DE1589129A1 - Festkoerperleuchtelement - Google Patents

Description

Deutsche ITT Industries GmbH, J.O.B, Simmons 2-

78 Freiburg,Hans-Bunte-Str.19 \q April 1967

Pat.Oo/Wl

ISE/Reg. 5627 - Pl 498

DEOTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, FREIBURG 1. Br.

Festkörperleuohtelement

Die Priorität der Anmeldung in Großbritannien vom 4. Mai I966 Nr. 19712/66 ist in Anspruch genommen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Festkörperleuchteleraent mit einer elektronenanregbaren Leuchtstoffaohicht, insbesondere ein derartiges Element mit Speicherfähigkeiten.

Das Festkörperleuchtelement zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus» daß an einem zur Emission von Elektronen bei geeigneter Vorspannung befähigten Element anliegend die elektrolumineszente Leuchtstoffschicht (6) angeordnet ist, und daß das zur Emission von Elektronen geeignete Element in zwei Zuständen umschaltbar ist, von denen der eine eine Emission von Elektronen in die elektrolumineazente Leuchtstoffschicht (6) ergibt.

Eine Ausführungsform eines Pestkurperleuohtelementes nach der Erfindung enthält ein bistabiles« nicht selbetlösohendes und lediglich bei Vorspannung in einem der stabilen Zustände zur Elektronenemission befähigtes Element, das aus einer Isolier -schicht zwischen zwei metallischen DUnnschichtelektroden besteht, von denen eine einen Durchbruch aufweist, in dem die Leuchtstoffsehicht aus elektrolumlneszentern Material in Berührung mit der Isolierschicht steht. Auf der dem Durchbruch abgelegenen Oberfläohenseite der Leuchtstoffschicht 1st eine lichtdurchlässige Elektrode angeordnet.

009811/0810

ISE/Reg. 3627 - Pl 498 J.G.B. Simmons 2-1

Die Erfindung und ihre Merkmale werden im folgenden anhand eines AusfUhrungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der

die Pig. 1 schematisch einen Querschnitt durch das Pestkörperleuchtelement nach der Erfindung und

die Pig. 2 eine Strom-Spannungskennlinie durch die ersten drei Schichten zeigt, die Elektronenquelle und Speicherdiode bilden.

Das Leuchtelement gemäß der Pig. 1 ist wie folgt ausgebildet. Eine inerte Unterlage, beispielsweise eine Glasplatte 1, wird maskiert und erhält eine DUnnschiohtelektrode 2 aus QoId von etwa 2000 S Dicke. Davon wird ein Teil maskiert, um eine Elektrodenkontaktf lache zu erhalten, wonach eine Isolierschicht 3 aus Silicium- /on etwa looo 8 Dicke über der ursprünglichen Goldschicht 2 aufge:r jnt wird. Danach wird auf die Isolierschicht 3 eine zweite DUnnschijhtelektrode 4 aufgebracht. Diese Dünnschichtelektrode 4 besteht aus Aluminium und weist eine Dicke von etwa 2000 8 auf. Vor dem Aufbringen der DUnnschichtelektrode 4 wird die Isolierschicht 3 maskiert, so daß beim Aufbringen der Dünnschichtelektrode 4 in der Mitte der Isolierschicht 3 ein Durchbruch 5 verbleibt. Als näohstes wird eine Leuchtstoffschicht 6 wie Zinksulfid etwa In einer Dicke von 2000 8 über der zweiten DUnnsohichtelektrode 4 aufgebracht. Die Leuchtstoffschicht füllt den Durchbruch 5 aus und berührt die Isolierschicht 3. Schließlich wird eine lichtdurchlässige Elektrode 7 -iber der Leuchtstoffschicht 6 aufgebracht. Die lichtdurchlässige Elektrode 7 besteht zweckmäßigerweise aus einer über einer Aluminitimschicht aufgebrachten Chromschicht, wobei die Gesamtdicke etwa 300 8 beträgt. ^£

