DE2810524A1

DE2810524A1 - Elektrolumineszenz-anzeigesystem und verfahren zu dessen steuerung

Info

Publication number: DE2810524A1
Application number: DE19782810524
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Ohba; Chuji Suzuki; Shuhei Yasuda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-03-10
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1978-09-14
Also published as: GB1600545A; US4206460A; DE2810524C2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Elektrolumine.szenz-Anzeigesystem sowie ein Ansteuer- bzw. Treiber- bzw. Steuerverfahren zum Anzeigen eines gewünschten Musters auf einem Elektrolumineszenz-Element und auf einem Elektrolumine.szenz-Anzeigeschirm.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Schreib- bzw. Anzeigeverfahren, mit dem eine gewünschte Information in einen Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm bzw. in eine Elektrolumineszenz-Anzeigetafel geschrieben wird, der bzw. die Speichereigenschaften aufweist.

Ein mit drei Schichten aufgebautes Elektrolumineszenz-Element ist an sich bekannt. Ein solches Element besitzt eine Halbleiter-Elektrolumineszenz-Dünnschicht, beispielsweise aus einer mit Mn dotierten ZnS-Schicht (ZnS:Mn-Schicht) oder einer mit Mn dotierten ZnSe-Schicht (ZnSe:Mn-Schicht), die zwischen zwei dielektrischen Dünnschichten

aus Y₂°3' ^si^^N4' ^Ti02' ^Al2°3 ^{oder si0}2 ü^t- ^Bei Anlegen eines Wechselspannungssignals von mehreren Kilohertz zeigt das zuvor beschriebene Elektrolumineszenz-Element Elektrolumineszenz mit hoher Helligkeit. Das zuvor beschriebene Elektrolumineszenz-Element mit drei Schichten weist eine lange Lebensdauer bzw. Betriebsdauer auf. 25

Durch geeignete Wahl der in der Elektrolumineszenz-Schicht dotierten Menge an Mn bzw. durch geeignete Steuerung des Dotierungsvorgangs der Elektrolumineszenz-Schicht mit Mn, sowie durch die Fertiguhgsbedingungen lassen sich bei dem in der zuvor beschriebenen Weise auszubildenden

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Elektrolumineszenz-Elements Hysteresis-Eigenschaften der Lichtintensität hervorrufen, wenn die Lichtintensität über die angelegte Spannung aufgetragen wird, wie dies in der US-PS 3 967 112 beschrieben ist.
5

Ein Steuerverfahren für das zuvor beschriebene Elektrolumineszenz -Element mit einem Dreischichtenaufbau ist in der erwähnten US-PS 3 967 112 beschrieben. Das Photobild wird dabei auf das Elektrolumineszenz-Element übertragen und das in dieser Weise auf das Elektrolumineszenz-Element übertragene bzw. in das Elektrolumineszenz-Element geschriebene Bild wird durch Anlegen eines alternierenden Aufrechterhalte- bzw. Haltesignals an das Elektrolumineszenz-Element aufrechterhalten.

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Die Elektrolumineszenz des Elektrolumineszenz-Elements kann mit einem über der Elektrolumineszenz-Schicht angelegten Spannungssignal, oder durch auf die Elektrolumineszenz-Schicht auffallendes Licht oder durch auf die Elektrolumineszenz-Schicht ausgeübte Wärme gesteuert werden. Wenn das Elektrolumineszenz-Element Hysteresis-Eigenschaften aufweist, erweitert die kombinierte Steuerung der Aufrechterhalte- bzw. Haltespannung und des Einschreibbzw. Schreibsignals, das ein Einschreib- bzw. Schreibspannungssignal oder ein Einschreib- bzw. Schreibsignal in Form eines optischen Strahles sein kann, die Anwendungsmöglichkeiten des Elektrolumineszenz-Elementes auf verschiedenen Anwendungsgebieten erheblich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Elektrolumineszenz-Anzeigesystem sowie ein Steuersystem für ein Elektrolumineszenz-Element bzw. für einen Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm zu schaffen, mit dem die Quali-

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tat der Anzeige verbessert und die Anzeige vereinfacht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in An-Spruch 1 angegebene Elektrolumineszenz-Anzeigesystem gelöst.

