DE2029053A1 - Festkorperbildanzeige - Google Patents

Description

Case ME - 7
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jtestkörperbildanzeige

Mitsubishi Electric Corporation

Tokio, Japan

Die Erfindung betrifft eine Festkörperbildanzeige mit einem Elektroluinineszenzkörper und einem niehtkristallinen Halbleiter wie z.B. einem Glashalbleiter sowie mit einem Gedächtnis- oder einem Nachwirkungseffekt.

Es ist bereits bekannt, eine Bildanzeige mit matrixselektiver Bildpunktverteilung oder BildZusammensetzung mit einer elektrolumineszierenden Tafel (im folgenden EL-Tafel genannt) für Elektrolumineszens-Fernsehgeräte oder andere Elektrolumineszenz-Bildanzeigen zu verwenden. Diese herkömmlichen Bildanzeigen haben jedoch den Nachteil, daß die Leuchtpunkte nicht nachleuchten und daß sich somit nur eine momentane Leuchtstrahlung einstellt. Aus diesem Grunde ist das Bild zu dunkel. TJm hier abzuhelfen, hat man eine Methode zur Verlängerung der Strahlungsdauer entwickelt, wobei der Bildpunktverteilungs- oder Zusammensetzungsschaltung eine Naehwirkungsfunktion erteilt wird. Dies hat jedoch den Nachteil, daß eine Vielzahl von Nachwirkungsschaltkreisen erforderlich ist.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine festkörper bildanzeige zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau einen ausreichenden und steuerbaren Nachleucht- oder Nachwirkungseffekt aufweist und eine gute Helligkeit und hohe Qualität liefert.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Festkörperbildanzeige mit elektrolumineszierender Schicht gelöst, welche gekennzeichnet ist durch eine an der elektrolumineszierenden Schicht (1) anliegende nichtkristalline Halbleiterschicht (2) mit Schaltercharakteristik und zwei Gruppen von an beiden Seitenflächen der aus nichtkristalliner Halbleiterschicht (2) und elektrolumineszierender Schicht (^.bestehenden Bildanzeigetafel angeordneten und senkrecht zueinander verlaufenden streifenförmigen Elektroden (3, 4), deren mindestens eine (3) transparent ist, sowie eine Spannungsquelle (12), die eine Spannung unterhalb der von der Charakteristik der nichtkristallinen Halbleitersehicht (2) abhängenden Schwellenspannung für die Zündung der Lumineszenzstrahlung abgibt und die die Elektrodengruppen (3, 4) verbindet, deren jede außerdem mit je einem Impulsgenerator (8, 9) verbunden ist, deren Impulsspannung so gewählt ist, daß nur bei Überlagerung der Spannung der Impulse der beiden Impulsgeneratoren (8 und 9) und der Spannung der Spannungsquelle (12) die Schwellenspannung für die Zündung der elek- ' trolumineszierenden Strahlung überschritten wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. · ■

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Festkörperbildanzeige;

Figur 2 eine Spannungsstromcharakteristikj

Figur 3 ein Aquivalentschaltbild zur Beschreibung der Bildanzeige gemäß Figur 1:

Figur 4 ein Arbeitsdiagramm.

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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen charakterisiert.

Die in Figur 1 schematχsch gezeigte Bildanzeige weist eine EL-Tafel 1, eine nichtkristalline Halbleiterschicht 2 mit der Str omspannungs charakteristik gemäß Figur 2, wie z.B. einen Glashalbleiter, eine Gruppe streifenförmiger mit der Oberfläche der EL-Tafel verbundener transparenter Elektroden 3 sowie eine Gruppe von streifenförmigen mit der Oberfläche der nichtkristallinen Halbleiterschicht 2 verbundenen Elektroden 4 auf. Ferner ist eine Schaltgruppe 5 vorgesehen, welche die Verbindung zum Aufprägen von elektrischen Input Impulsen auf die streifenförmige Elektrode 4 herstellen und unterbrechen. Mit den streifenförmigen transparenten Elektroden 3 sind Dioden 6 verbunden und mit den Eingangsanschlüssen der Schaltergruppe 5 sind Dioden 7 verbunden. Ferner sind ein Impulsgenerator negativer Polarität 8, ein Impulsgenerator positiver Polarität 9 und Kondensatoren 10 und 11 vorgesehen. Eine Gleichstromquelle ist mit 12 bezeichnet. Die gemäß Figur 1 mit der Rückseite der EL-Tafel 1 verbundene nichtkristalline Halbleiterschicht 2 kann z.B· durch sintern einer Mischung geeigneter Mengen von Te, As, Si und Ge hergestellt werden, wobei ein glasartiges nichtkristallines Material gebildet wird, worauf dieses zerschnitzelt oder zerkleinert oder gepulvert wird und worauf die EL-Tafel mit dem Pulver und einem geeigneten Medium beschichtet wird. Ferner kann das glasförmige nichtkristalline Material auch durch Metallaufdampfung aufgebracht werden. Die nichtkristalline Halbleiterschieht zeigt eine Stromspannungscharakteristik gemäß Figur 2. Der Schaltermechanismus 5 ist in der Figur mit dem Sehaltersymbol dargestellt. Es handelt sich um eine Gruppe von Elektronenschaltern, welche unabhängig voneinander jede der Verbindungen herstellen und unterbrechen können, wobei sie durch ein äußeres Steuersignal betätigt werden. Es können z.B. Transistor- und Thyri-

