DE69010712T2

DE69010712T2 - Mehrfarbiger Elektrolumineszenz-Flachbildschirm mit Speichereffekt.

Info

Publication number: DE69010712T2
Application number: DE1990610712
Authority: DE
Inventors: Pascal Thioulouse
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2010-02-21
Also published as: EP0384829A1; FR2643488B1; FR2643488A1; EP0384829B1; JPH02273496A; DE69010712D1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Flachschirm zur polychromen elektrolumineszierenden Anzeige mit Speichereffekt, der im optoelektronischen Bereich für die farbige Anzeige von komplexen Bildern oder für die farbige Anzeige alphanumerischer Zeichen verwendet werden kann.
Einer Anzeigevorrichtung wird dann Speicherwirkung zugesprochen, wenn ihr elektro-optisches Merkmal (Kurve Leuchtdichte-Spannung) eine Hysterese aufweist. So kann die Vorrichtung für eine gleichhohe Spannung innerhalb der Hystereseschleife zwei stabile Zustände aufweisen : ausgeschaltet oder eingeschaltet.
Die Vorteile einer Anzeige mit Speichereffekt sind beträchtlich : zum Anzeigen eines Standbildes reicht es, auf dem gesamten Schirm gleichzeitig und kontinuierlich eine Spannung, die als Haltespannung bezeichnet wird, anzulegen. Letztere kann beispielsweise ein sinusförmiges oder strobenförmiges Signal sein, vor allem aber können die Form und Frequenz dieses Haltesignals unabhängig von der Komplexität des Schirms und auch der Anzahl der Reihen von Anzeigepunkten gewählt werden. Es gibt im Prinzip also keine Grenze für die Komplexität eines Anzeigeschirms mit Speicherwirkung. So finden sich auf dem Markt Schirme mit bistabilem Plasma mit alterativer Anregung von 1200 x 1200 Bildpunkten (Pixel).
Im Übrigen hat die Technologie der elektrolumineszierenden Anzeige in dünnen Schichten und mit kapazitiver Kopplung (abgekürzt ACTFEL) inzwischen Industriereife erlangt. Diese Vorrichtungen können mit einer Speicherwirkung versehen werden, die als inhärente Speicherwirkung bezeichnet wird, bei der aber eine deutliche Verschlechterung der elektro-optischen Leistungen in Kauf genommen werden muß. Eine etwas attraktivere Methode besteht darin, eine photoleitende Struktur (PC) mit einer elektrolumineszierenden Struktur (EL) in Serie zu schalten und diese beiden Strukturen optisch zu koppeln.
Auf diese Art und Weise kann man einen nach außen wirkenden Typ der Speicherwirkung erzeugen, der als PC- EL-Speicherwirkung bezeichnet wird und dessen Prinzip folgendermaßen funktioniert. Wenn sich die Vorrichtung im ausgeschalteten Zustand befindet, ist das photoleitende Material gering leitend und hält einen großen Teil der an die Anordnung angelegten Spannung V zurück. Wenn V bis auf einen Wert Von erhöht wird, derart, daß die an den Rändern der elektrolumineszierenden Struktur herrschende Spannung über die elektrolumineszierende Schwelle hinausgeht, kippt die PC-EL-Vorrichtung in einen eingeschalteten Zustand. Das photoleitende Material wird dann von der elektrolumineszierenden Struktur angeleuchtet und geht in den leitenden Zustand über. Die Spannung an ihren Rändern fällt ab und daraus resultiert eine Erhöhung der für die elektrolumineszierende Struktur verfügbaren Spannung. Um eine PC-EL-Vorrichtung auszuschalten, reicht es aus, die Gesamtspannung V bis auf einen Wert Voff zu verringern, der niedriger liegt als Von : auf diese Weise erhält man ein Leuchtdichte- Spannungsmerkmal, das eine Hysterese aufweist.
Vor Kurzem wurde sowohl in dem Dokument FR-A-2 574 972 als auch in dem Artikel des Erfinders mit dem Titel "Monolithic Thin-Film Photoconductor-ACEL Structure with Extrinsic Memory by Optical Coupling", der in TEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-33, Nr. 8, von August 1986, Seiten 1149 - 1153 eine monochrome PC-EL- Struktur beschrieben.
