DE2734423A1

DE2734423A1 - Treiberschaltung fuer duennschicht-el- matrixanzeigen

Info

Publication number: DE2734423A1
Application number: DE19772734423
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Kanatani
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1976-07-30
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1978-02-02
Also published as: FR2360143B1; FR2457533B1; GB1590343A; GB1590344A; US4237456A; DE2734423C2; FR2360143A1; FR2457533A1

Description

Sharp K.K.

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER 391-GER

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BESCHREIBUNG

Gegenstand der Erfindung ist eine Treiberschaltung für eine Dünnfilm- oder Dünnschicht-EL-Matrixanzeigetafel, bei der eine dünne Elektrolumineszenzschicht zwischen ein Paar von dielektrischen Schichten eingebracht ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Treiberschaltung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche.

Dünnschicht-EL-Elemente bieten den Vorteil, daß sich das Elektrolumineszenzphänomen mit vergleichsweise sehr großer Helligkeit stabil erzeugen läßt. Aus diesem Grund werden flache Matrixanzeigen in zunehmendem Umfang entwickelt und eingesetzt, bei denen eine Mehrzahl von in der Regel in Form von dünnen Streifen ausgebildeten Daten-Leitungselektroden auf einem Paar von dielektrischen Schichten ausgebildet sind, zwischen denen sich eine dünne Elektrolumineszenzschicht befindet; die Elektroden der einen Schicht überkreuzen die der anderen Schicht, so daß eine Punktmatrixanordnung entsteht, deren einzelne Punkte durch Uberkreuzungen der Daten- und Abtastleitungen gebildet sind.

Um den Elektrolumineszenzeffekt an einem bestimmten Bildpunkt, an dem sich eine bestimmte Datenleitung und eine bestimmte Abtastleitung überkreuzen, auszulösen, müssen die betreffenden Leitungen mit einer relativ hohen Spannung beaufschlagt werden. Durch selektive Ansteuerung einzelner aus*

__ gewählter Daten- bzw. Abtastleitungen läßt sich ein bestimmtes Symbol oder Bild durch eine Auswahl bestimmter Einzelpunkte darstellen.

Dünnschicht-EL-Elemente dieser Art benötigen beträchtlich hohe Spannungen von etwa 150 bis 300 Volt, um das

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Elektrolumineszenzphänomen zu erreichen. Bei einer herkömmlichen Treiberanordnung zur Ansteuerung solcher Elemente werden zwei Arten von Hochspannungs-Schaltelementen verwendet, um einmal eine Gruppe der Elektroden auswahlweise mit einer Hochspannungsquelle zu verbinden und die andere Gruppe von Elektroden auswahlweise auf Massepotential zu schalten. Dazu werden zwei unterschiedliche Arten von Schalterelementen eingesetzt, nämlich vorzugsweise NPN-Transistoren und PNP-Transistören oder N-Kanal-MOS-Transistoren und P-Kanal-MOS-Transistoren. Da es sehr schwierig ist, zwei unterschiedliche Arten von Schalterelementen auf einem einzigen Substrat zu erzeugen, eignen sich herkömmliche Treiberschaltungen der genannten Art nicht zur Herstellung als integrierter Schaltkreis.

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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Treiberschaltung für Dünnschicht-EL-Matrixanzeigen zu schaffen, bei der die Schalterelemente zur auswahlweisen Zuführung einer bestimmten Spannung an ausgewählte BiIdpunkte der Matrixtafel durch nur eine einzige bestimmte Art von Schalterelementen verwirklicht sind. Ziel der Erfindung soll es insbesondere sein, die Herstellung einer solchen Treiberschaltung als integrierter Schaltkreis zu ermöglichen.

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Als die zugrundeliegende Aufgabe ergänzendes Ziel wird gleichzeitig angestrebt, die Helligkeit bestimmter gewählter Bildpunkte bei einer Dünnschicht-EL-Matrixanzeige- tafel zu vergrößern und gleichzeitig den Einschreibbetrieb wesentlich besser zu stabilisieren als dies bisher möglich war. Zur Erreichung des letztgenannten Ziels ist es ins-

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besondere wichtig, den Einfluß von Rest- oder Zwischenkapazität (suspended capacity), insbesondere auf den Abtastleitungen der Dünnschichtmatrix auf ein Minimum zu drücken.

