DE1213046B - Elektrolumineszente Flaechenlampe - Google Patents

Elektrolumineszente Flaechenlampe

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DE1213046B
DE1213046B DEA42482A DEA0042482A DE1213046B DE 1213046 B DE1213046 B DE 1213046B DE A42482 A DEA42482 A DE A42482A DE A0042482 A DEA0042482 A DE A0042482A DE 1213046 B DE1213046 B DE 1213046B
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Edward Joseph Fetter
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American Cyanamid Co
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int CL:
H05b
Deutsche KL: 2If-80/05
Nummer: 1213 046
Aktenzeichen: A 42482 VIII c/21 f
Anmeldetag: 4. März 1963
Auslegetag: 24. Maß 1966
Die Erfindung berieht sieh auf elektroiumineszente Plächenlampen. Solche Flächenlampen bestehen im wesentlichen aus zwei Flächenelektroden, von denen Wenigstens eine lichtdurchlässig ist und zwischen welchen sich ein Leuchtstoff in einem geeigneten Dielektrikum eingebettet befindet.
Ein wesentliches Erfordernis für ein solches Einbettungsmittel für elektrolumineszenten Leuchtstoff besteht darin, daß es eine höhe Dielektrizitätskonstante aufweist. Als Material für solche Dielektrika für Elektrolumineszenzleuchtstoffe hat man bereits Cyanäther von Cellulose vorgeschlagen. Gegenstand einer älteren Erfindung bildet ferner die Verwendung von Polymeren der cyanalkylierten Acrylate als Dielektrikum für elektrotechnische Geräte, bei denen als polymeres Dielektrikum ein solches der Molekülkonfiguration der allgemeinen Formel
R O
I Il
CHS <= C — C — O — (CH|). — C s N
verwendet wird, wobei η eine positive ganze Zahl von 1 bis 8 und R ein Substituent in Form von Wasserstoff oder eines Alkylradifcals mit etwa 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.
Bezüglich der cyanäthylierten Cellulose wurde gefunden, daß diese trotz ausgezeichneter Dielektrizitätskonstante andere Eigenschaften besitzt, welche ihre Verwendung in elektrolumineszenten Flächenlampen stärk beeinträchtigen. Der Hauptüächteii bei der Verwendung cyanäthyliertef Cellulose besteht in den hohen Kosten. Dieser rührt unmittelbar von den hohen Herstellungskosten der cyanäthylierten Cellulose her. Insbesondere ist es die Notwendigkeit intensiven Waschens von Cellulose, die cyanäthyliert worden ist, welche den Kostenanteil so hoch macht und daher den Verkaufspreis von Produkten, welche Cyanäthylcellulöse enthalten, entsprechend hochtreibt. Außerdem mußdasDielektrikumbei einer Elektrolumineszenz· lampe sehr fest an den Flächenelektrode!! anhaften, und cyanäthylierte Cellulose erfüllt dieses Erfordernis zwar im allgemeinen zufriedenstellend, jedoch nicht mit dem bestmöglichen Ergebnis. Es besteht infolgedessen immer noch ein unmittelbares Bedürfnis nach neuen Materialien, die in Etektröluniineszenzlämpen verwendet werden können und welche die Eigenschaften einer hohen Dielektrizitätskonstante mit güter Haftfestigkeit verbinden.
