DE3807743A1 - Elektrolumineszenz-anzeige - Google Patents
Elektrolumineszenz-anzeigeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrolumineszenz-Anzeige nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Im einzelnen
bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung einer transparenten Zwischen
schicht aus einem Metalloxid, mit dem die elektrische Ausbildung des Phosphors
für ein Gleichstrom-Matrixanzeigefeld oder ein segmentiertes Anzeigefeld
erleichtert wird.
Unter Elektrolumineszenz wird die Emission von Licht durch einen kristallinen
Phosphor bei der Anwendung eines elektrischen Feldes verstanden. Ein häufig
verwendetes Phosphormaterial ist Zinksulfit, das durch die Einführung von
weniger als 1 Mol-% verschiedener Elemente in seine Gitterstruktur aktiviert
wird, beispielsweise durch Mangan. Wenn ein derartiges Material dem Einfluß
eines elektrischen Feldes mit genügender Stärke ausgesetzt wird, emittiert
es Licht einer Farbe, die charakteristisch für die Zusammensetzung des Phos
phor ist. Mit Mangan aktiviertes Zinksulfit, das als Zinksulfit : Mangan oder
ZNS : Mn-Phosphor bezeichnet wird, erzeugt ein angenehmes gelblich-oranges
Licht, das eine Mittelwellenlänge von 585 nm aufweist.
ZnS.Mn-Phosphore zeichnen sich durch eine hohe Leuchtdichte, einen hohen
Leuchtwirkungsgrad und ein hohes Diskriminationsverhältnis sowie eine lange
Lebensdauer aus. Unter Leuchtdichte wird die Helligkeit oder die Lichtinten
sität verstanden, die üblicherweise in Lambert gemessen wird, d. h. Candela
pro pi × cm2 oder in Foot-Lambert, d. h. Candela pro pi × Quadrat-Fuß.
Der Leuchtwirkungsgrad bezeichnet das erzeugte Licht verglichen mit der
von dem Gerät verbrauchten Leistung und wird üblicherweise in Lumen pro
Watt gemessen. Das Diskriminationsverhältnis ist das Verhältnis der Leucht
dichte im eingeschalteten Zustand zur Leuchtdichte im ausgeschalteten Zu
stand.
Wenn das Mangan durch andere Materialien, wie beispielsweise Kupfer oder
alkalische Erden, als Aktivator ersetzt wird, ergibt sich ein weiterer Farb
bereich, was auch gilt, wenn das Zinksulfit durch andere ähnliche phosphores
zierende Stoffe ersetzt oder ergänzt wird, wie beispielsweise Zinkselenit.
Phosphormaterialien können zur Erfüllung zahlreicher, verschiedener Funktionen
in eine Vielzahl von elektrolumineszenten Anordnungen eingebaut werden.
Bei vielen Geräten diese Art besteht die Elektrolumineszenz-Anzeige aus einem
Feld, das in eine Matrix von individuell aktivierten Bildpunkten (Pixel) aufge
teilt ist.
Die Elektrolumineszenz-Geräte zerfallen in zwei Hauptgruppen, je nachdem,
ob sie bestimmungsgemäß mit Wechselstrom bzw. mit Gleichstrom betrieben
werden sollen. Bei Gleichstrom-Anordnungen wandern Elektronen aus einem
äußeren Schaltkreis durch die Pixel des Anzeigefeldes. Bei Wechselstrom-An
ordnungen sind die Pixel kapazitiv an den äußeren Stromkreis gekoppelt.
Elektrolumineszenz-Geräte werden entweder unter Verwendung eines Phosphor
pulvers oder eines dünnen Filmes eines Phosphors hergestellt. Bei der Her
stellung von Pulver-Phosphoren werden Pulver-Phosphorkristalle geeigneter
Korngröße ausgefällt, das Pulver in einem lackähnlichen Träger verteilt und
die Suspension auf ein Sulfat, z. B. durch Aufsprühen bzw. durch Siebdruck
oder Auftragen mit einem Messer, aufgebracht. Dünne Phosphorfilme werden
durch Kondensation von evaporierten Stoffen hergestellt, beispielsweise durch
Vakuum-Aufdampfvorgänge, Kathodenzerstäubung oder durch chemische Gas
phasen-Abscheidung (CVD).
Für die vorliegende Erfindung ergeben sich besonders gute Anwendungsmöglich
keiten in zwei Konfigurationen, nämlich für elektrolumineszente Matrizen
mit Phosphor-Pulvern und für segmentierte Anzeigefelder, für die ein Gleich
strombetrieb vorgesehen ist. Matrix-Anzeigefelder können für eine Vielzahl
von Anwendungen eingesetzt werden und kommen allgemein als Ersatz für
Elektronstrahlröhren (CRT) in Frage, und zwar auf allen deren Anwendungs
gebieten. Beispielsweise können so Matrix-Anzeigefelder für Oszilloskope,
Fernsehgeräte und Rechnermonitore eingesetzt werden. Eine besonders vor
teilhafte Anwendung des Matrix-Anzeigefeldes wird in der Anwendung als
Monitor für einen Mikro-Computer oder einem Personal-Computer gesehen.
Wenn bei solchen Geräten ein Elektrolumineszenz-Matrix-Anzeigefeld eine
CRT ersetzt, wird der Aufbau wesentlich kompakter und wegen seines ge
ringeren Gewichtes wesentlich leichter tragbar.
Segmentierte Anzeigefelder sind beispielsweise als alphanumerische Anzeigen
in Geräten nützlich, wie sie als Digital-Uhren, Taschenrechner und Anzeigen
für Preis, Mengen sowie zu zahlende Beträge, z. B. Kraftstoff-Zapfsäulen,
bekannt sind. Bei der Herstellung von Elektrolumineszenz-Matrix-Anzeigefeldern,
die für den Gleichstrombetrieb geeignet sind, ist eine elektrische Anregung
des Phosphors der Anzeige mit Hilfe eines entsprechenden Verfahrensschrittes
notwendig. Dieses elektrische Verfahren zur Anregung oder Formierung des
Phosphors wird notwendig, um einen kontinuierlichen Film im Phosphor vorzu
sehen, der mit maximaler Intensität bei der gewünschten Betriebsspannung
luminesziert. Dieser Anregungs-Prozeß ist als solcher bekannt und in der
US-S.N. 7 52 317 aus dem Jahre 1985 sowie aus der US-S.N. 8 49 768 aus dem
Jahre 1986 beschrieben.
Bei der Herstellung eines Elektrolumineszenz-Anzeigefeldes hat man festge
stellt, daß ein zweistufiges Verfahren erforderlich ist, in der ersten Ver
fahrensstufe wird das Anzeigefeld originär aufgebaut, um bei einer Spannung
von 25 V eine Lumineszenz auszulösen. In der zweiten Verfahrensstufe wird
die an das Anzeigefeld angelegte Spannung erhöht und zwar so weit, bis die
Lumineszenz bei einer gewünschten Aktivierungsspannung, wie z. B. 70 V, aus
gelöst wird. Diese zweite Verfahrensstufe ist auch unter der Bezeichnung
"abschließende Formierung" bekannt.
Während dieser abschließenden Formierung wird eine Spannung zwischen die
als Anode und als Kathode wirksamen Elektroden gelegt, die einem stapel
artigen Aufbau auf einem Glassubstrat angeordnet sind. Durch diese an die
Elektroden angelegte Spannung fließt ein Strom durch das elektrolumineszie
rende Phosphorpulver, welches zwischen den Elektroden angeordnet ist. Die
Höhe der Spannung und des Stromes sind verantwortlich für die Zeit, welche
für diese abschließende Formierung benötigt wird, damit die lumineszierende
Schicht bei der gewünschten Spannung Licht emittiert.