Das Steuerverfahren für eine Anzeige auf einem Elektrolumine szenz-Element gem. Anspruch 9 sowie das Steuerverfahren zur Anzeige auf einem Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm gem. Anspruch 10 löst ebenfalls die gestellte Aufgabe,

Bei dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren für einen Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm wird ein Elektronenstrahl verwendet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Halte-Spannungssignal mit einem Elektronenstrahl-Einschreibsignal bei einem Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm zu kombinieren, der Hysteresis-Eigenschaften aufweist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verbesserung der Anzeigegüte und des Auflösungsvermögens eines Elektrolumineszenz-Anzeigeschirms. Weiterhin ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, das Steuer- bzw. Ansteuerbzw. Treibersystem für einen Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm zu vereinfachen.

25

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm vorgesehen, der eine beispielsweise aus einer ZnS:Mn-Dünnschicht bestehendes Elektrolumineszenz-Schicht aufweist, die zwischen einer dielektrischen Frontschicht aus Y₂°3' ^siO3^N4' ^A12°3' ^Si02 oder TiO- und einer dielektrischen rückwärtigen bzw. Rückschicht aus Y₂O₃' ^siO3^N4 ^oder TiO₂ liegt. Eine lichtdurchlässige Frontelektrode aus SnO₂ oder In₂O₃ ist auf der di-

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elektrischen Frontschicht ausgebildet, und eine rückwärtige/ beispielsweise aus Aluminium bestehende Elektrode ist auf der rückwärtigen dielektrischen Schicht ausgebildet. Das in dieser Weise ausgebildete Elektrolumineszenz-Element mit einem Dreischichtenaufbau wird von einem Glassubstrat in der Weise gehalten, daß die lichtdurchlässige Frontelektrode auf dem Glassubstrat liegt.

Über die Frontelektrode und die rückwärtige Elektrode wird ein Wechselspannungssignal an das Elektrolumineszenz-Element angelegt. Zusätzlich zu diesem Spannungssignal wird ein Elektronenstrahl über die rückwärtige Aluminiumelektrode auf das Elektrolumineszenz-Element zum Auftreffen gebracht, um Elektrolumineszenz an der Stelle auszulösen, an der der Elektronenstrahl auftrifft. Auf dem Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm wird das gewünschte Muster durch geeignete Steuerung des Elektronenstrahls in der bei Kathodenstrahlröhren üblichen Weise angezeigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Elektrolumineszenzelement derart ausgebildet, daß es Speichereigenschaften aufweist. In diesem Falle wird die mit dem Elektronenstrahl in das Elektrolumineszenz-Element geschriebene Information durch Anlegen eines Haltespannungssignals über die beiden auf dem Elektrolumineszenz-Element ausgebildeten beiden Elektroden aufrechterhalten.

■ Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: 30

Fig. 1 eine die Hysteresis—Eigenschaften wiedergebende graphische Darstellung, in der die Elektro-

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lumineszenz-Helligkeit eines Elektrolumineszenζ-Elements mit einem Drexschichtenaufbau über der angelegten Spannung aufgetragen ist, Fig. 2 den zeitlichen Verlauf eines alternierenden Spannungssignals bei einem herkömmlichen

Steuersystem für das Elektrolumineszenz-Element mit den in Fig. 1 dargestellten Hysteresis-Eigenschaften,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Elektrolumineszenz-Element, das bei einer Ausführungsform der

Erfindung verwendet wird,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Anzahl der erreichten Primärelektronen und der Tiefe bzw. des Abstands von einer rückwärtigen Elektrode zeigt, wenn ein

Elektronenstrahl über die rückwärtige Elektrode auf das in Fig. 3 dargestellte Elektrolumineszenz-Element auffällt,

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen einer im Elektrolumineszenz-Element erzeugten Spannung und einer Elektronenstrahl-Beschleunigungsspannung wiedergibt, wenn ein Elektronenstrahl über die rückwärtige Elektrode auf das in Fig. 3 dargestellte Lumineszenz-Element auffällt,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform

eines erfindungsgemäßen Steuersystems,

^; Fig. 7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 6 dargestellten Steuersystems,

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Fig. 8 eine graphische Darstellung, in der die

Elektrolumineszenz-Helligkeit über den angelegten, die Elektronen-trahlstärke beeinflussenden Parametern bei dem in Fig. 3 darge-

stellten Elektrolumineszenz-Element aufgetragen

ist,

Fig. 9 eine graphische Darstellung, in der der Polarisationsgrad bzw. die Polarisationsmenge, der bzw. die in einer ZnS:Mn-Schicht des in Fig. dargestellten Elektrolumineszenz-Elements gespeichert ist, über den die Elektronenstrahlstärke beeinflussenden Parametern aufgetragen ist und

Fig. 10 ein Zeitdiagramm, anhand dessen eine weitere

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuersystem erläutert wird.

