40 und der elektrolumineszierenden Schicht 41 befindet sich eine Schicht 42, welche die von der elektrolumineszierenden Schicht emittierte Strahlung richtig reflektiert. Für sichtbare Strahlung besteht diese Schicht aus z. B. Titandioxyd.
Bei dieser Ausführungsform wird die Strahlung also durch den Boden des Behälters 37 hindurch emittiert und die Elektrode 39 muss demzufolge durchsichtig sein. Die Öffnung 43 zwischen den beiden Teilen 37 und 38 ist mit dem Abdichtungsmittel abgeschlossen.
Als Abdichtungsmittel können die schon bekannten Materialien verwendet werden. Nötigenfalls kann diesen Materialien ein Weichmacher zugesetzt werden, um zu vermeiden, dass Spannungen auf die behälterförmigen Elemente ausgeübt werden. Einige der bekannten. Abdichtungsmittel dehnen sich bei Abkühlung oder Polymerisation nämlich aus.
In besonderen Fällen könnte man nur den Boden der behälterförmigen Teile für die Strahlung durchsichtig machen. Die aufrechtstehenden Ränder könnten dann z. B. aus Metall bestehen, das völlig feuchtigkeitsdicht an den Boden angeschmolzen oder auf andere Weise befestigt ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrolumineszierendes Element, das aus einer elektrolumineszierenden Schicht mit auf beiden Seiten je einer Elektrode besteht, von denen mindestens eine durchsichtig ist, und einer Hülle, die teilweise aus einem feuchtigkeitabschliessenden Abdichtungsmittel und teilweise aus einem Material besteht, das bei gleicher Dicke weniger Feuchtigkeit durchlässt als das Abdichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht aus Abdichtungsmittel bestehende Hüllenteil die Form eines Behälters hat, in dem sich die elektrolumineszierende Schicht und die Elektroden befinden, und das Abdichtungsmittel in der Weise in dem Behälter angebracht ist,
dass die Mindestlänge der Strecke von einem beliebigen Punkt der elektrolumineszierenden Schicht nach aussen über das Abdichtungsmittel grösser ist als die kleinste Dicke des nicht aus Abdichtungsmittel bestehenden Hüllenteiles.