DE2929010A1

DE2929010A1 - Lichtemissionsdioden-anzeigeanordnung

Info

Publication number: DE2929010A1
Application number: DE19792929010
Authority: DE
Inventors: Jun-Ichi Nishizawa; Yasuo Okuno; Keishiro Takahashi
Original assignee: Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai
Current assignee: Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai
Priority date: 1978-07-24
Filing date: 1979-07-18
Publication date: 1980-03-20
Also published as: US4329625A; DE2929010C2; JPS6158836B2; JPS5517180A

Description

DIPL.-ING. H. MARSCH 4000 Düsseldorf 1.

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Beschreibung zum Patentgesuch

der Zaidan, Hojin Handotai Kenkuyo Shikokai Kawauchi, Sendai-shi, Miyagi-ken, Japan

betreffend:
"Lichtemiss ionsdioden-Anzeigeanordnung"

Die Erfindung betrifft eine Lichtemissionsdiodenanzeigeanordnung. Insbesondere bezieht sie sich auf Lichtemissionsdioden-Anzeigeanordnuigen, die anstellen einzusetzen sind, an denen die Ungebungshelligkeit stark unterschiedlich ist.

Zahlreiche herkönmliche, im Freien installierte Anzeigeanordnungen, die farbes Licht erzeugen (nachfolgend einfach als Anzeigeanordnungen oder -einrichtungen bezeichnet) verwenden die Roirfoination einer einen thermischen Strahler enthaltenden Lampe mit gefärbten Glas- oder Kunststoffplatten oder aber gasgefüllte Entladungsröhren, die von Haus aus farbiges Licht emittieren. Verkehrssignallampen sind typische Beispiele der erstgenannten, und Neonzeichen sind typische Zeichen für die letzteren. Gewöhnliche gasgefüllte Entladungsröhren haben eine schwache Lichtausbeute, so daß es für den Betrachter schwierig ist, ein solches Licht aus Tag klar zu erkennen. Darüberhinaus haben gasgefüllte Entladungsröhren eine nur begrenzte Lebensdauer. Die erwähnten Nachteile werden als die wichtigsten bei gasgefüllten Entladungsröhren angesehen, und es nicht zu erwarten, daß diesbezüglich größere ibrtschritte gemacht werden können. Demgemäß werden meistens Kombinatienen von thermisch strahlenden Lampen mit Filtern eingesetzt, etwa

gefärbten Glasplatten, im Anzeigeeinrichtungen, wie Verkehrssignallampen, zu schaffen, die eine Anzeige im Freien sowohl am Tage als auch in der Nacht liefern nüssen.

Fluoreszenzlanpen haben einen höheren Unwandlungswirkungsgrad bei der Umformung der elektrischen Leistung in Licht als thermisch strahlende Lampen. Die ersten haben jedoch Nachteile, wie größere Abmessungen, geringere Helligkeit,und langsameres Aufleuchten im Vergleich mit den letzteren, und fexner besteht die Unbequemlichkeit, daß eine eigene Stromversorgungsquelle nur für sie bereitgestellt werden muß. Aus diesem Grunde werden Fluoreszenzlairpen praktisch nicht für viele andere Zwecke benutzt als für die Ausführung von kontinuierlicher Beleuchtung.

Demgemäß werden thermisch strahlende Lairpen in zahlreichen jener Farblichtanzeigen verwendet, die dazu dienen sollen, alternierende Anzeigen innerhalb eines begrenzten Bereichs der Anzeigeanordnung zu beleuchten, wie etwa in \ferkehrssignalanlagen.

Un eine unterscheidbare Farblichtanzeige an Stellen vorzulehnen, wo die Ungebungshelligkeit erheblichen Schwankungen unterliegt, ist eine derartige Lichtausbeute notwendig, daß sie inner die Ungebungshelligkeit überstrahlt. Bei verwendung von thermisch strahlenden Larrpen wird die erzeugte Lichtmenge hauptsächlich bestimmt durch die Temperatur und die Flächengröße des lichtemittierenden Teils (Wendel). Wenn deshalb die Versorgungsspannung sich verringert, ergibt sich ein Abfall der Temperatur der Wendel und erfolgt ein starker Abfall in dem abgegebenen Licht oder eine Änderung der Farbtemperatur. Es ist deshalb nicht einfach, eine angemessene Steuerung der Lichtirenge einer thermisch strahlenden Lampe in Anpassung an Änderungen der Ungebungshelligkeit vorzunehrren. Wenn die erzeugte Licht menge festgelegt ist, um eine festgelegte konstante Helligkeit zu bewirken, ist es notwendig, die Anzeigeanordnung so auszulegen, daß sich eine unterscheidbare Anzeige auch dann noch ergibt, wenn die Ungebvngshelligkeit maximal ist. Wenn man so vorgeht, erzeugt die Anordnung selbstverständlich eine viel zu große Helligkeit, wenn die Ungebungshelligkeit sich verringert. Eine solche überflüssige Energieverschwendung wäre selbst dann bedeutungsvoll, wenn man nur Verkehrslampen in die Betrachtung einbezöge. Demgemäß ist eine Verbesserung solcher Anzeigeanordnungen wünschenswert, nicht nur für die Gesellschaft im allgemeinen,

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sondern auch für die Betreiber derartiger Anzeigeeinrichtungen.

Ferner ist immer sehen eine Tferbesserung des Uhwandlungswirkungsgrades bei elektrischer Lichterzeugung für Farblichtanzeigeeinrichtungen wünschenswert gewesen, wie auch eine angemessene und einfache Steuerung der ifenge des emittierten Lichtes.

Halbleiterlidatemissionsdioden haben in ihrem Wirkungsgrad erhebliche Fortschritte gemacht. Die Intensität des von ihnen emittierten Lichtes ist nun im wesentlichen proportional der Höhe des hindurchfließenden Stromes und helle Anzeige kann man selbst bei Betrieb mit niedrigem Strom erreichen. Darüberhinaus haben Lichtemissionsdioden eine mittlere Lebensdauer von wesentlich über I00000 Stunden. Infolgedessen wäre es höchst wünschenswert, daß beinahe alle jene Farblichtanzeigeanordnungen, die gegenwärtig im Freien verwendet werden, durch solche Anzeigeanordnungen ersetzt wurden, bei denen Lichtemissionsdioden eingesetzt werden, und zwar sowohl hinsichtlich der Energieeinsparung als auch hinsichtlich hoher Lebensdauer.

Die meisten der Farblichtanzeigen können mit drei Farben bewirkt werden, nämlich rot, gelb und grün (blau). Hohen Wirkungsgrad aufweisende Lichtemissicnsdioden, die rotes, gelbes bzw. grünes Farblicht emittieren, können gefertigt werden, indem man beispielsweise ihre Lichtemissionsbereiche mit Ga₀ ^U-Q JS, GaAs_ J» ₃ oder INGaAsP für Rotlichtemissicn, In_Q gGaQ g oder Al_{0 4}In_{Q ß}P für Galblichtemission und GaP oder In_{Q 7}Ga_Q J? oder AL. _In_o JP für Grünlichtemission ausbildet, überflüssig zu sagen, daß Iiichtemissionsdiodsn, die in der Lage sind, Licht mit Wellenlängen zu emittieren, daß abweicht von den erwähnten drei Farben, ebenfalls herstellbar sind. Gegenwärtig haben die Dioden, welche blaufarbiges Licht emittieren, einen viel niedrigeren Wirkungsgrad, doch läßt sich ein deutlicher Fortschritt in ihrem IAchtemissionswirkungsgrad erwarten. Es hat sich beispielsweise durch die sogenannte itemperaturdifferenznethode unter gesteuertem Dampfdruck (TDM-CW -\ferfahren) erwiesen, daß man eine Lichtemissionsdiode mit extrem hohem Wirkungsgrad erhalten kann, wenn das Zusannensetzingsverhältnis der entsprechenden Bereiche einer Lichtemissicnsdiode mit einem ifehrfaKhsdiidit-Hetero-Sperrschichtaufbau unter genauer Steuerung gehalten wird, und wenn die Gitterausfluchtung zwischen den entsprechenden benach-

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barten Bereichen so erfolgt, daß man Kristalle mit geringen Fehlem aufwachsen läßt. Die Herstelltechniken sind soweit fortgeschritten, daß die Farben von lichtemittierenden Lichtemissionsdioden beinahe das gesamte sichtbare Spektrum umfassen. Deshalb ist es möglich, eine Auswahl einer beliebigen Kcnbinaticn der Dioden vorzunehmen, um sie bestimmten Zwecken anzupassen.