Die erfindungsgemäße Lösung der technischen Aufgabe

zur Erreichung der genannten Ziele erfolgt bei einer Treiberschaltung der eingangs genannten Gattung durch Verwirklichung der im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind u.a. in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Unteransprüchen angegeben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit den Abtast-Leitungselektroden auf der einen dielektrischen Schicht ein Schalterkreis verbunden und in analoger Weise ist ein weiterer Schalterkreis an die Abtastleitungselektroden auf der anderen dielektrischen Schicht angeschlossen und die Halbleiter-Schalterelemente beider Kreise bestehen aus der gleichen Art von Halbleiterelementen. Die Verwendung gleichartiger Schalterelemente wird dadurch erreicht, daß eine bestimmte Datenleitung zunächst auf einen bestimmten Potentialpegel aufgeladen wird, der unter dem Schwellenpegel oder Schwellenpotential zur Auslösung des Elektrolumineszenzeffekts durch den Abtast-Schalterkreis und den Daten-Schalterkreis liegt.

Anschließend wird eine bestimmte Abtastleitung durch einen Einschreibimpuls beaufschlagt, dessen Pegel ebenfalls niedriger liegt als das Schwellenpotential für die Elektrolumineszenz; diese Spannung wird ebenfalls im Zusammenwirken des Abtast-Schalterkreises und des Daten-Schalterkreises zugeführt. Ein Bildpunkt, an dem sich die betreffende Datenleitung und die gewählte Abtastleitung überkreuzen, entsteht eine überlagerte Spannung aus der Voraufladung und dem Einschreibimpuls, was zur Auslösung des

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Elektrolumineszenzeffekts führt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, vollständigen Bildpunkten innerhalb der Dünnschicht-EL-Anzeigetafel einen Auffrisch- oder Regenerierungsimpuls über den Abtast-Schalterkreis und den Daten-Schalterkreis nach Beendigung des Abtastvorgangs für ein Feld zuzuführen. Am gewählten Bildpunkt entsteht bei Eintreffen des Auffrischimpulses, dessen Polarität der des Einschreibimpulses entgegengesetzt ist, erneut der Elektrolumineszenzef fekt.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Rest- oder Zwischenkapazität (suspended capacity) der Abtast-Leitungselektroden zunächst auf einen bestimmten Pegel unterhalb des Schwellenpegels der Elektrolumineszenz aufgeladen, um den Einfluß zu beseitigen oder möglichst
klein zu halten, der durch diese Zwischenkapazität
auf den Abtastleitungselektroden entsteht.

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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Perspektivteildarstellung

den typischen Aufbau einer Dünnschicht-EL-Matrixanzeigetafel;

Fig. 2 das Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung;

Fig. 3 in zeitkorrelierter Darstellung Signalverläufe an einzelnen Punkten der Treiberschaltung nach Fig. 2;

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Fig. 4 ein Äquivalenz- oder Ersatzschaltbild zur

Erläuterung einer bestimmten Betriebsart der Treiberschaltung nach Fig. 2;

Fig. 5 das Schaltbild einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung;

Fig. 6 das Schaltbild einer noch anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung;

Fig. 7 die zeitlichen Verläufe einzelner Signale an verschiedenen Punkten der Schaltung nach

Fig. 6 und

Fig. 8 die graphische Darstellung der Bildpunkthelligkeit/ aufgetragen über der Spannung bei einem Dünnschicht-EL-Element, das durch eine Treiberschaltung erfindungsgemäßer Bauart be

tätigt wird.

Fig. 1 zeigt den typischen Aufbau einer Dünnschicht-EL-Matrixanzeigetafel:

Eine Mehrzahl von lichtdurchlässigen parallelen Leitungselektroden 2, vorzugsweise aus In₂°3 ^{ist auf} einem Glassubstrat 1 ausgebildet, über den transparenten parallelen Leitungselektroden 2 und dem Glassubstrat 1 befindet sich ein dielektrischer Film 2, beispielsweise aus Υο°3 oder Si₃N₄ und darüber ist eine elektrolumineszente Schicht

4 aufgebracht, die beispielsweise aus einer dünnen mit Mangan dotierten ZnS-Schicht besteht, über der Elektrolumineszenzschicht 4 ist ein weiterer dielektrischer Film

5 aufgebracht, beispielsweise aus Ϊ2^Ο3 °^^{er si}3^N4* ^Die

dielektrischen Filme 3 und 5 sowie die Elektroluroineszenzschicht 4 werden durch ein Verdampfungsverfahren oder ein Aufsprühverfahren eraseugt und weisen eine Dicke von 500 - 10 000 £ auf. Auf der dielektrischen Schicht 5 ist eine

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Mehrzahl von parallelen Streifen oder Leitungen als Gegenelektroden 6 aus AI2O.J so aufgebracht, daß sich die Elektroden 2 bzw. 6 im rechten Winkel überkreuzen.

