DE2828660C2 - Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einer Steuerschaltung zum Löschen und/ oder Auslesen der Anzeigezustände mittels eines gesteuerten Elektronenstrahls - Google Patents

Description

- einen Auslese-Impulsgenerator (60) zur Zuführung eines Auslese-Spannungssignals zwischen dem Elektrodenpaar (2,6), dessen Amplitude im wesentlichen gleich ist zu der des Haltespannungssignals (V,) und dessen Anstiegsflanke eine vorgebbare Neigung aufweist und

— eine Einrichtung (90 bis 111) zur Abtastung des durch das EL-Element (70) fließenden Stroms zu dem Zeitpunkt, zu dem das Auslese-Spannungssignal zwischen dem Elektrodenpaar (2,6) anliegt.

8, Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenpaar (2, 6) einerseits aus einer Mehrzahl von frontseitig auf einer der dielektrischen Schichten (3) aufgebrachten und angeordneten transparenten Spaltenelektroden (Y\ bis %) und andererseits aus einer Mehrzahl von metallischen Zeilenelektroden (X\ bis X3) besteht, die rückseitig auf der anderen dielektrischen Schicht (5) aufgebracht sind und daß bei der Ansteuerung des EL-Elements (27) einzelne Bildpunkte durch die Überkreuzungen von Spaltenelektroden (Y_t bis Y₃) und Zeilenelektroden (X] bis Xi) bestimmt sind.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektrolumineszenzanzeigevorrichtungen (EL-Anzeigen) und bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit der sich unterschiedliche Anzeigezustände bei EL-Anzeigen erregen lassen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Löschen und/oder Auslesen von in einer EL-Anzeigetafel festgehaltenen Speicherzuständen.

Es sind eingangs genannte Anzeigevorrichtungen mit Dünnschicht-Elektrolumineszenzelementen mit dreilagigem Aufbau bektant (US-PS 39 67 112), die im wesentlichen aus einer dünnen Schicht eines elektrolumineszent wirksamen Halbleitermaterials - auch als Elektrolumineszenz-Dünnfilm bezeichnet — beispielsweise einer mit Mn dotierten ZnS-Schicht (ZnS : MN-Schicht) oder einer mit Mn dotierten ZnSe-Schicht (ZnSe : Mn-Schicht) bestehen, die sandwichartig zwisehen ein Paar von dünnen dielektrischen Schichten aus Y₂O₃, Si₃N₄ oder TiO₂ eingebracht ist Ein EL-Dünnschichtelement mit diesem Aufbau zeichnet sich bei Anlegen eines Wechselstromsignals mit einer Frequenz von mehreren Kilohertz durch eine hohe Leuchtstärke und guten Anzeigekontrast sowie eic^ hohe Betriebslebensdauer aus.

Bei richtiger Überwachung der Dotierungsmenge an Mn für die Elektrolumineszenzschicht während der Herstellung können bei EL-Dünnschichtelementen auch Hysterese-Eigenschaften der Lichtintensität in Abhängigkeit von der zugeführten Spannung erwartet werden, was in Einzelheiten in der US-PS 39 67 112 beschrieben ist:
Wird ein EL-Dünnschichtelement mit den erwähnten

5C Hysterese-Eigenschaften durch Lichtenergie, ein elektrisches Feld oder Wärmeenergie bei Ansteigen der zugeführten Spannung beaufschlagt, so zeigt sich, daß die Lichtemissionserregung von der zugeführten Energie abhängt. Die dabei erzielte Lichtemission bleibt auch nach Unterbrechung der Zuführung der Lichtenergie, des elektrischen Felds oder der Wärmeenergie für eine gewisse Zeit aufrechterhalten, d. h. es liegt ein Speichereffekt vor. Dieses Speicher-Phänomen bei EL-Dünnschichtelementen mit dem erwähnten Aufbau läßt sich vorteilhaft für eine Reihe von technischen Anwendungsgebieten ausnutzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art ein Ansteuersystem zu schaffen, mit dem sich insbesondere die als Folge einer vorhergehenden Erregung gespeicherten Anzeigezustände in vorteilhafter Weise löschen lassen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser technischen

Aufgabe {st im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Gemäß der Erfindung ist ein EL-Dünnschicht-Anzeigefeld vor der Anzeigefläche einer Kathodenstrahlröhre so angeordnet, daß die Oberfläche des Glassubstrats nach außen z»Sgt An einem Ende der Kathodenstrahlröhre ist eine Elektronenstrahlkanone angeordnet, die das EL-Dünnschicht-Anzeigefeld durch die rückseitige Metstllelektrodenflächz hindurch mit einem Elektronenstrahl beaufschlagt

Die durch die EL-Dünnschicht-Anzeigetafel angezeigte Information wird durch Anlegen eines Halte-Wechselspannungssignals zwischen der Front- und Rückseitenelektrode aufrechterhalten. Eine bestimmte Position auf der EL-Dünnschicht-Anzeigetafel wird durch einen von der Elektronenkanone gelieferten Elektronenstrahl beaufschlagt wenn das Haltespannungssignal Signalpege! Null aufweist wodurch die gespeicherte Information gelöscht wird. Dar; elektrische Auslesen der gespeicherten Anzeigeinformation erfolgt nach Anspruch 5 durch Abfragen des Relaxationsstroms oder Polarisations-Entladestroms, der über einen Speicherplatz des Anzeigefelds fließt wenn auf diesen ein Elektronenstrahl auftrifft

Gemäß der Erfindung wird also ein Haltespannungssignal mit einem Elektronenstrahl-Löschsignal in einer EL-Dünnschicht-Anzeigetafel mit Hysterese kombiniert Das im Elektronenstrahl verkörperte Signal kann gleichzeitig als Auslesesignal verwendet werden.

