DE2259525A1 - Elektrolumineszenz-vorrichtung - Google Patents
Elektrolumineszenz-vorrichtungInfo
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Description
Diving. R. G -i ΐϊ T Z Jr.
« UIR«h·η 22, SUinadorfor. It
293-19.86IPU9.862H) 5. 12. 1972
The Secret&ry of State for Defence in Her Britannic Majesty's
Government of the United Kingjdom of Great Britain and Northern
Ireland, LONDON (Großbritannien)
Elektrolumineszenz-Vorrichtung
Zahlreiche Festkörper-Anzeigevorrichtungen wurden bereits
als Alternativen zu einer Elektronenstrahlröhre angeregt. Diese haben die wesentlichen Vorteile eines kompakten
Aufbaus und einer, billigen Herstellung. Eine solche Festkörper-Anzeigevorrichtung
ist eine Elektrolumineszenz-Vorrichtung (Frontscheibe), bei der das Licht von einem Bereich
oder von einer Anzahl von Bereichen aus einem elektrolumineszenten Leuchtstoff, wie beispielsweise Zinksulfid,
durch die direkte Anlegung eines elektrischen Feldes an Jeden Bereich ausgesandt wird. Das an jeden Bereich angelegte
elektrische Feld kann entweder ein Wechselfeld oder ein Gleich-
293-(JX 4085/04)-KoBk
409 82 2/0871 .., 0RiG5NAL inspected
feld sein. Der Leuchtstoff ist so hergestellt, daß er der
Art der angelegten Felder angepaßt ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrolumineszenz-Vorrichtung mit einem Leuchtstoff, der
für die Anlegung von Gleichfeldern geeignet ist. Ein derartiges Material zeichnet sich durch die Eigenschaft aus,
daß es einen begrenzten Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand aufweist, der während seiner Herstellung
durch eine Behandlung, die als "Formieren" bekannt ist, erzeugt wird. Jedes gegebene Teil eines solchen Materials
kann durch den Grad des angewendeten Formierens bestimmt werden. Dieser Formiergrad kann in Beziehung zu einer
"Formierepannung" (weiter unten näher erläutert) für das Materialstück festgelegt werden.
Es wurde ermittelt, daß bei der Einspeisung von einer Folge von Gleichspannungsimpulsen in ein formiertes Material·
stück aus einem elektrolumineszenten Leuchtstoff sich die mittlere Helligkeit des ausgesandten Lichtes als Funktion
der mittleren Länge der eingespeisten Impulse verändert. Für Jedes gegebene mittlere Tastverhältnis (Verhältnis der
Impulslänge zu der Zelt zwischen sich entsprechenden Punkten bei benachbarten Impulsen der Folge) und Jede gegebene
mittlere Impulshöhe (Größe) kann diese Funktion einheitlich für das Materialstück bestimmt werden.
Im folgenden wird ein gegebenes Tastverhältnis und eine gegebene Impulshöhe als "Impulsansprechkennlinie" des
Materialstückes bezeichnet. Jede Impulsansprechkennlinie
ist am aussagungskräftigsten, wenn sie in einem doppe1-logarithmisehen
Achsensystem aufgetragen wird.
Die Impulsansprechkennlinie für mittlere Impulshöhen,
die-gleich, nahezu gleich oder kleiner sind als die Formierspannung
für das Material-
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stück, hat im Grund eine plateauförmige Signalform (wenn
logarithmisch aufgetragen). Mit anderen Worten weicht die erhaltene mittlere Helligkeit nicht stark von der Helligkeit
ab, die im wesentlichen durch einen kontinuierlichen Betrieb erhalten wird, mit der Ausnahme von Impulsen mit
einer kurzen Impulslänge, bei denen die mittlere Helligkeit bedeutend geringer ist.
Es wurde jedoch ermittelt, da'ß die Impulsansprechkennlinie
für mittlere Impulshöhen, die bedeutend größer sind als die Formierspannung für das Materialstück, einen glatten,
gut definierten Spitzenwert (wenn logarithmisch aufgetragen) •für Impulse besitzt, deren mittlere Impulslänge in ein gegebenes
Band oder in einen Bereich (bei kurzen mittleren Impulslängen auftretend) fällt. Es wurde ermittelt, daß in
überraschender Weise die Verwendung von Impulsen mit einer mittleren Impulslänge vorteilhaft ist, um eine Lichtemission
mit einer Helligkeit, zu erzeugen, die dem oberen Teil dieses
Spitzenwertes entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen eine Elektrolumineszenz-Vorrichtung mit einem Materialstück aus
einem elektrolumineszenten Leuchtstoff, der einen begrenzten
Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand aufweist, der durch Formieren hergestellt wird, und mit einer Einrichtung,
um mindestens an einen Teil des Bereiches eine Folge von Gleichspannungsimpulsen anzulegen, deren mittlere Impulshöhe
bedeutend größer ist als die Formierspannung des Materialstückes
und deren mittlere Impulslänge einen solchen Wert aufweist, um eine Lichtemission mit einer Helligkeit zu erzeugen,
die dem.oberen Teil des Spitzenwertes der Impulsansprechkennlinie entspricht, die für das Materialstück bei
dieser gegebenen mittleren Impulshöhe bestimmt ist.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen eine Elektrolumineszenz-Vorrichtung mit
einem Materialstück aus einem elektrolumineszenten Leuchtstoff, der einen begrenzten Bereich mit einem hohen elektrischen
Widerstand aufweist, der durch Formieren hergestellt wird, wobei über mindestens einem Teil dieses Bereiches eine
Folge von Gleichspannungsimpulsen liegt, deren mittlere Impulshöhe
bedeutend größer ist als die Formierspannung für das Materialstück, die weiter unten näher erläutert wird,
und deren mittlere Impulslänge einen Wert zur Erzeugung einer Lichtemission aufweist, deren Helligkeit dem oberen
Teil des Spitzenwertes der Impulsansprechkennlinie entspricht, die für das Materialstück bei dieser gegebenen mittleren Impulshöhe
bestimmt ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen eine Elektrolumineszenz-Vorrichtung
mit mehreren Grundstoffen aus einem elektrolumineszenten Leuchtstoff, der in Matrixform angeordnet ist, wobei jeder
Grundstoff einen begrenzten Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand aufweist, der durch Formieren hergestellt
wird, mit einer Einrichtung zur Einspeisung einer ersten Folge von Gleichspannungsimpulsen einer ersten Polarität
in eine ausgewählte Zeile der Grundstoffe der Matrix, und mit einer Einrichtung zur Einspeisung einer zweiten Folge
von Gleichspannungsimpulsen der entgegengesetzten Polarität ,in eine ausgewählte Spalte der Grundstoffe der Matrix, wobei
die Impulse der ersten Folge zeitlich mit den Impulsen der zweiten Folge übereinstimmen, wobei die Impulse der ersten
und der zweiten Folge jeweils eine solche mittlere Impulshöhe aufweisen, daß die Summe ihrer Größen bedeutend größer
ist als die Formierspannung, die im folgenden für die Grundstoffe
der Matrix bestimmt wird, und wobei die Impulse der
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beiden Polgen eine Impulslänge mit einem Wert aufweisen,
der eine Lichtemission mit einer Helligkeit erzeugt, die dem oberen Teil des Spitzenwertes der Impulsansprechkennlinie
entspricht, die für Grundstoffe der Matrix bei der gegebenen mittleren Impulshöhe festgelegt ist.
