Verfahren zur Herstellung eines elektrolumineszierenden Körpers Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrolumineszierenden Kör pers sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Körper.
Bisher wurden Leuchtphosphorpartikel einer Masse von Stoffen mit hoher Dielektrizitätskonstante einverleibt, welche Masse im flüssigen Zustand auf die lumineszierend zu gestaltende Oberfläche ent weder aufgespritzt, aufgemalt, durch das Seiden schirmverfahren oder auf eine andere Art aufgebracht wurde. An die Masse konnte entweder ein elektrisches Wechselfeld, ein pulsierendes Feld oder ein elek trisches Gleichfeld angelegt werden, um die Leucht- phosphorpartikel zum Aufleuchten zu bringen.
Es hat sich gezeigt, dass die Intensität des Aufleuchtens vom elektrischen Gradienten an den einzelnen Leucht- phosphorpartikeln abhängig ist. Dieser Gradient ist seinerseits abhängig von den relativen Dielektrizi- tätskonstanten der Leuchtphosphorpartikel und des Trägermediums für die Partikel. Für eine willkür liche Mischung der beiden Stoffe ist eine hohe Dielek- trizitätskonstante des Trägermediums erforderlich, um einen hohen Gradienten durch die Phosphorartikel zu erzeugen.
Im allgemeinen ist der Wirkungsgrad eines solchen Systems gering, da ein beträchtlicher Teil des Feldes im dielektrischen Medium verloren geht, welches in Serie mit den Leuchtphosphorpartikeln zwischen den beiden Endelektroden liegt. Ausserdem fliesst ein beträchtlicher Strom um die Leuchtphos- phorpartikel herum durch das umgebende dielektri- sche Medium, und zwar auf parallelen Wegen. Dieser Strom leistet keinen Beitrag zur Lumineszenz. Mit zunehmender Dielektrizitätskonstanten.des umgeben den Mediums nimmt der eben beschriebene Effekt an Bedeutung zu. .
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Körpers, welcher bei einem ge- gebenen Pegel elektrischer Erregung wirksamer luminesziert.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines elektrolumineszierenden Körpers ist dadurch gekennzeichnet, dass pulverförmiger elektrolumines zierender Stoff mit einem Isoliermaterial in flüssigem Zustand vermischt wird und die Mischung, während sie sich verfestigt, einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, um die Partikel des elektrolumineszierenden Stoffes zu polarisieren.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und die Art ihrer Herstellung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu tert: In der Zeichnung zeigt: Die Fig. 1 eine Ansicht eines elektrolumineszie renden Körpers in Plattenform, die Fig. 2 einen Schnitt durch einen Trocknungs- ofen, die Fig. 3 einen Querschnitt einer Platte in ver grössertem Massstab und die Fig. 4 einen Querschnitt durch einen weiteren elektrolumineszierenden Körper in Plattenform. Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine kleine Menge von fein zermahlenem elek trolumineszierendem Stoff mit einem Isolierstoff in flüssigem Zustand vermischt.
Während sich die Masse noch im flüssigen Zustand befindet, wird ein Wechsel- oder Gleichstromfeld an diese angelegt. Das Feld wird aufrechterhalten, bis die Masse trocknet und genügend erhärtet, so dass die in dieser verteilten Partikel sich nicht mehr bewegen können. Es hat sich gezeigt, dass die Partikel beim Fehlen eines sol chen Feldes willkürlich in der Masse suspendiert, voneinander getrennt und isoliert sind.
Wenn jedoch ein elektrisches Feld an die Flüssig keit angelegt wird, zeigt es sich, dass die suspendier- ten Leuchtphosphorpartikel polarisiert werden und sich in langen Verbindungsketten oder Fäden anein- anderreihen, welche sich parallel zu den elektrischen Kraftlinien erstrecken, wie dies aus der Fig.3 er sichtlich ist. Die Leuchtphosphorteile bleiben im Iso- liermedium im suspendierten Zustand, aber die ein zelnen Partikel werden fest aneinandergezogen, so dass praktisch keine Trennung zwischen den Elemen ten der Kette besteht.
