DE1808238B2

DE1808238B2 - Elektrolumineszenzspeicher

Info

Publication number: DE1808238B2
Application number: DE1808238A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Pasadena Calif. Kazan (V.St.A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1968-04-18
Filing date: 1968-11-11
Publication date: 1974-03-28
Also published as: SE345341B; NL150616B; BE723721A; JPS494999B1; BR6905983D0; DE1808238A1; NL6816080A; ES360366A1; FR1591040A; DE1808238C3; GB1235310A; CH493930A; US3539862A

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrolumineszenzspeicher mit einer Unterlage, auf deren einer Oberfläch.. eine Anzahl schmaler, undurchsichtiger Leiter angeo: einet ist, über denen ein elektrolumineszenter Stoff Jiid eine darüber angeordnete Schicht eines Felde;¹ ekt-Halbleiters vorgesehen ist. Ei., solcher Elektrolumineszenzspeicher eignet sich zur Speicherung eines optischen Bildes durch Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsmusters auf der Oberfläche des Feldeffekt-Halbleiterstoffes, der den Stromfluß durch die Speicheranordnung reguliert und damit eine Bilderzeugung bewirkt.

Es sind mehiore Arten von Festkörper-Abbildungsanordnungen bekannt, die jedoch keine weitläufige Anwendung gefunden haben, da bei ihrer Herstellung und Benutzung Probleme verschiedener Art auftreten. Die Speicherwirkung dieser Anordnungen hängt beispielsweise von dem langsamen Abfall der Leitfähigkeit nach Anregung eines fotoleitfähigen Stoffes, dem Hysterese-Effekt der Fotoleiter und der optischen Rückkopplung ab. Einige der praktischen Anwendung entgegenwirkende Faktoren sind geringe Strahlungsempfindlichkeit, geringe Lichtausbeute, schlechte oder keine Halbtoneigenschaften, schwierige Bildlöschung und ein relativ geringes Verhältnis von abgegebenem Licht zu Hintergrundlicht.

Eine bekannte Bildwidergabevorrichtung besteht aus einem Sichtfeld, das aus einer Schicht eines Stoffes mit variabler Impedanz und einer elcktrolumineszenten Schicht besteht und in den USA.-Patentschriften 2 768 310 und 2 949 527 beschrieben ist. Das Bild wird auf dieser Anordnung durch den Anstieg der Leitfähigkeit in denjenigen Teilen des Stoffes mit variabler Impedanz, im vorliegenden Falle eines Fotoieiters, erzeugt, auf die die einfallende Strahlung auftrifft. Ein derartiger Leitfähigkeitsanstieg erzeugt entsprechend eine Lumineszenz in der benachbarten eiektrolumineszenten Schicht.

Durch die belgische Patentschrift 703 461 ist eine elektrolumineszente Speicheranordnung der eingangs genannten Art bekannt, die nicht die Nachteile zuvor beschriebener Sichtielder aufweist. Sie arbeitet mit einem Anzeigefeld, das aus einer Anzahl zueinander mit Abstand angeordneter Elektroden auf der einen Fläche einer Unterlage, einer Schicht eines eiektrolumineszenten Stoffes auf den Elektroden als deren teilweise elektrische Verbindung und einer Schicht eines Feldeffekt-Halbleiterstoffes auf der elektrolumineszenten Schicht "Js weiterer Teil der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden besteht. Dieses Sichtfeld hat eine ladungsspeichernde Oberfläche, auf die ein elektrostatisches Ladiingsmuster aufgebracht werden kann. Es wird zusammen mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Ladungsmusters auf der ladungsspeichernden Oberfläche verwendet. Hierbei wird eine Wechselspannung an die Elektroden angeschaltet, die eine Elektrolumineszenz im Zustand geringen Widerstandes des Feldeffekt-Halbleiters bewirkt. Es zeigte sich, daß das Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf die ladungsspeichernde Oberfläche des Schichtfeldes zur Steuerung des Stromfiusses von einer Elektrode zur anderen ausgenutzt werden kann. Die Impedanz des Feldeffekt-Halbleiters wird dadurch erhöht, womit der Stromfluß in den benachbarten Flächenteilen verringert oder unterbrochen wird. Dadurch wird eine entsprechende Verringerung der Lichtabgabe aus der eiektrolumineszenten Schicht bewirkt, so daß sich ein Halbtonverhalten ergibt. Wird der Strom unter denjenigen Wert abgesenkt, der die Elektrolumineszenz bewirkt, so tritt keine Lumineszenz auf, und der jeweilige Flächenbereich der Speichervorrichtung erscheint dunkel. Wird die Impedanz verringert und der Stromfluß durch Neutralisierung oder Entfernung der Ladungen von der Oberfläche erhöht, so tritt eine Lichtabgabe in den entsprechenden Flächenteilen auf. Durch selektive Anordnung bzw. Erzeugung eines Ladungsmusters auf der Oberfläche des Schichtfeldes kann ein Bild erzeugt und für längere Zeit gespeichert werden.

Die Impedanz des Feldeffekt-Halbleiters kann ferner verringert und der Stromfluß erhöht werden, wenn Ladungen einer geeigneten Polarität auf die ladungsspeichernde Oberfläche aufgebracht werden. Ist der Stromfluß anfangs für eine Lumineszenz nicht ausreichend, so kann er durch Aufbringen derartiger Ladungen erhöht werden, wodurch eine Lichtabgabe aus den entsprechenden Teilen der Speichervorrichtung erreicht wird. Der Stromfluß zwischen den Elektroden kann durch Neutralisierung oder Entfernung der Oberflächenladung verringert werden, wodurch bei Absinken unter einen bestimmten Schwellwert die Lichtabgabe unterbrochen wird. Auf diese Weise können Bilder für längere Zeit erzeugt und gespeichert werden.