Es wurde nun gefunden, daß Elektrölumineszenzlampen mit niederen Herstellungskosten und ausgezeichneten Eigenschaften bezüglich Fertigung und Haftfestigkeit erzeugt werden können, wenn man,
Elektrolumineszente Flächenlampe
Anmelder:
American Cyanamid Company,
Stamford, Conn, (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. M. Licht und Dr. R. Schmidt,
Patentanwälte, Öppenaü, Allmendplatz 4
Als Erfinder benannt:
Michael Joseph d' Errico,
Edward Joseph fetter,
Stamford» Conn. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 27. April 1962 (190 817)
abweichend von dem bei der älteren Erfindung verwendeten polymeren Dielektrikum der obengenannten Molekülkonfiguration, für den Leuchtstoffträger ganz oder zumindest teilweise ein polymeres Dielektrikum auf der Grundlage cyanalkyiierter Acrylate benutzt, bei welchem eine Alkoxygruppe zwischen der Cyan- und der Estergruppe sitzt, also Polymere der allgemeinen Formel
R O
H H
CH2 = C-C-O[R1]O-C-C-CN
R3
verwendet sind, wobei R Wasserstoff oder ein Methylrest ist, R1 die Gruppe (— CHg)» oder ein
■ CH2 — CH2 — O -CH2 — CH2
oder ein
— CH2 —CH — - Radikal
CHo
ist (mit η als ganzer positiver Zahl von 2 bis 5 einschließlich), R2 Wasserstoff oder ein Methylrest und R3 Wasserstoff oder ein Methylrest oder ein Phenolfest sind und wobei ferner wenigstens einer der Substituenten R2 und R3 Wasserstoff ist. Die mit Dielektrikum solcher Zusammensetzung ausgerüsteten
609 539/1>73
3 4
Leuchtstoffträger von Elektrolumineszenzlampen be- 8 % vorzuziehen ist. Andere Methoden, z. B. Aufsitzen hohe Dielektrizitätskonstanten, niedrige Verlust- gießen oder Versprühen des Polymeren auf das und Streufaktoren, gute Haftfestigkeit an Substraten leitendgemachte Glas, können die Verwendung von und Trägerstoffen, nämlich Glas, ferner gute Wasser- Polymerenlösungen mit einem Festgehalt bis 40 % beständigkeit und Klarheit, gute dielektrische Stärke, 5 möglich machen..
gute mechanische Festigkeit und gute Fließ- und Auf diese leuchtstoffhaltige Schicht wird dann die
Zugfestigkeit. zweite Elektrode aufgesetzt. Diese kann aus einem
Die für diese Dielektrika verwendeten Polymeren Metallblech, gewöhnlich Aluminium, bestehen. Zuder Cyanalkoxyalkylacrylate und Methacrylate sind weilen kann die Elektrode jedoch auch gebildet werden in der Technik an sich bekannt und können aus den io durch Metallisieren der oberen Fläche der leuchtstoff-Monomeren der genannten Formel hergestellt werden. haltigen Polymerenschicht. Dies Metallisieren kann Es wurde gefunden, daß die aus den genannten Poly- durch irgendeines der wohlbekannten Verfahren ermeren hergestellten Leuchtschichten für Elektro- folgen und bildet nicht den Gegenstand der vorlumineszenzlampen den bisher auf dem Markt befind- hegenden Erfindung, ...
liehen weit überlegen sind. Die Polymeren sind so 15 Legt man einen geeigneten Wechselstrom an die beschaffen, daß ihre Zähigkeit das Beladen der Leucht- beiden Elektroden, so wird der durch die ganze Schicht schichten mit größeren Leuchtstoffmengen gestattet, verteilte Leuchtstoff angeregt und sendet Licht aus, wodurch also Lampen größerer Leuchtkraft her- welches durch die transparente Oberfläche hindurchgestellt werden können. Außerdem bieten die Poly- dringt.
meren, selbst wenn sie eine höhere Leuchtstoffmenge 20 Die Filmschicht aus Polymerenmaterial kann, wie enthalten, ausgezeichnete Haftfestigkeit der Leucht- oben erwähnt, aus einer geeigneten Lösung gebildet schicht an den benachbarten Flächen. Eine solche werden. Dazu sind Lösungen entsprechend hoher gute Haftfestigkeit vermeidet daher die Notwendigkeit Konzentration und trotzdem ausreichend niedriger äußerer Haftmittel und Weichmacher bei der Fertigung Viskosität erforderlich. Es können Lösungsmittel in der Lampen. Eine andere Eigenschaft der erfindungs- 25 solcher Konzentration verwendet werden, wie es notgemäß für das Einbettungsmittel benutzten Polymeren wendig ist, um das Polymere aufzulösen und es dann besteht darin, daß die hohen Dielektrizitäskonstanten vergießen zu können.
