DE1589279A1

DE1589279A1 - Vorrichtung zur Darstellung von Bildern auf einem Schirm

Info

Publication number: DE1589279A1
Application number: DE19671589279
Authority: DE
Inventors: Dalmasso Dr Claudio
Original assignee: Olivetti SpA
Current assignee: Olivetti SpA
Priority date: 1966-09-26
Filing date: 1967-08-31
Publication date: 1970-05-14
Also published as: GB1157228A; BE703743A

Description

PATENTANWÄLTE

PROF. DR. DR. J. REITSTÖTTER 1 5 8 9

DR.-ING. WOLFRAM BUNTE ^L '

D 8 MÜNCHEN IS, KAYDNSTRASSE B, FERNRUF (0811) 83 4712

München, -J1 _# August I967 M/885²*

Vorrichtung zur Darstellung von Bildern auf einem

Schirm

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung von Bildern auf einem Leuchtschirm, genauer gesagt eine Vorrichtung, bei der auf einem Leuchtschirm mittels selektriver Anregung unabhängiger Elemente Bilder dargestellt werden.

Verschiedene Arten von Vorrichtungen zur Darstellung von Bildein auf einem Schirm sind bekannt» Die gegenwärtig gebräuchlichsten beruhen auf der Anwendung der Kathodenstrahlröhre oder eines Systems der selektiven Aflregung einer Matrize, wobei Leuchtschirme als Hilfsmittel zur Sichtbarmachung verwendet werden.

Die Vorrichtungen mit der Kathodenstrahlröhre haben dert Vorteil eines höheren Äulösungsvermögens. Mäh käfiti mit ihnen auch komplexe geornetrische Figuren

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genau wiedergeben. Sie haben aber den Nachteil einer unumgänglichen Beschränkung der Abmessungen des Schirms und einer erheblichen Sperrigkeit in der Tiefe, was auf die Form der Elektronenkanone zurückzuführen ist. Außerdem können sie die Informationseinheiten (bit), die das Bild auf dem Schirm zusammensetzen, nur hintereinander empfangen, so daß die Versoigmg dieser Information langsam geschieht.

Die Vorrichtungen der zweiten Gruppe bestehen bei einer typischen Ausführungsform aus einer Matrize, die von zwei zueinander senkrecht stehenden Bündeln durchsichtiger, leitender Linien gebildet wird, wobei eine Schicht Leuchtmaterial dazwischen gelegt wird*

Wenn zwischen der Leitenden Linie eines Bündöls und der eines anderen eine geeignete Fotentialdifferenz angelegt wird* leuchtet der Leuchtschirm an der Stelle des virtuellen Schnittpunkts beider Linien auf« Wenn man nun die an die einzelnen Linien angelegte Spannung selektiv steuert, so kann man auf dem Schirm verschiedene Konfigurationen darstellen.

Die Vorrichtungen dieser zweiton Gruppe haben doll Vorteil, daß sie eine parallele Versoigmg der bit» die das Bild zusammensetzet!, erlauben* Außerdem wird der Mchteil der großen Sperrigkeit iil der Tiefe umgangen. Auf grund eines Kapazitäteffektes lättgs der leitenden, selektiv unter Spannung gesetzten

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Linien weisen jedoch die Zonen, die der ausgewählten und.daher völlig erleuchteten Zone benachbart sind, einen gewissen Grad von Helligkeit auf, die, ftuch wenn sie nur schwach ist, eine Störungsquelle darstellt und zusätzliche Korrektionsschaltungen erfordert.

Die Verwendung eines einzigen und durchgehenden Leucht s chirms bringt Lichthof effekte in der Umgebung der ausgewählten^ leuchtenden Punkte mit sich.

Schließlich können die bekannten Systeme nicht so klein gebaut werden, wie es bei den modernen elektronischen Geräten erforderlich wäre.