Eine selektive Ansteuerung einer solchen Matrix erfolgt durch auswahlweise Zuführung von wechselnden Signalen auf den Elektroden 2 und 6. Ein Bildpunkt durch Auslösung eines Elektrolumineszenzeffekts entsteht dort, wo sich eine ausgewählte Elektrode 2 mit einer ausgewählten Elektrode 6 überkreuzen.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung, die nachfolgend in Verbindung mit der Darstellung von Signalverläufen nach Fig. 3 erläutert wird:

Die Dünnschicht-EL-Matrix nach Fig. 1 ist Teil der Schaltung nach Fig. 2 und mit dem Bezugshinweis 10 gekennzeichnet; die Schaltung umfaßt weiterhin eine Treiberquelle 11, eine Diodenanordnung 12 auf der Datenseite, einen Schalterkreis 13 auf der Datenseite, einen Schalterkreis 14 auf der Abtastseite, eine weitere Treiberquelle 15, eine Diodenanordnung 16 auf der Abtastseite sowie eine Feld-Auffrischquelle 17.

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Die Dünnschicht-EL-Matrix 10 weist Datenleitungselektroden X₁ bis X sowie Abtastleitungselektroden Y₁ bis Y auf. Die Treiberquelle 11 stellt auf einer Sammelleitung A eine Spannung 1/2 V zur Verfügung, deren Wert der Hälfte des Schwellenpegels für die Elektrolumineszenz entspricht. Die Anordnung 12 von Dioden, die anodenseitig miteinander verbunden sind, dient zur Trennung der Daten-Treiberlei tungen und als Schutz für den Daten-Schalterkreis 13 gegen

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Vorspannungseinflüsse in Gegenrichtung. Der Daten-Schalterkreis 13 umfaßt Hochspannungs-N-Kanal-MOS-Transistoren SD₁ bis SD , deren Source-Elektroden miteinander verbunden sind. Der Datenschalterkreis 13 dient zur Entladung oder Beseitigung von elektrischen Ladungen an jeweils nicht gewählten Bildpunkten.

Der Abtast-Schalterkreis 14 umfaßt Hochspannungs-N-Kanal-MOS-Transistoren SS₁ bis SS , bei denen die Source-Elektroden miteinander verbunden sind. Durch den Abtast-Schalterkreis 14 erfolgt die selektive Zuführung der Einschreibspannung an bestimmte Bildpunkte. Die Treiberquelle 15 stellt auf einer Sammelleitung B eine Spannung ^ V zur Verfügung, deren Wert dem halben Pegel der Schwellenspannung zur Auslösung der Elektrolumineszenz entspricht. Die Diodenanordnung 16 auf der Abtastseite dient zur Trennung der Abtast-Treiberleitungen und als Schutz für den Schalterkreis 14 gegen Vorspannungseinflüsse in Sperr- oder Gegenrichtung. Die Feld-Auffrischquelle 17 stellt nach Beendigung einer Feldabtastung auf der gemeinsamen Leitung B einen Feld-Auffrischimpuls an sämtliche Bildpunkte der Dünnschicht-EL-Matrixanzeigetafel 10 zur Verfügung.

Beim Einschreibbetrieb arbeitet die Schaltungsanordnung wie folgt:

In der ersten Stufe werden Signale mit hohem Pegel den MOS-Transistoren SS₁ bis SS_n des Abtast-Schalterkreises 14 zugeführt, so daß diese leitend werden. In diesem Augenblick werden die MOS-Transistoren SD. bis SD im Daten-Schalterkreis 13 im Zustand AUS gehalten. Wird ein Ansteuersignal einer Eingangsklemme Sj der Treiberquelle 11 zugeführt, so daß die Transistoren T₁ und T- in der Treiberquelle 11

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leitend werden, so wird die Spannung -^ V auf die Samnielleitung A geschaltet. Dadurch werden alle Bildpunkte der Dünnschicht-EL-Matrix 10 auf den Spannungspegel -= V über die Datenleitungselektroden X₁ bis X aufgeladen. 5

Da die Dünnschicht-EL-Matrixanzeige die dielektrischen Filme 3 und 5 mit dazwischenliegender Elektrolumineszenzschicht 4 sowie auf der Außenseite der dielektrischen Filme 3 und 5 die Leitungselektroden 2 bzs. 6 aufweist, läßt sich die gesamte Matrixanordnung als kapazitives Element betrachten. Das heißt in anderen Worten: Die oben erwähnte Spannung von -y V baut sich densatoranteilen der Bildpunkte auf.

wähnte Spannung von -y V baut sich an den jeweiligen KonIn der zweiten Stufe wird ein bestimmter MOS-Transistor SD., der mit der Datenleitungselektrode X₁ verbunden ist, die einen auf Anzeige zu schaltenden Bildpunkt (i, j) umfaßt, im Zustand AUS gehalten und die mit den nicht gewählten Datenleitungselektroden Xj₀^ verbundenen MOS-Transistoren SD, .. werden EIN-geschaltet. Gleichzeitig werden alle mit den Abtastleitungselektroden Y- bis Y verbundenen MOS-Transistoren SS₁ bis SS AUS-geschaltet. Wird jetzt das Ansteuersignal der Eingangsklemme S₁ zugeführt, so wird die Sammelleitung A mit der Spannung -~ V beaufschlagt. In diesem Augenblick wird ein weiteres Ansteuersignal einer Eingangsklemme S₂ an der Treiberquelle 15 zugeführt, um die

