CZ20021789A3 - Elektroluminiscenční systém a zařízení k jeho výrobě - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nového elektroluminiscenčního systému a zařízení sloužícího k jeho výrobě.

Dosavadní stav techniky

Elektroluminiscence je tak zvaný Deštriautův efekt. Obecně se zakládá na principu vrstvení. Jak je možno pozorovat na obr. 1, podle principu vrstvení je první elektrodou transparentní film. Může být tvořen oxidem indito-cínatým 1, který je nanesen na polyesteru 2. Pigment excitující světlo je nanesen na druhé vrstvě 3. Izolant 4 nepropustný pro světelné záření je nanesen na uvedený pigment. Na izolantu 4 je nanesena druhá elektroda 5. Elektroluminiscenční proces může být rozdělen do 4 kroků: 1) tunelová emise elektronů ze stykové oblasti mezi elektroluminiscenční směsí a okolním dielektrikem; 2) akcelerace elektronů o vysoké energii (1,5-10 eV) v elektroluminiscenční směsi; 3) impulsní excitace nebo impulsní ionizace luminiscenčních středů; a emise fotonů zářením v důsledku procesu excitace a deexcitace.

Chování elektroluminiscenčních zařízení je velmi podobné chování kondenzátorů a probíhá podle podobných zákonů. Dva vodiče oddělené izolantem vytvářejí kondenzátor a jeho kapacita C se rovná:

C = 8, 85x10'¹² eS/e (1) kde C je kapacita vyjádřená ve faradech, ε je dielektrická konstanta, S je plocha a e je vzdálenost.

Množství energie, které může kondenzátor pojmout, se rovná:

W = CE²/2 (2) kde W je energie vyjádřena v joulech, C je kapacita ve faradech, E je napětí.

-2•0 ♦··· « 0 «0 00 ··

0 0 · 0 0 · 0 00* 0 0 >00 0 0 « 0 000 00 000 0 «

0 0000 0 0 ·

000 00* ·· *0 00 0000

Množství energie, které je možno pojmout, závisí tudíž více na přiloženém napětí než na kapacitě. Toto napětí je omezené povahou a tloušťkou izolantu, tj. odporem dielektrika.. Když napětí překročí určitou prahovou hodnotu, dojde k poškození dielektrika mezí vodiči, které je způsobeno elektrickým zkratovým obloukem. Zapojí-li se několik kondenzátorů vedle sebe, hodnota celkové kapacity se bude rovnat součtu všech kapacit:

Ct - Ci + C2 + C3 + ... +C_n (3)

Na druhé straně má zapojení několika kondenzátorů do série za následek to, že celková kapacita je nižší než nejslabší kondenzátor v dané sekvenci:

1/C_t = 1/Ci + 1/C₂ + ... + 1/C_n (4)

Existuje-ii tedy v elektroluminiscenčním systému velké množství střídavě uložených prvků, vytvářejí tedy ve skutečnosti velké množství sériově zapojených kondenzátorů, takže výsledkem je potom menší kapacita než jsou kapacity jednotlivé. Jestliže se však přiloží elektrické pole, které mění svou polaritu, jelikož je napájeno střídavým proudem, rozsvěcují se střídavě všechny elektroluminiscenční vrstvy, a to s fázovým posunutím, s minimální energií vyžadovanou elektroluminiscenční směsí, aby se vyvolalo světlo.

A dále, kondenzátor s tuhým dielektrikem se nabije stejnosměrným proudem a vloží se do na několik sekund do malého obvodu. Po rozepnutí obvodu je možno pozorovat, že má kondenzátor na svých elektrodách nový náboj. Takovýto jev se odvozuje od částečné absorpce počátečního množství elektrického proudu dielektrikem. K takovéto absorpci a restituci dielektrikem nedochází okamžitě, nýbrž to záleží na povaze dielektrika, přičemž doba mezi absorpcí a restitucí je alikvotní částí vteřin až několika hodin.

