DE2519693A1 - Elektrische lumineszierende anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE O IT 1 O C Ω Ο

ZO I Ό Ό O0

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den [2. MAI 1975 P/Sv - N 2045

NOROJHERIi ELECTRIC COMPANY LIMITED 1600 Dorchester Boulevard West, Montreal, Que., Canada

Elektrische lumineszierende Anzeigevorrichtung

Die Erfindung "betrifft eine elektrische, Licht ausstrah lende bzw. lumineszierende Anzeigevorrichtung und insbesondere eine elektrisch gesteuerte bzw. betätigte chemische, lumineszierende Anzeigevorrichtung.

Auf elektrischem Wege ausgelöste chemische Lumineszenz oder auf elektrischem Wege erzeugte Chemolumineszens, die im folgenden durch die Abkürzung EGCL bezeichnet werden soll, stellt ein Mittel dar, bei einer niedrigen Spannung Licht zu erzeugen. Eine Vorrichtung, die im allgemeinen als Zelle bezeichnet wird, weist üblicherweise eine abgedichtete Kammer auf; diese Kammer enthält eine EGCL Lösung, die sich im Kontakt mit ge-

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eigneten Elektroden befindet. Die Lösung enthält üblicherweise eine lumineszierende Substanz, ein Lösungsmittel für die lumineszierende Substanz, und einen Elektrolyt, um sicherzustellen, daß die Lösung elektrisch leitend 3Ä. Beim Anlegen eines Potentials findet unter Emission von Licht eine Redox Reaktion statt.

Die Elektroden in solchen Zellen werden in einer vorher bestimmten Anordnung oder in einem festgelegten Mu&er ausgebildet, das von der Art bzw. Form der Anzeige abhängt. So werden beispielsweise bei einer aufeinanderfolgenden Anzeige, mit der Buchstaben und/oder Ziffern bzw. Zahlen angezeigt werden sollen, eine Reihe von Elektroden ausgebildet, wobei eine Elektrode für jeden Schritt einer Folge vorgesehen ist. Eine weitere Elektrode kann beispielsweise als transparente Elektrode auf dem transpartenten Deckel der Zelle ausgebildet sein; diese Elektrode ist allen Segmentelektroden zugeordnet. Weiterhin ist eine geeignete logische Schaltung bei einer solchen Vorrichtung vorgesehen, um selektiv eins oder mehrere S_egmente einzuschalten; dadurch wird die gewünschte Anzeige erzeugt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Anwendung von Halbleitern für eine selbsttätig "einrastende", also selbsttätig im Betrieb gehaltene Anordnung zur Aktivierung einer Licht emittierenden Anzeigevorrichtung. Dabei werden die Photoleitfähigkeits- und Halbleiter-Eigenschaften von Dünnfilm- bzw. Dünnschichthalbleitern ausgenutzt, um vorher bestimmte Elektroden einfeuschalten oder zu verbinden. Der photoleitfähige Halbleiter wird durch einen Impuls mit geeigneter Charakteristik bzw. Form in einen eingeschalteten Zustand gebracht. Dadurch wird die Licht emittierende Vorrichtung eingeschaltet. Dabei wird von der Licht emittierenden Vorrichtung Licht abgestrahlt, das zum Teil auf den photoleitfähigen Halbleiter auftrifft und ihn nach Beendigung des Impulses im eingeschalteten Zustand hält. Weitere Impulse können

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dazu verwendet werden, die Halbleiteranordnung in den abgeschalteten Zustand zu bringen, oder die elektrische Energiequelle der Licht emittierenden Vorrichtung kann umgangen werden, wodurch die Vorrichtung abgeschaltet wird.

Bei einer Ausführungsform wird ein Dünnschicht-Feldeffek$- transistor als photoleitender Halbleiter verwendet. An den Dünnschicht-Feldeffekttransistor,für den im folgenden die Abkürzung TFT verwendet werden soll, wird ein elektrischer Impuls angelegt, so daß er eingeschaltet wird. Dadurch wird die Emission von Licht ausgelöst. Ein Teil des von der Licht emittierenden Anordnung abgestrahlten Lichtes wird auf den Ti¹T gerichtet, wodurch er photoleitend wird. Beim Aufhören des Impulses ist die Licht emittierende Anordnung noch im Betrieb, da ein Strom durch den TJ¹T fließt, der durch das Licht im leitenden Zustand gehalten wird. Ein an den TPT angelegter Impuls mit umgekehrter Polarität kann dazu verwendet werden, die Emission des Lichtes abzuschalten. Als Alternative hierzu kann ein Element, beispielsweise ein weiterer T3FT, vorgesehen werden, um die elektrische Energiequelle für die Licht emittierende Anordnung zu umgehen oder in den Nebenschluß zu legen.

Nach einer anderen Ausführungsform kann eine Photowiderstandszelle da&u verwendet werden, die Licht emittierenden Anordnungen einzuschalten. Ein Photowiderstand kann durch einen Lichtimpuls eingeschaltet werden. Dabei ergibt sich wiederum der folgende Ablauf: Sobald der Photowiderstand eingeschaltet ist, strahlt die Licht emittierende Anordnung L^cht ab; ein Teil dieses Lichtes fällt auf den Photowiderstand und hält ihn auch nach Beendigung des Lichtimpulses im leitenden Zustand. Der Photowiderstand kann durch einen Wechselstrom-Lichtimpuls mit einer Frequenz abgeschaltet werden, die anders ist als die Frequenz des ersten Impulses; als Alternative

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hierzu kann eine Einrichtung vorgesehen werden, um die elektrische Energiequelle für die Licht emittierende Anordnung zu umgehen oder in den Nebenschluß zu legen.