Spannung 1 .. auf die Sammelleitung B zu schalten. 2 ^vw

Auf diese Weise wird auf der Datenleitungselektrode X., die dem gewählten Bildpunkt (i, j) zugeordnet ist, die ■ Spannung -syV aufrechterhalten, während die auf den nicht

m» Vr

gewählten Daten leitungen X_k^ gespeicherten Ladungen über

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die MOS-Transistoren SD. ,. entladen werden. Da auf der Sammelleitung B die Spannung ■* V steht und alle mit den

£t Wf

Abtastleitungselektroden Y₁ bis Y verbundenen Transistoren SS₁ bis SS_n im Zustand AUS stehen, wird die Treiber- leitungskapazität C der nichtgewählten Abtastleitungs-

1
elektroden Y, .. auf die Spannung ^V aufgeladen.

In der dritten Stufe stehen die Transistoren SD₁ bis SD_m des Daten-Schalterkreises 13 im Zustand AUS, während der mit der Abtastleitungselektrode Y. verbundene Transistor SS. auf EIN geschaltet ist. Das Ansteuersignal wird wiederum der Eingangsklemme S₁ der Treiberquelle 11 zugeführt, um die Transistoren T₁ und T₇ leitend zu schalten,

1 so daß die Sammelleitung A mit der Spannung -~V beaufschlagt wird. Da der Bildpunkt (i, j) zuvor auf den Spannungspegel ~V aufgeladen wurde, wird der in der dritten

δ w ;

Stufe angelegte Spannungspegel ^ V der zuvor vorhandenen Spannung überlagert.

Die nicht gewählten Datenleitungen Xj^i werden auf dem Spannungspegel -* V gehalten, der in der dritten Stufe zugeführt wird, da die in der ersten Stufe der Ansteuerung zugeführte Ladespannung in der zweiten Stufe entladen wurde.

Die nicht gewählten Abtastleitungen Y₁ ,. werden wegen der

oc ^ 1

", kapazitiven Kopplung auf die dritte Stufenspannung ^ V hochgezogen.

Damit liegt am gewählten Bildpunkt (i, j) die volle Einschreibspannung V , so daß an diesem Punkt der Elektro- ^O lumineszenzeffekt entsteht. Auf den nur zur Hälfte ange steuerten Bildpunkten (i, 1), an denen sich die gewählte Datenleitung X₁ und die nicht gewählten Abtastleitungen Y₁j. überkreuzen sowie an den nur zur Hälfte angewählten

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Bildpunkten (k, j), an denen sich die nicht gewählten Datenleitungen X_vj₄ und die gewählte Abtastleitung Y . überkreuzen, liegt die Spannung ^- V , die unter dem Schwellen-

£m Wf

potential für das betreffende Dünnschicht-EL-Element liegt, so daß an diesen Punkten keine Elektrolumineszenz entsteht. Die nicht gewählten Bildpunkte (k, 1), an denen sich die nicht gewählten Datenleitungen und die nicht gewählten Abtastleitungen überkreuzen, entsteht selbstverständlich ebenfalls kein Elektrolumineszenzeffekt. Die Fig. 4 zeigt das Ersatzschaltbild für die oben beschriebene Treiberschaltung in einem Augenblick vor der Auslösung der dritten Stufe des Einschreibbetriebs. In anderen Worten: Das Ersatzschaltbild der Fig. 4 entspricht der Bedingung, daß der Transistor SS., der mit der gewählten Abtastleitung Y. verbunden ist, im Zustand EIN steht und die Transistoren SS, ,. auf AUS geschaltet sind. Insbesondere zeigt die Fig. 4 die Bedingung unmittelbar vor Zuführung der Spannung ^ V zur Sammelleitung A.