Diese Struktur wird in der Figur 1 schematisch dargestellt. Sie umfaßt ein Substrat aus Glas 10, auf dem eine Elektrode 12, eine erste nicht-leitende Schicht 14, eine elektrolumineszierende Schicht 16, eine zweite nicht-leitende Schicht 18, eine photoleitende Schicht 20, eine dritte nicht-leitende Schicht 21 und schießlich eine Elektrode 22 aufgelagert sind. Die Elektroden 12 und 22 sind mit einer Wechselspannungsguelle 24 vrbunden. In dieser Ausführung stellen die Schichten PC und EL dünne Schichten dar, deren Dicke in der Größenordnung eines Mikrometers liegt.
Eine solche Struktur kann sehr einfach hergestellt werden, da sie keine zusätzlichen Ätzstufen erfordert. Im Übrigen ist das Strom-Spannungsverhalten des Photokonduktors in dünner Schicht bei Dunkelheit stark nicht-linear und reproduzierbar. Die vorteilhaften Folgen daraus bestehen darin, daß die elektrische Einschaltung der Vorrichtung immer leicht vor sich geht, und die Hysterese nur geringfügig von der Anregungsfrequenz abhängt, und daß die Reproduzierbarkeit des Hystereseabstands von einer Herstellung zur nächsten garantiert ist.
Leider ist mit dieser elektrolumineszierenden Struktur nur eine monochrome Anzeige möglich und es gibt derzeit keine polychromen Anzeigevorrichtungen, die die PC-EL-Wirkung anwenden.
In der Tat lassen sich die bekannten polychromen elektrolumineszierenden Anzeigevorrichtungen in zwei Typen aufgliedern.
Die erste sehr gründlich erforschte Lösung zum Erhalten polychromer Schirme besteht darin, daß ein elektrolumineszierender Phosphor mit einem Emissionsspektrum entwickelt wird, das zumindest rot, grün und blau abdeckt und "weißer Phosphor" genannt wird, welcher dann mit einem Mosaik aus Farbfiltern kombiniert wird, um die roten, grünen und blauen Emissionspixel in analoger Weise wie die polychromen Schirme mit Flüssigkristallen zu realisieren. Diese Lösung wird insbesondere in dem Artikel von C. Brunel und N. Duruy, Opto, Nr. 43, März-April 1988, Seiten 30 - 35 "La couleur dans les écrans plats électroluminescents" beschrieben. Die Leuchtdichte, die hier für derartige polychrome Schirme erhalten wird, ist jedoch beträchtlich geringer, als die für diese Anwendungen erforderlichen Level, da die Leistung des weißen Phosphor unzureichend ist.
Beispiele zu weißen Phosphoren und deren unzureichender Leistung sind in dem Artikel SID 88 Digest, Seiten 293 - 296 von Shosaku Tanaka et al. mit dem Titel "Bright white-light electroluminescent devices with new phosphor thin films based on SrS" zu finden. Ferner ist durch das Dokument FR-A-236 25 52 ein Farbschirm bekannt, der aus der Verbindung eines im Weißen emittierenden Schirmes mithilfe einer dreifarbigen elektrolumineszierenden Mischung, mit roten, grünen und blauen Chromatikfiltern resultiert.
Die zweite Lösung besteht in der Verwendung eines ersten Substrats, das EL-Schichten umfaßt, und durch eine geeignete Auswahl von rückseitigen Elektroden transparent oder semi-transparent gemacht wird. Dieser Struktur wird ein zweites sogenanntes "umgedrehtes" Substrat zugeordnet, das mit EL-Schichten und Schichten transparenter rückseitiger Elektroden versehen ist. Die erste Struktur ist monochrom oder bichrom und die zweite Struktur ist monochrom und zu der Ersten komplementär. Auf diese Art und Weise erhält man eine bichrome oder trichrome Anzeigevorrichtung. Diese Lösung wird in dem oben benannten Artikel von Brunel und Duruy und in dem Artikel von Christopher N. King et al. mit dem Titel "Full-color 320 x 240 TFEL display panel", Seiten 14 - 17, Eurodisplay, London 15. - 17. September 1987 beschrieben.
Diese Struktur ist relativ komplex. Ferner ist die Leuchtdichte für die beabsichtigten Anwendungen schwach und sind die verwendeten elektrischen Spannungen und Ströme relativ hoch.