Um die vorliegende Erfindung besser verstehen zu können, sollen zunächst die grundsätzlichen Eigenschaften eines
Elektrolumineszenz-Elements mit einem Dreischichtenaufbau und ein herkömmliches Steuer- bzw. Treiberverfahren für das Elektrolumineszenz-Element anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt Hysteresis-Eigenschaften eines Elektrolumineszenz-Elements mit einem Dreischichtenaufbau, wobei die Elektrolumineszenz-Helligkeit über der angelegten
Spannung aufgetragen ist. Die Elektrolumineszenz-Helligkeit (B) ist auf der Ordinate aufgetragen, und der Spitzenwert -j_n (V) des angelegten alternierenden Spannungsimpulssignals ist auf der Abszisse aufgetragen. Das Elektrolumineszenz-Element besitzt eine Elektrolumineszenz-Schicht aus einer

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ZnS:Mn-Dünnschicht-

Aus Fig. 1 wird deutlich, daß die Hysteresis-Schleife eine ansteigende Helligkeitskurve I, wenn die angelegte Spannung größer wird, sowie eine abnehmende Helligkeitskurve II besitzt/ wenn die angelegte Spannung abnimmt.

Fig. 2 zeigt ein typisches Steuersignal, das bei dem herkömmlichen Steuersystem des Elektrolumineszenz-Elements

TO verwendet wird. Wenn beispielsweise gesteuertes bzw. veränderliches Licht, gesteuerte, bzw. veränderliche Wärmeenergie oder ein Spannungssignal an das EL-Element dann angelegt wird, wenn über ihm ein vorgegebenes elektrisches Feld auftritt, werden die Elektronen, die im Einfangpegel in der ZnS:Mn-Schicht gehalten werden, aus dem Einfangpegel freigegeben und wandern in der ZnS:Mn~Schicht. Die auf diese Weise erzeugten Leitungselektronen bewirken eine Erregung des Mn-Lumineszenz-Zentrums, so daß Elektrolumineszenz entsteht. Die Helligkeit der Elektrolumineszenz ist proportional der Intensität des auffallenden Lichtes, der Wärmeenergie oder des Spannungssignals, da die Leitungselektronen proportional zum auffallenden Licht, zur Wärmeenergie oder zum angelegten Spannungssignal erzeugt werden:

Vorzugsweise wird eine Aufrechterhaltespannung V in einer Größe gewählt, bei der der unterschied zwischen der Helligkeit B„ in der ansteigenden Helligkeitskurve I und der Helligkeit B„ in der abfallenden Helligkeitskurve II ausreichend groß ist. Eine alternierende Impulsfolge P

mit einer Amplitude der Aufrechterhalte-Spannung V wird

an das EL-Element angelegt, um die Elektrolumineszenz-Helligkeit auf dem Pegel B„ zu halten, Wenn eine Einsch

Ij

Impulsspannung V zeitweilig ^{an das} EL-Element angelegt

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wird, erhöht sich die Helligkeit kurzzeitig auf den Pegel B¹ (Punkt P) und die Helligkeit wird danach mit der nachfolgenden alternierenden Impulsfolge P ständig auf dem Pegel B (Punkt Q) gehalten.
5

Wenn eine Löschimpulsspannung V_ am Punkt Q zeitweilig an das EL-Element angelegt wird, verringert sich die Helligkeit plötzlich und bleibt durch die nachfolgende alternierende Impulsfolge P auf dem Pegel B . Die Pegel B_T und B können durch eine entsprechende Einstellung bzw. Steuerung der Größen der Einschreib-Impulsspannung V_w und der Löschimpulsspannung V„ in der gewünschten Weise gewählt werden.

Fig. 3 zeigt ein Elektrolumineszenz-Element mit einem DreiSchichtenaufbau, wie es bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Eine lichtdurchlässige Elektrode 2 aus Ii^O^ oder SnO₂ ist auf einem Glassubstrat 1 ausgebildet. Eine erste Isolier-Dünnschi^cht3 aus Y₂°3' ^siO3^N4' ^Al2°3' ^Si02 ^oder TiO- ist auf der lichtdurchlässigen Elektrode 2 ausgebildet und eine mit Mn dotierte ZnS-Dünnschicht 4 ist darauf aufgebracht. Danach wird eine zweite isolierende Dünnschicht aus Y₂°3' ^Si3^N4 ^{oder Ti0}2 ^{auf die ZnS}~^Mn-Dünnschicht 4 aufgebracht, so daß diese zwischen der ersten und zweiten isolierenden Dünnschicht 3 und 5 liegt. Eine rückwärtige Metallelektrode 6, beispielsweise aus Aluminium wird dann darauf ausgebildet. Diese Schichten 2 bis 6 werden beispielsweise mit einem Aufdampf- oder Aufsprühverfahren ausgebildet. Die lichtdurchlässige Elektrode 2 und die rückwärtige Metallelektrode 6 sind so ausgebildet, daß sie die gesamte Fläche der ZnS:Mn-Dünnschicht 4 bedecken, und sie sind über Leitungen mit einer Spannungssignalquelle 7

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verbunden.