Selbst wenn die erwähnten Farblichtanzeigeanordnungen mit thermisch strahlenden Lampen als Lichtquellen ersetzt würden durch Anzeigeanordnungen unter Verwendung von Lichtemissicnsdioden, und selbst wenn demgemäß die Wartung der Anzeigeanordnungen vereinfacht würdeund auch der elektrische Leistungsbedarf erheblich verringert würde, bleibt inner noch das Problem bezüglich der Festlegung der Lichtintensität der Anzeigeanordnung an solchen Stellen, wo sich die Umgebungshelligkeit erheblich ändert. Das heißt, wenn die Anordnung bei niedrigem Umgebungslichtpegel immer noch arbeitet, eine bestimmte Lichtemissicnsdiodenanordnung dam, wenn sie für Umgebungslicht bei maximaler Helligkeit ausgelegt ist, elektrische Leistung verschwendet, die mehrfaches dessen beträgt, was wirklich erforderlich wäre, wenn die utngebungshelligkeit weit unter die Tageslichthelligkeit absinkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine LichtemissicnsdiodenanZeigeanordnung zu schaffen, bei der die Anzeige mit ausreichender Helligkeit in Anpassung an die Umgebungshelligkeit erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus denPatentansprüchen. Zur näheren ERläuterung wird ausgeführt:

Die Lichtemissien einer Lichtemissicnsdioäe ist im wesentlichen linear prcprtional dem Durchlaßstran und auch die Spektralcharakteristik des emittierten Lichtes hängt kaum ab vom Wert des Durchlaßstrones. Wenn demgemäß eine im Freien betriebene Anzeigeanordnung eine Anzeige sowohl am Tage als auch in der Nacht bewirken soll, kann die elektrische Leistung, die für ausreichende Helligkeit des emittierten Lichtes in der Nacht notwendig ist, nur einen Bruchteil der elektrischen Leistung betragen, die am Tage erforderlich ist, weil auch die erforderliche Helligkeit entsprechend unterschiedlich sein wird.

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Die Lichtemission einer Idchtemissionsdiode kann einfach gesteuert werden durch Beeinflussen des die Dioden durchfließenden Stromes. Wenn erfinduigsgenäß ein lichtempfindlicher oder auf Licht ansprechender Stromsteuerkreis in Serie mit einer LichtemissicnsdiodsnschaltvBig verbunden ist, um den Strom zu steuern, so erlaubt diese Anordnung, daß ein hoher Sturm durch die Serienschaltvng fließt, wenn das Umgebungslicht hell ist, so daß man eine helle Anzeige erzielt, während bei abnehmender Umgebungshelligkeit der Stromsteuerkreis in der Lage sein wird, so zu wirken, daß der Wert des Vorwärtsstrones begrenzt wird und damit eine geringere Helligkeit der Anzeige bewirkt wird.

Insbesondere ein unipolarer Fototransistor kann so ausgelegt werden, daß er den gewünschten Strom durchfließen lassen kann, selbst dann, wenn das auftreffende Licht auf Null fällt. Demgemäß ist eine Kombination aus einem unipolaren Fototransistor und einer Lichtemissionaiode in der Lage, eine LichteraLssionsanzeige zu schaffen, die für Umgebungshelligkeit geeignet ist durch einfachen Aufbau.

Wenn eine Mahrzahl von Lichtemissicnsdiodenkreisen parallelgeschaltet ist in einer Lichtemissionsanordnung, ist es möglich ,einen bipolaren Fototransistor oder Transistoren in Serie mit einigen der Lichtemissionsdiodenkreise einzusetzen. Ein bipolarer Fototransistor arbeitet derart, daß bei Abfall des auftreffenden Lichtes auf Null er den Strom abschaltet, so daß der betreffende Lichtemissionsdioderikreis ,mit dem der bipolare Fototransistor in Serie liegt, die Lichtemission beendet. Demgemäß werden nur noch jene Lichtemissionsdiodenkreise, diemit einem bipolaren Fototransistor in Reihe liegen, weiterhin Licht emittieren.

Es ist auch möglich, ein fotoleitendes Element oder eine Fotodiode einzusetzen, um als lichtempfindliches Stromsteuerelement zu dienen. In einem solche Falle ist jedoch eine weitere Strcmbegrenzungskomponente erforderlich, die von einem solchen fotoelektrischen Element ihrerseits gesteuert wird.

Eine Lichtemissicnsdiodsnanzeigeanordnung, die bezüglich ihres Stromes in Abhängigkeit von der ömgebungshelligkeit gesteuert wird, hat einen sehr hohen Wirkungsgrad und weist einen deutlich verringerten Vier-

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brauch ineffektiver elektrischer Leistung auf und liefert gleichwohl eine Farblichtanzeige extrem verlängerter Lebensdauer.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1A bis 1 E zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfin

dung, wobei Fig. 1A das Schaltungsdiagramm einer auf auf treffendes Licht ansprechenden Lichtemissionsdiodenanzeigeedjnheit ist, Fig. 1B einen schenatischen Schnitt durch einen unipolaren Fototransistor für die Verwendung in der Aniseigeeinheit nach Fig. 1A darstellt, Fig. 1C ein schematisches Diagramm ist und den ERainstrom über der Drainspannung des unipolaren Fototransistors nach Fig. 1B darstellt, sowie Fig. 1D bzw. 1E Biagraime der Strcmspannungscharakteristik bzw. der Lichtintensität-Durchlaßstrcnkennlinie einer Lichtemissicnsdiode sind,

Fig. 2A, 2B und 2C sind schematische Schnittdarstellungen anderer Beispiele von Fototransistoren,

Fig. 2D und 2E sind Diagramme zur Erläuterung der Kennlinien eines unipolaren Fototransistors gemäß Fig. 2C,

Fig. 3A bis 3E sind Schaltungsdiagramros verschiedener umgebungslichtabhängiger Mchtemissionsdioden-Anzeigeeinheiten gemäß weiteren Ausführungsformen des Gagenstandes der Erfindung,

Fig. 4A ist ein Schaltungsdiagramn einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 4B ist eine Schnittdarstellung eines Beispiels für einen nodifizierten Ihipolar-Fototransistor gemäß Fig. 4A, und

Fig. 5A, 5B und 5C sind Schaltungsdiagrmme bzw. ein schematischer Schnitt einer Lichtemissicnsdioden-Anzeigeanordnung in weiteren Ausführungsformen des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung; femer ist ein Schaltungsdiagranm einer Abwandlung von Fig. 5A dargestellt.

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Lichtemittierende Dioden haben eine extern hohe Lebensdauer und ihr Lichtemissicnswirkungsgrad kennte in letzter Zeit ebenfalls deutlich verbessert werden. Die betriebsspannung pro Liditeraissicnsdiode ist jedodn niedrig, und üblicherweise ist die von der Diode emittierte Lichtmenge klein. Un deshalb eine größere lichtmenge zu emittieren, ergibt sich die Notwendigkeit, zahlreiche Lichtemissicnsdioden einzusetzen. Die Spannung der elektrischen Leistungsquelle, die üblicherweise verwendet wird, liegt in der Größenordnung ven etwa 1o V bis etwa 2oo V, und die Spannung üiieher Wechselstranleistuagsquellen beträgt etwa 1co V bis etwa 22oV. Un eine große Lichtnenge durch Verwendung zahlreicher Lichtemissicnsdioden zu erzielen, ist es demgemäß zweckmäßig, eine bestimmte Zahl von Lichtemissionsdioden in Serie zu schalten.

Fig. 1A zeigt eine Anzeigeeinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Anzeigeeinheit umfaßt eine Lichtemissicnsdiodeneinheit LED-U, umfassend eine Serienschaltung einer Mahrzahl ven Lichtendssiensdioden ^Di-|'^Di2***^D1n ^scwrie eine auf Licht ansprechende Stromsteuereinheit OC-U, bestimmt für die Steuerung des die Lichtemissionsdiodeneinheit LED-U durchfließenden Stromes. Die auf Licht ansprechende Stromsteuereinheit CO-U verbraucht einen Tteil der an die Anzeigeeinheit angelegten Spannung, um die IdciitemLssicnsdiodeneinheit IED-U mit einem Strom zu speisen, entsprechend der Umgebungshelligkeit. Die in Serie geschalteten Lichtemissicnsdioden in der Lichtemissicnsdiodeneinheit LED-U werden von demselben Strom über die Strcmsteuereinheit CC-U gespeist.

Fig. 1D und 1E zeigen Beispiele für die Kennlinien von Lichtenässiensdioden. Wie in Fig. 1D dargestellt, steigt der Strom durch eine IiichtemissicnsdLode bei einer Spannung cberhalb eines bestimmten Viertes steil an. Wie außerdem in Fig. 1E dargestellt, ist die Leuchtintensität der Lichtemissionsdiode im wesentlichen proportional dem Wert des durchfließenden Stromes. Un deshalb die Menge des emittierten Lichts der Diode zu steuern, ist es notwendig, den Wert des Stromes zu beeinflussen. Es versteht sich femer ν daß die Lichtemission die Eigenschaft hat, das selbst bei Änderung des Streitwertes ihre Betriebsspannung kaum einer erheblichen Änderung unterliegt, was sich Fig. 1D entnehmen läßt.

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Die Anzahl (η) der Lichtemissionsdioden, die in Serie in der Einheit IED-U geschaltet sind, wird so gewählt, daß die Spannung für den Betrieb der Anzeigeeinheit einen angeitessenen Wart annimmt. Es versteht sich, daß mit zunehmender Anzahl (n) vcn seriengeschalteten Dioden die Spannung für den Betrieb der Diodeneinheit ansteigt und desto kleiner auch die Zahl der Stromsteuereinheiten sein kann, die in der gesamten Anzeigevorrichtung vorzusehen sind. Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Anzahl jener Lichtemissionsdioden, deren Lichtemission endet, wenn eine einzelne Lichtemissionsdiode ausfällt, entsprechend höher wird.

