DE2003802B2 - Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzkörpers und danach hergestellter Elektrolumineszenzkörper - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzkörpers und danach hergestellter ElektrolumineszenzkörperInfo
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- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/20—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the material in which the electroluminescent material is embedded
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzkörpers nach dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie nach diesem Verfahren hergestellte Elektrolumineszenzkörper.
Ein derartiges Verfahren ist aus »Brit. J. Appl.
Phys. (D)«, 1968, Ser. 2, Vol. 1, S. 134 bis 136, bekannt.
Dieser Literaturstelle ist zu entnehmen, daß sich die Lumineszenz von aus Zinksulfid mit geringen Anteilen
von Mangan und Kupfer bestehenden Phosphormaterialteilchen dadurch beträchtlich steigern
läßt, daß diese Phosphormaterialteilchen nicht nach der üblichen Aufschlämmungsmethode hergestellt,
sondern mit Kupfer überzogen werden, so daß der größte Teil des Kupfers an der Oberfläche der Phosphormaterialteilchen
konzentriert ist.
Längere Zeit vor der eben erwähnten Veröffentlichung ist durch »Optics ans Spectroscopy«, 1959, Vol.
7, No. 6, S. 458 und 459, ein Formierverfahren zur Steigerung der Lumineszenz eines Zinksulfid-Magan-Kupfer-Phosphormaterials
bekanntgeworden. Dabei wird an das zwischen zwei Kondensatorplatten in ein flüssiges Dielektrikum eingetauchte
Phosphormaterial ein Gleich- oder Wechselspannungsfeld angelegt, wodurch eine Erhöhung der Leitfähigkeit
des Phosphormaterials durch Ausrichtung von Kristalliten dieses Materials in Richtung des Feldes
eintritt. Die dabei erzielbare Lumineszenzsteigerung beträgt etwa den Faktor 3; jedoch läßt sich mit
Hilfe des beim erstgenannten bekannten Verfahren angewendeten Überziehens der Phosphormaterialteilchen
mit Kupfer eine beträchtlich größere Steigerung der Lumineszenz erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in bestimmten, eine bestimmte Form oder Anordnung aufweisenden, örtlich begrenzten Bereichen der die eingebetteten, überzogenen Phosphormaterialteilchen enthaltenden Matrize eine gegenüber den Ergebnissen der bekannten Verfahren noch wesentlich größere Steigerung der Lumineszenz hervorzurufen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in bestimmten, eine bestimmte Form oder Anordnung aufweisenden, örtlich begrenzten Bereichen der die eingebetteten, überzogenen Phosphormaterialteilchen enthaltenden Matrize eine gegenüber den Ergebnissen der bekannten Verfahren noch wesentlich größere Steigerung der Lumineszenz hervorzurufen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen
Verfahrensmaßnahmen gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt den technischen Fortschritt, daß bei einem danach hergestellten
Elektrolumineszenzkörper gegenüber einem nach einem bekannten Verfahren hergestellten Lumineszenzkörper
eine beträchtlich größere Lichtemission beim Anlegen der gleichen Spannung oder die gleiche
Lichtemission beim Anlegen einer beträchtlich geringeren Spannung erzielt wird. Demzufolge eignet
sich ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Elektrolumineszenzkörper besonders für
den Einsatz in batteriebetriebene Schaltungen bzw. Transistorschaltungen für Anzeigezwecke, nämlich
zur Buchstaben-, Ziffern- oder Zeichenanzeige.
Die genannte Vergrößerung des elektrischen Widerstandes erfolgt normalerweise innerhalb etwa einer
Minute. Zu bevorzugen ist eine Widers tandsvergrößerung etwa um den Faktor 10. Während der Widerstandsvergrößerung
liegt der Energieumsatz, bezogen auf die Oberfläche des betreffenden Bereiches, etwa
im Bereich von 0,5 W/cm2 und 5 W/cm2.
Nachdem der Formierungsvorgang in dem örtlich begrenzten Bereich abgeschlossen ist, kann dieser Bereich
durch Anlegen einer Wechselspannung oder einer Gleichspannung beliebiger Polarität zum Lumineszieren
angeregt werden, da der Formierungsvorgang im wesentlichen irreversibel ist.
