DE2652296A1

DE2652296A1 - Elektrolumineszente darstellungstafel

Info

Publication number: DE2652296A1
Application number: DE19762652296
Authority: DE
Inventors: Thomas P Brody; Fang-Chen Luo
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1976-11-17
Publication date: 1977-05-26
Also published as: GB1563243A; US4135959A; US4042854A; FR2332585B1; JPS5264891A; FR2332585A1; NL7612128A; JPS58121081U; JPS6041586Y2

Description

Dfpv-ingl. Peter-C Srokc Dr.-ing. Ernst Strafmann

Patentanwälte

4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9 /wDZ t v)Ö

Düsseldorf, 15. Nov. 1976

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Fa. y V. St. A.

Elektrolumineszente Darstellungstafel

Die Erfindung betrifft elektrolumineszente Darstellungstafeln, die als Ersatz für herkömmliche Kathodenstrahlröhren dienen sollen. Die niedrigen Herstellungskosten und die Vielseitigkeit von Kathodenstrahlröhren hat diese bis zum heutigen Tage für Zwecke der Informationsdarstellung in Führung gehalten. Für besondere Anwendungen wurden verschiedenartige Alternativen benutzt, einschließlich Gasentladungstafeln, Lichtventildarstellungen sowie Flüssigkristalleinrichtungen.

Es ist bereits seit einiger Zeit deutlich geworden, daß vom Konzept her eine flache Festkörper-Darstellungstafel erreichbar ist. Versuche, zu diesem Zwecke Siliziumtechnologie anzuwenden, stießen wegen der Größen-Begrenzungsprobleme der SiIiziumplättchen auf Schwierigkeiten, wodurch die die Schaffung von großen Darstellungsflächen unmöglich gemacht wird.

Kürzlich wurde die Dünnschicht-Transistor-Technologie für diesen Zweck wiederbelebt, wie durch die US-Patentschrift 3 840 695 belegt wird. Der Dünnschicht-Transistor wird auf ein Substrat im Vakuum abgelagert, wobei die einzige Begrenzung hinsichtlich der Tafelgröße die Größe des Vakuum-Ablagerungssystems ist.

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Ein Problem bei der Konstruktion einer von Dünnschicht-Transistoren adressierten und gesteuerten Darstellungstafel liegt darin, eine dichte Packung von Dünnfilm-Schaltkreisen und Darstellungsmedium zu erreichen und gleichzeitig die jeweiligen elektrischen Verbindungen herzustellen sowie elektrische Isolation zwischen Teilen der Schaltung und dem Darstellungsmedium zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese oben genannten Probleme zu lösen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die elektrolumineszente Darstellungstafel umfaßt danach eine Reihe von im Abstand angeordneten Dünnschicht-Transistor-Steuerschaltungen, die auf einem ebenen Substrat angeordnet sind. Desweiteren ist eine orthogonale Matrix von Zeilen und Spalten von Schaltsignal-, Informations signal- sowie von Leistungszufuhr-Sammelschienen vorgesehen, die miteinander verknüpft sind und eine Anordnung von Einheits-Darstellungszellen definieren, wobei jede Einheits-Darstellungszelle einen einzelnen Dünnschicht-Transistor-Steuerschaltkreis einschließt. Eine erste elektrolumineszente Elektrode ist auf dem Substrat als Teil einer jeden Darstellungs-Zelleneinheit angeordnet und steht mit dem Transistor-Steuerschaltkreis in Verbindung. Eine verhältnismäßig dicke laminierte polymerisierte Potowiderstands-Isolatorschicht liegt über der Dünnschicht-Transistor-Steuerschaltung und über den Verbindungsschienen. Über dem gesamten Gebiet der Darstellungstafel, über der Isolatorschicht und in innigem Kontakt mit den einzelnen ersten elektrolumineszenten Elektroden ist eine Schicht aus elektrolumineszentem Material abgelagert, die eine ebene, glatte obere Oberfläche besitzt. Über der elektrolumineszenten Schicht und in innigem Kontakt dazu ist eine lichtdurchlässige gemeinsame Elektrode abgelagert.

Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrolumineszenten Darstellungstafel beansprucht, die eine X-Y-Anordnung

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von Darstellungseleitienten aufweist, von denen jedes integrale Dünnschicht- und SteuerSchaltkreiselemente umfaßt, die auf einem isolierten Plattensubstrat angeordnet und mittels Schaltsignal- und Leistungssignalschienen miteinander verbunden sind, wobei jedes Darstellungselement eine individuelle elektrolumineszente Elektrode auf dem Substrat abgelagert aufweist, mit einer elektrischen Isolationsschicht, die die Schaltkreiselemente und die Schienen überdeckt, und mit einer elektrolumineszenten Phosphorschicht, die über der gesamten Plattenfläche in elektrischem Kontakt mit den elektrolumineszenten Elektroden und über der Isolationsschicht angeordnet ist, und aus einer zweiten gemeinsamen lichtdurchlässigen elektrolumineszenten Elektrode, die die Phosphorschicht abdeckt und kontaktiert, wobei dieses Verfahren aus den folgenden Verfahrensschritten besteht: Ablagern der miteinander verbundenen Anordnung von Dünnschichtschaltungs- und Steuerelementen und der Signalschienen sowie der ersten elektrolumineszenten Elektrode auf das Substrat mittels aufeinanderfolgender Vakuumablagerung von ausgewählten Materialien in ausgewählten Gebieten; Aufbringen einer verhältnismäßig dicken laminierten fotopolymerisierbar en Isolatorschicht über der gesamten Fläche der Tafel oberhalb der abgelagerten Elemente; Bestrahlen der über den Dünnschicht-Elementen und den Signalschienen liegenden fotopolymerisierbaren Isolatorschicht, während das Gebiet über der ersten elektrolumineszenten Elektrode nicht bestrahlt wird, um die bestrahlten Teile zu polymerisieren; Entfernen der nicht bestrahlten Teile der Isolatorschicht, um die erste elektrolumineszente Elektrode freizulegen; Ablagern einer Schicht von elektrolumineszentem Phosphor über der gesamten Tafel und Ablagern einer lichtdurchlässigen leitenden Oberelektrode auf der oberen Oberfläche der elektrolumineszenten Phosphorschicht.

Auf diese Weise wird eine großflächige, ebene Festkörper-Darstellungstafel geschaffen, bei der die Dünnschicht-Transistor-Adressier- und -Steuerschaltung mit dem Darstellungsmedium integral verbunden ist, während diese an nicht kontaktierenden

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Teilen elektrisch isoliert sind, um ungewünschte Erregung zu verhindern. Eine Anordnung von im Abstand angeordneten, miteinander verknüpften Zeilen und Spalten einer Dünnschicht-Transistor-Steuer schaltung ist auf einem Substrat abgelagert. Die Verknüpfung der Schaltung erfolgt über Schaltsignal-, Informationssignal- und Leistungssignal-Sammelschienen, die zwischen ihren Schnittpunkten Darstellungs-Zelleinheiten bilden, die sich über der gesamten Tafel wiederholen. Eine elektrolumineszente Antriebselektrode ist auf dem Substrat als Teil einer jeden Einheitszelle angeordnet und als Teil einer jeden Zelle angeschlossen. Eine verhältnismäßig dicke laminierte polymerisierte Fotowiderstands-Isolatorschicht ist über der Dünnschicht-Transistor-Schaltung und den Verbindungs-Sammelschienen abgelagert. Eine Schicht von elektrolumineszentem Material ist über der gesamten Fläche der Tafel angeordnet und über dieser eine gemeinsame Elektrode vorgesehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen durch Dünnschicht-Transistoren gesteuerten Darstellungstafel sowie des zugehörigen Antriebssystems;

Fig. 2 eine schematische Querschnitts-Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Gegenstandes;

Fig. 3 eine schematische Schaltung zur Erläuterung eines kleinen Teils der Tafel mit sich wiederholender Schaltkreis-Konstruktion;

Fig. 4 · eine illustrative perspektivische Ansicht einer Schaltkreiselement-Konstruktion für einen einzelnen Elementar-Schaltkreisteil der Darstellungstafel.

