DE2139656A1

DE2139656A1 - Vorrichtung zur Darstellung von Zeichen

Info

Publication number: DE2139656A1
Application number: DE19712139656
Authority: DE
Inventors: Dominique Epron Henri (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-08-11
Filing date: 1971-08-07
Publication date: 1972-02-17
Also published as: DE2139656B2; FR2102590A5; GB1355173A; DE2139656C3; AU3219871A; NL7110841A; CA934476A; US3812406A

Description

Abschrift

N.V.Philips^lGloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

Vorrichtung zur Darstellung von Zeichen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Darstellung von alphanumerischen Zeichen oder Buchstabenzeichen mit Hilfe von Licht, welche Vorrichtung mindestens einen Halbleiterkristall enthält, an einer dessen Flächen, Arbeitsfläche genannt, mindestens eine elektrolumineszierende Diode vorhanden ist, die mittels einer äußeren Spannungsquelle angeregt werden kann und die an der erwähnten Arbeitsfläche mit metallisierten Kontaktflächen versehen ist.

Die elektrolumineszierenden Halbleiterbausteine werden oft in Gruppen verwendet, die Matrizen von'Punkten, Strichen oder verschiedenen Motiven bilden, z.B. zur Darstellung alphanumerischer Zeichen oder Buchstabenzeic.hen oder zur Erzielung optischer Kodierungspaneele nach einer Anordnung in rechteckigen kartesischen Koordinaten.

PHN 5381/MU ' -2»

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Wenn Paneele großer Abmessungen erzielt werden sollen, ist es notwendig, eine bestimmte Anzahl voneinander getrennter einzelner Bausteine oder ein Netzwerk gegebenenfalls integrierter Dioden zu vereinigen, sie' auf einem starren Träger zu befestigen und ihre Ausgangsverbindungen anzubringen.

Es ist bekannt, daß die Gesamtlichtausbeute einer halbleitenden elektroluminesierenden Diode nicht nur von der Größe der Oberfläche des emittierenden-Übergangs, sondern auch von der Absorption der emittierten Strahlung zwischen dem erwähnten Übergang und der Austrittsfläche der Diode abhängig ist. Aus diesem Grunde liegt der erwähnte emittierende Übergang vorzugsweise möglichst nahe bei der Austrittsfläche der Vorrichtung.

Im allgemeinen wird dieser Übergang dadurch erhalten, daß in eine epitaktische Schicht oder in ein Substrat von einem bestimmten Leitfähigkeitstyp Verunreinigungen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eindiffundiert werden; diese Diffusion ist nie besonders tief und aus diesem Grunde muß die Fläche der epitaktischen Schicht oder des Substrates, die den Ausgangspunkt der Diffusion gebildet hat (und die daher als "Arbeitsfläche" bezeichnet wird), möglichst nahe bei der Austrittsfläche der Vorrichtung liegen.

Außerdem sind die sich bei der Herstellung von Kontaktflächen und Verbindungen in elektrolumineszierenden Vorrichtungen

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ergebenden Schwierigkeiten bekannt? diese Kontaktflächen und diese Verbindungen bilden, wenn sie groß sind, Masken, die das Emittieren von Lichtströmen verhindern.

Es ist also notwendig, die Abmessungen der erwähnten Kontaktflächen und Verbindungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen, aber in diesem Falle wird einerseits die Verletzbarkeit der so gebildeten Vorrichtungen wesentlich vergrößert, während andererseits die Steuerströme und also die Möglichkeiten der erwähnten Vorrichtungen beschränkt werden«,

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteilen entgegenzukommen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Darstellung von alphanumerischen Zeichen oder Buchstabenzeichen mit Hilfe von Lichts welche Vorrichtung mindestens einen Halbleiterkristall enthält, an einer dessen Flächen, Arbeitsfläche genannt, mindestens eine elektrolumxneszierende Diode vorgesehen ist,, die mittels einer äußeren Spannungsquelle angeregt werden kann und die am Umfang der erwähnten Arbeitsfläche mit metallisierten Kontaktflächen versehen ist und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kristall wenigstens mit seiner Arbeitsfläche auf einem transparenten isolierenden Träger mit metallischen Verbindungsflächen befestigt ist, welche Verbindungsflächen unmittelbar mit den metallischen Flächen der erwähnten Arbeitsfläche des Kristalls verbunden sind.