Bevorzugte Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des nach diesem Verfahren hergestellten
Produkts sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ausführungsbeispiele von Elektrolumineszenzkörpern, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt
sind, werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen ersten Elektrolumineszen::körper,
Fig. 2 eine andere Ausführungsforei eines Elektrol
um ineszenzkörpers,
Fig. 3 einen in ein durchsichtiges Gefäß eingekapselten Elektrolumineszenzkörper,
Fig. 4 einen Elektrolumineszenzkörper der in Fig. 2 gezeigten Art in Form eines Buchstaben, und
Fig. 5 ein weiteres Beispiel eines Elektrolumineszenzkörpers.
Gemäß Fig. 1 sind auf einem nichtleitenden Träger 1 zwei Elektroden 2a und 2 ft angeordnet, zwischen
denen sich eine phosphormaterialhaltige Matrizenschicht 3 befindet. Die Matrizenschicht 3 besteht
aus lichtdurchlässigem Material 5 mit einer Dicke von etwik 50 μπι, in welches überzogene Phosphormaterialteilchen
4 eingebettet sind.
In der Matrizenschicht 3 ist eine nutartige Vertiefung
6 hergestellt. Wird zwischen den beiden Elektroden 2a und 2b ein Formierungsgleichstrom hindurchgeleitet,
so bildet sich längs der Vertiefung 6 ein Bereich hohen Widerstandes aus, der mit 7 bezeichnet
ist. Nach beendigter Ausbildung dieses Bereiches hohen Widerstandes regt ein zwischen den Elektroden
2a und 2b hindurchgeleiteter Gleich- oder Wechselstrom den Bereich 7 zum Lumineszieren an. Es ist
günstig, wenn man während des Formierungsvorgangs Spannung und Strom überwacht und die Spannung
von einem niedrigen Anfangswert ausgehend so steigert, daß der Energieumsatz im Bereich von 0,5 W/
cm2 bis 5 W/cm2, bezogen auf die Oberfläche der Matrizenschicht,
bleibt. Während der Formierung steigt der elektrische Widerstand im Bereich 7 etwa um den
Faktor 10 an.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 befindet sich auf einem nichtleitenden Träger 8 eine leitende
Schicht 9, in welcher ein Spalt 10 gebildet ist. Die beiderseits dieses Spaltes liegenden Bereiche der leitenden
Schicht 9 bilden zwei Elektroden 9a und 9b. Über und in dem Spalt 10 ist eine phosphormaterialhaltige
Matrize 11 angeordnet. Beim Hindurchleiten eines Formierungsgleichstroms zwischen den beiden Elektroden
9 a und 9 b bildet sich in dem in dem Spalt 10 gelegenen Teil der Matrize wiederum ein Bereich
12 hohen Widerstandes aus.
Fig. 3 zeigt einen Elektrolumineszenzkörper 14 der in Fig. 2 dargestellten Art, wobei zwei Elektroden
15a und 15ft durch einen Spalt 16 voneinander getrennt
sind, in und über welchem eine phosphormaterialhaltige Matrizenschicht 17 angeordnet ist. Der
Elektrolumineszenzkörper 14 ist in einem durchsichtigen Gefäß 18 eingeschlossen, das durch eine nunmehr
verschlossene Öffnung 19 evakuiert und mit Stickstoff gefüllt worden ist und ein Trocknungsmittel
20 enthält. Zwei bei 22 ο bzw. 22 ft in die Gefäßwand eingeschmolzene elektrische Leiter 21a und 21 ft dienen
als Stromzuführungen zu den Elektroden 15a und
15ft.
Fig. 4 zeigt einen Elektrolumineszenzkörper in Form des Buchstaben A, wobei auf einem nichtleitenden
Träger 24 eine elektrisch leitende Schicht 25 aufgebracht ist, in welche den Buchstaben A formende
Spalte 26a und 26ft eingearbeitet sind. Über und in diesen Spalten wird eine in Fig. 4 nicht gezeigte Matrizenschicht
angeordnet. Leitet man durch die Spalte einen Foirmierungsgleichstrom hindurch, indem man
die Bereiche 27 und 29 der leitenden Schicht 25 gleichartig, beispielsweise positiv, und den Bereich 28
dieser Schicht entgegengesetzi, beispielsweise negativ, polt, bildet sich in der phosphormaterialhaltigen Matrizenschicht
in den Spalten 26a und 26fo wiederum ein Bereich hohen Widerstandes aus, der bei späterem
Hindurchleiten eines Stromes luminesziert.
