DE1286213B - Elektrolumineszenzschirm - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• An Hand des in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachfolgend näher erklärt.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Elektrolumineszenzschirm, bestehend aus einer für optische Strahlen durchlässigen, gut leitenden Frontelektrode, einer für optische Strahlen durchlässigen Isolierschicht, einer durch Gleichstromdurchgang zum Leuchten anregbaren Leuchtstoffschicht, einer den Stromdurchgang begrenzenden Widerstandsschicht und einer gut leitenden Rückelektrode, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß in die Widerstandsschicht (4) ein Leuchtstoff eingelagert ist bzw. diese Widerstandsschicht aus einem Leuchtstoff besteht, der durch ein elektrisches Wechselfeld zum Leuchten anregbar ist.
2. 2. Elektrolumineszenzschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Leuchtstoffschicht (3) und in der Widerstandsschicht (4) enthaltenen beiden Leuchtstoffe Licht verschiedener Farbe emittieren und derart aufeinander abgestimmt sind, daß ihre Emissionsfarben zueinander kontrastieren, vorzugsweise zueinander komplementär sind.
3. 3. Elektrolumineszenzschirin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Gleichstrom anregbare Leuchtstoff aus einem gelbleuchtenden, mit Mangan aktiviertem Zinksulfidleuchtstoff besteht.
4. 4. Elektrolumineszenzschirm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch ein Wechselfeld anregbare Leuchtstoff aus einem in weitem Frequenzbereich blauleuchtenden mit Kupfer aktiviertem Zinksulfidleuchtstoff besteht.
5. 5. Elektrolumineszenzschirm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Gleichstrom anregbare Leuchtstoffschicht aus einem orange- oder rotleuchtenden Leuchtstoff, z. B. mit Kupfer aktiviertem Cadmiumsulfid-Zinksulfidleuchtstoff, mit Silber aktiviertem Cadmiumsulfid-Zinksulfidleuchtstoff, Magnesiumarsenatleuchtstoff, Cadmiumboratleuchtstoff od. ä., besteht, wenn als im Wechselfeld anregbarer Leuchtstoff ein grün lumineszierender Leuchtstoff verwendet wird.
6. 6. Elektrolumineszenzschirm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Wechselspannung anregbare Leuchtstoffschicht einen solchen Aktivator enthält, daß die Leuchtfarbe des Leuchtstoffes durch die Wahl der Frequenz der anregenden Wechselspannung in weiten Grenzen variierbar ist.