DE3438437A1

DE3438437A1 - Transparenter, elektrisch leitender film

Info

Publication number: DE3438437A1
Application number: DE19843438437
Authority: DE
Inventors: Yukio Mishima Shizuoka Ide; Shoji Gifu Nitta
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1985-05-02
Also published as: JPS6089573A; US5057244A

Description

BERG · STAPF · SCHWABE · SANDMAIR

PATENTANiVALTP "' ] "

STUNTZSTRASSE 16 · SPC-O Mf¹NCHEN-EC - O 4 O U 4 3 7

-9-

Anwaltsakte 33 788

Ricoh Company, Ltd. Tokyo, Japan

Transparenter, elektrisch leitender Film

• (089J 98 82 72 - 74 Telex: 5 24 560 BERG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 700 202 70)

Telegramme (cable) Telekopierer: (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code HYPO DF M>.<

BERGSTAPFPATENT München KaIIe Intotec 6350 Gr Il+ 111 Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen transparenten, elektrisch leitenden Film, sie betrifft insbesondere einen transparenten, elektrisch leitenden Film, der als transparente Elektrode in verschiedenen optischen Einrichtungen, beispielsweise in Solarzellen, optischen Bildsensoren und Flüssigkristallanzeigetafeln, verwendet werden kann.

Bei den bekannten optischen Einrichtungen, wie z.B. Solarzellen, optischen Bildsensoren und Flüssigkristall-Anzeigetafeln_iist ein transparenter, elektrisch leitender Film aus der Familie der Oxide, beispielsweise aus In~O- und SnO,, ,auf ein transparentes Substrat aus Glas oder einem Polymeren als transparente Elektrode aufgebracht. Andererseits wurde die Erforschung und Entwicklung von optischen Einrichtungen, in denen amorphes Silicium (nachstehend als a-Silicium bezeichnet) verwendet wird, in den letzten Jahren sehr aktiv betrieben und optische a-Silicium-Einrichtungen, wie z.B. a-Silicium-Solarzellen, optische a-Silicium-Bildsensoren und Anzeigeeinheiten, in denen a-Silicium als Licht emittierendes Material verwendet wird, sind mindestens zum Teil im Handel erhältlich.

Bei Verwendung eines Materials der a-Silicium-Familie trat jedoch bei den bekannten transparenten Elektroden in der Regel ein Problem in bezug auf die Beeinträchtigung (Verschlechterung) des Grenzflächen- bzw. tibergangsflächenzustandes auf. Das heißt, bei der Herstellung eines Films aus a-Silicium ist es übliche Praxis, auf das Glimmentladungszersetzungsverfahren unter Ver-Wendung von Monosilan (SiH₄) als Ausgangsmaterial zurückzugreifen. In diesem Falle reagieren jedoch die in dem obengenannten transparenten, elektrisch leitenden Film aus der Oxidfamilie, der als transparente Elektrode auf

das Substrat aufgebracht ist, enthaltenen Sauerstoffatome mit den im Plasma erzeugten Wasserstoffradikalen unter Bildung von H₃O. Die Bildung von H₂O wirkt sich aus auf das Adhäsionsvermögen und/oder den Oberflächenzustand eines a-Silicium-Materials und dadurch besteht die Möglichkeit, daß der Grenz- bzw. übergangsflächenzustand der resultierenden transparenten Elektrode in signifikanter Weise beeinträchtigt (verschlechtert) wird. Selbst wenn eine transparente Elektrode hergestellt wird, diffundieren an der Grenzfläche zwischen In₂O₃ und a-Si:H beispielsweise In, 0 und Si voneinander weg unter Bildung von neuen Verbindungen, wie z.B. SiO₂* wodurch die Erzielung einer ausgezeichneten Grenzfläche (Übergangsfläche) verhindert wird, was signifikante nachteilige Effekte auf die Eigenschaften der Einrichtung haben könnte.

Wie vorstehend angegeben, bestanden die bekannten transparenten Elektroden in der Regel aus einem Oxid eines Halbleitermaterials, wie z.B. ITO (Indiumzinnoxid), SnO₂, SnO^rSb und TiO₂/Ag/TiO„. Die Verwendung eines solchen Oxidmaterials zur Herstellung einer transparenten Elektrode bringt jedoch im allgemeinen mehrere Nachteile mit sich. So wird beispielsweise Glas in der Regel als Trägerplatte oder Substrat verwendet, auf das die gewünschte transparente Elektrode aufgebracht wird, wobei Alkaliionen, wie z.B. Na und K , leicht in die auf das Glassubstrat aufgebrachte transparente Elektrode diffundieren unter Erzeugung von Akzeptorniveaus darin. Die Folge davon ist, daß durch diese Akzeptorniveaus Donoren eingefangen werden, wodurch die elektrische Leitfähigkeit der transparenten Elektrode verringert wird, so daß die Eigenschaften der Einrichtung beeinträchtigt (verschlechtert) werden. Außerdem tritt eine solche Abnahme der elektrische Leitfähigkeit lokal auf, so daß in bezug auf die elektrische Leitfähigkeit der transparenten Elektrode Unregelmäßigkeiten entstehen, wodurch eine ungleichförmige Charakteristik erzeugt wird. Dieses Problem wird besonders gravierend, wenn eine transparente Elektro-

de mit einer größeren Fläche hergestellt werden soll, und die daraus resultierenden Einrichtungen weisen dann eine geringe Zuverlässigkeit und Haltbarkeit auf.

Insbesondere ist im Falle einer transparenten Elektrode der Oxid-Familie diese eher chemisch instabil und sie wird allmählich zersetzt, beispielsweise aufgrund des Wassergehalts in der Atmosphäre, so daß ihre elektrische Leitfähigkeit geringer wird, wodurch die für eine beabsichtigte optische Einrichtung erforderlichen Eigenschaften beeinträchtigt (verschlechtert) werden. Wie weiter oben angegeben, wird im Falle einer a-Si:H-Solarzelle, z.B. dann, wenn ein transparenter und elektrisch leitender Film in der Plasmazersetzungsatmosphäre von SiH₄ erzeugt wird, eine transparente Elektrode der Oxid-Familie, wie z.B. aus ITO, da sie in einer reduzierenden Atmosphäre vorliegt, unvermeidlich reduziert. Als Folge davon diffundiert das reduzierte Metall Indium in den Film aus a-Si:H, wodurch die Eigenschaften als Solarzelle beeinträchtigt (verschlechtert) werden. Dies gilt allgemein auch für andere transparente Elektroden der Oxid-Familie.

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen verbesserten Film aus einem transparenten und elektrisch leitenden Material zu schaffen. Ziel der Erfindung ist es ferner, einen neuen transparenten, elektrisch leitenden Film zu schaffen, der sich besonders gut eignet für die Verwendung als transparente Elektrode in verschiedenen Einrichtungen. Ziel der Erfindung ist es außerdem, eine verbesserte, zuverlässige und im Betrieb stabile Einrichtung zu schaffen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen transparenten, elektrisch leitenden Film zu schaffen, der einen ausgezeichneten Grenz- bzw. übergangsflächen-Zustand aufweist und bei dem auch dann keine Beeinträchtigung (Verschlechterung) der Eigenschaften auftritt, wenn er

/13

in optischen Einrichtungen, wie z.B. Solarzellen, optischen Bildsensoren und Anzeigeeinheiten eingesetzt wird, in denen a-Si-Material verwendet wird.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bildsensors vom photoelektrischen Typ gemäß einer Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Bildsensors vom Sandwich-Typ gemäß einer Ausführungsform

der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Plasma-

CVD-Systems;
20

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Struktur eines elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements gemäß einer Ausführungsform der Erf indung;
25

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer gegenüber derjenigen der Fig. 4 modifizierten Struktur;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Solarzelle oder Batterie gemäß einer Ausführungsform der

Erfindung;

Fig. 7 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht der Struktur einer Gleichstrom-Plasma-Anzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform

der Erfindung;

Fig. 8 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht der Struktur einer Wechselstrom-Plasma-Anzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Informationsauf Zeichnungsmediums gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11a bis 11d schematische Darstellungen der verschiedenen Stufen der Aufzeichnung von Informationen

auf dem Aufzeichnungsmedium gemäß Fig. 10;

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines optischen Modulators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Dünnfilm-Transistoreinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 eine ebene Draufsicht auf die Struktur der in Fig. 13 dargestellten Einrichtung, von oben betrachtet;

Fig. 15 eine schematische Darstellung eines thermoelektrischen Umwandlungselements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 16 eine schematische Darstellung, die im Prinzip die elektrische Struktur einer Informationsein

gabeeinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 17 eine schematische Darstellung der Hardware-Struktur der in Fig. 16 gezeigten Einrichtung;

Fig. 18 eine schematische Darstellung einer photoelektrisehen Umwandlungseinrichtung gemäß einer Aus

führungsform der Erfindung;

Fig. 19 eine schematische Darstellung einer Kameraröhre

gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 10

Fig. 20 eine schematische Darstellung eines Schaltelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vom Lichttransmissionstyp;

Fig. 21 eine schematische Darstellung einer Einheit, in der das optische Schaltelement gemäß Fig.

mit einem Elektrolumineszenzelement kombiniert ist;

Fig. 22 eine schematische Darstellung einer optischen Flüssigkristall-Einrichtung vom Licht reflektie

renden Typ gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 23 eine schematische Darstellung eines Licht emittierenden Dünnschicht-Elements gemäß einer Aus

führungsform der Erfindung; und

Fig. 24 eine schematische Darstellung eines selektiven Lichttransmissions-Elements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Gegenstand der Erfindung ist ein transparenter, elektrisch leitender Film, der insbesondere verwendet werden kann als transparente Elektrode in verschiedenen Typen von optischen Einrichtungen. Gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung werden Elemente, wie z.B. In, Sn, Cl und Pb,ausgewählt aus den Gruppen III und IV des Periodischen Systems der Elemente, um die gewünschte elektrische

Leitfähigkeit zu erzielen. Andererseits wird zur Erzielung der gewünschten Transparenz oder Lichttransmissionseigenschaften, da es erforderlich ist, die optische Bandlücke zu verbreitern (zu erweitern), irgendeines der Elemente N, C und S aus dem Periodischen System ausgewählt. Vorzugsweise ist in dem Film Wasserstoff enthalten, weil er eine reduzierende Atmosphäre schaffen kann. Auf diese Weise wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein transparenter, elektrisch leitender Film hergestellt aus einem Element, das ausgewählt wird aus der Gruppe III oder aus der Gruppe IV des Periodischen Systems der Elemente, einem Element, das ausgewählt wird aus der Gruppe N, C und S, und H unter Anwendung einer geeigneten Filmbildungstechnik.