Diese im vorstehenden geschilderten Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeschaltet. Sie besteht aus einem Mosaik von Leuchtelementen, von denen jedes eine lichtaussendende Schicht enthält, die durch eineian die Leuchtelemente angelegte Anregungsspannung anregbar ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Spannungsanlegung mit Hilfe eines Feldeffekttransistors bewerkstelligt wird. Dieser Transistor liegt auf die lichtaussendenden Schicht und wird von einem von beigefügten Organen erzeugten elektrischen Feld gesteuert.

Im einzelnen besteht die erfindungsgemäße .Vorrichtung aus zwei Bündeln -.von elektrisch leitenden Linien, die senkrecht zueinander angeordnet sind und

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somit eine Matrize von Selektivelektroden bilden. Sie besteht weiter aus Mitteln zur Erzeugung von stationären Wellen auf diesen Selektivelektroden, aus Mitteln, die diese stationären Wellen selektiv an die Selektrivelektroden der Bündel senden und aus Mitteln zur Lageveränderung der stationären Wellen, so daß ein Wellenbauch von geeigneter Polarität ein Leuchtelement auswählHn kann. Im einzelnen wird während des Selektionsvorgangs auf allen Selektivelektroden bis auf eine Elektrode eines Bündels, z.B. des senkrechten Bündels, eine stationäre Welle erzeugt, deren Bäuche, die sich an der Stelle der Feldeffekttransistoren befinden, eine solche Polarität haben, daß die Leitung des Transistors selbst blockiert wird, während im waagrechten Bündel nur eine Selektivelektrode von einer stationären Welle durchlaufen wird, die identisch, aber in Gegenphase mit der der Selektivelektroden des anderen Bündels ist.

Auf diese Weise erlaubt das elektrische Feld zur Steuerung der Transistoren, das aus dem Zusammenwirken der besagten stationären Wellen resultiert, den Stromdurcligang nur durch den Feldeffekttransistor, der sich an der Stelle des virtuellen Schnittpunktes der senkrechten, nicht angeregten Selektivelektrode mit der waagrechten, angeregten Elektrode befindet. Dieser Transistor versorgt ein Leuchtelement, womit die gewünschte Selektion erreicht ist.

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Ein so angeregtes Element leuchtet solange, bis die mittels besagter Selektion angelegte Anregungsspannung aufgehoben wird. Man kann auf dem Schirm eine komplexe Abbildung darstellen, indem man die entsprechenden Elemente selektiv anregt.

Gemäß einer bevorzugten Aus führungsform, bei der jedes Leuchtelement von einer getrennten Leuchtzune gebildet wird, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den erheblichen Vorteil der Bistabilität auf; d.h. jeder Teil des Schirms, der einem Leuchtelement entspricht, ist entweder hell oder dunkel, ohne jede unerwünschte Halbbeleuchtung.

Andere Vorteileund Eigenschaften gehen besser aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter, beispielhafter, aber nicht beschränkender Ausführungsformen hervor. In den beigefügten Zeichnungen bedeutet :

Abb. 1 zeigt die Elementarschichten, die die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammensetzen.

Abb. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung in deformiertem Maßstab, um die Übersichtlichkeit der Zeichnung zu erhöhen.

Abb. 3 zeigt ein elektrisches Schaltschema gemäß der Erfindung, mit besonderer Bezugnahme auf die Selektivmatrize β . .= .';.-

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Abb. k zeigt schematise!! die Signalversorgung verschiedener Feldeffekttransistoren.

Aus beigefügten Zeichnungen, insbesondere aus den Abbildungen 1 und 2 ersieht man: Unter einer Schicht aus Isoliermaterial 11, die als äußere Schutzplatte dient und eine Stärke von beispielsweise o,2 mm besitzt, sind zwei Bündel von Selektivelektroden als Matrize angeordnet. Diese Bündel, im allgemeinen mit den Nummern 8 und 1o bezeichnet, sind senkrecht zueinander angeordnet und durch eine Isolierschicht 9 mit einer Stärke von beispielsweise 0,01 mm getrennt .