Die Erfindung schafft also eine elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung mit einer L^cht emittierenden Anordnung und einem photoleitfähigen Halbleiter zwischen der Licht emittierenden Anordnung und einer elektrischen Energiequelle. Dabei sind Einrichtungen vorgesehen, um einen Impuls auf den photoleitfähigen Halbleiter zu geben; dadurch wird der Halbleiter in den leitenden Zustand gebracht und die L^cht emittierende Anordnung eingeschaltet. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß Licht von der Licht emittierenden Anordnung auf den photoleitfähigen Halbleiter trifft, um ihn im leitenden Zustand zu halten. Der auf den photoleitfähigen Halbleiter gegebene Ausgangsimpuls kann ein elektrischer Impuls oder ein Lichtimpuls sein. Typische Beispiele für photoleitfähige Halbleiter sind Photowiderstands-Netzwerke und Feldeffekttransistoren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von auf elektrischem Wege betätigten, chemischen, lumineszierenden Vorrichtungen - EGCL Vorrichtungen- beschrieben; sie läßt sich jedoch auch bei anderen Formen von Licht emittierenden Anordnungen, beispielsweise Licht emittierenden Dioden, Flüssigkristallen und Glühfaden einsetzen.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Aasführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Grundschaltung;

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Fig. 2 eine Figur 1 ähnelnde Barstellung einer Modifikation der Grundschaltung, so daß die Lichtemission aufrechterhalten werden kann;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer EGCL Zelle mit der Schaltung nach Fig. 2, wobei der Schnitt längs Linie III-III von Figur 4 erfolgt;

Fig. 4- eine Draufsicht auf das Elektrodenmai; er einer EGCL Anzeigezelle mit sieben Strichen;

Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung einer anderen Schaltung;

Figur 6 einen Querschnitt durch eine EGCL Zelle mit der Schaltung nach Fig. 5;

Fig. 7 eine weitere schematische Darstellung einer anderen Schaltung;

Fig. 8 eine weitere schematische Darstellung einer anderen Schaltung;

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine EGCL Zelle mit der Schaltung von Fig. 8;

Fig. 10 eine typische Maskenanordnung für die Herstellung der in Figur 9 gezeigten Zelle;

Fig. 11 einen Querschnitt durch eine weitere EGCL Zelle; und

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Fig. 12 eine schematische Schal tungs.dar st ellung eines Teils der in Fig. 11 gezeigten Zelle.

Die Figuren 1, 2 und 3 stellen ein einfaches Beispiel der vorliegenden Erfindung dar. In Fig. 1 ist schematisch eine Schaltung gezeigt, die eine bei 10 angedeutete EGCL Zelle, eine Spannungsquelle 11 und einen Dünnschichttransistor 12, im folgenden als TFG? bezeichnet, enthält, der in Reihe zwischen die Zelle 10 und die Quelle 11 geschaltet ist. Ein Steuer- oder Gate-Potential steht bei 13 zur Verfügung. Die Schaltung wird durch eine Erdverbindung 14 vervollständigt. Durch Anlegen eines Gate-Potentials an den TFT wird dieser eingeschaltet, so daß ein Strom durch die EGCL Zelle 10 fließen kann. Dadurch wird Licht emittiert. Das gesamte System wird durch Beendigung des Gate-Potentials abgeschaltet.

In Fig. 2 ist die gleiche Schaltung wie in Fig. 1 dargestellt. Sie ist jedoch so angeordnet, daß ein Teil des von der Zelle 10 emittierten Lichtes, der durch die Linien 15 angedeutet wird, auf den Quellen-Senken- bzw. Source Drain-Bereich des TFT 12 gerichtet wird. Dieses auf den Source Drain-Bereich wirkende L?.cht macht den TFT 12 photoleitend. Durch diese Anordnung bleibt die EGCL Zelle selbst dann im Betrieb und emittiert durch den durch den TFT fließenden Photostrom, wenn das Gate-Potential an dem TFT 12 abgeschaltet wird. DieEGCL Zelle kann durch Anlegen eines Potentials an das Gate abgeschaltet werden, das die umgekehrte Polarität wie das erste Potential hat. Dadurch verarmen die Kanalbereiche des TFT an Elektronen, so daß der TFT abgeschaltet - nicht leitend - wird und die Energiezufuhr zu der EGCL Zelle abgetrennt wird. Der durch das Licht ausgelöste Dauerbetrieb wird beendet, und wenn das an das Gate des TFT angelegte Potential mit umgekehrter Polarität unterbrochen wird, bleibt die EGCL Zelle im abgeschalteten Zustand.

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Figur 3 stellt einen Querschnitt durch eine EGCL Zelle und eine Schaltungsanordnung dar, wobei die verschiedenen Teile gezeigt sind. Die Zelle wird auf einem Substrat

20 aufgebaut, das beispielsweise aus Glas bestehen kann. Das Gate des TFT wird bei 21 ausgebildet und dann, durch eine transparente Schicht 22 aus AIgO, bedeckt. Auf der Schicht 22 wird dann eine halbleitende Schicht 23 aus OdS oder GdSe ausgebildet. Die Source- und Drain-Beraißhe des TFT sind bei 24 bzw. 25 ausgebildet und werden dann durch eine transparente Schicht 26 aus AIpO₇₅ bedeckt. Die EGCL Elektrode 27 befindet sich auf der Schicht 26 und erstreckt sich durch eine öffnung in dieser Schicht. Diese Elektrode 27 ist die Elektrode, bei der die Enission von Licht auftritt; in Draufsicht gesehen hat sie einen solchen Aufbau, daß die gewünschte, bestimmte Anzeige entsteht. Bei einer Ziffernanzeige kann sie beispielsweise ein Sqment sein. In Fig. 3 ist die EGCL-Gegenelektrode bei 28 dargestellt. Als Alternative hierzu kann sie eine transparente Elektrode sein, die beispielsweise auf der inneren Oberfläche der transparenten Deckschicht 29 ausgebildet ist. Ein Raum 30 zwischen der Deckschicht

29 und der Schicht 26 ist mit der EGCL Lösung gefüllt.