Löschen durch Licht ist durch SID Digest 1976, S. 52-53, bekannt

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

Fi g. 1 die schematische Perspektivansicht des grundsätzlichen Aufbaus eines EL-Dünnschichtelements für eine Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 in graphischer Darstellung die Hystereseeigenschaften des EL-Dünnschichtelements nach Fig. 1, wobei die elektrolumineszente Helligkeit über der anliegenden Spannung aufgetragen ist;

Fig.3^A) bis 3(E) zeitbezogene Darstellungen von Signalverläufen zur Erläuterung des Grundprinzips einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Erreger- oder Ansteuersystems;

Fig.4 das Blockschaltbild eines wesentlichen Teils einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuersystems;

F i g. 5 das Blockschaltbild einer Ansteueranordnung gemäß der Erfindung;

Fig.6 das schematische Prinzipschaltbild einer anderen Ausführungsform eines Ansteuersystems gemäß der Erfindung;

Fig.7 das vereinfachte Äquivalenzschaltbild eines EL-Dünnschicht-Anzeigeelements der hier verwendeten Art;

F i g. 8 das Schaltbild einer Ausführungsform eines Auslesesignalgenerators zur Verwendung in Verbindung mit der Anordnung nach F i g. 6;

F i g. 9(A) bis 9(F) die zeitbezogene Darstellung von Signalverläufen zur Erläuterung des Ansteuersystems nach Fig.6;

Fig. 10 das Schaltl/Jd einer Ausführungsform einer Prüfschaltung für einen Polarisationsstrom zur Verwendung im Ansteuersystem nach F i g. 6;

Fig. 1 l(A) bis ll(i') die zeitbezogene Darstellung einzelner Signalverläufe zur Erläuterung des Auslesebetriebs.

Das EL-Dünnschichtelement gemäß der Erfindung, wie es in F i g, 1 dargestellt ist, besteht aus folgenden Teilen: Eine Transparentelektrode 2, beispielsweise aus SnÜ2 oder 1^O₃ ist auf einem Glassubstrat 1 aufgebracht Diese Transparentelektrode 2 ist durch eine isolierende dünne Schicht 3, beispielsweise aus Y2O3 oder S13N4 überdeckt, über welcher als Elektrolumineszenzschicht beispielsweise eine mit Mn dotierte ZnS-Dünnschicht 4 aufgebracht ist Darüber ist eine dünne obere Isolationsschicht 5 aufgebracht die beispielsweise aus dem gleichen Material wie die untere Isolationsschicht 3 besteht Die elektrolumineszente ZnS-Dünnschicht 4 ist also sandwichartig zwischen der oberen und unteren Isolationsschicht "J und 5 eingebracht Die obere Isolationsschicht 5 ist sodann durch eine rückseitige Metallelektrodenschicht 6, beispielsweise aus Aluminium überdeckt LAe untere Isolationsschicht 3, die lumineszente ZnS-Dünnschicht 4 sowie die obere Isolationsschicht 5 sind nacheinander hergestellt beispielsweise mittels eines Verdampfungsve-fahrens oder eines Sprühverfahrens. Die Transparentelektrode 2 und die rückseitige Metallelektrode 6 überdecken die ganze Oberfläche des Elements und sind über Zuleitungsdrähte mit einer Wechselspannungsquelle 7 verbunden.

In der graphischen Darstellung der Fig.2 sind die Hystereseeigenschaften eines solchen EL-Dünnschichtelements gezeigt wobei die elektroluminaszente Helligkeit [B] auf der Ordinatenachse über dem Spitzenwert [V] eines zugeführten Wechselspannungsimpulssignals auf der Abszissenachse aufgetragen ist Wie dargestellt wird die Hystereseschleife durch den Kurvenast I der ansteigenden Spannung und den Kurvenast II der abfallenden Spannung umschlossen.

Eine Haltespannung V₅ wird mit solchem Pegel gewählt daß die Differenz zwischen dem Helligkeitswert Bc auf dem ansteigenden Kurvenast und dem Helligkeitswert B_w auf dem abfallenden Kurvenast ausreichend groß ist F i g. 3(A) zeigt den Signalverlauf des Haltespannungssignals. Der Helligkeitswert B_e wird nachfolgend als Lösch-Helligkeit B_eund der Helligkeitswert B_w wird nachfolgend als Anzeige- oder Einschreib-Helligkeit B_w bezeichnet

Wird eine wechselnde Haltespannungs-Impulsfolge P, (Spitzenwert V,) gemäß F i g. 3(A) an das EL-Dünnschichtelement angelegt so zeigt sich — durch Elektrolumineszenz verursacht — am Punkt 5 in F i g. 2 der Wert der Lösch-Helligkeit B* die durch die Felge der Wechselimpulse Λ aufrechterhalten bleibt

bteigt die Amplitude der Halteimpulse P_s momentan an oder wird das EL-Dünnschichtelement bei anliegenden Wechselspannungs-Halteimpulsen momentan einer Licht- oder Wärmeenergie ausgesetzt so steigt die Helligkeit kurzzeitig auf den Pegel B'_w an, die dem Punkt Pm Fi7.2 entspricht und wird anschließend durch den nächst nachfolgenden Haltespannungsimpuls stationär auf dem Pegel der Einschfeib-Helligkeit B_w gehalten, der dem Punkt Q auf dem abfallenden Spannungskurvenast II entspricht (Lumineszenz-Speicherzustand).

