DE1549143C - Elektrolumineszenzspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrolumineszenzspeicher, bei dem auf mit Abstand zueinander angeordneten Elektroden eine Schicht eines elektrolumineszenten Stoffes vorgesehen ist, auf die eine Schicht eines Stoffes mit veränderbarem Widerstand aufgebracht ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzspeichers.

Gegenwärtig ist eine Anzahl von Festkörper-B ildspeichern bekannt, die jedoch keine allgemeine Anwendung gefunden haben, da bei ihrer Verwendung verschiedene Probleme auftreten. Die Speicherfunktion dieser Anordnungen hängt von zumindest einer unter verschiedenen Erscheinungen ab, wozu die langsame Abnahme der Leitfähigkeit nach Anregung eines leitfähigen Stoffes, der Hystereseeffekt bei Photoleitern und die optische Rückkopplung gehören. Einige der Faktoren, die gegen die praktische Anwendung solcher Festkörper-Bildspeicher sprechen, sind die geringe Empfindlichkeit für einfallende Strahlung, die geringe Lichtausbeute, schlechte oder keine Halbtönung, Schwierigkeiten bei der Bildlöschung und ein relativ geringes Verhältnis des abgegebenen Lichtes zum Hintergrundleuchten.

Ein bekannter Festkörper-Bildspeicher besteht auf seiner Bildfläche aus einer Schicht eines Stoffes mit variablem Widerstand in Serie mit einer Schicht eines elektrolumineszenten Stoffes, wie in den USA.-Patentschriften 2 768 310 und 2 949 537 beschrieben ist. Wie aus diesen Patentschriften hervorgeht, wird das Bild durch die Zunahme der Leitfähigkeit von Teilen des Stoffes mit variablem Widerstand erzeugt, der ein

photoleitfähiger Stoff ist und auf den die einfallende Strahlung gerichtet wird. Ein derartiger Leitfähigkeitsanstieg erzeugt eine Lumineszenz im anliegenden Teil des elektrolumineszenten Stoffes.

Es ist auch bereits eine verbesserte elektrolumineszente Speichereinrichtung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 033 712), die die vorstehend beschriebenen, den Betrieb der bekannten Bildplatten beeinträchtigenden Fehler nicht aufweist. Diese Speichereinrichtung besteht aus einer Bildplatte, die aus einer Anzahl mit Abstand zueinander angeordneter Elektroden auf der einen Fläche einer tragenden Unterlage, einer auf den Elektroden liegenden und zumindest teilweise eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden bildenden Schicht aus einem elektrolumineszenten Stoff und aus einer Photowiderstandsschicht gebildet ist, die auf der elektrolumineszenten Schicht aufliegt und einen weiteren Teil der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden bildet. Beim Betrieb dieser Einrichtung wird eine Wechselspannung zwischen den mit Abstand zueinander angeordneten Elektroden erzeugt, die einen Elektrolumineszenz-J zustand hervorruft, wenn die Photowiderstandsschicht ihren Zustand geringen Widerstandes hat.

Es stellte sich heraus, daß das Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf die ladungsspeichernde Fläche der Bildplatte zur Steuerung des Stromflusses von Elektrode zu Elektrode dienen kann. Die Ablagerung einer elektrostatischen Ladung verändert den Widerstand der Photowiderstandsschicht, wodurch der Stromfluß in den benachbarten Flächenteilen gleichfalls geändert wird. Eine Verringerung des Stromflusses verursacht eine entsprechende Verringerung der Lichtabgabe der elektrolumineszenten Schicht, wodurch sich Halbtoneigenschaften ergeben. Wird der Strom unter den zur Erzeugung einer Elektrolumineszenz erforderlichen Schwellwert verringert, so tritt keine Lumineszenz auf und der entsprechende Teil der Speichereinrichtung erscheint schwarz. Der Widerstand wird verringert und der Stromfluß erhöht, wenn die Ladungen neutralisiert oder von der Fläche entfernt werden. Durch selektives Aufbringen oder Verändern eines Ladungsmusters auf der Oberfläche der Bildplatte kann ein Bild erzeugt und für lange Zeiträume gespeichert werden.