Wenn das EL-Element in einem Vakuumbehälter untergebracht ist, trifft ein Elektronenstrahl 8 durch die rückwärtige Metallelektrode 6 hindurch auf das EL-Element auf. Die Anzahl der Elektronen, die die ZnS:Mn-Schicht 4 erreichen sowie ein in der ZnS:Mn-Schicht 4 erzeugte Spannung wird als Funktion der Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls in der nachfolgend angegebenen Weise berechnet. 10

Die Anzahl der Primärelektronen, die ein Stelle erreicht haben, an der der Abstand von der Oberfläche der rückwärtigen Aluminiumelektrode 6 den Wert d aufweist, kann mit der nachfolgend angegebenen Gleichung berechnet werden: 15

n(gd) = n_Q (1-4x10⁴xZ^1/2. f .d/E₀ ¹ *⁷) (1)

Hierbei ist:

n(§d) die Anzahl der Primärelektronen, die die Stelle erreicht haben, an der die Tiefe den Wert d aufweist, nQ die Anzahl der Primärelektronen, die die Oberfläche der rückwärtigen Elektrode 6 erreicht haben, ^ die Dichte (g/cm ) der Dünnschicht, E_Q die Beschleunigungsspannung (KV) des Elektronen-Strahls und

Z die Ordnungszahl bzw. die Atomnummer des Materials für die Dünnschicht und im Falle, daß die Dünnschicht aus einer Verbindung besteht, ist

Z = Z = X C. . Z. (wobei Ci Gew.-% sind) . ^JO i=n ^x ^x

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Bei den vorausgegangenen Berechnungen wurden Streueffekte nicht berücksichtigt, da die Probe eine Dünnschicht ist und nur der kleinste Wert erhalten werden soll.

Die Spannung E an der Stelle, die in einem Abstand d in der Dünnschicht liegt, kann mit der nachfolgend angegebenen Gleichung berechnet werden:

7,68 χ 1O¹⁸ _? „

?d = — E ^ZF(E /Z)-E^ZF(E/Z) (2)

^No Sn (C₁-Z₁ZM₁)

Hierbei ist:
F (E/Z) = 1 (1 + - + ^i + ) (3)

^{Y Y} y

y = 2.1n (174E/Z) (4)

2"? -1 N_Q ist die Avogadro-Zahl, nämlich 6,022 χ 10 Mol , und

M. ist das Atomgewicht.

Nachfolgend soll ein Beispiel angegeben werden, bei dem die rückwärtige Elektrode 6 aus Aluminium und die zweite isolierende Dünnschicht 5 aus Y₂ ⁰O besteht. Für diese Elektrode bzw. für diese Dünnschicht werden die Kennzahlen nachfolgend angegeben.

Die rückwärtige Al-Elektrode: Dicke: 1500 S Z = 13

M = 26,98

f = 2,69g/cm³

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- y

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Die Y-CU-Dünnschicht:

Dicke:	5	2000 Ά
	Z	g/cm
Y :	M	= 39
	Z	= 88,91
O :	M	= 8
	= 16.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die berechnete Anzahl bzw. die berechnete Größe der Primärelektronen und der Spannung, die in der zweiten Isolierschicht 5 bzw. in der ZnS:Mn-Schicht 4 erzeugt werden, wenn sich die Beschleunigungsspannung E» ändert.

15

In Fig. 4 ist auf der Abszisse die Tiefe bzw. der Abstand d (μΐη) von der Oberfläche der rückwärtigen Aluminiumelektrode 6 die normierte Anzahl der Primärelektronen aufgetragen, die die Oberfläche der rückwärtigen Aluminiumelektrode 6 erreichen. Auf der Abszisse von Fig. 5 ist die Beschleunigungsspannung E (KV) des Elektronenstrahls und auf der Ordinate von Fig. 5 ist die erzeugte Spannung E (KV) bei Auftreffen des Elektronenstrahls aufgetragen. In Fig. 5 gibt die Kurve 9 die Spannung wieder, die an der Oberfläche der ZnS-Schicht 4 erzeugt wird. Die Kurve

10 gibt die Spannung wieder, die an der Oberfläche der Y_O^-Dünnschicht 5 erzeugt wird und mit dem Bezugszeichen

11 ist die Kurve versehen, die die Beschleunigungsspannung wiedergibt.