Jede Selektrivelektrode hat eine prismatische Form mit beispielsweise 0,03 nun Breite und o,o1 Stärke.

Das Bündel "Io besteht aus einer Anzahl von äquidistanten Selektivelektroden 1oa, 1ob und 1oc, die auf der Oberseite der Isolierschicht 9 angeordnet sind, während die auf der Unterseite angeordneten, äquidistanten Selektivelektroden 8a, 8b und 8c das Bündel 8 bilden.

Unter dem Elektrodenbündel 8 und der Isolierschicht befindet sich, eine zweite Isolierschicht 7 mit einer Stärke von beispielsweise ο,οΐ mm, die die voneinander isolierten und in Matrizenform angeordneten Feldeffekttransistoren bedeckt. Jeder Transistor kann z.B. aus einem Silizium-Halbleiterblättchen vom Typ p, 18, bestehen; darauf befinden sich zwei

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voneinander getrennte Zonen vom Typ n, Quelle 1° und Senke 2o genannte (source, drain). Auf diesen sind Metal!kontakte angebracht, die die source-Elek— trade 21 und die drain-Elektrode 22 bilden. Gemäß eines Charakteristikunis der Erfindung kann die übliche einzelne Steuerelektrode auf dem Halbleiterblättchen hier entfallen, da ihre Funktion von Elektroden, die zur Matrize der Selektivelektroden gehören und sich an der Stelle, wo sich die Transistoren befinden, kreuzen, übernommen wird.

Sämtliche source-Elektroden der Feldeffekttransistoren sind parallel geschaltet, und zwar mittels eines Systems von Versorgungsleitungen, das aus einer gemeinsamen Leitung 16 und Versorgungsleitungen 17 besteht. Die gemeinsame Leitung i6 kann ein Versorgungssignal für die Transistoren empfangen.

Die drain-Elektrode jedes Transistors geht durch geeignete Löcher in einer Isolierschicht 5» die eine Stärke von beispielsweise ο,οΊ mm aufweist und sich unter den Transistoren befindet; sie ist mit der entsprechenden Elektrode k einer Matrize von Anregungselektroden der Leuchtelemente elektrisch verbunden. Die Matrize k ist von der Matrize der Transistoren 6 durch oben genannte Isolierschicht 5 getrennt.

Jede Anregungselektrode h hat beispielsweise die Form eines Parallelepipeds mit quadratischer Grund

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fläche von ο,12 mm Seitenlänge und o,o5"mm Hohe, wobei der Abstand der Mittelpunkte benachbarter Elektroden o,2mm beträgt.

Jede Anregungselektrode k der Matrize befindet sich auf einem lichtaussendenden Schichtelement 3, das aus einem Dielektrikum besteht und kleine lumineszierende Phosphöre enthält; die Stärke der Schicht 3 beträgt beispielsweise o,o5 mm. Sie liegt auf einem durchsichtigen, leitenden Blättchen 2, gleichfalls Von einer Stärke von ο,o5 mm, das als zweite Anregungselektrode der Leuchtelemente dient. Das Leuclitelement kann auch von einer lichtaussendenden Diode, z,B. Galliumarsenid, gebildet werden.

Unter dem Blättchen 2 wird eine gläserne Stützplatte mit einer Stärke von beispielsweise 3 mm angebracht.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jetzt anhand der Abbildungen 3 und 4, die die elektrischen Steuerungsschaltungen der Vorrichtung darstellen, näher erläutert. Man nehme an, zu einem bestimmten Zeitpunkt soll auf dem Schirm der Punkt, der am virtuellen Schnittpunkt der zwei Selektivelektroden 8a und Tob (Abb.3) liegt, aufleuchten.

