DE2260205C3 - Elektrolumineszenz-Anordnung - Google Patents
Elektrolumineszenz-AnordnungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrolumineszenz-Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Elektrolumineszenz-Anordnung, deren Leucht-Farbton also variierbar ist, kann z. B. als
Lichtquelle, Elektrolumineszenz-Strahler usw. eingesetztwerden.
Eine derartige Elektrolumineszenz-Anordnung ist bereits weitgehend bekanntgeworden (vgl. SU-Erfinderschein
2 80 714), nämlich
mit einer ElektroluminoDhorschicht (Schicht aus elektrolumineszierendem Leuchtstoff) zwischen zwei Elektroden, deren eine teildurchJässig für Lumineszenzstrahlung ist und die einen Fabry-Perot-Resonator bilden, dessen Länge über die Dicke der Elektroluminophorschicht derart gewählt ist, daß sie unter Berücksichtigung des Phasensprungs an der Grenze Elektrodenmetall/Dielektrikum ein Vielfaches der Wellenlänge für die gewünschte Emissionsfarbe beträgt
mit einer ElektroluminoDhorschicht (Schicht aus elektrolumineszierendem Leuchtstoff) zwischen zwei Elektroden, deren eine teildurchJässig für Lumineszenzstrahlung ist und die einen Fabry-Perot-Resonator bilden, dessen Länge über die Dicke der Elektroluminophorschicht derart gewählt ist, daß sie unter Berücksichtigung des Phasensprungs an der Grenze Elektrodenmetall/Dielektrikum ein Vielfaches der Wellenlänge für die gewünschte Emissionsfarbe beträgt
Diese bekannte Elektrolumineszenz-Anordnung hat aber als Nachteil, daß bei ihrer Herstellung, und zwar
bei Tempern oder Glühen der Elektroluminophorschicht, eine Diffusion aus der teildurchlässigen
Elektrode in die auf diese unmittelbar folgende Elektroluminophorschicht auftritt, welche Diffusion
nicht nur den Reflexionskoeffizienten und damit die Resonatorgüte verringert, sondern auch die Ausbeute
nach außen abgestrahlter Lumineszenzstrahlung reduziert, also die Leuchtdichte der Elektrolumineszenz-Anordnung
herabsetzt.
es Aufgabe der Erfindung, die Elektrolumineszenz-Anordnung daß bei ihrer Herstellung eine
für die Lumineszenzstrahlung teildurchlässigen Elektrode in die Elektroluminophorschicht
verhindert wird, um so einer Verminderung der Güte des Fabry-Perot-Resonators und auch der
Lumineszenzstrahlungsausbeute entgegenzuwirken.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs
1.
Die erfindungsgemäße Elektrolumineszenz-Anordnung erreicht durch die zwischen der Elektroluminophorschicht
und der einen Elektrode vorgesehene Schutzschicht mit bestimmten Eigenschaften, daß
einerseits die Elektroluminophorschicht vor einer Diffusion von den beiden Elektroden mit hohen
Reflexionseigenschaften, z. B. aus Metallfilmen, geschützt wird, also insoweit die Abstrahlung durch die
Elektroluminophorschicht nicht beeinträchtigt wird, und andererseits dieser Vorteil ohne sonstige Beeinflussung
der Abstrahlung, nämlich ohne Beeinträchtigung des Fabry-Perot-Resonators, erhielt wird.
Die erfindungsgemäße Elektrolumineszenz-Anordnung ist einfach in der Herstellung, zumal die
Temperung der Elektroluminophorschicht von keiner Diffusion der Elektrode in diese begleitet wird, so daß
eine hohe Güte des Fabry-Perot-Resonators erreichbar ist, was seinerseits scharf ausgeprägt Änderungen der
Emissionsfarbe und eine für praktische Anwendungen ausreichend hohe absolute Emissionsdichte mit sich
bringt.
