DE3049188A1

DE3049188A1 - Elektrolumineszenz-darstellungsvorrichtung und betriebsverfahren

Info

Publication number: DE3049188A1
Application number: DE19803049188
Authority: DE
Inventors: Paul O. Acton Mass. Haugsjaa
Original assignee: GTE Laboratories Inc
Current assignee: Verizon Laboratories Inc
Priority date: 1980-01-07
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1981-09-10
Also published as: CA1153837A; GB2066993B; US4295137A; FR2473207A1; GB2066993A; JPS56102887A

Description

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teile de9 Ziffersteuersignals eine selektive Adressierung von Elementen der Darstellungsvorrichtung dadurch zu bewirken, daß die zweite Spannung den Zifferelektroden der Elemente zugeführt wird, die adressiert werden sollen, sowie dadurch, daß die erste Spannung an die Zifferelektroden der Elemente angelegt wird, die nicht adressiert werden sollen. Die Segmenttreiber dienen weiterhin dazu, während bestimmter Einschaltteile des Segmentsteuersignals eine selektive Einschaltung von Elementen zu bewirken, die adressiert werden sollen, und zwar durch Anlegen der ersten Spannung an die Segmentelektroden der, Elemente, die eingeschaltet werden sollen, sowie durch Anlegen der zweiten Spannung an die Segmentelektroden derjenigen Elemente, welche nicht eingeschaltet werden sollen. Bei der ersten Spannung kann es sich um das^rErdpotential und bei der zweiten Spannung um eine positive Gleichspannung handeln, die höher ist als die Schwellenspannung der elektrolumineszenten Elemente.

Die Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf elektrolumineszente Dünnschicht-Darstellungsvorrichtungen und betrifft insbesondere Treibereinrichtungen und Betriebsverfahren für solche Vorrichtungen.

Elektrolumineszente Dünnschicht«-Darstellungsvorrichtungen sind zur Darstellung von Informationen geeignet und bieten besondere Vorteile, wenn sie'an Stellen eingesetzt werden, wo in' ihrer Umgebung eine hohe Helligkeit herrscht, z.B. in Kraftfahrzeugen, den Cockpits von Flugzeugen und dergl., denn die dargestellten Informationen behalten ihre gute Sichtbarkeit auch bei starker Beleuchtung der Umgebung. Außerdem benötigen elektrolumineszente Dünnschicht-Darstellungsvorrichtungen im Gegensatz zu Flüssigkristall-Darstellungsvorrichtungen in der Dunkelheit keine sekundäre Beleuchtung.

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COPV

Elektrolumineszenfe Dünnschicht-Vorrichtungen enthalten gewöhnlich eine mit Mangan gedopte Zinksulfidschicht, die zwischen dielektrischen Schichten angeordnet ist, an welch letztere Elektroden angeschlossen sind. Wird ein alternierendes elektrisches Feld angelegt, wird Licht ausgesendet. Solche Vorrichtungen sind bereits bekannt.

Es ist möglich, mehrere elektrolumineszente Vorrichtungen oder Elemente in Form «ines Musters anzuordnen, so daß sie eine Darstellungsvorrichtung bilden, deren Elemente nach Bedarf erregt werden können. Als Beispiele für solche Muster seien .Sie^en-Segment-Ziffernanzeigen und Matrixanzeigen genannt, bei denen die elektroltuaineszenten Element· in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Wenn bei e_#£ner Darstellungsvorrichtung eine große Zahl von einzelnen Elementen vorhanden ist, ist es allgemein üblich, bestimmte Teile der Vorrichtung nacheinander einzuschalten und sich auf die integrierende Wirkungsweise der Vorrichtung oder des menschlichen Auges zu verlassen, damit der Kindruck einer ununterbrochenen Darstellung entsteht. Durch dieses Verfahren wird es ermöglicht, die Anzahl der Treiberschaltungen zu verringern, die für eine bestimmte Anzahl von Darstellungselementen benötigt werden. Beispielsweise erfordern vier mit je sieben Segmenten darzustellende Ziffern insgesamt 28 Treiber für einen ununterbrochenen Betrieb, jedoch' nur 11 Treiber bei sequentiellem Betrieb.

