DE3231727A1 - Elektrolumineszente anzeigevorrichtung - Google Patents
Elektrolumineszente anzeigevorrichtungInfo
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- H05B33/00—Electroluminescent light sources
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
Anwaltsakte: P 869 Sun Chemical Corporation
New York, V. St. A.
Elektrolumineszente Anzeigevorrichtung
Herkömmliche, elektrolumineszente Anzeigevorrichtungen aus dünnem Film sind mehrlagige Vorrichtungen, die aus einem Glas-Substrat,
einem transparenten Leiter, einer Riosphorschicht zwischen zwei isolierenden Schichten sowie einen opaken rückwärtigen
Leiter im allgemeinen Aluminium bestehen. Durch Anlegen einer Gleichspannung an die beiden leitenden Schichten
wird in der Phosphorschicht Licht erzeugt, und zufolge der Erregung von Aktivatorionen mittel injizierter Elektronen
tritt eine Emission auf.
Bei der Anwendung Jeßlioher Art von Anzeigevorrichtungen,
beispielsweise bei einer Instrumententafel für die Luftfahrt> besteht eine wesentliche Forderung darin, daß der Betrachter
die Anzeigevorrichtung auch noch bei großer Umgebungshelligkeit ablesen kann, beispielsweise bei direkt einfallendem
Sonnenlicht. Bei solchen Verhältnissen reflektiert der rückwärtige opake Leiter, der eine hohe metallische Reflektanz
aufweist, mehr Licht als das elektrolumineszente Element abgibt, so daß die Anzeigevorrichtung nicht mehr anzeigt.
Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, eine Phosphoremittierende
Anzeigevorrichtung zu schaffen, die mit einem hohen Kontrastverhältnis auch bei starker Umgebungsbeleuchtung
bei minimaler Einbuße der Emissionshelligkeit arbeitet.
Vorschläge zur Lösung des Problemes stehen beispielsweise in
der Einlagerung eines dunklen Werkstoffes in das Glas oder eines dunklen Farbstoffes in die Lage aus Phosphor-dielektrischen.
Dieses Verfahren hat sich jedoch deshalb nicht bewährt, da die Intensität des emittierten Lichtes wie auch diejenige des
reflektierten Lichtes verringert wird. Es wurde auch schon vorgeschlagen, auf die Betrachterseite des Glassubstrates der
Vorrichtung eine perforierte, opake Schicht aufzubringen; auch dies hat sich als unbefriedigend erwiesen, da hierdurch der
Betrachterwinkel verringert wird.
US-PS 3 560 784 sieht das Aufbringen einer lichtabsorbierenden
Schicht auf die Betrachterseite des rückwärtigen Leiters vor. Das absorbierte Material hat einen Brechungsindex, der im
wesentlichen jenem der Phosphorschicht entspricht; das Material sorgt für einen angrenzenden und kontinuierlichen Übergang
an der Grenzfläche zwischen der Phosphorschicht und der lichtabsorbierenden Schicht, wodurch die Reflexion des Lichtes an
dieser Grenzfläche verringert wird. Die lichtabsorbierende Schicht ist an der Grenzfläche im wesentlichen transparent;
32:-; ι /27
in die dunkle Schicht wird gegen die rückwärtige Schicht hin eine zunehmende Konzentration lichtabsorbierenden Materiales
eingeführt. Dieses Verfahren hatte den Nachteil, daß es besondere Materialauswahl und Verfahrenskontrolle erfordert,
ferner erheblichen apparativen Aufwand, um die abnehmende Konzentration absorbierenden Materiales innerhalb eines
dünnen Filmes zu schaffen.
