RU2350050C2

RU2350050C2 - Electroluminescent light source

Info

Publication number: RU2350050C2
Application number: RU2007111445/28A
Authority: RU
Inventors: нов Владимир Дмитриевич Купри (RU); Владимир Дмитриевич Куприянов
Original assignee: ГОУ ВПО Пятигорский государственный технологический университет
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2009-03-20
Also published as: RU2007111445A

Abstract

FIELD: mechanics, lighting.

SUBSTANCE: invention is used in electroluminescent data displays, indicators, instrument scale highlighting, AD posters, decorative light panels etc. Electroluminescent light source comprises at least two electrodes arranged spaced apart in one plane on dielectric strips, solid electroluminescent and dielectric layers, and the third electrode arranged at the level of the gap between the first two electrodes. Electrodes represent electro conducting polymer layer including finely divided carbon in binder. Dielectric layer comprises finely divided powder with a high dielectric coefficient in the said polymer binder. Electroluminescent layer contains a powder of electroluminophor in binder. Nitrile-rubber rubber is used as a binder, poly(ethylene terephthalate) serves as a substrate and optically transparent sealing layer.

EFFECT: higher brightness of lightning, contrast and area and lighting of proposed sources.

1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электролюминесцентным источникам света и может быть использовано в электролюминесцентных устройствах визуального отображения информации, индикаторах, для подсветки шкал приборов, для рекламных щитов, в декоративных световых панно и т.д.The invention relates to electroluminescent light sources and can be used in electroluminescent devices for the visual display of information, indicators, for illuminating instrument scales, for billboards, in decorative light panels, etc.

Известен электролюминесцентный источник света (ЭЛИС), содержащий в качестве непрозрачного электрода алюминиевую фольгу, диэлектрический и электролюминесцентный слой, а также прозрачный электропроводящий слой (заявка Японии №62-50956, кл. Н05В 33/20, 1987).Known electroluminescent light source (ELIS), containing as an opaque electrode aluminum foil, a dielectric and electroluminescent layer, as well as a transparent electrically conductive layer (Japan application No. 62-50956, CL H05B 33/20, 1987).

Недостатками данного ЭЛИС являются низкие стабильность и надежность свечения, обусловленные различием коэффициентов термического расширения материалов прозрачного электрода и электролюминесцентного (ЭЛ) слоя, а также неравномерность свечения от краев к центру ЭЛИС при увеличении размеров ЭЛИС за счет достаточно высокого сопротивления прозрачного электрода. В результате частичного поглощения излучения прозрачным электродом снижается яркость свечения ЭЛИС.The disadvantages of this ELIS are the low stability and reliability of the glow due to the difference in the thermal expansion coefficients of the materials of the transparent electrode and the electroluminescent (EL) layer, as well as the unevenness of the glow from the edges to the center of the ELIS with an increase in the size of the ELIS due to the sufficiently high resistance of the transparent electrode. As a result of partial absorption of radiation by a transparent electrode, the brightness of the ELIS glow decreases.

Известна электролюминесцентная (ЭЛ) панель, содержащая в качестве непрозрачного электрода полимерную композицию, включающую мелкодисперсный углерод или серебро, диэлектрический слой, содержащий мелкодисперсный титанат бария, слой электролюминофора в связующем, прозрачный электропроводящий слой на основе оксида индия или олова (Заявка Великобритании №2222484, кл. Н04В 33/10, 1990).Known electroluminescent (EL) panel containing as an opaque electrode a polymer composition comprising finely dispersed carbon or silver, a dielectric layer containing finely dispersed barium titanate, an electroluminophore layer in a binder, a transparent conductive layer based on indium or tin oxide (UK application No. 2222484, cl H04B 33/10, 1990).

Недостатками этой ЭЛ панели являются низкие стабильность и надежность свечения за счет различия коэффициентов термического расширения материалов прозрачного электрода и ЭЛ слоя. Вследствие этого при изменении температуры окружающей среды происходит расслаивание структуры ЭЛ панели, что ухудшает ее эксплуатационные характеристики. Достаточно высокие сопротивления прозрачного и непрозрачного электродов приводят к неоднородности свечения от краев к центру ЭЛ панели при увеличении размеров ЭЛ панели. В результате частичного поглощения излучения прозрачным электродом снижается яркость свечения ЭЛИС.The disadvantages of this EL panel are the low stability and reliability of the glow due to the difference in the thermal expansion coefficients of the materials of the transparent electrode and the EL layer. As a result of this, when the ambient temperature changes, the structure of the EL panel is delaminated, which affects its operational characteristics. Sufficiently high resistances of the transparent and opaque electrodes lead to inhomogeneity of the glow from the edges to the center of the EL panel with increasing size of the EL panel. As a result of partial absorption of radiation by a transparent electrode, the brightness of the ELIS glow decreases.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является электролюминесцентный индикаторный (ЭЛИ) прибор, содержащий диэлектрическую подложку, на которую нанесены, по крайней мере, два электрода, расположенных в одной плоскости с зазором по отношению друг к другу и электролюминесцентный (ЭЛ) слой, на электроды и подложку нанесен сплошной диэлектрический слой, который сверху покрыт ЭЛ слоем (Заявка СССР, 1056862 А, Н05В 33/21, 1981).The closest in technical essence to the proposed technical solution is an electroluminescent indicator (ELI) device containing a dielectric substrate, on which are applied at least two electrodes located in the same plane with a gap with respect to each other and an electroluminescent (EL) layer, a continuous dielectric layer is deposited on the electrodes and the substrate, which is coated on top with an EL layer (Application of the USSR, 1056862 A, Н05В 33/21, 1981).

Недостатком ЭЛИ прибора является низкая яркость свечения. Диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя (BaTiO₃ или TiO₂ в связующем) достаточно высока. Режим возбуждения ЭЛИ составляет 0,4-5 кГц. При такой частоте в диэлектрическом слое непосредственно между электродами возникают значительные токи смещения, уменьшая напряженность электрического поля в электролюминесцентном слое, что снижает яркость свечения ЭЛИ. Структура ЭЛИ прибора позволяет возбуждать электролюминесценцию только в нижней части ЭЛ слоя, которая расположена непосредственно между электродами, что также снижает яркость свечения. Наличие светоотражающих слоев диэлектрика и электролюминофора в связующем снижает контрастность ЭЛИ в режиме вкл./выкл. Низкие стабильность свечения и надежность данного ЭЛИ прибора обусловлены различием термических коэффициентов расширения материалов электродов и функциональных слоев.The disadvantage of the ELI device is the low brightness. The dielectric constant of the dielectric layer (BaTiO ₃ or TiO ₂ in the binder) is quite high. The excitation mode ELI is 0.4-5 kHz. At such a frequency, significant bias currents appear in the dielectric layer directly between the electrodes, reducing the electric field strength in the electroluminescent layer, which reduces the brightness of the ELI glow. The structure of the ELI device allows electroluminescence to be excited only in the lower part of the EL layer, which is located directly between the electrodes, which also reduces the brightness of the glow. The presence of reflective layers of dielectric and electroluminophore in the binder reduces the contrast of ELI in the on / off mode. The low stability of the glow and the reliability of this ELI device are due to the difference in thermal expansion coefficients of the electrode materials and functional layers.

Задачами, решаемыми изобретением, являются повышение яркости свечения, увеличение контрастности и площади светящейся поверхности ЭЛИС.The problems solved by the invention are to increase the brightness of the glow, increase the contrast and the area of the luminous surface of the ELIS.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в ЭЛИС, содержащем, по крайней мере, два электрода, расположенных в одной плоскости с зазором по отношению друг к другу на диэлектрических полосках, сплошные электролюминесцентный и диэлектрический слои, сформирован на уровне зазора третий электрод. В качестве электродов использован электропроводящий полимерный слой, включающий мелкодисперсный углерод в связующем. Диэлектрический слой содержит мелкодисперсный порошок с высокой диэлектрической проницаемостью в полимерном связующем. ЭЛ слой содержит порошок электролюминофора в связующем. В качестве связующего применен бутадиеннитрильный каучук, а подложкой и оптически прозрачным герметизирующим слоем является полиэтилентерефталат.The essence of the invention lies in the fact that in the ELIS, containing at least two electrodes located in the same plane with a gap with respect to each other on dielectric strips, continuous electroluminescent and dielectric layers are formed at the level of the gap, the third electrode. The electrodes used are an electrically conductive polymer layer comprising finely divided carbon in a binder. The dielectric layer contains a fine powder with a high dielectric constant in the polymer binder. The EL layer contains electroluminophore powder in a binder. Butadiene nitrile rubber is used as a binder, and polyethylene terephthalate is a substrate and an optically transparent sealing layer.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид ЭЛИС.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of ELIS.

ЭЛИС содержит диэлектрическую подложку (1); электроды (4, 5, 8); включающие мелкодисперсный углерод в связующем; сплошной диэлектрический слой, содержащий мелкодисперсный порошок с высокой диэлектрической проницаемостью в связующем (2); сплошной слой электролюминофора в связующем (3); диэлектрические полоски (6, 9); оптически прозрачный защитный электроизоляционный и герметизирующий слой (10).ELIS contains a dielectric substrate (1); electrodes (4, 5, 8); comprising finely divided carbon in a binder; a continuous dielectric layer containing a fine powder with a high dielectric constant in the binder (2); a continuous layer of electroluminophore in the binder (3); dielectric strips (6, 9); optically transparent protective electrical insulating and sealing layer (10).

