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Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrolumineszenzschirm, bestehend
aus einer für optische Strahlen durchlässigen, gut leitenden Frontelektrode, einer
ersten, für optische Strahlen durchlässigen Isolierschicht, einer durch Gleichstromdurchgang
zum Leuchten anregbaren Leuchtstoffschicht, einer zweiten, den Stromdurchgang begrenzenden
Widerstandsschicht und einer gut leitenden Rückelektrode.
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Es sind bereits Elektrolumineszenzleuchtschirme bekannt, die aus zwei
flächenhaften Elektroden bestehen, zwischen denen als Dielektrikum ein Leuchtstoff
angeordnet ist, der bei Anlagen einer Wechselspannung an die Elektroden zum Leuchten
angeregt wird. Es gibt Leuchtstoffe, deren Emissionsfarbe von der Anregungsfrequenz
weitgehend unabhängig ist, und es gibt solche, deren Leuchtfarbe sich mit der Änderung
der Frequenz der angelegten Wechselspannung ändert.
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Es sind weitere Elektrolumineszenzlichtquellen bekannt, bei denen
zwischen zwei Elektroden eine Leuchtstoffschicht angeordnet ist, auf deren einen
Seite eine sehr dünne, normalerweise hochisolierende Schicht und auf deren anderen
Seite eine relativ dicke Schicht mittleren Widerstandes zur Strombegrenzung bei
starker Anregung angeordnet ist. Bei Anlegen einer Gleichspannung an die beiden
Elektroden wird der Leuchtstoff zum Leuchten angeregt. Es tritt dabei in erster
Linie eine Ladungsträgerinjektion an pn-Übergängen auf. Die Leuchtstoffe bestehen
vorzugsweise aus kristallinen II/VI-Verbindungen, wie Zinksulfid, Cadmiumsulfid
und Zinkoxyd; ferner können für diese Zwecke auch III/V-Verbindungen, wie Galliumarsenid
und Galliumphosphid, verwendet werden.
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Schließlich sind Elektrolumineszenzleuchtschirme bekannt, die zur
optischen Anzeige zweier voneinander unabhängiger Signale geeignet sind. Diese bekannten
Leuchtschirme sind als Einschichtschirme aufgebaut, deren Leuchtstoffschicht bei
Anlegen von zwei Spannungen unterschiedlicher Frequenz verstärkt oder in unterschiedlichen
Farben aufleuchtet. Die Leuchtstoffschicht besteht entweder aus einem verschiedenartig
aktivierten Leuchtstoff oder aus einem Gemisch verschiedener Leuchtstoffe. Solche
Leuchtschirme besitzen den Nachteil, daß sie verhältnismäßig empfindlich gegen eine
für eine hohe Leuchtdichte erforderliche hohe Spannung sind und somit zu elektrischen
Durchschlägen neigen. Darüber hinaus wirken solche Einschichtleuchtschirme stark
körnig und in ihrem Leuchteffekt ungleichmäßig. Einen bezüglich dieser Nachteile
verbesserten Elektrolumineszenzschirm zur gemeinsamen Anzeige zweier voneinander
unabhängiger Signale vorzusehen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in die Widerstandsschicht
ein Leuchtstoff eingelagert ist bzw. diese Widerstandsschicht aus einem Leuchtstoff
besteht, der durch ein elektrisches Wechselfeld zum Leuchten anregbar ist.
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Die Erfindung geht von einem mittels einer Gleichspannung anregbaren
Elektrolumineszenzleuchtschirm aus. Dabei wird gemäß der Erfindung eine der beiden
dem Leuchtstoff benachbarten Schichten, und zwar die Widerstandsschicht, die eine
größere Dicke besitzt und die einen im Vergleich zur Isolierschicht wesentlich geringeren
Widerstand aufweist, in der Weise ausgebildet, daß sie als Leuchtstoffschicht, die
durch ein Wechselfeld anregbar ist, fungiert. Die beiden, Leuchtstoffe sind dabei
zweckmäßig von unterschiedlicher Leuchtfarbe zu wählen. Bei An-. legen einer Gleichspannung
an die beiden äußeren Elektroden soll dabei die Gleichstromleuchtstoffschicht in
einer ersten Farbe aufleuchten. Wird der angelegten Gleichspannung noch eine Wechselspannung
überlagert, so leuchtet die durch Wechselstrom anregbare Leuchtstoff-Widerstands-Schicht
in einer zweiten Farbe auf. Die in Abhängigkeit von der Art der anregenden Spannung
unterschiedlichen Leuchtfarben der beiden Leuchtstoffschichten addieren sich und
mischen sich, so daß eine flächenhaft verteilte Farbstufung dann erzielt werden
kann, wenn die beiden äußeren Elektroden, an welche die Spannungen angelegt werden,
beispielsweise als Gitterelektroden ausgebildet sind.
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An Hand des in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung nachfolgend näher erklärt.
