DE2835184A1 - Bildwiedergabeanordnung zur anwendung bei starker beleuchtung - Google Patents

Bildwiedergabeanordnung zur anwendung bei starker beleuchtung

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    • Y10S362/80—Light emitting diode

Description

PHF 7756ο Va/WR/Klam 22.7.1978
Bildwiedergabeanordnung zur Anwendung bei starker Beleuchtung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektro— lumineszierende Anordnung, die mit mindestens einer emittierenden Diode versehen ist, die im roten Bereich emittiert und deren emittierende Fläche mit einem Filterelement bedeckt ist, das im roten Bereich praktisch transparent ist.
Bekanntlich ist das Auslesen von Daten, die von einer elektrolumineszierenden Diode geliefert werden, manchmal schwierig, wenn sich die Diode in der vollen Sonne befindet.
Jedes Auslesen basiert nämlich auf dem Kontrast zwischen Lichtbündeln. In den elektrolumineszierenden
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Anordnungen ist der Kontrast auf den Kontrast der Lichtstärke - in bezug auf das Umgebungslicht - eines von einer emittierenden Fläche herrührenden Bündels beschränkt, je nachdem diese Fläche aktiviert wird oder nicht. Die sogenannten "Bildwiedergabeanordnungen" sind mit einer Vielzahl emittierender Flächen versehen, wobei jede Fläche einer Diode einer bestimmten Form entspricht, wobei diese Dioden entweder gleichzeitig zur Bildung eines Gesamtmotivs oder getrennt zur Bildung von Teilmotiven und eines Hintergrundes aktiviert werden. Das Auslesen derartiger Anordnungen basiex't auf der Kontras tänderung zwischen den Lichtbündeln, die einerseits von mindestens einem Teil der emittierenden Fläche und andererseits von dem verbleibenden Teil der Oberfläche der Anordnung herrühren, je nachdem die genannten emittierenden Flächen aktiviert werden oder nicht.
Tatsächlich weist das Halbleitermaterial9 das die emittierenden Flächen bildet, eine hellere Farbschattierung als der Hintergrund der Anordnungen auf und ist etwas reflektierend; eine Beleuchtung im vollen Sonnenlicht bewirkt denn auch, dass dauerend das gesamte Motiv erscheint, sogar wenn nur eine oder die andere Fläche aktiviert ist.
Andererseits ist jede der emittierenden Flächen von metallenen Kontaktteilen umgeben, deren Umrisse annähernd denen der genannten Flächen analog sind. Jeder Lichtstrahl, der die Oberfläche der Anordnung trifft, führt Reflexion an diesen metallenen Teilen herbei, die auf jeden Fall die Kontrastwirkung herabsetzt.
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Es wurde bereits auf vielerlei verschieden Weisen versucht, diesen Nachteilen entgegenzukommen. So wurde z.B, der Hintergrund, einschliesslich der Kontaktteile, mit schwarzem Lack dunkelgefärbt, aber dabei ergeben sich Schwierigkeiten durch Fehler bei der Positionierung der Masken wegen der sehr geringen Abmessungen der betreffenden Flächen und Teile.
Weiter wurde mit Hilfe von Filtern, die im
Bereich der Lichtfrequenzen nur ein Band durchlasshh, das das Emissionsband der betreffenden elektrolumineszierenden Diode bestreicht, versucht, den grössten Teil des störenden Sonnenlichtes zu beseitigen. Die Umhüllung erfüllt manchmal diese Funktion eines Filters.
Jetzt besteht die Neigung, die Bandbreite des Filters möglichst zu verkleinern. Es ist z.B. gebräuchlich, für eine im roten Bereich emittierende elektrolumineszierende Bildwiedergabeanordnung ein für grosse Wellenlängen durchlässiges Filter mit einer Wellenlängengrenze in der Grössenordnung von 0,6 /um zu wählen. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass dies durchaus unzulänglich ist und dass zahlreiche Fehler bei auf diese Weise ausgeführten Paneelen möglich bleiben, insbesondere weil die Wellenlänge des von dem Filter reflektierten Lichtes nahezu gleich der Wellenlänge der von d=r Diode emittierten Strahlung ist.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Lösung für dieses Problem der Schwierigkeiten beim Auslesen einer elektrolumineszierenden Anordnung bei starker Beleuchtung.
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Diese Lösung basiert auf dem einfachen Gedanken, dass die Kontrastwirkung nicht nur von den verschiedenen Helligkeiten der elektrolumineszierenden Anordnung und ihrer Umgebung, sondern auch von ihrer Farbe abhängig ist, und diese Erfindung bildet eine neue Anwendung einer solchen Anordnung.