In der USA.-Patentschrift 2 905 849 wird eine Speichereinrichtung beschrieben, deren Leuchtschirm aus einer durchsichtigen Unterplatte und auf deren einen Seite mit Abstand zueinander angeordneten durchsichtigen Elektroden besteht. Die durchsichtigen Elektroden sind mit einer Schicht eines ferroelektrischen Stoffes überzogen, die wiederum mit einer Anzahl zueinander mit Abstand angeordneter leitfähiger Elemente bedeckt ist. Die auf den ferroelektrischen Stoff gegebenen Signale verursachen eine Änderung der Impedanz dieser Schicht, wodurch der Spannungsabfall an der elektrolumineszenten Schicht geändert wird. Ein ausreichender Anstieg des Widerstandes der ferroelektrischen Schicht verursacht eine vollständige Unterbrechung des von der elektrolumineszenten Schicht abgegebenen Lichtes.

; Bei Festkörper-Bildverstärkern, bei denen Elektrodenstrukturen wie in den vorstehend genannten Speichereinrichtungen verwendet sind, besteht eines der größten Probleme darin, daß bei nicht angeregtem oder gelöschtem Zustand des Bildfeldes und fehlender Projektion eines einzugebenden Bildes ein relativ hoher Pegel an Hintergrundleuchten von dem Leuchtschirm auf der Betrachtungsseite abgegeben wird. Dieses Hintergrundleuchten wird von dem elektrolumineszenten Stoff an den Kanten der Elektrodenstreifen infolge des Vorhandenseins starker örtlicher Randfelder abgegeben. Diese Felder sind auch bei relativ geringem Stromfluß zwischen den Elektroden infolge des Zustandes hohen Widerstandes des in seinem Widerstand veränderbaren Stoffes vorhanden. Das Hintergrundleuchten ist so stark,

ίο daß es bei Projektion eines Bildes auf das Bildfeld den Kontrast stark beeinträchtigt, weshalb der resultierende Kontrast in der Größenordnung von 10:1 oder weniger liegt. Dies bedeutet, daß das Verhältnis von abgegebenem Licht zum Hintergrundleuchten ungefähr 10:1 beträgt. Ein derartiger Zustand verringert den in einem Bildspeicher möglichen Kontrast und ist daher sehr unerwünscht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Festkörper-Speichereinrichtung zu schaffen, die die vorstehend- beschriebenen Nachteile nicht aufweist und Bilder mit starkem Kontrast liefert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Elektrolumineszenzspeicher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Leuchtfähigkeit innerhalb eines Teiles der elektrolumineszenten Schicht verringert ist.

Ein nach der Erfindung ausgebildeter Elektrolumineszenzspeicher zeichnet sich dadurch aus, daß er Bilder mit starkem Kontrast zwischen abgegebenem bildlichen Licht und abgegebenem Hintergrundleuchten liefert. Dies ist möglich, weil die vorstehend beschriebenen Randfelder bekannter Anordnungen durch die teilweise verringerte Leuchtfähigkeit der elektrolumineszenten Schicht vermieden werden kön-

nen.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenzspeichers vorstehend angegebener Art vorgesehen, bei dem auf eine Unterlage eine Anzahl von Elektroden mit Abstand zueinander aufgebracht wird, eine Schicht eines elektrolumineszenten Stoffes auf die Elektroden aufgebracht wird und eine Schicht eines Stoffes mit veränderbarem Widerstand auf die elektrolumineszente Schicht aufgebracht wird. Dieses Verfahren ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens derart ausgebildet, daß der elektrolumineszente Stoff zur Verringerung semer Leuchtfähigkeit in bestimmten Schichtteilen gealtert wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Figur beschrieben, die einen vergrößerten Teilschnitt einer gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrolumineszenten Anordnung zeigt.

Es sei darauf hingewiesen, daß in der Figur die

Schichtstärken, Elektroden usw. sowie andere Abmessungen sehr vergrößert dargestellt sind, um Einzelheiten der konstruktiven Ausführung zu zeigen.