Obwohl diese Speicheranordnung nicht die Nachteile früherer Anordnungen aufweist, ist ihre praktische Anwendung jedoch noch eingeschränkt. Werden Elektrodenstreifen aus durchsichtigem, leitfähigem Zinnoxid verwendet, so daß die Lichtabgabe des Sichtfeldes von der der Eingangsseite entgegengesetzten Seite betrachtet werden kann, so können nur relativ kleine SichtfeJder, beispielsweise von 30X30 bis 60 X 60 cm Größe, hergestellt werden, bedingt durch den elektrischen Widerstand der leitfähigen Elektrodenstreifen. Dies bedeutet, daß durch die begrenzte Oberflächenleitfähigkeit der Elektrodenstreifcn eine praktische Grenze für ihre Länge bei einer vorgegebenen Breite besteht, wenn sie auf die tragende Unterlage aufgebracht sind und der für einen Betrieb der Anordnung erforderliche Strom erzeugt wird. Die Verwendung besser leitfähiger Elektroden ist nicht günstig, da jede Verringerung des Widerstandes einen starken Abfall der Lichtdurchlässigkeit der Elektroden verursacht. Ähnliche Probleme bestehen bei aufgedampften Metallfilmen als Elektrodenstreifen. Außerdem sind bei der Herstellung großflächiger Sichtfelder hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Elektrodenstreifcn zu

stellen. Jegliche Flächenkratzer oder andere Schaden, weniger als etwa 10⁵ Ohm/cm² sind zur Herstellung

wie z. B. unterbrochene Leitungen, machen die be- des ^ Sichtfeldes geeignet. Derartige Anordnungen

nachbarten Teile des Sichtfeldes unwirksam. Zur Her- weisen dann nicht mehr die vorstehend genannten

stellung eines Sichtfeldes größerer Ausmaße ohne Nachteile auf, da die undurchsichtigen Leiter leicht

derartige Defekte sind unverhältnismäßig hohe An- 5 mit ausreichender mechanischer Festigkeit hergestellt

forderungen an die Genauigkeit der Stoffe und der werden können und eine Verkratzung oder Beschädi-

Herstcllungsverfahren zu stellen, wodurch sich un- gung während der Herstellung nur schwer möglich

gerechtfertigt hohe Herstellungskosten ergeben. ist. Ferner ermöglicht die hohe Leitfähigkeit eine

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, Herstellung von ^ Sichtfeldern beliebiger Größe, da

eine neuartige elektrolumineszcnte Speicheranord- to ein entsprechender Stromfluß auch bei großen Ab-

nung zu schaffen, die die vorstehend genannten ständen von der Spanntmgsquelle aufrechterhalten

Nachteile vermeidet und die leichte Herstellung werden kann.

relativ großflächiger Sichtfelder ermöglicht. Diese Geeignete undurchsichtige Leiter sind dünne

sollen eine gute Helligkeitsausbeute, lange Speicher- Kupferdrähte, Silberfarbc in einem Plastikbindemittcl

fähigkcit und gutes Halbtonverhalten sowie eine ein- 15 usw. Wird ein leitfähiger Farbstoff verwendet, so

fache Bildhcrstellung und schnelle Bildlöschung er- können die dünnen !eitfähigen Leitungen in dem gc-

möglichen. wünschten Muster aufgebracht werden oder die gc-

F.in Elektrolumineszenzspeicher der eingangs ge- samtc Oberfläche der Unterlage kann bedeckt wer-

nannten Art löst diese Aufgabe erfindungsgernäß den, wonach die Zwischenbereiche aus dem leit-

durch jeweils einen auf jeden Leiter unmittelbar auf- 20 fähigen Farbstoff entfernt werden,

gebrachten leitfähigen Streifen und durch jeweils ein Soll die Speicheranordnung von der der Feldeffekt-

zwischen benachbarten Streifen angeordnetes isolie- Halblcitcrschicht entgegengesetzten Seite betrachtet

rendes Segment. werden, so sollen die Unterlage und die leitfähigen

Der elektrohimineszente Stoff kann als Schicht vor- Streifen lichtdurchlässig sein. Wahlweise können die gesehen sein, die die leitfähigen Streifen und isolie- 25 isolierenden Segmente gleichfalls durchsichtig sein, renden Segmente bedeckt, oder es ist ein Segment des Eine geeignete Kombination aus Unterlage und Elekelektrolumines/cnten Stoffes auf jeweils einen leit- trodcn ':>t optisch transparentes Glas mit dünnen, fähigen Streifen aufgebracht, wobei die einzelnen undurchsichtigen Drähten oder Streifen aus Silber-Segmente von den ihnen jeweils benachbarten Seg- farbstoff, auf denen optisch transparente, leitfähige mentcn durch die isolierenden Segmente getrennt sind. 30 Streifen aus Zinnoxid oder aufgedampftem Gold auf-

Dic erste Ausführungsform unterscheidet sich von gebracht sind. Beispielsweise können die durchsich-

der zweiten dadurch, daß sie eine durchgehende tigen. leitfähigen Streifen mittels einer Maske durch

Schicht eines clcktrolumineszenten Stoffes aufweist. Aufbringen von Zinnoxid hergestellt werden, welches

während die zweite aus durch isolierende Segmente durch Dampfreaktion von Zinnsäure, Wasser und

voneinander getrennten elcktrolumineszenten Scg- 35 Methanol gebildet ist.

menten besteht. In beiden Fällen soll jeder leitfähige Die Speicheranordnung ist insbesondere zur Her-Streifen vorzugsweise denjenigen Teil eines jeden stellung von Sichtfeldern geeignet, die sich auf undurchsichtigen Leiters berühren, der nicht mit der Plastikunterlagen befinden und beliebig groß und Unterlage in Verbindung steht. flexibel sein können. Da geeignete Verfahren zur