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Die von Dünnschichtfilm-Transistören gesteuerte Darstellungstafel 10 ist in Fig. 1 und 2 wiedergegeben. Die Darstellungstafel 10 ist auf einem isolierenden Substrat 12 angeordnet, die hier eine planare Glasplatte ist. Eine Matrix von Zeilen und Spalten von Darstellungselementen 14 ist auf dem isolierenden Substrat vorgesehen. Die genauen Einzelheiten der Darstellungselemente 14 werden später in Verbindung mit den Fig. und 4 erläutert.

Jedes der Darstellungselemente 14 bildet einen getrennten Video-Informationspunkt. Die Größe oder Fläche der Tafel ist mehr eine Funktion der Herstellungsausrüstung, d. h., der Vakuum-Ablagerungseinrichtung, statt eine eingegebene Eigenschaft der Tafelstruktur. Die Tafel, die hier dargestellt ist, wurde als 15 χ 15 cm große Platte hergestellt, wobei die Größe der Darstellungselemente 14 so gewählt ist, daß eine Auflösung von 8 Linien/cm erreicht wird.

Die Darstellungselemente 14 sind zwischen Schnittpunkten der parallelen Informationssignal-Sammelschienen 16 und der Schaltsignal-Sammelschienen 20 angeordnet. Die Informationssignal-Sammelschienen 16 sind im Abstand zueinander angeordnete parallele Leiter, wobei für jede Spalte von Darstellungselementen eine individuelle Sammelschiene vorgesehen ist. Die Leistungsversorgungs-Sammelschienen 18 sind im Abstand zueinander angeordnete parallele Leiter, die ebenfalls parallel hinsichtlich der Informations-Sammelschienen 16 liegen, wobei wiederum für jede Spalte von Darstellungselementen eine Schiene vorgesehen ist. Die Schaltsignalschienen 20 sind gleichfalls zueinander im Abstand angeordnete, parallele Leiter/ die senkrecht zu den Informationsschienen 16 und den Leistungsschienen -liegen. Für jede Zeile von Darstellungselementen ist eine Schaltsignalschiene vorgesehen. Gemäß der Darstellung werden die Informationssignalschienen 16 von dem oberen Rand der Platte 10 versorgt, mit Verbindung zu den Videosignal-Eingangseinrichtungen 22 über"einzelne Schienenverbinder. Die Videosignal-Eingangseinrichtungen sind hier in der Form eines

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analogen Videosignal-Registers 24 und Zeilenschreib-Abtasteinrichtungen 26 dargestellt, denen das Video-Informationssignal zugeführt wird. Die Videosignal-Eingangseinrichtungen 22 können in ihrer Komplexität sich ändern, abhängig von dem Videosignal. Für alphanumerische Informationen wird nur eine Ein-Aus-Operation der einzelnen Darstellungselemente erfordert, so daß die Eingangseinrichtungen 22 verhältnismäßig einfach sein können, während für Grauskalen-Video (Fernsehbild) die Eingangseinrichtungen 22 ein Komplex von herkömmlichen Elementen darstellt.

Die Leistungsschienen 18 werden am unteren Rand der Tafel herausgeführt und sind gemäß der Darstellung an eine gemeinsame Massenleitung gelegt. Die Schaltsignalschienen 20 werden rechts von der Platte herausgeführt und sind an vertikalen Abtast-Steuereinrichtungen 30 angeschlossen.

Die Struktur der Darstellungstafel 10 läßt sich noch deutlicher aus den Fig. 2 bis 4 entnehmen. Die adressierende Dünnschicht-Schaltung 32 ist auf dem Glassubstrat 12 an diesem Darstellungselement dadurch angeordnet, daß aufeinanderfolgend im Vakuum eine Ablagerung von ausgewählten dünnen Schichten aus Halbleitermaterial, von leitenden Senken-, Quellen- und Steuerelektroden, isolierendem Material, leitenden Kondensatorelementen und elektrolumineszenter Elektrode erfolgt. Die Aufeinanderfolge der Ablagerung und die Anordnung der Ablagerung ist derartig, daß eine sich wiederholende Elementar-Schaltkreiskonstruktion gebildet wird, wie in den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, wobei die elektrischen Elemente miteinander und mit den Sammelschienen verknüpft sind. Die Sammelschienen stellen in Wirklichkeit lediglich überlappende leitende Schichten von angrenzenden Elementar-Schaltkreisen dar. Auf dem Substrat ist auch eine leitende Elektrode 34 abgelagert, und zwar innerhalb der Fläche, die von jeder Einheitszelle definiert wird, die wiederum durch den Schnittpunkt zwischen Informations-Sammelschiene 16, Leistungs-Versorgungsschiene und Schaltschiene 20 gebildet wird. Eine isolierende Schicht

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liegt über jeder Dünnschicht-Schaltungsanordnung an jedem Darstellungselement, wobei oberhalb der Elektrode 34 in jeder Schicht 36 öffnungen vorgesehen sind.