Es ist bekannt, daß während der anfänglichen Formierung, d. h. in der ersten
Verfahrensstufe, ein wesentlich höherer Strom benötigt wird, um eine Lumines
zenz auszulösen. Dieser Strom, der über den Phosphor fließt, hat den uner
wünschten Nebeneffekt einer starken Erwärmung des Phosphors. Durch diese
starke Erwärmung geht die Wirksamkeit des Phosphors zurück, so daß sich
eine geringere Lumineszenz und eine geringere Lichtemission für das ab
schließend formierte Anzeigefeld ergibt. Aus diesem Grund ist es notwendig,
den Betrag des Stromes, der über das Anzeigefeld während der anfänglichen
Formierung fließt, auf etwa 150 mA/cm2 bei einer Spannung zu reduzieren,
die in Stufen von etwa 12 V auf etwa 25 V ansteigt. Während dieser anfäng
lichen Formierung muß wegen der sich ergebenden Erwärmung des Phosphors
die Spannung und der Strom sehr sorgfältig gesteuert werden.
Wenn es wünschenswert ist, sehr große Elektrolumineszenz-Anzeigefelder in
Matrixform herzustellen, die beispielsweise 640 Spalten und 200 Reihen um
fassen, war es bisher nicht möglich, alle Pixel oder Phosphorelemente des
Anzeigefeldes auf einem herzustellen. Dies ergab sich aufgrund der Tatsache,
daß eine gleichzeitige Ausbildung aller Pixels eines solchen Anzeigefeldes
eine zu starke Erwärmung und damit Beeinträchtigung des Phosphors mit sich
bringt. Daher ist man zu zyklischen Erregungen über das Feld verteilter
Pixels oder Zeilen von Pixels während der anfänglichen Formierung überge
gangen. Dementsprechend wurde zum Beispiel das Matrixfeld anfänglich durch
eine Erregung für eine vorgegebene Zeit und eine vorgegebene Anzahl von
Reihen- oder Spaltenelektroden formiert, die etwa jeweils 16 Elektroden von
einander entfernt angeordnet sind. Daran anschließend wurde eine andere
Gruppe von Elektroden erregt, um der zuvor bearbeiteten Gruppe von Elektro
den eine Abkühlung zu ermöglichen. Auf diese Weise wurden unterschiedliche
Gruppen von Elektroden des Anzeigefeldes zyklisch für etwa 90 Minuten an
gesteuert, bis das Anzeigefeld die anfängliche Formierung bei etwa 25 V er
reicht hat. Danach steigt während der abschließenden Formierung der Phos
phorwiderstand an und es wird eine Spannung größer als 25 V an das gesamte
Anzeigefeld angelegt, wobei diese Spannung schließlich auf den der ab
schließenden Formierung zugeordneten Endwert angehoben wird. Während dieses
zweiten Formierungsschrittes wird somit das gesamte Anzeigefeld erregt und
angesteuert und in verhältnismäßig kurzer Zeit auf die der abschließenden
Formierung zugeordneten Spannung angehoben.
Für die anfängliche Formierung wird, um zyklisch die Formierungsspannung
derart anzulegen, daß ein Strom von etwa 150 mA/cm2 durch den Phosphor
fließt, eine spezielle elektrische Schaltungseinrichtung benötigt. Selbst bei
einer sorgfältigen Regelung der zugeführten Leistung ist es sehr leicht mög
lich, daß der Phosphor nachteilig beeinflußt wird und damit kein optimal
funktionierendes Anzeigefeld erzielbar ist. Als weiterer Nachteil ergibt sich
wegen dieser sehr empfindlichen Ansteuerung in der anfänglichen Formierungs-
Phase eine Ungleichmäßigkeit sowohl bezüglich der Lebensdauer als auch der
Lumineszenz-Charakteristik für die einzelnen hergestellten Anzeigefelder.
Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Vereinfachung der anfänglichen Formierung
eine Nitrozelluloseschicht zwischen die leitende Anode und den Phosphor des
Anzeigefeldes einzufügen. Dabei hat man festgestellt, daß die isolierende
Schicht aus Nitrozellulose den Betrag des für die anfängliche Formierung
des Anzeigefeldes benötigten Stromes auf etwa 50% verringert. Jedoch wird
immer noch soviel Strom benötigt, daß die Reihen von Spalten des Anzeige
feldes zyklisch erregt werden müssen. Obwohl dadurch die Erhitzung und die
Verschlechterung des Anzeigefeldes reduziert werden kann, wird nach wie
vor verhältnismäßig viel Zeit für den anfänglichen Formierungsprozeß be
nötigt.
Im übrigen hat man festgestellt, daß Nitrozellulose die Tendenz zur Ver
schlechterung und zur Ausscheidung von Wasser hat, wenn es im anfänglichen
Formierungsprozeß erhitzt wird. Dieses ausscheidende Wasser trägt zur Gesamt
verschlechterung des Anzeigefeldes und zu einer unerwünschten weiteren For
mierung des Phosphors jenseits der abschließenden Formierungsspannung bei.
Dadurch ergibt sich eine Verringerung der Lebensdauer des Anzeigefeldes.
Da auch die organische Nitrozelluloseschicht in einem verhältnismäßig unge
nauen Tauchverfahren aufgebracht wird, ergibt sich eine ungleichförmige
dicke Schicht. Außerdem besteht eine Tendenz zur Ausbildung von feinen
Löchern (pinholes), über die ein verhältnismäßig hoher Strom während der
Formierung fließt, der zur unerwünschten Erhitzung und Aufwärmung des
Anzeigefeldes beiträgt. Dieser Tauchvorgang muß überdies in einer verhält
nismäßig staubfreien Umgebung durchgeführt werden, wodurch dieser Ver
fahrensschritt wegen der teueren Einrichtungen für staubfreie Räume ver
hältnismäßig teuer ist. Diese, mit der Verwendung von Nitrozellulose als
Zwischenschicht verbundenen Nachteile, sind so gravierend, daß eine derarti
ge Zwischenschicht für eine Massenproduktion nicht geeignet erscheint.
Es wurde auch festgestellt, daß ein leitendes Schwefelnitrit-Polymer (SN x )
im Phosphor des Anzeigefeldes entstehenkann, das sich nachteilig auf die
Wirkungsweise des Phosphors auswirkt. Diese Ausbildung eines Polymers soll
möglichst vermieden und überdies eine Umwandlung jeglichen SN x in eine
harmlose Substanz innerhalb des Phosphors angestrebt werden. Es ist daher
ein Ziel der Erfindung, ein Elektrolumineszenz-Anzeigefeld zu schaffen, das
innerhalb kurzer Zeit anfänglich formiert werden kann, wobei kaum oder
keine Verschlechterungen des Phosphors ausgelöst werden. Dabei soll das
Anzeigefeld in seiner Gesamtheit anfänglich formierbar sein und eine iso
lierende Zwischenschicht haben, die als dünne Schicht zwischen den leitenden
Anoden und dem Phosphor des Anzeigefeldes angeordnet ist. Schließlich soll
eine Entstehung eines Schwefelnitrit-Polymer im Phosphor verhindert und
eine Umwandlung eines solchen Polymer in ein harmloses S2N2 möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebene
Erfindung gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unter
ansprüchen.
Ein besonders vorteilhaftes Elektrolumineszenz-Matrix-Anzeigefeld gemäß
der Erfindung überwindet die erwähnten Nachteile. Dieses Anzeigefeld besteht
aus Anoden- und Kathoden-Elektroden, wobei ein elektrolumineszierendes
Phosphor mit der Kathoden-Elektrode in Verbindung steht. Eine anorganische
isolierende Zwischenschicht, z. B. aus Aluminiumoxid, ist zwischen die Anode
und den elektrolumineszierenden Phosphor eingefügt. Beim anfänglichen For
mierungsvorgang verringert die anorganische Zwischenschicht den für die For
mierung erforderlichen Strom ganz wesentlich und hilft, die notwendige Er
wärmung der Grenzschicht zwischen der Zwischenschicht und dem Phosphor
zu konzentrieren. Daher kann das gesamte Anzeigefeld sehr rasch anfänglich
formiert werden. Die Zwischenschicht wird durch Aufdampfen oder Kathoden
zerstäubung aufgebracht und hat eine gleichmäßige Dicke von etwa 50 bis
150 Å, vorzugsweise wird eine Dicke von 100 Å angestrebt.