Der Erfinder hat nunmehr erkannt, daß das Problem der Reflexion bei Betrachtung der Anzeigevorrichtung unter hoher
Umgebungsbeleuchtung dadurch ausgeschaltet werden kann, daß als rückwärtige Schicht ein Material verwendet wird, welches
in der Lage ist, den Interferenz-Effekt mit der Fähigkeit zu koppeln, hindurchtretendes Lioht zu absorbieren, also durch
induzierte Absorbtion.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Fig. 1 ist ein vereinfachendes Schaubild, aus dem man den Durchtritt auffallenden Lichtes zwischen der
isolierenden Schicht und dem rückwärtigen Leiter in einer elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung erkennt.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer herkömmlichen
elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Quersohnittsansicht einer
weiteren AuafUhrungHt'ürin der Krfladung.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnitfcsansicht einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 2 dargestellte herkömmliche Anzeigevorrichtung besteht aus einem Glassubstrat 1, einem transparenten Leiter 2,
einem transparenten Isolator 3, einer Phosphorschicht 4, einer isolierenden Schicht 5 sowie einem Aluminiumleiter 6. Der
Aluminiumleiter β hat eine hohe metallische Reflexion, die bei starker Umgebungshelligkeit wie beispielsweise direkt
auffallendem Sonnelicht mehr Licht zum Betrachter hin reflektiert, als das eleWrolumineszente Element aussendet,
wodurch die Anzeigevorrichtung unbrauchbar ist.
Bei der in Fig. 3dargestellten, bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die erste Schioht 12, die direkt auf das Glassubstrat 11 aufgebracht ist, ein transparenter, elektrisch
leitender Überzug. Diese erste Schioht ist normalerweise eine Verbindung von Zinnoxid und Indiumoxid. Glassubstrate mit einer
derartigen Beschichtung sind im Handel beispielsweise unter dem Namen "Nesatron-Glas" erhältlich.
Die zweite Schicht 13 und die vierte Schicht 14 sind Isolatoren, die einen elektrischen Kurzschluß verhindern.
Für diese Schichten sind Materialien wie Ittriumoxid (Y2Ot5),
Aluminiumoxid (Al2O-,) oder Tantaloxid (Ta2Oc-) geeignet.
Die dritte Schicht 15 besteht aus Phosphor als Lichtquelle. Geeignete Materialien umfassen beispielsweise ZnSrMn (orange),
CaSrCe (grün), SrSrCe (blau), ZnSrTe, Mn (rot).
Die fünfte Schicht 16 ist die rückwärtige Schicht zur Verbesserung
des Kontrastes. Sie besteht aus einem harten Film eines halbleitenden hoch-dispersiven Materiales. Sie hat eine
geeignete optische Dispersion im sichtbaren Spektrum, um die gewünschte induzierte Absorbtion zwischen der dielektrischen
Schicht l4 und der rückwärtigen Metall-Elektrodenshhicht 17 · der dünnfilmigen elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung
zu schaffen.Beispiele für geeignete Materialien sind die folgendenr
Lanthan-Hexaborid (LaBg) Chromoxid (Cr2O-,), Titanoxid )TiO)
Vanadiumoxid (V2O^) und Boroncarbid (BCty). Diese Ver-
Diese Verbhdungen sind von Haus aus hochfeuerfeste keramische
Materialien und haben als solche einen ihnen eigene Stabilität gegen elektrisches Kurzschließen oder Ausplatzen.
Die letzte Schicht 17 als rückwärtiger Leiter besteht im allgemeinen aus Aluminium.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht, wird das auffallende Licht
zwischen den beiden Grenzflächen der schwarzen Schicht 16 reflektiert, so daß Jedes Mal dann, wenn es durch die
schwarze Schicht hindurchtritt, ein Teil absorbiert wirdj
man könnte auch sagen, daß das Licht in der schwarzen Schicht eingefangen wird. Außerdem wird sehr wenig Licht
von der eohwarzen Schicht reflektiert, so daß diese ein
wirkungsvolles Antireftexionsmaterial darstellt.