Eine Verwendung der zweiten Ausführungsform 4° Herstellung von Zinnoxid-Überzügen auf Kunststoff-

ist günstiger, da derdas Bild erzeugende Strom wäh- unterlagen nicht geläufig sind, werden durchsichtige,

rend der Bildabgabe durch die Feldeffekt-Halblciter- leitfähige Streifen auf die Plastikunterlage aufge-

schicht fließen muß. Dies erfordert eine maximale bracht, die aus Mischungen von Zinkoxid- odei

Stromsteuerung durch Ladungsablagcrung und/oder Indiumoxid (In₂O₃)-Pulver in einen transparenten

Neutralisation. Dies trifft nicht unbedingt für die 45 elektrisch isolierenden Kunstharzbindemittel bestehen,

erste Ausführungsform zu, bei der gemäß Fig. 2 ein Zum Aufbringen auf die Plastikunterlage ist bei-

Stromfluß durch die elektrolumineszente Schicht auf- spielswcise ein Epoxyharz geeignet. Eine derartigt

tritt. Dieser Stromfluß ist nicht in der Weise einer Mischung enthält etwa 60 bis etwa 95⁰Zo leitfähige:

äußeren Steuerung durch Ladungsablagerung und/ Pulver. Abhängig von den verwendeten Stoßen wire

oder Neutralisation ausgesetzt wie derjenige durch 50 für optimale Ergebnisse vorzugsweise eine Meng(

die Feldeffekt-Halbleiterschicht. Der Stromfluß durch von etwa 80 bis etwa 90% leitfähiges Pulver ver

die elektrolumineszente Schicht erhöht das Hinter- wendet. Diese Mischungen müssen nicht in Vakuun

gnindlicht und verringert damit den Kontrast zwi- auf die Unterlage aufgebracht werden, so daß das ge

sehen Bild und Hintergrund. Da dies unerwünscht samte ^ Sichtfeld mit Plastikunterlage ohne Vakuum

ist, wird die Anordnung gemäß Fig. 1 verwendet, 55 Aufdampfungsverfahren und entsprechende Einrich

bei der eine maximale Steuerung des Stromflusses tungen hergestellt werden kann,

erreicht werden kann. Falls erwünscht, kann das Sichtfeld von der Seit

Die undurchsichtigen Leiter liefern die erforder- der Feldeffekt-Halbleiterschicht aus betrachtet wer

liehe Leitfähigkeit längs der Elektrodenstreifen. Die den. Hierzu kann es auf einer undurchsichtigen

Leitfähigkeit der leitfähigen Streifen muß lediglich 60 nichtleitenden Unterlage unter Verwendung un

zur Führung eines Stromes von dem mittleren un- durchsichtiger, leitfähiger Streifen aufgebracht sein

durchsichtigen Leiter zur Kante des leitfähigen Strei- Die Feldeffekt-Halbleiterschicht soll jedoch für da

fens ausreichen. Daher kann ein leitfähiger Streifen von der elektrolumineszenten Schicht abgegeben

verwendet werden, dessen Leitfähigkeit um viele Licht durchlässig sein.

Größenordnungen geringer ist als die der Elektroden- 65 Das Sichtfeld wird zusammen mit einer Vorrich

streifen, wie dies auch in den vorgenannten Literatur- tung zum Aufbringen eines Ladungsmusters auf di

stellen beschrieben ist. Leitfähige Stoffe für diese ladungsspeichernde Oberfläche verwendet. Zumindes

Elektrodenstreifen mit Oberflächenwiderständen von ein Teil des elektrolumineszenten Stoffes bildet ein

elektrische Verbindung zwischen einander benachbarten Elektroden (eine Elektrode ist ein dünner, undurchsichtiger Leiter mit einem darauf aufliegenden leitfähigen Streifen), wobei der nachfolgende Teil der elektrischen Verbindung durch einen Teil der FeldefFekt-Halbleiterschicht gebildet wird. Dies bedeutet, daß der Strom von einer Elektrode durch einen 7 iil des elektrolumineszenten Stoffes, einen Teil der Feldeffekt-Halblcitcrschicht und einen weiteren Teil des elektrolumineszenten Stoffes zur nächsten Elektrode fließt. Durch Erzeugung und/oder Änderung eines elektrostatischen Ladungsmusters auf der ladungsspeicherndcn Oberfläche kann ein entsprechendes Bild auf der elektrolumineszenten Anordnung erzeugt und gespeichert werden.

In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die Bezeichnung »Feldcffckt-Halbleiter« auf einen Stoff, der elektrischen Strom leitet, jedoch eine Änderung seiner Leitfähigkeit durch Einwirkung eines elektrischen Feldes senkrecht zum Stromfluß erfährt, wodurch ein Bereich erzeugt wird, der den leitfähigen Querschnitt oder die Leitfähigkeit des Stoffes selbst ändert. In der vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung soll derFeldeffekt-Halblciter die Fähigkeit besitzen, ein elektrostatisches Ladungsmuster auf seiner Oberfläche für längere Zeit zu speichern und eine Stromleitung ohne wesentliche Änderung des Oberflächenladungsmusters zu ermöglichen. Hat ein einzelner Stoff diese beiden physikalischen Eigenschaften, so wird er als »speichernder Feldeffckt-Halbleiter» bezeichnet. Er ist dann zur Speicherung eines elektrostatischen Ladungsmusters auf seiner Oberfläche geeignet, welches das senkrechte elektrische Feld zur Beeinflussung der Leitfähigkeit erzeugt. Geeignete Stoffe mit diesen Eigenschaften sind Zinkoxid, Bleioxid und Kadmiumoxid.