Die Grundstoffe können entweder getrennte Materialstücke
oder Teile eines einzelnen Materialstückes sein.
- Wenn die Bezeichnung "Materialstück" im Zusammenhang mit einem elektrolumineszenten Leuchtstoff verwendet wird,
dann soll diese Bezeichnung für eine Schicht aus einem pulverförmigen
elektrolumineszenten Leuchtstoff in einem Bindemittel gelten, wobei ein dünner Film aus einem elektrolumineszenten
Leuchtstoff aufgedampft ist.
Der "obere Teil" des Spitzenwertes einer Impulsansprechkennlinie eines gegebenen Bereiches oder eines Grundstoffes
aus einem elektrolumineszenten Leuchtstoff wird als der Bereich der Kennlinie festgelegt, in dem die Helligkeit B des
ausgesandten Lichtes gleich oder größer ist als eine gegebene Helligkeit BQ. Die Helligkeit BQ wird im folgenden
festgelegt. Wenn die Helligkeit des Lichtes bei einem Betrieb im Maximum des Spitzenwertes der Impulsansprechkennlinie
durch Bjyj gegeben ist, und wenn die Helligkeit des
Lichtes bei einem Betrieb in der Impulsansprechkehnlinie mit Impulsen mit einer Impulslänge von 5 ms (dies entspricht
im wesentlichen einem kontinuierlichen Betrieb) durch BD~
gegeben ist, dann ist die Helligkeit BQ festgelegt durch:
log B0 = I (log BM + log BDC>
(1).
• Mit anderen Worten ist der obere Teil des Spitzenwertes der Bereich oberhalb der halben Höhe, wenn die Impulsansprech-
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kennlinie logarithmisch aufgetragen wird. Explizit ist B0 gegeben durch:
B0 =^(BM x BDC) (2).
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Impulsansprechkennlinien für ein gegebenes Materialstück aus einem elektrolumineszenten
Leuchtstoff,
Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Darstellung eines einfachen elektrolumineszenten Schirmes,
der entsprechend der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III des
in der Fig. 2 dargestellten Schirmes, und
Fig. 4 bis 7 verschiedene Schaltungen, die zur Einspeisung
von elektrischen Impulsen in die Leiter von elektrolumineszenten Schirmen (wie beispielsweise die in den Fig. 2 und 3 dargestellten
Schirme) verwendet werden können.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines elektrolumines-
beschrieben .„,
zenten Leuchtstoffes (GB-PS 1 300 548), der für einseitig gerichtete elektrische Felder (Gleichfelder), d.h., für
die vorliegende Erfindung, geeignet ist. Im.folgenden wird dieses Verfahren näher erläutert. Aus Teilchen einer Verbindung
oder aus Verbindungen eines Elements der Gruppe Hb mit einem 'Element der Gruppe VIb (beispielsweise Zinksulfid) und einem
Aktivator, wie beispielsweise Mangan,wird eine Mischung gebildet. Die Teilchen der Mischung werden dann mit einem Element
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der Gruppe Ib (wie beispielsweise Kupfer) beschichtet.. Die beschichteten Teilchen werden dann in eine durchscheinende
Bindemittel-Grundmasse (wie beispielsweise Polymethylmethacrylat)
eingeführt, um ein Mater!als.tück (normalerweise eine
Schicht)aus Leuchtstoff zu bilden. Eine Elektrode wird an
einem Teil des Materialstückes und eine weitere Elektrode an einem anderen Teil des Materialstückes befestigt. Eine
einseitig gerichtete Spannung wird4 zwischen die Elektroden
gelegt. Dies erzeugt einen elektrischen Strom im Materialstück aus Leuchtstoff. Dieser Strom erzeugt einen begrenzten
Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand im Materialstück aus Leuchtstoff in der Nähe der positiven Elektrode.
Es ist auch möglich, ein geeignetes Material durch die Ablagerung oder Abscheidung auf einem geeigneten Substrat,
wie beispielsweise einem Glas aus einem dünnen Film aus Leuchtstoff mit Hilfe einer Verdampfung herzustellen. Ein
begrenzter Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand wird dann in dem Film in der oben beschriebenen Weise erzeugt.
Bei jedem Verfahren zur Herstellung eines Materialstückes aus Leuchtstoff, der für einen Betrieb mit einseitig gerichteten
Spannungen geeignet ist (einschließlich der oben beschriebenen Verfahren), besteht der wesentliche Verfahrensschritt
darin, "daß der begrenzte Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand erzeugt wird. Aus diesem Bereich erfolgt die Lichtemission
während des Betriebs einer Vorrichtung, die aus dem Materialstück besteht. Der Verfahrensschritt zur Herstellung
des Bereiches ist bekannt als "Formieren".