Die schwarze Schicht 16 gemäß der Erfindung ist vorzugsweise vor der rückwärtigen Elektrode 17 eingefügt, so wie in Fig.
gezeigt. Es liegt jedoch durchaus im Rahmen der Erfindung, diese Schicht an anderen Stellen in einer elektrolumines-zenten
Vorrichtung einzufügen, beispielsweise als Ersatz der isolierenden Schicht l4 (Fig. 4), zwischen der isolierenden
Schicht 13 und der Phosphorschicht 15 (Fig. 5), oder als
Elektrode zum Ersatz der rückwärtigen Elektrode 17 (Fig. 6).
Wenn auch die Stärke der Schichten nicht entscheidend ist, so liegt die Stärke der Beschichtung 12 auf dem Glas zweckmäßigerweise
zwischen 200 und 1000 8, insbesondere 500 8. Die Phosphorschicht 15 hat eine Stärke von zwischen 1000 und
10 000 8, vorzugsweise etwa 4000 8 zwischen den beiden Filmen elektrisch isolierenden Materiales 13 und l4, deren
jede etwa 500 bis 5 000 8 aufweist, vorzugsweise 2000 8; die Aluminiumelektrode 17 kann eine Stärke von 200 bis
10 000 8 haben, vorzugsweise 1000 8, und die Stärke der schwarzen Schicht l6 gemäß der Erfindung hängt von dem ge-
<f
wählten Material ab. Wird eine Schicht aus LaBg verwendet,
so kann deren Stärke 200 bis 800 8 aufweisen, vorzugsweise 250 8; Wird eine Schicht aus TiO verwendet, so beträgt deren
Stärke zwischen 400 und 1000 8, vorzugsweise 500 8; wird eine
Schicht aus V2O, verwendet, so liegt deren Stärke im allgemeinen
zwischen j500 und 1000 8, vorzugsweise bei J55O 8; wird
eine Schicht aus C 20, verwendet, so liegt deren Stärke im
allgemeinen zwischen 200 und 1000 8, vorzugsweise bei J500 8; und wird eine Schicht aus BCh verwendet, so liegt deren Stärke
am besten zwischen 50 und 500 8, vorzugsweise bei 100 8. Die
geringe Menge verbleibender Reflexion kann grün, magenta oder gold erscheinen, Je nach der optischen Stärke der
schwarzen Schicht oder der Position der Wellenmaxima im sichtbaren Spektrum. Auf diese Weise läßt sich die Farbe
durch Verändern der Stärke der Schicht verändern.
Es wurden Versuche ausgeführt, um die Wirksamkeit der verschiedenen
Materialien als schwarze Schicht in elektrolumineszenten (EL) -Anzeigevorrichtungen zu veranschaulichen.
Verwendet man eine Aluminiumelektrode, so wurde das Material zwischen dieser und der isolierenden Schicht 14 abgelagert.
Die Anzeigen wurden mit einer Sylvania SO-77 Sun Gun getestet;
die Ergebnisse waren wie folgt:
Material | TiO | 100 bis <"3 000 |
LaB6 | V2O3 | Cr2O3 | BC4 |
Veeco Quarz Monitorstärke |
<500 8 | O50 8 | <55O 8 | 200 8 | 110 8 | |
Visuelle Er scheinung bei der Reflexion |
metall, gelb |
metall, blau |
metall,
purpur |
metall, silber |
metallik | |
Visuelle Er scheinung bei absorb, der Transmission grau |
absorb, grau |
absorb, grau |
absorb. braun |
braun-grau | ||
Elektrische Resistenz |
100 bis 3 000 |
720 | ^100 | ^100 |
EL-Test ohne (a)+ >100 ft.
Al-Elektrode
Al-Elektrode
EL-Test mit (a)+> 100 ft
Al-ELektrode
+(a) = arbeitet einwandfrei
Aus dem obengesagten läßt sich erkennen, daß bei genügend geringem elektrischen Widerstand, so wie beispielsweise im
Falle von TiO und LaBg das Material direkt als schwarze
Flächenelektrode verwendet werden kann.