V případě elektroluminiscenčního systému se přidáním eiektroluminiscenčního materiálu absorpční jev zvětšuje, takže k vytváření náboje dochází při každé fázi náboje, nehledě na střídavý proud. Takovýto jev může být popsán jako parazitní kapacita a způsobuje problémy, je-li napájena vysokým kmitočtem.

-3•♦ ··* * I* ΦΦ ·· φ« • · · φφφ φφφφ ♦ · ·· φ · φ φφ · φ · • ΦΦΦ φ φ Φ 1 * φ · φ φ φφφφ φφφ φφφφ φφφ φφ «φ φφ φφφφ

Takovýto elektroluminiscenční systém nemá dostatečnou životnost (do 2.000 hodin) a během své životnosti je jeho jas dosti nízký.

V dnešní době existuje jediným způsob jak vytvořit luminiscenční systém, a to serigrafie, což je rukodělná metoda a vyznačuje se nízkou produktivitou.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je elektroluminiscenční systém, který poskytuje řešení výše uvedených problémů.

Mimoto je přídavným předmětem tohoto vynálezu i zařízení sloužící k jeho výrobě.

Podle prvního aspektu se tento vynález týká elektroluminiscenčního systému, který je tvořen dvěma elektrodami a vrstvou dielektrika s pigmentem a vyznačuje se tím, že dále obsahuje další dielektrikum a pravděpodobně další pigmentové vrstvy.

Je vhodné, aby bylo další dielektrikum a možná pigmentová vrstva zapojeny do série. Podle druhého aspektu se tento vynález týká zařízení k výrobě elektroluminiscenčního systému vyznačujícího se tím, že tvoří dávkovači válec a nanášecí válec, který má v sobě výřezy, jejichž velikost odpovídá velikosti pásků vytvářejících vrstvy.

Přehled obrázků na výkresech.

Tento vynález bude nyní popsán do větší hloubky, přičemž se bude odkazovat na průvodní výkresy, kde:

obr. 1 uvádí rozložený pohled znázorňující elektroluminiscenční systém podle dosavadního stavu techniky;

obr. 2 uvádí podobně jako obr. 1 rozložený pohled znázorňující elektroluminiscenční systém podle tohoto vynálezu;

obr. 3 znázorňuje alternativní realizaci tohoto vynálezu v podobném pohledu jako předchozí obrázky;

obr. 4 znázorňuje další alternativní realizaci tohoto vynálezu v podobném pohledu jako předchozí obrázky;

obr. 5 je schematický pohled na vícevrstvou konfiguraci; obr. 6 je realizace užitečná pro zesílení světla;

obr. 7 je pohled shora na zařízení na výrobu elektroluminiscenčních systémů, které přináší pokrok proti současnému stavu techniky vyjádřený ve vynálezu;

-4♦ 9 99 • 9 · 9 9 • 999 ♦ 9 999 • 9 9 9 9 9 9 • · 9 9 9 9

999 999 99 99 • 9 *··· • 9 99

9 9 ·

9 ·

9 9 · 9999 obr. 8 je příčný řez v rovině Vlil - Vlil obrázku 7; a obr. 9 je schematický výkres znázorňující výrobu elektroluminiscenčního systému.

Příklady provedení vynálezu

Jak je možno na výkresech pozorovat, vynález se týká vícevrstvého systému. Jednoduchý příklad tohoto systému je uveden na obr. 2. Jak je možno na obrázku pozorovat, na translucidní vrstvu 7 je nanesena tenká vrstvička 6 vodivého materiálu, např. oxidu indito-cínatého. Je výhodné, aby vrstva 7 byla tvořena polyesterem. Tím je vytvořena první elektroda. Nebo je možno zhotovit tuto elektrodu nanesením vodivé transparentní pasy nebo naprášením vodivé látky.

Dielektrická vrstva 8 je v kontaktu s vrstvou 6. Dielektrikum 8 může být rovněž zhotoveno z translucidního nebo transparentního materiálu, neomezuje se však pouze na tyto materiály. Na své druhé straně je dielektrická vrstva 6 v kontaktu s vrstvou 9, která má na sobě pigment vytvářející světlo. Podle tohoto vynálezu leží pod vrstvou 9 druhá dielektrická vrstva 10: tak je vrstva 9 nesoucí na sobě pigment vložena mezi dvě dielektrické vrstvy 8 a 10. Vrstva 10 může být translucidní nebo opakní. Na závěr je nanesena na druhou elektrodu 11 vrstva 10.