Wie oben unter Bezugnahme auf Figur 2 beschrieben wurde, wird die Zelle durch Anlegen eines Impulses an das Gate

21 in Betrieb gesetzt. Dadurch wird der TFT leitend, der durch das Gate 21, Source 24, Drain 25 und die Zwischenschichten 22, 23 und 26 gebildet wird^ .und es wird ein Potential an die EGCL Elektrode 27 angelegt. Ein elektrischer Schaltkreis wird durch die EGCL Lösung in dem Raum

30 zu der Elektrode 28 und zurück zu der Stromquelle hergestellt. An der Elektrode 27 tritt Lichtemission auf. Ein Teil dieses Lichtes fällt auf den Halbleiter zwischen Source 24 und Drain 25, so daß der TFT photoleitend wird. Das Potential an dem Gate 21 wird dann durch die Beendigung des Impulses abgeschaltet, wobei der TFT Transistor leitend bleibt. Um die Lichtemission abzuschalten, wird

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ein Potential mit umgekehrter Polarität während einer kurzen Zeitspanne an das Gate 21 angelegt, bis die Lichtemission in der Zelle aufhört.

Normalerweise wird das Gate-Potential als kurzer Impuls angelegt. Das Potential an den EGGL Elektroden ist eine Wechselspannung; dabei sollte üblicherweise die Impulsdauer für das Gate-Potential wenigstens gleich zwei oder drei Zyklen der elektrischen Speisespannung für die EGCL Zelle sein.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht einer gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten EGOL Zelle für eine Anzeige mit sieben Ziffern. Die Sources und Drains sind bei 24 bzw. 25 angedeutet, während die EGCL Elektroden, bei denen die Lichtemission auftritt, bei 27 und die Gegenelektrode bei 28 angedeutet sind. Die Gate-Bereiche 21 sind durch die gestrichelten Linien dargestellt. Weiterhin sind die Leitungen zu den verschiedenen Elektroden ebenfalls gezeigt, und zwar die Leitungen zu dem Gate bei 35» die Speisespannung für die Sources durch die Leitung 36 und die Verbindung mit der EGCL-Gegenelektrode durch die Leitung 37·

Bei der Herstellung einer EGCL Zelle und der zugehörigen Schaltungen, die in den Figuren 3 und 4 dargestellt sind, v/erden die herkömmlichen Techniken zur Ausgestaltung der verschiedenen Einzelteile, d.h., Gate, Oxid- und Halbleiterschichten für Source- und Drain-Bereiche sowie andere Details, verwendet. Dabei laufen in einem typischen Verfahren die folgenden Schritte ab:

(a) Das Gate (21)*ird auf einem Substrat (20) abgelagert, wobei das Gate beispielsweise aus Aluminium bestehen kann, das im Vakuum in einer Dicke von ungefähr 0,2 Micron aufgedampft wurde;

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(b) eine Bxid-Sehicht (22), ζ. Β. Al₂O₃, wird beispielsweise durch Elektronenstrahl-Aufdampfung oder durch Plasma-Eloxieren in einer Dicke von näherungsweise 0,5 Mikron ausgebildet;

(c) eine Halbleiterschicht (23) - aus Kadmium Sulfid - wird _im Vakuum mit einer Dicke von näherungsweise 0,5 bis 1,0 Micron aufgedampft (Kadmium Selinid kann auch verwendet werden);

(d) die Source- und Drain-Bereiche (24 und 25) werden in einer Dicke von ungefähr 0,2 Micron beispielsweise aus Aluminium hergestellt, das im Vakuum aufgedampft wird;

(e) die Oxidschicht (26) wird hergestellt, wie es oben unter (b) beschrieben wurde;

(f) die Oxid-Schicht wird geätzt, um einen Teil des Drain-Bereiches (25) freizulegen; dieser freigelegte Bereich kann dann die EGCL Elektrode oder EGCL Elektroden (2?) bilden, die dann hergestellt werden;

(g) die EGCL Elektroden (28) werden abgelagert, die üblicherweise aus Platin bestehen;

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(h) anschließend wird die Anordnung eingekapselt bzw. eingegossen und mit der EGCL Lösung gefüllt.

Dabei müssen auch die herkömmlichen Reingungs- und Spülschritte durchgeführt werden, wie es bei den verschiedenen Verfahren üblich~ist. Alle oben kurz beschriebenen

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ferfahren, d.h., die Auf dämpfung im Vakuum j die Strahlverdampfung, das Eloxieren bzw. Anodisieren durch ein Plasma, das Ätzen, die Ablagerung von Platin sind allgemein bekannt und erfordern keine detaillierte Beschreibung. Für die einzelnen Elektroden des TPT, also Gate, Source und Drain können statt Aluminium auch andere Materialien, beispielsweise Gold verwendet werden. In ähnlicher Weise können für die EGCL Elektroden auch andere Materialien außer Platin verwendet werden. Die Dicke der verschiedenen Schichten, Elektroden und anderen Elemente, beispielsweise Gates, Sources und Drains, kann in Abhängigkeit von der erforderlichen elektrischen oder elektronischen Charakteristik geändert werden.

