DE1935730B2 - Verfahren zur herstellung einer festkoerperspeicherplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel-

lung einer insbesondei«. elektrolumineszenten Festkörperspeicherplatte mit übereinanderliegenden, genau aufeinander ausgerichteten Schichten vorbestimmter Breite. Solche Speicherplatten ermöglichen mittels eines optischen Eingangssignals die Erzeu-

gung eines elektrostatischen Ladungsmusters ζ. Β auf der Oberfläche einer Feldeffekt-Halbleiterschicht, die den Stromfluß in der Speicherplatte unc damit die charakteristischen Werte abgegebener Signale bestimmt.

Gegenwärtig sind viele verschiedene Festkörper Speicheranordnungen bekannt, die jedoch weger praktischer Probleme bei ihrer Herstellung und Benutzung noch keine allgemeine Anwendung gefunder haben. Die Speicherwirkung dieser Anordnungen is abhängig von verschiedenen Erscheinungen, beispielsweise dem langsamen Abfall der Leitfähigkei nach Anregung eines fotoleitfähigen Stoffes, den Hystereseeffekt der Fotoleiter und der optischer Rückkopplung. Einige die praktische Nutzung derartiger Anordnungen behindernde Faktoren sind die geringe Empfindlichkeit für einfallende Strahlung die geringe I ichtabgabe, schlechte oder keine Halb toneigenschaften, die schwierige Bildlöschui.g unc

ein relativ kleines Verhältnis von abgegebenem Licht zu Hintergrundlicht.

Eine bekannte Festkörperspeicheranordnung besteht aus einem Bildfeld, das aus einer Schicht eines Stoffes variablen Widerstandes und einer Schicht eines elektrolumineszenten Stoffes aufgebaut ist. Diese Anordnung ist beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2 768 310 und 2 949 527 beschrieben. Sie erzeugt eki Bild durch den Anstieg der Leitfähigkeit von Teilen des Stoffes variablen Wider-Standes, der ein durch einfallende Strahlung beeinflußter Fotoleiter sein kann. Der Leitfähigkeitsanstieg erzeugt eine entsprechende Lumineszenz des elektrolumineszenten Stoffes.

In der belgischen Patentschrift 703 461 ist eine weitere verbesserte elektrolummeszente Speicheranordnung beschrieben, die die Nachteile früherer Ausführungsformen vermeidet. Sie hat die Form eines Bildfeldes, das auf der einen Seite einer tragenden Unterlage aus einer Anzahl mit Abstand zueinander angeordneter Elektroden, einer Schicht eines elektrolumineszenten Stoffes auf diesen Elektroden zur teilveisen elektrischen Verbindung der Elektroden und einer Feldeffekt-Halbleiterschicht auf der elektrolumineszenten Schicht besteht, die gleichfalls einen Teil der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden bilde.. Dieses Bildfeld hat eine ladungsspeichernde Oberfläche, auf die ein elektrostatisches Ladungsmuster aufgebracht werden kann. Sie wird zusammen mit einer Vorrichtung zur Erzeugung und/ oder Ablagerung eines Ladungsmusters auf der Iadungsspeichernden Oberfläche verwendet. Bei Betrieb wird eine Wechselspannung zwischen die Elektroden geschaltet, die eine Induktion von Elektrolumineszenz bewirkt, wenn der Feldeffekt-Halbleiter seinen Zustand geringen Widerstandes hat. Es zeigte sich, daß das Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf die ladungsspeichernde Oberfläche den Stromfluß von Elektrode zu Elektrode steuern kann. Die Impedanz des Feldeffekt-Halbleiters wird durch die elektrostatische Ladung erhöht, wodurch der Stromfluß in den entsprechenden Bereichen verringert oder unterbrochen wird.

Durch diese Stromschwächung wird eine entsprechende Verringerung der Lichtabgabe der elektrolumineszenten Schicht bewirkt, so daß sich ein Halbtonverhalten ergibt. Wird der Strom bis unter den zur Elektrolumineszenz erforderlichen Schwellwert abgesenkt, so tritt keine Lumineszenz auf, und der entsprechende Teil des Bildfeldes erscheint dunkel. Wird umgekehrt der Widerstand verringert und der Stromfluß erhöht, wenn die Ladungen neutralisiert oder von der Oberfläche entfernt werden, so tritt in den entsprechenden Bereichen eine Lichtabgabe auf. Durch selektive Ausbildung eines Ladungsmusters auf der Oberfläche des Bildfeldes kann ein Bild erzeugt und für längere Zeit gespeichert werden.

Der Widerstand der Feldeffekt-Halbleiterschicht kann ferner abgesenkt werden, wodurch sicli der Stromfluß erhöht, wenn Ladungen der richtigen Polarität auf die ladungsspeichernde Oberfläche aufgebracht werden. Ist also der Stromfluß anfangs zur Lumineszenz nicht ausreichend, so kann er durch Aufbringen von Ladungen geeigneter Polarität erhöht werden, wodurch die LichtabgaDe in den entsprechenden Teilen der Speicheranordnung auftritt. Der Stromfluß zwischen den Elektroden kann durch Neutralisieren oder Ableiten der Oberflächenladun-

gen verringert werden, so daß bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellwertes die Lichtabgabe unterbunden wird. Durch eine derartige Betriebsweise können Bilder erzeugt und für längere Zeit gespeichert werden.