Bei elektrolumineszenten Vorrichtungen ist es erforderlich, jeweils ein elektrisches Feld umzukehren, wenn Licht erzeugt werden soll, und die Erregung erfolgt gewöhnlich mit Hilfe von Wechselspannungsquellen. Hierbei kann die Wechselspannung durch Triacs gesteuert werden. Eine weitere Möglichkeit zum Treiben elektrolumineszenter Vorrichtungen ist in der US-PS 4 152 626 beschrieben. In; diesem. Fall werden unipolare Im-

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pulse erst einer Elektrode und dann einer anderen Elektrode zugeführt, um die Umkehrung eines elektrischen Feldes zu bewirken. Die hierbei nicht gewählten elektrolumineszenten Elemente werden gegenüber dem Stromkreis abgeschaltet. Wie im folgenden erläutert, führt die Abschaltung von nicht gewählten Leitungen dazu, daß Kriechstromwege zur Masse entstehen und daß nicht gewählte elektrolumineszente Elemente veranlaßt werden, Licht auszusenden. Um dieses Problem zu vermeiden, werden nicht gewählten elektrolumineszenten Elementen Kompensationsimpulse zugeführt, die eine niedrigere Amplitude haben als die Wählinipulse, doch führt dies zu einem komplizierteren Aufbau der Vorrichtung.

Somit ist es erwünscht, eine, einfache Treibereinrichtung für elektrolumineszente Darstellungsvorrichtungen zu schaffen, die aus einer möglichst kleinen Anzahl von Teilen aufgebaut ist, die auf direktem Wege mit Hilfe normaler logischer Signale betrieben werden kann und bei der ein Betrieb mit einer einzigen Gleichspannung möglich ist.

Durch die Erfindung wird nunmehr eine elektrolumineszente Darstellungsvorrichtung angegeben, zu der mehrere elektrolumineszente Dünnschichtelemente, ein Satz von Ziffertreibereiririchtungen und ein Satz yon Segmenttreibereinrichtungen gehören, wobei die Nachteile der, bekannten Vorrichtungen weitgehend beseitigt sind. Zu. jedem elektrolumineszenten Element gehören eine Zifferölektrode und eine Segmentelektrode, und es ist ihm eine charakteristische Elektrolumineszenz-Schwellenspannung zugeordnet. Jede der Ziffertreibereinrichtungen des Satzes läßt sich nach Bedarf mit Zifferelektroden der Elemente der Darstellungsvorrichtung koppeln und weist eine Eingangsklemme zum Empfangen eines Ziffersteuersignals auf, zu dem Voraufladungsteile und Adressierteile gehören. Jede der Segraenttreibereinrichtungen des Satzes läßt sich nach Bedari mit Segmentelektroden der Elemente der Darstellungsvorrichtung koppeln und weist eine Eingangs-

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klemme zum Empfangen eines Segmentsteuersignals auf, zu dem Voraufladungsteile und Erregungsteile gehören, welche gleichzeitig mit den Adressierteilen des Ziffersteuersignals auftreten. Der Satz von Ziffertreibereinrichtungen und der Satz von Segmenttreibereinrichtungen kommen während der Voraufladungsteile der Ziffer- und Segmentsteuersignale zur Wirkung,· um eine Vorauf ladung der Elemente der Darstellungsvorrichtung dadurch zu-bewirken, daß eine erste Spannung an die Zifferelektrode und eine zweite Spannung an die Segmentelektrode jedes Elements der Vorrichtung angelegt wird. Zwischen der ersten und der zweiten Spannung ist eine Differenz vorhanden, die größer ist als die Schwellenspannung. Der Satz von Ziffertreibereinrichtungen kommt ferner während der Adressierteile des Ziffersteuersignals zur Wirkung, um selektiv Adressenelemente der Vorrichtung dadurch zu wählen, daß die zweite Spannung den Zifferelektroden derjenigen Elemente der Vorrichtung zugeführt wird, welche adressiert werden sollen, sowie durch Anlegen der ersten Spannung an die Ziffereleketroden der nicht zu adressierenden Elemente der Vorrichtung. Schließlich kommt der Satz von Segmenttreibereinrichtungen während der Erregerteile des Segmentsteuersignals zur Wirkung, um selektiv diejenigen Elemente der Vorrichtung zu erregen, welche dadurch adressiert werden, daß die erste Spannung an die Segmentelektroden der Elemente angelegt wird, die erregt werden sollen, sowie dadurch, daß die zweite Spannung an die Segmentelektroden angelegt wird, deren Elemente nicht epregt werden sollen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand scheraatischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein elektrolumineszentes Dünnschichtelement;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Elektrolumineszenz-Darstellungsvorrichtung; und

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Fig. 3 eine graphische Darstellung von Spannungswellenformen, die bei der Vorrichtung nach Fig. 2 anwendbar sind.