Während des Herstellungsverfahrens wird der Phosphor des Anzeigefeldes mit
Edelgas, und zwar z. B. Argon oder Helium, behandelt, um Stickstoff zu ent
fernen und dadurch die Entstehung eines unerwünschten SN x -Polymer im Phos
phor zu vermeiden. Auch kann Silber dem Phosphor beigefügt sein, so daß
jegliches SN x , das entsteht, in ein harmloses S2N2 während der Erwärmung
umgewandelt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es
zeigt
Fig. 1 eine schematisierte perspektivische Darstellung eines Elektrolumines
zenz-Matrix-Anzeigefeldes gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des Anzeigefeldes gemäß Fig. 1
längs der Linie 2-2 der Fig. 1 mit Einzelheiten des Aufbaues.
In Fig. 1 ist schematisiert und in rückwärtiger Ansicht ein Elektrolumineszenz-
Matrix-Anzeigefeld 10 dargestellt, wobei die Maßverhältnisse nicht maßstäb
lich sind, um die erläuternde Darstellung zu vereinfachen. Das gleiche gilt
für die Darstellung gemäß Fig. 2.
Das Anzeigefeld 10 besteht aus einem transparenten Substrat 11, auf dem
einseitig die verschiedenen nachfolgend beschriebenen Schichten aufgebracht
sind. Aufgrund der Vorgänge in den einzelnen Schichten wird eine Elektro
lumineszenz ausgelöst, die von einem Beobachter 12 durch das transparente
Substrat 11, wie durch den Pfeil 13 angedeutet, beobachtet werden kann.
Die allgemeine Struktur und die Betriebsweise eines solchen Elektrolumineszenz-
Matrix-Anzeigefeldes sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Hierzu
wird beispielsweise verwiesen auf: E. L. Tannas, "Electroluminescent Displays",
Kapitel 8 in E. L. Tannas (Herausgeber) "Flat-Panel Display and CRTs"
(1984); ferner U.S. Patent 37 31 353, US-Patent 38 69 646 und US-PS 41 40 937.
Die folgenden Erläuterungen sollen das Verständnis der Erfindung auch ohne
Bezugnahme auf den Stand der Technik erlauben.
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Substrat 11 ist durchsichtig, eben und elektrisch nicht
leitend. Als bevorzugtes Material findet hierfür Glas Verwendung, z. B. Natron
kalk-Glas oder Borsilikat-Glas. Typischerweise hat das Substrat eine Dicke
von etwa 0,2794 cm.
Auf der einen Oberfläche des Substrates 11 sind eine Vielzahl parallel zueinan
der verlaufender Anoden 14 ausgebildet, die eine Lichtdurchlässigkeit von
80% und einen Schichtwiderstand von 5 Ohm pro Quadrat haben. Diese Anoden
14 können aus dotiertem Zinnoxid oder Indium-Zinnoxid hergestellt sein.
Über den Anoden-Elektroden 14 ist eine gleichförmige Schicht 9 eines transparen
ten isolierenden Materiales, vorzugsweise Aluminiumoxid, in einer Dicke von
etwa 50 bis 150 Å und vorzugsweise 100 Å ausgebildet. Diese Zwischen
schicht 9 bedeckt die gesamte Oberfläche des Substrats und die Anoden-
Elektroden 14. Jedoch ist die Zwischenschicht, wie aus Fig. 1 entnehmbar,
an den äußeren Randbereichen derart begrenzt, daß die Endabschnitte der
Anoden-Elektroden frei liegen. Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform
als Zwischenschicht Aluminiumoxid Verwendung findet, können auch andere
transparente Isolatoren, wie z. B. Magnesiumoxid, Magnesiumfluorid, Yttrium
oxid oder Zinksulfid Verwendung finden.
Parallel zueinander verlaufende Phosphorreihen sind auf der Zwischenschicht
9 angeordnet, wobei diese Reihen etwa 15 bis 40 µm dick sind und vorzugs
weise eine Dicke von 25 µm aufweisen. Diese Phosphorreihen 15 verlaufen
im wesentlichen parallel zu den Anoden-Elektroden 40.
Die Phosphorreihen 15 bestehen aus einem dielektrischen Bindemittel und
einer Suspension aus Phosphorteilchen 16 gemäß Fig. 2, die etwa eine Korn
größe von 0,1 µm bis 2,5 µm haben. Die Phosphorteilchen 16 bestehen aus
Zinksulfid mit einem Gehalt von etwa 01, bis 1 Gew.-% und vorzugsweise
etwa 0,4 Gew.-% Mangan; ferner vorzugsweise etwa 0,05 Gew.-% Kupfer
und einem Überzug aus Kupfersulfid.
In dem Überzug der Phosphorteilchen 16 aus Kupfersulfid ist ferner Silber
in einer Menge von etwa 2 bis etwa 12 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa
5 und 10 Gew.-% bzw. in einer speziellen Ausführungsform mit 8 Gew.-%,
enthalten.
Das dielektrische Bindemittel besteht z. B. aus Nitrozellulose, jedoch können
auch anorganische Bindemittel, wie Zinnsulfid oder ein Keramikmaterial Ver
wendung finden. In dem organischen Bindemittel sind etwa 0,1 bis etwa
3 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,2 Gew.-% Schwefel, bezogen auf das Ge
wicht der Phosphorteilchen, enthalten. Eine Vielzahl von zueinander parallel
verlaufenden Kathodenelektroden 17, vorzugsweise Aluminium, sind auf den
Phosphorreihen 15 angeordnet. Es ist beabsichtigt, die endgültige Konfigu
ration der erhaltenen Lumineszenz-Anzeige durch die Festlegung des Ortes
für die Anoden-Elektroden 14, die Zwischenschicht 9, die Phosphorreihen 15
und die Kathoden-Elektroden 17 und nicht notwendigerweise durch die Reihen
folge, in der diese Elemente im Anzeigefeld ausgebildet sind, zu spezifizieren.
Bei der Herstellung ist es vorteilhaft und zweckmäßig, die Phosphorteilchen
und das Bindemittel in einer Schicht sowie das Aluminium für die Kathoden-
Elektroden 17 in einer anderen Schicht aufzubringen und dann beide gleich
zeitig zur Ausbildung der Phosphorreihen 15 und der Kathoden-Elektroden
17 anzureißen. Es sind jedoch auch andere Verfahren zur gleichzeitigen Aus
bildung der Phosphorreihen und der Elektroden bekannt, die Verwendung finden
können.
Sowohl bei der Herstellung als auch beim Gebrauch fließt Strom zwischen
den Kathoden-Elektroden und den Anoden-Elektroden 14 und zwar zunächst,
um Bereiche der Phosphorreihen 15 in einer Matrix elektrolumineszierender
Punkte umzuwandeln und später diese Punkte zum Leuchten zu bringen. Der
Erregerstrom fließt auf kürzestem Weg von den Kathoden-Elektroden 17 zu
den Anoden-Elektroden 14. Diese Ströme fließen durch Teile der Phosphor
reihen 15, die an dem Kreuzungspunkt der Anoden-Elektroden und Kathoden-
Elektroden angeordnet sind. Jeder dadurch gekennzeichnete Teil der Phos
phorreihen 15 stellt ein Pixel 18 dar. Jedes Pixel 18 kann individuell zum
Aufleuchten gebracht werden, indem durch eine nicht dargestellte Schaltung
eine bestimmte Kombination der Kathoden-Elektroden 17 und Anoden-Elektro
den 14 elektrisch angesteuert wird.
Die Anoden-Elektroden 14 des Anzeigefeldes sind vorzugsweise etwa 0,25 mm
voneinander entfernt, was auch für den Abstand der Reihen der Kathoden-
Elektroden 17 gilt. Beide Arten von Elektroden bilden eine Matrix mit einer
Dichte von etwa 16 Pixel pro mm2 bzw. 1600 Pixel pro cm2. In Fig. 1 ist
ein Aufbau eines solchen Feldes schematisch dargestellt, wobei der gezeigte
Ausschnitt für eine Matrix mit 640 Spalten und 200 Reihen und einer Ab
messung von 26,67 cm auf 11,43 cm vorgesehen ist.
Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Anoden-Elektroden 14 die Kathoden-Elektroden
17, die Phosphorreihen 15 und die Zwischenschicht 19 mit einem Becher 20
auf der Rückseite des Substrats 11 überdeckt sind, wobei der Becher vakuum
dicht an dem Substrat 11 befestigt ist und im Innern ein Vakuum oder eine
Edelgas-Atmosphäre, z. B. aus Argon oder Helium, hat. Der Becher 20 kann
aus Aluminium oder Glas hergestellt sein und trägt auf seiner inneren Ober
fläche ein 13×-Mikrosieb 21, ds aus einem perforierten Metallnetz 22 und
aus Aluminio-Silikat-Kugeln 23 besteht, die zwischen dem Netz und der Innen-
Oberfläche des Bechers 20 angebracht sind. Das Sieb 21 wird vor der Anord
nung im Becher 20 entgast.
Der Becher ist mit dem Substrat dicht verklebt, wobei ein gering gasendes
Epoxyharz Verwendung finden kann. Ein derartiges Epoxydharz erzeugt nur
sehr wenig Gas während des Aushärtens. Geeignet sind hierfür Kunstharz
kleber der Firma Bacon Industries, Inc., Watertown, Massachusetts und
Irvine, Califonia unter Bezeichnung Bacon FA-1 Kunstharzkleber.
Bei der Herstellung des elektrolumineszierenden Anzeigefeldes werden die
parallelen sowie transparenten Anoden-Elektroden 14 auf dem Substrat 11
durch Aufdampfen hergestellt, was in einem evakuierten und mit Zinnoxid
oder Indium-Zinnoxid dotierten Heizofen in herkömmlicher Weise erfolgt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird dotiertes Zinnoxid in einer
Schicht aufgebracht, die dünn genug ist, um eine Lichtdurchlässigkeit von
80% zu gewährleisten und die einen Schichtwiderstand von 5 Ohm pro Quadrat
hat. Danach wird die Zwischenschicht 9 auf den Anoden-Elektroden 14
durch Aufdampfen in einer Dicke von 50 bis 150 Å und vorzugsweise
100 Å aufgebracht, wobei diese Zwischenschicht aus Aluminium besteht.
Das Aluminium wird in herkömmlicher Form auf das Substrat und die Anoden-
Elektroden aufgedampft, wobei das Substrat und die Anoden-Elektroden zu
nächst mit einem leichten Detergent und entionisiertem Wasser gereinigt und
anschließend in entionisiertem Wasser gespült werden. Abschließend erfolgt
eine Spülung mit Isopropylalkohol. Die gereinigten Substrate werden dann am
Umfang eines nicht dargestellten Drehtisches angeordnet, der in der nicht
dargestellten Vakuumkammer vorgesehen ist. Es wird ein Vakuum von
10-5 Torr oder darüber in der Kammer bzw. dem Heizofen aufgebaut und
während des Aufdampfens des Aluminiums der Drehtisch angetrieben. Es
genügt eine Umdrehung des Drehtisches, um eine dichte, mikrolochfreie
Schicht von 100 Å auf dem Substrat 11 und den Anoden-Elektroden 14 auf
zubringen. Diese Aluminiumschicht wird anschließend bei einer Temperatur
von etwa 450 bis 500°C in Luft getempert, um die Aluminiumschicht in eine
Aluminium-Oxidschicht umzuwandeln.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Aluminium
oxid als Zwischenschicht begrenzt, vielmehr können auch andere transparente
Isolationsmaterialien, wie Magnesiumoxid, Magnesiumfluorid, Yttriumoxid oder
Zinksulfid Verwendung finden. Auch das Aufbringen der Zwischenschicht kann
nach einem von dem vorausstehend beschriebenen Verfahren abweichenden
Verfahren erfolgen. So können bekannte Vakuum-Aufdampf-Verfahren oder
Kathoden-Sprühverfahren Verwendung finden, solange gewährleistet ist, daß
die Zwischenschicht frei von Mikrolöchern ist und eine ausreichende Transparenz
bei gleichmäßiger Dicke hat. Die Zwischenschicht sollte eine Durchbruchsspannung
in der Größe von etwa 6 bis 15 V haben, wobei 10 V bevorzugt wird. Selbst
verständlich kann die Zwischenschicht auch unmittelbar als Aluminiumoxidschicht
aufgebracht werden, indem das metallische Oxid mit einem Kathoden-Sprühver
fahren aufgebracht wird, was die Notwendigkeit des Nachglühens entfallen
läßt.
Ein homogenes Pulver aus Zinksulfid-Kristallen wird für das Aufbringen der
Anoden-Elektroden und der Zwischenschicht in einem unabhängigen Verfahren
präpariert. Das Pulver enthält etwa 0,1 bis 1%, vorzugsweise jedoch 4%
Mangan und etwa 0,05% Kupfer. Die Kristallgröße liegt zwischen 0,1 und
2,5 µm. Für die Anwendung wird zunächst eine wäßrige Lösung aus Salzen
präpariert, wobei diese Lösung ein herkömmliches Anion und den gewünschten
Anteil von Kationen, wie z. B. Zinkacetat mit 0,4% Magnesiumacetat und
0,05% Kupferacetat enthält. Zum Ausfällen wird Thioacetamid der Lösung
zugeführt, wodurch man ein Pulver aus Zinksulfid, Magnesiumsulfid und Kupfer
sulfid in der gewünschten proportionalen Zusammensetzung ausfällen kann.
Das ausgefällte Produkt wird anschließend in Acetylsäure und entionisiertem
Wasser gewaschen sowie in einer Edelgas-Atmosphäre in einem Silicia-Schmelz
tiegel bei 960°C zur Rekristallisation des Zinksulfids gebrannt. Das fertige
Produkt wird erneut gewaschen, getrocknet und gesiebt.
Die Kristallkörner werden anschließend in einer wäßrigen Salzlösung suspen
diert, wobei die Salzlösung vorzugsweise pro Gramm Phosphorpartikel
5 bis 10 ml entionisiertem Wasser, 1 ml 0,1 molares Kupfernitrat und 0,05 ml
0,1 molares Silbernitrat enthält. Die Lösung wird gerührt, um in der Ober
fläche der Partikelchen Zink gegen Kupfer auszutauschen und Zinksulfid-Mag
nesium-Partikel zu erhalten, die mit Kupfersulfid überzogen sind. Das Silber
nitrat bewirkt einen Silberanteil in dem Überzug aus Kupfersulfid in der
Größenordnung von etwa 2 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-%
und insbesondere etwa 8 Gew.-% Kupfer in dem Kupfersulfid-Überzug der
einzelnen Phosphorteilchen. Die derart beschichteten Teilchen werden an
schließend aus der Lösung ausgefiltert, in entionisiertem Wasser gespült
und getrocknet.
Die Lösung des dielektrischen Bindemittels wird durch Vermischen von Nitro
zelluloselack und einem Verdünner hergestellt, der von der Firma Hercules
Powder Company geliefert wird. Selbstverständlich können auch andere Ver
dünner Verwendung finden, wenn sie aus Toluol, Xylol, Isopropanol, Isobutyl
acetat, Aceton und Methyläthylketon hergestellt sind.
Vor dem Vermischen des Verdünners und des Bindemittels wird dem Verdünner
elementarer Schwefel zugeführt. Nach der Schwefelzufuhr wird überschüssiger,
nicht gelöster Schwefel durch Filtern entfernt. Vorzugsweise werden zwei
bis drei Teile der Verdünner-Schwefellösung mit einem Teil Nitrozellulose
gemischt, um das gewünschte gelöste Bindemittel zu erhalten, wobei die
Anteile entsprechend der gewünschten Viskosität des gelösten Bindemittels
ausgewählt werden.