der Polymeren die Verwendung eines größeren Es kann irgendein beliebiger Leuchtstoff verwendet
Spannungsabfalls gestatten, der an den Leucht- werden. Als Beispiel für die weitere Beschreibung mag gegenstand gelegt werden kann, und damit auch die 30 «in Leuchtstoff aus aktiviertem Zinksulfid angenom-
Herstellung leuchtkräftigerer Lampen. . men werden. Aber, wie gesagt, es können auch irgend-
Die Polymeren der Cyanalkoxyalkylacrylate und welche sonstigen handelsüblichen Leuchtstoffe ver-
Methacrylate, die als Einbettungsmittel für den Leucht- wendet werden, von denen zahlreiche auch in den vor-
stoff erfindungsgemäß verwendet werden, können genannten Patentschriften genannt sind,
angewandt werden in Form von Homopolymeren, 35 Das Verteilen der leuchtstoffhaltigen Polymeren-
Copolymeren oder verschiedenen Mischungen daraus lösung auf die zu behandelnde Oberfläche kann in
oder von Copolymeren mit anderen Monomeren, die irgendeiner üblichen Weise geschehen. Bekannt sind
mit ihnen copolymerisierbar sind und eine polymeri- Verfahren wie Durchziehen, Gießen, Besprengen oder
sierbare Gruppe CH2 = CC enthalten. Wenn Co- Auf streichen (Aufrakeln). Welches Verfahren im einr polymere benutzt werden, so sollten sie wenigstens 40 zelnen benutzt wird, ist nicht wesentlich und bildet
etwa 50 Gewichtsprozent des Cyanalkoxyalkylacrylats auch keinenTeil der vorliegenden Erfindung. Es kommt
oder Methacrylats enthalten und nicht mehr als 50 % nur darauf an, daß die angewandte Methode in der
des Monomeren oder einer Gruppe von Monomeren, Lage ist, eine gute gleichmäßige Schicht zu bilden,
die damit copolymerisierbar ist, vorzugsweise 70 Nach dem Aufsprühen od. dgl. wird der Film dann bis 95 bzw, 30 bis 5%. 45 getrocknet.
Natürlich ist es auch möglich, Copolymere zu ver- Soweit es praktisch angängig ist, sollte jeder Film
wenden, die aus zwei oder mehr Monomeren gemäß oder jede Schicht, wenn mehr als eine Schicht ver-
der gegebenen Formel hergestellt sind, wobei dann wendet wird, voll durchgetrocknet werden, bevor die
immer noch die beschriebenen Vorteile erreicht nächste Schicht aufgebracht wird. Im allgemeinen werden. , 50 kann jedes Verfahren zum Trocknen des Films
Die Polymeren werden gewöhnlich in Lösung benutzt werden, wobei diejenigen Verfahren, die eine
behandelt zur Einverleibung des Leuchtstoffes und Rückgewinnung des Lösungsmittels gestatten, natür-
werden dann auf das leitendgemachte Glas auf- lieh vorzuziehen sind.
gesprüht. Die bevorzugte Menge von Leuchtstoff, Die Stärke der leuchtstoffhaltigen Schicht wird welche in dem Polymeren aufgenommen ist, ist im 55, gewöhnlich bestimmt durch den gewünschten Verallgemeinen gleich dem Prozentsatz von Festbestand- Wendungszweck der Elektrolumineszenzlampe. Im teilen in der Polymerenlösung, wenn sie ausgegossen allgemeinen muß die Dicke der Filme ohne Leuchtwird. Es können jedoch auch niedrigere und höhere stoff groß genug sein, um den Leuchtstoff vollständig Anteile von Leuchtstoff einverleibt werden, je nach zu bedecken. Allerdings hängt die Dicke für gewöhnder Teilchengröße des Leuchtstoffes. Im allgemeinen 60 lieh von der gewünschten Leuchtstärke der Lampe ab. liegt diese Teilchengröße zwischen 0,5 und 50 μΐη, Diese kann heller gemacht werden durch Verwendung vorzugsweise unterhalb 25 μηι. Es ist möglich, 25 einer höheren Spannung, aber das ist zuweilen auf-•bis 600 °/o Leuchtstoff in dieses Polymere einzu- wendig, und die Leuchtstärke wird deshalb oft durch verleiben, wobei jedoch Mengen zwischen 100 und die Schichtdicke gesteuert. Je dünner die den Leucht-300% vorzugsweise verwendet werden. 65 stoff enthaltende Schicht ist, um so heller leuchtet
Beim Aufsprühen der Polymerenlösung auf das die Lampe.
leitende Glas kann eine 1- bis 20%ige Polymeren- Wie oben erwähnt, besteht die obere Elektrode
lösung benutzt werden, wobei ein Gehalt von 3 bis gewöhnlich aus Metall, z. B. Aluminium, und es ist
5 6
.möglich, die Metallfolie mit der Leuchtschicht durch Gehalt von 450 Gewichtsprozent eines Elektroeine von drei verschiedenen Methoden zu verbinden. lumineszenzleuchtstoffes. Wiederumer gibt sich eine Keine der folgenden Methoden ist jedoch im Rahmen ausgezeichnete Haftfähigkeit der Bestandteile aneinder Erfindung unumgänglich; vielmehr kann jede ander.