Принцип работы ЭЛИС основан на том, что при подаче переменного напряжения на электроды 4 и 5,8 возникает переменное электрическое поле, которое усиливается диэлектрическими слоями (2, 6, 9); под воздействием переменного электрического поля электролюминесцентный слой (3) начинает излучать свет. Особенностью ЭЛИС является то, что возбуждение электролюминесценции происходит в объеме ЭЛ слоя, что способствует увеличению яркости свечения. Наличие трех диэлектрических слоев белого цвета за счет эффекта отражения и рассеяния света в ЭЛ слое также вносит свой вклад в увеличение яркости свечения. Данная структура ЭЛИС позволяет увеличить расстояние между непрозрачными электродами на ЭЛ слое по сравнению с прототипом без уменьшения напряженности электрического поля на ЭЛ слое, что приводит к увеличению светящейся поверхности источника света. Верхние электроды черного цвета за счет поглощения внешней засветки позволяют увеличить контрастность ЭЛИС в режиме вкл./выкл.The principle of operation of ELIS is based on the fact that when an alternating voltage is applied to the electrodes 4 and 5.8, an alternating electric field arises, which is amplified by dielectric layers (2, 6, 9); Under the influence of an alternating electric field, the electroluminescent layer (3) begins to emit light. A feature of ELIS is that the excitation of electroluminescence occurs in the volume of the EL layer, which contributes to an increase in the brightness of the glow. The presence of three white dielectric layers due to the effect of reflection and scattering of light in the EL layer also contributes to an increase in the brightness of the glow. This structure of ELIS allows you to increase the distance between the opaque electrodes on the EL layer compared to the prototype without reducing the electric field strength on the EL layer, which leads to an increase in the luminous surface of the light source. The upper electrodes of black color due to the absorption of external illumination can increase the contrast of ELIS in the on / off mode.

Пример 1. Пример конкретного выполнения иллюстрируется чертежом. На полимерную пленку из полиэтилентерефталата (1) нанесены последовательно электрод (4), состоящий из дисперсного углерода марки Хеза-карб (S_уд=600 м²/г) в количестве 10 мас.% в связующем, сплошной диэлектрический слой (2), состоящий из оксида титана 50 мас.% в связующем, слой электролюминофора Э-515 (3) - 60 мас.% в связующем, на котором сформированы последовательно полоски диэлектрического слоя (6, 9) и электроды (5, 8). В качестве связующего использован бутадиеннитрильный каучук. Яркость свечения определяли с помощью фотоэлемента (ФЭС - 120) с корригирующим светофильтром.Example 1. An example of a specific implementation is illustrated in the drawing. An electrode (4) is sequentially deposited onto a polymer film of polyethylene terephthalate (1), consisting of Heza-carb dispersed carbon (S _beats = 600 m ² / g) in an amount of 10 wt.% In a binder, a continuous dielectric layer (2), consisting from titanium oxide, 50 wt.% in a binder, an E-515 electroluminophore layer (3) - 60 wt.% in a binder, on which strips of a dielectric layer (6, 9) and electrodes (5, 8) are formed in series. As a binder used nitrile butadiene rubber. The brightness of the glow was determined using a photocell (FES - 120) with a corrective light filter.

Пример 2. То же, что и в примере 1, но используют дисперсный углерод с S_уд=150 м²/г в количестве 20% в связующем.Example 2. The same as in example 1, but using dispersed carbon with S _beats = 150 m ² / g in an amount of 20% in a binder.

Пример 3. То же, что и в примере 1, но используют электролюминофор марки Э-455.Example 3. The same as in example 1, but using an electroluminophore brand E-455.

Пример 4. То же, что и в примере 1, но для диэлектрического слоя используют титанат бария в количестве 30% в связующем.Example 4. The same as in example 1, but for the dielectric layer barium titanate is used in an amount of 30% in a binder.

Физико-технические характеристики ЭЛИСPhysical and technical characteristics of ELIS № п/пNo. p / p Образец ЭЛИСSample ELIS Яркость свечения (U=220 B; f=0,4 кГц), отн.ед.Glow brightness (U = 220 V; f = 0.4 kHz), rel. Контрастность (в режиме вкл./выкл.), отн.ед.Contrast (on / off), rel. Площадь светящейся поверхности, отн.ед.Luminous surface area, rel. 1one По примеру 1According to example 1 135135 9/19/1 150150 По прототипуAccording to the prototype 100one hundred 5/15/1 100one hundred 22 По примеру 2According to example 2 132132 10/110/1 145145 По прототипуAccording to the prototype 100one hundred 5/15/1 9595 33 По примеру 3For example 3 130130 8/18/1 155155 По прототипуAccording to the prototype 100one hundred 5/15/1 100one hundred 4four По примеру 4For example 4 140140 10/110/1 150150 По прототипуAccording to the prototype 100one hundred 5/15/1 9090

Claims

An electroluminescent light source containing a dielectric substrate, at least two opaque electrodes located in one plane with a gap in relation to one another, continuous layers of dielectric and electroluminophore in the binder, characterized in that on the continuous layer of the electroluminophore in the binder dielectric strips are formed sequentially in the binder and opaque electrodes, and the third electrode is placed on the dielectric substrate at the level of the gap.