Wird die Licht oder Wärmeenergie dem EL-DUnnschichtelement zu einem Zeitpunkt zugeführt, an dem auch die Impulsfolge P_s der Haltewechselspannung V, anliegt oder wird das EL-Dünnschichtelement durch eine über der Haltewechselspannung V, liegenden Spannung beaufschlagt so werden die in der Elektfo-

nen-Niveaufalle der ZnS-Dünnschicht 4 des EL-Anzeigeelements festgehaltenen Elektronen in Abhängigkeit von der zugeführten Energie auf den Zustand von Leitungselektronen erregt. Die so freigesetzten Leitungselektronen fließen durch die ZnS-Dünnschicht hindurch und erregen das in dieser Schicht vorhandene Mn-Lumineszenz-Zentrum. Damit steigt die Helligkeit des EL-Dünnschichtelements an. Wird die Amplitude der das EL-Dünnschichtelement beaufschlagenden Haltewechselspannungsimpulse im Lumineszenz-Speicherzustand kurzzeitig auf den Wert der Löschspannung V_f vermindert oder erfolgt die Zufuhr von Licht- oder Wärmeenergie im Lumineszenzspeicherzustand zu einem Zeitpunkt, an dem die Haltewechselspannung auf Pegel Null steht, so wird die Helligkeit des EL-Dünnschichtelements augenblicklich auf die dem Punkt R in Fig. 2 entsprechende Lösch-Helligkeit B_e abgesenkt. Durch den nachfolgenden Halte-Wechselstromimpuls P, wird die Lösch-Helligkeit B_e auf dem Punkt Sin Fig. 2gehalten(Lösch-Speicherzustand).

Darüber hinaus kann β·ηε Zwischenton-Helligkeit zwischen der Einschreib-Helligkeit B_w und der Lösch-Helligkeit B_e durch Anlegen der Haltespannung V, eingestellt werden, wenn der Energiepegel der dem EL-Dünnschichtelement zusätzlich zugeführten Spannung oder von zusätzlich zugeführtem Licht oder von Wärme beim Einschreib- oder Lösch-Betrieb entsprechend gesteuert und überwacht wird.

Der Haltebetrieb auf Einschreib-Helligkeit 5,* und auf Lösch-Helligkeit B_e mittels der am EL-Dünnschichtelement anliegenden Haltespannung V₁ wird nachfolgend betrachtet:

Wird die Licht- oder Wärmeenergie bei anliegender Haltespannu^g V, zugeführt oder wenn eine über der Haltespannung liegende Spannung zugeführt wird, so werden die Leitungselektronen gegen die Grenzfläche zwischen der ZnS-Dünnschicht 4 und der dünnen Isolationsschicht 5 geschwemmt. Das EL-Dünnschichtelement ist damit polarisiert.

Die so einseitig angereicherten Leitungselektronen werden auch nach Beaufschlagung mit Licht- oder Wärmeenergie oder mit einer höheren Spannung auf dem Grenzniveau der zwischen der ZnS-Dünnschicht 4 und der dünnen Isolationsschicht 3 oder 5 festgehalten. Erst durch den nächst nachfolgenden Halteimpuls erreichen die Leitungselektronen ein über dem Grenzschichtniveau liegendes Energieniveau bis zum Leitfähigkeitsband und durchlaufen dann die ZnS-Dünnschicht 4 in Richtung auf die gegenüberliegende Grenzfläche. Die meisten Leitungselektronen werden dann zur gegenüberliegenden Grenzfläche geschwemmt, ohne durch das in der ZnS-Dünnschicht 4 vorhandene Niveau einer Elektronenfalle eingefangen zu werden, da sie diesen Bereich aufgrund des durch den Hakeimpuis vorhandenen elektrischen Felds mit hoher Geschwindigkeit durchlaufen. Das EL-Dünnschichteiement verbleibt damit auf Einschreib-Helligkeit B_w oder im Lumineszenz-Speicherzustand. Zusätzlich wird auch die im EL-Dünnschichtelement entstandene Polarisation aufrechterhalten.

Wird dem mit Haltespannungspegel Null beaufschlagten und auf Lumineszenz-Speicherzustand (oder Polarisations-Zustand) stehenden EL-Dünnschichtelement licht- oder Wärmeenergie zugeführt oder wird dem in den genannten Zuständen gehaltenen Element jetzt die Lösch-Spannung V_e aufgedrückt, so kommen die an der Grenzfläche zwischen der ZnS-Dünnschicht 4 und einer der dünnen Isolationsschichten 3 oder 5 angesammelten Leitungselektronen frei und die Polarisation wird aufgehoben (Polarisations-Relaxation). Wird jetzt der nachfolgende Halteimpuls zugeführt, so ist die Verschiebegeschwindigkeit der in der Nähe des Fallenniveaus sich verschiebenden Leitfähigkeitselektronen relativ niedrig. Damit werden die meisten Leitfähigkeitselektronen durch die in der ZnS-Dünnschicht 4 vorhandene Elektronenfalle beim Durchlaufen der ZnS-Dünnschicht 4 festgehalten, ohne die gegento überliegende Grenzfläche zu erreichen. Es entsteht damit keine erneute Polarisation. Das EL-Dünnschichtelement befindet sich dementsprechend im stationären Zustand, also im Lö> h-Speicherzustand und zeigt die Lösch-Helligkeit B₁,

Das Verschiebe-Verhältnis der Leitungselektronen läßt sich durch Änderung des beim Löschbetrieb zugeführten Energieniveaus steuern. In anderen Worten: Die Helligkeit des EL-Dünnschichtelements läßt sich durch Änderung des dem Element aufgeprägten Energieniveaus steuern.

Bedecken die Elektroden die gesamte Oberfläche des Elements einheitlich und gleichförmig, so läßt sich eine saubere Anzeige- und Speicherfunktion mit gutem Kontrast erzielen im Vergleich zu einem Element, bei dem die Elektroden in Matrixanordnung ausgebildet sind. Außerdem wird die Herstellung der Elektroden wesentlich vereinfacht. Mit den bisherigen EL-Dünnschichtelementen war es auch unmöglich, die gespeicherte In.srmation durch Auswahl einer bestimmten Anzeigeposition elektrisch auszulesen.

Bei dem erfindungsgemäßen System ist vorgesehen, zur Löschung einer bestimmten gespeicherten Information die betreffende Position des EL-Dünnschichtelements mit einem Elektronenstrahl zu beaufschlagen. Über diesen Elektronenstrahl ist es mit einer Ergänzung auch möglich, die Information einer bestimmten Position des EL-Dünnschichtelements durch Abfrage des Relaxations-Stroms der Polarisation auszulesen, der durch das EL-Dünnschichtelement beim Löschvorgang fließt.