Die in der Figur dargestellte Bildplatte 10 besteht aus einer Anzahl mit Abstand zueinander angeordneter Elektroden 11, die auf einer Unterlage 12 befestigt sind. Jede dieser Elektroden 11 steht mit einem elektrolumineszenten Stoff 13 in Berührung, der eine auf den Elektroden 11 aufliegende Schicht bildet. Es sind elektrische Verbindungen 15 zu den Elektroden 11 vorgesehen, die das Anlegen einer Spannung ermöglichen. Die Elektroden sind abwechselnd mit jeweils einem Pol einer Wechselspannungsquelle 16 verbunden. Nach dem Alterungsprozeß, der noch beschrieben wird, ist eine Schicht 14 eines Stof-

fes mit veränderbarem Widerstand auf die elektrolumineszente Schicht 13 aufgebracht.

Soll die Speicheranordnung von der anderen Seite der Schicht mit veränderbarem Widerstand betrachtet werden, so sollen die Unterlage 12 und Elektroden 11 durchsichtig sein. Eine geeignete Kombination besteht aus optisch transparentem Glas, das mit dünnen optisch transparenten Elektroden aus Zinnoxyd überzogen ist. Die transparenten Elektroden können gebildet werden, indem Zinnoxyd, hergestellt durch Reaktion von Dämpfen von Zinnsäure, Wasser und Methanol durch eine geeignete Maske aufgebracht wird. Eine femer geeignete durchsichtige Unterlage kann unter Verwendung von Polyäthylenterephthalat hergestellt werden.

SoIl das gespeicherte Bild von der Seite der Schicht mit veränderlichem Widerstand aus betrachtet werden, so soll diese Schicht durchsichtig oder durchscheinend sein. Bei der tatsächlichen Ausführung ist der Unterschied zwischen durchsichtiger und durchscheinender Eigenschaft infolge der geringen Stärke der Schicht so gering, daß er unwesentlich ist. In dieser Ausführungsform kann die Bildplatte auf einer undurchsichtigen, nichtleitenden Unterlage unter Verwendung undurchsichtiger, beispielsweise metallischer Elektroden vorgesehen sein. Geeignete durchscheinende Stoffe mit veränderbarem Widerstand sind dünne Schichten aus Zinkoxyd, Bleioxyd, Kadmiumoxyd, Rochellesalz usw.

Die elektrolumineszente Schicht 13 kann aus jedem bekannten elektrolumineszenten Leuchtstoff bestehen, beispielsweise aus mit Mangan aktiviertem Zinksulfid, mit Kupfer aktiviertem Zinksulfid usw. Der elektrolumineszente Stoff wird vorzugsweise mit einem durchsichtigen dielektrischen Bindemittel gemischt, beispielsweise mit einem Epoxyd- oder Polyvinylchloridharz, wonach diese Mischung durch eines der bekannten Verfahren als Schicht auf die zueinander mit Abstand angeordneten Elektroden auf gebracht wird. Die Bildplatte wird dann einer hochfrequenten Wechselspannung ausgesetzt, die so lange an den Elektroden anliegt, bis die Lichtabgabe der elektrolumineszenten Schicht an den Kanten der Elektroden verringert ist. Die für diesen Alterungsprozeß erforderliche Zeit kann sich mit der Stärke der elektrolumineszenten Schicht und dem jeweils verwendeten Stoff ändern. Im allgemeinen wird der Alterungsprozeß jedoch eine bis zwei Stunden und bis zu zwei bis vier Tagen durchgeführt, was von den genannten Faktoren sowie der angelegten Spannung und dem Grad der gewünschten Alterung abhängt.

Der Grad der Alterung ist proportional der Frequenz und der Stärke des Wechselstromes. Durch eine getrennte oder gemeinsame Erhöhung dieser Größen kann der für die Alterung erforderliche Zeitraum verkürzt werden. Wird eine niedrigere Spannung verwendet, so muß die Alterung länger durchgeführt werden. Der Grad der Alterung ist ferner proportional dem Abstand zwischen den Elektroden. Wird dieser Abstand erhöht, so muß zur Alterung desselben Stoffes in derselben Zeit die Spannung oder zumindest einer der anderen Faktoren erhöht werden, um den Widerstandsanstieg zwischen benachbarten Elektroden zu kompensieren. Der Alterungsprozeß kann durch Einwirken feuchter Atmosphäre auf die Anordnung beschleunigt werden. Dies wird durch eine Alterung in einem geschlossenen Behälter erreicht, in dem ein Wassergefäß vorgesehen ist, so daß sich eine Atmosphäre mit 100 % relativer Feuchtigkeit ergibt.