Die in Fig. 4 angegebenen Hinweiszeichen haben die folgende Bedeutung:

m = Anzahl der Datenleitungen der Matrixanzeige; η = Anzahl der Abtastleitungen der Matrixanzeige mit

der Maßgabe m, η 5> 1;

Ce = Kapazität eines Bildpunkts;
j = gewählte Abtastleitung;
ρ = Anzahl der auf Einschreibenden zu schaltenden

gewählten Datenleitungen;

C = Zwischenkapazität (suspended capacity) der Leiter auf der Abtastseite;

C, = Zwischenkapazität (suspended capacity) der Leiter

auf der Datenseite; D = sämtliche mit den Datenleitungen, die einzuschrei-

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bende Bildpunkte umfassen, verbundene Dioden (in Sperrichtung vorgespannt);

D = sämtliche mit Datenleitungen, die nicht einzuschreibende Bildpunkte umfassen, verbundene Dioden (auf Durchlaß gepolt);

C. = Gesamtkapazität der nicht gewählten Bildpunkte (k, 1), an denen sich nicht gewählte Datenleitungen und nicht gewählte Abtastleitungen überkreuzen;

C₁ = (n-1)(m-p) C_e

C₂ = Gesamtkapazität der halb gewählten Bildpunkte (i, 1), an denen sich gewählte Datenleitungen und nicht gewählte Abtastleitungen überkreuzen;

C₂ = ρ (n-1) C_e
C-j = Gesamtkaptzität des gewählten Bildpunkts (i, j);

C₃ = ρ c_e

C₄ = Gesamtkapazität der halb gewählten Bildpunkte (k, j), an denen sich gewählte Abtastleitungen und nicht gewählte Datenleitungen überkreuzen;

C₄ = (m-p) C_e

Cr = Summe der Zwischenkapazitäten der Leitungen auf der Abtastseite;

^C5 ■ ⁽ⁿ"¹> ^Cs

C, = Summe der Zwischenkapazitäten der Leitungen auf der ο

Datenseite einschließlich des gewählten Bildpunkts (i, j);

V^pCa

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iiliatp K.K. TEH MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTC^ 391 -GER

R₁ = Gesamtimpedanz im Zustand AUS aller Schalterelemente auf der Abtastseite;

R₁ = η R_o ,

wobei mit R die Impedanz eines Schalterelements im Zustand AUS bezeichnet ist;

R» = Gesamtimpedanz im Zustand AUS des Schalterelements der gewählten Datenleitung;

^R2 ⁼ P ^Ro

C₁- = Summe der Zwischenkapazitäten der gewählten Datenleitung;

^cio ⁼ ρ ^cd·

An einem Punkt a des Schaltbilds nach Fig. 4 liegt der Spannungspegel ■* V , an einem Punkt b der Spannungspegel V und an den Punkten c und d jeweils der Spannungspegel \ V^.

Unter der Bedingung, daß der Transistor SS. der gewählten Abtastleitung Y. im Zustand EIN, die restlichen Transistoren SS,/. im Zustand AUS, sämtliche Transistoren

SD₁ bis SD_n, auf der Datenseite im Zustand AUS und die 1 ₁m

Spannung ^ V in der dritten Stufe auf die Sammelleitung gelangt, ergibt sich die Spannung V am Punkt a gemäß

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der folgenden Beziehung:

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V =	1	1	^C5 ^C1	V	1	v
^Vs		Λ	2	^vw

Die Spannung V, am Punkt b läßt sich aus dem Satz von der Erhaltung der Energie wie folgt ableiten:

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= \ (C₂ + C₃ ♦ C₆) (v_d - v_s)²

Daraus folgt:

v_d-\/ *f ^+vs

+ ^C3 . ^C6

Setzt man die zulässige Annahme

(m-p) C_e^.C_s (3)

(n-1)C_e^C_d (4)

an, so ergibt sich wegen C₁^ C₅ und C₂ ?7 C₃/ C_g aus den Gleichungen (1) und (2)

^Vs~Ji ** ^Vd ^{= V}w

Aus dieser Ableitung ist ersichtlich, daß die Einschreibspannung V_w allen sichtbar zu machenden Bildpunkten C₃ zugeführt wird, die halbe Wählspannung V_w auf alle 'halb

2~ gewählten Bildpunkte C₂ und C₄ gelangt und sämtliche nicht gewählten Bildpunkte durch keine Spannung beaufschlagt werden, solange die Bedingungen (3) und (4) befriedigt sind. Das heißt, der dargestellte Einschreibbetrieb wirkt sich in einer optischen Anzeige nur auf den gewählten Bildpunkt aus.

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Die obige Einschränkung (3) wird bei der beschriebenen Treiberschaltung eliminiert, da die Zwischenkapazität C der Abtastleitung vor der Zuführung der Exnschreibspannung in der dritten Stufe vorübergehend aufgeladen wurde. Daher werden alle gewählten Bildpunkte mit einer bestimmten Einschreibspannung V versorgt, selbst dann, wenn die Anzahl gewählter Bildpunkte sehr groß ist.

In der beschriebenen Weise wird der Einschreibbetrieb für eine Abtastleitung vervollständigt. Für die folgenden Abtastleitungen läuft der Einschreibbetrieb fortlaufend ab. Beim nächstfolgenden Einschreibvorgang fließt kein Ladestrom über die zuvor bereits beaufschlagte Datenleitung, da diese zuvor "beschriebene" Datenleitung die Einschreibspannung speichert. Der einstweilige Ladestrom fließt lediglich auf der zuvor nicht beaufschlagten Datenleitung.