Wird ein »speichernder Feldcffekt-Halbleiter« verwendet, so ist die ladungsspeichernde Oberfläche des Sichtfeldes auch die zu belichtende Fläche des FeIdeffekt-Halbieiters. Kann der Feldeffekt-Halbleiter jedoch auf seiner belichteten Oberfläche ein elektrostatisches Ladungsmuster nicht für die erwünschte Zeit speichern, so wird eine dünne, elektrisch isolierende Schicht aufgebracht, und deren freie Oberfläche dient als ladungsspeichernde Fläche. Auf diese Weise können viele Halbleiter, die ein Feldeffekt-Verhaltcn zeigen, für die Erfindung geeignet gemacht werden, auch wenn sie anfangs ein elektrostatisches Ladungsmuster für die erwünschte Zeit nicht speichern können. Typische Halbleiter mit Feldeffekt-Eigenschaften, die derart abgewandelt werden können, sind Kadmiumsulfid, Zinksulfid, Kadmiumselenid usw. Ferner kann auf Zinkoxid und die anderen speichernden Feldeffekt-Halbleiter eine Isolierstoffschicht aufgebracht werden, falls dies erwünscht ist. Außerdem kann eine Sperrschicht auf der Außenfläche des Halbleiterstoffes erzeugt werden, indem der Halbleiter zur Bildung eines p-n-Überganges dotiert wird. Dieser Übergang wirkt als Sperrschicht und verhindert den Durchgang von Oberflächenladungen in die darunterliegende Schicht.

Der Kürze halber werden alle Formen des Feldeffekt-Halbleiterstoffes in der vorliegenden Beschreibung als Halbleiterstoff oder Feldeffekt-Halbleiterstoff bezeichnet, wobei vorausgesetzt wird, daß die Speicheranordnung eine freie, nicht zur Unterlage gehörende Oberfläche hat, die ein elektrostatisches Ladungsmuster für längere Zeit speichern kann. Die Bezeichnung »Feldeffekt-Halbleiter« schließt also Einzelschichten sowie auch Doppelschichten ein, bei denen der Halbleiter in der vorstehend beschriebenen Weise modifiziert ist. Diese Stoffe gehören alle zu einer Stoffgruppe, sind sich jedoch nicht völlig gleich, da in vielen Fällen eine andere Wirkungsweise vorliegt, wie noch beschrieben wird. Obwohl im Hinblick auf die Betriebsweise die mit den verschiedenen Strukturen erhaltenen Ergebnisse äquivalent sind, sei

ίο darauf hingewiesen, daß die Möglichkeit zur Erzielung eines erwünschten Ergebnisses einen bestimmten Stoff gegenüber einem anderen Stoff geeigneter erscheinen läßt, da dieser hierzu zunächst in beschriebener Weise modifiziert werden muß.

Bei einer vorzugsweisen Betriebsart wird eine Wechselspannung an die mit Abstand zueinander angeordneten Elektroden angelegt, die zur Erzeugung einer Elektrolumineszenz im Zustand geringen Widerstandes des Halbleiterstoffes ausreicht. Es zeigt sich,

ao daß das Aufbringen und die Speicherung eines elektrostatischen Ladungsmusters auf der ladungsspeichemden Oberfläche des elektrolumineszenten Sichtfeldes eine Steuerung des Stromflusses von Elektrode zu Elektrode bewirkt. Die Ablagerung elektro-

»5 statischer Ladung erhöht die Impedanz des Halbleiters, wodurch der Stromfluß in den benachbarten Flächenteilen verringert oder unterbrochen wird. Damit wird eine entsprechende Verringerung der Lichtabgabe aus der elektrolumineszenten Schicht bewirkt, wodurch sich ein Halbtonverhalten ergibt. Wird der Strom unter den Wert verringert, der eine Erzeugung der Elektrolumineszenz bewirkt, so tritt keine Lumineszenz auf, und der entsprechende Teil der Speicheranordnung erscheint dunkel. Andererseits wird bei -,eutralisierung oder Entfernung der Ladungen von der Oberfläche die Impedanz verringert und der Stromfluß erhöht. Durch selektives Aufbringen und Beibehalten eines Ladungsmusters auf der Oberfläche des elektrolumineszenten Sichtfeldes kann also ein Bild erzeugt und gespeichert werden.

Bei einer anderen Betriebsart wird eine Wechselspannung an die mit Abstand zueinander angeordneten Elektroden angeschaltet, die zur Erzeugung der Elektrolumineszenz gerade noch nicht ausreicht, wenn der Halbleiterstoff in seinem normalen Impedanzzustand ist. Durch Erzeugung einer elektrostatischen Ladung geeigneter Polarität auf der ladungsspeichemden Oberfläche des elektrolumineszenten Sichtfeldes kann die Impedanz des Halbleiterstoffes derart verringert werden, daß Strom zwischen den Elektroden durch die elektrolumineszente Schicht fließt, wodurch eine Lichtabgabe auftritt. Andererseits wird die Impedanz erhöht und der Stromfluß verringert, wenn diese Ladungen geeigneter Polarität neutralisiert oder von der ladungsspeichemden Oberfläche entfernt werden. Steigt die Impedanz bis zu einem Punkt an, an dem der Strom unter den eine Elektrolumineszenz bewirkenden Wert verringert wird, so tritt keine Lumineszenz auf, und der entsprechende Teil der Speicher-

anordnung erscheint dunkel. Auf diese Weise können mit der Speicheranordnung durch selektives Aufbringen und Beibehalten eines Ladungsmusters auf der ladungsspeichemden Oberfläche Bilder erzeugt und gespeichert werden.