Nach der Erfindung ist eine elektrolumineszierende Anordnung, die mit mindestens einer emittierenden Diode versehen ist, die im Roten Bereich emittiert, aber deren emittierende Fläche mit einem Filterelement bedeckt ist, das im roten Bereich praktisch transparent ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdurchlässigkeitskoeffizient des genannten Elements im blauen Bereich wesentlich höher als der Lichtdurchlässigkeitskoefficient desselben Elements im gelben und im grünen Bereich ist» Vorzugsweise ist der Lichtdurchlässigkeitskoeffizient höher als 70$ für Strahlungen, deren Wellenlängen in der Nähe von 0,45 /um liegen (Blau) , und niedriger als 6oc/o für die Strahlungen, deren ¥ellenlängen in der Nähe von 0,55/^m liegen (Gelb).
Die vorliegende Erfindung ergebt sehr besondere Resultate. Unter Berücksichtigung der Zusammensetzung des Sonnenlichts, in dem die im blauen Bereich übertragene Energie erheblich wichtiger als die im roten Bereich übertragene Energie ist, emittiert die Anordnung Blau, wenn die Diode(n) nicht aktiviert ist (sind).
Das Blauj das bei normaler Beleuchtung dunkel ist, wird in der Sonne' hell. Wenn mindestens einer der zu einem Motiv gehörigen Dioden aktiviert wird, wird diese über das
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Filter im roten Bereich sichtbar. Bei normaler Beleuchtung (Tageslicht oder Kunstlicht) ist sie im roten Bereich über ein dunkelschattiertes Filter sichtbar. Bei direktem Sonnenlicht ist die aktivierte Diode im roten Bereich über ein hellblaues Filter sichtbar. Der Farbunterschied zwischen Rot und Blau macht jede Unterscheidung möglich und es wird unverzüglich der Unterschied zwischen dem erregten Zustand und dem unerregten Zustand der Diode festgestellt. Dies ist dergrosse Vorteil der Anordnung nach der Erfindung.
Es ist günstig, derartige Anordnungen auf dem Armaturenbrett von. Fahrzeugen und Luftfahrzeugen anzubringen»
Bei einer besonders interessanten Ausführungsform, die bei einer elektrolumineszierenden Diode angewandt werden kann, deren lichtemittierender Kristall, der auf einer Tragfläche oder auf einer der Elektroden der Diode befestigt ist, von einer Umhüllung geschützt wird (die im allgemeinen als "Kappe" bezeichnet wird), ist das Filterelement aus einem gefärbten Harz (meistens in festem Zustand) hergestellt, das den Raum zwischen der genannten Tragfläche oder den genannten Elektroden und der genannten Kappe beansprucht.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 irn Schnitt längs einer Ebene durch die
Achse des Systems eine elektrolumineszierende Diode mit einem Filterelement nach der Erfindung, und
Fig. 2 eine graphische Darstellung der licht~ durclilässigkeitskoeffizienten eines Filterelements, das die
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Eigenscharten nach der Erfindung aufweist und dessen Zusammensetzung in der nachstehenden Beschreibung gegeben wird.
Die elektrolumiiieszierende Diode, deren an sich bekannte Struktur in Fig» 1 vereinfacht dargestellt ist, enthält einen Halbleiterkristall 10, der Licht emittiert und auf einer Trägerelektrode 11 festgelötet ist. Der Kristall 10 ist z.B. ein Kristall aus Galliumphosphid oder aus Galliumphosphidarsenid, der im roten Bereich emittiert und dessen Spektralkennlinie praktisch auf 0,65 /um zentriert ist; er emittiert z.B. im mittelroten Bereich.
Dieser Kristall 10 ist elektrisch mit einer
zweiten Elektrode 12 mit Hilfe einer biegsamen Verbindung verbunden. Das Gebilde des Kristalls 10 und der oberen Teile 11a und 12a der Elektroden 11 und 12 ist in einer Umhüllung oder Kappe 14 untergebracht. Die Kappe 14 enthält auf bekannte Weise einen oberen Teil i4a, der der emittierenden Fläche des Kristalls 10 gegenüber angeordnet und halbkugelförmig gestaltet ist oder eine komplexer profilierte Form aufweist und sich in einem Teil ikb oder Seitenmantel forstsetzt, der sich seitlich an den Elektroden entlang erstreckt. Im vorliegenden Fall ist die Kappe aus einem starren plastischen und nicht besonders dicken Material hergestellt, das für das Ganze der Strahlungen des sichtbaren Spektrums praktisch in gleichem Masse transparent ist. Der innerhalb der Kappe freigelassene Raum ist" mit einem verfestigten Harz I5 gefüllt, das als ein versteifendes mechanisches Verbindungselement zwischen den obenerwähnten Teilen 10, 11, 12, I3 und 14 der elektrolumineszierenden
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Diode dient und nach der Erfindung zugleich als Filterelement wirkt.
