DE1279834B

DE1279834B - Electroluminescent cell

Info

Publication number: DE1279834B
Application number: DE1963S0085282
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Heinz Degenhardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-05-18
Filing date: 1963-05-18
Publication date: 1968-10-10

Description

Elektrolumineneszenzzelle Die Erfindung betrifft eine Elektrolumineszenzzelle, bei welcher hintereinander angeordnet sind: eine sichtbares Licht durchlassende feuchtigkeitsdichte Platte, eine lichtdurchlässige leitfähige Schicht, eine aus elektrolumineszierendem Leuchtstoff und Bindemittel bestehende Leuchtschicht und eine zweite leitfähige Schicht, auf welche eine Isolierschicht folgt, die feuchtigkeitsdicht ist.Electroluminescent cell The invention relates to an electroluminescent cell, in which are arranged one behind the other: a visible light transmitting moisture-proof plate, a translucent conductive layer, one made of electroluminescent phosphor and binder and existing luminous layer a second conductive layer followed by an insulating layer that is moisture-proof is.

Eine bekannte Ausführung derartiger Leuchtplatten besitzt zu beiden Seiten der mit den Elektroden versehenen Leuchtschicht je eine Glasplatte. Dabei trägt in üblicher Ausführung die erste Glasplatte eine durchsichtige Elektrode und eine Leuchtschicht. Die zweite Glasplatte ist mittels eines Wachses aufgeklebt auf die zweite Elektrode, die ihrerseits an der freien Oberfläche der Leuchtschicht angebracht ist. 'Bei einer anderen Ausführung ist die Isolierschicht eine Kunststoffschicht, die auf die zweite Elektrode aufgetragen ist. Die Platten und Schichten sind angebracht, damit möglichst wenig Feuchtigkeit in die Leuchtschicht eindringen kann. Befindet sich nämlich beim Betrieb der Leuchtzelle, der durch Anschließen der Elektroden an eine Wechselspannungsquelle erfolgt, Wasser in der Leuchtschicht, dann wird der Leuchtstoff zerstört, und es erfolgt ein Abbau der ausgestrahlten Lichtmenge. Außerdem ist die Gefahr von Überschlägen erhöht.A known embodiment of such fluorescent plates has on both sides of the electrodes provided with the light emitting layer depending on a glass plate. In the usual design, the first glass plate carries a transparent electrode and a luminous layer. The second glass plate is glued to the second electrode by means of a wax, which in turn is attached to the free surface of the luminous layer. In another embodiment, the insulating layer is a plastic layer that is applied to the second electrode. The plates and layers are attached so that as little moisture as possible can penetrate the luminous layer. If there is water in the luminous layer during operation of the luminous cell, which takes place by connecting the electrodes to an alternating voltage source, the luminophore is destroyed and the amount of light emitted is reduced. In addition, the risk of rollovers is increased.

Durch die Anbringung der aus einer Glasplatte oder einem Kunststoffüberzug bestehenden Isolierschicht'ist auch bei den bekannten Elektrolumineszenzzellen das Eindringen von Feuchtigkeit weitgehend verhindert. Es treten aber trotzdem bisweilen Überschläge zwischen den Elektroden auf. Dabei wird zumeist die Leuchtfähigkeit der Zelle zerstört, weil bei dem überschlag eine niederohmige Brücke entsteht, über welche die beiden Elektroden kurzgeschlossen sind. Auch die Einbettung des elektrolumineszenten Leuchtstoffes in Glas oder Email hat nicht zu dem gewünschten Abschluß der Leuchtschicht geführt. Bei größerer relativer Luftfeuchtigkeit, etwa ab 8011/o, treten auch bei diesen Leuchtzellen häufig Überschläge auf. Der Abfall der Lichtabgabe ist aber gegenüber demjenigen bei bekannten Zellen mit Isolierschicht um einen Faktor von 2 bis 3 geringer.By applying the insulating layer consisting of a glass plate or a plastic coating, the penetration of moisture is largely prevented in the known electroluminescent cells as well. Nevertheless, flashovers sometimes occur between the electrodes. This usually destroys the cell's luminosity, because the flashover creates a low-resistance bridge over which the two electrodes are short-circuited. Even embedding the electroluminescent phosphor in glass or enamel did not lead to the desired closure of the luminous layer. When the relative humidity is higher, e.g. from 8011 / o, flashovers often occur with these light cells as well. The drop in light output is less than that of known cells with an insulating layer by a factor of 2 to 3.

