DE3807743A1

DE3807743A1 - Elektrolumineszenz-anzeige

Info

Publication number: DE3807743A1
Application number: DE3807743A
Authority: DE
Inventors: Walter L Cherry; David Glaser
Original assignee: Cherry Corp
Current assignee: Cherry Corp
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1988-09-22
Also published as: FI881151A; US4849674A; FI881151A0; GB2202087A; KR880012122A; GB8805715D0; JPS63289794A; FR2613105A1

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

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,

- 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.