Das gelöste Bindemittel wird anschließend mit den Phosphorpartikelchen
vermischt und zwar vorzugsweise in einem Verhältnis von 2 ml Bindemittel
je Gramm der oberflächenbeschichteten Phosphorteilchen. Der Schwefelanteil
im Verdünner reicht aus, um etwa 0,1 bis 3% und vorzugsweise 0,2 Gew.-%
Schwefel in den beschichteten Phosphorpartikeln zu haben. Wenn zwei Teile
der Verdünner-Schwefellösung mit einem Teil Nitrozellulose vermischt werden,
wird die bevorzugte Konzentration von Schwefel durch das Zumischen von
1,5 mg Schwefel per ml Verdünner erreicht. Wenn dagegen drei Teilchen
der Verdünner-Schwefellösung mit einem Teil Nitrozellulose vermischt werden,
ergibt sich die bevorzugte Konzentration von Schwefel durch Zumischen
von etwa 4 mg Schwefel pro 3 ml Verdünner.
Das Bindemittel und die beschichteten Phosphorteile werden zusammen mit
Glaskugeln geschüttelt, um eine homogene Vermischung zu gewährleisten.
Zum Entfernen der Glaskugeln wird die Mischung gesiebt und anschließend
über das Substrat 11, die Anoden-Elektroden 14 und die Zwischenschicht 19
in einer Dicke von etwa 15 bis 20 µm und vorzugsweise 25 µm gesprüht.
Der Verdünner wird anschließend verdampft, um einen Schwefelüberzug über
den Zinksulfid-Partikeln zu schaffen, die zuvor mit Kupfersulfid überzogen
wurden.
Auf die getrocknete Schicht des mit dem Bindemittel vermischten Phosphors
wird eine weitere Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 1 bis 2 µm
aufgedampft. Eine Aluminiumschicht mit dieser Dicke gibt Kathoden-Elektro
den 17, die vorzugsweise einen Schichtwiderstand von etwa 0,1 Ohm pro
Quadrat haben. Sowohl die Phosphorschicht als auch die als Kathode wirksame
Aluminiumschicht wird anschließend geritzt, um parallele Reihen von mit
den Kathoden-Elektroden belegten Phosphorbereichen zu schaffen, wie sie
aus Fig. 1 hervorgehen. Diese Darstellung zeigt deutlich die in Reihen neben
einander angeordneten Phosphorschichten und die darauf ausgebildeten Katho
den-Elektroden 17 sowie die durchgehende Zwischenschicht 9. In der prakti
schen Anwendung kann es jedoch auch möglich sein, daß Teile der aus Alu
miniumoxid bestehenden Zwischenschicht 9 unter der Phosphorschicht und
der Aluminium-Elektrode mit entfernt werden. Selbst wenn dies der Fall
ist, bleibt bei diesem Arbeitsgang die Anoden-Elektrode 14 frei von jeg
licher Bearbeitung.
Das Anzeigefeld kann nicht als Elektrolumineszenz-Matrix-Anzeigefeld Ver
wendung finden, solange es nicht einer Formierung unterzogen worden ist,
während welcher eine Erregerspannung und ein entsprechender Strom für
eine gewisse Zeit an dem Anzeigefeld wirksam wird, um die einzelnen Phos
phorelemente des Anzeigefeldes in eine Matrix elektrolumineszierender Pixels
umzuwandeln. Während dieses Formierungsprozesses wird hilfsweise ein nicht
dargestellter Becher, der etwas größer als der Becher 20 gemäß Fig. 2 ist,
auf dem Substrat 10 angeordnet, so daß die Phosphorelemente eines An
zeigefeldes mit 640 Spalten und 200 Reihen davon überdeckt werden. Auch
dieser Hilfsbecher wird gegen das Anzeigefeld abgedichtet, indem eine Dicht
scheibe zwischen Substrat und dem Rand des Hilfsbechers eingesetzt wird.
Anschließend wird ein Edelgas, wie Aragon oder Helium, im trockenen Zu
stand bei Temperaturen zwischen 80°C und 90°C durch den Innenraum des
Hilfsbechers zirkuliert, um die darin befindliche Luft zu ersetzen und Stick
stoff sowie Wasserdampf zu entfernen.
Nachdem die Innenkammer des Bechers gespült ist, wird an die Anoden-
und Kathoden-Elektroden eine Spannung angelegt und über diese geregelt
ein Strom geführt, um mit der Formierung zu beginnen. Dabei liegt die
positive Spannung an den Anoden-Elektroden 14 und die negative Spannung
an den Kathoden-Elektroden 17, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
Die anfängliche Formierung erreicht man dadurch, daß zunächst eine Spannung
von etwa 25 V zwischen den Kathoden- und Anoden-Elektroden wirksam
ist. Aufgrund des Kupferüberzugs auf den einzelnen, durch das Bindemittel
zusammengehaltenen Phosphorkörnern fließt ein Strom in den Phosphorreihen
15. Bei etwa 10 V bricht die Zwischenschicht durch, womit auch ein Strom
fließt. Für wenige Sekunden wird anfänglich ein Maximalstrom von etwa 1 A
über das Anzeigefeld fließen. Dieser Strom bewirkt, daß sich die Zwischen
schicht im Bereich der Grenzschicht zu den Phosphorreihen 15 rasch erhitzt.
Durch diese Erhitzung und den über den Phosphor fließenden Strom ändern
die Phosphorkristalle in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Zwischenschicht
ihren Zustand und gehen in eine feste transparente und leuchtfähige Schicht
über. Während der Ausbildung dieser Schicht steigt der Widerstand des Phos
phors in diesem Bereich an, womit der Stromfluß durch den Phosphor und
die Zwischenschicht verringert wird. Nach etwa 3 bis 4 Minuten ist die
leuchtende Phosphorschicht genügend stark ausgebildet, um den Strom über
das Anzeigefeld auf etwa 100 mA zu reduzieren. Damit ist die anfängliche
Formierung des Matrix-Anzeigefeldes bei einer Spannung von 25 V beendet
und die Voraussetzung zur Elektrolumineszenz gegeben.
Zur weiteren und abschließenden Formierung wird die angelegte Spannung
über 25 V hinaus erhöht und der Strom entspechend überwacht. Bei dieser
anfänglichen Spannungserhöhung steigt der Strom ganz rasch und sehr wesent
lich an. Die Spannung wird solange vergrößert, bis der über das Anzeigefeld
fließende Strom eine kontinuierliche Verlustleistung von nicht mehr als
1,25 W/cm2 ergibt. Bei einem Anzeigefeld mit 640 Spalten und 200 Reihen
hat man festgestellt, daß eine kontinuierliche Verlustleistung von weniger
als 20 W zu einem Anzeigefeld mit nur sehr geringem Funktionsverlust führt,
wenn das Anzeigefeld während der Formierung mit Hilfe eines Luftstromes
abgekühlt wird. Selbstverständlich können auch andere obere Grenzleistungen
für die Verlustleistung vorgesehen sein. Auch kann die Formierungsspannung
gepulst angelegt werden, um relativ hohe augenblickliche Spitzenspannungen
und Spitzenströmen auszulesen, ohne eine Überhitzung und damit eine Ver
schlechterung des Phosphors im Anzeigefeld zu verursachen.
Wenn das Produkt aus der für die Formierung verwendeten Spannung und
den Strom gleich der maximalen zulässigen Verlustleistung ist, d. h. zum
Beispiel 20 W, wird die Spannung beibehalten und die leuchtende Schicht
weiter formiert, bis der Strom über das Anzeigefeld so weit abfällt, daß
eine weitere Spannungserhöhung möglich ist, ohne die maximale Dauerver
lustleistung zu übersteigen. Die Spannung wird periodisch bis auf etwa 50 V
angehoben. Bei diesem Wert ist die anfängliche Formierung beendet, so daß
die Spannung weiter erhöht werden kann, um die abschließende Formierung
zu bewirken, die bei einer Spannung von etwa 70 bis 80 V erreicht ist.
Nach dieser abschließenden Formierung ist die leuchtende transparente
Schicht etwa 1 µm dick, so daß das Anzeigefeld seine maximale Leucht
kraft bei etwa 70 V erreicht.