009811/0810

ISE/Reg. 3627 - Pl 498 J.G.B. Simmons 2 - 1

Die ersten drei Schichten 2, 3 und 4 ergeben eine Metall-Isoliermaterial-Metall-Diode, die bei geeigneter Ansteuerung nicht selbstlöschende Speichermögliehkeiten ergibt. Die Pig. 2 zeigt die Strom-Spannun^s-Kennlinie einer derartigen Diode. Der Kurvenverlauf ODCBA bedeutet die Gleichstromkennlinle des Elements, während DCBA als negativer Widerstandsbereich bezeichnet wird. Der Bereich OD der Kurve ist frequenzunabhängig, d.h. dieser Kurvenbereich bleibt unter dieser Voraussetzung ungeachtet der Frequenz stets erhalten, solange diese nicht die Widerstand-Kapazität-Zeitkonstante des Elements übertrifft. Wird jedoch die Kurve beispielsweise zum Punkt B durchfahren, die Spannung plötzlich entfernt, d.h. mit einem Spannungsabfall in weniger als 10 msec, und die Spannung wieder angelegt, jedoch in einer Höhe von weniger als d Volt, dann wird die Kurve OB und nicht der Kurvenverlauf OD durchfahren. Unter der Voraussetzung, daß die Spannung d nicht überschritten wird, bleibt diese Speicherung erhalten, d.h. es ergibt sich eine nichtlöschende Abfragung. Wird die Spannung d überschritten, dann schaltet die Kennlinie in den Zustand OD zurück. Die gleichen Ergebnisse werden für jede d überschreitende Spannung beispielsweise auch erhalten, wenn die Spannung schnell vom Punkt A der Kurve unterbrochen wird, wobei die Speicherung der Kurve OA entspricht.

Das Element verhält sich derartig, daß Elektronen nicht emittiert werden, wenn es in dem durch D bezeichneten, d.h. niederohmigen Zustand mit einem relativ großen Strom bleibt, der durch die Diode fließen kann. Wird die Diode jedoch in ihren anderen stabilen Zustand Af d.h. in den hochohmigen Zustand, geschaltet, dann werden aus der Isolierschicht 3 Elektronen emittiert. Diese aus der Isolierschicht 3 emittierten Elektronen können zur Anregung der Leuchtschicht 6 verwendet werden, da die letztere in Berührung mit der als Elektronenquelle wirkenden Isolierschicht 3 steht.

BAD ORIGINAL - 4 0 0 9 811/0810

ISE/Reg, %;:j Fi 498 J.G.B. Simmons 2-1

Zu diesem Zwecks wird an die als Anode wirkende Elektrode 7 ein geeignetes positives Potential angelegt und innerhalb der Leuchtsubstanz ein elektrisches Feld erzeugt. Die aus der Isolierschicht J> emittierten Elektronen werden in der Leuchtsubetanz beschleunigt« was eine Anregung der Leuchtsubstanz und eine Emission einer sichtbaren Strahlung ergibt, die durch die durohsiohtige Elektrode 7 betrachtet werden kann.

Wird die durch die Schichten 2, J> und 4 gebildete Diode in den Punkt D eines hohen Widerstandes auf der Kurve geschaltet» dann wird die Leuchtsubstanz selbst bei Anlegen eines Potentiales über diese nicht lumineszieren, da keine aus der Isolierschicht 3 emittierten Elektronen vorhanden sind. Somit kann das Leuchtelement dauernd über die Leuchtsubstanz vorgespannt sein, und es ist lediglich erforderlich, die Speicherdiode im Bedarfsfalle vom einen in den anderen Zustand zum Anregen einer Lumineszenz zu schalten.