Ein geeigneter Sinusgenerator 15 erzeugt ,eine, elektrische Welle, die miteels eines Zeilenwählers 1oo , an die Elektroden loa und 1oc, aber nicht an die ausgewählte Elektrode 1 ob , auf der der auszuwählende Punkt liegt, gesendet wird.

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Die Frequenz der besagten Welle ist so auf die tibertragungseigenschaften der Selektivelektroden to abgestimmt, daß sich, auf den besagten Selektivelektroden stationäre Wellen bilden, deren Bäuche den Schnittpunkten der Matrize entsprechen. Im ein zelnen weist die stationäre Welle an den Schnittpunkten mit dem anderen Bündel 9 der senkrecht angeordneten Selektsivelektroden einen Bauch von solcher Polarität auf, daß das erzeugte elektrische Feld die Leitung des Feldeffekttransistors am Schnittpunkt sperrt.

Gleichzeitig wird die vom Generator 15 erzeugte Welle, nachdem sie von einem Phasenglied 12 um I8o verschoben worden ist, .mittels eines Kolonnenwählers 8o von analoger Bau- und Funktionsweise wie der Wähler Too selektiv nur an die ausgewählte Elektrode 8a, auf der sich der auszuwählende Punkt befindet, gesendet. Auch auf den Selektivelektroden 8 befindet sich diese vom Generator 15 gesendete Welle als stehende Welle, deren Bäuche an den Schnittpunkten der Matrize liegen.

Auf grund besagter Phasenverschiebung ist die Polarität dieser Bäuche derart, daß das von dieser Welle erzeugte elektrische Feld an jedem Feldeffekttransistor den Durchgang des Stroms im Transistor selbst erlaubt.

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Das resultierende elektrische Gesamtfeld zu diesem Zeitpunkt erlaubt deshalb den St#omdurchgarig nur in dem Feldeffekttransistor, der von der Zeile 1ob und der Kolonne 8a bestimmt ist, welche gerade ausgewählt sind, während es an den anderen Transistoren, die von nicht gleichzeitig ausgewählten Linienpaaren bestimmt sind, den Viert 0 hat oder die Transistoren gesperrt sind.

ie vom Generator 15 erzeugte Welle wird auch an eine Schaltung gesendet, die beispielsweise aus einem Gleichrichter 13 und einm Block \k, der von einem Wellenbreitendiskriminator und einem nachfolgenden Verstärker gebildet wird, besteht. Dadurch kann am Ausgang 23 ein Signal nur bei übereinstimmender positiven Halbwelle der Welle selbst erzeugt werden.

Dieses Signal am Ausgang 23 wird als Versrogungssignal der source-^lektrode der Transistoren an

Die leitung 16 gesendet. ■

Dieses Versorungssignal wird, wie schon gesagt, parallel an alle Feldeffekttransistoren gesendet, kann aber nur durch den hindurchgehen, der von der gerade ausgewählten Zeile 1o b und Kolonne 8 a bestimmt ist und nicht gesperrt ist, und kann daher nur die diesem Transistor zugeordnete Anregungselektrode k anregen.

Aus dem vorstehenden geht klar hervor, dall die Anwendung eines Versorgungssignals mit besagter Im-

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pulsefolge die Begrenzung der Perioden, in denen die Transistoren leiten, erlaubt, und zwar nur auf die Haobperioden, in denen die stehenden Wellen eines zur Aktivierung der entsprechenden Transistoren geeignete Polarität haben.

Infolge des Übergangs des gerade ausgewählten Transistors in den leitenden Zustand wird zwischen dieser . Anregungselektrode 4 und dem durchsichtigen, leitenden Blättchen 2 eine solche Spannung angelegt, daß das dem ausgewählten Punkt entsprechende Leucht— element angeregt wird.

