DE3026392C2

DE3026392C2 - Anzeigevorrichtung mit einem elektrolumineszenten Dünnschichtelement zur Bilddarstellung

Info

Publication number: DE3026392C2
Application number: DE3026392A
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Tenri Nara Kanatani
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1980-02-26
Filing date: 1980-07-11
Publication date: 1985-08-22
Also published as: GB2070308A; DE3026392A1; US4488150A; GB2070308B

Description

gekennzeichnet durch

— jeweils eine Spannutgsfolger-Treiberstufe (VFD\ bis VFD_m), die die Datenimpulse an eine jeweilige Datenelektrode (X, bis X_n,) gibt, mit Feldeffekttransistoren, die jeweils eine solche Gatekapazität (CG, bis CG_n,) aufweisen, daß die Daiv;nimpulsspannung während der Darstellung jeweils einer Abtastzeile (Y\ bis Y_n) gehalten wird, und

— jeweils eine Torschaltung TCi bis TG_n,) zwischen dem Digital-Analog-Umsetzer (C0MP\ bis COMP_1n) und einer jeweiligen Spannungsfolger-Treiberstufe.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufen (VFD, bis VFD_n,) CMOS-Struktur aufweisen.

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Vorrichtung ist aus GB-A-2,007,002 bekannt. Einem elektrolumineszenten Dünnschichtelement werden Spannungsimpulse über horizontal verlaufende Abtastelektroden und vertikal verlaufende Datenelektroden zugeführt. Zum Bereitstellen der Datenimpulse werden analoge Videosignale in digitale Signale umgewandelt, die in einem Schieberegister jeweils für eine Zeile gespeichert werden. Wenn die Daten für eine ganze Zeile vorliegen, werden sie für jede Datenelektrode in analoge, amplitudenmodulierte Datenimpulse umgewandelt und dem Element zugeführt, so daß in Richtung einer Abtastelektrode das zugehörige Videosignal dargestellt wird. Nach einiger Zeit wird die nächste Zeile in das Schieberegister geladen und die neuen Daten werden in der nächsten Zeile dargestellt.

Bei einer derartigen Anzeigevorrichtung werden keinerlei Daten in derjenigen Zeit dargestellt, die benötigt wird, um Daten für eine neue Zeile in das Schieberegister einzulesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die ein Darstellen von Bilddaten auch in der Zeit erlaubt, in der Daten für eine neue Zeile in ein Schieberegister eingelesen werden.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptan-Spruchs gegeben. Sie zeichnet sich dadurch aus, dap als Treiberstufe jeweils eine Spannungsfolger-Treiberstufe mit Feldeffekttransistoren verwendet wird, wobei die Feldeffekttransistoren eine solche Gate-Kapazität aufweisen, daß die Datennnpulsspannung während der

ίο Darstellung jeweils einer Abtastzeile gehalten wird. Weiterhin liegt die Torschaltung zwischen jeder Treiberstufe und der Speicherschaltung zum zeitweiligen Speichern der digitalisierten Videosignale. Bei dieser Vorrichtung können die Datenimpulse in die Treiber-

!5 stufen gelesen werden und von den dort vorhandenen Feldeffekttransistoren in ihrem Wert gehalten werden. Nach dem Einlesen dieser Datenimpulse werden die Treiberstufen von der Speicherschaltung durch eine Torschaltung abgetrennt An der angesteuerten Zeile bleiben somit die das Videosignal betreffenden Datenwerte erhalten, auch während die Werte für eine folgende Zeile in die Speicherschaltung eingelesen werden.

Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung wird also ein Videosignal in einer Zeile die ganze Zeit über dargestellt, bis das Videosignal für eine darauffolgende Zeile dargestellt wird Die erfindungsge;näße Anzeigevorrichtung weist gleichmäßige Bildqualität auf.

Nachstehend wird ein die Merkmale der Erfindung aufweisendes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine auch den Stand der Technik umfassende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm betreffend die Helligkeit einer EL-Anzeige abhängig von der angelegten Spannung.
Fig.2 eine Modulationscharakteristik einer bekannten Dünnfilm-EL-Anzeige,

F i g. 3 ein sehernatisches Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung zur Bilddarsteliung.