Die Polarität der Oberflächenladung, die die Leitfähigkeit in der Feldeffekt-Halbleiterschicht verringert, entspricht der Polarität derjenigen Ladungen, die vorzugsweise durch die Schicht geleitet werden.

409513/304

Dies bedeutet, daß ein η-Halbleiter eine Verringerung der Leitfähigkeit durch Ablagerung negativer Ladungen auf der ladungsspeichernden Oberfläche erfährt. Andererseits erfährt ein p-Halbleiter eine Verringerung der Leitfähigkeit durch die Ablagerung positiver Ladungen auf der ladungsspeichernden Oberfläche. Die Leitfähigkeit kann durch Ablagerung von Ladungen jeweils entgegengesetzter Polarität auch erhöht werden. Durch richtige Einstellung der Betriebsbedingungen und durch Aufbringen von Ladungen mit einer der Vorzugspolarität des Halbleiters entgegengesetzten Polarität kann die Speicheranordnung in den entsprechenden Flächenteilen zu einem helleren Leuchten oder zur Abgabe von Licht aus vorher dunklen Flächenteilen angeregt werden. Soll ein weißes Bild auf dunklem Hintergrund erzeugt werden. so wird eine elektrostatische Ladung gleichmäßig auf die gesamte Iadungsspeichernde Fläche aufgebracht. Die Neutralisierung oder Entfernung eines Teiles der Ladung erzeugt einen Stromfluß in den entsprechenden Flächenteilen, wodurch eine Lumineszenz der Leuchtstoffschicht in denjenigen Flächenteilen auftritt, wo die Ladung neutralisiert bzw. entfernt wurde. Ein weißes Bild auf schwarzem Hintergrund kann auch durch Ablagerung eines entsprechend ausgebildeten elektrostatischen Ladungsmusters erreicht werden, wobei dunkle Hintergrundteile den Bereichen der Ladungsablagerung entsprechen. Die Lumineszenz der Leuchtstoffschicht unter den Flächenteilen der Halbleiterschicht, auf denen sich keine Ladung befindet, erzeugt ein weißes Bild auf schwarzem Hintergrund.

SoIl ein schwarzes Bild auf weißem Hintergrund erzeugt werden, so wird ein elektrostatisches Ladungsmuster auf die Iadungsspeichernde Oberfläche aufgebracht. Dadurch ergibt sich ein Anstieg der Impedanz der Halbleiterschicht, wodurch der Stromfluß in atr. entsprechenden Flächenteilen unterbrochen wird. Fällt der Strom unter den zur Erzeugung der EIektrolumineszenz erforderlichen Wert ab, so erscheint derjenige Teil der Speicheranordnung dunkel, auf dem sieh die Ladung befindet, und es ergibt sich ein schwarzes Bild auf weißem Hintergrund. Ferner kann auch eine gleichmäßige elektrostatische Ladung auf die Iadungsspeichernde Oberfläche aufgebracht werden, wonach ein dem weißen Hintergrund entsprechender Teil der Ladung entfernt oder neutralisiert wird. Dadurch ergibt sich gleichfalls ein schwarzes Bild auf weißem Hintergrund.

Das Bild kann auch durch Anschaltung einer Wechselspannung an die Elektroden erreicht werden. Die Spannung soll zur Elektrolumineszenz im normalen Impedanzzustand des Halbleiters noch nicht ausreichen. Eine Ablagerung von Ladung geeigneter Polarität verursacht einen Abfall der Impedanz und eine Lichtabgabe in den entsprechenden Flächenteilen. Die Erzeugung eines schwarzen Bildes auf weißem Hintergrund oder umgekehrt hängt in beschriebener Weise von den Schritten der Ladungsablagerung und/Oder Ladungsentfernung ab.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt der vorzugsweise verwendeten Ausfühningsform einer Speicheranordnung und

F i g. 2 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Speicheranordnung.

In F i g. 1 ist eine Speicheranordnung dargestellt, die eine Anzahl dünner, undurchsichtiger, parallel zueinander angeordneter Leiter 11 auf einer tragenden Unterlage 12 enthält. Auf jedem undurchsichtigen Leiter 11 ist ein Streifen 13 aus leitfähigem Stoff vorgesehen. Diese leitfähigen Streifen 13 stehen mit der gesamten Oberfläche der undurchsichtigen Leiter 11 in Berührung, die der tragenden Unterlage 12 abgewandt ist. Auf jedem leitfähigen Streifen 13 befindet sich ein Segment aus elektrolumineszentem Stoff 14. Zwischen jeweils zwei Anordnungen aus undurchsichtigem Leiter 11, leitfähigem Streifen 13 und elektrolumineszentem Stoff 14 befindet sich ein elektrisch isolierendes Segment 15. Die oberen Flächen der Segmente 14 und 15 liegen in einer gemeinsamen Ebene, so daß eine Feldeffekt-Halbleiterschicht 16 gleichmäßig aufgelegt werden kann. Die elektrischen Leitungen 17 sind an die Elektroden 11 an"schaltet und dienen zur Zuführung einer Spannung. Die Elektrodcn sind abwechselnd mit jeweils einem Pol einer Wcchselstromquelle 18 verbunden. Soll das Bild auf dem Sichtfeld von der der Feldeffekt-Halblciterschicht entgegengesetzten Seite betrachtet werden, so sollen die tragende Unterlage 12 und die leitfähigen Streifen »5 13 für die von den elektrolumineszenten Sioff abuegebene Strahlung durchlässig sein.