Demgegenüber ist lediglich noch folgender Stand der Technik bekanntgeworden:
eine Elektrolumineszenz-Anordnung (vgl. US-PS 35 60 784) ohne Fabry-Perot-Resonator, jedoch mit
einer strahlungsdurchlässigen Isolierschicht zur Erhöhung der dielektrischen Festigkeit (was auch sonst
bereits seit längerer Zeit bekannt war), ohne daß dort nähere Angaben über den: Brechungsindex gemacht
sind, und mit einer lichtabsorbierenden dielektrischen Schicht, um die Reflexion von Außenlicht von der
vorderen durchlässigen Elektrode zur zweiten, an der dielektrischen Schicht liegenden Elektrode abzuschwächen
und so den Bildkontrast zu erhöhen;
elektrolumineszente Flächenlampe (vgl. DE-AS
ι,-, eine
11 94 492), die ebenfalls keinen Fabry-Perot-Resonator
aufweist und bei der zur Vermeidung des Eindringens von Leuchtstoffen aus einer Leuchtstoffschicht in eine
Isolationsschicht diese beiden Schichten aus verschiedenen, sich nicht anlösenden Dielektrika bestehen;
eine Elektrolumineszenz-Lichtquelle (vgL DE-AS 10 58 154) ebenfalls ohne Fabry-Perot-Resonator, jedoch mit einer Isolierstoffschicht zur Erhöhung der dielektrischen Festigkeit der Lichtquelle und zum Vermeiden von Kurzschlüssen;
eine Elektrolumineszenz-Lichtquelle (vgL DE-AS 10 58 154) ebenfalls ohne Fabry-Perot-Resonator, jedoch mit einer Isolierstoffschicht zur Erhöhung der dielektrischen Festigkeit der Lichtquelle und zum Vermeiden von Kurzschlüssen;
eine Elektrolumineszenz-Anordnung (vgl. GB-PS 9 65 084), die eine durchsichtige und eine undurchsichtige
Elektrode mit durch Mangan aktiviertem Zinksuifid-Leichtstoff aufweist, wobei die Elektroden aus undurchsichtigem
Aluminium und durchsichtigem Gold bestehen, doch ist dort ebenfalls kein Fabry-Perot-Resonator
vorhanden, da bei einer dort angegebenen Dicke der Goldelektrode von 40 bis 80 A sich nicht die
erforderliche Mehrstrahlen-Interferenz einstellt, die erst bei einem hohen Reflexionsfaktor der Elektrode
von mindestens 65% auftritt, was einer Dicke von mindestens 500 Ä entspricht Abgesehen davon wird
dort angestrebt, die Helligkeit durch Verringerung von Mehrfachreflexionen des ausgestrahlten Lichts an den
Grenzen zwischen verschiedenen Schichten, insbesondere an den Elektroden, zu vermeiden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die nach dem Patentanspruch 2 angestrebte möglichst kleine Dicke der Schutzschicht dient dazu, einen
möglichst geringen Spannungsabfall an ihr und damit eine Verringerung überhaupt der elektrischen Verluste
der Elektrolumineszenz-Anordnung zu sichern.
Anhand der aus einer Figur bestehenden Zeichnung werden als Ausführungsbeispiele der Erfindung Elektrolumineszenz-Anordnungeri
näher erläutert.
Alle Ausführungsbeispiele weisen die Schichtenfolge Träger 1, Elektrode 2, Schutzschicht 3, Elektroluminophorschicht
4, Isolierschicht 5 und Elektrode 6 auf.
Der Träger 1 besteht aus Dielektrikum (Glas, Quarz),
und muß lichtdurchlässig sein, sofern die emittierte Strahlung durch ihn nach außen tritt. Auf dem Träger 1
ist nach einer der bekannten Methoden (z. B. durch Aufdampfen im Vakuum, Kathodenzerstäubung, chemische
Abscheidung) die Elektrode 2 mit hohem Reflexionskoeffizient (R>65%), z.B. aus Au, Ag, Mn,
aufgebracht.
Auf die Elektrode 2 folgt unmittelbar die Schutzschicht 3, bestehend aus einem lichtdurchlässigen Stoff,
dessen Brechungsindex nahe demjenigen des Luminophors ist. Die Diffusionseigenschaften und die Dicke der
Schutzschicht 3 sind so gewählt, daß bei der thermischen Behandlung eine Diffusion sowohl der Elektrode 2 als
auch der Schicht 3 in die Elektroluminophorschicht 4 verhindert ist. Die Schutzschicht 3 besteht aus einem
Stoff, der eine hohe Beständigkeit gegen chemische Reaktionen mit dein Stoff der an ihr anliegenden
Schichten aufweist und bei dem der Diffusicnskoeffizient für die Elektrode und derjenige seiner Bestandteile
für die Elektroluminophorschicht 4 gering ist. Zweckmäßigerweise ist die Schutzschicht 3 aus einer
isolierenden Oxidfolie (z. B. TA2O5, SiO) ausgeführt.
Vorzugsweise nimmt man für die Schutzschicht 3 Stoffe, die die Basis des Elektroluminophors, d. h. inaktivierter
Elektroluminophor, z. B. ZnS, sind. Solche Stoffe haben einen Brechungsindex, der gleich demjenigen des
Elektroluminophors ist, so daß die Schutzschicht 3 und die Elektroluminophorschicht 4 ein gleiches Verhalten
gegenüber Mehrstrahlen-Interferenz zeigen. Zur Minderung des Diffusionskoeffizienten wird die Schutzschicht
3 einer Kristallisation unterworfen. Die Dicke der Schutzschicht 3 wird möglichst klein gewählt, damit
ein möglichst geringer Spannungsabfall an ihr und also eine Verringerung elektrischer Verluste an der Elektrolumineszenz-Anordnung
gewährleistet sind,
Auf die Schutzschicht 3 ist nach einer der bekannten Methoden die Elektroluminophorschicht 4 aufgebracht, deren optische Dicke zusammen mit derjenigen der Schutzschicht 3 einer den Phasensprung an der Grenze Metall/Dielektrikum berücksichtigenden Interferenz-
Auf die Schutzschicht 3 ist nach einer der bekannten Methoden die Elektroluminophorschicht 4 aufgebracht, deren optische Dicke zusammen mit derjenigen der Schutzschicht 3 einer den Phasensprung an der Grenze Metall/Dielektrikum berücksichtigenden Interferenz-
lu formel (vgl. weiter unten) für das Maximum der
Strahlungsintensität bei gegebener Wellenlänge und gegebenem Beobachtungswinkel genügt Auf die
Elektroluminophorschicht 4 bringt man zur Verhinderung von Kurzschlüssen der Anordnung die Isolierschicht
5 mit 20 bis 35 nm Dicke auf, die aufgrund ihrer geringen Dicke keine wesentliche Rolle bei Mehrstrahlen-Interferenz
spieit Auf die Isolierschicht 5 folgt die zweite Elektrode 6, die einen hohen Reflexionskoeffizienten
(Ä>65%) hat Die Elektroden 2 und 6 bilden einen Fabry-Perot-Resonator; eine der Elektroden ist
teildurchlässig für die Strahlung.
Die Elektrolumineszenz-Anordnung arbeitet folgenderweise:
Durch Anlegen von Spannung an die Elektroden 2
>■> und 6 wird in der Elektroluminophorschicht 4 eine
elektrische Feldstärke von 105 bis 106 V/cm erzeugt, die
diese zur Elektrolumineszenz anregt. Die Wahl der Dicke für die Elektroluminophorschicht 4 bestimmt den
Farbton dieses Leuchtens.
Die Anordnung enthält hintereinanderliegend einen Glas-Träger 1, eine Au-Schicht mit 50 bis 60 nm Dicke
als Elektrode 2, eine Schutzschicht 3 inaktivertes ZnS
π mit 120 bis 180 nm Dicke, eine ZnS · Mn-Elektroluminophorschicht
4, deren Dicke zusammen mit derjenigen der Schutzschicht 3 der Interferenzformel genügt, eine
SiO-lsolierschicht 5 mit 20 bis 35 nm Dicke und eine
Al-Schicht als undurchlässige Elektrode 6.
in Unter der Interferenzformel versteht man hier:
2i/i. cos,ί =
ί = (m+
mit
d
d
= Gesamtdicke der Elektroluminophor- und der
Schutzschicht,
μ — Brechungsindex,
β = Beobachtungswinkel der Strahlung,
m = Interferenzordnung,
λ = emittierte Wellenlänge,
φι, ψ2 = Phasensprünge bei Reflexion der Strahlung an
μ — Brechungsindex,
β = Beobachtungswinkel der Strahlung,
m = Interferenzordnung,
λ = emittierte Wellenlänge,
φι, ψ2 = Phasensprünge bei Reflexion der Strahlung an
den Elektroden.
Durch Änderung der Dicke der Eleklroluminophorschicht
4 werden Elektrolumineszenz-Anordnungen mit einem grünen (A = 550 nm), orangefarbenen (A = 585 nm)
und roten (A = 640 nm) Leuchten erhalten.
Die Anordnung enthält hintereinanderliegend einen Glas-Träger I, eine Au-Schicht mit 50 bis 60 nm Dicke
als Elektrode 2, eine Schutzschicht 3 aus inaktiviertem ZnS mit 120 bis 180 nm Dicke, eine ZnS · Er-Elektroluminophorschicht
4, deren Dicke der Interferenzformel genügt, eine SiO-Isolierschicbt 5 mit 20 bis 35 nm Dicke
und eine Al-Schicht als undurchlässige Elektrode 6.
Die Anordnung enthält hintereinanderliegend einen Glas-Träger 1, eine Au-Schicht mit 50 bis 60 nm Dicke
als Elektrode 2, eine Schutzschicht 3 aus inaktiviertem ZnSe mit 120 bis 180 nm Dicke, eine ZnSe · Mn-Elektroluminophorschicht4,
deren Dicke der Interferenzformel genügt, eine SiO-Isolierschicht 5 mit 20 bis 35 nm
Dicke und eine Al-Schicht als undurchlässige Elektrode 6.
Die bei der Herstellung der Anordnung nach den Beispielen 1 und 2 anzuwendende Technologie ist
folgende:
Auf einen gereinigten Glas-Träger 1 dampft man in einem Vakuum von (1-^ 3) · 10-3 Pa[(l-^ 2) · lO-^Torrl
eine Goldschicht mit 50 bis 60 nm Dicke auf. Auf diese wird eine Schicht inaktiviertes ZnS mit 120 bis 180 nm
Dicke aufgebracht.
Danach werden die Elemente bei 550 bis 6000C
während 5 bis 15 min im Vakuum getempert. Hierbei erfolgt eine Kristallisation der Schicht aus inaktiviertem
ZnS. Dann wird in einem Zweistufenverfahren Elektroluminophor bis zur Erhaltung einer Schicht erforderlicher
Dicke aufgedampft.
Das Zweistufenverfahren besteht in folgendem:
lnaktiverten Elektroluminophor bringt man durcl
Verdampfen in einem Vakuum von (1 — 3)· 10~3 Pi
[(1-^2) · 10 ~5 Torr] auf einen kalten Träger auf. Danacl
wird in den Elektroluminophor ein Aktivator, z. B. Mn eingebaut, indem man den Aktivator als eine bestimmte
je nach der gewünschten Konzentration (z. B. bei Mr 1—5%) zu wählende Einwaage von chemisch reinerr
Metall im Vakuum verdampft. Hierauf wird wieder eint Schicht von inaktiviertem Elektroluminophor (ZnS
aufgedampft. Weiterhin unterwirft man das Kiemen einer Temperung. Beim ZnS · Mn erhitzt man es ζ. Β
bei 650 bis 7000C während 5 bis 15 min. Bei diese
Auswahl der Temperungsdaten kristallisiert die Elek troluminophorschicht und diffundiert der Aktivato
gleichzeitig in diese ein, wobei die Diffusion in der Tieft
gleichmäßig geschieht.
Auf die Elektroluminophorschicht werden durcl Verdampfen im Vakuum eine Isolierschicht SiO um
eine Al-Folie als undurchlässige Elektrode aufgebracht.
Das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahrer ist grundsätzlich auch zur Fertigung der Elektrolumines
zenz-Anordnung nach dem vorstehenden Beispiel; anwendbar, da ZnS und ZnSe Halbleiter gleicher Klass«
mit ähnlichen Eigenschaften sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Elektrolumineszenz-Anordnung mit einer Folien-Elektroluminophorschicht
zwischen zwei Eiektroden mit hohem ReJlextonskoeffizient R
> 65%,
deren eine undurchlässig und deren andere teildurchlässig für Lumineszenzstrahlung ist und die einen Fabry-Perot-Resonator bilden,
deren eine undurchlässig und deren andere teildurchlässig für Lumineszenzstrahlung ist und die einen Fabry-Perot-Resonator bilden,
dessen Länge ein Vielfaches der Wellenlänge des Leucht-Farbtons bei festem Beobachtungswinkel ist,
so daß der Leucht-Farbton mittels der Länge des Fabry-Perot-Resonators oder durch Variation des
Beobachtungswinkels einstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Elektroluminophorschicht (4) und der einen Elektrode (2) eine Schutzschicht (3) eingebracht ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Elektroluminophorschicht (4) und der einen Elektrode (2) eine Schutzschicht (3) eingebracht ist,
die aus einem für Lumineszenzstrahlung durchlässigen
Stoff besteht, dessen Brechungsindex gleich oder nahe demjenigen des Elcktroluminophors ist,
um eine optische Homogenität der Elektroluminophorschicht (4) und der Schulzschicht (3) zu
gewährleisten,
und daß der Diffusionskoeffizient der Schutzschicht
und daß der Diffusionskoeffizient der Schutzschicht
(3) und der des Stoffes der einen Elektrode (2) und die Dicke der Schutzschicht (3) solche Werte haben,
daß bei Temperung der Elektroluminophorschicht
(4) eine Diffusion sowohl aus der einen Elektrode (?) als auch aus der Schutzschicht (3) in die Elektroluminophorschicht
(4) verhindert wird.
2. Elektrolumineszenz-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schutzschicht
(3) die kleinstmögliche Dicke gewählt ist.
3. Elektrolumineszenz-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3)
aus einem Stoff ausgeführt ist, für den der Diffusionskoeffizient des Stoffes der angrenzenden
Elektrode (2) minimal ist.
4. Elektrolumineszenz-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie aus
sublimiertem ZnS, mit Mn aktiviert, als die Elektroluminophorschicht (4) Al als die undurchlässige
Elektrode (6), Au als die teildurchlässige Elektrode (2) und eine Folie aus unaktiviertem ZnS
als die Schutzschicht (3) dienen.
5. Elektrolumineszenz-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) aus einer isolierenden Oxidfolie (z. B. Ta2O5, SiO) besteht.
6. Elektrolumineszenz-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (3) in kristallisierter Form vorliegt.
Demgegenüber ist
eingangs genannte
derart zu verbessern
Diffusion aus der
eingangs genannte
derart zu verbessern
Diffusion aus der
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722260205 DE2260205C3 (de) | 1972-12-08 | 1972-12-08 | Elektrolumineszenz-Anordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722260205 DE2260205C3 (de) | 1972-12-08 | 1972-12-08 | Elektrolumineszenz-Anordnung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2260205A1 DE2260205A1 (de) | 1974-06-12 |
DE2260205B2 DE2260205B2 (de) | 1979-03-15 |
DE2260205C3 true DE2260205C3 (de) | 1979-11-08 |
Family
ID=5863941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722260205 Expired DE2260205C3 (de) | 1972-12-08 | 1972-12-08 | Elektrolumineszenz-Anordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2260205C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19825371A1 (de) * | 1998-06-06 | 1999-12-09 | Bayer Ag | Elektrochrome Anzeigevorrichtung mit isolierten Zuleitungen |
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---|---|---|---|---|
FI61983C (fi) * | 1981-02-23 | 1982-10-11 | Lohja Ab Oy | Tunnfilm-elektroluminensstruktur |
EP0109589A1 (de) * | 1982-11-15 | 1984-05-30 | GTE Products Corporation | Elektrolumineszente Dünnfilm-Anzeigevorrichtung |
JP2553696B2 (ja) * | 1989-03-24 | 1996-11-13 | 松下電器産業株式会社 | 多色発光薄膜エレクトロルミネセンス装置 |
KR20140108244A (ko) | 2011-12-19 | 2014-09-05 | 이노피슈코아트 게엠베하 | 전계발광 배열체를 구비한 발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법 |
-
1972
- 1972-12-08 DE DE19722260205 patent/DE2260205C3/de not_active Expired
Cited By (1)
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DE19825371A1 (de) * | 1998-06-06 | 1999-12-09 | Bayer Ag | Elektrochrome Anzeigevorrichtung mit isolierten Zuleitungen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2260205B2 (de) | 1979-03-15 |
DE2260205A1 (de) | 1974-06-12 |
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