Ferner kann die Verwendung einer monochromen Anzeigevorrichtung des Typs PC-EL bei intensiver Umgebungsbeleuchtung eine deutliche Verschlechterung der PC-EL Hysterese mit sich bringen. In der Tat kann die intensive Beleuchtung durch eine externe Quelle der photoleitenden Schicht eine Verringerung der Spannung an den Rändern dieser Schicht verursachen und damit zu einer Verringerung der Einschaltspannung führen. In der Praxis führt dies zu einer versehentlichen Beleuchtung bestimmter Pixel, die normalerweise gelöscht sind.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen elektrolumineszierenden polychromen Flachschirm mit Speicherwirkung bereitzustellen, der für insbesondere diese Nachteile Abhilfe schafft.
Der erfindungsgemäße polychrome Flachschirm umfaßt auf einem Isoliersubstrat, das eine der Seiten des Schirms definiert, eine einzige elektrolumineszierende Schicht und mindestens eine photoleitende Schicht, wobei diese Schichten aufeinander gelagert sind und die Gesamtheit dieser beiden Schichten zwischen einem ersten System aus transparenten Elektroden und einem zweiten System aus Elektroden zwischengelagert ist, die an elektrische Mittel angeschlossen sind, um bestimmte Zonen der elektrolumineszierenden Schicht anzuregen und ist dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszierende Schicht aus einem weißen Phosphor besteht und dadurch, daß zumindest zwei Reihen von Farbfiltern zwischen der elektrolumineszierenden Schicht und dem Observator angeordnet sind.
Unter einem weißen Phosphor ist ein elektrolumineszierendes Material zu verstehen, das zumindest im Blauen, Roten und Grünen emittiert.
Der erfindungsgemäße polychrome Schirm weist durch die Zuordnung des weißen Phosphors und einer oderü mehrerer photoleitender Schichten zueinander eine hohe Leuchtdichte auf. In der Tat kann durch die PC-EL- Speicherwirkung die Anregungsfrequenz des weißen Phosphors unabhängig von der Komplexität des Schirms erhöht werden, zum Beispiel von 60 Hz auf 1 kHz. Mit den weißen Phosphoren nach Stand der Technik (siehe oben genannter Artikel von Shosaku Tanaka) kann man also bei einer Struktur ohne PC-Schicht, die einen weißen Phosphor und Farbfilter (siehe Artikel von Brunel und Duruy) umfaßt, für die Leuchtdichte von Weiß nach Filtrierung (1 kHz) 120 Cd/m² anstelle von 9 Cd/m² bei 60 Hz erreichen. Damit ist der erfindungsgemäße Schirm mit allen anvisierten Anwendungen kompatibel.
Im Übrigen wird für jeden Pixel nur ein kleiner Teil der von der elektrolumineszierenden Schicht abgestrahlten Energie für die Anzeige der Tatsache der Filtrierung aufgewendet (weniger als 30 %), dennoch ist das gesamte Emissionsspektrum EL und die gesamte emittierte Energie für die PC-EL-Wirkung nutzbar. Daher ist es vorzuziehen, eine PC-Schicht mit einem großen Sensibilitätsspektrum zu wählen, um die PC-EL-Wirkung auf ein Maximum zu verstärken.
Die erfindungsgemäßen Filter spielen nicht nur die bekannte Rolle, die Emission von jedem Pixel zu "färben", sondern sie bieten auch den Vorteil, die Leuchtintensität der auf die PC-Schicht einfallenden Umgebungsbeleuchtung deutlich zu verringern und somit eine versehentliche Beleuchtung bestimmter, normalerweise gelöschter Pixel zu verhindern ; die Hysterese ist also praktisch gegenüber jeglicher Umgebungsbeleuchtung unempfindlich.
Die am häufigsten für PC-EL-Strukturen verwendeten photoleitenden Materialien sind CdSxSe1-x, a-Si1-xCx:H mit x zwischen 0 und 1, CdS, CdSe und a-Si:H.
Diese Materialien weisen schmale Sensibilitätsspektren auf. Durch die Assoziierung oder Aufeinanderlagerung der beiden (oder mehreren) photoleitenden Materialien aus unterschiedlicher Zusammensetzung kann eine photoleitende Struktur mit einem breiten Sensibilitätsspektrum erhalten werden.
Obwohl die Verwendung einer photoleitenden Struktur mit breitem Sensibilitätsspektrum zur Sicherstellung einer maximalen Abdeckung dieses Sensibilitätsspektrums mit dem Emissionsspektrum des weißen Phosphors vorzuziehen ist, ist es möglich, ein einziges photoleitendes Material mit einem schmalen Sensibilitätsspektrum zu verwenden. In diesem Fall muß das photoleitende Material derart gewählt werden, daß sein Sensibilitätsspektrum innerhalb eines Bereichs von Wellenlängen liegt, in dem die elektrolumineszierende Emission im Vergleich zur Umgebungsbeleuchtung am intensivsten ist.