In Fig. 1 ist ein elektrolüJaineszentes Dünnschicht-Darstellungseleraent EL mit isolierten Elektroden dargestellt. In der üblichen Weise ist eine elektrolumineszente Schicht 10 zwischen zwei dielektrischen Schichten 12 und 14 angeordnet. Die Außenflächen der dielektrischen Schichten 12 und 14 sind mit einer loitfähigen Elektrode 16 bzw. 1.8 versehen. Die elektrolumineszente Schicht 10 kann aus einer Verbindung bestehen, die'durch die Formel AB gekennzeichnet ist, wobei A ein Metall bezeichnet, das aus der Zink und Cadmium umfassenden Gruppe gewählt ist, während B"einen Stoff bezeichnet, der aus der Gruppe gewählt ist, zu der Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur gehören. Alternativ kann die elektrolumineszente Schicht 10 aus einer Verbindung bestehen, für welche die Formel AB« gilt, wobei A aus der Zink und Cadmium umfassenden Gruppe gewählt ist, während B aus der Gruppe gewählt ist, zu der Fluor, Chlor, Brom und Jod gehören. Die AB- oder AB_O-Masse ist mit Mangan, einem seltenen Erdelement oder einem Gemisch daraus dotiert. Als eines der gebräuchlichen elektrolümineszenten Materialien sei mit Mangan dotiertes Zinksulfid genannt. Die elektrolumineszente Schicht 10, die dielektrische Schicht 14 und die Elektrode 18 sind durchsichtig, so daß ausgesandtes Licht aus der Vorrichtung austreten kann. Die dielektrische Schicht 12 und die Elektrode 16 sind undurchsichtig. Weitere Einzelheiten des Aufbaus elektrolumineszenter Vorrichtungen sind der US-PS 4 152 626 sowie der Arbeit von Suzuki u.a. mit dem Titel "Thin Film EL Displays", Information Display, Bd. 13, Frühjahr 1977, S. 14-19, zu entnehmen.

Wird eine Spannung, die ausreicht, um in der elektrolumineszenten Schicht 10 ein elektrisches Feld von etwa 10 V/cm aufzubauen, an die Elektroden 16 und 18 angelegt, werden

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αν

Elektronen, die in Oberflächenzuständen der elektrolumineszenten Schicht 10 festgehalten werden, freigegeben, und die Schicht 10 sendet einen Lichtimpuls aus. Die Spannung, die ein elektrisches Feld erzeugt, welches ausreicht, um eine solche Emission von Licht hervorzurufen, wird als Elektrolumineszenz-Schwellenspannung bezeichnet. Wird das elektrische Feld umgekehrt, werden die gleichen Elektronen von der gegenüberliegenden Fläche der elektrolumineszenten Schicht 10 freigegeben, und es wird ein zweiter Impuls ausgesendet. Daher werden bei der praktischen Verwendung solcher elektrolumineszenter Darstellungselemente elektrische Potentiale verwendet, die zu einer Feldumkehrung führen und an die Vorrichtung angelegt werden, wenn die Emission von Licht erwünscht ist.

In Fig. 2 ist eine Elektrolumineszenz-Darstellungsvorrichtung nach der Erfindung gezeigt, zu der elektrolumineszente Darstellungseleraente 20 bis 50 gehören, die jeweils in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise ausgebildet sind. Die den Elektroden 16 und 18 nach Fig. 1 entsprechenden Elektroden werden willkürlich als Zifferelektrode bzw. als Segmentelektrode bezeichnet. Den elektrolumineszenten Elementen ist keine bestimmte Polarität zugeordnet, und man kann die elektrischen Anschlüsse miteinander vertauschen, ohne daß dies zu einer nachteiligen Wirkung führt. Ziffertreiber 52, 54, 56 und 58 sind so angeschlossen, daß sie die Zifferelektroden der Darstellungselemente 20-26, 28-34, 36-42 und 44-50 betätigen. Ferner dienen Segmenttreiber 60, 62, 64 und 66 dazu, über die Zifferelektroden die Darstellungselemente 20, 28, 36, 44 bzw. 22, 30, 38, 46 bzw. 24, 32, 40, 48 bzw. 26, 34, 42, 50 zu betätigen.