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storschalter verwendet werden. Wie in der Figur gezeigt, sind die mit den streifenförmigen transparenten Elektroden 3 verbundenen Dioden 6 und die mit den Eingangsanschlüssen des Schaltermechanismus 5 verbundenen Dioden 7 jeweils gesammelt mit der GIeiohspannungsquelle 12 verbunden.

Der Impulsgenerator 8 erzeugt Auslösungsimpulse negativer Polarität und der Generator 9 erzeugt Auslösungsimpulse positiver Polarität. Diese Auslösungsimpulse werden den streifenförmigen transparenten Elektroden bzw. den Verbindungen der Eingangsanschlüsse der Schalter 5 und der Moden 7 aufgeprägt. f Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird im einzelnen in Bezug auf die Figuren 3 und 4 erläutert, Im folgenden soll die Funktionsweise kurz dargestellt werden. Spannung der Gleiehspannungsquelle ist auf einen geeigneten Wert eingestellt und jeder Schalter der Schaltergruppe 5 ist eingeschaltet« In diesem Zustand tritt in dem Gerät keine Lumineszenz auf, da die auf die EL-Tafel aufgeprägte Spannung niedriger ist, als der Spannungswert zur Zündung der lumineszenzstrahlung, vorausgesetzt, daß lediglich die Gleiehspannungsquelle 12 in Betrieb ist.

Falls sich jedoch die S pannungen der von den Impulsgeneratoren 8 und 9 erzeugten Auslöseimpulse gleichzeitig überlagern, so steigt die Gesamtspannung über denjenigen Wert, welcher zur Startung der Lumineszenzstrahlung erforderlich ist.

Wenn nun Auslöseimpulse verschwinden, so bleibt dank der Wirkungsweise des nichtkristallinen Halbleiters 2 die Lumineszenz an den Punkten, an denen die Spannung durch Auslöseimpulsüberlagerung den Wert für die Zündung der Lumineszenzstrahlung überschritten hatte, bei alleiniger Einwirkung der Gleiehspannungsquelle erhalten.

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Wenn die von den Impulsgeneratoren 8 und 9 erzeugten Auslöseimpulse in geeigneter Weise gesteuert werden, so wird somit an jeder ausgewählten Kreuzungsstelle der Matrix, an der beide Impulse vorliegen, eine Lumineszenz ausgelöst, und zwar kann so ein Punkt nach dem anderen lumineszieren. Auf diese Weise kommt ein Bild zustande. Wenn das Bild gelöscht oder gewechselt werden soll, so wird jeder Schalter der Schaltergruppe 5 ausgeschaltet, sodaß die entlang den mit den Sehaltern verbundenen streifenförmigen Elektroden auftretende lumineszenz streifenweise ausgeschaltet wird.