Bei einem anderen bekannten Leuchtkondensator ist zur Verhinderung der bei elektrischen überschlägen auftretenden niederohmigen Brücken eine der Elektroden aus einem Material hergestellt, das sich bei Erwärmung über die Betriebstemperatur zu einem Produkt zersetzt, das beträchtlich geringere Leitfähigkeit aufweist als das ursprüngliche Material. Bei diesen Zellen ist es nachteilig, daß als Elektrodenmaterial Oxyde geringer Leitfähigkeit verwendet werden müssen, während man bei den sonst üblichen Leuchtzellen gut leitfähige Schichten als Elektroden benutzen kann.Another known luminous capacitor is for prevention the low-resistance bridges that occur in the event of electrical flashovers, one of the electrodes made of a material that increases when heated above the operating temperature decomposes to a product which has a considerably lower conductivity than the original material. In these cells, it is disadvantageous that as an electrode material Oxides of low conductivity must be used, while the otherwise Usual light cells can use highly conductive layers as electrodes.

Erfindungsgemäß ist eine Elektrolumineszenzzelle, bei welcher bei elektrischen Überschlägen zwischen Elektroden die Bildung niederohmiger Brücken unter Umgehung obengenannter, Nachteile vermieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer bei Elektrolumineszenzzellen bekannten Leuchtschicht, die plastifiziertes Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat als Bindemittel für den elektrolumineszierenden Leuchtstoff enthält, die Isolierschicht aus einem modifizierten Polyamid" z. B. einem Polyamidoamin, besteht. Bei der Verwendung der vorgenannten Werkstoffe wird neben einer wirksamen Abdichtung der Elektrolumineszenzleuchtschicht gegen Feuchtigkeit hohe Durchschlagsfestigkeit erhalten. Trotzdem auftretende Überschläge sind »selbstheilend«. Durch den überschlag wird nämlich die ursprüngliche Ursache des Durchschlags, etwa die Bildung einer,leitfähigen Stelle, beseitigt. Dabei tritt lediglich eine Zerstörung der unmittelbar im Durchschlagsgeblet liegenden Zone der Leuchtschicht auf, die in der Regel so klein ist, daß sie ohne Hilfsmittel für das Auge unsichtbar ist.According to the invention is an electroluminescent cell in which at electrical flashovers between electrodes result in the formation of low-resistance bridges is avoided by circumventing the above-mentioned disadvantages, characterized in that when using a luminous layer known from electroluminescent cells, the plasticized Urea-formaldehyde condensate as a binder for the electroluminescent Contains luminescent material, the insulating layer made of a modified polyamide "z. B. a polyamidoamine. When using the aforementioned materials in addition to an effective sealing of the electroluminescent layer against moisture get high dielectric strength. Any flashovers that occur are "self-healing". The rollover actually becomes the original cause of the breakdown, for example the formation of a conductive point is eliminated. There is only one destruction the zone of the luminescent layer lying directly in the breakthrough field, which is usually so small that it is invisible to the eye without aids.

Elektrolumineszenzzellen mit einem Bindemittel hoher Durchschlag'Sfestigkeit, einer Mischung, die außer Harnstoff-Formaldehydharzen Melaminharze und Rizinusöl enthält, sind zwar bekannt. Die erfindungsgemäße Kombination der Schichtung aus Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat als Bindemittel für Leuchtstoff und modifiziertem Polyamid als Isolierschicht, die bei elektrischen Überschlägen keine niederohmigen Brücken bildet, ist daraus aber nicht ableitbar.Electroluminescent cells with a binder with high dielectric strength, a mixture that, in addition to urea-formaldehyde resins, melamine resins and castor oil contains are known. The inventive combination of stratification Urea-formaldehyde condensate as a binder for fluorescent and modified Polyamide as an insulating layer that does not have a low resistance in the event of electrical flashovers Forms bridges, but cannot be derived from them.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden sowohl zum Einbetten des Elektrolumineszenzleuchtstoffes als auch zum Aufkleben der Glasplatte oder als Schutzschicht Kunststoffe angewandt, die bei überschlägen wegen ihres geringen Gehaltes an Kohlenstoffatomen keine niederohmigen Brücken ergeben. Außerdem werden von den verwendeten Kunststoffen beim überschlag keine schädlichen den Schichtaufbau angreifenden Dämpfe abgespalten, die z. B. eine Elektrolyse und -damit eine Schwärzung des Leuchtstoffs bewirken können. Die verwendeten Stoffe enthalten keine Feuchtigkeit und sind außerdem feuchtigkeitsundurchlässig. überdies gewährleisten sie ein gutes Haften aufzuklebender Platten.In the solution according to the invention, both for embedding the electroluminescent phosphor as well as for gluing on the glass plate or as Protective layer plastics used for flashovers because of their low carbon atom content no low-resistance bridges result. In addition, the plastics used when flashing over, no harmful vapors that attack the layer structure are split off, the z. B. an electrolysis and thus cause a blackening of the phosphor can. The fabrics used do not contain any moisture and are also impermeable to moisture. In addition, they ensure good adhesion of the panels to be glued.