Das in Figur 4 dargestellte spezifische Beispiel ist eine Anzeigevorrichtung mit sieben Strichen oder Segmenten, wie sie üblicherweise für die Anzeige von Zahlen verwendet wird. Die Anzahl der Segmente oder Striche kann variiert werden. Jedes Segment oder jeder Strich wird einzeln angesteuert, so daß sieben Leitungen 35 plus zwei Speiseleitungen 36 und 37 erforderlich sind. Zusätzliche Striche oder Segmente erfordern zusätzliche Leitungen 35·

Wie oben erwähnt wurde, wird an den TPT ein negativer oder in umgekehrter Richtung verlaufender Impuls angelegt, um die Emission oder Anzeige abzuschalten - oder zu löschen; als Alternative hierzu kann ein zweiter TPT vorgesehen werden. Der zweite TPT ist so geschaltet, daß der durch die EGCL Zelle (oder eine andere Anordnung) fließende Strom umgeleitet wird. Figur 5 stellt eine Schaltung für eine solche Anordnung dar, während Figur 6 die Anwendung bei einer EGCL Zelle zeigt und mit Figur 3 verglichen werden kann.

Wie sich Figur 5 entnehmen läßt, sind eine EGCL Zelle bei 10, eine Spannungsquelle bei 11, ein erster TPT bei

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12 und ein Gate-Potential bei 13 angedeutet. Bisher entspricht der Aufbau dem in Figur 1 gezeigten. Ein zweiter, bei 40 dargestellter TFT ist in Reihe mit dem ersten TFT sowie parallel mit der EGCL gelle 10 geschaltet. Der zweite TFT 40 umgeht die Zelle 10 und hat sein eigenes Gate Potential, das bei 41 zur Verfügung steht. Eine Erdverbindung 42 für den zweiten TiT 40 ist ebenfalls vorgesehen. Die EGCL Zelle wird durch Anlegen eines Impulses an den ersten TFT 12 eingeschaltet, der dadurch leitend wird, so daß ein Strom zu und durch die Zelle .strömen kann. Wie bei 15 angedeutet ist, wird Licht ausgestrahlt, und der erste TiT 12 wird photoleitend; dazu/
durch kann sogar dann Strom und durch die Zelle fließen, wenn das Gate-Potential an dem ersten TiT 12 beendet wird. Wenn die Zelle 10 abgeschaltet werden soll, wird ein pulsförmiges Gate-Potential über 41 an den zweiten Ti¹T 40 angelegt. Der zweite TFT wird leitend und schaltet die Zelle 10 parallel, so daß der durch die Zelle fließende Strom zu der Endverbindung 42 umgeleitet wird. Die Emission von Licht hört auf, so daß der Dauerbetrieb des ersten TiT beendet und dieser nicht leitend wird. Das Gate-Potential für den zweiten TiT 40 muß nur ein kurzer Impuls sein, dessen Dauer wenigstens gleich einem Zyklus des Speisestroms für die EGCL Zelle 10 ist. In Abhängigkeit von der Abklingdauer der Lichtemission von der Zelle kann sich der Impuls über mehrere Zyklen des Speisestroms für die Zelle erstrecken.

Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform werden die beiden TiT¹s übereinanderliegend hergestellt; dabei haben die Elektroden, die den in Figur 3 gezeigten entsprechen, die gleichen Bezugsziffern. Der erste TFT, in Figur 5 niit dem Bezugszeichen 12 versehen, weist ein Gate 21, Source 24 und Drain 25, transparente Oxidschichten 22 und 26 und eine halbleitende Schicht 23 auf. Die EGCL Elektrode ist bei 27, im Kontakt mit dem Drain 25, und die EGCL

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Gegenelektrode bei 28 dargestellt. Die transparente · Deckschicht ist bei 29 gezeigt, wobei der Raum 30 mit der EGCL Lösung gefüllt ist. Der zweite TFT, in Figur 5 mit dem Bezugszeichen 40 versehen, ist unter dem ersten TFT ausgebildet. Dabei wird auf dem Substrat 20 ein Gate 45 abgelagert, über dem eine Oxidschicht 46 und eine Hallbleiterschicht 47 ausgebildet sind. Source bzw. Drain-Bereiche 48 und 49 werden auf der Schicht 47 hergestellt, und dann wird eine weitere Oxidschicht 50 ausgebildet. Die Oxidschicht 50 wirkt als Substrat, auf dem der erste TFT aufgebaut wird. Dabei wird eine Modifikation in der Weise vorgenommen, daß eine Öffnung durch die Schichten 23, 22 und 50 geätzt wird; dadurch kann eine Verbindung mit dem Drain-Bereich 59 des zweiten oder unteren TFT hergestellt werden, wenn der Drain-Bereich 25 des ersten oder oberen TFT ausgebildet wird. Die EGOL Elektrode 27 befindet sich auch im Kontakt mit dem Drain Bereich 25 des ersten TFT.

Beim Betrieb wird auf den ersten oder oberen TFT ein Impuls gegeben, wodurch die EGOL Zelle eingeschaltet wird. Bei der Elektrode 27 wird Lj_cht emittiert, von dem ein Teil auf die Source- und Drain-Bereiche 24 und 25 durch die transparente Oxidschicht 26 fällt. Dadurch wird der erste TFT im leitenden Zustand gehalten. Um die Zelle abzuschalten, wird ein Impuls auf das Gate 25 des zweiten oder unteren TFT gegeben. Dadurch wird der zweite TFT leitend und der Strom, der normalerweise durch den ersten Transistor zu der Elektrode 27 der Zelle fließt, wird von dem Drain 25 durch den Drain-Bereich 49 parallel geschaltet, wodurch die Elektrode umgangen wird. Die Lichtemission hört auf, so daß der erste oder obere TFT nicht-leitend,wird. Der zweite oder untere TFT kann durch die Lichtemissionταη der Elektrode 27 nicht photoleitend gemacht werden, da er durch das undurchsichtige Gate 21 abgeschirmt wird.