I_n Fig. 2 ist eine andere Ausführuncsform der Speicheranordnung dargestellt, wobei fürrnit Teilen aus Fig. 1 übereinstimmende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Die Speieheranordnune 10 enthält eine Anzahl dünner, undurchsichtiger, parallel zueinander angeordneter Leiter 11 auf einer traeenden Unterlage 12. Auf jedem Leiter 11 ist ihn "te;! weise umgebend ein Streifen 13 aus leitfähieem StolT vorgesehen. Jeder Streifen 13 ist von den ihm benachbnrtcn Streifen durch Segmente 15 aus elektrisch nichtleitendem StolT isoliert. Die oberen Flächen der Streifen 13 und der Segmente 15 bilden eine semeinsame Fbene, so daß eine Schicht 14 aus elektrolumincs/cntem StolT atifeeleet weiden _Aann. Eine Schicht aus einem FekletTekt-HalblciterstorT 16 befindet sich auf der Schicht !4 aus elcktrolumineszcntem Stolf. Die elektrischen Anschlüsse entsprechen denen aus Fig. I, und bei Betrachtuns: des erzeugten Bildes von der der FelddTekt-Halbleiterschicht abrewandten Seite sollen die entsprechenden Stoffe wie bei der Anordnung in F i u. 1 durchlüssie für die abgegebene Strahlung scm.

Beim Betrieb der Anordnung wird an einander benachbarte Elektroden eine Wechselspannunc anac·

schaltet. Abhängig von der jcweilisen Leitfähigkeit

der Feldeffekt-Hnlbleiterschtcht fließt auf den in F i g. 1 und 2 gestrichelt dargestellten Wegen eir

mehr oder weniger starker Wechselstrom von einei Elektrode zur anderen. Aus Fi^. 1 ist zu ersehen

daß der Strom von der einen Elektrode durch die clektrolutnincszcntc Schicht, die FeldefTekt-Halbleiter-

schicht sowie durch die elektrolumineszente Schichi zur benachbarten Elektrode Hießt und damit einer

Stromkreis bildet. Bei ausreichender Stromstärke gibi

die elektrolumineszente Schicht in den Bereichen.^dit

den stromführenden Elektroden benachbart sind

Licht ab.

Zur Verwendung einer Anordnung der vorstehenc

beschriebenen Art mit einer ladunasspcichemder

Oberfläche 19 ist ferner ein Bilderzcuaunasverfahrer

vorgesehen. " ""

Wie bereits beschrieben, ist die ladungsspcichernde

Ί>

Oberfläche entweder die freie Oberfläche des Feldcffckt-Halbleitcistoffes, wenn dieser ein »speichernder FeldeiTekt-Halbleiterstori« ist, oder die freie Oberfläche einer dünnen, elektrisch isolierenden Schicht auf dem Halbleiterstoff, wenn dieser nicht ein »speichcrnder Feldeffekt-Halbleiterstoff« ist. Das elcktrostatische Ladungsmuster 20 steuert den Stronifluß zwischen benachbarten Elektroden. Bei einer Betriebsart verringer' das elektrostatische Ladungsmuster die Leitfähigkeit der Feldeffckt-Halbleiterschicht, und bei richtiger Einstellung der Betriebsgrößen wird der Stromfluß zwischen benachbarten Elektrodcn entweder geschwächt oder ganz unterbrochen. Die entsprechenden Teile der Speicheranordnung erscheinen dunkel. Wo keine Ladung aufgebracht ist, fließt der Strom jedoch ohne Unterbrechung von einer Elektrode zur anderen, wobei aus den entsprechenden Teilen des elektrolumincszcnten StofTcs I icht abgegeben wird.

Bei der anderen beschriebenen Betriebsart erhöht das elektrostatische Ladungsmustcr die Leitfähigkeit der Feldcffekt-Halbleitcrscr cht, und bei richtiger Einstellung der Betriebsgrößen wird der Stromfluß unter den eine Ladung enthaltenden Bereichen zwisehen benachbarten Elektroden verstärkt. Die entsprechenden Teile der Speicheranordnung leuchten heller und/oder geben eine Strahlung ab. Wo keine Ladung aufgebracht ist, ließt jedoch kein Strom von einer Elektrode zur anderen, und die entsprechenden Teile der Speicheranordnung bleiben dunkel.

Das elektrostatische Ladungsmustcr kann auf der Oberfläche der elektrolumineszenten Anordnung durch jede geeignete Vorrichtung erzeugt werden. Beispielswcisc können optische oder elektrische Einrichtungen zum Aufbringen des erwünschten Ladungsmusters verwendet werden.

Ein Verfahren zur Erzeugung eines Ladungsmusters besteht in einer gleichmäßigen Ablagerung von Ionen auf der ladungsspeichernden Oberfläche und Ableitung eines Teiles dieser Ionen, wodurch sich entweder ein Positiv oder ein Negativ des zu reproduzierenden Bildes ergibt. Hat beispielsweise der Feldeffekt-Halbleitcrstoff auch Fotoleitfähigkeitseigenschaftcn, wie es bei Zinkoxid der Fall ist, so kann die gleichmäßige elektrostatische Ladung z. B. durch eine Korona-Entladung aufgebracht werden. Eine selektive Ableitung eines Teiles einer Oberflächenladung kann durch Belichtung nur ausgewählter Teile der Feldcffekt-Halblciterschicht mit aktivierender Strahlung erreicht werden. Das sich ergebende elektrostatische latente Bild bewirkt eine Steuerung des Stromflusses zwischen benachbarten Elektroden.

Im Gegensatz zu einer Vollbildbelichtung können auch eine oder mehrere punktförmige Lichtquellen zur Abtastung der ladungsspeichernden Oberfläche verwendet werden. Eine Modulation der Lichtstärke ergibt die Erzeugung eines entsprechenden Halbtonbildes.

