DE2656140A1

DE2656140A1 - Elektrolumineszentes speicher- und anzeigeelement

Info

Publication number: DE2656140A1
Application number: DE19762656140
Authority: DE
Inventors: Ifay Fay Chang
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1977-06-23
Also published as: GB1552925A; JPS5517385B2; FR2335902A1; FR2335902B1; JPS5277537A; CA1040767A; IT1072617B; US4035774A; DE2656140C2

Description

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Anmelderin: International Business Machines

Corporation,. Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 975 013

Elektrolumineszentes Speicher- und Anzeigeelement

Die Erfindung betrifft ein elektrolumineszentes Speicher- und Anzeigeelement sowie eine Anzeigetafel mit solchen Elementen.

Festkörper- Elektrolumineszenzmaterial ist für Bildschirmgeräte und dgl. hauptsächlich deswegen von Interesse, weil dieses Material einen hohen Wirkungsfaktor hat und relativ leicht herzustellen ist. Ein typischer Elektrolumineszenzphosphor beispielsweise liefert 18 bis 20 Lumen/Watt; elektrolumineszente Dünnfilme liefern auch noch ein Lumen/Watt, neuste Berichte sprechen sogar von 3 Lumen/Watt. Im Gegensatz dazu haben Gastafelbildanzeigen typischerweise eine Ausbeute von nur 0,1 Lumen/Watt.

Herkömmliche Elektrolumineszenzgeräte haben eine relativ kurze Lebensdauer; sie erfordern hohe Schaltspannungen und -ströme. Das ■ Problem der kurzen Lebensdauer wurde in jüngster Zeit im wesentlichen gelöst. Die Forderung nach hohen Schaltspannungen und strömen ist großenteils auf den Betrieb mit einer wiederkehrend adressierten Matrix zurückzuführen. Die Verwendung von Elektrolumineszenzfilmen oder -schichten für eine matrixadressierte Bildanzeige erfordert auch Treiber hoher Spitzenleistung. Solche Treiber sind im allgemeinen sehr kostspielig, sofern sie überhaupt im Handel verfügbar sind.

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Obwohl bisher einige Anstrengungen unternommen wurden, um matrix-adressierte elektrolumineszente Speiehergeräte zu schaffen,

führten diese Bemühungen in der Hauptsache zu Geräten, die im allgemeinen wegen ihrer Komplexität, ihrer Schwerfälligkeit und ihres niedrigen Wirkungsgrades unbefriedigend sind. In der US Patentschrift 3 487 378 wird eine matrixadressierte Anordnung beschrieben, die mit Elektrolumineszenzmaterial und mit lichtemittierendem Material arbeitet. Die Speicherfunktion dieses Gerätes basiert jedoch auf der Ladungsspeicherung. Funktion und Arbeitsweise hängen von einer relativ komplexen Struktur ab, die feinere Ergebnisse liefert, als man sie für eine einfache matrixadressierte Elektrolumineszenz- Bildanzeige braucht.

In ähnlicherweise werden in den US Patenschriften 3 358 185 und 3 848 247 Elektrolumineszenz- Bildanzeigegeräte beschrieben, in denen Elektrolumineszenzmaterial und photoleitendes Material sowie iPunktadressierung kombiniert werden. Die gezeigten Geräte weisen jedoch dieselben Nachteile auf, wie zuvor erwähnt und außerdem haben sie keinen Hauptspeicher.

Außer den oben erwähnten Elektrolumineszenz-bildanzeigegeräten wurden bisher auch elektrolumineszente-photoleitende Kombinationen in lichtverstärkerartigen Geräten verwendet. Ein solches Gerät wurde in dem Artikel " Solid State Ligth Amplifiers" von JKazan und Nicoll, erschienen in J. Opt. Soc. am 47, S. 887-894, 1957 beschrieben. In dieser Lichtverstärkeranordnung schaltet ein auf das photoleitende Material projiziertes Lichtbild die Kombination aus photoleitendem und Elektrolumineszenzmaterial ein, das £ild wird durch Elektrolumineszenz gehalten. In derartigen Geiräten ist jedoch die Stabiliät unzureichend, weil die elektroluflnineszente Emission, das Umgebungslicht und das photoleitende prregerband alle im sichtbaren Bereich liegen und sich überlappen.

JEn einer später von Kazan vorgeschlagenen verbesserten Ausführung

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des Elektrolumineszenz-Lichtverstärkers wurden zur Lichtverstärkung zwei Schichten aus Elektrolumineszenzmaterial verwendet. Diese Anordnung hatte jedoch genauso wie die oben erwähnten Elektrolumineszenzspeicher den Nachteil, daß eine komplizierte optische und elektrische Isolation erforderlich war, um eine BiStabilität zu erreichen.

In der in der US Patentschrift 3 492 549 gezeigten bistabilen Elektrolumineszenzanordnung wird ein Feldeffekt-Halbleiter dazu verwendet, ein elektrisches Feld über einer elektrolumineszenten Phosphorschicht anzulegen, wodurch diese polarisiert wird. Der polarisierte Zustand der elektrolumineszenten Phosphorschicht entspricht einem stabilen Zustand und der nicht polarisierte Zustand dem anderen. Um dieses Gerät in den polarisierten Zustand umzuschalten, muß nicht nur ein elektrisches Feld über der elektrolumineszenten Phosphorschicht angelegt werden, sondern außerdem ist auch noch eine Lichtquelle erforderlich, um die Phosphorschicht gleichzeitig zu belichten. Betriebsart und Aufbau dieser elektrolumineszenten Speicheranordnung sind sowohl optisch als auch elektrisch komplex.

|In der US Patenschrift 3 432 724 ist matrixadressiertes Elektro- ] lumineszenz-bildanzeigegerät herkömmlicher Art gezeigt, das keine ; eigentliche Speichercharakteristik aufweist, d.h. keine Bista- ι bilität. Derartige elektrolumineszente Bildanzeigegeräte verlangen ! nicht nur hohe Schaltspannungen und Spitzenströme, sondern sind | außerdem in der Abtastung und Größe begrenzt. Durch die Abtast- !förderung, die durch das Fehlen einer Speichercharakteristik ent- , steht, wird eine relativ komplexe Umschaltung erforderlich. Ty- !pisch für derartige elektrolumineszente Bildanzeigegeräte ist das Problem der unkontrollierten Lumineszenzeffekte oder Kreuz- |

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effekte aufgrund der kapazitiven Kopplung innerhalb der Elek- ! troden, die Emissionen in der Zeile und Spalte auftreten läßt, ' welche zur Erzeugung einer relativ hellen Lumineszenz gewählt wurden.

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ein relativ einfaches eaektrolu-

Es ist Aufgabe der Erfindung ein relativ einfaches ej mineszentes Speicher- und Anzeigeelement vorzusehen, welches durch relativ niedrige und einfache Schaltströme eingeschaltet werden kann und welches danach die Information durch ein Haltesignal relativ niedriger Spannung hält. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine elektrolumineszente Anzeige- und Speicheranordnung mit diesbezüglichen Speicher- und Anzeigeelementen vorzusehen. Diese Aufgaben werden in vorteilhafter Weise durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1, 4 und 5 genannten Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nach der Erfindung sind somit Spitzenströme und hohe Umschaltspannungen nicht erforderlich, wie sie bisher zur Erzielung von vernünftigen Helligkeitswerten in matrixadressierten Elektrolumineszenz-Bildanzeigegeräten erforderlich waren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anschließend näher beschrieben.

Es zeigen;

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer elektrolumineszen-

ten Speicher- und Anzeigequelle mit Steuerspannung ;

Fig. 2A die Umschaltkurve I-f (U) der Elektrolumineszenz -

Speicherzelle mit zwei bistabilen Zuständen;

Fig. 2B die Funktion und Lage der ersten und zweiten

Elektrolumineszenzschicht und der photoleitenden Schicht;

Fig. 2C ■ die Erregungs- und Emissionsbeziehungen zwischen

den drei in Fig. 2B gezeigten Schichten;

Fig. 3A bis 3E eine Ausführungsform einer Elektrolumineszenz-

speicher- und -anzeigeanordnung für eine matrixadressierte Bildanzeigetafel;

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Fig. 4A bis 4E eine andere Ausführungsmöglichkeit eines Elektro

lumineszenzspeicher- und -anzeigeanordnung für eine matrixadressierte Bildanzeigetafel; und

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung zur wahlweisen Adressierung der matrixadressierten Bildanzeigetafel.

Die elektrolumineszente Speicher- und Anzeigezelle ist in Fig. 1 dargestellt. Die drei wesentlichen Bestandteile dieser Zelle sind die erste Elektrolumineszenzschicht EL₁ und die zweite Elektrolumineszentschicht EL₃/ die durch eine photoleitende Schicht PC voneinander getrennt sind. Die Außenschichten der beiden Elektrolumineszenzschichten EL₁ und EL_ sind mit dielektrischen Schichten 3 bzw. 5 überzogen; diese wiederum mit den Leitern 7 und 9. Die j Zellenschichten können rechteckig oder kreisförmig in der Fläche i ausgebildet sein. Eine Schaltspannung kann über der Zelle angelegt j werden, indem man den Schalter 13 in seine obere Stellung bringt. Wenn der Schalter 13 in der oberen Stellung ist, wird eine Wechselt Haltespannung 15 mit der Schaltspannung in Reihe geschaltet. j

I Die in Fig. 1 gezeigte Konfiguration dient der Darstellung des | Zusammenwirkens zwischen den Elektrolumineszenzschichten EL₁ und EL₂ einerseits und der photoleitenden Schicht andererseits zur Bildung eines bistabilen Speichers- und Bildanzeigeelementes. j !in der in Fig. 1 dargestellten einfachen Zelle wird die Elektrolu- ■ mineszenzschicht EL- so gewählt, daß sie die photoleitende Schicht] iPC stimuliert, während die Elektrolumxneszenzschicht EL₂ so ge- ! wählt wird, daß sie die typischerweise im sichtbaren Bereich lie-^]gende Ausgangslumineszenz liefert. Um eine optische Ausgabe von der Schicht EL₃ zu erhalten, werden die dielektrische Schicht 5 und die Leiterschicht 9 für diese Ausgabe transparent gewählt. Die dielektrische Schicht 5 kann aus einer dielektrischen Glaschicht bestehen und die Leiterschicht 9 beispielsweise aus einem Zinnoxid. In diesem Zusammenhang kann es erwünscht sein, die dielektrische Schicht 3 und die Leiterschicht 7 genauso herzustellen

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wie die Schicht 5 und 9.

Das Elektrolumineszenzmaterial der Schicht EL₁ wird so gewählt, \ daß es ein Emissionsband hat, das im Erregungsband der photolei- : tenden Schicht PC liegt oder dieses überlappt, typischerweise jedoch außerhalb des Bereiches des Emissionsbandes der Elektrolumineszenzschicht EL» liegt. Das Elektrolumineszenzmaterial EL„ andererseits wird so gewählt, daß es ein Emissionsband hat, das außerhalb des Erregungsbandes der photoleitenden Schicht PC liegt. Das Emissionsband der Schicht EL„ kann sich somit in gewissem Ausmaß mit dem Emissionsband der Schicht EL₁ solange überlappen, wie es außerhalb des Erregungsbandes der photoleitenden Schicht ; PC liegt. ;

Photoleitendes Material für die photoleitende Schicht PC mit einem Erregungsband im UV- bis Blaubereich oder im Infrarotbereich \ würde ausreichen. Es kann jedoch jedes beliebige photoleitende Material verwendet werden, solange es ein Lumineszenzmaterial gibt, dessen Ausgangsemissionsband dieses photoleitende Material erregt und für das es ein Ausgabe- Elektrolumineszenzmaterial EL₂ gibt, dessen Emissionsband außerhalb des Erregungsbandes dieses photoleitenden Materiales liegt. Im bevorzugten Ausführungsf beispiel besteht die Schicht EL₂ aus einem Elektrolumineszenzmaterial, dessen Emissionsband im sichtbaren Bereich liegt, es kann jedoch genausogut ein Elektrolumineszenzmaterial in der Schicht EL₂ verwendet werden, dessen Emissionsband außerhalb des sichtbaren Bereiches liegt. In diesem Fall sollten verschiedene Abfühlschemata zum Abfühlen dieser Emission verwendet werden. In einer solchen Anordnung gemäß Fig. 1 wäre die optische Ausgabe in eine elektrische umzuwandeln oder die optische | Ausgabe in eine erkennbare Anzeige mit Hilfe von photographischen.··! Instrumenten, elektrischen Schreibern, Anzeigegeräten oder Bildverjstärkergeräten.

Die Bedeutung der Forderung, daß das Emissionsband der Schicht

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außerhalb des Erregungsbandes der Photoleiterschicht PC liegen muß, liegt darin, daß der regenerative Rückkopplungsmechanismus zwischen EL. und PC, der für die Bistabilität erforderlich ist, optisch und elektrisch von EL₂ isoliert sein muß, um einen stabilen Betrieb sicherzustellen. Die Funktion von EL₁ besteht in der Erregung von PC mit einer relativ schrittweisen Emission, die solange nicht stark zu sein braucht wie sie dem Erregungsband von PC effektiv angepaßt ist. Die Funktion von EL_? besteht also mit anderen Worten in der Lieferung einer starken Emission, die einen minimalen Einfluß auf PC hat und typischerweise im sichtbaren Emissiosbereich liegt.

Nimmt man an, daß die in Fig. 1 gezeigte Zelle in ihrem ausgeschalteten Zustand unter niedrigem Strom steht, dann hält die Wechsel-Haltespannung 15 die Zelle im Haltezustand 17, wie es in Fig. 2A gezeigt ist. Unter diesen Umständen befindet sich der Schalter 13 in seiner unteren Stellung, so daß die Umschaltspannung 11 nicht anliegt. Die Wechselhaltespannung 15 kann aus einer beliebigen Anzahl wechselnder Signale bestehen, beispielsweise aus einer beliebigen Zahl von Impulswellenzügen oder einer zeitlich veränderten Gleichspannung sowie aus Sinuswellen und dgl. Die Spannung 15 muß lediglich ein Signal liefern, daß die Richtung umkehrt.

Wenn über der Zelle 1 nur die Haltespannung angelegt ist, ist die Elektrolumineszenz der Schichten EL₁ und EL sehr schwach, weil der größte Teil der Haltespannungserregung über der Photoleiterschicht PC abfällt, die eine hohe Impedanz darstellt. Die schwache Elektrolumineszenz von EL₁ reicht nicht aus, um die Photoleiterschicht PC zu erregen. Um in den zweiten stabilen !Zustand umzuschalten, wird der Schalter 13 in Fig. 1 in die obere Stellung gebracht. Dadurch wird die Umsehaltspannung 11 in Reihe mit der Haltespannung 15 geschaltet. Die Umschaltspannung 11 wurde als veränderliche Gleichspannung dargestellt; es kann jedoch jede beliebige Anzahl von Signalen als Umsehaltspannung verwendet wer-

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den, solange sie die Schicht EL₁ zur Emission veranlassen. Die Umschaltspannung 11 kann also zwischen einem Gleichspannungssignal und einem Signal liegen, daß eine andere Frequenz hat als das Haltesignal 15.

Wenn die Umschaltspannung an der Zelle 1 angelegt wird, wird die Elektrolumineszenz von der Schicht EL₁ verstärkt und dadurch wieder die photoleitende Schicht PC zu weiterer Leitung erregt. Wenn die photoleitende Schicht PC leitend wird, fällt über den Elektrolumineszenzschichten EL₁ und EL_ eine größere Spannungserregung ab und dadurch nimmt die Emission dieser Schichten stark zu. Wenn die Emission der Schicht EL₁ zunimmt, wird die photoleitende Schicht PC auch stärker leitend usw. Der während dieses regenerativen Prozesses durchlaufene Strom-Spannungsweg ist in Fig. 2A gezeigt, wo die Zelle vom Punkt 17 zum Punkt 19 über den durch die Pfeile gekennzeichneten Weg umgeschaltet wird. Am Punkt 19 hat die photoleitende Schicht PC ihren voll leitenden Zustand erreicht und ist im Gleichgewicht stabilisiert durch die Emission von EL₁, wodurch der zweite stabile Zustand der Zelle erreicht ist. Die Zelle hält sich selbst in dem zweiten stabilen Zustand, auch wenn die umschaltspannung entfällt (durch Rückstellen des Schalters 13 in die untere Stellung), weil die erhöhte Erregung der Schicht EL₁ eine ausreichende Emission erzeugt, um die photoleitende Schicht PC im voll leitenden Zustand zu ' halten.

Wie aus Fig. 2A zu entnehmen ist, braucht man dieselbe Spannung, um die Zelle auf dem stabilen Einschaltpunkt 19 zu halten, wie für die Haltung der Zelle auf dem stabilen Ausschaltpunkt 17. Diese Spannung ist jedoch kleiner, als zum Umschalten der Zelle auf den Punkt 19 benötigt wird. Das Haltesignal 15 ist durch die ·' Linie 21 dargestellt. Im zweiten stabilen Zustand reicht der ; Erregungsgrad der Elektrolumineszenzschicht EL₁ aus, um die photo- J leitende Schicht im leitenden Zustand zu halten, so daß die Halte-

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spannung 15 diese Erregungsstufe aufrechterhalten kann. Wenn die Elektrolumineszenzschicht EL₂ im sichtbaren Bereich gewählt wird, ist der in diesem Zustand auftretende hohe Emissionsgrad leicht direkt durch die dielektrische Schicht 5 und die Leiterschicht 9 erkennbar.

Abbildung 2B zeigt die Beziehung zwischen Erregung und Emission der drei aktiven Schichten der Zelle 1. Wie durch die Pfeile in Fig. 2B dargestellt ist, erregt die Elektrolumineszenz von der Schicht EL₁ die Photoleiterschicht PC, deren Erregungsbereich innerhalb des Emissionsbandes von EL₁ gewählt wurde. Die Elektrolumineszenzschicht EL hat andererseits ein Emissionsband, das außerhalb des Emissionsbandes von EL₁ und des Erregungsbandes von PC und typischerweise im sichtbaren Bereich liegt.

Bei der Definition der Beziehung der Emissionbänder von EL₁ und EL₂ zueinander und zur Photoleiterschicht PC hat hier der Begriff " innerhalb" die Bedeutung, daß die Bänder teilweise darin enthalten sind, oder ein gewisses Ausmaß optischer Überlappung aufweisen, wie es in Fig. 2C gezeigt ist. Im Gegensatz dazu bedeutet " außerhalb" hier, daß keine Überlappung vorliegt oder die Bänder vollständig außerhalb liegen, d.h. daß nach Darstellung in Fig. 2C keine optische Überlappung oder Kopplung miteinander besteht.

In Fig. 2C sind die verschiedenen Kombinationen von Erregungsund Emissionsbeziehungen gezeigt, die in Fig. 2B erwähnt wurden. In der ersten auf der Kurve 1 dargestellten Kombination liegt das Erregungsband von PC etwas unter dem Emissionsband von EL₁ in der Wellenlängenskala zwischen beiden besteht jedoch eine beträchtliche Überlappung. Das Emissionsband von EL₂ liegt wie dargestellt beträchtlich höher als die beiden anderen Bänder. In der Kurve 2 der Fig. 2C ist das Emissionsband von EL₁ etwas kleiner als das Erregungsband von PC; es liegt jedoch wieder die erforderliche Überlappung vor. Das Emissionsband von EL₂ ist wie dargestellt beträchtlich höher als jedes andere Band. In der

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Kurve 3 liegt das Emissionsband von EL₀ unter dem Emissionsband von EL₁ oder dem Erregungsband von PC, wobei das Erregungsband von PC etwas über (oder nicht dargestellt unter ) demjenigen von EL₁ liegt; die notwendige Überlappung ist jedoch auch hier gegeben. In der Kurve 4 wiederum liegt das Emissionsband von EL₂ unter dem Emissionsband von EL₁ oder dem Erregungsband von PC, welches das Emissionsband von EL₁ vollständig überlappt, jedoch noch außerhalb des Emmissionsband von EL₂ liegt.

In den Fign. 3A bis 3E sind einzelne Schritte für eine Ausführungs*- möglichkeit der Zelle 1 in einer matrixadressierten Anordnung gezeigt, wie sie zur Speicherung und Anzeige verwendet wird. Nach Darstellung in der Seitenansicht der Fig. 3A, werden die Leiter 23A bis 23C auf einem isolierenden Substrat 25 niedergeschlagen, das aus vielen Materialen, typischerweise aus Glas bestehen kann. Die Leiter 23A bis 23C verlaufen senkrecht zur Ebene des Papierblattes; über ihnen wird eine dielektrische Schicht 27 niedergeschlagen. In Fig. 3B ist eine zusammenhängende Elektrolumineszenzschicht 29 gezeigt, die orthogonal zu den Leitern 23A bis 23C über der dielektrischen Schicht 27 niedergeschlagen ist. Es können auch mehrere parallele Streifen oder Inseln aus Elektrolumineszenzmaterial vorgesehen werden, die auf ^ie Leiter 23a bis 23b ausgerichtet. Solche Inseln können recht-.eckig oder kreisförmig ausgebildet sein. Elektrolumineszenzstreifen 29 können der Schicht EL₁ in Fig. 1 entsprechen.

In Fig. 3C ist dargestellt, wie die Leitungsstreifen aus photoleitendem Material 31a bis 31c über den Elektrolumineszenzstreifen niedergeschlagen sind. Die photoleitenden Streifen können jedoch jauch orthogonal zu den Leiterlinien 23a bis 23c verlaufen bzw. !können auch Inseln aus photoleitendem Material auf die Leiter 23a bis 23c ausgerichtet sein. Ebensogut kann die photoleitende Schicht auch durchgehend sein. In Fig. 3D ist gezeigt, daß die

Elektrolumineszenz-Leiterstreifen 33a bis 33c auf den Photoleiter-| streifen 31a bis 31c parallel zu den Leitern 23a bis 23c liegen. ·

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Die Elektrolumineszenzschicht kann aber auch in Form orthogonaler Streifen zu den PC Streifen oder in Form von auf die Leiter 23a bis 23c ausgerichteten Inseln oder durchgehend niedergeschlagen werden. Die Elektrolumineszenzstreifen 33a bis 33c entsprechen der Elektrolumineszenzschicht EL in Fig. 1. Die verschiedenen Schichtkonfigurationen geben die Möglichkeit, die Erregungskopplung zwischen EL₁ und PC und die Emissiondefinition von EL„ zu optimieren.

Danach wird eine Schicht dielektrischen Materials 35 über dem ganzen Bereich der matrixadressierten Speicher- und Anzeigeranordnung durchgehend niedergeschlagen. Wo das Elektrolumineszenzmaterial der Leitungsstreifen 33a bis 33c der Schicht EL_ in Fig. 1 entspricht, kann das dielektrische Material 25 natürlich für das sichtbare Licht transparent sein, damit die adressierten Punkte betrachtet werden können, wenn die Emission der EL„-Schicht im sichtbaren Bereich liegt. Als letzter Schritt werden Leiter , von denen einer bei 37 in Fig. 3A gezeigt ist, auf der dielektrischen Schicht 35 parallel zueinander und orthogonal zu den Leiterlinien 23a bis 23c niedergeschlagen. Wieder wird das Elektrolumineszenzmaterial 33a bis 33c für den sichtbaren Bereich gewählt und die Leiter 37 aus transparentem Material hergestellt.

Die Fign. 4A bis 4E zeigen in einzelnen Schritten eine weitere Ausführungsform einer zweidimensionalen matrixadressierten Anordnung. Das in den Fign. 4£ bis 4E gezeigte Schema ist eine Variation des in den Fign. 3A bis 3E gezeigten Schemas. Der Hauptunterschied besteht darin, daß das Material der verschiedenen Leiter, Streifen und Schichten nicht planar niedergeschlagen wird, sondern in Rillen oder Kanälen im Substrat 40, wie es beispielsweise in* Fig. 4A gezeigt ist. Ein Hauptvorteil dieses Verfahrens liegt in der guten Isolation zwischen den verschiedenen Leitern, so daß Störeffekte wie die kapazitive Kopplung zwischen den Elektroden und das übersprechen sehr klein gehalten werden können. Das Substrat 40 kann diesbezüglich aus zahlreichen Isoliermaterialen her-

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gestellt werden wie beispielsweise aus Glas.

Analog zu dem in Zusammenhang mit Fig. 3A beschriebenen ersten Schritt verlangt der erste Schritt in Fig. 4A den Niederschlag der Leiter 39a bis 39c. Die Anordnungen in den Fign. 3A bis 3E und 4A bis 4E stellen natürlich nur vereinfachte Ansichten dar.

Nachdem die Leiter 39a bis 39c in den Rillen oder Kanälen des Substrates 40 niedergeschlagen sind, wird das die dielektrischen Streifen 41a bis 41c bildende dielektrische Material auf den Leitern niedergeschlagen; anschließend werden Streifen oder rechteckige Inseln aus Elektrolumineszenzmaterial auf den dielektrischen Streifen niedergeschlagen. Die rechteckigen Inseln aus Elektrolumineszenzmaterial sind in Fig. 4B mit 43a bis 43c bezeichnet; sie sind annähernd genauso lang, wie die Kanäle breit sind. Das verwendete Elektrolumineszenzmaterial kann demjenigen der Schicht EL₁ der Fig. 1 entsprechen. Nach dem Niederschlag der Elektrolumineszenzstreifen 43a bis 43c werden entweder die Photoleiterstreifen oder -inseln 45a bis 45c in den Rillen auf dem Elektrolumineszenzmaterial nach Darstellung in Fig. 4C niedergeschlagen. Wo das darunterliegende Elektrolumineszenzmaterial in Form von Inseln niedergeschlagen wurde, empfiehlt es sich, das j Photoleitermaterial ebenfalls als entsprechende Insel niederzuschlagen . '

Nach dem Niederschlag der Photoleiterstreifen oder Inseln 45a bis 45c werden Elektrolumineszenzstreifen oder Inseln 49a bis 49c in \ den Rillen niedergeschlagen. Wo das darunterliegende Elektrolumineszenzmaterial und das Photoleitermaterial als rechteckige Inseln niedergeschlagen wurden empfiehlt es sich wieder, das < Elektrolumineszenzmaterial hier ebenfalls als darauf ausgerichtete' Insel niederzuschlagen. Elektrolumineszente Leiterstreifen oder Inseln 49a bis 49c können dem Elektrolumineszenzmaterial der Elektrolumineszenzschicht EL_ in Fig. 1 entsprechen. Nach dem Niederschlag der zweiten Elektrolumineszenzschicht wird darüber i eine Schicht aus dielektrischem Material 51 niedergeschlagen, um

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das ganze Substrat einschließlich der gefüllten Rillen abzudecken. Danach werden die Leiter auf dem dielektrischen Material parallel zueinander und rechtwinklig zu den Leitern 39a bis 39c niedergeschlagen. Der am weitesten am Rand liegende Leiter ist als Leiter 53 in Fig. 4E gezeigt. Wenn die elektrolumineszenten Leiterstreifen oder Inseln 49a bis 49c so gewählt werden, daß ihre Emission im sichtbaren Bereich liegt, werden das dielektrische Material 51 und die durch 53 dargestellten Leiter aus transparentem Material hergestellt.

Die in den Fign. 4Λ bis 4E gezeigte Struktur stellt eine Möglich- ; keit dar, eine gute Kopplung zwischen den Schichten EL. und PC '<

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und eine gute Definition der Emission der Schicht EL₂ zu er- : reichen. Die Rillenstruktur kann natürlich auch so angelegt werden,, daß sie nur die Schicht EL₁ (so daß PC und EL_ als durchgehende Schicht niedergeschlagen werden können) oder die Schicht EL₁ und j PC enthält (so daß EL„ als durchgehende Schicht niedergeschlagen ι werden kann). Die Entscheidung richtet sich nach dem erforderliche}! Grad der Isolation in der Struktur und danach, ob EL„ oder PC ein dicker Film ist oder aus gebundenem Pulver besteht.

Obwohl im Zusammenhang mit den Fign. 3A bis 3E und 4A bis 4E zuerst der Niederschlag der Schicht EL₁ auf dem Substrat und dann der Aufbau bis El₂ beschrieben wurde, kann dieses Verfahren ■natürlich auch umgekehrt werden. Dann würde der Prozess mit einem j transparenten Substrat mit tragenden transparenten Leitern be-Iginnen und EL₂ würde dann niedergeschlagen und dann PC, EL₁ usw.

Ein erfindungsgemäß gebautes matrixadressiertes Elektrolumineszenzspeicher- und -anzeigegerät kann einen optischen Schreibbetrieb beispielsweise mit einem Lichtgriffel unterstützen, indem ^;man beispielsweise die Elektrolumineszenzschicht EL₁ photolumineszent macht. Dann muß EL₁ natürlich so gewählt werden, daß das Material sowohl Photolumineszenz als auch Elektrolumineszenz aufweist. Hierfür geeignete Materialen sind Si, SiC, ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, GaN, GaAs-, GaP, AlN, InP, und InAs, als typische

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Beispiele für geeignete photoleitende Materialien seien genannt PbS, PbSe, Si, Ge, Se, Te (und Mischung) PbO, GdS, ZnS, ZnSe, CdS, und CdSe. Mischungen oder Legierungen der obigen Materialien ; können zur Erzielurig^fewünschten Erregungs-- oder Emissionsbandcharakteristik natürlich ebenso gewählt werden.

Die oben aufgeführten elektrolumineszenten und photoleitenden Materialien weisen Emissionsbänder bzw. Erregungsbänder zwischen dem UV Bereich und dem Infrarotbereich auf. Außerdem können natürlich auch bestimmte bekannte organische photoleitende Materialien verwendet werden, die eine hohe Verstärkung aufweisen. Wo die Spektraltrennung des Emissionsbandes des für die Schicht EL„ gewählten Materiales nicht weit genug vom Erregungsband des für die Schicht PC gewählten Materiales entfernt ist, kann zwischen die Schichten EL» und PC eine Reflektions- ^! schicht eingefügt werden.

In Fig. 5 ist eine beispielhafte matrixadressierte Anordnung gezeigt, wie sie mit den beschriebenen Elektroluminszenzspeicherzellen ausgeführt werden kann. Die hier beschriebene Speichercharakteristik läßt sich in vielerlei Hinsicht nicht mit der Speichercharakteristik von Gastafelentladungsanzeigen vergleichen.; Ein wichtiger Gesichtspunkt dieser Speichercharakteristik ist j die Tatsache, daß jede Zelle in einer Anordnung mit einem Schreib-' impuls angesteuert oder beschrieben und danach durch ein gemein- '■ sames Haltesignal gehalten werden kann. Die in Fig. 5 gezeigte elektrolumineszente Speicher- und Bildanzeigetafel 55 wird genauso adressiert wie eine Gastafelentladungsanzeige. Insofern spielt ihre spezielle Struktur keine Rolle, da die Schnittpunkte der i verschiedenen horizontalen und vertikalen Linien einer bistabilen \ Zellenstruktur entsprechen, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Im Betrieb, wo beispielsweise die Zelle 57 zu adressieren ist, wird . ein Steuerimpuls 59 von der Adressierschaltung 77 an die Umschaltung 61a geleitet, wodurch eine Halbwahl- Umschaltspannung oder ein Schreibimpuls 71 in Reihe mit dem Haltesignal geschaltet

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wird,- das an die Umschaltung 61a über das wechselnde Haltesignal 63 angelegt wird. In ähnlicher Weise wird gleichzeitig mit dem Steuerimpuls 59 ein Steuerimpuls 65 von der Adressierschaltung 77 an den Umschaltkreis 69a angelegt, wodurch die andere Hälfte des Halbwahl- Schreibsignales zur Haltespannung in Reihe geschaltet wird, die an den Uraschaltkreis 69a über die Haltequelle angelegt wird. Durch das gleichzeitige Anlegen der Halbwahl-Schreibimpulse 71 und 73 an die Zelle 57 wird diese zum Umschalten aus dem stabilen Ausschaltzustand in den stabilen Einschaltzustand angeregt. Wenn die Zelle 57 einmal in den Einschaltzustand geschaltet ist, reicht das von der Haltesignalquelle gemeinsam an alle Leitungen über die Umschaltkreise 61 und 69 angelegte Haltesignal aus, um die Zelle 57 im Einschaltzustand zu halten. Um den Effekt der veränderlichen kapazitiven Belastung der Haltesignalquelle 63 herunterzusetzen kann eine Kapazitanz 75 in Nebenschluß mit der Tafel 55 gelegt werden.

Mit der nach dem Erfxndungsgedanken gelieferten Elektrolumineszenzspeichercharakteristik kann eine diesbezügliche Anzeigetafel wahlweise durch ein Umschaltsignal mit relativ niedriger Spannung in den Einschaltzustand gebracht und danach durch ein Haltesignal mit ebenfalls relativ niedriger Spannung in diesem Einschaltzustand gehalten werden. Die Zeile kann auf jede beliebige Art gelöscht werden, beispielsweise, in dem man an die Zelle zum Löschen Halbwahlimpulse anlegt, die eine den Schreibimpulsen entgegengesetzte Polarität haben.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektrolumineszentes Speicher- und Anzeigeelement, dadurch
gekennzeichnet, daß

zwei Schichten El₁ und EL₂ elektrolumineszierenden Materials vorgesehen sind, zwischen denen eine Schicht PC
photoleitenden Materials angeordnet ist,

daß sich das Emissionsband der Schicht EL₁ mit dem
Erregungsband der Schicht PC zu deren Erregung überdeckt
oder ganz oder teilweise überlappt, :

daß das Emissionsband der der optischen Anzeige dienenden
Schicht EL₂ außerhalb des Erregungsbandes der Schicht PC
liegt,

daß die Schichten EL₁ und EL₀ über an diese angrenzenden ' dielektrischen Schichten 3 und 5 mit einer die Polarität j wechselnden Haltespannung beaufschlagbar sind, welcher einej

Schaltspannung zuschaltbar ist, j

wobei beim Anlegen der Haltespannung die elektrolumineszenz!

\ in der Schicht EL₁ nicht zur Erregung der Schicht PC aus- j ' reicht und das Speicher- und Anzeigeelement einen von j zwei möglichen stabilen Zuständen einnimmt,

^! daß beim Zuschalten der Schaltspannung die Schicht EL₁ zu

' ι ^; einer solchen Emission veranlasst wird, die ausreicht, um

die Schicht PC zu erregen und die Schicht EL₂ über die j ι Schicht PC zur verstärkten Emission zu einer optischen ;

ι !

■ Anzeige anzuregen und daß das Speicher- und Anzeigeelement ·

hierbei den anderen der zwei möglichen stabilen Zustände ! '. einnimmt und auch bei Fortfall der Schaltspannung beibehält!.

j j

ι 2. Anordnung nach Anspruch 1, !

dadurch gekennzeichnet,

ι daß das Emissionsband der Schicht EL₂ im sichtbaren Bereich liegt und die dieser Schicht zugeordnete dielektrische
Schicht mit den darauf verlaufenden Leitern transparent isti.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Scha3ispannung als Gleichspannung oder Wechselspannung mit einer anderen Frequenz als die Haltespannung wählbar ist.

4. Elektrolumineszente Anzeigetafel mit matrixartig angeordneten durch X- und Y-Leiter ansteuerbaren Speicher- und Anzeigezellen nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Leiter 23a, 23b, 23c einer Koordinatenrichtung auf einem ebenen isolierenden Substrat 25 niedergeschlagen sind, daß diese Leiter von einer dielektrischen Schicht 27 überdeckt sind,

auf welcher drei aufeinanderfolgende zusammenhängende oder nichtzusammenhängende Schichten aufgebracht sind: eine erste Schicht 29 elektrolumineszenten, eine Schicht 31 photoleitenden und eine zweite Schicht 33 elektrolumineszenten Materials, welche von einer dielektrischen Schicht 35 abgedeckt ist, auf der die Leiter 37 der zweiten Koordinatenrichtung aufgebracht sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß im Falle nicht durchgehender Schichten streifen- oder inseiförmigen Schichtteile auf die Leiter ausgerichtet sind.

6. Elektrolumineszente Anzeigetafel mit matrixartig ange- , ordneten durch X- und Y-Leiter ansteuerbaren Speicher- und ! Anzeigezellen nach Anspruch 1, ^! gekennzeichnet durch

eine RiIlenstruktur in einem isolierenden Grundmaterial, wobei die Schichtfolge: Leiterfeld/ Dielektrikum/ Elektrolumineszentes Material/ photoleitendes Material/ Dielektri- ! kum/ Leiterfeld ganz oder teilweise in den Rillen verläuft, j

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7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolumineszente und photoleitende Material inselförmig ausgebildet und aufeinander ausgerichtet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 4 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolumineszente, der Anzeige dienende Material photolumineszent ist.

013 709825/07B4