Die F i g. 4 zeigt einen wesentlichen Teil einer Ausführungsform eines Ansteuersystems gemäß der Erfindung. Verschiedene Signale, die in dieser Anordnung auftreten, sind in den Fig.3(A) bis 3(E) veranschaulicht. So zeigt die F i g. 3(A) den Verlauf einer Folge P_s von Spannungsimpulsen, die dem EL-Dünnschichtelement von einer Halte-Wechselspannungsquel-Ie 7 aus zugeführt werden; Fig.3(B) verdeutlicht die Elektronenstrahl-»Belichtung« des EL-Dünnschichtelements; F i g. 3(C) verdeutlicht den Verlauf der Lichtemission des EL-Dünnschichtelements: F i g. 3(D) veranschaulicht die im EL-Dünnschichtelement entstehende Polarisation und Fig.3(E) läßt den Verlauf des von einem EL-Dünnschichtelement zu einer Lastimpedanz 9 fließenden Stroms erkennen.

Ist das EL-Dünnschichtelement auf Lösch-Speicherzustand gesetzt (Periode I), so fließt synchron zur Spannungsimpulsfolge P₅ nur ein Durchgangsstrom durch das EL-Dünnschichtelement 8. Wird dieses Element jetzt synchron zu den Impulsen P, durch einen Elektronenstrahl beaufschlagt, so zeigt sich an den betreffenden Positionen starke Helligkeit und im Element entsteht die erwähnte Polarisation (Periode II, Lumineszenz-Speicherzustand). In diesem Augenblick fließt zusätzlich zum Durchgangsstrom ein Polarisationsstrom durch die Lastimpedanz 9. Der Lumineszenz-Speicherzustand wird durch die Haltespannung V_s der Haltespannungsimpulsfolge P_s gemäß Fig.3(A)

aufrechterhalten.

Wird das im Lumineszenz-Speicherzustand gehaltene EL-Dünnschichtelement 8 mit einem Elektronenstrahl beaufschlagt, zu einem Zeitpunkt, an dem die Impulse P-i der Haltespannung gerade auf Pegel Null stehen, so entr,/;ht das Photo-Relaxationsphänomen an den durch den Elektronenstrahl getroffenen Stellen. Es läuft jetzt der Lösch-Vorgang ab, wie die F i g. 3(C) veranschaulichen soll. Das heißt, die in der Grenzfläche des EL-Dünnschichtelements gespeicherten Polarisationsladungen fließen aufgrund der durch den Elektronenstrahl entstehenden Leitungselektronen ab. Auf diese Weise wird ein gewünschter Bereich des Anzeigemusters gelöscht. Ist zuvor die gesamte Anzeigefläche des Elements auf Einschreib-Zustand geschaltet worden, so läßt sich durch Beaufschlagung mit dem Elektronenstrahl auch !ei¹?*¹· pin gpwiinsrhir¹«; Mustpr in Negativanzeige wiedergeben.

Bei dieser Periode III fließt synchron zur Elektronenstrahlbeaufschlagung ein Polarisations-Relaxationsstrom durch die Lastimpedanz 9.

Wird das EL-Dünnschichtelement 8 im Lösch-Speicherzustand zu einem Zeitpunkt durch den Elektronenstrahl beaufschlagt, an dem der Pegel der Haltespannung auf Null steht (Periode IV), so fließt kein Polarisations-Relaxationsstrom durch die Lastimpedanz 9. Die Intensität des Elektronenstrahls muß richtig gewählt sein, da zu hohe Elektronenstrahlenenergie das EL Dünnschichtelement 8 in den Lumineszenz-Speicherzustand schaltet, selbst dann, wenn zu diesem Zeitpunkt der Pegel Null der Haltespannung am Element liegt.

Der Wert des Polarisations-Relaxationsstroms ist proportional zur Polarisationsladungsmenge, wenn sich das EL-Dünnschichtelement 8 im Zustand der mittleren Lichtemission zwischen der Einschreib-Helligkeit ß„ und der Lösch-Helligkeit B_cbefindet.

Die an einer durch den Elektronenstrahl getroffenen Position im EL-Dünnschichtelement gespeicherte Information wird bei Pegel Null der Haltespannung durch Abfrage des durch die Lastimpedanz 9 fließenden Polarisations-Relaxationsstromes bestimmt.

Wie das Schaltungsbeispiel der F i g. 4 erkennen läßt, sind die Wechselstromquelle 7 der Haltespannung und die Lastimpedanz 9, etwa ein Widerstand R, mit dem EL-Dünnschichtelement 8 in Serie geschaltet. Über einen Verstärker 10, der kein notwendiges Element der Schaltung darstellt, ist eine Torschaltung 11 mit dem EL-Dünnschichtelement verbunden, über das das Stromsignal der Polarisationsableitung selektiv übertragen wird. Diese Torschaltung 11 wird durch einen bei 12 zugeführten Taktimpuls, der auch die Zuführung der Halte-Wechselspannungsimpulse bestimmt, sowie durch einen weiteren bei 13 zugeführten Taktimpuls gesteuert, der außerdem die zeitrichtige Zuführung des Elektronenstrahls bestimmt. Das am Ausgang der Torschaltung 11 abgreifbare Polarisations-Relaxationsstromsignal 14 wird einem nicht gezeigten Registrieroder Anzeigegerät zugeführt

Die selektive Übertragung des Polarisations-Relaxationsstromsignals 14 (fan folgenden PR-Stromsignal) das der im EL-Dünnschichtelement gespeicherten Information entspricht, wird wie folgt gesteuert:

Der Taktimpuls 12 wird zu Zeitpunkten abgegeben, zu denen das Halte-Wechselspannungs-Impulssignal auf Pegel Null steht, während die Taktimpulse 13 dann auftreten, wenn auch der Elektronenstrahl erzeugt wird Die Torschaltung 11 ist nur durchlässig, wenn die Taktimpulse 12 und 13 gleichzeitig vorhanden sind. Das PR-Stromsignal 14 entspricht der Information einer in diesem Augenblick durch den Elektronenstrahl beaufschlagten Position des EL-Dünnschichtelements 8 (im folgenden EL-Element).