dieser Methoden verwendet werden. Die erste besteht 5 Beist>iel3
darin, daß das Aluminium nur auf die Leuchtschicht
gesprüht und dort trocknen gelassen wird. Die zweite Es wird nach dem Beispiel 2 verfahren mit der
Methode ist' wohlbekannt und als »Vakuumnieder- Ausnahme, daß eine mit 350 Gewichtsprozent Leuchtschlag« bezeichnet; sie besteht darin, daß die Elektrode stoff beladene Lösung des Polymeren von 5-(2-Cyanmittels Vakuumbedampfung eines Metalls auf einen io äthoxy)-pentylacrylat angewandt wird. Es entsteht Trägerkörper gebildet wird. Die dritte Methode stellt eine strahlende Lampe, deren Bestandteile fest aneineine mechanische Beschichtung dar und besteht darin, ander haften,
daß eine Elektrode auf einem Substrat mittels Hitze, B e i s ρ i e 1 4
Druck oder Kombination beider Verfahren aufgebracht wird. 15 Wiederum wird eine Lampe nach dem Verfahren
Obgleich sich die vorstehende Beschreibung der des Beispiels 2 gefertigt, welche ausgezeichnete Erfindung nur mit der Verwendung von Cyanalkoxy- Lumineszenzeigenschaften zeigt. Die Fertigung erfolgt alkylacrylat- und Methacrylatpolymeren als Ein- unter Benutzung einer Lösung des Polymeren von bettungsmittel für den elektrolumineszenten Leucht- 2-[2-(2-Cyan-l-methyläthoxy)-äthoxy]-äthylmethacrystoff beschäftigte, so ist es auch möglich, die Cyan- 20 lat mit einem Gehalt von 400 Gewichtsprozent eines alkoxyalkylacrylat- und Methacrylatpolymeren in Ver- Elektrolumineszenzleuchtstoffes. Die Bestandteile halbindung mit Schichten und Bauteilen zu benutzen, ten ausgezeichnet zusammen, ohne daß es eines zudie aus bekannten Materialien zusammengesetzt sind. sätzlichen äußeren Klebemittels bedürfte,
z. B. Cyanäthylcellulose u. dgl. Wenn eine Schicht . .
oder ein Bauteil dieses Typs benutzt wird, so können 25 Beispiels
die oben beschriebenen Cyanalkoxyalkylacrylat- und Nach dem Arbeitsverfahren des Beispiels 2 wird
Methacrylatpolymeren als Haftschicht zwischen der eine kräftig leuchtende Lumineszenzlampe hergestellt Schicht oder den Bauteilblättern und der elektrisch unter Verwendung einer Lösung des Polymeren von leitenden Schicht verwendet werden, d. h. dem Glas- 2-(2-Cyanpropoxy)-propylacrylat mit einem Gehalt blättchen oder der Metallelektrode. Die Cyanalkoxy- 30 von 300 Gewichtsprozent Leuchtstoff. Die Zusammenalkylacrylat- und Methacrylatpolymeren können aber haftung der Bestandteile ist ausgezeichnet,
auch in Mischung mit der Cyanäthylcellulose ver- . .
wendet werden, beispielsweise als Schichtmaterial oder Beispiel
Bauteil als solchem. Verwendet man eine Schicht oder Es wird wiederum eine gut leuchtende Lumineszenzein Bauteil dieser Gattung, so empfiehlt es sich, daß 35 lampe nach dem Arbeitsverfahren des Beispiels 2 herdas Material wenigstens 5% des Cyanalkoxyalkyl- gestellt, und zwar unter Verwendung einer Einbettungsacrylat- oder Methacrylatpolymeren enthält. Diese schicht, welche aus einem mit 375 Gewichtsprozent neue Methode des Aufbringens der leitenden Schichten Leuchtstoff beladenen Copolymeren von 2-(2-Cyan- oder Bauteilblätter führt zur Herstellung von Erzeug- äthoxy)-äthylacrylat und Methylmethacrylat (90:10) nissen, welche den meisten auf dem Markt befind- 40 besteht. Die Bestandteile der Lampe sind ganz fest liehen überlegen sind. aneinander gebunden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger p . .