Das Formieren kann durch die Anlegung einer gleichbleibenden Spannung (insbesondere, obwohl nicht wesentlich, 25 V)
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zwischen die Elektroden während einer kurzen Zeitdauer (insbesondere, obwohl nicht wesentlich, zwei oder drei
Minuten) durchgeführt werden, bis das Materialstück aus
Leuchtstoff in der Lage ist, ein schwaches Licht auszusenden (bei einem Pegel von ungefähr 17,15 bis 3^*3 Nit).
Sodann wird eine stetig anwachsende Spannung zwischen die Elektroden mit einer ungefähr konstanten Leistung (insbesondere,
obwohl nicht wesentlich^ W/cm*") im Materialstück
aus Leuchtstoff für eine längere Zeitdauer (insbesondere, obwohl nicht wesentlich, eine Stunde) angelegt, bis eine
maximale Spannung erreicht wird. Diese Art des Formierens ist bekannt als Gleichstrom-Formieren mit einer ungefähr
konstanten Leistung.
Das Formieren kann jedoch auch auf andere Weise durchgeführt werden. Beispielsweise können Spannungsimpulse oder
kann eine stetig anwachsende Spannung, die von einer Spannungsstufe gefolgt wird, angelegt werden. Jedoch hat ein Materialstück
aus Leuchtstoff, der auf andere Weise formiert wurde, eine Impulsansprechkennlinie, die der Impulsansprechkennlinie
eines Materialstückes entspricht, das mit einer ungefähr konstanten Leistung mit Gleichstrom formiert wurde.
Im folgenden wird die "Formierspannung" eines gegebenen
Materialstückes oder eines Grundstoffes aus einem elektrolumineszenten Leuchtstoff näher beschrieben. Es wird die maxi-•
male Spannung verwendet, um das gegebene Materialstück oder den Grundstoff bei einer ungefähr konstanten Leistung mit
Gleichstrom zu formieren. In einem anderen Fall, in dem das gegebene Materialstück oder der Grundstoff auf andere Weise
als durch Gleichstrom-Formieren bei einer ungefähr konstanten Leistung hergestellt wurde, ist es die maximale Spannung, die
dazu verwendet würde, um ein Materialstück aus Leuchtstoff
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bei einer ungefähr konstanten Leistung mit Gleichstrom zu formieren, das die entsprechenden Impulsansprechkennlinien
zu denjenigen des gegebenen Materialstückes oder Grundstoffes aufweist;
In der Pig. 1 sind die Impulsansprechkennlinien für ein gegebenes Materialstück aus einem elektrolumineszenten
Leuchtstoff mit einer Formierspannung von ungefähr 50 V
dargestellt. Die Achsen des Koordinatensystems, auf denen die mittlere Helligkeit des ausgesandten Lichtes in Fuß-Lamberts
(ein Fuß-Lambert = 3,43 Ni t = 0,000343 sb = 10,76 asb)
und die mittlere Impulslänge in Mikrosekunden aufgetragen sind, weisen beide eine logarithmische Skala auf. Die Kennlinien
sind für jeweilige Impulshöhen von'40, 50, 70, 90 und
110 V und für ein Tastverhältnis von 0,5 % dargestellt.
Wenn die mittlere Spannungs-Impulshöhe (Größe) dicht
bei oder unterhalb von der Formierspannung (d.h., entweder
40 V oder 50 V) liegt, dann weist die Kennlinie ungefähr die Form eines Plateaus auf. Bei höheren Werten der Spannungs-Impulshöhe
(Größe) (d.h. bei 70, 90 und 110 V) entwickelt sich jedoch ein bestimmter Spitzenwert in der Kennlinie.
In überraschender Weise wurde ermittelt, daß es vorteilhaft ist, Vorrichtungen aus -einem Materialstück eines formierten
Leuchtstoffes mit einer Folge von Impulsen zu betreiben, deren Impulslänge .(insbesondere 2 /U s) dem oberen Teil
der Impulsansprechkennlinie für die·Folgen von Impulsen
oberhalb der Formierspannung entspricht.
•Um eine Lichtemission mit einer großen Helligkeit von
einer Elektrolumineszenz-Vorrichtung der beschriebenen Art ohne Verwendung von Schaltstoßbauelementen zu erhalten, wird
es normalerweise als erforderlich betrachtet, die Vorrichtung
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mit einer Folge von einseitig gerichteten Spannungsimpulsen zu betreiben. Jedoch wäre zu erwarten, daß es für die Vorrichtung
sehr schädlich wäre, Impulse mit einer mittleren Höhe (Größe) zu verwenden, die bedeutend größer ist als die
Formierspannung, wobei die Impulslänge kurz ist. Dies ist
der Fall, da die Spitzenwert^Impuls) Leistung, die bei einer
derartigen Vorrichtung eingespeist wird, viel größer ist als die Leistung für einen im wesentlichen kontinuierlichen Betrieb
mit der gleichen mittleren Leistung. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde Jedoch in überraschender
Weise ermittelt, daß die Verwendung einer Folge von Impulsen mit einer mittleren Impulshöhe, die bedeutend größer ist als
die Formierspannung, und mit einer mittleren Impulslänge, die dem Betrieb im oberen Teil des Spitzenwertes der Impulsansprechkennlinie
für diese Impulsfolge entspricht, für die Vorrichtung nicht schädlich ist. Tatsächlich ist die Lebensdauer
der Vorrichtung wesentlich größer als erwartet, und der Helligkeitspegel des ausgesandten Lichtes bleibt im
wesentlichen für den größten Teil der Lebensdauer konstant (wobei diese kontinuierlich bei einem im wesentlichen kontinuierlichen
Betrieb abnimmt). Weiterhin hat die Anordnung neben einer verbesserten Helligkeit auch eine verbesserte Unterscheidung
oder Auflösung zwischen der Helligkeit des Lichtes, das von Bereichen eines gegebenen Materialstückes aus einem
elektrolumineszenten betriebenen Material ausgesandt wird, und den Bereichen, die nicht betrieben werden sollen.
In Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht und in Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung entlang
der Linie III-III (Fig. 2) eines einfachen elektrolumineszenten
Frontschirmes gezeigt, der in der erfindungsgemäßen Weise betrieben werden kann. Ein Block 1 aus Glas weist einen Streifen
3'aus einem transparenten, elektrisch leitenden Material,
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wie beispielsweise Zinnoxyd, und einen Streifen 5, der parallel ist zum Streifen 3 und aus demselben Material
besteht, auf. Eine Schicht 7 aus einem formierten elektrolumineszenten Material, das durch eines der beschriebenen
Verfahren hergestellt wurde, ist auf dem Block 1 über den Streifen 3, 5 abgeschieden. Ein Streifen 9 aus einem leitenden Material, wie beispielsweise
Aluminium, ist auf der Oberfläche der Schicht 7 so abgeschieden, daß er in einer Richtung senkrecht zu den Streifen
3, 5 verläuft. Ein Streifen 11 aus dem gleichen leitenden Material ist auf der Oberfläche der Schicht 7 parallel
zum Streifen 9 abgeschieden. Ein Streifen I3 aus einem leitenden
Material, wie beispielsweise Aluminium, und ein Streifen 15 aus demselben Material sind auf dem Block 1 parallel
zu den Streifen 9, 11 abgeschieden. Der Streifen 9 ist elektrisch mit dem Streifen I3 über einenBereich 17 aus
einer leitenden Farbe oder Deckschicht verbunden, die auf der Kante der Schicht 7 vorgesehen ist, und der Streifen 11
ist elektrisch mit dem Streifen I5 über einen Bereich I9
aus einer elektrisch-leitenden Farbe oder Deckschicht verbunden, die auf der Kante der Schicht -7 vorgesehen ist.
Eine einkapselnde Kappe 21, die beispielsweise aus Harz' besteht, ist auf dem Block 1 vorzugsweise in einer Edelgasatmosphäre
(Inertgasatmosphäre) und um die Schicht 7 vorgesehen. Die Kappe 21 verhindert, i/Kontaminationen die Lebensdauer
der Schicht 7 verringern. Die Streifen 3,"5, I3, 15
haben jeweils ein Ende, das aus der Kappe 21 herausragt. Das herausragende Ende des Streifens 3 ist mit einem äußeren
Leiter Yl verbunden. Auf ähnliche Weise sind die herausragenden Enden der Streifen 5, I3 und I5 jeweils mit äußeren Leitern
Y2, Xl und X2 verbunden.
Wenn eine einseitig gerichtete Betriebsspannung zwischen
einen der Leiter Xl, X2 (die negativ ist) und einen der Leiter
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Yl, Y2 gelegt wird, dann verursacht die Spannung eine Lichtemission
aus dem Bereich der Schicht 7# der zwischen den
entsprechenden Streifen vorgesehen ist, mit denen diese Leiter elektrisch verbunden sind, und es wird beobachtet,
daß das Licht durch den Block 1 dringt. Wenn beispielsweise eine einseitig gerichtete Betriebsspannung zwischen den
Leiter Xl und den Leiter Yl gelegt wird (der Leiter Yl ist positiv), dann tritt die Spannung über der Schicht 7 in dem
Bereich auf, in dem sich die Streifen 3 und 9 überlappen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die angelegte Betriebsspannung Impulse mit einer
mittleren Impulshöhe (Größe), die größer ist als die Größe der Formierspannung für die Schicht 7, und mit einer mittleren
Impulslänge, die dem oberen Teil des Spitzenwertes der Impulsansprechkennlinie für die Schicht 7 und für diese gegebenen
Impulse entspricht.
Die Schicht 7 kann, wenn es erforderlich ist,in diskreten.
Flächen (nicht dargestellt) angerissen oder geätzt werden, um elektrisch isolierte Bauelemente zu bilden. Eine Matrix
von vier solchen Bauelementen oder Grundstoffen kann damit gebildet werden. Ein Bauelement schließt den Bereich der
Schicht 7 ein, in dem sich die Streifen 3 und 9 überlappen.
Die anderen schließen jeweils die Bereiche der Schicht 7 ein, in denen sich die Streifen 3 und 11, die Streifen 5 und 9 und
die Streifen 5 und 11 überlappen.
Die Bereiche der Schicht J, in denen sich die Streifen.3
und 9, die Streifen 3 und 11, die streifen 5 und 9 und die
Streifen 5 und 11 überlappen, werden im folgenden insgesamt
als EL-(Elektrolumineszenz-)Bereiche bezeichnet. Die Leiter Yl, Y2 werden im folgenden insgesamt als Y-Leiter bezeichnet. Die
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Leiter Xl, X2 werden im folgenden insgesamt als X-Leiter bezeichnet.
Es gibt verschiedene Adressierverfähren, mit denen Spannungsimpulse in den anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen
Frontschirm oder in einen ähnlichen Frontschirm, der eine größere Anzahl von EL-Bereichen enthält, die in
geeigneter Weise mit entsprechenden X-Leitern und Y-Leitern verbunden sind, eingespeist werden können. Es soll beispielsweise
angenommen werden, daß eine Spannung V an bestimmte EL-Bereiche eines gegebenen Frontschirmes angelegt werden
muß, um eine Lichtemission von diesen Bereichen zu erzielen.
Im folgenden wird ein erstes Adressierverfahren beschrieben. Die X-Leiter werden auf Erdpotential gehalten.
Ein positiver Spannungsimpuls mit einer Größe von V Volt wird in jeden X-Leiter eingespeist. Der Nachteil dieses Verfahrens
liegt darin, daß die Spannung V über jedem EL-Bereich liegt, der elektrisch mit demselben Y-Leiter verbunden
ist.
Im folgenden wird ein zweites Adressierverfahren beschrieben. Die X-Leiter und die Y-Leiter werden zu Beginn
alle auf Erdpotential gehalten. Ein erster positiver Spannungsimpuls mit einer Größe Vl wird in einen ersten Y-Leiter eingespeist.