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Wenn die Beschleunigungsspannung E kleiner als 7 KV ist, gelangen praktisch keine Primärelektronen zur ZnS:Mn-Schicht 4. Da das Energieband von ZnS:Mn etwa

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20 eV beträgt, ist die ZnS:Mn-Schicht 4 ausreichend erregt, wenn die Beschleunigungsspannung E_Q größer als 8 KV ist.

Aus der vorausgegangenen Beschreibung wird deutlich, daß die gewünschte Information durch Auftreffenlassen des Elektronenstrahls auf das EL-Element in dieses eingeschrieben werden kann. Dies wird durch die in der ZnS:Mn-Schicht erzeugte innere Polarisation bewirkt. Die geschriebene Information oder die Elektroluminiszenz wird durch das in Fig. 2 dargestellte Halteimpulssignal P aufrechterhalten. .

Im einzelnen ausgedrückt, kann die EL-Wiedergabe- bzw. Anzeigetafel ein gewünschtes Muster anzeigen, wenn der Elektronenstrahl, dessen Intensität entsprechend der Anzeigeinformation moduliert ist, auf die EL-Anzeigetafel in einem abtastenden Vorgang unter der Voraussetzung gelenkt wird, daß das Halteimpulssignal an der EL-Anzeigetafel anliegt. Wenn die geschriebene Information gelöscht werden soll, wird die in Fig. 2 dargestellte Löschimpulsspannung V„ an die EL-Anzeigetafel bzw. an den EL-Schirm gelegt. Die gewünschte Information kann aber auch durch Auftreffenlassen des Elektronenstrahls auf das EL-Element in dieses geschrieben werden, ohne daß die Aufrechterhaltespannung am EL-Element anliegt, d.h., wenn die auf beiden Seiten des EL-Elementes liegenden Elektroden miteinander verbunden sind.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform eines Steuersystems gem. der vorliegenden Erfindung.

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Die EL-Anzeigetafel bzw. der EL-Anzeigeschirm, der in derselben Weise wie in Fig. 3 aufgebaut ist, befindet sich an der Anzeigefläche einer Kathodenstrahlröhre 12„ Das heißt, das Glassubstrat 1 des EL-Elements bildet die Frontfläche der Kathodenstrahlröhre 12. Eine elektromagnetische Spule 13 zur Brennpunktsteuerung und eine Ablenkspule 14 (für die X-Y-Richtungen) sind in an sich bekannter Weise angeordnet. Die elektromagnetische Spule 13 zur Brennpunktsteuerung erhält von einem Steuersignalgenerator 15 für die Elektronenstrahlbrennpunkt-Steuerung ein Steuersignal bereitgestellt, und die Ablenkspule 14 erhält Steuersignale von einem X-Ablenkverstärker 16 und einem Y-Ablenkverstärker 17 bereitgestellt. Die Verstärker 16 und 17 werden mit Signalen von einem Abtastsignalgenerator 19 beaufschlagt, der ein Video-Signal von einem Modulator 18 zugeführt erhält.

Die lichtdurchlässige Frontelektrode 2 erhält den Halteimpuls vom Halteimpuls-Signalgenerator 20 und die rückwärtige Metallelektrode 6 des EL-Anzeigeschirms erhält das Löschsignal vom Löschsignalgenerator 21 zugeleitet. Vom Abtastsignalgenerator 19 gelangt ein Synchronisationssignal zum Halte-Impulssignalgenerator 20 und zum Löschsignalgenerator 21. Am Ende der Kathodenstrahlröhre 12 befindet sich eine Elektronenstrahlkanone 22. Der Abtastsignalgenerator 19 liefert der Elektronenstrahlkanone 22 ein Helligkeitssteuersignal .