Wenn man beispielsweise Sn als ausgewähltes Element aus der Gruppe IV des Periodischen Systems der Elemente, N als ausgewähltes Element aus der Gruppe N, S und C und H verwendet, kann man einen Film aus Sn N_1- :H erhalten, der transparent und elektrisch leitend ist. Zur Herstellung eines solchen Films können Stannan (SnH.) und N2 oder NH.~ als Ausgangsgase verwendet werden und es können Filmbildungsverfahren, wie z.B. Plasma-CVD—(Glimmentladungszersetzungs-Verfahren), HOMOCVD- und Licht-CVD-Verfahren, angewendet werden. Bei einem anderen Verfahren kann ein organisches Metallgas, wie z.B. Tetramethylζinn (Sn(CH-J₄), verwendet werden und ein Film kann hergestellt werden unter Anwendung eines solchen Verfahrens, wie MOCVD, Plasma-CVD, HOMOCVD und Licht-CVD. Gemäß einem weiteren Verfahren kann der erfindungsgemäße Film hergestellt werden unter Anwendung eines Reaktionszerstäubungsverfahrens unter Verwendung von Sn als Target in einer Ar-N₃- oder NH--H₂-Atmosphäre. Ein weiteres Filmbildungsverfahren ist eine Kombination aus der Vakuumabscheidung von Sn und der elektrischen Entladung von N₂, H₂. Diese Filmbildungsverfahren sind alle dem Fachmann bekannt.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein Substrat oder eine Trägerplatte, auf das (die) ein transparenter, elektrisch leitender Film gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, aus irgendeinem gewünschten Material bestehen kann und daß es (sie) in der Regel besteht aus Glas oder einem Polymeren. Darüber hinaus kann zur Kontrolle bzw. Regelung der elektrischen Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen transparenten, elektrisch leitenden Films ein Zusatz, wie z.B. B und P, gewünschtenfalls in einer geeigneten Menge zugegeben werden.

Es ist klar, daß der erfindungsgemäße transparente und elektrisch leitende Film stark reduzierend ist im Vergleich zu den bekannten Filmen und daß somit selbst dann, wenn er in einem Plasma (insbesondere in dem Glimmentladungszersetzungsverfahren, in dem SiH, und H_? verwendet werden, oder in dem Reaktionszerstäubungsverfahren in H₂) verwendet wird, an der Grenzfläche (Übergangsfläche) kein H₂O gebildet wird, wodurch sichergestellt wird, daß eine ausgezeichnete Haftfestigkeit erhalten wird. Noch wichtiger ist, daß der resultierende Film keinen Sauerstoff enthält, so daß an der Grenzfläche (Übergangsfläche) keine unerwünschte chemische Bindung und keine Diffusion auftreten, wodurch eine Beeinträchtigung (Verschlechterung) der Eigenschaften verhindert werden kann. Bei der Verwendung als transparente Elektrode in einer optischen Einrichtung, in der a-Si-Material verwendet wird, kann er zur Verbesserung der Qualität der Einrichtung und der Ausbeute bei der Herstellung beitragen.

Wie vorstehend angegeben, handelt es sich bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung im Prinzip um einen transparenten, elektrisch leitenden Film, der ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S, enthält.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand verschiedener spezifischer optischer Einrichtungen, auf die das Prinzip der vorliegenden Erfindung angewendet wird, näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt einen optischen Bildsensor vom photoelektrischen Typ, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Wie dargestellt, umfaßt der Sensor ein Glassubstrat 1, einen transparenten und elektrisch leitenden Film 2, der auf die obere Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht ist, und eine auf den Film 2 in dem gewünschten Muster aufgebrachte photoleitfähige Schicht 3. Eine Rückseitenelektrode 4 ist auf den Film 2 aufgebracht und eine weitere Rückseitenelektrode 4 ist auch auf den photoleitfähigen Film 3 aufgebracht. Die gesamte Struktur wird von einem Bleirahmen 5 getragen. Bei der dargestellten Ausführungsform muß der Elektrodenfilm 2 transparent sein, da Licht vom Boden her auftrifft, wie durch den Pfeil dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls einen optischen Bildsensor vom photochemischen Typ mit einer umgekehrten Struktur, verglichen mit der Struktur gemäß Fig. 1, und demzufolge fällt bei dieser Ausführungsform Licht von oben her ein, wie dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß zur Herstellung der photoleitfähigen Schicht 3 a-Si:H, CdS, CdSe oder dgl. verwendet werden kann.

Bei einem bekannten optischen Bildsensor mit einem solchen Aufbau wird in der Regel ein transparenter Elektrodenfilm aus einem Metalloxid, wie z.B. ITO, verwendet. Wenn jedoch die photoleitfähige Schicht 3 aus a-Si:H hergestellt werden soll, wird die Schicht 3 erzeugt durch Zersetzung von SiH.-Gas unter Anwendung des Plasma-CVD-Verfahrens. In diesem Falle wird der auf der Glasplatte 1 erzeugte transparente Elektrodenfilm 2 der Plasmaatmosphäre ausgesetzt. Unter diesen Umständen entstehen dann, wenn der

Elektrodenfilm 2 aus einem Metalloxid besteht, in dem Plasma zahlreiche Wasserstoffradikale und sie reagieren mit dem in dem Elektrodenfilm vorhandenen Sauerstoff, wodurch eine Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit bewirkt wird.

Selbst wenn die photoleitfähige Schicht 3 aus CdS, CdSe oder dgl. hergestellt werden soll, diffundieren Alkaliionen, wie z.B. Na und K , aus dem Glassubstrat 1 in den Metalloxid-Elektrodenfilm, wodurch die elektrische Leitfähigkeit des Metalloxid-Elektrodenfilms herabgesetzt wird.

Andererseits besteht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der transparente Elektrodenfilm 2 aus einem reduzierenden Material, das Licht hindurchläßt und keinen Sauerstoff enthält. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der transparente Elektrodenfilm 2 ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S. Daher kann der erfindungsgemäße transparente Elektrodenfilm 2 die folgenden Zusammensetzungen bzw. Verbindungen als Grundmaterial enthalten:

^Snx^Cl-x' ^Snx^Nl-x' ^Snx^Sl-x' ^Pbx^Cl-x' ^Pbx^Nl-x' ^Pbx^Sl-x' ^Inx^Cl-x' ^Inx^Nl-x' ^Inx^Sl-x

Es sei darauf hingewiesen, daß in jeder der obengenannten Verbindungen der Wert χ größer als 0, jedoch kleiner als 1 ist. Den obigen Verbindungen wird vorzugsweise Wasserstoff zugesetzt, wodurch Hydride entstehen, wie z.B.:

^Snx^Cl-x^:H' ^Snx^Nl-x^:H' ^Sn _x ^sl-x^:H' ^PVW^H<

^Pbx^Nl-x^:H' ^PVW^H' ^Pbx^Sl-x^!H'.^Inx<W^H' Ιη_Λ__χ:Η, und Ιη_χ5;ι__χ:Η.

Zur Kontrolle bzw. Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit kann ein Element, ausgewählt aus der Gruppe IHa des Periodischen Systems der Elemente, die umfaßt B, Al, Ga, In und Tl, oder ein Element aus der Gruppe Va

3Λ38437 des Periodischen Systems der Elemente, die umfaßt N, P, As, Sb und Bi, gewünschtenfalls als Verunreinigung in einer Menge innerhalb des Bereiches zwischen 1 ppm und 2 0 Atom-% zugegeben werden.
5

Bei einem solchen transparenten Elektrodenfilm 2 kann selbst dann, wenn der photoleitfähige Film 3 als ein a-Si:H-Film unter Anwendung des Plasma-CVD-Verfahrens unter Verwendung von Silangas hergestellt wird, da eine reduzierende Atmosphäre entsteht, die mit den Wasserstoffradikalen nicht reagiert, eine Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit in dem transparenten Elektrodenfilm minimal gehalten werden. Wichtig ist, daß die aus dem Glassubstrat 1 herauswandernden Alkaliionen ebenfalls daran gehindert werden, leicht in den Elektrodenfilm 2 zu diffundieren, so daß der Elektrodenfilm 2 eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Haltbarkeit behalten kann. In entsprechender Weise besteht dann, selbst wenn die photoleitfähige Schicht aus a-Si:H mit dem in der Fig.

gezeigten Aufbau besteht, da der transparente Elektrodenfilm 2 kein Sauerstoff enthält, für den Sauerstoff keine Möglichkeit, in den photoleitfähigen Film 3 zu diffundieren unter Beeinträchtigung (Verschlechterung) seiner Eigenschaften.

Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung verhindert, daß die elektrische Leitfähigkeit des transparenten Elektrodenfilms 2 abnimmt, beispielsweise durch Einführen von Alkaliionen aus der benachbarten Schicht, so daß der resultierende transparente Elektrodenfilm 2 eine hohe Haltbarkeit und Stabilität aufweist. Die Folge davon ist, daß selbst dann, wenn die Einrichtung so gestaltet ist, daß sie eine größere spezifische Oberfläche aufweist, kleine ünregelmäßigkeiten in bezug auf den Wert der elektrischen Leitfähigkeit auftreten, so daß über die gesamte Oberfläche einheitliche Eigenschaften erhalten werden können. Daneben

werden die elektrische Leitfähigkeit und die Lichtdurchlässigkeit des transparenten Elektrodenfilms 2 verbessert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung als optischer Bildsensor zunehmen kann.

Wie weiter oben angegeben, kann der transparente Elektrodenfilm 2 nach irgendeinem bekannten Filmherstellungsverfahren hergestellt werden und die bevorzugten Verfahren umfassen das CVD-, Plasma-CVD-, Licht-CVD- und reaktive Zerstäubungs-Verfahren. Am meisten bevorzugt ist insbesondere das Plasma-CVD-Verfahren. Wenn der transparente Elektrodenfilm 2 nach dem Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wird, wird eine organische Metallverbindung, wie

^Ζ·^Β· Sn(CH₃J₄, Sn(C₂H₅J₄, Sn(C₃H₇J₄,

^Sn<C₄H₉)_4/ Pb(C₂H₅J₄, PbC₄H₉J₄, In(CH₃J₃, In(C₃H₅J₃, ^In(C3^H7⁾3 ^and In(C₄H_g)₃

eingeführt, verdünnt durch ein geeignetes Trägergas, wie z.B. He, Ar, H₃ und N₃, und gleichzeitig wird ein weiteres Gas eingeleitet, ausgewählt mindestens aus einem Kohlenstoff enthaltenden Gas, wie z.B. einem Gas der Kohlenwasserstoff amilie, beispielsweise CH₄, ^C ₂ ^H6' ^C3^H8' ^C2^H4 ^und C₃H₃, einem Stickstoff enthaltenden Gas, wie z.B. N₃ und NH₃, und einem Schwefel enthaltenden Gas, wie z.B.