Ist der Einschreibbetrieb für ein Feld beendet, so wird über die abtastseitige Anodenanordnung 16 der Feldauffrischimpuls oder Regenerierungsimpuls von der Auffrischquelle 17 zugeführt. In diesem Augenblick stehen die Transistoren SS₁ bis SS des Abtast-Schalterkreises 14 im Zustand AUS; ebenso stehen die Transistoren SD. bis SD im datenseitigen Schalterkreis 13 im Zustand AUS. Der Auffrischimpuls weist einen Spannungspegel von V_w auf und beaufschlagt die Dünnschicht-EL-Matrix 10 in Gegenrichtung zur Einschreibspannung. Dementsprechend wird die Dünnschicht-EL-Matrixanzeige durch Verwendung der Einschreibspannung und des Feld-Auffrischimpulses im Wechselspannungsbetrieb angesteuert.

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Gelangt der Auffrischimpuls auf die Dünnschicht-EL-Matrix, so bleibt der Elektroluinineszenzeffekt am eingeschriebenen Bildpunkt aufrechterhalten, da der zuvor mit der Einschreibspannung versorgte Bildpunkt polarisiert ist,und der Auffrischimpuls dem durch die Polarisation entstandenen elektrischen Feld überlagert wird. Der Auffrischimpuls dient dazu, die Polarisationsneigung zu beseitigen und dadurch läßt sich die Elektrolumineszenz des Bildpunkts beibehalten, wenn die Schreibspannung im darauf folgenden Anzeigefeld zugeführt wird.

Bei der soweit beschriebenen Ausführungsform wird

die Zwischenkapazität C der abtastseitigen Leitungen in

1 der zweiten Stufe auf die Spannung ■* V aufgeladen und 1
die so entstandene Ladespannung ^ V_w dient zur Zuführung der Einschreibspannung V_w zum gewählten Bildpunkt in der dritten Stufe des Einschreibbetriebs. Die so entstandene Ladespannung wird jedoch in der Übergangszeit von der zweiten zur dritten Stufe entladen. Der dafür maßgebliche Entladekreis umfaßt die AUS- oder Sperrimpedanz der Schalterelemente des Abtast-Schalterkreises 14. Die Entladezeitkonstante t ergibt sich wie folgt:

*ο ■ ^Ro <V
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Demnach muß die zwischen der zweiten und dritten Stufe liegende Zeitperiode T im Vergleich zur eben abgeleiteten Zeitperiode t sehr kurz sein; d.h., es muß beispielsweise die folgende Bedingung befriedigt sein:

2,2 R_oC_s<

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erfüllen läßt, weist folgende Werte auf: R_Q = 10Ma, C_g =

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Eine typische Schaltung, mit der sich diese Bedingung len läßt, weist
und T <10μ sec.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 5 sind die aufgezeigten Zeitkonstantenprobleme usw. beseitigt. Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet wie in Fig. 2.

Mit jeder der Abtastleitungselektroden Y₁ bis Y bzw. den Zuleitungen sind Kondensatoren C. verbunden. Diese Kondensatoren C, werden in der zweiten Stufe der Ansteuerung zusätzlich zur Zwischenkapazität C der Abtastleitungen Y₁ bis Y aufgeladen. Es ergibt sich damit folgende Zeit-

15 konstante t ..:

^fco1 ■ ^Ro (C₃ ♦ C₀₁).

Damit läßt sich die obige Forderung gut erfüllen, nämlich die, daß die Zeitkonstante T wesentlich kleiner sein soll im Vergleich zur verlängerten Zeitkonstante t -

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 6 sind Kondensatoren C zwischen die Treiberquelle 15 und jede der

_₅, Abtastleitungen Y₁ bis Y_n geschaltet, die über eine Sammelleitung C mit der Treiberquelle 15 verbunden sind. Die Anordnung der Kondensatoren C ist durch den Bl°ck 18 angegeben. Die übrigen Elemente entsprechen in ihrer Anordnung dem Schaltbild der Fig. 2 und sind mit den gleichen

,_ Bezugshinweisen gekennzeichnet.