Das vom Halte-Impulssignalgenerator 20 bereitgestellte Halte-Impulssignal gelangt synchron mit dem vom Abtastsignalgenerator 19 bereitgestellten Synchronisationssignal an den EL-Schirm. Die Höhe bzw. der Pegel des Halte-Impulssignals ist so gewählt, daß das EL-Element Elektrolumines-

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zenz mit der in Fig. 1 dargestellten Helligkeit B^ zeigt. In diesem Moment wird ein gewünschtes Mustersignal vom Modulator 18 bereitgestellt, und die Elektronenstrahlkanone 22 erzeugt den Elektronenstrahl. Der von der Elektronenstrahlkanone 22 erzeugte Elektronenstrahl wird mit der elektromagnetischen Spule 13 zur Brennpunktsteuerung fokussiert und entsprechend dem Mustersignal mit der Ablenkspule 14 abgelenkt und trifft dann auf das EL-Element auf. Der Abtastsignalgenerator 19 steuert die Stärke des Elektronenstrahls, wodurch die Helligkeit der Elektrolumineszenz gesteuert wird. An der Stelle, an der der Elektronenstrahl auffällt, entsteht das Licht mit der Helligkeit B' (vgl. Fig. 1) und dann wird diese Stelle mit dem Aufrechterhalteimpuls auf der Helligkeit B (vgl. Fig. 1) gehalten.

Fig. 7 zeigt die zeitliche Beziehung zwischen dem Auftreten des Elektronenstrahls (A) des Halteimpulssignals (B) und der Lichthelligkeit (C), die vom EL-Schirm erzeugt wird. Das Auftreffen des Elektronenstrahls wird zeitlich in Übereinstimmung mit dem Aufrechterhalteimpuls P gesteuert. Oder genauer ausgedrückt, die eine Feld- bzw. Halbbildabtastung des Elektronenstrahls wird dann durchgeführt, wenn der Aufrechterhalteimpuls P bei einem Spitzenwert arbeitet. Das Auftreffen bzw. das Auftreten des Elektronenstrahls wird zeitlich in Übereinstimmung mit entweder der positiven oder der negativen Spitze des Halteimpulssignals gesteuert.

Danach wird die geschriebene Information durch das Halteimpulssignal aufrechterhalten. Oder genauer ausgedrückt zeigt die Stelle, an der der Elektronenstrahl auftrifft, die Helligkeit B_w (vgl. Fig. 1) bei Anlegen des

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Halteitnpulssignals, und die Stelle, an der der Elektronenstrahl nicht auftrifft, zeigt bei Anlegen des Halteimpulses die Helligkeit B„ (vgl. Fig. 1), so daß das dem Mustersignal entsprechende Muster angezeigt wird. 5

Eine gelöschte Anzeige bzw. ein gelöschter Schirm kann erhalten werden, da das Emissionsspektrum des EL-Dünnschichtelementes etwa 5800 A beträgt, wogegen das auf Licht ansprechende Spektrum des EL-Dünnschichtelementes etwa 3500 S beträgt. Die in dieser Weise eingeschriebene Information kann durch Anlegen der vom Löschsignalgenerator 2:1 bereitgestellten Löschimpulsspannung gelöscht werden.

Die ZnS-Schicht 4 ist aufgrund des Herstellungsvorganges nicht gleichförmig. Die ZNS-Körnung bzw. -Struktur in der Nähe des Glassubstrats 1 is klein und die Ausrichtung daher nicht gut. Dagegen ist die ZnS-Körnung bzw. -Struktur in der Nähe der rückwärtigen Metallelektrode 6 groß und die Ausrichtung daher gut. Daher ist der Grenzpegel an der Vorder- und an der Rückfläche der ZnS-Schicht 4 unterschiedlich. Um mit der vorliegenden Erfindung eine stabile Betriebsweise sicherzustellen, trifft der Elektronenstrahl durch die rückwärtige Metallelektrode 6 hindurch auf das EL-Element auf, wobei die rückwärtige Metallelektrode 6 mit einer positiven Spannung und die lichtdurchlässige Frontelektrode 2 mit einer negativen Spannung beaufschlagt wird.

In Fig. 8 ist die Elektrolumineszenz-Helligkeit über den die Elektronenstrahlstärke beeinflussenden Parametern für das EL-Element aufgetrage, das in der zuvor beschrie-

. benen Weise aufgebaut ist. Auf der Ordinate ist die Lumi-

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neszenz-Intensität (ft - L) und auf der Abszisse die Intensität des auf das EL-Element auftreffenden Elektronenstrahls aufgetragen. Die Frequenz des Halteimpulssignals beträgs 1 KHz, die Impulsbreite beträgt 200 \is&c und der Spitzenwert beträgt 23OV.