Die Betriebsspannung einer sichtbaren lichtemittierenden Diode liegt im Bereich vcn etwa 1,5 bis etwa 4 V, DLe Betriebsspannung der Lichtemissionsdiodeneinheit LED-U wird bestimmt durch die Summe der Betriebsspannungen der entsprechenden Lichtemissionsdioden. Wenn beispielsweise eine Iiichtemissionsdiodenanzeigeeinrichtung von einem Gleichstrom bei etwa 1co V gespeist wird, so ist die Zahl der Mchtemissicnsdioden, die in Serie in einer einzelnen Lichtemissionsdiodeneinheit LED-U geschaltet werden können, etwa 2o bis 6o Stück. Es versteht sich, daß - da eine Lichtemissicnsdiode kaum unteihalb einer bestimmten Minimalspannung arbeitet es zweckmäßig sein wird, das Verhältnis der Spannung, die sich auf die Lichtemissicnsdiodeneinheit IED-U und die Stromsteuereinheit CC-U verteilt, unter Berücksichtigung der Fluktuaticnen der Versorgungsspannung zu bestimmen. Wenn ein Stromabgleich, beispielsweise durch Widerstände vorgesehen ist, ist es auch itöglich, eine Mahrzahl von seriengeschalteten Lichtemissionsdioden durch eine einzige Stransteuereinheit zu beeinflussen. Lichtempfindliche Stromsteuerelemante umfassen fotoleitende Elemente, Fotodioden und Fototransistoren.

Es ist festzuhalten, daß für den Schutz der lichtemittierenden Diodeneinheit LED-U gegen fluktuierende Spannung der Leistungsquelle es wünschenswert ist, die auf Licht ansprechende Stromsteuereinheit CC-U so auszuwählen, daß sie eine möglichst gute Sättigungscharakteristik aufweist. Ein bipolarer Fototransistor, ein Feldeffektfototransistor und ein Bipolarmodus-S tatikinduktions fototransistor weisen unveränderlich einen Sättigungsstrom in Abhängigkeit von der Spannung auf und wirken dahin, daß sie den Hauptstrom mit zunehmender Mange an auftreffendem Licht vergrößern. In der

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Schaltung nach Fig. 1A wird ein Feldeffektfototransistor oder eine statischer Induktuktionsfototransistor verwendet, um als lichtenpfindliches Stromsteuerelement zu dienen, wobei man ohne weiteres eine Anzeigeeinrichtung erzielt, die von einem vorgegebenen Strom betrieben werden kann, selbst dann, wenn das auftreffende Licht Null ist.

Flg. 1B und 1C zeigen schematisch eine Schnittdarstellung sowie ein Kennliniendiagranm eines Feldeffektfototransistors. In Fig. 1B hat man eine η Epitaxialschicht 2 auf einem ρ Substrat aus Silizium aufwachsen lassen. In dieser η Schicht 2 wurden mittels Diffusion oder Ionenimplantaticnstechnik ein η -Sourcebereich 3, η -Drainbereich 4 sowie ein ρ -Gatebereich 5 ausgebildet, über diesen Bereichen ist ein transparenter Isolierfilm 6 mit Kontaktlöchern gebildet worden. Metallelektroden 3¹ und 4¹ sind vorgesehen, in Kontakt mit dem Sourcebereich 3 bzw. Drainbereich 4 durch die Kentaktlöcher hindurch. Die Dicke des ρ -Gatebereiches 5 ist so ausgewählt, daß das auftreffende Licht im sichtbaren Bereich den n~-Beiäch 2 erreichen kann, welcher einen Kanal bildet, ohne daß eine erhebliche Dänpfung eintritt. Dieser transparente isolierende Film 6 auf der Cberseite des Gatebereiches 5 stellt den Lichtenpfangsbereich dar. Wenn ein sichtbares Licht h»/ auf den η -Bereich auftrifft nach Durchlaufen der transparenten Isolierschicht 6 und in dem n~-Bereich 2 absorbiert wird, werden Elektronen-Lochpaare erzeugt. Diese Elektronen werden entweder absorbiert vom Sourcebereich 3 oder van Drainbereich 4 über den Kanalbereich 2. Die positiven Löcher jedoch bewegen sich zu dem ρ -Gatebereich 5 entsprechend entweder dem Potentialgradienten in der Verarmungszone, erzeugt zwischen dem Gatebereich und dem Kanalbereich, oder durch Diffusicn, und sie werden im Gatebereich 5 gespeichert. Dieser Gatebereich 5 wird in Durchlaßrichtung vorgespannt entsprechend der Menge an positiven Löchern, die gespeichert werden. In übereinstirrmung mit der Durchlaßvorspannung wird die Breite der Verarmungsschicht gesteuert, die sich von dem Gatebereich 5 zum Kanalbereich 2 erstreckt und der Widerstand des Kanals, der sich im verbleibenden Neutralbereich ausbildet, wird beeinfluß. Das heißt, mit einer Vergrößerung der auftreffenden Lichtmenge schrumpft die Verarmungsschicht, und die Breite des Kanals steigt entsprechend der Größe dieser Schrunpfung an, womit ein höherer Strom

fließenkann. Infolgedessen steigt die Mange an emittiertem Licht der Lichtemissionsdiodeneinheit LED-U. Wenn die Menge des auftreffenden Lichtes Null beträgt, wird in Richtung auf den inneren Abschnitt des Kanalbereichs 2 eine verarmungsschicht erzeugt infolge des eindiffundierten Potentials zwischen dem ρ -Gatebereich 5 und dem n~-Kanalbereich 2. Demgemäß ist der Wert, den man erhält durch Subtraktion, vcn der Breite (Dicke) des Kanalbereichs 2, der Breite der Verarmungsschicht infolge des eingebauten Potentials, die Breite des neutralen Kanalbereichs im unbeleuchteten Zustand. Die Veränderung des Stromes zu dem Zeitpunkt des Empfangs vcn auftreffendem Licht wird im wesentlichen bestimmt durch die Breite des η -Kanalbereichs 2 und der Fremdstoffkonzentration dieses Bereichs. Es wird vorteilhaft sein, für das Erzielen einer größeren \feränderung des Stromes die Fremdstoffkonzentration des Kanalbereiches unter einen bestimmten Wert abzusenken, etwa auf unter 1o cm" , da eine Kontrolle der Tiefe vcn gedoppten Bereichen in der Größenordnung von o, 1 μ m ziemlich schwierig ist und da das Absenken der Fremdstoffkcnzentraticn des Kanalbereichs zu einer größeren Veränderung der Breite der verarmungsschicht führen wird. Ferner wird es vorteilhaft sein, zum Erzielen einer besseren Sättigungscharakteristik die Länge des ρ -Gatebereiches 5 zu vergrößern und damit den Serienwiderstand zwischen der Sourceelektrode und dem Durchbruchspunkt in dem Kanalbereich zu vergrößern. Eine zu große Steigerung in derLänge des Gatebereichs 5 wird jedoch zu einer vergrößerung des Durchlaßwiderstandes führen und demgemäß zu einer Verringerung des Streitwertes. Der Stromvert kann ferner gesteigert werden durch vergrößerung der seitlichen Breite des Kanals, d.h. der Breite in Vertikalrichtuag relativ zu der Zeichnungsfläche von Fig. 1B, doch in einem solchen Falle nimmt die Ausnutzungsrats des Substrats ab. Wenn die Länge des Kanals verringert wird, ergibt sich eine Tendenz zu einer NichtSättigung des Drainstrones· Eine Verringerung der Kanallänge führt jedoch keine größere Störung ein, wenn ein extreme Nichtsättigungstendenz sichergestellt ist.

Eine elektrische Ladung (positive Löcher), gespeichert in dem Gatebereich wird diesen Gatebereich in Durchlaßrichtung vorspannen. Demgemäß wird die gespeicherte elektrische Ladung als Durchlaßstrom der Ptotodiode entladen, die gebildet wird von dem Gatebereich und dem Kanalbereich und irßglicherveise auch als Leckstrom, den man als fließend annehmen kann,

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durch den Leckwiderstand. Der Diffeasentialwiderstand einer vorwärts vorgespannten Diode unterliegt erheblichen Schwankungen entsprechend der Größe der Durchlaßvorspannung. Dieser Vorwärtsdif ferentialwiderstand wird sehr groß werden während der Periode, in welcher die Durchlaßvorspannung niedrig ist. Demgemäß wird sich während der Periode, in der die Fotodiode beinahe keinen Durchlaßstrom fließen läßt, die elektrische Ladung, die im Gatebereich gespeichert ist, beinahe vollständig nur durch den Leckwiderstand entladen. Demgemäß wird in solchen Perioden die Entladezeitkcnstante im wesentlichen bestürmt durch das Produkt der Kapazität C des Gatebereichs und des Leckwiderstandes R. Der Leckwiderstand R ist ziemlich groß, und deshalb besitzt der Fototransistor eine Art Ihtegrationsfunkticn, doch wird das Ansprechen der Diode auf Veränderungen der auf treffenden Lichtmenge nicht sehr schnell sein. Es versteht sich dabei, daß in einer im Freien installierten Anzeigeeinrichtung die Variation der Utagebungshelligkeit ziemlich allmählich erfolgt,und demgemäß wird das relativ langsame Ansprechen auf \feränderungen der Ungebungshelligkeit keine sehr großen Probleme in der Ansprechhelligkeit auf Licht aufwerfen. Ungekehrt kann man dies auch positiv sehen, weil man Gebrauch macht von der Tatsache, daß die Zeitkonstante lang ist, wird es nämlich möglich, das Auftreten von Eehlfunktionen der Anzeigeeinrichtung derart zu verhindern, daß die Anzeige nicht abdunkelt infolge zufälliges Teilunterbrechung des auftreffenden Lichtes, solange die allgemeine Ungebungshelligkeit noch hoch ist. Da die Auswahl der Gatekapazität beinahe nur dem Konstrukteur tiberlassen ist, hat man hier ziemliche Wahlfreiheit. Da jedoch der Gatestrctn eines ieldeffektfototransistors in keiner direkten Beziehung mit dem Drainstrom steht, hat die Kennlinie die Tendenz, nichtlinear zu werden.