Eine Anzahl derartiger Leuchtelemente können in Form einer Matrix angeordnet werden, um einen elektrolumineszenten Leuchtschirm zu erhalten. Zur Anzeige eines gewünschten Musters werden die erforderlichen Leuchtelemente in den Emissionszustand, d. h. nach Punkt A der Kennlinie, geschaltet. Wird darauf an sämtliche Leuchtstoffschichten ein BeiiohtungspotentIaI angelegt, dann wird lediglich die Leuchtsubstanz der im emittierenden Zustand befindlichen Leuchtelemente zum Anregen gebracht, so daß das erwünschte Muster erscheint. Der Zustand kann leicht geschaltet und das angezeigte Muster sehr schnell geändert werden.

Die Breite der die Elementfläche bestimmenden Elektroden kann in Abhängigkeit vom gewünschten Maximalstrom geändert werden. Es ist möglich, ohne Änderung des Verhaltens nach dem gegenwärtigen Stand der Technik die Elementenfläche so klein wie erwünscht zu machen. Der Durchbruch 5 in der DUnnschichtelektrode 4 sollte in der Größenordnung von 25 Mikron Querschnitt oder weniger liegen, da die

00981 1/0810

ISE/Reg. 5627 - Pi 4oB J.G.B. Simmons 2-1

Auflösung leiden würde, wenn er zu groß wäre. Die Leuchtstoffsohicht 6 1st aus Zinksulfid ein Leuchtstoff, der bei relativ niedriger Elektronenenergie zum Leuchten gebracht werden kann. PUr ein Leuohtelement gemäß der Pig. 1 ist keine besondere Verkapaelung erforderlich; es kann in normaler Atmosphäre betrieben werden.

PUr die Isolierschicht 3 sind als Isoliermaterialien auch Magnesiumfluorid und Cadmiumsulfid geeignet.

-6-

ORlGlHAL INSPECTED 009811/0810

Claims (8)

1. ISE/Reg. 3627 - Pl *9β J.G.B. Simmons 2-1

   PATENTANSPRÜCHE

   Pestkörperleuchtelement mit elektronenanregbarer Leuchtstoffschicht, dadurch gekennzeichnet, daß an einem zur Emission von Elektronen bei geeigneter Vorspannung befähigten Element anliegend die elektrolumineszente Leuchtstoffschlcht (6) angeordnet ist, und daß das zur Emission von Elektronen geeignete Element in zwei Zuständen umschaltbar ist, von denen der eine eine Emission von Elektronen in die elektrolumineszente Leuchtstoffschicht (6) ergibt.
2. 2. Pestkörperleuchtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 das zur Emission von Elektronen geeignete Element aus einer Isolierschicht (j5) zwischen zwei metallischen Dünnschichtelektroden (2, 4) besteht, von denen eine einen Durchbruch (5) aufweist, in dem die elektrolumineszlerende Leuchtstoffschicht (6) die Isolierschicht O) berührt, und daß auf der dem Durchbrach (5) in der einen DUnnschichtelektrode (4) abgelegenen Oberfläche der elektrolumineszenten Leuchtstoffschicht (6) eine lichtdurchlässige Elektrode (7) angeordnet ist.
3. 3. Pestkörperleuchtelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (J) aus Silioiuinoxyd besteht.
4. 4. Pestkörperleuchtelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (3) aus Magneelumfluorid besteht.
5. 5. Pestkörperleuchtelement nach Anspruch 2, dedurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (?) aus Cadmiu.wMii besteht.

   .. 7 009811/081 Ö

   BAD

   589129

   3627 - Pl *9% J.G.B, i.immons 2-1
6. 6. Fsstkörperleuchtelement nach Ansprüchen 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dünnschichtelektrode aus Gold besteht.
7. 7ο Pestkörperleuchtelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Dünnschichtelektrode aus Aluminium besteht.
8. 8. Festkörperleuchtelement naoh Ansprüohen 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (6) aus Zinksulfid besteht.

   ο Pestkörperleuchtelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtige Elektrode (7) auf der Leuchtstoffschicht (6) aus einer Chromschicht auf einer Aluminiumschicht besteht.

   009811/08 10

   ORIGINAL INSPECTED

   Leerseite