Der Stoff mit veränderlichem Widerstand kann jetzt auf die gealterte elektrolumineszente Schicht mit jedem bekannten Verfahren aufgebracht werden. Dieser Stoff kann ein ferroelektrischer Stoff beispielsweise Rochellesalz, Bariumtitanat, Bariumstrontiumtitanat, ein Feldeffekt-Halbleiter wie z. B. Zinkoxyd, Bleioxyd, Kadmiumoxyd und Kadmiumsulfid, ein Photoleiter wie z. B. Kadmiumselenid, Selen, Selenlegierungen mit geringeren Anteilen Arsen oder TeI-lur und aktivierte oder sensitivierte Formen der vorstehend genannten Stoffe sein. Ferner kann jeder andere Stoff verwendet werden, der als steuernde Schicht für die Herstellung einer elektrolumineszenten Speicheranordnung wirkt.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung und dem besseren Verständnis der Erfindung durch den Fachmann. Es soll keine Einschränkung des Grundgedankens der Erfindung, sondern ledig-Hch ein Ausführungsbeispiel darstellen.

Eine Glasplatte mit ca. 30 cm Länge und ca. 30 cm Breite sowie 4,8 mm Stärke ist mit einem Gitter aus durchsichtigen Elektroden in Form von leitenden Glasstreifen versehen. Jeder Elektrodenstreifen erstreckt sich über die Breite der Platte und hat eine Breite von ca. 0,25 mm. Die Elektrodenstreifen sind parallel zueinander in einem gegenseitigen Abstand von ca. 0,25 mm angeordnet. Auf den Elektrodenstreifen ist eine Schicht von ca. 0,05 mm Stärke aus Zinksulfid-Leuchtstoff in einem Epoxydharz-Bindemittel aufgebracht. Die leitenden Elektroden sind abwechselnd mit jeweils einem Pol einer Wechselspannungsquelle verbunden. Vor dem Alterungsprozeß beträgt die durchschnittliche Leuchtdichte an den Kanten bei 600Voltund600Hz mehr als l,0761m/m². Nun wird zwischen den Elektroden einige Tage lang eine Hochfrequenzspannung von ca. 600 Volt und ca. 20. kHz angelegt, wobei die relative Feuchtigkeit in der Alterungskammer nahezu 100 % beträgt. Nach diesem Alterungsprozeß ist das Hintergrundleuchten auf weniger als 0,1076 lm/m² verringert. Die BiIdplatte wird nun durch Ablagerung eines Zinkoxyd-Feldeffekt-Halbleiters in Form einer Schicht fertiggestellt. Das Hintergrundleuchten in den nicht angeregten oder dunkel gefärbten Flächenteilen ist bemerkenswert verringert, während die Lichtstärke in den hellen Flächenteilen den anfänglichen hohen. Pegel hat. Wie aus den genannten Zahlen hervorgeht, wird der Kontrast zwischen bildhaften und nicht bildhaften Flächenteilen zumindest um eine Größenordnung erhöht.

Zur Beschreibung der Funktion von Speicheran-Ordnungen mit elektrolumineszentem Bildfeld wird auf die USA.-Patentschriften 2768 310 und 2905 849 verwiesen. Sie treffen teilweise auch für die Funktion der erfindungsgemäßen Speicheranordnung zu.

Die verwendeten Elektrodenstreifen dienen lediglieh als Anordnungen zur genauen Auswahl der Länge und des Querschnittes für den Stromfluß. Durch Verringerung des Abstandes zwischen den Elektroden und/oder Erhöhung der Stärke der Schicht mit variablem Widerstand kann der Stromfluß für vorgegebene Bedingungen erhöht werden.

Ferner können die Elektrodenstreifen jede beliebige Konfiguration haben, solange die in der Widerstandsschicht erfolgende Widerstandsänderung den Stromfluß zwischen den Elektroden steuert.