Die Lichtempfangsöffnung (Fenster) kann mit einer FilterfiAtion betraut werden, indem beispielsweise der transparente Isolierfilm 6 gebildet wird durch miteinander abwechselnde Schichten eines Siliziumoxid und eines Siliziurmitrits. Durch Ausbildung der auf Licht ansprechenden Stromsteuermittel derart, daß sie eine Empfindlichkeitskurve haben, beinahe identisch mit der des menschlichen Auges, kann man eine besser angepaßte Kontrolle der von der Anzeigeeinrichtung emittierten Lichtmenge erzielen.

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Femer kann absichtlich eine Widerstandskcnpcnente vorgesehen werden zwischen dem Gatebereich und dem Sourcebereich, um den Wert des Leckwiderstandes zu verringern. Eine solche Unordnung führt dazu, daß die Entladezeitkcnstant klein wird, was zu einem schnelleren Ansprechen auf Veränderungen des auftreffenden Lichtes führt.

Die fotoelektrische Kraft infolge einer Diodenstruktur wird so betrachtet, daß sie eine im wesentlichen konstante bestimmte Spainung aufweist und einen Strcm proportional der Menge des auftreffenden Lichtes. Wenn der Leckwiderstand sehr hoch ist, hat der auf Licht ansprechende Strcm des Feldeffekttransistors die Tendenz, einen scharfen Anstieg im Bereich kleiner Lichtmangen zu zeigen und Sättigung aufzuweisen für auftreffendes Licht höherer Intensität. Wenn jedoch ein Widerstand an den Transistor angeschlossen wird, um einen Entladepfad vorzusehen, wird die Veränderung des lichtabhängigen Stromes allmählicher, und man nähert sich erheblich mehr einem linearen Verlauf.

Um die Lichtempfindlichkeit der Anordnung zu vergrößern, ist es zweckmäßig, eine Linse auf dem transparenten Isolierfilm 6 so anzuordnen, daß die gesairaelten Lichtstrahlen auf den optisch aktiven Bereich fokussiert werden. Eine Verringerung der Fremdstoffkonzentration des Kanalbereichs und eine Verringerung der Größe des Gatterbereichs können auch wirksam sein für die Vergrößerung der Lichtempfindlichkeit. Da es einfach ist, die übereitpfindlichkeit auf Licht zu verringern durch Abschirmen eines Teiles des auftreffenden Lichtes, wäre es nicht störend, wenn die Lichtempfindlichkeit auf einen zu hohen Wert gelangen würde, betrachtet vom Standpunkt der Auslegung. Wenn eine Struktur ähnlich der des bekannten Feldeffekttransistors verwendet wird, kann \forsorge getroffen werden, daß das Verhältnis zwischen den wirksamen Kanalquerschnitten, wenn die Breite der \ferarmungsschicht minimal bzw. maximal ist, auf einen gewünschten Wert gelegt wird, und die Aufbauparaneter werden so benessen, daß der N&ximalstrcnwert eine Größe annimmt, die hinreicht für die Anzeige bei Tageslicht. Auf diese Weise kann man einen Feldeffektfototransistor ausbilden, der eine gewünschte Steuerung des Stromes im Ansprechen auf Ungebungslicht erlaubt.

Ein Felde ffektfototransistor mit einem Aufbau wie oben beschrieben hat die Funktion, jene Träger zu speichern, die infolge auftreffenden Lichtes erzeugt worden sind. Die gespeicherten Träger werden in verstärkender Weise den Hauptstran steuern und demgemäß weist ein solcher Transistor eine hohe Lichtempfindlichkeit auf, wenn er auch etwas langsro im Ansprechen ist.

Die Lichtenpfindlichkeit des menschlichen Auges ist nicht konstant bezüglich verschiedener Grade der Lichteinstrahlung. Wenn deshalb die Anzeigeeinrichtung so ausgebildet wird, daß sie ein bestimmtes konstantes Licht emittiert für auftreffendes Licht mit einer Helligkeit oberhalb eines bestimmten Pegels, wird eine solche Ausbildung zu keinen praktischen Unbequemlichkeiten führen. Genauer gesagt, kann die Anordnung so getroffen werden, daß sie Verarmungsschicht in dem Feldeffektfototransistor hinreichend schrumpft für eine bestürmte ffenge auftreffenden Lichtes, und daß die ^ferarmungsschicht nicht anspricht auf auf treffendes Licht oberhalb dieses bestimmten Pegels.

Andere Beispiele für auf Licht ansprechende stromsteuemde Transistoren sind in Fig. 2A, 2B und 2C dargestellt. Fig. 2A zeigt einen Isoliergate-Feldeffektfototransistor. Die Struktur dieses Transistors nach Fig. 2A ist derart, daß kein besonderer Gatebereich vorgesehen!ist, scndem daß der Isolierfilm auf dem ρ -Kanalbereich 2' mit negativen elektrischen Ladungen gespeist wird, so daß eine n-Typ-Inversionsschicht 15 innerhalb des p~-Kanalbereichs 2 · ausgebildet wird. Darüberhinaus ist eine niedrigen Widerstand aufweisende Polysiliziumelektrode 3¹ über dem transparenten Isolierfilm 6 integral mit der Sourceelektrode vorgesehen, um so das Potential des Kanalbereichs zu stabilisieren. Auf treffendes Licht gelangt durch ein Lichtauffangfenster, das gebildet wird von dem Polysiliziumfilm 3' und dem transparenten Isolierfilm 6.

Fig. 2B zeigt einen gewöhnlichen bipolaren Fototransistor. Eine hohen Widerstand aufweisende i-Typ (oder n~-Typ)-Epitaxialschicht 12 wird auf einem n-Typ-Siliziumsubstrat 11 ausgebildet. Ein p-Typ-Basisbereich 13 wird innerhalb der Epitaxialschicht 12 ausgebildet, und ein nf-rTyp-Emitterbereich 14 wird innerhalb des p-Basisbereichs 13 ausgebildet, indem man entweder die Diffusionstechnik oder Ionenimplantationstechnik

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benutzt. Eine ringförmige Emitterelektrode 14* wird auf dem Emitterbereich 14 ausgebildet, und eine Kollektorelektrode 11* wird am Substrat 11 ausgebidelt. Die Emitterelektrode 14' kann GLtterform oder STreifenform haben zusätzlich zu der Ringform. Auch kann diese Emitterelektrode transparent sein, bestehend aus Polysilizium, Zinnoxid, Indiunoxid oder dergleichen Substanzen, oder es kann sich um eine Kombination aus einer Metallelektrode und einer transparenten Elektrode handeln. Ein transparenter Schutzfilm 6 wird auf der Oberseite der Epitaxialschicht 12 ausgebildet, um Lichtstrahlen in den optisch aktiven Bereich einzuleiten. Im Betriebszustand des Fototransistors wird der aktive optische Hauptbereich gebildet von dem Bereich, der sich in der Nähe der Basiskollektorsperrschicht befindet, der in Sperrrichtung vorgespannt ist, so daß es wünschenswert ist, beide n-Typr-Bmitterbereiche 14 und p-Typ-Basisbereiche 13 mit geringen Dicken auszubilden, damit sich keine deutliche Schwächung des auf treffenden Lichts ergibt. Überflüssig zu sagen, daß ein Lichtempfangsfenster auf der Kollektorseite ausgebildet sein kann.

Wenn die Msnge des auftreffenden Lichtes Null ist, so erkennt man, daß selbst bei Anliegen einer Spannung zwischen Emitter und Kollektor normalerweise kein Strom fließt, da die Basisvorspannung oder der Basisvorstrom Null sind. Mit zunehmender Mange an auftreffendem Licht werden Elektron-Lochpaare gebildet, und die Träger (positive Löcher), die i m Basisbereich gesanmelt worden sind, spannen den Basisbereich in Durchlaßrichtung vor, so daß ein Basisstrcm fließt. Im Ergebnis fließt auch ein Köllektorstrom, der h™ mal größer ist als der Basisstrom. Das heißt, das auftref fende Licht und der ausgehende Strom stehen in beinaher linearer proportionaler Beziehung. Damit ein hoher Strom fließen kann, kann der Bereich der Lichtempfangsfläche vergrößert werden, um die Mange an auftreffendem Licht zu erhöhen. Es kann auch zweckmäßig sein, die Lichtstrahlen durch eine Linse auf den Fototransistor zu fokussieren, wie weiter oben erwähnt. Schließlich ist es möglich, eine Darlingtcn-Schaltung aus einem Fototransistor und einem weiteren Transistor vorzusehen, um den Ausgangsstrom zu vergrößern.

Ein bipolarer Fototransistor hat eine ziemlich große Temperaturabhängigkeit, und deshalb ist es wünschenswert, eine Tenperaturkompensation

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vorzusehen, insbescndere dann, wenn dieser !fototransistor im Freien eingesetzt wird. Diese Temperaturkompensation kann innerhalb der entsprechenden Anzeigeeinheit vorgesheen werden, oder sie kann bei der Stromversorgungsquelle für die gesamte Einrichtung ausgeführt sein.