Versuche haben gezeigt, daß erfindungsgemäß hergestellte Elektrolumineszenzzellen im Gegensatz zu den bekannten Zellen sogar ein Eintauchen in Wasser gestatten, ohne daß ihre Betriebsfähigkeit beeinträchtigt wird. Die Betriebsfähigkeit ist auch besser als bei den Leuchtzellen, bei welchen der Leuchtstoff in Email eingeschlossen ist. Die Spannungsfestigkeit der Leuchtzellen ist überdies um einen Faktor von 2 bis 3 erhöht.Tests have shown that electroluminescent cells produced according to the invention, in contrast to the known cells, even allow immersion in water without their operability being impaired. The operability is also better than with the luminous cells in which the luminescent material is enclosed in enamel. The dielectric strength of the light cells is also increased by a factor of 2 to 3 .

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Elektrolumineszenzzelle nach der Erfindung wird z. B. erhalten, indem die durchsichtige, etwa aus Zinndioxyd oder Titandioxyd bestehende leitfähige Schicht, die sich auf einer Glasplatte befindet, mit einer Suspension eines elektrolumineszenten Leuchtstoffes in einer Lösung von modifiziertem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat in einem organischen Lösungsmittel, wie z. B. Butanol, bedeckt und getrocknet wird. Bei einem brauchbaren modifizierten Kondensat ist z. B. als Weichmacher ein Polyester einkondensiert, der aus aliphatischen Dicarbonsäuren und mehrwertigen Alkoholen besteht, damit die Leuchtschicht hinreichend elastisch wird. Auf die, Leuchtschicht wird als zweite Elektrode eine leitfähige Schicht, etwa aus Leitsilber oder Leitbronze, aufgetragen. Auf diese leitfähige Schicht wird nach dem Erhitzen der bisher vorhandenen Schichtung auf 140' C die ebenfalls auf 140' C erhitzte, flüssige Schmelze eines modifizierten Polyamides, etwa eines Polyamidoamines in einer Schichtdicke von 0,5 bis 1 mm aufgegossen und darauf eine Glasplatte gelegt. Schichten aus reinen Polyamiden haften nur wenig auf der zweiten Elektrode und bewirken gegenüber Glasflächen nur geringe Bindefähigkeit. Nach dem Erkalten des Kunststoffes haftet die Platte sehr gut auf der Leuchtzelle. Die Seitenflächen der Zelle, können ebenfalls mit der Schmelze überzogen und dadurch gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt werden. Ein hinreichender Schutz wird auch erhalten, wenn die zweite Elektrode und die Seiten der Zelle nur mit einer 1 bis 3 mm dicken Schicht der Schmelze bedeckt werden.An advantageous embodiment of the electroluminescent cell according to the invention is z. B. obtained by the transparent, such as tin dioxide or titanium dioxide existing conductive layer, which is located on a glass plate, with a suspension of an electroluminescent phosphor in a solution of modified urea-formaldehyde condensate in an organic solvent, such as. B. butanol, covered and dried. In a useful modified condensate, for. B. condensed as a plasticizer a polyester, which consists of aliphatic dicarboxylic acids and polyhydric alcohols, so that the luminous layer is sufficiently elastic. A conductive layer, for example made of conductive silver or conductive bronze, is applied to the luminous layer as a second electrode. After heating the previously existing layer to 140 ° C, the liquid melt of a modified polyamide, such as a polyamidoamine, also heated to 140 ° C , is poured onto this conductive layer in a layer thickness of 0.5 to 1 mm and a glass plate is placed on top. Layers made of pure polyamides adhere only slightly to the second electrode and only have a low binding capacity compared to glass surfaces. After the plastic has cooled down, the plate adheres very well to the light cell. The side surfaces of the cell can also be coated with the melt and thus protected against the ingress of moisture. Sufficient protection is also obtained if the second electrode and the sides of the cell are only covered with a 1 to 3 mm thick layer of the melt.