Bei dem Ziffertreiber 52 ist eine Eingangsklemme Dl über einen -Basiswiderstand Rl an die Basis eines Transistors Ql angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Ql ist mit den

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Zifferelektroden der elektrolumineszenten Elemente 20-26 verbunden. Bei dem Ziffertreiber 54 ist eine Eingangskierame D2 über einen Basiswiderstand R2 mit der Basis eines Transistors Q2 verbunden, dessen Kollektor an die Zifferelektroden der elektrolumineszenten Elemente 28-34 angeschlossen ist. Bei dem Ziffertreiber 56 ist eine Eingangsklemme D3 über einen Basiswiderstand R3 an die Basis eines Transistors Q3 angeschlossen, dessen Kollektor mit den Zifferelektroden der elektrolumineszenten Elemente 36-42 verbunden ist. Bei dem Ziffertreiber 58 ist eine Eingangsklemme D4 über einen Basiswiderstand R4 an die Basis eines Transistors 04 angeschlossen, dessen Kollektor mit den Zifferelektroden der elektrolumineszenten Elemente 44-50 verbunden ist. Die Kollektoren dor Transistoren Ql bis Q4 sind über Widerstände R5 bis R8 an eine Quelle +V für eine Gleichspannung angeschlossen. Die Emitter der Transistoren Ql bis Q4 stehen unter einem Bezugspotential, z.B. dem Erdpotential.

Bei dem Segmenttreiber 60 ist die Eingangsklemme Sl über einen Basiswiderstand R9 mit der Basis eines Transistors Q5 verbunden, dessen Kollektor an die Segmentelektroden der elektrolumineszenten Elemente 20, 28, 36 und 44 angeschlossen ist, Bei dem Segmenttreiber 62 ist eine Eingangsklemme S2 über einen Basiswiderstand RIO mit der Basis eines Transistors Q6 verbunden, de'ssen Kollektor an die Segmentelektroden der elektrolumineszenten Elemente 22, 30, 38 und 46 angeschlossen ist. Bei dem Segmenttreiber 74 ist eine Eingangsklemrae S3 über einen Basiswiderstand RIl mit der Basis eines Transistors Q7 verbunden, dessen Kollektor an die Segmentelektroden der elektrolumineszenten Elemente 24, 32, 40 und 48 angeschlossen ist. Bei dem Se^ntenttreiber 66 ist eine Eingangsklemrae S4 über einen Basiswiderstand R12 mit dor Basis eines Transistors C8 verbunden, dessen Kolloktor an die Segmentelektroden der elektrolumineszenten Elemente 26, 34, 42 und 50 angeschlossen ist. Die Kollektoren der

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. ^6KliCi«^:*'Ai- INSPECTED

Transistoren Q5-Q8 sind über Widerstände R13-R16 an die Gleichspannungsquelle +V angeschlossen, während die Emitter dieser Transistoren eine Bezugsspannung erhalten bzw. geerdet sind.

Zwar gehören zu der Darstellungsvorrichtung nach Fig. 2 insgesamt 16 elektrolumineszente Elemente, doch sei bemerkt, daß es für jeden Fachmann aui der Hand liegt, daß man bei einer erfindungsgemäßen Elektrolumineszenz-Darstellungsvorrichtung auch jede beliebige andere Anzahl oder Anordnung solcher Elemente verwenden kann. Als Beispiel sei eine Zahlendarstellung mit sieben Segmenten genannt, die man bei Uhren oder anderen numerischen Anzeigevorrichtungen verwenden kann. In diesem Fall werden für jede Ziffer sieben Segmenttreiber und ein Ziffertreiber benötigt. Ein weiteres Beispiel ist eine Matrixdarstellungsvorrichtung, die für alphanumerische oder graphische Darstellungen geeignet ist. Die Elemente solcher Matrixvorrichtungen werden gewöhnlich in waagerechten und senkrechten Reihen angeordnet, und man benötigt je einen Treiber für jede waagerechte Reihe und einen Treiber für jede senkrechte Reihe.

Gewöhnlich wird mit einer positiven Gleichspannung von etwa 200 V gearbeitet, die jeder beliebigen Quelle für eine hohe Gleichspannung entnommen werden kann. Je'nach den Eigenschaften der elektrolumineszonten Schicht kann die erforderliche Spannung höher oder niedriger sein. Als Transistoren O1-Q8 kann man solche vom Typ 2N6517 verwenden, doch würde auch jede andere beliebige Schalteinrichtung geeignet sein, die sich bei 200 V betrc'-.ben läßt.

Wird eine positive Spannung an irgendeine der Eingangsklemmen D1-D4 und S1-S4 angelegt, wird der entsprechende Transistor eingeschaltet, und die Elektrode des elektrolumineszenten Elements befindet;sich annähernd auf dem Erdpotential.