Fig.4 ein schematisches Schalfuiij eines Modulations-ICs und eines Abtast-ICs in Verbindung mit der Dünnschicht-EL-Anzeige,

F i g. 5 ein Schaltbild zu einem Digital-Komparator.
Fig.6 eine grafische Gegenüberstellung zwischen Taktsignalen und Eingangs-Treppensignalen.

Fig. 7 ein Zeitdiagramm zum erfindungsgemäßen Modulationsbetrieb. und

F i g. 8 ein Impulsdiagramm mit an Bildelementen auftretenden Spannungen bei Schreib- und Auffrischvorgängen.

Fig.2 enthält grafische Darstellungen zur Modulation der oben beschriebenen bekannten Dünnschicht-EL-Anzeige. Durch Anlegen des in F i g. 2 dargestellten Spannungsverlaufes an die sich gegenüberliegenden Elektroden der bekannten EL-Anzeige stellt sich bei ihr eine der Kennlinie von Fig. 1 entsprechende spannungsabhängig Helligkeit ein. Werden beispielsweise abwechselnd Impulse — VV mit fester Amplitude und z. B. — 190 V einer Polarität und veränderliche Amplituden Vh entgegengesetzter Polarität an die EL-Anzeigctafel angelegt, dann steigt die Helligkeit mit der veränderlichen Amplitude Vw. Somit kann VWaIs Schreibimpuls und — Vh als Auffrischimpuls bezeichnet werden. In Fig.2 betragen Vr= 190V, ein Zyklus Γ dauert 16,7 ms, eine Impulsmittelbreite Pw = 35 ys und die Anstiegs- und Abfallzeiten t_rw, trw, <<·/? und r« = 6 bis 8 \is. Zwischen der unteren Lichtabgabe-Schwellspannung Vt- 160 V und der Maximalspannung Vw = 220 V verläuft die Kennlinie fast linear. In diesem angegebc-

nen Spannungsbereich ändert sich die Helligkeit von ihrem unteren Schwellwert Z? min = 1 fL bis zur max. Helligkeit B max = 28 fL Bei dem so gegebenen Modulationsbcrcich Vm = Vw — Vj = 60 V ist auch eine Erzeugung von Halbtonbildern möglich, wenn die Amplitudenmodulation mit Vt + Va/ (größer als Vr) erfolgt Andererseits ist die feste Amplitude auf

_ V« = -(Vr + VW2)

festgelegt damit der Symmetriegrad R (%) der an die Anzeigetafel zugeführten Impuls-Wechselspannung verbessert wird, Schäden durch asymmetrischen Ansteuerbetrieb an der Anzeigetafei vermieden und eine zuverlässige Bildwiedergabe erreicht werden.

R(⁰M = V_n/V_R

V Γ/ J. T/

-i-— sis

V_T+V_AI/2

Durch Einsetzen der o.g. Werte in die voiitehende Gleichung ergibt sich

84% < R < 116%

Mit anderen Worten: Die Anzeigetafel wird mit einer max. Asymmetrie von 16% bezüglich der festen Amplitude V«aktiviert.

Bei Aktivierung der Dünnschicht-EL-Anzeige von F i g. 1 erfolgt die Schreiboperation zeilenweise mit der veränderlichen Amplitude

Vw(Vr S V,v < Vr+ V_M),

und nach beendeter Abtastung eines Feldes wird der Auffrischimpuls mit der Amplitude — V« zugeführt. Die Abtastung erfolgt zeilenweise, weil die bekannte Dünnschicht-EL-Anzeige von Fig. 1 kein für eine Punktabtastung genügendes Ansprechverhalten hat Typisch für die Zeilenabtastmethode ist, daß die Videosignale während einer vollständigen Horizontalabtastperiode gehalten und der Elektrodengruppe gleichzeitig zugeführt werden.

