электролюминесцентное устройство
Классы МПК: | H05B33/26 отличающиеся по составу или расположению токопроводящих материалов, используемых в качестве электродов |
Автор(ы): | Кокин С.М. |
Патентообладатель(и): | Кокин Сергей Михайлович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-05-12 публикация патента:
20.09.2000 |
Использование: в электронике и светотехнике для подсветки жидкокристаллических экранов систем отображения информации, для создания светящихся панелей управления электронных устройств, применяемых в промышленности, на транспорте, в медицине, элементов рекламных стендов и индикаторов бытовых приборов. Результатом является повышение времени полуспада яркости при том же ее начальном значении. Сущность изобретения: устройство состоит из системы изолированных друг от друга электродов и размещенной в промежутках между электродами люминофорно-диэлектрической смеси. Электроды объединены в три или более группы, подключаемые к источнику трехфазного или более напряжения, причем электроды расположены в пространстве таким образом, чтобы обеспечить вращение вектора напряженности электрического поля, возбуждающего свечение зерен люминофора. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Электролюминесцентное устройство, состоящее из системы изолированных друг от друга электродов и размещенной в промежутках между электродами люминофорно-диэлектрической смеси, отличающееся тем, что электроды объединены в три или более группы, подключаемые к источнику трехфазного или более напряжения, причем электроды расположены в пространстве таким образом, чтобы обеспечить вращение вектора напряженности электрического поля, возбуждающего свечения зерен люминофора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электронике и светотехнике и может быть использовано для подсветки жидкокристаллических экранов систем отображения информации, для создания светящихся панелей управления электронных устройств, применяемых в промышленности, на транспорте, в медицине и др., элементов рекламных стендов, индикаторов бытовых приборов и т.д. Одним из основных препятствий на пути широкого применения полупроводниковых электролюминесцентных устройств (ЭЛУ) на основе сульфида цинка в качестве источников света, например, для подсветки пассивных матричных экранов является относительно низкий срок их службы. Так, время t0,5 полуспада яркости порошковых ZnS: Cu-электролюминесцентных конденсаторов обычно редко превышает несколько сотен часов, чего недостаточно для решения многих практических задач. Увеличения времени полуспада яркости стараются достичь, главным образом, либо подбирая гидрофобные, препятствующие проникновению внутрь панелей атмосферной влаги связующие диэлектрики, в том числе - стеклоэмалевые, либо пытаясь синтезировать новые, более стабильные электролюминофоры. Однако указанные направления совершенствования ЭЛУ в настоящее время себя практически исчерпали. Это связано прежде всего с самим механизмом люминесценции подобных структур: при подаче напряжения на образцы одновременно с предпробойной ионизацией атомов решетки ZnS:Cu начинается электродиффузия ионов междоузельной меди, формирующих области концентрации электрического поля, в результате чего эти области расплываются, средняя напряженность электрического поля в них падает, и, как результат, вероятность самих предпробойных процессов резко снижается, что означает, в итоге, спад яркости (старение, деградацию) образцов. Ударная ионизация развивается в энергетических барьерах (например, в гетеропереходах сульфид цинка - вкрапления сульфида меди), которые при подаче внешнего напряжения оказываются включенными в запирающем направлении. При возбуждении переменным напряжением попеременно работают те барьеры, которые оказываются включенными навстречу друг другу, и плоскость раздела фаз ZnS: Cu - CuS которых перпендикулярна направлению силовых линий электрического поля. Именно эти барьеры и расплываются по мере работы ЭЛУ. Помимо данных барьеров в зернах люминофора есть и другие, плоскости раздела которых, однако, ориентированы в пространстве чисто вероятностным образом и неперпендикулярны силовым линиям. В процессах, приводящих к электролюминесценции, они не участвуют, являясь, по сути, пассивным резервом повышения ресурса работы ЭЛУ. Этот факт хорошо известен исследователям: если люминофор извлечь из ЭЛУ - это возможно в случае разборных ячеек, используемых для изучения свойств люминофоров, перемешать его и вновь поместить в пространство между электродами, панель будет светиться практически так же, как и до начала эксплуатации [1]. Процедуру перемешивания можно повторять много раз, включая в работу новые и новые барьеры. Яркость свечения подобного разборного устройства постепенно также снизится, однако общее время ее полуспада оказывается существенно выше, чем у обычного ЭЛУ с жестко фиксированным расположением зерен люминофора внутри люминофорно-диэлектрического слоя. На практике обойтись без использования затвердевающего (полимеризующегося) диэлектрика-связки