Zvláštní realizace tohoto vynálezu je uvedena na obr. 3. Podle této realizace je mezi vodivou vrstvu 7 a translucidní vrstvu 6 vložena odrazná vrstva 12. Ta zvýší intenzitu světla, v důsledku odrazu světla a koncentrace na jednu stranu. Nebo může být současně odraznou plochou vodivá vrstva 7. Volitelně může být každá vrstva vybavena barevnými filtračními vložkami 13.

Podobná realizace je uvedena na obr. 4, kde jsou odrazná vrstva 12 a vodivá vrstva umístěny opačně.

Obr. 5 znázorňuje další preferovanou realizaci, která je tvořena na základě vícevrstevného uspořádání. Jak je možno pozorovat, vodivá vrstva 6 a translucidní vrstva 7 jsou spolu spojeny. Potom se v sériích střídají translucidní vrstva 7, vrstva 9 obsahující pigment generující světlo a dielektrická vrstva. Nakonec doplňuje elektroluminiscenční zařízení druhá elektroda 11.

Obr. 6 znázorňuje podobné uspořádání. Navíc obsahuje uspořádání uvedené na obr. 6 dvě odrazné vrstvy 12 v externí poloze. Odrazné vrstvy 12 jsou v kontaktu s odpovídající transparentní vrstvou 14, která je natřena erbiem. Volitelně (není to však uvedeno na výkresech) mohou být vrstvy vybaveny barevnými filtry.

-5·* 444· • 4 4 4 44

4» 4» 44 44 • · · »444 • 4 4 4 4 4 4 • · · · 44 444 4 4

4 4444 44»

4*4 444 »4 44 44 4444

Na obr. 7 je uveden pohled shora a na obr. 8 průřez zařízením 15 pro výrobu elektroluminiscenčních systémů podle tohoto vynálezu. Na rozdíl od předchozích zařízení umožňuje zařízení 15 dokonalou automatizaci tohoto procesu. Toto zařízení obsahuje dávkovači válec 16 a nanášecí válec 17. Nanášecí válec 17 má radu výřezů 18, jejichž velikost odpovídá velikosti vrstev, které mají být zhotoveny.

Povrchy válců jsou upraveny speciálními materiály, které mohou zajišťovat dokonalou přilnavost materiálů, které mají být nanášeny, k jednotlivým vrstvám. Zařízení obsahuje rovněž dávkovač 19, který spolupůsobí s dávkovacím válcem 16. Vrstva 20, na kterou mají být elektroluminiscenční vrstvy nanášeny, může být nepřetržitě zaváděna pod válce 16,17.

Část tohoto zařízení provádějící následující část tohoto procesu je uvedena na obr. 9.21 označuje produkt vycházející z této části zařízení uváděného na obr. 7 a 8. 22 je nůž. 23 je dávkovač vodivých vrstev. 24 je laminovací jednotka. 25 je další nůž. A konečně 26 je válec sbírající získané pásky.

Konfiguraci tohoto nového elektroluminiscenčního systému je možno vybrat podle specifického použití. Uspořádání uváděné na obr. 2 je nejjednodušší, ale je v každém případě mnohem výkonnější než jsou uspořádání tradiční, jelikož je zde minimalizována parazitní kapacita [viz rovnici (4) uvedenou výše].

Specifické konfigurace uváděné na obr. 3 a obr. 4 umožňují zvyšovat pomocí odrazné vrstvy intenzitu světla, jelikož se odraz a koncentrace světla na jedné straně zvyšují. Odrazné vrstvy je možno rovněž použít jako podkladní vrstvy. Barevný filtr umožňuje dodávat specifické požadované chromatické efekty.