In der belgischen Patentschrift 723 721 wird eine Verbesserung der vorstehend erläuterten bekannten Speicheranordnung beschrieben, die in dem Ersatz einer jeden Elektrode durch einen schmalen, undurchsichtigen Leiter mit einem darüberliegenden leitfähigen Streifen besteht. Eine Ausführungsform dieser Speicheranordnung enthält Segment eines elektrolumineszenten Stoffes, die auf jedem leitfähigen Streifen aufliegen und von anderen Segmenten durch zwischenliegenden Isolierstoff getrennt sind.

Die Herstellung von Speicherfeldern, bei denen ein Segment eines Stoffes genau über einem darunterliegenden Streifen derselben Breite angeordnet ist, erfordert ein genaues und präzises Ausrichtungsverfahren. Normalerweise sind hierzu zwei genaue komplementäre Masken nötig, die zu verschiedenen Zeitpunkten beim Herstellungsverfahren genau aufeinandergelegt werden. Jedoch sind zufriedenstellende Ergebnisse hierbei nur schwer zu erreichen, weshalb ein Vc-f.ihren zur Herstellung von Festkörperspeicherplauen unter Verwendung nur einer einzigen fotografischen Maske wünschenswert wäre.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Herstellung einer insbesondere elektrolumineszenten Festkörperspeicherplatte mit übereinanderliegenden, genau aufeinander ausgerichteten Schichten vorbestimmter Breite zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, bei dem Teile einer durchsichtigen und leitfähigen Schicht auf einer durchsichtigen Unterlage in einen undurchsichtigen Zustana umgewandelt werden, so daß sie über ihnen liegende Teile, zumindest einer später auf sie aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht, gegen eine die Unterlage durchdringende aktivierende Strahlung abschirmen.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß auf der durchsichtigen Unterlage eine dünne, durchsichtige Metalloxidschicht gebildet und mit einer dünnen, durchsichtigen lichtempfindlichen Ätzschutzschicht überzogen wird, die durch eine fotografische Maske hindurch belichtet und dadurch unlöslich gemacht wird, daß die unbelichteten Teile der Ätzschutzschicht entfernt werden, daß die freigelegten Teile der Metalloxidschicht zum undurchsichtigen Metall reduziert werden, daß die aus metallischen und Ätzschutzbereichen bestehende Plattenoberfläche mit einem elektrolumineszenten Ätzschutzmaterial überzogen und durch die Unterlage sowie die Metalloxidbereiche und die sie bedeckenden Ätzschutzbereiche hindurch belichtet, in den belichteten Flächenteilen unlöslich gemacht und in den unbelichteten Flächenteili.-n entfernt wird, daß die metallischen Bereiche entfernt werden, daß elektrischer Isolierstoff zwischen den Paketen aus Metalloxid, Ätzschutzmaterial und elektrolumineszentem Material angeordnet wird und daß auf die Plattenoberfläche eine gleichmäßige Feldeffekt-Halbleiterschicht aufgebracht wird.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß bei Verwendung einer Zinnoxidschicht die Reduktion mit einer aus einer Anode, einem Elektrolyten und der mit Zinnoxid überzogenen Unterlage als Kathode aebil-

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deten elektrolytischen Zelle erfolgt, in der das Zinn- 1,9 g/l Natriumacetat enthält. Diese Lösung hat einei

oxid auf der Kathode bei Anlegen einer Spannung zu pH-Wert von etwa 5,3. Ein größerer Säurewert be

Zinn reduziert wird, wobei die Wärmeabgabe auf wirkt ein schnelles Angreifen des reduzierten Zinns

einem zum Abheben des Zinns von seiner Unterlage Andererseits ist für eine ausreichende Stromdichti

nicht ausreichenden Wertgehalten wird. 5 bei geringen Spannungen eine relativ hohe Konzen

Ein Alisführungsbeispiel des erfindungsgemäßen tration der Wasserstoffionen erforderlich. Dem Elek

Verfahrens wird im folgenden an Hand der F i g. 1 trolyten können Zusätze beigegeben werden, bei

bis 6 beschrieben, die die einzelnen Schritte des erfin- spielsweise 10 g/l eines Mittels zur Verringerung dei

dungsgemäßen Verfahrens als Querschnitte der Her- Blasenbildung auf der Oberfläche der Unterlage. Dei

Stellungsstufen einer Festkörperspeicherplatte dar- io Elektrolyt wird während der Reduktion dauernd ge

stellen. rührt, so daß die Lösung eine gleichmäßige Konzen·

In F i g. 1 ist eine durchsichtige Unterlage 10 dar- tration beibehält.

gestellt, die mit einer durchsichtigen, leitfähigen Zinn- Die Zinnsegmente sind undurchsichtig und bilder oxidschicht 12 überzogen ist. Geeignete Unterlagen- eine ausgezeichnete komplementäre Maske, die au] stoffe sind durchsichtig und neutral gegenüber den 15 die daneben angeordneten Segmente durchsichtiger auf sie später aufzubringenden Stoffen, insbesondere Zinnoxids genau ausgerichtet ist. Da die auf der gegenüber dem zu erzeugenden metallischen Zinn. Zinnoxidsegmenten aufliegenden Ätzschutzsegmentc Typische Unterlagenstoffe sind Glasplatten, Pyrex gleichfalls durchsichtig sind, kann die Belichtung usw. Die Schicht 12 ist mit einer Schicht 14 eines durch die Unterlage, das Zinnoxid und das Ätzlichtempfindlichen Ätzschutzmaterials überzogen. 20 schutzmaterial hindurch erfolgen, um nachfolgend Diese wird mit einer Lichtquelle 16 durch die foto- aufgebrachte Stoffe fotochemisch zu modifizieren,
grafische Maske 18 hindurch belichtet, um ihre be- Nach der Reduktion der nicht geschützten Teile lichteten Teile 20 unlöslich zu machen. Dies ist in des Zinnoxids zu undurchsichtigem, metallischem F i g. 2 zu erkennen, in der die belichteten Teile 20 Zinn werden die freien Oberflächen des metallischer der Schicht 14 nach Entfernung der unbelichteten 25 Zinns und des Ätzschutzmaterials mit einer dünnen Teile dargestellt sind. Schicht eines Ätzschutzstoffes überzogen, der einen Der nächste Herstellungsschritt besteht in der Re- elektrolumineszenten Leuchtstoff dispergiert enthält, duktion des unbedeckten Zinnoxids zu metallischem Dies ist in F i g. 4 dargestellt, wobei die elektrolumi-Zinn. Diese ist in F i g. 3 dargestellt, wobei die Seg- neszente Ätzschutzschicht 26 auf den Segmenten 20 mente 20 des unlöslichen Ätzschutzmaterials die dar- 30 des Ätzschutzmaterials und den Segmenten 24 des unterliegenden Segmente 22 des transparenten Zinn- metallischen Zinns aufliegt. F i g. 4 zeigt ferner die oxids schützen. Die nicht geschützten Teile der Zinn- Belichtung der elektrolumineszenten Schicht 26 mit oxidschicht werden zu Segmenten 24 metallischen der Lichtquelle 28 zur Umwandlung in einen unlösli-Zinns reduziert, die mit den Zinnoxidsegmenten 22 chen Zustand. Da die Schicht 26 durch die Unterlage in einer Ebene nebeneinander liegen. 35 10. die Segmente aus Ätzschutzmaterial und die Seg-Das Zinnoxid wird zu metallischem Zinn in einem mente 22 aus durchsichtigem Zinnoxid hindurch beelektrolytischen Verfahren reduziert, wobei das Zinn- lichtet wird, werden nur die über diesen Bereich lieoxid als Kathode innerhalb einer elektrolytischen genden Teile der elektrolumineszenten Ätzschutz-Zelle dient, die eine Aluminiumanode und einen ge- schicht unlöslich gemacht. Die undurchsichtigen pufferten Essigsäureelektrolyten enthält. Durch An- 40 Zinnsegmente 24 wirken wie eine komplementäre legen einer Spannung an die Zelle wird die er- Maske, die genau ausgerichtet ist und eine Umwandwünschte Reduktion eingeleitet. lung derjenigen Teile der Schicht 26 verhindert, die Zur gleichmäßigen Reduktion soll die freie Ober- über den Segmenten 24 liegen. Bei entsprechender fläche des Zinnoxids frei von organischen Stoffen Änderung der Belichtungszeit kann die Dicke der sein. Dies wird durch etwa 30 Sekunden langes Ein- 45 Leuchtstoffschicht innerhalb gewisser Grenzen geäntauchen der Unterlage mit dem Ätzschutzmuster in dert werden.

heiße Chromsäure sichergestellt. Dabei wird jeder Die elektrolumineszente Ätzschutzschicht kann

unerwünschte Stoff entfernt, ohne das Ätzschutzmu- beispielsweise 1,5 Gewichtsteile Leuchtstoff und

ster selbst zu zerstören. Dieser Schnitt kann auch etwa 1 Gewichtsteil Ätzschutzstoff enthalten und auf

entfallen, wenn man weiß, daß die ungeschützte Zinn- 50 die Oberfläche der Speicherplatte mit einer Dicke

oxidoberfläche rein ist Dann wird die Zinnoxid- von beispielsweise einigen Hundertstel Millimetern

schicht an zwei einander gegenüberliegenden Kanten mehr als die vorgegebene endgültige Dicke aufge-

elektrisch kontaktiert, so daß sie bei Eintauchen in bracht werden. Die Speicherplatte wird dann zur

den Elektrolyten die elektrolytische Zelle vervoll- Trocknung und Aushärtung dieser lichtempfindli-

ständigt Die Kontaktierung wird deshalb an zwei 55 chen Schicht unter geeigneten Bedingungen für eine

Kanten der Platte vorgenommen, um bei Anlegen ausreichende Zeit erhitzt. Nach der Belichtung wird

der Spannung eine von den Anschlüssen aus nach in- die Platte entwickelt, indem sie zunächst in einen

nen verlaufende Reduktion zu erzeugen und damit Ätzschutzentwickler zur Erweichung der unbelichte-

die hierzu erforderliche Zeit gering zu halten. Bei- ten Teile über dem undurchsichtigen Zinn eingespielsweise reicht eine Spannung von 3 Volt an der 60 taucht und die erweiterten Teile beispielsweise durch

elektrolytischen Zelle aus, um das ungeschützte Zinn- Besprühen mit Entwickler und Besprühen mit einer

oxid zu reduzieren, ohne eine übermäßige Wärme- Reinigungslösung entfernt werden. Die Platte wird

erzeugung zu bewirken, die ein Abheben des Ätz- dann noch mit entionisiertem Wasser gespült und ge-

schutzmusters bewirken würde, und ohne den Elek- trocknet Wahlweise können diese Entwicklungstrolyten zu stark einwirken zu lassen, wodurch das 65 schritte einige Male wiederholt werden, um die

reduzierte Zinn von der Unterlage abblättern würde. Schärfe der erzeugten Kanten zu verbessern.

Ein Elektrolyt kann beispielsweise aus einer gepuf- Nach vollständiger Entwicklung wird die Platte

ferten Lösung bestehen, die 5,6 g/l Essigsäure und sorgfältig mit entionisiertem Wasser gespült und in

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eine 5 »/«ige Salzsäurelösung eingetaucht, um alle und dann durch einen anderer. Teil des elektrolumi-

Spuren der reduzierten Zinnsegmente, die nicht neszenten Stoffes zur benachbarten Elektrode. Durch

durch das Ätzschutzmuster geschützt sind, zu entfer- Bildung und/oder Modifikation eines elektrostati-

nen. Danach wird sie getrocknet. sehen Ladungsmusters auf de:-: ladungsspeichernden

Nach Entfernung der nicht belichteten Teile der 5 Oberfläche kann ein entsprechlindes Bild erzeugt und elektrolumineszenten Ätzschutzschicht 26 und der auf der elektrolumineszenten Speicheranordnung geSegmente 24 aus metallischem Zinn trägt die Unter- speichert werden.

lage 10 Schichtpakete 30 aus Ätzschutzsegmenten Die Bezeichnung »Feldeffekt-Halbleiter« bezieht 20, die zwischen den durchsichtigen Zinnoxidseg- sich auf ein Material, das elektrisch leitfähig ist, desmenten 22 und den elektrolumineszenten Ätzschutz- io sen Leitfähigkeit jedoch durch Anlegen eines elektrisegmenten 32 angeordnet sind, wie aus F i g. 5 zu er- sehen Feldes senkrecht zur Stromflußrichtung geänkennen ist. Normalerweise haben diese Schichtpakete dert werden kann, so daß ein Bereich entsteht, in die Form paralleler Streifen, die über die gesamte dem sich der Leitfähigkeitsquerschnitt des Halblei-Breite der Unterlage verlaufen, jedoch können auch ters bzw. die Leitfähigkeit selbst ändert. In einer vorandere Konfigurationen vorgesehen sein, wenn geeig- 15 zugsweisen Ausrührungsform soll der Feldeffektnete elektrische Verbindungen hergestellt werden Halbleiter ein elektrostatisches Ladungsmuster auf können, so daß die Speicherplatte für Anzeigezwecke seiner Oberfläche für längere Zeit speichern und benutzt werden kann. einen Strom ohne Änderung des Ladungsmusters lci-

Die fertige Festkörperspeicherplatte ist in F i g. 6 ten können. Hat ein einzelnes Material diese beiden

dargestellt, sie enthält eine Schicht 33 aus Isolier- 20 physikalischen Eigenschaften, so wird es als

stoff, die auf und zwischen den Schichtpaketen 30 »speichernder Feldeffekt-Halbleiter« bezeichnet. Ein

vorgesehen ist. Als Isolierstoff kann beispielsweise solches Material kann also auf seiner Oberfläche ein

ein Epoxyharz verwendet werden, der durch Sprühen elektrostatisches Ladungsmuster halten, welches

aufgebracht wird und die Leuchtstoffsegmente gegen dann das zur Stromflußrichtung senkrechte elektrische

Umgebungsfeuchtigkeit abschirmt. Ferner isoliert er 35 Feld erzeugt. Geeignete Stoffe mit diesen Eigenschaf-

die Kanten des Zinnoxids, so daß die Neigung zu ten sind Zinkoxid, Bleioxid und Kadmiumoxid,

elektrischen Überschlagen an diesen Stellen verrin- Ist der Feldeffekt-Halbleiter ein »speichernder

gert wird. Auf der Schicht 33 ist eine Feldeffekt- Feldeffekt-Halbleiter« im vorstehend beschriebenen

Halbleiterschicht 34 vorgesehen. Die Zinnoxidseg- Sinne, so ist die ladungsspeichernde Oberfläche der

mente 22 werden elektrisch beschaltet, um die An- 30 Speicherplatte die freie Oberfläche des Halbleiters,

schaltung einer Spannung zu ermöglichen. Diese Ist jedoch ein Material verwendet, das eine elektro-

Elektroden sind abwechselnd mit den beiden Polen statische Ladung auf seiner freien Oberflache nicht

einer Wechselstromquelle 36 verbunden. für die gewünschte Zeit speichern kann, so wird auf

Das vorstehend beschriebene Verfahren bietet ihm eine dünne, elektrisch isolierende Schicht anviele Vorteile. Beispielsweise ist nur eine fotografi- 35 geordnet, und deren freie Oberfläche bildet die lasche Maske zur Erzeugung der beschriebenen Plat- dungsspeichernde Fläche. Auf diese Weise können tcnstruktur erforderlich, wobei jedoch mehrere viele Halbleiter, die Feldeffekteigenschaften haben, Schichten auf einer Unterlage gebildet werden. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wcr-Reduktion des unbedeckten durchsichtigen Zinn- den, auch wenn sie selbst ein elektrostatisches Laoxids zu undurchsichtigem metallischem Zinn sowie 40 dungsmuster auf ihrer Oberfläche für die gewünschte dessen Funktion als eine komplementäre Maske bei Zeit nicht speichern können. Typische Halbleiter mit der nachfolgenden Belichtung ermöglicht eine ge- Feldeffekteigenschaften, die derart zu modifizieren naue Ausrichtung der neben- und übereinanderlie- sind, sind Kadmiumsulfid, Zinksulfid, Kadmiumselegenden Schichten aufeinander. Das erfindungsge- nid usw. Zinkoxid und die anderen speichernden mäße Verfahren vermeidet deshalb die schwierigen 45 Feldcffekt-Halbleiter können je muh Wunsch auch Ausrichtungsvorgänge. Die einzige Ausrichtung be- mit einer Isolierstoffschicht versehen werden. Auch steht darin, daß die verwendete Maske derart an- kann eine Sperrschicht auf der Außenfläche des geordnet werden muß, daß die erste Belichtung Halbleiters durch geeignete Dotierung unter Bildung genau die geschützten Zinnoxidstreifen festlegt. Fer- eines p-n-Überganges erzeugt werden. Dieser Überner bietet die Erfindung einige Vorteile gegenüber 5° gang wirkt als Sperrschicht und verhindert den dem bekannten Zinkstaub-Salzsäureverfahren. Es Durchgang von Flächenladungen in das darunterlietritt keine Unterhöhlung des Abdeckmaterials auf, gende Material.

weshalb die gebildeten Kanten extrem scharf sind Der Kürze halber werden alle möglichen Formen

und eine sehr hohe Auflösung der nachfolgenden Bild- des Feldeffekt-Halbleiterstoffes im folgenden als

erzeugung ermöglichen. Ferner wird nur sehr wenig 55 Halbleiter oder Feldeffekt-Halbleiter bezeichnet, wo-

Wärme erzeugt, so daß eine Wärmenachbehandlung bei die Speicherplatte eine äußere nicht tragende

des Ätzschutzmaterials unnötig ist, um ein Abheben Oberfläche hat, die ein elektrostatisches Ladungs-

zu verhindern. Die Speicherplatte wird zusammen muster für längere Zeit speichern kann,

mit einer Vorrichtung zum Aufbringen eines La- Die Bezeichnung »Feldeffekt-Halbleiter« umfaßt

dungsmusters auf ihre ladungsspeichernde Ober- 60 also einschichtige Stoffe und zweischichte Struktu-

fläche verwendet Zumindest ein Teil des elektrolu- ren, bei denen der Halbleiter in vorstehend beschrie-

mineszenten Stoffes bildet eine elektrische Verbin- bener Weise modifiziert ist Diese beiden Strukturen

dung zwischen einander benachbarten Elektroden, sind einander nicht äquivalent, da sie in vielen Fällen

während der nachfolgende Teil dieser Verbindung noch zu beschreibende verschiedene Betriebseigen-

durch einen Teil der Feldeffekt-Halbleiterschicht ge- 65 schäften zeigen. Obwohl die Ergebnisse beider Stxuk-

bildet wird. Der Strom fließt also von einer Elek- türen im Hinblick auf den zu erzielenden Nutzen

trode durch einen Teil des elektrolumineszenten äquivalent sein können, ist die Verwendung eines

Stoffes, einen Teil der Feldeffekt-Halbleiterschicht Einzelstoffes gegenüber einem Stoff, der noch modi-

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fiziert werden muß, bei gleichem Ergebnis aufwands- Soll ein weißes Bild auf schwarzem Hintergrund

mäßig vorteilhafter. erzeugt werden, so wird eine elektrostatische Ladung

Bei einer vorzugsweisen Betriebsart wird eine gleichmäßig auf der gesamten ladungsspeichernden Wechselstromquelle zwischen die Elektroden ge- Oberfläche aufgebracht. Eine Neutralisierung oder schaltet, wodurch eine Elektrolumineszenz im Zu- 5 Ableitung eines Teils der Ladung verursacht einen stand geringen Widerstandes des Halbleiters indu- Stromfluß in entsprechenden Bereichen, wodurch ziert wird. Es zeigte sich, daß das Aufbringen und eine Lumineszenz der Leuchtstoffschicht unter dendie Haltung einer elektrostatischen Ladung auf der jenigen Flächenteilen auftritt, in denen diese Laladungsspeichernden Oberfläche des Speicherfeldes dungsableitung stattfand. Ein weißes Bild auf schwareine Steuerung des Stromflusses von Elektrode zu io zem Hintergrund kann ferner erzielt werden, indem Elektrode ermöglicht. Das Aufbringen der elektro- ein selektives elektrostatisches Ladungsmuster aufgestatischen Ladung erhöht den Widerstand des Halb- biacht wird, bei dem dunkle Hintergrundflächen den leiters. wodurch der Stromfluß in den entsprechen- geladenen Flächenbereichen entsprechen. Die Lumiden Bereichen verringert oder unterbrochen wird. neszenz der Leuchtstoffschicht unter den nicht gela-Dadurch wird eine entsprechende Verringerung der 15 denen Bereichen der Halbleiterschicht erzeugt ein Lichtabgabe aus der elektrolumineszenten Schicht weißes Bild auf schwarzem Hintergrund,
verursacht, so daß sich ein Halbtonverhalten ergibt. Soll ein schwarzes Bild auf weißem Hintergrund Wird der Strom unter den zur Elektrolumineszenz erzeugt werden, so wird ein selektives elektrostatierforderüchcn Schwcllwert verringert, so erscheint seiles Ladungsmuster auf die iadungsspeichemde keine Lumineszenz, und der entsprechende Teil der 20 Oberfläche aufgebracht. Dadurch ergibt sich ein AnSpeicherplatte erscheint dunkel. Umgekehrt wird der stieg des Widerstands des Halbleiters, wodurch der Widerstand verringert und der Stromfluß erhöht, Strom in den entsprechenden Bereichen unterbrowenn die Ladungen neutralisiert oder von der Ober- chen wrid. Fällt der Stromfluß unter den zur Elekfläche abgeleitet werden. Durch selektives Aufbrin- trolumineszenz erforderlichen Schwellwert, so ergen und Speichern eines Ladungsmusters auf der 25 scheinen die geladenen Bereiche der Speicheranord-Oberfläche des elektrolumineszenten Speicherfeldes nung dunkel, und es entsteht ein schwarzes Bild auf kann also ein Bild erzeugt und gespeichert werden. weißem Hintergrund. Es kann auch eine gleichmü-

Bei einer anderen Betriebsart wird eine Wechsel- ßige elektrostatische Ladung auf die Iadungsspei-

stromquelle zwischen die Elektroden geschaltet, die chernde Oberfläche aufgebracht und dann der den

zur Elektrolumineszenz nicht ausreicht, wenn der 30 weißen Hintergrundflächen entsprechende Teil der

Halbleiter seinen Zustand normalen Widerstands hat. Ladung abgeleitet werden, so daß das erwünschte

Durch Bildung eines elektrostatischen Ladungsmu- schwarze Bild auf weißem Hintergrund entsteht,
sters geeigneter Polarität auf der ladungsspeichern- Das abzugebende Bild kann auch durch Anschal-

den Oberfläche der Speicheranordnung kann der ten einer Wechselstromquelle an die Elektroden er-

Widerstand des Halbleiters verringert werden, so daß 35 zeugt werden, deren Stärke zur Elektrolumineszenz

Strom zwischen den Elektroden durch die elektrolu- bei normalem Widerstandswert des Halbleiters nicht

mineszente Schicht fließt und eine Lichtabgabe be- ausreicht. Das Aufbringen von Ladungen geeigneter

wirkt. Umgekehrt kann der Widerstand erhöht und Polarität verursacht einen Abfall des~Widerstandes

der Stromfluß verringert werden, wenn die Ladungen und eine entsprechende Lichtabgabc. Die Erzeugung

geeigneter Polarität neutralisiert oder von der la- 40 eines schwarzen Bildes auf weißem Hintergrund oder

dungsspeichernden Fläche abgeleitet werden. Erfolgt umgekehrt hängt von der aufgebrachten Ladung

die Widerstandserhöhung bis zu einem Punkt, an und/oder deren Ableitung in vorstehend beschriebe-

dem der Strom unter dem zur Elektrolumineszenz er- ner Weise ab.

forderlichen Schwellwert liegt, so tritt keine Lumi- Das elektrostatische Ladungsmuster kann auf der

neszenz auf, und der entsprechende Teil der 45 Oberfläche der elektrolumineszenten Speicheranord-

Speicherariordnung erscheint dunkel. Auf diese nung mit jedci geeigneten Vorrichtung erzeugt wer-

Weise können Bilder erzeugt und gespeichert wer- den. Es können beispielsweise optische oder elektri-

den, indem auf die Iadungsspeichemde Oberfläche sehe Vorrichtungen verwendet werden,
ein Ladungsmuster selektiv aufgebracht und gespei- Ein Verfahren zur Erzeugung eines Ladungsmu-

chert wird. 5° sters besteht darin, daß Ladungsionen gleichmäßig

Die Polarität der die Leitfähigkeit des Feldef- auf die ladungsspeichernde Oberfläche aufgebracht fekt-Halbleiters verringernden Ladungen stimmt mit und dann teilweise zur Bildung eines Positivs oder der Polarität der vorzugsweise mit dem Halbleiter eines Negativs des zu reproduzierenden Bildes abgegeleiteten Ladungen überein. Ein η-Halbleiter erfährt leitet werden. Hat der Feldeffekt-Halbleiter beialso eine Leitfähigkeitsverringerung durch Ablage- 55 spielsweise auch fotoleitfähige Isolierstoffeigenschafrung negativer Ladungen auf der ladungsspeichern- ten, wie dies bei Zinkoxid der Fall ist, so kann die den Oberfläche. Ein p-Halbleiter erfährt eine Leitfä- gleichmäßige elektrostatische Ladung in bekannter higkeitsverringerung durch Ablagerung positiver La- Weise durch Korona-Entladuag aufgebracht werden, düngen auf der ladungsspeichernden Oberfläche. An- Eine selektive Ableitung eines Teils der Flächenladererseits kann die Leitfähigkeit durch Aufbringen 60 dung kann dann durch Belichtung selektiver Teile von Ladungen erhöht werden, deren Polarität derje- des Feldeffekt-Halbleiters mit aktivierender Strähnigen der vorzugsweise durch den Halbleiter geleite- long erfolgen. Das erhaltene latente elektrostatische ten Ladungen entgegengesetzt ist. Durch richtige Bild bewirkt eine Stromsteuerung zwischen einander Einstellung der Arbeitsbedingungen und Aufbringen benachbarten Elektroden.

von Ladungen mit zu derjenigen der vorzugsweise 65 Im Gegensatz zur Belichtung der Speicherplatte

geleiteten Ladungen entgegengesetzter Polarität kann mit einem vollständigen Bild kann eine Belichtung

also ein beUeres Leuchten oder eine Lichtabgabe aus auch durch Abtastung der ladungsspeichernden

vorher dunklen Fischenteilen erzeugt werden. Oberfläche mit einer punktfönnigen Lichtquelle er-

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folgen. Eine Modulation ihrer Lichtstärke bewirkt effekt-Halbleiter eine derartige Ladung auf ihrer

die Erzeugung eines entsprechenden Halbtonbildes. Oberfläche nicht speichern. Es kann deshalb erfor-

Die Ladungsionen können auch bereits mit dem derlich sein, eine Isolierstoffschicht auf dem Feldvorgegebenen Muster aufgebracht werden. Beispiels- effekt-Halbleitermaterial vorzusehen, wenn der weise können elektrostatische Ladungen mit einer in 5 Stromfluß mit derartigen Ladungen gesteuert werden der USA.-Patentschrift 3 023 731 beschriebenen soll.

Vorrichtung abgelagert werden. Insbesondere die Die erfindungsgemäß hergestellte Speicherplatte dort in den F i g. 3,5 und 7 dargestellten Aufzeich- wird in einer in den belgischen Patentschriften nungsvorrichtungen können in vorstehend beschrie- 703 461 und 723 721 beschriebenen Weise verwenbener Weise zum Aufbringen eines selektiven La- io det. Beispielsweise ist eine Verwendung als Bilddungsmusters auf die ladungsspeichernde Oberfläche schirm für eine evakuierte Speicherröhre möglich, der Speicherplatte verwendet werden. Ein Ladungs- wie sie in F i g. 9 der belgischen Patentschrift muster kann ferner durch Korona-Entladung mittels 703 461 dargestellt ist, wobei eine neutrale Unterlage einer Maske erzeugt werden. Auch kann eine z. B. aus Glas und ein anorganischer Stoff als Binde-Korona-Entladungsvorrichtung nacheinander, längs 15 mittel für das leitfähige Pulvermaterial verwendet vertikalen und horizontalen Leitern bewegt werden, wird. Weitere diesbezügliche Erläuterungen finden so daß eine Korona-Emission an ausgewählten Ver- sich in den genannten Patentschriften,
bindungspunkten auftritt und damit eine darunterlie- Da die tragende Unterlage, die Zinnoxidelektrogende Speicherplatte geladen wird. Eine weitere Vor- den und die darüberliegenden Ätzschutzstreifen richtung zum Aufbringen des elektrostatischen La- 20 durchsichtig sind, kann ein gespeichertes Bild auch dungsmusters besteht aus einer oder mehreren punkt- von der Unterlagenseite her betrachtet werden. Soll förmigen Korona-Entladungsquellen, die die la- es jedoch von der Halbleiterseite aus betrachtet werdungsspeichernde Oberfläche abtasten. Die gleichzei- den, so sollen die Halbleiterschicht und jede dartige Anschaltung elektrischer Eingangssignale an die überliegende oder darunterliegende Isolierstoff-Koronapunkte und die damit erfolgende Ablagerung 25 schicht für das mit den Leuchtstoffsegmenten abgeelektrostatischer Ladungen erzeugt oder modifiziert gebene Licht durchsichtig sein,
ein Bild auf der elektrolumineszenten Speicherplatte. Die Erfindung wurde vorstehend an Hand einer Bei dieser Ausführungsform kann entweder ein vorzugsweisen Ausführungsform beschrieben, dem Korona-Punktladesystem die Abtastbewegung durch- Fachmann sind jedoch zahlreiche Änderungen und führen, oder die Speicheranordnung selbst wird in 30 äquivalente Ausführungsformen möglich, ohne vom derartige Bewegungen versetzt. Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Bei-

Das von der Speicheranordnung abgegebene Bild spielsweise können andere Elektrolyten zur Umkann also geändert werden, indem das bereits vor- Wandlung der durchsichtigen und leitfähigen Schicht handene Ladungsmuster auf der ladungsspeichern- in den undurchsichtigen Zustand verwendet werden, den Oberfläche modifiziert wird. Dies kann durch 35 z. B. eine 5 °/oige Lösung von Zinnchlorid in Wasser, vollständige Neutralisation, teilweise Neutralisation so daß bei Anlegen geringer Spannungen in der Grö- oder Hinzufügung neuer Oberflächenladungen erfol- ßenordnung von etwa 3 Volt die erwünschte Umgen. Wandlung erfolgt. Es können auch andere durchsich-