^H2^S* ^{Es sei} darauf hingewiesen, daß ein Hydrid in der

Form Sn C :H hier angenommen wird. Der transparente χ ι —χ

Elektrodenfilm 2 wird vorzugsweise in einer Dicke von 50 bis 10 000 S hergestellt.

Die Fig. 3 erläutert ein Plasma-CVD-System zur Durchführung des Plasma-CVD-Verfahrens zur Herstellung des transparenten Elektrodenfilms 2. Wie dargestellt, umfaßt das System eine Reaktionskammer 6 und ein Paar einander gegenüberliegende Elektroden 7, 8, die im Innern der Reaktionskammer 6 angeordnet sind, wobei das Glassubstrat 1 auf der Elektrode 8 aufliegt. Eine in einem Verdampfer enthaltene organische Metallverbindung wird in die Reaktionskammer 6 zusammen mit einem Trägergas aus einem

Gasreservoir 10 und einem Kohlenstoff enthaltenden Gas aus einem anderen Gasreservoir 11 eingeführt. Das System umfaßt auch Strömungsmesser 12 und einen Druckmesser (Manometer) 13. Zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden 7 und 8 wird eine RF-Spannung von einer RF-Spannungsquelle 14 so angelegt, daß zwischen den Elektroden 7 und 8 eine Glimmentladung auftritt unter Erzeugung eines Plasmas dazwischen, in dem das aus dem Verdampfer 9 eingeführte Ausgangsmaterialgas zersetzt wird, wodurch sich auf dem Glassubstrat 1 ein transparenter Elektrodenfilm 2 bildet. Während dieses Verfahrens wird die Reaktionskammer 6 durch eine Vakuumpumpe evakuiert und bei einem vorgegebenen negativen Druck gehalten.

Der auf diese Weise erzeugte optische Bildsensor kann in verschiedenen Einrichtungen verwendet werden, beispielsweise in Faksimile-Vorrichtungen, OCR, Kameras, Fernsehempfängern, Rotationskodierern und Robotern.

in der Fig. 4 ist ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element mit einem Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das dargestellte lichtempfindliche Element umfaßt einen transparenten Träger 16 aus einem Polyesterfilm, einen transparenten, elektrisch leitenden Film 17 auf dem Träger 16 und eine photoleitfähige Schicht (PVK/TNF) 18 auf dem Film 17. Auch bei dieser Ausführungsform ist der transparente, elektrisch leitende Film 17 als reduktiver Film ausgebildet, der keinen Sauerstoff enthält, ähnlich wie der transparente_; elektrisch leitende Film 2 der oben beschriebenen Ausführungsform.

Dieser Typ eines lichtempfindlichen Elements hat, da das Licht für die Bildbelichtung und die Entfernung der restliehen Ladung von der Seite her einfällt, wo der transparente Träger 16 vorgesehen ist, gute Reinigungseigenschaften und eine gute Haltbarkeit. Ein lichtempfindliches

Element für die Verwendung in einem elektrophotographisehen Verfahren muß eine signifikant große spezifische Oberfläche und einheitliche Eigenschaften über die gesamte Oberfläche haben. Bei Verwendung eines bekannten transparenten, elektrisch leitenden Films aus Metalloxid ist es, da er
chemisch instabil ist und dazu neigt, daß seine elektrische Leitfähigkeit abnimmt (beeinträchtigt wird), wodurch die elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften über die gesamte Oberfläche ungleichmäßig werden, schwierig, ein

lichtempfindliches Element mit einer größeren Oberfläche herzustellen, das über die gesamte Oberfläche einheitliche Eigenschaften aufweist. Andererseits besteht bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform mit dem transparenten, elektrisch leitenden Film 17, der beispielsweise aus

Sn N_1- :H besteht, nicht die Möglichkeit, daß eine Beeinträchtigung (Verschlechterung) der elektrischen Leitfähigkeit auftritt, und daher können einheitliche Eigenschaften über die gesamte Oberfläche erzielt werden.

Wenn das photoleitfähige Element in Form eines Bandes

(Streifens) hergestellt wird, wirkt während der Herstellung eine signifikante mechanische Spannung darauf ein.
Da jedoch das erfindungsgemäße lichtempfindliche Element eine weit höhere Beständigkeit gegen Spannungen als ein

bekannter transparenter elektrisch leitender Film aus

Metalloxid besitzt, weist diese erfindungsgemäße Ausführungsform eine erhöhte Haltbarkeit auf.

Die photoleitfähige Schicht 18 kann aus Kupferphthalocyanin, Pyrylium oder amorphem Si hergestellt werden. Wenn a-Si zur Herstellung der Schicht 18 verwendet wird,
diffundiert dann, wenn ein transparenter, elektrisch
leitender Film auf die Schicht 18 aus einem Metalloxid
aufgebracht wird, der in dem elektrisch leitenden Film
enthaltene Sauerstoff in die photoleitfähige Schicht 18, wodurch die Photoleitfähigkeitseigenschaften beeinträchtigt (verschlechtert) werden. Andererseits tritt bei der Ausführungsform der Erfindung, da der transparente,

elektrisch leitende Film 17 keinen Sauerstoff enthält, keine Diffusion des Sauerstoffs in die photoleitfähige Schicht 18 auf, so daß keine Verschlechterung (Beeinträchtigung) der Photoleitfähigkeitseigenschaften als Folge der ° Diffusion des Sauerstoffs auftritt.

Die Fig. 5 zeigt eine modifizierte Struktur, bei der eine Schutzschicht 19 auf die photoleitfähige Schicht 18 aufgebracht ist.
10

Das dargestellte lichtempfindliche Element kann mit Vorteil in Kopierern, Laserprintern, LED-Printern, Flüssigkristall-Printern und elektrophotographischen Anzeigeeinrichtungen verwendet werden.
15

In der Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung auf eine Solarzelle dargestellt. Die in Fig. 6 dargestellte spezifische Struktur ist eine a-Si-Solarzelle und sie umfaßt ein Glassubstrat 20, eine auf das Substrat 20 aufgebrachte transparente Elektrode 21, eine auf die Elektrode 21 aufgebrachte a-Si:H-Schicht 22 vom P-Typ, eine auf die Schicht 22 aufgebrachte a-Si:H-Schicht 2 3 vom i-Typ, eine auf die Schicht 23 aufgebrachte a-Si:H-Schicht 24 vom N-Typ und eine auf die Schicht 24 aufge-

²^ brachte Al-Elektrode 25. Diese Struktur ist dadurch charakterisiert, daß sie die transparente, elektrisch leitende Elektrodenschicht 21 aufweist, die in bezug auf ihre Zusammensetzung und ihr Herstellungsverfahren dem transparenten, elektrisch leitenden Film 2 der weiter oben be-

^O schriebenen Ausführungsform ähnelt. Der Elektrodenfilm 21 ist somit ausgebildet als reduktiver, transparenter und elektrisch leitender Film.

Infolgedessen ist die Ausführungsform der Erfindung mit der transparenten Elektrode 21 einem typischen bekannten transparenten, elektrisch leitenden Film aus Metalloxid, in dem ITO zur Herstellung eines transparenten Elektrodenfilms verwendet wird, überlegen nicht nur in bezug auf

den Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung, sondern auch in bezug auf die Haltbarkeit. Nach der Herstellung einer Solarzelle mit dem in der Fig. 6 dargestellten Aufbau wurde die Grenzfläche zwischen der transparenten Elektrode 21 und der a-Si-Schicht 22 unter Anwendung des Auger-Elektronenspektroskopie-Verfahrens untersucht und es wurde ein Anzeichen einer sehr geringen Diffusion der Grundelemente, wie z.B. Sn, Pb und In, welche die transparente Elektrode 21 bilden, in die a-Si-Schicht 22-24 gefunden. Darüber hinaus wurde gefunden, daß die Spur einer Diffusion von Alkaliionen, wie z.B. Na , aus dem Glassubstrat 20 in die transparente Elektrode 21 sehr gering ist, so daß praktisch keine Beeinträchtigung (Verschlechterung) der elektrischen Leitfähigkeit in der Elektrode 21 auftritt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung zwar vorstehend unter Bezugnahme auf eine a-Si-Solarzelle beschrieben worden ist, daß sie jedoch keineswegs darauf beschränkt ist, sondern auch auf andere Typen von Solarzellen anwendbar ist. Die Solarzelle mit dem erfindungsgemäßen Aufbau kann mit Vorteil in photoelektrischen Umwandlungseinrichtungen sowie in optischen Kommunikationseinrichtungen verwendet werden.

In den Fig. 7 und 8 sind Plasmaanzeigeeinrichtungen mit einem Aufbau gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Die Fig. 7 erläutert eine Plasmaanzeigeeinrichtung vom Gleichstrom-Typ und die Fig. 8 erläutert eine Plasmaanzeigeeinrichtung vom Wechselstrom-Typ.

Wie in der Fig. 7 dargestellt, umfaßt die Plasmaanzeigeeinrichtung vom Gleichstrom-Typ eine Rückseiten-Glasplatte 26, die mit Abtastrillen 27 auf einer Oberfläche ausgestattet ist, die einen Abstand voneinander haben und sich in einer vorgegebenen Richtung erstrecken, und längliche Abtastanoden 28, die so angeordnet sind, daß sie auf dem

Boden der jeweiligen Abtastrillen 27 ruhen. Die Anzeigeeinrichtung umfaßt auch ein Frontglas 29, das seinerseits einen transparenten, elektrisch leitenden Film 30 als Anzeigeanode umfaßt, der eine einzelne Anzeigezelle 31 definiert.Die Einrichtung umfaßt auch eine Zellplatte 33 aus einer lichtempfindlichen Glasplatte einer Dicke von etwa 1 mm, die durch Ätzen mit einer Vielzahl von elektrischen Entladungslöchern 32 versehen worden ist, und Kathoden 34, die sich senkrecht zu den Anoden 28 erstrecken, sandwichartig eingeschlossen zwischen den Platten 26 und 33. Um den Umfang herum ist ein Versiegelungsmaterial 35 aus beispielsweise einem Material mit niedrigem Schmelzpunkt, wie Pyroceram, vorgesehen zur Versiegelung bzw. Abdichtung der gesamten Struktur.