Obwohl der Formierungsvorgang eine Erhitzung vorzugsweise konzentriert
auf die Grenzschicht zwischen dem Phosphor und der Zwischenschicht
benötigt, wirkt sich eine zu starke Erhitzung des Phosphors nachteilig aus,
was eine verringerte Leuchtkraft und eine verringerte Lebensdauer für das
Anzeigefeld mit sich bringt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das
Anzeigefeld über die Transitionsphase bei etwa 103°C für das Kupfersulfid
im Leuchtphosphor hinaus erhitzt wird.
Es ist bekannt, daß die Formierung beschleunigt werden kann, indem die
Formierungsspannung angehoben wird. Theoretisch kann die Formierungs
spannung zur Verkürzung der Formierungszeit über den oben angegebenen
Wert hinaus vergrößert werden, wenn gleichzeitig das Anzeigefeld aus
reichend gekühlt wird, z. B. in einer Kühleinrichtung oder in Kühlwasser.
Dies ist notwendig, um die Verschlechterung der Ergebnisse infolge einer
Überhitzung des Leuchtphosphors zu verhindern. Auch wenn andere Materia
lien als Aluminiumoxid für die Zwischenschicht Verwendung finden, kann
entsprechend das Spannungs-Stromverhältnis für die Formierung verändert
werden. Insbesondere kann bei einem anderen Material auch die Dicke der
Schicht verglichen mit der Dicke von 100 Å für Aluminiumoxid verschie
den sein.
Es wurde zum Beispiel festgestellt, daß für einreihige Elektrolumineszenz-
Testfelder mit Magnesiumoxid als Zwischenschicht weniger als die Hälfte
der Formierungszeit benötigt wird, was auch für den Formierungsstrom ver
glichen mit Aluminiumoxid der Fall ist. Bei einer Zwischenschicht aus Yttrium
oxid benötigt man etwa die gleiche Zeit mit etwa 75% des Stromes ver
glichen mit Aluminiumoxid. Für Magnesiumfluorid als Zwischenschicht sind
z. Zt. keine Daten vorhanden, obwohl es bekannt ist, daß sowohl der For
mierungsstrom als auch die für die Formierung benötigte Zeit bei diesem
Material verringert werden kann. Aluminiumoxid als Zwischenschicht ist
zu bevorzugen, und zwar aufgrund der verhältnismäßig einfachen Formierung
des Elektrolumineszenz-Anzeigefeldes. Jedoch ist die Erfindung nicht auf
die Verwendung dieses Materiales begrenzt bzw. die vorausstehend zusammen
mit diesem Material angegebenen Werte für Strom und Spannung.
Nach der abschließenden Formierung wird der Hilfsbecher abgenommen
und das Substrat anschließend permanent mit dem Becher 20 gemäß Fig. 2
in einem Vakuum oder in einer Edelgas-Atmosphäre versiegelt. Außerdem
wird alle überschüssige Feuchtigkeit vor der Versiegelung im Becher 20 ent
fernt. Wie bereits angedeutet, ist Wasser äußerst unerwünscht, da es zu
einer Verschlechterung des Leuchtphosphors während des Formierens führt.
Im übrigen wird für die Formierung mehr Zeit benötigt und auch eine höhere
Spannung für das Erreichen einer vorgegebenen Leuchtdichte. Wenn die Er
regerspannung wesentlich höher sein muß, um das Anzeigefeld mit einer
bestimmten Leuchtdichte zum Aufleuchten zu bringen, kann sich die Situa
tion einstellen, daß die von der Steuerschaltung aus gelieferte Spannung
nicht für diesen Wert ausreicht, womit das Anzeigefeld nicht in der ge
wünschten Weise benutzt werden kann.
Ein Verfahren zur Beseitigung von Feuchtigkeit und insbesondere Wasser
besteht darin, daß das Anzeigefeld einem Vakuum ausgesetzt und auf etwa
90°C für eine Zeitdauer von 2 Stunden erwärmt wird, um überschüssiges
Wasser und andere flüchtige Verunreinigungen auszuscheiden. In dem Becher
20 wird das Sieb 21 zur Entgasung, d. h. ein Gitter angebracht und anschließend
der Becher in Vakuum oder einem Edelgas mit dem Substrat luftdicht verbunden.
Eine andere Methode, um überschüssiges Wasser aus dem Anzeigefeld zu
entfernen, ist das Gefriertrocknen. Bei diesem Verfahren wird der Hilfsbecher
entfernt und das Anzeigefeld in einer Kammer unter Vakuum gehalten. An
schließend wird ein Edelgas, wie z. B. Argon oder Helium, in die Kammer
eingeführt und die Temperatur auf einen Wert unter -10°C, vorzugsweise
unter -30°C, abgesenkt, um die in dem Anzeigefeld befindlichen Wasserteil
chen zu gefrieren.
Anschließend wird ein partielles Vakuum in der Kammer über eine Rohrleitung
aufgebaut, mit der der Druck in der Kammer unter 25 Torr absolut abgesenkt
wird, vorzugsweise sogar unter 12 Torr absolut. Im Vakuum wird das Eis
zum Sublimieren gebracht und verläßt das Anzeigefeld, so daß es aus der
Kammer über die Vakuumleitung abgeleitet werden kann. Das Vakuum wird
üblicherweise für 20 bis 60 Minuten aufrechterhalten, bis alles Eis aus dem
Anzeigefeld entfernt ist. Danach wird wieder Edelgas in die Kammer einge
führt und der Becher 20 für endgültig mit dem Substrat verschweißt oder
verklebt, nachdem zuvor ein Gitter in Form des Siebes 21 im Innern des
Bechers angebracht ist. Das Entfernen des Wassers und die Trockenversiege
lung hilft dazu, eine weitere Formierung vermeiden zu können und die Lebens
dauer des Anzeigefeldes zu vergrößern.
Nachdem das Anzeigefeld versiegelt ist, wird das Element auf Dichtigkeit
geprüft, indem es in warmes Wasser eingetaucht und beobachtet wird, ob
Blasenbildungen auftreten. Geringe Lecks können auch festgestellt werden,
indem das versiegelte Element in eine Vakuumkammer gebracht wird, in
der nur ein Teilvakuum wirksam ist. Bei diesem Teilvakuum wird das Vor
handensein von aus dem Becher 20 herausleckendem Edelgas festgestellt,
wenn das Element nicht in Ordnung ist.
Nach dem Versiegeln des Anzeigefeldes wird als abschließender Schritt eine
Alterung durch zyklische und wiederholte Erregung der Reihen des Anzeige
feldes bewirkt, wobei diese Behandlung etwa 1 bis 2 Stunden dauert und
impulsartig eine Spannung von 120 V mit etwa 12 bis 17 Mikrosekunden
langen Impulsen aufgebracht wird. Dabei wird der Reihenstrom auf einen
Wert gehalten, daß ein Augenblickstrom von etwa 0,5 mA in jedes Pixel
der gepulsten Reihe fließt. Nach dem Altern hat das Anzeigefeld unter nor
malen Bedingungen eine relativ gleichmäßige Leuchtdichte.
Bei dem beschriebenen Verfahren werden der Phosphor 15 und die Kathoden-
Elektroden 17 vor der Formierung geritzt. Dieser Vorgang kann jedoch da
durch erleichtert werden, daß die Ausbildung des Matrix-Anzeigefeldes mit
dem Leucht-Phosphor und der Aluminiumkathodenschicht in einem unver
sehrten Zustand formiert wird. Durch diese Formierung ergibt sich eine feste,
leuchtende Schicht an der Grenzschicht zwischen den Leucht-Phosphor und
der Zwischenschicht. Wenn die Kathoden-Elektroden und der Phosphor nach
dem Formieren geritzt werden, muß der dabei anfallende Staub entfernt
werden, wobei die darunter liegende Zwischenschicht und die Zinnoxid-Anoden
durch die feste, leuchtende Schicht geschützt sind. Dadurch kann das Ritzen
mit einem geringen Risiko der Verletzung der gefährdeten Zinnoxid-Anoden
durchgeführt werden.
In Fig. 2 ist der Anschluß der Anoden-Elektroden und Kathoden-Elektroden
eines Anzeigefeldes an die Stromversorgung schematisch angedeutet. Während
der Herstellung eines Anzeigefeldes werden diese Verbindungen dadurch er
stellt, daß ein Teil der Zwischenschicht 9 an den jeweiligen Enden der Katho
den-Elektroden und Anoden-Elektroden entfernt wird und Überbrückungsleiter
vorgesehen werden, um die Reihenelektroden und die Spaltelektroden ent
sprechend mit Strom zu versorgen.
Man hat beobachtet, daß vier Ausfall-Mechanismen für die Phosphorelemente
in Elektrolumineszenz-Matrix-Anzeigefeldern auftreten. Jedes verwendete
Phosphorelement stellt einen Kondensator dar, der parallel zu einem Neben
schlußwiderstand und in Reihe zu einem Reihenwiderstand liegt. Ein Absinken
der Kapazität des Kondensators wird als "weitere Formierung" bezeichnet,
d. h. ein Fortschreiten des Formierungsprozesses über denjenigen Punkt hinaus,
der zur Erzeugung der Lumineszenz wünschenswert ist. Eine Verringerung
des Nebenschlußwiderstandes wird als "Softening" bezeichnet. Ein Ansteigen
des Reihenwiderstandes wird als "Abflachen der Lastlinie" bezeichnet. Die
vierte Ausfallart besteht allgemein in der chemischen Verschlechterung.
Das Ausspülen des Stickstoffs aus dem Phosphor verringert die Tendenz zum
Auftreten des Softening, indem die Entstehung eines SN x -Polymers im Leucht
stoff oder Phosphor vermieden wird. Der beschriebene Zusatz von Silber
trägt dazu bei, das Softening zu verringern bzw. zu eliminieren, indem
das Schwefelnitrit (SN x ) im Phosphor sich mit dem Filter verbindet und
ferner in ein harmloses S2N2 durch die entstehende Wärme umgewandelt
wird. Der beschriebene Zusatz von Schwefel trägt dazu bei, die allgemeine
chemische Verschlechterung zu verhindern und zwar durch Prozesse, die
sonst Schwefel aus Zinksulfid entfernen (beispielsweise elektrochemische
Zersetzung, Reaktion von Stickstoff, um Stickstoffsulfide zu erzeugen oder
Oxidation, Schwefeldioxide oder Zinkoxid zu erzeugen). Der Zusatz von Schwe
fel führt auch zu einer Verbesserung und Aufrechterhaltung der gewünschten
Anstiegszeit für das Aufleuchten in Abhängigkeit von dem Ansteuerstrom.
Das Entfernen des Wassers aus dem Anzeigefeld verhindert bzw. verringert
die Verschlechterung des Leuchtstoffes. Schließlich erlaubt die Zwischen
schicht eine rasche und gleichförmige Ausbildung des Anzeigefeldes bei
verringertem Leistungsniveau, wodurch ebenfalls unerwünschte Verschlechterun
gen des Leuchtstoffes vermieden und das Herstellungsverfahren vereinfacht
wird.
Claims (29)
1. Elektrolumineszenz-Matrix-Anzeigefeld mit
einem im wesentlichen durchsichtigen, nichtleitenden Substrat (11),
einer Vielzahl von im wesentlichen transparenten leitenden ersten Elektroden (14), die auf dem Substrat angebracht sind,
mit einem pulverförmigen Leuchtstoff bzw. Phosphor über den ersten Elektroden und dem Substrat und
zumindest einer zweiten leitenden Elektrode, die über dem Leucht stoff bzw. Phosphor angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
einem im wesentlichen durchsichtigen, nichtleitenden Substrat (11),
einer Vielzahl von im wesentlichen transparenten leitenden ersten Elektroden (14), die auf dem Substrat angebracht sind,
mit einem pulverförmigen Leuchtstoff bzw. Phosphor über den ersten Elektroden und dem Substrat und
zumindest einer zweiten leitenden Elektrode, die über dem Leucht stoff bzw. Phosphor angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß zwischen dem Leuchtstoff bzw. Phosphor und den ersten Elektroden sowie dem Substrat eine im wesentlichen transparente anorganische sowie nichtleitende Zwischenschicht angeordnet ist,
- - daß die Zwischenschicht Mittel enthält, welche benachbarte Teile des Leuchtstoffes bzw. Phosphor erhitzen in Abhängigkeit von einer zwischen die ersten und zweiten Elektroden angelegten For mierungsspannung und
- - daß im Phosphor Mittel vorhanden sind, die die Ausbildung einer im wesentlichen transparenten und leuchten Schicht in Abhängigkeit von der elektrischen Formierungsspannung und der Erhitzung der Zwischenschicht (9) bewirken.
2. Anzeigefeld nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (9) eine Dicke von etwa 50 Å bis etwa 150 Å
hat.
3. Anzeigefeld nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Zwischenschicht (9) 100 Å beträgt.
4. Anzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht im wesentlichen aus einer transparenten Metall
oxidschicht besteht.
5. Anzeigefeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (9) eine isolierende Schicht ist, welche eine
Durchbruchspannung zwischen 6 und 15 V hat.
6. Anzeigefeld nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht eine Durchbruchspannung von 10 V hat.
7. Anzeigefeld nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht aus einer im wesentlichen transparenten Alu
miniumoxidschicht besteht.
8. Anzeigefeld nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aluminiumoxidschicht eine Dicke zwischen 50 Å und 150 Å
hat.
9. Anzeigefeld nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Aluminiumoxidschicht 100 Å beträgt.
10. Anzeigefeld nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (9) aus einem Material der folgenden
Materialien: Magnesiumoxid, Magnesiumfluorid, Yttriumoxid und/oder
Zinksulfid besteht.
11. Anzeigefeld nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leuchtpunkte des Anzeigefeldes matrizenförmig angeordnet
sind.
12. Verfahren zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Matrix-Anzeige
feldes mit folgenden Verfahrensschritten:
- 1. Anbringen von zumindest einer im wesentlichen transparenten sowie elektrisch leitenden ersten Elektrode (14) auf einem im wesentlichen transparenten Substrat (11);
- 2. Anordnen eines Leuchtstoffes bzw. Phosphors über den Elektroden;
- 3. Anordnen von zumindest einer zweiten Elektrode über dem Leuchtstoff;
dadurch gekennzeichnet,
- 4. daß vor dem Aufbringen des Leuchtstoffes eine isolierende anorgani sche Zwischenschicht (9) über der zumindest ersten Elektrode und unter dem Leuchtstoff angebracht wird;
- 5. daß eine Formierungsspannung und ein Formierungsstrom an die ersten und zweiten Elektrode angelegt wird und
- 6. daß durch die Formierung der Leuchtstoff bzw. das Phosphor in unmittelbarer Nähe zur Zwischenschicht (9) in eine leuchtende, transparente Schicht umgewandelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formierungsspannung und der Formierungsstrom derart gesteuert
angelegt wird, daß eine kontinuierliche Verlustleistung in der Zwischen
schicht entsteht, die kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der vorgegebene Wert 1,25 W/cm2 des Leuchtstoffes bzw. Phosphors
ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die kontinuierliche Verlustleistung 20 W für ein Anzeigefeld mit
Aluminiumoxid als Zwischenschicht beträgt, wobei das Anzeigefeld
640 erste Elektroden und etwa 200 zweite Elektroden in senkrechter
Anordnung zueinander aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt der Ausbildung der Zwischenschicht in der
Herstellung einer Zwischenschicht aus Aluminiumoxid besteht.
17. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zwischenschicht aus einem der Materialien Magnesiumoxid,
Magnesiumfluorid, Yttriumoxid und/oder Zinksulfid aufgebracht wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht mit einer Dicke zwischen 50 Å und 150 Å
aufgebracht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht mit einer Dicke von 100 Å aufgebracht wird.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Elektroden, die Zwischenschicht, der Leucht
stoff bzw. Phosphor mit einem Edelgas gespült werden, um zumindest
Stickstoff und Wasser zu entfernen und ein für die Lumineszenz geeigne
tes Material in der Edelgasatmosphäre zu schaffen.
21. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Edelgas Argon oder Helium Verwendung findet.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Leuchtstoff bzw. der Phosphor aus Zinksulfid-Magnesium-
Partikel besteht, die mit Kupfersulfid und Silber überzogen sind.
23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung des Leuchtstoffaufbaues der Phosphor mit einem
Bindemittel versehen wird, das aus Zellulose und elementarem Schwe
fel besteht.
24. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Herstellung des Bindemittels aus Nitrozellulose und elemen
tarem Schwefel in einem Anteil von etwa 0,1 Gew.-% bis
3 Gew.-% in den Leuchtstoff bzw. Phosphor eingebracht wird.
25. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Leuchtstoff bzw. Phosphor Schwefel mit einem Anteil von
0,2 Gew.-% enthalten ist.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Entfernung von Überschußwasser aus dem Leuchtstoffmaterial
eine Gefriertrocknung Verwendung findet und daß die Versiegelung
des Matrix-Anzeigefeldes im Vakuum oder in einer Edelgas-Atmosphäre
erfolgt.
27. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Überschußwasser aus dem Leuchtstoffmaterial durch Erhitzen
des Materiales in einem Vakuum entfernt wird und daß die
Versiegelung des Matrix-Anzeigefeldes im Vakuum oder einem Edelgas
erfolgt.
28. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung des elektrolumineszierenden Leuchtstoffes Zinksulfid-
Magnesiumteilchen mit Kupfersulfid und Silber überzogen werden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/024,982 US4849674A (en) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | Electroluminescent display with interlayer for improved forming |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3807743A1 true DE3807743A1 (de) | 1988-09-22 |
Family
ID=21823395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3807743A Withdrawn DE3807743A1 (de) | 1987-03-12 | 1988-03-09 | Elektrolumineszenz-anzeige |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4849674A (de) |
JP (1) | JPS63289794A (de) |
KR (1) | KR880012122A (de) |
DE (1) | DE3807743A1 (de) |
FI (1) | FI881151A (de) |
FR (1) | FR2613105A1 (de) |
GB (1) | GB2202087A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4319441B4 (de) * | 1993-06-11 | 2008-10-02 | Continental Automotive Gmbh | Elektrolumineszenz-Zifferblatt |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5326298A (en) * | 1988-07-14 | 1994-07-05 | Minolta Camera Co., Ltd. | Light emitter for giving plasma light emission |
JPH04215292A (ja) * | 1990-09-01 | 1992-08-06 | Fuji Electric Co Ltd | エレクトロルミネッセンス表示パネルおよびその製造方法 |
US5252895A (en) * | 1991-05-09 | 1993-10-12 | Westinghouse Electric Corp. | TFEL edge emitter structure with light emitting face at angle greater than ninety degrees to substrate street |
JPH05258863A (ja) * | 1992-03-09 | 1993-10-08 | Stanley Electric Co Ltd | 分散型el素子 |
US5432015A (en) * | 1992-05-08 | 1995-07-11 | Westaim Technologies, Inc. | Electroluminescent laminate with thick film dielectric |
US5634080A (en) * | 1992-06-29 | 1997-05-27 | Elonex Ip Holdings, Ltd. | Hand-held portable computer having an electroluminescent flat-panel display with pixel elements at right angles to the plane of the display and an excitation direction parallel to the plane of the display |
US5600800A (en) * | 1992-06-29 | 1997-02-04 | Elonex I.P. Holdings, Ltd. | Personal computer system having a docking bay and a hand-held portable computer adapted to dock in the docking bay by a full-service parallel bus |
US5522089A (en) * | 1993-05-07 | 1996-05-28 | Cordata, Inc. | Personal digital assistant module adapted for initiating telephone communications through DTMF dialing |
US5628031A (en) * | 1993-07-19 | 1997-05-06 | Elonex Ip Holdings Ltd. | Personal digital assistant module implemented as a low-profile printed circuit assembly having a rigid substrate wherein IC devices are mounted within openings wholly between opposite plane surfaces of the rigid substrate |
JP3299096B2 (ja) * | 1995-01-13 | 2002-07-08 | キヤノン株式会社 | 電子源及び画像形成装置の製造方法、並びに電子源の活性化処理方法 |
US6013309A (en) * | 1997-02-13 | 2000-01-11 | Lg Electronics Inc. | Protection layer of plasma display panel and method of forming the same |
WO1999067803A2 (en) * | 1998-06-25 | 1999-12-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Plasma display panel manufacturing method for achieving luminescence characteristics |
DE19845075A1 (de) * | 1998-09-30 | 2000-04-13 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes und Bauelement |
JP3472221B2 (ja) * | 1999-02-24 | 2003-12-02 | キヤノン株式会社 | 電子源の製造方法 |
JP2000311611A (ja) * | 1999-02-25 | 2000-11-07 | Canon Inc | 画像形成装置の製造方法および、該製造方法により製造された画像形成装置 |
TW509960B (en) | 2000-04-04 | 2002-11-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Highly productive method of producing plasma display panel |
JP3673761B2 (ja) | 2001-02-09 | 2005-07-20 | キヤノン株式会社 | 電子源の特性調整方法及び電子源の製造方法及び画像表示装置の特性調整方法及び画像表示装置の製造方法 |
JP3902998B2 (ja) * | 2001-10-26 | 2007-04-11 | キヤノン株式会社 | 電子源及び画像形成装置の製造方法 |
JP5355076B2 (ja) * | 2005-04-15 | 2013-11-27 | アイファイアー・アイピー・コーポレーション | 誘電厚膜エレクトロルミネッセンスディスプレイ用の酸化マグネシウム含有障壁層 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3048731A (en) * | 1956-03-22 | 1962-08-07 | Westinghouse Electric Corp | Electroluminescent cell and method |
US3731353A (en) * | 1972-02-16 | 1973-05-08 | A Vecht | Method of making electroluminescent devices |
US3854070A (en) * | 1972-12-27 | 1974-12-10 | N Vlasenko | Electroluminescent device with variable emission |
JPS5437800B2 (de) * | 1973-06-19 | 1979-11-16 | ||
GB1568111A (en) * | 1975-07-22 | 1980-05-29 | Phosphor Prod Co Ltd | Electroluminescent devices |
GB1594356A (en) * | 1976-08-19 | 1981-07-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | Display panels having electroluminescent layers |
US4206460A (en) * | 1977-03-10 | 1980-06-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | EL Display drive controlled by an electron beam |
US4188565A (en) * | 1977-09-16 | 1980-02-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Oxygen atom containing film for a thin-film electroluminescent element |
GB2095470B (en) * | 1981-01-26 | 1985-07-03 | Sharp Kk | Thin-film electroluminescent display panel with a heat-resisting glass substrate |
FI62448C (fi) * | 1981-04-22 | 1982-12-10 | Lohja Ab Oy | Elektroluminensstruktur |
DE3231727A1 (de) * | 1981-09-21 | 1983-04-07 | Sun Chemical Corp., New York, N.Y. | Elektrolumineszente anzeigevorrichtung |
CA1243762A (en) * | 1983-10-11 | 1988-10-25 | Martin P. Schrank | Thin film electroluminescent display device |
EP0141116B1 (de) * | 1983-10-25 | 1989-02-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Elektrolumineszentes Dünnschicht-Element |
-
1987
- 1987-03-12 US US07/024,982 patent/US4849674A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-03-09 DE DE3807743A patent/DE3807743A1/de not_active Withdrawn
- 1988-03-10 GB GB08805715A patent/GB2202087A/en active Pending
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- 1988-03-11 KR KR1019880002659A patent/KR880012122A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4319441B4 (de) * | 1993-06-11 | 2008-10-02 | Continental Automotive Gmbh | Elektrolumineszenz-Zifferblatt |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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GB8805715D0 (en) | 1988-04-07 |
US4849674A (en) | 1989-07-18 |
KR880012122A (ko) | 1988-11-03 |
FI881151A0 (fi) | 1988-03-11 |
FR2613105A1 (fr) | 1988-09-30 |
FI881151A (fi) | 1988-09-13 |
GB2202087A (en) | 1988-09-14 |
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