Die photoleitenden Materialien mit einstellbarem Spektrum wie CdSxSe1-x und a-Si1-xCx:H sind für diesen Fall absolut geeignet.
Für weiterführende Informationen über die Herstellung und die Eigenschaften von wasserstoffhaltigem und kohlenstoffhaltigem amorphen Silizium soll auf das im Namen des Erfinders eingereichte Dokument FR-A-2 105 777 verwiesen werden.
Dieses Material wird vorzugsweise mit der Technik des Aufdampfverfahrens mithilfe von Plasma (PECVD) und niedriger Kraft (in der Größenordnung um 0,1 W/cm²) aufgedampft. Für weiterführende Details über die Aufdampfungstechnik von a-Si1-xCx:H kann auf den Artikel von M. P. Schmidt et al. im Philosophical Magazine B, 1985, Vol. 51, Nr. 6, Seiten 581 - 589 mit dem Titel "Influence of carbon incorporation in amorphous hydrogenated silicon" Bezug genommen werden.
In dem Dokument von Robert et al., Journal of Applied Physics, Vol. 48, Nr. 7, Juli 1977, Seiten 3162 - 3164 mit dem Titel "II-VI solid-solution films by spray pyrolysis" finden sich weitere Details über die Sensibilitätsspektren von CdSxSe1-x.
a-Si1-xCx:H ist vorzugsweise mit 0 ≤ x ≤ 1 und beispielsweise 0 ≤ x ≤ 0,5 zu verwenden. In der Tat weist dieses photoleitende Material eine ganze Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere weist es auf Seiten der großen Wellenlängen (das heißt auf Seiten der geringen Energien) einen Sensibilitätsabfall auf, der einer Verringerung optischer Absorption entspricht (optischer verbotener Bereich). (Es wird nur an (nm) = 1240/E(eV) erinnert).
Ein Merkmal des photoleitenden Spektrums dieses Materials ist die Energie E&sub0;&sub4; (in eV), für die der Absorptionskoeffizient einen Wert von 10&sup4;cm&supmin;¹ hat. Diese Energie E&sub0;&sub4; kann verändert werden, indem man den Kohlenstoffgehalt x, das heißt den Methangehalt C in der gasförmigen Methan-Silanmischung verändert, die zur Herstellung dieses photoleitenden Materials verwendet wird, in anderen Worten C = [CH&sub4; ] / [CH&sub4; + SiH&sub4;].
Auf Seiten der kurzen Wellenlängen (hohe Energien) fällt die Sensibilität des photoleitenden Materials ebenfalls ab, da die Strahlung in allen ersten Schichten der photoleitenden Schicht absorbiert wird und die Photokonduktivität, die in der normalen Richtung auf der Ebene der Schichten (quergerichtete elektrische Anregung) gesucht wird, behindert wird, da der Kern des photoleitenden Materials der anregenden Strahlung nicht ausgesetzt ist.
Das aus dem a-Si1-xCx:H resultierende Photosensibilitätsspektrum ist für eine Schicht mit einer Dicke von einem Mikrometer ein breites Peak, das auf halber Höhe etwa 50 Nanometer beträgt und deren Maximum bei E&sub0;&sub4; liegt. Die Breite auf halber Höhe entspricht dem Abstand zwischen den oberen und unteren Amplitudenschwellen des PC-Materials.
Die in der Erfindung verwendbaren weißen Phosphoren sind diejenigen, die in dem bereits oben genannten Artikel von Shosaku Tanaka sowie in dem Artikel von Yoshio Abe "Multi-color electroluminescent devices utilizing SrS:Pr,Ce phosphor layers and color filters" angegeben sind, der in "Proceedings of the 4th International Workshop on Electroluminescence, Tottori 1988" erscheint.
Vorzugsweise werden die beiden weißen Phosphoren entsprechend ihrer erhöhten Leistung verwendet:
SrS:Ce,K,Eu und SrS:Pr,Ce. Die Verwendung des weißen Phosphors SrS:Ce,K,Eu wird in dem Artikel mit dem Titel "Bright white light electroluminescent devices with new phosphor thin-films based on SrS" von S. Tanaka beschreiben, der in SID International Symposium, Digest of Technical Papers im Mai 1988, Seiten 293 - 296 erschienen ist.
Die Durchlässigkeitsspektren und Färbungsspektren der in der Erfindung verwendbaren Farbfilter müssen dem Emissionsspektrum des weißen Phosphor angepaßt sein, der gewählt wurde, um die reinstmöglichen Rot-, Grün-, und Blaukomponenten zu erhalten.