Die Kurve I gibt die Situation wieder, bei der der Elektronenstrahl 250 iisec lang auffällt, wenn an der rückwärtigen Metallelektrode 6 eine positive Spannung anliegt. Die Kurve II gibt die Situation wieder, bei der der Elektronenstrahl 160 \isec lang auffällt, wenn die rückwärtige Metallelektrode 6 mit der positiven Spannung beaufschlagt ist. Die Kurve III gibt die Situation wieder, bei der der Elektronenstrahl 100 usec lang auffällt, wenn an der rückwärtigen Metallelektrode 6 eine positive Spannung anliegt. Die Kurve IV gibt die Situation wieder, bei der der Elektronenstrahl 250 \isec lang auffällt, wenn die lichtdurchlässige Frontelektrode 2 mit der positiven Spannung beaufschlagt wird. Die Kurve V gibt die Situation wieder, bei der der Elektronenstrahl 160 nsec lang auffällt, wenn die lichtdurchlässige Frontelektrode 2 mit positiver Spannung beaufschlagt wird, und die Kurve VI gibt schließlich die Situation wieder, bei der der Elektronenstrahl 100 iisec lang auftrifft, wenn die lichtdurchlässige Frontelektrode 2 mit einer positiven Spannung beaufschlagt wird.

In Fig. 9 ist die in der ZnS:Mn-Schicht erzeugte Polarisationsspannung über den die Elektronenstrahlstärke beeinflussenden Parametern für das EL-Element aufgetragen, das in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildet ist. Auf der Ordinate von Fig. 9 ist die in der ZnS:Mn-Schicht erzeugte Polarisationsspannung und auf der Abszisse die In-

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"1 Ω02—("⁴PR TER MEER · MÜLLER —..-—"

2 β I Ü b 2

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tensität des am EL-Element auftreffenden Elektronenstrahls aufgetragen. Die Kurven I bis VI geben die Situationen unter denselben Bedingungen wieder, die auch für die Kurven I bis VI in Fig. 8 gelten.
5

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel weist das EL-Element Hysteresis-Eigenschaften auf. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch im Zusammenhang mit EL-Elementen einsetzbar, die keine Hysteresis-Eigenschaften aufweisen. 10

Fig. 10 zeigt ein Spannungssignal und einen Elektronenstrahl, der an einem EL-Element anliegt bzw. auf ein EL-Element auftrifft, das keine Hysteresis-Eigenschaften aufweist.
15

Das EL-Dünnschichtelement erhält über die lichtdurchlässige Frontelektrode 2 und die rückwärtige Metallelektrode 6 das Spannungssignal angelegt, dessen Schwingungsform in Fig. 10(A) dargestellt ist. Das Spannungssignal umfaßt die Schreibvorspannungsimpulse P und die Auffrisch-Impulse P

a r

Der Elektronenstrahl gelangt über die rückwärtige Metallelektrode 6 auf das EL-Element, während der Schreibvorspannimpuls P an der rückwärtigen Metallelektrode 6 anliegt, wie dies in Fig. 10(B) dargestellt ist.

Das Anlegen des Schreibvorspannungsimpulses P und

das Auftreffenlassen des Elektronenstrahls wird für jeden Bildpunkt gesteuert= Die Größe des Schreibvorspannungsimpulses P ist so gewählt, daß ein Bildpunkt, an dem der Elektronenstrahl und der Schreibvorspannungsimpuls P gleichzeitig auftreten, eine Elektrolumineszenz mit hoher Helligkeit zeigt, wogegen ein Bildpunkt, an dem nur der

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Schreibvorspannungsimpuls P anliegt, keine Elelftrolumines-

zenz mit hoher Helligkeit zeigt. Die Größe des Äuffrischimpulses P wird so gewählt, daß sie unterhalb des Schwellwertpegels für die Elektrolumineszenz des EL-Dünnschichtelementes liegt. Die Größe des Auffrischimpulses P ist weiterhin so gewählt, daß die Elektrolumineszenz ausgelöst wird, wenn der Auffrischimpuls der Polarxsatxonsspannung des geschreibehen Bildpunktes überlagert ist.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert. Es sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

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Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22

Triftstraße 4

D-4SOO Dielefeld

Siekerwall 7

Ί b Ί 0 B 2 4

1002-GER
Mü/Dr.G./vL

10. März 1978

Sharp Kabushiki Kaisha 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka Japan

Elektrolumineszenz-Anzeigesystem und Verfahren zu

dessen Steuerung

Prioritäten:

10. März 1977, Japan, Ser.Nr. 27777/1977 10. März 1977, Japan, Ser.Nr. 27778/1977 21. Juni 1977, Japan, Ser.Nr. 75282/1977

PATENTANSPRÜCHE

Elektrolumineszenz-Anzeigesystem, gekennzeichnet durch

(a) einen Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm (1 bis 6) mit

- einer Elektrolumineszenzschicht (4),

- einer auf einer der Hauptflächen der Elektrolumineszenzschicht (4) ausgebildeten Frontelektrode