Eine verhältnismäßig dicke elektrolumineszente Phosphorschicht 38 überdeckt die gesamte Darstellungstafelfläche über den Elektroden 34 und den isolierten Anschlüssen 36. Die oberste Fläche der elektrolumineszenten Phosphorschicht 38 ist eben und eine dünne halbtransparente leitende Schicht 40 ist über dem Phosphor angeordnet, um als gemeinsame Vorderelektrode für den elektrolumineszenten Phosphor zu dienen. Eine lichtdurchlässige isolierende Frontplatte 42 aus Glas kann über der gemeinsamen Elektrode vorgesehen sein, um einen Schutz zu liefern und eine hermetische Abdichtung der Darstellungstafel an den Rändern zu ermöglichen, wobei die Frontplatte an dem Substrat 12 angesiegelt ist. Die elektrolumineszente (EL) Phosphorschicht 38 kann typischerweise eine Dicke von ungefähr 0,018 mm aufweisen, mit einem dünnen, 0,005 mm starken aufgesprühten Methylmethacrylat-Film über der Schicht 38, um eine glatte obere Fläche für die Ablagerung der leitenden dünnen Elektrode 40 sicherzustellen.

Der elementare Dünnfilm-Schaltkreis ist in den Fig. 3 und 4 in Einzelheiten gezeigt. Der Dünnschicht-Schalttransistor T₁ ist mit seiner Quelle an der Informationssignal-Sammelschiene X. der Spalte des jeweiligen Darstellungselementes angeschlossen. Die Steuerelektrode von T₁ ist mit der Schaltsignal-Sammelschiene Y. der Zeile des jeweiligen Darstellungselementes ververbunden. Die Senke von T₁ ist mit der einen Seite des Kondensators C und ebenso mit der Steuerelektrode des Leistungstransistors T_ verbunden. Die andere Seite des Kondensators C ist mit der Leistungs-Sammelschiene 18 verbunden. Die Quelle des Leistungstransistors T_ ist ebenfalls mit der Leistungs-Sammelschiene 18 verbunden. Die Senke von T_ ist mit der unteren leitenden Elektrode 34 für die elektrolumineszente Phosphorschicht verbunden. Die gemeinsame obere

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λΚ

Elektrodenschicht 40 liegt an der hochfrequenten Leistungsversorgung 28.

Die Dünnschichttransistoren T₁ und T_ umfassen dünne Schichten aus rechteckigen Blöcken aus halbleitendem Cadmiumselenid mit leitenden Quellen- und Senkenkontakten aus Indiumkupfer, wie in größeren Einzelheiten in der US-Patentanmeldung 609 beschrieben.

Die Sammelschienen und Steuerelektroden wie auch die leitenden Kapazitätsglieder und die untere Elektrode für das elektrolumineszente Material bestehen aus Aluminium. Die Dicke des Aluminiums hängt von der Leiterfunktion ab und beträgt typischerweise etwa 600 A* bei Anwendung von niedrigen Strömen, wobei alle Sammelschienen eine Breite von etwa 0,08 mm aufweisen. Die Aluminiumschicht für die Leistungsschiene ist etwa 1000 A* dick. Die Kondensatorleitungen und die untere EL-Elektrode sind etwa 600 A^ dick. Die obere, planare, gemeinsame EL-Elektrode ist eine Zusammensetzung aus Bleioxid und Gold. Die elektrolumineszente Phosphorschicht wird zuerst mittels einer organischen Oberflächenbeschichtung geglättet und daraufhin Bleioxid bis zu einer Dicke von etwa 300 A* abgelagert und auf die Bleioxidschicht dann eine Goldschicht von etwa 50 £ Dicke aufgebracht.