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In diesem Falle befindet sich die Arbeitsfläche des Kristalls in der unmittelbaren Nähe der Austrittsfläche der Vorrichtung, die durch das transparente isolierende Material des Trägers gebildet wird, so daß die. Strahlen mit minimaler Absorption durch diese Austrittsfläche hindurchgehen können.

Die Kontaktanschlüsse des Kristalls, die meistens aus durch Niederschlagen von Metall erhaltenen Verdickungen bestehen, sind an auf dem isolierenden Träger angebrachten metallisierten Flächen festgelötet, wodurch die Länge der Verbindungen wesentlich herabgesetzt und ihre Starrheit vergrößert wird, was zur Folge hat, daß die Verletzbarkeit der Vorrichtung verringert und Verlustleistung in den erwähnten Verbindungen vermieden wird.

Die metallischen Verbindungsflächen des isolierenden transparenten Trägers bilden vorzugsweise zwei praktisch orthogonale Netzwerke, die somit in dem erwähnten Träger nichtmaskierte Zwischenräume abgrenzen, die den Stellen und Abmessungen der lichtemittierenden Übergänge des Kristalls entsprechen. Der isolierende transparente Träger besteht vorzugsweise aus Glas und weist vorzugsweise die Form einer flachen oder gewölbten Platte oder einer "plankonvexen Linse auf.

Die Wahl von Glas ergibt zwei Vorteile: einerseits wird dadurch der freie Durchgang der von dem elektrolumineszierenden Übergang (den elektrolumineszierenden Über-

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gangen) emittierten Strahlung möglich, während andererseits auf der Oberfläche an der richtigen Stelle metallene Verbindungsflächen mit geeigneten Abmessungen und mit einer guten Haftung angebracht werden können..Das Niederschlagen von Metallschichten auf Glas ist jetzt eine übliche Bearbeitung, die insbesondere bei der Herstellung integrierter Hybridschaltungen auf eine dein Fachmann bekannte Weise durchgeführt wird.

Der Halbleiterkristall oder die Halbleiterkristalle wird oder werden vorzugsweise mittels eines Lackes oder transparenten Harzes geschützt, während die Vorrichtung als Ganzes mittels eines Überzuges aus undurchsichtigem Lack geschützt wird, welcher Lack aber nicht auf der Fläche angebracht wird, durch die die Strahlung austritt. ~ -

Bei einer ersten bevorzugten-Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung einen Kristall, auf dem eine Vielzahl elektrolumineszierender Dioden hergestellt ist, die ein Zeichen oder einen numerischen Buchstaben bilden.

Diese Ausführungsform kann z.B. verwendet werden^ wenn ein Gebilde zur Darstellung von Zeichen hergestellt werden soll, das nicht eine Anordnung in Zeilen und/oder Spalten enthält.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung eine Vielzahl von Kristallen, auf jedem von

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denen eine Vielzahl elektroluminesziererider Dioden befestigt ist, die ein alphanumerisches Zeichen oder ein Buchstabenzeichen bilden.

Bei Verwendung dieser Ausführungsform kann ein Gebilde zur Darstellung von Zeichen in Zeilen und/oder Spalten erhalten werden, wobei die Anzahl von Kristallen tatsächlich nur durch die zugeordnete Dekodierungsschaltung beschränkt ist.

Die erwähnte Dekodierungsschaltung, die durch eine oder mehrere integrierte Schaltungen gebildet wird, wird vorzugsweise gleichfalls in die Vorrichtung nach der Erfindung angebracht.