Die Kondensatoren C sind nicht als externe Elemente ausgeführt; sie werden vielmehr durch die Verwendung von

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LH MtEH · MULLLH · I, I LINMLIa IL¹V ^1?^{αΓΡ K} ' ^K *

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Elektroden in X-Richtung und Elektroden in Y-Richtung bei der Dünnschicht-EL-Matrix dadurch gebildet, daß diese Elektroden bis zu den Kanten der Anzeigetafel vorgezogen werden. Die Sammelleitung C läßt sich über einen Transistorschalter 19 auf Massepotential legen, der sich durch EIN/AUS-Signale steuern läßt, die an einer Eingangsklemme S. zuführbar sind.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 6 läßt sich am Zeitschaubild der Fig. 7 veranschaulichen:

In dieser Fig. 7 sind mit SS. .. die der jeweils vorangehenden Abtastleitung zugeführten Signale, mit SS. die einer gewünschten Signalleitung zuzuführenden Signale, mit SS. _{+ 1} die der nächsten Abtastleitung zuzuführenden Signale und mit S. bis S₄ die den Eingangsklemmen S. bis S. zuzuführenden Ansteuersignale bezeichnet.(SD) verdeutlicht einen Signa^verlauf auf einer gewählten Datenleitung und (SD) entspricht dem Signalverlauf auf einer nicht gewählten Datenleitung. D_g veranschaulicht ein einer gewählten Datenleitung zugeführtes Signal, wenn die Abtastleitung Y. abgefragt wird und D_ß entspricht dem Verlauf eines Signals, das einer nicht gewählten Datenleitung zugeführt wird, wenn die Abtastleitung Y. beaufschlagt wird.

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Y. , entspricht dem Signalverlauf auf einer vorhergehenden Abtastleitung, Y. dem Verlauf auf einer momentan betrachteten Abtastleitung und Y₊₁ dem Signalverlauf auf der nächstfolgenden Abtastleitung. (D , Y.) gibt den Ver-

^s J lauf einer Spannung an einem Bildpunkt an, an dem sich die gewählte Datenleitung X^ und die Abtastleitung Y. überkreuzen; (D. Y.) entspricht dem Spannungsverlauf an einem Bildpunkt einer nicht gewählten Datenleitung Xj.-h und

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der Uberkreuzung mit einer Abtastleitung Y . , (D , Y₁ , .) gibt den Spannungsverlauf an einem Bildpunkt an, an dem die gewählte Datenleitung X. und eine nicht gewählte Abtastleitung Y-W- einander überkreuzen, und (D , Y₁^ ·) gibt den Spannungsverlauf an einem Bildpunkt an, an dem sich eine nicht gewählte Datenleitung X,,. und eine nicht abgefragte Abtastleitung ^Yi ^ · überkreuzen. FR gibt den Feld-Auffrischimpuls an.

Aus der soweit gegebenen Darstellung der Erfindung ist ersichtlich, daß alle Schalterelemente im Daten-Schalterkreis 13 und im Abtast-Schalterkreis 14 aus N-Kanal-MOS-Transistoren bestehen, da diese Schalterelemente nur so wirken, daß ein Strom von den Elektroden in X-Richtung und den Elektroden i Y-Richtung nach Masse fließt.

Die Fig. 8 veranschaulicht die Elementhelligkeit, aufgetragen über der zugeführten Spannung für ein typisches Dünnschicht-EL-Element:

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Wird dieses Dünnschicht-EL-Element durch ein Wechselspannung ssignal mit einer Frequenz von 250 Hz angesteuert, so beträgt die Impulsbreite 100 usec und die positiven bzw. negativen Amplituden liegen bei etwa 200 Volt. Ist das Wechselspannungssignal symmetrisch, so ergeben sich die durch eine ausgezogene Linie veranschaulichten Kennwerte. Die gestrichelte Linie verdeutlicht den Betriebszustand, daß das Wechselspannungssignal eine auf 200 Volt fixierte Amplitude und wählbare Amplituden unter 200 Volt in Gegenpolarität aufweist.

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•!'•η ι- I.I. HH IHIII ΜΙΙΙΙΙΙί , Il IMI.ti I: ill N jyi

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Wird der Feld-Auffrischimpuls auf 2OO Volt eingestellt, so läßt sich aus Fig. 8 ersehen, daß die überlagerte Einschreibspannung bei etwa 200 Volt liegt und die den "halbgewählten" Bildpunkten zuzuführende Spannung unter 140 Volt liegen muß.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der Erfindung eine Treiberschaltung für Dünnschicht-EL-Anzeigefeider in Matrixanordnung,bei denen eine dünne Elektrolumineszenzschicht zwischen zwei dielektrischen Schichten angeordnet ist und eine Mehrzahl von Abtastleitungselektroden auf der einen dielektrischen Schicht und von Datenleitungselektroden auf der anderen dielektrischen Schicht einander im wesentlichen rechtwinklig überschneiden, geschaffen wurde, ^₆ bewirkt, daß einzelne gewählte Datenleitungen zunächst auf einen bestimmten Pegel unter dem Schwellenpotential für die Elektrolumineszenz aufgeladen werden. Danach werden die gewählten Abtastleitungen mit einem Einschreibimpuls beaufschlagt, dessen Pegel ebenfalls niedriger ist als der Schwellenpegel der Elektrolumineszenz. Ein bestimmter Bildpunkt, gebildet durch die Uberkreuzung einer gewählten Datenleitung und einer gewählten Abtastleitung_/ wird lokal mit einer Uberlagerungsspannung aus der zuvor aufgebrachten Ladung und dem Einschreibimpuls beaufschlagt, so daß der Schwellenpegel überschritten wird und der Lumineszenzeffekt an diesem Punkt auftritt..