Für eine genaue Betriebsweise der Darstellungstafel ist es wichtig, daß die elektrolumineszente Schicht nur von den für diesen Zweck vorgesehenen Elektroden erregt wird. Die oberste Elektrode ist eine gemeinsame Elektrode und das Erregungssignal wird zwischen dieser und der Bodenelektrode 34 zugeführt, die mit der Senke des Leistungstransistors T_ verbunden ist. Es ist wichtig, daß die gesamte Dünnschicht-Schaltung und die Sammelschienen von der elektrolumineszenten Phosphorschicht gut isoliert ist, um eine ungewollte Phosphorerregung zu verhindern. Es wurde ein einzigartiger Weg zur Isolierung der Dünnschicht-Schaltung ermittelt, der auch zur Erleichterung der Tafelherstellung beiträgt. In Fig. 4 ist eine Tafel

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an diesem Herstellungsschritt dargestellt, wobei die Dünnschicht-Schaltkreiselemente T₁, T_, C durch Sammelschienen 16, 18, 20 miteinander verknüpft sind. Die untere Elektrode 34 für jede Darstellungszelle ist direkt auf das Glassubstrat 12 aufgebracht und die Schaltkreiselemente T₁, T_, C sowie Teile

l / s

der Schienen sind in einigem Abstand von dem Substrat aufgebaut, und zwar wegen der aufeinanderfolgenden Materialschichten. Das Problem liegt darin, die elektrischen Komponenten von der elektrolumineszenten Phosphorschicht wirksam zu isolieren, die nunmehr abgelagert werden muß, wobei zur gleichen Zeit ein guter Kontakt der Phosphorschicht mit der Bodenelektrode 34 sichergestellt werden muß. Nachdem die Dünnschichtschaltung 32 und die untere Elektrode 34 auf dem Substrat 12 abgelagert wurden, besitzt die teilweise hergestellte Tafel eine über der Schaltung und der Elektrode aufgepreßte laminierte Foto-Wiederstandsschicht. Die laminierte Foto-Widerstandsschicht kann beispielsweise aus einem Material bestehen, das von der Firma DuPont unter dem Handelsnamen "Riston" vertrieben wird. Der laminierte Fotowiderstand stellt eine Dreischicht-Struktur dar, bestehend aus einer Träger- oder Stützschicht aus 0,025 mm dickem Polyester, einer 0,013 bis 0,13 mm dicken Schicht aus Foto-Widerstandsmaterial und einer Abdeck-Trennschicht aus 0,025 mm dickem Polyolefin. Das nicht bestrahlte Foto-Widerstandsmaterial ist weich und plastisch, so daß es leicht in die unebene Oberfläche, die von der Dünnschicht-Schaltung gebildet wird, hineindeformiert werden kann. Die Polyolefin-Abdeckschicht wird abgeschält und das Foto-Widerstandsmaterial über die gesamte Tafel gepreßt, wobei die ebene Träger- oder Stützschicht diese Operation erleichtert. Das Foto-Widerstandsmaterial wird unter Druck und unter Erhitzung auf ungefähr 104° C auflaminiert. Eine Fotomaske ,wird verwendet, um das Foto-Widerstandsmaterial nur über den Gebieten der DÜnnschicht-Schaltung zu bestrahlen. Das Foto-Widerstandsmaterial wirkt negativ und polymerisiert somit unter ultravioletter Bestrahlung, wobei die Belichtungszeit mehrere Minuten beträgt. Nach der Bestrahlung wird die schützende Polyester-Trägerschicht entfernt. Das nicht bestrahlte

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-te.

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Gebiet über der Bodenelektrode 34 wird dann entfernt, indem die Tafel in einem Bad aus 1,1,1-Trichloräthan mehrere Minuten lang entwickelt wird. Dadurch wird das polymerisierte Foto-Widerstandsmaterial als eine dicke Isolatorschicht zurückgelassen, die die Dünnschichtschaltung abdeckt und sich an die unebene Oberfläche dieser Schaltung anpaßt.