Die Erfindung bietet ein wirksames Mittel zum Betreiben einef die o. g. Dünnschicht-EL· Anzeige enthaltenden Bild-Anzeigevorrichtung zeilenweise und ohne Ungleichförmigkeiten der Modulation. In dem in F i g. 3 als schematisches Blockschaltbild dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispicl einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung für eine Dünnschicht-EL-Anzeige ist von diesem nachstehend kurz als EL-Anzeige 11 bezeichneten Bauteil nur eine Elektrodenmatrix dargestellt, zur Treiberschaltung führende Verbindungsleitungen sind durch unterbrochene Linien angedeutet.

Von einer Antenne 12 über einen Tuner 13, ZF-Verstärker 14 und Videodetektor 15 kommende zusammengesetzte Fernsehsignale werden in einem N F-Verstärker 16 mit Lautsprecher 17 zugeführte Tonsignale und einem Videoverstärker 18 und einer Synchrontrennschaltung 19 zugeführte Videosignale aufgeteilt. Das Videosignal vom Ausgang des Videoverstärkers 18 geht über eine Abtasthalteschaltung 20 und einen Analog/ Digitalwandler 21 zu einem Modulations-IC. Der Ausgang der Synchrontfpnnschaltung 19 wird separat in je einen Horizontal- und Vertikal-Oszillator Z3, 24 getastet und erreicht den Mc.dulations-IC 22 sowie einen Ablast-IC 26 über einen Taktgeber 25. Je eine Auffrischschaltung 28, eine Schreibrücksetzschaltung 29, eine Schreibtreiberschaltung 30 und eine Auffi ischrücksetzschaltung 31 werden durch eine Stromversorgung 27 mit entsprechenden Spannungen versorgt Der Modulations-IC 22 liefert nach zeitweiliger Haltung die Videoamplituden an eine erste Elektrodengruppe X{i = 1. 2,... m), und der Abtast-iC sequentiell eine zweite Elektrodengruppe Y/j = 1,2— n) ab.
Gemäß F i g. 4 sind in dem Modulations-IC 22 Binärcodes für Videoamplituden gespeichert. Nach Umwandlung der Binärcodes in entsprechende Modulationsamplituden werden letztere der ersten Elektrodengruppe X, der zu treibenden Anzeigematrix zugeführt Binärcodes D₀ (LSB), D₁ und D₂ (MSB) von drei Bit Länge werden parallel in den IC 22 und parallel auf in Serie geschaltete Schieberegister SR übertragen, synchron mit einem Datenschiebetakt CLD. Arn Ende einer Videosignal-Serie während eines vollständigen Horizontal- Intervaiis oder zu Beginn einer folgenden Austastperiode geht ein Verriegelungsimpuls 'S an sämtliche Verriegelungen LT Zvvecks Übertragung und Haltung dieser Videosignale in den einzelnen Schieberegistern SR. Die Drei-Bit-Binärcodes in den einzelnen Verriegelungen werden amplitudenmoduliert Nach Zugang des Verriege'ungsimpulses geht ein Takt STCL an einen Takteingang CLK eines Oktavzählers OCTAL im Modulations-IC. Da der Verriegelungsimpuls zuvor tu einem Löscheingang CLE dieses Zählers ging, sind alle Ausgangszustände Q₀ (LSB), <?i und {?; (MSB) in dem Zustand 0. Die drei genannten Ausgangszuslände werden progressiv jeweils bei neuem Zugang eines Taktes STCL in der Reihenfolge (1,0.0), (0,1,0),... (1,1.1) erhöht. Ein Digitalkomparator COMP, (i = 1,2 m) übernimmt die Inhalte der Drei-Bit-Flip-FIop (D₀, D₁. D₂) und die Ausgänge (Qo. Q\. Qi) der Zähler und gibt bei Übereinstimmung einen logischen Ausgang »1« ab. Ein typisches Komparator-Ausführungsbeispiel für COMP, zeigt F i g. 5. Gleichzeitig geht ein Taktsigna! zum Takteingang CLK des Oktavzählers außerhalb von IC 22 in Fig.3, um ihn synchron mit dem Zähler innerhalb von IC 2„ zu erhöhen. Eine Digital/Analogumwandlung der Zählerausgänge Q₀ (LSB), Q, und Q₁ führt zur Erzeugung einer achtstufigen Treppenspannung, c!ie bei Bedarf den Eingängen des Modulations-IC 22 zugeführt wird. F i g. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Takt und der Treppenspannung sowie einen Fensterimpuls WlD. Logische Ergebnisse der Ausgänge des Komparators COMP, und der Fensterimpulse WID werden mit Doppelrichtungstoren TG, (i = i,2. ...m) operativ gekoppelt. Wenn die Flip-Flop Do. D₁ und D₂ exakt mit den Ausgängen Qo. Q\ urd Q₂ übereinstimmen, die den Treppenamplituden entsprechen, dann werden die Übertr-'gungstore durchgeschaltet, und die Gates bestimmter Spannungsfolger-Treiberstufen VFD, nehmen bei Anwesenheit de" Fensterimpulse WlD die Stufen amplituden auf. Jede Spannungsfolger-Tieiberstufe ist von herkömmlicher CMOS-Struktur. Die so übertragenen Amplituden werden durch die als unterbrochene Linie angedeutete vjate-Kapazität jedes Eingangsgate der betreffenden Treiberstufe gehalten. Der Fensterimpuls WID ist breiter als der Stufeneingangsimpuls, um die Übertragertore nur bei einer stabilen Siufenimpulsform einzuschalten. Nach Übertragung und Haltung werden die Amplituden von den Spannungsfolger-Trei-