Die physikalischen Eigenschaften von Zinkoxid, tige und leitfähige Schichten an Stelle des Zinnoxids Bleioxid und Kadmiumoxid ermöglichen die Speiche- 40 verwendet werden, beispielsweise Kupferjodid, das rung eines negativer Ladungsmusters auf der la- durchsichtig und leitfähig ist und in undurchsichtiges dungsspeichernden Oberfläche und eine Steuerung Kupfer reduziert werden kann. Andere durchsichtige des Stromflusses durch den Halbleiter mit diesem und leitfähige Stoffe sind Indiumoxid, Silberjodid, Ladungsmuster ohne dessen wesentliche Verände- Kupfersulfid, Antimonhydrochlorid usw. In bekannrung. Negative Sauerstoffatome, die durch die 45 ter Weise können auch andere Stoffe an Stelle der Komna-Entiadung oder die in der vorstehend ge- beschriebenen, beispielsweise des Elektrolyten usw., nannten Patentschrift beschriebene elektrostatische verwendet werden. Zur Anpassung an bestimmte ErEntladung erzeugt werden, sind zur Steuerung des fordernisse oder verwendete Materialien kann das er-Stromflusses besonders geeignet. Es zeigte sich je- findungsgemäße Verfahren ferner speziell ausgebildoch, daß die Ablagerung positiver ionischer La- 50 det sein, ohne von seinem Grundgedanken abzuweidungsmuster keine Steuerwirkung zeigt, da die Feld- chen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer insbesondere elektrolumineszenten Festkörperspeicherplatte mit übereinanderliegenden, genau aufeinander ausgerichteten Schichten vorbestimmter Breite, dadurch gekennzeichnet, daß Teile (24) einer durchsichtigen und leitfähigen Schicht (12) auf einer durchsichtigen Unterlage (10) in einen undurchsichtigen Zustand umgewandelt werden, so daß sie über ihnen liegende Teile zumindest einer später auf sie aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht (14) gegen eine die Unterlage (10) durchdringende aktivierende Strahlung abschirmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als durchsichtiger und leitfähiger Stoff (12) ein Metalloxid verwendet wird, das in das undurchsichtige Metall umgewandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxid Zinnoxid verwendet wird, das in undurchsichtiges metallisches Zinn umgewandelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der durchsichtigen Unterlage (10) eine dünne, durchsichtige Metalloxidschicht (12) gebildet und mit einer dünnen, durchsichtigen, lichtempfindlichen Ätzschutzschicht (14) überzogen wird, die durch eine fotografische Maske (18) hindurch belichtet und dadurch unlöslich gemacht wird, daß die unbelichteten Teile der Ätzschutzschicht (14) entfernt werden, daß die freigelegten Teile (24) der Metalloxidschicht (12) zum undurchsichtigen Metall reduziert werden, daß die aus metallischen (24) und Ätzschutzbereichen (20) bestehende Plattenoberfläche mit einem elektrolumineszenten Ätzschutzmaterial (26) überzogen und durch die Unterlage (10) sowie die Metalloxidbereiche (22) und die sie bedeckenden Ätzschutzbereiche (20) hindurch belichtet, in den belichteten Flächenteilen unlöslich gemacht und in den unbelichteten Flächenteilen entfernt wird, daß die metallischen Bereiche (24) entfernt werden, daß elektrischer Isolierstoff (33) zwischen den Paketen (30) aus Metalloxid (22), Ätzschutzmatenal (20) und elektrolumineszentem Material (32) angeordnet wird und daß auf die Plattenoberfläche eine gleichmäßige Feldeffekt-Halbleiterschicht (34) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die belichteten Teile des elektrolumineszenten Äczschutzmaterials (26) direkt über den verbliebenen Teilen (20) der Ätzschutzschicht (14) und den verbliebenen Teilen (22) der Metalloxidschicht (12) liegen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Isolierstoff (33) auch auf die freie Oberseite der verbliebenen Segmente (32) aus elektrolumineszentem Ätzschutzmatenal aufgebracht wird, so daß eine gleichmäßige Ablagerung der Feldeffekt-Halbleiterschicht (34) möglich ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid elektrolytisch in den metallischen Zustand reduziert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Reduktion mit einei elektrolytischen Zelle erfolgt, die mit einer Anode, dem Metalloxid als Kathode und einem Elektrolyten arbeitet, so daß bei Anschaltung einer geeigneten Spannung an Anode und Kathode eine Reduktion des nicht durch das Ätzschutzmaterial geschützten Metalloxids zum Metall erfolgt.

9. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine gepufferte Lösung verwendet wird, die Essigsäure und Natriumacetat enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt mit einem pH-Wert von 5,3 veiwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt verwendet wird, der aus einer Lösung von Zinnchlorid in Wasser besteht.

12. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt mit einem pH-Wert von 5,0 bis 6,0 verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 2 und 7 sowie einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Zinnoxidschicht (12) die Reduktion mit einer aus einer Anode, einem Elektrolyten und der mit Zinnoxid (12) überzogenen Unterlage (10) als Kathode gebildeten elektrolytischen Zelle erfolgt, in der das Zinnoxid auf der Kathode bei Anlegen einei Spannung zu Zinn reduziert wird, wobei die Wärmeabgabe auf einem zum Abheben des Zinns von seiner Unterlage (10) nicht ausreichenden Wert gehalten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nur die nicht durch Ätzschutzmaterial (20) geschützten Teile der Zinnoxidschicht (12) mit relativ scharfer Kantenbildung reduziert werden.