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Die Erfindung kann auch in Verbindung mit einer Matrix-Anzeigevorrichtung (NxH Punkte Anordnung) verwendet werden. Bei Anzeigevorrichtungen mit großen Flächen stellt die Zugänlichkeit der Anzeigepunkte ein großes Problem dar. Um eine hohe Auflösung zu erreichen, ist eine große Zahl von Linien erforderlich, so daß N groß wird. So sind für eine Anzeigevorrichtung, die als H χ H-Matrix ausgebildet ist, H Punkte erforderlich. Wird ein iaatrixförmiges Zugangsschema verwendet, so werden 2n Leitungen benötigt, um alle Punkte zugänglich zu machen. Dazu muß an jedem Licht emittierenden Punkt eine logische Funktion durchgeführt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß an jedem Punkt ein UND-Glied vorgesehen wird.

Ein solches Verknüpfungsglied kann dadurch hergestellt werden, daß zwei TFT¹s in Reihe ausgebildet werden. Das Gate des einen TFT ist mit der x-Leitung und das Gate des anderen TFT mit der y-Leitung verbunden. Werden Gate-Potentiale sowohl an die x- als auch an die y-Leitung angelegt, so werden beide TFT¹s eingeschaltet und die EGGL Zelle wird aktiviert. Wenn nun ein Teil des auf diese Weise erzeugten Lichtes zurück zu den TFT's geführt wird, so können sie "einrasten", also dauernd in Betrieb sein, so daß sich an dieser Stelle eine örtliche Speicherung 'ergibt. Eine Grundschaltung einer solchen Anordnung ist in Figur 7 dargestellt.

In Figur 7 ist die EGCL Zelle bei 10 angedeutet. Zwischen der Energiequelle 11 und der Zelle 10 sind zwei TST's 55 und 56 angeordnet. Ein Gate-Potential kann bei 57 an das Gate des TFT 55 sowie ein weiteres Gate-Potential bei 58 an das G_ate des TFT 56 angelegt werden. Sobald die EGCL Zelle eingeschaltet wird, bleibt sie solange in diesem Zustand, bis einer oder beide TFT¹S ausgeschaltet werden, indem ein zur Verarmung führendes Gate-Potential angelegt wird. Dies hätte jedoch die. Wirkung, daß alle EGCL Zellen auf einer Leitung ausgeschaltet werden, die

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eingeschaltet worden war, wenn ein TlFT abgeschaltet wird, usd alle EGOL Zellen sowohl auf den x- als aiach auf den y-Lextungen ausschalten würden, wenn beide ElT⁸S ausge-.Behaltet werden« Unter bestimmten Bedingungen kann ein solches System akzeptiert werden, wie es beispielsweise

der Fall ist, wenn di® angezeigten Informationen einem äußeren Speicher gespeichert werden; dann kann nämlich jede zuviel gelöschte Information wieder in die Anzeigevorrichtung eingegeben und angezeigt werden.

Die Löschung kann dann genauer und insbesondere selektiver durchgeführt werden, wenn an jedem Punkt ein zweites UND-Glied vorgesehen ist. Figur 8 stellt eine Grundschaltung für eine solche Anordnung dar, während Figur 9 ein Querschnitt durch eine EGGL Zelle mit den in Figur 8 gezeigten Schaltungen zeigt.

Mie sich aus einem Vergleich von Figur 8 mit Figur 7 ergibt, sind die Energiequelle 11 und ein erstes Paar TFT's vorgesehen, das aus dem ersten und zweiten TFT 55 bzw. 56 besteht, die jeweils Anschlüsse 57 bzw. 58 für das Gatepotential aufweisen. Die TFT¹S 55 und 56 sind in Reihe miteinander und auch in Reihe mit der EGGL Zelle 10 geschaltet. Ein zweites Paar TFT¹S 60 und 61 ist vorgesehen, das miteinander in Reihe und auch in Reihe zwischen dem ersten und zweiten TFT 55 bzw. 56 und einer Endverbindung 62 geschaltet ist. Das zweite Paar TFT's 60 und 61 weist Anschlüsse 63 bzw. 64- für die Gate-Potentiale auf. Das zweite Paar TFT's 60 und 61 wirkt als Shunt oder Umgehung für den Strom, der durch das erste Paar TFT's 55 und 56 zu der EGCL Zelle 10 und durch sie fließt.

Die Zelle wird durch Einschalten der TFT's 55 und 56 eingeschaltet oder aktiviert. Sobald die Zelle L^cht emittiert, werden diese TFT's durch das Licht von der Zelle im leitenden Zustand gehalten. Damit bilden die

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55 und 56 ein EIN-Schaltglied. Um dieZelle abzu-

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schalten, wird das zweite Paar TFT¹s 60 und 61, ein AUS-Schaltglied, eingeschaltet, so daß die von der Stromquelle 11 durch die TIT¹S 55 und 56 fließende elektrische Energie zu der Erdverbindung 62 umgeleitet wird. Dies hat die Wirkung, daß die I4chtemission aufhört, wodurch auch die TFT¹s 55 und 56 aufhören zu leiten.

Figur 9 stellt einen Querschnitt durch eine Zelle dar, der dem in den Figuren 3 bzw. 6 gezeigten ähnelt, so daß er mit diesen Figuren, insbesondere mit Figur 3 verglichen werden sollte. Dabei ist ein aus mehreren Schichten bestehender Aufbau zur Herstellung der Anordnung gezeigt, die in Figur 8 schematisch dargestellt ist. Dabei sind vier Schichtfolgen vorgesehen, die den vier TüfT's 55, 56, 60 und 61 von Figur 8 entsprechen.