Der statische Indukticnstransistor (SIT), der vcn einem der ERfinder, J. Nishizawa, vorgeschlagen wurde, besitzt eine niedrige Kanallänge und besitzt einen sehr kleinen Serienwiderstand von der Souroeelekt'iode bis zu dem eigenleitendem Gate (pinch-off-Puokt) innerhalb des Kanals und ist deshalb geeignet für Betrieb mit hohen Strömen. In dem ütakehrgatevorspannbetrieb weist der SIT eine NichtsättLguagscharaJcteristik auf, die grundsätzlich basiert auf der Steuerung der Höhe der Potentialbar riete des eigenleitenden Gates durch sowohl die Gate- als auch äiß Drainspannung. Durch entsprechende Auswahl der Aufbauparameter jedoch ist es möglich, die Nichtsättigungscharakterxstik in verschiedener Weise bu modifizieren. Indem man entweder den Serienwiderstand auf ein bestimmtes Maß erhöht oder indem man an den SIT einen Außerwiderstand anschließt, ist es auch möglich, die Nihtsättigungscharakteristik so zu modifizieren, daß sie sich einer Sättigungsdaafea kteristik annähert.

Darüber hinaus weist, wenn ein Sperrschicht-SIT so modifiziert wird, daß er mit einer Durchlaßgatevorspannung arbeitet, eine Sättigungscharakteristik auf. Das heißt, es ergibt sich eine Minoritätsträgerinjektion aus dem vorwärts vorgespannten Gatebereich in den Kanalbereich, welche MLnoritätsträger die Injektion von Majoritätsträgern aus dem Sourcebereich induzieren. Wenn die Souroeregion von dem Gatebereich getrennt ist, ist der obenerwähnte Effekt nicht so deutlich. Wem jedoch der Gatebereich sehr dicht am Sourcebereich liegt, wird der Drainstrom scharf ansteigen bei Anlegen einer sehr kleinen Gatespannung und sehr bald in perfekte Sättigung gelangen. In Fig. 2C ist eine Struktur dargestellt, wobei eine solche modifizierte Übergangsschicht SIT in ein optisches Bauelement umgeformt wurde.

Gemäß Fig. 2C ist eine n~-Epitaxialschicht 17 auf einem η -Siliziumsubstrat 16 ausgebildet. Auf der oberen Fläche dieser n-Epitaxialschicht 17 sind ein n⁺-Sourcebereich 18 und ein p⁺-Gatebereich 19 ausgebbildet, entweder durch Diffusionstechnik oder Ionenimplantationstechnik.

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r-

Das η -Substrat dient als Drainbeieich. Jener WDSchnitt der η -Epitaxialschicht 17, der zwischen dem Gatebereich 19 eingebettet ist, dient als wirksamer Kanalbereich 21. Auf der gesamten Oberfläche des Drainbereichs 16 ist eine Drainelektrode 16' ausgebildet und lokal auf der Fläche des Sourcebereichs 18 ist eine Souroaelektro de 18' angeordnet, über der Epitaxialschicht 17 ist ein transparenter Schutzfilm 2o vorgesehen.

Bei einer SIT-Struktur, die in dieser Weise vertikal aifjebaut ist und eine sehr kleine Kanallänge aufweist, unterliegt die Konfiguration der Verarmungsschicht erheblich dem Einfluß nicht nur des Gatebereichs, sondern auch des Sourcebereichs und des Drainbereichs. Messungen wurden bezüglich der elektrischen Kennwerte solcher SITs durchgeführt,de so ausgebildet waren, daß die Fremdstoffkonzentration der Epitaxialschicht

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bei etwa 3,6 χ 1o era lag, die Länge (Dicke) dieser Epitaxialschicht bei etwa 4,7 um, die Tiefe des Sourcebereichs bei etwa 5 ρ m und die Tiefe des Gatebereichs bei etwa 2,6 μ m_r und daß die Fenster-Fensterdistanz der Gatemaske (nachfolgend nach Gate-Gate-Intervall bezeichnet) sich progressiv ändert von 5 - 1o μ m unter Vorsehen einer Gateelektrode. Das Ergebnis dieser Experimente ist in Figuren 2D und 2D dargestellt. Diese Synfoole S₅, S-... S bezeichnen Examplare mit Gatemaskenabständen vcn 5, 6, ... ?o μ m. Es ist festzuhalten, daß der Fremdstoffkonzentration vcn 3,6 χ 1o cm sich eine Verarmungsschicht von etwa nur 5,2 pm ergibt durch das eingebaute Potential entsprechend der abrupten Ubergangsschichtannäherung. Demgemäß kann für ein Gate-Gate-Ihterval von etwa Io um oder darunter angenähert werden, daß der Kanal pinch-off zeigt durch die Verarmungsschicht, erzeugt durch das aufbaubedingte Gate-Kanal-Potential. Darüberhinaus wird wegen der seitlichen Diffusion, die während des Diffundierens des Gatebereiches eintritt, die Kanalbreite enger als das Gate-Gate-Ihterval d. Demgemäß wird angenommen, daß die wirkliche Kanalbreite d¹ deutlich kleiner ist als die Fenster-Fenster-Distanz d der Gatemaske.

Fig. 2D zeigt dan Drainstrom (in Aqpere) über der Gatespannung (in V), wenn die Sourcedrainspannung 1 V beträgt. Man erkennt aus dieser Darstellung, daß dann, wenn an der Drainelektrode eine Spanning liegt, ein Strom selbst dann fließt, wenn die Gateelektrode bei einem Nullpotential gehalten wird mit Ausnahme des Falles, wo das Gate-Gate-

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-y-

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Intervall extrem eng ist. Wenn das Gate-Gate-Intervall ziemlich groß ist, so steigt der Drainstrom mit zunehmender Gatedurchlaßspannung leicht an. Jenseits eines bestimmten Wertes dieser Spannung steigtder Draistrom scharf an und wird gegebenenfalls bald in die Sättigung gelangen. Die Drainstromstrom-Drainsparmungskennlinie erwies sich als scharf ansteigend mit beinahe perfekter Sättigung bei sehr niedrigen Drainspannungen. Dieser abrupte Anstieg des Stranes wird zurückgeführt auf den Effekt der Trägerinjektion aus dem Gatebereich. Auch die Sättigung des Stromes wird zurückgeführt auf die Sättigung der Najoritätsträger, die abgeleitet werden aus dem Souroebereich durch Kanalbereich, der sich auf der Sourceseite befindet, zu dem Drainseitenkanalbereich. Dar Fachmann erkennt, daß entweder durch Erhöhen der Fremdstoffkonzentration des Kanalbereichs oder durch Verbreitern des Gate-Gate-Intervalles die MSglichkeit besteht, den Drainstrom bei Gatespannung Null zu erhöhen. Um umgekehrt den Drainstrom bei Gatespannung Null zu steigern, ist es nur erforderlich, das Gate-Gate-Intervall enger zu machen oder die Fremdstoffkonzentration des Kanalbereichs abzusenken. Wenn der Gatebereich in Durchlaßrichtung vorgespannt ist relativ zum Sourcebereich fließt ein Gatestrom. Fig. 2E zeigt das Verhältnis zwischen dem Drainstrom und dem Gatestrom (welches Verhältnis im folgenden als Stromverstärkung oder Stromverstärkungsfaktor bezeichnet werden soll). Im Falle eines engen Gate-Gate-Intervalles zeigt die Stromverstärkung eine Charakteristik analog der Stromverstärkung eines bipolaren Transistors, und diese Charakteristik der Stromverstärkung ist im wesentlichen konstant für einen ziemlich breiten Bereich von angelegten Gatespannungen. Bei einem breiten Gate-Gate-Intervall ist die Stromverstärkung relativ konstant wie im Falle eines engen Gate-Gate-Intervalls in dem Betriebsbereich, wo der Drainstrom hoch ist. Bei kleiner werdendem Drainstrom jedoch steigt der Stromverstärkungsfaktor stark an. Das heißt in dem Betriebsbereich, wo die Durchlaßgate^annung hoch ist und ein hoher Strom fließt, fließt ein Drainstrom, der im wesentlichen proportional dem Gatestrom ist. Selbst in einem solchen Betriebsbereich jedoch, wo die Gatespannung nahe Null ist und wo man keinen oder nur einen sehr kleinen Gatestrom fließen läßt, ergibt sich immer noch ein bestimmter Drainstrom. Die Höhe des Stromes, der bei Gatevorspannung Null fließt, wird im wesentlichen bestimmt durch die Fremdstoffkonzehtrationsverteilung in dem

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neutralen Kanalbereich zwischen Source- und Drainbereich und die Abmessungen dieses neutralen Kanalbereichs. Die Höhe des Stromes, der bei einer Durchlaßgatevorspannung fließt, wird im wesentlichen bestimmt durch die Abmessungen und die Fremdstoffkonzentraticnen des Souroebereits, des Kanalbereichs und des Gatebereichs. Es ist demgemäß möglich, den Strom zu bestimmen, der bei Null Gatespannung fließt, beinahe unabhängig von dem Stran, den man fließen lassen kann bei einer vorgegebenen Durchlaßgatespannung.