Fig. 5 zeigt einen geschichteten Elektrolumineszenzkörper, der einen Träger 301, vorzugsweise aus
Glas, eine darüberliegende leitende Schicht 31, eine phosphormaterialhaltige Schicht 33 und schließlich
eine weitere leitende Schicht 32 aufweist. Die leitenden Schichten dienen als Elektroden. Die leitende
Schicht 31 ist beispielsweise eine dünne Zinnoxid- bzw. Indiumoxidschicht, während die leitende Schicht
32 beispielsweise aus Aluminium-Graphit oder Kupfer besteht. Leitet man zwischen den leitenden
Schichten einen Formierungsgleichstrom durch die phosphormaterialhaltige Schicht 33 hindurch, bildet
sich, wenn die leitende Schicht 31 positiv gepolt ist, nahe dieser Schicht 31 ein Bereich 34 hohen Widerstandes
in der phosphormaterialhaltigen Schicht 33 aus, der bei späterer Anregung durch einen elektrischen
Strom eine LumineszenzstrahJung 35 aussendet.
Die Formierung des Bereiches hohen Widerstandes ist in diesem Falle mit örtlicher Selbsterwärmung verbunden.
Die eben beschriebene Formierung kann so abgewandelt werden, daß nur ein bestimmter oder mehrere
bestimmte Bereiche der phosphormaterialhaltigen Schicht 33 formiert werden.
Die leitenden Schichten 31 und 32 überdecken die phosphorhaltige Schicht 33 nicht kontinuierlich, sondern
stellen Streifenanordnungen dar, deren Streifen durch Zwischenräume 325 voneinander getrennt
sind. Dabei verlaufen die Streifen der einen leitenden Schicht rechtwinklig zu den Streifen der anderen leitenden
Schicht. Die Streifen sind jeweils mit elektrischen Anschlüssen 31/1 bzw. 32 B versehen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen eines Elektrolumineszenzkörpers,
wobei aus mindestens einer Verbindung eines Elements der Gruppe Hb des periodischen Systems mit einem Element der
Gruppe VIb und einem beigemischten Aktivator bestehende Phosphormaterialteilchen mit einem
Element der Gruppe Ib überzogen und in eine durchscheinende Matrize eingebettet werden, die
mit zwei Elektroden versehen wird, dadurchgekennzeichnet, daß zur Lumineszenzsteigerung
in einem bestimmten, örtlich begrenzten Bereich der Matrize so lange ein elektrischer Formierungsgleichstrom
zwischen den beiden Elektroden hindurchgeleitet wird, bis sich der elektrische Widerstand
in diesem Bereich vergrößert hat, WGbei der örtlich begrenzte Bereich dadurch festgelegt
wird, daß
a) der Matrizenquerschnitt vor dem Hindurchleiten des Formierungsstromes in diesem Bereich
verengt wird, oder
b) während des Hindurchleitens des Formierungsstromes dieser Bereich durch Wärmezufuhr
oder Herbeiführen von Selbsterwärmung erwärmt wird, oder
c) Ausdehnung und Verlauf der Berührungsfläche zwischen der Matrize und der beim
Hindurchleiten des Formierungsstromes positiven Elektrode diesem Bereich entsprechend
gewählt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand in
dem örtlich begrenzten Bereich etwa um den Faktor 10 vergrößert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Phosphormaterialteilchen
Zinksulfid oder Zinkselenid oder ein Gemisch dieser beiden Verbindungen verwendet
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktivator Mangan verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Überziehen der Phosphormaterialteilchen Kupfer verwendet
wird.
6. Nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellter Elektrolumineszenzkörper,
dadurch gekennzeichnet, daß der örtlich begrenzte Bereich (7; 12; 16; 26a, 26b; 34) als
Einzel- oder Mehrfachbuchstabe, -Ziffer oder -Zeichen ausgebildet ist.
7. Elektrolumineszenzkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe in einem
mindestens teilweise lichtdurchlässigen Gefäß (18) eingeschlossen ist.
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