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Bei den Eingangsspannungen, die erforderlich sind, um die Transistoren Q1-Q8 einzuschalten, kann es sich um jede beliebige für zweckmäßig gehaltene positive Spannung über 0,7 V handeln, doch wird in den meisten Fällen mit logischen Spannungen von z.B. 5 V gearbeitet. Wird eine Spannung von weniger als 0,7 V an irgendeine der Eingangsklemmen D1-D4 und S1-S4 angelegt, wird der betreffende Transistor abgeschaltet, und die Elektrode des elektrolumineszenten Elements weise die Gleichspannung +V auf. Somit kehren die Ziffertreiber 52-58 und die Segmenttreiber 60-66 die an den zugehörigen Eingängen erscheinenden Spannungen um, und sie schalten die Elektroden der elektroluraineszenten Elemente 20-50 zwischen der Gleichspannung +V und -dem Erdpotential um.

Fig. 3 zeigt ein Peispiel für digitale Steuersignale VDl-VD4, die den Eingangsklemmen D1-D4 zugeführt werden können, sowie Segmentsteuersignale VS1-VS4, die den Eingangsklemmen S1-S4 zugeführt werden können, um die Darstellungsvorrichtung zu betätigen. Bei allen dargestellten Wellenformen handelt es sich um logische Spannungen, die einen Zyklus eines sich wiederholenden Signals repräsentieren. In Fig. 3 in senkrechter Fluchtung miteinander stehende Teile der Signale treten jeweils gleichzeitig auf. Zu den Ziffersteuersignalen VDl-VD4 gehören Voraufladungsteile, die während der Zeitspanne Tp auftreten, ferner Adressierteile, die während der Zeitspannen T_D1 bis Tj₅₄ auftreten, sowie zwischen den Ziffern liegende Teile, die während der Zeitspannen T- auftreten. Zu den Segmentsteuersignalen VS1-VS4 gehören Voraufladungsteile, die während der Zeitspannen Γ_ρ auftreten, Erregungsteile, die während der Zeitspannen T_D1 bis T_D4 auftreten, sowie zwischen den Ziffern vorhandene Teile, die während der Zeitspannen TL auftreten. Bei den an die Elektroden der elektrolumineszenten Elemente angelegten Spannungen handelt es sich um die Umkehrungen der betreffenden Steuersignale VD1-VD4 und VS1-VS4. Während der Voraufladungsteile

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innerhalb der Zeitspanne Γ der Steuersignale haben die Ziffersteuersignale VD1-VD4 einen hohen Pegel, während sich die Zifferelektroden der elektrolumineszenten Elemente 20-50 auf dem Erdpotential befinden. Die Segmentsteuersignale VS1-VS4 haben einen niedrigen Pegel, und die Gleichspannung +V wird an die Segmentelektroden der elektrolumineszenten Elemente 20-50 angelegt. Die Voraufladungsteile der Signale dienen dazu, die Elemente 20-50 der Darstellungsvorrichtung dadurch zu polarisieren, daß sie die Segmentelektroden gegenüber den Zifferelektroden positiv machen. Diese Voraufladungsteile werden während jedes vollständigen Arbeitszyklus der Vorrichtung mindestens einmal wiederholt.

Während des Erscheinens der Adressierteile während der Zeitspannen 2"_D1- £"_D4 des Ziffersteuersignals werden die elektrolumineszenten Elemente dadurch selektiv adressiert, daß die Gleichspannung +V an die Zifferelektroden der zu adressierenden Elemente angelegt wird. Mit anderen Worten, während der Zeitspanne ϊ*_._ werden die Elemente 20-26 auf die Gleichspannung +V gebracht, während der Zeitspanne Γ~₂ werden die Elemente 28-34 auf.die Gleichspannung +V gebracht, während der Zeitspanne Έΐ^ werden die Elemente 36-42 auf die Gleichspannung +V gebracht, und während der Zeitspanne T werden die Elemente 44-50 auf die Gleichspannung +V gebracht. Während des Adressierens einer bestimmten Gruppe von Elementen werden die Zifferelektroden der nicht adressierten Elemente auf dem Erdpotential gehalten.