Wie sich Figur 9 entnehmen läßt, wird mit einem Substrat 20 begonnen, auf dem sich ein Gate 70, beispielsweise für den TFT 61, befindet, das durch eine Oxidschicht 71 bedeckt ist. Dann folgt ein Gate 72, für den TFT 60, das wieder durch eine Oxidschicht 73 bedeckt ist. Eine Schicht aus einem Halbleitermaterial 74- folgt dann. Auf der Schicht 7^- wird eine erste Source 75 und eine Drain/ Source-Schicht 76 abgelagert. Die Schicht 76 wirkt an dem Ende, das nahe bei der Source 75 ist, als Drain und an ihrem anderen Ende als Source. Ein weiterer Drain 77 wird auf der Schicht 74- abgelagert. Die gesamte Anordnung wird dann durch eine Oxidschicht 78 bedeckt. Dabei ist jedoch ein Kontaktfenster 79 vorgesehen, um den Kontakt zwischen Drain 77 und weiteren Schichten zu ermöglichen. Durch diesen Aufbau wird also die logische "AUS" Schaltung hergestellt, die durch die OFT¹ s 6® und 61 gebildet wird.

Zwei weitere Gates 80 und 81 werden auf der Schicht 78 für die TFT¹s 55 und 56 abgelagert. Diese werden durch

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eine Oxidschicht 82 und dann durch eine Halbleiterschicht 85 bedeckt. Dann werden eine erste Source 84, ein Drain/ Source 85 und ein weiterer Drain 86 abgelagert; dabei wird also der Aufbau der logischen "AUS" Schaltung wiederholt. D_ann wird eine Oxidschicht 87 aufgebracht. Bei allen Oxidschichten 78, 79 und 87 und in der Schicht 83 aus Halbleitermaterial wird eine direkte Verbindung von Drain 85 zu.Drain 77 hergestellt. Auf der Oxidschicht 87 sind die Anzeigeelektroden 88 und 89 abgelagert, wobei die Elektrode 88 durch die Oxidschicht 87 mit Drain 86 und auch mit Drain 77 verbunden ist. Die EGCL Lösung ist bei 3Ö und die transparente Deckschicht bei 29 dargestellt,

Beim Betrieb dieser Anordnung schaltet ein an die Anschlüsse 57 und 58 angelegter Impuls die EGGL Zelle 10 (siehe Figur 8) ein. Die Elektrode 89 strahlt Licht aus der Zelle ab, wie bei 90 angedeutet dsb, und die Ti⁵T¹S 55 und 56 werden photoleitend. Die Zelle bleibt auch dann weiter in Betrieb, wenn der Impuls nicht langer angelegt ist. Um die Zelle abzuschalten, wird ein Impuls auf die Anschlüsse 63 und 64 gegeben. Dadurch schalten die Ti¹T¹S 60 und 61 den durch die TFT's 55 und 56 fließenden Strom parallel zur Erde 22. Die Zelle beendet die Emission von Licht, und die TFT¹ s 55 und 56 werden nicht-leitend.

Der in Figur 9 dargestellte Querschnitt zeigt nicht die elektrischen Verbindungen zu den verschiedenen Einzelteilen, d.h., Gates, Sources, Drains und den Elektroden. Die in Figur 10 angedeuteten Masken für die verschiedenen Elemente lassen das Muster der Einzelteile und Leiter erkennen. Figur 10 (a) zeigt ein Maskenmuster für die Gates und die x-Leitungen 95 und y-Leitungen 96. Im Schnittbereich der Leitungen 95 und 96 sind sie durch Oxidbereiche 97 getrennt. Gatebereiche an den y-Leitungen reichen über die Strecke 98· Beim Produktionsablauf würden die y-Leitungen und Gates zuerst hergestellt. Dann folgt eine Oxidschicht wenigstens an den Stellen, an denen die y-Lei-

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tungen die x-Leitungen kreuzen, und dann werden die y-Leitungen und die zugeordneten Gates ausgebildet. Nach der Oxidschicht und der Halbleiterschicht wird die erste Reihe von Sources und Drains, die bei 99 bzw. 100 angedeutet sind, unter Verwendung eines Maskenmusters, wie es in Figur 10 (b) dargestellt ist, hergestellt.

Nach einer Oxidschicht - die Schicht 78 in Figur 9 werden die in Figur 10 (a) gezeigten Maskenmuster wieder dazu verwendet, zwei weitere Sätze von Gates χ und y herzuiellen. Diese bilden die in Figur 9 gezeigten Gates 80 und 81. Eine Oxidschicht und eine Schäht aus einem Halbleitermaterial (die Schicht 83 in Figur 9) werden aufgebracht, und dann werden die in Figur 10 (b) gezeigten Maskenmuster wieder dazu verwendet, Sources und Drains herzustellen, und zwar die Sources und Drains 84, 85 und 86 von Figur 9. Dann wird die letzte Oxidschicht 87 (siehe Figur 9) aufgebracht, und ein Maskenmuster, wie es in Figur 10 (c) dargestellt ist, dazu verwendet, die EGOL Elektrode und die Gegenelektrode herzustellen, wobei die Elektrode 101 und die Gegenelektrode bei 102 in Fig. 10 (c) dargestellt sind.

Die Erfindung kann auch unter Verwendung eines Photowiderstand-Netzwerkes angewandt werden. Bei einem solchen System werden zwei verschiedene photoleitende Materialien eingesetzt, wobei jedes für eine bestimmte Lichtfarbe empfindlich ist und die Farben verschieden sind. Solche Materialien sind beispielsweise CdS und CdSe. Sie können bei einer EGGL Anzeigevorrichtung zum optischen Schreiben und optischen Löschen verwendet werden. Der Bhotoleitfähigkeitseffekt kann auch dazu eingesetzt werden, ein elektrisches Ausgangssignal zu liefern, das bei der Verarbeitung der angezeigten Informationen von Nutzen ist.