Die Farbfilter können Interferenzfilter sein. Diese Filter ermöglichen es, Tiefpaß-, Hochpaß- und Bandpaßspektren mit jedweden Wellenlängenamplituden zu erreichen. Ferner weisen sie einen abrupten spektralen Übergang vom durchlässigen Zustand zum blockierenden Zustand sowie eine hohe chemische und thermische Stabilität auf. Diese Filter sind allerdings häufig sehr teuer. Daher verwendet man sofern möglich eher gefärbtes Glas oder organische Filter.
Organische Filter sind insbesondere solche, die für die polychromen Flüssigkristallschirme mit Polymerschichten (oder Gelatineschichten), die mit Farbstoffen oder organischen Pigmenten beaufschlagt sind, verwendet werden; Polyimidschichten mit Farbstoffen ; vakuumverdampfte organische Pigmente oder Farbstoffe : Perylen (rot), Blei-Phtalocyanin (blau), Kupfer- Phtalocyanin (grün), Quinacridon (magenta), Isoindolinon (gelb) ; metallisierte Pigmente.
Gemäß der Erfindung können alle zur Anzeige bekannten Elektrodensysteme verwendet werden. Insbesondere kann eines der Elektrodensysteme aus Punktelektroden und das andere System aus einer gemeinsamen Elektrode bestehen. Es ist von Vorteil, wenn die Elektrodensysteme jeweils aus untereinander Parallelen leitenden Bändern bestehen, wobei sich die leitenden Bänder des ersten Systems mit den leitenden Bändern des zweiten Systems kreuzen.
Ferner kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung per Reflektion oder Transmission funktionieren. Nach dem Funktionstyp, der hier verwendet wird, können ein oder zwei Elektrodensysteme transparent sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen aus der nun folgenden Beschreibung hervorgehen, die mit Beispielcharakter und ohne jede beschränkende Wirkung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen 2 bis 5 gegeben wird ; Figur 1 wurde bereits beschrieben.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Anzeigevorrichtung nach der Erfindung.
Figur 3 gibt den Durchsatz der Sensibilitäts- und Emissionsspektren an, die jeweils mit der photoleitenden und der elektrolumineszierenden Schicht versehen sein müssen, sowie das Durchlässigkeitsspektrum der Filter der Vorrichtung nach Figur 2.
Die Figuren 4 und 5 zeigen Ausführungsvarianten der Vorrichtung nach der Erfindung.
Auf der Figur 2 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein erstes Elektrodensystem, das aus untereinander parallelen leitenden Bändern 30 besteht. Diese leitenden Bänder 30 sind im allgemeinen reflektierend und bestehen aus Aluminium. Diese Elektroden 30 sind aufgebracht auf einer photoleitenden Schicht 32 aus a-Si1-xCx:H mit 0≤x≤1 mit einer Dicke von 1 Mikrometer, die eine elektrolumineszierende Schicht überdeckt, die aus einer einzigen emittierenden Schicht 34 besteht wie in Figur 2 gezeigt, oder die einer oder mehreren nicht-leitenden Schichten zugeordnet ist wie in Figur 1 gezeigt oder in Dokument FR-A-2 574 972 dargelegt.
Das elektrolumineszierende Material ist insbesondere eines der oben genannten ; seine Dicke liegt zwischen 0,5 und 2 Mikrometer (typischer Weise bei 0,7 Mikrometer). Die nicht-leitenden Schichten 14, 18, 21, die möglicherweise dem Material El zugeordnet sind, können aus einem aus den Materialien Si&sub3;N&sub4;, SiO&sub2;, SiOxNy, Ta&sub2;O&sub5; gewählten Material gefertigt sein und eine Dicke von 200 nm aufweisen.
Im Sinne einer Vereinfachung der Zeichnungen und der entsprechenden Beschreibung bezieht sich der Text im folgenden nur noch auf eine einzige elektrolumineszierende Schicht 34.
Auf der elektrolumineszierenden Schicht 34 befindet sich das zweite Elektrodensystem 36, das aus untereinander Parallelen leitenden Bändern besteht, die aus einem transparenten Material, zum Beispiel ITO bestehen, wobei die Elektroden 36 senkrecht zu den Elektroden 30 angeordnet sind.
Das zweite Elektrodensystem 36 wird durch ein isolierendes Substrat 38, das allgemein aus Glas besteht, unterstützt, das auf seiner inneren Seite mit drei Reihen 40, 41, 42 von jeweils roten, grünen und blauen Farbfiltern versehen ist. Die Anzeige wird über die hintere Seite der Vorrichtung, das heißt von der Seite des Substrats 38 betrachtet. Des gleichen trifft die Umgebungsbeleuchtung die Vorrichtung von der Seite des Substrats (weiße Lampe 43 zum Beispiel).