Ein erster-negativer Spannungsimpuls mit einer Größe
V2 wird gleichzeitig mit dem ersten positiven Impuls in jeden X-Leiter eingespeist, der elektrisch mit einem EL-Bereich verbunden
ist, der betrieben werden soll (und'welcher Bereich ebenfalls elektrisch mit dem ersten Y-Leiter verbunden ist).
Die Größen von Vl und V2 sind so bestimmt, daß gilt Γνΐ] +fV2] = [V] . Die Werte dieser Größen können theoretisch
oder experimentell optimiert werden. Der erste positive Im-
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puls und der erste negative Impuls werden dann gleichzeitig entfernt. Nach einer Zeitspanne wird ein zweiter positiver
Spannungsimpuls (der identisch ist mit dem ersten positiven Impuls) in den nächsten Y-Leiter eingespeist. Ein zweiter
negativer Spannungsimpuls (der identisch ist mit dem ersten negativen Impuls) wird gleichzeitig mit dem zweiten positiven
Spannungsimpuls in jeden X-Leiter eingespeist, der elektrisch mit einem EL-Bereich verbunden ist, der betrieben
werden soll (und welcher Bereich ebenfalls elektrisch mit dem Y-Leiter verbunden ist, in den der zweite positive
Spannungsimpuls eingespeist wird). Der zweite positive
Impuls und der zweite negative Impuls werden dann gleichzeitig entfernt. Wenn der Frontschirm eine Matrix mit mehr
als 2x2 EL-Bereichen enthält, dann wird ein dritter positiver
Spannungsimpuls, der identisch ist mit dem ersten und dem zweiten positiven Impuls, in den nächsten Y-Leiter nach
einer Zeitspanne eingespeist, während ein dritter negativer Spannungsimpuls, der identisch ist mit dem ersten und dem
zweiten negativen Impuls, gleichzeitig mit dem dritten positiven Impuls in die geeigneten X-Leiter eingespeist wird,
und so weiter. Wenn ein Impuls in jeden geeigneten EL-Bereich des Frontschirmes eingespeist wurde, dann wird das Verfahren
für einen Folgebetrieb wiederholt.
In Fig. 4 ist eine Schaltung dargestellt, die zur Einspeisung eines positiven Spannungsimpulses in einen X-Leiter
entsprechend dem zweiten oben beschriebenen Adresslerverfahren verwendet werden kann. Ein Eingangsleiter Cl, der zu
einem nicht dargestellten logischen Steuerglied führt, ist mit dem einen Ende eines Widerstandes Rl verbunden. Das andere
Ende des Widerstandes Rl ist mit der Basis eines npn-Transistors TRl verbunden. Der Widerstand Rl und die Basis des Transistors
TRl sind gemeinsam mit dem einen Ende eines Widerstandes R2
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verbunden, dessen anderes Ende an einen geerdeten Leiter CJ>
angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors TRl ist ebenfalls mit dem Leiter C^ verbunden. Der Kollektor des
Transistors TRl ist mit einem Ende eines Widerstandes R3
verbunden, dessen anderes Ende an einen Hochspannungsleiter C2 (mit einem Potential von ungefähr Vl Volt) angeschlossen
ist. Der Kollektor des Transistors TRl und der Widerstand R3
haben ebenfalls eine gemeinsame Verbindung aus einem Leiter C4 zur Basis eines npn-Transistors TR2, dessen Kollektor
mit dem Leiter C2 und dessen Emitter mit dem einen Ende eines Widerstandes R 4 verbunden ist. Das andere Ende des
Widerstandes R4 ist mit dem Leiter CJ> verbunden. Eine in
einer Richtung leitende Diode Dl liegt so zwischen dem Emitter des Transistors TR2 und dem Leiter C4,. daß sie immer
dann leitet, wenn der Emitter des Transistors TR2 in feezug auf den Leiter C4 positiv ist. Ein Ausgangsleiter C5
ist ebenfalls mit dem Emitter des Transistors TR2 verbunden. Der Leiter C5 führt zu einem Y-Leiter (in der Fig. 4 nicht
dargestellt) eines elektrolumineszenten Frontschirmes (beispielsweise der Leiter Yl des anhand der Fig. 2 und j5 beschriebenen
Frontschirmes).
Im folgenden wird die Wirkungsweise dieser Schaltung
näher erläutert. Der Transistor TRl ist zunächst im EIN-" (leitenden) Zustand und der Transistor TR2 ist zunächst
im AUS- (nicht leitenden) Zustand. Der Leiter Cl hat zunächst ein kleines positives Potential (ungefähr 5 V). Der
Leiter C 5 ist zunächst auf Erdpotential. Ein Eingangssteuerimpuls wird vom logischen Steuerglied eingespeist. Dieser
verringert das Potential des Leiters Cl auf Erdpotential und bewirkt, daß der Transistor TRl in seinen AUS-Zustand
geschaltet wird. Das Potential des Kollektors des Transistors TRl steigt deshalb an, indem es einen entsprechenden Anstieg
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des Potentials der Basis des Transistors TR2 bewirkt. Dadurch schaltet der Transistor TR2 in seinen EIN-Zustand.
Ein Strompfad führt dadurch vom Leiter C2 zum Leiter C5 über den Transistor TR2, wodurch bewirkt wird, daß das
Potential des Leiters C5 bis ungefähr 1 Volt unter das Potential des Leiters C2 ansteigt. Am Ende des Steuerimpulses
kehrt das Potential des Leiters Cl in seinen Anfangszustand zurück. Der Transistor TRl wird zurück in
seinen EIN-Zustand geschaltet. Der Transistor TR2 wird zurück in seinen AUS-Zustand geschaltet, und das Potential
des Leiters C5 wird dadurch verringert. Sobald der Transistor TR2 in seinem AUS-Zustand ist, ist die Diode Dl in Durchlaßrichtung
vorgespannt. Ein Strompfad besteht deshalb zwischen dem Emitter des Transistors TR2 und dem Leiter CjS über die
Diode Dl und den Transistor TRl. Die positive Seite eines EL-Bereiches (in der Fig. 4 nicht dargestellt), an die der
Leiter C5 angeschlossen ist, wird deshalb schnell über diesen
Strompfad entladen.