Wenn der Gatebereich elektrisch leitend ist und Licht in den Kanalbereich eindringt, wird eine elektromotor ische Kraft erzeugt durch die fotoicnisierten Träger in der Diodenstruktur, gebildet von dem Gatebereich und dem Kanalbereich. Wem der Gatebereich hinreichend in Durchlaßrichtung vorgespannt ist durch solche optisch ionisierten Träger, und wenn demgemäß ein Durchlaßgatestran zu fließen beginnt, so beginnt ein Drainstrcm einer Höhe zu fließen entsprechend dem Gatestrom multipliziert mit dem Stromverstärkungsfaktor. Daß heißt, mit zunehmender Ungebungshelligkeit fließt ein Strom, der im wesentlichen proportional dieser Helligkeit ist. Wenn die Umgebungshelligkeit deutlich zunimmt, wird der Anstieg des Stromes flacher. Durch entsprechende Auswahl der Premstoffkonzentration des Kanalbereichs und des Gate-Gate-Intervalles in der Struktur gemäß Fig. 2C wird ein vorgegebener Strom selbst dann fließen, wenn die Qngebungshelligkeit auf Null abfällt.

\fergleicht man den statischenlndukticnfototransistor gemäß Fig. 2C mit dem Feldeffektfototransistor gemäß Fig. 1B, so sind die Basisstrukturen analog. Der erstere hat jedoch die \forteile, daß die Ausnutzung des Substrats groß ist, und daß man hohe Empfindlichkeit gegen Licht und große Ströme sowie schnellen Betrieb erzielen kann aus den Gründen, daß jener eine Vertikaltypstruktur aufweist, die Kanallänge sehr klein ist, der Gate-Bereich eine geringe Größe besitzt, und die Fremdstoffkonzentraticn des Kanalbereichs niedrig ist. Darüberhinaus hat jener die Eigenschaft, daß das Helligkeits/Stromverhältnis, wenn die Ungebungshelligkeit groß ist, nahezu linear ist und demgemäß dieser statische Indukticnsfototransistosr extrem brauchbar ist für die Verwendung zur Steuerung des Stranes bei einer Lichtemissionsdiodenanzeigeeinrichtung.

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Das bedeutet, daß ein inipolarer Fototransistor, ausgelegt für die Steuerung des Drainstrcires durch einen Durchlaßgatestrom, geeignet ist für die Steuerung einer Iichtemissionsdiodenanzeigeeinrichtung. Es versteht sich dabei, daß , da jene Träger, die vcn dem Gatebereich in Richtung Drainbereich injiziert werden (nicht durch den effektiven Kanalbereich) kaum beitragen zur Bildung des Hauptstranes - der Strcwwerstärkungsfaktor weiter erhöht werden kann durch verringerung jenes Cberfläohenbereiches der Gateregion, der der Drainregion zugekehrt ist. Es ist beispielsweise möglich, auch die Bodenseite des Gatebereiches zu einem hochresitiven Bereich oder zu einem halbisolierenden Bereich, indem man z.B. vcn der Sauerstofficnenimplantationstechnik Gabrauch macht. Es ist auch sehr zweckmäßig, eine Ausnehmung vorzusehen, die den Kanalbereich umgibt und einen Gatebereich auf der Seitenfläche dieser Ausnehmung auszubilden.

Cbwohl in Fig. 2D und 2E nicht dargestellt, kann der Drainstrom des in Durchlaßrichtung vorgespannten statischen Induktionsfototransistors beinahe perfekt sättigen bei einer niedrigen Drainspannung von beispielsweise etwa 1co-2co mV.

Wie oben erwähnt, ist es durch Verwendung eines Fototransistors von Stransättigungstyp in der Strctnsteuereinheit CC-IJ gemäß Fig. 1A möglich, sowohl die Jfenge des emittierten Lichtes so zu steuern, daß sie der Ungebungshelligkeit folgt, also auch Überspannungen gleichzeitig zu absorbieren.

Im Falle einer Serienschaltung von Lichtemissicnsdioden in einer einzigen Richtung wie in der Schaltung nach Fig. 1A dargestellt unter Ansteuerung durch eine Wechselstrcrnquelle wird diese Sermschaltung von Dioden während eines Halbzyklus¹ der Versorgungsspannung nicht arbeiten.

Fig. 3A und 3B zeigen Möglichkeiten unter verwendung einer Mehrzahl von Serienschaltungen von LichtemLssionsdioden, die so angeordnet sind, daß bei Ansteuerung dieser Serienschaltungen mit Wechselstrom die gesamte Anzeigeeinrichtung inner noch Licht erzeugt chne toten Halbzyklus, gesehen für die Gesamtschaltung.

Fig. 3A zeigt ein Beispiel, bei dem zwei Schaltungen jeweils eine Serienschaltung von Lichtemissicnsclioden und ein Stronsteuerelement umfassen und die beiden Serienschaltungen antiparallel zueinander geschaltet

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sind. In diesem Beispiel wird ein Eeldeffektfototransistor als auf licht ansprechende Strcnsteuerkcnponente verwendet. Natürlich können andere TVP⁶¹¹ vcn auf Licht ansprechenden Stratisteuerkcnponenten vorgesehen werden wie der bipolare Fototransistor oder der statische Induktionsfototransistor. Wenn die Klenne 3o auf positiuem Potential liegt, ist die Leitung L- in Durchlaßrichtung vorgespannt/ so daß ihre Dioden Licht emittieren. Die Leitung L₃ dagegen ist in Sperrichtung vorgespannt und deshalb nicht "eingeschaltet". Wenn jedoch die Klemme 31 auf positivem Potential liegt, so wird umgekehrt Leitung L, in Durchlaßrichtung vorgespannt und emittiert Licht, während Leitung L₁ in Sperrichtung vorgespannt ist und kein Licht emittiert.

Die Schaltung nachFig. 3A hat die Eigenschaft, daß die lichteitpfindlichen StraiBteuerkonponenten ebenfalls richtungsabhängig sind wie die Lichtemissicnsdioden. Eine Ausführungsform jedoch unter verwendung eines in beiden Richtungen arbeitenden lichteitpfindlichen Stronsteuerelementes ist in Fig. 3B dargestellt. Es ist üblich, daß ein fotoleitendes Element keine Richtwirkung hat, und daß es demgemäß bidirektional eingesetzt werden kann. Es sollte auch festgehalten werden, daß ein Fototransistor, wenn er in einer syimetrischen Struktur aufgebaut ist, bidirektionale Eigenschaften hat. Durch Einsatz dieser symmetrischen lichtenpfindlichen Stromsteuer- (bzw. Stronbegrenzungs-) Komponenten kann man eine lichtempfindliche Strotsteuerung erzielen, die in der Lage ist, bidirektionale Ströme durch die Menge des auffallenden Lichtes zu steuern. In der Ausführungsform nach Fig. 3B wird ein bidirektional wirkendes lichtenpfindliches Stromsteuerelement gebildet von einem Feldeffekt fototransistor. In Fig. 3A und 3B bezeichnen die Synbole °;ιι···^οι_η ¹³²W- D₂₁,... D- die lichtemittierenden Dioden und die Symbole Q₁, Q bzw. Q₁' bezeichnen die Feldeffektfototransistoren.

Eine Anordnung kann derart vorgesehen sein, daß die Serienschaltung der Dioden D₂₁. --D₂^ Licht emittiert in unterschiedlicher Farbe von dem Licht, das die andere Serienschaltung der Dioden D₁ .....D₁ emittiert. In diesen Fällen versteht es sich, daß die Stromspannuigscharakteristik des Feldeffekttransistors Q₁ und Q₂ deutlich voneinander unterschiedlich ausgebildet sein kann oder das die bidirektionale Stromspannungscharakteristik des Feldeffektfototransistors Q₁' in den beiden Richtungen deutlich

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unterschiedlich gemacht wird. In den Schaltungen nach Fig. 1A, 3A und 3B ist es für den Fachmann offensichtlich, daß man eine Serienschaltung vcn Dioden einer Polarität durch eine Parallelschaltung einer Mehrzahl von Serienschaltvngen vcn Dioden der gleichen Polarität ersetzen kann.

Wie oben erwähnt, kann eine Anzahl unterschiedlicher lichtempfindlicher Stransteuerkarpcnenten verwendet werden. Insbesondere ist die Verwendung eines Fototransistors mit Sättiguigsstromcharakteristik besonders wünschenswert.

Ausführungsfarmen unter \ferwendung eines bipolaren Fototransistors gemäß Fig. 2B als Fototransistor sind in Fig. 3C bis 3E dargestellt. Fig. 3C zeigt eine nur in einer Richtung wirksame Schaltung. Fig. 3D und 3E zeigen bidirektionale Schaltungen. Ein bipolarer Fototransistor wirkt so, daß, wenn das auftreffende Licht Null beträgt, der Kollektorstrom ebenfalls Null wird und daß, wenn Licht auffällt, ein Kollektorstrom fließt, der f— (Stronwerstärkungsfaktor) mal größer ist als der des Basisstranes, der gebildet wird durch die elektrische Ladung, gespeichert in der Basisregien und aus dieser abfließend. Im übrigen sind diese Ausführungsformen analog denen, die oben bereits diskutiert wurden, und deshalb erübrigt sich eine weitergehende Erläuterung. Un sicherzustellen, daß Licht inner noch emittiert wird, selbst wenn kein Licht auffällt, ist es notwendig, beispielsweise Serienschaltungen vcn Lichtemissicnsdioden vorzusehen, die nicht von dem auftreffenden Licht gesteuert werden. Dar Fachmann erkennt, daß Schaltungen ähnlich denen nach Fig. 1A, 3A und 3B aufgebaut werden können unter Verwendung von statischen Indukticnsfototransistoren, indem einfach der Feldeffektfototransistor durch den statischen Indukticnsfototransistor nach Fig. 2C ersetzt wird.