Die Filter 40, 41, 42 der Vorrichtung nach der Erfindung ermöglichen es, die Leuchtintensität der Umgebungsbeleuchtung (Lampe 43 zum Beispiel) zu filtrieren und dabei gleichzeitig die elektrolumineszierende Emission der Schicht 34 zu färben.
Diese Filter liegen zum Beispiel in der Form von untereinander parallelen und zu einem der Elektrodensysteme 30 oder 36 parallelen Bändern vor, wobei die roten 40, grünen 41 und blauen 42 Filter abgewechselt werden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung funktioniert im wesentlichen wie die polychromen Vorrichtungen nach Stand der Technik und insbesondere unter Verwendung von peripherischen Steuerungsschaltungen 45 der Art wie sie in Flachschirmen mit Flüssigkristallen üblich sind ; diese Schaltungen liefern geeignete Alternativsignale und stehen mit den Elektroden 36 und 30 in Verbindung ; die Oszillationsfrequenz der Steuersignale liegt zum Beispiel bei 1 kHz, die Amplitude 0-Spitzenwert liegt bei 150 bis 300 Volt (typischer Weise bei 130 Volt).
Auf Teil a der Figur 3 ist das Emissionsspektrum 44 der Umgebungsbeleuchtung und das Emissionsspektrum 46 eines weißen Phosphors dargestellt. Auf dem Teil b der Figur 3 ist das Durchlässigkeitsspektrum der roten R, grünen V und blauen B Farbfilter (F) dargestellt. Auf dem Teil c der Figur 3 ist das Sensibilitätsspektrum eines photoleitenden Materials (PC) mit weiter Bandbreite und auf Teil d ist das Sensibilitätsspektrum eines photoleitenden Materials mit einem schmalen Spektrum dargestellt.
Diese Spektren erzeugen die Variationen in der Leuchtintensität I in Abhängigkeit von der Wellenlänge, wobei die Leuchtintensität in irgendeiner Einheit und die Wellenlänge in Nanometern angegeben wird.
Nach der Erfindung sind die roten R, grünen V und blauen B Durchlässigkeitsspektren der Farbfilter in dem Emissionsspektrum des weißen Phosphors enthalten.
Auf der Figur 3b wurden angedeutet die Frequenzen mit hoher Amplitude LamdaB des blauen Filters, über der das Licht (Umgebungsbeleuchtung + das durch den weißen Phosphor emittierte Licht) filtriert wird und unter der das Licht durchgelassen wird ; die Frequenz mit niedriger Amplitude LamdaV1 des grünen Filters, unter der das Licht blockiert wird ; die Frequenz mit hoher Amplitude LamdaV2 des grünen Filters, über der das Licht blockiert wird und die Frequenz mit niedriger Amplitude LamdaR des roten Filters, unter der das Licht blockiert wird. Diese Wellenlängen mit Amplitude entsprechen 50 % der durchgelassenen Lichtintensität.
Die Verwendung von Farbfiltern mit unterschiedlichen Durchlässigkeitsspektren und schwachem Überlagerungsbereich, die also LamdaB < LamdaV1 < LamdaV2< LamdaR entsprechen, ermöglicht es, einen Teil des Umgebungslichts zu filtrieren, wodurch die Hystererse der Leuchtdichte-Spannungskurve der PC-EL-Struktur praktisch gegenüber der Umgebungsbeleuchtung unempfindlich wird.
Das photoleitende Material kann ein photoleitendes Material mit großem Sensibilitätsspektrum (Figur 3c) sein, was eine maximale Überdeckung mit dem Emissionsspektrum des weißen Phosphors ermöglicht. Dies entspricht einer Wellenlänge mit niedriger Amplitude des Photokonduktors Lamda&sub1; nahe der Wellenlänge Lamda&sub2; des weißen Phosphors und einer Wellenlänge mit hoher Amplitude Lamda&sub3; des Photokonduktors nahe der Wellenlänge Lamda&sub4; des weißen Phosphors. Lamda&sub0;&sub4; entspricht der Wellenlänge maximaler Sensibilität des photoleitenden Materials.