Für einen EL-Bereich mit einer Lichtemissionsfläche von 4 mm können die Transistoren TRl und TR2 in geeigneter Weise
2N5551-Transistoren sein, während die Widerstände Rl, R2, R3 und R4 in geeigneter Weise jeweils Werte von 1000 Ohm,
330 Ohm, 3300 0hm und 33OOO 0hm haben, und die Diode Dl
eine AAY12-Diode ist.
In der Fig. 5 ist eine Schaltung dargestellt, die zur Einspeisung eines negativen Spannungsimpulses in einen X-Leiter
gemäß dem zweiten oben beschriebenen Adressierverfahren verwendet werden kann. In der Schaltung sind entsprechend zu der in der Fig. 4 dargestellten Schaltung pnp-Transistoren
vorgesehen. Ein Eingangsleiter C6, der zu einem nicht dargestellten logischen Steuerglied führt, ist mit
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einem Ende eines Widerstandes R5 verbunden. Das andere Ende
des Widerstandes R5 ist mit der Basis eines pnp-Transistors
TRJ verbunden. Der Widerstand R5 und der Transistor TR3 haben
eine gemeinsame Verbindung zu einem Ende eines Widerstandes Ro, dessen anderes Ende mit einem Leiter C8 verbunden
ist, der auf einem kleinen positiven Potential (ungefähr 5 V) gehalten wird. Der Emitter des Transistors
TRj5 ist ebenfalls mit dem Leiter C8 verbunden. Der Kollektor des Transistors TR3 ist mit einem Ende eines Widerstandes
R7 verbunden, dessen anderes Ende an einen Leiter C7 angeschlossen ist, der auf einem Potential von ungefähr
-V2 Volt gehalten wird. Der Kollektor des Transistors TRJ5 und der Widerstand R7 sind gemeinsam über einen Leiter C9
mit der Basis eines pnp-Transistors TR4 verbunden, dessen Kollektor an den Leiter C7 und dessen Emitter an das eine
Ende eines Widerstandes R8 angeschlossen ist. Das andere Ende des Widerstandes r8 ist mit dem Leiter C8 verbunden.
Eine in einer Richtung leitende Diode D2 ist so zwischen den Emitter des Transistors TRJ5 und den Leiter C9 geschaltet,
daß sie immer dann leitet, wenn der Leiter C9 In Bezug
auf den Emitter des Transistors TR4■positiv ist. Ein Ausgangsleiter
ClO ist mit dem Emitter des Transistors TRjJ verbunden. Der Leiter ClO führt zu einem X-Leiter (in der Fig.5
nicht dargestellt) eines elektrolumineszenten Frontschirmes (beispielsweise zum Leiter Xl des anhand der Fig. 2 und 3
beschriebenen Frontschirmes).
Im folgenden wird die Wirkungsweise dieser Schaltung näher erläutert. Der Transistor TR3 ist zunächst in seinem
EIN-Zustand, und der,Transistor TR4 ist zunächst in seinem
AUS-Zustand. Der Leiter C6 ist zunächst auf Erdpotential, '
und der Leiter ClO ist zunächst auf dem Potential des Leiters C8. Ein Eingangssteuerimpuls wird vom, logischen Steuerglied
eingespeist. Dadurch steigt das Potential des Leiters C6
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auf ungefähr +5V an. Der Transistor TR3 wird dann in den
AUS-Zustand geschaltet. Das Potential des Kollektors des Transistors TRJ5 fällt dadurch ab, wodurch ein entsprechender
Abfall im Potential der Basis des Transistors TR4 bewirkt wird. Dadurch schaltet der Transistor TR4 in seinen
EIN-Zustand. Ein Strompfad wird damit vom Leiter C7 zum
Leiter ClO über den Transistor TR4 gebildet. Damit kann das Potential des Leiters ClO auf ungefähr IV oberhalb des
Potentials des Leiters C7 abfallen. Am Ende des Steuerimpulses kehrt das Potential des Leiters C6 zum Erdpotential zurück.
Der Transistor TR3 wird deshalb zurück in seinen EIN-Zustand geschaltet. Der Transistor TR4 wird folglich zurück
in seinen AUS-Zustand geschaltet, und das Potential des . Leiters ClO steigt damit an. Sobald der Transistor TR4
in seinen AUS-Zustand geschaltet ist, ist die Diode Dl wieder in Durchlaßrichtung vorgespannt. Dadurch besteht
ein Strompfad zwischen dem Emitter des Transistors TR4 und dem Leiter C8 über die Diode D2 und den Transistor TR3.
Die negative Seite des EL-Bereiches (in der Fig. 5 nicht dargestellt), an die der Leiter C5 angeschlossen ist, wird
damit schnell über diesen Strompfad entladen.
Für einen EL-Bereich mit einer Lichtemissionsfläche von ungefähr 4 mm2 können in geeigneter Weise die Transistoren
TR3 und TR 4 2N5401-Transistoren sein, während die Widerstände R5, r6, R7f RS jeweils Werte von 1000 0hm, 330 0hm,
33OO 0hm und 33OOO 0hm haben können und die Diode D2 eine
AAY12-Diode sein kann. In Fig. 6 ist eine einfachere Schaltung (im Vergleich zu der in der Fig. 4 dargestellten Schaltung)
dargestellt, die zur Einspeisung eines positiven Impulses in einen Y-Leiter gemäß dem zweiten oben beschriebenen
Adressierverfahren verwendet werden kann. Ein Eingangsleiter Cl1„ der zu einem nicht dargestellten logischen Steuerglied
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führt, ist mit einer Platte eines Kondensators CAPl verbunden.