Nunmehr soll der Betrieb der Darstellungstafel näher erläutert werden. In Fig. 3 ist ein Teil der X-Y-adressierbaren TFT-EL-Matrixschaltung erläutert. Transistor T₁ arbeitet als spannungsgesteuerter "Schalter", wobei die Einschaltimpedanz dieses "Schalters" von dem Potential gesteuert wird, das der Steuerelektroden-Sammelschiene Y. zugeführt wird. Die Senkenelektrode von T₁ ist mit der Sammelschiene X. verbunden. Die Einrichtungen werden so vorgespannt, daß T₁ leitet, wenn der Steuerelektrode ein positives Potential zugeführt wird. An X. erscheinende Video-Information wird dann einem bei (X., Y.)

angeordneten Kondensator C übertragen, wenn T₁ leitet.

Der Transistor T_ arbeitet als ein spannungsgesteuerter "Widerstand", da seine Impedanz von dem im Kondensator C gespeicherten Potential bestimmt wird. Der Wert dieser Impedanz legt die Höhe der Wechselstrom-Erregung fest, die über dem mit C„_T bezeichneten elektrolumineszenten Element erscheint.

In Fig. 4 ist ein Entwurf einer elementaren Matrix-Schaltkreis-Konstruktion erläutert. Die Dünnschicht-Transistoren, die CdSe als Halbleitermaterial verwenden, sind zusammen mit dem Speicherkondensator, den Metallverbindungen und Sammelschienen mittels Vakuumablagerung hergestellt. Die elektrolumineszente Schicht wird aufgebracht, nachdem der TFT-Matrix-Schaltkreis fertig ist. Jedes aktive Bildelement nimmt eine Fläche von ungefähr 1 χ 1 mm ein, lokalisiert in 1,27 mm-Zentren, und die gesamte Platte von 15 χ 15 cm enthält eine Anordnung von etwa 100 χ 100 Elementen oder mehr.

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Das dargestellte Adressiersystem arbeitet in der Weise, daß jeweils zu einer bestimmten Zeit eine Zeile adressiert wird. Im Gegensatz zu der normalen rasterartigen Adressierung, bei der jedes Element innerhalb des Darstellungsfeldes mit MHz-Abtastraten aufeinanderfolgend abgetastet wird, ermöglicht die Adressierung von jeweils einer Zeile zu einer Zeit die Darstellung von Video-Informationen mit herkömmlichen Fernseh-Abtastraten, wobei den TFT-Einrichtungen nur sehr bescheidene Betriebserfordernisse auferlegt werden. Mit diesem Verfahren werden Videosignale (Grauskala) für eine gesamte Zeile von Darstellungselementen zunächst aufeinanderfolgend in einem Analog-Video-Register gespeichert. Die Ausgänge dieses Registers werden der Darstellungstafel auf den vertikalen Informations-Sammelschienen (X.) zugeführt und alle gleichzeitig den entsprechenden Element-Speicherkondensatoren übertragen, wenn ein Schaltimpuls an der ausgewählten horizontalen Sammelschiene (Y.) alle Elementar-Signal-Steuerelektroden dieser Zeile betätigt. Die Verwendung des Registers als Zwischenspeicher ermäßigt die Bandbreiten-Anforderungen an die Darstellungselement-Signal-Verknüpfungseinrichtungen wie auch der Informations-Sammelschienen um einen Faktor, der ungefähr gleich der Anzahl der Elemente in einer Darstellungszeile ist.

Die vertikale Abtastfreguenz kann 60 Hz betragen, so daß jede horizontale Zeile alle 16,7 ms erneuert wird, entsprechend der Feld-Abtastzeit bei normalem Fernseh-Format. Die Analog-Videoregister-Zyklusperiode beträgt 127 us. Die Hälfte dieser Periode ist vorgesehen, um die abgetastete Video-Information in das Register einzugeben, während die andere Hälfte zur Übertragung der Video-Pegel in die Speicherkondensatoren einer gegebenen Zeile der Darstellungsplatte dient. Die nachstehende Aufeinanderfolge von Ereignissen beschreibt einen vollständigen Adressierprozeß von einer Zeile zur Zeit:

(1) Taste die Helligkeits-Information mit einer 2 MHz-Rate 60 Ais lang ab und gebe diese in alle 120 Analog-Video-Registerstufen ein.