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Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen Teil des beschriebenen
Elektrolumineszenzleuchtschirmes. Die Pfeile geben die Ausfallrichtung des emittierten
Lichtes an. Der Leuchtschirm ist auf einer Trägerplatte 6; die aus Glas bestehen
kann, aufgebracht. Auf der Trägerplatte 6 befindet sich eine erste, die Frontelektrode
1, die lichtdurchlässig ist und die z. B. aus einem durchsichtigen Halbleiterfilm,
wie Zinnoxyd, Titanoxyd, Indiumoxyd, oder auch einem dünnen Metallfilm oder aus
einem Metallgitter bestehen kann. Benachbart zu dieser Frontelektrode 1 ist eine
sehr dünne, hochisolierende Schicht 2 angeordnet. Auf diese Isolierschicht
2 folgt die Gleichstromleuchtschicht 3. Benachbart zu dieser Gleichstromleuchtstoffschicht
3 ist eine Widerstandsschicht 4 angeordnet, die im allgemeinen wesentlich dicker
ist als die Isolierschicht 2, aber einen erheblich geringeren Widerstandswert als
diese besitzt. Gemäß der Erfindung ist nun diese Widerstandsschicht gleichzeitig
als eine durch eine Wechselspannung anregbare Leuchtstoffschicht ausgebildet. Zum
Beispiel kann diese Schicht aus einem Zinksulfid bestehen, das durch Bearbeitung
in bekannter Weise und Aktivierung mit Kupfer zu einem Stoff führt, der sowohl für
die Gleichstromleuchtstoffschicht erforderlichen Widerstandseigenschaften besitzt
als auch bei Anregung durch eine Wechselspannung selbst aufleuchtet. Beispiele für
eine solche Bearbeitung des Zinksulfides sind die Anreicherung des aktivierenden
Kupfersulfides an der Oberfläche der Leuchtstoffkristallite und der Einbau von Sauerstoff
entweder durch partielles Abrösten des Sulfides oder Zugabe von Zinkoxyd zum Ansatz
und Einbau beim Glühprozeß. Grundsätzlich eignen sich für diese Leuchtstoff-Widerstands-Schicht
alle Leuchtstoffe, die den Destriau-Effekt aufweisen und die ausreichend leitfähig
gemacht werden können.
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Auf der der Gleichstromleuchtstoffschicht 3 gegenüberliegenden Seite
der Leuchtstoff-Widerstands-Schicht 4 befindet sich eine Rückelektrode 5, die nicht
für Licht durchlässig zu sein braucht und die aus einer Metallschicht oder aus einem
Metallgitter bestehen kann.
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Bei Anlegen einer Gleichspannung an die Elektroden 1 und 5 leuchtet
die Gleichstromleuchtstoffschicht 3 auf. Besteht diese aus einem manganaktivierten
Zinksulfid, leuchtet sie in gelber Farbe auf. Wird zusätzlich zu der Gleichspannung
noch eine Wechselspannung an die Elektroden 1 und 5 angelegt,
dann
beginnt auch die als Widerstandsschicht ausgebildete Leuchtstoffschicht 4 zu leuchten.
Besteht diese Leuchtstoffschicht 4 aus blauleuchtendem kupferaktiviertem Zinksulfid,
so luminesziert die Schicht 4 infolge der Anregung durch die Wechselspannung in
blauer Farbe. Wird an die Elektroden 1 und 5 nur eine Wechselspannung angelegt,
so leuchtet lediglich die Widerstands-Leuchtstoffschicht 4 auf.
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Das Licht der beiden Leuchtstoffschichten mischt sich nun, und je
nach Wahl der beiden Spannungen kann die aus den beiden Leuchtfarben bestehende
Mischfarbe variiert werden. Eine weitere Variation der Mischfarbe ist dadurch möglich,
daß die Leuchtstoff-Widerstands-Schicht 4 einen solchen Leuchtstoff enthält, dessen
Leuchtfarbe sich mit der Frequenz der anregenden Wechselspannung ändert.
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Es ist zweckmäßig, die beiden Leuchtstoffe mit solcher unterschiedlicher
Emissionsfarbe zu wählen, daß man einen möglichst guten Farbkontrast erhält. Es
ist also besonders vorteilhaft, daß die beiden Leuchtstoffe in zwei zueinander komplementären
Farben leuchten. Im Zusammenhang mit kreuzgitterförmig ausgebildeten Elektroden
1 und 5 lassen sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung Anzeigeelemente herstellen,
die imstande sind, gleichzeitig zwei Meßgrößen bzw. zwei Anzeigegrößen darzustellen.
Die Anzeige erfolgt gleichzeitig ohne Umschalten auf elektrisch zu trennenden Gleich-
und Wechselstrombahnen - im Gegensatz zur bekannten Zeitmultiplexdarstellung mit
reiner Wechselspannungsanregung, bei welcher die Signale mittels elektronischer
Umschaltung zeitlich in raschem Wechsel aufeinanderfolgend dargestellt werden.