Die Fig. 8 erläutert eine Plasmaanzeigeeinheit vom Wechselstromtyp mit einem Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die umfaßt eine Frontglasplatte 36, einen transparenten, elektrisch leitenden Film 37, ausgebildet als eine Elektrode auf der Platte 36, und eine dielektrische Schicht 38 auf dem Elektrodenfilm 37. Die Einheit umfaßt auch eine hintere Glasplatte 39, Elektroden 40 auf der Platte 39 und eine dielektrische Deckschicht 41 auf den Elektroden 40 und der Platte 39. Die Platten 36 und 39 sind einander gegenüberliegend angeordnet mit einem Abstandhalter 42, der sandwichartig zwischen den dielektrischen Schichten 38 und 41 angeordnet ist, und unter diesen Bedingungen wird ein Versiegelungs- bzw. Abdichtungsmaterial 43, wie z.B. Glaspulver, aufgebracht, um den definierten Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegend angeordneten Plattenverbindstrukturen abzudichten bzw. zu versiegeln. Danach wird das gewünschte Gas 44 in den so definierten Zwischenraum eingeblasen. Gewünschtenfalls kann eine Schutzschicht auf eine oder beide dielektrischen Schichten 38 und 41 aufgebracht werden. Bei der erläuterten Ausführungsform beträgt der Zwischenraum zwischen den Glasplatten 36 und 39 etwa 100 μΐη und das Gas, beispielsweise Ne oder Ne +

Xe, wird unter einem Druck von etwa 300 Torr eingeblasen.

Bei dieser Struktur ist dann, wenn von außen eine Spannung angelegt wird, die angelegte Spannung gleichmäßig über die dielektrischen Schichten 38, 41 und den Zwischenraum für die elektrische Entladung verteilt. Da an diese Struktur eine Wechselspannung angelegt wird, tritt in dem Zwischenraum intermittierend eine elektrische Entladung auf, so daß entsprechend damit intermittierend Licht emittiert wird.

Erfindungsgemäß bestehen der transparente Elektrodenfilm 30 im Falle der in Fig. 7 dargestellten Einheit vom Gleichstrom-Typ und der transparente Elektrodenfilm 3 7 im Falle der in Fig. 8 dargestellten Einheit vom Wechselstrom-Typ aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film, der keinen Sauerstoff enthält, ähnlich wie der transparente Elektrodenfilm 2 der weiter oben beschriebenen Ausführungsform.

Dementsprechend werden bei der in Fig. 7 dargestellten Einheit vom Gleichstrom-Typ, da der transparente Elektrodenfilm 30 den elektrischen Entladungslöchern 32 ausgesetzt wird, wenn er aus einem bekannten transparenten Elektrodenfilm, beispielsweise SnO₂,besteht, seine Eigenschaften beeinträchtigt (verschlechtert) als Folge der von einem Plasma ausgeübten Effekte. Eine solche Beeinträchtigung (Verschlechterung) kann jedoch dadurch verhindert werden, daß man den Film 30 entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung aufbaut. Bei einem Aufbau gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung tritt außerdem keine Diffusion von Alkaliionen aus dem Glassubstrat in den Elektrodenfilm auf, der Elektrodenfilm kann seine hohe elektrische Leitfähigkeit behalten. Da die elektrisehe Leitfähigkeit und die Lichtdurchlässigkeit des Elektrodenfilms 30 erhöht werden kann, kann auch der Lichtemissionswirkungsgrad als Anzeigeeinheit verbessert werden. Diese Argumente gelten auch für die in Fig. 8 darge-

stellte Anzeigeeinheit vom Wechselstrom-Typ.

Die dargestellten Plasma-AnZeigeeinheiten können auf Fernsehempfänger, Meßeinrichtungen, Anzeigetafeln, POS-Terminals, Fahrzeugträgeranzeigeeinrichtungen, Luftraumkontrolleinrichtungen, Radars und Werkzeugmaschinen angewendet werden.

In der Fig. 9 ist eine elektrophoretische Anzeigeeinheit dargestellt, die gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Die in Fig. 9 dargestellte Struktur bezieht sich auf eine elektrophoretische Anzeigeeinheit, in der einzelne Teilchen verwendet werden. Die dargestellte Anzeigeeinheit umfaßt eine Glasplatte 45, auf der sich ein transparenter Elektrodenfilm 46 befindet, und ein Substrat 47, auf dem sich eine Vielzahl von Elektroden 48a und 48b, beispielsweise aus Al, befinden, die einander gegenüberliegend angeordnet sind mit einem Abstandhalter 4 9 dazwischen, der sandwichartig dazwischen eingesiegelt ist. Der so definierte versiegelte Zwischenraum ist beispielsweise mit einem schwarzen organischen dielektrischen Medium 50 zusammen mit weißen elektrophoretischen Teilchen 51, beispielsweise TiO„- und ZnO-Teilchen, gefüllt. Bei diesem Aufbau wird eine Spannung zwischen dem transparenten Elektrodenfilm 4 6 und den Elektroden 48a oder 48b so angelegt, daß die elektrophoretischen Teilchen 51 entweder von dem transparenten Elektrodenfilm 46 oder von den Elektroden 48a und/oder 48b, je nach Richtung des dazwischen erzeugten elektrischen Feldes, angezogen werden. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die weiß gefärbten elektrophoretischen Teilchen 51 teilweise von den Elektroden 48a und teilweise von dem transparenten Elektrodenfilm 46 angezogen, so daß bei der Betrachtung von oben her die linke Hälfte eine schwarze Farbe anzeigt und die rechte Hälfte eine weiße Farbe anzeigt.

Außerdem besteht bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform

2?

der transparente Elektrodenfilm 46 aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film ohne Sauerstoffgehalt, der in bezug auf die Zusammensetzung sowie in bezug auf die Herstellung dem transparenten Elektrodenfilm 2 der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ähnelt. Es sei darauf hingewiesen, daß, obgleich die in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendeten Teilchen der gleichen Art sind, sie zwei oder mehr verschiedene Arten von Teilchen umfassen können. Die dargestellte elektrophoretische Anzeigeeinheit kann in photoelektrischen Umwandlungseinrichtungen und optischen Kommunikationseinrichtungen verwendet werden.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 ein InformationsaufZeichnungselement beschrieben, das einen Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat.

Wie in der Fig. 10 dargestellt, umfaßt das erfindungsgemäße Aufzeichnungselement ein Glassubstrat 52, einen transparenten Elektrodenfilm 53, eine photoleitfähige Schicht 54 und eine thermoplastische Harzschicht 55, die in der genannten Reihenfolge aufeinander aufgebracht sind. Die photoleitfähige Schicht 54 besteht vorzugsweise aus einem Material, wie z.B. einem Polyvinylcarbazol/-Trinitrofluorenon-Komplex, Kupferphthalocyanin, amorphem Siliciumhydrid, Selen/Tellur und Arsen/Selen. Andererseits besteht die thermoplastische Harzschicht 55 vorzugsweise aus einem Material, wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und Polyvinylchlorid.

Die Fig. 11a bis 11d erläutern eine Folge von Stufen zur Durchführung der Aufzeichnung unter Verwendung eines solchen InformationsaufZeichnungselements. Zuerst wird, wie in Fig. 11a dargestellt, unter Verwendung einer Coronaaufladungseinheit 56 die Oberfläche der thermoplastischen Harzschicht 55 in einer vorgegebenen Polarität gleichmäßig aufgeladen. Dann läßt man Licht mit der

3A38A37 gewünschten Bildinformation von einer Seite auf das Aufzeichnungselement auftreffen. In der in Fig. 11b dargestellten Stufe erfolgt die Bildbelichtung von der Seite her, auf der die thermoplastische Harzschicht 55 vorgesehen ist. Dann wird die Oberfläche der thermoplastischen Harzschicht 55, wie in Fig. 11c dargestellt, erneut aufgeladen. Schließlich wird, wie in Fig. 11d dargestellt, ein Strom durch den transparenten Elektrodenfilm 53 geschickt, um das Aufzeichnungselement zu erhitzen, so daß diejenigen Teile der thermoplastischen Harzschicht 55, die eine höhere Ladungsdichte aufweisen, als Folge der stärkeren Coulomb-Kräfte dünner werden, wodurch ein Frostbild entsteht. Das auf diese Weise erzeugte Frostbild kann unter Verwendung eines optischen Schlieren-Systems reproduziert werden.

Wenn das einmal erzeugte Frostbild gelöscht werden soll, braucht nur das Aufzeichnungselement auf eine Temperatur etwas höher als die für die Entwicklung angewendete Temperatur erhitzt zu werden. Wenn es auf diese Weise erhitzt wird, verschwindet das Ladungsbild und die thermoplastische Harzschicht 55 wird wieder flach (eben), hauptsächlich aufgrund der Oberflächenspannung. Es ist leicht verständlich, daß der transparente Elektrodenfilm 53 dieser Ausführungsform der Erfindung gebildet wird durch einen reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film ohne Sauerstoffgehalt, der in bezug auf seine Zusammensetzung und das Herstellungsverfahren dem transparenten Elektrodenfilm 2 der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ähnelt.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungselement kann in holographischen Speichern und Mikrophotographien mit Vorteil verwendet werden.

In der Fig. 12 ist ein optischer Modulator dargestellt, der einen Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat. Der in Fig. 12 dargestellte optische Modulator hat den Aufbau eines optischen Modulators vom

Pockels-Typ und er umfaßt einen elektrooptischen Kristall 57, dessen Brechungsindex sich durch Anlegen eines elektrischen Feldes ändert. Ein solches Material umfaßt einen Kristall vom ferroelektrischen Perovskit-Typ, wie z.B. LiNbO₃ und LiTaO₃, KDP, ADP oder KD₂PO₄(DKDP).

Auf beiden Oberflächen des elektrooOtischen Kristalls 57 sind transparente Elektrodenfilme 58, 59 vorgesehen, die mit einer Antriebsquelle 60 elektrisch verbunden sind. Vor und hinter dem elektrooptischen Kristall 57 sind ein Input-Polarisator 61 und ein Output-Polarisator 62 angeordnet. Der Kristall 57 und die Polarisatoren 61 und 62 sind so angeordnet, daß ihre Ebenen parallel zueinander ausgerichtet sind. Der Input-Polarisator 61 ist so ausgerichtet, daß seine Polarisationsachse um 4 5° gedreht ist gegenüber der Hauptkristallachse X des elektrooptischen Kristalls 57und in entsprechender Weise ist der Output-Polarisator 62 so orientiert, daß seine Polarisationsachse um -4 5° gedreht ist gegenüber der Hauptachse X.

