DE1141323B

DE1141323B - Solid screen consisting of several layers

Info

Publication number: DE1141323B
Application number: DEW28745A
Authority: DE
Inventors: Peter Wolfe
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1959-11-19
Filing date: 1960-10-19
Publication date: 1962-12-20

Description

Aus mehreren Schichten bestehender Festkörperbildschirm Die Erfindung betrifft einen aus mehreren Schichtea bestehenden Festkörperbildschirm.Multi-Layer Solid State Display The Invention relates to a multi-layer solid-state screen.

Es wurden bereits früher Festkörperbildschirine mit einer Elektrolumineszenzschicht und einem Steuerteil für jedes Bildelernent vorgeschlagen, wobei der Steuerteil ein nichtlineares Dielektrikurn enthält, das mit der Elektrolumineszenzschicht eine Brückenschaltung bildet, in deren Diagonale die Elektrolumineszenzschicht liegt. Diese, Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Steueredektrode sich zwischen Dielektrikum und Elektrolumineszenzschicht befindet und deshalb nur schwer von außen zugänglich ist. Ein neuerer Vorschlag ermöglicht es, die Steuerelektrode auf der Rückseite des Leuchtschirrnes anzubringen, wo sie leicht zugänglich ist. Dies hat erhebliche Vorteile in der Herstellung und im Betrieb der Festkörperbildschirme. Hierbei muß aber das Lichtanregungspotential zwischen der Elektrolumineszenzschicht und dem nichtlinearen Dielektrikum zugeführt werden, weshalb an dieser Stelge Elektroden für diesen Zweck vorgesehen sein müssen. Die ' Anordnung von unter höherer Spannung stehenden Elektroden an dieser Stelle erfordert oft die zusätzliche Anbringung einer Isolierschicht zwischen der Elektrolumineszenzschicht und dem nichtlinearen Dielektrikum, um eine Dunkelerregung bzw. einen Durchschlag der Elektrolumineszenzschicht zwischen den Anschlußschienen zu verhindern. Ferner war in allen bisher bekannten Anordnungen die Dicke der nichtflinearen dielektrischen Schicht wesentlich, da durch. die diese Schicht durchquerenden Kraftlinien die nichtlinearen Kondensatoren gebildet wurden, welche die Helligkeit der Elektrolumineszenzschicht steuern.Solid-state display screens with an electroluminescent layer and a control part for each picture element have already been proposed, the control part containing a non-linear dielectric which forms a bridge circuit with the electroluminescent layer, in the diagonal of which the electroluminescent layer is located. However, this arrangement has the disadvantage that the control electrode is located between the dielectric and the electroluminescent layer and is therefore difficult to access from the outside. A more recent proposal makes it possible to attach the control electrode on the back of the Leuchtschirrnes, where it is easily accessible. This has significant advantages in the manufacture and operation of the solid-state displays. In this case, however, the light excitation potential must be supplied between the electroluminescent layer and the non-linear dielectric, which is why electrodes must be provided at this point for this purpose. The 'arrangement of electrodes is under higher tension at this point often requires the additional mounting of an insulating layer between the electroluminescent layer and the nonlinear dielectric, to prevent a dark excitation or a breakdown of the electroluminescent layer between the connecting bars. Furthermore, in all previously known arrangements, the thickness of the non-linear dielectric layer was essential, as through. The lines of force traversing this layer formed the non-linear capacitors which control the brightness of the electroluminescent layer.

Die Bemühungen zur Behebung dieser Nachteile haben erfindungsgemäß zu einem ganz neuen Typ von aus mehreren Schichten bestehenden Festkörperbildschirrnen geführt. Diese können entweder in Brückenschaltung oder ohne dieselbe aufgebaut sein, obwohl nachstehend eine Anordnung in Brückenschaltung als bevorzugte Ausführung beschrieben wird. Die Erfindung ist auf alle Arten von Festkörperbildschirmen anwendbar, die eine Elektrolumineszenzzefie und einen zugehörigen Steuerteil aufweisen, auch wenn die Elektrolumineszenzzelle und der Steuerteil nicht als parallele Schichten ausgebildet sind.Efforts to remedy these disadvantages have resulted in an entirely new type of multi-layer solid-state display panel in accordance with the present invention. These can be constructed either in a bridge circuit or without the same, although a bridge circuit arrangement is described below as a preferred embodiment. The invention can be applied to all types of solid-state screens which have an electroluminescent cell and an associated control part, even if the electroluminescent cell and the control part are not designed as parallel layers.