Jak jsme jíž viděli, obr. 5 znázorňuje vícevrstvé uspořádání. Čím je počet vrstev vyšší, tím vyšší bude intenzita světla. Zvýšení počtu vrstev má ovšem za následek zvýšení výrobních nákladů. V každém případě je spotřeba energie u tohoto uspořádání velmi nízká a životnost tohoto systému velmi dlouhá.

Realizace uváděná na obr. 6 zahrnuje vrstvy 14, které jsou transparentní a jsou natřeny erbiem. Vrstvy 14 stimulují fotony, které jimi procházejí, aby se tak zesílilo vyzařované světlo. Aby k tomu mohlo dojít, je zapotřebí použít rovněž odrazné vrstvy 12, které zesílené světlo odrážejí, aby se tak dosáhlo velmi silného účinku. To je způsobeno určitým rezonančním mechanismem, které rozkmitává fotony dokud nejsou emitovány. Je rovněž možno dodat barevné filtry.

Výše popisované elektroluminiscenční systémy mohou být použity u celé řady aplikací, např. pro displeje, pro displeje na deskách s plošnými spoji, pro barevné *· *9 • ·9 9

4 4

4 9

4···

-64 9 49 • 9 • «9«

televizní obrazovky (např. k zajištění vysoké definice obrazu, u velmi velkých televizních obrazovek).

Dalším použití, u kterého může být elektroluminiscence podle tohoto vynálezu použito, je vytvoření tuhé konstrukce vyznačující se tím, že uvedený elektrolumíniscenční systém je pro osvětlovacího zařízení něco jako světelná cihla.

Vrstva 20, na kterou mají být tyto vrstvy připojeny, je nepřetržitě přisouvána do zařízení 15. Dávkovač 19 dodává určitou látku, která má být nanášena, do dávkovacího válce 16. Tak jak vrstva 20 pokračuje, dostává se pod nanášecí válec

17, na který dávkovači válec 16 nalije určitý materiál. Jelikož má dávkovači výřezy

18, válec 17 nanese materiály na vrstvu 20 ve velikosti, která je velmi podobná velikostem konečného systému.

Takto připravený produkt 21 je podáván do druhé části tohoto procesu. Nůž 22 provede hrubé řezání pásů. Potom dostanou vrstvy své vodivé vrstvy z dávkovače 23, čímž je zařízení dokončeno. Potom jsou připravené vrstvy laminovány v 24 tak, aby vytvořily konečný systém, který je nakonec oříznut nožem 25. Válec 26 zabalí všechny systémy do kruhu.

Je zřejmé, že tento systém nabízí řadu výhod. Elektrolumíniscenční systém podle tohoto vynálezu může být vyráběn velmi snadno a nepřetržitě, aby se ušetřily velmi vysoké náklady. Mimoto umožňuje nízká kapacita uvedeného systému snižovat množství elektrického proudu a vzhledem ktomu zůstává omezen antirezonanční jev. Rovněž je vzhledem k absorpčnímu jevu minimalizována spotřeba energie. Přeměna elektrické energie na světlo je velmi účinná (více než 80 %). Kombinované vrstvy současně vydávají přidané světlo. Životnost těchto systémů je v důsledku sníženého kmitočtu mnohem delší, než je tomu u tradičních systémů.

Elektroluminiscenční systém podle tohoto vynálezu může být vyráběn pomocí zařízení podle tohoto vynálezu, neomezuje se však pouze na ně, jelikož tradiční postup je rovněž vhodný, i když méně výhodný.