Das photoleitende Material kann ebenfalls ein Material mit einem schmalen Sensibilitätsspektrum (Figur 3d) sein, wobei dieses Spektrum dann in einem Bereich liegt, in dem die Leuchtintensität der elektrolumineszierenden Emission höher ist als die des Umgebungslichtes ; das Spektrum PC kann im Blauen liegen wie dies durch die Kurve 48 gezeigt wird oder im tiefen Rot wie dies durch die Kurve 50 gezeigt wird. Die Wellenlängen mit niedriger und hoher Amplitude und mit maximaler Sensibilität sind jeweils für die Kurven 48 und 50 Lamda'&sub1;, Lamda'&sub0;&sub4;, Lamda'&sub2; und Lamda"&sub1;, Lamda"&sub0;&sub4;, Lamda"&sub2;. Insbesondere ist Lamda'&sub2; so gewählt, daß er niedriger liegt als LamdaB und umgekehrt ist Lamda"&sub1; so gewählt, daß er über LamdaR liegt.
Die verschiedenen Schichten, die den erindungsgemäßen Anzeigeschirm ausmachen, können wie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht in verschiedener Art und Weise angeordnet werden. Einziges Erfordernis ist, daß die Filter 40, 41, 42 zwischen dem Observator und der elektrolumineszierenden Schicht 34 vorgesehen sind.
Wie in Figur 4 dargestellt ist es auch möglich, die Position der Filter und der Elektroden 36 aus Figur 2 umzukehren ; die Farbfilter befinden sich zwischen der zweiten Elektrodenreihe 36 und der elektrolumineszierenden Struktur 34. In dieser Ausführungsform können die Filter mittels Metallisierung aufgedampft werden ; damit liegen sie in Form von Bändern vor, die zu den Elektroden 36 parallel sind. Um diese Anordnung zu verdeutlichen, wurden die Richtungen der Elektroden 30 und 36 in Figur 4 gegenüber Figur 2 umgekehrt.
Bezüglich der Ausführungsform nach Figur 2 ist es auch möglich, die Position des Glassubstrats 38 mit der der Filter auszutauschen. Dennoch ist der entsprechende Schirm immer noch den Parallaxeffekten ausgesetzt, es sei denn, das Substrat ist dünn, das heißt liegt um die Größenordnung von 0,1 mm.
Es ist ferner möglich, die Anordnung der beiden Elektrodensysteme umzukehren wie es in der Figur 5 dargestellt ist. In diesem Falle erfolgt die Betrachtung von der Seite vor dem Anzeigeschirm. In dieser Ausführungsform befinden sich oben sowie unten die Farbfilter 40, 41, 42, die transparenten Elektroden 36, die elektroluminesziernde Struktur 34, eine erste photoleitende Schicht 32a und eine zweite photoleitende Schicht 32b, die reflektierenden Elektroden 30 und schließlich das Glassubstrat 38. Hier können die Filter ebenfalls mittels Metallisierung aufgedampft werden.
Die Verwendung der beiden photoleitenden Schichten 32a, 32b ermöglicht es, eine photoleitende Schicht mit breitem Sensibilitätsband zu erhalten. Natürlich kann diese Aufeinanderlagerung von PC-Schichten auch in den anderen Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 4 verwendet werden.
Für eine Betrachtung von der vorderen Seite ist es ebenfalls möglich, die Anordnungen der Farbfilter 40, 41, 42 und der Elektroden 36 umzukehren.
Ferner ist es möglich, nur zwei Reihen von zum Beispiel grünen, roten Farbfiltern zu verwenden. Auf diese Art und Weise erhält man einen bichromen Schirm und keinen trichromen Schirm.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schirms aufgeführt. In diesen Beispielen besteht das elektrolumineszierende Material aus a-Si1-xCx:H mit 0 ≤ x ≤ 1.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird eine einzige Schicht aus photoleitendem Material verwendet, die ein schmales Sensibilitätsspektrum (Figur 3d, Kurve 48) im blauen Bereich aufweist.
Die Farbfilter sind Interferenzfilter ; der blaue Filter hat eine Wellenlänge mit hoher Amplitude LamdaB = 500 nm, der rote Filter hat eine Wellenlänge mit niedriger Amplitude LamdaR = 600 nm und der grüne Filter hat Wellenlängen mit niedriger Amplitude LamdaV1 und mit hoher Amplitude LamdaV2 bei 500 respektive 600 nm.
Das photoleitende Material a-Si1-xCx:H mit einer Dicke von 1 um weist eine Wellenlänge mit maximaler Senssbilität Lamda'&sub0;&sub4; < 480 nm (das heißt < LamdaB) auf, was E'&sub0;&sub4; ≥ 2,58 eV entspricht und folglich einer Methankonzentration C ≥ 0,85 und damit x ≥ 0,22 entspricht.
Das elektrolumineszierende Material besteht aus SrS:Ce,K,Eu oder SrS:Pr,Ce mit einer Dicke von 1 um.