Die nachfolgend erläuterte Fig.5 zeigt ein vollständiges erfindungsgemäßes Ansteuersystem mit dem sich der oben beschriebene Lösch- und Auslese-Betrieb steuern läßt: Ein EL-Element 8 gemäß Fig. 1 wird im

ίο Bereich der Sichtfläche einer Kathodenstrahienröhre 15 angeordnet, wobei das Glassubstrat 1 die Front- oder Sichtfläche der Kathodenstrahienröhre bildet. Die Fokussteuerung erfolgt durch eine elektromagnetische Fokussier-Spule 16 in bekannter Weise, ebenso die X- Y-Ablenkung mittels einer Ablenkspule 17. Der Fokussierspule 16 wird ein von einem Signalgenerator !8 für die ElektrOPpns'rahl-Rrennniinkt- oder Fokussteuerung bestimmtes Steuersignal zugeführt, während die X-K-Ablenkspule 17 durch Steuersignale von einem Verstärker 19 für die A"-Ablenkung und von einem Verstärker 20 für die K-Ablenkung beaufschlagt wird. Die Verstärker 19 und 20 werden eingangsseitig von den Signalen eines Ablenksignalgenerators 22 beaufschlagt, der seinerseits von einem Modulator 21 stammendes Video-Signals erhält.

Die Transparentelektrode 2 und die rückseitige Metallelektrode 6 des EL-Elements 8 erhalten die Haltespanrungsimpulse sowie die Löschspannungsimpulse von der Halte-Wechselspannungsquelle 7 bzw. von einem Löschsignalgenerator 23. Der Löschsignalgenerator 23 ist nicht unbedingt erforderlich; er besorgt die spannungsgesteuerte Löschoperation. Die Halte-Wechselspannungsquelle 7 (im folgenden Haltespannungsquelle) und der Löschsignalgenerator 23 werden durch ein Synchronisationssignal vom Ablenksignalgenerator 22 beaufschalgt. Am anderen Ende ist die Kathodenstrahlröhre 15 in bekannter Weise mit einer Elektronenstrahlkanone 24 ausgerüstet die durch ein vom Ablenksignalgenerator 22 stammendes Helligkeitssignal steuerbar ist.

Ein mit dem Ablenksignalgenerator 22 verbundener Inverter 25 liefert die beim Auslesevorgang der Torschaltung 11 zuzuführenden Taktimpulse 12. Ein Taktsignalgenerator 26 für die Position der Elektronenstrahlabtastung ist über die Ablenkverstärker 19 und 20 für die X- und Y-Richtung mit dem Ablenksignalgenerator 22 verbunden und liefert die Taktimpulse 13 für die Torschaltung 11. Wie oben bereits erwähnt, ist die Torschaltung 11 über den Verstärker 10 mit dem LL-EIement 8 verbunden.

Synchron zu dem vom Ablenksignalgenerator 22 gelieferten Synchronsignal gelangen die Haltespan- nungsimpulse mit der Amplitude V₅VOEi der Haltespannungsquelle 7 auf das EL-Element 8. In diesem Augenblick zeigt das Element Lösch-HeDigkeit B_e (vgL F i g. 2). Ein bestimmtes Mustersignal vom Modulator 21 gelangt auf den Ablenksignalgenerator 22. Die Elektronenstrahlkanone 24 liefert einen Elektronenstrahl, der auf das an der Anzeigefläche der Kathodenstrahlenröh re 15 angeordnete EL-Element 8 gelangt

Der von der Elektronenstrahlkanone: 24 abgegebene Elektronenstrahl wird durch die elektromagnetische Fokussierspule 16 fokussiert und auf das EL-Element 8 gerichtet, wobei das vom Ablenksignalgenerator 22 gelieferte Signal die Stärke oder Intensität des Elektronenstrahls und damit auch die Helligkeit der Elektrolumineszenz steuert Die Zuführung des Elektronenstrahls ist zeitlich auf die Zuführung der Haltespan-

nungsimpulse abgestimmt. Der Elektronenstrahl beaufschlagt das EL-Element 8 über die rückseitige Metallelektrode 6. Die jeweilige Auftroffposition des Elektronenstrahls wird über die X- V-Ablenkspule 17 gesteuert.

Eine Stelle, an der der Elektronenstrahl auftrifft, leuchtet mit der Helligkeit B'_w auf (Punkt P in F i g. 2); sodann wird diese betreffende Stelle durch die folgenden Halttspannungsimpulse auf Einschreib-Helligkeit ΰ». gehalten.

Die nicht vom Elektronenstrahl getroffenen Positionen werden auf Lösch-Helligkeit B_e gehalten. Das so festgelegte Anzeigemuster kann über das Glassubstrat 1 abgelesen werden. Das Anzeigemuster können Schriftzeichen, Ziffern, Zeichnungen, beliebige Symbole oder kontinuierliche Muster sein. Die Helligkeit läßt sich leicht durch Steuerung der Stärke des Elektronenstrahls einstellen. Auch kann die gesamte Anzeigefläche auf Lumineszenz-Bedingung eingestellt werden.

Werden jetzt Lcsch-Spannungsimpulse vom Löscbsignalgeneratcr 23 geliefert, so wird die gesamte Anzeigefläche des EL-Elements auf Lösch-Bedingung gesetzt.

Trifft der Elektronenstrahl zu einem Zeitpunkt auf das EL-Element, zu dem das Haltespannungssignal auf Pegel Null steht, so werden die jetzt durch den Elektronenstrahl getroffenen Positionen auf Lösch-Zustand geschaltet.