Beispiele für die Herstellung einer Elektrolumineszenz- Beispiel
lampe erläutert. Ein Elektrolumineszenzleuchtstoff (450 Gewichts-
Beisoiell 45 ΡΓΟΖΒη*) wir<l zugegeben zu einer 33 gewichtsprozenti
gen Acetonitrillösung eines Homopolymeren von
Zu einer 30 gewichtsprozentigen Lösung des Poly- 2-(2-Cyanäthoxy)-äthylmethacrylat. Der Leuchtstoff meren von 2-(2-Cyanäthoxy)-äthylacrylat in Aceto- wird dann gleichmäßig innerhalb der ganzen Lösung nitril werden 300 Gewichtsprozent eines Elektro- verteilt, und ein Film von etwa 25 μηι Dicke der lumineszenzleuchtstoffes zugegeben. Der Leuchtstoff 50 entstehenden Suspension wird auf eine leitende Glaswird gleichmäßig innerhalb der ganzen Lösung ver- platte gegossen. Der Film wird getrocknet zur teilt durch ein Bewegungsverfahren mittels Rollen. Beseitigung restlichen Lösungsmittels, und eine Ein Film von etwa 38 μπι Dicke wird von der so Aluminiumelektrode wird in Form eines dünnen Films gebildeten Suspension auf eine leitende Glasplatte darauf angebracht. Elektrische Kontakte werden mit gegossen. Nach Trocknen zur Entfernung restlichen 55 der Aluminiumelektrode und einer Glasplatte verLösungsmittels wird eine Gegenelektrode in Form bunden, und es entsteht auf diese Weise eine glänzend eines dünnen Aluminiumfilms durch Vakuum- leuchtende Lampe,
aufdampfen aufgebracht. Dann werden elektrische Beisoiel 8
Kontakte an die Aluminiumelektrode und die leitende
Glaselektrode angeschlossen, und es ergibt sich eine 60 Ein mit 50 Gewichtsprozent Leuchtstoff beladener strahlende Lampe. Die Haftung der Bestandteile der freier Film eines handelsüblichen dielektrischen PolyLampe aneinander ist ausgezeichnet. merenmaterials wird nach Sandwich-Art zwischen einer . . λ leitenden Glasplatte und einer Aluminiumfilmelektrode Beispiel I eingeklemmt. Jede Oberfläche des dielektrischen poly-
Unter Verwendung des Herstellungsverfahrens nach 65 meren Materials bedeckt mit einem dünnen Film von Beispiel 1 wird eine strahlende Lampe hergestellt Poly-[-2-(2-cyanäthoxy)-äthylacrylat] als Klebemittel, durch Benutzung einer Lösung des Polymeren von Dann wird die ganze Einheit unter Druck gesetzt 2-(2-Cyan-l-phenyläthoxy)-äthylmethacrylat mit einem und nach Abbinden mit elektrischen Kontakten an
den Elektroden versehen. Das Ergebnis ist eine ■Zufriedenstellende Lumineszenzlampe.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Elektrolumineszente Flächenlämpe, deren Leuchtstoff in ein Dielektrikum eingebettet ist, das ganz oder zumindest teilweise aus Polymeren der cyänalkylierten Acrylate besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Polymere einer Verbindung der Formel
R O
H H
= C-C-OtR1]O-C-C-CN
I I
R3 Ru
verwendet sind» wobei R Wasserstoff oder ein Methylrest ist, R1 die Gruppe (— CH8)J1 oder ein --CH2-CH2-O-CH2-GHa
oder ein
-CH2-CH — Radikal
CH3
ist (mit η als ganzer positiver Zahl von 2 bis S einschließlich), R2 Wasserstoff oder ein Methyhm und R3 Wasserstoff oder ein Methylrest oder ein Phenökest sind und wobei ferner wenigstens einer def Substitüenten R2 und R3 Wasserstoff ist.
2. Flächenlainpe nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Leuchtstoff in feiner Verteilung enthaltende Dielektrikum aus einem Polymeren von 2-(2-Cyanäthoxy)-äthylacrylät besteht.
fco In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Pätentschriften Nr. 1495 214, 2 6'69 SSS,
SSS 715.
DEA42482A 1962-04-27 1963-03-04 Elektrolumineszente Flaechenlampe Pending DE1213046B (de)

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