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Claims

P AT E N TA N WÄ LT Ξ
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER
D-8OOO München 22 D-48OO Bielefeld 2734423
Triftstraße 4 Siekerwafl 7
391-GER 29. Juli 1977
Mü/vL
Sharp Kabushiki Kaisha 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Japan
Treiberschaltung für Dünnschicht-EL-Matrixanzeigen
Prioritäten: 30. Juli 1976, Japan, Ser.Nr. 92571/1976
10. Februar 1977, Japan, Ser.Nr. 13630/1977

10. Februar 1977, Japan, Ser.Nr. 13631/1977

10. Februar 1977, Japan, Ser.Nr. 13632/1977

14. Februar 1977, Japan, Ser.Nr. 15429/1977

PATENTANSPRÜCHE

1.j Treiberschaltung für eine Dünnschicht-EL-Matrixanzeige,

ii der ein Elektrolumineszenz-Dünnschichtelement zwischen ein Paar von dielektrischen Schichten eingebracht ist, auf deren einer Abtast-Leitungsstreifenelektroden und auf deren anderer Daten-Leitungsstreifenelektroden ausgebildet sind, gekennzeichnet durch

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ORIGINAL INSPECTED

Sharp K.K, TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER 39 Ί __GER

- einen mit den Abtast-Streifenelektroden (Y₁ - Y_n) verbundenen Schalterkreis (14) und einen mit den Daten-Streifenelektroden (X₁ - X) verbundenen Schalterkreis (13); - eine Einrichtung (11) zur Voraufladung jeweils

mindestens einer bestimmten^einen gewünschten Bildpunkt (i, j) festlegenden Daten-Streifenelektrode (X.) auf einen unter dem Elektrolumineszenz-Schwellenpotential liegenden Pegel und - eine Einrichtung (15, 17) zur Zuführung einer Einschreibspannung an die den gewünschten Bildpunkt betreffende Abtast-Leitungsstreifenelektrode (Y).

2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Pegel der Einschreibspannung ebenfalls niedriger liegt als der Elektrolumineszenz-Schwellenpegel und so gewählt ist, daß bei überlagerung der Einschreibspannung und der Voraufladespannung der Datenleitung der Schwellenpegel zur Auslösung der Elektrolumineszenz überschritten wird.

3. Treiberschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtast-Schalterkreis und der Daten-Schalterkreis je eine Mehrzahl von jeweils mit den Abtast-Leitungsstreifen elektroden bzw. den Daten-Leitungsstreifenelektroden ver bundene Halbleiter-Schalterelemente (SS. .... SS: SD₁ .. ...SD ) aufweisen.

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TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTFR Sharp K . K .

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4. Treiberschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Halbleiter-Schalterelemente die jeweils zugeordneten Leitungsstreifenelektroden im Einschaltzustand auf Massepotential legen.

5. Treiberschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Halbleiter-Schalterelemente alle vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind. 5

6. Treiberschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Halbleiter-Schalterelemente N-Kanal-MOS-Transistoren sind.

7. Treiberschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß mit jedem Halbleiter-Schalterelement eine zur gegenseitigen Trennung bestimmte Diode verbunden ist, und daß die den Schalterelemen- ten abgekehrten Anschlüsse der Dioden im Abtast-Schalterkreis einerseits und im Daten-Schalterkreis andererseits miteinander verbunden sind.

8. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Impulsquelle (17), die nach einer einmaligen Matrixfeld-Abtastung über den Abtast-Schalterkreis bzw. über den Daten-Schalterkreis einen Auffrischimpuls an vollständige Bildpunkte der EL-Matrixanzeige zuführt.

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Sharp K.K. TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER 391-GER

9. Treiberschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Auffrischimpuls der EL-Matrixanzeige in Gegenrichtung zur Polarität der Einschreibspannung zuführbar ist und eine Amplitude aufweist, die größer ist als der Schwellenpegel zur Auslösung des Elektrolumineszenzeffekts.

10. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung zur Voraufladung einer den Abtast leitungen zugeordneten Kapazität auf ein unter dem Schwellenpegel für die Auslösung der Elektrolumineszenz liegendes Potential.
11. Treiberschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß mit jeder der Abtastleitungen (Y₁ Y) ein Kondensator (C ) verbunden ist, der jeweils auf einen unter dem Schwellenpegel liegenden Potentialwert aufladbar ist.

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