Die andere Platte des Kondensators CAPl ist mit der Basis eines pnp-Transistors TR5 verbunden. Die Basis
des Transistors TR5 ist ebenfalls mit dem einen Ende eines Widerstandes R9 verbunden, dessen anderes Ende an einen
Hochspannungsleiter C12 angeschlossen ist, der auf einem Potential von ungefähr +Vl Volt gehalten wird. Der Emitter
des Transistors ist ebenfalls mit dem Leiter C12 verbunden. Der Kollektor des Transistors TR5 ist mit dem einen Ende
eines Widerstandes RIO verbunden, während dessen anderes Ende an einen geerdeten Leiter ClJ angeschlossen ist. Der
Kollektor des Transistors TR5 ist ebenfalls mit einem Leiter Cl4 verbunden, der zu einem Y-Leiter (in der Pig. 6 nicht
dargestellt) eines elektrolumineszenten Frontschirmes führt.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltung näher erläutert. Der Transistor TR5 ist zunächst in seinem AUS-Zustand.
Der Leiter CIl ist zunächst auf einem kleinen positiven Potential (ungefähr 5V), und der Leiter Cl4 ist zunächst auf
Erdpotential. Ein Steuerimpuls wird durch das logische Steuerglied
eingespeist. Dieser bewirkt, daß das Potential des Leiters CIl auf Erdpotential abfällt. Das Potential der Basis
des Transistors TR5 fällt dadurch auf ein Potential ab, das ungefähr 5V unterhalb vom Potential des Leiters C12 liegt.
Dadurch wird der Transistor TR5 in seinen EIN-Zustand geschaltet. Zwischen dem Leiter C12 und dem Leiter Cl4 besteht
dann ein Strompfad über den Transistor TR5. Dieser Strompfad bewirkt, daß das Potential des Leiters C14 auf ungefähr IV
unter das Potential des Leiters C12 ansteigt. Am Ende des Steuerimpulses steigt das Potential des Leiters CIl auf
seinen Anfangswert an. Der Transistor TR5 wird in seinen AUS-Zustand geschaltet, und das Potential des Leiters C14
fällt wieder ab. Die positive Seite des EL-Bereiches (nicht
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dargestellt), an die der Leiter C14 angeschlossen ist, wird über den Widerstand RIO entladen. Die Zeitkonstante der Entladung
ist proportional zum Produkt aus dem Widerstandswert des Widerstandes RIO mit der Kapazität des EL-Bereiches. Der
Kondensator CAPl ist in der Schaltung vorgesehen, um die Basis des Transistors TR5, die immer innerhalb.von ungefähr
5V vom Potential des Leiters C12 liegt, vom logischen Steuerglied zu isolieren. Im anderen Fall könnte das logische
Steuerglied durch einen großen Potentialunterschied beschädigt werden.
Bei einem EL-Berelch mit einer Lichtemissionsfläche von
4 mm kann der Transistor TR5 in geeigneter Weise ein 2N5401-Transistor
sein, während der Kondensator CAPl eine Kapazität von 0,1 /U F hat und die Widerstände R9 und RIO jeweils
680 und 82OO Ohm aufweisen.
In der Fig. 7 ist eine einfachere Schaltung (einfacher als die anhand der Fig. 5 beschriebene Schaltung) dargestellt,
die zur Einspeisung eines negativen Impulses in einen X-Leiter entsprechend des oben beschriebenen zweiten Adressierverfahrens
verwendet werden kann. Ein Eingangsleiter C17» der zu einem nicht dargestellten logischen Steuerglied führt,
ist mit der Basis eines npn-Transistors TR6 verbunden. Die
Basis des Transistors TR6 ist ebenfalls mit dem einen Ende eines Widerstandes RIl verbunden, dessen anderes Ende an
einen Hochspannungsleiter CI5 angeschlossen ist, der auf einem negativen Potential von ungefähr -V2 Volt gehalten
wird. Der Emitter des Transistors TR6 ist ebenfalls mit dem Leiter CI5 verbunden. Der Kollektor des Transistors
TR6 ist mit dem einen Ende eines Widerstandes R12 verbunden, dessen anderes Ende an einen Leiter C14 angeschlossen ist,
der auf einem kleinen positiven Potential (ungefähr 5V)
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gehalten wird. Der Kollektor des Transistors TR6 ist ebenfalls
mit einem Leiter Cl6 verbunden, der zu einem X-Leiter (in der Pig. 7 nicht dargestellt) eines elektrolumineszenten
Frontschirmes führt.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltung näher erläutert. Zunächst ist der Transistor TR6 in seinem
AUS-Zustand. Der Leiter C17 ist auf Erdpotential, und der
Leiter Cl6 liegt' auf dem Potential des Leiters C14. Ein
Steuerimpuls wird durch das logische Steuerglied eingespeist. Dadurch wird bewirkt, daß das Potential des Leiters
C17 auf ungefähr +5V ansteigt. Das Potential der Basis des
Transistors TR6 steigt damit an, und der Transistor TR6 wird in seinen EIN-Zustand geschaltet. Zwischen dem Leiter C15
und dem Leiter Cl6 besteht über den Transistor TR6 ein Strompfad.
Dies ermöglicht es, daß das Potential des Leiters C16 auf ungefähr 1 V über das Potential des Leiters C15 ansteigt.
Am Ende des Steuerimpulses kehrt das Potential des Leiters C17 auf das Erdpotential zurück. Der Transistor TR6 wird
in seinen AUS-Zustand geschaltet, und das Potential des Leiters Cl6 steigt an. Die negative Seite des EL-Bereiches
(nicht dargestellt), an die der Leiter Cl6 angeschlossen ist, wird über den Widerstand R12 entladen. Die Zeitkonstante der
Entladung ist proportional zum Produkt aus dem Widerstandswert des Widerstandes R12 mit der Kapazität des EL-Bereiches.
Der Kondensator CAP2 ist vorgesehen,- um die Basis des Transistors TR6 vom logischen Steuerglied zu isolieren.
Für einen EL-Bereich mit einer Lichtemissionsfläche von 4 mm2 kann der Transistor TR6 in geeigneter Weise ein 2N5551-Transistor
sein, während der Kondensator CAP2 eine Kapazität von 0,1 /U F haben kann und die Widerstände RIl und R12 Je-
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wells 68O Ohm und 8200 Ohm aufweisen.