In Figur 11 ist ein schematischer Querechnitt durch eine Zelle dargestellt, die Photowiderstände verwendet. In

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Figur 11 ist ein Substrat 110 dargestellt,, auf dem sowohl das Photowiderstandsnetswerk als auch, das Abfühl- bzw. Abtastnetswerk ausgebildet ist; das Substrat 110 besteht in einem typischen lall aus Glas oder Keramik. Zunächst soll das Photowiderstands-Netzwerk erläutert werden, das die Lichtstrahlung erzeugt. Dieses Netzwerk weist eine Hauptleitung oder Elektrode 111 auf, die im allgemeinen aus Aluminium besteht, das in einer Dicke von näherungsweise 0,2 Micron im Vakuum aufgedampft wurde. Über der Elektrode 111 ist eine Schicht 112 aus GdSe mit einer Dicke von näherungsweise 0,5 bis 1,0 Micron ausgebildet, die beispielsweise ebenfalls durch Yakuumaufdampfung hergestellt werden kann. Auf der Schicht

112 befindet sich die Elektrode 113 für die EGCL Zelle, die im allgemeinen aus Platin besteht. Diese Elektrode

113 wird hergestellt, nachdem zwei weitere Schichten 114- und 115 aus CdS bzw. AIoO^ abgelagert sind. Die Schicht 114- wird durch Aufdampfen im Vakuum mit einer Dicke von näherungsweise 0,5 Micron und die Schicht 115 in einer Dicke von 0,5 Micron abgelagert; zur Herstellung der Schicht 115 können beispielsweise Elektronenstrahlverdampfung oder Plasma-Eloxierung bzw. -Anodisierung verwendet werden. Diese Schichten 114- und 115 werden dann einem "Photoätzverfahren", also einer Belichtung und einem Ätzverfahren unterworfen, um den Elektrodenbereich auszubilden; anschließend wird die Elektrode 113 abgelagert. In ähnlicher Weise wird die Oxidschicht 115 einem "Photoätzverfahren¹¹ unterworfen, so daß die Leiterbahnen 116 für die EGCL Gegenelektrode 117 entstehen. Die Elektroden 11? sind im allgemeinen aus Platin und werden auf der Oxidschicht 115 ausgebildet.

Wird beim Betrieb die Zelle mit einem roten Lichtimpuls bestrahlt, wie durch den Pfeil 118 angedeutet ist, so wird die GdSe-Schicht 112 lichtsensibilisiert und ein Strom fließt von der Hauptleitung oder Elektrode 111 zu

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der Elektrode 113» wie bei 119 angedeutet ist. Von der Elektrode 113 fließt ein Strom durch die EGOL Lösung 120 zu den Elektroden 117, so daß an der Elektrode Licht erzeugt wird. Eine Rückkopplung dieses Lichtes, wie sie durch die Pfeile 121 angedeutet ist, hält die Lichtempfindlichkeit der Schicht 112 aufrecht, so daß die Zelle ständig im Betrieb und eingeschaltet ist. TJm die Zelle zu löschen oder auszuschalten, wird sie mit einem grünen Lichtimpuls bestrahlt. Dadurch wird der Widerstand der CdS Schicht 114 verringert, so daß ein Nebenschlußstrom von den Gegenelektroden 117 zu der Elektrode 113 fließen kann, wie durch die Pfeile 122 angedeutet wird. Dadurch wird die Zelle abgeschaltet.

Das als Abtast- bzw. Abfühleinheit dienende Netzwerk ist zwischen dem Substrat und dem oben beschriebenen Photowiderstands-/EGCL-Netzwerk ausgebildet. X und Y Matrizen werden hergestellt, indem die Y Abfühlmuster auf dem Substrat in einer Dicke von näherungsweise 0,2 Micron abgelagert werden; diese Muster bestehen im allgemeinen aus Aluminium und werden im Vakuum aufgedampft; anschließend folgt eine Schicht aus OdSe 126, das im Vakuum mit einer Dicke von näherungsweise 0,5 Micron aufgedampft wird. Dann wird das X-Abfühlmuster 127, das im allgemeinen wieder aus Aluminium besteht, abgelagert, dem wieder eine weitere Schicht aus CdSe 128 folgt, die wie die Schicht 126 aufgebracht wird. Wenn ein bestimmter Bereich der Vorrichtung beleuchtet wird, hält das Licht von der Elektrode 113 die CdSe Schichten unter ihr im photoleitenden Zustand, wie durch die Pfeile 129 angedeutet wird. Damit können Informationen durch Abtasten der X-Y Matrizen ausgelesen werden.

Die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung der Einzelteile der Vorrichtung sind bekannt und müssen nicht im einzelnen beschrieben werden. Dabei werden auch die

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üblichen Vorreinigungs- sowie Spül- und Wiederverwendungsschritte durchgeführt, wie es in Verbindung mit solchen Verfahren im allgemeinen der Fall ist. Die einzelnen Dicken der verschiedenen Schichten, Elektroden und anderen Elemente können in Abhängigkeit von den erforderlichen elektrischen Kennlinien variiert werden.

Figur 12 stellt ein schematisches Schaltbild des als Abfühleinheit dienenden Netzwerkes nach Figur 11 dar. Dabei ist die Hauptleitung oder Elektrode 111 gezeigt. Widerstände 130 und 131 stellen die Widerstände der Schichten 126 bzw. 128 dar. Widerstände 132 sind BeIastungs- bzw. Außenwiderstände, deren Werte konstant bleiben und kleiner als die Extremwerte der Widerstände 130 und 131 sein sollten. Das Ausgangssignal ist die Potentialdifferenz zwischen V und V .