«4 • 4 * 4 4 4 4 4 * * _ 4444 44444 4« o

- 7 - · 44444444*4 * · 444*444* *444 44* *· ·4 44 44*4

Claims (24)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Elektroluminiscenční systém, který je tvořen dvěma elektrodami (7,11) a dielektrickou vrstvou (8) s pigmentem (9), vyznačující se tím, že dále obsahuje další dielektrikum (10) a eventuálně pigmentové (9) vrstvy.
2. 2. Elektroluminiscenční systém podle nároku 1, vyznačující se tím, zeje sériově zapojena další dielektrická (10) a eventuálně pigmentová (9) vrstva.
3. 3. Elektroluminiscenční systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že elektrody zahrnují povlak (6) z vodivého materiálu, který je nanesen na translucidní vrstvu (7).
4. 4. Elektroluminiscenční systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vrstva je tvořena polyesterem.
5. 5. Elektroluminiscenční systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že uvedené elektrody (7,11) jsou zhotoveny pomocí vodivého prvku.
6. 6. Elektroluminiscenční systém podle nároku 5, vyznačující se tím, že uvedený vodivý prvek je nanesen jako transparentní vodivá pasta.
7. 7. Elektroluminiscenční systém podle nároku 5, vyznačující se tím, že uvedený vodivý prvek je nanesen naprašováním vodivého materiálu.
8. 8. Elektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že tento povlak (6) z vodivého materiálu je tvořen oxidem inditocínatým.
9. 9. Elektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že tímto dielektrikem je translucidní nebo transparentní materiál.

   w *« «« *· • · 0 * · · « 0 0 ·

   0000 0 0000 0 0 <

   -8- · ·«··«*···* ··»· ··· ·· ·· ·· ·»·
10. 10. EIektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vrstva (9) nesoucí pigment vyvolávající světlo je vložena mezi dvě díelektrické vrstvy {8,10).
11. 11. Elektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že tyto díelektrické vrstvy (10) jsou translucidní.
12. 12. Elektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z předchozích nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že díelektrické vrstvy (10) jsou opakní.
13. 13. Elektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že odrazná vrstva (12) je vložena mezi vodivou vrstvu (7) a translucidní vrstvu (6).
14. 14. Elektroluminiscenční systém podle nároku 13, vyznačující se tím, že vodivou vrstvu (12) nahrazuje odrazná vrstva (7).
15. 15. Elektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že každá vrstva je vybavena barevným filtrem (13).
16. 16. Elektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že translucidní vrstva (7), vrstva (9) obsahující pigment vyvolávající světlo a dielektrická vrstva (8) se sériově střídají.
17. 17. Elektroluminiscenční systém podle kteréhokoli z předchozích nároků 13 až 16, vyznačující se tím, že odrazné vrstvy (12) jsou v kontaktu s příslušnou transparentní vrstvou (14), která je natřena erbiem.
18. 18. Zařízení (15) pro výrobu elektroluminiscenčního systému, vyznačující se tím, že zahrnuje dávkovači válec (16) a nanášecí válec (17), ve kterém jsou zhotoveny výřezy (18), jejichž velikost odpovídá jednou pásu tvořícímu uvedené vrstvy.

    -9·’ ’· 4 ·”♦ ·’ • ··· 4 4 44· 4 4 4

    4 444 44 444 4 4 • 4 4 4 4 4 444

    4444 444 44 44 44 4444
19. 19. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že zahrnuje rovněž dávkovač (19) spolupracující s dávkovacím válcem (16).
20. 20. Zarízení podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje nůž (22), dávkovač (23) vodivých vrstev, laminovací jednotku (24), další nůž (25) a válec (26) k odebírání získaných pásů.
21. 21. Použití elektroluminiscenčního systému podle kteréhokoli z předchozích nároků 1 až 17 pro displeje, desky s plošnými spoji, displeje na deskách s plošnými spoji, barevné televizní obrazovky.
22. 22. Použití podle nároku 21 k zajištění vysoké definice obrazu, u velmi velkých televizních obrazovek.
23. 23. Použití elektroluminiscenčního systému podle kteréhokoli z nároků 1 až 17 k přípravě tuhé konstrukce obsahující uvedený elektroluminiscenční systém jako osvětlovací zařízení.
24. 24. Proces přípravy elektroluminiscenčního systému zahrnující následující kroky:

    a) dávkování materiálů, které mají být naneseny na podklad;

    b) hrubé nařezání podkladů s povlakem na pásy;

    c) nanášení vodivých vrstev

    d) laminování pásu, aby se získal elektroluminiscenční systém;

    e) nařezání získaných pásů na jemno.