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(2) Schalte den Äbtast-Schaltkreis ab und lege einen 60,us Schaltimpuls an die entsprechende horizontale Sammelschiene (Y.). Dies überträgt gespeicherte Potentialpegel von den vertikalen Informations-Sammelschienen (X.'s) zu den Element-Speicherkondensatoren (C .'s).

°j

(3) Taste die Helligkeits-Information für die nächste horizontale Zeile ab und setze diese Aufeinanderfolge fort, bis das gesamte Feld gespeichert ist.

Zurückkehrend auf die mit jedem Elementar-Bildpunkt verbundene Schaltschematik sei auf die Fig. 3 verwiesen, in der ein zwischen der Steuerelektrode und der Quelle von T„ angeschlossener Video-Speicherkondensator C zu erkennen ist,

der eine Kapazität von 20 pF besitzt. Bei einer Anregungsfrequenz von 1O kHz kann das elektrolumineszente Element als eine reine Kapazität (C„_T) mit einem Wert von 8 pF angesehen werden. Die Streukapazität, C , die aufgrund von Steuerelektroden-Überlappung usw. in dem Senken-Schaltkreis erscheint, beträgt ungefähr 0,1 pF. Die Leistungs-Sammelschiene liefert ein Wechselstromsignal an die Tafel, das eine Frequenz von 10 kHz und eine Spannung von Spitze zu Spitze von 150 V aufweist. Der elektrolumineszente Phosphor zeigt erhöhte Helligkeit bei erhöhter angelegter Spannung.

Ganz einfach ausgedrückt, die Funktion von T₁ ist die Übertragung des an seiner Senkenelektrode erscheinenden Potentials V an den Speicherkondensator C , und zwar immer dann,

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wenn das Steuerelektroden-Potential V positiv ist. Das im Kondensator C gespeicherte Potential V steuert dann die Leitfähigkeit von T^r die wiederum das an der elektrolumineszenten Schicht liegende effektive Wechselstrom-Potential moduliert.

Die sich.über der elektrolumineszenten Schicht ergebende resultierende Wechselstromkomponente ist eine komplexe Funktion. Es wurde gefunden, daß die Grauskala im wesentlichen nur eine

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Funktion des Effekts auf den Widerstands von T_ ist, während das Ein-Aus-Kontrastverhältnis sowoh auch vom Abschalt-Leckstrom abhängt.

das Ein-Aus-Kontrastverhältnis sowohl vom !„-Widerstand als

Die Darstellungstafel und ihr Betrieb ist genauer beschrieben in einem Aufsatz mit dem Titel "A 6 χ 6-in 20-lpi Electroluminescent Display Panel" beschrieben, der in den IEEE Transactions on Electron Devices, Band ED-22, Nr. 9, September 1975, veröffentlicht wurde. Der Betrieb der Darstellungsplatte als alphanumerische Darstellungseinrichtung ist dort in Einzelheiten beschrieben.

Patentansprüche;

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Leerseite

Claims

P a t e η' t a η s ρ r ü c h e ;

1. ) Elektrolumineszente Darstellungsplatte, gekennzeichnet

durch eine Anordnung von auf einem ebenen Substrat (12) im Abstand zueinander liegenden Dünnschicht-Transistor-Steuerschaltkreisen (32), eine orthogonale Matrix von Zeilen und Spalten von Schaltsignal- (20), Informationssignal- (16) und Leistungs-Sammelschienen (18), die eine Anordnung von Darstellungs-Einheiten definieren und miteinander verknüpfen, wobei jede Darstellungs-Einheit einen individuellen Dünnschicht-Transistor-Steuerschaltkreis (32) umfaßt; durch eine erste elektrolumineszente Elektrode (34), die als Teil einer jeden Darstellungs-Einheit auf dem Substrat (12) angeordnet und mit dem Transistor-Steuerschaltkreis (32) verknüpft ist; durch eine relativ dicke laminierte polymerisierte Fotowiderstands-Isolatorschicht (36) , die über dem Dünnschicht-Transistor-Steuerschaltkreis (32) und über den verknüpfenden Sammelschienen (16, 18, 20) angeordnet ist; durch eine Schicht aus elektrolumineszentem Material (38), das über der gesamten Fläche der Darstellungsplatte (10) oberhalb der Isolatorschicht (36) und in innigem Kontakt mit den individuellen ersten elektrolumineszenten Elektroden (34) angeordnet ist, wobei die elektrolumineszente Schicht (38) eine ebene, glatte obere Oberfläche besitzt, und durch eine lichtdurchlässige gemeinsame Elektrode (40), die auf der elektrolumineszenten Schicht (38) in innigem Kontakt mit dieser angeordnet ist.

2. Darstellungstafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtdurchlässige Frontplatte (42) über der lichtdurchlässigen Elektrode (40) vorgesehen ist.

3. Darstellungstafel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (42) am Rande hermetisch an das planare Substrat (12) angesiegelt ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Darstellungstafel nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die laminierte Foto-Widerstands-Isolator schicht (36) im wesentlichen aus einem fotopolymerisierten Acrylat mit einer Dicke von 0,013 bis 0,13 mm ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer elektrolumineszenten Darstellungstafel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, die aus einer X-Y-Anordnung von Darstellungselementen besteht, die jeweils integrale Dünnschicht- und Steuer-Schaltkreiselemente umfassen, die auf einem isolierenden Tafelsubstrat angeordnet und durch Schaltsignal-, Informationssignal- und Leistungssignal-Sammelschienen miteinander verknüpft sind, wobei jedes Darstellungselement eine individuelle elektrolumineszente Elektrode umfaßt, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei eine elektrisch isolierende Schicht die Schaltkreiselemente und die Sammelschienen abdeckt und eine elektrolumineszente Phosphorschicht über der gesamten Tafelfläche in elektrischem Kontakt mit den elektrolumineszenten Elektroden uund über der gesamten Isolationsschicht angeordnet ist, und mit einer zweiten gemeinsamen lichtdurchlässigen elektrolumineszenten Elektrode, die die Phosphorschicht abdeckt und berührt, gekennzeichnet durch Ablagern der verknüpfenden Anordnung der Dünnschicht-Schalt- und -Steuerelemente (32) und der Signalschienen (16, 18, 20) und Ablagern der ersten elektrolumineszenten Elektrode (34) auf dem Substrat (12) durch aufeinanderfolgende Vakuum-Ablagerung von ausgewählten Materialien auf ausgewählten Gebieten; Aufbringen einer verhältnismäßig dicken laminierten fotopolymerisierbaren Isolatorschicht (36) auf der gesamten Fläche der Tafel (10) über den abgelagerten Elementen (32); Bestrahlen der fotopolymerisierbaren Isolatorschicht (36), soweit sie über den Dünnschichtelementen (32) und den Signal-Sammelschienen (16,20) liegt, während die über der ersten elektrolumineszenten Elektrode (34) liegende Fläche nicht bestrahlt

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wird, um die bestrahlten Bereiche zu polymerisieren; Entfernen der nicht bestrahlten Bereiche der Isolatorschicht (36) , um die erste elektrolumineszente Elektrode (34) freizulegen; Ablagern einer Schicht, aus elektrolumineszentem Phosphor (38) über der gesamten Tafel (10); und Ablagern einer lichtdurchlässigen leitenden Oberelektrode (40) auf die obere Oberfläche der elektrolumineszenten Phosphorschicht (38).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die laminierte phosphorpolymerisierbare Isolatorschicht

(36) auf die Tafel (10) aufgebracht wird, während sie von einem ebenen Stützglied getragen wird, daß die Isolatorschicht (36) unter Druck und Wärme aufgebracht wird, um die Dünnschichtelemente (32) und die Signal-Sammelschienen (16, 18, 20) abzudecken, und daß das ebene Stützglied nach der Bestrahlung entfernt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht aus Methylmethacrylat über der Phosphorschicht (38) aufgebracht wird, um eine glatte Oberfläche zur Ablagerung der lichtdurchlässigen gemeinsamen Elektrode (40) zu liefern.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtdurchlässige Frontplatte (42) über der lichtdurchlässigen gemeinsamen Elektrode (40) angeordnet und an der isolierenden Substrattafel (12) am Rand hermetisch angesiegelt wird.

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