Hier wird die Achse, die senkrecht zur Hauptachse X angeodnet ist und eine Ebene parallel zur Ebene des Kristalls 57 definiert, als Achse Y bezeichnet und die andere Achse, die senkrecht zu beiden Achsen X und Y ist, wird als Achse Z bezeichnet und eine so definierte rechteckige Koordinate ist wie in der Fig. 12 dargestellt orientiert. Unter diesen Bedingungen ist nun zu prüfen, was passiert, wenn Licht in der Z-Richtung einfällt. Wenn kein elektrisches Feld an den Kristall 57 angelegt ist, wird kein Licht hindurchgelassen, da die Polarisationsachsen der beiden Polarisatoren 61 und 62 senkrecht zueinander verlaufen. Wenn dagegen eine Spannung zwischen den transparenten Elektrodenfilmen 58 und 59 angelegt wird, ändern sich die Brechungsindices n.. und n₂ des elektrooptischen Kristalls 57 in den X- und Y-Richtungen, wodurch eine Phasendifferenz ρ = (2ΐΓ/λ ) . (n₁ - ^₂). 1 entsteht, worin 1 die Dicke des Kristalls 57 angibt. Das durch den Kristall 57 auf diese Weise transmittierte Licht weist eine elliptische Polarisation auf und das Licht, das den Out-

put-Polarisator 62 passiert hat, hat eine Intensität I = I . sin (P/2), worin I_Q die Lichtintensität des einfallenden Lichtes ist. Auf diese Weise tritt eine Lichtmodulation auf.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen die transparenten Elektrodenfilme 58 und 59 aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film, der in seiner Zusammensetzung und im Herstellungsverfahren dem transparenten Elektrodenfilm 2 der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ähnelt. Der dargestellte optische Modulator kann mit Vorteil in optischen Schaltern, optischen Verschlüssen und Anzeigeelementen verwendet werden.

In den Fig. 13 und 14 ist ein Dünnfilmtransistor (TFT) dargestellt, der unter Anwendung des Pinzips der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Bei der Herstellung der in den Fig. 13 und 14 gezeigten Struktur wird zuerst ein Substrat 63 aus Glas oder dgl. hergestellt und ein transparenter Elektrodenfilm 64 wird darauf aufgebracht, der dann durch Ätzen in das gewünschte Muster gebracht wird. Dann wird auf das Substrat 63 eine Gate-Elektrode 65 aus Cr (oder Al) unter Anwendung bekannter Abscheidungsund Ätzverfahren aufgebracht. Dann wird unter Anwendung des Plasma-CVD-Verfahrens ein isolierender Film 66 aus S1-.N. oder SiO₂ gebildet. Danach wird eine Halbleiterschicht 67 aus a-Si:H auf die isolierende Schicht 66 aufgebracht und die Halbleiterschicht 67 wird teilweise weggeätzt, so daß eine in geeigneter Weise gemusterte Halbleiterschicht 6 7 zurückbleibt. Schließlich werden unter Anwendung geeigneter Abscheidungs- und Ätzverfahren Quellen- und Ablauf-Elektroden 68 und 69 jeweils aus Al (oder Cr) gebildet. Ein solcher Dünnfilmtransistor kann mit Vorteil beispielsweise in einer Flüssigkristall-Anzeigetafel verwendet werden. Zu diesem Zweck ist der transparente Elektrodenfilm 64 mit der Ablaufelektrode 6 9 verbunden. Wie ohne weiteres ersichtlich, besteht der transparente Elektrodenfilm 64 aus einem reduktiven,

transparenten und elektrisch leitenden Film ohne Sauerstoffgehalt, der in bezug auf seine Zusammensetzung und sein Herstellungsverfahren dem transparenten Elektrodenfilm 2 der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ähnelt.

Gemäß dem Stand der Technik wird ein TFT, da in ihm ein transparenter Elektrodenfilm aus Metalloxid verwendet wird, während der Bildung eines Halbleiterfilm aus einem a-Si:H einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt, so daß die Neigung besteht, daß die elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenfilms abnimmt und seine elektrischen Eigenschaften beeinträchtigt (schlechter) werden. Daneben besteht bei einem solchen bekannten Elektrodenfilm die Neigung, daß er chemisch instabil ist und nicht gleichförmig ist, so daß eine größere Streuung auftritt, wenn die Dichte des TFT zunimmt. Darüber hinaus tritt auch eine Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit auf, die aus der Diffusion der Alkaliionen aus dem Glassubstrat 6 3 resultiert.

Es trifft zu, daß die Eigenschaften eines Dünnfilmtransistors hauptsächlich bestimmt werden durch die Dicken, die Materialien und die geometrischen Parameter der isolierenden Schicht 66 und der a-Si:H-Schicht (Halbleiterschicht 67). Daher bieten die erfindungsgemäßen TFT-Einrichtungen, verglichen mit dem Stand der Technik, wenn man annimmt, daß die Einrichtungen praktisch nach den gleichen Herstellungsverfahren hergestellt worden sind, die folgenden Vorteile: an erster Stelle ist erfindungsgemäß das Verhältnis von Ablaufstrom I« zur

Gate-Spannung V₀ an/aus höher. Es tritt eine sehr geringe Differenz in den Betriebseigenschaften zwischen den Elementen auf und somit können einheitliche Betriebseigenschaften erzielt werden, selbst wenn die Herstellung bei hoher Integration erfolgt. Außerdem werden die Betriebseigenschaften durch Alterung nicht nachteilig beeinflußt und er weist somit eine hohe Haltbarkeit auf. Der dargestellte Dünnfilmtransistor kann mit Vorteil

in einer Flüssigkristall-Tafel oder in einem Bildsensor verwendet werden.

In der Fig. 15 ist ein thermoelektrisches Umwandlungselement dargestellt, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Die Fig. 15 zeigt eine Struktur eines thermoelektrischen Umwandlungselements, das versehen ist mit einem transparenten _f Wärme erzeugenden Element und das umfaßt ein transparentes Substrat 70 aus Glas oder dgl., eine tränsparente_/Wärme erzeugende Schicht 71, die auf das Substrat 70 aufgebracht ist, und eine transparente Schutzschicht 72. Die transparente Schutzschicht 72 kann hier vorzugsweise aus einem anorganischen Material, beispielsweise SiO- und TiO-, oder einem wärme-

IQ beständigen hochpolymeren Material, wie z.B. Polyimid, Polyimidamid und Polydiphenyläther, bestehen, sie kann aber auch aus einem Harz der Polyesterfamilie bestehen, wenn die angewendete Temperatur nicht so hoch ist.

Wenn bei dieser Struktur ein Strom durch die transparente, Wärme erzeugende Schicht 71, verbunden mit einer elektrischen Stromquelle, geschickt wird, wird durch Joul'sche Erwärmung Wärme erzeugt. Durch Kontrolle bzw. Steuerung des hindurchgeschickten Stroms kann sie als Wärmequelle verwendet werden, welche die gewünschte Wärmemenge liefert. Hier besteht die transparente Wärme erzeugende Schicht 71 vorzugsweise aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film, der in bezug auf seine Zusammensetzung und das Herstellungsverfahren dem transparenten Elektrodenfilm 2 der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ähnelt. Bei einem typischen bekannten Wärme erzeugenden Element, das transparentes Metalloxid enthält, nimmt die elektrische Leitfähigkeit allmählich ab und der thermoelektrische Umwandlungsgrad nimmt ebenfalls allmählich ab, hauptsächlich als Folge der Diffusion von Alkaliionen. Insbesondere werden als Folge von lokalen Unregelmäßigkeiten der elektrischen Leitfähigkeit die thermoelektrischen Umwandlungseigenschaften deut-

33"

lieh uneinheitlich, wenn es so geformt wird, daß es eine größere Oberfläche hat. Andererseits sind erfindungsgemäß die thermoelektrisehen Umwandlungseigenschaften stabil und man erhält eine ausgezeichnete Wahrnehmbarkeit, da die transparente Wärme erzeugende Schicht 71 in bezug auf ihre elektrische Leitfähigkeit und ihre Lichtdurchlässigkeit für einen längeren Zeitraum stabil ist. Darüber hinaus kann eine Gleichmäßigkeit der Eigenschaften auch dann gewährleistet werden, wenn es so hergestellt wird, daß es eine größere Oberfläche hat.

Das dargestellte thermoelektrische Umwandlungselement kann mit Vorteil als Spiegel und Linsen in verschiedenen Typen von Büroautomationseinrichtungen zur Verhinderung der Bildung von Nebel oder Beschläge auf der Oberfläche, als Kühlschrankgehäuse zur Verhinderung der Bildung von Nebel oder Beschlägen auf der Oberfläche, als Kühlschrankgehäuse zur Verhinderung der Bildung von Beschlägen darauf und als Entfroster für Automobile verwendet werden.

Wenn die erfindungsgemäße Struktur auf die Oberfläche eines Spiegels oder einer Linse angewendet werden soll, kann ein solcher Spiegel oder eine solche Linse als ein Substrat verwendet werden und die transparente, Wärme erzeugende Schicht 71 kann direkt darauf aufgebracht werden.

In den Fig. 16 und 17 ist eine Informationsinputeinrichtung vom Tafel-Typ dargestellt, die einen Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat.

Die Fig. 16 zeigt in schematischer Darstellung das Nachweisprinzip der erfindungsgemäßen Informationsinputeinrichtung vom elektromagnetischen Induktionstyp. Angenommen, eine Anzeigefeder, die an ihrer Spitze mit einem Permanentmagneten oder Elektromagneten versehen ist und darin eingearbeitet ist, befindet sich mit ihrer Spitze in einer Position B. Während Stromimpulse den Antriebsspulen D- bis D-, nacheinander zugeführt werden, werden die Schalter SW. bis SW₃, die mit jeweiligen

Meßspulen S- bis S- verbunden sind, für eine kurze Zeitspanne ebenfalls nacheinader geschlossen. Die zeitliche Abstimmung des Betriebs jedes der Schalter ist so, daß der Schalter SW₁ geschlossen gehalten wird, bis ein Stromimpuls auf jede der Antriebsspulen D₁ bis D- aufgegeben worden ist, und die Schalter SW₂ und SW₃ werden in entsprechender Weise betätigt und diese Operationsreihenfolge wird wiederholt durchgeführt. Unter den dargestellten Bedingungen wird somit nur dann, wenn ein Stromimpuls die Antriebsspule D₉ bei geschlossenem Schalter SW₉ passiert, eine elektromotorische Kraft in der Meßspule S₉ durch elektromagnetische Induktion erzeugt, die dann durch einen Verstärkerstromkreis A verstärkt und auf einen Signalverarbeitungsstromkreis (nicht dargestellt) übertragen wird, wodurch die Position B als Kreuzungspunkt zwischen der Antriebsspule D₉ und der Meßspule S₉ bestimmt werden kann.