Cben wurden Fototransistoren beschrieben, deren Steuerelektroden durch auftreffendes Licht in Durchlaßrichtung vorgespannt werden. Nachfolgend soll ein unipolarer Fototransistor beschrieben werden, der so aufgebaut ist, daß durch auftreffendes Licht der Grad der Sperrvorspannung seiner Steuerelektrode beeinflußt wird.

Wenn bei einem gewöhnlichen Ubergangsschichtgateine isolierte Elektrode vorgesehen ist und von außen eine Sperrspannung angelegt wird,

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so wird die wirksame Vorspannung des Gates gleich der Summe der äußeren Sperrvorspannung und der inneren Durchlaßvorspannung, ausgelöst durch die fotoelektroitDtorische Kraft.

Der in Sperrichtung vorgespannte Gatebereich bedingt eine breitere Verarnuigsschicht im Kanalbereich. Demgemäß wird in gewisser Weise die Herstellung solcher Komponenten erleichtert. Außerdem kann ein in Sperrichtung vorgespannter Gatebereich mehr Ladung speichern als ein nichtvorgespannter Gatebereich.

Fig. 4A zeigt eine Ausführungsform eines isolierten Übergangsschichtgatefototransistors mit einem Selbstvorspannwiderstand und einer Blende. Ein Selbstvorspannwiderstand R ist einen Sourcebereich (oder Sourceelektrode) eines Isoli e rschichtgatefototransistors Q₁ angeschlossen für den Aufbau einer Vorspannung über dieser. Die isolierte Elektrode ist mit dem anderen Ende des Selbstvorspannwiderstandes R verbunden. Eine Blende ist mit einer Erregerspule L ausgebildet und einer Blendeplatten SP, die ein Fenster aufweist. Wenn kein Drainstrom fließt ,wird die Blendenplatte nach einer Seite gezogen, und es fällt keinlicht auf den Transistor. Wenn ein Drainstran fließt, wird die Spule L erregt, um die Blendenplatte SP zur anderen Seite zu ziehen. Ein Fenster in der Blendenplatte ermöglicht dem auffallenden Licht, auf den Fototransistor während einer bestimmten Periode auf zutreffen. Dieser Blendenmechanismus kann verglichen werden mit einer Kanerablende, angeordnet in der Brennebene. Träger, die durch solches auftreffendes Licht ionisiert werden, werden im Gatebereich gespeichert, um die Gesamtvorspannung zu modulieren, welche die Sutane des Spannungsabfalls über dem Widerstand R ist und der Spannung, bewirkt durch die Beleuchtung, d.h. Ladung, gespeichert im Gatebereich, dividiert durch die Gatekapazität. Man erkennt, daß der Isolierschichtgatefototransistor in verschiedenen anderen Arten eberfälls benutzbar ist. Z.B. kann er mit anderen Typen von Blenden kombiniert werden.

Eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Isolierschichtgatefototransistors ist in Fig. 4B dargestellt. In der Querschnittsdarstellung nach Fig. 4B ist das η -Substrat 3 als Souroaregion vorgesehen, auf dessen Oberseite eine n~-Epitaxialschicht 2 ausgebildet ist. Innerhalb dieser Epitaxialschicht 2 sind ρ -Gatergionen 5 eingebettet sowie ρ -

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Gateableitbereiche 5'. Auf der ebenen Cberflache der Epitaxialschicht 2 ist ein η -Drainbereich 4 ausgebildet. Elektroden 3' und 4¹ sind am Sourcebereich 3 bzw. Drainbereich 4 vorgesehen. Am Gateableitbereich 5¹ ist eine Elektrode 8 über einen dazwischen liegenden Isolierfilm 6 angeschlossen, um eine Kapazität für die Spannungsübertragung auszubilden. Zwischen der Gatßelektroce 8 und der Souroeelektrode 3 · ist ein kleiner Vbrspannwiderstand I^ ausgebildet. Zwischen dem Gateableitbereich 5' und entweder dem Sourcebereich 3 oder der Souroeelektrode 3¹ kann ein entsprechender Leckwiderstand R₁ vorgesehen werden, wie in gestrichelten Linien angedeutet. Diese Widerstände können außen angeschlossen werden oder integral von einem Material wie Mysilizium gebildet sein. Hier ist die Anordnung so getroffen, daß das Ungebungslicht auf die Drainseite auftreffen kann. Diese Ausführungsform ist so ausgelegt, daß man einen hohen Strom erzielt durch \fergrößerurag der Zahl der Kanäle und durch Verringerung der Kanallänge (d.h. der Gatelänge).

Anstelle der \ferbKalstruktur kann auch eine seitliche Struktur vorgesehen sein, entsprechend Fig. 1B. Mit der seitlichen Struktur ist es möglich, den Sättigungsstromverlauf zu verbessern, indem beispielsweise die Kanallänge (Gatelänge) vergrößert wird, womit der Abstand vom Sourcebereich bis zu dem eigenleitenden Gate vergrößert wird, das dazu dient, wirksam den Strom zu steuern. Da das hier vorliegende Ausführungsbeispiel eine geringe Kanallange aufweist, erimert dieser Transistor an den statischen Induktionstransistor, wenn man den vorspannwiderstand R wegläßt. Demgemäß wurde der Transistor dieser Aus führungs form als ein statischer Indükticnstransistor bezeichnet. Es ist jedoch festzuhalten, daß dieser Transistor so ausgebildet werden kann, daß er wie ein gewöhnlicher Feldeffekttransistor arbeitet, abhängig von den Auslegungsparametern, wie der Fremdstoffkonzentration und den Abmessungen des Kanalbereichs. Wenn der Vorspannwiderstand I^ mit einem größeren Wert versehen wird, nimmt der Spannungsabfall über dem Vorspannwiderstand zu, und die Sättigungscharakteristik wird noch mehr verbessert.

In ähnlicher Waise ist es auch nöglich, einen Feldeffektfototransistor aufzubauen mit einer isolierten Elektrode im Steuerbereich. In einem solchen Falle ist es nöglich, die Anordnung so zu treffen, daß ein gewünschter Strom fließt durch entsprechende Auswahl des vorspaniwider-

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Standes R .

Ίη Fig. 5A ist ein konkretes Beispiel für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses Beispiel zeigt eine Anzeigeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, durch Anschluß an eine Wechselstromquelle P betrieben zu werden, wenn ein Schalter SW betätigt wird. Es kann ac

sich beispielsweise um eine verkehrssignallampe handeln. Diese Anzeigeeinrichtung umfaßt einen Gleichrichter und Glättungskreis PEC, eine lichtenpfindliche Stromsteuerschaltung CC-U und einen Idchtemissicnsdiodenkreis LED-U, mit jenem in Serie geschaltet. Der Gleichrichter- und Glättungskreis REC umfaßt Gleichrichterdioden und eine Glättungskapazität C. Diese Kapazität C kann klein sein, da Brennkompcnenten, wenn diese nicht exzessiv hoch sind, keinerlei Problem darstellen. Die lichtempfindliche Stromsteuereinheit CC-U wird von einem solchen Sätiigungsstrcnunipolarfototransistor gebildet, wie er in Fig. 2C als statischer Fotoinduktionstransistor dargestellt ist. Die lichtempfindliche Stransteuereinheit kann auch von einem Fototransistor gemäß Fig. 1B gebildet sein. Die Lichtemissicnsdiodeneinheit LED-U besteht aus einer Mährzähl von Untereinheiten SU.....SO^, die in Serie geschaltet sind. Jede Untereinheit, z.B. SU.., besteht aus der Parallelschaltung von vier Einheitsschaltungen, z.B. L.,, L₂₁, L₃₁ und L₄₁. Dieser Einheitskreis L besteht jener aus einer Serienschaltung, einer Mehrzahl von Lichtemissicnsdioden und einem Widerstand. Diese Widerstände sind dazu bestimmt, einen Ausgleich zu schaffen zwischen den Einheitskreisen innerhalb der jeweiligen Uitereiriheiten und den Arbeitspunkt festzulegen.

Die gesamte Anzeigeeinrichtung kann in einem lampenartigen Gehäuse untergebracht sein. Die Lichtemissicnsdiodeneinheit LED-U kann auf der Cberseite angeordnet sein tnd die lichtempfindliche Stromsteuereinheit CC-U kann an der Seitenfläche angeordnet werden, wie dies in Fig. 5B dargestellt ist, oder auch umgekehrt.

In Abhängigkeit von der üngebungshelligkeit wird der Strom festgelegt, der von der Stransteuereinheit CC-U der Lichtemissicnsdiodeneinheit LED-U zugeführt wird, und dieser Stran kann fließen, während er aufgeteilt wird in vier parallele Kreise innerhalb der entsprechenden thtereinheiten. Demgemäß ergibt sich eine Anzeigeeinrichtung, die der Umgebungshelligkeit entspricht. Wenn irgendeiner der Einheitskreise unter-

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- 25"-

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brochen wird, so steigt die Spannung, die an der betreffenden Untereinheit anliegt, etwas an, was zu einer Erhöhung des Stromes führt, der durch die verbleibenden Einheitskreise fließt, damit der Gssamtstrom der Untereinheiten, welcher die Suime jener Ströme ist, die durch diese Einheitskreise fließen, konstant gehalten wird. Insofern wird sich die Gesamtmenge des emittierten Lichtes kaum ändern, selbst wenn örtliche Unterbrechungen in der Gesamteinrichtung vorliegen.