In bestimmten Fällen ist es vorteilhaft, eine Schicht eines undurchsichtigen Isolierstoffes zwischen dem elektrolumineszenten Stoff und der Schicht mit variablem Widerstand vorzusehen. Der undurchsichtige Isolierstoff wird beispielsweise aus Lampenruß in einem geeigneten Bindemittel gebildet und auf die

elektrolumineszente Schicht gesprüht. Die undurchsichtige Schicht verhindert eine Lichtrückkopplung vom elektrolumineszenten Stoff in die Schicht mit veränderbarem Widerstand, wenn diese gleichfalls aus einem Photoleiter besteht, der für das während der Lumineszenz abgegebene Licht empfindlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209 535/487

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Elektrolumineszenzspeicher, bei dem auf mit Abstand zueinander angeordneten Elektroden eine Schicht eines elektrolumineszenten Stoffes' vorgesehen ist, auf die eine Schicht eines Stoffes mit veränderbarem Widerstand aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtfähigkeit innerhalb eines Teiles der elektrolumineszenten Schicht (13) verringert ist.

2. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der elektrolumineszenten Schicht (13), dessen Leuchtfähigkeit verringert ist, sich im Bereich der Kanten der Elektroden (11) befindet.

3. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit veränderbarem Widerstand ein Photoleiter ist.

4. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit veränderbarem Widerstand ein Feldeffekt-Halbleiter ist und daß eine ladungsaufnehmende Fläche vorgesehen ist.

5. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekt-Halbleiter Zinkoxyd ist.

6. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit veränderbarem Widerstand ein ferroelektrischer Stoff ist.

7. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) durchscheinend sind, mit Abstand zueinander auf der Oberfläche einer durchscheinenden Unterlage (12) angeordnet und abwechselnd mit jeweils dem einen bzw. dem anderen Pol einer Wechselstromquelle verbunden sind.

8. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolumineszente Stoff gealtert ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Elektrolumineszenzspeichers, bei dem auf eine Unterlage eine Anzahl von Elektroden mit Abstand zueinander aufgebracht werden, eine Schicht eines elektrolumineszenten Stoffes auf die Elektroden aufgebracht wird und eine Schicht eines Stoffes mit veränderbarem Widerstand auf die elektrolumineszente Schicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolumineszente Stoff zur Verringerung seiner Leuchtfähigkeit in bestimmten Schichtteilen gealtert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolumineszente Stoff vor dem Aufbringen des Stoffes mit veränderbarem Widerstand gealtert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff mit veränderlichem Widerstand vor der genannten Alterung aufgebracht wird und während der Alterung in einem Zustand hohen Widerstandes gehalten wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Alterung in der Einwirkung einer hochfrequenten Wechselspannung auf den Elektrolumineszenzspeicher (10) besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß während der Alterung eine Atmosphäre hoher Feuchtigkeit erzeugt wird.

14. Verfahren zur Erzeugung eines Bildes mit einem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 8 ausgebildeten Lumineszenzspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand zumindest eines Teiles der Schicht (14) mit veränderbarem Widerstand geändert wird und daß durch diese Schicht (14) und die elektrolumineszente Schicht (13) zwischen den Elektroden (11) ein Stromfluß erzeugt wird, wodurch sich ein Licht-Schatten-Bild mit starkem Kontrast zwischen abgegebenem bildlichen Licht und abgegebenem Hintergrundleuchten ergibt.

15. Verfahren zur Erzeugung eines Bildes mit einem gemäß einem der Ansprüche 4, 5, 7 oder 8 ausgebildeten Elektrolumineszenzspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einem Teil der ladungsaufnehmenden Fläche ein elektrostatisches Ladungsbild erzeugt wird, das den Stromfluß durch die Feldeffekt-Halbleiterschicht (14) beeinflußt, und daß zwischen den Elektroden (11) in der Feldeffekt-Halbleiterschicht (14) und der elektrolumineszenten Schicht (13) ein Stromfluß erzeugt wird, der eine Lumineszenz des in seinen Eigenschaften geänderten elektrolumineszenten Stoffes bei Fehlen einer elektrostatischen Ladung auf der ladungsaufnehmenden Fläche erzeugt, wodurch sich ein Bild mit starkem Kontrast zwischen abgegebenem bildlichen Licht und abgegebenem Hintergrundleuchten ergibt.