Der Festkörperbildschirm nach der Erfindung ist mit einer gemeinsamen Elektrolumineszenzschicht für die einzelnen, durch die zugeführten Bildsignale in der Helligkeit gesteuerten Bildelemente und mit einem zugehörigen Steuerteil versehen, der ein nichtlineares Dielektrikum in Form einer der Elektrolumineszenzschicht benachbarten und allen Bildele-menten gemeinsamen Schicht enthält und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß auf der freien Oberfläche der nichtlinearen dielektrischen Schicht Steuerelektroden periodisch derart angeordnet sind, daß jedem Bildelement eine Steuerelektrode zugeordnet ist, daß jedes Bildelement auf den Außenseiten der beiden Schichten AnschlußeIcktroden zur Anlegung eines elektrischen Wechselfeldes an die Reihenschaltung aus der dielektrischen Schicht und der Elektrolumineszenzschicht besitzt und daß mindestens ein nichtlinearer Kondensator zwischen der betreffenden Steuerelektrode und einer oder mehreren der auf der freien Oberfläche des nichtlinearen Dielektrikums angeordneten Anschlußelektroden gebildet wird, derart, daß der oder die nichtlinearen Kondensatoren durch der Steuerelektrode zugeführte Eingangssignale in ihrer effektiven Kapazität verändert worden und die Stärke des an der Flektrolumineszenzschicht liegenden elektrischen Wechselfeldes entsprechend der effektiven Kapazität eines Kondensators bzw. dieser Kondensatoren gesteuert wird.The solid-state screen according to the invention is with a common Electroluminescent layer for the individual, through the supplied image signals in the brightness-controlled picture elements and provided with an associated control part, a non-linear dielectric in the form of one of the electroluminescent layer adjacent and contains a layer common to all picture elements and is thereby according to the invention characterized in that on the free surface of the nonlinear dielectric layer Control electrodes are periodically arranged in such a way that each picture element has a control electrode it is assigned that each picture element is connected to the outer sides of the two layers for applying an alternating electrical field to the series connection of the dielectric Layer and the electroluminescent layer and that at least one nonlinear Capacitor between the relevant control electrode and one or more of the terminal electrodes arranged on the free surface of the non-linear dielectric is formed in such a way that the non-linear capacitor or capacitors through the control electrode supplied input signals have been changed in their effective capacity and the Strength of the alternating electrical field applied to the flectroluminescent layer corresponding to the effective capacitance of a capacitor or these capacitors is controlled.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung. Hierin ist Fig. 1 ein Querschnitt eines erfindungsgemäß aufgebauten Festkörperbildschirines, Fig. 2 ein auseinandergezogenes Schrägbild der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 das Ersatzschaltbild der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 4 ein Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung und Fig. 5 eine Draufsicht der Anordnung nach Fig. 4. Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Festkörperbildschirrn umfaßt einen lichterzeugenden Elektrohimineszenzteil 10 und einen nichtlinearen dielektrischen Steuerteil 20, die beide in Schichtform vorliegen und einander benachbart sind. Der lichterzeugende Teil 10 enthält in bekannter Weise eine, Schicht 12 aus elektrolumineszentem Phosphormaterial in einem dielektrischea Bindemittel. Hierzu kann z. B. mit Kupfer aktiviertes Zinksulfid in einem Bindemittel aus Polyvinylehlorid dienen. An der Vorderseite der Elektrolumineszenzschicht 12 befindet sich eine zusammenhängende leitende lichtdurchlässige Elektrode, 14, sowie ein lichtdurchlässiger Träger 16. Der Träger 16 kann z. B. aus Glas und die leitende Schicht 14 aus Zinnoxyd in bekannter Weise hergestellt sein. Auf der Rückseite der ElektroIumineszenzschicht 12 befinden sich Elektroden ' 18 aus leitendem Werkstoff, die derart angeordnet sind, daß jede Elektrode ein Bildelement definiert. Die rückseitigen Elektroden 18 können durch Aufdampfen von leitendem Werkstoff wie Aluminium durch ein entsprechendes Sieb hindurch gebildet werden.Details of the invention emerge from the following description of some exemplary embodiments with reference to the drawing. 1 is a cross-section of a solid-state display constructed according to the invention, FIG. 2 is an exploded oblique view of the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 is the equivalent circuit diagram of the arrangement according to FIG. 1, FIG. 4 is a cross-section of another embodiment of the invention and FIG. Fig. 5 is a plan view of the arrangement of Fig. 4. The solid-state display screen shown in Figs. 1 and 2 comprises an electro-iminescent light-generating part 10 and a non-linear dielectric control part 20, both of which are in layer form and are adjacent to each other. The light-generating part 10 contains, in a known manner, a layer 12 of electroluminescent phosphor material in a dielectric binder. For this purpose, z. B. zinc sulfide activated with copper in a binder made of polyvinyl chloride. On the front side of the electroluminescent layer 12 there is a coherent, conductive, light-permeable electrode 14, as well as a light-permeable carrier 16. The carrier 16 can, for. B. made of glass and the conductive layer 14 made of tin oxide in a known manner. On the back of the electro-luminescent layer 12 are electrodes 18 made of conductive material, which are arranged such that each electrode defines a picture element. The rear electrodes 18 can be formed by vapor deposition of conductive material such as aluminum through a suitable sieve.