Das Auslesen der angezeigten Information erfolgt, wenn der Elektronenstrahl bei Pegel Null der Haltewechselspannung auf das EL-Element auf treffen gelassen wird. Dabei liefert der Taktsignalgenerator 26 für die Elektronenstrahl-Abtastposition die Taktimpulse 13, während über den Inverter 25 die Taktimpulse 12 erscheinen. Am Ausgang der Torschaltung 11 erscheint damit das PR-Stromsignal 14, das diejenige Information anzeigt, die einer durch den Elektronenstrahl in diesem Augenblick getroffenen Position des EL-Elements 8 entspricht. Beim Auslesevorgang durch den Elektronenstrahl wird die jeweils getroffene Position auf Lösch-Speicherzustand geschaltet.

Alternativ dazu kann der Einschreibvorgang dadurch erfolgen, daß das EL-Elen>int 8 über das Glassubstrat 1 einem bestimmten Lichtmuster ausgesetzt wird. Der Auslesevorgang erfolgt dann durch den auf das EL-Element 8 auftreffenden Elektronenstrahl über die rückseitige Metallelektrode 6.

Bei der soweit beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird beim Auslesevorgang die auf Lumineszenz-Speicherzustand stehende Position in den Lösch-Zustand geschaltet Bei der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform wird der Lumineszenz-Speicherzustand auch dann beibehalten, wenn der Auslesebetrieb abläuft

Die F i g. 6 zeigt das Prinzip einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuersystems, bei den» ein EL-Dünnschichtelement 27 mit einem Paar von Matrixelektroden X_x bis X₃ und Y_x bis Y₃ verwendet wird.

Das EL-Element 27 ist ähnlich aufgebaut wie das in Fig. 1, abgesehen von den auf der Vorderseite angeordneten transparenten Spaltenelektroden Y\ bis Y₃ und den auf der Rückseite vorgesehenen Zeilenelektroden X\ bis X₃ aus Metall. Das EL-Element 27 wird von einer Wechselimpulsquelle 28 mit einem Halte-Wechselspannungssignal(im folgenden Haltespannungssignal) beaufschlagt Ais Lastimpedanz beim Auslesen dienen mit den Spaltenelektroden Y\ bis Y₃ verbundene Widerstände Ki bis R₃. Die Zeilenelektroden X₁ bis X₃ sind mit Wählschaltern 5Wi bis SW₃ verbunden, mittels derer der Haltebetrieb und der Auslesebetrieb eingegeben bzw. abgetastet werden kann. Die Anzahl der Elektroden ist selbstverständlich nicht auf jeweils 3 Elektroden wie in Fig.6 gezeigt beschränkt; in der Praxis werden es wesentlich mehr Spalten- und Zeilenelektroden sein.

Die F i g. 7 zeigt in vereinfachter Form das Äquivalenzschaltbild des EL-Dünnschichtelements, das als Parallelkreis 33 eines nicht-linearen Widerstands 32 und einer Kapazität 31 aufgefaßt werden kann. Der Parallelkreis 33 liegt mit Kondensatoren 29 und 30 in Reihe. Der Kondensator 31 entspricht der kapazitiven Komponente der dünnen Lumineszenzschicht 4, und die Kondensatoren 29 und 30 entsprechen den kapazitiven Komponenten der dünnen dielektrischen Schichten 3 bzw. 5. Der nicht-lineare Widerstand 32 kann als den Leitungselektrodenen durch die lumineszente Dünn- «rhirht 4 entgegenstehender Widerstand aufgefaßt werden.

Befindet sich das EL-Element im Löschzustand, so hat der nichtlineare Widerstand 32 einen Widerstandswert von mehr als einigen 10 ΜΩ. Das EL-Element läßt sich in diesem Fall als praktisch nur kapazitive Komponente betrachten. Steht das EL-Element andererseits im Einschreib-Zustand, so erreicht der nichtlineare Widerstand 32 Widerstandswerte von zehn und einigen kO. Der auf den Parallelkreis 33 gelangende Strom fließt

3t damit über den nichtlinearen Widerstand 32.

Das EL-Element läßt sich als eine Art eines Kondensators auffassen. 1st eine Impedanz, etwa ein Widerstand, in Reihe mit dem EL-Element verbunden, so besteht eine Differenzierschaltung, bei der ein Spannungssignal über der Impedanz auftritt. Ein Rechteck-Ausgangssignal läßt sich erzielen, wenn diese Differenzierschaltung durch ein Spannungssignal mit einer vorgegebenen Neigung der Vorderflanke beaufschlagt wird. Für den Fall, daß das EL-Element auf

♦o Löschzustand steht, wird ein eindeutig rechteckförmiges Ausgangssignal erhalten, da das EL-Element als Kondensator wirkt. Steht das EL-Element jedoch im Einschreibzustand, so wird das Spannungssignal eine Spitze nahe dem Ende aufweisen wegen der durch das

^5 EL-Element verursachten Widerstandskomponente.

Die in dem EL-Element gespeicherte Information läßt sich also durch Abfrage der erwähnten Spannungshitze auslesen.