Eine getrennte Schaltung zur Einspeisung eines positiven Spannungsimpulses (beispielsweise die anhand der Fig. 4 oder
anhand der Rg. 6 beschriebene Schaltung) ist normalerweise mit jedem einzelnen Y-Leiter eines gegebenen Frontschirmes
verbunden, während eine getrennte Schaltung zur Einspeisung eines negativen Spannungsimpulses (beispielsweise die anhand
der Fig. 5 oder anhand der Fig. 7 erläuterte Schaltung) normalerweise mit jedem einzelnen X-Leiter des Frontschirmes
verbunden ist.
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Claims (1)
- PatentansprücheElektrolumineszenz-Vorrichtung mit einem Bauteil aus inem elektrolumineszenten Leuchtstoff und einer Einrichtung zur Anlegung von Spannungen an mindestens einen Teil des Leuchtstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff (7) einen begrenzten Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand aufweist, der durch Pormieren hergestellt und zur Anlegung von Gleichspannungen geeignet ist, und daß die mit der Einrichtung zur Anlegung von Spannungen eingespeisten Spannungen in der Form einer Folge von Gleichspannungsimpulsen sind, deren mittlere Impulshöhe wesentlich größer ist als die Formierspannung des Bauteiles aus Leuchtstoff (7) und deren mittlere Impulslänge dem oberen Teil der Impulsansprechkennlinie des Bauteiles aus Leuchtstoff bei dieser mittleren Impulshöhe entspricht.2. Elektrolumineszenz-Vorrichtung mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Bereich aus einem elektrolumeszenten Leuchtstoff, mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Leiter, die so angeordnet sind, daß befestigt ist der erste Leiter an einem ersten Teil des ersten Bereiches und an einem-ersten Teil des zweiten Bereiches, der zweite Leiter an einem ersten Teil des dritten Bereiches und an einem ersten Teil des vierten Bereiches, der dritte Leiter, an einem zweiten Teil des ersten Bereiches und an einem zweiten Teil des dritten Bereiches und der vierte Leiter an einem zweiten Teil des zweiten Bereiches und an einem zweiten Teil des vierten Bereiches; und mit einer Einrichtung zur Anlegung von Spannungen zwischen den ersten Leiter und den dritten und/oder den vierten Leiter und zwischen den zweiten Leiter und den dritten und/oder den vierten Leiter, dadurch409822/0671gekennzeichnet , daß der elektrolumineszente Leuchtstoff (7) von jedem Bereich einen begrenzten Bereich mit einem hohen elektrischen Widerstand aufweist, der durch Formieren hergestellt und deshalb zur Anlegung von Gleichspannungen geeignet ist, und daß die über die Einrichtung zur Anlegung von Spannungen eingespeisten Spannungen die Form einer Folge von Gleichspannungsimpulsen aufweisen, deren mittlere Impulshöhe beträchtlich größer ist als die Formierspannung für das Bauteil aus Leuchtstoff und deren mittlere Impulslänge dem oberen Teil der Impulsansprechkenn- , linie für das Bauteil aus Leuchtstoff bei dieser gegebenen mittleren Impulshöhe entspricht.J. Elektrolumineszenz-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Einrichtung zur Anlegung von Spannungen und zwischen den ersten Leiter (3) und den dritten Leiter (11) und/oder den vierten Leiter (9) eingespeisten Spannungsimpulse während Zeitintervallen eingespeist werden, wenn die durch die Einrichtung zur Anlegung von Spannungen und zwischen den zweiten Leiter (5) und den dritten Leiter (11) und/oder den vierten Leiter (9) eingespeisten Spannungsimpulse abgeschaltet sind, und daß die zwischen den zweiten Leiter (5) und den dritten Leiter (11) und/oder den vierten Leiter (9) eingespeisten Spannungsimpulse während Zeitintervallen eingespeist werden, in denen ,die zwischen den ersten Leiter (3) und den dritten Leiter (11) und/oder den vierten Leiter (9) eingespeisten Spannungsimpulse abgeschaltet sind.'4. Elektrolumineszenz-Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hilfe der Einrichtung zur Anlegung von Spannungen eingespeisten Spannungsimpulse aus elektrischen Impulsen eines Potentials einer ersten Polarität, die409822/067In den ersten Leiter (j5) eingespeist werden, aus elektrischen Impulsen eines Potentials der zur ersten Polarität entgegengesetzten Polarität, die gleichzeitig in den dritten Leiter (11) und/oder den vierten Leiter (9) eingespeist werden, aus elektrischen Impulsen eines Potentials der ersten Polarität, die in den zweiten Leiter (5) eingespeist werden, und aus elektrischen Impulsen eines Potentials der entgegengesetzten Polaritäti die gleichzeitig in den dritten Leiter (11) und/oder den vierten Leiter (9) eingespeist werden, bestehen.5· Elektrolumineszenz-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der mit Hilfe der Einrichtung zur Anlegung von Spannungen "an einen Leiter aus der durchT den ersten bis vierten Leiter gebildeten Anzahl eingespeisten elektrischen Impulse lediglich nach einer-Zeitdauer eingespeist wird, wenn die Größe des elektrischen Potentials dieses einen Leiters auf einen in bezug auf die Größe des letzten elektrischen Impulses in der Folge der in den einen Leiter eingespeisten elektrischen Impulse niedrigen Wert abgefallen ist.6. Elektrolumineszenz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche aus dem elektrolumineszenten Leuchtstoff in Zeilen und Spalten in einer Matrix angeordnet sind und einen elektrolumineszenten Prontschirm bildend7. Elektrolumineszenz-Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Anlegung von Spannungen mindestens eine Schalteinrichtung aufweist, die einen Leiter aus der durch den ersten bis vierten Leiter ge-· bildeten Anzahl zwischen einem Zustand, in dem das elektrische Potential des einen Leiters hoch ist, und einem Zustand, in409 8 22/0671dem das Potential des einen Leiters niedrig ist, schaltet, wobei die Schalteinrichtung mindestens einen Transistor (z.B.TR5) aufweist, der auf niedrige Spannungs-Steuersignale anspricht.409822/0671
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