Fig. 5C zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Hier ist eine einfache Parallelschaltung von vier Reihen Reisen vorgesehen, die jeweils eine Serienschaltung von Lichtemissionsdioden und einer lichtempfindlichen Stromsteuereinheit umfassen. Diese Schaltung kann entweder mit Gleichstrom betrieben werden, wie hier angenonmen oder mit Wechselstrom, indem man für die Lichtemissicnsdiodeneinheit LED-U und die lichtempfindliche Stromsteuereinheit CC-U jene aus Fig. 5A substituiert. Eine erste Lichtemissionsdiodeneinheit LED-U₁ und eine erste lichtempfindliche Stronnsteuereinheit CC-U₁ liegen in Seäe und bilden die erste Leitung L₁. Die zweite, dritte und vierte Leitung L-, L^ bzw. L^ sind entsprechend aufgebaut. Jede Lichtemissicnsdiodeneinheit LED-U ist weiter unterteilt in eine Mshrzahl von einzelnen Lichteinissionsdiodenuntereinheiten IED-SU, um die Auslegungsfreiheit der Anzeigeeinrichtung zu vergrößern. Beispielsweise ist es durch Einstellung der Betriebsspannung pro Lichtemissicnsdiodenunterheit bei 2o V durch Anordnung der Konfiguration etwa in einem rechteckigen oder sechseckigen Muster möglich, dieselbe Lichtemissicnsdiodenuntereinheit für verschiedene unterschiedliche Zwecke zu verwenden, wcbei darüberhinaus der Austausch vereinfacht wird. Es ist wünschenswert, die lichtempfindliche Stromsteuereinheit CC-U durch einen Sättigungsstromfototransistor zu realisieren.

Wenn die Lichtemissionsdiodenanzeigeeinrichtung in lampenartiger Form montiert wird, kann die Lampenbasis in vorteilhafter Weise als Wärmesenke benutzt werden, um die Wärmeabgabe solcher Teile wie der Stromsteuerkreise und des Gleichrichters zu verbessern. Das lichtempfindliche Stromsteuerelement kann innerhalb derselben Ebene vorgesehen werden wie die der lichtemittierenden Oberfläche oder aber auch in einer anderen Ebene. Es ist jedenfalls wünschenswert, dieses Element an einer Stelle vorzusehen, wo das Licht von den Lichtemissionsdiodenkreisen nicht auf S auftreffen

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kann, und wo die Umgebungshelligkeit besser überwacht werden kann.

Wie eben unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele erläutert, weist die Lichtemissicnsdiodenan zeigeeinrichtung gemäß vorliegender ERfindung einen Lichtemissicnsdiodenkreis auf mit einer Serienschaltung von Lichtemissionsdioden sowie einen lichtempfindlichen Stromsteuerkreis, der dazu dient, den Betriebsstrcm des Lichteinissiaisdiodenkreises in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit zu verändern, wobei man eine Färb lichtanzeige erhalten kann, die sich an die Umgebungshelligkeit anpaßt. Die Anzeigeeinrichtixig gemäß der Erfindung ist einfach im Aufbau, hat eine sehr hohe Lebensdauer, sehr niedrige Verlustleistung und ist kostengünstig in der Wartung. Insbesondere durch Verwendung eines Sättigungsstromfototransistors im lichtempfindlichen Stromsteuerkreis ist es möglich, gleichzeitig die lichtempfindliche Strcnsteuerung durchzuführen und Überspannungen daran zu hindern, bei den Lichtemissicnsdiodenkreisen wirksam zu werden. Femer ist die Anwendung eines unipolaren Fototransistors besonders zweckmäßig, da er die Auslegung der lichtempfEndlichen Stromsteuerung mit weitgehender Freiheit für den Konstrukteur ermöglicht.

Die Fototransistorkreise wie auch die Lichtemissionsdiodenkreise sind nicht auf die darges-td-lten und beschriebenen Ausführungs formen beschränkt, sondern es versteht sich, daß zahlreiche Modifikationen und Weiterbildungen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.

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Claims

Zaidan Ho j in Handotai Kenkuyo Shinkokai Patentansprüche

1. J Lichtenässiansdioden-Anzeigeanordnung, gekennzeichnet durch ten LichteinissicnsdiodsnkiEis mit einer Mehrzahl von Lichtemissionsdiodan

in Serienschaltung für Emission einar erheblichen Licht menge und durch einen auf auftreffendes Licht ansprechend ausgebildeten Stromsteuerkreis in Serienschaltung mit dem LAchtemissionsdiodenkreis, wobei der Steuerkreis ein auf Lacht ansprechendes Stromsteuerelement aufweist, das derart ausgebildet und geschaltet ist, daß größere Ströme einer Beleuchtung des Elementes mit größerer Lichtintensität zugeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf licht ansprechende Stromsteuerelemsnt eine Stromspannungskennlinie mit einem Stromstättigungsbereich aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtemissionsdiodenkreis eine Mehrzahl von zueinander parallelliegenden Serienschaltungen von Iichtemissionsdioden umfaßt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Stromsteuerkreis mindestens ein auf Licht ansprechendes Stromsteuerelement in Serienschaltung mit mindestens einer der Mahrzahl von Serienschaltungen umfaßt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das auf licht ansprechende Strcmsteuerelement ein bipolarer Fototransistor ist.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtemissicnsdiodenkreis eine Mehrzahl von Sörienschaltungen von Lichtemissiondioden umfaßt, welche jeweils in Serie mit dem Stromsteusrkreis geschaltet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Iiichtemissicnsdiodenkreis femer einen Widerstand in Serie mit den seriegeschalteten Lichteraissicnsdioden umfaßt für den Strctnausgleich durch die betreffende Serienschaltung.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Licht ansprechende Stransteuerelement ein unipolarer Fototransistor ist.

9. Anordung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der unipolare Fototransistor einen Sourcebereich eines ersten Leitfähigkeitstyps und mit niedrigem Widerstand, einen Kanalbereich desselben Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigen Treibstoffkonzentration, nahe dem Sourcebereich angeordnet, einen Gatebereich des anderen Leitfähigkeitstyps mit niedrigem Widerstand, nahe dem Kanalbereich angeordnet und nahe dem Sourcebereich angeordnet, umfaßt, so daß aus dem Gatebereich in den Kanalbereich injfeerte Träger e licht die Nähe des Sourcebereiches erreichen können und wirksam eine Injektionvon Trägern entgegengesetzter Polarität von diesem induzieren kennen, und daß ein Lichtauffangfenster in der Nähe des Kanalbereichs vorgesehen ist für die Einspeisung auftreffender Lichtstrahlen in die Nähe des Kanalbereichs.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der unipolare Fototransistor einen Sourcebereich für die Lieferung von Trägern einer ersten Polarität aufweist, einen nahe dem Sourcebereich angeordneten Kanalbereich für die übertragung der Träger der einen Polarität als Majoritätsträger aufweist, einen Kanalbereich mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp bezüglich des Kanalbereichs nahe dem letzteren angeordnet aufweist, sowie ehe isolierte Elektrode, die auf dem Gatebereich ausgebildet ist, um mit diesem eine Kapazität auszubilden, und daß der auf Licht ansprechende Stromsteuerkreis femer einen Widerstand umfaßt, der zwischen den Sourcebereich und die isolierte Elektrode des Fototransistors gelegt ist.

11. Iiichtemissicnsdioden-Anzeigeanordnung, gekennzeichnet durch einen Iiichtemissicnsdiodenkreis mit einer Serienschaltung von Lichtemissicnsdioden und einem Stromsteuerkreis einschließlich eines Transistors, welcher einen Sourcebereich, einen Drainbereich, einen Kanalbereich und einen Gatebereich aufweist und in Serie geschaltet ist mit demlJchtemissicnsdiodenkreis

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sowie ein Fenster aufweist für die Einspeisung von Lichtstrahlen in den Kanalbereich ,wobei der Transistor derart ausgebildet ist, daß sich das wirksame Potential des Gatebereichs entsprechend der Intensität der auftreffenden Lichtstrahlen ändert.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtemissicnsdiodenkreis eine Serienschaltung aus einer Mehrzahl von Uitereinheiten umfaßt, wobei jede dieser Untereinheiten eine Parallelschaltung einer Mehrzahl von Reihen lichtemittierender Dioden umfaßt und jede dieser Reihen lichtemittierender Dioden eine Serienschaltung aus einer Mehrzahl von Lichtemissionsdioden und einem Widerstand umfaßt.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtemissicnsdiodenkreis eine Serienschaltung von Lichtemissionsdioden gleicher Polarität parallel zu einer Serienschaltungeiner Mahrzahl von Lichtemissionsdioden entgegengesetzter Polarität umfaßt.

14. Lichtemissionsclioden-Anzeigeanordnung, gekennzeichnet durch einen Lichtemissicnsdiodenkreis mit einer Seriensehaltung von Lichtemissicnsdioden und einem Stromsteuerkreis mit einem Fototransistor, der einen Emitterbereich, einen Kollektorbereich, einen Basisbereich sowie einen Lichteitpfangsbereich aufweist und. in Serie mit dem Lichtemissionsdiodenkreis geschaltet ist.

15. Iiichtemissicnsdioden-Anzeigeanordnung nach.Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtemissionsdiodenkreis eine Mehrzahl von Lichtemissionsdioden gleicher Polarität in Serienschaltung aufweist und parallel dazu eine Mehrzahl von Lichtemissionsdioden in Serienschaltung mit entgegengesetzer Polarität.

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