Die Zeichnung enthält in F i g. 1 die perspektivische Darstellung der einen Ecke eines Ausführungsbeispiels einer Elektrolumineszenzzelle, die beiderseits mit einer Glasplatte belegt ist, und F i g. 2 die Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels mit nur einer Glasplatte und einer Kunststoff-Schutzschicht sowie einer zweiten Elektrode, die unterteilt ist in verschieden große gegeneinander elektrisch isolierte Flächenteile, so daß die einzelnen Flächenteile für sich oder gemeinsam eingeschaltet werden können.The drawing contains in FIG. 1 shows the perspective illustration of one corner of an exemplary embodiment of an electroluminescent cell, which is covered on both sides with a glass plate, and FIG. 2 shows the sectional view of an exemplary embodiment with only one glass plate and a plastic protective layer and a second electrode which is divided into surface parts of different sizes that are electrically isolated from one another, so that the individual surface parts can be switched on individually or together.

Bei der Zelle nach F i g. 1 befindet sich auf der Glasplatte 1 die durchsichtige erste leitfähige Schicht 2, die aus Zinndioxyd besteht. Auf diese Schicht ist die Leuchtschicht 3 aufgetragen, die aus einem 50 /im starken weich gemachten Hamstoff-Formaldehyd-Kondensat besteht, der den Leuchtstoff enthält. Die Leuchtschicht 3 ist auf ihrer freien Oberfläche mit der leitfähigen Schicht 4 aus Leitsilber überzogen. Die zweite Glasplatte 5 ist mittels der Klebeschicht 6 aus einem geschmolzenen und wieder verfestigten Polyamidoamin auf die zweite leitfähige Schicht 4 in der oben bereits angegebenen Weise aufgeklebt.In the case of the cell according to FIG. 1 , the transparent first conductive layer 2, which consists of tin dioxide, is located on the glass plate 1. In this layer, the phosphor layer 3 is applied, the urea-formaldehyde condensate softened from a 50 / consists in the strong containing the phosphor. The luminescent layer 3 is coated on its free surface with the conductive layer 4 made of conductive silver. The second glass plate 5 is glued to the second conductive layer 4 by means of the adhesive layer 6 made of a melted and re-solidified polyamidoamine in the manner already indicated above.

Die Leuchtschicht 3 wird angeregt mittels einer Wechselspannungsquelle 7, deren Anschlüsse über die Leitungen 8 und 9 an die leitfähigen Schichten 2 und 4 angeschlossen werden. Zu diesem Zweck ist auf der ersten leitfähigen Schicht ein Kontaktstreifen 10 aus Leitsilber aufgetragen. An diesem Streifen greift die Leitung 8 an. Der Streifen 10 liegt in elektrischer Verbindung direkt auf der leitfähigen Schicht 2 an einem Rand der Platte 1. Die übrigen Schichten 3, 4, 5 und 6 sind um die Breite des Streifens 10 zurückversetzt, so daß eine einfache und sichere Kontaktierung mit der Leitung 8 etwa über eine Feder 11 möglich ist. Die zweite leitfähige Schicht 4 ist oberhalb des Streifens 10 zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit gegenüber dem Rand der Leuchtschicht 3 noch weiter zurÜckversetzt. Auf der Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 4 ist ein Kontaktstreifen 12 vorgesehen, auf welchem eine Feder 13 die Leitung 9 anschließt. Gegenüber dem Streifen 12 ist die darüber noch verbleibende Schichtung 5 und 6 aus demselben Grund wie bei dem Streifen 10 zurückversetzt.The luminous layer 3 is excited by means of an alternating voltage source 7, the connections of which are connected to the conductive layers 2 and 4 via the lines 8 and 9. For this purpose, a contact strip 10 made of conductive silver is applied to the first conductive layer. The line 8 acts on this strip. The strip 10 is electrically connected directly to the conductive layer 2 at an edge of the plate 1. The remaining layers 3, 4, 5 and 6 are set back by the width of the strip 10 , so that contact with the line 8 is simple and secure about a spring 11 is possible . The second conductive layer 4 is set back even further above the strip 10 to increase the dielectric strength compared to the edge of the luminous layer 3. On the surface of the second conductive layer 4, a contact strip 12 is provided, on which a spring 13 connects the line 9 . Compared to the strip 12, the layers 5 and 6 still remaining above it are set back for the same reason as in the case of the strip 10 .