Genauer gesagt weist nach der vorliegenden Erfindung das Element 15j das im roten Bereich praktisch transparent ist, einen höheren Lichtdurchlässigkeitskoeffizienten im blauen Bereich als im gelben und im grünen Bereich auf. Dies ist in der graphischen Darstellung nach Fig. 2 für ein von der Anmelderin hergestelltes Filterelement veranschaulicht, für das die Zusammensetzung und das Herstellungsverfahren des Ausgangsmaterials nachstehend weiter angegeben sind.
In der graphischen Darstellung nach Fig. 2 sind die in Prozenten angegebenen Werte des genannten Licht— durchlässigkeitskoeffizienten als Ordinate aufgetragen, während die in /um angegebenen Wellenlängen des Spektrums im sichtbaren Teil als Abszisse aufgetragen sind.
Die graphische Darstellung (Kurve A) zeigt,
dass der Lichtdurchlässigkeitskoeffizient des Filterelements, der gleich oder grosser als 70^ für Strahlungen mit Wellenlängen zwischen 0,40 und 0,48/um - und zwar im Band von Violett, Indigo .und Blau - ist, übrigens wesentlich niedriger als 6ofo für die Strahlungen mit Wellenlängen zwischen 0,52 und 0,58/um - und zwar im Band von Grün und Gelb - ist, wobei dieser Koeffizient von A= 0,65/um her, und zwar im Band von Rot, JOfo erreicht und dann diesen Wert erheblich überschreitet.
Mit einem derartigen Filter, das relativ in
stärkerem Masse die Strahlungen aus der Mitte des sichtbaren Sprektrums als die an den Enden des Spektrums absorbiert,
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wird eine Kontrastwirkung zwischen dem roten vom Kristall emittierten Lichtstrom (dessen Kurve B, die ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist, die Spektralverteilung fur eine" Diode zeigt, die im wesentlichen im mittelroten Bereich, und zwar bei Wellenlängen in der Nähe von 0,65/um, emittiert) und der blauen Farbe des Filters erhalten, ungeachtet der Stärke der Beleuchtung der Umgebung. Insbesondere bei einer direkten Beleuchtung mit der Sonne unterscheidet sich der rote Lichtstrom sehr scharf von dem Himmelsblau, das dann die Farbe des genannten Filters ist.
Bei einer günstigen Ausführungsfοrin einer
elektrolumineszierenden Diode nach der Erfindung besteht das Filterelement aus einem an sich transparenten thermohärtenden plastischen Material, das eine verhältnismässig geringe Dosis eines Farbstoffes der Schattierung Blau-Violett enthält.
Das genannte thermohärtende plastische Material ist z.B. ein künstliches Epoxydharz der zykloaliphatischen Reihe, dem auf bekannte ¥eise vorher ein sogenanntes Härtungsmittel, z«B. ein Härtungsmittel der Karboxylan-Anhydridreihe, und gegebenenfalls ein sogenannter Beschleuniger zugesetzt sind. Z0B. wird das Harz verwendet, das von der Firma CXBA unter der Bezeichnung CY 179 vertrieben wird, während vorzugsweise das von der genannten Firma unter der Bezeichnung HT 907 vertriebene Erzeugnis als Härtungsmittel verwendet wird; als Beschleuniger wird dann vorzugsweise Benzyld Liiiethylamin angewendet.
¥as den Farbstoff anbelangt, ist es selbstver-
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ständlich günstig, einen in einem derartigen Gemisch löslichen Stoff zu verwenden. Die Anmelderin verwendet vorzugsweise einen Farbstoff, der aus den Kondensationsprodukten gewählt ist, die sich aus der Reaktion zwischen einem Hydroxyanthrachinon und einem Amin ergeben. Es ist bekannt, dass viele Farbstoffe erhalten sind oder noch erhalten werden, wobei die Verfahren zur Herstellung dieser Erzeugnisse und die Erzeugnisse selber den Gegenstand zahlreicher Patente bilden.
Der vorzugsweise, aber nicht ausschliesslich von der Anmelderin verwendete Farbstoff entspricht der nachstehenden chemischen Formel:
OjO
Ii OH O
und hat die chemische Bezeichnung: AnthrachiDn-4-hydroxy-1-p-aminotoluol.
Er wird im wesentlichen durch die Reaktion zwischen z.B. Chinizarin, z.B. Leukochinizarin, oder auch 1-Brom-(oder Chlor)-4-hydroxyanthrachinon, und p-Toluidin gebildet.
Die von der Anmelderin durchgeführten Versuche zur Herstellung der elektrolumineszierenden Anordnungen mit einem Filterelement nach der Erfindung haben nachgewiesen, dass die relative Farbstoffmenge, die anfänglich in das Harzgemisch aufgenommen werden soll, sehr gering ist. Diese Menge liegt zwischen 0,008 und 0,012% des Gewichtes des verwendeten Harzes.
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Beispielsweise werden nachstehend die Gewichtszusammensetzung und die Herstellung eines Harzgemisches erwähnt, das als Filterelement I5 in der Kappe Λ Κ einer elektrolumineszierenden Diode der an Hand der Fig. 1 beschriebenen Art verwendet ist, wobei diese Diode im roten Bereich emittiert:
Zykloalipliatisches Epoxydharz " 100 _+ 5 Karboxylan-anhydridhärtungsmittel IO5 +, 5
Benzyldimethylamin-beschleuniger 1 j+ 0,5
Farbstoff wie oben erwähnt 0,01 +_ 0,002.
Die Lichtdurchlasskennlinie, die mit einem derartigen gefärbten Harz erhalten wird, entspricht praktisch der der graphischen Darstellung nach Fig. 2.
Zur Herstellung des obengenannten Harzgemisches wird anfänglich dazu übergegangen, den Farbstoff zu lösen, der in Form eines Pulvers in dem auf 80 C erhitzten Epoxydharz verwendet wird. Dann wird das Härtungsmittel auf 60 C gebracht, um es zum Schmelzen zu bringen, und wird es in das gefärbte Harz eingeführt, das auf einer Temperatur von 80 C gehalten ist. Das Ganze wird anschliessend auf Zimmertemperatur abgekühlt'. Dann wird der Beschleuniger zugesetzt. Danach kann dazu übergegangen werden, die Kappen an ihrer Stelle auf den respektiven Dioden zu füllen. Schliesslich wird eine Ausglühbehandlung während I5 Stunden auf 120 C durchgeführt; während dieser Behandlung setzt sich die Vernetzung des Harzgemisches fort.
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Claims (1)

  1. PHF 77560 22.7.1978
    PATENTANSPRÜCHE;
    ί 1J Elektrolumineszxerende Anordnung, die mit mindestens einer emittierenden Diode versehen ist, die im roten Bereich emittiert und deren emittierende Fläche mit /■ einem Filterelement bedeckt ist, das im roten Bereich praktisch transparent ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdurchlässigkeitskoeffizient des genannten Elements im blauen Bereich wesentlich höher als der Lichtdurchlässigkeitskoeffizient desselben Elements im gelben und im grünen Bereich ist.
    2« Elektrolumineszxerende Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Lichtdurchlässig— keitskoeffizient mindestens gleich JOc/o von Strahlungen mit Wellenlängen zwischen 0,h0 und 0,48 mm ist, und das derselbe Lichtdurchlässigkeitskoeffizient niedriger als 60°/o für Strahlungen mit Wellenlängen zwischen 0,52 und 0,58/um ist. 3· Elektrolumineszxerende Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Filterelement aus einem thermohärtenden plastischen Material hergestellt ist, das an sich transparent ist und das eine relativ sehr geringe Dosis eines Farbstoffes der Schattierung Blau-Violett enthält.
    h. Elektrolumineszxerende Anordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass das genannte plastische Material ein Epoxydharz der zykloa.liphatisch.en Reihe ist. 5. Elektrolumineszxerende Anordnung nach einem der Ansprüche 3 und k, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte
    PHF 77560 22.7". 1978
    Farbstoff aus den Kondensationsprodukten gewählt ist, die durch die Reaktion zwischen einem Hydroxyanthrachinon und einem Arain gebildet werden.
    6 ο Elekti-olumineszierende Anordnung nach Anspruch 5 s
    dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Farbstoff aus Anthrachinon-^-hydroxy-i-p-aminotoluol entsprechend der chemischen Formel
    Il
    O
    besteht.
    7. Elektrolumineszierende Anordnung nach einem der Ansprüche 3 h±s 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffmenge in bezug auf das Gewicht des Harzes zwischen 0,008 und Ο,Ο125έ liegt.
    8. Elektrolumineszierende Anordnung nach dem Ganzen der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass das anfänglich hergestellte Harzgemisch zur Bildung von Filterelementen die folgende Gewichtszusammensetzung aufweist!
    — Zykloaliphatisch.es Epoxydharz 100 _+ 5
    — Karboxylan—anhydridhärtungsmittel IO5 ,+ 5
    — Benzyldimethylamin—beschleuniger 1 +_ 0,5
    — Farbstoff 0,01 ± 0,002,
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