Figur 3 zeigt ein Äquivalentschaltbild für ein Bildelement, welches einen Kreuzungspunkt einer der streifenförmigen transparenten Elektroden 3 und einer der streifenförmigen Elektroden 4 darstellt, sowie ferner die damit verbundene Lumineszenzsteuereinrichtung. ·

Die Bezugszeichen in dieser Figur entsprechen denjenigen in Figur 1o Die von den Impulsgeneratoren 8 und 9 erzeugten Imrpulse sind mit 13 und 14 bezeichnet;

Figur 4 zeigt ein Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Schaltbildes gemäß Figur 3. In der Figur ist die mit 15 bezeichnete lineare Belastungskennlinie durch die Eeihensehaltung der EL-Iafel 1 und der nichtkristallinen Schicht 2 vorgegeben. Falls weder der Auslöseimpuls 13 noch der Auslöseimpuls 14 existiert, so bestimmt die Spannung E der Gleichspannungsquelle 12 den in Figur 4 mit 15 bezeichneten Zustand und alle Schalter sind eingeschaltet. In diesem Zustand hat der nichtkristalline Halbleiter 2, dessen Charakteristik in Figur 2 gezeigt ist, einen hohen elektrischen Widerstand und der Arbeitspunkt ist in Figur 4 mit A bezeichnet. In diesem Fall tritt an der EL-Tafel keine Lumineszenzstrahlung auf, da die an der EL-Tafel 1 anliegende Spannung zu gering ist. Wenn nun die Auslöseimpulse 13 und 14 gleioh-

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zeitig an den Eingangsklemmen der Kondensatoren'10 und 11 anliegen, so wandert der Arbeitspunkt von A nach B (Figur 4) und von dort plötzlich nach C und., nachdem die' Auslöseimpulse verschwunden sind nach D, wo er verbleibt.

Falls in der Schaltung gemäß Figur 3 weder der Auslöseimpuls 13 noch der Auslöseimpuls 14 vorliegt, so hat das nichtkristalline Material einen hohen elektrischen Widerstand, sodaß keine lumineszenzstrahlung auftritt. Wenn jedoch die Auslöseimpulse 13 und 14 gleichzeitig anliegen, sodaß sich die an dem nichtkristallinen Halbleiter 2 anliegende Spannung über * den spezifischen Wert zur Auslösung der lumineszenz erhöht, so nimmt der nichtkristalline Halbleiter plötzlich einen niedrigen elektrischen Widerstand an und an der EL-Tafel 1 tritt eine Lumineszenzstrahlung auf. Wenn nun die Auflöseimpulse verschwunden sind, so verbleibt der Arbeitspunkt doch an der Stelle D in Figur 4» Demgemäß behält der nichtkristalline Halbleiter 2 seinen Zustand niedrigen elektrischen Widerstandes bei, sodaß die Lumineszenzstrahlung der El-Tafel beibehalten wird. Zur löschung der Lumineszenz wird der Schalter 5 ausgeschaltet.

Falls andererseits entweder der Auslöseimpuls 13 oder der Auslöseimpuls 14 alleine und unabhängig anliegt, so erreicht die Spannung an dem nichtkristallinen Halbleiter 2 nicht den spezifischen, die Strahlung auslösenden Wert und das nichtkristalline Material 2 nimmt keinen niedrigen elektrischen Widerstand an. Demgemäß tritt in diesem Falle an der EL-Tafel keine Lumineszenzstrahlung auf.

Die Dioden 6.und 7 wirken als Impedanzelemente und verhindern, daß die Auslöseimpulse in der Gleichspannungsquelle 12 absorbiert werden. Anstelle der Dioden kann man auch elektrische Widerstände usw. verwenden«,

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Wenn die Impulsgeneratoren 8 und 9 gemäß einer vorbestimmten Sequenz oder mit ungeordneten Signalen gesteuert werden wobei widerum die Lumineszenzstrahlung jedes Bildelementes gesteuert wird -■ so werden die Bildelemente an den Stellen, an denen sich die Auslöseimpulse für die Matrixpunktauswahl überlagern, einesnach dem anderen oder gleichzeitig sum Strahlen angeregt»

Durch Ausschalten der Schalter des Schaltersystems 5 wird die Lumineszenz in Einheiten von jeweils einer Linie entlang der streifenförmigen Elektrode 4 gelöscht.

Demgemäß eignet sich die vorliegende Erfindung auch für die Folgeabtastung, wie z.B«, beim Fernsehbild«, Wenn dabei der-Schaltermechanismus 5 so gesteuert wird, daß der Folgeschalter jeweils vor dem Output des Impulsgenerators 9 für einen Moment ausgeschaltet wird, so tritt ein Lichtbild auf, dessen Strahlung jeweils während eines Raster- oder Teilbildes bestehen bleibt.