M berstufen zur Modulation der ersten Elektodengruppe Xi zugeführt, in Abhängigkeit von den entsprechenden Stufenamplituden.
Gemäß dem in Fig.7 zeitlich dargestellten Modula-

tionsablauf wird nach Analog/Digitalumwandlung einer bestimmten Videoamplitude K (j) während eines bestimmten oder des ($-ten Horizontalintervalls in zuvor angegebener Weise diese Videoamplitude digital/analog in die Amplitudenstufe k umgesetzt und als v/, k(j) über die Treiberstufen ausgegeben. Mit Hilfe des Abtast-IC 26, der Schreibtreiberschaltung 30 und der Schreibrücksetzschaltung 29 setzt die Treiberschaltung die Schreiboperation fort. Weil 22 H (H SYNC) anschließend an ein bestimmtes Vertikalsynchronsignal V SYNC, ein Schiebetakt CLSsynchron mit Schiebedaten 5, und ein bestimmtes Horizontalsynchronsignal H SYNCzum Abtast-IC 26 gehen, erlauben die Schieberegister sequentiell die Entnahme von Schiebeimpulsen

1,2 \,... n. Ein logisches Produkt von den Ausgängen

der Schieberegister und einem Schreibimpuls W_p wird ausgewertet und zur sequentiellen Durchschaltung von Schalterstiifen SS₁, SS₂,... SS,... SS_n benutzt.

In Fig.7 wird das £/>te Videosignal analog/digital umgesetzt, und nach Beendigung der Übertragung werden die Binärdaten bezüglich der Amplitudeninformation von den Schieberegistern auf einen Verriegelungsimpuls LS hin in den Verriegelungen gehalten. Durch die Umwandlung der Binärdaten in Stufenamplituden gelangen die resultierenden modulierten Amplituden V₁, k (i - 1,2 ... in) zu den entsprechenden Elektroden X₁. Dadurch ist während des Schreibimpulses W_p die (j + l)-te Schalterstufe SSj,, im Abtast-IC eingeschaltet. Gleichzeitig geht der Schreibimpuls W_p zur Schreibtreiberschaltung 30. um über den Schalttransistor Srdas Substrat des Abtast-IC 26 mit der Abtastelektrode Y₁₊ \ an die Versorgungsspannung — Vr zu legen. Die restlichen Abtastelektroden bleiben unverändert. In diesem Augenblick wird die logische Schaltung im IC 26 mit einer erdungsfreien Stromversorgung 32 verbunden, wobei verschiedene logische Eingänge über bekannte Optokoppler von anderen Signalen isoliert werden. Danach ergibt sich die iichreibanipütude Vw, o* >) eines bestimmten Bildelementes E(i.j+1) einer besimmten Abtastelektrode Y₁₊ 1 wie folgt.