Während der Erregungsteile der Segmentsteuersignale während der Zeitspannen ^_Di~ "²I)A ^{werden die} adressierten Elemente nach Bedarf dadurch erregt, daß das Erdpotential an die Segmentelektroden der zu erregenden Elemente angelegt wird. Die Gleichspannung +V wird den nicht zu erregenden Segmentelektroden der elektrolumineszenten Elemente zugeführt. Es ist ersichtlich, daß bezüglich der Zifferelektrode die Seg-

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mentelektrode eines elektrolumineszenten Elements, die adressiert und erregt worden ist, während der Voraufladung während des Adressierens und Erregens aus dem positiven Zustand in den negativen gebracht worden ist, wodurch in dem Element eine Umkehrung des elektrischen Feldes herbeigeführt wurde. Wie im folgenden näher ausgeführt, hat die Umkehr des Feldes in dem Element zur Folge, daß Licht ausgesendet wird. Bei den adressierten, jedoch nicht erregten Elementen findet keine Umkehrung des Feldes statt, da die Gleichspannung +V sowohl den Zifferelektroden als auch den Segmentelektroden zugeführt wird, so daß kein Licht ausgesendet wird*

Gemäß Fig. 2 und 3 hat während der Zeitspanne T das Ziffersteuersignal VDl einen niedrigen Pegel, und die Gleichspannung +V wird an die Elemente 20, 22, 24 und 26 angelegt, um diese Elemente zu adressieren. Auch während der Zeitspanne I'jj-i hat die Segmentsteuersrannung VS2 einen hohen Pegel, während sich die Elemente 2'.·, 30, 38 und 46 auf dem Erdpotential befinden. Somit wird das Element 22 sowohl adressiert als auch erregt, so daß es während der Zeitspanne f_D1 Licht aussendet. Entsprechend ist ersichtlich, daß das Element 26 während der Zeitspanne 7"_D- ebenfalls Licht aussendet. Während der Zeitspanne T^₂ senden die Elemente 32 und 34 Licht aus, die Elemente 40 und 42 leuchten während der Zeitspanne t^, und das Element 50 sendet während der Zeitspanne Γ_ Licht aus.

Während der. zwischen den Ziffern liegenden Teile der Ziffersteuersignale VD1-VD4 und der Segmcntsteuersignale VS1-VS4 während der Zeitspannen T₁ haben die Steuersignale VD1-VD4 und VS1-VS4 einen hohen Pegel, während sich die Zifferelektroden und die Segmentelektroden der Elemente 20-50 auf dem Erdpotential befinden. Da somit an beiden Elektroden der Elemente 20-50 im wesentlichen die gleiche Spannung anliegt,

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v/erden die Elektroden der Elemente vor dem nächsten Adressiervorgang entladen. Durch diese Entladung der Elemente 20-50 werden die Transistoren Q1-O8 gegen große Spannungsänderungen geschützt, die auftreten können, wenn die elektrolumineszenten Elemente 20-50 schnellen Spannungsumkehrungen ausgesetzt werden. Im allgemeinen kann man die zwischen den Ziffern auftretenden Teile der Steuersignale fortlassen, wenn die Transistoren Q1-Q8 für eine ausreichende Spannung dimensioniert sind, so daß sie solchen Spannungsänderungen standhalten. Alternativ kann man während der Perioden zwischen den Ziffern die Gleichspannung +V an die Ziffer- und Segmentelektroden der Elemente anlegen. Hierbei ist es wichtig, daß an beide Elektroden der Elemente jeweils im wesentlichen die gleiche Spannung angelegt wird.

Es sei bemerkt, daß es sich bei den in Fig. 3 dargestellten Wellenformen nur um ein.-Beispiel für geeignete Wellenformen handelt. Die Ziffersteuersignale VD1-VD4 und die Segmentsteuersignale VS1-VS4 können gegenüber der Darstellung in Fig. 3 umgekehrt werden, ohne daß hierdurch die Betriebsfähigkeit der Vorrichtung beeinträchtigt wird. Ferner kann die Gleichspannung gegenüber dem Erdpotential negativ sein, oder man kann die Ziffer- und Segmentsteuersignale miteinander vertauschen. Hierbei ist es wichtig, daß bei denjenigen Elementen, welche Licht aussenden sollen, die Umkehrung des Feldes herbeigeführt wird. Zu diesem Zweck wird zuerst eine erste Spannung an die Zifferelektrode und eine zweite Spannung an die Segmentelektrode des Elements angelegt. Danach wird die erste Spannung an die Segmentelektrode und die zweite Spannung an die Zifferelektrode angelegt. Hierdurch wird eine Spannungsumkehrung bewirkt, so daß das Element Licht aussendet. Damit Licht erzeugt wird, muß die Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung größer sein als die weiter oben behandelte Elektrolumineszenz-Schwellenspannung. <