не удается, а это означает, что от идеи перемешивать люминофор по мере эксплуатации ЭЛУ приходится отказаться. Но если нельзя поворачивать зерно люминофора, то можно попытаться менять ориентацию вектора напряженности электрического поля, увеличивая число барьеров, дающих вклад в электролюминесценцию. Поочередное включение разных барьеров позволяет понизить частоту их использования (глазом воспринимается лишь средняя за период яркость свечения люминофора), что означает возможность увеличения общего времени t0,5. Для этого, однако, необходимо предложить новую конструкцию ЭЛУ, одновременно изменив режим его возбуждения. Известно предложение [2] по изменению конструкции и режима возбуждения электролюминесцентного индикатора. Свечение слоя люминофора возбуждается двумя проводящими плоскими электродами, имеющими форму треугольника, причем к вершинам одного из электродов - прозрачного - подведены три фазы переменного напряжения, а другой электрод соединен с источником нулевого потенциала: в этом устройстве реализуется известная схема включения звездой нагрузки в сеть трехфазного напряжения. Срок службы подобного устройства, однако, не увеличивается, поскольку такой индикатор также является плоским конденсатором, силовые линии электрического поля внутри которого пронизывают расположенный между электродами - обкладками слой люминофора лишь вдоль направления, перпендикулярного плоскости электродов. Наиболее близким к заявляемому устройству является электролюминесцентный источник излучения - гибкая лента типа StarTrack, прототип [3]. Для создания электрического поля в подобных лентах используются определенным образом расположенные в пространстве (например, параллельно друг другу идущие) провода. На эти провода наносится люминофорно-диэлектрическая смесь; провода электрически соединяются через один, образуя систему электродов, на которую подается переменное напряжение. Недостатком прототипа является то, что в его межэлектродных областях по определенному, например, синусоидальному закону меняется лишь величина вектора напряженности электрического поля, вращения же этого вектора не происходит. Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение времени полуспада яркости при той же абсолютной величине начальной яркости свечения. Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что устройство состоит из системы изолированных друг от друга электродов и размещенной в промежутках между электродами люминофорно-диэлектрической смеси. Отличие от прототипа заключается в том, что электроды объединены в три или более группы, подключаемые к источнику трехфазного или более напряжения, причем электроды расположены в пространстве таким образом, чтобы обеспечить вращение вектора напряженности электрического поля, возбуждающего свечение зерен люминофора. Под термином "группа" понимается система, которая в общем случае может состоять из любого числа элементов, в том числе и из одного. Технический результат достигается тем, что определенным расположением электродов в пространстве, после подачи на эти группы электродов переменного напряжения, такого, что на каждой следующей группе напряжение сдвинуто по фазе по сравнению с напряжением на предыдущей группе, обеспечивается вращение вектора напряженности![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156554/2156554-2t.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156554/2156554-3t.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156554/2156554-4t.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156554/2156554-5t.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156028/969.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156001/960.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156028/969.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156001/960.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156028/969.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156001/960.gif)
Фиг. 3. Пример практической реализации электролюминесцентного устройства: 1 - подложка, 2 - две группы электродов: параллельные витки проволоки в эмалевой изоляции; 3 - прозрачный электрод; 4 - стекло, на которое нанесен прозрачный электрод; 5 - люминофорно-диэлектрический слой. Фиг. 4. Схема возбуждения люминофорно-диэлектрической смеси при вращении вектора напряженности электрического поля (направление вращения вектора
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156554/2156554-6t.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156554/2156554-7t.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156001/960.gif)
![электролюминесцентное устройство, патент № 2156554](/images/patents/315/2156554/2156554-8t.gif)
1. Верещагин И. К. и др. Электролюминесцентные источники света - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 168. 2. Авт. св. СССР 248083, H 05 B 33/26, 1969 г. 3. Патент РФ 2000678, H 05 B 33/26, 1993 г. (прототип).
Класс H05B33/26 отличающиеся по составу или расположению токопроводящих материалов, используемых в качестве электродов