Einige Ausfühfungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und v/erden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach der

elektro-

Erfindung mit mehreren/Lumineszierenden Dioden, die auf demselben Kristall angebracht sind;

Fig. 2 einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II durch dieselbe Vorrichtung;

Fig. 3 perspektivisch einen Teil einer Vorrichtung nach der Erfindung, die aus mehreren Halbleiterkristallen besteht, die je mehrere elektrolumineszierende Dioden enthalten, und Fig. 4 einen schematischen Schnitt längs der Linie IV-IV durch dieselbe Vorrichtung.

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Es sei bemerkt, daß in den Figuren der Deutlichkeit halber bestimmte Abmessungen übertrieben groß dargestellt sind.

In den Figuren 1 und 2 besteht das eigentliche elektrolumineszierende Gebilde aus einer Platte aus isolierendem einkristallinem Galliumarsenid 1.-In der Platte 1 sind streifenförmige parallele Inseln 2 angebracht, die aus einem Halbleitermaterial, z.B. aus stark mit Tellur oder Zinn dotiertem Galliumarsenid, hergestellt sind.

In diesen Inseln 2 sind Inseln 3 angebracht, die z.B„ aus stark ' mit Zink dotiertem Galliumarsenid bestehen. Diese Inseln 3_S die über die Streifen 2 verteilt sind, sind in Zeilen und Spalten angeordnet.

Auf den Inseln 2 Lind 3 sind metallene Verdickungen 4 durch Aufdampfen angebracht.

Das auf diese Weise erhaltene eletrolumineszierende Gebilde ist auf einem transparenten isolierenden Träger 5 angebracht, ί der z.B. aus Glas besteht und mit metallisierten Flächen versehen ist, derart, daß die den Inseln 2 und 3 des Kristalls entsprechenden Verdickungen 4 den metallisierten Flächen 6a bzw, 6b des Trägers 5 gegenüber zur Anlage kommen.

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Die Verdickungen 4 des Kristalls werden dann z.B. durch Wärme-Druck-Binden z.B. mit den metallenen Flächen 6a und 6b des Trägers verbunden.

Anschließend wird das elektrolumineszierende Gebilde in einen transparenten Lack 7, wie ein durch Wärme aushärtendes Epoxydharz , getaucht.

Nachdem am Umfang des Trägers 5 Verbindungsstreifen 8 angebracht worden sind, die an einem Ende einen Bügel 8a aufweisen und die · an den metallisierten Flächen 6a und 6b befestigt sind, wird das Ganze mit einem undurchsichtigen Lack 9 gleichfalls vom Epoxydtyp überzogen.

Eine derartige auf diese Weise fertig gestellte Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß sie sich leicht bearbeiten läßt und wenig Raum beansprucht.

Beim Betrieb werden die elektrolumineszierenden durch die Insoln 2 und 3 gebildeten Dioden von einer Spannung angeregt, die von einer äußeren Quelle geliefert wird, die mit den Fahnen 8a bzw. 8b verbunden ist, die den metallisierten Flächen 6a und 6b entsprechen, die zum Anregen bestimmter Dioden ausgewählt worden sind.

Die auf dem Pegei des Ausgangs J emittierte Strahlung, die durch

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die Pfeile F dargestellt wird, tritt an der Oberfläche der Vorrichtung durch den transparenten Träger 5 heraus.

Die Vorrichtung nach den Figuren 3 und 4 enthält eine Vielzahl von Platten 11a, 11b usw. die z.B. aus isolierendem einkristallinem Galliumarsenid bestehen. In diesen Platten sind durch örtliche Epitaxie oder Diffusion parallele Inseln 12 angebracht,

Zinn
die z.B. aus mit Tellur .oder/dotiertem Galliumarsenid bestehen.

In diesen Inseln sind Inseln 13 angebracht,.die z.B. aus stark mit Zink dotiertem Galliumarsenid bestehen. Diese Inseln 13 sind auf diesen Platten und in dem Gebilde dieser Platten in Zeilen und Spalten angeordnet.