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Elektrolumineszenz-Darstellungsvorrichtungen werden bei typischen Ausführungen während jeder Sekunde etwa 60- bis 6000-mal aufgefrischt, Da die Elemente bei der Umkehrung des Feldes Lichtimpulse erzeugen, kann man die Auffrischungsfrequenz herabsetzen, um die Darstellung abzublenden. Das Verhältnis zwischen der Länge der Adressierteile und der zwischen den Zeichen erscheinenden Teile der Steuersignale VD1-VD4 und VS1-VS4 ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung. Ferner sei bemerkt, daß man die Gleichspannung +V während der zwischen den Ziffern liegenden Teile der Steuersignale abschalten kann, um nicht nur den Energieverbrauch zu verringern* sondern um auch die Verwendung von Transistoren Q1-Q8 von geringerer Belastbarkeit zu ermöglichen. Das Abschalten der Gleichspannung +V muß mit der zeitlichen Lage der Steuersignale' VD1-VD4 und VS1-VS4 synchronisiert werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist durch die Erfindung eine Elektrolumineszenz-Darstellungsvorrichtung von einfachem Aufbau geschaffen worden, die sich mit Hilfe logischer Signale und unter Verwendung einer· einzigen Gleichspannung betreiben läßt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können natürlich im Rahmen der Erfindung die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorgesehen werden.

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Claims

Patentansprüche

( 1.)Elektrolumineszenz-Darstellungsvorrichtung, gekennzeichnet durch mehrere Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Elemente (20-50), von denen jedes eine Zifferelektrode (16 bzw. 18) und eine Segmentelektrode (18 bzw, 16) aufweist, wobei eine charakteristische Elektrolumineszenz-Schwellenspannung gegeben ist, einen Satz von Ziffertreibern (52, 54, 56, 58), von denen jeder selektiv mit Zifferelektroden der Elemente der Vorrichtung koppelbar ist, mit einer Eingangskiemrae (D1-D4) zum Empfangen eines Ziffersteuersignals (VD1-VD4) mit Voraufladeteilen und Adressierteilen sowie einen Satz_yon Segmenttreibern (60, 62, 64, 66), von denen jeder selektiv mit Segmentelektroden der Elemente der Vorrichtung koppelbar ist und eine Eingangsklemme (S1-S4) zum Empfangen- eines Segmentsteuersignals aufweist, zu dem Voraufladeteile und Erregungsteile gehören, welche gleichzeitig mit den Adressierteilen des Ziffersteuersignals auftreten, v/obei der Satz von Ziffertreibern und der Satz von Segmenttreibern während der Voraufladungsteile von Ziffer- und Segmentsteuersignalen zur Wirkung kommen; um eine Voraufladung der Elemente der Vorrichtung dadurch zu bewirken, daß eine erste Spannung an die Zifferelektrode und eine zweite Spannung an die Segmentelektrode jedes Elements der Vorrichtung angelegt wird, wobei zwischen den ersten und den zweiten Spannungen eine Differenz besteht, deren Betrag größer ist als die Schwellenspannung, wobei der Satz von Ziffertreibern ferner während des Auftretens von Adres sierteilen des Ziffersteuersignals zur Wirkung kommt, um eine selektive Adressierung von Elementen der Vorrichtung

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dadurch zu bewirken, daß die zweite Spannung an die Zifferelektroden der Elemente der Vorrichtung angelegt wird, die adressiert werden sollen, sowie dadurch, daß die erste Spannung an die Zifferelektroden der Elemente der Vorrichtung angelegt wird, die nicht adressiert werden sollen, und wobei der Satz von Segmenttreibern ferner während des Auftretens der Erregungsteile des Segmentsteuersignals zur Wirkung kommt, um selektiv Elemente der Vorrichtung zu erregen, die dadurch adressiert werden, daß die erste Spannung an die Segmentelektroden der Elemente angelegt wird, die erregt werden sollen, sowie dadurch, daß die zweite Spannung an die Segmentelektroden der Elemente angelegt wird, die nicht erregt werden sollen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Satz von Ziffertreibern Einrichtungen zum Umschalten der Zifferelektroden zwischen der ersten und der zweiten Spannung gehören.
3. Vorrichtung nach Anspruch' 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Satz von Segmenttreibern Einrichtungen zum Umschalten der Segmentelektroden zwischen der ersten und der zweiten Spannung gehören.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem digitalen Steuersignal zwischen Adressierteilen liegende Teile und zu dem Segraentsteuersignal zwischen den Erregerteilen liegende Teile gehören und daß der Satz von ~iffertreibern und der Satz von Segmenttreibern ferner während der zwischen Ziffern auftretenden Teile der Ziffer- und Segmentsteuersignale zur Wirkung kommen, um im wesentlichen die gleiche Spannung an die Zifferelektrode und die Segmentelektrode jedes Elements der Vorrichtung anzulegen.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß zu jedem Elektroluiiiineszenzelement eine elektrolumineszente Schicht (10) gehört, die im wesentlichen aus eine: Verbind-ung besteht, für velche die Formel ΛΒ gilt, wobei A aus der Zink und Cadmium umfassenden Gruppe gewählt ist, und wobei B aus der Gruppe gewählt ist, die Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur umfaßt, wobei die Verbindung eben Dotierungsstoff enthält, der aus der Gruppe gewählt ist. zu der Mangan, die seltenen Erdelemente und Gemische daraus gehören.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