Aus dem vorstehenden geht klar hervor, daß ein he-* stimmtes Leuehtelement der Matrize gleichzeitig durch die Anwesenheit einer stehenden Welle allein in der senkrechten Linie, zu der das Element gehüjrt, und durch die Abwesenheit einer stehenden Welle allein in der waagreehten Linie, zu der das Element selbst gehört, angeregt wird. Es sit deshalb einleuchtend, daß durch die Erzeugung von stehenden Wellen mit Hilfe

des Wählers 8o auf mehreren senkrechten Linien des Bündels 8 gleichzeitig, und durch die Unterdrückung von stehenden Wellen mit Hilfe des Wählers Too auf mehreren waagreehten Linien des Bündels Io die Simultananregung von mehreren Leuchtelementen des Mosaiks möglich ist. Daher ist es möglich, durch geeignete Steuerung der Wähler 8o und 1oo mittels einer Information, die durch die Linien 25 bzw, Zh von einer Informationsque.l 1 e 26 erhalten wird, diese Information

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auf dem Schirm darzustellen.

Bei einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der aus einem Mosaik von getrennten Leuchtelementen gebildete Schirm durch eine einzige, durchgehende Schicht von lichtaussendendem Material ersetzt werden: in diesem Fall wird der Teil angeregt, der unter der der Matrize der Anregungselektroden entsprechenden Elektrode
liegt, wenn sie vom entsprechenden Transistor versorgt wird.

Aus Abb. 2 j wo die senkfechten Maße zur Erreichung feiner größeren Übersichtlichkeit im Verhältnis zu den waagrechten übertrieben worden sind, geht klar hervor j wie man die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit den modernenj bekannten Techniken, z.B. Dünnschichttechnik bauen kann*

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Claims

P a t e η t a η s p r ü c h e

f T.) Leuchtelement zur Sichtbarmachung einer Information, bestehend aus einer durch eine angelegte Potentialdifferenz anregbaren, lichtaussendenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlegung dieser Potentialdifferenz durch einen Feldeffekttransistor auf dieser Schicht bewerkstelligt wird, wobei dieser Transistor von einem von beigefügten Organen erzeugten elektrischen Feld gesteuert wird,
2. Vorrichtung zur Darstellung von Bildern auf einem Leuchtschirm, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Schirm aus einer Anzahl Von benachbarten Leuchtelementen nach Anspruch 1 besteht« ·
3". Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten, an die Transistoren angefügten Organe aus einem System von Selektivelektroden bestehen, die im allgemeinen schichtförmig sind und auf den genannten Leuchtelementen liegen. **" >
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das besagte System von Selektivelektroden mindestens aus zwei Gruppen von Elektroden besteht, die sich an den Steilen der besagten Leuchtelemente kreuzen, wobei das Steuerfeld eines jeden Transistors gemeinsam von dem Potential der sich an diesem Transistor kreuzenden Selektivelektroden bestimmt wird.

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5» Vorrichtung nach Anspruch k, Bei der besagte Leuchtele?- mente ein gleichmäßiges Mosaik bilden, so daß das besagte System von Selektivelektroden die Form einer Elektrodenmatrize hat, die zwei sich kreuzende Gruppen von Elektroden enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte elektrische Steuerfeld erreicht wird, indem man an diesen Elektroden selektriv eine stehende Welle erzeugt, deren Bäuche an den Schnittpunkten dieser Elektrodenmatrize liegen. -
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl eines anzuregenden Leuchtelementes damit erreicht wird, daß bei der ersten Gruppe von Selektivelektroden besagte stehende Welle nur in der Elektrode, zu der das Leuchtelement gehört, erzeugt wird und gleichzeitig bei der zweiten Gruppe von Selektivelektroden besagte stehende Welle in sämtlichen Elektroden mit Ausnahme der Elektrode, zu der das Leuchtelement gehört, erzeugt wird.
7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtelemente, die Transistoren und die Elektroden einen im allgemeinen schichtförmigen Komplex bilden, indem einzelne dünne Schichten übereinander gelegt werden.
8. Vorrichtung zur Darstellung von Bildern auf einem Leuchtschirm, im wesentlichen wie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

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