Ferner kann auch eine Vorrichtung zum Aufbringen von Ionen in dem gewünschten Ladungsmuster vorgesehen sein. Beispielsweise können elektrostatische Ladungen durch eine Vorrichtung der in der USA.-Patentschrift 3 023 731 beschriebenen Art aufgebracht werden. Insbesondere können die Schreibköpfe gemäß F i g. 5 und 7 oder die Schriftzeichentrommel gemäß F i g. 3 dieser Patentschrift in der dort beschriebenen Weise zum Aufbringen eines selektiven ionischen Ladungsmusters auf die ladungsspeichernde Oberfläche der Speicheranordnung verwendet werden. Ein Ladungsmuster kann ferner z. B. durch Korona-Entladung mittels einer entsprechend ausgebildeten Maske aufgebracht werden. Außerdem kann die in F i g. 8 der vorstehend genannten Patentschrift gezeigte Korona-Entladungseinrichtung nacheinander längs vertikalen und horizontalen Leitern bewegt werden, so daß an ausgewählten Verbindungspunkten eine Korona-Emission auftritt und damit eine selektive Ladung von Teilen einer darunterliegenden Speicheranordnung erreicht wird. Fine weitere Vorrichtung zur Ablagerung des clcktrostatischen Ladungsmusters besteht in einer oder mehrercn Einrichtungen zur punktförmigen Korona-Entladung, mit denen eine Abtastung der ladungsspeichernden Oberfläche durchgeführt wird. Die gleichzeitige Zuführung elektrischer Eingangssignale zu den Koronapunkten mit der Ablagerung elcktrostatischer Ladungen bewirkt entweder eine Erzeugung oder eine Modifizierung eines Bildes auf der elcktrolumineszenten Speicheranordnung. Bei dieser Ausführungsform kann entweder das Koronasystem oder die Speicheranordnung selbst in eine Abtaslbewcgung versetzt werden.

Das von der Speicheranordnung abgegebene Bild kann modifiziert werden, indem das gespeicherte Ladungsmuster abgeändert wird. Derartige Änderungen sind eine vollständige Neutralisation, eine teilweise Neutralisation oder eine Hinzufügung neuei Flächenladungen zu dem bereits vorhandenen Ladungsmuster.

Die physikalischen Eigenschaften von Zinkoxid. Bleioxid und Kadmiumoxid ermöglichen eine Spcichcrung negativer ionischer Ladungsmuster auf dei Oberfläche und eine Steuerung des Stromflusses durch die Speicheranordnung mit dem Ladungsmustcr ohne dessen Änderung. Negative Sauerstoffatome, wie sie durch die Korona-Entladung oder die in der vorstehend genannten Patentschrift beschriebene elektrostatische Entladung erzeugt werden, sind zur Steucrung des Stromflusses geeignet. Es zeigte sich jedoch daß die Ablagerung von positiven ionischen Ladungsmustern keine Steuerwirkung zur Ft :^c hat. da dci Fcldefrekt-Halbleiterstolt eine derartige Ladung aul seiner Oberfläche nicht hält. Entsprechend kann c; erforderlich sein, eine Isolierstoflschicht auf die Feldeffekt-Halblciterschicht aufzubringen, wenn eint Steuerung des Stromflusscs durch Elektronen -ositiver ionischer Ladungsmuster ei zielt werden soil.

Das folgende Beispiel dient zum besseren Ver ständnis der Erfindung sowie deren Anwendung. E: soll nicht einschränkend, sondern lediglich als Aus führungsform verstanden werden.

Eine Unterlage aus Plexiglas (Polymethylmetha

crylat-Polymer) mit etwa 15X15 cm Größe win zunächst mit einer leitfähigen Schicht aus 90 Ge wiehtsprozent Silberblättchen in einem Epoxyharz bindemittel überzogen. Nach der Aushärtung win ein Teil des Silberüberzuges entfernt, so daß Silber leitungen von 0,13 mm Breite und 1,3 mm Mitten abstand auf der gesamten Oberfläche zurückbleiben Eine Schicht aus 80 Gewichtsprozent Indiumoxic (In₂O₃) in einem Epoxybindemittel wird dann auf dii Oberfläche aufgesprüht, so daß sich eine Schicht voi etwa 0,08 mm Stärke ergibt. Nach der Aushärtung wird die Oberfläche mit einer elektrolumineszentei Schicht aus 75 Gewichtsprozent Zinksulfid in einen Epoxybindemittel bis zu einer Stärke von 0,08 mr

aufgebracht. Nach der Aushärtung wird ein Teil der Indiumoxidschicht und der Zinksulfidschicht entfernt, so daß Streifen aus Indiumoxid mit darauf aufgebrachtem Zinksulfid von 0,65 mm Breite und 1,3 mm Mittenabstand übrigbleiben, die zentrisch auf den 0,13 mm breiten Silberleitungen angeordnet sind. Die durch Entfernen von Teilen der Indiumoxidschicht und der Zinksulfidschicht gebildeten Zwischenräume werden mit einem klären Epoxyharz zur Bildung einer durchgehenden flachen Oberfläche ausgefüllt. Die Oberfläche wird dann mit einer Feldeffekt-Halbleiterschicht überzogen, die aus 90% Zinkoxid-Pulver in einem Styrol-Butadien-Copolymerharz besteht. Schließlich werden die Silberleitungen an den Kanten des Sichtfeldes abwechselnd untereinander verbunden, so daii zwei Leitungsgruppen entstehen, an die die Wechselspannungsquelle angeschaltet wird. Beim Betrieb beträgt die an die Silber-Indiumoxidelektroden angeschaltete Wechselspannung 600 Volt, und es ergeben sich gespeicherte Bilder mit einer

Leuchtdicke von 37 960 Stilb auf der Seite der Feldeffekt-Halbleiterschicht sowie von etwa 29 200 Stilb auf der Seite der Plastikunterlage.