Beispiel 2

Beispiel 2 unterscheidet sich von Beispiel 1 in der Verwendung eines photoleitenden Materials mit einem schmalen Sensibilitätsspektrum im tiefen Rot.
Dieses Material a-Si1-xCx:H hat eine Wellenlänge maximaler Sensibilität Lamda"a&sub0;&sub4; > 625 nm , das heißt > LamdaR, was E"&sub0;&sub4; ≤ 2,0 eV und folglich einer Konzentration C ≤ 0,30 und x ≤ 0,03 entspricht.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird eine photoleitende Struktur verwendet, die aus zwei übereinandergelagerten PC- Schichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung (Figur 5) besteht, was zu einer PC-Struktur mit breitem Sensibilitätsspektrum (Figur 3c) führt.
Das erste photoleitende Material (32a) hat eine Wellenlänge Lamda&sub0;&sub4;&sub1; von 600 nm, was E&sub0;&sub4;&sub1; = 2,07 eV und damit C = 0,40 und x = 0,04 entspricht.
Das zweite photoleitende Material (32b) hat eine Wellenlänge Lamda&sub0;&sub4;&sub2; von 500 nm, was E&sub0;&sub4;&sub2; = 2,48 eV und damit C = 0,80 und x = 0,20 entspricht.
In den in den Figuren 2 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die klassischerweise verwendeten Farbfilter auf der Basis von Gelatine oder Polymer zu vermeiden, da diese Filter bei der Herstellung des Schirms vor den elektrolumineszierenden und photoleitenden Materialien auf gedampft werden und sie daher eingeengten thermischen Zyklen typischer Weise zwischen 150º und 200º C unterworfen sind ; dieses Filter sind nur bei Temperaturen < 100º C beständig.

Claims

1. Flachschirm zur polychromen elektrolumieszierenden Anzeige mit PC-EL- Speicherwirkung, der auf einem isolierenden Substrat (38), das eine der Seiten des Schirms definiert, eine einzige elektrolumineszierende Schicht (16, 34) und mindestens eine photoleitende Schicht (20, 32, 32a, 32b) umfaßt, wobei diese Schichten aufeinander liegen und die Gesamtheit dieser beiden Schichten zwischengelagert ist zwischen einem ersten System transparenter Elektroden und einem zweiten System aus Elektroden, die mit elektrischen Einrichtungen (45) verbunden sind, um bestimmte Zonen der elektrolumineszierenden Schicht zu erregen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszierende Schicht (34) aus einem weißen Phosphor besteht und mindestens zwei Reihen Farbfilter (40-42) zwischen die elektrolumineszierende Schicht (34) und den Observator gelagert sind, wobei diese Filter die polychrome Anzeige sicherstellen und als Schirm dienen, der es ermöglicht, die Leuchtintensität der Umgebungshelligkeit, die auf die photoleitende Schicht einfällt, zu reduzieren und eine versehentliche Beleuchtung bestimmter Pixel, die normaler Weise gelöscht sind, zu verhindern.

2. Flachschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter (40-42) zwischen dem isolierenden Substrat (38) und dem ersten Elektrodensystem (36) in Bezug auf das Substrat angeordnet sind, wobei das Substrat hier transparent ist.

3. Flachschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (40-42) auf dem ersten Elektrodensystem (36) (Figur 5) angeordnet sind und die andere Seite des Schirms bilden.

4. Flachschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszierende Schicht (16) zwischen einer ersten (14) und einer zweiten (18) nichtleitenden Schicht zwischengelagert ist.

5. Flachschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtleitende Schicht (21) zwischen der PC-Schicht (20) und dem betreffenden Elektrodensystem (30) vorgesehen ist.

6. Flachschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodensysteme (30, 36) jeweils aus untereinander parallelen leitenden Bändern bestehen, wobei die leitenden Bänder des ersten Systems im Verhältnis zu den leitenden Bändern des zweiten Systems überkreuzt sind.

7. Flachschirm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er drei respektive blaue, rote und grüne Filterreihen umfaßt, die aus Bändern gebildet werden, die parallel sind zu den leitenden Bändern des ersten (36) oder des zweiten (30) Elektrodensystems.

8. Flachschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht (32a, 32b, 32) besteht aus amorphem, mit Wasserstoff verbundenem, karbonisiertem Silizium der Formel a-Si1-xCx:H mit 0≤x≤1.

9. Flachschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weiße Phosphor ausgewählt ist aus SrS:Ce,K,Eu und SrS:Pr,Ce.

10. Flachschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere gestapelte photoleitende Schichten (32a, 32b) umfaßt.

11. Flachschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (40-42) auf dem ersten Elektrodensystem (36) metallisiert werden.

12. Flachschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Elektrodensystem (30) reflektierend ist.