In jedem Falle verbesserte die schwarze Schicht den Kontrast bis zu jenem Punkt, wo die "GUN" in einem Abstand von sechs
Zoll vor der Anzeigevorrichtung angeordnet werden konnte (einem Drittel des Abstandes, um Sonnenlicht zu simulieren,
und daher das neunfache der Helligkeit ), ohne daß das Glühen oder Strahlen der Anzeigevorrichtung beeinträchtigt
wurde.
Die Verwendung einer solchen lichtinterferierenden schwarzen Schicht verringert die Reflektanz aus beiden Grenzflächen,
derjenigen zwischen der schwarzen Schicht und der benachbarten Schicht gegenüber dem Betrachter und derjenigen
zwischen der schwarzen Schicht und dem schwarzen metallischen Leiter, auf ein Minimum (etwa auf ein Prozent). Außerdem
tritt kein Verlust an ausgesandter Helligkeit auf; es wurden Helligkeiten von mehr als einem Tausendstel Fuß Lamberts erzielt,
im Gegensatz zu etwa einem Hundertstel Fuß Lamberts bei einem typischen Televisions CRT. Außerdem wurden Lebensdauern
von über 4o 000 Stunden erreicht.
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse lassen sich mit jeglichen bekannten und geläufigen Mitteln herstellen. Eine solche
dünnfilmlge elektrolumineszente Anzeigevorrichtung wird am
besten mittels Vakuumablagerung erzeugt, beispielsweise durch Elektronenstrahl-Verdampfungstechniken, womit Substrate
großer Flächen und hohen Auflösevermögens hergestellt werden können. Die gesamte Einrichtung wird zweckmäßigerweise
versiegelt, um eine Verschmutzung von außen her zu vermeiden.
Erfindungsgemäße Anzeigevorrichtungen lassen sich bei
elektrolumineszenten Tafeln, beispielsweise numerischen Anzeigevorrichtungen oder anderen Arten von Informationstafeln verwenden, so wie diese beispielsweise bei der Luftfahrt,
bei Computern, bei Schriftverarbeitern und dergleichen
Verwendung finden, und zwar für vertikal-skalige Anzeigen, kreisförmige (Zifferblatt) Anzeigen, beleuchtete Retikel,
Matrix-Anzeigen usw.
21.08.1982
DrW/MJ
DrW/MJ
Leerseite
Claims (1)
- Anwaltsakte: P 869 Sun Chemical CorporationNew York, V. St. A.PATENTANSPRÜCHE(I .j Elektrolumineszente Anzeigevorrichtung, insbesondere von der Gestalt eines dünnen Filmes, mit einer gläsernen Betrachtungsfläche, einem transparenten Leiter, einer lichtemittierenden Phosphorschicht zwischen zwei Isolatoren, sowie einem opaken rückwärtigen Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus einem Material vorgesehen ist, das mit dem ankommenden Licht Interferiert, um die Reflexion zu verringern und um den Kontrast auf der Betrachterfläche zu steigern.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie lichtinterferierende Schicht aus einem harten Film eines halbleitenden und hochdispersiven Materiales besteht,3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie lichtinterferierende Schicht aus einer der Verbindungen Lanthan Hexaborid, Chromoxid, Titanoxid, Vanadiumoxid oder Boroncarbid besteht.4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie lichtinterferierende Schicht zwischen dem rückwärtigen Leiter und einer isolierenden Schicht angeordnet ist.5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie lichtinterferierende Schicht zwischen dem Phosphor und der isolierenden Schicht im Bereich des transparenten Leiters angeordnet ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtinterferierende Schicht zwischen dem Phosphor und dem opaken Leiter zum Ersatz einer isolierenden Schicht angeordnet ist.7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtinterferierende Schicht anstelle des opaken rückwärtigen Leiters angeordnet ist.21.08.1982
DrW/MJ
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- 1982-09-21 FR FR8215885A patent/FR2513415B1/fr not_active Expired
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8141 | Disposal/no request for examination |