Es ist möglich, den Schaltermechanismus 5 mit einem synchronisierten Schalter zu steuern, dessen Ein- und Ausschaltung mit der Periode der Impulserzeugung synchronisiert sind.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist eine Gleichspannungsquelle 12 zur kontinuierlichen Anregung der Lumineszenz vorgesehen, sobald diese einmal ausgelöst ist. Ein ähnlicher Effekt kann jedoch auch erzieltwerden, wenn man eine Weohselspannungsquelle oder eine pulsierende Spannungsquelle verwendet, die eine Spannung unterhalb der für die Strahlungsauslösung spezifischen Spannung erzeugen.

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Anstelle des nichtkristallinen Halbleiters 2 kann auch ein Lawinentransistor, ein PNPN Schaltelement usw_p verwendet werden. Bs ist jedoch sehr schwierig derartige monokristalline Elemente mit großen Abmessungen für die große Fläche der Bildtafel herzustellen und es ist ferner auch ungewöhnlich schwierig, aus Teilstücken zusammengesetzte Elemente auf der Tafel ordnungsgemäß anzuordnen.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung beruht darauf, daß die eigentliche Anzeigetafel selbst einen Nachwirkungseffekt zeigt. Andererseits kann auf einfache Weise und in vorbestimmten Perioden ein Bildwechsel herbeigeführt werden,, Ein wesentlicher Vorteil beruht darauf, daß die Bildpunkte in der Matrix selektiv durch Auslöseimpulse zur Lumineszenz angeregt werden können, wobei nach Verschwinden der Impulse die Lumineszenz wegen des Vorhandenseins der Halbleiterschicht erhalten bleibt. Die Bildpunktverteilung wird daher nur im Falle eines Bildwechsels gesteuert und im übrigen nicht beeinflußt. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß keine teilweise oder halb selektierte oder semi-selektierte Lumineszenz vorliegt wie z.B. bei den hericömmlichen Matrixbilctpunkt-Verteilungssystemen.

- Ansprüche -

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Claims (5)

1.)) Pestkörperbildanzeige mit elektrolumineszierender Schicht und Nachwirkungseffekt, gekennzeichnet durch eine an der elektrolumineszierenden Schicht (1) anliegende nichtkristalline Halbleiterschicht (2) mit Schaltercharakteristik; Zwei Gruppen von an beiden Seitenflächen der aus nichtkristalliner Halbleiterschicht (2) und elektrolumineszierender Schicht (1) bestehenden Bildanzeigetafel angeordneten und senkrecht zueinander verlaufenden streifenförmigen Elektroden (3, 4), deren mindestens eine (3) transparent ist, sowie eine Spannungsquelle (12) die eine S pannung unterhalb der von der Charakteristik der nichtkristallinen Halbleiterschicht (?) abhängenden Schwellenspannung für die zündung der Lumineszenzstrahlung abgibt und die die Elektrodengruppen (3, 4) verbindet, deren jede außerdem mit je einem Impulsgenerator (8, 9) verbunden ist, deren Impulsspannung so gewählt ist, daß nur bei Überlagerung der Spannung der Impulse der beiden Impulsgeneratoren (8 und 9) und der Spannung der Spannungsquelle (12) die Schwellenspannung für die Zündung derelektrolumineszierenden Strahlung überschritten wirdo

2o) Festkörperbildanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen jede der streifenförmigen Elektroden (3, 4) und die Spannungsquelle (12) je eine Impedanz (6, 7) geschaltet ist«,

3.) Pestkörperbildanzeige nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t , daß zwischen jede der streifenförmigen Elektroden (3, 4) und den zugeordneten Impulsgenerator (8, 9) je ein Kondensator (10, 11) geschaltet ist.

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/C

4.) Festkörperbildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch eine zwischen der
Spannungsquelle (12) und einer (4) der Gruppen der streifenförmigen Elektroden (3, 4) liegende Schaltergruppe (5J zur Beendigung der Lumineszenznachwirkung von mindestens
einer Einheit einer Reihe entlang einer Streifenelektrode durch Abschalten der Verbindung zur Spannungsquelle (12)_o

5.) festkörperbildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch ein mit der Impulsfolgeperiode des Impulsgenerators (9) synchronisiertes Schal twerk um zur Bewirkung eines periodischen Bildwechsels die Elektrolumineszenz ein- und auszuschalten.

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