Die Fig. 17 erläutert eine Hardware-Struktur, welche die in Fig. 16 dargestellte Meß- bzw. Nachweisfunktion durchführen kann, und sie umfaßt Substrate 73 und 74 aus einem isolierenden Material, wie z.B. Glas, und transparente Elektrodenfilme 75 und 76, die in dem gewünschten Muster hergestellt sind, wodurch die Antriebs- und Meßspulen definiert werden. Jede der so defnierten Spulen hat eine Dichte innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 5 Schleifen/mm. Auf den transparenten Elektrodenfilm 75 wird eine transparente Schutzschicht 77 aufgebracht. In der erläuterten Ausführungsform bestehen die transparenten Elektrodenfilme 75 und 76, welche die jeweiligen Antriebs- und Meßspulen definieren, jeweils aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film, der bezüglich der Zusammensetzung und des Herstellungsverfahrens dem transparenten Elektrodenfilm 2 der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ähnelt.

In einer Vorrichtung gemäß Stand der Technik tritt eine Verschlechterung der elektrischen Leitfähigkeit auf,

da ein transparenter Elektrodenfilm aus Metalloxid verwendet wird, der dann die Genauigkeit des Nachweises bzw. der Messung der vorgesehenen Position beeinträchtigt. Darüber hinaus besteht bei der Struktur gemäß Stand der Technik die Gefahr, daß lokale Unregelmäßigkeiten in der elektrischen Leitfähigkeit auftreten, so daß eine Streuung in der Input-Charakteristik vorliegt, wenn die Größe der Informationsinputoberflache vergrößert wird.

Da die elektrische Leitfähigkeit höchstens in der Größen-

4
Ordnung von 10 1/Ohm . cm liegt, wird darüber hinaus auch die Meßgenauigkeit beeinträchtigt, wenn die Oberflächengröße vergrößert wird. Andererseits können bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung, da die transparenten Elektroden 75 und 76 stabile Eigenschaften für einen längeren Zeitraum haben und keine Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit auftritt, jederzeit eine stabile Positionsmessung und stabile Inputeigenschaften erwartet werden. Wenn die Fläche des Input-Schirmes vergrößert wird, entsteht darüber hinaus praktisch keine Streuung in der Inputcharakteristik. Es sei darauf hingewiesen, daß, obgleich die dargestellte Ausführungsform als Einrichtung vom elektromagnetischen Induktionstyp beschrieben worden ist, die vorliegende Erfindung auch anwendbar ist auf eine Einrichtung vom elektrostatischen Kapazitanz-Typ, bei der eine vorgesehene Position durch Messung des in einen Kondensator fließenden AufladungsStroms, definiert durch die Anzeigefeder und den transparenten Elektrodenfilm bestimmt (gemessen) wird.

Da die in der Fig. 17 dargestellte Informationsinputeinrichtung aus Strukturelementen besteht, die alle Licht hindurchlassen, kann sie in Form einer Einheit vorliegen, aufgebracht auf eine CRT-Anzeigeeinrichtung, eine Elektrolumineszenz-Anzeigeeinrichtung oder eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung. Die dargestellte Ausführungsform kann daher mit Vorteil angewendet werden auf Dateninput-Terminals von Computersystemen und Wortverarbeitungssystemen .

In den Fig. 18 und 19 ist ein photoelektrisches Umwandlungselement dargestellt, das einen Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat.

Die Fig. 18 zeigt das Prinzip dieser Ausführungsform und umfaßt auf einem lichtdurchlässigen Substrat 78 aus Glas oder dgl. Signalelektroden 79 in dem gewünschten Muster, die jeweils ein Bildelement definieren, und eine photoleitfähige Schicht 80 auf dem Substrat 79 auf ihrer gegenüberliegenden oder hinteren Oberfläche. Die Signalelektorden 79 bestehen hier aus einem transparenten und elektrisch leitenden Material. Die photoleitfähige Schicht 80 besteht vorzugsweise aus einem Material, wie z.B. Sb₃S₃, PbO, CdS und a-Si:H. Vorgesehen sind auch, wie in

Fig. 18 dargestellt, eine Elektronenpistole 81, eine Ablenkspule 82, ein RegelStromkreis 83, eine Energiequelle 84 und Schalter 85 und 86.

Beim Betrieb werden dann, wenn Licht mit der Bildinformation von der Seite her eingestrahlt wird, auf der das transparente Substrat 78 vorgesehen ist, während eine Spannung in der Größenordnung von mehreren 10 Volt an die Signalelektroden79 angelegt wird, wobei der Schalter 86 offen und der Schalter 85 geschlossen sind, in der photoleitfähigen Schicht 80 in Abhängigkeit von der lokalen Intensität des darauf auftreffenden Lichtes Elektronen-Loch-Paare erzeugt, so daß sich die Elektronen zu den Signalelektroden 79 bewegen, während die Löcher sich zu der Rückseite (Elektronenstrahlabtastoberflache) der photoleitfähigen Schicht 80 bewegen. Als Folge davon reichern sich an der Rückseite der photoleitfähigen Schicht 80 Ladungen an, deren Menge variiert in Abhängigkeit von der Intensität des darauf auftreffenden Lichtes.

Wenn die rückseitige Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 80 dann durch einen von einer Elektronenpistole 81 emittierten Elektronenstrahl abgetastet wird bei geschlossenem Schalter 85 und geöffnetem Schalter 86 fließt

* der Elektronenstrahl in die photoleitfähige Schicht 80 in Abhängigkeit von der Höhe des Oberflächenpotentials an dieser Abtastoberfläche und dieser Strom kann durch die entsprechenden Signalelektroden 79 für die Übertragung auf den Kontroll- bzw. RegelStromkreis 83 aufgenommen werden.

Bei der in Fig. 18 dargestellten Ausführungsform werden die Sginalelektroden 79 aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film hergestellt, der in bezug auf seine Zusammensetzung und das Herstellungsverfahren dem transparenten Elektrodenfilm 2 der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ähnelt. Entsprechend ist im Vergleich zu einer Struktur gemäß Stand der Technik, in der ein transparenter Elektrodenfilm aus einem Metalloxid verwendet wird, die dargestellte Ausführungsform der Erfindung chemisch stabiler und da keine Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit auftritt, ungeachtet der Art des Materials, aus dem das Substrat besteht, kann eine stabile photoelektrische Umwandlungscharakteristik für einen längeren Zeitraum erzielt werden. Außerdem entstehen keine lokalen Unregelmäßigkeiten in der Charakteristik, selbst wenn die Einrichtung so gestaltet wird, daß sie eine vergrößerte Oberfläche hat.

In der Fig. 19 ist eine Fernsehkameraeinheit dargestellt, die aufgebaut ist unter Verwendung eines erfindungsgemäßen photoelektrischen Umwandlungselements. Die Kameraeinheit umfaßt eine Heizeinrichtung 87, eine Kathode 88, Gitter 89-91, eine Ausrichtungsspule 92, eine Ablenkspule 93 und eine Konvergenzspule 94. Das Prinzip der Arbeitsweise dieser Einheit ähnelt demjenigen der in Fig. 18 dargestellten Einheit.

in den Fig. 20 und 21 sind optische Schaltelemente vom Lichttransmissionstyp dargestellt, die aufgebaut sind gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung.

mr

Die Fig. 20 zeigt die Grundstruktur und umfaßt, wie dargestellt, transparente Elektrodenfilme 97 und 98, die auf einem lichtdurchlässigen Substrat 95 aus Glas oder dgl. bzw. einem anderen lichtdurchlässigen Substrat 96, das flexibel ist, angeordnet sind, die einander gegenüberliegend angeordnet sind mit einem Abstandhalter 99, der sandwichartig dazwischen eingeschlossen ist. Das Substrat 96 besteht vorzugsweise aus einem Film aus einem Harzmaterial, wie z.B. Polyethylen und Polyester.

Bei einem so aufgebauten Schaltelement vom Lichttransmissionstyp werden dann, wenn das flexible Substrat 96 beispielsweise mit einem Finger oder dgl. niedergedrückt wird, die transparenten Elektrodenfilme 97 und 98 miteinander in Kontakt gebracht, so daß die Terminals T₇. und T_ elektrisch miteinander verbunden werden, so daß auf dem Schalter der"An'-Zustand entsteht. Wenn andererseits der Finger weggenommen wird, kehrt das flexible Substrat 96 in seine ursprüngliche Position aufgrund seiner eigenen Flexibilität zurück, so daß die Filme 97 und 98 wieder getrennt voneinander sind, wodurch der Aus*'-Zustand des Schalters entsteht. Bei der hier dargestellten Ausführungsform besteht jeder der transparenten Elektrodenfilme 97 und 98 vorzugsweise aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film, der in bezug auf die Zusammensetzung und das Herstellungsverfahren dem transparenten Elektrodenfilm der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ähnelt.

Bei einer solchen Struktur ist die Ausführungsform der Erfindung, verglichen mit einer Einrichtung gemäß Stand der Technik, die einen transparenten Elektrodenfilm aus einem Metalloxid umfaßt, chemisch stabiler und die stabile Schaltcharakteristik kann für einen längeren Zeitraum erwartet werden, ungeachtet der Art des Substrats und der Verwendungszustände. Da die transparenten Elektrodenfilme 97 und 98 einen extrem niedrigen Widerstand haben, kann sie darüber hinaus auch für einen Stromkreis mit

einer geringen Endimpedanz ohne Probleme verwendet werden. Da die transparenten Elektrodenfilme 97 und 98 eine einheitliche (gleichmäßige) elektrische Leitfähigkeit besitzen, tritt ferner praktisch keine Streuung der Charakteristik zwischen den Elementen auf, so daß sie geeignet ist für die Anwendung auf Einrichtungen mit vergrößerter Oberfläche und eine ausgezeichnete Produktivität ergibt.