w₁₀₊X) = VaO) + Vrf = 1.2, ... m)

Die Amplitude bewirkt eine entsprechende Elektrolumineszenz. Nach Abschluß der Schreiboperation erhält die Schreibrücksetzschaltung 29 einen Erholimpuls W_p\ um einen Schalttransistor Sc durchzuschalten und eine gemeinsame Leitung AC der Anoden einer Diodenanordnung auf Erdpotential CND anzuheben. Damit hat die Elektrode V,₄. Erdpotential. So wird die Modulations- und die Schreib-Operation nach der Videosignal-Serie während eines bestimmten Horizontalabtastintervalls durchgeführt.

Das nächste Videosignal wird gemäß dem Binärcode in entsprechende Treppenpegel umgesetzt. Im Verlauf der Modulation an den Elektroden X₁ wird, gefolgt von der nächsten Schreiboperation, das augenblickliche Videosignal im i/+l)ten Horizontalintervall gehalten, analog/digital umgesetzt und ggf. den Schieberegistern des Moduiations-IC Ύλ zugeführt. Das Videosignal während des (j+ I)-ten Horizontalintervalls wird geschrieben, während das im (j+ 2)-ten Horizontalintervall darzustellende Videosignal analog/digital umgesetzt wird. Nach Beendigung der Schreiboperation an der Elektrode Y_n bei wiederholter Durchführung der beschriebenen Operationen wird während des Vertikalaustastintervalls der Auffrischimpuls Rp dem Modulations-IC 22 von F i g. 4 zugeführt Dadurch werden alle an entsprechende Treiberstufen angeschlossenen N-Kanalclcrncnte durchgeschaltet und sämtliche Elektroden ΛΊ, /Yj, ... X_man Erdpotential CNDgelegt.

Der Auffrischimpuls Rp veranlaßt die Auffrischschaltung 28 in F i g. 3, den Schalttransistor 5« durchzuschalten und alle Anoden der Diodenanordnung mit Leitung AC und folglich alle Abtastelektroden an die Versorgungsspannung + Vr zu legen. Aus der Sicht der Elektroden dargestellt erhalten diese einen Negativimpuls mit der Amplitude Vr, folglich erhalten alle Bildelemente die Amplitude — Vr. Nach Zugang des Auffrischimpulses /?/»geht ein Rückseizimpuls SET\n die Auffrischrücksetzschaltung 31 und den Abtast-IC 26. Dadurch wird das Substrat des Modulations-IC bei eingeschaltetem Transistor 5b an Erdpotential gelegt; somit sind sämtliche Abtastelektroden auf Erdpotential gehalten.

So läuft ein vollständiger Zyklus einer Ein-Feld-Dar-Etcüung mit Spannungsaktivi€Tung ob- In Fig-8 ist die zeitliche Impulszuordnung für die Schreib- und Auffrischoperation in Verbindung mit den verschiedenen Signalen an mit E (7,1), E (Lj) und E (In) bezeichneten Bildelementen dargestellt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

25

30

40

Claims

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung zur Bilddarstellung in Matrixform mit einem sich überkreuzende Abtastelektroden und Datenelektroden aufweisenden elektrolumineszenten Dünnschichtelement mit

— einer Abtastschaltung, welche die jeweils maßgeblichen Abtastelektroden mit Impulsen mit festgelegter Amplitude beaufschlagt, und

— einer Modulationsschaltung, weiche den Datenelektroden ampütudenmodulierte Datenimpulse zuführt, mit

— einem Analog/Digual-Wandler zur Analog/Digital-Umsetzung von Videosignalen;

— einer Speicherschaltung zur zeitweiligen Speicherung der digitalisierten Videosignale, und

— ef:n«m Digital/Anaiog-Umsetzer zur Digital/Analog-Wandlung der digitalisierten Videosignale in die Datenimpulse,