Die F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform eines Auslese-Spannungsimpulsgenerators, der einen Spannungsimpuls abgibt, dessen Amplitude identisch mit der der Haltespannung V₅ ist und dessen Vorderflanke eine vorgegebene Neigung aufweist.
An einer Klemme 34 liegt eine Versorgungsspannung mit gleichem Pegel wie dem der Haltespannung V, liegt an einer Klemme 35 nicht das in Fig.9(A) gezeigte Eingangssignal an, so ist ein Transistor 36 gesperrt bzw. im Zustand AUS, ein Transistor 37 ist durchgeschaltet bzw. im Zustand £7JVund ein Transistor 38 ist gesperrt bzw. steht im Zustand AUS. Liegt unter diesen Bedingungen an einer Klemme 39 nicht das in F i g. 9(B) gezeigte Signal an, so stehen Transistoren 40 und 41 im Zustand AUS. Die mit dem EL-Element verbundene Ausgangsklemme 42 ist über einen Widerstand 43 auf Masse gelegt In diesem Augenblick wird ein Kondensator 44 auf einem solchen Ladezustand gehalten, daß die mit dem Kollektor des Transistors 36 verbundene Klemme positiv und die mit

dem Kollektor des Transistors 37 verbundene Klemme negativ ist. Ein weiterer Kondensator 45 wird über eine Diode 46 un den Widerstand 43 auf den J'egel der Versorgungsspannung V₅ aufgeladen.

Erscheint jetzt an der Klemme 35 das in Fig.9(A) veranschaulichte Eingangssignal, so wird der Transistor

36 leitend, schaltet also auf den Zustand EIN; dementsprechend werden sein Kollektor und die Basis des Transistors 37 auf Pegel null gelegt. Der Transistor

37 sperrt damit und der Kondensator 44 lädt sich auf, so daß die mit dem Kollektor des Transistors 37 verbundene Klemme positiv und die mit der Basis des Transistors 37 verbundene Klemme negativ wird. Dementsprechend beginnt der Transistor 38 zu leiten.

In diesem Augenblick wird der auf den Pegel der Versorgungsspannung V₅ bereits aufgeladene Kondensator 45 über die durch den Transistor 38 gebildete Kurzschlußrtiiicke mit der Stromversorgungsquelle verbinden, An der Kathode der Diode <J6 tritt damit eine Spannung vom Doppelten des Pegels der Stromversorgung auf, so daß die Diode 46 in Sperrichtung vorgespannt wird. Der Kondensator 44 wird jetzt über den Widerstand 47 durch die verdoppelte Spannung aufgeladen. Die Aufladperiode läßt sich durch Änderung des Widerstandswerts des Widerstands 47 und/oder über den Kapazitätswert des Kondensators 44 steuern. Diese Ladezeitkonstante bestimmt den Neigungswinkel der Vorderflanke des Ausgangs-Impulssignals, das auf das EL-Element gelangt. Ist der Kondensator 44 auf den Pegel V₅ der Spannungsversorgung aufgeladen, so wird der Basis-Kollektorübergang des Transistors 38 auf Durchlaß vorgespannt, d. h. der Ausgangspegel steigt nicht über den Pegel K₅ der Spannungsversorgung an.

Gelangt der in Fig.9(B) veranschaulichte Eingar.gsimpuls auf die Klemme 39, während der in Fig.9(A) dargestellte Eingangsimpuls auf Pegel null steht, so werden die Transistoren 40 und 41 üV/V-geschaltet, wodurch die Entladeperiode des mit der Ausgangsklemme 42 verbundenen EL-Elements vermindert wird. Die F i g. 9(C) zeigt die an der Ausgangsklemme 42 auftretenden Ausgangsimpulse, deren jeweilige Vorderflanke eine bestimmte Neigung aufweisen.

Die Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform einer mit dem EL-Dünnschichtelement verbundenen Schaltung zur Abfrage eines Polarisationsstroms:

Ein Auslese-Impulsgenerator 60 ist mit einem durch einen Kondensator veranschaulichten EL-Dünnschichtelement 70 verbunden. Der Ausleseimpulsgenerator 60 ist gleich aufgebaut wie jener in Fig.8; er liefert also einen Ausleseimpuls, dessen Vorderkante eine bestimmte Neigung aufweist Eine Impedanz 80, etwa ein Widerstand, ist in Reihe mit dem EL-Element 70 verbunden. Die Impedanz 80 repräsentiert jeweils einen der Widerstände Rt bis A₃ gem. Fig.6. Mit dem Verbindungspunkt zwischen EL-Element 70 und der Impedanz 80 ist ein Pufferverstärker 90 verbunden.

Das Ausgangssigna] des Pufferverstärkers 90 gelangt einerseits unmittelbar auf die eine Eingangsklemme eines Differenzverstärkers 103 und außerdem über ein Schalterelement 100, etwa einen Transistor und einen Widerstand 101, auf die andere Eingangsklemme des Differenzverstärkers 103. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 101 und der Eingangsklemme des Differenzverstärkers 103 liegt über einem Kondensator 102 auf Masse. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 103 beaufschlagt einen Eingang eirra !Comparators 110, dessen anderer Eingang mit einer Spannungsversorgunpfsquelle 111 verbunden ist. Der Komparator 110 gibt ein Auslese-Prüfsignal 112 ab.

Gelangt der Ausleseimpuls gem. Fig.9(C) vom Ausleseimpulsgenerator 60 auf das EL-Eiement 70, so fließt durch dieses ein Strom und über dem Widerstand 80 erscheint ein Spannungssignal. Steht das EL-Element 70 jetzt im Löschzustand, so erscheint als Prüfausgangr ■ signal ein Rechtecksignal mit vorgegebener Amplitude (vgl. Fig.9(D)). Steht andererseits das EL-Element 70

ίο im Einschreibzustand, so tritt im Prüfausgangssignal aufgrund des Polarisationsstroms im Bereich der Rückflanke eine Spannungsspitze auf (vgl. F i g. 9(E)).

Das Schalterelement 100 wird synchron mit der Vorderkante des Ausleseimpulses oder unmittelbar nach dem Auftreten der Vorderflanke dieses Ausleseimpulses geschlossen. Der Kondensator 102 wird über den Widerstand 101 aufgeladen. Das Schalterelement 100 wird so gesteuert, daß es vor dem Auftreten der Spannungespitze öffnet. Die Eingangsklemme des mit dem Schaltelement 100 verbundenen Differenzverstärkers 103 erhält damit das in Fig.9(F) dargestellte Signal.

