DE2259525A1

DE2259525A1 - Elektrolumineszenz-vorrichtung

Info

Publication number: DE2259525A1
Application number: DE2259525A
Authority: DE
Inventors: John Kirton; Adrian Leonard Mears; Richard William Sarginson; Norman John Werring
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1972-11-28
Filing date: 1972-12-05
Publication date: 1974-05-30
Also published as: DE2259525C2; JPS4984592A; JPS5651355B2; GB1412268A; US3869646A

Description

Dlpl.-fnfj. Γ?. Κ TZ sen. DIpWn₂. κ. la .-'Λ-.CHT

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 B_Q. Die Helligkeit B_Q 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 B_D~ gegeben ist, dann ist die Helligkeit B_Q festgelegt durch:

log B₀ = I (log B_M + log B_DC> (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 =^(B_M x B_DC) (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

Patentansprüche

Elektrolumineszenz-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, dadurch

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gekennzeichnet , 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, die

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In 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 bildend

7. 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, in

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dem das Potential des einen Leiters niedrig ist, schaltet, wobei die Schalteinrichtung mindestens einen Transistor (z.B.TR5) aufweist, der auf niedrige Spannungs-Steuersignale anspricht.

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