Aus diesem Grunde wird das Feld auf die Leuchtphosphorpartikel selbst konzen triert. Dies ist der Idealzustand für die wirksame Verteilung der Energie des angelegten elektrischen Feldes.
Wenn das Trägermedium für die polarisierten Leuchtphosphorpartikel eine hohe Durchschlags festigkeit und eine kleine Dielektrizitätskonstante auf weist, kann im Medium parallel zu den Ketten ein starkes Feld mit sehr geringen Verlusten aufrecht erhalten werden. Dadurch wird die wirksame Kapazi tät und der unerwünschte Strom durch das Träger medium hindurch vermindert. Der grösste Teil des Stromes fliesst durch die Leuchtphosphorketten, da ihre Dielektrizitätskonstante bedeutend höher als die jenige des umgebenden Mediums ist. Es hat sich ge zeigt, dass sich auf die beschriebene Art ein elektro lumineszierender Leuchtphosphor mit stark erhöhter Helligkeit, geringer Kapazität und erhöhter Wirksam keit ergibt.
Versuche haben eine 20fache Helligkeitsverstär kung ergeben bei einer gleichzeitigen nur zwei- oder dreifachen Zunahme der Kapazität für ein gegebenes angelegtes Feld im Vergleich mit einer gleichen Platte, die aus denselben Stoffen bestand und in gleicher Weise hergestellt wurde, mit der Ausnahme, dass die Leuchtphosphorpartikel nicht polarisiert waren.
Die Polarisation kann dadurch bewirkt werden, dass man ein starkes elektrisches Gleich- oder Wech- selstromfeld an die Mischung anlegt, wenn sich diese in einem solchen Zustand befindet, dass die Partikel sich unter dem Einfluss des Feldes in der Mischung noch bewegen können. Dies kann bei angelegtem Feld durch ein Spritzverfahren erreicht werden, wie dies die Fig. 1 zeigt. Auf die Metallplatte 1 wird eine Isolierplatte 2 gelegt, deren Oberfläche mit einer elektrolumineszierenden Schicht 2a zu überziehen ist. Senkrecht zu der Platte 1 und zur Platte 2 werden elektrostatische Kraftlinien erzeugt, indem man bei spielsweise einen Metallring 3 oberhalb der Platten anbringt.
Die Anschlüsse 4 und 5 zur Platte 1 und zum Ring 3 sind mit einer Spannungsquelle 6 verbun den, welche Gleichstrom oder Wechselstrom von handelsüblicher Frequenz liefert. Bei angelegtem Feld wird eine Schicht der gewünschten Mischung aus flüssigem plastischem Isolierstoff und Leuchtphos- phorpulver auf die Isolierplatte 2 aufgespritzt.
Anderseits kann die ganze Platte aus einer Mi schung von Leuchtphosphor und flüssigem Isolierstoff gepresst oder gegossen werden. In der Fig. 2 ist bei spielsweise die Form 10 bis zum oberen Rand mit einer flüssigen Mischung 11 gefüllt. Die Form 10 kann aus Metall bestehen oder eine Vorrichtung mit einer Elektrode enthalten, die mit dem Metallboden 12 des Trocknungsofens 13 verbunden ist. Parallel zur Form und oberhalb dieser ist eine Metallplatte 14 isoliert aufgehängt, welche mit der Spannungs quelle 17 verbunden ist, zwecks Erzeugung eines starken elektrostatischen Feldes durch die Flüssigkeit 11 hindurch.
Die Flüssigkeit 11 kann entweder bei Raumtemperatur getrocknet und zur Erhärtung ge bracht werden oder bei der erhöhten Temperatur eines Trocknungsofens in Abhängigkeit der Zusam mensetzung der verwendeten Stoffe. Beim Trocknen der meisten plastischen Stoffe ist es wünschenswert, den Ofen mit einem inerten Gas zu überfluten. Der in der Fig. 2 dargestellte Ofen weist zur Beschleuni gung der Trocknung ein Widerstands-Heizelement 18 auf.