Der Steuerteil 20, der eine Schicht aus nichtlinearem dielektrischernWerkstoff 22 enthält, liegt an den rückseitigen Elektroden 18 der Elektrolumineszenzschicht 12 an. Jedes Bildelement der nichtlinearen Schicht 22, das durch die Fläche der Hinterelektroden 18 definiert ist besitzt drei Elektroden 23, 24 und 25, die sämtlich auf der Rückseite der nichtlinearen dielektrischen Schicht 22 angebracht sind. Die Elektroden 23, 24, 25 sind derart periodisch angeordnet, daß sich ihr Muster für jedes Bildelement des Bildschirmes wiederholt. Ein einzelnes Bildelement ist in der gestrichelten Linie eingeschlossen dargestellt. Nicht alle Elektroden brauchen jedoch auf ein Bildelement beschränkt zu sein. Die Streifenelektroden bzw. Anschlußschienen 24 und 25 erstrecken sich über eine ganze Reihe von Bildelementen. Bei der Ausführugrisform nach Fig. 1 und 2 dient jede Streifenelektrode 24 und 25 zur Versorgung zweier benachbarter Bildelementreihen, obwohl dies nicht unbedingt der Fall sein muß. Die dargestellte Anordnung ist insofern besonders vorteilhaft, als die Anzahl der benötigten Teile gering ist, so daß sich eine vereinfachte Ausführung ergibt. In jedem Bildelement dient die Elektrode 23 als Steuerelektrode, die sich zwischen den beiden Streifenelektroden bzw. Anschlußschienen 24 und 25 befindet.The control part 20, which contains a layer of non-linear dielectric material 22, rests against the rear electrodes 18 of the electroluminescent layer 12. Each pixel of the nonlinear layer 22 defined by the area of the back electrodes 18 has three electrodes 23, 24 and 25, all of which are attached to the back of the nonlinear dielectric layer 22. The electrodes 23, 24, 25 are periodically arranged in such a way that their pattern is repeated for each picture element of the screen. A single picture element is shown enclosed in the dashed line. However, not all electrodes need be limited to one picture element. The strip electrodes or connection bars 24 and 25 extend over a number of picture elements. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, each strip electrode 24 and 25 serves to supply two adjacent rows of picture elements, although this need not necessarily be the case. The arrangement shown is particularly advantageous in that the number of parts required is small, so that a simplified design results. In each picture element, the electrode 23 serves as a control electrode, which is located between the two strip electrodes or connecting rails 24 and 25 .

Ein nichtlineares Dielektrikum ist bekanntlich ein Material, bei dem die Wechselkomponente der elektrischen Verschiebung vom Durchschnittswert eines angelegten periodischen elektrischen Feldes abhängt. Affe Dielektrika, auf die diese Definition nicht zutrifft, sind demnach fineare Dielektrika.A nonlinear dielectric is known to be a material in which the alternating component of the electrical displacement from the average value of a applied periodic electric field depends. Monkey dielectrics on which this Definition does not apply, are therefore finear dielectrics.

Das nichtlineare Dielektrikum 22 kann z. B. aus einem sogenannten Ferroelektrikum bestehen, insbesondere einem Ferroelektrikum vom Bariumtitanattyp. Hierzu gehören z. B. Bariumtitanat, Bariumstrontiumtitanat, Bariumstannat, Natriumcolumbat, Natriumtantalat, Kaliumcolumbat und Kaliumtantalat. Die Herstellung einer keramischen Platte 22 aus einem derartigen Material ist in einem Aufsatz von Callahan und Murray in Bulletin of the American Ceramic Society, Mai 1945, S. 131ff., beschrieben.The non-linear dielectric 22 can, for. B. consist of a so-called ferroelectric, in particular a ferroelectric of the barium titanate type. These include B. barium titanate, barium strontium titanate, barium stannate, sodium columbate, sodium tantalate, potassium columbate and potassium tantalate. The production of a ceramic plate 22 from such a material is described in an article by Callahan and Murray in Bulletin of the American Ceramic Society, May 1945, pp. 131ff.

Anstatt die einzelnen Schichten für sich herzustellen und nachträglich zu vereinigen, wird vorzugsweise wie folgt vorgegangen, um den Bildschirm nach Fig. 1 und 2 herzustellen. Man beginnt mit der Herstellung des Steuerteils 20 und bildet hierauf die Elektrolumineszenzschicht 12 in Form eines elektrolurnineszenten Phosphormaterials zusammen mit einem aus Kunststoff oder Glas bestehenden Bindemittel. Falls Kunststoff als Bindemittel verwendet wird, kann als lichtdurchlässige Frontelektrode 14 aufgedampftes Gold dienen. Wenn dagegen ein Bindemittel aus Glas verwendet und auf den Steuerteil in Form einer Fritte mit darin eingearbeitetem elektrolumineszentem Material aufgebracht wird, so ergibt sich nach dem Brennen der Fritte eine spiegelglatte Oberfläche, auf der eine lichtdurchlässige leitende Schicht aus Zinnoxyd in bekannter Weise, ausgebildet werden kann. Dieser Aufbau wird bevorzugt, weil bei gerennter Herstellung des lichterzeugenden Teils 10 und des Steuerteils 20 eine sehr gute Oberflächenbeschaffenheit erforderlich ist, um zu gewährleisten, daß die beiden Schichten mit gleichmäßigem Kontakt an allen Bildelementea zusammenpassen.Instead of producing the individual layers for themselves and subsequently combining them, the following procedure is preferably used in order to produce the screen according to FIGS. 1 and 2. The production of the control part 20 begins and the electroluminescent layer 12 is formed thereon in the form of an electroluminescent phosphor material together with a binder made of plastic or glass. If plastic is used as a binder, vapor-deposited gold can serve as the transparent front electrode 14. If, on the other hand, a binder made of glass is used and applied to the control part in the form of a frit with incorporated electroluminescent material, a mirror-smooth surface results after the frit is fired, on which a transparent conductive layer of tin oxide can be formed in a known manner . This structure is preferred because if the light generating part 10 and the control part 20 are manufactured separately, a very good surface finish is required in order to ensure that the two layers fit together with uniform contact at all picture elements a.

Im Gegensatz zu anderweitig vorgeschlagenen oder bekannten Anordnungen ist keine Isolierschicht zwischen dem lichterzeugenden Teil 10 und dem Steuerteil 20 erforderlich. Dies rührt davon her, daß keine Elektroden zwischen den Schichten vorhanden sind, denen Spannungen zugeführt werden, welche die Lichtstärke der Elektrolumineszenzschicht 12 beeinflussen können.In contrast to arrangements proposed or known elsewhere, no insulating layer is required between the light-generating part 10 and the control part 20. This is due to the fact that there are no electrodes between the layers to which voltages are applied which can influence the light intensity of the electroluminescent layer 12.

Fig. 3 zeigt das Ersatzschaltbild der Anordnung nach Fig. 1 und 2. Jedes Biädelement bildet eine Brückenschaltung, deren einer Zweig eine Lichtanregungsquelle 31 in Reihe mit einer Gleichspannungsquelle 33 und der Streifenelektrode 24 enthält. Die Streifenelektrode 24 dient sowohl als Spannungszuführung als auch als die eine Belegung eines Kondensators 37, dessen andere Belegung durch die Steuerelektrode 23 gebildet wird. Der zweite Brückenzweig enthält eine zweite Lichtanregungsquelle 32 in Reihe mit der Streifencüektrode 25, die als Zuführung und eine Belegung eines Kondensators 38 dient, dessen andere Belegung ebenfalls durch die Steuerelektrode 23 gebildet wird. Die beiden Brückenzweige haben also als gemeinsamen Punkt die Steuerelektrode 23 des betreffenden Bildelements, an die das Steuersignal angelegt wird. Der zweite gemeinsame Punkt der beiden Brückenzweige befindet sich zwischen den beiden Wechselstromquellen 31 und 32 und kann auf Erdpotential gehalten werden. Die Brückendiagonale enthält die zusammenhängende Frontedektrode 14 der Elektrolumineszenzschicht 12, die sich auf der geerdeten Seite der Brücke befindenkann. Diese Elektrode dient als eine Belegung der Elektrolumineszenzzelle, deren andere Belegung durch die Hinterelektrode 18 des betreffenden Bildelementes gebildet wird. Die Elektrolumineszenzschicht liegt also in Reihe mit einem nichtlinearen Kondensator 39, dessen eine Begegung durch die Hinterelektrode 18 der Elektrolumineszenzschicht und dessen andere Belegung durch die Steuerelektrode 23 des Steuerteils gebildet wird. Für die Lichtanregungsspannungsquellen 31 und 32 kann man z. B. eine Wechselspannung von 300 bzw. 100 Volt effektiv mit 400 Hz verwenden. Die Gleichspannung 33 kann etwa 300 Volt betragen. Die Wechselspannungsquellen 31 und 32 sind so gepolt, daß sie entgegengesetzte Spannungen an die Elektrolumineszenzzelle 10 anlegen. Die Spannungsquellen 31, 32 und 33 dienen natürlich in Wirklichkeit zur Versorgung zahlreicher oder aller Elemente des Bildschirmes. Eine schematisch bei 40 gezeigte Signalverteilungseinrichtung dient zur Zuführung der Bildsignale an die Steuerelektroden 23 der einzelnen Elemente nacheinander. Diese, Signalverteilungseinrichtung kann z. B. durch Beschießung mit einem moduherten Elektronenstrahl oder Aufladung mit Modulation durch das Bildsignal dargestellt werden. Die Leitungen 41, 42 und 43 bedeuten die Adern oder Elektronenbahnen, durch die Bildsignale den einzelnen Elementen nacheinander zugeführt werden. Da die Steuerelektroden 23 sich auf der Rückseite des Bildschirmes befinden, ist die erfindungsgemäße Anordnung besonders geeignet zur Zuführung von Steuersignalen durch Beschuß mit entsprechend dem Bildsignal modulierten Elektronen in bekannter Weise (vergleiche z. B. USA.-Patent 2 888 59--1). 3 shows the equivalent circuit diagram of the arrangement according to FIGS. 1 and 2. Each bath element forms a bridge circuit, one branch of which contains a light excitation source 31 in series with a direct voltage source 33 and the strip electrode 24. The strip electrode 24 serves both as a voltage supply and as one assignment of a capacitor 37, the other assignment of which is formed by the control electrode 23. The second branch of the bridge contains a second light excitation source 32 in series with the strip electrode 25, which serves as a feed and an assignment of a capacitor 38 , the other assignment of which is also formed by the control electrode 23 . The two bridge branches thus have as a common point the control electrode 23 of the relevant picture element, to which the control signal is applied. The second common point of the two bridge branches is located between the two alternating current sources 31 and 32 and can be kept at ground potential. The bridge diagonal contains the contiguous front electrode 14 of the electroluminescent layer 12, which can be located on the grounded side of the bridge. This electrode serves as one layer of the electroluminescent cell, the other layer of which is formed by the rear electrode 18 of the picture element in question. The electroluminescent layer is therefore in series with a non-linear capacitor 39, one of which is formed by the rear electrode 18 of the electroluminescent layer and the other of which is formed by the control electrode 23 of the control part. For the light excitation voltage sources 31 and 32 you can, for. B. use an AC voltage of 300 or 100 volts effectively at 400 Hz. The DC voltage 33 can be approximately 300 volts. The AC voltage sources 31 and 32 are polarized in such a way that they apply opposite voltages to the electroluminescent cell 10 . The voltage sources 31, 32 and 33 are, of course, actually used to supply numerous or all of the elements of the screen. A signal distribution device, shown schematically at 40, serves to supply the image signals to the control electrodes 23 of the individual elements one after the other. This signal distribution device can, for. B. can be represented by bombardment with a modulated electron beam or charging with modulation by the image signal. The lines 41, 42 and 43 represent the wires or electron paths through which the image signals are fed to the individual elements one after the other. Since the control electrodes 23 are located on the back of the screen, the arrangement according to the invention is particularly suitable for delivery of control signals by bombardment with electrons corresponding to the image signal modulated in a known manner (see for. Example USA. Patent 2,888 59-1) .

,onalle trägt Der Kondensator 39 in der Brückendiag zwar nur wenig zur Steuerung der Helligkeit der Elektrolumineszenzzelle 10 bei, gestattet aber die Anordnung der einzelnen Steuerelektroden an der Rückseite des Bildschirines, wo die Bildsignale leicht zugeführt werden können.The capacitor 39 in the bridge diagram contributes little to the control of the brightness of the electroluminescent cell 10 , but allows the individual control electrodes to be arranged on the back of the display screen, where the image signals can easily be supplied.

Die Steuerelektrode 23 dient in jedem Bildelement als Belegung dreier verschiedener Kondensatoren, d. h., -es wird eine kapazitive Kopplung zu drei anderen Elektroden in jedem Bildelement des Steuerteils verwendet. Ein Kondensator 39 wird durch die kapazitive Kopplung der Hinterelektrode 18 der Elektrolumineszenzschicht mit der Elektrode 23 gebildet. Die anderen beiden Kondensatoren 37 und 38 entstehen durch kapazitive Kopplung der Steuerelektrode 23 mit den Elektroden 24 und 25. Im Falle der Kondensatoren 37 und 38 ist die Wahl der Elektrodenahmessunaen weitgehend freigestellt, da die, Kapazitätswerte bei C Kondensatoren mit im wesentlichen seitlich zu den ,en verlaufenden Kraftlinien im Gegensatz zu Belegung denjenigen, bei denen die Kraftlinien das Dielektrikum senkrecht durchqueren, nur wenio, von der Geometrie des Kondensators abhängen.The control electrode 23 serves as an occupancy of three different capacitors in each picture element, i. i.e., capacitive coupling to three other electrodes in each picture element of the control part is used. A capacitor 39 is formed by the capacitive coupling of the rear electrode 18 of the electroluminescent layer with the electrode 23 . The other two capacitors 37 and 38 result from the capacitive coupling of the control electrode 23 with the electrodes 24 and 25. In the case of the capacitors 37 and 38 , the choice of the electrode dimensions is largely optional, since the capacitance values for C capacitors are essentially lateral to the, The lines of force, in contrast to those in which the lines of force cross the dielectric perpendicularly, depend only slightly on the geometry of the capacitor.

Die von den Spannungsquellen 31 und 32 gelieferten Lichtanregungspotentiale erzeugen ein elektrisches Wechselfeld an der Elektrolumineszenzzelle 10. Mittels der in Fig. 3 gezeigten Brückenschaltung können, die bestimmten Werte der Schaltung so eingestellt werden, daß die Elektrolumineszenzschicht 12 im wesentlichen dunkel ist, wenn der betreffenden Steuerelektrode 23 kein Bildsignal zugeführt wird. Bei Anlegung einer Steuergleichspannung an die Eingangselektrode 23 wird der Wechselstromwiderstand der nichtlinearen Kondensatoren 37 und 38 gegenüber der von den Spannungsquellen 31 und 32 gelieferten Wechselspannung verändert. Diese Impedanzänderung rührt von der nichtlinearen Eigenschaft des, Dielektrikums der Kondensatoren 37 und 38 her. Infolgedessen kommt die Brücke aus dem Gleichgewicht, und die in der Elektrolumineszenzzelle 10 herrschende Feldstärke ändert sich, wodurch die Helligkeit dieser Zelle entsprechend der Größe des angelegten Steuersignals einen anderen Wert annimmt.The light excitation potentials supplied by the voltage sources 31 and 32 generate an alternating electric field at the electroluminescent cell 10. By means of the bridge circuit shown in FIG. 3 , the specific values of the circuit can be set so that the electroluminescent layer 12 is essentially dark when the relevant control electrode 23 no image signal is supplied. When a direct control voltage is applied to the input electrode 23 , the alternating current resistance of the non-linear capacitors 37 and 38 is changed in relation to the alternating voltage supplied by the voltage sources 31 and 32. This change in impedance is due to the non-linear property of the dielectric of the capacitors 37 and 38 . As a result, the bridge is unbalanced and the field strength prevailing in the electroluminescent cell 10 changes, as a result of which the brightness of this cell assumes a different value in accordance with the magnitude of the applied control signal.

Falls kompliziertere Signalverteilungsvorrichtungen vorgesehen werden sollen, so können diese unmittelbar auf der Rückseite der nichtlinearen dielektrischen Schicht 22 angebracht werden.If more complicated signal distribution devices are provided should, this can be done directly on the back of the nonlinear dielectric Layer 22 are attached.

Ein Hauptvorteeil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Vereinfachung des Aufbaues, die sich aus der Tatsache ergibt, daß keine Isoherschicht zwischen dem nichtlinearen Dielektrikum 20 und der Elektrolumineszenzschicht 10 mehr vorhanden sein muß. Die Anschlüsse 24 und 25 befinden sich nämlich hier auf der Rückseite, des nichtlinearen Dielektrikums 22, wo die Gefahr von Dunkelerregungen und Durchschlägen der Elektrolumineszenzschicht 12 wegfällt. Da die Anschlußleitungen 24 und 25 Spannungen von etwa 300 Volt,ff sowie eine Gleichspannung von etwa 300 Volt aufnehmen, sollen sie möglichst entfernt von der Elektrolumineszenzschicht 12 angeordnet sein.A main advantage of the arrangement according to the invention is the simplification of the structure, which results from the fact that an insulating layer no longer has to be present between the non-linear dielectric 20 and the electroluminescent layer 10 . This is because the connections 24 and 25 are located here on the rear side, of the non-linear dielectric 22, where the risk of dark excitations and breakdowns of the electroluminescent layer 12 is eliminated. Since the connecting lines 24 and 25 absorb voltages of about 300 volts, ff and a direct voltage of about 300 volts, they should be arranged as far away from the electroluminescent layer 12 as possible.

In Fig. 4 und 5 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei befinden sich die Elektrolumineszenzschicht 12 und das nichtlineare Dielektrikum 22 in unmittelbarer Berührung. Auf der Rückseite des nichtlinearen Dielektrikums 22 befindet sich ein Elektrodenmuster, das aus Steuerelektroden 23 und Anschlußschienen 26 und 27 besteht. Die Anschlußschienen 26 und 27 erstrecken sich in Längs-und Querrichtung des Bildschirmes. Die Ersatzschaltung dieser Anordnung ist die gleiche wie in Fig. -i, wobei jedoch der Kondensator 39 und die Elektrolumineszenm elle 10 nunmehr eine einzige, Einheit bilden. Der Hauptunterschied der Anordnung nach Fig. 4 und 5 gegen die früher beschriebene i st der, daß keine Elektroden in der Grenzschicht zwischen der Elektrolumineszenzschicht 12 und dem nichtlinearen Dielektrikum 22 vorgesehen sind. Es wurde gefunden, daß bei geeigneter Steuerung der Erregung der Elektrolumineszenzschicht diese Zwischenelektroden nicht benötig .,t werden.In Figs. 4 and 5, another embodiment of the invention is illustrated. Here, the electroluminescent layer 12 and the nonlinear dielectric 22 are in direct contact. On the back of the non-linear dielectric 22 there is an electrode pattern which consists of control electrodes 23 and connecting rails 26 and 27 . The connecting rails 26 and 27 extend in the longitudinal and transverse directions of the screen. The equivalent circuit of this arrangement is the same as in Fig. -I, but the capacitor 39 and the Elektrolumineszenm elle 10 now form a single unit. The main difference between the arrangement according to FIGS. 4 and 5 and that previously described is that no electrodes are provided in the boundary layer between the electroluminescent layer 12 and the nonlinear dielectric 22. It has been found that with suitable control of the excitation of the electroluminescent layer, these intermediate electrodes are not required., T.

Die beiden Kondensatoren für jede Brückenschaltun- werden durch die L-förinigen Spalte zwischen der Steuerelektrode 23 des betreffenden Bildelements und den benachbarten Anschlußschienen 26 und 27 gebildet. Die von den Anschlußschienen 26 und 27 ausgehenden Arme 28 und 29 unterstützen die kapazitive Steuerung der Heffigkeit und dienen auch zur besseren g ,egenseitigen Isolation der einzelnen Steuerelektroden 23. The two capacitors for each bridge circuit are formed by the L-shaped gaps between the control electrode 23 of the relevant picture element and the adjacent connecting rails 26 and 27 . The arms 28 and 29 extending from the connecting rails 26 and 27 support the capacitive control of the intensity and also serve to improve the mutual isolation of the individual control electrodes 23.

Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind wie gesagt keine Elektroden an der Grenzfläche zwischen der dielektrischen Schicht 22 und der Elektrolumineszenzschicht 12 vorgesehen. Der Hauptgrund herfür hegt darin, daß derartige Elektroden die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Bildelementen erhöhen.In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 , as stated, no electrodes are provided at the interface between the dielectric layer 22 and the electroluminescent layer 12. The main reason for this is that such electrodes increase the interaction between the individual picture elements.

Diese Wechselwirkung verschlechtert die Bildqualität und istdeshalb unerwünscht. Wenn man keine Zwischen,clektroden verwendet, erhält man also zwar verbesserte Isolation der einzelnen Bildelemente, aber andererseits können die Anschlußschienen 26 und 27 mit ihren Armen 28 und 29 leichter die Elektrolumineszenzschicht 12 erregen, so daß ein Muster heller Stellen an der Ansichtsseite des Schirmes auftritt. Dagegen schirmen die Zwischenlektroden 18 in Fig. 1 und 2 die Elektrolumineszenzschicht 12 gegen Erregung durch die Anschlußschienen ab. Um das Auftreten von heglen Stellen für den Betrachter der Anordnung nach Fig. 4 und 5 zu vermeiden, kann ein undurchsichtiges Gitter 45 auf der Elektrolumineszenzschicht 12 angebracht werden, das die hellen Stellen abdeckt. Ein solches Gitter besteht vorzugsweise aus. leitendem Material, wie Aluminium, so daß es die Stromleitung zusammen mit der Frontelektrode 14 unterstützt.This interaction degrades the image quality and is therefore undesirable. If no intermediate clektrodes are used, improved insulation of the individual picture elements is obtained, but on the other hand the connecting rails 26 and 27 with their arms 28 and 29 can more easily excite the electroluminescent layer 12, so that a pattern of bright spots appears on the viewing side of the screen . In contrast, the intermediate electrodes 18 in FIGS. 1 and 2 shield the electroluminescent layer 12 against excitation by the connecting rails. In order to avoid the occurrence of heglen spots for the viewer of the arrangement according to FIGS. 4 and 5 , an opaque grid 45 can be applied to the electroluminescent layer 12, which covers the bright spots. Such a grid is preferably made of. conductive material, such as aluminum, so that it supports the conduction of electricity together with the front electrode 14.

Der soeben beschriebene Bildschirm kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß das Muster der Elektroden 23, 26 und 27 auf photographischem Wege auf die Rückseite der nichtlinearen dielektrischen Schicht 22 aufgebracht und dann mit salpetriger Säure geätzt wird. Das abgeätzte Elektrodenmaterial besteht z. B. aus aufgedampftera Silber, das nach dem Aufdampfen wärmebehandelt wurde, um die, Haftung an dem nichtlinearen Dielektrikum zu verbessern. Nach der Bildung der Elektroden 23, 26 und 27 auf der Rückseite der nichtlinearen dielektrischen Schicht 22 wird die andere Seite der Schicht mit einer bekannten Schicht aus einem elektroIamineszentem Phosphor, z. B. mit Kupfer aktiviertem Zinksulfid, in einem ge- eigneten dielektrischen Bindemittel wie Polyvinylchlorid überzogen. Auf diese Schicht wird ein durchsichtiges Goldhäutchen aufgedampft. Das Gitter, das die von den Anschlußleitungen herrührenden hellen Stellen verdeckte kann aus auf das Gold aufgedampftem Aluminium bestehen. Ein Schutz gegen überschläge über die verschiedenen Spalte zwischen den Elektroden beim Betrieb des Bildschirms in Luft kann durch Einbetten der Rückseite in ein Isoliermaterial, z. B. ein Siliconharz, gewährleistet werden.The screen just described can e.g. B. be produced in that the pattern of the electrodes 23, 26 and 27 is applied by photographic means to the back of the non-linear dielectric layer 22 and then etched with nitrous acid. The etched electrode material consists, for. B. made of vapor-deposited silver, which has been heat-treated after vapor-deposition in order to improve the adhesion to the non-linear dielectric. After the electrodes 23, 26 and 27 have been formed on the rear side of the non-linear dielectric layer 22, the other side of the layer is covered with a known layer of an electro-aminescent phosphor, e.g. B. coated with copper activated zinc sulfide, in a suitable overall dielectric binder such as polyvinyl chloride. A transparent gold membrane is evaporated onto this layer. The grid, which covered the bright spots originating from the connection lines, can consist of aluminum vapor-deposited on the gold. Protection against flashovers over the various gaps between the electrodes when the screen is operated in air can be achieved by embedding the rear side in an insulating material, e.g. B. a silicone resin can be guaranteed.