Eine Speicheranordnung nach der Erfindung kann als ein Bildschirm für eine Speicherröhre verwendet werden, wobei vorzugsweise eine neutrale Unterlage, wie z. B. Glas, und ein anorganischer Stoff als Bindemittel für das leitfähige Pulver verwende, wird.
Die Erfindung wurde an Hand vorzugsweiser Ausführungsbeispiele beschrieben, dem Fachmann sind jedoch weitere Ausführungsbeispiele ohne Abweichung vom Grundprinzip der Erfindung möglich. Beispielsweise können die undurchsichtigen Leiter in feinen, parallelen Vertiefungen innerhalb der Untei-

lage als Silberfüllungen oder entsprechend bemessene Drähte usw. vorgesehen sein. Weitere Ausführungsformen können zur Anpassung an verschiedenste Erfordernisse oder Bestandteile verwirklicht werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 808 Patentansprüche:

1. Elektrolumineszenzspeicher mit einer Unterlage, auf deren einer Oberfläche eine Anzahl schmaler, undurchsichtiger Leiter angeordnet ist, über denen ein elektrolumineszenter Stoff und eine darüber angeordnete Schicht eines Feldeffekt-Halbleiters vorgesehen ist, gekennzeichnet durch jeweils einen auf jeden Leiter(11) unmittelbar aufgebrachten Ieitfähigen Streifen (13) und durch jeweils ein zwischen benachbarten Streifen (13) angeordnetes isolierendes Segment (IS).

2. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolumineszente Stoff (14) als eine Schicht ausgebildet ist, die auf den Ieitfähigen Streifen (13) und den isolierenden Segmenten (15) aufliegt.

3. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolumineszente Stoff (14) als jeweils ein auf jedem Ieitfähigen Streifen (13) liegendes Segment ausgebildet ist und daß die Segmente von dem jeweils benachbarten Segment durch die nichtleitenden Segmente (15) getrennt sind.

4. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder leitfähige Streifen (13) mit demjenigen Teil des undurchsichtigen Leiters (11) in Berührung steht, der der Unterlage (12) abgewandt ist.

5. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit eines jeden leitfähig( ι Streifens (13) zumindest zur Leitung eines Stromes von dem mit ihm in Berührung stehenden undurchsichtigen Leiter (11) zu seiner Kante ausreicht.

6. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (12) und die Ieitfähigen Streifen (i3) lichtdurchlässig sind.

7. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekt-Halbleiterschicht (16) lichtdurchlässig ist.

8. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine dünne, elektrisch isolierende Schicht auf der Feldeffekt-Halbleiterschicht (16) vorgesehen ist.

9. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht eine fotoleitfähige Isolierstoffschicht ist.

10. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchsichtigen Leiter (11) als dünne Drähte ausgebildet sind.

11. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchsichtigen Leiter (11) als schmale Linien aus Silberfarbstoff ausgebildet sind.

12. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ieitfähigen Streifen (13) aus einem in einem Kunstharzbindemittel dispergierten Ieitfähigen Pulver bestehen.

13. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Pulver Zinkoxid ist.

14. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfiihige Pulver Indiumoxid ist.

15. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharzbindemittel ein Epoxyharz ist.

16. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ieitfähigen Streifen (13) 60 bis 95 Gewichtsprozent leitfähiges Pulver enthalten.

17. Elektrolumineszenzspeicher nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ieitfähigen Streifen (13) 80 bis 90 Gewichtsprozent leitfähiges i'ulver enthalten.

1^Q. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekt-Halbleiterschicht (16) aus einem speichernden Feldeffekt-Haibleiter besteht.

19. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der speichernde Feldeffekt-Halbleiter Zinkoxid ist.

20. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der speichernde Feldeffekt-Haibleiter Bleioxid ist.

21. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der speichernde Feldeffekt-Halbleiter Kadmiumoxid ist.

22. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine zur Speicherung eines elektrostatischen Ladungsmusters geeignete Oberfläche hat, die nicht ein Teil der Unterlage (12) ist, und daß eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsmusters auf dieser Oberfläche vorgesehen ist.

23. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsmusters aus einer Einrichtung zur Erzeugung einer gleichmäßigen elektrostatischen Ladung auf der ladungsspeichernden Oberfläche und einer Einrichtung zur wahlweisen Entfernung eines Teils dieser Ladung besteht.

24. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsmusters auf der ladungsspeichernden Oberfläche aus einer Einrichtung zum Aufbringen bildmäßig verteilter elektrostatischer Ladung besteht.

25. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsmusters auf der ladungsspeichernden Oberfläche aus einer evakuierten Speicherröhre mit dem Elektrolumineszenzspeicher als Bildfeld besteht, die eine Einrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahls und eine diesen ablenkende Schreibvorrichtung zur Ausbildung eines elektronischen Ladungsmusters auf der ladungsspeichernden Oberfläche enthält.

26. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekt-Halbleiterschicht (16) ein fotoleitfähiger Isolierstoff ist und daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Ladungsmusters eine Einrichtung zur gleichmäßigen elektrostati-

sehen Ladung der ladungsspeicheinden Oberfläche und eine optische Einrichtung zur Bestrahlung der ladungsspeichernden Oberfläche mit elektromagnetischer Strahlung enthält, die die fuiok'itfähige Feldeffekt-Halbleiterschiclu (16) aktiviert.

27. Elektrolumineszenzspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (12) mit einer Anzahl parallel zueinander verlaufender Vertiefungen versehen ist, die jeweils einen undurchsichtigen Leiter (Ii) enthalten.