Eine gespritzte Platte kann dadurch polarisiert werden, dass man sie in einen polarisierenden Trock- nungsofen bringt, bevor der plastische Stoff erhärtet ist, oder nachdem er erhärtet ist und wieder auf geweicht worden ist. Die Platte würde in diesem Fall die Form 10 im Ofen der Fig. 2 ersetzen.
Es können zahlreiche elektrolumineszierende Stoffe zur Verwendung gelangen. Einer dieser Stoffe ist Zinksulfid, welches mit Verunreinigungen oder Fremdstoffen, wie z. B. Mangan, Silber, Gold, Kupfer aktiviert und mit Elementen, wie z. B. Chlor, Brom oder Jod koaktiviert worden ist. Diese Leuchtphos- phore glühen mit einer weisslichen oder bläulich grünen Färbung.
Die flüssigen Isolierstoffe können von zahlreichen Arten sein, z. B. verflüssigte Isolierstoffe, die im nichtflüssigen Zustand kaltverformbar und warmver formbar sind. Zahlreiche der wärmehärtenden und thermoplastischen Harze, die Zellulosestoffe, die natürlichen Harze, Schellack usw. weisen gewöhn lich die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und die gewünschten Isoliereigenschaften einschliess lich einer geeigneten Dielektrizitätskonstanten für den genannten Zweck auf.
Eine Mischung, welche einen hohen Leuchtwirkungsgrad zeigt, besteht aus ungefähr 50 % Leuchtphosphor-Zinksulfid und zu ungefähr 5011/o aus Äthyl-Zellulose, welche mit Toluol verflüssigt ist, um die für Spritzpistolen not wendige Konsistenz zu schaffen.
In der Fig. 3 ist die strukturelle Anordnung der Leuchtphosphorpartikel im dielektrischen Medium in stark vergrössertem Massstab und etwas idealisiert dargestellt. Während sich das dielektrische Medium im flüssigen Zustand befindet, wird ein elektrostati sches Feld angelegt, und die Partikel 20a werden zu Ketten zusammengezogen, die ungefähr parallel zu den elektrischen Kraftlinien verlaufen.
Es ergibt sich daraus, dass das Medium mit verhältnismässig kleiner Dielektrizitätskonstante weniger Strom führt als die Partikelkette mit relativ hoher Dielektrizitätskon- stante. Um das Leitvermögen der Kette noch mehr zu verbessern, ist es zweckmässig, den Leuchtphos- phorpartikeln eine geringe Menge von Pulver 20b beizugeben, welches eine verhältnismässig kleine Di- elektrizitätskonstante aufweist. Ein solches Pulver, z. B.
Eisenpulver, bewegt sich unter der Wirkung des Feldes in die Kette und verbessert die Leitfähigkeit derselben, wodurch das Verhältnis der Leitfähigkeit zwischen den aus Leuchtphosphorpartikeln beste henden Wegen und den aus dem plastischen Me dium bestehenden Übertragungswegen weiter ver grössert wird.
In der Fig. 4 ist in vergrössertem Massstab eine gemäss der Erfindung hergestellte Platte dargestellt. Auf der Glasplatte 20 ist ein durchsichtiger leitender Überzug 21 niedergeschlagen, auf welchem eine Schicht 22 aus polarisiertem Material aufgebracht ist, welches aus Leuchtphosphor und Isolierstoff be steht. Dieses geschichtete Gebilde ist dann mit einer leitenden Schicht 23 überdeckt, welche, falls er wünscht, undurchsichtig sein kann. Eine an die Elek troden 21 und 23 angelegte Spannung bewirkt dann, dass die Phosphorschicht 22 mit hoher Helligkeit auf leuchtet. Irgendein in der Phosphorschicht 22 er zeugtes Muster ist durch die Glasplatte 20 gut sicht bar.