(2) und

- einer auf der anderen Hauptfläche der Elektrolumineszenzschicht (4) ausgebildeten rückwärtigen Elektrode (6),

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ORlQtNAL INiPECTED

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(b) eine Spannungssignal-Versorgungsschaltung (20), die dem ElektroluminGszenz-Anzeigeschirm (1 bis 6) ein Spannungssignal über die Frcitelektrode (2) und die rückwärtige Elektrode (6) bereitstellt,

(c) ein Elektronenstrahl-Erzeugungssystem (22) , das dem Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm (1 bis 6) einen Elektronenstrahl über die rückwärtige Elektrode (6) bereitstellt und

(d) eine Steuereinrichtung (13, 14), die das Auftreffen des Elektronenstrahls auf den Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm (1 bis 6) entsprechend der Anzeigeinformation steuert.

2. Elektrolumineszenz-Anzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolumineszenzschicht (4) eine mit Mangan dotierte ZnS-Dünnschicht (4) ist.

3. Elektrolumineszenz-Anzeigesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontelektrode (2) eine lichtdurchlässige, leitende Schicht und die rückwärtige Elektrode (6) eine Metallschicht ist.

4. Elektrolumineszenz-Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Frontelektrode (2) und die rückwärtige Metallelektrode (6) über die gesamte Fläche eines Anzeigebereiches der Elektrolumineszenzschicht (4) hinweg gleichförmig ausgebildet sind.

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5. Elektrolumineszenz-Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das Elektronenstrahl-Erzeugungssystem (22) eine hinter der rückwärtigen Elektrode (6) angeordnete Elektronenstrahlkanone und die Steuereinrichtung (13, 14) eine Fokussiereinrichtung

(13) und eine Ablenkeinrichtung (14) aufweist, die zwischen der Elektronenstrahlkanone (22) und der rückwärtigen Elektrode (6) angeordnet sind.

6. Elektrolumineszenz-Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm (1 bis 6) eine erste, zwischen der Elektrolumineszenzschicht (4) und der Frontelektrode (2) liegende Isolier-Dünnschicht (3) sowie eine zweite, zwischen der Elektrolumineszenzschicht (4) und der rückwärtigen Elektrode (6) liegende Isolier-Dünnschicht (5) aufweist.

7. Elektrolumineszenz-Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm (1 bis 6) Hysteresis-Eigenschaften aufweist und das Spannungssignal ein Halteimpuls-Spannungssignal umfaßt.

8. Elektrolumineszenz-Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungssignal weiterhin ein Löschimpuls-Spannungssignal zum Löschen der im Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm (Ibis 6) geschriebenen Information umfaßt.

9. Steuerverfahren zum Anzeigen eines gewünschten Musters auf einem Elektrolumineszenz-Element durch Steuerung der Helligkeit des Elektrolumineszenz-Elements, dadurch

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gekennzeichnet , daß ein Elektronenstrahl auf einem gewünschten Bereich des Elektrolumineszenz-Elementes zum Auftreffen gebracht wird und die Intensität des Elektronenstrahls entsprechend der Musterinformation, die auf dem Elektrolumineszenz-Element angezeigt werden soll, gesteuert wird.

10. Steuerverfahren zum Anzeigen eines gewünschten Musters auf einem Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm, der nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß über die Frontelektrode und die rückwärtige Elektrode an die Elektrolumineszenzschxcht ein Spannungssignal angelegt wird, dessen Pegel kleiner als der Schwellwertpegel für die Elektrolumineszenz der Elektrolumineszenz-Schxcht ist, und daß ein Elektronenstrahl über die rückwärtige Elektrode auf einen gewünschten Bereich der Elektrolumineszenzschxcht zum Auftreffen gebracht wird, während das Spannungssignal an der Elektrolumineszenzschxcht anliegt und die Intensität des Elektronenstrahls so gewählt wird, daß Elektrolumineszenz auftritt, wenn der Elektronenstrahl dem Spannungssignal überlagert ist»

11. Steuerverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektronenstrahl auf die Elektrolumineszenzschxcht auftrifft, wenn die rückwärtige Elektrode durch das Spannungssignal bezüglich der Frontelektrode positiv gehalten wird.

12. ^rStei£r:verfahren nach Anspruch 10 oder T, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrolumineszenz-Anzeigeschirm Hysteresis-Eigenschaften aufweist und das Spannungssignal ein Halteimpuls-Spannungssignal umfaßt.

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