' daß zu jedem Elektroluinineszenzelement eine elektrolumineszente Schicht (10) gehört, die im,wesentlichen auseiner Verbindung besteht, für welche die Formel AB₀ gilt, wobei A aus der Zink und Cadmium umfassenden Gruppe gewählt ist, wobei B aus der Gruppe gewählt ist, zu der Fluor, Chlor, Brom und Jod gehören, und wobei die Veibiirking ein Dotierungsmittel enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, zu der Mangan, die seltenen Erdelemente und Gemische daraus gehören.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszente Schicht (10) zwischen dielektrischen Schichten (12, 14) angeordnet ist und daß die Ziffer- und Segmentelektroden an den dielektrischen Schichten befestigt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die elektrolumineszente Schicht .(10) im wesentlichen aus mit Mangan dotiertem Zinksulfid besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8₄ dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Satz von Ziffertreibern und dem Satz von Segmenttreibern jeweils Transistorschalteinrichtunten (Q1-Q8) gehören.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannung eine positive Gleichspannung ist und.die zweite Spannung etwa dem Erdpotential entspricht.
11. Verfahren zum Treiben einer JSlektrolumineszenz-Darstellungsvorrichtung mit mehreren elektrolumineszenten Dünnschichtelementen, von denen Jedes eine Zifferelektrode und eine Segmentelektrode aufweist und bei denen eine charakteristische Elektrolumineszenz-Schwellenspannung gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Voraufladung jedes der Elemente der Vorrichtung dadurch bewirkt wird, daß eine erste Spannung an die Zifferelektrode und eine zweite Spannung an die Segmentelektrode jedes Elements der Vorrichtung angelegt wird, wobei die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Spannung einen größeren Wert hat als die Schwellenspannung, daß eine selektive Adressierung der Elemente der Vorrichtung, dadurch bewirkt wird, daß die zweite Spannung an die Zifferelektrode der Elemente der Vorrichtung angelegt wird, die adressiert werden sollen, sowie dadurch, daß die erste Spannung an die Zifferelektrode der Elemente der Vorrichtung angelegt wird, die nicht adressiert werden sollen, und daß eine selektive Erregung der Elemente der Vorrichtung, die adressiert werden, dadurch bewirkt wird, daß gleichzeitig mit dem Adressiervorgang die erste Spannung an die Segraentelektroden der zu erregenden Elemente und die zweite Spannung an die Segmentelektroden der nicht zu erregenden Elemente angelegt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die gleiche Spannung an die Zifferelektrode und die Segmentelektrode jedes Elements der Vorrichtung während der zwischen Ziffern vorhandenen Perioden angelegt wird, wenn keine Voraufladung oder Adressierung der Vorrichtung erfolgt.

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13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem elektroluraineszenten Element eine elektrolumineszente Schicht gehört, die im wesentlichen aus einer Verbindung besteht, für welche die Formel AB gilt, wobei A aus der Zink und Cadmium umfassenden Gruppe gewählt ist, wobei B aus der Gruppe gewählt ist, zu der Sauerstoff, Schwefel, Selen upd Tellur gehören, und wobei die Verbindung ein Dotierung#mifctel erfchali;, das aus der Gruppe gewählt ist, zu der Mangan, die seltenen Erdelemente und Gemische daraus gehören.
14,.Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß.die elektrolumineszente Schicht zwischen dielektri-

. sehen Schichten angeordnet ist und daß die Ziffer- und Segmentelektroden an den dielektrischen Schichten befestigt sind.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszente Schicht im wesentlichen aus mit Mangan dotiertem Zinksulfid besteht.

16« Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannung eine positive Gleichspannung ist und die zweite Spannung annähernd dem Erdpotential entspricht.

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