Auf den Inseln 12 und 13 werden örtlich durch Aufdampfen im Vakuum metallene Verdickungen 14a und 14b angebracht, die die verschiedenen Kontaktanschlüsse, bilden.

Das auf diese "Weise erhaltene elektrolumineszierende Gebilde wird auf einem transparenten isolierenden Träger 15 angebracht, der z.B. aus Glas besteht und mit metallisierten Flächen 16a, 16b versehen ist. Diese metallenen Flächen, die den Verdickungen 14a und 14b der Inseln 12 und 13 gegenüber in Zeilen und Spalten angeordnet sind, bilden also zwei Netzwerke 16a und 16b, die senkrecht zueinander angebracht sind.

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Um Kurzschluß zwischen den beiden Netzwerken zu vermeiden, werden die metallisierten Flächen 16a während der Herstellung des Trägers z.B. durch eine Siliciumschicht gegen die Flächen 16b isoliert. Diese Schicht wird über eine Maske angebracht, die öffnungen in dieser Schicht frei läßt, durch die ein Kontakt zwischen den Verdickungen 14a und den Streifen 16a hergestellt werden kann. Die Verdickungen 14a und 14b der verschiedenen Flächen werden dann z.B. durch Wärme-Druck-Binden an den metallisierten Flächen 16a und 16b des Trägers 15 befestigt, wonach das elektrolumineszierende Gebilde in einen transparenten Lack 18 und anschließend in einen undurchsichtigen Lack 19 getaucht wird.

Die Abmessungen der metallisierten Flächen 16a und 16b sind derart gewählt, daß die frei gelassenen Zwischenräume den Stellen und wenigstens den Abmessungen der durch die Inseln 12 und gebildeten-lichtemittierenden Übergänge entsprechen.

Zuvor waren mit dem metallisierten Flächen 16a und 16b ver-™ bundene Verbindungsfahnen 20a und 20b auf die bereits für das vorhergehende Ausführungsbeispiel beschriebene Weise befestigt.

Die Erfindung kann zur Darstellung verschiedener Anzeigen oder Ergebnisse oder Daten verschiedener Rechenanlagen mit Hilfe von Licht verwendet werden.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

ι. Vorrichtung zur Darstellung von Zeichen oder alphanumerischen Buchstabenzeichen mit Hilfe von Licht, welche Vorrichtung mindestens einen Halbleiterkristall enthält, an einer dessen Flächen, Arbeitsfläche genannt, mindestens eine elektrolumineszierende Diode vorgesehen ist, die mittels einer äußeren Spannungsquelle angeregt werden kann und am Umfang ihrer Arbeitsfläche mit metallisierten Kontaktflächen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall mit wenigstens seiner Arbeitsfläche an einen transparenten isolierenden Träger befestigt ist, der mit metallenen Verbindungsflächen versehen ist, die unmittelbar mit metallisierten Flächen der Arbeitsfläche des Kristalls verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallenen Verbindungsflächen des isolierenden transparenten Trägers zwei praktisch orthogonale Netzwerke bilden, die in dem erwähnten Träger nichtmaskierte Zwischenräume bilden, die den Stellen und den Abmessungen der lichtemittierenden Übergänge des Kristalls entsprechen.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Netzwerke metallener Flächen des isolierenden Trägers durch ein gleichfalls isolierendes Material voneinander getrennt sind.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente isolierende Träger aus Glas besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Flächen des Kristalls durch Verdickungen gebildet werden, die gegen die Verbindungsflächen gedrückt und mit diesen Flächen verbunden werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkristall mit einem transparenten Lack überzogen ist, und daß die ganze Vorrichtung, einschließlich des erwähnten Kristalls, mit Ausnahme der Fläche, durch die die Strahlung austritt, mit einem undurchsichtigen Lack überzogen ist.

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