Die Schließperiode τ für das Schalterelement 100 wird so gewählt, daß die folgende Beziehung befriedigt ist:

C₀A₀

worin mit

Ro der Widerstandswert des Widerstands 101,
Co der Kapazitätswert des Kondensators 102

bezeichnet sind.

Während der Zeit, da der Polarisationsstrom durch das EL-Element fließt, liegt am einen Eingang des Differenzverstärkers 1Oj ein Signal mit annähernd Pegel null. Die Spannungsspitze wird daher durch den Differenzverstärker 103 verstärkt und der Komparator 110 gibt die Polarisationsstromkomponente ab

Bei der Ausführungsform nach F i g. 10 erhaben beide Eingänge des Differenzverstärkers 103 das vom gleichen Element stammende Signal, so daß ein sehr genauer Auslesebetrieb sichergestellt ist

Der Auslesevorgang wird in weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die Ausführungsform nach Fig.6 erläutert, bei der also das EL-Dünnschichtelement eine 3 χ 3-Matrixanordnung der Elektroden aufweist
Es sei zunächst angenommen, daß der Einschreibvorgang über den Elektronenstrahl sich auf die Bildpunkte (X_x, Y₁), (X₃, Y₁) und (X₂, Y₂) beziehe und die Wählschalter SWj bis SW₃ geschlossen seien, so daß der Haltespannungsimpuls zwischen den beiden Anschlüssen A und E anliegt Sodann werden die Wählschalter SW₁ bis SW₃ geöffnet, so daß die Zeilenelektroden X\ bis X₃ elektrisch getrennt werden. Anschließend werden die in Fig.9(C) gezeigten Ausleseimpulse sequentiell auf die Zeilenelektroden X\ bis X₃ geschaltet, so daß ein Strom durch die Widerstände R\ bis R₃ m Abhängigkeit von den erwähnten Ausleseimpulsen fließt

Als nächstes wird ein Auslesevorgang anhand eines

Beispiels unter Bezug auf die Fig. H(A) bis U(¹F) beschrieben. Die Fig. H(A) bis 11(C) zeigen Auslese-Spannungssignale für die Zeflenelektroden X\ bis X₃. Die F ΐ g. 1 l(D) bis 11(F) zeigen Abfrageausgangssignale, die über die Widerstände Rj bis R₃ gewonnen werden.

Wie oben dargelegt, weisen die Bildpunkte (X₁, Yt),

(Xi, Vi) und (Xj, Yj) zuvor eingeschriebene Information auf. Die Widerstände R\ bis A3 werden von Verschiebeströmen 121,123 bzw. 125 durchflossen (vgL F i g. 1 l(D) bis U(F)) sowie von Polarisationsströmen 120,122 und 124, die den Verschiebeströmen überlagert sind, wie die Fig.H(D) und ll(E) erkennen lassen. Die den jeweiligen Bildpunkten entsprechenden Prüfausgangssignale lassen sich durch Abfrage der jeweiligen Zeilenelektrode, an der der Auslesespannungsimpuls zugeführt wird, und der jeweiligen Zeilenelektrode für

einen der Widerstände R\ bis R3 ermitteln. So entspricht beispielsweise der Ausgangsstrom 120 dem Bildpunkt (X\, Y\); der Ausgangsstrom 122 entspricht dem Bildpunkt (X*, Y\) und der Ausgangsstrom 124 entspricht dem Bildpunkt (X% Y₂). Der Einscbreibbereich wird durch diesen Auslesevorgang nicht zerstört Ein evtL fehlerhaft eingeschriebener Bildpunkt wird durch den Auslesevorgang nicht als Bildpunkt interpretiert, weil der Auslesespannungsimpuls gleiche Amplitude aufweist wie der Pegel der Haltespannung V₃.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einem Elektrolumineszenz-Dünnschichtelement (EL-Element), das eine zwischen ein Elektrodenpaar eingebrachte elektrolumirieszent wirksame Dünnschicht zwischen zwei dünnen dielektrischen Schichten aufweist und Hystereseeigenschaften hat, und mit einer Steuerschaltung, über die ein Spannungssignal zwischen dem Elektrodenpaar zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (7,10 bis 26) zum Löschen einer in dem EL-Element (1 bis 6) gespeicherten Anzeigeinformation (Einschreibinformation) eine steuerbare Elektronenstrahlquelle (15 bis 17,24), deren Elektronenstrahl durch eine der Elektroden (6) auf das EL-Element auftrifft, und eine Schaltungsgruppe aufweist, die den Elektronenstrahl auswahlweise auf bestimmte Positionen des EL-Elements ausrichtet und in Zeitpunkten auftastet, zu denen das Spannungssignal auf einem Pegel steht, durch den das EL-Element nicht erregt ist (F i g. 1,4,5).

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl jeweils dann auf das EL-Element auftrifft, wenn das Spannungssignal (P_s) im wesentlichen auf Pegel Null steht

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsgruppe zur Elektronenstrahlsteuerung und Elektronenstrahlauftasturg eine Elektronenstrahl-Ablenkeinrichtung (18,19,20) und eine Synchronisationsschaltung (21,22,23) enthält, durch die die Auf tastung des Elektronenstrahls hinsichtlich der Zuführung des Spannungssignals synchronisierb&r ist.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die frontseitige Transparentelektrode (2) und die rückseitige Metallelektrode (6) jeweils die gesamte Fläche des Anzeigebereichs des EL-Elements gleichmäßig überdecken.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung weiterhin zum Auslesen eine Prüfschaltung (9—11, 60 bis 111) umfaßt, die den durch die elektrolumineszent wirksame Dünnschicht (4) fließenden Strom erfaßt, wenn der Elektronenstrahl auf das EL-Element auftrifft.

6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung (9— 11; 60 bis 111) mit der Ablenkvorrichtung (17,22) korreliert ist, um eine Positionszuordnung des jeweils ermittelten Polarisations-Relaxations-Stroms zu ermöglichen.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch