DE69010255T2

DE69010255T2 - Elektrolumineszenzanzeigebildschirm mit Speicher und mit besonderer Elektrodenkonfiguration.

Info

Publication number: DE69010255T2
Application number: DE69010255T
Authority: DE
Inventors: Pascal Thioulouse
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2010-04-11
Also published as: JPH02298984A; FR2645998A1; EP0392918B1; US5053675A; DE69010255D1; FR2645998B1; EP0392918A1

Description

Die vorliegende Erfindung hat einen Elektrolumineszenzanzeigebildschirm mit Speicherwirkung und flachem Bildschirm als Gegenstand, der im Bereich der Optoelektronik zur Anzeige von komplexen Bildern oder zur Anzeige von alphanumerischen Zeichen verwendbar ist.
Man sagt, daβ ein Anzeigebildschirm Speicherwirkung hat, wenn seine elektrooptische Kennlinie (Kurve Leuchtdichte-Spannung) eine Hysterese darstellt. Für eine gleiche im Innern der Hysterese-Schleife gelegene Spannung kann die Vorrichtung also zwei stabile Zustände haben: Dunkel- oder Hell.
Die Vorteile eines Bildschirms mit Speicherwirkung sind beachtlich: um ein festes Bild anzuzeigen, reicht es, gleichzeitig und andauernd an den ganzen Bildschirm eine sog. Haltespannung anzulegen. Diese letztere kann zum Beispiel ein Sinus-Signal oder ein periodisches Rechteck-Signal sein, aber vor allem können die Form und die Frequenz dieses Haltesignals unabhängig von der Komplexität des Bildschirms besonders von der Anzahl der Linien der Anzeigepunkte gewählt werden. Es gibt also im Prinzip keine Grenze für die Komplexität eines Anzeigebildschirns mit Speicherwirkung. So findet man auf dem Markt Bildschirme mit bistabilem Plasma und mit abwechselnder Anregung mit 1200x1200 Bildpunkten (Pixeln).
Im übrigen ist jetzt die Technologie der Anzeige durch Elektrolumineszenz in dünnen Schichten und mit kapazitiver Kopplung (ACTFEL abgekürzt) in der Industrie zur Reife gelangt. Man kann diese Vorrichtungen mit sogenannter inherenter Speicherwirkung dotieren, aber zum Preis einer empfindlichen Herabsetzung der elektro-optischen Leistung. Eine verlockendere Methode besteht darin, eine Photoleiterstruktur (PC) in Serie mit einer Elektrolumineszenz-Struktur (EL) zu verbinden und diese zwei Strukturen optisch zu koppeln.
Man kann so eine Speicherwirkung der extrensischen Art herstellen, die man Speicherwirkung PC-EL nennt, deren Prinzip das folgende ist. Wenn die Vorrichtung im erloschenen Zustand ist, ist das Photoleiter-Material wenig leitend und hält einen bedeutenden Teil der an die Gesamtheit angelegten Spannung V. Wenn man die Spannung V bis zu einem Wert Von so erhöht, daß die Spannung an den Grenzen der Elektrolumineszenz- Struktur die Elektrolumineszenz-Schwelle überschreitet, kippt die Vorrichtung PC-EL in den erleuchteten Zustand. Das Photoleitermaterial wird dann durch die Elektrolumineszenz-Struktur beleuchtet und geht in den leitenden Zustand über. Die Spannung an seinen Grenzen bricht zusammen und es ergibt sich daraus eine Erhöhung der für die Elektrolumineszenz-Struktur verfügbaren Spannung. Um eine PC-EL Vorrichtung zu erlöschen, reicht es, die totale Spannung V bis zu einem Wert Voff, der kleiner ist als Von zu erniedrigen: man erhält so eine Kennlinie Leuchtdichte-Spannung, die eine Hysterese bildet.
Eine PC-EL-Struktur ist kürzlich in dem Dokument FR-A- 2 574 972 und in dem Artikel des Erfinders "Monolithic thinfilm photoconductor-ACEL structure with extrinsic memory by optical coupling", veröffentlicht in den IEEE Transactions on Electron Devices, Bd. ED-33, Nr. 8 vom August 1986, Seiten 1149-1153 beschrieben worden.
Diese Struktur ist schematisch im Schnitt in Fig. 1 dargestellt. Sie umfaßt ein Glassubstrat 10, auf dem eine transparente Elektrode 12, eine erste dielektrische Schicht 14, eine Elektrolumineszenz-Schicht EL 16, eine zweite dielektrische Schicht 18, eine Photoleiter-Schicht PC 20 und schließlich eine reflektierende Elektrode 22 abgeschieden werden. In dieser Ausführung sind die Schichten PC und EL dünne Schichten, deren Dicke von der Größenordnung Mikrometer ist, die Elektroden 12 und 22 werden mit einer Wechselspannungsquelle 24 verbunden.
Für eine Matrix-Anzeige verwendet man Elektroden 12, die in der Fig. 2 in Draufsicht dargestellt, die aus leitenden Bändern oder Bändergruppen parallel zueinander zusammengesetzt sind und Elektroden 24, die ebenso aus leitenden Bändern oder Bändergruppen parallel zueinander zusammengesetzt sind, wobei die Elektroden 12 senkrecht zu den Elektroden 24 sind. Die Elektroden 12 oder 24 spielen ohne Unterschied die Rolle von Reihenelektroden und von Spaltenelektroden und sind mit Steuerungskreisen 23 und 25 verbunden.
Eine solche Struktur ist einfach auszuführen, da sie keine zusätzlichen Gravierschritte erfordert. Im übrigen ist das Strom-Spannungsverhalten des Photoleibers mit dünner Schicht in der Dunkelheit stark nicht-linear und reproduzierbar. Die wohltuenden Folgen davon sind, daß die elektrische Beleuchtung der Vorrichtung immer leicht ist, daß die Hysterese nur schwach von der Anregungsfrequenz abhängt und daß die Reproduzierbarkeit der Hysterese-Spanne von einer Herstellung zur anderen gewährleistet ist.
In einer neueren Veröffentlichung von P. Thioulouse, Proceedings 4th International Workshop on Electroluminescence El- 88, Tottori (JP), 11. - 14. Oktober 1988, "Thin film photoconductor electroluminescent memory display devices", schlägt man eine verbesserte Struktur der hier oben beschriebenen PC- El-Vorrichtung vor, schematisch im Schnitt in Fig. 3 dargestellt. In dieser Struktur nähert man die Schicht PC 20 der emittierenden Schicht 16 an, indem man quasi-vollständig die zwischen ihnen liegende isolierende Schicht 18 über die Photoleiterschicht 20 verlegt. Man läßt so eine dünne isolierende Schicht, mit 27 bezeichnet, zwischen den Schichten 16 und 20 um die emittierende Schicht 16 zu schützen.
Die Vorteile dieser neuen Struktur sind hauptsächlich: eine bessere optische Kopplung zwischen den Schichten EL 16 und PC 20, eine in der emittierenden Schicht praktisch auf Null gebrachte optische Führung und eine stark vergrößerte Betriebssicherheit in Bezug zur Vorrichtung der Fig. 1 (Ausheilung der elektrischen Überschläge).
Die vorliegende Erfindung verwendet im wesentlichen diese neue Struktur.
Im übrigen versucht man allgemein bis zum Maximum den Widerstand der Schicht PC zu vergrößern, um so jede parasitäre laterale Leitung zu vermeiden (bekannt unter dem Ausdruck planare Leitung). Zum Beispiel hat der Erfinder eine Verbindung a-Si1-xCx:H als Photoleitermaterial PC anstelle des im allgemeinen verwendeten a-Si:H vorgeschlagen und als auszuwählen erklärt (in diesem Zusammenhang siehe den oben beschriebenen Artikel "Proceedings").
So kann man die intrinsische Leitfähigkeit des Photoleitermaterials von 10&supmin;&sup6; auf 10&supmin;¹³ (Ω cm)&supmin;¹ verringern. Die intrinsische Photoleiterschicht, mit i bezeichnet, wird nun auch resistiv wie die anderen Schichten der Struktur PC-El.
Wie in den oben erwähnten Artikel des Erfinders beschrieben und schematisch in Fig. 3 gezeigt, wird die Photoleiterschicht PC im allgeineinen aus Stapeln von Schichten n&spplus;-i-n&spplus; gebildet. Die zwei Schichten n&spplus;, auch auf der Grundlage von amorphem, hydrisiertem Silicium, werden durch Dotierung mit Phosphor erhalten (durch Zugabe von Phosphin während der Abscheidung) und haben als Aufgabe einen quasi-ohm'schen elektronischen Einschuß in die intrinsische Schicht zu erlauben.
Die Schichten n&spplus; sind spürbar leitender als die intrinsischen Schichten i und der Einbau von Kohlenstoff in das Material der Schichten n&spplus; (a-Si1-xCx:H) erlaubt es auch, ihre Leitfähigkeit beträchtlich zu verringern. Typischerweise von 10&supmin;²- 10&supmin;³ auf 10&supmin;&sup5;-10&supmin;&sup6;Ω&supmin;¹.cm&supmin;¹. Unglücklicherweise bleiben die Schichten n&spplus;, selbst wenn sie karbonisiert sind, noch genügend leitfähig, um die im folgenden beschriebene parasitäre Erscheinung hervorzurufen.
Auf allgemeine Weise hat die Erfindung eine Speichervorrichtung der Art PC-El als Gegenstand, deren Struktur nahe der von Fig. 3 ist, in der die Photoleiterschicht irgendeine Struktur (n&spplus;-i-n&spplus; oder eine andere) hat und aus irgendeinem Photoleitennaterial gebildet wird, in dem die laterale oder "planare" Leitfähigkeit sehr deutlich größer ist als die der anderen Materialien der Struktur PC-El (typischerweise kleiner als 10&supmin;¹³Ω&supmin;¹.cm&supmin;¹).
In einem Matrixbildschirm wird das Pixel 26 (Speicherpunkt) wie in der Draufsicht in Fig. 4 dargestellt, durch die Schnittstelle einer unteren Elektrode 12 und einer oberen Elektrode 22 abgegrenzt.
In einem Matrixanzeige-Bildschirm mit gekreuzten Bändern (Fig. 2 und 4) und mit einer PC-El Struktur in Fig. 3 dargestellt, beobachtet man zwei bedeutende Erscheinungen, die für die Leistungen des Bildschirms sehr unheilvoll sind.
Erstens erkennt man an der Leuchtschwelle das Auftreten eines leuchtenden Streifens 28 an jedem Rand 30 der unteren Elektrode 12 im Pixel 26; die Breite LEI dieses Leuchtstreifens ist typisch 1 bis 50 Mikrometer.
Wenn man die an die Grenzen des Pixels 26 angelegte Spannung erhöht, beginnt das Leuchten dieses letzteren an den Rändern 30 der Elektrode 12 und breitet sich in das Innere des Pixels, wie durch die Pfeile Fa angezeigt, aus. Die Leuchtspannung an den Rändern 30 der unteren Elektrode ist deutlich kleiner als die intrinsische Leuchtspannung (die dem Leuchten des Inneren des Pixels entspricht); man schätzt den Unterschied typischerweise auf 5-10 V ab. Die Breite der Hysterese ist demnach ebenso verringert. Diese Leuchterscheinung an den Rändern 30 der unteren Elektroden ist also für die Leistungen des Bildschirms sehr unheilvoll.
Der zweite Effekt wird an einem leuchtenden Pixel beobachtet. Man stellt fest, daß umgekehrt eine Zone 32 mit einer Breite LES von 1 bis 50 Mikrometern längs der Ränder 34 der oberen Elektrode 22 in dem Pixel 26 erloschen bleibt.
Wenn man die an das Pixel 26 angelegte Spannung verringert, verbreitern sich diese dunklen Streifen 32, wie durch die Pfeile Fe symbolisch dargestellt, und können ein vorzeitiges Erlöschen des Pixels hervorrufen. In der Praxis kann diese Erscheinung eine Vergrößerung der Löschspannung und eine Verringerung der Hysterese nach sich ziehen. Dieser Effekt ist also unheilvoll für den Bildschirm wie der hervorgehende Effekt. Indessen ist der Einfluß dieses zweiten Effekts auf die Hysterese im allgemeinen ein wenig schwächer.
Der Erfinder hat herausgefunden, dar diese parasitären Erscheinungen durch eine parasitäre laterale Leitfähigkeit hervorgerufen wurden, wobei sie in der Photoleiterschicht in der Ebene dieser Schicht auftraten. Diese Leitung wird im folgenden "planare" Leitung genannt.
Um qualitativ diese Erscheinungen zu erklären, ist in Fig. 5 das elektrische der PC-El Struktur entsprechende Schema dargestellt. In dieser Figur ist die dielektrische Schicht 18 durch die Kondensatoren C&sub1; dargestellt, die Menge der dielektrischen und elektrolumineszenten Schichten 14, 16 und 27 ist durch die Kondensatoren C&sub2; dargestellt und die Photoleiterschicht 20 durch einen Widerstand R in der Ebene der Schicht PC. Der Verbindungspunkt N der Kondensatoren C&sub1; und C&sub2; bildet den Knoten der Struktur PC-El.
Im übrigen hat man schematisch in Fig. 6 die Veränderungen des Potentials Vn des "Knotens" der Struktur PC-El eines Pixels in Abhängigkeit des Abstands ds des Rands 34 der oberen Elektrode 22 dargestellt und in Fig. 7 die Veränderungen des Potentials Vn in Abhängigkeit des Abstands dI des Rands 30 der unteren Elektrode 12. In diesen Figuren hat man auch das Potential VEI der unteren Elektrode 12, das Potential VES der oberen Elektrode 22 und das Potential V&sub0; symbolisch dargestellt, das dem Grenzwert des Potentials ohne Randeffekt entspricht.
Beim zweiten, in einem leuchtenden Pixel beobachteten Effekt, bringt die "planare" Leitfähigkeit in der Schicht PC in dem Gebiet außerhalb des Pixels und in der Nähe der Ränder 34 der oberen Elektrode 22 eine Erregung der unter der Schicht PC (C2) liegenden Schichten mit sich, was eine seitliche Leitung des Pixels von innen nach außen verursacht.
Die seitliche Leitung zieht, wie in Fig. 6 dargestellt einen Zusammenbruch der Spannung an den Grenzen von C&sub2; in dem Pixel nach sich, wenn man sich dem Rand 30 der oberen Elektrode nähert. Die Pfeile I im oberen Teil der Fig. 6 zeigen die Stromflußrichtung im Pixel von innen nach außen an.
Eine Rechnung zeigt, daß die Länge der Störung BES näherungsweise proportional zu RC&sub1;Ω ist, wobei Ω die Kreisfrequenz der an das Pixel angelegten Spannung ist. Als Beispiel für: R-3*10&sup9; Ohm im Quadrat, Ω= 2πkHz und C&sub1;=50nF/cm², erhält man λES nahe bei 10 Mikrometern.
Der Kondensator C&sub2; enthält die Elektrolumineszenzschicht 16. Es gibt auch eine Lichtemission in die Zonen der Schicht El, für die Vn einen Schwellenwert Vs überschreitet. Man sieht nach Fig. 6, daß in einer Zone 32 (Fig. 4) in der Nähe des Randes 30 mit einer Breite 1ES proportional zu die Lichtemission fehlt.
Das Problem wird auf ähnliche Weise wie für den ersten in einem erloschenen Pixel beobachteten Effekt behandelt.
Eine "planare" Leitung tritt auch in der Schicht PC, aber in umgekehrter Richtung auf, wie durch den Pfeil J in dem oberen Teil der Fig. 7 gezeigt; die Leitung tritt von außen nach innen im Pixel für eine gleiche Polarität der angelegten Spannung auf, was einer Entladung der dielektrischen teilweise erregten Schicht 18 (Kondensator C&sub1;) entspricht.
Wie im Diagramm der Fig. 7 gezeigt, bringt diese "planare" Leitung eine Vergrößerung des Potentials Vn des Knotens der Struktur PC-El am Rand des Pixels in Bezug auf den Wert V0 im Innern des Pixels mit sich. Infolgedessen ist die Spannung an den Rändern des Kondensators C&sub2; am Rand 30 der unteren Elektrode des Pixels größer als im Innern des Pixels.
Den Kondensator C&sub2; enthält die emittierende Schicht El 16. Auch wenn die Spannung an den Rändern von C&sub2; einen Schwellenwert V&sub5; überschreitet, tritt die Elektrolumineszenz-Emission in C&sub2; auf. Wenn man dann eine an den Rändern der Struktur PC- El angelegte Spannung mit einem Wert so aus sucht, dar V&sub0; etwas kleiner als V&sub5; ist, befindet sich das Innere des Pixels in dem erloschenen Zustand, denn VN ist nahe bei V&sub0; und kleiner als VS, so daß am Rand 30 der unteren Elektrode des Pixels VN VS überschreiten kann. Man beobachtet dann den Leuchtstreifen 28 (Fig. 4) der Breite lEI längs der Ränder 30.
Dieser Leuchtstreifen ruft im allgemeinen ein vorzeitiges Leuchten des ganzen Pixels durch Ausbreitung des Leuchtzustandes nach und nach hervor. Man niinint also an einer manchmal bedeutenden Verringerung der Leuchtspannung und infolgedessen an einer Verringerung der Hysteresebreite teil.
Diese parasitäre Erscheinung will man mit Priorität durch eine geeignete Anordnung der Elektroden vermeiden.
Die Erfindung hat auch einen Elektrolumineszenz-anzeigebildschirm mit Speicherwirkung und mit besonderer Anordnung der Elektroden als Gegenstand, der es erlaubt, die vorher beschriebenen Unannehmlichkeiten abzustellen und es an erster Stelle erlaubt, ein vorzeitiges Leuchten aller erloschener Pixel an der Leuchtschwelle zu vermeiden.
Nach Fig. 4 stellt man fest, daß es eine Kompensation und Neutralisation der Randeffekte der unteren und oberen Elektroden in den vier Ecken A, B, C und D jedes Pixels 26 gibt und daß infolgedessen die Speichereigenschaften in diesen vier Ecken (Leuchtspannungen, Löschspannungen usw...) nahe denen im Innern des Pixels sind. Diese Kompensationserscheinung nutzt die Erfindung aus.
Auf genauere Weise hat die Erfindung einen Elektrolumineszenzanzeigebildschirm mit Speicherwirkung als Gegenstand, der auf einem isolierenden Substrat hat:
eine Familie von ersten durchsichtigen Elektroden, die parallel zu einer ersten Richtung ausgerichtet sind,
ein erstes die ersten Elektroden bedeckendes Dielektrikum,
eine Elektrolumineszenzschicht und ein Photoleiter-Material, die die ganze Anzeigeoberfläche bedecken und auf dem ersten Dielektrikum gestapelt sind, wobei das Photo-leitermaterial,
eine größere seitliche Leitfähigkeit hat als die anderen Materialien, die besagten Bildschirm bilden,
ein zweites das Photoleitermaterial bedeckendes Dielektrikum,
eine Familie von zweiten Elektroden, die auf dem zweiten Dielektrikum liegen und längs einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung ausgerichtet sind, wobei ein Pixel durch den Schnittpunkt einer ersten Elektrode mit einer zweiten Elektrode bestimmt wird und
Steuerungsmittel der Pixel, die mit den beiden Elektroden-Familien verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene jedes Pixels die zweiten Elektroden Plättchen der Größe D in der ersten Richtung enthalten, wobei die Plättchen einer gleichen zweiten Elektrode elektrisch miteinander über mindestens ein Leitungsband der Breite d in der ersten Richtung mit d< D/2 verbunden sind und daß die Ränder der zweiten Elektroden im Inneren der Ränder der ersten Elektroden oder ihnen gegenüber liegen.
Die ersten Elektroden sind die Elektroden, die zwischen der Elektrolumineszenzschicht und dem Beobachter liegen und bilden, je nach dem die Struktur PC-El "invertiert" ist oder nicht, die oberen oder unteren Elektroden.
Die zweiten Elektroden liegen hinter dem Photoleitermaterial in Bezug auf den Beobachter.
Die Tatsache, die zweiten Elektroden in Form von Plättchen in der Ebene der Anzeigepunkte auszuführen, die untereinander durch Zuleitungen verbunden sind, entspricht in Bezug auf den Stand der Technik einer spürbaren Verringerung der Breite dieser zweiten Elektroden an der Stelle, an der diese die Ränder der ersten Elektroden kreuzen; dies erlaubt es, ein vorzeitiges Leuchten aller Anzeigepunkte an der Leuchtschwelle zu vermeiden, was die Verringerung der Leuchtspannung und die Verringerung der Hysterese-Breite der Leuchtdichte-Spannungskennlinie des Bildschirms PC-El verhindert.
Vorteilhafterweise liegt das Breitenverhältnis D/d im Intervall von 3 bis 300. Typischerweise variiert D von 50 bis 300 Mikrometern und d ist von der Größenordnung der dunklen Streifen (lES in den Fig. 4 und 6) am Rand der zweiten Elektroden für eine gute Kompensationswirksamkeit der parasitären Erscheinung. Nachdem die Breite des dunklen Streifens LES von 1 bis 50 Mikrometern variiert und typischerweise einen Wert von 10 Mikrometern hat, wird d zwischen 1 und 100 Mikrometern ausgesucht und hat typischerweise den Wert von 20 Mikrometern.
Um außerdem den Randeffekt der zweiten Elektroden zu minimieren und zwar den vorzeitigen Löscheffekt eines leuchtenden Pixels, verkleinert man spürbar in Bezug auf den Stand der Technik die Breite der ersten Elektroden an der Stelle, wo diese die Ränder der zweiten Elektroden kreuzen. Anders gesagt, jede erste Elektrode enthält Plättchen der Größe L in der zweiten Richtung in der Ebene der Anzeigepunkte, die elektrisch untereinander über mindestens eine leitende Zuleitung der Breite l mit l< L/2 verbunden sind.
Vorteilhafterweise wird das Verhältnis L/l im Intervall von 3 bis 300 ausgewählt. Wie vorher variiert L insbesondere von 50 bis 300 Mikrometer und l variiert von 1 bis 100 Mikrometer. Typischerweise hat l den Wert 20 Mikrometer; es ist von der gleichen Größenordnung wie die Breite LEI des Leuchtstreifens.
Die Ausrichtungsgenauigkeit der Ränder der ersten und zweiten Elektroden in der Ebene der Anzeigepunkte variiert zwischen 1 und 20 Mikrometern, was eine gute Kompensation der Randeffekte erlaubt.
Entsprechend der Zusammensetzung und der Dicke der verschiedenen Schichten der Struktur PC-EL, ist die Neutralisation der Randeffekte der ersten Elektroden und der zweiten Elektroden maximal nicht für eine perfekte Ausrichtung der Ränder der ersten und zweiten Elektroden in der Ebene der Bildpunkte, sondern wenn die Ränder der Elektroden einer der Elektroden-Familien im Innern der Ränder der Elektroden der zweiten Elektroden-Familien liegen; zum Beispiel liegen die Ränder der zweiten Elektroden im Innern der Ränder der ersten Elektroden mit einem gegebenen Abstand von 1 bis 20 Mikrometern und typischerweise von 10 Mikrometern; umgekehrt können die Ränder der ersten Elektroden im Innern der Ränder der zweiten Elektroden in der Ebene der Bildpunkte liegen.
Nach der Erfindung ist es auch möglich, zweite Elektroden zu verwenden, die aus parallelen und elektrisch miteinander verbundenen Unterelektroden bestehen, wobei jedes Pixel in Unterpixel unterteilt wird, wobei jede Unterelektrode in der Ebene der Unterpixel dann aus Plättchen der Größe A in der ersten Richtung besteht, wobei die Plättchen einer gleichen Unterelektrode untereinander durch mindestens eine leitende Zuleitung der Breite a mit a> A/2 verbunden sind und ist es möglich, auch erste Elektroden zu verwenden, die aus parallelen, elektrisch miteinander verbundenen Unterelektroden bestehen, wobei jede in der Ebene jedes so gebildeten Unterpixels Plättchen der Größe B in der zweiten Richtung enthält, wobei die Plättchen einer gleichen Unterelektrode untereinander durch mindestens eine leitende Zuleitung der Breite b mit b< B/2 verbunden sind.
Die zweiten Elektroden können aus durchsichtigem Material oder aus undurchsichtigem Material ausgeführt werden, je nach dem, ob man einen durchsichtigen Anzeigebildschirm erhalten will oder nicht.
Nach der Erfindung werden die Leiterplättchen und ihre Zuleitungen einer gleichen Elektrode oder einer gleichen Unterelektrode gleichzeitig in einer gleichen Leiterschicht ausgeführt.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung treten besser in der folgenden Beschreibung hervor, die mit Abbildungen und nicht begrenzend unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 12 gegeben wird, wobei die Figuren 1 bis 7 bereits beschrieben wurden.
Die Fig. 8 - 11 stellen verschiedene Elektroden-konfigurationen in Übereinstimmung mit der Erfindung dar, und Fig. 12 stellt einen Anzeigebildschirm mit "invertierter" Struktur dar.
Der Anzeigebildschirm nach der Erfindung unterscheidet sich von Bildschirmen nach der bisherigen Technik nur durch die Anordnung der Elektroden. Im besonderen enthält der Anzeigebildschirm ein durchsichtiges Glassubstrat 10 aus ITO, das von Elektroden 12 überdeckt ist und in einer ersten Richtung x (siehe Fig. 2) ausgerichtet ist und 150 nm dick ist. Diese unteren Elektroden 12 sind mit einer Dielektrikumsschicht 14 bedeckt, die eine Schicht aus Elektrolumineszenz-Material 16 trägt. Das Elektrolumineszenz-Material kann aus einer oder mehreren Schichten aus verschiedenen Elektrolumineszenz-Materialien bestehen.
Die in der Erfindung verwendeten Elektrolumineszenz-Materialien sind insbesondere die in dem Artikel von Shosaku Tanaka et al. beschriebenen SID-88 DIGEST. 293-296 "Bright-White- Light Electroluminescent Device with New phosphor Thin Films Based on SRS", die in dem Artikel von Hiroshi Kobayashi zitierten "Recent Developmant of multi-Color Thin Film Electroluminescence Research" Abstract Nr. 1231, S. 1712-1713, Extended Abstracts of Electrochemical Society Meeting, Bd. 87-2, vom 18.-23. Oktober 1987 oder die auch in dem Artikel von Shosaku Tanaka zitierten "Color Electroluminescence in Alcalin-Earth Sulfide Thin films" Journal of Luminescence 40 und 41 (1988), S. 20-23.
Zum Beispiel wird die Schicht EL 16 in ZnS:Mn ausgeführt.
Die Elektrolumineszenz-Schicht 16 ist vorzugsweise mit einem Dielektrikum 27 bedeckt, das ein Photoleitermaterial 20 in Form einer kontinuierlichen Schicht trägt, das im besonderen aus a-Si1-xCx:H besteht mit x von 0 bis 1 und vorzugsweise von 0 bis 0,5. Dieses Material 20 besteht aus drei gestapelten Schichten n&spplus;-i-n&spplus;, wobei die Schichten n&spplus; durch Dotieren des a-Si1-xCx:H mit Phosphor erhalten wurden.
Die Elektrolumineszenz-Schicht und das Photoleitermaterial bedecken die ganze Oberfläche des Anzeigebildschirms.
Das Photoleitermaterial ist mit einem Dielektrikum 18 bedeckt, das Elektroden 22 aus einem lichtundurchlässigen oder reflektierenden Material wie Aluminium trägt. Die Elektroden 22 sind in der Richtung y senkrecht zur Richtung x ausgerichtet.
Die Photoleiterschicht zeigt eine Dicke von 1 Mikrometer, die Elektrolumineszenzschicht 16 eine Dicke von 0,5 bis 2 Mikrometer und die dielektrischen Schichten 14, 27, 18 können aus einem der unter Si&sub3;N&sub4;, SiO&sub2;, SiOxNy, Ta&sub2;O&sub5; ausgewählten Materialien ausgeführt werden und eine Dicke von 20 bis 400 nm haben.
Die Steuermittel der Bildschirmanzeige sind symbolisch durch die Blöcke 23 und 25 (Fig. 2) dargestellt und unterscheidet sich in nichts von denen nach der bisherigen Technik.
Die in der Draufsicht in den Teilen A und B der Figur 8 dargestellte Elektrodenfiguration erlaubt es im wesentlichen, das vorzeitige Leuchten der erloschenen Anzeigepunkte 26 zu vermeiden. Der Teil A zeigt die Anordnung der Elektroden auf der Ebene eines Anzeigepunktes 26 und der Teil B zeigt einen Gesamtüberblick der Anordnung des Teils A.
In dieser Anordnung zeigen sich die unteren Elektroden 12 in Form von kontinuierlichen Leiterbanden mit einer konstanten Breite P und die oberen Elektroden 22 bestehen aus rechtwinkligen Leiterplättchen 40 der Größe D in der Richtung x, die untereinander elektrisch durch eine leitende Zuleitung 42 der Breite d in der Richtung x mit d< D/2 verbunden sind.
Dank dieser Elektrodenanordnung erscheint der dunkle Streifen 32 am ganzen Umfang des Plättchens 40 und der helle Streifen 28 erscheint nur in der Zuleitung 42, wodurch ein vorzeitiges Leuchten des Pixels vermieden wird.
Für einen dunklen Streifen 32 des leuchtenden Pixels 26 von der Breite lES stellt die Zuleitung 42 eine Breite d der gleichen Größenordnung wie lES dar.
Wenn die unteren Elektroden 12 sich in Form von Bändern konstanter Breite (Fig. 8) zeigen, ist es notwendig, daß diese Leiterbänder eine Breite P größer oder gleich der Größe D' in y-Richtung der Plättchen aufweisen. Anders ausgedrückt, die Plättchen 14 sind ganz in den Leiterbändern 12 enthalten.
Diese Breite P wird genügend grob gewählt, um den Kompensationseffekt zu begünstigen und um die Ausrichtung der oberen Elektroden 22 in Bezug auf die unteren Elektroden zu erleichtern. Diese Breite bestimmt die erforderliche Ausrichtungsgenauigkeit, das heißt, den Abstand p, der die Ränder 44 der Plättchen 40 von den Rändern 34 der unteren Elektroden 12 trennt. Die Genauigkeit wird im allgemeinen von der Größenordnung d gewählt und beträgt typischerweise 20 Mikrometer, was einem Abstand p ungefähr gleich 10 Mikrometer entspricht.
Je größer der Abstand p gewählt wird, um so mehr wird der Kompensationseffekt erleichtert und um so mehr wird die Ausrichtung des unteren Elektrodennetzes in Bezug auf die oberen Elektroden erleichtert.
Eine Verbesserung der Anordnung der Fig. 8 besteht darin, die Anzahl der Zuleitungsbänder zu den Plättchen 40 der oberen Elektroden 22 zu vergrößern. Dies ist in Fig. 9 dargestellt. In dieser Figur ist jedes Plättchen mit zwei Zuleitungsbändern 42a und 42b parallel zueinander ausgerüstet. Wohlverstanden, die Anzahl der Zuleitungsbänder zu jedem Plättchen 40 kann größer sein.
Die Schmalheit eines Zuleitungsbandes 42 (Fig. 8) zu den Plättchen 40 der oberen Elektroden vergrößert die Gefahr der zufälligen Unterbrechung dieser Elektroden (Staub, Schramme). Auch erhält die durch die Verwendung mehrerer Zuleitungsbänder eingebrachte Redundanz die elektrische Kontinuität der oberen Elektroden 22 bei einer eventuellen Unterbrechung eines Zuleitungsbandes, was spürbar die Gefahr der totalen Unterbrechung dieser Elektroden 22 verringert.
Um noch weiter die Gefahr der Unterbrechung dieser Elektroden 22 zu verringern, ist es möglich, die Zuleitungsbänder 42a und 42b eines gleichen Plättchens 40 mit Hilfe einer Leiterbrücke 46, die außerhalb der Bänder der oberen Elektroden 12 liegt, zu verbinden. Die vielfachen Zuleitungsbänder 42a und 42b sind parallel zur y-Richtung, so dar die Brücken 46 in x- Richtung parallel zu den unteren Elektroden 12 ausgerichtet sind.
Zum Beispiel haben die Leiterbänder, die die oberen Elektroden 12 bilden, eine konstante Breite P von 200 Mikrometern und sind durch 100 Mikrometer getrennt; die Plättchen 40, die die oberen Elektroden 22 bilden haben eine Größe D von 200 Mikrometern und eine Größe D' von 160 Mikrometern; die Zuleitungsbänder 42, 42a und 42b haben eine Breite d von 20 Mikrometern; die Brücken 46 haben eine Breite e von 40 Mikrometern; die Plättchen 40 einer gleichen Elektrode 22 sind 140 Mikrometer voneinander entfernt und die Plättchen von zwei aufeinanderfolgenden Elektroden 22 sind 100 Mikrometer entfernt.
Wie in Fig. 10A dargestellt, ist es außerdem möglich, in der Ebene jedes Pixels 26 die oberen Elektroden 22 in Form von Unterelektroden 48 zu unterteilen, sowie wie sie in dem Dokument FR-A- 2 602 897 beschrieben sind, das im Namen des Erfassers eingereicht wurde. Diese Unterelektroden 48 sind untereinander durch leitende Verbindungen 51 verbunden und legen Unterpixel 26a fest. Sie sind parallel und in y-Richtung ausgerichtet.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird jede Unterelektrode 48 in der Ebene der Unterpixel 26a aus Plättchen 48a mit einer Größe A in x-Richtung gebildet, wobei diese Plättchen untereinander elektrisch durch eine oder mehrere Leiterbänder 50 der Breite a in x-Richtung mit a< A/2 verbunden sind. Insbesondere wird A/a im Intervall von 3 bis 300 ausgewählt.
Die unteren Elektroden 12 können auch in parallele untereinander elektrisch verbundene Unterelektroden unterteilt sein. Diese unteren Elektroden 12 können die Form paraller durchgehender Bänder 53 konstanter Länge haben, wie in Fig. 10A dargestellt ist.
Die Überlegungen, die oben zum Niveau jedes Pixels (Fign. 8- 9) gemacht wurden, sind in diesem Fall auf alle Unterpixel anwendbar. Auch ist es, um das vorzeitige Leuchten der Unterpixel 26a zu vermeiden, wenn die Unterelektroden 53 der unteren Elektroden in Form von Bändern konstanter Breite sind (Fig. 10a), notwendig, dar die Ränder der Plättchen 48a der oberen Unterelektroden im Innern der Ränder der Unterelektroden 53 oder ihnen gegenüberliegen.
Nach der Erfindung ist es auch möglich, Unterelektroden 53 in der Ebene jedes Unterpixels, das sie mit den oberen Elektroden, wie in Fig. 10B gezeigt, bestimmen, zu verwenden, wobei die Unterelektroden aus Plättchen 53a der Größe B in x-Richtung elektrisch untereinander durch Zuleitungsbänder 55 der Breite b in y-Richtung mit b< B/2 verbunden sind, gebildet werden. Insbesondere wird B/b im Intervall von 3 bis 300 ausgewählt.
Die nachträglich unter Bezugnahme auf Fig. 11 in der Ebene jedes Pixels 26 gemachten Betrachtungen sind dann in der Ebene jedes Unterpixels anwendbar.
Im besonderen sind die Plättchen 48a ganz in den Plättchen 53a untergebracht, wobei der Abstand, der die Ränder der Plättchen 48a von denen der Plättchen 53a trennt, etwa 10 Mikrometer ist. Umgekehrt ist es eventuell möglich, die Plättchen 53a im Innern der Plättchen 48a anzuordnen.
Es ist auch, wie in Fig. 11 dargestellt, möglich, in Bezug auf die bisherige Technik die Breite der unteren Elektroden 12a an der Stelle, wo diese den Rand der oberen Elektroden 22 kreuzen, spürbar zu verringern. Auch bestehen die unteren Elektroden 12 aus rechtwinkligen Leiterplättchen 52 der Größe L in y-Richtung in der Ebene jedes Anzeigepunktes 26, wobei diese Plättchen 52 elektrisch untereinander durch Leiterbänder 54 mit einer Breite l mit l< L/2 verbunden sind.
Die Anordnung der Zuleitungsbänder 54 zu den Plättchen 52 der unteren Elektroden 12 ist ähnlich wie die der Zuleitungsbänder 42, 42a und 42b der oberen Elektroden. Im besonderen können diese Zuleitungsbänder in ihrer Anzahl zwei sein, wie in Fig. 11 dargestellt, und können untereinander über Leiterbrücken 56 verbunden werden.
Die in Fig. 11 dargestellte Elektrodenanordnung dient dazu, die Randeffekte der oberen Elektroden 22 und zwar den Effekt des vorzeitigen Erlöschens zu minimieren, indem der Randeffekt der unteren Elektroden 12 und zwar der Effekt des frühzeitigen Leuchtens minimiert wird.
Damit die Randeffekte bestmöglichst kompensiert werden, müssen die Ränder 44 der Plättchen 40 der oberen Elektroden 22 und die Ränder 58 der Plättchen 52 der unteren Elektroden 12 bestmöglichst ausgerichtet werden. Die Ausrichtungsgenauigkeit der Ränder 44 und 58 variiert von 1 bis 20 Mikrometern.
Um diese Kompensation der Randeffekte zu begünstigen, werden die Ränder 44 der Plättchen 40 der oberen Elektroden vorteilhafterweise so gewählt, dar sie im Inneren der Ränder 58 der Plättchen 52 der unteren Elektroden liegen. Der Abstand t, der die Ränder 44 und 58 trennt, ist ungefähr 10 Mikrometer.
Im besonderen sind l und d der Zuleitungsbänder 54 bzw. 42 gleich 20 Mikrometer, die Größen der Plättchen 40 bzw. 52 in x-Richtung betragen 180 bzw. 200 Mikrometer und die Größen der Plättchen 40 bzw. 52 in y-Richtung betragen auch 180 bzw. 200 Mikrometer für die in Fig. 11 dargestellte Anordnung (sei L=200 Mikrometer und D=180 Mikrometer).
Es ist auch möglich, die oberen und unteren Elektroden so auszuführen, dar die Ränder 58 der Plättchen 52 im Innern der Ränder 44 der Plättchen 40 liegen.
Die vorhergehende Beschreibung betraf einen Anzeigebildschirm mit einem durchsichtigen Substrat, durch das sich die Beobachtung vollzog. Es ist in jedem Fall möglich, die Erfindung auf einen Anzeigebildschirm mit sogenannter "invertierter" Struktur PC-El anzuwenden, wie in Fig. 12 dargestellt. Die Bestandteile dieser "invertierten" Struktur, identisch zu den vorhergehend beschriebenen, haben die gleiche mit dem Index a zugeordnete Bezugnahme.
Dieser Bildschirm umfaßt von unten nach oben ein Substrat 10a, undurchlässige Spaltenelektroden 22a, ein erstes Dielektrikum 18a, die Photoleiterschicht 20a, ein zweites Dielektrikum 27a, die Elektrolumineszenzschicht 16a, ein drittes Dielektrikum 14a und schließlich die durchsichtigen Reihenelektroden 12a, durch die die Beobachtung geschieht.
In dieser Struktur sind die undurchsichtigen oder reflektierenden Elektroden 22a in Kontakt mit dem Substrat und nicht die durchsichtigen Elektroden 12a. Das Substrat 10a kann demnach undurchsichtig sein.

Claims

1. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm mit Speicherwirkung, der auf einem isolierenden Substrat (10,10a) umfaßt:

- eine Familie von ersten transparenten Elektroden (12,12a), die parallel zu einer ersten Richtung (x) orientiert sind,

- ein erstes Dielektrikum (14,14a), welches die ersten Elektroden bedeckt,

- eine Elektrolumineszensschicht (16,16a) und ein Photoleitermaterial (20,20a), welches die ganze Anzeigefläche bedeckt und auf dem ersten Dielektrikum aufsitzt, wobei das Photoleitermaterial eine laterale Leitfähigkeit aufweist, die größer ist als diejenige der anderen Materialien (12,12a, 14,14a, 16,16a, 18,18a, 27,27a, 22,22a), die den besagten Schirm bilden,

- ein zweites Dielektrikum (18), welches das Photoleitermaterial bedeckt,

- eine Familie von zweiten Elektroden (22), welche auf dem zweiten Dielektrikum angeordnet sind und gemäß einer zweiten Richtung (y) senkrecht zur ersten Richtung orientiert sind, wobei ein Pixel (26) durch die Überschneidung einer ersten Elektrode (12,12a) und einer zweiten Elektrode (22,22a) definiert ist, und

- Pixelsteuervorrichtungen (23, 25), die mit den beiden Familien von Elektroden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Niveau jedes Pixels (20) die zweiten Elektroden Plättchen (40) umfassen der Dimension D in der ersten Richtung, wobei die Plättchen einer selben zweiten Elektrode elektrisch untereinander mittels mindestens eines Leitungsbandes (42,42a,42b) der Länge d in der ersten Richtung verbunden sind, wobei d< D/2 ist, und die Ränder (44) der zweiten Elektroden (22) im Inneren oder an den Rändern (34, 58) der ersten Elektroden angeordnet sind.

2. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm mit Speicher-wirkung, der auf einem isolierenden Substrat (10,10a) umfaßt:

- ein erstes Dielektrikum (14,14a), welches die ersten Elektroden bedeckt,

- ein zweites Dielektrikum (18), welches das Photoleitermaterial bedeckt,

- eine Familie von zweiten Elektroden (22), welche auf dem zweiten Dielektrikum angeordnet sind und in einer zweiten Richtung (y) senkrecht zur ersten Richtung orientiert sind, wobei ein Pixel (26) durch die Überschneidung einer ersten Elektrode (12,12a) und einer zweiten Elektrode (22,22a) definiert ist, und

- Pixelsteuervorrichtungen (23, 25), die mit den beiden Familien von Elektroden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ebene jedes Pixels (20) die zweiten Elektroden Plättchen (40) umfassen der Dimension D in der ersten Richtung, wobei die Plättchen einer selben zweiten Elektrode elektrisch untereinander mittels mindestens eines Leitungsbandes (42,42a,42b) der Länge d in der ersten Richtung verbunden sind, wobei d< D/2 ist, und wobei die ersten Elektroden Plättchen (52) der Dimension L in der zweiten Richtung (y) umfassen, wobei die Plättchen (52) von jeder ersten Elektrode elektrisch untereinander mittels mindestens eines Leitungsbandes (54) der Länge l in der zweiten Richtung verbunden sind, mit l< L/2, und die Ränder (44) der Elektroden (22) der einen der beiden Elektrodenfamilien im Innern der Ränder (34, 58) der Elektroden der anderen Elektrodenfamilie angeordnet sind.

3. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis D/d im Intervall zwischen 3 bis 300 liegt.

4. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (44) der zweiten Elektroden auf dem Niveau jedes Pixels im Innern der Ränder (34, 58) der ersten Elektroden angeordnet sind.

5. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Leitungsbänder (42a,42b), welche zwei aufeinanderfolgende Plättchen (40) einer selben zweiten Elektrode miteinander verbinden, mindestens gleich 2 ist.

6. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsbänder (42a,42b) zu einem selben Plättchen der zweiten Elektroden untereinander durch eine leitende Brücke (46) verbunden sind, die im wesentlichen parallel zu den ersten Elektroden (12) und außerhalb dieser angeordnet ist.

7. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis L/l im Intervall zwischen 3 - 300 liegt.

8. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (p), welcher die Ränder der ersten und zweiten Elektroden auf dem Niveau der Pixel voneinander trennt, im Bereich zwischen 1 - 20 um gewählt ist.

9. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Leitungsbänder (54), welche zwei aufeinenderfolgende Plättchen einer selben ersten Elektrode (12) verbinden, mindestens gleich 2 ist.

10. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsbänder (54) zu einem selben Plättchen der ersten Elektroden untereinander durch eine leitende Brücke (56) verbunden sind, die parallel zu den zweiten Elektroden (22) und außerhalb dieser angeordnet ist.

11. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm mit Speicher-wirkung, der auf einem isolierenden Substrat (10,10a) umfaßt:

- ein erstes Dielektrikum (14,14a), welches die ersten Elektroden bedeckt,

- ein zweites Dielektrikum (18), welches das Photoleitermaterial bedeckt,

- Pixelsteuervorrichtungen (23, 25), die mit den beiden Familien von Elektroden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Elektrode (22) auf dem Niveau der Pixel (26) aus ersten parallelen Unterelektroden (48) gebildet ist, welche elektrisch unter einander verbunden sind, wodurch Unterpixel (26) definiert werden, und wobei diese ersten Unterelektroden umfassen Plättchen (48a) umfassen der Dimension A in einer ersten Richtung (x) auf dem Niveau von jedem Unterpixel (26a), wobei die Plättchen einer selben ersten Unterelektrode (48) untereinander mit mindestens eines Leitungsbandes (50) verbunden sind von einer Größe a in der ersten Richtung, wobei a< A/2 ist, und wobei die Ränder dieser ersten Unterelektroden auf dem Niveau der Unterpixel im Innern oder an den Rändern der ersten Elektroden angeordnet sind.

12. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm mit Speicher-wirkung, der auf einem isolierenden Substrat (10,10a) umfaßt:

- ein erstes Dielektrikum (14,14a), welches die ersten Elektroden bedeckt,

- ein zweites Dielektrikum (18), welches das Photoleitermaterial bedeckt,

- Pixelsteuervorrichtungen (23, 25), die mit den beiden Familien von Elektroden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Elektrode (22) auf dem Niveau der Pixel (26) aus ersten parallelen Unterelektroden (8) gebildet ist, die elektrisch untereinander verbunden sind, und dar jede erste Elektrode (12) auf dem Niveau der Pixel (26) aus zweiten parallelen Unterelektroden (53) gebildet ist, welche elektrisch untereinander verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Unterelektroden an ihrer Überschneidung Unterpixel (26a) definieren, wobei diese ersten Unterelektroden Plättchen (48a) umfassen der Dimension A in der ersten Richtung (x) auf dem Niveau jedes Unterpixels (26a), wobei die Unterpixel einer ersten selben Unterelektrode (48) elektrisch untereinander mittels mindestens eines Leitungsbandes (50) der Größe a gemäß der ersten Richtung verbunden sind, wobei a< A/2 ist, und wobei die zweiten Unterelektroden Plättchen (53a) umfassen der Dimension B in einer zweiten Richtung (y) auf dem Niveau jedes Unterpixels, wobei die Plättchen einer selben Unterelektrode elektrisch untereinander mittels mindestens eines Leitungsbandes (55) der Länge B in der zweiten Richtung verbunden sind, mit b< B/2, wobei die Ränder der Unterelektroden der einen der beiden Unterelektroden-Familien auf dem Niveau jedes Unterpixels (26a) im Inneren der Ränder der Unterelektroden der anderen Unterelektroden-Familie angeordnet sind.

13. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dielektrisches Medium (27,27a) zwischen den Elektrolumineszenzschichten (16,16a) und dem Photoleitermaterial (20,20a) vorgesehen ist.

14. Elektrolumineszenzanzeigebildschirm nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden (22) aus einem reflektierenden Material geformt sind.