Es sind Bildschirme dieser Art hergestellt worden, bei denen etwa sechseinhalb Bildelemente auf je 10 mm entfallen. Steuerelektroden 23 haben hierbei eine Breite, von 1,25 mm und die Anschlußschienen 26 und 27 eine Breite von je 0,15 mm. Die Spalte zwischen den Anschlußschienen 26 und 27 und den Steuerelektroden 23, die für die Bildung der nichtlinearen Kondensatoren maßgebend sind, haben eine Breite von 0,075 mm. Natürlich können auch andere Werte gewählt werden. Die nichtlineare dielektrische Schicht 22 kann z. B. etwa 0,25 mm dick sein. Die jeweiligen Abmessungen hängen natürlich jeweils von der erforderlichen Auflösung, dem Herstellungsaufwand usw. ab.Screens of this type have been made in which there are approximately six and a half picture elements per 10 mm. Control electrodes 23 have a width of 1.25 mm and the connecting rails 26 and 27 each have a width of 0.15 mm. The gaps between the connecting rails 26 and 27 and the control electrodes 23, which are decisive for the formation of the non-linear capacitors, have a width of 0.075 mm. Of course, other values can also be selected. The nonlinear dielectric layer 22 may e.g. B. be about 0.25 mm thick. The respective dimensions naturally depend on the required resolution, the manufacturing effort, etc.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Solid-state screen consisting of several layers with a common electroluminescent layer for the individual picture elements whose brightness is controlled by the supplied biad signals and an associated star part which contains a non-linear dielectric in the form of a layer adjacent to the electroluminescent layer and common to all picture elements, characterized in that, that on the free surface of the nonlinear dielectric layer (22) control electrodes (23) are periodically arranged in such a way that each picture element is assigned a control electrode, that each picture element on the outer sides of the two layers connection electrodes (14, 24, 25) for the application of an electrical Alternating field to the series connection of the dielectric layer (22) and the electroluminescent layer (12) and that at least one non-linear capacitor (37, 38) between the relevant control electrode and one or more of the on the fr A surface of the nonlinear dielectric arranged connection electrodes (24, 25) is formed in such a way that the nonlinear capacitor or capacitors are changed in their effective capacitance by the control electrode supplied input signals and the strength of the alternating electric field lying on the electroguminescent layer according to the effective capacitance of a capacitor or these capacitors is controlled.

2. Solid-state screen according to claim 1, characterized in that in each picture element, in addition to the control electrode, two connection electrodes (24, 25 or 26, 27) are present, so that between the control electrode (23) and the electrodes (24 on both sides) , 25 and 26, 27) two non-linear capacitors are formed, which lie with the electroluminescent layer and the dielectric layer in a bridge circuit in such a way that the two layers lie in series in the bridge diagonal. 3. Solid-state display screen according to claim 2, characterized in that a continuous transparent electrode (14) is arranged on the front side of the electroluminescent layer and that there are intermediate electrodes (18) which are each assigned to a picture element on the rear side of the electroluminescent layer facing the dielectric. 4. Solid-state picture device according to claim 2, characterized in that the side of the nonlinear dielectric (22) facing the electroluminescent layer is in direct intimate contact with the electroluminescent layer, so that in each picture element there is one between the control electrode and a continuous electrode (14) on the front side , the electroluminescent layer formed capacitor is located in the bridge diagonal (Fig. 4 and 5). 5. Solid-state screen according to claim 3 or 4, characterized in that an alternating voltage source (31) is connected in series with a direct voltage source (33) between the transparent electrode (14) and the one on the free surface of the dielectric connecting electrode (24) and that a second AC voltage source (32) is connected in series between the transparent electrode (14) and the other connection electrode (25) located on the free surface of the dielectric. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1017 648.