Das im Schnitt in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist im Prinzip ebenso wie das in F i g. 1 dargestellte Beispiel aufgebaut. Auch bei ihm befinden sich auf eitler Glimmerplatte, 14 eine durchsichtige leitfähige Schicht 15, auf welcher die Leuchtschicht 16 angebracht ist. Auf der freien Oberfläche der Leuchtschicht 16 sind die voneinander isolierten elektrisch leitfähigen Belegungen 17, 18 und 19 nach dem Siebdruckverfahren aufgebracht und über die Leitungen 20, 21, 22 mit dem einen Anschluß einer Wechselspannungsquelle 23 verbunden. Der andQre Anschluß der Wechselspannutigsquelle 23 ist direkt mit der leitfähigen Schicht 15 verbunden. Die Anschlüsse 20, 21 und 22 sind in an sich bekannter Weise über eine Schalteinrichtung 24 gleichzeitig oder jede für sich einschaltbar, so daß auf der Leuchtplatte verschiedene Figuren, z. B. Zahlen, angezeigt werden können. Auch bei dieser Ausflihrung sind die Außenränder der leitfähigen Belegungen 17 und 19 gegenüber den Rändern der Leuchtschicht 16 zurückversetzt, damit die Spannungsfestigkeit erhöht wird. Die leitfähigen Belegungen 17, 18, 19 sowie die Leitungen 20, 21 und 22 werden bei dieser Ausführung mit dem geschmolzenen Polyamidoamin der Schicht 25 in der oben beschriebenen Weise übergossen, Dabei werden in an sich bekannter Weise auch die Seitenflächen der Zelle mit der Schicht 25 überzogen, so daß die ganze Zelle völlig gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt ist.The section in FIG. The embodiment shown in FIG. 2 is in principle the same as that in FIG. 1 shown example. With him, too, there is a transparent conductive layer 15 on vain mica plate 14, on which the luminous layer 16 is applied. The electrically conductive coatings 17, 18 and 19 , which are isolated from one another, are applied to the free surface of the luminous layer 16 by the screen printing process and are connected to one terminal of an alternating voltage source 23 via the lines 20, 21, 22. The other connection of the alternating voltage source 23 is connected directly to the conductive layer 15 . The connections 20, 21 and 22 can be switched on in a manner known per se via a switching device 24 at the same time or each individually, so that different figures, e.g. B. numbers can be displayed. In this embodiment, too, the outer edges of the conductive coatings 17 and 19 are set back relative to the edges of the luminous layer 16 , so that the dielectric strength is increased. The conductive layouts 17, 18, 19 and the lines 20, 21 and 22 are poured in this embodiment with the molten polyamidoamine of the layer 25 in the manner described above, this case are in a known manner, the side surfaces of the cell with the layer 25 coated so that the whole cell is completely protected against the ingress of moisture.

Claims

Claims: 1. Electroluminescent cell, in which are arranged one behind the other: a visible light-permeable moisture-proof plate, a light-permeable conductive layer, a luminescent layer made of electroluminescent phosphor and binding agent and a second conductive layer followed by an insulating layer that is moisture-proof, and at which cell in the event of electrical flashovers between the electrodes, the formation of low-resistance bridges is avoided, characterized in that when a luminous layer known in electroluminescent cells is used, which contains plasticized urea-formaldehyde condensate as a binder for the electroluminescent phosphor, the insulating layer consists of a modified polyamide.

2. Electroluminescent cell according to claim 1, characterized in that the binder is a urea-formaldehyde condensate, which is modified by condensing a polyester from an aliphatic dicarboxylic acid and a polyalcohol, and that the insulating layer consists of a polyamidoamine. 3. A method for producing an electroluminescent cell according to claim 1, characterized in that a luminescent layer is poured onto the transparent conductive layer carried by a glass plate from a suspension which contains the luminescent material in a solution of a plasticized formaldehyde-urea condensate in butanol, that a conductive layer is applied to the solidified luminous layer and that finally the second conductive layer is covered with a melt of the modified polyamide. Documents considered: German Patent No. 734 408; German Auslegeschriften Nos. 1018 549, 1058 153; Patent No. 23 014 of the Office for Invention and Patents in East Berlin; Austrian Patent No. 194,978; French Patent No. 1217 757; . USA. Patent No. 3,048,732; H. Hopff, A. Müller, F. Wenger: "Die Polyamide", 1954, Springer-Verlag, p. 240.