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch ein Substrat (20, 110), durch eine Licht emittierende Anordnung (10) auf dem Substrat (20, 110) mit einem ersten und einem zweiten Elektrodenmuster (27, 28, 113, 117), durch einen Anschluß (36, 111) für eine elektrische Energiequelle, durch eine photoleitende Halbleiteranordnung (12, 21, 24, 25, 40, 55, 56, 130, 131) zwischen dem Anschluß (36, 111) und einem der Elektrodenmuster (27, 28, 113, 117), durch eine Einrichtung (35), die Impulse auf die photoleitende Halbleiteranordnung (12, 21, 24, 2-5, 40, 55, 56, I30, 131) gibt ,na siein einen leitenden Zustand umzuschalten und den Anschluß (36) mit dem einen Elektrodenmuster (27, 28) zur Emission von Licht zu verbinden, und durch eine Einrichtung (26), die Licht von der Licht emittierenden Anordnung (10) auf die photoleitende Halbleiteranordnung (21, 24, 25, 40, 55, 56, 130, 131) fallen läßt, um den leitenden Zustand nach der Beendigung des Impulses beizubehalten.
2. 2. Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Halbleiteranordnung ein Photowiderstands-Netzwerk (130, 131) aufweist, das auf Licht einer ersten Frequenz anspricht, wobei ein Impuls mit der ersten Frequenz das Netzwerk (130, 131) in den leitenden Zustand umschaltet.
3. 3. Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Photowiderstandsnetzwerk (130, 131) auch auf Licht einer zweiten Frequenz anspricht, wobei ein Impuls mit der zweiten Frequenz das Netzwerk (I30, I3I) in den nichtleitenden Zustand umschaltet.

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4. 4. Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Halbleiteranordnung wenigstens einen Feldeffekttransistor (12, 40) aufweist.
5. 5. Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch ein Substrat (20), einen Dünnschicht-Feldeffekttransistor (12, 55, 56) auf dem Substrat (20), wobei der Dünnschichtfeldeffekttransistor einen Source-Bereich (24-, 84, 85), Drain (25, 85, 86) und einen Gate-Bereich (21, 80, 81) aufweist und der Source-Bereich (24, 84, 85) und Drain (25, 85, 86) durch eine photoleitende Schicht (26, 87) getrennt sind, durch eine Licht emittierende Anordnung (10) auf dem Substrat (20) mit einem ersten und einem zweiten Elektrodenmuster (27, 28), wobei die Anordnung (10) elektrisch von dem Transistor (12) durch die photoleitende, isolierende Schicht (26, 87) getrennt ist, durch eine Einrichtung (36), um eine elektrische Energiequelle mit dem Source-Bereich (24) zu verbinden, während eins der Elektrodenmuster (27, 28) mit dem Drain-Bereich (25, 85, 86) verbunden ist, durch eine Einrichtung (37), um das andere Elektrodenmuster (27, 28) relativ zu der elektrischen Energiequelle mit Erde zu verbinden, und durch eine Anordnung (35, 57, 58), die einen Schaltimpuls auf den Gate-Bereich (21, 80, 81) gibt, um den Transistor (12, 55, 56) in den leitenden Zustand umzuschalten und die Energiequelle mit dem Elektrodenmuster (27, 28) zu verbinden, so daß Licht durch die Licht emittierende Anordnung (10) ausgestrahlt wird, wobei ein Teil des Lichtes auf die photoleitende Schicht (26, 87) fällt, um den leitenden Zustand des Transistors (12, 55> 56) nach der Beendigung des Impulses aufrechtzuerhalten.
6. 6. Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40),

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   die einen Impuls mit einer Polarität abgibt, die der abs Schaltimpulses entgegengesetzt ist, um den Transistor (12) in den nicht-leitenden Zustand umzuschalten.
7. 7. Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen v/eiteren Dünnschichtfeldeffekttransistor (4-0) auf dem Substrat (20), wobei der weitere Transistor (40) zwischen ein Elektrodenmuster (27, 28) und Erde geschaltet ist, und durch eine Einrichtung (41), die einen Schaltimpuls auf den weiteren Transistor (40) gibt, um den weiteren Transistor (40) in den leitenden Zustand umzuschalten und die elektrische Speisespannung von dem Drain-Bereich (25) des ersten Transistors zu Erde umzuleiten und die Licht emittierende Anordnung (10) abzuschalten.
8. 8. Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch mehrere Licht emittierende Anordnungen (10), die in einem vorher bestimmten Muster angeordnet sind, wobei das Muster mehrere X-Achsen sowie mehrere X-Achsen und eine Reihe von Licht emittierenden Anordnungen

   (10) längs jeder Achse aufweist, durch eine erste Reihe von Dünnschichtfeldeffekttransistoren (55)> wobei ein Transistor (55) zwischen jede X-Achse und einem Anschluß (11) für die elektrische Speisespannung geschaltet ist, durch eine zweite Reihe von Dünnschichtfeldeffekttransistoren (56), wobei ein Transistor (56) zwischen jede Y-Achse und den Anschluß

   (11) für die elektrische Speisespannung geschaltet ist, und durch eine Einrichtung (57 ₅ 58), die Schaltimpulse auf die Gate-Bereiche der ausgewählten Transistoren (55, 56) auf den X- und Y-Achsen gibt, um wenigstens eine ausgewählte,Licht emittierende Anordnung (10) mit der elektrischen Spannungsquelle zu verbinden, so daß

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   Licht von der Anordnung (10) emittiert wird, wobei ein !Teil des Lichtes auf die zugehörigen Transistoren (56, 57) fällt, um die Transistoren im leitenden Zustand zu halten.

   Elektrische, lumineszierende Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine dritte Reihe von Dünnschichtfeldeffekttransistoren (6o), wobei ein Transistor (60) zwischen jede X-Achse und Erde geschaltet ist, durch eine vierte Reihe von Dünnschichtfeldeffekttransistoren (61), wobei ein Transistor (61) zwischen jede Y-Achse und Erde geschaltet ist, und durch eine Einrichtung (63, 64), die Schaltimpulse auf die Gate-Bereiche von ausgewählten Transistoren (60, 61) auf den Y- und X-Achsen gibt, um wenigstens eine aktivierte, Licht emittierende Anordnung (10) mit Erde zu verbinden und damit die aktivierte Einrichtung (10) abzuschalten.

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