Die Fig. 21 zeigt eine modifizierte Struktur, die aufgebaut ist als eine Kombination aus dem in Fig. 2 0 dargestellten Schaltelement und einem Elektrolumineszenzelement. Wie dargestellt, umfaßt die Struktur gemäß Fig. 21 einen transparenten Elektrodenfilm 100, der hinsichtlich der Zusammensetzung jedem der transparenten Elektrodenfilme 97 und 98 ähnelt. Die dargestellte Struktur umfaßt auch ein Paar isolierende Filme 101 und 102 und eine Licht emittierende Schicht 103, die sandwichartig zwischen den isolierenden Schichten 101 und 102 eingeschlossen ist. Die Licht emittierende Schicht 103 enthält ZnS als eine Hauptkomponente und einen Zusatz, wie z.B. Mn, TbF- und SmF . Vorgesehen ist ferner, wie dargestellt, auch eine als Reflektor dienende Al-Elektrode 104 und auf der Al-Elektrode 104 ist ein Substrat 105 vorgesehen. Eine Antriebsquelle 106 steht damit in Verbindung, wie dargestellt. Bei einem solchen Aufbau entsteht dann, wenn das biegsame Substrat 96 beispielsweise mit einem Finger heruntergedrückt wird, ein geschlossener Stromkreis, so daß Licht von der Licht emittierenden Schicht 103 nach außen emittiert werden kann. Daher eignet sich das dargestellte optische Schaltelement besonders gut für die Verwendung als Inputeinrichtung, die über einer Anzeigeeinheit angeodnet ist, oder als eine Operationstafel, die auf verschiedenen Markierungen aufgebracht ist.

Die Fig. 22 zeigt ein optisches Flüssigkristall-Funktionselement vom Reflexionstyp, das aufgebaut ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das dargestellte Element umfaßt ein Paar Glassubstrate 111 und

te

und 112, die an ihren jeweiligen entgegengesetzten Enden mit transparenten Elektrodenfilmen 113 und 114 versehen sind. Eine versiegelte Kammer wird dadurch erhalten, daß man einen Abstandhalter 115 sandwichartig zwischen die transparenten Elektrodenfilme 113 und 114 einbringt und ein Flüssigkristall wird in die Kammer eingefüllt, so daß eine Flüssigkristall-Schicht 116 entsteht. Vorgesehen ist auch eine Antriebsenergiequelle 117, die zwischen den Elektrodenfilmen 113 und 114 angeordnet und damit verbunden ist. Ein Paar Polarisatoren 118 und 119 ist vorgesehen, einer an der äußeren Seite jedes der entsprechenden Glassubstrate 111 und 112. Am Boden ist, wie dargestellt, eine Reflexionsplatte 120 angeordnet.

Bei dieser Struktur wird unter der Bedingung, daß ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht 116 angelegt wird durch Anlegen einer Spannung zwischen den transparenten Elektrodenfilmen 113 und 114, wenn Referenzlicht durch die Flüssigkristallschicht 116 von der Seite her einfallen ge-

²^ lassen wird ,an der derPolarisator 118 vorgesehen ist, das Licht moduliert, während es die Flüssigkristallschicht 116 passiert, wodurch das Licht teilweise gestreut und teilweise reflektiert wird durch die Reflexionsplatte 120, so daß es den Polarisator 118 erneut nach außen passiert.

Als Flüssigkristall kann ein solcher aus irgendeinem bekannten Material, beispielsweise aus Flüssigkristallverbindungen vom nematischen Typ, aus Flüssigkristallverbindungen vom cholesterischen Typ und aus Flüssigkristallverbindungen vom smektischen Typ verwendet werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht jeder der transparenten Elektrodenfilme 113 und 114 aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film ohne Sauerstoffgehalt, enthält jedoch ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S, wie weiter oben in bezug auf die anderen Ausführungsformen erwähnt. Daher können alle Vorteile, die mit den obenge-

nannten anderen Ausführungsformen erzielt werden können, auch mit dieser Ausführungsform der Erfindung erzielt werden.

Die Fig. 2 3 zeigt ein Licht emittierendes Dünnfilm-Element, das eine Elektrolumineszenzschicht enthält, das aufgebaut ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Wie dargestellt, umfaßt die erfindungsgemäße Ausführungsform ein Glassubstrat 121, eine isolierende Schicht 123, eine Elektrolumineszenzschicht 124, eine isolierende Schicht 125 und eine Metallelektrode 126 aus Al, die in der genannten Reihenfolge aufeinander aufgebracht sind. Die isolierenden Schichten 123 und 125 bestehen in der Regel aus Si₃N₄ und die Licht emittierende oder Elektrolumineszenzschicht 124 besteht aus a-Si:C:H. Wenn bei diesem Aufbau eine Wechselspannung zwischen den Elektroden 122 und 126 mittels einer Wechselspannungsquelle 127 angelegt wird, wird von der Elektrolumineszenzschicht 124 Licht emittiert, wobei die Intensität von dem an die Schicht 124 angelegten elektrischen Feld abhängt.

Auch bei dieser Ausführungsform wird der transparente Elektrodenfilm 122 hergestellt aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film ohne Sauerstoffgehalt, wie in bezug auf die weiter oben beschriebenen Ausführungsformen angegeben. Bei einer solchen Struktur werden, da der Elektrodenfilm 122 von reduktiver Natur ist und keinen Sauerstoff enthält, die in dem Glassubstrat 121 enthaltenen Alkaliionen daran gehindert, in den Elektrodenfilm 122 zu diffundieren, so daß auch nach einer Langzeitverwendung bei dem Elektrodenfilm 122 keine Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit auftritt und er seine ausgezeichnete Haltbarkeit und Beständigkeit gegen Änderungen der Umgebungsbedingungen beibehalten kann.

Infolgedessen kann das erfindungsgemäße, Licht emittierende Dünnfilm-Element einen verbesserten Lichtemissions-Wirkungsgrad und eine verbesserte Zuverlässigkeit ergeben. Wenn das Element so hergestellt wird, daß es eine vergrößerte Oberfläche hat, entstehen ferner keine lokalen Unregelmäßigkeiten in der Charakteristik.

Wenn die isolierenden Schichten 123 und 125 aus Si₃N₄ und die Licht emittierende Schicht 124 aus a-Si:C:H hergestellt werden, wie in der erfindungsgemäßen Ausführungsform, ist es übliche Praxis, das Piasma-CVD-Verfahren zur Herstellung dieser Schichten anzuwenden. Selbst dann treten, da der transparente Elektrodenfilm 122 keinen Sauerstoff enthält und somit reduktiver Natur ist, keine speziellen Probleme auf, selbst wenn er bei dem Plasma-CVD-Verfahren einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt wird. Es tritt nur eine sehr geringe Diffusion von Sn, Pb oder In in die isolierenden Schichten 123 und 125 und die Licht emittierende Schicht 124 auf, so daß keine Verschlechterung der Eigenschaften (Charakteristik) auftritt.

Die Fig. 24 erläutert ein selektives Lichttransmissionselement, das gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, das die Transmission von Licht mit einem spezifischen Wellenlängenbereich erlaubt und geeignet ist für die Verwendung in optischen Filtern, Wärmeflußreflektoren und transparenten Wärmeisolatoren. Wie dargestellt, umfaßt die erfindungsgemäße Ausführungsform ein Substrat 131 und eine transparente Überzugsschicht 132, die darauf aufgebracht ist. Das Substrat 131 wird hergestellt aus einem Material, das die Transmission von Licht mit einem spezifischen Wellenlängenbereich, vorzugsweise mindestens im sichtbaren Wellenlängenbereich, erlaubt, wie z.B. Glas und Polyester. Die transparente Überzugsschicht 132 wird hergestellt aus einem reduktiven, transparenten und elektrisch leitenden Film ohne Sauerstoffgehalt, der jedoch ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe

C, N und S, enthält. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Schicht 132 vorzugsweise so hergestellt, daß sie eine Dicke innerhalb des Bereiches zwischen 100 und 10 000 % hat.
5

Bei einem solchen selektiven Lichttransmissionselement ist die Durchlässigkeit für Licht im sichtbaren Bereich höher, beispielsweise 85 % oder mehr, verglichen mit einem Element gemäß Stand der Technik, bei dem die Überzugsschicht 132 aus einem dünnen Film aus einem Halbleiteroxid hergestellt ist, und dadurch werden die optischen Verluste bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform minimal gehalten. Daneben weist die erfindungsgemäße Ausführungsform im Bereich von infrarotem Licht ein Reflexionsvermögen von 90 % oder mehr auf, so daß sie als ausgezeichneter transparenter Wärmeisolator verwendet werden kann. Da die transparente Überzugsschicht 132 gemäß der Ausführungsform der Erfindung ferner einheitlicheund ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf die elektrische Leitfähigkeit ergeben kann, werden Rückstände xind unerwünschte Fremdmaterialien auch dann nicht leicht abgeschieden, wenn sie als Wärmeflußfilter oder Wärmespiegel verwendet wird, so daß nur eine sehr geringe Beeinträchtigung der Eigenschaft der selektiven Lichttransmission erfolgt. Da die transparente überzugsschicht 132 außerdem keinen Sauerstoff enthält und somit reduktiver Natur ist, ist sie chemisch stabil und die optischen Eigenschaften werden auch über einen längeren Zeitraum selbst in einer reduzierenden Atmosphäre nicht beeinträchtigt (verschlechtert), wobei der zusätzliche Vorteil erzielt wird, daß einheitliche Eigenschaften auch dann erhalten werden können, wenn die Einrichtung mit einer größeren Oberfläche hergestellt wird.

Ähnlich wie bei den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen kann die transparente Überzugsschicht 132 nach irgendeinem bekannten Filmbildungsverfahren hergestellt werden und zu den bevorzugten Verfahren gehören die

CVD-, Plasma-CVD-, Licht-CVD- und reaktiven Zerstäubungsverfahren. Unter diesen ist das Plasma-CVD-Verfahren am meisten bevorzugt. In diesem Falle wird eine organische Metallverbindung, wie z.B. Sn(CH₃J₄, Sn(C₂H₅J₄, Sn(C₃H₇)-, Sn(C₄H₉J₄, Pb(C₂H₅J₄, Pb(C₄Hg)₄, In(CH₃)₃, In (C₃H₅)₃, In(C₃H₇J₃ und In(C₄H₉J₃ verdünnt durch Einführen derselben in ein geeignetes Trägergas, wie z.B. He, Ar, H- und N^, und gleichzeitig wird mindestens eines der folgenden Gase selektiv zugegeben: ein Kohlenstoff enthaltendes Gas, wie z.B. ein Gas der Kohlenwasserstoffamilie, beispielsweise CH₄, C₂Hg, C₃Hg, C₃H₄ und C₃H₂, ein Stickstoff enthaltendes Gas, wie z.B. N₃ und NH₃, und ein Schwefel enthaltendes Gas, wie z.B. H-S. Es sei darauf hingewiesen, daß hier ein Hydrid, wie z.B. Sn C₁ :H angenommen wird. Wenn eine Verunreinigung zugegeben werden soll, wird ein Verunreinigungsgas, wie z.B. B₃H,, AlCl₃, PH₃ und AsH₃ in einer regulierten Menge zugegeben.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß verschiedene Modifikationen, andere Konstruktionen und Äquivalente ebenfalls angewendet werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims

Patentansprüche

1. Transparenter, elektrisch leitender Film, dadurch gekennzeichnet , daß er enthält mindestens ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe III und/- oder iv des Periodischen Systems der Elemente, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe N, C und S. 10

2. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

es sich bei dem ersten Element, ausgewählt aus der Gruppe

III des Periodischen Systems der Elemente, um Indium oder Thallium handelt.

3. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

es sich bei dem ersten Element, ausgewählt aus der Gruppe

IV des Periodischen Systems der Elemente,um Zinn oder Blei handelt.

4. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem Wasserstoff enthält.

5. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Substrat aufweist, auf das der Film aufgebracht ist.

6. Film nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem transparenten Material besteht.

7. Film nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem transparenten Material um Glas oder ein Polymeres handelt.

8. Reduktiver, transparenter und elektrisch leitender Film, dadurch gekennzeichnet, daß er enthält ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C,

N und S.

9. Film nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem Wasserstoff enthält.

10. Film nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem mindestens ein zusätzliches Element, ausgewählt aus der Gruppe IHa und/oder Va des Periodischen Systems der Elemente, als eine Verunreinigung enthält.

11. Film nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er hauptsächlich aus einer Verbindung besteht, die ausgewählt wird aus der Gruppe Sn C_1- , Sn N_1- , Sn S_1- ,

X I *™"X X I ~X X I *™"X

Pb C₁ , Pb N₁ , Pb S₁ , In C₁ , In N₁ und χ 1-x χ 1-x χ 1-x χ 1-x χ 1-x

In S_1- , worin χ größer als 0, jedoch kleiner als 1 ist.

12. Film nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er hauptsächlich aus einem Hydrid besteht, das ausgewählt wird aus der Gruppe Sn C, :H, Sn_xN₁ :H, Sn_xS^H, Pb_xC_1-x:H, Pb^₁ ^ :H_f Ρ^8_1-χϊΗ, Ii^C^H, In N₁ :H und In S₁ :H, worin χ größer als Null, jedoch

X I —X X I —X

kleiner als 1 ist.

13. Film nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe IHa des Periodischen Systems der Elemente B, Al, Ga, In und Tl umfaßt und daß die Gruppe Va des Periodischen Systems der Elemente N, P, As, Sb und Bi umfaßt.

14. Film nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er die Verunreinigung in einer Menge innerhalb des Bereiches zwischen 1 ppm und 20 Atom-% enthält.

15. Struktur, gekennzeichnet durch: ein Glassubstrat;

einen auf das Substrat aufgebrachten transparenten, elektrisch leitenden Film, der enthält ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein

zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S; eine auf den Film aufgebrachte photoleitfähige Schicht; und

eine auf die photoleitfähige Schicht aufgebrachte gegenüberliegende elektrisch leitende Schicht.

16. Struktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht besteht aus einem Material, das ausgewählt wird aus der Gruppe amorphes Si:H, CdS und CdSe.

17. Struktur, gekennzeichnet durch: ein Glassubstrat;

eine auf das Substrat aufgebrachte gegenüberliegende elektrisch leitende Schicht;

eine auf die gegenüberliegende elektrisch leitende Schicht aufgebrachte photoleitfähige Schicht; und einen auf die photoleitfähige Schicht aufgebrachten transparenten, elektrisch leitenden Film, der ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S, enthält.

18. Struktur, gekennzeichnet durch: einen transparenten Träger;

einen auf den Träger aufgebrachten transparenten, elektrisch leitenden Film, der ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S, enthält; und

eine auf den Film aufgebrachte photoleitfähige Schicht.

19. Struktur nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Träger um einen Polyesterfilm handelt.

20. Struktur nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die photoleitfähige Schicht aus amorphem Si besteht.

21. Struktur nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine auf die photoleitfähige Schicht aufgebrachte Schutzschicht aufweist.

22. Struktur, gekennzeichnet durch: ein Glassubstrat;

einen auf das Substrat aufgebrachten transparenten, elektrisch leitenden Film, der ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S, enthält; eine auf den Film aufgebrachte a-Si:H-Schicht vom P-Typ; eine auf die Schicht vom P-Typ aufgebrachte a-Si:H-Schicht vom i-Typ;

eine auf die Schicht vom i-Typ aufgebrachte a-Si:H-Schicht vom N-Typ; und

eine auf die Schicht vom N-Typ aufgebrachte elektrisch leitende Schicht.

23. Struktur, gekennzeichnet durch: eine erste Glasplatte;

einen auf die erste Glasplatte aufgebrachten transparenten, elektrisch leitenden Film, der ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S, enthält;

eine der ersten Glasplatte gegenüberliegend angeordnete zweite Glasplatte, die über einen vorgegebenen Abstand davon getrennt ist;

eine auf die zweite Glasplatte aufgebrachte elektrisch leitende Einrichtung;

eine Abdichtungs- bzw. Versiegelungseinrichtung zum Abdichten bzw. Versiegeln eines Zwischenraums zwischen der ersten und der zweiten Platte; und eine Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren des Anlegens

einer Spannung zwischen dem Film und der elektrisch leitenden Einrichtung.

24. Struktur nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt ein in den versiegelten Zwischenraum eingefülltes nicht-transparentes, elektrisch isolierendes Medium und elektrophoretische Teilchen mit einer vorgegebenen Farbe, die eingetaucht in dem Medium beweglich sind.

25. Struktur, gekennzeichnet durch: ein Glassubstrat;

einen auf das Substrat aufgebrachten transparenten, elektrisch leitenden Film, der ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S, enthält; eine auf den Film aufgebrachte photoleitfähige Schicht; und
eine auf die photoleitfähige Schicht aufgebrachte thermoplastische Harzschicht.

26. Struktur nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Harzschicht besteht aus einem Material, das ausgewählt wird aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und Polyvinylchlorid.

27. Struktur, gekennzeichnet durch:

einen elektrooptischen Kristall mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche;

einen auf die erste Oberfläche aufgebrachten ersten transparenten, elektrisch leitenden Film; einen auf die zweite Oberfläche aufgebrachten zweiten transparenten, elektrisch leitenden Film, wobei sowohl der erste Film als auch der zweite Film enthält ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S; und

eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen dem ersten Film und dem zweiten Film.

28. Struktur nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt einen ersten Polarisator, der dem ersten Film gegenüberliegend angeordnet ist, und einen zweiten Polarisator, der dem zweiten Film gegenüberliegend angeordnet ist.

29. Struktur, gekennzeichnet durch: ein Substrat;

einen auf das Substrat in dem gewünschten Muster aufgebrachten transparenten, elektrisch leitenden Film, der enthält ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, und ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S;

eine auf das Substrat aufgebrachte Gate-Elektrode; eine auf dem Film und der Gate-Elektrode aufliegende elektrisch isolierende Schicht;

ein auf die isolierende Schicht im allgemeinen oberhalb der Gate-Elektrode angeordnetes Halbleitermaterial; und ein Paar einander gegenüberliegender Elektroden auf der isolierenden Schicht, die jeweils mit einem Teil des Halbleitermaterials in Kontakt stehen.

30. Struktur nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Halbleitermaterial um mit einer ausgewählten Verunreinigung dotiertes a-Si handelt.

31. Struktur nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Glas besteht.

32. Struktur, gekennzeichnet durch: ein transparentes Substrat;
einen auf das Substrat aufgebrachten transparenten, elektrisch leitenden Film, der ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S,enthält

und der beim Hindurchleiten eines elektrischen Stromes durch Joul'sehe Erwärmung Wärme erzeugt; und eine auf den Film aufgebrachte transparente Schutzschicht.

33. Struktur, gekennzeichnet durch:

ein erstes elektrisch isolierendes Substrat; einen auf das erste Substrat in einem gewünschten Muster aufgebrachten ersten transparenten, elektrisch leitenden Film, der dadurch wirksam als Spule fungiert; ein auf den ersten Film aufgebrachtes zweites elektrisch isolierendes Substrat; und

einen auf das zweite Substrat in dem gewünschten Muster aufgebrachten zweiten transparenten, elektrisch leitenden Film, der dadurch wirksam als Spule fungiert; eine erste Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren des Anlegens eines Stromimpulses an den ersten Film; und eine zweite Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren des Anschließens des zweiten Films an einen äußeren Stromkreis,

wobei sowohl der erste Film als auch der zweite Film enthalten ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S.

34. Struktur nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß auf das erste Substrat mehr als ein erster Film aufgebracht ist, die in Form einer Reihe angeordnet sind, und daß auf das zweite Substrat mehr als ein zweiter Film aufgebracht ist, die in Form einer anderen Reihe angeordnet sind, so daß durch diese ersten und zweiten Filme ein Matrixformat definiert ist.

35. Struktur, gekennzeichnet durch: ein transparentes Substrat;

eine Vielzahl von in dem gewünschten Muster auf das ■ Substrat aufgebrachten Signalelektroden, wobei jede Elektrode enthält ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element,

ausgewählt aus der Gruppe C, N und S; und eine auf die Vielzahl von Signalelektroden aufgebrachte photoleitfähige Schicht.

36. Struktur, gekennzeichnet durch:

ein erstes Licht transmittierendes Substrat; einen auf das Substrat aufgebrachten ersten transparenten, elektrisch leitenden Film;
ein zweites Licht transmittierendes flexibles Substrat, das dem ersten Substrat gegenüberliegend angeordnet ist und durch einen vorgegebenen Abstand von diesem getrennt ist;

einen zweiten transparenten, elektrisch leitenden Film, der auf das zweite Substrat aufgebracht ist, das diesem gegenüberliegt, jedoch normalerweise von dem zweiten Film getrennt ist, wobei der zweite Film mit dem ersten Film in Kontakt kommt, wenn das zweite Substrat verformt wird, beispielsweise durch Niederdrücken mit einem Finger; und

eine Abstandhaltereinrichtung, um einen Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Film aufrechtzuerhalten, wenn das zweite Substrat nicht niedergedrückt wird, wobei sowohl der erste Film als auch der zweite Film enthalten ein erstes Element, ausgewählt aus der Gruppe Sn, Pb und In, sowie ein zweites Element, ausgewählt aus der Gruppe C, N und S.